JP2003138990A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

内燃機関の排気還流装置

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JP2003138990A
JP2003138990A JP2001337350A JP2001337350A JP2003138990A JP 2003138990 A JP2003138990 A JP 2003138990A JP 2001337350 A JP2001337350 A JP 2001337350A JP 2001337350 A JP2001337350 A JP 2001337350A JP 2003138990 A JP2003138990 A JP 2003138990A
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exhaust gas
temperature
gas recirculation
correction
amount
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JP2001337350A
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Naoki Amano
直樹 天野
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Toyota Motor Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気還流通路内壁への堆積物の付着態様を好適
に管理しつつ、より望ましいかたちでその付着抑制を図
ることのできる内燃機関の排気還流装置を提供する。 【解決手段】この排気還流装置では、排気通路24に排
出される排気を吸気通路23に還流せしめる排気還流通
路41と、同排気還流通路41での排気還流量を調量す
るEGRバルブ42とを備える。そして、ディーゼル機
関1の運転状態に基づきEGRバルブ42を制御しつつ
排気を吸気通路23に還流せしめる。さらに、排気温度
が補正実行閾値温度(所定の第1の温度)未満である状
態が補正実行閾値時間(所定の第1の時間)以上継続さ
れるとき、基本還流量の減量補正を実行する。また、排
気温度が補正解除閾値温度(所定の第2の温度)以上で
ある状態が補正解除閾値時間(所定の第2の時間)以上
継続されるとき、基本還流量の減量補正を解除する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
から排出された排気を、排気通路と吸気通路とを連通せ
しめる排気還流通路を通じて吸気通路へ還流させる内燃
機関の排気還流装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、車両に搭載される内燃機
関は、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室で爆発、燃焼
させ、その燃焼エネルギを出力としている。そして、こ
のとき上記燃焼室の外部へ排出される燃焼後の排気ガス
には、二酸化炭素(CO2)、窒素酸化物(NOX)、硫
黄酸化物(SO2)、パーティキュレート(PM)等の
成分が含まれることもよく知られている。
【0003】そこで近年、環境問題に配慮して、排気ガ
スに含まれる上記各成分の濃度を規制するいわゆる排出
ガス規制が施行され、これに応じて三元触媒の導入など
種々の方策が講じられている。その中でも、上記排気ガ
スの一部を吸気通路に還流させる排気還流(EGR)装
置はNOXの低減に有効な手段であり、現在、多くの内
燃機関に採用されている。ちなみに、このEGR装置で
は、排気ガス中に含まれるCO2や水蒸気(H2O)等が
不燃性及び吸熱性を有する不活性ガスであることを利用
してこれを吸入空気に混入させることで燃焼速度及び燃
焼温度を低化させ、NOXの生成量を低減するようにし
ている。
【0004】ところで、排気通路から吸気通路に還流さ
れる上記排気ガス(EGRガス)は、NOX生成の抑制
に寄与するとはいえ、このEGRガスの温度が適正に制
御されていない場合には、NOX生成の抑制が有効に行
われない。即ち、EGRガスの温度が過剰に高い場合な
どには、EGRガスが膨張してその密度も低下している
ため、実質的に吸気通路へ還流される不活性ガス量が減
量し、燃焼速度や燃焼温度を十分に低下させることがで
きない。
【0005】そこで従来は、こうした不具合を解消する
ために、排気通路と吸気通路とを連通する排気還流通路
に上記EGRガスを冷却するための熱交換器を備える、
いわゆる冷却式EGR装置なども提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記冷却式
EGR装置では、EGRガスによるNOX生成の抑制が
より有効に行われるよう、上記熱交換器によりEGRガ
スを冷却しつつこれを吸気通路へ還流させるようにして
いるが、このEGRガスが過度に冷却されると、上記排
気還流通路の内壁にEGRガス中の未燃成分であるカー
ボン等の堆積物が付着しやすくなる不都合がある。そし
て、こうして排気還流通路の内壁に堆積物が付着した場
合には、同排気還流通路の有効断面積の減少によって吸
気通路へ還流されるEGRガス量も減量するため、結局
は、NOX生成の抑制も有効に行われなくなる。
【0007】なお従来、例えば特開2001−1735
19号公報にみられるように、熱交換器の冷却水温度が
過度に低い場合には同熱交換器内を循環する冷却水量を
減量することで排気還流通路内壁への堆積物の付着を抑
制するようにしたものもある。しかしながら、このよう
に熱交換器の冷却水温度のみを監視したところで、上記
堆積物の付着態様についてこれを的確に管理することは
できない。
【0008】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、排気還流通路内壁への堆積
物の付着態様を好適に管理しつつ、より望ましいかたち
でその付着抑制を図ることのできる内燃機関の排気還流
装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項1記載の発明は、内燃機関の排気通路に排出される排
気を吸気通路に還流せしめる排気還流通路と、同排気還
流通路での排気還流量を調量する調量弁とを備え、内燃
機関の運転状態に基づき前記調量弁を制御しつつ前記排
気を前記吸気通路に還流せしめる内燃機関の排気還流装
置において、前記排気の温度もしくはその相当値に基づ
いて前記制御される排気還流量を補正する補正手段を備
えることを要旨としている。
【0010】上記構成によれば、排気通路から排気還流
通路を介して吸気通路に還流される排気の還流量が、内
燃機関の運転状態に基づいて制御され、さらに補正手段
により同排気の温度またはその相当値に基づいて補正さ
れる。ちなみに、排気の温度が低下すると、排気中に含
まれるカーボン等の堆積物の粘性が高くなるため、堆積
物の付着が促進されやすい状態となる。そして、排気還
流装置においては、排気還流通路内壁への堆積物の付着
に起因する排気還流量の減量により、同排気還流装置と
しての機能が損なわれるおそれがあり、こうした懸念は
特に、同排気還流通路に熱交換器を備える冷却式排気還
流装置に顕著であった。この点、上記構成の採用によ
り、排気温度に基づいて排気還流量が補正されるため、
排気還流通路内壁への堆積物の付着を好適に抑制するこ
とができるようになる。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の内
燃機関の排気還流装置において、前記補正手段は、前記
排気の温度もしくはその相当値が前記排気還流通路に堆
積物が付着する可能性のある所定の第1の温度未満とな
ることに基づいて前記制御される排気還流量を減量補正
するものであることを要旨としている。
【0012】上記構成によれば、排気の温度もしくはそ
の相当値が排気通路内壁に堆積物が付着する可能性のあ
る所定の第1の温度未満となったときには、補正手段に
より排気還流量が減量補正される。ちなみに、排気還流
量が増加するほどその中に含まれる堆積物の絶対量も増
加するため、排気還流通路の内壁に付着する堆積物量
は、基本的には排気還流量に応じて変化する。そこで上
記構成のように、上記所定の第1の温度未満となること
に基づいて排気還流量が減量補正されることにより、排
気還流通路に付着するおそれのある堆積物の絶対量も減
量されることとなるため、同排気還流通路内壁への堆積
物の付着を好適に抑制することができるようになる。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項2記載の内
燃機関の排気還流装置において、前記補正手段は、前記
排気の温度もしくはその相当値が前記所定の第1の温度
未満となって以降における前記排気の温度もしくはその
相当値と前記所定の第1の温度との差の時間積分値が所
定値以上となるとき、前記制御される排気還流量の減量
補正を実行するものであることを要旨としている。
【0014】上記構成によれば、排気の温度もしくはそ
の相当値が上記所定の第1の温度未満となってからの同
排気の温度もしくはその相当値と、同所定の第1の温度
との差の時間積分値が所定以上となるとき、補正手段に
よる排気還流量の減量補正が実行される。即ち、排気還
流通路内壁に所定量の堆積物が付着した旨推定されるま
では、排気還流量の減量補正が実行されない。ちなみ
に、排気の温度低下に起因して排気還流通路内壁に堆積
物が付着した場合であっても、付着した堆積物が少量で
あれば、内燃機関の通常の運転状態にて排出される排気
により除去されるため、そうした付着により何ら問題を
生ずることはない。そこで上記構成のように、少量の堆
積物の付着が許容されることにより、排気還流量の減量
補正が実行される期間、即ち排気還流装置としての機能
が制限される期間が短縮されるため、排気還流装置とし
ての機能をより有効に維持することができるようにな
る。
【0015】なお、上記所定値は、実験等により予め設
定された値、あるいは排気状態等に基づいて算出された
値として定めることができる。請求項4記載の発明は、
請求項2または3記載の内燃機関の排気還流装置におい
て、前記排気還流通路の環境温度を検出する手段と、こ
の検出される環境温度に基づいて前記排気還流通路に堆
積物が付着する可能性のある排気の温度もしくはその相
当値としての前記所定の第1の温度を修正する手段とを
さらに備えることを要旨としている。
【0016】上記構成によれば、排気還流通路の環境温
度を検出する手段がさらに備えられ、同手段により検出
された環境温度に基づいて、上記所定の第1の温度が修
正される。ちなみに、排気通路から排気還流通路を介し
て吸気通路に還流される排気は、同排気還流通路をとり
まく環境、例えば内燃機関内の空気との間でも熱交換が
行われるため、そうした因子によっても堆積物の付着度
合いが変化する。そこで上記構成のように、排気還流通
路に堆積物が付着する可能性のある所定の第1の温度
が、同排気還流通路の環境温度に基づいて修正されるこ
とにより、排気還流量の減量補正をより的確に行うこと
ができるようになる。
【0017】請求項5記載の発明は、請求項2または4
記載の内燃機関の排気還流装置において、前記補正手段
は、前記排気の温度もしくはその相当値が前記所定の第
1の温度未満となる状態が前記堆積物の除去が困難とな
る所定の第1の時間以上継続されるとき、前記制御され
る排気還流量の減量補正を実行するものであることを要
旨としている。
【0018】上記構成によれば、排気の温度もしくはそ
の相当値が上記所定の第1の温度未満である状態が、排
気還流通路内壁に付着した堆積物の除去が困難となる所
定の第1の時間以上継続されるとき、補正手段による排
気還流量の減量補正が実行される。即ち、排気還流通路
内壁に所定量の堆積物が付着した旨推定されるまでは、
排気還流量の減量補正が実行されない。このように、少
量の堆積物の付着が許容されることにより、排気還流量
の減量補正が実行される期間、即ち排気還流装置として
の機能が制限される期間が短縮されるため、その機能を
より有効に維持することができるようになる。
【0019】請求項6記載の発明は、請求項5記載の内
燃機関の排気還流装置において、前記排気還流通路の環
境温度を検出する手段と、この検出される環境温度に基
づいて前記堆積物の除去が困難となる時間としての前記
所定の第1の時間を修正する手段とをさらに備えること
を要旨としている。
【0020】上記構成によれば、排気還流通路の環境温
度を検出する手段がさらに備えられ、同手段により検出
された環境温度に基づいて、上記所定の第1の時間が修
正される。このように、排気還流通路に付着した堆積物
の除去が困難となる所定の第1の時間が、同排気還流通
路の環境温度に基づいて修正されることにより、排気還
流量の減量補正をより的確に行うことができるようにな
る。
【0021】請求項7記載の発明は、請求項2〜6のい
ずれかに記載の内燃機関の排気還流装置において、前記
補正手段は、前記排気の温度もしくはその相当値が前記
所定の第1の温度よりも十分に高く前記堆積物の除去が
可能である所定の第2の温度以上となることに基づいて
前記制御される排気還流量の減量補正を解除することを
要旨としている。
【0022】上記構成によれば、排気の温度もしくはそ
の相当値が上記所定の第1の温度よりも十分に高く、排
気還流通路内壁に付着した堆積物の除去が可能である所
定の第2の温度以上となったときには、補正手段による
排気還流量の減量補正が解除される。ちなみに、排気中
に含まれる堆積物は、他の堆積物と結合しやすいといっ
た性質を有するため、排気還流通路の内壁等にすでに堆
積物が付着している場合は、堆積物の付着がない排気還
流時よりもその付着が促進されやすい。従って、例え
ば、堆積物の付着があるにもかかわらず排気還流量の減
量補正が解除されるようなことがあると、すでに付着し
ている堆積物上に新たな堆積物が付着し、堆積物の付着
量が幾何級数的に増加するといった事態をまねくことも
否めない。そこで上記構成のように、排気の温度が上記
所定の第2の温度以上となったとき、即ち排気還流通路
内壁に付着した堆積物が十分に除去される排気状態とな
った後に排気還流量の減量補正が解除されることによ
り、すでに付着している堆積物上に他の堆積物が付着す
るといった事態を好適に回避することができるようにな
る。
【0023】請求項8記載の発明は、請求項7記載の内
燃機関の排気還流装置において、前記補正手段は、前記
排気の温度もしくはその相当値が前記所定の第2の温度
以上となって以降における前記排気の温度もしくはその
相当値と前記所定の第2の温度との差の時間積分値が所
定値以上となるとき、前記制御される排気還流量の減量
補正を解除することを要旨としている。
【0024】上記構成によれば、排気の温度もしくはそ
の相当値が上記所定の第2の温度以上となってからの同
排気の温度もしくはその相当値と、同所定の第2の温度
との差の時間積分値が所定以上となるとき、補正手段に
よる排気還流量の減量補正が解除される。即ち、排気還
流通路内壁に付着した堆積物が十分に除去された旨推定
されるまでは、排気還流量の減量補正が継続される。こ
のように、排気還流通路内壁に付着した堆積物が十分に
除去された旨推定されるまでは還流量補正が解除されな
いことにより、すでに付着している堆積物上に他の堆積
物が付着するといった事態を好適に回避することができ
るようになる。
【0025】なお、上記所定値は、実験等により予め設
定された値、あるいは排気状態等に基づいて算出された
値として定めることができる。請求項9記載の発明は、
請求項7または8記載の内燃機関の排気還流装置におい
て、前記排気還流通路の環境温度を検出する手段と、こ
の検出される環境温度に基づいて前記堆積物の除去が可
能である排気の温度もしくはその相当値としての前記所
定の第2の温度を修正する手段とをさらに備えることを
要旨としている。
【0026】上記構成によれば、排気還流通路の環境温
度を検出する手段がさらに備えられ、同手段により検出
された環境温度に基づいて、上記所定の第2の温度が修
正される。このように、堆積物の除去が可能性である所
定の第2の温度が、同排気還流通路の環境温度に基づい
て修正されることにより、排気還流量の減量補正の解除
をより的確に行うことができるようになる。
【0027】請求項10記載の発明は、請求項7または
9記載の内燃機関の排気還流装置において、前記補正手
段は、前記排気の温度もしくはその相当値が前記所定の
第2の温度以上となる状態がその維持傾向を保証する所
定の第2の時間以上継続されるとき、前記制御される排
気還流量の減量補正を解除することを要旨としている。
【0028】上記構成によれば、排気の温度もしくはそ
の相当値が上記所定の第2の温度以上である状態が、同
排気の温度もしくはその相当値が高温に維持されること
が保証される所定の第2の時間以上継続されるとき、補
正手段による排気還流量の減量補正が解除される。即
ち、排気還流通路内壁に付着した堆積物が十分に除去さ
れる排気状態が維持されることが確認された後、排気還
流量の減量補正が解除される。ちなみに、排気温度が堆
積物の除去が十分に可能である所定温度以上となった場
合であっても、そうした排気の高温状態が維持されず
に、すぐに排気温度が下降することもある。こうした場
合には、高温状態となる以前に付着した堆積物が十分に
除去されないこともあるため、仮に排気温度が上記所定
温度以上となったことに基づいて上記補正が解除された
とすると、すでに付着している堆積物上に新たな堆積物
が付着するといった事態をまねきかねない。そこで上記
構成のように、排気還流通路内壁に付着した堆積物が十
分に除去される排気状態が維持されることが確認された
後、排気還流量の減量補正が解除される構成とすること
により、すでに付着している堆積物上に他の堆積物が付
着するといった事態を好適に回避することができるよう
になる。
【0029】請求項11記載の発明は、請求項10記載
の内燃機関の排気還流装置において、前記排気還流通路
の環境温度を検出する手段と、この検出される環境温度
に基づいて前記排気の温度もしくはその相当値が前記所
定の第2の温度以上となる状態の維持傾向を保証する時
間としての前記所定の第2の時間を修正する手段とをさ
らに備えることを要旨としている。
【0030】上記構成によれば、排気還流通路の環境温
度を検出する手段がさらに備えられ、同手段により検出
された環境温度に基づいて、上記所定の第2の時間が修
正される。このように、排気還流通路内壁に付着した堆
積物が十分に除去される排気状態が維持されることを保
証する時間としての所定の第2の時間が、同排気還流通
路の環境温度に基づいて修正されることにより、排気還
流量の減量補正の解除をより的確に行うことができるよ
うになる。
【0031】請求項12記載の発明は、請求項2〜6記
載のいずれかに記載の内燃機関の排気還流装置におい
て、前記補正手段は、前記排気の温度もしくはその相当
値が前記堆積物の除去が開始される所定の第3の温度以
上となって以降における前記排気の温度もしくはその相
当値と前記所定の第3の温度との差の時間積分値が所定
値以上となるとき、前記制御される排気還流量の減量補
正を解除することを要旨としている。
【0032】上記構成によれば、排気の温度もしくはそ
の相当値が上記所定の第3の温度以上となってからの同
排気の温度もしくはその相当値と、同所定の第3の温度
との差の時間積分値が所定以上となるとき、補正手段に
よる排気還流量の減量補正が解除される。即ち、排気還
流通路内壁に付着した堆積物が十分に除去された旨推定
されるまでは、排気還流量の減量補正が継続される。こ
のように、堆積物の付着が開始される上記第3の温度を
基準とした堆積物の除去量の推定が行われ、これに基づ
いて、付着した堆積物が十分に除去された旨推定される
までは還流量補正が解除されないため、すでに付着して
いる堆積物上に他の堆積物が付着するといった事態をよ
り好適に回避することができるようになる。
【0033】なお、上記所定値は、実験等により予め設
定された値、あるいは排気状態等に基づいて算出された
値として定めることができる。請求項13記載の発明
は、請求項1〜12のいずれかに記載の内燃機関の排気
還流装置において、前記排気還流通路には、その内部を
還流する排気を冷却すべく熱交換を行う熱交換器が設け
られてなることを要旨としている。
【0034】上記構成によれば、排気還流通路に、その
内部を還流する排気、即ち排気通路から吸気通路へ還流
される排気を冷却する熱交換器が設けられる、いわゆる
冷却式の排気還流が行われる。こうした構成の採用によ
り、排気還流装置としての機能が高められる冷却機構を
備える排気還流装置において、上記請求項1〜12記載
のいずれかに記載の発明の効果が得られるようになるた
め、その機能をより有効に維持することができるように
なる。
【0035】請求項14記載の発明は、請求項4または
6または9または11記載の内燃機関の排気還流装置に
おいて、前記排気還流通路には、その内部を還流する排
気を冷却すべく熱交換を行う熱交換器が設けられてな
り、前記排気還流通路の環境温度を検出する手段が、前
記熱交換器の冷却水温度を検出する手段からなることを
要旨としている。
【0036】上記構成によれば、排気還流通路に、その
内部を還流する排気、即ち排気通路から吸気通路へ還流
される排気を冷却する熱交換器が設けられる、いわゆる
冷却式の排気還流が行われる。また、上記熱交換器の冷
却水温を検出する手段がさらに備えられ、同手段により
検出された環境温度に基づいて、上記所定の第1の温
度、及び上記所定の第1の時間、及び上記所定の第2の
温度、及び上記所定の第2の時間の少なくとも一つが修
正される。このように、排気還流通路内壁への堆積物の
付着態様、及び同排気還流通路内壁に付着した堆積物の
除去態様を推定する際に採用される上記各温度及び時間
が、熱交換器の冷却水温に基づいて修正されることによ
り、排気還流量の減量補正及びその解除をより的確に行
うことができるようになる。
【0037】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)本発明を具
体化した第1の実施の形態を図1〜図4に示す。
【0038】なお、この実施の形態にかかる内燃機関の
排気還流装置は、還流ガス(EGRガス)を冷却する熱
交換器を備える冷却式排気還流装置であって、これをデ
ィーゼル機関に搭載したものである。
【0039】まず、図1を参照して、同実施の形態にか
かる内燃機関の排気還流装置についてその概略を説明す
る。なお、図1は、上記ディーゼル機関とともに冷却式
排気還流装置の全体構成の概略を模式的に示している。
【0040】図1に示されるように、この実施の形態の
装置は、混合気の燃焼を通じて出力を得るディーゼル機
関1、同ディーゼル機関1に対し燃料を噴射供給する燃
料噴射装置3、及び燃焼後の排出ガスを熱交換器により
冷却しつつ吸入空気に混流せしめる冷却式排気還流装置
4を備える。また、ディーゼル機関1の運転をはじめ、
上記各装置3,4は電子制御装置(ECU)5により電
子制御されている。そして、これらディーゼル機関1の
運転状態や各装置3,4の動作状態をモニタするため
に、対象各部の検出データを同ECU5に出力する検出
系6が備えられている。
【0041】ここで、ディーゼル機関1は、混合気の燃
焼がその内部で行われるシリンダ11が、シリンダブロ
ック12に複数備えられ、それら各シリンダ11の上部
には、燃料を噴射供給する燃料噴射弁31や、吸気を行
う吸気弁13及び排気を行う排気弁14等を備えるシリ
ンダヘッド15が配設されている。また、上記シリンダ
11内には、ディーゼル機関1の出力軸であるクランク
シャフト16にコネクティングロッド17を介して連結
されるピストン18が、摺動可能に収容されている。そ
して、このピストン18と上記シリンダヘッド15とが
対峙してなす燃焼室19で混合気が燃焼され、これによ
る同ピストン18の往復運度が、上記コネクティングロ
ッド17により回転運動に変換された後、クランクシャ
フト16へ伝達される。なお、上記シリンダ11の周囲
に設けられるウォータージャケット20内を循環する冷
却水により、シリンダ11及びシリンダヘッド15等の
冷却が行われる。
【0042】また、上記燃焼室19には、吸入空気の浄
化装置であるエアクリーナ21、及び吸入空気の調量機
構である吸気絞り弁22等を備える吸気通路23が接続
されており、吸入空気は同エアクリーナ21による浄
化、及び同吸気絞り弁22による調量を通じて燃焼室1
9へ供給される。
【0043】一方、燃料噴射装置3は、燃料タンク32
に貯留された燃料が燃料経路33aを介してサプライポ
ンプ34に吸入され、クランクシャフト16の回転に同
期したカムによるプランジャ(図示略)の往復動を通じ
て所定に加圧される。この加圧された燃料は、燃料経路
33bを介して蓄圧配管であるコモンレール35に供給
され、燃料噴射圧に相当する高圧の状態で同コモンレー
ル35内に貯留される。そして、上記コモンレール35
に貯留された高圧燃料は、燃料経路33cを介して燃料
噴射弁31に供給された後、同燃料噴射弁31を構成す
る電磁弁31aの駆動に基づいて、対応するシリンダ1
1に噴射供給される。
【0044】このように高圧に加圧された燃料が、燃焼
室19に供給された後、ピストン18により圧縮され高
温且つ高圧となった吸入空気に対して噴射供給されるこ
とにより、自己着火して燃焼が行われる。このときに生
じた燃焼エネルギによりクランクシャフト16が回転さ
れ、燃焼後の排出ガスは、排気弁14の開弁にともな
い、燃焼室19に接続される排気通路24を通じ、排気
用触媒25を介してディーゼル機関1の外部へ排出され
る。
【0045】また、冷却式排気還流装置4は、ディーゼ
ル機関1の外部に排出される排気ガスが、前述のように
不燃性及び吸熱性を有する不活性ガスであることを利用
し、同排気ガスを吸入空気に混流させることで、NOX
生成の抑制等を図るものである。即ちこの冷却式排気還
流装置4にあっては、排気通路24(排気用触媒25の
上流側)と、吸気通路23(吸気絞り弁22の下流側)
とが排気還流通路41により連通されている。また、こ
の排気還流通路41と吸気通路23との合流点には、同
排気還流通路41を通過する還流ガス(EGRガス)の
調量機構であるEGRバルブ42が設けられている。こ
のEGRバルブ42は、ECU5により制御されるアク
チュエータ43により開閉駆動される。また、上記排気
還流通路41には、NOX生成の抑制等の効果を高める
ための、EGRガスの冷却を行う熱交換器44が備えら
れており、排気通路24から還流されたEGRガスは、
同熱交換器44により適宜の温度調整がされた後、吸気
通路23へ流入される。
【0046】また、こうした構成をなす本実施の形態に
あって、上記検出系6は、ディーゼル機関1の運転状態
を検出するための回転速度(Ne)センサ61をはじ
め、エアフローメータ62、水温センサ63、EGR開
度センサ64、排気温度センサ65等を備える構成とな
っている。
【0047】ここで、クランクシャフト16の近傍に備
えられる回転速度センサ61は、同クランクシャフト1
6に装着されたロータ(図示略)、及び同ロータの外周
に設けられた突起の通過を検出する電磁ピックアップ
(図示略)により構成され、同クランクシャフト16の
回転速度(機関回転速度)を検出する。
【0048】また、吸気絞り弁22の上流に備えられる
エアフローメータ62は、吸入空気量を検出し、シリン
ダ11に備えられる水温センサ63は、ウォータージャ
ケット20内を循環する冷却水の温度を検出する。そし
て、燃料噴射制御においては、例えば、機関回転速度及
びアクセル(図示略)の踏み込み量から算出された基本
燃料噴射時間が上記各検出データに基づいて補正され、
最終的な燃料噴射時間が決定される。
【0049】また、EGR開度センサ64は、EGRバ
ルブ42の近傍に備えられるとともに、その開度を検出
し、排気通路24に備えられる排気温度センサ65は、
排気ガスの温度(排気温度)を検出する。これら各検出
データは、例えば以下に示すEGRガス量を制御するE
GR制御に利用される。
【0050】ここで、本実施の形態にかかるEGR制御
は、エアフローメータ62による吸入空気量の検出デー
タが、目標吸入空気量となるようEGRバルブ42の開
閉制御が行われる吸入空気量フィードバックによるもの
である。
【0051】まず、本EGR制御では、例えば機関回転
速度、冷却水温、アクセル開度等に基づいて、同EGR
制御の実行条件が満たされているか否かが判断される。
このとき、実行条件が満たされていない旨判断された場
合は、EGRバルブ42を全閉に保持し、実行条件が満
たされている旨判断された場合は、EGR制御に移る。
ちなみに、吸気通路23に還流されるEGRガス量(還
流量)を増量する操作を行うと、ディーゼル機関1の外
部から新たに吸入される空気量が減量され、一方、EG
Rガス量(還流量)を減量する操作を行うと、新規の吸
入空気量が増量される。即ち、排気還流量に応じて、新
規に吸入される空気量が調量される。そこで、本EGR
制御では、基本還流量に相当する目標吸入空気量を算出
し、エアフローメータ62による吸入空気量の検出デー
タが同目標吸入空気量となるよう、EGR開度センサ6
4の検出データ等をあわせ参照してEGRバルブ42の
開閉制御を行う。
【0052】次に、こうしたEGR制御における還流量
算出処理、及び熱交換器44近傍の排気還流通路41内
壁への堆積物付着を好適に抑制するために行われる還流
量補正処理について、図2〜図5を参照して説明する。
なお、図2は、還流量を算出するために、例えば所定の
時間ごとに繰り返し実行される処理の全体構成を示し、
図4は、こうした処理の一環として行われる還流量の補
正量を算出するための処理を示す。
【0053】まず、図2を参照して還流量算出処理につ
いて説明する。まずステップS100では、機関回転速
度及び燃料噴射量を読み込み、ステップS200に移っ
て、機関回転速度及び燃料噴射量の2次元マップから、
基本吸入空気量(基本還流量)を算出し、ステップS3
00へ移る。
【0054】次にステップS300では、排気温度an
w及びカウンタ値mrwを読み込み、ステップS400
へ移る。ここで、上記排気温度anwは、図3に示す補
正実行閾値温度anwL(所定の第1の温度)、及び補
正解除閾値温度anwH(所定の第2の温度)との対比
のもとに監視される温度である。そして、これら補正実
行閾値温度anwL及び補正解除閾値温度anwHは、
本実施の形態においてそれぞれ次のような意味をもつ。 ・補正実行閾値温度anwLは、排気還流通路41内壁
への堆積物の付着が開始される排気温度anwの閾値温
度。 ・補正解除閾値温度anwHは、上記補正実行閾値温度
anwLよりも十分に高く、排気還流通路41内壁に付
着した堆積物の除去が十分に行われる排気温度anwの
閾値温度。
【0055】一方、上記カウンタは、 (a)排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満
になることに基づいてカウントを開始する。 (b)排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満
から同補正実行閾値温度anwL以上になることに基づ
いてカウントを停止する。 (c)排気温度anwが補正解除閾値温度anwH以上
になることに基づいてカウントを開始する。 (d)排気温度anwが補正解除閾値温度anwH以上
から同補正解除閾値温度anwH未満になることに基づ
いてカウントを停止する。 といった動作態様をなすものである。
【0056】即ち、上記カウンタによれば、そのカウン
タ値mrwを通じて、 (A)排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満
である状態の継続時間mrw。 (B)排気温度anwが補正解除閾値温度anwH以上
である状態の継続時間mrw。 がそれぞれ算出される。
【0057】次にステップS400では、上記排気温度
anw及びカウンタ値mrwから還流量補正量extR
を算出する。また、ステップS500では、その他の補
正量aextRを算出し、ステップS600へ移る。な
お、このステップS400の詳細な処理は後述する。
【0058】そしてステップS600では、基本還流量
extBと還流量補正量extR及びその他の補正量a
extRとから、最終還流量extLを算出し、本処理
を一旦終了する。
【0059】即ち、この還流量算出処理(図2)を通じ
て、機関回転速度及び燃料噴射量より算出された基本還
流量extBが、排気温度anw及びカウンタ値mrw
により算出された還流量補正量extRと、その他の補
正量aextRとに基づいて補正され、最終還流量ex
tLが算出される。そして、この算出された最終還流量
extLに基づき、図示しない別途のルーチンを通じ
て、上記EGRバルブ42の開度が制御される。
【0060】次に、図4を参照して上記還流量補正処理
(ステップS400)について説明する。ちなみに、本
還流量補正処理は、大きくは、補正実行処理(ステップ
S401〜S405)と、補正解除処理(ステップS4
06〜S408)とにより構成される。
【0061】まずステップS401では、排気温度an
wが補正実行閾値温度anwL未満であるか否かが判断
される。排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未
満である旨判断された場合は(anw<anwL)、ス
テップS402へ移り、一方、排気温度anwが補正実
行閾値温度anwL未満でない旨判断された場合は(a
nw≧anwL)、ステップS406へ移る。
【0062】次にステップS402では、排気温度an
wが補正実行閾値温度anwL未満である状態の継続時
間mrwが補正実行閾値時間(所定の第1の時間)mr
wL以上であるか否かが判断される。継続時間mrwが
補正実行閾値時間mrwL以上である旨判断された場合
は、ステップS403へ移り、一方、継続時間mrwが
補正実行閾値時間mrwL以上でない旨判断された場合
は、本処理を一旦終了する(ステップS500に移行す
る)。なお、上記補正実行閾値時間mrwLは、排気温
度anwが補正実行閾値温度anwL未満である状態が
同補正実行閾値時間mrwL以上継続された場合は、デ
ィーゼル機関1の通常の運転状態にて排出される排気に
よる除去が困難となる量の堆積物が付着する時間を示
す。
【0063】次にステップS403では、機関回転速度
及び燃料噴射量の2次元マップから、ベース補正量re
vBを算出し、ステップS404へ移って、排気温度の
1次元マップから補正係数Rを算出して、ステップS4
05へ移る。
【0064】そしてステップS405では、ベース補正
量revBに補正係数Rを乗算して(revB×R)、
還流量補正量extRを算出し、本処理を一旦終了する
(ステップS500に移行する)。
【0065】即ち、還流量補正処理(図4)におけるこ
の補正実行処理を通じて、排気温度anwが補正実行閾
値温度anwL未満である状態が補正実行閾値時間mr
wL以上継続した場合に、ベース補正量revBと補正
係数Rとから、還流量補正量extRが算出される。
【0066】ところで、上述したように排気温度anw
が補正実行閾値温度anwL未満の低温状態となると、
排気中の堆積物(カーボン等)の粘性が高くなるため、
例えば排気還流通路41内壁への堆積物付着が開始され
る。しかし、こうした堆積物の付着をともなう低温の排
気が通過した場合であっても、堆積物の付着量が少量で
あれば、そのような少量の堆積物はディーゼル機関1の
通常の運転状態にて排出される排気により除去されるた
め、付着により何ら問題を生ずることはない。
【0067】そこで、上記ステップS401及びS40
2の処理により、 (イ)排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満
である。 即ち、排気還流通路41内壁への堆積物の付着が開始さ
れる状況であっても、 (ロ)補正実行閾値温度anwL未満である状態の継続
時間mrwが補正実行閾値時間mrwL未満である。 ときには補正が行われないため、通常の運転により除去
される程度の堆積物の付着が許容される。
【0068】そして、こうした堆積物の付着が許容され
ている間は、機関回転速度及び燃料噴射量から算出され
た基本還流量extB、即ちディーゼル機関1の運転状
態に適した量のEGRガスが還流されるため、EGRガ
スによるNOX生成の抑制等が有効に維持されるように
なる。
【0069】次に、上記ステップS401において、排
気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満でない旨
判断された場合に行われるステップS406以降の補正
解除処理について説明する。
【0070】まず、ステップS406では、排気温度a
nwが補正解除閾値温度anwH以上であるか否かが判
断される。排気温度anwが補正解除閾値温度anwH
以上である旨判断された場合は、ステップS407に移
り、一方、排気温度anwが補正解除閾値温度anwH
以上でない旨判断された場合は、本処理を一旦終了する
(ステップS500に移行する)。
【0071】次に、ステップS407では、排気温度a
nwが補正解除閾値温度anwH以上である状態の継続
時間mrwが補正解除閾値時間(所定の第2の時間)m
rwH以上であるか否かが判断される。継続時間mrw
が補正解除閾値時間mrwH以上である旨判断された場
合は、ステップS408へ移り、一方、継続時間mrw
が補正解除閾値時間mrwH以上でない旨判断された場
合は、本処理を一旦終了する(ステップS500に移行
する)。なお、上記補正解除閾値温度anwHは、排気
温度anwが補正解除閾値温度anwH以上である状態
が同補正解除閾値時間mrwH以上継続された後は、デ
ィーゼル機関1の運転状態が低負荷状態となった場合で
あっても、排気が高温状態に保持されることが保証され
る時間を示す。
【0072】そして、ステップS408では、還流量補
正量extRをクリアし(extR←0)、本処理を一
旦終了する(ステップS500に移行する)。即ち、還
流量補正処理(図4)におけるこの補正解除処理を通じ
て、排気温度anwが補正解除閾値温度anwH以上で
ある状態が補正解除閾値時間mrwH以上継続した場合
は、還流量補正量extRがクリアされ最終還流量ex
tLが算出される。
【0073】ここで、補正実行閾値温度anwLは、排
気還流通路41内壁への堆積物の付着が開始されるか否
かを示す閾値温度であるため、排気温度anwが同補正
実行閾値温度anwL以上であれば、堆積物の付着のお
それは解消したといえるが、以下のような問題があるこ
とも否めない。
【0074】例えば、上記ステップS401及びS40
2の条件が満たされたことを想定すると、このように還
流量の減量補正が実行中である場合は、排気還流通路4
1内壁にはある量の堆積物が付着している状況であるこ
とにほかならない。なお一般的には、排気中に含まれる
堆積物は、他の堆積物と結合しやすいといった性質を有
するため、堆積物がすでに付着している場合は、堆積物
の付着がない場合に比べて、堆積物が付着しやすい状況
にある。従って、上述にて想定した状況において、排気
温度anwが補正実行閾値温度anwL以上となった場
合であっても、堆積物の付着のおそれが完全に解消した
ことにはならない。
【0075】そこで、上記補正解除処理においては、排
気温度anwが補正実行閾値温度anwL以上であって
も補正を解除しないようにすることで、こうした事態を
回避するようにしている。なお、排気温度anwが補正
実行閾値温度anwL以上である場合の還流量補正量e
xtRは、上述した問題を考慮し、且つ冷却式排気還流
装置4としての機能が可能な範囲で維持される程度に設
定される。
【0076】また、さらには、排気温度anwが、排気
還流通路41内壁に付着した堆積物の除去が十分に可能
である補正解除閾値温度anwH以上であっても、還流
量の減量補正を解除することに対しては、次のような懸
念がある。
【0077】例えば、無負荷状態で機関回転速度が上昇
される、いわゆるレーシングがごく短時間だけ行われた
ような場合を想定すると、図5に示すように排気温度a
nwが一瞬高温となり、その後、すぐに下降することが
ある。このとき、排気温度anwが補正解除閾値温度a
nwH以上となったとしても、こうした短時間だけの高
温状態では、時刻ta以前において付着した堆積物が十
分に除去されていない場合がある。従って、時刻tb以
降は、通常よりも堆積物が付着しやすい状況となる。こ
のとき、排気温度anwが補正解除閾値温度anwH以
上となったことに基づいて補正が解除されていたとする
と、上記時刻ta以前において付着した堆積物上に新た
な堆積物が付着し、付着量が幾何級数的に増加するとい
った状況をまねいてしまうことも否めない。
【0078】そこで、本実施の形態においては、上記ス
テップS406及びS407の処理により、 (ハ)排気温度anwが補正解除閾値温度anwH以上
である。 即ち付着した堆積物の除去が十分に行われる排気温度で
あっても、 (二)補正解除閾値温度anwH以上である状態の継続
時間mrwが補正解除閾値時間mrwH以上となる。 まで、換言すれば付着した堆積物が十分に除去される排
気状態となるまでは補正が解除されないようにしている
ため、すでに付着している堆積物上に他の堆積物が付着
するといった事態も好適に回避される。
【0079】そして、こうした排気状態に基づいた上記
各処理を通じてEGR制御が行われるため、堆積物の付
着を抑制しつつ、冷却式排気還流装置4としての機能も
有効に維持されるといった、より望ましいかたちでの冷
却式排気還流が実現されるようになる。
【0080】以上詳述したように、この第1の実施の形
態にかかる内燃機関の排気還流装置によれば、以下に列
記するような優れた効果が得られるようになる。 (1)還流量補正処理(図4)により基本還流量ext
Bを減量すべく減量補正が実行される。これにより、排
気還流通路41に付着するおそれのある堆積物の絶対量
も減量されることとなるため、同排気還流通路41内壁
への堆積物の付着を好適に抑制することができるように
なる。
【0081】(2)排気温度anwが補正実行閾値温度
anwL未満である状態が、排気還流通路41内壁に付
着した堆積物の除去が困難となる補正実行閾値時間mr
wL以上継続されるとき、還流量補正処理(図4)によ
る基本還流量extBの減量補正が実行される。即ち、
排気還流通路41内壁に、ディーゼル機関1の通常の運
転状態にて排出される排気により除去される量の堆積物
が付着した旨推定されるまでは、基本還流量extBの
減量補正が実行されない。このように、上記所定量の堆
積物の付着が許容されることにより、基本還流量ext
Bの減量補正が実行される期間、即ち冷却式排気還流装
置4としての機能が制限される期間が短縮されるため、
その機能を有効に維持することができるようになる。
【0082】(3)排気温度anwが補正解除閾値温度
anwH以上である状態が、同排気温度anwが高温に
維持されることが保証される補正解除閾値時間mrwH
以上継続されるとき、還流量補正処理(図4)による基
本還流量extBの減量補正が解除される。即ち、排気
還流通路41内壁に付着した堆積物が十分に除去される
排気状態が維持されることが確認された後、基本還流量
extBの減量補正が解除される。これにより、すでに
付着している堆積物上に他の堆積物が付着するといった
事態を好適に回避することができるようになる。
【0083】(4)基本還流量extBの減量補正の実
行及び解除が、排気状態に応じて適宜行われるため、堆
積物の付着を抑制しつつ、冷却式排気還流装置4として
の機能も有効に維持されるといった、より望ましいかた
ちでの冷却式排気還流が実現されるようになる。
【0084】(第2の実施の形態)本発明を具体化した
第2の実施の形態について、先の第1の実施の形態との
相違点を中心に図1と図4及び図6に従って説明する。
【0085】まず、図1を参照して、本実施の形態にか
かる内燃機関の排気還流装置について、その概要を説明
する。なお、本実施の形態にかかる内燃機関の排気還流
装置の全体構成は、基本的には、前記第1の実施の形態
と同一であり(図1)、図1に破線で示す部分が本実施
の形態で新たに監視対象とされる部分である。
【0086】即ち、本実施の形態にかかる冷却式排気還
流装置の検出系6は、前記熱交換器44に設けられると
ともに冷却水の温度を検出する熱交換器水温センサ71
をさらに備える。なお、この熱交換器水温センサ71に
よる検出データは、前記ECU5に入力され、例えば、
上記冷却水の循環量の補正制御等に利用される。
【0087】次に、EGR制御における還流量算出処理
(図2)の一環として行われる還流量補正処理につい
て、図4を参照して説明する。なお、本実施の形態にて
行われる還流量補正処理は、前記第1の実施の形態にて
行われる還流量補正処理(図4)のステップS401以
前に、以下に示す水温補正処理(図6)が加えられたも
のとなっている。
【0088】ここで、この水温補正処理について、図6
を参照して説明する。まずステップS410では、熱交
換器44の冷却水温度cwtを読み込み、ステップS4
11へ移る。
【0089】次にステップS411では、冷却水温の1
次元マップに基づいて、補正実行閾値時間mrwL及び
補正解除閾値時間mrwHをそれぞれ修正し、前記ステ
ップS401(図4)へ移る。
【0090】そしてステップS401以降は、前記第1
の実施の形態にて行われる還流量補正処理(図4)と同
様の処理が行われる。即ち、上記各処理を通じて、熱交
換器44の冷却水温度cwtに基づいてそれぞれ修正さ
れた補正実行閾値時間mrwL及び補正解除閾値時間m
rwHが、還流量補正の実行あるいは解除の判断に採用
される。
【0091】ちなみに、堆積物の付着度合いは、熱交換
器44の冷却水温度cwt等の排気還流通路41をとり
まく環境温度に応じても変化する。そこで、上記水温補
正処理(図6)が行われることにより、前記ステップS
402にて行われる判断である、(ロ´)補正実行閾値
温度anwL未満である状態の継続時間mrwが補正実
行閾値時間mrwL未満であるか否か。即ち、堆積物の
付着量がディーゼル機関1の通常の運転状態にて排出さ
れる排気により除去される程度であるか否かの判断、及
び前記ステップS407にて行われる判断である、(二
´)補正解除閾値温度anwH以上である状態の継続時
間mrwが補正解除閾値時間mrwH以上であるか否
か。即ち、付着した堆積物が十分に除去される排気状態
であるか否かの判断が、より的確に行われるようにな
る。
【0092】これにより、堆積物の付着の抑制と、冷却
式排気還流装置4としての機能の維持との両立がより好
適に実現されるようになる。以上詳述したように、この
第2の実施の形態にかかる内燃機関の排気還流装置によ
れば、先の第1の実施の形態による前記(1)〜(4)
の効果に加えて、さらに以下に示すような効果が得られ
るようになる。
【0093】(5)熱交換器水温センサ71により検出
された熱交換器44の冷却水温度cwtに基づいて、補
正実行閾値時間mrwL及び補正解除閾値時間mrwH
が修正される。このように、排気還流通路41内壁への
堆積物の付着態様、及び同排気還流通路41内壁に付着
した堆積物の除去態様を推定する際に採用される上記各
時間が、熱交換器44の冷却水温度cwtに基づいて修
正されることにより、基本還流量extBの減量補正及
びその解除をより的確に行うことができるようになる。
【0094】なお、上記第1及び第2の実施の形態は、
それらを適宜変更した、例えば次のような形態として実
現することもできる。 ・上記第2の実施の形態では、冷却水温度cwtに基づ
いて補正実行閾値時間mrwL及び補正解除閾値時間m
rwHを修正するとしたが、同冷却水温度cwtに基づ
いて次のような修正を行うように変更することも可能で
ある。例えば、(ホ)補正実行閾値時間mrwL及び補
正解除閾値時間mrwHの少なくとも一方を修正する。
(へ)補正実行閾値温度anwL及び補正解除閾値温度
anwHの少なくとも一方を修正する。としてもよい。
このように、上記冷却水温度cwtに基づく修正の対象
は適宜変更可能である。
【0095】・上記第1及び第2の実施の形態では、排
気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満である状
態が補正実行閾値時間mrwL以上継続されるとき、還
流量補正処理(図4)による還流量補正を実行するとし
たが、例えば次のような構成としてもよい。排気温度a
nwが補正実行閾値温度anwLとなった時点で還流量
補正を実行する、即ち上記ステップS402による判断
を行わないようにしてもよい。こうした構成を採用した
場合には、上記各実施の形態に比べて早期に還流量補正
が実行されるため、排気還流通路41内壁への堆積物の
付着をより好適に抑制することができるようになる。要
するに、排気還流通路41内壁への堆積物の付着が好適
に抑制されればよく、還流量補正を実行するための条件
は適宜変更可能である。
【0096】・上記第1及び第2の実施の形態では、排
気温度anwが補正解除閾値温度anwH以上である状
態が補正解除閾値時間mrwH以上継続されるとき、還
流量補正処理(図4)による還流量補正を解除するとし
たが、例えば次のような構成としてもよい。排気温度a
nwが補正解除閾値温度anwHとなった時点で還流量
補正を解除する、即ち上記ステップS407による判断
を行わないようにしてもよい。こうした構成を採用した
場合には、上記各実施の形態に比べて早期に還流量補正
が解除されるため、冷却式排気還流装置4としての機能
をより有効に発揮することができるようになる。要する
に、不要な還流量補正により排気還流装置としての機能
が制限されることが好適に回避されればよく、同還流量
補正を解除するための条件は適宜変更可能である。
【0097】・また、排気還流通路41に付着した堆積
物の除去が可能である排気温度anwであれば、還流量
補正の解除の対象とすることが可能であり、そうした堆
積物の除去が可能となる温度域にある排気温度anwの
いずれを採用することも可能である。なお、上記補正解
除閾値温度anwHを変更した場合には、それに応じて
補正解除閾値時間mrwHを適宜修正することにより、
排気の高温状態をより好適に保証することができるよう
になる。
【0098】(第3の実施の形態)本発明を具体化した
第3の実施の形態について、先の第1の実施の形態との
相違点を中心に図1と図4及び図7と図8に従って説明
する。なお、本実施の形態にかかる内燃機関の排気還流
装置の全体構成は、基本的に前記第1の実施の形態と同
様であるため(図1)、その説明を省略する。
【0099】次に、EGR制御における還流量算出処理
(図2)の一環として行われる還流量補正処理につい
て、図7を参照して説明する。なお、本実施の形態にて
行われる還流量補正処理は、前記第1の実施の形態にて
行われる還流量補正処理(図4)の破線内にて示される
部分の処理が、図7の破線内にて示される処理に変更さ
れたものとのなっている。なお、こうした変更が加えら
れているものの、その構成が補正実行処理(ステップS
401以降)と、補正解除処理(ステップS406b以
降)とに大別される点については、前記第1の実施の形
態と同様である。
【0100】ここで、本実施の形態では、図8に示すよ
うに、新たに除去開始閾値温度anwC(所定の第3の
温度)を導入し、この導入した除去開始閾値温度anw
Cもあわせ用いて前記排気温度anwを監視するように
している。ちなみに、この除去開始閾値温度anwC
は、堆積物の除去が開始される排気温度anwの閾値温
度を示している。そして、前記補正実行閾値温度anw
L及びこの除去開始閾値温度anwC並びに、前記補正
解除閾値温度anwHは、同図8に示されるような関係
にある。
【0101】一方、前記カウンタは、 (a)排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満
になることに基づいてカウントを開始する。 (b)排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満
から同補正実行閾値温度anwL以上になることに基づ
いてカウントを停止する。 (c´)排気温度anwが除去開始閾値温度anwC以
上になることに基づいてカウントを開始する。 (d´)排気温度anwが除去開始閾値温度anwC以
上から同除去開始閾値温度anwC未満になることに基
づいてカウントを停止する。といった動作態様をなすも
のである。
【0102】即ち、上記カウンタによれば、 (A)排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満
にある状態の継続時間mrw。 (B´)排気温度anwが除去開始閾値温度anwC以
上にある状態の継続時間mrw。 がそれぞれ算出される。そして、こうしたカウンタのカ
ウンタ値(継続時間)mrw等に基づいて、以下の処理
が行われる。
【0103】まずステップS401では、排気温度an
wが補正実行閾値温度anwL未満であるか否かが判断
される。排気温度anwが補正実行閾値温度anwL未
満である旨判断された場合は、ステップS402aへ移
り、一方、排気温度anwが補正実行閾値温度anwL
未満でない旨判断された場合は、ステップS406aへ
移る。
【0104】次にステップS402aでは、排気温度a
nwと補正実行閾値温度anwLとの差の時間積分値で
ある推定付着量intLを算出し、ステップS402b
へ移る。
【0105】次にステップS402bでは、推定付着量
intLが判定付着量intJ以上であるか否かが判断
される。推定付着量intLが判定付着量intJ以上
である旨判断された場合は、前記ステップS403(図
4)へ移り、一方、推定付着量intLが判定付着量i
ntJ以上でない旨判断された場合は、本処理を一旦終
了する(図2ステップS500に移行する)。
【0106】そしてステップS403以降は、前記第1
の実施の形態と同様の処理が行われる。なお、上記判定
付着量intJには、前記第1の実施の形態において、
ディーゼル機関1の通常の運転状態にて排出される排気
により除去されるため、付着による問題は生じないとし
た付着量と同程度の付着量が採用される。
【0107】即ち、還流量補正処理(図7)におけるこ
の補正実行処理を通じて、排気温度anwが補正実行閾
値温度anwL未満であるときに算出された推定付着量
intLが、判定付着量intJ以上である場合に、還
流量補正量extRが算出される。
【0108】ちなみに、堆積物の付着量は、基本的には
低温の排気が通過した時間に応じて変化するものの、排
気温度により堆積物の粘性が異なるため、排気温度に応
じてもその付着量は変化する。
【0109】そこで、本実施の形態では、上記ステップ
S401〜S402bの処理により、(イ)排気温度a
nwが補正実行閾値温度anwL未満である。即ち、堆
積物の付着が開始される状況となってから、(ト)排気
温度anwと補正実行閾値温度anwLとの差の時間積
分値である推定付着量intLを算出する。といった処
理により、堆積物の付着量を精度よく推定するととも
に、(チ)推定付着量intLが判定付着量intJ以
上となる。までは補正を実行しないことで、通常の運転
により除去される程度の堆積物の付着をより的確に許容
するようにしている。
【0110】一方、上記ステップS401において、排
気温度anwが補正実行閾値温度anwL未満にない旨
判断された場合に行われるステップS406a以降の補
正解除処理について、以下に説明する。
【0111】まずステップS406aでは、排気温度a
nwが除去開始閾値温度anwC以上であるか否かが判
断される。排気温度anwが除去開始閾値温度anwC
以上である旨判断された場合は、ステップS407aに
移り、一方、排気温度anwが除去開始閾値温度anw
C以上でない旨判断された場合は、本処理を一旦終了す
る(図2ステップS500に移行する)。
【0112】次にステップS407aでは、排気温度a
nwと除去開始閾値温度anwCとの差の時間積分値で
ある推定除去量intCを算出し、ステップS407b
へ移る。
【0113】次にステップS407bでは、推定除去量
intCが推定付着量intL以上であるか否かが判断
される。推定除去量intCが推定付着量intL以上
である旨判断された場合は、前記ステップS408(図
4)へ移り、一方、推定除去量intCが推定付着量i
ntL以上でない旨判断された場合は、本処理を一旦終
了する(図2ステップS500に移行する)。
【0114】即ち、還流量補正処理(図7)におけるこ
の補正実行処理を通じて、除去開始閾値温度anwC以
上であるときに算出された推定除去量intCが、補正
温度anwL未満であるときに算出された推定付着量i
ntL以上となった場合に、還流量補正量extRがク
リアされる。なお、基本還流量extBの減量補正がす
でに実行されている場合には、そうした減量補正による
還流量の減量も考慮して、上記推定付着量intL及び
推定除去量intCが算出される。このように、付着し
た堆積物が十分に除去されたと推定されるまでは還流量
補正が解除されないため、すでに付着している堆積物上
に他の堆積物が付着するといった事態がより好適に回避
されるようになる。
【0115】そして、こうした堆積物の付着状態に基づ
いた上記各処理を通じてEGR制御が行われるため、堆
積物の付着を抑制しつつ、冷却式排気還流装置4として
の機能も有効に維持されるといった、より望ましいかた
ちでの冷却式排気還流が実現されるようになる。
【0116】以上詳述したように、この第3の実施の形
態にかかる内燃機関の排気還流装置によれば、以下に列
記するような優れた効果が得られるようになる。 (1)還流量補正処理(図7)により基本還流量ext
Bを減量すべく減量補正が実行される。これにより、排
気還流通路41に付着するおそれのある堆積物の絶対量
も減量されることとなるため、同排気還流通路41内壁
への堆積物の付着を好適に抑制することができるように
なる。
【0117】(2)排気温度anwが補正実行閾値温度
anwL未満となってからの同排気温度anwと、同補
正実行閾値温度anwLとの差の時間積分値(推定付着
量intL)が判定付着量intJ以上となるとき、還
流量補正処理(図4)による基本還流量extBの減量
補正が実行される。即ち、排気還流通路41内壁に所定
量(判定付着量intJ)の堆積物が付着した旨推定さ
れるまでは、基本還流量extBの減量補正が実行され
ない。このように、排気温度anwの変動も考慮した堆
積物の付着量の推定が行われるため、通常の運転により
除去される程度の堆積物の付着がより的確に許容され
る。そして、こうした堆積物の付着が許容されることに
より、基本還流量extBの減量補正が実行される期
間、即ち冷却式排気還流装置4としての機能が制限され
る期間が短縮されるため、その機能をより有効に維持す
ることができるようになる。
【0118】(3)排気温度anwが除去開始閾値温度
anwC以上となってからの同排気温度anwと、同除
去開始閾値温度anwCとの差の時間積分値(推定除去
量intC)が推定付着量intL以上となるとき、還
流量補正処理(図4)による基本還流量extBの減量
補正が解除される。即ち、排気還流通路41に付着した
堆積物が十分に除去された旨推定されるまでは、基本還
流量extBの減量補正が継続される。このように、付
着した堆積物が十分に除去されたと推定されるまでは還
流量補正が解除されないため、すでに付着している堆積
物上に他の堆積物が付着するといった事態をより好適に
回避することができるようになる。
【0119】(4)基本還流量extBの減量補正の実
行及び解除が、堆積物の付着状態に応じて適宜行われる
ため、堆積物の付着を抑制しつつ、冷却式排気還流装置
4としての機能も有効に維持されるといった、より望ま
しいかたちでの冷却式排気還流が実現されるようにな
る。
【0120】なお、上記第3の実施の形態は、これを適
宜変更した、例えば次のような形態として実現すること
もできる。 ・上記第3の実施の形態では、排気温度anwと、除去
開始閾値温度anwCとの差の時間積分から推定除去量
intCを算出するとしたが、例えば、排気温度anw
と、前記第1及び第2の実施の形態における前記補正解
除閾値温度anwHとの差の時間積分から推定除去量i
ntCを算出するとしてもよい。要するに、排気温度a
nwと、排気還流通路41に付着した堆積物の除去が開
始される上記除去開始閾値温度anwC以上のいずれか
の排気温度との差の時間積分から推定除去量intCが
算出されればよく、その算出の基準とする排気温度は適
宜変更可能である。ただし、上記除去開始閾値温度an
wC以外の排気温度を算出の基準とする場合には、算出
された推定除去量intCあるいは判定の対象となる推
定付着量intLを補正する等の処理を追加することに
より、上記ステップS407bの判断を的確に行うこと
ができるようになる。
【0121】その他、上記各実施の形態に共通に変更可
能な要素としては、次のようなものがある。 ・上記第2の実施の形態における、水温補正処理(図
6)を上記第3の実施の形態に採用することも可能であ
る。
【0122】・上記第1及び第2の実施の形態における
還流量補正の実行の条件と、上記第3の実施の形態にお
ける還流量補正の実行の条件とを入れ替える構成として
もよい。即ち、(リ)上記第1及び第2の実施の形態に
おいて、上記ステップS402(図4)の処理に代え
て、上記ステップS402a及びステップS402b
(図7)の処理を採用する。(ヌ)上記第3の実施の形
態において、上記ステップS402b(図7)の処理に
代えて、上記ステップS402(図4)の処理を採用す
る。といった構成に変更することも可能である。
【0123】・また、上記第1及び第2の実施の形態に
おける還流量補正処理の解除の条件と、上記第3の実施
の形態における還流量補正の解除の条件とを入れ替える
構成としてもよい。即ち、(ル)上記第1及び第2の実
施の形態において、上記ステップS401の処理とステ
ップS402(図4)の処理との間に上記ステップS4
02a(図7)の処理を追加し、上記ステップS406
及びステップS407(図4)の処理に代えて、上記ス
テップS406a〜ステップS407b(図7)処理を
採用する。(ヲ)上記第3の実施の形態において、上記
ステップS406a〜ステップS407b(図7)の処
理に代えて、上記ステップS406及びステップS40
7(図4)の処理を採用する。といった構成に変更する
ことも可能である。
【0124】要するに、還流量補正の実行及び解除が的
確に行われるのであればよく、実行の条件と解除の条件
との組み合わせは、上記各実施の形態にて例示した内容
に限られず、任意の組み合わせを採用することが可能で
ある。
【0125】・上記各実施の形態において、さらに以下
のような構成を追加することも可能である。(ワ)上記
第1及び第2の実施の形態においては、排気温度anw
が補正実行閾値温度anwL未満である状態の継続時間
mrwが、補正実行閾値時間mrwLよりも大きく設定
される第2の補正実行閾値時間以上であるか否か。
(カ)上記第3の実施の形態においては、排気温度an
wが補正実行閾値温度anwL未満である状態の排気温
度anwと、補正実行閾値温度anwLとの差の時間積
分値である推定付着量intLが、判定付着量intJ
よりも大きく設定される第2の判定付着量以上であるか
否か。の判断処理を追加し、それぞれ(ワ)あるいは
(カ)の条件が満たされている場合、即ち排気還流通路
41内壁に多量の堆積物が付着したと推定される場合に
は、(ヨ)燃料噴射量を増量補正する。(タ)熱交換器
44内を循環する冷却水量を減量補正する。などの処理
を行うことにより、強制的に排気温度を上昇させるとし
てもよい。こうした構成の採用により、排気による堆積
物の除去の効果をより高めることができるようになり、
ひいては堆積物の付着をより好適に抑制することができ
るようになる。ただし、こうした構成を採用する場合に
は、ディーゼル機関1の運転状態等を悪化させない範囲
内において、上記各処理を行うようにすることが望まし
い。
【0126】・上記各実施の形態では、機関回転速度及
び燃料噴射量の2次元マップからベース補正量revB
を算出するとしたが(図4ステップS403)、同ベー
ス補正量revBの算出を行わない構成としてもよい。
こうした構成を採用した場合には、還流量補正処理(図
4)が簡略化され、ECU5等の制御系の負担を軽減す
ることができるようになる。
【0127】・上記各実施の形態では、機関回転速度及
び燃料噴射量の2次元マップから基本還流量extBを
算出するとしたが(図2ステップS200)、同基本還
流量extBの算出は、同機関回転速度及び燃料噴射量
のみに限られず、適宜の監視対象に変更することもでき
る。
【0128】・上記各実施の形態では、その他の補正量
aextRの算出を行う構成としたが、同その他の補正
量aextRの算出を省略する構成としてもよい。 ・上記各実施の形態では、排気通路24に設けられる排
気温度センサ65により排気温度anwを検出し、還流
量補正処理(図4)において、同排気温度anwに基づ
いて還流量補正を行う構成としたが、例えば次のように
変更することもできる。即ち、排気還流通路41の適宜
の位置にEGR温度センサを設け、同EGR温度センサ
によるEGRガス温度を還流量補正処理に採用すること
も可能である。
【0129】・上記各実施の形態では、排気通路24に
設けられる排気温度センサ65により排気温度anwを
検出するとしたが、例えば、機関回転速度及び燃料噴射
量から排気温度anwを推定する方法を採用することも
可能である。
【0130】・上記各実施の形態では、吸入空気量フィ
ードバックによるEGR制御システムを採用したが、E
GR制御システムの構成は上記各実施の形態に例示する
ものに限られず、適宜変更可能である。例えば、EGR
バルブ42のアクチュエータ43としてステップモータ
を備えるオープンEGR制御システムを採用してもよ
く、こうした場合には、排気温度に基づく補正対象はス
テップモータのステップ量となる。
【0131】・上記各実施の形態では、冷却式排気還流
装置に本発明を適用したが、EGRガスを冷却する熱交
換器44等の冷却機構が備えられない排気還流装置に本
発明を適用することも可能である。
【0132】・また、こうした変更がなされた場合に
は、それに応じて上記第2の実施の形態が次のように変
更される。即ち、熱交換器水温センサ71に代えて、排
気還流通路41の適宜の位置に同排気還流通路41の環
境温度を検出する環境温度センサが備えられ、その検出
値に基づいて水温補正処理(図6)に準じた処理が行わ
れる。
【0133】・上記各実施の形態では、ディーゼル機関
1を想定したが、本発明の適用はディーゼル機関に限ら
れるものではなく、内燃機関であればその適用は可能で
ある。また、内燃機関としての構成も上記各実施の形態
で例示した構成に限られず、任意の構成を採用すること
ができる。要するに、排気還流通路に堆積物が付着する
排気還流装置が搭載される内燃機関であれば本発明の適
用は可能であり、そうした場合にも、上記各実施の形態
に準じた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる内燃機関の排気還流装置の第1
の実施の形態についてその全体構成を模式的に示す概略
図。
【図2】同実施の形態で行われる還流量算出処理を示す
フローチャート。
【図3】同実施の形態において補正実行及び補正解除の
判定基準として採用される排気温度の関係を示す図。
【図4】同実施の形態で行われる還流量補正処理を示す
フローチャート。
【図5】排気温度の変化態様の一例を示す図。
【図6】本発明にかかる内燃機関の排気還流装置の第2
の実施の形態で行われる水温補正処理を示すフローチャ
ート。
【図7】本発明にかかる内燃機関の排気還流装置の第3
の実施の形態で行われる還流量補正処理の一部を示すフ
ローチャート。
【図8】同実施の形態において補正実行及び補正解除の
判定基準として採用される排気温度の関係を示す図。
【符号の説明】
1…ディーゼル機関、3…燃料噴射装置、4…冷却式排
気還流装置、5…電子制御装置(ECU)、6…検出
系、11…シリンダ、12…シリンダブロック、13…
吸気弁、14…排気弁、15…シリンダヘッド、16…
クランクシャフト、17…コネクティングロッド、18
…ピストン、19…燃焼室、20…ウォータージャケッ
ト、21…エアクリーナ、22…吸気絞り弁、23…吸
気通路、24…排気通路、25…排気用触媒、31…燃
料噴射弁、31a…電磁弁、32…燃料タンク、33a
…燃料経路、33b…燃料経路、33c…燃料経路、3
4…サプライポンプ、35…コモンレール、41…排気
還流通路、42…EGRバルブ、43…アクチュエー
タ、44…熱交換器、61…回転速度(Ne)センサ、
62…エアフローメータ、63…水温センサ、64…E
GR開度センサ、65…排気温度センサ、71…熱交換
器水温センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G062 AA01 CA00 DA02 ED08 GA10 GA21 3G092 AA02 AA17 DC09 EA02 EA09 EA10 EA15 EA17 EB03 EC09 FA36 HA01X HA01Z HD01Z HD07X HD07Z HE01Z HE08Z HF08Z

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気通路に排出される排気を吸
    気通路に還流せしめる排気還流通路と、同排気還流通路
    での排気還流量を調量する調量弁とを備え、内燃機関の
    運転状態に基づき前記調量弁を制御しつつ前記排気を前
    記吸気通路に還流せしめる内燃機関の排気還流装置にお
    いて、 前記排気の温度もしくはその相当値に基づいて前記制御
    される排気還流量を補正する補正手段を備えることを特
    徴とする内燃機関の排気還流装置。
  2. 【請求項2】前記補正手段は、前記排気の温度もしくは
    その相当値が前記排気還流通路に堆積物が付着する可能
    性のある所定の第1の温度未満となることに基づいて前
    記制御される排気還流量を減量補正するものである請求
    項1記載の内燃機関の排気還流装置。
  3. 【請求項3】前記補正手段は、前記排気の温度もしくは
    その相当値が前記所定の第1の温度未満となって以降に
    おける前記排気の温度もしくはその相当値と前記所定の
    第1の温度との差の時間積分値が所定値以上となると
    き、前記制御される排気還流量の減量補正を実行するも
    のである請求項2記載の内燃機関の排気還流装置。
  4. 【請求項4】請求項2または3記載の内燃機関の排気還
    流装置において、 前記排気還流通路の環境温度を検出する手段と、この検
    出される環境温度に基づいて前記排気還流通路に堆積物
    が付着する可能性のある排気の温度もしくはその相当値
    としての前記所定の第1の温度を修正する手段とをさら
    に備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
  5. 【請求項5】前記補正手段は、前記排気の温度もしくは
    その相当値が前記所定の第1の温度未満となる状態が前
    記堆積物の除去が困難となる所定の第1の時間以上継続
    されるとき、前記制御される排気還流量の減量補正を実
    行するものである請求項2または4記載の内燃機関の排
    気還流装置。
  6. 【請求項6】請求項5記載の内燃機関の排気還流装置に
    おいて、 前記排気還流通路の環境温度を検出する手段と、この検
    出される環境温度に基づいて前記堆積物の除去が困難と
    なる時間としての前記所定の第1の時間を修正する手段
    とをさらに備えることを特徴とする内燃機関の排気還流
    装置。
  7. 【請求項7】前記補正手段は、前記排気の温度もしくは
    その相当値が前記所定の第1の温度よりも十分に高く前
    記堆積物の除去が可能である所定の第2の温度以上とな
    ることに基づいて前記制御される排気還流量の減量補正
    を解除する請求項2〜6のいずれかに記載の内燃機関の
    排気還流装置。
  8. 【請求項8】前記補正手段は、前記排気の温度もしくは
    その相当値が前記所定の第2の温度以上となって以降に
    おける前記排気の温度もしくはその相当値と前記所定の
    第2の温度との差の時間積分値が所定値以上となると
    き、前記制御される排気還流量の減量補正を解除する請
    求項7記載の内燃機関の排気還流装置。
  9. 【請求項9】請求項7または8記載の内燃機関の排気還
    流装置において、 前記排気還流通路の環境温度を検出する手段と、この検
    出される環境温度に基づいて前記堆積物の除去が可能で
    ある排気の温度もしくはその相当値としての前記所定の
    第2の温度を修正する手段とをさらに備えることを特徴
    とする内燃機関の排気還流装置。
  10. 【請求項10】前記補正手段は、前記排気の温度もしく
    はその相当値が前記所定の第2の温度以上となる状態が
    その維持傾向を保証する所定の第2の時間以上継続され
    るとき、前記制御される排気還流量の減量補正を解除す
    る請求項7または9記載の内燃機関の排気還流装置。
  11. 【請求項11】請求項10記載の内燃機関の排気還流装
    置において、 前記排気還流通路の環境温度を検出する手段と、この検
    出される環境温度に基づいて前記排気の温度もしくはそ
    の相当値が前記所定の第2の温度以上となる状態の維持
    傾向を保証する時間としての前記所定の第2の時間を修
    正する手段とをさらに備えることを特徴とする内燃機関
    の排気還流装置。
  12. 【請求項12】前記補正手段は、前記排気の温度もしく
    はその相当値が前記堆積物の除去が開始される所定の第
    3の温度以上となって以降における前記排気の温度もし
    くはその相当値と前記所定の第3の温度との差の時間積
    分値が所定値以上となるとき、前記制御される排気還流
    量の減量補正を解除する請求項2〜6記載のいずれかに
    記載の内燃機関の排気還流装置。
  13. 【請求項13】請求項1〜12のいずれかに記載の内燃
    機関の排気還流装置において、 前記排気還流通路には、その内部を還流する排気を冷却
    すべく熱交換を行う熱交換器が設けられてなることを特
    徴とする内燃機関の排気還流装置。
  14. 【請求項14】請求項4または6または9または11記
    載の内燃機関の排気還流装置において、 前記排気還流通路には、その内部を還流する排気を冷却
    すべく熱交換を行う熱交換器が設けられてなり、前記排
    気還流通路の環境温度を検出する手段が、前記熱交換器
    の冷却水温度を検出する手段からなることを特徴とする
    内燃機関の排気還流装置。
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