(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動して前記タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気をエンジンに過給する過給機付きエンジンに対し、前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整機構を操作して過給圧を制御するエンジン制御装置において、
前記過給圧の出力値と目標値との偏差を算出する偏差算出部と、
前記偏差に比例ゲインを乗算して、前記偏差に比例して前記排気流量調整機構の操作量を変化させる比例制御項を算出する比例制御項算出部と、
前記偏差の時間積分に積分ゲインを乗算して、前記偏差の時間積分に比例して前記排気流量調整機構の操作量を変化させる積分制御項を算出する積分制御項算出部と、
前記比例制御項と前記積分制御項とを合計して、前記排気流量調整機構の操作量を算出する操作量算出部と、を備え、
前記排気経路には、リーン燃焼モードでＮＯｘを吸蔵してリッチ燃焼モードでＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒が設けられており、
前記積分制御項算出部は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒がリッチ燃焼モードからリーン燃焼モードへの遷移を開始した時点で、前記排気ガスの圧力値が所定の閾値を超えている場合には、前記偏差の時間積分を所定値に初期化し、前記所定値に積分ゲインを乗算して前記積分制御項を算出することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記比例制御項算出部は、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードである場合には、前記偏差に、所定の第１比例ゲインを乗算して、前記比例制御項を算出し、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードから前記リーン燃焼モードへの遷移が完了するまでの間は、前記偏差に、前記第１比例ゲインより大きい第２比例ゲインを乗算して、前記比例制御項を算出し、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リーン燃焼モードである場合には、前記偏差に、前記第２比例ゲインより大きい第３比例ゲインを乗算して、前記比例制御項を算出することを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記積分制御項算出部は、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードである場合には、前記偏差の時間積分に、所定の第１積分ゲインを乗算して、前記積分制御項を算出し、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードから前記リーン燃焼モードへの遷移が
完了するまでの間は、前記偏差の時間積分に、前記第１積分ゲインより大きい第２積分ゲインを乗算して、前記積分制御項を算出し、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リーン燃焼モードである場合には、前記偏差の時間積分に、前記第２積分ゲインより大きい第３積分ゲインを乗算して、前記積分制御項を算出することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
エンジンの排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動して前記タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気をエンジンに過給する過給機付きエンジンに対し、前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整機構を操作して過給圧を制御するエンジン制御方法において、
前記過給圧の出力値と目標値との偏差を算出するステップと、
前記偏差に比例ゲインを乗算して、前記偏差に比例して前記排気流量調整機構の操作量を変化させる比例制御項を算出するステップと、
前記偏差の時間積分に積分ゲインを乗算して、前記偏差の時間積分に比例して前記排気流量調整機構の操作量を変化させる積分制御項を算出するステップと、
前記比例制御項と前記積分制御項とを合計して、前記排気流量調整機構の操作量を算出するステップと、を備え、
前記排気経路には、リーン燃焼モードでＮＯｘを吸蔵してリッチ燃焼モードでＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒が設けられており、
前記積分制御項を算出するステップでは、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードからリーン燃焼モードへの遷移を開始した時点で、前記排気ガスの圧力値が所定の閾値を超えている場合には、前記偏差の時間積分を所定値に初期化し、前記所定値に積分ゲインを乗算して前記積分制御項を算出することを特徴とするエンジン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される過給機付きディーゼルエンジン等を制御するエンジン制御装置およびエンジン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気経路には、排気ガスを浄化するため、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が設けられている（特許文献１参照）。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、リーン燃焼モードで排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸蔵して、リッチ燃焼モードでＮＯｘを還元除去する。
【０００３】
また、エンジンには、熱効率および出力の向上を図るため、過給機が広く取り付けられている。過給機は、排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動し、当該タービンに連結されたコンプレッサにより吸気経路に流れる空気をエンジンに過給する。また、エンジンの排気経路には、過給圧を調整するための調整機構として、タービンに流れる排気ガスを迂回させるウエストゲートバルブ、タービンの排気ガス通過面積を変化させる可変ノズルターボベーン（ＶＮＴベーン）などが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の過給圧制御系では、過給圧をフィードバックして、フィードバックした実過給圧と目標過給圧との偏差がなくなるように、上述したウエストゲートバルブ、ＶＮＴベーンなどの開度を操作して、過給圧を制御している。しかしながら、従来の過給圧制御系では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の動作がリッチ燃焼モードからリーン燃焼モードに遷移する時に、ウエストゲートバルブ、ＶＮＴベーンの閉め過ぎなどの原因によって、排気経路の圧力（排気圧）が大きくオーバーシュートしてしまう虞があった。
【０００６】
このような排気圧のオーバーシュートは、ハードウェア保護、燃料消費の観点から低減することが望ましい。そこで、上述したオーバーシュートを低減するための対策として、例えば過給圧の目標値を低圧側に設定変更したり、ウエストゲートバルブのバルブ開度、ＶＮＴベーンのベーン開度などの閉め側の限界値を開き側に変更したりすることが挙げられる。しかしながら、上記のような対策では、例えば、アクセル操作（加速指示）に応じた応答性能が悪くなったり、燃費が悪くなるなど、ドライビリティや排気性能が損なわれてしまった。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の動作に起因して排気圧がオーバーシュートするような事態を抑制しながら過給圧を制御することが可能なエンジン制御装置、及びエンジン制御方法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】
【０００８】
上述した従来の課題を解決するため、本発明は、以下の手段を有する。
【０００９】
本発明は、エンジンの排気経路を流れる排気ガスによりタービンを駆動して前記タービンに連結されたコンプレッサによって吸気経路に流れる空気をエンジンに過給する過給機付きエンジンに対し、前記排気経路を流れる排気ガス流量を調整する排気流量調整機構を操作して過給圧を制御するエンジン制御装置において、前記過給圧の出力値と目標値との偏差を算出する偏差算出部と、前記偏差に比例ゲインを乗算して、前記偏差に比例して前記排気流量調整機構の操作量を変化させる比例制御項を算出する比例制御項算出部と、前記偏差の時間積分に積分ゲインを乗算して、前記偏差の時間積分に比例して前記排気流量調整機構の操作量を変化させる積分制御項を算出する積分制御項算出部と、前記比例制御項と前記積分制御項とを合計して、前記排気流量調整機構の操作量を算出する操作量算出部と、を備え、前記排気経路には、リーン燃焼モードでＮＯｘを吸蔵してリッチ燃焼モードでＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒が設けられており、前記積分制御項算出部は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒がリッチ燃焼モードからリーン燃焼モードに燃焼モードの遷移を開始した時点で、前記排気ガスの圧力値が所定の閾値を超えている場合には、前記偏差の時間積分を所定値に初期化し、前記所定値に前記積分ゲインを乗算して前記積分制御項を算出することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒がリッチ燃焼モードからリーン燃焼モードへの遷移を開始した時点で、積分制御項算出部が偏差の時間積分を所定値に初期化することで、燃焼モードが変化する際に生じうる排気圧の変動（オーバーシュート）を緩和ないし除去することができる。つまり、本発明が適用される過給圧制御系では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の動作に起因して排気圧がオーバーシュートするような事態を抑制しながら過給圧を適切に制御することができる。
【００１１】
また、上述のとおり、本発明において、前記積分制御項算出部は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードからリーン燃焼モードに燃焼モードの遷移を開始した時点で、前記排気ガスの圧力値が所定の閾値を超えている場合には、前記偏差の時間積分を所定値に初期化し、前記所定値に積分ゲインを乗算して前記積分制御項を算出することが好ましい。
【００１２】
また、本発明において、前記比例制御項算出部は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードである場合には、前記偏差に、所定の第１比例ゲインを乗算して、前記比例制御項を算出し、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードから前記リーン燃焼モードへの遷移が完了するまでの間は、前記偏差に、前記第１比例ゲインより大きい第２比例ゲインを乗算して、前記比例制御項を算出し、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リーン燃焼モードである場合には、前記偏差に、前記第２比例ゲインより大きい第３比例ゲインを乗算して、前記比例制御項を算出することを特徴とすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明において、前記積分制御項算出部は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードである場合には、前記偏差の時間積分に、所定の第１積分ゲインを乗算して、前記積分制御項を算出し、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リッチ燃焼モードから前記リーン燃焼モードへの遷移が完了するまでの間は、前記偏差の時間積分に、前記第１積分ゲインより大きい第２積分ゲインを乗算して、前記積分制御項を算出し、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒が前記リーン燃焼モードである場合には、前記偏差の時間積分に、前記第２積分ゲインより大きい第３積分ゲインを乗算して、前記積分制御項を算出することが好ましい。
【００１４】
以上のような本発明は、上述したエンジン制御装置に限らず、当該制御装置が実行するエンジン制御方法として捉えることも可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、過給機付きエンジンにおいて、排気圧のオーバーシュートを抑制しながら、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の動作をリッチ燃焼モードからリーン燃焼モードに遷移することが可能なエンジン制御装置、及びエンジン制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用したエンジン制御装置が組み込まれたエンジン制御系の全体構成を示す図である。
【図２】本発明を適用したエンジン制御装置により実現される過給圧制御系の具体的な構成について説明するための図である。
【図３】過給圧制御系２００の判断部１５０により実行される処理フローを説明するためのフローチャートである。
【図４】過給圧制御系２００のフィードバックゲイン決定部１６０により実行される処理フローを説明するためのフローチャートである。
【図５】燃焼モードの状態遷移の具体例を示す図である。
【図６】過給圧制御系２００に係る実施例の各種時間応答を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について具体例を示して説明する。本実施形態は、車両等に搭載される過給機付きディーゼルエンジンの制御装置に関する。具体的に、当該制御装置は、例えば図１に示すような、エンジン制御系１に組み込まれるものである。以下では、図１を参照して、エンジンに過給する空気の過給圧を制御する過給圧制御に着目して、エンジン制御系１の構成及びその動作について説明する。
【００１８】
＜エンジン制御系＞
エンジン制御系１は、図１に示すように、ディーゼルエンジン２と、ディーゼルエンジン２に接続された吸気管２ａおよび排気管２ｂと、過給機３と、エンジンコントロールユニット１００（以下、ＥＣＵ１００という。）と、を備える。
【００１９】
ディーゼルエンジン２は、ディーゼル燃料を動力源とするエンジンである。具体的に、ディーゼルエンジン２は、外気取込口と繋がった吸気経路である吸気管２ａから外気（空気）を吸入し、ディーゼル燃料を燃焼させることにより動力を発生させ、燃焼後の排気ガスを排気経路である排気管２ｂに排気する。
【００２０】
吸気管２ａの上流から下流（ディーゼルエンジン２側）には、エアフィルタ３１１と、マスフローセンサ３１２と、コンプレッサ３１３と、インタークーラー３１４と、スロットルバルブ３１５と、過給圧センサ３１６と、吸気温度センサ３１７と、が設けられている。また、排気管２ｂの上流（ディーゼルエンジン２側）から下流には、タービン３２１と、第１排気温度センサ３２２と、第１ラムダセンサ３２３と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４と、第２排気温度センサ３２５と、第２ラムダセンサ３２６と、差圧センサ３２７と、ディーゼルパティキュレートフィルタ３２８と、が設けられている。
【００２１】
また、エンジン制御系１には、排気ガス中のＮＯｘ等の低減のため、排気再循環（ＥＧＲ）経路３３０が設けられている。具体的に、ＥＧＲ経路３３０は、ディーゼルエンジン２の排気口からディーゼルエンジン２の吸気口へ排気ガスを還流させる経路であり、排気ガスの還流量を調整するためのＥＧＲバルブ３３１が設けられている。
【００２２】
エアフィルタ３１１は、ディーゼルエンジン２に異物が吸入されることを防ぐため、外気取込口から取り込まれた空気中から塵埃などを除去する。
【００２３】
マスフローセンサ３１２は、エアフィルタ３１１とコンプレッサ３１３との間に流れる空気量を検出するセンサであって、空気量の検出値をＥＣＵ１００に通知する。
【００２４】
コンプレッサ３１３とタービン３２１とは、同一回転軸上で支持するベアリング部３４１を介して機械的に結合されている。このような機械的な結合により、排気管２ｂを流れる排気ガスによりタービン３２１が回転駆動すると、当該タービン３２１に連結されたコンプレッサ３１３も回転駆動することによって吸気管２ａに流れる空気がディーゼルエン
ジン２に過給されることとなる。つまり、コンプレッサ３１３とタービン３２１とベアリング部３４１とは、これら全体でディーゼルエンジン２に空気を過給する過給機３として機能する。
【００２５】
ここで、タービン３２１には、排気ガス流量を調整する排気流量調整機構として、当該タービン３２１の排気ガス通過面積を変化させる可変ノズルターボベーン３２１ａ（ＶＮＴベーンともいう。）が設けられている。可変ノズルターボベーン３２１ａは、後述するようにＥＣＵ１００の操作信号によって、ベーンの開口面積に対応したベーン開度が操作されることにより、排気ガス流量を調整する。このようにして排気流量が調整されタービン３２１の仕事量が変化する結果、コンプレッサ３１３の仕事量も変化することで過給圧を制御することができる。
【００２６】
なお、排気流量調整機構としては、上記の可変ノズルターボベーン３２１ａに限らず、タービン３２１に流れる排気経路を迂回する迂回経路を設けて当該迂回経路に排気流量を調整するウエストゲートバルブを用いてもよい。上記の通り、ウエストゲートバルブが排気流量調整機構として用いられる場合、ＥＣＵ１００によりウエストゲートバルブのバルブ開度が操作されることになる。さらに、可変ノズルターボベーン３２１ａとウエストゲートバルブとのいずれか一方だけではなく、両方を組み合わせて、排気流量調整機構として用いてもよい。
【００２７】
インタークーラー３１４は、コンプレッサ３１３により圧縮された空気を冷却して、冷却した空気をスロットルバルブ３１５側に送る。
【００２８】
スロットルバルブ３１５は、バルブ開度がＥＣＵ１００により操作され、ディーゼルエンジン２への吸気量を調整する。
【００２９】
過給圧センサ３１６は、ディーゼルエンジン２に過給される空気の圧力（過給圧）を検出して、検出した過給圧（実過給圧）をＥＣＵ１００に通知する。
【００３０】
吸気温度センサ３１７は、ディーゼルエンジン２に過給される空気の温度を検出して、検出した温度をＥＣＵ１００に通知する。
【００３１】
第１排気温度センサ３２２と第１ラムダセンサ３２３とは、それぞれタービン３２１からＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４までの排気経路に設けられるセンサである。すなわち、第１排気温度センサ３２２は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４よりも上流側の排気ガスの温度を検出して、検出した温度をＥＣＵ１００に通知する。また、第１ラムダセンサ３２３は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４よりも上流側の排気ガスの空燃比を検出して、検出した空燃比をＥＣＵ１００に通知する。
【００３２】
第２排気温度センサ３２５と第２ラムダセンサ３２６とは、それぞれＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４からディーゼルパティキュレートフィルタ３２８までの排気経路に設けられるセンサである。すなわち、第２排気温度センサ３２５は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４よりも下流側の排気ガスの温度を検出して、検出した温度をＥＣＵ１００に通知する。また、第２ラムダセンサ３２６は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４よりも下流側の排気ガスの空燃比を検出して、検出した空燃比をＥＣＵ１００に通知する。
【００３３】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４は、排気ガスの空燃比がリーン状態となるリーン燃焼モードで排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸蔵して、排気ガスの空燃比がリッチ状態となるリッチ燃焼モードでＮＯｘを還元除去する。
【００３４】
差圧センサ３２７は、ディーゼルパティキュレートフィルタ３２８の上流および下流の差圧を検出して、検出した差圧をＥＣＵ１００に通知する。
【００３５】
ディーゼルパティキュレートフィルタ３２８は、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集して、粒子状物質が低減した排気ガスを排気管２ｂの下流に排出する。ディーゼルパティキュレートフィルタ３２８は、粒子状物質を捕集するのに伴いフィルタ機能が低下して差圧センサ３２７の検出した差圧が上昇するが、粒子状物質を燃焼することによりフィルタ機能を再生することができる。
【００３６】
ＥＣＵ１００は、入出力インタフェースと、各種演算処理を行う演算プロセッサと、演算処理データを一時記憶するメインメモリと、演算プログラムを記憶するストレージとからなるマイクロコンピュータであって、当該記憶装置にエンジン制御系１を制御する制御用プログラムをインストールすることで、次のような処理を実現する。すなわち、ＥＣＵ１００は、アクセルポジションなどの運転手による操作情報および各種センサからの検出情報に基づいて、ディーゼルエンジン２に噴射する燃料噴射量と、各種バルブ、ベーン及びスロットルの開度とを調整することにより、ディーゼルエンジン２及び過給機３の動作を制御する。つまり、本発明が適用される過給機付きディーゼルエンジンの制御装置は、ＥＣＵ１００の一機能として実現される。
【００３７】
また、ＥＣＵ１００は、リーン燃焼モードでＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４にＮＯｘを吸蔵させるとともに、吸蔵されたＮＯｘ量が上昇すると各種センサからの検出情報などに基づいて所定のタイミングでリッチ燃焼モードに燃焼モードを変更して、空燃比について、理論空燃比を下回るように、燃料噴射量と、各種バルブ、ベーン及びスロットルの開度とを操作する。また、ＥＣＵ１００は、ディーゼルパティキュレートフィルタ３２８の前後の差圧などに基づいて燃焼再生が必要と判断すると、燃料噴射量と、各種バルブ、ベーン及びスロットルの開度とを調整することにより、吸気量を低下させてディーゼルエンジン２の運転による熱エネルギにより、排気ガスを所定温度以上に上昇させる。
【００３８】
なお、ＥＣＵ１００は、上述したマイクロプロセッサに限らず、例えばプログラマブルロジックデバイスなど、エンジン制御系１を制御するために設計された専用ハードウェアであってもよい。
【００３９】
＜過給圧制御系＞
以下では、上述したＥＣＵ１００で実現する機能のうち、ＰＩ制御系によって過給圧を制御するための過給圧制御系２００について、図２を参照して説明する。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、過給圧制御系２００を実現する機能として、図２に示すように、偏差算出部１１０と、比例制御項算出部１２０と、積分制御項算出部１３０と、操作量算出部１４０と、判断部１５０と、フィードバックゲイン決定部１６０と、を備える。
【００４１】
偏差算出部１１０は、過給圧の出力値と目標値との偏差を算出する。ここで、出力値とは、上述した過給圧センサ３１６により検出した実過給圧である。また、目標値とは、例えば、ＥＣＵ１００が、運転手による加速指示を表すアクセルポジション情報、ディーゼルエンジン２の気筒にディーゼル燃料を噴射する燃料噴射量、エンジン回転数などの情報に基づいて設定した目標過給圧である。偏差算出部１１０により算出した偏差は、比例制御項算出部１２０と積分制御項算出部１３０にそれぞれ通知される。
【００４２】
比例制御項算出部１２０は、上述した偏差算出部１１０から通知された偏差に比例して可変ノズルターボベーン３２１ａの操作量を変化させる比例制御項を算出する。具体的に、比例制御項算出部１２０は、偏差に比例ゲインＫｐを乗算した値を比例制御項として算
出し、操作量算出部１４０に通知する。ここで、比例ゲインＫｐは、後述するように、フィードバックゲイン決定部１６０により決定された値が用いられる。
【００４３】
積分制御項算出部１３０は、上述した偏差算出部１１０から通知された偏差の時間積分に比例して可変ノズルターボベーン３２１ａの操作量を変化させる積分制御項を算出する。具体的に、積分制御項算出部１３０は、時間変動する偏差を所定時間に亘って積分し、その時間積分に積分ゲインＫｉを乗算した値を積分制御項として算出し、操作量算出部１４０に通知する。ここで、積分制御項算出部１３０は、後述する判断部１５０による判断結果に応じて時間積分を例えば０など所定値に初期化する。また、積分ゲインＫｉは、後述するように、フィードバックゲイン決定部１６０により決定された値が用いられる。
【００４４】
操作量算出部１４０は、比例制御項算出部１２０から通知された比例制御項と、積分制御項算出部１３０から通知された積分制御項とを合計して、当該合計値を、可変ノズルターボベーン３２１ａの操作量として算出する。算出した操作量に対応する駆動信号がＥＣＵ１００から可変ノズルターボベーン３２１ａに出力されると、可変ノズルターボベーン３２１ａは、操作量算出部１４０により算出した操作量に追従するようにベーン開度を変えることとなる。
【００４５】
判断部１５０は、燃焼モードおよび排気圧について所定の条件を満たすか否かを判断し、判断結果に応じて、積分制御項算出部１３０に対して偏差の時間積分を初期化するように指示する。
【００４６】
具体的に、判断部１５０は、予め決められたサンプリングタイムごとに、図３のフローチャートに示す処理を実行する。
【００４７】
ステップＳ３０１において、判断部１５０は、直前の燃焼モードがリッチ燃焼モードであったか否かを判断する。具体的には、１サンプルタイム前の燃焼モードがリッチ燃焼モードである場合には、直前の燃焼モードがリッチ燃焼モードであったと判断する。直前の燃焼モードがリッチ燃焼モードである場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）にはステップＳ３０２に進む。一方、直前の燃焼モードがリッチ燃焼モードではない場合、つまり、リーン燃焼モード、或いは、空燃比がリッチ状態からリーン状態に遷移する燃焼モード（以下、リッチトゥリーン遷移モードとよぶ。）である場合には、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４に進むことなく図３に示す処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ３０２において、判断部１５０は、現在の燃焼モードが、リッチトゥリーン遷移モードであるか否かを判断する。本ステップにおいて、現在の燃焼モードがリッチトゥリーン遷移モードである場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）にはステップＳ３０３に進む。現在の燃焼モードがリッチトゥリーン遷移モードではない場合、例えば１サンプルタイム前と同様に現在もリッチ燃焼モードである場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）には、ステップＳ３０３ないしステップＳ３０４に進むことなく図３に示す処理を終了する。
【００４９】
ステップＳ３０３において、判断部１５０は、排気圧が所定の閾値を超えているか否かを判断する。具体的に、判断部１５０は、予めエンジン制御系１におけるハードウェア上許容される圧力上限値に対して所定の余裕だけ低い圧力値を閾値に設定しておく。そして、本ステップにおいて、各種センサの検出結果に基づき物理モデルから推測されるタービン３２１上流の排気圧が、上記の予め設定した閾値を超えているか否かを判断する。そして、排気圧が閾値を超えている場合（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）にはステップＳ３０４に進む。一方、排気圧が閾値を超えていない場合（Ｓ３０３：Ｎｏ）にはステップＳ３０４に進むことなく、図３に示す処理を終了する。
【００５０】
ステップＳ３０４において、判断部１５０は、積分制御項算出部１３０に対して、時間積分を０に初期化させるように指示して、図３に示す処理を終了する。なお、時間積分は必ずしも０に初期化する場合に限らず、ディーゼルエンジン２の運転状態に応じて任意の設定値に初期化してもよい。
【００５１】
判断部１５０は、上記図３に示す処理を実行し、ステップＳ３０１およびステップＳ３０２の両条件を満たす場合、言い換えればＮＯｘ吸蔵還元触媒がリッチ燃焼モードからリーン燃焼モードへの遷移を開始する時点で、排気圧が閾値を超えている場合（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）に限って、積分制御項算出部１３０に偏差の時間積分を所定値に初期化させる。このようにして積分制御項算出部１３０に偏差の時間積分を所定値に初期化させることで、後述する実施例に係る時間応答から明らかなように、燃焼モードが変化する際に生じうる排気圧の変動（オーバーシュート）を緩和ないし除去することができる。
【００５２】
なお、ステップＳ３０２の条件を満たす場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）にはステップＳ３０３に進むことなくステップＳ３０４に進んで、積分制御項算出部１３０に偏差の時間積分を所定値に初期化させてもよいが、ステップＳ３０３を行うことが好ましい。これは、排気圧が閾値を超えている場合に限ってステップＳ３０４を行うことで、不必要に過給圧の応答性が低下するのを防ぐことができる。このようにして目標過給圧への追従特性の低下を防ぐ結果、アクセル操作（加速指示）に応じた応答性能が悪くなったり、燃費が悪くなるなど、ドライビリティや排気性能が損なわれることを、よりいっそう防ぐことできる。
【００５３】
フィードバックゲイン決定部１６０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２４の燃焼モードに応じて、予め設定した複数のフィードバックゲインの中から、所定のフィードバックゲインを決定して、決定したフィードバックゲインを比例制御項算出部１２０と積分制御項算出部１３０とにそれぞれ通知する。
【００５４】
まず、フィードバックゲインの決定処理の説明に先立ち、当該決定処理に用いられるフィードバックゲインについて説明する。
【００５５】
比例ゲインＫｐについては、次のような大小関係の下、３種類の比例ゲインＫｐ１、Ｋｐ２、Ｋｐ３を予め設定している。すなわち、フィードバックゲイン決定部１６０は、第１比例ゲインＫｐ１、第２比例ゲインＫｐ２、及び第３比例ゲインＫｐ３を、大小関係がＫｐ１＜Ｋｐ２＜Ｋｐ３となるように、比例ゲインＫｐとして予め設定している。このような大小関係から明らかなように、第１比例ゲインＫｐ１が最も感度が低く、第３比例ゲインＫｐ３が最も感度が高く、第２比例ゲインＫｐ２の感度がＫｐ１とＫｐ３の中間となる。
【００５６】
積分ゲインＫｉについては、次のような大小関係の下、３種類の積分ゲインＫｉ１、Ｋｉ２、Ｋｉ３を予め設定している。すなわち、フィードバックゲイン決定部１６０は、第１積分ゲインＫｉ１、第２積分ゲインＫｉ２、及び第３積分ゲインＫｉ３を、大小関係がＫｉ１＜Ｋｉ２＜Ｋｉ３となるように、積分ゲインＫｉとして予め設定している。このような大小関係から明らかなように、第１比例ゲインＫｐ１が最も感度が低く、第３比例ゲインＫｐ３が最も感度が高く、第２比例ゲインＫｐ２の感度がＫｐ１とＫｐ３の中間となる。
【００５７】
次に、図４に示すフローチャートを用いて、フィードバックゲインの決定手法について説明する。つまり、フィードバックゲイン決定部１６０は、予め決められたサンプリングタイムごとに、図４のフローチャートに示す処理を実行する。
【００５８】
ステップＳ４０１において、フィードバックゲイン決定部１６０は、現在の燃焼モード
がリッチ燃焼モードであるか否かを判断する。そして、現在の燃焼モードがリッチ燃焼モードである場合（Ｓ４０１：Ｙｅｓ）にはステップＳ４０２に進む。一方、現在の燃焼モードがリッチ燃焼モードではない場合（Ｓ４０１：Ｎｏ）にはステップＳ４０３に進む。
【００５９】
ステップＳ４０２において、フィードバックゲイン決定部１６０は、次のような理由により、比例ゲインＫｐを低感度の第１比例ゲインＫｐ１に決定するとともに、積分ゲインＫｉを低感度の第１積分ゲインＫｉ１に決定して図４の処理を終了する。リッチ燃焼モードでは、リーン燃焼モードと比較して、排気ガスのエンタルピーが高く、可変ノズルターボベーン３２１ａの操作量に対する過給圧の感度を抑制することが好ましいためである。
【００６０】
本ステップＳ４０２により決定したフィードバックゲインはそれぞれ比例制御項算出部１２０および積分制御項算出部１３０に通知され、次のような処理が行われる。つまり、比例制御項算出部１２０は、偏差算出部１１０により算出した偏差に、第１比例ゲインＫｐ１を乗算して、比例制御項を算出する。また、積分制御項算出部１３０は、偏差算出部１１０により算出した偏差の時間積分に、第１積分ゲインＫｉ１を乗算して、積分制御項を算出する。
【００６１】
ステップＳ４０３において、フィードバックゲイン決定部１６０は、現在の燃焼モードがリッチトゥリーン遷移モードであるか否かを判断する。そして、現在の燃焼モードがリッチトゥリーン遷移モードである場合（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）にはステップＳ４０４に進む。一方、現在の燃焼モードがリッチトゥリーン遷移モードではない（Ｓ４０３：Ｎｏ）、つまりリーン遷移モードである場合にはステップＳ４０５に進む。
【００６２】
ステップＳ４０４において、フィードバックゲイン決定部１６０は、次のような理由により、比例ゲインＫｐを所謂中間感度である第２比例ゲインＫｐ２に決定するとともに、積分ゲインＫｉを所謂中間感度である第２積分ゲインＫｉ２に決定して、図４に示す処理を終了する。リッチトゥリーン遷移モードでは、リッチ燃焼モードと比較して、排気ガスのエンタルピーが低く、可変ノズルターボベーン３２１ａの操作量に対する過給圧の感度を高くすることが好ましいからである。
【００６３】
本ステップＳ４０４により決定したフィードバックゲインはそれぞれ比例制御項算出部１２０および積分制御項算出部１３０に通知され、次のような処理が行われる。つまり、比例制御項算出部１２０は、偏差算出部１１０により算出した偏差に、第２比例ゲインＫｐ２を乗算して、比例制御項を算出する。また、積分制御項算出部１３０は、偏差算出部１１０により算出した偏差の時間積分に、第２積分ゲインＫｉ２を乗算して、積分制御項を算出する。
【００６４】
ステップＳ４０５において、フィードバックゲイン決定部１６０は、次のような理由により、比例ゲインＫｐを高感度の第３比例ゲインＫｐ３に決定するとともに、積分ゲインＫｉを高感度の第３積分ゲインＫｉ３に設定して、図４に示す処理を終了する。リーン燃焼モードでは、リッチ燃焼モードに比べて、排気ガスのエンタルピーが更に低くなり、可変ノズルターボベーン３２１ａの操作量に対する過給圧の感度を更に高くすることが好ましいためである。
【００６５】
本ステップＳ４０５により決定したフィードバックゲインはそれぞれ比例制御項算出部１２０および積分制御項算出部１３０に通知され、次のような処理が行われる。つまり、比例制御項算出部１２０は、偏差算出部１１０により算出した偏差に、第３比例ゲインＫｐ３を乗算して、比例制御項を算出する。また、積分制御項算出部１３０は、偏差算出部１１０により算出した偏差の時間積分に、第３積分ゲインＫｉ３を乗算して、積分制御項を算出する。
【００６６】
フィードバックゲイン決定部１６０は、上記図４に示す処理を実行し、燃焼モードの状態遷移に応じて三段階でフィードバックゲインを切り替えることで、燃焼モードが変化する際の過給圧、排気圧などの変動の影響を緩和ないし除去することができる。すなわち、排気圧のオーバーシュートを抑制しながら、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の動作をリッチ燃焼モードからリーン燃焼モードに遷移することができる。
【００６７】
次に、図５に示すように、リッチ燃焼モードＲｉｃｈ、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌ、リーン燃焼モードＬｅａｎの順番で燃焼モードを変化させたときの各種時間応答について評価する。図６は、上記時間応答の一例であり、実施例として過給圧制御系２００の各種時間応答を実線で示し、比較例として、リッチトゥリーン遷移モードを考慮せずに過給圧を制御した場合の各種時間応答を破線で示している。
【００６８】
具体的に、図６（Ａ）は、横軸に時間を示し、縦軸にフィードバックゲインの変化の一例である比例ゲインＫｐの変化（実線、破線）を示した図である。図６（Ａ）に示すとおり、実施例では、リッチ燃焼モードＲｉｃｈ、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌ、リーン燃焼モードＬｅａｎの状態遷移の順番に応じて、第１比例ゲインＫｐ１、第２比例ゲインＫＰ２、第３比例ゲインＫｐ３の順番に切り替わる。一方、比較例では、リッチ燃焼モードＲｉｃｈからリッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌまでは第１比例ゲインＫｐ１を用いて、リーン燃焼モードＬｅａｎに状態遷移に応じて第３比例ゲインＫｐ３に切り替わる。
【００６９】
図６（Ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸に可変ノズルターボベーン３２１ａの操作量Ｃｏｍｍａｎｄ＿ｔｏ＿ＶＮＴ（実線、破線）を示した図である。また、図６（Ｂ）には、比例制御項Ｐ−ｐａｒｔおよび積分制御項Ｉ−ｐａｒｔそれぞれについての時間応答も示している。
【００７０】
実施例では、リッチ燃焼モードＲｉｃｈからリッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌに遷移に開始する時点で、時間積分を初期化しているため、図６（Ｂ）に示すとおり、積分制御項Ｉ−ｐａｒｔの時間応答が、リッチ燃焼モードＲｉｃｈ下での偏差の影響を受けず、開弁側Ｏｐｅｎに素早く変化する。また、実施例では、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌ用のフィードバックゲインである第２比例ゲインＫｐ２および第２積分ゲインＫｉ２に切り替わるため、比例制御項Ｐ−ｐａｒｔおよび積分制御項Ｉ−ｐａｒｔの時間応答が開弁側Ｏｐｅｎに素早く変化することとなる。
【００７１】
一方、比較例では、リッチ燃焼モードＲｉｃｈからリッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌに遷移しても時間積分を初期化せず、かつリッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌではリッチ燃焼モードＲｉｃｈと同様のフィードバックゲイン（第１比例ゲインＫｐ１、第１積分ゲインＫｉ１）によって過給圧を制御する。このため、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌの開始時を起点とすると、比較例では、実施例に比べて可変ノズルターボベーン３２１ａが開弁側Ｏｐｅｎに変化するまでより多くの時間がかかってしまう。
【００７２】
図６（Ｂ）の操作量Ｃｏｍｍａｎｄ＿ｔｏ＿ＶＮＴから明らかなように、実施例では、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌでの可変ノズルターボベーン３２１ａが、比較例に比べてより早く開弁側Ｏｐｅｎに変化する。このため、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示すとおり、排気圧と過給圧の時間応答が異なる。
【００７３】
図６（Ｃ）は、横軸に時間を示し、縦軸に排気圧の変化（実線、破線）を示した図である。図６では、ハードウェア保護の上限値Ｌｉｍｉｔ＿ｆｏｒ＿ＨＷ＿ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎと、ステップＳ３０３で用いた閾値Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄも示している。図６（Ｃ）に示すとおり、実施例では、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌの開始時を起点とすると、
可変ノズルターボベーン３２１ａを開弁側Ｏｐｅｎに素早く操作できるため、排気圧が大きくオーバーシュートせず、上限値Ｌｉｍｉｔ＿ｆｏｒ＿ＨＷ＿ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎを超える事態を回避できる。一方、比較例では、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌの開始時を起点とすると、可変ノズルターボベーン３２１ａが閉弁側Ｃｌｏｓｅから開弁側Ｏｐｅｎに操作するのに時間がかかってしまうため、排気圧が大きくオーバーシュートして上限値Ｌｉｍｉｔ＿ｆｏｒ＿ＨＷ＿ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎを超えてしまうことになる。
【００７４】
図６（Ｄ）は、横軸に時間を示し、縦軸に目標過給圧（一点鎖線）と実過給圧（実線、破線）を示している。図６（Ｄ）に示すとおり、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌにおいて、実施例（実線）では、比較例（破線）に比べて目標過給圧に追従する。言い換えれば、実施例では、燃焼モードの状態遷移によらず、比較例に比べて目標過給圧への追従性能が高いことが分かる。
【００７５】
上述した図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示す各種時間応答から明らかなように、実施例では、リッチトゥリーン遷移モードＲ２Ｌのような内部状態が大きく変化する点を考慮して、積分制御における時間積分を初期化したり、フィードバックゲインを切り替える。このため、実施例では、比較例と比べて、排気圧のオーバーシュートを抑制しながら過給圧を制御することができる。つまり、実施例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の動作に起因して排気圧がオーバーシュートするような事態を抑制しながら過給圧を適切に制御することができる。
【００７６】
＜その他＞
本発明が適用される過給圧制御系は、上述した比例制御および積分制御を行う場合に限らず、比例制御と積分制御と微分制御を組み合わせた所謂ＰＩＤ制御系に適用してもよい。具体的には、Ｐ制御（比例制御）、Ｉ制御（積分制御）については、それぞれ上述した比例制御項算出部１２０、積分制御項算出部１３０と同様にして操作量を算出すればよい。また、Ｄ制御については、例えばリッチ燃焼モード、リッチトゥリーン遷移モード、リーン燃焼モードの３種類に対応する微分ゲインＫｄを設定して、燃焼モードの遷移に応じて段階的に積分ゲインＫｄを切り替えればよい。
【００７７】
実過給圧は、上述した過給圧センサ３１６に限らず、エンジン制御系１に設けられた各種センサの値から推定した値を用いてもよい。また、排気圧については、エンジン制御系１に設けられた各種センサの値が推定した値を用いる場合に限らず、例えばディーゼルエンジン２と可変ノズルターボベーン３２１ａとの間に排気圧検出用の圧力センサを設けて、当該圧力センサの検出値を用いてもよい。
【００７８】
さらに、本発明は、上記の実施形態の機能を実現するエンジン制御用プログラムが記録された非一時的な記録媒体をＥＣＵに提供し、当該ＥＣＵの演算処理装置（ＣＰＵ、ＭＰＵ）に対して、当該記録媒体に記録されたエンジン制御用プログラムを読み出して実行させることによって実現してもよい。
【００７９】
この場合、当該非一時的な記録媒体から読み出されたエンジン制御用プログラムは、上述の実施形態の機能を実現する。したがって、当該エンジン制御用プログラム及びこのプログラムが記録された非一時的な記録媒体も、本発明の一態様である。
【００８０】
当該エンジン制御用プログラムを提供する非一時的な記録媒体は、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなどの光ディスク、磁気テープ、不揮発性メモリカード、及びＲＯＭを含む。或いは、当該プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロード可能であってもよい。
【００８１】
典型的な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、ここに開示する典型的な態様に限定されないことはもちろんである。特許請求の範囲は、このような変更と、同等の構造及び機能とをすべてを含むように最も広く解釈することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１  エンジン制御系
２  ディーゼルエンジン
３  過給機
２００  過給圧制御系
１１０  偏差算出部
１２０  比例制御項算出部
１３０  積分制御項算出部
１４０  操作量算出部
３１３  コンプレッサ
３２１  タービン
３２１ａ  可変ノズルターボベーン
３２４  ＮＯｘ吸蔵還元触媒
【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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