JP2017141734A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡易な構成を用いながらも、ＥＧＲガスの導入を精度良く制御することを目的とする。
【解決手段】本発明では、ターボチャージャと、電動過給機と、を有する内燃機関の制御装置において、全開、全閉を切替えて弁を開閉するように構成されているバイパス弁と、ＥＧＲ弁と、制御部と、を備え、制御部は、スロットル弁の開度が所定開度以下となるときに、バイパス弁を閉弁させるとともに、ＥＧＲ弁の開度を、バイパス弁を閉弁させる直前のＥＧＲ弁の開度よりも小さくする、または、制御部は、バイパス弁を閉弁させるとともに、電動過給機により過給を行うことで、電動過給機とコンプレッサとの間の吸気通路の圧力を所定圧力にする。
【選択図】図５

Description

本発明は、過給機とＥＧＲ装置とを備えた内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、排気通路から吸気通路へ排気の一部を還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、排気還流量の確保のための吸気絞り弁と電動過給機バイパス用のバイパス弁とが個別に設けられ、該吸気絞り弁の開度を縮小することによって、より多くの排気還流量を確保する技術について記載されている。

特許文献２には、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、電動過給機バイパス用のバイパス弁が設けられ、該バイパス弁の開度を連続的に可変制御することによって、排気還流量確保のための吸気通路側の圧力を調整する技術について記載されている。

特開２００５−２２６５０５号公報 特開２０１４−２３４８０８号公報 特開２０１５−０２５３８６号公報

従来の構成では、排気還流量の確保のための吸気絞り弁が個別に設けられ、構成が複雑化するとともに、部品点数とコストが増加する（特許文献１）。また、電動過給機バイパス用のバイパス弁であって、開度が連続的に可変制御されるバイパス弁を利用して吸気通路側の圧力を調整する構成では、ＥＧＲガスの導入に対する制御のコストが増加する（特許文献２）。

本発明は、ＥＧＲガスの導入に対する制御のコストを抑制するという面から、簡易な構成を用いながらも、ＥＧＲガスの導入を精度良く制御することを目的とする。

上記課題を解決するために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に配置されるタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサを含むターボチャージャと、前記コンプレッサより上流の吸気通路に設けられ、電動による過給を行う電動過給機と、を有する内燃機関の制御装置であって、前記コンプレッサより下流の吸気通路に設けられたスロットル弁と、前記電動過給機を迂回し、該電動過給機より上流の吸気通路と下流の吸気通路とをつなぐバイパス通路と、全開、全閉を切替えて弁を開閉するように構成されているバイパス弁であって、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、前記タービンより下流の排気通路から、前記電動過給機と前記コンプレッサとの間の吸気通路へ該排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして導くＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスのガス量を調整するＥＧＲ弁と、前記スロットル弁の開度に基づいて、前記バイパス弁と前記ＥＧＲ弁とを制御する、または、前記バイパス弁と前記電動過給機とを制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記スロットル弁の開度が所定開度以下となるときに、該スロットル弁の開度が該所定開度より大きいときに開弁している前記バイパス弁を閉弁させるとともに、前記ＥＧＲ弁の開度を、該バイパス弁を閉弁させる直前の該ＥＧＲ弁の開度よりも小さくする、または、前記制御部が、前記スロットル弁の開度が所定開度以下となるときに、該スロットル弁の開度が該所定開度より大きい
ときに開弁している前記バイパス弁を閉弁させ、更に前記電動過給機により過給を行うことで、該電動過給機と前記コンプレッサとの間の前記吸気通路の圧力を所定圧力にする。

本発明によれば、ＥＧＲガスの導入に対する制御のコストを抑制するという面から、簡易な構成を用いながらも、ＥＧＲガスの導入を精度良く制御することができる。

本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係るバイパス弁の制御マップを示す図である。 本発明の実施例に係る、ＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う場合のタイムチャートを示す図である。 ＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御において、電動過給機による発電の実行を併用する場合のタイムチャートを示す図である。 本発明の実施例に係る低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローを示すフローチャートである。 本発明の実施例に係る、電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う場合のタイムチャートを示す図である。 電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御における電動過給機の制御マップを示す図である。 本発明の変形例１に係る低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローを示すフローチャートである。 本発明の変形例２に係る低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。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。

＜実施例１＞
（概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を備えた火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。

内燃機関１は、各吸気ポートへ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、燃料噴射弁３は、各気筒２内へ直接燃料を噴射するように構成されてもよい。また、各気筒２には、筒内の混合気に着火するための図示しない点火プラグが取り付けられている。

内燃機関１は、吸気通路４および排気通路５と接続されている。この吸気通路４の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ６のコンプレッサ６０が設けられている。また、コンプレッサ６０よりも下流の吸気通路４には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ４２が設けられている。そして、インタークーラ４２よりも下流の吸気通路４には、スロットル弁４１が設けられている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。なお、インタークーラ４２は、吸気と冷却水とで熱交換を行う水冷式インタークーラであってもよい。

また、吸気通路４の最上流部には、図示しないエアクリーナが設けられている。そして
、エアクリーナとコンプレッサ６０との間の吸気通路４には、電動過給機４３が設けられている。さらに、吸気通路４には、電動過給機４３を迂回し、該電動過給機４３より上流の吸気通路４と接続部４４ａで接続し、電動過給機４３より下流の吸気通路４と接続部４４ｂで接続するバイパス通路４４が設けられている。このバイパス通路４４には、該バイパス通路４４を開閉するバイパス弁４５が設けられている。ここで、バイパス弁４５は、全開・全閉を切替えて弁を開閉するように構成されている。そして、接続部４４ａよりも上流の吸気通路４には、エアフローメータ４０が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。

一方、排気通路５の途中には、前記ターボチャージャ６のタービン６１が設けられている。排気通路５は、図示しない触媒（例えば、三元触媒など）や消音器を経由して大気中に開放されている。

そして、内燃機関１には、タービン６１より下流の排気通路５内を流れる比較的に低圧の排気の一部を吸気通路４へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置７が設けられている。この低圧ＥＧＲ装置７は、ＥＧＲ通路７０、ＥＧＲ弁７１、およびＥＧＲクーラ７２を含む。ＥＧＲ通路７０は、接続部４４ｂとコンプレッサ６０との間の吸気通路４とタービン６１より下流の排気通路５とをつなぎ、タービン６１より下流の排気通路５から、接続部４４ｂとコンプレッサ６０との間の吸気通路４へ排気の一部を導く。ここで、本実施例では、ＥＧＲ通路７０を通って再循環される排気を「ＥＧＲガス」と称する。また、ＥＧＲ弁７１は、ＥＧＲ通路７０の通路断面積を変更することでＥＧＲガス量を調整する。さらに、ＥＧＲクーラ７２は、該ＥＧＲクーラ７２を通過するＥＧＲガスと冷却水とで熱交換をして、該ＥＧＲガスの温度を低下させる。また、ＥＧＲクーラ７２より上流のＥＧＲ通路７０と、ＥＧＲ弁７１より下流の吸気通路４と、の間の圧力の差（以下、「ＥＧＲガス導入差圧」と称する場合もある。）に応じた電気信号を出力する、差圧センサ５０が設けられている。

そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４０や、クランクポジションセンサ１４、アクセルポジションセンサ１５等の各種センサが電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１４は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ１５は、アクセルペダル１６の操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、内燃機関１に流入する空気の流量（以下、「吸入空気量」と称する場合もある。）を推定する。

また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、スロットル弁４１、バイパス弁４５、およびＥＧＲ弁７１等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて、上記の各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、アクセル開度等に基づき、スロットル弁４１の開度（以下、「スロットル開度」と称する場合もある。）を算出し、算出結果に基づき、スロットル弁４１を制御する。

また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度等に基づき、ＥＧＲ弁７１の開度（以下、「ＥＧＲバルブ開度」と称する場合もある。）を算出し、算出結果に基づき、ＥＧＲ弁７１を制御する。より具体的には、内燃機関１の運転状態（例えば、機関回転速度および機関負荷）に応じて予め設定された、吸入空気量に対するＥＧＲガスの比率（以下、「ＥＧＲ率」と称する場合もある。）になるように、ＥＧＲバルブ開度が制御される。

また、ＥＣＵ１０は、ターボチャージャ６による過給の応答遅れを補うように、内燃機
関１の機関加速時に電動過給機４３を駆動制御する。なお、本実施例における電動過給機４３は、ターボチャージャ６による過給を補うだけでなく、吸気通路４を流れる吸気を利用して発電を行う発電機として作動させることも可能である。さらに、ＥＣＵ１０は、上述したように全開・全閉を切替えて開閉するように構成されているバイパス弁４５を、内燃機関１の運転状態に応じて駆動制御する。

（低負荷時ＥＧＲガス導入制御）
本実施例に係る内燃機関の制御装置では、バイパス弁４５が全開・全閉を切替えて開閉するので、バイパス通路４４は全開から全閉に開閉され、または全閉から全開に開閉される。本実施例の構成のように、ターボチャージャと電動過給機とを備える内燃機関では、一般的に、電動過給機の非作動時にはバイパス通路を開路して、電動過給機が通路抵抗となりにくくなるようにしている。

また、低圧ＥＧＲ装置７は、タービン６１より下流の排気通路５内を流れる比較的に低圧の排気の一部を、接続部４４ｂとコンプレッサ６０との間の吸気通路４へ再循環させるものある。このような構成においては、内燃機関１の機関負荷が小さいとき（すなわち、スロットル開度が小さいとき）に、ＥＧＲガス導入差圧が小さくなり、現在の吸入空気量と現在のＥＧＲガス量とから算出されるＥＧＲ率（以下、「実ＥＧＲ率」と称する場合もある。）が、内燃機関１の運転状態に応じて予め設定されたＥＧＲ率（以下、「目標ＥＧＲ率」と称する場合もある。）になるように制御することが難しくなる場合がある。つまり、内燃機関１の運転状態に応じて予め設定された吸入空気量（以下、「目標吸入空気量」と称する場合もある。）と目標ＥＧＲ率とが、内燃機関１の機関負荷に応じて決定され、これら値に基づいて、目標ＥＧＲ率とするのに必要なＥＧＲガス量（以下、「目標ＥＧＲガス量」と称する場合もある。）が算出される。このとき、ＥＧＲガス導入差圧が小さいと目標ＥＧＲガス量が得られず、以て、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することが難しくなる。

ここで、本発明では、ＥＧＲガスの導入に対する制御のコストを抑制するという面から、全開・全閉を切替えて開閉するように構成されているバイパス弁４５を用いながらも、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御できることを見出した。本実施例では、内燃機関１の機関負荷が小さいとき（すなわち、スロットル開度が小さいとき）に、前記バイパス弁４５およびＥＧＲ弁７１を制御する。そして、これらを制御することによって、ＥＧＲガス量の制御を行う。以下、本実施例においては、前記ＥＧＲガス量の制御を「低負荷時ＥＧＲガス導入制御」と称する。なお、本実施例においては、低負荷時ＥＧＲガス導入制御を実行するために各構成を制御するＥＣＵ１０が、本発明における制御部に相当する。

本実施例に係る内燃機関の制御装置では、内燃機関１の機関負荷が小さいとき（すなわち、スロットル開度が小さいとき）に、バイパス弁４５を閉じることによって、電動過給機４３を吸入空気の流入抵抗として利用する。このことにより、バイパス弁４５を閉じるときは閉じないときよりも、電動過給機４３とコンプレッサ６０との間の吸気通路４の圧力が低くなり、ＥＧＲガス導入差圧が大きくなる。その結果、目標ＥＧＲガス量が得られ易くなることになる。本実施例における、バイパス弁４５の制御マップを図２に示す。本実施例では、機関負荷が大きいときはターボチャージャ６が設定された所定の仕事を行っており、電動過給機４３は作動しない。したがって、図２に示すように、電動過給機４３が通路抵抗となりにくくなるようにバイパス弁４５が全開状態となる。一方で、低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う場合、図２に示すように、バイパス弁４５が全開から全閉に切替えられる。ここで、図２に示す線Ｌ１は、低負荷時ＥＧＲガス導入制御においてバイパス弁４５が全開から全閉に切替えられる境界線である。

ここで、本実施例では、スロットル開度が所定開度以下になったときに、ＥＧＲガス導
入差圧を確保するために、上述した低負荷時ＥＧＲガス導入制御によるバイパス弁４５の切替え（すなわち、バイパス弁４５の閉弁）が実行される。そして、バイパス弁４５が全閉の状態でＥＧＲバルブ開度の制御を行うことにより、低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う。以下、本実施例においては、バイパス弁４５を閉弁させる制御、およびその後のＥＧＲバルブ開度の制御を「ＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御」と称する。

ＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う場合の、タイムチャートを図３に示す。図３は、電動過給機４３が非作動状態において、吸入空気量を減少させ、内燃機関１の機関負荷を下げていく過程における、スロットル開度、吸入空気量、実ＥＧＲ率、バイパス弁の作動、ＥＧＲ弁の作動、および電動過給機の出力のタイムチャートを示すものである。図３に示す運転状態では、一定の目標ＥＧＲ率となるように、実ＥＧＲ率が制御される。図３に示すように、スロットル開度が所定開度より大きいときは、吸入空気量の減少（すなわち、機関負荷の低下）に応じてＥＧＲバルブ開度を大きくする。つまり、吸入空気量が減少するのに伴って、排気エネルギが減少し、ターボチャージャ６の仕事量が減少することによりＥＧＲガス導入差圧が小さくなるので、ＥＧＲガス量を確保するようにＥＧＲバルブ開度を大きくする。そして、スロットル開度が所定開度になったときに、ＥＧＲ弁７１が全開となる。つまり、目標ＥＧＲガス量とＥＧＲガス導入差圧とに基づいて算出されるＥＧＲバルブ開度において、ＥＧＲ弁７１が全開となる程度までＥＧＲガス導入差圧が小さくなる。言い換えれば、前記所定開度は、機関負荷の低下によってＥＧＲ弁７１が全開となる程度までＥＧＲガス導入差圧が小さくなるときのスロットル開度である。ここで、ＥＧＲガス導入差圧とＥＧＲバルブ開度と相関を有する前記所定開度は、ＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。そして、スロットル開度が所定開度に低下してきたときに、ＥＧＲ弁７１が全開となるので、この状態においては、ＥＧＲバルブ開度を更に大きくすることで実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができなくなる。ここで、低負荷時ＥＧＲガス導入制御を実行する前においては、バイパス弁４５は全開状態であり、このとき、バイパス通路４４が開路状態でのＥＧＲ導入限界となる。

そして、スロットル開度が所定開度となるときにバイパス弁４５を閉弁に切替ることにより、電動過給機４３を吸入空気の流入抵抗として利用することができ、以て、ＥＧＲガス導入差圧が大きくなる。その結果、バイパス通路４４が開路状態では得ることができないＥＧＲガス量が得られることになり、更にＥＧＲ弁の制御を行うことによって実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することが可能となる。

さらに、ＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御では、図３に示すように、スロットル開度が所定開度になりバイパス弁４５を閉弁に切替る時刻Ｔ１において、ＥＧＲバルブ開度をステップ状に小さくすることによって、ＥＧＲガス導入差圧の急峻な変化によるＥＧＲガス量の急峻な変化を抑制することができ、以て、実ＥＧＲ率の変動によるトルク段差を抑制することができる。

また、本実施例におけるＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御において、スロットル開度が所定開度以下となるとき、バイパス弁４５を閉弁したままＥＧＲバルブ開度を制御するが、更に機関負荷が低下して吸入空気量が所定量以下となると、再びＥＧＲ弁７１が全開となる。このときには、電動過給機４３を発電機として作動させ、吸入空気の流入抵抗を更に増加させることにより、ＥＧＲガス導入差圧を確保することができ、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができる。このときのタイムチャートを図４に示す。図４は、吸入空気量を減少させ、内燃機関１の機関負荷を下げていく過程における、スロットル開度、吸入空気量、実ＥＧＲ率、バイパス弁の作動、ＥＧＲ弁の作動、および電動過給機の出力のタイムチャートを示すものである。図４に示すように、機関負荷の低下により再びＥＧＲ弁７１が全開となる時刻Ｔ２において、電動過給機４３を発電機として作動させ、且つ吸入空気量の減少に応じて電動過給機４３の発電量を増加させることによっ
て、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができる。

本実施例においては、主にＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行うことにより、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御する。さらに、実ＥＧＲ率の変動によるトルク段差を抑制する。これに対して、周知の技術を用いて、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるように、ＥＧＲバルブ開度等を制御することを「従来ＥＧＲガス導入制御」と称するものとする。

（低負荷時ＥＧＲガス導入制御フロー）
本実施例に係る内燃機関における、低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローについて図５に基づいて説明する。図５は、本実施例に係る内燃機関における、ＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローを示すフローチャートである。本実施例では、ＥＣＵ１０によって、本フローが低圧ＥＧＲ装置７によるＥＧＲガスの還流中において所定の演算周期で繰り返し実行される。

本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、目標ＥＧＲ率Ｒｔｅｇｒが算出される。ここで、目標ＥＧＲ率Ｒｔｅｇｒは、内燃機関１の運転状態と相関を有する値である。ＥＣＵ１０のＲＯＭには、前記相関がマップまたは関数として予め記憶されており、Ｓ１０１では、このマップまたは関数を用いて目標ＥＧＲ率Ｒｔｅｇｒが算出される。

次に、Ｓ１０２において、スロットル開度Ｔｈｐが判定閾値Ｔｈｐｔｈ以下であるか否かが判別される。この判定閾値Ｔｈｐｔｈは、上述したスロットル弁４１の所定開度であり、機関負荷の低下によってＥＧＲ弁７１が全開となる程度までＥＧＲガス導入差圧が小さくなるときのスロットル開度と定義される。そして、ＥＧＲガス導入差圧とＥＧＲバルブ開度と相関を有するこの判定閾値Ｔｈｐｔｈは、ＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。Ｓ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３の処理へ進み、Ｓ１０２において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０６の処理へ進む。

Ｓ１０２において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０３において、バイパス弁４５が開いているか否かが判別される。そして、Ｓ１０３において肯定判定された場合、Ｓ１０４においてバイパス弁４５を閉弁させる制御が実行される。また、Ｓ１０３において否定判定された場合、または、Ｓ１０４においてバイパス弁４５を閉弁させる制御が実行された後、Ｓ１０５において、ＥＧＲ弁７１の制御が実行される。Ｓ１０５では、上述したＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御に基づいてＥＧＲ弁７１の制御が実行され、実ＥＧＲ率がＳ１０１で算出された目標ＥＧＲ率Ｒｔｅｇｒに制御される。そして、Ｓ１０５の処理の後、本フローの実行が終了される。

また、Ｓ１０２において否定判定された場合、次に、Ｓ１０６において、バイパス弁４５が閉じているか否かが判別される。そして、Ｓ１０６において肯定判定された場合、Ｓ１０７においてバイパス弁４５を開弁させる制御が実行される。ここで、Ｓ１０６、Ｓ１０７、およびＳ１０８においては、スロットル開度Ｔｈｐは判定閾値Ｔｈｐｔｈより大きい場合であるので、ＥＧＲガス導入差圧を確保するために、バイパス弁４５を閉じる必要が無い。したがって、電動過給機４３が吸入空気の流入抵抗となりにくくなるように、バイパス弁４５を開弁させる。また、Ｓ１０６において否定判定された場合、または、Ｓ１０７においてバイパス弁４５を開弁させる制御が実行された後、Ｓ１０８において従来ＥＧＲガス導入制御が実行され、実ＥＧＲ率がＳ１０１で算出された目標ＥＧＲ率Ｒｔｅｇｒに制御される。そして、Ｓ１０８の処理の後、本フローの実行が終了される。

本実施例によれば、ＥＧＲガスの導入に対する制御のコストを抑制するという面から、全開・全閉を切替えて開閉するように構成されているバイパス弁４５を用いながらも、実
ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができる。

＜変形例１＞
実施例１は、スロットル開度が所定開度以下になったときに、ＥＧＲガス導入差圧を確保するために、バイパス弁４５を閉じるとともに、ＥＧＲバルブ開度の制御を行うことにより低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う例である。これに対し、本変形例は、スロットル開度が所定開度以下になったときに、ＥＧＲガス導入差圧を確保するために、バイパス弁４５を閉じるとともに、電動過給機４３の制御を行うことにより低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う例である。以下、本変形例における前記制御を「電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御」と称する。

電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う場合の、タイムチャートを図６に示す。図６は、吸入空気量を減少させ、内燃機関１の機関負荷を下げていく過程における、スロットル開度、吸入空気量、実ＥＧＲ率、バイパス弁の作動、ＥＧＲ弁の作動、および電動過給機の出力のタイムチャートを示すものである。図６に示す運転状態では、図３と同様に、一定の目標ＥＧＲ率となるように、実ＥＧＲ率が制御される。また、図６に示すタイムチャートでは、図３と同様に、吸入空気量の減少（すなわち、機関負荷の低下）に応じてＥＧＲバルブ開度を大きくして、スロットル開度が所定開度になったときに、ＥＧＲ弁７１が全開となる。ここで、前記所定開度は、上述したＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御におけるスロットル開度に対する所定開度と実質的に同一である。そして、スロットル開度が所定開度以下となるときにバイパス弁４５を閉弁に切替ることによって、ＥＧＲガス導入差圧が大きくなる。ただし、図６に示す電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御では、ＥＧＲ弁７１を全開にしたまま（すなわち、スロットル開度が所定開度となったときのＥＧＲバルブ開度を維持したまま）、電動過給機４３の制御を行うことにより低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う。

電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御では、スロットル開度が所定開度になる直前に、すなわち、バイパス弁４５を閉弁に切替る直前に、それまで非作動状態であった電動過給機４３を過給するように駆動させる。ここで、電動過給機４３を過給するように駆動させることによって、バイパス弁４５を閉弁したときの電動過給機４３とコンプレッサ６０との間の吸気通路４の圧力を所定圧にすることができる。上述したように、スロットル開度が所定開度以下となるときにバイパス弁４５を閉弁に切替ることによって、ＥＧＲガス導入差圧が大きくなり、実施例１では、このＥＧＲガス導入差圧に応じたＥＧＲバルブ開度になるようＥＧＲ弁７１の制御を行う。本変形例では、ＥＧＲバルブ開度の制御は行わず、スロットル開度が所定開度となったときのＥＧＲバルブ開度を維持したまま電動過給機４３の制御を行うことによって、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御できるようにＥＧＲガス導入差圧の調整を行うものである。つまり、スロットル開度が所定開度に低下してきたときに、バイパス弁４５を閉弁に切替るのみでは、ＥＧＲガス導入差圧が大きくなりすぎるという課題に対して、電動過給機４３を過給するように駆動させることによってＥＧＲガス導入差圧の調整を行い、該課題の解決を図るものである。したがって、前記所定圧は、ＥＧＲ弁７１を全開にしたまま（すなわち、スロットル開度が所定開度となったときのＥＧＲバルブ開度を維持したまま）でも、目標ＥＧＲガス量に応じたＥＧＲガス導入差圧とすることができる圧力と定義される。

そして、バイパス弁４５を閉弁に切替る直前に、電動過給機４３を過給するように駆動させ、電動過給機４３とコンプレッサ６０との間の吸気通路４に電動過給機４３の過給による予圧を加えることによって、バイパス弁４５を閉弁に切替ることにより生じる該吸気通路４の圧力の急峻な変化を抑制することができる。その結果、バイパス弁４５を閉弁に切替ることにより生じ得る、実ＥＧＲ率の変動に起因するトルク段差を抑制することができる。

また、電動過給機４３を過給するように駆動させ続けると、目標ＥＧＲガス量を還流できるＥＧＲガス導入差圧を確保することができなくなる。つまり、バイパス弁４５を閉弁に切替ることにより生じたＥＧＲガス導入差圧であって、電動過給機４３を過給するように駆動させることで調整した該ＥＧＲガス導入差圧が、電動過給機４３の過給の継続により小さくなり、目標ＥＧＲガス量を還流することができなくなる。そこで、本実施例では、バイパス弁４５を閉弁に切替る直前に過給するように駆動させた電動過給機４３を発電機として発電するように作動させることにより、吸入空気の流入抵抗を増加させ、ＥＧＲガス導入差圧を確保する。さらに、吸入空気量の減少に応じて電動過給機４３の発電量を増加させることによって、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができる。

ここで、電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御における、電動過給機４３の制御マップを図７に示す。電動過給機４３は、低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行うために図７に示すように過給するように駆動される。そして、図７における線Ｌ２は、電動過給機４３の非作動状態と作動状態との境界線を示し、スロットル開度が所定開度となる直前に電動過給機４３は線Ｌ２を挟んで非作動状態から作動状態となる（すなわち、過給するように駆動される）。さらに、低負荷時ＥＧＲガス導入制御により電動過給機４３が過給するように駆動された後に、吸入空気量に応じて実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御するために、上述したように電動過給機４３は発電機として発電するように作動する。

本変形例に係る内燃機関における、低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローについて図８に基づいて説明する。図８は、本変形例に係る内燃機関における、電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローを示すフローチャートである。本変形例では、ＥＣＵ１０によって、本フローが低圧ＥＧＲ装置７によるＥＧＲガスの還流中において所定の演算周期で繰り返し実行される。ここで、図８に示すフローチャートは、上記実施例１の図５に示すフローチャートと一部処理が異なるのみであるので、上記実施例１と実質的に同一の処理については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本変形例に係る電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローを示す図８では、Ｓ１０３において否定判定された場合、または、Ｓ１０４においてバイパス弁４５を閉弁させる制御が実行された後、Ｓ２０５において、電動過給機の制御が実行される。Ｓ２０５では、上述した電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御に基づいて電動過給機の制御が実行され、実ＥＧＲ率がＳ１０１で算出された目標ＥＧＲ率Ｒｔｅｇｒに制御される。そして、Ｓ２０５の処理の後、本フローの実行が終了される。

本変形例によっても、ＥＧＲガスの導入に対する制御のコストを抑制するという面から、全開・全閉を切替えて開閉するように構成されているバイパス弁４５を用いながらも、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができる。

＜変形例２＞
実施例１は、ＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う例であり、変形例１は、電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う例である。そして、実施例１および変形例１においては、スロットル開度に対する前記所定開度は、機関負荷の低下によってＥＧＲ弁７１が全開となる程度までＥＧＲガス導入差圧が小さくなるときのスロットル開度と定義される。ここで、本発明は、内燃機関１の機関負荷が低負荷のときに、バイパス弁４５を閉弁に切替ることによって吸入空気の流入抵抗を増大させ、ＥＧＲガス導入差圧を確保するとともに、ＥＧＲ弁７１または電動過給機４３の制御を行うことによって実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御するものである。そして、本発明では、スロットル開度に対する前記所定開度をＥＧＲ弁７１が全開となるときのスロットル開度に限定するものではない。つまり、前記所定開度は、機関負荷の低下によって、バイパス弁４５を開弁した
ままでは、ＥＧＲバルブ開度の制御のみによっては実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができなくなる程度までＥＧＲガス導入差圧が小さくなるときのスロットル開度と定義することもできる。そして、このときには、ＥＧＲ弁７１は必ずしも全開となっているわけではなく、ＥＧＲバルブ開度を更に大きくすることも可能であるが、該ＥＧＲバルブ開度を更に大きくしてもＥＧＲガス導入差圧が小さいために、実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができなくなる。本変形例は、このように定義されたスロットル開度に対する前記所定開度に基づいて、低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行う例である。そして、スロットル開度が前記所定開度になるときの上記特性を有するＥＧＲバルブ開度に基づいて、ＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行うか、電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行うか、を判別し、低負荷時ＥＧＲガス導入制御を実行する。

本変形例に係る内燃機関における、低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローについて図９に基づいて説明する。図９は、本変形例に係る内燃機関における、低負荷時ＥＧＲガス導入制御フローを示すフローチャートである。本変形例では、ＥＣＵ１０によって、本フローが低圧ＥＧＲ装置７によるＥＧＲガスの還流中において所定の演算周期で繰り返し実行される。ここで、図９に示すフローチャートは、上記実施例１の図５に示すフローチャートと一部処理が異なるのみであるので、上記実施例１と実質的に同一の処理については、その詳細な説明を省略する。

図９に示すフローでは、Ｓ１０１の処理の後、Ｓ３０２において、スロットル開度Ｔｈｐが判定閾値Ｔｈｐｔｈ以下であるか否かが判別される。この判定閾値Ｔｈｐｔｈは、上述した本変形例に係るスロットル弁４１の所定開度であり、機関負荷の低下によって、バイパス弁４５を開弁したままでは、ＥＧＲバルブ開度の制御のみによっては実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができなくなる程度までＥＧＲガス導入差圧が小さくなるときのスロットル開度と定義される。そして、ＥＧＲガス導入差圧とＥＧＲバルブ開度と相関を有するこの判定閾値Ｔｈｐｔｈは、ＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。Ｓ３０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３の処理へ進み、Ｓ３０２において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０６の処理へ進む。

そして、図９に示すフローでは、Ｓ１０３において否定判定された場合、または、Ｓ１０４においてバイパス弁４５を閉弁させる制御が実行された後、Ｓ３５１において、ＥＧＲバルブ開度Ｖｐｅｇｒが判定閾値Ｖｐｔｈｅｇｒ以下であるか否かが判別される。この判定閾値Ｖｐｔｈｅｇｒは、後述するＥＧＲバルブ開度Ｖｐｅｇｒの変化に対するＥＧＲガス導入差圧の変化の感度に基づいて設定される値であり、ＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。Ｓ３５１において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３５２の処理へ進み、Ｓ３５１において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３５３の処理へ進む。

Ｓ３５１において肯定判定された場合、次に、Ｓ３５２において、電動過給機４３の制御が実行される。Ｓ３５２では、上述した電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御に基づいて電動過給機４３の制御が実行され、実ＥＧＲ率がＳ１０１で算出された目標ＥＧＲ率Ｒｔｅｇｒに制御される。また、Ｓ３５１において否定判定された場合、次に、Ｓ３５３において、ＥＧＲ弁７１の制御が実行される。Ｓ３５３では、上述したＥＧＲ弁による低負荷時ＥＧＲガス導入制御に基づいてＥＧＲ弁７１の制御が実行され、実ＥＧＲ率がＳ１０１で算出された目標ＥＧＲ率Ｒｔｅｇｒに制御される。そして、Ｓ３５２の処理の後、または、Ｓ３５３の処理の後、本フローの実行が終了される。

本変形例によれば、ＥＧＲガスの導入に対する制御のコストを抑制するという面から、全開・全閉を切替えて開閉するように構成されているバイパス弁４５を用いながらも、好適に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができる。ＥＧＲバルブ開度Ｖｐｅｇｒが判定閾値Ｖｐｔｈｅｇｒより大きい場合には、ＥＧＲバルブ開度Ｖｐｅｇｒの変化に対す
るＥＧＲガス導入差圧の変化の感度は小さくなる。一方で、ＥＧＲバルブ開度Ｖｐｅｇｒが判定閾値Ｖｐｔｈｅｇｒ以下である場合には、前記感度が大きくなる。つまり、前記判定閾値Ｖｐｔｈｅｇｒは、上記感度の特性に基づいて設定される。そして、前記感度が大きい場合には、ＥＧＲバルブ開度により実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御するためには、該ＥＧＲバルブ開度を比較的高い精度で制御する必要があるが、該制御が困難になる場合がある。また、電動過給機４３の出力の変化に対するＥＧＲガス導入差圧の変化の感度は小さい。そこで、本変形例における低負荷時ＥＧＲガス導入制御では、ＥＧＲバルブ開度Ｖｐｅｇｒが判定閾値Ｖｐｔｈｅｇｒ以下である場合には、上述した電動過給機による低負荷時ＥＧＲガス導入制御を行うことによって、上記課題を解決し、以て、好適に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することができる。

１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
６・・・ターボチャージャ
７・・・低圧ＥＧＲ装置
１０・・ＥＣＵ
４０・・エアフローメータ
４１・・スロットル弁
４３・・電動過給機
４５・・バイパス弁
５０・・差圧センサ
７１・・ＥＧＲ弁

Claims (1)

1. 内燃機関の排気通路に配置されるタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサを含むターボチャージャと、
   前記コンプレッサより上流の吸気通路に設けられ、電動による過給を行う電動過給機と、を有する内燃機関の制御装置であって、
   前記コンプレッサより下流の吸気通路に設けられたスロットル弁と、
   前記電動過給機を迂回し、該電動過給機より上流の吸気通路と下流の吸気通路とをつなぐバイパス通路と、
   全開、全閉を切替えて弁を開閉するように構成されているバイパス弁であって、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
   前記タービンより下流の排気通路から、前記電動過給機と前記コンプレッサとの間の吸気通路へ該排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして導くＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスのガス量を調整するＥＧＲ弁と、
   前記スロットル弁の開度に基づいて、前記バイパス弁と前記ＥＧＲ弁とを制御する、または、前記バイパス弁と前記電動過給機とを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部が、前記スロットル弁の開度が所定開度以下となるときに、該スロットル弁の開度が該所定開度より大きいときに開弁している前記バイパス弁を閉弁させるとともに、前記ＥＧＲ弁の開度を、該バイパス弁を閉弁させる直前の該ＥＧＲ弁の開度よりも小さくする、
   または、前記制御部が、前記スロットル弁の開度が所定開度以下となるときに、該スロットル弁の開度が該所定開度より大きいときに開弁している前記バイパス弁を閉弁させ、更に前記電動過給機により過給を行うことで、該電動過給機と前記コンプレッサとの間の前記吸気通路の圧力を所定圧力にする、内燃機関の制御装置。

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