JP6459461B2

JP6459461B2 - 内燃機関のｅｇｒ推定装置及び内燃機関のｅｇｒ推定方法

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Publication number: JP6459461B2
Application number: JP2014250832A
Authority: JP
Inventors: 晋祐高倉
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-12-11
Also published as: JP2016113906A

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲ推定装置及び内燃機関のＥＧＲ推定方法に関する。

特許文献１には、内燃機関の吸気通路においてＥＧＲポート及びＰＣＶポートの上流に酸素濃度センサを配置する技術が開示されている。

特開２００３−３８７９号公報

ところで、ＥＧＲ、すなわち排気再循環を行う内燃機関では、内燃機関の吸気酸素濃度が、ＥＧＲ率に応じて変化する。このため、吸気酸素濃度センサは、ＥＧＲ率を推定するのに用いることができる。ＥＧＲ率は、吸気に占めるＥＧＲガスの割合であり、ＥＧＲの度合いを示す。ＥＧＲガスは、ＥＧＲで吸気通路に還流される排気である。

しかしながら、吸気酸素濃度センサの出力は、ＥＧＲ率が同じ場合であっても、吸気酸素濃度センサの劣化度合いや個体差などによって異なってくる。このため、劣化度合いや個体差の影響を吸収しつつ、吸気酸素濃度センサでＥＧＲ率を推定する技術が望まれる。

本発明は上記に鑑みてなされてものであり、劣化度合いや個体差の影響を吸収しつつ、吸気酸素濃度センサでＥＧＲ率を推定することが可能な内燃機関のＥＧＲ推定装置及び内燃機関のＥＧＲ推定方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様の内燃機関のＥＧＲ推定装置は、内燃機関と、前記内燃機関に導入する吸気を流通させる吸気通路と、前記内燃機関から排出される排気を流通させる排気通路と、前記排気通路から前記吸気通路に排気を還流するＥＧＲ装置と、前記吸気通路のうち前記ＥＧＲ装置が接続する部分よりも下流の部分に設けられた吸気酸素濃度センサと、を備える。そして、前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われない第１の運転領域にある場合に、前記吸気酸素濃度センサの検出出力を取得する取得部と、前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われる第２の運転領域にある場合に、前記吸気酸素濃度センサの検出出力と、前記取得部が取得した前記吸気酸素濃度センサの検出出力とに基づき、ＥＧＲ率を推定する推定部と、をさらに備える。前記取得部は、前記内燃機関の運転状態が前記第１の運転領域にある場合に前記吸気酸素濃度センサの検出出力を繰り返し取得する。また、前記推定部は、前記内燃機関の運転状態が前記第１の運転領域にある場合に前記取得部が繰り返し取得した前記吸気酸素濃度センサの検出出力の最新の出力を基準として、ＥＧＲ率を推定する。前記最新の出力は、前記取得部が前記吸気酸素濃度センサの検出出力を繰り返し取得する際に、前記取得部により新たに取得される度に最新となる検出出力とされる。

上記態様の内燃機関のＥＧＲ推定装置によれば、劣化度合いや個体差の影響を含む出力を基準とするので、劣化度合いや個体差の影響を吸収しつつ、吸気酸素濃度センサでＥＧＲ率を推定することができる。

内燃機関のＥＧＲ推定装置の概略構成図である。コントローラが行う制御の一例をフローチャートで示す図である。第１の運転領域及び第２の運転領域の設定を示す図である。ＥＧＲ率換算テーブルの一例を示す図である。乾燥空気及び湿潤空気の酸素濃度の比較図である。ＥＧＲ推定方法の一例をタイミングチャートで示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同一又は対応する構成を示す。

図１は、内燃機関のＥＧＲ推定装置１００の概略構成図である。以下では、内燃機関のＥＧＲ推定装置１００を単に推定装置１００と称す。推定装置１００は、内燃機関１と、吸気系１０と、排気系２０と、過給機３０と、ＥＧＲ装置４０と、第１の供給通路５０と、第２の供給通路６０と、排気バイパス通路７０及びウェイストゲートバルブ７１と、コントローラ８０と、を備える。

吸気系１０は、吸気通路１１と、エアフロメータ１２と、スロットルバルブ１３と、コレクタ１４と、コンプレッサ３１と、を備える。吸気通路１１は、内燃機関１に導入する吸気を流通させる。吸気通路１１には、エアフロメータ１２、コンプレッサ３１、スロットルバルブ１３及びコレクタ１４が上流側からこの順に設けられる。エアフロメータ１２は、吸気の流量を計測する。スロットルバルブ１３は、内燃機関１に導入する吸気の量を調節する。コレクタ１４は、容積室である。コンプレッサ３１は、過給機３０のコンプレッサであり、吸気を圧縮する。

吸気系１０には、湿度センサ１５と、吸気酸素濃度センサ１６と、圧力センサ１７とが設けられる。湿度センサ１５は吸気の湿度を検出する。湿度センサ１５は具体的には、エアフロメータ１２に内蔵されるかたちで設けられる。このため、湿度センサ１５は新気の湿度を検出する。吸気酸素濃度センサ１６は、吸気の酸素濃度を検出する。

吸気酸素濃度センサ１６は、吸気通路１１のうちコンプレッサ３１よりも下流の部分に設けられる。吸気酸素濃度センサ１６は具体的には、吸気通路１１のうちコンプレッサ３１及びスロットルバルブ１３間の部分に設けられる。圧力センサ１７は、吸気の圧力を検出する。圧力センサ１７は、吸気通路１１のうちスロットルバルブ１３よりも下流の部分に設けられる。圧力センサ１７は具体的には、コレクタ１４に設けられる。

排気系２０は、排気通路２１と、上流触媒２２と、下流触媒２３と、消音器２４と、タービン３２と、を備える。排気通路２１は、内燃機関１から排出される排気を流通させる。排気通路２１には、タービン３２、上流触媒２２、下流触媒２３及び消音器２４が上流側からこの順に設けられる。上流触媒２２及び下流触媒２３は、排気を浄化する。消音器２４は、排気音を低減する。タービン３２は、過給機３０のタービンであり、排気からエネルギーを回収する。

過給機３０はターボチャージャであり、コンプレッサ３１と、タービン３２と、シャフト３３と、を備える。過給機３０は、コンプレッサ３１が吸気通路１１に、タービン３２が排気通路２１にそれぞれ設けられることで、吸気通路１１及び排気通路２１に設けられる。過給機３０では、タービン３２が排気によって回転することで、シャフト３３を介してコンプレッサ３１が回転し、吸気を圧縮する。過給機３０は、このようにして吸気を圧縮し内燃機関１に供給する。

ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲクーラ４２と、ＥＧＲバルブ４３と、を備える。ＥＧＲ装置４０は、排気通路２１のうち過給機３０よりも下流の部分から吸気通路１１のうち過給機３０よりも上流の部分に排気を還流する。

ＥＧＲ通路４１は、排気通路２１と吸気通路１１とを接続する。ＥＧＲ通路４１は、排気通路２１を流通する排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路１１に還流する。ＥＧＲクーラ４２は、ＥＧＲ通路４１を流通するＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲバルブ４３は、ＥＧＲ通路４１を流通するＥＧＲガスの流量を調節する。

ＥＧＲ装置４０、具体的にはＥＧＲ通路４１は、排気通路２１のうちタービン３２よりも下流の部分と、吸気通路１１のうちコンプレッサ３１よりも上流の部分とを接続する。このように吸気通路１１と排気通路２１とを接続するＥＧＲ通路４１は、ＬＰＬすなわちロープレッシャーループのＥＧＲ経路を形成する。

ＥＧＲ通路４１はさらに具体的には、排気通路２１のうち上流触媒２２及び下流触媒２３間の部分と、吸気通路１１のうちエアフロメータ１２及びコンプレッサ３１間の部分とを接続する。ＥＧＲ通路４１には、差圧センサ４４が設けられる。差圧センサ４４は、ＥＧＲ通路４１におけるＥＧＲバルブ４３の前後差圧を検出する。

第１の供給通路５０は、内燃機関１から吸気通路１１のうち過給機３０よりも上流の部分にブローバイガスを供給する。具体的には、第１の供給通路５０は、内燃機関１から吸気通路１１のうちエアフロメータ１２及びコンプレッサ３１間の部分にブローバイガスを供給する。当該部分はさらに具体的には、吸気通路１１のうちＥＧＲ通路４１が接続する部分よりも上流の部分となっている。

第２の供給通路６０は、内燃機関１から吸気通路１１のうちスロットルバルブ１３よりも下流の部分にブローバイガスを供給する。具体的には、第２の供給通路６０は、吸気通路１１のうちコレクタ１４及び内燃機関１間の部分にブローバイガスを供給する。

第１の供給通路５０及び第２の供給通路６０は、吸気通路１１のうち第１の供給通路５０が接続する部分１１Ａと第２の供給通路６０が接続する部分１１Ｂとの差圧に応じて、ブローバイガスを供給する。具体的には、部分１１Ａの圧力である第１の圧力Ｐ１が、部分１１Ｂの圧力である第２の圧力Ｐ２よりも高い場合に、第２の供給通路６０を介してブローバイガスを供給する。また、第１の圧力Ｐ１が第２の圧力Ｐ２よりも低い場合に、第１の供給通路５０を介してブローバイガスを供給する。

第１の供給通路５０及び第２の供給通路６０は具体的には、内燃機関１のクランクケース内の換気を行うことで、内燃機関１から当該クランクケース内のブローバイガスを含むガスを排出する。また、排出したガスを吸気通路１１に供給することで、当該ガスに含まれた状態でブローバイガスを吸気通路１１に供給する。

排気バイパス通路７０は、排気通路２１に設けられる。排気バイパス通路７０は、排気通路２１のうちタービン３２よりも上流及び下流の部分を接続する。排気バイパス通路７０は、タービン３２を迂回するように排気を流通させる。

ウェイストゲートバルブ７１は、排気バイパス通路７０に設けられる。ウェイストゲートバルブ７１は、排気バイパス通路７０を流通する排気の流量を調節する。ウェイストゲートバルブ７１は排気の流量を調節することで、タービン３２及びコンプレッサ３１の回転速度、すなわち過給機３０の回転速度を調整する。

コントローラ８０は、電子制御装置であり、コントローラ８０には、各種センサ・スイッチ類として、エアフロメータ１２や、湿度センサ１５や、吸気酸素濃度センサ１６や、圧力センサ１７や、差圧センサ４４のほか、クランク角センサ９１やアクセルペダルセンサ９２からの信号が入力される。

クランク角センサ９１は、所定クランク角ごとにクランク角信号を生成する。クランク角信号は、内燃機関１の回転速度を代表する信号として用いられる。アクセルペダルセンサ９２は、推定装置１００を備える車両のアクセルペダルの踏込量を検出する。アクセルペダルの踏込量は、内燃機関１の負荷を代表する信号として用いられる。

コントローラ８０は、上述した各種センサ・スイッチ類からの入力信号に基づいて、スロットルバルブ１３や、ＥＧＲバルブ４３や、ウェイストゲートバルブ７１を制御する。また、次に説明するようにＥＧＲ率αを推定する。

図２は、コントローラ８０が行う制御の一例をフローチャートで示す図である。コントローラ８０は、図２に示すフローチャートの処理を所定期間毎に繰り返し実行することができる。

本フローチャートの処理は概略次の通りである。すなわち、ステップＳ１で内燃機関１の運転状態を検出し、ステップＳ５及びステップＳ６で内燃機関１の運転状態の判定を行う。そして、判定結果に従いステップＳ１１からステップＳ１３で、吸気酸素濃度センサ１６の出力の取得、及び後述する対応関係Ｌの変更を行う。また、ステップＳ２１及びステップＳ２２で、吸気酸素濃度センサ１６の出力の検出、及びＥＧＲ率αの推定を行う。

ステップＳ１で、コントローラ８０は内燃機関１の運転状態を検出する。内燃機関１の運転状態は例えば、内燃機関１の回転速度及び負荷であり、クランク角センサ９１及びアクセルペダルセンサ９２の出力に基づき検出することができる。

ステップＳ５で、コントローラ８０は、内燃機関１の運転状態が第１の運転領域にあるか否かを判定する。また、ステップＳ５で否定判定であれば、ステップＳ６で、内燃機関１の運転状態が第２の運転領域にあるか否かを判定する。ステップＳ６で否定判定であれば、本フローチャートの処理を一旦終了する。第１の運転領域及び第２の運転領域は、次に説明するように設定される。

図３は、第１の運転領域及び第２の運転領域の設定を示す図である。図３では、後述するように第１の運転領域及び第２の運転領域を過給機３０が過給を行わない非過給域に設定した場合の条件を示す。

第１の運転領域は、ＥＧＲ通路４１を介して排気を還流するＥＧＲが行われない運転領域、すなわちＥＧＲ停止領域に設定される。第１の運転領域はさらに、第１の供給通路５０を介したブローバイガスの供給、換言すれば部分１１Ａへのブローバイガスの供給が行われない運転領域に設定される。第１の運転領域は、吸気が新気となる運転領域に設定される。

第２の運転領域は、ＥＧＲ通路４１を介して排気を還流するＥＧＲが行われる運転領域、すなわちＥＧＲ実行領域に設定される。第２の運転領域はさらに、部分１１Ａへのブローバイガスの供給が行われない運転領域に設定される。

部分１１Ａへのブローバイガスの供給は、第１の圧力Ｐ１が第２の圧力Ｐ２よりも高い場合に行われない。このため、第１の運転領域及び第２の運転領域は具体的には、第１の圧力Ｐ１が第２の圧力Ｐ２よりも高くなる運転領域に設定することができる。

過給機３０が過給を行わない場合、第２の圧力Ｐ２は負圧となり、第１の圧力Ｐ１よりも低くなる。すなわち、第１の圧力Ｐ１が第２の圧力Ｐ２よりも高くなる。このため、第１の運転領域及び第２の運転領域は、非過給域に設定することができる。第１の運転領域及び第２の運転領域は、内燃機関１の運転状態に応じた領域として実験等に基づき予め設定することができる。

図２に戻り、ステップＳ５で肯定判定であれば、処理はステップＳ１１に進む。この場合、コントローラ８０は、吸気酸素濃度センサ１６の出力を取得する。上述の通り、第１の運転領域は、吸気が新気となる運転領域に設定される。このため、ステップＳ１１でコントローラ８０は具体的には、新気に応じた吸気酸素濃度センサ１６の出力を取得する。

ステップＳ１２で、コントローラ８０は、ステップＳ１１で取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力に応じて、対応関係Ｌを変更する。対応関係Ｌは、ＥＧＲ率αと吸気酸素濃度センサ１６の出力との対応関係であり、ＥＧＲ率αに応じた吸気酸素濃度センサ１６の出力を示す。対応関係Ｌは、次に説明するＥＧＲ率換算テーブルに設定される。

図４は、ＥＧＲ率換算テーブルの一例を示す図である。対応関係Ｌ´は、所定の条件における対応関係Ｌを示す。所定の条件は、吸気の湿度を考慮しない場合、吸気酸素濃度センサ１６の劣化がない場合、及び吸気酸素濃度センサ１６が個体差のばらつき中央品である場合である。図４では、吸気酸素濃度センサ１６の出力を当該出力に応じた酸素濃度βで示す。

ＥＧＲ率換算テーブルには、次のようにして対応関係Ｌが設定される。ここで、ＥＧＲ率αが１００％である場合、酸素濃度βは理想的にはゼロになる。また、酸素濃度βは、ＥＧＲ率αに応じて線形的に変化する。このため、対応関係Ｌは、これらの特性条件を満たすように設定される。

ステップＳ１１で取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力には、吸気酸素濃度センサ１６の劣化度合いや個体差の影響が含まれる。このため、対応関係Ｌは、上述した特性条件を満たしつつ、ステップＳ１１で取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力に基づき、ＥＧＲ率αがゼロである場合に対応する酸素濃度βを設定することで、設定される。特性条件を満たすにあたり、ＥＧＲ率αが１００％である場合の酸素濃度βはゼロ以外の所定値であってもよい。

図２に戻り、ステップＳ１２で、コントローラ８０は具体的には、上述したように対応関係Ｌを設定することで、ステップＳ１１で取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力に応じて、対応関係Ｌを変更する。

ステップＳ１３で、コントローラ８０はさらに、吸気の湿度に応じて、対応関係Ｌを変更する。吸気の湿度は具体的には、新気の湿度であり、湿度センサ１５の出力に基づき検出することができる。コントローラ８０はさらに具体的には、次に説明するように対応関係Ｌを変更する。

図５は、乾燥空気及び湿潤空気の酸素濃度の比較図である。図５に示すように、湿潤空気は水蒸気を含む結果、乾燥空気よりも酸素濃度が低下する。したがって、吸気酸素濃度センサ１６は、ＥＧＲ率αが同じゼロの場合であっても、新気が湿潤空気である場合には、新気が乾燥空気である場合よりも、低い酸素濃度を検出することになる。

このため、図２に示すステップＳ１３で、コントローラ８０は具体的には、前述した特性条件を満たしつつ、吸気の湿度が高い場合ほど、ＥＧＲ率αがゼロである場合に対応する酸素濃度βが小さくなるように、対応関係Ｌを変更する。ステップＳ１３の後には、本フローチャートの処理を一旦終了する。

ステップＳ６で肯定判定であった場合、処理はステップＳ２１に進む。この場合、コントローラ８０は、吸気酸素濃度センサ１６の出力を検出する。また、続くステップＳ２２で、ＥＧＲ率αを推定する。

ステップＳ２２で、コントローラ８０は、ステップＳ１１で取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力を基準として、ステップＳ２１で検出した吸気酸素濃度センサ１６の出力に基づき、ＥＧＲ率αを推定する。

ステップＳ２２でコントローラ８０は具体的には、ステップＳ２１で検出した吸気酸素濃度センサ１６の出力に基づき、前述の図４に示す対応関係Ｌから酸素濃度βで示される当該出力に対応するＥＧＲ率αを特定することで、ＥＧＲ率αを推定する。

また、コントローラ８０は、対応関係Ｌから分かるように、ステップＳ１１で取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力と、ステップＳ２１で検出した吸気酸素濃度センサ１６の出力と、の差分の大きさが大きい場合ほど、ＥＧＲ率αを大きく推定する。ステップＳ２２の後には、本フローチャートを一旦終了する。

コントローラ８０は、ステップＳ２２で、以下で説明する式（２）に基づきＥＧＲ率αを算出することで、ＥＧＲ率αを推定してもよい。

ここで、ＥＧＲ率αは、次の式（１）によって算出することができる。
[数１]
α＝（Ｏ２ａｉｒ−Ｏ２ｍｉｘ）／（Ｏ２ａｉｒ−Ｏ２ｅｘｈ）・・・（１）
Ｏ２ａｉｒは、大気中の酸素濃度である。Ｏ２ｍｉｘは、ＥＧＲガスを含む吸気の酸素濃度である。Ｏ２ｅｘｈは、排気ガス中の酸素濃度である。

内燃機関１において燃焼がストイキで行われる場合、酸素濃度Ｏ２ｅｘｈはゼロになる。したがって、ＥＧＲ率αは、次の式（２）によって算出することができる。
[数２]
α＝（Ｏ２ａｉｒ−Ｏ２ｍｉｘ）／Ｏ２ａｉｒ・・・（２）
上記式（２）を用いてＥＧＲ率αを推定するには、図２に示すフローチャートのステップＳ１１で取得した酸素濃度を酸素濃度Ｏ２ａｉｒに適用すればよい。また、同フローチャートのステップＳ２１で検出した酸素濃度を酸素濃度Ｏ２ｍｉｘに適用すればよい。

図６は、ＥＧＲ推定方法の一例をタイミングチャートで示す図である。図６では、パラメータとして、酸素濃度βとともにＥＧＲバルブ４３の開度γを併せて示す。図６に示すように、タイミングＴ１前では、開度γはゼロであり、内燃機関１の運転状態は第１の運転領域にある。このため、タイミングＴ１以前では、酸素濃度βは新気に応じた酸素濃度になる。また、酸素濃度βに対応するＥＧＲ率αはゼロになる。

コントローラ８０は、タイミングＴ１前に、図６において酸素濃度βで示される吸気酸素濃度センサ１６の出力を取得する。コントローラ８０は、タイミングＴ１前において、吸気酸素濃度センサ１６の出力を繰り返し取得し、新たに出力を取得する度に、最新の出力を基準の出力とする。

吸気酸素濃度センサ１６の出力は例えば、第１の運転領域への内燃機関１の運転状態の移行毎に取得されてもよく、内燃機関１の始動毎に取得されてもよい。但し、これらの場合には、取得頻度が低下する分、ＥＧＲ率αの推定精度が低下し易くなる。

タイミングＴ１からタイミングＴ２までの間では、ＥＧＲバルブ４３が開弁駆動される。このためこの期間では、開度γが上昇する。結果、ＥＧＲガスによって酸素濃度βが低下する。このとき、酸素濃度βに対応するＥＧＲ率αは上昇する。タイミングＴ２後には、開度γは一定に維持される。このため、これに応じて酸素濃度βが遅れを有して一定になる。酸素濃度βに対応するＥＧＲ率αについても同様である。内燃機関１の運転状態は、タイミングＴ１から第２の運転領域に含まれる。

コントローラ８０は、タイミングＴ１からは、タイミングＴ１前に取得した吸気酸素濃度センサ１６の最新の出力を基準として、図６において酸素濃度βで示される吸気酸素濃度センサ１６の出力に基づき、ＥＧＲ率αを推定する。タイミングＴ１前に取得した最新の出力を基準にするにあたり、コントローラ８０は具体的には、当該出力に応じたＥＧＲ率αをゼロとする。

次に、推定装置１００の主な作用効果について説明する。推定装置１００は、内燃機関１と、吸気通路１１と、排気通路２１と、過給機３０と、ＥＧＲ装置４０と、吸気酸素濃度センサ１６と、コントローラ８０と、を備える。コントローラ８０は、内燃機関１の運転状態が第１の運転領域にある場合に、吸気酸素濃度センサ１６の出力を取得する。また、内燃機関１の運転状態が第２の運転領域にある場合に、取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力を基準として、吸気酸素濃度センサ１６の出力に基づきＥＧＲ率αを推定する。

このような構成の推定装置１００によれば、劣化度合いや個体差の影響を含む出力を基準とするので、劣化度合いや個体差の影響を吸収しつつ、吸気酸素濃度センサ１６でＥＧＲ率αを推定することができる。

推定装置１００では、コントローラ８０は、取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力と、内燃機関１の運転状態が第２の運転領域にある場合の吸気酸素濃度センサ１６の出力と、の差分の大きさが大きい場合ほど、ＥＧＲ率αを大きく推定する。

推定装置１００は、このような構成である場合に、劣化度合いや個体差の影響を含む出力を基準として、ＥＧＲ率αを推定することができる。

推定装置１００では、コントローラ８０は、取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力に応じて、対応関係Ｌを変更するとともに、対応関係Ｌから当該出力に対応するＥＧＲ率αを特定することで、ＥＧＲ率αを推定する。

推定装置１００では、コントローラ８０は、吸気の湿度に応じて、対応関係Ｌを変更する。このような構成の推定装置１００によれば、さらに吸気の湿度の影響を抑制することができる分、ＥＧＲ率αをより正確に推定することができる。

推定装置１００は、過給機３０をさらに備える。そして、ＥＧＲ装置４０は、排気通路２１のうち過給機３０よりも下流の部分から吸気通路１１のうち過給機３０よりも上流の部分に排気を還流する。また、吸気酸素濃度センサ１６は、吸気通路１１のうち過給機３０よりも下流の部分に設けられる。

推定装置１００は、このような構成である場合に、劣化度合いや個体差の影響を吸収しつつ、吸気酸素濃度センサ１６でＥＧＲ率αを推定することができる。

推定装置１００は、スロットルバルブ１３と、第１の供給通路５０と、第２の供給通路６０と、をさらに備える。そして、第１の運転領域及び第２の運転領域はさらに、第１の供給通路５０を介したブローバイガスの供給が行われない運転領域となっている。

このような構成の推定装置１００によれば、第１の供給通路５０を介したブローバイガスの供給を行う場合にさらに、ブローバイガスの影響を受けることなく、ＥＧＲ率αを推定することができる。

推定装置１００では、第１の運転領域は、吸気が新気となる運転領域となっている。このように構成された推定装置１００によれば、新気以外のガスの影響を考慮する必要がないので、その分、ＥＧＲ率αの推定の容易化や推定精度低下の抑制を図ることができる。

推定装置１００では、次のようにしてＥＧＲ率αを推定する内燃機関のＥＧＲ推定方法が実現される。すなわち、この診断方法では、ＥＧＲ装置４０を設けるとともに、吸気通路１１のうちＥＧＲ装置４０が接続する部分よりも下流の部分に吸気酸素濃度センサ１６を設ける。そして、内燃機関１の運転状態が第１の運転領域にある場合に、吸気酸素濃度センサ１６の出力を取得する。また、内燃機関１の運転状態が第２の運転領域にある場合に、取得した吸気酸素濃度センサ１６の出力を基準として、吸気酸素濃度センサ１６の出力に基づきＥＧＲ率αを推定する。

このような推定方法によれば、劣化度合いや個体差の影響を含む出力を基準とするので、劣化度合いや個体差の影響を吸収しつつ、吸気酸素濃度センサ１６でＥＧＲ率αを推定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上述した実施形態では、取得部や推定部や変更部などの機能部が、コントローラ８０で実現される場合について説明した。しかしながら、これら機能部は例えば、複数のコントローラで実現されてもよい。

１内燃機関
１１吸気通路
１３スロットルバルブ
１５湿度センサ
１６吸気酸素濃度センサ
２１排気通路
３０過給機
４０ＥＧＲ装置
５０第１の供給通路
６０第２の供給通路
８０コントローラ
１００推定装置

Claims

内燃機関と、
前記内燃機関に導入する吸気を流通させる吸気通路と、
前記内燃機関から排出される排気を流通させる排気通路と、
前記排気通路から前記吸気通路に排気を還流するＥＧＲ装置と、
前記吸気通路のうち前記ＥＧＲ装置が接続する部分よりも下流の部分に設けられた吸気酸素濃度センサと、
前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われない第１の運転領域にある場合に、前記吸気酸素濃度センサの検出出力を取得する取得部と、
前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われる第２の運転領域にある場合に、前記取得部が取得した前記吸気酸素濃度センサの検出出力を基準として、前記吸気酸素濃度センサの検出出力に基づきＥＧＲ率を推定する推定部と、
を備え、
前記取得部は、前記内燃機関の運転状態が前記第１の運転領域にある場合に前記吸気酸素濃度センサの検出出力を繰り返し取得し、
前記推定部は、前記内燃機関の運転状態が前記第１の運転領域にある場合に前記取得部が繰り返し取得した前記吸気酸素濃度センサの検出出力の最新の出力を基準として、ＥＧＲ率を推定し、
前記最新の出力は、前記取得部が前記吸気酸素濃度センサの検出出力を繰り返し取得する際に、前記取得部により新たに取得される度に最新となる検出出力である、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ推定装置。
請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ推定装置であって、
前記推定部は、前記取得部が取得した前記吸気酸素濃度センサの検出出力と、前記内燃機関の運転状態が前記第２の運転領域にある場合の前記吸気酸素濃度センサの検出出力と、の差分の大きさが大きい場合ほど、ＥＧＲ率を大きく推定する、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ推定装置。
請求項１又は２に記載の内燃機関のＥＧＲ推定装置であって、
前記推定部は、前記取得部が取得した前記吸気酸素濃度センサの検出出力に応じて、ＥＧＲ率及び前記吸気酸素濃度センサの検出出力間の対応関係を変更するとともに、前記対応関係から前記内燃機関の運転状態が前記第２の運転領域である場合に検出された前記吸気酸素濃度センサの検出出力に対応するＥＧＲ率を特定することで、ＥＧＲ率を推定する、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ推定装置。
請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ推定装置であって、
前記内燃機関に導入される吸気の湿度に応じて、前記対応関係を変更する変更部、
をさらに備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ推定装置。
請求項１から４いずれか１項に記載の内燃機関のＥＧＲ推定装置であって、
前記吸気通路及び前記排気通路に設けられ、前記内燃機関に吸気を圧縮して供給する過給機をさらに備え、
前記ＥＧＲ装置は、前記排気通路のうち前記過給機よりも下流の部分から前記吸気通路のうち前記過給機よりも上流の部分に排気を還流し、
前記吸気酸素濃度センサは、前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流の部分に設けられる、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ推定装置。
請求項５に記載の内燃機関のＥＧＲ推定装置であって、
前記吸気通路のうち前記過給機よりも下流の部分に設けられ、前記内燃機関に導入する吸気の量を調節するスロットルバルブと、
前記内燃機関から前記吸気通路のうち前記過給機よりも上流の部分にブローバイガスを供給する第１の供給通路と、
前記内燃機関から前記吸気通路のうち前記スロットルバルブよりも下流の部分にブローバイガスを供給する第２の供給通路と、
をさらに備え、
前記第１の運転領域及び前記第２の運転領域はさらに、前記第１の供給通路を介したブローバイガスの供給が行われない運転領域である、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ推定装置。
請求項１から６いずれか１項に記載の内燃機関のＥＧＲ推定装置であって、
前記第１の運転領域は、吸気が新気となる運転領域である、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ推定装置。
内燃機関の排気通路から吸気通路に排気を還流するＥＧＲ装置を設けるとともに、前記吸気通路のうち前記ＥＧＲ装置が接続する部分よりも下流の部分に吸気酸素濃度センサを設け、
前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われない第１の運転領域にある場合に、前記吸気酸素濃度センサの検出出力を取得し、
前記内燃機関の運転状態が、前記ＥＧＲ装置を介して排気を還流するＥＧＲが行われる第２の運転領域にある場合に、取得された前記吸気酸素濃度センサの検出出力を基準として、前記吸気酸素濃度センサの検出出力に基づきＥＧＲ率を推定し、
前記吸気酸素濃度センサの検出出力を取得するにあたっては、前記内燃機関の運転状態が前記第１の運転領域にある場合に前記吸気酸素濃度センサの検出出力を繰り返し取得し、
前記吸気酸素濃度センサの検出出力に基づきＥＧＲ率を推定するにあたっては、前記内燃機関の運転状態が前記第１の運転領域にある場合に繰り返し取得された前記吸気酸素濃度センサの検出出力の最新の出力を基準として、ＥＧＲ率を推定し、
前記最新の出力を、前記吸気酸素濃度センサの検出出力が繰り返し取得される際に、新たに取得される度に最新となる検出出力とする、
ことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ推定方法。