(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な手法で、内燃ガソリンエンジン用の排ガス再循環回路内で、流量制御を高信頼性で行うことができる方法を提供する。【解決手段】流量制御バルブ１３の上流側の圧力と下流側の圧力の差圧の操作パラメータを検出し、かつ最小差圧に対応する閾値と、前記パラメータを比較し、この比較に基づいて、導入ライン３と排出ライン４の少なくとも一方のラインの流量を制御し、差圧を増加させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それらの間に再循環回路が位置する導入ラインと排出ラインに接続された少なくとも１個の燃焼室を備える内燃ガソリンエンジンの、流量制御バルブを備える排ガス再循環回路の制御方法であり、かつ流量値の関数を使用して、前記流量制御バルブを操作する方法において、
前記流量制御バルブの上流側の圧力と下流側の圧力の差圧の操作パラメータを検出し、かつ  
最小差圧に対応する閾値と、前記パラメータを比較し、この比較に基づいて、少なくとも前記一方のラインの流量を制御し、差圧を増加させることを特徴とする排ガス再循環回路の制御方法。
【請求項２】
再循環回路の上流側及び下流側に位置する導入ラインの２個のゾーン間の導入ライン圧力を減少させるように、前記導入ラインのゾーンの流量を制御して、差圧を増加させるようにした請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記再循環回路の排出ライン端の圧力を増加させ、かつ前記再循環回路の導入ライン端の圧力を減少させるように、前記再循環回路の下流側の導入ライン内及び前記再循環回路の下流側の排出ライン内の流量を制御することにより、差圧を増加させるようにした請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記導入ラインは、再循環回路の下流側にエンジン速度を制御するバタフライバルブを備え、かつ前記エンジンにおいて、前記導入ライン中又は排出ライン中の圧力変化を補償するために、前記バタフライバルブに作用する工程を備える請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記ライン中に設置された少なくとも１個の追加バルブにより、差圧増加のための制御が行われる方法であって、
当該方法は、
−再循環回路の流量制御バルブ内の流量を決定するために十分な最小差圧を決定する工程、
−少なくとも前記最小差圧に基づいて、前記追加バルブの開度設定を決定する工程、及び
−前記再循環回路内の差圧の代表的な測定値の関数として、前記追加バルブの開度を修正する工程、
を備える請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記最小差圧を使用して、前記追加バルブの上流側圧力と下流側圧力を推定し、これらの圧力から、バレ−サンヴナンのモデルを使用して、前記追加バルブを横切る流量を決定する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
流量制御バルブの上流側圧力と下流側圧力間の差圧の代表値である操作パラメータがエンジン速度である請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
排ガス再循環回路が接続された導入ライン及び排出ライン、前記再循環回路の下流側の導入ライン中に設置されたエンジン速度制御用バタフライバルブ、前記再循環回路内に設置された第１の流量制御バルブ、及び前記両ラインの一方に設置された第２の流量制御バルブを備え、
前記バタフライバルブ及び前記第２の流量制御バルブは、コントロールユニットに接続され、これにより前記第２の流量制御バルブが、前記第１の流量制御バルブ及び前記バタフライバルブの上流側圧力と下流側圧力間及の差圧を増加させて、エンジンにおける圧力変化を補償するように作用するよう設計されている、内燃ガソリンエンジンのガス循環システム。
【請求項９】
前記第２の流量制御バルブは、前記再循環回路の上流側の導入ラインに配置されている請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２の流量制御バルブは、前記再循環回路の上流側の排出ラインに配置されている請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、内燃ガソリンエンジンの排ガス再循環回路の制御方法、及びこのようなエンジンのガス循環システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼エンジンは、未燃焼ガス導入ラインと燃焼済排ガス排出ラインに接続された燃焼チャンバを形成するエンジンブロックを備える。前記導入ラインには、流量調節バタフライバルブが設置され、このバルブの開度は、エンジンの回転速度をコントロールするために、自動車のアクセルペダルがどの程度押し下げられるかにより決まる。導入ラインに設置されるコンプレッサを駆動するタービンは、一般に排出ラインに設置される。
【０００３】
内燃ディーゼルエンジンでは、導入ラインと排出ライン間に、排ガスを導入ラインに再循環させる排ガス再循環回路を設けることは公知の技術である。この再循環回路は、タービンの上流側の排出ラインと、コンプレッサの下流側の導入ラインに接続されている（これは高圧回路として知られるタイプの再循環回路である）。
【０００４】
将来の構想は、内燃ガソリンエンジンに、タービンの下流側の、より具体的には触媒コンバータの下流側の排出ライン、及びコンプレッサの上流側の導入ラインに接続された再循環回路（この再循環回路は低圧タイプである）を装着し、排ガス温度を減少させ、前記エンジンのノッキングに対する抵抗を増加させることである。再循環回路内のガス流量は、エンジン駆動範囲で、正確かつ高信頼性で、制御でき、これによりこのエンジンの汚染物排出を抑制し、燃焼を安定化し、かつノッキングの開始を防止する。制御は、一般に、再循環回路の流量制御バルブの上流側と下流側の圧力差の測定値を使用して行われる。しかし負荷が小さいと、この圧力差が小さくなり、精度の高い圧力センサが必要になり、高コストになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡単かつ安価な手法で、内燃ガソリンエンジン用の排ガス再循環回路内で、流量制御を高信頼性で行うことができる方法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】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明は、それらの間に再循環回路が位置する導入ラインと排出ラインに接続された少なくとも１個の燃焼室を備える内燃ガソリンエンジンの、流量制御バルブを備える排ガス再循環回路の制御方法であって、流量値の関数を使用して、流量制御バルブを操作する方法において、前記流量制御バルブの上流側の圧力と下流側の圧力の差圧の操作パラメータを検出し、かつ最小差圧に対応する閾値と、前記パラメータを比較し、この比較に基づいて、少なくとも前記一方のラインの流量を制御し、差圧を増加させることを特徴とする排ガス再循環回路の制御方法を提供する。
【０００７】
換言すると、前記パラメータ及び閾値を比較して、流量制御バルブの両側の差圧が最小値未満である場合に、少なくとも１つのラインの圧力を制御して、前記差圧を上昇させる。
【０００８】
代表的な操作パラメータは、例えばエンジン速度である。
【０００９】
エンジン操作のためにバルブを横切る流量を決定する必要性を満たすため、そして特に十分正確な流量予測を確保するために最小差圧は決定されるが、これは自動車工業で通常使用される圧力及び／又は流量センサは、高速では十分な正確性を有するが、低速では感度が十分でなく、従って正確性が低下するからである。
【００１０】
再循環回路の流量制御バルブの両側間の差圧を十分に高くして当該再循環回路の操作をより簡単にするように、特に流量測定をより正確に行うために、１本のラインの流量を制御する。
【００１１】
本発明の代替態様では、
−再循環回路の上流側に位置する導入ラインのゾーンの流量を、このゾーンと再循環回路の下流側の導入ラインの圧力が低下するように制御して、前記差圧を増加させる。
−再循環回路の下流側の排出ラインの流れを制御して、当該再循環回路の排出ライン端の圧力を増加させるようにして、差圧を増加させる。
【００１２】
前記再循環回路の下流の導入ラインは、エンジン速度を制御するバタフライバルブを有し、かつ本方法は、当該バタフライバルブに作用して、導入ライン又は排出ラインの圧力差を補償する工程を備えていることが好ましい。
【００１３】
従って、エンジン速度を制御するために使用するバタフライバルブは、差圧を増加させる目的で、導入ライン又は排出ラインで生じる差圧変化を補償する付加的な機能を有する。
【００１４】
差圧増加のための制御は、適切なラインに設置された少なくとも１個の付加的なバルブにより行われ、その方法は、
−流量に関する要求を満たし、及び／又は再循環回路流量制御バルブを横切る流量を決定する単に十分な最小差圧を決定し、
−少なくとも前記最小差圧に基づいて、前記付加的バルブの開度の設定点を決定し、
−前記再循環回路内の測定の代表値の関数として前記付加的バルブの開度を修正する、
工程を備える。
【００１５】
この態様は、コントロールループの応答時間を比較的短くすることを可能にし、かつ流量要求を満足し、及び／又は制御バルブを横切る流量を正確に決定することを可能にする。
【００１６】
好ましい態様では、前記最小差圧を使用して、前記追加バルブを横切る流量の上流圧及び下流圧を推定し、これらの圧力は、バレ−サンヴナン(Barre Saint Venant)のモデルを使用して、前記付加的バルブの流量を決定するために使用される。
【００１７】
本発明の他の対象は、排ガス再循環回路が接続された導入ライン及び排出ライン、前記再循環回路の下流側の導入ラインに設置されたエンジン速度制御用のバタフライバルブ、前記再循環回路内に設置された第１の流れ制御バルブ及び前記ラインに一方に設置された第２の流れ制御バルブを備え、前記バタフライバルブ及び前記第２の流れ制御バルブは、前記第１の流れ制御バルブ及び前記バタフライバルブの上流側圧力及び下流側圧力間の差圧が増加するよう、前記第２の流れ制御バルブを操作するために、コントロールユニットに接続され、これにより圧力変化を補償する、内燃ガソリンエンジンのガス循環システムである。
【００１８】
これによりバルブを横切る差圧は増加し、かつ前記バタフライバルブはエンジンの圧力変化（前記増加の結果として起こる）を補償するように操作されて、エンジン操作を妨害しないように、あるいはその性能に悪影響を及ぼさないようにする。
【００１９】
前記第２のバルブは、前記再循環回路の上流側の導入ラインに配置するが、当該再循環回路の上流側の排出ラインに配置しても良い。
【００２０】
本発明の他の態様及び利点は、引き続いて行う、本発明の非限定的な２つの実施例の説明により明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施態様のガス循環システムを備えるエンジンの概略図である。
【図２】前記ガス循環システム内で、本発明方法を実施する形態を例示するブロックダイアグラムである。
【図３】図２に類似する、他の実施形態のダイアグラムである。
【図４】本発明の第２実施態様のガス循環システムを有するエンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１から図４において、エンジンは、導入ライン３及び排出ライン４に接続された燃焼室を形成するエンジンブロック１を備えている。前記排出ライン４には、前記導入ライン３に設置されたコンプレッサ６を駆動するタービン５が設置されている。
【００２３】
前記エンジンブロック１と前記コンプレッサ６間の導入ラインには、エンジン速度を制御するバタフライバルブ７と給気冷却機８が設置されている。
【００２４】
前記タービン５の下流側の排出ラインには、触媒コンバータ９が設置されている。
【００２５】
排ガス再循環（以下ＥＧＲ）回路１０は、前記排出ライン４及び導入ライン３の間に設置されている。前記ＥＧＲ回路１０は、触媒コンバータ９の下流側で前記排出ライン４に接続される一端と、前記コンプレッサ６の上流側で導入ライン３に接続されている他端を有する。前記ＥＧＲ回路は、その間にバイパス部材が設置された冷却路と非冷却路を備える冷却機１２を備え、排ガス流を前記冷却路と非冷却路に選択的に供給できるようにしてある。前記ＥＧＲ回路は、更に流量制御バルブ１３を備え、図示の例では、前記冷却機１２と導入ライン３の間に設置されている。
【００２６】
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１４は、前記バタフライバルブ７へ、前記流量制御バルブ１３へ、点火回路（図示せず）へ、及び燃料注入回路（図示せず）に接続され、エンジン操作特性を識別するセンサから供給される情報に基づいて、及び、例えばアクセルペダル、選択されたギア比、選択された運転モードなどの、運転者が発する指示に基づいて、前記各部材を動作させる。
【００２７】
図１及び図２をより詳細に参照すると、前記排出ライン４の該排出ラインとＥＧＲ回路１０の接続点の下流側には、背圧バルブ１５として知られる付加的なバルブが設置されている。この背圧バルブ１５は、前記エンジンコントロールユニット１４に接続され、該ユニット１４により操作される。
【００２８】
本発明方法を図２に基づいて更に説明する。
【００２９】
前記流量制御バルブ１３の上流側の温度の、当該流量制御バルブ１３を横切る圧力の、当該流量制御バルブ１３の開度（つまり開口度）の、及び当該流量制御バルブ１３用の流量設定値（燃焼済ガスを導入ラインへ導入する必要性に基づいて前もって決定する）の測定値あるいは推算値に基づいて、前記エンジンコントロールユニット１４は、本例の場合は計算で（工程１００）、前記流量制御バルブ１３の上流側の圧力Ｐupstream 、及び前記流量制御バルブ１３を横切る実際の流量を決定するために十分な、前記流量制御バルブ１３の上流側圧力と下流側圧力の計算差圧ΔＰを決定する。これにより、背圧バルブ１５の上流側の圧力Ｐ´upstream が推定される。圧力Ｐ´upstreamは圧力Ｐupstreamと等しい。次いで背圧バルブ１５の開度を、対応する流量から、当該背圧バルブ１５の上流側温度から、及び当該背圧バルブ１５の下流側圧力から計算する（工程１０１）。次にＰＯＳcpeと表示されるこの開度を、修正値を使用して修正する（工程１０２）。当該修正値は、前記計算差圧ΔＰ及び前記流量制御バルブ１３を横切る測定された差圧（測定されたΔＰ）に関して、ＰＩＤ（比例｛ひれい｝・積分｛せきぶん｝・微分）タイプの修正を行って得られる。このＰＩＤタイプの修正は開度の再調整を可能にし、汚染や磨耗等の結果として起こることのある開度シフトに対する対処法を提供する。このように修正された開度はフィルタに掛けられ（工程１０４）、次いで前記背圧バルブ１５を操作する設定値として使用される。前記背圧バルブ１５の開度ＰＯＳcpeは、まず開ループで計算され（工程１０１）、次いで閉ループで計算され（工程１０２）で計算されることは当然である。
【００３０】
第２実施態様に関する以下の記載では、既に述べたこれらと同一又は類似の要素には、同じ参照番号を付す。
【００３１】
第２実施態様に関して示すエンジンは、下記のことを除いて、第１実施態様で述べたエンジンと同一である。
−前記排出ラインに背圧バルブが存在しないか、あるいは少なくともこのようなバルブは、流量制御バルブ１３の上流側圧力と下流側圧力の差圧増加の目的では使用しない。
−前記導入ライン３は、前記ＥＧＲ回路１０と該導入ライン３間の接続部の上流側に設置した追加バルブ２５を備える。前述の通り、当該追加バルブ２５は、エンジンコントロールユニット１４により、前記追加バルブ２５とバタフライバルブ７間の圧力を減少させるように操作され、これにより前記流量制御バルブ１３の上流側圧力と下流側圧力の差圧を増加させる。前記追加バルブ２５の操作に使用するコントロール方法は、前記追加バルブ２５の及び前記流量制御バルブ１３の開度を決定するパラメータが、前記追加バルブ２５の上流側の圧力及び前記流量制御バルブ１３の下流側の圧力である点を除いて、前記背圧バルブ１５用に使用されるコントロール方法と同一である。
【００３２】
図３の方法では、バタフライバルブ７への作用も意図されている。
【００３３】
この代替態様で意図するのは、前記流量制御バルブ１３の上流側圧力及び下流側圧力との差圧の代表的な値である操作パラメータを決定することである。本方法では、このパラメータを最小差圧に対応する閾値と比較し、差圧を増加させるために、前記追加バルブ２５に作用する工程を備える。より詳細には、該追加バルブに与えられる指示は、前記流量制御バルブ１３の下流側の圧力を減少させることを意図している。更に、導入ラインの圧力、つまり流量制御バルブ１３の下流側の圧力を増加させるために前記バタフライバルブ７のコントロールを行い、これによりコントロールの指示により生じるエンジンでの圧力変化を補償することも意図している。
【００３４】
この代替態様では、工程１００から１０５は、既述の工程と同一である。
【００３５】
前記追加バルブ２５の開度ＰＯＳ25は、流量（設定値）、前記バルブ２５の上流側の温度Ｔ、前記バルブ２５の上流側の圧力の推算値、及び工程１００で計算されかつ前記バルブ１３を横切る差圧ΔＰ（設定値）を得るために必要な前記バルブ１３の下流側の圧力に等しい前記バルブ２５の下流側の圧力P´downstreamに基づいて決定される。
【００３６】
次いで、前記バルブ１３の流量設定値及び前記バタフライバルブ１３を横切る測定差圧ΔＰも使用してエンジン内の空気流をモデル化し、前記バルブ１３の開度設定値を決定する。
【００３７】
バタフライバルブ７の開度は、当該バタフライバルブ７と再循環回路間の導入ライン（つまり再循環回路の下流側）の圧力の測定値を使用して修正される。
【００３８】
バルブの開度を決定するために使用されるパラメータは、常に前記流量制御バルブ１３の上流側圧力と下流側圧力の差圧である。
【００３９】
勿論、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲から逸脱しない変形例も本発明に含まれる。
【００４０】
図２及び図３の方法を、本システムの両実施例で使用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１    エンジンブロック
３    導入ライン
４    排出ライン
５    タービン
６    コンプレッサ
７    バタフライバルブ
８    給気冷却機
９    触媒コンバータ
１０  排ガス再循環（ＥＧＲ）回路
１２  冷却機
１３  流量制御バルブ
１４  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１５  背圧バルブ
２５  追加バルブ
ＰＯＳ25  追加バルブの開度
ＰＯＳcpe  背圧バルブの開度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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