JP2010031750A

JP2010031750A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2010031750A
Application number: JP2008194946A
Authority: JP
Inventors: Toyokazu Nakajima; 豊和中嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】燃焼室から排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、ＥＧＲガスを還流する通路に詰りが生じても、排気悪化（エミッション悪化）を最小限に抑える。
【解決手段】ＥＧＲクーラ８３が設けられたＥＧＲ通路８１及びバイパス通路８４のうち、例えばＥＧＲクーラ８３側のＥＧＲ通路８３に詰りが生じた場合、そのＥＧＲ通路８１の詰り量に応じて、ＥＧＲ通路８１の使用頻度を少なくし、バイパス通路８４の使用頻度を多くする。このような制御により、ＥＧＲ通路８１に詰りが生じても、排気レベルが許容値（例えばＯＢＤ規制値）を超えないようにすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼室から排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。

自動車等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）には、燃焼室から排出される排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減するために、ＥＧＲ装置（排気ガス還流装置）が設けられている。ＥＧＲ装置は、排気通路に排出される排気ガスの一部をＥＧＲ通路（排気ガス還流通路）を介して吸気通路に還流ガスとして再循環させ、混合気に混入させて燃焼温度を下げることによってＮＯｘの発生を抑制している。

このようにして排気ガスを吸気通路に再循環（還流）させると、燃焼室内での混合気の着火性が低下し、エンジン出力の低下及びエンジン運転性の低下を招くので、吸気通路内に還流させる排気ガス（ＥＧＲガス）の流量をエンジンの運転状態に応じて調整する必要がある。そこで、この種のＥＧＲ装置においては、ＥＧＲ通路にＥＧＲバルブを設け、そのＥＧＲバルブにより吸気通路に還流するＥＧＲガス量を制御するようにしている。

また、ＥＧＲ装置を備えたエンジンにおいては、エンジン燃焼室へのＥＧＲガスの導入により新気量が低減するため、特にディーゼルエンジンにおいてスモークが発生しやすくなることが知られている。これに対応するために、ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを設け、ＥＧＲ通路を通過する高温のＥＧＲガスを冷却して体積を減少させることにより、新気量の増大を図りスモークの発生を抑制するようにしている。また、このようなＥＧＲ装置においては、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路を設けるとともに、それらＥＧＲ通路とバイパス通路とに流入するＥＧＲガス量の割合を調整する切替制御バルブを設けている（例えば、特許文献１及び２参照）。

なお、下記の特許文献３には、ＥＧＲクーラへのＥＧＲガスの流入量の制御に関する事項として、主ＥＧＲ通路と、この主ＥＧＲ通路をバイパスする副ＥＧＲ通路を設けるとともに、その主ＥＧＲ通路と副ＥＧＲ通路とにそれぞれ流量制御弁を設けたＥＲＧ装置において、ＥＧＲクーラの詰りを防止するため、エンジンの運転領域毎に主ＥＧＲ通路と副ＥＧＲ通路の各流量制御弁の開度を調整する技術が開示されている。
特開２００３−２４７４５９号公報特開２００６−２９９８９５号公報特開平１０−１９６４６２号公報

ところで、ＥＧＲ装置を備えたエンジンにおいては、ＥＧＲ通路内への煤や未燃燃料等のデポジット堆積により、ＥＧＲ通路の詰りが生じたときに排気が大きく悪化する。このため、現状では、ＥＧＲ通路の詰り量が許容値よりも大きくなった場合（具体的には、例えば排気がＢＯＤ（ＯｎＢｏａｒｄＤｉａｇｎｏｓｉｓ）規制値を超えるほど詰り量が多くなった場合）、ＭＩＬ（ＭａｌｆｕｎｃｔｉｏｎＩｎｄｉｃａｔｏｒＬａｍｐ）点灯等により警告を出力しており、その警告出力に応じてＥＧＲ装置を交換している。しかし、ＭＩＬ点灯等の警告出力からＥＧＲ装置を交換するまでの間は、ＥＧＲ通路の詰り状態が継続されるので、排気が悪化して大気に悪影響を与える可能性がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、燃焼室から排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置において、排気ガス（ＥＧＲガス）を還流する通路に詰りが生じても、排気悪化（エミッション悪化）を最小限に抑えることが可能な制御の実現を目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、内燃機関の排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流する複数の通路が並列に設けられたＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置を前提としており、このような内燃機関の制御装置において、前記複数の通路の各開度をそれぞれ調整する開度調整手段と、前記複数の通路のそれぞれの詰り量を検出する詰り量検出手段と、前記詰り量検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の通路の使用頻度を変更する通路制御手段とを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、ＥＧＲガスを還流する複数の通路のうち、ある特定の通路に詰りが生じた場合、その詰りが生じた通路の使用頻度を前記詰り量に応じて少なくし（使用しない場合も含む）、他の正常な通路の使用頻度を多くするという制御を行うことができる。このような制御によって、ＥＧＲガスを還流する複数の通路うちのいずれかの通路に詰りが生じても、排気レベルが許容値（例えばＯＢＤ規制値）を超えないようにすることができる。また、ある特定の通路詰りによりＥＧＲ装置の交換が必要になった場合であっても、その詰りが生じている通路を使用しないようにすることで、ＥＧＲ装置を交換するまでの間における排気悪化を最小限に抑えることができる。

本発明の具体的な構成として、内燃機関の排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に還流する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、前記ＥＧＲ通路の開度とバイパス通路の開度とを調整する切替制御バルブとを有するＥＧＲ装置を備え、前記ＥＧＲ通路及びバイパス通路の各通路の詰り量を検出し、その詰り量の検出結果に基づいて前記ＥＧＲ通路とバイパス通路との使用頻度を変更するという構成を挙げることができる。

この発明によれば、ＥＧＲ通路及びバイパス通路のうち、例えば、ＥＧＲクーラ側のＥＧＲ通路に詰りが生じた場合、その詰り量に応じてＥＧＲ通路の使用頻度を少なくし（使用しない場合も含む）、バイパス通路の使用頻度を多くするという制御を行うことができる。このような制御により、例えばＥＧＲ通路（ＥＧＲクーラ側の通路）に詰りが生じても、排気レベルが許容値（例えばＯＢＤ規制値）を超えないようにすることができる。また、例えばＥＧＲ通路の詰りによりＥＧＲ装置の交換が必要になった場合であっても、その詰りが生じているＥＧＲ通路を使用しないようにすることで、ＥＧＲ装置を交換するまでの間における排気悪化を最小限に抑えることができる。

この発明において、ＥＧＲ通路及びバイパス通路の詰り量の検出方法の具体的な構成として、前記切替制御バルブの制御にてＥＧＲ通路を開とした状態で、ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との吸入空気量の変化量に基づいてＥＧＲ通路の詰り量を検出し、前記切替制御バルブの制御によりバイパス通路を開とした状態で、ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との吸入空気量の変化量に基づいてバイパス通路の詰り量を検出するという構成を挙げることができる。

また、ＥＧＲ通路及びバイパス通路の詰り量の検出方法の他の具体的な構成として、前記切替制御バルブの制御にてＥＧＲ通路を開とした状態で、ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との吸気マニホールド内の圧力変化量に基づいてＥＧＲ通路の詰り量を検出し、前記切替制御バルブの制御によりバイパス通路を開とした状態で、ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との吸気マニホールド内の圧力変化量に基づいてバイパス通路の詰り量を検出するという構成を挙げることができる。

本発明によれば、ＥＧＲガスを還流する通路に詰りが生じても、排気悪化を最小限に抑えることができる。これによってＥＧＲ装置を交換するまでの間において大気に与える影響を最小限とすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−エンジン−
本発明を適用するディーゼルエンジンの概略構成を図１を参照して説明する。

この例のディーゼルエンジン１（以下、「エンジン１」という）は、例えばコモンレール式筒内直噴４気筒エンジンであって、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、及び、排気系７などを主要部として構成されている。

燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、遮断弁２４、燃料添加弁２５、燃圧制御弁２６、燃料調量弁２７、機関燃料通路２８、及び、添加燃料通路２９などを備えている。

サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２８を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配する。インジェクタ２３は所定電圧が印加されたときに開弁して、燃焼室３内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。

また、サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路２９を介して燃料添加弁２５に供給する。燃料添加弁２５は、所定電圧が印加されたときに開弁して、排気系７の排気ポート７１から後述する排気マニホールド７２内に燃料を添加する電磁駆動式の開閉弁である。遮断弁２４は、緊急時に添加燃料通路２９を遮断して燃料供給を停止する。

吸気系６は、シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続される吸気マニホールド６２を備え、この吸気マニホールド６２に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、吸気系６には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ３２、後述するインタークーラ６１、スロットルバルブ６３、吸気温センサ３３、及び、吸気圧センサ３４が配設されている。なお、吸気マニホールド６２は吸気通路の一部を構成している。

排気系７は、シリンダヘッドに形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に、排気通路を構成する排気管７３，７４が接続されている。また、この排気通路には触媒装置４が配設されている。なお、排気マニホールド７２は排気通路の一部を構成している。

触媒装置４は、ＮＳＲ（ＮＯｘＳｔｏｒａｇｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒４１とＤＰＮＲ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘＲｅｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）触媒４２とを備えている。

ＮＳＲ触媒４１は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒であって、例えば、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類と、白金（Ｐｔ）のような貴金属とが担持された構成となっている。

ＮＳＲ触媒４１は、排気ガス中に多量の酸素が存在している状態においては、ＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの酸素濃度が低くかつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ₂もしくはＮＯに還元して放出する。このようにしてＮＯ₂やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気ガス中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ₂となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ₂やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ₂ＯやＣＯ₂となる。

ＤＰＮＲ触媒４２は、例えば多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のＰＭ（ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）は多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘは還元・放出される。さらに、ＤＰＮＲ触媒４２には、捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。

エンジン１には、ターボチャージャ（過給機）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２及びコンプレ
ッサインペラ５３を備えている。コンプレッサインペラ５３は吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管７３内部に臨んで配置されている。このようなターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサインペラ５３を回転させることにより吸入空気を過給する。この例のターボチャージャ５は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール５２側に可変ノズルベーン機構５４が設けられており、この可変ノズルベーン機構５４の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。

吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。このインタークーラ６１の下流側にスロットルバルブ６３が設けられている。スロットルバルブ６３は、その開度を無段階に調整することが可能な電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。

また、エンジン１にはＥＧＲ装置８が設けられている。ＥＧＲ装置８は、排気の一部を適宜吸気系（吸気通路）６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させる装置である。ＥＧＲ装置８は、吸気系６の吸気マニホールド６２と排気系７の排気マニホールド７２とを接続するＥＧＲ通路８１を備えている。このＥＧＲ通路８１には、ＥＧＲバルブ８２と、ＥＧＲ通路８１を通過（還流）するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ８３とが設けられており、ＥＧＲバルブ８２の開度を調整することにより、排気系７から吸気系６に導入されるＥＧＲガス量（排気還流量）を調整することができる。

さらに、ＥＧＲ装置８には、ＥＧＲクーラ８３をバイパスするバイパス通路８４が設けられている。このバイパス通路８４と上記ＥＧＲ通路８１との接続部（ＥＧＲガス流れの下流側の接続部）には、ＥＧＲ通路８１の開度とバイパス通路８４の開度とを調整する切替制御バルブ８５が設けられている。この切替制御バルブ８５を制御することにより、ＥＧＲクーラ８３に流入するＥＧＲガス量とバイパス通路８４に流入するＥＧＲガス量との流量比を任意に調整することができる。また、切替制御バルブ８５の制御により、ＥＧＲ通路８１を全開としバイパス通路８４を全閉として、バイパス通路８４を遮断してＥＧＲ通路８１のみにＥＧＲガスが流れる状態、バイパス通路８４を全開とし、ＥＧＲ通路８１を全閉として、ＥＧＲ通路８１を遮断してバイパス通路８４のみにＥＧＲガスが流れる状態に設定することができる。このような切替制御バルブ８５の制御は後述するＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１００にて実行される。

−センサ類−
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。

例えば、エアフローメータ３２は、吸気系６のスロットルバルブ６３の上流側に配置され、吸入空気量に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ３３は、吸気マニホールド６２に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ３４は、吸気マニホールド６２に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。

Ａ／Ｆセンサ３５は、排気系７の触媒装置４の下流側の排気管７４に配置され、排気ガス中の酸素濃度（排気Ａ／Ｆ）に応じた検出信号を出力する。排気温センサ３６は、排気系７の触媒装置４の下流側の排気管７４に配置され、排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ３７はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図２に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４などを備えている。

ＲＯＭ１０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

以上のＲＯＭ１０２、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４は、バス１０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース１０５及び出力インターフェース１０６と接続されている。

入力インターフェース１０５には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ３１、エアフローメータ３２、吸気温センサ３３、吸気圧センサ３４、Ａ／Ｆセンサ３５、排気温センサ３６、レール圧センサ３７、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ３８、及び、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトの回転数（エンジン回転数）を検出するクランクポジションセンサ３９などが接続されている。一方、出力インターフェース１０６には、インジェクタ２３、遮断弁２４、燃料添加弁２５、可変ノズルベーン機構５４、スロットルバルブ６３、ＥＧＲバルブ８２、及び、切替制御バルブ８５などが接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力に基づいて、燃料噴射量制御及び添加燃料制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ１００は下記のＥＧＲ装置８の詰り発生時の対処制御を実行する。

なお、以上のＥＣＵ１００により実行されるプログラムによって本発明の内燃機関の制御装置が実現される。

−詰り発生時の対処制御−
この例では、ＥＧＲクーラ８３が設けられたＥＧＲ通路８１及びバイパス通路８４のうち、例えばＥＧＲ通路８１に詰りが生じた場合、その詰り量に応じてＥＧＲ通路８１の使用頻度を少なくし（使用しない場合も含む）、バイパス通路８４の使用頻度を多くするという制御を行うことで、排気悪化を最小限に抑える点に特徴がある。その具体的な制御について以下に説明する。

まず、ＥＧＲ通路（ＥＧＲクーラ８３側の通路）８１の詰り量の検出方法について図３及び図４を参照して説明する。

ＥＧＲ通路８１の詰り量の検出は、エンジン１が回転しているときに、切替制御バルブ８５をＥＧＲクーラ８３側（ＥＧＲ通路８１「開」側）に切り替えた状態で、ＥＧＲバルブ８２を開閉することによって行う。具体的には、まずは図３（ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ８２を全開にした状態で、吸入空気量（新気量）ＧＮ１をエアフローメータ３２の出力信号に基づいて計測する。次に、図３（ｂ）に示すように、ＥＧＲバルブ８２を全閉にした状態で、吸入空気量（新気量）ＧＮ２をエアフローメータ３２の出力信号に基づいて計測する。

ここで、ＥＧＲ通路８１に詰りがなくて正常である場合、図３（ａ）の計測による吸入空気量ＧＮ１の方が小さくなる。すなわち、図３（ａ）の計測では、ＥＧＲ通路８１を通じてＥＧＲガスが吸気マニホールド６２に還流されるので、図３（ｂ）の計測に対して吸入空気量（新気量）が少なくなり（ＧＮ１＜ＧＮ２）、その両者間の吸入空気量差ΔＧＮａ（ΔＧＮａ＝｜ＧＮ１−ＧＮ２｜）が大きくなる。これに対し、図４（ＥＧＲバルブ８２は全開状態）に示すように、例えばＥＧＲクーラ８３に詰りが生じていると、その詰り量に応じてＥＧＲガスの吸気マニホールド６２への還流量が少なくなって、上記した吸入空気量差ΔＧＮａが小さくなる。さらにＥＧＲクーラ８３の詰りによってＥＧＲ通路８１が完全に閉塞されると、吸入空気量差ΔＧＮａは殆ど無くなる（ΔＧＮａ≒０）。

このように、バイパス通路８４を遮断し、ＥＧＲ通路８１を開いた状態で、ＥＧＲバルブ８２を全開にした場合と全閉にした場合との吸入空気量差ΔＧＮａからＥＧＲ通路８１の詰り量を推定することができる。

また、バイパス通路８４の詰り量の検出についても、同様にして、ＥＧＲ通路８１を遮断し、バイパス通路８４を開いた状態（ＥＧＲ通路８１は閉鎖）で、ＥＧＲバルブ８２を全開にした場合（吸入空気量ＧＮ３）と全閉にした場合（吸入空気量ＧＮ４）との吸入空気量差ΔＧＮｂ（ΔＧＮｂ＝｜ＧＮ３−ＧＮ４｜）からバイパス通路８４の詰り量を推定することができる。

なお、以上のＥＧＲ通路８１の詰り量の検出とバイパス通路８４の詰り量の検出とを実施する際には、スロットルバルブ６３のスロットル開度及び可変ノズルベーン機構５４の開度は固定しておく。

次に、この例の詰り発生時の対処制御の具体的な例について図５のフローチャートを参照して説明する。図５の処理ルーチンはＥＣＵ１００において所定時間（例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度）毎に繰り返して実行される。

まず、ステップＳＴ１０１においては、車両減速時であるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ１０２に進む。ステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定である場合はリターンする。

ステップＳＴ１０２では、ＥＧＲ通路８１の吸入空気量差ΔＧＮａを計測する。具体的には、切替制御バルブ８５の制御によりＥＧＲ通路８１を開き（バイパス通路８４は閉鎖）、ＥＧＲ通路８１を排気マニホールド７２と吸気マニホールド６２との間に接続する。この状態でＥＧＲバルブ８２を一定時間だけ全開にして吸入空気量ＧＮ１を採取し、次いでＥＧＲバルブ８２を一定時間だけ全閉にして吸入空気量ＧＮ２を採取し、その全開時の吸入空気量ＧＮ１と全閉時の吸入空気量ＧＮ２との差を算出して吸入空気量差ΔＧＮａ（ΔＧＮａ＝｜ＧＮ１−ＧＮ２｜）を得る。

ステップＳＴ１０３では、バイパス通路８４の吸入空気量差ΔＧＮｂを計測する。具体的には、切替制御バルブ８５の制御によりバイパス通路８４を開き（ＥＧＲ通路８１は閉鎖）、バイパス通路８４を排気マニホールド７２と吸気マニホールド６２との間に接続する。この状態でＥＧＲバルブ８２を一定時間だけ全開にして吸入空気量ＧＮ３を採取し、次いでＥＧＲバルブ８２を一定時間だけ全閉にして吸入空気量ＧＮ４を採取し、その全開時の吸入空気量ＧＮ３と全閉時の吸入空気量ＧＮ４との差を算出して吸入空気量差ΔＧＮｂ（ΔＧＮｂ＝｜ＧＮ３−ＧＮ４｜）を得る。

ステップＳＴ１０４では、ＥＧＲ通路８１またはバイパス通路８４に詰りが生じているか否かを判定する。具体的には、ＥＧＲ通路８１の場合、ステップＳＴ１０２で計測した吸入空気量差ΔＧＮａの実測値が所定の判定閾値よりも小さい場合は通路詰りが生じていると判定する。この判定に用いる判定閾値は、例えばＥＧＲ通路８１に詰りが全くない場合の吸入空気量差ΔＧＮａの最大値（例えば実験値または計算値）に対して余裕値を考慮した値［ΔＧＮａの最大値−余裕値］を用いる。また、同様に、ステップＳＴ１０３で計測した吸入空気量差ΔＧＮｂの実測値が所定の判定閾値［ΔＧＮｂの最大値−余裕値］よりも小さい場合は通路詰りが生じていると判定する。

以上のステップＳＴ１０４の判定結果が肯定判定である場合（ＥＧＲ通路８１またはバイパス通路８４に詰りが生じている場合）はステップＳＴ１０５に進む。ステップＳＴ１０４の判定結果が否定判定である場合（通路詰りがない場合）は、ＥＧＲ装置が正常であると判断してリターンする。

ステップＳＴ１０５では、ステップＳＴ１０２及びＳＴ１０３で計測した吸入空気量差ΔＧＮａ、ΔＧＮｂの実測値に基づいて、詰りが生じている通路を特定する。例えば、吸入空気量差ΔＧＮａの実測値のみが上記した判定閾値よりも小さい場合は、ＥＧＲ通路８１に詰りが生じていると特定する。

次に、ステップＳＴ１０６において通路の詰り量（度合）を判定する。この例においては、排気のＯＢＤ規制値を超えないように適合した吸入空気量差ΔＧＮａ，ΔＧＮｂの各上限値を詰り量１００％とし、ＥＧＲ通路８１が正常である場合（上記した［ΔＧＮａ，ΔＧＮｂの最大値−余裕値］以上である場合）を詰り量０％としており、その間（詰り量０％〜１００％）における吸入空気量差ΔＧＮａ，ΔＧＮｂの実測値から詰り量（度合）を判定する。例えば、ＥＧＲ通路（ＥＧＲクーラ８３側の通路）８１に詰りが生じている場合、吸入空気量差ΔＧＮａの実測値に基づいて詰り量がα％であると判定する。なお、詰り量が１００％近くになった場合、ＭＩＬ点灯等により警告を出力してＥＧＲ装置８の交換を促すようにしてもよい。

そして、ステップＳＴ１０７において、ステップＳＴ１０６で判定した詰り量に基づいてＥＧＲ通路８１とバイパス通路８４との使用頻度を変更する。この処理について、図６及び図７を参照して説明する。

まず、ＥＧＲ通路８１及びバイパス通路８４の詰り量がともに０％である場合、通常の使用頻度となるように、切替制御バルブ８５の切り替え制御を行う。具体的には、エンジン１の運転状態、この例ではエンジン回転数ＮＥと燃料噴射量（負荷）Ｑに基づいて、図６（ａ）のマップを参照して、ＥＧＲ通路８１またはバイパス通路８４のいずれの通路を使用するかを判定して、その判定結果に基づいて切替制御バルブ８５の切り替え制御を行う。なお、エンジン回転数ＮＥはクランクポジションセンサ３９の出力信号から算出し、燃料噴射量Ｑは燃料噴射量指令値から取得する。

ここで、ＥＧＲ通路８１に詰りが生じており、その詰り量が例えば５０％である場合、図６（ｂ）のマップを用い、エンジン１の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量Ｑ）に応じて、ＥＧＲ通路８１またはバイパス通路８４のいずれの通路を使用するかを判定して、その判定結果に基づいて切替制御バルブ８５の切り替え制御を行う。図６（ｂ）のマップは、図６（ａ）の正常時用のマップと比較して、ＥＧＲ通路８１の使用領域を小さく設定し、バイパス通路８４の使用領域を大きく設定したものであり、この図６（ｂ）のマップに基づいて切替制御バルブ８５の切り替え制御を行うことにより、図７の概念図に示すように、詰り量が５０％である場合（図７（ｂ））には、ＥＧＲ通路８１の使用頻度が、正常時（図７（ａ）：詰り量０％）と比較して少なくなり、バイパス通路８４の使用頻度が多くなる。

また、ＥＧＲ通路８１の詰りが更に進行してＥＧＲ通路８１の詰り量が例えば９０％となった場合は、図６（ｃ）に示すマップを用い、エンジン１の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量Ｑ）に応じて、ＥＧＲ通路８１またはバイパス通路８４のいずれの通路を使用するかを判定して、その判定結果に基づいて切替制御バルブ８５の切り替え制御を行う。図６（ｃ）のマップは、図６（ａ）の正常時用のマップと比較して、ＥＧＲ通路８１の使用領域を小さく設定し、バイパス通路８４の使用領域を大きく設定したものであって、この図６（ｃ）のマップに基づいて切替制御バルブ８５の切り替え制御を行うことにより、図７の概念図に示すように、詰り量が９０％である場合（図７（ｃ））には、ＥＧＲ通路８１の使用頻度が、正常時（図７（ａ）：詰り量０％）と比較して大幅に少なくなり、バイパス通路８４の使用頻度が大幅に多くなる。

なお、例えばＥＧＲ通路８１の詰り量が１００％近くになった場合、ＥＧＲ通路８１の使用を禁止し、バイパス通路８４のみを使用するようにしてもよい。

ここで、図６に示すようなマップについては、ＥＧＲ通路８１の詰り量が０％〜１００％の間おいて、例えば１０％毎にＥＧＲ通路８１とバイパス通路８４との使用頻度を適合したものをＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶しておけばよい。また、バイパス通路８４の詰り量についても、同様に、例えば１０％毎にＥＧＲ通路８１とバイパス通路８４との使用頻度を適合したものをＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶しておけばよい。

以上のように、この例によれば、例えばＥＧＲ通路８１の詰り量（％）に応じて、ＥＧＲ通路８１の使用頻度を少なくし、バイパス通路８４の使用頻度を多くしているので、ＥＧＲ通路８１に詰りが生じても、排気レベルが許容値（例えばＯＢＤ規制値）を超えないようにすることができる。また、通路詰りによりＥＧＲ装置８の交換が必要になった場合であっても、ＥＧＲ装置を交換するまでの間における排気悪化を最小限に抑えることができる。

なお、この例において、ＥＧＲ通路（ＥＧＲクーラ８３側の通路）８１とバイパス通路８４との使用頻度は、切替制御バルブ８５によりＥＧＲ通路８１を閉鎖（開度０）する頻度とバイパス通路８４を閉鎖（開度０）する頻度とを正常時の使用頻度に対して変更してもよい。また、切替制御バルブ８５により、ＥＧＲ通路８１の開度とバイパス通路８４の開度とを調整して、ＥＧＲ通路８１へのＥＧＲガスの流入量とバイパス通路８４へのＥＧＲガスの流入量とを正常時に対して変更することで、ＥＧＲ通路８１とバイパス通路８４との使用頻度を変更するようにしてもよい。

−他の実施形態−
以上の例では、ＥＧＲ通路（ＥＧＲクーラ８３側の通路）８１に詰りが生じたときに、その詰り量に応じてＥＧＲ通路８１の使用頻度を少なくし、バイパス通路８４の使用頻度を多くしているが、これに限られることなく、バイパス通路８４に詰りが生じたときに、その詰り量に応じてバイパス通路８４の使用頻度を少なくし、ＥＧＲ通路８１の使用頻度を多くするという制御を実行するようにしてもよい。

以上の例では、ＥＧＲ装置８の詰り検出する際に、ＥＧＲバルブ８２を全開にしたときの吸入空気量と全閉にしたときの吸入空気量との変化量（吸入吸気量差）を計測してＥＧＲ通路８１の詰り量（またはバイパス通路８４の詰り量）を検出しているが、これに限られることなく、吸気マニホールド６２内の圧力（以下、インマニ圧力ともいう）の変化量に基づいてＥＧＲ通路８１の詰り量（またはバイパス通路８４の詰り量）を検出するようにしてもよい。この点について説明する。

まず、例えば図３（ＥＧＲ通路８１が正常な場合）において、スロットルバルブ６３のスロットル開度が一定（固定）であると、エンジン１の吸入行程におけるインマニ圧力（負圧）の絶対値は、ＥＧＲバルブ８２を全開とした場合とＥＧＲバルブ８２を全閉とした場合とでは異なり、ＥＧＲバルブ８２を全開とした場合の方が小さくなる。

すなわち、ＥＧＲバルブ８２を全開とした場合（インマニ圧力ＰＩＮ１）は、ＥＧＲバルブ８２を全閉とした場合（インマニ圧力ＰＩＮ２）に比べて、吸気マニホールド６２内にＥＧＲガスが還流する量に相当する分だけインマニ圧力が小さくなり（ＰＩＮ１＜ＰＩＮ２）、その両者間のインマニ圧力の変化量ΔＰＩＮ（ΔＰＩＮ＝｜ＰＩＭ１−ＰＩＭ２｜）は大きくなる。これに対し、図４に示すように、例えばＥＧＲクーラ８３に詰りが生じていると、その詰り量に応じて吸気マニホールド６２へのＥＧＲガスの還流量が少なくなって、上記したインマニ圧力の変化量ΔＰＩＮが小さくなる。さらにＥＧＲクーラ８３の詰りによりＥＧＲ通路８１が完全に閉塞されると、吸入空気量差ＰＩＮは殆ど無くなる（ΔＰＩＮ≒０）。

このように、バイパス通路８４を遮断し、ＥＧＲ通路８１を開いた状態で、ＥＧＲバルブ８２を全開にした場合と全閉にした場合とのインマニ圧力変化量ΔＰＩＮからＥＧＲ通路８１の詰り量を判定することができる。また、バイパス通路８４の詰り量についても、同様に、ＥＧＲ通路８１を遮断し、バイパス通路８４を開いた状態で、ＥＧＲバルブ８２を全開にした場合と全閉にした場合とのインマニ圧力変化量ΔＰＩＮからバイパス通路８４の詰り量を判定することができるので、それらＥＧＲ通路（ＥＧＲクーラ８３側の通路）８１の詰り量またはバイパス通路の詰り量に応じてＥＧＲ通路８１とバイパス通路８４との使用頻度を変更することで、排気レベルが許容値（例えばＯＢＤ規制値）を超えないように制御することができる。

以上の例では、ＥＧＲ通路８１とバイパス通路の２つの通路を備えたＥＧＲ装置８について説明したが、本発明はこれに限られることなく、ＥＧＲガスを還流する複数（３つ以上）の通路が並列に設けられたＥＧＲ装置にも適用可能である。この場合、複数の通路のうち、ある特定の通路に詰りが生じた場合、その詰りが生じた通路の使用頻度を前記詰り量に応じて少なくし（使用しない場合も含む）、他の正常な通路の使用頻度を多くするという制御を行うことができる。このような制御によって、ＥＧＲガスを還流する複数の通路うちのいずれかの通路に詰りが生じても、排気レベルが許容値（例えばＯＢＤ規制値）を超えないようにすることができる。

以上の例では、本発明の制御装置を筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒内直噴６気筒ディーゼルエンジンなどの他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用できる。また、筒内直噴ディーゼルエンジンに限られることなく、他のタイプのディーゼルエンジンの制御にも本発明を適用することは可能である。さらに、ディーゼルエンジンに限られることなく、ガソリンエンジンの制御にも本発明は適用可能である。

本発明を適用するディーゼルエンジンの一例を示す概略構成図である。ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。ＥＧＲ通路の詰り量を検出する方法の概略説明図である。図３の詰り量の検出方法において、ＥＧＲクーラに詰りが生じているときの吸入空気の流れを示す図である。ＥＣＵにおいて実行する詰り発生時の対処処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。エンジン運転状態に応じてＥＧＲ通路またはバイパス通路を選択するためのマップである。ＥＧＲ通路とバイパス通路との使用頻度を示す概念図である。

符号の説明

１エンジン（内燃機関）
２燃料供給系
２３インジェクタ
２５燃料添加弁
３２エアフローメータ
３４吸気圧センサ
６吸気系
６２吸気マニホールド
６３スロットルバルブ
７排気系
７２排気マニホールド
８ＥＧＲ装置
８１ＥＧＲ通路
８２ＥＧＲバルブ
８３ＥＧＲクーラ
８４バイパス通路
８５切替制御バルブ
１００ＥＣＵ（制御装置）

Claims

内燃機関の排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流する複数の通路が並列に設けられたＥＧＲ装置を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記複数の通路の各開度をそれぞれ調整する開度調整手段と、前記複数の通路のそれぞれの詰り量を検出する詰り量検出手段と、前記詰り量検出手段の検出結果に基づいて、前記複数の通路の使用頻度を変更する通路制御手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
内燃機関の排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に還流する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、前記ＥＧＲ通路の開度とバイパス通路の開度とを調整する切替制御バルブとを有するＥＧＲ装置を備え、前記ＥＧＲ通路及びバイパス通路の各通路の詰り量を検出し、その詰り量の検出結果に基づいて、前記ＥＧＲ通路とバイパス通路との使用頻度を変更することを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項２記載の内燃機関の制御装置において、
前記切替制御バルブの制御にて前記ＥＧＲ通路を開とした状態で、前記ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との吸入空気量の変化量に基づいて前記ＥＧＲ通路の詰り量を検出し、前記切替制御バルブの制御により前記バイパス通路を開とした状態で、前記ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との吸入空気量の変化量に基づいて前記バイパス通路の詰り量を検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項２記載の内燃機関の制御装置において、
前記切替制御バルブの制御にて前記ＥＧＲ通路を開とした状態で、前記ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との吸気マニホールド内の圧力変化量に基づいて前記ＥＧＲ通路の詰り量を検出し、前記切替制御バルブの制御により前記バイパス通路を開とした状態で、前記ＥＧＲバルブを開いた場合と閉じた場合との吸気マニホールド内の圧力変化量に基づいて前記バイパス通路の詰り量を検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。