ブローバイガス還元装置
【課題】触媒装置の温度上昇を制御するための排気空燃比のリッチ化を、燃料噴射量及びスロットル開度の補正を行うことなく行える、ブローバイガス還元装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒の温度が設定温度Ｔ１よりも高くなると（Ｓ４００）、ブローバイガスの還元管路に介装される流量制御バルブの目標開度を減少補正する（Ｓ１０００）。上記流量制御バルブの目標開度を減少補正することによってブローバイガスと共に吸気系に吸入される空気量が減ることで、機関の混合気の空燃比が濃化（リッチ化）する。空燃比が濃化（リッチ化）すると、排気中の未燃焼成分が増え、排気浄化触媒の周囲が還元雰囲気となり、未燃焼成分の酸化反応が抑制されると共に、吸熱反応であるＮＯｘの還元反応が促進され、触媒温度が低下する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒の温度が設定温度Ｔ１よりも高くなると（Ｓ４００）、ブローバイガスの還元管路に介装される流量制御バルブの目標開度を減少補正する（Ｓ１０００）。上記流量制御バルブの目標開度を減少補正することによってブローバイガスと共に吸気系に吸入される空気量が減ることで、機関の混合気の空燃比が濃化（リッチ化）する。空燃比が濃化（リッチ化）すると、排気中の未燃焼成分が増え、排気浄化触媒の周囲が還元雰囲気となり、未燃焼成分の酸化反応が抑制されると共に、吸熱反応であるＮＯｘの還元反応が促進され、触媒温度が低下する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関において、ブローバイガスを吸気系に還元するブローバイガス還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃焼室からピストンとシリンダ壁の間隙を通ってクランクケース内に漏れ出るガスであるブローバイガスを吸気系に還元するＰＣＶ装置が知られている。
【０００３】
ここで、ＰＣＶとは、「Positive Crankcase Ventilation」の略であり、ＰＣＶ装置とは、ブローバイガス還元装置を意味する。
【０００４】
前記ブローバイガス還元装置に関し、特許文献１には、内燃機関の排気系に設けられる排気浄化触媒が活性化したと判定された時に、前記排気浄化触媒にブローバイガスを供給し、ブローバイガスに含まれるＨＣ（炭化水素類）を還元剤として用いてＮＯｘを還元処理させる排気ガス浄化装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ＮＯｘ吸蔵機能を有する排気浄化触媒の温度が耐熱温度よりも高い場合に、燃料噴射量の増量によって前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの排気空燃比をリッチ化し、これにより前記排気浄化触媒の熱劣化を防止する排気浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−８３３１３号公報
【特許文献２】特開２００１−６５３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されるように、排気浄化触媒の温度上昇に対して燃料噴射量を増量すると、燃料の消費量が増えてしまうという問題が発生する。
【０００８】
一方、スロットル開度を絞って吸入空気量を減らすことで、排気空燃比をリッチ化する場合、ポンピングロスの増加によって、内燃機関の熱効率が低下するという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、排気浄化触媒の温度上昇を制御するための排気空燃比のリッチ化を、燃料噴射量及びスロットル開度の補正を行うことなく行える、ブローバイガス還元装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明に係るブローバイガス還元装置は、排気系に排気浄化触媒が設けられる内燃機関において、ブローバイガスを、流量制御バルブが設けられるブローバイガス還元管路を介して吸気系に還元する装置であり、前記排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、前記流量制御バルブの開度を減少補正するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
上記発明によると、排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、流量制御バルブの開度を減少補正することで、燃料噴射量やスロットル開度を補正することなく、換言すれば、燃料消費量やポンピングロスを増大させることなく、排気空燃比をリッチ化でき、排気浄化触媒の温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のブローバイガス還元装置の一実施形態についてその構成を示す略図である。
【図２】電子制御装置によって行われる「ブローバイガス流量制御ルーチン」の手順を示すフローチャートである。
【図３】吸気管負圧とブローバイガスの発生量との相関を示す図である。
【図４】前記「ブローバイガス流量制御ルーチン」を実行した場合について、触媒温度ＴＣＡＴ、流量制御バルブの開度、流量補正フラグの変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本願発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１に示す内燃機関（ガソリンエンジン）１１は、車両に対して動力源として搭載される機関である。
【００１５】
この内燃機関１１は、複数のシリンダ１２が形成されたシリンダブロック１３と、前記シリンダブロック１３に取付けられたシリンダヘッド１４とを備えている。
【００１６】
各シリンダ１２には、往復動可能にピストン１５がそれぞれ収容され、前記各ピストン１５は、それぞれコネクティングロッド１６を介して、内燃機関１１の出力軸であるクランクシャフト１７に連結されている。
【００１７】
各シリンダ１２の燃焼室１８には、空気を燃焼室１８内に導くための吸気通路１９が接続されている。
【００１８】
前記吸気通路１９には、バタフライ式のスロットルバルブ２１が回動可能に設けられており、前記スロットルバルブ２１の回転軸に連結された電動モータ等のアクチュエータ２２は、スロットルバルブ２１を回動させ、スロットルバルブ２１の開度が変化することで、内燃機関１１の吸入空気流量ＧＡが変化する。
【００１９】
また、各シリンダ１２の燃焼室１８には、燃焼ガスを内燃機関１１の外部へ排出するための排気通路２４が接続されており、前記排気通路２４には、排気浄化触媒２５を内蔵した触媒コンバータ２６が設けられている。
【００２０】
前記排気浄化触媒２５は、触媒反応によって、排気中の有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなど）を無害な成分（ＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｎ2など）に変換する装置であり、例えば、三元触媒やＮＯｘ吸蔵機能を有する触媒などの公知の触媒装置である。
【００２１】
上記シリンダヘッド１４には、前記吸気通路１９の前記燃焼室１８に対する接続部を開閉する吸気バルブ２８と、前記排気通路２４の前記燃焼室１８に対する接続部を開閉する排気バルブ２９とが、シリンダ１２毎に設けられている。
【００２２】
前記吸気バルブ２８及び排気バルブ２９は、バルブスプリング２７により閉弁方向に付勢されており、前記吸気バルブ２８は、クランクシャフト１７によって回転駆動される吸気カムシャフト３１によって押し下げられることで開弁し、また、前記排気バルブ２９は、クランクシャフト１７によって回転駆動される排気カムシャフト３２によって押し下げられることで開弁する。
【００２３】
前記吸気通路１９には、燃料噴射弁３３が各シリンダ１２に対応して取り付けられ、前記燃料噴射弁３３から噴射された燃料は、吸気通路１９を流れる吸入空気と共に、吸気行程において、開弁される前記吸気バルブ２８を介して燃焼室１８内に吸引される。
【００２４】
尚、前記燃料噴射弁３３は、開弁時間に比例する量の燃料を噴射する。また、燃料噴射弁３３が、燃焼室１８内へ直接燃料を噴射する直噴式の燃料噴射システムを用いることができる。
【００２５】
シリンダ１２毎に設けられる点火プラグ３４は、前記シリンダヘッド１４に取り付けられ、各点火プラグ３４は、点火コイル３５を介してイグナイタ３６に接続されている。
【００２６】
前記点火コイル３５は、イグナイタ３６からの点火信号に基づき高電圧を出力し、該高電圧が各点火プラグ３４に印加されることで、各点火プラグ３４は火花を発生する。
【００２７】
そして、燃焼室１８内の燃料は、前記点火プラグ３４の火花放電によって着火されて燃焼し、該燃焼によって生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、ピストン１５の往復運動が、コネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７に伝達されることで、クランクシャフト１７が回転駆動され、内燃機関１１の駆動力（トルク）が得られる。
【００２８】
上記内燃機関１１では、圧縮行程及び膨張行程で、燃焼室１８内のガスが燃料と共に、ピストンリング３７とシリンダ１２の壁面（シリンダボア）との隙間や、ピストンリング３７とピストン１５との隙間を通り、クランクシャフト１７が収容されるクランクケース３８内に漏出する。
【００２９】
上記のクランクケース３８内に漏出するガスはブローバイガスと呼ばれ、該ブローバイガスが大気中に放出されると大気汚染の原因となり、また、前記ブローバイガスは、機関オイル（潤滑油）を劣化させる原因となる。
【００３０】
そこで、前記内燃機関１１には、前記ブローバイガスを空気と共に、クランクケース３８，シリンダブロック１３，シリンダヘッド１４内の動弁室３９を介して、吸気通路１９（吸気系）に還元し、燃焼室１８内で再燃焼させる、ブローバイガス還元装置（ＰＣＶ装置）４１が設けられている。
【００３１】
前記ブローバイガス還元装置４１は、クランクケース３８の内部とシリンダヘッド１４内部と連通させる連通路４３ａと、シリンダヘッド１４内の動弁室３９とスロットルバルブ２１よりも下流側の吸気通路１９（吸気系）とを連通させる還元管路４３ｂと、シリンダヘッド１４内の動弁室３９とスロットルバルブ２１よりも上流側の吸気通路１９（吸気系）とを連通させる空気導入管路４３ｃと、前記還元管路４３ｂに介装される流量制御バルブ（ＰＣＶバルブ）４４とを備える。
【００３２】
前記流量制御バルブ４４は、スプリングによって閉弁方向に付勢される電磁弁であり、電磁コイルへの通電制御によって開弁方向に作用する電磁力を制御することで、開度が変更可能に構成されており、前記流量制御バルブ（ＰＣＶバルブ）４４の開度を調整することで、還元管路４３ｂを介して内燃機関１１の吸気系に吸入されるブローバイガスと空気との混合ガスの流量が制御される。
【００３３】
尚、空気導入管路４３ｃによって、スロットルバルブ２１よりも上流側の吸気通路１９（吸気系）とクランクケース３８の内部とを直接連通させることができる。
【００３４】
前記ブローバイガス還元装置４１によって、ブローバイガスがそのまま大気に開放され、大気汚染の原因となることが防止され、また、クランクケース３８内を換気することで、ブローバイガスに因る機関オイル（潤滑油）の劣化が抑制される。
【００３５】
また、内燃機関１１の運転状態を含む車両の各部の状態を検出するために、クランク角センサ５１、水温センサ５２、エアフロメータ５３、スロットルセンサ５４、アクセルセンサ５５、空燃比センサ５６、触媒温度センサ５７等のセンサが設けられている。
【００３６】
前記クランク角センサ５１は、クランクシャフト１７が一定角度だけ回転する毎にパルス信号を発生し、このパルス信号は、クランクシャフト１７の回転角度の算出や、機関回転速度ＮＥの算出に用いられる。
【００３７】
前記水温センサ５２は、内燃機関１１のウォータジャケット内の冷却水の温度（冷却水温度ＴＨＷ）を検出し、エアフローセンサ５３は、吸気通路１９を流れる空気の流量（吸入空気流量ＧＡ）を検出する。
【００３８】
前記スロットルセンサ５４は、スロットルバルブ２１の開度（スロットル開度）を検出し、アクセルセンサ５５は、運転者によるアクセルペダル２３の踏込み量（アクセル開度）を検出する。
【００３９】
前記空燃比センサ５６は、触媒コンバータ２６よりも上流側の排気通路２４に設けられ、燃焼室１８内の混合気の空燃比と密接な関係にある排気中の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサであり、理論空燃比を境に出力が急変することで理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出するセンサ（ストイキセンサ）、又は、排気空燃比に対応する出力を発生することで空燃比をリニアに検出するセンサである。
【００４０】
前記触媒温度センサ５７は、触媒コンバータ２６に内蔵される排気浄化触媒２５の温度を検出する。
【００４１】
また、電子制御装置６１が設けられており、この電子制御装置６１は、前記各種センサ５１〜５６からの信号に基づいて、内燃機関１１の各部を制御する。
【００４２】
前記電子制御装置６１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭなどを備えたマイクロコンピュータを含んで構成され、前記ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて、内燃機関１１の運転や車両の走行に係る各種制御を実行する。
【００４３】
前記電子制御装置６１が行う制御としては、アクチュエータ２２の駆動制御（スロットル制御）、燃料噴射弁３３の駆動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ３４の駆動制御（点火時期制御）、前記流量制御バルブ（ＰＣＶバルブ）４４の駆動制御（ブローバイガス流量制御）などがある。
【００４４】
前記スロットル制御においては、アクセルセンサ５５で検出されるアクセルペダル２３の踏み込み量やクランク角センサ５１からの信号に基づいて検出される機関回転速度ＮＥに基づいて、スロットル開度の制御目標値（目標スロットル開度）を算出する。
【００４５】
そして、電子制御装置６１は、スロットルセンサ５４で検出される実際のスロットル開度が上記目標スロットル開度に近づくように、アクチュエータ２２の操作量を演算して出力する、スロットル開度のフィードバック制御を行う。
【００４６】
また、燃料噴射制御においては、下式（１）に従って燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵを算出し、該燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵに基づき、燃料噴射弁３３に対する通電を制御する。
【００４７】
ＴＡＵ＝ＴＢ・（１＋ＦＡＦ＋ｋＷ＋ｋＫ）…（１）
式（１）において、ＴＢは基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）、ＦＡＦは空燃比フィードバック補正係数、ｋＷは暖機増量補正係数、ｋＫはその他の補正係数をそれぞれに表している。
【００４８】
前記基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢは、空燃比を目標空燃比とするのに必要な噴射量（噴射時間）であり、機関運転状態、例えば吸入空気量ＧＡ及び機関回転数ＮＥの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００４９】
前記空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるためのものであり、空燃比センサ５６により検出される実際の空燃比と目標空燃比との比較に基づいて算出される。
【００５０】
尚、この空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、零（初期値）を中心として変動し、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦによって前記基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢを補正する必要がない場合（オープン制御状態）においては零に維持される。
【００５１】
前記暖機増量補正係数ｋＷは、冷間運転時に燃料噴射量（燃料噴射時間）を増量補正するためのものであり、前記暖機増量補正係数ｋＷは、冷却水温度ＴＨＷが高くなるに従ってより小さい値に設定され、設定温度以上になると、すなわち冷間運転時でなくなると（暖機完了後は）零に保持される。
【００５２】
その他の補正係数ｋＫは、始動時増量補正係数、加速時増量補正係数などをひとまとめにして表したものであり、始動時や加速状態でなく前記基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢを補正する必要がない場合には零に維持される。
【００５３】
また、点火時期制御においては、機関負荷を表す前記基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢ及び機関回転速度ＮＥに基づいて点火時期の制御目標値（目標点火時期）を算出し、イグナイタ３６を制御することにより前記目標点火時期において点火プラグ３４による点火動作を行わせる。
【００５４】
次に、電子制御装置６１によるブローバイガス流量制御、換言すれば、前記流量制御バルブ４４の開度（還元管路４３ｂの開口面積）を制御する制御手段としての機能を、図２のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００５５】
尚、本実施形態において、前記流量制御バルブ４４の開度によって還元管路４３ｂの開口面積が変化し、流量制御バルブ４４の開度の減少は、還元管路４３ｂの開口面積の減少を示す。
【００５６】
まず、ステップＳ１００では、吸気管負圧の検出を行う。ここで、機関負荷を示す基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢと機関回転速度ＮＥとから、吸気管負圧を推定することができ、また、スロットルバルブ２１の下流の圧力を検出するブーストセンサを設け、該ブーストセンサで吸気管負圧を検出させることができる。
【００５７】
ステップＳ２００では、前記ステップＳ１００で検出した吸気管負圧に基づいて、前記流量制御バルブ４４の目標開度を算出する。
【００５８】
図３に示すように、高負荷時ほど（吸気管負圧が小さいほど）ブローバイガスの発生量が多くなり、低負荷時ほど（吸気管負圧が大きいほど）ブローバイガスの発生量が少なくなるため、係る特性に合わせてブローバイガスと空気との混合ガスの流量を制御すべく、前記流量制御バルブ４４の目標開度が設定される。
【００５９】
ステップＳ３００では、前記触媒温度センサ５７からの出力信号に基づいて、触媒コンバータ２６に内蔵される排気浄化触媒２５の温度ＴＣＡＴを検出する。
【００６０】
尚、温度検出手段として触媒温度センサ５７を用いる代わりに、触媒温度ＴＣＡＴに相関する機関運転状態、例えば機関負荷及び機関回転速度ＮＥに基づいて、前記電子制御装置６１が触媒温度を推定する構成とすることができる。
【００６１】
具体的には、機関負荷及び機関回転速度ＮＥで区分される運転領域毎に触媒温度を設定したマップを予め記憶し、前記マップからそのときの機関負荷及び機関回転速度ＮＥに対応する触媒温度を検索させることができる。
【００６２】
また、排気浄化触媒２５の下流側における排気温度を検出し、該排気温度から触媒温度ＴＣＡＴを推定することができる。
【００６３】
上記のように、機関運転状態から触媒温度ＴＣＡＴを推定演算させる場合には、触媒温度ＴＣＡＴに相関する機関運転状態を検出するセンサ及び前記機関運転状態に基づき触媒温度を演算する電子制御装置６１の演算機能が、温度検出手段に相当することになる。
【００６４】
ステップＳ４００では、前記ステップＳ３００で検出した排気浄化触媒２５の温度ＴＣＡＴが、設定温度Ｔ１よりも高いか否かを判断する。
【００６５】
前記設定温度Ｔ１は、触媒温度ＴＣＡＴが排気浄化触媒２５の熱劣化を生じさせるほどに高いか否かを判断するための閾値であり、例えば、排気浄化触媒２５の耐熱温度（許容最高温度）や、耐熱温度よりも余裕分だけ低い温度に設定される。
【００６６】
従って、触媒温度ＴＣＡＴが前記設定温度Ｔ１よりも高い場合には、排気浄化触媒２５の熱劣化が生じるか又は熱劣化が生じる可能性が高い高温条件であるのに対し、触媒温度ＴＣＡＴが前記設定温度Ｔ１以下の場合には、排気浄化触媒２５の熱劣化が発生することがないか又は熱劣化が発生する可能性が低いから、設定温度Ｔ１よりも高い状態を速やかに設定温度Ｔ１以下の状態に移行させることが、排気浄化触媒２５の保護のために要求される。
【００６７】
触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高い高温領域に含まれる場合にはステップＳ９００へ進み、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下の低温領域に含まれる場合には、ステップＳ５００へ進む。
【００６８】
ステップＳ５００では、初期値が零に設定される流量補正フラグＦの判別を行う。
【００６９】
前記流量補正フラグＦは、後述するように、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高くなって、前記流量制御バルブ４４の開度が補正された場合に、「１」に設定されるようになっており、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下の状態が継続していれば、零を保持する。
【００７０】
ステップＳ５００で流量補正フラグＦが零であると判断されると、ステップＳ８００へ進み、流量制御バルブ４４の開度が、前記ステップＳ２００において吸気管負圧に基づいて算出した目標開度になるように、流量制御バルブ４４の通電（デューティ制御信号）を制御する。
【００７１】
一方、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下の状態から温度上昇して、設定温度Ｔ１よりも高くなり、ステップＳ９００へ進むと、ステップＳ２００において吸気管負圧に基づいて演算した流量制御バルブ４４の目標開度を減少補正するための補正係数（0＜補正係数＜1.0）を演算する。
【００７２】
前記補正係数は予め記憶された一定値とすることができると共に、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高いほどより小さい値（開度をより大きく減少補正する値）とすることができる。
【００７３】
前記補正係数として一定値を用いる場合には、触媒温度ＴＣＡＴを設定温度Ｔ１以下に低下させるために要求される減少補正分を、予め実験或いはシミュレーションに基づいて求めておき、これを定数として記憶させておく。
【００７４】
但し、前記補正係数によって目標開度を減少補正した結果、流量制御バルブ４４を通過するガス流量が、そのときのブローバイガスの発生量を下回らないように制限し、ブローバイガスがクランクケース３８内に蓄積されて内圧が上がることがないようにすることが好ましい。
【００７５】
ステップＳ１０００では、ステップＳ２００で吸気管負圧に基づいて演算した目標開度に、前記補正係数を乗算することで、ステップＳ２００で吸気管負圧に基づいて演算した目標開度をより小さい開度に減少補正する。
【００７６】
上記ステップＳ３００，ステップＳ４００，ステップＳ９００，ステップＳ１０００の処理が、排気浄化触媒２５の温度に基づいて流量制御バルブ４４の開度を減少補正する補正手段に相当する。
【００７７】
ここで、前記補正係数の乗算処理に代えて、目標開度から予め記憶された減少補正分だけ減算する処理を行わせ、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高い状態が継続する場合には、前記減少補正分の減算処理を繰り返すことで、徐々に流量制御バルブ４４の開度をより小さい開度に変化させることができる。
【００７８】
ステップＳ１１００では、前記流量補正フラグＦに、流量制御バルブ４４の目標開度の減少補正状態であることを示す「１」を設定する。
【００７９】
そして、ステップＳ１２００では、ステップＳ１０００で補正した目標開度に基づいて、前記流量制御バルブ４４の通電（制御デューティ信号）を制御する。
【００８０】
前記流量制御バルブ４４の開度を減少補正すると、この開度減少分だけブローバイガスと共に吸気系に吸入される空気量が減ることで、燃料噴射量に対する空気量が減り、機関１１の燃焼室１８に導入される混合気の空燃比を濃化（リッチ化）させることになる。
【００８１】
尚、前記流量制御バルブ４４の開度を減少補正する場合には、前記空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを零にクランプすることで、流量制御バルブ４４の開度の減少補正によって濃化（リッチ化）した空燃比が目標空燃比に戻されることがないようにする。
【００８２】
また、上記のように、流量制御バルブ４４の開度の減少補正によって空燃比を濃化（リッチ化）させるので、触媒温度を抑制するための燃料噴射量の増量補正は行われないようにしてある。
【００８３】
混合気の空燃比が濃化（リッチ化）すると、排気ガス中の未燃焼成分（ＨＣ）が増えることで、排気浄化触媒２５の周囲が還元雰囲気となり、未燃焼成分（ＨＣ）の酸化反応が抑制されると共に、吸熱反応であるＮＯｘの還元反応が促進され、触媒温度ＴＣＡＴが低下することになる。
【００８４】
従って、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高い場合に、流量制御バルブ４４の開度を絞る（減少補正する）ことで、触媒温度ＴＣＡＴを減少変化させて設定温度Ｔ１以下にまで低下させることができ、これにより、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高い状態を速やかに解消させて、排気浄化触媒２５の熱劣化の発生を抑制することができる。
【００８５】
燃料噴射弁３３からの噴射量を増量補正することで空燃比を濃化（リッチ化）させ、触媒温度ＴＣＡＴの低下を図る場合には、燃料の消費量が増えてしまうが、ブローバイガス中の未燃ガスは、燃料噴射弁３３から噴射させた燃料のうち燃焼されなかったものであるから、この未燃ガスの還元によって空燃比を濃化（リッチ化）させることは燃料の消費量を増やすことにならず、触媒温度ＴＣＡＴの低下を、燃料の消費量を増やすことなく実現できる。
【００８６】
また、燃料噴射量を増量補正せずに、スロットル開度を絞ることで吸入空気量を減少させて空燃比を濃化（リッチ化）させ、これによって触媒温度ＴＣＡＴの低下を図る場合には、ポピングロスが増大し、内燃機関１１の熱効率が低下させてしまうが、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正であれば、ポピングロスを増やすことはなく、熱効率の低下は抑制される。
【００８７】
更に、前記流量制御バルブ４４の開度を絞って、流量制御バルブ４４の通過流量を減少させれば、ブローバイガスと共に吸気系に吸入されるオイル量も減り、燃焼状態が改善される結果、点火時期の進角補正が可能となる。
【００８８】
従って、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御と共に、点火時期の進角補正によって排気温度を低下させる処理を行い、触媒温度ＴＣＡＴの低下をより促進させることができる。
【００８９】
尚、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御によって、触媒温度ＴＣＡＴを設定温度Ｔ１以下に応答良く低下させることができない場合に、追加の処理として、点火時期の進角補正や燃料噴射量の増量を併用することができる。
【００９０】
例えば、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御を開始してから所定時間が経過しても触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下にならなかった場合や、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御を開始した後の触媒温度ＴＣＡＴの減少速度が所定速度に達していない場合に、点火時期の進角補正及び／又は燃料噴射量の増量を開始させることができる。
【００９１】
上記の燃料噴射量の増量補正は、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御による空燃比の濃化（リッチ化）による不足分を補うことになるので、燃料噴射量の増量補正のみで触媒温度の低下を図る場合に比べて、燃料消費量を節約することができる。
【００９２】
前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御によって、ステップＳ４００で触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下にまで低下したと判断されるようになると、ステップＳ５００へ進むが、前記ステップＳ１１００で前記流量補正フラグＦに「１」を設定されているので、ステップＳ５００からステップＳ６００に進むことになる。
【００９３】
ステップＳ６００では、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２（＜設定温度Ｔ１）以下に低下したか否かを判断する。
【００９４】
そして、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２よりも高い場合には、ステップＳ９００へ進み、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御を継続させ、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２以下になると、ステップＳ６００からステップＳ７００へ進んで、前記流量補正フラグＦを零にリセットし、ステップＳ８００に進む。
【００９５】
ステップＳ７００からステップＳ８００に進んだ場合には、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御をキャンセルし、ステップＳ２００で算出した目標開度に基づいて前記流量制御バルブ４４を制御する。
【００９６】
すなわち、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高くなると、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御を開始し、該補正制御によって触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下になってもそのまま補正制御を継続させ、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２以下になって初めて補正制御を停止させる。
【００９７】
上記設定温度Ｔ１，Ｔ２によって補正制御の開始・停止を判断して、補正制御にヒステリシス特性を持たせることで、補正制御の開始・停止が繰り返されること（制御のハンチング）が抑制されるようにしてあり、設定温度Ｔ１と設定温度Ｔ２との差は、過剰な開度補正制御を回避しつつハンチングを防止できるように適合される。
【００９８】
図４は、図２のフローチャートに示すブローバイガス流量制御ルーチンを実行した場合の触媒温度ＴＣＡＴ、流量制御バルブ４４の開度、流量補正フラグＦの変化を示すタイミングチャートである。
【００９９】
図４において、時刻ｔ１の時点では、触媒温度ＴＣＡＴは設定温度Ｔ１以下であるため、流量制御バルブ４４の目標開度は減少補正されず、また、流量補正フラグＦは零を保持する。
【０１００】
一方、前記時刻ｔ１から時刻ｔ２に至るまでの間で、触媒温度ＴＣＡＴが上昇し、時刻ｔ２の時点で、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高いと判断されると、該判断に基づいて流量制御バルブ４４の開度の減少補正が開始され、かつ、流量補正フラグＦは１に設定される。
【０１０１】
前記流量制御バルブ４４の開度の減少補正により、時刻ｔ３の時点では、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下にまで低下しているが、この時刻ｔ３の時点では、補正制御はキャンセルされず、流量補正フラグＦも「１」を保持する。
【０１０２】
そして、時刻ｔ４で触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２（＜設定温度Ｔ１）以下になったと判断されると、流量制御バルブ４４の目標開度の減少補正がキャンセルされると共に、流量補正フラグＦは零にリセットされ、その後、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高くなるまでは、開度補正の停止状態及び流量補正フラグＦ＝０の状態を保持する。
【０１０３】
尚、上記実施形態では、固定の設定温度Ｔ１と触媒温度ＴＣＡＴとの比較に基づいて、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御の開始を判断させるようにしたが、例えば、触媒温度ＴＣＡＴの上昇速度が速い場合には、設定温度Ｔ１をより低い温度に補正することで、より低い触媒温度ＴＣＡＴから前記補正制御を開始させることができる。
【０１０４】
上記構成とすれば、補正制御が実際の触媒温度ＴＣＡＴを変化させるまでの遅れ時間によって、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１を大きく上回るようになることを抑制できる。
【０１０５】
また、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高いと判断された場合に、流量制御バルブ４４の開度を減少補正し、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下であると判断された場合に、前記開度補正をキャンセルすることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１１…内燃機関、１３…シリンダブロック、１４シリンダヘッド、１８…燃焼室、１９…吸気通路、２４…排気通路、２５…排気浄化触媒、２６…触媒コンバータ、４１…ブローバイガス還元装置（ＰＣＶ装置）、４３ａ…連通路、４３ｂ…還元管路、４３ｃ…空気導入管路、４４…流量制御バルブ（ＰＣＶバルブ）、５７…触媒温度センサ（温度検出手段）、６１…電子制御装置（制御手段、補正手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関において、ブローバイガスを吸気系に還元するブローバイガス還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃焼室からピストンとシリンダ壁の間隙を通ってクランクケース内に漏れ出るガスであるブローバイガスを吸気系に還元するＰＣＶ装置が知られている。
【０００３】
ここで、ＰＣＶとは、「Positive Crankcase Ventilation」の略であり、ＰＣＶ装置とは、ブローバイガス還元装置を意味する。
【０００４】
前記ブローバイガス還元装置に関し、特許文献１には、内燃機関の排気系に設けられる排気浄化触媒が活性化したと判定された時に、前記排気浄化触媒にブローバイガスを供給し、ブローバイガスに含まれるＨＣ（炭化水素類）を還元剤として用いてＮＯｘを還元処理させる排気ガス浄化装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ＮＯｘ吸蔵機能を有する排気浄化触媒の温度が耐熱温度よりも高い場合に、燃料噴射量の増量によって前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの排気空燃比をリッチ化し、これにより前記排気浄化触媒の熱劣化を防止する排気浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−８３３１３号公報
【特許文献２】特開２００１−６５３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されるように、排気浄化触媒の温度上昇に対して燃料噴射量を増量すると、燃料の消費量が増えてしまうという問題が発生する。
【０００８】
一方、スロットル開度を絞って吸入空気量を減らすことで、排気空燃比をリッチ化する場合、ポンピングロスの増加によって、内燃機関の熱効率が低下するという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、排気浄化触媒の温度上昇を制御するための排気空燃比のリッチ化を、燃料噴射量及びスロットル開度の補正を行うことなく行える、ブローバイガス還元装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明に係るブローバイガス還元装置は、排気系に排気浄化触媒が設けられる内燃機関において、ブローバイガスを、流量制御バルブが設けられるブローバイガス還元管路を介して吸気系に還元する装置であり、前記排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、前記流量制御バルブの開度を減少補正するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
上記発明によると、排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、流量制御バルブの開度を減少補正することで、燃料噴射量やスロットル開度を補正することなく、換言すれば、燃料消費量やポンピングロスを増大させることなく、排気空燃比をリッチ化でき、排気浄化触媒の温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のブローバイガス還元装置の一実施形態についてその構成を示す略図である。
【図２】電子制御装置によって行われる「ブローバイガス流量制御ルーチン」の手順を示すフローチャートである。
【図３】吸気管負圧とブローバイガスの発生量との相関を示す図である。
【図４】前記「ブローバイガス流量制御ルーチン」を実行した場合について、触媒温度ＴＣＡＴ、流量制御バルブの開度、流量補正フラグの変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本願発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１に示す内燃機関（ガソリンエンジン）１１は、車両に対して動力源として搭載される機関である。
【００１５】
この内燃機関１１は、複数のシリンダ１２が形成されたシリンダブロック１３と、前記シリンダブロック１３に取付けられたシリンダヘッド１４とを備えている。
【００１６】
各シリンダ１２には、往復動可能にピストン１５がそれぞれ収容され、前記各ピストン１５は、それぞれコネクティングロッド１６を介して、内燃機関１１の出力軸であるクランクシャフト１７に連結されている。
【００１７】
各シリンダ１２の燃焼室１８には、空気を燃焼室１８内に導くための吸気通路１９が接続されている。
【００１８】
前記吸気通路１９には、バタフライ式のスロットルバルブ２１が回動可能に設けられており、前記スロットルバルブ２１の回転軸に連結された電動モータ等のアクチュエータ２２は、スロットルバルブ２１を回動させ、スロットルバルブ２１の開度が変化することで、内燃機関１１の吸入空気流量ＧＡが変化する。
【００１９】
また、各シリンダ１２の燃焼室１８には、燃焼ガスを内燃機関１１の外部へ排出するための排気通路２４が接続されており、前記排気通路２４には、排気浄化触媒２５を内蔵した触媒コンバータ２６が設けられている。
【００２０】
前記排気浄化触媒２５は、触媒反応によって、排気中の有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなど）を無害な成分（ＣＯ2，Ｈ2Ｏ，Ｎ2など）に変換する装置であり、例えば、三元触媒やＮＯｘ吸蔵機能を有する触媒などの公知の触媒装置である。
【００２１】
上記シリンダヘッド１４には、前記吸気通路１９の前記燃焼室１８に対する接続部を開閉する吸気バルブ２８と、前記排気通路２４の前記燃焼室１８に対する接続部を開閉する排気バルブ２９とが、シリンダ１２毎に設けられている。
【００２２】
前記吸気バルブ２８及び排気バルブ２９は、バルブスプリング２７により閉弁方向に付勢されており、前記吸気バルブ２８は、クランクシャフト１７によって回転駆動される吸気カムシャフト３１によって押し下げられることで開弁し、また、前記排気バルブ２９は、クランクシャフト１７によって回転駆動される排気カムシャフト３２によって押し下げられることで開弁する。
【００２３】
前記吸気通路１９には、燃料噴射弁３３が各シリンダ１２に対応して取り付けられ、前記燃料噴射弁３３から噴射された燃料は、吸気通路１９を流れる吸入空気と共に、吸気行程において、開弁される前記吸気バルブ２８を介して燃焼室１８内に吸引される。
【００２４】
尚、前記燃料噴射弁３３は、開弁時間に比例する量の燃料を噴射する。また、燃料噴射弁３３が、燃焼室１８内へ直接燃料を噴射する直噴式の燃料噴射システムを用いることができる。
【００２５】
シリンダ１２毎に設けられる点火プラグ３４は、前記シリンダヘッド１４に取り付けられ、各点火プラグ３４は、点火コイル３５を介してイグナイタ３６に接続されている。
【００２６】
前記点火コイル３５は、イグナイタ３６からの点火信号に基づき高電圧を出力し、該高電圧が各点火プラグ３４に印加されることで、各点火プラグ３４は火花を発生する。
【００２７】
そして、燃焼室１８内の燃料は、前記点火プラグ３４の火花放電によって着火されて燃焼し、該燃焼によって生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、ピストン１５の往復運動が、コネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７に伝達されることで、クランクシャフト１７が回転駆動され、内燃機関１１の駆動力（トルク）が得られる。
【００２８】
上記内燃機関１１では、圧縮行程及び膨張行程で、燃焼室１８内のガスが燃料と共に、ピストンリング３７とシリンダ１２の壁面（シリンダボア）との隙間や、ピストンリング３７とピストン１５との隙間を通り、クランクシャフト１７が収容されるクランクケース３８内に漏出する。
【００２９】
上記のクランクケース３８内に漏出するガスはブローバイガスと呼ばれ、該ブローバイガスが大気中に放出されると大気汚染の原因となり、また、前記ブローバイガスは、機関オイル（潤滑油）を劣化させる原因となる。
【００３０】
そこで、前記内燃機関１１には、前記ブローバイガスを空気と共に、クランクケース３８，シリンダブロック１３，シリンダヘッド１４内の動弁室３９を介して、吸気通路１９（吸気系）に還元し、燃焼室１８内で再燃焼させる、ブローバイガス還元装置（ＰＣＶ装置）４１が設けられている。
【００３１】
前記ブローバイガス還元装置４１は、クランクケース３８の内部とシリンダヘッド１４内部と連通させる連通路４３ａと、シリンダヘッド１４内の動弁室３９とスロットルバルブ２１よりも下流側の吸気通路１９（吸気系）とを連通させる還元管路４３ｂと、シリンダヘッド１４内の動弁室３９とスロットルバルブ２１よりも上流側の吸気通路１９（吸気系）とを連通させる空気導入管路４３ｃと、前記還元管路４３ｂに介装される流量制御バルブ（ＰＣＶバルブ）４４とを備える。
【００３２】
前記流量制御バルブ４４は、スプリングによって閉弁方向に付勢される電磁弁であり、電磁コイルへの通電制御によって開弁方向に作用する電磁力を制御することで、開度が変更可能に構成されており、前記流量制御バルブ（ＰＣＶバルブ）４４の開度を調整することで、還元管路４３ｂを介して内燃機関１１の吸気系に吸入されるブローバイガスと空気との混合ガスの流量が制御される。
【００３３】
尚、空気導入管路４３ｃによって、スロットルバルブ２１よりも上流側の吸気通路１９（吸気系）とクランクケース３８の内部とを直接連通させることができる。
【００３４】
前記ブローバイガス還元装置４１によって、ブローバイガスがそのまま大気に開放され、大気汚染の原因となることが防止され、また、クランクケース３８内を換気することで、ブローバイガスに因る機関オイル（潤滑油）の劣化が抑制される。
【００３５】
また、内燃機関１１の運転状態を含む車両の各部の状態を検出するために、クランク角センサ５１、水温センサ５２、エアフロメータ５３、スロットルセンサ５４、アクセルセンサ５５、空燃比センサ５６、触媒温度センサ５７等のセンサが設けられている。
【００３６】
前記クランク角センサ５１は、クランクシャフト１７が一定角度だけ回転する毎にパルス信号を発生し、このパルス信号は、クランクシャフト１７の回転角度の算出や、機関回転速度ＮＥの算出に用いられる。
【００３７】
前記水温センサ５２は、内燃機関１１のウォータジャケット内の冷却水の温度（冷却水温度ＴＨＷ）を検出し、エアフローセンサ５３は、吸気通路１９を流れる空気の流量（吸入空気流量ＧＡ）を検出する。
【００３８】
前記スロットルセンサ５４は、スロットルバルブ２１の開度（スロットル開度）を検出し、アクセルセンサ５５は、運転者によるアクセルペダル２３の踏込み量（アクセル開度）を検出する。
【００３９】
前記空燃比センサ５６は、触媒コンバータ２６よりも上流側の排気通路２４に設けられ、燃焼室１８内の混合気の空燃比と密接な関係にある排気中の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサであり、理論空燃比を境に出力が急変することで理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出するセンサ（ストイキセンサ）、又は、排気空燃比に対応する出力を発生することで空燃比をリニアに検出するセンサである。
【００４０】
前記触媒温度センサ５７は、触媒コンバータ２６に内蔵される排気浄化触媒２５の温度を検出する。
【００４１】
また、電子制御装置６１が設けられており、この電子制御装置６１は、前記各種センサ５１〜５６からの信号に基づいて、内燃機関１１の各部を制御する。
【００４２】
前記電子制御装置６１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭなどを備えたマイクロコンピュータを含んで構成され、前記ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて、内燃機関１１の運転や車両の走行に係る各種制御を実行する。
【００４３】
前記電子制御装置６１が行う制御としては、アクチュエータ２２の駆動制御（スロットル制御）、燃料噴射弁３３の駆動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ３４の駆動制御（点火時期制御）、前記流量制御バルブ（ＰＣＶバルブ）４４の駆動制御（ブローバイガス流量制御）などがある。
【００４４】
前記スロットル制御においては、アクセルセンサ５５で検出されるアクセルペダル２３の踏み込み量やクランク角センサ５１からの信号に基づいて検出される機関回転速度ＮＥに基づいて、スロットル開度の制御目標値（目標スロットル開度）を算出する。
【００４５】
そして、電子制御装置６１は、スロットルセンサ５４で検出される実際のスロットル開度が上記目標スロットル開度に近づくように、アクチュエータ２２の操作量を演算して出力する、スロットル開度のフィードバック制御を行う。
【００４６】
また、燃料噴射制御においては、下式（１）に従って燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵを算出し、該燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵに基づき、燃料噴射弁３３に対する通電を制御する。
【００４７】
ＴＡＵ＝ＴＢ・（１＋ＦＡＦ＋ｋＷ＋ｋＫ）…（１）
式（１）において、ＴＢは基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）、ＦＡＦは空燃比フィードバック補正係数、ｋＷは暖機増量補正係数、ｋＫはその他の補正係数をそれぞれに表している。
【００４８】
前記基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢは、空燃比を目標空燃比とするのに必要な噴射量（噴射時間）であり、機関運転状態、例えば吸入空気量ＧＡ及び機関回転数ＮＥの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００４９】
前記空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるためのものであり、空燃比センサ５６により検出される実際の空燃比と目標空燃比との比較に基づいて算出される。
【００５０】
尚、この空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、零（初期値）を中心として変動し、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦによって前記基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢを補正する必要がない場合（オープン制御状態）においては零に維持される。
【００５１】
前記暖機増量補正係数ｋＷは、冷間運転時に燃料噴射量（燃料噴射時間）を増量補正するためのものであり、前記暖機増量補正係数ｋＷは、冷却水温度ＴＨＷが高くなるに従ってより小さい値に設定され、設定温度以上になると、すなわち冷間運転時でなくなると（暖機完了後は）零に保持される。
【００５２】
その他の補正係数ｋＫは、始動時増量補正係数、加速時増量補正係数などをひとまとめにして表したものであり、始動時や加速状態でなく前記基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢを補正する必要がない場合には零に維持される。
【００５３】
また、点火時期制御においては、機関負荷を表す前記基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢ及び機関回転速度ＮＥに基づいて点火時期の制御目標値（目標点火時期）を算出し、イグナイタ３６を制御することにより前記目標点火時期において点火プラグ３４による点火動作を行わせる。
【００５４】
次に、電子制御装置６１によるブローバイガス流量制御、換言すれば、前記流量制御バルブ４４の開度（還元管路４３ｂの開口面積）を制御する制御手段としての機能を、図２のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００５５】
尚、本実施形態において、前記流量制御バルブ４４の開度によって還元管路４３ｂの開口面積が変化し、流量制御バルブ４４の開度の減少は、還元管路４３ｂの開口面積の減少を示す。
【００５６】
まず、ステップＳ１００では、吸気管負圧の検出を行う。ここで、機関負荷を示す基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）ＴＢと機関回転速度ＮＥとから、吸気管負圧を推定することができ、また、スロットルバルブ２１の下流の圧力を検出するブーストセンサを設け、該ブーストセンサで吸気管負圧を検出させることができる。
【００５７】
ステップＳ２００では、前記ステップＳ１００で検出した吸気管負圧に基づいて、前記流量制御バルブ４４の目標開度を算出する。
【００５８】
図３に示すように、高負荷時ほど（吸気管負圧が小さいほど）ブローバイガスの発生量が多くなり、低負荷時ほど（吸気管負圧が大きいほど）ブローバイガスの発生量が少なくなるため、係る特性に合わせてブローバイガスと空気との混合ガスの流量を制御すべく、前記流量制御バルブ４４の目標開度が設定される。
【００５９】
ステップＳ３００では、前記触媒温度センサ５７からの出力信号に基づいて、触媒コンバータ２６に内蔵される排気浄化触媒２５の温度ＴＣＡＴを検出する。
【００６０】
尚、温度検出手段として触媒温度センサ５７を用いる代わりに、触媒温度ＴＣＡＴに相関する機関運転状態、例えば機関負荷及び機関回転速度ＮＥに基づいて、前記電子制御装置６１が触媒温度を推定する構成とすることができる。
【００６１】
具体的には、機関負荷及び機関回転速度ＮＥで区分される運転領域毎に触媒温度を設定したマップを予め記憶し、前記マップからそのときの機関負荷及び機関回転速度ＮＥに対応する触媒温度を検索させることができる。
【００６２】
また、排気浄化触媒２５の下流側における排気温度を検出し、該排気温度から触媒温度ＴＣＡＴを推定することができる。
【００６３】
上記のように、機関運転状態から触媒温度ＴＣＡＴを推定演算させる場合には、触媒温度ＴＣＡＴに相関する機関運転状態を検出するセンサ及び前記機関運転状態に基づき触媒温度を演算する電子制御装置６１の演算機能が、温度検出手段に相当することになる。
【００６４】
ステップＳ４００では、前記ステップＳ３００で検出した排気浄化触媒２５の温度ＴＣＡＴが、設定温度Ｔ１よりも高いか否かを判断する。
【００６５】
前記設定温度Ｔ１は、触媒温度ＴＣＡＴが排気浄化触媒２５の熱劣化を生じさせるほどに高いか否かを判断するための閾値であり、例えば、排気浄化触媒２５の耐熱温度（許容最高温度）や、耐熱温度よりも余裕分だけ低い温度に設定される。
【００６６】
従って、触媒温度ＴＣＡＴが前記設定温度Ｔ１よりも高い場合には、排気浄化触媒２５の熱劣化が生じるか又は熱劣化が生じる可能性が高い高温条件であるのに対し、触媒温度ＴＣＡＴが前記設定温度Ｔ１以下の場合には、排気浄化触媒２５の熱劣化が発生することがないか又は熱劣化が発生する可能性が低いから、設定温度Ｔ１よりも高い状態を速やかに設定温度Ｔ１以下の状態に移行させることが、排気浄化触媒２５の保護のために要求される。
【００６７】
触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高い高温領域に含まれる場合にはステップＳ９００へ進み、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下の低温領域に含まれる場合には、ステップＳ５００へ進む。
【００６８】
ステップＳ５００では、初期値が零に設定される流量補正フラグＦの判別を行う。
【００６９】
前記流量補正フラグＦは、後述するように、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高くなって、前記流量制御バルブ４４の開度が補正された場合に、「１」に設定されるようになっており、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下の状態が継続していれば、零を保持する。
【００７０】
ステップＳ５００で流量補正フラグＦが零であると判断されると、ステップＳ８００へ進み、流量制御バルブ４４の開度が、前記ステップＳ２００において吸気管負圧に基づいて算出した目標開度になるように、流量制御バルブ４４の通電（デューティ制御信号）を制御する。
【００７１】
一方、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下の状態から温度上昇して、設定温度Ｔ１よりも高くなり、ステップＳ９００へ進むと、ステップＳ２００において吸気管負圧に基づいて演算した流量制御バルブ４４の目標開度を減少補正するための補正係数（0＜補正係数＜1.0）を演算する。
【００７２】
前記補正係数は予め記憶された一定値とすることができると共に、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高いほどより小さい値（開度をより大きく減少補正する値）とすることができる。
【００７３】
前記補正係数として一定値を用いる場合には、触媒温度ＴＣＡＴを設定温度Ｔ１以下に低下させるために要求される減少補正分を、予め実験或いはシミュレーションに基づいて求めておき、これを定数として記憶させておく。
【００７４】
但し、前記補正係数によって目標開度を減少補正した結果、流量制御バルブ４４を通過するガス流量が、そのときのブローバイガスの発生量を下回らないように制限し、ブローバイガスがクランクケース３８内に蓄積されて内圧が上がることがないようにすることが好ましい。
【００７５】
ステップＳ１０００では、ステップＳ２００で吸気管負圧に基づいて演算した目標開度に、前記補正係数を乗算することで、ステップＳ２００で吸気管負圧に基づいて演算した目標開度をより小さい開度に減少補正する。
【００７６】
上記ステップＳ３００，ステップＳ４００，ステップＳ９００，ステップＳ１０００の処理が、排気浄化触媒２５の温度に基づいて流量制御バルブ４４の開度を減少補正する補正手段に相当する。
【００７７】
ここで、前記補正係数の乗算処理に代えて、目標開度から予め記憶された減少補正分だけ減算する処理を行わせ、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高い状態が継続する場合には、前記減少補正分の減算処理を繰り返すことで、徐々に流量制御バルブ４４の開度をより小さい開度に変化させることができる。
【００７８】
ステップＳ１１００では、前記流量補正フラグＦに、流量制御バルブ４４の目標開度の減少補正状態であることを示す「１」を設定する。
【００７９】
そして、ステップＳ１２００では、ステップＳ１０００で補正した目標開度に基づいて、前記流量制御バルブ４４の通電（制御デューティ信号）を制御する。
【００８０】
前記流量制御バルブ４４の開度を減少補正すると、この開度減少分だけブローバイガスと共に吸気系に吸入される空気量が減ることで、燃料噴射量に対する空気量が減り、機関１１の燃焼室１８に導入される混合気の空燃比を濃化（リッチ化）させることになる。
【００８１】
尚、前記流量制御バルブ４４の開度を減少補正する場合には、前記空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを零にクランプすることで、流量制御バルブ４４の開度の減少補正によって濃化（リッチ化）した空燃比が目標空燃比に戻されることがないようにする。
【００８２】
また、上記のように、流量制御バルブ４４の開度の減少補正によって空燃比を濃化（リッチ化）させるので、触媒温度を抑制するための燃料噴射量の増量補正は行われないようにしてある。
【００８３】
混合気の空燃比が濃化（リッチ化）すると、排気ガス中の未燃焼成分（ＨＣ）が増えることで、排気浄化触媒２５の周囲が還元雰囲気となり、未燃焼成分（ＨＣ）の酸化反応が抑制されると共に、吸熱反応であるＮＯｘの還元反応が促進され、触媒温度ＴＣＡＴが低下することになる。
【００８４】
従って、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高い場合に、流量制御バルブ４４の開度を絞る（減少補正する）ことで、触媒温度ＴＣＡＴを減少変化させて設定温度Ｔ１以下にまで低下させることができ、これにより、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高い状態を速やかに解消させて、排気浄化触媒２５の熱劣化の発生を抑制することができる。
【００８５】
燃料噴射弁３３からの噴射量を増量補正することで空燃比を濃化（リッチ化）させ、触媒温度ＴＣＡＴの低下を図る場合には、燃料の消費量が増えてしまうが、ブローバイガス中の未燃ガスは、燃料噴射弁３３から噴射させた燃料のうち燃焼されなかったものであるから、この未燃ガスの還元によって空燃比を濃化（リッチ化）させることは燃料の消費量を増やすことにならず、触媒温度ＴＣＡＴの低下を、燃料の消費量を増やすことなく実現できる。
【００８６】
また、燃料噴射量を増量補正せずに、スロットル開度を絞ることで吸入空気量を減少させて空燃比を濃化（リッチ化）させ、これによって触媒温度ＴＣＡＴの低下を図る場合には、ポピングロスが増大し、内燃機関１１の熱効率が低下させてしまうが、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正であれば、ポピングロスを増やすことはなく、熱効率の低下は抑制される。
【００８７】
更に、前記流量制御バルブ４４の開度を絞って、流量制御バルブ４４の通過流量を減少させれば、ブローバイガスと共に吸気系に吸入されるオイル量も減り、燃焼状態が改善される結果、点火時期の進角補正が可能となる。
【００８８】
従って、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御と共に、点火時期の進角補正によって排気温度を低下させる処理を行い、触媒温度ＴＣＡＴの低下をより促進させることができる。
【００８９】
尚、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御によって、触媒温度ＴＣＡＴを設定温度Ｔ１以下に応答良く低下させることができない場合に、追加の処理として、点火時期の進角補正や燃料噴射量の増量を併用することができる。
【００９０】
例えば、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御を開始してから所定時間が経過しても触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下にならなかった場合や、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御を開始した後の触媒温度ＴＣＡＴの減少速度が所定速度に達していない場合に、点火時期の進角補正及び／又は燃料噴射量の増量を開始させることができる。
【００９１】
上記の燃料噴射量の増量補正は、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御による空燃比の濃化（リッチ化）による不足分を補うことになるので、燃料噴射量の増量補正のみで触媒温度の低下を図る場合に比べて、燃料消費量を節約することができる。
【００９２】
前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御によって、ステップＳ４００で触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下にまで低下したと判断されるようになると、ステップＳ５００へ進むが、前記ステップＳ１１００で前記流量補正フラグＦに「１」を設定されているので、ステップＳ５００からステップＳ６００に進むことになる。
【００９３】
ステップＳ６００では、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２（＜設定温度Ｔ１）以下に低下したか否かを判断する。
【００９４】
そして、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２よりも高い場合には、ステップＳ９００へ進み、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御を継続させ、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２以下になると、ステップＳ６００からステップＳ７００へ進んで、前記流量補正フラグＦを零にリセットし、ステップＳ８００に進む。
【００９５】
ステップＳ７００からステップＳ８００に進んだ場合には、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御をキャンセルし、ステップＳ２００で算出した目標開度に基づいて前記流量制御バルブ４４を制御する。
【００９６】
すなわち、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高くなると、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御を開始し、該補正制御によって触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下になってもそのまま補正制御を継続させ、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２以下になって初めて補正制御を停止させる。
【００９７】
上記設定温度Ｔ１，Ｔ２によって補正制御の開始・停止を判断して、補正制御にヒステリシス特性を持たせることで、補正制御の開始・停止が繰り返されること（制御のハンチング）が抑制されるようにしてあり、設定温度Ｔ１と設定温度Ｔ２との差は、過剰な開度補正制御を回避しつつハンチングを防止できるように適合される。
【００９８】
図４は、図２のフローチャートに示すブローバイガス流量制御ルーチンを実行した場合の触媒温度ＴＣＡＴ、流量制御バルブ４４の開度、流量補正フラグＦの変化を示すタイミングチャートである。
【００９９】
図４において、時刻ｔ１の時点では、触媒温度ＴＣＡＴは設定温度Ｔ１以下であるため、流量制御バルブ４４の目標開度は減少補正されず、また、流量補正フラグＦは零を保持する。
【０１００】
一方、前記時刻ｔ１から時刻ｔ２に至るまでの間で、触媒温度ＴＣＡＴが上昇し、時刻ｔ２の時点で、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高いと判断されると、該判断に基づいて流量制御バルブ４４の開度の減少補正が開始され、かつ、流量補正フラグＦは１に設定される。
【０１０１】
前記流量制御バルブ４４の開度の減少補正により、時刻ｔ３の時点では、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下にまで低下しているが、この時刻ｔ３の時点では、補正制御はキャンセルされず、流量補正フラグＦも「１」を保持する。
【０１０２】
そして、時刻ｔ４で触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ２（＜設定温度Ｔ１）以下になったと判断されると、流量制御バルブ４４の目標開度の減少補正がキャンセルされると共に、流量補正フラグＦは零にリセットされ、その後、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高くなるまでは、開度補正の停止状態及び流量補正フラグＦ＝０の状態を保持する。
【０１０３】
尚、上記実施形態では、固定の設定温度Ｔ１と触媒温度ＴＣＡＴとの比較に基づいて、前記流量制御バルブ４４の開度を絞る補正制御の開始を判断させるようにしたが、例えば、触媒温度ＴＣＡＴの上昇速度が速い場合には、設定温度Ｔ１をより低い温度に補正することで、より低い触媒温度ＴＣＡＴから前記補正制御を開始させることができる。
【０１０４】
上記構成とすれば、補正制御が実際の触媒温度ＴＣＡＴを変化させるまでの遅れ時間によって、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１を大きく上回るようになることを抑制できる。
【０１０５】
また、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１よりも高いと判断された場合に、流量制御バルブ４４の開度を減少補正し、触媒温度ＴＣＡＴが設定温度Ｔ１以下であると判断された場合に、前記開度補正をキャンセルすることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１１…内燃機関、１３…シリンダブロック、１４シリンダヘッド、１８…燃焼室、１９…吸気通路、２４…排気通路、２５…排気浄化触媒、２６…触媒コンバータ、４１…ブローバイガス還元装置（ＰＣＶ装置）、４３ａ…連通路、４３ｂ…還元管路、４３ｃ…空気導入管路、４４…流量制御バルブ（ＰＣＶバルブ）、５７…触媒温度センサ（温度検出手段）、６１…電子制御装置（制御手段、補正手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系に排気浄化触媒が設けられる内燃機関において、ブローバイガスを、流量制御バルブが設けられる還元管路を介して吸気系に還元するブローバイガス還元装置であって、
前記流量制御バルブの開度を制御する制御手段と、
前記排気浄化触媒の温度を検出する温度検出手段と、を含み、
前記制御手段が、
前記温度検出手段で検出された前記排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、前記流量制御バルブの開度を減少補正する補正手段を含むことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項２】
前記所定温度が、前記排気浄化触媒の耐熱温度に設定される請求項１記載のブローバイガス還元装置。
【請求項３】
前記補正手段が、前記排気浄化触媒の温度が高いほど、前記流量制御バルブの開度をより大きく減少補正する請求項１又は２記載のブローバイガス還元装置。
【請求項１】
排気系に排気浄化触媒が設けられる内燃機関において、ブローバイガスを、流量制御バルブが設けられる還元管路を介して吸気系に還元するブローバイガス還元装置であって、
前記流量制御バルブの開度を制御する制御手段と、
前記排気浄化触媒の温度を検出する温度検出手段と、を含み、
前記制御手段が、
前記温度検出手段で検出された前記排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、前記流量制御バルブの開度を減少補正する補正手段を含むことを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項２】
前記所定温度が、前記排気浄化触媒の耐熱温度に設定される請求項１記載のブローバイガス還元装置。
【請求項３】
前記補正手段が、前記排気浄化触媒の温度が高いほど、前記流量制御バルブの開度をより大きく減少補正する請求項１又は２記載のブローバイガス還元装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１５９７２１（Ｐ２０１０−１５９７２１Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３４８０（Ｐ２００９−３４８０）
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＥＰＲＯＭ
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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