(57)【要約】【課題】  エンジンを排気ガス再循環モードに効果的に再入させる制御装置及び方法を提供する。【解決手段】  排気ガス再循環システムを搭載した内燃機関（エンジン）の制御装置及び方法は、凝縮が排気ガス再循環へのエントリ時に生じる吸気マニホルド臨界温度（露点）を予測する。制御装置は、吸気マニホルド臨界温度（ＩＭＴ＿臨界）を所定の、検出された又は仮定された値の関数として、変数がこれら値で置き換えられる方程式を処理することにより計算する。制御装置は、好ましくは実際の吸気マニホルド温度が所定時間にわたりＩＭＴ＿臨界よりも高くなった後に計算に応答して排気ガス再循環作動の調整を指令する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス再循環を制御する方法であって、吸気マニホルド温度が前記吸気マニホルド中で凝縮の起こる吸気マニホルド臨界温度よりも低い定常状態を決定する段階と、周囲温度、吸気マニホルド温度、ＥＧＲ質量流量、エンジン速度及び吸気マニホルド圧力から成る作動条件の群から取った複数のパラメータのうち少なくとも１つを検出して、各々前記少なくとも１つのパラメータを含む値の第１の組を形成する段階と、前記群から取った前記作動条件のための値の第２の組について少なくとも１つのパラメータの値を求める段階と、ＩＭＴ＿臨界を前記群をなす作動条件変数の関数として予測する方程式を、変数に前記第１及び第２の組の値を代入することにより処理する段階と、前記処理に応答して指令を選択する段階とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記求める段階は、前記パラメータ値について一定の値を仮定する段階を含むことを請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記検出段階は、前記群をなす作動条件の各々を検出して好ましい変数の組合せを構成し、吸気マニホルド臨界圧力を前記好ましい変数の線形関数として定める段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記求める段階は、データの記憶装置又は記憶領域から値を割り当てる段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記割当て段階は、ルックアップテーブルを読み取る段階を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記選択段階は、前記エンジンを排気ガス再循環モードに切り換える段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記選択段階は、排気ガスを吸気マニホルドに再循環させた状態で冷却器をバイパスする段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記処理段階は、線形方程式で吸気マニホルド臨界圧力を計算する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
排気ガス再循環作動の調整を実行するために車両内に設置された圧縮着火内燃機関を制御するようコンピュータにより実行可能な命令を表すデータが記憶されたコンピュータによる読み取り可能な記憶媒体であって、１組のエンジン作動条件についてパラメータ値の組合せを規定する指令と、方程式の変数にパラメータ値の前記組合せを代入することにより、前記規定に応答して吸気マニホルド温度の予測値を計算する指令と、前記吸気マニホルド温度予測値と吸気マニホルド温度の指示値を比較する段階と、前記比較に応答してエンジンの排気ガス再循環作動を調整する指令を前記比較に応答して選択する指令とを有することを特徴とする記憶媒体。
【請求項１０】
前記規定する指令は、前記エンジンの検出された作動条件を定量化する指令を含むことを特徴とする請求項９記載の記憶媒体。
【請求項１１】
前記検出された作動条件は、周囲温度、吸気マニホルド温度、ＥＧＲ質量流量、エンジン速度及び吸気マニホルド圧力から成る群から取られることを特徴とする請求項１０記載の記憶媒体。
【請求項１２】
前記比較に対する前記応答は、前記吸気マニホルド温度が前記吸気マニホルド温度予測よりも大きいことに依存していることを特徴とする請求項９記載の記憶媒体。
【請求項１３】
前記調整は、前記吸気マニホルド温度が前記吸気マニホルド温度予測よりも大きい場合、排気ガス再循環への切り換えであることを特徴とする請求項９記載のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１４】
車両に搭載された圧縮着火内燃機関を排気ガス再循環作動モードで制御するシステムであって、周囲温度、吸気マニホルド温度、ＥＧＲ質量流量、エンジン速度及び吸気マニホルド圧力から成る作動条件の群から取った複数のパラメータのうち少なくとも１つを求めて値の第１の組を形成する少なくとも１つのセンサと、前記第１の組をなす値を含む値の組合せを定めるオキュパイヤと、吸気マニホルド臨界温度を前記値の組合せの関数として計算するプロセッサと、前記計算された臨界温度が前記吸気マニホルド中で凝縮の起こる所定の吸気マニホルド臨界温度よりも高い場合、排気ガス再循環モード作動に切り換える制御装置とを有していることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス再循環方式を採用していて、排気ガス再循環（ＥＧＲ）モードと、エンジン制御装置が作動条件をモニタし、作動条件下において選択された組をなす影響因子の関数として吸気マニホルド臨界温度を計算して凝縮を予測する好ましくはブーストモードと呼ばれている非ＥＧＲモードとの間で可変的に作動し、作動条件の結果としてＥＧＲモード中に吸気マニホルド中に凝縮が起こると、エンジンを非ＥＧＲモードに作動させる圧縮着火内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
凝縮は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）方式を採用するエンジンにおいて認められる問題である。ディーゼルエンジンからの高温排気ガスは、燃焼した燃料からの水蒸気と周囲空気の混合物を含む。ＥＧＲエンジンは、限られた量の排気ガスを再循環させて吸気マニホルドに戻し、それにより未使用燃料及び副生物を燃焼させる。吸気マニホルドのところでの吸気の温度が低いので、凝縮は排気ガスが吸気マニホルド中の新鮮な空気と混合する際にマニホルド中で生じる場合がある。所与の作動条件（一定の空燃比（ＡＦＲ）、可変再循環度（％ＥＧＲ）及び吸気マニホルド圧力（ＩＭＴ）を含む）且つ所与の周囲条件、例えば周囲温度（ＡＴＩ）及び相対湿度（ＡＴＩＲＨ）では、水蒸気は、露点温度で凝縮することになる。露点温度は、吸気マニホルド臨界温度（Intake Manifold Critical temperatureｒ）（以下、「ＩＭＴ＿臨界」という場合がある）と定義されており、多くの条件の影響を受ける。凝縮物は、燃料からの窒素と硫黄の化合物が存在するために酸性である。さらに、エンジン及びエンジン搭載機器は、ハイウェイについて例えば−２５℃〜５０℃という広い範囲の周囲温度及び０％〜１００％の相対湿度で作動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＧＲ作動の使用及び変更は、影響の全てが同時に検出されると制御できる。しかしながら、影響条件又はパラメータのうちの幾つかは、機器、特に車両の環境、周囲条件及び作動モードでは容易に又は経済的には検出できない。例えば、ＲＦを測定できなければ、どのような種類の保護が必要であるかに応じて一定の相対湿度を仮定する場合がある。例えば、ＥＧＲエントリを制限してエンジンを維持する高い値の湿度を仮定することにより保護過剰が望まれる場合がある。変形例として、保護不足は低い湿度を仮定してＥＧＲエントリを促進してエンジン寿命が短くなる恐れを冒して排出ガス量を減少させるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ＩＭＴ＿臨界を計算する新たな方法を案出することにより上述の欠点を解決する。この方法は、ＩＭＴ＿臨界を選択された組をなすエンジン作動パラメータの関数として定める方程式を用いて説明されるが、多くの互いに異なるエンジン性能パラメータがＩＭＴ＿臨界に影響を及ぼす。本発明は、制御装置で処理されるパラメータの数を減少させ、ＩＭＴ＿臨界に影響を及ぼすパラメータを採用する処理の複雑さを軽減する。この方法は又、制御アルゴリズムで用いることができるＩＭＴ＿臨界についての予測の正確な計算が可能になるようエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に組み込まれる方程式を提供する。
【０００５】
好ましい実施形態では、ＩＭＴ＿臨界は、高次方程式の複雑な処理及び記憶に関する要件を回避するために特定のパラメータの線形関数として定義される。線形関数の種類及び数のパラメータは、最適曲線当てはめ（Ｒ2）が得られるよう選択される。減少した数のパラメータの組合わせは、最適Ｒ2（当てはめの質の尺度）が得られるよう選択される。というのは、例えばＡＦＲ及びＥＧＲ％は、空気質量（ＡＭ）に直接依存し、ＡＭは、直接には測定されない。加うるに、幾つかの要因は、他の要因よりも露点に大きな影響を及ぼす。
【０００６】
ＩＭＴ＿臨界方程式の好ましい例は、次の通りである。
ＩＭＴ＿臨界＝x1*V1 + x2*V2 + x3*V3 + X4*V4 + X5*V5 + x6*V1*V1 +
x7*V2*V2 + x8*V3*V3 + x9*V4*V4 + x10*V5*V5 +
x11*V1*V2 + x12*V1*V3 + x13*V1*V4 + x14*V1*V5 +
x19*V3*V5 + x20*V4*V5 + x21
上式において、ｘ１、ｘ２、…ｘ２１は、決定される定数であり、Ｖ１、Ｖ２…Ｖ５は、測定されるエンジンパラメータである。
【０００７】
この方程式をＥＣＵ（電子制御ユニット）に組み込むとＩＭＴ＿臨界予測を計算することができる。凝縮方程式は、ポピュレートされ、検出され又は仮定された値である所要パラメータに基づいてＩＭＴ＿臨界を求め、組合せ状態のパラメータは、機器の受ける実際の条件とは関連づけられない過度の処理又は過剰の仮定を行なわないで改善された結果をもたらす。したがって、ＥＧＲモードでの測定吸気マニホルド温度がＩＭＴ＿臨界よりも高い場合、制御装置は、指令をエンジンに出して吸気マニホルドでの有害な凝縮を生じさせないで再循環作動モードで作動させることができるようにする。この方法は好ましくは、凝縮が生じるのに必要な滞留時間に起因して車両の定常状態／走行状態においてのみ適用される。
本発明の内容は、添付の図面と関連して好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むと明確に理解されよう。なお、図中、同一の符号は同一の部分を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明のエンジン制御装置の種々の特徴を組み込んだ圧縮着火内燃機関２０の斜視図である。当業者には理解されるように、エンジン２０は、種々の用途のための多種多様な機器１１に用いることができ、かかる機器としては、とりわけハイウェイ用トラック、建築機械、船舶及び定置発電機が挙げられる。エンジン２０は、全体を符号１２で示されたカバーの下に配置された複数のシリンダ又は気筒を有している。好ましい実施形態では、エンジン２０は、多気筒圧縮着火内燃機関、例えば４、６、８、１２、１６又は２４気筒ディーゼルエンジンである。さらに、注目されるべきこととして、本発明は特定形式のエンジン又は燃料には限定されない。
【０００９】
エンジン２０は、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）２８を有している。ＥＣＭ２８は、全体が符号１８で示された関連のケーブル又はワイヤを介して種々のエンジンセンサ及びアクチュエータと連絡を取って機器１１内のエンジン２０を制御する制御装置２５（図２）を形成している。加うるに、制御装置２５は、図２に詳細に示すように関連のライト、スイッチ、ディスプレイ等を用いてエンジンオペレータと連絡を取る。車両内に設置される場合、エンジン２０は、フライホイール１６を介して動力伝達装置に結合される。当業者には周知のように、多くの動力伝達装置は、エンジンのオールスピード調速機（ＶＳＧ）を用いてエンジン／動力伝達装置により比較的一定の回転速度に駆動される関連の補助機器に補助シャフトが連結された形態の動力取出し装置又はパワーテイクオフ（ＰＴＯ）を有している。補助機器としては、建築機械用油圧ポンプ、消防車用水ポンプ、発電機及び多くの他の回転駆動付属装置のうち任意のものが挙げられる。代表的には、ＰＴＯモードは、車両が静止状態にある場合にのみ用いられる。しかしながら、本発明は、エンジンの特定の作動モードとは無関係であり、或いは、車両が静止状態にあろうとエンジンがＰＴＯモードを備えた車両内で用いられる用途について稼働していようと構わない。
【００１０】
図２に一層よく示されているように、制御装置２５のＥＣＭ２８は、種々の車両出力装置、例えば、状態表示器／表示灯９６、アナログディスプレイ９８、ディジタルディスプレイ１００及び種々のアナログ／ディジタル計器１０２と連絡を取ることができる。本発明の一実施形態では、ＥＣＭ２８は、エンジン速度、加速ペダル位置、車速等を含む種々の状態及び（又は）制御メッセージを一斉同報するために工業規格又は業界標準のデータリンク１０４を利用する。好ましくは、データリンク１０４は、種々の点検、診断及び制御情報をどれでも他のエンジンシステム、サブシステム及び連結装置、例えばディスプレイ１００に提供するようＳＡＥ  Ｊ１９３９及びＳＡＥ  Ｊ１５８７に準拠している。好ましくは、ＥＣＭ２８は、現在のエンジン及び周囲作動条件を求めて表示し、それによりエンジン作動条件、例えばＥＧＲ凝縮条件を検出し、それに応じてエンジンを制御してＥＧＲ凝縮を回避する制御ロジックを有している。以下に詳細に説明するように、ＥＣＭ２８は好ましくは、エンジン速度、エンジン負荷、周囲温度、ＥＧＲ流量（％）、ＥＧＲ温度、ターボブースト及び（又は）マニホルド圧力、及び空燃比をモニタして凝縮回避方式の作動のための閾値を決定し、かかる凝縮回避方式は、ＥＧＲ流れの少なくとも一部をＥＧＲ冷却器周りに選択的に逸らして吸気マニホルド温度を上昇させたり再循環排気ガスの凝縮を軽減し又は無くすことを含む場合がある。これと同様に、チャージ空気の少なくとも一部を選択的にチャージ空気冷却器周りに逸らすのがよい。
【００１１】
データリンク１０４を介して点検整備ツール１０６をＥＣＭ２８内に記憶されているプログラム選択パラメータに選択的に接続すると共に（或いは）点検整備ツールがＥＣＭ２８から診断情報を受け取ることができるようにする。同様に、データリンク１０４を介してコンピュータを適当なソフトウェア及びハードウェアに接続して情報をＥＣＭ２８に伝達したりエンジン１２、車両１４の作動及び本発明の制御方法に関する種々の情報を受け取ったりすることができるようにする。
【００１２】
エンジン２０は、吸気マニホルド２２、排気マニホルド２４及び全体を符号２６で示した排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを有している。エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）２８は、エンジン２０を制御するための命令及び校正情報を表す記憶データを有している。ＥＣＭ２８は、種々のセンサ及びアクチュエータと連絡を取り、かかるセンサ及びアクチュエータとしては、ＥＧＲセンサ、例えばＥＧＲ流量センサ３０及びＥＧＲ温度センサ３２が挙げられる。ＥＣＭ２８は、種々のアクチュエータ、例えばＥＧＲ弁３４、ＥＧＲ冷却器バイパス弁３６（ＢＰＶEGR）及び任意的に１以上のチャージ空気冷却器バイパス弁（ＢＰＶCAC）３８，４０を介してＥＧＲシステム２６を制御する。加うるに、ＥＣＭ２８は好ましくは、可変ノズル又は流路可変過給機（ＶＧＴ）４２を制御し、関連のターボ速度センサ４４及びターボブーストセンサをモニタする。
【００１３】
ＥＧＲシステム２６は好ましくは、エンジン冷却剤回路５２に連結されたＥＧＲ冷却器５０を有している。ＥＧＲ冷却器５０は好ましくは、エンジン冷却剤系統と直列状態で連結されたフルフロー式冷却器である。なお、他の構成及び形式のＥＧＲ冷却器を用いることができ、これは本発明の範囲から逸脱しない。ＥＧＲ冷却器５０を対応の水又は冷却剤ポンプ５４に直接結合するのがよく、或いは特定の用途に応じてエンジン冷却回路中の別の場所に配置してもよい。加うるに、ＥＧＲ冷却器５０は好ましくは、コアを通って流れる再循環排気ガスのための第１のパス５６及び第２のパス５８を備えた２パス型冷却器である。
【００１４】
ＥＧＲ冷却器バイパス弁（ＢＰＶEGR）３６をＥＣＭ２８により選択的に作動させると、現在の周囲及びエンジン作動条件に基づいて流れをＥＧＲ冷却器５０周りに逸らさず、かかる流れのうち幾分かをＥＧＲ冷却器５０周りに逸らし、又はかかる流れの全てをＥＧＲ冷却器５０周りに逸らすことにより、ＥＧＲ流れの温度を制御することができる。弁３６は、ＥＧＲ流れの幾分か又は全てが凝縮を促進する作動及び周囲条件下でＥＧＲ冷却器５０をバイパスするような電磁式（ソレノイド操作式）オンオフ弁であるのがよい。或る用途については変調バイパス弁が有用な場合があるが、ＥＧＲ弁３４の変調を利用するとＥＧＲの流れ全体を制御できるので、かかる変調バイパス弁は不要である。これと同様に１以上のチャージ空気バイパス弁（ＢＰＶCAC）３８，４０を設けてチャージ空気温度、その結果として吸気マニホルド温度を選択的に上昇させることができる。図示のように、チャージ空気バイパス弁４０は選択的に、チャージ空気をチャージ空気冷却器７４周りに逸らさず、幾分かを逸らし、又は全てを逸らす。変形例として、又は組合せ例として、バイパス弁４０は、入口空気温度を上昇させるために過給機圧縮機７０の出口から入口へ逸らされるチャージ空気を０にし、幾分かにし又は全てとする。好ましくは、ＥＣＭ２８は、ＥＧＲ回路及び吸気マニホルド中の再循環排気ガスの凝縮を軽減させ又は無くすために現在の周囲及び作動条件に基づいてＥＧＲ温度を制御するよう弁３６及び（又は）３８及び（又は）４０を作動させる。以下に説明するように、制御方式は、凝縮を軽減させ又は無くすためにＥＧＲ弁３４及び１以上のバイパス弁３６，３８，４０を制御する時期を決定するよう周囲温度、相対湿度、吸気マニホルド温度、吸気マニホルド圧力、空燃比及び％ＥＧＲを用いるのがよい。
【００１５】
作用を説明すると、ＥＣＭ２８は、現在の周囲及び作動条件並びに校正情報に基づいてＥＧＲシステム２６及びＶＧＴ４２を制御して再循環排気ガスとチャージ空気をミキサ６２によって混合し、このミキサは、好ましくはユニオン管継手である。次に、チャージ空気と再循環排気ガスの混合物を吸気マニホルド２２を介してエンジン２０に送る。好ましい一実施形態では、エンジン１２０は、６気筒内燃圧縮機関である。なお、気筒の数及び燃焼形式は、本発明の範囲から逸脱することなく変更可能である。ＥＣＭ２８は、現在の周囲作動条件、例えば温度並びに任意的に湿度、エンジン制御パラメータ及び作動条件をモニタしてＥＧＲシステム２６を制御する制御ロジックを有する。エンジン２０の作動中、吸気は、ＶＧＴ４２の圧縮部分７０を通り、このＶＧＴは、高温排気ガスを介してタービン部分７２によって動力供給される。圧縮空気は、チャージ空気冷却器７４を通って流れ、このチャージ空気冷却器は好ましくは、ラム空気７６によって冷却される空気−空気冷却器である。チャージ空気は、冷却器７４を通ってミキサ６２に流れ、このミキサ６２は、好ましくはユニオン管継手であり、ここで、チャージ空気は、現在のエンジン作動条件に基づいて再循環排気ガスと組み合わされる。排気マニホルド２４を通ってエンジン２０から出た排気ガスは、ＥＧＲ弁３４を通り、ここで排気ガスの一部をＥＧＲ冷却器５０中へ選択的に逸らすことができる。バイパス弁３６を選択的に作動させて逸らされた排気ガスの一部、幾分か又は全てを冷却器５０周りに逸らし、或いはかかる逸らされた排気ガスを冷却器５０周りに逸らさないようにして再循環排気ガスの温度を調節することができる。ＥＧＲガスは、ＥＧＲ流量センサ３０及び温度センサ３２を越えて混合弁６２に流れ、ここで圧縮チャージ空気と組み合わされる。ＥＧＲ弁３４によって逸らされなかった残りの排気ガスは、大気中に排出される前にＶＧＴ４２のタービン部分７２及びマフラ８０を通る。ＥＧＲ冷却器５０は、エンジン冷却剤回路４４を用いて加熱状態の排気ガスを冷却する。次に、エンジン冷却剤を冷却ファン８４及びラジエータ８６により冷却する。
【００１６】
上述したように、ＶＧＴ４２の圧縮部分７０から選択的にチャージ空気のうち幾分か又は全てを逸らし、或いはチャージ空気を逸らさないようにするために１以上のバイパス弁をチャージ空気冷却器（ＣＡＣ）７４の上流側でエンジン２０の吸気側に追加するのがよい。チャージ空気冷却器（ＣＡＣ）バイパス弁を上述すると共に図示したように吸気マニホルド内での凝縮を促進させる場合のある周囲及び作動条件下においてＥＧＲバイパス弁３６と同様に選択的に作動させる。この方式は、本発明に従ってミキサ６２でのＥＧＲの流れとの混合後にチャージ空気又は組合せ状態のチャージについての測定され、推定され又は予測された温度を利用のがよい。
【００１７】
本発明に従ってＥＧＲ凝縮を回避するようエンジンを制御するシステム又は方法の一実施形態の作用を示すブロック図が図３に示されている。当業者には理解されるように、図３のブロック図は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組合せで実現できる制御ロジックを表している。種々の機能は好ましくは、例えばミシガン州デトロイト所在のデトロイト・ディーゼル・コーポレイションにより製造されたＤＤＥＣコントローラに組み込まれているプログラム式マイクロプロセッサによって実行される。当然のことながら、エンジン／車両の制御は、専用の電気回路、電子回路又は集積回路により実行される１以上の機能を含むのがよい。また、当業者には理解されるように、多くの公知のプログラミング及び処理技術又は方式のうち任意のものを用いて制御ロジックを実現することができ、これは図示の順序又は配列には限定されない。例えば代表的には、図示のような純粋な順次の方式ではなくリアルタイム制御用途、例えばエンジン又は車両の制御において割り込み処理又はイベント駆動型処理が採用される。これと同様に、並行処理、マルチタスキング又はマルチスレッドシステム及び方法を用いて本発明の目的、特徴及び利点を達成することができる。本発明は、図示の制御ロジックを開発すると共に（或いは）具体化するのに用いられる特定のプログラミング言語、作動システム、プロセッサ又は回路構成とは無関係である。これと同様に、特定のプログラミング言語及び処理方式に応じて、本発明の特徴及び利点を達成しながら種々の機能を図示の順序で実質的に同時に又は別の順序で実行できる。図示の機能を本発明の精神又は範囲から逸脱することなく改造し又は場合によっては省くことができる。
【００１８】
本発明の種々の実施形態では、図示の制御ロジックを主としてソフトウェアで具体化し、ＥＣＭ内に設けられたコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に記憶させる。当業者であれば理解されるように、ＥＣＭ内に記憶されている種々の制御パラメータ、命令及び校正情報を車両所有者／オペレータにより選択的に改変し、他方、他の情報を公認の点検整備又は工場係員に制限することができる。また、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体を用いて車両所有者／オペレータ用のエンジン／車両作動情報及び保守／点検整備員用の診断情報を記憶することができる。明示していないが、用いられる処理のタイプに応じて種々のステップ又は機能を繰り返し実行するのがよい。
【００１９】
図３に示す本発明の代表的な実施形態では、ブロック８０で示すように現在の周囲条件を判定し又はモニタする。適当なセンサを用いて周囲条件を判定し又は特定の用途に応じて周囲条件を推定し、予測又は仮定することができる。好ましくは、ブロック８０は少なくとも、ブロック８２によって表されるような周囲空気の温度の測定を含む。好ましくは５つの作動条件、即ち、周囲温度、吸気マニホルド温度、ＥＧＲ質量流量、エンジン速度及び吸気マニホルド圧力から成る群から選択された少なくとも１つの作動条件を検出する。ただし、他の作動条件をモニタしてもよい。
【００２０】
また、ブロック８６で表されるようなセンサを用いて、ブロック８４で表されるように相対湿度を測定することができ、又はブロック８８で表されるように相対湿度を所定値に設定することができる。例えば、湿度センサを必要としないで、本発明は、相対湿度についての一定の高い値、例えば１００％を用いることができ、これは、非常に控え目な校正を表している。これは、吸気マニホルド中にＥＧＲ凝縮を生じさせないで作動するための最善の保護又は誤差のマージンとなる。当然のことながら、ＥＧＲ冷却器及び（又は）チャージ空気冷却器をバイパスするかどうかの判定の際に湿度についてこれよりも低い記憶値を用いることができる。但し、かかる低い値は、結果的に或る特定の周囲及び作動条件下において幾分かの凝縮を生じさせがちである。
【００２１】
ブロック９０で表すように現在のエンジンの作動状態をモニタし又は判定する。これは吸気マニホルド温度９２、エンジン速度及び負荷９４、吸気マニホルド圧力９６及びＥＧＲ流量（％）９８を測定する段階を含むのがよい。変形例として、空燃比又はブーストを測定してもよいが、吸気マニホルド圧力（ＩＭＰ）及びＥＧＲ流量（％）の組合せ入力は、これらパラメータの好都合な代替手段となる。ＥＧＲ流量９８及び空燃比１２０を特定の用途に応じてスケジュール設定された値又は実際の検出値に基づいて求めることができる。次に、ブロック８０，９０でそれぞれ判定された現在の周囲及び作動条件を用いて条件がブロック１２２によって表されるように吸気マニホルド中のＥＧＲ凝縮について好ましいかどうかを判定する。
【００２２】
当然のことながら、温度に対し影響を及ぼす多くのパラメータに基づいて予測ＩＭＴ＿臨界を非常に正確に計算することができる。図３の略図に示すように、周囲温度、相対湿度、空燃比、ＥＧＲパーセンテージ及び吸気マニホルド圧力が排気ガス再循環モードへのエントリ時に吸気マニホルド温度に相当な影響を及ぼすことが証明された。例えば相対湿度を測定できない場合、保護過剰が必要であるか保護不足が必要であるかに応じて一定の相対湿度を仮定することができる。ＡＦＲ及びＥＧＲパーセンテージは、空気質量（ＡＭ）に直接依存し、ＡＭは直接測定されないので、ＩＭＴ＿臨界を計算する別の方法を案出するのがよい。
【００２３】
実験的試験により、本発明は、ＩＭＴ＿臨界のかなり正確な指標をもたらすのに必要なパラメータの数を減少させた。例えば、エンジン作動パラメータ、例えば燃料質量、燃料温度及びＥＧＲ出口温度は、他の入力／出力パラメータ、例えばタービン排出温度又は排気ガス温度と共に予測ＩＭＴ＿臨界に僅かしか影響を及ぼさないことが実験的に分かった。容易に測定できる他のパラメータも又、かなり正確な予測を得るために利用できる。その結果、図３に示すように、周囲温度、吸気マニホルド温度、ＥＧＲ＿質量＿流量、エンジン速度及び吸気マニホルド圧力は、排気ガス再循環作動及び制御の有用な調整をもたらすために方程式を限定する好ましい組をなすパラメータとなる。
【００２４】
好ましくは、ＩＭＴ＿臨界は、特定のパラメータの線形関数として定義され、線形関数のパラメータは、最適曲線当てはめが得られるよう統計学的ツール／ソフトウェアにより最適化される。パラメータの組合せは、統計学的ツール／ソフトウェアにより当てはめ（Ｒ2）の質の最適尺度が得られるよう設計されている。
【００２５】
好ましいＩＭＴ＿臨界方程式は次の通りである。
ＩＭＴ＿臨界＝x1*V1 + x2*V2 + x3*V3 + X4*V4 + X5*V5 + x6*V1*V1 +
x7*V2*V2 + x8*V3*V3 + x9*V4*V4 + x10*V5*V5 +
x11*V1*V2 + x12*V1*V3 + x13*V1*V4 + x14*V1*V5 +
x19*V3*V5 + x20*V4*V5 + x21
上式において、ｘ１、ｘ２、…ｘ２１は、決定される定数であり、Ｖ１、Ｖ２…Ｖ５は、測定されるエンジンパラメータである。
【００２６】
この方程式をＥＣＵ（電子制御ユニット）に組み込むと予測ＩＭＴ＿臨界を計算する方法及びエンジン又はＥＧＲ制御装置を制御する方法を単純化することができる。
【００２７】
一実施形態では、組合せ状態のＥＧＲとチャージ空気の混合物の露点（ＩＭＴ＿臨界）を符号１２４のところで示すように測定する。エンジン制御装置は次に、ＩＭＴ＿臨界予測がセンサによってマニホルド中で測定されたＩＭＴよりも高いかどうかを判定して排気ガス再循環の変化、例えば冷却器による排気ガスバイパスを指令し、冷却器の作動はもしそうでなければ、凝縮を引き起こす条件を促進することになる。好ましくは、エンジンを制御することは、チャージ空気流量の調整及びＥＧＲ流量の調整のうち少なくとも一方を含む。また、吸気マニホルド温度を上昇させる他の方法を本発明に従って用いることができる。好ましくは、モードの変化は、マニホルド内の状態が維持されている間、安定化時間の終了まで遅延される。この凝縮があるかどうかの点検は通常は、望ましい誘導条件下で凝縮の発生に必要な滞留時間に起因して定常状態／走行状態でのみ行われる。
【００２８】
次に、検出及び仮定により得られた値の組合せを、ＩＭＴ＿臨界方程式がＩＭＴ＿臨界値を決定した後、アルゴリズムにより制御装置２６内でのデータの処理に用いる。符号１２８で示すように、吸気マニホルド温度をＩＭＴ＿臨界予測と比較する。ＩＭＴ測定が計算により予測される吸気マニホルド温度臨界よりも高い場合、制御装置は、符号１３０で示すように排気ガス再循環をオンにする指令を出す。もしそうでなければ、エンジンを符号１２８で示すようにブーストモードに維持するのがよい。他の作動上の変化を比較に応答して制御装置２８により生じさせることができる。
本発明の実施形態を開示したが、これら実施形態は本発明の考えられる全ての形態を示すものではない。むしろ明細書中に用いた用語は、限定ではなく説明のための用語であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更を行なうことができることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】車両又は機械である機器の略図であり、本発明のエンジン制御装置を搭載したエンジンの斜視図を含む図である。
【図２】図１のエンジンにおける排気ガス再循環作動のための制御システムの略図である。
【図３】本発明のエンジン制御方法プログラムのブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
２０  圧縮着火内燃機関
２５  制御装置
２８  エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）
【図１】
2005042731.tif 000003
【図２】
2005042731.tif 000004
【図３】
2005042731.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月26日(2004.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図２に一層よく示されているように、制御装置２５のＥＣＭ２８は、種々の車両出力装置、例えば、状態表示器／表示灯９６、アナログディスプレイ９７、ディジタルディスプレイ１００及び種々のアナログ／ディジタル計器１０２と連絡を取ることができる。本発明の一実施形態では、ＥＣＭ２８は、エンジン速度、加速ペダル位置、車速等を含む種々の状態及び（又は）制御メッセージを一斉同報するために工業規格又は業界標準のデータリンク１０４を利用する。好ましくは、データリンク１０４は、種々の点検、診断及び制御情報をどれでも他のエンジンシステム、サブシステム及び連結装置、例えばディスプレイ１００に提供するようＳＡＥ  Ｊ１９３９及びＳＡＥ  Ｊ１５８７に準拠している。好ましくは、ＥＣＭ２８は、現在のエンジン及び周囲作動条件を求めて表示し、それによりエンジン作動条件、例えばＥＧＲ凝縮条件を検出し、それに応じてエンジンを制御してＥＧＲ凝縮を回避する制御ロジックを有している。以下に詳細に説明するように、ＥＣＭ２８は好ましくは、エンジン速度、エンジン負荷、周囲温度、ＥＧＲ流量（％）、ＥＧＲ温度、ターボブースト及び（又は）マニホルド圧力、及び空燃比をモニタして凝縮回避方式の作動のための閾値を決定し、かかる凝縮回避方式は、ＥＧＲ流れの少なくとも一部をＥＧＲ冷却器周りに選択的に逸らして吸気マニホルド温度を上昇させたり再循環排気ガスの凝縮を軽減し又は無くすことを含む場合がある。これと同様に、チャージ空気の少なくとも一部を選択的にチャージ空気冷却器周りに逸らすのがよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図３に示す本発明の代表的な実施形態では、ブロック８０で示すように現在の周囲条件を判定し又はモニタする。適当なセンサを用いて周囲条件を判定し又は特定の用途に応じて周囲条件を推定し、予測又は仮定することができる。好ましくは、ブロック８１は少なくとも、ブロック８２によって表されるような周囲空気の温度の測定を含む。好ましくは５つの作動条件、即ち、周囲温度、吸気マニホルド温度、ＥＧＲ質量流量、エンジン速度及び吸気マニホルド圧力から成る群から選択された少なくとも１つの作動条件を検出する。ただし、他の作動条件をモニタしてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、ブロック８７で表されるようなセンサを用いて、ブロック８５で表されるように相対湿度を測定することができ、又はブロック８８で表されるように相対湿度を所定値に設定することができる。例えば、湿度センサを必要としないで、本発明は、相対湿度についての一定の高い値、例えば１００％を用いることができ、これは、非常に控え目な校正を表している。これは、吸気マニホルド中にＥＧＲ凝縮を生じさせないで作動するための最善の保護又は誤差のマージンとなる。当然のことながら、ＥＧＲ冷却器及び（又は）チャージ空気冷却器をバイパスするかどうかの判定の際に湿度についてこれよりも低い記憶値を用いることができる。但し、かかる低い値は、結果的に或る特定の周囲及び作動条件下において幾分かの凝縮を生じさせがちである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ブロック９０で表すように現在のエンジンの作動状態をモニタし又は判定する。これは吸気マニホルド温度９２、エンジン速度及び負荷９４、吸気マニホルド圧力９６及びＥＧＲ流量（％）９８を測定する段階を含むのがよい。変形例として、空燃比又はブーストを測定してもよいが、吸気マニホルド圧力（ＩＭＰ）及びＥＧＲ流量（％）の組合せ入力は、これらパラメータの好都合な代替手段となる。ＥＧＲ流量９８及び空燃比１２０を特定の用途に応じてスケジュール設定された値又は実際の検出値に基づいて求めることができる。次に、ブロック８１，９０でそれぞれ判定された現在の周囲及び作動条件を用いて条件がブロック１２２によって表されるように吸気マニホルド中のＥＧＲ凝縮について好ましいかどうかを判定する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次に、検出及び仮定により得られた値の組合せを、ＩＭＴ＿臨界方程式がＩＭＴ＿臨界値を決定した後、アルゴリズムにより制御装置２６内でのデータの処理に用いる。符号１２６で示すように、吸気マニホルド温度をＩＭＴ＿臨界予測と比較する。ＩＭＴ測定が計算により予測される吸気マニホルド温度臨界よりも高い場合、制御装置は、符号１２８で示すように排気ガス再循環をオンにする指令を出す。もしそうでなければ、エンジンを符号１２８で示すようにブーストモードに維持するのがよい。他の作動上の変化を比較に応答して制御装置２８により生じさせることができる。
本発明の実施形態を開示したが、これら実施形態は本発明の考えられる全ての形態を示すものではない。むしろ明細書中に用いた用語は、限定ではなく説明のための用語であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更を行なうことができることは理解されよう。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005042731.tif 000006
【図２】
2005042731.tif 000007
【図３】
2005042731.tif 000008