内燃機関の制御装置
【課題】ターボ過給機を備えた内燃機関において、タービンの下流側に配置されたセンサ装置を凝縮水との接触から確実に保護する。
【解決手段】タービンハウジング３０には、タービン３２及びバイパス通路３６の流出口３２ａ，３６ａの下側に位置して凝縮水を貯留する水分貯留部７０を設ける。水分貯留部７０は、ＷＧＶ３８の開弁時にタービン３２の流出口３２ａから隠れる位置に形成する。そして、ＥＣＵは、水分貯留部７０に溜った凝縮水がタービン３２の排気流により下流側に移動して空燃比センサ５０と接触する被水障害が発生し易い場合に、ＷＧＶ３８を開弁してタービン３２の流出口３２ａと水分貯留部７０との間を遮断する。これにより、エンジンのレスポンス（出力性能）と、空燃比センサ５０の耐久性とを両立させることができる。
【解決手段】タービンハウジング３０には、タービン３２及びバイパス通路３６の流出口３２ａ，３６ａの下側に位置して凝縮水を貯留する水分貯留部７０を設ける。水分貯留部７０は、ＷＧＶ３８の開弁時にタービン３２の流出口３２ａから隠れる位置に形成する。そして、ＥＣＵは、水分貯留部７０に溜った凝縮水がタービン３２の排気流により下流側に移動して空燃比センサ５０と接触する被水障害が発生し易い場合に、ＷＧＶ３８を開弁してタービン３２の流出口３２ａと水分貯留部７０との間を遮断する。これにより、エンジンのレスポンス（出力性能）と、空燃比センサ５０の耐久性とを両立させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボ過給機及びウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００８−２２３７７２号公報）に開示されているように、ターボ過給機及びＷＧＶを備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、排気通路において、ターボ過給機のタービンの下流側に空燃比センサが配置されている。空燃比センサは、セラミックス材料等により構成された素子部を備えており、この素子部は、加熱された状態において、急激な温度低下等により損傷（素子割れ）することがある。
【０００３】
一方、冷間始動時等には、燃焼により生じた排気ガス中の水分が排気通路中で冷却されて凝縮し、凝縮水が生じ易い。この凝縮水がタービンの回転により飛散して空燃比センサの素子部に付着すると、素子割れが生じる虞れがある。このため、従来技術では、空燃比センサを、タービンの出口側に生じる旋回流の中心位置に配置し、タービンから飛散した凝縮水がセンサの素子部に付着するのを回避するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２３７７２号公報
【特許文献２】特開２００９−２６４３３９号公報
【特許文献３】特開２００８−２０８７８７号公報
【特許文献４】特開２００７−１６２５０９号公報
【特許文献５】特開２００６−３２８９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来技術では、空燃比センサをタービンの出口側で旋回流の中心位置に配置し、センサの素子部を凝縮水から保護する構成としている。しかしながら、タービンの出口側には、ＷＧＶ（バイパス通路）の流出口も接続されている。このため、ＷＧＶの開閉状態や凝縮水の溜り具合等によっては、凝縮水が想定外の位置に飛散して空燃比センサの素子部に付着する虞れがある。即ち、従来技術のように、単に空燃比センサを旋回流の中心位置に配置するだけでは、素子部を凝縮水から確実に保護するのは難しい。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ターボ過給機を備えた内燃機関において、タービンの下流側に配置されたセンサ装置を凝縮水との接触から確実に保護することが可能な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】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の排気圧を受けて回転するタービンと、前記タービンにより駆動されて吸入空気を過給するコンプレッサとを有するターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービンの上流側で排気通路から分岐し、前記タービンの下流側で前記排気通路に合流する通路であって、当該合流部が前記タービンの流出口に対して上下方向に並んだ位置で前記排気通路に開口する流出口となったバイパス通路と、
前記バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するバルブであって、基端側が上下方向において前記タービンの流出口と前記バイパス通路の流出口との間で回転可能に支持され、先端側が前記バイパス通路の流出口を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記タービン及び前記バイパス通路の流出口よりも下流側で前記排気通路に設けられ、排気ガスから所定の情報を検出するセンサ装置と、
前記タービン及び前記バイパス通路の流出口よりも下側であって、前記ウェイストゲートバルブの開弁時に前記タービンの流出口から隠れる位置に設けられ、前記タービン及び前記バイパス通路の流出口から流出する水分を前記センサ装置の上流側で貯留する水分貯留部と、
前記水分貯留部に溜った水分が前記タービンから流出する排気ガスにより下流側に移動して前記センサ装置に悪影響を与える被水障害が発生し易い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁して前記タービンの流出口と前記水分貯留部との間を遮断する被水障害防止手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、前記ターボ過給機の要求出力と、前記水分貯留部に溜った水分の貯留量と、前記水分貯留部の温度とからなる３つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記被水障害が発生し易い状態であるか否かを判定する判定手段を備え、
前記被水障害防止手段は、前記ウェイストゲートバルブが開弁した状態において、前記判定手段により前記被水障害が発生し易いと判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブの閉弁を禁止し、前記被水障害が発生し難いと判定された場合に、前記閉弁を許可する構成としている。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、運転者のアクセル操作等による加速要求、即ち、ＷＧＶの閉弁要求が生じた場合でも、被水障害が発生し易いと判定した場合には、ＷＧＶの閉弁を禁止し、ＷＧＶを開弁状態に保持することができる。これにより、ＷＧＶは、タービンの流出口と水分貯留部との間を遮断し、水分貯留部に溜まった凝縮水がタービンから流出する排気ガスの流れにより飛散するのを抑制することができる。従って、凝縮水がセンサ装置に接触することで生じる被水障害の発生を防止し、センサ装置を保護することができる。また、被水障害が発生し難い状態では、加速要求に応じてＷＧＶを閉弁させることができ、エンジンのレスポンス（出力性能）と、センサ装置の耐久性とを両立させることができる。
【００１０】
第２の発明によれば、判定手段は、ターボ過給機の要求出力と、水分貯留部に溜った水分の貯留量と、水分貯留部の温度とからなる３つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基いて被水障害が発生し易い状態であるか否かを判定することができる。特に、複数のパラメータを組合わせて被水障害の発生し易さを判定することにより、判定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための構成図である。
【図２】タービンハウジングを出口側からみた外観図である。
【図３】タービンハウジングを図２中の矢示Ｘ断面で中心軸線に沿って破断した縦断面図である。
【図４】ターボ過給機の要求出力と凝縮水の最大粒径との関係を示す特性線図である。
【図５】凝縮水の貯留量、水分貯留部の温度及び機関温度（エンジンの水温）の関係を示す特性線図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒型の内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１では、４気筒エンジンを例示したが、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数のエンジンに適用されるものである。エンジン１０の各気筒１２は、公知の構成を有しており、図示しないピストン、燃焼室、燃料噴射弁、点火プラグ、吸気バルブ、排気バルブ等を備えている。そして、各気筒のピストンはエンジンのクランク軸に連結されている。
【００１３】
また、エンジン１０は、各気筒の燃焼室内（筒内）に吸入空気を吸込む吸気通路１４と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路１６とを備えている。吸気通路１４には、吸入空気を清浄化するエアクリーナ１８と、吸入空気を冷却するインタークーラ２０と、アクセル開度等に基いて吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２２とが設けられている。一方、排気通路１６には、排気ガスを浄化する例えば２つの触媒２４，２６が設けられている。
【００１４】
また、エンジン１０は、公知のターボ過給機２８を備えており、ターボ過給機２８は、タービンハウジング３０、タービン３２、コンプレッサ３４等を備えている。タービン３２は、タービンハウジング３０に収容された状態で排気通路１６に設けられ、触媒２４，２６の上流側に配置されている。コンプレッサ３４は、タービン３２と連結された状態で吸気通路１４に配置されている。ターボ過給機２８の作動時には、タービン３２が排気圧を受けて回転することによりコンプレッサ３４を駆動し、コンプレッサ３４により吸入空気が過給される。
【００１５】
また、排気通路１６には、タービン３２をバイパスするバイパス通路３６が接続されている。バイパス通路３６は、タービン３２の上流側で排気通路１６から分岐し、タービン３２の下流側で排気通路１６に合流している。また、バイパス通路３６には、タービン３２及びバイパス通路３６を流れる排気ガスの流量を調整するウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）３８が設けられている。ＷＧＶ３８は、電磁駆動式のＷＧＶアクチュエータ４０により開閉駆動される。なお、バイパス通路３６、ＷＧＶ３８等の詳細については、図２を参照して後述する。
【００１６】
さらに、本実施の形態のシステムは、センサ４２〜５２を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４２は、クランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ４４は吸入空気量を検出する。水温センサ４６は、エンジン冷却水の温度（以下、エンジンの水温として表記）を検出し、スロットルセンサ４８は、スロットルバルブ２２の開度（スロットル開度）を検出する。
【００１７】
空燃比センサ５０は、本実施の形態のセンサ装置を構成するもので、排気ガスから所定の情報である排気空燃比を連続的に検出する。空燃比センサ５０は、公知のセンサにより構成され、セラミックス材料等により形成された素子部（検出素子）と、この素子部を加熱して活性化させるヒータとを備えている。また、空燃比センサ５０は、タービン３２及びＷＧＶ３８（排気通路１６とバイパス通路３６との合流部）よりも下流側で、かつ、触媒２４，２６よりも上流側となる位置で排気通路１６に配置されている。一方、酸素濃度センサ５２は、排気ガス中の酸素濃度を検出するもので、触媒２４の下流側に配置されている。センサ系統には、この他にも、エンジン制御に必要な各種のセンサ（アクセルペダルの操作量、即ち、アクセル開度を検出するアクセルセンサや、排気温度を検出する排気温度センサ等）が含まれている。
【００１８】
ＥＣＵ６０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ６０の入力側には、センサ系統が接続されており、ＥＣＵ６０の出力側には、燃料噴射弁、点火プラグ、スロットルバルブ２２、ＷＧＶアクチュエータ４０等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動して運転状態を制御する。
【００１９】
具体的には、クランク角センサ４２の出力に基いてエンジン回転数（機関回転数）とクランク角とを検出し、エアフローセンサ４４の出力に基いて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷（負荷率）を算出する。そして、クランク角に基いて燃料噴射時期や点火時期を決定し、これらの時期が到来したときには、燃料噴射弁や点火プラグを駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。また、ＥＣＵ６０は、エンジンの運転状態に基いてＷＧＶアクチュエータ４０を駆動し、ＷＧＶ３８の開度を変化させることにより、吸気圧（過給圧）を制御する公知の過給圧制御を実行する。なお、冷間始動時等には、過給圧制御が停止され、少なくともエンジンの暖機が済むまでＷＧＶ３８が開弁状態に保持される。
【００２０】
[実施の形態１の特徴]
次に、図２及び図３を参照して、タービンハウジングの構造について説明する。図２は、タービンハウジングを出口側（下流側）からみた外観図を示し、図３は、タービンハウジングを図２中の矢示Ｘ断面で中心軸線に沿って破断した縦断面図を示している。これらの図に示すように、タービンハウジング３０は略円筒状に形成されており、その軸線がほぼ水平となるように配置されている。そして、タービンハウジング３０内には、例えば上部側にタービン３２が配置され、下部側にバイパス通路３６及びＷＧＶ３８が配置されている。
【００２１】
タービンハウジング３０の下流側には、タービン３２から排気ガスが流出する流出口３２ａと、バイパス通路３６から排気ガスが流出する流出口３６ａとが設けられている。バイパス通路３６の流出口３６ａは、排気通路１６と合流する合流部であり、タービン３２の流出口３２ａよりも下側に配置されている。これらの流出口３２ａ，３６ａは、上下方向に並んだ位置で排気通路１６に開口している。
【００２２】
ＷＧＶ３８は、略円板状の弁板等により構成され、その基端側（上部側）には、図３に示すように、ＷＧＶ３８が開閉するときの支点となる支軸３８ａが設けられている。支軸３８ａは、上下方向において流出口３２ａ，３６ａの間となる位置で、タービンハウジング３０に取付けられている。そして、ＷＧＶ３８は、支軸３８ａを中心として回転することにより、先端側（下部側）がバイパス通路３６の流出口３６ａを開閉する。
【００２３】
また、タービンハウジング３０には、タービン３２及びバイパス通路３６の流出口３２ａ，３６ａから流出する水分（凝縮水）を貯留する水分貯留部７０が設けられている。水分貯留部７０は、例えば上向きに開口した凹部として形成され、上下方向において、例えば流出口３２ａ，３６ａの下側（ほぼ真下）に配置されている。これにより、流出口３２ａ，３６ａから流出した凝縮水は、図３中の矢印に示すように、重力により下向きに流れて水分貯留部７０内に溜るようになる。一方、空燃比センサ５０は、流出口３２ａ，３６ａ及び水分貯留部７０の下流側に配置されている。このため、水分貯留部７０は、流出口３２ａ，３６ａから流出する凝縮水を空燃比センサ５０の上流側で捕集し、これらの凝縮水が空燃比センサ５０に向けて下流側に流動するのを防止することができる。
【００２４】
また、水分貯留部７０は、図３に示すように、開弁したＷＧＶ３８により上側から覆われる位置に形成されている。この位置は、ＷＧＶ３８の開弁時にタービン３２の流出口３２ａから隠れる位置となっている。即ち、ＷＧＶ３８の開弁時には、タービン３２の流出口３２ａと水分貯留部７０との間がＷＧＶ３８により遮断され、タービン３２から旋回状態で流出する排気ガスの流れ（以下、タービン排気流と称す）が水分貯留部７０に到達しないように構成されている。
【００２５】
（被水障害防止制御）
本実施の形態は上記構成を有するもので、次に、ＥＣＵ６０により実行される被水障害防止制御について説明する。ここで、被水障害とは、水分貯留部７０内に溜った凝縮水がタービン排気流を受けて下流側に移動（飛散）し、この凝縮水が空燃比センサ５０と接触することで生じる素子割れ等の障害を意味している。被水障害防止制御は、この被水障害が発生し易い場合に、ＷＧＶ３８を開弁し、タービン３２の流出口３２ａと水分貯留部７０との間をＷＧＶ３８により遮断するするものである。
【００２６】
具体的に述べると、被水障害防止制御では、まず、ターボ過給機２８の要求出力と、水分貯留部７０に貯留された凝縮水の貯留量と、水分貯留部７０の温度とからなる３つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基いて被水障害が発生し易い状態であるか否かを判定する。以下、図４及び図５を参照して、各パラメータの特性及び個々のパラメータを用いた判定処理について説明する。
【００２７】
まず、図４は、ターボ過給機の要求出力と凝縮水の最大粒径との関係を示す特性線図である。この図において、最大粒径Ｄとは、タービン排気流を受けて水分貯留部７０から飛散する凝縮水粒子のうち、最大の粒子の大きさに相当している。また、空燃比センサ５０の素子部に凝縮水粒子が付着した場合には、その粒径が大きいほど被水障害が発生する危険性（確率）が高くなる傾向がある。危険粒径範囲とは、例えば被水障害の発生確率が許容限度を超えるような凝縮水粒子の粒径の範囲として定義される。危険粒径範囲の下限値は実験等により求めることができる。
【００２８】
図４に示すように、飛散する凝縮水の最大粒径Ｄは、ターボ過給機２８の要求出力が増加するにつれて小さくなる傾向がある。なお、本実施の形態では、要求出力に相当する指標として吸入空気量Ｇを用いる場合を例示している。そして、最大粒径Ｄが危険粒径範囲の下限値よりも小さい場合、即ち、要求出力（≒吸入空気量Ｇ）が所定の判定値Ａよりも大きい場合には、飛散した凝縮水がセンサの素子部に接触したとしても、被水障害の発生確率が許容される程度に小さくなる。ここで、判定値Ａは、図４に示す特性線において、危険粒径範囲の下限値に基いて設定されるものである。従って、ターボ過給機２８の要求出力に着目すれば、要求出力（吸入空気量Ｇ）が判定値Ａ以下の場合に被水障害が発生し易いと判定し、要求出力が判定値Ａよりも大きい場合に被水障害が発生し難いと判定することができる。なお、要求出力に相当する指標としては、吸入空気量Ｇ以外にも、アクセル開度、スロットル開度等を用いることができる。
【００２９】
次に、図５は、凝縮水の貯留量、水分貯留部の温度及び機関温度（エンジンの水温）の関係を示す特性線図である。被水障害が発生する危険性は、水分貯留部７０に貯留される凝縮水の貯留量Ｅが増加するほど高くなる傾向がある。図５において、危険水量範囲とは、例えば被水障害の発生確率が許容限度を超えるような凝縮水の貯留量の範囲として定義される。危険水量範囲の下限値は実験等により求めることができる。
【００３０】
また、凝縮水の貯留量Ｅは、水分貯留部７０の温度Ｔ及び機関温度（エンジンの水温Ｗ）に応じて、図５に示すように変化する。即ち、貯留量Ｅは、水分貯留部７０の温度Ｔが高いほど、また、水温Ｗが高いほど（Ｗ1＜Ｗ2＜Ｗ3）、減少する傾向がある。そして、貯留量Ｅが危険水量範囲の下限値よりも小さい場合、即ち、水分貯留部７０の温度Ｔが任意の水温Ｗ（Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，…）における所定の判定値Ｂ（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，…）よりも高い場合には、タービン排気流が存在しても、被水障害の発生確率が許容される程度に小さくなる。ここで、判定値Ｂ（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，…）は、図５に示す特性線において、水温Ｗ（Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，…）と、危険水量範囲の下限値とに基いて設定されるものである。なお、機関温度としては、エンジンの水温以外にも、潤滑油の油温、エンジン本体の温度等を用いることができる。
【００３１】
従って、凝縮水の貯留量Ｅに相当する指標として、水分貯留部７０の温度Ｔとエンジンの水温Ｗとを用いることにより、被水障害の発生し易さを判定することができる。即ち、水温Ｗに応じて可変に設定される判定値Ｂに基いて、水分貯留部７０の温度Ｔが判定値Ｂ以下の場合に被水障害が発生し易いと判定し、温度Ｔが判定値Ｂよりも大きい場合に被水障害が発生し難いと判定することができる。なお、水分貯留部７０の温度Ｔは、例えば排気ガスの流量及び温度、機関温度、始動からの経過時間等のパラメータに応じて変化する。従って、これらのパラメータと温度Ｔとの関係を予めデータ化しておくことにより、前記パラメータに基いて水分貯留部７０の温度Ｔを推定することができる。
【００３２】
また、水分貯留部７０の温度Ｔのみに着目した場合でも、温度Ｔが高いほど、水分貯留部７０内の水分が蒸発して被水障害の発生確率が低下する。従って、本発明では、凝縮水の貯留量を考慮せずに、水分貯留部７０の温度Ｔに基いて被水障害の発生し易さを判定する構成としてもよい。なお、図４及び図５に記載された特性線（判定値Ａ，Ｂ）は、ＥＣＵ６０に予め記憶されている。
【００３３】
上述したように、本実施の形態では、３つのパラメータ（ターボ過給機２８の要求出力、凝縮水の貯留量及び水分貯留部７０の温度）のうち、１つのパラメータに基いて判定を行うか、または、複数のパラメータによる判定を組合わせることにより、被水障害の発生し易さを判定する。そして、被水障害防止制御では、ＷＧＶ３８が開弁した状態において、過給圧制御によりＷＧＶ３８を閉弁させる要求が生じた場合でも、被水障害が発生し易い状態と判定した場合には、ＷＧＶ３８が閉弁されるのを禁止し、ＷＧＶ３８を開弁状態に保持する。また、被水障害が発生し難い状態と判定した場合には、過給圧制御の要求に応じてＷＧＶ３８が開弁されるのを許可する。
【００３４】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図６を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、冷間始動時にエンジンを始動させる場合の制御を例示している。図５に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、イグニッションスイッチをＯＮに設定し、エンジンを始動させる。そして、ステップ１０２では、冷間始動時のＷＧＶ制御を実行し、ＷＧＶ３８を開弁させる。
【００３５】
次に、ステップ１０４では、運転者のアクセル操作等により、ＷＧＶ３８の閉弁要求が発生したか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、ＷＧＶ３８を閉弁する必要がないので、後述のステップ１１０に移行して本ルーチンを終了する。また、ステップ１０４の判定が成立した場合には、ＷＧＶ３８を閉弁してエンジンの出力を上昇させる必要があるが、その一方で被水障害の発生に注意する必要もある。このため、ステップ１０６では、前述したように、ターボ過給機２８の要求出力に基いた判定条件（Ｇ＞Ａ）と、凝縮水の貯留量に基いた判定条件（Ｔ＞Ｂ）の両方が成立するか否かを判定する。
【００３６】
ステップ１０６において両方の判定が成立した場合には、要求出力も大きくて水分貯留部７０の温度Ｔも高いので、被水障害が発生し難い状態であると判定し、ステップ１０８において、過給圧制御によりＷＧＶ３８を閉弁するのを許可する。一方、ステップ１０６の判定が不成立の場合には、前述の判定条件（Ｇ＞Ａ）と判定条件（Ｔ＞Ｂ）の何れかが成立していないので、この場合には、被水障害が発生し易い状態であると判定する。これにより、ステップ１１０では、過給圧制御の要求に関係なく、ＷＧＶ３８の閉弁を禁止し、ＷＧＶ３８を強制的に開弁状態に保持する。
【００３７】
これにより、ＷＧＶ３８は、図３に示すように、タービン３２の流出口３２ａと水分貯留部７０との間を遮断する位置に保持される。この結果、水分貯留部７０がＷＧＶ３８によりタービン排気流から遮断されるので、その内部の凝縮水が飛散するのを抑制することができる。また、ＷＧＶ３８は、開弁状態において、バイパス通路３６の流出口３６ａを斜め上側から覆う位置に保持される。このため、バイパス通路３６内の凝縮水が飛散するのも防止することができる。
【００３８】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、運転者のアクセル操作等による加速要求、即ち、ＷＧＶ３８の閉弁要求が生じた場合でも、被水障害が発生し易いと判定した場合には、ＷＧＶ３８の閉弁を禁止し、ＷＧＶ３８を開弁状態に保持することができる。これより、被水障害の発生を防止し、空燃比センサ５０を素子割れ等から保護することができる。また、被水障害が発生し難い状態では、加速要求に応じてＷＧＶ３８を閉弁させることができ、エンジンのレスポンス（出力性能）と、空燃比センサ５０の耐久性とを両立させることができる。また、複数のパラメータを組合わせて被水障害の発生し易さを判定することにより、判定精度を向上させることができる。
【００３９】
なお、前記実施の形態１では、図６中のステップ１０８，１１０が請求項１，２における被水障害防止手段の具体例を示し、ステップ１０６が請求項２における判定手段の具体例を示している。また、実施の形態では、センサ装置として、空燃比センサ５０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、被水障害が生じ得るセンサであれば、酸素濃度センサ、排気温度センサ、排気圧センサ等を含む各種のセンサに適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ エンジン（内燃機関）
１２ 気筒
１４ 吸気通路
１６ 排気通路
１８ エアクリーナ
２０ インタークーラ
２２ スロットルバルブ
２４，２６ 触媒
２８ ターボ過給機
３０ タービンハウジング
３２ タービン
３２ａ，３６ａ 流出口
３４ コンプレッサ
３６ バイパス通路
３８ ウェイストゲートバルブ
３８ａ 支軸
４０ ＷＧＶアクチュエータ
４２ クランク角センサ
４４ エアフローセンサ
４６ 水温センサ
４８ スロットルセンサ
５０ 空燃比センサ（センサ装置）
５２ 酸素濃度センサ
６０ ＥＣＵ
７０ 水分貯留部
Ｇ 吸入空気量（要求出力）
Ｅ 凝縮水の貯留量
Ｔ 水分貯留部の温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ターボ過給機及びウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００８−２２３７７２号公報）に開示されているように、ターボ過給機及びＷＧＶを備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、排気通路において、ターボ過給機のタービンの下流側に空燃比センサが配置されている。空燃比センサは、セラミックス材料等により構成された素子部を備えており、この素子部は、加熱された状態において、急激な温度低下等により損傷（素子割れ）することがある。
【０００３】
一方、冷間始動時等には、燃焼により生じた排気ガス中の水分が排気通路中で冷却されて凝縮し、凝縮水が生じ易い。この凝縮水がタービンの回転により飛散して空燃比センサの素子部に付着すると、素子割れが生じる虞れがある。このため、従来技術では、空燃比センサを、タービンの出口側に生じる旋回流の中心位置に配置し、タービンから飛散した凝縮水がセンサの素子部に付着するのを回避するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２３７７２号公報
【特許文献２】特開２００９−２６４３３９号公報
【特許文献３】特開２００８−２０８７８７号公報
【特許文献４】特開２００７−１６２５０９号公報
【特許文献５】特開２００６−３２８９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来技術では、空燃比センサをタービンの出口側で旋回流の中心位置に配置し、センサの素子部を凝縮水から保護する構成としている。しかしながら、タービンの出口側には、ＷＧＶ（バイパス通路）の流出口も接続されている。このため、ＷＧＶの開閉状態や凝縮水の溜り具合等によっては、凝縮水が想定外の位置に飛散して空燃比センサの素子部に付着する虞れがある。即ち、従来技術のように、単に空燃比センサを旋回流の中心位置に配置するだけでは、素子部を凝縮水から確実に保護するのは難しい。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ターボ過給機を備えた内燃機関において、タービンの下流側に配置されたセンサ装置を凝縮水との接触から確実に保護することが可能な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】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の排気圧を受けて回転するタービンと、前記タービンにより駆動されて吸入空気を過給するコンプレッサとを有するターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービンの上流側で排気通路から分岐し、前記タービンの下流側で前記排気通路に合流する通路であって、当該合流部が前記タービンの流出口に対して上下方向に並んだ位置で前記排気通路に開口する流出口となったバイパス通路と、
前記バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するバルブであって、基端側が上下方向において前記タービンの流出口と前記バイパス通路の流出口との間で回転可能に支持され、先端側が前記バイパス通路の流出口を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記タービン及び前記バイパス通路の流出口よりも下流側で前記排気通路に設けられ、排気ガスから所定の情報を検出するセンサ装置と、
前記タービン及び前記バイパス通路の流出口よりも下側であって、前記ウェイストゲートバルブの開弁時に前記タービンの流出口から隠れる位置に設けられ、前記タービン及び前記バイパス通路の流出口から流出する水分を前記センサ装置の上流側で貯留する水分貯留部と、
前記水分貯留部に溜った水分が前記タービンから流出する排気ガスにより下流側に移動して前記センサ装置に悪影響を与える被水障害が発生し易い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁して前記タービンの流出口と前記水分貯留部との間を遮断する被水障害防止手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、前記ターボ過給機の要求出力と、前記水分貯留部に溜った水分の貯留量と、前記水分貯留部の温度とからなる３つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記被水障害が発生し易い状態であるか否かを判定する判定手段を備え、
前記被水障害防止手段は、前記ウェイストゲートバルブが開弁した状態において、前記判定手段により前記被水障害が発生し易いと判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブの閉弁を禁止し、前記被水障害が発生し難いと判定された場合に、前記閉弁を許可する構成としている。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、運転者のアクセル操作等による加速要求、即ち、ＷＧＶの閉弁要求が生じた場合でも、被水障害が発生し易いと判定した場合には、ＷＧＶの閉弁を禁止し、ＷＧＶを開弁状態に保持することができる。これにより、ＷＧＶは、タービンの流出口と水分貯留部との間を遮断し、水分貯留部に溜まった凝縮水がタービンから流出する排気ガスの流れにより飛散するのを抑制することができる。従って、凝縮水がセンサ装置に接触することで生じる被水障害の発生を防止し、センサ装置を保護することができる。また、被水障害が発生し難い状態では、加速要求に応じてＷＧＶを閉弁させることができ、エンジンのレスポンス（出力性能）と、センサ装置の耐久性とを両立させることができる。
【００１０】
第２の発明によれば、判定手段は、ターボ過給機の要求出力と、水分貯留部に溜った水分の貯留量と、水分貯留部の温度とからなる３つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基いて被水障害が発生し易い状態であるか否かを判定することができる。特に、複数のパラメータを組合わせて被水障害の発生し易さを判定することにより、判定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための構成図である。
【図２】タービンハウジングを出口側からみた外観図である。
【図３】タービンハウジングを図２中の矢示Ｘ断面で中心軸線に沿って破断した縦断面図である。
【図４】ターボ過給機の要求出力と凝縮水の最大粒径との関係を示す特性線図である。
【図５】凝縮水の貯留量、水分貯留部の温度及び機関温度（エンジンの水温）の関係を示す特性線図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒型の内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１では、４気筒エンジンを例示したが、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数のエンジンに適用されるものである。エンジン１０の各気筒１２は、公知の構成を有しており、図示しないピストン、燃焼室、燃料噴射弁、点火プラグ、吸気バルブ、排気バルブ等を備えている。そして、各気筒のピストンはエンジンのクランク軸に連結されている。
【００１３】
また、エンジン１０は、各気筒の燃焼室内（筒内）に吸入空気を吸込む吸気通路１４と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路１６とを備えている。吸気通路１４には、吸入空気を清浄化するエアクリーナ１８と、吸入空気を冷却するインタークーラ２０と、アクセル開度等に基いて吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２２とが設けられている。一方、排気通路１６には、排気ガスを浄化する例えば２つの触媒２４，２６が設けられている。
【００１４】
また、エンジン１０は、公知のターボ過給機２８を備えており、ターボ過給機２８は、タービンハウジング３０、タービン３２、コンプレッサ３４等を備えている。タービン３２は、タービンハウジング３０に収容された状態で排気通路１６に設けられ、触媒２４，２６の上流側に配置されている。コンプレッサ３４は、タービン３２と連結された状態で吸気通路１４に配置されている。ターボ過給機２８の作動時には、タービン３２が排気圧を受けて回転することによりコンプレッサ３４を駆動し、コンプレッサ３４により吸入空気が過給される。
【００１５】
また、排気通路１６には、タービン３２をバイパスするバイパス通路３６が接続されている。バイパス通路３６は、タービン３２の上流側で排気通路１６から分岐し、タービン３２の下流側で排気通路１６に合流している。また、バイパス通路３６には、タービン３２及びバイパス通路３６を流れる排気ガスの流量を調整するウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）３８が設けられている。ＷＧＶ３８は、電磁駆動式のＷＧＶアクチュエータ４０により開閉駆動される。なお、バイパス通路３６、ＷＧＶ３８等の詳細については、図２を参照して後述する。
【００１６】
さらに、本実施の形態のシステムは、センサ４２〜５２を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４２は、クランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ４４は吸入空気量を検出する。水温センサ４６は、エンジン冷却水の温度（以下、エンジンの水温として表記）を検出し、スロットルセンサ４８は、スロットルバルブ２２の開度（スロットル開度）を検出する。
【００１７】
空燃比センサ５０は、本実施の形態のセンサ装置を構成するもので、排気ガスから所定の情報である排気空燃比を連続的に検出する。空燃比センサ５０は、公知のセンサにより構成され、セラミックス材料等により形成された素子部（検出素子）と、この素子部を加熱して活性化させるヒータとを備えている。また、空燃比センサ５０は、タービン３２及びＷＧＶ３８（排気通路１６とバイパス通路３６との合流部）よりも下流側で、かつ、触媒２４，２６よりも上流側となる位置で排気通路１６に配置されている。一方、酸素濃度センサ５２は、排気ガス中の酸素濃度を検出するもので、触媒２４の下流側に配置されている。センサ系統には、この他にも、エンジン制御に必要な各種のセンサ（アクセルペダルの操作量、即ち、アクセル開度を検出するアクセルセンサや、排気温度を検出する排気温度センサ等）が含まれている。
【００１８】
ＥＣＵ６０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ６０の入力側には、センサ系統が接続されており、ＥＣＵ６０の出力側には、燃料噴射弁、点火プラグ、スロットルバルブ２２、ＷＧＶアクチュエータ４０等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動して運転状態を制御する。
【００１９】
具体的には、クランク角センサ４２の出力に基いてエンジン回転数（機関回転数）とクランク角とを検出し、エアフローセンサ４４の出力に基いて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷（負荷率）を算出する。そして、クランク角に基いて燃料噴射時期や点火時期を決定し、これらの時期が到来したときには、燃料噴射弁や点火プラグを駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。また、ＥＣＵ６０は、エンジンの運転状態に基いてＷＧＶアクチュエータ４０を駆動し、ＷＧＶ３８の開度を変化させることにより、吸気圧（過給圧）を制御する公知の過給圧制御を実行する。なお、冷間始動時等には、過給圧制御が停止され、少なくともエンジンの暖機が済むまでＷＧＶ３８が開弁状態に保持される。
【００２０】
[実施の形態１の特徴]
次に、図２及び図３を参照して、タービンハウジングの構造について説明する。図２は、タービンハウジングを出口側（下流側）からみた外観図を示し、図３は、タービンハウジングを図２中の矢示Ｘ断面で中心軸線に沿って破断した縦断面図を示している。これらの図に示すように、タービンハウジング３０は略円筒状に形成されており、その軸線がほぼ水平となるように配置されている。そして、タービンハウジング３０内には、例えば上部側にタービン３２が配置され、下部側にバイパス通路３６及びＷＧＶ３８が配置されている。
【００２１】
タービンハウジング３０の下流側には、タービン３２から排気ガスが流出する流出口３２ａと、バイパス通路３６から排気ガスが流出する流出口３６ａとが設けられている。バイパス通路３６の流出口３６ａは、排気通路１６と合流する合流部であり、タービン３２の流出口３２ａよりも下側に配置されている。これらの流出口３２ａ，３６ａは、上下方向に並んだ位置で排気通路１６に開口している。
【００２２】
ＷＧＶ３８は、略円板状の弁板等により構成され、その基端側（上部側）には、図３に示すように、ＷＧＶ３８が開閉するときの支点となる支軸３８ａが設けられている。支軸３８ａは、上下方向において流出口３２ａ，３６ａの間となる位置で、タービンハウジング３０に取付けられている。そして、ＷＧＶ３８は、支軸３８ａを中心として回転することにより、先端側（下部側）がバイパス通路３６の流出口３６ａを開閉する。
【００２３】
また、タービンハウジング３０には、タービン３２及びバイパス通路３６の流出口３２ａ，３６ａから流出する水分（凝縮水）を貯留する水分貯留部７０が設けられている。水分貯留部７０は、例えば上向きに開口した凹部として形成され、上下方向において、例えば流出口３２ａ，３６ａの下側（ほぼ真下）に配置されている。これにより、流出口３２ａ，３６ａから流出した凝縮水は、図３中の矢印に示すように、重力により下向きに流れて水分貯留部７０内に溜るようになる。一方、空燃比センサ５０は、流出口３２ａ，３６ａ及び水分貯留部７０の下流側に配置されている。このため、水分貯留部７０は、流出口３２ａ，３６ａから流出する凝縮水を空燃比センサ５０の上流側で捕集し、これらの凝縮水が空燃比センサ５０に向けて下流側に流動するのを防止することができる。
【００２４】
また、水分貯留部７０は、図３に示すように、開弁したＷＧＶ３８により上側から覆われる位置に形成されている。この位置は、ＷＧＶ３８の開弁時にタービン３２の流出口３２ａから隠れる位置となっている。即ち、ＷＧＶ３８の開弁時には、タービン３２の流出口３２ａと水分貯留部７０との間がＷＧＶ３８により遮断され、タービン３２から旋回状態で流出する排気ガスの流れ（以下、タービン排気流と称す）が水分貯留部７０に到達しないように構成されている。
【００２５】
（被水障害防止制御）
本実施の形態は上記構成を有するもので、次に、ＥＣＵ６０により実行される被水障害防止制御について説明する。ここで、被水障害とは、水分貯留部７０内に溜った凝縮水がタービン排気流を受けて下流側に移動（飛散）し、この凝縮水が空燃比センサ５０と接触することで生じる素子割れ等の障害を意味している。被水障害防止制御は、この被水障害が発生し易い場合に、ＷＧＶ３８を開弁し、タービン３２の流出口３２ａと水分貯留部７０との間をＷＧＶ３８により遮断するするものである。
【００２６】
具体的に述べると、被水障害防止制御では、まず、ターボ過給機２８の要求出力と、水分貯留部７０に貯留された凝縮水の貯留量と、水分貯留部７０の温度とからなる３つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基いて被水障害が発生し易い状態であるか否かを判定する。以下、図４及び図５を参照して、各パラメータの特性及び個々のパラメータを用いた判定処理について説明する。
【００２７】
まず、図４は、ターボ過給機の要求出力と凝縮水の最大粒径との関係を示す特性線図である。この図において、最大粒径Ｄとは、タービン排気流を受けて水分貯留部７０から飛散する凝縮水粒子のうち、最大の粒子の大きさに相当している。また、空燃比センサ５０の素子部に凝縮水粒子が付着した場合には、その粒径が大きいほど被水障害が発生する危険性（確率）が高くなる傾向がある。危険粒径範囲とは、例えば被水障害の発生確率が許容限度を超えるような凝縮水粒子の粒径の範囲として定義される。危険粒径範囲の下限値は実験等により求めることができる。
【００２８】
図４に示すように、飛散する凝縮水の最大粒径Ｄは、ターボ過給機２８の要求出力が増加するにつれて小さくなる傾向がある。なお、本実施の形態では、要求出力に相当する指標として吸入空気量Ｇを用いる場合を例示している。そして、最大粒径Ｄが危険粒径範囲の下限値よりも小さい場合、即ち、要求出力（≒吸入空気量Ｇ）が所定の判定値Ａよりも大きい場合には、飛散した凝縮水がセンサの素子部に接触したとしても、被水障害の発生確率が許容される程度に小さくなる。ここで、判定値Ａは、図４に示す特性線において、危険粒径範囲の下限値に基いて設定されるものである。従って、ターボ過給機２８の要求出力に着目すれば、要求出力（吸入空気量Ｇ）が判定値Ａ以下の場合に被水障害が発生し易いと判定し、要求出力が判定値Ａよりも大きい場合に被水障害が発生し難いと判定することができる。なお、要求出力に相当する指標としては、吸入空気量Ｇ以外にも、アクセル開度、スロットル開度等を用いることができる。
【００２９】
次に、図５は、凝縮水の貯留量、水分貯留部の温度及び機関温度（エンジンの水温）の関係を示す特性線図である。被水障害が発生する危険性は、水分貯留部７０に貯留される凝縮水の貯留量Ｅが増加するほど高くなる傾向がある。図５において、危険水量範囲とは、例えば被水障害の発生確率が許容限度を超えるような凝縮水の貯留量の範囲として定義される。危険水量範囲の下限値は実験等により求めることができる。
【００３０】
また、凝縮水の貯留量Ｅは、水分貯留部７０の温度Ｔ及び機関温度（エンジンの水温Ｗ）に応じて、図５に示すように変化する。即ち、貯留量Ｅは、水分貯留部７０の温度Ｔが高いほど、また、水温Ｗが高いほど（Ｗ1＜Ｗ2＜Ｗ3）、減少する傾向がある。そして、貯留量Ｅが危険水量範囲の下限値よりも小さい場合、即ち、水分貯留部７０の温度Ｔが任意の水温Ｗ（Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，…）における所定の判定値Ｂ（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，…）よりも高い場合には、タービン排気流が存在しても、被水障害の発生確率が許容される程度に小さくなる。ここで、判定値Ｂ（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，…）は、図５に示す特性線において、水温Ｗ（Ｗ1，Ｗ2，Ｗ3，…）と、危険水量範囲の下限値とに基いて設定されるものである。なお、機関温度としては、エンジンの水温以外にも、潤滑油の油温、エンジン本体の温度等を用いることができる。
【００３１】
従って、凝縮水の貯留量Ｅに相当する指標として、水分貯留部７０の温度Ｔとエンジンの水温Ｗとを用いることにより、被水障害の発生し易さを判定することができる。即ち、水温Ｗに応じて可変に設定される判定値Ｂに基いて、水分貯留部７０の温度Ｔが判定値Ｂ以下の場合に被水障害が発生し易いと判定し、温度Ｔが判定値Ｂよりも大きい場合に被水障害が発生し難いと判定することができる。なお、水分貯留部７０の温度Ｔは、例えば排気ガスの流量及び温度、機関温度、始動からの経過時間等のパラメータに応じて変化する。従って、これらのパラメータと温度Ｔとの関係を予めデータ化しておくことにより、前記パラメータに基いて水分貯留部７０の温度Ｔを推定することができる。
【００３２】
また、水分貯留部７０の温度Ｔのみに着目した場合でも、温度Ｔが高いほど、水分貯留部７０内の水分が蒸発して被水障害の発生確率が低下する。従って、本発明では、凝縮水の貯留量を考慮せずに、水分貯留部７０の温度Ｔに基いて被水障害の発生し易さを判定する構成としてもよい。なお、図４及び図５に記載された特性線（判定値Ａ，Ｂ）は、ＥＣＵ６０に予め記憶されている。
【００３３】
上述したように、本実施の形態では、３つのパラメータ（ターボ過給機２８の要求出力、凝縮水の貯留量及び水分貯留部７０の温度）のうち、１つのパラメータに基いて判定を行うか、または、複数のパラメータによる判定を組合わせることにより、被水障害の発生し易さを判定する。そして、被水障害防止制御では、ＷＧＶ３８が開弁した状態において、過給圧制御によりＷＧＶ３８を閉弁させる要求が生じた場合でも、被水障害が発生し易い状態と判定した場合には、ＷＧＶ３８が閉弁されるのを禁止し、ＷＧＶ３８を開弁状態に保持する。また、被水障害が発生し難い状態と判定した場合には、過給圧制御の要求に応じてＷＧＶ３８が開弁されるのを許可する。
【００３４】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図６を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、冷間始動時にエンジンを始動させる場合の制御を例示している。図５に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、イグニッションスイッチをＯＮに設定し、エンジンを始動させる。そして、ステップ１０２では、冷間始動時のＷＧＶ制御を実行し、ＷＧＶ３８を開弁させる。
【００３５】
次に、ステップ１０４では、運転者のアクセル操作等により、ＷＧＶ３８の閉弁要求が発生したか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、ＷＧＶ３８を閉弁する必要がないので、後述のステップ１１０に移行して本ルーチンを終了する。また、ステップ１０４の判定が成立した場合には、ＷＧＶ３８を閉弁してエンジンの出力を上昇させる必要があるが、その一方で被水障害の発生に注意する必要もある。このため、ステップ１０６では、前述したように、ターボ過給機２８の要求出力に基いた判定条件（Ｇ＞Ａ）と、凝縮水の貯留量に基いた判定条件（Ｔ＞Ｂ）の両方が成立するか否かを判定する。
【００３６】
ステップ１０６において両方の判定が成立した場合には、要求出力も大きくて水分貯留部７０の温度Ｔも高いので、被水障害が発生し難い状態であると判定し、ステップ１０８において、過給圧制御によりＷＧＶ３８を閉弁するのを許可する。一方、ステップ１０６の判定が不成立の場合には、前述の判定条件（Ｇ＞Ａ）と判定条件（Ｔ＞Ｂ）の何れかが成立していないので、この場合には、被水障害が発生し易い状態であると判定する。これにより、ステップ１１０では、過給圧制御の要求に関係なく、ＷＧＶ３８の閉弁を禁止し、ＷＧＶ３８を強制的に開弁状態に保持する。
【００３７】
これにより、ＷＧＶ３８は、図３に示すように、タービン３２の流出口３２ａと水分貯留部７０との間を遮断する位置に保持される。この結果、水分貯留部７０がＷＧＶ３８によりタービン排気流から遮断されるので、その内部の凝縮水が飛散するのを抑制することができる。また、ＷＧＶ３８は、開弁状態において、バイパス通路３６の流出口３６ａを斜め上側から覆う位置に保持される。このため、バイパス通路３６内の凝縮水が飛散するのも防止することができる。
【００３８】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、運転者のアクセル操作等による加速要求、即ち、ＷＧＶ３８の閉弁要求が生じた場合でも、被水障害が発生し易いと判定した場合には、ＷＧＶ３８の閉弁を禁止し、ＷＧＶ３８を開弁状態に保持することができる。これより、被水障害の発生を防止し、空燃比センサ５０を素子割れ等から保護することができる。また、被水障害が発生し難い状態では、加速要求に応じてＷＧＶ３８を閉弁させることができ、エンジンのレスポンス（出力性能）と、空燃比センサ５０の耐久性とを両立させることができる。また、複数のパラメータを組合わせて被水障害の発生し易さを判定することにより、判定精度を向上させることができる。
【００３９】
なお、前記実施の形態１では、図６中のステップ１０８，１１０が請求項１，２における被水障害防止手段の具体例を示し、ステップ１０６が請求項２における判定手段の具体例を示している。また、実施の形態では、センサ装置として、空燃比センサ５０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、被水障害が生じ得るセンサであれば、酸素濃度センサ、排気温度センサ、排気圧センサ等を含む各種のセンサに適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ エンジン（内燃機関）
１２ 気筒
１４ 吸気通路
１６ 排気通路
１８ エアクリーナ
２０ インタークーラ
２２ スロットルバルブ
２４，２６ 触媒
２８ ターボ過給機
３０ タービンハウジング
３２ タービン
３２ａ，３６ａ 流出口
３４ コンプレッサ
３６ バイパス通路
３８ ウェイストゲートバルブ
３８ａ 支軸
４０ ＷＧＶアクチュエータ
４２ クランク角センサ
４４ エアフローセンサ
４６ 水温センサ
４８ スロットルセンサ
５０ 空燃比センサ（センサ装置）
５２ 酸素濃度センサ
６０ ＥＣＵ
７０ 水分貯留部
Ｇ 吸入空気量（要求出力）
Ｅ 凝縮水の貯留量
Ｔ 水分貯留部の温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気圧を受けて回転するタービンと、前記タービンにより駆動されて吸入空気を過給するコンプレッサとを有するターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービンの上流側で排気通路から分岐し、前記タービンの下流側で前記排気通路に合流する通路であって、当該合流部が前記タービンの流出口に対して上下方向に並んだ位置で前記排気通路に開口する流出口となったバイパス通路と、
前記バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するバルブであって、基端側が上下方向において前記タービンの流出口と前記バイパス通路の流出口との間で回転可能に支持され、先端側が前記バイパス通路の流出口を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記タービン及び前記バイパス通路の流出口よりも下流側で前記排気通路に設けられ、排気ガスから所定の情報を検出するセンサ装置と、
前記タービン及び前記バイパス通路の流出口よりも下側であって、前記ウェイストゲートバルブの開弁時に前記タービンの流出口から隠れる位置に設けられ、前記タービン及び前記バイパス通路の流出口から流出する水分を前記センサ装置の上流側で貯留する水分貯留部と、
前記水分貯留部に溜った水分が前記タービンから流出する排気ガスにより下流側に移動して前記センサ装置に悪影響を与える被水障害が発生し易い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁して前記タービンの流出口と前記水分貯留部との間を遮断する被水障害防止手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ターボ過給機の要求出力と、前記水分貯留部に溜った水分の貯留量と、前記水分貯留部の温度とからなる３つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記被水障害が発生し易い状態であるか否かを判定する判定手段を備え、
前記被水障害防止手段は、前記ウェイストゲートバルブが開弁した状態において、前記判定手段により前記被水障害が発生し易いと判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブの閉弁を禁止し、前記被水障害が発生し難いと判定された場合に、前記閉弁を許可する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排気圧を受けて回転するタービンと、前記タービンにより駆動されて吸入空気を過給するコンプレッサとを有するターボ過給機と、
前記ターボ過給機のタービンの上流側で排気通路から分岐し、前記タービンの下流側で前記排気通路に合流する通路であって、当該合流部が前記タービンの流出口に対して上下方向に並んだ位置で前記排気通路に開口する流出口となったバイパス通路と、
前記バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するバルブであって、基端側が上下方向において前記タービンの流出口と前記バイパス通路の流出口との間で回転可能に支持され、先端側が前記バイパス通路の流出口を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記タービン及び前記バイパス通路の流出口よりも下流側で前記排気通路に設けられ、排気ガスから所定の情報を検出するセンサ装置と、
前記タービン及び前記バイパス通路の流出口よりも下側であって、前記ウェイストゲートバルブの開弁時に前記タービンの流出口から隠れる位置に設けられ、前記タービン及び前記バイパス通路の流出口から流出する水分を前記センサ装置の上流側で貯留する水分貯留部と、
前記水分貯留部に溜った水分が前記タービンから流出する排気ガスにより下流側に移動して前記センサ装置に悪影響を与える被水障害が発生し易い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開弁して前記タービンの流出口と前記水分貯留部との間を遮断する被水障害防止手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ターボ過給機の要求出力と、前記水分貯留部に溜った水分の貯留量と、前記水分貯留部の温度とからなる３つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記被水障害が発生し易い状態であるか否かを判定する判定手段を備え、
前記被水障害防止手段は、前記ウェイストゲートバルブが開弁した状態において、前記判定手段により前記被水障害が発生し易いと判定された場合に、前記ウェイストゲートバルブの閉弁を禁止し、前記被水障害が発生し難いと判定された場合に、前記閉弁を許可する構成としてなる請求項１に記載の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２０１２−２３３４６２（Ｐ２０１２−２３３４６２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４４１５（Ｐ２０１１−１０４４１５）
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【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１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【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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