JP2010112289A

JP2010112289A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2010112289A
Application number: JP2008286417A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Takada; 典史高田; Tomoaki Honda; 友明本田; Shinya Kondo; 真也近藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-05-20

Abstract

【課題】連通切替バルブの制御によって、ラジエータの放熱または排気熱を二次空気供給装置内に導入することにより、二次空気供給装置の凍結部分を解凍することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御システム１は、温風取込手段と、連通手段と、凍結判断手段と、連通切替手段とによって、二次空気供給装置のエアポンプ２１が凍結していると判断したときに、連通切替バルブ２６を制御してラジエータ５０からの放熱を含んだ温風をエアポンプ２１に導入することができる。よって、エアポンプ２１の凍結部をラジエータ５０の放熱を利用して省エネルギーで解凍することができることから、低温環境においても、車両の燃費を悪化させることなく二次空気供給装置を迅速に作動させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。特に、二次空気供給装置の技術に関する。

従来、内燃機関の制御装置として、外部から空気を排気ポートに送り込み、空気中の酸素を排気ガスと反応させて排気ポート以降の排出ガスの酸化することで、ＨＣやＣＯなどの未燃ガス排出量を低減させる二次空気供給装置が知られている。このような二次空気供給装置は、０℃以下の低温環境で車両が放置されると、二次空気供給装置の内部に存在する水分が凍結し、エアスイッチングバルブ（以下（ＡＳＶ）と略記する）やエアポンプが凍結することにより、二次空気供給装置に凍結不作動が生じる場合がある。

このような凍結不作動問題に対して、エアポンプの凍結を判定した場合に、機関温度からエアポンプが解凍されるまでの時間を設定し、それまでの時間、二次空気供給装置の作動を禁止する技術が特許文献１開示されている。
また、内燃機関の凍結部を解凍する技術として、凍結不作動問題を抱える箇所に、排気管部の熱交換器によって暖気された温風を取り回すことで凍結部を解凍する技術が特許文献２に開示されている。更に、凍結不作動問題を抱えるＰＣＶバルブに、排気マニホールドからの温風を取り回すことで凍結したＰＣＶバルブを解凍する技術が特許文献３に開示されている。

特開平６−２４８９３７号公報実開平１−１５２０２１号公報実開平４−０９３７１０号公報

このように、従来、二次空気供給装置が低温環境において凍結不作動を生じた場合に、凍結したエアポンプ等が自然解凍されるまで二次空気供給装置の作動を禁止したり、または凍結したエアポンプ等をヒータ等により解凍したりする凍結不作動対策を行っている。しかしながら、極低温環境において車両を使用する場合、エアポンプ等が自然解凍されるまでには長時間を必要とする。そのため、自然解凍されるまで二次空気供給装置の作動を禁止した場合、二次空気供給装置が長時間にわたって作動できずに車両の排気エミッションが悪化する、といった問題がある。また、凍結部の解凍にヒータ等を使用する場合、ヒータ等の設置によるコストアップが懸念される上に、ヒータ等の作動による電力消費によって車両の燃費が悪化する、といった問題がある。

また、従来の二次空気供給装置においては、エアポンプと排気ポートとが二次空気供給通路によって常時連通されているために、エアポンプの停止後に排気ポートからの排気ガスがエアポンプへと進入する場合がある。それによって、排気ガス中の水分がエアポンプに凝縮し、低温環境でエアポンプの凍結不作動が生じる、といった問題がある。そのため、二次空気供給装置のエアポンプに凝縮水検知センサ、三方弁、または浄化触媒下流への排出管を新たに設置する等の対策が必要となるためにコストがアップする、といった問題がある。

更に、特許文献２、３の技術では、排気管部から取り回された温風の導入方向を切り替える方法を有さないために、凍結した内燃機関の特定の一部分しか解凍することができない、といった問題点がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされてものであり、連通切替バルブの制御によって、ラジエータの放熱または排気熱を二次空気供給装置内に導入することにより、二次空気供給装置の凍結部分を解凍することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、エアポンプの駆動によって排気通路内に二次空気を供給する二次空気供給装置を備えた内燃機関において、ラジエータ近傍の空気、または前記排気通路近傍の空気の少なくとも一方を前記二次空気供給装置内へと取り込む温風取込手段と、前記温風取込手段と、前記エアポンプと、前記排気通路とのいずれか二つを連通し、残りの一つを遮断する連通手段と、前記エアポンプが凍結しているか否かを判断する凍結判断手段と、前記凍結判断手段によって前記エアポンプが凍結していると判断されたときに、前記連通手段によって前記温風取込手段と前記エアポンプとを連通させる連通切替手段と、を備えることを特徴とする。

このような構成とすることにより、凍結したエアポンプを、ラジエータからの放熱または排気熱を用いて省エネルギーで解凍することができる。また、連通手段によって温風取込手段、エアポンプ、排気通路の連通方向を二次空気供給装置の解凍時、運転時、停止時に応じて切り替えることで、凍結部の解凍効率を向上させたり、二次空気供給装置の停止後の排気ガス進入を抑制したりすることができる。更に、排気通路方向からエアポンプの大気側方向へと温風を取込むことで、効率よくエアポンプに温風を導入することができる。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、低温環境において二次空気供給装置が凍結不作動を生じた場合に、ラジエータファンの温風または排気熱を二次空気供給装置内に導入することにより、二次空気供給装置の凍結部を省エネルギーで迅速に解凍することができる。よって、車両の燃費および排気エミッションの悪化を抑制することができる。また、連通切替手段を制御することによって、温風取込手段、エアポンプ、排気通路の連通方向を二次空気供給装置の作動状況に応じて切り替えることで、凍結部の解凍効率を向上させたり、二次空気供給装置の停止後のエアポンプへの排気ガス進入を抑制したりすることができる。よって、排気ガス中の水分が凝縮することによるエアポンプの凍結を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだ車両制御システム１の概略構成を示した構成図である。

図１に示す車両制御システム１は、動力源であるエンジン１００を備えており、エンジン１００を冷却するラジエータ５０、およびラジエータ５０を冷却するラジエータファン５１を備えている。また、車両制御システム１は、エンジン１００の運転動作を総括的に制御するエンジンＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１０を備えている。エンジンＥＣＵ１０は、図示しない電源ラインを通じてオルタネータおよびバッテリから電力の供給を受けて稼動し、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の通信プロトコルに従って、各センサおよび電装品と通信を行う。そして、車両制御システム１は、二次空気供給通路２２によって連通されたＡＳＶ２３およびエアポンプ２１を備えており、外部から取り込んだ二次空気をエンジン１００の排気ポート１１に供給する。更に、車両制御システム１は、温風導入通路２５によって連通された温風取込口２４および連通切替バルブ２６を備えており、ラジエータファン５１からの温風をエアポンプ２１方向へ取り込む。

エンジン１００は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室を構成するピストンを備えている（図示しない）。各燃焼室のピストンはそれぞれコネクティングロッドを介して出力軸であるクランクシャフトの軸に連結されており、各ピストンの往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフトの回転へと変換される。吸気ポートから流入された吸入空気はインジェクタから噴射された燃料と混合し、ピストンの上昇運動により燃焼室内で圧縮される。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサからのピストンの位置、および吸気カム角センサからのカム軸回転位相の情報に基づき、燃焼室内の点火プラグを点火させて圧縮混合ガスを着火させ、燃焼室内を膨張させてピストンを下降させる。これがコネクティングロッドを介してクランクシャフトの軸回転に変更されることにより、エンジン１００は動力を得る。

各気筒の排気通路１２は下流で合流して合流排気通路１３を形成し、合流排気通路１３の先には浄化触媒１４が設けられている。燃焼後の排気ガスは、排気弁が開いた際に排気ポート１１、排気通路１２を通って合流排気通路１３で合流し、浄化触媒１４を通過してエンジン１００の外部へと排出される。浄化触媒１４は、エンジン１の排ガスを浄化するために用いられるもので、例えば三元触媒やＮＯｘ吸蔵還元型触媒などが適用される。

各気筒の排気通路１２には排気温センサ３５、Ａ／Ｆセンサ、Ｏ２センサが設けられていおり（図示しない）、各気筒から排出される排気ガスの温度、空燃比を検出し、その結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。エンジンＥＣＵ１０は、排気温センサ３５、Ａ／ＦセンサおよびＯ２センサの検出結果に基づいて燃焼室の燃焼情報を取得し、最適な燃焼状態となるように気筒内への燃料噴射量を調整するフィードバック制御を実行する。

ラジエータ５０は、上部タンク、ラジエータコア、下部タンクで構成されている放熱器である。エンジン１００を冷却することで高温になった冷却水は、ラジエータ５０の上部タンクに導かれ、ラジエータコアを通過する。ラジエータコアは、高温の冷却水がラジエータコアを通過する際に熱を奪って空気中に放熱するものであって、放熱効率を向上させるために多数のフィンが設けられている。ラジエータコアで冷却された冷却水は、下部タンクから再びエンジン１００に戻される。
ラジエータファン５１は、ラジエータ５０とエンジン１００との間に配置され、ラジエータ５０からエンジン１００の方向へ空気の流れを作ることでラジエータ５０を冷却する。ラジエータファン５１は、エンジン１００の回転と同期することでファンを回転させても良いし、電動モータによってファンを回転させても良い。

排気ポート１１に連通している二次空気供給通路２２には、ＡＳＶ２３とエアポンプ２１とが備えられている。エアポンプ２１は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って、エンジン１００外部またはエアクリーナから取り込んだ二次空気を二次空気供給通路２２およびＡＳＶ２３を通じて排気ポート１１へと供給する。これにより、排気ポート１１中のＨＣやＣＯ等の未燃ガスを、供給された二次空気中の酸素とを反応させて再燃焼させることで、エンジン１００からの未燃ガスの排出量を低減させる。ＡＳＶ２３は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って、エアポンプ２１から排気ポート１１へと供給される二次空気の量を調節し、排気ガス中の未燃ガス量に見合った二次空気を排気ポート１１へと供給することで、浄化触媒１４の過剰な酸化反応を抑制する。

また、ラジエータファン５１の近傍には、ラジエータ５０からの放熱を含んだ高温空気の温風を取り込むための温風取込口２４を備えている。温風取込口２４から取り込まれた温風は、温風導入通路２５を通じてエアポンプ２１またはＡＳＶ２３へと導入される。これによって、低温環境において凍結したエアポンプ２１やＡＳＶ２３を、ラジエータ５０から放熱された熱を用いて省エネルギーで迅速に解凍することができる。
なお、温風取込口２４、温風導入通路２５は、本発明の温風取込手段に相当する。

更に、ＡＳＶ２３とエアポンプ２１との間の二次空気供給通路２２には、アクチュエータ等で駆動する連通切替バルブ２６が備えられている。連通切替バルブ２６は、温風導入通路２５によって温風取込口２４と連通しており、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って、エアポンプ２１と、ＡＳＶ２３と、温風取込口２４とのいずれか二つを連通させ、残りの一つを遮断する（図２参照）。これによって、エアポンプ２１が正常作動している場合は、エアポンプ２１とＡＳＶ２３とを連通させることで、排気ポート１１内へ二次空気を供給することができる（図２（１））。また、低温環境においてエアポンプ２１が凍結している場合は、温風取込口２４とエアポンプ２１とを連通させて、ラジエータ５０からの温風をエアポンプ２１内へ導入することで、凍結したエアポンプ２１を迅速に解凍させることができる（図２（２））。この場合、エンジン１００の始動直後であって、冷却水がラジエータ５０へと循環していないときは、エンジン１００が充分に暖気されてラジエータ５０へと冷却水が循環するまで、温風取込口２４とエアポンプ２１との連通を遮断することで、凍結部の解凍効率を向上させることができる。更に、ＡＳＶ２３が凍結している場合、またはエアポンプ２１を停止した場合は、温風取込口２４とＡＳＶ２３とを連通させることで、凍結したＡＳＶ２３を解凍したり、排気ポート１１からエアポンプ２１内への排気ガスの侵入を抑制したりすることができる（図２（３））。
なお、連通切替バルブ２６は、本発明の連通手段に相当する。

エンジン１００は、水温センサ３１、外気温センサ３２、流速センサ３３を備えている。水温センサ３１、外気温センサ３２、流速センサ３３は、それぞれエンジン１００の冷却水の温度、外気の温度、ラジエータ５０内の冷却水の流速を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。また、エアポンプ２１およびＡＳＶ２３は、温度センサ３４を備えており、エアポンプ２１およびＡＳＶ２３の温度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０へと送信する。

エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサ、カム角センサ、エアフロメータ、スロットルポジションセンサ、水温センサ３１等の検出結果を読み込み、スロットルバルブの動作、吸気弁、排気弁の動作、インジェクタの動作、点火プラグの点火時期など、エンジン１００の運転動作を統合的に制御する。

また、エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ３１、外気温センサ３２、温度センサ３４の少なくともいずれかの検出結果に基づいて、エアポンプ２１またはＡＳＶ２３が凍結しているか否かを判断する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１およびＡＳＶ２３の凍結判定を、エンジン１００への総吸入空気量に基づいて行っても良い。また、二次空気供給通路２２にエアフロメータを設置して二次空気の吸入量を検出し、検出結果に基づいて凍結判定を行っても良い。
そして、エンジンＥＣＵ１０は、凍結判断結果に基づいて、連通切替バルブ２６を制御し、排気ポート１１への二次空気の供給、凍結部の解凍の実行を切替える。エアポンプ２１およびＡＳＶ２３が凍結していないと判断した場合、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１とＡＳＶ２３とを連通させるように連通切替バルブを制御する。つづいて、エンジンＥＣＵ１０は、排気通路１２に設置されたＡ／ＦセンサおよびＯ２センサの検出結果から気筒内の空燃比を認識し、エアポンプ２１およびＡＳＶ２３を制御して、排気ガス中の未燃ガス量に見合った二次空気を排気ポート１１へと供給する。

一方、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１が凍結していると判断した場合に、水温センサ３１、外気温センサ３２、流速センサ３３の少なくともいずれかの検出結果に基づいて、凍結部の解凍制御作動条件が成立しているか否かを判断する。例えば、エンジン１００の冷却水の温度が所定温度（約８０℃）以下である場合は、エンジン１００の温度が低いためにサーモスタットが閉鎖状態となっている。よって、ラジエータ５０に高温の冷却水が循環していないために、凍結部に温風を導入することができないことから、解凍制御作動条件を満たしていないと判断する。
更に、エンジンＥＣＵ１０は、解凍制御作動条件を満たしたと判断したときに、エアポンプ２１と温風取込口２４とを連通させるように連通切替バルブを制御することで、ラジエータ５０からの放熱を含んだ高温空気の温風を凍結部に導入する。この制御を実行することによって、エアポンプ２１の凍結部を省エネルギーで迅速に解凍することができる。
また、エンジンＥＣＵ１０は、ＡＳＶ２３が凍結していると判断した場合、またはエアポンプ２１の作動を停止した場合、ＡＳＶ２３と温風取込口２４とを連通させるように連通切替バルブを制御することで、ＡＳＶ２３を迅速に解凍したり、排気ポート１１からエアポンプ２１への排気ガスの侵入を抑制したりすることができる。
なお、エンジンＥＣＵ１０は、本発明の凍結判断手段、連通切替手段に相当する。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両制御システム１の動作を説明する。図３はエンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両制御システム１は、温風取込手段と、連通手段と、凍結判断手段と、連通切替手段とを備えることで、エアポンプ２１が凍結していると判断したときに、ラジエータ５０からの放熱を含んだ温風を凍結部に導入することで、凍結部を解凍する制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１で、エアポンプ２１が凍結しているか否かを判断する。エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ３１、外気温センサ３２、温度センサ３４の少なくともいずれかの検出結果に基づいて、エアポンプ２１が凍結しているか否かを判断する。例えば、温度センサ３４の検出結果が、すなわちエアポンプ２１の温度が水の凝固点（０℃）以下である場合、エンジンＥＣＵ１０はエアポンプ２１が凍結していると判断する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１の凍結判断を、エンジン１００への総吸入空気量に基づいて行うこともできる。また、二次空気供給通路２２にエアフロメータを設置し、二次空気の吸入量を検出することで凍結判断を行うこともできる。エアポンプ２１が凍結していないと判断した場合（ステップＳ１／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。エアポンプ２１が凍結していると判断した場合（ステップＳ１／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ２へ進む。

ステップＳ２で、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１への作動指令を停止し、解凍制御作動条件が成立しているか否かを判断する。エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ３１、外気温センサ３２、流速センサ３３の少なくともいずれかの検出結果に基づいて、エアポンプ２１の解凍制御作動条件が成立しているか否かを判断する。例えば、流速センサ３３の検出結果が、すなわちラジエータ５０内の冷却水の流速が所定値以下である場合は、エンジン１００が低温であるためにサーモスタットが閉鎖状態となっている。よって、ラジエータ５０に高温の冷却水が循環していないために、凍結部に温風を導入することができないことから、解凍制御作動条件を満たしていないと判断する。解凍制御作動条件が成立していないと判断した場合（ステップＳ２／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は、解凍制御作動条件が成立するまでステップＳ２の処理を繰り返す。解凍制御作動条件が成立していると判断した場合（ステップＳ２／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ３へ進む。

ステップＳ３で、エンジンＥＣＵ１０は、連通切替バルブ２６をバルブ位置Ｂに制御し、エアポンプ２１と温風取込口２４とを連通させる（図２（２）参照）。この制御によって、エアポンプ２１内にラジエータ５０からの放熱を含んだ高温空気の温風を導入することができることから、エアポンプ２１の凍結部分を省エネルギーで迅速に解凍することができる。また、エンジンＥＣＵ１０は、ＡＳＶ２３が凍結している場合には、連通切替バルブ２６を制御して温風取込口２４とＡＳＶ２３とを連通させることで、凍結したＡＳＶ２３を解凍させることもできる（図２（３）参照）。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ３の処理を終えると、次のステップＳ４へ進む。

ステップＳ４で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ３の処理から所定時間が経過したか否かを判断する。ここで、所定時間は、凍結したエアポンプ２１をラジエータ５０からの放熱によって解凍するために充分な任意の時間を適用することができる。所定時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ４／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ３に戻り、所定時間が経過するまで上記の処理を繰り返す。所定時間が経過したと判断した場合（ステップＳ４／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ５へ進む。

ステップＳ５で、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１の解凍が完了したか否かを判断する。なお、エアポンプ２１の解凍判断方法は、ステップＳ１と同様であるために、その詳細な説明は省略する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１の解凍判断の精度を向上させるために、エアポンプ２１と温風取込口２４との連通を遮断するように連通切替バルブ２６を制御してもよい。エアポンプ２１の解凍が完了していないと判断した場合（ステップＳ５／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ３に戻り、エアポンプ２１の解凍が完了するまで上記の処理を繰り返す。エアポンプ２１の解凍が完了したと判断した場合（ステップＳ５／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ６へ進む。

ステップＳ１の判断がＮＯである場合、またはステップＳ５の判断がＹＥＳである場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ６へ進む。ステップＳ６で、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１に作動開始の指令を行いつつ、連通切替バルブ２６をバルブ位置Ａに制御し、エアポンプ２１とＡＳＶ２３とを連通させる（図２（１）参照）。この制御によって、解凍されたエアポンプ２１が送風する二次空気をＡＳＶ２３を通じて排気ポート１１内に供給することができることから、エンジン１００が排出する未燃ガス量を低減させることができる。また、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１の作動を停止する場合には、連通切替バルブ２６をバルブ位置Ｃに制御し、エアポンプ２１と温風取込口２４との連通を遮断することで、排気ポート１１からエアポンプ２１内への排気ガスの侵入を抑制することもできる（図２（３））。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ６の処理を終えると、その制御を終了する。

以上のように、本実施例の車両制御システムは、温風取込手段と、連通手段と、凍結判断手段と、連通切替手段とによって、二次空気供給装置のエアポンプが凍結していると判断したときに、連通切替バルブを制御してラジエータからの放熱を含んだ温風をエアポンプに導入することができる。よって、エアポンプの凍結部をラジエータの放熱を利用して省エネルギーで解凍することができることから、低温環境においても、車両の燃費を悪化させることなく二次空気供給装置を迅速に作動させることができる。

また、本実施例の車両制御システムは、連通切替手段を制御することによって、温風取込手段、エアポンプ、排気通路の連通方向を二次空気供給装置の作動状況に応じて切り替えることで、凍結部の解凍効率を向上させたり、二次空気供給装置の停止後のエアポンプ内への排気ガス進入を抑制したりすることができる。よって、排気ガス中の水分が凝縮することによるエアポンプの凍結を抑制することができる。

つづいて、本発明の実施例２について説明する。本実施例の車両制御システム２は、実施例１の車両制御システム１とほぼ同様の構成となっているが、車両制御システム２は、排気通路１２または合流排気通路１３の近傍に温風取込口２７を備え、更に、温風導入通路２８に電動ファン２９を備える点で車両制御システム１と相違している。

図４は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだ車両制御システム２の概略構成を示した構成図である。なお、実施例１と同様の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本実施例の車両制御システム２は、実施例１と同様にエンジンＥＣＵ１０および連通切替バルブ２６を備えている。連通切替バルブ２６は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って、エアポンプ２１と、ＡＳＶ２３と、温風取込口２７とのいずれか二つを連通させ、残りの一つを遮断する（図２参照）。このような制御によって、エアポンプ２１やＡＳＶ２３の凍結部の解凍効率を向上させたり、エアポンプ２１の作動停止後のエアポンプ２１内への排気ガス進入を抑制したりすることができる。
なお、エンジンＥＣＵ１０は、本発明の凍結判断手段、連通切替手段に相当する。また、連通切替バルブ２６は、本発明の連通手段に相当する。

また、本実施例の車両制御システム２は、排気通路１２または合流排気通路１３の近傍に、排気通路１２または合流排気通路１３からの放熱を含んだ高温空気の温風を取り込むための温風取込口２７を備えている。温風取込口２７から取り込まれた温風は、温風導入通路２８を通じてエアポンプ２１またはＡＳＶ２３へと導入される。これによって、低温環境において凍結したエアポンプ２１やＡＳＶ２３を、エンジン１００の排気熱を用いて省エネルギーで迅速に解凍することができる。

更に、車両制御システム２は、温風導入通路２８に電動ファン２９を備えている。電動ファン２９は、エンジンＥＣＵ１０の指令に従って、温風取込口２７からエアポンプ２１の方向へ空気の流れを作ることで、排気通路１２または合流排気通路１３からの放熱を含んだ温風をエアポンプ２１へ導入する。この場合、電動ファン２９は、温風導入通路２８と分離して設けられても良い。また、電動ファン２９は、電動ファン２９自身が凍結した場合に、エアポンプ２１およびＡＳＶ２３の解凍制御作動条件が成立するまでに自然受熱し解凍される位置、例えば、エンジン１００や排気通路１２または合流排気通路１３からの放熱を受熱できる位置に配置される。
なお、温風取込口２７、温風導入通路２８、電動ファン２９は本発明の温風取込手段に相当する。

つづいて、エンジンＥＣＵ１０の制御の流れに沿って、車両制御システム２の動作を説明する。図５はエンジンＥＣＵ１０の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例の車両制御システム２は、温風取込手段と、連通手段と、凍結判断手段と、連通切替手段とを備えることで、エアポンプ２１が凍結していると判断したときに、電動ファン２９の駆動力によって排気通路１２または合流排気通路１３からの放熱を含んだ温風を凍結部に導入することで、凍結部を解凍する制御を実行する。

エンジンＥＣＵ１０の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがＯＮにされると開始する。まず、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ７で、エアポンプ２１が凍結しているか否かを判断する。なお、エアポンプ２１の凍結判断方法は、実施例１のステップＳ１と同様であるために、その詳細な説明は省略する。エアポンプ２１が凍結していないと判断した場合（ステップＳ７／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１３へ進む。エアポンプ２１が凍結していると判断した場合（ステップＳ７／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ８へ進む。

ステップＳ８で、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１への作動指令を停止し、解凍制御作動条件が成立しているか否かを判断する。エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ３１、外気温センサ３２、排気温センサ３５の少なくともいずれかの検出結果に基づいて、エアポンプ２１の解凍制御作動条件が成立しているか否かを判断する。例えば、排気温センサ３５の検出結果が、すなわち排気通路１２の温度が所定温度以下である場合は、エンジン１００の排気熱が低温であるために充分な温度の放熱を得られない。よって、凍結部に温風を導入することができないことから、解凍制御作動条件を満たしていないと判断する。解凍制御作動条件が成立していないと判断した場合（ステップＳ８／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０は、解凍制御作動条件が成立するまでステップＳ８の処理を繰り返す。解凍制御作動条件が成立していると判断した場合（ステップＳ８／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ９へ進む。

ステップＳ９で、エンジンＥＣＵ１０は、連通切替バルブ２６をバルブ位置Ｂに制御し、エアポンプ２１と温風取込口２７とを連通させる（図２（２）参照）。つづいて、ステップＳ１０で、エンジンＥＣＵ１０は、電動ファン２９を駆動させる。この制御によって、温風取込口２７からエアポンプ２１の方向へ空気の流れを作ることで、凍結したエアポンプ２１へ排気通路１２または合流排気通路１３からの放熱を含んだ高温空気の温風を高い効率で導入することができる。よって、エアポンプ２１の凍結部分を省エネルギーでより迅速に解凍することができる。また、エンジンＥＣＵ１０は、ＡＳＶ２３が凍結している場合には、温風取込口２７とＡＳＶ２３とを連通させることで、凍結したＡＳＶ２３を解凍させることもできる（図２（３）参照）。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ９およびステップＳ１０の処理を終えると、次のステップＳ１１へ進む。

ステップＳ１１で、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ９の処理から所定時間が経過したか否かを判断する。ここで、所定時間は、凍結したエアポンプ２１をエンジン１００の排気熱によって解凍するために充分な任意の時間を適用することができる。所定時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ１１／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ９に戻り、所定時間が経過するまで上記の処理を繰り返す。所定時間が経過したと判断した場合（ステップＳ１１／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２で、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１の解凍が完了したか否かを判断する。なお、エアポンプ２１の解凍判断手法は、実施例１のステップＳ１と同様であるために、その詳細な説明は省略する。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１の解凍判断の精度を向上させるために、エアポンプ２１と温風取込口２７との連通を遮断するように連通切替バルブ２６を制御してもよい。エアポンプ２１の解凍が完了していないと判断した場合（ステップＳ１２／ＮＯ）、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ９に戻り、エアポンプ２１の解凍が完了するまで上記の処理を繰り返す。エアポンプ２１の解凍が完了したと判断した場合（ステップＳ１２／ＹＥＳ）は、エンジンＥＣＵ１０は次のステップＳ１３へ進む。

ステップＳ７の判断がＮＯである場合、またはステップＳ１２の判断がＹＥＳである場合、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３で、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１に作動開始の指令を行いつつ、連通切替バルブ２６をバルブ位置Ａに制御し、エアポンプ２１とＡＳＶ２３とを連通させる（図２（１）参照）。この制御によって、解凍されたエアポンプ２１が送風する二次空気をＡＳＶ２３を通じて排気ポート１１内に供給することができることから、エンジン１００が排出する未燃ガス量を低減させることができる。また、エンジンＥＣＵ１０は、エアポンプ２１の作動を停止する場合には、連通切替バルブ２６をバルブ位置Ｃに制御し、エアポンプ２１と温風取込口２７との連通を遮断することで、排気ポート１１からエアポンプ２１内への排気ガスの侵入を抑制することもできる（図２（３））。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１３の処理を終えると、その制御を終了する。

以上のように、本実施例の車両制御システムは、温風取込手段と、連通手段と、凍結判断手段と、連通切替手段とによって、二次空気供給装置のエアポンプが凍結していると判断したときに、連通切替バルブを制御して排気通路または合流排気通路からの放熱を含んだ温風をエアポンプに導入することができる。よって、エアポンプの凍結部をエンジン排気熱を利用して省エネルギーで解凍することができることから、低温環境においても、車両の燃費を悪化させることなく二次空気供給装置を迅速に作動させることができる。

更に、本実施例の車両制御システムは、温風導入通路に設けられた電動ファンの駆動力によって、温風取込口からエアポンプの方向へ空気の流れを作ることができる。よって、排気通路または合流排気通路からの放熱を含んだ高温空気の温風を、高い効率で凍結したエアポンプへ導入することができる。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、温風取込口をラジエータの近傍と、排気通路または合流排気通路の近傍とにそれぞれ設けて、いずれからの高温空気の温風をエアポンプへ導入するかの選択を連通切替バルブの制御によって行うこともできる。

実施例１の車両制御システムの概略構成を示した構成図である。連通切替バルブの切替えパターンを示している。実施例１のエンジンＥＣＵが行う制御のフローを示している。実施例２の車両制御システムの概略構成を示した構成図である。実施例２のエンジンＥＣＵが行う制御のフローを示している。

符号の説明

１車両制御システム
１０エンジンＥＣＵ（凍結判断手段、連通切替手段）
１１排気ポート
２１エアポンプ
２２二次空気供給通路
２４温風取込口（温風取込手段）
２５温風導入通路（温風取込手段）
２６連通切替バルブ（連通手段）
２９電動ファン（温風取込手段）
３１水温センサ
３２外気温センサ
３３水流センサ
３４温度センサ
３５排気温センサ
５０ラジエータ
５１ラジエータファン
１００エンジン

Claims

エアポンプの駆動によって排気通路内に二次空気を供給する二次空気供給装置を備えた内燃機関において、
ラジエータ近傍の空気、または前記排気通路近傍の空気の少なくとも一方を前記二次空気供給装置内へと取り込む温風取込手段と、
前記温風取込手段と、前記エアポンプと、前記排気通路とのいずれか二つを連通し、残りの一つを遮断する連通手段と、
前記エアポンプが凍結しているか否かを判断する凍結判断手段と、
前記凍結判断手段によって前記エアポンプが凍結していると判断されたときに、前記連通手段によって前記温風取込手段と前記エアポンプとを連通させる連通切替手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。