JP4277933B1 - 内燃機関装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents

Abstract

【課題】排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常のときでも排気浄化装置の触媒が過熱するのを抑制する。
【解決手段】ＥＧＲバルブが完全に閉状態にならない閉異常が検出されていないときには（フラグＦａが値０のときには）、所定の高負荷運転領域で排気ガスの再循環を伴ってエンジンを運転するときに（フラグＦｉが値１のときに）基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを増加方向に補正した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジンを制御する（Ｓ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２５０，Ｓ２６０）。また、閉異常が検出されているときには（フラグＦａが値１のときには）、排気ガスの再循環を伴ってエンジンを運転する際に運転可能な全領域で排気ガスの再循環を伴ってエンジンを運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを増加方向に補正した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジンを制御する（Ｓ２２０，Ｓ２５０，Ｓ２６０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関装置およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と、内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃機関装置およびこうした内燃機関装置の制御方法に関する。

従来、この種の内燃機関装置としては、排気環流弁を開弁したときの吸気管内圧力と排気環流弁を閉弁したときの吸気管内圧力との差圧が小さいほど燃料供給量が大きくなるよう補正するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、排気環流弁を開弁したときの吸気管内圧力と排気環流弁を閉弁したときの吸気管内圧力との差圧小さくなるほど排気管流通路や排気環流弁における詰まりの程度が大きくなって空燃比が大きくなると判断し、燃料供給量が大きくなるよう補正することにより窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑制している。
特開２００１−３４９２３１号公報

こうした排気ガス再循環装置を取り付けた内燃機関を備える内燃機関装置では、排気ガスの再循環を伴って内燃機関を比較的高トルクの運転ポイントで運転するときには、内燃機関の排気系に取り付けられた排気浄化装置の触媒が過熱するのを防止するために過熱防止用の燃料増量補正を行なうが、煤などの異物が排気環流弁に付着して排気環流弁の開度を把握することができないときには、再循環量が不足することにより予期せずに触媒が過熱する場合が生じ、エミッションが悪化してしまう。

本発明の内燃機関装置およびその制御方法は、排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常のときでも排気浄化装置の触媒が過熱するのを抑制することを主目的とする。

本発明の内燃機関装置およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関装置は、
内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃機関装置であって、
前記排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常を検出する閉異常検出手段と、
前記閉異常検出手段により閉異常が検出されていないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常検出手段により閉異常が検出されているときには前記高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の内燃機関装置では、排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常が検出されていないときには、所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って内燃機関を運転するときに排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御し、排気調節弁の閉異常が検出されているときには、上述した高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って内燃機関を運転するときに排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御する。これにより、再循環量が不足することになっても予期せずに触媒が過熱するのを抑制することができる。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。

こうした本発明の内燃機関装置において、前記駆動手段はステッピングモータであり、前記閉異常検出手段は、前記排気調節弁を全閉する指令にも拘わらず前記ステッピングモータのステップ角が前記排気調節弁の全閉に対応するステップ角ではないとき又は全閉状態にある前記排気調節弁を開成する指令の際に前記ステッピングモータのステップ角が前記排気調節弁の全閉に対応するステップ角から開成しないときに前記閉異常を検出する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、ステッピングモータのステップ角に基づいて閉異常をより的確に検出することができる。

また、本発明の内燃機関装置において、前記所定の領域は、排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転する際に運転可能な全領域であるものとすることもできる。こうすれば、予期しない触媒の過熱をより確実に抑制することができる。

本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃機関装置であって、前記排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常を検出する閉異常検出手段と、前記閉異常検出手段により閉異常が検出されていないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常検出手段により閉異常が検出されているときには前記高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、を備える内燃機関装置を搭載し、前記内燃機関装置からの動力を用いて走行する、ことを要旨とする。

この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を搭載するから本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、再循環量が不足することになっても予期せずに触媒が過熱するのを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の内燃機関装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
前記排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常ではないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常のときには前記高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する、
ことを特徴とする。

この内燃機関装置の制御方法では、排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常が検出されていないときには、所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って内燃機関を運転するときに排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御し、排気調節弁の閉異常が検出されているときには、上述した高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って内燃機関を運転するときに排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御する。これにより、再循環量が不足することになっても予期せずに触媒が過熱するのを抑制することができる。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）１３４ａを有する浄化装置１３４を介して外気へ排出される共にＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム１６０を介して吸気側に供給される。ＥＧＲシステム１６０は、浄化装置１３４の後段に接続されて排気を吸気側のサージタンクに供給するためのＥＧＲ管１６２と、ＥＧＲ管１６２に配置されステッピングモータ１６３により駆動されるＥＧＲバルブ１６４とを備え、ＥＧＲバルブ１６４の開度の調整により、不燃焼ガスとしての排気を供給量を調整して吸気側に供給する。エンジン２２は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，燃焼室内に取り付けられた図示しない圧力センサからの筒内圧力，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられて吸入空気の質量流量を検出するエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ１５８からの吸気圧，空燃比センサ１３５ａからの空燃比，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号，浄化触媒１３４ａの温度を検出する温度センサ１３４ｂからの触媒温度，ステッピングモータ１６３のステップ角を検出するステップ角センサ１６３ａからのステップ角θなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号，ＥＧＲバルブ１６４の開度を調整するステッピングモータ１６３への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算したり、演算した残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションセンサ８２により検出するシフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や中立ポジション（Ｎポジション），ドライブポジション（Ｄポジション），リバースポジション（Ｒポジション）などがある。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン負荷運転モードという。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された内燃機関装置の動作について説明する。ここで、実施例の内燃機関装置としては、主としてエンジン２２と浄化装置１３４とＥＧＲシステム１６０とエンジンＥＣＵ２４とが相当する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲバルブ開成時ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によりＥＧＲバルブ１６４を全閉状態から開成するよう指示されたときに実行される。

ＥＧＲバルブ開成時ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、ステップ角センサ１６３ａからステッピングモータ１６３のステップ角θを入力し（ステップＳ１００）、入力したステッピングモータ１６３のステップ角θがＥＧＲバルブ１６４の全閉に対応する所定角θ０であるか否かを調べる（ステップＳ１１０）。煤などの異物がＥＧＲバルブ１６４に付着すると、ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常となることがある。ステップＳ１１０の処理は、ステップ角θが所定角θ０ではないときにこうした閉異常を検出する処理である。ステッピングモータ１６３のステップ角θが所定角θ０であるときには（ＥＧＲバルブ１６４が全閉状態であるときには）、閉異常が検出されていないときに値０が設定され閉異常が検出されたときに値１が設定される閉異常検出フラグＦａに値０を設定し（ステップＳ１２０）、ステッピングモータ１６３のステップ角（ＥＧＲバルブ１６４の開度）が所望の値となるよう（例えば、吸入空気量Ｑａやエンジン２２の回転数Ｎｅなどに基づいて定められる値となるよう）ステッピングモータ１６３を駆動制御し（ステップＳ１４０）、ＥＧＲバルブ開成時ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１１０にて、ステッピングモータ１６３のステップ角θが所定角θ０ではないときには（ＥＧＲバルブ１６４が全閉状態ではないときには）、閉異常検出フラグＦａに値１を設定し（ステップＳ１３０）、ステッピングモータ１６３のステップ角（ＥＧＲバルブ１６４の開度）が所望の値となるようステッピングモータ１６３を駆動制御し（ステップＳ１４０）、ＥＧＲバルブ開成時ルーチンを終了する。

続いて、ＥＧＲ実行時におけるエンジン２２の制御について説明する。図４は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ実行時エンジン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ＥＧＲ実行条件が成立しているときに所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。ＥＧＲ実行条件としては、実施例では、水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗが暖機完了を示す所定温度（例えば、６５℃や７０℃など）以上であり、且つ、エンジン２２の回転数Ｎｅと吸入空気量ＱａとがＥＧＲの実行が要求される所定領域内（例えば、回転数Ｎｅが閾値未満かつ吸入空気量Ｑａが閾値未満となる燃費の向上を図る目的でＥＧＲの実行が要求される領域内や、回転数Ｎｅが閾値以上または吸入空気量Ｑａが閾値以上となる触媒１３４ａの過熱を抑制する目的でＥＧＲの実行が要求される領域内など）にあるときに成立するものとした。

ＥＧＲ実行時エンジン制御ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ，閉異常検出フラグＦａ，燃料増量判定フラグＦｉを入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、閉異常検出フラグＦａは、図３のＥＧＲバルブ開成時ルーチンにより、ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されていないときには値０が設定され、閉異常が検出されているときには値１が設定されてＲＡＭ２４ｃの所定アドレスに書き込まれたものを読み込んで入力するものとした。また、燃料増量フラグＦｉは、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａにより、浄化触媒１３４ａが過熱するおそれのある所定の高負荷運転領域にてエンジン２２が運転されていないときに値０が設定され、浄化触媒１３４ａが過熱するおそれのある所定の高負荷運転領域にてエンジン２２が運転されているときに値１が設定されてＲＡＭ２４ａの所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。図５は、浄化触媒１３４ａが過熱するおそれのある高負荷運転領域の一例を示す説明図である。実施例では、図中斜線部の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅｒｅｆ以上で出力トルクＴｅが閾値Ｔｅｒｅｆ以上となる領域でエンジン２２を運転するときに、浄化触媒１３４ａが過熱するおそれがあると判断し、燃料増量フラグＦｉに値１を設定するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力した吸入空気量Ｑａに対して目標空燃比（例えば、理論空燃比など）となる基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを設定する（ステップＳ２１０）。次いで、閉異常検出フラグＦａが値０であるか否かを調べ（ステップＳ２２０）、閉異常検出フラグＦａが値０であるとき、すなわちＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されていないときには、さらに燃料増量フラグＦｉが値０であるか否かを調べる（ステップＳ２３０）。そして、燃料増量フラグＦｉが値０であるときには基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し（ステップＳ２４０）、燃料増量フラグＦｉが値１であるときには基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐと値１よりも大きい補正係数Ｋとの積（Ｑｆｔｍｐ・Ｋ）を目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し（ステップＳ２５０）、設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御し（ステップＳ２６０）、ＥＧＲ実行時エンジン制御ルーチンを終了する。なお、エンジン２２の制御としては、目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いた燃料噴射制御や、吸入空気量制御，点火制御，吸気バルブ１２８の開閉タイミング制御などを行なう。燃料増量フラグＦｉが値１であるとき即ちエンジン２２が所定の高負荷運転領域で運転しているときには浄化触媒１３４ａの過熱が生じやすいが、基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを増加方向に補正した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御することにより、空気と排気とガソリンとの混合気中のガソリンの比率を増加させて混合気の燃焼温度を低下させ、ひいては浄化触媒１３４ａの過熱を抑制できる。

一方、ステップＳ２２０で燃料増量フラグＦａが値１であるときには、基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐと前述の補正係数Ｋとの積（Ｑｆｔｍｐ・Ｋ）を目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し（ステップＳ２５０）、設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御し（ステップＳ２６０）、ＥＧＲ実行時エンジン制御ルーチンを終了する。このように、閉異常検出フラグＦａが値１であるとき、すなわちＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されているときには、排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転する際に運転可能な全領域で基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを増加方向に補正した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御するから、空気と排気とガソリンとの混合気中のガソリンの比率を増加させて混合気の燃焼温度を低下させ、ひいては浄化触媒１３４ａの過熱を抑制できる。したがって、煤などの異物がＥＧＲバルブ１６４に付着することによって排気ガスの再循環量が不足することになっても、予期せずに浄化触媒１３４ａが過熱するのを抑制することができる。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されていないときには、所定の高負荷運転領域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを増加方向に補正した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御し、ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されているときには、排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転する際に運転可能な全領域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを増加方向に補正した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御するから、煤などの異物がＥＧＲバルブ１６４に付着することによって排気ガスの再循環量が不足することになっても、予期せずに浄化触媒１３４ａが過熱するのを抑制することができる。この結果、エミッションの悪化を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されているときには、排気の再循環を伴ってエンジン２２を運転する際に運転可能な全領域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを増加方向に補正した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御するものとしたが、前述した所定の高負荷運転領域より広い領域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを増加方向に補正した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御するものであればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ＥＧＲバルブ１６４を開成するようステッピングモータ１６３を駆動制御する前に、ステッピングモータ１６３のステップ角θがＥＧＲバルブ１６４の全閉に対応する所定角θ０であるか否かを調べることによりＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常を検出するものとしたが、ＥＧＲバルブ１６４を閉成するようステッピングモータ１６３を駆動制御するときに、ステッピングモータ１６３のステップ角θがＥＧＲバルブ１６４の全閉に対応する所定角θ０であるか否かを調べることにより閉異常を検出するものとしてもよい。図６は、この場合に実行されるＥＧＲバルブ閉成時ルーチンの一例を示すフローチャートである。ＥＧＲバルブ閉成時ルーチンが実行されると、ステッピングモータ１６３のステップ角が所定角θ０となるよう（ＥＧＲバルブ１６４が全閉状態となるよう）ステッピングモータ１６３を駆動制御する（ステップＳ３００）。続いて、ステップ角センサ１６３ａからステッピングモータ１６３のステップ角θを入力し（ステップＳ３１０）、入力したステッピングモータ１６３のステップ角θがＥＧＲバルブ１６４の全閉に対応する所定角θ０であるか否かを調べ（ステップＳ３２０）、ステッピングモータ１６３のステップ角θが所定角θ０であるときには、閉異常検出フラグＦａに値０を設定し（ステップＳ３３０）、ステッピングモータ１６３のステップ角θが所定角θ０でないときには、閉異常検出フラグＦａに値１を設定し（ステップＳ３４０）、ＥＧＲバルブ閉成時ルーチンを終了する。この場合、次回にＥＧＲバルブ１６４を開成してから実施例と同様に図４のＥＧＲ実行時エンジン制御ルーチンを実行することにより、実施例と同様の効果を奏することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップ角センサ１６３ａから入力したステッピングモータ１６３のステップ角θがＥＧＲバルブ１６４の全閉に対応する所定角θ０であるか否かを調べることによりＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常を検出するものとしたが、ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態であるか否かを判定できるものであれば、ステッピングモータ１６３のステップ角θ以外の如何なる物理量（例えば、ＥＧＲバルブ１６４の開度など）に基づいて閉異常を検出するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。

上述した実施例では、エンジンからの動力とモータからの動力とを用いて走行するハイブリッド自動車を用いて説明したが、ハイブリッド自動車に限られず、エンジンのみを駆動源とする自動車であってもよい。

また、主としてエンジン２２とＥＧＲシステム１６０とエンジンＥＣＵ２４とを備える内燃機関装置を備えるものであれば、実施例と同様の制御を行なうことができるから、自動車や車両、船舶、航空機などの移動体などに搭載される内燃機関装置の形態や、建設設備などの移動しないものに組み込まれる内燃機関装置の形態としてもよい。また、こうした内燃機関装置の制御方法の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、ＥＧＲシステム１６０が「排気ガス再循環装置」に相当し、浄化装置１３４が「排気浄化装置」に相当し、全閉状態にあるＥＧＲバルブ１６４を開成する指令の際にステッピングモータ１６３のステップ角θがＥＧＲバルブ１６４の全閉に対応する所定角θ０から開成しないときに閉異常を検出する図３のＥＧＲバルブ開成時ルーチンのステップＳ１１０〜Ｓ１３０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「閉異常検出手段」に相当し、閉異常検出フラグＦａが値０であるときには（ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されていないときには）、燃料増量判定フラグＦｉが値０であるとき（浄化触媒１３４ａが過熱するおそれのある所定の高負荷運転領域にてエンジン２２が運転されていないとき）に排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し、燃料増量判定フラグＦｉが値１であるとき（浄化触媒１３４ａが過熱するおそれのある所定の高負荷運転領域にてエンジン２２が運転されているとき）に排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐと補正係数Ｋとの積（Ｑｆｔｍｐ・Ｋ）を目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し、閉異常検出フラグＦａが値１であるときには（閉異常が検出されているときには）、排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転する際に運転可能な全領域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐと補正係数Ｋとの積を目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し、設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御する図４のＥＧＲ実行時エンジン制御ルーチンを実行するエンジンＥＣＵ２４が「制御手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「排気ガス再循環装置」としては、ＥＧＲシステム１６０に限定されるものではなく、内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有するものであれば如何なるものとしても構わない。「排気浄化装置」としては、浄化装置１３４に限定されるものではなく、内燃機関からの排気を浄化する排気浄化触媒を有するものであれば如何なるものとしても構わない。「閉異常検出手段」としては、全閉状態にあるＥＧＲバルブ１６４を開成する際にステッピングモータ１６３のステップ角θがＥＧＲバルブ１６４の全閉に対応する所定角θ０から開成しないときに閉異常を検出するものに限定されるものではなく、ステッピングモータ１６３のステップ角が所定角θ０となるようステッピングモータ１６３を駆動制御したときにステッピングモータ１６３のステップ角θが所定角θ０ではないときに閉異常を検出するものなど、排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されていないときには、浄化触媒１３４ａが過熱するおそれのある所定の高負荷運転領域にてエンジン２２が運転されていないときに排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐを目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し、浄化触媒１３４ａが過熱するおそれのある所定の高負荷運転領域にてエンジン２２が運転されているときに排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐと補正係数Ｋとの積（Ｑｆｔｍｐ・Ｋ）を目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し、ＥＧＲバルブ１６４が完全に閉状態にならない閉異常が検出されているときには、排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転する際に運転可能な全領域で排気ガスの再循環を伴ってエンジン２２を運転するときに基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐと補正係数Ｋとの積を目標燃料噴射量Ｑｆ＊に設定し、設定した目標燃料噴射量Ｑｆ＊を用いてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４に限定されるものではなく、閉異常検出手段により閉異常が検出されていないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って内燃機関を運転するときに排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御し、閉異常検出手段により閉異常が検出されているときには高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って内燃機関を運転するときに排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により内燃機関が運転されるよう内燃機関を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、内燃機関装置や車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲバルブ開成時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲ実行時エンジン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 浄化触媒１３４ａが過熱するおそれのある高負荷運転領域の一例を示す説明図である。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行されるＥＧＲバルブ閉成時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３４ａ 浄化触媒、１３４ｂ 温度センサ、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、１５８ 吸気圧センサ、１６０ ＥＧＲシステム、１６２ ＥＧＲ管、１６３ ステッピングモータ、１６３ａ ステップ角センサ、１６４ ＥＧＲバルブ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃機関装置であって、
   前記排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常を検出する閉異常検出手段と、
   前記閉異常検出手段により閉異常が検出されていないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常検出手段により閉異常が検出されているときには前記高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する制御手段と、
   を備える内燃機関装置。
2. 請求項１記載の内燃機関装置であって、
   前記駆動手段は、ステッピングモータであり、
   前記閉異常検出手段は、前記排気調節弁を全閉する指令にも拘わらず前記ステッピングモータのステップ角が前記排気調節弁の全閉に対応するステップ角ではないとき又は全閉状態にある前記排気調節弁を開成する指令の際に前記ステッピングモータのステップ角が前記排気調節弁の全閉に対応するステップ角から開成しないときに前記閉異常を検出する手段である、
   内燃機関装置。
3. 前記所定の領域は、排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転する際に運転可能な全領域である請求項１または２記載の内燃機関装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の内燃機関装置を搭載し、前記内燃機関からの動力を用いて走行する車両。
5. 内燃機関と、前記内燃機関の排気を吸気系に再循環させる際の再循環量を調節する排気調節弁と該排気調節弁を開閉駆動する駆動手段とを有する排気ガス再循環装置と、前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒を有する排気浄化装置と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
   前記排気調節弁が完全に閉状態にならない閉異常ではないときには所定回転数以上で所定トルク以上の高負荷運転領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御し、前記閉異常のときには前記高負荷運転領域より広い所定の領域で排気の再循環を伴って前記内燃機関を運転するときに前記排気浄化触媒の過熱を抑制するための燃料増量した燃料噴射により前記内燃機関が運転されるよう該内燃機関を制御する、
   ことを特徴とする内燃機関装置の制御方法。

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