JP2010255602A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、車両の制御装置に関し、排気ガス再循環弁が開固着状態であると判別された場合に、再循環排気ガス流量の過多による燃焼悪化を確実に抑制することを目的とする。
【解決手段】排気通路４４と吸気通路１４とを接続する高圧排気ガス還流通路（ＨＰＬ）６２の開閉を担うＥＧＲ弁６８と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ５２とを有する内燃機関１２を動力源として備える。ＥＧＲ弁６８が開固着状態にあると判別された場合に、吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなるように、内燃機関１２の負荷とエンジン回転数とで規定される当該内燃機関１２の動作線を、発電機１６の作動による内燃機関１２の負荷調整とスロットルバルブ５２の開度調整とを用いて調整する。
【選択図】図５

Description

この発明は、車両の制御装置に係り、特に、いわゆる外部ＥＧＲ制御を行う内燃機関を備える車両を制御するうえで好適な車両の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、排気ガス通路を通じて排気ガスを排気経路から吸気経路に再循環させる排気ガス再循環機能を備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、排気ガス通路を開閉するＥＧＲ弁が開固着した場合に、内燃機関の燃焼状態を向上させるための所定の制御を行うようにしている。

上記特許文献１には、ＥＧＲ率を低下させることで燃焼状態を向上させるための上記所定の制御の具体例として、吸入空気量の増加（例えば減筒運転による）を行うものと、自動変速機の変速点を高速側に変更を行うものとが記載されている。

特開２００５−２０７２８５号公報 特開２００７−７６５５１号公報

しかしながら、上記特許文献１は、ＥＧＲ弁が開固着した場合に、燃焼状態を向上させるための上記所定の制御をどのような目標値を設けて行うかについて何ら言及されていない。従って、上記特許文献１に記載の手法では、ＥＧＲ弁の開固着時に、ＥＧＲガス流量の過多による燃焼状態の悪化を十分に抑制することができない場合があると考えられる。この点において、上記従来の技術は、未だ改善の余地を残すものであった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排気ガス再循環弁が開固着状態であると判別された場合に、再循環排気ガス流量の過多による燃焼悪化を確実に抑制することのできる車両の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、車両の制御装置であって、
排気通路と吸気通路とを接続する排気ガス還流通路の開閉を担う排気ガス再循環弁と、吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段とを有する内燃機関を動力源の少なくとも１つとして備える車両の制御装置であって、
前記排気ガス再循環弁が所定開度で開固着状態にあるか否かを判別する開固着判別手段と、
前記内燃機関に対して負荷を付与可能な負荷付与手段と、
前記排気ガス再循環弁が前記開固着状態にあると判別された場合に、吸気圧力と排気圧力との差圧が所定圧力値未満となるように、前記内燃機関の負荷とエンジン回転数とで規定される当該内燃機関の動作線を、前記吸入空気量調整手段と前記負荷付与手段とを用いて調整する動作線調整手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記動作線調整手段は、前記差圧が前記所定圧力値未満となる差圧範囲内において、前記内燃機関の燃費が最適となるように設定された正常時動作線に近づくように、前記動作線を調整する燃費両立動作線調整手段を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記内燃機関は、前記排気ガス還流通路を流れる排気再循環ガスを、液体冷媒を利用して冷却する排気再循環ガスクーラを更に備え、
前記動作線調整手段は、前記排気再循環ガスクーラの温度が所定温度値以上である場合に、前記所定圧力値を超えて前記吸気圧力が前記排気圧力よりも高くなるように、前記動作線を調整するクーラ高温時動作線調整手段を含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、当該内燃機関の燃焼状態を取得する燃焼状態取得手段を更に備え、
前記動作線調整手段は、前記燃焼状態が所定度合いを超えて悪化しない範囲内において、前記排気ガス再循環弁が前記開固着状態にない場合に用いられる正常時動作線に近づくように、前記動作線を調整する燃費両立動作線調整手段を含むことを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、吸気弁の閉じ時期を変更可能とする吸気可変動弁機構を更に備え、
前記車両の制御装置は、前記動作線調整手段による前記動作線の調整時に、前記吸気弁の閉じ時期を遅角側に調整する吸気閉じ時期調整手段を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記車両の制御装置は、
前記内燃機関の運転状態に応じて設定される基本点火時期を、前記排気ガス再循環弁の開度に応じて補正する点火時期補正手段と、
前記排気ガス再循環弁が前記開固着状態にあると判別された場合に、前記点火時期補正手段による前記基本点火時期の補正を禁止する点火時期補正禁止手段と、
を更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、排気ガス再循環弁が開固着状態にあると判別された場合には、吸気圧力と排気圧力との差圧が所定圧力値未満となるように、内燃機関の動作線が調整される。これにより、再循環排気ガス流量の過多による燃焼悪化を確実に抑制することが可能となる。

第２の発明によれば、上記動作線の調整時に、内燃機関の燃費が最適となるように設定された正常時動作線に近づくように動作線の調整が行われる。これにより、燃焼悪化を抑制しつつ、燃費向上効果を得ることが可能となる。

第３の発明によれば、上記動作線の調整を行った結果として、排気再循環ガスクーラの温度上昇が認められる場合に、吸気通路側から排気ガス還流通路内に新気が供給されるように内燃機関の動作線が調整される。これにより、排気再循環ガスクーラ内の液体冷媒の沸騰を防止することができる。

第４の発明によれば、上記動作線の調整時に、内燃機関の燃焼状態が所定度合いを超えて悪化しない範囲内で、動作線が正常時動作線に近づくように制御される。これにより、燃焼が上記所定度合いを悪化しない範囲内で、排気ガス再循環を行えるようになる。このため、燃焼悪化を抑制しつつ、燃費向上効果を得ることが可能となる。

第５の発明によれば、上記動作線の調整時に、吸気弁の閉じ時期を遅角側に調整することで、実圧縮比の低下により冷却損失を低減させることができる。これにより、排気ガス再循環弁の開固着発生時に、上記動作線の調整を行うことで燃焼悪化を防ぎつつ、吸気弁の閉じ時期の遅角化により燃費向上を図ることができる。

第６の発明によれば、排気ガス再循環弁の開固着発生時に、実際には不必要な点火時期の進角がなされるのを防止することができ、ノッキングの発生を回避することができる。

本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 図１に示す内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 ＥＧＲ弁の前後差圧およびＥＧＲ弁開度とＥＧＲガス流量との関係を表した図である。 トルク変動ＴＦおよび燃費とＥＧＲ率との関係を表した図である。 本発明の実施の形態１における特徴的な制御を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３における特徴的な制御を説明するための図である。 ＥＧＲ導入に対する耐性の認められるＥＧＲ率と負荷率ＫＬとの関係を表した図である。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態６における特徴的な制御を説明するための図である。 本発明の実施の形態６において実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
［ＨＶシステムの構成］
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両１の駆動システム１０の概略構成を示す図である。この駆動システム１０は、車両の動力源として内燃機関１２と車両駆動用モータ（以下、単に「モータ」）１４とを備えている。また、駆動システム１０は、駆動力の供給を受けて電力を発生する発電機１６も備えている。内燃機関１２、モータ１４、および発電機１６は、遊星歯車式の動力分割機構１８を介して相互に連結されている。動力分割機構１８につながるモータ１４の回転軸には、減速機２０が接続されている。減速機２０は、モータ１４の回転軸と駆動輪２２につながる駆動軸２４とを連結している。動力分割機構１８は、内燃機関１２の駆動力を発電機１６側と減速機２０側とに分割する装置である。動力分割機構１８による駆動力の配分は、任意に変更することができる。

駆動システム１０には、更に、インバータ２６、コンバータ２８、および高圧バッテリ３０が含まれている。インバータ２６は、発電機１６およびモータ１４に接続されているとともに、コンバータ２８を介して高圧バッテリ３０にも接続されている。発電機１６で発電された電力は、インバータ２６を介してモータ１４に供給することもできるし、インバータ２６およびコンバータ２８を介して高圧バッテリ３０に充電することもできる。また、高圧バッテリ３０に充電されている電力は、コンバータ２８およびインバータ２６を介してモータ１４に供給することができる。

以上説明した駆動システム１０によれば、所定の条件に基づいて、モータ１４を停止させた状態で、内燃機関１２の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできるし、逆に、内燃機関１２を停止させた状態で、モータ１４の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできる。また、モータ１４と内燃機関１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２２を回転させることもできる。

更に、上記駆動システム１０によれば、内燃機関１２の運転時に発電機１６の作動を調整することで、発電機１６から内燃機関１２に付与される負荷の大きさを調整することができる。例えば、内燃機関１２に付与する負荷を大きくするように発電機１６を作動させることで、内燃機関１２の運転領域をより高負荷側の領域に移行させることが可能となる。

本実施形態の駆動システム１０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０によって制御されている。ＥＣＵ４０は、内燃機関１２、モータ１４、発電機１６、動力分割機構１８、インバータ２６、およびコンバータ２８等を含む駆動システム１０の全体を総合的に制御している。

［内燃機関のシステム構成］
図２は、図１に示す内燃機関１２のシステム構成を説明するための図である。図１に示す内燃機関１２は、火花点火式の内燃機関である。内燃機関１２には、空気を筒内に取り込むための吸気通路４２と、筒内から排気ガスを排出するための排気通路４４とを備えている。

吸気通路４２の入口近傍には、吸気通路４２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４６が設けられている。エアフローメータ４６の下流には、ターボ過給機４８のコンプレッサ４８ａが配置されている。ターボ過給機４８は、コンプレッサ４８ａと一体的に連結され、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン４８ｂを備えている。また、コンプレッサ４８ａは、タービン４８ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるようになっている。

コンプレッサ４８ａの下流側の吸気通路４２には、コンプレッサ４８ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ５０が配置されている。更に、インタークーラ５０の下流には、吸気通路４２を流れる空気量を調整するためのスロットルバルブ５２が配置されている。スロットルバルブ５２は、図示省略するスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ５２の下流には、サージタンク５４が配置されている。サージタンク５４には、吸気圧力（過給圧）を検出するための吸気圧力センサ５６が取り付けられている。

ターボ過給機４８のタービン４８ｂは、排気通路４４の途中に配置されている。タービン４８ｂよりも上流側の排気通路４４には、その部位で排気圧力（タービン上流圧）を検出するための排気圧力センサ５８が取り付けられている。また、タービン４８ｂよりも下流側の排気通路４４には、排気ガスを浄化するための触媒６０が配置されている。

また、図１に示すシステムは、高圧排気ガス還流通路（ＨＰＬ：High Pressure Loop）６２を備えている。ＨＰＬ６２は、タービン４８ｂよりも上流側の排気通路４４とコンプレッサ４８ａよりも下流側の吸気通路４２とを連通するように構成されている。このＨＰＬ６２の途中には、ＨＰＬ６２内を流れる再循環排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却するためのＥＧＲクーラ６４が設けられている。

ＥＧＲクーラ６４は、液体冷媒であるエンジン冷却水によってＥＧＲガスを冷却するものである。また、ＥＧＲクーラ６４には、その内部を流通するエンジン冷却水の温度を検出する温度センサ６６が組み込まれている。更に、ＥＧＲクーラ６４よりも吸気通路４２側（すなわち、ＥＧＲガスの流れの下流側）のＨＰＬ６２には、ＥＧＲ弁６８が配置されている。ＥＧＲ弁６８は、ＨＰＬ６２の開閉を担うバルブであり、このＥＧＲ弁６８の開度を変えることにより、ＨＰＬ６２を通る排気ガス流量、すなわち、外部ＥＧＲガス流量を調整することができる。

また、内燃機関１２には、吸気弁（図示省略）を開閉駆動するための吸気可変動弁機構７０が搭載されている。ここでは、吸気可変動弁機構７０は、吸気カム軸（図示省略）の位相を変更可能とする公知のＶＶＴ機構を備えているものとする。このような吸気可変動弁機構７０によれば、吸気弁の開閉時期を所定の往復範囲内で調整することが可能となる。

また、ＥＣＵ４０の入力には、上述したエアフローメータ４６、吸気圧力センサ５６、排気圧力センサ５８、および温度センサ６６とともに、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ７２、タービン４８ｂの回転数を検出するためのタービン回転数センサ７４、および、内燃機関１２の筒内圧力を検知するための筒内圧センサ７６等の内燃機関１２の運転状態を検出するための各種のセンサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力には、上述したスロットルバルブ５２およびＥＧＲ弁６８とともに、燃料噴射弁７８および点火プラグ８０等の内燃機関１２の運転状態を制御するための各種のアクチュエータが接続されている。

ＥＧＲガス流量は、ＥＧＲ系流量係数と、吸気圧力と背圧（タービン上流圧）との差圧（ＥＧＲ弁６８の前後差圧）とを用いて、次の（１）式のように表すことができる。尚、ＥＧＲ系流量係数は、ＨＰＬ６２の圧力損失（ＨＰＬ６２の通路長さ、ＥＧＲ弁６８の開度などが影響因子となる）と相関のある値である。
ＥＧＲガス流量 ∝ ＥＧＲ系流量係数 × √（吸気圧力−背圧） ・・・（１）

図３は、ＥＧＲ弁６８の前後差圧およびＥＧＲ弁開度とＥＧＲガス流量との関係を表した図である。
上記（１）式の関係に基づくＥＧＲガス流量は、図３に示すように、ＥＧＲ弁６８の前後差圧が大きくなるにつれ多くなり、また、ＥＧＲ弁開度が大きくなるにつれ多くなる。

図４は、トルク変動ＴＦおよび燃費とＥＧＲ率との関係を表した図である。
トルク変動ＴＦが問題とならないレベルにある場合（すなわち、トルク変動ＴＦが所定のＴＦクライテリアよりも小さい場合）は、図４に示すように、ＥＧＲ率を高めていくと、ポンプ損失の低減、燃焼温度の低減による冷却損失の低減等の理由で、内燃機関１２の燃費が良くなっていく。

その一方で、ＥＧＲ率を過大に高めていくと、図４に示すように、燃焼が悪化してしまう。その結果、トルク変動ＴＦがＴＦクライテリアよりも大きくなるとともに、燃費が悪化してしまう。そこで、内燃機関１２のＥＧＲ率は、図４中に「適合点」として示すように、トルク変動ＴＦがＴＦクライテリアよりも小さく、かつ、燃費が最良となるＥＧＲ率が得られるように、ＥＧＲ弁開度の制御により調整されている。

しかしながら、ＥＧＲ弁６８の開固着状態が生ずると、ＥＧＲ弁開度によるＥＧＲ率（ＥＲＧガス流量）の調整ができなくなるので、ＥＧＲガス流量の過多が生じてしまう可能性がある。その結果、上述したように、燃焼の悪化により、燃費が悪化し、トルク変動ＴＦが大きくなってしまうことが懸念される。

図５は、本発明の実施の形態１における特徴的な制御を説明するための図である。より具体的には、図５は、内燃機関１２の負荷率ＫＬとエンジン回転数との関係で表された内燃機関１２の運転領域を示している。また、図５中に付された数字は、吸気圧力と排気圧力（タービン上流圧）との差圧（Ｚ軸）を示している。

更に、図５において破線で表された曲線は、内燃機関１２を最も効率（燃費）良く運転することのできる動作点を繋げて得た動作線（正常時動作線）を示している。このような動作線は、図５に示すように、低回転数低負荷運転状態からエンジン回転数をほとんど上げずに大きく負荷（トルク）を高めた後に、負荷とエンジン回転数をともに高めていくようにすることで得られる動作線である。本実施形態の駆動システム１０によれば、既述したように、内燃機関１２の運転時に発電機１６の作動を調整することで、発電機１６から内燃機関１２に付与される負荷の大きさを調整することができる。このため、本駆動システム１０によれば、発電機１６の作動を調整しつつ、内燃機関１２側ではスロットルバルブ５２の開度調整を行うことで、上記破線の動作線を通るように内燃機関１２の運転を制御することができる。

内燃機関１２が上記波線の動作線を通るように制御されている状況において、ＥＧＲ弁６８の開固着状態が生ずると、図５に示す差圧がマイナスであるので（すなわち、タービン上流圧の方が吸気圧力よりも高いので）、ＥＧＲ弁開度如何ではＥＧＲガス流量の過多が生じてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、ＥＧＲ弁６８の開固着状態が生じていると判別された場合に、図５中に太線で示す曲線のように、吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなる動作線を通るように、内燃機関１２の動作線を調整（変更）するようにした。

図６は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定時間毎に周期的に実行されるものとする。
図６に示すルーチンでは、先ず、ＥＧＲ弁６８が開固着状態にあるか否かが判別される（ステップ１００）。より具体的には、ＥＧＲ弁６８には、その開度（バルブリフト量）を検出するための開度センサ（図示省略）が内蔵されている。本ステップ１００の処理は、例えば、そのような開度センサを用いてＥＧＲ弁６８の開度を判定することで実現することができる。

上記ステップ１００においてＥＧＲ弁６８が開固着状態にあると判定された場合には、現在の吸気圧力および排気圧力（背圧）が吸気圧力センサ５６および排気圧力センサ５８をそれぞれ用いて算出される（ステップ１０２）。次いで、吸気圧力が排気圧力（背圧）よりも低いか否かが判別される（ステップ１０４）。

その結果、吸気圧力＜背圧が成立する場合には、現在の動作線に対してエンジン使用領域を高負荷側に上げるための処理が実行される（ステップ１０６）。具体的には、発電機１６の作動が高められることで内燃機関１２に付与される負荷が高められつつ、内燃機関１２側ではスロットルバルブ５２の開度が大きくなるように制御される。

一方、上記ステップ１０４において吸気圧力＜背圧が不成立であると判定された場合には、現在の動作線に対してエンジン使用領域を低負荷側に下げるための処理が実行される（ステップ１０８）。具体的には、発電機１６の作動が弱められることで内燃機関１２に付与される負荷が低くなるように調整されつつ、内燃機関１２側ではスロットルバルブ５２の開度が小さくなるように制御される。

また、図６に示すルーチンでは、上記ステップ１０６または１０８の処理が実行された後には、次いで、吸気圧力が排気圧力（背圧）とほぼ等しくなったか否かが判別される（ステップ１１０）。その結果、吸気圧力≒背圧が成立すると判定された場合には、上記図５中に太線で示す動作線となるように内燃機関１２の動作線を変更することができたと判断することができる。この場合には、上記ステップ１００以降の処理が繰り返し実行される。一方、吸気圧力≒背圧が不成立であると判定された場合には、当該判定が成立するまで上記ステップ１０４以降の処理が繰り返し実行される。

以上説明した図６に示すルーチンによれば、ＥＧＲ弁６８が開固着状態にあると判定された場合には、吸気圧力と排気圧力との差圧が所定圧力値未満（ほぼゼロ）となるように、内燃機関１２の動作線が、スロットルバルブ５２による吸入空気量の調整と発電機１６による内燃機関１２の負荷調整とによって調整される。これにより、ＥＧＲ弁６８が開固着状態となった場合であっても、ＥＧＲガス流量の過多による燃焼悪化を確実に抑制することができる。

また、上記ルーチンの手法では、ＥＧＲ弁６８の開固着の発生が認められる場合に、ＥＧＲガス流量が過多となるのを防ぐために内燃機関１２の動作線をより高負荷側の動作線に変更するだけでなく、上記ステップ１０４において吸気圧力＜背圧が不成立である場合に、現在の動作線に対してエンジン使用領域を低負荷側に下げるようにしている。図５中に網掛けを伴って示される領域のように、ターボ過給機４８を備える内燃機関１２においては、吸気圧力が排気圧力よりも高くなる運転領域が存在する。このような領域において、ＥＧＲ弁６８の開固着が生ずると、ＨＰＬ６２を介して吸気通路４２から排気通路４４に向かう新気の流れが生じてしまい、また、筒内に供給される新気量の減少によって未燃ガスが排気通路４４に排出されてしまう。そして、ＨＰＬ６２を通過した新気と筒内から排出された未燃ガスとが触媒６０に供給されると、触媒６０の温度が過上昇し、触媒６０の溶損が生ずることが懸念される。しかしながら、上記ルーチンの処理によれば、吸気圧力と排気圧力との差圧が所定圧力値未満（ほぼゼロ）となるように、内燃機関１２の動作線を調整することで、このようなＨＰＬ６２を介した新気の流入をも確実に防止することができ、触媒６０に不具合が生ずるのを回避することもできる。

以上のように、本実施形態の制御によれば、ＥＧＲ弁６８の開固着が生じた場合に、燃焼悪化を確実に防止しつつ、退避走行を行うことが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１においては、駆動システム１０が備える発電機１６の作動を調整することで、内燃機関１２に付与する負荷の大きさを調整するようにしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、無段変速機（ＣＶＴ）と組み合わされた内燃機関を備えた駆動システムを搭載する車両の場合には、無段変速機の変速比の調整によって内燃機関に付与する負荷の大きさを調整するものであってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、内燃機関１２の動作線を調整する際に、スロットルバルブ５２の開度調整による吸入空気量の調整を行うようにしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、吸気弁のリフト量および作用角の少なくとも一方を連続的に変更可能とする吸気可変動弁機構を備えている場合には、吸気弁のリフト量および作用角の少なくとも一方の調整によって吸入空気量を調整するものであってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、ＨＰＬ６２が前記第１の発明における「排気ガス還流通路」に、ＥＧＲ弁６８が前記第１の発明における「排気ガス再循環弁」に、スロットルバルブ５２が前記第１の発明における「吸入空気量調整手段」に、発電機１６が前記第１の発明における「負荷付与手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「開固着判別手段」が、上記ステップ１０２〜１１０の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「動作線調整手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図６に示すルーチンに代えて後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

ところで、本実施形態の内燃機関１２では、次のような手法で、ＥＧＲ制御実行時の点火時期を決定するようにしている。すなわち、内燃機関１２の運転状態（例えば負荷率ＫＬとエンジン回転数）に応じて予め設定された基本点火時期ａｂａｓｅを、ＥＧＲ弁６８の開度（より具体的には、目標値に対するＥＧＲ弁開度の収束率）に応じて予め設定された点火時期進角量（補正量）ａｅｇｒによって補正したうえで、最終的な点火時期を決定するようにしている。

しかしながら、上述した実施の形態１のＥＧＲ弁開固着時の動作線の制御が行われると、そのような動作線の制御によって実際にはＥＧＲガスが吸気通路４２に導入されないようになっているにもかかわらず、ＥＧＲ弁開度がある開度に収束していることをもって点火時期進角量ａｅｇｒを基本点火時期ａｂａｓｅに反映させてしまうことになる。その結果、実際には不必要な点火時期の進角が行われることとなり、ノッキングの発生が懸念される。

そこで、本実施形態では、ＥＧＲ弁開固着時における上述した実施の形態１の動作線の制御が実行されている場合には、上記点火時期進角量ａｅｇｒを用いた基本点火時期ａｂａｓｅの補正を禁止するようにした。

図７は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図７において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図７に示すルーチンでは、ステップ１０６または１０８においてエンジン使用領域の調整が実行された後には、次いで、ステップ１０２において算出された吸気圧力および排気圧力（背圧）がそれぞれ所定のマップ値と乖離しているか否かが判別される（ステップ２００）。本ステップ２００におけるマップ値とは、内燃機関１２の正常運転時（ＥＧＲ弁６８の開固着が発生していない時）に使用される動作線（上記図５に示す破線の動作線）上での吸気圧力および背圧の値である。

上記ステップ２００において、現在の吸気圧力および背圧が上記マップ値と乖離していると判定された場合には、ＥＧＲ弁６８の開固着時の上述した実施の形態１の動作線の制御が行われていると判断することができる。この場合には、点火時期進角量ａｅｇｒによる進角（基本点火時期ａｂａｓｅの補正）が禁止される（ステップ２０２）。

以上説明した図７に示すルーチンによれば、ＥＧＲ弁開固着時における上述した実施の形態１の動作線の制御が実行されている場合には、上記点火時期進角量ａｅｇｒを用いた基本点火時期ａｂａｓｅの補正が禁止される。これにより、ＥＧＲ弁開固着時に、実際には不必要な点火時期の進角がなされるのを防止することができ、ノッキングの発生を回避することができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、基本点火時期ａｂａｓｅを点火時期進角量ａｅｇｒを用いて補正することにより前記第６の発明における「点火時期補正手段」が、上記ステップ２００および２０２の処理を実行することにより前記第６の発明における「点火時期補正禁止手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態３．
次に、図８乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図６に示すルーチンに代えて後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

上述した実施の形態１、２では、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時には、当該開固着時のＥＧＲ弁開度にかかわらず、吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなるように内燃機関１２の動作線を逐次変更するようにしている。しかしながら、このような手法では、開固着時のＥＧＲガス流量をほぼゼロに制御してしまうので、ＥＧＲの導入による燃費向上効果が大幅に低下してしまう。

図８は、本発明の実施の形態３における特徴的な制御を説明するための図である。
本実施形態では、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に、吸気圧力と排気圧力との差圧が所定値未満となるように内燃機関１２の動作線を調整するものにおいて、ＥＧＲの導入による燃費向上効果をできるだけ得られるようにすべく、次のような制御を行うようにした。すなわち、図８に示すように、ＥＧＲ導入に対する耐性が認められる範囲内で、内燃機関１２の燃費が最適となるように設定された正常時動作線（図８中に破線で表した動作線）に近づくように、内燃機関１２の動作線を調整するようにした。

図９は、ＥＧＲ導入に対する耐性の認められるＥＧＲ率と負荷率ＫＬとの関係を表した図である。
ＥＧＲ導入に対する耐性は、内燃機関１２の負荷に応じて異なるものとなる。具体的には、図９に示すように、内燃機関１２の負荷率ＫＬが高くなるほど、ＥＧＲ導入に対する耐性が認められるＥＧＲ率（ＥＧＲガス流量）が高くなる。

そこで、本実施形態では、内燃機関１２の各運転領域（例えば負荷率ＫＬとエンジン回転数で規定した領域）におけるＥＧＲガス流量の許容値（ＥＧＲ導入に対する耐性の認められる限界値）を負荷率ＫＬとエンジン回転数との関係で予めマップ化して取得しておくようにした。そして、当該ＥＧＲガス流量の許容値と、開固着発生時のＥＧＲ弁開度とに基づいて、上記（１）式の関係に従って、内燃機関１２の動作線の調整時の目標差圧を算出するようにした。そして、吸気圧力と排気圧力との差圧が当該目標差圧となるように、内燃機関１２の動作線を逐次変更するようにした。

図１０は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１０において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１０に示すルーチンでは、ステップ１００においてＥＧＲ弁６８が開固着状態にあると判定された場合には、次いで、現在のエンジン回転数、負荷率ＫＬ、吸気圧力、および排気圧力（背圧）が算出される（ステップ３００）。

次に、開固着時のＥＧＲ弁開度と、現在のエンジン回転数および負荷率ＫＬに対応したＥＧＲガス流量の許容値とが算出されたうえで、吸気圧力と排気圧力との目標差圧が決定される（ステップ３０２）。ＥＣＵ４０には、上述したように、エンジン回転数と負荷率ＫＬとの関係で予め設定されたＥＧＲガス流量の許容値のマップが記憶されている。本ステップ３０２では、そのようなマップを参照して、現在の運転領域に適したＥＧＲガス流量の許容値が算出されるとともに、ＥＧＲ弁６８が内蔵する開度センサを利用して、開固着時のＥＧＲ弁開度が算出される。そして、上記（１）式の関係に従って、ＥＧＲガス流量が上記許容値であって、ＥＧＲ弁開度（ＥＧＲ系流量係数）が上記算出値である場合の吸気圧力と背圧との差圧として、目標差圧が算出される。このような算出手法によれば、各運転領域でのＥＧＲ導入に対する耐性の認められるＥＧＲガス流量（ＥＧＲ率）が得られるように、目標差圧を決定することができる。

次に、上記のように決定された目標差圧が現在の差圧よりも高いか否かが判別される（ステップ３０４）。その結果、目標差圧＞現在の差圧が成立すると判定された場合には、現在の動作線に対してエンジン使用領域を高負荷側に上げるための処理が実行される（ステップ１０６）。一方、目標差圧＞現在の差圧が不成立であると判定された場合には、現在の動作線に対してエンジン使用領域を低負荷側に下げるための処理が実行される（ステップ１０８）。

また、図１０に示すルーチンでは、上記ステップ１０６または１０８の処理が実行された後には、次いで、目標差圧が現在の差圧とほぼ等しくなったか否かが判別される（ステップ３０６）。その結果、目標差圧≒現在の差圧が成立すると判定された場合には、上記図８中に太線で示す動作線となるように内燃機関１２の動作線を変更することができたと判断することができる。この場合には、上記ステップ１００以降の処理が繰り返し実行される。一方、目標差圧≒現在の差圧が不成立であると判定された場合には、当該判定が成立するまで上記ステップ３０４以降の処理が繰り返し実行される。

以上説明した図１０に示すルーチンによれば、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に、基本的には吸気圧力と排気圧力との差圧がなくなるように内燃機関１２の動作線が調整される。そのうえで、各運転領域においてＥＧＲ導入に対する耐性が認められる範囲内で、内燃機関１２の動作線が正常時動作線に近づくように制御されることで、ＥＧＲが導入されるようになる。これにより、ＥＧＲ弁６８の開固着の発生に伴って内燃機関１２の動作線を変更して退避走行を行う場合であっても、燃焼悪化を抑制しつつ、燃費悪化を最小限に留めることが可能となる。

尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ３００〜３０６、１０６、および１０８の一連の処理を実行することにより前記第２の発明における「燃費両立動作線調整手段」が実現されている。

実施の形態４．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図６に示すルーチンに代えて後述する図１１に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

上述した実施の形態３においては、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に、吸気圧力と排気圧力との差圧が所定値未満となるように内燃機関１２の動作線を調整するものにおいて、ＥＧＲ導入に対する耐性が認められる範囲内で、内燃機関１２の燃費が最適となるように設定された正常時動作線（図８中に破線で表した動作線）に近づくように、内燃機関１２の動作線を調整するようにしている。

これに対し、本実施形態では、筒内圧センサ７６を用いて内燃機関１２の燃焼状態に関する情報（例えば、熱発生量）を取得したうえで、燃焼状態が所定度合いを超えて悪化しない範囲内で、内燃機関１２の燃費が最適となるように設定された正常時動作線（上記図８中に破線で表した動作線）に近づくように、内燃機関１２の動作線を調整するようにした。

図１１は、上記の機能を実現するために、本実施の形態４においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１１において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１１に示すルーチンでは、ステップ１００にてＥＧＲ弁６８が開固着状態にあると判定された場合において、ステップ１０２にて現在の吸気圧力および排気圧力（背圧）が算出された後には、次いで、現在の熱発生量が所定値よりも少ないか否かが判別される（ステップ４００）。熱発生量は、筒内圧センサ７６の出力に基づいて所定の関係式に従って算出可能な燃焼状態パラメータの１つである。内燃機関１２の筒内での熱発生量は、燃焼が悪くなるほど少なくなる。本ステップ４００では、熱発生量を所定値と比較することで、内燃機関１２の燃焼状態が所定度合いを超えて悪化しない範囲内であるか否かを判断するようにしている。尚、このような燃焼状態の悪化度合いを判断するために用いるパラメータは、熱発生量に限らず、例えば、熱発生率、筒内圧の最大値Ｐｍａｘ、Ｐｍａｘ位置（当該最大値Ｐｍａｘが得られるクランク角度）、０−１０％燃焼速度、１０−９０％燃焼速度、および、図示平均有効圧ＰＭＩの変動量などを用いることができる。

上記ステップ４００において熱発生量＜所定値が成立すると判定された場合には、内燃機関１２の燃焼状態が所定度合いを超えて悪化する可能性があると判断できるので、燃焼悪化を回避すべく、現在の動作線に対してエンジン使用領域を高負荷側に上げるための処理が実行される（ステップ１０６）。

一方、上記ステップ４００において熱発生量＜所定値が不成立であると判定された場合には、現在の動作線に対してエンジン使用領域を低負荷側に下げるための処理が実行される（ステップ１０８）。

また、図１１に示すルーチンでは、上記ステップ１０６または１０８の処理が実行された後には、次いで、熱発生量が上記所定値とほぼ等しくなったか否かが判別される（ステップ４０２）。その結果、熱発生量≒所定値が成立すると判定された場合には、所定度合いを超えて燃焼状態が悪化しない範囲内で、内燃機関１２の動作線を正常時動作線に十分に近づけられたと判断することができる。この場合には、上記ステップ１００以降の処理が繰り返し実行される。一方、熱発生量≒所定値が不成立であると判定された場合には、当該判定が成立するまで上記ステップ４００以降の処理が繰り返し実行される。

以上説明した図１１に示すルーチンによれば、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に、基本的には吸気圧力と排気圧力との差圧がなくなるように内燃機関１２の動作線が調整される。そのうえで、所定度合いを超えて燃焼状態が悪化しない範囲内で、内燃機関１２の動作線が正常時動作線に近づくように制御されることで、ＥＧＲが導入されるようになる。これにより、ＥＧＲ弁６８の開固着の発生に伴って内燃機関１２の動作線を変更して退避走行を行う場合であっても、燃焼悪化を抑制しつつ、燃費悪化を最小限に留めることが可能となる。

尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ４０が、筒内圧センサ７６の出力に基づき所定の関係式に従って熱発生量を算出することにより前記第４の発明における「燃焼状態取得手段」が、上記ステップ１０２、４００、１０６、１０８、および４０２の一連の処理を実行することにより前記第４の発明における「燃費両立動作線調整手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態５．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図６に示すルーチンに代えて後述する図１２に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

上述した実施の形態１、２のように、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなるように内燃機関１２の動作線を逐次変更すると、開固着時のＥＧＲガス流量をほぼゼロに制御してしまうので、ＥＧＲの導入による燃費向上効果が大幅に低下してしまう。そこで、本実施形態では、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に、吸気圧力と排気圧力との差圧が所定値未満となるように内燃機関１２の動作線を調整するものにおいて、燃費向上効果をできるだけ得られるようにすべく、次のような制御を行うようにした。

すなわち、内燃機関１２には、吸気弁の開閉時期を調整可能な吸気可変動弁機構７０が搭載されている。そこで、本実施形態では、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に上記動作線の調整を行う場合には、吸気弁の閉じ時期を当該調整の開始前よりも遅角するようにした。

図１２は、上記の機能を実現するために、本実施の形態５においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１２において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１２に示すルーチンでは、ステップ１１０において内燃機関１２の動作線の調整によって吸気圧力が排気圧力（背圧）とほぼ等しくなったと判定された後には、次いで、吸気弁の閉じ時期が進角しているか否かが判別される（ステップ５００）。

その結果、吸気弁の閉じ時期が進角していると判定された場合には、吸気弁の閉じ時期が吸気可変動弁機構７０を用いて所定量だけ遅角側の時期に制御される（ステップ５０２）。具体的には、吸気弁の閉じ時期が例えば再遅角位置にまで遅角される。

以上説明した図１２に示すルーチンによれば、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなるように上記動作線の調整を行う場合に、吸気弁の閉じ時期が遅角されるようになる。吸気弁の閉じ時期を遅角すると、実圧縮比が低下することで、圧縮端温度を下げることができ、燃焼温度を下げることができる。従って、冷却損失を低減させることができる。以上より、本実施形態の手法によれば、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に、上記動作線の調整を行うことで燃焼悪化を防ぎつつ、吸気弁の閉じ時期の遅角化により燃費低下を防止することができる。

尚、上述した実施の形態５においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ５００および５０２の処理を実行することにより前記第５の発明における「吸気閉じ時期調整手段」が実現されている。

実施の形態６．
次に、図１３および図１４を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図６に示すルーチンに代えて後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

内燃機関１２の高負荷領域において、上述した実施の形態１、２のように、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなるように内燃機関１２の動作線を逐次変更すると、排気温度が高いので、ＨＰＬ６２内のＥＧＲガスが脈動により流動した場合に、ＥＧＲクーラ６４内に滞留しているエンジン冷却水の部分沸騰が生ずる可能性がある。また、このような部分沸騰が生ずると、次にＥＧＲを導入する際に、ＥＧＲガスを満足に冷却できなくなることで、ノッキングの発生が懸念される。

図１３は、本発明の実施の形態６における特徴的な制御を説明するための図である。
本実施形態では、上記の冷却水の部分沸騰を防止すべく、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に吸気圧力と排気圧力との差圧が所定圧力値未満となるように内燃機関１２の動作線を調整している際に、ＥＧＲクーラ６４内の冷却水温度を監視するようにした。そのうえで、ＥＧＲクーラ６４内の冷却水温度が部分沸騰の発生が懸念される所定温度値以上になった場合には、図１３中に太線で示す曲線のように、上記所定圧力値を超えて吸気圧力が排気圧力よりも高くなるように、動作線を調整するようにした。

図１４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態６においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図１４において、実施の形態１における図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１４に示すルーチンでは、ステップ１０４において吸気圧力＜背圧が不成立であると判定された場合には、次いで、ＥＧＲクーラ６４内の冷却水温度が部分沸騰の懸念される上記所定温度値以上であるか否かが判別される（ステップ６００）。

上記ステップ６００においてＥＧＲクーラ６４内の冷却水温度が上記所定値以上ではないと判定された場合には、現在の動作線に対してエンジン使用領域を低負荷側に下げるための処理が実行される（ステップ１０８）。

一方、上記ステップ６００においてＥＧＲクーラ６４内の冷却水温度が上記所定温度値以上であると判定された場合には、現在の動作線に対してエンジン使用領域を所定量まで高負荷側に上げるための処理が実行される（ステップ６０２）。

以上説明した図１４に示すルーチンによれば、ＥＧＲ弁６８の開固着発生時に吸気圧力と排気圧力との差圧がほぼゼロとなるように上記動作線の調整を行う場合において、ＥＧＲクーラ６４内の冷却水の部分沸騰が懸念される場合には、エンジン使用領域を上げるように動作線を調整することで、吸気圧力が排気圧力よりも高くなるように制御される。これにより、吸気通路４２側からＨＰＬ６２内に新気を供給することで、ＥＧＲクーラ６４内の冷却水の温度上昇を防ぐことができる。また、これにより、冷却水の部分沸騰に伴うＥＧＲガスの冷却不足によるノッキングの発生を防止することができる。

尚、上述した実施の形態６においては、ＥＧＲクーラ６４が前記第３の発明における「排気再循環ガスクーラ」に相当している。また、ＥＣＵ４０が上記ステップ６００および６０２の処理を実行することにより前記第３の発明における「クーラ高温時動作線調整手段」が実現されている。

１ ハイブリッド車両
１０ 駆動システム
１２ 内燃機関
１４ モータ
１６ 発電機
１８ 動力分割機構
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ 吸気通路
４４ 排気通路
４６ エアフローメータ
４８ ターボ過給機
４８ａ コンプレッサ
４８ｂ タービン
５２ スロットルバルブ
５６ 吸気圧力センサ
５８ 排気圧力センサ
６０ 触媒
６２ 高圧排気ガス還流通路（ＨＰＬ）
６４ ＥＧＲクーラ
６６ 温度センサ
６８ ＥＧＲ弁
７０ 吸気可変動弁機構
７２ クランク角センサ
７６ 筒内圧センサ
７８ 燃料噴射弁
８０ 点火プラグ

Claims (6)

1. 排気通路と吸気通路とを接続する排気ガス還流通路の開閉を担う排気ガス再循環弁と、吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段とを有する内燃機関を動力源の少なくとも１つとして備える車両の制御装置であって、
   前記排気ガス再循環弁が所定開度で開固着状態にあるか否かを判別する開固着判別手段と、
   前記内燃機関に対して負荷を付与可能な負荷付与手段と、
   前記排気ガス再循環弁が前記開固着状態にあると判別された場合に、吸気圧力と排気圧力との差圧が所定圧力値未満となるように、前記内燃機関の負荷とエンジン回転数とで規定される当該内燃機関の動作線を、前記吸入空気量調整手段と前記負荷付与手段とを用いて調整する動作線調整手段と、
   を備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記動作線調整手段は、前記差圧が前記所定圧力値未満となる差圧範囲内において、前記内燃機関の燃費が最適となるように設定された正常時動作線に近づくように、前記動作線を調整する燃費両立動作線調整手段を含むことを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
3. 前記内燃機関は、前記排気ガス還流通路を流れる排気再循環ガスを、液体冷媒を利用して冷却する排気再循環ガスクーラを更に備え、
   前記動作線調整手段は、前記排気再循環ガスクーラの温度が所定温度値以上である場合に、前記所定圧力値を超えて前記吸気圧力が前記排気圧力よりも高くなるように、前記動作線を調整するクーラ高温時動作線調整手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の車両の制御装置。
4. 前記内燃機関は、当該内燃機関の燃焼状態を取得する燃焼状態取得手段を更に備え、
   前記動作線調整手段は、前記燃焼状態が所定度合いを超えて悪化しない範囲内において、前記排気ガス再循環弁が前記開固着状態にない場合に用いられる正常時動作線に近づくように、前記動作線を調整する燃費両立動作線調整手段を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の車両の制御装置。
5. 前記内燃機関は、吸気弁の閉じ時期を変更可能とする吸気可変動弁機構を更に備え、
   前記車両の制御装置は、前記動作線調整手段による前記動作線の調整時に、前記吸気弁の閉じ時期を遅角側に調整する吸気閉じ時期調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の車両の制御装置。
6. 前記車両の制御装置は、
   前記内燃機関の運転状態に応じて設定される基本点火時期を、前記排気ガス再循環弁の開度に応じて補正する点火時期補正手段と、
   前記排気ガス再循環弁が前記開固着状態にあると判別された場合に、前記点火時期補正手段による前記基本点火時期の補正を禁止する点火時期補正禁止手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の車両の制御装置。

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