JP6136979B2 - 機関システムの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、機関システムの制御装置に関するものである。

内燃機関の燃焼室からクランクケース内に漏出する燃料ガス（いわゆるブローバイガス）を処理するためのブローバイガス処理装置が実用されている。ブローバイガス処理装置は、吸気通路とクランクケースとを連通するブローバイガス通路を備え、同通路を通じてクランクケース内から吸気通路にブローバイガスを排出して処理する。

また、ブローバイガス処理装置を過給機のコンプレッサを有する内燃機関に適用する場合に、同コンプレッサの作動によって高くなる吸気圧力（いわゆる過給圧）を利用して吸気通路へのブローバイガスの排出を行うためのエゼクタ装置を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このエゼクタ装置は、吸気通路におけるコンプレッサより上流側と下流側とを連通する駆動ガス通路や、同通路の途中に設けられたエゼクタを備えている。このエゼクタは、クランクケースにも連通されている。そして、内燃機関の運転に伴いコンプレッサが作動して過給圧が高くなると、駆動ガス通路およびエゼクタの内部を空気が流れるようになる。この空気の流れによって、クランクケース内のブローバイガスがエゼクタに吸引されるようになる。このようにしてエゼクタ内部に吸引されたブローバイガスは、空気と共に駆動ガス通路を介して吸気通路におけるコンプレッサ上流側に導入される。

特開２０１３−１２４５４４号公報

ここで、ブローバイガスは高温の機関内部において発生するために温度が高いのに対して、吸気通路に吸入される空気は比較的温度が低い。
そのため、極低温の環境下で上記内燃機関が運転されてコンプレッサが作動した場合には、駆動ガス通路を介して低温の吸入空気がエゼクタに流入することにより、エゼクタの内部が低温になる。そして、その状態で高温のブローバイガスがエゼクタに吸引されると、駆動ガス通路やエゼクタの内部においてブローバイガスの温度が急低下し、ブローバイガス中の水分が凝縮して凍結するおそれがある。

そのようにして凝縮水が凍結すると、駆動ガス通路やエゼクタの一部あるいは全部が詰まるために、吸入空気やブローバイガスの流量がごく少なくなり、ブローバイガスを適切に処理することができなくなってしまう。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を抑えることのできる機関システムの制御装置を提供することにある。

上記課題を達成するための機関システムの制御装置は、内燃機関の吸気通路に設けられて吸入空気を圧送する過給機のコンプレッサと、前記吸気通路における前記コンプレッサより吸気下流側の部分と吸気上流側の部分とを連通する駆動ガス通路、および同駆動ガス通路に設けられたエゼクタを有するエゼクタ装置と、前記内燃機関のクランクケースの内部と前記エゼクタの内部とを連通するブローバイガス通路と、を備える。さらに、前記エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、そうでないときと比較して、前記吸気通路における前記コンプレッサより吸気下流側の部分の吸気圧力を高くするとともに、前記吸気圧力を高くすることに起因する前記内燃機関の吸入空気量の増加を抑えるべく同量を調節する制御部を備える。

吸気通路におけるコンプレッサより吸気下流側の部分の吸気圧力（コンプレッサ下流圧）が高くなると、コンプレッサでの断熱圧縮による吸気温度の上昇量が大きくなり、その分だけ同部分の吸気温度も高くなる。上記制御装置によれば、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、そうでないときと比較してコンプレッサ下流圧を高くすることにより、吸気通路におけるコンプレッサより吸気下流側の部分の吸気温度を高くすることができる。これにより、駆動ガス通路に流入してエゼクタを通過する空気の温度が高くなるため、エゼクタ装置の内部のガスの温度を高くして、同エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を抑えることができる。

しかも上記制御装置では、コンプレッサ下流圧を高くすることに合わせて、これに起因する吸入空気量の増加を抑えるように吸入空気量が調節される。そのため、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を抑えるべくコンプレッサ下流圧が高くなるとはいえ、このときの機関トルクの増大を抑えることができる。
また、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるとの判断を、内燃機関の外気温度が所定温度以下のとき、または吸気通路内における吸気温度が所定温度以下のとき、または駆動ガス通路あるいはエゼクタの内部のガス温度が所定温度以下であるときにすることができる。内燃機関の外気温度が低いときほど、吸気通路に吸入される空気の温度が低く、駆動ガス通路に流入してエゼクタを通過する空気の温度も低くなるため、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を招き易いと云える。上記制御装置によれば、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があることを適正に判断することができる。

上記制御装置において、機関システムを、前記吸気通路における前記コンプレッサより吸気下流側に設けられて吸入空気を冷却するインタークーラを有するものとし、前記駆動ガス通路が前記吸気通路における前記インタークーラより吸気下流側に接続されたものにすることができる。

上記機関システムでは、インタークーラによって冷却された後の空気が駆動ガス通路に流入するため、インタークーラが設けられていない機関システムや、駆動ガス通路がインタークーラより吸気上流側に接続される機関システムと比較して、駆動ガス通路に流入してエゼクタを通過する空気の温度が低くなり易く、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を招き易い。上記制御装置によれば、そうした機関システムにおいて、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を抑えることができる。

上記機関システムにおいて、前記過給機を前記内燃機関の排気通路に排気タービンを有する排気駆動式のものとし、前記排気通路における前記排気タービンより排気上流側と排気下流側とを連通するバイパス通路、および同バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブを設けることができる。こうした機関システムの制御装置では、前記凍結する可能性があるときに、そうでないときと比較して、ウェイストゲートバルブの開度を小さくして排気タービンを通過する排気の量を増加させることによって、コンプレッサ下流圧を高くすることができる。

上記制御装置において、前記制御部は、前記凝縮水が凍結する可能性があるときの、前記吸気圧力を高くするとともに前記吸入空気量を調節する制御を、前記吸気圧力が予め定めた所定圧力以上であることを条件に実施することが好ましい。

上記制御装置では、制御部によってコンプレッサ下流圧を高くすることにより、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を抑えることが可能になる反面、機関システムの運転状態が機関運転状態に見合う状態からずれてしまうために、内燃機関の燃費性能の低下を招くおそれがある。

過給圧の低い機関運転領域では、吸気通路におけるコンプレッサより吸気上流側の部分と吸気下流側の部分との圧力差が小さいために、駆動ガス通路に空気が殆ど流入しない。そのため、エゼクタ内にブローバイガスが殆ど吸引されず、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結も生じにくい。

この点、上記制御装置によれば、コンプレッサ下流圧が所定圧力以上であるときには、駆動ガス通路に吸気が流入するためにエゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結するおそれがあるとして、制御部によってコンプレッサ下流圧を高くすることができ、同凝縮水の凍結を適切に抑えることができる。しかも、コンプレッサ下流圧が所定圧力より低いときには、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性が低いとして、コンプレッサ下流圧が高くされない。そのため、このときにもコンプレッサ下流圧を高くする装置と比較して、機関システムの運転状態が機関運転状態に見合う状態になる期間を長くすることができ、その分だけ内燃機関の燃費性能の低下を抑えることができる。

機関システムの制御装置の一実施形態についてその概略構成を示す略図。 低過給時のブローバイガス処理装置の動作態様の一例を示す略図。 高過給時のブローバイガス処理装置の動作態様の一例を示す略図。 凍結抑制制御処理の実行手順を示すフローチャート。 外気温度と目標過給圧と昇温制御の実行領域との関係を示す略図。

以下、機関システムの制御装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０はシリンダブロック１１を備えている。シリンダブロック１１の上部にはシリンダヘッド１２が設けられており、同シリンダヘッド１２の上部にはヘッドカバー１３が装着されている。シリンダブロック１１の下部にはクランクケース１４が形成されており、同クランクケース１４の下部にはオイルパン１５が取り付けられている。オイルパン１５には潤滑用のオイルが貯留されている。

シリンダブロック１１の内部にはシリンダ１６が形成されており、同シリンダ１６にはピストン１７が往復動可能に配設されている。内燃機関１０の内部には、シリンダ１６の内周壁、ピストン１７の頂面、およびシリンダヘッド１２の下面によって燃焼室１８が区画形成されている。

内燃機関１０には、排気駆動式の過給機３０が設けられている。この過給機３０は、内燃機関１０の排気通路２０に設けられる排気タービン３１と、内燃機関１０の吸気通路１９に設けられるコンプレッサ３２とを備えている。排気タービン３１内部のタービンホイール３１Ａとコンプレッサ３２内部のコンプレッサインペラ３２Ａとはシャフト３３を介して一体回転可能に連結されている。

そして、内燃機関１０の運転に際してタービンホイール３１Ａに多量の排気が吹き付けられると、同タービンホイール３１Ａがコンプレッサインペラ３２Ａともども回転し、これにより吸気通路１９を流れる吸入空気が圧送されて内燃機関１０の燃焼室１８に強制的に送り込まれる。

内燃機関１０の排気通路２０には、排気タービン３１を迂回するように同排気タービン３１より排気上流側の部分と排気下流側の部分とを連通するバイパス通路３４が設けられている。このバイパス通路３４には同バイパス通路３４を開閉するウェイストゲートバルブ３５が設けられている。

内燃機関１０の吸気通路１９には、吸気上流側から順に、吸入空気を濾過するエアクリーナ２１、上記コンプレッサ３２、同コンプレッサ３２通過後の吸入空気の温度を低下させるためのインタークーラ２２、および同吸気通路１９の通路断面積を可変設定するスロットルバルブ２３がそれぞれ設けられている。

内燃機関１０には、シリンダ１６とピストン１７（詳しくは、ピストンリング）との摺動面の隙間を通じて燃焼室１８からクランクケース１４内に漏れ出した燃焼ガス、すなわちブローバイガスを吸入空気中に還流して処理するためのブローバイガス処理装置が設けられている。このブローバイガス処理装置は、クランクケース１４の内部から吸気通路１９にブローバイガスを排出するための通路として二つの通路（第１ブリーザ通路および第２ブリーザ通路）を備えている。

第１ブリーザ通路は、第１通路４１や、第２通路４２、第３通路４３等によって構成される。この第１ブリーザ通路は、吸気通路１９におけるスロットルバルブ２３より吸気下流側の部分とクランクケース１４の内部とを連通するように延設されている。

第１通路４１は、一方の端部がクランクケース１４の内部において開口するとともに他方の端部がシリンダヘッド１２との接続面において開口する延設態様で、シリンダブロック１１の内部に形成されている。この第１通路４１の途中には、内部を通過するガスとオイルミストとを分離させるための第１オイルセパレータ４４が設けられている。

第２通路４２は、シリンダヘッド１２の内部に、一方の端部が上記第１通路４１に連通する位置で開口するとともに他方の端部がヘッドカバー１３の内部において開口する延設態様で形成されている。この第２通路４２の上記ヘッドカバー１３側の端部は、同ヘッドカバー１３の内部に取り付けられた容積室４５に接続されている。

第３通路４３は、一方の端部が上記容積室４５にＰＣＶ弁４６を介して接続されるとともに他方の端部が吸気通路１９におけるスロットルバルブ２３より下流側の部分に接続される形状で延設されている。上記ＰＣＶ弁４６は差圧作動弁であり、同ＰＣＶ弁４６の開度はそのクランクケース１４側（具体的には、容積室４５側）の圧力が吸気通路１９側の圧力より高いときほど小さい開度に変更され、容積室４５側の圧力が吸気通路１９側の圧力以下のときには同ＰＣＶ弁４６は閉弁される。このＰＣＶ弁４６によって、第１ブリーザ通路を通じた吸気通路１９からクランクケース１４内への吸気導入が禁止されるとともに、クランクケース１４内から吸気通路１９へのブローバイガスを含むガスの排出が許容される。

前記第２ブリーザ通路は、駆動ガス通路４７や、エゼクタ４８、並びにガス吸入通路４９等によって構成されている。
駆動ガス通路４７は、上記コンプレッサ３２を迂回するように、吸気通路１９におけるコンプレッサ３２の吸気上流側の部分と吸気下流側の部分とを連通する形状で延設されている。エゼクタ４８は、上記駆動ガス通路４７の途中に設けられており、同駆動ガス通路４７を通じて供給される吸入空気が内部を通過する構造になっている。ガス吸入通路４９は、上記エゼクタ４８に連通される一方、内部を通過するガスとオイルミストとを分離させるための第２オイルセパレータ５０を介してシリンダヘッド１２の内部にも連通されている。なお本実施形態では、駆動ガス通路４７およびエゼクタ４８がエゼクタ装置を構成し、ガス吸入通路４９が内燃機関１０のクランクケース１４の内部とエゼクタ４８の内部とを連通するブローバイガス通路として機能する。

上記エゼクタ装置は、駆動ガス通路４７を通じて供給されて内部を流れる空気の力を利用して、シリンダヘッド１２内のガスを、ガス吸入通路４９および第２オイルセパレータ５０を介してエゼクタ４８の内部に吸引する。そして、その吸引したガスを空気ともども駆動ガス通路４７を通じて吸気通路１９に送る。

なお、シリンダブロック１１の内部には、クランクケース１４内とシリンダヘッド１２内とを連通する形状で延びるガス通路５１が形成されている。本実施形態では、このガス通路５１を通じて、シリンダヘッド１２の内部とクランクケース１４の内部との間でのガスの流通が可能な構造になっている。

また、ブローバイガス処理装置は、吸気通路１９からクランクケース１４の内部に空気を導入するための導入通路５２を備えている。この導入通路５２は、一方の端部が吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より吸気上流側の部分であり且つエアクリーナ２１より吸気下流側の部分に接続されるとともに、他方の端部が第３オイルセパレータ５４を介してシリンダヘッド１２の内部に接続される形状で延設されている。上記第３オイルセパレータ５４は、内部を通過するガスとオイルミストとを分離させるためのものであり、ヘッドカバー１３の内部に配設されている。

内燃機関１０には、その周辺機器として、例えばマイクロコンピュータを備えて構成される電子制御装置６０が設けられている。この電子制御装置６０は各種センサの出力信号を取り込むとともにそれら出力信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に応じて燃料噴射弁（図示略）や、スロットルバルブ２３、ウェイストゲートバルブ３５といった各種機器の作動制御など、内燃機関１０の運転にかかる各種制御を実行する。

各種センサとしては、例えば内燃機関１０の出力軸（図示略）の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するための速度センサ６１や、内燃機関１０に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）を検出するための吸気量センサ６２が設けられている。その他、内燃機関１０の外気の温度（外気温度ＴＨＡ）を検出するための外気温センサ６３や、吸気通路１９におけるスロットルバルブ２３より吸気下流側の部分の吸入空気の圧力（過給圧Ｐ）を検出するための過給圧センサ６４、アクセル操作部材の操作量（アクセル操作量ＡＣＣ）を検出するためのアクセルセンサ６５等も設けられている。

以下、ブローバイガス処理装置の動作について説明する。
上記ブローバイガス処理装置では、クランクケース１４内のブローバイガスを含むガスの吸気通路１９への排出が、過給機３０の作動状態が非過給状態や低過給状態であるとき（低過給時）と高過給状態であるとき（高過給時）とで異なる経路を通じて行われる。

先ず、図２を参照しつつ、低過給時における上記ブローバイガス処理装置の動作について説明する。なお図２において、黒塗りの矢印はブローバイガスの流れを示しており、白抜きの矢印は空気の流れを示している。

低過給時には、スロットルバルブ２３によって吸気通路１９の通路断面積が小さく絞られているため、吸気通路１９におけるスロットルバルブ２３より吸気下流側の部分の内部圧力がクランクケース１４の内部圧力より低くなる。

図２に示すように、本実施形態では、この圧力差によりＰＣＶ弁４６が開弁されて、クランクケース１４内のブローバイガスを含むガスが第１ブリーザ通路（第１通路４１、第２オイルセパレータ４４、第２通路４２、および第３通路４３）を通じて吸気通路１９の上記スロットルバルブ２３より吸気下流側の部分に吸入されて排出される。しかも、こうしたクランクケース１４内からのガス排出によって、吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より吸気上流側の部分であって且つエアクリーナ２１より吸気下流側の部分の内部圧力よりクランクケース１４の内部圧力が低くなる。そのため、この圧力差によって吸気通路１９内の吸入空気の一部が導入通路５２、第３オイルセパレータ５４、ガス通路５１を通じてクランクケース１４内に導入される。

次に、図３を参照しつつ、高過給時における上記ブローバイガス処理装置の動作について説明する。なお図３において、黒塗りの矢印はブローバイガスの流れを示しており、白抜きの矢印は空気の流れを示している。

図３に示すように、高過給時においては、吸気通路１９におけるコンプレッサ３２の吸気上流側の部分と吸気下流側の部分との間に大きな圧力差が生じるため、駆動ガス通路４７に空気の流れが生じて、エゼクタ４８が作動するようになる。エゼクタ４８は、第２オイルセパレータ５０内のガスを内部に吸い込むとともに、同ガスを空気ともども駆動ガス通路４７を通じて吸気通路１９に送ることによって排出するといったように作動する。これにより、クランクケース１４内のブローバイガスを含むガスが、ガス通路５１、シリンダヘッド１２、第２オイルセパレータ５０、ガス吸入通路４９、駆動ガス通路４７といった経路で、吸気通路１９内に排出される。

また高過給時においては、燃焼室１８からクランクケース１４内へのブローバイガスの漏出量が多くなって同クランクケース１４の内部圧力が高くなるため、同内部圧力が吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より上流側の圧力より高くなる。そのため、この圧力差により、クランクケース１４内のブローバイガスを含むガスが、ガス通路５１、シリンダヘッド１２、第３オイルセパレータ５４、導入通路５２といった経路でも、吸気通路１９内に排出されるようになる。

ここで、ブローバイガスは高温の内燃機関１０の内部で発生するために温度が高いのに対して、内燃機関１０の吸気通路１９に吸入される空気は比較的温度が低い。そのため、極低温の環境下で内燃機関１０が運転されてコンプレッサ３２が作動した場合には、駆動ガス通路４７を通じて低温の吸入空気がエゼクタ４８に流入することにより、エゼクタ４８の内部が低温になる。そして、その状態で高温のブローバイガスがガス吸入通路４９を介してエゼクタ４８に吸引されると、駆動ガス通路４７やエゼクタ４８の内部においてブローバイガスの温度が急低下して、ブローバイガス中の水分が凝縮し、凍結するおそれがある。そのようにして凝縮水が凍結すると、駆動ガス通路４７やエゼクタ４８の一部あるいは全部が詰まるために、空気やブローバイガスの流量がごく少なくなって、ブローバイガスを適切に処理することができなくなってしまう。

なお、上記機関システムでは、駆動ガス通路４７が吸気通路１９におけるインタークーラ２２より吸気下流側に接続されているために、インタークーラ２２によって冷却された後の空気が駆動ガス通路４７に流入するようになる。そのため、インタークーラが設けられていない機関システムや駆動ガス通路がインタークーラより吸気上流側に接続される機関システムと比較して、駆動ガス通路４７に流入してエゼクタ４８を通過する空気の温度が低くなり易く、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を招き易い。

そこで本実施形態では、エゼクタ装置（詳しくは、駆動ガス通路４７やエゼクタ４８）の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、ウェイストゲートバルブ３５を閉弁させるようにしている。

これにより、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、そうでないときと比較して、排気タービン３１を通過する排気の量が増加して、吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より吸気下流側の部分の吸気圧力（以下、コンプレッサ下流圧）が高くなる。そして、コンプレッサ下流圧が高くなると、その分だけ吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より吸気下流側の部分の吸気温度が高くなるため、同部分から駆動ガス通路４７に流入してエゼクタ４８を通過する空気の温度も高くなる。そのため、エゼクタ装置の内部のガスの温度を高くすることができ、同エゼクタ装置の内部で凝縮水が発生して凍結することが抑えられるようになる。

このようにしてウェイストゲートバルブ３５の開度を小さくしてコンプレッサ下流圧を高くすることにより、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を抑えることが可能になる反面、吸入空気量ＧＡの増加による機関トルクの増大を招くおそれがある。

そのため本実施形態では、上述のようにコンプレッサ下流圧を高くすることに合わせて、これに起因する過給圧Ｐの上昇および吸入空気量ＧＡの増加を抑えるように、スロットル開度ＴＡを小さくするようにしている。これにより、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、その凍結を抑えるべくコンプレッサ下流圧が高くされるとはいえ、コンプレッサ下流圧が高くなることに起因する機関トルクの増大が抑えられるようになる。

以下、そのようにして凝縮水の凍結を抑える制御にかかる処理（凍結抑制制御処理）の実行手順について詳細に説明する。
図４に、凍結抑制制御処理の実行手順を示す。なお、同図のフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、電子制御装置６０により実行される。

図４に示すように、この処理では先ず、以下の［条件Ａ］が満たされるか否かが判断される（ステップＳ１１）。
［条件Ａ］外気温度ＴＨＡが所定温度（例えば、−２０℃）以下であること。

外気温度ＴＨＡが低いときほど、吸気通路１９に吸入される空気の温度が低く、吸気通路１９から駆動ガス通路４７に流入してエゼクタ４８を通過する空気の温度も低くなるため、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を招き易い。この点を踏まえて本実施形態では、各種の実験やシミュレーションの結果に基づいて、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を招くおそれがあることを的確に判断可能な外気温度ＴＨＡが予め求められ、同温度が上記［条件Ａ］の所定温度として電子制御装置６０に記憶されている。そのため本処理では、上記［条件Ａ］が満たされていることにより、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があることを適正に判断することができる。

［条件Ａ］が満たされていない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、ウェイストゲートバルブ３５の作動制御やスロットルバルブ２３の作動制御として機関運転状態に見合う通常態様での制御（通常制御）が実行される（ステップＳ１２）。

図５に示すように、本処理では、外気温度ＴＨＡが所定温度より高い領域（［条件Ａ］が満たされない領域）においては、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を招く可能性がごく低いとして、通常制御が実行される。

通常制御では先ず、アクセル操作量ＡＣＣおよび機関回転速度ＮＥに基づいて機関トルクの制御目標値（要求トルク）が算出されるとともに、この要求トルクに基づいて吸入空気量の制御目標値（目標吸入空気量）が算出される。そして、この目標吸入空気量に基づいてスロットル開度ＴＡの制御目標値（目標スロットル開度Ｔｔａ）が算出され、この目標スロットル開度Ｔｔａと実際のスロットル開度ＴＡとが一致するように、スロットルバルブ２３の作動が制御される。また、上記目標吸入空気量に基づいて過給圧Ｐの制御目標値（目標吸気圧ＴＰ）が算出される。その後、この目標過給圧ＴＰと実際の過給圧Ｐとの偏差（＝ＴＰ−Ｐ）が算出されるとともに同偏差に基づいてウェイストゲートバルブ３５の開度の制御目標値（目標ＷＧ開度Ｔｗｇ）が算出される。そして、目標ＷＧ開度Ｔｗｇとウェイストゲートバルブ３５の実際の開度とが一致するように、ウェイストゲートバルブ３５の作動が制御される。本実施形態では、目標過給圧ＴＰと実際の過給圧Ｐとを一致させるようにウェイストゲートバルブ３５の作動制御が実行されるようになっている。

一方、［条件Ａ］が満たされる場合には（図４のステップＳ１１：ＹＥＳ）、以下の［条件Ｂ］が満たされるか否かが判断される（ステップＳ１３）。
［条件Ｂ］目標過給圧ＴＰが所定圧力（例えば、１１０ｋＰａ）以上であること。

過給圧の低い機関運転領域では、吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より吸気上流側の部分と吸気下流側の部分との圧力差（すなわち、駆動ガス通路４７の両端の圧力差）が小さいために、駆動ガス通路４７に空気が殆ど流入しない。そのため、エゼクタ４８内にブローバイガスが殆ど吸引されず、エゼクタ装置の内部における凝縮水の発生や凍結が生じにくい。したがって、過給圧の低い機関運転領域では、ウェイストゲートバルブ３５を閉弁してコンプレッサ下流圧を高くしなくても、エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結は抑えられる。

また、例えば排気流量が少ないために過給機３０による過給が行われない機関運転領域などといった過給圧が低い機関運転領域では、ウェイストゲートバルブ３５の開度を小さくしたところでコンプレッサ下流圧がさほど高くならず、吸気温度を上昇させる効果が見込めないため、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を抑える効果も殆ど得られない。

この点を踏まえて本実施形態では、各種の実験やシミュレーションの結果に基づいて、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を招くおそれがあることと、ウェイストゲートバルブ３５の閉弁を通じてコンプレッサ下流圧を適度に上昇させることとが可能であることとを的確に判断可能な目標過給圧ＴＰが予め求められている。そして、その目標過給圧ＴＰに相当する圧力値が上記［条件Ｂ］の所定圧力として電子制御装置６０に記憶されている。なお本実施形態では、［条件Ｂ］における目標過給圧ＴＰがコンプレッサ下流圧の指標値として用いられている。そのため本処理では、上記［条件Ｂ］が満たされていることによって、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を招くおそれのある状況であり、且つウェイストゲートバルブ３５の閉弁を通じてコンプレッサ下流圧を適度に上昇させることの可能な状況であることを的確に判断することができる。

［条件Ｂ］が満たされていない場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、ウェイストゲートバルブ３５の作動制御やスロットルバルブ２３の作動制御として前記通常制御が実行される（ステップＳ１２）。

図５に示すように、本処理では、目標過給圧ＴＰが所定圧力より低い領域（［条件Ｂ］が満たされない領域）においては、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を招く可能性がごく低く、ウェイストゲートバルブ３５を閉弁してもコンプレッサ下流圧の適度の上昇が見込めないとして、通常制御が実行される。

一方、［条件Ｂ］が満たされる場合には（図４のステップＳ１３：ＹＥＳ）、ウェイストゲートバルブ３５の作動制御やスロットルバルブ２３の作動制御として、吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より吸気下流側の部分の吸気温度を上昇させるための制御（昇温制御）が実行される（ステップＳ１４）。

図５に示すように、本処理では、外気温度ＴＨＡが所定温度以下であり、且つ目標過給圧ＴＰが所定圧力以上である領域（図中に斜線で示す領域）では、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を招く可能性があり、ウェイストゲートバルブ３５の閉弁を通じてコンプレッサ下流圧の適度の上昇が見込めるとして、昇温制御が実行される。

昇温制御では、基本的には通常制御と同様の算出手順で、各制御目標値（要求トルク、目標吸入空気量、目標スロットル開度Ｔｔａ、および目標ＷＧ開度Ｔｗｇ）が算出される。ただし、目標スロットル開度Ｔｔａおよび目標過給圧ＴＰとして、ウェイストゲートバルブ３５を閉弁させることの可能な値であって、通常制御の実行時と昇温制御の実行時とで吸入空気量が同一になるようになる値が算出される。本実施形態では、各種の実験やシミュレーションの結果に基づいて、そうした昇温制御における目標吸入空気量と目標スロットル開度Ｔｔａと目標過給圧ＴＰとの関係が予め定められ、同関係が電子制御装置６０に記憶されている。昇温制御では、この関係に基づいて目標スロットル開度Ｔｔａおよび目標過給圧ＴＰが算出される。なお昇温制御では、ウェイストゲートバルブ３５が、基本的には閉弁駆動されるものの、例えば過給圧Ｐが不要に高くなったときなど、状況によっては若干開弁されることもある。

このように本処理では、［条件Ｂ］が満たされるときには、駆動ガス通路４７に吸入空気が流入するためにエゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結するおそれのある状況であり、且つウェイストゲートバルブ３５の閉弁を通じてコンプレッサ下流圧を適度に上昇させることの可能な状況であるとして、昇温制御が実行される。そのため、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を適切に抑えることができる。

昇温制御を実行すると、過給機３０の作動状態や内燃機関１０の作動状態が機関運転状態に見合う状態からずれてしまうため、その分だけ同内燃機関１０の燃費性能の低下を招くおそれがある。この点、本処理では、［条件Ｂ］が満たされないときには、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性が低い、あるいはコンプレッサ下流圧の適度な上昇が見込めないとして、昇温制御が実行されず、通常制御が実行される。そのため、このときにもコンプレッサ下流圧を高くする装置と比較して、過給機３０の作動状態や内燃機関１０の作動状態が機関運転状態に見合う状態になる期間を長くすることができ、その分だけ内燃機関１０の燃費性能の低下を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、そうでないときと比較して、コンプレッサ下流圧を高くするとともに、同コンプレッサ下流圧を高くすることによる吸入空気量の増加を抑えるようにスロットル開度ＴＡを小さくするようにした。これにより、エゼクタ装置の内部のガスの温度を高くすることができるため、同エゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を抑えることができる。しかも、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、その凍結を抑えるべくコンプレッサ下流圧が高くされるとはいえ、コンプレッサ下流圧が高くなることに起因する機関トルクの増大を抑えることができる。

（２）駆動ガス通路４７が吸気通路１９におけるインタークーラ２２より吸気下流側に接続されているためにエゼクタ装置の内部における凝縮水の凍結を招き易い機関システムにおいて、同凝縮水の凍結を抑えることができる。

（３）エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、ウェイストゲートバルブ３５を閉弁することによって、コンプレッサ下流圧を高くすることができる。
（４）外気温度ＴＨＡが所定温度以下であることをもって、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があることを適正に判断することができる。

（５）目標過給圧ＴＰが所定圧力以上であることを条件に、昇温制御を実行するようにした。そのため、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を適切に抑えつつ、コンプレッサ下流圧を高くすることによる内燃機関１０の燃費性能の低下を抑えることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・凍結抑制制御処理（図４）のステップＳ１１の処理において、［条件Ａ］が満たされるか否かを判断することに代えて、吸気通路１９内における吸気温度が所定温度以下であるか否かを判断するようにしてもよい。なお、この処理での吸気温度としては、吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より吸気上流側の部分の吸気温度や、コンプレッサ３２とインタークーラ２２との間の部分の吸気温度、インタークーラ２２とスロットルバルブ２３との間の部分の吸気温度など、吸気通路１９の任意の部分における吸気温度を検出して用いることができる。

・凍結抑制制御処理のステップＳ１１の処理において、［条件Ａ］が満たされるか否かを判断することに代えて、エゼクタ装置（駆動ガス通路４７あるいはエゼクタ４８）の内部のガス温度が所定温度以下であることを判断するようにしてもよい。

・凍結抑制制御処理のステップＳ１３の処理において、昇温制御の実行時には、同昇温制御が実行されていないと仮定した状況、すなわち通常制御が実行されていると仮定した状況での目標過給圧ＴＰ（推定過給圧）を算出して用いるようにしてもよい。こうした装置によれば、昇温制御の実行を停止して通常制御を実行することによって目標過給圧ＴＰが所定圧力より低くなるような状況であれば、昇温制御の実行時における実際の目標過給圧ＴＰが所定圧力より高い場合であっても、同昇温制御の実行を停止して通常制御を実行することができる。そのため、エゼクタ装置内での凝縮水の凍結を適切に抑えつつ、コンプレッサ下流圧を高くすることによる内燃機関１０の燃費性能の低下を好適に抑えることができる。

・凍結抑制制御処理のステップＳ１３の処理において、［条件Ｂ］が満たされるか否かを判断することに代えて、コンプレッサ下流圧が所定圧力以下であるか否かを判断するようにしてもよい。なお、コンプレッサ下流圧は、吸気通路１９におけるインタークーラ２２とスロットルバルブ２３との間の部分に設けた圧力センサによって検出した検出値を用いたり、機関回転速度ＮＥやスロットル開度ＴＡ、吸入空気量ＧＡなどの機関運転状態に基づいて推定した推定値を用いたりすることができる。

・凍結抑制制御処理のステップＳ１３の処理を省略してもよい。
・目標過給圧ＴＰが所定圧力以上であることを条件に昇温制御を実行することに代えて、目標過給圧ＴＰが第１所定圧力Ｐ１（例えば１１０ｋＰａ）以上であり且つ第２所定圧力Ｐ２（ただし、Ｐ１＜Ｐ２［例えば２２０ｋＰａ］）以下であることを条件に昇温制御を実行するようにしてもよい。

過給圧が高い機関運転領域では、吸気通路１９におけるコンプレッサ３２より吸気下流側の部分の吸気温度が高く、同吸気通路１９から駆動ガス通路４７に流入する空気の温度も高い。そのため、機関システムによっては、ウェイストゲートバルブ３５を閉弁してコンプレッサ下流圧を高くしなくても、エゼクタ装置内での凝縮水の凍結を抑えることが可能になる。上記制御装置によれば、そうした機関システムにおいて、過給圧の高い機関運転領域では通常制御が実行されるため、エゼクタ装置の内部での凝縮水の凍結を適切に抑えつつ、コンプレッサ下流圧を高くすることによる内燃機関１０の燃費性能の低下を好適に抑えることができる。

・内燃機関１０の吸入空気量ＧＡを調節するための調節機構として、スロットルバルブ２３を有するスロットル機構以外のものが設けられた機関システムでは、昇温制御において、コンプレッサ下流圧を高くすることに起因する吸入空気量ＧＡの増加を抑えるように上記調節機構の作動制御を実行するようにしてもよい。こうした調節機構としては、吸気バルブの最大リフト量を変更するリフト量変更機構や、吸気バルブの開弁期間（作用角）を変更する作用角変更機構などを挙げることができる。コンプレッサ下流圧を高くすることに起因する吸入空気量ＧＡの増加を抑えるためには、リフト量変更機構が設けられた機関システムでは最大リフト量を小さくすればよく、作用角変更機構が設けられた機関システムでは作用角を小さくすればよい。

・昇温制御において、ウェイストゲートバルブ３５を閉弁してコンプレッサ下流圧を高くするようにしたが、昇温制御の実行時におけるウェイストゲートバルブ３５の開度を通常制御の実行時における開度より小さくしてコンプレッサ下流圧を高くするようにしてもよい。こうした装置によっても、エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があるときに、そうでないときと比較して、排気タービン３１を通過する排気の量を増加させて、コンプレッサ下流圧を高くすることができる。

・上記実施形態の制御装置は、吸気通路１９におけるインタークーラ２２より吸気上流側の部分であり且つコンプレッサ３２より吸気下流側の部分に駆動ガス通路４７が接続された機関システムにも、適用することができる。また、インタークーラ２２を備えていない機関システムにも、上記実施形態の制御装置は適用可能である。

・排気流量と過給量との関係を変更する変更機構を有する可変容量型の過給機が設けられた機関システムでは、昇温制御において、通常制御の実行時と比較して排気流量に対する過給量が多くなるように変更機構の作動状態を変更することによってコンプレッサ下流圧を高くするようにしてもよい。こうした過給機としては、排気タービンに吹き付けられる排気の流速を変更するための可変ノズル機構を有する可変ノズル式の過給機を挙げることができる。

・排気駆動式の過給機が設けられた機関システムに限らず、内燃機関の出力軸によって駆動される機関駆動式の過給機が設けられた機関システムや、電動機によって駆動される電気駆動式の過給機が設けられた機関システムにも、上記実施形態の制御装置はその構成を適宜変更したうえで適用することができる。

１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…ヘッドカバー、１４…クランクケース、１５…オイルパン、１６…シリンダ、１７…ピストン、１８…燃焼室、１９…吸気通路、２０…排気通路、２１…エアクリーナ、２２…インタークーラ、２３…スロットルバルブ、３０…過給機、３１…排気タービン、３１Ａ…タービンホイール、３２…コンプレッサ、３２Ａ…コンプレッサインペラ、３３…シャフト、３４…バイパス通路、３５…ウェイストゲートバルブ、４１…第１通路、４２…第２通路、４３…第３通路、４４…第１オイルセパレータ、４５…容積室、４６…ＰＣＶ弁、４７…駆動ガス通路、４８…エゼクタ、４９…ガス吸入通路（ブローバイガス通路）、５０…第２オイルセパレータ、５１…ガス通路、５２…導入通路、５４…第３オイルセパレータ、６０…電子制御装置（制御部）、６１…速度センサ、６２…吸気量センサ、６３…外気温センサ、６４…過給圧センサ、６５…アクセルセンサ。

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられて吸入空気を圧送する過給機のコンプレッサと、
   前記吸気通路における前記コンプレッサより吸気下流側の部分と吸気上流側の部分とを連通する駆動ガス通路、および同駆動ガス通路に設けられたエゼクタを有するエゼクタ装置と、
   前記内燃機関のクランクケースの内部と前記エゼクタの内部とを連通するブローバイガス通路と、
   前記内燃機関の外気温度が所定温度以下のとき、または前記吸気通路内における吸気温度が所定温度以下のとき、または前記駆動ガス通路あるいは前記エゼクタの内部のガス温度が所定温度以下であるときに、前記エゼクタ装置の内部で凝縮水が凍結する可能性があると判断し、前記凍結する可能性があると判断したときに、そうでないときと比較して、前記吸気通路における前記コンプレッサより吸気下流側の部分の吸気圧力を高くするとともに、前記吸気圧力を高くすることに起因する前記内燃機関の吸入空気量の増加を抑えるべく同量を調節する制御部と
   を備える機関システムの制御装置。
2. 前記機関システムは、前記吸気通路における前記コンプレッサより吸気下流側に設けられて吸入空気を冷却するインタークーラを有し、
   前記駆動ガス通路は、前記吸気通路における前記インタークーラより吸気下流側に接続される
   請求項１に記載の機関システムの制御装置。
3. 前記過給機は、前記内燃機関の排気通路に排気タービンを有する排気駆動式のものであり、
   前記機関システムは、前記排気通路における前記排気タービンより排気上流側と排気下流側とを連通するバイパス通路、および同バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブを有してなり、
   前記制御部は、前記ウェイストゲートバルブの開度を小さくすることによって前記吸気圧力を高くする
   請求項１または２に記載の機関システムの制御装置。
4. 前記制御部は、前記凝縮水が凍結する可能性があるときの、前記吸気圧力を高くするとともに前記吸入空気量を調節する制御を、前記吸気圧力が予め定めた所定圧力以上であることを条件に実施する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の機関システムの制御装置。