(57)【要約】【課題】本発明の目的は、内燃機関における排気還流制御装置において、ＥＧＲ流量センサの診断を行い、ＥＧＲ流量センサに汚損が生じたときにＥＧＲ流量センサ出力を校正してＥＧＲ量を制御できる排ガス還流制御装置を提供することにある。【解決手段】排ガス還流制御装置は、ＥＧＲ管１１２に設けられていてＥＧＲ流量を測定するＥＧＲ流量センサ３０１と、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ弁１０７と、目標ＥＧＲ量を演算する目標ＥＧＲ量演算手段３０７と、運転状態判定手段３１３と、を備え、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力値に基づいてＥＧＲ量を制御する。排ガス還流制御装置は、運転状態判定手段３１３が所定の定常運転状態と判定したときに、目標ＥＧＲガス量演算手段３０６で演算した目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサ３０１で測定したＥＧＲ量とを比較してＥＧＲ流量センサの汚損を診断する。【選択図】図３
2008069690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ管に設けられていてＥＧＲ流量を測定するＥＧＲ流量センサと、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ弁と、目標ＥＧＲ量を演算する目標ＥＧＲ量演算手段と、運転状態判定手段と、を備え、ＥＧＲ流量センサの出力値に基づいてＥＧＲ量を制御する、内燃機関における排ガス還流制御装置であって、
前記排ガス還流制御装置は、運転状態判定手段が所定の定常運転状態と判定したときに、目標ＥＧＲ量演算手段で演算した目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサで測定したＥＧＲ量とを比較してＥＧＲ流量センサの汚損を診断することを特徴とする排ガス還流制御装置。
【請求項２】
前記排ガス還流制御装置は、ＥＧＲ流量センサが汚損していると診断されたときに前記目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサで測定したＥＧＲ量とに基づいてＥＧＲ流量センサ出力の校正を行うことを特徴とする請求項１記載の排ガス還流制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は排気ブレーキを備えており、前記排ガス還流制御装置は、ＥＧＲ流量センサが汚損していると診断されたときに前記排気ブレーキによりエンジンから排出される排気ガスのすべてを吸気側に還流させる運転状態において、排気ガス量とＥＧＲ流量センサ出力とに基づいてＥＧＲ流量センサ出力の校正を行うことを特徴とする請求項１記載の排ガス還流制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は電動過給機を備えており、前記排ガス還流制御装置は、ＥＧＲ流量センサが汚損していると診断されたときにエンジン停止中に前記電動過給機を動作させて、所定量の吸入空気を還流させ、この吸入空気量とＥＧＲ流量センサ出力とに基づいてＥＧＲ流量センサ出力の校正を行うことを特徴とする請求項１記載の排ガス還流制御装置。
【請求項５】
ＥＧＲ管に設けられていてＥＧＲ流量を測定するＥＧＲ流量センサと、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ弁とを備え、ＥＧＲ流量センサの出力値に基づいてＥＧＲ量を制御する、内燃機関における排気還流制御装置であって、
前記内燃機関は排気ブレーキが備えられ、
前記排気還流制御装置は、前記排気ブレーキによりエンジンから排出される排気ガスのすべてを吸気側に還流させた運転状態において、排気ガス量とＥＧＲ流量センサ出力とに基づいてＥＧＲ流量センサ出力の校正を行うことを特徴とする排ガス還流制御装置。
【請求項６】
ＥＧＲ管に設けられていてＥＧＲ流量を測定するＥＧＲ流量センサと、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ弁とを備え、ＥＧＲ流量センサの出力値に基づいてＥＧＲ量を制御する、内燃機関における排気還流制御装置であって、
内燃機関は電動過給機が備えられ、
前記排気還流制御装置は、エンジン停止中に前記電動過給機を動作させて、所定量の吸入空気を還流させ、この吸入空気量とＥＧＲ流量センサ出力とに基づいてＥＧＲ流量センサ出力の校正を行うことを特徴とする排ガス還流制御装置。
【請求項７】
前記排ガス還流制御装置は、ＥＧＲ流量センサ出力を校正した値によりＥＧＲ量を制御することを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の排ガス還流制御装置。
【請求項８】
前記排ガス還流制御装置は、前記運転状態判定手段で判定された運転状態によりＥＧＲ率を変化させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の排ガス還流制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、排気ガス温度を付着したススを燃焼させる高温の排気ガスが排出されるように制御されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の排ガス還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関において排気ガスを吸気系に再循環させるＥＧＲ量を測定するＥＧＲ流量センサに関するものであり、特に、ＥＧＲ流量センサの診断・校正することのできる排ガス還流制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃費削減のため、特にエンジンの排気ガスの一部を吸気側に還流する排気還流制御（ＥＧＲ制御）を行い、エンジンのポンピングロスを減らす改良が行われている。さらに、ディーゼルエンジンでは排気ガス中のＮＯｘ量を減らすために、排気ガスを減少させる目的にもＥＧＲ制御が採用されている。
【０００３】
エンジンの吸入空気量に対するＥＧＲ量の比率（ＥＧＲ率）は、エンジンの運転状態によって変化させるので、あらかじめ設定したエンジンの所定の運転状態に対して、ＥＧＲ弁の開度に応じた排気ガス成分や燃費等を測定し、これらのＥＧＲ制御量データを取得しマップ等にデータを入れておく、マッチング作業が必要であった。
【０００４】
しかし、マップ等でエンジンのすべての運転状態を網羅することは困難であり、特に加速時のような過渡状態でのＥＧＲ制御量はマップ等のデータではマッチングができない状況にあるため、ＥＧＲ制御は定常運転状態でのみマッチングさせることが主流であった。
【０００５】
しかしながら、燃費改善やＮＯｘ低減のためには、過渡状態を含むすべての運転状態でＥＧＲ制御を行う必要がある。そこで、ＥＧＲ制御量をマップ等によるマッチング作業によらず、ＥＧＲ量をリアルタイムに測定して、エンジンの吸入空気量との関係からＥＧＲ制御量を設定することが要求されている。
【０００６】
ＥＧＲ量を測定する手段として、従来、排気管の圧力と吸気側のインテークマニホールドのそれぞれの圧力を測定して、圧力差からＥＧＲ量を推定または間接的に測定することが行われてきた。しかし、ＥＧＲ量を直接測ることができるＥＧＲ流量センサがあれば、ＥＧＲ制御の精度が向上し燃費向上とＮＯｘ低減を同時に達成することが容易になる。そこで、ＥＧＲ流量センサが考えられている（特許文献１）。このＥＧＲ流量センサは、ヒータを有する熱式の質量流量計からなり、排気通路から吸気通路に排気を還流させるための排気還流路に設けられ、排気還流路を流れる排気ガスであるＥＧＲガスの質量流量を計測する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−９７５９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されたものでは、ＥＧＲ流量センサは排気通路から吸気通路に排気を還流させるための排気還流路に設けられており、ＥＧＲ流量センサは、排気ガスに曝されており、排気ガスに含まれるススがＥＧＲ流量センサのヒータ等に付着してＥＧＲ流量センサ出力に影響を与えるので、ＥＧＲ流量センサの出力値をそのまま使うことができない場合が生じるという課題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、内燃機関における排気還流制御装置において、ＥＧＲ流量センサの診断を行い、ＥＧＲ流量センサに汚損が生じたときにＥＧＲ流量センサ出力を校正してＥＧＲ量を制御できる排ガス還流制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成すべく本発明の排ガス還流制御装置は、ＥＧＲ管に設けられてＥＧＲ流量を測定するＥＧＲ流量センサと、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ弁と、目標ＥＧＲ量を演算する目標ＥＧＲ量演算手段と、運転状態判定手段と、を備え、ＥＧＲ流量センサの出力値に基づいてＥＧＲ量を制御するものであって、運転状態判定手段が所定の定常運転状態と判定したときに、目標ＥＧＲ量演算手段で演算した目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサで測定したＥＧＲ量とを比較してＥＧＲ流量センサの汚損を診断することを特徴としている。
【００１１】
本発明は、運転状態判定手段が判定した所定の定常運転状態において、目標ＥＧＲ量演算手段で演算した目標ＥＧＲ量でＥＧＲガスを還流させ、この目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサで測定したＥＧＲ量とを比較し、その差が所定値以上であるときにはＥＧＲ流量センサが汚損していると判定することができ、ＥＧＲ管内に設けられたＥＧＲ流量センサの汚損を容易に診断できる。
【００１２】
また、本発明の排ガス還流制御装置は、ＥＧＲ流量センサが汚損していると診断されたときに前記目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサで測定したＥＧＲ量とに基づいてＥＧＲ流量センサ出力の校正を行うことを特徴としている。
【００１３】
本発明は、所定の定常運転状態において、目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサで測定したＥＧＲ量とに基づいて、例えば、ＥＧＲ流量センサ出力に対する補正率又は補正量を求め、これによりＥＧＲ流量センサ出力を校正することにより、ＥＧＲ流量センサが汚損されていても排ガス還流制御に用いることができる。
【００１４】
さらに、本発明の排気還流制御装置は、ＥＧＲ管に設けられていてＥＧＲ流量を測定するＥＧＲ流量センサと、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ弁とを備え、ＥＧＲ流量センサの出力値に基づいてＥＧＲ量を制御するものであって、内燃機関に備えられた排気ブレーキによりエンジンから排出される排気ガスのすべてを吸気側に還流させた運転状態において、排気ガス量とＥＧＲ流量センサ出力とに基づいてＥＧＲ流量センサ出力の校正を行うことを特徴としている。本発明は、内燃機関の排気量とエンジン回転するから求めた排気ガス量とＥＧＲ流量センサ出力とに基づいてＥＧＲ流量センサを容易に校正することができる。
【００１５】
さらに、本発明の排気還流制御装置は、ＥＧＲ管に設けられていてＥＧＲ流量を測定するＥＧＲ流量センサと、ＥＧＲ流量を制御するＥＧＲ弁とを備え、ＥＧＲ流量センサの出力値に基づいてＥＧＲ量を制御するものであって、エンジン停止中に内燃機関に備えられた電動過給機を動作させて、所定量の吸入空気を還流させ、この吸入空気量とＥＧＲ流量センサ出力とに基づいてＥＧＲ流量センサ出力の校正を行うことを特徴としている。本発明は、エンジン停止中に電動過給機を動作させ、吸入空気をＥＧＲ管に還流させることにより、エアフローメータで検出する吸入空気量とＥＧＲ流量センサ出力とに基づいてＥＧＲ流量センサを容易に校正することができる。
【００１６】
好ましい態様では、本発明は、排気ガス温度を付着したススを燃焼させる高温の排気ガスを排出するように制御されることを特徴としており、これによりＥＧＲ流量センサ等に付着したススを燃焼させることにより取り除くことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＥＧＲ流量センサを使ったＥＧＲ制御を長期に亘り精度良く行うことができるので、燃費向上と排気ガス低減の両立が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る排気還流制御装置の実施形態について図に基づいて説明する。
図１は、本発明における排気還流制御装置が適用されているエンジンの全体構成図を示している。
エンジン１０１に吸入される空気は、エアクリーナを通して吸気管１１０に吸入され、エアフローメータ１０２で質量流量が測定され、ターボチャージャー１０３で過給される。過給された空気は、インタークーラ１０４で冷却され、スロットル弁１１３でその流量が制御され、インテークマニホールド１１１で各気筒毎に分配されて、エンジン１０１に吸入される。スロットル弁１１３の下流にあるインテークマニホールド１１１には、排気還流管（ＥＧＲ管）１１２の出口が接続されており、排気管１１４の排気ガスの一部がＥＧＲ管１１２を通して吸気側に還流される。
【００１９】
エンジン１０１には燃料噴射弁、点火プラグが設けられており、吸入空気量に応じた燃料が燃焼室内に噴射され、エンジン内部で燃焼される。エンジン１０１から排出される排気ガスはターボチャージャー１０３のタービン翼に当たって吸気側を過給し、その後、排気ガスは粒子状物質減少装置（ＤＰＦ）１０５で排気ガス中のススが除去され、さらに、触媒装置１０６のｄｅ−ＮＯｘ触媒またはＳＣＲ触媒によって排気ガス中のＮＯｘ成分が除去される。
【００２０】
排気管１１４におけるエンジン１０１とターボチャージャー１０３の間には高圧のＥＧＲガス取出口が設けられ、ＥＧＲ管１１２が接続されており、排気管１１４からＥＧＲ管１１２に流入したＥＧＲガスはＥＧＲ弁１０７で流量が調節され、ＥＧＲクーラ１０８によって冷却されて、インテークマニホールド１１１に還流される。ＥＧＲ弁１０７は、ステッピングモータ、絞り弁、スリーブ弁等で通路面積が可変するように構成されている。粒子状物質減少装置（ＤＰＦ）１０５と触媒装置１０６との間に低圧のＥＧＲガス取出口を設け、ここから低圧のＥＧＲガスを吸気管１１０に還流するように構成してもよい。
【００２１】
また、エンジン１０１には、図示されていないがエンジンの冷却水温度を測定する水温センサ、エンジンの回転数やクランク角度位置を測定するクランク角センサ、気筒判別を行うレファレンスセンサが適宜位置に配置されており、運転者からのトルク要求信号としてアクセル開度センサ、タイヤの回転速度に基づく車速センサが設けられており、これらの信号はエンジン制御装置（コントロールユニット）に入力信号として入力され、コントロールユニットから燃料噴射量を制御する燃料噴射弁の制御信号、ＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御信号、ＥＧＲクーラのバイパス弁を制御するＥＧＲクーラバイパス弁制御信号等として出力される。
【００２２】
図２にエンジン制御装置（コントロールユニット）の内部構成の概要を示す。
コントロールユニット２０１は、演算手段２０２、入力手段２０３、出力手段２０４、通信回路２０５等からなっている。入力手段２０３は、各種センサからのアナログ電圧をＡ／Ｄ変換器でデジタルに変換して取り込むアナログ入力回路２０６、運転状態を示すスイッチを取り込むデジタル入力回路２０７、パルス信号の時間間隔又は所定時間内のパルス数の計数を取り込むパルス入力回路２０８とからなる。
【００２３】
演算手段２０２は、数値・論理演算を行う演算装置（ＣＰＵ）２０９、ＣＰＵが実行するプログラム及びデータを格納したＲＯＭ２１０、データを一時的に記憶するＲＡＭ２１１等からなり、入力手段によって入力されたデータに基づいて、運転状態判定手段でエンジンの運転状態を判定し、運転状態に応じた燃料噴射量を演算して、出力手段にデータを転送する。例えば、燃料噴射量に対応した燃料噴射弁の制御信号を出力する。その他、演算手段２０２は、出力手段２０４を介してＥＧＲ弁を制御するＥＧＲ制御信号や、ＥＧＲクーラバイパス弁制御信号、ターボチャージャーの過給度合いを制御するウェストゲートバルブ制御信号等を出力する。
【００２４】
また、コントロールユニット２０１は通信回路２０５が備えられており、これにより、コントロールユニット２０１内のデータを外部に出力、または、外部からの通信コマンドによって内部状態を変更できる。通信回路２０５は、他の制御装置、例えばＡＢＳや盗難防止装置、走行位置（ＧＰＳ）情報装置との通信を行って、エンジン運転状態に応じて、エンジン制御の出力を補正する。
【００２５】
さらに、通信回路２０５はＧＳＴとの通信を行い、エンジン制御装置内部の自己診断情報や特定のセンサ入力データや出力信号データをモニタ可能としている。
【００２６】
図３は、本発明に係る排ガス還流制御装置の内部ブロック構成を示す。
エンジン回転数演算手段３０２は、クランク角センサからのクランク角信号における単位時間当たりのパルス信号変化をカウントして単位時間当たりのエンジン回転数を計算し、基本燃料噴射量演算手段３０３に出力する。基本燃料噴射量演算手段３０３は、エアフローメータ１０２からの吸入空気量とエンジン回転数に基づいて、エンジンが１回燃焼する基本燃料噴射量（Ｔｐ０）を演算する。基本燃料補正手段３０４は、エンジン回転数に基づいて前記基本燃料噴射量を補正する空燃比補正項（ＫＭＲ）をマップから求め、基本燃料噴射量演算手段３０３で求めた基本燃料噴射量（Ｔｐ０）を補正し、最終的に決定された燃料噴射量（Ｔｐ０）として燃料噴射手段に出力する。
【００２７】
また、目標ＥＧＲ率算出手段３０６は、運転状態判定手段３１３からの運転状態と燃料噴射量とエンジン回転数とから目標ＥＧＲ率ηをマップから算出し、目標ＥＧＲ量演算手段３０７に出力し、目標ＥＧＲ量演算手段３０７は、吸気管に吸入される吸入空気量と目標ＥＧＲ率ηとから、ＥＧＲ管１１２に流す目標ＥＧＲ量を演算する。
【００２８】
そして、目標ＥＧＲ量は以下のように求めることができる。
エアフローメータ１０２で測定される吸入空気量をＱｎｅｗ、ＥＧＲ量をＱｅｇｒとすると、エンジンの燃焼室にはいる吸入空気量Ｑｉｎ、燃焼後の排気ガスＱｅｘとの関係は次のようになる。
【００２９】
Ｑｎｅｗ＋Ｑｅｇｒ＝Ｑｉｎ＝Ｑｅｘ
Ｑｅｇｒ＝Ｑｅｘ×η
よって、定常状態では  Ｑｅｘ＝Ｑｎｅｗ／（１−η）  となり、
ＥＧＲ量は  Ｑｅｇｒ＝Ｑｎｅｗ×η／（１−η）  となる。
【００３０】
ＥＧＲ流量センサ３０１によって測定されたＥＧＲ量は、出力特性補正手段３０９で補正されてフィードバック制御手段３０８に入力される。フィードバック制御手段３０８は、目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサ３０１によって測定されるＥＧＲ量とを比較して、一致するようにＥＧＲ弁１０７を制御するようにフィードバック制御する。フィードバック制御は、一般的なＰＩ制御で行われ、ＥＧＲ流量センサ３０１によって測定されるＥＧＲ量と目標ＥＧＲ量との差分をとり、差分に所定の係数を乗じた比例分と、差分を所定時間ごとに積算した積算値に所定の係数を乗じた積分分とを加算して、さらに、所定のオフセット分を加えた値を、ＥＧＲ弁開度制御値とし、ＥＧＲ弁開度制御手段３１０に出力してＥＧＲ弁１０７の開度を制御する。
【００３１】
次に、図４によりＥＧＲ流量センサ３０１の動作原理について説明する。ＥＧＲ流量センサ３０１の制御回路は、電源４０１に接続されており、発熱抵抗体４０３、測温抵抗体４０４、抵抗４０６、４０７、４０８からなるホイーストンブリッジ回路で構成されており、このブリッジ回路の端子４０９，４１０の電圧が差動増幅器４０５に入力され、発熱抵抗体４０３の温度(Ｔｈ)が再循環排気ガス（ＥＧＲ）温度に対応する測温抵抗体４０４の温度（Ｔｅ）より一定温度（ΔＴｈ＝Ｔｈ−Ｔｅ）高くなるよう各抵抗４０６、４０７、４０８の値が設定されていて差動増幅器４０５によりフィードバック制御される。発熱抵抗体４０３の加熱温度が低いと、差動増幅器４０５の出力が大きくなり、トランジスタ４０２によって電源４０１から更に電流が流れて発熱抵抗体４０３が加熱するように動作する。この構成により再循環排気ガスの流速にかかわらず発熱抵抗体４０３と測温抵抗体４０４の温度差は常に一定（ΔＴｈ）となるよう発熱抵抗体４０３に流れる電流が制御される。つまり、再循環排気ガス質量流量Ｑｅが増大すると発熱抵抗体４０３がＥＧＲガスの熱伝達効果により冷却され、発熱抵抗体４０３を一定温度（ΔＴｈ＝Ｔｈ−Ｔｅ）高くなるようフィードバック制御されていることから発熱抵抗体４０３に流れる加熱電流（抵抗４０６の端子電圧に相当）が増大するので、この加熱電流を計測することにより質量流量Ｑｅを計測できる。ブリッジ回路の端子４０９の電圧は端子４１１からコントロールユニット２０１に出力され、ＥＧＲ流量が計測される。
【００３２】
図５にはＥＧＲ流量センサ３０１がＥＧＲ管１１２内に設けられた状態が示されており、ＥＧＲ流量センサ３０１の発熱抵抗体４０３と測温抵抗体４０４の２つの抵抗体がＥＧＲ管１１２の中に露出されて設けられており、ＥＧＲ量に応じた出力が制御回路から出力される。ＥＧＲ流量センサ３０１はコネクタ４１２を介してコントロールユニット（ＥＣＵ）２０１に接続されており、流量に相当する電気信号がコントロールユニット（ＥＣＵ）２０１へ出力され、ＥＧＲ流量が計測される。また、ＥＧＲ制御回路内にマイコンを装着して、ＥＧＲセンサ内部のマイコンのＡ／Ｄ入力回路でＡ／Ｄ変換して、マイコン内部でＥＧＲ流量センサ出力をリニアライズするデータ変換処理を行って、マイコンの通信出力、例えばシリアルポート出力やパラレルポート出力、ＣＡＮ等でデータをコントロールユニット（ＥＣＵ）２０１へ出力することも可能である。
【００３３】
図６は、ＥＧＲ管１１２に配置されたＥＧＲ流量センサ３０１の出力の例を示し、（ａ）はＥＧＲ流量センサ３０１の取付け位置を示し、（ｂ）（ｃ）はＥＧＲ流量センサ３０１を取り付けた位置におけるＥＧＲガスの脈動状態を示すグラフである。
【００３４】
ＥＧＲガスは、排気管圧力と吸気管圧力の差に応じて、ＥＧＲ管１１２の中を流れており、特に高圧タイプのＥＧＲガス還流の場合、排気管圧力は排気ガスの脈動の影響を大きく受けるので、ＥＧＲ管１１２の中のＥＧＲガスの流れにエンジン回転数に応じた脈動が発生する。また、ＥＧＲ管１１２の太さは長さに比べて小さいので、ＥＧＲ管１１２の共鳴周波数に近いときには脈動がさらに助長される。
【００３５】
脈動を抑えるには、なるべくインテークマニホールド１１１に近い位置にＥＧＲ流量センサ３０１を設置してＥＧＲ流量を測定することが望ましい。また、ＥＧＲクーラ１１８のバイパス弁がクーラ側に開いているときは、ＥＧＲクーラ１１８がＥＧＲガスの流れに対する整流作用を果たすので、ＥＧＲクーラ１１８出口付近にＥＧＲ流量センサ３０１を設置して測定するのも良い。ＥＧＲ弁１０７の下流側でも脈動が発生しにくいので、ＥＧＲ流量センサ３０１をＥＧＲ弁１０７の下流側に設置してもよい。
【００３６】
本実施形態では、ＥＧＲ流量センサ３０１は脈動の少ないインテークマニホールド１１１に近い位置に取り付けている。
【００３７】
図７はＥＧＲ流量センサ３０１にスス等が付着し汚損した場合の出力例を示す。高圧タイプのＥＧＲガスを還流する場合、排気ガスにはススが多く含まれており、ススは炭素成分だけではなく、未燃焼の燃料成分や不完全燃焼した炭化水素成分も含まれている。このようなススはＥＧＲガスにも含まれていてＥＧＲ流量センサ３０１の発熱抵抗体４０３、測温抵抗体４０４やその周囲にも付着する。
【００３８】
ススが測定エレメントである発熱抵抗体４０３に付着すると、ＥＧＲガスが測定エレメントに触れることが少なくなるので、ケース（１）に示すように実際にＥＧＲ管１１２を流れているＥＧＲ流量よりも少ない値がＥＧＲ流量センサ３０１から出力される。
【００３９】
一方、ススが基準エレメントである測温抵抗体４０４に付着すると、基準エレメントが断熱された形になるので、ＥＧＲガス温度の影響を受けにくくなる。このため、特にＥＧＲ量が大流量の場合に、測温抵抗体４０４が実際の温度より低くなり、一定温度高くなるようにフィードバック制御されている測定エレメントも低い温度になり、ケース（２）に示すように流量が多い状態ではＥＧＲ流量センサ３０１の出力は実際に流れているＥＧＲ流量よりも小さい値を出力する。
【００４０】
測定エレメントと基準エレメントの両方にススがつくと、両エレメントが断熱された形となり、ケース（３）に示すように実際に流れるＥＧＲ流量よりも少ない値がＥＧＲ流量センサ３０１から出力される。
【００４１】
また、ススがエレメントにまだらに付着すると、エレメントの温度分布が不均一となって、ススが付着した部分が特に温度上昇することになり、エレメントの耐久性が劣化するおそれがある。
【００４２】
図８は、本発明は係る排ガス還流制御装置の内部ブロック構成を示し、ＥＧＲセンサ診断を行うものである。図３と同じ構成については同じ符号を付している。基本燃料噴射量演算手段３０３は、エアフローメータ１０２からの吸入空気量とエンジン回転数に基づいて、エンジンが１回燃焼する毎の基本燃料噴射量（Ｔｐ０）を演算し、基本燃料補正手段３０４は、エンジン回転数に基づいて基本燃料噴射量を補正する空燃比補正項（ＫＭＲ）をマップから求め、基本燃料噴射量（Ｔｐ０）を補正して最終的に決定された燃料噴射量（Ｔｐ）を燃料噴射手段出力する。
【００４３】
ＥＧＲ弁開度算出手段３１１には、エンジン回転数と燃料噴射量に基づいてあらかじめ設定した制御弁開度情報がマップ化されており、そのマップによってエンジン回転数と燃料噴射量とからＥＧＲ弁開度を求め、そのＥＧＲ弁開度の情報をＥＧＲ弁開度制御手段３１０に送る。
【００４４】
また、目標ＥＧＲ率算出手段３０６は、燃料噴射量とエンジン回転数とから目標ＥＧＲ率ηをマップから算出し、目標ＥＧＲ量演算手段３０７に出力する。目標ＥＧＲ量演算手段３０７は、吸気管１１０に吸入される吸入空気量と目標ＥＧＲ率ηとから目標ＥＧＲ流量を演算し、ＥＧＲセンサ診断手段３１２に出力する。ＥＧＲ流量センサ３０１によって測定されたＥＧＲ量は、出力特性補正手段３０９で補正されてＥＧＲセンサ診断手段３１２に入力される。
【００４５】
ＥＧＲセンサ診断手段３１１は、所定の運転状態において、目標ＥＧＲ量演算手段３０７で算出した目標ＥＧＲ量とＥＧＲ流量センサ３０１の出力とを比較してＥＧＲ流量センサ３０１を診断する。
【００４６】
図９は、ＥＧＲ流量センサ３０１の汚損によるゼロ点異常と出力値の低下を推定するプログラムのフローチャートを示す。
【００４７】
ステップ９０１では、吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求めたエンジンの燃料噴射量とエンジン回転数とからマップによってＥＧＲ弁開度を求め、求めたＥＧＲ弁開度にＥＧＲ弁１０７の開度を制御する。
【００４８】
運転状態が変化して例えば加速する場合には、ＥＧＲ弁１０７が閉じられる。ステップ９０２では、ＥＧＲ弁１０７が閉じられているかを判断し、閉じられていなければステップ９０５に進み、閉じられていればステップ９０３に進む。ステップ９０３では、ＥＧＲセンサ診断手段３１２でＥＧＲ流量センサ３０１の出力と予め設定されているしきい値とを比較し、出力がしきい値以上の場合は、ステップ９０４でＥＧＲ流量センサ３０１のゼロ点が異常であると判断し、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力がしきい値より小さい場合はステップ９０５に進む。運転状態が加速状態から定常運転状態になると、ＥＧＲ弁１０７を開いてＥＧＲガスを吸気管１１０に還流するが、このときはＥＧＲ弁１０７の制御量は一定になる。
【００４９】
ステップ９０５では、ＥＧＲ弁１０７の制御量がほぼ一定かどうかを判断し、かつ、弁開度が所定値以上かどうかを判断する。したがって、ステップ９０５で、ＥＧＲ弁１０７の開度が所定より小さい、あるいは、ＥＧＲ弁１０７の制御量がほぼ一定でない場合は診断を終了する。ＥＧＲ弁１０７の開度が所定以上であってその制御量がほぼ一定の場合はステップ９０６に進み、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力と目標ＥＧＲ量とを比較し、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力と目標ＥＧＲ量とが等しい場合にはＥＧＲ流量センサ３０１は正常であり、診断を終了する。ステップ９０６でＥＧＲ流量センサ３０１の出力と目標ＥＧＲ量とが等しくない場合には、ステップ９０７でＥＧＲ流量センサ３０１の出力と目標ＥＧＲ量との差を求め、この差が予め設定されているしきい値以上の場合は、ステップ９０８でＥＧＲ流量センサ３０１のエレメントに汚損が生じていると判断する。ＥＧＲ流量センサ３０１の出力と目標ＥＧＲ量との差が予め設定されているしきい値以下の場合は、ＥＧＲ流量センサ３０１のエレメントの汚損は許容できるものとして診断を終了する。
【００５０】
上記の判定しきい値は、エンジンの動作時間の積算値または車両の走行距離の積算値に応じて変更を加える。
【００５１】
図１０にＥＧＲ流量センサ３０１の汚損による出力低下を推定するタイミングチャートを示す。
【００５２】
所定の時間間隔毎に吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求めたエンジンの燃料噴射量とエンジン回転数とからマップによって目標ＥＧＲ率を算出し、この目標ＥＧＲ率と吸入空気量とから目標ＥＧＲ量を算出する。
【００５３】
そして、運転状態判定手段３１３は運転状態が所定の範囲内にあるときに定常運転状態と判断し、診断許可フラグを立てる。例えば、エンジン回転数が所定の上下限内の回転数であり、かつ、吸気管１１０への吸入空気量が所定の上下限内であり、かつ車速が所定の上下限内であり、アクセルペダル要求値が所定の上下限内であり、かつ、前記、回転数、吸入空気量、車速、アクセルペダル等の値の時間的変化割合が所定値以下である状態が所定時間以上継続しているときを定常運転状態とする。
【００５４】
診断許可フラグが立っているときに以下の診断を行う。
まず、常時、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力値を取り込み、ＥＧＲセンサ診断手段３１２でＥＧＲ流量センサ３０１の出力値と目標ＥＧＲ量とを比較し、その差の絶対値がしきい値以上の場合、診断用カウンタをインクリメントし、ＯＫカウンタをリセットする（ｔ１〜ｔ２）。そして、ｔ２のときはＥＧＲ流量センサ３０１の出力値と目標ＥＧＲ量との差の絶対値がしきい値以下となっているので、診断用カウンタをリセットし、ＯＫカウンタをインクリメントする。ＥＧＲ流量センサ３０１が汚損されていない場合には、ＯＫカウンタが所定値以上になり、ＥＧＲ流量センサ３０１が汚損されていないと診断する。また、診断用カウンタがしきい値を上回ったときはＥＧＲ流量センサ３０１の汚損の可能性を示すフラグを立てる。
【００５５】
ＥＧＲ流量センサ出力値と目標ＥＧＲ量との差の絶対値がしきい値を下回ったとき、診断用カウンタをリセットする。同時にＯＫカウンタをインクリメントする。ＯＫカウンタが所定値以上になったとき、ＥＧＲ流量センサ３０１の汚損の可能性を示すフラグをリセットする。
【００５６】
前記診断は、ＥＧＲ流量センサ出力値が目標ＥＧＲ量と常時かけ離れた値で継続している状態では診断できるが、ＥＧＲガスに脈動が生じておりＥＧＲ流量センサ出力に脈動が重畳している場合はＥＧＲ流量センサ３０１が汚損状態であるのか否か判断できない。
【００５７】
そこで、所定の時間（ｔ０〜ｔ３）内の診断カウンタの数を積算し、ＥＧＲ流量センサ３０１の汚損の可能性を示すフラグが立っていないが、所定の時間内の診断カウンタの積算値が所定数以上である場合は、ＥＧＲ流量センサ３０１の汚損またはＥＧＲガスの脈動が大きい可能性があることを示すフラグを立てる。しきい値である積算値は、ＥＧＲ量とＥＧＲ弁の開度の関数、または、あらかじめ設定したマップ値とする。
【００５８】
図１１にＥＧＲ流量センサ３０１が汚損していると診断された場合におけるＥＧＲ流量センサ３０１の出力を校正して排ガス還流制御を行う場合について説明する。
【００５９】
上記に示したＥＧＲ流量センサ３０１の汚損の診断の結果、ステップ１１０１でＥＧＲ流量センサ３０１の汚損の可能性が無いと推定される場合には、ステップ１１０７に進み、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力値を排ガス還流制御に用いる。ステップ１１０１で、ＥＧＲ流量センサ３０１に汚損の可能性がある場合には、ＥＧＲ流量センサ出力値を、そのままでは排ガス還流制御に用いることができない。
【００６０】
ステップ１１０２では、定常運転状態において、吸入空気量とエンジン回転数とから目標ＥＧＲ量を求め、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力値と目標ＥＧＲ量との比率から補正率を求める。
【００６１】
ステップ１１０３で排気ブレーキ設定中かを判断し、排気ブレーキ設定中であり、ステップ１１０４で、排気ブレーキを使ってエンジン出力をゼロとしている場合には、ステップ１１０６で、ＥＧＲ弁１０７を全開として排気ガスが全てエンジンの吸入側に戻るようにする。このとき、燃料噴射量をゼロとしている間は、エンジンの排気量×回転数に比例したＥＧＲガスがＥＧＲ管１１２を流れるので、還流率ηを１．０として目標ＥＧＲ量を計算し、ステップ１１０６で、このときのＥＧＲ流量センサ出力値と目標ＥＧＲ量との比率から補正率を求める。
【００６２】
ステップ１１０７では、ステップ１１０２で求めた補正率又はステップ１１０５で求めた補正率によってＥＧＲ流量センサ３０１の出力値を校正し、この校正されたＥＧＲ流量センサ出力値によって排ガス還流制御を行う。
【００６３】
上記実施形態では、ステップ１１０２で、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力値と目標ＥＧＲ量との比率から補正率を求めているが、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力値と目標ＥＧＲ量との差を求め、この差をＥＧＲ流量センサ３０１の出力値に加えることによってＥＧＲ流量センサ３０１の出力値を校正しても良く、また、あらかじめ設定した別のフェールセーフ値を算出しておき、ＥＧＲ流量センサ出力値をフェールセーフ値に置き換えて使用してもよい。
【００６４】
さらに、エンジンがターボチャージャーに電動過給器を使用している場合には、エンジン停止中にスロットル弁１１３、排気ブレーキバルブ、ＥＧＲ弁１０７のすべてが開いている条件で、電動過給器を動作させると、インテークマニホールド１１１からＥＧＲ管１１２を通して排気管側に、通常のＥＧＲガスの流れとは逆に空気が流れるので、この流れを使ってＥＧＲ流量センサ３０１の校正を行う。すなわち、ステップ１１０４で、エンジン停止中に電動過給器を回すと、吸入空気がそのままＥＧＲ管１１２に流れるので、エアフローメータ１０２で検出した吸入空気量とＥＧＲ流量センサ出力値を比較することにより、エンジン停止中に簡単に補正率の算出が可能である。ステップ１１０４におけるＥＧＲ流量センサ出力値の校正は、図８、１０に示すようなＥＧＲセンサ診断手段を備えていないものでは定期的に行うようにしても良い。
【００６５】
次に、図１２によってＥＧＲ流量センサの回復方法について説明する。
排気ガスであるＥＧＲガスにはススが含まれており、このススはＥＧＲ流量センサ３０１だけでなく、ＥＧＲクーラ１１８やＥＧＲ弁１０７、ＥＧＲ管１１２内部にも付着して、新品時に比べて通路断面積を狭くする。この場合、標準の運転状態でのＥＧＲ流量が低下するので、ＥＧＲ流量センサ出力値が低下することになる。したがって、これらに付着したススを除去することでセンサ出力値が回復することが期待される。
【００６６】
そこで、ＥＧＲ流量センサ３０１の出力値が大きく低下し、ＥＧＲ流量センサ出力値に対する補正値が所定の範囲外となると、ＥＧＲ量が多い運転領域で、排気ガス温度をＤＰＦ１０５のススを焼く温度まで上昇させ、ＤＰＦ１０５内のススだけでなく、ＥＧＲ流量センサ３０１に付着しているススやＥＧＲ管１１２内部のススも焼く。これによりＥＧＲ流量センサ３０１の出力を回復できる。
【００６７】
さらに、ＥＧＲ流量センサ３０１やＥＧＲ管１１２等にススが付着するのを防止する手段を採用することも有用である。例えば、排気ガスのススを帯電させて電気的にススを集塵することも可能である。
【００６８】
ＥＧＲ流量センサの上流側にススフィルターを設けて、超音波でススをフィルタにぶつけることでススがＥＧＲ流量センサに付着することを防止できる。または、ＥＧＲ管１１２内に超音波センサを設けて、超音波センサからＥＧＲ管１１２の内面に向かって発する超音波の反射波を測定することで、反射率を測ることで堆積したススの量を測定することが可能である。堆積したススの量が所定のしきい値を超えていれば、ＥＧＲ管内のススを焼くような運転状態に移行するか、または、ＥＧＲ管の交換を運転者に知らせるようにフラグを立てて、運転席のエンジン警告灯に表示するようにしてもよい。
【００６９】
また、ＥＧＲ管１１２内部の表面にススを分解しやすい触媒を塗布することで、比較的、低い温度でススを分解するようにしてもよいし、ＥＧＲ管内部の表面にコーティング剤を塗布して、ススの付着を防止するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る排気還流制御装置が適用されているエンジンの全体構成図。
【図２】エンジン制御装置（コントロールユニット）の内部構成の内部構成図。
【図３】本発明に係る排気還流制御装置の内部ブロック構成を示す図。
【図４】本発明に係る排気還流制御装置に用いられるＥＧＲ流量センサ制御回路構成図。
【図５】本発明に係る排気還流制御装置に用いられるＥＧＲ流量センサ外観図。
【図６】ＥＧＲ流量センサ３０１のＥＧＲ管への取付け位置とＥＧＲ流量センサ３０１の出力値を示す図。
【図７】本発明に係る排気還流制御装置に用いられるＥＧＲ流量センサの汚損時の出力を示す図。
【図８】本発明に係る排気還流制御装置の内部ブロック構成を示す図。
【図９】本発明に係る排気還流制御装置に用いられるＥＧＲ流量センサを診断する診断プログラムのフローチャート。
【図１０】本発明に係る排気還流制御装置に用いられるＥＧＲ流量センサを診断時の状態を説明する診断タイムチャート。
【図１１】ＥＧＲ流量センサ出力を補正する補正値を求めるフローチャート。
【図１２】ＥＧＲ流量センサ出力低下時の対応を説明する図。
【符号の説明】
【００７１】
１０１…エンジン、１０２…エアフローメータ、１０３…ターボチャージャー、１０４…インタークーラ、１０５…粒子状物質減少装置（ＤＰＦ）、１０６…触媒装置、１０７…ＥＧＲ弁、１０８…ＥＧＲクーラ、１１０…吸気管、１１１…インテークマニホールド、１１２…ＥＧＲ管、１１３…スロットル弁、１１４…排気管、１０７…ＥＧＲ弁、１１８…ＥＧＲクーラ、２０１…コントロールユニット、２０２…演算手段、２０３…入力手段、２０４…出力手段、２０５…通信回路、２０６…アナログ入力回路、２０７…デジタル入力回路、２０８…パルス入力回路、２０９…演算装置（ＣＰＵ）、３０１…ＥＧＲ流量センサ、３０２…エンジン回転数演算手段、３０３…基本燃料噴射量演算手段、３０４…基本燃料補正手段、３０６…目標ＥＧＲ率算出手段、３０７…目標ＥＧＲ量演算手段、３０８…フィードバック制御手段、３０９…出力特性補正手段、３１０…ＥＧＲ弁開度制御手段、３１１…ＥＧＲ弁開度算出手段、３１２…ＥＧＲセンサ診断手段、３１３…運転状態判定手段、４０１…電源、４０２…トランジスタ、４０３…発熱抵抗体、４０４…測温抵抗体、４０４、４０５…差動増幅器、４０６，４０７，４０８…抵抗、４０９，４１０…ブリッジ回路の端子、４１１…端子、４１２…コネクタ
【図１】
2008069690.tif 000003
【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】
2008069690.tif 000010
【図９】
2008069690.tif 000011
【図１０】
2008069690.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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