(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の第１の運転状態として回転数と負荷状態を、第２の運転状態として冷却水温を、検出する運転状態検出手段、
排気還流時の吸入空気量QACを検出する吸入空気量検出手段、
第１の運転状態に応じて目標ＥＧＲ率MEGRMを演算する目標ＥＧＲ率演算手段、
第２の運転状態に応じてＥＧＲ率の第１の補正量KEGR1を演算する第１補正量演算手段、
第１の運転状態に応じて目標吸入空気量BQACを演算する目標吸入空気量演算手段、
ＥＧＲ率とその補正量KEGR1に基づいて目標吸入空気量BQACを補正する補正後目標吸入空気量演算手段、
補正後目標吸入空気量BQACKと検出吸入空気量QACとの偏差に基づいてＥＧＲ率の第２の補正量KEGR2を演算する第２補正量演算手段、
第１の補正量KEGR1と第２の補正量KEGR2とに基づいてＥＧＲ率MEGRMを補正するＥＧＲ率補正手段、
を備えた内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項２】
目標ＥＧＲ率演算手段は、運転状態に応じて定めたＥＧＲ弁の目標開度と前記運転状態とからＥＧＲ率MEGRMを演算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ率補正手段により補正したＥＧＲ率と第１の運転状態とからＥＧＲ弁の開度指令値SEGRを演算する開度指令値演算手段を備える請求項１に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項４】
ＥＧＲ弁はステップモータにより開閉駆動される構成を有し、開度指令値SEGRは前記ステップモータのステップ数として演算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項５】
第２補正量演算手段は、実吸入空気量と補正後目標吸入空気量との比QAC／BQACKの増大に応じて増大する特性で第２補正量KEGR2を設定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【請求項６】
開度指令値演算手段は、ＥＧＲ率に基づいて吸気絞弁の開度をも演算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気還流制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
内燃機関から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する目的で排気の一部を吸気中に還流させて燃焼温度を下げるようにした排気還流（ＥＧＲ）装置が知られている（公知文献としては例えば特開昭６０−２３０５５５号公報参照）。この排気還流は窒素酸化物の低減に有効であるが、還流する排気量を運転状態に応じて適量に制御しないと燃焼が悪化して出力低下など運転性に悪影響が及ぶ。このため近年のＥＧＲ装置では、排気還流量を加減するためのＥＧＲ弁の目標開度を機関回転数や負荷状態を検出して決定し、この目標開度となるようにステップモータ等によりＥＧＲ弁を精密に駆動することにより最適制御を達成できるようにしている。
【０００３】
ところで、制御そのものが正確であったとしても、ＥＧＲ弁に排気中の燃焼生成物や油分が付着して実質的な開度が変化すると正確な排気還流量が得られない。この問題はディーゼルエンジンのように燃焼生成物が発生しやすい筒内燃料噴射式の内燃機関では特に顕著である。そこで、このような弁開度の変動を吸入空気量の変化としてとらえ、ＥＧＲ弁の開度を吸入空気量に応じて補正するようにしたものが考えられる。具体的には、還流する排気量が減少するとその分だけ吸入される新気の量が増えるので、そのときにはＥＧＲ弁の開度を増大方向に補正することにより目標とする排気還流量が得られるようにするのである。一方、機関回転数や負荷状態が同一であっても、例えば始動・暖機時と暖機完了後とでは燃焼状態が異なるためＥＧＲ弁の開度もこれらの運転条件の相違を考慮して補正してやる必要がある。
【０００４】
このように、排気還流制御に万全を期するためには、ＥＧＲ弁の開度について空気量変化に基づく補正と温度条件による補正など複数の補正を施す必要がある。しかしながら、従来の排気還流制御では、これらの補正を個々に行うようにしていたため、補正に使用する運転状態検出量やデータ毎に計算が必要になり、それだけ演算処理が複雑化したり用意すべきデータ量が増大したりしてしまうという問題点があった。本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、吸入空気量をパラメータとするＥＧＲ率値に補正を施したうえでＥＧＲ弁の開度を決定することにより演算処理の簡略化を図ったものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明では、図１に示したように、内燃機関の第１の運転状態として回転数Nと負荷状態Tpを、第２の運転状態として冷却水温Twを、検出する運転状態検出手段１０１と、排気還流時の吸入空気量QACを検出する吸入空気量検出手段１０２と、第１の運転状態に応じて目標ＥＧＲ率MEGRMを演算する目標ＥＧＲ率演算手段１０３と、第２の運転状態に応じてＥＧＲ率の第１の補正量KEGR1を演算する第１補正量演算手段１０４と、第１の運転状態に応じて目標吸入空気量BQACを演算する目標吸入空気量演算手段１０５と、ＥＧＲ率MEGRMとその補正量に基づいて目標吸入空気量BQACを補正する補正後目標吸入空気量演算手段１０６と、補正後目標吸入空気量BQACKと検出吸入空気量QACとの偏差に基づいてＥＧＲ率の第２の補正量KEGR2を演算する第２補正量演算手段１０７と、第１の補正量KEGR1と第２の補正量KEGR2とに基づいてＥＧＲ率MEGRMを補正するＥＧＲ率補正手段１０８とを設ける。
【０００６】
（２）請求項２の発明は、上記請求項１の発明の目標ＥＧＲ率演算手段１０３を、運転状態に応じて定めたＥＧＲ弁の目標開度と運転状態とからＥＧＲ率MEGRMを演算するように構成したものとする。
【０００７】
（３）請求項３の発明は、上記請求項１の発明において、ＥＧＲ率補正手段により補正したＥＧＲ率と運転状態とからＥＧＲ弁の開度指令値SEGRを演算する開度指令値演算手段１０９を備えたものとする。
【０００８】
（４）請求項４の発明は、請求項１の発明においてＥＧＲ弁をステップモータにより開閉駆動される構成を有し、開度指令値SEGRは前記ステップモータのステップ数として演算するように構成したものとする。
【０００９】
（５）請求項５の発明は、上記請求項１の発明の第２補正量演算手段１０７を、実吸入空気量と補正後目標吸入空気量との比QAC／BQACＫの増大に応じて増大する特性で第２補正量KEGR2を設定するように構成したものとする。
【００１０】
（６）請求項６の発明は、上記請求項１の発明の開度指令値演算手段を、ＥＧＲ率に基づいて吸気絞弁の開度をも演算するように構成したものとする。
【００１２】
【作用・効果】
上記各発明によれば、運転状態に応じて決められたＥＧＲ率に冷却水温などの機関状態に応じた補正がなされ、その補正後のＥＧＲ率をＥＧＲ弁開度に変換したうえで指令値STEPQとしてＥＧＲ弁のアクチュエータに出力する。このような補正処理によれば、ＥＧＲ弁開度で代表される排気還流量と吸入空気量とをパラメータとするＥＧＲ率に対して補正が行われるので、冷却水温などの機関状態に応じたＥＧＲ弁開度の補正と、吸入空気量に応じた補正とを共通の運転状態検出結果に基づいて一括的に行うことができ、検出した運転状態情報の処理や補正のために用意しておくべきデータ量が必要最小限で済み、したがってマッチング作業が容易になると共にマイクロコンピュータなどで構成される制御装置の構成の簡略化が図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図２は本発明が適用可能なＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンの概略構成を示したものである。図においてエンジン１１の吸気通路１２と排気通路１３とがＥＧＲ通路１４を介して接続されており、その途中にＥＧＲ弁１５が設けられている。ＥＧＲ弁１５はアクチュエータ１６により全閉位置から全開位置までほぼ連続的に位置制御される。吸気通路１２にはＥＧＲ通路１４の出口部よりも上流側に絞り弁１７が介装されると共に、この絞り弁１７を開閉駆動するアクチュエータ１８が設けられている。各アクチュエータ１６,１８は共に制御装置１９によりその作動が制御され、比較的多量の排気還流が必要な運転条件では絞り弁１７を閉じ加減にしてその下流側に負圧を発達させた状態でＥＧＲ弁１５の開度を制御するようにしている。排気還流量が少ないときまたは排気還流を行わないときには絞り弁１７は全開位置に制御される。
【００１４】
上記アクチュエータ１６，１８の作動は各種運転状態の検出結果に基づき制御回路１９が制御する。制御回路１９は入出力回路および記憶回路を備えたマイクロコンピュータからなり、上記本発明の各演算手段の機能を有している。制御回路１９には、燃料噴射量や噴射時期を決定するための基本的な運転状態パラメータとしてエンジンの回転数Ｎおよび負荷代表値としての目標燃料噴射量Ｔｐが入力されるが、これらはＥＧＲ率の決定およびＥＧＲ弁開度の補正にも用いられる。また、ＥＧＲ弁開度の補正のために、さらに冷却水温センサ２０からの冷却水温Ｔｐおよびエアフローメータ２１からの吸入空気量QACが入力される。エアフローメータ２１は上記吸気通路１２の絞り弁１７よりも上流側に位置して設けられており、エンジン１１に吸入される新気の流量を検出する。
【００１５】
図３および図４はこのようなＥＧＲ装置を備えたエンジンにおけるＥＧＲ弁開度の制御ルーチンの一例を示したものである。このルーチンは制御回路１９内のマイクロコンピュータにより数ミリ秒ないし数十ミリ秒毎に周期的に繰り返される。
【００１６】
基本的な制御として、図３に示したようにまずエンジン回転数Ｎ，燃料噴射量Ｔｐ，吸入空気量QAC，冷却水温Ｔｗが検出され、これらの検出結果に基づいて排気還流を行うべき運転域であるか否かが、例えば図５に示したようにあらかじめ設定されたテーブルとの照合により判定される（ステップ３０１，３０２）。これにより、例えば低負荷域、低回転域、始動時、暖機時などは絞り弁１７を全開とすると共にＥＧＲ弁１５を全閉として排気還流を停止する（ステップ３０３）。これに対して、排気還流を行う運転状態のときは、次に絞り弁１７とＥＧＲ弁１５の開度演算を行い、それぞれのアクチュエータ１８，１６に指令値を出力して所定の開度となるように位置制御が行われる（ステップ３０４〜３０６）。
【００１７】
図４は上記ステップ３０５のＥＧＲ弁の開度制御ルーチンの内容を示しており、まずＮとＴｐとから目標ＥＧＲ率の基本値MEGRMが演算され、次のこのＥＧＲ率に対する第１補正量KEGR1が演算される（ステップ４０１，４０２）。第１補正量KEGR1はこの場合水温Ｔｗによる補正量であり、一般に低温条件ではＮＯｘが発生しにくいところから、図６に例示したように低水温時ほど排気還流量が減少する特性の補正値が付与される。この第１補正量KEGR1としては他に、燃料噴射時期による補正、大気圧による補正などを算入するようにしてもよい。
【００１８】
次に、実吸入空気量の変動に対する補正を行うために、ＥＧＲ率目標値MEGRMと第１補正量KEGR１とから、絞り弁開度および目標吸入空気量に対する補正量Ｚが演算され、次いでＮ，Ｔｐから算出した目標吸入空気量BQACに前記補正量Ｚを乗じて補正後目標吸入空気量BQACKが求められる（ステップ４０３〜４０５）。ここで、絞り弁開度は図７に示したような特性で設定される一方、吸入空気量補正量ＺはＥＧＲ率の定義に応じて次のようにして算出される。
【００１９】
▲１▼ＥＧＲ率＝排気還流ガス量／吸入空気量とするとき
Ｚ＝（１＋MEGRM）／（KEGR1×MEGRM＋１）
▲２▼ＥＧＲ率＝排気還流ガス量／（排気還流ガス量＋吸入空気量）とするとき
Ｚ＝（１−KEGR1×MEGRM）／（１−MEGRM）
このようにして得られた補正後目標吸入空気量BQACKとエアフローメータ２１出力による実吸入空気量QACとの偏差に基づいて次に第２補正量KEGR2が演算される（ステップ４０６）。この第２補正量KEGR2は、図８に例示したように吸入空気量の実際値と目標値との比QAC/BQACKに対して比例的に増大する特性に設定されている。これはＥＧＲ弁開度が一定の条件下で実吸入空気量が目標値よりも増大した場合にはＥＧＲ率としては低下方向となるからである。この補正は、ＥＧＲ弁１５への燃焼生成物の付着による有効開度の減少や、絞り弁１７の開度変動による吸入吸気量変化に対して所要ＥＧＲ率を維持するのに有効である。
【００２０】
次いで、上述のようにして求めた２つの補正量KEGR1、KEGR2を目標ＥＧＲ率の基本値ＭＥＧＲＭに乗じて最終的な目標ＥＧＲ率MEGRを求め、これをＮとＴｐとに基づいてＥＧＲ弁開度に変換することでアクチュエータ１６に対する指令値が求められる（ステップ４０７、４０８）。前記指令値としては、例えばアクチュエータ１６としてステップモータを用いたものではそのステップ数である。
【００２１】
このようにして、このＥＧＲ制御によればＥＧＲ率に対して補正を施すことでＥＧＲ弁の開度や吸入空気量の変動に対して個々に補正量を決定する場合に比較して簡潔な処理で適切な排気還流制御が可能となる。なお、本発明は運転状態に応じてＥＧＲ率ではなくＥＧＲ弁開度を演算するようにした制御系にも適用可能であり、この場合は当初に決定した目標ＥＧＲ弁開度をＮとＴｐとからＥＧＲ率に変換したうえで上述したような補正処理を行うようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成概念図。
【図２】本発明が適用可能なディーゼルエンジンの実施形態の概略構成図。
【図３】本発明の一実施形態によるＥＧＲ制御ルーチンを示す流れ図。
【図４】同じくＥＧＲ弁開度に関する制御ルーチンを示す流れ図。
【図５】エンジン回転数Ｎ，燃料噴射量Ｔｐ，吸入空気量QAC，冷却水温Ｔｗに応じて排気還流の有無を決定するためのテーブルに相当する制御特性図。
【図６】冷却水温Ｔｗと第１補正量KEGR1との関係を示す特性線図。
【図７】目標ＥＧＲ率と絞り弁開度の関係を示す特性線図。
【図８】第２補正量KEGR2を付与するテーブルの一例を示す特性線図。
【符号の説明】
１１  ディーゼルエンジン
１２  吸気通路
１３  排気通路
１４  ＥＧＲ通路
１５  ＥＧＲ弁
１６  アクチュエータ
１７  絞り弁
１８  アクチュエータ
１９  制御回路
２０  水温センサ
２１  エアフローメータ
【図１】
0003728930.tif 000002
【図２】
0003728930.tif 000003
【図３】
0003728930.tif 000004
【図４】
0003728930.tif 000005
【図５】
0003728930.tif 000006
【図６】
0003728930.tif 000007
【図７】
0003728930.tif 000008
【図８】
0003728930.tif 000009