JP3669074B2 - 内燃機関の排気還流制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の排気還流制御装置に係り、特に、EGRバルブの製造上のバラツキや使用による耐久後のEGR量の変化を防止し得て、EGR量を常に設定値に制御し得て、排気成分の悪化を防止し得る内燃機関の排気還流制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関においては、排気中の成分であるNOxを低減するために、排気還流制御装置を備えたものがある。排気還流制御装置は、内燃機関の吸気系に還流される排気のEGR量を調整するEGRバルブを設け、このEGRバルブの作動を制御することにより還流される排気のEGR量を調整している。
【0003】
このような排気還流制御装置においては、EGRバルブを作動する圧力を制御することによりEGR量を調整するのが一般的であるが、近時においてはEGRバルブそのものの作動をデューティ制御やステップ制御により電子的に制御するものがある。
【0004】
このような内燃機関の排気還流制御装置としては、特開昭62−51746号公報に開示されるものがある。
【0005】
特開昭62−51746号公報に開示される排気還流制御装置は、圧力により作動を制御されるEGRバルブを設け、このEGRバルブが開作動及び閉作動しているときの夫々の運転状態として吸気管圧力や機関回転数を検出して記憶し、これらEGRバルブが開作動及び閉作動しているときの夫々の検出値の差が所定範囲内にあるか否かを判定し、検出値の差が所定範囲内にあると判定されたときに警報を行うものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気還流制御装置には、EGRバルブそのものの作動をデューティ制御やステップ制御により電子的に制御するものがある。
【0007】
この排気還流制御装置は、例えば、図6に示す如く、EGR量を内燃機関の運転状態である機関回転数と機関負荷とによって予め設定した設定値に調整するよう、EGRバルブの作動を前記設定値に対応するステッパ値やデューティ値等の制御量(EGRMAP)により制御している。
【0008】
ところが、EGRバルブは、図7に示す如く、製造上のバラツキや使用による耐久後の流量変化によって、新品時に予め設定したデューティ値やステッパ値等の制御量に相対するEGR量が変化することがある。
【0009】
しかし、従来の排気還流制御装置は、このようなEGR量の変化を考慮していないため、排気成分が設計値から外れて悪化する不都合に対処できず、また、EGR量の変化が異常に大きくなった場合に排気成分が極端に悪化する不都合がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、内燃機関の吸気系に還流される排気のEGR量を調整するEGRバルブを設け、前記EGR量を前記内燃機関の運転状態に応じて設定された設定値に調整するよう前記EGRバルブの作動を前記設定値に対応する制御量により制御する内燃機関の排気還流制御装置において、前記EGRバルブをON、OFFした時の吸気圧力の差から前記内燃機関の吸気系に還流される実際のEGR量を求め、前記実際のEGR量を計測した大気圧により補正した値を求め、前記大気圧により補正した値を統計処理して実際のEGR量の平均値を求め、前記実際のEGR量の平均値と前記EGRバルブの制御量に対応するEGR量の設計中央値と差が所定域外の値となった場合にEGR量の異常と診断する制御手段を設けたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
この発明の排気還流制御装置は、EGRバルブをON、OFFした時の吸気圧力の差から内燃機関の吸気系に還流される実際のEGR量を求め、実際のEGR量を計測した大気圧により補正した値を求め、大気圧により補正した値を統計処理して実際のEGR量の平均値を求め、実際のEGR量の平均値とEGRバルブの制御量に対応するEGR量の設計中央値と差が所定域外の値となった場合にEGR量の異常と診断する。
【0012】
これにより、この排気還流制御装置は、EGR量が大きく変化して異常な量となった場合に警告を発することができる。
【0013】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。図1〜図8は、この発明の実施例を示すものである。図8において、2は車両(図示せず)に搭載される内燃機関、4はシリンダブロック、6はシリンダヘッド、8はオイルパン、10はクランク軸である。
【0014】
内燃機関2は、吸気系としてエアクリーナ12と吸気管14とスロットルボディ16とサージタンク18と吸気マニホルド20とを設け、吸気通路22を設けている。スロットルボディ16には、スロットル弁24を設けている。また、内燃機関2は、排気系として排気マニホルド26とフロント触媒コンバータ28と排気管30とリア触媒コンバータ32と後部排気管34とを設け、排気通路36を設けている。
【0015】
この内燃機関2には、蒸発燃料制御装置38を設けている。蒸発燃料制御装置38は、燃料タンク40の蒸発燃料を吸着保持するとともに、吸着保持した蒸発燃料を離脱放出するキャニスタ42を設けている。キャニスタ42は、エバポ通路44により燃料タンク40に連通するとともにパージ通路46によりサージタンク18に連通し、大気通路48により大気に連通している。
【0016】
前記エバポ通路44には、燃料タンク40側から順次にタンク内圧センサ50とセパレータ52と圧力制御弁54とを設けている。圧力制御弁54は、圧力通路56によりサージタンク18に連通している。圧力通路56には、負圧制御弁58を設けている。前記パージ通路46には、パージ制御弁60を設けている。前記大気通路48には、大気制御弁62を設けている。
【0017】
前記内燃機関2は、点火装置64を設け、冷却水管66に水温センサ68を設け、クランク軸10近傍にクランク角センサ70を設けている。
【0018】
また、内燃機関2は、吸気系の吸気管14に吸気温センサ72を設け、スロットルボディ16にスロットル開度センサ74を設け、サージタンク18に吸気圧力センサ76を設けている。吸気圧力センサ76は、検出通路78によりサージタンク18に連通され、検出通路78にフィルタ80を設けている。
【0019】
さらに、内燃機関2は、排気系の排気マニホルド26にフロントO2 センサ82を設け、後部排気管34にリアO2 センサ84を設け、燃料タンク40にレベルゲージ86を設けている。
【0020】
この内燃機関2には、排気還流制御装置88を設けている。排気還流制御装置88は、排気系から吸気系に還流される排気のEGR量を調整するEGRバルブ90を設けている。このEGRバルブ90は、排気系と吸気系とを連通する図示しないEGR通路に設けられ、作動を電子的に制御されてEGR量を調整する。
【0021】
前記EGRバルブ90は、制御手段92に接続されている。また、この制御手段90には、前記タンク内圧センサ50と負圧制御弁58とパージ制御弁60と大気制御弁62と点火装置64と水温センサ68とクランク角センサ70と吸気温センサ72とスロットル開度センサ74と吸気圧力センサ76とフロントO2 センサ82とリアO2 センサ84とレベルゲージ86とを接続している。
【0022】
前記排気還流制御装置88は、制御手段92によって、内燃機関2の運転状態としてクランク角センサ70の検出信号と吸気圧力センサ76の検出信号とから機関回転数と機関負荷とを求め、図6に示す如く、吸気系に還流される排気のEGR量を内燃機関2の運転状態である機関回転数と機関負荷とによって予め設定された設定値に調整するよう、この設定値に対応するステップ値やデューティ値等の制御量によりEGRバルブ90の作動を電子的に制御する。
【0023】
この排気還流制御装置88は、前記制御手段92によって、内燃機関2の吸気系に還流される実際のEGR量を計測し、この計測により得られた実際のEGR量とEGRバルブ90の制御量に対応するEGR量の設計中央値(図7参照)との差によりEGRバルブ90の制御量を補正するよう制御するものである。
【0024】
また、この排気還流制御装置88は、前記制御手段92によって、前記計測により得られた実際のEGR量とEGRバルブ90の設計中央値と差が所定域内の値であるか否かを判断し、実際のEGR量とEGRバルブ90の設計中央値と差が所定域外の値となった場合にEGR量の異常と診断するものである。
【0025】
次に、この実施例の作用を説明する。
【0026】
排気還流制御装置88は、図1に示す如く、内燃機関2を始動して制御がスタートすると(ステップ100)、内燃機関2の吸気系に還流される実際のEGR量(EGRN)を計測する処理をし(ステップ102)、この計測により得られた実際のEGR量(EGRN)とEGRバルブ90の設計中央値(EGRMD)との差によって、運転状態により予め設定されたEGR量の設定値に対応する制御量(EGRMAP)を補正する処理をし(ステップ104)、エンドになる(ステップ106)。
【0027】
前記実際のEGR量(EGRN)を計測する処理及び実際のEGR量(EGRN)とEGRバルブ90の設計中央値(EGRMD)との差により制御量を補正する処理は、図2に示す如く行われる。
【0028】
制御がスタートすると(ステップ200)、計測実行条件成立の判定の処理をし(ステップ202)、計測実行条件が成立するか否かを判断する(ステップ204)。
【0029】
計測実行条件としては、例えば、内燃機関2の暖機が終了していること、内燃機関2を搭載した車両が一定速度で走行中であること、を設定している。
【0030】
前記計測実行条件成立の判断(ステップ204)がNOの場合は、リターンする。前記計測実行条件成立の判断(ステップ204)がYESの場合は、EGRバルブ90のON時及びOFF時の夫々吸気圧力を吸気圧力センサ76により検出して、ON時及びOFF時の吸気圧力の差から実際のEGR量(EGRN)を求める(ステップ206)。
【0031】
このとき、EGRバルブ90は、図3に示す如く、計測用の一定の制御量(制御手段92による指定開度)にONして開放作動からOFFして閉鎖作動する。EGRバルブ90をOFFからONに戻すときは、一旦前記の一定の制御量にONしてから、通上制御量による制御に戻す。なお、実際のEGR量(EGRN)の計測は、EGRバルブ90のON時及びOFF時の吸気流量の変化(差)から求めることもできる。
【0032】
前記計測により得られた実際のEGR量(EGRN)は、図4に示す如く大気圧により変化するので、計測時の大気圧により補正して平地相当の値(EGRNA=EGRN×KATM)にする(ステップ208)。
【0033】
また、EGR量の計測値は、図4に示す如くバラツキがあるので、大気圧により補正した値(EGRNA)の統計処理を実行して平均値(EGRNAV)を求める(ステップ210)。
【0034】
求められた実際のEGR量の平均値(EGRNAV)とEGRバルブ90の設計中央値(EGRMD)とを比較して差(EGRDLT=EGRMD−EGRNAV)を求め、この差(EGRDLT)から図5に示す如く補正係数(EGRVAL)を求めてEGR量の設定値に対応する制御量(EGRMAP)を補正する(ステップ212)。
【0035】
EGRバルブ90は、この補正により得られた補正後の制御量(CEGR=EGRMAP×EGRVAL)により作動を制御される。
【0036】
また、前記(ステップ212)において求められた差(EGRDLT)は、所定域内の値であるか否かを判断される(ステップ214)。この判断(ステップ214)は、図5に示す如く、差(EGRDLT)から求められる補正係数(EGRVAL)が、第1判断値(EGRH)と第2判断値(EGRL)との間の所定域内の値であるか否かを判断する(EGRH<EGRVAL<EGRL)。
【0037】
前記補正係数(EGRVAL)が第1判断値(EGRH)よりも小さいか第2判断値(EGRL)よりも大きく所定域外の値で判断(ステップ214)がNOの場合は、EGR量の異常と診断してランプ(図示せず)の点灯やブザー(図示せず)の鳴動により警告を発し(ステップ216)、エンドになる(ステップ218)。
【0038】
前記補正係数(EGRVAL)が第1判断値(EGRH)と第2判断値(EGRL)との間の所定域内の値で判断(ステップ214)がYESの場合は、EGR量が正常であるので、エンドになる(ステップ218)。
【0039】
なお、前記判断(ステップ214)においては、補正係数(EGRVAL)が第1判断値(EGRH)よりも小さい所定域外の値の場合はEGR量の流量過大異常と診断し、補正係数(EGRVAL)が第2判断値(EGRL)よりも大きい所定域外の値の場合はEGR量の流量過小異常と診断する。
【0040】
このように、この排気還流制御装置88は、内燃機関2の吸気系に還流される実際のEGR量EGRNとEGRバルブ90の設計中央値EGRMDとの差によって運転状態に応じて設定された設定値に対応する制御量EGRMAPを補正するよう制御することにより、製造上のバラツキや使用による耐久後に制御量に対応するEGR量が変化した場合に、制御量を適正な値に補正することができる。
【0041】
このため、この排気還流制御装置88は、EGRバルブ90の製造上のバラツキや使用による耐久後のEGR量の変化を防止し得て、EGR量を常に設定値に制御し得て、排気成分の悪化を防止することができる。
【0042】
また、この排気還流制御装置88は、計測により得られた実際のEGR量EGRNとEGRバルブ90の設計中央値EGRMAPと差が所定域外の値となった場合にEGR量の異常と診断することにより、EGRバルブ90の製造上のバラツキや使用による耐久後のEGR量の変化を防止しつつ、EGR量が大きく変化して異常な量となった場合に警告を発することができる。
【0043】
このため、この排気還流制御装置88は、EGR量の変化を防止できるだけでなく、EGR量の異常に迅速に対処することができ、排気成分の極端な悪化を未然に防止することができる。
【0044】
【発明の効果】
このように、この発明の排気還流制御装置は、EGRバルブをON、OFFした時の吸気圧力の差から内燃機関の吸気系に還流される実際のEGR量を求め、実際のEGR量を計測した大気圧により補正した値を求め、大気圧により補正した値を統計処理して実際のEGR量の平均値を求め、実際のEGR量の平均値とEGRバルブの制御量に対応するEGR量の設計中央値と差が所定域外の値となった場合にEGR量の異常と診断することにより、EGR量が大きく変化して異常な量となった場合に警告を発することができる。
【0045】
このため、この排気還流制御装置は、EGR量の異常に迅速に対処することができ、排気成分の極端な悪化を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す排気還流制御装置の制御のメインフローチャートである。
【図2】EGR量の計測処理及び補正処理のフローチャートである。
【図3】車速とEGR制御量とEGRバルブON時及びOFF時の吸気圧力とのタイミングチャートである。
【図4】EGR量の大気圧による補正を示す図である。
【図5】実際のEGR量とEGRバルブの設計中央値との差による補正係数を示す図である。
【図6】機関回転数と機関負荷とにより設定されるEGRバルブの制御量を示す図である。
【図7】制御量とEGR量との関係を示す図である。
【図8】排気還流制御装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
2 内燃機関
22 吸気通路
36 排気通路
70 クランク角センサ
76 吸気圧力センサ
88 排気還流制御装置
90 EGRバルブ
92 制御手段
Claims (1)
- 内燃機関の吸気系に還流される排気のEGR量を調整するEGRバルブを設け、前記EGR量を前記内燃機関の運転状態に応じて設定された設定値に調整するよう前記EGRバルブの作動を前記設定値に対応する制御量により制御する内燃機関の排気還流制御装置において、前記EGRバルブをON、OFFした時の吸気圧力の差から前記内燃機関の吸気系に還流される実際のEGR量を求め、前記実際のEGR量を計測した大気圧により補正した値を求め、前記大気圧により補正した値を統計処理して実際のEGR量の平均値を求め、前記実際のEGR量の平均値と前記EGRバルブの制御量に対応するEGR量の設計中央値と差が所定域外の値となった場合にEGR量の異常と診断する制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の排気還流制御装置。
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