(57)【要約】【課題】ＥＧＲ減量時の排出ＨＣの付着による排気系装置の詰まりや固着を抑制する。【解決手段】本発明のＥＧＲ装置を備える内燃機関の制御装置は、失火が検出又は予測される場合に、ＥＧＲ装置による排気還流量を減量する減量補正の制御を行うものである。この減量補正に際し、減量補正の量に応じて排気通路へ排出される排気ガスのＨＣ濃度が推定され、推定されたＨＣ濃度に応じて、排気通路に設置された排気系装置の詰まり度合い又は固着度合いが推定される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路から吸気通路へ、排気ガスの一部を導入させるＥＧＲ装置を備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の失火が検出又は予測される場合に、前記ＥＧＲ装置による排気還流量を減量する減量補正を行う補正手段と、
前記補正手段による減量補正の量に応じて排出ＨＣ濃度を推定する手段と、
推定された前記排出ＨＣ濃度に応じて、前記内燃機関の排気通路に設置された排気系装置の詰まり度合い又は固着度合いを推定する手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関する。特に、排気通路から吸気通路へ、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ装置を備える内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、燃焼状態が安定限界を超えた場合に、ＥＧＲ率を安全サイドに制御する制御が開示されている。具体的にこの制御においては、筒内圧センサの信号に基づいて最大筒内圧となる時期を検出し、検出された最大筒内圧となる時期と、最大筒内圧となる目標時期との差を燃焼の安定性を示す指標として用いる。そして、この指標が安定限界値を超えたときに、ＥＧＲ量を減量補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−２１５００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術により、例えば適合想定外の低セタン価燃料供給時に発生する失火等を抑制し、ドライバビリティを改善することができる。しかし、ＥＧＲ減量によりＨＣの排出量が増大する場合がある。ＨＣ排出量が多い状態が継続されると、例えば、ＥＧＲクーラーが詰まりを起こしたり、可変ノズルターボ（ＶＮターボ）のノズルベーンやＥＧＲ弁が固着したりする事態を生じ得る。
【０００５】
この発明は、上記課題を解決することを目的とし、ＥＧＲ減量時の排気系装置への排出ＨＣの付着を抑制するよう改良した内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の排気通路から吸気通路へ、排気ガスの一部を導入させるＥＧＲ装置を備える内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の失火が検出又は予測される場合に、前記ＥＧＲ装置による排気還流量を減量する減量補正を行う手段と、
前記減量補正の量に応じて、前記排気通路へ排出される排気ガスのＨＣ濃度を推定する手段と、
推定された前記ＨＣ濃度に応じて、前記排気通路に設置された排気系装置の詰まり度合い又は固着度合いを推定する手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、推定された排気ガスのＨＣ濃度に応じて、排気系装置の詰まり度合い又は固着度合いが推定される。これにより排気系装置の詰まり又は固着の度合いの進行を把握することができる。推定された詰まり度合い又は固着度合いに基づいて、警告を表示したり、あるいはＥＧＲ量減量の禁止により詰まり等の進行を抑制したりするなど、必要な制御を適宜実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ＥＧＲクーラーの詰まり度合いの進行状態について説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるＥＧＲクーラーの詰まり推定値の運転時間に対する変化について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＥＧＲガス温度とＥＧＲクーラーの詰まり更新量との関係について説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＥＧＲガス量とＥＧＲクーラーの詰まり更新量との関係について説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１における排出ＨＣ濃度とＥＧＲクーラーの詰まり更新量との関係について説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるＥＧＲ減量補正量と排出ＨＣ濃度との関係について説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１においてＥＣＵが実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態１．
本実施の形態におけるシステムは、内燃機関を有している。内燃機関は過給機ターボ付きのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）である。過給機ターボは可変容量型であって、排気通路に設置されたタービンにはノズルベーンが備えられている。また、本実施の形態のエンジンは、排気系から吸気系へ排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ装置は、吸気通路におけるディーゼルスロットルの下流の位置と排気マニホールドとをＥＧＲ通路によって接続している。ＥＧＲ通路にはＥＧＲ弁とＥＧＲクーラーとが備えられている。またＥＧＲ通路にはＥＧＲクーラーをバイパスするバイパス通路が設けられている。
【００１１】
本実施の形態のエンジンシステムは制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備える。ＥＣＵは、エンジンシステム全体を総合制御する制御装置である。ＥＣＵは、エンジンシステムが備える各種センサの信号を取り込み、取り込んだ信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。ＥＣＵによって操作されるアクチュエータにはＥＧＲ弁などが含まれている。
【００１２】
本実施の形態において、ＥＣＵにより実行されるエンジン制御にはＥＧＲ制御が含まれる。本実施の形態のＥＧＲ制御では、各種センサの信号から算出された実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるようにフィードバック制御によってＥＧＲ弁が操作される。本実施の形態では、ＥＧＲ制御において、実際値と目標値との差分に基づくＰＩＤ制御が行われているものとするが、本発明の実施にあたっては、ＥＧＲ制御におけるフィードバック制御の具体的な方法に関する限定はない。
【００１３】
更に、本実施の形態のＥＧＲ制御において、ＥＣＵが実行する制御には、内燃機関の失火指標を算出し、失火指標が目標値に追従するようにＥＧＲ率を調整するフィードバック制御（以下「失火指標ＦＢ制御」とも称する）が含まれる。
【００１４】
具体的に、この制御では失火発生が検出又は予測される場合にＥＧＲ量（即ち、排気還流量）を減量するための処理が行われる。より詳しくは、まず、失火発生を示す失火指標として、例えばエンジン回転速度の時間変動率（以下、「回転変動」という）が算出される。算出された失火指標が所定の閾値よりも大きい場合に、失火発生が検出又は予測されたものとする。そしてこの場合、目標ＥＧＲ率を低率側（減量側）へ補正することで、失火指標が目標値に追従するように制御される。失火指標ＦＢ制御によるＥＧＲ減量により、筒内へ吸入される吸気の酸素濃度を高めることができるので、失火等による燃焼悪化を抑制してドライバビリティの悪化を防ぐことができる。
【００１５】
しかしながら、ＥＧＲ量を減量することにより、排気通路に排出されるＨＣの量が増加することが考えられる。排出ＨＣの量が増加すると、例えばＥＧＲクーラーに未燃ＨＣが付着し、ＥＧＲクーラーが詰まりを起こす等、排気系装置に不具合が生じることが考えられる。
【００１６】
図１は、ＥＧＲクーラーの詰まり度合いの進行状態について説明するための図である。図１において曲線（ａ）は、低セタン価燃料が用いられて失火発生が認められ、失火指標ＦＢ制御が実行された場合の例であり、曲線（ｂ）は高セタン価燃料が用いられ、失火指標ＦＢ制御が行われない場合の例を表している。
【００１７】
図１の曲線（ｂ）に示されるように、高セタン価燃料の通常使用時においては、運転時間が長くなるにつれて、ＥＧＲクーラーの詰まり度合いは高くなるものの、詰まり度合いが故障を示す値を超えることはなく、ＥＧＲクーラーに故障は生じない。一方、図１の曲線（ａ）に示されるように、低セタン価燃料が用いられ失火指標ＦＢ制御が実行された場合、ＥＧＲクーラーの詰まり度合いは、時間の経過と共に上昇し、やがては故障を示す値を超える場合がある。このように低セタン価燃料使用時、ＥＧＲ減量補正が行われた場合、排出ＨＣの絶対値の保証できていないため、排出されるＨＣ量が多くなり、ＥＧＲクーラーの詰まり度合いの進行が大きくなる場合がある。
【００１８】
そこで、本実施の形態においてＥＣＵは、ＥＧＲクーラーの詰まり度合いを推定し、その詰まり度合いがある閾値を超えた場合に、ＭＩＬ（故障警告灯）を点灯、又は失火指標ＦＢ制御を停止するなど、所定の処理を行う。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態におけるＥＧＲクーラーの詰まり度合いの推定値（以下「詰まり推定値」と称する）の運転時間に対する変化を説明するための図である。図２に示されるように、詰まり推定値は運転時間が長くなるに連れて次第に上昇する。ＥＣＵは詰まり推定値が、図２に示される詰まり度合いに対する閾値を超えた場合に、ＭＩＬの点灯又は失火指標ＦＢの停止等の制御をおこなう。なお、閾値は、故障を示す値以下の値に適宜設定される。
【００２０】
詰まり推定値は、次式（１）により算出される。
詰まり推定値（今回値）＝詰まり更新量＋詰まり推定値（前回値）  ・・（１）
ＥＧＲクーラーの詰まりは未燃ＨＣの堆積によって進行するため、詰まり推定値は式（１）のように積分の形で表される。
【００２１】
式（１）における詰まり更新量は、次式（２）により表される。
詰まり更新量＝
ｆ（バイパス状況、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲガス量、排出ＨＣ濃度）  ・・（２）
即ち、詰まり更新量は、バイパス状況、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲガス量、及び排出ＨＣ濃度と相関を有し、これらをパラメータとして算出することができる値である。以下、各パラメータと詰まり更新量との関係について説明する。
【００２２】
（Ａ）バイパス状況
ＥＧＲクーラーがバイパスされている条件では、詰まり更新量の値は、０とされる。
【００２３】
（Ｂ）ＥＧＲガス温度
図３は本発明の実施の形態におけるＥＧＲガス温度と詰まり更新量との関係について説明するための図である。ＥＧＲガス温度が高くなるほど未燃ＨＣの堆積量は減少するため、図３に示されるように、ＥＧＲガス温度が高くなるほど詰まり更新量は小さくなるように設定される。また、ＥＧＲガス温度がある値以上になるとＥＧＲクーラーに詰まっていた未燃ＨＣが燃焼し始める。従って、ＥＧＲガス温度がある値以上では、詰まり更新量はマイナスの値となる。
【００２４】
（Ｃ）ＥＧＲガス量
図４は本発明の実施の形態におけるＥＧＲガス量と詰まり更新量との関係について説明するための図である。ＥＧＲクーラーを通過するＥＧＲガス量が多くなるにつれて、未燃ＨＣの量は多くなる。従って、図４に示されるように、ＥＧＲガス量が大きくなるにつれて詰まり更新量は大きくなるように設定される。
【００２５】
（Ｄ）排出ＨＣ濃度
図５は本発明の実施の形態における排出ＨＣ濃度と詰まり更新量との関係について説明するための図である。排出ＨＣ濃度が高くなるほどＥＧＲクーラーに堆積する未燃ＨＣ量は多くなることから、図５に示されるように、排出濃度が高くなるにつれて詰まり更新量が大きくなるように設定される。
【００２６】
ところで、上記（Ａ）〜（Ｃ）のパラメータ、ＥＧＲクーラーのバイパス状況、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲガス量については、ＥＣＵにオンボード化されており制御中に必要に応じて読み出すことができる値である。一方、排出ＨＣ濃度については参照できない。従って、本実施の形態においては、燃料のセタン価が低い場合程、失火指標ＦＢ制御によるＥＧＲ減量補正量は増加し、排出ＨＣ濃度が高くなる、という関係を利用して、排出ＨＣ濃度を推定する。
【００２７】
図６は、本発明の実施の形態におけるＥＧＲの減量補正量と、排出ＨＣ濃度との関係について説明するための図である。図６に示されるように、排出ＨＣ濃度は、失火指標に応じて設定されるＥＧＲの減量補正量が大きくなるほど高くなる。このような関係に基づいて、排出ＨＣ濃度が算出される。
【００２８】
以上のように求められたパラメータ（Ａ）〜（Ｄ）により、今回の詰まり更新量が求められ、更新量が前回の詰まり推定値に加算されることで、今回の詰まり推定値が算出される。なお、パラメータ（Ａ）〜（Ｄ）を用いた具体的な詰まり更新量の算出式は、予め実験やシミュレーション等により求めることができ、求められた算出式が予めＥＣＵに記憶され制御に用いられる。
【００２９】
図７は本発明の実施の形態においてＥＣＵが実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図７のフローチャートはエンジンの運転中、繰り返し実行されるルーチンである。図７のルーチンでは、まず、失火指標ＦＢ制御におけるＥＧＲ減量補正量が取り込まれる（Ｓ１０２）。失火指標ＦＢ制御は、別途ＥＣＵに記憶された制御ルーチンに従って実行される。ここでは、この失火指標ＦＢ制御の過程で算出されたＥＧＲ減量補正量を読み込み、これを用いる。
【００３０】
次に、排出ＨＣ濃度が算出される（Ｓ１０４）。排出ＨＣ濃度は、図６に示したような、排出ＨＣ濃度とＥＧＲの減量補正量との関係に従って、ステップＳ１０２で読み込まれたＥＧＲ減量補正量の値に応じて求められる。
【００３１】
次に、ＥＧＲクーラーのバイパス状況、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲガス量が取得され（Ｓ１０６）、次に、ステップＳ１０８において、詰まり更新量が算出される。詰まり更新量は、Ｓ１０６において取得された各パラメータ及びＳ１０４において算出された排出ＨＣ濃度に応じて、ＥＣＵに記憶された関係式（２）に従って算出される。
【００３２】
次に、詰まり推定値が算出される（Ｓ１１０）。詰まり推定値は式（１）に従って、前回このルーチンで算出された詰まり推定値に、今回ステップＳ１０８において算出された詰まり更新量を加算することで算出される。
【００３３】
次に、詰まり推定値が閾値より大きいか否かが判別される（Ｓ１１２）。閾値は予めＥＣＵに記憶された値である。詰まり推定値が閾値より大きい場合には、ＥＧＲクーラーの詰まり度合いが進行していると判断されるため、ＭＩＬの点灯又は失火指標ＦＢ制御の禁止等、予め設定された所定の処理が実行される（Ｓ１１４）。
【００３４】
一方、ステップＳ１１２において詰まり推定値が閾値より大きいことが認められない場合、ＥＧＲクーラーに詰まりは生じていないものと判断され、今回のルーチンはこのまま終了する。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態の制御によれば、詰まり推定値が故障値よりも小さな閾値を超えた段階で、ＭＩＬの点灯等の処理が行われる。従ってＥＧＲクーラーの詰まりを未然に防止することができ、ＥＧＲクーラーの詰まりによるエンジン破損等を未然に防止することができる。また、ＥＧＲクーラーが実際に詰まる前に、失火指標ＦＢ制御の禁止によるにドライバビリティの低下や、ＭＩＬの点灯等によって、つまり度合いが警告されることとなる。従って、ＥＧＲクーラーの交換に至るような事態を防止することができ、交換費用等を削減することができる。また失火指標ＦＢ制御が禁止される場合、ＥＧＲクーラーの詰まりによるＥＧＲ率の不足が抑制され、エミッションの悪化を防止することができる。
【００３６】
更に、本実施の形態では排出ＨＣ濃度が、ＥＧＲの減量補正量に応じて推定される。従って、未燃ＨＣ量を検出するためのセンサが不要となり、センサ設置によるコストアップを回避することができる。但し、本発明は、ＥＧＲ減量補正量から排出ＨＣ量を推定する場合に限られず、センサ等を設置してセンサの出力信号に従って未燃ＨＣ量を検出する構成としてもよい。
【００３７】
また、本実施の形態では、ＥＧＲクーラーの詰まり度合いを推定する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、エンジンの排気通路に接続された他の排気系装置の未燃ＨＣ付着を推定するものであってもよい。
【００３８】
未燃ＨＣの堆積により、例えば、ＶＮターボ等の過給機ターボのノズルベーンが固着する場合がある。このような場合にも、本発明の制御を適用することができる。具体的に、ＶＮターボのノズルベーン固着は未燃ＨＣの堆積に起因する。従って、その固着度合いは、ＥＧＲクーラーの詰まり度合いの場合と同様に、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲガス量、及び、排出ＨＣ濃度の各パラメータと相関関係を有する。従って、ノズルベーンの固着度合いを推定する場合にも、各パラメータとの相関関係を実験やシミュレーション等により個別具体的に求める。そしてこの関係に基づいて、固着度合いの推定値を各パラメータに応じて算出する。この場合にも、算出された推定値が所定の閾値を超える場合に、警告灯を点灯するなどの所定の処理を行う。
【００３９】
同様に、未燃ＨＣの堆積によりＥＧＲ弁が固着する場合がある。この場合にも同様であり、ＥＧＲ弁の固着度合いと、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲガス量及び排出ＨＣ濃度の各パラメータとは一定の相関を有する。従って、ＥＧＲ弁の固着度合いを推定する場合にも、各パラメータとの相関関係を実験やシミュレーション等により個別具体的に求める。そしてこの関係に基づいて、ＥＧＲ弁の固着度合いの推定値を各パラメータに応じて算出する。この場合にも、推定値が所定の閾値を超える場合に、警告灯するなどの所定の処理を実行する。なお、ＶＮターボのノズルベーンやＥＧＲ弁の固着度合い推定の場合、上記（１）のバイパス状況のパラメータは不要である。
【００４０】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造や方法等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【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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