(57)【要約】【課題】ＥＧＲ装置と吸気絞り弁とを備えた内燃機関において燃費の悪化を防止することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】吸気絞り弁開度に対して吸気量の変化の少ない不感領域では吸気絞り弁開度を固定するとともにＥＧＲ弁開度を制御してＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、吸気絞り弁開度に対する有効開口面積の最大値及び最小値を学習する手段と、不感領域における吸気絞り弁開度を最大値と最小値が所定値となる吸気絞り弁開度に設定する手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気絞り弁開度に対して吸気量の変化の少ない不感領域では吸気絞り弁開度を固定するとともにＥＧＲ弁開度を制御してＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、
吸気絞り弁開度に対する有効開口面積の最大値及び最小値を学習する手段と、
前記不感領域における吸気絞り弁開度を前記最大値と前記最小値が所定値となる吸気絞り弁開度に設定する手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気系に還流して燃焼を緩慢にし、燃焼温度を下げることによりＮＯｘの低減を図るようにした排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という。）を備えた内燃機関が知られている。特許文献１には、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ装置に含まれるＥＧＲ弁と同時に吸気通路内の流量を制御する吸気絞り弁の開度調整を行う制御手法が開示されている。この制御手法は、吸気絞り弁の開度に対してＥＧＲ量の変化が小さい不感領域では吸気絞り弁を所定の位置まで閉じ、ＥＧＲ弁によるＥＧＲ量のフィードバック制御を行う手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６１５６９号公報
【特許文献２】特開２００３−１６６４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている制御手法では、事前に決められた所定の位置で吸気絞り弁が閉じるため、内燃機関の製造ばらつきまで考慮されていない。このため、内燃機関によっては空気量を制御するために必要以上に吸気を絞り燃費が悪化するおそれがある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＥＧＲ装置と吸気絞り弁とを備えた内燃機関において燃費の悪化を防止する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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
吸気絞り弁開度に対して吸気量の変化の少ない不感領域では吸気絞り弁開度を固定するとともにＥＧＲ弁開度を制御してＥＧＲ量を制御する内燃機関の制御装置において、
吸気絞り弁開度に対する有効開口面積の最大値及び最小値を学習する手段と、
前記不感領域における吸気絞り弁開度を前記最大値と前記最小値が所定値となる吸気絞り弁開度に設定する手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、製造ばらつきのあるエンジン毎に燃費悪化を最小限に抑えた吸気絞り弁開度を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における吸気絞り弁閉度に対する有効開口面積を表した図である。
【図２】実施の形態１において有効開口面積の最小値と吸気絞り弁閉度との関係を示した図である。
【図３】実施の形態１において有効開口面積最小値カーブの学習及び更新について表した図である。
【図４】実施の形態１において有効開口面積の最大値と吸気絞り弁閉度との関係を示した図である。
【図５】実施の形態１において有効開口面積最大値カーブの学習及び更新について表した図である。
【図６】実施の形態１において有効開口面積の最大値と最小値との差分の算出について説明するための図である。
【図７】実施の形態１における差分ΔＡｒカーブについて説明するための図である。
【図８】実施の形態１において、ＥＣＵで実行される吸気絞り弁開度算出ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１のエンジンは、ターボ過給機付きのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという。）である。エンジンは、ＥＧＲガスを吸気系統に還流するＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ管、そしてＥＧＲ管に設けられＥＧＲ量を制御するＥＧＲ弁を含んでいる。また、エンジンの吸気系統には、新気量を調節する吸気絞り弁が設けられている。吸気絞り弁は、吸気通路とＥＧＲ管とが接続される位置よりも上流に設けられている。
【００１０】
吸気系統において、吸気絞り弁の上流には、吸気温センサが設けられている。また、吸気絞り弁の下流には、過給圧センサが設けられている。
【００１１】
実施の形態１のエンジンは、ＥＣＵ（Engine Control Unit）によって制御されている。ＥＣＵには、吸気温センサや過給圧センサ等の各種センサが接続されている。ＥＣＵは、吸気温センサの出力に基づいて吸気温度を算出する。ＥＣＵは、過給圧センサの出力に基づいて過給圧を算出する。
【００１２】
本発明は、吸気絞り弁を所定の位置に閉じてＥＧＲ制御を行う際に、エンジンの製造ばらつきによる影響を考慮した最適な吸気絞り弁の開度を算出することが目的である。このために、実施の形態１のＥＣＵは、吸気絞り弁の有効開口面積を算出するステップ、吸気絞り弁開度に対する吸気絞り弁の有効開口面積の最大値及び最小値を学習するステップ、そして吸気絞り弁の有効開口面積の最大値及び最小値から、空気量の制御性を確保するための最小吸気絞り弁開度を算出するステップを実行する。以下、これら３つのステップについて詳述する。
【００１３】
［吸気絞り弁有効開口面積の算出ステップ］
吸気絞り弁の有効開口面積は下記の式（１）に示すノズル式を用いて算出する。ここで、ｄｍは目標ノズル通過流量［ｋｇ／ｓｅｃ］であり、Ａｅｆｆは有効開口面積［ｍ２］であり、Ｔｕｓはノズル前温度［Ｋ］であり、Ｐｕｓはノズル前圧力［Ｐａ］であり、Ｐｄｓはノズル後圧力［Ｐａ］であり、Ｒは気体定数［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］である。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
また、上記式（１）を用いて吸気絞り弁有効開口面積を算出するときに、下記式（２）及び式（３）の２つの場合分けが行われる。
【００１６】
【数２】
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【００１７】
図１は、実施の形態１における吸気絞り弁閉度に対する有効開口面積を表した図である。図１には、複数のエンジンの実機データを基に算出された吸気絞り弁有効開口面積が示されている。図１に示すように、吸気絞り弁閉度に対する有効開口面積の感度は一意に定まらず、吸気絞り弁閉度に応じて幅がある。このように、吸気絞り弁閉度に対する有効開口面積の関係は、吸気絞り弁閉度に対する空気流量変化の感度が大きいほど有効開口面積の幅が小さくなる。
【００１８】
［吸気絞り弁の有効開口面積の最大値及び最小値学習ステップ］
図２は、実施の形態１において有効開口面積の最小値と吸気絞り弁閉度との関係を示した図である。ＥＣＵには、エンジンの開発過程で計測された吸気絞り弁閉度に対する有効開口面積の最小値が格納されている。この最小値を有効開口面積最小値カーブとする。また、ＥＣＵには、図２に示すような有効開口面積の異常値を排除するための有効開口面積最小値ガードが格納されている。
【００１９】
図３は、実施の形態１において有効開口面積最小値カーブの学習及び更新について表した図である。まず、エンジン始動時ではないこと、さらにエンジンに異常がないこと等の実行条件が成立する際に、常時、吸気絞り弁の有効開口面積が算出される。次に、算出された有効開口面積がＥＣＵに格納されている最小値カーブ以下となるかが判定される。次に、算出された有効開口面積がＥＣＵに格納された最小値ガード以上となるかが判定される。そして、図３に示すように、算出された有効開口面積が最小値カーブ以下、かつ、最小値ガード以上である場合、有効開口面積最小値カーブが学習及び更新される。
【００２０】
図４は、実施の形態１において有効開口面積の最大値と吸気絞り弁閉度との関係を示した図である。ＥＣＵには、エンジンの開発過程で計測された吸気絞り弁閉度に対する有効開口面積の最大値が格納されている。この最大値を有効開口面積最大値カーブとする。また、ＥＣＵには、図４に示すような有効開口面積の異常値を排除するための有効開口面積最大値ガードが格納されている。
【００２１】
図５は、実施の形態１において有効開口面積最大値カーブの学習及び更新について表した図である。まず、算出された有効開口面積がＥＣＵに格納されている最大値カーブ以上となるかが判定される。次に、算出された有効開口面積がＥＣＵに格納された最大値ガード以下となるかが判定される。そして、図５に示すように、算出された有効開口面積が最大値カーブ以上、かつ、最大値ガード以下である場合、有効開口面積最大値カーブが学習及び更新される。
【００２２】
［吸気絞り弁開度算出ステップ］
図６は、実施の形態１において有効開口面積の最大値と最小値との差分の算出について説明するための図である。ＥＣＵは、算出した吸気絞り弁開度における有効開口面積最大値カーブと有効開口面積最小値カーブとの差分ΔＡｒ（以下、差分ΔＡｒという。）を算出する。
【００２３】
図７は、実施の形態１における差分ΔＡｒカーブについて説明するための図である。ＥＣＵは、差分ΔＡｒの算出を吸気絞り弁開度毎に実施し、差分ΔＡｒカーブを作成する。図７に示すように、エンジンの開発過程で得られる差分ΔＡｒカーブと製造ばらつきのあるエンジンの差分ΔＡｒカーブとは乖離が生じる。
【００２４】
ＥＣＵには、吸気絞り弁を所定の位置に閉じてＥＧＲ制御を行う際の有効開口面積の所定値ΔＡｒｒｅｆが格納されている。ここで、開発過程で決定された所定値ΔＡｒｒｅｆを得る吸気絞り弁開度は、製造ばらつきのあるエンジンの吸気絞り弁開度と異なる。そこで、開発過程で決定された所定値ΔＡｒｒｅｆを製造ばらつきのあるエンジンでも得られるように吸気絞り弁開度を補正する。
【００２５】
実施の形態１の制御を行うことで、製造ばらつきのあるエンジン毎に燃費悪化を最小限に抑えた吸気絞り弁開度を算出することができる。
【００２６】
［吸気絞り弁開度算出ルーチン］
図８は、実施の形態１において、ＥＣＵで実行される吸気絞り弁開度算出ルーチンのフローチャートである。ＥＣＵは、本ルーチンを記憶するためのメモリーを有している。ＥＣＵは、記憶した本ルーチンを実行するためのプロセッサを有している。
【００２７】
まず、ＥＣＵは、エンジンが始動時か否かを判定する（Ｓ１００）。ＥＣＵは、エンジンが始動時であると判定すると、制御を終了する。
【００２８】
一方、ＥＣＵは、エンジンが始動時ではないと判定すると、エンジンに異常が生じているか否かを判定する（Ｓ１０２）。ＥＣＵは、エンジンに異常が生じていると判定すると、制御を終了する。
【００２９】
一方、ＥＣＵは、エンジンに異常が生じていないと判定すると、吸気絞り弁有効開口面積を算出する（Ｓ１０４）。ＥＣＵは、上記で説明した式（１）を用いて有効開口面積を算出する。
【００３０】
次に、ＥＣＵは、有効開口面積が最小値カーブ以下か否かを判定する（Ｓ１０６）。ＥＣＵは、有効開口面積が最小値カーブ以下であると判定した場合、有効開口面積が最小値ガード以上か否かを判定する（Ｓ１０８）。ＥＣＵは、有効開口面積が最小値ガードより小さいと判定した場合、本ルーチンは始点に戻る。
【００３１】
一方、ＥＣＵは、有効開口面積が最小値ガード以上であると判定した場合、有効開口面積の最小値カーブを学習する（Ｓ１１０）。
【００３２】
ＥＣＵは、Ｓ１０６において、有効開口面積が最小値カーブより大きいと判定した場合、有効開口面積が最大値カーブ以上か否かを判定する（Ｓ１１２）。ＥＣＵは、有効開口面積が最大値カーブ以上であると判定した場合、有効開口面積が最大値ガード以下か否かを判定する（Ｓ１１４）。ＥＣＵは、有効開口面積が最大値ガードより大きいと判定した場合、本ルーチンは始点に戻る。
【００３３】
一方、ＥＣＵは、有効開口面積が最大値ガード以下であると判定した場合、有効開口面積の最大値カーブを学習する（Ｓ１１６）。
【００３４】
ＥＣＵは、Ｓ１１２において、有効開口面積が最大値カーブより小さいと判定した場合、不感領域における吸気絞り弁開度を算出する（Ｓ１１８）。
【００３５】
次に、ＥＣＵは、通常燃焼か否かを判定する（Ｓ１２０）。ＥＣＵは、通常燃焼ではないと判定した場合、本ルーチンは始点に戻る。
【００３６】
一方、ＥＣＵは、Ｓ１２０において、通常燃焼であると判定した場合、不感領域であるか否かを判定する（Ｓ１２２）。ＥＣＵは、不感領域ではないと判定した場合、本ルーチンは始点に戻る。
【００３７】
一方、ＥＣＵは、Ｓ１２２において、不感領域であると判定した場合、不感領域における吸気絞り弁開度を適用する（Ｓ１２４）。
【００３８】
次に、ＥＣＵは、エンジンが停止しているか否かを判定する（Ｓ１２６）。ＥＣＵは、エンジンが停止していないと判定した場合、本ルーチンは始点に戻る。
【００３９】
一方、ＥＣＵは、エンジンが停止していると判定した場合、制御を終了する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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