JP2015132207A - 過給機付きエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン減速運転時にＡＢＶ等を用いて過給機のサージ防止を有効に行うと共に、吸気バイパス通路やＡＢＶの周囲でＥＧＲガスが高濃度化することを抑制すること。
【解決手段】過給機７を備えたエンジン１は、低圧ループ式ＥＧＲ装置を備える。ＥＧＲ通路１７は、その入口１７ａがタービン９より下流の排気通路５に接続され、その出口１７ａがコンプレッサ８より上流の吸気通路３に接続される。コンプレッサ８より下流の吸気通路３とコンプレッサ８より上流の吸気通路３との間に吸気バイパス通路４１が設けられ、同通路４１にはＡＢＶ４２が設けられる。スロットル弁２１は、エンジン１の停止時又は減速運転時に閉弁される。電子制御装置（ＥＣＵ）５０は、エンジン１の運転状態に基づきＥＧＲ弁１８の開弁状態かつ過給域からのエンジン１の減速運転時と判断したとき、ＥＧＲ弁１８を閉弁させ、その閉弁開始に遅れてＡＢＶ４２を閉弁状態から開弁させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジンの吸気を昇圧させる過給機を備えたエンジンに係り、エンジンの排気の一部をエンジンへ還流させる排気還流装置を備え、排気還流装置等をエンジンの運転状態に応じて制御する過給機付きエンジンの制御装置に関する。

従来、この種の技術が、例えば、自動車用エンジンにおいて採用されている。排気還流装置（Exhaust Gas Recirculation（ＥＧＲ）装置）は、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される燃焼後の排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を介して吸気通路へ導き、吸気通路を流れる吸気と混合させて燃焼室へ還流させるようになっている。ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲ弁により調節されるようになっている。このＥＧＲによって、主として排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させることができ、エンジンの部分負荷時における燃費向上を図ることができる。

エンジンの排気は、酸素が含まれていないか酸素が希薄な状態にある。従って、ＥＧＲにより排気の一部を吸気と混ぜることで、吸気中の酸素濃度が低下する。このため、燃焼室では、酸素濃度が低い状態で燃料が燃焼することから、燃焼時のピーク温度が低下し、ＮＯｘの発生を抑制することができる。ガソリンエンジンでは、ＥＧＲにより吸気中の酸素含有量を増加させることなく、吸入負圧を高めることができ、エンジンのポンピングロスを低減することができる。

ここで、近時は、エンジンの更なる燃費向上を図るために、エンジンの全運転領域でＥＧＲを行うことが考えられ、大量ＥＧＲを実現することが求められている。大量ＥＧＲを実現するためには、従前の技術に対し、ＥＧＲ通路の内径を拡大したり、ＥＧＲ弁の弁体や弁座の流路開口面積を大きくしたりする必要がある。

ところで、過給機を備えたエンジンにもＥＧＲ装置が設けられることは周知である。下記の特許文献１には、この種の過給機を備えたエンジンと低圧ループ式のＥＧＲ装置が記載される。過給機は、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路に設けられ、タービンにより駆動されるコンプレッサとを備える。低圧ループ式のＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路がタービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路との間に設けられ、そのＥＧＲ通路にＥＧＲ弁が設けられる。また、コンプレッサより下流の吸気通路とコンプレッサより上流の吸気通路との間に吸気バイパス通路が設けられ、その吸気バイパス通路にエアバイパス弁（ＡＢＶ）が設けられる。ここで、過給機が動作する過給域からのエンジンの減速運転時（吸気通路に設けられたスロットル弁が閉弁されるとき）には、サージ対策としてＡＢＶを開弁し、それと同時にＥＧＲ弁を閉弁することにより、コンプレッサより下流の吸気通路を減圧すると共に、吸気通路へ流れるＥＧＲガスを低減させて吸気バイパス通路とコンプレッサを循環するＥＧＲガスを低減させてＥＧＲガスの高濃度化を防止するようになっている。ここで、「サージ」とは、過給機のコンプレッサと吸気通路を流れる気体が、流れの方向に激しく振動する現象のことを意味する。この現象が過激になると、気体がコンプレッサの出口から入口へ向けて逆流したり、断続的な異常音が発生したり、コンプレッサや吸気通路の配管が振動したりすることがある。

特許第５０５６９５３号公報（ＷＯ２０１１／１１１１７１）

ところが、特許文献１に記載の制御装置において、大量ＥＧＲ化に伴いＥＧＲ弁が大型化すると、ＥＧＲ弁の開弁速度や閉弁速度が遅くなる傾向がある。そのため、ＡＢＶが開弁する過程でＥＧＲ弁の閉弁が完了しないことがあり、吸気通路とコンプレッサと吸気バイパス通路との間をＥＧＲガスを含む空気が循環することになり、その循環する空気に含まれるＥＧＲガスが高濃度化するおそれがあった。その結果、エンジン減速中には、高濃度の残留ＥＧＲガスが原因で吸気バイパス通路やＡＢＶの周囲にて凝縮水が発生するおそれがある。あるいは、エンジンの始動時に、高濃度の残留ＥＧＲガスが燃焼室へ取り込まれると、エンジンに失火が起きるおそれがある。

ここで、ＥＧＲ弁の閉弁速度を速めるためにＥＧＲ弁のモータを高出力化することが考えられる。しかし、その場合はＥＧＲ弁が大型化したり、高コスト化したりしてしまう。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジンの減速運転時に、吸気バイパス通路及びエアバイパス弁を用いて過給機のサージ対策を有効に行うと共に、吸気バイパス通路やエアバイパス弁の周囲での排気還流ガスの高濃度化を抑えることを可能とした過給機付きエンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの吸気通路と排気通路との間に設けられ、吸気通路における吸気を昇圧させるための過給機と、過給機は、吸気通路に配置されたコンプレッサと、排気通路に配置されたタービンと、コンプレッサとタービンを一体回転可能に連結する回転軸とを含むことと、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流して燃焼室へ還流させる排気還流通路と、排気還流通路における排気還流ガスの流量を調節するための排気還流弁とを含む排気還流装置と、排気還流通路は、その入口がタービンより下流の排気通路に接続され、その出口がコンプレッサより上流の吸気通路に接続されることと、吸気通路における吸気量を調節するための吸気量調節弁と、コンプレッサより下流の吸気通路とコンプレッサより上流の吸気通路との間をバイパスする吸気バイパス通路と、吸気バイパス通路を開閉するためのエアバイパス弁と、エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、検出される運転状態に基づいて少なくとも排気還流弁及びエアバイパス弁を制御する制御手段と、吸気量調節弁は、エンジンの加速運転時又は定常運転時に開弁され、エンジンの停止時又は減速運転時に閉弁されることとを備えた過給機付きエンジンの制御装置において、制御手段は、検出される運転状態に基づき排気還流弁の開弁状態かつ過給機が動作する過給域からのエンジンの減速運転時と判断したとき、排気還流弁を閉弁させ、その閉弁開始に遅れてエアバイパス弁を閉弁状態から開弁させることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、排気還流弁の開弁状態かつ過給機が動作する過給域からのエンジンの減速運転時と判断されたときに、排気還流弁が開弁状態から閉弁され、その閉弁開始に遅れてエアバイパス弁が閉弁状態から開弁される。従って、エンジンの減速運転時に、排気還流弁の閉弁が終了する前に排気還流通路から吸気通路へ流れ出た排気還流ガスにつき、吸気通路からコンプレッサ、吸気通路及び吸気バイパス通路を流れて吸気通路へ戻る循環流量が低減される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御手段は、エンジンの減速運転時と判断したとき、吸気量調節弁の閉弁が終了するより前にエアバイパス弁の開弁を開始させることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、吸気量調節弁の閉弁が終了するより前にエアバイパス弁の開弁が開始されるので、排気還流弁が閉弁を終了する前に排気還流通路から吸気通路へ流れ出た排気還流ガスの一部が、吸気量調節弁の閉弁が終了する前に吸気量調節弁を通じてその下流へ流れ得る。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、制御手段は、排気還流弁を閉弁させ、その開度が開弁状態のときの２/３以下になったときにエアバイパス弁の開弁を開始させることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、エアバイパス弁の開弁開始の遅れが、排気還流弁の閉弁が開始されてからの開度が、その開弁状態のときの２/３以下となったときであることから、吸気通路からコンプレッサ、吸気通路及び吸気バイパス通路を流れて吸気通路へ戻る排気還流ガスの循環が最大限に抑えられながら、過給圧が低減される。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、吸気バイパス通路は、その出口が排気還流通路の出口より下流の吸気通路に接続されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の作用に加え、エアバイパス弁が開弁したときは、コンプレッサより下流の吸気通路から吸気バイパス通路を介してコンプレッサより上流の吸気通路へ空気が流れる。ここで、吸気バイパス通路の出口が排気還流通路の出口より下流の吸気通路に接続されるので、吸気バイパス通路の出口から流れ出た空気に対し、排気還流通路の出口から流れ出た排気還流ガスが混ざりにくくなる。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンの減速運転時に、吸気バイパス通路とエアバイパス弁を用いて過給機のサージを有効に防止することができると共に、吸気バイパス通路やエアバイパス弁の周囲における排気還流ガスの高濃度化を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に対し、吸気バイパス通路やエアバイパス弁の周囲における排気還流ガスの高濃度化を更に抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、吸気バイパス通路やエアバイパス弁の周囲における排気還流ガスの高濃度化を効果的に抑制しながら、過給機のサージを最大限に防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に対し、吸気バイパス通路やエアバイパス弁の周囲における排気還流ガスの高濃度化をより一層抑制することができる。

一実施形態に係り、過給機付きガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。 一実施形態に係り、吸気バイパス制御の処理内容の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係り、エンジンの減速運転時における（ａ）スロットル開度、（ｂ）ＥＧＲ弁の開度及び（ｃ）ＡＢＶの開度の挙動を示すタイムチャート。 一実施形態に係り、過給機のコンプレッサを通過する吸気量、過給圧及びコンプレッサの限界回転速度の関係を示すグラフ。 一実施形態に係り、ＥＧＲ弁の閉弁開始タイミングに対するＡＢＶの開弁開始タイミングとコンプレッサ手前のＥＧＲ率ピークとの関係を示すグラフ。

以下、本発明における過給機付きエンジンの制御装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態における過給機付きガソリンエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムは、レシプロタイプのエンジン１を備える。エンジン１の吸気ポート２には、吸気通路３が接続され、排気ポート４には、排気通路５が接続される。吸気通路３の入口には、エアクリーナ６が設けられる。エアクリーナ６より下流の吸気通路３には、排気通路５との間に、吸気通路３における吸気を昇圧させるための過給機７が設けられる。

過給機７は、吸気通路３に配置されたコンプレッサ８と、排気通路５に配置されたタービン９と、コンプレッサ８とタービン９を一体回転可能に連結する回転軸１０とを含む。過給機７は、排気通路５を流れる排気によりタービン９を回転させて回転軸１０を介してコンプレッサ８を一体的に回転させることにより、吸気通路３における吸気を昇圧させる、すなわち過給を行うようになっている。

過給機７に隣接して排気通路５には、タービン９を迂回する排気バイパス通路１１が設けられる。この排気バイパス通路１１には、ウェイストゲートバルブ１２が設けられる。ウェイストゲートバルブ１２により排気バイパス通路１１を流れる排気が調節されることにより、タービン９に供給される排気流量が調節され、タービン９及びコンプレッサ８の回転速度が調節され、過給機７による過給圧が調節されるようになっている。

吸気通路３において、過給機７のコンプレッサ８とエンジン１との間には、インタークーラ１３が設けられる。このインタークーラ１３は、コンプレッサ８により昇圧されて高温となった吸気を適温に冷却するためのものである。インタークーラ１３とエンジン１との間の吸気通路３には、サージタンク３ａが設けられる。また、インタークーラ１３より下流であってサージタンク３ａより上流の吸気通路３には、電動式のスロットル弁である電子スロットル装置１４が設けられる。電子スロットル装置１４は、吸気通路３に配置されるバタフライ形のスロットル弁２１と、そのスロットル弁２１を開閉駆動するためのＤＣモータ２２と、スロットル弁２１の開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ２３とを備える。電子スロットル装置１４は、運転者によるアクセルペダル２６の操作に応じてスロットル弁２１がＤＣモータ２２により開閉駆動されることにより、スロットル弁２１の開度が調節されるように構成される。この実施形態で、電子スロットル装置１４は、本発明の吸気量調節弁の一例に相当する。また、タービン９より下流の排気通路５には、排気を浄化するための排気触媒としての触媒コンバータ１５が設けられる。

過給機７に隣接して吸気通路３には、コンプレッサ８を迂回する吸気バイパス通路４１が設けられる。すなわち、吸気バイパス通路４１は、コンプレッサ８より下流の吸気通路３とコンプレッサ８より上流の吸気通路３との間をバイパスするようになっている。この吸気バイパス通路４１には、同通路４１を開閉する吸気バイパス弁（以下「ＡＢＶ」と言う。）４２が設けられる。ＡＢＶ４２により吸気バイパス通路４１を流れる吸気が調節されることにより、コンプレッサ８の入口側の圧力と出口側の圧力との間の圧力差を低減させ、サージの発生を防止するようになっている。

エンジン１には、燃焼室１６に燃料を噴射供給するための、インジェクタ２５が設けられる。インジェクタ２５には、燃料タンク（図示略）から燃料が供給されるようになっている。また、エンジン１には、各気筒に対応して点火プラグ２９が設けられる。各点火プラグ２９は、イグナイタ３０から出力される高電圧を受けて点火動作する。各点火プラグ２９の点火時期は、イグナイタ３０による高電圧の出力タイミングにより決定される。点火プラグ２９とイグナイタ３０により点火装置が構成される。

この実施形態において、エンジン１には、ＥＧＲ装置が設けられる。ＥＧＲ装置は、エンジン１の燃焼室１６から排気通路５へ排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）１７と、ＥＧＲ通路１７におけるＥＧＲガスの流量を調節するためにＥＧＲ通路１７に設けられた排気還流弁（ＥＧＲ弁）１８とを備える。この実施形態で、ＥＧＲ装置は低圧ループ式であって、ＥＧＲ通路１７は、触媒コンバータ１５より下流の排気通路５と、コンプレッサ８より上流の吸気通路３との間に設けられる。すなわち、排気通路５を流れる排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１７を通じて吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させるために、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａは、コンプレッサ８より上流であって吸気バイパス通路４１の出口４１ａより上流の吸気通路３に接続される。また、ＥＧＲ通路１７の入口１７ｂは、触媒コンバータ１５より下流の排気通路５に接続される。ＥＧＲ通路１７には、同通路１７を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２０が設けられる。この実施形態で、ＥＧＲ弁１８は、ＥＧＲクーラ２０より下流のＥＧＲ通路１７に配置される。

図１に示すように、ＥＧＲ弁１８は、ポペット弁として、かつ、電動弁として構成される。すなわち、ＥＧＲ弁１８は、モータ３１により駆動される弁体３２を備える。弁体３２は、略円錐形状をなし、ＥＧＲ通路１７に設けられた弁座３３に着座可能に設けられる。モータ３１は直進的に往復運動（ストローク運動）可能に構成された出力軸３４を備え、その出力軸３４の先端に弁体３２が固定される。出力軸３４は軸受３５を介してＥＧＲ通路１７を構成するハウジングに支持される。そして、モータ３１の出力軸３４をストローク運動させることにより、弁座３３に対する弁体３２の開度が調節されるようになっている。ＥＧＲ弁１８の出力軸３４は、弁体３２が弁座３３に着座する全閉状態から、弁体３２が軸受３５に当接する全開状態までの間で所定のストロークだけストローク運動可能に設けられる。この実施形態では、大量ＥＧＲを実現するために、従前の技術に比べて弁座３３の開口面積が拡大されている。それに合わせて、弁体３２が大型化されている。

この実施形態では、エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射制御、点火時期制御、吸気量制御、ＥＧＲ制御及び吸気バイパス制御等をそれぞれ実行するために、インジェクタ２５、イグナイタ３０、電子スロットル装置１４のＤＣモータ２２、ＥＧＲ弁１８のモータ３１及びＡＢＶ４２がそれぞれエンジン１の運転状態に応じて電子制御装置（ＥＣＵ）５０により制御されるようになっている。ＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、所定の制御プログラム等を予め記憶したり、ＣＰＵの演算結果等を一時的に記憶したりする各種メモリと、これら各部と接続される外部入力回路及び外部出力回路とを備える。この実施形態で、ＥＣＵ５０は本発明の制御手段の一例に相当する。外部出力回路には、イグナイタ３０、インジェクタ２５、ＤＣモータ２２、モータ３１及びＡＢＶ４２が接続される。外部入力回路には、スロットルセンサ２３をはじめ各種センサ等２７，５１〜５５が接続され、各種エンジン信号が入力されるようになっている。これら各種センサ２３，２７，５１〜５５は、エンジン１の運転状態を検出するための本発明の運転状態検出手段の一例に相当する。

ここで、各種センサとして、スロットルセンサ２３の他に、アクセルセンサ２７、吸気圧センサ５１、回転速度センサ５２、水温センサ５３、エアフローメータ５４、空燃比センサ５５が設けられる。アクセルセンサ２７は、アクセルペダル２６の操作量であるアクセル開度ＡＣＣを検出する。吸気圧センサ５１は、サージタンク３ａにおける吸気圧ＰＭを検出する。すなわち、吸気圧センサ５１は、スロットル弁２１より下流のサージタンク３ａにおける吸気圧ＰＭを検出するようになっている。回転速度センサ５２は、エンジン１のクランクシャフト１ａの回転角（クランク角）を検出するとともに、そのクランク角の変化をエンジン１の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥとして検出する。水温センサ５３は、エンジン１の冷却水温ＴＨＷを検出する。エアフローメータ５４は、エアクリーナ６の直下流の吸気通路３を流れる吸気量Ｇａを検出する。空燃比センサ５５は、触媒コンバータ１５の直上流の排気通路５に設けられ、排気中の空燃比Ａ/Ｆを検出する。

この実施形態で、ＥＣＵ５０は、エンジン１の全運転領域において、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲ制御を実行するためにＥＧＲ弁１８を制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、通常は、エンジン１の加速運転時又は定常運転時に検出される運転状態に基づきＥＧＲ弁１８を開弁制御し、エンジン１の停止時、アイドル運転時又は減速運転時にＥＧＲ弁１８を全閉に閉弁制御するようになっている。

この実施形態で、ＥＣＵ５０は、運転者の要求に応じてエンジン１を運転するために、アクセル開度ＡＣＣに基づいて電子スロットル装置１４を制御するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、エンジン１の加速運転時又は定常運転時にアクセル開度ＡＣＣに基づき電子スロットル装置１４を開弁制御し、エンジン１の停止時又は減速運転時に電子スロットル装置１４を閉弁制御するようになっている。これにより、スロットル弁２１は、エンジン１の加速運転時又は定常運転時には開弁され、エンジン１の停止時又は減速運転時には全閉に閉弁されるようになっている。

ここで、この実施形態のＥＧＲ装置では、大量ＥＧＲ化に伴いＥＧＲ弁１８が大型化していることから、ＥＧＲ弁１８の開弁速度や閉弁速度が遅くなる傾向がある。また、過給機７が動作する過給域からのエンジン１の減速運転時には、電子スロットル装置１４（スロットル弁２１）が閉弁されると共にＥＧＲ弁１８が閉弁され、過給機７のサージを防止するためにＡＢＶ４２が閉弁状態から開弁される。ここで、ＡＢＶ４２が開弁する過程でＥＧＲ弁１８の閉弁が遅れると、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａから吸気通路３へ流れ出たＥＧＲガスが、吸気通路３とコンプレッサ８と吸気バイパス通路４１との間を循環する空気に混ざって循環することになり、その循環の繰り返しによりＥＧＲガスが高濃度化するおそれがある。その結果、エンジン１の停止中に高濃度化したＥＧＲガスによって吸気バイパス通路４１やＡＢＶ４２の周囲において凝縮水が発生したり、エンジン１の始動時に高濃度化した残留ＥＧＲガスによりエンジン１に失火が起きたりするおそれがある。そこで、この実施形態では、残留ＥＧＲガスの高濃度化を防止するために、エンジン１の減速運転時には、ＥＣＵ５０が以下のような吸気バイパス制御を実行するようになっている。

図２に、その吸気バイパス制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、先ず、ステップ１００で、ＥＣＵ５０は、アクセル開度ＡＣＣ、スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及びＥＧＲ弁１８の開度ＥＰをそれぞれ取り込む。ここで、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度ＮＥと吸気圧ＰＭからエンジン負荷ＫＬを求めることができる。また、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８に対する開弁指令値からその開度ＥＰを求めることができる。

次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ５０は、エンジン１が減速運転時か否かを判断する。ＥＣＵ５０は、例えば、アクセル開度ＡＣＣの変化に基づきこの判断を行うことができる。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１２０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２３０へ移行する。

ステップ１２０では、ＥＣＵ５０は、過給域フラグＸＣＡＲが「１」か否かを判断する。この過給域フラグＸＣＡＲは、エンジン１の運転状態が過給域にあるとき「１」に、過給域にない場合に「０」に設定されるようになっている。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１３０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２６０へ移行する。

ステップ１３０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲオンか否か、すなわちＥＧＲ実行中であるか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１４０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１９０へ移行する。

ステップ１４０では、ＥＧＲ実行中の減速運転時であることから、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を閉弁する。

次に、ステップ１５０で、ＥＣＵ５０は、減速フラグＸＤＣＬが「１」であるか否かを判断する。この減速フラグＸＤＣＬは、減速運転時と最初に判断されたときに「１」に、減速運転時でないと判断されたときに「０」に設定されるようになっている。この判断結果が否定となる場合、今回の減速運転時の判断が最初であるものとして、ＥＣＵ５０は処理をステップ２００へ移行する。この判断結果が肯定となる場合、今回の減速運転時の判断が２回目以降であるものとして、ＥＣＵ５０は処理をステップ１６０へ移行する。

ステップ２００では、ＥＣＵ５０は、減速フラグＸＤＣＬを「１」に設定する。次に、ステップ２１０では、ＥＣＵ５０は、そのときのＥＧＲ弁１８の開度ＥＰを最大開度ＥＰmaxとして取り込む。

次に、ステップ２２０で、ＥＣＵ５０は、ＡＢＶ４２を閉弁し、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１６０では、現時点のＥＧＲ弁１８の開度ＥＰを取り込む。次に、ステップ１７０で、ＥＣＵ５０は、最大開度ＥＰmaxの２/３の大きさを判定開度ＥＰ１として求める。ここで、「２/３」は一例であり、この数値は適宜変更することができる。

次に、ステップ１８０で、ＥＣＵ５０は、現時点の開度ＥＰが判定開度ＥＰ１以下であるか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ１９０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２２０へ移行する。

そして、ステップ１９０では、ＥＧＲ弁１８の開度が判定開度ＥＰ１以下となったことから、ＥＣＵ５０は、ＡＢＶ４２を開弁し、処理をステップ１００へ戻す。この実施形態では、ＥＣＵ５０は、エンジン１の減速運転時と判断したとき、電子スロットル装置１４（スロットル弁２１）の閉弁が終了するより前にＡＢＶ４２の開弁を開始させるようになっている。

一方、ステップ１１０から移行してステップ２３０では、ＥＣＵ５０は、エンジン負荷ＫＬが所定値Ｋ１より大きいか否かを判断する。ここで、所定値Ｋ１を、例えば「８０％」にすることができる。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２４０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２５０へ移行する。

ステップ２４０では、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態が過給域であることから、過給域フラグＸＣＡＲを「１」に設定した後、処理をステップ２６０へ移行する。

ステップ２５０では、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態が過給域でないことから、過給域フラグＸＣＡＲを「０」に設定した後、処理をステップ２６０へ移行する。

そして、ステップ１２０、ステップ２４０又はステップ２５０から移行してステップ２６０では、ＥＣＵ５０は、エンジン１の減速運転ではないことから、ＥＣＵ５０は、減速フラグＸＤＣＬを「０」に設定する。

次に、ステップ２７０で、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲオン条件が成立しているか否か、すなわちＥＧＲを実行するための条件が成立しているか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２８０へ移行する。この判断結果が否定となる場合、ＥＣＵ５０は処理をステップ２９０へ移行する。

そして、ステップ２８０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を開弁し、処理をステップ２２０へ移行する。

一方、ステップ２９０では、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を閉弁し、処理をステップ２２０へ移行する。

上記した吸気バイパス制御によれば、ＥＣＵ５０は、検出されるエンジン１の運転状態に基づきＥＧＲ弁１８の開弁状態かつ過給機７が動作する過給域からのエンジン１の減速運転時と判断したときに、ＥＧＲ弁１８を閉弁させ、その閉弁開始に遅れてＡＢＶ４２を閉弁状態から開弁させるようになっている。また、ＥＣＵ５０は、エンジン１の減速運転時と判断したとき、電子スロットル装置１４（スロットル弁２１）の閉弁が終了するより前にＡＢＶ４２の開弁を開始させるようになっている。更に、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁１８を閉弁させ、そのＥＧＲ弁１８の開度が直前の開弁状態のときの２/３以下になったときにＡＢＶ４２の開弁を開始させるようになっている。

図３に、エンジン１の減速運転時における（ａ）スロットル開度ＴＡ、（ｂ）ＥＧＲ弁１８の開度ＥＰ及び（ｃ）ＡＢＶ４２の開度の挙動をタイムチャートにより示す。時刻ｔ１で、図３（ａ）に示すように、スロットル弁２１が閉弁し始め（スロットル開度ＴＡが減少し始め）、エンジン１が減速運転に入ると、図３（ｂ）に太線又は実線で示すように、同時にＥＧＲ弁１８が閉弁し始める（ＥＧＲ弁１８の開度ＥＰが減少し始める。）。図３（ｂ）の太線は、ＥＧＲ弁１８の閉弁速度が比較的速い一例を示し、同図３（ｂ）の実線は、ＥＧＲ弁１８の閉弁速度が比較的遅い一例を示す。ここで、従来は、図３（ｃ）に破線で示すように、同じ時刻ｔ１で、ＡＢＶ４２が閉弁状態から開弁が開始されていた（ＡＢＶ４２の開度が増加し始めていた。）。これに対し、この実施形態では、図３（ｃ）に太線で示すように、時刻ｔ１より少し遅れた時刻ｔ２で、ＡＢＶ４２が閉弁状態から開弁し始める（ＡＢＶ４２の開度が増加し始める。）。この時刻ｔ２は、図３（ｂ）に太線で示すように、ＥＧＲ弁１８の開度が、その開弁状態での開度ＥＰ（最大開度ＥＰmax）の２/３の大きさまで減少したときを意味する。その後、スロットル弁２１は、時刻ｔ４で閉弁を終了する（スロットル開度ＴＡの減少が終了する）が、ＡＢＶ４２の開弁が開始する時刻ｔ２は、その時刻ｔ４よりも前となる。

なお、ＥＧＲ弁１８の閉弁速度が比較的遅い場合は、図３（ｂ）に実線で示すように、時刻ｔ２より遅い時刻ｔ３で、その開度が最大開度ＥＰmaxの２/３の大きさになることから、ＡＢＶ４２の開弁開始も時刻ｔ３となる。

以上説明したこの実施形態における過給機付きエンジンの制御装置によれば、ＥＧＲ実行時かつ過給域からのエンジン１の減速運転時とＥＣＵ５０により判断されたときに、ＥＣＵ５０によりＥＧＲ弁１８が開弁状態から閉弁され、その閉弁開始に遅れてＡＢＶ４２が閉弁状態から開弁される。従って、エンジン１の減速運転時に、ＥＧＲ弁１８の閉弁が終了する前にＥＧＲ通路１７の出口１７ａから吸気通路３へ流れ出たＥＧＲガスにつき、吸気通路３からコンプレッサ８、吸気通路３及び吸気バイパス通路４１を流れて吸気通路３へ戻る循環流量が低減される。このため、エンジン１の減速運転時に、吸気バイパス通路４１とＡＢＶ４２を用いて過給機７のサージを有効に防止することができると共に、吸気バイパス通路４１やＡＢＶ４２の周囲におけるＥＧＲガスの高濃度化を抑制することができる。この結果、エンジン１の停止後に、吸気バイパス通路４１やＡＢＶ４２の周囲で高濃度の残留ＥＧＲガスにより凝縮水が発生することを抑えることができる。また、エンジン１の始動時に、高濃度の残留ＥＧＲガスが燃焼室１６へ取り込まれてエンジン１に失火が発生することを防止することができる。

この実施形態では、スロットル弁２１の閉弁が終了するより前にＡＢＶ４２の開弁が開始されるので、ＥＧＲ弁１８が閉弁を終了する前にＥＧＲ通路１７の出口１７ａから吸気通路３へ流れ出たＥＧＲガスの一部が、スロットル弁２１の閉弁が終了する前にスロットル弁２１を通じてその下流へ流れ得る。このため、吸気バイパス通路４１やＡＢＶ４２の周囲におけるＥＧＲガスの高濃度化を更に抑制することができる。

この実施形態では、ＡＢＶ４２の開弁開始の遅れが、ＥＧＲ弁１８の閉弁が開始されてからの開度が、その開弁状態のときの最大開度ＥＰmaxの２/３以下となったときであることから、吸気通路３からコンプレッサ８、吸気通路３及び吸気バイパス通路４１を流れて吸気通路３へ戻るＥＧＲガスの循環が最大限に抑えられながら、過給圧が低減される。このため、吸気バイパス通路４１やＡＢＶ４２の周囲におけるＥＧＲガスの高濃度化を効果的に抑制しながら、過給機７のサージを最大限に防止することができる。

また、この実施形態では、ＡＢＶ４２が開弁したときは、コンプレッサ８より下流の吸気通路３から吸気バイパス通路４１を介してコンプレッサ８より上流の吸気通路３へ吸気が流れることになる。ここで、吸気バイパス通路４１の出口４１ａがＥＧＲ通路１７の出口１７ａより下流の吸気通路３に接続されるので、吸気バイパス通路４１の出口４１ａから流れ出た空気に対し、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａから流れ出たＥＧＲガスが混ざりにくくなる。このため、吸気バイパス通路４１やＡＢＶ４２の周囲におけるＥＧＲガスの高濃度化をより一層抑制することができる。

図４に、過給機７のコンプレッサ８を通過する吸気量、過給圧及びコンプレッサ８の限界回転速度Ｃnemaxの関係をグラフにより示す。このグラフにおいて、網掛けで示す領域は、過給機７にサージが発生するサージ発生域を示す。このグラフから、サージは吸気量が比較的少ない領域で発生することがわかる。この実施形態の吸気バイパス制御によれば、図４において、サージ発生域外の第１の条件ＣＯ１からエンジン１の減速運転が開始されると、エンジン１の運転状態は、コンプレッサ８の吸気量が減少し、ＡＢＶ４２の開弁が一旦遅れることから、サージ発生域内の第２の条件ＣＯ２へ移行する。しかし、その後、ＡＢＶ４２が開弁されるので、エンジン１の運転状態は、サージ発生域外の第３の条件ＣＯ３へ移行することになり、サージ発生を回避することができる。

図５に、ＥＧＲ弁１８の閉弁開始タイミングに対するＡＢＶ４２の開弁開始タイミングとコンプレッサ８の手前のＥＧＲ率ピークとの関係をグラフにより示す。このグラフにおいて、黒三角印のグラフは、閉弁速度が比較的速いＥＧＲ弁１８を使用した第１の場合Ｊ１を示し、丸印のグラフは、閉弁速度が比較的遅いＥＧＲ弁１８を使用した第２の場合Ｊ２を示す。このグラフにおいて、横軸の「０」は、ＥＧＲ弁１８が閉弁を開始しするタイミングを示す。このグラフから、第１及び第２の場合Ｊ１，Ｊ２とも、ＡＢＶ４２の開弁開始タイミングを「０」から早めると、ＥＧＲ率ピークが６０％前後の高い値になることがわかる。一方、このグラフから、第１及び第２の場合Ｊ１，Ｊ２とも、ＡＢＶ４２の開弁開始タイミングを「０」から「０.１秒」前後遅らせると、ＥＧＲ率ピークが「１０％」前後の低い値に低下することがわかる。このことから、吸気バイパス通路４１を循環する空気中のＥＧＲガスの濃度を低減できることがわかる。しかし、第１及び第２の場合Ｊ１，Ｊ２とも、ＡＢＶ４２の開弁開始タイミングを「０」から「０.２秒」前後遅らせると、ＥＧＲ率ピークは「１０％」前後の低い値にとどまるものの、過給機７でサージが発生してしまう。このことから、ＡＢＶ４２の開弁開始タイミングは、ＥＧＲ弁１８の閉弁開始タイミングから適度に遅れる必要があることがわかる。この実施形態では、その遅れのタイミングを、「ＥＧＲ弁１８を閉弁させ、その開度が開弁状態のときの２/３以下になったとき」となるように設定している。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

（１）前記実施形態では、ＥＧＲ弁１８の閉弁開始タイミングからのＡＢＶ４２の開弁開始タイミングの遅れを、「ＥＧＲ弁１８を閉弁させ、その開度が開弁状態のときの２/３以下になったとき」に設定したが、このＡＢＶ４２の開弁開始タイミングの遅れを、ＥＧＲ弁１８の閉弁開始タイミングからの経過時間により設定することもできる。

（２）前記実施形態では、吸気バイパス通路４１の出口４１ａを、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａより下流の吸気通路３に接続するように構成したが、これに限られるものではなく、吸気バイパス通路の出口を、ＥＧＲ通路の出口とほぼ同位置にて吸気通路に接続したり、吸気バイパス通路の出口を、ＥＧＲ通路の出口より上流の吸気通路に接続したりすることもできる。

この発明は、例えば、自動車用のガソリンエンジン、ディーゼルエンジンに利用することができる。

１ エンジン
３ 吸気通路
３ａ サージタンク
５ 排気通路
７ 過給機
８ コンプレッサ
９ タービン
１０ 回転軸
１４ 電子スロットル装置（吸気量調節弁）
１６ 燃焼室
１７ ＥＧＲ通路（排気還流通路）
１７ａ 出口
１７ｂ 入口
１８ ＥＧＲ弁（排気還流弁）
２１ スロットル弁
２３ スロットルセンサ（運転状態検出手段）
２７ アクセルセンサ（運転状態検出手段）
４１ 吸気バイパス通路
４１ａ 出口
４２ ＡＢＶ（エアバイパス弁）
５０ ＥＣＵ（制御手段）
５１ 吸気圧センサ（運転状態検出手段）
５２ 回転速度センサ（運転状態検出手段）
５３ 水温センサ（運転状態検出手段）
５４ エアフローメータ（運転状態検出手段）
５５ 空燃比センサ（運転状態検出手段）

Claims (4)

1. エンジンの吸気通路と排気通路との間に設けられ、前記吸気通路における吸気を昇圧させるための過給機と、
   前記過給機は、前記吸気通路に配置されたコンプレッサと、前記排気通路に配置されたタービンと、前記コンプレッサと前記タービンを一体回転可能に連結する回転軸とを含むことと、
   前記エンジンの燃焼室から前記排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして前記吸気通路へ流して前記燃焼室へ還流させる排気還流通路と、前記排気還流通路における前記排気還流ガスの流量を調節するための排気還流弁とを含む排気還流装置と、
   前記排気還流通路は、その入口が前記タービンより下流の前記排気通路に接続され、その出口が前記コンプレッサより上流の前記吸気通路に接続されることと、
   前記吸気通路における吸気量を調節するための吸気量調節弁と、
   前記コンプレッサより下流の前記吸気通路と前記コンプレッサより上流の前記吸気通路との間をバイパスする吸気バイパス通路と、
   前記吸気バイパス通路を開閉するためのエアバイパス弁と、
   前記エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、
   前記検出される運転状態に基づいて少なくとも前記排気還流弁及び前記エアバイパス弁を制御する制御手段と、
   前記吸気量調節弁は、前記エンジンの加速運転時又は定常運転時に開弁され、前記エンジンの停止時又は減速運転時に閉弁されることと
   を備えた過給機付きエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、前記検出される運転状態に基づき前記排気還流弁の開弁状態かつ前記過給機が動作する過給域からの前記エンジンの減速運転時と判断したとき、前記排気還流弁を閉弁させ、その閉弁開始に遅れて前記エアバイパス弁を閉弁状態から開弁させることを特徴とする過給機付きエンジンの制御装置。
2. 前記制御手段は、前記エンジンの減速運転時と判断したとき、前記吸気量調節弁の閉弁が終了するより前に前記エアバイパス弁の開弁を開始させることを特徴とする請求項１に記載の過給機付きエンジンの制御装置。
3. 前記制御手段は、前記排気還流弁を閉弁させ、その開度が前記開弁状態のときの２/３以下になったときに前記エアバイパス弁の開弁を開始させることを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機付きエンジンの制御装置。
4. 前記吸気バイパス通路は、その出口が前記排気還流通路の前記出口より下流の前記吸気通路に接続されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の過給機付きエンジンの制御装置。

Images