JP2018071402A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路からＥＧＲ通路にガスが逆流しうる構造の内燃機関において、被処理ガスであるブローバイガスやパージガスが未処理のまま排気通路に流れることを抑えることができる制御装置を提供する。【解決手段】本発明に係る制御装置は、ＥＧＲバルブの吸気通路の側に作用する圧力がＥＧＲバルブの排気通路の側に作用する圧力よりも高いこと又は高くなることが検知又は予測された場合、被処理ガスの吸気通路への導入を停止するか、或いは、被処理ガスの吸気通路への導入量を減量するように被処理ガス導入システムを操作する。【選択図】図５

Description

本発明は、ＥＧＲガスを吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置と、ブローバイガスやパージガスを吸気通路に導入するシステムとを備える内燃機関の制御装置に関し、特に、吸気通路からＥＧＲ通路にガスが逆流しうる構造の内燃機関の制御装置に関する。

特開２０１０−１２１４９７号公報には、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲの実施中に加速要求があった場合、ＥＧＲバルブの閉弁が完了するまでの間、スロットルの開き量を制限することで、吸気通路内の空気がＥＧＲ通路を逆流して排気通路に流入することを抑制する技術が開示されている。

特開２０１０−１２１４９７号公報 特開２０１５−０４０５４３号公報

しかし、ＥＧＲバルブの入口側と出口側の差圧が大きい条件では、ＥＧＲバルブを全閉にした場合でも微小なガスの漏れが発生することがある。また、故障や異物の噛み込み等によってＥＧＲバルブが全閉にならず、ガスの漏れが発生することもある。このようなガスの漏れがＥＧＲバルブで発生すると、吸気通路に導入されたブローバイガスやパージガスがＥＧＲ通路を逆流して未処理のまま排気通路に流れてしまうおそれがある。

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、吸気通路からＥＧＲ通路にガスが逆流しうる構造の内燃機関において、筒内で燃焼処理されるべき被処理ガスであるブローバイガスやパージガスが未処理のまま排気通路に流れることを抑えることができる制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲバルブと、燃料成分を含む被処理ガスを前記吸気通路に導入する被処理ガス導入システムとを備える内燃機関の制御装置において、
前記ＥＧＲバルブの前記吸気通路の側に作用する圧力が前記ＥＧＲバルブの前記排気通路の側に作用する圧力よりも高いこと又は高くなることが検知又は予測された場合、前記被処理ガスの前記吸気通路への導入を停止するか、或いは、前記被処理ガスの前記吸気通路への導入量を減量するように前記被処理ガス導入システムを操作するように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、吸気通路からＥＧＲ通路にガスが逆流するおそれのある状況では、被処理ガスの吸気通路への導入が停止されるか、或いは、被処理ガスの吸気通路への導入量が減量されるので、被処理ガスが未処理のまま排気通路に流れることは抑えられる。

本発明の実施の形態１の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図である。 内燃機関の運転領域のうちＥＧＲバルブの前後の差圧が大きい領域を示す図である。 内燃機関の回転速度と負荷とＥＧＲバルブ下流圧との関係を示す図である。 吸入空気量とＥＧＲバルブ上流圧との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１のバルブ制御のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態１のバルブ制御の変形例のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態２のバルブ制御のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態２のバルブ制御の変形例のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態３の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図である。 全開加速時にＥＧＲバルブが閉じる前に内燃機関の動作点がＥＧＲバルブの前後の差圧が逆転する領域に入る可能性がある領域を示す図である。 本発明の実施の形態３のバルブ制御のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態３のバルブ制御の変形例１のフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態３のバルブ制御の変形例２のフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．実施の形態１
１−１.内燃機関の構成
図１は、本発明の実施の形態１の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図である。この内燃機関２は、火花点火式エンジンとして構成されたエンジン本体４を備える。エンジン本体４には、何れも図示しない、燃料噴射弁、吸気弁とそれを駆動する動弁機構、排気弁とそれを駆動する動弁機構、点火プラグなど、多数の装置及びアクチュエータが取り付けられている。

エンジン本体４の吸気ポートには、外部から空気を吸入する吸気通路６が接続されている。吸気通路６には、その上流からエンジン本体４に向けて、エアクリーナ１２、コンプレッサ２０ａ、インタークーラ１４、及びスロットル１６がこの順で配置されている。

エンジン本体４の排気ポートには、排気ガスを外部に排出する排気通路８が接続されている。排気通路８には、エンジン本体４から下流に向けて、コンプレッサ２０ａとともにターボ過給機２０を構成するタービン２０ｂ、第１の三元触媒２４、及び第２の三元触媒２６がこの順で配置されている。第１の三元触媒２４はタービン２０ｂの出口に近接して設けられ、第２の三元触媒２６は車両の床下に設けられている。

内燃機関２は、排気通路８から吸気通路６へ排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置３０を備える。ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３２、ＥＧＲクーラ３６、及びＥＧＲバルブ３４から構成される。ＥＧＲ通路３２は、第１の三元触媒２４よりも下流で第２の三元触媒２６より上流の排気通路８とスロットル１６より下流の吸気通路６とを接続する。詳しくは、ＥＧＲ通路３２の先端は気筒ごとに分岐し、分岐したＥＧＲ通路３２のそれぞれが吸気通路６を構成する吸気マニホールドに接続されている。ＥＧＲクーラ３６は、ＥＧＲ通路３２に設けられている。ＥＧＲバルブ３４は、ＥＧＲガスの流れの方向（順流方向）においてＥＧＲクーラ３６よりも下流のＥＧＲ通路３２に設けられている。

内燃機関２は、燃料タンク１０で発生した蒸発燃料をパージガスとして吸気通路６に導入するパージガス導入システム４０を備える。パージガスは燃料成分を含む被処理ガスであり、パージガス導入システム４０はその被処理ガスを吸気通路６に導入する被処理ガス導入システムである。パージガス導入システム４０は、キャニスタ４２、パージガス通路４４、エゼクタ４６、及びパージガスバルブ４８から構成される。キャニスタ４２は、燃料タンク１０で発生した蒸発燃料を一時的に吸着して貯蔵する。パージガス通路４４は、キャニスタ４２を吸気通路６におけるコンプレッサ２０ａの上流側に接続する。エゼクタ４６は、コンプレッサ２０ａの上流側と下流側の差圧を利用し、キャニスタ４２からパージガスを吸引する装置である。エゼクタ４６は、パージガス通路４４に設けられている。パージガスバルブ４８は、パージガスの流れの方向においてエゼクタ４６よりも下流のパージガス通路４４に設けられ、パージガス通路４４から吸気通路６に導入するパージガスの流量の調整に用いられる。コンプレッサ２０ａによる過給が行われる過給域では、エゼクタ４６の作用によってキャニスタ４２からパージガス通路４４にパージガスが吸引され、パージガスバルブ４８の開度に応じた流量のパージガスがパージガス通路４４から吸気通路６に導入される。

内燃機関２は、エンジン本体４で発生したブローバイガスを吸気通路６に導入するブローバイガス導入システム５０を備える。ブローバイガスもまた燃料成分を含む被処理ガスであり、ブローバイガス導入システム５０もまた被処理ガスを吸気通路６に導入する被処理ガス導入システムである。ブローバイガス導入システム５０は、ブローバイガス通路５４、エゼクタ５６、及びブローバイガスバルブ５８から構成される。ブローバイガス通路５４は、エンジン本体４の内部を吸気通路６におけるコンプレッサ２０ａの上流側に接続する。エゼクタ５６は、コンプレッサ２０ａの上流側と下流側の差圧を利用し、エンジン本体４の内部からブローバイガスを吸引する装置である。エゼクタ５６は、ブローバイガス通路５４に設けられている。ブローバイガスバルブ５８はブローバイガスの流れの方向においてエゼクタ５６よりも下流のブローバイガス通路５４に設けられ、ブローバイガス通路５４から吸気通路６に導入するブローバイガスの流量の調整に用いられる。コンプレッサ２０ａによる過給が行われる過給域では、エゼクタ５６の作用によってエンジン本体４の内部からブローバイガス通路５４にブローバイガスが吸引され、ブローバイガスバルブ５８の開度に応じた流量のブローバイガスがブローバイガス通路５４から吸気通路６に導入される。

内燃機関２は、制御装置１００を備える。制御装置１００には、アクセル開度、吸気通路６に吸入された空気量、ＥＧＲ通路３２の入口の圧力、ＥＧＲ通路３２の出口の圧力、エンジン回転速度等の内燃機関２の状態量を計測するための複数のセンサが接続されている。制御装置１００は、これらのセンサで得られた情報に基づき、内燃機関２が備える様々な装置及びアクチュエータを操作することにより、内燃機関２の運転を制御する。制御装置１００は、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＲＯＭ、少なくとも１つのＲＡＭを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。ただし、制御装置１００は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。制御装置１００では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、エンジン制御に係る様々な機能が実現される。

１−２．実施の形態１のバルブ制御
上記構成の内燃機関２では、ＥＧＲバルブ３４の吸気通路６の側の圧力（以下、ＥＧＲバルブ下流圧ともいう）がＥＧＲバルブ３４の排気通路８の側の圧力（以下、ＥＧＲバルブ上流圧ともいう）よりも高くなる場合がある。そして、ＥＧＲバルブ下流圧とＥＧＲバルブ上流圧との間の差圧が大きくなると、ＥＧＲバルブ３４が閉じているにも関わらず、微小のガスがＥＧＲバルブ３４の下流側から上流側へ漏れ出すおそれがある。このガスに吸気通路６に導入されたパージガスやブローバイガスが含まれている場合、それらが燃焼処理されずに排気通路から排出されることで、内燃機関２のエミッション性能が低下してしまう。

このような問題は、図２に示すエンジン負荷とエンジン回転速度とを軸とする平面において、“領域Ａ”と表示されている低回転・高負荷の領域で発生する。これは、ＥＧＲバルブ下流圧はエンジン負荷に依存し、ＥＧＲバルブ上流圧は吸入空気量に依存するために、ＥＧＲバルブ３４の前後の差圧は、低回転・高負荷において特に大きくなるからである。図３は、エンジン回転速度とエンジン負荷とＥＧＲバルブ下流圧との関係を示す図である。この図より、ＥＧＲバルブ下流圧は高負荷ほど高くなることが分かる。図４は、吸入空気量とＥＧＲバルブ上流圧との関係を示す図である。この図より、ＥＧＲバルブ上流圧は、吸入空気量が少ないほど、つまり、エンジン回転速度が低いほど、また、エンジン負荷が低いほど低くなることが分かる。

図２に示す領域Ａは、定常走行では使用されない加速時にのみ使用される領域である。しかし、何らかの対策を施さなければ、少なくとも加速時には、ＥＧＲガスの逆流に起因してパージガスやブローバイガスに含まれる燃料成分がそのまま大気中に放出されることになる。そこで、制御装置１００は、ＥＧＲガスの逆流がエミッション性能に与える影響を抑えるべく、以下に説明するパージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８の制御（以下、単にバルブ制御という）を実行する。

図５は、制御装置１００により実行されるバルブ制御のフローチャートを示す図である。以下、このフローチャートを用いてバルブ制御の詳細について説明する。

ステップＳ１では、現在のエンジン回転速度、エンジン負荷、及びアクセル開度が読み込まれる。エンジン回転速度は、クランクシャフトの回転角度に応じた信号を出力するクランク角センサの信号から計算される。エンジン負荷は、例えば、吸気通路６の入口に設置されたエアフローセンサにより計測される吸入空気量と、エンジン回転速度とから計算される。アクセル開度は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサの信号から計算される。

ステップＳ２では、エンジン回転速度とエンジン負荷とで定義される内燃機関２の動作点が領域Ａに入る加速が要求されているかどうか判定される。詳しくは、ステップＳ１で取得されたアクセル開度から、内燃機関２に対する要求トルクと図示しない変速機に対する要求変速比が算出される。そして、現在のエンジン回転速度及びエンジン負荷を基準にして要求トルク及び要求変速比を達成する場合の内燃機関２の動作点の軌跡が予想され、その予測軌跡に基づいて動作点が領域Ａに入るかどうか判定される。なお、前掲の図２において破線で囲む領域は、加速によって内燃機関２の動作点が領域Ａに入る可能性がある領域である。

内燃機関２の動作点が領域Ａに入るような加速が要求されていない場合、それ以降のステップはスキップされて再びステップＳ１に戻される。しかし、内燃機関２の動作点が領域Ａに入るような加速が要求されたのであれば、ステップＳ３−Ｓ５が実行される。

ステップＳ３では、パージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８を全閉にすることが行われる。これにより、吸気通路６へのパージガス及びブローバイガスの導入はカットされる。

ステップＳ４では、パージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８を全閉にしてから一定時間が経過したかどうか判定される。この一定時間は、内燃機関２の動作点が領域Ａに滞在していると予測される時間である。領域Ａは定常走行では使用されない加速時にのみ使用される領域であることから、内燃機関２の動作点が領域Ａに留まり続けることはない。内燃機関２の動作点が領域Ａに滞在する時間は加速の程度にもよるが、想定される最大時間をステップＳ４で判定に用いる一定時間としてもよい。

一定時間が経過するまでは、パージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８は全閉に維持される。そして、一定時間が経過した時点でステップＳ５が実行される。ステップＳ５では、パージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８の制御を通常の制御に戻すことが行われる。ここでいう通常の制御とは、燃料タンク１０内の蒸発燃料の量から要求される開度にパージガスバルブ４８を制御し、エンジン本体４で発生するブローバイガスの量から要求される開度にブローバイガスバルブ５８を制御することを意味する。ただし、通常の制御の具体的な内容には限定はない。

以上説明したバルブ制御が行われることで、加速時にＥＧＲバルブ３４においてガスの逆流が生じたとしても、吸気通路６へのパージガス及びブローバイガスの導入はカットされるので、筒内で燃焼処理されるべき被処理ガスであるブローバイガスやパージガスが未処理のまま排気通路８に流れることは抑えられる。

なお、上述のフローチャートのステップＳ３では、パージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８を全閉にしているが、全閉にせずともそれぞれ一定量閉じることでもよい。或いは、パージガスバルブ４８とブローバイガスバルブ５８の何れか一方のみを全閉にして、他方を一定量閉じることでもよい。或いは、パージガスバルブ４８とブローバイガスバルブ５８の何れか一方のみを全閉にするか一定量閉じ、他方は通常の制御のままとしてもよい。何れの態様でも、ＥＧＲバルブ３４を逆流するガスに含まれる燃料成分の量を減少させることができるので、成り行きにまかせてパージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８を制御する場合に比較して、ＥＧＲバルブ３４におけるガスの逆流がエミッション性能に与える影響を抑えることができる。なお、このステップＳ３に関する変形例は、以下に説明する実施の形態１のバルブ制御の変形例にも当てはまる。

また、上述のフローチャートのステップＳ４では、一定時間が経過することがステップＳ５へ進む条件とされているが、現在のエンジン回転速度とエンジン負荷をその都度計算し、内燃機関２の動作点が領域Ａの外に出たかどうかをその都度判定してもよい。なお、このステップＳ４に関する変形例は、以下に説明する実施の形態１のバルブ制御の変形例にも当てはまる。

１−３．実施の形態１のバルブ制御の変形例
ところで、図１に示す構成によれば、ＥＧＲ通路３２は排気通路８において第２の三元触媒２６の上流から分岐している。このため、ＥＧＲ通路３２を逆流したガスは、排気通路８を流れる際に必ず第２の三元触媒２６を通過する。第２の三元触媒２６が十分に暖機されておりその浄化能力を発揮できる状態になっているならば、ＥＧＲ通路３２を逆流したガスに燃料成分が混じっていたとしても、それは第２の三元触媒２６により浄化されるために大気中への放出は抑えられる。逆に言えば、第２の三元触媒２６が十分に暖まっているならば、パージガスバルブ４８やブローバイガスバルブ５８を閉じなくてもよい。寧ろそれらを閉じずに蒸発燃料やブローバイガスを放出し続けることによって、燃料タンク１０の内圧が上がることを防ぐことができ、また、エンジン本体４内にブローバイガスが滞留することによるオイルの劣化を防ぐことができる。

図６は、実施の形態１のバルブ制御の変形例のフローチャートを示す図である。このフローチャートにおいて、実施の形態１のバルブ制御で行われる処理と同一の処理には、同一のステップ番号が振られている。以下の説明では、実施の形態１のバルブ制御の説明の中で既に説明した内容については省略し、この変形例に特有の内容について説明する。

実施の形態１のバルブ制御の変形例では、ステップＳ２において、内燃機関２の動作点が領域Ａに入るような加速が要求されたと判定された場合、続けてステップＳ６の判定が行われる。ステップＳ６では、第２の三元触媒（図ではＵ/Ｆ触媒と表記されている）２６の温度が所定温度未満かどうか判定される。この所定温度は第２の三元触媒２６が活性する温度である。第２の三元触媒２６の温度は、例えば、センサにより第２の三元触媒２６の床温度を計測してもよいし、センサにより計測した排気温度から推定してもよい。

第２の三元触媒２６の温度が所定温度以上である場合、第２の三元触媒２６は活性化している。パージガスやブローバイガスの一部が排気通路８に流れたとしても、それに含まれる燃料成分は第２の三元触媒２６によって浄化される。ゆえに、吸気通路６へのパージガスやブローバイガスの導入をカットする必要はないため、パージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８の制御は通常の制御に維持される。それ以降のステップはスキップされて再びステップＳ１に戻される。

第２の三元触媒２６の温度が所定温度未満である場合、第２の三元触媒２６は活性化していない。この場合、ステップＳ３が選択され、パージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８を全閉にすることが行われる。これにより、吸気通路６へのパージガス及びブローバイガスの導入はカットされるので、ＥＧＲバルブ３４を逆流するガスとともに燃料成分が排気通路８に流れることは防止される。

２．実施の形態２
２−１.内燃機関の構成
本発明の実施の形態２の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成は図１に示される。つまり、実施の形態１の制御装置が適用される内燃機関と同様のシステム構成であるので、その説明は省略する。

２−２．実施の形態２のバルブ制御
ＥＧＲバルブ３４をガスが逆流することによる燃料成分の排気通路８への流出をより確実に抑えるのであれば、ＥＧＲバルブ上流圧よりＥＧＲバルブ下流圧が大きい場合、必ずパージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８を閉じるようにすればよい。しかし、パージガスバルブ４８が閉じたままになると燃料タンク１０の内圧が過大になってしまう。また、ブローバイガスバルブ５８が閉じたままになると滞留したブローバイガスによるオイルの劣化が進んでしまう。ゆえに、ＥＧＲバルブ３４をガスが逆流する状況にあるからと言って、単純にパージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８を閉じる訳にはいかない。そこで、制御装置１００は、図７に示すフローチャートに従ってパージガスバルブ４８及びブローバイガスバルブ５８に対するバルブ制御を実施する。

図７は、実施の形態２において制御装置１００により実行されるバルブ制御のフローチャートを示す図である。以下、このフローチャートを用いて実施の形態２のバルブ制御の詳細について説明する。

ステップＳ１１では、エンジン本体４の中に滞留しているブローバイガスの量が推定される。また、燃料タンク１０内の蒸発燃料の量が推定される。これらの推定方法には限定はない。どちらについてもかねてより種々の方法が提案されているので、それら従来の方法を用いることができる。例えば、特開２００４−２０４８２９号公報には、蒸発燃料量の推定方法の一例が記載されている。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１で推定されたブローバイガス量に基づいて、ブローバイガスの放出の停止が可能かどうか判定される。また、ステップＳ１１で推定された蒸発燃料量に基づいて、パージガスの放出の停止が可能かどうか判定される。ブローバイガス量が予め定められた許容値を超えている場合、ブローバイガスの放出を停止することはできない。また、蒸発燃料量が予め定められた許容値を超えている場合、パージガスの放出を停止することはできない。これらの場合、ステップＳ１５が選択される。ステップＳ１５では、ステップＳ１２の否定的な判定結果に対応するバルブについて通常どおり制御することが行われる。例えば、ブローバイガスの停止が不可能であるならば、ブローバイガスバルブ５８については通常どおり制御することが行われる。

ブローバイガス量が許容値未満の場合、一時的であるならばブローバイガスの放出を停止することができる。また、蒸発燃料量が許容値未満の場合、一時的であるならばパージガスの放出を停止することができる。これらの場合、ステップＳ１３が選択される。ステップＳ１３では、ＥＧＲバルブ下流圧とＥＧＲバルブ上流圧との差がゼロより大きいかどうか、つまり、ＥＧＲバルブ３４をガスが逆流しうる条件かどうか判定される。ＥＧＲバルブ下流圧がＥＧＲバルブ上流圧以下であるならば、ＥＧＲバルブ３４をガスが逆流することなく、パージガスやブローバイガスがＥＧＲ通路３２を通って排気通路８に流れることはない。ゆえに、この場合、ステップＳ１５が選択される。ステップＳ１５では、パージガスバルブ４８とブローバイガスバルブ５８の両方について通常どおりの制御が行われる。

ＥＧＲバルブ下流圧がＥＧＲバルブ上流圧より大きい場合、ＥＧＲバルブ３４が開いていたりＥＧＲバルブ３４に漏れがあったりすると、ＥＧＲバルブ３４をガスが逆流する。この場合、ステップＳ１４が選択される。ステップＳ１４では、ステップＳ１２の肯定的な判定結果に対応するバルブについて全閉にすることが行われる。例えば、パージガスのみ停止が可能であるならば、パージガスバルブ４８のみ全閉にすることが行われ、パージガスとブローバイガスの両方が停止可能であるならば、パージガスバルブ４８とブローバイガスバルブ５８の両方について全閉にすることが行われる。

以上説明したバルブ制御が行われることで、ＥＧＲバルブ３４をガスが逆流しうる条件下では、エンジン本体４内に滞留するブローバイガスの量や燃料タンク１０内の蒸発燃料量が許容値を超えない限りにおいて、吸気通路６へのパージガス或いはブローバイガスの導入はカットされる。これにより、筒内で燃焼処理されるべき被処理ガスであるブローバイガスやパージガスが未処理のまま排気通路８に流れることは抑えられる。

なお、上述のフローチャートのステップＳ１２では、パージガス又はブローバイガスの放出を停止可能かどうか判断しているが、パージガス又はブローバイガスの放出量を減量可能かどうか判断することでもよい。その判断方法としては、例えば、燃料タンク１０内の蒸発燃料量が予め定められた許容値未満であるかどうかによって、パージガスの放出量を減量可能かどうか判断してもよいし、滞留しているブローバイガス量が予め定められた許容値未満であるかどうかによって、ブローバイガスの放出量を減量可能かどうか判断してもよい。そして、パージガスの放出量を減量可能であるならば、ステップＳ１４においてパージガスバルブ４８を一定量閉じ、ブローバイガスの放出量を減量可能であるならば、ステップＳ１４においてブローバイガスバルブ５８を一定量閉じるようにしてもよい。なお、このステップＳ１２及びＳ１４に関する変形例は、以下に説明する実施の形態２のバルブ制御の変形例にも当てはまる。

２−３．実施の形態２のバルブ制御の変形例
実施の形態２のバルブ制御に第２の三元触媒２６の活性状態を反映させてもよい。図８は、実施の形態２のバルブ制御の変形例のフローチャートを示す図である。このフローチャートにおいて、実施の形態２のバルブ制御で行われる処理と同一の処理には、同一のステップ番号が振られている。以下の説明では、実施の形態２のバルブ制御の説明の中で既に説明した内容については省略し、この変形例に特有の内容について説明する。

実施の形態２のバルブ制御の変形例では、ステップＳ１３において、ＥＧＲバルブ下流圧とＥＧＲバルブ上流圧との差圧がゼロより大きいと判定された場合、続けてステップＳ１６の判定が行われる。ステップＳ１６では、第２の三元触媒（図ではＵ/Ｆ触媒と表記されている）２６の温度が所定温度未満かどうか判定される。この所定温度は第２の三元触媒２６が活性する温度である。

第２の三元触媒２６の温度が所定温度以上である場合、ステップＳ１５が選択される。第２の三元触媒２６が活性化しているのであれば、パージガスやブローバイガスの一部が排気通路８に流れたとしても、それに含まれる燃料成分は第２の三元触媒２６によって浄化される。ゆえに、ステップＳ１５では、パージガスバルブ４８とブローバイガスバルブ５８の両方について通常どおりの制御が行われる。

第２の三元触媒２６の温度が所定温度未満である場合、第２の三元触媒２６は活性化していない。この場合、ステップＳ１４が選択される。ステップＳ１４では、ステップＳ１２の肯定的な判定結果に対応するバルブについて全閉にすることが行われる。これにより、吸気通路６へのパージガス或いはブローバイガスの導入はカットされるので、ＥＧＲバルブ３４を逆流するガスとともに燃料成分が排気通路８に流れることは抑えられる。

３．実施の形態３
３−１.内燃機関の構成
図９は、本発明の実施の形態３の制御装置が適用される内燃機関のシステム構成を示す図である。図９に示す内燃機関のシステム構成において、図１に示す内燃機関のシステム構成と同一の要素には同一の符号が付されている。以下の説明では、図１に示す内燃機関のシステム構成の説明の中で既に説明した内容については省略し、図９に示す内燃機関のシステム構成に特有の要素について説明する。

実施の形態３に係る内燃機関３は、２系統のパージガス導入システム４０，６０を備える。第１のパージガス導入システム４０は、エゼクタ４６を利用してキャニスタ４２からパージガスを吸引するシステムであって、コンプレッサ２０ａの前後に差圧が発生する過給域において機能する。コンプレッサ２０ａの前後に差圧が生じないＮＡ域（自然吸気域）では、エゼクタ４６が機能しないため、パージガス通路４４から吸気通路６へのパージガスの導入は停止する。第１のパージガス導入システム４０の構成については既に説明しているので、ここでは説明を省略する。

第２のパージガス導入システム６０は、キャニスタ４２をスロットル１６より下流の吸気通路６に接続するパージガス通路６２と、パージガス通路６２に設けられたパージガスバルブ６４とを備える。吸気通路６におけるスロットル１６の下流側の圧力が負圧のとき、その負圧の作用によってキャニスタ４２からパージガス通路６２にパージガスが吸引され、パージガスバルブ６４の開度に応じた流量のパージガスがパージガス通路６２から吸気通路６に導入される。コンプレッサ２０ａによる過給が行われる過給域では、吸気通路６におけるスロットル１６の下流側の圧力が正圧になるため、パージガス通路６２から吸気通路６へのパージガスの導入は停止する。なお、以降の説明では、第２のパージガス導入システム６０のパージガスバルブ６４を第２パージガスバルブと称し、第１のパージガス導入システム４０のパージガスバルブ４８を第１パージガスバルブと称する。

実施の形態３に係る内燃機関３は、２系統のブローバイガス導入システム５０，７０を備える。第１のブローバイガス導入システム５０は、エゼクタ５６を利用してエンジン本体４の内部からブローバイガスを吸引するシステムであって、コンプレッサ２０ａの前後に差圧が発生する過給域において機能する。コンプレッサ２０ａの前後に差圧が生じないＮＡ域では、エゼクタ５６が機能しないため、ブローバイガス通路５４から吸気通路６へのパージガスの導入は停止する。第１のブローバイガス導入システム５０の構成については既に説明しているので、ここでは説明を省略する。

第２のブローバイガス導入システム７０は、エンジン本体４の内部をスロットル１６より下流の吸気通路６に接続するブローバイガス通路７２と、ブローバイガス通路７２に設けられたブローバイガスバルブ７４とを備える。吸気通路６におけるスロットル１６の下流側の圧力が負圧のとき、その負圧の作用によってエンジン本体４の内部からブローバイガス通路７２にブローバイガスが吸引され、ブローバイガスバルブ７４の開度に応じた流量のブローバイガスがブローバイガス通路７２から吸気通路６に導入される。コンプレッサ２０ａによる過給が行われる過給域では、吸気通路６におけるスロットル１６の下流側の圧力が正圧になるため、ブローバイガス通路７２から吸気通路６へのブローバイガスの導入は停止する。なお、以降の説明では、第２のブローバイガス導入システム７０のブローバイガスバルブ７４を第２ブローバイガスバルブと称し、第１のブローバイガス導入システム５０のブローバイガスバルブ５８を第１ブローバイガスバルブと称する。

内燃機関３は、制御装置１０２を備える。第１パージガスバルブ４８、第２パージガスバルブ６４、第１ブローバイガスバルブ５８、及び第２ブローバイガスバルブ７４は、制御装置１０２によって操作される。実施の形態３では、これらのバルブ４８，６４，５８，７４が制御装置１０２によって実行されるバルブ制御の制御対象になっている。

３−２．実施の形態３のバルブ制御
ＥＧＲバルブ下流圧がＥＧＲバルブ上流圧よりも高くなることは、図１０に示すエンジン負荷とエンジン回転速度とを軸とする平面において、“領域Ｃ”と表示されている高負荷の領域で起きる現象である。領域ＣではＥＧＲガスを吸気通路６に導入できないため、制御装置１０２は、領域ＣではＥＧＲバルブ３４を全閉にする。

しかし、ＥＧＲバルブ３４が完全に閉じられるまでにはある程度の時間を要する。このため、内燃機関３の動作点が領域Ｃに入った直後は、ＥＧＲバルブ３４がまだ完全には閉じておらず、ＥＧＲバルブ３４をガスが逆流する可能性がある。内燃機関３の動作点が領域Ｃに入るのは加速時であり、加速前の動作点の領域Ｃからの距離と、加速の程度とによって、領域Ｃに入る前にＥＧＲバルブ３４が閉じ切るかどうかが決まる。図１０において破線で囲まれている“領域Ｂ”は、全開加速時にＥＧＲバルブ３４が閉じる前に内燃機関３の動作点が領域Ｃに入る可能性がある領域である。エンジン回転速度及びエンジン負荷が大きいほど過給応答は速いため、領域Ｂは高回転・高負荷側に広がる傾向がある。ＥＧＲバルブ３４を逆流するガスとともに燃料成分が排気通路８に流れることを抑えるには、内燃機関２の動作点が領域Ｃに入ることが予測されたら、各バルブ４８，６４，５８，７４を閉じるようにすればよい。

図１１は、制御装置１０２により実行されるバルブ制御のフローチャートを示す図である。以下、このフローチャートを用いて実施の形態３のバルブ制御の詳細について説明する。

ステップＳ２１では、現在のエンジン回転速度、エンジン負荷、及びアクセル開度が読み込まれる。ステップＳ２２では、ＥＧＲバルブ３４の開度がゼロより大きいかどうか、つまり、ＥＧＲバルブ３４が全閉になっていないかどうか判定される。ＥＧＲバルブ３４の開度はセンサによって計測される。ＥＧＲバルブ３４が全閉になっていれば、それ以降のステップはスキップされて再びステップＳ２１に戻される。この場合、各バルブ４８，６４，５８，７４の制御は通常の制御に維持される。

ＥＧＲバルブ３４が開いている場合、ステップＳ２３が選択される。ステップＳ２３では、内燃機関２の動作点が領域Ｂに入っているかどうか判定される。動作点が領域Ｂに入っていなければ、内燃機関３が全開加速した場合でも、動作点が領域Ｃに入る前にＥＧＲバルブ３４を閉じ切ることができる。よって、それ以降のステップはスキップされて再びステップＳ２１に戻され、各バルブ４８，６４，５８，７４の制御は通常の制御に維持される。

内燃機関２の動作点が領域Ｂに入っている場合、ステップＳ２４が選択される。ステップＳ２４では、加速要求値が閾値より大きいかどうか判定される。動作点が領域Ｂに入っていたとしても、そこからの加速が緩ければ、動作点が領域Ｃに入る前にＥＧＲバルブ３４を閉じ切ることができる。加速要求値は要求されている加速の大きさを表すパラメータであり、アクセル開度より計算される。加速要求値に対する閾値は、各バルブ４８，６４，５８，７４を閉じるかどうか判断するための判断基準である。加速により動作点が領域Ｃに入るかどうかは、現在の動作点の位置にも依存する。ゆえに、閾値は、固定値ではなく、エンジン回転速度とエンジン負荷とに依存する変数とされている。加速要求値が閾値以下の場合、それ以降のステップはスキップされて再びステップＳ２１に戻され、各バルブ４８，６４，５８，７４の制御は通常の制御に維持される。しかし、加速要求値が閾値より大きいのであれば、ステップＳ２５−Ｓ２８が実行される。

ステップＳ２５では、第２パージガスバルブ６４及び第２ブローバイガスバルブ７４を全閉にすることが行われる。これにより、ＮＡ域での吸気通路６へのパージガス及びブローバイガスの導入はカットされる。

ステップＳ２６では、第１パージガスバルブ４８及び第１ブローバイガスバルブ５８を全閉にすることが行われる。これにより、過給域での吸気通路６へのパージガス及びブローバイガスの導入はカットされる。

ステップＳ２７では、ＥＧＲバルブ３４が全閉になったかどうか判定される。ＥＧＲバルブ３４が全閉になるまでは、各バルブ４８，６４，５８，７４は全閉に維持される。そして、ＥＧＲバルブ３４が全閉になった時点でステップＳ２８が実行される。ステップＳ２８では、各バルブ４８，６４，５８，７４の制御を通常の制御に戻すことが行われる。

以上説明したバルブ制御が行われることで、ＥＧＲバルブ下流圧がＥＧＲバルブ上流圧よりも高い領域に内燃機関３の動作点が入るまでにＥＧＲバルブ３４が閉じ切らないようであれば、吸気通路６へのパージガス及びブローバイガスの導入は事前にカットされる。これにより、筒内で燃焼処理されるべき被処理ガスであるブローバイガスやパージガスが未処理のまま排気通路８に流れることは抑えられる。

なお、上述のフローチャートのステップＳ２６では、第１パージガスバルブ４８及び第１ブローバイガスバルブ５８を全閉にしているが、全閉にせずともそれぞれ一定量閉じることでもよい。或いは、第１パージガスバルブ４８と第１ブローバイガスバルブ５８の何れか一方のみを全閉にして、他方を一定量閉じることでもよい。或いは、第１パージガスバルブ４８と第１ブローバイガスバルブ５８の何れか一方のみを全閉にするか一定量閉じ、他方は通常の制御のままとしてもよい。同様の変形例は、ステップＳ２５において設定される第２パージガスバルブ６４の開度と第２ブローバイガスバルブ７４の開度にも当てはまる。そして、これらステップＳ２５，Ｓ２６に関する変形例は、以下に説明する実施の形態３のバルブ制御の変形例にも当てはまる。

３−３．実施の形態３のバルブ制御の変形例１
実施の形態３のバルブ制御に第２の三元触媒２６の活性状態を反映させてもよい。図１２は、実施の形態３のバルブ制御の変形例１のフローチャートを示す図である。このフローチャートにおいて、実施の形態３のバルブ制御で行われる処理と同一の処理には、同一のステップ番号が振られている。以下の説明では、実施の形態３のバルブ制御の説明の中で既に説明した内容については省略し、この変形例１に特有の内容について説明する。

実施の形態３のバルブ制御の変形例１では、ステップＳ２４において、加速要求値が閾値より大きいと判定された場合、続けてステップＳ２９の判定が行われる。ステップＳ２９では、第２の三元触媒（図ではＵ/Ｆ触媒と表記されている）２６の温度が所定温度未満かどうか判定される。この所定温度は第２の三元触媒２６が活性する温度である。

第２の三元触媒２６の温度が所定温度以上である場合、パージガスやブローバイガスの一部が排気通路８に流れたとしても、それに含まれる燃料成分は第２の三元触媒２６によって浄化される。ゆえに、各バルブ４８，６４，５８，７４の制御は通常の制御に維持され、それ以降のステップはスキップされて再びステップＳ２１に戻される。

第２の三元触媒２６の温度が所定温度未満である場合、ステップＳ２５，Ｓ２６が選択され、各バルブ４８，６４，５８，７４を全閉にすることが行われる。これにより、吸気通路６へのパージガス及びブローバイガスの導入はカットされるので、ＥＧＲバルブ３４を逆流するガスとともに燃料成分が排気通路８に流れることは防止される。

３−４．実施の形態３のバルブ制御の変形例２
内燃機関３の動作点が領域Ｂに入っている場合、加速要求の大きさに関わらず、常に各バルブ４８，６４，５８，７４を全閉にしてもよい。図１３は、実施の形態３のバルブ制御の変形例２のフローチャートを示す図である。このフローチャートにおいて、実施の形態３のバルブ制御で行われる処理と同一の処理には、同一のステップ番号が振られている。以下の説明では、実施の形態３のバルブ制御の説明の中で既に説明した内容については省略し、この変形例２に特有の内容について説明する。

実施の形態３のバルブ制御の変形例２では、ステップＳ２３において、内燃機関２の動作点が領域Ｂに入っていると判定された場合、ステップＳ２５，Ｓ２６が選択され、各バルブ４８，６４，５８，７４を全閉にすることが行われる。そして、ステップＳ３０では、ＥＧＲバルブ３４が全閉になったかどうか、又は、内燃機関２の動作点が領域Ｂ，Ｃの外に出たかどうか判定される。ＥＧＲバルブ３４が全閉になるまで、或いは、内燃機関２の動作点が領域Ｂ，Ｃの外に出るまでは、各バルブ４８，６４，５８，７４は全閉に維持される。そして、ＥＧＲバルブ３４が全閉になった時点、或いは、内燃機関２の動作点が領域Ｂ，Ｃの外に出た時点でステップＳ２８が実行される。ステップＳ２８では、各バルブ４８，６４，５８，７４の制御を通常の制御に戻すことが行われる。

４．その他実施の形態．
図１或いは図９に示す構成において、ＥＧＲ通路３２は第２の三元触媒２６より下流の排気通路８に接続されていてもよい。また、本発明は、ブローバイガス導入システムとパージガス導入システムの何れか一方のみを備える内燃機関にも適用することができる。さらに、本発明は、ＥＧＲ通路の入口がタービンより上流の排気通路に接続されている、所謂ＨＰＬ−ＥＧＲを備える内燃機関にも適用することができる。

２，３ 内燃機関
４ エンジン本体
６ 吸気通路
８ 排気通路
１０ 燃料タンク
１６ スロットル
３０ ＥＧＲ装置
３２ ＥＧＲ通路
３４ ＥＧＲバルブ
４０ パージガス導入システム（第１パージガス導入システム）
４２ キャニスタ
４４ パージガス通路
４６ エゼクタ
４８ パージガスバルブ（第１パージガスバルブ）
５０ ブローバイガス導入システム（第１ブローバイガス導入システム）
５４ ブローバイガス通路
５６ エゼクタ
５８ ブローバイガスバルブ（第１ブローバイガスバルブ）
６０ 第２パージガス導入システム
６２ パージガス通路
６４ 第２パージガスバルブ
７０ 第２ブローバイガス導入システム
７２ ブローバイガス通路
７４ 第２ブローバイガスバルブ
１００，１０２ 制御装置

Claims (1)

1. 排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲバルブと、燃料成分を含む被処理ガスを前記吸気通路に導入する被処理ガス導入システムとを備える内燃機関の制御装置において、
   前記ＥＧＲバルブの前記吸気通路の側に作用する圧力が前記ＥＧＲバルブの前記排気通路の側に作用する圧力よりも高いこと又は高くなることが検知又は予測された場合、前記被処理ガスの前記吸気通路への導入を停止するか、或いは、前記被処理ガスの前記吸気通路への導入量を減量するように前記被処理ガス導入システムを操作するように構成されたことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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