JPH10196463A

JPH10196463A - 排気ガス再循環装置

Info

Publication number: JPH10196463A
Application number: JP9003350A
Authority: JP
Inventors: Masahito Shibata; 正仁柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は内燃機関の排気ガスの一部を吸気通
路に還流させる排気ガス再循環装置に関し、排気還流弁
に開弁固着異常が生じた場合に、排気ガスが過剰に還流
されるのを防止することを目的とする。【解決手段】排気通路６８と吸気通路５２とを連通す
る排気還流通路７８に排気還流弁８０を介装する。吸気
通路５２の内部に吸気絞り弁５８を設ける。排気通路６
８に可変容量ターボチャージャ６２の排気タービン７０
を連通する。排気還流弁８０の実開度が目標開度に比し
て大きい場合に開弁固着異常が生じたと判断する。開弁
固着異常が検出された場合、内燃機関１０の運転状態と
な無関係に、吸気絞り弁５８を全開とし、かつ、排気タ
ービン７０の流通抵抗が最小となるように可変容量ター
ボチャージャ６２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス再循環装
置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関において排
気ガスの一部を吸気通路に還流させる排気ガス再循環装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭５５−１２３３
４５号に開示される如く、内燃機関の排気ガスの一部を
吸気通路に還流させる排気ガス再循環装置が知られてい
る。排気ガス中には、Ｈ₂Ｏ，ＣＯ₂，Ｎ₂等の不活性
ガスが多量に含まれている。このため、排気ガスが吸気
通路に還流されると、これら不活性ガスの熱容量により
燃焼室内に生ずる最高燃焼温度が低下し、その結果、排
気ガス中に含まれるＮＯｘが減少する。このため、排気
ガスを吸気通路に還流させることによれば、排気エミッ
ションを清浄化することができる。

【０００３】一方、吸気通路内に排気ガスが過剰に供給
されると、燃焼室内の燃焼が不安定となる。この場合、
内燃機関の出力が低下すると共に、ＨＣやＣＯ等の未燃
成分の増加により、排気エミッションが却って悪化する
事態が生ずる。従って、排気ガスを吸気通路に還流させ
る場合には、その還流量を適量に制御することが必要で
ある。

【０００４】上記従来の排気ガス再循環装置は、排気通
路と吸気通路とを連通する排気還流通路と、その内部に
介装される排気還流弁とを備えている。排気還流弁は、
内燃機関の運転状態に応じて、排気通路から吸気通路に
向けて適量の排気ガスが還流されるように制御される。
このため、上記従来の排気ガス再循環装置によれば、適
正に排気エミッションを清浄化することができる。

【０００５】また、上記従来の排気ガス再循環装置は、
排気還流弁の実開度を検出する機構を備えていると共
に、実測された排気還流弁の実開度と、目標とする開度
とが大きく異なる場合に排気還流弁に異常が生じている
ことを認識する機能を備えている。このため、上記従来
の排気ガス再循環装置によれば、還流する排気ガスの流
量が適正に制御できない状況が生じた際に、確実にその
状態を異常として認識することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関には、排気タ
ービン内に可変ノズルを備える可変容量ターボチャージ
ャが組み込まれる場合がある。また、内燃機関（ディー
ゼル機関）には、吸気通路内に吸気絞り弁が設けられる
場合がある。

【０００７】可変容量ターボチャージャは、内燃機関の
運転状態に応じて、タービンの容量が適正な値となるよ
うに、可変ノズルの角度を変化させる。可変容量ターボ
チャージャによれば、低負荷・低回転領域から高負荷・
高回転領域まで、常に優れた応答性と高い効率とを得る
ことができる。

【０００８】ディーゼル機関における吸気絞り弁は、内
燃機関の運転状態に応じた開度に制御される。吸気絞り
弁は、排気通路から吸気通路へ排気ガスを還流させる必
要がない場合は、ほぼ全開状態に制御される。この場
合、ディーゼル機関は、大きな負荷を伴うことなく円滑
に多量に空気を吸入することができる。また、吸気絞り
弁は、排気通路から吸気通路へ排気ガスを還流させる必
要がある場合は、内燃機関の運転状態に応じた適当な開
度に制御される。この場合、吸気通路内の圧力（以下、
吸気圧と称す）が負圧となり、排気還流通路の前後に大
きな差圧が発生する。その結果、排気通路から吸気通路
へ向けて、安定した流量の排気ガスが流通する。

【０００９】上述した可変容量ターボチャージャや吸気
絞り弁は、排気還流弁とは独立して制御される。このた
め、排気還流弁が開弁状態で固着する異常（以下、開弁
固着異常と称す）が生じた場合において、仮にその異常
が検出されても、可変容量ターボチャージャや吸気絞り
弁は、その後、開弁固着異常が生じていない場合と同様
に内燃機関の運転状態に応じて制御される。

【００１０】可変容量ターボチャージャの可変ノズル
が、排気ガスの流通経路の有効面積を狭める方向に作動
すると、排気通路内の圧力（以下、排気圧と称す）は上
昇する。従って、排気還流弁に開弁固着異常が生じてい
る環境下で、可変ノズルが上記の如く制御されると、過
剰な流量の排気ガスが排気通路から吸気通路へ流入する
事態が生ずる。同様に、排気還流弁に開弁固着異常が生
じている環境下で、吸気絞り弁が閉弁方向に作動する
と、吸気圧が低下することに伴って、過剰な流量の排気
ガスが排気通路から吸気通路へ流入する事態が生ずる。
このように、従来の排気ガス再循環装置は、可変容量タ
ーボチャージャや吸気絞り弁と組み合わされて用いられ
る場合に、排気還流弁に開弁固着異常が生じた環境下で
排気ガスが過剰に還流されるのを防ぐことができなかっ
た。

【００１１】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、排気還流弁に開弁固着異常が生じた場合に、排
気ガスが過剰に還流されるのを防止することのできる排
気ガス再循環装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、内燃機関の排気通路から吸気通路へ排
気ガスを還流させる排気ガス再循環装置において、排気
通路と吸気通路とを連通する排気還流通路と、排気還流
通路に介装される排気還流弁と、前記排気還流弁の開度
を内燃機関の運転状態に対応する目標開度に制御する開
度制御手段と、前記排気還流弁の実開度を検出する実開
度検出手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記排気還
流弁の両側に発生する差圧を変化させる圧力調整手段
と、前記実開度が前記目標開度に比して大きい場合に、
前記排気還流弁の両側に発生する差圧が小さくなるよう
に前記圧力調整手段を制御する差圧減圧手段と、を備え
る排気ガス再循環装置により達成される。

【００１３】本発明において、排気還流弁は、内燃機関
の運転状態に対応する目標開度に制御される。排気還流
弁が開弁すると、排気還流弁の前後の差圧、すなわち、
圧力調整手段によって調整された排気圧と吸気圧との差
圧と、排気還流弁の開度とに応じた流量の排気ガスが排
気通路から吸気通路に還流する。排気還流弁に開弁固着
異常が生ずると、排気ガスが過剰に還流され易い状況が
形成される。一方、排気還流弁に開弁固着異常が生ずる
と、排気還流弁の実開度が、その目標開度に比して大き
くなる。この場合、排気還流弁の前後の差圧が圧力調整
手段によって減圧されるため、排気ガスの過剰な還流が
防止される。

【００１４】尚、本発明において、「排気還流弁の実開
度がその目標開度に比して大きい場合」には、両者を
比較して実開度が目標開度に比して大きい場合の他、
実開度が所定値を超えて目標開度に比して大きい場合、
および、実開度と目標開度との比が所定値に比して大
きい場合が含まれている。

【００１５】上記の目的は、請求項２に記載する如く、
上記請求項１記載の排気ガス再循環装置において、前記
圧力調整手段が、排気タービン内に可変ノズルを有する
可変容量ターボチャージャを備えると共に、前記実開度
が前記目標開度に比して大きい場合に、前記差圧減圧手
段が、前記排気タービン内の排気ガスが流通する経路の
有効面積が増加するように前記可変ノズルの開度を変更
する排気ガス再循環装置によっても達成される。

【００１６】本発明において、内燃機関には、可変容量
ターボチャージャが搭載されている。可変容量ターボチ
ャージャは、内燃機関の運転状態に応じて、低負荷・低
回転領域から高負荷・高回転領域まで広い運転領域で優
れた応答性と高い効率とを確保すべく排気タービン内の
可変ノズルを作動させる。具体的には、可変容量ターボ
チャージャの可変ノズルは、低負荷・低回転領域では、
排気タービン内の排気ガスが流通する経路の有効面積が
減少するように可変ノズルを作動させる。この場合、排
気通路内には高圧の排気圧が発生し易くなる。一方、可
変容量ターボチャージャの可変ノズルは、高負荷・高回
転領域では、排気タービン内の排気ガスが流通する経路
の有効面積が増加するように可変ノズルを作動させる。
この場合、排気通路内の排気圧が高圧化し難い状況が形
成される。

【００１７】本発明において、排気還流弁に開弁固着異
常が生ずると、可変容量ターボチャージャは、排気ター
ビン内の排気ガスが流通する経路の有効面積が増加する
ように、すなわち、排気通路内の圧力が上昇し難い状況
が形成されるように可変ノズルの開度を変化させる。可
変ノズルの開度がこのように変化すると、排気還流弁の
両側に差圧が発生し難くなるため、開弁固着異常が発生
している状況下であっても、排気ガスの過剰な還流が防
止される。

【００１８】また、上記の目的は、請求項３に記載する
如く、上記請求項１記載の排気ガス再循環装置におい
て、前記圧力調整手段が、吸気通路に設けられた吸気絞
り弁を備えると共に、前記実開度が前記目標開度に比し
て大きい場合に、前記差圧減圧手段が、前記吸気絞り弁
の開度を増加させる排気ガス再循環装置によっても達成
される。

【００１９】本発明において、内燃機関には、吸気絞り
弁が搭載されている。吸気絞り弁の開度は、内燃機関の
運転状態に応じて適当に調整される。吸気絞り弁が開弁
されると、吸気通路内の流通抵抗が減少するため、吸気
ロスを低減させることができる。一方、吸気絞り弁が閉
弁されると、吸気通路内に負圧が生ずるため、排気ガス
を還流させ易い状況が形成される。

【００２０】本発明において、排気還流弁に開弁固着異
常が生ずると、内燃機関の運転状態に関わらず、吸気絞
り弁が開弁方向に作動する。吸気絞り弁が上記の如く開
弁されると、排気還流弁の両側に差圧が発生し難くなる
ため、開弁固着異常が発生している状況下であっても、
排気ガスの過剰な還流が防止される。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例に対
応する排気ガス再循環装置を搭載する内燃機関１０のシ
ステム構成図を示す。本実施例において、内燃機関１０
は、電子制御ユニット１２（以下、ＥＣＵ１２と称す）
によって制御されている。

【００２２】内燃機関１０は、シリンダブロック１４を
備えている。シリンダブロック１４の壁中には、ウォー
タジャケット１６が形成されている。シリンダブロック
１４の内部には、ピストン１８、コンロッド２０、およ
び、クランクシャフト２２が収納されている。

【００２３】シリンダブロック１４の壁面にはウォータ
ジャケット１６の内部を流れる冷却水の温度を検出する
水温センサ２４が配設されていると共に、クランクシャ
フト２２の回転角検出するクランク角センサ２６が配設
されている。水温センサ２４の出力信号、および、クラ
ンク角センサ２６の出力信号は、共にＥＣＵ１２に供給
されている。ＥＣＵ１２は、これらの出力信号に基づい
て、冷却水の温度ＴＨＷ、および、クランク角ＣＡを検
出する。

【００２４】シリンダブロック１４の下部には、オイル
パン２８が固定されている。オイルパン２８の内部に
は、エンジンオイル３０が貯蔵されている。また、シリ
ンダブロック１４の上部には、シリンダヘッド３２が固
定されている。シリンダヘッド３２とピストン１８との
間には、主燃焼室３３が形成されている。シリンダヘッ
ド３２の内部には、主燃焼室３３に連通する吸気ポート
３４、副燃焼室３６、および、排気ポート３８が形成さ
れている。

【００２５】シリンダヘッド３６には、先端部を副燃焼
室３６に露出させた燃料噴射弁４０、および、同様に先
端部を副燃焼室３６に露出されたグロープラグ４２が配
設されている。また、シリンダヘッド３６には、吸気ポ
ート３４を開閉する吸気弁（図示せず）および排気ポー
ト３８を開閉する排気弁４４が配設されている。

【００２６】燃料噴射弁４０には、図示しない燃料パイ
プを介して燃料噴射ポンプ４６が接続されている。燃料
噴射ポンプ４６は、内燃機関１０の出力トルクを駆動力
として作動するポンプであり、内燃機関１０の各気筒に
配設された燃料噴射弁に対して、適当なタイミングで高
圧燃料を供給する。各気筒に配設されている燃料噴射弁
は、燃料ポンプ４６から高圧燃料の供給を受けた際に、
副燃焼室３６の内部に燃料を噴射する。

【００２７】燃料噴射弁４０には、内燃機関１０の回転
数ＮＥを検出するＮＥセンサ４８と、燃料の温度ＴＨＦ
を検出する燃温センサ５０とが内蔵されている。ＮＥセ
ンサ４８の出力信号、および、燃温センサ５０の出力信
号は、共にＥＣＵ１２に供給されている。ＥＣＵ１２
は、これらの出力信号に基づいて、機関回転数ＮＥおよ
び燃料温度ＴＨＦを検出する。

【００２８】内燃機関１０の吸気ポート３４には、吸気
通路５２が連通している。吸気通路５２には、吸気通路
５２の内圧、すなわち、吸気圧ＰＭを検出する吸気圧セ
ンサ５４、および、吸気通路５２内部の温度、すなわ
ち、吸気温ＴＨＡを検出する吸気温センサ５６が配設さ
れている。吸気圧センサ５４の出力信号、および、吸気
温センサ５６の出力信号は、共にＥＣＵ１２に供給され
ている。ＥＣＵ１２は、これらの出力信号に基づいて、
吸気圧ＰＭおよび吸気温ＴＨＡを検出する。

【００２９】吸気通路５２の内部には、吸気圧センサ５
４の上流側において、吸気絞り弁５８が配設されてい
る。吸気絞り弁５８には、駆動装置６０が連結されてい
る。駆動装置６０は、ＥＣＵ１２から供給される制御信
号に応じて吸気絞り弁５８を駆動する。ＥＣＵ１２は、
吸気絞り弁５８の開度が内燃機関１０の運転状態に応じ
た適当な開度となるように駆動装置６０を制御する。

【００３０】吸気通路５２には、可変容量ターボチャー
ジャ６２のコンプレッサ６４が連通している。可変容量
ターボチャージャ６２のコンプレッサ６４には、図示し
ないエアフィルタが連通している。可変容量ターボチャ
ージャ６２は、内燃機関１０の運転中、エアフィルタで
濾過された空気をコンプレッサ６４から吸気通路５２へ
過給する。コンプレッサ６４には、過給圧が過剰な値と
なるのを防止するためのウェストゲートバルブ６６が組
み込まれている。

【００３１】内燃機関１０の排気ポート３８には、排気
通路６８が連通している。排気通路６８には、可変容量
ターボチャージャ６２の排気タービン７０が連通してい
る。また、排気タービン７０には、図示しない触媒コン
バータおよびマフラが連通している。コンプレッサ６４
は、排気タービン７０の内部を流れる排気ガスのエネル
ギを利用して、エアフィルタから導いた空気を吸気通路
５２へ過給する。排気通路６８なら排気タービン７０へ
流入した排気ガスは、排気タービン７０の内部に形成さ
れている流通経路を通って触媒コンバータへ向かう。

【００３２】排気タービン７０の内部に形成されている
流通経路が大きな有効面積を有している場合は、コンプ
レッサ６４によって適当な過給圧を得るために、多量の
排気流量が必要とされる。従って、内燃機関１０が低負
荷・低回転領域で運転している場合に、優れた応答性の
下に十分な過給圧を得るためには、排気タービン７０内
部の流通経路の有効面積が小さいことが望ましい。

【００３３】一方、排気タービン７０内部の流通経路の
有効面積が小さい場合は、排気タービン７０に多量の排
気ガスが流入する環境下で、排気圧が不当に高い圧力に
昇圧される状態、すなわち、排気ロスが増加して内燃機
関１０の出力が低下する状態が実現される。従って、排
気ガスが多量に発生する状況下、すなわち、内燃機関１
０が高負荷・高回転領域で運転している場合は、排気タ
ービン７０の内部に形成される流通経路が大きな有効面
積を有していることが望ましい。

【００３４】可変容量ターボチャージャ６２の排気ター
ビン７０には、その内部に形成される流通経路の有効面
積を変更する可変ノズル７２が複数設けられている。こ
れらの可変ノズル７２には、図示しないバキュームポン
プ（以下、Ｖ／Ｐと称す）から供給される負圧を動力源
として可変ノズル７２をそれぞれ一方向または他方向に
駆動する負圧アクチュエータ７４および７６が連結され
ている。負圧アクチュエータ７４および７６は、ＥＣＵ
１２から供給される制御信号に応じて可変ノズル７２の
角度を変化させる。ＥＣＵ１２は、可変ノズル７２の角
度が、内燃機関１０の運転状態に応じた適当な角度とな
るように適宜負圧アクチュエータ７４および７６を制御
する。

【００３５】内燃機関１０は、排気通路６８と吸気通路
５２とを連通する排気還流通路７８を備えている。排気
還流通路７８には、ＥＧＲＶ８０が介装されている。Ｅ
ＧＲＶ８０には、図示しないＶ／Ｐから供給される負圧
を駆動源としてＥＧＲＶ８０を駆動する負圧アクチュエ
ータ８２が連結されている。

【００３６】負圧アクチュエータ８２は、ＥＧＲＶ８０
に対して開弁方向の付勢力を付与する。また、ＥＧＲＶ
８０には、その両側に発生する差圧、すなわち、排気圧
と吸気圧との差圧に起因する付勢力が作用する。従っ
て、ＥＧＲＶ８０の開度は、負圧アクチュエータ８２が
発する付勢力と、ＥＧＲＶ８０の両側に発生する差圧と
に応じた開度に制御される。

【００３７】ＥＣＵ１２は、ＥＧＲＶ８０の開度が、内
燃機関１０の運転状態に応じた適当な開度となるよう
に、負圧アクチュエータ１２に対して適当なデューティ
比を有する駆動信号を供給する。負圧アクチュエータ１
２は、供給された駆動信号のデューティ比に応じた付勢
力を発生する。その結果、ＥＧＲＶ８０の開度は、内燃
機関１０の運転状態に応じた適当な開度に制御される。

【００３８】ＥＧＲＶ８０の近傍には、ＥＧＲＶ８０の
実開度を検出するリフトセンサ８４が配設されている。
リフトセンサ８４の出力信号はＥＣＵ１２に供給されて
いる。ＥＣＵ１２は、リフトセンサ８４の出力信号に基
づいて、ＥＧＲＶ８０の実開度を検出する。

【００３９】ＥＣＵ１２には、アクセルペダル８６の開
度ＡＡＣＣを検出するアクセル開度センサ８８が接続さ
れている。また、ＥＣＵ１２には、車速ＳＰＤに応じた
周期でパルス信号を発生する車速センサ９０が接続され
ている。ＥＣＵ１２は、これらアクセル開度センサ８８
および車速センサ９０から発せられる出力信号に基づい
て、アクセル開度ＡＡＣＣおよび車速ＳＰＤを検出す
る。

【００４０】内燃機関１０において、ＥＧＲＶ８０が適
正に作動している場合は、内燃機関１０の運転状態に応
じた適量の排気ガスが排気通路６８から吸気通路５２に
還流する。この場合、主燃焼室３３における燃料の最高
燃焼温度を適当な温度に抑制することができ、その結
果、清浄な排気エミッションを得ることができる。

【００４１】一方、内燃機関１０に、ＥＧＲＶ８０が開
弁状態で固着する異常、すなわち、開弁固着異常が生じ
ている場合は、還流される排気ガスの流量を、内燃機関
１０の運転状態に応じた適当な値に制御することができ
ない。特に、かかる状況下で、排気タービン７０内部の
流通経路に小さな有効面積が付与されると、または、吸
気絞り弁５８に小さな開度が付与されると、ＥＧＲＶ８
０の両側に大きな差圧が発生して、排気ガスが過剰に排
気通路６８から吸気通路５２へ還流される事態が生ず
る。

【００４２】本実施例のシステムは、ＥＧＲＶ８０に開
弁固着異常が生じた場合に、排気ガスの過剰な還流が生
ずるのを防止することができる点に特徴を有している。
以下、図２を参照して、本実施例のシステムの特徴部に
ついて説明する。図２は、上記の機能を実現すべくＥＣ
Ｕ１２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャート
を示す。図２に示すルーチンは、所定時間毎に起動され
る定時割り込みルーチンである。図２に示すルーチンが
起動されると、先ずステップ１００の処理が実行され
る。

【００４３】ステップ１００では、内燃機関１０が備え
る各種センサの出力信号に基づいて、機関回転数ＮＥ、
燃料温度ＴＨＦ、アクセル開度ＡＡＣＣ、車速ＳＰＤ、
吸気温ＴＨＡ、および、吸気圧ＰＭが演算される。ＥＣ
Ｕ１２は、これらの演算値に基づいて内燃機関１０の運
転状態を判断する。

【００４４】ステップ１０２では、内燃機関１０の運転
状態に基づいて、ＥＧＲＶ８０に付与すべき開度が目標
開度ＴＧＡとして演算される。目標開度ＴＧＡは、内燃
機関１０の運転状態に対応する適量の排気ガスを還流さ
せるための開度である。本実施例において、目標開度Ｔ
ＧＡは、ＥＣＵ１２に記憶されているマップを参照して
演算される。

【００４５】ステップ１０４では、上記の目標開度ＴＧ
Ａを実現するための駆動デューティDuty、すなわち、負
圧アクチュエータ８２に供給する駆動信号のデューティ
比が演算される。本実施例において、駆動デューティDu
tyは、目標開度ＴＧＡと、ＥＧＲＶ８０の両側に発生し
ている差圧とに基づいて、ＥＣＵ１２に記憶されている
マップを参照することで演算される。尚、ＥＧＲＶ８０
の両側に発生している差圧は、内燃機関１０の運転状態
に基づいて演算される排気圧と、吸気圧センサ５６によ
って検出される吸気圧ＰＭとの差圧として求められる。

【００４６】ステップ１０６では、リフトセンサ８４の
出力信号に基づいて、ＥＧＲＶ８０の実開度８０が検出
される。ステップ１０８では、実開度と目標開度との比
“ａ＝（実開度）／（目標開度）”が演算される。

【００４７】ステップ１１０では、演算値ａが所定値
１．１以上であるか否かが判別される。ａ≧１．１が成
立する場合は、ＥＧＲＶ８０の実開度が、目標開度に比
して不当に大きいと判断することができる。この場合、
ＥＣＵ１２は、ＥＧＲＶ８０に開弁固着異常が生じてい
ると判断して次にステップ１１２の処理を実行する。

【００４８】ステップ１１２では、ＥＧＲＶ８０の駆動
デューティを“０”とする処理が実行される。駆動デュ
ーティが“０”とされると、負圧アクチュエータ８４
が、ＥＧＲＶ８０を開弁させる方向に発生していた付勢
力が消滅する。ＥＧＲＶ８０の固着が緩い場合は、負圧
アクチュエータ８４の付勢力が消滅することにより、そ
の固着が解除される場合がある。本ステップ１１２の処
理によりＥＧＲＶ８０の固着が解除された場合は、次回
の処理サイクル以降、再び正常な制御が再開される。本
ステップ１１２の処理が終了すると、次にステップ１１
４の処理が実行される。

【００４９】ステップ１１４では、可変容量ターボチャ
ージャ６２の可変ノズル７２（ＶＮ）を全閉とする処
理、すなわち、排気タービン７０の内部に形成される流
通経路の有効面積を最大とする処理が実行される。本ス
テップ１１４の処理が実行されると、以後、可変容量タ
ーボチャージャ６２の特性は、通常のターボチャージャ
と同様に、高負荷・高回転領域で優れた応答性と高い効
率とを両立する特性に固定される。このため、低負荷・
低回転領域における応答性は、正常時に比して損なわれ
る。

【００５０】しかしながら、上記ステップ１１４の処理
が実行されると、以後、排気ガスが排気タービン７０を
流通する際の流通抵抗を常に小さな値に抑制すること、
すなわち、高圧の排気圧が生じ難い状況を形成すること
ができる。排気圧が低い値に抑制されると、開弁固着異
常の生じている排気還流弁８０の両側に発生する差圧を
小さな値に抑制することができる。また、排気還流弁８
０の両側に発生する差圧を小さな値に抑制することがで
きれば、開弁固着異常が生じている状況下においても、
排気ガスの還流量を少量に抑制することができる。従っ
て、本実施例のシステムによれば、内燃機関１０に可変
容量ターボチャージャ６２が組み込まれているにも関わ
らず、ＥＧＲＶ８０に開弁固着異常が生じた際に、排気
ガスが過剰に還流されるのを防止することができる。上
記ステップ１１４の処理が終了すると、次にステップ１
１６の処理が実行される。

【００５１】ステップ１１６では、チェックエンジンラ
ンプを点灯させて、車両の運転者に対して、ＥＧＲＶ８
０に異常が生じていることを知らせるための処理が実行
される。本ステップ１１６の処理が終了すると、今回の
ルーチンが終了される。図２に示すルーチンにおいて、
上記ステップ１１０で、ａ≧１．１なる条件が成立しな
いと判別された場合は、次にステップ１１８の処理が実
行される。

【００５２】ステップ１１８では、演算値ａが所定値
０．９以下であるか否かが判別される。ａ≦０．９が成
立する場合は、ＥＧＲＶ８０の実開度が、目標開度に比
して不当に小さいと判断することができる。この場合、
ＥＣＵ１２は、ＥＧＲＶ８０が閉弁状態で固着してい
る、すなわち、ＥＧＲＶ８０に閉弁固着異常が生じてい
ると判断する。

【００５３】ＥＧＲＶ８０に生じている異常が閉弁固着
異常である場合は、何ら処理が施されなくとも排気ガス
が過剰に還流されることがない。このため、上記ステッ
プ１１８で、ａ≦０．９が成立すると判別された場合
は、次いで上記ステップ１１６の処理、すなわち、車両
の運転者に対して異常を表示する処理のみが実行された
後、今回のルーチンが終了される。

【００５４】一方、上記ステップ１１８で、ａ≦０．９
が成立しないと判別された場合は、ＥＧＲＶ８０が、適
正に目標開度近傍に制御されていると判断することがで
きる。この場合、以後何ら処理が進められることなく、
速やかに今回のルーチンが終了される。

【００５５】上述の如く、内燃機関１０によれば、ＥＧ
ＲＶ８０が正常に機能している場合は、可変容量ターボ
チャージャ６２の機能により、広い運転領域に渡って優
れた応答性と優れた出力特性とを得ることができる。ま
た、ＥＧＲＶ８０に開弁固着異常が生じた場合には、運
転者に対してその異常を知らしめせると共に、排気ガス
が過剰に還流されるのを防止することができる。更に、
ＥＧＲＶ８０に閉弁固着異常が生じた場合は、可変容量
ターボチャージャ６２の機能を維持しつつ、運転者に対
して異常の発生を知らせることができる。

【００５６】尚、上記の実施例においては、可変容量タ
ーボチャージャ６２が、前記請求項１記載の「圧力調整
手段」に相当していると共に、ＥＣＵ１２が、上記ステ
ップ１０２および１０４の処理を実行することにより前
記請求項１記載の「開度制御手段」が、上記ステップ１
０６の処理を実行することにより前記請求項１記載の
「実開度検出手段」が、上記ステップ１１０および１１
４の処理を実行することにより前記請求項１記載および
前記請求項２記載の「差圧減圧手段」がそれぞれ実現さ
れている。

【００５７】次に、図３を参照して、本発明の第２実施
例について説明する。本発明の第２実施例は、上記図１
に示すシステム構成において、ＥＣＵ１２に、上記図２
に示す制御ルーチンに代えて、図３に示す制御ルーチン
を実行させることにより実現される。

【００５８】図３は、本実施例のシステムにおいて、Ｅ
ＣＵ１２が実行する制御ルーチンのフローチャートを示
す。尚、図３において、上記図２に示すルーチン中のス
テップと同一の処理を実行するステップについては、同
一の符合を付してその説明を省略する。図３に示すルー
チンは、上記図２に示すルーチンと同様に、所定時間毎
に起動される定時割り込みルーチンである。図３に示す
ルーチンが起動されると、先ずステップ１２０の処理が
実行される。

【００５９】ステップ１２０では、内燃機関１０が備え
る各種センサの出力信号に基づいて、機関回転数ＮＥ、
燃料温度ＴＨＦ、アクセル開度ＡＡＣＣ、車速ＳＰＤ、
および、吸気温ＴＨＡが演算される。ＥＣＵ１２は、こ
れらの演算値に基づいて内燃機関１０の運転状態を判断
する。

【００６０】ステップ１２２では、吸気絞り弁５８の目
標開度が演算される。吸気絞り弁５８の目標開度は、排
気ガスの還流量を、内燃機関１０の運転状態に対応する
流量とするために発生させるべき吸気圧ＰＭを実現する
ための値に演算される。吸気絞り弁５８の目標開度は、
具体的には、内燃機関１０の運転状態に基づいて、ＥＣ
Ｕ１２に記憶されているマップを参照して演算される。

【００６１】上記ステップ１２２の処理が終了すると、
以後、ステップ１０２〜１１０の処理が順次実行され
る。そして、ステップ１１０で、ａ≧１．１が成立しな
いと判別された場合は、上記第１実施例の場合と同様の
処理が実行される。一方、ステップ１１０で、ａ≧１．
１が成立すると判別された場合は、以後、ステップ１１
２でＥＧＲＶ８０の駆動デューティが“０”とされた
後、ステップ１２４の処理が実行される。

【００６２】ステップ１２４では、吸気絞り弁５８を全
閉とする処理が実行される。上述の如く、上記ステップ
１１０でａ≧１．１が成立すると判別されるのは、ＥＧ
ＲＶ８０の閉弁固着異常が生じている場合である。この
ような状況下で本ステップ１２４の処理が実行される
と、以後吸気圧が大気圧近傍の値に維持されることにな
り、ＥＧＲＶ８０の両側に発生する差圧を小さな値に抑
制することができる。

【００６３】更に、本実施例においては、上記ステップ
１２４の処理が終了した後、次いで可変容量ターボチャ
ージャ６２の可変ノズル７２を全開とするステップ１１
４の処理が実行される。このため、本実施例のシステム
によれば、可変容量ターボチャージャ６２、および、吸
気絞り弁５８の双方を備えているにも関わらず、ＥＧＲ
Ｖ８０に開弁固着異常が生じている場合に、ＥＧＲＶ８
０の両側に発生する差圧を十分に小さいな値に維持する
ことができる。従って、本実施例のシステムによれば、
ＥＧＲＶ８０に開弁固着異常が生じている場合に還流さ
れる排気ガスの流量を、上述した第１実施例の場合に比
して、更に少量に抑制することができる。

【００６４】尚、上記の実施例においては、可変容量タ
ーボチャージャ６２および吸気絞り弁５８が、前記請求
項１記載の「圧力調整手段」に相当していると共に、Ｅ
ＣＵ１２が、上記ステップ１１０、１１４および１２４
の処理を実行することにより前記請求項１記載および前
記請求項３記載の「差圧減圧手段」が実現されている。

【００６５】次に、図４および図５を参照して、本発明
の第３実施例について説明する。本発明の第３実施例
は、上記図１に示すシステム構成において、ＥＣＵ１２
に、上記図２に示す制御ルーチンに代えて、図４および
図５に示す制御ルーチンを実行させることにより実現さ
れる。

【００６６】図４および図５は、本実施例のシステムに
おいて、ＥＣＵ１２が実行する制御ルーチンのフローチ
ャートを示す。尚、図４および図５において、上記図２
に示すルーチン中、または、上記図３に示すルーチン中
のステップと同一の処理を実行するステップについて
は、同一の符合を付してその説明を省略する。

【００６７】図４および図５に示すルーチンは、上記図
２または図３に示すルーチンと同様に、所定時間毎に起
動される定時割り込みルーチンである。図４および図５
に示すルーチンが起動されると、上述したステップ１２
０、１２２、および、１０２〜１０８の処理が順次実行
された後、ステップ１３０の処理が実行される。

【００６８】ステップ１３０では、カウンタｎを“０”
にリセットする処理が実行される。本ステップ１３０の
処理が終了すると、次にステップ１１０においてａ≧
１．１が成立するか否かが判別される。本ルーチンにお
いては、ステップ１１０でａ≧１．１なる条件が成立す
ると判別された場合、次にステップ１３２の処理が実行
される。一方、ａ≧１．１が成立しないと判別された場
合は、第１および第２実施例の場合と同様に、次にステ
ップ１１８の処理が実行される。

【００６９】ステップ１３２では、ＥＧＲＶ８０の駆動
デューティを、５％減少させる処理、および、カウンタ
ｎをインクリメントする処理が実行される。本ステップ
１３２の処理が終了すると、次にステップ１３４の処理
が実行される。上記ステップ１１０の条件が、単に制御
上の誤差に起因して一時的に成立したとすれば、上記ス
テップ１３２の処理が実行されることにより、実開度は
目標開度に近づくはずである。一方、現実にＥＧＲＶ８
０に開弁固着異常が生じている場合は、上記ステップ１
３２の処理が実行されても、実開度が目標開度に近づく
ことはない。

【００７０】ステップ１３４では、カウンタｎの係数値
が“５”に達しているか、すなわち、ａ≧１．１なる条
件が成立すると判別された後、上記ステップ１３２の処
理が５回繰り返されたか否かが判別される。本ステップ
１３４で、ｎ≧５が成立すると判別される場合は、現実
にＥＧＲＶ８０に開弁固着異常が生じていると判別する
ことができる。従って、この場合は、以後、ＥＧＲＶ８
０の開弁固着異常に対処すべく、ステップ１１２以降の
処理が実行される。

【００７１】ＥＧＲＶ８０に開弁固着異常が生じていな
いにも関わらずａ≧１．１が成立すると判別された場
合、および、ＥＧＲＶ８０に開弁固着異常が生じた後、
上記ステップ１３２の処理が繰り返し実行される間にそ
の固着が解除された場合は、上記ステップ１３４でｎ≧
５が成立すると判別される前に、上記ステップ１１０で
ａ≧１．１が成立しないと判別される。従って、このよ
うな場合には、開弁固着異常に対処するための処理、す
なわち、ステップ１１２、１２４、１１４および１１６
の処理は実行されない。

【００７２】本実施例において、上記ステップ１１８で
ａ≦０．９が成立すると判別される場合は、次にステッ
プ１３６の処理が実行される。一方、ａ≦０．９が成立
しないと判別される場合は、上記第１および第２実施例
の場合と同様に、以後、何ら処理が進められることなく
今回のルーチンが終了される。

【００７３】ステップ１３６では、ＥＧＲＶ８０の駆動
デューティを、５％増加させる処理、および、カウンタ
ｎをインクリメントする処理が実行される。本ステップ
１３６の処理が終了すると、次にステップ１３８の処理
が実行される。上記ステップ１１８の条件が、単に制御
上の誤差に起因して成立したとすれば、上記ステップ１
３６の処理が実行されることにより、実開度は目標開度
に近づくはずである。一方、現実にＥＧＲＶ８０に閉弁
固着異常が生じている場合は、上記ステップ１３６の処
理が実行されても、実開度が目標開度に近づくことはな
い。

【００７４】ステップ１３８では、カウンタｎの係数値
が“５”に達しているか、すなわち、ａ≦０．９なる条
件が成立すると判別された後、上記ステップ１３６の処
理が５回繰り返されたか否かが判別される。本ステップ
１３８で、ｎ≧５が成立すると判別される場合は、現実
にＥＧＲＶ８０に閉弁固着異常が生じていると判別する
ことができる。従って、この場合は、以後、ＥＧＲＶ８
０の閉弁固着異常に対処すべく、ステップ１１６の処理
が実行される。

【００７５】ＥＧＲＶ８０に閉弁固着異常が生じていな
いにも関わらずａ≦０．９が成立すると判別された場
合、および、ＥＧＲＶ８０に閉弁固着異常が生じた後、
上記ステップ１３６の処理が繰り返し実行される間にそ
の固着が解除された場合は、上記ステップ１３８でｎ≧
５が成立すると判別される前に、上記ステップ１１８で
ａ≦０．９が成立しないと判別される。従って、このよ
うな場合には閉弁固着異常に対処するための処理、すな
わち、ステップ１１６の処理は実行されない。

【００７６】このように、本実施例のシステムによれ
ば、現実にＥＧＲＶ８０に開弁固着異常、若しくは、閉
弁固着異常が生じている場合にのみ、それらの対処する
ための処理を実行することができる。従って、本実施例
のシステムによれば、上記第１実施例のシステム、また
は、上記第２実施例のシステムに比して、更に高度な制
御上の信頼性を得ることができる。

【００７７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、排気還流弁の両側に発生する差圧を内燃機関の運転
状態に応じて変化させる機構を備えているにも関わら
ず、排気還流弁に開弁固着異常が生じた場合に、排気ガ
スが過剰に還流されるのを有効に防止することができ
る。

【００７８】請求項２記載の発明によれば、内燃機関に
可変容量ターボチャージャを搭載しつつ、排気還流弁に
開弁固着異常が生じた場合に、排気ガスが過剰に還流さ
れるのを防止することができる。請求項３記載の発明に
よれば、内燃機関に吸気絞り弁を搭載しつつ、排気還流
弁に開弁固着異常が生じた場合に、排気ガスが過剰に還
流されるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に対応する排気ガス再循環装
置を搭載する内燃機関のシステム構成図である。

【図２】本発明の第１実施例に対応するシステムで実行
される制御ルーチンの一例のフローチャートである。

【図３】本発明の第２実施例に対応するシステムで実行
される制御ルーチンの一例のフローチャートである。

【図４】本発明の第３実施例に対応するシステムで実行
される制御ルーチンの一例のフローチャート（その１）
である。

【図５】本発明の第３実施例に対応するシステムで実行
される制御ルーチンの一例のフローチャート（その２）
である。

【符号の説明】

１０内燃機関１２電子制御ユニット（ＥＣＵ）５２吸気通路５８吸気絞り弁６２可変容量ターボチャージャ６８排気通路７０排気タービン７２可変ノズル７８排気還流通路８０排気還流弁（ＥＧＲＶ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 9/02 Ｆ０２Ｄ 21/08 ３１１Ｂ 21/08 ３１１ 23/00 Ｊ 23/00 43/00 ３０１Ｋ 43/00 ３０１３０１Ｎ３０１ＲＦ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路から吸気通路へ排気
ガスを還流させる排気ガス再循環装置において、排気通路と吸気通路とを連通する排気還流通路と、排気還流通路に介装される排気還流弁と、前記排気還流弁の開度を内燃機関の運転状態に対応する
目標開度に制御する開度制御手段と、前記排気還流弁の実開度を検出する実開度検出手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記排気還流弁の両側に発
生する差圧を変化させる圧力調整手段と、前記実開度が前記目標開度に比して大きい場合に、前記
排気還流弁の両側に発生する差圧が小さくなるように前
記圧力調整手段を制御する差圧減圧手段と、を備えることを特徴とする排気ガス再循環装置。
【請求項２】請求項１記載の排気ガス再循環装置にお
いて、前記圧力調整手段が、排気タービン内に可変ノズルを有
する可変容量ターボチャージャを備えると共に、前記実開度が前記目標開度に比して大きい場合に、前記
差圧減圧手段が、前記排気タービン内の排気ガスが流通
する経路の有効面積が増加するように前記可変ノズルの
開度を変更することを特徴とする排気ガス再循環装置。
【請求項３】請求項１記載の排気ガス再循環装置にお
いて、前記圧力調整手段が、吸気通路に設けられた吸気絞り弁
を備えると共に、前記実開度が前記目標開度に比して大きい場合に、前記
差圧減圧手段が、前記吸気絞り弁の開度を増加させるこ
とを特徴とする排気ガス再循環装置。