エンジン制御装置
【課題】燃費を悪化させることなく良好なＥＧＲ制御を行うエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】ターボ過給機２０と、過給圧を調節する過給圧制御手段２２ａと、タービン２２の上流側とコンプレッサ２１の下流側との間に設けられたＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路に設けられ排ガスの流量を調節するＥＧＲバルブ６２とを備えるエンジン１０を制御するエンジン制御装置１００を、吸気管路内に導入される排ガス量が所定の目標ＥＧＲ量となるようにＥＧＲバルブの開度を制御するとともに、実際のＥＧＲバルブの開度が予め設定された目標開度に近付くように過給圧制御手段によりターボ過給機の過給圧を制御する構成とする。
【解決手段】ターボ過給機２０と、過給圧を調節する過給圧制御手段２２ａと、タービン２２の上流側とコンプレッサ２１の下流側との間に設けられたＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路に設けられ排ガスの流量を調節するＥＧＲバルブ６２とを備えるエンジン１０を制御するエンジン制御装置１００を、吸気管路内に導入される排ガス量が所定の目標ＥＧＲ量となるようにＥＧＲバルブの開度を制御するとともに、実際のＥＧＲバルブの開度が予め設定された目標開度に近付くように過給圧制御手段によりターボ過給機の過給圧を制御する構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置及びターボ過給機を有するエンジンを制御するエンジン制御装置に関し、特には燃費を悪化させることなく良好なＥＧＲ制御を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば乗用車等の自動車用のディーゼルエンジンにおいては、ターボ過給機による過給を行うとともに、燃焼温度の低下による排ガス中のＮＯｘ低減などのため、エンジンから出た排ガス（既燃ガス）の一部を抽出して吸気系に戻す排ガス再循環（ＥＧＲ）を行っている。
また、このようなターボ過給機においては、タービンの入口にアクチュエータによって駆動される可動ベーンを有する可変ノズルを設けて、運転条件に応じて可動ベーンを開閉させることによって、いわゆる可変ジオメトリ化、可変容量化したものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、排気経路側のタービン内に可変ベーンを備えた可変容量ターボチャージャと、排気経路と吸気経路とが循環経路及び該経路に設けられたＥＧＲバルブを介して接続された排気循環装置（ＥＧＲ装置）を搭載した内燃機関が記載されている。
このような可変容量ターボチャージャを用いると、可変ベーンの開度を小さくすることによって排気経路側の排ガスの圧力を高圧化させることができ、可変ベーンの開度を大きくすることによって排気経路側の排ガスの圧力を低圧化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなＥＧＲ装置において、再循環される排ガスを吸気管路に安定して導入するためには、可変ベーンの開度を小さくして過給圧を高め、タービン上流の排ガス圧力をコンプレッサ下流の吸気圧力（過給圧）に対して高くすることによって、ＥＧＲ配管の入り側、出側の差圧を確保した状態でＥＧＲバルブ開度により流量を制御することが求められる。
このとき、過給圧設定を高くした場合、排ガス圧力と過給圧との差が大きくなり、少ないＥＧＲバルブ開度で大量のＥＧＲ導入が可能となる。しかし、この場合エンジンのポンプ損失が大きくなり、燃費は悪化する方向となる。
一方、過給圧設定を低くした場合、排ガス圧力と過給圧との差が小さくなり、燃費は改善方向になるが、大量のＥＧＲ導入は不可能となりまたＥＧＲ導入のためＥＧＲバルブの開度を大きくする必要があるため、ＥＧＲ制御の制御性が低下することが懸念される。
また、このようなターボ過給における排ガス圧力と過給圧との相関は、個々のターボチャージャのコンプレッサ効率、タービン効率のばらつきに強く影響を受けるため、全ての車両に対して予めＥＧＲ導入時の過給圧制御を最適化することはきわめて困難である。
上述した問題点に鑑み、本発明の課題は、燃費を悪化させることなく良好なＥＧＲ制御を行うエンジン制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、エンジンの排ガスによって駆動されるタービン及び前記タービンによって駆動されるコンプレッサを有するターボ過給機と、前記ターボ過給機の過給圧を調節する過給圧制御手段と、前記タービンの上流側における前記エンジンの排気管路と前記コンプレッサの下流側における前記エンジンの吸気管路との間に設けられ排ガスを前記吸気管路に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ排ガスの流量を調節するＥＧＲバルブとを備えるエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記ＥＧＲ通路から前記吸気管路内に導入される排ガス量が所定の目標ＥＧＲ量となるように前記ＥＧＲバルブの開度を制御するとともに、実際のＥＧＲバルブの開度が予め設定された目標開度に近付くように前記過給圧制御手段により前記ターボ過給機の過給圧を制御することを特徴とするエンジン制御装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも小さい場合には前記ターボ過給機の過給圧を低くするとともに、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも大きい場合には前記ターボ過給機の過給圧を高くすることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置である。
請求項３の発明は、前記過給圧制御手段は前記ターボ過給機の過給圧が所定の目標過給圧に近付くように前記ターボ過給機の過給圧を制御するものであり、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも小さい場合には前記目標過給圧を低くするとともに、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも大きい場合には前記目標過給圧を高くすることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置である。
請求項４の発明は、前記ＥＧＲバルブの開度に基づいた前記過給圧制御手段の制御を、前記エンジンの運転状態が所定の定常運転状態である場合にのみ許可することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置である。
請求項５の発明は、前記ＥＧＲバルブの開度に基づいた前記過給圧制御手段の制御履歴に基づいて、前記過給圧制御手段の次回以降の制御における目標過給圧を補正して前記ＥＧＲバルブの開度を前記目標開度に近づける過給圧制御学習補正手段を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）所定の目標ＥＧＲ量を再循環する際のＥＧＲバルブの開度が目標開度に近付くようにターボ過給機の過給圧を制御することによって、過給圧が高すぎることに起因するポンプ損失の増大による燃費悪化や、低すぎることに起因するＥＧＲ量の不足やＥＧＲバルブの制御性不良を生じさせることなく、安定したＥＧＲ制御を行うことができる。
（２）ＥＧＲバルブの開度が目標開度よりも小さい場合には過給圧を低くし、大きい場合には過給圧を高くすることによって、上述した効果を確実に得ることができる。
（３）過給圧が所定の目標過給圧に基づいてフィードバック制御されている場合に、ＥＧＲバルブの開度が目標開度よりも小さい場合には目標過給圧を低くし、大きい場合には目標過給圧を高くすることによっても、上述した効果を確実に得ることができる。
（４）エンジンの運転状態が所定の定常運転状態である場合にのみＥＧＲバルブの開度に基づいた過給圧制御手段の制御を行うことによって、ＥＧＲバルブ開度と過給圧との相関が不確かな過渡状態で制御が行われることを防止し、制御の信頼性を高めることができる。
（５）過給圧制御手段の制御履歴に基づいて次回以降の制御における目標過給圧を補正し、ＥＧＲバルブの開度を目標開度に近づける学習補正を行うことによって、個々の車両のターボ過給機のコンプレッサ効率、タービン効率などの固体差や経年変化に関わらず、適切な過給圧制御を行うことができ、安定したＥＧＲ制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用したエンジン制御装置の実施例を有するエンジンのシステム構成を示す模式図である。
【図２】図１のエンジンにおけるＥＧＲバルブのバルブ開度とバルブ開口面積との相関を模式的に示すグラフである。
【図３】実施例のエンジン制御装置におけるＥＧＲバルブ開度に応じた過給圧制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、燃費を悪化させることなく良好なＥＧＲ制御を行うエンジン制御装置を提供する課題を、目標ＥＧＲ量が得られるＥＧＲバルブの開度が所定の目標開度となるようにターボチャージャの目標過給圧を補正することによって解決した。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明を適用したエンジン制御装置の実施例について説明する。
図１は、実施例のエンジン制御装置によって制御されるエンジンのシステム構成を示す模式図である。
エンジン１０は、ターボチャージャ２０、インテークシステム３０、エキゾーストシステム４０、燃料供給装置５０、ＥＧＲ装置６０、酸化触媒（ＤＯＣ）７０、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）８０、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ１００）等を備えて構成されている。
【００１２】
エンジン１０は、例えば、乗用車等の自動車の走行用動力源として用いられる４ストロークのディーゼルエンジンである。
エンジン１０は、クランクシャフト１１、ピストン１２、シリンダブロック１３、ヘッド１４、燃焼室１５、グロープラグ１６、グローコントローラ１７等を備えて構成されている。
クランクシャフト１１は、エンジン１０の出力軸である。
ピストン１２は、シリンダ内を往復運動し、コンロッドを介して燃焼圧力をクランクシャフト１１に伝達する部材である。
シリンダブロック１３は、ピストン１２が収容されるシリンダ部及びクランクシャフト１１が回転可能に支持されるクランクケース部を一体に形成したものである。
ヘッド１４は、シリンダブロック１３のピストン１２の冠側の端部に設けられ、吸気ポート、排気ポート及びこれらに設けられた吸気バルブ及び排気バルブを開閉する動弁駆動機構等を備えている。
燃焼室１５は、ピストン１２の冠面とヘッド１４のこれに対向する部分との間に形成されている。
グロープラグ１６は、先端部が燃焼室１５内に露出した状態でヘッド１４に設けられた予備加熱装置である。
グローコントローラ１７は、ＥＣＵ１００の制御に応じてグロープラグ１６への通電量を制御するものである。
【００１３】
ターボチャージャ２０は、エンジン１０の排ガス（既燃ガス）のエネルギを用いて、エンジン１０が吸入する燃焼用空気（新気）を所定の過給圧まで圧縮するものである。
ターボチャージャ２０は、コンプレッサ２１、タービン２２、アクチュエータ２３、負圧制御弁２４等を備えている。
コンプレッサ２１は、燃焼用空気を圧縮する遠心型圧縮機である。
タービン２２は、コンプレッサ２１と同軸に設けられ、エンジン１０の排ガスによって駆動されるとともに、コンプレッサ２１を駆動するものである。タービン２２は、タービンホイールの周囲に設けられる可動式のべーンによってジオメトリを連続的に変更可能な可変ノズル２２ａを備えた可変ジオメトリ式のものである。
アクチュエータ２３は、タービン２２の可変ノズル２２ａの可動ベーンを駆動する負圧式のアクチュエータである。
負圧制御弁２４は、図示しない負圧源からの負圧を、ＥＣＵ１００の制御に従ってアクチュエータ２３に導入する電磁弁である。
また、ターボチャージャ２０には、ＥＣＵ１００の制御に従ってタービン２２の上流側の排ガスを下流側へバイパスさせる図示しないウエストゲートバルブが設けられている。
【００１４】
インテークシステム３０は、エンジン１０に燃焼用空気を導入するものである。
インテークシステム３０は、インテークダクト３１、エアクリーナ３２、エアフローメータ３３、インタークーラ３４、スロットルバルブ３５、アクチュエータ３６、インテークチャンバ３７、吸気圧センサ３８、インテークマニホールド３９等を備えて構成されている。
【００１５】
インテークダクト３１は、大気から燃焼用空気を導入し、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２１を経由してエンジン１０に供給する空気流路である。
エアクリーナ３２は、空気を濾過して埃等を除去するフィルタエレメントを備えている。エアクリーナ３２を通過した空気はターボチャージャ２０のコンプレッサ２１に導入され、圧縮される。
エアフローメータ３３は、エアクリーナ３２の出口部に設けられ、空気流量を検出するセンサを備えている。また、エアフローメータ３３には、吸気温度を検出する吸気温度センサが内蔵されている。
【００１６】
インタークーラ３４は、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２１から出た空気を、走行風との熱交換によって冷却する熱交換器である。
スロットルバルブ３５は、インタークーラ３４の下流側に設けられ、エンジン１０の吸入空気量を調節するものである。
アクチュエータ３６は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じてスロットルバルブ３５を開閉駆動するものである。
インテークチャンバ３７は、スロットルバルブ３５を通過した空気が導入される空気室であって、インテークマニホールド３９を介してエンジン１０の吸気ポートに接続されている。
吸気圧センサ３８は、インテークチャンバ３７に設けられ、エンジン１０の吸気圧力と実質的に等しいインテークチャンバ３７内の圧力を検出するものである。
インテークマニホールド３９は、インテークチャンバ３７からエンジン１０の各気筒の吸気ポートに空気を導入する分岐管路である。
【００１７】
エキゾーストシステム４０は、エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ４２等を備えて構成されている。
エキゾーストマニホールド４１は、エンジン１０の各気筒の排気ポートから排出される排ガスを集合させてターボチャージャ２０のタービン２２に導入する管路である。
エキゾーストパイプ４２は、タービン２２から出た排気を車外に排出する管路である。エキゾーストパイプ４２には、ＤＯＣ７０、ＤＰＦ８０等の排ガス後処理装置が設けられている。
【００１８】
燃料供給装置５０は、エンジン１０の燃焼室１５内に燃料を供給するものである。燃料供給装置５０は、サプライポンプ５１、吸入調量電磁弁５２、燃料温度センサ５３、コモンレール５４、燃圧センサ５５、インジェクタ５６等を備えたコモンレール式の高圧燃料噴射装置である。
【００１９】
サプライポンプ５１は、例えばインナカム式の圧送系を備え、燃料である軽油を加圧してコモンレール５４に供給するものである。
吸入調量電磁弁５２は、サプライポンプ５１の燃料の吸入量を調整するものであって、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて駆動される。
燃料温度センサ５３は、サプライポンプ５１における燃料の温度を検出するものである。
【００２０】
コモンレール５４は、サプライポンプ５１が吐出した高圧の燃料を貯留する蓄圧器である。
燃圧センサ５５は、コモンレール５４内の燃料の圧力（燃圧）を検出するものである。上述した吸入調量電磁弁５２は、燃圧センサ５５の出力を用いたフィードバック制御により、燃圧が例えばエンジン回転数及び負荷に応じて設定される所定の目標値となるようにその開度を調節される。
インジェクタ５６は、コモンレール５４から供給される燃料を各気筒の燃焼室１５内に噴射するものである。インジェクタ５６は、例えばピエゾ素子やソレノイド等のアクチュエータによって開閉される弁体を有し、ＥＣＵ１００からの噴射パルス信号に応じて開弁される。インジェクタ５６の噴射タイミング及び噴射量はＥＣＵ１００によって制御されている。
【００２１】
ＥＧＲ装置６０は、燃焼温度を抑制してＮＯｘの排出量を低減することを目的とし、エキゾーストマニホールド４１から抽出したエンジン１０の排ガスの一部を、インテークダクト３１内に還流させるものである。
ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲ通路６１、ＥＧＲバルブ６２、ＥＧＲクーラ６３等を備えて構成されている。
ＥＧＲ通路６１は、エキゾーストマニホールド４１からインテークダクト３１のスロットルバルブ３５よりも下流側の部分に排ガスを導入する管路である。
ＥＧＲバルブ６２は、ＥＣＵ１００の制御に応じてＥＧＲ通路６１の排ガス流量（ＥＧＲ量）を調節する制御弁である。
ＥＧＲクーラ６３は、ＥＧＲ通路６１を流れる排ガスを走行風との熱交換によって冷却するものである。
【００２２】
ＤＯＣ７０は、エキゾーストパイプ４２に設けられ、排ガス中の主として炭化水素（ＨＣ）を酸化処理するものである。ＤＯＣ７０は、例えばコーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体の表面に、白金やパラジウム等の貴金属やアルミナ等の金属酸化物を担持させて形成されている。
ＤＯＣ７０には、入口部分の排ガス温度を検出する温度センサ７１が設けられている。
【００２３】
ＤＰＦ８０は、エキゾーストパイプ４２のＤＯＣ７０よりも下流側に設けられ、排ガスを濾過して粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタを備えている。ここで、ＰＭには、スート（煤）、有機溶剤可溶性成分（ＳＯＦ）、サルフェート（ＳＯ４）等が含まれる。
フィルタは、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に形成し、ガス流路となる多数のセルを、入口側、出口側が互い違いとなるように端面に封をして形成されたいわゆるクローズドタイプ（ウォールフロータイプ）のものである。
ＤＰＦ８０は、入口圧力と出口圧力との間の差圧を検出する差圧センサ８１、及び、出口の排ガス温度を検出する温度センサ８２を備えている。
【００２４】
ＥＣＵ１００は、上述したエンジン１０及びその補機類を統括的に制御するものであって、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス、及び、Ａ／Ｄ変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を備えている。
ＥＣＵ１００には、上述した各種センサのほか、アクセルペダルセンサ１０１、大気圧センサ１０２の出力が入力される。
アクセルペダルセンサ１０１は、ドライバが操作するアクセルペダルのポジションを検出することによって、ドライバ要求トルクを検出する要求トルク検出手段である。
大気圧センサ１０２は、車両の周囲雰囲気における大気圧を検出するものである。
【００２５】
ＥＣＵ１００は、アクセルペダルセンサ１０１の出力に応じて設定される要求トルクに応じて、スロットルバルブ３５の開度、燃料供給装置５０の燃料噴射量及び時期、燃圧等を制御する。
また、ＥＣＵ１００は、運転状態に応じて排ガスの低エミッション化を図るため、ＥＧＲ装置６０によって所定量の排ガス（ＥＧＲガス）をインテークダクト３１に導入するＥＧＲ制御を行う。
さらに、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャ２０の可変ノズル２２ａ及びウエストゲートバルブを制御して、過給圧が所定の目標過給圧となるように制御する過給圧制御を行う。
【００２６】
本実施例においては、燃費を悪化させることなくＥＧＲ制御の制御性を向上するため、ＥＧＲバルブ６２の開度とターボチャージャ２０の過給圧との協調制御を行っている。
先ず、ＥＧＲバルブ６２の開度と制御性との関係について説明する。
図２は、ＥＧＲバルブの開度と開口面積との相関を模式的に示すグラフである。
図２において、横軸はＥＧＲバルブの開度を示し、縦軸はＥＧＲバルブの開口面積を示している。
【００２７】
ＥＧＲバルブ６２の開度に対する開口面積の変化率は、開度が中間領域においては比較的大きく、全閉付近及び全開付近では小さくなっている。
ＥＧＲ制御の制御性を向上するためには、変化率が比較的大きい中間領域を常用することが好ましく、これより高開度あるいは低開度の領域を使用すると、ＥＧＲ量の精密な制御が困難となるため好ましくない。
しかし、ＥＧＲバルブ６２の中間開度を用いて十分なＥＧＲ量を確保するためには、ＥＧＲ通路６１の入り側、出側の差圧、つまり、タービン２２上流側の排ガス圧力と、コンプレッサ２１による過給圧との差圧をある程度大きくしてＥＧＲガスが流れやすくする必要がある。
【００２８】
上述した差圧を大きくするためには、タービン２２の可変ノズル２２ａを絞って過給圧を高め、タービン２２上流側の排ガス圧力を高めることが有効である。しかし、このようにして過給圧を高めた場合には、ポンプ損失の増大によってエンジン１０の燃費が悪化する傾向となる。
そこで、本実施例においては、以下説明する制御によって、ＥＧＲ制御性と燃費との両立を図っている。
【００２９】
図３は、本実施例におけるＥＧＲバルブ開度に応じた過給圧制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：運転状態判定・運転領域判定＞
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の冷却水温、吸気量、吸気管内圧力（インテークチャンバ３７あるいはインテークマニホールド３９の内圧）、ＥＧＲ量、外気温等の運転状態を判定する。
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の回転数、負荷等の運転領域を判定する。
その後、ステップＳ０２に進む。
【００３０】
＜ステップＳ０２：目標ＥＧＲ量・目標過給圧・目標ＥＧＲバルブ開度設定＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０１での判定結果に基づいて、目標ＥＧＲ量、目標過給圧、及び、目標ＥＧＲバルブ開度を設定する。これらの各値は、例えば、運転状態、運転領域に基づいて予め設定されたマップから読み出され、あるいは、演算される。
その後、ステップＳ０３に進む。
【００３１】
＜ステップＳ０３：ＥＧＲバルブ開度制御実施・過給圧制御実施＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０２で設定した目標ＥＧＲ量が得られるようにＥＧＲバルブ６２の開度をフィードバック制御する。
また、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャ２０の可変ノズル２２ａ及びウエストゲートバルブを制御して、過給圧がステップＳ０２で設定した目標過給圧となるように制御する。
その後、ステップＳ０４に進む。
【００３２】
＜ステップＳ０４：運転領域・過給圧判断＞
ＥＣＵ１００は、エンジンの運転領域が所定の定常運転領域であるか否かを判別する。このような定常運転領域として、例えば、回転数及び負荷の単位時間あたりの変化率が所定の閾値以下である状態が挙げられる。
また、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャ２０の過給圧がステップＳ０２で設定した目標過給圧に到達したか判別する。
そして、定常運転領域でありかつ目標過給圧に到達している場合には、ステップＳ０５に進み、その他の場合には一連の処理を終了（リターン）する。
【００３３】
＜ステップＳ０５：ＥＧＲバルブ開度判断＞
ＥＣＵ１００は、現在のＥＧＲバルブ６２の開度（指示値）を、ステップＳ０２で設定した目標ＥＧＲバルブ開度と比較する。
そして、実際のＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブ開度と実質的に等しい場合は、一連の処理を終了（リターン）する。
また、実際のＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブ開度よりも大きい場合は、ステップＳ０６に進む。
また、実際のＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブ開度よりも小さい場合は、ステップＳ０７に進む。
【００３４】
＜ステップＳ０６：目標過給圧増加補正＞
ＥＣＵ１００は、目標過給圧を増加する補正を行う。これに応じて、ターボチャージャ２０の可変ノズル２２ａは絞られ、過給圧が高くなるとともに、タービン２２の上流側の排ガス圧力も高くなる。
これによって、ＥＧＲ通路６１の入り側と出側との差圧が大きくなり、目標ＥＧＲ量を導入する場合のＥＧＲバルブ６２の開度は小さくなる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００３５】
＜ステップＳ０７：目標過給圧減少補正＞
ＥＣＵ１００は、目標過給圧を減少する補正を行う。これに応じて、ターボチャージャ２０の可変ノズル２２ａは開かれ、過給圧が低くなるとともに、タービン２２の上流側の排ガス圧力も低くなる。
これによって、ＥＧＲ通路６１の入り側と出側との差圧が小さくなり、目標ＥＧＲ量を導入する場合のＥＧＲバルブ６２の開度は大きくなる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００３６】
なお、ＥＣＵ１００は、上述した目標過給圧の増加補正、減少補正を行った場合には、所定の運転状態、運転領域に対する目標過給圧の設定値マップに対しても、同様の増加補正、減少補正を行う学習補正機能を備えている。
【００３７】
以上説明した本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）所定の目標ＥＧＲ量を導入する際のＥＧＲバルブ６２の開度が目標開度に近付くようにターボチャージャ２０の過給圧を制御することによって、過給圧が高すぎることによる燃費悪化や、低すぎることによるＥＧＲバルブ６２の制御性不良を招くことなく、安定したＥＧＲ制御を行うことができる。
（２）ＥＧＲバルブ６２の開度が目標開度よりも小さい場合には目標過給圧を低くし、大きい場合には目標過給圧を高くすることによって、上述した効果を確実に得ることができる。
（３）エンジン１０の運転状態が所定の定常運転状態である場合にのみＥＧＲバルブ６２の開度に基づいた目標過給圧の補正を行うことによって、ＥＧＲバルブ６２の開度と過給圧との相関が不確かな過渡状態で制御が行われることを防止し、制御の信頼性を高めることができる。
（４）目標過給圧の補正履歴に基づいて次回以降の制御量を補正し、ＥＧＲバルブ６２の開度を目標開度に近づける学習補正を行うことによって、個々の車両のターボチャージャ２０のコンプレッサ２１の効率、タービン２２の効率などの固体差や経年変化に関わらず、適切な過給圧制御を行うことができ、安定したＥＧＲ制御を実現できる。
【００３８】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）エンジン及びその補機類の構成は、上述した実施例の構成に限らず、適宜変更することができる。
（２）目標ＥＧＲバルブ開度は、単一の値ではなく、所定の幅を持った範囲であってもよい。この場合、過給圧は実際のＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブの範囲内に収まるように制御される。
（３）実施例では、ＥＧＲバルブ開度に応じた過給圧の制御を、目標過給圧の変更によって間接的に行っているが、実際のＥＧＲバルブ開度と目標ＥＧＲバルブ開度との差分に基づいて、可動ノズル２２ａやウエストゲートバルブのアクチュエータに直接指示を与えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０ エンジン １１ クランクシャフト
１２ ピストン １３ シリンダブロック
１４ ヘッド １５ 燃焼室
１６ グロープラグ １７ グローコントローラ
２０ ターボチャージャ ２１ コンプレッサ
２２ タービン ２２ａ 可変ノズル
２３ アクチュエータ ２４ 負圧制御弁
３０ インテークシステム ３１ インテークダクト
３２ エアクリーナ ３３ エアフローメータ
３４ インタークーラ ３５ スロットルバルブ
３６ アクチュエータ ３７ インテークチャンバ
３８ 吸気圧センサ ３９ インテークマニホールド
４０ エキゾーストシステム ４１ エキゾーストマニホールド
４２ エキゾーストパイプ
５０ 燃料供給装置 ５１ サプライポンプ
５２ 吸入調量電磁弁 ５３ 燃料温度センサ
５４ コモンレール ５５ 燃圧センサ
５６ インジェクタ
６０ ＥＧＲ装置 ６１ ＥＧＲ通路
６２ ＥＧＲバルブ ６３ ＥＧＲクーラ
７０ 酸化触媒（ＤＯＣ） ７１ 温度センサ
８０ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
８１ 差圧センサ ８２ 温度センサ
１００ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
１０１ アクセルペダルセンサ １０２ 大気圧センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置及びターボ過給機を有するエンジンを制御するエンジン制御装置に関し、特には燃費を悪化させることなく良好なＥＧＲ制御を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば乗用車等の自動車用のディーゼルエンジンにおいては、ターボ過給機による過給を行うとともに、燃焼温度の低下による排ガス中のＮＯｘ低減などのため、エンジンから出た排ガス（既燃ガス）の一部を抽出して吸気系に戻す排ガス再循環（ＥＧＲ）を行っている。
また、このようなターボ過給機においては、タービンの入口にアクチュエータによって駆動される可動ベーンを有する可変ノズルを設けて、運転条件に応じて可動ベーンを開閉させることによって、いわゆる可変ジオメトリ化、可変容量化したものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、排気経路側のタービン内に可変ベーンを備えた可変容量ターボチャージャと、排気経路と吸気経路とが循環経路及び該経路に設けられたＥＧＲバルブを介して接続された排気循環装置（ＥＧＲ装置）を搭載した内燃機関が記載されている。
このような可変容量ターボチャージャを用いると、可変ベーンの開度を小さくすることによって排気経路側の排ガスの圧力を高圧化させることができ、可変ベーンの開度を大きくすることによって排気経路側の排ガスの圧力を低圧化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなＥＧＲ装置において、再循環される排ガスを吸気管路に安定して導入するためには、可変ベーンの開度を小さくして過給圧を高め、タービン上流の排ガス圧力をコンプレッサ下流の吸気圧力（過給圧）に対して高くすることによって、ＥＧＲ配管の入り側、出側の差圧を確保した状態でＥＧＲバルブ開度により流量を制御することが求められる。
このとき、過給圧設定を高くした場合、排ガス圧力と過給圧との差が大きくなり、少ないＥＧＲバルブ開度で大量のＥＧＲ導入が可能となる。しかし、この場合エンジンのポンプ損失が大きくなり、燃費は悪化する方向となる。
一方、過給圧設定を低くした場合、排ガス圧力と過給圧との差が小さくなり、燃費は改善方向になるが、大量のＥＧＲ導入は不可能となりまたＥＧＲ導入のためＥＧＲバルブの開度を大きくする必要があるため、ＥＧＲ制御の制御性が低下することが懸念される。
また、このようなターボ過給における排ガス圧力と過給圧との相関は、個々のターボチャージャのコンプレッサ効率、タービン効率のばらつきに強く影響を受けるため、全ての車両に対して予めＥＧＲ導入時の過給圧制御を最適化することはきわめて困難である。
上述した問題点に鑑み、本発明の課題は、燃費を悪化させることなく良好なＥＧＲ制御を行うエンジン制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、エンジンの排ガスによって駆動されるタービン及び前記タービンによって駆動されるコンプレッサを有するターボ過給機と、前記ターボ過給機の過給圧を調節する過給圧制御手段と、前記タービンの上流側における前記エンジンの排気管路と前記コンプレッサの下流側における前記エンジンの吸気管路との間に設けられ排ガスを前記吸気管路に導入するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ排ガスの流量を調節するＥＧＲバルブとを備えるエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記ＥＧＲ通路から前記吸気管路内に導入される排ガス量が所定の目標ＥＧＲ量となるように前記ＥＧＲバルブの開度を制御するとともに、実際のＥＧＲバルブの開度が予め設定された目標開度に近付くように前記過給圧制御手段により前記ターボ過給機の過給圧を制御することを特徴とするエンジン制御装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも小さい場合には前記ターボ過給機の過給圧を低くするとともに、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも大きい場合には前記ターボ過給機の過給圧を高くすることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置である。
請求項３の発明は、前記過給圧制御手段は前記ターボ過給機の過給圧が所定の目標過給圧に近付くように前記ターボ過給機の過給圧を制御するものであり、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも小さい場合には前記目標過給圧を低くするとともに、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも大きい場合には前記目標過給圧を高くすることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置である。
請求項４の発明は、前記ＥＧＲバルブの開度に基づいた前記過給圧制御手段の制御を、前記エンジンの運転状態が所定の定常運転状態である場合にのみ許可することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置である。
請求項５の発明は、前記ＥＧＲバルブの開度に基づいた前記過給圧制御手段の制御履歴に基づいて、前記過給圧制御手段の次回以降の制御における目標過給圧を補正して前記ＥＧＲバルブの開度を前記目標開度に近づける過給圧制御学習補正手段を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）所定の目標ＥＧＲ量を再循環する際のＥＧＲバルブの開度が目標開度に近付くようにターボ過給機の過給圧を制御することによって、過給圧が高すぎることに起因するポンプ損失の増大による燃費悪化や、低すぎることに起因するＥＧＲ量の不足やＥＧＲバルブの制御性不良を生じさせることなく、安定したＥＧＲ制御を行うことができる。
（２）ＥＧＲバルブの開度が目標開度よりも小さい場合には過給圧を低くし、大きい場合には過給圧を高くすることによって、上述した効果を確実に得ることができる。
（３）過給圧が所定の目標過給圧に基づいてフィードバック制御されている場合に、ＥＧＲバルブの開度が目標開度よりも小さい場合には目標過給圧を低くし、大きい場合には目標過給圧を高くすることによっても、上述した効果を確実に得ることができる。
（４）エンジンの運転状態が所定の定常運転状態である場合にのみＥＧＲバルブの開度に基づいた過給圧制御手段の制御を行うことによって、ＥＧＲバルブ開度と過給圧との相関が不確かな過渡状態で制御が行われることを防止し、制御の信頼性を高めることができる。
（５）過給圧制御手段の制御履歴に基づいて次回以降の制御における目標過給圧を補正し、ＥＧＲバルブの開度を目標開度に近づける学習補正を行うことによって、個々の車両のターボ過給機のコンプレッサ効率、タービン効率などの固体差や経年変化に関わらず、適切な過給圧制御を行うことができ、安定したＥＧＲ制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用したエンジン制御装置の実施例を有するエンジンのシステム構成を示す模式図である。
【図２】図１のエンジンにおけるＥＧＲバルブのバルブ開度とバルブ開口面積との相関を模式的に示すグラフである。
【図３】実施例のエンジン制御装置におけるＥＧＲバルブ開度に応じた過給圧制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、燃費を悪化させることなく良好なＥＧＲ制御を行うエンジン制御装置を提供する課題を、目標ＥＧＲ量が得られるＥＧＲバルブの開度が所定の目標開度となるようにターボチャージャの目標過給圧を補正することによって解決した。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明を適用したエンジン制御装置の実施例について説明する。
図１は、実施例のエンジン制御装置によって制御されるエンジンのシステム構成を示す模式図である。
エンジン１０は、ターボチャージャ２０、インテークシステム３０、エキゾーストシステム４０、燃料供給装置５０、ＥＧＲ装置６０、酸化触媒（ＤＯＣ）７０、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）８０、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ１００）等を備えて構成されている。
【００１２】
エンジン１０は、例えば、乗用車等の自動車の走行用動力源として用いられる４ストロークのディーゼルエンジンである。
エンジン１０は、クランクシャフト１１、ピストン１２、シリンダブロック１３、ヘッド１４、燃焼室１５、グロープラグ１６、グローコントローラ１７等を備えて構成されている。
クランクシャフト１１は、エンジン１０の出力軸である。
ピストン１２は、シリンダ内を往復運動し、コンロッドを介して燃焼圧力をクランクシャフト１１に伝達する部材である。
シリンダブロック１３は、ピストン１２が収容されるシリンダ部及びクランクシャフト１１が回転可能に支持されるクランクケース部を一体に形成したものである。
ヘッド１４は、シリンダブロック１３のピストン１２の冠側の端部に設けられ、吸気ポート、排気ポート及びこれらに設けられた吸気バルブ及び排気バルブを開閉する動弁駆動機構等を備えている。
燃焼室１５は、ピストン１２の冠面とヘッド１４のこれに対向する部分との間に形成されている。
グロープラグ１６は、先端部が燃焼室１５内に露出した状態でヘッド１４に設けられた予備加熱装置である。
グローコントローラ１７は、ＥＣＵ１００の制御に応じてグロープラグ１６への通電量を制御するものである。
【００１３】
ターボチャージャ２０は、エンジン１０の排ガス（既燃ガス）のエネルギを用いて、エンジン１０が吸入する燃焼用空気（新気）を所定の過給圧まで圧縮するものである。
ターボチャージャ２０は、コンプレッサ２１、タービン２２、アクチュエータ２３、負圧制御弁２４等を備えている。
コンプレッサ２１は、燃焼用空気を圧縮する遠心型圧縮機である。
タービン２２は、コンプレッサ２１と同軸に設けられ、エンジン１０の排ガスによって駆動されるとともに、コンプレッサ２１を駆動するものである。タービン２２は、タービンホイールの周囲に設けられる可動式のべーンによってジオメトリを連続的に変更可能な可変ノズル２２ａを備えた可変ジオメトリ式のものである。
アクチュエータ２３は、タービン２２の可変ノズル２２ａの可動ベーンを駆動する負圧式のアクチュエータである。
負圧制御弁２４は、図示しない負圧源からの負圧を、ＥＣＵ１００の制御に従ってアクチュエータ２３に導入する電磁弁である。
また、ターボチャージャ２０には、ＥＣＵ１００の制御に従ってタービン２２の上流側の排ガスを下流側へバイパスさせる図示しないウエストゲートバルブが設けられている。
【００１４】
インテークシステム３０は、エンジン１０に燃焼用空気を導入するものである。
インテークシステム３０は、インテークダクト３１、エアクリーナ３２、エアフローメータ３３、インタークーラ３４、スロットルバルブ３５、アクチュエータ３６、インテークチャンバ３７、吸気圧センサ３８、インテークマニホールド３９等を備えて構成されている。
【００１５】
インテークダクト３１は、大気から燃焼用空気を導入し、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２１を経由してエンジン１０に供給する空気流路である。
エアクリーナ３２は、空気を濾過して埃等を除去するフィルタエレメントを備えている。エアクリーナ３２を通過した空気はターボチャージャ２０のコンプレッサ２１に導入され、圧縮される。
エアフローメータ３３は、エアクリーナ３２の出口部に設けられ、空気流量を検出するセンサを備えている。また、エアフローメータ３３には、吸気温度を検出する吸気温度センサが内蔵されている。
【００１６】
インタークーラ３４は、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２１から出た空気を、走行風との熱交換によって冷却する熱交換器である。
スロットルバルブ３５は、インタークーラ３４の下流側に設けられ、エンジン１０の吸入空気量を調節するものである。
アクチュエータ３６は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じてスロットルバルブ３５を開閉駆動するものである。
インテークチャンバ３７は、スロットルバルブ３５を通過した空気が導入される空気室であって、インテークマニホールド３９を介してエンジン１０の吸気ポートに接続されている。
吸気圧センサ３８は、インテークチャンバ３７に設けられ、エンジン１０の吸気圧力と実質的に等しいインテークチャンバ３７内の圧力を検出するものである。
インテークマニホールド３９は、インテークチャンバ３７からエンジン１０の各気筒の吸気ポートに空気を導入する分岐管路である。
【００１７】
エキゾーストシステム４０は、エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ４２等を備えて構成されている。
エキゾーストマニホールド４１は、エンジン１０の各気筒の排気ポートから排出される排ガスを集合させてターボチャージャ２０のタービン２２に導入する管路である。
エキゾーストパイプ４２は、タービン２２から出た排気を車外に排出する管路である。エキゾーストパイプ４２には、ＤＯＣ７０、ＤＰＦ８０等の排ガス後処理装置が設けられている。
【００１８】
燃料供給装置５０は、エンジン１０の燃焼室１５内に燃料を供給するものである。燃料供給装置５０は、サプライポンプ５１、吸入調量電磁弁５２、燃料温度センサ５３、コモンレール５４、燃圧センサ５５、インジェクタ５６等を備えたコモンレール式の高圧燃料噴射装置である。
【００１９】
サプライポンプ５１は、例えばインナカム式の圧送系を備え、燃料である軽油を加圧してコモンレール５４に供給するものである。
吸入調量電磁弁５２は、サプライポンプ５１の燃料の吸入量を調整するものであって、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて駆動される。
燃料温度センサ５３は、サプライポンプ５１における燃料の温度を検出するものである。
【００２０】
コモンレール５４は、サプライポンプ５１が吐出した高圧の燃料を貯留する蓄圧器である。
燃圧センサ５５は、コモンレール５４内の燃料の圧力（燃圧）を検出するものである。上述した吸入調量電磁弁５２は、燃圧センサ５５の出力を用いたフィードバック制御により、燃圧が例えばエンジン回転数及び負荷に応じて設定される所定の目標値となるようにその開度を調節される。
インジェクタ５６は、コモンレール５４から供給される燃料を各気筒の燃焼室１５内に噴射するものである。インジェクタ５６は、例えばピエゾ素子やソレノイド等のアクチュエータによって開閉される弁体を有し、ＥＣＵ１００からの噴射パルス信号に応じて開弁される。インジェクタ５６の噴射タイミング及び噴射量はＥＣＵ１００によって制御されている。
【００２１】
ＥＧＲ装置６０は、燃焼温度を抑制してＮＯｘの排出量を低減することを目的とし、エキゾーストマニホールド４１から抽出したエンジン１０の排ガスの一部を、インテークダクト３１内に還流させるものである。
ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲ通路６１、ＥＧＲバルブ６２、ＥＧＲクーラ６３等を備えて構成されている。
ＥＧＲ通路６１は、エキゾーストマニホールド４１からインテークダクト３１のスロットルバルブ３５よりも下流側の部分に排ガスを導入する管路である。
ＥＧＲバルブ６２は、ＥＣＵ１００の制御に応じてＥＧＲ通路６１の排ガス流量（ＥＧＲ量）を調節する制御弁である。
ＥＧＲクーラ６３は、ＥＧＲ通路６１を流れる排ガスを走行風との熱交換によって冷却するものである。
【００２２】
ＤＯＣ７０は、エキゾーストパイプ４２に設けられ、排ガス中の主として炭化水素（ＨＣ）を酸化処理するものである。ＤＯＣ７０は、例えばコーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体の表面に、白金やパラジウム等の貴金属やアルミナ等の金属酸化物を担持させて形成されている。
ＤＯＣ７０には、入口部分の排ガス温度を検出する温度センサ７１が設けられている。
【００２３】
ＤＰＦ８０は、エキゾーストパイプ４２のＤＯＣ７０よりも下流側に設けられ、排ガスを濾過して粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタを備えている。ここで、ＰＭには、スート（煤）、有機溶剤可溶性成分（ＳＯＦ）、サルフェート（ＳＯ４）等が含まれる。
フィルタは、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に形成し、ガス流路となる多数のセルを、入口側、出口側が互い違いとなるように端面に封をして形成されたいわゆるクローズドタイプ（ウォールフロータイプ）のものである。
ＤＰＦ８０は、入口圧力と出口圧力との間の差圧を検出する差圧センサ８１、及び、出口の排ガス温度を検出する温度センサ８２を備えている。
【００２４】
ＥＣＵ１００は、上述したエンジン１０及びその補機類を統括的に制御するものであって、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス、及び、Ａ／Ｄ変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を備えている。
ＥＣＵ１００には、上述した各種センサのほか、アクセルペダルセンサ１０１、大気圧センサ１０２の出力が入力される。
アクセルペダルセンサ１０１は、ドライバが操作するアクセルペダルのポジションを検出することによって、ドライバ要求トルクを検出する要求トルク検出手段である。
大気圧センサ１０２は、車両の周囲雰囲気における大気圧を検出するものである。
【００２５】
ＥＣＵ１００は、アクセルペダルセンサ１０１の出力に応じて設定される要求トルクに応じて、スロットルバルブ３５の開度、燃料供給装置５０の燃料噴射量及び時期、燃圧等を制御する。
また、ＥＣＵ１００は、運転状態に応じて排ガスの低エミッション化を図るため、ＥＧＲ装置６０によって所定量の排ガス（ＥＧＲガス）をインテークダクト３１に導入するＥＧＲ制御を行う。
さらに、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャ２０の可変ノズル２２ａ及びウエストゲートバルブを制御して、過給圧が所定の目標過給圧となるように制御する過給圧制御を行う。
【００２６】
本実施例においては、燃費を悪化させることなくＥＧＲ制御の制御性を向上するため、ＥＧＲバルブ６２の開度とターボチャージャ２０の過給圧との協調制御を行っている。
先ず、ＥＧＲバルブ６２の開度と制御性との関係について説明する。
図２は、ＥＧＲバルブの開度と開口面積との相関を模式的に示すグラフである。
図２において、横軸はＥＧＲバルブの開度を示し、縦軸はＥＧＲバルブの開口面積を示している。
【００２７】
ＥＧＲバルブ６２の開度に対する開口面積の変化率は、開度が中間領域においては比較的大きく、全閉付近及び全開付近では小さくなっている。
ＥＧＲ制御の制御性を向上するためには、変化率が比較的大きい中間領域を常用することが好ましく、これより高開度あるいは低開度の領域を使用すると、ＥＧＲ量の精密な制御が困難となるため好ましくない。
しかし、ＥＧＲバルブ６２の中間開度を用いて十分なＥＧＲ量を確保するためには、ＥＧＲ通路６１の入り側、出側の差圧、つまり、タービン２２上流側の排ガス圧力と、コンプレッサ２１による過給圧との差圧をある程度大きくしてＥＧＲガスが流れやすくする必要がある。
【００２８】
上述した差圧を大きくするためには、タービン２２の可変ノズル２２ａを絞って過給圧を高め、タービン２２上流側の排ガス圧力を高めることが有効である。しかし、このようにして過給圧を高めた場合には、ポンプ損失の増大によってエンジン１０の燃費が悪化する傾向となる。
そこで、本実施例においては、以下説明する制御によって、ＥＧＲ制御性と燃費との両立を図っている。
【００２９】
図３は、本実施例におけるＥＧＲバルブ開度に応じた過給圧制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：運転状態判定・運転領域判定＞
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の冷却水温、吸気量、吸気管内圧力（インテークチャンバ３７あるいはインテークマニホールド３９の内圧）、ＥＧＲ量、外気温等の運転状態を判定する。
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の回転数、負荷等の運転領域を判定する。
その後、ステップＳ０２に進む。
【００３０】
＜ステップＳ０２：目標ＥＧＲ量・目標過給圧・目標ＥＧＲバルブ開度設定＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０１での判定結果に基づいて、目標ＥＧＲ量、目標過給圧、及び、目標ＥＧＲバルブ開度を設定する。これらの各値は、例えば、運転状態、運転領域に基づいて予め設定されたマップから読み出され、あるいは、演算される。
その後、ステップＳ０３に進む。
【００３１】
＜ステップＳ０３：ＥＧＲバルブ開度制御実施・過給圧制御実施＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０２で設定した目標ＥＧＲ量が得られるようにＥＧＲバルブ６２の開度をフィードバック制御する。
また、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャ２０の可変ノズル２２ａ及びウエストゲートバルブを制御して、過給圧がステップＳ０２で設定した目標過給圧となるように制御する。
その後、ステップＳ０４に進む。
【００３２】
＜ステップＳ０４：運転領域・過給圧判断＞
ＥＣＵ１００は、エンジンの運転領域が所定の定常運転領域であるか否かを判別する。このような定常運転領域として、例えば、回転数及び負荷の単位時間あたりの変化率が所定の閾値以下である状態が挙げられる。
また、ＥＣＵ１００は、ターボチャージャ２０の過給圧がステップＳ０２で設定した目標過給圧に到達したか判別する。
そして、定常運転領域でありかつ目標過給圧に到達している場合には、ステップＳ０５に進み、その他の場合には一連の処理を終了（リターン）する。
【００３３】
＜ステップＳ０５：ＥＧＲバルブ開度判断＞
ＥＣＵ１００は、現在のＥＧＲバルブ６２の開度（指示値）を、ステップＳ０２で設定した目標ＥＧＲバルブ開度と比較する。
そして、実際のＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブ開度と実質的に等しい場合は、一連の処理を終了（リターン）する。
また、実際のＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブ開度よりも大きい場合は、ステップＳ０６に進む。
また、実際のＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブ開度よりも小さい場合は、ステップＳ０７に進む。
【００３４】
＜ステップＳ０６：目標過給圧増加補正＞
ＥＣＵ１００は、目標過給圧を増加する補正を行う。これに応じて、ターボチャージャ２０の可変ノズル２２ａは絞られ、過給圧が高くなるとともに、タービン２２の上流側の排ガス圧力も高くなる。
これによって、ＥＧＲ通路６１の入り側と出側との差圧が大きくなり、目標ＥＧＲ量を導入する場合のＥＧＲバルブ６２の開度は小さくなる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００３５】
＜ステップＳ０７：目標過給圧減少補正＞
ＥＣＵ１００は、目標過給圧を減少する補正を行う。これに応じて、ターボチャージャ２０の可変ノズル２２ａは開かれ、過給圧が低くなるとともに、タービン２２の上流側の排ガス圧力も低くなる。
これによって、ＥＧＲ通路６１の入り側と出側との差圧が小さくなり、目標ＥＧＲ量を導入する場合のＥＧＲバルブ６２の開度は大きくなる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００３６】
なお、ＥＣＵ１００は、上述した目標過給圧の増加補正、減少補正を行った場合には、所定の運転状態、運転領域に対する目標過給圧の設定値マップに対しても、同様の増加補正、減少補正を行う学習補正機能を備えている。
【００３７】
以上説明した本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）所定の目標ＥＧＲ量を導入する際のＥＧＲバルブ６２の開度が目標開度に近付くようにターボチャージャ２０の過給圧を制御することによって、過給圧が高すぎることによる燃費悪化や、低すぎることによるＥＧＲバルブ６２の制御性不良を招くことなく、安定したＥＧＲ制御を行うことができる。
（２）ＥＧＲバルブ６２の開度が目標開度よりも小さい場合には目標過給圧を低くし、大きい場合には目標過給圧を高くすることによって、上述した効果を確実に得ることができる。
（３）エンジン１０の運転状態が所定の定常運転状態である場合にのみＥＧＲバルブ６２の開度に基づいた目標過給圧の補正を行うことによって、ＥＧＲバルブ６２の開度と過給圧との相関が不確かな過渡状態で制御が行われることを防止し、制御の信頼性を高めることができる。
（４）目標過給圧の補正履歴に基づいて次回以降の制御量を補正し、ＥＧＲバルブ６２の開度を目標開度に近づける学習補正を行うことによって、個々の車両のターボチャージャ２０のコンプレッサ２１の効率、タービン２２の効率などの固体差や経年変化に関わらず、適切な過給圧制御を行うことができ、安定したＥＧＲ制御を実現できる。
【００３８】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）エンジン及びその補機類の構成は、上述した実施例の構成に限らず、適宜変更することができる。
（２）目標ＥＧＲバルブ開度は、単一の値ではなく、所定の幅を持った範囲であってもよい。この場合、過給圧は実際のＥＧＲバルブ開度が目標ＥＧＲバルブの範囲内に収まるように制御される。
（３）実施例では、ＥＧＲバルブ開度に応じた過給圧の制御を、目標過給圧の変更によって間接的に行っているが、実際のＥＧＲバルブ開度と目標ＥＧＲバルブ開度との差分に基づいて、可動ノズル２２ａやウエストゲートバルブのアクチュエータに直接指示を与えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０ エンジン １１ クランクシャフト
１２ ピストン １３ シリンダブロック
１４ ヘッド １５ 燃焼室
１６ グロープラグ １７ グローコントローラ
２０ ターボチャージャ ２１ コンプレッサ
２２ タービン ２２ａ 可変ノズル
２３ アクチュエータ ２４ 負圧制御弁
３０ インテークシステム ３１ インテークダクト
３２ エアクリーナ ３３ エアフローメータ
３４ インタークーラ ３５ スロットルバルブ
３６ アクチュエータ ３７ インテークチャンバ
３８ 吸気圧センサ ３９ インテークマニホールド
４０ エキゾーストシステム ４１ エキゾーストマニホールド
４２ エキゾーストパイプ
５０ 燃料供給装置 ５１ サプライポンプ
５２ 吸入調量電磁弁 ５３ 燃料温度センサ
５４ コモンレール ５５ 燃圧センサ
５６ インジェクタ
６０ ＥＧＲ装置 ６１ ＥＧＲ通路
６２ ＥＧＲバルブ ６３ ＥＧＲクーラ
７０ 酸化触媒（ＤＯＣ） ７１ 温度センサ
８０ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
８１ 差圧センサ ８２ 温度センサ
１００ エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
１０１ アクセルペダルセンサ １０２ 大気圧センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスによって駆動されるタービン及び前記タービンによって駆動されるコンプレッサを有するターボ過給機と、
前記ターボ過給機の過給圧を調節する過給圧制御手段と、
前記タービンの上流側における前記エンジンの排気管路と前記コンプレッサの下流側における前記エンジンの吸気管路との間に設けられ排ガスを前記吸気管路に導入するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ排ガスの流量を調節するＥＧＲバルブと
を備えるエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
前記ＥＧＲ通路から前記吸気管路内に導入される排ガス量が所定の目標ＥＧＲ量となるように前記ＥＧＲバルブの開度を制御するとともに、実際のＥＧＲバルブの開度が予め設定された目標開度に近付くように前記過給圧制御手段により前記ターボ過給機の過給圧を制御すること
を特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも小さい場合には前記ターボ過給機の過給圧を低くするとともに、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも大きい場合には前記ターボ過給機の過給圧を高くすること
を特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記過給圧制御手段は前記ターボ過給機の過給圧が所定の目標過給圧に近付くように前記ターボ過給機の過給圧を制御するものであり、
前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも小さい場合には前記目標過給圧を低くするとともに、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも大きい場合には前記目標過給圧を高くすること
を特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲバルブの開度に基づいた前記過給圧制御手段の制御を、前記エンジンの運転状態が所定の定常運転状態である場合にのみ許可すること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲバルブの開度に基づいた前記過給圧制御手段の制御履歴に基づいて、前記過給圧制御手段の次回以降の制御における目標過給圧を補正して前記ＥＧＲバルブの開度を前記目標開度に近づける過給圧制御学習補正手段を有すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項１】
エンジンの排ガスによって駆動されるタービン及び前記タービンによって駆動されるコンプレッサを有するターボ過給機と、
前記ターボ過給機の過給圧を調節する過給圧制御手段と、
前記タービンの上流側における前記エンジンの排気管路と前記コンプレッサの下流側における前記エンジンの吸気管路との間に設けられ排ガスを前記吸気管路に導入するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ排ガスの流量を調節するＥＧＲバルブと
を備えるエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
前記ＥＧＲ通路から前記吸気管路内に導入される排ガス量が所定の目標ＥＧＲ量となるように前記ＥＧＲバルブの開度を制御するとともに、実際のＥＧＲバルブの開度が予め設定された目標開度に近付くように前記過給圧制御手段により前記ターボ過給機の過給圧を制御すること
を特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも小さい場合には前記ターボ過給機の過給圧を低くするとともに、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも大きい場合には前記ターボ過給機の過給圧を高くすること
を特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記過給圧制御手段は前記ターボ過給機の過給圧が所定の目標過給圧に近付くように前記ターボ過給機の過給圧を制御するものであり、
前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも小さい場合には前記目標過給圧を低くするとともに、前記ＥＧＲバルブの開度が前記目標開度よりも大きい場合には前記目標過給圧を高くすること
を特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲバルブの開度に基づいた前記過給圧制御手段の制御を、前記エンジンの運転状態が所定の定常運転状態である場合にのみ許可すること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記ＥＧＲバルブの開度に基づいた前記過給圧制御手段の制御履歴に基づいて、前記過給圧制御手段の次回以降の制御における目標過給圧を補正して前記ＥＧＲバルブの開度を前記目標開度に近づける過給圧制御学習補正手段を有すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２６３７４（Ｐ２０１１−２２６３７４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６６１９（Ｐ２０１０−９６６１９）
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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