(57)【要約】  ディーゼルエンジンの制御装置は、吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備える。ディーゼルエンジンの制御装置は、エンジン運転条件またはターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、エンジン運転条件またはターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、新気・２次空気供給装置により排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、を備える。
2015140989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、
エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、
を備えるディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
排気の一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、
エンジン運転条件がＥＧＲ領域と、前記ガス流動停滞域が含まれる非ＥＧＲ領域のいずれにあるかを判定する判定手段と、
エンジン運転条件がＥＧＲ領域にある場合に前記ＥＧＲ弁を開き、エンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にある場合に前記ＥＧＲ弁を閉じるＥＧＲ弁制御手段と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記ＥＧＲ弁を開くことで、前記吸気コンプレッサ下流の新気を前記排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
前記吸気コンプレッサ下流の吸気通路と前記排気タービン上流の排気通路とをシリンダをバイパスして連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記バイパス弁を開くことで、前記吸気コンプレッサ下流の新気を前記排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
前記ガス流動停滞域での前記排気タービン上流の排気圧より高い一定圧の空気を貯留するエアタンクと、
前記エアタンクと前記排気タービン上流の排気通路とを連通する２次空気供給通路と、
前記２次空気供給通路を開閉する２次空気供給弁と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記２次空気供給弁を開くことで、前記エアタンク内の加圧空気を２次空気として排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
排気中のＯ2濃度を検出する排気Ｏ2濃度検出手段と、
前記吸気コンプレッサ下流の吸気圧と前記排気タービン上流の排気圧とを比較する比較手段と、をさらに備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、排気中のＯ2濃度が少なくともゼロまたはシリンダ内ガスの空気過剰率が少なくとも１．０であり、かつ前記吸気コンプレッサ下流の吸気圧が前記排気タービン上流の排気圧より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記ガス流動停滞域判定手段は、さらに前記排気タービン上流の排気温度が排出ガス中の未燃燃料の後燃えが確実に生じる温度より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１から４までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
予めガス流動停滞域が定めてあって、膨張比とガス流量をパラメータとする前記排気タービン性能曲線特性と、
前記膨張比を算出する膨張比算出手段と、
前記ガス流量を検出するガス流量検出手段と、をさらに備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、算出された膨張比及び検出されたガス流量から定まる前記排気タービンの作動点が前記排気タービン性能曲線特性のガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項１から４までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
予めガス流動停滞域を定めてあって、圧力比とコンプレッサ流量をパラメータとする前記吸気コンプレッサ性能曲線特性と、
前記圧力比を算出する圧力比算出手段と、
前記コンプレッサ流量を検出するコンプレッサ流量検出手段と、をさらに備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、算出された圧力比及び検出されたコンプレッサ流量から定まる前記吸気コンプレッサの作動点が前記吸気コンプレッサ性能曲線特性のガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記ガス流動停滞域は、前記ディーゼルエンジンを搭載した車両の発進時または車両の登坂時を含む、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１０】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定工程と、
エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給工程と、
を備えるディーゼルエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ターボ過給機を備えるディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ２０１２−１６７６３８Ａには、ターボ過給機とＥＧＲ制御装置とを備え、吸気タービン下流の吸気圧が排気タービン上流の排気圧より高い場合にはエンジン運転条件がＥＧＲ領域にあってもＥＧＲ弁を全閉とするエンジンが開示されている。吸気タービン下流の吸気圧が排気タービン上流の排気圧より高い場合に、吸気タービン下流の新気が排気通路に供給されると、三元触媒の酸素量が必要以上に増加してしまう。そこで、これを防止するため、ＥＧＲ領域であってもＥＧＲ弁が全閉状態に制御される。
【発明の概要】
【０００３】
ところで、ディーゼルエンジンでは、シリンダに供給する燃料を増量することによって実エンジントルクを増大させることができる。そこで、車両発進時等には、シリンダ内ガスの空気過剰率が１．０に近い値となるように制御される。シリンダ内ガスの空気過剰率が１．０に近い値（例えば１．１や１．０５）になると、燃料をこれ以上増量しても実エンジントルクが上がらない状態が出現する。これは、エンジン運転条件やターボ過給機の状態がガス流動停滞域になってしまうためである。車両発進時等にエンジン運転条件やターボ過給機の状態がガス流動停滞域になってしまうと、所望の加速感が得られないという問題がある。しかしながら、上記特許文献１にはこうした問題点について一切記載がない。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、エンジン運転条件やターボ過給機の状態がガス流動停滞域になるときでも、実エンジントルクを増大し得るようにすることである。
【０００５】
本発明のある態様によるディーゼルエンジンの制御装置は、吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備える。ディーゼルエンジンの制御装置は、エンジン運転条件またはターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、エンジン運転条件またはターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、新気・２次空気供給装置により排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの制御装置の概略構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは第１実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは第１実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図３】図３は車両発進時の空気過剰率、エンジントルク、過給圧、排気温度、ＥＧＲ弁開度、メイン燃料噴射量の変化を示すタイミングチャートである。
【図４】図４はＥＧＲ弁開度に対する実過給圧、実エンジントルクの特性図である。
【図５】図５は第１実施形態のＥＧＲ弁の開閉制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は第１実施形態のメイン燃料噴射量の特性図である。
【図７】図７は第１実施形態の運転領域図である。
【図８Ａ】図８Ａは第２実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは第２実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図９】図９は第２実施形態のＥＧＲ弁の開閉制御を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は第２実施形態のタービン性能曲線図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは第３実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは第３実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図１２】図１２は第３実施形態のＥＧＲ弁の開閉制御を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１３は第３実施形態のコンプレッサ性能曲線図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは第４実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは第４実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図１５】図１５は第４実施形態のＥＧＲ弁及びバイパス弁の開閉制御を説明するためのフローチャートである。
【図１６Ａ】図１６Ａは第５実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは第５実施形態のエンジンの主要部及びターボ過給機を取り出して示す概略構成図である。
【図１７】図１７は第５実施形態のフルエアブレーキの概略構成図である。
【図１８】図１８は第５実施形態のＥＧＲ弁及び２次空気供給弁の開閉制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のディーゼルエンジン１の制御装置を示す概略構成図である。以下、必要に応じて、ディーゼルエンジンをエンジンと称する。図２Ａ及び図２Ｂは、エンジン１の主要部及びターボ過給機３を取り出して示す概略構成図である。図２Ａはガス流動停滞域においてＥＧＲ弁１２を開く前の状態を示し、図２Ｂはガス流動停滞域においてＥＧＲ弁１２を開いた後の状態を示す。
【０００９】
図１及び図２Ａに示すように、ディーゼルエンジン１の吸気通路２には、ターボ過給機３の吸気コンプレッサ３ｂが設けられる。吸入空気は、吸気コンプレッサ３ｂによって過給され、インタークーラ４で冷却される。冷却された吸気は、スロットル弁５を通過した後、吸気コレクタ６を経て、各気筒のシリンダ４１内へ流入する。本実施形態によるターボ過給機３は、図２Ａ，図２Ｂにも示したように可変ノズル３ｃを備えているが、この可変ノズル３ｃは必ずしも必要ではない。
【００１０】
燃料は、コモンレール式燃料噴射装置によりエンジン１に供給される。すなわち、燃料は、高圧燃料ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９からシリンダ４１内へ直接噴射される。シリンダ４１内に流入した空気と噴射された燃料は、混合気となり、シリンダ４１内で圧縮着火により燃焼する。排気は、シリンダ４１から排気通路１０へと流出する。
【００１１】
排気通路１０に流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１を通じて吸気側に還流される。ＥＧＲ通路１１には、流量調整用のＥＧＲ弁１２が設置される。吸気通路２は、図２Ａ，図２Ｂに示すように、吸気コンプレッサ３ｂ上流の吸気管２ａ、吸気コンプレッサ３ｂとインタークーラ４の入口を連通する吸気管２ｂ、インタークーラ４の出口と吸気コレクタ６を連通する吸気管２ｃ等から構成されている。ＥＧＲ通路１１は、スロットル弁５下流で吸気コレクタ６に近い吸気管２ｃから分岐している。排気の残りは、ターボ過給機３の排気タービン３ａを通り、排気タービン３ａを駆動する。図２Ａ，図２Ｂにおいて「Ｆｅｘｈ」はガスの流れを示している。
【００１２】
ＥＧＲ通路１１にはＥＧＲクーラ３１が備えられる。ＥＧＲクーラ３１はＥＧＲガスを冷却水や冷却風を用いて冷却するものである。また、ＥＧＲクーラ３１をバイパスするバイパス通路３２の分岐部には、ＥＧＲガスの流路を切換える流路切換弁３３が設けられる。流路切換弁３３は、例えば非通電時にバイパス通路３２を遮断してＥＧＲガスをＥＧＲクーラ３１に流し、通電時にはＥＧＲクーラ３１側の通路を遮断してＥＧＲガスをバイパス通路３２に流す。これらバイパス通路３２及び流路切換弁３３を設けている理由は低温時のＨＣ対策である。
【００１３】
本実施形態のエンジン１は、４気筒エンジンを例示している。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、エンジン１において上から＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒とする。ＥＧＲ通路１１は、＃４気筒の外側に＃４気筒用シリンダ４１に隣接して設けられている。
【００１４】
図１に示すように、エンジンコントローラ２１には、アクセルセンサ２２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏込量）ＡＣＣ、クランク角センサ２３からのエンジン回転速度Ｎｅの各信号が入力される。エンジンコントローラ２１は、エンジン負荷（アクセル開度）及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、メイン噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量Ｑｄｒｖを算出し、これらに対応する開弁指令信号を燃料噴射弁９に出力する。また、エンジンコントローラ２１は、目標ＥＧＲ率と目標吸入空気量とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して実行する。なお、エンジンコントローラ２１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。
【００１５】
排気通路１０の排気タービン下流には、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ（Ｄiesel  Ｐarticulate  Ｆilter）１３が配置される。フィルタ１３のパティキュレート堆積量が所定値に達すると、エンジンコントローラ２１はフィルタ１３の再生処理を実行する。例えばメイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行うことにより排気をパティキュレートの燃焼する温度まで上昇させてフィルタ１３の再生処理を行う。このようにフィルタ１３に堆積しているパティキュレートを燃焼除去することで、フィルタ１３が再生される。ポスト噴射量及びポスト噴射時期は、目標となる再生温度が得られるようにエンジン運転条件（負荷及び回転速度）に応じて予め定められている。
【００１６】
フィルタ１３に堆積しているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を実行するには、再生処理時にフィルタ１３の許容温度を超えない範囲で、少しでもパティキュレートの燃焼温度を高める必要がある。本実施形態では、フィルタ１３の上流に貴金属からなる酸化触媒１４が配置されており、酸化触媒１４によりポスト噴射によって流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を燃焼させて排気温度を高めることで、パティキュレートの燃焼が促進される。なお、フィルタ１３を構成する担体に酸化触媒をコーティングしてもよい。この場合には、パティキュレートが燃焼する際の酸化反応が促進され、これによりフィルタ１３のベッド温度を上昇させることでき、パティキュレートの燃焼をより促進させることができる。
【００１７】
なお、触媒は酸化触媒１４に限られない。酸化機能を備える触媒であれば、酸化触媒に代えることができる。図１は酸化触媒１４として三元触媒（ＴＷＣ）を採用する場合である。
【００１８】
酸化触媒１４とフィルタ１３との間には、ＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ）１５が設けられる。ＮＯｘトラップ触媒１５は、酸素雰囲気で排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸着し、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離して排気中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化する。酸素雰囲気はシリンダ４１から出た排出ガスの空気過剰率が１．０（理論空燃比相当の値）より大きいときに得られる。一方、還元雰囲気はシリンダ４１から出た排出ガスの空気過剰率が１．０以下のときに得られる。
【００１９】
このため、ＮＯｘトラップ触媒１５のＮＯｘ堆積量が所定値に到達したときには、ＮＯｘトラップ触媒１５を流れる排気を酸素雰囲気から還元雰囲気へと切換えるため、リッチスパイク処理を行う必要がある。リッチスパイク処理は、メイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行って、排気通路１０に排出される未燃のＨＣ量を増やし、ＨＣを還元剤としてＮＯｘトラップ触媒１５に供給する処理である。
【００２０】
ディーゼルエンジン１では、通常運転時に１．０（理論空燃比相当の値）よりも大きな値の空気過剰率（リーン側空燃比）で運転するので、ポスト噴射の実行だけでは排気の空気過剰率を１．０へと切換えることができない。このため、通常運転時に全開位置にあるスロットル弁５をリッチスパイク処理時に閉じてやることでシリンダ４１に流入する吸入空気量（シリンダ吸入空気量）Ｑａｃを減らし、これによって、シリンダ４１から出た排出ガスの空気過剰率を１．０以下へと切換える。つまり、メイン燃料噴射量とポスト噴射量の合計の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌと、シリンダ吸入空気量Ｑａｃとで定まる空気過剰率が１．０以下となるように、ポスト噴射量とスロットル弁開度（吸入空気量）とを定めるのである。
【００２１】
また、エンジンコントローラ２１は、所定の時間毎にＮＯｘトラップ触媒１５にトラップされる所定時間当たりのＮＯｘ量を算出し、所定時間当たりのＮＯｘ量を加算してＮＯｘトラップ触媒１５に堆積するＮＯｘ堆積量を算出する。このＮＯｘ堆積量と、予め定めてある閾値とを比較し、ＮＯｘ堆積量が閾値以上となったときに、ＮＯｘトラップ触媒１５を再生するためのポスト噴射（リッチスパイク処理）が実行される。
【００２２】
このようにして、通常運転時にＮＯｘ堆積量が閾値以上となったとき、スロットル弁開度を全開状態から所定のスロットル弁開度へと絞り、これに併せてポスト噴射を開始する。そして、一定期間経過後にポスト噴射を終了し、スロットル弁５は全開位置へと戻される。
【００２３】
さて、エンジンコントローラ２１では、エンジン運転条件に応じた目標エンジントルク及び目標空気過剰率が定められているが、車両発進時や当該車両の登坂時等においては目標駆動トルクが得られないという問題がある。なお、エンジンコントローラ２１は、アクセル開度とエンジン回転速度から目標駆動トルクを定めており、この目標駆動トルクに基づいて目標エンジントルクを算出している。
【００２４】
ここで、車両発進時や登坂時の運転条件は、いずれも低回転速度高負荷の領域（非ＥＧＲ領域）にある。図７に示したように、運転領域はＥＧＲ領域と非ＥＧＲ領域とに分割されている。図７において「Ｃｎｄ１」とある部分が車両の発進時や登坂時の運転条件を表している。以下では、Ｃｎｄ１の領域を、車両発進時と表現する。
【００２５】
車両発進時にドライバの望む加速感が得られないのであるから、エンジントルクを増加させるため、エンジン１に供給する燃料量（メイン燃料噴射量Ｑｄｒｖ）を増やすことが考えられる。この燃料増量によってシリンダ４１から出る燃焼ガスの温度、圧力が上昇し、排気タービン３ａに流入する排気エネルギが増す。この増した排気エネルギによって排気タービン３ａの回転速度が増し、同軸の吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が増す。すると、過給圧が高くなり、シリンダ４１内により多い新気を押し込むことが可能となるため、さらにシリンダ４１に供給する燃料を増やすことができる。このように、ターボ過給機３が良好に働くことによってエンジントルクが増加するのであるが、エンジントルクの増加にも限界がある。すなわち、燃料増量によって空気と燃料の混合であるシリンダ４１内ガスの空気過剰率λが大きい値から小さくなって１．０に近い値（例えば１．１や１．０５）になると、これ以上燃料増量してもエンジントルクが上がらない状態が出現する。
【００２６】
これは、ターボ過給機３に原因がある。すなわち、シリンダ４１内のガスの空気過剰率λが１．０に近付くと、シリンダ４１内のガスの酸素が不足し、燃料が不完全燃焼となって、燃焼ガスの温度、圧力が上昇しなくなる。燃焼ガスの温度、圧力が上昇しないと、排気タービン３ａに流入する排気エネルギが増加しなくなり、ガス流動が停滞し、排気タービン３ａの回転速度が一定値へと落ち着いてしまう。タービン回転速度が一定値に落ち着くと、過給圧が上昇せず、シリンダ４１内に押し込まれる吸気も増えないため、燃料を増量してもエンジントルクの増加に結びつかない。上述の通り、ターボ過給機３を備えるエンジン１では、車両発進時に目標駆動トルクが得られず、望みの加速感を得られないことがある。なお、シリンダ４１内のガスの空気過剰率を１．０より大きい値から１．０に近づけると、酸素の不足で煤（ＨＣ）が発生するが、１．１や１．０５の空気過剰率では煤は問題ないレベルであることが確認されている。
【００２７】
そこで、本実施形態では、車両発進時のように燃料を増量してもターボ過給機３に起因してエンジントルクが上がらない状態にあるか否かをエンジン１の運転条件に基づいて判断する。つまり、エンジン１の運転条件がガス流動停滞域にある条件を新たに定める。そして、このガス流動停滞域にある条件が成立するとき、ＥＧＲ弁１２を開きＥＧＲ通路１１を介して、スロットル弁５下流の吸気管２ｃの新気を排気タービン３ａ上流の排気通路１０に流入させる。ここで、「新気」とは、ＥＧＲガスを含まない吸入空気をいうものとする。
【００２８】
上記のガス流動停滞域にある条件は、次の〈１〉〜〈３〉の条件を満たすことである。
【００２９】
〈１〉酸化触媒１４の上流における排気に含まれる酸素の濃度が５％未満であること。
【００３０】
〈２〉インタークーラ４の下流の吸気圧（過給圧）が排気タービン３ａの上流の排気圧よりも大きいこと。
【００３１】
〈３〉排気タービン３ａの上流の排気温度が７００℃以上であること。
【００３２】
図３は、車両発進時に空気過剰率、エンジントルク、過給圧、排気温度、ＥＧＲ弁開度、メイン燃料噴射量Ｑｄｒｖがどのように変化するのかを検証したときのタイミングチャートである。
【００３３】
現状のエンジンでは車両発進時が低回転速度高負荷域（非ＥＧＲ領域）に含まれているため、エンジンコントローラは車両発進時にＥＧＲ弁を全閉状態に維持することとなる。この場合、車両発進時に供給するメイン燃料噴射量Ｑｄｒｖは一定としている。また、車両発進時のような低回転速度高負荷の条件では実際の過給圧が排気タービン上流の排気圧より高くなっている。一方、本実施形態のエンジン１では、エンジンコントローラ２１は、車両発進時を含んでいる非ＥＧＲ領域において、ＥＧＲ弁１２を開き、吸気コンプレッサ３ｂ下流の新気を排気通路１０に供給する。
【００３４】
なお、現状及び本実施形態の各エンジンとも、車両発進時を含んでいる非ＥＧＲ領域で流路切換弁２２がＥＧＲクーラ３１側の通路を遮断しているものとする。このため、本実施形態で車両発進時を含んでいる非ＥＧＲ領域でＥＧＲ弁１２を開いたとき、スロットル弁５下流の吸気管２ｃの新気は、ＥＧＲ通路１１，バイパス通路３２を経て排気マニホールド１０ａに流入することとなる（図２Ｂ参照）。ただし、ＥＧＲクーラ３１、バイパス通路３２、流路切換弁３３を備えないエンジンにも本発明を適用することができる。以下では、流路切換弁３３が常時全閉状態にあるとして述べる。
【００３５】
排気温度は、＃４気筒の排気ポート出口温度と、排気タービン３ａの入口温度の２つを温度センサにより検出している。ここで、排気通路１０は、図２Ａ，図２Ｂにも示したように排気マニホールド１０ａ、排気マニホールド１０ａの集合部と排気タービン３ａの入口を連通する排気管１０ｂ、排気タービン３ａの出口と酸化触媒１４の入口を連通する排気管１０ｃなどから構成されている。
【００３６】
＃４気筒の排気ポート出口温度を検出する温度センサは、図２Ａ，図２Ｂに示すＡの位置に取り付けられている。また、排気タービン３ａの入口温度を検出する温度センサは、図２Ａ，図２Ｂに示す排気管１０ｂのＢの位置に取り付けられている。
【００３７】
＃１〜＃３気筒の排気ポート出口温度ではなく、＃４気筒の排気ポート出口温度を検出するのは、次の理由からである。すなわち、インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気が排気マニホールド１０ａの集合部に流入するポイントに最も近く、このポイントの温度によってインタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気が排気マニホールド１０ａに流入したか否かを確認するためである。排気タービン３ａの入口温度を採用するのは、排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料に後燃えが生じているか否かを確認するためである。
【００３８】
まず、現状のエンジンについて説明する。現状のエンジンでは、図３の第３段目破線に示すように、車両発進時に実過給圧が目標過給圧に到達していない。実過給圧の不足のため、シリンダ４１内のガスの実空気過剰率は１．０に近い１．０５になっており、目標空気過剰率の１．２に到達していない（図３の最上段破線参照）。このため、車両発進時の実際のエンジントルクは目標エンジントルクに到達していない（図３第２段目破線参照）。
【００３９】
現状のエンジンでは、１．０に近いシリンダ４１内のガスの実空気過剰率、及び不足する実過給圧の影響を受けて、車両発進時に＃４気筒の排気ポート出口温度は６７０℃、排気タービン３ａ入口温度は７００℃であり、その温度差は３０℃であった。この程度の温度差は微々たるものであるが、排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料に後燃えがわずかに生じていることを表している。
【００４０】
ターボ過給機３を備えるエンジン１では、アクセルペダルを一定量だけ踏み込んで車両を発進させたとき、車両発進時の運転条件の変化により、エアクリーナ１７から酸化触媒１４までのガス流動が変化している間は、排気タービン３ａの回転速度が上昇する。アクセルペダルを一定量だけ踏み込んだ状態が継続すると、やがてエアクリーナ１７から酸化触媒１４までのガス流動が停滞するところで、排気タービン３ａの回転速度が一定値に落ち着く。つまり、ターボ過給機３の動きが安定状態となる。図３において、ｔ１以前の状態が、ガス流動が停滞している状態を表している。
【００４１】
このようにガス流動が停滞している状態では、図３第３段目に破線で示したように、実過給圧が目標過給圧より低いところで一定値に落ち着き、このときの実過給圧に応じて、図３第２段目に破線で示したように実エンジントルクが定まる。この実エンジントルクでは、目標エンジントルクが得られていない。
【００４２】
一方、本実施形態ではガス流動が停滞しているｔ１のタイミングで、ＥＧＲ弁１２の開度が所定値ＴＶＯ１まで開かれ、図２Ｂに示したようにインタークーラ４下流の新気が排気マニホールド１０ａに流入する。排気マニホールド１０ａへの新気の流入によって、本実施形態ではシリンダ４１内のガスの実空気過剰率と、排気マニホールド１０ａ内の燃焼ガスの実空気過剰率が相違してくる。すなわち、本実施形態では、排気マニホールド１０ａ内の排出ガスの実空気過剰率が図３第１段目に一点鎖線で示したようにｔ１より大きくなり、ｔ３のタイミングで目標空気過剰率の１．２と一致している。また、図３第３段目に一点鎖線で示したように、実過給圧がｔ１より上昇し、ｔ３のタイミングで目標過給圧と一致している。また、図３第２段目に一点鎖線で示したように、実過給圧の上昇に合わせて実エンジントルクがｔ１より増大し、ｔ３のタイミングで目標エンジントルクに一致している。上記の通り、現状のエンジンでは車両発進時に望みの加速感が得られないが、本実施形態のエンジン１では望みの加速感が得られる。
【００４３】
ここで、車両発進時を含んでいる非ＥＧＲ領域でＥＧＲ弁１２を開くことによって過給圧が上昇した理由について説明する。ＥＧＲ弁１２を開くことで、＃４気筒の排気ポート出口温度は６７０℃から５８０℃へと低下し、排気タービン３ａの入口温度は７００℃から６７０℃へと低下している。このように、両者の温度差がＥＧＲ弁１２を開く前の３０℃から９０℃へと拡大している。＃４気筒の排気ポート出口温度が６７０℃から５８０℃へと低下した理由は、インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がＥＧＲ通路１１を介して＃４気筒の排気ポート出口に最も近い位置の排気マニホールド１０ａに流入したためである。排気マニホールド１０ａへの新気の流入によって、シリンダ４１内のガスの実空気過剰率が１．０５であっても、排気マニホールド１０ａ内の燃焼ガスの実空気過剰率が大きくなり目標空気過剰率の１．２へと到達している。そして、排気が＃４気筒の排気ポート出口から排気タービン３ａまでを流れる間に、排気温度が９０℃も上昇している。この理由は、＃４気筒の排気ポートの出口近くの排気マニホールド１０ａに流入した新気よって、シリンダ４１から排気マニホールド１０ａへと出た排出ガス中の未燃燃料が後燃え（再燃焼）し、これにより排気温度が上昇したためである。
【００４４】
排気マニホールド１０ａへの新気の導入による後燃えによって排気タービン３ａ上流の排気の温度が上昇するときには、排気タービン３ａ上流の排気の圧力も上昇する。そして、温度及び圧力の上昇すると、後燃えした新気の体積膨張も重なり排気エネルギが増す。この排気のエネルギは、温度及び圧力が上昇する前の排気より増加する。排気タービン３ａ上流における排気エネルギの増加によって排気タービン３ａの回転速度が増え、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が増加することで、実過給圧が上昇する。つまり、排気マニホールド１０ａへの新気の流入によって、ガス流動が停滞している状態が一時的に解けてガス流動が再び活発化し、これによってターボ過給機３が働いて実過給圧が上昇するのである。
【００４５】
次に、非ＥＧＲ領域ではエンジンコントローラ２１（ＥＧＲ弁制御機能）がもともとＥＧＲ弁１２を全閉状態としている。一方、本実施形態では、エンジンコントローラ２１が非ＥＧＲ領域でＥＧＲ弁１２を開くこととなる。従って、ＥＧＲ弁制御機能との干渉を避けるため、本実施形態ではエンジンコントローラ２１がＥＧＲ弁制御機能に優先してＥＧＲ弁１２を開かせるよう制御する。
【００４６】
図４は、図３に示したと同じ車両発進時の条件で、ＥＧＲ弁開度を０％から１００％まで変化させた場合において、実過給圧及び実エンジントルクがどのように変化するのかを検証したものである。図４を見れば、ＥＧＲ弁開度を増加させるほど実過給圧が上昇し、この実過給圧の上昇に応じて実エンジントルクは上昇することがわかる。
【００４７】
図５のフローチャートを参照し、エンジンコントローラ２１で実行される上述の制御を説明する。図５は、ＥＧＲ弁１２を開閉制御するためのフローチャートである。この制御は、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。
【００４８】
ステップ１では、エンジンコントローラ２１は、メイン燃料噴射量Ｑｄｒｖ（エンジン負荷相当量）、エンジン回転速度Ｎｅ、過給圧Ｐｉｎ、排気タービン３ａ上流の排気圧Ｐｅｘｈ、排気タービン３ａ上流の排気管１０ｂのＯ2濃度、排気タービン３ａ上流の排気温度Ｔｅｘｈを読み込む。ここで、メイン燃料噴射量Ｑｄｒｖは、アクセル開度とエンジン回転速度Ｎｅに基づいて算出される。例えば、図６に示したように、アクセル開度とエンジン回転速度Ｎｅをパラメータとするメイン燃料噴射量のマップを予め作成しておき、このマップを検索することによりメイン燃料噴射量Ｑｄｒｖを算出する。エンジン回転速度Ｎｅは、クランク角センサ２３からの信号に基づいて算出される。
【００４９】
インタークーラ４下流の吸気圧である過給圧Ｐｉｎは、インタークーラ４下流の吸気コレクタ６に設けた吸気圧センサ５１により検出される。吸気圧センサ５１を設ける位置は、吸気コレクタ６に限られるものでなく、吸気コンプレッサ３ｂの下流であればかまわない。排気タービン３ａ上流の排気圧Ｐｅｘｈは、排気マニホールド１０ａに設けた排気圧センサ５２により検出される。排気圧センサ５２を設ける位置は、排気マニホールド１０ａに限られるものでなく、排気タービン３ａの上流であればかまわない。排気タービン３ａ上流の排気通路１０のＯ2濃度は、排気タービン３ａ上流の排気管１０ｂに設けたＯ2濃度センサ５３により検出される。Ｏ2濃度センサ５３を設ける位置は、吸気マニホールド１０ａの出口から酸化触媒１４の入口までの間であればどこでもかまわない。排気タービン３ａ上流の排気温度Ｔｅｘｈは、排気タービン３ａ上流の排気管１０ｂに設けた排気温度センサ５４により検出される。排気温度センサ５４を設ける位置は、排気管１０ｂに限られるものでなく、排気タービン３ａの上流であればかまわない。
【００５０】
過給圧Ｐｉｎ、排気圧Ｐｅｘｈ、排気中のＯ2濃度、排気温度Ｔｅｘｈをセンサにより検出しているが、これらの値をエンジン運転条件に関する各種パラメータを用いて推定してもよい。
【００５１】
ステップ２では、エンジンコントローラ２１は、トルク増大許可フラグをみる。トルク増大許可フラグは、エンジン始動時にはゼロに初期設定されている。
【００５２】
トルク増大許可フラグが０の場合には、ステップ３において、エンジンコントローラ２１は、ＱｄｒｖとＮｅから定まるエンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にあるか否かを判定する。
【００５３】
ＥＧＲ領域は図７に示したように、エンジン回転速度Ｎｅとメイン燃料噴射量Ｑｄｒｖをパラメータとするマップ上に予め定められている。ＥＧＲ領域では、排気の一部を吸気コレクタ６に導入することで、シリンダ４１内のガスの燃焼速度を相対的に緩慢にし、これによって燃焼速度が相対的に大きいときに発生するＮＯｘを抑制している。ここで、排気の一部を吸気コレクタ６に導入するためには、排気タービン３ａ上流の排気圧が過給圧より高いことが必要である。つまり、ＥＧＲ領域では、排気タービン３ａ上流の排気圧が過給圧より高いのであるから、インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気を排気マニホールド１０ａに流入させることができない。逆に言うと、非ＥＧＲ領域であれば、排気タービン３ａ上流の排気圧が過給圧より低くなり、インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気を排気マニホールド１０ａに流入させることが可能となる。車両発進時のような非ＥＧＲ領域では、エンジンコントローラ２１がＥＧＲ弁１２を開くことで、インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気の一部を排気マニホールド１０ａに流入させる。そこで、非ＥＧＲ領域であるか否かによって、車両発進時であるか否かを判定する必要がある。エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件がＥＧＲ領域にあると判断した場合に、ステップ９でＥＧＲ弁１２を全開に制御する。
【００５４】
エンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にあるときには、エンジンコントローラ２１はステップ４の処理を実行する。ステップ４〜６は、ガス流動停滞域にあるか否かを判定する処理である。ステップ４〜６では、エンジンコントローラ２１は、次の〈１〉〜〈３〉の条件を満たすか否かを見て、全ての条件を満たすときにガス流動停滞域にあると判断する。そして、運転条件がガス流動停滞域である場合には、エンジンコントローラ２１は、エンジントルクの増大を許可するため、ステップ７でトルク増大許可フラグ＝１とし，ステップ８でＥＧＲ弁１２を全開に制御する。
【００５５】
〈１〉非ＥＧＲ領域での酸化触媒１４上流の排気中のＯ2濃度が５％未満であること。
【００５６】
〈２〉過給圧Ｐｉｎが排気タービン３ａ上流の排気圧Ｐｅｘｈより高いこと。
【００５７】
〈３〉排気タービン３ａ上流の排気温度Ｔｅｘｈが７００℃以上であること。
【００５８】
上記〈１〉を条件とするのは次の理由からである。すなわち、非ＥＧＲ領域での酸化触媒１４上流の排気中のＯ2濃度が５％未満のＯ2濃度になると、それ以上燃料増量しても、シリンダ４１内ガス中の酸素不足でシリンダ４１内のガス中の燃料の燃焼が不良となり、排気タービン３ａに流入するガス流動が停滞してタービン回転速度が一定となる。タービン回転速度が一定となれば、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサ３ｂがそれ以上吸気を圧縮することができず実過給圧も一定値へと落ち着く。実過給圧が一定値に落ち着くと、実エンジントルクがそれ以上増加しなくなる。５％はそれ以上燃料増量しても実エンジントルクがそれ以上増加しないＯ2濃度範囲のうちの上限値である。逆にいうと、非ＥＧＲ領域での酸化触媒１４上流の排気中のＯ2濃度が５％以上のＯ2濃度範囲では、シリンダ４１内のガス中の酸素が不足することがない。シリンダ４１内のガス中の酸素が不足することがない状態において燃料増量すると、シリンダ４１内のガス中の燃料が良好に燃焼してエンジントルクが増加するのであるから、わざわざＥＧＲ弁１２を開いて新気を流入させる必要がないのである。
【００５９】
上記〈１〉の条件では、非ＥＧＲ領域での酸化触媒１４上流の排気中のＯ2濃度に基づいて、燃料増量してもエンジントルクがそれ以上増加しないか否かを判定しているが、この場合に限られない。非ＥＧＲ領域におけるシリンダ４１内のガスの空気過剰率に基づいて、燃料増量してもエンジントルクがそれ以上増加しないか否かを判定してもかまわない。例えば、非ＥＧＲ領域での酸化触媒１４上流の排気中のＯ2濃度５％は、非ＥＧＲ領域におけるシリンダ４１内のガスの空気過剰率が１．０５に相当する値である。そこで、１．０５をしきい値として定め、非ＥＧＲ領域におけるシリンダ４１内のガスの実空気過剰率としきい値の１．０５を比較させる。そして、非ＥＧＲ領域におけるシリンダ４１内のガスの実空気過剰率が１．０５未満のとき、燃料増量してもエンジントルクがそれ以上増加しないと判断させることができる。ここで、非ＥＧＲ領域におけるシリンダ４１のガスの実空気過剰率λｒｅａｌは、次式により算出される。
【００６０】
λｒｅａｌ＝Ｑａ／Ｑｄｒｖ／１４．５  ・・・（１）
Ｑａ：    エアフローメータ５５により検出される吸入空気量
Ｑｄｒｖ：メイン燃料噴射量、
【００６１】
ディーゼルエンジン１に用いられる燃料はＣ（炭素）とＨ（水素）の数が様々な値を取り得る炭化水素の集合体であるので、上記（１）式により算出される実空気過剰率λｒｅａｌが同じ１．０であっても、使用燃料によりシリンダ４１内のガス中のＯ2濃度は相違する。算出した実空気過剰率が１．０のとき、実験に用いた燃料で実際にＯ2濃度を検出してみると２％程度あった。このように、市販の燃料では、上記（１）式により算出される実空気過剰率と、Ｏ2濃度センサにより検出される実際のＯ2濃度とが必ずしも正確に対応するものでなく、ある許容範囲を持ってばらつく。すなわち、上記５％のＯ2濃度は代表値として挙げたにすぎず、実際には０％から５％のあいだの適当な値に設定される。また、上記しきい値としての１．０５の空気過剰率も代表値として挙げたにすぎず、実際には１．０から１．１までの間の適当な値がしきい値として選択される。本実施形態では、実際に検出されるＯ2濃度に着目し、検出したＯ2濃度に基づいて、燃料増量してもエンジントルクがそれ以上増加しないガス流動停滞域にあるか否かを判定している。
【００６２】
上記〈２〉を条件とするのは次の理由からである。すなわち、過給圧Ｐｉｎが排気タービン３ａ上流の排気圧Ｐｅｘｈ以下であると、インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がＥＧＲ通路１１、バイパス通路３２を介して排気マニホールド１０ａに流れ込むことができない。上記〈２〉の条件は、インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気が排気マニホールド１０ａに流れ込む条件を定めるものである。
【００６３】
上記〈３〉を条件とするのは次の理由からである。すなわち、シリンダ４１より排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料が、排気マニホールド１０ａに導入される新気を用いて後燃えするには、後燃えするガスの雰囲気温度が相対的に高いほうが好都合である。後燃えが良好に生じ得るのは７００℃以上の温度域のときである。上記〈３〉の条件は、シリンダ４１より排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料の後燃えが確実に生じる温度条件である。なお、後燃えするガスの雰囲気温度が相対的に低く７００℃未満でも後燃えは生じ得るので、ステップ６を省略することができる。
【００６４】
エンジンコントローラ２１は、上記〈１〉〜〈３〉の条件を全て満足したときエンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判断し、ステップ８の処理を実行する。
【００６５】
ステップ８は、エンジンコントローラ２１が優先的にＥＧＲ弁１２の制御を実行する処理である。この処理の実行時にはエンジン運転条件は非ＥＧＲ領域にあるから、ＥＧＲ弁制御機能によれば、ＥＧＲ弁１２は全閉制御されるところであるが、ステップ８ではＥＧＲ弁１２は全開制御される。ここで、「優先的に」とは、ＥＧＲ弁制御機能によるＥＧＲ弁１２の全閉制御を行わせることなく、ＥＧＲ弁１２の全開制御を行わせることを意味する。ＥＧＲ弁１２を開くと、図２Ｂに示したようにインタークーラ４下流の新気がＥＧＲ通路１１，バイパス通路３２を介し排気マニホールド１０ａに供給される。インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がシリンダ４１を介さずに排気マニホールド１０ａに供給されるのであるから、シリンダ４１から排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料は新気を用いて後燃えする。これによって、新気を排気マニホールド１０ａに導入しない場合よりも、排気タービン４ａに流入する排気の温度及び圧力を上昇させることができる。排気タービン４ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇すると、後燃えした新気の体積膨張も重なり排気タービン３ａの仕事量が増すため、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が上昇し、その分だけ実過給圧が上昇する。実過給圧が上昇すると、シリンダ４１内に流入する新気量が増えるため、シリンダ４１内のガス中の燃料の燃焼状態がよくなり、実エンジントルクが増大する。
【００６６】
ステップ８でＥＧＲ弁１２を開くときのＥＧＲ弁開度は、予め設定された適切な開度に調整される。エンジンコントローラ２１が実行する図示しない制御フローでは、エンジン運転条件に応じて目標過給圧が定められる。そして、吸気圧センサ５１により検出される車両発進時の実過給圧Ｐｉｎが目標過給圧と一致するように可変ノズル３ｃの開度（開口割合）がフィードバック制御される。しかしながら、車両発進時のようなガス流動停滞域では目標過給圧が得られなくなる（図３第３段目参照）。そこで、ＥＧＲ弁１２を開くことによって排出ガス中の未燃燃料の再燃焼が行われ、ガス流動の停滞が一時的に解かれて実過給圧が増大したとき、その実過給圧が目標過給圧に到達し得るように、ＥＧＲ弁１２を開いたときのＥＧＲ弁開度は設定される。
【００６７】
あるいは、シリンダ４１内のガスの実空気過剰率が目標空気過剰率と一致するように新気量や燃料量をフィードバック制御するものもある。しかしながら、車両発進時のようなガス流動停滞域では、目標空気過剰率が得られなくなる（図３第１段目参照）。そこで、ＥＧＲ弁１２を開くと、排気マニホールド１０ａ内排出ガスの実空気過剰率がシリンダ４１内のガスの実空気過剰率より大きくなる側に変化し、排出ガス中の未燃燃料の再燃焼が行われ、ガス流動の停滞が一時的に解かれて実際の過給圧が増大する。このとき、その変化した排気マニホールド１０ａ内の排出ガスの実空気過剰率は目標空気過剰率と一致するようにＥＧＲ弁開度は設定される。
【００６８】
上記〈１〉〜〈３〉のいずれかの条件を満たさない場合には、エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件がガス流動停滞域にないと判断し、ステップ１０においてＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御する。
【００６９】
ところで、トルク増大許可フラグ＝１となっているときには、エンジンコントローラ２１は、ステップ２の実行後にステップ１１の処理を実行する。ステップ１１〜１４は、エンジントルクの増大を許可した後に、トルク増大の許可を解除する条件を定める処理である。ステップ１１〜１４では、エンジンコントローラ２１は、以下の〈１１〉〜〈１４〉の条件を満たすか否かを判定し、いずれかの条件を満たす場合にトルク増大の許可を解除する条件であると判断する。解除条件成立時には、エンジンコントローラ２１は、ステップ１５でトルク増大許可フラグ＝０に戻し、ステップ１６でＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御する。
【００７０】
〈１１〉ＥＧＲ領域であること。
【００７１】
〈１２〉非ＥＧＲ領域での酸化触媒１４上流の排気に含まれる酸素濃度が５％以上であること。
【００７２】
〈１３〉過給圧Ｐｉｎが排気タービン３ａ上流の排気圧Ｐｅｘｈ以下であること。
【００７３】
〈１４〉排気タービン３ａ上流の排気温度Ｔｅｘｈが７００℃未満であること。
【００７４】
上記〈１１〉〜〈１４〉のいずれの条件も満足しないときには、エンジンコントローラ２１は、トルク増大の許可を解除する条件になっていないと判断し、ステップ７，８の処理を実行する。なお、ステップ６を削除してもよいことを前述したが、ステップ６を削除するときにはステップ１４も併せて削除することができる。
【００７５】
本実施形態では、エンジントルクの増大を許可した後にトルク増大の許可を解除する条件を満足したときに、ＥＧＲ弁１２を全閉としているが、これに限られるものでない。例えば、エンジントルクの増大を許可したタイミングから予め定めた一定時間が経過した場合に、ＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御してもよい。一定時間は、車両発進時にドライバが加速感を望む時間として設定される。あるいは、トルク増大の許可を解除する条件であることを満足するか、エンジントルクの増大を許可したタイミングから一定時間が経過したかのいずれかが成立した場合に、ＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御してもよい。
【００７６】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００７７】
本実施形態のエンジン１は、ターボ過給機３と、ＥＧＲ通路１１及びＥＧＲ弁１２からなる新気・２次空気供給装置と、エンジンコントローラ２１と、を備える。ターボ過給機３は、吸気コンプレッサ３ｂと排気タービン３ａを同軸で結合し、排気タービン３ａに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサ３ｂを駆動して吸気コンプレッサ３ｂに流入する吸気を加圧する。新気・２次空気供給装置１１，１２は、排気マニホールド１０ａに新気を供給可能に構成されている。エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定し、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるときに新気・２次空気供給装置１１，１２を作動させ、排気マニホールド１０ａに新気を供給する。
【００７８】
本実施形態によれば、エンジン１の運転条件がガス流動停滞域にあるときに、排気マニホールド１０ａに新気を供給することで、実過給圧が新気を供給する前より上昇する。実過給圧が上昇すると、その上昇分だけ実エンジントルクを増大させることができる。これによって車両発進時などのガス流動停滞域であっても、望みの加速感を得ることができる。
【００７９】
本実施形態では、新気・２次空気供給装置１１，１２はＥＧＲ制御装置の一部を構成する。ＥＧＲ制御装置は、ＥＧＲ通路１１と、常閉のＥＧＲ弁１２と、エンジンコントローラ２１と、を備えている。ＥＧＲ通路１１は排気の一部を吸気通路２に還流させる。ＥＧＲ弁１２はＥＧＲ通路１１を開閉する。エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件がＥＧＲ領域と、ガス流動停滞域が含まれる非ＥＧＲ領域とのいずれにあるかを判定する。エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件がＥＧＲ領域にある場合にＥＧＲ弁１２を開き、エンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にある場合にＥＧＲ弁１２を閉じる。また、エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件がガス流動停滞域にある場合にＥＧＲ弁１２を開き、インタークーラ４下流の新気を排気マニホールド１０ａに供給する。この場合、エンジンコントローラ２１は、ＥＧＲ弁制御機能によるＥＧＲ弁１２の全閉制御よりも、このエンジン運転条件がガス流動停滞域にある場合のＥＧＲ弁１２の全開制御を優先させる。
【００８０】
本実施形態によれば、ＥＧＲ制御装置１１，１２，２１を利用して新気を排気マニホールド１０ａに供給するので、ＥＧＲ制御装置１１，１２，２１がエンジン１に既設であれば、コストアップの上昇を回避することができる。
【００８１】
本実施形態のエンジン１は、Ｏ2濃度センサ５３と、吸気コンプレッサ３ｂ下流の吸気圧Ｐｉｎと排気タービン３ａ上流の排気圧Ｐｅｘｈとを比較するエンジンコントローラ２１を備えている。エンジンコントローラ２１は、排気中のＯ2濃度が少なくともゼロであり、かつ吸気コンプレッサ３ｂ下流の吸気圧Ｐｉｎが排気タービン３ａ上流の排気圧Ｐｅｘｈより高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する。または、エンジンコントローラ２１は、シリンダ内のガスの空気過剰率が少なくとも１．０であり、かつ吸気コンプレッサ３ｂ下流の吸気圧が排気タービン３ａ上流の排気圧より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する。これによって、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かをエンジン運転条件（排気中のＯ2濃度、シリンダ内ガスの空気過剰率、吸気圧Ｐｉｎ、排気圧Ｐｅｘｈ）に基づいて精度良く判定することができる。
【００８２】
本実施形態では、エンジンコントローラ２１が、排気タービン３ａ上流の排気温度が排出ガス中の未燃燃料の後燃えが確実に生じる温度である７００℃より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する。これによって、シリンダ４１より排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料の後燃えを確実に生じさせることができる。
【００８３】
本実施形態では、ガス流動停滞域に車両発進時が含まれる。これによって、車両発進時に望みの加速感を得ることができる。
【００８４】
本実施形態では、ターボ過給機３が可変ノズル３ｃを有している。また、エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件に応じた目標過給圧を設定し、実過給圧が目標過給圧と一致するように可変ノズル３ｃの開度をフィードバック制御する。そして、エンジンコントローラ２１は、ＥＧＲ弁１２を開いたとき、実過給圧が目標過給圧と一致するようにＥＧＲ弁１２を開いたときのＥＧＲ弁開度を設定している。これによって、車両発進時のような低回転速度高負荷域であっても望みの過給圧（目標過給圧）を得ることができる。
【００８５】
（第２実施形態）
図８Ａ，図８Ｂは、第２実施形態のエンジン１の主要部及びターボ過給機３を取り出して示す概略構成図である。図８Ａはターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるときにＥＧＲ弁１２を開く前の状態を示し、図８Ｂはターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるときにＥＧＲ弁１２を開いた後の状態を示している。第１実施形態の図２Ａ，図２Ｂと同一部分には同一の符号を付している。
【００８６】
第１実施形態では、エンジンコントローラ２１は、上記〈１〉〜〈３〉の条件を全て満たすか否かによって、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定した。第２実施形態では、エンジンコントローラ２１は、排気タービン３ａの作動点がタービン性能曲線図（排気タービン性能曲線特性）上に予め設けてあるガス流動停滞域にあるか否かにより、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定する。さらに述べると、第１実施形態はエンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するものであったのに対し、第２実施形態はターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するものである。
【００８７】
排気タービン３ａの作動点とは、図１０に示したタービン性能曲線図において膨張比及びガス流量から定まる排気タービン３ａの作動点のことである。排気タービン３ａの作動点を知るには、排気タービン３ａの膨張比及び排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈが必要となる。排気タービン３ａの膨張比は、排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎと排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔの比、つまり次式により算出される。
【００８８】
膨張比＝Ｐｔｉｎ／Ｐｔｏｕｔ  ・・・（２）
【００８９】
ここで、排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎは、図８Ａ，図８Ｂに示したように排気マニホールド１０ａに設けた入口圧センサ５２により検出される。排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔは、図８Ａ，図８Ｂに示したように排気管１０ｃに設けた出口圧センサ６１により検出される。排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈは、図８Ａ，図８Ｂに示したように排気管１０ｂに設けたガス流量センサ６２により検出される。これらセンサ５２，６１，６２により検出される排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎ、排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔ、ガス流量Ｑｅｘｈはエンジンコントローラ２１に入力している。
【００９０】
図９を参照して、エンジンコントローラ２１で実行される制御について説明する。図９はＥＧＲ弁１２を開閉制御するためのフローチャートである。この制御は、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。第１実施形態の図５のフローチャートと同一処理には同一の符号を付している。
【００９１】
第１実施形態の図５のフローチャートと相違する処理は、ステップ２１〜２５の処理である。第１実施形態との関係では、第１実施形態の図５のステップ４〜６に第２実施形態の図９のステップ２２，２３が置き換わる。また、第１実施形態の図５のステップ１２〜１４に第２実施形態の図９のステップ２４，２５が置き換わる。
【００９２】
図９に示すように、ステップ２１ではエンジンコントローラ２１は、メイン燃料噴射量Ｑｄｒｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎ、排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔ、排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈを読み込む。排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎは入口圧センサ５２により、排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔは出口圧センサ６１により、排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈ［ｇ／ｓ］はガス流量センサ６２により検出される。排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈは、エンジン運転状態を示すパラメータを用いて推定されてもよい。
【００９３】
ステップ３でエンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にあると判定された場合には、ステップ２２において、エンジンコントローラ２１は排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎと、排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔから排気タービン３ａの膨張比［無名数］を上記（２）式により算出する。
【００９４】
ステップ２３では、エンジンコントローラ２１は、排気タービン３ａの膨張比と排気タービン３ａを流れるガス流量とから定まる排気タービン３ａの作動点が図１０に示したタービン性能曲線図上のガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１（ハッチング領域参照）にあるか否かを判定する。
【００９５】
ここで、タービン性能曲線図は横軸に排気タービン３ａの膨張比［無名数］を、縦軸に排気タービン３ａを流れるガス流量［ｇ／ｓ］を採ったもので、エンジン運転条件の違いにより排気タービン３ａの作動点がどのように変化するのかを示すものである。現状のエンジン及び本実施形態のエンジン１で用いている排気タービン３ａでは、エンジン運転条件の変化により、例えば図１０に示した四角のマークの位置を排気タービン３ａの作動点が移動する。現状のエンジンでは車両発進時の排気タービン３ａの作動点は膨張比及びガス流量とも小さいＣ点の位置にある。このため、現状のエンジンの車両発進時の排気タービン３ａの作動点（Ｃ点）及びそれより膨張比、ガス流量が小さい側の領域が含まれるようにガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１は予め定められる。なお、図１０ではＣ点より膨張比、ガス流量が少し大きい側の領域までをカバーするようにガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１が設定されている。これは、車両発進時の排気タービン３ａの作動点にバラツキがあるので、そのバラツキを考慮したものである。
【００９６】
図９に戻り、膨張比及びガス流量から定まる排気タービン３ａの作動点が図１０に示したガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１にないときには、ステップ１０においてエンジンコントローラ２１はＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御する。
【００９７】
一方、ステップ２３で膨張比及びガス流量から定まる排気タービン３ａの作動点が図１０に示したガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１にあると判定された場合には、エンジンコントローラ２１はターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあると判定する。このときには、エンジントルクの増大を許可するためステップ７，８に進み、トルク増大許可フラグ＝１とし、ＥＧＲ弁１２を開く。
【００９８】
ところで、ステップ２においてトルク増大許可フラグが１であると判定された場合には、エンジンコントローラ２１はステップ１１の処理を実行する。ステップ１１でエンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にあると判定された場合には、エンジンコントローラ２１は、ステップ２４の処理を実行し、ステップ２２と同様にして排気タービン３ａの膨張比を算出する。ステップ２５では、エンジンコントローラ２１は、膨張比及びガス流量から定まる排気タービン３ａの作動点が図１０に示したガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１にあるか否かを判定する。排気タービン３ａの作動点がガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１にある場合には、エンジンコントローラ２１は、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域に継続してあると判断し、ステップ７，８の処理を実行する。
【００９９】
ステップ８でＥＧＲ弁１２を開くと、図８Ｂに示したようにインタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がＥＧＲ通路１１、バイパス通路３２を介し排気マニホールド４０ａに流入する。シリンダ４１から排気マニホールド４０ａに出た排出ガス中の未燃燃料が、この新気によって後燃えし、排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇する。つまり、ＥＧＲ弁１２を開く前より排気タービン３ａ入口圧（膨張比）が大きくなり、かつ排気タービン３ａを流れるガス流量が大きくなる。このことは、車両発進時の排気タービン３ａの作動点が、図１０において膨張比がＣ点よりも大きくなり、かつＣ点よりも排気タービン３ａを流れるガス流量が大きくなるＤ点の位置に移ることを意味する。Ｄ点では、Ｃ点よりもガス流量が大きくなるので、その分だけ排気タービン３ａの回転速度が増し、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が増加する。その結果、実過給圧が目標過給圧へと上昇し、実エンジントルクが増加する。
【０１００】
一方、ステップ２５でタービン作動点がガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１から外れていると判定された場合には、エンジンコントローラ２１は、ステップ１５でトルク増大許可フラグ＝０とし、ステップ１６でＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御する。
【０１０１】
第２実施形態では、エンジントルクの増大を許可した後にターボ過給機３の状態がガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１から外れたときに、ＥＧＲ弁１２を全閉としているが、これに限られるものでない。例えば、エンジントルクの増大を許可したタイミングから予め定めた一定時間が経過した場合に、ＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御してもよい。一定時間は、車両発進時にドライバが加速感を望む時間に設定される。あるいは、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域Ｒｓｔｂ１を外れるか、エンジントルクの増大を許可したタイミングから一定時間が経過したかのいずれかが成立した場合に、ＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御してもよい。
【０１０２】
第２実施形態では、エンジン１は、ガス流量センサ６２と、エンジンコントローラ２１と、を備えている。エンジンコントローラ２１は、膨張比を算出し、算出した膨張比とガス流量をパラメータとするタービン性能曲線図（排気タービン性能曲線特性）を記憶している。エンジンコントローラ２１は、算出された膨張比及び検出されたガス流量から定まる排気タービン３ａの作動点がタービン性能曲線図上に予め設けてあるガス流動停滞域にあるか否かにより、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定する。これによって、Ｏ2濃度センサ５３のような高価なセンサを用いることなく、あるいはエンジン運転条件に基づくことなく、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定することができる。
【０１０３】
なお、エンジン１は、ターボ過給機３の運転を管理するために、センサ５２，６１，６２とエンジンコントローラ２１から構成される排気タービン３ａのモニタ装置を備えている。この排気タービン３ａのモニタ装置は、センサ５２，６１，６２及びエンジンコントローラ２１により、膨張比とガス流量を求め、膨張比とガス流量より定まる排気タービン３ａの作動点が、図１０に示したタービン性能曲線図上でどの点にあるかをモニタしている。このため、排気タービン３ａのモニタ装置がエンジン１に既設であればソフトウエア（図９のフロー）を追加するだけで、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定することができ、コストアップの上昇を回避することができる。
【０１０４】
（第３実施形態）
図１１Ａ，図１１Ｂは、第３実施形態のエンジン１の主要部及びターボ過給機３を取り出して示す概略構成図である。図１１Ａはターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるときにＥＧＲ弁１２を開く前の状態を示し、図１１Ｂはターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるときにＥＧＲ弁１２を開いた後の状態を示している。第１実施形態の図２Ａ，図２Ｂと同一部分には同一の符号を付している。
【０１０５】
第１実施形態では、エンジンコントローラ２１は、上記〈１〉〜〈３〉の条件を全て満たすか否かによって、つまりエンジンの運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定した。一方、第３実施形態では、エンジンコントローラ２１は、吸気コンプレッサ３ｂの作動点がコンプレッサ性能曲線図（吸気コンプレッサ性能曲線特性）上に予め設けてあるガス流動停滞域にあるか否かにより、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定する。さらに述べると、第１実施形態はエンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するものであったのに対し、第３実施形態も第２実施形態と同じにターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するものである。ここで、「ターボ過給機３の状態がガス流動域にある」とは、吸気コンプレッサの作動点がコンプレッサ性能曲線図上のガス流動停滞域にある場合と、排気タービンの作動点がタービン性能曲線図上のガス流動停滞域にある場合とを含んだ概念である。
【０１０６】
吸気コンプレッサ３ｂの作動点とは、図１３に示したコンプレッサ性能曲線図において圧力比及びコンプレッサ流量から定まる吸気コンプレッサ３ｂの作動点のことである。吸気コンプレッサ３ｂの作動点を知るには、吸気コンプレッサ３ｂの圧力比及びコンプレッサ流量（吸気コンプレッサ３ｂを流れる流量）が必要となる。ここで、吸気コンプレッサ３ｂの圧力比は、吸気コンプレッサ３ｂ出口圧Ｐｃｏｕｔと吸気コンプレッサ３ｂ入口圧Ｐｃｉｎの比、つまり次式により算出される。
【０１０７】
圧力比＝Ｐｃｏｕｔ／Ｐｃｉｎ  ・・・（３）
【０１０８】
このため、吸気コンプレッサ３ｂ出口圧Ｐｃｏｕｔは、図１１Ａ，図１１Ｂに示したように吸気コンプレッサ３ｂ下流でインタークーラ４上流の吸気管２ｂに設けた出口圧センサ７２により検出される。吸気コンプレッサ３ｂ入口圧Ｐｃｉｎは、図１１Ａ，図１１Ｂに示したようにエアフローメータ５５下流で吸気コンプレッサ上流の吸気管２ａに設けた入口圧センサ７１により検出される。コンプレッサ流量Ｑｃｍｐは、図１１Ａ，図１１Ｂに示したようにエアフローメータ５５により検出される。これらセンサ７２，７１，５５により検出される吸気コンプレッサ３ｂ出口圧Ｐｃｏｕｔ、吸気コンプレッサ３ｂ入口圧Ｐｃｉｎ、コンプレッサ流量Ｑｃｍｐはエンジンコントローラ２１に入力している。
【０１０９】
図１２を参照して、エンジンコントローラ２１で実行される制御について説明する。図１２は、第３実施形態のＥＧＲ弁１２を開閉制御するためのフローチャートである。この制御は、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。第１実施形態の図５のフローチャートと同一部分には同一の符号を付している。
【０１１０】
第１実施形態の図５のフローと相違する処理はステップ３１〜３５の処理である。第１実施形態との関係では、第１実施形態の図５のステップ４〜６に第３実施形態の図１２のステップ３２，３３が置き換わる。また、第１実施形態の図５のステップ１２〜１４に第３実施形態の図１２のステップ３４，３５が置き換わる。
【０１１１】
図１２に示すように、ステップ３１においてエンジンコントローラ２１は、メイン燃料噴射量Ｑｄｒｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、吸気コンプレッサ３ｂ出口圧Ｐｃｏｕｔ、吸気コンプレッサ３ｂ入口圧Ｐｃｉｎ、コンプレッサ流量Ｑｃｍｐを読み込む。吸気コンプレッサ３ｂ出口圧Ｐｃｏｕｔは出口圧センサ７２により、吸気コンプレッサ３ｂ入口圧Ｐｃｉｎは入口圧センサ７１により、コンプレッサ流量Ｑｃｍｐ［ｇ／ｓ］はエアフローメータ５５により検出される。
【０１１２】
ステップ３でエンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にあると判定された場合には、エンジンコントローラ２１はステップ３２の処理を実行し、吸気コンプレッサ３ｂ出口圧Ｐｃｏｕｔと、吸気コンプレッサ３ｂ入口圧Ｐｃｉｎから吸気コンプレッサ３ｂの圧力比［無名数］を上記（３）式により算出する。
【０１１３】
ステップ３３では、エンジンコントローラ２１は、吸気コンプレッサ３ｂの圧力比とコンプレッサ流量とから定まる吸気コンプレッサ３ｂの作動点が図１３に示したコンプレッサ性能曲線図上のガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２（ハッチング領域参照）にあるか否かを判定する。
【０１１４】
ここで、コンプレッサ性能曲線図は横軸にコンプレッサ流量［ｇ／ｓ］を、縦軸に吸気コンプレッサ３ｂの圧力比［無名数］を採ったもので、エンジンの運転条件の違いにより排気タービン３ａの作動点がどのように変化するのかを示すものである。図１３において「Ｌｅｆｆｉ」は等コンプレッサ効率線を、「Ｌｒｏｔ」は排気タービン３ａ回転速度が一定の線を表している。現状のエンジン及び本実施形態のエンジン１で用いている吸気コンプレッサ３ｂでは、エンジン１の運転条件の変化により、例えば図１３に示した四角のマークの位置を吸気コンプレッサ３ｂの作動点が移動する。現状のエンジンでは車両発進時のコンプレッサ作動点は圧力比及びコンプレッサ流量とも小さいＥ点の位置にある。このため、現状のエンジンの車両発進時の吸気コンプレッサ３ｂの作動点（Ｅ点）及びそれより圧力比、コンプレッサ流量が小さい側の領域が含まれるようにガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２は予め定められている。なお、図１３ではＥ点より圧力比、コンプレッサ流量が少し大きい側の領域までをカバーするようにガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２は設定されている。これは、車両発進時の吸気コンプレッサ３ｂの作動点にバラツキがあるので、その作動点のバラツキを考慮したものである。
【０１１５】
図１２に戻り、ステップ３３で吸気コンプレッサ３ｂの作動点が図１３に示したガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２にないと判定された場合には、ステップ１０においてエンジンコントローラ２１はＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御する。
【０１１６】
一方、ステップ３３で吸気コンプレッサ３ｂの作動点が図１３に示したガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２にあると判定された場合には、エンジンコントローラ２１はターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあると判定する。この場合には、エンジンコントローラ２１は、エンジントルクの増大を許可するために、ステップ７でトルク増大許可フラグ＝１とし、ステップ８でＥＧＲ弁１２を開く。
【０１１７】
ところで、ステップ２においてトルク増大許可フラグが１であると判定された場合には、エンジンコントローラ２１はステップ１１の処理を実行する。ステップ１１でエンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にあると判定された場合には、エンジンコントローラ２１は、ステップ３４においてステップ３２と同様に吸気コンプレッサ３ｂの圧力比を算出する。ステップ３５では、エンジンコントローラ２１は、圧力比及びコンプレッサ流量から定まるコンプレッサ作動点が図１３に示したガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２にあるか否かを判定する。吸気コンプレッサ３ｂの作動点が図１３に示したガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２にある場合には、エンジンコントローラ２１はターボ過給機３の状態がガス流動停滞域に継続してあると判断する。この場合には、エンジンコントローラ２１は、ステップ７，８の処理を実行する。
【０１１８】
ステップ８でＥＧＲ弁１２を開くと、図１１Ｂに示したようにインタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がＥＧＲ通路１１、バイパス通路３２を介し排気マニホールド４０ａに流入する。シリンダ４１から排気マニホールド４０ａに出た排出ガス中の未燃燃料が、この新気によって後燃えし、排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇する。つまり、ＥＧＲ弁１２を開く前よりタービン入口圧（膨張比）が大きくなり、かつ排気タービン３ａを流れるガス流量が大きくなる。これによって、その分排気タービン３ａの回転速度が高くなり、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサの回転速度が高くなる。すると、ＥＧＲ弁１２を開く前より吸気コンプレッサ３ｂ出口圧（圧力比）が大きくなり、かつコンプレッサ流量が大きくなる。このことは、第３実施形態では、図１３において車両発進時の吸気コンプレッサ３ｂの作動点が、Ｅ点よりも圧力比が大きくなり、かつＥ点よりもコンプレッサ流量が大きくなるＦ点の位置に移ることを意味する。Ｆ点の作動点では、Ｅ点よりコンプレッサ流量が大きくなるので、その分だけ吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が増し、実過給圧が目標過給圧へと上昇し、実エンジントルクが増加する。なお、Ｆ点の作動点では、Ｅ点よりコンプレッサ効率が大きく、これによってターボ過給機３を効率よく運転することが可能となる。
【０１１９】
一方、ステップ３５でタービン作動点がガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２から外れたと判定された場合には、エンジンコントローラ２１は、ステップ１５でトルク増大許可フラグ＝０とし、ステップ１６でＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御する。
【０１２０】
第３実施形態では、エンジントルクの増大を許可した後にターボ過給機３の状態がガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２から外れたときに、ＥＧＲ弁１２を全閉としているが、これに限られるものでない。例えば、エンジントルクの増大を許可したタイミングから予め定めた一定時間が経過した場合に、ＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御してもよい。一定時間は、車両発進時にドライバが加速感を望む時間に設定される。あるいは、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２を外れるか、エンジントルクの増大を許可したタイミングから一定時間が経過したかのいずれかが成立した場合に、ＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御してもよい。
【０１２１】
第３実施形態では、エンジン１は、エアフローメータ５５と、エンジンコントローラ２１と、を備えている。エンジンコントローラ２１は、圧力比を算出し、算出した圧力比とコンプレッサ流量をパラメータとするコンプレッサ性能曲線図（吸気コンプレッサ性能曲線特性）を記憶している。エンジンコントローラ２１は、圧力比及びコンプレッサ流量Ｑｃｍｐから定まるコンプレッサ作動点が吸気コンプレッサ性能曲線特性上に予め設けてあるガス流動停滞域にあるか否かにより、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定する。これによって、Ｏ2濃度センサ５３のような高価なセンサを用いることなく、あるいはエンジン運転条件に基づくことなく、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定することができる。
【０１２２】
なお、エンジン１は、ターボ過給機３の運転を管理するために、センサ５５，７１，７２とエンジンコントローラ２１から構成される吸気コンプレッサ３ｂのモニタ装置を備えている。吸気コンプレッサ３ｂのモニタ装置では、センサ５５，７１，７２及びエンジンコントローラ２１により圧力比とコンプレッサ流量を求め、圧力比とコンプレッサ流量より定まる吸気コンプレッサ３ｂの作動点が、図１３に示したコンプレッサ性能曲線図上でどの点にあるかをモニタしている。このため、吸気コンプレッサ３ｂのモニタ装置がエンジン１に既設であればソフトウエア（図１２のフロー）を追加するだけで、ターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定することができ、コストアップの上昇を回避することができる。
【０１２３】
また、第３実施形態と第２実施形態とは組み合わせてもよい。この場合には、エンジンコントローラ２１は、排気タービン３ａの作動点に基づいてターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定すると共に、吸気コンプレッサ３ｂの作動点に基づいてターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定する。そして、いずれかによりターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあると判定した場合、又はともにターボ過給機３の状態がガス流動停滞域にあると判定した場合に、エンジンコントローラ２１はＥＧＲ弁１２を開弁する。
【０１２４】
（第４実施形態）
図１４Ａ，図１４Ｂは、第４実施形態のエンジン１の主要部及びターボ過給機３を取り出して示す概略構成図である。図１４Ａはエンジンの運転条件がガス流動停滞域にあるときにバイパス弁８２を開く前の状態を示し、図１４Ｂはエンジンの運転条件がガス流動停滞域にあるときにバイパス弁８２を開いた後の状態を示している。第１実施形態の図２Ａ，図２Ｂと同一部分には同一の符号を付している。
【０１２５】
第１実施形態では、ガス流動停滞域でＥＧＲ弁１２を開くことによって、吸気コンプレッサ２ｂ下流の吸気管２ｃの新気を排気マニホールド１０ａに流入させている。図１４Ａ，図１４Ｂに示したように、第４実施形態によるエンジン１は、ＥＧＲ通路１１とは別に、シリンダ４１をバイパスして吸気コレクタ６と排気マニホールド１０ａを連通するバイパス通路８１と、バイパス通路８１を開閉する常閉のバイパス弁８２とを備えている。図１４Ａ，図１４Ｂでは、バイパス通路８１を＃１気筒シリンダ４１の外側に＃１気筒シリンダ４１に沿って設けているが、バイパス通路８１を設ける位置はこれに限定されるものでない。
【０１２６】
第４実施形態は、第１実施形態と同じにエンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するものである。エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件が車両発進時のようなガス流動停滞域にある場合に、バイパス弁８２を開くことによって、吸気コンプレッサ２ｂ下流の新気を排気マニホールド１０ａに流入させる。
【０１２７】
図１５を参照して、エンジンコントローラ２１で実行される制御について説明する。図１５は、第４実施形態のＥＧＲ弁１２及びバイパス弁８２を開閉制御するためのフローチャートである。この制御は、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。第１実施形態の図５のフローチャートと同一部分には同一の符号を付している。
【０１２８】
第１実施形態の図５のフローチャートと相違する処理はステップ４１，４２の処理である。
【０１２９】
図１５に示すように、エンジンコントローラ２１は、ステップ４，５，６においてエンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判断した場合に、エンジントルクの増大を許可するためステップ７，４１の処理を実行する。エンジンコントローラ２１は、ステップ７でトルク増大許可フラグ＝１とし、ステップ４１でバイパス弁８２を全開状態に制御する。第１実施形態ではエンジンコントローラ２１がＥＧＲ弁１２を開弁制御するが、第４実施形態ではＥＧＲ弁１２に代えてバイパス弁８２を開くので、ＥＧＲ弁１２の開弁制御を実行する必要がない。
【０１３０】
図１４Ｂに示すようにバイパス弁８２を開くと、インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がバイパス通路８１を介し排気マニホールド１０ａに供給される。インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がシリンダ４１を介さずに排気マニホールド１０ａに供給されるため、シリンダ４１から排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料がこの新気を用いて後燃えする。これによって、新気を排気マニホールド１０ａに導入しない場合よりも、排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇する。排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇すると、後燃えした新気の体積膨張も重なり排気タービン３ａの仕事量が増すため、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が上昇し、その分だけ実過給圧が上昇する。実過給圧が上昇すると、シリンダ４１内に流入する実空気量が増えるため、シリンダ４１内のガス中の燃料の燃焼状態がよくなり、実エンジントルクが増大する。
【０１３１】
ところで、ステップ２においてトルク増大許可フラグが１であると判定された場合には、エンジンコントローラ２１はステップ１１の処理を実行する。ステップ１１〜１４は、エンジントルクの増大を許可した後にトルク増大の許可を解除する条件を定める処理である。ステップ１１〜１４では、エンジンコントローラ２１は、前述した〈１１〉〜〈１４〉の条件を満たすか否かを判定し、いずれかの条件を満たすときにトルク増大の許可を解除する条件であると判断する。解除条件成立時には、エンジンコントローラ２１は、ステップ１５でトルク増大許可フラグを０に戻し、ステップ４２でバイパス弁８２を全閉状態に制御する。
【０１３２】
解除条件が成立していない場合には、エンジンコントローラ２１はステップ７，４１の処理を継続する。
【０１３３】
第４実施形態では、エンジントルクの増大を許可した後にトルク増大の許可を解除する条件を満足したときに、バイパス弁８２を全閉状態に制御しているが、これに限られるものでない。例えば、エンジントルクの増大を許可したタイミングから予め定めた一定時間が経過した場合に、バイパス弁８２を全閉状態に制御してもよい。一定時間は、車両発進時にドライバが加速感を望む時間に設定される。あるいは、トルク増大の許可を解除する条件であることを満足するか、エンジントルクの増大を許可したタイミングから一定時間が経過したかのいずれかが成立した場合に、バイパス弁８２を全閉状態に制御してもよい。
【０１３４】
第４実施形態では、新気・２次空気供給装置は、バイパス通路８１と、バイパス通路８１を開閉する常閉のバイパス弁８２とから構成されている。バイパス通路８１は、吸気コンプレッサ３ｂ下流の吸気通路と排気マニホールド１０ａとをシリンダ４１をバイパスして連通する。エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件がガス流動停滞域にある場合に、バイパス弁８２を開き吸気コンプレッサ３ｂ下流の新気を排気マニホールド１０ａに供給するようにバイパス弁制御を実行する。第４実施形態においても、第１実施形態と同様に、ガス流動停滞域で排気マニホールド１０ａに新気を供給することで、実過給圧が新気を供給する前より上昇する。実過給圧が上昇すると、その上昇分だけ実エンジントルクを増大させることができる。
【０１３５】
（第５実施形態）
図１６Ａ，図１６Ｂは、第５実施形態のエンジン１の主要部及びターボ過給機３を取り出して示す概略構成図である。図１６Ａはエンジンの運転条件がガス流動停滞域にあるときに２次空気供給弁１０２を開く前の状態を示し、図１６Ｂはエンジンの運転条件がガス流動停滞域にあるときに２次空気供給弁１０２を開いた後の状態を示している。第１実施形態の図２Ａ，図２Ｂと同一部分には同一の符号を付している。
【０１３６】
第１から第４までの各実施形態では、車両発進時のようなガス流動停滞域でターボ過給機３により生じる加圧空気を排気マニホールド１０ａに流入させた。一方、第５実施形態では、図１６Ａ，図１６Ｂに示すように、エンジン１を搭載する車両が、フルエアブレーキ９１を備えている７．５トンクラスの大型トラックや大型バスである場合を対象としている。
【０１３７】
図１７を参照して、フルエアブレーキ９１について説明する。図１７は、フルエアブレーキ９１の概略構成図である。
【０１３８】
図１７に示すように、フルエアブレーキ９１は、エアコンプレッサ９２、エアタンク９３、ブレーキバルブ９６、ブレーキペダル９７、エアチャンバ９４、ホイールブレーキ９８から構成される。なお、エアチャンバ９４及びホイールブレーキ９８は、車両の各車輪に装備されている。
【０１３９】
エアコンプレッサ９２は、エンジン１によりギアあるいはチェーンを介して駆動される。エアコンプレッサ９２により加圧された空気は、エアタンク９３に一定圧で蓄えられる。エアタンク９３とエアチャンバ９４を結ぶエア通路９５には、常閉のブレーキバルブ９６が設置されている。
【０１４０】
図１７に示すように構成されるフルエアブレーキ９１では、ブレーキペダル９７を踏み込むと、ブレーキペダル９７の踏み込み量（ストローク）に応じた分だけブレーキバルブ９６が開き、ブレーキペダル９７の踏み込み量に応じた加圧空気がエアタンク９３から各車輪のエアチャンバ９４に圧送される。各車輪のエアチャンバ９４に加圧空気が供給されると、加圧空気により各車輪のホイールブレーキ９８が作動して車両を制動する。
【０１４１】
エアタンク９３内の加圧空気の圧力は、非ＥＧＲ領域での排気マニホールド１０ａの排気圧（ガス流動停滞域での排気タービン上流の排気圧）よりも高いので、エアタンク９３内の加圧空気を２次空気として利用することができる。
【０１４２】
そこで、第５実施形態によるエンジン１は、図１６Ａ，図１６Ｂ，図１７に示したように、エア通路９５から分岐して排気マニホールド１０ａに合流する２次空気通路１０１と、２次空気通路１０１を開閉する常閉の２次空気供給弁１０２と、を備えている。なお、図１６Ａ，図１６Ｂでは、エア通路９５から分岐して２次空気通路１０１を設けているが、これに限定されるものでない。例えば、エアコンプレッサ９２と排気マニホールド１０ａを連通するように２次空気通路を設けてもよい。
【０１４３】
第５実施形態も、第１実施形態と同じにエンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するものである。エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件が車両発進時のようなガス流動停滞域にある場合に２次空気供給弁１０２を開くことによって、エアタンク９３内の加圧空気を２次空気として排気マニホールド１０ａに流入させる。
【０１４４】
図１８を参照して、エンジンコントローラ２１で実行される制御について説明する。図１８は、第５実施形態のＥＧＲ弁１２及び２次空気供給弁１０２を開閉制御するためのフローチャートである。この制御は、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。第１実施形態の図５のフローと同一部分には同一の符号を付している。
【０１４５】
第１実施形態の図５のフローチャートと相違する処理はステップ５１，５２の処理である。
【０１４６】
図１８に示すように、ステップ４，５，６においてエンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定された場合には、エンジンコントローラ２１は、エンジントルクの増大を許可するためステップ７，５１の処理を実行する。エンジンコントローラ２１は、ステップ７でトルク増大許可フラグ＝１とし、ステップ５１で２次空気供給弁１０２を開く。第１実施形態ではエンジンコントローラ２１がＥＧＲ弁１２を開弁制御するが、第５実施形態ではＥＧＲ弁１２に代えて２次空気供給弁１０２を開くので、ＥＧＲ弁１２の開弁制御を実行する必要がない。
【０１４７】
図１６Ｂに示したように２次空気供給弁１０２を開くと、エアタンク９３内の加圧空気（２次空気）の圧力のほうが排気マニホールド１０ａの排気圧より高いので、２次空気が２次空気供給通路１０１を通じて排気マニホールド１０ａに供給される。２次空気がシリンダ４１を介さずに排気マニホールド１０ａに供給されるのであるから、シリンダ４１から排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料がこの新気（２次空気）を用いて後燃えする。これによって、新気を排気マニホールド１０ａに導入しない場合より排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇する。排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇すると、後燃えした新気の体積膨張も重なり排気タービン３ａの仕事量が増すため、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が上昇し、その分だけ実過給圧が上昇する。実過給圧が上昇すると、シリンダ４１内に流入する実空気量が増えるため、シリンダ４１内ガス中の燃料の燃焼状態がよくなり、実エンジントルクが増大する。
【０１４８】
ところで、ステップ２においてトルク増大許可フラグが１であると判定された場合には、エンジンコントローラ２１はステップ１１の処理を実行する。ステップ１１〜１４は、エンジントルクの増大を許可した後にトルク増大の許可を解除する条件を定める処理である。ステップ１１〜１４では、エンジンコントローラ２１は、前述した〈１１〉〜〈１４〉の条件を満たすか否かを判定し、いずれかの条件を満たすときにトルク増大の許可を解除する条件であると判断する。解除条件成立時には、エンジンコントローラ２１は、ステップ１５でトルク増大許可フラグを０に戻し、ステップ５２で２次空気供給弁１０２を全閉状態に制御する。
【０１４９】
解除条件が成立していない場合には、エンジンコントローラ２１はステップ７，５１の処理を継続する。
【０１５０】
第５実施形態では、エンジントルクの増大を許可した後にトルク増大の許可を解除する条件を満足したときに、２次空気供給弁１０２を全閉状態に制御しているが、これに限られるものでない。例えば、エンジントルクの増大を許可したタイミングから予め定めた一定時間が経過した場合に、２次空気供給弁１０２を全閉状態に制御してもよい。一定時間は、車両発進時にドライバが加速感を望む時間に設定される。あるいは、トルク増大の許可を解除する条件であることを満足するか、エンジントルクの増大を許可したタイミングから一定時間が経過したかのいずれかが成立した場合に、２次空気供給弁１０２を全閉状態に制御してもよい。
【０１５１】
第５実施形態では、新気・２次空気供給装置は、エアタンク９３と、２次空気供給通路１０１と、この２次空気供給通路１０１を開閉する常閉の２次空気供給弁１０２とから構成される。エアタンク９３は、ガス流動停滞域での排気マニホールド１０ａの排気圧（排気タービン上流の排気圧）より高い一定圧の空気を貯留する。２次空気供給通路１０１は、エアタンク９３と排気マニホールド１０ａ（排気タービン上流の排気通路）とを連通する。エンジンコントローラ２１は、エンジンの運転条件がガス流動停滞域にある場合に、２次空気供給弁１０２を開きエアタンク９３内の加圧空気を２次空気として排気マニホールド１０ａに供給するように２次空気供給弁制御を実行する。
【０１５２】
第５実施形態によれば、エアタンク９３内の加圧空気を２次空気としてガス流動停滞域で排気マニホールド１０ａに供給することで、実過給圧が２次空気を供給する前より上昇する。実過給圧が上昇すると、その上昇分だけ実エンジントルクを増大させることができる。大型のトラックやバスでは車両の制動用に用いるエアタンク９３は既設であるので、コストアップの上昇を回避することができる。
【０１５３】
第５実施形態では、フルエアブレーキ９１を備えている大型トラックの場合で説明したが、これに限られるものでない。車両に、エアコンプレッサ９２と、エアタンク９３と、エアタンク９３及び排気マニホールド１０ａを接続する２次空気通路１０１と、２次空気通路１０１を開閉する常閉の２次空気供給弁１０２と、を別途設けてもよい。
【０１５４】
なお、第４、第５のいずれかの実施形態と第２、第３のいずれかの実施形態とを組み合わせてもよい。例えば、第５実施形態と第３実施形態を組み合わせた場合には、圧力比及びコンプレッサ流量から定まる吸気コンプレッサ３ｂの作動点が図１３に示したガス流動停滞域にあるときに、２次空気供給弁１０２が開かれ、新気が排気マニホールド１０ａに供給される。例えば、第４実施形態と第２実施形態を組み合わせた場合には、膨張比及びガス流量から定まる排気タービン３ａの作動点が図１０に示したガス流動停滞域にあるときに、バイパス弁８２が開かれ、２次空気が排気マニホールド１０ａに供給される。これら組み合わせの場合には、ＥＧＲ制御装置は不要となる。
【０１５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨でない。
【図１】
2015140989.tif 000003
【図２Ａ】
2015140989.tif 000004
【図２Ｂ】
2015140989.tif 000005
【図３】
2015140989.tif 000006
【図４】
2015140989.tif 000007
【図５】
2015140989.tif 000008
【図６】
2015140989.tif 000009
【図７】
2015140989.tif 000010
【図８Ａ】
2015140989.tif 000011
【図８Ｂ】
2015140989.tif 000012
【図９】
2015140989.tif 000013
【図１０】
2015140989.tif 000014
【図１１Ａ】
2015140989.tif 000015
【図１１Ｂ】
2015140989.tif 000016
【図１２】
2015140989.tif 000017
【図１３】
2015140989.tif 000018
【図１４Ａ】
2015140989.tif 000019
【図１４Ｂ】
2015140989.tif 000020
【図１５】
2015140989.tif 000021
【図１６Ａ】
2015140989.tif 000022
【図１６Ｂ】
2015140989.tif 000023
【図１７】
2015140989.tif 000024
【図１８】
2015140989.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月2日(2014.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、
エンジン運転条件が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大せず、かつ前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給し得るガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、
を備えるディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、
予めガス流動停滞域が定めてあって、膨張比とガス流量をパラメータとする前記排気タービン性能曲線特性と、
前記膨張比を算出する膨張比算出手段と、
前記ガス流量を検出するガス流量検出手段と、
を備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、算出された膨張比及び検出されたガス流量から定まる前記排気タービンの作動点が前記排気タービン性能曲線特性のガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、
予めガス流動停滞域を定めてあって、圧力比とコンプレッサ流量をパラメータとする前記吸気コンプレッサ性能曲線特性と、
前記圧力比を算出する圧力比算出手段と、
前記コンプレッサ流量を検出するコンプレッサ流量検出手段と、
をさらに備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、算出された圧力比及び検出されたコンプレッサ流量から定まる前記吸気コンプレッサの作動点が前記吸気コンプレッサ性能曲線特性のガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
排気の一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、
エンジン運転条件がＥＧＲ領域と、前記ガス流動停滞域が含まれる非ＥＧＲ領域のいずれにあるかを判定する判定手段と、
エンジン運転条件がＥＧＲ領域にある場合に前記ＥＧＲ弁を開き、エンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にある場合に前記ＥＧＲ弁を閉じるＥＧＲ弁制御手段と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記ＥＧＲ弁を開くことで、前記吸気コンプレッサ下流の新気を前記排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
前記吸気コンプレッサ下流の吸気通路と前記排気タービン上流の排気通路とをシリンダをバイパスして連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記バイパス弁を開くことで、前記吸気コンプレッサ下流の新気を前記排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
前記ガス流動停滞域での前記排気タービン上流の排気圧より高い一定圧の空気を貯留するエアタンクと、
前記エアタンクと前記排気タービン上流の排気通路とを連通する２次空気供給通路と、
前記２次空気供給通路を開閉する２次空気供給弁と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記２次空気供給弁を開くことで、前記エアタンク内の加圧空気を２次空気として排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１、４−６のいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
排気中のＯ２濃度を検出する排気Ｏ２濃度検出手段と、
前記吸気コンプレッサ下流の吸気圧と前記排気タービン上流の排気圧とを比較する比較手段と、をさらに備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、排気中のＯ２濃度が少なくともゼロまたはシリンダ内ガスの空気過剰率が少なくとも１．０であり、かつ前記吸気コンプレッサ下流の吸気圧が前記排気タービン上流の排気圧より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記ガス流動停滞域判定手段は、さらに前記排気タービン上流の排気温度が排出ガス中の未燃燃料の後燃えが確実に生じる温度より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記ガス流動停滞域は、前記ディーゼルエンジンを搭載した車両の発進時または車両の登坂時を含む、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１０】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定行程と、
エンジン運転条件の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給行程と、
を備えるディーゼルエンジンの制御方法。
【請求項１１】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定行程と、
前記ターボ過給機の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給行程と、
を備え、
前記ガス流動停滞域判定行程では、膨張比及びガス流動から定まる前記排気タービンの作動点が、予めガス流動停滞域が定めてあって膨張比とガス流量をパラメータとする排気タービン性能曲線の前記ガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１２】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定行程と、
前記ターボ過給機の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給行程と、
を備え、
前記ガス流動停滞域判定行程では、膨張比及びガス流動から定まる前記排気タービンの作動点が、予めガス流動停滞域が定めてあって圧力比とコンプレッサ流量をパラメータとする吸気コンプレッサ性能曲線の前記ガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月25日(2015.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、
エンジン運転条件が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大せず、かつ前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給し得るガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、
を備えるディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、
予めガス流動停滞域が定めてあって、膨張比とガス流量をパラメータとする前記排気タービン性能曲線特性と、
前記膨張比を算出する膨張比算出手段と、
前記ガス流量を検出するガス流量検出手段と、
を備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、算出された膨張比及び検出されたガス流量から定まる前記排気タービンの作動点が前記排気タービン性能曲線特性のガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定手段と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給手段と、
予めガス流動停滞域を定めてあって、圧力比とコンプレッサ流量をパラメータとする前記吸気コンプレッサ性能曲線特性と、
前記圧力比を算出する圧力比算出手段と、
前記コンプレッサ流量を検出するコンプレッサ流量検出手段と、
をさらに備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、算出された圧力比及び検出されたコンプレッサ流量から定まる前記吸気コンプレッサの作動点が前記吸気コンプレッサ性能曲線特性のガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
排気の一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、
エンジン運転条件がＥＧＲ領域と、前記ガス流動停滞域が含まれる非ＥＧＲ領域のいずれにあるかを判定する判定手段と、
エンジン運転条件がＥＧＲ領域にある場合に前記ＥＧＲ弁を開き、エンジン運転条件が非ＥＧＲ領域にある場合に前記ＥＧＲ弁を閉じるＥＧＲ弁制御手段と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記ＥＧＲ弁を開くことで、前記吸気コンプレッサ下流の新気を前記排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
前記吸気コンプレッサ下流の吸気通路と前記排気タービン上流の排気通路とをシリンダをバイパスして連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記バイパス弁を開くことで、前記吸気コンプレッサ下流の新気を前記排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
前記ガス流動停滞域での前記排気タービン上流の排気圧より高い一定圧の空気を貯留するエアタンクと、
前記エアタンクと前記排気タービン上流の排気通路とを連通する２次空気供給通路と、
前記２次空気供給通路を開閉する２次空気供給弁と、を備え、
前記新気・２次空気供給手段は、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記２次空気供給弁を開くことで、前記エアタンク内の加圧空気を２次空気として排気タービン上流の排気通路に供給する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１、４−６のいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
排気中のＯ２濃度を検出する排気Ｏ２濃度検出手段と、
前記吸気コンプレッサ下流の吸気圧と前記排気タービン上流の排気圧とを比較する比較手段と、をさらに備え、
前記ガス流動停滞域判定手段は、排気中のＯ２濃度が少なくともゼロまたはシリンダ内ガスの空気過剰率が少なくとも１．０であり、かつ前記吸気コンプレッサ下流の吸気圧が前記排気タービン上流の排気圧より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記ガス流動停滞域判定手段は、さらに前記排気タービン上流の排気温度が排出ガス中の未燃燃料の後燃えが確実に生じる温度より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記ガス流動停滞域は、前記ディーゼルエンジンを搭載した車両の発進時または車両の登坂時を含む、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１０】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定行程と、
エンジン運転条件の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給行程と、
を備えるディーゼルエンジンの制御方法。
【請求項１１】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定行程と、
前記ターボ過給機の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給行程と、
を備え、
前記ガス流動停滞域判定行程では、膨張比及びガス流動から定まる前記排気タービンの作動点が、予めガス流動停滞域が定めてあって膨張比とガス流量をパラメータとする排気タービン性能曲線の前記ガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御方法。
【請求項１２】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定行程と、
前記ターボ過給機の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給行程と、
を備え、
前記ガス流動停滞域判定行程では、膨張比及びガス流動から定まる前記排気タービンの作動点が、予めガス流動停滞域が定めてあって圧力比とコンプレッサ流量をパラメータとする吸気コンプレッサ性能曲線の前記ガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月9日(2016.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定し、
エンジン運転条件が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大せず、かつ前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給し得るガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給するようプログラムされたコントローラと、
を備えるディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
前記ガス流量を検出するガス流量検出手段と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定し、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給するようプログラムされたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
予めガス流動停滞域が定めてあって、膨張比とガス流量をパラメータとする排気タービン性能曲線特性を記憶しており、さらに、
前記膨張比を算出し、
算出された膨張比及び検出されたガス流量から定まる前記排気タービンの作動点が前記排気タービン性能曲線特性のガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定するようプログラムされた、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、
前記コンプレッサ流量を検出するコンプレッサ流量検出手段と、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定し、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給するようプログラムされたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
予めガス流動停滞域を定めてあって、圧力比とコンプレッサ流量をパラメータとする吸
気コンプレッサ性能曲線特性を記憶しており、さらに、
前記圧力比を算出し、
算出された圧力比及び検出されたコンプレッサ流量から定まる前記吸気コンプレッサの作動点が前記吸気コンプレッサ性能曲線特性のガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定するようプログラムされたディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
排気の一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、
を含んで構成され、
前記コントローラは、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記ＥＧＲ弁を開くことで、前記吸気コンプレッサ下流の新気を前記排気タービン上流の排気通路に供給するようプログラムされた、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
前記吸気コンプレッサ下流の吸気通路と前記排気タービン上流の排気通路とをシリンダをバイパスして連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を含んで構成され、
前記コントローラは、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記バイパス弁を開くことで、前記吸気コンプレッサ下流の新気を前記排気タービン上流の排気通路に供給するようプログラムされた、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記新気・２次空気供給装置は、
前記ガス流動停滞域での前記排気タービン上流の排気圧より高い一定圧の空気を貯留するエアタンクと、
前記エアタンクと前記排気タービン上流の排気通路とを連通する２次空気供給通路と、
前記２次空気供給通路を開閉する２次空気供給弁と、
を含んで構成され、
前記コントローラは、エンジン運転条件または前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にある場合に前記２次空気供給弁を開くことで、前記エアタンク内の加圧空気を２次空気として排気タービン上流の排気通路に供給するようプログラムされた、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１、４−６のいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
排気中のＯ2濃度を検出する排気Ｏ2濃度検出手段をさらに備え、
前記コントローラは、前記吸気コンプレッサ下流の吸気圧と前記排気タービン上流の排気圧とを比較し、排気中のＯ2濃度が少なくともゼロまたはシリンダ内ガスの空気過剰率が少なくとも１．０であり、かつ前記吸気コンプレッサ下流の吸気圧が前記排気タービン上流の排気圧より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定するようプログラムされた、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記コントローラは、さらに前記排気タービン上流の排気温度が排出ガス中の未燃燃料の後燃えが確実に生じる温度より高い場合に、エンジン運転条件がガス流動停滞域にあると判定するようプログラムされた、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置であって、
前記ガス流動停滞域は、前記ディーゼルエンジンを搭載した車両の発進時または車両の登坂時を含む、
ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１０】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
エンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定工程と、
エンジン運転条件の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給工程と、
を備えるディーゼルエンジンの制御方法。
【請求項１１】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定工程と、
前記ターボ過給機の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給工程と、
を備え、
前記ガス流動停滞域判定行程では、膨張比及びガス流量から定まる前記排気タービンの作動点が、予めガス流動停滞域が定めてあって膨張比とガス流量をパラメータとする排気タービン性能曲線の前記ガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御方法。
【請求項１２】
吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、
前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備えるディーゼルエンジンの制御方法であって、
前記ターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定するガス流動停滞域判定工程と、
前記ターボ過給機の状態が、燃料噴射量を増量してもエンジントルクが増大しない状態であるガス流動停滞域にあるときに、前記新気・２次空気供給装置により前記排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給工程と、
を備え、
前記ガス流動停滞域判定工程では、圧力比及びコンプレッサ流量から定まる吸気コンプレッサの作動点が、予めガス流動停滞域が定めてあって圧力比とコンプレッサ流量をパラメータとする前記吸気コンプレッサ性能曲線の前記ガス流動停滞域にある場合に、前記ターボ過給機の状態が前記ガス流動停滞域にあると判定する、
ディーゼルエンジンの制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明のある態様によるディーゼルエンジンの制御装置は、吸気コンプレッサと排気タービンを同軸で結合し、排気タービンに流入する排気のエネルギで吸気コンプレッサを駆動することで吸気を加圧するターボ過給機と、排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給する新気・２次空気供給装置と、を備える。ディーゼルエンジンの制御装置は、エンジン運転条件またはターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるか否かを判定し、エンジン運転条件またはターボ過給機の状態がガス流動停滞域にあるときに、新気・２次空気供給装置により排気タービン上流の排気通路に新気または２次空気を供給するようプログラムされたコントローラと、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
なお、現状及び本実施形態の各エンジンとも、車両発進時を含んでいる非ＥＧＲ領域で流路切換弁３３がＥＧＲクーラ３１側の通路を遮断しているものとする。このため、本実施形態で車両発進時を含んでいる非ＥＧＲ領域でＥＧＲ弁１２を開いたとき、スロットル弁５下流の吸気管２ｃの新気は、ＥＧＲ通路１１，バイパス通路３２を経て排気マニホールド１０ａに流入することとなる（図２Ｂ参照）。ただし、ＥＧＲクーラ３１、バイパス通路３２、流路切換弁３３を備えないエンジンにも本発明を適用することができる。以下では、流路切換弁３３が常時全閉状態にあるとして述べる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
インタークーラ４下流の吸気圧である過給圧Ｐｉｎは、インタークーラ４下流の吸気コレクタ６に設けた吸気圧センサ５１により検出される。吸気圧センサ５１を設ける位置は、吸気コレクタ６に限られるものでなく、吸気コンプレッサ３ｂの下流であればかまわない。排気タービン３ａ上流の排気圧Ｐｅｘｈは、排気マニホールド１０ａに設けた排気圧センサ５２により検出される。排気圧センサ５２を設ける位置は、排気マニホールド１０ａに限られるものでなく、排気タービン３ａの上流であればかまわない。排気タービン３ａ上流の排気通路１０のＯ2濃度は、排気タービン３ａ上流の排気管１０ｂに設けたＯ2濃度センサ５３により検出される。Ｏ2濃度センサ５３を設ける位置は、排気マニホールド１０ａの出口から酸化触媒１４の入口までの間であればどこでもかまわない。排気タービン３ａ上流の排気温度Ｔｅｘｈは、排気タービン３ａ上流の排気管１０ｂに設けた排気温度センサ５４により検出される。排気温度センサ５４を設ける位置は、排気管１０ｂに限られるものでなく、排気タービン３ａの上流であればかまわない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
ステップ８は、エンジンコントローラ２１が優先的にＥＧＲ弁１２の制御を実行する処理である。この処理の実行時にはエンジン運転条件は非ＥＧＲ領域にあるから、ＥＧＲ弁制御機能によれば、ＥＧＲ弁１２は全閉制御されるところであるが、ステップ８ではＥＧＲ弁１２は全開制御される。ここで、「優先的に」とは、ＥＧＲ弁制御機能によるＥＧＲ弁１２の全閉制御を行わせることなく、ＥＧＲ弁１２の全開制御を行わせることを意味する。ＥＧＲ弁１２を開くと、図２Ｂに示したようにインタークーラ４下流の新気がＥＧＲ通路１１，バイパス通路３２を介し排気マニホールド１０ａに供給される。インタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がシリンダ４１を介さずに排気マニホールド１０ａに供給されるのであるから、シリンダ４１から排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料は新気を用いて後燃えする。これによって、新気を排気マニホールド１０ａに導入しない場合よりも、排気タービン４ａに流入する排気の温度及び圧力を上昇させることができる。排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇すると、後燃えした新気の体積膨張も重なり排気タービン３ａの仕事量が増すため、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が上昇し、その分だけ実過給圧が上昇する。実過給圧が上昇すると、シリンダ４１内に流入する新気量が増えるため、シリンダ４１内のガス中の燃料の燃焼状態がよくなり、実エンジントルクが増大する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
ここで、排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎは、図８Ａ，図８Ｂに示したように排気マニホールド１０ａに設けた排気圧センサ５２により検出される。排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔは、図８Ａ，図８Ｂに示したように排気管１０ｃに設けた出口圧センサ６１により検出される。排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈは、図８Ａ，図８Ｂに示したように排気管１０ｂに設けたガス流量センサ６２により検出される。これらセンサ５２，６１，６２により検出される排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎ、排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔ、ガス流量Ｑｅｘｈはエンジンコントローラ２１に入力している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
図９に示すように、ステップ２１ではエンジンコントローラ２１は、メイン燃料噴射量Ｑｄｒｖ、エンジン回転速度Ｎｅ、排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎ、排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔ、排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈを読み込む。排気タービン３ａ入口圧Ｐｔｉｎは排気圧センサ５２により、排気タービン３ａ出口圧Ｐｔｏｕｔは出口圧センサ６１により、排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈ［ｇ／ｓ］はガス流量センサ６２により検出される。排気タービン３ａを流れるガス流量Ｑｅｘｈは、エンジン運転状態を示すパラメータを用いて推定されてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
ステップ８でＥＧＲ弁１２を開くと、図８Ｂに示したようにインタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がＥＧＲ通路１１、バイパス通路３２を介し排気マニホールド４０ａに流入する。シリンダ４１から排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料が、この新気によって後燃えし、排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇する。つまり、ＥＧＲ弁１２を開く前より排気タービン３ａ入口圧（膨張比）が大きくなり、かつ排気タービン３ａを流れるガス流量が大きくなる。このことは、車両発進時の排気タービン３ａの作動点が、図１０において膨張比がＣ点よりも大きくなり、かつＣ点よりも排気タービン３ａを流れるガス流量が大きくなるＤ点の位置に移ることを意味する。Ｄ点では、Ｃ点よりもガス流量が大きくなるので、その分だけ排気タービン３ａの回転速度が増し、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が増加する。その結果、実過給圧が目標過給圧へと上昇し、実エンジントルクが増加する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
ここで、コンプレッサ性能曲線図は横軸にコンプレッサ流量［ｇ／ｓ］を、縦軸に吸気コンプレッサ３ｂの圧力比［無名数］を採ったもので、エンジンの運転条件の違いにより吸気コンプレッサ３ｂの作動点がどのように変化するのかを示すものである。図１３において「Ｌｅｆｆｉ」は等コンプレッサ効率線を、「Ｌｒｏｔ」は排気タービン３ａ回転速度が一定の線を表している。現状のエンジン及び本実施形態のエンジン１で用いている吸気コンプレッサ３ｂでは、エンジン１の運転条件の変化により、例えば図１３に示した四角のマークの位置を吸気コンプレッサ３ｂの作動点が移動する。現状のエンジンでは車両発進時のコンプレッサ作動点は圧力比及びコンプレッサ流量とも小さいＥ点の位置にある。このため、現状のエンジンの車両発進時の吸気コンプレッサ３ｂの作動点（Ｅ点）及びそれより圧力比、コンプレッサ流量が小さい側の領域が含まれるようにガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２は予め定められている。なお、図１３ではＥ点より圧力比、コンプレッサ流量が少し大きい側の領域までをカバーするようにガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２は設定されている。これは、車両発進時の吸気コンプレッサ３ｂの作動点にバラツキがあるので、その作動点のバラツキを考慮したものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
ステップ８でＥＧＲ弁１２を開くと、図１１Ｂに示したようにインタークーラ４下流の吸気管２ｃの新気がＥＧＲ通路１１、バイパス通路３２を介し排気マニホールド４０ａに流入する。シリンダ４１から排気マニホールド１０ａに出た排出ガス中の未燃燃料が、この新気によって後燃えし、排気タービン３ａに流入する排気の温度及び圧力が上昇する。つまり、ＥＧＲ弁１２を開く前よりタービン入口圧（膨張比）が大きくなり、かつ排気タービン３ａを流れるガス流量が大きくなる。これによって、その分排気タービン３ａの回転速度が高くなり、排気タービン３ａと同軸の吸気コンプレッサの回転速度が高くなる。すると、ＥＧＲ弁１２を開く前より吸気コンプレッサ３ｂ出口圧（圧力比）が大きくなり、かつコンプレッサ流量が大きくなる。このことは、第３実施形態では、図１３において車両発進時の吸気コンプレッサ３ｂの作動点が、Ｅ点よりも圧力比が大きくなり、かつＥ点よりもコンプレッサ流量が大きくなるＦ点の位置に移ることを意味する。Ｆ点の作動点では、Ｅ点よりコンプレッサ流量が大きくなるので、その分だけ吸気コンプレッサ３ｂの回転速度が増し、実過給圧が目標過給圧へと上昇し、実エンジントルクが増加する。なお、Ｆ点の作動点では、Ｅ点よりコンプレッサ効率が大きく、これによってターボ過給機３を効率よく運転することが可能となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
一方、ステップ３５でコンプレッサ作動点がガス流動停滞域Ｒｓｔｂ２から外れたと判定された場合には、エンジンコントローラ２１は、ステップ１５でトルク増大許可フラグ＝０とし、ステップ１６でＥＧＲ弁１２を全閉状態に制御する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
第１実施形態では、ガス流動停滞域でＥＧＲ弁１２を開くことによって、吸気コンプレッサ３ｂ下流の吸気管２ｃの新気を排気マニホールド１０ａに流入させている。図１４Ａ，図１４Ｂに示したように、第４実施形態によるエンジン１は、ＥＧＲ通路１１とは別に、シリンダ４１をバイパスして吸気コレクタ６と排気マニホールド１０ａを連通するバイパス通路８１と、バイパス通路８１を開閉する常閉のバイパス弁８２とを備えている。図１４Ａ，図１４Ｂでは、バイパス通路８１を＃１気筒シリンダ４１の外側に＃１気筒シリンダ４１に沿って設けているが、バイパス通路８１を設ける位置はこれに限定されるものでない。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
第４実施形態は、第１実施形態と同じにエンジン運転条件がガス流動停滞域にあるか否かを判定するものである。エンジンコントローラ２１は、エンジン運転条件が車両発進時のようなガス流動停滞域にある場合に、バイパス弁８２を開くことによって、吸気コンプレッサ３ｂ下流の新気を排気マニホールド１０ａに流入させる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
そこで、第５実施形態によるエンジン１は、図１６Ａ，図１６Ｂ，図１７に示したように、エア通路９５から分岐して排気マニホールド１０ａに合流する２次空気供給通路１０１と、２次空気供給通路１０１を開閉する常閉の２次空気供給弁１０２と、を備えている。なお、図１６Ａ，図１６Ｂでは、エア通路９５から分岐して２次空気供給通路１０１を設けているが、これに限定されるものでない。例えば、エアコンプレッサ９２と排気マニホールド１０ａを連通するように２次空気通路を設けてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
第５実施形態では、フルエアブレーキ９１を備えている大型トラックの場合で説明したが、これに限られるものでない。車両に、エアコンプレッサ９２と、エアタンク９３と、エアタンク９３及び排気マニホールド１０ａを接続する２次空気供給通路１０１と、２次空気供給通路１０１を開閉する常閉の２次空気供給弁１０２と、を別途設けてもよい。
【国際調査報告】
2015140989.tif 000026
2015140989.tif 000027
2015140989.tif 000028
2015140989.tif 000029