(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、上記吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、実際のＥＧＲ量がエンジン運転状態に応じた目標となるＥＧＲ量に近づくよう、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との開度をフィードバック制御するためのフィードバック制御手段と、上記目標となるＥＧＲ量に応じて、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との作動可能な開度範囲をそれぞれ制限して上記フィードバック制御手段の最終目標開度を求める制限手段とを備え、
上記制御手段は、上記フィードバック制御手段が算出した上記ＥＧＲバルブおよび上記吸気絞り弁の目標開度を各々取得し、
その取得したＥＧＲバルブの目標開度を基に上記吸気絞り弁のとり得る最大値および最小値を求め、上記吸気絞り弁の最終目標開度を、上記取得した吸気絞り弁の目標開度が上記最大値を超えるときはその最大値に、上記最大値以下かつ最小値以上のときは上記吸気絞り弁の目標開度に、上記最小値未満のときはその最小値に設定し、
他方、上記取得した吸気絞り弁の目標開度を基に上記ＥＧＲバルブのとり得る最大値および最小値を求め、上記ＥＧＲバルブの最終目標開度を、上記取得したＥＧＲバルブの目標開度が上記最大値を超えるときはその最大値に、上記最大値以下かつ最小値以上のときは上記ＥＧＲバルブの目標開度に、上記最小値未満のときはその最小値に設定することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項２】
上記制限手段は、上記目標となるＥＧＲ量が所定範囲にあるとき、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との双方の開度が所定開度範囲内で可変となるよう制限を行う請求項１記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項３】
上記制限手段は、上記ＥＧＲバルブの最大値および最小値を、上記フィードバック制御手段から取得した吸気絞り弁の目標開度と所定のマップとに従って決定し、上記吸気絞り弁の最大値および最小値を、上記フィードバック制御手段から取得したＥＧＲバルブの目標開度と所定のマップとに従って決定する請求項１又は２記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項４】
上記制限手段は、上記吸気絞り弁における上記目標開度が第一開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開に固定し、その目標開度が第一開度より大きく第二開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第二開度より大きいときは上記ＥＧＲバルブを全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行い、且つ、上記ＥＧＲ弁における上記目標開度が第三開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開に固定し、その目標開度が第三開度より大きく第四開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第四開度より大きいときは上記吸気絞り弁を全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行う請求項１乃至３いずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項５】
エンジンの吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、上記吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、実際のＥＧＲ量がエンジン運転状態に応じた目標となるＥＧＲ量に近づくよう、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、上記目標となるＥＧＲ量に応じて、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との作動可能な開度範囲をそれぞれ制限する制限手段とを備え、
上記制限手段は、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との一方の作動可能な開度範囲を、上記フィードバックによって得られた他方の目標開度に応じて互いに制限し合い、かつ  上記制限手段は、上記吸気絞り弁における上記目標開度が第一開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開に固定し、その目標開度が第一開度より大きく第二開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第二開度より大きいときは上記ＥＧＲバルブを全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行い、且つ、上記ＥＧＲ弁における上記目標開度が第三開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開に固定し、その目標開度が第三開度より大きく第四開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第四開度より大きいときは上記吸気絞り弁を全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行うことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項６】
上記ＥＧＲ量の値が、上記吸気通路に吸入される吸入空気量の値で代用され、実際の吸入空気量を検出するため上記吸気通路に吸入空気量検出手段が設けられると共に、上記フィードバック制御手段が、実際の吸入空気量と目標となる吸入空気量との偏差に基づいて上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との目標開度を決定する請求項１乃至５いずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項７】
上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁とがデューティ制御され、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との開度がこれらに与えられるデューティ信号のデューティの値で代用される請求項１乃至６いずれかに記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
【請求項８】
エンジンの吸排気通路を連通するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブの開度と、上記吸気通路に設けられた吸気絞り弁の開度とを、実際のＥＧＲ量がエンジン運転状態に応じた目標となるＥＧＲ量に近づくよう、双方フィードバック制御する内燃機関のＥＧＲ制御方法において、
上記フィードバックにより得られたＥＧＲバルブの目標開度を基に上記吸気絞り弁のとり得る最大値および最小値を求め、上記吸気絞り弁の最終目標開度を、上記フィードバックにより得られた吸気絞り弁の目標開度が上記最大値を超えるときはその最大値に、上記最大値以下かつ最小値以上のときは上記吸気絞り弁の目標開度に、上記最小値未満のときはその最小値に設定し、
他方、上記フィードバックにより得られた吸気絞り弁の目標開度を基に上記ＥＧＲバルブのとり得る最大値および最小値を求め、上記ＥＧＲバルブの最終目標開度を、上記フィードバックにより得られたＥＧＲバルブの目標開度が上記最大値を超えるときはその最大値に、上記最大値以下かつ最小値以上のときは上記ＥＧＲバルブの目標開度に、上記最小値未満のときはその最小値に設定することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御方法。
【請求項９】
上記目標となるＥＧＲ量が所定範囲にあるとき、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との双方の開度が所定範囲内で可変である請求項８記載の内燃機関のＥＧＲ制御方法。
【請求項１０】
上記吸気絞り弁における上記目標開度が第一開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開に固定し、その目標開度が第一開度より大きく第二開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第二開度より大きいときは上記ＥＧＲバルブを全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行い、且つ、上記ＥＧＲ弁における上記目標開度が第三開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開に固定し、その目標開度が第三開度より大きく第四開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第四開度より大きいときは上記吸気絞り弁を全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行う請求項８又は９記載の内燃機関のＥＧＲ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のＥＧＲ（排ガス再循環）制御装置に係り、特にＥＧＲバルブと吸気絞り弁との双方によりＥＧＲ量（又はＥＧＲ率、以下同様）を制御するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にディーゼルエンジンにおけるＥＧＲ制御では、実際のＥＧＲ量がエンジン運転状態に応じた目標ＥＧＲ量となるようにＥＧＲバルブの開度を制御し、ＥＧＲ量をコントロールしている。そしてＥＧＲバルブを全開にしてもなおＥＧＲ量が足りないような場合には、吸気絞り弁を追加して設け、その足りない領域（主としてエンジンの低負荷領域）において吸気絞りを実行し、ＥＧＲ量をさらに増大させている。
【０００３】
なお、ＥＧＲ量の値を制御に用いず、その代用値として吸入空気量（新気量）の値を用いることも一般的に行われている。即ち、シリンダ内に吸入される総吸気量は、新気からなる吸入空気量と、ＥＧＲガス量（ＥＧＲ量）との和であり、筒内総吸気量は吸気圧（例えばブースト圧）等が定まればほぼ一定であるので、吸入空気量を制御することでＥＧＲ量を制御できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＥＧＲバルブと吸気絞り弁との両方を、目標ＥＧＲ量（又は目標吸入空気量）に合わせるようにしてフィードバック制御すると、両方が相関性、協調性なく制御されてしまい、互いに勝手な動作をしてしまって制御が上手くいかない。即ち、一つの目標値に対して両方の開度が一義的に決まらず、例えば両方が同時に閉じてしまうなど、意図した制御と異なる制御が発生する。よって一方をフィードバック制御、他方をオープンループ制御にする必要があると考えられている。
【０００５】
図８及び図９に従来の制御の一例を示す。ここではＥＧＲバルブをフィードバック制御し、吸気絞り弁をオープンループ制御する例を示す。ＥＧＲ量の値は、吸入空気（新気）の質量即ちエアマス量の値で代用される。ＥＧＲバルブと吸気絞り弁とはデューティ制御され、与えられるデューティ信号のデューティ（デューティ値）に応じて開度が変化する。図８がＥＧＲバルブの制御、図９が吸気絞り弁の制御である。
【０００６】
図８に示すように、まず実際のエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとエアマス量Ｇａとを読込み（ステップ８０１）、このうちエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとに基づいてマップＭ８１に従い目標エアマス量Ｇａｔを算出する（ステップ８０２）。このマップＭ８１はエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑと空燃比Ａ／Ｆとの関係を予め定めたもので、得られた空燃比Ａ／Ｆから目標エアマス量が算出される。次いでこの目標エアマス量Ｇａｔと、エアマスセンサによって検出された実エアマス量Ｇａとの偏差ΔＧａ＝Ｇａｔ−Ｇａを算出し（ステップ８０３）、この偏差ΔＧａに基づきマップから比例ゲインＧＰ及び積分ゲインＧＩを算出する（ステップ８０４）。図には比例ゲインＧＰの算出マップＭ８２のみが示され、これによれば偏差ΔＧａの増大につれ高い比例ゲインＧＰが段階的に与えられる。次に、比例ゲインＧＰ及び積分ゲインＧＩを用いて式Ｄ＝Ｃ（ＧＰ＋ＧＩ）によりＥＧＲバルブに与えるデューティＤを算出する（ステップ８０５）。Ｃは所定の定数である。このフローを所定時間毎に繰り返すことで常に実際のエアマス量が目標エアマス量に近づき、結果的に実際のＥＧＲ量が目標ＥＧＲ量に近づくようになる。
【０００７】
図９に示す吸気絞り弁の制御では、実際のエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとを読込み（ステップ９０１）、これらに基づいてマップＭ９１から吸気絞り弁に与える目標バルブデューティＤを算出する（ステップ９０２）。この目標バルブデューティＤはエンジン回転数Ｎｅ又は燃料噴射量Ｑが増加するほど開放側に大きな値をとる。このように吸気絞り弁に与えるデューティは実際の値を考慮することなく決定される。
【０００８】
しかし、このようにＥＧＲバルブのみをフィードバック制御し、吸気絞り弁をオープンループ制御にすると、エンジンの低負荷領域において吸気絞り弁のみによるＥＧＲ制御が行われているとき、特に過渡運転時において、吸気絞り弁の追従性が悪く、制御性が劣ってしまう。即ち、実際のエアマス量をフィードバックしないので、目標値と実際値との間にズレが生じてしまう。
【０００９】
よって、両者をフィードバック制御するのが好ましいが、単にこうするだけでは、上述のような両者の相関性の無い制御による制御性悪化が問題となる。
【００１０】
この問題を解消するため、従来、両者をフィードバック制御すると共に、ＥＧＲバルブがほぼ全開になったらＥＧＲバルブの制御を停止し（ＥＧＲバルブＯＦＦ）、吸気絞り弁による制御に切り換える（吸気絞り弁ＯＮ）という技術がある。しかし、このような単なる切り換えでは、吸気絞り弁による制御に切り換わった瞬間、吸気絞り弁が急激に動き出し、切換えによるトルクショックが発生するという問題がある。
【００１１】
そこで、以上の問題に鑑みて本発明は創案され、その目的は、ＥＧＲ制御に関してＥＧＲバルブと吸気絞り弁との双方をフィードバック制御する場合において、良好な制御性を確保すると共に、一方の制御から他方の制御に切り換わったときの切換えショックを防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、エンジンの吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、上記吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、実際のＥＧＲ量がエンジン運転状態に応じた目標となるＥＧＲ量に近づくよう、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との開度をフィードバック制御するためのフィードバック制御手段と、上記目標となるＥＧＲ量に応じて、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との作動可能な開度範囲をそれぞれ制限して上記フィードバック制御手段の最終目標開度を求める制限手段とを備え、上記制御手段は、上記フィードバック制御手段が算出した上記ＥＧＲバルブおよび上記吸気絞り弁の目標開度を各々取得し、その取得したＥＧＲバルブの目標開度を基に上記吸気絞り弁のとり得る最大値および最小値を求め、上記吸気絞り弁の最終目標開度を、上記取得した吸気絞り弁の目標開度が上記最大値を超えるときはその最大値に、上記最大値以下かつ最小値以上のときは上記吸気絞り弁の目標開度に、上記最小値未満のときはその最小値に設定し、他方、上記取得した吸気絞り弁の目標開度を基に上記ＥＧＲバルブのとり得る最大値および最小値を求め、上記ＥＧＲバルブの最終目標開度を、上記取得したＥＧＲバルブの目標開度が上記最大値を超えるときはその最大値に、上記最大値以下かつ最小値以上のときは上記ＥＧＲバルブの目標開度に、上記最小値未満のときはその最小値に設定する内燃機関のＥＧＲ制御装置である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記制限手段が、上記目標となるＥＧＲ量が所定範囲にあるとき、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との双方の開度が所定開度範囲内で可変となるよう制限を行うものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、上記制限手段が、上記ＥＧＲバルブの最大値および最小値を、上記フィードバック制御手段から取得した吸気絞り弁の目標開度と所定のマップとに従って決定し、上記吸気絞り弁の最大値および最小値を、上記フィードバック制御手段から取得したＥＧＲバルブの目標開度と所定のマップとに従って決定するものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３いずれかに記載の発明において、上記制限手段が、上記吸気絞り弁における上記目標開度が第一開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開に固定し、その目標開度が第一開度より大きく第二開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第二開度より大きいときは上記ＥＧＲバルブを全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行い、且つ、上記ＥＧＲ弁における上記目標開度が第三開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開に固定し、その目標開度が第三開度より大きく第四開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第四開度より大きいときは上記吸気絞り弁を全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行うものである。
【００１６】
請求項５記載の発明は、エンジンの吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、上記吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、実際のＥＧＲ量がエンジン運転状態に応じた目標となるＥＧＲ量に近づくよう、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、上記目標となるＥＧＲ量に応じて、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との作動可能な開度範囲をそれぞれ制限する制限手段とを備え、上記制限手段が、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との一方の作動可能な開度範囲を、上記フィードバックによって得られた他方の目標開度に応じて互いに制限し合い、かつ上記吸気絞り弁における上記目標開度が第一開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開に固定し、その目標開度が第一開度より大きく第二開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第二開度より大きいときは上記ＥＧＲバルブを全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行い、且つ、上記ＥＧＲ弁における上記目標開度が第三開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開に固定し、その目標開度が第三開度より大きく第四開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第四開度より大きいときは上記吸気絞り弁を全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行うものである。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５いずれかに記載の発明において、上記ＥＧＲ量の値が、上記吸気通路に吸入される吸入空気量の値で代用され、実際の吸入空気量を検出するため上記吸気通路に吸入空気量検出手段が設けられると共に、上記フィードバック制御手段が、実際の吸入空気量と目標となる吸入空気量との偏差に基づいて上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との目標開度を決定するものである。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６いずれかに記載の発明において、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁とがデューティ制御され、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との開度がこれらに与えられるデューティ信号のデューティの値で代用されるものである。
【００１９】
請求項８記載の発明は、エンジンの吸排気通路を連通するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブの開度と、上記吸気通路に設けられた吸気絞り弁の開度とを、実際のＥＧＲ量がエンジン運転状態に応じた目標となるＥＧＲ量に近づくよう、双方フィードバック制御する内燃機関のＥＧＲ制御方法において、上記フィードバックにより得られたＥＧＲバルブの目標開度を基に上記吸気絞り弁のとり得る最大値および最小値を求め、上記吸気絞り弁の最終目標開度を、上記フィードバックにより得られた吸気絞り弁の目標開度が上記最大値を超えるときはその最大値に、上記最大値以下かつ最小値以上のときは上記吸気絞り弁の目標開度に、上記最小値未満のときはその最小値に設定し、他方、上記フィードバックにより得られた吸気絞り弁の目標開度を基に上記ＥＧＲバルブのとり得る最大値および最小値を求め、上記ＥＧＲバルブの最終目標開度を、上記フィードバックにより得られたＥＧＲバルブの目標開度が上記最大値を超えるときはその最大値に、上記最大値以下かつ最小値以上のときは上記ＥＧＲバルブの目標開度に、上記最小値未満のときはその最小値に設定する内燃機関のＥＧＲ制御方法である。
【００２０】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、上記目標となるＥＧＲ量が所定範囲にあるとき、上記ＥＧＲバルブと上記吸気絞り弁との双方の開度が所定範囲内で可変であるものである。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の発明において、上記吸気絞り弁における上記目標開度が第一開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開に固定し、その目標開度が第一開度より大きく第二開度以下のときは上記ＥＧＲバルブを全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第二開度より大きいときは上記ＥＧＲバルブを全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行い、且つ、上記ＥＧＲ弁における上記目標開度が第三開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開に固定し、その目標開度が第三開度より大きく第四開度以下のときは上記吸気絞り弁を全開から目標開度の増大につれ閉側となる開度まで作動可能とし、その目標開度が第四開度より大きいときは上記吸気絞り弁を全開から全閉まで作動可能とするよう、制限を行うものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１に本実施形態に係る内燃機関を示す。内燃機関はディーゼルエンジンであり、特に本実施形態ではコモンレール式燃料噴射装置を備えたコモンレール式ディーゼルエンジンである。このエンジンは車両用として設計されている。
【００２４】
１がエンジン本体で、これはシリンダ（筒）２、シリンダヘッド３、ピストン４、吸気ポート５、排気ポート６、吸気弁７、排気弁８、燃料噴射弁としてのインジェクタ９等から構成される。シリンダ２内に燃焼室１０が形成され、燃焼室１０内にインジェクタ９から燃料が噴射される。ピストン４の頂部にキャビティ１１が形成され、キャビティ１１は燃焼室１０の一部をなす。キャビティ１１は底部中央が隆起したリエントラント型燃焼室の形態をなす。インジェクタ９から噴射される燃料は常にキャビティ１１内に到達する。インジェクタ９はシリンダ２と略同軸に位置され、複数の噴孔から同時に放射状に燃料を噴射する。各燃料噴霧Ｌとシリンダ中心Ｃとのなす角は常に一定である。
【００２５】
吸気ポート５は吸気管１２に、排気ポート６は排気管１３にそれぞれ接続される。吸気ポート５と吸気管１２とが吸気通路をなし、排気ポート６と排気管１３とが排気通路をなす。またこのエンジンにはターボチャージャ１４が設けられ、排気エネルギを利用して吸気を過給するようになっている。１５がタービン、１６がコンプレッサである。コンプレッサ１６の上流側に、吸気通路に実際に吸入される吸入空気量（新気量）を検出するための吸入空気量検出手段が設けられる。吸入空気量検出手段はここでは吸入空気の質量を検出するためのエアマスセンサ１７からなっている。エアマスセンサ１７の上流側にエアクリーナ２８が設けられる。コンプレッサ１６の下流側に吸気を冷却するためのインタクーラ１８が設けられる。このように本実施形態は過給式エンジンであるが、本発明はターボチャージャの無い自然吸気エンジンにも有効である。
【００２６】
このエンジンにはＥＧＲ装置１９も具備される。ＥＧＲ装置１９は、吸気管１２と排気管１３とを連通するＥＧＲ管２０（これがＥＧＲ通路をなす）と、ＥＧＲ管２０の途中に設けられＥＧＲ量を調節するためのＥＧＲバルブ２１と、ＥＧＲバルブ２１の上流側にてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２２とを備える。また吸気管１２におけるＥＧＲ管２０との接続部の上流側に、吸気を適宜絞るための吸気絞り弁２３が設けられる。
【００２７】
インジェクタ９はコモンレール２４に接続され、そのコモンレール２４に貯留された噴射圧力相当の高圧燃料（２０〜２００ＭＰａ）がインジェクタ９に常時供給されている。コモンレール２４には高圧ポンプ２５により加圧圧送された燃料が随時供給される。
【００２８】
このエンジンを電子制御するため電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）２６が設けられる。ＥＣＵ２６は各種センサ類から実際のエンジン運転状態を検出し、このエンジン運転状態に基づきインジェクタ９、ＥＧＲバルブ２１、吸気絞り弁２３、及び高圧ポンプ２５からの燃料圧送量を調節する調量弁（図示せず）等を制御する。前記センサ類としては前記エアマスセンサ１７の他、アクセル開度センサ、エンジン回転センサ、コモンレール圧センサ（いずれも図示せず）等が含まれ、実際の吸入空気量、アクセル開度、エンジン回転速度（回転数）、エンジンのクランク角、コモンレール圧等がＥＣＵ２６により検知されるようになっている。
【００２９】
インジェクタ９は、ＥＣＵ２６によりＯＮ／ＯＦＦされる電磁ソレノイドを有し、電磁ソレノイドがＯＮのとき開状態となって燃料を噴射すると共に、電磁ソレノイドがＯＦＦのとき閉状態となって燃料噴射を停止する。ＥＣＵ２６は、主にエンジン回転速度とアクセル開度とから目標燃料噴射量と目標燃料噴射タイミング（時期）とを決定し、実際にそのタイミングが到来したと同時に、目標燃料噴射量に応じた時間だけ電磁ソレノイドをＯＮする。目標燃料噴射量が多いほどＯＮ時間は長期である。
【００３０】
またＥＣＵ２６は、エンジンの運転状態に応じて目標コモンレール圧を決定し、実際のコモンレール圧が目標コモンレール圧に近づくようコモンレール圧をフィードバック制御する。
【００３１】
さらにＥＣＵ２６は、ＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３とをエアマス量に基づきフィードバック制御する。ここでフィードバックはＥＧＲ量に基づき行っても良いが、ＥＧＲ量の実測が困難でエアマス量の実測の方が容易であるなどの理由から、ＥＧＲ量の代用値としてエアマス量を用いている。このフィードバック制御方法については後述する。またＥＣＵ２６は、ＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３とをデューティ制御する。ＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３とには、それら弁体を開閉駆動する電気アクチュエータ２９，３０が設けられ、電気アクチュエータ２９，３０に与えられるデューティ（ＯＮデューティ値）に応じて、ＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３との開度が変化される。ＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３とには、それらの実際の弁開度を検出するための開度センサ３１，３２とが設けられ、これら開度信号がＥＣＵ２６に与えられ、ＥＣＵ２６側で両バルブの開度を認識し得るようになっている。
【００３２】
次に、このエンジンにおけるＥＧＲ制御方法を説明する。
【００３３】
図２は本装置が目標とするＥＧＲ制御の内容を示したものである。横軸には吸入空気量（新気量）がとってあり、これはフィードバックに使用する目標エアマス量と考えて差し支えない。右側にいくほど吸入空気量は増大側であり、逆に左側にいくほど吸入空気量が減少側なので、ＥＧＲ量は増大側である。なお、実際のエンジン運転上は右側にいくほど高負荷側と考えて差し支えない。
【００３４】
縦軸は、上段がＥＧＲバルブ開度、下段が吸気絞り弁（ＩＴ）開度である。ここでＥＧＲバルブ２１は与えられるデューティが大きくなるほど開度が大きくなり、逆に吸気絞り弁２３は与えられるデューティが大きくなるほど開度が小さくなる。これはエンジン停止時、つまり両弁ＯＦＦのときに、始動性等を考慮してＥＧＲバルブ２１を全閉、吸気絞り弁２３を全開にしたいからである。
【００３５】
まず、破線で示される吸入空気量の所定値Ｇａ１に対し、増大側の領域ＩではＥＧＲバルブ２１のみによるＥＧＲ制御が行われ、減少側の領域ＩＩでは吸気絞り弁２３のみによるＥＧＲ制御が行われる。領域ＩＩはエンジンの低負荷領域と考えて差し支えない。領域Ｉでは、実線で示されるように、吸気絞り弁２３を全開に保持して吸気抵抗を最小限に止める一方、吸入空気量が増加するにつれ徐々にＥＧＲバルブ２１を閉じていき、吸入空気量が一定以上増加したらＥＧＲバルブ２１を全閉にする。高負荷でのＥＧＲは出力低下及びスモーク増大につながるからである。
【００３６】
逆に、ＥＧＲバルブ２１を全開にしてもなおＥＧＲ量が足りない領域ＩＩでは、ＥＧＲバルブ２１を全開に保持する一方、吸入空気量の減少につれ徐々に吸気絞り弁２３を閉じていく。領域ＩＩでは一般にエンジンの低負荷領域であり、排気圧と吸気圧との差圧が大きく取れず、ＥＧＲ通路に通路抵抗等も存在することから、ＥＧＲバルブ全開でも多くのＥＧＲ量を得られない。しかし上述のような吸気絞りを行うことによって、差圧を大きくすることができ、多くのＥＧＲ量を得られるようになる。
【００３７】
ここで、ＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３との双方をフィードバック制御し、且つ単に吸入空気量の所定値Ｇａ１を境に一方をＯＮ、他方をＯＦＦとする切換えを行うと、例えばＥＧＲバルブ２１の制御から吸気絞り弁２３の制御に切り換わった瞬間、吸気絞り弁２３が急激に動き出し、切換えショックが発生してしまう。これは、低回転低負荷時等吸入空気量が少ない場合に、制御が吸気絞りに移行したとき、吸気絞り弁２３を全開から閉じていっても吸入空気量に変化がない不感帯が存在するので、この間に比例ゲインと積分ゲインとの値が急に大きくなり、いきなり吸気を絞ろうとする制御が発生することに起因する。また逆方向に切り換わった場合も同様の問題が発生する。
【００３８】
そこで、本装置では、ＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３との作動可能な開度範囲を、吸入空気量に応じて制限するようにした。即ち、それぞれの実際のバルブ（弁）開度が、制御上必要な値即ち一点鎖線の枠内の値しかとり得ないように、制御上のリミットをかけるものである。
【００３９】
こうすると例えば、領域ＩでＥＧＲバルブ２１によるフィードバック制御の最中にも、吸気絞り弁２３はフィードバック制御されており、吸気絞り弁２３の目標開度（より具体的には後述する目標デューティ）は絶えず計算されている。ただ制御上のリミットにより、実際の開度が全開に固定されているだけである。これにより、ＥＧＲバルブ２１による制御から吸気絞り弁２３による制御に切り換わった（移行した）際、吸気絞り弁２３は既に計算された最適な目標開度から作動を開始するので、切換えによるショックが防止できる。
【００４０】
さらに、図３に示すように、本装置では以下の方法によりさらに切換えショックを無くすようにしている。即ち、図２の例は一つの吸入空気量の値Ｇａ１を境に制御を切り換え、一方の弁開度が徐々に大きくなって全開になったら、他方の弁に制御を切り換えるものである。これに対し、本図示例の場合、吸入空気量が切換点付近の所定範囲Ｘにあるとき、両方の弁開度を制限の範囲内で一定範囲可変とし、一方の弁開度が徐々に大きくなって全開になる前に、他方の弁による制御を許容するものである。つまり範囲Ｘ内では、両方の弁がリミットの範囲内で、フィードバック制御により得られた目標値に応じて自由に作動し得るのである。なお図３のグラフは図２の上下のグラフを重ね合わせ、ＥＧＲバルブ２１のグラフを左に或いは吸気絞り弁２３のグラフを右に移動させ、両方の弁開度が変化し得るオーバーラップ領域Ｘを設けたようになっている。
【００４１】
このように双方の開度が可変となる領域を設けると、双方の弁が意図しない動きではあるが自由に動けるようになり、ＥＧＲバルブ２１又は吸気絞り弁２３への制御の移行がスムーズになり、切換えショックをさらに防止することができる。また、お互いに影響のない領域Ｘでは双方の弁を自由に作動させ、一方の弁側に運転状態が移行したときに他方の弁を徐々に規制していくことで、ＥＧＲバルブ２１に加え吸気絞り弁２３も問題なくフィードバック制御することが可能となる。
【００４２】
ここで、上記のような制限は、実際の制御では予め作成したマップに従って行うことになる。このマップ作成に関し、目標となる吸入空気量即ち目標エアマス量に対して、それぞれの弁開度の可変範囲（又は制限範囲）を決める方法がある。しかし、これだと両方の弁に対してキャリブレーションを行わなければならず手間が掛かると共に、両者を整合する必要性も生じてくる。そこで、本実施形態では、一方の弁の作動可能な開度範囲を他方の弁の開度に対して決めるようにした。即ち、一方の弁の作動可能な開度範囲を、他方の弁の開度に応じて互いに制限し合うのである。これによりキャリブレーションの手間を大いに省略することが可能になる。例えば、ＥＧＲバルブ２１の開度が徐々に大きくなって全開手前の一定値に達したら、吸気絞り弁２３の可変開度を全開固定から少範囲だけ許容するが如きである。
【００４３】
図４は、以上の考え方に基づいて作成されたマップである。このマップでは、ＥＧＲバルブ２１及び吸気絞り弁２３の開度の代用値としてこれらバルブに与えられるデューティを用いている。前述したように、ＥＧＲバルブ２１はデューティ大ほど開、逆に吸気絞り弁２３はデューティ大ほど閉である。
【００４４】
（ａ）図は、両バルブに対する開度範囲制限マップを併記したもので、（ｂ）図、（ｃ）図は（ａ）図のマップをバルブ毎に分解したものである。（ｂ）図がＥＧＲバルブ２１に対するもの、（ｃ）図が吸気絞り弁２３に対するものである。（ａ）図においては▲１▼がＥＧＲバルブ２１に対するもの、▲２▼が吸気絞り弁２３に対するものである。
【００４５】
（ａ）図▲１▼及び（ｂ）図に示されるように、ＥＧＲバルブ２１の開度範囲制限マップについては、横軸に吸気絞り弁２３に対するデューティ（ＩＴデューティ）がとってあり、縦軸にＥＧＲバルブ２１に対するデューティ（ＥＧＲバルブデューティ）がとってある。そしてＥＧＲバルブデューティは、それぞれのＩＴデューティに対し、図中ハッチングで示される範囲の値しかとることができない。逆にいえばそれ以外の範囲の値をとることが制限される。これによりＥＧＲバルブ２１の作動可能な開度範囲は吸気絞り弁２３の開度に応じて制限されることになる。
【００４６】
ＩＴデューティ４０％（本発明の第一開度に相当）以上に吸気絞り弁２３が閉じると、ＥＧＲバルブデューティは１００％即ち全開値のみに制限される。逆に、ＩＴデューティが４０％から３０％（本発明の第二開度に相当）に向かう段階では、徐々に制限が緩和され、とり得るＥＧＲバルブデューティの範囲が比例的に増大していき、ＥＧＲバルブ２１は全開からＩＴデューティによって定まる所定開度まで閉じることができる。ＩＴデューティ３０％以下ではＥＧＲバルブデューティは１００％から０％までの値をとることができ、ＥＧＲバルブ２１は開度範囲制限がなくなって全開から全閉まで自由に動けるようになる。
【００４７】
（ａ）図▲２▼及び（ｃ）図に示されるように、吸気絞り弁２３の開度範囲制限マップについては、横軸にＥＧＲバルブデューティがとってあり、縦軸にＩＴデューティがとってある。そしてＩＴデューティはそれぞれのＥＧＲバルブデューティに対し図中ハッチングで示される範囲の値しかとることができない。よってこのマップから吸気絞り弁２３の作動可能な開度範囲はＥＧＲバルブ２１の開度に応じて制限されることになる。
【００４８】
ＥＧＲバルブデューティ６０％（本発明の第三開度に相当）以下にＥＧＲバルブ２１が閉じると、ＩＴデューティは０〜数％の全開相当の値に制限される。逆に、ＥＧＲバルブデューティが６０％から９０％（本発明の第四開度に相当）に向かう段階では、徐々に制限が緩和されとり得るＩＴデューティの範囲が比例的に増大していき、吸気絞り弁２３は全開からＥＧＲバルブデューティによって定まる所定開度まで閉じることができる。ＥＧＲバルブデューティ９０％以上ではＩＴデューティは０％から１００％付近（９５％）までの値をとることができ、吸気絞り弁２３は開度範囲制限がなくなって全開から全閉まで自由に動けるようになる。
【００４９】
次に、より具体的なＥＧＲ制御の内容を図５のフローチャートに基づき説明する。このフローはＥＣＵ２６により所定時間（数１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。ここではＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３との両方がエアマスフィードバック制御され、ステップ５０１〜５０４及び５５４までは図８に示した従来同様のエアマスフィードバック制御を両弁に対して行う。
【００５０】
即ち、最初に実際のエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとエアマス量Ｇａとの値をＥＣＵ２６に読込む（ステップ５０１）。エンジン回転数Ｎｅはエンジン回転センサの出力に基づきＥＣＵ２６が計算した値であり、燃料噴射量ＱはＥＣＵ２６が計算した目標燃料噴射量の値である。エアマス量（実エアマス量）Ｇａは、エアマスセンサ１７の出力に基づきＥＣＵ２６が算出した値である。次に、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとに基づいてマップＭ５１に従い目標エアマス量Ｇａｔを決定する（ステップ５０２）。このマップＭ５１は図８のマップＭ８１同様、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑから空燃比Ａ／Ｆを算出するもので、これによって得られた空燃比Ａ／ＦからＥＣＵ２６が目標エアマス量Ｇａｔを算出する。
【００５１】
この目標エアマス量Ｇａｔと実エアマス量Ｇａとの偏差ΔＧａを式ΔＧａ＝Ｇａｔ−Ｇａにより算出する（ステップ５０３）。この後ステップがＥＧＲバルブ２１側と吸気絞り弁２３側とに分かれ、エアマス量偏差ΔＧａに基づき、ＥＧＲバルブ２１と吸気絞り弁２３とに対するデューティＤｅ０，Ｄｉ０をそれぞれ算出する（ステップ５０４，５５４）。このステップでは、図８のステップ８０４，８０５で行われる操作を両弁に対して実行する。即ち、図８のマップＭ８２同様のマップから比例ゲインＧＰ及び積分ゲインＧＩを算出し、これら比例ゲインＧＰ及び積分ゲインＧＩを用いて式Ｄ＝Ｃ（ＧＰ＋ＧＩ）により両弁に対するデューティＤｅ０，Ｄｉ０を算出する。これによりフィードバックの結果としての目標デューティＤｅ０，Ｄｉ０が決定する。ただしこれらは両弁に出力する最終目標値ではなく仮の値である。これらの値をフィードバックデューティと称することにする。
【００５２】
次に、ＥＧＲバルブ側のフィードバックデューティＤｅ０に基づき、ＩＴデューティのとり得る最大値Ｄｉｘ及び最小値ＤｉｎをマップＭ５２，Ｍ５３に従って決定する（ステップ５０５，５０６）。ここでマップＭ５２，Ｍ５３は、図４（ｃ）のマップのそれぞれ最大値及び最小値のみを抽出したものである。これによりＩＴデューティのとり得る範囲が決定され、逆にいえばその範囲に制限されることになる。以上と並行して、吸気絞り弁側でも同様に、吸気絞り弁側のフィードバックデューティＤｉ０に基づき、ＥＧＲバルブデューティのとり得る最大値Ｄｅｘ及び最小値ＤｅｎをマップＭ５４，Ｍ５５に従って決定する（ステップ５５５，５５６）。マップＭ５４，Ｍ５５は、図４（ｂ）のマップのそれぞれ最大値及び最小値のみを抽出したものである。これによりＥＧＲバルブデューティもとり得る範囲が決定され、逆にいえばその範囲に制限されることになる。
【００５３】
次に、ＥＧＲバルブ側においては、フィードバックデューティＤｅ０と、既に決定されたＥＧＲバルブデューティの最大値Ｄｅｘとを比較する（ステップ５０７）。Ｄｅ０＞ＤｅｘならＤｅ＝Ｄｅｘとし（ステップ５０８）、Ｄｅ０≦ＤｅｘならＤｅ＝Ｄｅ０とする（ステップ５０９）。ＤｅはＥＧＲバルブ２１に出力する最終値を意味するが、ここではまだ最終値は決まらず上限が決定されただけである。引き続き今度は、このＤｅと既に決定されたＥＧＲバルブデューティの最小値Ｄｅｎとを比較する（ステップ５１０）。Ｄｅ＞ＤｅｎならＤｅ＝Ｄｅとし（ステップ５１１）、Ｄｅ≦ＤｅｎならＤｅ＝Ｄｅｎとする（ステップ５１２）。これでＥＧＲバルブデューティの下限が決定し、最終目標値Ｄｅが確定するので、この最終目標値ＤｅのデューティをＥＧＲバルブ２１に出力することで、上記の如きＥＧＲバルブ２１の制御が可能になる。
【００５４】
他方、吸気絞り弁側においても同様の操作を行う。まずフィードバックデューティＤｉ０と、既に決定されたＩＴデューティの最大値Ｄｉｘとを比較する（ステップ５５７）。Ｄｉ０＞ＤｉｘならＤｉ＝Ｄｉｘとし（ステップ５５８）、Ｄｉ０≦ＤｉｘならＤｉ＝Ｄｉ０とする（ステップ５５９）。次にこのＤｉと既に決定されたＩＴデューティの最小値Ｄｉｎとを比較する（ステップ５６０）。Ｄｉ＞ＤｉｎならＤｉ＝Ｄｉとし（ステップ５６１）、Ｄｉ≦ＤｉｎならＤｉ＝Ｄｉｎとする（ステップ５６２）。これでＩＴデューティの下限が決定し、最終目標値Ｄｉが確定するので、この最終目標値Ｄｉのデューティを吸気絞り弁２３に出力することで、上記の如き吸気絞り弁２３の制御が可能になる。
【００５５】
次に、この制御について効果を確認した結果を図６，図７に示す。図６は従来の制御、即ちＥＧＲバルブのみをフィードバック制御し、吸気絞り弁をオープンループ制御した例であり、図７は本制御を行った例である。いずれも実機から得られた試験結果であり、グラフ上にはエンジン回転数の値と、エアマス量の目標値及び実測値とが示されている。図６に示されるように、従来はエアマス量の目標値に対して実測値の追従性が悪く、両者にズレが生じていた。しかし図７に示されるように、本制御によればエアマス量の目標値に対し実測値がほぼ完全に追従しており、両者のズレは殆ど無くなった。これにより本制御が優れるものであることが確認された。
【００５６】
このように、本装置においては、目標となるＥＧＲ量（本実施形態ではその代用値としての目標エアマス量）に応じて、ＥＧＲバルブと吸気絞り弁との作動可能な開度範囲をそれぞれ制限するので、両弁に対し互いに相関性のある制御が可能になり、良好な制御性を確保できると共に、ＥＧＲバルブ側から吸気絞り弁側に又はその逆側に制御が切り換わったときにも、スムーズな切換えが可能となり、切換えショックを防止することができる。
【００５７】
また、ＥＧＲバルブと吸気絞り弁との一方の作動可能な開度範囲を、他方の開度に応じて互いに制限し合うので、目標となるＥＧＲ量に対しての両弁へのキャリブレーションが不要となり、キャリブレーション及びマップ作成の手間が大いに省略できる。
【００５８】
さらに、目標となるＥＧＲ量が所定範囲、即ちそれぞれの弁制御の切換点付近にあるとき、両弁の開度が所定範囲内で可変となるよう制限を掛け、逆にいえばその制限の範囲内で両弁が自由に作動できるようにしたので、切換えがさらにスムーズになって切換えショックを一層防止することができる。
【００５９】
なお、本実施形態ではＥＣＵ２６が本発明のフィードバック制御手段、制限手段及び弁開度制限手段を構成し、図５のフローチャートにおいては、ステップ５０１〜５０４及び５５４を実行する部分がフィードバック制御手段、その他のステップを実行する部分が制限手段及び弁開度制限手段となる。
【００６０】
本発明の実施の形態は他にも様々なものが可能である。例えば本実施形態ではＥＧＲ量の代用値としてエアマス量を、弁開度の代用値としてデューティを用いたが、ＥＧＲ量及び弁開度の値を直接用いても良い。そして弁に与えるデューティを弁開度に対してフィードバックしているものにも本発明は有効である。さらに本発明は、リーンＮＯｘ触媒に対するリーン・リッチ切換えやＤＰＦ再生のために吸気絞り弁を設けたエンジンに対しても有効である。
【００６１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ＥＧＲ制御に関してＥＧＲバルブと吸気絞り弁との双方をフィードバック制御する場合において、良好な制御性を確保すると共に、一方の制御から他方の制御に切り換わったときの切換えショックを防止することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンを示すシステム図である。
【図２】本装置による基本的なＥＧＲ制御の内容を示すグラフである。
【図３】本装置によるより具体的なＥＧＲ制御の内容を示すグラフである。
【図４】ＥＧＲバルブ及び吸気絞り弁の開度制限マップである。
【図５】本装置によるＥＧＲ制御の内容を示すフローチャートである。
【図６】ＥＧＲ制御に関する効果確認の結果で、従来の例である。
【図７】ＥＧＲ制御に関する効果確認の結果で、本実施形態の例である。
【図８】従来のＥＧＲバルブフィードバック制御の内容を示すフローチャートである。
【図９】従来の吸気絞り弁オープンループ制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン本体
５  吸気ポート
６  排気ポート
１２  吸気管
１３  排気管
１７  エアマスセンサ
１９  ＥＧＲ装置
２０  ＥＧＲ管
２１  ＥＧＲバルブ
２３  吸気絞り弁
２６  電子制御ユニット（制御手段）
２９，３０  電気アクチュエータ
Ｇａ  実エアマス量
Ｇａｔ  目標エアマス量
ΔＧａ  エアマス量偏差
Ｄｅ０，Ｄｉ０  フィードバックデューティ
Ｄｉｘ  吸気絞り弁デューティ最大値
Ｄｉｎ  吸気絞り弁デューティ最小値
Ｄｅｘ  ＥＧＲバルブデューティ最大値
Ｄｅｎ  ＥＧＲバルブデューティ最小値
【図１】
0003885569.tif 000002
【図２】
0003885569.tif 000003
【図３】
0003885569.tif 000004
【図４】
0003885569.tif 000005
【図５】
0003885569.tif 000006
【図６】
0003885569.tif 000007
【図７】
0003885569.tif 000008
【図８】
0003885569.tif 000009
【図９】
0003885569.tif 000010