(57)【要約】【課題】内燃機関の停止時に再循環通路に外気の流れを生じさせる排気再循環システムおよびその制御方法を提供する。【解決手段】排気通路１３から分岐して吸気通路１４に合流する再循環通路２１を備える排気再循環システム２０において、再循環通路２１の中途位置に配置されて、吸気通路１４から流入する外気Ａ２を吸込み、吸い込んだ外気Ａ２の圧力を上昇させて、排気通路１３に向けて圧送する圧送装置２３を備え、内燃機関１０の停止時に圧送装置２３が駆動して吸気通路１４の入口から再循環通路２１を経由して排気通路１３の出口まで外気Ａ２を逆循環させる逆循環流路２５を形成する構成にした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒から排出された排気が通過する排気通路から分岐して前記気筒に吸入される吸気が通過する吸気通路に合流する再循環通路を備え、前記排気通路から前記再循環通路を介して前記吸気通路に排気を再循環ガスとして循環させる排気再循環システムにおいて、
前記再循環通路の中途位置に配置されて、前記吸気通路から流入する外気を吸込み、吸い込んだ外気の圧力を上昇させて、前記排気通路に向けて圧送する圧送装置を備え、前記内燃機関の停止時にこの圧送装置が駆動して前記吸気通路の入口から前記再循環通路を経由して前記排気通路の出口まで外気を逆循環させる逆循環流路を形成することを特徴とする排気再循環システム。
【請求項２】
前記再循環通路に配置された冷却装置を備え、
前記圧送装置は、外気の流れに関して前記冷却装置の上流側の前記再循環通路に配置される請求項１に記載の排気再循環システム。
【請求項３】
前記圧送装置は、正転駆動した場合に前記排気通路から流入する再循環ガスを吸込み、吸い込んだ再循環ガスの圧力を上昇させて、前記吸気通路に向けて圧送し、逆転駆動した場合に前記吸気通路から流入する外気を吸込み、吸い込んだ外気の圧力を上昇させて、前記排気通路に向けて圧送する正逆回転可能なコンプレッサで構成される請求項１または２に記載の排気再循環システム。
【請求項４】
前記圧送装置に接続される制御装置を備え、
前記内燃機関の運転が停止した場合に、前記制御装置により、前記圧送装置を逆転駆動して前記逆循環流路を形成させる制御を行う構成にした請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気再循環システム。
【請求項５】
前記内燃機関を搭載した車両が遊休停車している間は、前記制御装置により、前記圧送装置を逆転駆動して前記逆循環流路を形成させる制御を維持する構成にした請求項４に記載の排気再循環システム。
【請求項６】
前記圧送装置および前記制御装置は、前記内燃機関が搭載された車両がキーオフ状態となった場合に駆動可能に構成され、
前記車両がキーオフ状態となった場合に、前記制御装置により、前記圧送装置を逆転駆動して前記逆循環流路を形成させる制御を行う構成にした請求項４または５に記載の排気再循環システム。
【請求項７】
前記圧送装置と外気の流れに関して前記圧送装置よりも上流側の前記逆循環流路に配置されて、前記制御装置に接続されるセンサを備え、
前記逆循環流路を形成させる制御を行う場合は、前記制御装置により、前記圧送装置を予め設定された回転速度で逆転駆動させて外気の流れに関して前記圧送装置よりも上流側の前記逆循環流路における外気の流量を一定の流量に保ち、その一定の流量に基づいて前記センサを調整する制御を行う構成にした請求項４〜６のいずれか１項に記載の排気再循環システム。
【請求項８】
内燃機関の気筒から排出された排気を、排気通路から分岐して前記気筒に吸入される吸気が通過する吸気通路に合流する再循環通路を介して、前記吸気通路に再循環ガスとして循環させる排気再循環システムの制御方法において、
前記内燃機関の停止時に、前記再循環通路の中途位置に配置された圧送装置を駆動して、この圧送装置により、前記吸気通路から流入する外気を吸込み、吸い込んだ外気の圧力を上昇させて、前記排気通路に向けて圧送し、前記吸気通路の入口から前記再循環通路を経由して前記排気通路の出口まで外気を逆循環させる逆循環流路を形成することを特徴とする排気再循環システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気再循環システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路から分岐して吸気通路に合流する再循環通路と冷却装置とを備え、排気通路から再循環通路を介して吸気通路に排気を再循環ガスとして循環させる排気再循環システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２１９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の排気再循環システムにおいては、再循環ガスの循環量を調節する場合に再循環通路に配設された弁装置の開度を調節している。しかし、弁装置の開度を調節しても排気圧力が低い場合には、所望の循環量を得ることができない。それ故、特許文献１に記載の排気再循環システムでは、吸気流量と循環量との割合が低くなり、燃費効率が高い割合を確保できないという問題があった。
【０００５】
本開示の目的は、内燃機関の停止時に再循環通路に外気の流れを生じさせる排気再循環システムおよびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成する本発明の一態様の排気再循環システムは、内燃機関の気筒から排出された排気が通過する排気通路から分岐して前記気筒に吸入される吸気が通過する吸気通路に合流する再循環通路を備え、前記排気通路から前記再循環通路を介して前記吸気通路に排気を再循環ガスとして循環させる排気再循環システムにおいて、前記再循環通路の中途位置に配置されて、前記吸気通路から流入する外気を吸込み、吸い込んだ外気の圧力を上昇させて、前記排気通路に向けて圧送する圧送装置を備え、前記内燃機関の停止時にこの圧送装置が駆動して前記吸気通路の入口から前記再循環通路を経由して前記排気通路の出口まで外気を逆循環させる逆循環流路を形成することを特徴とする。
【０００７】
上記の目的を達成する本発明の一態様の排気再循環システムの制御方法は、内燃機関の気筒から排出された排気を、排気通路から分岐して前記気筒に吸入される吸気が通過する吸気通路に合流する再循環通路を介して、前記吸気通路に再循環ガスとして循環させる排気再循環システムの制御方法において、前記内燃機関の停止時に、前記再循環通路の中途位置に配置された圧送装置を駆動して、この圧送装置により、前記吸気通路から流入する外気を吸込み、吸い込んだ外気の圧力を上昇させて、前記排気通路に向けて圧送し、前記吸気通路の入口から前記再循環通路を経由して前記排気通路の出口まで外気を逆循環させる逆循環流路を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、内燃機関の停止時に圧送装置を駆動して、吸気通路の入口から再循環通路を経由して排気通路の出口に至るまでの逆循環流路に外気の流れを生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】排気再循環システムの第一実施形態を例示する構成図であり、内燃機関の運転中の状態を示す。
【図２】排気再循環システムの第一実施形態を例示する構成図であり、内燃機関の停止中の状態を示す。
【図３】図１および図２の制御装置を例示するブロック図である。
【図４】排気再循環システムの制御方法の実施形態を例示するフロー図であり、内燃機関の運転中の状態を示す。
【図５】排気再循環システムの制御方法の実施形態を例示するフロー図であり、内燃機関の停止中の状態を示す。
【図６】内燃機関の負荷と吸気圧力および排気圧力との関係を例示する関係図である。
【図７】圧送装置の回転速度と再循環ガスの循環量との関係を例示する関係図である。
【図８】圧送装置の回転速度と外気の逆循環量との関係を例示する関係図である。
【図９】排気再循環システムの第二実施形態を例示する構成図であり、内燃機関の運転中の状態を示す。
【図１０】排気再循環システムの第二実施形態を例示する構成図であり、内燃機関の停止中の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示における排気再循環システムおよびその制御方法の実施形態について説明する。図中では、Ｇ１を排気とし、Ａ１を吸気とし、Ｇ２を再循環ガスとし、Ａ２を外気とし、それらの流れを矢印で示すものとする。なお、再循環ガスＧ２は排気通路１３から吸気通路１４に循環される排気Ｇ１であり、吸気Ａ１は外気Ａ２および再循環ガスＧ２の混合気体である。
【００１１】
図１および図２に例示するように、第一実施形態の排気再循環システム２０は、内燃機関１０に組み込まれたシステムである。内燃機関１０は車両に搭載されたエンジンが例示され、車両の走行時などにおいて図示しないピストンが往復する気筒１１に吸入された吸気Ａ１と燃料噴射装置１２から気筒１１に噴射された燃料とが混合されて燃焼して、排気Ｇ１となって排出される。内燃機関１０は、気筒１１から排出された排気Ｇ１が通過する排気通路１３と、気筒１１に吸入される吸気Ａ１が通過する吸気通路１４と、排気浄化装置１５と、ターボチャージャ１６と、を備える。内燃機関１０の気筒１１での燃焼で生じた回転動力はクランク軸１７や図示しない変速機などの駆動力伝達機構を経由して駆動輪１８に伝達される。
【００１２】
排気浄化装置１５は、排気Ｇ１の流れに関してターボチャージャ１６のタービン１６ａよりも下流側の排気通路１３に配置されて排気Ｇ１に含有される浄化対象成分を浄化する装置である。本開示で、浄化対象成分としては粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭素酸化物（ＣＯｘ）、アンモニア（ＮＨ３）が例示される。また、排気浄化装置１５としては窒素酸化物や炭素酸化物を酸化する酸化触媒装置１５ａ、粒子状物質を捕集するフィルタ装置１５ｂ、還元剤を噴射する還元剤噴射装置１５ｃ、還元剤を用いて窒素酸化物を還元する選択型還元触媒装置１５ｄ、還元剤を吸着する還元剤吸着触媒装置１５ｅが例示される。排気浄化装置１５は上記の構成に限定されず、例えば、三元触媒装置や吸蔵型還元触媒装置を用いてもよい。
【００１３】
排気再循環システム２０は、再循環通路２１、冷却装置２２、圧送装置２３、電動機２４、各種センサ類３０〜３６、および、制御装置４０を備える。また、排気再循環システム２０は、内燃機関１０の停止時に逆循環流路２５が形成される。なお、図中の一点鎖線は信号線を示しており、電動機２４、および、各種センサ類３０〜３６のそれぞれは、制御装置４０に電気的に接続される。
【００１４】
再循環通路２１は、排気Ｇ１の流れに関して排気浄化装置１５よりも上流側でかつタービン１６ａよりも上流側の排気通路１３から分岐して吸気Ａ１の流れに関してターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ｂよりも下流側の吸気通路１４に合流する通路である。再循環通路２１は、排気通路１３の多岐管（排気マニホールドともいう）と吸気通路１４の多岐管とを連絡する通路としてもよい。
【００１５】
冷却装置２２は再循環通路２１に配置される。冷却装置２２は再循環通路２１を流れる再循環ガスＧ２を冷却する装置である。冷却装置２２としては水冷式の冷却装置や空冷式の冷却装置が例示される。
【００１６】
圧送装置２３は再循環通路２１の中途位置に配置され、再循環ガスＧ２の流れに関して冷却装置２２よりも下流側の再循環通路２１に配置されることが望ましい。圧送装置２３が冷却装置２２よりも下流側の再循環通路２１に配置されることで、圧送装置２３が排気通路１３から流入した高温の再循環ガスＧ２に曝されることを回避するには有利になる。
【００１７】
圧送装置２３は、電動機２４からの回転動力により正逆回転可能に駆動する。圧送装置２３は、正転駆動時に排気通路１３から流入する再循環ガスＧ２を吸込み、吸い込んだ再循環ガスＧ２の圧力を上昇させて、吸気通路１４に向けて圧送する装置である。また、圧送装置２３は、逆転駆動時に吸気通路１４から流入する外気Ａ２を吸込み、吸い込んだ外気Ａ２の圧力を上昇させて、排気通路１３に向けて圧送する装置である。圧送装置２３としては、圧縮機であるロータリー式コンプレッサ、両吸込渦巻ポンプ、および、ブロワ、あるいは、送風機であるファンが例示される。
【００１８】
本開示で、圧送装置２３の正転駆動は再循環ガスＧ２を吸気通路１４に向かって圧送する駆動であり、その回転速度Ｎｐが正の値となる。一方、内燃機関１０が運転中の圧送装置２３の逆転駆動は再循環通路２１における再循環ガスＧ２の流れを遮断する駆動であり、その回転速度Ｎｑが負の値となる。なお、後述するように排気圧力と吸気圧力との関係によっては、圧送装置２３が正転駆動しても再循環ガスＧ２が吸気通路１４に循環しない場合や、圧送装置２３が逆転駆動しても再循環ガスＧ２の流れが遮断されない場合がある。また、内燃機関１０の運転が停止中の圧送装置２３の逆転駆動は外気Ａ２を排気通路１３に向かって圧送する駆動であり、回転速度Ｎｑが負の値となる。
【００１９】
圧送装置２３は、正逆転駆動可能な装置であれば、例示した装置のうちのいずれかを適宜選択可能であるが、圧縮機で構成されることが望ましく、有効吐出し圧力が２００ｋＰａよりも大きい圧縮機がより望ましい。圧送装置２３が有効吐出し圧力が２００ｋＰａよりも大きい圧縮機で構成されると、内燃機関１０の排気圧力によらずに再循環ガスＧ２を循環させるには有利になる。本開示で、圧縮機および送風機の定義は日本工業規格（ＪＩＳ  Ｂ  ０１３２：２００５）に準拠するものとする。
【００２０】
圧送装置２３を駆動する電動機２４は、図示しないインバータを介してバッテリに接続されるが、内燃機関１０が搭載された車両がキーオフ状態でも駆動可能に構成される。具体的に、電動機２４は、車両がキーオフ状態でも駆動可能に、車両の主バッテリとは異なるサブバッテリに接続される、あるいは、主バッテリにキーオフタイマ回路を介して接続されることが望ましい。本開示で、車両のキーオフ状態とは、車両の始動装置３６により内燃機関１０が停止した状態でかつ車両の主電源が落ちた状態を示す。圧送装置２３は内燃機関１０の回転動力に依存せずに状況に応じて必要な回転速度を得られる駆動源であれば電動機２４に限定されない。
【００２１】
逆循環流路２５は内燃機関１０の停止時に形成される外気Ａ２の流路である。逆循環流路２５は吸気通路１４の入口から再循環通路２１を経由して排気通路１３の出口まで外気Ａ２が再循環ガスＧ２の流れとは逆方向に逆循環する流路である。
【００２２】
各種センサ類３０〜３６は、吸気Ａ１の吸気流量Ｑｉに対する再循環ガスＧ２の循環量Ｑｇの割合Ｒｇ（ＥＧＲ率ともいう）を取得する割合取得装置、および、その割合Ｒｇの目標値Ｒｅを取得する目標取得装置、車両の停止状態を取得する停止状態取得装置として機能するセンサ類である。
【００２３】
回転速度センサ３０およびＮＯｘセンサ３１のそれぞれは、目標値Ｒｅを取得する目標取得装置の一部として機能する。回転速度センサ３０は内燃機関１０のクランク軸１７の回転速度Ｎｅを検出するセンサである。ＮＯｘセンサ３１は、排気Ｇ１の流れに関して排気浄化装置１５よりも上流側の排気通路１３に配置されて、排気Ｇ１に含有される窒素酸化物の含有量Ｃｅを検出するセンサである。ＮＯｘセンサ３１は、気筒１１から排気通路１３に排出された直後の排気Ｇ１に含有される窒素酸化物の含有量Ｃｅを検出するように、排気Ｇ１の流れに関してタービン１６ａよりも上流側の排気通路１３に配置されることが好ましく、再循環通路２１の分岐地点よりも上流側の排気通路１３に配置されることがより好ましい。
【００２４】
第一流量センサ３２および第二流量センサ３３のそれぞれは、気体の流量を検出するセンサであり、吸気Ａ１の吸気流量Ｑｉに対する再循環ガスＧ２の循環量Ｑｇの割合Ｒｇ（ＥＧＲ率ともいう）を取得する割合取得装置の一部として機能する。第一流量センサ３２は外部から吸気通路１４に吸入された外気A２の吸入量Ｑａを検出するセンサであり、吸気Ａ１の流れに関して再循環通路２１の合流地点よりも上流側の吸気通路１４に配置される。第一流量センサ３２は吸気Ａ１の流れに関してコンプレッサ１６ｂの下流側の吸気通路１４に配置されることがより好ましい。第二流量センサ３３は再循環ガスＧ２の循環量Ｑｇを検出するセンサであり、再循環ガスＧ２の流れに関して圧送装置２３よりも下流側の再循環通路２１に配置される。
【００２５】
本開示で、割合Ｒｇは吸気流量Ｑｉに含有される循環量Ｑｇの割合である。第一流量センサ３２および第二流量センサ３３のそれぞれは割合Ｒｇを取得可能であれば気体の流量を検出するセンサに限定されない。例えば、割合Ｒｇは、気筒１１に吸入される吸気Ａ１の二酸化炭素濃度、外部から吸気通路１４に吸入された外気A２の二酸化炭素濃度、および、再循環ガスＧ２の二酸化炭素濃度からも求めることが可能である。よって、第一流量センサ３２および第二流量センサ３３の代わりにそれらの二酸化炭素濃度を取得する装置を用いてもよい。
【００２６】
本開示で、吸気流量Ｑｉは気筒１１に吸入される気体の流量の総和であり、外部から吸入された空気の吸入量Ｑａと再循環ガスＧ２の循環量Ｑｇとの総和である。よって、割合Ｒｇを取得するセンサは割合Ｒｇを取得可能でかつ吸気Ａ１の流れに関して再循環通路２１の合流地点よりも下流側の吸気通路１４を除いた位置あればセンサの配置位置は限定されない。
【００２７】
車速センサ３４、操作検知センサ３５、および、始動装置３６のそれぞれは、車両の停止状態を取得する停止状態取得装置の一部として機能する。車速センサ３４は車速を取得できればよく、例えば、駆動輪１８の回転速度から車速を取得するセンサが例示される。操作検知センサ３５は運転手の操作を検知するセンサであり、例えば、アクセル開度センサ、ブレーキ開度センサ、操舵角センサが例示される。始動装置３６は、車両のキーオフ状態、内燃機関１０の始動および停止を取得する装置である。
【００２８】
制御装置４０は、各種情報処理を行う中央演算装置（ＣＰＵ）、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置４０は、燃料噴射装置１２における燃料噴射量Ｑｅの制御などを行うエンジンコントロールユニットで構成される。なお、制御装置４０がエンジンコントロールユニットとは別体の装置として設けられる場合は、エンジンコントロールユニットと電気的に接続して燃料噴射量Ｑｅを取得可能に構成するとよい。
【００２９】
図３に例示するように、制御装置４０は、内燃機関１０の運転時に機能する機能要素として目標設定部４１、割合算出部４２、正転判定部４３、および、正転制御部４４を有する。また、制御装置４０は、内燃機関１０の停止時に機能する機能要素として停止特定部４５、逆転制御部４６、および、学習値演算部４７を有する。各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されていて、適時、中央演算装置により実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）や電気回路で構成されてもよい。
【００３０】
目標設定部４１は、目標取得装置の一部として機能し、内燃機関１０の回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｅと窒素酸化物の含有量Ｃｅとが入力されて、吸気流量Ｑｉに含有される循環量Ｑｇの割合Ｒｇの目標値Ｒｅを設定し、設定した目標値Ｒｅを正転判定部４３に出力する機能要素である。
【００３１】
目標値Ｒｅは内燃機関１０の運転状態、あるいは、その内燃機関１０が搭載される車両の走行状況に応じて適宜設定することが望ましい。目標値Ｒｅは制御装置４０の内部記憶装置に予め記憶された目標値用マップに基づいて設定される。この目標値用マップは内燃機関１０の回転速度Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｅ、および、窒素酸化物の含有量Ｃｅと目標値Ｒｅとの関係が設定されたマップであり、予め実験や試験により内燃機関１０を運転したり、車両を走行させたりして作成される。目標値Ｒｅは内燃機関１０における燃費効率の向上と窒素酸化物の排出量の減少とのバランスを考慮して設定されることが好ましい。目標設定部４１は目標値Ｒｅを設定できればよく、目標値用マップに基づいた実施形態の設定方法に限定されない。また、合わせて、目標値Ｒｅを設定するために要するセンサ類も限定されない。
【００３２】
割合算出部４２は、割合取得装置の一部として機能し、第一流量センサ３２および第二流量センサ３３のそれぞれが検出した値が入力されて、入力された値に基づいて吸気流量Ｑｉに含有される循環量Ｑｇの割合Ｒｇを算出し、算出した割合Ｒｇを正転判定部４３に出力する機能要素である。
【００３３】
正転判定部４３は、目標設定部４１で設定された目標値Ｒｅと割合算出部４２で算出された割合Ｒｇとが入力されて、割合Ｒｇが目標値Ｒｅと等しくなるか、目標値Ｒｅよりも小さくなるか、あるいは、目標値Ｒｅよりも大きくなるかを判定し、判定した結果を正転制御部４４に出力する機能要素である。
【００３４】
正転制御部４４は、正転判定部４３における判定結果が入力されて、その判定結果に応じて電動機２４を駆動して圧送装置２３の正転駆動時の回転速度Ｎｐを調節する機能要素である。正転制御部４４は、割合Ｒｇが目標値Ｒｅと等しい場合に圧送装置２３の回転速度Ｎｐを維持し、割合Ｒｇが目標値Ｒｅよりも小さい場合に圧送装置２３の回転速度Ｎｐを増加し、割合Ｒｇが目標値Ｒｅよりも大きい場合に圧送装置２３の回転速度Ｎｐを減少する。
【００３５】
停止特定部４５は、停止状態取得装置の一部として機能し、車速センサ３４、操作検知センサ３５、および、始動装置３６のそれぞれが検出した値が入力されて、入力された値に基づいて内燃機関１０が搭載された車両の停止状態を特定し、特定した停止状態を逆転制御部４６に出力する機能要素である。本開示で、車両の停止状態は、信号待ちなどの一時的な車両の停車時に行われる遊休停車（アイドリングストップともいう）、または、始動装置３６のキーオフによる停止の二つの停止状態に区別される。停止特定部４５は、車両の停止状態を各種センサが検出した値から特定できればよく、その特定方法が特に限定されない。また、合わせて特定するために要するセンサも限定されない。
【００３６】
逆転制御部４６は、停止特定部４５における特定結果が入力されて、その特定結果に応じて電動機２４を駆動して圧送装置２３の逆転駆動時の回転速度Ｎｑを調節する機能要素である。逆転制御部４６は、車両の停止状態が遊休停車であることが特定された場合に圧送装置２３を結露除去モードで逆転駆動してその回転速度Ｎｑを予め設定した目標回転速度Ｎｘ以上にする。また、逆転制御部４６は、車両の停止状態が始動装置３６のキーオフであることが特定された場合に圧送装置２３を学習モードで逆転駆動してその回転速度Ｎｑを予め設定した固定回転速度Ｎｙに維持する。
【００３７】
目標回転速度Ｎｘは、予め実験や試験により求められた値であり、冷却装置２２の内部に付着した水分を乾燥可能な値に設定される。固定回転速度Ｎｙは、予め実験や試験により求められた固定の値であり、第一流量センサ３２および第二流量センサ３３が検出可能な流量を生じさせる値に設定される。
【００３８】
また、逆転制御部４６は、圧送装置２３を逆転駆動する際に、逆循環流路２５において外気Ａ２が円滑に流れるようにする機能要素でもある。この実施形態で、逆転制御部４６は、圧送装置２３を逆転駆動する際に、弁装置２６によりタービン１６ａをバイパスするバイパス通路２７を解放するとともに、弁装置２８によりコンプレッサ１６ｂをバイパスするバイパス通路２９を解放する機能要素である。なお、圧送装置２３を逆転駆動させたときに、タービン１６ａおよびコンプレッサ１６ｂのそれぞれを迂回させなくとも、外気Ａ２が逆循環流路２５を円滑に流れる場合は弁装置２６、２８やバイパス通路２７、２９を設けなくてもよい。
【００３９】
学習値演算部４７は、圧送装置２３が逆転駆動した場合の第一流量センサ３２および第二流量センサ３３のそれぞれが検出した値が入力されて、入力された値に基づいてそれぞれの学習値を算出し、算出した学習値に基づいて第一流量センサ３２および第二流量センサ３３を調整する機能要素である。学習値演算部４７は、第一流量センサ３２および第二流量センサ３３のそれぞれを調整すると、逆転制御部４６に圧送装置２３の逆転駆動を停止させる指示を出す機能要素である。
【００４０】
本開示で、学習値は、センサが検出した検出値と真値とのずれ量を示す。例えば、制御装置４０においては、各種センサ類の検出値に基づいて内燃機関１０の運転状態が理想の運転状態となるようにフィードバック制御を行っている。学習値は、このフィードバック制御における実際の運転状態と理想の運転状態との残差の計測結果に基づいて掛けられたフィードバック補正値に基づいて適宜、更新される値である。
【００４１】
排気再循環システム２０の制御方法は、図４に例示する内燃機関１０の運転中の制御方法と、図５に例示する内燃機関１０の停止中の制御方法との二つの制御方法に区別される。それぞれの制御方法は所定の周期ごとに繰り返し行われる方法である。なお、フロー図における一周期の経過は「リターン」で示す。
【００４２】
図４に例示する内燃機関１０の運転中の排気再循環システム２０の制御方法は、内燃機関１０の運転が始動すると開始され、内燃機関１０の運転が停止すると終了するものとする。また、図５に例示する内燃機関１０の停止中の排気再循環システム２０の制御方法は、内燃機関１０の運転が停止すると開始され、内燃機関１０の運転が開始されると終了するものとする。
【００４３】
図４に例示するように、内燃機関１０が始動すると、各種センサ類３０〜３６がパラメータを検出する（Ｓ１１０）。ここでいうパラメータとは、吸気流量Ｑｉに含有される循環量Ｑｇの割合Ｒｇとその目標値Ｒｅを取得可能なパラメータである。次いで、目標設定部４１が検出されたパラメータに基づいて目標値Ｒｅを設定する（Ｓ１２０）。次いで、割合算出部４２が検出されたパラメータに基づいて割合Ｒｇを算出する（Ｓ１３０）。
【００４４】
次いで、正転判定部４３が算出した割合Ｒｇが設定された目標値Ｒｅと等しいか否かを判定する（Ｓ１４０）。割合Ｒｇが目標値Ｒｅと等しいと判定すると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、正転制御部４４は現時点の圧送装置２３の回転速度Ｎｐを維持して、制御がスタートへ戻る。
【００４５】
割合Ｒｇが目標値Ｒｅと等しくないと判定すると（Ｓ１４０：ＮＯ）、正転判定部４３が割合Ｒｇが目標値Ｒｅよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１５０）。割合Ｒｇが目標値Ｒｅよりも小さいと判定すると（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、正転制御部４４は電動機２４に指令を出し、圧送装置２３の回転速度Ｎｐを増加させる（Ｓ１６０）。これにより、圧送装置２３から圧送される再循環ガスＧ２の流量が増えて、吸気流量Ｑｉに含有される循環量Ｑｇの割合Ｒｇが目標値Ｒｅに近づく。そして制御がスタートへ戻る。
【００４６】
割合Ｒｇが目標値Ｒｅよりも大きいと判定すると（Ｓ１５０：ＮＯ）、正転制御部４４は電動機２４に指令を出し、圧送装置２３の回転速度Ｎｐを減少させる（Ｓ１７０）。これにより、圧送装置２３から圧送される再循環ガスＧ２の流量が減り、吸気流量Ｑｉに含有される循環量Ｑｇの割合Ｒｇが目標値Ｒｅに近づく。そして制御がスタートへ戻る。
【００４７】
上記のフロー図におけるステップＳ１６０およびＳ１７０の詳細について説明する。
【００４８】
図６に例示するように、内燃機関１０の負荷と排気圧力および吸気圧力との関係は、内燃機関１０の負荷が低負荷時に吸気圧力が排気圧力よりも高く、負荷が高負荷になるに連れて排気圧力が吸気圧力よりも高くなる。本開示で、内燃機関１０の負荷は、内燃機関１０の回転速度Ｎｅおよび燃料噴射量Ｑｅに基づいて求められるものとする。
【００４９】
従って、電動機２４の駆動により圧送装置２３の回転速度Ｎｐを調節する場合は、内燃機関１０の負荷に基づいた速度補正を行うことが望ましい。具体的に、内燃機関１０の負荷から求まる排気圧力から吸気圧力を減算した差分ΔＰが負の場合は回転速度Ｎｐを基準回転速度よりも速くする速度補正を行い、その差分ΔＰが正の場合は回転速度Ｎｐを基準の回転速度よりも遅くする速度補正を行うことが望ましい。
【００５０】
図７に例示するように、圧送装置２３の回転速度Ｎｐと循環量Ｑｇとは正の相関となる。図７において、一点鎖線は差分ΔＰがゼロの基準の回転速度と循環量との関係を示し、点線は差分ΔＰが負の速度補正がなされた回転速度と循環量との関係を示し、実線は差分ΔＰが正の速度補正がなされた回転速度と循環量との関係を示す。内燃機関１０の負荷が高負荷時の差分ΔＰが正の場合に、所定の循環量Ｑｇを得るために要する圧送装置２３の回転速度Ｎ３は、正の値で、低負荷時で差分ΔＰが負の場合の圧送装置２３の回転速度Ｎ４よりも遅くなる。また、内燃機関１０の負荷が高負荷時で差分ΔＰが正の場合に、循環量Ｑｇをゼロにする（再循環を停止する）ために要する圧送装置２３の回転速度Ｎ１は、負の値で、低負荷時で差分ΔＰが負の場合の圧送装置２３の回転方向と逆方向の回転となる。
【００５１】
このように、正転制御部４４は、図６および図７に例示する関係図を用いて、内燃機関１０の負荷に応じて圧送装置２３の回転速度Ｎｐを速度補正することが好ましく、その速度補正は内燃機関１０の負荷に応じた排気圧力から吸気圧力を減算した差分ΔＰを「ゼロ」にする回転速度を基準とすることがより好ましい。なお、図６および図７に例示する関係図は予め実験や試験により作成されて、制御装置４０の内部記憶装置に記憶され、適宜読み出される。
【００５２】
以上のように、本開示の排気再循環システム２０によれば、内燃機関１０の運転時に圧送装置２３の回転速度Ｎｐを調節することにより排気圧力に依らずに再循環ガスＧ２の循環量Ｑｇを調節することができる。これにより、排気圧力が吸気圧力よりも低い状態でも再循環ガスＧ２を強制的に吸気通路１４に循環させることができ、吸気流量Ｑｉに対する再循環ガスＧ２の循環量Ｑｇの割合Ｒｇを燃費効率が高くかつ窒素酸化物の生成が抑制される割合に保つことができる。
【００５３】
また、本開示の排気再循環システム２０は、内燃機関１０が運転している間、割合Ｒｇを目標値Ｒｅに近づけるように圧送装置２３の回転速度Ｎｐが調節される。つまり、排気再循環システム２０によれば、圧送装置２３が、従来技術の排気再循環システムにおいて再循環ガスＧ２の循環量Ｑｇを調節するために配設されていた弁装置の役割を果たす。それ故、排気圧力に依らずに循環量Ｑｇを調節することが可能になることに加えて、従来技術の弁装置による調節に比して循環量Ｑｇを高精度に調節するには有利になる。
【００５４】
図６に例示するように、内燃機関が停止すると、各種センサ類３０〜３６がパラメータを検出する（Ｓ２１０）。ここでいうパラメータとは、内燃機関１０の停止した場合の車両の停止状態が始動装置３６のキーオフによる停止か、遊休停車による停止かを特定可能なパラメータである。次いで、停止特定部４５が検出されたパラメータに基づいて車両の停止状態を特定する（Ｓ２２０、Ｓ２３０）。具体的に、停止特定部４５は、始動装置３６の出力信号に基づいて車両がキーオフ状態になったか否かを特定する（Ｓ２２０）。また、停止特定部４５は、車速センサ３４や操作検知センサ３５の検出信号に基づいて制御装置４０が燃料噴射装置１２の燃料噴射を停止した遊休停車になったか否かを特定する（Ｓ２３０）。
【００５５】
車両がキーオフ状態でなく（Ｓ２２０：ＮＯ）、遊休停車したことを特定すると（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、逆転制御部４６は電動機２４に指令を出し、圧送装置２３を逆転駆動させる（Ｓ２４０）。このステップで、逆転制御部４６は、圧送装置２３の回転速度Ｎｑが予め設定された目標回転速度Ｎｘ以上となるように電動機２４に指令を出す。これにより、圧送装置２３から圧送される外気Ａ２により冷却装置２２の内部に付着している水分が飛ばされて、冷却装置２２の内部が乾燥する。そして制御がスタートへ戻る。
【００５６】
車両がキーオフ状態でなく（Ｓ２２０：ＮＯ）、遊休停車していないことを特定すると（Ｓ２３０：ＮＯ）、逆転制御部４６は電動機２４に指令を出し、圧送装置２３の逆転駆動を停止させる（Ｓ２５０）。
【００５７】
車両がキーオフ状態となったことを特定すると（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、逆転制御部４６は電動機２４に指令を出し、圧送装置２３を逆転駆動させる（Ｓ２６０）。このステップで、逆転制御部４６は、圧送装置２３の回転速度Ｎｑが予め設定された固定回転速度Ｎｙを維持ｉするように電動機２４に指令を出す。これにより、外気Ａ２の流れに関して圧送装置２３よりも上流側の逆循環流路２５には、一定の流量の外気Ａ２の流れが生じる。
【００５８】
次いで、各種センサ類３０〜３６がパラメータを取得する（Ｓ２７０）。ここでいうパラメータとは、学習対象となるセンサが検出したパラメータである。このステップＳ２７０は、圧送装置２３の回転速度Ｎｑが固定回転速度Ｎｙに維持された状態で行われることが好ましい。そこで、ディレイタイマにより、圧送装置２３が逆転駆動してから各種センサ類３０〜３６がパラメータを取得するまでの間に所定の時間が経過するように構成することが好ましい。
【００５９】
次いで、学習値演算部４７が学習対象のセンサに対して学習を行う（Ｓ２８０）。ここでいう学習とは、学習対象のセンサのそれぞれの学習値を算出し、算出した学習値に基づいてそのセンサを調整することである。次いで、学習値演算部４７における学習が完了すると、逆転制御部４６は電動機２４に指令を出し、圧送装置２３の逆転駆動を停止させる（Ｓ２９０）。
【００６０】
上記のフロー図におけるステップＳ２６０〜Ｓ２８０の詳細について説明する。
【００６１】
図８に例示するように、圧送装置２３の回転速度Ｎｑと逆循環流路２５を流れる外気Ａ２の流量とは正の相関であり、回転速度Ｎｑの絶対値が速くなるほど流量が多くなる。図８において、一点鎖線は第一流量センサ３２が検出した流量Ｑ１を示し、点線は第二流量センサ３３が検出した流量Ｑ２を示す。
【００６２】
圧送装置２３の回転速度Ｎｑが固定回転速度Ｎｙに維持されると、逆循環流路２５を流れる外気Ａ２の流量は一定の逆循環量Ｑｙに維持される。従って、第一流量センサ３２が検出した流量Ｑ１と逆循環量Ｑｙとの差分が第一流量センサ３２の学習値となり、第二流量センサ３３が検出した流量Ｑ１と逆循環量Ｑｙとの差分が第二流量センサ３３の学習値となる。
【００６３】
このように、学習値演算部４７は、図８に例示する関係図を用いて、第一流量センサ３２および第二流量センサ３３の学習値を算出して調整することが好ましく、その学習値は圧送装置２３が固定回転速度Ｎｙで逆転駆動したときの逆循環流路２５を流れる外気Ａ２の流量を基準とすることがより好ましい。なお、図８に例示する関係図は予め実験や試験により作成されて、制御装置４０の内部記憶装置に記憶され、適宜読み出される。
【００６４】
以上のように、本開示の排気再循環システム２０によれば、内燃機関１０の停止時に圧送装置２３を逆転駆動して、吸気通路１４の入口から再循環通路２１を経由して排気通路１３の出口に至るまでの逆循環流路２５に外気Ａ２の流れを生じさせることができる。
【００６５】
排気再循環システム２０は、内燃機関１０の運転時に再循環通路２１に配置された冷却装置２２で水分を多く含む再循環ガスＧ２を冷却する。それ故、冷却装置２２の内部には水分が多く付着することになる。これに関して、本開示の排気再循環システム２０によれば、内燃機関１０の停止時に圧送装置２３を逆転駆動することで、再循環通路２１に流れを生じさせることに加えて、排気通路１３に残留する排気Ｇ１よりも含有される水分が少ない外気Ａ２を冷却装置２２の内部に向けて圧送させることができる。これにより、圧送される外気Ａ２により冷却装置２２の内部に付着している水分を飛ばして、冷却装置２２の内部を乾燥させるには有利になり、冷却装置２２の内部の結露を除去することができる。
【００６６】
排気再循環システム２０は、内燃機関１０の運転時に吸気流量Ｑｉに対する再循環ガスＧ２の循環量Ｑｇの割合Ｒｇを燃費効率が高くかつ窒素酸化物の生成が抑制される割合に保つ必要がある。それ故、割合Ｒｇを高精度に検出する必要がある。これに関して、本開示の排気再循環システム２０は、内燃機関１０の停止時に圧送装置２３を逆転駆動することで再循環通路２１に流れを生じさせることに加えて、逆循環流路２５の入口および出口が外部に連通して外気Ａ２の流れを遮断することがない。それ故、外気Ａ２を一定の流量で任意の期間に渡って流すことができる。これにより、外気Ａ２の流れに関して圧送装置２３よりも上流側の逆循環流路２５に生じさせた外気Ａ２の一定の流量の流れを利用して第一流量センサ３２および第二流量センサ３３の学習値を高精度に調整することができる。
【００６７】
この実施形態で、学習対象のセンサとして第一流量センサ３２および第二流量センサ３３を調整する構成を例示したが、学習対象のセンサは流量センサに限定されない。例えば、外気Ａ２における成分に基づいて酸素センサや二酸化炭素センサを調整することもできる。また、固定回転速度Ｎｙが目標回転速度Ｎｘ以上の回転速度に設定されることが望ましい。これにより、車両がキーオフ状態になったときに、学習値の調節と冷却装置２２の内部の乾燥とを同時に行うことができる。
【００６８】
図９および図１０に例示するように、第二実施形態の排気再循環システム２０は、第一実施形態に対して再循環通路２１の接続位置と冷却装置２２を省いた点が異なる。
【００６９】
再循環通路２１は、排気Ｇ１の流れに関して排気浄化装置１５よりも下流側の排気通路１３から分岐して吸気Ａ１の流れに関してターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ｂよりも上流側の吸気通路１４に合流する通路である。
【００７０】
再循環通路２１が第一実施形態に比して排気Ｇ１の流れに関して下流側に配置されることで、排気通路１３から再循環通路２１に流入する排気Ｇ１はタービン１６ａを駆動するとともに排気浄化装置１５で浄化されたものになる。よって、この実施形態の再循環通路２１に流入する排気Ｇ１の排気圧力は第一実施形態のものに比して小さくなるが、圧送装置２３を備えることで、再循環ガスＧ２を強制的に吸気通路１４に循環させることができ、割合Ｒｇを燃費効率が高くかつ窒素酸化物の生成が抑制される割合に保つことができる。
【００７１】
また、内燃機関１０の停止時にタービン１６ａやコンプレッサ１６ｂを迂回させる必要がなく、外気Ａ２を逆循環流路２５に逆循環させることができ、第一流量センサ３２および第二流量センサ３３の学習値を高精度に調整することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０  内燃機関
１１  気筒
１３  排気通路
１４  吸気通路
２０  排気再循環システム
２１  再循環通路
２２  冷却装置
２３  圧送装置
２５  逆循環流路
Ａ２  外気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020165372.tif 000009
【図８】
2020165372.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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