JP4735465B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

スロットル弁下流の吸気通路と排気通路とを接続する、いわゆる高圧排気再循環（以下、ＥＧＲという）通路を備え、この高圧ＥＧＲ通路を流通する高圧ＥＧＲガス量を、吸気側の圧力と、エンジン回転数などから求まるエンジン負荷と、から正確に見積もる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１９７６１６号公報 特開２００６−９７４５号公報 特許第３６０８４６３号公報 特開２００５−１２７２６１号公報

ところで、上記特許文献１に開示された高圧ＥＧＲ通路の他に、タービンよりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込みコンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路を備える場合がある。

このような高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併用する装置では、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の両方を正確に見積もらないと、内燃機関に流入する吸気のガス量やガス組成を制御できず、内燃機関の燃焼が安定しない場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の両方を正確に算出し、吸気のガス量やガス組成を好適に制御する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
前記タービンよりも上流の排気通路から排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも下流の吸気通路へ高圧ＥＧＲガスを還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
前記コンプレッサの前後圧力を算出するコンプレッサ前後圧力算出手段と、
前記コンプレッサの回転数を検出するコンプレッサ回転数検出手段と、
前記コンプレッサ前後圧力算出手段が算出する前記コンプレッサの前後圧力と前記コンプレッサ回転数検出手段が検出する前記コンプレッサの回転数とからコンプレッサ通過ガス量を取得するコンプレッサ通過ガス量取得手段と、
前記低圧ＥＧＲ通路の接続部位よりも上流の吸気通路における新気量を測定する新気量測定手段と、
内燃機関に吸入される吸気量を算出する吸気量算出手段と、
前記コンプレッサ通過ガス量取得手段が取得するコンプレッサ通過ガス量と前記新気量測定手段が測定する新気量とから前記低圧ＥＧＲガス量を算出する低圧ＥＧＲガス量算出手段と、
前記コンプレッサ通過ガス量取得手段が取得するコンプレッサ通過ガス量と前記吸気量算
出手段が算出する吸気量とから前記高圧ＥＧＲガス量を算出する高圧ＥＧＲガス量算出手段と、
前記低圧ＥＧＲガス量算出手段が算出する前記低圧ＥＧＲガス量と前記高圧ＥＧＲガス量算出手段が算出する前記高圧ＥＧＲガス量とをそれぞれの目標量に制御するＥＧＲガス量制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

ここで、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併用する装置では、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の両方を正確に見積もらないと、内燃機関に流入する吸気のガス量やガス組成を制御できず、内燃機関の燃焼が安定しない場合がある。

そこで、本発明では、コンプレッサの前後圧力とコンプレッサの回転数とからコンプレッサ通過ガス量を取得し、コンプレッサ通過ガス量と新気量とから低圧ＥＧＲガス量を算出すると共にコンプレッサ通過ガス量と吸気量とから高圧ＥＧＲガス量を算出する。

これによると、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の両方を正確に算出することができ、低圧ＥＧＲガス量と高圧ＥＧＲガス量とをそれぞれの目標量に制御することで吸気のガス量やガス組成を好適に制御することができる。

前記低圧ＥＧＲガス量が０のときの前記新気量測定手段が測定する新気量に基づいて、前記コンプレッサ通過ガス量取得手段が取得するコンプレッサ通過ガス量を補正するコンプレッサ通過ガス量補正手段を備えるとよい。

低圧ＥＧＲガス量が０のときには、理論上、新気量とコンプレッサ通過ガス量が一致する。このため、このときの新気量及びコンプレッサ通過ガス量の値が異なっている場合には、新気量測定手段が測定する新気量が真値であるならば、取得されたコンプレッサ通過ガス量が真値からずれていることになる。この関係を用い、新気量を真値としてコンプレッサ通過ガス量を補正する。これにより、コンプレッサ通過ガス量が真値に補正され、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の両方を正確に算出することができる。

前記低圧ＥＧＲガス量が０のときの前記コンプレッサ通過ガス量取得手段が取得するコンプレッサ通過ガス量と前記新気量測定手段が測定する新気量との差が一定値以上であれば前記新気量測定手段が異常であると判断する異常判断手段を備えるとよい。

低圧ＥＧＲガス量が０のときには、理論上、新気量とコンプレッサ通過ガス量が一致する。このため、新気量及びコンプレッサ通過ガス量の値が一定値以上離れている場合には、コンプレッサ通過ガス量が多少の誤差はあるもののほぼ真値に近い値であるならば、新気量を測定する新気量測定手段に異常が生じて新気量が異常値となっていると考えられる。この関係を用い、コンプレッサ通過ガス量と新気量との差が一定値以上乖離していれば、新気量測定手段に故障などが生じて新気量測定手段が異常であると判断する。これにより、新気量測定手段の異常を発見することができる。

本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の両方を正確に算出することができ、吸気のガス量やガス組成を好適に制御することができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。

内燃機関１には、吸気通路３及び排気通路４が接続されている。内燃機関１に接続された吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが配置されている。

また、コンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する新気吸入空気（以下、新気という）の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ６が配置されている。このエアフローメータ６により、内燃機関１の新気量が測定される。エアフローメータ６が本発明の新気量測定手段に相当する。

一方、エアフローメータ６よりも上流の大気から吸気通路３に吸気を取り込む吸気通路３の入口付近には、大気圧を検出する大気圧センサ７が配置されている。

コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３には、コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３の吸気圧を検出する吸気圧センサ８が配置されている。また、同じく、コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３には、コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３の吸気温度を検出する吸気温度センサ９が配置されている。

ここで、コンプレッサハウジング５ａには、コンプレッサの回転数を検出するコンプレッサ回転数センサ１０が配置されている。コンプレッサ回転数センサ１０が本発明のコンプレッサ回転数検出手段に相当する。

一方、内燃機関１に接続された排気通路４の途中には、ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが配置されている。また、タービンハウジング５ｂよりも下流の排気通路４には、パティキュレートフィルタ（以下、フィルタという。）１１が配置されている。このフィルタ１１には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒という。）が担持されている。フィルタ１１は、排気中の粒子状物質を捕集する。また、ＮＯｘ触媒は、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、一方、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯｘを放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、該ＮＯｘ触媒から放出されたＮＯｘが還元される。なお、ＮＯｘ触媒の代わりに、酸化触媒または三元触媒をフィルタ１１に担持させてもよい。

そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路３へ還流（再循環）させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１及び低圧ＥＧＲ弁３２を備えて構成されている。

低圧ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１１よりも下流側の排気通路４と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つエアフローメータ６よりも下流側の吸気通路３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で内燃機関１へ還流される。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を通って還流される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。

また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調整する。

内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路３へ還流させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１及び高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。

高圧ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流側の排気通路４と、コンプレッサハウジング５ａよりも下流側の吸気通路３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で内燃機関１へ還流される。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を通って還流される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。

また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調整する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１２が併設されている。このＥＣＵ１２は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

また、ＥＣＵ１２には、エアフローメータ６、大気圧センサ７、吸気圧センサ８、吸気温度センサ９、及びコンプレッサ回転数センサ１０、並びに、運転者がアクセルペダル１３を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１４、及び機関回転速度を検出するクランクポジションセンサ１５が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１２に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１２には、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１２によりこれらの機器が制御される。そして、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２を制御することにより、内燃機関１に吸入される吸気に含まれる低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量を調節している。

ここで、低圧ＥＧＲ通路３１及び高圧ＥＧＲ通路４１を併用する排気還流装置では、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の両方を正確に見積もらないと、内燃機関１に流入する吸気のガス量やガス組成を制御できず、内燃機関１の燃焼が安定しない場合がある。

そこで、本実施例では、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量を正確に算出し、これら低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量をそれぞれの目標量に制御することで、内燃機関１に流入する吸気のガス量や、新気量、低圧ＥＧＲガス量、及び高圧ＥＧＲガス量からなる吸気のガス組成を制御するようにしている。このことによって、本実施例では、内燃機関１の燃焼を安定させることができる。

ここで、エアフローメータ６が測定する新気量と低圧ＥＧＲガス量との和が、コンプレッサ通過ガス量である。このことから、低圧ＥＧＲガス量の算出は、コンプレッサ通過ガス量から新気量を差し引くことで行う（低圧ＥＧＲガス量＝コンプレッサ通過ガス量−新気量）。これにより、正確な低圧ＥＧＲガス量が算出できる。

また、コンプレッサ通過ガス量と高圧ＥＧＲガス量の和が、最終的に内燃機関１に吸入される吸気量である。このことから、高圧ＥＧＲガス量の算出は、吸気量からコンプレッサ通過ガス量を差し引くことで行う（高圧ＥＧＲガス量＝吸気量−コンプレッサ通過ガス量）。これにより、正確な高圧ＥＧＲガス量が算出できる。

なお、コンプレッサ通過ガス量は、吸気圧センサ８が検出するコンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３の吸気圧から大気圧センサ７が検出する大気圧を差し引くこ
とで算出されるコンプレッサ前後圧力（＝吸気圧−大気圧）と、コンプレッサ回転数センサ１０が検出するコンプレッサ回転数と、をマップに当てはめることで取得される。

また、吸気量は、吸気圧センサ８が検出するコンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３の吸気圧、吸気温度センサ９が検出するコンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３の吸気温度、及びクランクポジションセンサ１５が検出する機関回転速度から算出される。

ここで、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の目標量は、内燃機関１の運転状態や環境状況に応じて適宜設定される値である。

次に、本実施例によるＥＧＲガス量制御のフローについて説明する。図２は、本実施例によるＥＧＲガス量制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスを流通させているか否かを判別する。低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスを流通させているか否かは、低圧ＥＧＲ弁３２の開度、及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度を不図示の開度センサで検出し、それらの開閉状態により判断される。

ステップＳ１０１において、低圧ＥＧＲ弁３２及び／又は高圧ＥＧＲ弁４２が閉弁状態であり、低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスを流通させていないと判定された場合には、ＥＣＵ１２は、本ルーチンを一旦終了する。また、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２が開弁状態であり、低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスを流通させていると判定された場合には、ステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１１は、エアフローメータ６、大気圧センサ７、吸気圧センサ８、吸気温度センサ９、コンプレッサ回転数センサ１０、アクセル開度センサ１４、及びクランクポジションセンサ１５等からの入力信号を処理する。

ステップＳ１０２に引き続くステップＳ１０３では、ＥＣＵ１１は、コンプレッサ通過ガス量を取得する。コンプレッサ通過ガス量は、吸気圧センサ８が検出するコンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３の吸気圧から大気圧センサ７が検出する大気圧を差し引くことで算出されるコンプレッサ前後圧力と、コンプレッサ回転数センサ１０が検出するコンプレッサ回転数と、をマップに当てはめることで取得することができる。コンプレッサ通過ガス量と、コンプレッサ前後圧力と、コンプレッサ回転数と、の相関関係を表すマップは、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ１２に記憶させておく。

ここで、本ステップにおいて吸気圧センサ８が検出する吸気圧から大気圧センサ７が検出する大気圧を差し引くことでコンプレッサ前後圧力を算出するＥＣＵ１２が本発明のコンプレッサ前後圧力算出手段に相当する。また、本ステップにおいてコンプレッサ通過ガス量を取得するＥＣＵ１２が本発明のコンプレッサ通過ガス量取得手段に相当する。

ステップＳ１０３に引き続くステップＳ１０４では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲガス量を算出する。低圧ＥＧＲガス量は、ステップＳ１０３で取得したコンプレッサ通過ガス量からエアフローメータ６が測定した新気量を差し引くことで算出される。

ここで、本ステップにおいて低圧ＥＧＲガス量を算出するＥＣＵ１２が本発明の低圧ＥＧＲガス量算出手段に相当する。

ステップＳ１０４に引き続くステップＳ１０５では、ＥＣＵ１２は、高圧ＥＧＲガス量を算出する。高圧ＥＧＲガス量は、最終的に内燃機関１に吸入される吸気量からステップＳ１０３で取得したコンプレッサ通過ガス量を差し引くことで算出される。

ここで、本ステップにおいて高圧ＥＧＲガス量を算出するＥＣＵ１２が本発明の高圧ＥＧＲガス量算出手段に相当する。

また、本ステップにおいて吸気量は、吸気圧センサ８が検出するコンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３の吸気圧、吸気温度センサ９が検出するコンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３の吸気温度、及びクランクポジションセンサ１５が検出する機関回転速度から算出される。本ステップにおいてこの吸気量を算出するＥＣＵ１２が本発明の吸気量算出手段に相当する。

ステップＳ１０５に引き続くステップＳ１０６では、ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０４で算出した低圧ＥＧＲガス量及びステップＳ１０５で算出した高圧ＥＧＲガス量をそれぞれの目標量に制御するべく、低圧ＥＧＲ弁３２の開度及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節する。

すなわち、低圧ＥＧＲガス量とそれの目標量との差に応じて低圧ＥＧＲ弁３２の開度を調節すると共に、高圧ＥＧＲガス量とそれの目標量との差に応じて高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節する。

ここで、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の調節開度量は、上記低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量とそれらの目標量との差をマップに当てはめることで取得することができる。当該開度量と当該差との相関関係を表すマップは、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ１２に記憶させておく。

本ステップにおいて低圧ＥＧＲ弁３２の開度及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節して低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量をそれぞれの目標量に制御するＥＣＵ１２が本発明のＥＧＲガス量制御手段に相当する。

以上説明したＥＧＲガス量制御によると、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量を正確に算出し、これら低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量をそれぞれの目標量に制御することで、内燃機関１に流入する吸気のガス量や吸気のガス組成を制御でき、内燃機関１の燃焼を安定させることができる。

ところで、コンプレッサハウジング５ａ内のコンプレッサの特性は、デポジット（堆積物）の堆積などによって、経年変化する場合がある。

そこで、本実施例では、低圧ＥＧＲガス量が０のときのエアフローメータ６が測定する新気量に基づいて、先の図２に示すＥＧＲガス量制御のフローにおいてステップＳ１０３で取得するコンプレッサ通過ガス量を補正するようにしている。

低圧ＥＧＲガス量が０のときには、理論上、新気量とコンプレッサ通過ガス量が一致する。このため、このときの新気量及びコンプレッサ通過ガス量の値が異なっている場合には、エアフローメータ６が測定する新気量が真値であるならば、コンプレッサ通過ガス量が真値からずれていることになる。この関係を用い、新気量を真値としてコンプレッサ通過ガス量を補正する。

具体的には、低圧ＥＧＲガス量が０のときの新気量及びコンプレッサ通過ガス量から補
正係数を算出し、当該補正係数を次回の図２のＥＧＲガス量制御のフローにおいてステップＳ１０３で取得するコンプレッサ通過ガス量に積算して反映させる。

次に、本実施例によるコンプレッサ通過ガス量補正制御のフローについて説明する。図３は、本実施例によるコンプレッサ通過ガス量補正制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が本発明のコンプレッサ通過ガス量補正手段に相当する。

ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１２は、コンプレッサ通過ガス量補正条件を満たすか否かを判別する。コンプレッサ通過ガス量補正条件を満たすか否かは、車両走行距離が前回のコンプレッサ通過ガス量の補正実行時から一定距離経過したか否かにより判断される。なお、前回の補正実行時からの一定距離の車両走行距離とは、コンプレッサの特性の経年変化が生じ、コンプレッサ通過ガス量にさらなる補正が必要となる距離である。

ステップＳ２０１において、車両走行距離が前回の補正実行時から一定距離経過しておらずコンプレッサ通過ガス量補正条件を満たさないと判定された場合には、ＥＣＵ１２は、本ルーチンを一旦終了する。また、車両走行距離が前回の補正実行時から一定距離経過しておりコンプレッサ通過ガス量補正条件を満たすと判定された場合には、ステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲガス量が０となっているか否かを判別する。低圧ＥＧＲガス量が０となっているか否かは、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を不図示の開度センサで検出し、閉弁状態であるか否かにより判断される。

ステップＳ２０２において、低圧ＥＧＲ弁３２が開弁状態であり低圧ＥＧＲガス量が０となっていないと判定された場合には、ＥＣＵ１２は、本ルーチンを一旦終了する。また、低圧ＥＧＲ弁３２が閉弁状態であり低圧ＥＧＲガス量が０となっていると判定された場合には、ステップＳ２０３へ進む。

なお、本ステップは、低圧ＥＧＲガス量が０となるよう、低圧ＥＧＲ弁３２の開度を閉じ側へ制御し、低圧ＥＧＲ弁３２を強制的に閉弁状態とするステップとしてもよい。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１２は、エアフローメータ６が通電状態となっているか否かを判別する。エアフローメータ６が通電状態となっているか否かは、エアフローメータ６からＥＣＵ１２に信号が入力されているか否かにより判断される。

ステップＳ２０３において、エアフローメータ６が通電状態となっていないと判定された場合には、ＥＣＵ１２は、本ルーチンを一旦終了する。また、エアフローメータ６が通電状態となっていると判定された場合には、ステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１２は、エアフローメータ６の検出する新気量の変動幅が一定値以下か否かを判別する。

これは、エアフローメータ６からコンプレッサハウジング５ａまでの吸気通路３に、エアクリーナや配管によるガスの遅れ要素が存在しており、その遅れによる補正への悪影響を回避し、ガス量が安定した状態で補正を実施するためである。なお、一定値以下の新気量の変動幅とは、新気量が安定した状態であり、ガスの遅れによる補正への悪影響が回避可能な幅である。

ステップＳ２０４において、新気量の変動幅が一定値以下ではないと判定された場合に
は、ＥＣＵ１２は、本ルーチンを一旦終了する。また、新気量の変動幅が一定値以下であると判定された場合には、ステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１２は、コンプレッサ通過ガス量の補正係数を算出する。補正係数は、低圧ＥＧＲガス量が０のときのエアフローメータ６が測定する新気量と図２のＥＧＲガス量制御のフローにおいてステップＳ１０３で取得するコンプレッサ通過ガス量との比の値（補正係数＝新気量／コンプレッサ通過ガス量）が用いられる。

ステップＳ２０５に引き続くステップＳ２０６では、ＥＣＵ１２は、ステップＳ２０５で算出した補正係数を、次回の図２のＥＧＲガス量制御のフローにおいてステップＳ１０３で取得するコンプレッサ通過ガス量に積算して反映させる（補正後のコンプレッサ通過ガス量＝ステップＳ１０３のコンプレッサ通過ガス量×補正係数）。この補正係数は、本フローの次回以降の実行により改めて補正係数が算出されるまで反映され続ける。

以上説明したコンプレッサ通過ガス量補正制御によると、図２のＥＧＲガス量制御のフローにおいてステップＳ１０３で取得するコンプレッサ通過ガス量が真値に補正され、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の両方を正確に算出することができる。

ところで、エアフローメータ６が故障して異常出力する場合がある。この場合にエアフローメータ６が異常と判断されていないと、上記図２のＥＧＲガス量制御のフローや図３のコンプレッサ通過ガス量補正制御のフローなどの種々の制御が実行され、異常な制御が行われる可能性がある。

そこで、本実施例では、低圧ＥＧＲガス量が０のときの図２に示すＥＧＲガス量制御のフローにおいてステップＳ１０３で取得するコンプレッサ通過ガス量と、エアフローメータ６が測定する新気量と、の差が一定値以上であれば、エアフローメータ６が異常であると判断するようにしている。

低圧ＥＧＲガス量が０のときには、理論上、新気量とコンプレッサ通過ガス量が一致する。このため、このときの新気量及びコンプレッサ通過ガス量の値が一定値以上離れている場合には、コンプレッサ通過ガス量が多少の誤差はあるもののほぼ真値に近い値であるならば、新気量を測定するエアフローメータ６に異常が生じて新気量が異常値となっていると考えられる。この関係を用い、コンプレッサ通過ガス量と新気量との差が一定値以上乖離していれば、エアフローメータ６に故障などが生じてエアフローメータ６が異常であると判断する。

次に、本実施例によるエアフローメータ６の異常判断制御のフローについて説明する。図４は、本実施例によるエアフローメータ６の異常判断制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が本発明の異常判断手段に相当する。

ステップＳ３０１では、ＥＣＵ１２は、上記コンプレッサ通過ガス量の補正が実行完了しているか否かを判別する。コンプレッサ通過ガス量の補正が実行完了しているか否かは、ＥＣＵ１２が図３のコンプレッサ通過ガス量補正制御のフローを実行中か否かにより判断される。

ステップＳ３０１において、コンプレッサ通過ガス量の補正が実行完了していないと判定された場合には、ＥＣＵ１２は、本ルーチンを一旦終了する。また、コンプレッサ通過ガス量の補正が実行完了していると判定された場合には、ステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ１２は、車両走行距離が前回のコンプレッサ通過ガス量補正実行時から一定距離以内か否かを判別する。なお、前回の補正実行時からの一定距離の車両走行距離とは、コンプレッサの特性の経年変化があまり進んでおらず、補正したコンプレッサ通過ガス量が多少の誤差はあるもののほぼ真値に近い値と判断できる距離である。

ステップＳ３０２において、車両走行距離が前回の補正実行時から一定距離以内でないと判定された場合には、ＥＣＵ１２は、本ルーチンを一旦終了する。また、車両走行距離が前回の補正実行時から一定距離以内である場合には、ステップＳ３０３へ進む。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲガス量が０となっているか否かを判別する。本ステップはＳ２０２と同様である。

ステップＳ３０４では、ＥＣＵ１２は、エアフローメータ６が通電状態となっているか否かを判別する。本ステップはＳ２０３と同様である。

ステップＳ３０５では、ＥＣＵ１２は、エアフローメータ６の検出する新気量の変動幅が一定値以下か否かを判別する。本ステップはＳ２０４と同様である。

ステップＳ３０６では、ＥＣＵ１２は、コンプレッサ通過ガス量と新気量との差（＝｜ΔＶ｜）を算出し、その差が一定値以上となるか否か（｜ΔＶ｜≧一定値）を判別する。当該差は、低圧ＥＧＲガス量が０のときのエアフローメータ６が測定する新気量と図２のＥＧＲガス量制御のフローにおいてステップＳ１０３で取得するコンプレッサ通過ガス量との差の絶対値である。

ステップＳ３０６において、肯定判定された場合（｜ΔＶ｜≧一定値の場合）には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ３０７においてエアフローメータ６が異常であると判断する。

一方、ステップＳ３０６において、否定判定された場合（｜ΔＶ｜＜一定値の場合）には、エアフローメータ６が正常に作動しているため、ＥＣＵ１２は、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明したエアフローメータ６の異常判断制御によると、種々の制御に用いられるエアフローメータ６の異常を発見することができ、エアフローメータ６が異常と判断されずに種々の制御が実行され、異常な制御が行われてしまうことを防止することができる。

なお、本実施例では、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の制御を低圧ＥＧＲ弁３２の開度及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度の調節だけで行っていた。しかしこれに限られず、不図示のスロットルの開度や排気絞り弁の開度などを調節することと共に低圧ＥＧＲ弁３２の開度及び高圧ＥＧＲ弁４２の開度を調節して、低圧ＥＧＲガス量及び高圧ＥＧＲガス量の制御を行うようにしてもよい。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例１に係るＥＧＲガス量制御のフローを示すフローチャートである。 実施例１に係るコンプレッサ通過ガス量補正制御のフローを示すフローチャートである。 実施例１に係るエアフローメータの異常判断制御のフローを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサハウジング
５ｂ タービンハウジング
６ エアフローメータ
７ 大気圧センサ
８ 吸気圧センサ
９ 吸気温度センサ
１０ コンプレッサ回転数センサ
１１ フィルタ
１３ アクセルペダル
１４ アクセル開度センサ
１５ クランクポジションセンサ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンよりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
   前記タービンよりも上流の排気通路から排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも下流の吸気通路へ高圧ＥＧＲガスを還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
   前記コンプレッサの前後圧力を算出するコンプレッサ前後圧力算出手段と、
   前記コンプレッサの回転数を検出するコンプレッサ回転数検出手段と、
   前記コンプレッサ前後圧力算出手段が算出する前記コンプレッサの前後圧力と前記コンプレッサ回転数検出手段が検出する前記コンプレッサの回転数とからコンプレッサ通過ガス量を取得するコンプレッサ通過ガス量取得手段と、
   前記低圧ＥＧＲ通路の接続部位よりも上流の吸気通路における新気量を測定する新気量測定手段と、
   内燃機関に吸入される吸気量を算出する吸気量算出手段と、
   前記コンプレッサ通過ガス量取得手段が取得するコンプレッサ通過ガス量と前記新気量測定手段が測定する新気量とから前記低圧ＥＧＲガス量を算出する低圧ＥＧＲガス量算出手段と、
   前記コンプレッサ通過ガス量取得手段が取得するコンプレッサ通過ガス量と前記吸気量算出手段が算出する吸気量とから前記高圧ＥＧＲガス量を算出する高圧ＥＧＲガス量算出手段と、
   前記低圧ＥＧＲガス量算出手段が算出する前記低圧ＥＧＲガス量と前記高圧ＥＧＲガス量算出手段が算出する前記高圧ＥＧＲガス量とをそれぞれの目標量に制御するＥＧＲガス量制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 前記低圧ＥＧＲガス量が０のときの前記新気量測定手段が測定する新気量に基づいて、前記コンプレッサ通過ガス量取得手段が取得するコンプレッサ通過ガス量を補正するコンプレッサ通過ガス量補正手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
3. 前記低圧ＥＧＲガス量が０のときの前記コンプレッサ通過ガス量取得手段が取得するコンプレッサ通過ガス量と前記新気量測定手段が測定する新気量との差が一定値以上であれば前記新気量測定手段が異常であると判断する異常判断手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
   
   
   

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