(57)【要約】【目的】本発明は、エンジンの出力性能と排気ガス浄化性能とのどちらの性能をも落とすことなく両立させることを目的としている。【構成】このため、目標過給圧となるように過給圧を制御する制御手段を有するエンジンの過給圧制御装置において、エンジンの負荷に応じてＥＧＲ制御バルブの開度を制御し排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ制御手段を設け、ＥＧＲ制御手段により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合と、排気ガスが導入されない場合とで目標過給圧の値を変更する機能を制御手段に付加して設けている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標過給圧となるように過給圧を制御する制御手段を有するエンジンの過給圧制御装置において、エンジンの負荷に応じてＥＧＲ制御バルブの開度を制御し排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ制御手段を設け、このＥＧＲ制御手段により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合と、排気ガスが導入されない場合とで前記目標過給圧の値を変更する機能を前記制御手段に付加して設けたことを特徴とするエンジンの過給圧制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ制御手段により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合の目標過給圧の値は、排気ガスが導入されない場合の目標過給圧の値よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過給圧制御装置。
【請求項３】
前記エンジンは、燃料としてガソリンを使用する直接噴射式エンジンであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの過給圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの過給圧制御装置に係り、特にエンジンの出力性能と排気ガス浄化性能とのどちらの性能をも落とすことなく両立させるエンジンの過給圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、エンジンに吸入空気を導く吸気通路途中に、エンジンへの吸入空気を加圧して過給圧としての給気を生成する過給機（スーパーチャージャ）を設け、この過給機を迂回する過給機バイパス通路を設け、この過給機バイパス通路を開放・閉鎖可能な開閉弁（「エアバイパスバルブ」「ＡＢＶ」ともいう）を設けた過給機付きエンジンを搭載するものがある。
【０００３】
エンジンの過給圧制御装置としては、特開２０００−２４０４８８号公報に開示されるものがある。この公報に開示されるディーゼルエンジンの制御装置は、タービン内に可変ノズルを有する可変容量ターボ過給機とＥＧＲ量を制御可能なＥＧＲ弁とを備え、目標ＥＧＲ率に基づいて目標ＥＧＲ量を演算する手段と、この目標ＥＧＲ量に基づいてＥＧＲ弁開口面積を演算する手段と、このＥＧＲ弁開口面積となるようにＥＧＲ弁開度を制御する手段と、目標過給圧を演算する手段と、この目標過給圧とエンジン回転数から排気系総開口面積を演算する手段と、ＥＧＲ弁開口面積に基づいて、ＥＧＲ量と同じ流量がタービンを流れるとしたときのノズル開口面積相当の値を等価ＥＧＲ弁開口面積として演算する手段と、排気系総開口面積からこの等価ＥＧＲ弁開口面積を差し引いた値をノズル開口面積として演算する手段と、このノズル開口面積となるように可変ノズルのノズル開度を制御する手段とを設け、過給圧とＥＧＲ量を夫々独立に制御可能として、過渡を含めた制御精度を確保し、排気エミッションと運転性とを両立させている。
【０００４】
また、特開２００１−３７９６号公報に開示されるものがある。この公報に開示されるディーゼルエンジンの制御装置は、実ＥＧＲ流量を演算手段がモデル規範制御により演算し、実過給圧を検出手段が検出し、実過給圧と目標過給圧とを比較するとともに、実ＥＧＲ流量と目標ＥＧＲ流量とを比較手段が比較し、これらの比較結果より実過給圧が目標過給圧より低く、且つ実ＥＧＲ流量が目標ＥＧＲ流量よりも大きい場合に、目標噴射圧力を補正手段が増大補正し、補正された目標噴射圧力となるように燃料噴射圧力を制御手段が制御し、加速時や加速途中の変速中に、ＥＧＲ弁の作動遅れに伴う実ＥＧＲ流量の応答遅れがあり、この応答遅れにさらにターボラグが影響する場合においても、噴射圧力の補正精度を高めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のエンジンの過給圧制御装置において、燃料としてガソリンを使用する過給機付きエンジンの場合、ノッキングを回避するために圧縮比を下げることが多々あるが、ＮＯｘ低減のためのＥＧＲ制御手段（「ＥＧＲ導入システム」ともいう）が装備されていないものがある。
【０００６】
また、ＥＧＲ制御手段が装備されている過給機付きエンジンであっても、過給領域まで排気ガスを吸気側に還流させることはなかった。
【０００７】
そして、過給領域ではノッキングを回避するための点火時期に設定されるが、この点火時期状態においても、筒内圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ（シータ））が非常に大きく、点火遅角制御をさらに行い、筒内圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ（シータ））を抑える設定とする場合が多い。
【０００８】
しかし、点火遅角制御による筒内圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ（シータ））の抑制は、燃費悪化や触媒温度の上昇、出力の大幅ダウン等を惹起することとなり、実用上不利であるという不都合がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、目標過給圧となるように過給圧を制御する制御手段を有するエンジンの過給圧制御装置において、エンジンの負荷に応じてＥＧＲ制御バルブの開度を制御し排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ制御手段を設け、このＥＧＲ制御手段により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合と、排気ガスが導入されない場合とで前記目標過給圧の値を変更する機能を前記制御手段に付加して設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、前記制御手段によって、エンジンの燃焼温度及び耐ノッキング性能に影響を与える排気ガスを導入する場合と、排気ガスを導入しない場合とで目標過給圧の値を変更し、エンジンの出力性能と排気ガス浄化性能とのどちらの性能をも落とすことなく、両立させている。
【００１１】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１２】
図１〜図９はこの発明の実施例を示すものである。図２において、２はエンジン、例えば燃料としてガソリンを使用する直接噴射式エンジン、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダヘッドカバー、１０は燃焼室、１２はピストン、１４は吸気弁、１６は排気弁である。
【００１３】
前記エンジン２のシリンダヘッド６には、燃焼室１０内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１８が備えられているとともに、点火機構２０の点火プラグ２２が備えられている。この点火プラグ２２は、燃焼室１０内の混合気に点火するものである。
【００１４】
前記エンジン２には、吸気系において、外部から空気を取り入れるエアクリーナ２４と、このエアクリーナ２４からエンジン２に吸入空気を導く吸気管２６と、スロットルバルブ２８が備えられたスロットルボディ３０と、サージタンク３２が一体的に形成された吸気マニホルド３４とを順次に接続し、燃焼室１０に連通して該燃焼室１０に吸入空気を導く吸気通路３６が形成されている。スロットルボディ３０は、電子制御式のものである。
【００１５】
そして、前記吸気管２６のエアクリーナ２４とスロットルボディ３０間に、吸入空気を加圧する過給機３８を配設し、この過給機３８を迂回する過給機バイパス通路４０途中には、エアバイパスバルブ（「ＡＢＶ」ともいう）４２を配設する。
【００１６】
また、前記エンジン２には、排気系において、該エンジン２からの排気を導く排気マニホルド４４と、この排気マニホルド４４に連結した三元方式の前側触媒コンバータ４６と、この前側触媒コンバータ４６に連結してＮＯｘトラップタイプの後側触媒コンバータ４８が備えられた排気管５０とを順次に接続し、燃焼室１０に連通する排気通路５２が形成されている。
【００１７】
前記シリンダヘッドカバー８には、点火プラグ２２に連絡したイグニションコイル５４と、ＰＣＶバルブ５６とが取り付けられている。このＰＣＶバルブ５６には、サージタンク３２内に連通する第１ブローバイガス管５８−１が接続されている。また、シリンダヘッドカバー８とスロットルボディ３０とを連通するように、第２ブローバイガス管５８−２が設けられている。
【００１８】
更に、前記シリンダヘッド６に取り付けられた燃料噴射弁１８には、燃料供給機構６０から燃料が供給される。この燃料供給機構６０においては、燃料噴射弁１８にデリバリパイプ６２が連結され、このデリバリパイプ６２には高圧側燃料供給管６４の一端側が連結されている。この高圧側燃料供給管６４の他端側は、シリンダヘッド６に取り付けられた高圧燃料ポンプ６６に連結されている。この高圧燃料ポンプ６６は、燃料噴射弁２４への燃料の圧力である燃圧を高めるものである。また、この高圧燃料ポンプ６６には、低圧側燃料供給管６８の一端側が連結されている。この低圧側燃料供給管６８の他端側は、燃料タンク７０内に設置した低圧燃料ポンプ７２に連結されている。また、高圧燃料ポンプ６６には、燃料タンク７０内に開口する燃料戻し管７４が連結されている。
【００１９】
前記吸気マニホルド３４と排気マニホルド４４との間には、排気ガス（「ＥＧＲ」ともいう）の一部を吸気系に還流させるＥＧＲ制御手段（「排気ガス還流制御手段」ともいう）７６が設けられている。このＥＧＲ制御手段７６は、吸気マニホルド３４と排気マニホルド４４とを連通するＥＧＲ通路（「排気ガス還流通路」ともいう）７８と、このＥＧＲ通路７８の途中に設けられたＥＧＲ制御バルブ８０とを有している。このＥＧＲ制御バルブ８０には、サージタンク３２内に連通する作動負圧通路８０Ａが連絡している。
【００２０】
このサージタンク３２と燃料タンク７０との間には、キャニスタ機構８２が設けられている。このキャニスタ機構８２は、サージタンク３２と燃料タンク７０とを連通する通気管８４と、この通気管８４の途中に設けられたキャニスタ８６と、このキャニスタ８６よりも燃料タンク７０側の通気管８４に設けられた２ウェイバルブ８８と、キャニスタ８６よりもサージタンク３８側の通気管８４に設けられたパージバルブ９０とによって構成されている。
【００２１】
また、前記エンジン２においては、カム角を検出するカム角センサ９２と、エンジン回転数を検出するようにクランク角を検出するクランク角センサ９４と、エアクリーナ２６に取り付けられて吸気温度を検出する吸気温度センサ９６と、エアクリーナ２６に取り付けられて吸気流量を検出するエアフローメータ９８と、スロットルボディ３０に取り付けられてスロットルバルブ２８のスロットル開度を検出するスロットルセンサ１００と、サージタンク３２に取り付けられて吸気圧力を検出する吸気圧センサ（マップセンサ）１０２と、吸気マニホルド３４に取り付けられて該吸気マニホルド３４に形成した冷却水通路１０４内の冷却水温度を検出するエンジン水温検出手段である冷却水温度センサ１０６と、デリバリパイプ６２に取り付けられて燃料の圧力である燃圧を検出する燃圧検出手段である燃圧センサ１０８と、排気マニホルド４４に取り付けられて排気通路５２の排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ１１０とが設けられている。
【００２２】
前記燃料噴射弁１８とエアバイパスバルブ４２とイグニションコイル５４と低圧側燃料ポンプ７２とＥＧＲ制御バルブ８０とパージバルブ９０とカム角センサ９２とクランク角センサ９４と吸気温度センサ９６とエアフローメータ９８とスロットルセンサ１００と吸気圧センサ１０２と冷却水温度センサ１０６と燃圧センサ１０８と酸素センサ１１０とは、制御手段（「ＥＣＭ」ともいう）１１２に連絡している。また、この制御手段１１２には、メインスイッチ１１４とフューズ１１６とを介してバッテリ１１８が連絡している。
【００２３】
この制御手段１１２は、各種センサ等から入力する信号により、例えば、燃料噴射弁２４を作動して燃料の噴射量を制御するとともに、エアバイパスバルブ４２を作動して目標過給圧となるように過給圧を制御し、しかもエンジンの負荷に応じて前記ＥＧＲ制御手段７６のＥＧＲ制御バルブ８０を作動し、このＥＧＲ制御バルブ８０の開度を制御し、排気ガスの一部を吸気系に還流させるべく制御する等の種々制御を行うものである。
【００２４】
そして、前記制御手段１１２には、ＥＧＲ制御手段７６により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合と、排気ガスが導入されない場合とで目標過給圧の値を変更する機能を付加して設ける。
【００２５】
詳述すれば、前記ＥＧＲ制御手段７６により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合の目標過給圧の値は、排気ガスが導入されない場合の目標過給圧の値よりも高く設定する。
【００２６】
そして、前記制御手段１１２によって、前記ＥＧＲ制御手段７６が作動されたか、つまり排気ガスの一部が吸気側に導入されているか否かを判断する。
【００２７】
このとき、排気ガスの一部が吸気側に導入されていない場合には、図６のＥＧＲ無し・過給圧マップによってエンジン回転数とスロットル開度とに応じた目標過給圧となるように設定するとともに、図８のＥＧＲ無し・Ｗ／Ｇ（ウェストゲート）のベースデューティマップであるＥＧＲ無し・Ｗ／Ｇ・ＤＵＴＹマップによってエンジン回転数とインマニ圧とに応じたデューティとする。
【００２８】
また、排気ガスの一部が吸気側に導入されている場合には、図７のＥＧＲ有り・過給圧マップによってエンジン回転数とスロットル開度、つまりＥＧＲ無しよりも大なるスロットル開度とに応じたＥＧＲ無しよりも高い目標過給圧となるように設定するとともに、図９のＥＧＲ有り・Ｗ／Ｇ（ウェストゲート）のベースデューティマップであるＥＧＲ有り・Ｗ／Ｇ・ＤＵＴＹマップによってエンジン回転数とインマニ圧、つまりＥＧＲ無しよりも大なるインマニ圧とに応じたデューティとする。
【００２９】
追記すると、前記過給機３８を配設したエンジン２は、筒内圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ（シータ））が過給機を有しない非過給機エンジンよりも大きく、エンジン２から放射される振動や騒音の点で問題が多く、従来においては、筒内圧力上昇率（ｄＰ／ｄθ（シータ））の低減ために、エンジン出力と燃費とを犠牲とする点火時期の遅角制御が行われていた。
【００３０】
そして、排気ガスの一部を吸気側に導入すると、図３に示す如く、燃焼状態が緩慢となることにより、図４に示す如く、最大圧力上昇率が抑制されるものである。
【００３１】
同様に、排気ガスの一部を吸気側に導入すると、燃焼温度が下がることにより、エンジン２の耐ノッキング性能を向上させることが可能である。
【００３２】
例えば、排気ターボチャージャ付きエンジンの場合には、図５に示す如く、スロットル全開の過給状態においても、排気圧が吸気圧よりも高い領域が存在し、排気ガスの一部を過給機よりも下流の吸気側、つまり吸気マニホルド内に導入することが可能である。
【００３３】
また、機械式過給機の場合には、過給機の上流側に排気ガスの一部を導入することにより、スロットル全開状態においても排気ガスの導入が可能である。
【００３４】
以上のように、スロットル全開状態で排気ガスを導入することにより、点火遅角を行わなくとも、最大圧力上昇率の低下が可能である。
【００３５】
しかしながら、排気ガスを導入した場合には、新鮮な吸気が既に燃焼済みの排気ガスに置き換わってしまうため、等過給圧ではトルク低下を来してしまうものである。
【００３６】
そこで、排気ガスの導入時の目標吸気圧を、排気ガスの非導入時の目標吸気圧よりも高く設定し、排気ガスの導入時のトルク低下を防止し、滑らかな走行状態を確保するものである（図６及び図７参照）。
【００３７】
また、図８及び図９に示す如く、Ｗ／Ｇ・ＤＵＴＹマップを、排気ガスの導入有無によって切り換え、排気ガスの導入時に速やかに目標過給圧となるように設定する。図８及び図９中のＷ／Ｇ・ＤＵＴＹは、１００％がＷ／Ｇ全閉（過給する方向）であり、０％がＷ／Ｇ全開（非過給方向）である。
【００３８】
次に、図１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００３９】
前記エンジン２の制御、つまり燃圧補正過給制御用プログラムが開始（２０２）すると、ＥＧＲ導入有りか、つまり排気ガスの一部が吸気側に導入されているか否かの判断（２０４）を行う。
【００４０】
そして、この判断（２０４）がＮＯの場合には、排気ガスの一部が吸気側に導入されていないことにより、図６のＥＧＲ無し・過給圧マップによってエンジン回転数とスロットル開度とに応じた目標過給圧となるように設定する（２０６）とともに、図８のＥＧＲ無し・Ｗ／Ｇ（ウェストゲート）のベースデューティマップであるＥＧＲ無し・Ｗ／Ｇ・ＤＵＴＹマップによってエンジン回転数とインマニ圧とに応じたデューティとし（２０８）、この制御用プログラムの出口である「ＥＸＩＴ」に移行（２１４）する。
【００４１】
また、上述の判断（２０４）がＹＥＳの場合には、排気ガスの一部が吸気側に導入されていることにより、図７のＥＧＲ有り・過給圧マップによってエンジン回転数とスロットル開度、つまりＥＧＲ無しよりも大なるスロットル開度とに応じたＥＧＲ無しよりも高い目標過給圧となるように設定する（２１０）とともに、図９のＥＧＲ有り・Ｗ／Ｇ（ウェストゲート）のベースデューティマップであるＥＧＲ有り・Ｗ／Ｇ・ＤＵＴＹマップによってエンジン回転数とインマニ圧、つまりＥＧＲ無しよりも大なるインマニ圧とに応じたデューティとし（２１２）、この制御用プログラムの出口である「ＥＸＩＴ」に移行（２１４）する。
【００４２】
これにより、エンジン２の燃焼温度及び耐ノッキング性能に影響を与える排気ガスであるＥＧＲを導入する場合と、ＥＧＲを導入しない場合とで目標過給圧の値を変更し、エンジンの出力性能と排気ガス浄化性能とのどちらの性能をも落とすことなく、両立させることが可能であり、実用上有利である。
【００４３】
また、排気ガスであるＥＧＲが導入される場合には、エンジン燃焼温度や耐ノッキング性能が向上するため、前記ＥＧＲ制御手段７６により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合の目標過給圧の値を、排気ガスが導入されない場合の目標過給圧の値よりも高く設定することが可能となり、何ら不具合はないものである。
【００４４】
更に、前記エンジン２を、例えば燃料としてガソリンを使用する直接噴射式エンジンとしたことにより、排気ガスであるＥＧＲの吸気管への導入量の多い直接噴射式エンジンにおいては、特に有効な制御となり得る。
【００４５】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００４６】
例えば、この発明の実施例においては、ＥＧＲ制御手段により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合と、排気ガスが導入されない場合とで目標過給圧の値を変更する機能を制御手段に付加して設ける構成としたが、排気ガスの導入量を考慮する特別構成とすることも可能である。
【００４７】
すなわち、ＥＧＲ制御手段によって排気ガスの導入量を算出し、この排気ガスの導入量に応じて目標過給圧の値を補正するものである。
【００４８】
さすれば、排気ガスの導入量によって目標過給圧を補正することができ、細かな制御が可能となり、制御精度を向上し得る。
【００４９】
また、冷却水温度等のエンジン状態温度を勘案する特別構成とすることも可能である。
【００５０】
すなわち、冷却水温度センサ等のセンサ類によって、冷却水温度等のエンジン状態温度を検出し、この検出した温度信号によって目標過給圧を補正するものである。
【００５１】
さすれば、冷却水温度等のエンジン状態温度によって目標過給圧を補正することができ、細かな制御が可能となり、制御精度を向上し得る。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、目標過給圧となるように過給圧を制御する制御手段を有するエンジンの過給圧制御装置において、エンジンの負荷に応じてＥＧＲ制御バルブの開度を制御し排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ制御手段を設け、このＥＧＲ制御手段により排気ガスの一部が吸気側に導入された場合と、排気ガスが導入されない場合とで目標過給圧の値を変更する機能を制御手段に付加して設けたので、エンジンの燃焼温度及び耐ノッキング性能に影響を与える排気ガスを導入する場合と、排気ガスを導入しない場合とで目標過給圧の値を変更し、エンジンの出力性能と排気ガス浄化性能とのどちらの性能をも落とすことなく、両立させることが可能であり、実用上有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すエンジンの過給圧制御装置の制御用フローチャートである。
【図２】エンジンの過給圧制御装置の概略構成図である。
【図３】熱発生率を示す図である。
【図４】筒内圧力上昇率を示す図である。
【図５】排気ターボチャージャの吸気圧と排気圧とを示す図である。
【図６】ＥＧＲ無し・過給圧マップを示す図である。
【図７】ＥＧＲあり・過給圧マップを示す図である。
【図８】ＥＧＲ無し・Ｗ／Ｇ・ＤＵＴＹマップを示す図である。
【図９】ＥＧＲ有り・Ｗ／Ｇ・ＤＵＴＹマップを示す図である。
【符号の説明】
２　エンジン
１８　燃料噴射弁
２０　点火機構
２２　点火プラグ
２４　エアクリーナ
２８　スロットルバルブ
３２　サージタンク
３４　吸気マニホルド
３６　吸気通路
３８　過給機
４０　過給機バイパス通路
４２　エアバイパスバルブ
４４　排気マニホルド
４６　前側触媒コンバータ
４８　後側触媒コンバータ
５２　排気通路
６０　燃料供給機構
６６　高圧燃料ポンプ
７０　燃料タンク
７２　低圧燃料ポンプ
７６　ＥＧＲ制御手段
７８　ＥＧＲ通路
８０　ＥＧＲ制御バルブ
８２　キャニスタ機構
８６　キャニスタ
１１２　制御手段（「ＥＣＭ」ともいう）
【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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【図９】
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