内燃機関の制御装置
【課題】ＥＧＲ弁の凍結固着を的確に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１０は、排気通路３０から吸気通路２０に排気を導入するためのＥＧＲ通路４１及び排気通路３０における排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁４２からなるＥＧＲ装置４０を備える。電子制御装置６０は、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定するとともに、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合には、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁４２に付着している水の量を低減すべくＥＧＲ弁４２を強制的に開閉駆動する。
【解決手段】内燃機関１０は、排気通路３０から吸気通路２０に排気を導入するためのＥＧＲ通路４１及び排気通路３０における排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁４２からなるＥＧＲ装置４０を備える。電子制御装置６０は、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定するとともに、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合には、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁４２に付着している水の量を低減すべくＥＧＲ弁４２を強制的に開閉駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路から吸気通路に排気を導入するためのＥＧＲ通路及び同通路に設けられて排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁からなるＥＧＲ装置を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関の制御装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含めて従来一般の制御装置の制御対象である内燃機関には、排気通路から吸気通路に排気を導入するためのＥＧＲ通路が設けられ、同通路には排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁が設けられている。そして、ＥＧＲ弁の開度制御を通じて吸気通路に導入される排気の流量を機関運転状態に基づいて調節することにより、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することができる。
【０００３】
ところで、こうした内燃機関にあっては、機関運転の停止時に、ＥＧＲ弁の弁体に付着している水が凍結してＥＧＲ弁が固着するといった問題が生じる。こうしたＥＧＲ弁の凍結固着が生じると、次の機関運転時にＥＧＲ弁の開度制御を行うことができなくなることがあり、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することができなくなるおそれがある。
【０００４】
そこで例えば、ＥＧＲ弁の凍結固着の程度を予め小さく抑えるべく、機関運転の停止時に、ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動し、これによりＥＧＲ弁に付着している水を飛散させてその量を低減することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２―２２７７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、こうした制御装置にあっては、機関運転を停止する度にＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動することとなり、このことに起因してＥＧＲ弁に磨耗等の異常が生じやすくなるといった新たな問題が生じる。
【０００７】
尚、こうした問題は、ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものに限られるものではなく、他に例えばＥＧＲ弁を加熱するもの等、ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行する低減処理実行手段を備えるものにあっては、概ね共通して生じ得るものである。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ弁の凍結固着を的確に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、排気通路から吸気通路に排気を導入するためのＥＧＲ通路及び同通路に設けられて排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁からなるＥＧＲ装置を備える内燃機関に適用されて、機関運転の停止に際して、前記ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行する低減処理実行手段を備える内燃機関の制御装置であって、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定する推定手段を備え、前記低減処理実行手段は、前記推定手段により前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合に前記処理を実行することをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁における水の付着量を低減する処理が常に実行されるのではなく、ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合に上記処理が実行される。これにより、上記処理が不要に実行されることを抑制することができる。従って、ＥＧＲ弁の凍結固着を的確に抑制することができるようになる。
【００１１】
（２）請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明によるように、前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁近傍における水の分圧と前記ＥＧＲ弁近傍における温度とを推定するとともに、当該温度における飽和水蒸気圧を当該水の分圧が上回ることをもって、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定するといった態様をもって具体化することができる。この場合、ＥＧＲ弁に液体としての水が付着しているか否かを精度よく推定することができ、ＥＧＲ弁の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
【００１２】
（３）また、請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明によるように、前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁近傍における排気の圧力を推定するとともに、内燃機関の吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて排気中における水の体積比率を推定し、前記排気の圧力と前記排気中における水の体積比率とに基づいて前記ＥＧＲ弁近傍における水の分圧を推定するといった態様をもって具体化することができる。
【００１３】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合には、更に、当該水の付着量を機関運転状態に基づいて推定するものであり、前記低減処理実行手段は、前記推定手段により推定される前記水の付着量に基づいて前記水の量を低減する処理の実行態様を設定することをその要旨としている。
【００１４】
ＥＧＲ弁に液体としての水が付着している場合であっても、その付着量が多いほど、これを低減しにくくなる。
この点、上記構成によれば、ＥＧＲ弁における水の付着量に応じて上記処理の実行態様を的確に設定することができ、ＥＧＲ弁の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
【００１５】
（５）請求項４に記載の発明は、請求項５に記載の発明によるように、前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁を通じて前記吸気通路に導入される排気の流量を推定するとともに、前記排気の流量が多いほど前記水の付着量を大きな値として推定するものであるといった態様をもって具体化することができる。
【００１６】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、前記低減処理実行手段は、前記推定手段により推定される前記水の量が所定量以下である場合には、前記水の量を低減する処理の実行を禁止することをその要旨としている。
【００１７】
ＥＧＲ弁に液体としての水が付着している場合であっても、その付着量が比較的少ない場合には、ＥＧＲ弁の凍結固着の程度が小さなものとなり、次回の機関運転時にＥＧＲ弁のアクチュエータの駆動力によって氷を粉砕することができ、ＥＧＲ弁の開度制御を行うことができる。従って、このような場合にまで、ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行すると、同処理の実行に起因して例えばＥＧＲ弁に摩耗等の異常が生じるといった種々の問題が生じることとなる。
【００１８】
この点、上記構成によれば、ＥＧＲ弁近傍に液体としての水が存在していると推定される場合に、このことのみをもって上記処理が実行されるのではなく、ＥＧＲ弁における水の付着量が所定量以下である場合に上記処理が実行される。これにより、上記処理が不要に実行されることを一層抑制することができる。従って、ＥＧＲ弁の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
【００１９】
（７）請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の発明は、請求項７に記載の発明によるように、前記低減処理実行手段は、前記ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものであり、前記推定手段により推定される前記水の付着量が多いときほど前記ＥＧＲ弁の強制駆動期間を長く設定するといった態様をもって具体化することができる。
【００２０】
（８）また、請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載の発明は、請求項８に記載の発明によるように、前記低減処理実行手段は、前記ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものであり、前記推定手段により推定される前記水の付着量が多いほど前記ＥＧＲ弁の強制駆動速度を大きく設定するといった態様をもって具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置の第１実施形態について、その概略構成を示す概略構成図。
【図２】同実施形態における液体水分付着量算出制御の処理手順を示すフローチャート。
【図３】水の状態図に相当するマップであって、当該水の温度Ｔｗ及び圧力Ｐｗと、当該水の状態（固体、液体、気体のいずれか）との関係を示したマップ。
【図４】同実施形態におけるＥＧＲ弁の強制駆動制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】本発明に係る内燃機関の制御装置の第２実施形態について、同実施形態におけるＥＧＲ弁の強制駆動制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態における液体水分付着量とＥＧＲ弁の強制駆動時間との関係を規定したマップ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置を車載内燃機関の制御装置として具体化した第１実施形態について説明する。
【００２３】
図１に、内燃機関１０及びこれを制御する電子制御装置６０の概略構成を示す。
内燃機関１０の燃焼室１１には、吸気通路２０が接続されており、吸気通路２０を通じて燃焼室１１に吸気が供給される。吸気通路２０の途中にはサージタンク２１が設けられており、サージタンク２１の上流側には吸気を調量するためのスロットル弁２２が設けられている。内燃機関１０には、燃焼室１１に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁１３が設けられている。内燃機関１０には、吸気と燃料との混合気に対して火花点火を行うための点火プラグ１４が設けられている。また、燃焼室１１には、排気通路３０が接続されている。
【００２４】
こうした構成において、吸気通路２０を通じて供給される吸気と、燃料噴射弁１３から噴射供給される燃料とが燃焼室１１において混合され、こうして混合された混合気が燃焼室１１において燃焼に供される。そして、この燃焼による膨張エネルギによりクランクシャフト１２が回転駆動される。また、燃焼室１１において燃焼により発生した排気は、排気通路３０を通じて外部に排出される。
【００２５】
また、内燃機関１０には、燃焼室１１から排気通路３０に排出された排気の一部を吸気通路２０に導入ためのＥＧＲ装置４０が設けられている。ＥＧＲ装置４０は、サージタンク２１と排気通路３０とを連通するＥＧＲ通路４１、ＥＧＲ通路４１に設けられて排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁４２、及びＥＧＲ弁４２を開閉駆動するためのステップモータ４３を備えている。そして、ステップモータ４３の作動制御を通じてＥＧＲ弁４２の開度を変更すると、これに応じて、ＥＧＲ通路４１を通じてサージタンク２１に導入される排気の流量（以下、「ＥＧＲ量」）が調節される。尚、本実施形態のＥＧＲ弁４２は、ポペット式のものである。
【００２６】
また、内燃機関１０には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、アクセルペダルの踏み込み量（以下、「アクセル開度ＡＣＣＰ」）を検出するアクセル開度センサ５１、内燃機関１０のクランクシャフト１２の回転から機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ５２、及び車両の走行速度（以下、「車速ＳＰＤ」）を検出する車速センサ５３が設けられている。また、スロットル弁２２の開度（以下、「スロットル開度ＴＡ」）を検出するスロットル開度センサ５４、吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ５５が設けられている。また、サージタンク２１における吸気の圧力（以下、「吸気管圧力ＰＩＭ」）を検出する吸気管圧力センサ５６、排気の温度Ｔｅｘを検出する排気温度センサ５７が設けられている。また、外気温度Ｔａｍｂを検出する外気温度センサ５８が設けられている。また、排気の圧力Ｐｅｘを検出する排気圧力センサ５９が設けられている。尚、これらセンサ以外にもイグニッションスイッチ（以下、「Ｉ／Ｇスイッチ」）等の各種のセンサが必要に応じて設けられている。これら各センサ５１〜５９の検出信号は、内燃機関１０の各種制御を実行する電子制御装置６０に入力される。
【００２７】
電子制御装置６０は、各種制御を実行するためのプログラム及び演算用マップ、並びに制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリを備えている。そして、上記各センサ５１〜５９をはじめとする各種センサの出力値により把握される内燃機関１０の運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、運転者の要求であるアクセル開度ＡＣＣＰに応じて目標スロットル開度を算出し、同目標スロットル開度に応じて同スロットル弁２２を制御するスロットル制御を実行する。また、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡ等に基づいて目標燃料噴射量Ｑを算出し、同目標燃料噴射量Ｑに応じて燃料噴射弁１３を制御する燃料噴射制御を実行する。また、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡ等に基づいて目標ＥＧＲ開度を算出し、目標ＥＧＲ開度に応じてステップモータ４３を制御するＥＧＲ制御を実行する。
【００２８】
ところで、こうした内燃機関１０にあっては、機関運転の停止時に、ＥＧＲ弁４２の弁体に付着している水が凍結してＥＧＲ弁４２が固着するといった問題が生じる。こうしたＥＧＲ弁４２の凍結固着が生じると、次の機関運転時にＥＧＲ弁４２の開度制御を行うことができなくなることがあり、排気に含まれるＮＯｘを低減することができなくなるおそれがある。
【００２９】
そこで例えば、ＥＧＲ弁４２の凍結固着の程度を予め小さく抑えるべく、機関運転の停止時に、ＥＧＲ弁４２を強制的に開閉駆動し、これによりＥＧＲ弁４２に付着している水を飛散させてその量を低減することが考えられる。
【００３０】
ところがこの場合には、機関運転を停止する度にＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が実行されることに起因してＥＧＲ弁４２に磨耗等の異常が生じやすくなるといった新たな問題が生じる。
【００３１】
そこで本実施形態では、電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定するとともに、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合に、ＥＧＲ弁４２を強制的に開閉駆動するようにしている。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が不要に実行されることを抑制するようにしている。
【００３２】
ただし、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着している場合であっても、その付着量が比較的少ない場合には、ＥＧＲ弁４２の凍結固着の程度が小さなものとなり、次回の機関運転時にステップモータ４３の駆動力によって氷を粉砕することができ、ＥＧＲ弁４２の開度制御を行うことができる。従って、このような場合にまで、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理を実行すると、同処理の実行に起因してＥＧＲ弁４２に摩耗等の異常が生じるといった問題を的確に抑制することができない。
【００３３】
そこで本実施形態では、電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合には、更に、当該水の付着量Ｖｗを機関運転状態に基づいて推定し、推定される水の付着量Ｖｗに基づいてＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行態様を設定するようにしている。具体的には、推定される水の付着量Ｖｗが所定量Ａ１以下である場合には、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行を禁止することとした。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が不要に実行されることを一層抑制するようにしている。尚、所定量Ａ１は、予め実験を通じて設定された固定値であり、ＥＧＲ弁４２の構造やステップモータ４２の駆動力等を考慮して設定されている。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態の液体水分付着量算出制御について説明する。尚、図２は、液体水分付着量算出制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、内燃機関１０の運転中に電子制御装置６０により繰り返し実行される。また、図３は、水の状態図に相当するマップであって、当該水の温度Ｔｗ及び圧力Ｐｗと、当該水の状態（固体、液体、気体のいずれか）との関係を示したマップである。
【００３５】
図２に示すように、この処理では、まず、ＥＧＲ弁４２近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌを推定する（ステップＳ１０１）。ここでは、また、吸気管圧力ＰＩＭ、排気圧力Ｐｅｘ、及びＥＧＲ弁４２の目標ＥＧＲ開度に基づいて、ＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌを推定する。そして次に、ＥＧＲ弁４２近傍における排気中の水の分圧Ｐｗを推定する（ステップＳ１０２）。ここでは、まず、そのときの吸入空気量ＧＡと目標燃料噴射量Ｑとに基づいて排気中における水の体積比率Ｒｗを推定する。そして、次に、上記ステップＳ１０１において推定されたＥＧＲ弁４２近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌに対して同体積比率Ｒｗを乗じることにより、ＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２近傍における排気中の水の分圧Ｐｗを推定する。すなわち、排気中における水の体積比率Ｒｗが高いほど、排気中の水の分圧Ｐｗを大きな値として推定する。そして次に、ＥＧＲ弁４２近傍における排気の温度Ｔｗを推定する（ステップＳ１０３）。ここでは、排気の温度Ｔｅｘに基づいてＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２近傍における排気の温度Ｔｗを推定する。尚、本実施形態において、ＥＧＲ弁４２の近傍とは、ＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２の内部を想定している。
【００３６】
こうして、ＥＧＲ弁４２近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌ、排気中の水の分圧Ｐｗ、及び排気の温度Ｔｗを推定すると、次に、図３に示すマップに基づいてＥＧＲ弁４２近傍における水の状態を導出する（ステップＳ１０４）。ここでは、ＥＧＲ弁４２近傍における排気の温度Ｔｗを水の温度Ｔｗとして用いている。また、当該水の分圧Ｐｗが、そのときの排気の温度Ｔｗにおける飽和水蒸気圧Ｐｓ（Ｔｗ）を上回ることをもって、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定する。そして、次に、ＥＧＲ弁４２近傍における水が液体状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。そしてこの結果、ＥＧＲ弁４２近傍における水が液体状態でないと判断した場合には（ステップＳ１０５：「ＮＯ」）、すなわち、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していないと判断した場合には、次に、液体水分付着量Ｖｗを「０」として（ステップＳ１０８）、この一連の処理を一旦終了する。
【００３７】
一方、ＥＧＲ弁４２近傍における水が液体状態であると判断した場合には（ステップＳ１０５：「ＹＥＳ」）、すなわち、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると判断した場合には、次に、そのときのＥＧＲ量を推定する。ここでは、吸入空気量ＧＡ、吸気管圧力ＰＩＭ、排気圧力Ｐｅｘ、及びＥＧＲ弁４２の目標ＥＧＲ開度に基づいて、予め実験を通じて求められたマップを参照して、ＥＧＲ量を推定する。そして、次に、推定されたＥＧＲ量に基づいて液体水分付着量Ｖｗを算出して（ステップＳ１０７）、この一連の処理を一旦終了する。ここでは、ＥＧＲ量が多いほど液体水分付着量Ｖｗを大きな値として算出するようにしている。
【００３８】
次に、図４を参照して、本実施形態のＥＧＲ弁４２の強制駆動制御について説明する。尚、図４は、ＥＧＲ弁４２の強制駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置６０により繰り返し実行される。
【００３９】
同図に示すように、この処理では、まず、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＦＦ」であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＮ」である場合には（ステップＳ２０１：「ＮＯ」）、ＥＧＲ弁４２の強制駆動制御の実行時期ではないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００４０】
一方、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＦＦ」である場合には（ステップＳ２０１：「ＹＥＳ」）、次に、上記液体水分付着量算出制御において算出された液体水分付着量Ｖｗが所定値Ａ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。そしてこの結果、液体水分付着量Ｖｗが所定値Ａ１以上である場合には（ステップＳ２０２：「ＹＥＳ」）、次に、ＥＧＲ弁４２の強制駆動を実行して、この一連の処理を一旦終了する。
【００４１】
一方、液体水分付着量Ｖｗが所定値Ａ１以上でない場合には（ステップＳ２０２：「ＮＯ」）、ＥＧＲ弁４２の強制駆動を実行することなく、すなわちＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行を禁止して、この一連の処理を一旦終了する。
【００４２】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定するとともに、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合に、ＥＧＲ弁４２を強制的に開閉駆動することとした。このように、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が常に実行されるのではなく、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合にＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が実行される。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が不要に実行されることを抑制することができる。従って、ＥＧＲ弁４２の凍結固着を的確に抑制することができるようになる。
【００４３】
（２）電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２近傍における水の分圧ＰｗとＥＧＲ弁４２近傍における温度Ｔｗとを推定するとともに、当該温度Ｔｗにおける飽和水蒸気圧Ｐｓ（Ｔｗ）を当該水の分圧Ｐｗが上回ることをもって、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定することとした。これにより、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着しているか否かを精度よく推定することができ、ＥＧＲ弁４２の凍結固着を的確に抑制することができるようになる。
【００４４】
（３）電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合には、更に、当該水の付着量Ｖｗを機関運転状態に基づいて推定するとともに、推定される水の付着量Ｖｗに基づいてＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行態様を設定することとした。具体的には、推定される水の付着量Ｖｗが所定量Ａ１以下である場合には、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行を禁止することとした。このように、ＥＧＲ弁４２近傍に液体としての水が存在していると推定される場合に、このことのみをもってＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が実行されるのではなく、ＥＧＲ弁４２における水の付着量Ｖｗが所定量Ａ１以下である場合にＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が実行される。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が不要に実行されることを一層抑制することができる。従って、ＥＧＲ弁４２の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
＜第２実施形態＞
以下、図５及び図６を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置の第２実施形態について第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着している場合であっても、その付着量が多いほど、これを低減しにくくなる。
そこで本実施形態では、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔを長く設定することにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行態様を液体水分付着量Ｖｗに応じて的確に設定するようにしている。
【００４６】
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態のＥＧＲ弁４２の強制駆動制御について説明する。尚、図５は、ＥＧＲ弁４２の強制駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置６０により繰り返し実行される。また、図６は、液体水分付着量ＶｗとＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔとの関係を規定したマップである。
【００４７】
同図５に示すように、この処理では、まず、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＦＦ」であるか否かを判断する（ステップＳ４０１）。ここで、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＮ」である場合には（ステップＳ４０１：「ＮＯ」）、ＥＧＲ弁４２の強制駆動制御の実行時期ではないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００４８】
一方、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＦＦ」である場合には（ステップＳ４０１：「ＹＥＳ」）、次に、図６のマップを参照して、ＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔを設定する（ステップＳ４０２）。ここでは、液体水分付着量Ｖｗが「０」であるときには強制駆動時間ｔが「０」とされ、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔが長くなるように設定される。こうしてＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔを設定すると、次に、ＥＧＲ弁４２の強制駆動を上記強制駆動時間ｔにわたり実行して（ステップＳ４０３）、この一連の処理を一旦終了する。
【００４９】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）電子制御装置６０を通じて、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔを長く設定することとした。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行態様をＥＧＲ弁４２に付着している水の量に応じて的確に設定することができ、ＥＧＲ弁４２の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
【００５０】
尚、本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記各実施形態では、ステップモータ４３によりＥＧＲ弁４２が駆動されるものについて例示したが、ＥＧＲ弁を駆動するアクチュエータはこれに限られるものではなく、ＤＣモータ等の他のアクチュエータであってもよい。
【００５１】
・上記各実施形態では、ポペット式のＥＧＲ弁４２を備える内燃機関１０について例示したが、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ弁はポペット式のものに限られるものではなく、他に例えばバタフライ式のＥＧＲ弁を備える内燃機関に対しても本発明を適用することができる。
【００５２】
・上記第２実施形態では、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁の強制駆動時間ｔを長く設定するようにしているが、これに代えて、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁の強制駆動速度を大きく設定するようにしてもよい。この場合であっても、上記第３実施形態と同様の効果を奏することができる。また、液体水分付着量Ｖｗが多いときほど、ＥＧＲ弁の強制駆動時間ｔを長く設定するとともに、ＥＧＲ弁の強制駆動速度を大きく設定するようにしてもよい。これにより、ＥＧＲ弁の凍結固着をより一層的確に抑制することができるようになる。
【００５３】
・上記実施形態によるように、液体水分付着量Ｖｗに基づいてＥＧＲ弁の強制駆動処理の実行態様を設定するようにすることが、ＥＧＲ弁の強制駆動処理の実行態様をＥＧＲ弁に付着している水の量に応じて的確に設定する上では望ましい。しかしながら、本発明に係る低減処理実行手段はこれに限られるものではなく、液体水分付着量Ｖｗを推定する構成、液体水分付着量Ｖｗに基づいてＥＧＲ弁の強制駆動処理の実行態様を設定する構成をそれぞれ割愛することができる。この場合であっても、ＥＧＲ弁の強制駆動処理が不要に実行されることをある程度は抑制することができるようになる。
【００５４】
・上記各実施形態では、ＥＧＲ弁の内部における水の分圧Ｐｗや温度Ｔｗを推定するようにしているが、本発明に係るＥＧＲ弁近傍とはＥＧＲ弁４２の内部に限られるものではない。要するに、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定することができるのであれば、ＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２の外部であってもよい。
【００５５】
・上記各実施形態では、ＥＧＲ弁近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌを推定するとともに、吸入空気量ＧＡと燃料噴射量Ｑとに基づいて排気中における水の体積比率Ｒｗを推定し、これら排気の圧力Ｐｔｏｔａｌと同水の体積比率Ｒｗとに基づいてＥＧＲ弁近傍における水の分圧Ｐｗを推定するようにしている。しかしながら、水の分圧Ｐｗの推定態様はこれに限られるものではなく、水の分圧Ｐｗを推定することができるものであればその構成を任意に変更することができる。
【００５６】
・上記実施形態では、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するようにしているが、本発明に係る低減処理実行手段はこれに限られるものではない。他に例えば、ヒーター等のＥＧＲ弁を加熱するものであってもよい。要するに、ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行するものであればよい。
【００５７】
・上記各実施形態では、ＥＧＲ弁４２近傍における水の分圧ＰｗとＥＧＲ弁４２近傍における温度Ｔｗとを推定するとともに、当該温度Ｔｗにおける飽和水蒸気圧Ｐｓ（Ｔｗ）を当該水の分圧Ｐｗが上回ることをもって、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定するようにしている。しかしながら、本発明に係る推定手段はこれに限られるものではない。例えば、外気温度Ｔａｍｂが比較的低い場合であって、長期間にわたって車両が停車状態とされている場合に、そのまま機関運転を停止すると、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着することとなる。そこで、外気温度Ｔａｍｂが所定温度よりも低い場合であって、所定期間以上にわたり車両が停車状態とされること、すなわち内燃機関１０がアイドル運転状態とされることをもってＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定するようにしてもよい。
【００５８】
結局、推定手段としては、ＥＧＲ弁に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定するものであればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…クランクシャフト、１３…燃料噴射弁、１４…点火プラグ、２０…吸気通路、２１…サージタンク、２２…スロットル弁、３０…排気通路、４０…ＥＧＲ装置、４１…ＥＧＲ通路、４２…ＥＧＲ弁、４３…ステップモータ、５１…アクセル開度センサ、５２…機関回転速度センサ、５３…車速センサ、５４…スロットル開度センサ、５５…吸入空気量センサ、５６…吸気管圧力センサ、５７…排気温度センサ、５８…外気温度センサ、５９…排気圧力センサ、６０…電子制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路から吸気通路に排気を導入するためのＥＧＲ通路及び同通路に設けられて排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁からなるＥＧＲ装置を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関の制御装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含めて従来一般の制御装置の制御対象である内燃機関には、排気通路から吸気通路に排気を導入するためのＥＧＲ通路が設けられ、同通路には排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁が設けられている。そして、ＥＧＲ弁の開度制御を通じて吸気通路に導入される排気の流量を機関運転状態に基づいて調節することにより、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することができる。
【０００３】
ところで、こうした内燃機関にあっては、機関運転の停止時に、ＥＧＲ弁の弁体に付着している水が凍結してＥＧＲ弁が固着するといった問題が生じる。こうしたＥＧＲ弁の凍結固着が生じると、次の機関運転時にＥＧＲ弁の開度制御を行うことができなくなることがあり、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することができなくなるおそれがある。
【０００４】
そこで例えば、ＥＧＲ弁の凍結固着の程度を予め小さく抑えるべく、機関運転の停止時に、ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動し、これによりＥＧＲ弁に付着している水を飛散させてその量を低減することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２―２２７７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、こうした制御装置にあっては、機関運転を停止する度にＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動することとなり、このことに起因してＥＧＲ弁に磨耗等の異常が生じやすくなるといった新たな問題が生じる。
【０００７】
尚、こうした問題は、ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものに限られるものではなく、他に例えばＥＧＲ弁を加熱するもの等、ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行する低減処理実行手段を備えるものにあっては、概ね共通して生じ得るものである。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ弁の凍結固着を的確に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、排気通路から吸気通路に排気を導入するためのＥＧＲ通路及び同通路に設けられて排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁からなるＥＧＲ装置を備える内燃機関に適用されて、機関運転の停止に際して、前記ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行する低減処理実行手段を備える内燃機関の制御装置であって、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定する推定手段を備え、前記低減処理実行手段は、前記推定手段により前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合に前記処理を実行することをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁における水の付着量を低減する処理が常に実行されるのではなく、ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合に上記処理が実行される。これにより、上記処理が不要に実行されることを抑制することができる。従って、ＥＧＲ弁の凍結固着を的確に抑制することができるようになる。
【００１１】
（２）請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明によるように、前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁近傍における水の分圧と前記ＥＧＲ弁近傍における温度とを推定するとともに、当該温度における飽和水蒸気圧を当該水の分圧が上回ることをもって、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定するといった態様をもって具体化することができる。この場合、ＥＧＲ弁に液体としての水が付着しているか否かを精度よく推定することができ、ＥＧＲ弁の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
【００１２】
（３）また、請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明によるように、前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁近傍における排気の圧力を推定するとともに、内燃機関の吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて排気中における水の体積比率を推定し、前記排気の圧力と前記排気中における水の体積比率とに基づいて前記ＥＧＲ弁近傍における水の分圧を推定するといった態様をもって具体化することができる。
【００１３】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合には、更に、当該水の付着量を機関運転状態に基づいて推定するものであり、前記低減処理実行手段は、前記推定手段により推定される前記水の付着量に基づいて前記水の量を低減する処理の実行態様を設定することをその要旨としている。
【００１４】
ＥＧＲ弁に液体としての水が付着している場合であっても、その付着量が多いほど、これを低減しにくくなる。
この点、上記構成によれば、ＥＧＲ弁における水の付着量に応じて上記処理の実行態様を的確に設定することができ、ＥＧＲ弁の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
【００１５】
（５）請求項４に記載の発明は、請求項５に記載の発明によるように、前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁を通じて前記吸気通路に導入される排気の流量を推定するとともに、前記排気の流量が多いほど前記水の付着量を大きな値として推定するものであるといった態様をもって具体化することができる。
【００１６】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、前記低減処理実行手段は、前記推定手段により推定される前記水の量が所定量以下である場合には、前記水の量を低減する処理の実行を禁止することをその要旨としている。
【００１７】
ＥＧＲ弁に液体としての水が付着している場合であっても、その付着量が比較的少ない場合には、ＥＧＲ弁の凍結固着の程度が小さなものとなり、次回の機関運転時にＥＧＲ弁のアクチュエータの駆動力によって氷を粉砕することができ、ＥＧＲ弁の開度制御を行うことができる。従って、このような場合にまで、ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行すると、同処理の実行に起因して例えばＥＧＲ弁に摩耗等の異常が生じるといった種々の問題が生じることとなる。
【００１８】
この点、上記構成によれば、ＥＧＲ弁近傍に液体としての水が存在していると推定される場合に、このことのみをもって上記処理が実行されるのではなく、ＥＧＲ弁における水の付着量が所定量以下である場合に上記処理が実行される。これにより、上記処理が不要に実行されることを一層抑制することができる。従って、ＥＧＲ弁の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
【００１９】
（７）請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の発明は、請求項７に記載の発明によるように、前記低減処理実行手段は、前記ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものであり、前記推定手段により推定される前記水の付着量が多いときほど前記ＥＧＲ弁の強制駆動期間を長く設定するといった態様をもって具体化することができる。
【００２０】
（８）また、請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載の発明は、請求項８に記載の発明によるように、前記低減処理実行手段は、前記ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものであり、前記推定手段により推定される前記水の付着量が多いほど前記ＥＧＲ弁の強制駆動速度を大きく設定するといった態様をもって具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置の第１実施形態について、その概略構成を示す概略構成図。
【図２】同実施形態における液体水分付着量算出制御の処理手順を示すフローチャート。
【図３】水の状態図に相当するマップであって、当該水の温度Ｔｗ及び圧力Ｐｗと、当該水の状態（固体、液体、気体のいずれか）との関係を示したマップ。
【図４】同実施形態におけるＥＧＲ弁の強制駆動制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】本発明に係る内燃機関の制御装置の第２実施形態について、同実施形態におけるＥＧＲ弁の強制駆動制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態における液体水分付着量とＥＧＲ弁の強制駆動時間との関係を規定したマップ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置を車載内燃機関の制御装置として具体化した第１実施形態について説明する。
【００２３】
図１に、内燃機関１０及びこれを制御する電子制御装置６０の概略構成を示す。
内燃機関１０の燃焼室１１には、吸気通路２０が接続されており、吸気通路２０を通じて燃焼室１１に吸気が供給される。吸気通路２０の途中にはサージタンク２１が設けられており、サージタンク２１の上流側には吸気を調量するためのスロットル弁２２が設けられている。内燃機関１０には、燃焼室１１に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁１３が設けられている。内燃機関１０には、吸気と燃料との混合気に対して火花点火を行うための点火プラグ１４が設けられている。また、燃焼室１１には、排気通路３０が接続されている。
【００２４】
こうした構成において、吸気通路２０を通じて供給される吸気と、燃料噴射弁１３から噴射供給される燃料とが燃焼室１１において混合され、こうして混合された混合気が燃焼室１１において燃焼に供される。そして、この燃焼による膨張エネルギによりクランクシャフト１２が回転駆動される。また、燃焼室１１において燃焼により発生した排気は、排気通路３０を通じて外部に排出される。
【００２５】
また、内燃機関１０には、燃焼室１１から排気通路３０に排出された排気の一部を吸気通路２０に導入ためのＥＧＲ装置４０が設けられている。ＥＧＲ装置４０は、サージタンク２１と排気通路３０とを連通するＥＧＲ通路４１、ＥＧＲ通路４１に設けられて排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁４２、及びＥＧＲ弁４２を開閉駆動するためのステップモータ４３を備えている。そして、ステップモータ４３の作動制御を通じてＥＧＲ弁４２の開度を変更すると、これに応じて、ＥＧＲ通路４１を通じてサージタンク２１に導入される排気の流量（以下、「ＥＧＲ量」）が調節される。尚、本実施形態のＥＧＲ弁４２は、ポペット式のものである。
【００２６】
また、内燃機関１０には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、アクセルペダルの踏み込み量（以下、「アクセル開度ＡＣＣＰ」）を検出するアクセル開度センサ５１、内燃機関１０のクランクシャフト１２の回転から機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ５２、及び車両の走行速度（以下、「車速ＳＰＤ」）を検出する車速センサ５３が設けられている。また、スロットル弁２２の開度（以下、「スロットル開度ＴＡ」）を検出するスロットル開度センサ５４、吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ５５が設けられている。また、サージタンク２１における吸気の圧力（以下、「吸気管圧力ＰＩＭ」）を検出する吸気管圧力センサ５６、排気の温度Ｔｅｘを検出する排気温度センサ５７が設けられている。また、外気温度Ｔａｍｂを検出する外気温度センサ５８が設けられている。また、排気の圧力Ｐｅｘを検出する排気圧力センサ５９が設けられている。尚、これらセンサ以外にもイグニッションスイッチ（以下、「Ｉ／Ｇスイッチ」）等の各種のセンサが必要に応じて設けられている。これら各センサ５１〜５９の検出信号は、内燃機関１０の各種制御を実行する電子制御装置６０に入力される。
【００２７】
電子制御装置６０は、各種制御を実行するためのプログラム及び演算用マップ、並びに制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリを備えている。そして、上記各センサ５１〜５９をはじめとする各種センサの出力値により把握される内燃機関１０の運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、運転者の要求であるアクセル開度ＡＣＣＰに応じて目標スロットル開度を算出し、同目標スロットル開度に応じて同スロットル弁２２を制御するスロットル制御を実行する。また、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡ等に基づいて目標燃料噴射量Ｑを算出し、同目標燃料噴射量Ｑに応じて燃料噴射弁１３を制御する燃料噴射制御を実行する。また、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡ等に基づいて目標ＥＧＲ開度を算出し、目標ＥＧＲ開度に応じてステップモータ４３を制御するＥＧＲ制御を実行する。
【００２８】
ところで、こうした内燃機関１０にあっては、機関運転の停止時に、ＥＧＲ弁４２の弁体に付着している水が凍結してＥＧＲ弁４２が固着するといった問題が生じる。こうしたＥＧＲ弁４２の凍結固着が生じると、次の機関運転時にＥＧＲ弁４２の開度制御を行うことができなくなることがあり、排気に含まれるＮＯｘを低減することができなくなるおそれがある。
【００２９】
そこで例えば、ＥＧＲ弁４２の凍結固着の程度を予め小さく抑えるべく、機関運転の停止時に、ＥＧＲ弁４２を強制的に開閉駆動し、これによりＥＧＲ弁４２に付着している水を飛散させてその量を低減することが考えられる。
【００３０】
ところがこの場合には、機関運転を停止する度にＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が実行されることに起因してＥＧＲ弁４２に磨耗等の異常が生じやすくなるといった新たな問題が生じる。
【００３１】
そこで本実施形態では、電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定するとともに、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合に、ＥＧＲ弁４２を強制的に開閉駆動するようにしている。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が不要に実行されることを抑制するようにしている。
【００３２】
ただし、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着している場合であっても、その付着量が比較的少ない場合には、ＥＧＲ弁４２の凍結固着の程度が小さなものとなり、次回の機関運転時にステップモータ４３の駆動力によって氷を粉砕することができ、ＥＧＲ弁４２の開度制御を行うことができる。従って、このような場合にまで、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理を実行すると、同処理の実行に起因してＥＧＲ弁４２に摩耗等の異常が生じるといった問題を的確に抑制することができない。
【００３３】
そこで本実施形態では、電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合には、更に、当該水の付着量Ｖｗを機関運転状態に基づいて推定し、推定される水の付着量Ｖｗに基づいてＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行態様を設定するようにしている。具体的には、推定される水の付着量Ｖｗが所定量Ａ１以下である場合には、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行を禁止することとした。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が不要に実行されることを一層抑制するようにしている。尚、所定量Ａ１は、予め実験を通じて設定された固定値であり、ＥＧＲ弁４２の構造やステップモータ４２の駆動力等を考慮して設定されている。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態の液体水分付着量算出制御について説明する。尚、図２は、液体水分付着量算出制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、内燃機関１０の運転中に電子制御装置６０により繰り返し実行される。また、図３は、水の状態図に相当するマップであって、当該水の温度Ｔｗ及び圧力Ｐｗと、当該水の状態（固体、液体、気体のいずれか）との関係を示したマップである。
【００３５】
図２に示すように、この処理では、まず、ＥＧＲ弁４２近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌを推定する（ステップＳ１０１）。ここでは、また、吸気管圧力ＰＩＭ、排気圧力Ｐｅｘ、及びＥＧＲ弁４２の目標ＥＧＲ開度に基づいて、ＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌを推定する。そして次に、ＥＧＲ弁４２近傍における排気中の水の分圧Ｐｗを推定する（ステップＳ１０２）。ここでは、まず、そのときの吸入空気量ＧＡと目標燃料噴射量Ｑとに基づいて排気中における水の体積比率Ｒｗを推定する。そして、次に、上記ステップＳ１０１において推定されたＥＧＲ弁４２近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌに対して同体積比率Ｒｗを乗じることにより、ＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２近傍における排気中の水の分圧Ｐｗを推定する。すなわち、排気中における水の体積比率Ｒｗが高いほど、排気中の水の分圧Ｐｗを大きな値として推定する。そして次に、ＥＧＲ弁４２近傍における排気の温度Ｔｗを推定する（ステップＳ１０３）。ここでは、排気の温度Ｔｅｘに基づいてＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２近傍における排気の温度Ｔｗを推定する。尚、本実施形態において、ＥＧＲ弁４２の近傍とは、ＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２の内部を想定している。
【００３６】
こうして、ＥＧＲ弁４２近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌ、排気中の水の分圧Ｐｗ、及び排気の温度Ｔｗを推定すると、次に、図３に示すマップに基づいてＥＧＲ弁４２近傍における水の状態を導出する（ステップＳ１０４）。ここでは、ＥＧＲ弁４２近傍における排気の温度Ｔｗを水の温度Ｔｗとして用いている。また、当該水の分圧Ｐｗが、そのときの排気の温度Ｔｗにおける飽和水蒸気圧Ｐｓ（Ｔｗ）を上回ることをもって、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定する。そして、次に、ＥＧＲ弁４２近傍における水が液体状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。そしてこの結果、ＥＧＲ弁４２近傍における水が液体状態でないと判断した場合には（ステップＳ１０５：「ＮＯ」）、すなわち、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していないと判断した場合には、次に、液体水分付着量Ｖｗを「０」として（ステップＳ１０８）、この一連の処理を一旦終了する。
【００３７】
一方、ＥＧＲ弁４２近傍における水が液体状態であると判断した場合には（ステップＳ１０５：「ＹＥＳ」）、すなわち、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると判断した場合には、次に、そのときのＥＧＲ量を推定する。ここでは、吸入空気量ＧＡ、吸気管圧力ＰＩＭ、排気圧力Ｐｅｘ、及びＥＧＲ弁４２の目標ＥＧＲ開度に基づいて、予め実験を通じて求められたマップを参照して、ＥＧＲ量を推定する。そして、次に、推定されたＥＧＲ量に基づいて液体水分付着量Ｖｗを算出して（ステップＳ１０７）、この一連の処理を一旦終了する。ここでは、ＥＧＲ量が多いほど液体水分付着量Ｖｗを大きな値として算出するようにしている。
【００３８】
次に、図４を参照して、本実施形態のＥＧＲ弁４２の強制駆動制御について説明する。尚、図４は、ＥＧＲ弁４２の強制駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置６０により繰り返し実行される。
【００３９】
同図に示すように、この処理では、まず、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＦＦ」であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＮ」である場合には（ステップＳ２０１：「ＮＯ」）、ＥＧＲ弁４２の強制駆動制御の実行時期ではないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００４０】
一方、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＦＦ」である場合には（ステップＳ２０１：「ＹＥＳ」）、次に、上記液体水分付着量算出制御において算出された液体水分付着量Ｖｗが所定値Ａ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。そしてこの結果、液体水分付着量Ｖｗが所定値Ａ１以上である場合には（ステップＳ２０２：「ＹＥＳ」）、次に、ＥＧＲ弁４２の強制駆動を実行して、この一連の処理を一旦終了する。
【００４１】
一方、液体水分付着量Ｖｗが所定値Ａ１以上でない場合には（ステップＳ２０２：「ＮＯ」）、ＥＧＲ弁４２の強制駆動を実行することなく、すなわちＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行を禁止して、この一連の処理を一旦終了する。
【００４２】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定するとともに、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合に、ＥＧＲ弁４２を強制的に開閉駆動することとした。このように、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が常に実行されるのではなく、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合にＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が実行される。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が不要に実行されることを抑制することができる。従って、ＥＧＲ弁４２の凍結固着を的確に抑制することができるようになる。
【００４３】
（２）電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２近傍における水の分圧ＰｗとＥＧＲ弁４２近傍における温度Ｔｗとを推定するとともに、当該温度Ｔｗにおける飽和水蒸気圧Ｐｓ（Ｔｗ）を当該水の分圧Ｐｗが上回ることをもって、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定することとした。これにより、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着しているか否かを精度よく推定することができ、ＥＧＲ弁４２の凍結固着を的確に抑制することができるようになる。
【００４４】
（３）電子制御装置６０を通じて、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定される場合には、更に、当該水の付着量Ｖｗを機関運転状態に基づいて推定するとともに、推定される水の付着量Ｖｗに基づいてＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行態様を設定することとした。具体的には、推定される水の付着量Ｖｗが所定量Ａ１以下である場合には、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行を禁止することとした。このように、ＥＧＲ弁４２近傍に液体としての水が存在していると推定される場合に、このことのみをもってＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が実行されるのではなく、ＥＧＲ弁４２における水の付着量Ｖｗが所定量Ａ１以下である場合にＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が実行される。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理が不要に実行されることを一層抑制することができる。従って、ＥＧＲ弁４２の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
＜第２実施形態＞
以下、図５及び図６を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置の第２実施形態について第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着している場合であっても、その付着量が多いほど、これを低減しにくくなる。
そこで本実施形態では、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔを長く設定することにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行態様を液体水分付着量Ｖｗに応じて的確に設定するようにしている。
【００４６】
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態のＥＧＲ弁４２の強制駆動制御について説明する。尚、図５は、ＥＧＲ弁４２の強制駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置６０により繰り返し実行される。また、図６は、液体水分付着量ＶｗとＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔとの関係を規定したマップである。
【００４７】
同図５に示すように、この処理では、まず、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＦＦ」であるか否かを判断する（ステップＳ４０１）。ここで、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＮ」である場合には（ステップＳ４０１：「ＮＯ」）、ＥＧＲ弁４２の強制駆動制御の実行時期ではないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００４８】
一方、Ｉ／Ｇスイッチが「ＯＦＦ」である場合には（ステップＳ４０１：「ＹＥＳ」）、次に、図６のマップを参照して、ＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔを設定する（ステップＳ４０２）。ここでは、液体水分付着量Ｖｗが「０」であるときには強制駆動時間ｔが「０」とされ、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔが長くなるように設定される。こうしてＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔを設定すると、次に、ＥＧＲ弁４２の強制駆動を上記強制駆動時間ｔにわたり実行して（ステップＳ４０３）、この一連の処理を一旦終了する。
【００４９】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）電子制御装置６０を通じて、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁４２の強制駆動時間ｔを長く設定することとした。これにより、ＥＧＲ弁４２の強制駆動処理の実行態様をＥＧＲ弁４２に付着している水の量に応じて的確に設定することができ、ＥＧＲ弁４２の凍結固着を一層的確に抑制することができるようになる。
【００５０】
尚、本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記各実施形態では、ステップモータ４３によりＥＧＲ弁４２が駆動されるものについて例示したが、ＥＧＲ弁を駆動するアクチュエータはこれに限られるものではなく、ＤＣモータ等の他のアクチュエータであってもよい。
【００５１】
・上記各実施形態では、ポペット式のＥＧＲ弁４２を備える内燃機関１０について例示したが、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ弁はポペット式のものに限られるものではなく、他に例えばバタフライ式のＥＧＲ弁を備える内燃機関に対しても本発明を適用することができる。
【００５２】
・上記第２実施形態では、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁の強制駆動時間ｔを長く設定するようにしているが、これに代えて、液体水分付着量Ｖｗが多いときほどＥＧＲ弁の強制駆動速度を大きく設定するようにしてもよい。この場合であっても、上記第３実施形態と同様の効果を奏することができる。また、液体水分付着量Ｖｗが多いときほど、ＥＧＲ弁の強制駆動時間ｔを長く設定するとともに、ＥＧＲ弁の強制駆動速度を大きく設定するようにしてもよい。これにより、ＥＧＲ弁の凍結固着をより一層的確に抑制することができるようになる。
【００５３】
・上記実施形態によるように、液体水分付着量Ｖｗに基づいてＥＧＲ弁の強制駆動処理の実行態様を設定するようにすることが、ＥＧＲ弁の強制駆動処理の実行態様をＥＧＲ弁に付着している水の量に応じて的確に設定する上では望ましい。しかしながら、本発明に係る低減処理実行手段はこれに限られるものではなく、液体水分付着量Ｖｗを推定する構成、液体水分付着量Ｖｗに基づいてＥＧＲ弁の強制駆動処理の実行態様を設定する構成をそれぞれ割愛することができる。この場合であっても、ＥＧＲ弁の強制駆動処理が不要に実行されることをある程度は抑制することができるようになる。
【００５４】
・上記各実施形態では、ＥＧＲ弁の内部における水の分圧Ｐｗや温度Ｔｗを推定するようにしているが、本発明に係るＥＧＲ弁近傍とはＥＧＲ弁４２の内部に限られるものではない。要するに、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定することができるのであれば、ＥＧＲ通路４１においてＥＧＲ弁４２の外部であってもよい。
【００５５】
・上記各実施形態では、ＥＧＲ弁近傍における排気の圧力Ｐｔｏｔａｌを推定するとともに、吸入空気量ＧＡと燃料噴射量Ｑとに基づいて排気中における水の体積比率Ｒｗを推定し、これら排気の圧力Ｐｔｏｔａｌと同水の体積比率Ｒｗとに基づいてＥＧＲ弁近傍における水の分圧Ｐｗを推定するようにしている。しかしながら、水の分圧Ｐｗの推定態様はこれに限られるものではなく、水の分圧Ｐｗを推定することができるものであればその構成を任意に変更することができる。
【００５６】
・上記実施形態では、機関運転の停止に際して、ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するようにしているが、本発明に係る低減処理実行手段はこれに限られるものではない。他に例えば、ヒーター等のＥＧＲ弁を加熱するものであってもよい。要するに、ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行するものであればよい。
【００５７】
・上記各実施形態では、ＥＧＲ弁４２近傍における水の分圧ＰｗとＥＧＲ弁４２近傍における温度Ｔｗとを推定するとともに、当該温度Ｔｗにおける飽和水蒸気圧Ｐｓ（Ｔｗ）を当該水の分圧Ｐｗが上回ることをもって、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定するようにしている。しかしながら、本発明に係る推定手段はこれに限られるものではない。例えば、外気温度Ｔａｍｂが比較的低い場合であって、長期間にわたって車両が停車状態とされている場合に、そのまま機関運転を停止すると、ＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着することとなる。そこで、外気温度Ｔａｍｂが所定温度よりも低い場合であって、所定期間以上にわたり車両が停車状態とされること、すなわち内燃機関１０がアイドル運転状態とされることをもってＥＧＲ弁４２に液体としての水が付着していると推定するようにしてもよい。
【００５８】
結局、推定手段としては、ＥＧＲ弁に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定するものであればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…クランクシャフト、１３…燃料噴射弁、１４…点火プラグ、２０…吸気通路、２１…サージタンク、２２…スロットル弁、３０…排気通路、４０…ＥＧＲ装置、４１…ＥＧＲ通路、４２…ＥＧＲ弁、４３…ステップモータ、５１…アクセル開度センサ、５２…機関回転速度センサ、５３…車速センサ、５４…スロットル開度センサ、５５…吸入空気量センサ、５６…吸気管圧力センサ、５７…排気温度センサ、５８…外気温度センサ、５９…排気圧力センサ、６０…電子制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路から吸気通路に排気を導入するためのＥＧＲ通路及び同通路に設けられて排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁からなるＥＧＲ装置を備える内燃機関に適用されて、機関運転の停止に際して、前記ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行する低減処理実行手段を備える内燃機関の制御装置であって、
前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定する推定手段を備え、
前記低減処理実行手段は、前記推定手段により前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合に前記処理を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁近傍における水の分圧と前記ＥＧＲ弁近傍における温度とを推定するとともに、当該温度における飽和水蒸気圧を当該水の分圧が上回ることをもって、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁近傍における排気の圧力を推定するとともに、内燃機関の吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて排気中における水の体積比率を推定し、前記排気の圧力と前記排気中における水の体積比率とに基づいて前記ＥＧＲ弁近傍における水の分圧を推定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合には、更に、当該水の付着量を機関運転状態に基づいて推定するものであり、
前記低減処理実行手段は、前記推定手段により推定される前記水の付着量に基づいて前記水の量を低減する処理の実行態様を設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁を通じて前記吸気通路に導入される排気の流量を推定するとともに、前記排気の流量が多いほど前記水の付着量を大きな値として推定するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記低減処理実行手段は、前記推定手段により推定される前記水の量が所定量以下である場合には、前記水の量を低減する処理の実行を禁止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記低減処理実行手段は、前記ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものであり、前記推定手段により推定される前記水の付着量が多いときほど前記ＥＧＲ弁の強制駆動期間を長く設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記低減処理実行手段は、前記ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものであり、前記推定手段により推定される前記水の付着量が多いほど前記ＥＧＲ弁の強制駆動速度を大きく設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１】
排気通路から吸気通路に排気を導入するためのＥＧＲ通路及び同通路に設けられて排気の流通面積を可変とするＥＧＲ弁からなるＥＧＲ装置を備える内燃機関に適用されて、機関運転の停止に際して、前記ＥＧＲ弁に付着している水の量を低減する処理を実行する低減処理実行手段を備える内燃機関の制御装置であって、
前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着しているか否かを機関運転状態に基づいて推定する推定手段を備え、
前記低減処理実行手段は、前記推定手段により前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合に前記処理を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁近傍における水の分圧と前記ＥＧＲ弁近傍における温度とを推定するとともに、当該温度における飽和水蒸気圧を当該水の分圧が上回ることをもって、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁近傍における排気の圧力を推定するとともに、内燃機関の吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて排気中における水の体積比率を推定し、前記排気の圧力と前記排気中における水の体積比率とに基づいて前記ＥＧＲ弁近傍における水の分圧を推定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁に液体としての水が付着していると推定される場合には、更に、当該水の付着量を機関運転状態に基づいて推定するものであり、
前記低減処理実行手段は、前記推定手段により推定される前記水の付着量に基づいて前記水の量を低減する処理の実行態様を設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記推定手段は、前記ＥＧＲ弁を通じて前記吸気通路に導入される排気の流量を推定するとともに、前記排気の流量が多いほど前記水の付着量を大きな値として推定するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記低減処理実行手段は、前記推定手段により推定される前記水の量が所定量以下である場合には、前記水の量を低減する処理の実行を禁止する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記低減処理実行手段は、前記ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものであり、前記推定手段により推定される前記水の付着量が多いときほど前記ＥＧＲ弁の強制駆動期間を長く設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記低減処理実行手段は、前記ＥＧＲ弁を強制的に開閉駆動するものであり、前記推定手段により推定される前記水の付着量が多いほど前記ＥＧＲ弁の強制駆動速度を大きく設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【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２０１０−１９０１２２（Ｐ２０１０−１９０１２２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３５４８５（Ｐ２００９−３５４８５）
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【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９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]