JP6764761B2 - 内燃機関制御装置および方法 - Google Patents

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Description

本発明は内燃機関を制御する技術に関する。
特許文献１には「本発明の内燃機関の制御装置は、低圧ＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を差圧検出装置で検出し、それに基づいてＥＧＲ制御弁の作動および吸気絞り弁の作動を制御する。差圧計測装置は、吸気絞り弁が非作動全開状態のとき、吸気絞り弁とＥＧＲ制御弁との間の第１領域部とＥＧＲ制御弁より上流の第２領域部とにおける圧力差を検出し、吸気絞り弁が作動状態のとき、第２領域部と第２領域部より下流かつＥＧＲ制御弁より上流の第３領域部とにおける圧力差に基づいてＥＧＲ制御弁の上下流間の圧力差を検出する」と記載されている。これにより、吸気側圧力を検出することが可能になっていると考えられる。
特開２０１５−１２１１６７号公報
特許文献１記載の技術においては、ＥＧＲバルブ上流のインタクーラを跨ぐように差圧センサを取り付け、その差圧センサで検出される圧力差に基づいて吸気側の圧力を計算する。インタクーラは、その上流が高温であるため、差圧センサの信頼性が問題となり、差圧センサには高い耐熱性能が要求される。また、特許文献１では、吸気側の圧力を直接測るではなく、物理モデルを利用して吸気側の圧力を推定する。したがって、物理モデルの精度によって圧力検知の精度が不十分になる可能性がある。
本発明の目的は、高い信頼性と高い精度で内燃機関の状態を検出することを可能にする技術を提供することである。
本発明のひとつの態様による内燃機関制御装置は、気筒からの排気の一部を分離し、冷却器で冷却し、排気再循環弁を介して吸気に混合して前記気筒に供給する構成の内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、前記排気再循環弁を跨いで設置され、前記排気再循環弁の前段の圧力と後段の圧力の差を再循環弁差圧として検知する第１差圧センサと、前記排気再循環弁を制御する制御部と、前記制御部に前記排気再循環弁を閉じさせ、その状態で前記第１差圧センサにて検知された再循環弁差圧に基づいて前記内燃機関の状態を判断する診断実施部と、を有している。
本発明によれば、第１差圧センサを冷却後の排気再循環経路に排気再循環弁を跨ぐように設置し、第１差圧センサで測定される排気再循環弁の前後の差圧に基づいて、排気経路を含む経路の状態を判断するので、第１差圧センサへの高温部分の熱の影響を低減しつつ、高温部分を含む経路の状態を判断することができる。
実施形態１に係る内燃機関の構成図である。 内燃機関制御装置１１５のブロック図である。 内燃機関制御装置１１５の排気圧を検出する動作を示すフローチャートである。 実施形態２における内燃機関制御装置１１５の動作を示すフローチャートである。 実施形態３における内燃機関制御装置１１５の動作を示すフローチャートである。 実施形態４に係る内燃機関制御装置１１５のブロック図である。 実施形態４における内燃機関制御装置１１５の動作を示すフローチャートである。 実施形態５における内燃機関制御装置１１５の動作を示すフローチャートである。 ＥＧＲバルブ１１２を通過する排気の流量とエアクリーナ１１８を通って吸入される新気の流量との関係を示す図である。
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る内燃機関の構成図である。実施形態１に係る内燃機関は排気再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えている。排気再循環を以下では単にＥＧＲと呼ぶこともある。本実施形態では、特に外部ＥＧＲ機構を備えた内燃機関１０６について説明する。ただし、本発明がこれに限定されるわけではなく、他のＥＧＲ機構であっても本発明を同様に適用できる。
内燃機関１０６の排気経路１１９の配管にターボチャージャ１０８とプリ触媒１０９が設置されている。ターボチャージャ１０８は排気の流れを受けて回転するタービンと、タービンの回転を伝達するシャフト、タービンのトルクを利用して空気を取り込んで圧縮する圧縮機で構成され、排気の流れを利用して圧縮機を駆動して内燃機関１０６が吸入する空気の密度を高くする過給機である。
内燃機関１０６からの排気はプリ触媒１０９とメイン触媒１１３において還元および酸化によって浄化される。プリ触媒１０９およびメイン触媒１１３で浄化できない粒子状物質はＧＰＦ１１４（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）によって浄化される。
プリ触媒１０９により浄化された排気の一部はプリ触媒１０９の下流からＥＧＲ配管１２０に取り込まれ、インタクーラ１１０で冷却されターボチャージャ１０８の上流に戻される。ターボチャージャ１０８の上流というのは、気体がターボチャージャ１０８へ流入する部分である。内燃機関１０６の気筒１０２内で発生する燃焼ガスの一部がＥＧＲ配管１２０を経由して吸気配管１１６に還流させて、エアクリーナ１１８を介して外部から新たに吸入される吸気に混合される。
エアクリーナ１１８は、吸入する新気に含まれる塵埃などを除去する。なお、ＥＧＲ配管１２０で還流させる排気（ＥＧＲ）の流量はＥＧＲバルブ１１２の開度を制御することにより決定される。このＥＧＲの制御により気筒１０２での混合気の燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出量を削減しつつ、ポンピングロスの低減を図ることができる。
内燃機関１０６は内燃機関制御装置１１５により制御される。空気流量センサ１０１は外部から新たに吸入される新気の流量を検出する。また図示していないが、ターボチャージャ１０８と気筒１０２の間には圧力センサが取り付けられ、気筒１０２へ吸気する吸気配管１１６あるいは吸気スロットルバルブ１０３下流の吸気チャンバ１０４管内の空気の圧力を検知する。吸気配管１１６から気筒１０２に流れる混合ガスの流量は吸気スロットルバルブ１０３の開度、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変位相バルブタイミング機構１１７により制御される。
本実施形態の内燃機関制御装置１１５は上記した圧力センサの検出値、吸気スロットルバルブ１０３の開度、あるいは空気流量センサ１０１の検出値に基づいて、目標のＥＧＲ率を実現するようにアクチュエータを制御する。
なお、本実施形態においてＥＧＲ率は、吸気配管１１６を流れる混合ガスのうち、新気と排気の割合のことをいう。そして内燃機関制御装置１１５は、ＥＧＲバルブ１１２を跨ぐように取り付けられる差圧センサ１１１によりＥＧＲバルブ１１２の前段の圧力と後段の圧力の差分（差圧）を検知し、それに基づいてＥＧＲバルブ１１２および吸気スロットルバルブ１０３の開度、あるいは可変位相バルブタイミング機構１１７により吸排バルブの位相角度を設定し、インタクーラ１１０を介して流入する混合ガスのＥＧＲ率を制御する。また、内燃機関制御装置１１５はノッキングを発生させない、且つ内燃機関１０６の出力を最大化するように点火プラグ１０５の点火タイミングを最適に制御する。
図２は、内燃機関制御装置１１５のブロック図である。内燃機関制御装置１１５は、つまり検出部２０２、走行距離検出部２０３、診断決定部２０５、診断実施部２０１、診断報知部２０７、およびアクチュエータ制御部２０８を備える。アクチュエータ制御部２０８は、ＥＧＲバルブ制御部２０９およびフィルタ再生部２１０を備える。
つまり検出部２０２は、各センサ２０４からの出力に基づき、ＧＰＦ１１４、エアクリーナ１１８、あるいはインタクーラ１１０の詰まりを検知する。センサ２０４には差圧センサ１１１が含まれる。
走行距離検出部２０３は、内燃機関１０６を載せた車両の走行距離を検出する。診断決定部２０５は、これら検出結果を取得し、その検出結果に基づいて、内燃機関１０６が備える各機能部（例えばＥＧＲバルブ１１２）の制御パラメータを学習することを許可するか否か、またはＧＰＦ１１４、エアクリーナ１１８とインタクーラ１１０の診断を実施することを許可するか否かを決定する。診断実施部２０１は、上記学習または診断を実施し、その結果を記憶装置２１３に格納する。診断報知部２０７は、学習または診断を実施していることをドライバーに対して報知する。
ＥＧＲバルブ制御部２０９は、各センサ２０４による検出結果を、ＥＧＲバルブ１１２に対する診断において反映する。各センサ２０４は内燃機関１０６に取り付けられた差圧センサ１１１、空気流量センサ１０１、回転数センサ１０７とその他図示していないセンサであり、圧力、空気流量、回転数、などを検出することができる。フィルタ再生部２１０は、各センサ２０４による検出結果に基づき、ＧＰＦ１１４の再生を実施し、さらに必要に応じて再生時間を更新する。
診断報知部２０７は、診断実施部２０１から学習または診断を実施しているか否かの状態を取得し、その状態を報知部２１１経由で車外に対して報知する。例えば、図示しないドライバー室が備える警告ランプを点灯させる。
図３は、内燃機関制御装置１１５の排気圧を検出する動作を示すフローチャートである。内燃機関制御装置１１５は、図３のフローチャートを所定のプログラムサイクルで繰り返し実行する。以下図３の各ステップについて説明する。
・ステップＳ３０１
内燃機関制御装置１１５は、回転数センサ１０７と空気流量センサ１０１により内燃機関１０６の回転数と吸入空気量を検出し、それら回転数および吸入空気量に基づいて内燃機関１０６の運転状態を判断する。内燃機関制御装置１１５は、診断決定部２０５により、運転状態の情報に基づいて、診断のためにＥＧＲバルブ１１２の排気の通過を停止することを許可するか否かを判断する。許可する場合はステップＳ３０２へ進み、許可しない場合ステップＳ３０１に戻る。
・ステップＳ３０２
ＥＧＲバルブ１１２の通過流量を停止することが許可される場合に、内燃機関制御装置１１５の診断実施部２０１は、ＥＧＲバルブ制御部２０９に、ＥＧＲバルブ１１２へ、全閉まで閉じることを指令させる。
・ステップＳ３０３
ＥＧＲバルブ制御部２０９は、本実施形態に図示しないＥＧＲバルブ１１２の開度センサからＥＧＲバルブ１１２の開度の検出結果に基づいて、ＥＧＲバルブ１１２を閉じたか否かを検出する。ＥＧＲバルブ１１２を閉じた場合Ｓ３０４へ進み、閉じてない場合はステップＳ３０３に戻る。
・ステップＳ３０４
ＥＧＲバルブ１１２を閉じたことが検出された場合に、診断実施部２０１は、差圧センサ１１１を用いてＥＧＲバルブ１１２の前後の圧力の差分（差圧）を算出する。診断実施部２０１は、差圧センサ１１１にて検知された差圧（再循環弁差圧）に基づいて内燃機関１０６の状態を判断する。アクチュエータ制御部２０８は、内燃機関１０６の運転状態に応じて、ＥＧＲバルブ１１２の開閉および開度を決定する。これにより、内燃機関１０６の運転状態に適したＥＧＲバルブ１１２の制御を実施することができ、制御の効用を高めることができる。
本実施形態によれば、差圧センサ１１１を冷却後の排気再循環経路（ＥＧＲ配管）１２０に排気再循環弁（ＥＧＲバルブ）１１２を跨ぐように設置し、差圧センサ１１１で測定される排気再循環弁１１２の前後の差圧に基づいて、排気経路１１９を含む内燃機関１０６の状態を判断するので、差圧センサ１１１への高温部分の熱の影響を低減しつつ、高温部分を含む内燃機関１０６の状態を判断することができる。
また、本実施形態によれば、差圧センサ１１１に要求される耐熱性能が緩和され、信頼性が高まる。差圧センサ１１１を安定した温度で用いることができるので、差圧の測定精度が高まる。
また、本実施形態１に係る内燃機関制御装置１１５は、ＥＧＲバルブ１１２を閉じた状態で差圧センサ１１１で計測される差圧に基づいて、ＥＧＲバルブ１１２上流の静圧と下流の静圧の両方を算出することができる。ＥＧＲバルブ１１２の上流というのはＥＧＲバルブ１１２に気体が流入する部分である。ＥＧＲバルブ１１２の下流というのはＥＧＲバルブ１１２から気体が流出する部分である。
これにより、内燃機関１０６の吸気圧力と排気圧力の両方を知ることができる。吸気側と排気側にそれぞれ別の圧力センサを設けなくでも吸気圧力と排気圧力の両方を算出することができる。したがって、コストを抑制しつつ、内燃機関１０６の制御の効用を高めることができる。
また、本実施形態によれば、差圧センサ１１１で検知される差圧はフィルタ（ＧＰＦ）１１４が詰まると上昇し、冷却器（インタクーラ）１１０が詰まると低下するので、フィルタ１１４と冷却器１１０の詰まりを個別に検出することができる。
＜実施形態２＞
実施形態２の内燃機関制御装置１１５は、実施形態１のものが備える機能に加えて、ＧＰＦ１１４のつまりを診断することができる。実施形態２の内燃機関１０６は図１に示したものと同様の構成を有し、実施形態２の内燃機関制御装置１１５は図２に示したものと同様の構成を有する。
図４は、実施形態２における内燃機関制御装置１１５の動作を示すフローチャートである。図４におけるステップＳ４０１およびステップＳ４０２は、図３に示した実施形態１のステップＳ３０１およびステップＳ４０２と同様である。
・ステップＳ４０１
内燃機関制御装置１１５は、回転数センサ１０７と空気流量センサ１０１により内燃機関１０６の回転数と吸入空気量を検出し、それら回転数と吸入空気量に基づいて内燃機関１０６の運転状態を判断する。内燃機関制御装置１１５は、診断決定部２０５により、運転状態の情報に基づいて、診断のためにＥＧＲバルブ１１２の排気の通過を停止することを許可するか否かを判断する。許可する場合はステップＳ４０２へ進み、許可しない場合ステップＳ４０１に戻る。
・ステップＳ４０２
ＥＧＲバルブ１１２の通過流量を停止することが許可される場合に、内燃機関制御装置１１５の診断実施部２０１は、ＥＧＲバルブ制御部２０９に、ＥＧＲバルブ１１２へ、全閉までに閉じることを指令させる。
・ステップＳ４０３
ＥＧＲバルブ１１２を閉じたことを検出される場合に、診断実施部２０１は、差圧センサ１１１で検知される差圧を用いてＥＧＲバルブ１１２の前段の圧力と後段の圧力を算出する。更に、診断実施部２０１は、ＥＧＲバルブ１１２の上流（前段）の圧力に基づいて、ＧＰＦ１１４の上流（前段）の圧力を算出する。ＥＧＲバルブ１１２が全閉であれば、ＥＧＲバルブ１１２の前段の圧力と、ＧＰＦ１１４の上流（前段）の圧力は一致する。また、診断実施部２０１は、ＥＧＲバルブ１１２の下流（後段）の圧力に基づいて、エアクリーナ１１８の下流（後段）の圧力を算出する。ＥＧＲバルブ１１２が全閉であれば、ＥＧＲバルブ１１２の後段の圧力と、エアクリーナ１１８の下流（後段）の圧力は一致する。ＧＰＦ１１４の上流というのはＧＰＦ１１４に気体が流入する部分である。ＧＰＦ１１４の下流というのはＧＰＦ１１４から気体が流出する部分である。本実施形態では、これ以降の処理でＧＰＦ１１４の上流側の圧力が用いられる。
・ステップＳ４０４
診断決定部２０５は、ステップＳ４０３により算出されたＧＰＦ１１４の上流の圧力が予め設定された閾値以上であるか否か判断する。診断決定部２０５は、ＧＰＦ１１４の上流の圧力が閾値以上となる場合は、ステップＳ４０５へ進み、閾値以上とならない場合は診断を中止する。ここではＧＰＦ１１４のつまりがあるか否かを判定している。ＧＰＦ１１４のつまりがある場合には、ステップＳ４０５に進んで、ＧＰＦ１１４のつまりの対処する。ＧＰＦ１１４のつまりが無い場合には、対処が不要なので処理を終了する。ＥＧＲバルブ１１２の上流圧力（ＧＰＦ１１４の上流の圧力に相当）を閾値と比較することによりＧＰＦ１１４の詰まりを容易に検出することができる。
・ステップＳ４０５
診断実施部２０１は、ステップＳ４０３により算出されたＧＰＦ１１４の上流の圧力に基づいてＧＰＦ１１４のつまりの程度を判断する。診断実施部２０１は、ＧＰＦ１１４の上流圧力が予め設定された基準値以上であればＧＰＦ１１４のつまりの程度が大きいと判断し、ステップＳ４０６へ進む。つまりの程度が大きいとは、すなわちＧＰＦ１１４での圧力損失（圧損）が大きいことを意味する。ＧＰＦ１１４の上流圧力が基準値より小さければＧＰＦ１１４のつまりの程度が小さいと判断し、ステップＳ４０７へ進む。
・ステップＳ４０６
ステップＳ４０６の処理は、ＧＰＦ１１４のつまりの程度が大きいときの対処である。フィルタ再生部２１０は、ＧＰＦ１１４のつまりの程度が大きいと判断された場合、ＧＰＦ１１４の再生を実施する。なお、診断実施部２０１が、ＧＰＦ１１４の上流圧力（あるいはＥＧＲバルブ１１２の上流圧力）に基づいてＧＰＦ１１４の詰まりの程度を判断し、アクチュエータ制御部２０８のフィルタ再生部２１０が、ＧＰＦ１１４の詰まりの程度に応じて、ＧＰＦ１１４の詰まりを浄化する再生時間を変更することにしてもよい。詰まりが多い場合には再生時間を長くし、詰まりが少ない場合には再生時間を短くすればよい。ＧＰＦ１１４の詰まりの程度に合わせて適切な時間のフィルタ再生を実施することができる。
・ステップＳ４０７
ステップＳ４０７の処理は、ＧＰＦ１１４のつまりの程度が小さいときの対処である。ＧＰＦ１１４のつまり程度が小と判断される場合、診断実施部２０１は、診断を終了し、ＥＧＲバルブ１１２をＥＧＲバルブ制御部２０９による通常の制御に戻すと共に、ＥＧＲバルブ制御部２０９にＥＧＲバルブ１１２の開度を閉弁方向に制御させる。閉弁方向の制御とは、ＥＧＲバルブ１１２の開度制御において目標とする開度を、ＧＰＦ１１４のつまりがないときと比べて所定量だけ小さくすることである。開度をどの程度小さくするかは例えばＧＰＦ１１４のつまりの程度に応じて設定しても良い。ＧＰＦ１１４の詰まりに応じてＥＧＲバルブ１１２を閉弁方向に制御するので、排気を再循環させる量を維持するように制御することができる。
以上、説明したように、実施形態２に係る内燃機関制御装置１１５は、ＥＧＲバルブ１１２の前後に跨ぐように取り付けられている差圧センサ１１１を用いて、ＧＰＦ１１４のつまりを検知し、さらにつまりの程度を診断することができる。これにより、ＧＰＦ１１４の診断のためのＧＰＦ１１４を跨ぐ差圧センサを設ける必要が無くなり、コストを削減しつつ、ＥＧＲバルブ１１２の制御の効用を高めることができる。また、ＧＰＦ１１４を跨ぐ差圧センサは、高温の排気圧力を直接検知するため、高い耐熱性が要求されるが、実施形態２の構成によれば、差圧センサ１１１はインタクーラ１１０で冷却さえれた排気の差圧を測るので、耐熱性の要求は比較的低い。
また、実施形態２に係る診断実施部２０１は、ＧＰＦ１１４のつまり程度に応じて、ＧＰＦ１１４の再生と、ＥＧＲバルブ１１２の閉弁方向の制御という２つの対処方法から適切なものを選択して用いることができる。これにより、ＧＰＦ１１４の再生を実施する回数を減らすことができる。その結果、ＧＰＦ１１４の使用可能な期間（寿命）を長くすることができる。
また、実施形態２に係るフィルタ再生部２１０は、ＧＰＦ１１４のつまり程度に基づいて、ＧＰＦ１１４の再生時間を変えることもできる。これにより、燃費を低減しつつ、ＧＰＦ１１４の制御の効用を高めることができる。
＜実施形態３＞
実施形態３の内燃機関制御装置１１５は、実施形態２のものが備える機能に加えて、エアクリーナ１１８のつまりを診断することができる。実施形態３の内燃機関１０６は図１に示したものと同様の構成を有し、実施形態３の内燃機関制御装置１１５は図２に示したものと同様の構成を有する。
図５は、実施形態３における内燃機関制御装置１１５の動作を示すフローチャートである。図５におけるステップＳ５０１からステップＳ５０３は、図４に示したステップＳ４０１からステップＳ４０３と同様である。ステップＳ５０４からステップＳ５０７が実施形態３に特有の処理である。
・ステップＳ５０３
ステップＳ５０３では、ステップＳ４０３と同様に、診断実施部２０１は、ＧＰＦ１１４の上流側（前段）の圧力と、エアクリーナ１１８の下流側（後段）の圧力を算出する。実施形態２ではＧＰＦ１１４の上流側の圧力を用いたが、本実施形態では、これ以降の処理でエアクリーナ１１８の下流側（後段）の圧力が用いられる。
・ステップＳ５０４
診断決定部２０５は、ステップＳ５０３により算出されたエアクリーナ１１８の下流の圧力が予め設定された閾値以下であるか否かを判断する。診断決定部２０５は、エアクリーナ１１８の下流の圧力が閾値以下となる場合はステップＳ５０５へ進み、設定値以下とならない場合は診断を中止する。ここではエアクリーナ１１８のつまりがあるか否かを判定している。エアクリーナ１１８につまりがある場合には、ステップＳ５０５に進んで、エアクリーナ１１８のつまりの対処する。エアクリーナ１１８のつまりが無い場合には、対処が不要なので処理を終了する。ＥＧＲバルブ１１２の下流圧力（エアクリーナ１１８の下流の圧力に相当）を閾値と比較することによりエアクリーナ１１８の詰まりを容易に検出することができる。
・ステップＳ５０５
診断実施部２０１は、ステップＳ５０３により算出されたエアクリーナ１１８の下流の圧力に基づいて、エアクリーナ１１８のつまりの程度を判断する。診断実施部２０１は、エアクリーナ１１８の下流圧力が予め設定された基準値以下となる場合は、エアクリーナ１１８のつまり程度が大きいと判断し、ステップＳ５０６へ進む。つまりの程度が大きいとは、すなわちエアクリーナ１１８での圧力損失（圧損）が大きいことを意味する。エアクリーナ１１８の下流圧力が基準値より大きければエアクリーナ１１８のつまりの程度が小さいと判断し、ステップＳ５０７へ進む。
・ステップＳ５０６
ステップＳ５０６の処理は、エアクリーナ１１８のつまりの程度が大きいときの対処である。診断報知部２０７は、エアクリーナ１１８のつまり程度が大きいと判断された場合、エアクリーナ１１８を交換することを促すメッセージを、報知部２１１を介してドライバーに提示する。報知部２１１はメッセージを視覚的あるいは聴覚的あるいはその両方によりドライバーに提示する。視覚的な提示方法としては警告ランプの点灯あるいはディスプレイ画面への表示がある。聴覚的な提示方法としては警告音の出力あるいは音声の出力がある。
・ステップＳ５０７
ステップＳ５０７の処理は、エアクリーナ１１８のつまりの程度が小さいときの対処である。エアクリーナ１１８のつまり程度が小と判断される場合、診断実施部２０１は、診断を終了し、ＥＧＲバルブ１１２をＥＧＲバルブ制御部２０９による通常の制御に戻すと共に、ＥＧＲバルブ制御部２０９にＥＧＲバルブ１１２の開度を閉弁方向に制御させる。エアクリーナ１１８の詰まりに応じてＥＧＲバルブ１１２を閉弁方向に制御するので、エアクリーナ１１８を通った新気と再循環の排気との割合（ＥＧＲ率）を維持するように制御することができる。
以上説明したように、実施形態３に係る内燃機関制御装置１１５は、ＥＧＲバルブ１１２の前後に跨ぐように取り付けられている差圧センサ１１１を用いて、エアクリーナ１１８のつまりを検知し、さらにつまりの程度を診断することができる。これにより、エアクリーナ１１８の診断のためにエアクリーナ１１８を跨ぐ差圧センサを設ける必要が無くなり、コストを削減しつつ、ＥＧＲバルブ１１２の制御の効用を高めることができる。
また、実施形態３に係る診断実施部２０１は、エアクリーナ１１８のつまりの程度に応じて、エアクリーナ１１８の交換と、ＥＧＲバルブ１１２の閉弁方向の制御という２つの対処方法から適切なものを選択して用いることができる。これにより、エアクリーナ１１８を交換する回数を減らすことができる。その結果、コストをさらに削減することができる。
＜実施形態４＞
実施形態６の内燃機関制御装置１１５は、実施形態２のものが備える機能に加え、インタクーラのつまりを診断することができる。実施形態４の内燃機関１０６は図１に示したものと同様の構成を有している。
図６は、実施形態４に係る内燃機関制御装置１１５のブロック図である。実施形態４の内燃機関制御装置１１５は、アクチュエータ制御部２０８にインタクーラ昇温部２１４を有する点で、図１に示した実施形態１のものと異なっている。
図７は、実施形態４における内燃機関制御装置１１５の動作を示すフローチャートである。実施形態４のステップＳ６０１およびステップＳ６０２は、図４に示した実施形態１のステップＳ４０１およびステップＳ４０２と同様である。
・ステップＳ６０３
ＥＧＲバルブ１１２が閉じたことが検出されると、診断実施部２０１は、差圧センサ１１１を用いてＥＧＲバルブ１１２の前段の圧力と後段の圧力の差（差圧）を算出する。更に、診断実施部２０１は、その差圧に基づいてＧＰＦ１１４の上流圧力およびエアクリーナ１１８下流圧力を算出する。記憶装置２１３は、ＧＰＦ１１４の上流の圧力およびエアクリーナ１１８の下流圧力を記録する。
・ステップＳ６０４
内燃機関制御装置１１５は、診断決定部２０５により、ＥＧＲバルブ１１２を開き、空気流量センサ１０１で検出される空気の流量を一定にするように吸気スロットルバルブ１０３を制御する。
・ステップＳ６０５
診断決定部２０５は、空気流量センサ１０１で検出される空気の流量が一定となるか否かを判断する。診断決定部２０５は、空気の流量が一定となった場合にはインタクーラ１１０のつまりの診断が可能なのでステップＳ６０６へ進み、一定とならない場合にはインタクーラ１１０のつまりの診断ができないのでステップＳ６０４に戻る。
診断決定部２０５が診断の実施を決定すると、診断実施部２０１は、ＥＧＲバルブ制御部２０９にＥＧＲバルブ１１２を閉じさせ、差圧センサ１１１にて検知された差圧に基づいて内燃機関１０６の状態を判断することになる。診断の実施が決まるとＥＧＲバルブ１１２を閉じるので、診断においてＥＧＲバルブ１１２を閉じて差圧センサ１１１で内燃機関１０６の状態を取得することが可能となる。
・ステップＳ６０６
診断実施部２０１は、空気流量センサ１０１で検知される空気の流量が一定の状態で、差圧センサ１１１を用いてＥＧＲバルブ１１２の上流圧力、すなわちインタクーラ１１０の下流圧力を測定する。更に、診断実施部２０１は、インタクーラ１１０の下流圧力から、ステップＳ６０３に測定したＧＰＦ１１４の上流の圧力を減算することにより、インタクーラ１１０の圧力損失を算出する。
・ステップＳ６０７
診断実施部２０１は、ステップＳ６０６により算出されたインタクーラ１１０の圧力損失があるか否か判定する。診断実施部２０１は、圧力損失が０でない場合つまり圧力損失がある場合にはステップＳ６０８へ進み、圧力損失が０の場合つまり圧力損失が無い場合には診断を終了する。
ステップＳ６０６からステップＳ６０７の処理は、ＥＧＲバルブ１１２を開いた状態でＥＧＲバルブ１１２の前後の差圧が、ＥＧＲバルブ１１２を閉じた状態で検知されたＥＧＲバルブ１１２の前後の差圧より低下していたら、インタクーラ１１０の詰まりで圧力損失が生じていると判断できる処理である。ＥＧＲバルブ１１２を開いた状態と閉じた状態のＥＧＲバルブ１１２の差圧が等しいか否かによりインタクーラ１１０の詰まりを容易に判断することができる。
・ステップＳ６０８
診断実施部２０１は、ステップＳ６０６に算出したインタクーラ１１０の圧力損失に基づいてインタクーラ１１０のつまりの程度を判断する。インタクーラ１１０の圧力損失が予め設定された基準値以上であれば、診断実施部２０１は、インタクーラ１１０のつまりの程度が大きいと判断し、ステップＳ６０９へ進む。一方、インタクーラ１１０の圧力損失が基準値より小さければ、診断実施部２０１は、インタクーラ１１０のつまりの程度が小さいと判断し、ステップＳ６１０へ進む。
・ステップＳ６０９
インタクーラ１１０のつまりの程度が大きいと判断された場合は、インタクーラ昇温部２１４は、インタクーラ１１０の循環水を加熱して昇温させ、インタクーラ１１０の冷却能力を低減する。これにより、インタクーラ１１０のつまりにより排気が過剰に冷却されるのを抑制することができる。
・ステップＳ６１０
インタクーラ１１０のつまりの程度が小さいと判断された場合は、診断実施部２０１は、ＥＧＲバルブ１１２をＥＧＲバルブ制御部２０９による通常の制御に戻し、ＥＧＲバルブ制御部２０９は、ＥＧＲバルブ１１２を開弁方向に制御する。開弁方向の制御とは、ＥＧＲバルブ１１２の開度制御において目標とする開度を、インタクーラ１１０のつまりがないときと比べて所定量だけ大きくすることである。開度をどの程度大きくするかは例えばインタクーラ１１０のつまりの程度に応じて設定しても良い。インタクーラ１１０が詰まったときにそれに応じてＥＧＲバルブ１１２を開弁方向に制御するので、インタクーラ１１０のつまりによる再循環する排気の減少を抑制し、再循環する排気の量を維持するように制御することができる。
以上説明したように、実施形態４によれば、内燃機関制御装置１１５は、ＥＧＲバルブ１１２の前後に跨いで設けられた差圧センサ１１１を用いて、インタクーラ１１０のつまりを検知し、更にインタクーラ１１０のつまりの程度を診断することができる。これにより、インタクーラ１１０の診断のためにインタクーラ１１０を跨ぐ差圧センサを設ける必要が無くなり、コストを削減しつつ、ＥＧＲバルブ１１２の制御の効用を高めることができる。
また、実施形態４では、診断実施部２０１は、インタクーラ１１０のつまりの程度に応じて、インタクーラ１１０の昇温と、ＥＧＲバルブ１１２の開弁方向の制御という２つ対処方法から適切なものを選択して用いることができる。これにより、エアクリーナ１１８を交換する回数を減らすことができる。その結果、コストをさらに削減することができる。
従来のように差圧センサをインタクーラ１１０を跨ぐように設置した場合、ＧＰＦ１１４とインタクーラ１１０のどちらが詰まっても差圧センサで検出される圧力差が大きくなる。したがって、差圧センサで検出される圧力差が上昇したときに、どちらが詰まったのかを判断することができなかった。また、両方が同時に詰まった場合には、そのつまりの程度が小さい方のつまりは、つまりの程度が大きい方のつまりによる影響に隠れて、つまりを検知することが難しかった。すなわち、ＧＰＦ１１４とインタクーラ１１０が両方つまると、そのうちつまり程度が小さい装置のつまりを検出することが難しかった。これに対して、実施形態４に係る内燃機関制御装置１１５によれば、インタクーラ１１０のつまりとＧＰＦ１１４のつまりをそれぞれ別個独立に検出することができる。
＜実施形態５＞
実施形態５は、走行距離が一定以上となったら診断を実施する例である。診断の対象は、実施形態１〜４と同様であり、例えば、ＧＰＦ、エアクリーナ、あるいはインタクーラである。実施形態５の内燃機関１０６は図１に示したものと同様の構成を有し、実施形態５の内燃機関制御装置１１５は図２に示したものと同様の構成を有する。
図８は、実施形態５における内燃機関制御装置１１５の動作を示すフローチャートである。実施形態５では、図８に示したステップＳ７０１〜ステップＳ７０３にて診断を実施するか否かが決定される。診断を実施する場合にはステップＳ７０３にてＥＧＲバルブ１１２が閉じられる。
ＥＧＲバルブ１１２を閉じた後の処理は実施形態１〜４と同様の処理が実行される。実施形態１であれば図３に示したステップＳ３０３〜ステップＳ３０４の処理が実行される。実施形態２であれば図４に示したステップＳ４０３〜ステップＳ４０７の処理が実行される。実施形態３であれば図５に示したステップＳ５０３〜ステップＳ５０７の処理が実行される。実施形態４であれば図７に示したステップＳ６０３〜ステップＳ６１０の処理が実行される。
・ステップＳ７０１
診断決定部２０５は、内燃機関１０６を載せた車両のオドメーターで計測された積算走行距離の情報を取得し、積算走行距離が予め設定された診断実施基準距離以上であるか否か判定する。積算走行距離が診断実施基準距離以上であれば、診断決定部２０５は、ＧＰＦ１１４、エアクリーナ１１８、およびインタクーラ１１０の診断の実施を決定してステップＳ７０３へ進む。積算走行距離が診断実施基準距離に満たなければ、診断決定部２０５はステップＳ７０２に進む。
・ステップＳ７０２
図９は、ＥＧＲバルブ１１２を通過する排気の流量とエアクリーナ１１８を通って吸入される新気の流量との関係を示す図である。エアクリーナ１１８を通って吸入される新気の流量は空気流量センサ１０１で検出される。
ＧＰＦ１１４またはエアクリーナ１１８がつまると、通常時と比べ、エアクリーナ１１８を通って吸入される新気の流量に対するＥＧＲバルブ１１２を通過する排気の流量の割合が増加する。インタクーラ１１０がつまりと、通常時と比べ、エアクリーナ１１８を通って吸入される新気の流量に対するＥＧＲバルブ１１２を通過する排気の流量の割合が減少する。ＥＧＲバルブ１１２を通過する排気の流量の誤差の影響は、エアクリーナ１１８を通って吸入される新気の流量に依存する。エアクリーナ１１８を通って外部から吸入される新気の流量が増大すれば、ＥＧＲバルブ１１２の流量の誤差の影響が少なくなり診断の精度が高くなる。
そこでステップＳ７０２では、診断決定部２０５は、空気流量センサ１０１で検出された空気流量に基づいて、ＥＧＲバルブ１１２を閉じること、つまり診断の実施を許可するか否かを判断する。空気流量センサ１０１で検出される空気流量が、予め設定された診断実施基準流量以上であれば、診断決定部２０５は、ＧＰＦ１１４、エアクリーナ１１８、またはインタクーラ１１０の診断を実施することを決定してステップＳ７０３に進む。空気流量センサ１０１で検出される空気流量が診断実施基準流量に満たなければ、診断決定部２０５は診断を終了する。
なお、空気流量センサ１０１で検出される空気流量が増加するとＥＧＲ率が低下するので内燃機関１０６のノッキングが生じやすくなる。本実施形態では、空気流量センサ１０１で検出される空気流量が増加したためにＥＧＲバルブ１１２を閉じて診断を実行するとき、内燃機関制御装置１１５は、通常運転時の点火時期よりも遅角させた点火時期を用いることにしてもよい。点火時期を遅角させることにより内燃機関１０６のノッキングを抑制することができる。
以上説明したように、実施形態５に係る内燃機関制御装置１１５は、積算走行距離が所定の距離に達したら、ＧＰＦ１１４、エアクリーナ１１８、あるいはインタクーラ１１０のつまりの診断を実行する。それにより、内燃機関１０６の通常性能を担保することが可能となる。
また、実施形態５に係る内燃機関制御装置１１５は、エアクリーナ１１８を通して外部から新たに吸入する空気の流量が所定量以上となったら診断を実施する。外部からの空気流量が多いときに診断を実行することにより診断の精度を向上することができる。
また、実施形態５に係る内燃機関制御装置１１５は、外部から吸入する空気流量が多い状態で診断を実施するとき点火時期を遅角させることで内燃機関１０６のノッキングを抑制することができる。
＜変形例＞
上述した実施形態は本発明の範囲内で様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために具体的な例を用いている。しかし、必ずしも説明した全ての構成を備えるのに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をすることができる。
本実施形態２に係る内燃機関制御装置１１５は、ＥＧＲバルブ１１２の前後に跨ぐように設けられた差圧センサ１１１を用いてＧＰＦ１１４のつまりの有無およびつまりの程度を診断する。しかし、実施形態２の変形例として、更にＧＰＦ１１４の前後を跨ぐように第２の差圧センサを設けてもよい。第２の差圧センサでＧＰＦ１１４の上流（前段）と下流（後段）の圧力の差分（差圧）を測定し、その差圧からＧＰＦ１１４のつまりの有無およびつまりの程度を判断することができる。そこで変形例においては、診断実施部２０１はＥＧＲバルブ１１２に設けられた第１の差圧センサ１１１の検出値と、第２の差圧センサの検出値とを用いて、第１の差圧センサ１１１および第２の差圧センサの正常性を検査することができる。第１の差圧センサ１１１の検出値に基づくつまりの程度と第２の差圧センサの検出値に基づくつまりの程度が互いに一定範囲内にあれば、第１の差圧センサ１１１と第２の差圧センサが正常であると判断できる。第１の差圧センサ１１１の検出値に基づくつまりの程度と第２の差圧センサの検出値に基づくつまりの程度が互いに一定範囲外であれば、第１の差圧センサ１１１と第２の差圧センサの少なくとも一方が異常であると推定することができる。
また、上述した実施形態の内燃機関１０６は、点火プラグ１０５を備える火花点火内燃機関であることを想定しているが、圧縮時着火式内燃機関（例えばディーゼルエンジンまたは予混合圧縮着火式エンジンを用いるもの）であってもよい。
また、上記各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
１０１…空気流量センサ、１０２…気筒、１０３…吸気スロットルバルブ、１０４…吸気チャンバ、１０６…内燃機関、１０７…回転数センサ、１０８…ターボチャージャ、１０９…プリ触媒、１１０…インタクーラ、１１１…差圧センサ、１１２…ＥＧＲバルブ、１１３…メイン触媒、１１４…ＧＰＦ、１１５…内燃機関制御装置、１１６…吸気配管、１１７…可変位相バルブタイミング機構、１１８…エアクリーナ、１１９…排気経路、１２０…ＥＧＲ配管、２０１…診断実施部、２０２…検出部、２０３…走行距離検出部、２０４…センサ、２０５…診断決定部、２０７…診断報知部、２０８…アクチュエータ制御部、２０９…ＥＧＲバルブ制御部、２１０…フィルタ再生部、２１１…報知部、２１３…記憶装置、２１４…インタクーラ昇温部

Claims (10)

  1. 気筒からの排気の一部を分離し、冷却器で冷却し、排気再循環弁を介して吸気に混合して前記気筒に供給する構成の内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
    前記排気再循環弁を跨いで設置され、前記排気再循環弁の前段の圧力と後段の圧力の差を再循環弁差圧として検知する第１差圧センサと、
    前記排気再循環弁を制御する制御部と、
    前記制御部に前記排気再循環弁を閉じさせ、その状態で前記第１差圧センサにて検知された再循環弁差圧に基づいて前記内燃機関の状態を判断する診断実施部と、
    を有し、
    前記気筒からの排気経路にフィルタがあり、前記排気再循環弁への排気は前記フィルタの上流側で分離され、
    前記診断実施部は、前記再循環弁差圧に基づいて前記排気再循環弁の上流側の圧力を再循環弁上流圧力として算出し、該再循環弁上流圧力が所定の閾値以上であれば前記フィルタの詰まりが生じていると判断する、
    内燃機関制御装置。
  2. 気筒からの排気の一部を分離し、冷却器で冷却し、排気再循環弁を介して吸気に混合して前記気筒に供給する構成の内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
    前記排気再循環弁を跨いで設置され、前記排気再循環弁の前段の圧力と後段の圧力の差を再循環弁差圧として検知する第１差圧センサと、
    前記排気再循環弁を制御する制御部と、
    前記制御部に前記排気再循環弁を閉じさせ、その状態で前記第１差圧センサにて検知された再循環弁差圧に基づいて前記内燃機関の状態を判断する診断実施部と、
    を有し、
    前記気筒からの排気経路にフィルタがあり、前記排気再循環弁への排気は前記フィルタの上流側で分離され、
    前記診断実施部は、前記再循環弁差圧に基づいて前記排気再循環弁の上流側の圧力を再循環弁上流圧力として算出し、該再循環弁上流圧力が所定の閾値以上であれば前記フィルタの詰まりが生じていると判断するものであり、
    前記診断実施部は、前記制御部に前記排気再循環弁を開いた状態にさせ、前記気筒への吸気の流量を制御することにより前記フィルタを通過する排気の流量を前記排気再循環弁が閉じているときと同じ値にし、その状態で前記第１差圧センサにて検知される再循環弁差圧が、前記排気再循環弁を閉じた状態で検知された前記再循環弁差圧より低下していたら、前記冷却器の詰まりが生じていると判断する、
    内燃機関制御装置。
  3. 気筒からの排気の一部を分離し、冷却器で冷却し、排気再循環弁を介して吸気に混合して前記気筒に供給する構成の内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
    前記排気再循環弁を跨いで設置され、前記排気再循環弁の前段の圧力と後段の圧力の差を再循環弁差圧として検知する第１差圧センサと、
    前記排気再循環弁を制御する制御部と、
    前記制御部に前記排気再循環弁を閉じさせ、その状態で前記第１差圧センサにて検知された再循環弁差圧に基づいて前記内燃機関の状態を判断する診断実施部と、
    を有し、
    前記診断実施部は、吸気経路の空気の流量が所定の閾値以上となると、前記制御部に前記排気再循環弁を閉じさせ、その状態で前記第１差圧センサにて検知された再循環弁差圧に基づいて前記内燃機関の状態を判断する、
    内燃機関制御装置、
  4. 気筒からの排気の一部を分離し、冷却器で冷却し、排気再循環弁を介して吸気に混合して前記気筒に供給する構成の内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
    前記排気再循環弁を跨いで設置され、前記排気再循環弁の前段の圧力と後段の圧力の差を再循環弁差圧として検知する第１差圧センサと、
    前記排気再循環弁を制御する制御部と、
    前記制御部に前記排気再循環弁を閉じさせ、その状態で前記第１差圧センサにて検知された再循環弁差圧に基づいて前記内燃機関の状態を判断する診断実施部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記排気再循環弁を閉じたとき、点火時期を通常運転時の点火時期よりも遅角させる、
    内燃機関制御装置。
  5. 前記フィルタを跨いで設置され、前記フィルタの前段の圧力と後段の圧力の差をフィルタ差圧として検知する第２差圧センサを更に有し、
    前記診断実施部は、前記第１差圧センサで検知された値と前記第２差圧センサで検知された値とに基づいて、前記第１差圧センサおよび前記第２差圧センサの正常性を判断する、
    請求項１記載の内燃機関制御装置。
  6. 前記制御部は、前記フィルタの詰まりを浄化するフィルタ再生を更に制御し、
    前記診断実施部は、前記再循環弁上流圧力に基づいて前記フィルタの詰まりの程度を判断し、
    前記制御部は、前記フィルタの詰まりの程度に応じて、前記フィルタの詰まりを浄化する再生時間を変更する、
    請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  7. 前記診断実施部は、前記フィルタの詰まりを判断すると、前記制御部に、前記排気再循環弁を閉弁方向に制御させる、
    請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  8. 前記制御部は、前記フィルタの詰まりを浄化するフィルタ再生を更に制御し、
    前記診断実施部は、前記再循環弁上流圧力に基づいて前記フィルタの詰まりの程度を判断し、
    前記制御部は、前記診断実施部による判断に基づき、前記フィルタの詰まりの程度が所定の基準値以上であれば、前記フィルタの詰まりを浄化するフィルタ再生を実施し、前記フィルタの詰まりの程度が前記基準値より小さければ、前記排気再循環弁を閉弁方向に制御する、
    請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  9. 前記診断実施部は、前記冷却器の詰まりを判断すると、前記制御部に、前記排気再循環弁を開弁方向に制御させる、
    請求項２に記載の内燃機関制御装置。
  10. 気筒からの排気の一部を分離し、冷却器で冷却し、排気再循環弁を介して吸気に混合して前記気筒に供給する構成の内燃機関を制御するための内燃機関制御方法であって、
    前記排気再循環弁を閉じ、
    前記排気再循環弁を跨いで設置された第１差圧センサにより、前記排気再循環弁の前段の圧力と後段の圧力の差を再循環弁差圧として検知し、
    前記第１差圧センサにて検知された再循環弁差圧に基づいて前記内燃機関の状態を判断するものであり、
    前記気筒からの排気経路にフィルタがあり、前記排気再循環弁への排気は前記フィルタの上流側で分離され、
    前記再循環弁差圧に基づいて前記排気再循環弁の上流側の圧力を再循環弁上流圧力として算出し、該再循環弁上流圧力が所定の閾値以上であれば前記フィルタの詰まりが生じていると判断する、
    内燃機関制御方法。
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