JP7308102B2

JP7308102B2 - エンジンシステムの制御方法及びエンジンシステムの制御装置

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Publication number: JP7308102B2
Application number: JP2019155793A
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Inventors: 佩瑩鐘
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Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2023-07-13
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Description

本発明は、エンジンシステムの制御方法及びエンジンシステムの制御装置に関する。

ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を行うエンジンシステムにおいては、排気の一部がＥＧＲガスとしてエンジンの吸気に還流されるように構成されている。ＥＧＲガスと新気との混合ガスがインタークーラにおいて露点以下に冷やされると凝縮水が発生するが、この混合ガスの冷却により発生する凝縮水は、ＥＧＲ率が高いほど多くなる。凝縮水がエンジンに流入すると、エンジンの燃焼安定性が悪化する虞があり、燃焼安定性が悪化するとＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）の悪化を引き起こす。このため、凝縮水の発生はできるだけ抑制することが望ましい。

特許文献１には、ＥＧＲ装置を備えたエンジンシステムの制御装置が開示されている。この制御装置では、凝縮水発生条件が成立する場合に、凝縮水量及び凝縮水の粒径に応じて目標ＥＧＲ率を低減させることで凝縮水の発生を抑制し、エンジン（内燃機関）の燃焼安定性を確保している。

特開２０１８－１８８９９１号公報

特許文献１に記載の技術においては、凝縮水の発生を抑制するためにＥＧＲ率を低減させている。このため、ＥＧＲによる燃費効果を十分に発揮できなくなる虞がある。

本発明の目的は、燃費の悪化を防止しつつエンジン（内燃機関）の燃焼安定性を確保するエンジンシステムの制御方法及びエンジンシステムの制御装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、内燃エンジンと、内燃エンジンの吸気通路に設けられるインタークーラと、内燃エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブと、を備えるエンジンシステムの制御方法が提供される。このエンジンシステムの制御方法では、ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを導入している際に内燃エンジンの燃焼状態が不安定なことを検知した場合、インタークーラにおける凝縮水の発生量を推定し、凝縮水発生量の推定値が所定の値以上の場合、インタークーラの温度を上げるとともに、少なくとも凝縮水発生量の推定値が所定の値より小さくなるまではＥＧＲ率をインタークーラの温度を上げる前の値に維持し、凝縮水発生量の推定値が所定の値より小さい場合、ＥＧＲ率を低減させる。

本発明によれば、凝縮水発生量の推定値に基づきインタークーラの温度を上げて凝縮水量を減少させるため、ＥＧＲによる燃費効果を悪化させずにエンジンの燃焼安定性を確保することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの制御装置の概略構成図である。図２は、第１実施形態におけるＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステムの制御を示すフローチャートである。図３は、第１実施形態におけるＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステムの制御を示すタイムチャートである。図４は、第２実施形態におけるＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステムの制御を示すフローチャートである。図５は、第２実施形態におけるＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステムの制御を示すタイムチャートである。図６は、第３実施形態におけるＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステムの制御を示すフローチャートである。図７は、第３実施形態におけるＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステムの制御を示すタイムチャートである。

以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１００の制御装置について説明する。

エンジンシステム１００は、車両に搭載されている。エンジンシステム１００には、エンジン（内燃機関）１に吸気を送る吸気通路１０、エンジン１の燃焼ガスを外部に排出する排気通路２０が備えられる。なお、エンジンシステム１００全体の動作はコントローラ（制御部）５０により制御される。

吸気通路１０には、吸気流の上流側から順に、エアクリーナ１１と、エアフロメータ１２と、アドミッションバルブ１３と、ターボ式の過給機２のコンプレッサ２Ａと、水冷式のインタークーラ（ＷＣＡＣ）１４と、スロットルバルブ１５と、温度センサ付き圧力センサ１６とが配置されている。この吸気通路１０を介して、吸気がエンジン１に供給される。

新気はエアクリーナ１１を介して吸入され、エアクリーナ１１は吸気中の異物を捕集する。なお、ここでいう新気とは大気中からエンジンシステム１００に新たに吸入される空気のことである。また、エンジン１に供給されるために吸入された新気（吸入空気）、及びＥＧＲガス導入中におけるエンジン１に供給される新気とＥＧＲガスとの混合ガスをまとめて吸気と称する。

エアフロメータ１２は、吸入空気流量を検出する。また、エアフロメータ１２は、温度センサを内蔵しており、吸気温度を検出可能となっている。エアフロメータ１２により検出された吸入空気流量及び吸気温度は、コントローラ５０に入力される。

アドミッションバルブ１３は、後述するＥＧＲ通路２３と吸気通路１０とが接続する部分とエアフロメータ１２との間に設けられ、吸気通路１０と排気通路２０との間の差圧を作り出す。なお、アドミッションバルブ１３の詳細は後述する。

コンプレッサ２Ａは、後述する過給機２のタービン２Ｂと同軸に設けられ、タービン２Ｂの回転に伴ってコンプレッサ２Ａが回転する。コンプレッサ２Ａの回転によって、エンジン１の気筒へと導入される吸気が過給される。

また、吸気通路１０には、コンプレッサ２Ａにおいて分岐してコンプレッサ２Ａの上流位置に合流するバイパス路が設けられており、このバイパス路にリサーキュレーションバルブ１７が設けられている。リサーキュレーションバルブ１７は、車両減速のため後述するスロットルバルブ１５が閉じられた際に、スロットルバルブ１５からコンプレッサ２Ａまでの吸気通路１０に閉じ込められた加圧空気をコンプレッサ２Ａ上流側に再循環（リサーキュレーション）させるためのものである。

水冷式のインタークーラ１４は、コンプレッサ２Ａにより圧縮された空気を、冷却水通路を流れる冷却水によって冷却するためのものである。コンプレッサ２Ａによる空気圧縮によって温度上昇した空気がインタークーラ１４によって冷却されることで、過給効率を高めることができる。インタークーラ１４による冷却の強弱（インタークーラ１４の温度）は、冷却水通路を流れる冷却水の流速、水温等によって調節される。なお、温度制御のしやすさの点からインタークーラ１４は水冷式のものが好ましいが、必ずしも水冷式に限られず、空冷式のものであってもよい。空冷式の場合、インタークーラ１４のコア部分を通過する空気量を制御することによりインタークーラ１４の温度を調節する。例えば、空気が通過するインタークーラ１４の複数のコア部分のいくつかを遮蔽板で塞ぐなどすることにより、インタークーラ１４による冷却を弱めることができる。

スロットルバルブ１５はコントローラ５０によって駆動制御され、吸入空気の吸気量を調整する。アクセルペダルの踏込量がアクセル開度センサ（図示しない）によって検出され、検出された信号はコントローラ５０に入力される。コントローラ５０はアクセルペダルの踏込量に基づきスロットルバルブ１５の開度を制御する。なお、スロットルバルブ１５はインタークーラ１４の上流側に設けてもよい。

スロットルバルブ１５の下流側に備えられた温度センサと圧力センサが一体となった温度センサ付き圧力センサ１６は、エンジン１に導入される吸入空気の温度（インタークーラ１４の出口温度）及び圧力を検出する。温度センサ付き圧力センサ１６で検出された吸気温度及び吸気圧力はコントローラ５０に入力される。なお、温度センサ付き圧力センサ１６は、温度センサと圧力センサをそれぞれ別に設けてもよい。

エンジン１には燃料噴射装置１８が設けられており、燃料噴射装置１８を所定のタイミングで制御することにより、燃料がエンジン１の気筒内に噴射され、気筒内にて燃料と空気との混合気が形成される。気筒には点火プラグ１９が設けられており、この点火プラグ１９を用いて混合気が燃焼される。なお、エンジン１には、ノックを検出するノックセンサ、気筒内の筒内圧力センサ、及びクランク角センサ（いずれも図示しない）がそれぞれ設けられており、これらのセンサで検出された信号はコントローラ５０に入力される。

エンジン１の燃焼ガスは、排気通路２０へと排出される。排気通路２０には、排気流れの上流側から順に、過給機２のタービン２Ｂと、マニホールド触媒２１Ａ，２１Ｂと、メイン触媒２２とが配置されている。排気通路２０の末端には排気音を減少させるマフラー（図示しない）が設けられている。また、排気通路２０には、排気における空燃比を測定する空燃比センサ（図示しない）が設けられており、空燃比センサで測定された空燃比は信号としてコントローラ５０に入力される。

過給機２のタービン２Ｂは、エンジン１から排出された燃焼ガス（排気）のエネルギーにより回転される。前述のとおり、タービン２Ｂの回転に伴って、タービン２Ｂと同軸に設けられたコンプレッサ２Ａが回転し、コンプレッサ２Ａの回転によって、エンジン１の気筒へと導入される吸気が過給される。

なお、排気通路２０には、タービン２Ｂをバイパスするバイパス路が設けられている。バイパス路は、ウェイストゲートバルブ２６によって、開閉可能に構成されている。ウェイストゲートバルブ２６が開弁すると、排気の一部がタービン２Ｂを迂回して流れるため、開弁前よりもタービン２Ｂの回転速度が低下し、タービン２Ｂと同軸のコンプレッサ２Ａの回転速度も低下する。従って、ウェイストゲートバルブ２６の開度を制御することにより、過給圧を調整することができる。

マニホールド触媒２１Ａ，２１Ｂ及びメイン触媒２２は、例えば三元触媒で構成され、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害成分を浄化する。なお、これらの触媒は三元触媒に限らず、酸化触媒であってよい。

排気通路２０におけるマニホールド触媒２１Ａ，２１Ｂとメイン触媒２２との間の位置からは、ＥＧＲ通路２３が分岐している。ＥＧＲ通路２３は、排気通路２０と吸気通路１０とを接続する。ＥＧＲ通路２３には、ＥＧＲクーラ２４、ＥＧＲバルブ２５が設けられる。ＥＧＲバルブ２５は、エンジン１の運転状態に応じて、コントローラ５０により開度が制御される。なお、ここでいう運転状態とは、エンジン１の回転速度、負荷のことである。

前述のとおり、ＥＧＲ通路２３と吸気通路１０とが接続する部分とエアフロメータ１２との間にはアドミッションバルブ１３が設けられている。アドミッションバルブ１３はコントローラ５０によってその開閉が制御され、吸気通路１０と排気通路２０との間に差圧を作り出す。そして、この差圧によって、排気の一部をＥＧＲガスとして排気通路２０から吸気通路１０に再循環させる。

なお、アドミッションバルブ１３は、そのデフォルト状態において全開であり、コントローラ５０によって制御されることにより閉方向に操作される。

また、アドミッションバルブ１３は排気通路２０に比して吸気通路１０を負圧にする制御に用いられる。一方、ＥＧＲバルブ２５はＥＧＲガスの導入制御に用いられる。ＥＧＲバルブ２５の制御は、エンジン１の回転速度と負荷とで定まる運転状態毎に目標ＥＧＲ率を割り付けたマップ（ＥＧＲマップ）等に基づいて行われる。即ち、まずコントローラ５０は、ＥＧＲマップを参照してエンジン１の回転速度と負荷から一意に定まる目標ＥＧＲ率（ＥＧＲマップ上の目標ＥＧＲ率）を決定する。次に、エアフロメータ１２により検出された吸入空気流量とエンジン１の回転数からＥＧＲ率（エンジン１の筒内の空気量に対するＥＧＲガスの割合）を推定し、推定したＥＧＲ率（推定ＥＧＲ率）が目標ＥＧＲ率と一致するようにＥＧＲバルブ２５及びアドミッションバルブ１３を制御する。

なお、ＥＧＲガスを吸気通路１０に導入しやすくするためにアドミッションバルブ１３を設けることが好ましいが、ＥＧＲバルブ２５の開閉制御のみでＥＧＲガスの導入を行うことも可能である。

コントローラ（制御部）５０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ５０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ５０は特定のプログラムを実行することにより、エンジンシステム全体を制御するための処理を実行する。

コントローラ５０には、エアフロメータ１２により検出される吸気流量、吸気温度及び大気温度、温度センサ付き圧力センサ１６で検出された吸気温度（インタークーラ１４の出口温度）及び吸気圧力などの検出値が入力される。また、コントローラ５０には、空燃比センサ、クランク角センサ、筒内圧力センサ、アクセル開度センサなど（いずれも図示しない）の検出値も入力される。コントローラ５０は、これらの検出値に基づいて、スロットルバルブ１５の開度制御、燃料噴射装置１８を用いた燃料噴射制御、点火プラグ１９を用いた点火時期制御、及び、ＥＧＲバルブ２５とアドミッションバルブ１３の開度制御などを行うことで特定のプログラムを実行し、エンジンシステム全体の制御を行う。例えばコントローラ５０は、以下で説明するＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を実行する。

図２は、ＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を説明するフローチャートである。ＥＧＲガス導入時に、ＥＧＲガスと新気との混合ガスがインタークーラにおいて露点以下に冷やされると凝縮水が発生するが、この混合ガスの冷却により発生する凝縮水は、ＥＧＲ率が高いほど多くなる。凝縮水がエンジンに流入すると、エンジンの燃焼安定性が悪化する虞がある。一方で、凝縮水の発生を抑制するためにＥＧＲ率を低減させると、ＥＧＲによる燃費効果を十分に発揮できなくなる虞がある。上記の問題に鑑みて、以下で説明するＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御においては、ＥＧＲ率を低減させずに凝縮水量を抑制する制御を行う。なお、以下の制御は、いずれもコントローラ５０により実行される。

ステップＳ１０１において、コントローラ５０は、ＥＧＲガスの導入を許可するか否かを判定する。ＥＧＲ許可の可否は、エンジン冷却水の温度が所定の温度以上に達しているかよって判定される。ここでの所定温度は、エンジン１の暖気が完了している状態の温度に設定される。エンジン冷却水が所定温度以上に達し、暖機が完了している場合、コントローラ５０はＥＧＲガスの導入を許可し、ステップＳ１０２の処理を実行する。一方、エンジン冷却水が所定温度よりも低く、暖機中である場合、コントローラ５０はＥＧＲガスを導入せず、エンジン冷却水の温度が所定の温度以上になるまでステップＳ１０１の処理（ＥＧＲガス導入の許可判定）を繰り返す。

ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、目標ＥＧＲ率を決定する。目標ＥＧＲ率は、ＥＧＲマップに基づいて決定する。ＥＧＲマップには、エンジン１の回転速度と負荷とで定まる運転状態毎に目標ＥＧＲ率が割り付けてある。コントローラ５０は、ＥＧＲマップを参照し、エンジン１の回転速度と負荷から目標ＥＧＲ率を決定する。

ステップＳ１０３において、コントローラ５０は、ＥＧＲガスを導入する。具体的には、ステップＳ１０２で決定した目標ＥＧＲ率に基づき、アドミッションバルブ１３及びＥＧＲバルブ２５の開度を制御する。

ステップＳ１０４において、コントローラ５０は、ＥＧＲガス導入後のエンジン回転数、目標吸入空気量、インタークーラ（ＷＣＡＣ）１４の壁面の温度（インタークーラ１４の温度）、及び推定ＥＧＲ率を取得する。目標吸入空気量はアクセル開度センサにより検出されるアクセルペダルの開度に基づいて決定され、目標吸入空気量に基づきスロットルバルブ１５の開度が制御される。インタークーラ１４の温度については、インタークーラ１４の入口及び出口の冷却水温度から推定する。推定ＥＧＲ率は、例えばエアフロメータ１２により検出された吸入空気流量とエンジン１の回転数から演算されるが、それ以外の方法で演算してもよい。

ステップＳ１０５において、コントローラ５０は、定常状態であるかを判定する。ここでいう定常状態とは、推定ＥＧＲ率、エンジン回転数、吸入空気量がそれぞれ所定の上下値の範囲内にあり、ほぼ一定の状態であることをいう。推定ＥＧＲ率、エンジン回転数、吸入空気量が所定時間以上一定である場合、コントローラ５０は定常状態であると判定する。定常状態にあると判定した場合、コントローラ５０はステップＳ１０６の処理を実行する。一方、定常状態にない場合、定常状態になるまでステップＳ１０５における判定を繰り返す。

ステップＳ１０６において、コントローラ５０は、燃焼安定度（ＣＯＶ（ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＯｆＶａｒｉａｎｃｅ））を推定する。燃焼安定度（ＣＯＶ）は、筒内圧力センサ（図示しない）により取得される筒内圧力の変動率や、クランク角センサ（図示しない）により取得されるエンジン回転数とクランク位置（回転位置）の回転変動から推定される。ＣＯＶは燃焼変動の度合いを示す指標であり、ＣＯＶの値が大きいほど燃焼不安定であることを表している。なお、ＣＯＶの推定方法は上記の方法に限られない。

ステップＳ１０７において、コントローラ５０は、ステップＳ１０６で推定したＣＯＶの値が、所定の閾値ＣＯＶ_thより小さいか否かを判定する。閾値ＣＯＶ_thは、例えば燃焼変動（燃焼不安定）による車体の振動や騒音が、ドライバに感知されるレベルの値（限界値）に設定される。ＣＯＶの値が所定の閾値ＣＯＶ_th以上の場合、コントローラ５０は燃焼不安定であると判定して、ステップＳ１０８の処理を実行する。一方、ＣＯＶの値が所定の閾値ＣＯＶ_thより小さい場合、燃焼は安定しているため、コントローラ５０は、ＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を終了する。

ステップＳ１０８において、コントローラ５０は、インタークーラ１４の凝縮水発生量を推定する。凝縮水発生量は、ステップＳ１０４で取得した（目標）吸入空気量、インタークーラ１４の温度、（推定）ＥＧＲ率から推定することができる。

ステップＳ１０９において、コントローラ５０は、ステップＳ１０８で推定した凝縮水発生量に基づきインタークーラ１４の温度を上昇させる。前述のとおり、インタークーラ１４の温度は、冷却水通路を流れる冷却水の流速、水温等を変えることによって調節される。温度を上昇させる度合いは、凝縮水の量が多いほど温度を大きく上昇させればよい。

ステップＳ１０９においてインタークーラ１４の温度を上昇させると、コントローラ５０は、インタークーラ１４の温度上昇による効果が表れる程度の時間が経過した後にステップＳ１０６に戻る。ステップＳ１０６において、コントローラ５０は、燃焼安定度（ＣＯＶ）を推定し、ステップＳ１０７においてＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thより小さいか否かを判定する。ＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも小さい場合、ＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を終了する。

一方、ステップＳ１０７においてＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも大きい場合、ステップＳ１０８～Ｓ１０９の処理を行い、インタークーラ１４の温度を更に上昇させ、ステップＳ１０６の処理に戻る。コントローラ５０は、ＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも小さくなるまでステップＳ１０６～Ｓ１０９の処理を繰り返す。

なお、ステップＳ１０９において、凝縮水の量が多いほどインタークーラ１４の温度を大きく上昇させているが、インタークーラ１４の温度は一度に大きく上昇させず、徐々に上昇させてもよい。この場合、コントローラ５０は、インタークーラ１４の温度を徐々に上昇させながらステップＳ１０６～ステップＳ１０９の処理を複数回繰り返すことになる。

図３は、ＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を説明するタイムチャートである。

時刻ｔ０において、エンジン１の冷却水温度が所定温度より低く、ＥＧＲガスの導入は許可されていない。

時刻ｔ１においてエンジン１の冷却水温度が所定温度以上に達し、コントローラ５０によりＥＧＲガスの導入が許可され、目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒが決定される。

ＥＧＲガスの導入が許可されると、時刻ｔ２においてＥＧＲバルブ２５及びアドミッションバルブ１３の開度が制御され、ＥＧＲガスが導入される。ＥＧＲガスが導入されると、推定ＥＧＲ率が徐々に目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒに近づいていくとともに、ＣＯＶの推定値が上昇する。またＥＧＲガス導入後、凝縮水が発生し、推定ＥＧＲ率の上昇とともに、凝縮水発生量が増加していく。

時刻ｔ３において、推定ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒに一致し、定常状態に入る。定常状態において、ＣＯＶの推定値が所定の閾値ＣＯＶ_th以上に達している（即ち、燃焼不安定である）ことを検知すると、時刻ｔ４においてコントローラ５０は、インタークーラ１４の温度（ＷＣＡＣ温度）を上昇させる。ＷＣＡＣ温度の上昇に伴い、凝縮水発生量が減少し、ＣＯＶの推定値も減少していく（即ち、燃焼安定度が改善されていく）。

時刻ｔ５において、ＣＯＶの推定値が所定の閾値ＣＯＶ_thより小さくなり、凝縮水発生による燃焼不安定が十分に改善される。

上記した第１実施形態に係るエンジンシステム１００の制御装置によれば、以下の効果を得ることができる。

エンジンシステム１００の制御装置は、ＥＧＲ通路２３にＥＧＲガスを導入している際に燃焼状態が不安定なことを検知した場合、インタークーラ１４における凝縮水の発生量を推定する。そして凝縮水発生量の推定値に基づきインタークーラ１４の温度を上げて凝縮水量を減少させる。このようにインタークーラ１４の温度を上げて凝縮水量を減少させるため、ＥＧＲによる燃費効果を悪化させずにエンジン１の燃焼安定性を確保することができる。従って、燃費の悪化を防止しつつエンジン１の燃焼安定性を確保するエンジンシステム１００の制御装置を提供することができる。

（第２実施形態）
図４及び図５を参照して、第２実施形態に係るエンジンシステム１００の制御装置を説明する。第２実施形態では、凝縮水の発生量が所定の閾値より小さく且つ燃焼不安定な場合には、目標ＥＧＲ率の設定を下げる点が第１実施形態と異なる。

図４は、ＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を説明するフローチャートである。なお、以下の制御は、いずれもコントローラ５０により実行される。

ステップＳ１０１～Ｓ１０８における処理は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ１０８において凝縮水発生量を推定すると、ステップＳ２０９において、コントローラ５０は、推定した凝縮水発生量が所定の閾値より小さいか否かを判定する。所定の閾値は、例えば凝縮水の発生量を減少させた場合にＣＯＶが改善される限界値、即ちこれ以上凝縮水を減少させてもＣＯＶが改善されない値に設定される。凝縮水発生量が所定の閾値以上である場合、コントローラ５０は、ステップＳ２１０の処理を実行する。

ステップＳ２１０において、コントローラ５０は、ステップＳ２０８で推定した凝縮水発生量に基づきインタークーラ１４の温度を上昇させる。温度を上昇させる度合いは、凝縮水の量が多いほど温度を大きく上昇させる。

ステップＳ２１０においてインタークーラ１４の温度を上昇させると、コントローラ５０は、インタークーラ１４の温度上昇による効果が表れる程度の時間が経過した後にステップＳ１０６に戻る。その後、コントローラ５０は、ＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも小さくなるか、凝縮水発生量が所定の閾値よりも小さくなるまでステップＳ１０６以下の処理を繰り返す。燃焼安定度が改善され、ＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも小さくなった場合、コントローラ５０は、ＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を終了する。

なお、ステップＳ２１０において、凝縮水の量が多いほどインタークーラ１４の温度を大きく上昇させているが、インタークーラ１４の温度は一度に大きく上昇させず、徐々に上昇させてもよい。この場合、コントローラ５０は、インタークーラ１４の温度を徐々に上昇させながらステップＳ１０６以下の処理を複数回繰り返すことになる。

一方、ステップＳ２０９において凝縮水発生量が所定の閾値よりも小さい場合、インタークーラ１４の温度を上げても燃焼不安定の改善が期待できないため、コントローラ５０は、インタークーラ１４の温度を上昇させずにステップＳ２１１の処理を実行する。

ステップＳ２１１において、コントローラ５０は、目標ＥＧＲ率を下げ、実ＥＧＲ率が下げられた目標ＥＧＲ率になるように、アドミッションバルブ１３及びＥＧＲバルブ２５の開度を制御する。

ステップＳ２１１において、目標ＥＧＲ率に基づきアドミッションバルブ１３及びＥＧＲバルブ２５の開度を制御した後、コントローラ５０は、ステップＳ１０４の処理に戻り、エンジン回転数、目標吸入空気量、インタークーラ１４の温度、及び推定ＥＧＲ率を取得する。再びエンジン回転数等の値を取得するのは、目標ＥＧＲ率を下げたことによりこれらの値も変化するからである。

続いてコントローラ５０は、ステップＳ１０５～ステップＳ１０７の処理を行い、ステップＳ１０７においてＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも小さい場合、ＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を終了する。一方、ステップＳ１０７においてＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも大きい場合、コントローラ５０は、再びステップＳ１０８以下の処理を実行する。

このように凝縮水発生量を所定の閾値よりも小さくしても燃焼安定性が十分に改善されない場合、コントローラ５０は、ＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも小さくなるまで、ステップＳ１０４以下の処理を繰り返す。

なお、ステップＳ２１１において、目標ＥＧＲ率は一気に下げるのではなく、少しだけ下げ、ステップＳ１０７においてＣＯＶが改善されたかを確認していくのが好ましい。このようにＣＯＶの改善を確認しながら目標ＥＧＲ率を徐々に下げていくことで、目標ＥＧＲ率の低減を最小限度に留めることができ、ＥＧＲ率低減による燃費の悪化を最小限に抑制することができる。

図５は、本実施形態に係るＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を説明するタイムチャートである。

ＥＧＲガスの導入が許可されると、時刻ｔ２においてＥＧＲガスが導入され、推定ＥＧＲ率が徐々に目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒに近づいていくとともに、ＣＯＶの推定値が上昇する。またＥＧＲガス導入後、凝縮水が発生し、推定ＥＧＲ率の上昇とともに、凝縮水発生量が増加していく。

時刻ｔ３において、推定ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒに一致し、定常状態に入る。定常状態において、ＣＯＶの推定値が所定の閾値ＣＯＶ_th以上に達している（即ち、燃焼不安定である）ことを検知すると、時刻ｔ４においてコントローラ５０は、インタークーラ１４の温度（ＷＣＡＣ温度）を上昇させる。このとき、目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒは低減させず、目標ＥＧＲ率をインタークーラ１４の温度を上げる前の値ＥＧＲｔｒに維持する。ＷＣＡＣ温度の上昇に伴い、凝縮水発生量が減少し、ＣＯＶの推定値も減少していく（即ち、燃焼安定度が改善されていく）。

時刻ｔ５において、凝縮水発生量が閾値Ｗ_thよりも小さくなると、ＷＣＡＣ温度の上昇を停止する。凝縮水発生量が閾値Ｗ_thより小さくなっても燃焼安定度が十分には改善されず、時刻ｔ５以降においてもＣＯＶの推定値が依然として所定の閾値ＣＯＶ_th以上であることが検知された場合、時刻ｔ６において、コントローラ５０は、目標ＥＧＲ率をＥＧＲｔｒ₂に低減させる。

ｔ６において目標ＥＧＲ率が下がると、推定ＥＧＲ率も徐々に目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒ₂に近づいていくように下がっていく。推定ＥＧＲ率の低減とともに、ＣＯＶの推定値も減少し、ＣＯＶの推定値が所定の閾値ＣＯＶ_thより小さくなり、凝縮水発生による燃焼不安定が十分に改善される。

上記した第２実施形態に係るエンジンシステム１００の制御装置によれば、以下の効果を得ることができる。

エンジンシステム１００の制御装置は、ＥＧＲ通路２３にＥＧＲガスを導入している際に燃焼状態が不安定なことを検知した場合、インタークーラ１４における凝縮水の発生量を推定し、凝縮水発生量の推定値に基づきインタークーラ１４の温度を上げて凝縮水量を減少させる。そして、凝縮水発生量の推定値が所定の値より小さくなるまではＥＧＲ率をインタークーラ１４の温度を上げる前の値に維持する。このように凝縮水発生量が所定の値より小さくなるまではＥＧＲ率を下げずに、インタークーラ１４の温度を上げて凝縮水量を減少させる。これにより、ＥＧＲによる燃費効果を悪化させずにエンジン１の燃焼安定性を確保することができる。従って、燃費の悪化を防止しつつエンジン１の燃焼安定性を確保するエンジンシステム１００の制御装置を提供することができる。

エンジンシステム１００の制御装置は、凝縮水発生量の推定値が閾値（所定の値）以上の場合、インタークーラ１４の温度を上げ、凝縮水発生量の推定値が閾値（所定の値）より小さい場合、ＥＧＲ率を低減させる。このように、凝縮水発生量が所定の値以上の場合には、まずインタークーラ１４の温度を上げて凝縮水量を減少させて、エンジン１の燃焼安定性の改善を図る。そして、凝縮水発生量が所定の値より小さくなっても燃焼不安定な場合に初めて、ＥＧＲ率を低減させてエンジン１の燃焼安定性を確保する。従って、ＥＧＲ率の低減を最小限度に抑えつつ、より確実に燃焼安定性を確保することができる。

（第３実施形態）
図６及び図７を参照して、第３実施形態に係るエンジンシステム１００の制御装置を説明する。第３実施形態では、ノッキングが発生した場合にノック対策を行う点が第２実施形態と異なる。

図６は、第３実施形態に係るＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を説明するフローチャートである。なお、以下の制御は、一定時間ごとに、いずれもコントローラ５０により実行される。

ステップＳ１０１～Ｓ１０８における処理は、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０９において、コントローラ５０は、凝縮水発生量の推定値が所定の閾値より小さいか否かを判定する。凝縮水発生量の推定値が閾値以上である場合、ステップＳ２１０の処理に進む。

ステップＳ２１０において、コントローラ５０は、インタークーラ１４の温度（ＷＣＡＣ温度）を上昇させ、ステップＳ３１１の処理に進む。

ステップＳ３１１において、コントローラ５０は、ノックが生じたか否かを判定する。ノック発生の有無はノックセンサにより検出されたノックレベルの大きさにより判定される。ノックが生じていない場合、コントローラ５０は、ステップＳ１０６の処理に戻る。一方、ノックが生じたと判定された場合、コントローラ５０は、ステップＳ３１２の処理を実行する。

ステップＳ３１２において、コントローラ５０は、点火時期をリタードに設定する。このときリタード量は、１サイクルでノックを解除できる程度の量が設定される。リタードによりノックが解除されると、コントローラ５０は、ステップＳ１０６の処理に戻る。

上記のとおり、ステップＳ３１１において、ノックが生じていない場合、またはステップＳ３１２においてリタードによりノックが解除されると、コントローラ５０は、ステップＳ１０６の処理に戻る。ステップＳ１０６の処理に戻ると、コントローラ５０は、ＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも小さくなるか、凝縮水発生量が所定の閾値よりも小さくなるまでステップＳ１０６以下の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２０９において凝縮水発生量が所定の閾値よりも小さい場合、コントローラ５０は、インタークーラ１４の温度を上昇させずにステップＳ２１１の処理を実行する。

ステップＳ２１１において、コントローラ５０は、目標ＥＧＲ率を下げ、実ＥＧＲ率が下げられた目標ＥＧＲ率になるように、アドミッションバルブ１３及びＥＧＲバルブ２５の開度を制御する。目標ＥＧＲ率に基づきアドミッションバルブ１３及びＥＧＲバルブ２５の開度を制御した後、コントローラ５０は、ステップＳ１０４の処理に戻り、ＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thよりも小さくなるまでステップＳ１０４以下の処理を繰り返す。

なお、ステップＳ２１１において、目標ＥＧＲ率は一気に下げるのではなく、少しだけ下げるのが好ましいことは、第２実施形態と同様である。

図７は、ＥＧＲガス導入時におけるエンジンシステム１００の制御を説明するタイムチャートである。なお、凝縮水発生量の値が閾値Ｗ_thより小さくなってもＣＯＶの推定値が閾値ＣＯＶ_thより小さくならない場合については、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

時刻ｔ０において、エンジン１の冷却水温度が所定温度より低く、ＥＧＲガスの導入は許可されていない。また、時刻ｔ０において、点火時期は基本点火時期Ａｄｖ０に設定されている。

時刻ｔ１においてエンジン１の冷却水温度が所定温度以上に達し、コントローラ５０によりＥＧＲガスの導入が許可され、目標ＥＧＲ率ＥＧＲｔｒが決定され、時刻ｔ２においてＥＧＲガスが導入される。ＥＧＲガスが導入されると、推定ＥＧＲ率が徐々に目標ＥＧＲ率に近づいていくとともに、凝縮水発生量が増加し、ＣＯＶの推定値が上昇する。またＥＧＲガスの導入に伴い、点火時期がＡｄｖ１まで進角補正される。

時刻ｔ３において、推定ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に一致し、定常状態に入る。定常状態において、ＣＯＶの推定値が所定の閾値ＣＯＶ_th以上に達していることを検知すると、時刻ｔ４においてコントローラ５０は、インタークーラ１４の温度（ＷＣＡＣ温度）を上昇させる。ＷＣＡＣ温度の上昇に伴い、凝縮水発生量が減少し、ＣＯＶの推定値も減少していく（即ち、燃焼安定度が改善されていく）。

時刻ｔ５において、ノックの発生が検出されると、コントローラ５０は、点火時期をリタードするように設定する。これにより、ノックが解除される。

また、時刻ｔ５において凝縮水発生量が閾値Ｗ_thより小さくなると、コントローラ５０は、インタークーラ１４の温度上昇を停止する。凝縮水発生量の減少によりＣＯＶの推定値が所定の閾値ＣＯＶ_thより小さくなり、燃焼安定性が十分に改善される。

上記した第３実施形態に係るエンジンシステム１００の制御装置によれば、以下の効果を得ることができる。

エンジンシステム１００の制御装置は、ＥＧＲ通路２３にＥＧＲガスを導入している際に燃焼状態が不安定なことを検知した場合、凝縮水発生量の推定値に基づきインタークーラ１４の温度を上げて凝縮水量を減少させる。そしてインタークーラ１４の温度上昇によりノックが発生した場合、点火時期をリタードするように設定する。インタークーラ１４の温度を上げて凝縮水量を減少させるため、ＥＧＲによる燃費効果を悪化させずにエンジン１の燃焼安定性を確保することができるとともに、点火時期のリタードによりノックを解除することができる。

なお、本実施形態では、点火時期をリタードすることでノックを解除しているが、ノック対策の方法はこれに限られない。例えば、残ガスの排除を促進するバルブタイミングに設定すること、ＶＣＲエンジンを使用し圧縮比を下げること、または車軸とエンジンを直結しないシステムを用いることなどによってもノックを回避できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

また、上述した各実施形態は、それぞれ単独の実施形態として説明したが、適宜組み合わせてもよい。

１エンジン
２過給機
１０吸気通路
１２エアフロメータ
１３アドミッションバルブ
１４インタークーラ
２０排気通路
２３ＥＧＲ通路
２４ＥＧＲクーラ
２５ＥＧＲバルブ
５０コントローラ（制御部）
１００エンジンシステム

Claims

内燃エンジンと、
前記内燃エンジンの吸気通路に設けられるインタークーラと、
前記内燃エンジンの排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブと、
を備えるエンジンシステムの制御方法であって、
前記ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを導入している際に前記内燃エンジンの燃焼状態が不安定なことを検知した場合、前記インタークーラにおける凝縮水の発生量を推定し、
前記凝縮水発生量の推定値が所定の値以上の場合、前記インタークーラの温度を上げるとともに、少なくとも前記凝縮水発生量の推定値が前記所定の値より小さくなるまではＥＧＲ率を前記インタークーラの温度を上げる前の値に維持し、
前記凝縮水発生量の推定値が前記所定の値より小さい場合、ＥＧＲ率を低減させる、
ことを特徴とするエンジンシステムの制御方法。
内燃エンジンと、
前記内燃エンジンの吸気通路に設けられるインタークーラと、
前記内燃エンジンの排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブと、
を備えるエンジンシステムの制御装置であって、
前記エンジンシステムの制御装置は前記エンジンシステムの運転を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを導入している際に前記内燃エンジンの燃焼不安定を検知した場合、前記インタークーラにおける凝縮水の発生量を推定し、前記凝縮水発生量の推定値が所定の値以上の場合、前記インタークーラの温度を上げるとともに、少なくとも前記凝縮水発生量の推定値が前記所定の値より小さくなるまではＥＧＲ率を前記インタークーラの温度を上げる前の値に維持し、前記凝縮水発生量の推定値が前記所定の値より小さい場合、ＥＧＲ率を低減させる、
ことを特徴とするエンジンシステムの制御装置。