(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスの応答性遅れを認識し得る内燃機関のＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気通路５から給気通路３へＥＧＲガスを戻すようにＥＧＲ手段１５を備えた内燃機関のＥＧＲ装置であって、エンジン回転数とエンジン負荷により目標ＥＧＲ率を決定すると共に、エンジン１への吸入空気量とシリンダ吸入ガス量により推定ＥＧＲ率を算出し、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差からＥＧＲガスの応答性遅れを検出するように構成する。【選択図】図１
2010138787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路から給気通路へＥＧＲガスを戻すようにＥＧＲ手段を備えた内燃機関のＥＧＲ装置であって、
エンジン回転数とエンジン負荷により目標ＥＧＲ率を決定すると共に、エンジンへの吸入空気量とシリンダ吸入ガス量により推定ＥＧＲ率を算出し、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差からＥＧＲガスの応答性遅れを検出するように構成したことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より大きく、且つ前記差が基準値より大きい状態が判定基準時間以上である場合に、ＥＧＲガスの応答性遅れがあると判断するように構成した請求項１記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項３】
目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より大きくなった場合に判定カウントを開始し、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より小さくなった場合に判定カウントを終了し、判定カウントのカウント数を判定基準時間と比較するように構成した請求項１または２記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項４】
推定ＥＧＲ率は、ＥＧＲ率＝（シリンダ吸入ガス量−吸入空気量）×１００／シリンダ吸入ガス量で算出され、
シリンダ吸入ガス量は、シリンダ吸入ガス量＝体積効率×（エンジン回転数／１２０）×排気量×密度で算出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲガスを供給してＮＯｘの発生を効果的に低減するようにした内燃機関のＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関において、排気ガスの一部（以下「ＥＧＲガス」という）を給気系に還流して燃焼を緩慢にし、燃焼温度を下げることによりＮＯｘの低減を図るようにした排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）が広く用いられている。
【０００３】
図４は過給機付き内燃機関の一例を示したもので、この内燃機関は、エンジン１のインテークマニホールド２に接続された給気通路３及びイクゾーストマニホールド４に接続された排気通路５を有している。前記排気通路５には排気ガス６により駆動されるタービン７を備えると共に、記給気通路３には該タービン７によって圧縮空気９を生成する圧縮機８を設け、タービン７及び圧縮機８によりターボチャージャからなる過給機１０を構成し、過給機１０の圧縮機８で圧縮した圧縮空気９を前記給気通路３に供給するようにしている。図４中、符号１１はエアクリーナ、１２はインタークーラ、１３はエンジン１の気筒、１４は燃料噴射装置である。
【０００４】
前記給気通路３と排気通路５との間にはＥＧＲ手段１５が設けられている。図４のＥＧＲ手段１５は、インテークマニホールド２と前記イクゾーストマニホールド４との間をＥＧＲ配管１６によって接続しており、該ＥＧＲ配管１６には、ＥＧＲクーラ１７が備えられると共に、アクチュエータ１８により開閉するＥＧＲバルブ１９が設けられている。
【０００５】
図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ（負荷センサ）２０が備えられていると共に、エンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ２１が装備されており、これらアクセルセンサ２０及び回転センサ２１からのアクセル開度信号２０ａ及び回転数信号２１ａが、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２２に対し入力されるようになっている。
【０００６】
一方、制御装置２２においては、ＥＧＲバルブ１９のアクチュエータ１８に対し開度を指令する開度指令信号１８ａが出力されるようになっている。また各気筒１３に燃料を噴射する燃料噴射装置１４に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号１４ａが出力されるようになっている。
【０００７】
エンジン１の運転時には、アクセル開度信号２０ａ及び回転数信号２１ａに基づいて制御装置２２からＥＧＲバルブ１９を制御し、ＥＧＲバルブ１９の開度をエンジン１の運転状態に応じた位置に保持し、これによりＥＧＲガスが給気通路３に再循環されて排気ガスのＮＯｘ低減が図られている。
【０００８】
ここで制御装置２２はエンジン１の回転数等に基づいて目標ＥＧＲ率を決定し、当該目標ＥＧＲ率に沿うようにＥＧＲバルブ１９等を制御しており、また近年、ＥＧＲバルブの不具合によるＥＧＲ手段の故障を診断するものが存在している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１４１１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、制御装置２２が目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲバルブ１９のアクチュエータ１８に開度指令信号１８ａを出した際に、ＥＧＲバルブ１９の固着等によりＥＧＲバルブ１９がゆっくり開閉する場合にはＥＧＲガスの応答性遅れが生じる一方で、ＥＧＲバルブ１９の目標開度への到達に基づいて正常と判断されるため、ＥＧＲガスの応答性遅れを認識することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲガスの応答性遅れを認識し得る内燃機関のＥＧＲ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、エンジンの排気通路から給気通路へＥＧＲガスを戻すようにＥＧＲ手段を備えた内燃機関のＥＧＲ装置であって、
エンジン回転数とエンジン負荷により目標ＥＧＲ率を決定すると共に、エンジンへの吸入空気量とシリンダ吸入ガス量により推定ＥＧＲ率を算出し、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差からＥＧＲガスの応答性遅れを検出するように構成したことを特徴とを特徴とするものである。
【００１２】
本発明において、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より大きく、且つ前記差が基準値より大きい状態が判定基準時間以上である場合に、ＥＧＲガスの応答性遅れがあると判断するように構成することが好ましい。
【００１３】
本発明において、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より大きくなった場合に判定カウントを開始し、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より小さくなった場合に判定カウントを終了し、判定カウントのカウント数を判定基準時間と比較するように構成することが好ましい。
【００１４】
本発明において、推定ＥＧＲ率は、ＥＧＲ率＝（シリンダ吸入ガス量−吸入空気量）×１００／シリンダ吸入ガス量で算出され、
シリンダ吸入ガス量は、シリンダ吸入ガス量＝体積効率×（エンジン回転数／１２０）×排気量×密度で算出されることが好ましい。
【００１５】
而して、エンジン回転数とエンジン負荷に基づいて目標ＥＧＲ率を決定すると共に、エンジンへの吸入空気量とシリンダ吸入ガス量に基づいて推定ＥＧＲ率を算出し、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差からＥＧＲガスの応答性遅れを検出するので、従来認識することができなかった応答性遅れを認識することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
上記した本発明の内燃機関のＥＧＲ装置によれば、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差からＥＧＲガスの応答性遅れを検出するので、ＥＧＲバルブがゆっくり開閉して目標開度へ到達するような場合であっても、適切にＥＧＲガスの応答性遅れを認識することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１〜図３は本発明を実施する形態例を示すものであり、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００１９】
実施の形態例に示す内燃機関のＥＧＲ装置は、エンジン１の排気通路５から給気通路３へＥＧＲガスを戻すように給気通路３と排気通路５との間にＥＧＲ手段１５が設けられている。ＥＧＲ手段１５は、給気通路３がインテークマニホールド２とイクゾーストマニホールド４との間をＥＧＲ配管１６によって接続しており、ＥＧＲ手段１５のＥＧＲ配管１６には、ＥＧＲクーラ１７が備えられると共に、アクチュエータ１８により開閉するＥＧＲバルブ１９が設けられている。
【００２０】
圧縮機８の上流側には、エンジン１への吸入空気量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＭ）２３が備えられている。また給気通路３のインタークーラ１２の下流側からＥＧＲ配管１６の出口部１６ａまでの間には、ブースト圧を検出するブースト圧センサ２４が設けられていると共に、給気通路３でＥＧＲ配管１６の出口部１６ａからインテークマニホールド２までの間には、インテークマニホールド２の温度を検出するインテークマニホールド温度センサ２５が備えられている。ここで、ブースト圧センサ２４はインタークーラ１２の近傍に配置されていると共に、インテークマニホールド温度センサ２５は、インテークマニホールド２の近傍に配置されている。またエンジン１には、冷却水の温度を検出する水温センサ２６が装備されている。
【００２１】
また図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ（負荷センサ）２０が備えられていると共に、エンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ２１が装備されている。
【００２２】
更に、エアフローセンサ２３からの吸入空気量信号２３ａ、ブースト圧センサ２４からのブースト圧信号２４ａ、インテークマニホールド温度センサ２５からのインテークマニホールド温度信号２５ａ、水温センサ２６からの冷却水温度信号２６ａ、及びアクセルセンサ２０及び回転センサ２１からのアクセル開度信号２０ａ及び回転数信号２１ａが、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２７に対し入力されるようになっている。
【００２３】
一方、制御装置２７においては、入力された信号からＥＧＲバルブ１９のアクチュエータ１８に対し開度を指令する開度指令信号１８ａが出力されると共に、故障ランプ等の表示手段２８に表示信号２８ａが出力されるようになっている。また各気筒１３に燃料を噴射する燃料噴射装置１４に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号１４ａが出力されるようになっている。更に制御装置２７には、大気圧を検出する大気圧センサ２９を備え、大気圧センサ２９からの大気圧信号（図示せず）が入力されるようになっている。
【００２４】
また制御装置２７は、入力された信号に基づいて目標ＥＧＲ率を決定すると共に推定ＥＧＲ率を算出するようになっており、更に図２に示すフローの如く制御するように設定されている。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態例の作用を説明する。
【００２６】
ＮＯｘの発生を低減する際には、エンジン１の運転域におけるアクセル開度信号２０ａ及び回転数信号２１ａ等に基づいて制御装置２７がＥＧＲバルブ１９のアクチュエータ１８に開度指令信号１８ａを出し、ＥＧＲ配管１６の開度を調整して排気Ｇの一部をイクゾーストマニホールド４からＥＧＲ配管１６を介してインテークマニホールド２へ流入させ、気筒１３内の燃焼温度の低下を図ってＮＯｘの発生を低減する。
【００２７】
また制御装置２７は、エンジンスタートに伴い、図２の手順に従ってＥＧＲガスの応答性遅れの有無を検出する。
【００２８】
具体的には、検出前の前提条件としてＥＧＲの開度偏差を求めて開度偏差が所定値を超えているか否かを判断し（ステップＳ１）、ＥＧＲバルブ１９の変化の状態を確認する。開度偏差が所定値を超えていない場合（ステップＳ１のＮＯ）には、ＥＧＲ手段１５等の異常がないとしてシステム確認不要の段階へ移行し、ＥＧＲガスの応答性遅れの有無を確認することなく終了する（ステップＳ２）。一方、開度偏差が所定値を超えている場合（ステップＳ１のＹＥＳ）には、システム確認の段階へ移行し、ＥＧＲガスの応答性遅れの有無を確認する（ステップＳ３）。
【００２９】
ＥＧＲガスの応答性遅れの有無を確認する段階（ステップＳ３）へ移行した後には、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差の絶対値を差として求め、差が基準値（所定値）を超えているか否かを判断する（ステップＳ４）。
【００３０】
ここで目標ＥＧＲ率は、回転数信号（エンジン回転数）２１ａとアクセル開度信号（エンジン負荷）２０ａによりマップ処理等に基づいて決定されると共に水温センサ２６からの冷却水温度信号２６ａ、及び大気圧センサ２９からの大気圧信号により環境補正される。
【００３１】
同時に推定ＥＧＲ率は、エンジン１への吸入空気量とシリンダ吸入ガス量により、
ＥＧＲ率＝（シリンダ吸入ガス量−吸入空気量）×１００／シリンダ吸入ガス量、
で算出される。
また吸入空気量は、エアフローセンサ２３の吸入空気量信号（吸入空気量）２３ａから取得されると共に、
またシリンダ吸入ガス量は、
シリンダ吸入ガス量＝体積効率ηｖ×（エンジン回転数／１２０）×排気量×密度ρ
で算出される。
更に体積効率ηｖはブースト圧センサ２４からのブースト圧信号（ブースト圧）２４ａの関数処理で取得される。また（エンジン回転数／１２０）×排気量は、一秒当たりの吸入ガス量として、回転センサ２１からの回転数信号（エンジン回転数）２１ａ、及びエンジン１で排出される排気量から取得される。更に密度ρは、インテークマニホールド温度センサ２５のインテークマニホールド温度信号（インテークマニホールド温度）２５ａと、ブースト圧センサ２４のブースト圧信号（ブースト圧）２４ａとの関数処理で取得される。ここで差と比較する基準値は、ＥＧＲバルブ１９の開度や他の処理条件を基準に設定されている。
【００３２】
そして差と基準値を比較して差が基準値よりも小さい場合（ステップＳ４のＮＯ）には、システム正常の段階へ移行し、ＥＧＲガスの応答性遅れが存在する可能性がないとして終了する（ステップＳ５）。一方、差と基準値を比較して差が基準値よりも大きい場合（ステップＳ４のＹＥＳ）には、ＥＧＲガスの応答性遅れが存在する可能性があるとして次の段階へ移行する。
【００３３】
次の段階では、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より大きくなった時点（図３のグラフではａ）を開始点として判定カウントを開始し（ステップＳ６）、その後、差が基準値（所定値）以下になったことを検出し、差が基準値（所定値）以下に移行した時点（図３のグラフではｂ）を終了点として判定カウントを終了する（ステップＳ７）。ここで差が所定時間を経ても基準値以下にならない場合には、ＥＧＲガスの応答性遅れでなく、他の故障や異常がある判断して処理を終了するようにしても良い。
【００３４】
判定カウントを終了した後には、開始時から終了時までの判定カウントのカウント数Δｔを求めて判定基準時間（所定値）と比較し、判定カウントのカウント数Δｔが判定基準時間（所定値）を超えているか否かを判断する（ステップＳ８）。
【００３５】
カウント数Δｔが判定基準時間（所定値）を超えていない場合（ステップＳ８のＮＯ）には、システム正常の段階へ移行し、ＥＧＲガスの応答性遅れが存在しないとして終了する（ステップＳ５）。一方、判定カウント数Δｔが判定基準時間（所定値）を超えている場合（ステップＳ８のＹＥＳ）には、システム異常の段階へ移行し、ＥＧＲガスの応答性遅れが存在すると判断する（ステップＳ９）。
【００３６】
システム異常の段階へ移行した際（ステップＳ９）には、制御装置２７が故障ランプ等の表示手段２８に表示信号２８ａを出力し、表示手段２８に点灯等の表示をして異常がある旨を知らせる。
【００３７】
而して、このように実施の形態例によれば、ＥＧＲバルブ１９がゆっくり開閉して目標開度へ到達するような状態によりＥＧＲガスの応答性遅れがある場合であっても、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差からＥＧＲガスの応答性遅れを検出し、ＥＧＲガスの応答性遅れを適切に認識することができる。
【００３８】
実施の形態例において、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より大きく、且つ前記差が基準値より大きい状態が判定基準時間以上である場合に、ＥＧＲガスの応答性遅れがあると判断するように構成すると、差及び判定基準時間を介してＥＧＲガスの応答性遅れを適確に判別するので、ＥＧＲガスの応答性遅れを好適に認識することができる。
【００３９】
実施の形態例において、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より大きくなった場合に判定カウントを開始し、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差が基準値より小さくなった場合に判定カウントを終了し、判定カウントのカウント数Δｔを判定基準時間と比較するように構成すると、判定カウントのカウント数Δｔを介してＥＧＲガスの応答性遅れを適確に判別するので、ＥＧＲガスの応答性遅れを好適に認識することができる。
【００４０】
実施の形態例において、推定ＥＧＲ率は、ＥＧＲ率＝（シリンダ吸入ガス量−吸入空気量）×１００／シリンダ吸入ガス量で算出され、
シリンダ吸入ガス量は、シリンダ吸入ガス量＝体積効率ηｖ×（エンジン回転数／１２０）×排気量×密度ρで算出されると、他のデータを介してＥＧＲガスの応答性遅れを一層適確に判別するので、ＥＧＲガスの応答性遅れを最適に認識することができる。
【００４１】
尚、本発明の内燃機関のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ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変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を実施する形態例を示す全体概略図である。
【図２】本発明の実施の形態例で処理を示すフロー図である。
【図３】ＥＧＲの応答性遅れの判断を概念的に示すグラフである。
【図４】従来の内燃機関のＥＧＲ装置を示す全体概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  エンジン
３  給気通路
５  排気通路
１５  ＥＧＲ手段
Δｔ  カウント数
ηｖ  体積効率
ρ  密度
【図１】
2010138787.tif 000003
【図２】
2010138787.tif 000004
【図３】
2010138787.tif 000005
【図４】
2010138787.tif 000006