JP6232890B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械式過給機を備える内燃機関の制御に関する。

機械式過給機を備える内燃機関として、特許文献１には、内燃機関によって駆動される機械式過給機と、機械式過給機を迂回するバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、内燃機関から機械式過給機への動力伝達を断接する過給機クラッチと、を備える構成が開示されている。上記文献では、低回転・低負荷領域は非過給領域として、過給機クラッチを解放して機械式過給機を停止させ、バイパスバルブを開き、その他の領域は過給領域として、過給機クラッチを接続して機械式過給機を駆動し、バイパスバルブを閉じている。

特開平１０−２７４０７２号公報

ところで、上記文献に記載の構成では、スロットルバルブが機械式過給機及びバイパス通路よりも上流側に配置されているが、スロットルバルブの開閉動作に対する内燃機関の応答性を高める観点から、スロットルバルブを機械式過給機等よりも下流側に配置してもよい。また、バイパスバルブを開弁すれば、空気は機械式過給機よりも吸気抵抗の小さいバイパス通路を通過するようになり、機械式過給機を通過する空気量は減少するので、過給機クラッチを設けなくても過給圧を低下させることができる。

しかし、過給機クラッチを備えず、かつスロットルバルブを機械式過給機等よりも下流側に配置する構成では、過給領域からアイドル運転領域（非過給領域）へ移行する際に、バイパスバルブが何らかの原因により開弁せず閉じたままになると、下記の現象が起こることが発明者らによって確認された。

スロットルバルブはアイドル運転領域用の小開度であるにもかかわらず機械式過給機が稼働することで、機械式過給機により圧縮されて温度上昇した空気の一部が、バイパスバルブのわずかな隙間を通って機械式過給機の上流側へ還流する。還流した空気と新気とが混合することで、機械式過給機の上流側の吸気温度が上昇すると、機械式過給機の下流側の吸気温度、つまり還流する空気の温度が更に高くなる。これが繰り返されることによって吸気温度が徐々に上昇し、吸気通路周辺の耐熱環境が厳しいものとなる。

そこで本発明では、内燃機関の動力が機械式過給機に常時伝達され、スロットルバルブが機械式過給機及びバイパス通路よりも下流側に配置される構成において、バイパスバルブが閉固着しても上述した現象の発生を回避し得る制御装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、吸気通路に設けられ内燃機関の出力が常時伝達されて駆動する機械式過給機と、吸気通路の機械式過給機の上流側と下流側を連通するバイパス通路と、バイパス通路に設けられ機械式過給機による過給を行う場合にバイパス通路を閉じ、機械式過給機による過給を行わない場合にバイパス通路を開くバイパスバルブと、吸気通路のバイパス通路との合流部よりも下流側に配置されたスロットルバルブと、を備える内燃機関の制御装置が提供される。この内燃機関の制御装置は、機械式過給機による過給を行わないにもかかわらずバイパス通路が閉じたままとなるバイパスバルブの閉固着を検知する閉固着検知手段を備え、閉固着検知手段がバイパスバルブの閉固着を検知したら、スロットルバルブの目標開度を所定開度以上の開度に設定し、かつ燃料噴射を制限する燃料カット制御を実行する。

上記態様によれば、スロットルバルブの開度を所定開度以上にすることで、機械式過給機により圧縮され温度上昇した吸気がバイパスバルブを介して機械式過給機の入口側に還流することが抑制される。さらに、燃料カット制御を実行することで、スロットルバルブ開度の増大に伴う機関回転速度の上昇が抑制され、機械式過給機の回転速度が上昇しないので、機械式過給機の出口側吸気温度の上昇を抑制できる。したがって、バイパスバルブ閉固着にともなう吸気温度の上昇を抑制し、吸気通路周辺部品の耐熱環境の悪化を抑制できる。

図１は、本実施形態に係る内燃機関の概略構成図である。 図２は、本実施形態を適用する車両のパワートレインを示す図である。 図３は、バイパスバルブ閉固着時用の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図４は、図３の制御ルーチンを実行した場合のタイミングチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るガソリン内燃機関（以下、単に「エンジン」という）の概略構成を示している。エンジン１には、吸気を各気筒に導く吸気通路２と、各気筒からの排気を排出する排気通路３とが接続されている。また、燃料噴射インジェクタ４、点火プラグ５等を備えている。

エンジン１の吸気通路２には、上流側から順に、エアクリーナ６、上流側吸気温度センサ７、エンジン１の出力により駆動され吸気を過給する機械式過給機８、機械式過給機８の上流側と下流側とを連通するバイパス通路９、バイパス通路９を開閉するバイパスバルブ１０、スロットルバルブ１２、吸気を冷却するインタークーラ１３等が配設されている。エンジン１の排気通路３には、上流側から順に、Ｏ_２センサ１４、三元触媒１５等が配設されている。

スロットルバルブ１２は、いわゆる電子制御スロットルであり、後述するアクセルペダル開度センサ２２により検出するアクセルペダル開度に応じて開閉する。

機械式過給機８は、エンジン１のクランクシャフトから、クランクシャフトプーリ、補機ベルト３０、及び過給機プーリを介して出力が伝達されて駆動する。この動力伝達経路中にクラッチ機構は存在しないので、エンジン１が回転している間は機械式過給機８も回転する。

バイパスバルブ１０は、機械式過給機８の過給圧をコントロールするバルブであり、例えば、過給圧が所定の上限圧に達した場合や、過給をしない運転状態の場合に開弁する。バイパスバルブ１０を開弁すると、バイパス通路９を通り吸気通路２の機械式過給機８の下流側から上流側へ過給された吸気が還流する。したがって、バイパスバルブ１０が開弁した後は、過給圧が上昇しない又は低下することとなる。なお、バイパスバルブ１０は、サーボモータにより弁体を回転駆動するロータリ式のバルブであり、電源ＯＦＦの状態では開弁状態となる。

ＥＣＭ(Engine Control Module)１６は、エンジン１の各種制御を実施する。ＥＣＭ１６には、スロットル開度センサ１７、外気温センサ１８、燃料温度センサ１９、クランク角センサ２０等からの検出信号が入力される。

ＥＣＭ１６は、各種センサからの検出信号等に基づき種々の制御プログラムを実行することで、エンジン１の運転状態に応じて点火プラグ５への放電時期（点火時期）、燃料噴射インジェクタ４の燃料噴射量、燃料噴射時期等を制御したり、スロットルバルブ１２、バイパスバルブ１０の開度を制御したりする。

なお、エンジン１は多気筒内燃機関であり、本実施形態では直列４気筒エンジンとする。また、エンジン１は後述するハイブリッド車両(Hybrid Electric Vehicle)に搭載される。

図２は、本実施形態を適用する車両のパワートレインを示す図である。この図２では、特に、車両の走行源としてエンジン１及び電動機(モータージェネレーター)３３を使用するハイブリッド車両を例示する。

図２に示されたハイブリッド車両（以下、単に「車両」ともいう）１００のパワートレインは、エンジン１と、無段変速機(Continuously Variable Transmission；以下適宜「ＣＶＴ」と称す)３１と、電動機３３と、を含む。またコントローラーとして、ＨＣＭ３４と、ＥＣＭ１６と、ＭＣ３５と、ＣＶＴＣＵ３６と、を含む。

エンジン１には、補機として、機械式過給機８、エアコンコンプレッサ３７などが設けられる。機械式過給機８、エアコンコンプレッサ３７はそれぞれ回転軸にプーリを備え、各プーリとクランクシャフト１ａに設けられたクランクシャフトプーリとには補機ベルト３０が掛け回されている。またクランクシャフト１ａをクランキングするためのスターター３８が設けられる。

ＣＶＴ３１は、図２では、ベルトＣＶＴが例示される。なお本実施形態では、変速機の一例としてベルトＣＶＴが挙げられるが、トロイダルＣＶＴや有段変速機であってもよい。

電動機３３は、エンジン１及びＣＶＴ３１の間に配置される。電動機３３は、エンジン１（クランクシャフト１ａ）からの回転をＣＶＴ３１の入力軸３１ａへ伝達する軸３２に結合される。電動機３３は、車両１００の運転状態に応じてモーターとして作用するとともにジェネレーター（発電機）としても作用する。

ＨＣＭ(Hybrid Control Module)３４は、目標トルク、目標回転数、変速中目標駆動トルクなどを演算し、信号を、ＥＣＭ１６、ＭＣ３５、ＣＶＴＣＵ３６に出力する統合コントローラーである。また、ＨＣＭ３４には、ＥＣＭ１６等から受信する各種信号の他、アクセルペダル開度センサ２２や車速センサ２３の検出信号、イグニッションスイッチ２４からの信号、バッテリー電圧２１等が読み込まれる。

ＥＣＭ１６は、ＨＣＭから受信した目標トルク信号に基づいて、目標トルクを実現できるように、エンジン１を制御する。またＥＣＭは、エンジン回転推定トルクを演算し、信号をＨＣＭに出力する。

ＭＣ(Motor Controller)３５は、ＨＣＭ３４から受信した目標回転数信号に基づいて、目標回転数を実現できるように、電動機３３の回転数をフィードバック制御する。またＭＣ３５は、モーター回転推定トルクを演算し、信号をＨＣＭ３４に出力する。

ＣＶＴＣＵ(Continuously Variable Transmission Control Unit)３６は、ＨＣＭ３４から受信した目標駆動トルク信号に基づいて、目標駆動トルクを実現できるように、変速種類毎の回転制御フラグを設定し、目標駆動トルク相当の油圧を演算し、また変速進行バックアップ信号を設定する。これらに基づいて、ＣＶＴＣＵ３６は、ＨＣＭ３４から指令された目標トルクを実現できるように、ＣＶＴ３１を制御する。またＣＶＴＣＵ３６は、出力軸回転数、プーリ比を演算し、これらの信号や回転数制御許可フラグ信号をＨＣＭ３４に出力する。

エンジン１及び電動機３３の間、より詳しくは、クランクシャフト１ａと軸３２との間には、第１クラッチＣＬ１が介挿される。第１クラッチＣＬ１は、伝達トルク容量を連続的又は段階的に変更可能である。このようなクラッチとしては、たとえば、比例ソレノイドでクラッチ作動油の流量及び油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチがある。伝達トルク容量がゼロになった状態が、第１クラッチＣＬ１が完全に切り離された状態であり、エンジン１及び電動機３３の間が完全に切り離された状態である。

第１クラッチＣＬ１が完全に切り離されると、エンジン１の出力トルクは駆動輪に伝わらず、電動機３３の出力トルクだけが駆動輪に伝わる。この状態で走行するモードが電気走行モード（ＥＶモード）である。一方、第１クラッチＣＬ１が接続されると、エンジン１の出力トルクも、電動機３３の出力トルクとともに、駆動輪に伝わる。この状態で走行するモードがハイブリッド走行モード（ＨＥＶモード）である。このように第１クラッチＣＬ１の断続によって走行モードが切り替えられる。

なお、第１クラッチＣＬ１は、上述した湿式のものに限られるわけではなく、乾式のクラッチを採用してもよい。

電動機３３及びＣＶＴ３１の間、より詳しくは、軸３２とトランスミッション入力軸３１ａとの間には、第２クラッチＣＬ２が介挿される。なお第２クラッチＣＬ２とＣＶＴ３１とをひとつのユニットにしても別々にしてもよい。第２クラッチＣＬ２も第１クラッチＣＬ１と同様に、伝達トルク容量を連続的又は段階的に変更可能である。このようなクラッチとしては、たとえば、比例ソレノイドでクラッチ作動油の流量及び油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチがある。伝達トルク容量がゼロになった状態が、第２クラッチＣＬ２が完全に切り離された状態であり、電動機３３及びＣＶＴ３１の間が完全に切り離された状態である。エンジン１を始動するときには、第２クラッチＣＬ２の伝達トルク容量を小さくしてスリップ制御する。するとエンジン１を始動するときのショックが駆動輪に伝わりにくくなる。

車両１００には、電動機３３のみによって電気走行するＥＶモードと、エンジン１及び電動機３３によってハイブリッド走行するＨＥＶモードとがある。

電動機３３のみでは駆動力が不足する場合や、バッテリー充電率ＳＯＣ(State Of Charge)が低下した場合に、ハイブリッド走行モード（ＨＥＶモード）が選択される。ハイブリッド走行モード（ＨＥＶモード）では、エンジン１が始動され、第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチＣＬ２がともに締結され、ＣＶＴ３１が動力伝達状態にされる。この状態では、エンジン１からの出力回転及び電動機３３からの出力回転がトランスミッション入力軸３１ａに達する。ＣＶＴ３１は、入力軸３１ａから入力した回転を選択中のシフト段に応じ変速して、トランスミッション出力軸３１ｂから出力する。トランスミッション出力軸３１ｂから出力された回転は、駆動輪に至る。このようにして、車両１００は、エンジン１及び電動機３３によってハイブリッド走行（ＨＥＶモード走行）する。またエンジン１が最適燃費で運転され、余剰なエネルギーが電動機３３を作動させて、余剰エネルギーが電力に変換されて蓄電される。このようにすることで、燃費が向上する。

電動機３３のみで走行可能なときは、エンジン１を停止して電動機３３のみで電気走行モード（ＥＶモード）で走行する。電気走行モード（ＥＶモード）では、エンジン１からの動力が不要であるので、エンジン１が運転されない。そして、第１クラッチＣＬ１が解放される。また第２クラッチＣＬ２が締結される。さらにＣＶＴ３１が動力伝達状態にされる。この状態で電動機３３が駆動されると、電動機３３からの出力回転のみがトランスミッション入力軸３１ａに達する。ＣＶＴ３１は、入力軸３１ａから入力した回転を選択中のシフト段に応じ変速して、トランスミッション出力軸３１ｂから出力する。トランスミッション出力軸３１ｂから出力された回転は、駆動輪に至る。このようにして、車両１００は、電動機３３のみによって電気走行（ＥＶモード走行）する。車両１００は、頻繁にエンジン１を停止することで、燃費を向上させている。

なお、ＨＣＭ３４、ＥＣＭ１６、ＭＣ３５、ＣＶＴＣＵ３６は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。また、ＨＣＭ３４等を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

上述したＨＥＶモードにおいて、例えば加速時には、バイパスバルブ１０を閉じて機械式過給機８による過給を行なう。そして、加速が終了したら、バイパスバルブ１０を開弁して過給を終了する。

上述したように、エンジン１が回転しているかぎり機械式過給機８も回転するが、バイパスバルブ１０が開弁することで過給圧の上昇は抑えられる。しかし、バイパスバルブ１０が何らかの原因により開かなくなると（以下、このような状態を閉固着という）、例えばアイドル運転状態のような低回転・低負荷領域でも過給が行われることとなる。

そして、発明者らによれば、アイドル運転状態のような低回転・低負荷領域において、機械式過給機８が稼働したままバイパスバルブ１０が閉固着すると、吸気通路周辺部品の耐熱環境を悪化させる程度に吸気温度が上昇することが見出された。吸気温度上昇のメカニズムは、次のように考えられる。

アイドル運転状態のような低回転・低負荷領域では、スロットルバルブ１２の開度は小開度に設定される。この状態でバイパスバルブ１０が閉固着すると、エンジン１への吸気流入が制限されているため、機械式過給機８で圧縮されて温度上昇した吸気の一部がバイパスバルブ１０と周辺の吸気通路壁との僅かな隙間を通って機械式過給機８より上流側に還流する。還流した高温の吸気が新たに外部から流入した空気（以下、新気ともいう）と合流することで機械式過給機８の入口側吸気温度が上昇すると、出口側吸気温度も上昇することとなる。これを繰り返すことで吸気温度は上昇し続け、やがて吸気通路周辺部品の耐熱環境を悪化させる程度の温度に達する。

なお、一般的には機械式過給機８からスロットルバルブ１２までの吸気通路２の圧力が設定値以上にならないようにリリーフバルブを設ける。しかし、このリリーフバルブは過給圧の過剰な上昇を抑制するためのものであり、機械式過給機８が通常のような低回転速度で稼働する程度の過給圧では開弁しない。

そこで、上述したバイパスバルブ１０が閉固着した場合の吸気温度上昇を抑制するため、ＥＣＭ１６は以下に説明する制御を実行する。

図３は、バイパスバルブ閉固着時における吸気温度上昇を抑制するためにＥＣＭ１６が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、例えば１０ミリ秒程度の短い間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０で、ＥＣＭ１６は、バイパスバルブ１０の閉固着を検知したか否かを判定し、閉固着している場合はステップＳ２０の処理を実行し、閉固着していない場合はそのまま本ルーチンを終了する。

閉固着しているか否かは、次の２つの条件が成立したら閉固着していると判定し、いずれか一方でも成立しなければ閉固着していないと判定する。

第１の条件は、別途実行されているバイパスバルブ１０を駆動するサーボモータの制御系診断にて異常が検出されたことである。サーボモータの制御系診断は公知のものを適用すればよく、例えば、開度指令値と実開度との乖離等に基づいて診断する。

第２の条件は、サーボモータ用のリレーをＯＦＦにすることでバイパスバルブ１０への電力供給を停止したときに、実バイパスバルブ開度が変化しないことである。バイパスバルブ１０は電源ＯＦＦにすると開弁状態になるはずなので、電源をＯＦＦにしても開弁状態にならない場合には閉固着していると考えられる。

上記の診断によりバイパスバルブ１０の閉固着を検知したら、ＥＣＭ１６はステップＳ２０で閉固着時用のスロットルバルブ開度制御を実行する。閉固着時用のスロットルバルブ開度制御は、所定開度以上の目標スロットルバルブ開度を設定し、この目標スロットルバルブ開度に基づいてスロットルバルブ１２を動かすものである。ここでいう所定開度とは、バイパスバルブ１０が正常な場合に機関回転速度及び機関負荷といった運転状態に基づいて設定されるスロットルバルブ開度よりも大きな開度である。例えばアクセルペダル開度ゼロでの減速時には、本来であれば目標スロットルバルブ開度としてアイドル回転速度を維持し得る開度が設定されるが、それよりも大きなスロットルバルブ開度を設定する。本実施形態では、アイドル回転速度を１０００ｒｐｍとし、閉固着時には機関回転速度が１２００ｒｐｍとなるようなスロットルバルブ開度を目標スロットルバルブ開度として設定する。具体的な目標スロットルバルブ開度の数値は、本実施形態を適用するシステム毎に適合により設定する。

上記のようにスロットルバルブ開度を増大させると、スロットルバルブ１２を通過して内燃機関１に供給される吸気量が増加し、バイパスバルブ１０を介して還流する吸気量が減少する。これにより、機械式過給機８の入口側吸気温度の上昇が抑制され、その結果、機械式過給機８の出口側吸気温度の上昇が抑制される。

ステップＳ３０で、ＥＣＭ１６は、後述する閉固着時用の燃料カット制御を実行する。これは、ステップＳ２０の実行による機関回転速度の上昇を抑制するためである。すなわち、スロットルバルブ開度の増大によりエンジン１の吸気量が増加するので、燃料噴射を続けると発生トルクが増大して機関回転速度が上昇し、これに伴い機械式過給機８の回転速度も上昇して過給圧が高まり、還流する吸気量が増加してしまうからである。

以上説明したように、バイパスバルブ１０が閉固着した場合には、ＥＣＭ１６はスロットルバルブ１２の開度を、通常運転時に当該運転条件に基づいて設定する開度よりも大きくし、スロットルバルブ開度の増大に伴う機関回転速度上昇を、燃料カット制御により抑制する。これにより、バイパスバルブ１０を介して機械式過給機８の入口側へ還流する吸気量を低減して、機械式過給機８の下流側吸気温度の上昇を抑制でき、結果的に吸気通路周辺部品の耐熱環境の悪化を抑制できる。

なお、ステップＳ１０でバイパスバルブ１０の閉固着を検出したら、閉固着フラグを立てる。閉固着フラグは、当該トリップが終了したら、つまりイグニッションスイッチがＯＦＦになったらクリアする。

また、ステップＳ２０で設定する目標スロットルバルブ開度を、スロットルバルブ１２周辺のデポジット堆積量が多いほど大きくなるよう補正してもよい。一般的な電子制御スロットルでは、デポジットの堆積により実質的なスロットル開口面積が減少したら、アイドル回転速度を維持するためにアイドル運転時のスロットルバルブ開度を補正により大きくする。これと同様に、バイパスバルブ閉固着時の目標スロットルバルブ開度もデポジットの堆積量に応じて補正することで、バイパスバルブ閉固着時の吸気温度の上昇を抑制できる。

また、ステップＳ２０で設定する目標スロットルバルブ開度を、新気の温度が高いほど、つまり上流側吸気温度センサ７で検出する温度が高いほど大きくなるよう補正してもよい。新気の温度が高いほど、還流した吸気と混合した場合の温度が高くなり、バイパスバルブ閉固着時に吸気温度が上昇しやすくなるが、新気の温度に応じてスロットルバルブ１２の開度を補正して大きくすることで、還流量を低減して吸気温度の上昇を抑制できる。なお、上流側吸気温度センサ７は一般的なエンジンにおいても装備されているものなので、上記補正のために新たにセンサを設ける必要はない。

次に、閉固着時用の燃料カット制御の詳細について説明する。

エンジン１は上述したように直列４気筒エンジンであり、燃料カット制御の形態としては、全気筒への燃料供給を停止する全気筒カットと、２気筒への燃料供給を再開する部分気筒カットと、がある。そして、ＥＣＭ１６は車速が後述する所定車速以上の間は、機関回転速度を目標回転速度に一致させるように、燃料噴射、全気筒カット、及び部分気筒カットを切り換えて実行する。目標回転速度は、燃料噴射を再開すればエンジン１が運転を再開することができ、また、機械式過給機８の出口側吸気温度の上昇を抑制し得る回転速度であり、本実施形態では１２００ｒｐｍとする。

すなわち、バイパスバルブ１０の閉固着を検知し、スロットルバルブ１２の開度を増大させたら、全気筒カットを実行する。そして機関回転速度が第１閾値（例えば１２００ｒｐｍ）を下回ったら、機関回転速度の低下を抑制するため、部分気筒カットへ切り換える。部分気筒カットへ移行した後も機関回転速度が低下して第２閾値（例えば１０００ｒｐｍ）を下回ったら、全気筒への燃料噴射を再開する。燃料噴射の再開により機関回転速度が第２閾値を超えたら部分気筒カットを実行し、第１閾値を超えたら全気筒カットへ移行する。

そして、ＣＶＴ３１がドライブレンジのまま車速が所定車速以下になったら、機関回転速度にかかわらず全気筒カットを実行し、エンジン１を停止させる。所定車速は、例えば、エンジン停止に伴いブレーキブースタ用の負圧がなくなり、パワーステアリングやスタビリティコントロールシステム等が停止しても、支障なく停車できる車速とする。

上記のように、所定車速以上では減速中にエンジン１が停止しないように所定回転速度を維持することにより、ブレーキブースタ用の負圧が確保され、また、エンジン停止に伴うパワーステアリングやスタビリティコントロールシステム等の停止を回避できる。これにより、車両１００が減速する間、バイパスバルブが正常に作動する状態と同様の操作性を維持することができる。そして、所定車速まで減速したらエンジン１を停止するので、バイパスバルブ１０が閉固着していない場合と同様の操作性を維持したまま車両１００を停車させることができる。

ところで、機械式過給機８がクラッチ機構を有さずにエンジン１から常に動力伝達され、スロットルバルブ１２が機械式過給機８及びバイパスバルブ１０より下流側に配置される構成では、バイパスバルブ１０が閉固着すると、運転者の意図に沿ったトルク制御は困難になる。バイパスバルブ１０による過給圧コントロールが不能であり、スロットルバルブ１２を閉じれば上述したように吸気温度が上昇してしまうからである。また、バイパスバルブ閉固着時用の燃料カット制御を実行すると、機関回転速度の変動に伴うトルク変動（トルクハンチング）が生じるので、走行は困難になる。

したがって、本実施形態では、バイパスバルブ１０の閉固着を検知したら速やかに車両１００を停車させることとする。すなわち、図３の制御ルーチンはバイパスバルブ１０の閉固着を検知してから車両１００が停車するまでの制御である。

なお、図３において、ステップＳ２０とステップＳ３０とを同時に実行するようにしてもよい。また、本実施形態は直列４気筒エンジンなので、部分気筒カットでは２気筒の燃料供給を停止するが、例えばＶ型６気筒エンジンであれば、部分気筒カットは片バンクの３気筒の燃料供給を停止することになる。

次に、上記制御を実行した場合について、タイミングチャートを用いて説明する。

図４は、例えば８０ｋｍ／ｈ、２０００ｒｐｍで、バイパスバルブ１０を閉じて過給しながら走行している状態から、アクセルペダル開度をゼロにして減速する際にバイパスバルブ１０が閉固着した場合のタイミングチャートである。

タイミングＴ１でアクセルペダル開度が減少し始めると、これに応じてスロットルバルブ１２の開度も減少し始め、目標バイパスバルブ開度（図中の一点鎖線）は増大する。しかし、バイパスバルブ１０が閉固着しているため、実バイパスバルブ開度（図中の実線）は閉じた状態から変化しない。

このため、タイミングＴ２でバイパスバルブ１０を駆動するサーボモータの制御系診断にて異常が検出される。そして、バイパスバルブ１０への電力供給を停止しても実バイパスバルブ開度が変化しないことから、タイミングＴ３でバイパスバルブ１０が閉固着していると判定され、スロットルバルブ１２が上述した所定開度に制御され、燃料カット制御（全気筒カット）が開始される。

その後、車速が上述した所定車速（図中のＥＮＧ停止車速）以上であるタイミングＴ３からタイミングＴ４の間は、上述したバイパスバルブ閉固着時用の燃料カット制御が実行される。すなわち、全気筒カットのまま機関回転速度が第１閾値（例えば１２００ｒｐｍ）まで低下したら部分気筒カットへ移行し、それでも機関回転速度が第２閾値（例えば１０００ｒｐｍ）まで低下したら全気筒への燃料噴射を再開する。そして、機関回転速度が第２閾値まで上昇したら再び部分気筒カットを開始し、そのまま機関回転速度が第１閾値まで上昇したら全気筒カットへ移行する。

なお、全気筒カットから部分気筒カットへ移行する際や、燃料噴射を再開する際には、当該タイミングにおけるクランク角度に応じて燃料を噴射してから燃焼開始するまでに遅れが生じ、さらに、エンジン１のクランクシャフト１ａの回転には慣性力が作用している。このため、燃料カットする気筒数が変化してから機関回転速度が変化するまでには、クランク角度や慣性力に応じた遅れが生じる。

タイミングＴ４で車速がＥＮＧ停止車速に達したら、機関回転速度にかかわらず全気筒カットとする。これにより、その後エンジン１が停止する。

ところで、スロットルバルブ開度をバイパスバルブ閉固着時用の所定開度に設定し、バイパスバルブ閉固着時用の燃料カット制御を実行すると、上述したようにトルクハンチングの発生等により走行は困難になるので、エンジン再始動を禁止してもよい。しかし、エンジン１が運転していればエアコンを作動させて車室内の温度を制御することができるので、例えば寒冷地で停車した場合に、レッカー車等が到着するまで車室内で待機することができる。そこで、本実施形態では、エンジン１とＣＶＴ３１との間が動力非伝達状態（パーキングレンジまたはニュートラルレンジ）であれば、エンジン１の再始動及び機関運転の継続を許可するものとする。

したがって、タイミングＴ５でＣＶＴ３１がニュートラルレンジであることを示すニュートラルスイッチがＯＮになり、タイミングＴ６でイグニッションスイッチがＯＦＦになった後、タイミングＴ７でイグニッションスイッチがＯＮになったら、エンジン再始動を許可してスタータスイッチがＯＮになる。

エンジン再始動後は、タイミングＴ８、Ｔ９でバイパスバルブ１０の閉固着判定が行われるまでは、通常のエンジン始動動作が行われる。図４ではタイミングＴ８からＴ９の間に全気筒カットと燃料噴射との切り替えが繰り返されているが、これはエンジン再始動時の機関回転速度の吹け上がりを抑制するための燃料カット制御であり、本実施形態のバイパスバルブ閉固着時用の燃料カット制御とは異なる。

そして、タイミングＴ９でバイパスバルブ１０の閉固着が検知されたら、タイミングＴ３からタイミングＴ４の間と同様の制御が実行される。

次に、本実施形態の作用効果についてまとめる。

（１）ＥＣＭ１６は、エンジン１の出力が常時伝達されて駆動する機械式過給機８と、吸気通路２の機械式過給機８より上流側と下流側を連通するバイパス通路９と、バイパスバルブ１０と、吸気通路２のバイパス通路９との合流部よりも下流側に配置されたスロットルバルブ１２とを備えるエンジン１の制御装置である。そして、ＥＣＭ１６はバイパスバルブの閉固着を検知したら、スロットルバルブ１２の目標開度を所定開度以上の開度に設定し、かつ燃料噴射を制限する燃料カット制御を実行する。

スロットルバルブ１２の開度を所定開度以上にすることで、機械式過給機８により圧縮され温度上昇した吸気がバイパスバルブ１０を介して機械式過給機８の入口側に還流することが抑制される。さらに、燃料カット制御を実行することで、スロットルバルブ開度の増大に伴う機関回転速度の上昇が抑制され、機械式過給機８の回転速度が上昇しないので、機械式過給機の出口側吸気温度の上昇を抑制できる。これにより、バイパスバルブ閉固着にともなう吸気温度の上昇を抑制し、吸気通路周辺部品の耐熱環境の悪化を抑制できる。

（２）ＥＣＭ１６は、スロットルバルブ１２及びその周辺の吸気通路壁のデポジット堆積量が多いほど、バイパスバルブ閉固着時の目標スロットルバルブ開度としての所定開度が大きくなるよう補正するので、デポジットの堆積状況によらずスロットルの実質開口面積を一定に維持できる。これにより、エンジン回転速度が必要以上に上昇することを防止しつつ、バイパスバルブ閉固着時の吸気温度の上昇を抑制できる。

（３）ＥＣＭ１６は、新気の温度が高いほど、バイパスバルブ閉固着時の目標スロットルバルブ開度としての所定開度が大きくなるよう補正する。これにより、新気の温度によらず、エンジン回転速度が必要以上に上昇することを防止しつつ、バイパスバルブ閉固着にともなう吸気温度の上昇を抑制できる。

（４）バイパスバルブ閉固着時の燃料カット制御は、バイパスバルブ１０の閉固着を検知したら全気筒の燃料噴射を停止（全気筒カット）して機関回転速度を低下させた後、所定の機関回転速度を維持するよう燃料噴射を再開する気筒数を制御するものである。これにより、機関回転速度を所定回転速度付近に維持することでブレーキ負圧の確保や各種電装品等の作動を確保しつつ、バイパスバルブ閉固着にともなう機械式過給機８の下流側吸気温度の上昇を抑制できる。

（５）ＥＣＭ１６は、バイパスバルブ１０の閉固着を検知した場合、車速が所定車速（ＥＮＧ停止車速）以下になったら全気筒への燃料供給を停止して機関停止させる。これにより、上述したバイパスバルブ閉固着時のスロットルバルブ開度制御及び燃料カットを実行することでトルクが通常の運転状態に応じたトルクより過剰になっていても、バイパスバルブ１０が正常な場合と同様に車両１００を停車させることができる。

（６）ＥＣＭ１６は、エンジン停止後にエンジン１とＣＶＴ３１との間が動力非伝達状態であれば、エンジン１の再始動を許可する。これにより、車両１００の走行はできないまでも、車室内の温度をコントロールすることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ エンジン（内燃機関）
２ 吸気通路
７ 上流側吸気温度センサ（吸気温度検出手段）
８ 機械式過給機
９ バイパス通路
１０ バイパスバルブ
１２ スロットルバルブ
１６ ＥＣＭ
３１ ＣＶＴ（無段変速機）

Claims (6)

1. 吸気通路に設けられ内燃機関の出力が常時伝達されて駆動する機械式過給機と、
   前記吸気通路の前記機械式過給機の上流側と下流側を連通するバイパス通路と、
   前記バイパス通路に設けられ前記機械式過給機による過給を行う場合に前記バイパス通路を閉じ、前記機械式過給機による過給を行わない場合に前記バイパス通路を開くバイパスバルブと、
   前記吸気通路の前記バイパス通路との合流部よりも下流側に配置されたスロットルバルブと、
   を備える内燃機関の制御装置において、
   前記機械式過給機による過給を行わないにもかかわらず前記バイパス通路が閉じたままとなる前記バイパスバルブの閉固着を検知する閉固着検知手段を備え、
   前記閉固着検知手段が前記バイパスバルブの閉固着を検知したら、前記スロットルバルブの目標開度を所定開度以上の開度に設定し、かつ燃料噴射を制限する燃料カット制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記スロットルバルブ及び前記スロットルバルブ周辺の吸気通路壁のデポジット堆積量が多いほど、前記所定開度が大きくなるよう補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記吸気通路に新たに流入した新気の温度を検出する吸気温度検出手段を備え、
   前記新気の温度が高いほど、前記所定開度が大きくなるよう補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記燃料カット制御は、前記バイパスバルブの閉固着を検知したら全気筒の燃料噴射を停止して機関回転速度を低下させた後、所定の機関回転速度を維持するよう燃料噴射を再開する気筒数を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記バイパスバルブの閉固着を検知した場合、車速が所定車速以下になったら全気筒への燃料供給を停止して機関を停止させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
   機関停止後に、前記内燃機関と変速機との間が動力非伝達状態であれば前記内燃機関の再始動を許可することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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