JP2003529712A - 圧縮点火エンジンにおける排ガス再循環流測定のシステム及び方法 - Google Patents

圧縮点火エンジンにおける排ガス再循環流測定のシステム及び方法

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JP2003529712A JP2001572743A JP2001572743A JP2003529712A JP 2003529712 A JP2003529712 A JP 2003529712A JP 2001572743 A JP2001572743 A JP 2001572743A JP 2001572743 A JP2001572743 A JP 2001572743A JP 2003529712 A JP2003529712 A JP 2003529712A
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 現在のエンジン状態を示す出力を有する複数のエンジンセンサとターボチャージャ（５０）とを有する圧縮点火エンジンで、再循環された排ガスの流量を測定するシステム及び方法。本システムは、排気配管（５６）のターボチャージャの上流側に取り付けられて、排ガスのうちの選択可能な部分を再循環して供給空気と結合させるように逸らせるための排ガス再循環（ＥＧＲ）弁（６０）を有する。更に本システムは、再循環された排ガスの現在の温度及び圧力を含む状態を検出するための一つ又は複数のセンサ（６８、７０、８０）と、吸入空気の現在の状態を検出するための一つ又は複数のセンサと、検出された状態の関数として再循環排ガスの流量を決定するための制御ロジックと、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ターボチャージャを利用した圧縮点火エンジンにおいて再循環され
た排ガスと吸入空気の混合比を制御するシステム及び方法に関し、特に、再循環
された排ガスの流量を決定するシステム及び方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
高負荷ディーゼルエンジン等の圧縮点火エンジンにおいて、吸入空気は、エン
ジンの出力密度を高めるために、通常、ターボチャージャを用いて、冷却され圧
縮されるのが普通である。従来のターボチャージャに吸入空気の圧縮の柔軟性を
付加することは、種々の動作状態に応じてエンジンに対して変化するターボブー
スト圧力を供給するように、エンジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）によって
制御されることが多い。ＶＧＴを有するエンジンの制御のための一つのシステム
が、1999年12月14日にチャーチ(Church)等に付与された米国特許第6,000,221号
に開示されている。 圧縮点火エンジンの設計者たちの一つの重要な目的は、NOxの排出を減らしな
がら同時にエンジンの経済性や耐久性への悪い影響を最小限とすることである。
【０００３】
【発明の開示】
従って、本発明の一つの目的は、ターボチャージャを採用する圧縮点火エンジ
ンにおけるNOxの排出を減らすシステム及び方法を提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、圧縮点火エンジンで吸入空気と結合させるために
再循環された排ガスの流量を測定するシステム及び方法を提供することにある。
【０００４】 上記目的及びその他の目的並びに本発明の特徴を実現する上で、現在のエンジ
ン状態を示す出力を有する複数のエンジンセンサとターボチャージャとを有する
圧縮点火エンジンで、再循環された排ガスの流量を測定するシステム及び方法が
提供される。本システムは、排気配管のターボチャージャの上流側に取り付けら
れて、排ガスのうちの選択可能な部分を再循環して供給空気と結合させるように
逸らせるための排ガス再循環（ＥＧＲ）弁を有する。更に本システムは、再循環
された排ガスの現在の温度及び圧力を含む状態を検出するための一つ又は複数の
センサと、吸入空気の現在の状態を検出するための一つ又は複数のセンサと、検
出された状態の関数として再循環排ガスの流量を決定するための制御ロジックと
、を有する。
【０００５】 一つの実施形態では、本システムは、再循環排ガスの流路内の障害物と、再循
環された排ガスの温度を検出するように取り付けられた温度センサと、差圧セン
サとを有する。差圧センサは、再循環された排ガスの障害物の上流側に配置され
た第１の圧力タップと、再循環された排ガスの障害物の下流側に配置された第２
の圧力タップとを含む。又、制御ロジックは、障害物を挟む差圧降下と排ガス温
度との関数として、排ガス流量を決定する制御ロジックを含む。
【０００６】 他の実施形態では、本システムは、再循環された排ガスの温度を検出するよう
に取り付けられた第１の温度センサと、供給空気の温度を検出するように取り付
けられた第２の温度センサと、供給空気及び再循環された排ガスの混合物の温度
を検出するように取り付けられた第３の温度センサと、を有する。そして、制御
ロジックは、第１のセンサ、第２のセンサ及び第３のセンサによって検出された
温度の関数として、再循環された排ガスの流量を決定するためのロジックを有す
る。
【０００７】 本システムの一つの実施形態は、排ガス再循環配管に比較的小さな直径のオリ
フィスを形成した薄板障害物を採用し、それによって、ガスがオリフィスを通る
ときに比較的大きな圧力降下を生成する。障害物の厚さは、好ましくは配管直径
の約０．０３乃至０．０８倍の範囲であって、最も好ましくは配管直径の約０．
０５倍である。障害物によって定義されるオリフィスは円形の開口であって、そ
の直径は、配管直径の約４０乃至８０％であり、最も好ましくは約６０％である
。一つの実施形態では、オリフィスを形成するオリフィスプレートは、そのオリ
フィスプレート上にシャープなエッジができるように傾斜していて、それによっ
て、障害物の決定的な直径を定義するエッジへのディーゼル微粒子の堆積を抑制
する。この薄肉シャープエッジ障害物を利用する本発明の実施形態は、センサ寿
命を通じて比較的高い精度を提供することが理解できる。この障害物の薄肉でシ
ャープエッジの設計により、オリフィスを形成するオリフィス障害物のエッジに
堆積するディーゼル微粒子の量が最小限に抑えられるからである。そのような堆
積があると、時間の経過により実効オリフィス面積が小さくなり、それによって
システムの精度が低下する。後述するように、ＥＧＲ流量決定には、その特定の
形状について構成された定数を利用するからである。
【０００８】 差圧による実施形態では、再循環された排ガスの流量は、差圧センサからの電
圧入力から、そして、検出された再循環排ガス温度から、次の関係によって決定
される。 ＥＧＲ流量（Ｋｇ／分） ＝（ＥＧＲ密度／密度補正）a＊ｂ＊（差圧降下，ｋＰａ）c ここで、密度補正、ａ、ｂ及びｃはそれぞれ、特定のオリフィス設計について校
正可能な定数である。
【０００９】 障害物を挟む差圧降下の関数として流量を決定する本発明の実施形態を採用す
ることの一つの利点は、現在利用可能な圧力センサが、他のセンサに比べて、比
較的速い応答時間で比較的正確な検出値を提供することである。従って、過渡的
運転状態においても、ＥＧＲを高い信頼性で決定することができる。
【００１０】 検出された温度差を採用する本発明の実施形態は、供給空気温度センサ、再循
環排ガス温度センサ及び供給空気／再循環排ガス混合物温度センサそれぞれから
のセンサ入力を利用し、次の関係から再循環排ガス流量比（ＥＧＲ％）を決定す
る： 再循環排ガス流量比
【００１１】 本発明のこの実施形態を採用することの一つの利点は、このシステムは排ガス
再循環フローに影響を与えず(non-intrusive)、システムでの圧力降下が殆どな
いことであると理解できる。
【００１２】 本発明のもう一つの実施形態では、上述の形式の差圧システムが、温度差シス
テムとともに採用され、それにより、エンジンの定常状態の運転で、差圧システ
ムを他の方法で校正するために温度差システムを使用できる。
【００１３】 測定システムは、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）と統合されて、ＥＣＭへ
の入力として正確なＥＣＭ流れ測定を提供する。この入力は、ＥＧＲ弁へのフィ
ードバックとして及び／又はＶＧＴ制御装置がＥＧＲ弁及び／又はＶＧＴ翼位置
を調整するために使用され、その結果として、閉ループ内の排ガス再循環の流量
を制御することができる。
【００１４】 従って、本発明のシステムによれば、正確なＥＧＲフロー測定ができ、それに
よって、閉ループ制御装置フィードバック及び入力が提供できることがわかる。
それによって、適当な制御ロジックは、ＥＧＲフロー回路における機能不全又は
異物混入(tampering)を検出できる。
【００１５】 上記目的及びその他の目的、並びに本発明の特徴や効果は、添付図面を参照す
るとき、以下に示す本発明を実施するための最も好ましい実施形態の詳細な説明
から直ちに明らかである。
【００１６】
【最も好ましい発明の実施形態】
図１には、本発明を含む圧縮点火エンジンの制御のためのシステムが示されて
いる。全体を符号１０で示すこのシステムは圧縮点火エンジン１２を含み、この
エンジン１２は、それぞれが一つの燃料噴射器１４によって供給を受ける複数の
シリンダを有する。エンジンは、４、６、８、１２、１６又は２４のシリンダを
使用するのが一般的であるが、所望により他のシリンダ数を採用してもよい。従
来技術としてよく知られているように、燃料噴射器１４は、一つ又は複数の高圧
又は低圧のポンプ（図示せず）に接続された供給系から加圧燃料を受け入れる。
他の例として、システムは、各ポンプが１個ずつの噴射器１４に供給する複数の
ユニットポンプを採用してもよい。
【００１７】 システム１０は、燃焼中に出力を増大させるためにシリンダに空気を引き入れ
るように、可変形状のターボチャージャ５０を有する。エンジン排ガスは、ライ
ン５６に沿ってターボチャージャ・タービン入口へ導かれる。エンジン空気吸入
部へ導かれる空気は、圧縮機を通され、空気入口ライン５８を経由してエンジン
へ導かれる。本発明は、従来のいかなるターボチャージャを利用するエンジンに
も採用できることを認識すべきである。しかし、この好ましい実施形態では、こ
のシステムは、ディーゼルエンジンと可変形状ターボチャージャ（ＶＧＲ）と共
に採用されている。更に、説明のために単一ターボチャージング・システムが示
されているが、本発明のシステムと方法は多数ターボチャージング・システムに
も採用できることを理解すべきである。
【００１８】 システム１０は更に、エンジン１２、車両トランスミッション（図示せず）、
ターボチャージャ５０及び／又は他の車両コンポーネントの対応する動作状態や
パラメータを示す信号を生成する種々のセンサ２０を有する。センサ２０は、入
力ポート２４を介して制御装置２２と電気的に連絡している。制御装置２２は、
好ましくは、データ・制御バス３０を通じて種々のコンピュータ読み取り可能記
憶媒体２８と連絡するマイクロプロセッサ２６を有する。コンピュータ読み取り
可能記憶媒体２８は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）３２，ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）３４、キープアライブメモリ（ＫＡＭ）３６等として機能する多数
の既知のデバイスのいずれを含んでもよい。コンピュータ読み取り可能記憶媒体
は、制御装置２２等のコンピュータを介して実行可能な命令を表す情報を記憶す
ることのできる多数の既知の物理的デバイスのいずれによってでも実現できる。
既知のデバイスには、一時的な又は恒久的なデータ記憶が可能な磁気的、光学的
及び組合せの媒体に加えて、例えば、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フ
ラッシュメモリ等を含んでもよい。
【００１９】 コンピュータ読み取り可能記憶媒体２８は、ソフトウェア、ファームウェア、
ハードウェア、マイクロコード、及び／又は個別の回路又は集積回路を通じて制
御ロジックを実行し、車両の種々のシステム及びサブシステムの制御を行なう。
車両のシステム及びサブシステムには、エンジン１２と、車両トランスミッショ
ン（図示せず）と、ターボチャージャ５０と、ＥＧＲ弁と、後述のセンサ及びコ
ンポーネントが含まれる。制御装置２２は、入力ポート２４を通してセンサ２０
から信号を受け取って出力信号を生成する。この出力信号は、出力ポート３８を
通して種々のアクチュエータ及び／又はコンポーネントに提供される。信号は又
、車両の運転者にシステムの操作に関連する情報を連絡するライト４２等の種々
のインジケータを含む表示装置４０にも提供するようにしてもよい。
【００２０】 データ、診断及びプログラミングのインタフェース４４は、種々の情報を相互
に交換するために、プラグを通じて電子的エンジン制御装置モジュール（ＥＣＭ
）２２と選択的に接続してもよい。インタフェース４４は、コンフィギュレーシ
ョン設定、校正変数、故障閾値、アクション閾値、制御ロジック、ルックアップ
テーブル、校正定数等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体２８内の値を変更
するために使用できる。
【００２１】 動作において、制御装置２２は、センサ２０から信号を受け取り、所望された
ターボチャージャ形状を追跡するように現在のターボチャージャ形状を変えるこ
とができるアクチュエータを制御することによって、一つ又は複数の可変形状タ
ーボチャージャを制御するための制御ロジックを実行する。所望されるターボチ
ャージャ形状は、任意の数のエンジン状態及び／又はエンジン状態を表すパラメ
ータに基いて決定される。例えば、エンジン速度を表すエンジン速度パラメータ
、濾波されたエンジン速度パラメータの変化率、現在のエンジントルク要求を表
すエンジントルクパラメータ、及び／又はエンジントルクパラメータの変化率が
、所望ターボチャージャ形状の基礎として使用される。所望により、そのような
状態を示す他のエンジン状態及び／又はパラメータを使用してもよい。ここに更
に記載するように、本発明のシステム及び方法によって決定される再循環ガス流
量及び／又は再循環排ガス比は、決定された所望ターボチャージャ形状を決定す
るための基礎として利用されるように、制御装置への入力としても利用できる。
【００２２】 本発明のシステムのここまで説明した部分は既知であって市販されている。一
つの実施形態では、ＥＣＭ２２はミシガン州デトロイト市のデトロイトディーゼ
ル社(Detroit Diesel Corporation)から入手可能なＤＤＥＣ制御装置である。こ
の制御装置の他の種々の特徴については、米国特許第6,000,221号、同第5,477,8
27号及び同第5,445,128号に詳細に記載されている。これらの記載は、この引用
によってすべてここに取り込まれる。
【００２３】 引き続き図１において、システム１０は更に、排気ライン５６に取り付けられ
た排ガス再循環（ＥＧＲ）弁６０を含む。ＥＧＲ弁６０は、ライン６２を通る排
ガスの内の選択可能な割合を分岐して再循環させ、吸入ライン５８を通じてＶＧ
Ｔ５０によって供給されるチャージ空気と結合させるように動作できる。このシ
ステムは更に、複数のセンサの一つとして、吸入マニフォルド圧力センサ（図２
の５４として示す）を有する。更に、詳しく後述するように、ライン５６、５８
及び６２の選択された複数の点に複数の温度センサ６４、６６及び６８並びに圧
力センサ７０が取り付けられていて、これらにより、システム１０内の再循環ガ
ス流を測定するために本発明のロジックによって利用される温度及び圧力の情報
が提供される。本発明のシステムで採用される圧力及び温度のセンサは、このシ
ステムが使用されるエンジンの特定のエンジン動作状態に適するように選択され
た種々の市販のセンサのどれであってもよいということを認識すべきである。
【００２４】 図２は、本発明の再循環排ガスフローシステムをより詳細に模式的に示す。Ｅ
ＧＲ６０はアクチュエータ８２を介して制御される。一つの実施形態では、この
アクチュエータは空気アクチュエータであって、ソレノイド弁８４によって作動
する。ソレノイド弁８４は、ＥＣＭ２２からの出力に接続されて、圧縮空気供給
系８６からの圧力を調整するように適当な制御信号を受信し、所望のようにＥＧ
Ｒ弁６０のポジションを変えるように、ＥＧＲ弁アクチュエータ８２を空気で作
動したり不作動にしたりする。一つの実施形態では、ＥＧＲ弁６０は、一つの閉
位置（即ち、再循環のために排ガスから供給空気に分岐さることが全くない位置
）と、工場で選択された一つの開位置（これは、ガスの一部が再循環のために分
岐される）の間で動くように制御される。他の例として、ＥＧＲ弁６０は、再循
環された排ガスと供給空気の混合をここに説明したように制御できるような個々
に制御可能な複数の翼位置を有するか、又は、一つの無限に位置を変えられる翼
を有する。排ガスの残りの部分は、ＶＧＴのタービンコンポーネント８８を駆動
するように、ライン５６を通して供給され、それによって、吸入ライン５８を通
してエンジンに圧縮空気を供給するべく、ＶＧＴの圧縮機コンポーネント９０を
駆動する。ＶＧＴも又、典型的には空気アクチュエータ９２等のアクチュエータ
によって制御される。空気アクチュエータ９２は、一つの実施形態では、ＥＣＭ
２２からの入力信号によって制御されるＰＶＨ弁９４によって作動する。ターボ
チャージャ速度センサ９６がＶＧＴに接続されて、ＶＧＴ速度情報をＥＣＭ２２
に提供するようにしてもよい。
【００２５】 引き続き図２において、本発明の一つの実施形態は、再循環される排ガスライ
ン６２内の障害物８０等の障害物を採用する。この実施形態では、圧力センサ７
０は市販の差圧センサであって、障害物８０の下流側と上流側の各圧力を検出す
るように取り付けられた二つの圧力測定タップ（図３でＰ1及びＰ2として示す）
を有する。温度センサ６８は再循環された排ガスライン６２に取り付けられ、排
ガス温度データをＥＣＭ２２に提供する。本発明のこの実施形態の制御ロジック
（図５に示す）は、差圧センサ７０によって提供される差圧データと、温度セン
サ６８によって提供される排ガス温度データと、圧力センサ５４によって提供さ
れる吸入マニフォルド圧力データとを利用してＥＧＲフローを決定する。
【００２６】 次に図５に示すように、ＥＧＲフローは、差圧センサからの電圧入力を利用し
て、制御ロジックにより次のように決定される。即ち、一つの実施形態では、圧
力は、１平方インチ当たり０乃至５ポンドの圧力範囲について、０．５乃至４．
５ボルトの間で線形に校正する。ｋＰａと電圧の関係は次の式で示される。 差圧降下、ｋＰａ＝ａ＊（センサ電圧）−ｂ （１） ここで、ａ及びｂは、フロー・ベンチトライアルによって校正される定数である
。
【００２７】 差圧降下は次の関係式によってＥＧＲ流量と関係付けられる。 ＥＧＲ流量（Ｋｇ／分） ＝（密度／密度補正）a＊ｂ＊（差圧降下、ｋＰａ）c （２） ここで、密度補正、ａ、ｂ、ｃも、特定の障害物形状についてフロー・ベンチト
ライアルによって校正できる定数である。 ＥＧＲガス密度は、センサ６８によって提供されるＥＧＲ温度とセンサ５４に
よって提供される吸入マニフォルド圧力から、次の式によって計算される。 密度＝（吸入圧力、ｋＰａ）／（ＥＧＲ温度、Ｋ＊０．２８７６） （３）
【００２８】 図３及び４に更に詳細に示す障害物８０の一つの実施形態は、円形オリフィス
１０２を形成する薄板プレート１００である。プレート１００は、ＥＧＲフロー
の障害物となるように、ライン６２内に取り付けられ、それによって、プレート
１００の上流と下流の差圧を生成する。センサ７０によって提供される差圧情報
は、システムの寿命を通じて正確であることがもちろん好ましい。従って、再循
環排ガス流内のディーゼル微粒子が障害物で堆積することを防ぐような障害物を
採用することが望ましい。これらの堆積があると、時間が経つにつれて、オリフ
ィス１０２の寸法が実質的に変化し、それによって、ＥＧＲフローの決定の精度
に影響があるからである。図３及び４に示す薄板プレート１００は更に、微粒子
の堆積を最小限にするために、シャープなエッジを有することが好ましい。
【００２９】 図６に示すように、理想的なオリフィスエッジの形状は１０６で示されるが、
プレートのエッジは、平坦部１０８と傾斜部１１０とを有するのが好ましい。こ
の設計は、所望のオリフィス直径を提供できるように信頼性を持って製造できる
プレートであることを保証する比較的シャープなエッジを提供する。これに対し
て、よりシャープなエッジ１０６の製造は、そのエッジを一点に機械加工すると
きにオリフィス寸法に比較的大きな変動を生じやすい。
【００３０】 オリフィス１０２の設計に当たっては、圧力降下を最小にし、しかもＥＧＲフ
ロー決定のために信頼性のある差圧データを生じるようにするのが望ましい。オ
リフィス直径が、配管直径１０６の約４０％から約８０％の範囲であるとき、オ
リフィスが有効であることがわかった。好ましくは、オリフィス寸法は、配管直
径１０６の約６０％である。
【００３１】 オリフィス１１４の出口エッジは、好ましくは、そのオリフィスエッジへの微
粒子の堆積が最小になるような角度の傾斜を持つ。傾斜角度αは約３０°乃至約
６０°、好ましくは約４５°であることがわかった。一つの実施形態で、オリフ
ィスプレートの厚さｔは配管直径１０６の約５％である。
【００３２】 本発明は、その発明の概念から逸脱することなしに、再循環排ガスライン６２
内のいかなる障害物の上流と下流で検出された差圧を利用してもよいことを理解
すべきである。例えば、特定の設計の障害物８０を利用する代わりに、差圧セン
サを、１８で示す排ガス冷却器１２０を挟んで、ＥＧＲ弁６０を挟んで（１２４
に示す）、又は複数のエンジンシリンダのうちの一つの吸入と排気ラインの間で
（１２２で）、又は、再循環排ガス流路中の元から存在する他の障害物で、圧力
降下を決定するように取り付けるようにしてもよい。もちろん、校正された前記
定数は障害物の形状に依存するので、障害物の各種類によって異なるであろう。
例えば、ＥＧＲ弁６０を挟む圧力降下は、次の式によって計算される。 ＥＧＲ流量（ｋｇ／分） ＝（Ｃｄ関数）＊（密度／密度補正）a＊Ｂ＊（差圧降下、ｋＰａ）c (４) ここで、ａ、Ｂ又はｃは校正定数であり、Ｃｄ関数はＥＧＲ弁の放出係数である
。
【００３３】 ＥＧＲ弁の校正は薄板プレート障害物の実施形態に比べて複雑かもしれないが
、元から存在する障害物を利用することによって、設計された障害物を付加する
必要がなくなり、それによって、ＥＧＲループ圧力降下が減り、そのような圧力
降下に関連する燃料の余分な消費が減る。
【００３４】 次に図７に示すように、再循環された排ガスと供給空気の質量流量の比は、供
給空気温度、再循環される排ガス温度及び供給空気／排ガス混合温度の関数とし
て計算することができる。従って、供給空気温度と供給空気排ガス混合温度を測
定するために、それぞれ、温度センサ６６及び６４を取り付け、これらを、温度
センサ６４によって検出された温度データに加えて利用してＥＧＲレートを決定
してもよい。 このＥＧＲレート計算は、エントロピｈが温度（°Ｋ）と等しいという近似によ
って更に単純化することができる。この仮定によれば、この式は次のようになる
。
【００３５】 図８は、ＥＧＲ比を決定するこの温度差法を採用するロジックを示している。 温度差法は差圧法よりも他への影響が少ない(less intrusive)という利点を有
することに留意すべきである。障害物に関連する圧力降下が生じないからである
。しかし、現在の温度センサは、変化する過渡状態に対してあまり速い応答はで
きず、従って、温度差法を採用するシステムは、通常の使用において過渡動作状
態を有するエンジンの排ガスフローの測定には、現在のところあまり好ましくな
い。しかし、本発明の一つの実施形態では、温度差と差圧の両方のシステムを同
時に採用して、別個独立に再循環排ガスフローを決定し、それによって、特に定
常運転状態のときに、ＥＧＭに、差圧測定と温度差測定の互いの校正の可能性を
提供する。
【００３６】 以上述べたように、本発明は、ターボチャージャ付き圧縮点火エンジンで再循
環された排ガスフローを測定するための簡単で信頼性の高いシステム及び方法を
提供する。この測定は、排出及びエンジン特性目的を最適化するために、再循環
された排ガスと供給空気の混合を最適化するために、ＥＣＭによって使用される
ことができる。特に、本発明のシステムは、再循環された排ガスフロー測定デー
タをＥＧＲ弁制御ロジック及び／又はＶＧＴ制御ロジックに提供して、これらの
システムコンポーネントの閉ループフィードバック制御を提供するために利用す
ることができる。本発明のシステム及び方法をＥＧＲ弁及び／又はターボチャー
ジャの閉ループフィードバック制御に採用するエンジン制御システムの一つの実
施形態は、米国特許出願シリアル番号第09/540,017号に開示されている。この米
国出願は、発明の名称が「ＥＧＲシステムを有するエンジンの制御方法(METHOD
OF CONTROLLING AN ENGINE WITH AN EGR SYSTEM)」で、現在出願継続中であり、
依頼人ドケット番号はDDC 0405 PUS、発明者はＳ．ミラー・ワイスマン(Miller
Weisman)II、アドミル・クレソ(Admir Kreso)、アンドゥルー・メイ(Andrew May
)となっている。この米国出願の開示内容は、この引用によってこの明細書に取
り込まれる。
【００３７】 本発明の実施形態が図示され説明されたが、これらの実施形態は、本発明の全
ての可能な形態を図示し説明することを意図したものではない。明細書で使用さ
れる言葉は、説明の言葉であって限界を示すものではない。又、本発明の概念及
び範囲を逸脱することなしに種々の変更が可能なことが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のシステムの模式図である。
【図２】 エンジンの再循環される排ガス及び供給空気吸入におけるセンサと障害物を配
置する可能性のある(potential)位置をより詳細に示す模式図である。
【図３】 本発明の一実施形態で採用される障害物の模式図である。
【図４】 図３に示す排ガス再循環配管及び障害物の４−４線における断面図である。
【図５】 本発明の差圧降下法を利用したＥＧＲ流量を決定する制御ロジックを示すブロ
ック図である。
【図６】 図３及び４に示す障害物のエッジの二つの実施形態の部分断面図である。
【図７】 供給空気温度、再循環排ガス温度及び供給空気／排ガス混合物温度の関数とし
てＥＧＲ流量比を測定する本発明の一実施形態を示す模式図である。
【図８】 本発明の温度差実施形態のための制御ロジックを示すブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3G062 AA03 AA05 CA06 DA01 DA02 EA04 EB15 ED01 ED04 ED08 ED10 FA02 FA05 FA23 GA02 GA05 GA06 GA09 GA10 GA14 GA22 GA23 3G092 AA02 AA17 AA18 DC09 EB03 FA06 HA05Z HD01Z HD08Z HE00Z

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮点火エンジンと、吸入マニフォルド圧力センサを含む現
    在のエンジン状態を表す出力を有する複数のエンジンセンサと、制御可能なアク
    チュエータによって形状を変えられる可変形状ターボチャージャとを備えた車両
    で、再循環された排ガスの質量流量を測定するシステムであって、そのシステム
    は、 排ガスの選択された一部分を制御可能に逸らせて吸入空気と混合させるために
    、エンジン排気ラインに取り付けられた排ガス再循環弁と、 上記再循環された排ガスの上記流路に取り付けられた温度センサと、 上記再循環された排ガスの上記流路内の障害物と、 上記再循環された排ガスの上記障害物の上流側の圧力を検出するように配置さ
    れた第１の圧力タップと、上記再循環された排ガスの上記障害物の下流側の圧力
    を検出するように配置された第２の圧力タップとを含む差圧センサと、 現在の吸入マニフォルド圧力、再循環排ガス温度、及び、上記障害物を挟む差
    圧降下の関数として、上記再循環された排ガスの流量を決定するための制御ロジ
    ックと、 を有するシステム。
  2. 【請求項２】 上記障害物は、上記再循環された排ガスの配管に取り付けら
    れた薄い板状の障害物であり、上記障害物は、上記再循環された排ガスの配管の
    直径の約４０％乃至約８０％の間の直径を有するオリフィスを形成する請求項１
    記載のシステム。
  3. 【請求項３】 上記オリフィスを形成する上記板のエッジがシャープである
    請求項２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 上記オリフィスを形成する上記障害物の上記エッジが、上記
    オリフィスの下流側で、水平から約３０°乃至約６０°の角度で傾斜している請
    求項３記載のシステム。
  5. 【請求項５】 上記オリフィスを形成する上記板の上記エッジは、上記オリ
    フィスの下流側で、約４５°の角度で傾斜している請求項４記載のシステム。
  6. 【請求項６】 上記障害物は、上記再循環された排ガスの配管の直径の約６
    ０％の直径を有するオリフィスを形成する請求項２記載のシステム。
  7. 【請求項７】 上記再循環された排ガスの流量を決定する制御ロジックが、
    以下の関係に従って上記障害物を挟む差圧降下を決定し、 差圧降下、ｋＰａ＝ａ＊（センサ電圧）−ｂ 但し、上記制御ロジックは、次の関係に従って上記再循環された排ガス密度を
    決定し、 密度＝（吸入圧力、ｋＰａ）／（ＥＧＲ温度、Ｋ＊０．２８７６） 但し、上記制御ロジックは、次の関係に従って上記再循環された排ガス流量を
    決定し、 ＥＧＲ流量（Ｋｇ／分） ＝（密度／密度補正）a＊ｂ＊（差圧降下，ｋＰａ）c である請求項１記載のシステム。
  8. 【請求項８】 圧縮点火エンジンと、吸入マニフォルド圧力センサを含む現
    在のエンジン状態を表す出力を有する複数のエンジンセンサと、制御可能なアク
    チュエータによって形状を変えられる可変形状ターボチャージャとを備えた車両
    で、再循環された排ガスと供給空気の流量比を測定するシステムであって、その
    システムは、 排ガスの選択された一部分を制御可能に逸らせて吸入空気と混合させるために
    、エンジン排気ラインに取り付けられた排ガス再循環弁と、 上記再循環された排ガスの温度を検出するように取り付けられた第１の温度セ
    ンサと、 上記供給空気の温度を検出するように取り付けられた第２の温度センサと、 供給空気及び再循環された排ガスの混合物の温度を検出するように取り付けら
    れた第３の温度センサと、 上記供給空気の温度と、上記再循環された排ガスの温度と、上記供給空気及び
    再循環された排ガスの混合物の温度との関数として、上記再循環された排ガスの
    流量比を決定するための制御ロジックと、 を有するシステム。
  9. 【請求項９】 上記再循環された排ガスの上記流量比を決定するための上記
    制御ロジックは、次の関係に基いている請求項８記載のシステム：
  10. 【請求項１０】 圧縮点火エンジンと、吸入マニフォルド圧力センサを含む
    現在のエンジン状態を表す出力を有する複数のエンジンセンサと、制御可能なア
    クチュエータによって形状を変えられる可変形状ターボチャージャとを備えた車
    両で、再循環された排ガスの質量流量を測定する方法であって、その方法は、 上記吸入マニフォルド圧力を検出する工程と、 上記排ガスラインから上記排ガスの選択された一部分を吸入空気と混合させる
    ために制御可能に逸らせる工程と、 上記再循環された排ガスの上記流路で温度を検出する工程と、 上記再循環された排ガスの流れに障害を与える工程と、 上記再循環された排ガスの上記障害の下流側で圧力を検出する工程と、 上記再循環された排ガスの上記障害の上流側で圧力を検出する工程と、 現在の吸入マニフォルド圧力、再循環排ガス温度、及び、上記障害物を挟む差
    圧降下の関数として、上記再循環された排ガスの流量を決定する工程と、 を有する方法。
  11. 【請求項１１】 上記排ガスは配管を通じて再循環され、上記再循環された
    排ガスの流れは、上記再循環された排ガスの通路の上記配管に取り付けられた薄
    板の障害物を提供することによって障害を受け、上記障害物は、上記再循環され
    た排ガスの配管の直径の約４０％乃至約８０％の間の直径を有する、請求項１０
    記載の方法。
  12. 【請求項１２】 上記オリフィスを形成する上記板のエッジにシャープなエ
    ッジを更に提供する工程を有する請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 上記オリフィスの下流側で水平から約３０°乃至約６０°
    の角度を形成するように上記障害物の上記エッジを傾斜させる工程を更に有する
    請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 上記オリフィスの下流側で水平から約４５°の角度を形成
    するように上記障害物の上記エッジを傾斜させる工程を更に有する請求項１３記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 上記再循環された排ガスの流れが、その再循環された排ガ
    スの流路内の配管に取り付けられた薄板障害物を提供することによって障害を受
    け、上記障害物が、上記再循環された排ガスの配管の直径の約６０％の直径を有
    するオリフィスを形成する請求項１１記載の方法。
  16. 【請求項１６】 上記再循環された排ガスの流量は、 上記障害物を挟む差圧降下を、次の関係式： 差圧降下、ｋＰａ＝ａ＊（センサ電圧）−ｂ によって決定する工程と、 上記再循環された排ガス密度を、次の関係式： 密度＝（吸入圧力、ｋＰａ）／（ＥＧＲ温度、Ｋ＊０．２８７６） によって決定する工程と、 上記再循環された排ガス流量を、次の関係式： ＥＧＲ流量（Ｋｇ／分） ＝（密度／密度補正）a＊ｂ＊（差圧降下，ｋＰａ）c によって決定する工程と、 によって決定される請求項１０記載の方法。
  17. 【請求項１７】 圧縮点火エンジンと、吸入マニフォルド圧力センサを含む
    現在のエンジン状態を表す出力を有する複数のエンジンセンサと、制御可能なア
    クチュエータによって形状を変えられる可変形状ターボチャージャとを備えた車
    両で、再循環された排ガスと供給空気の流量比を測定する方法であって、その方
    法は、 排ガスの選択された一部分を吸入空気と混合させるために逸らせる工程と、 上記再循環された排ガスの温度を検出する工程と、 上記供給空気の温度を検出する工程と、 供給空気及び再循環された排ガスの混合物の温度を検出する工程と、 上記供給空気の温度と、上記再循環された排ガスの温度と、上記供給空気及び
    再循環された排ガスの混合物の温度との関数として、上記再循環された排ガスの
    流量比を決定する工程と、 を有する方法。
  18. 【請求項１８】 上記再循環された排ガスの上記流量比を決定する工程は、
    次の関係式： に基いている請求項１７記載の方法。
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