JP3353504B2 - 排出ガス還流制御装置 - Google Patents

排出ガス還流制御装置

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JP3353504B2 JP29609394A JP29609394A JP3353504B2 JP 3353504 B2 JP3353504 B2 JP 3353504B2 JP 29609394 A JP29609394 A JP 29609394A JP 29609394 A JP29609394 A JP 29609394A JP 3353504 B2 JP3353504 B2 JP 3353504B2
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gas recirculation
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンから排出され
る排出ガスの一部を吸気側に還流させる排出ガスの還流
量を排出ガス還流バルブによって制御する排出ガス還流
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の排出ガス還流制御装
置は、排出ガスの一部を吸気側に還流させることで、エ
ンジンシリンダ内の燃焼温度を下げて窒素酸化物(NO
x)の排出量を低減するようにしている。このもので
は、排出ガス還流率(以下「EGR率」という)が正常
範囲より低くなると、窒素酸化物(NOx)の低減量が
少なくなってエミッションが悪化し、逆にEGR率が正
常範囲より高くなると、燃費悪化やエンジンの燃焼安定
性の悪化を招いてしまう。従って、排出ガス還流制御
(以下「EGR制御」という)はEGR率の正常範囲内
で行う必要があり、EGR制御中にEGR率を検出しな
がら排出ガス還流バルブ(以下「EGRバルブ」とい
う)の開度を正常範囲内に制御することができれば、理
想的である。
【0003】しかしながら、今日まで、EGR制御中に
EGR率の検出を精度良く行う技術は実用化されておら
ず、例えば、特公平6−31571号公報に示すよう
に、EGRバルブの開放中にこれを短時間閉鎖してエン
ジンの吸気管圧力の変化量(又は吸入空気量の変化量)
を検出し、この変化量が所定値以下のときに、EGR装
置の異常と判定するに過ぎない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
は、EGR装置の異常の有無を判定できるだけであり、
実際のEGR率は不明であるから、実際のEGR率に応
じたきめ細かなEGR制御は不可能であった。また、E
GR率は、一般に5〜25%程度であるが、EGR率が
15%以下の場合には、EGRバルブを開閉しても吸気
管圧力の変化量(又は吸入空気量の変化量)が小さく
て、正確な異常判定が困難である。
【0005】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的とし、従って、本発明の第1の目的は、EGR
制御中にEGR率を精度良く検出できるようにすること
であり、また、本発明の第2の目的は、EGR率が比較
的小さい場合でも、EGR装置の異常の有無を精度良く
判定できるようにすることであり、更に、本発明の第3
の目的は、実際のEGR率に応じたきめ細かなEGR制
御を可能にすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の請求項1の排出ガス還流制御装置
は、エンジンから排出される排出ガスの一部を吸気側に
還流させる排出ガス還流通路の途中に設けられた排出ガ
ス還流バルブを制御するものにおいて、前記排出ガス還
流バルブの開放中の燃料噴射量と吸気管圧力とを検出す
る開放時状態検出手段と、前記排出ガス還流バルブを閉
鎖した時の燃料噴射量と吸気管圧力とを検出する閉鎖時
状態検出手段と、前記開放中の燃料噴射量と前記閉鎖時
の燃料噴射量との何れか一方を、他方の前記燃料噴射量
を検出したときの吸気管圧力での燃料噴射量に換算する
換算手段と、前記他方の燃料噴射量と前記換算手段によ
り換算された燃料噴射量とに基づいて排出ガス還流率を
算出する排出ガス還流率算出手段とを備えた構成となっ
ている。
【0007】或は、請求項2のように、排出ガス還流バ
ルブの開放中の燃料噴射量と吸入空気量とを検出する開
放時状態検出手段と、前記排出ガス還流バルブを閉鎖し
た時の燃料噴射量と吸入空気量とを検出する閉鎖時状態
検出手段と、前記開放中の燃料噴射量と前記閉鎖時の燃
料噴射量との何れか一方を、他方の前記燃料噴射量を検
出したときの吸入空気量での燃料噴射量に換算する換算
手段と、前記他方の燃料噴射量と前記換算手段により換
算された燃料噴射量とに基づいて排出ガス還流率を算出
する排出ガス還流率算出手段とを備えた構成としても良
い。
【0008】また、請求項3のように、排出ガス還流バ
ルブ開放中の燃料噴射量と吸気管圧力とを検出する開放
時状態検出手段と、前記排出ガス還流バルブを閉鎖した
時の燃料噴射量と吸気管圧力とを検出する閉鎖時状態検
出手段と、前記開放中の吸気管圧力と前記閉鎖時の吸気
管圧力との何れか一方を、他方の前記吸気管圧力を検出
したときの燃料噴射量での吸気管圧力に換算する換算手
段と、前記他方の吸気管圧力と前記換算手段により換算
された吸気管圧力とに基づいて排出ガス還流率を算出す
る排出ガス還流率算出手段とを備えた構成としても良
い。
【0009】また、請求項4のように、排出ガス還流バ
ルブの開放中の燃料噴射量と吸入空気量とを検出する開
放時状態検出手段と、前記排出ガス還流バルブを閉鎖し
た時の燃料噴射量と吸入空気量とを検出する閉鎖時状態
検出手段と、前記開放中の吸入空気量と前記閉鎖時の吸
入空気量との何れか一方を、他方の前記吸入空気量を検
出したときの燃料噴射量での吸入空気量に換算する換算
手段と、前記他方の吸入空気量と前記換算手段により換
算された吸入空気量とに基づいて排出ガス還流率を算出
する排出ガス還流率算出手段とを備えた構成としても良
い。
【0010】また、前述した第2の目的を達成するため
に、請求項5では、前記排出ガス還流率算出手段により
算出した排出ガス還流率に基づいて排出ガス還流装置の
異常の有無を判定する異常判定手段を備えている。この
場合、請求項6のように、前記異常判定手段により前記
排出ガス還流装置の異常有りと判定されたときにそれを
報知する報知手段を備えた構成としても良い。
【0011】また、前述した第3の目的を達成するため
に、請求項7では、前記排出ガス還流率算出手段により
算出した排出ガス還流率が正常範囲を外れたときに排出
ガス還流率を正常範囲に戻すように前記排出ガス還流バ
ルブの開度を補正するバルブ開度補正手段を備えてい
る。
【0012】
【作用】本発明によれば、排出ガス還流率を算出する場
合には、排出ガス還流バルブの開放(ON)中にこれを
一時的に閉鎖(OFF)する。この排出ガス還流バルブ
のON・OFFの切り替えの前後において、燃料噴射量
(燃料噴射時間)の算出の基礎となる基本燃料噴射時間
は、例えば図1に示すように排出ガス還流バルブのON
・OFFに応じて吸気管圧力に基づいて決定される。排
出ガス還流バルブがONからOFFに切り替えられると
きには、図2に示すように吸気管圧力が低下するため、
排出ガス還流バルブのON中に図1のA点の状態にある
ときに、排出ガス還流バルブがOFFされると、吸気管
圧力が低下してB点に変化する(但しA点→B点の変化
はスロットル開度とエンジン回転数が一定のときの変化
を示している)。このA点→B点の変化により、基本燃
料噴射時間がTA からTB へと増加する。
【0013】ところが、例えば排気ガス還流通路の目詰
りや排出ガス還流バルブの動作不良が発生すると、排出
ガス還流バルブの切り替えに伴う上述した運転状態の変
化が小さくなってしまう。従って、排出ガス還流バルブ
の切り替えに伴う運転状態の変化の大きさにより、排出
ガス還流装置の異常の有無の判定が可能である。またこ
の運転状態の変化に基づいて排出ガス還流率を算出する
ことも可能である。
【0014】しかし、基本燃料噴射時間のTA →TB の
変化は、吸気管圧力が低下することで、小さくなってし
まうため、基本燃料噴射時間のTA →TB の変化によっ
て排出ガス還流率の算出や異常の判定を行うと、精度が
悪くなってしまう。
【0015】そこで、本発明の請求項1では、例えば図
1において、排出ガス還流バルブの開放中のA点の燃料
噴射量(TA )と吸気管圧力とを開放時状態検出手段に
より検出し、この後、排出ガス還流バルブを閉鎖してB
点の燃料噴射量(TB )と吸気管圧力とを閉鎖時状態検
出手段により検出する。この後、開放中の燃料噴射量
(TA )と閉鎖時の燃料噴射量(TB )との何れか一方
を、他方の前記燃料噴射量を検出したときの吸気管圧力
でのC点又はD点の燃料噴射量(TA 又はTD )に換算
手段により換算する。
【0016】このようにして換算して求められるTA →
TC (又はTD →TB )の変化量は換算前のTA →TB
の変化量よりも明らかに大きくなり、検出精度が向上す
る。請求項1では、換算して求められるTA →TC (又
はTD →TB )の変化に基づいて、排出ガス還流率算出
手段により、例えば次式により排出ガス還流率REを算
出する。
【0017】RE=(TC −TA )/TC 又はRE=
(TB −TD )/TD 又はRE=(TC −TA )/TA 又はRE=(TB −T
D )/TB 以上説明した請求項1では、排出ガス還流バルブをON
からOFFに切り替えるときの燃料噴射量(基本燃料噴
射時間)と吸気管圧力とを検出してC点又はD点の燃料
噴射量を換算するようにしたが、吸気管圧力は吸入空気
量と相関関係があるため、請求項2では、吸気管圧力に
代えて、吸入空気量を検出してC点又はD点の燃料噴射
量を換算し、この換算値に基づいて排出ガス還流率を算
出する。
【0018】一方、請求項3では、排出ガス還流バルブ
のON・OFFを切り替えたときの吸気管圧力の変化に
よって排出ガス還流率を求める。具体的には、例えば図
11において、排出ガス還流バルブの開放中のA点の燃
料噴射量(TA )と吸気管圧力PA とを開放時状態検出
手段により検出し、この後、排出ガス還流バルブを閉鎖
してB点の燃料噴射量(TB )と吸気管圧力PB とを閉
鎖時状態検出手段により検出する。この後、開放中の吸
気管圧力PA と閉鎖時の吸気管圧力PB との何れか一方
を、他方の吸気管圧力を検出したときの燃料噴射量での
D点又はE点の吸気管圧力(PD 又はPE )に換算手段
により換算する。このようにして換算して求められるP
A →PD (又はPE →PB )の変化に基づいて、排出ガ
ス還流率算出手段により、例えば次式により排出ガス還
流率REを算出する。
【0019】RE=(PA −PD )/PA 又はRE=
(PE −PB )/PE 前述したように、吸気管圧力は吸入空気量と相関関係が
あるため、請求項4では、吸気管圧力に代えて、吸入空
気量を検出し、請求項3と同じ処理により、開放中の吸
入空気量と閉鎖時の吸入空気量との何れか一方を、他方
の吸入空気量を検出したときの燃料噴射量での吸入空気
量に換算し、この換算値に基づいて排出ガス還流率を算
出する。
【0020】更に、請求項5では、上述したいずれかの
方法で算出した排出ガス還流率に基づいて排出ガス還流
装置の異常の有無を異常判定手段により判定する。例え
ば、排気ガス還流通路が目詰りしていたり排出ガス還流
バルブの動作不良が発生した場合には、算出した排出ガ
ス還流率が小さくなるので、排出ガス還流率の大小によ
って排出ガス還流装置の異常の有無が判定可能である。
【0021】この場合、請求項6では、異常判定手段に
より排出ガス還流装置の異常有りと判定されたときに
は、それを報知手段によって報知する。この報知によ
り、運転者は、排出ガス還流装置の異常を知ることがで
きる。
【0022】更に、請求項7では、排出ガス還流率が正
常範囲を外れたときに、排出ガス還流率を正常範囲に戻
すように排出ガス還流バルブの開度をバルブ開度補正手
段により補正する。これにより、排出ガスの浄化能力の
低下が抑えられると共に、排出ガス還流制御の幅が広が
り、実際の排出ガス還流率に応じたきめ細かな排出ガス
還流制御が可能となる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1乃至図9に
基づいて説明する。まず、図3に基づいてシステム全体
の概略構成を説明する。エンジン21の排気管22と吸
気管23との間には、排出ガスの一部を吸気側に還流さ
せる排出ガス還流通路24が設けられ、この排出ガス還
流路24の途中にバキュームサーボ型の排出ガス還流バ
ルブ(以下「EGRバルブ」という)25が設けられて
いる。このEGRバルブ25を制御する圧力制御管路2
6は吸気管23のスロットルバルブ27の近傍に接続さ
れ、この圧力制御管路26の途中には、EGRバルブ2
5の開度を決定するモジュレータ28と電磁弁29とが
設けられている。この電磁弁29は、例えば、冷間時、
アイドル時、高負荷時にはモジュレータ28に大気圧が
加わるように作動し、EGR制御中には、スロットルバ
ルブ27の近傍の負圧がモジュレータ28に加わるよう
に作動する。
【0024】また、吸気管23には、吸気管圧力を検出
する吸気管圧力センサ30と、スロットルバルブ27の
開度を検出するスロットル開度センサ31と、吸気温を
検出する吸気温センサ32が設けられている。更に、吸
気管23内を流れる空気をエンジン21の各気筒に導入
するインテークマニホールド33には、燃料を噴射する
インジェクタ34が取り付けられている。また、インジ
ェクタ34から噴射される燃料量は排出ガス中の酸素濃
度を検出する酸素センサ55の出力信号に基づいて理論
空燃比となるように制御される。
【0025】一方、エンジン21の冷却水が循環するウ
ォータジャケット35には、冷却水の温度を検出する水
温センサ36が取り付けられている。また、エンジン2
1の点火プラグ37に高電圧を印加するディストリビュ
ータ38には回転センサ39が設けられている。この回
転センサ39は、図4に示すように、エンジン回転数信
号Neと特定気筒のクランク角基準位置を検出するため
のクランク角信号G1,G2 を出力する。エンジン回転
数信号Neは、制御回路40内のカウンタ41でカウン
トされてエンジン回転数が求められる。クランク角信号
G1 ,G2 は、特定気筒のクランク角基準位置を検出し
て、気筒を判別し、各気筒の燃料噴射時期を算出するの
に用いられる。
【0026】上記制御回路40は、MPU50,ROM
51,RAM52等からなるマイクロコンピュータを主
体として構成され、回転センサ39の出力信号Ne,G
1 ,G2 に基づいて各種の割込みルーチンを起動するた
めの割込み信号を発生する割込み部42と、各センサ3
0,31,32,36の出力信号をA/D変換するA/
D変換部43と、インジェクタ44を電力増幅器44を
介して制御する燃料噴射時間制御用カウンタユニット4
5と、EGR装置46の異常時にそれを報知する警告ラ
ンプ47(報知手段)や電磁弁29に制御信号を出力す
る出力ポート48等を備えている。
【0027】この制御回路40は、図5及び図6に示す
EGR自己診断ルーチンを割込み処理により実行する。
この割込み処理は、例えばエンジン始動時から10分経
過した後に1回だけ行われる。これは、頻繁な自己診断
によるEGRの作動中断の回数を減らすためである。
【0028】図5及び図6に示すEGR自己診断ルーチ
ンでは、まず、ステップ100で、EGRの作動領域で
あるか否かを判定し、作動領域でなければ、以降の処理
を行わずに本ルーチンを終了する。一方、作動領域であ
れば、ステップ101に進んで、エンジン回転数Neの
所定時間当たりの偏差ΔNeを検出すると共に、スロッ
トル開度TAの所定時間当たりの偏差ΔTAを検出する
(ステップ102)。この後、ステップ103で、定常
運転状態であるか否かをΔNe≦α及びΔTA≦βであ
るか否かによって判定する。これは、定常運転状態でな
いとき、つまり加速時、減速時には正確なEGR率を算
出できないからである。
【0029】従って、上記ステップ103で、定常運転
状態でないと判定された場合には、以降の処理を行わず
に本ルーチンを終了する。一方、ステップ103で、定
常運転状態と判定された場合には、ステップ104に進
んで、EGRバルブ25のON時の吸気管圧力PA とそ
のときのエンジン回転数NA を検出する。この際、吸気
管圧力PA は、急激な圧力変動による誤判定を防止する
ために、例えば1秒程度の検出値の平均値として求め
る。
【0030】この後、ステップ105に進んで、EGR
バルブ25をOFFし、EGRバルブ25のOFF時の
吸気管圧力PB とそのときのエンジン回転数NB を検出
する(ステップ106)。このときも、吸気管圧力PB
は、急激な圧力変動による誤判定を防止するために、例
えば1秒程度の検出値の平均値として求める。次に、ス
テップ107で、先に求めたエンジン回転数NB とNA
の回転差を算出して、その回転差が所定値K1 以下であ
るか否かによって、ステップ104,106の吸気管圧
力PA ,PB の検出が定常運転状態で行われたか否かを
判定する。もし、エンジン回転数NB とNA の回転差が
所定値K1 よりも大きければ、吸気管圧力PA ,PB の
検出が定常運転状態で行われていないので、EGR率算
出と異常の判定(図6のステップ108〜114)を行
わずに、ステップ116に進み、EGRバルブ25をO
NしてEGRを実行する。一方、エンジン回転数NB と
NA の回転差が所定値K1 以下であれば、吸気管圧力P
A ,PB の検出が定常運転状態で行われているので、以
下のようにしてEGR率算出と異常の判定(図6のステ
ップ108〜114)の処理を行う。
【0031】このEGR率算出と異常の判定の処理につ
いては、図1を用いて考え方を以前説明したが、実際の
処理を図7乃至図9を用いて説明する。図7は、例えば
空燃比λ=1の場合のEGRバルブ25のOFF時の吸
気管圧力Pとエンジン回転数Nと基本燃料噴射時間Te
との関係を示すマップ(以下「P−N−Teマップ」と
いう)であり、予めROM51に記憶されている。そし
て、EGRバルブ25のOFF時のエンジン回転数NB
を用いて、図7のP−N−Teマップから、EGRバル
ブ25のOFF時のエンジン回転数NB に対応する吸気
管圧力Pと基本燃料噴射時間Teとのマップ(以下「P
−Teマップ」という)を求める。例えば、エンジン回
転数NB が2000rpmであれば、図7のP−N−T
eマップから2000rpm時のP−Teマップを求め
て、図9のEGRバルブOFFマップを算出する。
【0032】一方、図8はEGRバルブ25のON時の
基本燃料噴射時間Teを示すEGRバルブON時基本燃
料噴射時間マップである(例えば10%のEGR率の場
合)。尚、図7及び図8に示すマップは一部のデータの
み図示し、他のデータの図示は省略されている。
【0033】次に、図9を用いて、実EGR率の算出方
法を説明する。図9のA点は目標EGR率10%でEG
Rバルブ25を作動した時のエンジン回転数と吸気管圧
力とから基本燃料噴射時間を図8より求めたときに、こ
のときの吸気管圧力と基本燃料噴射時間とから求める点
である。また、B点はEGRバルブを閉じた時のエンジ
ン回転数(このエンジン回転数はEGRバルブ25開放
時のエンジン回転数とほぼ同じエンジン回転数の時とす
る)と吸気管圧力とから基本燃料噴射時間を図7から求
めたときに、このときの吸気管圧力と基本燃料噴射時間
とから求まる点である。
【0034】このA点と原点とを直線で結び、このとき
のエンジン回転数でのEGRバルブ25開放時の吸気管
圧力−基本燃料噴射時間マップを作成する(図6のステ
ップ108)。また、A点での基本燃料噴射時間TA を
記憶する(ステップ109)。同様に、B点と原点とを
直線で結び、このときのエンジン回転数でのEGRバル
ブ25閉鎖時の吸気管圧力−基本燃料噴射時間マップを
作成する(ステップ110)。
【0035】次にこれらのマップを用いてEGR率を以
下のようにして求める。まず、EGRバルブ25開弁時
の基本燃料噴射量とEGRバルブ25開弁時の基本燃料
噴射時間との何れか一方を、他方の基本燃料噴射量時間
を求めたときの吸気管圧力での基本燃料噴射量時間に換
算する。本実施例では、EGRバルブ25開弁時の基本
燃料噴射量時間をEGRバルブ25開弁時の基本燃料噴
射時間を求めたときの吸気管圧力での基本燃料噴射量時
間に換算する。つまり、図9のB点から求めたEGRバ
ルブ25開弁時の吸気管圧力−基本燃料噴射時間マップ
において、A点を求めた時の吸気管圧力での基本燃料噴
射時間TC を求める(図9のC点での基本燃料噴射時
間、図6のステップ111に相当)。
【0036】そして、C点の基本燃料噴射時間TC とA
点の基本燃料噴射時間TA とを用いて、本実施例におい
ては次式よりEGR率を算出する(ステップ112)。 RE=(TC −TA )/TC なお、図7、図8の吸気管圧力とエンジン回転数とから
基本燃料噴射時間を求めるマップはあらかじめROM5
1に記憶されている。このため、運転環境やインジェク
タ34の個体間のばらつき等により、あらかじめ設定さ
れている基本燃料噴射時間では理論空燃比とならない場
合がある。このため、排気管中に配置されている酸素セ
ンサ55の出力に基づいて理論空燃比となるようにフィ
ードバック制御されている。また、基本燃料噴射時間は
空燃比フィードバック中の燃料噴射時間から無効噴射時
間を差し引いた実際の基本燃料噴射時間に比例する。
【0037】本実施例では、ステップ104,108,
109の処理が特許請求の範囲でいう“開放時状態検出
手段”として機能し、ステップ106,110,111
の処理が特許請求の範囲でいう“閉鎖時状態検出手段”
として機能し、ステップ112の処理が特許請求の範囲
でいう“排出ガス還流率算出手段”として機能する。
【0038】EGR率の算出後、ステップ113に進
み、EGR率REを所定値K2 と比較し、EGR率RE
が所定値K2 よりも小さければ、EGR装置46の異常
有りと判定して、ステップ114に進み、警告ランプ4
7を点灯して運転者に警告すると共に、このときの異常
データを、バッテリでバックアップされたRAM(図示
せず)に記憶し、このデータを後で故障診断に用いるこ
とができるようにする。
【0039】一方、ステップ113で、EGR率REが
所定値K2 以上と判断されれば、EGR装置46は正常
であるので、もし、警告ランプ47が点灯されていれ
ば、それを消灯し(ステップ115)、EGRバルブ2
5をONしてEGR装置46を作動させる(ステップ1
16)。この実施例では、ステップ113の処理が特許
請求の範囲でいう“異常判定手段”として機能する。
【0040】以上説明した第1実施例によれば、EGR
バルブ25をONからOFFに切り替えたときの基本燃
料噴射時間の変化TA →TB を吸気管圧力同一の条件で
の変化TA →TC に換算するようにしたので、換算後の
変化TA →TC を、換算前のTA →TB の変化よりも明
らかに大きくすることができて、TA →TC の変化に基
づいてEGR率を精度良く算出することができる。この
ため、EGR率が比較的小さい場合でも、このEGR率
に基づいてEGR装置46の異常の判定・報知を精度良
く行うことができる。
【0041】尚、図9の例では、実際のP−Teマップ
を算出するのに、原点を軸にして測定点A,Bを通るマ
ップを算出するようにしたが、2つの異なる運転条件で
P−Teデータを測定し、これら2点間を結ぶ線を引い
て、それを実際のP−Teマップとして用いるようにし
ても良い。
【0042】上記第1実施例では、EGR率異常時に警
告ランプ47を点灯させるようにしたが、一般にEGR
率が低下する原因は、EGRバルブ25のシート部に燃
焼生成物が付着することが原因になることが多いため、
EGRバルブ25の流路面積を広げることで、EGR率
を正常状態に補正することが可能である。
【0043】そこで、図10に示す本発明の第2実施例
では、EGRバルブの開度をステップモータにより任意
に調整できるように構成し、算出したEGR率が正常範
囲を外れたときにEGR率を正常範囲に戻すようにEG
Rバルブの開度をステップモータにより補正するように
している。
【0044】具体的には、ステップ201で、第1実施
例と同じような手法でEGR率REを算出して、EGR
率REが正常範囲(K4 <RE<K3 )であるか否かを
判定し(ステップ202)、正常範囲であれば、ステッ
プ203に進んで、引き続きEGRバルブの開度を維持
する。
【0045】一方、EGR率REが正常範囲から外れる
と、ステップ204に進み、次式によりEGR率の補正
係数K5 を算出し、この補正係数K5 をバッテリでバッ
クアップされたRAM(図示せず)に記憶する。 K5 =目標EGR率/現状EGR率 EGR率の補正係数K5 の算出後、ステップ205に進
み、次式によりEGRバルブの開度補正値を算出する。
【0046】EGRバルブの開度補正値(ステップ数)
=現状のステップ数×K5 このEGRバルブの開度補正値に応じてステップモータ
を制御して、EGRバルブの開度を補正し、EGR率を
正常範囲に戻す。
【0047】次に、図9を用いて第2実施例の処理を説
明する。図9において、EGRバルブOFF実マップを
EGRバルブON実マップとは目標EGR率を10%と
してEGRバルブを駆動したときの実際のEGR率を求
めるためのマップであり、第1実施例にて説明している
ため、詳細は省略する。また、各目標EGRバルブO
N,OFFマップは目標通りにEGRバルブが作動した
ときの(つまり、EGR率が10%のときの)マップで
ある。図からもわかるように、図9は実際のEGR率が
目標EGR率よりも高かったときの例である。また、図
9において、D点はEGR率が10%のときの吸気管圧
力と基本燃料噴射時間とを表す点であり、B点はEGR
率10%のときにEGRバルブを閉じたときの吸気管圧
力と基本燃料噴射時間とを表す点である。更にF点はE
GRバルブを閉じたときの基本燃料噴射時間をEGRバ
ルブ開弁時の吸気管圧力での基本燃料噴射時間に換算し
たときの点である。
【0048】まず、図9から求まる実際のEGR率[現
状EGR率=(TC −TA )/TC]が目標EGR率R
E[(TF −TD )/TF =10%]よりも所定範囲以
上外れているか否かを判断する。外れている場合には、
先に述べたように現状EGR開度指令値(ステップモー
タ駆動の場合は現状のステップ数)に補正係数K5を乗
じることにより、EGR率が10%となるようにEGR
バルブ開度を補正する。この補正を行うことにより、実
際には目標よりもずれていた各EGRバルブON,OF
F実マップを目標通りの目標EGRバルブON,OFF
マップに一致させることができる。尚、本第2実施例で
は、ステップ204,205の処理が特許請求の範囲で
いう“バルブ開度補正手段”として機能する。
【0049】以上説明した第2実施例では、EGR率が
正常範囲を外れたときにEGR率を正常範囲に戻すよう
にEGRバルブの開度を補正するようにしたので、排出
ガスの浄化能力の低下を抑えることができると共に、E
GR制御の幅を広げることができ、実際のEGR率に応
じたきめ細かなEGR制御が可能となる。
【0050】尚、EGRバルブの開度をステップモータ
で制御する場合には、EGRバルブの開度を検出するバ
ルブ開度センサを用いるようにしても良い。バルブ開度
センサが無い場合には、EGRバルブの開度をステップ
モータの初期位置(基準位置)からのステップ数で制御
することになるが、バルブ開度センサが有る場合には、
EGRバルブの実開度をバルブ開度センサで検出しなが
らステップモータをEGR率に応じてフィードバック制
御するようにすれば良い。
【0051】ところで、前述した第1実施例では、EG
Rバルブ25をONからOFFに切り替えるときの燃料
噴射量(基本燃料噴射時間)の変化TA →TB を吸気管
圧力同一の条件での変化TA →TC に換算するようにし
たが、図11に示す本発明の第3実施例のように、EG
Rバルブ25のON・OFFの切り替えの前後におい
て、吸気管圧力の変化PA →PB を検出し、この変化を
EGRバルブ25のON・OFFを燃料噴射量(基本燃
料噴射時間)を同一にして行った場合の変化PA→PD
に換算し、この換算値に基づいて、例えば次式によりE
GR率REを算出するようにしても良い。
【0052】RE=(PA −PD )/PA ここで、PD はD点の吸気管圧力であり、第1実施例と
同じ手法で、B点を通るEGRバルブOFFマップを求
め、このEGRバルブOFFマップから基本燃料噴射時
間がTA のときの吸気管圧力をD点の吸気管圧力PD と
して求めれば良い。
【0053】以上説明した各実施例では、EGRバルブ
25をONからOFFに切り替えるときの基本燃料噴射
時間と吸気管圧力との変化特性に基づいてEGR率を算
出するようにしたが、吸気管圧力は吸入空気量と相関関
係があるため、吸気管圧力同一の条件に代えて、図12
に示す本発明の第4実施例のように、吸入空気量Q(又
は1回転当りの吸入空気量Q/N)を同一にした場合の
燃料噴射量(基本燃料噴射時間)の変化に換算し、この
換算値に基づいてEGR率を算出するようにしても良
い。
【0054】つまり、図12のA点の状態にあるとき
に、EGRバルブ25がONからOFFに切り替えられ
ると、吸入空気量Q(又は1回転当りの吸入空気量Q/
N)が増加してB点に変化する(但しA点→B点の変化
はスロットル開度とエンジン回転数が一定のときの変化
を示している)。そこで、第1実施例と同じ手法で、B
点を通るEGRバルブOFFマップを求め、このEGR
バルブOFFマップから吸入空気量Q(又は1回転当り
の吸入空気量Q/N)がA点と同じ値になるときの基本
燃料噴射時間をE点の基本燃料噴射時間TE として求め
る。このようにして求めたA点とE点の基本燃料噴射時
間TA ,TE に基づいて、次式よりEGR率REを算出
する。
【0055】RE=(TE −TA )/TE このように吸入空気量Q(又は1回転当りの吸入空気量
Q/N)と燃料噴射量との関係からEGR率を求める場
合においても、吸入空気量Q(又は1回転当りの吸入空
気量Q/N)を一定にしてEGR率を求める場合に限定
されず、図13に示す本発明の第5実施例のように、E
GRバルブ25のON・OFFの切り替えの前後におい
て、吸入空気量Q(又は1回転当りの吸入空気量Q/
N)の変化QA →QB を検出し、この変化をEGRバル
ブ25のON・OFFを燃料噴射量(基本燃料噴射時
間)を同一にして行った場合の変化QA →QF に換算
し、この換算値に基づいて例えば次式によりEGR率R
Eを算出するようにしても良い。
【0056】RE=(QA −QF )/QA ここで、QF はF点の吸入空気量Q(又は1回転当りの
吸入空気量Q/N)であり、第1実施例と同じ手法で、
B点を通るEGRバルブOFFマップを求め、このEG
RバルブOFFマップから基本燃料噴射時間がTA のと
きの吸入空気量Q(又は1回転当りの吸入空気量Q/
N)をF点の吸入空気量QF (又は1回転当りの吸入空
気量Q/N)として求めれば良い。
【0057】尚、第3乃至第5実施例においても、第1
実施例と同じく、EGR率の算出値に基づいてEGR装
置46の異常の有無を判定し、異常有りと判定されたと
きにそれを警告ランプ47等の報知手段で報知するよう
にしても良く、更に、第2実施例と同じく、EGR率が
正常範囲を外れたときにEGR率を正常範囲に戻すよう
にEGRバルブ25の開度を補正するようにしても良
い。
【0058】また、上記実施例においては、EGRバル
ブ閉弁時の基本燃料噴射時間をEGRバルブ開弁時の吸
気管圧力での基本燃料噴射時間に換算しているが、EG
Rバルブ開弁時の基本燃料噴射時間をEGRバルブ閉弁
時での吸気管圧力での基本燃料噴射時間に換算するよう
にしてもよい。このとき、図9において、A点から求め
たEGRバルブON実マップ上のB点を求めたときの吸
気管圧力の点、すなわち、A’点を求め、このA’点で
の基本燃料噴射時間TA'とB点での基本燃料噴射時間T
B とを用いて、例えば、次式よりEGR率REを求めれ
ばよい。
【0059】RE=(TB −TA')/TB また、上記実施例において、EGRバルブ開弁時の基本
燃料噴射時間を求めるときにあらかじめROMに記憶さ
れたマップを用いるようにしているが、減量係数(例え
ば、1−EGR率)をEGRバルブの基本燃料噴射時間
に乗じることにより求めるようにしてもよい。
【0060】また、上記実施例において、EGR率を例
えば、図9では、 RE=(TC −TA )/TC と定義しているが、次式より求まる値をEGR率と定義
してもよい。 RE=(TC −TA )/TA このとき、図11,12,13より求まるEGR率はそ
れぞれ、 RE=(PA −PD )/PD RE=(TE −TA )/TE RE=(QB −QF )/QF とすればよい。
【0061】さらに、上記実施例の図5のステップ10
7において、EGRバルブの開弁時と閉弁時とのエンジ
ン回転数の変化が小さい時に定常運転状態であると判断
しているが、EGRバルブの開弁時と閉弁時とのスロッ
トル開度変化量が小さい時に定常運転状態であると判断
するようにしてもよい。また、両者を組み合わせて、両
方の条件が成立した時に定常運転状態であると判断する
ようにしてもよい。
【0062】その他、本発明は、EGR装置46の異常
を報知する報知手段を、警告ランプ47に代えて、ブザ
ー等、音で報知するものを採用しても良い等、要旨を逸
脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うま
でもない。
【0063】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1乃至4によれば、EGRバルブの開放中の燃
料噴射量と閉鎖時の燃料噴射量との何れか一方を、他方
の前記燃料噴射量を検出したときの吸気管圧力(又は吸
入空気量)での燃料噴射量に換算し、或は、EGRバル
ブの開放中の吸気管圧力(又は吸入空気量)と閉鎖時の
吸気管圧力(又は吸入空気量)との何れか一方を、他方
の吸気管圧力(又は吸入空気量)を検出したときの燃料
噴射量での吸気管圧力(又は吸入空気量)に換算し、そ
の換算値に基づいてEGR率を算出するようにしたの
で、EGR制御中にEGR率を精度良く求めることがで
きる。
【0064】更に、請求項5では、上述した請求項1乃
至4のいずれかの方法で精度良く算出したEGR率に基
づいてEGR装置の異常の有無を判定するするようにし
たので、EGR率が比較的小さい場合でも、EGR率の
大小によってEGR装置の異常の有無を精度良く判定す
ることができる。
【0065】しかも、請求項6では、EGR装置の異常
有りと判定されたときには、それを報知するようにした
ので、この報知により、運転者は、EGR装置の異常を
知ることができる。
【0066】更に、請求項7では、EGR率が正常範囲
を外れたときに、EGR率を正常範囲に戻すようにEG
Rバルブの開度を補正するようにしたので、排出ガスの
浄化能力の低下を抑えることができると共に、EGR制
御の幅を広げることができ、実際のEGR率に応じたき
め細かなEGR制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例におけるEGRバルブON
・OFF時の吸気管圧力と基本燃料噴射時間との関係か
らEGR率を算出する方法を説明するための図
【図2】EGRバルブのON・OFFと吸気管圧力との
関係を示す図
【図3】システム全体の概略構成を示す図
【図4】制御系の電気的構成を示す図
【図5】EGR自己診断ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート(その1)
【図6】EGR自己診断ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート(その2)
【図7】EGRバルブOFF基本燃料噴射時間マップを
示す図
【図8】EGRバルブON基本燃料噴射時間マップを示
す図
【図9】EGRバルブON実マップ,目標EGRバルブ
ONマップ,EGRバルブOFF実マップ,目標EGR
バルブOFFマップの関係を説明する図
【図10】本発明の第2実施例におけるEGR自己診断
ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図11】本発明の第3実施例におけるEGRバルブO
N・OFF時の吸気管圧力と基本燃料噴射時間との関係
から基本燃料噴射時間同一の条件のもとでEGR率を算
出する方法を説明するための図
【図12】本発明の第4実施例におけるEGRバルブO
N・OFF時の吸入空気量Q(又は1回転当りの吸入空
気量Q/N)と基本燃料噴射時間との関係からQ(又は
Q/N)同一の条件のもとでEGR率を算出する方法を
説明するための図
【図13】本発明の第5実施例におけるEGRバルブO
N・OFF時の吸入空気量Q(又は1回転当りの吸入空
気量Q/N)と基本燃料噴射時間との関係から基本燃料
噴射時間同一の条件のもとでEGR率を算出する方法を
説明するための図
【符号の説明】
21…エンジン、22…排気管、23…吸気管、24…
排出ガス還流通路、25…EGRバルブ、26…圧力制
御管路、28…モジュレータ、29…電磁弁、30…吸
気管圧力センサ(吸気管圧力検出手段)、31…スロッ
トル開度センサ、40…制御回路(燃料噴射量検出手
段,換算手段,EGR率算出手段,吸入空気量検出手
段,異常判定手段,バルブ開度補正手段)、46…EG
R装置、47…警告ランプ(報知手段)。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−5127(JP,A) 特開 平5−231245(JP,A) 特開 平4−175447(JP,A) 特開 平1−249932(JP,A) 特開 昭64−53030(JP,A) 特開 平1−290940(JP,A) 特開 昭62−174543(JP,A) 特公 平6−31571(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 25/07 550 F02M 25/07 540 F02D 41/02 301 F02D 41/22 301 F02D 45/00 301

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンから排出される排出ガスの一部
    を吸気側に還流させる排出ガス還流通路の途中に設けら
    れた排出ガス還流バルブを制御する排出ガス還流制御装
    置において、 前記排出ガス還流バルブの開放中の燃料噴射量と吸気管
    圧力とを検出する開放時状態検出手段と、 前記排出ガス還流バルブを閉鎖した時の燃料噴射量と吸
    気管圧力とを検出する閉鎖時状態検出手段と、 前記開放中の燃料噴射量と前記閉鎖時の燃料噴射量との
    何れか一方を、他方の前記燃料噴射量を検出したときの
    吸気管圧力での燃料噴射量に換算する換算手段と、 前記他方の燃料噴射量と前記換算手段により換算された
    燃料噴射量とに基づいて排出ガス還流率を算出する排出
    ガス還流率算出手段とを備えていることを特徴とする排
    出ガス還流制御装置。
  2. 【請求項2】 エンジンから排出される排出ガスの一部
    を吸気側に還流させる排出ガス還流通路の途中に設けら
    れた排出ガス還流バルブを制御する排出ガス還流制御装
    置において、 前記排出ガス還流バルブの開放中の燃料噴射量と吸入空
    気量とを検出する開放時状態検出手段と、 前記排出ガス還流バルブを閉鎖した時の燃料噴射量と吸
    入空気量とを検出する閉鎖時状態検出手段と、 前記開放中の燃料噴射量と前記閉鎖時の燃料噴射量との
    何れか一方を、他方の前記燃料噴射量を検出したときの
    吸入空気量での燃料噴射量に換算する換算手段と、 前記他方の燃料噴射量と前記換算手段により換算された
    燃料噴射量とに基づいて排出ガス還流率を算出する排出
    ガス還流率算出手段とを備えていることを特徴とする排
    出ガス還流制御装置。
  3. 【請求項3】 エンジンから排出される排出ガスの一部
    を吸気側に還流させる排出ガス還流通路の途中に設けら
    れた排出ガス還流バルブを制御する排出ガス還流制御装
    置において、 前記排出ガス還流バルブ開放中の燃料噴射量と吸気管圧
    力とを検出する開放時状態検出手段と、 前記排出ガス還流バルブを閉鎖した時の燃料噴射量と吸
    気管圧力とを検出する閉鎖時状態検出手段と、 前記開放中の吸気管圧力と前記閉鎖時の吸気管圧力との
    何れか一方を、他方の前記吸気管圧力を検出したときの
    燃料噴射量での吸気管圧力に換算する換算手段と、 前記他方の吸気管圧力と前記換算手段により換算された
    吸気管圧力とに基づいて排出ガス還流率を算出する排出
    ガス還流率算出手段とを備えていることを特徴とする排
    出ガス還流制御装置。
  4. 【請求項4】 エンジンから排出される排出ガスの一部
    を吸気側に還流させる排出ガス還流通路の途中に設けら
    れた排出ガス還流バルブを制御する排出ガス還流制御装
    置において、 前記排出ガス還流バルブの開放中の燃料噴射量と吸入空
    気量とを検出する開放時状態検出手段と、 前記排出ガス還流バルブを閉鎖した時の燃料噴射量と吸
    入空気量とを検出する閉鎖時状態検出手段と、 前記開放中の吸入空気量と前記閉鎖時の吸入空気量との
    何れか一方を、他方の前記吸入空気量を検出したときの
    燃料噴射量での吸入空気量に換算する換算手段と、 前記他方の吸入空気量と前記換算手段により換算された
    吸入空気量とに基づいて排出ガス還流率を算出する排出
    ガス還流率算出手段とを備えていることを特徴とする排
    出ガス還流制御装置。
  5. 【請求項5】 前記排出ガス還流率算出手段により算出
    した排出ガス還流率に基づいて排出ガス還流装置の異常
    の有無を判定する異常判定手段を備えていることを特徴
    とする請求項1乃至4のいずれかに記載の排出ガス還流
    制御装置。
  6. 【請求項6】 前記異常判定手段により前記排出ガス還
    流装置の異常有りと判定されたときにそれを報知する報
    知手段を備えていることを特徴とする請求項5に記載の
    排出ガス還流制御装置。
  7. 【請求項7】 前記排出ガス還流率算出手段により算出
    した排出ガス還流率が正常範囲を外れたときに排出ガス
    還流率を正常範囲に戻すように前記排出ガス還流バルブ
    の開度を補正するバルブ開度補正手段を備えていること
    を特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の排出ガ
    ス還流制御装置。
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