(57)【要約】【課題】排気ガス還流通路に発生した詰り検出精度を高くすることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、所定のタイミングにてＥＧＲバルブ４３を開閉して排気ガス還流通路部の詰り検出を開始（Ｐ１）するとともに、スロットルバルブ２５の開度を詰り検出開始直前に比べて増加させ、ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との圧力検出部で検出した内圧の変化量ΔＧＮに基づいて排気ガス還流通路部の詰り量を検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路部に排出する排気ガスの一部を吸気通路部に還流するようにした内燃機関の制御装置であって、
前記吸気通路部に配置されて前記吸気通路部を流れる吸気量を増減するスロットルバルブと、
前記排気通路部と前記吸気通路部の前記スロットルバルブよりも下流側部分とを連通する排気ガス還流通路部と、
前記排気ガス還流通路部に配置されて前記排気通路部から前記吸気通路部に還流される排気ガス量を制御するＥＧＲバルブと、
前記吸気通路部と前記排気ガス還流通路部との接続部よりも下流側の前記吸気通路部の内圧を検出する圧力検出部と、
前記ＥＧＲバルブを制御し還流ガス流量を増減させ、還流ガス流量を増加させた場合と、減少させた場合との前記圧力検出部で検出された内圧の変化量に基づいて前記排気ガス還流通路部の詰り量を検出する詰り検出部と、
を備え、
前記詰り検出部は、所定のタイミングにて前記ＥＧＲバルブを制御し還流ガス流量を増減させて前記排気ガス還流通路部の詰り検出を開始するとともに、前記スロットルバルブの開度を詰り検出開始直前に比べて増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置
【請求項２】
前記詰り検出部は、前記ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との前記圧力検出部で検出された内圧の変化量に基づいて前記排気ガス還流通路部の詰り量を検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記詰り検出部は、前記詰り検出を開始してから所定時間経過後に、前記スロットルバルブの開度の増加分を元に戻すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記詰り検出部は、前記詰り検出を開始して前記ＥＧＲバルブを開いている期間だけ前記スロットルバルブの開度を前記詰り検出の開始直前に比べて増加させることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記詰り検出部は、前記排気通路部から前記吸気通路部へと排気ガスを還流するための前記ＥＧＲバルブの開閉制御とは独立して、前記内燃機関の機関回転数が所定回転数以下に達した時を前記所定のタイミングとして、前記詰り検出を開始することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の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】
従来、自動車等に搭載される内燃機関（以下、「エンジン」ともいう）には、燃焼室から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減するために、排気ガス還流装置（以下、「ＥＧＲ装置」ともいう）を設けたものがある。
【０００３】
このようなＥＧＲ装置にあっては、ＥＧＲ通路の詰り量が許容値よりも大きくなった場合、例えば、排気がＢＯＤ（Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）規制値を超えるほど詰り量が多くなった場合、ＭＩＬ（Ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  Ｌａｍｐ）点灯等により警告を出力してＥＧＲ装置の交換を促すようにした内燃機関の制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０３１７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、近年のＥＧＲ通路の詰り検出、例えば、欧州ＯＢＤ法規にて義務化されているＥＧＲ通路の詰り検出では、完全故障検出ではないため、より検出精度の高い内燃機関の制御装置が望まれている。
【０００６】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、従来のものより排気ガス還流通路に発生した詰り検出精度を高くすることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の排気通路部に排出する排気ガスの一部を吸気通路部に還流するようにした内燃機関の制御装置であって、前記吸気通路部に配置されて前記吸気通路部を流れる吸気量を増減するスロットルバルブと、前記排気通路部と前記吸気通路部の前記スロットルバルブよりも下流側部分とを連通する排気ガス還流通路部と、前記排気ガス還流通路部に配置されて前記排気通路部から前記吸気通路部に還流される排気ガス量を制御するＥＧＲバルブと、前記吸気通路部と前記排気ガス還流通路部との接続部よりも下流側の前記吸気通路部の内圧を検出する圧力検出部と、前記ＥＧＲバルブを制御し還流ガス流量を増減させ、還流ガス流量を増加させた場合と、減少させた場合との前記圧力検出部で検出された内圧の変化量に基づいて前記排気ガス還流通路部の詰り量を検出する詰り検出部と、を備え、前記詰り検出部は、所定のタイミングにて前記ＥＧＲバルブを制御し還流ガス流量を増減させて前記排気ガス還流通路部の詰り検出を開始するとともに、前記スロットルバルブの開度を詰り検出開始直前に比べて増加させるよう構成する。
【０００８】
この構成により、所定のタイミングにて還流ガス流量を増減させて排気ガス還流通路部の詰り検出を開始した際には、スロットルバルブの開度を開放方向に増加させることができる。したがって、その増加させた分だけ排気ガス還流通路に発生した詰り検出値がより顕著に表れるので、従来のものより排気ガス還流通路に発生した詰り検出精度を高くすることができる。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、前記詰り検出部は、前記ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との前記圧力検出部で検出された内圧の変化量に基づいて前記排気ガス還流通路部の詰り量を検出するよう構成する。
【００１０】
この構成により、所定のタイミングにてＥＧＲバルブの開閉時の内圧変化量に基づいて排気ガス還流通路部の詰り検出を開始した際には、スロットルバルブの開度を開放方向に増加させることができる。したがって、その増加させた分だけ排気ガス還流通路に発生した詰り検出値がより顕著に表れるので、従来のものより排気ガス還流通路に発生した詰り検出精度を高くすることができる。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記（１）又は（２）に記載の内燃機関の制御装置において、（３）前記詰り検出部は、前記詰り検出を開始してから所定時間経過後に、前記スロットルバルブの開度の増加分を元に戻すよう構成する。
【００１２】
この構成により、スロットルバルブを開放して詰り検出を開始している際の吸気量の変化に伴うインバランス状態を短期間とすることができる。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記（３）に記載の内燃機関の制御装置において、（４）前記詰り検出部は、前記詰り検出を開始して前記ＥＧＲバルブを開いている期間だけ前記スロットルバルブの開度を前記詰り検出の開始直前に比べて増加させるよう構成する。
【００１４】
この構成により、詰り検出時における各バルブ間の開閉タイミングを同期させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記（１）〜（４）に記載の内燃機関の制御装置において、（５）前記詰り検出部は、前記排気通路部から前記吸気通路部へと排気ガスを還流するための前記ＥＧＲバルブの開閉制御とは独立して、前記内燃機関の機関回転数が所定回転数以下に達した時を前記所定のタイミングとして、前記詰り検出を開始するよう構成する。
【００１６】
この構成により、詰り検出開始の所定のタイミングを内燃機関の作動に悪影響を与え難いタイミングで実行することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、排気ガス還流通路に発生した詰り検出精度を高くすることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置における規制値（縦軸）とＥＧＲ最大流量制限（≒ＥＧＲ通路詰りを再現）の関係を評価した結果のグラフ図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置における各バルブの開閉タイミングとΔＧＮ値との関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置におけるスロットルバルブ開度を詰り検出開始時のままとした場合と開いた場合とのΔＧＮ値の関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
まず、構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態の内燃機関としてのエンジン１０は、本発明に係る「内燃機関」の一例としての直列４気筒ガソリンエンジンであり、図示しない自動車等の動力源として機能する。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１０は、シリンダヘッド１１と、図示を略すシリンダブロックとを備えており、これらシリンダヘッド１１及びシリンダブロックは、４つの気筒１２を形成している。各気筒１２は、図示しないピストンとで燃焼室１３を画成している。また、シリンダヘッド１１には、図示は省略するが、外気を燃焼室１３に導入するための吸気ポート及び排気ガスを燃焼室１３から排出するための排気ポートが形成されている。
【００２２】
これにより、エンジン１０は、燃焼室１３を境として、吸気ポートを経由して燃焼室１３に空気を吸気する吸気通路部２０と、燃焼室１３から排気ポートを経由して排気ガスを排気する排気通路部３０と、を有する。また、エンジン１０は、各燃焼室１３からの排気ガスの一部を排気通路部３０の中途部から吸気通路部２０の中途部に還流する排気ガス還流通路部４０（以下、ＥＧＲ通路部」ともいう）を有する。さらに、エンジン１０は、排気通路部３０内の排気エネルギーを利用して吸気通路部２０内の空気を圧縮して各燃焼室１３に空気を過給するターボチャージャ５０を有する。
【００２３】
吸気通路部２０は、吸気マニホールド２１と、吸気マニホールド２１の上流側に連通する吸気管２２と、吸入空気を清浄化するエアクリーナ２３と、吸入空気を冷却するインタークーラ２４と、吸入空気量を増減調整するスロットルバルブ２５と、を有する。
【００２４】
スロットルバルブ２５は、弁軸の一端にスロットルバルブ２５を駆動するためのアクチュエータであるスロットルモータ２６を有している。本実施例の形態におけるスロットルバルブ２５は、スロットルモータ２６によって開閉駆動される電子制御スロットルである。
【００２５】
排気通路部３０は、燃焼室１３に連通する排気マニホールド３１と、排気マニホールド３１の下流側に連通する排気管３２と、各燃焼室１３からの排気ガスを清浄化する触媒装置３３と、を有する。
【００２６】
触媒装置３３は、ターボチャージャ５０よりも下流側に設けられ、図示を略するが、燃焼室１３から排出される排気ガスを浄化する触媒と、この触媒を電気加熱する加熱手段と、を有しており、例えば、図示を略す車載バッテリから電力が供給される。
【００２７】
ＥＧＲ通路部４０は、排気通路部３０と吸気通路部２０のスロットルバルブ２５よりも下流側とを連通するＥＧＲ管４１と、還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４２と、吸気通路部２０へ還流する排気ガス量を増減調整するＥＧＲバルブ４３と、を有する。
【００２８】
ＥＧＲ管４１は、本実施の形態では、燃焼室１３をバイパスして排気マニホールド３１と吸気マニホールド２１とを連通させ、各燃焼室１３からの排気を再循環させる。
【００２９】
ターボチャージャ５０は、連結シャフト５１を回転可能に支持したセンターハウジング５２と、タービンホイール５３を収容したタービンハウジング５４と、コンプレッサインペラ５５を収容したコンプレッサハウジング５６と、を有する。
【００３０】
センターハウジング５２の連結シャフト５１は、一端にタービンホイール５３を取り付け、他端にコンプレッサインペラ５５を取り付け、これらを一体に回転させるようになっている。
【００３１】
ターボチャージャ５０は、タービンホイール５３が排気のエネルギーによって回転し、これに伴ってコンプレッサインペラ５５が回転するようになっている。そして、コンプレッサインペラ５５の回転により吸入空気が過給され、各燃焼室１３に過給空気が強制的に送り込まれるようになっている。
【００３２】
本実施の形態に係るエンジン１０は、冷却水温センサ６１、エアフロメータ６２、吸気温センサ６３、圧力センサ６４、Ａ／Ｆセンサ６５、排気温センサ６６、スロットル開度センサ６７、ＥＧＲバルブセンサ６８、を有する。なお、エンジン１０は、図示は省略するが、これら各種センサの他、アクセル開度センサ、エンジン回転数センサ、車速センサ等を有し、その検出結果を表す信号をＥＣＵ６０にそれぞれ出力するようになっている。
【００３３】
冷却水温センサ６１は、エンジン１０の冷却水温ＴＨＷに応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。なお、図１においては、冷却水温センサ６１は、シリンダヘッド１１に取り付けているが、実際にはシリンダヘッド１１に形成したウォータージャケットに配置されている。
【００３４】
エアフロメータ６２は、スロットルバルブ２５よりも上流側に配置され、吸入空気量に応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００３５】
吸気温センサ６３は、吸気マニホールド２１に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。圧力センサ６４は、吸気マニホールド２１に配置され、内圧に応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００３６】
Ａ／Ｆセンサ６５は、触媒装置３３よりも上流側に配置され、排気ガス中の酸素濃度（排気Ａ／Ｆ）に応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。排気温センサ６６は、触媒装置３３の下流側に配置され、排気温度に応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００３７】
スロットル開度センサ６７は、スロットルバルブ２５の開度に応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。ＥＧＲバルブセンサ６８は、ＥＧＲバルブ４３の開度に応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００３８】
なお、アクセル開度センサは、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号をＥＣＵ６０に出力するようになっている。エンジン回転数センサは、エンジン１０のクランクシャフトの回転数を検出し、エンジン回転数としてＥＣＵ６０に出力するようになっている。車速センサは、車輪の回転数を検出し、車速を表す速度信号としてＥＣＵ６０に出力するようになっている。
【００３９】
ＥＣＵ６０は、図示は省略するが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭ等を有している。なお、本実施の形態に係るＥＣＵ６０は、本発明に係る詰り検出部の一部を構成する。また、圧力センサ６４は、本発明に係る圧力検出部を構成する。
【００４０】
ＲＯＭには、排気還流量制御や後述する異物検出制御を実施するためのプログラム及び気筒１２に対する燃料噴射量を制御するための制御プログラムを含む各種制御プログラムや、これら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。
【００４１】
ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行するようになっている。また、ＲＡＭは、ＣＰＵによる演算結果や、上述した各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するようになっている。バックアップＲＡＭは、不揮発性のメモリにより構成されており、例えば、エンジン１０の停止時に保存すべきデータ等を記憶するようになっている。なお、ＥＣＵ６０は、本発明の詰り検出以外の各種制御に関しては公知の制御を実行するため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００４２】
そして、ＥＣＵ６０は、上記した各種センサの出力に基づいて、排気還流量制御及び詰り検出制御等を含むエンジン１０の各種制御を実行する。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態に係る詰り制御装置を構成するＥＣＵ６０の具体的な制御例を説明する。
【００４４】
まず、本発明の実施の形態では、ＥＧＲ通路部４０の通路内への煤や未燃燃料等のデポジット堆積に起因する通路内での詰りを検出するものである。この際、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲバルブ４３を開いた場合と閉じた場合との吸気マニホールド２１の内圧を圧力センサ６４で検出し、その変化量（ΔＧＮ）に基づいてＥＧＲ通路部４０の詰りを検出する。
【００４５】
ここで、例えば、欧州ＯＢＤ法規にて義務化されているＥＧＲ通路部４０の詰り検出は、Ｅｕｒｏ５以降、検出クライテリアがＯＢＤ規制値越えとなっているため、完全故障検出を行うものではではなかった。
【００４６】
したがって、今後さらに規制値が強化された場合、例えば、２０１５年９月から全面的に適用予定のＥｕｒｏ６では、Ｅｕｒｏ５に対応したエンジンにおける詰り制御装置よりも、より小さな詰りを検出する詰り制御装置とする必要が生じてくる可能性がある。
【００４７】
この場合、正常時と異常時、すなわち、詰り発生時との間のＳ／Ｎ値を十分に確保しなければ、所定の詰りが検出できない虞がある。
【００４８】
具体的には、図２に示すように、Ｅｕｒｏ５の際の規制値に対して、Ｅｕｒｏ６で強化されるであろう規制値では、より小さな詰りを検出しなければならない。
【００４９】
そこで、本実施の形態において、ＥＣＵ６０は、通常の走行時であるＥＧＲバルブ４３の強制駆動時におけるスロットルバルブ２５の開度は、エンジン排気適合のニーズで固定している。例えば、ＥＣＵ６０は、暖機中の排気温度低下を防止するため、スロットルバルブ２５を閉側の設定値として制御する。
【００５０】
一方、ＥＣＵ６０は、所定のタイミングとしてのアイドリング中を含む車両減速中、すなわち、エンジン１０の機関回転数が所定回転数以下（例えば、７００〜８００ｒｐｍ）に達したことを条件として、詰り検出を開始する。すなわち、詰り検出開始の所定タイミングをエンジン１０の作動中において悪影響を与え難い最も適切なタイミングで実行する。
【００５１】
ＥＣＵ６０は、詰り検出を開始すると、その直前のスロットルバルブ２５の開度を詰り検出精度において有利な状態となるように開側にスロットルモータ２６を制御し、主に正常時のΔＧＮ値をより顕著にさせる。
【００５２】
具体的には、図３に示すように、ＥＣＵ６０は、車両減速中であることを検出すると（ポイントＰ１）、ＥＧＲバルブ４３を減速中の制御状態とは独立して強制的に閉じると当時にスロットルバルブ２５の開度を開放方向に増加させ、その際のΔＧＮ値を取得してＲＡＭ等に記憶する。
【００５３】
なお、ＥＣＵ６０は、スロットルバルブ２５の開度を詰り検出開始直前に比べて開放方向に増加させる際には、ΔＧＮ値がより顕著にでる開度にまで開放制御する。具体的には、図４に示すように、ＥＣＵ６０は、車両減速中であることを検出したポイントＰ１の時点でのスロットルバルブ２５の開度が８５％閉（１５％開）であった場合、その開度を７５％閉（２５％開）とする。
【００５４】
そして、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲバルブ４３を閉じた際のΔＧＮ値を取得したら（ポイントＰ２）、ＥＧＲバルブ４３及びスロットルバルブ２５の開度を元に戻し、ＥＧＲバルブ４３を開いた際のΔＧＮ値を取得する（ポイントＰ３）。
【００５５】
さらに、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲバルブ４３を閉じた際のΔＧＮ値と開いた際のΔＧＮ値とを比較してＳ／Ｎ値を算出し、その圧力変化量により詰りが発生しているか否かを判定し、詰り検出を終了する（ポイントＰ３）。ここで、詰り検出時における各バルブ２５，４３の開閉タイミングは同期している。
【００５６】
そして、ＥＣＵ６０は、詰り検出の結果、ＥＧＲ通路部４０に詰りが発生していると判定した場合には、例えば、ＭＩＬ点灯等により警告を出力する。
【００５７】
このように、本実施の形態においては、図３の点線で示した従来の詰り検出のように、ＥＧＲバルブ４３を閉じてΔＧＮ値を算出する際にスロットルバルブ２５をそのままの状態で行った規制値Ａを規制値Ｂにまで上げることができる。
【００５８】
これにより、図４に示すように、スロットルバルブ２５の開度を８５％閉で算出したΔＧＮ値における正常時と規制値（要検出レベル）とのＳ／Ｎ値の変化量は０．２［ｇ／ｒｅｖ］以下であったのに対し、０．２［ｇ／ｒｅｖ］以上を確保することができる。
【００５９】
このように、スロットルバルブ２５の開度を開放方向に大きくすると、ΔＧＮ値がより顕著になる。したがって、ＥＣＵ６０は、詰りによるＥＧＲ異常なのか正常なのかを判定する際、ΔＧＮ値の違いが鮮明にでるため、詰り検出精度を高くすることが可能となる。
【００６０】
また、ＥＣＵ６０は、詰り検出を開始してから所定時間経過後に、スロットルバルブ２５の開度を、増加分だけ元に戻すようにスロットルモータ２６を制御する。すなわち、車両減速中であっても、吸気は通常に行う必要があり、スロットルバルブ２５の開度を長期間開放状態に増加したままでは燃焼バランス等の関係で好ましくはない。
【００６１】
したがって、ＥＣＵ６０は、詰り検出のためにＥＧＲバルブ４３を開いた場合と閉じた場合との吸気マニホールド２１の内部圧力を圧力センサ６４で検出することができる期間のみ、詰り検出用のバルブ開度に制御する。
【００６２】
これにより、スロットルバルブ２５を開放して詰り検出を開始している際の吸気通路部２０における吸気量の変化に伴うインバランス状態を短期間とすることができる。したがって、減速中における吸気量がインバランスとなり、燃焼不良等の発生やドライバの違和感を軽減することができる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、車両減速中における詰り検出制御について、詰り検出実行時のスロットルバルブ２５の開度を開放方向の任意開度ヘアクティブ動作させることで詰り検出の精度が最もよい制御点での詰り検出を可能にすることができる。
【００６４】
なお、上記実施の形態では、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲバルブ４３を開いた場合と閉じた場合との吸気マニホールド２１の内圧の変化量を圧力センサ６４で検出する構成としたが、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲバルブ４３を制御して還流ガス流量を増加させた場合と減少させた場合との圧力センサ６４で検出された内圧の変化量を圧力センサ６４で検出するようにしてもよい。
【００６５】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、詰り検出の精度が最もよい制御点での詰り検出を可能にすることができるという効果を有し、車両用エンジンのみならず、内燃機関の制御装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…エンジン（内燃機関）、２０…吸気通路部、２５…スロットルバルブ、３０…排気通路部、４０…排気ガス還流通路部（ＥＧＲ通路部）、４３…ＥＧＲバルブ、６０…ＥＣＵ（詰り検出部）、６４…圧力センサ（圧力検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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