JP6315008B2 - 内燃機関の制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御システムに関する。
ターボチャージャのタービンよりも下流の排気通路とターボチャージャのコンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路からＥＧＲガスを供給する低圧ＥＧＲ装置を備える技術が知られている。このようなＥＧＲ装置では、水蒸気を多く含んだＥＧＲガスがコンプレッサを通過する。そして、コンプレッサよりも下流側の吸気通路の壁面の温度が露点温度以下である場合には、吸気通路の壁面において水蒸気が凝縮して凝縮水が発生する。このように凝縮水が発生すると吸気系の部品が腐食する虞がある。
これに対し、コンプレッサよりも上流側と下流側とを接続するバイパス通路と、該バイパス通路で開閉するバイパス弁とを備え、吸気温度が凝縮水の発生し易い温度である場合に、バイパス弁を開いて、コンプレッサよりも下流側から上流側へ吸気を循環させることで、吸気の温度を上昇させることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１５−１２９４５７号公報 特開２０１５−０７８６３７号公報
しかし、バイパス弁を開いて吸気の温度を上昇させたとしても、その一部はバイパス通路を循環するため、該バイパス通路よりも下流に流れる吸気の量が少なくなるので、該バイパス通路よりも下流の吸気の温度は上昇し難い。また、吸気の一部がバイパス通路を還流して該吸気の一部の温度が上昇するだけなので、コンプレッサに流入する吸気全体としての温度上昇は緩慢となる。したがって、凝縮水の発生を抑制するためには吸気の温度上昇が不十分になる虞がある。
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンプレッサよりも上流側にＥＧＲガスが還流されるＥＧＲ装置を備えている場合にコンプレッサよりも下流側の吸気通路での凝縮水の発生を抑制することにある。
上記課題を解決するために、内燃機関の吸気通路にコンプレッサを有し該内燃機関の排気通路にタービンを有するターボチャージャと、前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と前記タービンよりも下流側の前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路の壁面の温度を推定または検出する温度検出装置と、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路内を流れる吸気の露点温度以上である所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記タービンの回転速度を高くすると共に、前記タービンの回転速度を高くしたときの前記内燃機関の出力の変化量が所定範囲内となるように前記内燃機関のトルクを調整する制御装置と、を備える。
コンプレッサよりも上流側にＥＧＲ通路が接続されている場合には、ＥＧＲガスがコン
プレッサを通過する。この場合、コンプレッサよりも下流の吸気通路の壁温が低いときに、凝縮水が発生する虞がある。所定温度は、コンプレッサよりも下流の吸気通路を流れる吸気の露点温度よりも高い温度であってその時の吸気及び吸気通路の条件から多少の条件の変化が生じると吸気通路の壁面で凝縮水が発生する虞のある温度、または、露点温度である。この吸気通路の壁面で凝縮水が発生する虞のある温度とは、その時の露点温度に対してある程度の余裕を持たせた温度である。ここで、タービンの回転速度を高くすることにより、コンプレッサの回転速度も高くなるため、コンプレッサから吐出される吸気の圧力及び温度が上昇する。このため、コンプレッサよりも下流の吸気通路の壁面の温度を高めることができるので、凝縮水が発生し難くなる。したがって、凝縮水が発生することを可及的に抑制できる。一方、吸気の圧力が上昇することにより、内燃機関の出力が必要以上に増加する虞がある。内燃機関の出力は内燃機関のトルク及び機関回転速度と関係していることから、制御装置は、内燃機関の出力の変化量が所定範囲内となるように内燃機関のトルクを調整している。この所定範囲は、出力の変化量の許容範囲である。なお、制御装置は、内燃機関の出力が変化しないようにトルクを調整してもよい。
また、前記内燃機関は、前記吸気通路における前記コンプレッサよりも下流側にスロットルを備え、前記ターボチャージャは、前記タービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる排気の流量を調整するウェストゲート弁と、を備え、前記温度検出装置は、前記コンプレッサよりも下流で且つ前記スロットルよりも上流における前記吸気通路の壁面の温度を推定または検出し、前記制御装置は、前記内燃機関の吸入空気量に応じて前記内燃機関への燃料供給量を決定し、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ウェストゲート弁の開度を小さくすることにより前記タービンの回転速度を高くし、前記スロットルの開度を小さくすることにより前記内燃機関のトルクを調整することができる。
ウェストゲート弁の開度を小さくすることにより、バイパス通路を流通する排気の量が減少し、且つ、タービンを流通する排気の量が増加する。これにより、タービンの回転速度を高くすることができるため、コンプレッサの回転速度も高くなり、吸気の圧力及び温度が上昇する。これにより、吸気通路の壁温が上昇するので、凝縮水が発生することを抑制できる。しかし、内燃機関に供給される吸気の圧力が上昇すると、内燃機関の吸入空気量が増加し、これによって燃料供給量も増加して、内燃機関の出力が上昇してしまう。これに対し、スロットルの開度を小さくすることにより、内燃機関の吸入空気量が増加することを抑制することができるため、燃料供給量が増加することも抑制できる。すなわち、コンプレッサの回転速度が高くなることによる吸気量の増加分を、スロットルの開度を小さくすることにより相殺することができるため、内燃機関のトルクの上昇を抑制できる。したがって、内燃機関の出力が増加することを抑制できるので、内燃機関の出力の変化量を所定範囲内に収めることができる。なお、ウェストゲート弁の開度を小さくして吸気の圧力をそのまま増大させると、タービンよりも上流の排気の圧力も増大する。このように、背圧が増大することによりポンプ損失が増加すると、その分、内燃機関のトルクが低下する虞がある。すなわち、吸気の圧力の増大による吸入空気量の増加分を相殺するようにスロットルの開度を小さくすると、ポンプ損失の増加分だけ内燃機関のトルクが低下する虞がある。したがって、ウェストゲート弁の開度を小さくしたときは、小さくしないとき若しくは小さくする前よりも、ポンプ損失の分だけ吸入空気量が多くなるようにスロットルの開度を調整してもよい。
また、前記内燃機関は、燃焼室内で電気火花を発生させることにより燃焼室内の混合気に点火する点火プラグを備え、前記制御装置は、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ウェストゲート弁の開度を小さくすると共に前記点火プラグによる点火
時期を遅角させることにより前記タービンの回転速度を高くすることができる。
火花点火式の内燃機関の場合には、点火時期を遅角させることで燃焼ガスがピストンを押す時間が短くなることにより、温度の高いガスが内燃機関から排出される。したがって、排気の温度を上昇させることができるため、タービンの回転速度が上昇し易くなる。このため、コンプレッサの回転速度も上昇し易くなり、吸気の圧力及び温度も上昇し易くなるので、吸気通路の壁温をより速やかに上昇させることができる。したがって、凝縮水が発生することを抑制できる。
また、前記内燃機関は、圧縮自着火を行う内燃機関であり、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記ターボチャージャは、前記タービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる排気の流量を調整するウェストゲート弁と、を備え、前記制御装置は、前記燃料噴射弁から噴射する燃料の量を調整することにより前記内燃機関のトルクを調整し、さらに、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ウェストゲート弁の開度を小さくすることにより前記タービンの回転速度を高くすることができる。
ここで、ウェストゲート弁の開度を小さくすることにより、タービンを通過する排気の量が多くなる。これにより、タービンの回転速度が上昇するため、コンプレッサの回転速度も上昇して、吸気の圧力及び温度も上昇する。したがって、吸気通路の壁温を上昇させることができるため、凝縮水が発生することを抑制できる。一方、ウェストゲート弁の開度を小さくすると背圧が高くなるため、内燃機関のポンプ損失が増加して、トルクが低下する虞がある。これに対して、圧縮自着火式の内燃機関の場合には、燃料噴射量を増加することにより、トルクが低下することを抑制できる。このように、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関では、燃料噴射弁から噴射する燃料の量を調整することにより、内燃機関のトルクを調整することができるため、内燃機関の出力が変化することを抑制できる。よって、ウェストゲート弁の開度を小さくすることによって吸気の圧力及び温度が上昇したとしても、燃料噴射弁から噴射する燃料の量を調整することにより、内燃機関のトルクを調整することができるため、内燃機関の出力の変化量を所定範囲内に収めることができる。
また、前記内燃機関は、圧縮自着火を行う内燃機関であり、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、前記ターボチャージャは、前記タービンを通過する排気の流速を調整するノズルベーンを備え、前記制御装置は、前記燃料噴射弁から噴射する燃料の量を調整することにより前記内燃機関のトルクを調整し、さらに、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ノズルベーンの開度を小さくすることにより前記タービンの回転速度を高くすることができる。
ここで、ノズルベーンの開度を小さくすることにより、タービンを通過する排気の流速が速くなる。これにより、タービンの回転速度が上昇するため、コンプレッサの回転速度も上昇して、吸気の圧力及び温度も上昇する。したがって、吸気通路の壁温を上昇させることができるため、凝縮水が発生することを抑制できる。一方、ノズルベーンの開度を小さくすることにより背圧が高くなるため、内燃機関のポンプ損失が増加して、トルクが低下する虞がある。これに対して、圧縮自着火式の内燃機関の場合には、燃料噴射量を増加することにより、トルクが低下することを抑制できる。このように、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関では、燃料噴射弁から噴射する燃料の量を調整することにより、内燃機関のトルクを調整することができるため、内燃機関の出力が変化することを抑制できる。よって、ノズルベーンの開度を小さくすることによって吸気の
圧力及び温度が上昇したとしても、燃料噴射弁から噴射する燃料の量を調整することにより、内燃機関のトルクを調整することができるため、内燃機関の出力の変化量を所定範囲内に収めることができる。
また、前記ターボチャージャは、前記タービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる排気の流量を調整するウェストゲート弁と、をさらに備え、前記制御装置は、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ノズルベーンの開度を小さくし且つ前記ウェストゲート弁の開度を小さくすることにより前記タービンの回転速度を高くすることもできる。
ターボチャージャが、ノズルベーン及びウェストゲート弁の両方を備えている場合には、何れの開度も小さくすることにより、タービンの回転速度を上昇させることができる。したがって、吸気通路の壁温を上昇させることができるため、凝縮水が発生することを抑制できる。
また、前記制御装置は、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、さらに、前記燃料噴射弁の燃料噴射時期を遅角させることにより前記タービンの回転速度を高くすることができる。
圧縮自着火式の内燃機関の場合には、燃料噴射時期を遅角させることで燃焼ガスがピストンを押す時間が短くなることにより、温度の高いガスが内燃機関から排出される。したがって、排気の温度を上昇させることができるため、タービンの回転速度が上昇し易くなる。このため、コンプレッサの回転速度も上昇し易くなり、吸気の圧力及び温度も上昇し易くなるので、吸気通路の壁温度をより速やかに上昇させることができる。したがって、凝縮水が発生することを抑制できる。
また、前記内燃機関の出力軸に接続される変速機であって前記制御装置によって変速比を制御される変速機をさらに備え、前記制御装置は、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記変速機の変速比を高くすることにより前記タービンの回転速度を高くすることができる。
ここで、変速機の変速比を高くすることにより、機関回転速度が上昇する。そして、内燃機関の回転速度を上昇させることにより、排気の流量が増加することでタービンの回転速度及びコンプレッサの回転速度が上昇して、吸気の温度が上昇する。したがって、吸気通路の壁温を上昇させることができる。これにより、凝縮水が発生することを抑制できる。なお、内燃機関の回転速度の上昇のみを実施すると、内燃機関の出力が増加してしまう。これに対して、変速機の変速比を高くすることにより、内燃機関の回転速度は上昇するが、このときに内燃機関のトルクを下降させる。例えば、ガソリン機関では、変速機の変速比を高くすることに応じてスロットルの開度を小さくすることにより内燃機関のトルクを下降させることができる。また、例えば、ディーゼル機関では、変速機の変速比を高くすることに応じて燃料噴射量を少なくすることにより内燃機関のトルクを下降させることができる。このように、変速比、及びスロットルの開度若しくは燃料噴射量を調整することにより、内燃機関の回転速度とトルクとを連動して調整することで、内燃機関の出力の変化量を所定範囲内に収めることができる。
本発明によれば、コンプレッサよりも上流側にＥＧＲガスが還流されるＥＧＲ装置を備
えている場合にコンプレッサよりも下流側の吸気通路での凝縮水の発生を抑制することができる。
実施例１に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係る吸気通路暖機フラグを設定するためのフローを示したフローチャートである。 実施例１に係る凝縮水の発生を抑制するためのフローを示したフローチャートである。 実施例１に係る吸気通路暖機制御を実行した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。 実施例２に係る凝縮水の発生を抑制するためのフローを示したフローチャートである。 実施例２に係る吸気通路暖機制御を実行した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。 実施例３に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例３に係る凝縮水の発生を抑制するためのフローを示したフローチャートである。 実施例３に係る吸気通路暖機制御を実行した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。 実施例４に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例４に係る凝縮水の発生を抑制するためのフローを示したフローチャートである。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の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＞
図１は、本実施例に係る内燃機関１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、車両に搭載されるガソリン機関である。内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２の途中には、ターボチャージャ４のコンプレッサ４１が備わる。また、コンプレッサ４１よりも下流の吸気通路２には、吸気と冷却水または大気とで熱交換を行うインタークーラ５が設けられている。
一方、排気通路３の途中には、ターボチャージャ４のタービン４２が備わる。また、ターボチャージャ４には、タービン４２を迂回するバイパス通路４３が設けられている。バイパス通路４３には該バイパス通路の通路面積を変更するために開閉するウェストゲート弁４４が設けられている。
また、内燃機関１には、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路２へ供給するＥＧＲ装置６が備わる。ＥＧＲ装置６は、バイパス通路４３よりも下流の排気通路３と、コンプレッサ４１よりも上流の吸気通路２とを接続するＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路６１の通路面積を変更するために開閉するＥＧＲ弁６２と、ＥＧＲガスと冷却水または大気とで熱交換を行うＥＧＲクーラ６３と、を備えて構成されている。
インタークーラ５よりも下流の吸気通路２には、吸気の流量を調整するスロットル７が設けられている。ＥＧＲ通路６１が接続されている箇所よりも上流の吸気通路２には、内
燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１、及び、吸気の湿度を検出する湿度センサ１２が取り付けられている。また、コンプレッサ４１よりも下流で且つインタークーラ５よりも上流の吸気通路２には、コンプレッサ４１から吐出される吸気の圧力を検出するコンプレッサ吐出圧センサ１３、及び、コンプレッサ４１から吐出される吸気の温度を検出するコンプレッサ吐出温度センサ１４が取り付けられている。さらに、スロットル７よりも下流の吸気通路２には、内燃機関１へ供給される吸気の圧力を検出する吸気圧センサ１５、及び、内燃機関１へ供給される吸気の温度を検出する吸気温度センサ１６が取り付けられている。内燃機関１には各気筒内に電気火花を発生させる点火プラグ８が各気筒に夫々設けられている。
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。ＥＣＵ１０には、上記センサの他、アクセルペダルの踏込量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１０１、及び、機関回転速度を検出するクランクポジションセンサ１０２が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力がＥＣＵ１０に入力される。一方、ＥＣＵ１０には、スロットル７、点火プラグ８、ウェストゲート弁４４、ＥＧＲ弁６２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。
ここで、本実施例のようにＥＧＲ通路６１がコンプレッサ４１よりも上流に接続されていると、ＥＧＲガスがコンプレッサ４１を通過する。ＥＧＲガスには、燃料の燃焼により生じた水蒸気が多く含まれる。このため、コンプレッサ４１よりも下流の吸気通路２の壁温が低いときには、吸気通路２の壁面においてＥＧＲガス中の水分が凝縮する。このようにして凝縮水が発生すると、インタークーラ５よりも上流において吸気通路２に備わる部材が腐食する虞がある。そこで本実施例では、コンプレッサ４１よりも下流で且つインタークーラ５よりも上流の吸気通路２において凝縮水が発生することを抑制するために、その吸気通路２の壁温が所定温度よりも高くなるように、ＥＣＵ１０がウェストゲート弁４４を制御する。なお、所定温度は、吸気の露点温度よりも高い温度であるが凝縮水が発生する虞のある温度、または、吸気の露点温度として設定される。露点温度よりも高い温度であるが凝縮水が発生する虞のある温度とは、吸気の露点温度にある程度の余裕分を持たせた温度である。
ＥＣＵ１０は、吸気通路２の壁温が所定温度以下の場合には、所定温度より高い場合よりも、ウェストゲート弁４４の開度を小さくする。なお、吸気通路２の壁温が所定温度以下の場合には、ウェストゲート弁４４を全閉としてもよい。ウェストゲート弁４４の開度を小さくすることにより、バイパス通路４３を流通する排気の量が減少し且つタービン４２を流通する排気の量が増加する。このため、タービン４２の回転速度が上昇するので、コンプレッサ４１の回転速度も上昇する。これにより、コンプレッサ４１よりも下流の吸気の圧力及び吸気の温度が上昇する。これにより、吸気通路２の壁温が上昇して所定温度よりも高くなれば、凝縮水が発生することを抑制できる。
一方、ガソリン機関では、ＥＣＵ１０が、内燃機関１の空燃比を所定空燃比に合わせるように、吸入空気量に応じて燃料供給量を決定している。このため、吸気の圧力が高くなることにより内燃機関１に供給される新気の量が増加すると、ＥＣＵ１０が燃料供給量を増加させることにより空燃比を所定空燃比に合わせるため、内燃機関１のトルクが増大してしまう。そうすると、内燃機関１の出力が増大して車速が高くなってしまう。これに対して、内燃機関１の出力の変化量が所定範囲内となるように、内燃機関１のトルクを調整する。内燃機関１のトルクは、ＥＣＵ１０がスロットル７の開度を小さくすることで調整される。スロットル７の開度を小さくすることにより、吸気の圧力の増大による吸入空気量の増加分を相殺することができるため、内燃機関１の吸入空気量が過剰に多くなること
を抑制できる。したがって、トルクが増大することを抑制できる。内燃機関１の出力は、内燃機関１のトルク及び機関回転速度に関連しているため、内燃機関１のトルクを調整することにより、内燃機関１の出力の変化量を所定範囲内に収めることができる。ここでいう所定範囲は、許容範囲としてもよい。所定範囲は、例えばドライバビリティに基づいて設定される。なお、本実施例では、内燃機関１のトルクが変化しないようにスロットル７の開度を調整する。
ここで、コンプレッサ４１から吐出される吸気の湿度が高いほど凝縮水が発生し易くなり、または、コンプレッサ４１から吐出される吸気の圧力が高いほど凝縮水が発生し易くなり、コンプレッサ４１から吐出される吸気の温度が低いほど凝縮水が発生し易くなり、ＥＧＲ率が高いほど凝縮水が発生し易くなる。一方、気温が低いほど、または、車速が高いほど、吸気通路２の壁温が低くなるため凝縮水が発生しやすくなる。したがって、凝縮水の発生を抑制するためには、コンプレッサ４１から吐出される吸気の湿度、圧力、温度、ＥＧＲ率を凝縮水の発生が抑制されるように変化させるか、または、吸気通路２の壁温を上昇させることが有効になる。ここで、凝縮水の発生を抑制するために、コンプレッサ４１から吐出される吸気の圧力を減少させることや、ＥＧＲ率を低くすることが考えられる。しかし、このような制御を実施すると、新気及びＥＧＲガスの量が共に減少してしまい、さらにＥＧＲ率を下げることにより所望のＥＧＲ率が得られなくなってしまう。このため、内燃機関１の出力が低下したり、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が増加したりする虞がある。したがって、コンプレッサ４１から吐出される吸気の圧力を減少させることや、ＥＧＲ率を低くすることにより凝縮水の発生を抑制することは困難である。さらに、吸気中の水分量を調整することにより吸気の湿度を調整することも困難である。そこで、本実施例では、コンプレッサ４１から吐出される吸気の温度を上昇させることにより凝縮水の発生を抑制しつつ、さらにこの吸気の温度を上昇させることにより吸気通路２の壁温を上昇させることで、凝縮水の発生を抑制する。
コンプレッサ４１から吐出される吸気の温度を上昇させるためには、どのパラメータを変えることが有効であるかを以下で考察する。ここで、コンプレッサ４１から吐出される吸気と、吸気通路２の内壁との熱伝達は以下の式１のように表される。
Ｑ＝Ｈ・Ａ１・（Ｔ３−Ｔ３Ｗ）・・・式１
ただし、Ｑは熱伝達量、Ｈは熱伝達率、Ａ１は伝熱面積、Ｔ３はコンプレッサ４１から吐出される吸気の温度（以下、コンプレッサ吐出温度ともいう。）、Ｔ３Ｗは吸気通路２の壁温である。
式１より、吸気通路２の壁温を上昇させるためには、熱伝達率Ｈまたはコンプレッサ吐出温度Ｔ３を増加させることが必要である。そこで、まずは、式１におけるコンプレッサ吐出温度Ｔ３を増加させる場合について考える。
コンプレッサ効率ＥＣの定義式は以下の式２で示される。
Figure 0006315008
 ただし、ＥＣはコンプレッサ効率、Ｔ１はコンプレッサ４１の入口側の吸気温度（以下、コンプレッサ入口温度ともいう。）、Ｔ３はコンプレッサ吐出温度、Ｐ１はコンプレッサ４１の入口側の吸気圧（以下、コンプレッサ入口圧ともいう。）、Ｐ３はコンプレッサ４１から吐出される吸気の圧力（以下、コンプレッサ吐出圧ともいう。）、Ｋ１は大気の比熱比である。
式２を変形することにより、以下の式３が求められる。
Figure 0006315008
また、ターボチャージャ総合効率ＥＴＯＴの定義式は以下の式４で示される。
Figure 0006315008
 ただし、ＥＴＯＴはターボチャージャ総合効率、ＣＰ１は大気の定圧比熱、ＧＡは吸入空気量、ＣＰ４は排気の定圧比熱、Ｇ４は吸入空気量と燃料噴射量との合計値、Ｔ４はタービン４２の入口側の排気温度（以下、タービン入口温度ともいう。）、Ｐ４はタービン４２の入口側の排気の圧力（以下、タービン入口圧ともいう。）、Ｐ６はタービン４２から吐出される排気の圧力（以下、タービン吐出圧ともいう。）、Ｋ４は排気の比熱比である。
コンプレッサ効率ＥＣ、タービン４２の機械効率ＥＭＴ、空燃比ＡＦを用いて式４を変形することにより、以下の式５が求められる。
Figure 0006315008
式３及び式５より、以下の式６が求められる。
Figure 0006315008
一方、内燃機関１の吸入空気量ＧＡは以下の式７で示される。
Figure 0006315008
 ただし、ＲＢはスロットル７よりも下流の吸気密度、ＥＶＢは体積効率、ＮＥは機関回転速度（１分間の回転数）、ＶＬは排気量である。吸気密度ＲＢは、スロットル７よりも下流の吸気圧に比例し、スロットル７よりも下流の吸気温度に反比例するため、これらの
値に基づいて求めることができる。
ここで、式６により、コンプレッサ吐出温度Ｔ３を上昇させるためには、Ｐ４／Ｐ６を増加させるか、または、Ｔ４を増加させることが有効であると分かる。Ｐ４／Ｐ６はタービン４２における排気の膨張比であり、Ｐ４／Ｐ６を増加させるためには、ウェストゲート弁４４の開度を小さくすることが有効である。また、Ｔ４を増加させるためには、内燃機関１から排出されるガスの温度を上昇させることが有効であり、これには点火時期を遅角させることが有効である。また、温度の高い吸気をより多く流通させることにより、より速やかに吸気通路２の壁温を上昇させることができる。このためには、内燃機関１の吸入空気量ＧＡを増加させることが有効である。すなわち、式７により、吸入空気量ＧＡを増加させるためには、ＮＥを増加させることが有効である。
次に、式１における熱伝達率Ｈを増加させることについて考える。熱伝達率Ｈの定義により、熱伝達率Ｈは以下の式８で示される。
Figure 0006315008
 ただし、ＮＵはヌッセルト数、ＲＧＡは空気の熱伝導率、ＤＭは吸気通路２の内径である。
また、円管内乱流熱伝達の実験式よりヌッセルト数ＮＵは以下の式９により示される。
Figure 0006315008
 ただし、ＲＥはレイノルズ数、ＰＲはプラントル数である。
また、レイノルズ数ＲＥは、以下の式１０により示される。
Figure 0006315008
 ただし、Ｕ１は流速、Ｖ１は動粘性係数（＝ＭＵ／Ｒ１）、ＰＩは円周率である。また、ＭＵは粘性係数、Ｒ１は密度である。
また、吸入空気量ＧＡ及び吸気通路２の断面積ＡＤには以下の式１１の関係があり、さらに吸気通路２の断面積ＡＤには式１２の関係がある。
Figure 0006315008
したがって、熱伝達率Ｈは、ＲＧＡ、ＧＡ４／５、１／ＭＵ４／５に比例する。ここで、各物性値を調べるとコンプレッサ吐出温度Ｔ３が増加した場合にはＲＧＡの増加量と１／ＭＵ４／５の減少量とが略同じになるためＲＧＡの増加と１／ＭＵ４／５の減少とで相殺してしまう。このため、熱伝達率Ｈを増加させるためにはＲＧＡ及び１／ＭＵ４／５を変化させることは有効ではない。したがって、熱伝達率Ｈを増加させるためには、ＧＡを増加させることが有効であることが分かる。
以上より、ウェストゲート弁４４の開度を小さくして、タービン４２の回転速度を上昇させることで、Ｐ４／Ｐ６を増加させることができるため、コンプレッサ吐出温度Ｔ３を
上昇させることができる。したがって、吸気通路２の壁温も上昇させることができる。このときに、内燃機関１のトルクが変化しないようにスロットル７の開度を調整することで、内燃機関１の出力が増加することを抑制できる。このため、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の出力の変化量が所定範囲内となるように内燃機関１のトルクを調整する。内燃機関１のトルクは、ＥＣＵ１０がスロットル７の開度を小さくすることで調整される。スロットル７の開度を小さくすることにより、吸気の圧力の増大による吸入空気量の増加分を相殺することができるため、内燃機関１の吸入空気量が過剰に多くなって出力が増加することを抑制できる。
しかし、ウェストゲート弁４４の開度を小さくして吸気の圧力をそのまま増大させると、タービン４２よりも上流の排気の圧力も増大する。このように、背圧が増大することによりポンプ損失が増加すると、内燃機関１のトルクの低下を招いてしまう。すなわち、吸気の圧力の増大による吸入空気量の増加分を相殺するようにスロットル７の開度を小さくすると、ポンプ損失の増加分だけ内燃機関１のトルクが低下する虞がある。したがって本実施例では、ウェストゲート弁４４の開度を小さくしたときは、小さくしないとき若しくは小さくする前よりも、ポンプ損失の分だけ吸入空気量が多くなるようにスロットル７の開度を調整する。このように、ポンプ損失の増加による内燃機関１のトルクの低下を抑制することで、内燃機関１の出力が変動することを抑制する。このときのスロットル７の開度は、吸気の圧力の増大による吸入空気量の増加分を相殺するようなスロットル７の開度に対して、ポンプ損失の増加分だけ吸入空気量が増加するような開き側の開度となる。したがって、吸気通路２の壁温が所定温度以下の場合には、所定温度より高い場合よりも、スロットル７の開度が小さくなることに変わりはないが、吸気の圧力の増大による吸入空気量の増加分を相殺するようなスロットル７の開度よりも大きな開度となる。スロットル７の開度を小さくしたとしても、スロットル７よりも上流の吸気の圧力が上昇することにより、内燃機関１の吸入空気量は増加する。このように吸入空気量を増加させることによって燃料供給量も増加するため、これによっても、コンプレッサ吐出温度Ｔ３を上昇させ、さらには熱伝達率Ｈを上昇させることができる。このため、吸気通路２の壁温を上昇させることができる。
なお、ウェストゲート弁４４の開度を小さくすることにより、吸気の温度を上昇させることができるが、このときにウェストゲート弁４４を全閉とすることで吸気の温度を最も高くすることができる。したがって、好ましくは、吸気通路２の壁温を上昇させるときにウェストゲート弁４４を全閉にする。
図２は、本実施例に係る吸気通路暖機フラグを設定するためのフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。吸気通路暖機フラグは、凝縮水が発生する虞があるために吸気通路２の温度を上昇させる必要があるときにＯＮとなり、吸気通路２の温度を上昇させる必要がないときにＯＦＦとなるフラグである。
ステップＳ１０１では、壁温Ｔ３Ｗ、露点温度ＴＤＰ、下限壁温Ｔ３ＷＴが算出される。壁温Ｔ３Ｗは、コンプレッサ４１よりも下流で且つインタークーラ５よりも上流の吸気通路２の壁温であり、吸入空気量ＧＡ及びコンプレッサ吐出温度Ｔ３と関連性を有する。したがって、壁温Ｔ３Ｗと、吸入空気量ＧＡ及びコンプレッサ吐出温度Ｔ３と、の関係を予め実験またはシミュレーション等により求めてマップ化しておいたり、計算式を求めておいたりすることで、吸入空気量ＧＡ及びコンプレッサ吐出温度Ｔ３に基づいて壁温Ｔ３Ｗを算出することができる。吸入空気量ＧＡは、エアフローメータ１１により検出され、コンプレッサ吐出温度Ｔ３は、コンプレッサ吐出温度センサ１４により検出される。なお、本実施例においてはＥＣＵ１０が壁温Ｔ３Ｗを算出することにより、本発明における温度検出装置として機能する。
また、露点温度ＴＤＰは、コンプレッサ４１よりも下流で且つインタークーラ５よりも上流の吸気通路２における露点温度であり、大気湿度ＲＨ、ＥＧＲ率ＲＥＧＲ、コンプレッサ吐出圧Ｐ３と関連性を有する。したがって、露点温度ＴＤＰと、大気湿度ＲＨ、ＥＧＲ率ＲＥＧＲ、コンプレッサ吐出圧Ｐ３と、の関係を予め実験またはシミュレーション等により求めてマップ化しておいたり、計算式を求めておいたりすることで、大気湿度ＲＨ、ＥＧＲ率ＲＥＧＲ、コンプレッサ吐出圧Ｐ３に基づいて露点温度ＴＤＰを算出することができる。大気湿度ＲＨは、湿度センサ１２により検出される。ＥＧＲ率ＲＥＧＲは、エアフローメータ１１により検出される吸入空気量ＧＡ、タービン吐出圧、タービン４２よりも下流の排気通路３内の温度（以下、タービン吐出温度ともいう。）、コンプレッサ入口圧等に基づいて推定される。この推定には、周知の算出式を用いることができる。また、タービン吐出圧及びタービン吐出温度は、センサを取り付けて実際に測定しても良く、周知の方法により推定しても良い。コンプレッサ吐出圧Ｐ３は、コンプレッサ吐出圧センサ１３により検出される。
下限壁温Ｔ３ＷＴは、コンプレッサ４１よりも下流で且つインタークーラ５よりも上流の吸気通路２における壁温の下限となる温度（したがって、吸気通路２の壁温がこの温度以上になるように制御される温度）であり、露点温度ＴＤＰに対して、ある程度の余裕分ＴＭＡを加えて求められる。余裕分ＴＭＡは、吸気通路２の壁温の上昇による燃費の悪化と、ＥＧＲガスの増加による燃費改善とのバランスを考慮しつつ予め実験またはシミュレーション等により最適値を求めておく。なお、本実施例においては下限壁温Ｔ３ＷＴが、本発明における所定温度に相当する。
ステップＳ１０２では、壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴ以下であるか否か判定される。本ステップＳ１０２では、凝縮水が発生する虞があるか否か判定している。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進んで吸気通路暖機フラグがＯＮとされる。一方、ステップＳ１０２において否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、凝縮水が発生する虞がないため、吸気通路暖機フラグがＯＦＦとされる。
次に、図３は、本実施例に係る凝縮水の発生を抑制するためのフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。図３に示したフローチャートは、図２に示したフローチャートが終了した後に連続して実行してもよい。なお、本実施例においてはＥＣＵ１０が図３に示したフローチャートを実行することにより、本発明における制御装置として機能する。
ステップＳ１１０では、吸気通路暖機フラグがＯＮであるか否か判定される。本ステップＳ１１０では、吸気通路暖機制御が必要であるか否か判定している。吸気通路暖機制御は、吸気通路２の壁温を上昇させるための制御であり、吸気通路暖機フラグがＯＮの間に実行される制御である。ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１３へ進んで通常制御が実施される。ここでいう通常制御とは、コンプレッサ４１よりも下流で且つインタークーラ５よりも上流の吸気通路２において凝縮水が発生する虞のないときに行われる制御、すなわち、吸気通路２の壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴより高い場合に行われる制御であって、内燃機関１の運転状態に基づいてウェストゲート弁４４及びスロットル７等を調整する制御である。通常制御は、吸気通路暖機制御が実施されていないときに行われる制御ともいえる。通常制御における内燃機関１の運転状態と、ウェストゲート弁４４の開度及びスロットル７の開度と、の関係は予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。
一方、ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合には吸気通路暖機制御が実施される。このためステップＳ１１１では、吸気通路暖機制御の一環として、ウェストゲート弁４４が全閉とされる。その後、ステップＳ１１２へ進んで、吸気通路暖機制御の一環として、内燃機関１の出力の変化量が所定範囲内となるようにスロットル７の開度が通常制御時よりも小さくされる。このときには、内燃機関１のトルクが変化しないようにスロットル７を制御してもよいし、内燃機関１の回転速度、出力、または、トルクの変化を検出した場合にその変化量に応じてスロットル７を制御してもよい。
図４は、本実施例に係る吸気通路暖機制御を実行した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。ＴＡで示した時点において壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴ以下になったため、吸気通路暖機フラグがＯＦＦからＯＮに変化する。これにより、ウェストゲート弁４４が全閉とされる。そうすると、コンプレッサ４１の回転速度が上昇するため、コンプレッサ吐出圧Ｐ３が増加する。このコンプレッサ吐出圧Ｐ３の増加により吸入空気量ＧＡが過剰に増加することを抑制するため、スロットル７を閉じ側に制御している。なお、コンプレッサ吐出圧Ｐ３の上昇により背圧が増加するため、吸気通路暖機フラグがＯＦＦからＯＮに変わった後に吸入空気量ＧＡが変化しないようにすると、内燃機関１のトルクが低下する虞がある。このため、ＴＡからＴＢまでの期間でトルクが低下しないように吸入空気量ＧＡをＴＡ以前、すなわち、吸気通路２の壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴより高い場合よりも増加させている。この吸入空気量ＧＡを増加させることにより、燃料供給量が増加するため、内燃機関１のトルクが低下することを抑制できる。これにより、ＴＡからＴＢまでの期間において、内燃機関１のトルク、出力、回転速度が略一定に維持される。
図４のＴＢで示した時点において壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴよりも大きくなるため、吸気通路暖機フラグがＯＮからＯＦＦに変化する。これにより、ウェストゲート弁４４が開かれて、スロットル７の開度が内燃機関１の運転状態に応じた開度とされる。ウェストゲート弁４４は、コンプレッサ吐出圧Ｐ３が要求される圧力となるように制御される。これにより、背圧が減少するため、燃費が改善される。
以上説明したように本実施例では、吸気通路２において凝縮水が発生する虞がある場合には、ウェストゲート弁４４の開度を小さくすることにより、吸気通路２の壁温を上昇させることができる。これにより、凝縮水が発生することを抑制できる。また、このときに、内燃機関１のトルクが増加しないようにスロットル７の開度を調整するため、内燃機関１の出力が増加することを抑制できる。
＜実施例２＞
本実施例では、吸気通路２で凝縮水が発生する虞があるときには、凝縮水が発生する虞がないときよりも、ウェストゲート弁４４の開度を小さくし、且つ、点火プラグ８の点火時期を遅角させることによりタービン４２の回転速度を上昇させる。そして、内燃機関１のトルクが変化しないようにスロットル７の開度を調整する。その他の装置等は図１と同じため説明を省略する。実施例１で説明したように、タービン入口温度Ｔ４を高くすることにより、吸気通路２の壁温を上昇させることができる。ここで、ガソリン機関の場合には、点火時期を遅角させることにより、内燃機関１のトルクに変換されるエネルギが減少して排気の温度が高くなる。すなわち、タービン４２に温度の高い排気を流すことができるため、タービン４２の回転速度をより高くすることができる。したがって、コンプレッサ４１から吐出される吸気の温度及び圧力を速やかに上昇させることができる。また、コンプレッサ４１から吐出される吸気の温度及び圧力をより上昇させることができるため、吸気通路２の壁温をより高くすることができるので、凝縮水の発生をより確実に抑制することができる。
図５は、本実施例に係る凝縮水の発生を抑制するためのフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図２に示したフローチャートがＥＣＵ１０により別途実行される。図５に示したフローチャートは、図２に示したフローチャートが終了した後に連続して実行してもよい。図５に示したフローチャートでは、ステップＳ１１１の処理が終了するとステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、吸気通路暖機制御の一環として、通常制御時よりも（すなわち、吸気通路２の壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴより高い場合よりも）点火時期が遅角される。このときの点火時期の遅角量、及び、通常制御時の点火時期（すなわち、吸気通路暖機制御開始前若しくは吸気通路暖機制御を実施しないときの点火時期）は、予め実験またはシミュレーション等により最適値を求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。ステップＳ２０１の処理が終了するとステップＳ１１２へ進む。なお、本実施例においてはＥＣＵ１０が図５に示したフローチャートを実行することにより、本発明における制御装置として機能する。
図６は、本実施例に係る吸気通路暖機制御を実行した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。ＴＡで示した時点において壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴ以下になったため、吸気通路暖機フラグがＯＦＦからＯＮに変化する。これにより、ウェストゲート弁４４が全閉とされる。さらに、点火時期を遅角させることにより、排気の温度を上昇させている。そうすると、コンプレッサ４１の回転速度が上昇するため、コンプレッサ吐出圧Ｐ３が増加する。このコンプレッサ吐出圧Ｐ３の増加により吸入空気量ＧＡが過剰に増加することを抑制するため、スロットル７を閉じ側に制御している。なお、コンプレッサ吐出圧Ｐ３の上昇により背圧が増加するため、吸気通路暖機フラグがＯＦＦからＯＮに変わった後に吸入空気量ＧＡが変化しないようにすると、内燃機関１のトルクが低下する虞がある。このため、ＴＡからＴＢまでの期間でトルクが低下しないように吸入空気量ＧＡをＴＡ以前、すなわち、吸気通路２の壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴより高い場合よりも増加させている。この吸入空気量ＧＡを増加させることにより、燃料供給量が増加するため、内燃機関１のトルクが低下することを抑制できる。これにより、ＴＡからＴＢまでの期間において、内燃機関１のトルク、出力、回転速度が略一定に維持される。
以上説明したように本実施例では、吸気通路２において凝縮水が発生する虞がある場合には、ウェストゲート弁４４の開度を小さくすることにより、吸気通路２の壁温及び吸気通路２内の圧力を上昇させる。これにより、凝縮水が発生することを抑制できる。さらに、点火時期を遅角することによっても、コンプレッサ４１の回転速度を高めることができ、これによって吸気の温度を高めることができるため、吸気通路２の壁温をさらに上昇させることができる。したがって、凝縮水が発生することをより確実に抑制できる。また、このときに、内燃機関１のトルクが増加しないようにスロットル７の開度を調整するため、内燃機関１の出力が増加することを抑制できる。
＜実施例３＞
図７は、本実施例に係る内燃機関１の吸排気系の概略構成を示す図である。図７に示した内燃機関１には変速機１７が接続されている。その他の装置等は図１と同じため説明を省略する。
変速機１７は、所謂オートマチックトランスミッション（ＡＴ）または連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）などの運転者の意思によらずに変速比を変化させるタイプの変速機である。変速機１７は、ＥＣＵ１０と電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により変速比が操作される。
実施例１で説明したように、吸入空気量ＧＡを増加させることにより、吸気通路２の壁
温を上昇させることができる。この吸入空気量ＧＡは、機関回転速度を上昇させることにより、増加させることができる。そして、本実施例のような変速機１７を備えている場合には、変速比を大きくして機関回転速度を上昇させる。加えて、本実施例では、スロットル７の開度を小さくすることによりトルクを低下させる。これにより、吸入空気量ＧＡを増加させながら内燃機関１の出力の変動を抑制することができる。すなわち、車速が変化することを抑制しつつ、機関回転速度を上昇させることができる。このようにして、吸入空気量ＧＡを増加させることにより、吸気通路２の壁温をさらに高めることができる。この場合、内燃機関１の出力の変化量が所定範囲内となるように、すなわち、車速が略一定となるように、スロットル７の開度を調整する。また、このときには、上記実施例と同様に、ウェストゲート弁４４の開度を小さくする。
図８は、本実施例に係る凝縮水の発生を抑制するためのフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図２に示したフローチャートがＥＣＵ１０により別途実行される。図８に示したフローチャートは、図２に示したフローチャートが終了した後に連続して実行してもよい。図８に示したフローチャートでは、ステップＳ１１１の処理が終了するとステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、吸気通路暖機制御の一環として、通常制御時よりも（すなわち、吸気通路２の壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴより高い場合よりも）変速比が大きくされる。このときに、実施例２のように点火時期を遅角してもよい。このときに設定される変速比、及び、通常制御時の変速比（すなわち、吸気通路暖機制御開始前若しくは吸気通路暖機制御を実施しないときの変速比）は、予め実験またはシミュレーション等により最適値を求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。ステップＳ３０１の処理が終了するとステップＳ１１２へ進む。なお、本実施例においてはＥＣＵ１０が図８に示したフローチャートを実行することにより、本発明における制御装置として機能する。
図９は、本実施例に係る吸気通路暖機制御を実行した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。ＴＡで示した時点においてＴ３ＷがＴ３ＷＴ以下になったため、吸気通路暖機フラグがＯＦＦからＯＮに変化する。これにより、ウェストゲート弁４４が全閉とされ、変速比が高くされる。そうすると、排気の流量が増加することにより、タービン４２の回転速度が上昇し、これによってコンプレッサ４１の回転速度が上昇するため、コンプレッサ吐出圧Ｐ３が増加する。さらに、ＴＡから変速比を上昇させることにより、機関回転速度が上昇する。このときには、内燃機関１の出力の変化量が所定範囲内となるように内燃機関のトルク（スロットル７の開度）を調整する。そして、機関回転速度の上昇により、吸入空気量ＧＡが上記実施例１または実施例２の場合よりも増加する。したがって、温度の高い吸気をより多くコンプレッサ４１から排出させることができるため、吸気通路２の壁温を速やかに上昇させることができる。
以上説明したように本実施例では、吸気通路２において凝縮水が発生する虞がある場合には、ウェストゲート弁４４の開度を小さくすることにより、吸気通路２の壁温及び吸気通路２内の圧力を上昇させる。これにより、凝縮水が発生することを抑制できる。さらに、変速比を上昇させることによっても、吸入空気量ＧＡを増加させることができるため、吸気通路２の壁温が上昇するので、凝縮水が発生することを抑制できる。また、このときに、内燃機関１の出力が変化しないように、スロットル７の開度を調整するため、車速が変化することを抑制できる。さらに、車速が低い場合であっても変速機１７における変速比を上昇させることで、機関回転速度を高くすることができるため、実施例１よりも低い車速から吸気通路２の壁温を上昇させることができる。
＜実施例４＞
図１０は、本実施例に係る内燃機関１００の吸排気系の概略構成を示す図である。上記
実施例２では、点火プラグ８を備えたガソリン機関について説明したが、本実施例では、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１８を各気筒に備えるディーゼル機関について説明する。
また、本実施例に係るターボチャージャ４は、タービン４２にノズルベーン４５を備え、タービン４２を通過する排気の流速をノズルベーン４５の開閉により可変とする可変容量型ターボチャージャである。また、本実施例ではバイパス通路４３及びウェストゲート弁４４を備えていない。ノズルベーン４５は、ＥＣＵ１０により制御される。
このように構成されたターボチャージャ４では、ノズルベーン４５の開度を小さくすることによりタービン４２を通過する排気の流速が増加してタービンの回転速度が上昇する。このため、コンプレッサ４１の回転速度が上昇しコンプレッサ吐出圧が上昇する。したがって、ノズルベーン４５の開度を小さくすることにより、ウェストゲート弁４４の開度を小さくした場合と同様に、吸気通路２の壁温を上昇させることができる。このときのノズルベーン４５の開度、及び、通常制御時のノズルベーン４５の開度（すなわち、吸気通路暖機制御開始前若しくは吸気通路暖機制御を実施しないときのノズルベーン４５の開度）は、予め実験またはシミュレーション等により最適値を求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。なお、ディーゼル機関では、発生するトルクを燃料噴射弁１８からの燃料噴射量により調整することができるため、スロットル７で内燃機関１００の吸入空気量を絞る必要はない。すなわち、上記実施例のようにスロットル７の開度を調整することにより内燃機関１００のトルクを調整することに代えて、燃料噴射弁１８からの燃料噴射量を調整することにより内燃機関１００のトルクを調整する。ここで、ノズルベーン４５の開度を小さくすることにより、タービン４２及びコンプレッサ４１の回転速度が上昇して吸気の圧力が増加するため、背圧が増大する。このため、燃料噴射量を増加しなければ内燃機関１００のトルクの低下を招いてしまうので、ノズルベーン４５の開度を小さくしたときは、小さくしないときよりも燃料噴射量を増加させる。
また、実施例２で説明したように、ガソリン機関では点火時期を遅角することにより、吸気通路２の壁温を上昇させることができるが、ディーゼル機関では燃料噴射時期を遅角させることにより、排気の温度を上昇させることができる。すなわち、燃料噴射時期を遅角させることにより、内燃機関１００のトルクに変換されるエネルギが減少して排気の温度が高くなる。これにより、タービン４２に温度の高い排気を流すことができるため、タービン４２の回転速度を高くすることができる。したがって、コンプレッサ４１から吐出される吸気の温度及び圧力を速やかに上昇させることができる。また、コンプレッサ４１から吐出される吸気の温度及び圧力を上昇させることができるため、吸気通路２の壁面の温度を高くすることができるので、凝縮水の発生をより確実に抑制することができる。このときの燃料噴射時期の遅角量、及び、通常制御時の燃料噴射時期（すなわち、吸気通路暖機制御開始前若しくは吸気通路暖機制御を実施しないときの燃料噴射時期）は、予め実験またはシミュレーション等により最適値を求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。
図１１は、本実施例に係る凝縮水の発生を抑制するためのフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図２に示したフローチャートがＥＣＵ１０により別途実行される。図１１に示したフローチャートは、図２に示したフローチャートが終了した後に連続して実行してもよい。図１１に示したフローチャートでは、ステップＳ１１０で肯定判定がなされるとステップＳ４０１へ進む。ステップＳ４０１では、吸気通路暖機制御の一環として、通常制御時よりも（すなわち、吸気通路２の壁温Ｔ３Ｗが下限壁温Ｔ３ＷＴより高い場合よりも）ノズルベーン４５の開度が小さくされる。なお、このときに併せて、燃料噴射時期を遅角させたり、実施例３で説明したように、変速比を増加させたりしてもよい。このときに設
定される変速比、及び、通常制御時の変速比（すなわち、吸気通路暖機制御開始前若しくは吸気通路暖機制御を実施しないときの変速比）は、予め実験またはシミュレーション等により最適値を求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。ステップＳ４０１の処理が終了するとステップＳ４０２へ進んで、内燃機関１００の出力の変化量が所定範囲内となるように燃料噴射量が調整される。なお、本実施例においてはＥＣＵ１０が図１１に示したフローチャートを実行することにより、本発明における制御装置として機能する。
以上説明したように、本実施例によれば、ディーゼル機関であっても吸気通路２で凝縮水が発生することを抑制できる。なお、ディーゼル機関であっても、ノズルベーン４５の代わりにウェストゲート弁４４によってタービン４２を通過する排気の量を変更することができるため、ノズルベーン４５の代わりにウェストゲート弁４４を備えている場合には、上記実施例と同様に、凝縮水が発生する虞のあるときにウェストゲート弁４４の開度を小さくすればよい。さらに、ウェストゲート弁４４及びノズルベーン４５の両方を備えることもできるため、ウェストゲート弁４４及びノズルベーン４５の両方を備えている場合には、凝縮水が発生する虞のあるときに、何れか一方、または、両方の開度を小さくしてもよい。これらの場合には、図１１のステップＳ４０１において、ノズルベーン４５の代わりにウェストゲート弁４４の開度を小さくする、または、ウェストゲート弁４４及びノズルベーン４５の両方の開度を小さくする。また、これらの場合には、内燃機関１００の出力の変化量が所定範囲内となるように、図１１のステップＳ４０２において燃料噴射量を調整すればよい。このときには、上述のように背圧が増大するため、燃料噴射量を増加させることでトルクの低下を抑制する。このときに、さらに、このときに燃料噴射時期を遅角したり、変速比を大きくしたりしてもよい。
１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ ターボチャージャ
５ インタークーラ
６ ＥＧＲ装置
７ スロットル
１０ ＥＣＵ
１１ エアフローメータ
１２ 湿度センサ
１３ コンプレッサ吐出圧センサ
１４ コンプレッサ吐出温度センサ
１５ 吸気圧センサ
１６ 吸気温度センサ
４１ コンプレッサ
４２ タービン
４３ バイパス通路
４４ ウェストゲート弁
６１ ＥＧＲ通路
６２ ＥＧＲ弁
６３ ＥＧＲクーラ
１０１ アクセル開度センサ
１０２ クランクポジションセンサ

Claims (8)

  1. 内燃機関の吸気通路にコンプレッサを有し該内燃機関の排気通路にタービンを有するターボチャージャと、
    前記コンプレッサよりも上流側の前記吸気通路と前記タービンよりも下流側の前記排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
    を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御システムにおいて、
    前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路の壁面の温度を推定または検出する温度検出装置と、
    前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路内を流れる吸気の露点温度以上である所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記タービンの回転速度を高くすると共に、前記タービンの回転速度を高くしたときの前記内燃機関の出力の変化量が所定範囲内となるように前記内燃機関のトルクを調整する制御装置と、
    を備える内燃機関の制御システム。
  2. 前記内燃機関は、前記吸気通路における前記コンプレッサよりも下流側にスロットルを備え、
    前記ターボチャージャは、前記タービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる排気の流量を調整するウェストゲート弁と、を備え、
    前記温度検出装置は、前記コンプレッサよりも下流で且つ前記スロットルよりも上流における前記吸気通路の壁面の温度を推定または検出し、
    前記制御装置は、前記内燃機関の吸入空気量に応じて前記内燃機関への燃料供給量を決定し、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ウェストゲート弁の開度を小さくすることにより前記タービンの回転速度を高くし、前記スロットルの開度を小さくすることにより前記内燃機関のトルクを調整する請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
  3. 前記内燃機関は、燃焼室内で電気火花を発生させることにより燃焼室内の混合気に点火する点火プラグを備え、
    前記制御装置は、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ウェストゲート弁の開度を小さくすると共に前記点火プラグによる点火時期を遅角させることにより前記タービンの回転速度を高くする請求項２に記載の内燃機関の制御システム。
  4. 前記内燃機関は、圧縮自着火を行う内燃機関であり、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
    前記ターボチャージャは、前記タービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる排気の流量を調整するウェストゲート弁と、を備え、
    前記制御装置は、前記燃料噴射弁から噴射する燃料の量を調整することにより前記内燃機関のトルクを調整し、さらに、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ウェストゲート弁の開度を小さくすることにより前記タービンの回転速度を高くする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
  5. 前記内燃機関は、圧縮自着火を行う内燃機関であり、前記内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
    前記ターボチャージャは、前記タービンを通過する排気の流速を調整するノズルベーンを備え、
    前記制御装置は、前記燃料噴射弁から噴射する燃料の量を調整することにより前記内燃機関のトルクを調整し、さらに、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ノズルベーンの開度を小さくすることにより前記タービンの回転速度を高くする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
  6. 前記ターボチャージャは、前記タービンを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられ、該バイパス通路を流れる排気の流量を調整するウェストゲート弁と、をさらに備え、
    前記制御装置は、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記ノズルベーンの開度を小さくし且つ前記ウェストゲート弁の開度を小さくすることにより前記タービンの回転速度を高くする請求項５に記載の内燃機関の制御システム。
  7. 前記制御装置は、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、さらに、前記燃料噴射弁の燃料噴射時期を遅角させることにより前記タービンの回転速度を高くする請求項４から６の何れか１項に記載の内燃機関の制御システム。
  8. 前記内燃機関の出力軸に接続される変速機であって前記制御装置によって変速比を制御される変速機をさらに備え、
    前記制御装置は、前記温度検出装置により推定または検出される前記吸気通路の壁面の温度が、前記所定温度以下の場合には、該所定温度より高い場合よりも、前記変速機の変速比を高くすることにより前記タービンの回転速度を高くする請求項１から７の何れか１項に記載の内燃機関の制御システム。
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