内燃機関のＥＧＲ制御装置
【課題】前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の利点を併せ持つ内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関２、ターボチャージャ５、タービン４下流から分岐されコンプレッサ３上流に繋がる前方低圧ＥＧＲ配管８、前方低圧ＥＧＲ配管８の分岐より下流の後処理装置９、後処理装置９下流から分岐されコンプレッサ３上流に繋がる後方低圧ＥＧＲ配管１０、前方低圧ＥＧＲ配管８のＥＧＲ制御バルブ１１、後方低圧ＥＧＲ配管１０の分岐より下流の排気ガス配管６の排圧調整バルブ１２、内燃機関状態検出器１３、制御部１４を備え、排圧調整バルブ１２全開及びＥＧＲ制御バルブ１１開度制御による前方ＥＧＲ制御とＥＧＲ制御バルブ１１最小開度及び排圧調整バルブ１２開度制御による後方ＥＧＲ制御を切り替える。
【解決手段】内燃機関２、ターボチャージャ５、タービン４下流から分岐されコンプレッサ３上流に繋がる前方低圧ＥＧＲ配管８、前方低圧ＥＧＲ配管８の分岐より下流の後処理装置９、後処理装置９下流から分岐されコンプレッサ３上流に繋がる後方低圧ＥＧＲ配管１０、前方低圧ＥＧＲ配管８のＥＧＲ制御バルブ１１、後方低圧ＥＧＲ配管１０の分岐より下流の排気ガス配管６の排圧調整バルブ１２、内燃機関状態検出器１３、制御部１４を備え、排圧調整バルブ１２全開及びＥＧＲ制御バルブ１１開度制御による前方ＥＧＲ制御とＥＧＲ制御バルブ１１最小開度及び排圧調整バルブ１２開度制御による後方ＥＧＲ制御を切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の利点を併せ持つ内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャ付きの内燃機関において低圧ＥＧＲを行うＥＧＲ制御装置は、内燃機関と、該内燃機関の給気側に接続されたコンプレッサを上記内燃機関の排気側に接続されたタービンで駆動するターボチャージャと、上記タービンの下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる低圧ＥＧＲ配管と、該低圧ＥＧＲ配管に配置されたＥＧＲ制御バルブとを備える。
【０００３】
ＥＧＲ量は、基本的にＥＧＲマップに基づき制御される。ＥＧＲマップから読み出されたＥＧＲ量に、ＭＡＦセンサで検出される吸入空気量や空気圧力センサで検出される給気のブースト圧などをフィードバックして補正が行われ、最終的なＥＧＲ制御バルブの開度が決定される。例えば、吸入空気量が制御するべき値より低ければ、ＥＧＲ量は削減されて０になるという具合である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１５１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来のＥＧＲ制御装置による低圧ＥＧＲにおいては、一度、ＥＧＲ制御バルブの開度を０にして低圧ＥＧＲ配管内の排気ガスの流れを停止させたとき、排気ガスの流れが一旦途切れるか流量が少なくなり、加えてＥＧＲの流路長が長いため、ＥＧＲ制御バルブを所望の開度に開いてから実際に所望するＥＧＲ量となるまでの時間が長い。このように従来のＥＧＲ制御装置による低圧ＥＧＲは、応答性が十分でないため、結果的にＮＯｘの低減が十分に達成されないという問題がある。
【０００６】
また、従来のＥＧＲ制御装置は、タービンの下流の排気ガス配管に、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等の排気ガスを浄化する後処理装置を備えている。低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所を後処理装置の上流に置くか下流に置くかで次のような問題がある。
【０００７】
後処理装置の上流から低圧ＥＧＲを行う（前方ＥＧＲ制御という）と、排気ガスに含まれる煤によってコンプレッサが汚損される。
【０００８】
また、前方ＥＧＲ制御において後処理装置に煤が溜まると、タービンと後処理装置との間における排気ガス圧力が上昇する。この排気ガス圧力の上昇のため、低圧ＥＧＲ配管を通ってコンプレッサに流れる実際のＥＲＧ量が増加して所望したＥＧＲ量から乖離してしまう。
【０００９】
一方、後処理装置の下流から低圧ＥＧＲを行う（後方ＥＧＲ制御という）と、コンプレッサが汚損されることは回避させるが、前述のようにＥＧＲの流路長が長くなって応答性が悪くなる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の利点を併せ持つ内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、内燃機関と、該内燃機関の給気側に接続されたコンプレッサを上記内燃機関の排気側に接続されたタービンで駆動するターボチャージャと、上記タービンの下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる前方低圧ＥＧＲ配管と、該前方低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管に配置され排気ガスを浄化する後処理装置と、該後処理装置の下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる後方低圧ＥＧＲ配管と、上記前方低圧ＥＧＲ配管に配置されたＥＧＲ制御バルブと、上記後方低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管に配置された排圧調整バルブと、上記内燃機関の状態を検出する内燃機関状態検出器と、内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御に適するとき上記排圧調整バルブを全開した状態で上記ＥＧＲ制御バルブの開度制御による前方ＥＧＲ制御を行い、内燃機関状態が後方ＥＧＲ制御に適するとき上記ＥＧＲ制御バルブを有限の最小開度に制御した状態で上記排圧調整バルブの開度制御による後方ＥＧＲ制御を行う制御部とを備えたものである。
【００１２】
上記内燃機関状態検出器は、エンジン回転数とトルクを検出し、上記制御部は、エンジン回転数とトルクを座標として前方ＥＧＲ制御領域と後方ＥＧＲ制御領域が設定されたＥＧＲ制御方式選択マップを有し、上記制御部は、検出された内燃機関状態が上記ＥＧＲ制御方式選択マップの前方ＥＧＲ制御領域に位置するとき前方ＥＧＲ制御を行い、検出された内燃機関状態が上記ＥＧＲ制御方式選択マップの後方ＥＧＲ制御領域に位置するとき後方ＥＧＲ制御を行ってもよい。
【００１３】
上記タービンと上記後処理装置との間に配置され排気ガスの圧力を検出する排圧検出器を備え、上記制御部は、エンジン回転数とトルクを座標として上記後処理装置の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧が設定された基礎排圧選択マップと、検出される排気ガスの圧力と基礎排圧との比である後処理装置劣化比に対する最小ＥＧＲ開度が設定された最小ＥＧＲ開度マップとを有し、上記制御部は、前方ＥＧＲ制御時に、検出された排気ガスの圧力と上記基礎排圧選択マップから読み出した基礎排圧とから後処理装置劣化比を演算し、当該後処理装置劣化比で上記最小ＥＧＲ開度マップを参照することで、最小ＥＧＲ開度を読み出して上記ＥＧＲ制御バルブの最小開度を求めておいてもよい。
【００１４】
上記制御部は、ＥＧＲ指令値に対する実ＥＧＲ開度が設定されたＥＧＲ開度マップを有し、上記制御部は、後方ＥＧＲ制御において、上記ＥＧＲ制御バルブを最小開度に制御した状態で、ＥＧＲ指令値で上記ＥＧＲ開度マップを参照して実ＥＧＲ開度を読み出し、その実ＥＧＲ開度に基づき上記排圧調整バルブの開度制御を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１６】
（１）前方ＥＧＲ制御による速い応答性が得られる。
【００１７】
（２）後方ＥＧＲ制御による汚損防止ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明に係るＥＧＲ制御装置１は、内燃機関２と、内燃機関２の給気側に接続されたコンプレッサ３を内燃機関２の排気側に接続されたタービン４で駆動するターボチャージャ５と、タービン４の下流の排気ガス配管６から分岐されてコンプレッサ３の上流で空気吸入管７に繋がる前方低圧ＥＧＲ配管８と、前方低圧ＥＧＲ配管８の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管６に配置され排気ガスを浄化する後処理装置９と、後処理装置９の下流の排気ガス配管６から分岐されてコンプレッサ３の上流で空気吸入管７に繋がる後方低圧ＥＧＲ配管１０と、前方低圧ＥＧＲ配管８に配置されたＥＧＲ制御バルブ１１と、後方低圧ＥＧＲ配管１０の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管６に配置された排圧調整バルブ１２と、内燃機関２の状態を検出する内燃機関状態検出器１３と、内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御に適するとき排圧調整バルブ１２を全開した状態でＥＧＲ制御バルブ１１の開度制御による前方ＥＧＲ制御を行い、内燃機関状態が後方ＥＧＲ制御に適するときＥＧＲ制御バルブ１１を０でない有限の最小開度に制御した状態で排圧調整バルブ１２の開度制御による後方ＥＧＲ制御を行う制御部１４とを備える。
【００２０】
内燃機関状態検出器１３は、内燃機関の状態を表すパラメータとして、エンジン回転数とトルクを検出するようになっている。なお、図１では、内燃機関状態検出器１３が内燃機関２に直接接して描かれているが、これはモデルであり、実際にはエンジン回転数とトルクは公知のどのような手段で検出してもよい。
【００２１】
制御部１４は、内燃機関２を制御するＥＣＵ（Engin Control Unit）に含まれている。制御部１４には、内燃機関状態検出器１３で検出されるエンジン回転数及びトルクと、タービン４と後処理装置９との間に配置された排圧検出器１５で検出される排気ガスの圧力と、空気吸入管７に設けられたＭＡＦセンサ１６で検出される吸入空気量とが入力される。
【００２２】
制御部１４には、エンジン回転数とトルクを座標として前方ＥＧＲ制御領域と後方ＥＧＲ制御領域が設定されたＥＧＲ制御方式選択マップ（図２参照）と、エンジン回転数とトルクを座標として後処理装置９の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧が設定された基礎排圧選択マップ（図３参照）と、検出される排気ガスの圧力と基礎排圧との比である後処理装置劣化比に対する最小ＥＧＲ開度が設定された最小ＥＧＲ開度マップ（図４参照）と、ＥＧＲ指令値に対する実ＥＧＲ開度が設定されたＥＧＲ開度マップ（図５参照）とが設定されている。
【００２３】
図２に示されるように、ＥＧＲ制御方式選択マップは、エンジン回転数とトルクで参照される座標位置に、前方ＥＧＲ制御が適切であるか、後方ＥＧＲ制御が適切であるかが設定されたマップである。前方ＥＧＲ制御はエンジン回転数が比較的低いとき、あるいはトルクが比較的小さいときに行うのが適切であり、ＥＧＲ制御方式選択マップでは、前方ＥＧＲ制御領域が図示のように設定されている。これとは対照的に、後方ＥＧＲ制御はエンジン回転数が比較的高いとき、あるいはトルクが比較的大きいときに行うのが適切であり、ＥＧＲ制御方式選択マップでは、後方ＥＧＲ制御領域が図示のように設定されている。
【００２４】
図３に示されるように、基礎排圧選択マップは、エンジン回転数とトルクで参照される座標位置に、後処理装置９の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧（EP0）が設定されたマップである。基礎排圧は、図中のハッチング部のように、図２で説明した前方ＥＧＲ制御領域内のみに設定してもよい。
【００２５】
図４に示されるように、最小ＥＧＲ開度マップは、一方の座標軸に、検出される排気ガスの圧力（EP）と基礎排圧（EP0）との比である後処理装置劣化比（EP/EP0）を取り、他方の座標軸に、後処理装置劣化比に対応する最小ＥＧＲ開度を取ったものである。
【００２６】
図５に示されるように、ＥＧＲ開度マップは、一方の座標軸にＥＧＲ指令値を取り、他方の座標軸にＥＧＲ指令値に対応する実ＥＧＲ開度を取ったものである。
【００２７】
以下、ＥＧＲ制御装置１の動作を説明する。
【００２８】
まず、図１に基づき、空気及び排気ガスの流れを説明する。大気中より空気吸入管７に空気が吸入され、その吸入空気量がＭＡＦセンサ１６で検出される。ターボチャージャ５のコンプレッサ３で圧縮された空気は内燃機関２に給気される。内燃機関２の排気側からの高圧排気ガスがターボチャージャ５のタービン４を回転させ、このタービン４によってコンプレッサ３が駆動される。
【００２９】
タービン４の下流の排気ガス配管６では、排気ガスの一部が前方低圧ＥＧＲ配管８に流れ、ＥＧＲ制御バルブ１１を介してコンプレッサ３の上流の空気吸入管７に戻される。排気ガスの残りは、後処理装置９を通って浄化される。後処理装置９の排気ガス配管６では、浄化された排気ガスの一部が後方低圧ＥＧＲ配管１０に流れ、コンプレッサ３の上流の空気吸入管７に戻される。浄化された排気ガスの残りは、排圧調整バルブ１２を介して排気ガス配管６のさらに下流に流れ、最終的に大気中に排出される。
【００３０】
次に、前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の切り替えを説明する。
【００３１】
図６に示されるように、ステップＳ１１において、制御部１４は、内燃機関状態検出器１３が検出した内燃機関状態（エンジン回転数及びトルク）を読み込むと共に、ＭＡＦセンサ１６が検出した吸入空気量を読み込む。
【００３２】
ステップＳ１２において、制御部１４は、内燃機関状態でＥＧＲ制御方式選択マップを参照し、内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御領域にあるか後方ＥＧＲ制御領域にあるかを判定する。
【００３３】
内燃機関状態が後方ＥＧＲ制御領域にあるとき、ステップＳ１２からステップＳ１３に進み、制御部１４は、ＥＧＲ制御バルブ１１の開度指令値を０とし、排圧調整バルブ１２の開度制御によりＥＧＲを掛ける。このとき、ＥＧＲ制御バルブ１１は開度指令値が０でも後述のように最小開度に制御される。したがって、前方ＥＧＲが少量は行われていることになるが、その量はコンプレッサ３が汚損に至らない程度である。排圧調整バルブ１２の開度制御は、従来から知られている通り、内燃機関状態と吸入空気量とによりＥＧＲ量（ＥＧＲ指令値）を決定して行われる。
【００３４】
内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御領域にあるとき、ステップＳ１２からステップＳ１４に進み、制御部１４は、排圧調整バルブ１２を全開とし、ＥＧＲ制御バルブ１１の開度制御によりＥＧＲを掛ける。排圧調整バルブ１２が全開になると、後方低圧ＥＧＲ配管１０によるＥＧＲはほぼなくなり、ＥＧＲ量はＥＧＲ制御バルブ１１で制御されるようになる。
【００３５】
このように、本発明のＥＧＲ制御装置１は、内燃機関２から排出される煤が比較的少ない低負荷時あるいは低負荷から高負荷への過渡時（加速時）において前方ＥＧＲ制御を行い、内燃機関２から排出される煤が比較的多いときは後方ＥＧＲ制御を行うようにしたので、加速や加減速の連続時のＥＧＲを確保でき、ＮＯｘを十分に低減できると共に、コンプレッサ３の汚損を防止することができる。
【００３６】
また、後方ＥＧＲ制御のみを行う従来技術の場合、ＥＧＲの流路長が長いため、排圧調整バルブ１２の制御ではＥＧＲ量の応答が遅れ、ＥＧＲ量を変化させる過渡時に問題が生じ、ＮＯｘ排出量が増大したが、本発明のＥＧＲ制御装置１は、後方ＥＧＲ制御の際にも前方低圧ＥＧＲ配管８を経由するＥＧＲが常時行われているので、ＥＧＲ量の応答が遅れることがなく、前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御を切り替えるときの時間遅延もない。
【００３７】
次に、最小ＥＧＲ開度の設定（変更）について説明する。
【００３８】
内燃機関２の排気ガス配管６に後処理装置９を設置することは、必須となっている。後処理装置９は、煤をある程度の量まで溜め込んでは再生を掛けて煤を焼くというサイクルを繰り返す。再生直後の新鮮時から次の再生時期まで溜まる煤の量が増加し続け、排気ガスの流通の妨げが増大するので、内燃機関状態が同じであれば、後処理装置９の上流の排圧検出器１５で検出される排気ガスの圧力が新鮮時から次の再生時期まで上昇する。このとき、ＥＧＲ制御バルブ１１の開度が一定に保持されていたとすると、排気ガスの圧力上昇によってＥＧＲ量が増加する。ＥＧＲ制御バルブ１１の開度制御を行う前方ＥＧＲ制御においてはフィードバック制御によりＥＧＲ制御バルブ１１の開度を調節してＥＧＲ量が加減できる。しかし、後方ＥＧＲ制御時はＥＧＲ指令値が０近傍ではＥＧＲ制御バルブ１１が最小開度で常時一定なので、排気ガスの圧力上昇によってＥＧＲ量が増加する。このように実際に流れるＥＧＲ量が目標とする最小ＥＧＲ量よりも多いと、粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）が増加する。
【００３９】
そこで、本発明のＥＧＲ制御装置１では、後処理装置９の劣化に応じて最小ＥＧＲ量が自動設定されるようにした。以下、そのアルゴリズムを説明する。
【００４０】
図７に示されるように、ステップＳ２１において、制御部１４は、内燃機関状態検出器１３が検出した内燃機関状態（エンジン回転数及びトルク）を読み込む。ステップＳ２２において、制御部１４は、内燃機関状態が定常運転状態にあるかどうか判定する。ここで、定常運転状態とは、エンジン回転数とトルクがそれぞれ一定範囲以内にある状態が一定時間継続した状態のことである。よって、制御部１４は、エンジン回転数とトルクを繰り返し読み込むと共に変化分を計算して一定範囲を超えたかどうかを監視しつつ、時間を計測して一定時間を超えたかどうかを判断する。
【００４１】
ステップＳ２２の判定がＮ（偽）であれば、内燃機関状態が定常運転状態ではないので、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２２の判定がＹ（真）であれば、内燃機関状態が定常運転状態なのでステップＳ２３に進む。
【００４２】
ステップＳ２３において、制御部１４は、現在が後方ＥＧＲ制御時であるか前方ＥＧＲ制御時であるか判定する。ステップＳ２３の判定がＮであれば、後方ＥＧＲ制御時であるから、ステップＳ２１に戻る。これは、後方ＥＧＲ制御時には排圧調整バルブ１２の開度制御を行っているため、排気ガス圧力から後処理装置９の劣化を判定できないからである。ステップＳ２３の判定がＹであれば、前方ＥＧＲ制御時であるから、ステップＳ２４に進む。
【００４３】
ステップＳ２４において、制御部１４は、排圧検出器１５で検出される排気ガスの圧力（EP）を読み込む。ステップＳ２５において、制御部１４は、図３の基礎排圧選択マップをエンジン回転数とトルクで参照して、後処理装置９の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧（EP0）を読み出す。
【００４４】
ステップＳ２６において、制御部１４は、後処理装置劣化比（EP/EP0）を計算する。後処理装置劣化比（EP/EP0）は、後処理装置９の新鮮時に１であり、その後、大きくなるが２程度で飽和し、後処理装置９が再生されると１に戻る。次いで、制御部１４は、後処理装置劣化比（EP/EP0）で図４の最小ＥＧＲ開度マップを参照して、最小ＥＧＲ開度を読み出す。図４に示されるように、後処理装置劣化比（EP/EP0）が１のとき最小ＥＧＲ開度はEVfである。後処理装置劣化比（EP/EP0）が大きくなると最小ＥＧＲ開度は小さくなり、後処理装置劣化比（EP/EP0）が２で飽和すると、最小ＥＧＲ開度はEVaで一定となる。制御部１４は、このようにして最小ＥＧＲ開度マップから読み出した最小ＥＧＲ開度に基づいてＥＧＲ制御バルブ１１の最小開度を設定（変更）する。
【００４５】
このように、本発明のＥＧＲ制御装置１は、後処理装置９の劣化に応じてＥＧＲ制御バルブ１１の最小開度を決定することができる。
【００４６】
次に、後方ＥＧＲ制御におけるＥＧＲ制御バルブ１１の最小開度の働きを説明する。
【００４７】
本発明のＥＧＲ制御装置１の制御部１４は、後方ＥＧＲ制御において、ＥＧＲ制御バルブ１１を最小開度に制御した状態で排圧調整バルブ１２の開度制御を行う。このとき、制御部１４は、従来と同様にＥＧＲ指令値で図５のＥＧＲ開度マップを参照して実ＥＧＲ開度を読み出し、その実ＥＧＲ開度に基づき排圧調整バルブ１２の開度制御を行う。図５に示されるように、ＥＧＲ指令値と実ＥＧＲ開度は１：１であるため、ＥＧＲ指令値が０であれば実ＥＧＲ開度も０である。したがって、ＥＧＲ指令値が０であれば、排圧調整バルブ１２は実ＥＧＲ開度が０となるよう全開に制御される。しかし、前述したように、本発明のＥＧＲ制御装置１では、後方ＥＧＲ制御において、ＥＧＲ制御バルブ１１が最小開度に制御された状態である。これにより、前方低圧ＥＧＲ配管に有限のＥＧＲ量が常時流れている。結果的に、後方ＥＧＲ制御におけるＥＧＲ指令値に対する実際の実ＥＧＲ開度は図８のようになる。
【００４８】
図８（ａ）に示されるように、後処理装置９が新鮮時には、最小ＥＧＲ開度がEVfであるため、ＥＧＲ指令値が０に近付くと実ＥＧＲ開度はEVfで一定となる。その後は、時間経過と共に図４のように最小ＥＧＲ開度は小さくなるので、一定となる実ＥＧＲ開度が下がり、最終的に、図８（ｂ）に示されるように、後処理装置９が劣化時には、最小ＥＧＲ開度がEVaとなるため、ＥＧＲ指令値が０に近付くと実ＥＧＲ開度はEVaで一定となる。後処理装置９が再生されると、図８（ａ）に戻る。
【００４９】
このように、後方ＥＧＲ制御におけるＥＧＲ制御バルブ１１の最小開度が後処理装置９の劣化の度合いに応じて設定されるので、排気ガスの圧力上昇によるＥＧＲ量の過剰増加が抑制され、浮遊粒子状物質の増加が防止される。
【００５０】
図１に示したＥＧＲ制御装置１には低圧ＥＧＲ配管用クーラーを設けなかったが、低圧ＥＧＲ配管用クーラーを設けても本発明は適用できる。
【００５１】
また、低圧ＥＧＲと高圧ＥＧＲを併用する場合でも、本発明は低圧ＥＧＲに対して適用できる。したがって、図１に示したＥＧＲ制御装置１において、内燃機関２の排気側から給気側に繋ぐ高圧ＥＧＲ配管、高圧ＥＧＲバルブ、高圧ＥＧＲクーラーを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態を示すＥＧＲ制御装置の構成図である。
【図２】本発明に用いるＥＧＲ制御方式選択マップに相当するグラフである。
【図３】本発明に用いる基礎排圧選択マップに相当するグラフである。
【図４】本発明に用いる最小ＥＧＲ開度マップに相当するグラフである。
【図５】本発明に用いるＥＧＲ開度マップに相当するグラフである。
【図６】本発明における前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の切り替えアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】本発明における後処理装置の劣化に応じた最小ＥＧＲ量の自動設定アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は後処理装置が新鮮時、（ｂ）は後処理装置が劣化時におけるＥＧＲ指令値に対する実際の実ＥＧＲ開度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１ ＥＧＲ制御装置
２ 内燃機関
３ コンプレッサ
４ タービン
５ ターボチャージャ
６ 排気ガス配管
７ 空気吸入管
８ 前方低圧ＥＧＲ配管
９ 後処理装置
１０ 後方低圧ＥＧＲ配管
１１ ＥＧＲ制御バルブ
１２ 排圧調整バルブ
１３ 内燃機関状態検出器
１４ 制御部
１５ 排圧検出器
１６ ＭＡＦセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の利点を併せ持つ内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャ付きの内燃機関において低圧ＥＧＲを行うＥＧＲ制御装置は、内燃機関と、該内燃機関の給気側に接続されたコンプレッサを上記内燃機関の排気側に接続されたタービンで駆動するターボチャージャと、上記タービンの下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる低圧ＥＧＲ配管と、該低圧ＥＧＲ配管に配置されたＥＧＲ制御バルブとを備える。
【０００３】
ＥＧＲ量は、基本的にＥＧＲマップに基づき制御される。ＥＧＲマップから読み出されたＥＧＲ量に、ＭＡＦセンサで検出される吸入空気量や空気圧力センサで検出される給気のブースト圧などをフィードバックして補正が行われ、最終的なＥＧＲ制御バルブの開度が決定される。例えば、吸入空気量が制御するべき値より低ければ、ＥＧＲ量は削減されて０になるという具合である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１５１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来のＥＧＲ制御装置による低圧ＥＧＲにおいては、一度、ＥＧＲ制御バルブの開度を０にして低圧ＥＧＲ配管内の排気ガスの流れを停止させたとき、排気ガスの流れが一旦途切れるか流量が少なくなり、加えてＥＧＲの流路長が長いため、ＥＧＲ制御バルブを所望の開度に開いてから実際に所望するＥＧＲ量となるまでの時間が長い。このように従来のＥＧＲ制御装置による低圧ＥＧＲは、応答性が十分でないため、結果的にＮＯｘの低減が十分に達成されないという問題がある。
【０００６】
また、従来のＥＧＲ制御装置は、タービンの下流の排気ガス配管に、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等の排気ガスを浄化する後処理装置を備えている。低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所を後処理装置の上流に置くか下流に置くかで次のような問題がある。
【０００７】
後処理装置の上流から低圧ＥＧＲを行う（前方ＥＧＲ制御という）と、排気ガスに含まれる煤によってコンプレッサが汚損される。
【０００８】
また、前方ＥＧＲ制御において後処理装置に煤が溜まると、タービンと後処理装置との間における排気ガス圧力が上昇する。この排気ガス圧力の上昇のため、低圧ＥＧＲ配管を通ってコンプレッサに流れる実際のＥＲＧ量が増加して所望したＥＧＲ量から乖離してしまう。
【０００９】
一方、後処理装置の下流から低圧ＥＧＲを行う（後方ＥＧＲ制御という）と、コンプレッサが汚損されることは回避させるが、前述のようにＥＧＲの流路長が長くなって応答性が悪くなる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の利点を併せ持つ内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、内燃機関と、該内燃機関の給気側に接続されたコンプレッサを上記内燃機関の排気側に接続されたタービンで駆動するターボチャージャと、上記タービンの下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる前方低圧ＥＧＲ配管と、該前方低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管に配置され排気ガスを浄化する後処理装置と、該後処理装置の下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる後方低圧ＥＧＲ配管と、上記前方低圧ＥＧＲ配管に配置されたＥＧＲ制御バルブと、上記後方低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管に配置された排圧調整バルブと、上記内燃機関の状態を検出する内燃機関状態検出器と、内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御に適するとき上記排圧調整バルブを全開した状態で上記ＥＧＲ制御バルブの開度制御による前方ＥＧＲ制御を行い、内燃機関状態が後方ＥＧＲ制御に適するとき上記ＥＧＲ制御バルブを有限の最小開度に制御した状態で上記排圧調整バルブの開度制御による後方ＥＧＲ制御を行う制御部とを備えたものである。
【００１２】
上記内燃機関状態検出器は、エンジン回転数とトルクを検出し、上記制御部は、エンジン回転数とトルクを座標として前方ＥＧＲ制御領域と後方ＥＧＲ制御領域が設定されたＥＧＲ制御方式選択マップを有し、上記制御部は、検出された内燃機関状態が上記ＥＧＲ制御方式選択マップの前方ＥＧＲ制御領域に位置するとき前方ＥＧＲ制御を行い、検出された内燃機関状態が上記ＥＧＲ制御方式選択マップの後方ＥＧＲ制御領域に位置するとき後方ＥＧＲ制御を行ってもよい。
【００１３】
上記タービンと上記後処理装置との間に配置され排気ガスの圧力を検出する排圧検出器を備え、上記制御部は、エンジン回転数とトルクを座標として上記後処理装置の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧が設定された基礎排圧選択マップと、検出される排気ガスの圧力と基礎排圧との比である後処理装置劣化比に対する最小ＥＧＲ開度が設定された最小ＥＧＲ開度マップとを有し、上記制御部は、前方ＥＧＲ制御時に、検出された排気ガスの圧力と上記基礎排圧選択マップから読み出した基礎排圧とから後処理装置劣化比を演算し、当該後処理装置劣化比で上記最小ＥＧＲ開度マップを参照することで、最小ＥＧＲ開度を読み出して上記ＥＧＲ制御バルブの最小開度を求めておいてもよい。
【００１４】
上記制御部は、ＥＧＲ指令値に対する実ＥＧＲ開度が設定されたＥＧＲ開度マップを有し、上記制御部は、後方ＥＧＲ制御において、上記ＥＧＲ制御バルブを最小開度に制御した状態で、ＥＧＲ指令値で上記ＥＧＲ開度マップを参照して実ＥＧＲ開度を読み出し、その実ＥＧＲ開度に基づき上記排圧調整バルブの開度制御を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１６】
（１）前方ＥＧＲ制御による速い応答性が得られる。
【００１７】
（２）後方ＥＧＲ制御による汚損防止ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明に係るＥＧＲ制御装置１は、内燃機関２と、内燃機関２の給気側に接続されたコンプレッサ３を内燃機関２の排気側に接続されたタービン４で駆動するターボチャージャ５と、タービン４の下流の排気ガス配管６から分岐されてコンプレッサ３の上流で空気吸入管７に繋がる前方低圧ＥＧＲ配管８と、前方低圧ＥＧＲ配管８の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管６に配置され排気ガスを浄化する後処理装置９と、後処理装置９の下流の排気ガス配管６から分岐されてコンプレッサ３の上流で空気吸入管７に繋がる後方低圧ＥＧＲ配管１０と、前方低圧ＥＧＲ配管８に配置されたＥＧＲ制御バルブ１１と、後方低圧ＥＧＲ配管１０の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管６に配置された排圧調整バルブ１２と、内燃機関２の状態を検出する内燃機関状態検出器１３と、内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御に適するとき排圧調整バルブ１２を全開した状態でＥＧＲ制御バルブ１１の開度制御による前方ＥＧＲ制御を行い、内燃機関状態が後方ＥＧＲ制御に適するときＥＧＲ制御バルブ１１を０でない有限の最小開度に制御した状態で排圧調整バルブ１２の開度制御による後方ＥＧＲ制御を行う制御部１４とを備える。
【００２０】
内燃機関状態検出器１３は、内燃機関の状態を表すパラメータとして、エンジン回転数とトルクを検出するようになっている。なお、図１では、内燃機関状態検出器１３が内燃機関２に直接接して描かれているが、これはモデルであり、実際にはエンジン回転数とトルクは公知のどのような手段で検出してもよい。
【００２１】
制御部１４は、内燃機関２を制御するＥＣＵ（Engin Control Unit）に含まれている。制御部１４には、内燃機関状態検出器１３で検出されるエンジン回転数及びトルクと、タービン４と後処理装置９との間に配置された排圧検出器１５で検出される排気ガスの圧力と、空気吸入管７に設けられたＭＡＦセンサ１６で検出される吸入空気量とが入力される。
【００２２】
制御部１４には、エンジン回転数とトルクを座標として前方ＥＧＲ制御領域と後方ＥＧＲ制御領域が設定されたＥＧＲ制御方式選択マップ（図２参照）と、エンジン回転数とトルクを座標として後処理装置９の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧が設定された基礎排圧選択マップ（図３参照）と、検出される排気ガスの圧力と基礎排圧との比である後処理装置劣化比に対する最小ＥＧＲ開度が設定された最小ＥＧＲ開度マップ（図４参照）と、ＥＧＲ指令値に対する実ＥＧＲ開度が設定されたＥＧＲ開度マップ（図５参照）とが設定されている。
【００２３】
図２に示されるように、ＥＧＲ制御方式選択マップは、エンジン回転数とトルクで参照される座標位置に、前方ＥＧＲ制御が適切であるか、後方ＥＧＲ制御が適切であるかが設定されたマップである。前方ＥＧＲ制御はエンジン回転数が比較的低いとき、あるいはトルクが比較的小さいときに行うのが適切であり、ＥＧＲ制御方式選択マップでは、前方ＥＧＲ制御領域が図示のように設定されている。これとは対照的に、後方ＥＧＲ制御はエンジン回転数が比較的高いとき、あるいはトルクが比較的大きいときに行うのが適切であり、ＥＧＲ制御方式選択マップでは、後方ＥＧＲ制御領域が図示のように設定されている。
【００２４】
図３に示されるように、基礎排圧選択マップは、エンジン回転数とトルクで参照される座標位置に、後処理装置９の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧（EP0）が設定されたマップである。基礎排圧は、図中のハッチング部のように、図２で説明した前方ＥＧＲ制御領域内のみに設定してもよい。
【００２５】
図４に示されるように、最小ＥＧＲ開度マップは、一方の座標軸に、検出される排気ガスの圧力（EP）と基礎排圧（EP0）との比である後処理装置劣化比（EP/EP0）を取り、他方の座標軸に、後処理装置劣化比に対応する最小ＥＧＲ開度を取ったものである。
【００２６】
図５に示されるように、ＥＧＲ開度マップは、一方の座標軸にＥＧＲ指令値を取り、他方の座標軸にＥＧＲ指令値に対応する実ＥＧＲ開度を取ったものである。
【００２７】
以下、ＥＧＲ制御装置１の動作を説明する。
【００２８】
まず、図１に基づき、空気及び排気ガスの流れを説明する。大気中より空気吸入管７に空気が吸入され、その吸入空気量がＭＡＦセンサ１６で検出される。ターボチャージャ５のコンプレッサ３で圧縮された空気は内燃機関２に給気される。内燃機関２の排気側からの高圧排気ガスがターボチャージャ５のタービン４を回転させ、このタービン４によってコンプレッサ３が駆動される。
【００２９】
タービン４の下流の排気ガス配管６では、排気ガスの一部が前方低圧ＥＧＲ配管８に流れ、ＥＧＲ制御バルブ１１を介してコンプレッサ３の上流の空気吸入管７に戻される。排気ガスの残りは、後処理装置９を通って浄化される。後処理装置９の排気ガス配管６では、浄化された排気ガスの一部が後方低圧ＥＧＲ配管１０に流れ、コンプレッサ３の上流の空気吸入管７に戻される。浄化された排気ガスの残りは、排圧調整バルブ１２を介して排気ガス配管６のさらに下流に流れ、最終的に大気中に排出される。
【００３０】
次に、前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の切り替えを説明する。
【００３１】
図６に示されるように、ステップＳ１１において、制御部１４は、内燃機関状態検出器１３が検出した内燃機関状態（エンジン回転数及びトルク）を読み込むと共に、ＭＡＦセンサ１６が検出した吸入空気量を読み込む。
【００３２】
ステップＳ１２において、制御部１４は、内燃機関状態でＥＧＲ制御方式選択マップを参照し、内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御領域にあるか後方ＥＧＲ制御領域にあるかを判定する。
【００３３】
内燃機関状態が後方ＥＧＲ制御領域にあるとき、ステップＳ１２からステップＳ１３に進み、制御部１４は、ＥＧＲ制御バルブ１１の開度指令値を０とし、排圧調整バルブ１２の開度制御によりＥＧＲを掛ける。このとき、ＥＧＲ制御バルブ１１は開度指令値が０でも後述のように最小開度に制御される。したがって、前方ＥＧＲが少量は行われていることになるが、その量はコンプレッサ３が汚損に至らない程度である。排圧調整バルブ１２の開度制御は、従来から知られている通り、内燃機関状態と吸入空気量とによりＥＧＲ量（ＥＧＲ指令値）を決定して行われる。
【００３４】
内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御領域にあるとき、ステップＳ１２からステップＳ１４に進み、制御部１４は、排圧調整バルブ１２を全開とし、ＥＧＲ制御バルブ１１の開度制御によりＥＧＲを掛ける。排圧調整バルブ１２が全開になると、後方低圧ＥＧＲ配管１０によるＥＧＲはほぼなくなり、ＥＧＲ量はＥＧＲ制御バルブ１１で制御されるようになる。
【００３５】
このように、本発明のＥＧＲ制御装置１は、内燃機関２から排出される煤が比較的少ない低負荷時あるいは低負荷から高負荷への過渡時（加速時）において前方ＥＧＲ制御を行い、内燃機関２から排出される煤が比較的多いときは後方ＥＧＲ制御を行うようにしたので、加速や加減速の連続時のＥＧＲを確保でき、ＮＯｘを十分に低減できると共に、コンプレッサ３の汚損を防止することができる。
【００３６】
また、後方ＥＧＲ制御のみを行う従来技術の場合、ＥＧＲの流路長が長いため、排圧調整バルブ１２の制御ではＥＧＲ量の応答が遅れ、ＥＧＲ量を変化させる過渡時に問題が生じ、ＮＯｘ排出量が増大したが、本発明のＥＧＲ制御装置１は、後方ＥＧＲ制御の際にも前方低圧ＥＧＲ配管８を経由するＥＧＲが常時行われているので、ＥＧＲ量の応答が遅れることがなく、前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御を切り替えるときの時間遅延もない。
【００３７】
次に、最小ＥＧＲ開度の設定（変更）について説明する。
【００３８】
内燃機関２の排気ガス配管６に後処理装置９を設置することは、必須となっている。後処理装置９は、煤をある程度の量まで溜め込んでは再生を掛けて煤を焼くというサイクルを繰り返す。再生直後の新鮮時から次の再生時期まで溜まる煤の量が増加し続け、排気ガスの流通の妨げが増大するので、内燃機関状態が同じであれば、後処理装置９の上流の排圧検出器１５で検出される排気ガスの圧力が新鮮時から次の再生時期まで上昇する。このとき、ＥＧＲ制御バルブ１１の開度が一定に保持されていたとすると、排気ガスの圧力上昇によってＥＧＲ量が増加する。ＥＧＲ制御バルブ１１の開度制御を行う前方ＥＧＲ制御においてはフィードバック制御によりＥＧＲ制御バルブ１１の開度を調節してＥＧＲ量が加減できる。しかし、後方ＥＧＲ制御時はＥＧＲ指令値が０近傍ではＥＧＲ制御バルブ１１が最小開度で常時一定なので、排気ガスの圧力上昇によってＥＧＲ量が増加する。このように実際に流れるＥＧＲ量が目標とする最小ＥＧＲ量よりも多いと、粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）が増加する。
【００３９】
そこで、本発明のＥＧＲ制御装置１では、後処理装置９の劣化に応じて最小ＥＧＲ量が自動設定されるようにした。以下、そのアルゴリズムを説明する。
【００４０】
図７に示されるように、ステップＳ２１において、制御部１４は、内燃機関状態検出器１３が検出した内燃機関状態（エンジン回転数及びトルク）を読み込む。ステップＳ２２において、制御部１４は、内燃機関状態が定常運転状態にあるかどうか判定する。ここで、定常運転状態とは、エンジン回転数とトルクがそれぞれ一定範囲以内にある状態が一定時間継続した状態のことである。よって、制御部１４は、エンジン回転数とトルクを繰り返し読み込むと共に変化分を計算して一定範囲を超えたかどうかを監視しつつ、時間を計測して一定時間を超えたかどうかを判断する。
【００４１】
ステップＳ２２の判定がＮ（偽）であれば、内燃機関状態が定常運転状態ではないので、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２２の判定がＹ（真）であれば、内燃機関状態が定常運転状態なのでステップＳ２３に進む。
【００４２】
ステップＳ２３において、制御部１４は、現在が後方ＥＧＲ制御時であるか前方ＥＧＲ制御時であるか判定する。ステップＳ２３の判定がＮであれば、後方ＥＧＲ制御時であるから、ステップＳ２１に戻る。これは、後方ＥＧＲ制御時には排圧調整バルブ１２の開度制御を行っているため、排気ガス圧力から後処理装置９の劣化を判定できないからである。ステップＳ２３の判定がＹであれば、前方ＥＧＲ制御時であるから、ステップＳ２４に進む。
【００４３】
ステップＳ２４において、制御部１４は、排圧検出器１５で検出される排気ガスの圧力（EP）を読み込む。ステップＳ２５において、制御部１４は、図３の基礎排圧選択マップをエンジン回転数とトルクで参照して、後処理装置９の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧（EP0）を読み出す。
【００４４】
ステップＳ２６において、制御部１４は、後処理装置劣化比（EP/EP0）を計算する。後処理装置劣化比（EP/EP0）は、後処理装置９の新鮮時に１であり、その後、大きくなるが２程度で飽和し、後処理装置９が再生されると１に戻る。次いで、制御部１４は、後処理装置劣化比（EP/EP0）で図４の最小ＥＧＲ開度マップを参照して、最小ＥＧＲ開度を読み出す。図４に示されるように、後処理装置劣化比（EP/EP0）が１のとき最小ＥＧＲ開度はEVfである。後処理装置劣化比（EP/EP0）が大きくなると最小ＥＧＲ開度は小さくなり、後処理装置劣化比（EP/EP0）が２で飽和すると、最小ＥＧＲ開度はEVaで一定となる。制御部１４は、このようにして最小ＥＧＲ開度マップから読み出した最小ＥＧＲ開度に基づいてＥＧＲ制御バルブ１１の最小開度を設定（変更）する。
【００４５】
このように、本発明のＥＧＲ制御装置１は、後処理装置９の劣化に応じてＥＧＲ制御バルブ１１の最小開度を決定することができる。
【００４６】
次に、後方ＥＧＲ制御におけるＥＧＲ制御バルブ１１の最小開度の働きを説明する。
【００４７】
本発明のＥＧＲ制御装置１の制御部１４は、後方ＥＧＲ制御において、ＥＧＲ制御バルブ１１を最小開度に制御した状態で排圧調整バルブ１２の開度制御を行う。このとき、制御部１４は、従来と同様にＥＧＲ指令値で図５のＥＧＲ開度マップを参照して実ＥＧＲ開度を読み出し、その実ＥＧＲ開度に基づき排圧調整バルブ１２の開度制御を行う。図５に示されるように、ＥＧＲ指令値と実ＥＧＲ開度は１：１であるため、ＥＧＲ指令値が０であれば実ＥＧＲ開度も０である。したがって、ＥＧＲ指令値が０であれば、排圧調整バルブ１２は実ＥＧＲ開度が０となるよう全開に制御される。しかし、前述したように、本発明のＥＧＲ制御装置１では、後方ＥＧＲ制御において、ＥＧＲ制御バルブ１１が最小開度に制御された状態である。これにより、前方低圧ＥＧＲ配管に有限のＥＧＲ量が常時流れている。結果的に、後方ＥＧＲ制御におけるＥＧＲ指令値に対する実際の実ＥＧＲ開度は図８のようになる。
【００４８】
図８（ａ）に示されるように、後処理装置９が新鮮時には、最小ＥＧＲ開度がEVfであるため、ＥＧＲ指令値が０に近付くと実ＥＧＲ開度はEVfで一定となる。その後は、時間経過と共に図４のように最小ＥＧＲ開度は小さくなるので、一定となる実ＥＧＲ開度が下がり、最終的に、図８（ｂ）に示されるように、後処理装置９が劣化時には、最小ＥＧＲ開度がEVaとなるため、ＥＧＲ指令値が０に近付くと実ＥＧＲ開度はEVaで一定となる。後処理装置９が再生されると、図８（ａ）に戻る。
【００４９】
このように、後方ＥＧＲ制御におけるＥＧＲ制御バルブ１１の最小開度が後処理装置９の劣化の度合いに応じて設定されるので、排気ガスの圧力上昇によるＥＧＲ量の過剰増加が抑制され、浮遊粒子状物質の増加が防止される。
【００５０】
図１に示したＥＧＲ制御装置１には低圧ＥＧＲ配管用クーラーを設けなかったが、低圧ＥＧＲ配管用クーラーを設けても本発明は適用できる。
【００５１】
また、低圧ＥＧＲと高圧ＥＧＲを併用する場合でも、本発明は低圧ＥＧＲに対して適用できる。したがって、図１に示したＥＧＲ制御装置１において、内燃機関２の排気側から給気側に繋ぐ高圧ＥＧＲ配管、高圧ＥＧＲバルブ、高圧ＥＧＲクーラーを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態を示すＥＧＲ制御装置の構成図である。
【図２】本発明に用いるＥＧＲ制御方式選択マップに相当するグラフである。
【図３】本発明に用いる基礎排圧選択マップに相当するグラフである。
【図４】本発明に用いる最小ＥＧＲ開度マップに相当するグラフである。
【図５】本発明に用いるＥＧＲ開度マップに相当するグラフである。
【図６】本発明における前方ＥＧＲ制御と後方ＥＧＲ制御の切り替えアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】本発明における後処理装置の劣化に応じた最小ＥＧＲ量の自動設定アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は後処理装置が新鮮時、（ｂ）は後処理装置が劣化時におけるＥＧＲ指令値に対する実際の実ＥＧＲ開度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１ ＥＧＲ制御装置
２ 内燃機関
３ コンプレッサ
４ タービン
５ ターボチャージャ
６ 排気ガス配管
７ 空気吸入管
８ 前方低圧ＥＧＲ配管
９ 後処理装置
１０ 後方低圧ＥＧＲ配管
１１ ＥＧＲ制御バルブ
１２ 排圧調整バルブ
１３ 内燃機関状態検出器
１４ 制御部
１５ 排圧検出器
１６ ＭＡＦセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
該内燃機関の給気側に接続されたコンプレッサを上記内燃機関の排気側に接続されたタービンで駆動するターボチャージャと、
上記タービンの下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる前方低圧ＥＧＲ配管と、該前方低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管に配置され排気ガスを浄化する後処理装置と、
該後処理装置の下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる後方低圧ＥＧＲ配管と、
上記前方低圧ＥＧＲ配管に配置されたＥＧＲ制御バルブと、
上記後方低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管に配置された排圧調整バルブと、
上記内燃機関の状態を検出する内燃機関状態検出器と、
内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御に適するとき上記排圧調整バルブを全開した状態で上記ＥＧＲ制御バルブの開度制御による前方ＥＧＲ制御を行い、内燃機関状態が後方ＥＧＲ制御に適するとき上記ＥＧＲ制御バルブを有限の最小開度に制御した状態で上記排圧調整バルブの開度制御による後方ＥＧＲ制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
上記内燃機関状態検出器は、エンジン回転数とトルクを検出し、
上記制御部は、エンジン回転数とトルクを座標として前方ＥＧＲ制御領域と後方ＥＧＲ制御領域が設定されたＥＧＲ制御方式選択マップを有し、
上記制御部は、検出された内燃機関状態が上記ＥＧＲ制御方式選択マップの前方ＥＧＲ制御領域に位置するとき前方ＥＧＲ制御を行い、検出された内燃機関状態が上記ＥＧＲ制御方式選択マップの後方ＥＧＲ制御領域に位置するとき後方ＥＧＲ制御を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
上記タービンと上記後処理装置との間に配置され排気ガスの圧力を検出する排圧検出器を備え、
上記制御部は、エンジン回転数とトルクを座標として上記後処理装置の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧が設定された基礎排圧選択マップと、検出される排気ガスの圧力と基礎排圧との比である後処理装置劣化比に対する最小ＥＧＲ開度が設定された最小ＥＧＲ開度マップとを有し、
上記制御部は、前方ＥＧＲ制御時に、検出された排気ガスの圧力と上記基礎排圧選択マップから読み出した基礎排圧とから後処理装置劣化比を演算し、当該後処理装置劣化比で上記最小ＥＧＲ開度マップを参照することで、最小ＥＧＲ開度を読み出して上記ＥＧＲ制御バルブの最小開度を求めておくことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
上記制御部は、ＥＧＲ指令値に対する実ＥＧＲ開度が設定されたＥＧＲ開度マップを有し、
上記制御部は、後方ＥＧＲ制御において、上記ＥＧＲ制御バルブを最小開度に制御した状態で、ＥＧＲ指令値で上記ＥＧＲ開度マップを参照して実ＥＧＲ開度を読み出し、その実ＥＧＲ開度に基づき上記排圧調整バルブの開度制御を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項１】
内燃機関と、
該内燃機関の給気側に接続されたコンプレッサを上記内燃機関の排気側に接続されたタービンで駆動するターボチャージャと、
上記タービンの下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる前方低圧ＥＧＲ配管と、該前方低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管に配置され排気ガスを浄化する後処理装置と、
該後処理装置の下流の排気ガス配管から分岐されて上記コンプレッサの上流に繋がる後方低圧ＥＧＲ配管と、
上記前方低圧ＥＧＲ配管に配置されたＥＧＲ制御バルブと、
上記後方低圧ＥＧＲ配管の分岐箇所よりも下流の排気ガス配管に配置された排圧調整バルブと、
上記内燃機関の状態を検出する内燃機関状態検出器と、
内燃機関状態が前方ＥＧＲ制御に適するとき上記排圧調整バルブを全開した状態で上記ＥＧＲ制御バルブの開度制御による前方ＥＧＲ制御を行い、内燃機関状態が後方ＥＧＲ制御に適するとき上記ＥＧＲ制御バルブを有限の最小開度に制御した状態で上記排圧調整バルブの開度制御による後方ＥＧＲ制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
上記内燃機関状態検出器は、エンジン回転数とトルクを検出し、
上記制御部は、エンジン回転数とトルクを座標として前方ＥＧＲ制御領域と後方ＥＧＲ制御領域が設定されたＥＧＲ制御方式選択マップを有し、
上記制御部は、検出された内燃機関状態が上記ＥＧＲ制御方式選択マップの前方ＥＧＲ制御領域に位置するとき前方ＥＧＲ制御を行い、検出された内燃機関状態が上記ＥＧＲ制御方式選択マップの後方ＥＧＲ制御領域に位置するとき後方ＥＧＲ制御を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
上記タービンと上記後処理装置との間に配置され排気ガスの圧力を検出する排圧検出器を備え、
上記制御部は、エンジン回転数とトルクを座標として上記後処理装置の新鮮時における排気ガスの圧力である基礎排圧が設定された基礎排圧選択マップと、検出される排気ガスの圧力と基礎排圧との比である後処理装置劣化比に対する最小ＥＧＲ開度が設定された最小ＥＧＲ開度マップとを有し、
上記制御部は、前方ＥＧＲ制御時に、検出された排気ガスの圧力と上記基礎排圧選択マップから読み出した基礎排圧とから後処理装置劣化比を演算し、当該後処理装置劣化比で上記最小ＥＧＲ開度マップを参照することで、最小ＥＧＲ開度を読み出して上記ＥＧＲ制御バルブの最小開度を求めておくことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
上記制御部は、ＥＧＲ指令値に対する実ＥＧＲ開度が設定されたＥＧＲ開度マップを有し、
上記制御部は、後方ＥＧＲ制御において、上記ＥＧＲ制御バルブを最小開度に制御した状態で、ＥＧＲ指令値で上記ＥＧＲ開度マップを参照して実ＥＧＲ開度を読み出し、その実ＥＧＲ開度に基づき上記排圧調整バルブの開度制御を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１５６２３１（Ｐ２０１０−１５６２３１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３４０８３（Ｐ２００８−３３４０８３）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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