内燃機関の制御システム
【課題】ＥＧＲガスの供給不足が起こることを抑制する。
【解決手段】過給機５と、コンプレッサ５ａを駆動する電動機５１と、タービン５ｂよりも下流の排気通路４とコンプレッサ５ａよりも上流の吸気通路３とを接続する低圧ＥＧＲ装置３０と、タービン５ｂよりも上流の排気通路４とコンプレッサ５ａよりも下流の吸気通路３とを接続する高圧ＥＧＲ装置４０と、低圧ＥＧＲガスを供給するときに電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動し、高圧ＥＧＲガスを供給するときに電動機５１によるコンプレッサ５ａの駆動を停止する制御装置２０と、を備える。
【解決手段】過給機５と、コンプレッサ５ａを駆動する電動機５１と、タービン５ｂよりも下流の排気通路４とコンプレッサ５ａよりも上流の吸気通路３とを接続する低圧ＥＧＲ装置３０と、タービン５ｂよりも上流の排気通路４とコンプレッサ５ａよりも下流の吸気通路３とを接続する高圧ＥＧＲ装置４０と、低圧ＥＧＲガスを供給するときに電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動し、高圧ＥＧＲガスを供給するときに電動機５１によるコンプレッサ５ａの駆動を停止する制御装置２０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動アシストターボチャージャと、該ターボチャージャのタービンよりも上流の排気通路とコンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路（以下、高圧ＥＧＲ通路という。）からＥＧＲガス（以下、高圧ＥＧＲガスという。）を供給する高圧ＥＧＲ装置と、タービンよりも下流の排気通路と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（以下、低圧ＥＧＲ通路という。）からＥＧＲガス（以下、低圧ＥＧＲガスという。）を供給する低圧ＥＧＲ装置と、を備える技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、電動アシストターボチャージャを作動させると、コンプレッサよりも下流側の吸気の圧力が上昇するため、高圧ＥＧＲ装置により高圧ＥＧＲガスを供給することが困難となる虞がある。このため、高圧ＥＧＲガスを供給する運転領域において、高圧ＥＧＲガスが不足し、ＮＯxの排出量が増加する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２００３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＥＧＲガスの供給不足が起こることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御システムは、
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記タービンよりも下流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも上流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、
前記低圧ＥＧＲガスを供給するときに前記電動機により前記コンプレッサを駆動し、前記高圧ＥＧＲガスを供給するときに前記電動機による前記コンプレッサの駆動を停止する制御装置と、
を備える。
【０００７】
ここで、電動機を作動させるとコンプレッサよりも下流側の圧力が上昇するため、高圧ＥＧＲガスを供給することが困難となる虞がある。このため、制御装置は、高圧ＥＧＲガスを供給するときには電動機を停止させる。これにより、コンプレッサよりも下流側の圧力の上昇が抑制されるため、高圧ＥＧＲガスが不足することを抑制できる。
【０００８】
一方、電動機を作動させても、コンプレッサよりも上流側の圧力はほとんど変化しないため、低圧ＥＧＲガスの供給量は影響をほとんど受けない。したがって、低圧ＥＧＲガスを供給するときには、電動機によりコンプレッサを駆動させたとしても、十分な量の低圧ＥＧＲガスを供給することができる。したがって、低圧ＥＧＲガスを供給するときに電動機を作動させれば、ＥＧＲガスの供給量が不足することを抑制できる。
【０００９】
なお、過給機が可変ノズル型ターボチャージャである場合には、低圧ＥＧＲガスを供給するときに電動機を作動させた場合に、電動機の駆動力が大きくなる程、可変ノズルの開度を大きくしてもよい。これにより、ポンプ損失の増加を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記制御装置は、前記電動機により前記コンプレッサを駆動する要求があるときに、前記電動機により前記コンプレッサを駆動すると共に、前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止することができる。
【００１１】
すなわち、電動機によりコンプレッサを駆動する要求があるときには、たとえ高圧ＥＧＲガスを供給する運転領域であっても、電動機によるコンプレッサの駆動が優先されて行われ、併せて、低圧ＥＧＲガスが供給される。ここで、前記電動機により前記コンプレッサを駆動する要求があるときとは、たとえば、加速の要求がなされたときである。これは、内燃機関の負荷が増加したときともいえる。このような場合に電動機を作動させることにより、内燃機関のトルクを増加させることができる。このときには、コンプレッサよりも下流側の圧力が上昇するため、高圧ＥＧＲガスを供給しようとすると、ＥＧＲガスが不足する虞がある。したがって、この場合には、高圧ＥＧＲガスを供給せずに、低圧ＥＧＲガスを供給する。これにより、ＥＧＲガスが不足することを抑制できる。
【００１２】
また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御システムは、
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記タービンよりも下流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも上流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、
前記電動機により前記コンプレッサを駆動するときには、前記低圧ＥＧＲ装置により前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲ装置による前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止する制御装置と、
を備える。
【００１３】
すなわち、電動機を作動させているときに、高圧ＥＧＲガスを供給せずに低圧ＥＧＲガスを供給すれば、ＥＧＲガスの供給量が減少することを抑制できる。
【００１４】
なお、過給機が可変ノズル型ターボチャージャである場合には、電動機でコンプレッサを駆動するときに、電動機の駆動力が大きくなる程、可変ノズルの開度を大きくしてもよい。これにより、ポンプ損失の増加を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記制御装置は、前記内燃機関の過渡運転時に、前記電動機により前記コンプレッサを駆動すると共に、前記低圧ＥＧＲ装置により前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲ装置による前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止することができる
。
【００１６】
たとえば、高回転高負荷側では、低圧ＥＧＲガスが供給され、低回転低負荷側では、高圧ＥＧＲガスが供給される。なお、低圧ＥＧＲガスを供給する領域と高圧ＥＧＲガスを供給する領域と境界付近では、低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方が供給されてもよい。
【００１７】
そして、内燃機関の過渡運転時には、低圧ＥＧＲガスを供給する領域と、高圧ＥＧＲガスを供給する領域と、を何度も往復する場合がある。このような場合にも、低圧ＥＧＲガスを供給する領域に入る度に電動機を作動させていると、電動機の作動と停止とが何度も切り替わるため、内燃機関のトルクが変動する虞がある。これに対し、過渡運転されているときには常に電動機を作動させておけば、電動機の作動と停止とが何度も切り替わることを抑制できる。これにより、トルク変動を抑制し得る。また、電動機を作動させているときに、高圧ＥＧＲガスを供給せずに低圧ＥＧＲガスを供給すれば、ＥＧＲガスの供給量が減少することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＥＧＲガスの供給不足が起こることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】機関回転数と機関負荷とＥＧＲ制御の制御モードとの関係を示した図である。
【図３】実施例１に係る電動機の制御フローを示したフローチャートである。
【図４】実施例２に係る制御を行わない場合の電動機の作動状態と、機関回転数の推移を示した図である。
【図５】実施例２に係る制御を行う場合の電動機の作動状態と、機関回転数の推移を示した図である。
【図６】実施例２に係るＥＧＲガスの制御フローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る内燃機関の制御システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２１】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸・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、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。なお、本実施例ではディーゼルエンジンを例に挙げて説明するが、その他の例えばガソリンエンジンであっても同様に適用することができる。
【００２２】
内燃機関１には、吸気通路３および排気通路４が接続されている。この吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサ５ａが設けられている。また、コンプレッサ５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節する第１吸気絞り弁６が設けられている。この第１吸気絞り弁６は、電動アクチュエータにより開閉される。第１吸気絞り弁６よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が設けられている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。
【００２３】
コンプレッサ５ａよりも下流の吸気通路３には、吸気と外気とで熱交換を行うインター
クーラ８が設けられている。そして、インタークーラ８よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調整する第２吸気絞り弁９が設けられている。この第２吸気絞り弁９は、電動アクチュエータにより開閉される。
【００２４】
一方、排気通路４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービン５ｂが設けられている。また、タービン５ｂよりも下流の排気通路４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１０が設けられている。このフィルタ１０には、例えば触媒を担持していても良い。
【００２５】
ここで、ターボチャージャ５は、電動機付き可変ノズル型ターボチャージャである。ターボチャージャ５は、排気通路４に配置されるタービン５ｂと、吸気通路３に配置されるコンプレッサ５ａと、タービン５ｂとコンプレッサ５ａとの間の回転軸に取り付けられコンプレッサ５ａを駆動する電動機５１と、タービン５ｂに吹き付けられる排気の流速を変更可能に開閉動作する可変ノズル５２と、を有する。タービン５ｂとコンプレッサ５ａとは回転軸によって一体に連結され、コンプレッサ５ａは、内燃機関１から排出されタービン５ｂに入力される排気のエネルギを利用して内燃機関に吸入される吸気の過給を行う。また、電動機５１が駆動されると回転軸を強制的に回転させることができ、これによってコンプレッサ５ａを強制駆動することができる。例えば、内燃機関１の搭載された車両の減速エネルギをオルタネータで回生し、回生した電力でターボチャージャ５の電動機５１を作動させてもよい。なお、本実施例においてはターボチャージャ５が、本発明における過給機に相当する。
【００２６】
そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路３へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、およびＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。
【００２７】
低圧ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１０よりも下流側の排気通路４と、コンプレッサ５ａよりも上流且つ第１吸気絞り弁６よりも下流の吸気通路３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を通って再循環される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。なお、低圧ＥＧＲ通路３１の排気通路４側は、タービン５ｂよりも下流に接続されていれば良い。また、低圧ＥＧＲ通路３１の吸気通路３側は、コンプレッサ５ａよりも上流に接続されていれば良い。
【００２８】
また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調整する。ＥＧＲクーラ３３は、該ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。
【００２９】
また、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路３へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、および高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。
【００３０】
高圧ＥＧＲ通路４１は、タービン５ｂよりも上流側の排気通路４と、第２吸気絞り弁９よりも下流の吸気通路３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を通って再循環される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。なお、高圧ＥＧＲ通路４１の排気通路４側は、タービン５ｂよりも上流に接続されていれば良い。また、高圧ＥＧＲ通路４１の吸気通路３側は、コンプレッサ５ａよりも下流に接続されていれば良い。
【００３１】
また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調整する。
【００３２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御装置であるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０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。
【００３３】
また、ＥＣＵ２０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ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１５、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００３４】
一方、ＥＣＵ２０には、第１吸気絞り弁６、第２吸気絞り弁９、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２、電動機５１、可変ノズル５２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０によりこれらの機器が制御される。
【００３５】
また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて、ＥＧＲガスを低圧ＥＧＲ装置３０から供給するのか、高圧ＥＧＲ装置４０から供給するのか、または両方の装置から供給するのかを決定する。
【００３６】
図２は、機関回転数と機関負荷とＥＧＲ制御の制御モードとの関係を示した図である。
【００３７】
機関回転数及び機関負荷が共に低いとき（低回転低負荷領域）には、高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。この運転領域をＨＰＬ領域という。なお、たとえば冷却水温度が低いときにも高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。以下、高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＨＰＬモードという。このときの高圧ＥＧＲ弁４２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。
【００３８】
次に、機関回転数または機関負荷の少なくとも一方が高いとき（高回転領域、高負荷領域）には、低圧ＥＧＲ装置３０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。この運転領域をＬＰＬ領域という。以下、低圧ＥＧＲ装置３０のみを用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＬＰＬモードという。このときの低圧ＥＧＲ弁３２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。
【００３９】
なお、ＨＰＬ領域とＬＰＬ領域との間にＭＰＬ領域を設定することもできる。ＭＰＬ領域は、機関負荷が中程度のとき（中負荷領域）の運転領域である。この運転領域は、図２の一点鎖線で囲まれた領域である。そして、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０の両方を用いてＥＧＲガスが供給される運転領域である。以下、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０の両方を用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＭＰＬモードという。このときの低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。なお、ＭＰＬ領域は必ずしも必要ではなく、ＨＰＬ領域と、ＬＰＬ領域と、の２つの領域のみ設定してもよい。また、ＭＰＬモードは、ＬＰＬモードとＨＰＬモードとを切り替えるための制御モードとしてもよい。
【００４０】
そして、本実施例では、制御モードがＬＰＬモードのときに、併せて、電動機５１を作動させて積極的に過給を行う。ＬＰＬモードのときには、内燃機関１が高回転高負荷状態であるために、過給の効果が高い。すなわち、ＬＰＬモードのときに電動機５１を作動させることにより過給圧を上昇させることができるので、ドライバビリティを向上させるこ
とができる。
【００４１】
ここで、高圧ＥＧＲ装置４０は、タービン５ｂよりも上流側の排気通路４内の圧力Ｐ４と、コンプレッサ５ａよりも下流側の圧力Ｐｂと、の差圧を利用して高圧ＥＧＲガスを供給している。このときに、電動機５１を作動させると、コンプレッサ５ａよりも下流側の圧力Ｐｂが上昇するため、前記差圧（Ｐ４−Ｐｂ）が小さくなる。したがって、ＨＰＬモードのときに電動機５１を作動させると、ＥＧＲガスが不足してＮＯxの発生量が増加す
る虞がある。このため、たとえば、可変ノズル５２を閉じることにより高圧ＥＧＲガスの供給量を増加させることも考えられるが、これによりポンプ損失が増加するので、電動機５１を作動させる効果が低減してしまう。
【００４２】
一方、低圧ＥＧＲ装置３０は、タービン５ｂよりも下流側の排気通路４内の圧力と、コンプレッサ５ａよりも上流側の圧力と、の差圧を利用して低圧ＥＧＲガスを供給している。この差圧は、電動機５１を作動させてもほとんど変化しない。したがって、電動機５１を作動させたとしても、その影響をほとんど受けることなく、低圧ＥＧＲガスを供給することができる。そして、電動機５１を作動させたときにコンプレッサ５ａよりも下流側の圧力Ｐｂが上昇した分、可変ノズル５２を開くことによりポンプ損失を低減させることができる。このため、電動機５１を作動させる効果が大きい。したがって、ＬＰＬモードのときに電動機５１を作動させ、ＨＰＬモードのときには電動機５１を停止させることで、単位消費電力当たりの燃費の向上度合いをより大きくすることができる。このように、限りある電力を効率よく利用することができる。なお、電動機５１の駆動力（消費電力としてもよい）が大きくなるほど、可変ノズル５２の開度を大きくしてもよい。
【００４３】
図３は、本実施例に係る電動機５１の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本実施例においては本ルーチンを処理するＥＣＵ２０が、本発明における制御装置に相当する。
【００４４】
ステップＳ１０１では、内燃機関１がＬＰＬ領域で運転されているか否か判定される。すなわち、低圧ＥＧＲ装置３０により低圧ＥＧＲガスを供給する状態であるか否か判定される。なお、本ステップにおいては、現時点での制御モードが、ＬＰＬモードであるか否か判定してもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。
【００４５】
ステップＳ１０２では、バッテリ残容量（ＳＯＣ）が閾値以上であるか否か判定される。本ステップでは、電動機５１を作動させるだけの電力を確保できるか否か判定している。閾値は、電動機５１を作動させることができるＳＯＣの下限値として予め設定される。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。
【００４６】
ステップＳ１０３では、電動機５１が作動される。一方、ステップＳ１０４では、電動機５１が停止される。
【００４７】
このようにして、制御モードがＬＰＬモードのときに限り電動機５１を作動させることができる。これにより、ＥＧＲガスを適正に供給しつつ、燃費を向上させることができる。
【００４８】
なお、ＥＣＵ２０は、電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動する要求があるときに、電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動すると共に、低圧ＥＧＲガスを供給し、高圧ＥＧＲガスの供給を停止してもよい。すなわち、電動機５１の作動を最優先に考えてもよい。ここで、図２に示したＨＰＬ領域において、電動機５１を作動させる要求があった場
合に、ＨＰＬモードのまま電動機５１を作動させると、ＥＧＲガス量が不足する虞がある。しかし、電動機５１を作動させる要求があるにもかかわらず電動機５１を作動させないと、要求されるトルクを発生させることができない。これに対し、ＨＰＬ領域であっても、電動機５１を作動させると共にＬＰＬモードに移行すれば、要求されるトルクを発生させることができ、且つ、ＥＧＲガス量が不足することもない。なお、電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動する要求があるときとは、たとえばアクセル開度センサ１５の検出値の変化量が加速を示す閾値以上となるときとすることができる。
【００４９】
＜実施例２＞
本実施例では、電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動するときには、低圧ＥＧＲガスを供給し、高圧ＥＧＲガスの供給を停止する。そして、過渡運転時には、電動機５１を継続して作動させる。その他の装置などは実施例１と同じため説明を省略する。
【００５０】
すなわち、図２に示したＨＰＬ領域において、ＨＰＬモードのまま電動機５１を作動させると、ＥＧＲガス量が不足する虞がある。しかし、ＨＰＬ領域において電動機５１を作動させる要求がある場合もある。これに対し、ＨＰＬ領域であっても、電動機５１を作動させると共にＬＰＬモードに移行すれば、要求されるトルクを発生させることができ、且つ、ＥＧＲガス量が不足することもない。
【００５１】
ところで、内燃機関１が中負荷で運転されていると、内燃機関１の運転領域がＨＰＬ領域とＬＰＬ領域とを何度も往復することがある。このときに、実施例１のように電動機５１を作動させると、電動機５１の作動と停止とが短い時間で繰り返されるために、トルク変動が発生する。
【００５２】
そこで本実施例では、内燃機関１の過渡運転時には、電動機５１を継続して作動させる。これにより、トルク変動を抑制できる。なお、内燃機関１の過渡運転時であるか否かは、機関回転数または機関負荷に基づいて判定することができる。たとえば、アクセル開度センサ１５又はクランクポジションセンサ１６の検出値の変化量が過渡運転時を示す閾値以上の場合には、内燃機関１の過渡運転時であると判定できる。
【００５３】
ここで、電動機５１を作動させているときに高圧ＥＧＲ装置４０から高圧ＥＧＲガスを供給すると、ＥＧＲガスの不足によりＮＯxの発生量が増加する虞がある。このため、電
動機５１を作動させているときには、低圧ＥＧＲ装置３０から低圧ＥＧＲガスを供給し、高圧ＥＧＲ装置４０からの高圧ＥＧＲガスの供給を停止させている。
【００５４】
なお、低負荷時に低圧ＥＧＲガスを供給すると、ポンプ損失が増加するため、燃費が悪化する虞がある。これに対し、可変ノズル５２を開くことでポンプ損失の増加を抑制することができる。この場合、電動機５１の駆動力（消費電力としてもよい）が大きくなるほど、可変ノズル５２の開度を大きくしてもよい。
【００５５】
図４は、本実施例に係る制御を行わない場合の電動機５１の作動状態と、機関回転数の推移を示した図である。一方、図５は、本実施例に係る制御を行う場合の電動機５１の作動状態と、機関回転数の推移を示した図である。
【００５６】
本実施例による制御を行わない場合には、ＬＰＬ領域に入ると電動機５１が作動（ＯＮ）され、ＬＰＬ領域を出ると電動機５１が停止（ＯＦＦ）とされる。一方、本実施例による制御を行う場合には、ＬＰＬ領域に入ると電動機５１が作動され、その後にＬＰＬ領域を出ても、電動機５１が作動されたままとなる。また、ＨＰＬ領域に入っても、ＨＰＬモードには移行せずに、ＬＰＬモードのまま固定される。すなわち、電動機５１が作動しているときには、低圧ＥＧＲ装置３０から低圧ＥＧＲガスを供給する。
【００５７】
図６は、本実施例に係るＥＧＲガスの制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本実施例においては本ルーチンを処理するＥＣＵ２０が、本発明における制御装置に相当する。
【００５８】
ステップＳ２０１では、バッテリ残容量（ＳＯＣ）が閾値以上であるか否か判定される。本ステップでは、電動機５１を作動させるだけの電力を確保できるか否か判定している。閾値は、電動機５１を作動させることができるＳＯＣの下限値として予め設定される。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００５９】
ステップＳ２０２では、加速要求があるか否か判定される。本ステップでは、内燃機関１が搭載される車両の運転者が加速を要求しているか否か判定される。また、本ステップでは、内燃機関１の運転状態が過渡状態であるか否か判定してもよい。例えば、アクセル開度センサ１５の検出値の変化量が閾値以上の場合に加速要求があると判定される。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進む。
【００６０】
ステップＳ２０３では、電動機５１が作動される。そして、ステップＳ２０４では、低圧ＥＧＲガスのみを供給するＬＰＬモードに固定される。一方、ステップＳ２０５では、通常制御が行われる。通常制御では、図２に示した関係にしたがって、ＬＰＬモード、ＨＰＬモード、ＭＰＬモードを切り替える。また、実施例１で説明した制御を通常制御としてもよい。
【００６１】
このようにして、トルク変動を抑制することができるため、ドライバビリティを向上させることができる。また、ＥＧＲガスの供給量が不足することを抑制できるため、ＮＯx
の発生量の増加を抑制できる。さらに、ポンプ損失の増加を抑制することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサ
５ｂ タービン
６ 第１吸気絞り弁
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 第２吸気絞り弁
１０ パティキュレートフィルタ
１４ アクセルペダル
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
２０ ＥＣＵ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ ＥＧＲクーラ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁
５１ 電動機
５２ 可変ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動アシストターボチャージャと、該ターボチャージャのタービンよりも上流の排気通路とコンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路（以下、高圧ＥＧＲ通路という。）からＥＧＲガス（以下、高圧ＥＧＲガスという。）を供給する高圧ＥＧＲ装置と、タービンよりも下流の排気通路と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（以下、低圧ＥＧＲ通路という。）からＥＧＲガス（以下、低圧ＥＧＲガスという。）を供給する低圧ＥＧＲ装置と、を備える技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、電動アシストターボチャージャを作動させると、コンプレッサよりも下流側の吸気の圧力が上昇するため、高圧ＥＧＲ装置により高圧ＥＧＲガスを供給することが困難となる虞がある。このため、高圧ＥＧＲガスを供給する運転領域において、高圧ＥＧＲガスが不足し、ＮＯxの排出量が増加する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２００３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ＥＧＲガスの供給不足が起こることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御システムは、
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記タービンよりも下流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも上流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、
前記低圧ＥＧＲガスを供給するときに前記電動機により前記コンプレッサを駆動し、前記高圧ＥＧＲガスを供給するときに前記電動機による前記コンプレッサの駆動を停止する制御装置と、
を備える。
【０００７】
ここで、電動機を作動させるとコンプレッサよりも下流側の圧力が上昇するため、高圧ＥＧＲガスを供給することが困難となる虞がある。このため、制御装置は、高圧ＥＧＲガスを供給するときには電動機を停止させる。これにより、コンプレッサよりも下流側の圧力の上昇が抑制されるため、高圧ＥＧＲガスが不足することを抑制できる。
【０００８】
一方、電動機を作動させても、コンプレッサよりも上流側の圧力はほとんど変化しないため、低圧ＥＧＲガスの供給量は影響をほとんど受けない。したがって、低圧ＥＧＲガスを供給するときには、電動機によりコンプレッサを駆動させたとしても、十分な量の低圧ＥＧＲガスを供給することができる。したがって、低圧ＥＧＲガスを供給するときに電動機を作動させれば、ＥＧＲガスの供給量が不足することを抑制できる。
【０００９】
なお、過給機が可変ノズル型ターボチャージャである場合には、低圧ＥＧＲガスを供給するときに電動機を作動させた場合に、電動機の駆動力が大きくなる程、可変ノズルの開度を大きくしてもよい。これにより、ポンプ損失の増加を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記制御装置は、前記電動機により前記コンプレッサを駆動する要求があるときに、前記電動機により前記コンプレッサを駆動すると共に、前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止することができる。
【００１１】
すなわち、電動機によりコンプレッサを駆動する要求があるときには、たとえ高圧ＥＧＲガスを供給する運転領域であっても、電動機によるコンプレッサの駆動が優先されて行われ、併せて、低圧ＥＧＲガスが供給される。ここで、前記電動機により前記コンプレッサを駆動する要求があるときとは、たとえば、加速の要求がなされたときである。これは、内燃機関の負荷が増加したときともいえる。このような場合に電動機を作動させることにより、内燃機関のトルクを増加させることができる。このときには、コンプレッサよりも下流側の圧力が上昇するため、高圧ＥＧＲガスを供給しようとすると、ＥＧＲガスが不足する虞がある。したがって、この場合には、高圧ＥＧＲガスを供給せずに、低圧ＥＧＲガスを供給する。これにより、ＥＧＲガスが不足することを抑制できる。
【００１２】
また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御システムは、
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記タービンよりも下流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも上流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、
前記電動機により前記コンプレッサを駆動するときには、前記低圧ＥＧＲ装置により前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲ装置による前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止する制御装置と、
を備える。
【００１３】
すなわち、電動機を作動させているときに、高圧ＥＧＲガスを供給せずに低圧ＥＧＲガスを供給すれば、ＥＧＲガスの供給量が減少することを抑制できる。
【００１４】
なお、過給機が可変ノズル型ターボチャージャである場合には、電動機でコンプレッサを駆動するときに、電動機の駆動力が大きくなる程、可変ノズルの開度を大きくしてもよい。これにより、ポンプ損失の増加を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記制御装置は、前記内燃機関の過渡運転時に、前記電動機により前記コンプレッサを駆動すると共に、前記低圧ＥＧＲ装置により前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲ装置による前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止することができる
。
【００１６】
たとえば、高回転高負荷側では、低圧ＥＧＲガスが供給され、低回転低負荷側では、高圧ＥＧＲガスが供給される。なお、低圧ＥＧＲガスを供給する領域と高圧ＥＧＲガスを供給する領域と境界付近では、低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスの両方が供給されてもよい。
【００１７】
そして、内燃機関の過渡運転時には、低圧ＥＧＲガスを供給する領域と、高圧ＥＧＲガスを供給する領域と、を何度も往復する場合がある。このような場合にも、低圧ＥＧＲガスを供給する領域に入る度に電動機を作動させていると、電動機の作動と停止とが何度も切り替わるため、内燃機関のトルクが変動する虞がある。これに対し、過渡運転されているときには常に電動機を作動させておけば、電動機の作動と停止とが何度も切り替わることを抑制できる。これにより、トルク変動を抑制し得る。また、電動機を作動させているときに、高圧ＥＧＲガスを供給せずに低圧ＥＧＲガスを供給すれば、ＥＧＲガスの供給量が減少することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＥＧＲガスの供給不足が起こることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】機関回転数と機関負荷とＥＧＲ制御の制御モードとの関係を示した図である。
【図３】実施例１に係る電動機の制御フローを示したフローチャートである。
【図４】実施例２に係る制御を行わない場合の電動機の作動状態と、機関回転数の推移を示した図である。
【図５】実施例２に係る制御を行う場合の電動機の作動状態と、機関回転数の推移を示した図である。
【図６】実施例２に係るＥＧＲガスの制御フローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る内燃機関の制御システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２１】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸・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、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。なお、本実施例ではディーゼルエンジンを例に挙げて説明するが、その他の例えばガソリンエンジンであっても同様に適用することができる。
【００２２】
内燃機関１には、吸気通路３および排気通路４が接続されている。この吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサ５ａが設けられている。また、コンプレッサ５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節する第１吸気絞り弁６が設けられている。この第１吸気絞り弁６は、電動アクチュエータにより開閉される。第１吸気絞り弁６よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が設けられている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。
【００２３】
コンプレッサ５ａよりも下流の吸気通路３には、吸気と外気とで熱交換を行うインター
クーラ８が設けられている。そして、インタークーラ８よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調整する第２吸気絞り弁９が設けられている。この第２吸気絞り弁９は、電動アクチュエータにより開閉される。
【００２４】
一方、排気通路４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービン５ｂが設けられている。また、タービン５ｂよりも下流の排気通路４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１０が設けられている。このフィルタ１０には、例えば触媒を担持していても良い。
【００２５】
ここで、ターボチャージャ５は、電動機付き可変ノズル型ターボチャージャである。ターボチャージャ５は、排気通路４に配置されるタービン５ｂと、吸気通路３に配置されるコンプレッサ５ａと、タービン５ｂとコンプレッサ５ａとの間の回転軸に取り付けられコンプレッサ５ａを駆動する電動機５１と、タービン５ｂに吹き付けられる排気の流速を変更可能に開閉動作する可変ノズル５２と、を有する。タービン５ｂとコンプレッサ５ａとは回転軸によって一体に連結され、コンプレッサ５ａは、内燃機関１から排出されタービン５ｂに入力される排気のエネルギを利用して内燃機関に吸入される吸気の過給を行う。また、電動機５１が駆動されると回転軸を強制的に回転させることができ、これによってコンプレッサ５ａを強制駆動することができる。例えば、内燃機関１の搭載された車両の減速エネルギをオルタネータで回生し、回生した電力でターボチャージャ５の電動機５１を作動させてもよい。なお、本実施例においてはターボチャージャ５が、本発明における過給機に相当する。
【００２６】
そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路３へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、およびＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。
【００２７】
低圧ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１０よりも下流側の排気通路４と、コンプレッサ５ａよりも上流且つ第１吸気絞り弁６よりも下流の吸気通路３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を通って再循環される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。なお、低圧ＥＧＲ通路３１の排気通路４側は、タービン５ｂよりも下流に接続されていれば良い。また、低圧ＥＧＲ通路３１の吸気通路３側は、コンプレッサ５ａよりも上流に接続されていれば良い。
【００２８】
また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調整する。ＥＧＲクーラ３３は、該ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。
【００２９】
また、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路３へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、および高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。
【００３０】
高圧ＥＧＲ通路４１は、タービン５ｂよりも上流側の排気通路４と、第２吸気絞り弁９よりも下流の吸気通路３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を通って再循環される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。なお、高圧ＥＧＲ通路４１の排気通路４側は、タービン５ｂよりも上流に接続されていれば良い。また、高圧ＥＧＲ通路４１の吸気通路３側は、コンプレッサ５ａよりも下流に接続されていれば良い。
【００３１】
また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調整する。
【００３２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御装置であるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０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。
【００３３】
また、ＥＣＵ２０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ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１５、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００３４】
一方、ＥＣＵ２０には、第１吸気絞り弁６、第２吸気絞り弁９、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２、電動機５１、可変ノズル５２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０によりこれらの機器が制御される。
【００３５】
また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて、ＥＧＲガスを低圧ＥＧＲ装置３０から供給するのか、高圧ＥＧＲ装置４０から供給するのか、または両方の装置から供給するのかを決定する。
【００３６】
図２は、機関回転数と機関負荷とＥＧＲ制御の制御モードとの関係を示した図である。
【００３７】
機関回転数及び機関負荷が共に低いとき（低回転低負荷領域）には、高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。この運転領域をＨＰＬ領域という。なお、たとえば冷却水温度が低いときにも高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。以下、高圧ＥＧＲ装置４０のみを用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＨＰＬモードという。このときの高圧ＥＧＲ弁４２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。
【００３８】
次に、機関回転数または機関負荷の少なくとも一方が高いとき（高回転領域、高負荷領域）には、低圧ＥＧＲ装置３０のみを用いてＥＧＲガスが供給される。この運転領域をＬＰＬ領域という。以下、低圧ＥＧＲ装置３０のみを用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＬＰＬモードという。このときの低圧ＥＧＲ弁３２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。
【００３９】
なお、ＨＰＬ領域とＬＰＬ領域との間にＭＰＬ領域を設定することもできる。ＭＰＬ領域は、機関負荷が中程度のとき（中負荷領域）の運転領域である。この運転領域は、図２の一点鎖線で囲まれた領域である。そして、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０の両方を用いてＥＧＲガスが供給される運転領域である。以下、低圧ＥＧＲ装置３０及び高圧ＥＧＲ装置４０の両方を用いてＥＧＲガスを供給する制御モードをＭＰＬモードという。このときの低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度は、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）に応じて決定される。なお、ＭＰＬ領域は必ずしも必要ではなく、ＨＰＬ領域と、ＬＰＬ領域と、の２つの領域のみ設定してもよい。また、ＭＰＬモードは、ＬＰＬモードとＨＰＬモードとを切り替えるための制御モードとしてもよい。
【００４０】
そして、本実施例では、制御モードがＬＰＬモードのときに、併せて、電動機５１を作動させて積極的に過給を行う。ＬＰＬモードのときには、内燃機関１が高回転高負荷状態であるために、過給の効果が高い。すなわち、ＬＰＬモードのときに電動機５１を作動させることにより過給圧を上昇させることができるので、ドライバビリティを向上させるこ
とができる。
【００４１】
ここで、高圧ＥＧＲ装置４０は、タービン５ｂよりも上流側の排気通路４内の圧力Ｐ４と、コンプレッサ５ａよりも下流側の圧力Ｐｂと、の差圧を利用して高圧ＥＧＲガスを供給している。このときに、電動機５１を作動させると、コンプレッサ５ａよりも下流側の圧力Ｐｂが上昇するため、前記差圧（Ｐ４−Ｐｂ）が小さくなる。したがって、ＨＰＬモードのときに電動機５１を作動させると、ＥＧＲガスが不足してＮＯxの発生量が増加す
る虞がある。このため、たとえば、可変ノズル５２を閉じることにより高圧ＥＧＲガスの供給量を増加させることも考えられるが、これによりポンプ損失が増加するので、電動機５１を作動させる効果が低減してしまう。
【００４２】
一方、低圧ＥＧＲ装置３０は、タービン５ｂよりも下流側の排気通路４内の圧力と、コンプレッサ５ａよりも上流側の圧力と、の差圧を利用して低圧ＥＧＲガスを供給している。この差圧は、電動機５１を作動させてもほとんど変化しない。したがって、電動機５１を作動させたとしても、その影響をほとんど受けることなく、低圧ＥＧＲガスを供給することができる。そして、電動機５１を作動させたときにコンプレッサ５ａよりも下流側の圧力Ｐｂが上昇した分、可変ノズル５２を開くことによりポンプ損失を低減させることができる。このため、電動機５１を作動させる効果が大きい。したがって、ＬＰＬモードのときに電動機５１を作動させ、ＨＰＬモードのときには電動機５１を停止させることで、単位消費電力当たりの燃費の向上度合いをより大きくすることができる。このように、限りある電力を効率よく利用することができる。なお、電動機５１の駆動力（消費電力としてもよい）が大きくなるほど、可変ノズル５２の開度を大きくしてもよい。
【００４３】
図３は、本実施例に係る電動機５１の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本実施例においては本ルーチンを処理するＥＣＵ２０が、本発明における制御装置に相当する。
【００４４】
ステップＳ１０１では、内燃機関１がＬＰＬ領域で運転されているか否か判定される。すなわち、低圧ＥＧＲ装置３０により低圧ＥＧＲガスを供給する状態であるか否か判定される。なお、本ステップにおいては、現時点での制御モードが、ＬＰＬモードであるか否か判定してもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。
【００４５】
ステップＳ１０２では、バッテリ残容量（ＳＯＣ）が閾値以上であるか否か判定される。本ステップでは、電動機５１を作動させるだけの電力を確保できるか否か判定している。閾値は、電動機５１を作動させることができるＳＯＣの下限値として予め設定される。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。
【００４６】
ステップＳ１０３では、電動機５１が作動される。一方、ステップＳ１０４では、電動機５１が停止される。
【００４７】
このようにして、制御モードがＬＰＬモードのときに限り電動機５１を作動させることができる。これにより、ＥＧＲガスを適正に供給しつつ、燃費を向上させることができる。
【００４８】
なお、ＥＣＵ２０は、電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動する要求があるときに、電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動すると共に、低圧ＥＧＲガスを供給し、高圧ＥＧＲガスの供給を停止してもよい。すなわち、電動機５１の作動を最優先に考えてもよい。ここで、図２に示したＨＰＬ領域において、電動機５１を作動させる要求があった場
合に、ＨＰＬモードのまま電動機５１を作動させると、ＥＧＲガス量が不足する虞がある。しかし、電動機５１を作動させる要求があるにもかかわらず電動機５１を作動させないと、要求されるトルクを発生させることができない。これに対し、ＨＰＬ領域であっても、電動機５１を作動させると共にＬＰＬモードに移行すれば、要求されるトルクを発生させることができ、且つ、ＥＧＲガス量が不足することもない。なお、電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動する要求があるときとは、たとえばアクセル開度センサ１５の検出値の変化量が加速を示す閾値以上となるときとすることができる。
【００４９】
＜実施例２＞
本実施例では、電動機５１によりコンプレッサ５ａを駆動するときには、低圧ＥＧＲガスを供給し、高圧ＥＧＲガスの供給を停止する。そして、過渡運転時には、電動機５１を継続して作動させる。その他の装置などは実施例１と同じため説明を省略する。
【００５０】
すなわち、図２に示したＨＰＬ領域において、ＨＰＬモードのまま電動機５１を作動させると、ＥＧＲガス量が不足する虞がある。しかし、ＨＰＬ領域において電動機５１を作動させる要求がある場合もある。これに対し、ＨＰＬ領域であっても、電動機５１を作動させると共にＬＰＬモードに移行すれば、要求されるトルクを発生させることができ、且つ、ＥＧＲガス量が不足することもない。
【００５１】
ところで、内燃機関１が中負荷で運転されていると、内燃機関１の運転領域がＨＰＬ領域とＬＰＬ領域とを何度も往復することがある。このときに、実施例１のように電動機５１を作動させると、電動機５１の作動と停止とが短い時間で繰り返されるために、トルク変動が発生する。
【００５２】
そこで本実施例では、内燃機関１の過渡運転時には、電動機５１を継続して作動させる。これにより、トルク変動を抑制できる。なお、内燃機関１の過渡運転時であるか否かは、機関回転数または機関負荷に基づいて判定することができる。たとえば、アクセル開度センサ１５又はクランクポジションセンサ１６の検出値の変化量が過渡運転時を示す閾値以上の場合には、内燃機関１の過渡運転時であると判定できる。
【００５３】
ここで、電動機５１を作動させているときに高圧ＥＧＲ装置４０から高圧ＥＧＲガスを供給すると、ＥＧＲガスの不足によりＮＯxの発生量が増加する虞がある。このため、電
動機５１を作動させているときには、低圧ＥＧＲ装置３０から低圧ＥＧＲガスを供給し、高圧ＥＧＲ装置４０からの高圧ＥＧＲガスの供給を停止させている。
【００５４】
なお、低負荷時に低圧ＥＧＲガスを供給すると、ポンプ損失が増加するため、燃費が悪化する虞がある。これに対し、可変ノズル５２を開くことでポンプ損失の増加を抑制することができる。この場合、電動機５１の駆動力（消費電力としてもよい）が大きくなるほど、可変ノズル５２の開度を大きくしてもよい。
【００５５】
図４は、本実施例に係る制御を行わない場合の電動機５１の作動状態と、機関回転数の推移を示した図である。一方、図５は、本実施例に係る制御を行う場合の電動機５１の作動状態と、機関回転数の推移を示した図である。
【００５６】
本実施例による制御を行わない場合には、ＬＰＬ領域に入ると電動機５１が作動（ＯＮ）され、ＬＰＬ領域を出ると電動機５１が停止（ＯＦＦ）とされる。一方、本実施例による制御を行う場合には、ＬＰＬ領域に入ると電動機５１が作動され、その後にＬＰＬ領域を出ても、電動機５１が作動されたままとなる。また、ＨＰＬ領域に入っても、ＨＰＬモードには移行せずに、ＬＰＬモードのまま固定される。すなわち、電動機５１が作動しているときには、低圧ＥＧＲ装置３０から低圧ＥＧＲガスを供給する。
【００５７】
図６は、本実施例に係るＥＧＲガスの制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本実施例においては本ルーチンを処理するＥＣＵ２０が、本発明における制御装置に相当する。
【００５８】
ステップＳ２０１では、バッテリ残容量（ＳＯＣ）が閾値以上であるか否か判定される。本ステップでは、電動機５１を作動させるだけの電力を確保できるか否か判定している。閾値は、電動機５１を作動させることができるＳＯＣの下限値として予め設定される。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００５９】
ステップＳ２０２では、加速要求があるか否か判定される。本ステップでは、内燃機関１が搭載される車両の運転者が加速を要求しているか否か判定される。また、本ステップでは、内燃機関１の運転状態が過渡状態であるか否か判定してもよい。例えば、アクセル開度センサ１５の検出値の変化量が閾値以上の場合に加速要求があると判定される。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進む。
【００６０】
ステップＳ２０３では、電動機５１が作動される。そして、ステップＳ２０４では、低圧ＥＧＲガスのみを供給するＬＰＬモードに固定される。一方、ステップＳ２０５では、通常制御が行われる。通常制御では、図２に示した関係にしたがって、ＬＰＬモード、ＨＰＬモード、ＭＰＬモードを切り替える。また、実施例１で説明した制御を通常制御としてもよい。
【００６１】
このようにして、トルク変動を抑制することができるため、ドライバビリティを向上させることができる。また、ＥＧＲガスの供給量が不足することを抑制できるため、ＮＯx
の発生量の増加を抑制できる。さらに、ポンプ損失の増加を抑制することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサ
５ｂ タービン
６ 第１吸気絞り弁
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 第２吸気絞り弁
１０ パティキュレートフィルタ
１４ アクセルペダル
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
２０ ＥＣＵ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ ＥＧＲクーラ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁
５１ 電動機
５２ 可変ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記タービンよりも下流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも上流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、
前記低圧ＥＧＲガスを供給するときに前記電動機により前記コンプレッサを駆動し、前記高圧ＥＧＲガスを供給するときに前記電動機による前記コンプレッサの駆動を停止する制御装置と、
を備える内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電動機により前記コンプレッサを駆動する要求があるときに、前記電動機により前記コンプレッサを駆動すると共に、前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止する請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記タービンよりも下流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも上流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、
前記電動機により前記コンプレッサを駆動するときには、前記低圧ＥＧＲ装置により前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲ装置による前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止する制御装置と、
を備える内燃機関の制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関の過渡運転時に、前記電動機により前記コンプレッサを駆動すると共に、前記低圧ＥＧＲ装置により前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲ装置による前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止する請求項３に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記タービンよりも下流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも上流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、
前記低圧ＥＧＲガスを供給するときに前記電動機により前記コンプレッサを駆動し、前記高圧ＥＧＲガスを供給するときに前記電動機による前記コンプレッサの駆動を停止する制御装置と、
を備える内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電動機により前記コンプレッサを駆動する要求があるときに、前記電動機により前記コンプレッサを駆動すると共に、前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止する請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に配置されるタービンと前記内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサとを有し前記内燃機関から排出される排気のエネルギを利用して前記内燃機関に吸入される吸気の過給を行う過給機と、
前記コンプレッサを駆動する電動機と、
前記タービンよりも下流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置と、
前記タービンよりも上流の前記排気通路と前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路とを接続し、排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして前記吸気通路へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置と、
前記電動機により前記コンプレッサを駆動するときには、前記低圧ＥＧＲ装置により前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲ装置による前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止する制御装置と、
を備える内燃機関の制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関の過渡運転時に、前記電動機により前記コンプレッサを駆動すると共に、前記低圧ＥＧＲ装置により前記低圧ＥＧＲガスを供給し、前記高圧ＥＧＲ装置による前記高圧ＥＧＲガスの供給を停止する請求項３に記載の内燃機関の制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３７２４７（Ｐ２０１２−２３７２４７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６９７３（Ｐ２０１１−１０６９７３）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【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２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【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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