(57)【要約】【課題】本発明では、エンジンの主たる排気管に排熱回収装置を備え、排熱回収装置下流から排気還流を行うエンジンにおいて、エンジンへの排気還流量を最適に制御することを課題とする。【解決手段】エンジンの主たる排気管に設けられた排気から熱を回収する排熱回収装置と、前記排熱回収装置の下流において前記主たる排気管から分岐して排気をエンジンに還流する排気還流管と、前記排熱回収装置下流の排気温度を取得する排気温度取得手段と、少なくとも前記排気温度に基づいて、前記排気還流管を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段とを備えたことを特徴とする。【選択図】図３
2016223312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの主たる排気管に設けられた排気から熱を回収する排熱回収装置と、
前記排熱回収装置の下流において前記主たる排気管から分岐して排気をエンジンに還流する排気還流管と、
前記排熱回収装置下流の排気温度を取得する排気温度取得手段と、
少なくとも前記排気温度に基づいて、前記排気還流管を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記排熱回収装置下流の排気温度を取得する排気温度取得手段は、
前記排熱回収装置下流もしくは排気還流管に設置された排気温度センサであることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記排熱回収装置下流の排気温度を取得する排気温度取得手段は、
少なくとも前記排熱回収装置の回収熱量もしくは回収効率に基づいて前記排気温度を推定することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記排気還流量を制御する排気還流量制御手段は、排気還流管に備えたＥＧＲバルブであることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記排気還流管を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段は、
ＥＧＲ率が所定範囲となるように前記排気還流量を制御することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記排気還流管を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段は、
前記排気還流量と吸入空気量の混合ガスの温度が所定範囲となるように制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記排気還流量を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段は、
燃焼安定度が所定範囲となるように制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記排気還流量増加に応じて、点火時期を進角補正することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記排熱回収装置下流の排気温度に基づいて、前記排熱回収装置の異常を判定する異常判定手段を備え、
前記排熱回収装置が異常と判定されたときは、排気還流量を所定量補正することを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの制御装置に関するものであり、特に、エンジンの排気管に排熱回収装置と排気還流管を備えたエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００５−２７３５８号公報（特許文献１）がある。この公報には、「エンジンから排出される排気ガスの熱を回収する排熱回収器と、  この排熱回収器 に与えられる排気ガスの熱量を調節する熱量調節手段 と、排熱回収器 の回収熱量を検出する熱量検出手段と、この熱量検出手段 の検出値に基づいて熱量調節手段を制御する制御装置を備えることを特徴とする排熱回収システム。」と記載されている（請求項１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の先行技術においては、排熱回収器における回収熱量を調節するものであり、排熱回収装置により変化した排気温度に応じて、エンジンへの排気還流量を最適に制御するものではない。
【０００５】
そこで、本発明では、エンジンの主たる排気管に排熱回収装置を備え、排熱回収装置下流から排気還流を行うエンジンにおいて、エンジンへの排気還流量を最適に制御することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、例えば
エンジンの主たる排気管に設けられた排気から熱を回収する排熱回収装置と前記排熱回収装置の下流において前記主たる排気管から分岐して排気をエンジンに還流する排気還流管と、前記排熱回収装置下流の排気温度を取得する排気温度取得手段と、少なくとも前記排気温度に基づいて、前記排気還流管を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、エンジンの主たる排気管に排熱回収装置がない場合、エンジンの運転条件（例えば、回転速度、負荷など）から、排気温度は、ほぼ一義的に決まる、あるいは、大きく変動することはない。したがって、還流排気の温度も、エンジンの運転条件からほぼ一義的に決まる、あるいは、大きく変動することはない。このため、排気還流量（ＥＧＲ量）は、エンジンの運転条件から、温度変化を考慮せず、一義的に決めている。一方で、排気管に排熱回収装置を備える場合、排熱回収装置での回収熱量に応じて、排熱回収装置下流の排気温度が変化する。したがって、エンジンの運転条件から、排気温度は一義的に決まらない。エンジンの運転条件のみから、還流排気温度の変化を考慮せずに排気還流量を決めると、同一運転条件であっても、還流排気温度が変化することがあり、このとき、還流排気質量流量、燃焼温度などが変化する。結果、ノック限界、ＮＯｘ排出量などの燃焼性能が変化する。
【０００８】
この燃焼性能のばらつきを抑制するため、排熱回収装置下流の排気温度を検出もしくは推定する手段と、少なくとも前記検出もしくは推定された排気温度に基づいて、排気還流管を流れる排気還流量を制御する手段とを備えるものである。
【０００９】
また、例えば、前記排熱回収装置下流の排気温度を取得する排気温度取得手段は、前記排熱回収装置下流もしくは排気還流管に設置された排気温度センサであってもよい。
【００１０】
すなわち、排気温度センサで排熱回収装置下流の排気温度を検出するものである。なお、排気温度センサは、排熱回収装置が取り付けられている主たる排気管に設置されても良いし、排気還流管に設置しても良い。
【００１１】
また、例えば、前記排熱回収装置下流の排気温度を取得する排気温度取得手段は、少なくとも前記排熱回収装置の回収熱量もしくは回収効率に基づいて前記排気温度を推定してもよい。
【００１２】
すなわち、排熱回収装置の回収熱量もしくは回収効率に応じて、排熱回収装置下流の排気温度は変化する。排熱回収装置の回収熱量もしくは回収効率に基づいて、排気温度を推定するものである。
【００１３】
また、例えば、前記排気還流量を制御する排気還流量制御手段は、排気還流管に備えたＥＧＲバルブである構成が考えられる。
【００１４】
すなわち、ＥＧＲバルブの開度を制御することで、排気還流量を制御するものである。
【００１５】
また、例えば、前記排気還流管を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段は、ＥＧＲ率が所定範囲となるように前記排気還流量を制御することが好ましい。
【００１６】
ＥＧＲ率は、質量流量比と相関がある。一方で、排気還流量は、体積流量と質量流量に分けられる。上述したように、排気管に排熱回収装置がない場合、エンジンの運転条件から、排気温度は、ほぼ一義的に決まるため、体積流量と質量流量も、ほぼ一義的に決まる。一方で、排気管に排熱回収装置を備える場合、排熱回収装置での回収熱量に応じて、排熱回収装置下流の排気温度が変化するため、体積流量と質量流量の関係が変わる。すなわち、同体積流量下では、排気温度が高いほど質量流量は少なくなり、排気温度が低いほど質量流量は多くなる。質量流量は、燃焼のノック限界に影響しやすいため、排気温度変化により体積流量と質量流量の関係が変わった場合、質量流量と相関のあるＥＧＲ率が所定範囲となるように、排気還流量を制御するものである。
【００１７】
また、例えば、前記排気還流管を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段は、前記排気還流量と吸入空気量の混合ガス（燃焼室内流入ガス）の温度が所定範囲となるように制御することが好ましい。
【００１８】
すなわち、排気管に排熱回収装置を備える場合、排熱回収装置での回収熱量に応じて、排熱回収装置下流の排気温度が変化するため、排気還流量と吸入空気量の混合ガス（燃焼室内流入ガス）の温度が変わる。燃焼室内流入ガス温度が変わった場合、燃焼のノック限界、ＮＯｘ排出量に影響する。燃焼室内流入ガス温度が変わった場合、排気還流量と吸入空気量の混合ガス（燃焼室内流入ガス）の温度が所定範囲となるように、排気還流量を制御するものである。
【００１９】
また、例えば、前記排気還流量を流れる排気還流量を制御する排気還流量制御手段は、燃焼安定度が所定範囲となるように制御することが好ましい。
【００２０】
すなわち、上述したように、排気管に排熱回収装置を備える場合、排熱回収装置での回収熱量に応じて、排熱回収装置下流の排気温度が変化するため、排気還流質量流量、燃焼室内流入ガスの温度もそれに応じて変化し、燃焼が不安定になることがある。燃焼安定度が所定範囲となるように排気還流量を制御するものである。燃焼安定度は、筒内圧のばらつき、回転変動量などが考えられる。
【００２１】
また、例えば、前記排気還流量増加に応じて、点火時期を進角補正することが好ましい。
【００２２】
すなわち、上述の制御手段で、排気還流量を増加した場合、ノック限界が伸長することがあるので、それに応じて、点火時期を進角側に補正するものである。
【００２３】
また、例えば、前記排熱回収装置下流の排気温度に基づいて、前記排熱回収装置の異常を判定する異常判定手段を備え、前記排熱回収装置が異常と判定されたときは、排気還流量を所定量補正することが好ましい。
【００２４】
すなわち、例えば、排熱回収装置下流の排気温度が、排熱回収装置が正常に機能しているときの排気温度範囲にないとき、排熱回収装置の機能が異常であると判断する。異常であると判断したときは、還流排気の温度上昇、単位体積当たりの質量流量低下に伴う燃焼への悪影響を回避するため、排気還流量を補正するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、エンジンの主たる排気管に備えられた排熱回収装置の下流の排気温度を検出し、検出された排気温度に基づいて、燃焼性能が最適となるように排気還流管を流れる排気還流量を制御するので、エンジンの燃費性能／排気性能／安定性能が改善する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１〜３、５、６におけるエンジン制御システム図
【図２】実施例１〜３、５、６におけるコントロールユニットの内部を表した図
【図３】実施例１〜３における制御全体を表したブロック図
【図４】実施例１〜５における目標ＥＧＲ率演算部のブロック図
【図５】実施例１、５における目標ＥＧＲバルブ開度演算部のブロック図
【図６】実施例２、における目標ＥＧＲバルブ開度演算部のブロック図
【図７】実施例３、における目標ＥＧＲバルブ開度演算部のブロック図
【図８】実施例４におけるエンジン制御システム図
【図９】実施例４におけるコントロールユニットの内部を表した図
【図１０】実施例４における制御全体を表したブロック図
【図１１】実施例４における排気温度推定値演算部のブロック図
【図１２】実施例４における目標ＥＧＲバルブ開度演算部のブロック図
【図１３】実施例５における制御全体を表したブロック図
【図１４】実施例５における点火時期補正値演算部のブロック図
【図１５】実施例６における制御全体を表したブロック図
【図１６】実施例６における排熱回収装置異常判定部を表したブロック図
【図１７】実施例６における目標ＥＧＲバルブ開度演算部のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２８】
本実施例では、排熱回収装置下流の温度センサの出力値に基づいて、目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲバルブを用いて排気還流量を制御する実施例を説明する。
【００２９】
図１は、本実施例を示すシステム図である。多気筒（ここでは４気筒）で構成されるエンジン９において、外部からの空気はエアクリーナ１を通過し、吸気マニホールド４、コレクタ５を経てシリンダー内に流入する。流入空気量は電子スロットル３により調節される。エアフローセンサ２では流入空気量が検出される。また、吸気温センサ２９で、吸気温が検出される。クランク角センサ１５では、クランク軸の回転角１０゜毎の信号と燃焼周期毎の信号が出力される。水温センサ１４はエンジンの冷却水温度を検出する。またアクセル開度センサ１３は、アクセル６の踏み込み量を検出し、それによって運転者の要求トルクを検出する。
【００３０】
アクセル開度センサ１３、エアフロセンサ２、吸気温センサ２９、電子スロットル３に取り付けられたスロットル開度センサ１７、クランク角センサ１５、水温センサ１４のそれぞれの信号は、後述のコントロールユニット１６に送られ、これらセンサ出力からエンジンの運転状態を得て、空気量、燃料噴射量、点火時期およびＥＧＲ量のエンジンの主要な操作量が最適に演算される。
【００３１】
コントロールユニット１６内で演算された目標空気量は、目標スロットル開度→電子スロットル駆動信号に変換され、電子スロットル３に送られる。燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁(インジェクタ)７に送られる。またコントロールユニット１６で演算された点火時期で点火されるよう駆動信号が点火プラグ８に送られる。また、コントロールユニット１６で演算された目標ＥＧＲ量が実現されるようＥＧＲ弁１９に駆動信号が送られる。
【００３２】
噴射された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合されエンジン９のシリンダー内に流入し混合気を形成する。混合気は所定の点火時期で点火プラグ８から発生される火花により爆発し、その燃焼圧によりピストンを押し下げてエンジンの動力となる。爆発後の排気は排気マニホールド１０を経て、排熱回収装置１１を通過する。排熱回収装置で排気が持つ熱(エネルギー)を回収した後、排気の一部は、排気還流管１８を通って、吸気側に還流される。還流量はＥＧＲ弁(バルブ)１９によって制御される。
【００３３】
触媒上流空燃比センサ１２はエンジン９と排熱回収装置１１の間に取り付けられている。また、本実施例では、排熱回収装置１１下流の排気温度を取得する排気温度取得手段として、排気温度センサ２０が設けられている。排気温度センサ２０は排熱回収装置１１の下流に取り付けられている。
【００３４】
図２はコントロールユニット１６の内部を示したものである。ＥＣＵ１６内にはエアフロセンサ２、触媒上流空燃比センサ１２、アクセル開度センサ１３、水温センサ１４、クランク角センサ１５、スロットル弁開度センサ１７、排気温度センサ２０、吸気温センサ２９、車速センサ３０の各センサ出力値が入力され、入力回路２４にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート２５に送られる。入力ポートの値はＲＡＭ２３に保管され、ＣＰＵ２１内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ２２に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ作動量を表す値はＲＡＭ２３に保管された後、入出力ポート２５に送られる。点火プラグの作動信号は点火出力回路内の一次側コイルの通流時はＯＮとなり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされる。点火時期はＯＮからＯＦＦになる時である。出力ポートにセットされた点火プラグ用の信号は点火出力回路２６で燃焼に必要な十分なエネルギーに増幅され点火プラグに供給される。また燃料噴射弁の駆動信号は開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路２７で燃料噴射弁を開くに十分なエネルギーに増幅され燃料噴射弁７に送られる。電子スロットル３の目標開度を実現する駆動信号は、電子スロットル駆動回路２８を経て、電子スロットル３に送られる。ＥＧＲ弁１９の目標開度を実現する駆動信号は、ＥＧＲ弁駆動回路３０を経て、ＥＧＲ弁１９に送られる。
【００３５】
以下、ＲＯＭ２２に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図３は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・目標ＥＧＲ率演算部（図４）
・目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図５）
「目標ＥＧＲ率演算部」で、目標ＥＧＲ率(TgEGR)を演算する。「目標ＥＧＲバルブ開度演算部」では、TgEGRと排気温度(Tex)に基づいて、目標ＥＧＲバルブ開度(TgEVO)を演算する。
【００３６】
本実施例では、排熱回収装置１１の下流の排気温度(Tex)を検出し、検出された排気温度に応じて、燃焼性能が最適となるように排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制御するので、エンジンの燃費性能／排気性能／安定性能が改善する。以下、各演算部の詳細を説明する。
【００３７】
＜目標ＥＧＲ率演算部（図４）＞
本演算部では、TgEGR(目標ＥＧＲ率)を演算する。具体的には、図４に示される。
TP(シリンダ流入空気量相当値)とNe(回転速度)を用いてマップM_TgEGRを参照して得られた値をTgEGRとする。
マップM_TgEGRの設定値は、エンジン（燃焼）性能に基づいて、所望の燃費性能／排気性能となるように実機試験等から決めるのが良い。当該マップの設定値の前提とする排気温度は、例えば、排熱回収装置が機能していない状態で設定するなど、特定の排気温度で設定する。
【００３８】
＜目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図５）＞
本演算部では、TgEVO(目標ＥＧＲバルブ開度)を演算する。具体的には、図５に示される。
・TgEGRとTpを用いてマップM_TgEVO_0を参照して得られた値をTgEVO_0(目標ＥＧＲバルブ基本開度)とする。
・Texを用いてマップM_Hos_Texを参照して得られた値をHos_Tex(排気温度補正係数)とする。
・TgEVO_0にHos_Tsxを乗じた値をTgEVOとする。
【００３９】
マップM_TgEVO_0の設定値は、各運転条件において、Tg_EGRを実現するＥＧＲバルブ開度を設定する。なお、当該マップの設定値の前提とする排気温度は、図４で示したM_TgEGRを設定した際の値とする。また、精度を上げるためエンジン回転数(Ne)も参照するようにしても良い。
【００４０】
マップM_Hos_Texの設定値は、実排気温度(Tex)で、TgEGRが実現するTgEVOとなるように、TgEVO_0に対する補正値を設定する。一般に、排気温度が低くなると、Hos_Texの値は、小さくなり、排気温度が高くなると、Hos_Texの値は大きくなる。
【００４１】
なお、本実施例では、排気温度センサは、排熱回収装置の直下に設置されているが、排気管流管に設置されても良い。
【実施例２】
【００４２】
本実施例では、排熱回収装置下流の温度センサの出力値に基づいて、目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲバルブを用いて排気還流量を制御するが、排気還流量(燃焼室内流入ガス）の温度が所定範囲となるように制限する実施例を説明する。
【００４３】
図１は本実施例を示すシステム図である。実施例１(図１)と同じであるので詳述しない。
【００４４】
図２はコントロールユニット１６の内部を示したものであるが、実施例１(図５)と同じであるので、詳述しない。
【００４５】
以下、ＲＯＭ２２に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図３は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・目標ＥＧＲ率演算部（図４）
・目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図６）
「目標ＥＧＲ率演算部」で、目標ＥＧＲ率(TgEGR)を演算する。「目標ＥＧＲバルブ開度演算部」では、TgEGRと排気温度(Tex)に基づいて、目標ＥＧＲバルブ開度(TgEVO)を演算する。ただし、各運転条件において、エンジン性能に悪影響を与えるほど、Texが過度に上がったり、下がったりしないように、排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制限する。
【００４６】
本実施例では、排熱回収装置の下流の排気温度(Tex)を検出し、検出された排気温度に応じて、燃焼性能が最適となるように排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制御する一方で、エンジン性能に悪影響を与えるほど、Texが過度に上がったり、下がったりしないように、排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制限するので、燃焼のノック限界、ＮＯｘ排出量が適正化され、エンジンの燃費・排気性能が改善する。以下、各演算部の詳細を説明する。
【００４７】
＜目標ＥＧＲ率演算部（図４）＞
本演算部では、TgEGR(目標ＥＧＲ率)を演算する。具体的には、図４に示されるが、実施例１と同じであるので詳述しない。
【００４８】
＜目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図６）＞
本演算部では、TgEVO(目標ＥＧＲバルブ開度)を演算する。具体的には、図６に示される。
・TgEGRとTpを用いてマップM_TgEVO_0を参照して得られた値をTgEVO_0(目標ＥＧＲバルブ基本開度)とする。
・Texを用いてマップM_Hos_Texを参照して得られた値をHos_Tex(排気温度補正係数)とする。
・TgEVO_0にHos_Tsxを乗じた値をTgEVO_1（目標ＥＧＲバルブ開度１）とする。
・TPとNeを用いてマップM_K1_Texを参照して得られた値をK1_Tex(排気温度上限値)とする。
・TPとNeを用いてマップM_K2_Texを参照して得られた値をK2_Tex(排気温度下限値)とする。
・            i)Tex≦K1_Texのとき、    TgEVO=TgEVO_z+K1_TgEVO
ii)Tex≧K2_Texのとき、    TgEVO=TgEVO_z+K2_TgEVO
ここに、TgEVO_zは、TgEVOの前回演算値である。
【００４９】
マップM_TgEVO_0の設定値は、実施例１と同じく、各運転条件において、Tg_EGRを実現するＥＧＲバルブ開度を設定する。なお、当該マップの設定値の前提とする排気温度は、図４で示したM_TgEGRを設定した際の値とする。また、精度を上げるためエンジン回転数(Ne)も参照するようにしても良い。
【００５０】
マップM_Hos_Texの設定値は、実施例１と同じく、実排気温度(Tex)で、TgEGRが実現するTgEVOとなるように、TgEVO_0に対する補正値を設定する。一般に、排気温度が低くなると、Hos_Texの値は、小さくなり、排気温度が高くなると、Hos_Texの値は大きくなる。
【００５１】
マップM_K1_TgEVO、M_K2_TgEVOの設定値は、燃焼性能に基づいて、燃費性能(例えばノック限界)、排気性能（例えばＮＯｘ）が所望の範囲を逸脱しないように、設定する。
【００５２】
なお、本実施例では、排気温度センサは、排熱回収装置の直下に設置されているが、排気管流管に設置されても良い。
【実施例３】
【００５３】
本実施例では、排熱回収装置下流の温度センサの出力値に基づいて、目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲバルブを用いて排気還流量を制御するが、燃焼安定度が所定範囲となるように制限する実施例を説明する。
【００５４】
図１は本実施例を示すシステム図である。実施例１(図１)と同じであるので詳述しない。図２はコントロールユニット１６の内部を示したものであるが、実施例１(図２)と同じであるので、詳述しない。
【００５５】
以下、ＲＯＭ２２に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図３は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・目標ＥＧＲ率演算部（図４）
・目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図７）
「目標ＥＧＲ率演算部」で、目標ＥＧＲ率(TgEGR)を演算する。「目標ＥＧＲバルブ開度演算部」では、TgEGRと排気温度(Tex)に基づいて、目標ＥＧＲバルブ開度(TgEVO)を演算する。ただし、各運転条件において、エンジン(燃焼)の安定性が過度に悪化しないように、排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制限する。
【００５６】
本実施例では、排熱回収装置の下流の排気温度(Tex)を検出し、検出された排気温度に応じて、燃焼性能が最適となるように排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制御する一方で、燃焼の安定性が過度に悪化しないように、排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制限するので、エンジンのロバスト性が改善する。以下、各演算部の詳細を説明する。
【００５７】
＜目標ＥＧＲ率演算部（図４）＞
本演算部では、TgEGR(目標ＥＧＲ率)を演算する。具体的には、図４に示されるが、実施例１と同じであるので詳述しない。
【００５８】
＜目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図７）＞
本演算部では、TgEVO(目標ＥＧＲバルブ開度)を演算する。具体的には、図６に示される。
・TgEGRとTpを用いてマップM_TgEVO_0を参照して得られた値をTgEVO_0(目標ＥＧＲバルブ基本開度)とする。
・Texを用いてマップM_Hos_Texを参照して得られた値をHos_Tex(排気温度補正係数)とする。
・TgEVO_0にHos_Tsxを乗じた値をTgEVO_1（目標ＥＧＲバルブ開度１）とする。
・TPとNeを用いてマップM_K1_IndStaを参照して得られた値をK1_IndSta(安定度しきい値)とする。
・IndSta≧K1_IndStaのとき、        TgEVO=TgEVO_z−K1_TgEVO
ここに、TgEVO_zは、TgEVOの前回演算値である。IndStaは、安定度指数であり、燃焼安定度と相関のある値である。例えば、回転変動の大きさ、エンジン回転角加速度のばらつき度、筒内圧ばらつき度などが考えられる。これらの演算方法は、多くの公知技術があるので、ここでは詳述しない。
【００５９】
マップM_TgEVO_0の設定値は、実施例１と同じく、各運転条件において、Tg_EGRを実現するＥＧＲバルブ開度を設定する。なお、当該マップの設定値の前提とする排気温度は、図４で示したM_TgEGRを設定した際の値とする。また、精度を上げるためエンジン回転数(Ne)も参照するようにしても良い。
【００６０】
マップM_Hos_Texの設定値は、実施例１と同じく、実排気温度(Tex)で、TgEGRが実現するTgEVOとなるように、TgEVO_0に対する補正値を設定する。一般に、排気温度が低くなると、Hos_Texの値は、小さくなり、排気温度が高くなると、Hos_Texの値は大きくなる。
【００６１】
マップM_K1_IndStaの設定値は、燃焼安定度が所望の範囲を逸脱しないように、設定する。
【００６２】
なお、本実施例では、排気温度センサは、排熱回収装置の直下に設置されているが、排気管流管に設置されても良い。
【実施例４】
【００６３】
本実施例では、排熱回収装置下流の排気温度を取得する排気温度取得手段は、排熱回収装置の回収熱量(回収効率)に基づいて、排気温度を推定し、この推定された排気温度を取得するものである。そして、推定温度に基づいて、目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲバルブを用いて排気還流量を制御する実施例を説明する。
【００６４】
図８は、本実施例を示すシステム図である。排熱回収装置１１に、熱回収量/回収効率検出器３１が設置されている。実施例１では、排熱回収装置１１の下流に排気温度センサ２０が取り付けられていたが、本実施例では、排熱回収装置１１に、熱回収量/回収効率検出器３１が設置されている。熱回収量/回収効率検出器は、排熱回収装置の回収原理にも依るが、例えば、熱回収時に発生する電流値、電圧値、あるいは、熱媒体の温度などが考えられる。それ以外は、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００６５】
図９は、コントロールユニット１６の内部を示したものである。ＥＣＵ１６内には熱回収量/回収効率検出器３１の出力値が入力され、入力回路２４にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート２５に送られる。それ以外は、実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００６６】
以下、ＲＯＭ２２に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図１０は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・排気温度推定値演算部（図１１）
・目標ＥＧＲ率演算部（図４）
・目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図１２）
「排気温度推定演算部」で、Ind_Eff（熱回収量(回収効率)指数）に基づいて、Tex_est（排気温度推定値）を演算する。「目標ＥＧＲ率演算部」で、目標ＥＧＲ率(TgEGR)を演算する。「目標ＥＧＲバルブ開度演算部」では、TgEGRと排気温度(Tex)に基づいて、目標ＥＧＲバルブ開度(TgEVO)を演算する。
【００６７】
本実施例では、排熱回収装置１１に設置された熱回収量/回収効率検出器３１の検出値に基づいて、排熱回収装置の下流の排気温度(Tex)を推定し、推定された排気温度に応じて、燃焼性能が最適となるように排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制御するので、エンジンの燃費性能／排気性能／安定性能が改善する。以下、各演算部の詳細を説明する。
【００６８】
＜排気温度推定値演算部（図１１）＞
本演算部では、Tex_est（排気温度推定値）を演算する。具体的には、図１１に示される。
・TgEGRとTpを用いてマップM_Tex_est_0を参照して得られた値をTex_est_0（排気温度推定値基本値）とする。
・Ind_Eff（熱回収量(回収効率)指数）を用いてマップM_Hos_Tex_estを参照して得られた値をHos_Tex_est（排気温度推定値補正値）とする。
・Tex_est_0にHos_Tex_estを乗じた値をTex_est（排気温度推定値）とする。
【００６９】
マップM_Tex_estの設定値は、例えば、排熱回収装置が機能していないときの排気温度で設定するなど、特定の排気温度で設定する。マップM_Tex_est_0の設定値は、Ind_Effの値に応じた実排気温度とTex_estが一致するように設定する。一般に、Ind_Effが大きくなると、排気温度が低くなるので、Hos_Tex_estの値は、小さくなり、Ind_Effが小さくなると排気温度が高くなるので、Hos_Tex_estの値は大きくなる。なお、Ind_Effは、前述したように、例えば、熱回収時に発生する電流値、電圧値、あるいは、熱媒体の温度などを指数化した値である。
【００７０】
＜目標ＥＧＲ率演算部（図４）＞
本演算部では、TgEGR(目標ＥＧＲ率)を演算する。具体的には、図４に示されるが、実施例１と同じであるので詳述しない。
【００７１】
＜目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図１２）＞
本演算部では、TgEVO(目標ＥＧＲバルブ開度)を演算する。具体的には、図１２に示される。
・TgEGRとTpを用いてマップM_TgEVO_0を参照して得られた値をTgEVO_0(目標ＥＧＲバルブ基本開度)とする。
・Tex_estを用いてマップM_Hos_Texを参照して得られた値をHos_Tex(排気温度補正係数)とする。
・TgEVO_0にHos_Tsxを乗じた値をTgEVOとする。
【００７２】
マップM_TgEVO_0の設定値は、各運転条件において、Tg_EGRを実現するＥＧＲバルブ開度を設定する。なお、当該マップの設定値の前提とする排気温度は、図４で示したM_TgEGRを設定した際の値とする。また、精度を上げるためエンジン回転数(Ne)も参照するようにしても良い。
【００７３】
マップM_Hos_Texの設定値は、排気温度推定値(Tex_est)もしくは実排気温度で、TgEGRが実現するTgEVOとなるように、TgEVO_0に対する補正値を設定する。一般に、排気温度が低くなると、Hos_Texの値は、小さくなり、排気温度が高くなると、Hos_Texの値は大きくなる。
【実施例５】
【００７４】
本実施例では、排熱回収装置下流の温度センサの出力値に基づいて、目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲバルブを用いて排気還流量を制御すると共に、排気還流量増加に応じて、点火時期を進角補正する実施例を説明する。
【００７５】
図１は本実施例を示すシステム図である。実施例１(図１)と同じであるので詳述しない。図２はコントロールユニット１６の内部を示したものであるが、実施例１(図５)と同じであるので、詳述しない。
【００７６】
以下、ＲＯＭ２２に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図１３は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・目標ＥＧＲ率演算部（図４）
・目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図５）
・点火時期補正値演算部（図１４）
「目標ＥＧＲ率演算部」で、目標ＥＧＲ率(TgEGR)を演算する。「目標ＥＧＲバルブ開度演算部」では、TgEGRと排気温度(Tex)に基づいて、目標ＥＧＲバルブ開度(TgEVO)を演算する。「点火時期補正値演算部」で、TgEGRとTexに基づいて、点火時期補正値(ADV_HOS)を演算する。基本点火時期(ADV_0)に、ADV_HOSを加えた値を最終的な点火時期(ADV)とする。基本点火時期(ADV_0)の演算方式については、多くの公知技術があるので、ここでは詳述しない。
【００７７】
本実施例では、排熱回収装置１１の下流の排気温度(Tex)を検出し、検出された排気温度に応じて、燃焼性能が最適となるように排気還流量(ＥＧＲバルブ開度)を制御する一方で、排気還流量が変化した場合、ノック限界が変化することがあるので、それに応じて、点火時期を進角側に補正するので、エンジンの燃費性能／ロバスト性が改善する。以下、各演算部の詳細を説明する。
【００７８】
＜目標ＥＧＲ率演算部（図４）＞
本演算部では、TgEGR(目標ＥＧＲ率)を演算する。具体的には、図４に示されるが、実施例１と同じであるので詳述しない。
【００７９】
＜目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図５）＞
本演算部では、TgEVO(目標ＥＧＲバルブ開度)を演算する。具体的には、図５に示されるが、実施例１と同じであるので詳述しない。
【００８０】
＜点火時期補正値演算部（図１４）＞
本演算部では、ADV_HOS(点火時期演算部補正値)を演算する。具体的には、図１２に示される。
・TgEGRとTexを用いてマップM_ADV_HOSを参照して得られた値をADV_HOSとする。
【００８１】
マップM_ADV_HOSの設定値は、基本点火時期(ADV_0))に対して、ＥＧＲ率(TgEGR)が変化したときに、それに応じた最適な点火時期となるように、補正値を設定する。更に、等ＥＧＲ率であっても、排気温度(Tex)が異なると、最適点火時期は変わることがあるので、等TgEGR下でTexに応じた最適点火時期となるように設定値を決める。一般に、還流排気温度が下がるとノック限界が伸長するので、等TgEGR下では、Texが低下すると、ADV_HOSは、大きくなる（進角する）ように設定し、還流排気温度が上がるとノック限界が短縮するので、等TgEGR下では、Texが低下すると、ADV_HOSは、小さくなる（近くする）ように設定する。
【実施例６】
【００８２】
本実施例では、排熱回収装置下流の温度センサの出力値に基づいて、排熱回収装置の異常を判定し、異常と判定されたときは、ＥＧＲバルブを用いて排気還流量を所定量補正する実施例を説明する。
【００８３】
図１は本実施例を示すシステム図である。実施例１(図１)と同じであるので詳述しない。図２はコントロールユニット１６の内部を示したものであるが、実施例１(図５)と同じであるので、詳述しない。
【００８４】
以下、ＲＯＭ２２に書き込まれる制御プログラムについて述べる。図１５は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・排熱回収装置異常判定部（図１６）
・目標ＥＧＲ率演算部（図４）
・目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図１７）
「排熱回収装置異常判定部」で、排気温度(Tex)に基づいて、異常フラグ(f_MUL)を演算する。「目標ＥＧＲ率演算部」で、目標ＥＧＲ率(TgEGR)を演算する。「目標ＥＧＲバルブ開度演算部」では、f_MULとTgEGRおよびTexに基づいて、目標ＥＧＲバルブ開度(TgEVO)を演算する。排熱回収装置異常時は、目標ＥＧＲバルブ開度を特定開度に制御する。
【００８５】
本実施例では、排熱回収装置１１の下流の排気温度(Tex)を検出し、検出された排気温度から、排熱回収装置が正常に機能していないと判断されたとき、還流排気の温度上昇および単位体積当たりの質量流量低下に伴う燃焼への悪影響を回避するため、排気還流量を補正するので、エンジンのロバスト性が向上する。以下、各演算部の詳細を説明する。
【００８６】
＜排熱回収装置異常判定部（図１６）＞
本演算部では、f_MUL(異常フラグ)を演算する。具体的には、図１６に示される
・TPとNeを用いてマップM_Ka_Texを参照して得られた値をKa_Tex（異常判定しきい値a)とする。
・TPとNeを用いてマップM_Kb_Texを参照して得られた値をKb_Tex（異常判定しきい値b)とする。
・i)Tex≦Ka_Tex、もしくは Tex≧Kb_Texのとき、        f_MUL=1
ii)それ以外のとき、  f_MUL=0
マップM_Ka_TexおよびM_Kb_Texの設定値は、排熱回収装置が正常に機能している状態であれば、起き得ない温度、すなわち異常状態のときの温度を設定する。
【００８７】
＜目標ＥＧＲ率演算部（図４）＞
本演算部では、TgEGR(目標ＥＧＲ率)を演算する。具体的には、図４に示されるが、実施例１と同じであるので詳述しない。
【００８８】
＜目標ＥＧＲバルブ開度演算部（図１７）＞
本演算部では、TgEVO(目標ＥＧＲバルブ開度)を演算する。具体的には、図１７に示される
・TgEGRとTpを用いてマップM_TgEVO_0を参照して得られた値をTgEVO_0(目標ＥＧＲバルブ基本開度)とする。
・Texを用いてマップM_Hos_Texを参照して得られた値をHos_Tex(排気温度補正係数)とする。
・TgEVO_0にHos_Tsxを乗じた値をTgEVO2（目標EGRバルブ開度2）とする。
・TPとNeを用いてマップM_TgEVO_MULを参照して得られた値をTgEVO_MUL（異常時EGRバルブ開度）とする。
・f_MUL=0のとき    TgEVO=TgEVO2
f_MUL=1のとき    TgEVO=TgEVO_MUL
マップM_TgEVO_0の設定値は、各運転条件において、TgEGRを実現するＥＧＲバルブ開度を設定する。なお、当該マップの設定値の前提とする排気温度は、図４で示したM_TgEGRを設定した際の値とする。また、精度を上げるためエンジン回転数(Ne)も参照するようにしても良い。
【００８９】
マップM_Hos_Texの設定値は、実排気温度(Tex)で、TgEGRが実現するTgEVO2となるように、TgEVO_0に対する補正値を設定する。一般に、排気温度が低くなると、Hos_Texの値は、小さくなり、排気温度が高くなると、Hos_Texの値は大きくなる。
【００９０】
マップM_TgEVO_MULの設定値は、排熱回収装置が異常動作時でも、エンジンに悪影響がない程度の還流量となるＥＧＲバルブ開度に設定する。
【００９１】
なお、本実施例では、排気温度センサは、排熱回収装置の直下に設置されているが、排気管流管に設置されても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１  エアクリーナ
２  エアフロセンサ
３  電子スロットル
４  吸気管
５  コレクタ
６  アクセル
７  燃料噴射弁
８  点火プラグ
９  エンジン
１０  排気管
１１  排熱回収装置
１２  Ａ／Ｆセンサ
１３  アクセル開度センサ
１４  水温センサ
１５  エンジン回転数センサ
１６  コントロールユニット
１７  スロットル開度センサ
１８  排気還流管
１９  排気還流量調節バルブ
２０  排気温度センサ
２１  コントロールユニット内に実装されるＣＰＵ
２２  コントロールユニット内に実装されるＲＯＭ
２３  コントロールユニット内に実装されるＲＡＭ
２４  コントロールユニット内に実装される各種センサの入力回路
２５  各種センサ信号の入力、アクチュエータ動作信号を出力するポート
２６  点火プラグに適切なタイミングで駆動信号を出力する点火出力回路
２７  燃料噴射弁に適切なパルスを出力する燃料噴射弁駆動回路
２８  電子スロットル駆動回路
２９  吸気温センサ
３０  排気還流量調節弁駆動回路
３１  熱回収量/回収効率検出器
【図１】
2016223312.tif 000003
【図２】
2016223312.tif 000004
【図３】
2016223312.tif 000005
【図４】
2016223312.tif 000006
【図５】
2016223312.tif 000007
【図６】
2016223312.tif 000008
【図７】
2016223312.tif 000009
【図８】
2016223312.tif 000010
【図９】
2016223312.tif 000011
【図１０】
2016223312.tif 000012
【図１１】
2016223312.tif 000013
【図１２】
2016223312.tif 000014
【図１３】
2016223312.tif 000015
【図１４】
2016223312.tif 000016
【図１５】
2016223312.tif 000017
【図１６】
2016223312.tif 000018
【図１７】
2016223312.tif 000019