JP5157810B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置を備える内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の燃焼行程において燃焼室からクランクケースに漏出するガス、いわゆるブローバイガスには、炭化水素（ＨＣ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）等の成分が含まれている。こうしたブローバイガスに含まれるＮＯｘがクランクシャフト内のエンジンオイルに接触すると、スラッジが生成し、同エンジンオイルの劣化が生じることとなる。そこで、こうした不都合を抑制するために、例えば特許文献１に記載されるように、ブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置が提案されている。同文献に記載のブローバイガス環流装置は、内燃機関のクランクケースと吸入通路とを接続するブリーザ通路、及びこのブリーザ通路に設けられ、クランクケースと吸気通路との圧力差に基づいて開弁するＰＣＶバルブを備えている。こうしたブローバイガス環流装置を採用した内燃機関において、ＰＣＶバルブがクランクケースと吸気通路との圧力差に基づいて開弁することにより、クランクケース内のブローバイガスが吸気通路を通じて燃焼室に導入され再燃焼することができる。
特開２００６−２５００８０号公報

このようにブローバイガスを吸気通路に環流させることにより、同ブローバイガスに起因するエンジンオイルの劣化を抑制することが可能にはなる。ただし、上述のＰＣＶバルブはクランクケースと吸気通路との圧力差に基づいて開弁するものであるため、例えば機関停止直前の運転期間においてその圧力差が低く、ＰＣＶバルブが開弁できないことがある。このように機関停止直前の運転期間にＰＣＶバルブが開弁しない場合、その運転期間に発生したブローバイガスがクランクケースに貯留されてしまい、機関停止時においてエンジンオイルの悪化が発生するおそれがある。また、このように機関停止時にブローバイガスがクランクケースに貯留されると、機関が一旦冷間状態になった後に再度始動した場合に、クランクケースに貯留されたブローバイガスが燃焼室において燃焼しないまま排気系に排出されてしまうことがある。ここで、内燃機関の排気系には、ＨＣやＮＯｘを浄化するための排気浄化触媒が通常設けられているが、機関の冷間状態にはこの排気浄化触媒が活性化されていないため、ブローバイガスに含まれるＨＣやＮＯｘがそのまま大気に排出され、エミッションの悪化を招くこととなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関停止時にブローバイガスがクランクケースに貯留されることに起因するエンジンオイルの劣化及びエミッションの悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置と、排気系に設けられ、排気を浄化する排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置において、前記ブローバイガス環流装置には前記ブローバイガスの環流量を調整する電子制御式のブローバイガス調流弁が設けられ、前記内燃機関の運転中に、機関運転状態に基づいて前記ブローバイガス調流弁の開度を調整するとともに、前記内燃機関を停止する指令に基づいて燃料カットが実行されたときに、前記ブローバイガス調流弁を開弁状態に維持して前記クランクケース内のブローバイガスを前記吸気通路に環流させることをその要旨とする。

同構成によれば、ブローバイガス環流装置がブローバイガスの環流量を調整する電気駆動式のブローバイガス調流弁を備えるため、例えばクランクケースと吸気通路との圧力差に基づいて開弁する調流弁を備えるブローバイガス環流装置を採用した場合と比較して、その圧力差に依存せずにブローバイガスの環流量を自由に調整することができるようになる。また、内燃機関を停止する指令に基づいて燃料カットが実行されたときに、ブローバイガス調流弁を開弁状態に維持することによりブローバイガスの環流量を維持することができる。これにより、内燃機関が停止する前にクランクケース内のブローバイガスの排出を確保することができ、内燃機関の停止時においてクランクケースにブローバイガスが貯留されることを抑制することができる。ここで、燃料カットが実行されてから内燃機関が停止するまでの間に、排気系に設けられた排気浄化触媒は活性化しているため、ブローバイガスに含まれるＨＣやＮＯｘを浄化することができ、同成分が大気に排出されることを抑制することができる。したがって、上記構成によれば、機関停止時にブローバイガスがクランクケースに貯留されることに起因するエンジンオイルの劣化及びエミッションの悪化を抑制することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置と、排気系に設けられ、排気を浄化する排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置において、前記ブローバイガス環流装置には前記ブローバイガスの環流量を調整する電子制御式のブローバイガス調流弁が設けられるとともに、前記内燃機関には吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバーラップ量を変更可能な可変動弁機構が設けられ、前記内燃機関を停止する指令に基づいて燃料カットが実行されたときに、前記ブローバイガス調流弁を開弁状態に維持し、前記排気浄化触媒が活性化したか否かを判断し、前記内燃機関の始動時に前記排気浄化触媒が活性化していない旨が判断されたときに、前記可変動弁機構を通じて前記オーバーラップ量を大きくすることにより内部ＥＧＲ量を増大させて前記排気浄化触媒を早期に活性化させる早期活性化制御を実行するとともに、前記早期活性化制御の実行中に前記ブローバイガス調流弁の開度を強制的に小さくすることにより前記ブローバイガスの環流量を制限することをその要旨とする。
同構成のように、内燃機関の始動時に排気浄化触媒が活性化していない旨が判断されたときに吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバーラップ量を大きくすることにより、内部ＥＧＲ量を増大させて機関燃焼速度を緩慢にすることができる。このように機関燃焼速度が緩慢になると、排気温度が上昇するため、排気浄化触媒が早期に活性化するようになる。
また、排気浄化触媒が活性化していない期間にブローバイガスを吸気通路に環流させた場合、ブローバイガスに含まれるＮＯｘが吸気通路及び燃焼室を通じて排気系に進入して排気浄化触媒により還元されずに大気に排出され、エミッションが悪化するおそれがある。この点、上記構成によれば、排気浄化触媒が活性化していない期間にブローバイガスの環流量を制限することにより、ブローバイガスに含まれるＮＯｘが大気に排出されることに起因するエミッションの悪化を抑制することができるようになる。
なお、請求項３に記載のように、前記早期活性化制御の実行中に、前記ブローバイガス調流弁を全閉にする、といった構成を採用することが望ましい。こうした構成を採用することにより、エミッションの悪化を極力抑制することができる。
請求項１〜３に記載の発明において、ブローバイガス環流装置の具体的な構成としては、例えば請求項４に記載されるように、前記吸気通路には吸入空気量を調整するスロットルバルブが設けられ、前記ブローバイガス環流装置は、前記吸気通路において前記スロットルバルブよりも上流側に位置する部分と前記クランクケースとを接続し、前記吸気通路内の空気を前記クランクケースに導入する導入通路と、前記吸気通路において前記スロットルバルブよりも下流側に位置する部分と前記クランクケースとを接続し、同クランクケース内の前記ブローバイガスを前記吸気通路に環流させるブリーザ通路とを備え、前記ブローバイガス調流弁は、前記ブリーザ通路に設けられる、といった構成を採用することができる。
ところで、請求項２及び３の発明に係る発明では、吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバーラップ量を大きくすると、吸気行程において燃焼室の負圧が小さくなり、エンジンブレーキが作用したときにその効果が低下するおそれがある。この点、早期活性化制御の実行中にブローバイガス調流弁の開度を強制的に小さくすることによりブローバイガスの環流量を制限するようにしている。
ここで、請求項２及び３の発明において、請求項４の発明の構成を採用した場合、ブローバイガス調流弁の開度小さくなることにより、吸気行程において燃焼室に吸入される気体の総量が減少し、燃焼室の負圧が増大するようになる。そのため、上記構成によれば、早期活性化制御の実行中、すなわち吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバーラップ量が大きくなったときに、ブローバイガス調流弁の開度を強制的に小さくすることにより、燃焼室の負圧を確保することができ、エンジンブレーキの効果が低下することを抑制することができるようになる。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記吸気通路には吸入空気量を調整するスロットルバルブが設けられ、前記ブローバイガス環流装置は、前記吸気通路において前記スロットルバルブよりも上流側に位置する部分と前記クランクケースとを接続し、前記吸気通路内の空気を前記クランクケースに導入する導入通路と、前記吸気通路において前記スロットルバルブよりも下流側に位置する部分と前記クランクケースとを接続し、同クランクケース内の前記ブローバイガスを前記吸気通路に環流させるブリーザ通路とを備え、前記ブローバイガス調流弁は、前記ブリーザ通路に設けられ、前記スロットルバルブの凍結固着を検出し、前記内燃機関の始動時に前記スロットルバルブの凍結固着が検出されたときに、機関運転状態に基づいて前記ブローバイガス調流弁の開度を変更することにより前記吸入空気量を制御することをその要旨とする。
外気温が低い場合に、内燃機関の停止中にスロットルバルブの凍結固着が発生することがある。このようにスロットルバルブの凍結固着が発生すると、次回の機関始動時にスロットルバルブにより吸入空気量を制御することができなくなり、吸入空気量の不足により機関の始動性が悪化するおそれがある。
上記構成のように、ブローバイガス環流装置は、吸気通路におけるスロットルバルブよりも上流側の部分とクランクケースとを接続する導入通路と、同吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側の部分とクランクケースを接続するブリーザ通路とを備えた場合、ブローバイガス調流弁の開度が変化すると、吸入空気が流通する通路の総断面積が変化するため、吸入空気量が変化する。したがって、上記構成によれば、内燃機関の始動時にスロットルバルブの凍結固着が検出されたときに、ブローバイガス調流弁の開度を変更することで吸入空気量を制御することにより、スロットルバルブの凍結固着が発生した場合であっても、吸入空気量の制御不能により機関の始動性が悪化することを抑制することができるようになる。
なお、請求項６に記載のように、前記内燃機関を停止する指令に基づいて燃料カットが実行されたときに前記ブローバイガス調流弁を全開状態に維持する、といった構成を採用することが望ましい。こうした構成を採用することにより、内燃機関が停止する前にクランクケース内のブローバイガスの排出を極力促進することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の回転速度が所定の速度以上であることを条件に前記ブローバイガス調流弁を前記開弁状態に維持することをその要旨とする。

ブローバイガス調流弁の開度が一定である場合、内燃機関の回転速度が低いときほど、ブローバイガスの環流量が小さくなり、ブローバイガス環流装置によりクランクケース内のブローバイガスを排出する効率が低下するようになる。

上記構成では、内燃機関の回転速度が所定の速度以上であることを条件にブローバイガス調流弁を開弁状態に維持するようにしている。このように、内燃機関の回転速度が高いとき、すなわちクランクケース内のブローバイガスを排出する効率が高いときのみに、ブローバイガスを排出するための制御を実行するため、同制御を簡素化することができるようになる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記ブローバイガス調流弁を前記開弁状態に維持する制御が完了した後に、同制御において設定された前記ブローバイガス調流弁の開度よりも小さい値に前記内燃機関の停止時における前記ブローバイガス調流弁の開度を設定することをその要旨とする。

内燃機関の停止中に、クランクケース内のエンジンオイルから揮発するＨＣが吸気通路を通じて燃焼室に進入することがある。このように燃焼室に進入したＨＣは、次回の機関始動時のクランキング期間において燃焼しきれずに大気に排出され、エミッションが悪化するおそれがある。

この点、上記構成によれば、内燃機関の停止時におけるブローバイガス調流弁の開度を小さい値に設定することにより、内燃機関の停止中にクランクケース内のエンジンオイルから揮発するＨＣが吸気通路を通じて燃焼室に進入することを抑制することができ、これに起因するエミッションの悪化を抑制することができるようになる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、外気温を検出し、前記ブローバイガス調流弁を前記開弁状態に維持する制御が完了した後に、検出された外気温が低いときほど、前記内燃機関の停止時における前記ブローバイガス調流弁の開度を大きく設定することをその要旨とする。

外気温が低い場合、内燃機関が停止した後にブローバイガス調流弁の凍結固着が発生することがある。ここで、ブローバイガス調流弁の開度が小さいときほど、すなわちブローバイガス調流弁の弁体と弁座との距離が近いときほど、該調流弁の凍結固着が発生しやすくなる。

この点、上記構成によれば、内燃機関が停止したときに検出された外気温が低いときほど、内燃機関の停止時におけるブローバイガス調流弁の開度を大きくすることにより、外気温が低い場合であっても、内燃機関が停止した後にブローバイガス調流弁の凍結固着が発生することを好適に抑制することができるようになる。

また、同構成によれば、外気温が高いときに、すなわちブローバイガス調流弁の凍結固着が発生する可能性が低いときに、内燃機関の停止時におけるブローバイガス調流弁の開度が小さく設定される。これにより、内燃機関の停止中にクランクケース内のエンジンオイルから揮発するＨＣが吸気通路を通じて燃焼室に進入することを抑制することができ、これに起因するエミッションの悪化を抑制することができるようになる。

（第１の実施形態）
以下、この発明に係る内燃機関の制御装置を車載の内燃機関を統括的に制御する電子制御装置に具体化した第１の実施形態について図１〜図７を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る内燃機関及びその電子制御装置を模式的に示す概略構成図である。同図１に示されるように、内燃機関１００のシリンダブロックには、複数のシリンダ１（図中ではその１つのみを示す）が形成されており、これらシリンダ１には、ピストン２が往復動可能にそれぞれ収容されている。ピストン２は、コンロード４を介してクランクシャフト５に連結されており、機関運転中にピストン２の往復運動がそのコンロード４によりクランクシャフト５の回転運動に変換される。なお、これらコンロード４及びクランクシャフト５は、シリンダ１の下方に位置するクランクケース１ａ内に収容されている。

ピストン２の頂面とシリンダ１の内壁とにより、複数の燃焼室３が区画されている。これら燃焼室３の上方には、点火プラグ６及び筒内燃料噴射弁９がそれぞれ設けられているとともに、各燃焼室３に連通する吸気ポート７と排気ポート８とがそれぞれ形成されている。そして、吸気ポート７は、吸気マニホールド１０と接続されて吸気通路の一部を構成しているとともに、排気ポート８は、排気マニホールド２０と接続されて排気通路の一部を構成している。吸気マニホールド１０には、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１２が設けられているとともに、排気マニホールド２０には、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するための排気浄化触媒２２が設けられている。

燃焼室３の上部には、吸気ポート７と燃焼室３とを連通・遮断する吸気バルブ１１と、排気ポート８と燃焼室３とを連通・遮断する排気バルブ２１とが設けられている。これら吸排気バルブ１１，２１は、クランクシャフト５に連結された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトによって開閉駆動される。また、吸気バルブ１１及び排気バルブ２１には、これらのバルブの開弁時期を変更可能な可変動弁機構３０，４０がそれぞれ設けられている。

また、本実施形態に係る内燃機関１００には、燃焼行程において燃焼室３からクランクケース１ａに漏出するガス、いわゆるブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置５０が設けられている。このブローバイガス環流装置５０は、吸気マニホールド１０においてスロットルバルブ１２よりも上流側に位置する部分とクランクケース１ａとを連通する導入通路５１、クランクケース１ａと吸気マニホールド１０においてスロットルバルブ１２よりも下流側に位置するサージタンク１３とを連通するブリーザ通路５２、及びこのブリーザ通路５２に設けられブローバイガスの環流量を調整するためのＰＣＶバルブ５３を備えて構成されている。こうした構成により、機関運転状態に基づいてＰＣＶバルブ５３が開弁すると、吸気マニホールド１０内の吸入空気の一部が導入通路５１を通じてクランクケース１ａに導入されるとともに、クランクケース１ａ内のブローバイガスがブリーザ通路５２を通じてサージタンク１３に導入される。なお、本実施形態に係るＰＣＶバルブ５３は、クランクシャフト５と吸気マニホールド１０との圧力差とは関係なく、電気信号に基づいてその開度が調節される電子制御式のものである。

また、内燃機関１００には、機関運転状態を検出するためのセンサが複数設けられている。例えば、吸気マニホールド１０には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ６１が設けられているとともに、スロットルバルブ１２の開度を検出するための開度センサ６２が設けられている。クランクシャフト５の近傍には、クランクシャフト５の回転位置及び機関回転速度ＮＥを検出するためのクランクセンサ６３が設けられている。排気マニホールド２０において排気浄化触媒２２よりも上流側に位置する部分には、混合気の空燃比のリッチ・リーン状態を検出する空燃比センサ６４が設けられるとともに、その排気浄化触媒２２よりも下流側に位置する部分には、排気中の酸素の濃度を検出するための酸素センサ６５が設けられている。その他、アクセルペダルの踏込量を検出するためのアクセル開度センサ６６、イグニッションスイッチ（ＩＧ）のオン・オフ操作を検出するためのイグニッションセンサ６７、外気温を検出するための外気温センサ６８、機関冷却水の水温を検出するための水温センサ６９、吸気マニホールド１０のスロットルバルブ１２よりも下流側の部分の圧力、すなわち吸気圧を検出するための吸気圧センサ７０、大気圧を検出する大気圧センサ７１等が設けられている。これらセンサの出力信号は、内燃機関１００の各種制御を統括的に実行する電子制御装置６０により取込まれる。この電子制御装置６０は、プログラムによって数値計算や情報処理等を行う中央演算処理装置、及び各種の制御に必要なプログラムやデータを記憶するメモリを備えている。

前述したように、ブローバイガスの量を調整するための調流弁として、クランクケース１ａと吸気通路との圧力差に基づいて開弁するＰＣＶバルブを採用した従来のブローバイガス環流装置を備える内燃機関においては、以下の不都合が発生するおそれがある。すなわち、クランクケース１ａと吸気通路との圧力差に基づいて開弁するＰＣＶバルブを採用した場合、例えば機関停止直前の運転期間においてその圧力差が低く、ＰＣＶバルブが開弁できないことがある。このように機関停止直前の運転期間にＰＣＶバルブが開弁しない場合、その運転期間に発生したブローバイガスがクランクケース１ａに貯留されてしまい、機関停止時においてクランクケース１ａ内のエンジンオイルの悪化が発生するおそれがある。また、このように機関停止時にブローバイガスがクランクケース１ａに貯留されると、機関が一旦冷間状態になった後に再度始動した場合に、クランクケース１ａに貯留されたブローバイガスが燃焼室３において燃焼しないまま排気系に排出されてしまうことがある。ここで、内燃機関の排気マニホールド２０には、排気浄化触媒２２が設けられているが、機関の冷間状態にはこの排気浄化触媒２２が活性化されていないため、ブローバイガスに含まれるＨＣやＮＯｘがそのまま大気に排出され、エミッションの悪化を招くこととなる。

そこで、本実施形態では、上述したように電子制御式のＰＣＶバルブ５３を採用しており、内燃機関１００が停止する前に、同ＰＣＶバルブ５３に対する適切な停止前制御を行うことにより、こうした不都合を抑制するようにしている。以下、この制御について図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。なお、これら図２及び図３に示される処理は、電子制御装置６０により所定の周期をもって繰り返して実行される。

この処理ではまず、イグニッションセンサ６７によりイグニッションオフの指令があったか否か、換言すれば運転者によりイグニッションスイッチのオフ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１０）。イグニッションオフの指令がない旨が判定された場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、この処理を一旦終了する一方、イグニッションオフの指令があった旨が判定された場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、この指令に基づいて燃料カット（Ｆ／Ｃ）を実行する（ステップＳ２０）。

そして、このように燃料カットが実行された後に、クランクセンサ６３により検出された機関回転速度ＮＥが予め設定された所定速度ＮＥ０（本実施形態では１５０ｒｐｍ）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。ここで、機関回転速度ＮＥが所定速度ＮＥ０以上である旨が判定された場合には（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、ＰＣＶバルブ５３を全開状態に維持し（ステップＳ４０）、この処理を一旦終了する。

一方、機関回転速度ＮＥが所定速度ＮＥ０よりも低い旨が判定された場合には（ステップＳ３０：ＮＯ）、ＰＣＶバルブ５３の開度を外気温に基づいて制御する（ステップＳ５０）。図３のフローチャートは、この制御の具体的な処理手順を示している。

すなわち、外気温センサ６８により検出された外気温Ｔｇを読込み（ステップＳ５１）、この外気温Ｔｇに基づき演算用マップを参照して機関停止時におけるＰＣＶバルブ５３の目標開度Ｄを算出する（ステップＳ５２）。図４は、この演算用マップにおける外気温Ｔｇと目標開度Ｄとの関係を示している。同図４に示されるように、外気温Ｔｇが上限値ＴＭＸ（本実施形態では０℃）以上であるときに、目標開度Ｄが全閉（０％）に設定され、外気温Ｔｇが下限値ＴＭＮ（本実施形態では−２０℃）以下であるときに、目標開度Ｄが全開（１００％）に設定される。また、外気温Ｔｇがこれら上下限値の間である場合には、その外気温Ｔｇが低いときほど、目標開度Ｄが大きく設定される。

そして、ＰＣＶバルブ５３の開度がステップＳ５２で設定された目標開度Ｄになるようにこれを制御し（ステップＳ５３）、この一連の処理を一旦終了する。これにより、機関停止後におけるＰＣＶバルブ５３の開度はその目標開度Ｄに維持されるようになる。

以下、図５を参照して、上述した機関停止前の制御についてその一具体例を説明する。なお、図５は、内燃停止前後においてイグニッションスイッチの状態、燃料カットの実施状態、機関回転速度ＮＥ、及びＰＣＶバルブ５３の開度の時間的な推移を示す図である。

図５に示されるように、時刻Ｔ１においてイグニッションセンサ６７によりイグニッションスイッチのオフ操作が検出される、換言すればイグニッションオフの指令があると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、まず燃料カットが実行される（ステップＳ２０）。燃料カットが実行された直後には、機関回転速度ＮＥが所定速度ＮＥ０（１５０ｒｐｍ）以上であるため（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、ＰＣＶバルブ５３の開度が成り行きの開度から全開（１００％）に制御され、同ＰＣＶバルブ５３が全開状態に維持される（ステップＳ４０）。

そして、機関回転速度ＮＥが徐々に低下し、時刻Ｔ２において機関回転速度ＮＥが所定速度ＮＥ０（１５０ｒｐｍ）よりも低くなると（ステップＳ３０：ＮＯ）、外気温センサ６８により検出された外気温Ｔｇに基づいて目標開度Ｄが算出される（ステップＳ５１，Ｓ５２）。例えば外気温Ｔｇが上限値ＴＭＸ（０℃）以上である旨が判定されると、その目標開度Ｄが全閉（０％）に設定され、ＰＣＶバルブ５３の開度がこの目標開度Ｄ（０％）になるように制御される。その結果、機関停止後（時刻Ｔ３）において、ＰＣＶバルブ５３が全閉に維持されるようになる。

こうした機関停止時の制御が完了し、内燃機関１００が一旦冷間状態になった後に再度始動した場合に、以下の不都合が発生するおそれがある。
すなわち、機関の冷間状態においては排気浄化触媒２２が活性化しないため、同触媒が活性化するまでの間に、排気に含まれるＨＣやＮＯｘがそのまま大気に排出されることがある。そこで、排気浄化触媒２２を早期に活性化させるために、例えば吸気バルブ１１と排気バルブ２１との開弁期間のオーバーラップ量を増大させて内部ＥＧＲ量を増大させる早期活性化制御を実行することができる。

具体的には、上述の酸素センサ６５により検出された排気中の酸素の濃度に基づいて排気浄化触媒２２が活性化していない旨が判定された場合に、可変動弁機構３０，４０を通じて吸気バルブ１１と排気バルブ２１との開弁期間のオーバーラップ量が増大するようにこれら弁の開弁時期を変更する。これにより、内部ＥＧＲ量が増大し、機関の燃焼速度が緩慢になるとともに、排気温度が上昇するようになる。その結果、排気浄化触媒２２が早期に活性化するようになる。ところで、このように吸気バルブ１１と排気バルブ２１との開弁期間のオーバーラップ量を大きくすると、吸気行程において燃焼室３の負圧が小さくなり、エンジンブレーキが作用したときにその効果が低下するおそれがある。

また、機関始動時において排気浄化触媒２２が活性化していない期間にブローバイガスを吸気マニホールド１０に環流させると、ブローバイガスに含まれるＮＯｘが吸気通路及び燃焼室３を通じて排気通路に進入して排気浄化触媒２２により還元されずに大気に排出され、エミッションが悪化するおそれがある。

そこで、本実施形態では、内燃機関１００の始動時に以下に説明する始動時制御を実行することによりこうした不都合を抑制するようにしている。
以下、図６のフローチャートを参照してこの始動時制御について説明する。なお、この図６に示される処理は、イグニッションスイッチがオン操作された後に、電子制御装置６０により所定の周期をもって繰り返して実行される。

この処理ではまず、機関回転速度ＮＥ等に基づいて内燃機関１００が完爆したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。内燃機関１００が完爆していない旨が判定された場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、機関停止時にクランクケース１ａに発生したＨＣが燃焼室３で燃焼しきれずに排出されることを抑制するために、ＰＣＶバルブ５３を全閉状態に制御し（ステップＳ１２０）、この一連の処理を一旦終了する。一方、内燃機関１００が完爆した旨が判定された場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、上述の早期活性化制御が実行されているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。

ここで、早期活性化制御が実行されている旨が判定された場合には（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ＰＣＶバルブ５３を全閉状態に制御する（ステップＳ１４０）。一方、その早期活性化制御が実行されていない旨が判定された場合には（ステップＳ１３０：ＮＯ）、水温センサ６９により検出された機関冷却水の水温Ｔｗが所定の判定温度（本実施形態では０℃）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。

水温Ｔｗがその判定温度以下である旨が判定された場合には（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ＰＣＶバルブ５３の凍結固着が発生する可能性が高いと判断し、先の図４に示される演算用マップを参照してＰＣＶバルブ５３の開度を設定する（ステップＳ１６０）。水温Ｔｗが判定温度よりも高い旨が判定された場合には（ステップＳ１５０：ＮＯ）、ＰＣＶバルブ５３の凍結固着が発生する可能性が低いと判断し、ＰＣＶバルブ５３の通常制御、すなわち予め設定された通常運転制御マップを参照して機関運転状態に基づいてＰＣＶバルブ５３の開度を設定する制御を実行する（ステップＳ１７０）。

次に、図７を参照して上述の始動時制御の一具体例について説明する。なお、図７は、機関始動前後においてイグニッションスイッチの状態、機関回転速度ＮＥ、早期活性化制御の実行状態、及びＰＣＶバルブ５３の開度の時間的な推移を示す図である。

同図７に示されるように、時刻ｔ１においてイグニッションスイッチがオン操作されたとき、機関が完爆していないため（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＰＣＶバルブ５３が全閉状態に制御される（ステップＳ１２０）。そして、時刻ｔ２において機関が完爆した旨が判定されると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、早期活性化制御が実行され（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ＰＣＶバルブ５３が継続して全閉状態に制御される（ステップＳ１４０）。

時刻ｔ３において早期活性化制御が完了した後（ステップＳ１３０：ＮＯ）、水温Ｔｗが判定温度（０℃）よりも高い旨が判定されると（ステップＳ１５０：ＮＯ）、ＰＣＶバルブ５３の通常制御が実行される（ステップＳ１７０）。

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ブローバイガスの環流量を調整する調流弁として電気駆動式のＰＣＶバルブ５３を採用するようにした。これにより、例えばクランクケース１ａと吸気マニホールド１０との圧力差に基づいて開弁する調流弁を採用した場合と比較して、その圧力差に依存せずにブローバイガスの環流量を自由に調整することができるようになる。また、内燃機関１００を停止する指令に基づいて燃料カットが実行されたときに、ＰＣＶバルブ５３を全開状態に維持するようにした。これにより、内燃機関１００が停止する前にクランクケース１ａ内のブローバイガスの排出を極力促進することができ、内燃機関１００の停止時においてクランクケース１ａにブローバイガスが貯留されることを抑制することができる。ここで、燃料カットが実行されてから内燃機関１００が停止するまでの間に、排気浄化触媒２２は活性化しているため、ブローバイガスに含まれるＨＣやＮＯｘを浄化することができ、同成分が大気に排出されることを抑制することができる。したがって、この実施形態の構成によれば、機関停止時にブローバイガスがクランクケース１ａに貯留されることに起因するエンジンオイルの劣化及びエミッションの悪化を抑制することができるようになる。

（２）機関回転速度ＮＥが所定速度ＮＥ０以上であることを条件にＰＣＶバルブ５３を全開状態に維持するようにした。ここで、ＰＣＶバルブ５３の開度が一定である場合、機関回転速度ＮＥが低いときほど、ブローバイガスの環流量が小さくなり、ブローバイガス環流装置５０によりクランクケース１ａ内のブローバイガスを排出する効果が低下するようになる。したがって、このように機関回転速度ＮＥが高いとき、すなわちクランクケース１ａ内のブローバイガスを排出する効率が高いときのみに、ブローバイガスを排出するための制御を実行するため、同制御を簡素化することができるようになる。

（３）内燃機関１００が停止したときに外気温Ｔｇが低いときほど、機関停止時におけるＰＣＶバルブ５３の開度を大きくするようにした。ここで、外気温が低い場合、内燃機関１００が停止した後にＰＣＶバルブ５３の凍結固着が発生することがあり、ＰＣＶバルブ５３の開度が小さいときほど、すなわちＰＣＶバルブ５３の弁体と弁座との距離が近いときほど、該調流弁の凍結固着が発生しやすくなる。したがって、上述のように外気温Ｔｇに基づいて機関停止時におけるＰＣＶバルブ５３の開度を設定することにより、外気温Ｔｇが低い場合であっても、内燃機関１００が停止した後にＰＣＶバルブ５３の凍結固着が発生することを好適に抑制することができるようになる。

また、同構成によれば、外気温Ｔｇが高いときに、すなわちＰＣＶバルブ５３の凍結固着が発生する可能性が低いときに、機関停止中におけるＰＣＶバルブ５３の開度が小さく設定される。これにより、機関停止中にクランクケース１ａ内のエンジンオイルから揮発するＨＣが吸気通路を通じて燃焼室３に進入することを抑制することができ、これに起因するエミッションの悪化を抑制することができるようになる。

（４）機関始動時において早期活性化制御の実行中にＰＣＶバルブ５３を全閉状態に制御するようにした。このようにＰＣＶバルブ５３を全閉にしてブローバイガスの環流量を制限することにより、早期活性化制御において吸気バルブ１１と排気バルブ２１との開弁期間のオーバーラップ量が大きくなったときに、燃焼室３の負圧を確保することができ、エンジンブレーキの効果が低下することを抑制することができる。また、このように排気浄化触媒２２が活性化していない期間にブローバイガスの環流量を制限することにより、ブローバイガスに含まれるＮＯｘが大気に排出されることに起因するエミッションの悪化を抑制することができるようになる。
（第２の実施形態）
以下、本発明に係る第２の実施形態について第１の実施形態との相違点を中心に説明する。この第２の実施形態も、内燃機関１００及び電子制御装置６０の基本的な構成は先の第１の実施形態と同様であり、機関始動時の制御のみがその第１の実施形態と異なっている。

外気温Ｔｇが低い場合に、機関停止中にスロットルバルブ１２の凍結固着が発生することがある。このようにスロットルバルブ１２の凍結固着が発生すると、次回の機関始動時にスロットルバルブ１２により吸入空気量を制御することができなくなり、吸入空気量の不足により機関の始動性が悪化するおそれがある。

そこで、本第２の実施形態では、機関始動時に以下の吸入空気量制御を実行することにより、こうした不都合を抑制するようにしている。図８は、この吸入空気量制御についてその処理手順を示している。なお、この図８に示される処理は、内燃機関１００が始動した後に電子制御装置６０により所定の周期をもって繰り返して実行される。

前述の開度センサ６２の出力に基づいてスロットルバルブ１２の凍結固着が発生したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。スロットルバルブ１２の凍結固着が発生していない旨が判定された場合には（ステップＳ２１０：ＮＯ）、この処理を一旦終了する。一方、スロットルバルブ１２の凍結固着が発生した旨が判定された場合には、スロットルバルブ１２の凍結固着の解消による吸入空気量の急変を防止するために、スロットルバルブ１２の開度の制御目標値を該時点の開度に設定する、換言すればスロットルバルブ１２の駆動制御を停止する（ステップＳ２２０）。

そして、クランクセンサ６３により検出された機関回転速度ＮＥの実際値とその制御目標値との偏差を算出し（ステップＳ２３０）、この偏差に基づいて吸入空気量の不足量を算出する（ステップＳ２４０）。

次に、この吸入空気量の不足量及びスロットルバルブ１２の前後の圧力差ΔＰに基づき、演算用マップを参照してＰＣＶバルブ５３の開度を制御し（ステップＳ２５０）、この一連の制御を一旦終了する。なお、スロットルバルブ１２の前後の圧力差は、前述の吸気圧センサ７０と大気圧センサ７１との出力に基づいて検出することができる。図９は、上述の演算用マップにおける吸入空気量の不足量及びその圧力差ΔＰとＰＣＶバルブ５３の開度との関係を示している。同図９に示されるように、吸入空気量の不足量が大きいときほど、圧力差ΔＰが小さいときほど、ＰＣＶバルブ５３の開度が大きく設定される。

以上に説明した第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果（１）〜（３）に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
（５）排気浄化触媒２２が活性化している旨が判断され、且つスロットルバルブ１２の凍結固着が検出されたときに、ＰＣＶバルブ５３の開度を変更することにより吸気空気量を制御するようにした。ここで、外気温Ｔｇが低い場合に、機関停止中にスロットルバルブ１２の凍結固着が発生することがある。排気浄化触媒２２の早期活性化制御が完了した後においてもスロットルバルブ１２の凍結固着が解消しないときに、機関始動時にスロットルバルブ１２により吸入空気量を制御することができなくなり、吸入空気量の不足により機関の始動性が悪化するおそれがある。そこで、上述したようにＰＣＶバルブ５３の開度を変更することにより吸入空気量を制御することにより、吸入空気量の制御不能により機関の始動性が悪化することを抑制することができるようになる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、機関始動時において排気浄化触媒２２の早期活性化制御の実行中にＰＣＶバルブ５３を全閉状態にするようにしている。これに限れず、例えばＰＣＶバルブ５３の開度を全閉以外の開度にまで小さくする構成を採用することもできる。こうした構成を採用することにより、早期活性化制御の実行中にブローバイガスの環流量を制限することもできる。

・また、例えば上述の早期活性化制御の実行中に、吸気バルブ１１と排気バルブ２１との開弁オーバーラップによるエンジンブレーキ効果への影響が無視することができ、ブローバイガスの環流量を制限する必要がない場合には、ＰＣＶバルブ５３の開度を小さく制御せずにＰＣＶバルブ５３の通常制御を実行してもよい。

・上記第１の実施形態では、機関始動時において早期活性化制御が完了した後、水温Ｔｗが判定温度以下であるときに、ＰＣＶバルブ５３の凍結固着を抑制するために、図４に示される演算用マップを参照してＰＣＶバルブ５３の開度を設定するようにしている。例えばＰＣＶバルブ５３が一旦凍結したとしてもその凍結が機関の発熱により速やかに解消できる場合には、上述したＰＣＶバルブ５３の凍結固着を抑制するための制御を割愛してもよい。

・上記各実施形態では、図４に示される演算用マップを参照して外気温Ｔｇが低いときほど、機関停止時におけるＰＣＶバルブ５３の開度を大きく設定するようにしている。これに限らず、上述の演算用マップを参照せず、一旦全開に制御されたＰＣＶバルブ５３の開度を所定量で小さくして機関停止時におけるＰＣＶバルブ５３の開度を設定する構成を採用することもできる。また、例えば機関停止時においてＰＣＶバルブ５３が凍結したとしても、機関の始動後に機関の発熱によりその凍結が速やかに解消できる場合には、上述した機関停止時のＰＣＶバルブ５３の開度に対する制御を割愛してもよい。

・上記各実施形態では、イグニッションスイッチがオフ操作された後に、機関回転速度ＮＥが所定速度ＮＥ０以上であることを条件にＰＣＶバルブ５３を全開にするようにしているが、機関回転速度ＮＥが「０ｒｐｍ」になるまでの間にＰＣＶバルブ５３を全開にする構成を採用することもできる。また、必ずしもＰＣＶバルブ５３を全開にする必要がなく、同ＰＣＶバルブ５３を所定開度で開弁状態に維持すれば、機関停止前にブローバイガスを排出することを確保することができる。

この発明の第１の実施形態に係る内燃機関及びその電子制御装置を模式的に示す概略構成図。 同実施形態に係る電子制御装置により実行される機関停止前の制御についてその処理手順を示すフローチャート。 同実施形態に係る電子制御装置により実行される機関停止前の制御についてその処理手順を示すフローチャート。 上記停止前制御に用いられる演算用マップにおける外気温とＰＣＶバルブの目標開度との関係を示す図。 上記停止前制御が実行されるときに機関停止前後においてイグニッションスイッチの状態、燃料カットの実施状態、機関回転速度、及びＰＣＶバルブの開度の時間的な推移を示す図。 同実施形態に係る電子制御装置により実行される機関始動時の制御についてその処理手順を示すフローチャート。 上記始動時制御が実行されるときに機関始動前後においてイグニッションスイッチの状態、機関回転速度、早期活性化制御の実行状態、及びＰＣＶバルブの開度の時間的な推移を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る電子制御装置により実行される機関始動時の制御についてその処理手順を示すフローチャート。 上記始動時制御に用いられる演算用マップにおける吸入空気量の不足及び圧力差とＰＣＶバルブの開度との関係を示す図。

符号の説明

１…シリンダ、１ａ…クランクケース、２…ピストン、３…燃焼室、４…コンロード、５…クランクシャフト、６…点火プラグ、７…吸気ポート、８…排気ポート、９…筒内燃料噴射弁、１０…吸気マニホールド、１１…吸気バルブ、１２…スロットルバルブ、１３…サージタンク、２０…排気マニホールド、２１…排気バルブ、２２…排気浄化触媒、３０…可変動弁機構、４０…可変動弁機構、５０…ブローバイガス環流装置、５１…導入通路、５２…ブリーザ通路、５３…ＰＣＶバルブ、６０…電子制御装置、６１…エアフロメータ、６２…開度センサ、６３…クランクセンサ、６４…空燃比センサ、６５…酸素センサ、６６…アクセル開度センサ、６７…イグニッションセンサ、６８…外気温センサ、６９…水温センサ、７０…吸気圧センサ、７１…大気圧センサ、１００…内燃機関。

Claims (9)

1. クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置と、排気系に設けられ、排気を浄化する排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記ブローバイガス環流装置には前記ブローバイガスの環流量を調整する電子制御式のブローバイガス調流弁が設けられ、
   前記内燃機関の運転中に、機関運転状態に基づいて前記ブローバイガス調流弁の開度を調整するとともに、
   前記内燃機関を停止する指令に基づいて燃料カットが実行されたときに、前記ブローバイガス調流弁を開弁状態に維持して前記クランクケース内のブローバイガスを前記吸気通路に環流させる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に環流させるブローバイガス環流装置と、排気系に設けられ、排気を浄化する排気浄化触媒とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記ブローバイガス環流装置には前記ブローバイガスの環流量を調整する電子制御式のブローバイガス調流弁が設けられるとともに、前記内燃機関には吸気バルブと排気バルブとの開弁期間のオーバーラップ量を変更可能な可変動弁機構が設けられ、
   前記内燃機関を停止する指令に基づいて燃料カットが実行されたときに、前記ブローバイガス調流弁を開弁状態に維持し、
   前記排気浄化触媒が活性化したか否かを判断し、前記内燃機関の始動時に前記排気浄化触媒が活性化していない旨が判断されたときに、前記可変動弁機構を通じて前記オーバーラップ量を大きくすることにより内部ＥＧＲ量を増大させて前記排気浄化触媒を早期に活性化させる早期活性化制御を実行するとともに、前記早期活性化制御の実行中に前記ブローバイガス調流弁の開度を強制的に小さくすることにより前記ブローバイガスの環流量を制限する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記早期活性化制御の実行中に、前記ブローバイガス調流弁を全閉にする
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記吸気通路には吸入空気量を調整するスロットルバルブが設けられ、前記ブローバイガス環流装置は、前記吸気通路において前記スロットルバルブよりも上流側に位置する部分と前記クランクケースとを接続し、前記吸気通路内の空気を前記クランクケースに導入する導入通路と、前記吸気通路において前記スロットルバルブよりも下流側に位置する部分と前記クランクケースとを接続し、同クランクケース内の前記ブローバイガスを前記吸気通路に環流させるブリーザ通路とを備え、前記ブローバイガス調流弁は、前記ブリーザ通路に設けられる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記吸気通路には吸入空気量を調整するスロットルバルブが設けられ、前記ブローバイガス環流装置は、前記吸気通路において前記スロットルバルブよりも上流側に位置する部分と前記クランクケースとを接続し、前記吸気通路内の空気を前記クランクケースに導入する導入通路と、前記吸気通路において前記スロットルバルブよりも下流側に位置する部分と前記クランクケースとを接続し、同クランクケース内の前記ブローバイガスを前記吸気通路に環流させるブリーザ通路とを備え、前記ブローバイガス調流弁は、前記ブリーザ通路に設けられ、
   前記スロットルバルブの凍結固着を検出し、前記内燃機関の始動時に前記スロットルバルブの凍結固着が検出されたときに、機関運転状態に基づいて前記ブローバイガス調流弁の開度を変更することにより前記吸入空気量を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関を停止する指令に基づいて燃料カットが実行されたときに前記ブローバイガス調流弁を全開状態に維持する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の回転速度が所定の速度以上であることを条件に前記ブローバイガス調流弁を前記開弁状態に維持する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記ブローバイガス調流弁を前記開弁状態に維持する制御が完了した後に、同制御において設定された前記ブローバイガス調流弁の開度よりも小さい値に前記内燃機関の停止時における前記ブローバイガス調流弁の開度を設定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   外気温を検出し、前記ブローバイガス調流弁を前記開弁状態に維持する制御が完了した後に、検出された外気温が低いときほど、前記内燃機関の停止時における前記ブローバイガス調流弁の開度を大きく設定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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