JP5109994B2 - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、過給機付き内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、いわゆるツインエントリ型ターボ過給機を備える内燃機関が開示されている。このツインエントリ型ターボ過給機を備える内燃機関では、一方の気筒から排出される排気ガスをタービンに導く第１排気通路と、他方の気筒から排出される排気ガスをタービンに導く第２排気通路とを含む排気通路を備えている。また、第１排気通路と第２排気通路とが連通する状態と、第１排気通路と第２排気通路とが遮断された状態とを切り換える通路連通制御弁を備えている。そして、この従来の内燃機関では、低出力トルク運転時や高回転速度運転時に、通路連通制御弁を開くようにしている。

特開２００５−３３０８３６号公報 特開２００８−１０６７２５号公報

ところで、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、当該ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲ弁とを備え、いわゆる外部ＥＧＲ制御を行う内燃機関が知られている。このような外部ＥＧＲ制御を行う内燃機関において、上記ツインエントリ型ターボ過給機と上記通路連通制御弁（排気切換弁）とを備えるようにした場合には、外部ＥＧＲ制御を行う運転領域において排気切換弁が開かれるようになっていると、内燃機関の背圧が低下し、背圧（排気圧力）と吸気圧力との差圧が減少してしまう。その結果、外部ＥＧＲ率が低下するので、外部ＥＧＲ制御を有効利用して燃費を十分に向上させることが難しくなる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ツインエントリ型ターボ過給機を備える内燃機関において、外部ＥＧＲガスの導入を行う運転領域における燃費をより確実に向上させ得る過給機付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、過給機付き内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記内燃機関の一方の気筒から排出される排気ガスを前記タービンに導く第１排気通路と、前記内燃機関の他方の気筒から排出される排気ガスを前記タービンに導く第２排気通路とを含む排気通路と、
前記第１排気通路と前記第２排気通路とが連通する状態と、前記第１排気通路と前記第２排気通路とが遮断された状態とを切り換える排気切換弁と、
前記第１排気通路および前記第２排気通路の少なくとも一方と、前記内燃機関の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中に配置され、前記ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲ弁と、
前記内燃機関の所定の運転領域において、前記ＥＧＲ通路を通って排気ガスが前記吸気通路に還流されるように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御手段と、
前記運転領域において、前記排気切換弁を閉じるように制御する切換弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関は、当該内燃機関と電動モータとを動力源として備えるハイブリッド車両に搭載されており、
前記ハイブリッド車両では、定常走行時に、前記内燃機関の動作点を、現在の動作点と同じ機関出力が維持される高機関回転数かつ低負荷側の動作点に移行させる制御が行われており、
前記切換弁制御手段は、前記運転領域内における前記内燃機関の動作点が高機関回転数かつ低負荷側の前記動作点に移行される場合に、前記排気切換弁を開くように制御する定常走行時弁制御手段を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記切換弁制御手段は、前記運転領域において排気圧力が吸気圧力よりも所定値以上高い場合に、前記排気切換弁を開くように制御する圧力変化時弁制御手段を含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンよりも下流側の部位において再び前記排気通路に合流する排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路の途中に配置され、前記排気バイパス通路の開閉を担うウェイストゲートバルブと、を更に備え、
前記切換弁制御手段は、前記運転領域において排気圧力が吸気圧力よりも所定値以上高い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開くように制御する圧力変化時第２弁制御手段を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、ＥＧＲ通路を通って排気ガスが吸気通路に還流されるように制御される運転領域（外部ＥＧＲ導入領域）において、内燃機関の背圧が確保され易くなる。これにより、排気圧力と吸気圧力との差圧を確保し易くなるので、外部ＥＧＲガスの導入領域において、外部ＥＧＲ率を十分に高く確保できるようになる。これにより、外部ＥＧＲ導入領域における燃費をより確実に向上させることが可能となる。

内燃機関の動作点を高機関回転数かつ低負荷側の動作点に移行させる制御が行われると、吸気圧力（過給圧）が下がるので、排気切換弁を閉じる制御に頼らずに、排気圧力と吸気圧力との差圧を確保し易い環境が得られる。このため、移行前と比べ、外部ＥＧＲガスを確保し易くなる。そのうえで、第２の発明によれば、このような動作点の移行制御が行われる際に、排気切換弁が開かれるようになっていることで、背圧が下がり、内部ＥＧＲガス量を減らすことができるので、ノックを抑制することができる。これにより、点火時期のリタードの実施等を抑制することができるので、内燃機関を効率（燃費）良く運転できるようになる。以上のように、本発明によれば、定常走行時において、車両全体としての効率を高めながら、かつ、外部ＥＧＲガスを確保しながら、ノックを抑制して燃費向上を図ることが可能となる。

第３の発明によれば、排気圧力が吸気圧力よりも所定値以上高いことでＥＧＲガス量が過多となるおそれのある状況下において、背圧を下げることができ、排気圧力（背圧）と吸気圧力との差圧をなるべく小さくすることができる。これにより、ＥＧＲガス量が過多となるのを抑制することができる。

第４の発明によれば、排気圧力が吸気圧力よりも所定値以上高い場合に、排気切換弁に加え、ウェイストゲートバルブも開かれるようになっていることで、第３の発明に比して、背圧をより効果的に低下させることができる。これにより、ＥＧＲガス量が過多となるのをより効果的に抑制することが可能となる。

実施の形態１．
［ＨＶシステムの構成］
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。この駆動システム１０は、車両の動力源として内燃機関１２と車両駆動用モータ（以下、単に「モータ」）１４とを備えている。また、駆動システム１０は、駆動力の供給を受けて電力を発生する発電機１６も備えている。内燃機関１２、モータ１４、および発電機１６は、動力分割機構１８を介して相互に連結されている。動力分割機構１８につながるモータ１４の回転軸には、減速機２０が接続されている。減速機２０は、モータ１４の回転軸と駆動輪２２につながる駆動軸２４とを連結している。動力分割機構１８は、内燃機関１２の駆動力を発電機１６側と減速機２０側とに分割する装置である。動力分割機構１８による駆動力の配分は、任意に変更することができる。

駆動システム１０には、更に、インバータ２６、コンバータ２８、および高圧バッテリ３０が含まれている。インバータ２６は、発電機１６およびモータ１４に接続されているとともに、コンバータ２８を介して高圧バッテリ３０にも接続されている。発電機１６で発電された電力は、インバータ２６を介してモータ１４に供給することもできるし、インバータ２６およびコンバータ２８を介して高圧バッテリ３０に充電することもできる。また、高圧バッテリ３０に充電されている電力は、コンバータ２８およびインバータ２６を介してモータ１４に供給することができる。

以上説明した駆動システム１０によれば、所定の条件に基づいて、モータ１４を停止させて内燃機関１２の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできるし、逆に、内燃機関１２を停止させてモータ１４の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできる。更に、モータ１４と内燃機関１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２２を回転させることもできる。また、駆動システム１０によれば、モータ１４を内燃機関１２のスタータとして機能させることもできる。つまり、内燃機関１２の始動時に、モータ１４の駆動力の一部或いは全部を動力分割機構１８を介して内燃機関１２に入力することで、内燃機関１２をクランキングすることができる。

本実施形態の駆動システム１０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０によって制御されている。ＥＣＵ４０は、内燃機関１２、モータ１４、発電機１６、動力分割機構１８、インバータ２６、およびコンバータ２８等を含む駆動システム１０の全体を総合的に制御している。

［内燃機関のシステム構成］
図２は、図１に示す内燃機関１２のシステムの構成を説明するための図である。ここでは、内燃機関１２の爆発順序は、＃１→＃３→＃４→＃２であるものとする。内燃機関１２は、筒内に空気を取り込むための吸気通路４２を備えている。吸気通路４２の入口付近には、エアクリーナ４４が設けられている。エアクリーナ４４よりも下流側の吸気通路４２には、ターボ過給機４６のコンプレッサ４６ａが配置されている。ターボ過給機４６は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン４６ｂを備えている。コンプレッサ４６ａは、タービン４６ｂと一体的に連結され、タービン４６ｂに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるようになっている。

また、コンプレッサ４６ａよりも下流側の吸気通路４２には、コンプレッサ４６ａにより圧縮された吸入空気を冷却するためのインタークーラ４８が配置されている。インタークーラ４８の下流には、図示省略するスロットルモータにより駆動される電子制御式のスロットルバルブ５０が配置されている。スロットルバルブ５０を通過した吸入空気は、吸気マニホールド５２により分配されて、各気筒に流入する。更に、エアクリーナ４４の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ５４が設置されており、スロットルバルブ５０の下流近傍には、吸気圧力を検出する吸気圧センサ５６が設置されている。

また、内燃機関１２は、筒内から排出される排気ガスが流れる排気通路５８を備えている。排気通路５８は、内燃機関１２の一方の気筒（＃１と＃４）から排出される排気ガスをタービン４６ｂに導く第１排気通路５８ａと、内燃機関１２の他方の気筒（＃２と＃３）から排出される排気ガスをタービン４６ｂに導く第２排気通路５８ｂとを備えている。上記ターボ過給機４６は、このように構成された第１排気通路５８ａと第２排気通路５８ｂを介して、上記一方の気筒（＃１と＃４）と上記他方の気筒（＃２と＃３）から独立して排気ガスの供給を受けるターボ過給機、すなわち、いわゆるツインエントリ型ターボ過給機である。

また、図２に示すように、第１排気通路５８ａと第２排気通路５８ｂとは、互いに近接した部位を有している。そして、当該部位には、第１排気通路５８ａと第２排気通路５８ｂとが連通する状態と、第１排気通路５８ａと第２排気通路５８ｂとが遮断された状態とを切り換えるための排気切換弁６０が配置されている。このような構成によれば、必要に応じて排気切換弁６０の開閉を制御することで、排気系容積を調整することができる。より具体的には、排気切換弁６０を閉じることによって第１排気通路５８ａと第２排気通路５８ｂとが遮断された状態とすることで、各気筒から排出される排気ガスがそれぞれ通る流路容積を少なくすることができる。そして、その状態から排気切換弁６０を開くことによって第１排気通路５８ａと第２排気通路５８ｂとが連通する状態とすることで、各気筒から排出される排気ガスが通る流路容積を拡大させ、これにより、平均背圧を下げることができる。このように、排気切換弁６０の開閉を制御することで、内燃機関１２の背圧を調整することができる。

また、タービン４６ｂよりも下流側の排気通路５８には、排気ガスを浄化するための触媒６２が配置されている。更に、内燃機関１２の排気系には、タービン４６ｂをバイパスする排気バイパス通路６４が設けられている。排気バイパス通路６４は、タービン４６ｂよりも上流側の部位において第１排気通路５８ａおよび第２排気通路５８ｂの双方から分岐し、タービン４６ｂよりも下流側の部位において再び排気通路５８に合流するように構成されている。

更に、排気バイパス通路６４の途中、より具体的には、排気バイパス通路６４における排気ガスの上流側の端部には、排気バイパス通路６４の開閉を担う電動式のウェイストゲートバルブ（以下、「ＷＧＶ（Waste Gate Valve）」と略する）６６が設置されている。排気バイパス通路６４およびＷＧＶ６６を備えた構成によれば、ＷＧＶ６６が閉じられた状態では、排気通路５８ａ、５８ｂを流れる排気ガスの全量がタービン４６ｂを通過するようになり、一方、ＷＧＶ６６が開かれた状態では、排気通路５８ａ、５８ｂを流れる排気ガスの一部がタービン４６ｂを通過し、当該排気ガスの残りの部分が排気バイパス通路６４を通ってタービン４６ｂの下流に流出するようになる。

また、タービン４６ｂよりも上流側に位置する第１排気通路５８ａおよび第２排気通路５８ｂには、ＥＧＲ通路６８の一端が接続されている。このＥＧＲ通路６８の他端は、吸気通路４２に接続されている。本システムでは、このＥＧＲ通路６８を通して、排気ガスの一部を吸気通路４２に還流させる制御、いわゆる外部ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)制御を行うことができる。

ＥＧＲ通路６８の途中には、ＥＧＲクーラ７０が設けられている。更に、ＥＧＲクーラ７０よりも下流側のＥＧＲ通路６８には、ＥＧＲ通路６８の開閉を担うＥＧＲ弁７２が設けられている。ＥＧＲ弁７２は、駆動源としてステッピングモータ（図示せず）を有している。このＥＧＲ弁７２が開弁されると、排気ガスの一部がＥＧＲクーラ７０を通って吸気通路４２に戻される。排気圧力および吸気圧力が同じ条件下では、ＥＧＲ弁７２の開度を大きくするほど、ＥＧＲ通路６８を通る排気ガス量（外部ＥＧＲ率）を増大させることができる。

また、上述したＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０には、上述したエアフローメータ５４等に加え、機関回転数を検出するためのクランク角センサ７４等の内燃機関１２の運転状態を検出するための各種センサが接続されているとともに、上述した排気切換弁６０やＷＧＶ６６等に加え、内燃機関１２に燃料を供給するための燃料噴射弁７６等の内燃機関１２の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１２の運転状態を制御する。

［実施の形態１の特徴的な制御］
図３は、本発明の実施の形態１における特徴的な制御を説明するための図である。より具体的には、図３は、内燃機関１２のトルク（ＴＲＱ）と機関回転数との関係を表した図である。図３中に太い実線で表した曲線は、内燃機関１２が最も効率（燃費）良く運転することのできる動作点を繋げて得た動作線を示している。このような動作線は、低回転数低負荷運転状態から機関回転数をあまり上げずに大きく負荷（トルク）を高めた後に、トルクとエンジン回転数をともに高めていくようにすることで得られる動作線であり、燃費向上を図るべく、ハイブリッド車両で用いられる動作線である。尚、ハイブリッド車両でない場合には、内燃機関の動作線は、上記動作線よりも低負荷（低トルク）側に位置するようになるのが一般的である。また、図３中に「ＷＯＴ」と付したラインは、内燃機関１２が全負荷状態にあるときのトルクカーブである。

（外部ＥＧＲ領域での排気切換弁の基本制御）
既述したように、排気切換弁６０を有するツインエントリ型ターボ過給機４６を備えるシステムでは、排気切換弁６０を制御することで背圧を調整することができる。外部ＥＧＲガスを効果的に導入するには、吸気圧力に対して排気圧力が十分に高められていることが望ましい。そうであるのに、外部ＥＧＲ導入領域において排気切換弁６０を開くようにすると、排気通路５８ａ、５８ｂの平均背圧が低下し、排気圧力と吸気圧力との差圧が減少してしまう。その結果、外部ＥＧＲ率が低下するので、外部ＥＧＲ導入を利用した燃費向上が困難となる。

そこで、本実施形態では、ＥＧＲ弁７２の開度調整による外部ＥＧＲ制御を行う運転領域において、排気切換弁６０を閉じるようにした。図３において、台形状に囲まれた領域は、外部ＥＧＲ導入領域を示している。具体的には、この外部ＥＧＲ導入領域に該当する運転領域には、図３に示すように、低負荷〜中負荷領域であって低回転数〜中回転数領域が該当する。

図３中に符号「Ａ」を付した実線は、本実施形態の制御（外部ＥＧＲ導入領域で排気切換弁６０を閉じる制御）が行われた場合に、有効な外部ＥＧＲガスの導入が可能となる上限トルクを示している。一方、図３中に符号「Ｂ」を付した破線は、排気切換弁６０が開弁状態にある場合において、有効なＥＧＲガスの導入が可能となる上限トルクを示している。このように、外部ＥＧＲ導入領域で排気切換弁６０を開くようにすると、外部ＥＧＲガスを導入可能な領域がより低負荷側の領域となり、ハイブリッド車両で使われるような高負荷側の動作線において、外部ＥＧＲ制御を利用した燃費向上が困難となる。

これに対し、本実施形態の制御によれば、背圧を確保し易くなるので、排気圧力と吸気圧力との差圧を確保し易くなる。その結果、外部ＥＧＲ導入領域において、外部ＥＧＲ率を十分に高く確保できるようになる。これにより、外部ＥＧＲ導入領域における燃費をより確実に向上させることが可能となる。また、本実施形態の制御によれば、より高負荷側の運転領域にまで外部ＥＧＲ導入領域を確保できるようになる。これにより、低回転数領域から比較的高負荷側の運転領域が多用されるハイブリッド車両においても、外部ＥＧＲ導入領域を十分に確保できるようになり、燃費向上をより図ることが可能となる。

図４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。
図４に示すルーチンでは、先ず、現在の内燃機関１２の運転領域が外部ＥＧＲ導入領域であるか否かが判別される（ステップ１００）。より具体的には、ＥＣＵ４０は、内燃機関１２の運転領域を規定するためのパラメータであるトルク（負荷）と機関回転数を用いて、上記図３中に示すような外部ＥＧＲ導入領域を定めたマップ（図示省略）を記憶している。本ステップ１００では、内燃機関１２の運転状態を検出するためのエアフローメータ５４やクランク角センサ７４等の現在のセンサ出力と上記マップとを用いて、現在の運転領域が外部ＥＧＲ導入領域であるかどうかが判断される。

上記ステップ１００において、現在の運転領域が外部ＥＧＲ導入領域であると判定された場合には、制御目標となる外部ＥＧＲ率が得られるように、ＥＧＲ弁７２の開度が制御される（ステップ１０２）。

次に、排気切換弁６０が現在開かれているか否かが判別される（ステップ１０４）。その結果、排気切換弁６０が開かれている場合には、排気切換弁６０を閉じるように制御される（ステップ１０６）。

（高速定常運転時の排気切換弁の制御）
また、図３中に符号「Ｃ」を付した動作点は、内燃機関１２としての効率（燃費）が最も良くなる動作線（太線）上の１点を示している。そして、図３中に符号「Ｄ」を付した動作点は、動作点Ｃでの運転時と等しい機関出力を内燃機関１２が発生することのできる等出力線上の動作点であって、動作点Ｃよりも高回転低負荷側の動作点を示している。内燃機関１２が加減速を行っている状態（過渡状態）では、例えば動作点Ｃのように、内燃機関１２としての効率（燃費）が最も良い動作線上の動作点を用いることが車両のハイブリッドシステム全体の効率としても良好となる。しかしながら、車両が高速定常運転（定常走行）を行っている場合には、ハイブリッドシステム全体の効率を考えると、上記動作線上の動作点Ｃよりも高回転低負荷側の動作点Ｄを使用した方が、内燃機関１２単体としての効率は若干下がるもののシステム全体の効率としては好ましくなる。

そこで、本実施形態では、図３中に符号「Ｅ」を付した等出力線よりも高出力（高回転高負荷）側の内燃機関１２の運転領域（つまり、車両としては高速側の運転領域）では、車両が定常走行を行っている場合には、内燃機関１２の動作点を上記の太線で示す動作線上の動作点から高回転低負荷側の動作点に移行させる制御が、ハイブリッドシステムの動力分割機構１８との協調制御によって行われるようになっている。そのうえで、本実施形態では、外部ＥＧＲ導入領域であっても、上記等出力線Ｅよりも高出力側の領域では、排気切換弁６０を開くようにした。

上記のように内燃機関１２の動作点を高回転低負荷側の動作点に移行させる制御が行われると、吸気圧力（過給圧）が下がるので、排気切換弁６０を閉じる制御に頼らずに、排気圧力と吸気圧力との差圧を確保し易い環境が得られる。このため、移行前と比べ、外部ＥＧＲガスを確保し易くなる。そのうえで、本実施形態の制御によって排気切換弁６０が開かれるようになっていることで、背圧が下がり、内部ＥＧＲガス量を減らすことができる。内部ＥＧＲガス量が減ると、高温の残留ガスが減るので圧縮端温度が低下する。このため、ノックを抑制することができる。これにより、点火時期のリタードの実施等を抑制することができるので、内燃機関１２を効率（燃費）良く運転できるようになる。

以上のように、本実施形態では、動作点を上記のように移行させる制御が実行される際に排気切換弁６０を開くようにしたことで、高速定常走行時において、車両全体としての効率を高めながら、かつ、外部ＥＧＲガスを確保しながら、ノックを抑制して燃費向上を図ることが可能となる。

図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。
図５に示すルーチンでは、先ず、現在の車両の運転状態が高速定常運転時であるか否かが車速センサ（図示省略）の出力に基づいて判別される（ステップ２００）。

上記ステップ２００において、高速定常運転時であると判定された場合には、排気切換弁６０が閉じられた状態にあるか否かが判別される（ステップ２０２）。その結果、排気切換弁６０が閉じている場合には、排気切換弁６０を開くように制御される（ステップ２０４）。

尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００および１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「ＥＧＲ制御手段」が、上記ステップ１００、１０４、および１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「切換弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ２００〜２０４の処理を実行することにより前記第２の発明における「定常走行時弁制御手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に図４に示すルーチン（更には図５に示すルーチン）とともに後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

［減速時の排気切換弁の制御］
図６は、外部ＥＧＲ導入領域内で運転中の内燃機関１２が減速された際の動作点の変化の様子を表した図である。
本実施形態のシステムにおいても、外部ＥＧＲ導入領域では、排気切換弁６０は、高速定常走行時を除き、基本的に閉じるように制御されている。動作点Ｆでの運転中にアクセルペダルがＯＦＦとされ、内燃機関１２が減速状態になると、図６に示すように、内燃機関１２の動作点が低負荷側の動作点Ｇに急激に変化する。より具体的には、減速開始時には、車速自体は急激に変化しないので、機関回転数の変化も急にはならないが、アクセルペダルのＯＦＦに伴ってスロットルバルブ５０が即座に閉じられることで、吸入空気量が急激に減少し、機関トルクが急低下する。その結果として、図６に示すように、動作点がＦからＧに急変する。

上記のような動作点の変化が生ずると、吸気圧力が急激に低下するので、排気圧力と吸気圧力との差圧が大きくなり、外部ＥＧＲガスが導入され易くなる。このような場合には、外部ＥＧＲガス量が急激に増えるのを防止すべく、減速開始時にＥＧＲ弁７２を閉じる制御が行われる。しかしながら、一般に、スロットルバルブ５０の制御速度よりもＥＧＲ弁７２の制御速度は低いので、外部ＥＧＲ導入状態での内燃機関１２の減速時には、一時的に外部ＥＧＲガス量が過多となってしまうことが懸念される。また、このようなＥＧＲガス量の過多が生ずると、内燃機関１２に失火が生ずることが懸念される。

そこで、本実施形態では、排気切換弁６０を閉じた状態での外部ＥＧＲ導入領域において運転中の内燃機関１２の減速時には、排気切換弁６０を開くようにした。更に、本実施形態では、当該減速時に、ＷＧＶ６６を開くようにした。

図７は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。
図７に示すルーチンでは、先ず、アクセル開度センサ（図示省略）の出力に基づいて、アクセルペダルがＯＦＦとされたか否かが判別される（ステップ３００）。その結果、アクセルペダルがＯＦＦとされたことが認められ、減速時であると判定された場合には、排気圧力と吸気圧力との差圧が大きくなる状況にあると判断することができる。この場合には、排気切換弁６０が閉じられた状態にあるか否かが判別される（ステップ３０２）。尚、次いで、上記ステップ３００において、排気圧力と吸気圧力との差圧の変化の程度をより正確に判断するためには、変更前のアクセル開度の大きさやアクセル開度の変化率の大きさを評価するようにしてもよい。

上記ステップ３０２において、排気切換弁６０が閉じられた状態にあると判定された場合には、排気切換弁６０を開くように制御される（ステップ３０４）。そして、この場合には、ＷＧＶ６６も開くように制御される（ステップ３０６）。

次に、減速中に吸入空気量が安定したか否かが判別される（ステップ３０８）。より具体的には、本ステップ３０８では、エアフローメータ５４の出力に基づいて、吸入空気量の変動量が所定の閾値以下に収まっているかどうかが判断される。その結果、吸入空気量が安定したと判定された場合には、内燃機関１２の減速動作が終了したとみなすことができるので、次回の加速に備えるべく、排気切換弁６０が閉じられる（ステップ３１０）とともに、ＷＧＶ６６が閉じられる（ステップ３１２）。

一方、上記ステップ３０８において吸入空気量が未だ安定していないと判定された場合（つまり、減速動作中であると判断できる場合）であっても、ステップ３１４においてアクセルペダルが再び踏み込まれたことが検出された場合には、その後の加速に備えて、排気切換弁６０およびＷＧＶ６６が直ちに閉じられる（ステップ３１０、３１２）。

以上説明した図７に示すルーチンを上述した実施の形態１の図４に示すルーチンと並行して実行することにより、排気切換弁６０が閉じられた状態での外部ＥＧＲ導入領域において運転中に、内燃機関１２の減速が開始された場合には、排気切換弁６０およびＷＧＶ６６が開かれるようになる。このような場合には、減速の開始に合わせて排気切換弁６０が開かれることで、背圧が低下する。その結果、減速に伴い吸気圧力が低下する状況下において、排気圧力（背圧）と吸気圧力との差圧をなるべく小さくすることができる。このため、減速時に、一時的にＥＧＲガス量が過多となるのを抑制することができる。更に、減速の開始に合わせてＷＧＶ６６が開かれるようになっていることで、背圧をより効果的に低下させることができる。これにより、一時的にＥＧＲガス量が過多となるのをより効果的に抑制することが可能となる。

図８は、上記図７に示すルーチンの実行に伴う効果を説明するためのタイムチャートである。
図８（Ａ）に示すように、時刻ｔ０においてアクセルペダルが閉じられると、それに伴い、図８（Ｂ）に示すように、スロットルバルブ５０も閉じられていく。その結果、図８（Ｃ）に示すように、吸気圧力が低下していく。本実施形態では、ＥＧＲ弁７２の制御としても減速時の一時的なＥＧＲガス量の過多を抑えるべく、図８（Ｄ）に示すように、吸気圧力の低下に連動してＥＧＲ弁７２が閉じられていく。

図８（Ｅ）等において、細い実線で表された波形は、減速時における本実施形態の排気切換弁６０およびＷＧＶ６６の制御が行われていない場合のものである。一方、図８（Ｅ）等において、太い実線で表された波形は、アクセルペダルのＯＦＦに伴い、排気切換弁６０のみが開かれるように制御された場合のものであり、破線で表された波形は、アクセルペダルのＯＦＦに伴い、排気切換弁６０およびＷＧＶ６６がともに開かれるように制御された場合のものである。図８（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、排気切換弁６０およびＷＧＶ６６の制御が行われない場合と比較して、排気切換弁６０の開弁制御が行われることで背圧が低下し、これにより、排気圧力と吸気圧力との圧力差が小さくなることが判る。更に、排気切換弁６０の制御にＷＧＶ６６の開弁制御が加わることで、背圧がより効果的に低下し、上記圧力差がより小さくなることが判る。

その結果、図８（Ｇ）に示すように、排気切換弁６０およびＷＧＶ６６の制御が行われない場合と比較して、排気切換弁６０の開弁制御が行われることで、減速中のＥＧＲ率が内燃機関１２の燃焼限界条件下でのＥＧＲ率に対して余裕が認められるようになる。更に、排気切換弁６０の制御にＷＧＶ６６の開弁制御が加わることで、燃焼限界条件下でのＥＧＲ率に対する減速中のＥＧＲ率の余裕代が大きくなる。

図８（Ｇ）に示すように、制御目標とされるＥＧＲ率は、通常、減速時の一時的なＥＧＲ率の増加等を考慮して、燃焼限界条件下でのＥＧＲ率に対して余裕をもって設定される。本実施形態の排気切換弁６０の制御によれば、減速時のＥＧＲ率の増加を抑制できるようになる。従って、図８（Ｈ）に示すように、本実施形態の排気切換弁６０の制御によって生じたＥＧＲ率の余裕代分だけ、制御目標ＥＧＲ率を燃焼限界条件下でのＥＧＲ率に近づけるように設定することが可能となる。その結果、外部ＥＧＲ制御をより十分に利用して効率（燃費）の良い運転が可能となる。また、このような効果は、図８（Ｉ）に示すように、減速時に排気切換弁６０の制御とともにＷＧＶ６６の制御をも同時に行っている場合の方が顕著となる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ３００〜３０４の処理を実行することにより前記第３の発明における「圧力変化時弁制御手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が上記ステップ３００および３０６の処理を実行することにより前記第４の発明における「圧力変化時第２弁制御手段」が実現されている。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、排気バイパス通路６４を第１排気通路５８ａおよび第２排気通路５８ｂの双方から分岐するように構成されている。これにより、ＷＧＶ６６が開かれた際には、排気通路５８ａ、５８ｂの双方が同時に排気バイパス通路６４に開放されるようになっている。しかしながら、本発明の排気バイパス通路は、ウェイストゲートバルブが開かれる際に排気切換弁が必ず開かれた状態となるような制御が行われるようになっている場合には、必ずしも第１排気通路および第２排気通路の双方から分岐するように構成されていなくてもよく、第１排気通路および第２排気通路の何れか一方から分岐するように構成されたものであってもよい。

本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。 図１に示す内燃機関のシステムの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１における特徴的な制御を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 外部ＥＧＲ導入領域内で運転中の内燃機関が減速された際の動作点の変化の様子を表した図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 図７に示すルーチンの実行に伴う効果を説明するためのタイムチャートである。

１０ 駆動システム
１２ 内燃機関
１４ モータ
１８ 動力分割機構
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ 吸気通路
４６ ツインエントリ型ターボ過給機
４６ａ コンプレッサ
４６ｂ タービン
５４ エアフローメータ
５６ 吸気圧センサ
５８ 排気通路
５８ａ 第１排気通路
５８ｂ 第２排気通路
６０ 排気切換弁
６４ 排気バイパス通路
６６ ウェイストゲートバルブ（ＷＧＶ）
６８ ＥＧＲ通路
７２ ＥＧＲ弁
７４ クランク角センサ
７６ 燃料噴射弁

Claims (4)

1. 内燃機関の排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
   前記内燃機関の一方の気筒から排出される排気ガスを前記タービンに導く第１排気通路と、前記内燃機関の他方の気筒から排出される排気ガスを前記タービンに導く第２排気通路とを含む排気通路と、
   前記第１排気通路と前記第２排気通路とが連通する状態と、前記第１排気通路と前記第２排気通路とが遮断された状態とを切り換える排気切換弁と、
   前記第１排気通路および前記第２排気通路の少なくとも一方と、前記内燃機関の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路の途中に配置され、前記ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲ弁と、
   前記内燃機関の所定の運転領域において、前記ＥＧＲ通路を通って排気ガスが前記吸気通路に還流されるように前記ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御手段と、
   前記運転領域において、前記排気切換弁を閉じるように制御する切換弁制御手段と、
   を備えることを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関は、当該内燃機関と電動モータとを動力源として備えるハイブリッド車両に搭載されており、
   前記ハイブリッド車両では、定常走行時に、前記内燃機関の動作点を、現在の動作点と同じ機関出力が維持される高機関回転数かつ低負荷側の動作点に移行させる制御が行われており、
   前記切換弁制御手段は、前記運転領域内における前記内燃機関の動作点が高機関回転数かつ低負荷側の前記動作点に移行される場合に、前記排気切換弁を開くように制御する定常走行時弁制御手段を含むことを特徴とする請求項１記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
3. 前記切換弁制御手段は、前記運転領域において排気圧力が吸気圧力よりも所定値以上高い場合に、前記排気切換弁を開くように制御する圧力変化時弁制御手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
4. 前記タービンよりも上流側の部位において前記排気通路から分岐し、前記タービンよりも下流側の部位において再び前記排気通路に合流する排気バイパス通路と、
   前記排気バイパス通路の途中に配置され、前記排気バイパス通路の開閉を担うウェイストゲートバルブと、を更に備え、
   前記切換弁制御手段は、前記運転領域において排気圧力が吸気圧力よりも所定値以上高い場合に、前記ウェイストゲートバルブを開くように制御する圧力変化時第２弁制御手段を含むことを特徴とする請求項３記載の過給機付き内燃機関の制御装置。

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