(57)【要約】【課題】内燃機関の減速状態における燃料供給の停止中にＥＧＲ通路の掃気を行う場合において、燃料供給の再開後にスモークリミットを適切に行える内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】吸気通路５の低圧ＥＧＲ通路１６ａとの合流部５ｃよりも上流側に、エアフローセンサ２１が配置されている。燃料供給の停止中、低圧ＥＧＲ通路１６ａを掃気するために、低圧ＥＧＲ弁１６ｃを開状態に制御し、燃料供給の再開後、スモークの発生を抑制するために、燃料噴射量ＱＦＵＥＬを制限する燃料制限量ＱＬＭＴを算出する。内燃機関３の運転状態に基づき、燃焼室に吸入される推定新気量ＧＡＩＲＨを算出し（ステップ２４〜２６）、燃料供給の再開後の第１所定時間ＴＲＥＦ１の間は、燃料制限量ＱＬＭＴを、エアフローセンサ２１による検出新気量ＧＡＩＲＤではなく、推定新気量ＧＡＩＲＨに基づいて算出する（ステップ１５、２８）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路の分岐部から分岐し、吸気通路の合流部に合流するように接続され、前記内燃機関の燃焼室から前記排気通路に排出された排ガスの一部を前記吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路と、
当該ＥＧＲ通路に設けられ、前記吸気通路に還流する排ガスの量を調整するためのＥＧＲ弁と、
前記吸気通路の前記合流部よりも上流側に設けられ、新気の量を検出するエアフローセンサと、
前記内燃機関が減速状態にあるときに、当該内燃機関への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段と、
前記燃料供給の停止中、前記ＥＧＲ通路を掃気するために、前記ＥＧＲ弁を開状態に制御する制御手段と、
スモークの発生を抑制するために、前記内燃機関への燃料噴射量を制限するための燃料制限量を算出する燃料制限量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記燃料供給が再開された後、前記検出された内燃機関の運転状態に基づき、前記燃焼室に吸入される新気の量を、推定新気量として算出する推定新気量算出手段と、備え、
前記燃料制限量算出手段は、前記燃料供給が再開された後の第１所定時間、前記推定新気量算出手段によって算出された推定新気量に基づいて、前記燃料制限量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記推定新気量算出手段は、前記燃焼室に吸入されるガスの成分がすべて新気であると仮定して、前記推定新気量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記燃料供給が停止された後、第２所定時間が経過したときに、前記ＥＧＲ弁を開状態に制御することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃料制限量算出手段は、前記エアフローセンサによって検出された検出新気量が前記推定新気量よりも大きいときには、前記検出新気量に基づいて前記燃料制限量を算出することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記吸気通路の前記合流部よりも上流側に設けられた吸気絞り弁と、前記排気通路の前記分岐部よりも下流側に設けられた排気絞り弁との一方である絞り弁をさらに備え、
前記制御手段は、前記燃料供給の停止中、前記ＥＧＲ通路を掃気するために、前記ＥＧＲ弁を開状態に制御するとともに、前記絞り弁を閉弁方向に制御することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記排気通路の前記分岐部よりも上流側に過給機のタービンが設けられ、前記吸気通路の前記合流部よりも下流側に前記過給機のコンプレッサが設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に排ガスを還流させるためのＥＧＲ通路を掃気するように構成された内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、車両に搭載されたものであり、排気通路に排出された排ガスの一部を吸気通路に還流させるためのＥＧＲ通路を有する。この制御装置では、車両の減速時やアイドリング時に、ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁を開くとともに、吸気通路に配置されたスロットル弁を所定の開度まで閉弁する。この制御により、減速時やアイドリング時に排出される、比較的低温で含水量の少ない排ガスによって、ＥＧＲ通路が掃気され、そのような排ガスがＥＧＲ通路内に残留する。このため、その後の内燃機関の停止中に排ガスの冷却によって凝縮水が発生しても、凝縮水量が少なくなるため、凝縮水に含まれる未燃成分がＥＧＲ弁などに付着・堆積することによる不具合が抑制される。
【０００３】
また、特許文献２には、内燃機関でのスモークの発生を抑制するために、ＥＧＲ通路を還流する排ガス還流量に応じて、内燃機関への燃料噴射量を制限する制御装置が記載されている。この制御装置では、内燃機関の回転数に基づいて、スモークの発生限界に相当する最大噴射量の基本値を算出する。また、ＥＧＲ弁のリフト量に基づき、このリフト量が大きいほど、排ガス還流量が多いとして、減量補正量をより大きな値に算出するとともに、この減量補正量を上記基本値から減算した値を、最終的な最大噴射量として算出する。そして、算出した最大噴射量で燃料噴射量を制限することにより、排ガスの還流量の増大に伴って減少する吸入空気量に対して燃料が過剰になるのを防止することで、スモークの発生が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１６４０２号公報
【特許文献２】特開平１１−２００９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献１に記載されるＥＧＲ通路の掃気制御と、特許文献２に記載される燃料噴射量のスモークリミット制御を組み合わせた場合には、以下のような問題が生じ得る。例えば内燃機関の減速時に燃料の供給が停止されている状態で、ＥＧＲ通路の掃気制御が実行された場合には、燃料供給の停止により燃焼を経ていない排ガスが内燃機関から排出され、ＥＧＲ通路に流入するため、掃気制御が進むにつれて、ＥＧＲ通路には新気成分をより多く含むＥＧＲガスが存在するようになる。
【０００６】
この状態から、内燃機関が加速状態に移行するのに伴い、スモークリミット制御が実行された場合、加速状態への移行直後には、ＥＧＲ通路内に存在していた、新気成分を多く含むＥＧＲガスが、ＥＧＲ通路から吸気通路に流入するため、ＥＧＲ弁のリフト量が大きい場合でも、燃焼室にされる新気量は減少せず、むしろ増加する。これに対し、特許文献２のスモークリミット制御では、ＥＧＲ弁のリフト量が大きいほど、排ガス還流量が大きく、その分、燃焼室に吸入される吸入空気量が減少するとして、燃料噴射量を制限するための最大噴射量がより小さな値に設定される。
【０００７】
以上のように、燃焼室に吸入される新気量が実際には減少していないにもかかわらず、過小に設定された最大噴射量によって燃料噴射量が過剰に制限されるため、内燃機関の出力が不必要に抑制され、ドライバビリティが悪化してしまう。このような不具合は、いわゆる低圧ＥＧＲの場合、すなわち、排気通路の過給機のタービンよりも下流側から吸気通路のコンプレッサよりも上流側にＥＧＲガスが還流する場合には、燃焼室から排ガスが排出されてからＥＧＲ通路を経由して燃焼室に還流するまでの経路長が大きいことで、上記の状態が長く続くため、より顕著に現れる。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の減速状態における燃料供給の停止中にＥＧＲ通路の掃気を行う場合において、燃料供給の再開後における燃料噴射量のスモークリミットを、燃焼室に吸入される新気量に応じて適切に行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明の請求項１による内燃機関の制御装置は、内燃機関３の排気通路６の分岐部６ｃから分岐し、吸気通路５の合流部５ｃに合流するように接続され、内燃機関３の燃焼室から排気通路６に排出された排ガスの一部を吸気通路５に還流させるためのＥＧＲ通路（実施形態における（以下、本項において同じ）低圧ＥＧＲ通路１６ａ）と、ＥＧＲ通路に設けられ、吸気通路５に還流する排ガスの量を調整するためのＥＧＲ弁（低圧ＥＧＲ弁１６ｃ）と、吸気通路５の合流部５ｃよりも上流側に設けられ、新気の量（検出新気量ＧＡＩＲＤ）を検出するエアフローセンサ２１と、内燃機関３が減速状態にあるときに、内燃機関３への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段（ＥＣＵ２、図３のステップ４、６）と、燃料供給の停止中、ＥＧＲ通路を掃気するために、ＥＧＲ弁を開状態に制御する制御手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１０）と、スモークの発生を抑制するために、内燃機関３への燃料噴射量ＱＦＵＥＬを制限するための燃料制限量ＱＬＭＴを算出する燃料制限量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１５）と、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＩＮ、吸気温ＴＩＮ、排気圧ＰＥＸ）を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２５、吸気圧センサ２２、吸気温センサ２３、排気圧センサ２４）と、燃料供給が再開された後、検出された内燃機関３の運転状態に基づき、燃焼室に吸入される新気の量を、推定新気量ＧＡＩＲＨとして算出する推定新気量算出手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２４〜２６）と、備え、燃料制限量算出手段は、燃料供給が再開された後の第１所定時間ＴＲＥＦ１、推定新気量算出手段によって算出された推定新気量ＧＡＩＲＨに基づいて、燃料制限量ＱＬＭＴを算出すること（図５のステップ２８、図３のステップ１５）を特徴とする。
【００１０】
この内燃機関には、燃焼室から排気通路に排出された排ガスの一部を、ＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるための、ＥＧＲ弁を有するＥＧＲ通路が設けられている。この制御装置によれば、内燃機関が減速状態にあるときに、内燃機関への燃料の供給を停止するとともに、この燃料供給の停止中、ＥＧＲ通路を掃気するために、ＥＧＲ弁を開状態に制御する。このような掃気制御により、ＥＧＲ通路内に発生した凝縮水がＥＧＲガスによって強制的に排出され、凝縮水によるＥＧＲ弁などへの悪影響が抑制される。
【００１１】
また、この制御装置では、吸気通路を流れる新気の量をエアフローセンサで検出するとともに、スモークの発生を抑制するスモークリミットのために、内燃機関への燃料噴射量を制限する燃料制限量を算出する。この場合、エアフローセンサは、吸気通路のＥＧＲ通路との合流部よりも上流側に配置されているため、ＥＧＲ通路から吸気通路に流入するＥＧＲガスの量は、エアフローセンサによる検出新気量には反映されない。このため、燃料供給の再開後にＥＧＲ通路から新気成分を多く含むＥＧＲガスが吸気通路に流入する状態では、検出新気量が、燃焼室に実際に吸入される新気量から乖離し、より小さな値を示すため、検出新気量に基づいて燃料制限量を算出すると、燃料制限量が過小に設定され、過剰なスモークリミットが行われるおそれがある。
【００１２】
このような観点から、本発明によれば、検出された内燃機関の運転状態に基づき、燃焼室に吸入される新気量を、推定新気量として算出するとともに、燃料供給の再開後の第１所定時間、検出新気量ではなく、推定新気量に基づいて、燃料制限量を算出する。これにより、適正に評価された吸入新気量に応じて燃料制限量を適切に設定でき、スモークリミットを適切に行うことができる。その結果、燃料供給の再開時に、スモークの発生を有効に抑制できるとともに、必要な内燃機関の出力を確保でき、ドライバビリティを向上させることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、推定新気量算出手段は、燃焼室に吸入されるガスの成分がすべて新気であると仮定して、推定新気量ＧＡＩＲＨを算出すること（図５のステップ２５、２６）を特徴とする。
【００１４】
燃料供給の再開時には、その直前まで燃料供給が停止されていることで、ＥＧＲ通路や吸気通路に新気成分を多く含むＥＧＲガスが存在しているため、燃料供給の再開直後に燃焼室に吸入されるガスの成分はほぼ新気に近くなる。このような状況を考慮し、上記の構成によれば、燃料供給の再開後に、燃焼室に吸入されるガスの成分がすべて新気であると仮定して、推定新気量を算出するので、推定新気量の算出を、吸入ガスの成分を問うことなく容易に、かつ精度良く行うことができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、制御手段は、燃料供給が停止された後、第２所定時間ＴＲＥＦ２が経過したときに、ＥＧＲ弁を開状態に制御すること（図３のステップ７、１０）を特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、燃料供給の停止後、第２所定時間が経過したときに、ＥＧＲ弁を開状態に制御するので、例えば、燃焼を経ていない排ガスが排気通路の分岐部付近に確実に到達した状態で、掃気制御を開始できる。これにより、新気成分を多く含むＥＧＲガスによってＥＧＲ通路の掃気を行えるとともに、燃料供給の再開後に、請求項２で仮定した、燃焼室に吸入されるガスの成分がすべて新気であるという状態を実現でき、したがって、推定新気量をより精度良く算出することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、燃料制限量算出手段は、エアフローセンサ２１によって検出された検出新気量ＧＡＩＲＤが推定新気量ＧＡＩＲＨよりも大きいときには、検出新気量ＧＡＩＲＤに基づいて燃料制限量ＱＬＭＴを算出すること（図５のステップ２７、２９、図３のステップ１５）を特徴とする。
【００１８】
例えば、掃気制御の途中で、内燃機関の加速などに伴って燃料供給が再開された場合には、エアフローセンサを通過する実際の新気量が大きく、その検出新気量が推定新気量を上回ることがある。エアフローセンサは、新気量を直接、検出するものであるため、その検出値自体の精度及び信頼性は高い。したがって、この場合には、より大きな値を示す検出新気量を優先し、それに基づいて燃料制限量を算出することによって、スモークリミットを緩和し、より大きな内燃機関の出力を確保することで、ドライバビリティを向上させることができる。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、吸気通路５の合流部５ｃよりも上流側に設けられた吸気絞り弁（低圧スロットル弁１１）と、排気通路６の分岐部６ｃよりも下流側に設けられた排気絞り弁３１との一方である絞り弁をさらに備え、制御手段は、燃料供給の停止中、ＥＧＲ通路を掃気するために、ＥＧＲ弁を開状態に制御するとともに、絞り弁を閉弁方向に制御すること（図３のステップ１０、１１）を特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、上記のように配置された吸気絞り弁及び／又は排気絞り弁が、絞り弁として設けられている。吸気絞り弁を閉弁方向に制御する（絞る）ことによって、その下流側における吸気通路の圧力が低下し、及び／又は、排気絞り弁を閉弁方向に制御する（絞る）ことによって、排気通路のＥＧＲ通路の分岐部よりも下流側の部分で排ガスがせき止められ、ＥＧＲ通路の圧力が上昇する。以上のような吸気通路の圧力低下、及び／又はＥＧＲ通路の圧力上昇によって、ＥＧＲ通路と吸気通路との間の差圧が増大する結果、ＥＧＲ通路から吸気通路へＥＧＲガスが流れやすくなることで、ＥＧＲ通路の掃気を良好に行うことができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、排気通路６の分岐部６ｃよりも上流側に過給機１２のタービン１２ｂが設けられ、吸気通路５の合流部５ｃよりも下流側に過給機１２のコンプレッサ１２ａが設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、ＥＧＲ通路は、排気通路の過給機のタービンよりも下流側から分岐し、吸気通路のコンプレッサよりも上流側に合流しており、いわゆる低圧ＥＧＲが行われる。前述したように、低圧ＥＧＲの場合には、燃焼室から排ガスが排出されてからＥＧＲ通路を経由して燃焼室に還流するまでの経路長が大きいことで、燃料供給の再開後に、新気成分を多く含むＥＧＲガスがＥＧＲ通路から吸気通路に流入する状態が長く続く。この構成によれば、請求項１による作用を効果的に得ることができる。また、低圧ＥＧＲの場合には特に、過給機のタービンの下流側から低圧のＥＧＲガスが還流することで、ＥＧＲ通路と吸気通路の間の差圧がもともと小さいので、請求項５による絞り弁の閉弁方向への制御により両通路間の差圧を増大させることによって、ＥＧＲ通路の掃気を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】内燃機関の制御装置を示すブロック図である。
【図３】内燃機関の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】図３の処理で用いられるマップの一例である。
【図５】最終新気量の算出処理を示すフローチャートである。
【図６】実施形態の制御処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、４つの気筒３ａを有するディーゼルエンジンであり、車両（図示せず）に動力源として搭載されている。各気筒３ａのピストンとシリンダヘッドとの間には、燃焼室（いずれも図示せず）が形成されている。
【００２５】
各気筒３ａには、燃料噴射弁４（図２参照）が設けられており、燃料噴射弁４から各気筒３ａの燃焼室に燃料が直接、噴射される。燃料噴射弁４の開弁時間すなわち燃料噴射量ＱＦＵＥＬは、ＥＣＵ２によって制御される。また、各気筒３ａには、吸気コレクタ部５ｂを有する吸気マニホルド５ａを介して、吸気通路５が接続されるとともに、排気コレクタ部６ｂを有する排気マニホルド６ａを介して、排気通路６が接続されている。
【００２６】
吸気通路５の吸気マニホルド５ａよりも上流側には、エアフローセンサ２１、低圧スロットル弁１１、過給機１２のコンプレッサ１２ａ、インタークーラ１３およびスロットル弁１４が、上流側から順に設けられている。
【００２７】
低圧スロットル弁１１は、バタフライ弁で構成されており、ＤＣモータなどから成るＬＰＴＨアクチュエータ１１ａに連結されている。低圧スロットル弁１１の開度（以下「低圧スロットル弁開度」という）ＴＨＬＰは、ＥＣＵ２からＬＰＴＨアクチュエータ１１ａへの制御信号によって変更され、それにより、低圧スロットル弁１１の下流側における吸気通路５の圧力が制御される。エアフローセンサ２１は、低圧スロットル弁１１を通過する新気の流量を、検出新気量ＧＡＩＲＤとして検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２８】
過給機１２は、ターボチャージャ式のものであり、吸気通路５の低圧スロットル弁１１よりも下流側に設けられた前記コンプレッサ１２ａと、排気通路６に設けられ、コンプレッサ１２ａと一体に回転するタービン１２ｂと、複数の回動自在の可変ベーン１２ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン１２ｃを駆動するベーンアクチュエータ１２ｄなどで構成されている。
【００２９】
この過給機１２では、燃焼室から排気通路６に排出された排ガスでタービン１２ｂが駆動され、これと一体のコンプレッサ１２ａが回転し、吸気通路５内の吸気を加圧することによって、過給動作が行われる。また、ＥＣＵ２からの制御信号によりベーンアクチュエータ１２ｄを駆動し、可変ベーン１２ｃの角度を変更することによって、過給圧が制御される。インタークーラ１３は、加圧された吸気を冷却する。
【００３０】
スロットル弁１４は、バタフライ弁で構成されており、ＤＣモータなどから成るＴＨアクチュエータ１４ａに連結されている。スロットル弁１４の開度は、ＥＣＵ２からＴＨアクチュエータ１４ａへの制御信号によって変更され、それにより、燃焼室に吸入される吸気量（ガス量）が制御されるとともに、吸気通路５の吸気コレクタ部５ｂ内の圧力が制御される。
【００３１】
この吸気コレクタ部５ｂには、吸気圧センサ２２及び吸気温センサ２３が設けられている。両センサ２２、２３は、吸気コレクタ部５ｂ内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＩＮ及び温度（以下「吸気温」という）ＴＩＮをそれぞれ検出し、それらの検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、排気通路６の排気コレクタ部６ｂには、排気圧センサ２４が設けられている。排気圧センサ２４は、排気コレクタ部６ｂ内の圧力（以下「排気圧」という）ＴＥＸを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３２】
さらに、排気通路６の排気マニホルド６ａよりも下流側には、過給機１２の前記タービン１２ｂ及び排ガス浄化装置１５が、上流側から順に設けられている。排ガス浄化装置１５は、酸化触媒１５ａ及びＤＰＦ１５ｂで構成され、排ガスを浄化する。
【００３３】
エンジン３にはさらに、燃焼室から排気通路６に排出された排ガスの一部を吸気通路５に還流させるための低圧ＥＧＲ装置１６及び高圧ＥＧＲ装置１７が設けられている。
【００３４】
低圧ＥＧＲ装置１６は、吸気通路５と排気通路６に接続された低圧ＥＧＲ通路１６ａと、低圧ＥＧＲ通路１６ａを流れる還流ガス（以下「低圧ＥＧＲガス」という）を冷却する低圧ＥＧＲクーラ１６ｂと、低圧ＥＧＲガスの量（以下「低圧ＥＧＲ量」という）を制御する低圧ＥＧＲ弁１６ｃなどで構成されている。低圧ＥＧＲ通路１６ａは、排気通路６の排ガス浄化装置１５よりも下流側の分岐部６ｃから分岐し、吸気通路５の低圧スロットル弁１１とコンプレッサ１２ａとの間の合流部５ｃに合流している。
【００３５】
低圧ＥＧＲ弁１６ｃは、その開度が連続的に変化するリニア電磁弁で構成されており、低圧ＥＧＲ弁１６ｃの開度（以下「低圧ＥＧＲ弁開度」という）ＬＥＧＲＬＰは、ＥＣＵ２からの制御信号によって変更される。前述した低圧スロットル弁開度ＴＨＬＰの変更により、低圧ＥＧＲ通路１６ａの圧力と低圧スロットル弁１１の下流側における吸気通路５の圧力との間の差圧が制御されるとともに、低圧ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＬＰが変更されることによって、低圧ＥＧＲ量が制御される。
【００３６】
以上の構成により、この低圧ＥＧＲ装置１６では、低圧ＥＧＲガスは、図１に矢印Ｘ１で示すように、排気通路６の分岐部６ｃから低圧ＥＧＲ通路１６ａに流入し、低圧ＥＧＲクーラ１６ｂ及び低圧ＥＧＲ弁１６ｃを通過した後、合流部５ｃを介して吸気通路５の低圧スロットル弁１１よりも下流側に流入する。低圧ＥＧＲガスは、低圧スロットル弁１１を通って流入した新気と合流した後、コンプレッサ１２ａ、インタークーラ１３及びスロットル弁１４を通過し、吸気マニホルド５ａを介して、各気筒３ａの燃焼室に吸入される。
【００３７】
また、高圧ＥＧＲ装置１７は、吸気通路５と排気通路６に接続された高圧ＥＧＲ通路１７ａと、高圧ＥＧＲ通路１７ａ内を流れる還流ガス（以下「高圧ＥＧＲガス」という）を冷却する高圧ＥＧＲクーラ１７ｂと、高圧ＥＧＲガスの量（以下「高圧ＥＧＲ量」という）を制御する高圧ＥＧＲ弁１７ｃなどで構成されている。高圧ＥＧＲ通路１７ａの一端部は、排気通路６の排気コレクタ部６ｂに接続され、他端部は、吸気通路５の吸気コレクタ部５ｂに接続されている。
【００３８】
高圧ＥＧＲ弁１７ｃは、その開度が連続的に変化するリニア電磁弁で構成されており、高圧ＥＧＲ弁１７ｃの開度（以下「高圧ＥＧＲ弁開度」という）は、ＥＣＵ２からの制御信号によって変更される。前述したスロットル弁１４の開度の変更により、高圧ＥＧＲ通路１７ａと吸気コレクタ部５ｂの間の差圧が制御されるとともに、高圧ＥＧＲ弁開度が変更されることによって、高圧ＥＧＲ量が制御される。
【００３９】
以上の構成により、この高圧ＥＧＲ装置１７では、高圧ＥＧＲガスは、図１に矢印Ｘ２で示すように、排気コレクタ部６ｂから高圧ＥＧＲ通路１７ａに流入し、高圧ＥＧＲクーラ１７ｂおよび高圧ＥＧＲ弁１７ｃを通過した後、吸気コレクタ部５ｂに流入し、低圧ＥＧＲガス及び低圧スロットル弁１１側からの新気とともに、各気筒３ａの燃焼室に吸入される。
【００４０】
また、エンジン３には、クランク角センサ２５（図２参照）が設けられている。クランク角センサ２５は、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）の回転に伴い、所定のクランク角度（例えば３０度）ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。
【００４１】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ２６から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００４２】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２６からの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、エンジン３の制御処理を実行する。
【００４３】
このエンジン制御には、車両の所定の減速状態において、エンジン３への燃料供給を停止するフューエルカットと、このフューエルカット中、低圧ＥＧＲ通路１６ａ内に発生した凝縮水などを排出するために、低圧ＥＧＲ通路１６ａを掃気するパージ制御と、フューエルカットが終了し、燃料供給を再開した後に、スモークの発生を抑制するために、燃焼室に吸入される新気量に応じて燃料噴射量ＱＦＵＥＬを制限するスモークリミット制御が含まれる。
【００４４】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、燃料供給停止手段、制御手段、燃料制限量算出手段、及び推定新気量算出手段に相当する。
【００４５】
次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２で実行されるエンジン制御処理について説明する本処理は、所定時間ごとに実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、検出されたアクセル開度ＡＰが０であるか否かを判別し、ステップ２において、エンジン回転数ＮＥが所定のフューエルカット回転数ＮＦＣ以上であるか否かを判別する。
【００４６】
これらのステップ１又は２の答がＮＯのときには、フューエルカットの実行条件が成立していないとして、フューエルカットフラグＦ＿ＦＣを「０」にセットする（ステップ３）。一方、ステップ１及び２の答がいずれもＹＥＳのときには、車両が減速状態にあり、フューエルカットの実行条件が成立しているとして、フューエルカットフラグＦ＿ＦＣを「１」にセットする（ステップ４）。
【００４７】
上記ステップ３又は４に続くステップ５では、フューエルカットフラグＦ＿ＦＣが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、フューエルカットの実行条件が成立しているときには、燃料噴射量ＱＦＵＥＬを０に設定し（ステップ６）、フューエルカットを実行する。
【００４８】
次に、フューエルカットの開始時からの経過時間を計測するフューエルカットタイマの値ＴＭ＿ＦＣが、第２所定時間ＴＲＥＦ２よりも大きいか否かを判別する（ステップ７）。この第２所定時間ＴＲＥＦ２は、例えば、フューエルカットの開始後、燃焼室から排出された、燃焼を経ていない排ガスが、排気通路６の分岐部６ｃ付近に確実に到達するのに要する時間に相当しており、例えば２秒に設定されている。このステップ７の答がＮＯのときには、パージ制御を実行しないものとして、パージ制御フラグＦ＿ＰＲＧを「０」にセットし（ステップ８）、本処理を終了する。
【００４９】
一方、前記ステップ７の答がＹＥＳで、フューエルカットの開始時から第２所定時間ＴＲＥＦ２が経過したときには、パージ制御を実行するものとして、パージ制御フラグＦ＿ＰＲＧを「１」にセットする（ステップ９）。また、このパージ制御として、低圧ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＬＰをパージ制御用の大きな所定開度ＬＰＲＧに設定する（ステップ１０）ことによって、低圧ＥＧＲ弁１６ｃを開状態に制御するとともに、低圧スロットル弁開度ＴＨＬＰをパージ制御用の小さな所定開度ＴＨＰＲＧに設定する（ステップ１１）ことによって、低圧スロットル弁１１を閉方向に制御し、本処理を終了する。
【００５０】
前記ステップ５の答がＮＯで、フューエルカットの実行条件が成立していないときには、フューエルカットタイマの値ＴＭ＿ＦＣを０にリセットする（ステップ１２）とともに、パージ制御を実行しないものとして、パージ制御フラグＦ＿ＰＲＧを「０」にセットする（ステップ１３）。
【００５１】
次に、仮燃料噴射量ＱＦＵＥＬＰを算出する（ステップ１４）。この仮燃料噴射量ＱＦＵＥＬＰの算出は、例えば、アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて基本燃料噴射量を算出するとともに、算出した基本燃料噴射量をエンジン３の運転状態などに応じた補正パラメータで補正することによって行われる。
【００５２】
次に、後述するようにして算出される最終新気量ＧＡＩＲＦに応じ、図４に示すマップを検索することによって、スモークリミット用の燃料制限量ＱＬＭＴを算出する（ステップ１５）。このマップでは、燃料制限量ＱＬＭＴは、最終新気量ＧＡＩＲＦが小さいほど、より小さな値に設定されている。
【００５３】
次に、ステップ１４で算出した仮燃料噴射量ＱＦＵＥＬＰが、燃料制限量ＱＬＭＴ以下であるか否かを判別する（ステップ１６）。この答がＹＥＳで、ＱＦＵＥＬＰ≦ＱＬＭＴのときには、仮燃料噴射量ＱＦＵＥＬＰを最終的な燃料噴射量ＱＦＵＥＬとして設定し（ステップ１７）、本処理を終了する。
【００５４】
一方、上記ステップ１６の答がＮＯで、仮燃料噴射量ＱＦＵＥＬＰが燃料制限量ＱＬＭＴを上回ったときには、燃料噴射量ＱＦＵＥＬを燃料制限量ＱＬＭＴに設定・制限し（ステップ１８）、本処理を終了する。
【００５５】
図５は、燃料制限量ＱＬＭＴの算出に用いられる、前述した最終新気量ＧＡＩＲＦの算出処理を示す。本処理もまた、所定時間ごとに実行される。本処理では、まずステップ２１において、パージ制御フラグＦ＿ＰＲＧが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、パージ制御中のときには、パージ制御の終了時からの経過時間を計測するパージタイマの値ＴＭ＿ＰＲＧＡを０にリセットした（ステップ２２）後、後述するステップ２４に進む。
【００５６】
上記ステップ２１の答がＮＯで、パージ制御中でないときには、パージタイマの値ＴＭ＿ＰＲＧＡが第１所定時間ＴＲＥＦ１よりも大きいか否かを判別する（ステップ２３）。この第１所定時間ＴＲＥＦ１は、パージ制御の終了後、低圧ＥＧＲ通路１６ａ内に存在していた、新気成分を多く含む低圧ＥＧＲガスが、吸気通路５に流出するのに要する時間や、エアフローセンサ２１の検出遅れなどを加味したものであり、例えば０．３秒に設定されている。このステップ２３の答がＮＯで、パージ制御の終了時から第１所定時間ＴＲＥＦ１が経過していないときには、ステップ２４に進む。
【００５７】
このステップ２４では、エンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、エンジン３の体積効率ηｖを算出する。次に、算出した体積効率ηｖと、検出された吸気圧ＰＩＮ、吸気温ＴＩＮ及び排気圧ＰＥＸを用いて、全推定新気量ＱＡＩＲＨを算出する（ステップ２５）。この全推定新気量ＱＡＩＲＨは、このときに燃焼室に吸入されるガスの成分がすべて新気であると仮定し、上記の４つのパラメータを用いて算出した全気筒分の吸入ガス量を新気量として推定したものである。
【００５８】
次に、算出した全推定新気量ＱＡＩＲＨを、エンジン回転数ＮＥを用いて単位時間当たりの流量に換算することによって、推定新気量ＧＡＩＲＨを算出する（ステップ２６）。
【００５９】
次に、算出した推定新気量ＧＡＩＲＨが、エアフローセンサ２１で検出された検出新気量ＧＡＩＲＤ以上であるか否かを判別する（ステップ２７）。この答がＹＥＳで、ＧＡＩＲＨ≧ＧＡＩＲＤのときには、推定新気量ＧＡＩＲＨを最終新気量ＧＡＩＲＦとして設定し（ステップ２８）、本処理を終了する。
【００６０】
一方、上記ステップ２７の答がＮＯで、検出新気量ＧＡＩＲＤが推定新気量ＧＡＩＲＨよりも大きいときには、検出新気量ＧＡＩＲＤを最終新気量ＧＡＩＲＦとして設定し（ステップ２９）、本処理を終了する。
【００６１】
また、前記ステップ２３の答がＹＥＳで、パージ制御の終了時から第１所定時間ＴＲＥＦ１が経過したときには、ステップ２９と同様、検出新気量ＧＡＩＲＤを最終新気量ＧＡＩＲＦとして設定し（ステップ３０）、本処理を終了する。
【００６２】
以上のように、パージ制御中、及びパージ制御の終了時から第１所定時間ＴＲＥＦ１が経過するまでは、吸気圧ＰＩＮや吸気温ＴＩＮなどのエンジン３の運転状態に基づいて、推定新気量ＧＡＩＲＨを算出するとともに、算出した推定新気量ＧＡＩＲＨとエアフローセンサ２１による検出新気量ＧＡＩＲＤのうちのより大きなものが、最終新気量ＧＡＩＲＦとして設定される。
【００６３】
また、上記以外の期間では、最終新気量ＧＡＩＲＦは検出新気量ＧＡＩＲＤに設定される。以上のように算出された最終新気量ＧＡＩＲＦは、前述した図３のステップ１５において、燃料制限量ＱＬＭＴの算出に用いられる。
【００６４】
次に、図６を参照しながら、これまでに説明したエンジン制御によって得られる動作例を説明する。エンジン３の減速状態においてアクセル開度ＡＰが０になり、フューエルカットの実行条件が成立すると（時点ｔ１）、フューエルカットフラグＦ＿ＦＣが「１」にセットされ、燃料噴射量ＱＦＵＥＬが０に設定される（図３のステップ４、６）ことによって、フューエルカットが開始される。
【００６５】
このフューエルカットの開始時から第２所定時間ＴＲＥＦ２が経過すると（時点ｔ２）、パージ制御フラグＦ＿ＰＲＧが「１」にセットされ（ステップ９）、パージ制御が開始される。具体的には、低圧ＥＧＲ弁開度ＬＥＧＲＬＰを大きな所定開度ＬＰＲＧに設定する（ステップ１０）ことで、低圧ＥＧＲ弁１６ｃを開状態に制御するとともに、低圧スロットル弁開度ＴＨＬＰを小さな所定開度ＴＨＰＲＧに設定する（ステップ１１）ことで、低圧スロットル弁１１を閉方向に制御する。
【００６６】
このパージ制御により、フューエルカットによる、燃焼を経ていない低圧ＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ通路１６ａを流れることによって、その内部に発生していた凝縮水が吸気通路５側に強制的に排出される。このパージ制御が進行するにつれて、低圧ＥＧＲ通路１６ａ内には、新気成分を多く含む低圧ＥＧＲガスが存在するようになる。また、パージ制御中、推定新気量ＧＡＩＲＨが算出される（図５のステップ２６、図６（ｈ）の破線）。
【００６７】
その後、エンジン３の加速のためにアクセルペダルが踏み込まれ、アクセル開度ＡＰが０から増加すると（時点ｔ３）、フューエルカットの実行条件が不成立になるのに応じて、フューエルカットフラグＦ＿ＦＣ及びパージ制御フラグＦ＿ＰＲＧが「０」にセットされ（図３のステップ３、１３）、燃料供給が再開されるとともに、パージ制御が終了する。
【００６８】
その後、パージ制御の終了時から第１所定時間ＴＲＥＦ１が経過するまで（時点ｔ４）、推定新気量ＧＡＩＲＨの算出が引き続き行われる（図５のステップ２６）とともに、推定新気量ＧＡＩＲＨと検出新気量ＧＡＩＲＤのうちのより大きなものが、最終新気量ＧＡＩＲＦとして設定される（ステップ２７〜２９）。そして、設定された最終新気量ＧＡＩＲＦに基づき、図４のマップを用いて、燃料制限量ＱＬＭＴが算出される（図３のステップ１５）とともに、算出された燃料制限量ＱＬＭＴで燃料噴射量ＱＦＵＥＬが制限される（ステップ１６〜１８）ことによって、スモークリミットが行われる。
【００６９】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の減速状態におけるフューエルカット中に、低圧ＥＧＲ弁１６ｃを開状態に制御することによって、パージ制御を実行する。このパージ制御により、低圧ＥＧＲ通路１６ａ内に発生した凝縮水を低圧ＥＧＲガスで吸気通路５側に強制的に排出することによって、凝縮水による低圧ＥＧＲ弁１６ｃなどへの悪影響が抑制される。
【００７０】
また、このパージ制御中、低圧ＥＧＲ弁１６ｃを開状態に制御することに加えて、低圧スロットル弁１１を閉方向に制御する。低圧ＥＧＲの場合には、過給機１２のタービン１２ｂの下流側から低圧のＥＧＲガスが還流することで、低圧ＥＧＲ通路１６ａと吸気通路５の間の差圧がもともと小さいので、この低圧スロットル弁１１の閉弁方向への制御により、両通路１６ａ、５の間の差圧を増大させることによって、低圧ＥＧＲ通路１６ａの掃気を良好に行うことができる。
【００７１】
また、エンジン３の減速状態の終了に伴い、パージ制御が終了し、燃料供給が再開された後、第１所定時間ＴＲＥＦ１が経過するまでは、エンジン回転数ＮＥや吸気圧ＰＩＮなどのエンジン３の運転状態を表すパラメータに基づいて、推定新気量ＧＡＩＲＨを算出する。そして、算出された推定新気量ＧＡＩＲＨとエアフローセンサ２１で検出された検出新気量ＧＡＩＲＤのうちのより大きなものを、最終新気量ＧＡＩＲＦとして設定するとともに、設定した最終新気量ＧＡＩＲＦに基づき、スモークリミットのための燃料制限量ＱＬＭＴを算出する。
【００７２】
以上の構成により、推定新気量ＧＡＩＲＨが検出新気量ＧＡＩＲＤを上回る場合には、推定新気量ＧＡＩＲＨに基づき、燃料制限量ＱＬＭＴが算出されることによって、適正に評価された吸入新気量に応じて燃料制限量ＱＬＭＴを適切に設定でき、スモークリミットを適切に行うことができる。その結果、燃料供給の再開時に、スモークの発生を有効に抑制できるとともに、必要なエンジン３の出力を確保でき、ドライバビリティを向上させることができる。
【００７３】
一方、検出新気量ＧＡＩＲＤが推定新気量ＧＡＩＲＨを上回る場合には、より信頼性の高い検出新気量ＧＡＩＲＤに基づき、燃料制限量ＱＬＭＴが算出されることによって、スモークリミットを緩和し、エンジン３の出力を確保でき、ドライバビリティを向上させることができる。
【００７４】
また、推定新気量ＧＡＩＲＨを算出する際、燃焼室に吸入されるガスの成分がすべて新気であると仮定するので、推定新気量ＧＡＩＲＨの算出を、吸入ガスの成分を問うことなく容易に、かつ精度良く行うことができる。さらに、フューエルカットの開始後、第２所定時間ＴＲＥＦ２が経過したときに、パージ制御を開始するので、新気成分を多く含む低圧ＥＧＲガスによって低圧ＥＧＲ通路１６ａの掃気を行えるとともに、燃料供給の再開後に、燃焼室に吸入されるガスの成分がすべて新気であるという上記の仮定の状態を実現でき、したがって、推定新気量ＧＡＩＲＨをより精度良く算出することができる。
【００７５】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、パージ制御中、低圧ＥＧＲ通路１６ａと吸気通路５の間の差圧を確保するために、低圧スロットル弁１１を用いているが、これに代えて又はこれとともに、排気絞り弁を用いてもよい。
【００７６】
この場合、図１に破線で示すように、排気絞り弁３１は、排気通路６の分岐部６ｃよりも下流側に配置され、パージ制御中、その弁開度が小さな所定開度に設定され、閉方向に制御される。これにより、排気通路６の分岐部６ｃよりも下流側の部分で排ガスがせき止められ、低圧ＥＧＲ通路１６ａの圧力が上昇することによって、吸気通路５との間の差圧が増大するので、低圧スロットル弁１１の場合と同様、低圧ＥＧＲ通路１６ａの掃気を良好に行うことができる。
【００７７】
また、実施形態では、低圧ＥＧＲ通路１６ａを対象として、パージ制御を実行しているが、これに代えて、高圧ＥＧＲ通路１７ａを対象としてもよい。この場合には、パージ制御として、高圧ＥＧＲ弁１７ｃを開状態に制御するとともに、スロットル弁１４が閉方向に制御される。あるいは、高圧ＥＧＲの場合には、過給機１２のタービン１２ｂの上流側から高圧のＥＧＲガスが還流することで、高圧ＥＧＲ通路１７ａと吸気通路５の吸気コレクタ部５ｂとの間の差圧が、低圧ＥＧＲの場合よりも大きいので、スロットル弁１４の閉方向への制御を省略することも可能である。
【００７８】
さらに、実施形態では、燃料供給の再開後における推定新気量ＧＡＩＲＨの算出時間である第１所定時間ＴＲＥＦ１、及びフューエルカットの開始時からパージ制御を開始するまでの待ち時間である第２所定時間ＴＲＥＦ２を、固定値として設定しているが、エンジン３の運転状態、例えばエンジン回転数ＮＥに応じて設定してもよい。その場合、第１及び第２所定時間ＴＲＥＦ１、ＴＲＥＦ２は、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より小さな値に設定される。
【００７９】
また、実施形態では、推定新気量ＧＡＩＲＨの算出を、エンジン回転数ＮＥに応じて求めた体積効率ηｖ、吸気圧ＰＩＮ、吸気温ＴＩＮ及び排気圧ＰＥＸに基づいて行っているが、これらに代えて又はこれらとともに、エンジン３の運転状態を表す他の適当なパラメータを用いて行ってもよい。
【００８０】
また、実施形態は、本発明を車両用のディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、例えば、減速回生時にフューエルカットを実行するハイブリッド車両にも適用でき、さらに、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
２    ＥＣＵ（燃料供給停止手段、制御手段、燃料制限量算出手段、推定新気量算出          手段）
３    エンジン（内燃機関）
５    吸気通路
５ｃ  合流部
６    排気通路
６ｃ  分岐部
１１    低圧スロットル弁（吸気絞り弁）
１２    過給機
１２ａ  コンプレッサ
１２ｂ  タービン
１６ａ  低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
１６ｃ  低圧ＥＧＲ弁（ＥＧＲ弁）
２１    エアフローセンサ
２２    吸気圧センサ（運転状態検出手段）
２３    吸気温センサ（運転状態検出手段）
２４    排気圧センサ（運転状態検出手段）
２５    クランク角センサ（運転状態検出手段）
３１    排気絞り弁
ＧＡＩＲＤ  検出新気量
ＧＡＩＲＨ  推定新気量
ＧＡＩＲＦ  最終新気量
ＱＦＵＥＬ  燃料噴射量
ＱＬＭＴ  燃料制限量
ＮＥ  エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＰＩＮ  吸気圧（内燃機関の運転状態）
ＴＩＮ  吸気温（内燃機関の運転状態）
ＰＥＸ  排気圧（内燃機関の運転状態）
ＬＥＧＲＬＰ  低圧ＥＧＲ弁開度
ＴＨＬＰ  低圧スロットル弁開度
ＴＲＥＦ１  第１所定時間
ＴＲＥＦ２  第２所定時間
【図１】
2014114754.tif 000003
【図２】
2014114754.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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