(57)【要約】【課題】  内燃機関の運転状態が変化しても排気ガス中のＮＯｘやすすの排出量を最小化する。【解決手段】  ＥＧＲバルブと、排気酸素濃度センサとを備えた排気ガス還流装置において前記還流路内に発熱抵抗体で構成されるＥＧＲガス流量センサを設け、所定の運転状態１において排気酸素濃度センサの検出酸素濃度に応じてＥＧＲバルブの開度を調節し、前記所定の運転状態１に対し排気酸素濃度が高い所定の運転状態２においてＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量に応じてＥＧＲバルブの開度を調節する。【選択図】図１
2006316706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管から吸気管に排気ガスを導入する還流路と、前記還流路内に取り付けられるＥＧＲバルブと、前記排気管に取り付けられる排気酸素濃度センサと、前記還流路内に取り付けられ発熱抵抗体で構成されるＥＧＲガス流量センサと、前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度に基づいて前記ＥＧＲバルブの開度を調節する制御手段とを備え、
前記制御手段は所定の第一の運転状態において前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度に応じて前記ＥＧＲバルブの開度を調節し、前記所定の第一の運転状態に対し排気酸素濃度が高い所定の第二の運転状態においての前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量に基づいて前記ＥＧＲバルブの開度を調節することを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装置及び制御方法。
【請求項２】
前記制御手段は、前記所定の第一の運転状態において前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度が所定の第一の目標値より低いときは前記ＥＧＲバルブの開度を減少させ、前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度が所定の第一の目標値より高いときは前記ＥＧＲバルブの開度を増加させて、前記所定の第二の運転状態において前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量が所定の第二の目標値より低いときは前記ＥＧＲバルブの開度を増加させ、前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量が所定の目標値２より高いときは前記ＥＧＲバルブの開度を減少させることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス還流装置及び制御方法。
【請求項３】
前記制御手段は、前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度、前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量，燃料噴射量のいずれかにより前記第一の運転状態と前記第二の運転状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス還流装置及び制御方法。
【請求項４】
前記制御手段は、前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度が所定のしきい値より低いときに前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度に応じて前記ＥＧＲバルブの開度を調節し、前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度が所定のしきい値より高いときは前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量に応じて前記ＥＧＲバルブの開度を調節することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス還流装置及び制御方法。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量が所定のしきい値より高いときに前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度に応じて前記ＥＧＲバルブの開度を調節し、前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量が所定のしきい値より低いときは前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量に応じて前記ＥＧＲバルブの開度を調節することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス還流装置及び制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気の一部を吸気へ還流する内燃機関の排気還流装置の構成及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では排出された排気の一部を吸気側に還流させ、混合気の燃焼温度を下げて排気中のＮＯｘを低減する排気還流いわゆるＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation) が従来から広く採用されている。
【０００３】
ＥＧＲガス流量は排気ガスのＮＯｘやすすの排出量に影響するため、吸気管圧力と新気流量を検出してＥＧＲ流量を制御するものや、特許文献１にはＥＧＲガスの還流路に設けたガス流量センサにより直接ＥＧＲガス流量を検出して制御するものなどの記載がある。
【０００４】
排気ガス中のＮＯｘ排出量やすすの排出量はシリンダの全吸入ガス中の酸素濃度に大きく依存することが一般に知られている。ここで一般に吸入ガスの酸素濃度は主にＥＧＲバルブの開度を調整することで全吸入ガスに対するＥＧＲガスの割合（ＥＧＲ率）を変更することで制御される。
【０００５】
吸入ガスの酸素濃度を精度良く制御するためのＥＧＲバルブ開度の制御方法が特許文献２等に記載されている。
【０００６】
また、吸入ガスの酸素濃度を精度良く制御するために排気管に酸素濃度センサ（λセンサ）を設け、上記λセンサの出力を目標値とするようにＥＧＲバルブ開度または燃料噴射量，新気量を制御するものが特許文献３等に記載されている。燃料噴射量，新気量を所定の目標値としておけば、排気ガスの酸素濃度により吸入ガスの酸素濃度を求めることができる。
【０００７】
一般には上記特許文献にあるように、吸入ガスの酸素濃度を最適値としたときの排気酸素濃度を目標値として記憶しておき、λセンサで検出される排気酸素濃度が目標値に対し高い場合はＥＧＲバルブ開度を大きくして吸入ガスの酸素濃度を低下させ、λセンサで検出される排気酸素濃度が目標値に対し低い場合はＥＧＲバルブ開度を小さくして吸入ガスの酸素濃度を増加させる。すなわち排気酸素濃度を目標値に合わせるようにＥＧＲバルブ開度等を調整することで排気ガス中のＮＯｘやすすの排出量が少ない吸入ガス酸素濃度となるように制御している。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−７４１００号公報
【特許文献２】特開平９−１２６０６０号公報
【特許文献３】特開２００５−３０４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ジルコニア等の固体電解質で構成されるλセンサは大気と排気ガスの酸素濃度差に応じた起電力を発生する特性から排気酸素濃度が低く大気と排気ガスの酸素濃度差が大きい条件では起電力が大きくなり排気酸素濃度の変化に対するλセンサの出力電流の変化が大きいことから酸素濃度検出誤差は少ないが、排気酸素濃度が高く大気と排気ガスの酸素濃度差が小さい条件では、起電力が小さくなり排気酸素濃度の変化に対するλセンサの出力電流の変化量が小さいことから感度が低下する。これによりλセンサの出力電流に対する個々のセンサの回路や素子の特性ばらつきによる出力電流のばらつきの影響が相対的に大きくなる。その結果、酸素濃度の検出ばらつきが増加して検出精度が低下する。
【００１０】
このため上記特許文献３のような、排気管に設けられたλセンサを用いて、吸入ガスの酸素濃度を制御するものでは、排気ガスの酸素濃度が高い運転状態において吸入ガスの酸素濃度の制御精度が低下する。λセンサの検出誤差によりλセンサの検出酸素濃度が実際の酸素濃度より高くなった場合はＥＧＲバルブ開度が最適値に対し大きくなるので酸素不足となりすすの排出量が増加してしまう。またλセンサ検出酸素濃度が実際の酸素濃度より低くなった場合はＥＧＲバルブ開度が最適値に対し小さくなるので酸素過剰となって
ＮＯｘの排出量が増加してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、運転状態が変化した場合でもＮＯｘやすすの排出量を最小化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため本発明の排気ガス還流装置は、内燃機関の排気管から吸気管に排気ガスを導入する還流路と、前記還流路内に取り付けられるＥＧＲバルブと、前記排気管に取り付けられる排気酸素濃度センサと、前記還流路内に取り付けられ発熱抵抗体で構成されるＥＧＲガス流量センサと、前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度に応じて前記ＥＧＲバルブの開度を調節する制御手段とを備え、
前記制御手段は所定の第一の運転状態において前記排気酸素濃度センサの検出酸素濃度に応じて前記ＥＧＲバルブの開度を調節し、前記所定の第一の運転状態に対し排気酸素濃度が高い所定の第二の運転状態において前記ＥＧＲガス流量センサの検出ガス流量に応じて前記ＥＧＲバルブの開度を調節するようにした。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の排気ガス還流装置によれば、内燃機関の運転状態が変動しても、運転状態に応じて最も精度良く吸入ガスの酸素濃度を制御できるセンサを用いてＥＧＲバルブを制御するので、排気ガス中のＮＯｘ，すすの排出量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。
【００１５】
次に、本実施形態に係るエンジンシステム構成の代表例について図１を用いて説明する。
【００１６】
図１には、本実施形態に係るエンジンシステムの構成図を示しており、ここでは特にディーゼルエンジンの排気還流システムについて述べる。まず、係るディーゼルエンジンシステムにおいては、高圧に加圧された燃料を燃焼室に噴射するインジェクタ５やターボチャージャ６，後処理系７としては排気中に含まれる微粒子状物質を酸化除去するＤＰＦやＮＯｘ触媒等が装着されており、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されているＥＣＵ８によりシステムを制御する。またＮＯｘ低減のためにエンジンから排出された排気の一部を吸気へ再循環するＥＧＲシステムにおいては、還流路９の上流にはＥＧＲガス温度を低下させるためのＥＧＲクーラ１０が配設されており、冷却されたＥＧＲガスは下流に設けられたＥＧＲバルブ１１によって流量の制御がなされている。排気管１９には排気ガスの酸素濃度を検出するλセンサ１８が設けられる。
【００１７】
本発明を適用する構成では還流路９内にＥＧＲガスの質量流量を直接計量するＥＧＲガス流量センサ１２を設ける。
【００１８】
また、吸気管１３内のエアクリーナ１４の下流に新気量を検出するエアフローセンサ
１５を設ける。
【００１９】
ここで、エアフローセンサ１５を設けずに吸気管圧力センサ１６，吸気温センサ１７を設け、これらのセンサおよびＥＧＲガス流量センサ１２の検出値から新気流量を求めるようにしても良い。
【００２０】
図２にＥＧＲガス流量センサ１２の構成図を示す。流量計量用の発熱抵抗体１と、発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された被測定ガス温度を検出する測温抵抗体２の少なくとも２つの抵抗体により流量の計量を実施する。流量検出の原理としては、外部に設けた制御回路３において、電気的に発熱抵抗体１と測温抵抗体２をブリッジ接続することで常に温度差を一定に保持することにより、被測定ガスの温度変化によって生じる発熱抵抗体１の抵抗値変化を排除することにより、その抵抗値変化分を流量変化分のみとすることで流量を算出する。ＥＧＲガス流量センサ１２はコネクタ４を介して流量に相当する電気信号をＥＣＵへ出力し、流量計から入力された電気信号をＥＣＵ内で流量に変換する。また、本発明は、前記の温度差一定保持により流量を算出する方式だけではなく、発熱体の加熱温度を一定に保持する方式等でもよい。
【００２１】
前述したようにＮＯｘやすすの排出量は、吸入ガス中の酸素濃度に依存するが、吸入ガスの酸素濃度を制御するために一般に用いられるλセンサは以下の問題点を有する。
【００２２】
ジルコニア等の固体電解質で構成されるλセンサは大気と排気ガスの酸素濃度差に応じた起電力を発生する特性から図５に示すように排気酸素濃度が低く大気と排気ガスの酸素濃度差が大きい条件では起電力が大きくなり排気酸素濃度変化に対するλセンサの出力電流変化が大きく酸素濃度検出誤差は少ないが、排気酸素濃度が高く大気と排気ガスの酸素濃度差が小さい条件では、起電力が小さくなり排気酸素濃度変化に対するλセンサの出力電流変化量が小さく感度が低下する。
【００２３】
実線は代表特性であり、点線は個々のλセンサの出力電流ばらつきを示している。λセンサの出力電流ばらつきは素子や検出回路の特性ばらつきに起因する。
【００２４】
図からわかるように酸素濃度が高い条件では酸素濃度変化に対する出力電流の変化に対し個々のλセンサの出力電流ばらつきの影響が相対的に大きくなる。その結果、排気ガスの酸素濃度が高い条件では酸素濃度の検出ばらつきが増加して検出精度が低下し、吸入ガスの酸素濃度制御精度が低下するという問題がある。
【００２５】
次に、還流路９にＥＧＲガス流量センサ１２を設け、ＥＧＲガス流量センサ１２により検出されたＥＧＲガスの質量流量より吸入ガスの酸素濃度を制御する場合の制御誤差について述べる。
【００２６】
吸入ガスの実酸素濃度ＤＯ２は、新気中の酸素量Ｏ２ａとＥＧＲガス中の酸素量Ｏ２ｅおよび新気量Ｑａ，ＥＧＲガス流量Ｑｅから式（１）で表わされる。
【００２７】
本例ではＥＧＲガス流量センサ１２、およびエアフローセンサ１５を備えた構成について説明する。
【００２８】
【数１】
2006316706.tif 000003
【００２９】
式（１）から定常状態で完全燃焼を仮定したときの吸入ガスの実酸素濃度ＤＯ２は、新気中の酸素濃度ａ，ＥＧＲ率Ｒ，燃料噴射量Ｑｆ，理論空燃比ｋより式（２）で示される。ここでＥＧＲ率ＲはＲ＝Ｑｅ／（Ｑａ＋Ｑｅ）で定義される。
【００３０】
【数２】
2006316706.tif 000004
【００３１】
すなわち吸入ガスの酸素濃度は、ＥＧＲガス流量センサ１２により検出されたＥＧＲガスの質量流量Ｑｅとエアフローセンサ１５により検出された新気量Ｑａおよび燃料噴射量Ｑｆから求めることができるので、これらのセンサ信号から吸入ガスの酸素濃度を制御することが可能である。
【００３２】
次に、上記のＥＧＲガス流量センサ１２，エアフローセンサ１５により吸入ガスの酸素濃度を制御する場合の制御誤差を求める。
【００３３】
ここで、発熱抵抗体からの放熱量によりガスの質量流量を検出するＥＧＲガス流量センサ１２およびエアフローセンサ１５の検出誤差は検出流量に対し所定の割合（比率）で決まる値となる。すなわちＥＧＲガス流量センサの検出流量をＱｅｓ、検出誤差比率をεｅとするとＱｅｓ＝（１＋εｅ）Ｑｅで示される。ここで検出誤差の絶対値はεｅ・Ｑｅであり、発熱抵抗で構成されるＥＧＲガス流量センサ１２の検出誤差の絶対値はεｅ・Ｑｅはガス流量Ｑｅが少なくなるにつれて減少する。
【００３４】
また同様にエアフローセンサ１５の検出流量をＱａｓ、検出誤差比率をεａとすると
Ｑａｓ＝（１＋εａ）Ｑａで示される。よって式（１）より上記センサ信号より求められる吸入ガスの酸素濃度算出値ＤＯ２Ｓは式（３）で示される。
【００３５】
【数３】
2006316706.tif 000005
【００３６】
ここで分子の新気中の酸素量算出値Ｏ２ａｓはエアフローセンサ１５より求められるので、新気中の実酸素量Ｏ２ａにエアフローセンサ１５の誤差分(１＋εａ)を掛けた値となる。分子のＥＧＲガス中の酸素量算出値Ｏ２ｅｓも同様にＥＧＲガス中の実酸素量Ｏ２ｅにＥＧＲガス流量センサ１２の誤差分（１＋εｅ）を掛けた値となる。
【００３７】
ここでＥＧＲガス中の酸素量Ｏ２ｅは新気中の酸素量Ｏ２ａに比べて少ないので、近似的には無視でき、このとき吸入ガスの酸素濃度算出値ＤＯ２Ｓは式（４）で示される。
【００３８】
【数４】
2006316706.tif 000006
【００３９】
また、吸入ガスの実酸素濃度は式（４）でεｅ＝０，εａ＝０とおくと式（５）で表わされる。
【００４０】
【数５】
2006316706.tif 000007
【００４１】
よって、ＥＧＲガス流量センサ１２，エアフローセンサ１５から算出された吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２Ｓの実酸素濃度ＤＯ２に対する誤差の比率εｄｅは式（６）で示される。
【００４２】
【数６】
2006316706.tif 000008
【００４３】
ここで、インジェクタ５の噴射量ばらつきがある場合は、吸入ガスの最適な酸素濃度がこれに応じてずれるので、この噴射量ばらつきによるずれ分をεＦを吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２Ｓの誤差分として加算している。
【００４４】
吸入ガス酸素濃度の検出誤差はεｄｅは、ＥＧＲガス流量センサ１２を用いて吸入ガス酸素濃度を調節したときの制御誤差となる。
【００４５】
式（４）（５）より運転状態によりＥＧＲ率が変化したときの、ＥＧＲガス流量センサ１２による吸入ガス酸素濃度の制御誤差εｄｅは式（６）から求めることができる。
【００４６】
図３に排気酸素濃度に対するＥＧＲ率、式（６）による吸入ガス酸素濃度の制御誤差
εｄｅの算出結果の関係の例を示す。またこれと比較してλセンサ１８により吸入ガス酸素濃度を制御した場合の制御誤差の例を併せて示す。
【００４７】
ここでεｄｅの絶対値が最も大きくなる条件としてεｅ＝＋０.０５（＋５％），εａ＝−０.０３（−３％）とし、εＦは−０.０４（−４％）として計算した。
【００４８】
ＥＧＲ率が減少するに従い排気酸素濃度が増加するが、ＥＧＲガス流量センサ１２による吸入ガス酸素濃度の制御誤差εｄｅは排気酸素濃度が増加するに従い小さくなることがわかった。
【００４９】
これは、式(３)のように発熱抵抗体で形成されるＥＧＲガス流量センサ１２の検出誤差の絶対量がεｅ・Ｑｅで示され流量検出値に対する相対比で決まり、ＥＧＲ流量（ＥＧＲ率）が減少するとＥＧＲ流量検出誤差の絶対量が減少して全吸入ガス量に対するＥＧＲ流量検出誤差の割合が減少することによる。
【００５０】
詳細には式（３）の吸入ガス酸素濃度算出値においてＥＧＲ率（ＥＧＲ流量）が減少したときに分母の全吸入ガス量Ｑａ＋Ｑｅに対するＥＧＲ流量検出誤差εｅ・Ｑｅの割合が小さくなり、ＥＧＲ流量検出誤差による吸入ガス酸素濃度の制御誤差が減少する。
【００５１】
ここでエアフローセンサの誤差εａの影響については、式（３）の分子の酸素質量がエアフローセンサによる新気量の検出値より求められ、ＥＧＲ流量が減少すると分母のエアフローセンサによる新気量の検出値の全吸入ガス量に対する割合が高まるのでεａの影響が分子，分母でほぼ等しくなり、ＥＧＲ率が低下するに従いエアフローセンサの誤差の影響が減少する。
【００５２】
一方、前述したように排気酸素濃度を検出するλセンサ１８による吸入ガス酸素濃度の制御誤差についてはλセンサが大気と排気ガスの酸素濃度差に応じた電流を発生する特性から排気酸素濃度が低く大気と排気ガスの酸素濃度差が大きい条件では排気酸素濃度変化に対するλセンサの電流変化が大きく制御誤差は少ないが、排気酸素濃度が高く大気と排気ガスの酸素濃度差が小さい条件では、排気酸素濃度変化に対するλセンサの電流変化量が小さく感度が低下するため、λセンサの電流ばらつきの影響の割合が大きくなり吸入ガス酸素濃度の制御誤差が増加する。
【００５３】
ＥＧＲガス流量センサ１２による吸入ガス酸素濃度の制御誤差とλセンサ１８による吸入ガス酸素濃度の制御誤差を比較すると、排気酸素濃度が低い条件ではλセンサにより吸入ガス酸素濃度を制御した方がＥＧＲガス流量センサで制御した場合に比べ制御誤差が小さく、排気酸素濃度が高い条件ではＥＧＲガス流量センサにより吸入ガス酸素濃度を制御した方がλセンサで制御した場合に比べ制御誤差が小さくなることがわかった。
【００５４】
すなわち還流路９に発熱抵抗体式のＥＧＲガス流量センサ１２を配置し直接ＥＧＲガス流量を検出するようにした構成では、ＥＧＲ率が減少する（排気酸素濃度が高くなる）に従ってＥＧＲガス流量センサ１２の検出誤差の全吸入ガス量に対する割合が減少するのでＥＧＲガス流量センサ１２による吸入ガスの酸素濃度算出値の誤差が排気酸素濃度が高くなるに従って減少する特性を有し、これは排気酸素濃度が高くなるに従い吸入ガスの酸素濃度算出値の誤差が増加するλセンサ１８に対して相反する誤差特性を有することを見出した。
【００５５】
本発明では、上記の誤差特性の評価結果から、λセンサ１８を備えた排気ガス還流装置において、還流路９に発熱抵抗体で構成されるＥＧＲガス流量センサ１２を設け、排気酸素濃度が所定値に対し低いときにはλセンサ１８を用いてＥＧＲバルブ開度を制御するようにし、排気酸素濃度が前記所定値より高いときには前記ＥＧＲガス流量センサ１２を用いてＥＧＲバルブ開度の制御を実施するようにした。これにより運転状態の変化により排気酸素濃度が変動しても吸入ガスの酸素濃度制御誤差を常に最小とすることができ、排出ガス中のＮＯｘやすすの排出量を最小化することができる。
【００５６】
前述の例ではλセンサ，ＥＧＲガス流量センサ，エアフローセンサを有する構成について説明したが、エアフローセンサの代わりに吸気管圧力センサ１６と吸気温センサ１７を設けた構成に適用しても良い。
【００５７】
吸気管圧力センサ１６と吸気温センサ１７を備えた構成では、一般にこれらのセンサ信号よりシリンダの全吸入ガス量Ｑｇが求められる。吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２はＱｇと
ＥＧＲガス流量Ｑｅより式（７）で示される。ここでａは吸入新気（大気）の酸素濃度である。
【００５８】
【数７】
2006316706.tif 000009
【００５９】
吸気管圧力センサ１６と吸気温センサ１７により算出される全吸入ガス量Ｑｇの誤差をεｇ，ＥＧＲガス流量センサの検出誤差をεｅとすると、これらのセンサ信号より算出される吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２Ｓは式（８）で表わされる。
【００６０】
【数８】
2006316706.tif 000010
【００６１】
Ｏ２ｅはＯ２ａに対し小さいものとして無視するとＤＯ２Ｓは式（９）で近似される。
【００６２】
【数９】
2006316706.tif 000011
【００６３】
式（９）よりＤＯ２ＳはＥＧＲ率Ｒを用いて式（１０）で表わすことができる。
【００６４】
【数１０】
2006316706.tif 000012
【００６５】
吸入ガスの実酸素濃度ＤＯ２は式（１０）でεｇ＝０，εｅ＝０として式（１１）で示される。
【００６６】
【数１１】
2006316706.tif 000013
【００６７】
よって算出された吸入ガスの酸素濃度ＤＯ２Ｓの実酸素濃度ＤＯ２に対する誤差率εdeは式（１２）で示される。
【００６８】
【数１２】
2006316706.tif 000014
【００６９】
ここで誤差率εｄｅはそのまま吸入ガス酸素濃度の制御誤差となる。
【００７０】
図４にＥＧＲ率、式（１２）による吸入ガス酸素濃度の制御誤差εｄｅの算出結果、排気酸素濃度の関係の例を示す。またこれと比較してλセンサ１８により吸入ガス酸素濃度を制御した場合の制御誤差を併せて示す。
【００７１】
前述したエアフローセンサ１５で新気量を求めて吸入ガス酸素濃度を算出した場合と同様にＥＧＲガス流量センサ１２による吸入ガス酸素濃度の制御誤差εｄｅはＥＧＲ率
（ＥＧＲガス流量）が減少して排気酸素濃度が増加するに従い小さくなる。
【００７２】
よってエアフローセンサ１５で新気量を求めて吸入ガス酸素濃度を算出した場合と同様にＥＧＲガス流量センサ１２による吸入ガス酸素濃度の制御誤差とλセンサ１８による吸入ガス酸素濃度の制御誤差を比較すると、排気酸素濃度が低い条件ではλセンサ１８により吸入ガス酸素濃度を制御した方がＥＧＲガス流量センサで制御した場合に比べ制御誤差が小さく、排気酸素濃度が高い条件ではＥＧＲガス流量センサにより吸入ガス酸素濃度を制御した方がλセンサで制御した場合に比べ制御誤差が小さくなる。
【００７３】
したがってエアフローセンサで新気量を求めて吸入ガス酸素濃度を算出した場合においても同様に排気酸素濃度が所定値に対し低いときにはλセンサを用いてＥＧＲバルブ開度を制御するようにし、排気酸素濃度が前記所定値より高いときには前記ＥＧＲガス流量センサを用いてＥＧＲバルブ開度の制御を実施すれば吸入ガス酸素濃度の制御誤差を減少させることができる。
【００７４】
次に本発明のＥＣＵ８による制御フローを図６により説明する。
【００７５】
ステップ１００でλセンサ１８，ＥＧＲガス流量センサ１２、およびエアフローセンサ１５または吸気管圧力センサ１６，吸気温センサ１７の信号等を読込む。
【００７６】
ステップ１１０でλセンサ１８が活性化しているかを判定する。λセンサ１８が活性化していないときは、ＥＧＲガス流量センサ１２を用いてステップ１４０に従いＥＧＲバルブ開度を制御する。
【００７７】
λセンサ１８が活性化していればステップ１２０でＥＧＲ制御用センサ（λセンサまたはＥＧＲガス流量センサ）を選択する。ＥＧＲ制御用センサの選択方法の例としては、
ＥＧＲガス流量センサ１２でＥＧＲバルブを制御した場合の吸入ガス酸素濃度の制御誤差εｄｅをＥＣＵ８が逐次算出し、これとλセンサ１８によりＥＧＲバルブを制御した場合の吸入ガス酸素濃度の制御誤差εｄλ（λセンサのばらつき特性から決まり、予めλセンサで検出された排気酸素濃度の関数としてＥＣＵのＲＯＭに図８に示すようなテーブルデータとして記憶されている）と比較を行い、εｄλ＜εｄｅのときはλセンサ１８をEGR制御用センサとして選択するようにし、εｄλ≧εｄｅのときはＥＧＲガス流量センサ
１２をＥＧＲ制御用センサとして選択する。
【００７８】
ここで、εｄλ＜εｄｅのときは基本的なＥＧＲ制御用センサとしてλセンサ１８を選択するが、ＥＧＲガス流量センサ１２はλセンサ１８に対し応答性に優れるので定常状態ではλセンサ１８でＥＧＲバルブの制御を実施し、加減速等の過渡状態では一時的にEGRガス流量センサ１２を用いてＥＧＲバルブの制御を実施するようにしても良い。εｄλ≧εｄｅのときはＥＧＲガス流量センサ１２をＥＧＲバルブの制御用センサとして用い、このときλセンサ１８の検出信号はＥＧＲバルブの制御に使用しない。
【００７９】
上記εｄｅの算出方法としてはＥＧＲガス流量センサ１２で検出されるＥＧＲガス流量と、エアフローセンサ１５による新気量もしくは吸気管圧力センサ１６と吸気温センサ
１７から算出される全吸入ガス量から計算したＥＧＲ率Ｒ、および各センサ，インジェクタの特性ばらつきより決まるεｅ，εａ，εＦより式（６）を用いて算出するか、またはこれらのセンサ信号に対するεｄｅを予め求めておきＥＣＵのメモリ（ＲＯＭ）に各センサ信号から算出されるＥＧＲ率Ｒに応じた図７のようなマップデータとして記憶しておき、前記マップデータを各センサ信号から逐次参照して求めるようにしても良い。
【００８０】
また、λセンサで検出された排気酸素濃度ＤＥＯ２λを所定のしきい値ＳＬと比較し、ＤＥＯ２λがＳＬより低い場合にλセンサをＥＧＲ制御用センサとして選択し、DEO2λがＳＬより高い場合にＥＧＲガス流量センサ１２をＥＧＲ制御用センサとして選択するようにしても良い。ここでＳＬはλセンサの検出精度が確保できる上限値を予め設定しておくか、または前述したようにＥＧＲガス流量センサ１２による吸入ガスの酸素濃度制御精度がＥＧＲ率に依存するのでＳＬを予め図９に示すようなＥＧＲ率の関数として記憶されたテーブルデータにより設定するようにしても良い。
【００８１】
また、各センサによる吸入酸素濃度の制御誤差εｄλ，εｄｅは排気酸素濃度、ＥＧＲ率に依るが、排気酸素濃度はＥＧＲ率と燃料噴射量に依り、一般にＥＧＲ率は燃料噴射量（負荷）と回転に応じて予め設定されているので、燃料噴射量（負荷）、回転に応じて
ＥＧＲ制御用センサを選択するようにしても良い。この場合は、前述した各センサによる吸入ガス酸素濃度の制御誤差を燃料噴射量（負荷）、回転に対し予め求めておき、制御誤差の小さいほうのセンサをＥＣＵ８のメモリに上記負荷，回転に対して記憶させておくようにしても良い。
【００８２】
また簡易的に低〜中負荷では排気酸素濃度は主にＥＧＲ率に依るので、ＥＧＲガス流量センサ１２等の検出値より計算されるＥＧＲ率もしくは、前記ＥＧＲ流量検出値により、ＥＧＲ率が所定のしきい値より高いときはＥＧＲバルブ制御用センサとしてλセンサ１８を使用し、ＥＧＲ率が前記しきい値より低いときはＥＧＲガス流量センサ１２を使用するようにしても良い。また前記しきい値は燃料噴射量等で補正するようにしてもよい。
【００８３】
ステップ１２０でＥＧＲ制御用センサとしてλセンサ１８が選択されたときは、ステップ１３０でλセンサ１８による排気酸素濃度の検出値ＤＥＯ２λと、排気酸素濃度の目標値ＤＥＯ２Ｔとを比較し、ＤＥＯ２λ＞ＤＥＯ２ＴのときはＥＧＲバルブ開度θＥＧＲを増加させてＥＧＲ率を増やして排気酸素濃度を減少させ、ＤＥＯ２λ＜ＤＥＯ２ＴのときはＥＧＲバルブ開度θＥＧＲを減少させてＥＧＲ率を減少させ吸入ガスの酸素濃度を増加させるようにしてＤＥＯ２λをＤＥＯ２Ｔに整定させるようにθＥＧＲを制御する。ここで排気ガスのＮＯｘ，すすの排出量が最小となるとなる吸入ガス酸素濃度となるよう排気酸素濃度の目標値ＤＥＯ２Ｔは予め運転状態に応じてＥＣＵ８のメモリに記憶されている。
【００８４】
ステップ１２０でＥＧＲ制御用センサとしてＥＧＲガス流量センサ１２が選択されたときはステップ１４０でＥＧＲガス流量センサ１２の検出ガス流量Ｑｅｓと、ガス流量の目標値ＱｅＴとを比較し、Ｑｅｓ＞ＱｅＴのときはθＥＧＲを減少させ、Ｑｅｓ＜ＱｅＴのときはθＥＧＲを増加させてＱｅｓをＱｅＴに整定させるようにθＥＧＲを制御する。ここで排気ガスのＮＯｘ，すすの排出量が最小となる吸入ガス酸素濃度となるようＥＧＲガス流量の目標値ＱｅＴは予め運転状態に応じてＥＣＵ８のメモリに記憶されている。これによりλセンサ１８で排気酸素濃度の検出精度が確保できない運転状態においてもＥＧＲガス流量センサ１２により吸入ガスの酸素濃度を精度良く最適値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施形態に係るエンジンシステムの構成図。
【図２】本実施形態に係るＥＧＲガス流量センサの構成図。
【図３】排気酸素濃度と各センサの制御誤差の関係（エアフローセンサ付システム）。
【図４】排気酸素濃度と各センサの制御誤差の関係（吸気管圧力センサ付システム）。
【図５】排気酸素濃度とλセンサの出力電流の関係。
【図６】本実施形態に係る制御フローチャート。
【図７】ＥＧＲガス流量センサによる吸入ガス酸素濃度の制御誤差特性テーブル。
【図８】λセンサによる吸入ガス酸素濃度の制御誤差特性テーブル。
【図９】制御用センサを選択するための排気酸素濃度のしきい値テーブル。
【符号の説明】
【００８６】
１…発熱抵抗体、２…測温抵抗体、３…制御回路、５…インジェクタ、８…ＥＣＵ、９…還流路、１０…ＥＧＲクーラ、１１…ＥＧＲバルブ、１２…ＥＧＲガス流量センサ、
１３…吸気管、１５…エアフローセンサ、１６…吸気管圧力センサ、１７…吸気温センサ、１８…λセンサ、１９…排気管。
【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】
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【図８】
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【図９】
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