JP2022067177A

JP2022067177A - ガス還流装置

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Publication number: JP2022067177A
Application number: JP2020175740A
Authority: JP
Inventors: 岳伊藤; Takeshi Ito; 秀幸鈴木; Hideyuki Suzuki; 祥太郎播本; Shotaro Harimoto
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-05-06

Abstract

【課題】圧力センサによる圧力の検出精度を高める。【解決手段】エンジン１１の排気系１９から吸気系１７に排出ガスの一部を供給するガス還流装置１０であって、排気系１９と吸気系１７とを互いに接続するＥＧＲ配管５３と、ＥＧＲ配管５３に設けられ、排出ガスの供給量を制御するＥＧＲバルブ５２と、ＥＧＲ配管５３の排気系１９とＥＧＲバルブ５２との間に設けられるＥＧＲ圧力センサ５５と、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力信号を補正するセンサ補正部と、を有し、センサ補正部は、エンジン１１が回転停止状態に制御される場合に、大気圧力を検出する大気圧センサの出力信号に基づいて、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力信号を補正し、エンジン１１が燃料カット状態に制御される場合に、吸入空気量を検出するエアフローセンサ７６の出力信号に基づいて、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力信号を補正する。【選択図】図８

Description

本発明は、エンジンの排気系から吸気系に排出ガスの一部を供給するガス還流装置に関する。

排気系から吸気系に対して排出ガスの一部を還流させるエンジンが開発されている（特許文献１～３参照）。排気系から吸気系に排出ガスを還流させることにより、燃焼室に向かう吸入空気に排出ガスを混ぜることができるため、エンジンの燃費性能や排気浄化性能を高めることができる。また、近年の車両においては、エンジンの燃費性能や排気浄化性能を更に向上させる観点から、吸入空気に対する排出ガスの混合比であるＥＧＲ率が高められている。

特開平１０－１８４４０８号公報特開２００３－２６９１４３号公報国際公開第２０１１／５２０６６号

ところで、吸気系に多くの排出ガスを還流させてＥＧＲ率を高める際には、シリンダ内の燃焼安定性等を確保するため、還流させる排出ガス量を高精度に検出してＥＧＲ率を制御することが重要である。このため、吸気系に向けて排出ガスを案内するＥＧＲ通路には、ＥＧＲ通路内の圧力を検出する圧力センサが設けられている。しかしながら、ＥＧＲ通路に設けられた圧力センサは排出ガスに曝されることから、圧力センサによる圧力の検出精度が低下する虞がある。このため、圧力センサがＥＧＲ通路に設けられる場合であっても、圧力センサによる圧力の検出精度を高めることが求められている。

本発明の目的は、圧力センサによる圧力の検出精度を高めることにある。

本発明のガス還流装置は、エンジンの排気系から吸気系に排出ガスの一部を供給するガス還流装置であって、前記排気系と前記吸気系とを互いに接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、排出ガスの供給量を制御するＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲ通路の前記排気系と前記ＥＧＲバルブとの間に設けられる圧力センサと、前記圧力センサの出力信号を補正するセンサ補正部と、を有し、前記センサ補正部は、前記エンジンが回転停止状態に制御される場合に、大気圧力を検出する大気圧センサの出力信号に基づいて、前記圧力センサの出力信号を補正し、前記エンジンが燃料カット状態に制御される場合に、吸入空気量を検出するエアフローセンサの出力信号に基づいて、前記圧力センサの出力信号を補正する。

本発明によれば、センサ補正部は、エンジンが燃料カット状態に制御される場合に、吸入空気量を検出するエアフローセンサの出力信号に基づいて、圧力センサの出力信号を補正する。これにより、圧力センサによる圧力の検出精度を高めることができ、ＥＧＲバルブを適切に制御することができる。

本発明の一実施の形態であるガス還流装置を備えたエンジンを示す概略図である。ガス還流装置が備える制御系の一例を示す図である。（Ａ）はストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードとの実行領域の一例を示す図であり、（Ｂ）はストイキ燃焼モードおよびリーン燃焼モードと空燃比との関係の一例を示す図である。（Ａ）はＥＧＲ圧力センサの一部を示す拡大断面図であり、（Ｂ）はＥＧＲ圧力センサの出力電圧の一例を示す図である。センサ補正制御が実行されるエンジンの回転停止状態を示す図である。センサ補正制御の実行状況を示す図である。ＥＧＲ圧力センサの出力電圧の補正例を示す図である。センサ補正制御が実行されるエンジンの燃料カット状態を示す図である。推定オフセット量の積算状況の一例を示す図である。（Ａ）はエンジン回転数とオフセット積算速度との関係を示す図であり、（Ｂ）はエンジンに対する要求駆動力とオフセット積算速度との関係を示す図である。モード判定処理の実行状況の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［エンジン構造］
図１は本発明の一実施の形態であるガス還流装置１０を備えたエンジン１１を示す概略図である。図１に示すように、エンジン１１は、シリンダブロック１２と、これに取り付けられるシリンダヘッド１３と、を有している。シリンダブロック１２には、クランク軸１４が回転自在に支持されるとともに、クランク軸１４に連結されるピストン１５が往復動自在に収容されている。また、シリンダヘッド１３には、吸気ポート１６に向けて吸入空気を案内する吸気系１７が接続されており、排気ポート１８から排出された排出ガスを案内する排気系１９が接続されている。さらに、シリンダヘッド１３には、燃焼室２０内に燃料を噴射するインジェクタ２１が設けられている。

シリンダヘッド１３に接続される吸気系１７は、エアクリーナボックス３０、スロットルバルブ３１、吸気マニホールド３２、およびこれらの部品を連結する吸気管３３，３４によって構成されている。また、シリンダヘッド１３に接続される排気系１９は、排気マニホールド３５、触媒コンバータ３６～３８、消音器３９、およびこれらの部品を連結する排気管４０～４３によって構成されている。エアクリーナボックス３０から取り込まれた吸入空気は、スロットルバルブ３１を経て吸気マニホールド３２に供給され、吸気マニホールド３２から吸気ポート１６を経て燃焼室２０に供給される。そして、燃焼室２０から排出される排出ガスは、排気マニホールド３５から各種触媒コンバータ３６～３８および消音器３９を経て外部に放出される。なお、図示する例では、触媒コンバータ３６～３８として、三元触媒コンバータ（Three Way Catalyst，ＴＷＣ）３６が設けられており、前後２つのリーンＮＯｘ吸蔵触媒コンバータ（Lean NOx Trap catalyst，ＬＮＴ）３７，３８が設けられている。

［ガス還流装置］
エンジン１１には、排気系１９から吸気系１７に排出ガスの一部を供給するガス還流装置１０が設けられている。以下の説明では、排気系１９から吸気系１７に供給される排出ガスを、ＥＧＲガスとして記載する。なお、ＥＧＲとは、「Exhaust Gas Recirculation」である。

ガス還流装置１０は、排気系１９の排気管４０に接続されるＥＧＲ上流配管５０と、吸気系１７の吸気マニホールド３２に接続されるＥＧＲ下流配管５１と、ＥＧＲ上流配管５０とＥＧＲ下流配管５１との間に設けられるＥＧＲバルブ５２と、を有している。つまり、ＥＧＲ上流配管５０およびＥＧＲ下流配管５１によって構成されるＥＧＲ配管（ＥＧＲ通路）５３には、ＥＧＲ配管５３を開閉するＥＧＲバルブ５２が設けられている。また、ＥＧＲ上流配管５０には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ５４が設けられており、ＥＧＲガスの圧力を検出するＥＧＲ圧力センサ（圧力センサ）５５が設けられている。さらに、ＥＧＲ下流配管５１には、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲ温度センサ５６が設けられている。

排気系１９から吸気系１７に対するＥＧＲガスの供給は、図示しないソレノイドを備えたＥＧＲバルブ５２によって制御される。つまり、ソレノイドを制御してＥＧＲバルブ５２が開かれると、排気系１９からＥＧＲ配管５３を介して吸気系１７にＥＧＲガスが供給される。一方、ソレノイドを制御してＥＧＲバルブ５２が閉じられると、ＥＧＲ配管５３が遮断されるため、排気系１９から吸気系１７に対するＥＧＲガスの供給が止められる。なお、排気系１９から吸気系１７に供給されるＥＧＲガスの供給量は、後述するように、ＥＧＲバルブ５２の前後に作用する圧力差によって増減するとともに、ＥＧＲバルブ５２の開度に応じて増減する。

［制御系］
図２はガス還流装置１０が備える制御系の一例を示す図である。図２に示すように、ガス還流装置１０は、マイコン等からなるコントローラ６０を有している。コントローラ６０には、スロットルバルブ３１の開度を制御するスロットル制御部６１、インジェクタ２１の燃料噴射量を制御するインジェクタ制御部６２、およびＥＧＲバルブ５２の開度を制御するＥＧＲ制御部６３が設けられている。コントローラ６０に接続されるセンサとして、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ７０、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ７１、および車両の走行速度を検出する車速センサ７２がある。また、コントローラ６０に接続されるセンサ等として、クランク軸１４の回転速度であるエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ７３、大気圧力を検出する大気圧センサ７４、および車両の制御システムを起動する際に操作されるスタートスイッチ７５がある。さらに、コントローラ６０に接続されるセンサとして、前述したＥＧＲ圧力センサ５５およびＥＧＲ温度センサ５６があり、吸気系１７を流れる吸入空気の流量つまり吸入空気量を検出するエアフローセンサ７６があり、吸気マニホールド３２内の圧力を検出する吸気圧力センサ７７等がある。

コントローラ６０の各制御部６１～６３は、各センサからの出力信号に基づいて、スロットルバルブ３１の目標開度、インジェクタ２１の目標噴射量、およびＥＧＲバルブ５２の目標開度を設定する。そして、コントローラ６０の各制御部６１～６３は、各目標値に応じて設定された制御信号を、スロットルバルブ３１、インジェクタ２１およびＥＧＲバルブ５２に向けて出力する。例えば、ＥＧＲバルブ５２を制御するＥＧＲ制御部６３は、エンジン１１の運転状態に応じて目標となるＥＧＲ率（吸入空気に対するＥＧＲガスの混合率）を設定し、このＥＧＲ率に基づきＥＧＲバルブ５２の開度を制御する。

すなわち、ＥＧＲ制御部６３は、エアフローセンサ７６からの出力信号に基づいて吸入空気量を算出し、この吸入空気量に混合させるＥＧＲガス量をＥＧＲ率に基づいて算出する。また、ＥＧＲ制御部６３は、吸気圧力センサ７７およびＥＧＲ圧力センサ５５からの出力信号に基づいて、ＥＧＲバルブ５２の前後の圧力差を算出する。そして、ＥＧＲ制御部６３は、目標とするＥＧＲガス量が流れるように、ＥＧＲバルブ前後の圧力差に基づきＥＧＲバルブ５２の開度を制御している。つまり、同量のＥＧＲガス量を得る場合であっても、ＥＧＲバルブ前後の圧力差が小さい場合には、ＥＧＲバルブ５２の開度が大きく制御される一方、ＥＧＲバルブ前後の圧力差が大きい場合には、ＥＧＲバルブ５２の開度が小さく制御されることになる。なお、ＥＧＲ制御部６３は、ＥＧＲガス量を高精度に制御する観点から、ＥＧＲガスの温度に基づきＥＧＲガスの密度を算出し、ＥＧＲガスの密度に基づきＥＧＲバルブ５２の目標開度を補正している。

［燃焼モード］
続いて、エンジン１１の燃焼モードについて説明する。図３（Ａ）はストイキ燃焼モードとリーン燃焼モードとの実行領域の一例を示す図であり、図３（Ｂ）はストイキ燃焼モードおよびリーン燃焼モードと空燃比との関係の一例を示す図である。図３（Ａ）に示すように、エンジン１１の燃焼モードとして、ストイキ燃焼モードおよびリーン燃焼モードが設定されている。ストイキ燃焼モードは、エンジン１１に対する要求駆動力が大きい領域や、エンジン回転数が高い領域で実行される燃焼モードである。また、リーン燃焼モードは、エンジン１１に対する要求駆動力が小さい領域や、エンジン回転数が低い領域で実行される燃焼モードである。なお、コントローラ６０のスロットル制御部６１、インジェクタ制御部６２およびＥＧＲ制御部６３はエンジン制御部として機能しており、これらの制御部６１～６３によってストイキ燃焼モードやリーン燃焼モードが実行されている。

図３（Ｂ）に示すように、ストイキ燃焼モードにおいては、エンジン１１を運転する際の空燃比が、理論空燃比（例えば１４．７）を含む所定範囲ｒ１で制御される。また、リーン燃焼モードにおいては、エンジン１１を運転する際の空燃比が、所定範囲ｒ１よりも大きな所定範囲ｒ２で制御される。つまり、リーン燃焼モードは、エンジン１１を理論空燃比よりも燃料の薄い空燃比で運転する燃焼モードである。また、燃料の薄いリーン燃焼モードにおいては、混合気の燃焼安定性を確保する観点から、ストイキ燃焼モードに比べてＥＧＲ率を高精度に制御する必要がある。つまり、ＥＧＲバルブ５２を制御するコントローラ６０には、ＥＧＲ圧力センサ５５および吸気圧力センサ７７からの出力信号に基づいて、ＥＧＲバルブ５２の前後に作用する圧力差を正確に把握することが求められている。

［ＥＧＲ圧力センサ］
図４（Ａ）はＥＧＲ圧力センサ５５の一部を示す拡大断面図であり、図４（Ｂ）はＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧の一例を示す図である。図４（Ａ）に示すように、ＥＧＲ圧力センサ５５は、凹状のセンサ取付部８０を備えたケース本体８１と、センサ取付部８０に台座８２を介して取り付けられるセンサチップ８３と、ケース本体８１に設けられるリード端子８４と、を有している。また、ケース本体８１のセンサ取付部８０にはフッ素ゲル等のゲル素材からなるゲル保護材８５が充填されており、このゲル保護材８５によってセンサチップ８３が保護されている。ところで、ＥＧＲ圧力センサ５５は排出ガスであるＥＧＲガスに曝されることから、センサチップ８３を覆うゲル保護材８５がＥＧＲガスによって膨潤および変形し、ゲル保護材８５を介してセンサチップ８３に伝達される圧力を変化させてしまう虞がある。

例えば、図４（Ｂ）に特性線Ｌｘで示すように、ＥＧＲ圧力センサ５５は、圧力Ｐｘが作用する場合に、出力電圧（出力信号）Ｖｘを出力するように設計されている。しかしながら、ゲル保護材８５の膨潤等によって特性線が「Ｌａ」に変化していた場合には、ＥＧＲ圧力センサ５５に圧力Ｐｘが作用する状況であっても、出力電圧として「Ｖｘ」よりも高い「Ｖａ」が出力されることになる。また、ゲル保護材８５の膨潤等によって特性線が「Ｌｂ」に変化していた場合には、ＥＧＲ圧力センサ５５に圧力Ｐｘが作用する状況であっても、出力電圧として「Ｖｘ」よりも低い「Ｖｂ」が出力されることになる。

［センサ補正制御］
・（回転停止状態）
前述したように、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧は、ゲル保護材８５の膨潤等によって変化してしまう虞がある。そこで、コントローラ６０にはセンサ補正部６４が設けられており、このセンサ補正部６４によってＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧を補正するセンサ補正制御が実行される。図５はセンサ補正制御が実行されるエンジン１１の回転停止状態を示す図であり、図６はセンサ補正制御の実行状況を示す図であり、図７はＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧の補正例を示す図である。

図５に示すように、エンジン１１が回転停止状態に制御される場合に、コントローラ６０のセンサ補正部６４によってセンサ補正制御が実行される。なお、エンジン１１の回転停止状態とは、クランク軸１４の回転が停止する状態である。例えば、スタートスイッチ７５がオフ操作されている場合や、アイドリングストップ制御が実行されている場合に、エンジン１１は回転停止状態に制御される。また、エンジン１１の回転停止状態においては、吸気系１７や排気系１９に対して吸入空気や排出ガスが流れることはなく、ＥＧＲ上流配管５０内の圧力は外部の大気圧力ＡＰに対して等しくなる。

つまり、図５に破線の矢印で示すように、ＥＧＲ上流配管５０と外部とは互いに連通することから、ＥＧＲ上流配管５０内の圧力は外部の大気圧力ＡＰに対して等しくなっている。このように、エンジン１１の回転停止状態において、ＥＧＲ圧力センサ５５には大気圧力ＡＰが作用することから、このタイミングにおけるＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧が、大気圧力ＡＰを示す所定の基準電圧（基準信号）に補正される。なお、コントローラ６０のセンサ補正部６４には、ＥＧＲ圧力センサ５５の特性線Ｌｘが記憶されており、センサ補正部６４は、特性線Ｌｘに基づき大気圧力ＡＰを示す基準電圧を求めている。

すなわち、図６に矢印αで示すように、エンジン１１が回転停止状態に制御される状況、つまりＥＧＲ圧力センサ５５に大気圧力ＡＰが作用する状況において、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧が基準電圧Ｖ１ｘよりも高い「Ｖ１ａ」であった場合には、ＥＧＲ圧力センサ５５が特性線Ｌ１ａに沿って出力電圧を出力していると推定される。この場合には、出力電圧Ｖ１ａを基準電圧Ｖ１ｘに補正する補正電圧として「－ａ１」が設定される。このように、補正電圧として「－ａ１」が設定されると、図７に示すように、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧Ｖｏｘが、出力電圧Ｖｏｘから補正電圧「ａ１」を減算した出力電圧Ｖｏａに補正される。

また、図６に矢印αで示すように、エンジン１１が回転停止状態に制御される状況、つまりＥＧＲ圧力センサ５５に大気圧力ＡＰが作用する状況において、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧が基準電圧Ｖ１ｘよりも低い「Ｖ１ｂ」であった場合には、ＥＧＲ圧力センサ５５が特性線Ｌ１ｂに沿って出力電圧を出力していると推定される。この場合には、出力電圧Ｖ１ｂを基準電圧Ｖ１ｘに補正する補正電圧として「＋ｂ１」が設定される。このように、補正電圧として「＋ｂ１」が設定されると、図７に示すように、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧Ｖｏｘが、出力電圧Ｖｏｘに補正電圧「ｂ１」を加算した出力電圧Ｖｏｂに補正される。

・（燃料カット状態）
前述したセンサ補正制御の実行タイミングとしては、エンジン１１の回転停止状態に限られることはなく、エンジン１１の燃料カット状態においてもセンサ補正制御が実行される。ここで、図８はセンサ補正制御が実行されるエンジン１１の燃料カット状態を示す図である。

図８に示すように、エンジン１１が燃料カット状態に制御される場合に、コントローラ６０のセンサ補正部６４によってセンサ補正制御が実行される。なお、エンジン１１の燃料カット状態とは、クランク軸１４の回転を維持したままインジェクタ２１の燃料噴射が停止する状態である。例えば、アクセルペダルの踏み込みが解除された場合や、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に、エンジン１１は燃料カット状態に制御される。また、エンジン１１の燃料カット状態においては、排気系１９を流れる排出ガスの圧力が安定することから、吸入空気の流量に基づいてＥＧＲ上流配管５０の圧力を推定することができる。

図８に示すように、エンジン１１の燃料カット状態においては、エンジン１１の燃焼室２０を通過した吸入空気が、そのまま排出ガスとして触媒コンバータ３６～３８および消音器３９を通過して外部に放出される。つまり、吸入空気の流量と排出ガスの流量とが互いにほぼ一致するため、エアフローセンサ７６によって検出された吸入空気の流量を排出ガスの流量とみなすことができる。そして、コントローラ６０のセンサ補正部６４は、吸入空気の流量つまり排出ガスの流量と、排気系１９の所定区間Ｅｘ１の配管抵抗とを用いることにより、排気系１９の所定区間Ｅｘ１における圧力損失ＰＬを算出する。

続いて、センサ補正部６４は、以下の式（１）に示すように、消音器３９の開放端部の圧力である大気圧力ＡＰに圧力損失ＰＬを加算し、排気系１９の所定位置Ｅｘ２における圧力Ｐｅｘ２を算出する。この排気系１９の所定位置Ｅｘ２には、ＥＧＲ配管５３のＥＧＲ上流配管５０が接続されることから、所定位置Ｅｘ２の圧力Ｐｅｘ２をＥＧＲ配管５３の圧力つまりＥＧＲ圧力センサ５５に作用する圧力とみなすことができる。このように、エンジン１１の燃料カット状態においては、ＥＧＲ圧力センサ５５には所定位置Ｅｘ２の圧力Ｐｅｘ２が作用することから、このタイミングにおけるＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧が、圧力Ｐｅｘ２を示す所定の基準電圧（基準信号）に補正される。なお、コントローラ６０のセンサ補正部６４には、排気系１９の所定区間Ｅｘ１の配管抵抗が記憶されている。また、コントローラ６０のセンサ補正部６４には、ＥＧＲ圧力センサ５５の特性線Ｌｘが記憶されており、センサ補正部６４は、特性線Ｌｘに基づき圧力Ｐｅｘ２を示す基準電圧を求めている。
Ｐｅｘ２＝ＡＰ＋ＰＬ・・（１）

すなわち、図６に矢印βで示すように、エンジン１１が燃料カット状態に制御される状況、つまりＥＧＲ圧力センサ５５に圧力Ｐｅｘ２が作用する状況において、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧が基準電圧Ｖ２ｘよりも高い「Ｖ２ａ」であった場合には、ＥＧＲ圧力センサ５５が特性線Ｌ２ａに沿って出力電圧を出力していると推定される。この場合には、出力電圧Ｖ２ａを基準電圧Ｖ２ｘに補正する補正電圧として「－ａ２」が設定される。このように、補正電圧として「－ａ２」が設定されると、図７に示すように、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧Ｖｏｘが、出力電圧Ｖｏｘから補正電圧「ａ２」を減算した出力電圧Ｖｏａに補正される。

また、図６に矢印βで示すように、エンジン１１が燃料カット状態に制御される状況、つまりＥＧＲ圧力センサ５５に圧力Ｐｅｘ２が作用する状況において、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧が基準電圧Ｖ２ｘよりも低い「Ｖ２ｂ」であった場合には、ＥＧＲ圧力センサ５５が特性線Ｌ２ｂに沿って出力電圧を出力していると推定される。この場合には、出力電圧Ｖ２ｂを基準電圧Ｖ２ｘに補正する補正電圧として「＋ｂ２」が設定される。このように、補正電圧として「＋ｂ２」が設定されると、図７に示すように、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧Ｖｏｘが、出力電圧Ｖｏｘに補正電圧「ｂ２」を加算した出力電圧Ｖｏｂに補正される。

このように、エンジン１１が回転停止状態や燃料カット状態に制御される際に、大気圧力および吸入空気量に基づいてＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧を補正したので、ＥＧＲ圧力センサ５５によってＥＧＲ上流配管５０の圧力を高精度に検出することができる。これにより、ＥＧＲバルブ５２の前後に作用する圧力差を高精度に算出することができるため、ＥＧＲバルブ５２によってＥＧＲ率を高精度に制御することができる。

［モード判定処理］
続いて、リーン燃焼モードの実行許可を判定するモード判定処理について説明する。前述したように、燃料の薄いリーン燃焼モードにおいては、混合気の燃焼安定性を確保する観点から、ストイキ燃焼モードに比べてＥＧＲ率を高精度に制御することが求められている。また、ＥＧＲ率を高精度に制御するためには、ＥＧＲ圧力センサ５５によってＥＧＲ上流配管５０の圧力を高精度に検出することが重要である。そこで、コントローラ６０にはモード判定部（オフセット推定部）６５が設けられており、このモード判定部６５によってリーン燃焼モードを許可するか否かを判定するモード判定処理が実行される。

まず、モード判定処理において用いられる推定オフセット量について説明する。図９は推定オフセット量の積算状況の一例を示す図である。図１０（Ａ）はエンジン回転数とオフセット積算速度との関係を示す図であり、図１０（Ｂ）はエンジン１１に対する要求駆動力とオフセット積算速度との関係を示す図である。

図９に示すように、エンジン１１が燃料噴射状態に制御される場合には、ＥＧＲ圧力センサ５５の推定オフセット量（オフセット量）が積算され、エンジン１１が回転停止状態や燃料カット状態に制御される場合には、ＥＧＲ圧力センサ５５の推定オフセット量はゼロにリセットされる。モード判定部６５によって算出される推定オフセット量は、エンジン１１の運転状態に応じて積算される値であり、ＥＧＲガスに曝されることで変化するＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧のオフセット量を意味している。

すなわち、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、モード判定部６５は、燃料噴射状態におけるエンジン回転数や要求駆動力に基づきオフセット積算速度を設定し、設定されたオフセット積算速度に基づき推定オフセット量を算出する。つまり、エンジン１１の燃料噴射中においては、オフセット積算速度つまり単位時間当たりのオフセット量が積算され、積算されたオフセット量が推定オフセット量として算出される。換言すれば、燃料噴射中に積算される推定オフセット量は、燃料噴射中におけるエンジン回転数および要求駆動力の積分値に相当する。なお、図９に示した例では、エンジン１１の運転状態が一定に制御された場合、つまりエンジン回転数や要求駆動力が一定である場合の推定オフセット量が示されている。

以下、推定オフセット量を用いたモード判定処理について説明する。図１１はモード判定処理の実行状況の一例を示す図である。図１１にはエンジン１１が始動されてから停止するまでの状況が示されている。図１１に示すように、時刻ｔ１では、エンジン１１が回転停止状態に制御されることから（符号ａ１）、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧の補正が実施され（符号ｂ１）、ＥＧＲ圧力センサ５５の推定オフセット量は「０」に設定される（符号ｃ１）。また、時刻ｔ１においては、推定オフセット量が後述する閾値Ｘａを下回ることから、リーン燃焼モードの実行が許可される（符号ｄ１）。

時刻ｔ２で示すように、エンジン１１が燃料噴射状態に制御されると（符号ａ２）、ＥＧＲ圧力センサ５５の電圧補正が停止され（符号ｂ２）、ＥＧＲ圧力センサ５５の推定オフセット量が「０」から増加し始める（符号ｃ２）。続いて、時刻ｔ３で示すように、減速走行等によってエンジン１１が燃料カット状態に制御されると（符号ａ３）、ＥＧＲ圧力センサ５５の電圧補正が実施され（符号ｂ３）、ＥＧＲ圧力センサ５５の推定オフセット量が「０」にリセットされる（符号ｃ３）。その後、時刻ｔ４で示すように、再びエンジン１１が燃料噴射状態に制御されると（符号ａ４）、ＥＧＲ圧力センサ５５の電圧補正が停止され（符号ｂ４）、ＥＧＲ圧力センサ５５の推定オフセット量が「０」から増加し始める（符号ｃ４）。

そして、時刻ｔ５で示すように、推定オフセット量が所定の閾値Ｘａを上回ると（符号ｃ５）、リーン燃焼モードの実行が禁止される（符号ｄ２）。つまり、推定オフセット量が閾値Ｘａを上回る状況とは、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧に大きなずれが生じる状況であり、ＥＧＲ圧力センサ５５による圧力の検出精度が低下する状況である。このため、推定オフセット量が閾値Ｘａを上回る場合には、ＥＧＲ率の高精度な制御が求められるリーン燃焼モードの実行が禁止される。その後、時刻ｔ６で示すように、エンジン１１が回転停止状態に制御されると（符号ａ５）、ＥＧＲ圧力センサ５５の電圧補正が実施され（符号ｂ５）、ＥＧＲ圧力センサ５５の推定オフセット量が「０」にリセットされる（符号ｃ６）。このように、推定オフセット量がリセットされて閾値Ｘａを下回ると、再びリーン燃焼モードの実行が許可される（符号ｄ３）。

このように、エンジン１１の運転状態に基づき推定オフセット量が算出され、この推定オフセット量が閾値Ｘａを上回る場合には、ＥＧＲ率の高精度な制御が求められるリーン燃焼モードの実行が禁止される。これにより、リーン燃焼モードを実行する際には、ＥＧＲ圧力センサ５５の検出精度が高い状態であることから、燃料の薄いリーン燃焼モードを適切に実行することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図４および図６には、ＥＧＲ圧力センサ５５の出力電圧が変化する状況として、特性線Ｌａ，Ｌｂ，Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを例に挙げているが、これらの特性線に限られることはない。また、ＥＧＲ圧力センサ５５として、センサチップ８３をゲル保護材８５で覆うようにした圧力センサを例示したが、これに限られることはなく、如何なる構造の圧力センサであっても、本発明を用いて出力電圧を補正しても良い。また、前述の説明では、ＥＧＲバルブ５２の開度をソレノイドによって制御しているが、これに限られることはなく、ＥＧＲバルブ５２の開度を電動モータによって制御しても良い。また、前述の説明では、エンジン１１の燃焼モードとして、ストイキ燃焼モードおよびリーン燃焼モードを例示しているが、これに限られることはなく、他の燃焼モードを追加しても良い。

１０ガス還流装置
１１エンジン
１７吸気系
１９排気系
５２ＥＧＲバルブ
５３ＥＧＲ配管（ＥＧＲ通路）
５５ＥＧＲ圧力センサ（圧力センサ）
６１スロットル制御部（エンジン制御部）
６２インジェクタ制御部（エンジン制御部）
６３ＥＧＲ制御部（エンジン制御部）
６４センサ補正部
６５モード判定部（オフセット推定部）
７４大気圧センサ
７６エアフローセンサ

Claims

エンジンの排気系から吸気系に排出ガスの一部を供給するガス還流装置であって、
前記排気系と前記吸気系とを互いに接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、排出ガスの供給量を制御するＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲ通路の前記排気系と前記ＥＧＲバルブとの間に設けられる圧力センサと、
前記圧力センサの出力信号を補正するセンサ補正部と、
を有し、
前記センサ補正部は、
前記エンジンが回転停止状態に制御される場合に、大気圧力を検出する大気圧センサの出力信号に基づいて、前記圧力センサの出力信号を補正し、
前記エンジンが燃料カット状態に制御される場合に、吸入空気量を検出するエアフローセンサの出力信号に基づいて、前記圧力センサの出力信号を補正する、
ガス還流装置。
請求項１に記載のガス還流装置において、
前記センサ補正部は、
前記エンジンが回転停止状態に制御される場合に、大気圧力を示す基準信号に前記圧力センサの出力信号を補正し、
前記エンジンが燃料カット状態に制御される場合に、吸入空気量および大気圧力に基づき前記ＥＧＲ通路の圧力を推定し、前記ＥＧＲ通路の圧力を示す基準信号に前記圧力センサの出力信号を補正する、
ガス還流装置。
請求項１または２に記載のガス還流装置において、
前記エンジンの運転状態に基づいて、前記圧力センサの出力信号のオフセット量を推定するオフセット推定部と、
前記エンジンを理論空燃比よりも燃料の薄い空燃比で運転するリーン燃焼モードに制御するエンジン制御部と、
を有し、
前記オフセット量が閾値を上回る場合に、前記リーン燃焼モードの実行は禁止される、
ガス還流装置。
請求項３に記載のガス還流装置において、
前記オフセット推定部は、前記圧力センサの出力信号が補正される場合に、前記オフセット量をゼロにリセットする、
ガス還流装置。