JP2008202423A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターボ過給機の異常の有無が誤って診断されることを防止可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】低圧ＥＧＲ通路１１と、高圧ＥＧＲ通路１２と、を備えた内燃機関１に適用され、ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態に応じてＥＧＲモードを、低圧ＥＧＲ通路１１のみを介して排気を還流するＬＰＬモード、高圧ＥＧＲ通路１２のみを介して排気を還流するＨＰＬモード、及び両方のＥＧＲ通路１１、１２を介して排気を還流するＭＰＬモードに切り替え、内燃機関１の運転状態に応じて設定される目標過給圧と内燃機関１の過給圧とに基づいてターボ過給機７の異常の有無を診断する内燃機関の制御装置において、ＥＧＲモードの切り替え後にターボ過給機７の異常の有無の診断を禁止する診断禁止期間が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボ過給機のタービンより下流の排気通路とターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路を連通する低圧ＥＧＲ通路及びタービンより上流の排気通路とコンプレッサより下流の吸気通路を連通する高圧ＥＧＲ通路と、ターボ過給機の異常の有無を診断する診断手段と、を備えた内燃機関の制御装置に関する。

ターボ過給機のタービンより下流の排気通路とターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路を連結する低圧排気ガス再循環通路と、タービンより上流の排気通路とコンプレッサより下流の吸気通路を連結する高圧排気ガス再循環通路とを備え、機関要求負荷に基づいて低圧排気ガス再循環通路を流れる排気の量及び高圧排気ガス再循環通路を流れる排気の量が制御される内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。

特開２００５−０７６４５６号公報 特開２００４−０２７８９７号公報 特開平１１−２２９８８５号公報

内燃機関に組み込まれているターボ過給機の異常の有無を診断する方法として、内燃機関の運転状態に応じて設定される目標過給圧と、実際の内燃機関の過給圧（以下、実過給圧と称することがある。）とを比較することによって診断する方法が知られている。この方法では、例えば内燃機関の運転状態が変化して排気量が減少するときに設定された目標過給圧よりも実過給圧が高い場合にターボ過給機に異常が有ると診断する。

特許文献１に記載されている内燃機関のように、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路を接続する低圧ＥＧＲ通路及びタービンより上流の排気通路とコンプレッサより下流の吸気通路を接続する高圧ＥＧＲ通路を備え、内燃機関の運転状態に応じてこれらＥＧＲ通路を流れる排気の量をそれぞれ制御する内燃機関では、各ＥＧＲ通路を流れる排気量を変化させた場合に内燃機関からの排気量が減少してもタービンに流入する排気量が減少せず、実過給圧が目標過給圧より高くなる場合がある。例えば、高圧ＥＧＲ通路のみを使用して排気を吸気通路に還流させていた状態から低圧ＥＧＲ通路のみを使用して排気を還流させる状態に変化させる場合、内燃機関からの排気量が減少しても高圧ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気を減少させたことによってタービンに流入する排気量が増加し、実過給圧が上昇するおそれがある。このような場合、ターボ過給機に異常が有ると誤って診断される。

そこで、本発明は、ターボ過給機の異常の有無が誤って診断されることを防止可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の内燃機関の制御装置は、ターボ過給機のタービンより下流の排気通路と前記ターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、を備えた内燃機関に適用され、前記内燃機関の運転状態に応じて排気通路から吸気通路に排気の一部を還流するＥＧＲモードを、前記低圧ＥＧＲ通路のみを介して排気を還流する低圧ＥＧＲモード、前記高圧ＥＧＲ通路のみを介して排気を還流する高圧ＥＧＲモード、及び前記低圧ＥＧＲ通路及び前記高圧ＥＧＲ通路の両方の通路を介して排気を還流する混合ＥＧＲモードのいずれかに切り替えるＥＧＲ制御手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標過給圧と前記内燃機関の過給圧とに基づいて前記ターボ過給機の異常の有無を診断する診断手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、前記診断手段は、前記ＥＧＲ制御手段にてＥＧＲモードが切り替えられた場合、ＥＧＲモードの切り替え後に前記ターボ過給機の異常の有無の診断を禁止する診断禁止期間を設けることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の第１の制御装置によれば、ＥＧＲ制御手段によるＥＧＲモードの切り替え後に診断禁止期間を設けたので、ＥＧＲモードの切り替えによって内燃機関の過給圧、すなわち実過給圧が目標過給圧より高くなってもそれによってターボ過給機に異常が有ると診断されることを防止できる。そのため、ターボ過給機の異常の有無が誤って診断されることを防止できる。

本発明の第１の制御装置の一形態においては、前記診断禁止期間として、前記ＥＧＲモードが切り替えられてから前記ＥＧＲモードの切り替えに起因して発生した吸気通路に還流される排気の流量の変動が収まるまでの期間が設定されてもよい（請求項２）。このように診断禁止期間を設定することにより、診断手段によって異常の有無が誤って診断されることを防止しつつ診断手段による診断の無駄な禁止を防止できる。そのため、診断手段によるターボ過給機の異常の有無の診断を速やかに再開することができる。

本発明の第２の内燃機関の制御装置は、ターボ過給機のタービンより下流の排気通路と前記ターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、を備えた内燃機関に適用され、前記内燃機関の運転状態に応じて排気通路から吸気通路に排気の一部を還流するＥＧＲモードを、前記低圧ＥＧＲ通路のみを介して排気を還流する低圧ＥＧＲモード、前記高圧ＥＧＲ通路のみを介して排気を還流する高圧ＥＧＲモード、及び前記低圧ＥＧＲ通路及び前記高圧ＥＧＲ通路の両方の通路を介して排気を還流する混合ＥＧＲモードのいずれかに切り替えるＥＧＲ制御手段と、前記内燃機関の過給圧が前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標過給圧より高いと判断した場合に前記ターボ過給機に異常が有ると診断する診断手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、前記ＥＧＲ制御手段にてＥＧＲモードが切り替えられた場合、このＥＧＲモードの切り替え後から所定期間、前記内燃機関の過給圧を前記目標過給圧以下に調整する過給圧調整手段を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項３）。

本発明の第２の制御装置によれば、ＥＧＲモードの切り替え後から所定期間は過給圧調整手段によって実過給圧が目標過給圧以下に調整されるので、診断手段によってターボ過給機に異常が有ると診断されることはない。そのため、ターボ過給機の異常の有無が誤って診断されることを防止できる。

本発明の第２の制御装置の一形態において、前記ターボ過給機は、前記タービンの入口部分の流路断面積を変更可能な可変ノズルを備え、前記過給圧調整手段は、前記内燃機関の過給圧が前記目標過給圧以下に調整されるように前記可変ノズルの開度を調整してもよい（請求項４）。周知のように可変ノズルの開度を調整してタービンの入口部分の流路断面積を変更することにより実過給圧を変更できるので、これにより実過給圧を目標過給圧以下に調整してもよい。例えば、ＥＧＲモードの切り替えによって高圧ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気量が減少するとタービンに流入する排気量が増加するが、このときに可変ノズルの開度を調整してタービンの入口部分の流路断面積を大きくすることによりタービンに流入する排気の速度を低下させて実過給圧の上昇を抑えることができる。そのため、診断手段が異常の有無を誤って診断することを防止できる。

本発明の第２の制御装置の一形態において、前記内燃機関は、前記低圧ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量を調整可能な低圧ＥＧＲ弁と、前記高圧ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量を調整可能な高圧ＥＧＲ弁と、をさらに備え、前記過給圧調整手段は、前記ＥＧＲ制御手段がＥＧＲモードを前記低圧ＥＧＲモードから前記混合ＥＧＲモードに切り替える所定のＥＧＲ切替条件が成立したか否か判定する判定手段と、前記判定手段により前記所定のＥＧＲ切替条件が成立したと判断された場合、前記ＥＧＲ制御手段により前記低圧ＥＧＲ弁が閉じ側に制御されるよりも前に前記高圧ＥＧＲ弁を開き側に制御する先行開弁手段と、を備えていてもよい（請求項５）。混合ＥＧＲモードでは低圧ＥＧＲ通路及び高圧ＥＧＲ通路の両方のＥＧＲ通路を介して吸気通路に排気を還流させるが、低圧ＥＧＲモードから混合ＥＧＲモードへの切り替え時に高圧ＥＧＲ弁の開く時期に遅れが生じたり、その開度が小さいとタービンに流入する排気量が増加して実過給圧が上昇するおそれがある。この形態では、低圧ＥＧＲモードから混合ＥＧＲモードに切り替える際、低圧ＥＧＲ弁が閉じ側に制御される前に高圧ＥＧＲ弁を開き側に制御するので、タービンに流入する排気の量を予め低下させることできる。そのため、ＥＧＲモードの切り替え後における実過給圧の上昇を抑え、ターボ過給機の異常の有無が誤って診断されることを防止できる。

本発明の第２の制御装置の一形態においては、前記所定期間として、前記ＥＧＲモードが切り替えられてから前記ＥＧＲモードの切り替えに起因して発生した吸気通路に還流される排気の流量の変動が収まるまでの期間が設定されてもよい（請求項６）。このように所定期間を設定することにより、ＥＧＲモードの切り替えに起因する実過給圧の上昇のみを過給圧調整手段によって抑えることができる。そのため、ターボ過給機に異常が有る場合はその異常を速やかに発見することができる。

以上に説明したように、本発明の第１の制御装置によれば、ＥＧＲモードの切り替え後に診断禁止期間が設けられるので、ＥＧＲモードの切り替えによって実過給圧が目標過給圧よりも高くなっても、それによってターボ過給機に異常が有ると診断されることを防止できる。そのため、ターボ過給機の異常の有無が誤って診断されることを防止できる。また、本発明の第２の制御装置によれば、ＥＧＲモードの切り替え後の所定期間は、過給圧調整手段によって実過給圧が目標過給圧以下に調整されるので、ターボ過給機の異常の有無が誤って診断されることを防止できる。

（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関の要部を示している。図１の内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、自動車などの車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数（図１では４つ）の気筒２と、各気筒２にそれぞれ接続される吸気通路３及び排気通路４とを備えている。吸気通路３には、吸気量に応じた信号を出力するエアフローメータ５と、吸気量を調整するためのスロットルバルブ６と、ターボ過給機７のコンプレッサ７ａと、吸気を冷却するためのインタークーラ８とが設けられている。排気通路４には、ターボ過給機７のタービン７ｂと、排気を浄化するための排気浄化装置９と、排気通路４を流れる排気の流量を調整可能なエキゾーストリターダ３０とが設けられている。排気浄化装置９としては、例えば排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタなどが設けられる。ターボ過給機７は、タービン７ｂの入口部分の流路断面積を変更可能な可変ノズル（不図示）を備えている。なお、ターボ過給機７はコンプレッサ７ａとタービン７ｂとが一体回転するように構成される周知のターボ過給機であるが、図１では図示の便宜のためにコンプレッサ７ａとタービン７ｂとを分離して示した。

エンジン１は排気通路４から排気の一部を吸気通路３に還流させるための排気還流装置１０を備えている。排気還流装置１０は、排気浄化装置９より下流、すなわちタービン７ｂより下流の排気通路４とコンプレッサ７ａより上流の吸気通路３とを接続する低圧ＥＧＲ通路１１と、タービン７ｂより上流の排気通路４とインタークーラ８より下流、すなわちコンプレッサ７ａより下流の吸気通路３とを接続する高圧ＥＧＲ通路１２とを備えている。低圧ＥＧＲ通路１１には、排気を冷却するためのＥＧＲクーラ１３と、低圧ＥＧＲ通路１１を介して吸気通路３に還流される排気（以下、低圧ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を調整するための低圧ＥＧＲ弁１４が設けられている。高圧ＥＧＲ通路１２には、高圧ＥＧＲ通路１２を介して吸気通路３に還流される排気（以下、高圧ＥＧＲガスと称することがある。）の流量を調整するための高圧ＥＧＲ弁１５が設けられている。なお、以下では低圧ＥＧＲガスと高圧ＥＧＲガスを特に区別する必要がない場合は、単にＥＧＲガスと称する。

低圧ＥＧＲ弁１４、高圧ＥＧＲ弁１５、及びターボ過給機７の可変ノズルのそれぞれの動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御される。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン１に設けられている各種センサからの出力信号を参照してエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン１の運転状態に基づいて各気筒２に供給すべき燃料量を算出し、その算出した燃料量の燃料が各気筒２に供給されるように各気筒２に設けられた不図示のインジェクタの動作を制御する。ＥＣＵ２０には、各種センサとしてエンジン１のクランク角度に対応して信号を出力するクランク角センサ２１、エンジン１の過給圧（以下、実過給圧と称することがある。）に対応した信号を出力する過給圧センサ２２、及びアクセル開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ２３などが接続される。また、エアフローメータ５もＥＣＵ２０に接続されている。

エンジン１では、排気通路４から吸気通路３に排気を還流させるための複数種類のＥＧＲモードがエンジン１の運転状態に対応付けられて設定されている。ＥＧＲモードとしては、低圧ＥＧＲ通路１１のみを介して排気を吸気通路３に還流する低圧ＥＧＲモードとしてのロープレッシャーループ（ＬＰＬ）モード、高圧ＥＧＲ通路１２のみを介して排気を吸気通路３に還流する高圧ＥＧＲモードとしてのハイプレッシャーループ（ＨＰＬ）モード、及び低圧ＥＧＲ通路１１及び高圧ＥＧＲ通路１２の両方のＥＧＲ通路を介して排気を吸気通路３に還流する混合ＥＧＲモードとしてのＭＰＬモードが設定されている。図２は、これら各ＥＧＲモードとエンジン１の運転状態との対応関係の一例を示す図である。ＥＣＵ２０は、吸気通路３への排気の還流を行う場合、図２の対応関係を参照し、エンジン１の運転状態を示す回転数及び負荷に応じてＬＰＬモード、ＭＰＬモード、又はＨＰＬモードのいずれかのＥＧＲモードを選択する。また、エンジン１の運転状態の変化に応じてＥＧＲモードを切り替える。このようにＥＧＲモードを切り替えることにより、ＥＣＵ２０が本発明のＥＧＲ制御手段として機能する。なお、ＬＰＬモードは、高圧ＥＧＲ弁１５が全閉に維持されるとともに低圧ＥＧＲ弁１４が開けられることにより実行される。ＨＰＬモードは、低圧ＥＧＲ弁１４が全閉に維持されるとともに高圧ＥＧＲ弁１５が開けられることにより実行される。ＭＰＬモードは、低圧ＥＧＲ弁１４及び高圧ＥＧＲ弁１５の両方が開けられることにより実行される。これら各ＥＧＲモードにおける低圧ＥＧＲ弁１４及び高圧ＥＧＲ弁１５のそれぞれの開度は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ２０が適切な値に調整する。なお、図２に示した関係は、予め実験又は数値計算などにより求めてＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。

また、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に応じて目標過給圧を設定し、実過給圧が設定した目標過給圧になるようにターボ過給機７の可変ノズルの開度などを調整する。目標過給圧の設定は、例えば図３に一例を示した関係に基づいて行えばよい。図３に示した関係は予め実験又は数値計算などにより求め、ＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させておく。ＥＣＵ２０は、このマップを参照して目標過給圧を設定すればよい。この他、ＥＣＵ２０は、エンジン１が低中速域で運転されている場合にエンジン１の過給圧の立ち上がり特性などが向上するように可変ノズルの開度を制御したり、エンジン１が高回転域で運転されている場合にエンジン１の燃費及び出力が向上するように可変ノズルの開度を制御する。以下では、ＥＣＵ２０による可変ノズルのこれらの制御を通常制御と称する。

さらに、ＥＣＵ２０は、エンジン１の過給圧と目標過給圧とに基づいてターボ過給機７の異常の有無を診断する。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン１の過給圧が目標過給圧よりも高くなった場合にターボ過給機７に異常が有ると判定する。このようにターボ過給機７の異常の有無を診断することにより、ＥＣＵ２０が本発明の診断手段として機能する。

ＥＧＲモードの切り替えが行われた場合、実過給圧が目標過給圧より高くなることがある。図４は、ＥＧＲモードをＨＰＬモードからＭＰＬモードに切り替えたときの実過給圧と目標過給圧のそれぞれの時間変化の一例を示している。なお、図４の破線Ｌ１が実過給圧を、線Ｌ２が目標過給圧をそれぞれ示している。図４に示したようにＨＰＬモードからＭＰＬモードへの切り替えが行われる場合は、低圧ＥＧＲ弁１４が開弁されるとともにその低圧ＥＧＲ弁１４の開弁によって増加するＥＧＲガス量を調整するべく高圧ＥＧＲ弁１５が閉じ側に制御されるので、タービン７ｂに流入する排気流量が増加して実過給圧が上昇し、目標過給圧より高くなる。この場合、ＥＣＵ２０はターボ過給機７に異常が無くてもターボ過給機７に異常が有ると誤った判定が行われることになる。そこで、ＥＧＲモードの切り替え時における誤判定を防止するべくＥＣＵ２０は、図５に示した診断許可判定ルーチンをエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。

図５のルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１においてエンジン１の運転状態を取得する。エンジン１の運転状態としては回転数、負荷、吸気量、アクセル開度、及び実過給圧などが取得される。なお、回転数はクランク角センサ２１の出力信号に基づいて取得され、負荷は吸気量又はＥＣＵ２０が算出した燃料量に基づいて取得される。続くステップＳ１２においてＥＣＵ２０は、エンジン１の回転数、アクセル開度、及び燃料量に基づいてエンジン１が加速中又は減速中などの過渡状態か否か判断する。エンジン１が過渡状態であると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ２０は実過給圧がエンジン１の運転状態に応じて設定した目標過給圧より高いか否か判断する。

実過給圧が目標過給圧より高いと判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ２０は今回のルーチンを実行している時点が診断禁止期間Ｔａ（図４参照）内か否か判断する。診断禁止期間Ｔａとしては、例えばＥＧＲモードの切り替えが行われてからそのＥＧＲモードの切り替えに起因して発生した低圧ＥＧＲガスの流量変動及び高圧ＥＧＲガスの流量変動がそれぞれ収まるまでの期間が設定される。なお、このような期間は、低圧ＥＧＲ通路１１の長さ及び断面積、高圧ＥＧＲ通路１２の長さ及び断面積、及びＥＧＲモードを切り替えたときの各ＥＧＲ弁１４、１５の開度などに影響されるため、これらのパラメータに基づいて適宜変更してよい。今回のルーチンを実行している時点が診断禁止期間内と判断した場合はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ２０はターボ過給機７の異常診断を禁止する。なお、この異常診断の禁止には、ＥＣＵ２０がターボ過給機７の異常の有無を診断するべく実行している異常診断ルーチンの実行を禁止すること、及びその異常診断ルーチンは実行されてもよいが診断結果の使用を禁止することの両方が含まれる。その後、今回のルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１２が否定判断された場合、ステップＳ１３が否定判断された場合、又はステップＳ１４が否定判断された場合はステップＳ１６に進み、ＥＣＵ２０はターボ過給機７の異常診断を許可する。その後、今回のルーチンを終了する。

第１の実施形態では、ＥＧＲモードの切り替えが行われてから診断禁止期間Ｔａの間は、ターボ過給機７の異常診断が禁止されるので、ＥＧＲモードの切り替えによって実過給圧が目標過給圧より高くなってもそれによってターボ過給機７に異常があると診断されることを防止できる。そのため、ターボ過給機７の異常の有無が誤って診断されることを防止できる。また、診断禁止期間ＴａとしてＥＧＲモードの切り替えが行われてからＥＧＲモードの切り替えに起因して発生した各ＥＧＲガスの流量変動が収まるまでの期間を設定したので、ターボ過給機７の異常の有無が誤って診断されることを防止しつつターボ過給機７の異常診断の無駄な禁止を防止できる。そのため、ターボ過給機７の異常診断を速やかに再開することができる。

（第２の形態）
次に図６を参照して本発明の第２の形態を説明する。この形態は、図５のルーチンの代わりに図６の可変ノズル制御ルーチンが実行されることを除き第１の形態と同一である。そのため、この形態の全体構成については図１が参照される。ＥＣＵ２０は図２を参照してエンジン１の運転状態に応じてＥＧＲモードを切り替え、図３を参照して目標過給圧を設定して実過給圧を設定する。また、ＥＣＵ２０は設定した目標過給圧と実過給圧とを比較してターボ過給機７の異常の有無を診断する。

図６は、ＥＣＵ２０がＥＧＲモードの切り替え時にターボ過給機７の可変ノズルの開度を調整するために実行する可変ノズル制御ルーチンを示している。図６の制御ルーチンはエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図６において図５と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。

図６の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ２１においてＥＣＵ２０は、ＥＧＲモードの切り替えが行われるか否か判断する。ＥＧＲモードの切り替えが行われるか否かは、例えばそれまでの回転数の時間変化及び負荷の時間変化に基づいてそれから先のこれらの時間変化を予測し、その予測した回転数及び負荷によって特定される運転状態が図２のマップにおいてそれまでのＥＧＲモードの領域から外れて他のＥＧＲモードの領域になるか否かによって判断すればよい。ＥＧＲモードの切り替えが行われないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、ＥＧＲモードの切り替えが行われると判断した場合はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ２０は今回の制御ルーチンを実行している時点が過給圧低下期間Ｔｂ内か否か判断する。過給圧低下期間Ｔｂは、例えば第１の形態の診断禁止期間と同様にＥＧＲモードの切り替えが行われてからそのＥＧＲモードの切り替えに起因して発生した低圧ＥＧＲガスの流量変動及び高圧ＥＧＲガスの流量変動がそれぞれ収まるまでの期間が設定される。今回の制御ルーチンを実行している時点が過給圧低下期間Ｔｂ内であると判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ２０は実過給圧が目標過給圧以下に調整されるようにターボ過給機７の可変ノズルを開き側に制御して実過給圧を低下させる過給圧低下制御を実行する。可変ノズルが既に全開の場合は、その状態が保持される。なお、過給圧低下制御では実過給圧が目標過給圧以下に調整できればよく、この制御における可変ノズルの開度は目標過給圧と実過給圧との差に応じて適宜設定すればよい。このように実過給圧を調整することにより、ＥＣＵ２０が本発明の過給圧調整手段として機能する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、今回の制御ルーチンを実行している時点が過給圧低下期間Ｔｂ外であると判断した場合はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ２０は可変ノズルを通常制御で制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図７は、ＥＧＲモードの切り替え時に図６の制御ルーチンを実行した場合の実過給圧、目標過給圧、及び可変ノズルの開度のそれぞれの時間変化の一例を示している。なお、図７の破線Ｌ１１が実過給圧の時間変化を、実線Ｌ１２が目標過給圧の時間変化を、実線Ｌ１３が可変ノズルの開度の時間変化をそれぞれ示している。図７に示した一例では、本来、破線Ｌ１１と実線Ｌ１２が重なっているのであるが、分かり易いようにこれらの線をずらして示した。また、図７には、比較例として図６の制御ルーチンを実行しなかった場合の実過給圧及び可変ノズルの開度のそれぞれの時間変化の一例を二点鎖線Ｌ１４、Ｌ１５で示した。

第２の実施形態によれば、ＥＧＲモードの切り替え時に実過給圧が目標過給圧以下に調整されるようにターボ過給機７の可変ノズルの開度が調整されるので、ＥＧＲモードの切り替えによって各ＥＧＲガスの流量変動が発生しても図７に示したように実過給圧を目標過給圧以下に維持できる。そのため、ターボ過給機７の異常の有無が誤って診断されることを防止できる。

（第３の形態）
図８を参照して本発明の第３の形態を説明する。この形態も第２の形態と同様に図５のルーチンの代わりに図８の高圧ＥＧＲ弁制御ルーチンが実行されることを除き第１の形態と同一である。そのため、この形態の全体構成については図１が参照される。ＥＣＵ２０は図２を参照してエンジン１の運転状態に応じてＥＧＲモードを切り替え、図３を参照して目標過給圧を設定して実過給圧を設定する。また、ＥＣＵ２０は、設定した目標過給圧と実過給圧とを比較してターボ過給機７の異常の有無を診断する。

図８は、エンジン１のＥＧＲモードがＬＰＬモードからＭＰＬモードに切り替えられる際に実過給圧を目標過給圧以下に調整するべくＥＣＵ２０が実行する制御ルーチンである。図８の制御ルーチンは、ＥＣＵ２０が実行する他のルーチンと並列にエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図８において図５と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。

図８の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。続くステップＳ１２においてＥＣＵ２０はエンジン１が過渡状態か否か判断する。エンジン１が過渡状態ではないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、エンジン１が過渡状態であると判断した場合はステップＳ３１に進み、ＥＣＵ２０はＥＧＲモードがＬＰＬモードからＭＰＬモードモードに切り替えられるか否か判断する。この判断は、例えば図６のステップＳ２１と同様の方法で行えばよい。例えば、所定時間後のエンジン１の回転数及び負荷が図２のＬＰＬモードの領域からＭＰＬモードの領域に変化すると予測された場合にＬＰＬモードからＭＰＬモードモードにＥＧＲモードが切り替わる所定のＥＧＲ切替条件が成立したと判断する。この処理を実行することにより、ＥＣＵ２０が本発明の判定手段として機能する。ＬＰＬモードからＭＰＬモードへのＥＧＲモードの切り替えがないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、ＥＧＲモードがＬＰＬモードからＭＰＬモードに切り替えられると判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ２０は高圧ＥＧＲ弁が開弁されてからの時間を計測するためのタイマを０にリセットし、その後ステップＳ３３においてタイマのカウントを開始する。続くステップＳ３４においてＥＣＵ２０は、高圧ＥＧＲ弁１５を開き側に制御する過給圧低下制御を実行する。既に高圧ＥＧＲ弁１５が全開の場合はその状態に保持する。このように高圧ＥＧＲ弁１５を開き側に制御することによりタービン７ｂに流入する排気を減少させることができるので、実過給圧を低下させることができる。

次のステップＳ３５にてＥＣＵ２０は、タイマのカウントを開始してから判定時間Ｔｃが経過したか否か判断する。判定時間Ｔｃとしては、例えば高圧ＥＧＲ弁１５の開弁後にＥＧＲモードを切り替えるべく行った各ＥＧＲ弁１４、１５の開度変更に起因して発生した低圧ＥＧＲガスの流量変動及び高圧ＥＧＲガスの流量変動がそれぞれ収まるまでの期間が設定される。判定時間Ｔｃが経過していないと判断した場合はステップＳ３４に戻り、判定時間Ｔｃが経過するまでステップＳ３４及びＳ３５の処理を繰り返す。一方、判定時間Ｔｃが経過したと判断した場合はステップＳ３６に進み、ＥＣＵ２０は高圧ＥＧＲ弁１５の制御を通常制御で行う。なお、通常制御では、例えば排気エミッションの低減が適切に行われる量の高圧ＥＧＲガスが吸気通路３に還流されるように高圧ＥＧＲ弁１５の開度が制御される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図９は、ＬＰＬモードからＭＰＬモードにＥＧＲモードを切り替えたときに図８の制御ルーチンを実行した場合の目標過給圧、実過給圧、低圧ＥＧＲ弁１４の開度、及び高圧ＥＧＲ弁１５の開度のそれぞれの時間変化の一例を示している。なお、図９の実線Ｌ２１が目標過給圧の時間変化を、破線Ｌ２２が実過給圧の時間変化を、実線Ｌ２３が低圧ＥＧＲ弁１４の開度の時間変化を、一点鎖線Ｌ２４が高圧ＥＧＲ弁１５の開度の時間変化をそれぞれ示している。図９には、比較例として図８の制御ルーチンを実行しなかった場合における高圧ＥＧＲ弁１５の開度の時間変化の一例を二点鎖線Ｌ２５で示した。図９に示した例では本来、時刻ｔ２において低圧ＥＧＲ弁１４が閉じ側に制御されるとともに高圧ＥＧＲ弁１５が開き側に制御されるが、図８の制御ルーチンによって時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１において高圧ＥＧＲ弁１５が開き側に制御される。すなわち、低圧ＥＧＲ弁１４が閉じ側に制御されるよりも前に高圧ＥＧＲ弁１５が開き側に制御される。このように図９のステップＳ３４を実行して高圧ＥＧＲ弁１５を開き側に制御することにより、ＥＣＵ２０が本発明の先行開弁手段として機能する。このように高圧ＥＧＲ弁１５を先に開弁させることにより、高圧ＥＧＲ通路１２を介して排気を吸気通路３に戻し、タービン７ｂに流入する排気量を低減できるので、実過給圧の上昇を抑えることができる。そのため、実過給圧を目標過給圧以下に調整することができる。

第３の形態によれば、ＬＰＬモードからＭＰＬモードへのＥＧＲモードの切り替え時に低圧ＥＧＲ弁１４を閉じ側に制御するよりも先に高圧ＥＧＲ弁１５を開き側に制御するので、実過給圧を目標過給圧以下に調整できる。そのため、ターボ過給機７の異常の有無が誤って診断されることを防止できる。

本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。また、気筒内に直接燃料を噴射する直噴式内燃機関に限定されず、吸気ポートに燃料を宇噴射する、いわゆるポート噴射式内燃機関に本発明を適用してもよい。

上述した第２の形態の図６の制御ルーチンと第３の形態の図８の制御ルーチンは、並列に実行されてもよい。この場合、例えば予め優先順位を設定し、その優先順位に従ってこれらのルーチンを実行して実過給圧を目標過給圧以下に調整する。

本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた内燃機関を示す図。 複数種類のＥＧＲモードとエンジンの運転状態との対応関係の一例を示す図。 エンジンの回転数及び負荷と目標過給圧との関係の一例を示す図。 ＥＧＲモードをＨＰＬモードからＭＰＬモードに切り替えたときの実過給圧と目標過給圧のそれぞれの時間変化の一例を示す図。 ＥＣＵが実行する診断許可判定ルーチンを示すフローチャート。 ＥＣＵが実行する可変ノズル制御ルーチンを示すフローチャート。 ＥＧＲモードの切り替え時に図６の可変ノズル制御ルーチンを実行した場合の実過給圧、目標過給圧、及び可変ノズルの開度のそれぞれの時間変化の一例を示す図。 ＥＣＵが実行する高圧ＥＧＲ弁制御ルーチンを示すフローチャート。 ＬＰＬモードからＭＰＬモードにＥＧＲモードを切り替えたときに図８の高圧ＥＧＲ弁制御ルーチンを実行した場合の目標過給圧、実過給圧、低圧ＥＧＲ弁の開度、及び高圧ＥＧＲ弁の開度のそれぞれの時間変化の一例を示す図。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 吸気通路
４ 排気通路
７ ターボ過給機
７ａ コンプレッサ
７ｂ タービン
１１ 低圧ＥＧＲ通路
１２ 高圧ＥＧＲ通路
１４ 低圧ＥＧＲ弁
１５ 高圧ＥＧＲ弁
２０ エンジンコントロールユニット（ＥＧＲ制御手段、診断手段、過給圧調整手段、判定手段、先行開弁手段）

Claims (6)

1. ターボ過給機のタービンより下流の排気通路と前記ターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、を備えた内燃機関に適用され、
   前記内燃機関の運転状態に応じて排気通路から吸気通路に排気の一部を還流するＥＧＲモードを、前記低圧ＥＧＲ通路のみを介して排気を還流する低圧ＥＧＲモード、前記高圧ＥＧＲ通路のみを介して排気を還流する高圧ＥＧＲモード、及び前記低圧ＥＧＲ通路及び前記高圧ＥＧＲ通路の両方の通路を介して排気を還流する混合ＥＧＲモードのいずれかに切り替えるＥＧＲ制御手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標過給圧と前記内燃機関の過給圧とに基づいて前記ターボ過給機の異常の有無を診断する診断手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記診断手段は、前記ＥＧＲ制御手段にてＥＧＲモードが切り替えられた場合、ＥＧＲモードの切り替え後に前記ターボ過給機の異常の有無の診断を禁止する診断禁止期間を設けることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記診断禁止期間として、前記ＥＧＲモードが切り替えられてから前記ＥＧＲモードの切り替えに起因して発生した吸気通路に還流される排気の流量の変動が収まるまでの期間が設定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. ターボ過給機のタービンより下流の排気通路と前記ターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、を備えた内燃機関に適用され、
   前記内燃機関の運転状態に応じて排気通路から吸気通路に排気の一部を還流するＥＧＲモードを、前記低圧ＥＧＲ通路のみを介して排気を還流する低圧ＥＧＲモード、前記高圧ＥＧＲ通路のみを介して排気を還流する高圧ＥＧＲモード、及び前記低圧ＥＧＲ通路及び前記高圧ＥＧＲ通路の両方の通路を介して排気を還流する混合ＥＧＲモードのいずれかに切り替えるＥＧＲ制御手段と、前記内燃機関の過給圧が前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標過給圧より高いと判断した場合に前記ターボ過給機に異常が有ると診断する診断手段と、を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記ＥＧＲ制御手段にてＥＧＲモードが切り替えられた場合、このＥＧＲモードの切り替え後から所定期間、前記内燃機関の過給圧を前記目標過給圧以下に調整する過給圧調整手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 前記ターボ過給機は、前記タービンの入口部分の流路断面積を変更可能な可変ノズルを備え、
   前記過給圧調整手段は、前記内燃機関の過給圧が前記目標過給圧以下に調整されるように前記可変ノズルの開度を調整することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関は、前記低圧ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量を調整可能な低圧ＥＧＲ弁と、前記高圧ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流される排気の流量を調整可能な高圧ＥＧＲ弁と、をさらに備え、
   前記過給圧調整手段は、前記ＥＧＲ制御手段がＥＧＲモードを前記低圧ＥＧＲモードから前記混合ＥＧＲモードに切り替える所定のＥＧＲ切替条件が成立したか否か判定する判定手段と、前記判定手段により前記所定のＥＧＲ切替条件が成立したと判断された場合、前記ＥＧＲ制御手段により前記低圧ＥＧＲ弁が閉じ側に制御されるよりも前に前記高圧ＥＧＲ弁を開き側に制御する先行開弁手段と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記所定期間として、前記ＥＧＲモードが切り替えられてから前記ＥＧＲモードの切り替えに起因して発生した吸気通路に還流される排気の流量の変動が収まるまでの期間が設定されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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