JP2010090760A - Ｅｇｒクーラバイパス制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲバルブの信頼性の低下を抑制する。
【解決手段】内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、ＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラより下流側に配置されＥＧＲバルブと、ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、ＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラを通過する経路又はバイパス通路を通過する経路のいずれかに切り換える切換装置と、を備えた内燃機関のＥＧＲ装置に適用されるＥＧＲクーラバイパス制御システムであって、ＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラを通過する経路からバイパス通路を通過する経路へ切り換える経路切り換え要求が発生した場合に、切換装置を制御して当該ＥＧＲガスの流通経路の切り換えを行う制御手段と、経路切り換え要求が発生してから、実際に制御手段が切換装置を制御して当該ＥＧＲガスの流通経路の切り換えを行うまでの間に、遅延期間を設定する遅延設定手段と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＥＧＲクーラバイパス制御システムに関する。

内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を備え、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に戻すＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ通路の途中にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、を更に備え、ＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラを通過する経路又はバイパス通路を通過する経路のいずれかに切り換え可能なＥＧＲ装置が知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。
特開平１１−２５７１６７号公報 特開２００３−１１３７４２号公報 特開２００１−４１１１０号公報

内燃機関の高負荷運転状態から軽負荷運転状態への状態変化に応じてＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラを通過する経路からバイパス通路を通過する経路に切り換える場合、排気温度は即座に低下するわけではなく暫くの間は高温状態が持続するため、即座にバイパス通路側へ経路を切り換えると、高温のＥＧＲガスがＥＧＲクーラで冷却されずにそのままＥＧＲバルブを通過することになり、ＥＧＲバルブの構成部品に熱害が生じてＥＧＲバルブの信頼性を損なう虞があった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲクーラを通過する経路とＥＧＲクーラをバイパスする経路とを切り換え可能なＥＧＲ装置において、ＥＧＲバルブの信頼性の低下を抑制可能なＥＧＲクーラバイパス制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラより下流側に配置されＥＧＲガス量を調節するＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、ＥＧＲガスの流通経路を前記ＥＧＲクーラを通過する経路又は前記バイパス通路を通過する経路のいずれかに切り換える切換装置と、を備えた内燃機関のＥＧＲ装置に適用されるＥＧＲクーラバイパス制御システムであって、
ＥＧＲガスの流通経路を前記ＥＧＲクーラを通過する経路から前記バイパス通路を通過する経路へ切り換える経路切り換え要求が発生した場合に、前記切換装置を制御して当該ＥＧＲガスの流通経路の切り換えを行う制御手段と、
前記経路切り換え要求が発生してから、実際に前記制御手段が前記切換装置を制御して当該ＥＧＲガスの流通経路の切り換えを行うまでの間に、遅延期間を設定する遅延設定手段と、
を備えることを特徴とするＥＧＲクーラバイパス制御システムである。

この発明によれば、ＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラを通過する経路からバイパス通路を通過する経路へ切り換える経路切り換え要求が発生しても、即座には経路の切り換えは行われず、遅延設定手段によって設定された遅延期間が経過するまでの間は、ＥＧＲ
ガスの流通経路はＥＧＲクーラを通過する経路のまま維持される。

そして、遅延期間経過後に、制御手段が切換装置を制御することにより、実際にＥＧＲガスの流通経路がバイパス通路を通過する経路に切り換えられる。

従って、内燃機関の高負荷運転状態から軽負荷運転状態への状態変化に応じてＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラを通過する経路からバイパス通路を通過する経路に切り換える場合においても、ＥＧＲガスの温度が高温状態のときにはＥＧＲクーラを通過する経路のまま維持され、ＥＧＲガスの温度が十分に低下してから、バイパス通路を通過する経路に切り換えられるような制御を行うことができる。

ＥＧＲガスの温度が高温状態とは、ＥＧＲクーラを通過せずにそのままＥＧＲバルブに流入するとＥＧＲバルブの構成部品に熱害を生じさせる虞のあるようなＥＧＲガスの温度状態である。

また、ＥＧＲガスの温度が十分に低下するとは、ＥＧＲガスの温度が、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラを通過せずにそのままＥＧＲバルブに流入してもＥＧＲバルブの構成部品に熱害を生じさせる虞がないと判断可能な許容上限温度以下まで低下することである。

従って、この場合、遅延設定手段は、ＥＧＲガスの温度が許容上限温度以下まで低下するのに要する時間に基づいて、遅延期間を設定することができる。

本発明において、遅延設定手段は、ＥＧＲガスの流通経路の切り換え要求が発生する直前の内燃機関の運転状態に応じて、遅延期間を設定するようにしても良い。

ＥＧＲガスの流通経路の切り換え要求が発生する直前の内燃機関の運転状態が高負荷・高回転であるほど、ＥＧＲガスの温度が許容上限温度以下まで低下するのに要する時間は長くなる。

従って、経路切り換えの要求が発生する直前の内燃機関の運転状態が高負荷・高回転であるほど、遅延期間を長くするようにしても良い。

逆に、遅延期間が長くなり過ぎると、場合によっては過剰に冷却されたＥＧＲガスが吸気通路に流入することとなり、吸気温度が目標温度より低くなる可能性がある。

特に、高負荷運転状態から軽負荷運転状態への状態変化に伴う経路切り換え要求の場合、軽負荷運転状態において吸気温度が目標温度より低くなると煤の発生や未燃ＨＣの排出といった排気悪化が生じる虞がある。

従って、ＥＧＲガスの流通経路の切り換え要求が発生する直前の内燃機関の運転状態が低負荷・低回転である場合には、遅延期間を短くするようにしても良い。

本発明において、遅延設定手段は、内燃機関の排気温度に応じて、遅延期間を設定するようにしても良い。

排気温度が低いほど、ＥＧＲガスの温度が許容上限温度以下まで低下するのに要する時間は短くなる。従って、排気温度が低いほど、遅延期間を短くするようにしても良い。

ここで、内燃機関の排気温度の代わりに、ＥＧＲガスの温度としても良い。ＥＧＲガスの温度はＥＧＲ通路上のどの箇所におけるＥＧＲガスの温度でも良いが、好ましくはＥＧ
Ｒクーラ出口直後におけるＥＧＲガスの温度が良い。

本発明において、遅延設定手段は、前記経路切り換え要求が発生する直前における前記内燃機関の運転状態の継続時間に応じて、前記遅延期間を設定するようにしても良い。

上記のように、経路切り換え要求が発生する直前における内燃機関の運転状態が高負荷・高回転であるほど、遅延期間を長く設定することがＥＧＲバルブの信頼性確保のために好ましいが、当該高負荷・高回転の運転状態の継続時間がそれほど長くないのであれば、内燃機関やＥＧＲ装置の構成部品などのＥＧＲガスの周囲環境はそれほど高温にはなっていないので、ＥＧＲガスの温度が許容上限温度以下まで低下するのにそれほど長い時間を要さないと考えられる。

従って、経路切り換え要求が発生する直前における内燃機関の運転状態（特に高負荷運転状態）の継続時間が短いほど、遅延期間を短くするようにしても良い。

本発明において、前記内燃機関は、該内燃機関への吸入空気量を調節するスロットル弁を備え、
前記遅延設定手段は、前記設定した遅延期間が所定の基準値を超えた場合、遅延期間を当該基準値以下に設定し、
前記ＥＧＲクーラバイパス制御システムは、
前記遅延期間中に前記スロットル弁の開度を標準値よりも開き側の開度に変更する冷却促進手段を更に備えるようにしても良い。

遅延期間が長くなり過ぎると、特に高負荷運転状態から軽負荷運転状態への状態変化に伴うＥＧＲクーラを通過する経路からバイパス通路を通過する経路への経路切り換え要求において、上述のように煤や未燃ＨＣ等の排気悪化の問題が生じる可能性がある。

従って、このような排気悪化の問題が生じないような遅延期間の上限値として上記基準値を予め定めておき、設定された遅延期間がこの基準値を超えた場合には、遅延期間を基準値以下の値に設定し直すようにすれば、遅延期間が過剰に長くなることに因る排気悪化の問題を抑制できる。

これにより、上述したように、排気温度や、内燃機関の運転状態や、経路切り換え要求発生直前の運転状態の継続時間等を加味した結果として過剰に長い遅延期間が算出されたとしても、基準値を超える長さの遅延期間が実際に設定されることを抑制できる。

このように長い遅延期間が算出される場合とは、ＥＧＲガスの温度が許容上限温度以下まで低下するのに要する時間が長い場合である。

本発明によれば、冷却促進手段によりスロットル弁の開度が標準値（ベースマップ値）よりも開き側の開度に補正されるので、ＥＧＲガスの温度低下が促進される。従って、遅延期間が基準値以下に設定された場合であっても、ＥＧＲバルブが高温のＥＧＲガスに曝されることを好適に抑制することができる。

可変ノズルベーンを有するターボチャージャを備えた内燃機関の場合には、ＥＧＲガスの温度低下を促進するために、可変ノズルベーンの開度を標準値（ベースマップ値）よりも開き側の開度に変更する第２冷却促進手段を備えるようにしても良い。これによっても上述したのと同様の効果を得られる。

また、スロットル弁開度の増加補正と可変ノズルベーン開度の増加補正とを同時に行っ
ても良い。これにより一層のＥＧＲガスの温度低下を促進することができる。

また、これらスロットル弁開度の増加補正や、可変ノズルベーン開度の増加補正は、ごく短時間だけ行うようにしても良い。これにより、過渡時に一時的にＥＧＲガスの温度低下を促進するとともに、ＥＧＲガスの温度の過剰な低下を好適に抑制すことができる。

本発明により、ＥＧＲクーラを通過する経路とＥＧＲクーラをバイパスする経路とを切り換え可能なＥＧＲ装置において、ＥＧＲバルブの信頼性の低下を抑制することが可能になる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明に係るＥＧＲクーラバイパス制御システムを適用するエンジン及びその吸気系、排気系の概略構成を模式的に示す概念図である。

エンジン１は４つの気筒４を有するディーゼルエンジンである。各気筒４には筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１０が備えられている。

各気筒４は図示しない吸気ポートを介して吸気マニホールド１７に連通している。吸気マニホールド１７は吸気通路２に接続している。吸気通路２にはスロットル弁９が備えられ、その上流側にインタークーラ６が備えられ、その上流側にターボチャージャ１３のコンプレッサ１１が備えられ、その上流側に後述するＥＧＲ通路２６が接続され、その上流側にエアフローメータ７が備えられている。

各気筒４は図示しない排気ポートを介して排気マニホールド１８に連通している。排気マニホールド１８は排気通路３に接続している。排気通路３にはターボチャージャ１３のタービン１２が備えられ、その下流側に排気浄化装置８が備えられ、その下流側にＥＧＲ通路２６が接続されている。

タービン１２には可変ノズルベーン３０が備えられており、ターボチャージャ１２は可変ノズルベーン３０の開度を変化させることによってその過給特性を変更可能な可変容量型のターボチャージャである。

ＥＧＲ通２６は、排気通路３と吸気通路２とを連通し、エンジン１からの排気の一部を取り出してＥＧＲガスとして吸気通路２に流入させる。ＥＧＲ通路２６には、ＥＧＲ通路２６内を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が備えられている。ＥＧＲクーラ２７より下流側（吸気通路２側）にはＥＧＲガス量を調節するＥＧＲバルブ２５が備えられている。

ＥＧＲクーラ２７の上流側と下流側とはバイパス通路２９によって連通している。ＥＧＲ通路２６におけるバイパス通路２９の接続箇所には切替弁２８が備えられ、切替弁２８によって、ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガスの流通経路を、ＥＧＲクーラ２７を通過する経路又はバイパス通路２９を通過する経路のいずれかに切り換えることができる。

切替弁２８は本発明における切換装置に相当する。ＥＧＲクーラ２７の出口近傍にはＥ
ＧＲガスの温度を計測する温度センサ３１が備えられている。

エンジン１には、アクセルペダル２２の開度を測定するアクセル開度センサ１９、エンジン１のクランクシャフトの回転角度を測定するクランク角度センサ２０が備えられている。

エンジン１には、エンジン１の運転状態を制御するコンピュータユニットであるＥＣＵ１６が備えられている。ＥＣＵ１６は制御プログラムを実行するＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、測定データや演算結果を一時的に格納するＲＡＭ等を有する。

ＥＣＵ１６には上述したエアフローメータ７、アクセル開度センサ１９、クランク角度センサ２０、温度センサ３１の他、各種センサが接続され、それら各センサによる計測値がＥＣＵ１６に入力される。

また、ＥＣＵ１６には上述した燃料噴射弁１０、スロットル弁９、ＥＧＲバルブ２５、切替弁２８、可変ノズルベーン３０の他、各種機器が接続され、それら各機器の動作がＥＣＵ１６からの制御信号により制御される。

次に、ＥＧＲクーラ２７を通過する経路又はバイパス通路２９を通過する経路のＥＧＲガス流路切り換え制御について説明する。

上述のように、このＥＧＲガス流路の切換は、切替弁２８を制御することによって行われる。切替弁２８の制御は、エンジン１の回転数及び燃料噴射量に応じてＥＧＲガス流路を規定するマップに従って制御される。

本実施例では、回転数又は燃料噴射量が所定の基準より高い高負荷運転領域では、ＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラ２７を通過する経路とし、それ以外の回転数及び燃料噴射量が基準以下の軽負荷運転領域では、ＥＧＲガスの流通経路をバイパス通路２９を通過する経路とする。

従って、エンジン１の運転状態が、高負荷運転領域に属する運転状態から軽負荷運転領域に属する運転状態へ変化する場合、エンジン１の当該状態変化に伴って、ＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラ２７を通過する経路からバイパス通路２９を通過する経路に切り換える経路切り換え要求が発生する。この経路切り換え要求に従って、切替弁２８が制御される。

ここで、エンジン１の運転状態が高負荷運転状態から軽負荷運転状態へ変化しても、ＥＧＲ通路２６内に高負荷運転状態時の高温のＥＧＲガスが残留していることや、高負荷運転状態においてはエンジン１やＥＧＲ系の構成部品全体が高温状態となっていることから、ＥＧＲガスの温度は即座には低下しない。

そのため、エンジン１の当該状態変化に伴って即座に切替弁２８が制御されて、ＥＧＲガスの流通経路がバイパス通路２９を通過する経路に切り換えられると、未だ高温状態にあるＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７で冷却されることなくそのままＥＧＲバルブ２５に流入することになる。

その場合、ＥＧＲバルブ２５が高温のＥＧＲガスに曝されるので、ゴムシール材等のＥＧＲバルブ２５の構成部品に熱害が生じ、ＥＧＲバルブ２５の信頼性が損なわれる虞がある。

そこで、本実施例では、エンジン１の運転状態が高負荷運転状態から軽負荷運転状態へ変化に応じて、ＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラ２７を通過する経路からバイパス通路２９を通過する経路へ切り換える経路切り換え要求が発せられた場合に、当該経路切り換え要求が発せられてから実際に切替弁２８を制御してＥＧＲガスの流通経路を切り換えるまでに、ディレーを設けるようにした。

すなわち、ＥＧＲクーラ２７を通過する経路からバイパス通路２９を通過する経路へのＥＧＲガスの経路切り換え要求が発せられてから、当該ディレーの時間が経過するまでの期間は、ＥＧＲガスの流通経路はＥＧＲクーラ２７を通過する経路のまま維持される。

そして、当該ディレーが経過した後、切替弁２８が制御されてＥＧＲガスの流通経路がバイパス通路２９を通過する経路に切り換えられる。

このディレーは、エンジン１の運転状態が高負荷運転状態から軽負荷運転状態へ変化した後、ＥＧＲガスの温度が許容上限温度以下の温度まで低下するのに要する時間に基づいて定める。

許容上限温度は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７を通過しなくても、ＥＧＲバルブ２５に熱害を生じさせる虞のない温度の上限値に基づいて定められる。

ここで、本実施例におけるディレーの算出方法について説明する。

本実施例では、まず、図２に示すような、エンジン１の状態変化直前の高負荷運転状態におけるエンジン１の回転数及び吸入空気量に応じたマップに従って基本ディレーを算出する。

基本ディレーは、図２に示すように、回転数が高くなるほど長く設定され、吸入空気量が多くなるほど長く設定される。これは、経路切り換え指令直前の運転状態が高負荷高回転であるほど、ＥＧＲガスの温度が許容上限温度以下に低下するのに要する時間が長くなるからである。

次に、実際の環境条件を加味したより適切なディレーを算出するために、上記基本ディレーを補正する補正係数を算出する。

本実施例では、実際のＥＧＲガス温度を温度センサ３１によって計測し、ＥＧＲガス温度が低温であるほどディレーを短くするように、基本ディレーを補正する。

図３は、ＥＧＲガス温度と、ＥＧＲガス温度に応じて基本ディレーを補正するＥＧＲガス温度係数との関係を示す図である。

図３に示すように、ＥＧＲガス温度が低くなるほど、ＥＧＲガス温度係数は小さい値に設定される。これは、ＥＧＲガス温度が低い場合には、ＥＧＲガス温度が許容上限温度以下に低下するのに要する時間は短くなると考えられるからである。

なお、本実施例ではＥＧＲクーラ２７出口近傍に配置した温度センサ３１によってＥＧＲガス温度を計測し、この計測値に応じて補正係数を算出する例について説明したが、ＥＧＲガス温度を計測する位置はＥＧＲクーラ２７の出口近傍に限らず、ＥＧＲ通路２６上のどの位置であっても良いし、排気通路３のいずれかの位置において計測しても良い。

また、温度センサによる計測によってＥＧＲガス温度を取得する代わりに、エンジン１
の回転数及び燃料噴射量に応じてＥＧＲガス温度を推定するマップを予め作成しておき、このマップに基づく推定によってＥＧＲガス温度を取得するようにしても良い。

本実施例では、基本ディレーを補正するための実際の環境条件として、更に、ＥＧＲガスの流通環境温度を考慮する。具体的には、エンジン１が高負荷運転状態から軽負荷運転状態へ状態変化する直前の当該高負荷運転状態における停留時間（当該高負荷運転状態でエンジン１が連続的に運転された継続時間）が短いほど、ディレーを短くするように、基本ディレーを補正する。

図４は、状態変化直前の高負荷運転状態におけるエンジン１の停留時間と、該停留時間に応じて基本ディレーを補正する停留時間係数との関係を示す図である。

図４に示すように、停留時間がある程度以下の短い時間の場合には、停留時間係数が小さい値に設定される。これは、停留時間が短い場合には、エンジン１やＥＧＲ系の構成部品がそれほど高温状態になっていないので、ＥＧＲガス温度が低下し易いと考えられるからである。

逆に、停留時間がある程度以上長期に亘っている場合、高負荷運転状態でエンジン１が長期間運転されたことを意味するので、エンジン１やＥＧＲ系の構成部品等のＥＧＲガスの流通環境全体が高温状態になっている。

従って、そのような場合は、ＥＧＲガス温度は低下しにくい環境条件であるから、基本ディレーの短縮補正は行わない。

ここで、長過ぎるディレーが設定されると、本来ＥＧＲガスがバイパス通路２９を通過するべき条件下でＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７を通過する状態が長く継続することになるので、場合によっては吸気温度が目標温度より低くなる可能性がある。

特に、軽負荷運転状態において吸気温度が目標温度より低くなると、煤の増加や未燃ＨＣの発生といった排気悪化の問題が生じる可能性があるため、軽負荷運転状態への状態変化に伴う経路切り換え制御においては、長過ぎる遅延期間が設定されることを抑制することが好ましい。

この点、本実施例では、以上説明したように、ＥＧＲガスの温度変化に影響する環境条件を加味して基本ディレーを補正することによって適切なディレーを設定するので、不要に長いディレーが設定されることを抑制できる。

よって、軽負荷運転状態への状態変化に伴うＥＧＲガス流路の切り換え制御においても、排気悪化を招くことを好適に抑制できる。

更に、本実施例では、長過ぎるディレーが設定されることを抑制する観点から、最終的に設定されるディレーに上限値Δｔｃを設定し、上記のように各種補正を加えて算出されディレーΔｔが上限値Δｔｃを超えている場合には、算出されたディレーを破棄し、当該上限値Δｔｃを最終的なディレーΔｔｆｉｎとして設定することとした。

このように上限値を超えるような長いディレーが算出されるのは、ＥＧＲガス温度が許容上限温度以下に低下するためにそれだけ長い時間を要する場合である。

そこで、本実施例では、算出されたディレーΔｔが上限値Δｔｃを超えた場合には、最終的なディレーΔｔｆｉｎを当該上限値Δｔｃに設定するとともに、ＥＧＲガス温度の低
下を促進する制御を行うこととした。

具体的には、スロットル弁９の開度を、ベースマップ値よりも開き側の開度に変更する。

これによりＥＧＲガス温度の低下が促進されるので、ディレーを上限値に制限した場合であっても、ＥＧＲバルブ２５の信頼性を損なうほどの高温のＥＧＲガスにＥＧＲバルブ２５が曝されることを抑制できる。

また、算出されたディレーΔｔが上限値Δｔｃを超えている場合であって、更に上限値Δｔｃより大きい第２の基準値Δｔｃ２をも超えている場合には、最終的なディレーΔｔｆｉｎを当該上限値Δｔｃに設定するとともに、スロットル弁９の開度をベースマップ値よりも増加させ、更に、可変ノズルベーン３０の開度をベースマップ値よりも開き側の開度に変更する。

これによりＥＧＲガス温度の低下が更に促進されるので、ディレーを上限値に制限した場合であっても、ＥＧＲバルブ２５を過剰に高温のＥＧＲガスが通過することを抑制でき、ＥＧＲバルブ２５の信頼性の低下を好適に抑制できる。

以上のように、本実施例では、基本ディレー、ＥＧＲガス温度係数、停留時間係数を算出し、これらの積によって最終的なディレーを算出し、更にこうして算出されたディレーが上限値を超えないように補正する。

そして、高負荷運転状態から軽負荷運転状態の状態変化に応じてＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラ２７を通過する経路からバイパス通路２９を通過する経路へ切り換える要求が発せられてから、当該算出されたディレーだけ待機した後、実際に切替弁２８を制御してＥＧＲガスの流通経路をバイパス通路２９に切り換える。

これにより、高負荷運転状態由来の高温のＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７で冷却されることなくそのままＥＧＲバルブ２５を通過することが抑制されるので、ＥＧＲバルブ２５に熱害が生じることを抑制でき、ＥＧＲバルブ２５の信頼性の低下を好適に抑制することができる。

また、不要に長いディレーが設定されることが抑制されるので、軽負荷運転状態への状態変化に伴うＥＧＲガス流路の切り換え制御においても、排気悪化を招くことを好適に抑制できる。

以上説明した本実施例のＥＧＲクーラバイパス制御について、図５に基づいて説明する。図５は、本実施例のＥＧＲクーラバイパス制御を行うためのルーチンを表すフローチャートである。図５に示すルーチンは、エンジン１の運転中所定期間ごとに繰り返し実行される。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラ２７を通過する経路からバイパス通路２９を通過する経路へ切り換える要求が発せられたか否かを判定する。

本実施例では、エンジン１の回転数及び燃料噴射量を取得し、回転数・燃料噴射量に応じてＥＧＲガスの流通経路を定めたマップを参照して、経路切り換え要求の有無を判定する。

例えば、ＥＧＲガスの流通経路がＥＧＲクーラ２７を通過する経路となるように切替弁２８が制御される高負荷運転状態から、ＥＧＲガスの流通経路がバイパス通路２９を通過する経路となるように切替弁２８が制御される軽負荷運転状態への、エンジン１の状態変化があった時に、ステップＳ１０１において肯定判定がなされる。

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合、ＥＣＵ１６はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０１で否定判定がなされた場合、ＥＣＵ１６は本ルーチンの実行を一旦終了する。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１６は、ＥＧＲガス温度係数を取得する。本実施例では、上述したように、温度センサ３１によってＥＧＲガス温度を取得し、図３に示すＥＧＲガス温度係数マップを参照して、ＥＧＲガス温度係数を取得する。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１６は、停留時間係数を取得する。本実施例では、エンジン１の運転状態の持続時間を記憶しておき、ステップＳ１０１で肯定判定されるような高負荷運転状態から軽負荷運転状態への状態変化があった場合に、当該状態変化直前の高負荷運転状態における持続時間を読み出して停留時間を取得し、図４に示す停留時間係数マップを参照して、停留時間係数を取得する。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１６は、切り換え制御のディレーΔｔを算出する。本実施例では、上述したように、エンジン１の回転数及び吸入空気量を取得し、図２に示す基本ディレーマップを参照して基本ディレーを取得し、当該取得した基本ディレーと、ステップＳ１０２で取得したＥＧＲガス温度係数と、ステップＳ１０３で取得した停留時間係数と、の積によってディレーΔｔを算出する。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１６は、ステップＳ１０４で算出したディレーΔｔと上限値Δｔｃとの比較を行う。

ステップＳ１０４で算出したディレーΔｔが上限値Δｔｃ以下である場合、ＥＣＵ１６はステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０４で算出したディレーΔｔを最終的なディレーΔｔｆｉｎとして設定する。

ステップＳ１０４で算出したディレーΔｔが上限値Δｔｃより大きく且つ第２の基準値Δｔｃ２以下である場合、ＥＣＵ１６はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、ＥＣＵ１６はスロットル弁９の開度をベースマップ値より開き側の開度に増加させる開度補正を行う。そして、ステップＳ１０８において、上限値Δｔｃを最終的なディレーΔｔｆｉｎとして設定する。本ステップを実行してスロットル弁９の開度増加補正を行うＥＣＵ１６が、本発明における冷却促進手段に相当する。

ステップＳ１０４で算出したディレーΔｔが第２の基準値Δｔｃ２より大きい場合、ＥＣＵ１６はステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、ＥＣＵ１６はスロットル弁９の開度をベースマップ値より開き側の開度に増加させる開度補正を行うとともに、可変ノズルベーン３０の開度をベースマップ値より開き側の開度に増加させる開度補正を行う。そして、ステップＳ１１０において、上限値Δｔｃを最終的なディレーΔｔｆｉｎとして設定する。本ステップを実行してスロットル弁９の開度増加補正を行うＥＣＵ１６が、本発明における冷却促進手段に相当し、可変ノズルベーン３０の開度増加補正を行うＥＣＵ１６が、本発明における第２冷却促進手段に相当する。

ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、又は、ステップＳ１１０を実行して最終的なディレーΔｔｆｉｎを設定した後、ＥＣＵ１６はステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１において、ＥＣＵ１６は、設定した最終的なディレーΔｔｆｉｎが経過するまで待機した後、実際に切替弁２８を制御してＥＧＲガスの流通経路をＥＧＲクーラ２７を通過する経路からバイパス通路２９を通過する経路へ切り換える。

このルーチンにおいて、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０５、ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、ステップＳ１１０を実行するＥＣＵ１６が、本発明における遅延設定手段に相当する。また、ステップＳ１０１及びステップＳ１１１を実行するＥＣＵ１６が、本発明における制御手段に相当する。

以上のルーチンによってＥＧＲガスの流通経路の切り換え制御を行うことにより、高負荷運転状態由来の高温のＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７で冷却されることなくそのままＥＧＲバルブ２５を通過することが抑制されるので、ＥＧＲバルブ２５に熱害が生じることを抑制でき、ＥＧＲバルブ２５の信頼性の低下を好適に抑制することができる。

また、ＥＧＲガスの温度変化に影響する環境条件を加味して基本ディレーを補正することによって適切なディレーを設定するので、不要に長いディレーが設定されることを抑制できる。よって、軽負荷運転状態への状態変化に伴うＥＧＲガス流路の切り換え制御においても、排気悪化を招くことを好適に抑制できる。

なお、以上述べた実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。

例えば、上記実施例では、基本ディレーを、ＥＧＲガス温度と、切り換え制御指令直前の高負荷運転状態での停留時間と、に基づいて補正することについて説明したが、更に他の条件を加味して基本ディレーを補正するようにしても良い。例えば、排気流量が多い場合ＥＧＲガス温度の低下速度は速いと考えられるので、センサ又は推定によって排気流量を取得し、排気流量が多いほどディレーを短くするような補正を行っても良い。

また、上記実施例では、算出されたディレーが上限値を超える場合を、更に第２の基準値との大小関係に基づいて場合分けして制御を分岐させる例について説明したが、必ずしもこの３段階の条件分岐は必須ではない。単に、算出されたディレーが上限値を超えたか否かによって、算出されたディレーをそのまま最終ディレーとするか、又は、上限値を最終ディレーとするとともに、スロットル弁９の開度の増加補正及び／又は可変ノズルベーン３０の開度の増加補正を行うようにしても良い。

また、ディレーが上限値を超えた場合にスロットル弁９の開度増加補正や可変ノズルベーン３０の開度増加補正を行う場合には、当該開度増加補正をごく短時間だけ行って、すぐに通常のベースマップ値に戻すようにしても良い。つまり、本発明における冷却促進手段が「遅延期間中にスロットル弁の開度を標準値よりも開き側の開度に変更する」ことや、第２冷却促進手段が「遅延期間中に可変ノズルベーンの開度を標準値よりも開き側の開度に変更する」ことは、遅延期間中のごく短時間に行われるものであっても良い。こうすることで、ＥＧＲガスの温度低下が過剰に促進されてしまうことを抑制できる。また、ドライバビリティへの影響を最小限に抑制することもできる。

また、基本ディレーマップとして、回転数及び吸入空気量に応じて基本ディレーを定めるマップを例示したが、エンジン１の運転状態に応じて基本ディレーを定めるものであればよく、例えば回転数と燃料噴射量に応じたマップであっても良い。

実施例におけるエンジン及びその吸気系、排気系の概略構成を示す図である。 実施例において回転数及び吸入空気量に応じて基本ディレーを定めるマップを示す図である。 実施例においてＥＧＲガス温度に応じてＥＧＲガス温度係数を定めるマップを示す図である。 実施例において停留時間に応じて停留時間係数を定めるマップを示す図である。 実施例におけるＥＧＲガス流路切り換え制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ 気筒
６ インタークーラ
７ エアフローメータ
８ 排気浄化装置
９ スロットル弁
１０ 燃料噴射弁
１１ コンプレッサ
１２ タービン
１３ ターボチャージャ
１６ ＥＣＵ
１７ 吸気マニホールド
１８ 排気マニホールド
１９ アクセル開度センサ
２０ クランク角度センサ
２２ アクセルペダル
２５ ＥＧＲバルブ
２６ ＥＧＲ通路
２７ ＥＧＲクーラ
２８ 切替弁
２９ バイパス通路
３０ 可変ノズルベーン
３１ 温度センサ

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラより下流側に配置されＥＧＲガス量を調節するＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、ＥＧＲガスの流通経路を前記ＥＧＲクーラを通過する経路又は前記バイパス通路を通過する経路のいずれかに切り換える切換装置と、を備えた内燃機関のＥＧＲ装置に適用されるＥＧＲクーラバイパス制御システムであって、
   ＥＧＲガスの流通経路を前記ＥＧＲクーラを通過する経路から前記バイパス通路を通過する経路へ切り換える経路切り換え要求が発生した場合に、前記切換装置を制御して当該ＥＧＲガスの流通経路の切り換えを行う制御手段と、
   前記経路切り換え要求が発生してから、実際に前記制御手段が前記切換装置を制御して当該ＥＧＲガスの流通経路の切り換えを行うまでの間に、遅延期間を設定する遅延設定手段と、
   を備えることを特徴とするＥＧＲクーラバイパス制御システム。
2. 請求項１において、
   前記遅延設定手段は、前記内燃機関の排気温度に応じて、前記遅延期間を設定することを特徴とするＥＧＲクーラバイパス制御システム。
3. 請求項１において、
   前記遅延設定手段は、前記経路切り換え要求が発生する直前における前記内燃機関の運転状態の継続時間に応じて、前記遅延期間を設定することを特徴とするＥＧＲクーラバイパス制御システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、
   前記内燃機関は、該内燃機関への吸入空気量を調節するスロットル弁を備え、
   前記遅延設定手段は、前記設定した遅延期間が所定の基準値を超えた場合、遅延期間を当該基準値以下に設定し、
   前記ＥＧＲクーラバイパス制御システムは、
   前記遅延期間中に前記スロットル弁の開度を標準値よりも開き側の開度に変更する冷却促進手段を更に備えることを特徴とするＥＧＲクーラバイパス制御システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、
   前記内燃機関は、可変ノズルベーンを有するターボチャージャを備え、
   前記遅延設定手段は、前記設定した遅延期間が所定の基準値を超えた場合、遅延期間を当該基準値以下に設定し、
   前記ＥＧＲクーラバイパス制御システムは、
   前記可変ノズルベーンの開度を標準値よりも開き側の開度に変更する第２冷却促進手段を更に備えることを特徴とするＥＧＲクーラバイパス制御システム。

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