(57)【要約】【課題】加速時に燃料噴射量が増加される前にＥＧＲを中止できるディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置を提供すること。【解決手段】排気管２から吸気管３へ還流されるＥＧＲ量を調節するＥＧＲ手段４と、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度になまし処理を施すフィルタ手段２３と、なまし後のアクセル開度を用いてインジェクタ２０から噴射される目標燃料噴射量Ｑｏを求める噴射量決定手段２４と、なまし前のアクセル開度を用いてＥＧＲ中止判定用燃料噴射量Ｑｃｕｔ  を求めその噴射量が所定の閾値Ｈｉを超えたとき上記ＥＧＲ手段４によりＥＧＲ量を減制御する制御手段２５とを備えたもの。【選択図】      図１
2005048611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管から吸気管へ還流されるＥＧＲ量を調節するＥＧＲ手段と、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度になまし処理を施すフィルタ手段と、なまし後のアクセル開度を用いてインジェクタから噴射される目標燃料噴射量を求める噴射量決定手段と、なまし前のアクセル開度を用いてＥＧＲ中止判定用燃料噴射量を求めその噴射量が所定の閾値を超えたとき上記ＥＧＲ手段によりＥＧＲ量を減制御する制御手段とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
上記ＥＧＲ手段が、排気管と吸気管とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路内に設けられ通路面積を変更することでＥＧＲ量を調節するＥＧＲ弁とを有する請求項１記載のディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
上記ＥＧＲ手段が、排気管と吸気管とを連通するＥＧＲ通路と、上記吸気管内にＥＧＲ通路の連通部より上流側に位置して設けられ、管路面積を変更することでＥＧＲ量を調節する吸気絞り弁とを有する請求項１記載のディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
排気管から吸気管へ還流されるＥＧＲ量を調節するＥＧＲ手段と、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度を用いて仮の燃料噴射量を求める演算手段と、該演算手段で求めた仮の燃料噴射量になまし処理を施すフィルタ手段と、なまし後の噴射量を用いてインジェクタの噴射量を制御する噴射量決定手段と、なまし前の仮の噴射量が所定の閾値を超えたとき上記ＥＧＲ手段によりＥＧＲ量を減制御する制御手段とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
上記ＥＧＲ手段が、排気管と吸気管とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路内に設けられ通路面積を変更することでＥＧＲ量を調節するＥＧＲ弁とを有する請求項４記載のディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。
【請求項６】
上記ＥＧＲ手段が、排気管と吸気管とを連通するＥＧＲ通路と、上記吸気管内にＥＧＲ通路の連通部より上流側に位置して設けられ、管路面積を変更することでＥＧＲ量を調節する吸気絞り弁とを有する請求項４記載のディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも高負荷域における加速時にＥＧＲ量を減制御することにより、スモークの悪化及び加速不良を回避するようにしたディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＧＲ（エキゾースト・ガス・リサーキュレーション）は、エンジンの排気管から排気ガスの一部を燃焼室に再循環させ、燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を低減するものである。
【０００３】
ところで、ディーゼルエンジンの加速時、アクセルを踏み込んで高負荷域に移行したときＥＧＲが行われていると、ＥＧＲガス流量の分だけ相対的に吸入空気量が減った状態で燃料噴射量が増加するため、空気量が燃料噴射量に対して不足気味になり、スモークの悪化を招いたり加速不良が生じることがある。そこで、かかる場合にはＥＧＲを中止し、シリンダへの新鮮な空気量を確保するようにしている。ＥＧＲの中止は、アクセル開度やエンジン回転速度等から目標燃料噴射量を求め、その目標燃料噴射量が少なくともエンジンの高負荷域（ＥＧＲ中止領域）にて所定の閾値を超えたとき、実行される。
【０００４】
上記目標燃料噴射量は、インジェクタから噴射される実際の燃料の噴射量であると同時に、ＥＧＲ中止判定用のパラメータとして用いられる。このため、上記目標燃料噴射量は、アクセルペダルが踏み込まれたとき、加速時の衝撃を緩和することを目的として、アクセル開度センサの検出値になまし処理を施し、そのなまし処理されたアクセル開度を用いて求められる。そして、このようになまされた目標燃料噴射量が少なくともエンジンの高負荷域（ＥＧＲ中止領域）で所定の閾値を超えたときＥＧＲが中止され、同時にインジェクタからはその目標燃料噴射量に相応する燃料が噴射されるのである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３２４６７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、インジェクタからの燃料噴射量は、近年の燃料噴射システムにおいて、インジェクタがパイロット噴射や多段噴射に対応できることからも明らかなように、上述のようになまされた目標燃料噴射量の増量に追従して素早く噴射量を増加することができる。しかし、ＥＧＲの中止については、エンジンの排気管と吸気管とを連通するＥＧＲ通路内に設けられたＥＧＲ弁を閉じることで行うため、ある程度の機械的な時間遅れ及び空気流動の遅れによるタイムラグが避けられない。
【０００７】
すなわち、インジェクタおよびＥＧＲ弁のアクチュエータに、夫々なまされた目標噴射量の増加信号が入力され、これらの信号に基づいて噴射量の増量およびＥＧＲ弁の閉じ制御を行うと、インジェクタは素早く燃料噴射量をなまして増加することができるが、ＥＧＲ弁のアクチュエータは機械的な作動遅れとなますことによる遅れとが重なって作用するため、燃料噴射量の増加がＥＧＲの中止に先んじてしまい、燃料噴射量が増加した直後の所定時間ＥＧＲが中止されない事態が生じる。このため、かかるＥＧＲ中止遅れ時間の間、空気量が燃料噴射量に対して相対的に不足気味になり、スモークの悪化や加速不良が生じる。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、加速時に、燃料噴射の増量に先立って（又は略同時に）ＥＧＲを減制御でき、吸入空気量不足によるスモークの悪化・加速不良を防止できるディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明にかかるディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置は、排気管から吸気管へ還流されるＥＧＲ量を調節するＥＧＲ手段と、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度になまし処理を施すフィルタ手段と、なまし後のアクセル開度を用いてインジェクタから噴射される目標燃料噴射量を求める噴射量決定手段と、なまし前のアクセル開度を用いてＥＧＲ中止判定用燃料噴射量を求めその噴射量が所定の閾値を超えたとき上記ＥＧＲ手段によりＥＧＲ量を減制御する制御手段とを備えたものである。
【００１０】
第２の発明にかかるディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置は、排気管から吸気管へ還流されるＥＧＲ量を調節するＥＧＲ手段と、アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度を用いて仮の燃料噴射量を求める演算手段と、該演算手段で求めた仮の燃料噴射量になまし処理を施すフィルタ手段と、なまし後の噴射量を用いてインジェクタの噴射量を制御する噴射量決定手段と、なまし前の仮の噴射量が所定の閾値を超えたとき上記ＥＧＲ手段によりＥＧＲ量を減制御する制御手段とを備えたものである。
【００１１】
上記ＥＧＲ手段は、排気管と吸気管とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路内に設けられ通路面積を変更することでＥＧＲ量を調節するＥＧＲ弁とを有するものであってもよい。
【００１２】
上記ＥＧＲ手段は、排気管と吸気管とを連通するＥＧＲ通路と、上記吸気管内にＥＧＲ通路の連通部より上流側に位置して設けられ、管路面積を変更することでＥＧＲ量を調節する吸気絞り弁とを有するものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１４】
図５に示すディーゼルエンジン１には、排気管２から吸気管３へ還流されるＥＧＲ量を調節するＥＧＲ手段４が設けられている。ＥＧＲ手段４は、第１ＥＧＲ手段４ａと第２ＥＧＲ手段４ｂとからなる。
【００１５】
第１ＥＧＲ手段４ａは、排気管２と吸気管３とを連通するＥＧＲ通路５と、ＥＧＲ通路５内に設けられ通路面積を変更するＥＧＲ弁６とを有する。ＥＧＲ弁６は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７に接続されたアクチュエータ８によって開度が調節される。ＥＧＲ弁６を開制御することでＥＧＲ量が増加し、ＥＧＲ弁６を閉制御することでＥＧＲ量が減少することになる。ＥＧＲ通路５には、ＥＧＲクーラ９が設けられている。
【００１６】
第２ＥＧＲ手段４ｂは、上記ＥＧＲ通路５と、上記吸気管３内にＥＧＲ通路５の連通部１０より上流側に位置して設けられ管路面積を変更する吸気絞り弁１１とを有する。吸気絞り弁１１は、ＥＣＵ７に接続されたアクチュエータ１２によって開度が調節される。吸気絞り弁１１を開制御することでＥＧＲ量が減少し、吸気絞り弁１１を閉制御することでＥＧＲ量が増加することになる。
【００１７】
排気管２のＥＧＲ通路５の連通部１３の下流側にはタービン１４が設けられ、吸気管３の吸気絞り弁１１より上流側にはコンプレッサ１５が設けられている。これらコンプレッサ１５とタービン１４とは、回転軸１６を介して連結されており、ターボチャージャ１７を構成する。吸気管３のコンプレッサ１５の下流側には、インタークーラ１８が設けられており、排気管２のタービン１４の上流側には、ウェイストゲート１９が設けられている。
【００１８】
シリンダヘッドには、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ２０が設けられている。インジェクタ２０には、噴射量および噴射時期を制御するアクチュエータ２１が設けられてる。アクチュエータ２１には、コモンレール式の噴射システムや通常の噴射システム等が用いられる。アクチュエータ２１は、ＥＣＵ７に接続されている。
【００１９】
ＥＣＵ７には、エンジン回転速度（ｒｐｍ）やアクセルペダル開度等（その他水温油温等）のエンジンの運転状態を表すデータが入力される。ＥＣＵ７は、それら入力されたデータに基づいて、吸気絞り弁１１のアクチュエータ１２、ＥＧＲ弁６のアクチュエータ８、インジェクタ２０のアクチュエータ２１に、それぞれ作動信号を送信する。
【００２０】
ＥＣＵ７には、図１に示すＥＧＲ制御装置２２が設けられている。図示するように、ＥＧＲ制御装置２２は、アクセル開度センサによって検出されたアクセルペダル開度信号Ｐｐになまし処理（例えば一時遅れ処理等）を施し、なまし後のアクセルペダル開度信号Ｐｐｎを出力するフィルタ手段２３を有する。
【００２１】
また、ＥＧＲ制御装置２２は、なまし後のアクセルペダル開度信号Ｐｐｎを用い、インジェクタ２０から噴射される目標燃料噴射量Ｑｏを求める噴射量決定手段２４を備える。この手段２４は、なまし後のペダル開度信号Ｐｐｎとエンジン回転速度信号Ｎｅとが少なくとも入力され、上記噴射量Ｑｏを出力するマップＭ１を有する。
【００２２】
また、ＥＧＲ制御装置２２は、なまし前のアクセルペダル開度信号Ｐｐを用いてＥＧＲ中止判定用燃料噴射量Ｑｃｕｔ  を求め、その噴射量Ｑｃｕｔ  が所定の閾値を超えたとき、上記第１及び／又は第２ＥＧＲ手段４ａ（４ｂ）によりＥＧＲ量を減制御する制御手段２５を備える。
【００２３】
制御手段２５は、なまし前のペダル開度信号Ｐｐとエンジン回転速度信号Ｎｅとが少なくとも入力され、上記噴射量Ｑｃｕｔ  が出力されるマップＭ２を有する。また、制御手段２５は、エンジン回転速度信号Ｎｅが少なくとも入力されてＥＧＲ中止下限閾値Ｑｂｏｒ  が出力されるマップＭ３を有する。
【００２４】
また、制御手段２５は、上記下限閾値Ｑｂｏｒ  に判定ヒステリシス値Ｑｈｙｓ  を加算する加算器２６を有する。この加算された値（Ｑｂｏｒ  ＋Ｑｈｙｓ  ）が、上記閾値Ｈｉとなる。また、制御手段２５は、上記閾値Ｈｉと上記下限閾値（Ｑｂｏｒ  ＝Ｌｏ）と上記噴射量Ｑｃｕｔ  とが入力される判断手段２７を有する。
【００２５】
判断手段２７は、上記噴射量Ｑｃｕｔ  が増加して上記閾値Ｈｉ＝Ｑｂｏｒ  ＋Ｑｈｙｓ  を上回ったとき、ＥＧＲ量を減制御（図例では零制御）するＥＧＲ中止信号、すなわちＥＧＲ弁６の閉信号及び／又は吸気絞り弁開１１の開信号を出力する。
【００２６】
判断手段２７は、上記噴射量Ｑｃｕｔ  が減少して上記下限閾値Ｌｏ＝Ｑｂｏｒ  を下回ったとき、前段で述べたＥＧＲ中止信号を停止する。この場合、ＥＧＲ弁６及び／又は吸気絞り弁１１の開度は、通常のＥＧＲ量となるように制御される。
【００２７】
この通常のＥＧＲ量は、そのときのエンジン回転速度信号Ｎｅやアクセルペダル開度信号Ｐｐ等に応じて、燃焼温度を抑制してＮＯｘを抑制できると共に燃焼が悪化してスモークが悪化しない量が用いられ、図示しないマップに基づいて決定される。
【００２８】
上記ＥＧＲ中止信号は、図４に示すように、エンジンの高負荷域および高回転域（少なくとも高負荷域）に設定されたＥＧＲ中止領域ｘにおいてのみ出力されるようになっている。かかるＥＧＲ中止領域ｘでＥＧＲが中止されないと、スモークの悪化及び加速不良が生じるからである。
【００２９】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００３０】
加速時にアクセルペダルを急激に踏み込んで高負荷状態（図４のＥＧＲ中止領域ｘ）に移行するとき、インジェクタ２０からの噴射量が増量されると共に、それまで行われていたＥＧＲを中止するが、かかる噴射量の増量とＥＧＲの中止とは、ＥＣＵ７によって次のように制御される。
【００３１】
図１に示すように、アクセル開度センサから出力されたペダル開度信号Ｐｐは、フィルタ手段２３によってなまし処理が施され、実ペダル開度の増加よりも緩やかに開度が増加するなまされたペダル開度信号Ｐｐｎが出力される。
【００３２】
そして、なまし処理後のペダル開度信号ＰｐｎがマップＭ１に入力され、目標噴射量Ｑｏがなまされて求められる。よって、インジェクタ２０は、アクセルペダル開度の増加に対してなまされた噴射量Ｑｏを噴射する。これにより、加速時の段付きショックが抑制される。
【００３３】
また、なまし処理前のペダル開度信号ＰｐがマップＭ２に入力され、なまされていない実アクセルペダル開度の増加に応じたＥＧＲ中止判定用噴射量Ｑｃｕｔ  が求められる。そして、噴射量Ｑｃｕｔ  が閾値Ｈｉを超えたとき、ＥＧＲ弁６が全閉され及び／又は吸気絞り弁１１が全開され、ＥＧＲが中止される。
【００３４】
このように、本実施形態においては、インジェクタ２０から噴射される噴射量Ｑｏの決定にはなまし処理されたペダル開度信号Ｐｐｎを用い、他方、ＥＧＲ中止の判断基準に用いる噴射量Ｑｃｕｔ  の決定にはなまし処理前のペダル開度信号Ｐｐを用いる。
【００３５】
このため、ＥＧＲ弁６（及び／又は吸気絞り弁１１）の機械的な開閉ラグ及び空気流動の遅れによるタイムラグを考慮したとしても、インジェクタ２０からの燃料噴射量の増加に先立って（または略同時に）ＥＧＲを中止できる。よって、加速時に増加する噴射量に応じた新鮮な吸入空気を確保でき、スモークの悪化、加速不良を抑制できる。
【００３６】
この点、さらに詳しく説明すると、図３（ａ）は、実アクセル開度（Ｐｐ）であり、図３（ｂ）の実線は本実施形態に係るＥＧＲ判定用アクセル開度（なまし前のペダル開度信号Ｐｐ）であり、破線は対比例（従来例）のＥＧＲ判定用アクセル開度（なまし後のペダル開度信号Ｐｐｎ）である。
【００３７】
図示するように、従来例は、実アクセル開度に対してなまし処理された信号、すなわちインジェクタ２０からの噴射量を求めるために用いるアクセル開度が、ＥＧＲ判定用アクセル開度として用いられていた。これに対して、本実施形態では、インジェクタ２０からの噴射量を求めるために用いるなまされたアクセル開度ではなく、実アクセル開度（Ｐｐ）そのものがＥＧＲ判定用アクセル開度（Ｐｐ）として用いられる。
【００３８】
このため、図３（ｃ）に示すように、本実施形態に係るＥＧＲカット判定用噴射量（Ｑｃｕｔ  ）は、なまし処理がなされていない分だけ、従来例のＥＧＲカット判定用噴射量よりも素早く立ち上がる。よって、図３（ｄ）に示すように、ＥＧＲ弁６は、本実施形態の方が従来例よりも素早く閉じられる（及び／又は吸気絞り弁１１が従来例よりも素早く開かれる）ことになる。そして、本実施形態において、インジェクタ２０からの噴射量Ｑｏは、図３（ｃ）に破線で示すなまされた噴射量が採用される。よって、各弁６、１１の作動遅れ及び空気流動の遅れによるタイムラグを考慮したとしても、ＥＧＲ弁６が閉じられ（及び／又は吸気絞り弁１１が開かれ）てＥＧＲが中止された後に（またはこれと略同時に）、インジェクタ２０からの噴射量が立ち上がる。
【００３９】
その作動の様子を図２に示す。図示するように、従来例では判定用噴射量Ｑｃｕｔ  になまし処理された信号を使用していたのに対し、本実施形態ではなされる前の信号を使用しているので、本実施形態の方が閾値Ｈｉを横切るタイミングが従来よりも早まる。よって、本実施形態の方がその早まった時間だけ従来例よりも早くＥＧＲ弁６を閉じる（及び／又は吸気絞り弁１１を開く）ことができる。
【００４０】
この結果、図４に示すＥＧＲ中止領域ｘ以外の領域からアクセルペダルが急激に踏み込まれて領域ｘに移行したとき、ＥＧＲ弁６（及び／又は吸気絞り弁１１）の機械的作動遅れ及び空気流動の遅れによるタイムラグを考慮したとしても、ＥＧＲを中止した後に（またはＥＧＲ中止と略同時に）インジェクタ２０からの噴射量が増加することになる。従って、インジェクタ２０からの噴射量が増加されたときには、十分な吸入空気量を確保でき、スモークの悪化及び加速不良を回避できる。
【００４１】
変形例を図６に示す。
【００４２】
図示するように、この実施形態は、アクセルペダルセンサから出力されたなまされる前のペダル開度信号Ｐｐとエンジン回転速度センサから出力されたエンジン回転速度Ｎｅとに少なくとも基づいて、演算手段２８のマップＭ４によって仮の燃料噴射量Ｑｉｍｇ  を求める。
【００４３】
そして、その噴射量Ｑｉｍｇ  をフィルタ手段２９によってなまし処理を施し、それを用いる噴射量決定手段３０によってインジェクタ２０から噴射される目標噴射量Ｑｏを求める。他方、なまし処理される前の仮の噴射量Ｑｉｍｇ  が所定の閾値Ｈｉを超えたとき、制御手段３１によってＥＧＲ弁６を閉制御（及び／又は吸気絞り弁１１を開制御）する。これにより、前実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００４４】
なお、上記各実施形態において、なまし処理が施された目標噴射量Ｑｏは、インジェクタ２０からの噴射量に用いられるのみならず、加速時の衝撃を回避することが必要な各種の制御ロジックに用いられる。また、ＥＧＲ弁６は必ずしも全閉にする必要はなく、吸気絞り弁１１は必ずしも全開にする必要はない。また、下限閾値Ｑｂｏｒ  を求めるマップＭ３は、直線状または一定値であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置によれば、加速時に、燃料噴射の増量に先立って（又は略同時に）ＥＧＲを減制御できるので、吸入空気量不足によるスモークの悪化・加速不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置のシステム図である。
【図２】上記ＥＧＲ制御装置の作動を示す説明図である。
【図３】（ａ）は実アクセル開度Ｐｐ、（ｂ）はＥＧＲ判定用アクセル開度Ｐｐｎ、（ｃ）はＥＧＲ中止判定用噴射量、（ｄ）はＥＧＲ弁開度の変化を示す説明図である。
【図４】ＥＧＲ中止領域を示す説明図である。
【図５】上記ＥＧＲ制御装置が備えられたディーゼルエンジンの説明図である。
【図６】別の実施形態を示すＥＧＲ制御装置のシステム図である。
【符号の説明】
１  ディーゼルエンジン
２  排気管
３  吸気管
４  ＥＧＲ手段
４ａ  第１ＥＧＲ手段
４ｂ  第２ＥＧＲ手段
５    ＥＧＲ通路
６    ＥＧＲ弁
１０  連通部
１１  吸気絞り弁
２０  インジェクタ
２２  ＥＧＲ制御装置
２３  フィルタ手段
２４  噴射量決定手段
２５  制御手段
２８  演算手段
２９  フィルタ手段
３０  噴射量決定手段
３１  制御手段
Ｈｉ  閾値
Ｑｏ  目標燃料噴射量
Ｑｃｕｔ    ＥＧＲ中止判定用燃料噴射量
Ｑｉｍｇ    仮の燃料噴射量
【図１】
2005048611.tif 000003
【図２】
2005048611.tif 000004
【図３】
2005048611.tif 000005
【図４】
2005048611.tif 000006
【図５】
2005048611.tif 000007
【図６】
2005048611.tif 000008