JP2008180185A - エンジンの排気還流制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
エンジンのＥＧＲ流路に設置したＥＧＲセンサが排気中の汚損物質によって汚損されるのを防止する。
【解決手段】
ＥＧＲセンサの上流に、ＥＧＲガス中の汚損物質を浄化する触媒を備え、この触媒の状態に応じて、ＥＧＲセンサの状態を好適に制御する。これにより、ＥＧＲセンサはＥＧＲ流路中のいかなる環境下にあっても、排気の汚損物質の影響を受けにくくなり、ＥＧＲガスの検出精度低下を防ぐことができる。メインの排気通路に設けられた触媒の下流からＥＧＲガスを還流する様構成しても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス還流（以後ＥＧＲと呼ぶ）制御装置に関し、特にＥＧＲ通路にＥＧＲ量を検出するＥＧＲセンサを備える技術に関するものである。

ディーゼルエンジンなどのリーンバーンエンジンにおいて、シリンダ内の排気ガス還流率（ＥＧＲ率）を精密に制御して、エンジンの運転条件等に応じて、エンジンから排出されるすすやＮＯｘ（窒素酸化物）を低減する技術が知られている。

ＥＧＲ流量の精密な検出あるいは制御のために、ＥＧＲ流路中にＥＧＲ流量を検出するＥＧＲセンサを配置する技術は例えば特開２００６−２１４２７５号公報，特開２００５−１４００２４号公報，特開２００６−３１６７０６号公報などで知られている。

また、ＥＧＲ通路に設けたＥＧＲクーラの上流に触媒を設けて排気ガス中のカーボン等をトラップするものが知られている（例えば特開２００３−６５１６２号公報，特開2005−２４８７７７号公報，特開２０００−２４９００３号公報）。

特開２００６−２１４２７５号公報 特開２００５−１４００２４号公報 特開２００６−３１６７０６号公報 特開２００３−６５１６２号公報 特開２００５−２４８７７７号公報 特開２０００−２４９００３号公報

しかし、上記文献に示された技術では、以下のような問題があった。

エンジンのＥＧＲ流路では、排気ガスに含まれるすす(カーボン)などによって、ＥＧＲ流路を構成する配管および配管内に設置され、排気ガスにさらされているデバイスが汚損あるいは劣化する。特にＥＧＲ流路に設置されたＥＧＲセンサでは、通路にさらされているセンサの流量検出部にカーボンなどが付着して汚損されると、ＥＧＲセンサの検出精度が落ちてしまう。また、このセンサがＥＧＲガスの流速から流量を演算するタイプである場合、ＥＧＲ流路にカーボン等が堆積すると配管内径が狭くなり、その結果流速からEGR流量を正確に演算できなくなるという問題も生じる。

本発明は、前記のような課題に鑑み、その目的とするところは、ＥＧＲ流路内にＥＧＲセンサを備えるエンジンにおいて、流路内に汚損物質が進入してＥＧＲセンサのＥＧＲ流量検出精度が低下するのを防ぐ技術を提供することにある。

また、ＥＧＲセンサのＥＧＲ流量検出精度が低下した状態でもできるだけセンサ信号に基づくＥＧＲ制御が安定して実施できるようにするものである。

また、ＥＧＲセンサの間違った信号によってＥＧＲシステムが作動することのないようにするものである。

本発明では上記目的の少なくとも一つを解決するために、ＥＧＲ流路を通るＥＧＲ量を検出するＥＧＲセンサの上流に、ＥＧＲガスもしくは排気を浄化する触媒が設けられている。この発明ではこの触媒が活性状態にあれば、ＥＧＲガスもしくは排気の汚損物質を浄化するため、ＥＧＲセンサの汚損を防ぐことができる。

また別の発明では、この触媒の状態に応じて、ＥＧＲシステムの状態を好適に制御するものである。この場合、ＥＧＲセンサは流量測定モードと汚損保護モードを備えていることが好ましい。具体的には例えば触媒が非活性の状態では、飛散する汚損物質からセンサ自身を保護する汚損保護モード（例えば、出力停止状態あるいは汚損物質を焼き飛ばすためのヒータによる加熱状態）に制御され、触媒が活性状態になれば、流量検出を行う流量測定モードに制御されるものである。これにより、ＥＧＲセンサはＥＧＲ流路中のいかなる環境下にあっても、排気の汚損物質の影響を受けにくくなり、ＥＧＲガスの検出精度低下を防ぐことができるため、エンジンの燃焼状態の悪化や排気の悪化を防ぐことができるものである。

以上、説明した本発明によれば、ＥＧＲセンサの上流に、ＥＧＲガス中の汚損物質を浄化する触媒を備えており、排気の汚損物質の影響を受けにくくなり、ＥＧＲガスの流量検出精度の低下を防ぐことができる。かくしてエンジンの燃焼状態の悪化が抑制できて、排気の悪化を防ぐことができる。

以下、本発明の実施形態について図面と共に説明する。

図１は本発明の第一の実施例にかかるエンジンの構成図を示している。図１中の１９はエンジンである。エンジン１９の上流からエアクリーナ１７，エアフローセンサ２，過給器のコンプレッサ６（ｂ），インタークーラ１６，吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３，吸気通路２０，燃料噴射弁（以下、インジェクタ）５が配置されている。本実施例における吸入空気量制御手段は、前記コンプレッサ６（ｂ），インタークーラ１６，スロットルバルブ１３であり、吸入空気量検出手段はエアフローセンサ２である。インジェクタ５は燃焼室１８に直接燃料噴射する形式としている。スロットルバルブ１３は電子制御スロットルであることが好ましく、電気式アクチュエータによってスロットルバルブを駆動するものである。本実施例においては、吸気ポート２０には吸気圧センサ１４が配されており、吸気ポート２０内の圧力を検出して、吸気圧に応じてエアフローセンサ２の出力を補正することで、より精密な吸気量制御が可能となる。排気管には、エンジンから排出される排気ガスの空燃比を計測するλセンサ３（Ｏ₂ センサとも称する）、吸気ポート２０へ排気を再循環するＥＧＲ流路９、エンジン冷却水を冷媒とし、還流排気ガスとエンジン冷却水との間で熱交換して、還流ガスを冷却するＥＧＲクーラ１０，ＥＧＲ流量制御バルブ１１が設置されている。またこのＥＧＲ流路９中に、ＥＧＲ流量を検出するＥＧＲ流量センサ１２およびＥＧＲ触媒２３を配していることが本発明の特徴である。このEGR流量センサ１２の応答性は各運転条件における少なくとも１サイクル以内の検出周期が必要であるため、熱線式流量センサ（排気ガス流中に抵抗体をさらし、この抵抗体に電流を流がし、排気ガスによって吸収される熱量を電流の変化で検出することにより排気ガスの流量を計測するものである）や電磁式流量センサ（ファラディーの電磁誘導の法則を応用した測定器で、磁界の中を排気ガスが流れることによって排気ガス中に発生する起電力を測定する。具体的には排気ガス流路の管内に電極を設け、発生した起電力によってフレミングの右手の法則に従って導電ガスとしての排気ガスに流れる電流をこの電極を通して測定し、排気ガスの平均流速と起電力との関係から排気ガス流量を求めるものである）を用いることが好ましい。この熱線式流量センサの原理の詳細については、図２を用いて後述することにする。

ＥＧＲ触媒２３は、ＥＧＲ流路９の汚損を防止するために配置されており、三元触媒もしくは酸化触媒のような酸化あるいは還元反応による浄化触媒であることが好ましい。また図１のようにＥＧＲクーラ１０の上流に配されることが好ましい。

インジェクタ５からは、アクセル開度センサ１の踏み込み量信号αなどから演算される目標エンジントルクに応じて所定の燃料量を噴射する。

燃料噴射量は、スロットルバルブ１３の開度信号θtp，ＥＧＲ流量制御バルブ１１の開度信号θＥＧＲ，コンプレッサ６（ｂ）の過給圧Ｐtin ，λセンサ３の出力値などに応じて、適宜補正する。なおλセンサ３は、酸素センサ（Ｏ₂ センサ）やＣＯ₂ センサなど筒内の酸素濃度を推定できるセンサであれば、それを用いても構わない。

８はエンジンコントロールユニット(以下、ＥＣＵ)である。アクセル踏み込み量（アクセル開度とも呼ぶ）αやブレーキ状態などのユーザ要求，車速などの車両状態，エンジン冷却水温や排気温度などのエンジン運転条件に応じて、エンジン１９の燃焼モードや制御量などを決定するものである。本発明では、ＥＧＲ触媒２３の活性化状態に応じてＥＧＲ流量センサ１２の出力の処理状態を、汚損保護モードにしたり、信号を無効にしたり、
ＥＧＲ流量センサ１２の出力信号によってＥＧＲ流量制御バルブ１１の開度制御信号を演算し、出力する。汚損保護モードでは、後述するように、ＥＧＲ流量センサ１２のセンサエレメントに高電流を流して、エレメントに付着した汚損物質を焼失させるモードも含む。

この構成により、ディーゼルエンジン１９から排気されるＰＭ（粒状物質）等によって、ＥＧＲ流路９、ひいては吸気通路２０，ＥＧＲ流量制御バルブ１１，スロットルバルブ１３が汚損するのを防ぎ、エンジンの高耐久化を図ることができる。

続いて図２を用いて、本発明のＥＧＲセンサに用いられる測定原理の代表例として、熱線式流量センサの原理について説明する。この方式は２つの発熱抵抗体を利用したものであり、一つは被測定ガス温度を検出する測温抵抗体であり、もう一方はそれに対して高い温度（実用温度：２００〜３００℃程度）に設定され、かつ両者間の温度差が常時一定となるよう制御される。構成は図２（ａ）のように、熱線２７およびリード線２８のようになっており、図２（ｂ）のように、制御回路において、両者の温度を制御しながら、この時の電流制御状態をもって、吸入されるガス量を検出するものである。このような熱式の構成は、ガス流量の変化に対する出力の応答性に優れており、現在、自動車用の吸気流量計の大半はこの熱式流量計が用いられている。

一方、吸気あるいは排気のどちらの環境に用いられる流量計においても、汚損による出力特性の劣化については重大な課題である。特に、この熱線２７にＰＭなどの汚損物質が付着すると、結果としてセンサからの出力が大きく変化し、ガス量を正確に検知することができなくなる。よって、この汚損防止のために、本発明のＥＧＲ流量センサ１２では、汚損保護モードとして、ＰＭを焼損する温度まで一時的に熱線２７の温度を上昇させる制御を行う。これにより、付着するＰＭ等の汚損物質を焼損させ、また新たな汚損物質付着を防止することができる。この時に熱線２７の温度は、６００℃以上に上昇させることが好ましいが、エンジンによってはこの限りではない。

このような保護モードの制御を行うと、保護モード中には、ＥＧＲ流量センサ１２の出力が一時的に不安定になるため、ガス流量検知には適さない。また、全ての汚損物質を回避することは困難なため、基本的には、ＥＧＲ触媒２３の活性状態において、なるべく汚損物質を浄化することが必要になる。

図３に、本発明の第一の実施例において、ＥＧＲセンサの保護モードを入れる場合のチャートの一例を示している。上述のように、ＥＧＲ流量センサ１２の熱線２７に汚損物質が付着する状態になった場合、ＰＭを焼損する温度まで一時的に熱線２７の温度を上昇させる必要がある。そこで本発明のエンジンにおいては、図３のような制御を行うことで、ＥＧＲ流量センサ１２の汚損劣化を防ぐ。

まず、チャートの線Ｌ１は熱線２７の表面温度、Ｌ２はＥＣＵ８内で判定されるＥＧＲ流量センサ１２の状態フラグ、Ｌ３は、ＥＧＲ触媒２３の温度チャートである。まずエンジンの始動時において、ＥＧＲ触媒２３の温度が低く非活性状態(ライトオフしていない)のため、エンジン排気中の汚損物質を浄化できない。したがって、Ｌ１，Ｌ２のように、
ＥＧＲ流量センサ１２は汚損保護モードとして、熱線２７の温度を好ましくは６００℃以上まで上昇させる。これにより、熱線２７の表面に付着した汚損物質を焼損させ、かつそのモード中の汚損物質付着を回避することができる。その後、エンジン運転の時間経過と共に、ＥＧＲ触媒２３の温度がチャートＬ３のように上昇し、ライトオフを開始する。このときは、まだＥＧＲ触媒２３による浄化が充分でないので、ＥＧＲ流量センサ１２はまだ保護モードに入っている。この後、ＥＧＲ触媒２３のライトオフが完了すると、排気浄化が可能になるため、Ｌ２のようにＥＧＲ流量センサ１２は測定モードに設定され、熱線２７の表面温度は測定に好適な温度に変化させる。つまり、熱線２７はＥＣＵによって、ＥＧＲ触媒２３が非活性状態の間はヒータとして機能するための高電流通流状態に制御され、ＥＧＲ触媒２３が活性状態になるとセンサとして機能するのに必要な低電流通流状態に制御される。

図４には、図３の詳細説明として、ＥＧＲ触媒２３の温度制御フローチャートを示している。まずブロック１００１ｓにおいて、エンジン１９を搭載した車両の速度Ｖｃ，アクセル開度α，エンジン運転状態などを読み込み、現在のＥＧＲ触媒２３の温度を推定する（ブロック１００２ｓ）。ブロック１００３ｓに進み、触媒のライトオフが完了していると判定された場合は、ＥＧＲ流量センサ１２の保護モードを解除してガス流量検知を開始し（ブロック１００４ｓ）、エンジン制御に用いる。ライトオフが完了していない場合は、ＥＧＲ触媒２３の温度が汚損物質浄化できるレベルにまだ到達していない、ということであるので、ブロック１００５ｓに進んで昇温制御を行い（継続し）、ライトオフ温度になったと判定されるまでこれを継続する。

すなわちこのようなフローを取ることによって、ＥＧＲ流量センサ１２の汚損劣化を好適に解除でき、正確なＥＧＲガス流量検知が可能になる。

次に、このＥＧＲ触媒２３の劣化判定方法について図５にそのフローチャートを示す。ＥＧＲ触媒２３が劣化すると、ＥＧＲ流路９やその他デバイス等の汚損に繋がるため、この劣化を正確に判定する必要がある。

図５に示すように、ＥＧＲ触媒２３の制御としては図４と同じであるが、ブロック
１００３ｓにおいて、ＥＧＲ触媒２３がライトオフしたと判定されたとき、エンジン始動からＥＧＲ触媒２３のライトオフに要した時間をＥＣＵ８内で検出し、この時間が所定値より長いかどうかを判定する（ブロック１００６ｓ）。所定値以内であれば、そのまま
ＥＧＲ流量センサ１２の保護モードを解除してガス流量検知を開始し（ブロック1004ｓ）、エンジン制御に用いる。所定値より長いと判定された場合は、ＥＧＲ触媒２３のライトオフ時間が長くなる、すなわち触媒劣化の可能性が高いと判定する。この判定結果については、ＥＣＵ８内にメモリする、またはユーザなどに警告する、など車両やエンジンに規定された相応の処理を行う。少なくとも、ＥＧＲ流量センサ１２の汚損防止に影響がない場合には、エンジン運転を継続することは可能である。このような劣化判定を行うことによって、ＥＧＲ触媒２３の状態を鑑みた、ＥＧＲ流量センサ１２の汚損物質回避を実現することができるものである。

続いて、本発明の第２の実施例として、ＥＧＲ触媒にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）のような吸着もしくは吸蔵型の触媒を用いた時の実施例を以下に示す。

まず図６は、本発明の第２の実施例にかかるエンジンの構成図を示している。基本構成は第一の実施例(図１)と同じであるが、配されるＥＧＲ触媒２４は上述のように、ＤＰＦのような吸着もしくは吸蔵型の触媒である。このＥＧＲ触媒２４は、いわゆるライトオフ特性は持たず、低温時から所定量の汚損物質を吸着（吸蔵）できる特性を持っている。またＰＭ等に関しては第一の実施例の触媒構成よりも、浄化率を高くできるという利点もあり、比較的低い温度条件が多いエンジンでも、ＥＧＲ流量センサ１２やＥＧＲ流路９などの汚損を防止することができる。以下、この実施例におけるＥＧＲ流量センサ１２の制御方法について示す。

図７には、本実施例において、ＥＧＲセンサの保護モードを入れる場合のチャートの一例を示している。チャートの線Ｌ４は熱線２７の表面温度、Ｌ５はＥＣＵ８内で判定されるＥＧＲ流量センサ１２の状態フラグ、Ｌ６は、ＥＧＲ触媒２３の温度チャートである。本実施例の構成では、エンジンの始動時においても、ＥＧＲ触媒２４は機能しており、汚損物質等を触媒内で吸着（吸蔵）している。しかし、温度が低い状態では浄化率(吸着率)が低いため、第一の実施例の場合と同様に、エンジン排気中の汚損物質を好適に浄化できない。したがって、Ｌ４，Ｌ５のように、ＥＧＲ流量センサ１２は汚損保護モードとして、熱線２７の温度を好ましくは６００℃以上まで上昇させる。これにより、熱線２７の表面に付着した汚損物質を焼損させ、かつそのモード中の汚損物質付着を回避することができる。この間は、ＥＧＲ流量センサ１２による流量検知は実施しないことが好ましい。その後、エンジン運転の時間経過と共に、ＥＧＲ触媒２３の温度がチャートＬ６のように上昇し、時刻ｔ１において、触媒温度Ｔ１に達する。このＴ１はＥＧＲ触媒２４の浄化率が所定値以上となる温度である。よってＬ５のようにＥＧＲ流量センサ１２は測定モードに設定され、熱線２７の表面温度は測定に好適な温度に変化させる。

図８には、図７の詳細説明として、ＥＧＲ触媒２４の温度制御フローチャートを示している。基本的な流れは第一の実施例の場合（図４）と同じであるが、ブロック１０１３ｓにおける判定基準が異なる。ブロック１０１３ｓにて所定値以上である場合、ＥＧＲ触媒２４の浄化率が所定値以上であると判定できるので、そのままＥＧＲ流量センサ１２の保護モードを解除してガス流量検知を開始し（ブロック１００４ｓ）、エンジン制御に用いる。所定値以下の場合は、所定温度になるまで判定を繰り返す。すなわちこのようなフローによって、ＥＧＲ触媒２４が吸着（吸蔵）型の触媒であっても、ＥＧＲ流量センサ１２の汚損劣化を好適に解除でき、正確なＥＧＲガス流量検知が可能になる。

次に、このＥＧＲ触媒２４の劣化判定方法について、図９にそのフローチャートを示す。吸着（吸蔵）型のＥＧＲ触媒２４が劣化すると、ＥＧＲ流路９やその他デバイス等の汚損に繋がるだけでなく、ＥＧＲ流路の圧損などが発生し、ＥＧＲ流量制御が正確に行えなくなる可能性があり、この劣化を正確に判定する必要がある。

図９に示すように、ブロック１０１３ｓにおいて、ＥＧＲ触媒２４の温度が所定値以上と判定されたとき、そのままＥＧＲ流量センサ１２の保護モードを解除してガス流量検知を開始し（ブロック１０１４ｓ）、エンジン制御に用いる。この時、同時にエアフローセンサ２からの出力値を用いてＥＧＲ流量を演算し（ブロック１０１５ｓ）、この差分が所定範囲内にあるかどうかを判定する（ブロック１０１６ｓ）。エンジンが定常運転を行っている場合は、エアフローセンサ出力値によるＥＧＲ流量演算値であっても３％以内程度の誤差に収まるため、理論的には、ブロック１０１６ｓ内での演算結果は限りなくゼロに近づくことになる。しかし、ＥＧＲセンサの出力値は、ＥＧＲ流路９の環境により、エアフローセンサ２よりも汚損もしくは劣化しやすい状態にある。すなわち、このブロック
１０１６ｓ内での演算結果が所定範囲内にない場合、ＥＧＲ流量センサ１２が相当汚損していることを示しており、ひいてはＥＧＲ触媒２４が充分に機能していないことになる。よってこの結果から、ＥＧＲ触媒２４の劣化状態を診断し（ブロック１０１７ｓ）、処理することができる。もちろん、この結果からＥＧＲ流量センサ１２を再び保護モードに入れて、汚損回避するといった制御を行うことも本実施例の範疇である。

図１０には、本発明の第３の実施例にかかるエンジンの構成図を示している。基本構成は第１，第２の実施例（図１，図６）と同じであるが、ＥＧＲクーラ１０の前後にバイパス流路２５および制御バルブ２６が配されている。これは低温始動時に、ＥＧＲクーラ
１０を通さない比較的高温のＥＧＲガスを吸気に一定量戻すためであり、これにより燃焼室１８内のガス温度を高くして燃料の気化特性を促進し、ＰＭなどの排気を低減するためである。このような構成においても、ＥＧＲ流量センサ１２ではエンジン運転条件や制御バルブ２６の制御量に応じて、ＥＧＲ流量を正確に検出することができる。この時のEGR触媒２３は、三元触媒もしくは酸化触媒のような酸化あるいは還元反応による浄化触媒であることが好ましいが、ＤＰＦのような吸着もしくは吸蔵型の触媒でも特に問題はない。

図１１には、本発明の第４の実施例にかかるエンジンの構成図を示している。この実施例はこれまで実施例のエンジン構成と異なり、ＥＧＲ流路９は排気触媒７の後と、過給器のコンプレッサ６（ｂ）を繋ぐ流路として配されている。また吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３は、エアクリーナ１７のすぐ下流かつＥＧＲ流路９の吸気側連通口の上流に配されている。これにより、ＥＧＲ触媒の役割を排気触媒７が果たすことができるようになるため、ＥＧＲ触媒が不要になり、システムの低コスト化を図ることができる。このときの排気触媒７の構成は、三元触媒もしくは酸化触媒のような酸化あるいは還元反応による浄化触媒と、ＤＰＦやＮＯｘ触媒のような吸着もしくは吸蔵型の触媒を組み合わせたものとしているが、どちらか単独、また違った構成の触媒であっても本発明の範疇を出ない。以降は、本実施例における排気触媒７は、浄化触媒（例えば酸化触媒）と吸着型
（例えばＤＰＦ）を組み合わせた触媒として記載する。なお、エンジン燃焼室１８から見たエアフローセンサ２までの距離と、ＥＧＲ流量センサ１２までの距離がほぼ同じとなるため、エアフローセンサ２もシステムから外せる可能性もあるが、これらは本発明の意図する課題ではないため、詳細は割愛する。

図１２に、本発明の第４の実施例において、ＥＧＲセンサの保護モードを入れる場合のチャートの一例を示している。まず、チャートの線Ｌ７は熱線２７の表面温度、Ｌ８は
ＥＣＵ８内で判定されるＥＧＲ流量センサ１２の状態フラグ、Ｌ９は、ＥＧＲ触媒２３の温度チャートである。まずエンジンの始動時において、排気触媒２７の温度が低く、浄化触媒側が非活性状態（ライトオフしていない）であり、エンジン排気中の汚損物質を浄化できない。したがって、Ｌ７，Ｌ８のように、ＥＧＲ流量センサ１２は汚損保護モードとして、熱線２７の温度を好ましくは６００℃以上まで上昇させる。これにより、熱線２７の表面に付着した汚損物質を焼損させ、かつそのモード中の汚損物質付着を回避することができる。その後、エンジン運転の時間経過と共に、ＥＧＲ触媒２３の温度がチャート
Ｌ９のように上昇し、ライトオフを開始する。このときは、まだＥＧＲ触媒２３による浄化が充分でないので、ＥＧＲ流量センサ１２はまだ保護モードに入っている。この後、
ＥＧＲ触媒２３のライトオフが完了すると、排気浄化が可能になるため、Ｌ８のように
ＥＧＲ流量センサ１２は測定モードに設定され、熱線２７の表面温度は測定に好適な温度に変化させる。

この時、図７にもあるように、吸着触媒側は低温時からある程度の吸着性能があるため、排気触媒７の低温時からの浄化特性は浄化触媒側の特性に律速する。よって、上記のような制御フローチャートを取ることで、適正にＥＧＲ流量センサ１２の汚損劣化を防止することができる。

本実施例の場合、排気触媒７の状態が、ＥＧＲ流量センサ１２の汚損劣化、ひいては
ＥＧＲ流量検出に影響することになる。よって、第１および第２の実施例の場合と同様、排気触媒７の劣化診断を実施する必要がある。

図１３，図１４には排気触媒７の劣化診断フローチャートを示す。これらはそれぞれ浄化触媒，吸着触媒の劣化診断フローであり、これを組み合わせることによって排気触媒７の診断を実施する。

まず図１３には、浄化触媒側の劣化診断を示している。基本的には、図５に示したEGR触媒２３の診断フロートと同じである。まずブロック１０２１ｓにおいて、エンジン１９を搭載した車両の速度Ｖｃ，アクセル開度α，エンジン運転状態などを読み込み、現在の排気触媒７の温度を推定する（ブロック１０２２ｓ）。ブロック１０２３ｓに進み、ライトオフが完了していない場合は、排気触媒７の温度が汚損物質浄化できるレベルにまだ到達していない、ということであるので、ブロック１０２６ｓに進んで昇温制御を行い（継続し）、ライトオフ温度になったと判定されるまでこれを継続する。ブロック１０２３ｓにおいて、排気触媒７がライトオフしたと判定されたとき、エンジン始動から排気触媒７のライトオフに要した時間をＥＣＵ８内で検出し、この時間が所定値より長いかどうかを判定する（ブロック１０２４ｓ）。所定値以内であれば、そのままＥＧＲ流量センサ１２の保護モードを解除してガス流量検知を開始し（ブロック１０２５ｓ）、エンジン制御に用いる。所定値より長いと判定された場合は、排気触媒７のライトオフ時間が長くなる、すなわち触媒劣化の可能性が高いと判定する。この判定結果については、ＥＣＵ８内にメモリする、またはユーザなどに警告する、など車両やエンジンに規定された相応の処理を行う（ブロック１０２７ｓ）。

次に図１４を用いて、吸着触媒側の劣化診断について示す。ブロック１０３１ｓおよびブロック１０３２ｓにおいて、エンジン１９を搭載した車両の速度Ｖｃ，アクセル開度α，エンジン運転状態などを読み込み、現在の排気触媒７の温度を推定する。ブロック
１０３３ｓにて排気触媒７の温度が所定値以上である場合、排気触媒７の中の吸着触媒側の吸着率が所定値以上であると判定できるので、そのままＥＧＲ流量センサ１２の保護モードを解除してガス流量検知を開始し（ブロック１０３４ｓ）、エンジン制御に用いる。所定値以下の場合は、所定温度になるまで判定を繰り返す。この時、同時にエアフローセンサ２からの出力値を用いてＥＧＲ流量を演算し（ブロック１０３５ｓ）、この差分が所定範囲内にあるかどうかを判定する（ブロック１０３６ｓ）。エンジンが定常運転を行っている場合は、エアフローセンサ出力値によるＥＧＲ流量演算値であっても３％以内程度の誤差に収まるため、理論的には、ブロック１０３６ｓ内での演算結果は限りなくゼロに近づくことになる。しかし、ＥＧＲセンサの出力値は、ＥＧＲ流路９の環境により、エアフローセンサ２よりも汚損もしくは劣化しやすい状態にある。すなわち、このブロック
１０３６ｓ内での演算結果が所定範囲内にない場合、ＥＧＲ流量センサ１２が相当汚損していることを示しており、ひいては排気触媒７が充分に機能していないことになる。よってこの結果から、排気触媒７の吸着触媒側の劣化状態を診断し（ブロック１０３７ｓ）、処理する。もちろん、この結果からＥＧＲ流量センサ１２を再び保護モードに入れて、汚損回避するといった制御を行うことも本実施例の範疇である。

以上、図１３，図１４に示したようなこのような劣化判定を行うことによって、ＥＧＲ触媒２３の状態を鑑みた、ＥＧＲ流量センサ１２の汚損物質回避を実現することができるものである。

以上、上記４つの実施例を通して、例えば、ＥＧＲ触媒，ＥＧＲ流量センサ，ＥＧＲクーラは別々に配置されているが、これらが一体化した構造を取ってもよく、本発明の範疇であることは明白である。またＥＧＲ流量センサを配置する場所については、ＥＧＲ流路中でなくとも、排気流量などを検出できる場所に配置してもよい。

またセンサの検出方式は、熱線式に限らず、超音波式やその他の測定方式においても、本発明と同様の制御を必要とする方式は全て、本発明の範疇化であることについても、言うまでもない。

以上、説明した各実施例によれば、ＥＧＲ流量センサの上流に、ＥＧＲガス中の汚損物質を浄化する触媒を備えており、この触媒の状態に応じて、ＥＧＲ流量センサの状態を好適に制御することにより、ＥＧＲ流量センサはＥＧＲ流路中のいかなる環境下にあっても、排気中の汚損物質の影響を受けにくくなり、ＥＧＲガスの流量検出精度の低下を防止でき、もってエンジンの燃焼状態や排気の悪化を防ぐことができる。また、安定した燃焼状態が得られることにより、燃費も向上する。

本発明は特にディーゼルエンジンに用いて好適であるが、ガソリンエンジンについても外部ＥＧＲシステム備えたエンジンには使用可能である。また、ディーゼルエンジンでも、車両用だけでなく、定置式のディーゼルエンジンにも用いることができる。

本発明の第一の実施例におけるエンジンの排気浄化装置の構成図。 本発明の第一の実施例におけるＥＧＲセンサの測定方式（熱線式）の概念図。 本発明の第一の実施例におけるＥＧＲ流量センサおよび触媒の状態を示したチャートの一例。 本発明の第一の実施例におけるＥＧＲ流量センサの制御フローチャートの一例。 本発明の第一の実施例におけるＥＧＲ流量センサおよび触媒の制御フローチャートの一例。 本発明の第二の実施例におけるエンジンの排気浄化装置の構成図。 本発明の第二の実施例におけるＥＧＲ流量センサおよび触媒の状態を示したチャートの一例。 本発明の第二の実施例におけるＥＧＲ流量センサの制御フローチャートの一例。 本発明の第一の実施例におけるＥＧＲ流量センサおよび触媒の制御フローチャートの一例。 本発明の第三の実施例におけるエンジンの排気浄化装置の構成図。 本発明の第四の実施例におけるエンジンの排気浄化装置の構成図。 本発明の第四の実施例におけるＥＧＲ流量センサおよび触媒の状態を示したチャートの一例。 本発明の第四の実施例におけるＥＧＲ流量センサの制御フローチャートの一例。 本発明の第四の実施例におけるＥＧＲ流量センサおよび触媒の制御フローチャートの一例。

符号の説明

１ アクセル開度センサ
２ エアフローセンサ
３ λセンサ
５ インジェクタ
６（ａ） タービン
６（ｂ） コンプレッサ
７ 排気触媒
８ ＥＣＵ
９ ＥＧＲ流路
１０ ＥＧＲクーラ
１１ ＥＧＲ流量制御バルブ
１２ ＥＧＲ流量センサ
１３ スロットルバルブ
１４ 吸気圧センサ
１５ 燃料ポンプ
１６ インタークーラ
１７ エアクリーナ
１８ 燃焼室
１９ エンジン
２０ 吸気通路
２１（ａ） 触媒診断用センサ上流側
２１（ｂ） 触媒診断用センサ下流側
２２ 燃料配管

Claims (13)

1. エンジンの排気通路と吸気通路との間を連通し、排気の一部を前記吸気通路に還流するための排気還流通路、
   前記排気還流通路を通る排気ガス流量を検出する排気ガス流量検出手段、
   前記排気還流通路を通る排気ガス流量を制御する排気ガス還流量制御弁、
   前記排気ガス流量検出手段の上流に設置され、前記排気ガス中の汚損物質を浄化する触媒
   を備えるエンジンの排気還流システム。
2. 請求項１に記載のシステムを制御する制御装置であって、
   前記触媒の状態に応じた信号を入力の一つとし、前記排気ガス流量検出手段の動作状態を制御するエンジンの制御装置。
3. 請求項２に記載のものにおいて、
   前記触媒が非活性状態の場合には、前記排気ガス流量検出手段による排気ガス流量検出動作を禁止するエンジンの制御装置。
4. 請求項２に記載のものにおいて、
   前記触媒が非活性状態の場合には、前記排気ガス流量検出手段を汚損保護モードに制御するエンジンの制御装置。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載のものにおいて、
   前記触媒が活性状態の場合には、前記排気ガス流量検出手段を流量検出モードに制御するエンジンの制御装置。
6. 請求項２に記載のものにおいて、
   前記触媒が故障していると診断される場合には、前記排気ガス流量検出手段による排気ガス流量検出動作を禁止するエンジンの制御装置。
7. 請求項２に記載のものにおいて、
   前記触媒が故障していると診断される場合には、前記排気ガス流量検出手段を汚損保護モードに制御するエンジンの制御装置。
8. 請求項２乃至７のいずれかに記載のものにおいて、
   前記排気ガス流量検出手段は、排気ガスの流れに晒された熱線抵抗を備え、当該熱線抵抗の変化に基づいて排気ガスの流量を検出するものであるエンジンの制御装置。
9. 請求項２乃至７のいずれかに記載のものにおいて、
   前記排気ガス流量検出手段は、前記排気ガス流量制御弁前後の圧力差から排気ガス流量を演算するものであるエンジンの制御装置。
10. 請求項２乃至７のいずれかに記載のものにおいて、
    前記排気ガス流量検出手段は、超音波式の流量検出手段であるエンジンの制御装置。
11. 請求項１に記載のものにおいて、
    前記排気ガス還流通路には、排気ガス温度を制御する排気ガス温度制御装置を備えるエンジンの排気還流システム。
12. 請求項１に記載のものにおいて、
    前記排気ガス温度制御装置内の前記排気ガス還流通路に晒されている部分に前記排気ガス流量検出手段が配置されているエンジンの排気還流システム。
13. 請求項１に記載のものにおいて、
    前記排気ガス温度制御装置の下流の前記排気ガス還流通路内に前記排気ガス流量検出手段が配置されているエンジンの排気還流システム。

Images