(57)【要約】【課題】加速時にインタークーラ内及びその近傍の吸気通路内に残留していたＥＧＲガスに起因してスモークが発生するのを有効に防止することができる、ターボチャージャを備えたディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】ターボチャージャ２５付きのディーゼルエンジン１は、インタークーラ２６と、インタークーラバイパス通路６０と、吸気通路２１内の吸気を外部に排出する掃気弁３０とを備えている。エンジン１の運転状態がＥＧＲを実行する定常運転状態からＥＧＲを停止する加速運転状態に移行したときには、一定期間、吸気の流れ経路がインタークーラ２６側からバイパス通路６０側に切り換えられ、かつ、掃気弁３０が開弁され、加速時にインタークーラ２６内及びその近傍の吸気通路２１に滞留していたＥＧＲを含む吸気が吸気通路２１外に排出され、ＥＧＲが掃気される。【選択図】図１
2008008181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に介設されたコンプレッサと排気通路に介設されたタービンとを有するターボチャージャと、
コンプレッサよりも下流側で吸気通路に介設されたインタークーラと、
コンプレッサよりも下流側でありかつインタークーラよりも上流側である第１の部位で吸気通路から分岐する一方、インタークーラよりも下流側の第２の部位で吸気通路に接続されたインタークーラバイパス通路と、
吸気が流れる通路を、インタークーラバイパス通路と、上記第１、第２の両部位間の吸気通路との間で切り換える通路切換手段と、
タービンよりも下流側の排気通路からコンプレッサよりも上流側の吸気通路に、排気ガスの一部を還流させる排気ガス還流通路と、
エンジンの運転状態に基づいて排気ガスの還流量を制御する還流量制御手段とを備えているディーゼルエンジンであって、
インタークーラと上記第２の部位との間において吸気通路に配設され、吸気通路内の吸気を吸気通路外に排出する掃気弁と、
エンジンの運転状態に基づいて掃気弁の開閉を制御する掃気制御手段とを備えていて、
エンジンの運転状態が排気ガスの還流を実行する定常状態から排気ガスの還流を停止する加速状態に移行したときに、通路切換手段は所定期間、吸気が流れる通路を上記第１、第２の両部位間の吸気通路からインタークーラバイパス通路に切り換え、かつ、掃気制御手段は上記期間、掃気弁を開弁するようになっていることを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
上記第２の部位より下流側の吸気通路内の酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段を備えていて、
還流量制御手段は、酸素濃度推定手段によって推定された酸素濃度がエンジンの運転状態に基づいて設定された目標酸素濃度となるように、排気ガスの還流量を制御するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項３】
掃気弁が、吸気通路内の吸気を、タービンよりも下流側でありかつ排気ガス浄化装置よりも上流側である部位で排気通路に排出するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気を過給するターボチャージャと、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させる排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）とを備えたディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のディーゼルエンジンにおいては、通常、エンジン出力を高めるために、排気通路に介設されたタービンと吸気通路に介設されたコンプレッサとを有するターボチャージャが設けられる。かかるターボチャージャ付きディーゼルエンジンでは、吸気通路内の吸気は、コンプレッサによって加圧されたときに断熱圧縮により高温状態となるので、高温の吸気を冷却するために、コンプレッサよりも下流側において吸気通路にインタークーラが介設される。
【０００３】
また、一般に、自動車用のエンジンにおいては、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量ないしは排出量を低減するために、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ装置が設けられる。そして、ターボチャージャ付きエンジンでは、ＥＧＲガスは、タービンより下流側で排気通路から抽出され、コンプレッサより上流側で吸気通路に導入される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２４５１１７号公報（［００３９］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種のターボチャージャ付きディーゼルエンジンでは、インタークーラを設けると、インタークーラがかなりの容積を有しているので吸気系の容積が大きくなり、加速時における応答性（レスポンス）が悪くなるといった問題が生じる。そこで、インタークーラをバイパスして吸気を供給するインタークーラバイパス通路を設け、定常運転時にはインタークーラを経由して燃焼室に吸気を供給する一方、加速時にはインタークーラをバイパスしてインタークーラバイパス通路を経由して燃焼室に吸気を供給するといった対応が考えられる。このようにすれば、加速開始後に燃焼室に迅速に吸気（新気）を供給することができるので、加速応答性を高めることができるとともに、燃料噴射量の急増によるスモークの発生を抑制することができる。
【０００５】
このようにインタークーラバイパス通路を設けた場合、加速が終了して定常運転状態に復帰すると、インタークーラバイパス通路は閉じられ、吸気は再びインタークーラを経由して燃焼室に供給されることになる。この場合、加速時にはインタークーラ内及びその近傍の吸気通路内に滞留していた吸気が燃焼室に供給されることになるが、加速前の運転状態がＥＧＲガスの供給量が多い状態であった場合、この滞留していた吸気には大量のＥＧＲガスが含まれているので、定常運転状態への復帰後の運転状態によっては、しばらくの間は酸素が不足してスモークが発生することがあるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、加速時にはインタークーラをバイパスしてインタークーラバイパス通路を経由して燃焼室に吸気を供給するようにした場合において、加速終了後にインタークーラ内及びその近傍の吸気通路内に残留していたＥＧＲガスに起因してスモークが発生するのを有効に防止することができる、ターボチャージャ付きのディーゼルエンジンを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明に係るディーゼルエンジンは、（ａ）吸気通路に介設されたコンプレッサと排気通路に介設されたタービンとを有するターボチャージャと、（ｂ）コンプレッサよりも下流側で吸気通路に介設されたインタークーラと、（ｃ）コンプレッサよりも下流側でありかつインタークーラよりも上流側である第１の部位で吸気通路から分岐する一方、インタークーラよりも下流側の第２の部位で吸気通路に接続されたインタークーラバイパス通路と、（ｄ）吸気が流れる通路を、インタークーラバイパス通路と、上記第１、第２の両部位間の吸気通路（インタークーラを含む）との間で切り換える通路切換手段と、（ｅ）タービンよりも下流側の排気通路からコンプレッサよりも上流側の吸気通路に、排気ガスの一部を還流させる排気ガス還流通路と、（ｆ）エンジンの運転状態に基づいて排気ガスの還流量を制御する還流量制御手段とを備えている。
【０００８】
このディーゼルエンジンは、さらに、（ｇ）インタークーラと上記第２の部位との間において吸気通路に配設され、吸気通路内の吸気を吸気通路外に排出する掃気弁と、（ｈ）エンジンの運転状態に基づいて掃気弁の開閉を制御する掃気制御手段とを備えている。このディーゼルエンジンにおいては、エンジンの運転状態が排気ガスの還流を実行する定常状態から排気ガスの還流を停止する加速状態に移行したときに、通路切換手段は所定期間、吸気が流れる通路を上記第１、第２の両部位間の吸気通路（インタークーラを含む）からインタークーラバイパス通路に切り換え、かつ、掃気制御手段は上記期間、掃気弁を開弁するようになっている。
【０００９】
本発明に係るディーゼルエンジンにおいて、上記第２の部位より下流側の吸気通路内の酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段が設けられている場合は、還流量制御手段は、酸素濃度推定手段によって推定された酸素濃度がエンジンの運転状態に基づいて設定された目標酸素濃度となるように、排気ガスの還流量を制御するようになっているのが好ましい。また、掃気弁は、吸気通路内の吸気を、タービンよりも下流側でありかつ排気ガス浄化装置よりも上流側である部位で排気通路に排出するようになっていてもよい。なお、吸気通路内の吸気を直接大気中に排出してもよいのはもちろんである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るディーゼルエンジンにおいては、加速時においてインタークーラバイパス通路を経由して吸気を燃焼室に供給しているときに、インタークーラ内及びその近傍の吸気通路内に残留している排気ガス（ＥＧＲガス）を吸気通路外に排出（掃気）することができる。このため、運転状態が、インタークーラを経由して吸気を燃焼室に供給する状態に復帰したときにおける一時的な酸素濃度の低下を解消ないしは軽減することができ、スモークの発生を抑制することができる。ここで、推定された酸素濃度が目標酸素濃度となるように排気ガスの還流量を制御するようになっている場合は、排気ガスの還流停止時に掃気が実行されるので、掃気に起因して酸素濃度の推定精度が低下するのを防止ないしは抑制することができる。また、掃気弁が吸気通路内の吸気を排気通路に排出するようになっている場合は、排気ガスを含んだ吸気を排気ガス浄化装置で浄化することができ、エミッション性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態（本発明を実施するための最良の形態）を具体的に説明する。
図１に示すように、直噴式のディーゼルエンジン１（以下、略して「エンジン１」という。）においては、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とピストン４とによって燃焼室５が形成されている。この燃焼室５には、吸気弁６によって開閉される吸気ポート７と、排気弁８によって開閉される排気ポート９とが開口している。そして、燃焼室５には、電子制御式の燃料噴射弁１０から燃料が噴射される。この燃料噴射弁１０には、コモンレール（図示せず）により燃料が供給される。なお、図１では１つの気筒を示しているだけであるが、エンジン１は多気筒エンジン（例えば、直列４気筒エンジン）である。
【００１２】
エンジン１の吸気系には、各気筒の燃焼室５に吸気（燃料燃焼用の空気）を供給するために、各気筒に共通の吸気通路２１が設けられている。そして、この吸気通路２１には、吸気の流れ方向にみて上流側から順に、吸気中のダスト等を除去するエアクリーナ２２と、吸気の流量を検出するエアフローセンサ２３と、電磁式の吸気制御弁２４と、ターボチャージャ２５のコンプレッサ２５ａと、吸気を冷却するインタークーラ２６と、吸気通路２１内の吸気を大気中に排出させる掃気弁３０と、吸気の流れを安定化させるサージタンク２７とが設けられている。そして、サージタンク２７と各気筒の吸気ポート７とは、気筒ごとに独立して設けられた独立吸気通路２１ａ（吸気通路２１の一部）によって接続されている。なお、サージタンク２７には、吸気の温度を検出する吸気温センサ２８と、吸気の圧力を検出する吸気圧センサ２９とが設けられている。
【００１３】
さらに、エンジン１の吸気系には、インタークーラ２６をバイパスして吸気を燃焼室５に供給するためのインタークーラバイパス通路６０（以下、略して「バイパス通路６０」という。）が設けられている。このバイパス通路６０の上流端（吸気の流れ方向にみて）は、コンプレッサ２５ａよりも下流側でありかつインタークーラ２６よりも上流側である第１の接続部位６０ａで吸気通路２１に接続されている。他方、バイパス通路６０の下流端は、掃気弁３０よりも下流側でありかつサージタンク２７よりも上流側である第２の接続部位６０ｂで吸気通路２１に接続されている。なお、第２の接続部位６０ｂは、できる限りサージタンク２７に近い位置に設定するのが好ましい。
【００１４】
第１の接続部位６０ａの近傍においてバイパス通路６０内には、バイパス通路６０を開閉する第１切換弁６１（通路切換手段）が設けられている。さらに、第２の接続部位６０ｂの近傍において該第２の接続部位６０ｂよりも上流側の吸気通路２１には、吸気通路２１を開閉する第２切換弁６２（通路切換手段）が設けられている。ここで、第１切換弁６１を閉弁するとともに第２切換弁６２を開弁したときには、コンプレッサ２５ａを通過した吸気は、インタークーラ２６を経由して燃焼室５に供給される。他方、第１切換弁６１を開弁するとともに第２切換弁６２を閉弁したときには、コンプレッサ２５ａを通過した吸気は、インタークーラ２６を経由することなく、バイパス通路６０を経由して燃焼室５に供給される。なお、バイパス通路６０の容積は、第１、第２の接続部位６０ａ、６０ｂ間の吸気通路及びインタークーラ２６の容積に比べて十分に小さくなっている。
【００１５】
エンジン１の排気系には、各気筒の燃焼室５の排気ガス（燃焼ガス）を外部に排出するために、各気筒の排気ポート９と連通する共通の排気通路３１が設けられている。この排気通路３１には、排気ガスの流れ方向に見て上流側から順に、ターボチャージャ２５のタービン２５ｂと、排気ガス浄化触媒３２と、パティキュレートフィルタ３３とが設けられている。ターボチャージャ２５は、例えば可変ノズル等を用いて過給能力を変更することができるようにしたものであり、アクチュエータ２５ｃにより過給能力を変更するようになっている。排気ガス浄化触媒３２及びパティキュレートフィルタ３３は、耐熱性を有する１つのケーシング内に配置され、適宜に、例えばパティキュレートフィルタ３３の前後の差圧が設定値を超えたときに、排気ガス浄化触媒３２を高温化させる運転状態として、パティキュレートフィルタ３３に捕集されたパティキュレートを燃焼させて除去するようになっている。
【００１６】
エンジン１には、排気通路３１内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２１に還流させるために、吸気通路２１と排気通路３１とに接続されたＥＧＲ通路４１（排気ガス還流通路）が設けられている。ＥＧＲ通路４１の上流端（ＥＧＲガスの流れ方向にみて）は、パティキュレートフィルタ３３より下流側の部位４１ｂで排気通路３１に接続されている。他方、ＥＧＲ通路４１の下流端は、吸気制御弁２４より下流側でありかつコンプレッサ２５ａより上流側である部位４１ａで吸気通路２１に接続されている。このＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲガスの流れ方向にみて上流側から順に、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ４３と、エンジン１の運転状態に基づいてＥＧＲガス量（排気ガス還流量）を制御するＥＧＲ制御弁４４（還流量制御手段）とが設けられている。なお、ＥＧＲ制御弁４４は、吸気通路２１への接続部位４１ａの直近に位置している。
【００１７】
エンジン１には、前記の各センサ２３、２８、２９のほか、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ５１と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ５２（図２参照）と、エンジン水温を検出するエンジンする水温センサ５３とが設けられている。なお、図１に示すエンジン１では、掃気弁３０を介して吸気通路２１内から排出された吸気を大気中に放出するようにしているが、吸気回収通路３６を経由して、タービン２５ｂより下流側でありかつ排気ガス浄化触媒３２よりも上流側の部位で排気通路３１に排出するようにしてもよい。
【００１８】
図２に示すように、エンジン１にはコンピュータを備えたコントロールユニットＣが設けられている。このコントロールユニットＣは、エアフローセンサ２３によって検出される吸気流量、吸気温センサ２８によって検出される吸気温度、吸気圧センサ２９によって検出される吸気圧力、エンジン回転数センサ５１によって検出されるエンジン回転数（エンジン回転速度）、アクセル開度センサ５２によって検出されるアクセル開度（すなわち、エンジン負荷）、及び、エンジン水温センサ５３によって検出されるエンジン水温等を制御情報として用いて、エンジン１の各種制御を行うようになっている。なお、コントロールユニットＣは、後で詳しく説明するように、第２の接続部位６０ｂより下流側の吸気通路２１（独立吸気通路２１ａ）内ないしはサージタンク２７内の酸素濃度を推定するようになっている。
【００１９】
しかしながら、エンジン１の一般的な制御（例えば、燃料噴射制御、過給能力の変更制御、パティキュレートの燃焼制御等）の制御手法は、当業者によく知られており、またこのような一般的な制御は本願発明の要旨とするところでもないので、かかるエンジン１の一般的な制御の説明は省略する。なお、コントロールユニットＣは、燃料噴射弁１０、吸気制御弁２４、掃気弁３０、ＥＧＲ制御弁４４、第１切換弁６１及び第２切換弁６２等を制御することによりエンジン制御を行う。
【００２０】
以下、図３に示すフローチャートを参照しつつ、コントロールユニットＣによって実行される、ＥＧＲ制御、バイパス通路切り換え制御、掃気弁開閉制御及び吸気通路内の酸素濃度の推算を含む、本願発明の要旨に係るエンジン制御の制御手法を説明する。図３に示すように、このエンジン制御においては、まずステップＳ１で、エンジン回転数Ｎとアクセル開度θとが検出される（読み込まれる）。続いて、ステップＳ２で、エンジン回転数Ｎとアクセル開度θとに基づいて、エンジン１の要求トルクＴが算出される。
【００２１】
次に、ステップＳ３で、アクセル開度の変化率に基づいてエンジン１（ないしは該エンジン１を搭載している車両）が定常運転状態であるか否かが判定される。なお、この定常運転状態は、加減速が全くない完全な定常状態を意味するのではなく、緩慢な加速状態（緩加速）ないしは緩慢な減速状態を含む実質的な定常状態を意味する。そして、ステップＳ３で定常運転状態であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ４〜ステップＳ９が順に実行される。
【００２２】
具体的には、まずステップＳ４で、ＥＧＲ実行フラグがオンにセットされる。このＥＧＲ実行フラグがオンにセットされたときには、ＥＧＲ制御弁４４が開かれ、排気通路３１内の排気ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気通路２１に導入される。なお、ＥＧＲガスの流量（排気ガスの還流量）は、エンジン１の運転状態に応じて好ましく設定される。
【００２３】
図４は、エンジン回転数Ｎ及びアクセル開度θをパラメータとして、ＥＧＲ（排気ガスの還流）を実行すべき運転領域（第１領域）と、ＥＧＲを停止すべき運転領域（第２領域）とを示す図である。図４に示すように、低回転・低負荷領域である第１領域においては、エンジン１が定常運転状態であればＥＧＲ制御弁４４を開弁してＥＧＲを実行し、加速状態又は減速状態であればＥＧＲ制御弁４４を閉弁してＥＧＲを停止するようにしている。他方、高回転領域又は高負荷領域である第２領域においては、ＥＧＲ制御弁４４を閉弁してＥＧＲを停止するようにしている。
【００２４】
次に、ステップＳ５で、エンジン回転数Ｎと要求トルクＴとに基づいて、燃焼室５に供給される吸気の目標酸素濃度が算出される。続いて、ステップＳ６で、燃焼室５に供給される吸気の実際の酸素濃度、具体的には第２の接続部位６０ｂより下流側の吸気系ないしは吸気通路２１、例えばサージタンク２７内又は独立吸気通路２１ａ内の吸気の酸素濃度が推定される。このエンジン１では、後で説明するように、燃焼室５に供給される吸気の酸素濃度の推定値が目標酸素濃度となるように、ＥＧＲガスの供給量（排気ガスの還流量）をフィードバック制御するようにしているからである。
【００２５】
図５に示すように、目標酸素濃度は、エンジン回転数Ｎ及び要求トルクＴをパラメータとして設定されている。具体的には、目標酸素濃度は、例えばエンジン回転数が小さいときほど、また要求トルクＴ（ないしはエンジン負荷）が小さいほど、目標酸素濃度が低くなるように設定されている。目標酸素濃度をこのように設定するのは、とくに低負荷でのＮＯｘの発生量を低減するためであるが、目標酸素濃度の具体的な設定手法はこれに限定されるものではない。
【００２６】
以下、ステップＳ５における燃焼室５に供給される吸気の酸素濃度の推定方法を説明する。なお、ここでは、図１中のＤ点における酸素濃度、すなわち独立吸気通路２１ａ内における酸素濃度を推定するものとする。図１中のＤ点ないしは独立吸気通路２１ａ内における酸素濃度（以下「吸気酸素濃度」という。）は、図１中のＡ点における排気通路３１内の酸素濃度（以下「排気酸素濃度」）と、図１中のＢ点すなわちＥＧＲ通路４１内における酸素濃度（以下「ＥＧＲ酸素濃度」という。）と、図１中のＣ点すなわち吸気通路２１とＥＧＲ通路４１との合流部の酸素濃度（以下「合流部酸素濃度」という。）とから、以下で説明するように、順に算出することができる。
【００２７】
まず、吸気酸素濃度の推定方法の概要を説明する。なお、吸気酸素濃度は、例えばサージタンク２７に専用のリニアＯ２センサを設ければ直接的に検出することができる。しかしながら、このエンジン１では、コスト低減等の観点から、既設の各種センサを利用して吸気酸素濃度を推定するようにしている。すなわち、基本的には、まず排気酸素濃度を推定し、次に排気酸素濃度に基づいてＥＧＲ酸素濃度を推定し、さらにＥＧＲ酸素濃度に基づいて合流部酸素濃度を推定し、最後に合流部酸素濃度に基づいて吸気酸素濃度を推定するようにしている。
【００２８】
すなわち、吸気温センサ２８により検出された吸気温度と吸気圧センサ２９により検出された吸気圧力とに基づいて吸気の密度を算出する。そして、この吸気の密度とエンジン運転状態によって決定される体積効率とに基づいて充填量を算出する。エアクリーナ２２を通る新気の流量はエアフローセンサ２３によって検出されるので、上記充填量から新気量を差し引いた値が、実際に燃焼室５に供給されるＥＧＲガス量（排気ガス還流量）となる。新気（大気）の酸素濃度は一定であるので、今回供給されるＥＧＲガスの酸素濃度を知ることができれば、燃焼室５に供給される吸気の酸素濃度を知ることができる。そして、今回供給されるＥＧＲガスの酸素濃度は、過去に推定されたＥＧＲガスの酸素濃度にディレイ処理（遅れ処理）を施すことによって推定することができる。
【００２９】
燃料噴射量はコントロールユニットＣによる制御命令そのものであるので、すでに知られている。また、燃料噴射量に応じて消費される（燃焼に関与する）酸素の量も容易に算出することができる。したがって、過去に推定されたある酸素濃度を有するＥＧＲガスを含む吸気が燃焼された後に燃焼室５から排気ガスとして排出されたときに、今回排出される排気ガス中の酸素濃度を知ることができる。今回排出された排気ガスの酸素濃度は、ＥＧＲ通路４１等の通路長さ（容積）等を加味し、吸気がサージタンク２７ないしは独立吸気通路２１ａに導入されるまでの遅れを考慮することにより、次回以降におけるＥＧＲガスの酸素濃度として用いることになる。なお、ＥＧＲガスの供給開始時には、燃焼室５に供給されるＥＧＲガス中の酸素濃度の推定初期値として、例えば実験により設定した値を用いることができる。
【００３０】
次に、酸素濃度の具体的な推定方法を説明する。Ａ点における排気酸素濃度（Ｃｅｘ）は、シリンダ（燃焼室５）に流入する吸気の流量（Ｍｃｙｌ）と、シリンダに流入する吸気の酸素濃度（Ｃｃｙｌ）と、燃料噴射量（Ｑｆ）と、単位燃料当りの酸素消費量（Ｋ１）とに基づいて、次の式１により算出することができる。
[数１]
Cex＝［（Mcyl×Ccyl／100−Qf×K1）／（Mcyl＋Qf）］×100………………式１
【００３１】
Ｂ点におけるＥＧＲ酸素濃度（Ｃｅｇｒ）は、式１により算出された排気酸素濃度（Ｃｅｘ）と、なまし係数（Ｋ２）と、ＥＧＲ酸素濃度の前回値（Ｃｅｇｒ（ｉ−１））とに基づいて、次の式２により算出することができる。
[数２]
Cegr＝Cex×K2＋Cegr（i−1）×（1−K2)………………………………………式２
【００３２】
なお、式２で用いられるなまし係数（Ｋ２）は、ＥＧＲ率（Ｒｅｇｒ）と、シリンダ容積総量（Ｖｃｙｌ）と、気筒数（Ｎｃｙｌ）と、吸気マニホルド（吸気通路２１の一部）と排気マニホルド（排気通路３１の一部）との圧力比（Ｒｉｎｅｘ）と、エンジン回転数（Ｎ）と、ＥＧＲ通路４１の容積（Ｖｅｇｒ）とに基づいて、次の式３により算出することができる。
[数３]
K2＝［（Regr／100）×（Vcyl／Ncyl）×（Rinex×N／60）］／Vegr………式３
【００３３】
Ｃ点における合流部酸素濃度（Ｃｘ）は、ＥＧＲガスの流量（Ｍｅｇｒ）と、式２により算出されたＥＧＲ酸素濃度（Ｃｅｇｒ）と、新気量（Ｍａｉｒ）と、大気の酸素濃度（Ｋ３）とに基づいて、次の式４により算出することができる。
[数４]
Cx＝［（Megr×Cegr／100＋Mair×K3／100）／（Megr＋Mair）］×100……式４
【００３４】
Ｄ点における吸気酸素濃度（Ｃｉｎ）は、式４により算出された合流部酸素濃度（Ｃｘ）と、ディレイ係数（Ｋ４）とに基づいて、次の式５により算出することができる。
[数５]
Cin＝Cx×K4…………………………………………………………………………式５
【００３５】
なお、式５で用いられているディレイ係数（Ｋ４）は、吸気マニホルドの容積（Ｖｉｎ）と、シリンダ容積総量（Ｖｃｙｌ）と、気筒数（Ｎｃｙｌ）と、エンジン回転数（Ｎ）とに基づいて、式６により算出することができる。
[数６]
K4＝［Vin／（Vcyl／Ncyl）＋1］×60／Ne……………………………………式６
【００３６】
ステップＳ６で燃焼室５に供給される吸気の酸素濃度が推定された後、ステップＳ７で、この酸素濃度推定値（実際の酸素濃度）が目標酸素濃度となるよう、ＥＧＲガスの供給量（排気ガスの還流量）がフィードバック制御される。このＥＧＲガスの供給量の制御は、吸気通路２１に設けられた吸気制御弁２４の開度制御と、ＥＧＲ通路４１に設けられたＥＧＲ制御弁４４の開度制御とにより行われる。例えば、ＥＧＲガスの供給量（排気ガス還流量）が不足する場合は、吸気制御弁２４が閉弁方向に制御される。すなわち、吸気制御弁２４は、基本的に全開とされて、ＥＧＲガスの供給量が不足するときに、部位４１ａの吸気圧力が低下してＥＧＲ通路４４からのＥＧＲガスの供給が増加するよう、閉弁方向に制御される。
【００３７】
次に、ステップＳ８で、吸気がバイパス通路６０は流れずインタークーラ２６を経由して流れるように、吸気の流れ経路が設定される。具体的には、第１切換弁６１が閉弁される一方、第２切換弁６２が開弁される。なお、両切換弁６１、６２がすでにこの状態になっている場合は、この状態が維持されるだけである。この運転状態では、ＥＧＲガスを含む吸気がインタークーラ２６を経由して燃焼室５に供給される。続いて、ステップＳ９で、吸気通路２１に設けられた掃気弁３０が閉弁される。なお、掃気弁３０がすでに閉弁されている場合は、閉弁状態が維持されるだけである。この運転状態では、吸気通路２１内を流れている吸気は吸気通路外に排出されない。この後、制御ルーチンはステップＳ１にリターンする（復帰する）。
【００３８】
ところで、前記のステップＳ３で、エンジン１ないしは該エンジン１を搭載している車両が定常運転状態でないと判定された場合は（ＮＯ）、アクセル開度の変化率の符号（＋／−）に基づいて、ステップＳ１０で加速運転状態であるか否かが判定される。ここで、加速運転状態でないと判定された場合（ＮＯ）、すなわち減速運転状態であると判定された場合は、ステップＳ１９でＥＧＲ実行フラグがオフにセットされる。その結果、ＥＧＲ制御弁４４が閉弁され、燃焼室５へのＥＧＲガスの供給は停止される。続いて、前記の定常運転状態の場合と同様に、ステップＳ８及びステップＳ９が順に実行され、この後制御ルーチンはステップＳ１にリターンする。
【００３９】
他方、ステップＳ１０で加速運転状態であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１１でＥＧＲ実行フラグがオフにセットされる。その結果、ＥＧＲ制御弁４４が閉弁され、燃焼室５へのＥＧＲガスの供給は停止される。このようにＥＧＲガスの供給を停止するのは、加速運転状態では燃料噴射量が増加するので、可及的に酸素の供給量を多くしてエンジン出力を高めるとともに、スモークの発生を防止ないしは抑制するためである。
【００４０】
次に、ステップＳ１２で、タイマのカウント値ｔが１だけインクリメントされる。このタイマは、エンジン１（ないしは該エンジン１を搭載している車両）が加速を開始してからの経過時間をカウントするカウンタである。続いて、ステップＳ１３で、タイマのカウント値ｔが設定値ｉ未満であるか否かが判定される。ここで、タイマのカウント値ｔが設定値ｉ未満であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１４で、吸気がインタークーラ２６は流れずバイパス通路６０を経由して流れるように、吸気の流れ経路が設定される。具体的には、第１切換弁６１が開弁される一方、第２切換弁６２が閉弁される。なお、両切換弁６１、６２がすでにこの状態になっている場合は、この状態が維持されるだけである。この運転状態では、ＥＧＲガスを含まない吸気（新気のみ）がバイパス通路６０を経由して迅速に燃焼室５に供給される。
【００４１】
続いて、ステップＳ１５で、吸気通路２１に設けられた掃気弁３０が開弁される。なお、掃気弁３０がすでに開弁されている場合は、開弁状態が維持されるだけである。この運転状態では、第１、第２の接続部位６０ａ、６０ｂ間の吸気通路２１内及びインタークーラ２６内に滞留しているＥＧＲガスを含む吸気が、掃気弁３０を介して大気中に放出される。なお、前記のとおり、このＥＧＲガスを含む吸気を、吸気回収通路３６を介して排気通路３１に排出してもよい。この後、制御ルーチンはステップＳ１にリターンする。
【００４２】
つまり、エンジン１においては、加速開始後、予め設定された設定値ｉに対応する時間（例えば、０．３秒）だけ掃気弁３０を開弁し、第１、第２の接続部位６０ａ、６０ｂ間の吸気通路２１内及びインタークーラ２６内に残留しているＥＧＲガスを掃気するようにしている。これにより、運転状態がインタークーラ２６を経由して吸気を燃焼室５に供給する定常運転状態に復帰した場合において、復帰直後に大量のＥＧＲガスを含む吸気が燃焼室５に供給されて一時的に酸素濃度が低下するのを防止することができ、これによりスモークの発生を防止ないしは抑制することができる。この後、制御ルーチンはステップＳ１にリターンする。
【００４３】
前記のステップＳ１３でタイマのカウント値ｔが設定値ｉ未満でないと判定された場合（ＮＯ）、すなわちタイマがカウントアップした場合（ｔ＝ｉ）は、ステップＳ１６でタイマのカウント値ｔがリセットされる（ｔ＝０）。次に、ステップＳ１７で、吸気がバイパス通路６０は流れずインタークーラ２６を経由して流れるように、吸気の流れ経路が設定される。具体的には、第１切換弁６１が閉弁される一方、第２切換弁６２が開弁される。続いて、ステップＳ１８で掃気弁３０が閉弁される。この後、制御ルーチンはステップＳ１にリターンする。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態に係るエンジン１（以下「本件エンジン１」という。）と、バイパス通路６０は備えているが掃気弁３０を備えていないこの種のエンジン（以下「バイパス通路のみを備えたエンジン」という。）と、バイパス通路６０及び掃気弁３０を備えていないこの種のエンジン（以下「バイパス通路を備えないエンジン」という。）とについて、加速開始後に燃焼室５に供給される吸気の酸素濃度の経時変化をシミュレーションにより推定した結果を示す。
【００４５】
図６においては、３０．０秒の時点で、１サイクルの燃料噴射量を５ｍｍ３から４０ｍｍ３に増量することにより加速が開始されている。なお、加速開始時におけるエンジン回転数は１０００ｒｐｍである。本件エンジン１（グラフＧ３）及びバイパス通路のみを備えたエンジン（グラフＧ２）では、吸気の流れ経路が、３０．０秒の時点でインタークーラ側からバイパス通路側に切り換えられ、３０．３秒の時点でインタークーラ側に戻されている。また、本件エンジン１（グラフＧ３）では、掃気弁３０は時刻３０．０〜３０．３秒の間（０．３秒）だけ開弁されている。
【００４６】
図６から明らかなとおり、バイパス通路のみを備えたエンジン（グラフＧ２）では、バイパス通路を備えないエンジン（グラフＧ１）に比べて、酸素濃度の立ち上がり（上昇タイミング）は早くなっている。しかしながら、バイパス通路のみを備えたエンジン（グラフＧ２）では、３０．３秒の時点で吸気の流れ経路がインタークーラ側に戻された後に、酸素濃度が一時的に低下している（落ち込んでいる）。これに対して、本件エンジン１（グラフＧ３）では、このような酸素濃度の一時的な低下は生じない。
【００４７】
このように、本発明に係るエンジン１においては、加速時においてバイパス通路６０を経由して吸気を燃焼室５に供給しているときに、第１、第２の接続部位６０ａ、６０ｂ間の吸気通路２１内及びインタークーラ２６内に残留しているＥＧＲガスを吸気通路２１外に排出することができる。このため、運転状態が、インタークーラ２６を経由して吸気を燃焼室５に供給する状態に復帰したときにおける一時的な酸素濃度の低下を解消ないしは軽減することができ、スモークの発生を抑制することができる。
【００４８】
また、エンジン１においては、前記のとおり、燃焼室５に供給される吸気の酸素濃度推定値が目標酸素濃度となるようにＥＧＲガスの供給量を制御するようになっているが、ＥＧＲガスの供給停止時にＥＧＲガスの掃気が実施されるので、この掃気に起因して酸素濃度の推定精度が低下するのを防止ないしは抑制することができる。なお、掃気弁３０が吸気回収通路３６を介して吸気通路２１内の吸気を排気通路３１に掃気するようになっている場合は、排気ガスを含んだ吸気を排気ガス浄化装置３２で浄化することができ、エミッション性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係るディーゼルエンジンの全体構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すディーゼルエンジンの制御系統のブロック図である。
【図３】図１に示すディーゼルエンジンにおける本発明に係るエンジン制御の制御手法を示すフローチャートである。
【図４】図１に示すディーゼルエンジンのＥＧＲを行う運転領域を示す図である。
【図５】吸気通路の目標酸素濃度の概略的な設定手法を示す図である。
【図６】加速時における吸気通路内の酸素濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１  ディーゼルエンジン、２  シリンダブロック、３  シリンダヘッド、４  ピストン、５  燃焼室、６  吸気弁、７  吸気ポート、８  排気弁、９  排気ポート、１０  燃料噴射弁、２１  吸気通路、２１ａ  独立吸気通路、２２  エアクリーナ、２３  エアフローセンサ、２４  吸気制御弁、２５  ターボチャージャ、２６  インタークーラ、２７  サージタンク、２８  吸気温センサ、２９  吸気圧センサ、３０  掃気弁、３１  排気通路、３２  排気ガス浄化触媒、３３  パティキュレートフィルタ、３６  吸気回収通路、４１  ＥＧＲ通路、４３  ＥＧＲクーラ、４４  ＥＧＲ制御弁、５１  エンジン回転数センサ、５２  アクセル開度センサ、５３  エンジン水温センサ、６０  インタークーラバイパス通路、６０ａ  第１の接続部位、６０ｂ  第２の接続部位、６１  第１切換弁、６２  第２切換弁、Ｃ  コントロールユニット。
【図１】
2008008181.tif 000003
【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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