(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガス再循環における、より精密な制御システムの提供。【解決手段】内燃機関（１）における排ガス再循環を制御するための方法および装置が記載される。機関（１）は、吸気システム（２）、ガス排気システム（４）、および排ガス再循環システム（５）を装備している。リニア酸素センサ（２５）は、混合物自体の酸素濃度を測定するために、吸気システム（２）に沿って、使用中に空気／再循環排ガス混合物が通り抜ける部分に配置される。電子制御ユニットは、機関（１）が取り込んだ混合物中の酸素濃度に基づいて再循環排ガスの流量を制御するために、酸素センサ（２５）と、排ガス再循環システム（５）とに接続される。特に、酸素センサはＵＨＥＧＯプローブ（２５）である。【選択図】図１
2006002761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気システムと、ガス排気システムと、排ガス再循環システムとを装備する内燃機関における排ガス再循環を制御するための装置であって、前記装置が、
該機関によって取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定するための測定手段と、
該機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度に基づいて排ガス再循環を制御するための、前記測定手段および排ガス再循環システムに接続されている制御手段と
を含むことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記測定手段が吸気システム内の、使用中に空気／再循環排ガス混合物が通り抜ける部分に配置された酸素センサを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記酸素センサがリニア酸素センサである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記酸素センサがＵＨＥＧＯプローブである、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
排ガス再循環システムが、ガス排気システムを吸気システムに接続する排ガス再循環管と、排ガス再循環管に沿って配置され、前記制御手段によって制御される流量制御弁とを含む、請求項１乃至４のいずれか1項に記載の装置。
【請求項６】
前記制御手段が、機関によって取り込まれた混合物中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）を、混合物自体における酸素濃度の関数として、特に次の式：
【数１】
2006002761.tif 000011
[式中、％Ｏ2,airは、空気中の酸素濃度であり、％Ｏ2,air+EGRは、取り込まれた混合物中の酸素濃度である]によって計算するための手段を含み、かつ前記制御手段が、機関によって取り込まれた混合物中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）に基づいて、排ガス再循環の閉ループ制御を実施する、請求項１乃至５のいずれか1項に記載の装置。
【請求項７】
前記制御手段がさらに、
機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）を、混合物自体の圧力（Ｐmanifold）および温度（Ｔmanifold）の関数として、特に次の式：
【数２】
2006002761.tif 000012
[式中、ηvolは体積効率であり、Ｒはガス混合物に特徴的な定数であり、ｒｐｍは機関の毎分回転数であり、Ｖcapは排気量である]によって計算するための手段と、
機関によって取り込まれた空気の流量（Ｍfresh#air）を、機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）および混合物自体における再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として、特に次の式：
【数３】
2006002761.tif 000013
によって計算するための手段と
を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
排ガス中の酸素濃度を測定するための手段をさらに含み、かつ
前記制御手段がさらに、機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を、排ガス中の酸素濃度および混合物自体における再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として計算するための手段を含む、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を計算するための前記手段が、
機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）を、排ガス中の酸素濃度および混合物自体の中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として計算するための手段と、
機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を、機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）の関数として計算するための手段と
を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
排ガス中の酸素濃度を測定するための前記手段が、ガス排気システム内に配置された酸素センサを含む、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記酸素センサがリニア酸素センサである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記酸素センサがＵＨＥＧＯプローブである、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
吸気システムと、ガス排気システムと、排ガス再循環システムとを装備する内燃機関における排ガス再循環を制御する方法であって、前記方法が、
機関によって取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定するステップと、
機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度に基づいて、排ガス再循環を制御するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１４】
機関によって取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定する前記ステップが、吸気システム内の、使用中に空気／再循環排ガス混合物が通り抜ける部分に酸素センサを配置するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記酸素センサがリニア酸素センサである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記酸素センサがＵＨＥＧＯプローブである、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
排ガス再循環システムが、ガス排気システムを吸気システムに接続する排ガス再循環管と、排ガス再循環管に沿って配置された流量制御弁とを含み、機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度に基づいて排ガス再循環を制御するステップが、前記流量制御弁を制御するステップを含む、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度に基づいて、排ガス再循環を制御するステップが、
機関によって取り込まれた混合物中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）を、混合物自体の中の酸素濃度の関数として、特に次の式：
【数４】
2006002761.tif 000014
[式中、％Ｏ2,airは、空気中の酸素濃度であり、％Ｏ2,air+EGRは、混合物中の酸素濃度である]によって計算するステップと、
閉ループ制御を介して、機関によって取り込まれた混合物中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）に基づいて、排ガス再循環を制御するステップと、
を含む、請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度に基づいて排ガス再循環を制御する前記ステップが、
機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）を、混合物自体の圧力（Ｐmanifold）および温度（Ｔmanifold）の関数として、特に次の式：
【数５】
2006002761.tif 000015
[式中、ηvolは体積効率であり、Ｒはガス混合物に特徴的な定数であり、ｒｐｍは機関の毎分回転数であり、Ｖcapは排気量である]によって計算するステップと、
機関によって取り込まれた空気の流量（Ｍfresh#air）を、機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）および混合物自体における再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として、特に次の式：
【数６】
2006002761.tif 000016
によって計算するステップと、
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
排ガス中の酸素濃度を測定するステップをさらに含み、かつ
機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度に基づいて排ガス再循環を制御する前記ステップが、機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を、排ガス中の酸素濃度および混合物自体の中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として計算するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を計算する前記ステップが、さらに、
機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）を、排ガス中の酸素濃度および混合物自体の中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として計算するステップと、
機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を、機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）の関数として計算するステップと
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
吸気システムと、ガス排気システムと、排ガス再循環システムとを装備する内燃機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度を決定する装置であって、機関によって取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定するための測定手段を含むことを特徴とする、装置。
【請求項２３】
前記測定手段が吸気システム内の、使用中に空気／再循環排ガス混合物が通り抜ける部分に配置された酸素センサを含む、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記酸素センサがリニア酸素センサである、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記酸素センサがＵＨＥＧＯプローブである、請求項２３又は２４に記載の装置。
【請求項２６】
吸気システムと、ガス排気システムと、排ガス再循環システムとを装備する内燃機関内の酸素濃度を決定する方法であって、前記方法は、機関により取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定するステップを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２７】
機関により取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定する前記ステップが、吸気システム内の、使用中に空気／再循環排ガス混合物が通り抜ける部分に酸素センサを配置するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記酸素センサがリニア酸素センサである、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記酸素センサがＵＨＥＧＯプローブである、請求項２７又は２８に記載の方法。
【請求項３０】
吸気システムと、ガス排気システムと、排ガス再循環システムとを装備する内燃機関中に取り込まれた空気の流量を決定するための装置であって、
機関によって取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定するための測定手段と、
機関によって取り込まれた空気の流量（Ｍfresh#air）を、機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度の関数として計算するための、前記測定手段に接続された、機関によって取り込まれた空気の流量（Ｍfresh#air）を決定するための決定手段と、
を含むことを特徴とする、装置。
【請求項３１】
前記測定手段が、吸気システム内の、使用中に空気／再循環排ガス混合物が通り抜ける部分に配置された酸素センサを含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記酸素センサがリニア酸素センサである、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記酸素センサがＵＨＥＧＯプローブである、請求項３１又は３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記決定手段が、
機関によって取り込まれた混合物中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）を、混合物自体の酸素濃度の関数として、特に次の式：
【数７】
2006002761.tif 000017
[式中、％Ｏ2,airは、空気中の酸素濃度であり、％Ｏ2,air+EGRは、取り込まれた混合物中の酸素濃度である]によって計算するための手段と、
機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）を、混合物自体の圧力（Ｐmanifold）および温度（Ｔmanifold）の関数として、特に次の式：
【数８】
2006002761.tif 000018
[式中、ηvolは体積効率であり、Ｒはガス混合物に特徴的な定数であり、ｒｐｍは機関の毎分回転数であり、Ｖcapは排気量である]によって計算するための手段と、
機関によって取り込まれた空気の流量（Ｍfresh#air）を、機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）および混合物自体における再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として、特に次の式：
【数９】
2006002761.tif 000019
によって計算するための手段と
を含む、請求項３０乃至３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
排ガス中の酸素濃度を測定するための手段をさらに含み、前記決定手段がさらに、機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を、排ガス中の酸素濃度および混合物自体の中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として計算するための手段を含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を計算するための前記手段が、
機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）を、排ガス中の酸素濃度および混合物自体の中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として計算するための手段と、
機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を、機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）の関数として計算するための手段と
を含む、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
排ガス中の酸素濃度を測定するための前記手段が、排気システムに配置された酸素センサを含む、請求項３４又は３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記酸素センサがリニア酸素センサである、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記酸素センサがＵＨＥＧＯプローブである、請求項３７又は３８に記載の装置。
【請求項４０】
吸気システムと、ガス排気システムと、排ガス再循環システムとを装備する内燃機関に取り込まれる空気の流量を決定する方法であって、前記方法は、
機関によって取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定するステップと、
機関によって取り込まれた空気の流量（Ｍfresh#air）を、機関によって取り込まれた混合物中の酸素濃度の関数として決定するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項４１】
機関によって取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を測定する前記ステップが、吸気システム内の、使用中に空気／再循環排ガス混合物が通り抜ける部分に酸素センサを配置するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記酸素センサがリニア酸素センサである、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記酸素センサがＵＨＥＧＯプローブである、請求項４１又は４２に記載の方法。
【請求項４４】
機関によって取り込まれた空気の流量（Ｍfresh#air）を決定する前記ステップが、
機関によって取り込まれた混合物中の再循環排ガス（％ＥＧＲ）の濃度を、混合物自体の中の酸素濃度の関数として、特に次の式：
【数１０】
2006002761.tif 000020
[式中、％Ｏ2,airは、空気中の酸素濃度であり、％Ｏ2,air+EGRは、混合物中の酸素濃度である]によって計算するステップと、
機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）を、混合物自体の圧力（Ｐmanifold）および温度（Ｔmanifold）の関数として、特に次の式：
【数１１】
2006002761.tif 000021
[式中、ηvolは体積効率であり、Ｒはガス混合物に特徴的な定数であり、ｒｐｍは機関の毎分回転数であり、Ｖcapは機関の排気量である]によって計算するステップと、
機関によって取り込まれた空気の流量（Ｍfresh#air）を、機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）および混合物自体における再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として、特に次の式：
【数１２】
2006002761.tif 000022
によって計算するステップと
を含む、請求項４０乃至４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
排ガス中の酸素濃度を測定するステップをさらに含み、かつ
前記の決定するステップが、さらに、機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を、排ガス中の酸素濃度および混合物自体の中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として計算するステップを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を計算する前記ステップが、さらに、
機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）を、排ガス中の酸素濃度および混合物自体の中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）の関数として計算するステップと、
機関によって取り込まれた混合物の温度（Ｔmanifold）を、機関によって取り込まれた混合物の流量（Ｍintake）の関数として計算するステップと
を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
吸気システムと、ガス排気システムと、排ガス再循環システムと、請求項２２乃至２５のいずれか１項に記載の機関によって取り込まれた空気／再循環排ガス混合物中の酸素濃度を決定するための装置とを含む、内燃機関。
【請求項４８】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の、排ガスの再循環を制御するための装置をさらに含む、請求項４７に記載の内燃機関。
【請求項４９】
排気システムに配置されたタービンと、吸気システムに配置されたコンプレッサとからなるターボスーパーチャージャーをさらに含み、
前記排ガス再循環システムが、タービンの下流の排気システムをコンプレッサ上流の吸気システムに接続する排ガス再循環管と、排ガス再循環管に沿って配置された流量制御弁とを含む、請求項４７又は４８に記載の内燃機関。
【請求項５０】
タービンの下流に配置された、排ガスの後処理のための装置をさらに含み、前記排ガス再循環管が、排ガスの後処理のための前記装置の下流の排気システムに接続されている、請求項４９に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関により取り込まれた気体混合物中の酸素濃度の測定に基づいて、内燃機関での排ガス再循環を制御する方法および装置に関する。特に本発明は、過給ディーゼル機関への好都合であるが非排他的な用途を見出し、以下の説明は、その用途を参照しているが、このことは、普遍性の損失を意味しない。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、特に機関から排出される窒素酸化物（ＮＯx）を減少させる目的で、汚染物質排出の削減のために排ガスを再循環させること（以下、排ガス再循環またはＥＧＲと呼ばれる）は、既知の慣行である。
【０００３】
特に、この技術により、機関によって取り込まれた空気を希釈するために排ガスの一部が吸気システムに再導入され、従って燃焼室の温度が低下して、結果として窒素酸化物が形成される。再循環ガスの流量は、排気システムを吸気システムに接続する導管に沿った調節弁セットによって制御される。
【０００４】
汚染物質排出のレベルに最も直接的に相関し、従ってＥＧＲシステムの精密な管理にとって最も重要なのは、機関によって取り込まれたガス混合物中の再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）、および燃焼プロセスで利用できる新鮮な空気の量の示度を与える空気／燃料比（Ａ／Ｆ）である。
【０００５】
前記量はそれぞれ、
％ＥＧＲ＝再循環排ガスの質量流量／取り込まれた混合物の質量流量、および
Ａ／Ｆ＝取り込まれた新鮮な空気の質量流量／燃料の質量流量
として定義される。
【０００６】
ＥＧＲシステムは現在、機関により取り込まれた新鮮な空気の流量、従って燃焼室内での空気／燃料比を目標値にするために、閉ループ制御に従っている。
【０００７】
空気／燃料比に関する情報を得るために、ＵＨＥＧＯ（汎用加熱排ガス酸素センサ）プローブとして既知である、酸素濃度リニアセンサを排気システム内に設置することが既知の慣行であり、このプローブは、燃焼室における空気／燃料比（Ａ／Ｆ）に直接相関可能な量である、排ガス中の酸素濃度を示す電気信号を供給する。通例、その代わりに、空気流量を測定するための装置（debimeter:デビメータ）が吸気システムに設置される。この装置は、機関によって取り込まれた新鮮な空気の流量を示す電気信号を出力する。詳細には、空気／燃料比は、排気システムに配置されたＵＨＥＧＯプローブによって提供された測定値によって得られるか、あるいはデビメータによって測定された取り込まれた空気の流量と、機関の動作条件に基づいて機関制御ユニットによって見積もられた（estimated）燃料の量との比として得られる。
【０００８】
空気／燃料比に基づくＥＧＲシステムの制御は、広範に使用されているが、欠点をいくつか有し、その全ての特性を十分に利用することができない。特に、空気／燃料比が間接的に得られる数量であることと、デビメータが常時、汚損効果および経時的なドリフトを受けることを考えると、空気／燃料比に基づくＥＧＲシステムの制御は、車両の汚染物質排出に対する将来の基準を充たすことを十分に効率的に証明していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って本発明の目的は、機関動作の、特に排ガス再循環の、より精密な制御を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って本発明により、請求項１および請求項１３でそれぞれ定義されるように、内燃機関における排ガス再循環を制御するための方法および装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明をよりよく理解するために、純粋に非限定例と称して、添付図面を参照して、ここで好ましい実施形態について述べる。
【００１２】
本発明を構成する概念は、機関によって取り込まれたガス混合物中の酸素濃度を決定するための酸素濃度センサ、特にＵＨＥＧＯプローブを吸気システムに配置することを想定している。詳細に述べるように、この基本的概念から広範囲に渡る可能性が得られ、機関動作の、特に排ガスの再循環のより精密な制御を得ることが可能となる。
【００１３】
ここで図１を参照すると、番号１は、全体として過給ディーゼル機関を示す。
【００１４】
機関１は、吸気システム２と、燃料噴射システム３と、ガス排気システム４と、排ガス再循環システム５と、上述のシステムを制御するための電子制御システム６とを装備している。
【００１５】
詳細には、吸気システム２は、インプット時にエアフィルタ１０を通じて空気を導入する吸気管８と、吸気管８から空気を受け取り、機関シリンダ９に供給する、吸気マニホールド１３と、吸気管８自体に沿って既知の方法で配置される、コンプレッサ１１およびインタークーラー１２とを含む。
【００１６】
既知の種類の噴射システム３は、とりわけ、シリンダ９に高圧で燃料を噴射する、複数の電気噴射器１５を機関１の各シリンダ９について１つずつ含む。
【００１７】
ガス排気システム４は、シリンダ９に接続して、燃焼によって生成された排ガスを収容する排ガスマニホールド１７と、排ガスマニホールド１７に接続した排ガス管１８と、酸化触媒コンバータ２０と、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）２１とを含み、この排ガス管に沿って、タービン１９がカスケード式に配置され、これは、既知の方法でコンプレッサ１１に接続されて、ターボチャージャーを提供する。
【００１８】
排ガス再循環システム５は、排ガス再循環管２２と、ＥＧＲ弁として既知の制御ソレノイド弁２４とを含み、排ガス再循環管２２は、タービン１９の上流の箇所においてガス排気システム４と接続し、インタークーラー１２の下流の箇所において吸気システム２と接続する。この弁２４は、排ガス再循環管２２に沿って、これが、例えば、吸気システム２に接続する箇所に配置される。
【００１９】
排ガス再循環システム５は、さらに、排ガス再循環管２２に沿って配置された追加のインタークーラー２３（ＥＧＲクーラー）を含む。
【００２０】
電気制御システム６は、空気および再循環排ガスによって構成される取り込まれたガス混合物中の酸素濃度を決定するために、吸気システム２内の、ＥＧＲ弁２４の下流でシリンダ９付近の箇所に配置された、第一のリニア酸素センサ２５（以下では、第一のＵＨＥＧＯプローブ２５と呼ぶ）と、取り込まれたガス混合物の温度および圧力を測定するために、ＥＧＲ弁２４の下流の吸気マニホールド１３内に固定された温度／圧力センサ２６と、排ガス中の酸素濃度を決定するために、ガス排気システム４に配置された、第二のリニア酸素センサ２７（以下では、第二のＵＨＥＧＯプローブ２７と呼ぶ）と、前記センサ類に接続され、ＥＧＲ弁２４に対して、とりわけ駆動信号を供給する電子制御ユニット２９とを含む。電子制御ユニット２９は、詳細に述べられるように、取り込まれた混合物中の再循環排ガスの濃度に基づいて、排ガス再循環の閉ループ制御を実施する。
【００２１】
特に、既知の制御システムとは異なり、電子制御システム６が、吸気システム２内の、通例はコンプレッサ１１の上流に配置される空気流量の測定装置（デビメータ）をどのように装備していないかに注意すべきである。
【００２２】
排ガス再循環の閉ループ制御のために電子制御ユニット２９によって実施される動作について、最初に図２のフローチャートを参照して、ここで詳細に述べる。
【００２３】
詳細には、最初のブロック３０において、電子制御ユニット２９は、取り込まれたガス混合物中の酸素濃度の測定値を第一のＵＨＥＧＯプローブ２５から取得する。
【００２４】
取り込まれた混合物は、新鮮な空気および再循環排ガス、すなわち異なる酸素濃度を有する２つのガス種からなるため、第一のＵＨＥＧＯプローブ２５によって作成された測定値は、混合物の組成、特に混合物中の排ガス濃度に相関させることができる。
【００２５】
詳細には、ブロック３０の次のブロック３１において、再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）は、測定した酸素濃度により、以下の式：
【数１】
2006002761.tif 000003
[式中、％Ｏ2,airは、空気中の酸素濃度であって、ほぼ２１％に等しく、％Ｏ2,air+EGRは、第一のＵＨＥＧＯプローブ２５によって測定された、取り込まれたガス混合物中の酸素濃度である]を用いて計算される。。
【００２６】
従って電子制御ユニット２９は、取り込まれたガス混合物中の再循環排ガスの濃度に直接基づいて、排ガス再循環の閉ループ制御を実施する（ブロック３２）。特に電子制御ユニット２９は、排ガス濃度の測定値を、汚染物質排出の抑制のための最適値を表す排ガス濃度の基準値と比較して、ＥＧＲ弁２４が２つの値を相互に等しくさせるための適切な駆動信号を生成する。排ガスの基準濃度は、例えば、機関の毎分回転数、噴射された燃料の量、新鮮な空気の流量など機関の動作状態を示す機関の所与の量の関数として、メモリにマッピングできる。
【００２７】
特に、空気／燃料比を決定するのに必須である、機関に取り込まれた新鮮な空気の流量は、以下に述べる方法で電子制御ユニット２９によって計算される（図３）。
【００２８】
詳細には、最初のブロック３３において、電子制御ユニット２９は、第一のＵＨＥＧＯプローブ２５から取り込まれたガス混合物中の酸素濃度の測定値を、そして温度／圧力センサ２６からガス混合物の圧力および温度の値を取得する。
【００２９】
ブロック３３に続くブロック３４において、再循環排ガスの濃度（％ＥＧＲ）は、図２のブロック３１を参照して述べたのと同じ方法で計算される。
【００３０】
次に、ブロック３４に続くブロック３５において、機関によって取り込まれたガス混合物の流量は、「速度密度」法を用いて、吸気マニホールド１３における圧力および温度の測定値の関数として、機関の毎分回転数に従って計算される。
【００３１】
詳細には、速度密度法は、式：
【数２】
2006002761.tif 000004
で表される理想気体状態式に基づいており、式中、Ｐmanifold、ρおよびＴmanifoldはそれぞれ、吸気マニホールド１３におけるガス混合物の圧力、密度および温度であり、これに対してＲはガス混合物に特徴的な定数である。
【００３２】
密度ρはその上、取り込まれたガス混合物の質量流量（Ｍintake）と体積流量（Ｖintake）の比として表され、次のようになる。
【数３】
2006002761.tif 000005
機関によって取り込まれた体積流量は、式：
【数４】
2006002761.tif 000006
に従って、機関毎分回転数および総排気量に直接正比例し、式中、ηvolは「体積効率」、ｒｐｍは機関の毎分回転数であり、Ｖcapは総排気量である。
【００３３】
上述の式から次に、簡単な置換によって、機関によって取り込まれた混合物の流量が、機関毎分回転数ならびに吸気マニホールド１３における圧力および温度の関数として得られる。
【数５】
2006002761.tif 000007
【００３４】
上の式は一般に、速度密度法として既知である。
【００３５】
ブロック３５に続くブロック３６において、機関によって取り込まれたガス混合物の流量（式２）およびＥＧＲの濃度（式１）がいったん決定されると、機関により取り込まれた新鮮な空気の流量は、最終的に次の式によって決定される。
【数６】
2006002761.tif 000008
【００３６】
速度密度法（式２）の使用は、計算される空気流量の動力学に適合する、吸気マニホールド１３内でのガス混合物の温度および圧力の、十分に迅速な測定を必要とする。使用した圧力センサは適切な応答時間を有するのに対して、現在市販されている温度センサは、むしろ低速である（数秒の範囲の応答時間）。
【００３７】
本発明のもう１つの態様は、前記欠点を克服するために、取り込まれたガス混合物の温度を見積もることを想定している。このために、ガス排気システム４に配置された第二のＵＨＥＧＯプローブ２７が使用され、燃焼室における空気／燃料比に相関する情報を供給する。
【００３８】
図４を参照すると、第一のブロック４０において、次の測定値が取得される。圧力／温度センサ２６からの、吸気マニホールド１３における圧力、第一のＵＨＥＧＯプローブ２５によって供給される、取り込まれたガス混合物の酸素濃度、および第二のＵＨＥＧＯプローブ２７からの空気／燃料比。
【００３９】
ブロック４０に続くブロック４１において、ＥＧＲパーセンテージは、式１に従って計算される。
【００４０】
次に（ブロック４２）、電子制御ユニット２９の第一の動作サイクル（ｉ番目のサイクル）において、機関により取り込まれたガス混合物の流量は、第一および第二のＵＨＥＧＯプローブ２５、２７の測定ならびに噴射した燃料の量（Ｑ）の情報に従って評価される。詳細には、第二のＵＨＥＧＯプローブ２７によって供給される空気／燃料比に関する情報、および噴射された燃料の量の情報から、取り込まれた新鮮な空気の流量が既知の方法で得られ、従って取り込まれたガス混合物の流量が、式（３）をＭintakeの関数として解くことによって得られる。
【数７】
2006002761.tif 000009
【００４１】
ブロック４２に続くブロック４３において、吸気マニホールド１３の温度は最終的に、速度密度式（２）をＴmanifoldの関数として解くことによって見積もられる。
【数８】
2006002761.tif 000010
【００４２】
次の動作サイクル（ｉ＋１番目のサイクル）において、電子制御ユニット２９は、上述したように、取り込まれた混合物の流量を計算し、ＥＧＲシステムの制御を実施するために、前の動作サイクル（ｉ番目のサイクル）において見積もられた温度Ｔmanifold[ｉ]を使用するであろう。
【００４３】
本発明のさらなる態様（図５を参照）において、排ガス再循環システム５は異なる構造を有する。特に、留意されるように、排ガスはタービン１９の、および後処理装置（酸化触媒コンバータ２０および粒子フィルタ２１）の下流で取り込まれ、コンプレッサ１１の上流に再循環される。第一のＵＨＥＧＯプローブ２５は、機関によって取り込まれたガス混合物によって作用を受けるように、ＥＧＲ弁２４の下流に、好ましくはコンプレッサ１１およびインタークーラー１２の下流でシリンダ９に近い位置になお固定されている。図１の排ガス再循環システム５の構造を参照して説明された制御方法は変更されずに、なお有効なままである。
【００４４】
本発明の特徴の調査から、それが可能にする利点が明らかになる。
【００４５】
機関によって取り込まれたガス混合物中の酸素濃度の測定は、機関の、特に排ガス再循環のより精密な制御を可能にする。実際に今や、機関によって取り込まれた混合物における再循環排ガスの濃度に基づいて閉ループ制御を実施すること、更に、空気システムにおける、例えばＥＧＲ弁の任意の考えられ得る異常を診断することが可能であり、結果的に、汚染物質排出、ドリフトおよび機関間の偏差が削減される。
【００４６】
さらに吸気システムでのＵＨＥＧＯプローブの使用は、ＥＧＲシステムの制御だけでなく、一般に機関動作の制御に関連する他の目的にも使用される、取り込まれる空気の流量をデビメータ使用に頼る必要なく導出することを可能とし、従って前記構成要素を完全に不要とする。この特徴は、デビメータが、汚損および経時的な変動の影響を受けることが多い費用のかかる構成要素であることが考慮される場合、なおさら好都合である。
【００４７】
その上、強調されてきたように、吸気システムのＵＨＥＧＯプローブは、排気システムのＵＨＥＧＯプローブと併用されて、吸気マニホールの温度を見積もることを可能にする。このようにして、流体の動力学による温度の変化を、温度センサが使用される場合に関してさらに効率的な方法で追跡することが可能である。
【００４８】
最後に、図４に示したように構成されたＥＧＲシステムの使用は、排ガス再循環がコンプレッサの上流で発生すると仮定すれば、吸気システム内でＵＨＥＧＯプローブに影響を及ぼす空気流のより良い混合が得られる限り、特に好都合であることが判明する。その上、空気および再循環排ガスの混合物はインタークーラーを通り抜け、吸気マニホールドでのより小さい温度変化が得られるという結果を伴う。従って速度密度式は、より高い精度で使用できる。具体的には、マニホールドにおける温度を見積もることは、もはや必要ない。
【００４９】
最後に、本明細書に記述および説明したことに対する修正および変更は、添付請求項で定義したような本発明の範囲から逸脱せずに行えることは明らかである。
【００５０】
特に、本発明がどのように、過給ディーゼル内燃機関内での使用に制限されないが、吸気システム、ガス排気システム、およびＥＧＲシステムを装備したどの内燃機関にも利用可能であるかということは、明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第一の実施形態による内燃機関の一部の概略図である。
【図２】図１の機関における排ガス再循環を制御するための動作に相当するフローチャートを示す。
【図３】図１の機関における排ガス再循環を制御するための動作に相当するフローチャートを示す。
【図４】図１の機関における排ガス再循環を制御するための動作に相当するフローチャートを示す。
【図５】図１の機関の一部の、第二の実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  過給ディーゼル機関
２  吸気システム
３  燃料噴射システム
４  ガス排気システム
５  排ガス再循環システム
６  電子制御システム
８  吸気管
９  機関シリンダ
１０  エアフィルタ
１１  コンプレッサ
１２  インタークーラー
１３  吸気マニホールド
１５  電気噴射器
１７  排ガスマニホールド
１８  排ガス管
１９  タービン
２０  酸化触媒コンバータ
２１  ディーゼル粒子フィルタ
２２  排ガス再循環管
２３  ＥＧＲクーラー
２４  ＥＧＲ弁
２５  第一のＵＨＥＧＯプローブ
２６  温度／圧力センサ
２７  第二のＵＨＥＧＯプローブ
２９  電子制御ユニット
【図１】
2006002761.tif 000023
【図２】
2006002761.tif 000024
【図３】
2006002761.tif 000025
【図４】
2006002761.tif 000026
【図５】
2006002761.tif 000027
【外国語明細書】
2006002761.tif 000028
2006002761.tif 000029
2006002761.tif 000030
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