JP2009191658A

JP2009191658A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2009191658A
Application number: JP2008030968A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Okada; 吉弘岡田; Shigeki Miyashita; 茂樹宮下; Hiroyuki Hokuto; 宏之北東
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2028-02-12
Also published as: JP5040702B2

Abstract

【課題】例えば排気の還流が行われない場合でもＥＧＲ触媒を好適に保温する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、排気通路のうちタービンよりも上流部とコンプレッサが備わる吸気通路とを連通しＥＧＲ触媒及び第１制御弁を排気通路の上流部側からこの順に備える第１通路（７０）と、第１通路のうちＥＧＲ触媒よりも下流部と排気通路のうちタービンよりも下流部とを連通し第２制御弁を備える第２通路（８０）とを備える。そして、第１通路を介した排気の要求還流量を、当該内燃機関の運転条件に基づいて特定する要求還流量特定手段（１００）と、ＥＧＲ触媒の温度を特定する温度特定手段（７２）と、特定される要求還流量が所定還流量を下回り、かつ特定されるＥＧＲ触媒の温度が所定温度を下回る場合には、第２制御弁を断続的に開くように制御することで、ＥＧＲ触媒の保温制御を実行する制御手段（１００）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば外部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：ＥＧＲ）のためのＥＧＲ通路にＥＧＲ触媒を有する内燃機関の制御装置に関する。

この種の内燃機関では、例えば特許文献１には、ＥＧＲ触媒を、排気通路のうちタービンよりも上流部と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路に配置する構成が提案されている。この構成では、更に、ＥＧＲ通路とタービンの下流部とを連通して排気がタービンを迂回可能とする通路と、各通路の排気流量を調整する調整弁を備え、ＥＧＲ触媒の温度に応じて排気流れを制御する技術が提案されている。

特開平7-91232号公報特開2005-264821号公報

しかしながら、例えば前述の特許文献１では、ＥＧＲ触媒の保温についてまでは考慮されていない。具体的には、外部ＥＧＲによる排気の還流が行われない場合には、ＥＧＲ触媒の温度が低下してしまうので、ＥＧＲ触媒を活性状態に維持することが困難である。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、排気の還流が行われない場合でもＥＧＲ触媒を好適に保温するための内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路のうち排気によって駆動されるタービンよりも上流部と、前記タービンによって駆動されるコンプレッサが備わる吸気通路とを連通する第１通路であって、排気浄化用のＥＧＲ触媒、及び当該第１通路を流れる排気の流量を調整する第１制御弁を前記排気通路の上流部側からこの順に備える第１通路と、前記第１通路のうち前記ＥＧＲ触媒よりも下流部と、前記排気通路のうち前記タービンよりも下流部とを連通する第２通路であって、当該第２通路を流れる排気の流量を調整する第２制御弁を備える第２通路とを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記第１通路を介して前記吸気通路へ還流される排気の要求還流量を、当該内燃機関の運転条件に基づいて特定する要求還流量特定手段と、前記ＥＧＲ触媒の温度を特定する温度特定手段と、前記特定される要求還流量が所定還流量を下回り、かつ前記特定されるＥＧＲ触媒の温度が所定温度を下回る場合には、前記第２制御弁を断続的に開くように制御することで、前記ＥＧＲ触媒の保温制御を実行する制御手段とを備える。

本発明に係る内燃機関の制御装置によると、第１通路は、内燃機関の排気通路のうちタービンよりも上流部とコンプレッサが備わる吸気通路とを連通する。第１通路には、ＥＧＲ触媒、及び第１制御弁が排気通路の上流部側からこの順に備わる。第１制御弁を開くほど、第１通路を流れて吸気通路へ還流される排気の流量が増加する。これにより、いわゆる外部ＥＧＲ処理が行われる。尚、ＥＧＲ触媒の後段には、排気冷却用及びその排熱回収用のＥＧＲクーラが設けられもよい。尚、「排気通路」及び「吸気通路」は、文字通りの意味のみならず、排気マニホールドや、サージタンクを含む包括的な意味であってよく、排気系、及び吸気系と夫々同義でもよい。

第２通路は、第１通路から分岐しており、第１通路のうちＥＧＲ触媒よりも下流部と、排気通路のうちタービンよりも下流部とを連通する。第２通路には、第２制御弁が備わる。第２制御弁を開くほど、第２通路を流れる排気の流量が増加する。

要求還流量特定手段は、例えば内燃機関のクラン角センサ及び電子制御装置からなり、当該内燃機関の運転条件に応じて要求される排気の要求還流量を、当該内燃機関の運転条件に基づいて特定する。内燃機関の運転条件は、例えば内燃機関の回転数乃至トルクである。要求還流量は、例えば所定のマップにおいて、内燃機関の運転条件と対応付けて規定されており、最大１５％程度とされる一方、アイドリング時及び高要求出力時には略ゼロとされる。

温度特定手段は、ＥＧＲ触媒の温度を特定する。温度特定手段は、例えばＥＧＲ触媒、内燃機関の冷却水、或いは排気通路の管路に設置された温度センサである。尚、温度特定手段は、ＥＧＲ触媒の温度を、後述の制御手段による判定処理において許容される誤差の範囲内で特定可能な限りにおいてその態様は特に制限されない。例えば、温度センサに代えて、内燃機関の冷間始動時には、ＥＧＲ触媒の温度は後述の所定温度を超えないと推定してもよい。

ここで、上述のように特定される排気の還流量が所定還流量（例えば、ＥＧＲ触媒を活性化状態に保つために必要な排気の還流量）を下回る場合、排気の還流量を減らすために、第１制御弁が殆ど又は完全に閉じられる。ここで更に、第２制御弁までもが殆ど又は完全に閉じられると、排気通路から第１通路側への排気の流れが殆ど又は完全になくなり、排気によるＥＧＲ触媒の昇温は期待できず、ＥＧＲ触媒の温度は所定温度（例えば、ＥＧＲ触媒の活性温度またはそれよりも若干高い温度）を下回り、ＥＧＲ触媒の浄化能が低下しうる。この状況で、再び排気の還流が指示されると、ＥＧＲ触媒が活性状態になるまでは、排気中の未年燃料や粒子状物質が十分に除去されないので、それらが吸気通路で堆積したり、ＥＧＲクーラを汚染してしまうおそれがある。

そこで、上述のように特定される排気の還流量が所定還流量を下回り、かつ特定されるＥＧＲ触媒の温度が所定温度を下回る場合には、例えば電子制御装置からなる制御手段は、第２制御弁を断続的に開くように制御する、すなわちＥＧＲ触媒の保温制御を実行する。尚、「第２制御弁を断続的に開く」とは、結果的にＥＧＲ触媒を活性状態乃至それに近い状態にするには十分であるものの、排気がタービンを迂回することによる過給圧の低下が実用上問題とならないように、所定の低頻度で短時間、第２制御弁を開くことを意味する。第２制御弁を開くときには、単純には全開とすればよいが、内燃機関の運転条件等の他のパラメータに応じた開度としてもよい。尚、ＥＧＲクーラを更に備える場合には、廃熱回収要求がないことを、上記ＥＧＲ触媒の保温制御の実行条件として更に加えてもよい。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の制御装置によると、たとえ特定される排気の還流量が所定還流量を下回り、かつ特定されるＥＧＲ触媒の温度が所定温度を下回る場合であっても、第２制御弁が断続的に開かれるので、排気がＥＧＲ触媒を介して第２通路を断続的に流れる。これにより、排気エネルギによってＥＧＲ触媒を好適に保温できる。その間、第１制御弁は閉じておけば、余分な排気を吸気通路へ還流させることは抑制でき、一方で第２制御弁も殆どの期間では閉じられるので、過給圧の低下も極力抑制できる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一態様では、前記吸気通路から吸入される吸気の流量を調整する吸気量調整手段を更に備え、前記制御手段は、前記ＥＧＲ触媒の保温制御を実行する際に、断続的に開く前記第２制御弁の開弁期間に合わせて、前記吸気の流量を相対的に上昇させるように前記吸気量調整手段を更に制御する。

この構成によると、吸気量調整手段は、吸気通路から吸入される吸気の流量を調整する。吸気の流量は、吸気絞り弁の開度やバルブタイミング、バルブリフト量の変更によって調整可能である。そして、制御手段は、ＥＧＲ触媒の保温制御を実行する際に、断続的に開く第２制御弁の開弁期間に合わせて、吸気の流量を相対的に上昇させるように吸気量調整手段を更に制御する。そうすると、吸気通路圧力も相対的に上昇するので、第２制御弁が断続的に開かれた結果低下しうる過給圧を補填し、もって当該内燃機関の出力の低下を回避できる。尚、吸気の流量を相対的に上昇させる期間は、第２制御弁の開弁期間に完全に一致させることまでは要さず、応答遅れ等を考慮して上記期間を前後させてもよい。

この吸気量調整手段が更に制御される態様では、前記吸気量調整手段によって前記吸気の流量が最大流量に調整されている場合には、前記制御手段は前記ＥＧＲ触媒の保温制御を停止又は禁止するとよい。

この構成によると、仮に吸気絞り弁が既に全開乃至その近傍の開度となっている場合には、吸気絞り弁をこれ以上開いても、吸気の流量を上昇させることはできないので、ＥＧＲ触媒の保温制御を停止又は禁止する。これにより、当該内燃機関が出力するトルクの変動を事前に回避できる。尚、第２制御弁は開弁状態又は閉弁状態のまま固定するとよい。

このＥＧＲ触媒の保温制御を停止又は禁止する態様では、前記ＥＧＲ触媒の保温制御が停止又は禁止されており、かつ当該内燃機関がアイドル状態であるにもかかわらず、当該内燃機関の出力トルクの変動量が所定変動量を超える場合には、前記第１制御弁が故障していると判定する故障判定手段を更に備えるとよい。

この構成によると、第１制御弁及び第２制御弁のうち、少なくとも第１制御弁が故障（具体的には、閉じ不良）していることを判定できるので、第１制御弁の閉じ不良に伴う失火乃至エンストを回避できる。尚、内燃機関の出力トルクの変動量は、内燃機関のクラン角センサや、トルクセンサ、或いはモータジェネレータの回転数及び発電量に基づくトルク反力の演算装置等によって特定できる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記コンプレッサによる目標過給圧と実過給圧との差が所定過給圧差を上回る加速要求時には、前記制御手段は前記ＥＧＲ触媒の保温制御を停止又は禁止する。

この構成によると、加速要求時には、該加速要求に応えるために、ＥＧＲ触媒の保温制御よりも、当該内燃機関の出力低下の回避を優先できる。尚、「所定過給圧差」は、この過給圧差を埋めるための応答時間が比較的長いために加速感の悪化を運転者が認識しうる圧力差として、実験等により予め定められる値であり、フィードバック的に修正されてもよい。

この態様では、前記加速要求時であっても、前記タービンにとって余剰な排気の流量が前記第２通路を通過可能な排気の最大流量を上回る場合には、前記制御手段は前記ＥＧＲ触媒の保温制御の実行を許可するとよい。

この構成によると、過給圧を低下させず、すなわち加速要求に応えつつ、ＥＧＲ触媒の保温や、ＥＧＲクーラによる廃熱回収が可能となる。より詳しくは、タービンにとって余剰な排気の流量が、第２通路を通過可能な排気の最大流量を上回る場合には、第２制御弁を全開にしてもタービンを駆動するための排気の流量は低下しないので、加速要求時であっても、ＥＧＲ触媒の保温制御の実行が許可される。尚、「タービンにおいて余剰な排気」とは、タービンの容量を上回る流量の排気であり、例えばウェイストゲート弁を通過する排気である。また、「第２通路を通過可能な排気の最大流量」とは、第２制御弁の全開時に第２通路を通過する排気の流量であるが、文字通りの最大流量のみならず若干のマージンを加味した流量としてもよい。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記第２制御弁は、前記第２通路のうち、前記第１通路から前記第２通路が分岐する分岐点から所定距離内に配置されている。

この構成によると、タービン上流の排気通路容量（ただし、閉じられた第１制御弁までの第１通路、及び閉じられた第２制御弁までの第２通路の容量を含む）が極力小さくなるので、制御応答性が向上する。

本発明の作用及び他の利得は、次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、発明を実施するための最良の形態として本発明の一実施形態を、図面に基いて詳細に説明する。

＜実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成＞
先ず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を備えた車両１の一部を示す模式的な平面図である。

車両１は、吸気通路２１と、内燃機関２００と、排気通路３１と、過給機４０と、外部ＥＧＲ装置７とを備える。

吸気通路２１は、外部からの吸気を内燃機関２００へ送るための通路であり、不図示のエアクリーナや吸気流量計の他、過給機４０の一部であるコンプレッサ４１、及び吸気絞り弁２２をその管路に備え、サージタンク２３を介して内燃機関２００に接続されている。コンプレッサ４１は、後述のタービン４２の回転を利用して、吸気圧を高める。吸気絞り弁２２は、その開度に応じて吸気量を調整する。吸気絞り弁２２の開度は、電子制御装置１００の制御下で、不図示の駆動用モータによって可変であり、不図示の開度センサによって検出される。

内燃機関２００は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関であり、燃焼に利用する吸気を吸気通路２１から取り込み、燃焼により生じる排気を、排気通路３１を介して排出する。内燃機関２００と吸気通路２１との連通状態は、不図示の吸気弁の開閉に応じて変化し、内燃機関２００と排気通路３１との連通状態は、不図示の排気弁の開閉に応じて変化する。内燃機関２００は、その他、燃料噴射弁、点火装置を備え、一般に、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、及び排気行程の各行程が気筒毎に繰り返される。内燃機関２００の出力は、気筒内のピストン（不図示）の上下運動をクランクシャフト（不図示）の回転運動に変換することで、取り出される。

排気通路３１は、内燃機関２００の燃焼に伴い排出される排気を外部に排気するための通路であり、不図示の空燃比センサや排気温度センサ、及び触媒装置３２をその管路に備える。触媒装置３２は、例えば三元触媒であり、活性温度になると活性化して、排気中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物といった有害成分を浄化する。排気通路３１は、その他に、過給機４０の一部であるタービン４２をその管路に備える。

過給機４０は、排気エネルギによって回転するタービン４２と、該タービン４２の回転に伴い吸気を圧縮する過給を行うコンプレッサ４１と、タービン４２の上下流をバイパスするタービン迂回通路４３と、タービン４２を迂回してタービン迂回通路４３を流れる排気の流量を調整するウェイストゲート（wastgete：Ｗ／Ｇ）弁４４とを備える。ウェイストゲート弁４４の開度は、電子制御装置１００の制御下で、要求過給圧に応じて調整される。

外部ＥＧＲ装置７は、第１通路７０と、第２通路８０とを備える。第１通路７０は、排気通路３１においてタービン４２よりも上流部と、吸気通路２１（例えば、その一部であるサージタンク２３）とを連通し、前記上流部から順に、ＥＧＲ触媒７１、ＥＧＲクーラ７３、及び第１制御弁７４を備える。ＥＧＲ触媒７１は、外部ＥＧＲ時に第１通路７０を流れて吸気通路２１へ還流する排気に含まれる未燃燃料や粒子状物質を浄化する触媒であり、これにより吸気通路２１に堆積するデポジットを低減できる。ＥＧＲ触媒７１は、その温度を検出するＥＧＲ触媒温度センサ７２を備え、その検出結果は電子制御装置１００へ伝達される。ＥＧＲクーラ７３は、冷却機能のみならず廃熱回収装置としても機能する。第１制御弁７４は、電子制御装置１００の制御下で開閉し、その開度に応じて、第１通路７０を流れて吸気通路２１へ還流する排気の流量を調整する。第２通路８０は、分岐点７８において第１通路７０から分岐し、排気通路３１においてタービン４２よりも下流部に連通する。第２制御弁８１は、電子制御装置１００の制御下で開閉し、その開度に応じて、第２通路８０を流れる排気の流量を調整する。尚、第２制御弁８１は、全開／全閉の２段階のみの制御でもよい。但し、本実施形態において、「全開」及び「全閉」とは、「完全に開いている」及び「完全に閉じている」という文字通りの状態のみを意味するのではなく、期待する効果が得られる限りにおいて若干のマージンも許容する趣旨である。第２制御弁８１は、分岐点７８若しくはその近傍に設けることが好ましい。排気通路３１のうちタービン４２よりも上流の容量が大きいと過給レスポンスが悪化するからである。図１の２本の太線矢印は、第１経路、及び第２経路を示す。第１経路は、第１制御弁７４が全開、且つ第２制御弁８１が全閉の状態において排気が第１通路７０を流れる経路を示す。第２経路は、第１制御弁７４が全閉、且つ第２制御弁８１が全開の状態において排気が第２通路８０を流れる経路を示す。因みに、第１経路の場合には、上述のＥＧＲクーラ７３は文字通りの冷却装置として機能し、第２経路ではＥＧＲクーラ７３は廃熱回収装置として機能する。

電子制御装置１００は、ＲＯＭ（Read Only Memory：ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ＲＡＭ）、ＣＰＵ（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、入力ポート及び出力ポートを相互に双方向性バスで接続したディジタルコンピュータからなる。電子制御装置１００の入力ポートには、ＥＧＲ触媒温度センサ７２、不図示のアクセルペダルの踏み込み量を検出することで運転者からの加速要求を受けるアクセル開度センサ１０１、及びクランク角センサ６２をはじめとする各種センサが接続されている。電子制御装置１００は、出力ポートを介して、内燃機関２００の燃料噴射制御や点火時期制御等の基本制御を行うほか、後述するＥＧＲ触媒７１の保温制御を行う。ＥＧＲ触媒７１の保温制御では、第１制御弁７４、第２制御弁８１、吸気絞り弁２２、及びウェイストゲート弁４４の開度制御が適宜行われる。

＜実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作＞
ところで、上記の外部ＥＧＲや廃熱回収は、内燃機関２００の全ての運転条件で使用されるわけではない。仮に、外部ＥＧＲや廃熱回収を行わない運転条件では、ＥＧＲ触媒７１の浄化性能が低下し、吸気通路２１におけるデポジット堆積の要因となる。そこで、電子制御装置１００の制御下で、ＥＧＲ触媒７１の保温制御を行う。この制御について、図２から図５を参照して説明する。

図２は、実施形態に係る内燃機関の制御装置によるメインルーチンを示すフローチャートである。

図２に示すように、ＥＧＲ触媒７１の保温制御に先立ち、外部ＥＧＲの要求がないか否かが判定される（ステップＳ１）。例えば、内燃機関２００の運転条件に基づいて特定される要求還流量が、所定還流量よりも小さいか否かが判定される。要求還流量は、例えば、クランク角センサ６２、及び電子制御装置１００によって、内燃機関２００の回転数と要求還流量との対応関係が記されたマップを参照して特定される。

外部ＥＧＲの要求がない場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、第１制御弁７４は全閉とされるので、排気は第１経路を流れない。次に、廃熱回収要求がないか否かが、判定される（ステップＳ２）。廃熱回収要求の有無は、内燃機関２００の運転条件や、第２制御弁８１に対する開度制御信号に基づいて判定される。ここで、廃熱回収要求がない場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、第２制御弁８１は全閉とされるので、排気は第２経路も流れない。そうすると、排気がＥＧＲ触媒７１に流れないので、排気エネルギが不足し、ＥＧＲ触媒７１の温度が下がる。そこで、ＥＧＲ触媒温度センサ７２によりＥＧＲ触媒７１の温度を特定し、その温度が所定温度（例えば、触媒活性温度の近傍値）未満であるか否かが判定される（ステップＳ３）。ここで、ＥＧＲ触媒７１の温度が所定温度未満であると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ触媒７１の浄化性能が低下する。仮にその状態で再び第１制御弁７４を開くと、その直後は未燃燃料や粒子状物質が十分低減されない状態となり、吸気通路２１におけるデポジット堆積の要因となる。そこで、電子制御装置１００の制御下で、ＥＧＲ触媒７１の保温制御を行う（ステップＳ４）。具体的には、図３を参照して後述するように、第２制御弁８１を断続的に開き、排熱回収用の第２経路に排気を流す。また、その際のトルク低下を防ぐために、吸気絞り弁２２も同期制御する。これにより、再び第１制御弁７４を開いたときでも、ＥＧＲ触媒７１は第１経路を流れる排気を好適に浄化できる。

尚、外部ＥＧＲの要求がある場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、或いは廃熱回収要求がある場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、或いはＥＧＲ触媒７１の温度が所定温度を超える場合（ステップＳ３：Ｎｏ）には、ＥＧＲ触媒７１にも排気が流れるか、流れなくても十分な高温に保たれているので、ＥＧＲ触媒７１の保温制御を省略できる。

ところで、ＥＧＲ触媒７１の保温制御において、第２制御弁８１を断続的に開くと、以下の問題が生じうる。この問題とその解決手段につき図３を参照して説明する。

図３は、第２制御弁を断続的に開いた際に、内燃機関２００が出力するトルク等の経時変化を（ａ）比較例と（ｂ）実施形態とで比較して示すタイミングチャートである。

図３の上から２つのタイミングチャートに示すように、第２制御弁８１を断続的に開くと、それに同調してタービン４２の前後差圧が低下する。この際、図３（ａ）の比較例に示すように、吸気絞り弁２２の開度について何ら対策をとらなければ、サージタンク２３圧も断続的に低下する。その結果、内燃機関２００による出力トルクも断続的に低下し、出力トルクの変動量が増大してしまう。そこで、図３（ｂ）に示す本実施形態では、サージタンク２３圧を一定に保つように、第２制御弁８１の開弁期間に合わせて吸気絞り弁２２の開度を相対的に上げる。その結果、内燃機関２００による出力トルクの変動量を抑えつつも、ＥＧＲ触媒７１を保温することができるのである。かかるＥＧＲ触媒７１の保温制御は、図４に示すものとする。

図４は、実施形態に係る内燃機関の制御装置によるＥＧＲ触媒７１の保温制御のサブルーチンを示すフローチャートである。

図４に示すように、ＥＧＲ触媒７１の保温制御では、先ず、吸気絞り弁２２の開度が全開付近の所定開度未満であるか否かが判定される（ステップＳ４１）。吸気絞り弁２２の開度が全開付近の所定開度以上である場合には（ステップＳ４１：Ｎｏ）、第２制御弁８１の開弁期間に合わせて吸気絞り弁２２の開度をこれよりも上げることは殆ど不可能である。そこで、第２制御弁８１を断続的に開くことは禁止し、第１制御弁７４及び第２制御弁８１を全閉で固定する（ステップＳ４５）。

他方で、吸気絞り弁２２の開度が全開付近の所定開度未満である場合には（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、次いで、所定の加速要求時ではないかどうかが判定される（ステップＳ４２）。所定の加速要求時とは、例えば過給機４０に係る目標過給圧と実過給圧との差が、所定過給圧差を上回る場合をいう。ここで、所定の加速要求時には（ステップＳ４２：Ｎｏ）、該加速要求に応えるために、第２制御弁８１を断続的に開くことは禁止し、第１制御弁７４及び第２制御弁８１を全閉で固定する（ステップＳ４５）。

他方で、所定の加速要求時ではない場合であれば（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、第２制御弁８１を断続的に開くことが許可される。具体的には、第２制御弁８１を所定期間Ｔ_１に亘って全閉にし（ステップＳ４３）、その後、所定期間Ｔ_２に亘って全開にする（ステップＳ４４）。これが繰り返される。その結果、内燃機関２００による出力トルクの変動量を抑えつつも、ＥＧＲ触媒７１を保温することができる。尚、所定期間Ｔ_２は、ＥＧＲ触媒７１の保温に必要なだけの排気が流れる範囲で極力短い期間とすることが好ましい。

ところで、上述の加速要求時には（ステップＳ４２：Ｎｏ）、第１第制御弁７４、及び第２制御弁８１が共に閉じられ（ステップＳ４５）、過給圧上昇が優先される。そうすると、加速要求が続く間、回転数が上昇する。これに伴い、背圧が増加し、過給機４０のウェイストゲート弁４４が開く。そこで、ウェイストゲート弁４４を流れる排気流量であるＷ／Ｇ流量が、所定流量（例えば、第２通路８０を流れ得る最大流量、乃至その流量に若干のマージンを加味した流量）を超えた段階で（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、第２制御弁８１を断続的に開く（ステップＳ４３、４４）。そうすると、過給圧を低下させることなく、ＥＧＲ触媒７１を保温することができる。この様子について、図５を参照して詳述する。

図５は、第２制御弁の全開状態、及び全閉状態における（ａ）回転数と過給圧との関係、及び（ｂ）回転数とＷ／Ｇ流量との関係を夫々示す特性図である。

図５（ａ）に示すように、内燃機関２００の回転数が上昇するにつれ、排気の増大により過給圧も上昇する。また、図５（ｂ）に示すように、内燃機関２００の回転数が上昇するにつれ、排気の増大により余剰な排気が増大するので、Ｗ／Ｇ流量も上昇する。しかし、第２制御弁８１を全開にした場合には、それを全閉にした場合に比べて過給圧の上昇が遅れる。排気の一部が第２通路８０に逃げるからである。Ｗ／Ｇ流量についても同様である。

ここで、図５（ｂ）に示すように、内燃機関２００の回転数がＮｅ_２を超えると、排気が増大しすぎて、第２制御弁８１を全開にしているにもかかわらず排気が余り、Ｗ／Ｇ流量が０を超える。言い換えれば、タービン４２にとって余剰な排気の流量が、第２通路８０を通過可能な排気の最大流量を上回る。この場合には（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、仮に第２制御弁８１を全開にしても、タービン４２を駆動するための排気の流量が低下するわけではないので、たとえ加速要求時であっても、第２制御弁８１を断続的に開く（ステップＳ４３、４４）。

以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、外部ＥＧＲや廃熱回収が行われない場合であっても、ＥＧＲ触媒７１を好適に保温することが可能となる。

＜変形形態に係る内燃機関の制御装置の動作＞
次に、上変形形態に係る動作処理を、図６を参照して説明する。本変形形態は、特に、第１制御弁７４の故障を判定するためのものである。その基本構成は図１と同様でよく、同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図６は、変形形態に係る内燃機関の制御装置によるルーチンを示すフローチャートである。

図６に示すように、変形形態に係る制御では、先ずＥＧＲ触媒７１に対する触媒暖機制御が実施されているにもかかわらず（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＧＲ触媒７１の温度が所定温度未満である場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、第１制御弁７４を全閉にし、第２制御弁８０を全開にする（ステップＳ１０３）。他方で、ＥＧＲ触媒７１の温度が所定温度以上なら（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、第１制御弁７４を全閉にし、第２制御弁８０を全閉にする（ステップＳ１０４）。

また、ＥＧＲ触媒７１に対する触媒暖機制御が実施されておらず（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、外部ＥＧＲの要求がある場合には（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、第１制御弁７４を所定開度に開き、第２制御弁８０を全閉にする（ステップＳ１０６）。

他方で、外部ＥＧＲの要求がないなら（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、第１制御弁７４は基本的に全閉にする。ここで、軽負荷領域である場合には（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、要求過給圧も低いので、第２制御弁８０を全開にする（ステップＳ１０８）。他方で、軽負荷領域ではない場合には（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、過給圧の低下を回避するために、第２制御弁８０を全閉にする（ステップＳ１０９）。その結果、過給圧が所定圧力以上になれば（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、第１制御弁７４等は制御通りに閉じられていると考えられる。

他方で、過給圧が所定圧力以上にならなければ（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、第１制御弁７４の閉じ不良と仮判定をする（ステップＳ１１１）。そして、アイドルがオンであるにもかかわらず（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、出力トルクの変動量が所定変動量以上である場合には（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、第１制御弁７４の閉じ不良と判定し（ステップＳ１１４）、ダイアグを点灯する（ステップＳ１１５）。

他方で、第１制御弁７４の閉じ不良と仮判定しても、アイドルがオンではなく（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、或いは出力トルクの変動量が所定変動量以上ではない場合には（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、上記仮判定は解除する（リターン）。

以上説明した変形形態によれば、軽負荷側の非ＥＧＲ領域に於いても、排気の一部がＥＧＲ触媒７１を通過するため、ＥＧＲ触媒７１を保温することができ、吸気系のデポジット堆積を抑制できる。加えて、第１制御弁７４の閉じ不良を特定できるので、本当に必要な場合にのみダイアグ点灯させることができる。

尚、上記実施形態及び変形形態において、
「排気通路３１」が本発明に係る「排気通路」の一例であり、
「タービン４２」が本発明に係る「タービン」の一例であり、
「コンプレッサ４１」が本発明に係る「コンプレッサ」の一例であり、
「吸気通路２１」が本発明に係る「吸気通路」の一例であり、
「第１通路７０」が本発明に係る「第１通路」の一例であり、
「ＥＧＲ触媒７１」が本発明に係る「ＥＧＲ触媒」の一例であり、
「第１制御弁７４」が本発明に係る「第１制御弁」の一例であり、
「第２通路８０」が本発明に係る「第２通路」の一例であり、
「第２制御弁８１」が本発明に係る「第２制御弁」の一例であり、
「内燃機関２００の回転数」が本発明に係る「内燃機関の運転条件」の一例であり、
「電子制御装置１００」が本発明に係る「要求還流量特定手段」の一例であり、
「ＥＧＲ触媒温度センサ７２」が本発明に係る「温度特定手段」の一例であり、
「電子制御装置１００」が本発明に係る「制御手段」の一例であり、
「吸気絞り弁２２」が本発明に係る「吸気量調整手段」の一例であり、
「分岐点７８」が本発明に係る「分岐点」の一例である。
その他に内燃機関に必要な公知の構成要素は適宜省略してある。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置も又、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を備えた車両１の一部を示す模式的な平面図である。実施形態に係る内燃機関の制御装置によるメインルーチンを示すフローチャートである。第２制御弁を断続的に開いた際に、内燃機関２００が出力するトルク等の経時変化を（ａ）比較例と（ｂ）実施形態とで比較して示すタイミングチャートである。実施形態に係る内燃機関の制御装置によるＥＧＲ触媒７１の保温制御のサブルーチンを示すフローチャートである。第２制御弁の全開状態、及び全閉状態における（ａ）回転数と過給圧との関係、及び（ｂ）回転数とＷ／Ｇ流量との関係を夫々示す特性図である。変形形態に係る内燃機関の制御装置によるルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１…車両、１…車両、２１…吸気通路、２２…吸気絞り弁、２３…サージタンク、２００…内燃機関、３１…排気通路、３２…触媒装置、４０…過給機、４１…コンプレッサ、４２…タービン、４３…タービン迂回通路、４４…ウェイストゲート弁、７…外部ＥＧＲ装置、７０…第１通路、７１…ＥＧＲ触媒、７２…ＥＧＲ触媒温度センサ、７３…ＥＧＲクーラ、７４…第１制御弁、８０…第２通路、８１…第２制御弁、１００…制御装置、

Claims

内燃機関の排気通路のうち排気によって駆動されるタービンよりも上流部と、前記タービンによって駆動されるコンプレッサが備わる吸気通路とを連通する第１通路であって、排気浄化用のＥＧＲ触媒、及び当該第１通路を流れる排気の流量を調整する第１制御弁を前記排気通路の上流部側からこの順に備える第１通路と、
前記第１通路のうち前記ＥＧＲ触媒よりも下流部と、前記排気通路のうち前記タービンよりも下流部とを連通する第２通路であって、当該第２通路を流れる排気の流量を調整する第２制御弁を備える第２通路とを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記第１通路を介して前記吸気通路へ還流される排気の要求還流量を、当該内燃機関の運転条件に基づいて特定する要求還流量特定手段と、
前記ＥＧＲ触媒の温度を特定する温度特定手段と、
前記特定される要求還流量が所定還流量を下回り、かつ前記特定されるＥＧＲ触媒の温度が所定温度を下回る場合には、前記第２制御弁を断続的に開くように制御することで、前記ＥＧＲ触媒の保温制御を実行する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記吸気通路から吸入される吸気の流量を調整する吸気量調整手段を更に備え、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ触媒の保温制御を実行する際に、断続的に開く前記第２制御弁の開弁期間に合わせて、前記吸気の流量を相対的に上昇させるように前記吸気量調整手段を更に制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記吸気量調整手段によって前記吸気の流量が最大流量に調整されている場合には、前記制御手段は前記ＥＧＲ触媒の保温制御を停止又は禁止する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
前記ＥＧＲ触媒の保温制御が停止又は禁止されており、かつ当該内燃機関がアイドル状態であるにもかかわらず、当該内燃機関が出力するトルクの変動量が所定変動量を超える場合には、前記第１制御弁が故障していると判定する故障判定手段を更に備える
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
前記コンプレッサによる目標過給圧と実過給圧との差が所定偏差を上回る加速要求時には、前記制御手段は前記ＥＧＲ触媒の保温制御を停止又は禁止する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
前記タービンにとって余剰な排気の流量が前記第２通路を通過可能な排気の最大流量を上回る場合には、前記加速要求時であっても、前記制御手段は前記ＥＧＲ触媒の保温制御の実行を許可する
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
前記第２制御弁は、前記第２通路のうち、前記第１通路から前記第２通路が分岐する分岐点から所定距離内に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。