(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、吸気の逆流を低減し、新気量検知手段の誤検知を防止すると共に新気量検知手段に低圧ＥＧＲガスに含有される異物が付着することを回避する技術を提供する。【解決手段】エアフローメータの配置位置の吸気通路において吸気の圧力が許容値αを超えて発生する条件が成立する場合（Ｓ１０３−Ｙｅｓ）に、スロットル弁の開度を閉じ側に制御すると共にノズル間隔が狭くなるように可変ノズルを回動制御する（Ｓ１０４）。そして、低圧ＥＧＲガスを還流中の場合（Ｓ１０５−Ｙｅｓ）には、低圧ＥＧＲ弁の開度を閉じ側に制御する（Ｓ１０６）。【選択図】図４
2010127238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に配置され、前記内燃機関に吸入される新気の量を検知する新気量検知手段と、
前記新気量検知手段よりも下流の前記吸気通路に配置され、前記吸気通路を流通する吸気の量を調節する吸気絞り弁と、
前記内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記吸気絞り弁よりも下流の前記吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャであって、前記ターボチャージャ内に設けられ前記タービンへの排気の量を調節する可変ノズル機構を有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み当該低圧ＥＧＲガスを前記吸気絞り弁よりも下流且つ前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲ通路と、
前記新気量検知手段の配置位置の前記吸気通路において吸気の圧力が許容値を超えて発生する条件が成立する場合に、前記吸気絞り弁の開度を閉じ側に制御すると共に前記可変ノズル機構をノズル間隔が狭くなるように制御する吸気逆流低減制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ運転を伴う運転領域において、機関回転数にかかわらずスロットル弁の下流側の吸気圧を大気圧近傍の略一定の負圧に保持するように、スロットル弁の開度を調節する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これによると、吸気脈動等に起因する吸気の逆流を防いで、ＥＧＲ運転のための吸入空気量の検知精度を高めることができる。
【特許文献１】特開平１１−３６９５７号公報
【特許文献２】特開平１１−６２６７４号公報
【特許文献３】特開２００４−１９４５０号公報
【特許文献４】実開平７−２９４１９号公報
【特許文献５】実開平７−２６７２６号公報
【特許文献６】特開２００８−２６１２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、吸気通路には吸気を逆流させる吸気脈動が生じる場合がある。
【０００４】
このため、吸気脈動によりエアフローメータの配置位置の吸気通路における吸気の圧力が許容値を超えて発生すると、吸気の逆流が大きく生じ、エアフローメータが誤検知を行う等の弊害を及ぼす場合がある。
【０００５】
また、タービンよりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み当該低圧ＥＧＲガスをコンプレッサよりも上流の吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲ通路を備える場合がある。低圧ＥＧＲ通路はターボチャージャのコンプレッサよりも上流の吸気通路へ接続されるが、エアフローメータに低圧ＥＧＲガスの影響が及ばないようにエアフローメータの下流に低圧ＥＧＲ通路と吸気通路との接続部位を配置する。しかし、低圧ＥＧＲガスが吸気通路に還流された際に、吸気脈動によりエアフローメータの配置位置の吸気通路における吸気の圧力が許容値を超えて発生すると、低圧ＥＧＲガスも吸気通路を逆流し、低圧ＥＧＲガスがエアフローメータに到達する場合がある。ここで、低圧ＥＧＲガスは、排気であるため未燃焼の燃料やオイルミストあるいはＰＭなどの異物を含有する。したがって、低圧ＥＧＲガスがエアフローメータに到達すると、低圧ＥＧＲガスに含有される異物がエアフローメータに付着してしまい、エアフローメータを汚し、エアフローメータの検知精度を悪化させる等の弊害を及ぼす場合がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の制御装置において、吸気の逆流を低減し、新気量検知手段の誤検知を防止すると共に新気量検知手段に低圧ＥＧＲガスに含有される異物が付着することを回避する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の吸気通路に配置され、前記内燃機関に吸入される新気の量を検知する新気量検知手段と、
前記新気量検知手段よりも下流の前記吸気通路に配置され、前記吸気通路を流通する吸気の量を調節する吸気絞り弁と、
前記内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記吸気絞り弁よりも下流の前記吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャであって、前記ターボチャージャ内に設けられ前記タービンへの排気の量を調節する可変ノズル機構を有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の前記排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み当該低圧ＥＧＲガスを前記吸気絞り弁よりも下流且つ前記コンプレッサよりも上流の前記吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲ通路と、
前記新気量検知手段の配置位置の前記吸気通路において吸気の圧力が許容値を超えて発生する条件が成立する場合に、前記吸気絞り弁の開度を閉じ側に制御すると共に前記可変ノズル機構をノズル間隔が狭くなるように制御する吸気逆流低減制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置である。
【０００８】
新気量検知手段の配置位置の吸気通路における吸気の圧力の許容値とは、吸気の圧力が許容値を超える値であると、新気量検知手段で誤検知を行ってしまったり、低圧ＥＧＲガスが新気量検知手段に到達して低圧ＥＧＲガスに含有される異物が新気量検知手段に付着してしまい新気量検知手段を汚し新気量検知手段の検知精度を悪化させてしまったりする閾値である。
【０００９】
本発明では、新気量検知手段の配置位置の吸気通路において吸気の圧力が許容値を超えて発生する条件が成立する場合に、吸気絞り弁の開度を閉じ側に制御すると共に可変ノズル機構をノズル間隔が狭くなるように制御する。これによると、吸気量を確保しつつコンプレッサの回転数を増加して吸気脈動が低減され、新気量検知手段の配置位置の吸気通路における吸気の圧力が許容値を超えなくなる。よって、吸気の逆流が低減できる。したがって、新気量検知手段が誤検知を行うことを防止できる。また、低圧ＥＧＲガスが新気量検知手段に到達しなくなり、低圧ＥＧＲガスに含有される異物が新気量検知手段に付着してしまうことが回避でき、新気量検知手段を汚さず、新気量検知手段の検知精度を悪化させることがない。
【００１０】
前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路を流通する低圧ＥＧＲガスの量を調節する低圧ＥＧＲ弁を備え、前記吸気逆流低減制御手段は、前記吸気絞り弁を閉じ側に制御すると共に前記可変ノズル機構をノズル間隔が狭くなるように制御したときに、低圧ＥＧＲガスが前記低圧ＥＧＲ通路を流通している場合に、前記低圧ＥＧＲ弁の開度を閉じ側に制御するとよい。
【００１１】
吸気絞り弁の開度を閉じ側に制御すると共に可変ノズル機構をノズル間隔が狭くなるように制御することで、低圧ＥＧＲガスが増量されてしまう。本発明によると、低圧ＥＧＲ弁の開度を閉じ側に制御することで、低圧ＥＧＲガスが増量されないようにし、低圧ＥＧＲガスの量を一定のままに保持できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、内燃機関の制御装置において、吸気の逆流を低減でき、新気量検知手段の誤検知を防止できると共に新気量検知手段に低圧ＥＧＲガスに含有される異物が付着することを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１４】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の制御装置を適用する内燃機関及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。
【００１５】
図１に示す内燃機関１は、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒２を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。内燃機関１の各気筒２には、適宜の量及びタイミングで燃料を噴射する燃料噴射弁３が配置されている。内燃機関１には、吸気通路４及び排気通路５が接続されている。
【００１６】
内燃機関１に接続された吸気通路４の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ６のコンプレッサ６ａが配置されている。コンプレッサ６ａよりも上流の吸気通路４には、吸気通路４内を流通する新気の量に応じた信号を出力するエアフローメータ（ＡＦＭ）７が配置されている。エアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量（新気量）が測定される。エアフローメータ７が本発明の新気量検知手段に相当する。エアフローメータ７よりも下流且つコンプレッサ６ａよりも上流の吸気通路４には、吸気通路４内を流通する吸気の量を調節するスロットル弁８が配置されている。スロットル弁８は、電動アクチュエータにより開閉される。スロットル弁８が本発明の吸気絞り弁に相当する。コンプレッサ６ａよりも下流の吸気通路４には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ９が配置されている。これら吸気通路４及びそれに配置された機器が内燃機関１に吸気を取り入れるための吸気系を構成している。
【００１７】
一方、内燃機関１に接続された排気通路５の途中には、ターボチャージャ６のタービン６ｂが配置されている。タービン６ｂは排気通路５を流れる排気によって駆動され、コンプレッサ６ａは駆動されたタービン６ｂと共に回転して吸気通路４を流れる吸気を過給する。タービン６ｂを収容するタービン室にタービン６ｂの全周を囲むように複数の可変ノズル６ｃが設けられ、これらの可変ノズル６ｃをそれぞれ回動させることで、可変ノズル６ｃ間に形成されるノズル間隔を変化させている。可変ノズル６ｃを回動することによって、ノズル間隔を狭めると、排気流量の少ない内燃機関１の低機関回転数域での過給圧を高めることができる。一方、可変ノズル６ｃを回動することによって、ノズル間隔を広げると、排気流量の多い内燃機関１の高機関回転数域での過給圧を高めることができる。このようにノズル間隔を変化させる可変ノズル６ｃ及びこれを駆動するアクチュエータが可変ノズル機構を構成している。
【００１８】
タービン６ｂよりも下流の排気通路５には、排気浄化装置１０が配置されている。排気浄化装置１０は、酸化触媒と当該酸化触媒の後段に配置されたパティキュレートフィルタ（以下単にフィルタという）とを有して構成されている。フィルタには吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持される場合がある。これら排気通路５及びそれに配置された機器が内燃機関１から排気を排出させるための排気系を構成している。
【００１９】
内燃機関１には、排気通路５内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路４へ還流（再循環）させる高圧ＥＧＲ装置２０が備えられている。高圧ＥＧＲ装置２０は、高圧ＥＧＲ通路２１及び高圧ＥＧＲ弁２２を備えて構成される。高圧ＥＧＲ通路２１は、タービン６ｂよりも上流の排気通路５と、インタークーラ９よりも下流の吸気通路４と、を接続している。高圧ＥＧＲ通路２１を通って、排気が高圧で内燃機関１へ送り込まれる。高圧ＥＧＲ通路２１を流通して還流される排気が高圧ＥＧＲガスである。高圧ＥＧＲ弁２２は、高圧ＥＧＲ通路２１の通路断面積を調整することにより、高圧ＥＧＲ通路２１を流通する高圧ＥＧＲガスの量を調節する。高圧ＥＧＲ弁２２は、電動アクチュエータにより開閉される。
【００２０】
内燃機関１には、排気通路５内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路４へ還流（再循環）させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１及び低圧ＥＧＲ弁３２を備えて構成される。低圧ＥＧＲ通路３１は、排気浄化装置１０よりも下流の排気通路５と、コンプレッサ６ａよりも上流且つスロットル弁８よりも
下流の吸気通路４と、を接続している。低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で内燃機関１へ送り込まれる。低圧ＥＧＲ通路３１を流通して還流される排気が低圧ＥＧＲガスである。低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、低圧ＥＧＲ通路３１を流通する低圧ＥＧＲガスの量を調節する。低圧ＥＧＲ弁３２は、電動アクチュエータにより開閉される。
【００２１】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１１が併設されている。ＥＣＵ１１は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１１には、エアフローメータ７の他、クランクポジションセンサ１２及びアクセルポジションセンサ１３が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１１に入力される。一方、ＥＣＵ１１には、燃料噴射弁３、並びに、スロットル弁８、高圧ＥＧＲ弁２２、低圧ＥＧＲ弁３２、及び可変ノズル６ｃの各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１１によりこれらの機器が制御される。
【００２２】
ところで、吸気通路４には吸気を逆流させる吸気脈動が生じる場合がある。
【００２３】
このため、図２に示すように吸気脈動によりエアフローメータ７の配置位置の吸気通路４における吸気の圧力が許容値αを超えて発生すると、吸気の逆流が大きく生じ、エアフローメータ７が誤検知を行う等の弊害を及ぼす場合がある。
【００２４】
また、低圧ＥＧＲ通路３１はターボチャージャ６のコンプレッサ６ａよりも上流の吸気通路４へ接続されるが、エアフローメータ７に低圧ＥＧＲガスの影響が及ばないようにエアフローメータ７の下流に低圧ＥＧＲ通路３１と吸気通路４との接続部位を配置する。しかし、低圧ＥＧＲガスが吸気通路４に還流された際に、図２に示すように吸気脈動によりエアフローメータ７の配置位置の吸気通路４における吸気の圧力が許容値を超えて発生すると、低圧ＥＧＲガスも吸気通路４を逆流し、低圧ＥＧＲガスがエアフローメータ７に到達する場合がある。ここで、低圧ＥＧＲガスは、排気であるため未燃焼の燃料やオイルミストあるいはＰＭなどの異物を含有する。したがって、低圧ＥＧＲガスがエアフローメータ７に到達すると、低圧ＥＧＲガスに含有される異物がエアフローメータ７に付着してしまい、エアフローメータ７を汚し、エアフローメータ７の検知精度を悪化させる等の弊害を及ぼす場合がある。
【００２５】
そこで、本実施例では、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４において吸気の圧力が許容値αを超えて発生する条件が成立する場合に、スロットル弁８の開度を閉じ側に制御すると共にノズル間隔が狭くなるように可変ノズル６ｃを回動制御するようにした。
【００２６】
ここで、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４における吸気の圧力の許容値αとは、吸気の圧力が許容値αを超える値であると、吸気の逆流が大きく生じ、エアフローメータ７で誤検知を行ってしまったり、逆流する低圧ＥＧＲガスがエアフローメータ７に到達して低圧ＥＧＲガスに含有される異物がエアフローメータ７に付着してしまいエアフローメータ７を汚しエアフローメータ７の検知精度を悪化させてしまったりする閾値である。
【００２７】
エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４において吸気の圧力が許容値αを超えて発生する条件が成立する場合を具体的に判断する方法を以下に述べる。まず、クランクポジションセンサ１２の出力信号から算出される機関回転数Ｎｅと、燃料噴射弁３の燃料噴射量Ｑと、予め定められたマップと、から、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４における吸気脈動の圧力振幅△Ｐを求める。次に、エアフローメータ７が測定する新気量Ｇｎに基づき、エアフローメータ７よりも上流の吸気通路４におけるエアクリーナの圧力損
失Ｐ１を求める。そして、圧力振幅△Ｐ／２−圧力損失Ｐ１＞許容値αが成立する場合に、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４において吸気の圧力が許容値αを超えて発生する条件が成立すると判断する。
【００２８】
また、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４において吸気の圧力が許容値αを超えて発生する条件が成立する場合に、スロットル弁８の開度を閉じ側に制御する際のスロットル弁８の閉じ開度量及びノズル間隔を狭くする可変ノズル６ｃの回動量は、予め定められた一定量に設定されてもよいし、「圧力振幅△Ｐ／２−圧力損失Ｐ１」の量が大きくなる程大きくなる量に設定されてもよい。
【００２９】
本実施例によると、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４において吸気の圧力が許容値αを超えて発生する条件が成立する場合に、上記制御が実施され、吸気量を確保しつつコンプレッサ６ａの回転数を増加し、図３に示すように吸気脈動が低減され、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４における吸気の圧力が許容値αを超えなくなる。よって、吸気の逆流が低減できる。したがって、吸気の圧力が許容値αを超えることに起因してエアフローメータ７が誤検知を行うことを防止できる。また、低圧ＥＧＲガスを還流させている場合でも吸気の圧力が許容値αを超えないので、低圧ＥＧＲガスがエアフローメータ７に到達しなくなり、低圧ＥＧＲガスに含有される異物がエアフローメータ７に付着してしまうことが回避でき、エアフローメータ７を汚さず、エアフローメータ７の検知精度を悪化させることがない。
【００３０】
ここで、本実施例では、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４において吸気の圧力が許容値αを超えて発生する条件が成立して、スロットル弁８を閉じ側に制御すると共にノズル間隔が狭くなるように可変ノズル６ｃを回動制御したときに、低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ通路３１を流通している場合に、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側に制御するようにした。
【００３１】
スロットル弁８を閉じ側に制御すると共にノズル間隔が狭くなるように可変ノズル６ｃを回動制御することで、エアフローメータ７よりも上流の吸気通路４におけるエアクリーナの圧力損失Ｐ１が低下し、このままだと低圧ＥＧＲガスが増量されてしまう。よって、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側に制御することで、低圧ＥＧＲガスが増量されないようにし、低圧ＥＧＲガスの量を一定のままに保持できる。なお、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側に制御する際の低圧ＥＧＲ弁３２の閉じ開度量は、スロットル弁８の開度を閉じ側に制御する際のスロットル弁８の閉じ開度量及びノズル間隔を狭くする可変ノズル６ｃの回動量に応じて増量される低圧ＥＧＲガス分を減量できる量に設定される。
【００３２】
次に、本実施例による吸気逆流低減制御ルーチンについて説明する。図４は、本実施例による吸気逆流低減制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１１が本発明の吸気逆流低減制御手段に相当する。
【００３３】
ステップＳ１０１では、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４における吸気脈動の圧力振幅△Ｐを算出する。圧力振幅△Ｐは、クランクポジションセンサ１２の出力信号から算出される機関回転数Ｎｅと、燃料噴射弁３の燃料噴射量Ｑとを、予め定められたマップに取り込み算出される。
【００３４】
ステップＳ１０２では、エアフローメータ７よりも上流の吸気通路４におけるエアクリーナの圧力損失Ｐ１を算出する。圧力損失Ｐ１は、エアフローメータ７が測定する新気量Ｇｎに基づき算出される。
【００３５】
ステップＳ１０３では、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４において吸気の逆流が許容値αを超えて発生する条件が成立するか否かを判別する。具体的には、圧力振幅△Ｐ／２−圧力損失Ｐ１＞許容値αが成立するか否かを判別する。
【００３６】
ステップＳ１０３において、条件不成立として否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ１０３において、条件成立として肯定判定された場合には、ステップＳ１０４へ移行する。
【００３７】
ステップＳ１０４では、スロットル弁８の開度を閉じ側に制御すると共にノズル間隔が狭くなるように可変ノズル６ｃを回動制御する。これにより、吸気量を確保しつつコンプレッサ６ａの回転数を増加して吸気脈動が低減され、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４における吸気の圧力が許容値αを超えなくなる。
【００３８】
ステップＳ１０５では、低圧ＥＧＲガスが還流中か否かを判別する。具体的には、低圧ＥＧＲ弁３２が開弁しているか否かで判断する。
【００３９】
ステップＳ１０５において、条件不成立として否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。また、ステップＳ１０５において、条件成立として肯定判定された場合には、ステップＳ１０６へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１０６では、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側に制御する。これにより、低圧ＥＧＲガスが増量されないようにし、低圧ＥＧＲガスの量を一定のままに保持できる。
【００４１】
以上説明した吸気逆流低減制御ルーチンによれば、吸気脈動を低減でき、エアフローメータ７の配置位置の吸気通路４における吸気の圧力が許容値αを超えなくなる。よって、吸気の逆流を低減できる。
【００４２】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１に係る内燃機関とその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るエアフローメータ（ＡＦＭ）の配置位置の吸気通路における吸気の圧力が許容値αを超える状態を示す図である。
【図３】実施例１に係るエアフローメータ（ＡＦＭ）の配置位置の吸気通路における吸気の圧力が許容値αを超えない状態を示す図である。
【図４】実施例１に係る吸気逆流低減制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１     内燃機関
２     気筒
３     燃料噴射弁
４     吸気通路
５     排気通路
６     ターボチャージャ
６ａ   コンプレッサ
６ｂ   タービン
６ｃ   可変ノズル
７     エアフローメータ
８     スロットル弁
１１   ＥＣＵ
１２   クランクポジションセンサ
３０   低圧ＥＧＲ装置
３１   低圧ＥＧＲ通路
３２   低圧ＥＧＲ弁
【図１】
2010127238.tif 000003
【図２】
2010127238.tif 000004
【図３】
2010127238.tif 000005
【図４】
2010127238.tif 000006