(57)【要約】【課題】排気再循環率制御の制御性を好適に保持しつつ、燃焼モード切替時の排気再循環率変更の早期化を図ることのできる内燃機関の排気再循環装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、大量ＥＧＲ導入により理論空燃比近傍の空燃比で燃焼を行う低温燃焼モードと、希薄空燃比で燃焼を行う通常燃焼モードとを切替えつつ運転されている。電子制御装置５０は、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの燃焼モードの切替えに際して、その切替開始から一定の時間が経過するまでの期間、目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差に対するＥＧＲ弁開度の変更率をそれ以外の期間における該変更率に比して増大してＥＧＲ率制御を行うことで、上記燃焼モードの切替後のＥＧＲ率低減の早期化を図る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも低い排気再循環率で燃焼を行う第１の燃焼モードと該スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも高い排気再循環率で燃焼を行う第２の燃焼モードとの間で燃焼モードを選択的に切替える内燃機関に適用されて、目標排気再循環率と実排気再循環率との偏差に基づく排気再循環弁開度のフィードバック制御を通じて排気再循環率の調整を行う内燃機関の排気再循環装置において、
前記燃焼モードの切替時の前記偏差に対する前記排気再循環弁開度の変化率が、そうでないときに比して増大されるように該変化率の設定を行う開度変化率設定手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
【請求項２】
スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも低い排気再循環率で燃焼を行う第１の燃焼モードと該スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも高い排気再循環率で燃焼を行う第２の燃焼モードとの間で燃焼モードを選択的に切替える内燃機関に適用されて、目標排気再循環率と実排気再循環率との偏差に基づく排気再循環弁開度のフィードバック制御を通じて排気再循環率の調整を行う内燃機関の排気再循環装置において、
前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへの燃焼モードの切替時の前記偏差に対する前記排気再循環弁開度の変化率がそうでないときに比して増大されるように該変化率の設定を行う開度変化率設定手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
【請求項３】
前記開度変化率設定手段は、前記燃焼モードの切替開始から一定の時間が経過するまでの間、前記変化率の増大を行う請求項１又は２に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項４】
前記開度変化率設定手段は、前記燃焼モードの切替時における前記排気再循環弁開度のフィードバックゲインをそうでないときに比して増大することで、前記変化率の設定を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項５】
前記開度変化率設定手段は、前記偏差に基づく前記排気再循環弁開度のフィードバック補正量の算出マップを、前記変化率を増大するときとそうでないときとで切替えることで、前記変化率の設定を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも低い排気再循環率で燃焼を行う第１の燃焼モードと該スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも高い排気再循環率で燃焼を行う第２の燃焼モードとの間で燃焼モードを選択的に切替える内燃機関に適用される排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル機関等の内燃機関に採用される装置として、排気の一部を吸気中に再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）装置がある。一方、ディーセル機関に代表される希薄燃焼内燃機関では、燃焼室に導入される吸気に占める再循環排気の比率、すなわちＥＧＲ率がある程度を超えると、スモーク排出量が増大することが知られており、スモーク排出基準を満たす一定率以下のＥＧＲ率で燃焼を行うことが一般的であった。
【０００３】
ところが近年、ＥＧＲ率を増大させていくと、ある一定のＥＧＲ率でスモーク排出量の増大はピークを迎え、その後はスモーク排出量が減少していくことが確認された。そこで近年、そうしたスモーク排出量がピークとなるＥＧＲ率よりも高いＥＧＲ率で燃焼を行う燃焼モード、いわゆる低温燃焼モードでの運転を行う内燃機関が提案され、実用されている。この種の内燃機関では、吸気通路に吸気絞り弁を備えるとともに、排気を吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置を備え、吸気絞り弁の開度、及びＥＧＲ装置に設けられたＥＧＲ弁の開度を協調制御することで、６５％以上の高ＥＧＲ率を確保して、スモーク排出量の低減を図るようにしている。
【０００４】
そして従来、例えば特許文献１に見られるように、上記スモーク排出量がピークとなるＥＧＲ率よりも低いＥＧＲ率で燃焼を行う通常燃焼モードと上記低温燃焼モードとの間で、機関運転状況に応じて燃焼モードを選択的に切替える内燃機関も知られている。この種の内燃機関では、燃焼モードの切替えに際して大きくＥＧＲ率を変更する必要があり、その切替中に吸気中の新気と再循環排気とのバランスが不適切となり、炭化水素（ＨＣ）等の未燃燃料排出量の増大や失火等の不具合が生じることがある。そこで特許文献１に記載の排気再循環装置では、吸入空気量や吸気圧の検出結果に基づき現状のＥＧＲ率を正確に把握しつつ、上記吸気絞り弁やＥＧＲ弁の開度をフィードバック制御することで、燃焼モード切替中のＥＧＲ率を適切な値に維持し、上記不具合の抑制を図るようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１４８２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように上記従来の内燃機関の排気再循環装置では、燃焼モードの切替時には、比較的大きいＥＧＲ率の変更が必要となり、その変更に要する時間のため、燃焼モードの切替えに遅れが生じることがある。なお上記ＥＧＲ弁開度のフィードバックゲインを大きく設定してその開度変更速度を高くすれば、そうした燃焼モードの切替え遅れを低減することはできる。一方、燃焼モードが通常燃焼モード又は低温燃焼モードのいずれかに保持されている通常のＥＧＲ制御中は、ＥＧＲ率の変更は、比較的小さいものに限られており、上記フィードバックゲインをあまり大きく設定すれば、そうした状況でのＥＧＲ率の制御性が悪化してしまう。そのため、燃焼モード切替時のＥＧＲ率変更期間の短縮には、自ずと限界があった。
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、排気再循環率制御の制御性を好適に保持しつつ、燃焼モード切替時の排気再循環率変更の早期化を図ることのできる内燃機関の排気再循環装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
請求項１に記載の発明は、スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも低い排気再循環率で燃焼を行う第１の燃焼モードと該スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも高い排気再循環率で燃焼を行う第２の燃焼モードとの間で燃焼モードを選択的に切替える内燃機関に適用されて、目標排気再循環率と実排気再循環率との偏差に基づく排気再循環弁開度のフィードバック制御を通じて排気再循環率の調整を行う内燃機関の排気再循環装置において、前記燃焼モードの切替時の前記偏差に対する前記排気再循環弁開度の変化率が、そうでないときに比して増大されるように該変化率の設定を行う開度変化率設定手段を備えることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成では、燃焼モード切替時には、目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差に対する排気再循環弁（ＥＧＲ弁）開度の変化率が、そうでないとき、すなわち燃焼モード切替時以外の通常のＥＧＲ率制御時に比して増大される。そのため、比較的小さいＥＧＲ率の変更がなされる通常のＥＧＲ率制御時の制御性を維持しながらも、大幅なＥＧＲ率の変更を要する燃焼モードの切替時には、速やかにＥＧＲ率を変更することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも低い排気再循環率で燃焼を行う第１の燃焼モードと該スモーク排出量がピークとなる排気再循環率よりも高い排気再循環率で燃焼を行う第２の燃焼モードとの間で燃焼モードを選択的に切替える内燃機関に適用されて、目標排気再循環率と実排気再循環率との偏差に基づく排気再循環弁開度のフィードバック制御を通じて排気再循環率の調整を行う内燃機関の排気再循環装置において、前記第２の燃焼モードから前記第１の燃焼モードへの燃焼モードの切替時の前記偏差に対する前記排気再循環弁開度の変化率がそうでないときに比して増大されるように該変化率の設定を行う開度変化率設定手段を備えることをその要旨とする。
【００１０】
ＥＧＲ率が十分に低減されぬまま上記第１の燃焼モードでの運転が開始されると、混合気中の酸素量が不足して、機関トルクの変動や失火の発生等を招く虞がある。これに対してＥＧＲ率が十分に増大されぬまま上記第２の燃焼モードでの運転が開始されても、スモーク排出量の増大等の排気エミッションへの影響はあるものの、混合気中の酸素量が不足する懸念はないため、機関トルク変動や失火が生じることはなく、その弊害は比較的小さいものとなる。
【００１１】
またＥＧＲ弁開度を大きくしてＥＧＲ率を増大させる場合、ＥＧＲ系や吸気系のガス流動の遅れがあるため、ＥＧＲ弁開度の変更率の増大によるＥＧＲ率変更速度の向上には自ずと限界がある。その点、ＥＧＲ弁開度を小さくしてＥＧＲ率を低減させる場合には、ＥＧＲ弁開度の縮小から実際のＥＧＲ率が低減されるまでの応答遅れは小さく、ＥＧＲ弁開度変更率の増大に応じてＥＧＲ率変更速度の向上効果を顕著に奏することができる。
【００１２】
その点、上記構成では、ＥＧＲ率の大幅な低減を要する第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへの燃焼モードの切替時に限り、上記目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差に対するＥＧＲ弁開度の変更率を増大させるようにしている。そのため、ＥＧＲ率変更の遅れの弊害がより顕著で、且つＥＧＲ弁開度の変更速度の増大によるＥＧＲ率変更速度の向上効果をより顕著に奏せられる第２の燃焼モードから第１の燃焼モードへの燃焼モードの切替については、速やかなＥＧＲ率の変更が可能となる。したがって上記構成によれば、燃焼モード切替時のＥＧＲ率変更の早期化を効率的に行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気再循環装置において、前記開度変化率設定手段は、前記燃焼モードの切替開始から一定の時間が経過するまでの間、前記変化率の増大を行うことをその要旨とする。
【００１４】
上記構成のように、上記ＥＧＲ弁開度の変更率を増大させる期間を、燃焼モード切替開始からの経過時間で規定すれば、ＥＧＲ率変更の早期化及び通常のＥＧＲ率制御への移行を的確に行うことが可能となる。
【００１５】
なお上記ＥＧＲ弁開度変更率の増大期間を、燃焼モード切替開始からのＥＧＲ弁開度の変更量が所定値以上となるまでの期間としたり、燃焼モード切替開始後に目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率の偏差が所定値以下となるまでの期間としたりしても、同様の効果を奏することはできる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気再循環装置において、前記開度変化率設定手段は、前記燃焼モードの切替時における前記排気再循環弁開度のフィードバックゲインをそうでないときに比して増大することで、前記変化率の設定を行うことをその要旨とする。
【００１７】
上記構成のようにＥＧＲ弁開度のフィードバックゲインの変更を行うことで、燃焼モード切替時の上記ＥＧＲ開度変化率の増大を、容易且つ的確に行うことができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気再循環装置において、前記開度変化率設定手段は、前記偏差に基づく前記排気再循環弁開度のフィードバック補正量の算出マップを、前記変化率を増大するときとそうでないときとで切替えることで、前記変化率の設定を行うことをその要旨とする。
【００１８】
上記構成のようにフィードバック補正量の算出マップの切替を行うことでも、燃焼モード切替時の上記ＥＧＲ開度変化率の増大を容易且つ的確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態を、図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態の適用される内燃機関１０の構成を示している。この内燃機関１０は、コモンレール方式の燃料噴射装置、及びターボチャージャ１１を備えるディーゼル機関となっており、大きくは吸気通路１２、燃焼室１３、及び排気通路１４を備えて構成されている。
【００２０】
内燃機関１０の吸気系を構成する吸気通路１２には、その最上流部に配設されたエアクリーナ１５から下流側に向けて順に、エアフローメータ１６、上記ターボチャージャ１１のコンプレッサ１７、インタークーラ１８、及び吸気絞り弁１９が配設されている。また吸気通路１２は、吸気絞り弁１９の下流側に設けられた吸気マニホールド２０において分岐され、吸気ポート２１を介して内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３に接続されている。
【００２１】
一方、内燃機関１０の排気系を構成する排気通路１４では、各気筒の燃焼室１３にそれぞれ接続された排気ポート２２は、排気マニホールド２３を介して上記ターボチャージャ１１の排気タービン２４に接続されている。また排気通路１４の排気タービン２４下流には、上流側から順に、ＮＯｘ触媒コンバータ２５、ＰＭフィルタ２６、酸化触媒コンバータ２７が配設されている。
【００２２】
ＮＯｘ触媒コンバータ２５には、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。このＮＯｘ触媒は、排気の酸素濃度が高いときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低いときにその吸蔵したＮＯｘを放出する。またＮＯｘ触媒は、上記ＮＯｘ放出時に、還元剤となる未燃燃料成分がその周囲に十分存在していれば、その放出されたＮＯｘを還元して浄化する。
【００２３】
排気中のＰＭを捕集するための排気フィルタであるＰＭフィルタ２６は、多孔質材料によって形成されている。このＰＭフィルタ２６には、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５と同様に、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されており、排気中のＮＯｘの浄化が行われる。またそのＮＯｘ触媒によって触発される反応により、捕集されたＰＭが酸化され、除去されるようにもなっている。
【００２４】
酸化触媒コンバータ２７には、酸化触媒が担持されており、排気中のＨＣやＣＯが酸化されて浄化されるようになっている。
なお排気通路１４の上記ＰＭフィルタ２６の上流側及び下流側には、ＰＭフィルタ２６に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ２８、及びＰＭフィルタ２６通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ２９がそれぞれ配設されている。また排気通路１４には、上記ＰＭフィルタ２６の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３０が配設されている。更に排気通路１４の上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流側、及び上記ＰＭフィルタ２６と上記酸化触媒コンバータ２７との間には、排気中の酸素濃度を検出する２つの酸素センサ３１、３２がそれぞれ配設されている。
【００２５】
更にこの内燃機関１０には、排気の一部を吸気通路１２内の空気に再循環させる排気再循環（以下、ＥＧＲと記載する）装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、排気通路１４と吸気通路１２とを連通するＥＧＲ通路３３を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３３の最上流部は、排気通路１４の上記排気タービン２４の排気上流側に接続されている。ＥＧＲ通路３３には、その上流側から、再循環される排気を改質するＥＧＲ触媒３４、その排気を冷却するＥＧＲクーラ３５、その排気の流量を調整する排気再循環弁（ＥＧＲ弁）３６が配設されている。そしてＥＧＲ通路３３の最下流部は、吸気通路１２の上記吸気絞り弁１９の下流側に接続されている。
【００２６】
一方、内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３には、同燃焼室１３内での燃焼に供される燃料を噴射する燃料噴射弁４０がそれぞれ配設されている。各気筒の燃料噴射弁４０は、高圧燃料供給管４１を介してコモンレール４２に接続されている。コモンレール４２には、燃料ポンプ４３を通じて高圧燃料が供給される。コモンレール４２内の高圧燃料の圧力は、同コモンレール４２に取り付けられたレール圧センサ４４によって検出されるようになっている。更に燃料ポンプ４３からは、低圧燃料供給管４５を通じて、低圧燃料が添加弁４６に供給されるようになっている。
【００２７】
こうした内燃機関１０の各種制御を司る電子制御装置５０は、内燃機関１０の制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。電子制御装置５０の入力ポートには、上述した各センサに加え、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５１やアクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２、吸気絞り弁１９の開度を検出する絞り弁センサ５３等が接続されている。また電子制御装置５０の出力ポートには、上記吸気絞り弁１９やＥＧＲ弁３６等の駆動回路が接続されている。
【００２８】
電子制御装置５０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして上記燃料噴射弁４０からの燃料噴射量、燃料噴射時期の制御、上記添加弁４６からの燃料の添加制御、上記ＥＧＲ弁３６及び吸気絞り弁１９の開度制御に基づくＥＧＲ制御、上記添加弁４６からの燃料添加の制御等の各種制御が電子制御装置５０により実施されている。
【００２９】
上記内燃機関１０のようなディーゼル機関に代表される希薄燃焼内燃機関では通常、ＥＧＲ率の増加に伴い混合気中の酸素量が低下するため、スモーク排出量は増加する傾向にある。ところが、高効率のＥＧＲクーラの採用や大量ＥＧＲ導入、燃料噴射時期の適合等を通じて好適な条件を設定すると、ＥＧＲ率を大幅に増大させることで、スモーク排出量が急激に低減されるようになる。
【００３０】
図２には、そうした内燃機関における空燃比及びＥＧＲ率とスモーク排出量との関係が示されている。同図に示すように、一般の希薄燃焼内燃機関が運転される希薄空燃比の状態からＥＧＲ率を増大させて空燃比をリッチ化していくと、ＥＧＲ率の増加に伴いスモーク排出量は増加していく。ただし、ＥＧＲ率を更に増加させていき、空燃比を理論空燃比近傍までリッチ化していくと、スモーク排出量は一旦ピークを迎えた後、急激に減少するようになる。これは、大量ＥＧＲ導入により燃焼室１３内での混合気の燃焼温度の上昇を緩慢にすることで、その燃焼温度が煤の生成温度以下に抑制されることに起因する。またそうした条件下では、ＮＯｘの生成も抑えられるため、スモーク排出量とＮＯｘ排出量との同時低減が可能となる。更に同図に示すように、そうした条件下では、ＨＣ排出量が増大して上記ＮＯｘ触媒での酸化反応が促進されることから、触媒床温を上昇せしめてＮＯｘ触媒の活性化が可能ともなる。
【００３１】
そこでこの内燃機関１０では、図２の領域Ｉのようなスモーク排出量がピークとなるＥＧＲ率よりも高いＥＧＲ率で燃焼を行う低温燃焼モードと、同図２の領域IIのようなスモーク排出量がピークとなるＥＧＲ率よりも高いＥＧＲ率で燃焼を行う通常燃焼モードとを選択的に切替えつつ運転を行うようにしている。こうした燃焼モードの切替えは、機関運転条件や排気浄化制御上の要求等に応じて行われ、この内燃機関１０での低温燃焼モードでの運転は、主に内燃機関１０の低負荷・中高回転運転領域で実行されている。そして低温燃焼モードでは、ＥＧＲ率が６５％以上の高率に設定されると共に、大量ＥＧＲ導入下での失火やトルク変動を防止するため、燃料噴射時期の進角化や燃料噴射圧の高圧化が併せ行われる。ちなみに本実施形態では、通常燃焼モードが上記第１の燃焼モードに、低温燃焼モードが上記第２の燃焼モードにそれぞれ対応している。
【００３２】
続いて、そうした燃焼モードの切替えを行う内燃機関１０でのＥＧＲ率制御について説明する。
この内燃機関１０でのＥＧＲ率制御は、上記ＥＧＲ弁３６の開度（排気再循環弁開度）のフィードバック制御により行われている。このＥＧＲ弁開度のフィードバック制御に際しては、上記酸素センサ３１、３２によって検出される排気の酸素濃度から燃焼室１３内で燃焼中の混合気の空燃比が求められ、その求められた空燃比と上記エアフローメータ１６により検出された吸入空気量から現状のＥＧＲ率である実排気再循環率（実ＥＧＲ率ｔｅｇｒ）が算出される。一方、現状の燃焼モード、及び機関運転条件（機関回転速度、機関負荷等）に応じてＥＧＲ率の制御目標値である目標排気再循環率（目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒ）が算出される。そして上記実ＥＧＲ率ｅｇｒが目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒとなるように、上記ＥＧＲ弁開度が調整される。
【００３３】
なおこの内燃機関１０では、そうしたＥＧＲ弁開度のフィードバック制御をＰＩＤ制御にて行うようにしており、ＥＧＲ弁開度の制御目標値であるＥＧＲ弁開度指令値ｐｅｇｏ２は、下式（１）にて求められている。
ｐｅｇｏ２←ｐｅｇｏ２ｐ＋ｐｅｇｏ２ｉ＋ｐｅｇｏ２ｄ  …（１）
ここでｐｅｇｏ２ｐは、ＥＧＲ弁開度のフィードバック比例項であり、上記目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒと実ＥＧＲ率ｅｇｒとの偏差Δｅｇｒに比例してその値が設定される。またｐｅｇｏ２ｉは、ＥＧＲ弁開度のフィードバック積分項であり、上記偏差Δｅｇｒの時間積分値に比例してその値が設定される。更にｐｅｇｏ２ｄは、ＥＧＲ弁開度のフィードバック微分項であり、上記偏差Δｅｇｒの時間微分値に比例してその値が設定される。
【００３４】
さて上記内燃機関１０では、上記通常燃焼モードと低温燃焼モードとの間の燃焼モードの切替えに際して、大幅なＥＧＲ率及びＥＧＲ弁開度の変更が必要とされる。ここで燃焼モード切替後のＥＧＲ弁開度の変更が遅れ、燃焼モードに応じた率へのＥＧＲ率の変更が遅れると、燃症状対の悪化や排気エミッションの悪化等の不具合を招く虞がある。特に低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替時に、ＥＧＲ率の変更が遅れ、ＥＧＲ率が十分に低減されぬまま、噴射系の制御が通常燃焼モードに切替えられてしまうと、混合気の酸素量が不足して、機関トルクの変動や失火の発生を招いてしまうこととなる。
【００３５】
なお単にＥＧＲ率の変更速度を高めるのであれば、上記目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒと実ＥＧＲ率ｅｇｒとの偏差Δｅｇｒに対する上記フィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐの変化率、すなわち比例ゲインの設定値を大きくすれば良い。しかしながら、上記内燃機関１０では、燃焼モードの切替時以外の通常のＥＧＲ率制御中は、ＥＧＲ率の変更は比較的小さい範囲に留まっている。そのため、単純に比例ゲインを大きくしてしまえば、通常のＥＧＲ率制御の制御性が悪化して、ＥＧＲ率のオーバーシュートやハンチング等の不具合が生じてしまうこととなる。
【００３６】
そこで本実施形態では、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替開始から一定の時間Ｔ（例えば５００ミリ秒）が経過するまでの期間に限り、上記ＥＧＲ弁開度のフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐの算出にかかるフィードバックゲイン、すなわち比例ゲインを、そうでないときに比して増大させるようにしている。そしてこれにより、通常のＥＧＲ率制御中の制御性を好適に確保しつつ、上記燃焼モード切替時のＥＧＲ率の早期変更を図るようにしている。ちなみに本実施形態では、上記一定の時間Ｔは、上記増大された比例ゲインでのＥＧＲ弁開度の変更によって、低温燃焼モードでの要求値から通常燃焼モードでの要求値へのＥＧＲ率の変更に要する時間よりも若干短い時間に設定されている。
【００３７】
なお本実施形態では、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替開始から一定の時間Ｔが経過するまでの期間とそれ以外のときとで、上記フィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐの算出マップを切り替えることで、上記比例ゲインの増大を図るようにしている。すなわち本実施形態では、通常は、比例ゲインのより小さく設定された第１の算出マップＭＡＰ１を用いて上記フィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐを算出するようにしている。
【００３８】
また上記期間におけるＥＧＲ率の低減、すなわちＥＧＲ弁開度の閉弁側への変更に際しては、その第１の算出マップＭＡＰ１に比して比例ゲインのより大きく設定された第２の算出マップＭＡＰ２を用いて上記フィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐが算出されるようになっている。これら第１及び第２の算出マップＭＡＰ１，ＭＡＰ２は、電子制御装置５０の上記ＲＯＭ内に予め記憶されている。
【００３９】
図３（ａ），（ｂ）に、上記第１及び第２の算出マップＭＡＰ１，ＭＡＰ２の設定態様の一例をそれぞれ示す。これら算出マップのマップ値ｐｅｇｏ２ｍａｐ１，ｐｅｇｏ２ｍａｐ２は、上記フィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐの絶対値を示している。そしてこれら算出マップには、上記偏差Δｅｇｒの絶対値（｜Δｅｇｒ｜）とそれらマップ値ｐｅｇｏ２ｍａｐ１，ｐｅｇｏ２ｍａｐ２との対応関係が予め記憶されている。
【００４０】
なお第１の算出マップＭＡＰ１における上記偏差Δｅｇｒの絶対値とマップ値ｐｅｇｏ２ｍａｐ１との対応関係を示す直線Ｌ１、及び第２の算出マップＭＡＰ２における上記偏差Δｅｇｒの絶対値とマップ値ｐｅｇｏ２ｍａｐ２との対応関係を示す直線Ｌ２の傾きは、各算出マップの上記比例ゲインを表している。ちなみに同図（ｂ）には、第１の算出マップでの上記対応関係を示す直線Ｌ１が、比較のため破線にて併せ示されている。これら直線Ｌ１，Ｌ２の傾きの対比から明らかなように、第２の算出マップＭＡＰ２の使用時には、第１の算出マップＭＡＰ１使用時に比して、上記偏差Δｅｇｒに対する比例ゲインが大きく設定されることとなる。
【００４１】
図４は、こうした本実施形態でのフィードバック比例項算出ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、定時割込み処理として電子制御装置５０により周期的に実行される。なお本実施形態では、本ルーチンの処理が、上記開度変化率設定手段の処理に対応している。
【００４２】
本ルーチンの処理が開始されると電子制御装置５０はまずステップＳ１００において、現在選択中の燃焼モードが、低温燃焼モードであるか否かの判断を行う。ここで電子制御装置５０は、低温燃焼モードの選択中でなければ、すなわち通常燃焼モードが選択中であれば（ＮＯ）、処理をステップＳ１１０に進め、カウンタｃｏｕｎｔの値をインクリメントさせる（ｃｏｕｎｔ←ｃｏｕｎｔ＋１）。一方、電子制御装置５０は、低温燃焼モードの選択中であれば（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１２０に進め、カウンタｃｏｕｎｔの値をクリアする（ｃｏｕｎｔ←０）。よってカウンタｃｏｕｎｔの値は、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替開始時には０とされ、その後、通常燃焼モードが継続されている間は、本ルーチンの実行タイミング毎にその値が１ずつ加増されることとなる。よってこのカウンタｃｏｕｎｔの値は、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替開始からの経過時間の指標値となる。
【００４３】
さてこうしたカウンタｃｏｕｎｔの操作を行った後、電子制御装置５０は、処理をステップＳ２００に進め、以後、下記態様で上記フィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐの算出を行う。
【００４４】
まず電子制御装置５０は、ステップＳ２００において、上記目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒと実ＥＧＲ率ｅｇｒとの偏差Δｅｇｒを算出する（Δｅｇｒ←ｔｅｇｒ−ｅｇｒ）。そして電子制御装置５０は、続くステップＳ２１０、Ｓ２２０において、目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒと実ＥＧＲ率ｅｇｒとの大小関係を判定する。具体的には、上記偏差Δｅｇｒが所定値ＥＯ２ＵＰ（例えば０．０１）を超えていれば（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒに対して実ＥＧＲ率ｅｇｒが小さい状態にある旨判定される。また上記偏差Δｅｇｒが所定値ＥＯ２ＤＷ（例えば−０．０１）未満であれば（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒに対して実ＥＧＲ率ｅｇｒが大きい状態にある旨判定される。更に上記偏差Δｅｇｒが上記所定値ＥＯ２ＤＷ以上、且つ上記所定値ＥＯ２ＵＰ以下であれば（Ｓ２１０：ＮＯ、且つＳ２２０：ＮＯ）、目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒと実ＥＧＲ率ｅｇｒとがほぼ一致した状態にある旨判定される。
【００４５】
ここで目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒと実ＥＧＲ率ｅｇｒとがほぼ一致した状態となっていれば、電子制御装置５０は、処理をステップＳ２４０に進める。そして電子制御装置５０は、そのステップＳ２４０においてフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐを値「０」に設定する。
【００４６】
またここで目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒに対して実ＥＧＲ率ｅｇｒが小さい状態となっていれば、すなわちＥＧＲ率を増大する必要がある場合には、電子制御装置５０は、処理をステップＳ２３０に進める。そして電子制御装置５０は、そのステップＳ２３０において、上記第１の算出マップＭＡＰ１（図３（ａ））を用いてフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐを算出し、その値を設定する。具体的には、このときのフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐは、上記偏差Δｅｇｒの絶対値に基づき算出された上記マップ値ｐｅｇｏ２ｍａｐ１がその値として設定される。
【００４７】
更に目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒに対して実ＥＧＲ率ｅｇｒが大きい状態となっていれば、すなわちＥＧＲ率を低減する必要がある場合には、電子制御装置５０は、処理をステップＳ２５０に進める。そしてステップＳ２５０において、電子制御装置５０は、上記カウンタｃｏｕｎｔの値が０を超え、且つ所定の判定値α以下であるか否かを判断する。この判定値αは、上記一定の時間に相当するカウンタｃｏｕｎｔの値がその値として設定されている。したがって、ここでは、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替開始から一定の時間（例えば５００ミリ秒）が経過するまで期間内にあるか否かが判断されることとなる。
【００４８】
このステップＳ２５０にて否定判断（ＮＯ）がなされたときには、電子制御装置５０は、ステップＳ２７０に処理を進め、そのステップＳ２７０において、上記第１の算出マップＭＡＰ１（図３（ａ））を用いてフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐを算出し、その値を設定する。具体的には、このときのフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐには、上記偏差Δｅｇｒの絶対値に基づき算出された上記マップ値ｐｅｇｏ２ｍａｐ１の値を正負反転したものが、その値として設定される。
【００４９】
一方、上記ステップＳ２５０にて肯定判断（ＹＥＳ）がなされたとき、すなわち低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替開始から上記一定の時間Ｔが経過するまで期間内にあると判断されたときには、電子制御装置５０は、処理をステップＳ２６０に進める。そして電子制御装置５０は、そのステップＳ２６０において、上記第２の算出マップＭＡＰ２（図３（ｂ））を用いてフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐを算出し、その値を設定する。具体的には、このときのフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐには、上記偏差Δｅｇｒの絶対値に基づき算出された上記マップ値ｐｅｇｏ２ｍａｐ２の値を正負反転したものが、その値として設定される。
【００５０】
以上により、フィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐが設定されると、電子制御装置５０は、本ルーチンの処理を一旦終了する。その後、電子制御装置５０は、その設定されたフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐを用い、上式（１）に従ってＥＧＲ弁開度指令値ｐｅｇｏ２を算出し、ＥＧＲ弁３６の開度調整を行う。
【００５１】
図５に、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替えに際しての本実施形態の制御態様の一例を示す。なお同図には、上記偏差Δｅｇｒに対するＥＧＲ弁開度の比例ゲインを常時一律に設定した場合のＥＧＲ弁開度の推移が破線にて併せ示されている。
【００５２】
同図の時刻ｔ１において、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替えが開始されると、その時点から、電子制御装置５０は、カウンタｃｏｕｎｔのインクリメントを開始する。またその時刻ｔ１において目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒは、低温燃焼モードでの６５％以上の高ＥＧＲ率から通常燃焼モードでの比較的低いＥＧＲ率まで大幅に低減される。更にこの時刻ｔ１には、上記実ＥＧＲ率ｅｇｒと目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒとの偏差Δｅｇｒに対するＥＧＲ開度の比例ゲインが増大される。
【００５３】
この時刻ｔ１以降、実ＥＧＲ率ｅｇｒを上記低減された目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒとすべくＥＧＲ弁開度が閉弁側に変更され始める。このときのＥＧＲ弁開度の閉弁側への変更は、上記比例ゲインを増大した分、速やかになされることとなり、それに伴い実ＥＧＲ率ｅｇｒも速やかに低減されるようになる。
【００５４】
さて時刻ｔ２において、カウンタｃｏｕｎｔの値が上記判定値αに達し、上記燃焼モードの切替開始から上記一定の時間Ｔが経過すると、上記増大された比例ゲインが元の値に戻され、ＥＧＲ弁開度の閉弁側への変更速度も、通常のＥＧＲ制御中の変更速度となる。そして時刻ｔ３には、実ＥＧＲ率ｅｇｒが目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒと一致するまで減少され、通常燃焼モードでの要求ＥＧＲ率が確保される。
【００５５】
このように本実施形態では、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替えに際して、目標ＥＧＲ率ｔｅｇｒと実ＥＧＲ率ｅｇｒとの偏差Δｅｇｒに対するＥＧＲ開度の比例ゲインが、すなわちその偏差Δｅｇｒに対するＥＧＲ弁開度の変化率が増大されている。そのため、通常のＥＧＲ率制御の制御性を好適に維持しながらも、上記燃焼モード切替時のＥＧＲ率の早期変更が可能となり、機関トルク変動や失火の発生を好適に防止することができる。
【００５６】
なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態での上記偏差Δｅｇｒに対するＥＧＲ弁開度のフィードバック比例項ｐｅｇｏ２ｐの算出を、上記算出マップＭＡＰ１，ＭＡＰ２を用いず、下式（２）のように、偏差Δｅｇｒと比例ゲインＧｐとの積算によって行うようにすることもできる。この場合には、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切替に際して、比例ゲインＧａを通常の値よりも大きい値に変更することとすれば、上記実施形態と同様に燃焼モード切替時の上記偏差Δｅｇｒに対するＥＧＲ弁開度の変更率を増大してＥＧＲ率変更の早期化を図ることができる。
ｐｅｇｏ２ｐ←Ｇｐ×Δｅｇｒ                …（２）
・上記燃焼モード切替時のＥＧＲ弁開度変更率の増大を、ＥＧＲ弁開度のフィードバック微分項ｐｅｇｏ２ｄの算出に係るフィードバックゲイン（微分ゲイン）を増大させることで行うようにするようにしても良い。
【００５７】
・上記実施形態では、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの燃焼モードの切替時のみにＥＧＲ弁開度の変更率を増大させるようにしているが、これを通常燃焼モードから低温燃焼モードへの燃焼モードの切替時にも行うようにしても良い。こうした通常燃焼モードから低温燃焼モードへの燃焼モードの切替え伴うＥＧＲ率の大幅な増大についても、吸気系及びＥＧＲ系のガス流動の遅れのため、一定の限界はあるものの、上記偏差Δｅｇｒに対するＥＧＲ弁開度の変更率の増大を通じてＥＧＲ率変更の早期化を向上することはできる。
【００５８】
・上記実施形態では、上式（１）に基づいてＥＧＲ弁開度指令値ｐｅｇｏ２を算出して、ＥＧＲ弁開度のフィードバック制御を行うようにしているが、ＥＧＲ弁開度指令値ｐｅｇｏ２の算出態様は、これに限らず適宜変更しても良い。そうした場合にも、燃焼モードの切替時の上記偏差Δｅｇｒに対するＥＧＲ弁開度の変更率が、そうでないときに比して増大されるようにすれば、ＥＧＲ率制御の制御性を好適に保持しつつ、燃焼モード切替時のＥＧＲ率変更の早期化を図ることができる。
【００５９】
・本発明の排気循環装置は、上記実施形態で例示した内燃機関１０に限らず、任意の内燃機関に適用することができる。要は、上記低温燃焼モード、通常燃焼モード間のようなＥＧＲ率の大きく異なる燃焼モードの切替えを行う内燃機関であれば、本発明の適用により、上記実施形態と同様或いはそれに準じた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態の適用される内燃機関の全体構成を示す模式図。
【図２】空燃比及びＥＧＲ率とスモーク排出量、ＨＣ排出量との関係を示すグラフ。
【図３】（ａ）（ｂ）第１及び第２の算出マップの設定態様の一例を示す図。
【図４】フィードバック比例項算出ルーチンのフローチャート。
【図５】上記実施形態の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００６１】
１０…内燃機関、１１…ターボチャージャ、１２…吸気通路、１３…燃焼室、１４…排気通路、１５…エアクリーナ、１６…エアフローメータ、１７…コンプレッサ、１８…インタークーラ、１９…吸気絞り弁、２０…吸気マニホールド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３…排気マニホールド、２４…排気タービン、２５…ＮＯｘ触媒コンバータ、２６…ＰＭフィルタ、２７…酸化触媒コンバータ、２８…入ガス温度センサ、２９…出ガス温度センサ、３０…差圧センサ、３１，３２…酸素センサ、３３…ＥＧＲ通路、３４…ＥＧＲ触媒、３５…ＥＧＲクーラ、３６…ＥＧＲ弁、４０…燃料噴射弁、４１…高圧燃料供給管、４２…コモンレール、４３…燃料ポンプ、４４…レール圧センサ、４５…低圧燃料供給管、４６…添加弁、５０…電子制御装置、５１…ＮＥセンサ、５２…アクセルセンサ、５３…絞り弁センサ。
【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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