(57)【要約】【課題】内燃機関の加速時に排気ガスを吸気側に還流させても排気エミッションの悪化を防止可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】各気筒３の吸気側が共通の吸気サージタンク１０に接続され、各バンク２Ｌ、２Ｒに対応して可変ノズルターボチャージャ７Ｌ、７Ｒ、ＥＧＲ通路１６Ｌ、１６Ｒ、及びＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒが設けられたＶ型エンジン１に適用される制御装置において、ＥＣＵ２０は、エンジン１の加速時であってかつ吸気サージタンク１０に排気ガスを還流しているときに、一方のバンク２ＬのＥＧＲ弁１８Ｌの開度及びこのバンク２Ｌのターボチャージャ６Ｌのノズル開度を新気量が増加するように制御し、かつこれら一方のバンク２Ｌ側の制御に伴って見込まれるＥＧＲガス量の変化が補償されるように他方のバンク２Ｒ側のＥＧＲ弁１８Ｒの開度及びターボチャージャ６Ｒのノズル開度をそれぞれ制御する。【選択図】図２
2007247612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の気筒群のそれぞれの吸気側が共通の吸気集合部に接続されるとともに排気側が互いに異なる排気通路に接続され、前記吸気集合部に気筒群毎に設けられて前記吸気集合部に新気を導く吸気通路が接続され、各排気通路には気筒群毎に設けられてタービン入口の断面積を変更可能な可変ノズル式のターボ過給機のタービンが設けられるとともに、前記吸気集合部に排気ガスの一部を還流させる気筒群毎のＥＧＲ通路が前記タービンよりも上流側に接続され、各ＥＧＲ通路には前記吸気集合部に還流される排気ガスの流量を調整する気筒群毎のＥＧＲ弁を備えた内燃機関に適用される制御装置において、
前記内燃機関の加速時であって、かつ前記吸気集合部に排気ガスを還流させている排気還流時に、一方の気筒群のＥＧＲ弁を略全閉に制御するとともに前記一方の気筒群の吸気通路を介して前記吸気集合部に導かれる新気量が増加するように前記一方の気筒群のターボ過給機のノズル開度を制御し、かつ前記一方の気筒群のＥＧＲ弁の制御及び前記一方の気筒群のターボ過給機のノズル開度の制御に伴って見込まれる前記一方の気筒群のＥＧＲ通路を介して前記吸気集合部に還流される排気ガス量の変化が補償されるように他方の気筒群のＥＧＲ弁の開度及び前記他方の気筒群のターボ過給機のノズル開度をそれぞれ制御する動作制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
各吸気通路には気筒群毎のＥＧＲ通路が接続されるとともにこのＥＧＲ通路が接続された位置よりも上流側にスロットル弁が設けられ、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の加速時であって、かつ前記排気還流時に、前記一方の気筒群の吸気通路に設けられたスロットル弁を新気量が増加するように開き側に制御するとともに、前記他方の気筒群の吸気通路に設けられたスロットル弁を前記他方の気筒群のＥＧＲ通路を介して還流される排気ガス量が増加するように閉じ側に制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
各排気通路には前記タービンよりも上流側の排気圧を取得する排気圧取得手段が設けられ、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の加速時であって、かつ前記排気還流時に、各排気圧取得手段により取得される排気圧が許容限度を超えて前記内燃機関の燃焼を悪化させる圧力範囲の下限値以下に維持されるように各ターボ過給機のノズル開度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記他方の気筒群のＥＧＲ通路の流路断面積が前記一方の気筒群のＥＧＲ通路の流路断面積よりも広く設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記他方の気筒群のＥＧＲ通路が複数設けられるとともに、これら複数のＥＧＲ通路の流路断面積の合計が前記一方の気筒群のＥＧＲ通路の流路断面積よりも広く設定され、
前記他方の気筒群の各ＥＧＲ通路には、前記吸気集合部に還流される排気ガスの流量を調整するＥＧＲ弁がそれぞれ設けられ、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の加速時であって、かつ前記排気還流時に、前記他方の気筒群の各ＥＧＲ通路にそれぞれ設けられた各ＥＧＲ弁を前記一方の気筒群のＥＧＲ弁の制御及び前記一方の気筒群のターボ過給機のノズル開度の制御に伴って見込まれる前記一方の気筒群のＥＧＲ通路を介して前記吸気集合部に還流される排気ガス量の変化が補償されるように制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の気筒群を有し、各気筒群の吸気側がそれぞれ共通の吸気集合部に接続され、排気側が気筒群毎に異なる排気通路に接続された内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各バンクの気筒群のそれぞれの吸気側が共通のインテークマニホールドに接続されるとともに排気側が異なる排気通路に接続され、かつ各排気通路に可変ノズル式のターボ過給機及び排気浄化装置が設けられ、さらに各排気通路がＥＧＲ弁が設けられたＥＧＲ通路を介してインテークマニホールドとそれぞれ接続されたＶ型内燃機関に適用され、各バンクの排気通路間における排気流量差を推定し、この排気流量差が減少するようにＥＧＲ弁、ターボ過給機のノズル開度、及び可変動弁機構の少なくともいずれか１つを制御する制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３６６６３号公報
【特許文献２】特開２００５−３６６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなＶ型内燃機関では、内燃機関の加速時に新気の確保及び排気ガスを吸気側に還流させる排気還流（以降、ＥＧＲと略称することもある。）を実施する場合、ターボ過給機のノズル開度を閉じ側に制御するが、このノズル開度の閉じ側への制御により吸気側に還流される排気ガス量が増加して各気筒群に供給される新気量が減少し、その影響により排気エミッションが悪化するおそれがある。上述した先行技術文献には、内燃機関の加速時にＥＧＲを実施する場合における各ターボ過給機のノズル開度及び各ＥＧＲ弁の開度などの制御に関して記述がない。なお、以降、内燃機関の吸気側に還流される排気ガスをＥＧＲガスと呼ぶこともある。
【０００５】
そこで、本発明は、内燃機関の加速時に排気ガスを吸気側に還流させても排気エミッションの悪化を防止可能な内燃機関の制御装置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】
【０００６】
本発明の内燃機関の制御装置は、一対の気筒群のそれぞれの吸気側が共通の吸気集合部に接続されるとともに排気側が互いに異なる排気通路に接続され、前記吸気集合部に気筒群毎に設けられて前記吸気集合部に新気を導く吸気通路が接続され、各排気通路には気筒群毎に設けられてタービン入口の断面積を変更可能な可変ノズル式のターボ過給機のタービンが設けられるとともに、前記吸気集合部に排気ガスの一部を還流させる気筒群毎のＥＧＲ通路が前記タービンよりも上流側に接続され、各ＥＧＲ通路には前記吸気集合部に還流される排気ガスの流量を調整する気筒群毎のＥＧＲ弁を備えた内燃機関に適用される制御装置において、前記内燃機関の加速時であって、かつ前記吸気集合部に排気ガスを還流させている排気還流時に、一方の気筒群のＥＧＲ弁を略全閉に制御するとともに前記一方の気筒群の吸気通路を介して前記吸気集合部に導かれる新気量が増加するように前記一方の気筒群のターボ過給機のノズル開度を制御し、かつ前記一方の気筒群のＥＧＲ弁の制御及び前記一方の気筒群のターボ過給機のノズル開度の制御に伴って見込まれる前記一方の気筒群のＥＧＲ通路を介して前記吸気集合部に還流される排気ガス量の変化が補償されるように他方の気筒群のＥＧＲ弁の開度及び前記他方の気筒群のターボ過給機のノズル開度をそれぞれ制御する動作制御手段を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の制御装置によれば、一方の気筒群のＥＧＲ弁及びターボ過給機のノズル開度の制御により、吸気集合部に導かれる新気量を確実に増加させることができる。また、この一方の気筒群のＥＧＲ弁及びターボ過給機のノズル開度の制御に伴って見込まれる吸気集合部に還流される排気ガス量、すなわちＥＧＲガス量の変化が補償されるように他方の気筒群のＥＧＲ弁の開度が制御されるので、一方の気筒群のＥＧＲ弁及びターボ過給機のノズル開度が制御されても吸気集合部には安定した量のＥＧＲガスが還流される。さらに、一対の気筒群のそれぞれの吸気側は共通の吸気集合部に接続されているので、一対の気筒群の各気筒にそれぞれ略同量の新気及びＥＧＲガスを供給できる。そのため、新気量の不足によるスモーク（スス）の発生やＥＧＲガス量の不足によるＮＯｘ量の増加などの内燃機関の排気エミッションの悪化を防止できる。
【０００８】
なお、本発明において「補償」の概念は、一方の気筒群のＥＧＲ弁の開度及びターボ過給機のノズル開度を制御したことによって見込まれる吸気集合部に還流されるＥＧＲガス量の変化が、他方の気筒群のＥＧＲ通路を介して還流されるＥＧＲガスによって打ち消されるように他方の気筒群のＥＧＲ弁及びターボ過給機のノズル開度を制御することを意味し、他方の気筒群のＥＧＲ通路を介して還流されるＥＧＲガスによってこのＥＧＲガス量の変化を完全に相殺すること、及びこのＥＧＲガス量の変化を部分的又は不完全に打ち消すなど、ＥＧＲガス量の変化量を減少させることの両方を含む。
【０００９】
本発明の制御装置の一形態において、各吸気通路には気筒群毎のＥＧＲ通路が接続されるとともにこのＥＧＲ通路が接続された位置よりも上流側にスロットル弁が設けられ、前記動作制御手段は、前記内燃機関の加速時であって、かつ前記排気還流時に、前記一方の気筒群の吸気通路に設けられたスロットル弁を新気量が増加するように開き側に制御するとともに、前記他方の気筒群の吸気通路に設けられたスロットル弁を前記他方の気筒群のＥＧＲ通路を介して還流される排気ガス量が増加するように閉じ側に制御してもよい（請求項２）。この場合、一方の気筒群の吸気通路から供給される新気量をより確実に増加させることができる。また、他方の気筒群の吸気通路から吸気集合部に導かれる新気量が減少するので、他方の気筒群のＥＧＲ通路を介して還流されるＥＧＲガス量を確実に増加させることができる。
【００１０】
本発明の制御装置の一形態において、各排気通路には前記タービンよりも上流側の排気圧を取得する排気圧取得手段が設けられ、前記動作制御手段は、前記内燃機関の加速時であって、かつ前記排気還流時に、各排気圧取得手段により取得される排気圧が許容限度を超えて前記内燃機関の燃焼を悪化させる圧力範囲の下限値以下に維持されるように各ターボ過給機のノズル開度を制御してもよい（請求項３）。この形態によれば、各気筒群に設けられたターボ過給機の可変ノズルの閉め過ぎを防止して排気圧の過剰な上昇を防止できる。そのため、一方の気筒群においては、この排気圧の過剰な上昇を防止することで、排気行程時に各気筒から適切に排気を排出させて吸気行程時に各気筒に燃焼に必要な吸気を吸入させることができる。また、他方の気筒群においては、他方の気筒群のＥＧＲ通路を介して吸気集合部に過剰な量のＥＧＲガスが還流されることを防止できる。
【００１１】
本発明の制御装置の一形態は、前記他方の気筒群のＥＧＲ通路の流路断面積が前記一方の気筒群のＥＧＲ通路の流路断面積よりも広く設定されていてもよい（請求項４）。この場合、他方の気筒群のＥＧＲ通路を介して吸気集合部にＥＧＲガスを還流させる際、他方の気筒群のターボ過給機のタービン入口における排気圧の上昇を抑えることができる。すなわち、排気圧を無駄に上昇させることなく他方の気筒群のＥＧＲ通路を介して吸気集合部にＥＧＲガスを還流させることができる。
【００１２】
この形態は、前記他方の気筒群のＥＧＲ通路が複数設けられるとともに、これら複数のＥＧＲ通路の流路断面積の合計が前記一方の気筒群のＥＧＲ通路の流路断面積よりも広く設定され、前記他方の気筒群の各ＥＧＲ通路には、前記吸気集合部に還流される排気ガスの流量を調整するＥＧＲ弁がそれぞれ設けられ、前記動作制御手段は、前記内燃機関の加速時であって、かつ前記排気還流時に、前記他方の気筒群の各ＥＧＲ通路にそれぞれ設けられた各ＥＧＲ弁を前記一方の気筒群のＥＧＲ弁の制御及び前記一方の気筒群のターボ過給機のノズル開度の制御に伴って見込まれる前記一方の気筒群のＥＧＲ通路を介して前記吸気集合部に還流される排気ガス量の変化が補償されるように制御してもよい（請求項５）。この場合、内燃機関の加速時であってかつ排気還流時に、他方の気筒群の各ＥＧＲ通路のそれぞれを介して吸気集合部にＥＧＲガスを還流させるので、他方の気筒群のターボ過給機のタービン入口における排気圧を無駄に上昇させることなくＥＧＲガスを吸気集合部に還流させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関の加速時に排気ガスを吸気側に還流させても内燃機関の各気筒に新気及びＥＧＲガスをそれぞれ確実に供給できるので、新気量の不足によるスモークの発生やＥＧＲガス量の不足によるＮＯｘ量の増加などの内燃機関の排気エミッションの悪化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の制御装置が適用された内燃機関を示している。この内燃機関は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、左右のバンク２Ｌ、２Ｒに４つずつ気筒３が設けられたＶ型８気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称することもある。）１として構成されている。左バンク２Ｌの気筒３によって一つの気筒群が構成され、右バンク２Ｒの気筒３によって他の一つの気筒群が構成される。すなわち、エンジン１は、一対の気筒群を有している。
【００１５】
エンジン１は、バンク毎に設けられた吸気通路４Ｌ、４Ｒ及び排気通路５Ｌ、５Ｒを備えている。各吸気通路４Ｌ、４Ｒには、外部から吸気通路４Ｌ、４Ｒに取り込まれる新気量を検出するエアフローメータ６Ｌ、６Ｒと、ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのコンプレッサ部７ａと、吸気を冷却するインタークーラ８Ｌ、８Ｒと、新気量を調整するスロットル弁９Ｌ、９Ｒとが上流側から順にそれぞれ設けられている。なお、以降、左バンク２Ｌ側のエアフローメータ６Ｌ、ターボチャージャ７Ｌ、スロットル弁９Ｌを、左エアフローメータ６Ｌ、左ターボチャージャ７Ｌ、左スロットル弁９Ｌと呼び、右バンク２Ｒ側のエアフローメータ６Ｒ、ターボチャージャ７Ｒ、スロットル弁９Ｒを、右エアフローメータ６Ｒ、右ターボチャージャ７Ｒ、右スロットル弁９Ｒと呼ぶことがある。図１に示したように、各吸気通路４Ｌ、４Ｒはスロットル弁９の下流にて各バンクに共通の吸気集合部としての吸気サージタンク１０に接続され、吸気サージタンク１０と各バンク２Ｌ、２Ｒの各気筒３とはインテークマニホールド１１Ｌ、１１Ｒを介してそれぞれ接続されている。各排気通路５Ｌ、５Ｒは、その一部を構成するエキゾーストマニホールド１２Ｌ、１２Ｒを介して各バンク２Ｌ、２Ｒの各気筒３と接続されている。また、各排気通路５Ｌ、５Ｒには、ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのタービン部７ｂ、タービン部７ｂの入口の排気圧に応じた信号を出力する排気圧取得手段としての圧力センサ１９、排気浄化触媒１３、空燃比センサ１４、Ｏ２センサ１５、がそれぞれ設けられている。ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒは、開度調整が可能なノズル装置（不図示）をタービン部７ｂ側に備えた可変ノズルターボチャージャである。
【００１６】
各排気通路５Ｌ、５Ｒは、バンク毎のＥＧＲ通路１６Ｌ、１６Ｒを介して各吸気通路４Ｌ、４Ｒとそれぞれ接続されている。図１に示したように、各ＥＧＲ通路１６Ｌ、１６Ｒは、その一端がターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのタービン部７ｂよりも上流側の排気通路５Ｌ、５Ｒに接続されるとともに、他端がスロットル弁９よりも下流、かつ吸気サージタンク１０よりも上流の吸気通路４Ｌ、４Ｒに接続されている。なお、これら他端は、吸気サージタンク１０にそれぞれ接続されていてもよい。各ＥＧＲ通路１６Ｌ、１６Ｒには、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１７Ｌ、１７Ｒと、ＥＧＲガスの流量を調整するためのＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒとが設けられている。なお、以降、左バンク２Ｌ側のＥＧＲ弁１８Ｌを左ＥＧＲ弁１８Ｌと呼び、右バンク２Ｒ側のＥＧＲ弁１８Ｒを右ＥＧＲ弁１８Ｒと呼ぶことがある。
【００１７】
各スロットル弁９Ｌ、９Ｒの開度、各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び各ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒの開度は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて制御されている。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ、及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺回路を備えたコンピュータとして構成され、エンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータである。例えば、ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態に応じて適正な量のＥＧＲガスが吸気サージタンク１０に再循環されるように各ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒの開度を制御したり、不図示のアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に応じて吸気サージタンク１０に適正な量の新気が導かれるように各スロットル弁９Ｌ、９Ｒの開度を制御している。また、ＥＣＵ２０は、各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度を全開状態と全閉状態との間で制御する。なお、全閉状態においては排気通路５Ｌ、５Ｒが閉鎖される。エアフローメータ６、空燃比センサ１４、Ｏ２センサ１５、及び圧力センサ１９の出力信号はＥＣＵ２０に入力されており、ＥＣＵ２０はこれらの出力信号を参照して上述した制御を行っている。
【００１８】
ＥＣＵ２０は、通常、両方のスロットル弁９Ｌ、９Ｒが同じ方向に同じ変化量で動作するように制御する。すなわち、両方のスロットル弁９Ｌ、９Ｒが両方とも開き側又は閉じ側に両方とも同じ変化量で動作するように制御している。また、ＥＣＵ２０は、両方のターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度及び両方のＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒも同様に両方が同じ側に同じ変化量で動作するように制御している。以下、このように左右のスロットル弁９Ｌ、９Ｒ、左右のターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び左右のＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒをそれぞれ同じ側に同じ変化量で制御することを通常制御と呼ぶ。
【００１９】
図２は、ＥＣＵ２０がエンジン１の運転状態に応じて各ＥＧＲ通路１６Ｌ、１６Ｒを流れるＥＧＲガスの流量を調整するために実行するＥＧＲガス流量制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００２０】
図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１で各ＥＧＲ通路１６Ｌ、１６Ｒを介して吸気サージタンク１０に排気ガスを還流させる排気還流（ＥＧＲ）を実施するＥＧＲ実施条件が成立しているか否か判断する。この判断は、ＥＧＲ弁を制御する際に使用される周知の判断方法と同様の手法で行えばよく、例えばエンジン１の回転数と吸入空気量とに基づいてエンジン１の運転状態を示すマップを作成するとともにこのマップの所定の領域をＥＧＲを実施する運転状態と設定し、エンジン１の運転状態がこの所定の領域内にある場合にＥＧＲ実施条件が成立していると判断する。ＥＧＲ実施条件が成立していると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０はエンジン１が加速時か否か判断する。エンジン１が加速時か否かは例えば単位時間当たりのアクセル開度の変化量を参照して判断し、この変化量が所定の判定変化量よりも大きい場合に加速時と判断する。なお、所定の判定変化量にはエンジン１に対して確実に加速が要求されていることが判断可能な判断基準となる変化量が設定されていればよく、エンジン１の排気量などに応じて適宜設定してよい。
【００２１】
エンジン１が加速時と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ２０は各スロットル弁９Ｌ、９Ｒ、各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び各ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒが後述するようにそれぞれ独立に制御されていることを示す独立制御フラグがオンの状態か否か判断する。独立制御フラグがオフであると判断した場合はステップＳ１４に進み、ＥＣＵ２０は目標新気量から実際にエンジン１に吸入された新気量（以降、実新気量と略称することもある。）を引いた値（以下、新気量差と略称することもある。）が判定値よりも大きいか否か判断する。目標新気量としては、例えばエンジン１からのスモークの発生が確実に抑制可能な新気量が設定される。また、この目標新気量はエンジン１の運転状態に基づいてＥＣＵ２０により算出されて設定される。一方、実新気量は、各エアフローメータ６Ｌ、６Ｒの検出値に基づいて取得される。目標新気量よりも実新気量が少ない場合、エンジン１において燃焼が適正に行われずスモークが発生するおそれがある。そこで、判定値としては、例えばエンジン１の燃焼状態が許容範囲を超えて悪化しないような新気量差が設定される。なお、実新気量として左エアフローメータ６Ｌの検出値と右エアフローメータ６Ｒの検出値との平均値を使用してもよい。この場合、目標新気量には各吸気通路４Ｌ、４Ｒからそれぞれ吸引されるべき新気量の平均値が設定される。すなわち、この場合の目標新気量を２倍した値がエンジン１に吸引されるべき全新気量となる。また、この場合は判定値も半分の値に変更される。
【００２２】
新気量差が判定値よりも大きいと判断した場合はステップＳ１５に進んで独立制御フラグをオンの状態に切り替え、その後ステップＳ１６に進む。一方、ステップＳ１３において独立制御フラグがオンであると判断した場合はステップＳ１７に進み、ＥＣＵ２０は各スロットル弁９Ｌ、９Ｒ、各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び各ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒを左右それぞれ別々に制御可能な独立制御を継続するか否か判断する。独立制御を継続するか否かはエンジン１の運転状態に基づいて判断し、例えば通常制御では実新気量を目標新気量に調整し難い運転状態、又は独立制御から通常制御に制御を変更すると実新気量が目標新気量からずれるおそれがある運転状態の場合に独立制御を継続すると判断する。例えば、エンジン１の加速時は各スロットル弁９Ｌ、９Ｒ、各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び各ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒを通常制御で制御すると実新気量が目標新気量からずれ易いので、独立制御を継続する。独立制御を継続すると判断した場合はステップＳ１６に進む。
【００２３】
ステップＳ１６においてＥＣＵ２０は、左ＥＧＲ弁１８Ｌを略全閉に制御するとともに左スロットル弁９Ｌを開き側に制御し、かつ左ターボチャージャ７Ｌのノズル開度を閉じ側に制御する。また、ＥＣＵ２０は、右ＥＧＲ弁１８Ｒを左ＥＧＲ弁１８Ｌを略全閉に制御したことに伴って見込まれるＥＧＲガス量の減少が補償されるような開度、例えば全開に制御するとともに右スロットル弁９Ｒを閉じ側に制御し、かつ右ターボチャージャ７Ｒのノズル開度を閉じ側に制御する。なお、開き側への制御とは、エンジン１が同じ負荷で運転され、かつ通常制御にて制御されている場合の弁の開度よりも弁を開かせることを意味する。また、閉じ側への制御は、反対に通常制御時の弁の開度よりも弁を閉じさせることを意味する。これら各スロットル弁９Ｌ、９Ｒの開度、各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び各ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒの開度の変化量は、例えばエンジン１の回転数及びエンジン１への吸入空気量とこれら機器の変化量との関係を予め実験や数値計算などで求めてマップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶させておき、このマップを参照して取得する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２４】
一方、ステップＳ１１で否定判定された場合、ステップＳ１２で否定判定された場合、ステップＳ１３で否定判定された場合、又はステップＳ１７で否定判定された場合は、ステップＳ１８に進み、ＥＣＵ２０は独立制御フラグをオフに切り替える。続くステップＳ１９においてＥＣＵ２０は、左右のスロットル弁９Ｌ、９Ｒ、左右のターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び左右のＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒの制御を、上述した通常制御に変更する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２５】
図２の制御ルーチンによれば、新気量差が判定値よりも大きくなった場合、左ＥＧＲ弁１８Ｌが略全閉に制御されるとともに左スロットル弁９Ｌが開き側に制御され、かつ左ターボチャージャ７Ｌのノズル開度が閉じ側に制御されるので、左バンク２Ｌ側の吸気通路４Ｌを介して吸気サージタンク１０に導かれる新気量を確実に増加させることができる。また、これら左ＥＧＲ弁１８Ｌ、左スロットル弁９Ｌ、及び左ターボチャージャ７Ｌのノズル開度の制御によって見込まれるＥＧＲガス量の減少が右ＥＧＲ弁１８Ｒ、右スロットル弁９Ｒ、及び右ターボチャージャ７Ｒのノズル開度の制御によって補償されるので、吸気サージタンク１０にそれまでと同じ量のＥＧＲガスを還流させることができる。吸気サージタンク１０に導かれた新気及びＥＧＲガスは、吸気サージタンク１０内において混合されるので、左右のバンク２Ｌ、２Ｒの各気筒３には、略同量の新気及びＥＧＲガスが供給される。そのため、エンジン１の加速時にＥＧＲを実施しても各気筒３に新気及びＥＧＲガスをそれぞれ略同量ずつ導くことができるので、ＮＯｘ濃度の増加及びスモークの発生をそれぞれ防止できる。このように図２の制御ルーチンを実行して左右のスロットル弁９Ｌ、９Ｒ、左右のターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び左右のＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒを制御することで、ＥＣＵ２０は本発明の動作制御手段として機能する。
【００２６】
図３は、図２の制御ルーチンが実行されたときの実新気量、左右のエアフローメータ６Ｌ、６Ｒの検出値、左右のスロットル弁９Ｌ、９Ｒの開度、左右のＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒの開度、左右のターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、エンジン１が搭載された車両の速度（車速）、及びアクセル開度の時間変化の一例を示している。なお、図３に示したように、ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒの開度は図３の上側が開き側を示し、スロットル弁９Ｌ、９Ｒの開度及びターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度は図３の下側が開き側をそれぞれ示している。図３では、時刻Ｔ１において車両の加速が開始され、アクセル開度が増加している。そのため、左右のスロットル弁９Ｌ、９Ｒが漸次開けられてエンジン１に吸入される新気量が増加している。なお、図３中の各想像線は、通常制御を実施した場合における各値の時間変化を比較例として示したものである。
【００２７】
その後、時刻Ｔ２において目標新気量と実新気量との差（新気量差）ΔＱが判定値を超え、図２のステップＳ１６の処理が実行される。この処理が実行されることにより、図３に示したように左スロットル弁９Ｌが全開に制御されるとともに左ＥＧＲ弁１８Ｌが全閉に制御され、かつ左ターボチャージャ７Ｌのノズル開度が閉じ側に制御されている。そのため、左エアフローメータ６Ｌの検出値の変化が示すように左バンク２Ｌ側の吸気通路４Ｌを介して吸入される新気量が増加し、実新気量と目標新気量との差ΔＱを略ゼロに調整することができる。また、右スロットル弁９Ｒが閉じ側に制御されるとともに右ＥＧＲ弁１８Ｒが開き側に制御され、かつ右ターボチャージャ７Ｒのノズル開度が閉じ側に制御されているので、右ＥＧＲ通路１６Ｒを介してＥＧＲガスを吸気側に確実に還流させることができる。時刻Ｔ３においてアクセル開度が所定の値に維持されると図２の制御ルーチンのステップＳ１２が否定判定され、各スロットル弁９Ｌ、９Ｒ、各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び各ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒの制御が通常制御に戻される。なお、図３の時刻Ｔ４からＴ５には、通常制御時においてアクセル開度を減少させたときの各値の変化が示されている。
【００２８】
図３に示したように、図２のステップＳ１６の処理によって各スロットル弁９Ｌ、９Ｒ、各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度、及び各ＥＧＲ弁１８Ｌ、１８Ｒを制御することで、通常制御を継続して実施するよりも目標新気量に近い新気量をエンジン１に吸引させることができる。
【００２９】
図４は、図２の制御ルーチンの変形例を示している。この制御ルーチンでは図２のステップＳ１６の代わりにステップＳ２１及びＳ２２が設けられている点が図２と異なる。そのため、図２の制御ルーチンと同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図４の制御ルーチンもエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３０】
図４のステップＳ１４において新気量差が判定値よりも大きいと判断した場合、ステップＳ１５で独立制御フラグがオンに変更される。続くステップＳ２１においてＥＣＵ２０は、左ＥＧＲ弁１８Ｌを略全閉に制御するとともに左スロットル弁９Ｌを開き側に制御し、かつ左ＥＧＲ弁１８Ｌを略全閉に制御したことに伴って見込まれるＥＧＲガス量の減少が補償されるような開度に右ＥＧＲ弁１８Ｒを制御するとともに右スロットル弁９Ｒを閉じ側に制御する。
【００３１】
次のステップＳ２２においてＥＣＵ２０は、左右のターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度をそれぞれのタービン入口の排気圧に応じてフィードバック制御する。タービン入口の排気圧は、各排気通路５Ｌ、５Ｒに設けられた圧力センサ１９の出力信号を参照して取得する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度のフィードバック制御としては、例えば、左ターボチャージャ７Ｌのタービン入口の排気圧が過剰に上昇した場合、左バンク２Ｌの各気筒３から排気行程時に適切に排気が排出されず、吸気行程時に燃焼に必要な量の吸気が吸入されないおそれがある。そこで、排気行程時に左バンク２Ｌの各気筒３から適切に排気が排出されるような圧力を第１設定圧力として設定し、左ターボチャージャ７Ｌのタービン入口の圧力がこの第１設定圧力以下に維持されるように左ターボチャージャ７Ｌのノズル開度を制御する。一方、右ターボチャージャ７Ｒのタービン入口の排気圧が過剰に上昇した場合、右ＥＧＲ通路１６Ｒを介して吸気サージタンク１０に戻されるＥＧＲガスの流量が増加するおそれがある。そこで、ＥＧＲガスが吸気サージタンク１０に過剰に還流されることを防止できる排気圧を第２の設定圧力として設定し、右ターボチャージャ７Ｒのタービン入口の圧力がこの第２設定圧力以下に維持されるよう右ターボチャージャ７Ｒのノズル開度を制御する。なお、第１設定圧力と第２設定圧力は同じ数値に設定されてもよいし、互いに異なる数値に設定されてもよい。このように各ターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのノズル開度を制御することで、タービン入口の排気圧が許容限度を超えてエンジン１の燃焼を悪化させる圧力範囲の下限値以下に維持される。
【００３２】
この図４の制御ルーチンでは、左右のターボチャージャ７Ｌ、７Ｒのタービン入口の排気圧が過剰に上昇することを防止できる。そのため、左バンク２Ｌの各気筒３に確実に新気を導くことができ、かつ吸気サージタンク１０に過剰な量のＥＧＲガスが戻されることを防止できる。
【００３３】
図５は、本発明の制御装置が適用される他の形態のエンジン１を示している。なお、図５において図１と同一の部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図５に示したようにこのエンジン１では、右バンク２Ｒ側の排気通路５Ｒと吸気通路４Ｒとが第１のＥＧＲ通路３０及び第２のＥＧＲ通路３１で接続され、第１のＥＧＲ通路３０には第１のＥＧＲ弁３２及び第１のＥＧＲクーラ３３が設けられ、第２のＥＧＲ通路には第２のＥＧＲ弁３４及び第２のＥＧＲクーラ３５が設けられている点が図１に示したエンジンと異なる。なお、第１及び第２のＥＧＲ通路３０、３１の流路断面積は、左バンク２Ｌ側に設けられている左ＥＧＲ通路１６Ｌと略同様にそれぞれ設定されている。すなわち、第１及び第２のＥＧＲ通路３０、３１の流路断面積の合計は、左ＥＧＲ通路１６Ｌの流路断面積よりも広く設定される。
【００３４】
第１のＥＧＲ弁３２の開度及び第２のＥＧＲ弁３４の開度はＥＣＵ２０によって制御される。通常制御時、ＥＣＵ２０はエンジン１の運転状態に応じて第１のＥＧＲ弁３２の開度を制御し、排気通路５Ｒから吸気サージタンク１０に還流させるＥＧＲガスの量を制御する。この際、ＥＣＵ２０は第２のＥＧＲ弁３４を全閉に維持する。すなわち、通常制御時は、第１のＥＧＲ通路３０を介してのみＥＧＲガスが吸気サージタンク１０に還流される。一方、図２のステップＳ１５の処理又は図４のステップＳ２１の処理が実行された場合、ＥＣＵ２０は第１のＥＧＲ弁３２の開度及び第２のＥＧＲ弁３４の開度の両方を制御して排気通路５Ｒから吸気サージタンク１０に還流させるＥＧＲガスの量を制御する。
【００３５】
図５のエンジン１では、エンジン１の加速時にＥＧＲを実施した場合、第１及び第２のＥＧＲ通路３０、３１を介して排気通路５Ｒから吸気サージタンク１０にＥＧＲガスを還流させるので、右ターボチャージャ７Ｒのタービン入口の排気圧を無駄に高めることなく必要な量のＥＧＲガスを吸気サージタンク１０に還流させることができる。これにより、右バンク２Ｒ側の各気筒３から排気行程時に排気が排出され易くなり、これらの気筒３に吸気行程時に吸気が吸入され易くなる。そのため、右バンク２Ｒ側の各気筒３により多くの新気を供給することができる。
【００３６】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるエンジンの気筒数は８気筒に限定されず、複数の気筒が一対の気筒群に分けて配置された種々のエンジンに適用できる。また、本発明では、一方のバンクが新気量を増加させるべくＥＧＲ弁とスロットル弁とを制御するバンクに設定され、他方のバンクがＥＧＲガス量を増加させるべくＥＧＲ弁とスロットル弁とを制御するバンクに設定されていればよく、一方のバンクとして右のバンクが設定され、他方のバンクとして左のバンクが設定されていてもよい。また、本発明の制御装置が適用される内燃機関はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の制御装置が適用されたＶ型エンジンを示す図。
【図２】図１のＥＣＵが実行するＥＧＲガス流量制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】図２のＥＧＲ制御ルーチンが実行されたときの新気量、左右のエアフローメータの検出値、左右のスロットル弁の開度、左右のＥＧＲ弁の開度、左右のターボチャージャのノズル開度、エンジンが搭載された車両の速度、及びアクセル開度の時間変化の一例を示す図。
【図４】図１のＥＣＵが実行するＥＧＲガス流量制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図５】本発明の制御装置が適用される他の形態のＶ型エンジンを示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１  エンジン（内燃機関）
３  気筒
４Ｌ、４Ｒ  吸気通路
５Ｌ、５Ｒ  排気通路
７Ｌ、７Ｒ  可変ノズルターボチャージャ（ターボ過給機）
７ｂ  タービン部
９Ｌ、９Ｒ  スロットル弁
１０  吸気サージタンク（吸気集合部）
１６Ｌ、１６Ｒ  ＥＧＲ通路
１８Ｌ、１８Ｒ  ＥＧＲ弁
１９  圧力センサ（排気圧取得手段）
２０  エンジンコントロールユニット（動作制御手段）
３０  第１のＥＧＲ通路
３１  第２のＥＧＲ通路
【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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