(57)【要約】【課題】  精度、応答性、耐久性および／または信頼性に優れたＥＧＲ流量の計算システムおよび計算方法を提供することにある。【解決手段】  現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定し、かつ決定された比熱およびセンサ（４０、４２、４４、４６、４８、５０、５１、５２、５３、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、６９、７０、７２）により発生された信号に基いてＥＧＲ流量を決定することを含む多気筒内燃機関（１２）のＥＧＲ流量を決定するシステムおよび方法。一実施例では、種トラッキングモデル（３１４）を使用して、酸素、窒素、二酸化炭素および水を含む排気ガス中の種々の種の量を決定し、かつセンサの基準比熱と比較される現在の比熱を決定する。
2005511963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを表示する信号を発生するセンサを備えた多気筒内燃機関（エンジン）のＥＧＲ流量を決定する方法において、
現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定する段階を有し、該比熱決定段階が、
現在のエンジン作動状態に基いて、燃焼中に形成される複数の種の量をトラッキングする段階と、
各々の種の量および関連種の比熱に基いて、各々の種の比熱寄与を決定する段階と、
各々の種について決定された比熱寄与を合計して、排気ガスの比熱を決定する段階と、
決定された比熱およびセンサにより与えられる信号に基いてＥＧＲ流量を決定する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３】
前記複数の種は、酸素、二酸化炭素、窒素および水を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記トラッキングする段階は、
空気／燃焼比、ターボブースト圧力および燃料についての現在の値に基いて、複数の種の量を決定する段階を有する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ＥＧＲ流量を決定する段階は、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値とを比較する段階と、
センサ信号を用いて基本ＥＧＲ流量を決定する段階と、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値との差を用いて基本ＥＧＲ流量を調節する段階と、を有する請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記基本ＥＧＲ流量はルックアップテーブルを用いて決定される請求項５記載の方法。
【請求項７】
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを表示する信号を発生するセンサを備えた多気筒内燃機関（エンジン）のＥＧＲ流量を決定するための、コンピュータにより実行可能な命令を表す記憶データを有するコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、
現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定する命令を有し、該比熱決定命令が、
現在のエンジン作動状態に基いて、燃焼中に形成される複数の種の量をトラッキングする命令と、
各々の種の量および関連種の比熱に基いて、各々の種の比熱寄与を決定する命令と、
各々の種について決定された比熱寄与を合計して、排気ガスの比熱を決定する命令と、
決定された比熱およびセンサにより与えられる信号に基いてＥＧＲ流量を決定する命令と、
を有することを特徴とするコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項９】
前記複数の種は、酸素、二酸化炭素、窒素および水を含む請求項７記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項１０】
前記トラッキングする命令は、
空気／燃焼比、ターボブースト圧力および燃料についての現在の値に基いて、複数の種の量を決定する命令を有する請求項７記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項１１】
前記ＥＧＲ流量を決定する命令は、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値とを比較する命令と、
センサ信号を用いて基本ＥＧＲ流量を決定する命令と、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値との差を用いて基本ＥＧＲ流量を調節する命令とを有する請求項７記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項１２】
決定されたＥＧＲ流量と所望のＥＧＲ流量とを比較してＥＧＲ流量エラーを得る命令と、
ＥＧＲ弁およびターボチャージャの少なくとも一方を制御してＥＧＲ流量エラーを低減させる命令とを更に有する請求項７記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項１３】
各シリンダが燃料噴射装置と関連している複数のシリンダを備えた多気筒内燃機関（エンジン）のＥＧＲ流量を決定するシステムにおいて、
排気ガスの一部をＥＧＲ回路を通してエンジン吸気に偏向させるＥＧＲ弁と、
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを表示する信号を発生するセンサと、
コマンド信号に応答して少なくとも１つの作動特性を変えるべく制御可能なターボチャージャと、
ＥＧＲ弁、センサおよびターボチャージャに接続され、現在のエンジン作動状態に基いて、ＥＧＲ回路を通って流れる排気ガスの比熱を決定し、且つ、この決定された比熱およびセンサにより発生された信号に基いて、実ＥＧＲ流量を決定するコントローラと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１４】
前記コントローラは、燃焼中に形成される複数の種の量をトラッキングすることにより、現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定し、各々の種の量および関連種の比熱に基いて、各々の種の比熱寄与を決定し、各々の種について決定された比熱寄与を合計して、排気ガスの比熱を決定する請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数の種は、酸素、二酸化炭素、窒素および水を含む請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記コントローラは、空気／燃料比、ターボブースト圧力および燃料噴射装置に供給される燃料の現在の値に基いて、複数の種の量を決定することを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラは、排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値とを比較し、センサ信号に基いて基本ＥＧＲ流量を決定し、排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値との差を用いて基本ＥＧＲ流量を調節する請求項１３記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラは、決定されたＥＧＲ流量と所望のＥＧＲ流量とを比較してＥＧＲ流量エラーを獲得し、かつＥＧＲ弁およびターボチャージャの少なくとも一方を制御してＥＧＲ流量エラーを低減させる請求項１３記載のシステム。
【請求項１９】
前記センサは温度アネモメータを有する請求項１３記載のシステム。
【請求項２０】
各シリンダが燃料噴射装置と関連している複数のシリンダを備えた多気筒内燃機関（エンジン）のＥＧＲ流量を決定するシステムにおいて、
排気ガスの一部をＥＧＲ回路を通してエンジン吸気に偏向させる手段と、
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの比熱およびＥＧＲ流れ内に置かれた加熱要素の熱消費に基いてＥＧＲ流量を決定する手段であって、燃焼中に形成される複数の種の量をトラッキングすることにより、現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定する前記ＥＧＲ流量を決定する手段と、
ＥＧＲ流量に基いてエンジンを制御する手段と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項２２】
前記ＥＧＲ流量を決定する手段は、各々の種の量および関連種の比熱に基いて、複数の種の各々の種の比熱寄与を決定し、かつ各々の種について決定された比熱寄与を合計して、排気ガスの比熱を決定する請求項２０記載のシステム。
【請求項２３】
前記複数の種は、酸素、二酸化炭素、窒素および水を含む請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記ＥＧＲ流量を決定する手段は、空気／燃料比、ターボブースト圧力および燃料噴射装置に供給される燃料の現在の値に基いて、複数の種の量を決定する請求項２２記載のシステム。
【請求項２５】
前記エンジンを制御する手段は、排気ガスの決定された比熱と基準値とを比較し、かつ排気ガスの決定された比熱と基準値との差に基いてＥＧＲ流量を調節する請求項２０記載のシステム。
【請求項２６】
前記エンジンを制御する手段は、決定されたＥＧＲ流量と所望のＥＧＲ流量とを比較してＥＧＲ流量エラーを獲得し、かつＥＧＲ弁およびターボチャージャの少なくとも一方を制御してＥＧＲ流量エラーを低減させる請求項２０記載のシステム。
【請求項２７】
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを有する多気筒内燃機関（エンジン）を制御する方法において、
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを、センサを用いて検出する段階と、
現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定する段階とを有し、該比熱決定段階が、
現在のエンジン作動状態に基いて、燃焼中に形成される複数の種の量をトラッキングする段階と、
各々の種の量および関連種の比熱に基いて、各々の種の比熱寄与を決定する段階と、
各々の種について決定された比熱寄与を合計して、排気ガスの比熱を決定する段階と、
決定された比熱およびセンサにより与えられる信号に基いてＥＧＲ流量を決定する段階と、
決定されたＥＧＲ流量と所望のＥＧＲ流量とを比較してＥＧＲ流量エラーを得る段階と、
ＥＧＲ弁およびターボチャージャの少なくとも一方を制御してＥＧＲ流量エラーを低減させる段階と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記制御する段階は、ターボチャージャを制御して背圧を増大させることからなることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
前記複数の種は、酸素、二酸化炭素、窒素および水を含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
前記トラッキング段階は、空気／燃料比、ターボブースト圧力および燃料の現在の値に基いて複数の種の量を決定する請求項２７記載の方法。
【請求項３２】
前記ＥＧＲ流量を決定する段階は、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値とを比較する段階と、
センサ信号を用いて基本ＥＧＲ流量を決定する段階と、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値との差を用いて基本ＥＧＲ流量を調節する段階と、を有する請求項２７記載の方法。
【請求項３３】
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを表示する信号を発生するセンサを備えた多気筒内燃機関（エンジン）のＥＧＲ流量を決定する方法において、
現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定する段階と、
決定された比熱およびセンサにより与えられる信号に基いてＥＧＲ流量を決定する段階とを有し、該ＥＧＲ流量決定段階が、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値とを比較する段階と、
センサ信号を用いて基本ＥＧＲ流量を決定する段階と、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値との差を用いて基本ＥＧＲ流量を調節する段階と、を有することを特徴とする方法。
【請求項３４】
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを有する多気筒内燃機関（エンジン）を制御する方法において、
ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを、センサを用いて検出する段階と、
現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定する段階と
決定された比熱およびセンサにより与えられる信号に基いてＥＧＲ流量を決定する段階とを有し、該ＥＧＲ流量決定段階が、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値とを比較する段階と、
センサ信号を用いて基本ＥＧＲ流量を決定する段階と、
排気ガスの決定された比熱とセンサに関連する基準値との差を用いて基本ＥＧＲ流量を調節する段階と
決定されたＥＧＲ流量と所望のＥＧＲ流量とを比較してＥＧＲ流量エラーを得る段階と、
ＥＧＲ弁およびターボチャージャの少なくとも一方を制御してＥＧＲ流量エラーを低減させる段階と、を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関（エンジン）の排気ガス再循環（exhaust gas recirculation：ＥＧＲ）流量の決定システムおよび決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
性能向上のため、多くの内燃機関、特にディーゼルエンジンは、シリンダ給気の酸素密度を増大させるターボチャージャを有している。ターボチャージャは、エンジンの排気ガスを使用してタービンを駆動し、タービンはコンプレッサを駆動して吸気を圧縮する。従来のターボチャージャが可能であるよりも広いエンジン作動範囲に亘ってターボチャージャ特性を変化させるのに、可変ノズル型ターボチャージャ（variable nozzle turbocharger：ＶＮＴ）を含む可変静翼型ターボチャージャ（variable geometry turbocharger：ＶＧＴ）が使用されている。現時点での作動条件およびドライバが要求するエンジントルクに対して適当な大きさのターボブースト圧力を得るには、可動吸気ベーンまたは排気ベーン（ＶＮＴ）または可動タービン側壁を使用できる。
【０００３】
排気ガス再循環（ＥＧＲ）は、過渡作動状態および定常作動状態中のエンジン内のピーク燃焼温度を低下させることにより窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を低減させることに関し有効であることが知られている。一般的なＥＧＲシステムは、エンジンの排気マニホルドからの排気ガスを吸気マニホルドに偏向させるＥＧＲ弁を有している。ＥＧＲ弁は、オン／オフ型またはＥＧＲ流量を調整するモジュレーティング（プロポーショナル）型で構成され、ＥＧＲ回路内の種々の場所に取付けられる。また、しばしば、偏向された排気ガスを流量測定装置で冷却するＥＧＲクーラが設けられ、エンジンの排気側（排気マニホルドまたはターボチャージャのタービン）をエンジンの吸気側（吸気マニホルドまたは吸気パイプ）に連結する適当なチューブまたはパイプを用いて、偏向された排気ガスの量すなわち流量を決定する。作動状態が許容できるものであるときは、ＥＧＲ流量の管理は、ＥＧＲ弁に接続された電子式エンジン制御ユニット（electronic control unit：ＥＣＵ）と、ＥＧＲ流量の閉ループ制御を行なうＥＣＵを備えた流量測定装置とにより行なわれる。ＥＣＵは、流量測定装置からの入力に基いてＶＧＴおよび／またはＥＧＲ弁を調整する。この構成の他の派生構成として、吸気マニホルドへのＥＧＲガス入口点に設けられた混合装置および／またはＥＧＲの流れをエンジンの排気側から吸気側に送り込むのに必要な、エンジンを通る負の圧力差を生じさせるベンチュリ装置を備えたものがある。ＥＣＵは、期待性能および低排出物を実現するための適当な過渡／定常制御を行なうため、正確な流量測定および応答制御装置（ＥＧＲ弁および／またはＶＧＴ）を必要とする。
【０００４】
エンジン排出物、性能および燃料経済性の最適化は、ＥＧＲシステムの構成要素、特にＥＧＲ測定装置の精度、応答性および耐久性に基いている。ＥＧＲの１つの測定方法は、ＥＧＲ回路に既知の絞りを形成しかつこの絞りの前後の温度および圧力降下を測定してＥＧＲ流量を決定する。絞りが増大すると、流量計算の精度が向上する。しかしながら、絞り量が大きくなるとＥＧＲの流れ能力が妨げられ、低流量での精度が低下し、かつファウリングを受け易くなる。絞りはまた、ターボ機械の耐久性および信頼性に影響を与えるＥＧＲの必要流量を送り込むための大きい背圧を与えるようにＶＧＴを制御することを必要とする。また、応答性は、約１０〜１５秒の温度センサ応答時間に直接関係しており、かつ過渡制御をより困難かつ複雑にする。ソフトウェア・ストラテジーは温度上昇を予測することにより応答時間を改善するのに適用できるが、苛酷なＥＧＲ環境により、時間の経過につれて検出要素に煤（すす）が堆積し、このため精度および性能が低下される。
【０００５】
ＥＧＲ流量の測定に温度アネモメータ（thermal anemometer）を使用できる。この場合も、性能、燃料経済性および排出物の最適化は、ＥＧＲ流量測定装置の精度、応答性および耐久性に関連している。アネモメータの精度は、測定されるガスの比熱に基いて定まる。ＥＧＲ回路では、排気ガスの比熱は、ディーゼルエンジンの作動範囲に亘って１０％まで変化できる。アネモメータ装置の応答性は、温度コントローラおよびヒータ要素の設計に基いて定まる。耐久性は、ファウリングおよびプラッギングに対する感受性に基いて定まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ＥＧＲ流量の計算システムおよび計算方法であって、精度、応答性、耐久性および／または信頼性に優れたＥＧＲ流量の計算システムおよび計算方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例では、ＥＧＲ回路を通る排気ガスの流れを表示する信号を発生するセンサを備えた多気筒内燃機関のＥＧＲ流量を決定する方法は、現在のエンジン作動状態に基いて排気ガスの比熱を決定する段階と、決定された比熱およびセンサにより与えられる信号に基いてＥＧＲ流量を決定する段階とを有している。種トラッキングモデルを使用して、酸素、窒素、二酸化炭素および水を含むことがある排気ガス中の種々の種の量を決定し、例えば現在の比熱を決定する。この現在の比熱は、センサが、センサ値を調節しかつＥＧＲマスフロー流量を決定するのに使用される差により較正されている比熱と比較される。燃焼モデルは種トラッキングモデルと組合せて使用され、例えば燃料、空気／燃料比およびターボブースト等の種々のエンジン作動パラメータに基いて、排気ガス中の各々の種の量を決定しまたは評価する。
【０００８】
本発明は、従来技術と比べて多くの長所を有している。例えば本発明は、エンジン性能、燃料経済性および排出物を最適化させるべく、より正確で、信頼性および耐久性に優れたＥＧＲ流量測定装置を提供する。アネモメータ型流量測定センサを用いることにより、さもなくばデルタ圧力センサが必要とするＥＧＲ回路内のあらゆる絞りを無くすことができ、このため、必要背圧が低下されるためターボ機械の耐久性が改善される。本発明は、現在のエンジン作動パラメータおよび状態に基いた種トラッキングモデルを用いた、ＥＧＲ回路を通る排気ガスの現在の比熱のオンライン決定を使用するＥＧＲ流量のより正確な決定技術を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の上記および他の長所、目的および特徴は、添付図面に関連して述べる、本発明を実施するための最良の形態についての下記の詳細な説明から容易に理解されよう。
【００１０】
図１は、本発明の一実施例による代表的用途におけるＥＧＲ流量測定システムまたは測定方法の作動を示す概略ブロック図である。システム１０はディーゼルエンジン１２のような内燃機関を有し、該内燃機関は特定用途に基いて車両１４に搭載される。一実施例では、車両１４はトラクタ１６およびセミ・トレーラ１８を有している。ディーゼルエンジン１２はトラクタ１６に搭載され、更に詳細に後述するように、エンジンおよび車両のワイヤハーネスを介して、エンジン１２、トラクタ１６およびセミ・トレーラ１８に配置された種々のセンサおよびアクチュエータとインターフェースする。他の用途では、エンジン１２は、産業機械および建設機械の駆動、または発電機、コンプレッサおよび／またはポンプ等を駆動する固定用途に使用できる。
【００１１】
電子式エンジン制御モジュール（engine control module：ＥＣＭ）２０は、エンジンセンサ２２および車両センサ２４により発生される信号を受け、かつ該信号を処理して燃料噴射装置２６のようなエンジンおよび／または車両のアクチュエータを制御する。ＥＣＭ２０は、好ましくは、エンジン１２を制御すべくコンピュータにより実行可能な命令を表すデータを記憶するコンピュータ読取り可能な記憶媒体（その全体を参照番号２８で示す）を有している。コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８には、作動変数、パラメータ等以外に較正（キャリブレーション）情報を含めることができる。一実施例では、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３２およびキープアライブメモリー（ＫＡＭ）３４のような種々の不揮発性メモリ以外にランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３０を有している。コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８は、標準制御／アドレスバスを介して、マイクロプロセッサ（μＰ）３８および入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路３６と通信する。当業者ならば理解されようが、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８として、一時的および／または永久的にデータを記憶する種々の形式の物理的デバイス（ソリッドステート、磁気、光学式デバイスおよびこれらの組合せを含む）がある。例えば、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８は、ＤＲＡＭ、ＰＲＯＭＳ、ＥＰＲＯＭＳ、ＥＥＰＲＯＭＳ、フラッシュメモリ等の１つ以上の物理的デバイスを用いて実行できる。特定用途によっては、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８として、フロッピー(登録商標)ディスク、ＣＤ ＲＯＭ等がある。
【００１２】
一般的な用途では、ＥＣＭ２０は、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８に記憶された命令を実行することによりエンジンセンサ２２および車両のセンサ／スイッチ２４からの入力を処理して、エンジン１２の制御のための適当な出力信号を発生する。特定用途によっては、エンジンおよび車両の作動状態をモニタする種々の形式のセンサをシステム１０に設けることができる。例えば、クランクシャフト位置および／またはエンジン速度をモニタするのに可変リラクタンスセンサを使用できる。可変キャパシタンスセンサを使用して、大気圧、マニホルド圧力、オイルギャラリ圧力、および任意のポンプ圧力等の種々の圧力をモニタするのに使用できる。スロットル（アクセルフットペダル）位置のような位置をモニタするのに可変抵抗センサを使用できる。車両速度、積算距離および他の種々の車両特徴を検出するのに磁気ピックアップセンサを使用できる。同様に、サーミスタを使用して、例えばクーラント温度、オイル温度および大気温度等の種々の温度をモニタすることができる。本発明の一実施例では、エンジンセンサ２２は、クランクシャフト位置を表示しかつエンジン速度の決定に使用できるタイミング基準センサ（timing reference sensor：ＴＲＳ）４０を有している。エンジンオイルの圧力および温度をモニタするのに、それぞれ、オイル圧力センサ（oil pressure sensor：ＯＰＳ）４２およびオイル温度センサ（oil temperature sensor：ＯＴＳ）４４が使用される。
【００１３】
現在の吸気温度を表示するのに空気温度センサ（air temperature sensor：ＡＴＳ）４６が使用される。ターボチャージャ（より詳細に後述するように、ＶＧＴまたはＶＮＴが好ましい）のブースト圧力を表示するのにターボブーストセンサ（turbo boost sensor：ＴＢＳ）４８が使用される。クーラント温度を表示するのに、クーラント温度センサ（coolant temperature sensor：ＣＴＳ）５０が使用される。
【００１４】
特定のエンジン構造および用途によっては、種々の付加センサを設けることができる。例えば、本発明による排気ガス再循環（ＥＧＲ）を使用するエンジンには、ＥＧＲ温度センサ（EGR temperature sensor：ＥＴＳ）５１およびＥＧＲ流量センサ（EGR flow sensor：ＥＦＳ）５３を設けるのが好ましい。ＥＦＳ５３は、ヒータ要素を通って消費される電力を計算してＥＧＲ回路を通るＥＧＲのマスフロー流量を決定する温度アネモメータが好ましい。ヒータ要素は、煤を低減または防止する温度に加熱して熱分解クリーニングを行なうのが好ましい。ＥＧＲマスフロー流量は、本発明に従って決定されかつ以下により詳細に説明するように、ＥＧＲガスの比熱に基いて決定される。
【００１５】
コモンレール燃料システムを用いる用途には、対応燃料圧力センサ（corresponding fuel pressure sensor：ＣＦＰＳ）５２を設けることができる。同様に、インタークーラ・クーラントの圧力および温度を検出するインタークーラ・クーラント圧力センサ（intercooler coolant pressure sensor：ＩＣＰＳ）５４およびインタークーラ・クーラント温度センサ（intercooler coolant temperature sensor：ＩＣＴＳ）５６を設けることができる。エンジン１２にはまた、燃料温度センサ（fuel temperature sensor：ＦＴＳ）５８および同期基準センサ（synchronous reference sensor：ＳＲＳ）６０を設けるのが好ましい。ＳＲＳ６０は、エンジン１２の点火順序における特定シリンダの表示を行なう。このセンサは、幾つかの固定発電機用途に使用されるような多エンジン構造の調和制御すなわち同期制御に使用できる。ＥＧＲクーラ（図示せず）および対応温度センサを設けて、エンジン吸気に導入される前に再循環排気ガスの冷却を行なうこともできる。
【００１６】
エンジン１２には、低オイルレベルに関連する種々のエンジン保護特徴を検出するためのオイルレベルセンサ（oil level sensor：ＯＬＳ）を設けることもできる。燃料フィルタをモニタして予防メインテナンス目的での警告を与える燃料制限センサ（fuel restriction sensor：ＦＲＳ）６４を使用することもできる。燃料圧力センサ（fuel pressure sensor：ＦＰＳ）６８は、差し迫ったパワーロスおよびエンジンへの燃料供給欠乏の警告を与えるため、燃料圧力を表示する。同様に、クランクケース圧力センサ（crankcase pressure sensor：ＣＰＳ）６６は、エンジン故障を表示するクランクケース圧力の突然的上昇を検出することにより種々のエンジン保護に使用できるクランクケース圧力を表示する。
【００１７】
システム１０には、車両１４およびエンジン１２の制御に使用される車両の作動パラメータおよびドライバ入力をモニタする種々の車両センサ／スイッチ２４を設けるのが好ましい。例えば、車両センサ／スイッチ２４には、現在の車両速度を表示する車両速度センサ（vehicle speed sensor：ＶＳＳ）７０を設けることができる。クーラントレベルセンサ（coolant level sensor：ＣＬＳ）７２が、車両ラジエータ内のエンジンクーラントのレベルをモニタする。エンジン作動モードまたはエンジン１２または車両１４の制御作動の選択に使用されるスイッチとして、好ましくは「低（Ｌ）」、「中（Ｍ）」、「高（Ｈ）」および「オフ」の選択を与えるエンジンブレーキ選択スイッチ（ENGINE BRAKE）７４、クルーズコントロールスイッチ（SET/COAST、RES/ACC、CC ENB）７６、７８、８０、診断スイッチ（DIAG）８２および種々の任意のデジタルおよび／またはアナログスイッチ（OPT）８４を設けることができる。ＥＣＭ２０は、アクセルすなわちフットペダル８６、クラッチ８８およびブレーキ８０に関連する信号を受けることもできる。ＥＣＭ２０はまた、キースイッチ９２の位置および車両のバッテリ９４により与えられるシステム電圧をモニタできる。
【００１８】
ＥＣＭ２０は、状態インジケータ／ライト９６、アナログディスプレイ９８、デジタルディスプレイ１００および種々のアナログ／デジタルゲージ１０２等の種々の車両出力デバイスと通信する。本発明の一実施例では、ＥＣＭ２０は、エンジン速度、アクセルペダル位置、車両速度等を含む種々の状態および／または制御メッセージを伝送する産業用標準データリンク１０４を使用している。データリンク１０４は ＳＡＥ Ｊ１９３９およびＳＡＥ Ｊ１５８７に適合し、種々のサービス、診断および制御情報を、他のエンジンシステム、サブシステムおよびディスプレイ１００等の接続されたデバイスに提供するのが好ましい。ＥＣＭ２０は、より詳細に後述するように、現在のエンジン作動パラメータおよび状態に基いて種トラッキングモデル（species tracking model）を使用するＥＧＲ流量決定制御論理を用いるのが好ましい。
【００１９】
サービスツール１０６は、ＥＣＭ２０に記憶された選択パラメータをプログラムしおよび／またはＥＣＭ２０から診断情報を受けるため、データリンク１０４を介して周期的に接続できる。同様に、コンピュータ１０８を、データリンク１０４を介して適当なソフトウェアおよびハードウェアに接続し、情報をＥＣＭ２０に伝送しかつエンジン１２および／または車両１４の作動に関する種々の情報を受けることができる。
【００２０】
図２は、関連するＥＧＲ温度センサおよび流量センサと、本発明に従ってＥＧＲ流量を決定する制御論理を有するＥＣＭとを備えた代表的なＥＧＲシステムを示すブロック図である。エンジン１２０は、吸気マニホルド１２２と、排気マニホルド１２４と、全体を参照番号１２６で示す排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムとを有している。エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）１２８は、エンジン１２０を制御する命令および較正情報を表す記憶データを有している。ＥＣＭ１２８は、ＥＧＲ流量センサ１３０およびＥＧＲ温度センサ１３２を含む種々のセンサおよびアクチュエータと通信する。前述のように、ＥＧＲ流量センサ１３０は、ＥＧＲ流れによるヒータ要素の対流冷却に基いた信号を発生するアネモメータ型センサが好ましい。ＥＣＭ１２８は、ＥＧＲ弁１３４のようなアクチュエータを介してＥＧＲシステム１２６を制御する。また、ＥＣＭ１２８は、図１に関連して説明したように、可変ノズル型または可変静翼型ターボチャージャ（ＶＧＴ）１３８を制御し、かつ関連するターボ速度センサ１４０およびターボブーストセンサをモニタする。
【００２１】
作動に際し、ＥＣＭ１２８は、現在の作動状態および較正情報に基いてＥＧＲシステム１２６およびＶＧＴ１３８を制御し、吸気マニホルド１２２を通してエンジン１２０に連結されたＥＧＲ弁１３４を介して再循環排気ガスと給気とを混合する。好ましい一実施例では、エンジン１２０は６気筒圧縮点火内燃機関である。ＥＣＭ１２８は、決定された所望のＥＧＲ流量に基いてＥＧＲ弁１３４を制御すべく、現在のエンジン制御パラメータおよび作動状態をモニタする制御論理を有している。決定されたＥＧＲ流量、ＥＧＲ流量センサ１３０およびＥＧＲ温度センサ１３２により発生される信号に基いて定められる。本発明によれば、ＥＣＭ１２８は、現在のエンジン作動パラメータおよび状態に基いて再循環排気ガスの比熱を決定する制御論理を有している。決定された比熱は、次に、流量センサの基準比熱すなわち較正された比熱と比較して、再循環排気ガスの現在の比熱と基準値または較正値とのあらゆる差を相殺すべくＥＧＲ流量の決定を調節する。
【００２２】
エンジン１２０の作動中、吸気は、高温の排気ガスを用いてタービン部分１５２により駆動されるＶＧＴ１３８のコンプレッサ部分１５０を通る。圧縮された空気は、給気クーラ（好ましくは、ラムジェット１５６により冷却される空気対空気クーラ）１５４を通って流れる。給気は、クーラ１５４を通って混合弁１３６へと流れる。混合弁１３６は、エンジンの作動状態に基いて再循環排気ガスに連結されるパイプユニオンが好ましい。排気マニホルド１２４を通ってエンジン１２０から出る排気ガスはＥＧＲ弁１３４に通される。ここで、排気ガスの一部がＥＧＲクーラ１５８を通るように偏向され、ＥＧＲ流量センサ１３０および温度センサ１３２を通って混合弁１３６に導かれ、ここで、圧縮された給気と混合される。ＥＧＲ弁１３４により偏向されない残余の排気ガスは、大気中に排出される前に、ＶＧＴ１３８のタービン部分１５２およびマフラー１６０を通る。ＥＧＲクーラ１５８は、エンジンのクーラント回路１６２を用いて高温の排気ガスを冷却する。次に、クーラントは、冷却ファン１６４およびラジエータ１６６を用いて冷却される。
【００２３】
本発明の実施例は、種々のエンジン状態を表す種々の入力を処理し、次にＥＧＲコマンド信号およびＶＧＴコマンド信号を発生する制御論理を有している。ＥＧＲコマンド信号は、可変流量ＥＧＲ弁６６が経路６４を通るガス流量を制御する位置を指令し、一方、ＶＧＴコマンド信号は、ＶＧＴ５２が経路６０を通るガス流量を制御するように静翼に指令を与える。本発明の好ましい実施例では、ＥＧＲコマンド信号およびＶＧＴコマンド信号の決定に使用される種々の技術が、図３に最も良く示されている。
【００２４】
図３のブロック図には、本発明による、ＥＧＲ流量を決定する制御論理の機能が示されている。前述のように、ターボチャージャ付きディーゼルエンジンにおいて、ＥＧＲ流れを排気マニホルドから吸気マニホルドに送り込むのに必要な圧力差は、可変静翼型ターボチャージャにより付与されまたは増大される。ＥＧＲ流量の制御は、ＶＧＴの静翼を変化（例えば翼位置を変化）させることにより、またはＥＧＲ弁位置を変化させることにより、好ましくはこれらを組合せることにより達成される。しかしながら、本発明の種々のアスペクトは、これらを別々にまたは一緒に使用しても、依然として本発明の利益および長所を得ることができる。好ましい実施例では、ＥＧＲ弁およびＶＧＴは同時にかつ連続的に制御される。本発明の好ましい実施例は、ＥＧＲ／ＶＧＴコントローラの設定値として、化学種（Ｏ2、Ｎ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）に関して吸気マニホルドの所望組成を使用する。これらの化学種の実際の量は、簡単化された燃焼モデルに基いた種トラッキングモデル（species tracking model）を用いて計算するのが好ましい。
【００２５】
引続き図３を参照すると、図示の実施例では、ブロック１８２で、ドライバのアクセルペダル位置センサ入力およびエンジン速度（rpm）入力が受入れられる。ブロック１８２は、ルックアップテーブルを使用して、エンジントルク要求を決定する。エンジントルク要求は、ここで特に説明はしない例えばシリンダバランスのようなエンジン制御の他のアスペクトのために調節される燃焼の量を表す。また、図３は代表的な実施例であること、および図示の制御ストラテジーの種々のアスペクトは好ましいものであるが、特別に必要ではないことは理解されよう。ブロック１８４では、一方向第二フィルタが、トルク要求に或る遅延を付加する。遅延が付加されると、エンジン制御の緩やかな応答空気流アスペクトが、エンジン制御の速い応答トルク要求と同期することが可能になる。ブロック１８６では、エンジン速度および濾過されたトルク要求が受入れられかつ他のエンジン条件と一緒に処理されて、所望の燃料噴射タイミング、量およびレール圧力を得る。これらのファクタは、参照番号１８８で示すように、燃料供給を制御する。
【００２６】
ブロック１９０では、エンジン吸気に望まれる化学的組成が決定される。所望組成には、例えば窒素、酸素、二酸化炭素および水等の複数の化学種が含まれる。噴射制御ブロック１８６からブロック１９０に燃料／サイクルが供給され、ブロック１９０は燃料リミット／サイクルをブロック１８６に供給する。例えば、燃料は低空気流状態に制限される。ブロック１９２では、ＥＧＲシステムおよびターボチャージングシステムの実流量値、空気／燃料比、および吸気の化学的組成が計算される。この計算は、センサ入力と、簡単化された燃焼モデルを取入れた種トラッキングモデルとに基いて行なわれ、吸気中および再循環排気ガス中の種々の化学種の相対比を決定する。ブロック１９０での所望値または設定値は、種々の対をなすルックアップテーブル内に含まれる値の内挿法に基づいて定められる。第一テーブル対（１９４、１９８）は安定化されたターボチャージャブースト圧力に対応し、第二テーブル対（１９６、２００）はゼロターボチャージャブースト圧力に対応する。すなわち、第一テーブルは最大空気／燃料（／サイクル）に対応し、一方、第二テーブルは最小空気／燃料に対応する。種々の測定から決定される現在の空気／燃料に基いて、特定作動値についての２つのテーブル間に所望値が内挿される。
【００２７】
例えば、所望の二酸化炭素値および空気値は、２つのルックアップテーブル（一方のテーブルはＣＯ2量／サイクル（ＣＯ2／ＣＹＣ）を、他方のテーブルは酸素量／サイクル（Ｏ2／ＣＹＣ）を示す）を表すテーブル１９４、１９６間の内挿を行なうことにより決定される。同様に、タイミングパラメータ、量およびレール圧力は、テーブル１９８とテーブル２００との間（ブロック１９８およびブロック２００の各々には３つのテーブルが示されている）の内挿（空気／燃料に基いている）により決定される。本発明の好ましい実施例によれば、コントローラ２２はＶＧＴおよびＥＧＲの作動を調節して、それぞれの最小／最大テーブル（それぞれ１９６、２００および１９４、１９８）内のブロック１９０での所望値（内挿により計算される）を達成する。
【００２８】
ブロック１９０ではまた、所望の二酸化炭素量２１０が決定される。ブロック１９２から、実二酸化炭素量が評価される。この量はマス／サイクルとして表されるのが好ましいことは理解されよう。加算器２１４が所望二酸化炭素量２１０と実二酸化炭素量２１２とを比較して、二酸化炭素エラー信号を決定する。このエラー信号に基いて、ＥＧＲ弁２２２がＥＧＲコマンド信号により制御される。好ましくは、比例／積分／微分（proportional/integral/derivative：ＰＩＤ）コントローラ２１６（または、非線型補正項例えばスミス予測子（Smith predictor）をもつものが好ましい）が、ＥＧＲ弁位置を調節して、所望のＥＧＲ流量および所望の二酸化炭素量を達成する。また好ましい実施例では、トルク要求の急激な変化の効果を低下させることにより過渡応答性を改善するため、ブロック２２０内にＥＧＲループゲイン正規化が含まれている。
【００２９】
ループゲイン正規化の後、過渡エンジン作動中の過剰の排気煙を防止する必要があるときは、リミッタ２１９がＥＧＲコマンド信号を制限する。得られたＥＧＲコマンド信号はコントローラ２２（図１）によりＥＧＲ弁２２２に供給される。後述のようにＥＧＲコマンド信号はＶＧＴ制御にも用いるのが好ましい。
【００３０】
ＶＧＴ２７４の制御において、基本翼位置（base geometry：好ましい実施での翼位置）は、トルク要求およびエンジン速度に基いてブロック２６０で決定される。基本翼位置ブロック２６０は、ＶＧＴ制御の正方向供給特徴（feedforward feature）として機能し、過渡応答性を改善しかつ所望に応じて開ループ制御を可能にする。指令された基本位置はブロック２６０からブロック２６１に導かれる。ブロック２６２では、ブレーキインターフェースは、エンジンがエンジンブレーキとして作動される場合に、エンジンブレーキ制御論理が、通常のＶＧＴ論理により、指令された基本位置をオーバーライドできるようにする。
【００３１】
ＥＧＲコマンド信号はリード補正論理（lead compensation logic）２４０により受けられ、ＥＧＲコマンド信号に基いたリード補正信号を決定する。本発明の実施例では、制御ループのこの部分は、同時的ＥＧＲ値とＶＧＴ静翼制御とを同期させる。より詳しくは、所望ＥＧＲ流量を達成するのにＥＧＲ弁制御のみでは不充分であるときは、ＶＧＴ静翼は、所望のＥＧＲ流量が達成されるまでタービンを通る空気流量を増大させるように修正する。リード項（lead term）２４０は過渡応答性を改善して、ターボブーストラグを補正する。すなわち、ＥＧＲ弁制御およびＶＧＴ静翼制御が、エンジン吸気中の所望の二酸化炭素含有量を達成するには不充分であるとき、タービンを通る流量を増大させると全空気流量が増大されるが、タービンの効率が低下しかつ背圧が増大する。このため、排気ガス含有二酸化炭素を再循環経路を通して押しやり、吸気での二酸化炭素マス／サイクルを増大させる。
【００３２】
ブロック２４２では、ＥＧＲ弁位置に基いた付加補正項が、リード補正出力を修正する。図示のように、加算器２４４は、所望空気／サイクル信号および実空気／サイクル信号を受けて、空気エラーを決定する。リード補正器１４０および付加補正器２４２は、ＥＧＲ弁が開いていることを期待するときに、空気エラーを予測しかつ誇張する。ブロック２４４で決定された空気エラーおよび／またはブロック２６０で決定された基本静翼位置（例えば翼位置）は、ＶＧＴコマンド信号を決定するのに使用される。
【００３３】
ブロック２４８では、ブロック２４９内に入れられた正規化値がＰＩＤコントローラ２５０のループゲインを線型化し、かつ開ループ制御アプローチと閉ループ制御アプローチとの間の可変スイッチとして機能する。すなわち、低空気流量状態（低エンジン速度および低トルク要求）で、正規化ファクタは、空気エラーをゼロまたは充分に小さい値に低下させ、ＶＧＴ１７４の制御において問題にならないものとする。すなわち、低空気流量状態で、正規化は空気エラー信号を有効に消滅させ、基本静翼（正方向供給項(feedforward term））が開ループ態様でＶＧＴを制御する状態にする。一方、空気流量がひとたび充分なレベルに到達すると、ゲイン正規化ファクタがゼロから充分に大きい値にジャンプして、ＶＧＴ２７４を制御しかつＰＩＤコントローラ２５０を線型化する。空気流量が増大を続けると、正規化ファクタが低下する。なぜならば、空気流量が増大するほど、ＰＩＤコントローラ２５０が一層有効になるからである。小さい空気流量では、ゲイン正規化項はゼロになる。空気流量は、トルク要求およびエンジン速度の関数として決定するのが好ましい。充分な空気流量が存在するようになると、ゲイン正規化項が充分に大きくなって、正方向供給項によるＶＧＴの有効に純粋な開ループ制御からＶＧＴの閉ループ制御（正方向供給項による）へと変化させる。空気流量が増大を続けると、ゲイン正規化項が小さくなる。
【００３４】
加算器２５２により示されるように、ブロック２６０からの基本翼位置（または実施の種類によっては他の適当な静翼インジケータ）が、ＶＧＴコマンド信号の一般的制御を行ない、一方、空気エラーから生じる信号は微調整を行なう（空気エラー位置が有効に無視されかつ開ループ制御が使用される低い空気流量状態を除く）。リミッタ２７０は、ターボ過大速度を防止する必要があるときはＶＧＴコマンド信号を制限する。例えば、空気流量が大きいほど、多量の酸素の連続的要求によりターボの過大速度が引起こされる。この状況は、ブロック２７２でのターボ速度制限により防止される。この制限後に、必要ならば、ＶＧＴコマンド信号がＶＧＴ２７４に供給される。前述のように、空気エラー信号を調節してＶＧＴコマンド信号の微調整を行なうには、ＥＧＲコマンド信号が使用される（リード補正による）。いずれにせよ、ＥＧＲシステムおよびＶＧＴシステムの両システムの連続的な同時的制御により、制御ストラテジー中に、これらのシステムの相互効果を考慮に入れることができる。リード項２４０は過渡応答性を改善する。従って、制御ループは反対方向にも作用し、所望のブースト（または空気／燃料比）が達成されない場合には、ＥＧＲ弁位置を調節する。低酸素／燃料でのテーブル１９４、１９６の場合には、最小ＣＯ2テーブルの値は、ゼロの所望二酸化炭素量を指令する。上のＣＯ2テーブル（upper CO2 table）は、上の酸素／燃料比での所望ＣＯ2量を表す。下のＣＯ2（lower CO2）は、所望ＣＯ2がゼロである下の酸素／燃料比を定める。すなわち、エンジンが既にフュエルリッチで運転されている場合には、テーブル１９４、１９６は、所望二酸化炭素量がゼロとなるように内挿される。いずれにせよ、２つの二酸化炭素テーブル間の内挿に使用される関数は、２つの空気量テーブル間の内挿に使用される関数とは大きく異なっている。また、どのような２つのテーブル間の内挿も線型内挿に限定されるものではなく、他の形態にできることは理解されよう。
【００３５】
本発明によるＥＧＲ流量を決定するシステムおよび方法の一実施例の作動を示すブロック図が図４に示されている。当業者ならば理解されようが、図４のブロック図は、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの組合せで実施すなわち実行できる制御論理を示すものである。種々の機能は、デトロイト ディーゼル コーポレーション（Detroit Diesel Corporation）社（デトロイト、ミシガン州）の製造に係るＤＤＥＣコントローラに含まれるようなプログラム型マイクロプロセッサにより実行するのが好ましい。もちろん、もちろん、エンジン／車両の制御には、精巧な電気回路、電子回路または集積回路により実施される１つ以上の機能を含めることもできる。これも当業者により理解されようが、制御論理は、任意数の既知のプログラミングおよび処理技術またはストラテジーを用いて実施でき、図４に示す順序またはシーケンスに限定されるものではない。例えば、割込み処理または事象駆動処理は、一般に、図示の純粋にシーケンシャルなストラテジーよりはエンジンまたは車両の制御のようなリアルタイム制御用途に使用される。同様に、本発明の目的、特徴および長所を達成するのに、並列処理、多重タスキングまたはマルチシステムおよび方法を使用できる。本発明は、図示の制御論理を発展させおよび／または実施するのに使用される特定プログラミング言語、演算システム、プロセッサまたは回路とは独立している。同様に、特定プログラミング言語および処理ストラテジーに基いて、本発明の特徴および長所を遂行する間に、実質的に同時にまたは異なるシーケンスで図示の種々の機能が遂行される。図示の機能は、本発明の精神または範囲を逸脱することなく修正され、或る場合には省略できる。
【００３６】
本発明の種々の実施例では、図示の制御論理は、最初にソフトウェアで実施され、かつＥＣＭ内のコンピュータ読取り可能な記憶媒体に記憶される。当業者ならば理解されようが、ＥＣＭ内に記憶された種々の制御パラメータ、命令および較正情報は、車両の所有者／運転者により選択的に修正できると同時に、他の情報は、権限を有するサービスまたは工場従業員に制限される。コンピュータ読取り可能な記憶媒体は、車両の所有者／運転者のためのエンジン／車両の作動情報およびメインテナンス／サービス担当者のための診断情報を記憶するのに使用される。明示されてはいないが、使用する処理形式に基いて種々の段階または機能が反復して遂行される。
【００３７】
図４に示すように、再循環排気ガスの比熱は、ブロック３００で示すように現在のエンジン作動状態またはパラメータに基いて決定される。現在のエンジン作動状態またはパラメータとして、エンジンの現在の作動特性を表す変数以外に制御パラメータがある。一実施例では、より詳細に後述するように、空気／燃料比（ブロック３０２）、燃料の量（ブロック３０４）およびターボブースト圧力（ブロック３０６）がモニタされかつ簡単化された燃焼モデルに入力されて、種々の個々の化学種の相対量または比を決定する。次にブロック３０８に示すように、再循環排気ガスの現在の配合に対応する比熱に基いてＥＧＲ流量が決定される。決定されたＥＧＲ流量は、次に、ブロック３１０に示すように、ＥＧＲ弁および／またはＶＧＴを制御して所望のＥＧＲ流量を得るのに使用される。
【００３８】
本発明の一実施例では、ブロック３００で示すような現在の再循環排気ガス配合の比熱の決定には、ブロック３１２で示すように、燃焼中に形成される個々の化学種をトラッキングする種トラッキングモデルの使用が含まれる。好ましくは、吸気および排気について、複数の化学種がトラッキングされる。化学種として例えば、二酸化炭素（ブロック３１４）酸素（ブロック３１６）、窒素（ブロック３１８）および水（ブロック３２０）がある。ブロック３２２で示すように、各々の種について、相対比熱寄与が決定される。次にブロック３２４で示すように、再循環排気ガスの比熱への個々の寄与が合計されて、現在のエンジン作動状態の全比熱が決定される。
【００３９】
再循環排気ガスの現在の状態について決定された比熱は、ブロック３２６で示すように、基準値または較正比熱値と比較される。基本ＥＧＲ流量は、ブロック３２８で示すように、ＥＧＲセンサおよび基本値または基準比熱値を用いて決定される。次にブロック３３０で示すように、基本ＥＧＲ流量は、較正比熱と現在決定された比熱とのあらゆる差を相殺するように調節される
図５は、本発明の一実施例により、ＥＧＲ流中に配置された温度アネモメータを用いてＥＧＲマスフローを計算する他の例を示すものである。ブロック４００には、ＥＧＲマスフローの決定に使用される変数または定数４０２の値およびカッコ括りした単位が含まれている。入力４０４は、後述のセンサ測定、計算またはルックアップテーブルに基いた値を示している。図５に示す実施例では、熱定数４１０（Ｋｔｃ）は、ＥＧＲ流中に置かれる温度アネモメータ要素の熱的特性を特徴付けるのに使用され、一方、面積４１２（Ａ）は温度要素の断面積に等しい。ブロック４１６（Ｌ）により示される、ＥＧＲ流に露出される要素の長さに加えて、動粘度４１４（Ｕｖ）が使用される。一般に、パラメータ４１０〜４１６の値はセンサ製造業者により与えられかつエンジン較正の一部として不揮発性メモリに記憶される。ブロック４１８（Ｔｗ）は、ＥＧＲ流中に置かれるプローブまたは要素のプローブ温度設定点を表し、一方、ブロック４２０は、センサの近くのＥＧＲダクトの断面積を表す。
【００４０】
入力４０４は、測定され、計算され、さもなくば決定されまたはコンピュータ処理される値を示す。ブロック４３０（Ｑ）は、プローブ温度４１８の維持に必要なセンサ要素の電力消費を表す。ブロック４３２（Ｔｇａｓ）および４３４（Ｃｐ）は、それぞれ、ＥＧＲガスの温度および比熱を表す。比熱４３４は、前述のように、種トラッキングモデルに基いた計算またはルックアップテーブルを用いて決定するのが好ましい。
【００４１】
作動に際し、電力消費、ＥＧＲ組成、温度、流量等に基いて変化する。プローブ温度４１８の維持に要する電力を決定しかつ上記種々のパラメータ（これらのパラメータのうち、幾つかは検出または測定され、他の幾つかは計算される）を使用することにより、ＥＧＲ流量が決定される。
【００４２】
図５に示すように、エンタルピ計算４５０（ｈ）は、電力消費４３０（Ｑ）、面積（Ａ）、プローブ温度４１８（Ｔｗ）およびＥＧＲガス温度４３２（Ｔｇａｓ）にそれぞれ対応する入力ｕ（１）〜ｕ（４）に基いて行なわれる。かくして、数式でのエンタルピ表現は次式で与えられる。すなわち、
【数１】
2005511963.tif 000003
【００４３】
次に、長さ４１４（Ｌ）および加熱された要素装置の熱定数４１０（Ｋｔｃ）（それぞれ、入力ｕ（２）およびｕ（３）に対応する）と一緒にエンタルピ計算４５０（ｈ）（入力ｕ（１））を使用して、同条件下での流体の伝導熱伝達に対する対流熱伝達の比として定義されるヌセルト数４６０（Ｎｕ）を計算する。数式で示せば下記の通りである。すなわち、
【数２】
2005511963.tif 000004
【００４４】
プラントル数４７０（Ｐｒ）は、比熱４３４（Ｃｐ）、４１４（Ｕｖ）および熱定数４１０（Ｋｔｃ）にそれぞれ対応する入力ｕ（１）〜ｕ（３）に基いて計算される。プラントル数とは速度境界層と温度境界層との相対厚さを意味し、運動量と温度伝導率との比であり、次式で表される。すなわち、
【数３】
2005511963.tif 000005
【００４５】
次に、入力ｕ（１）および入力ｕ（２）に対応する、それぞれ無次元量４６０（Ｎｕ）および４７０（Ｐｒ）を使用してレイノルズ数４８０を計算する。レイノルズ数は次式で表される。すなわち、
【数４】
2005511963.tif 000006
或いは等価的に次式で表される。すなわち、
【数５】
2005511963.tif 000007
【００４６】
次に、ブロック４９０で示すように、入力ｕ（１）〜ｕ（４）にそれぞれ対応する４１４（Ｕｖ）、ダクト面積４２０（Ａｄｕｃｔ）およびプローブ長さ４１６（Ｌ）と一緒にレイノルズ数を使用して、ＥＧＲマスフローを決定する。ブロック４９２で示すように、この値に６０をを掛けて、ＥＧＲ流量の単位を、ブロック４９４で示すようにｋｇ／ｍｉｎに変換する。次に、ブロック４９４により表されるＥＧＲ流量の値は、前述のようにエンジンの制御に使用される。
【００４７】
いずれにせよ、本発明は、従来技術のストラテジーに比べて優れた精度、応答性、耐久性および信頼性が得られるＥＧＲ流量の計算システムおよび計算方法を提供する。本発明は、エンジン性能および燃料経済性を最適化すると同時に排出物を低減させるのに使用できる。
【００４８】
以上、本発明の幾つかの実施例を図示しかつ説明したが、これらの実施例が本発明の全ての可能な形態を図示しかつ説明するものではない。それどころか、本願明細書に使用する用語は制限的なものではなく説明のための用語であり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例によるＥＧＲ流量の決定システムまたは決定方法の一用途を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による代表的なＥＧＲ流量の決定システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例による、ＥＧＲ流量を決定しかつＥＧＲ弁および／またはＶＧＴを制御する種トラッキングモデルの使用を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施例によるＥＧＲ流量の決定システムまたは決定方法の作動を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施例によるＥＧＲマスフローの計算を示す他の例を構成するブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  システム
１２  ディーゼルエンジン
２０  エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）
２２  エンジンセンサ
２４  車両センサ
１０４  データリンク
１２６  排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム
１３２  ＥＧＲ温度センサ
ＥＧＲ  ＥＧＲ弁
１３６  混合弁
１３８  可変静翼型ターボチャージャ（ＶＧＴ）
【図１】
2005511963.tif 000008
【図２】
2005511963.tif 000009
【図３】
2005511963.tif 000010
【図４】
2005511963.tif 000011
【図５】
2005511963.tif 000012
【国際調査報告】
2005511963.tif 000013