| 【発明の名称】 |
ＥＧＲ装置付き過給式エンジン |
| 【発明者】 |
【氏名】西頭 昌明
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| 【要約】 |
【課題】ＥＧＲ制御と過給圧制御との間に関係を持たせて、ＥＧＲ制御と過給圧制御を統合し、エンジンの運転状態の過渡時においても適切なＥＧＲを行って排気ガス中のＮＯｘやスモークを減少できるＥＧＲ装置付き過給式エンジンを提供する。
【解決手段】ターボ過給機付きエンジン１のＥＧＲ通路４に設けたＥＧＲバルブ10を調整制御してＥＧＲ率を調整するＥＧＲ制御手段31，32と、ターボ過給機の過給圧を可変に調整制御する過給圧制御手段41，42を備えたエンジン１に、該エンジン１の運転状態の過渡時において、前記過給圧制御手段41，42で使用される第１の制御量を用いて、前記ＥＧＲ制御手段31，32で使用される第２の制御量を補正する第１補正手段51ａ，51ｂ，51ｃを追設する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ターボ過給機付きエンジンのＥＧＲ通路に設けたＥＧＲバルブを調整制御してＥＧＲ率を調整するＥＧＲ制御手段と、ターボ過給機の過給圧を可変に調整制御する過給圧制御手段を備えたエンジンにおいて、該エンジンの運転状態の過渡時において、前記過給圧制御手段で使用される第１の制御量を用いて、前記ＥＧＲ制御手段で使用される第２の制御量を補正する第１補正手段を備えたことを特徴とするＥＧＲ装置付き過給式エンジン。
【請求項２】 前記第１の制御量を、目標ＶＮＴリフトと吸気圧偏差と目標吸気圧のいずれかとし、前記第２の制御量を目標ＥＧＲバルブリフト又は目標ＥＧＲ率としたことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲ装置付き過給式エンジン。
【請求項３】 前記ＥＧＲ制御手段で使用する第３の制御量の変化量が所定の制限値より大きくなる場合に、前記過給圧制御手段で使用する第４の制御量を補正する第２補正手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のＥＧＲ装置付き過給式エンジン。
【請求項４】 ターボ過給機付きエンジンのＥＧＲ通路に設けたＥＧＲバルブを調整制御してＥＧＲ率を調整制御するＥＧＲ制御手段と、ターボ過給機の過給圧を可変に調整制御する過給圧制御手段を備えたエンジンにおいて、前記ＥＧＲ制御手段で使用する第３の制御量の変化量が所定の制限値より大きくなる場合に、前記過給圧制御手段で使用する第４の制御量を補正する第２補正手段を備えたことを特徴とするＥＧＲ装置付き過給式エンジン。
【請求項５】 前記第３の制御量をＥＧＲバルブリフトとし、前記第４の制御量を目標ＶＮＴリフトとしたことを特徴とする請求項３又は４記載のＥＧＲ装置付き過給式エンジン。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＧＲ量を調整制御できるＥＧＲ装置と過給圧を可変に制御できる過給機を備えた過給機付ディーゼルエンジン等のエンジンにおいて、ＥＧＲ制御と過給圧制御とを統合して行うＥＧＲ装置付き過給式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等のエンジンの排気ガス対策において、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減するために、不活性ガスである排気ガスの一部を吸気系に再循環させることで、燃焼温度を低く抑えてＮＯｘの生成を抑制するＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）が有効であることが知られ、広く実用化されている。
【０００３】特に、ディーゼルエンジンでは排気ガス中に多くのＮＯｘを含むために、このＥＧＲ装置が重要視され、研究・開発・実用化が盛んに行われている。
【０００４】このＥＧＲ装置においては、図１に示すように、エンジンの排気通路２と吸気通路３とをＥＧＲ通路４で接続し、このＥＧＲ通路４に排気ガスの還流量を制御するためのＥＧＲバルブ10を設けて、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の基本噴射量Ｑ-fin等によって決まる運転状態に基づいて、予めＮＯｘとスモークがバランスして減少するように設定された目標ＥＧＲ率になるように、ＥＧＲバルブ10の弁開度（バルブリフト）をコントローラ６で制御している。
【０００５】そして、このＥＧＲ制御は、図７や図８に示すように、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の基本噴射量Ｑ-finと予めコントローラ６に入力されたマップデータから算出される目標ＥＧＲバルブリフトになるように、ＥＧＲバルブ10のリフトセンサ11の検出値を使用してフィードバック制御するＥＧＲリフト制御（ＥＧＲバルブリフトフィードバック制御）や、図９に示すように、このＥＧＲリフト制御に加えて、ＥＧＲ率に関しても、目標ＥＧＲ率を算出して、エアフローセンサ（ＭＡＦサンサ）12、吸気圧センサ22、吸気温センサ13等から推定したＥＧＲ率を使用してフィードバック制御するＥＧＲ率フィードバック制御を行っている。
【０００６】一方、吸気圧を可変に調整制御できる過給式エンジン１では、エンジン運転状態が低速回転かつ高負荷の時には、吸気圧制御用のバルブ開弁リフト量（ＶＮＴ）を絞り吸気圧力を上げる制御を行い、高速回転の時は、絞りを少なくし、吸気圧の上がり過ぎによるエンジン故障を防ぐ制御を行っている。また、吸入空気量が少なくてよい軽負荷時においても絞りを少なくして燃費向上を図る制御を行っている。
【０００７】この過給圧制御では、図７に示すように、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の基本噴射量Ｑ-fin等によって決まるエンジン運転状態に応じて、排気ガス、燃費、出力が最適になるように予め設定されている目標ＶＮＴリフトを計算し、この目標ＶＮＴリフトになるように、可変ベーン等の吸気圧調整バルブ（ＶＮＴ）20のバルブリフトに関してリフトセンサ21の検出値を使用してフィードバック制御するＶＮＴリフト制御を行っている。
【０００８】あるいは、図８や図９に示すように、ＶＮＴリフト制御に加えて、吸気圧力に関しても、エンジン運転状態により決まる目標吸気圧を目標値にして、吸気圧センサ22の検出値を使用してフィードバック制御する吸気圧フィードバック制御が行われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらの過給式エンジンでは、エンジンの運転状態が変化する過渡時においては、ＥＧＲ率変化と吸気圧変化とが互いに影響を及ぼし合うために、従来の独立してＥＧＲ制御とＶＮＴ制御を行うエンジンでは、最適なＥＧＲができず排気ガス対策が不十分な結果になってしまうという問題がある。
【００１０】つまり、過給式エンジンでは、エンジンの負荷が増減する時に、排気通路のタービンが作動してから吸気通路のコンプレッサーが作動して吸気量を増加するので過給遅れが生じる。そのため、この過給機及び吸排気系の応答遅れにより、吸・排気圧のバランスが定常時とは変化し、ＥＧＲバルブの前後の差圧が定常状態の時の差圧より増減するため、ＥＧＲバルブのバルブリフト（弁開度）が同じであっても、負荷増加時にはＥＧＲガスが入り易く、負荷減少時にはＥＧＲガスが入り難い状態となる。
【００１１】その結果、定常試験で設定した値を目標値にしてＥＧＲ制御しているだけでは、実際のＥＧＲ率が目標のＥＧＲ率に対して一時的に大きく、又は小さくなり、目標値から逸脱してしまうので、負荷増加時にはＥＧＲガスが過剰になり酸素が不足してスモークが増加し、また、負荷減少時にはＥＧＲガスが不足してＮＯｘが増加してしまうという問題が生じる。
【００１２】そこで、ＥＧＲリフト制御に加えて、ＥＧＲ率フィードバック制御を採用して、エアフローセンサ、吸気圧センサ、吸気温センサによりＥＧＲ率を算出し、目標ＥＧＲ率に関するフィードバック制御を行い、ＥＧＲ率偏差を小さくすることが行われているが、過渡時の目標ＥＧＲ率への追従はまだ十分なものとは言えない。
【００１３】更に、エンジンの負荷変動が大きい場合には、ＥＧＲバルブの応答速度に限界があるため、ＥＧＲバルブの開閉操作が目標ＥＧＲバルブリフトに追従しきれず、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率の値より大きく逸脱し、適正なＥＧＲが行われないため、ＥＧＲ量が減少してＮＯｘが増加したり、あるいは、ＥＧＲ量が増加して空気量が減少し、スモークが増加するという問題がある。
【００１４】また、エンジンの負荷が増加する際には、過給機の排気タービンの圧力が上昇し、その後で、吸気圧力も上昇するが、この時には過給圧制御の特性として、ＶＮＴノズルの開口面積を減らす制御を行うので、排気圧力の増加が著しく大きくなり、その結果、更に、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率より大きく逸脱するという問題がある。
【００１５】本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＥＧＲ制御と過給圧制御との間に関係を持たせて、ＥＧＲ制御と過給圧制御を統合し、エンジンの運転状態の過渡時においても適切なＥＧＲを行って排気ガス中のＮＯｘやスモークを減少できるＥＧＲ装置付き過給式エンジンを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成するためのＥＧＲ装置付き過給式エンジンは、以下のように構成される。
【００１７】１）ターボ過給機付きエンジンのＥＧＲ通路に設けたＥＧＲバルブを調整制御してＥＧＲ率を調整するＥＧＲ制御手段と、ターボ過給機の過給圧を可変に調整制御する過給圧制御手段を備えたエンジンにおいて、該エンジンの運転状態の過渡時において、前記過給圧制御手段で使用される第１の制御量を用いて、前記ＥＧＲ制御手段で使用される第２の制御量を補正する第１補正手段を備えて構成される。
【００１８】２）上記のＥＧＲ装置付き過給式エンジンにおいて、前記第１の制御量を、目標ＶＮＴリフトと吸気圧偏差と目標吸気圧のいずれかとし、、前記第２の制御量を目標ＥＧＲバルブリフト又は目標ＥＧＲ率として構成する。
【００１９】３）また、上記のＥＧＲ装置付き過給式エンジンにおいて、前記ＥＧＲ制御手段で使用する第３の制御量の変化量が所定の制限値より大きくなる場合に、前記過給圧制御手段で使用する第４の制御量を補正する第２補正手段を備えて構成される。
【００２０】４）あるいは、ターボ過給機付きエンジンのＥＧＲ通路に設けたＥＧＲバルブを調整制御してＥＧＲ率を調整するＥＧＲ制御手段と、ターボ過給機の過給圧を可変に調整制御する過給圧制御手段を備えたエンジンにおいて、前記ＥＧＲ制御手段で使用する第３の制御量の変化量が所定の制限値より大きくなる場合に、前記過給圧制御手段で使用する第４の制御量を補正する第２補正手段を備えて構成される。
【００２１】５）そして、第２補正手段を備えた上記のＥＧＲ装置付き過給式エンジンにおいて、前記第３の制御量をＥＧＲバルブリフトとし、前記第４の制御量を目標ＶＮＴリフトとして構成する。
【００２２】つまり、ＥＧＲ装置を備えた過給式エンジンにおいて、ＥＧＲ制御手段及び過給圧制御手段とを備えると共に、両制御手段の間に第１補正手段や第２補正手段を設ける。
【００２３】この第１補正手段では、エンジンの運転の過渡時の過給圧制御手段に使用する第１の制御量に応じて、第１補正手段によりＥＧＲ制御手段で使用する第２の制限量を補正し、ＥＧＲ制御に過給圧制御で変化する吸気圧の変化を取り入れたフィードフォワード制御を行う。
【００２４】また、第２補正手段ではＥＧＲ制御手段で使用する第３の制御量の変化が所定値より大きくなり、実際のＥＧＲバルブリフトやＥＧＲ率が目標ＥＧＲバルブリフトや目標ＥＧＲ率に追従できず逸脱量が大きくなりそうな場合には、吸気圧制御で使用する第４の制御量に制限を加えて、排気圧の急激な変化を緩和し、ＥＧＲ制御が追従し易くなるように吸気圧制御を制限する。
【００２５】そして、この構成により、エンジンの運転状態の過渡時に、ＥＧＲ制御と過給圧制御とを統合して行い、実際のＥＧＲ率と予め設定した目標ＥＧＲ率との逸脱量が少なくなるようにＥＧＲを行うので、排気ガス中のＮＯｘやスモーク等の有害成分が減少する。
【００２６】なお、このターボ過給機の過給圧を可変に調整制御する機構としては、タービンのスロート面積を変化させるフラップベーンの可変ノズルを設けたものや、固定と可動のウイングを設けたものや、多数のベーン方式の可変ノズルを設けたものや、ウェストゲートバルブを使用したもの等がある。
【００２７】また、第２補正手段で使用する所定の制限値とは、ＥＧＲバルブの応答特性から決まる値で、予め、実験や計測や計算により定まり、第３の制御量に対応するように換算した値である。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】本発明に係るＥＧＲ装置付きのエンジンは、図１のシステム構成図に示すように、過給機のタービン７の上流側の排気通路２と過給機のコンプレッサ８の下流側の吸気通路３とを連通するＥＧＲ通路４にＥＧＲバルブ10を設け、このＥＧＲバルブ10をエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）と呼ばれるコントローラ６で制御して、排気ガスの還流量（ＥＧＲ量）を調整するように構成され、同時に過給圧の制御をＶＮＴ（可変容量ターボ過給機の可変ノズル）の弁開度を調整して行っている。
【００３０】また、コンプレッサ８の下流側の吸気通路３にエアフローセンサ（ＭＡＦセンサ）12と吸気圧センサ22と吸気温センサ13をそれぞれ設けて構成される。このエアフローセンサ12としては、熱線式センサや、可動ベーン式センサ、カルマン渦式センサ等を、また、吸気圧センサ22としては、半導体圧力センサ等を、そして、吸気温センサ13としては、巻線抵抗形、サーミスタ、熱電対等をそれぞれ使用することができる。
【００３１】そして、コントローラ６は、エアフローセンサ12、吸気圧センサ22、吸気温センサ13で検出された吸気量Ｍin、吸気圧力Ｐin、吸気温Ｔinを入力すると共に、エンジン回転速度センサ14、アクセル開度センサ15で検出されるエンジン回転速度Ｎｅやアクセル開度（負荷）Ｑも入力するように構成される。
【００３２】このコントローラ６では、これらのセンサからのデータを入力して、ＥＧＲ率を制御するためにＥＧＲバルブ10のバルブリフト（弁開度）を制御するＥＧＲ制御手段31，32と過給圧を制御するための過給圧制御手段41，42を備えて構成される。
【００３３】そして、このＥＧＲ制御手段31，32には、ＥＧＲバルブリフトをフィードバック制御するＥＧＲリフト制御手段31と、ＥＧＲ率をフィードバック制御するＥＧＲ率フィードバック制御手段32とがあり、過給圧制御手段41，42には、ＶＮＴリフトをフィードバック制御するＶＮＴリフト制御手段41，と吸気圧をフィードバック制御する吸気圧フィードバック制御手段42とがある。
【００３４】そして、本発明に係わる実施の形態のＥＧＲ装置付き過給式エンジンは、これらのＥＧＲ制御手段31，32と過給圧制御手段41，42との組み合わせと、これらの両制御手段を統合制御するための第１補正手段51ａ，51ｂ，51ｃや第２補正手段61を備えて構成される。以下の３つの実施の形態を例にして示す。
【００３５】第１の実施の形態は、ＥＧＲリフト制御手段31とＶＮＴリフト制御手段41の組合わせであり、第２の実施の形態は、ＥＧＲリフト制御手段31と吸気圧フィードバック制御手段42の組合わせであり、第３の実施の形態は、ＥＧＲ率フィードバック制御手段32と吸気圧フィードバック制御手段42の組合わせである。
【００３６】〔第１の実施の形態〕図２にブロック線図を示す第１の実施の形態は、ＥＧＲリフト制御手段31とＶＮＴリフト制御手段41の組合わせであり、このＥＧＲリフト制御手段31は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の基本噴射量Ｑ-finを入力し、予めコントローラ６に入力されているマップデータ（table1）により、目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft （＝table1（Ｑ-fin，Ｎｅ））を算出し、ＥＧＲバルブ10に対して、この目標ＥＧＲＶリフトＥＧＲＶ-reft を第１補正手段51ａで補正した値ＥＧＲＶ-refで、リフトセンサ11のＥＧＲバルブリフト検出値ＥＧＲＶ-lift を使用して比例積分制御（ＰＩ制御）を含むフィードバック制御を行う。
【００３７】また、ＶＮＴリフト制御手段41は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の基本噴射量Ｑ-finを入力し、予めコントローラ６に入力されているマップデータ（table2）により、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft （＝table2（Ｑ-fin，Ｎｅ））を算出し、ＶＮＴ20に対して、この目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft を第２補正手段61で補正した値ＶＮＴ-refで、リフトセンサ21のＶＮＴリフト検出値ＶＮＴ-lift を使用して、比例積分制御（ＰＩ制御）を含むフィードバック制御を行う。なお、このＶＮＴリフトＶＮＴ-lift が大きい程、ノズル開口面積が小さくなり吸気圧力Ｐinが上昇する。
【００３８】〔第１補正手段（Ａ）〕本発明のこの第１の実施の形態においては、このＥＧＲリフト制御手段31とＶＮＴリフト制御手段41の間に第１補正手段51ａと第２補正手段61を設け、統合制御する。
【００３９】先ず、第１補正手段51ａにおいては、補正方法Ａを用いて、ＶＮＴリフト制御に使用する目標ＶＮＴリフト（第１の制御量）ＶＮＴ-refを使用してＥＧＲ制御の目標ＥＧＲバルブリフト（第２の制御量）ＥＧＲＶ-reft を補正する。
【００４０】この補正方法Ａでは、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-refが減少する場合には、ＥＧＲバルブ10の上流側の圧力が減少し、ＥＧＲ率が減少する方向になるので、目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-refに対して推定した実際のＥＧＲ率ＥＧＲ-rt が不足する時には、目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft を増量補正する。
【００４１】また、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-refが増加する場合には、ＥＧＲバルブ10の上流側の圧力が増加し、ＥＧＲ率が増加する方向になるので、目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-refに対して実際のＥＧＲ率ＥＧＲ-rt が過剰になる時は、目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft を減量補正する。
【００４２】即ち、サンプリングの順序を「(k-1) 、(k) 」で示すと、「ＶＮＴ-ref(k) ＜ＶＮＴ-ref(k-1) 、かつ、ＥＧＲ-ref＞ＥＧＲ-rt の時」、又は、「ＶＮＴ-ref(k) ＞ＶＮＴ-ref(k-1) 、かつ、ＥＧＲ-ref＜ＥＧＲ-rt ) の時」に、Ｋａを補正ゲインとして、ＥＧＲＶ-ref(k) ＝ＥＧＲＶ-reft (k) −Ｋａ＊（ＶＮＴ-ref(k) −ＶＮＴ-ref(k-1) ）とする。
【００４３】〔第２補正手段〕また、第２補正手段61では、補正方法Ｄで、更に、ＥＧＲ制御に使用するＥＧＲバルブリフト検出値（第３の制御量）ＥＧＲＶ-lift を使用して、ＶＮＴリフト制御に使用する目標ＶＮＴリフト（第４の制御量）ＶＮＴ-reft の補正を行うが、この補正方法Ｄでは、ＥＧＲバルブ10の応答性を考慮した補正であり、次のようにして行う。
【００４４】エンジン１の運転状態の過渡時において、ＥＧＲ率を急激に減らすためにＥＧＲバルブ10が急速度（閉じ側の所定のしきい値以上の速度）で閉じ方向に動いている場合に、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft が増加すると、ＥＧＲバルブ10の上流側の圧力が増加し、ＥＧＲ率を増加する方向になるので、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft の値をホールドして増加を止め、ＥＧＲ率の減少を妨げないようにする。
【００４５】また、ＥＧＲ率を急激に増加するためにＥＧＲバルブ10が急速度（開き側の所定のしきい値以上の速度）で開方向に動いている場合に、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft が減少すると、ＥＧＲバルブ10の上流側の圧力が減少し、ＥＧＲ率を減少する方向になるので、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft の値をホールドして減少を止め、ＥＧＲ率の増加を妨げないようにする。
【００４６】つまり、「ＥＧＲＶ-lift(k)−ＥＧＲＶ-lift(k-1)＜閉じ側しきい値、かつ、ＶＮＴ-reft(k)＞ＶＮＴ-reft(k-1)の時」、又は、「ＥＧＲＶ-lift(k)−ＥＧＲＶ-lift(k-1)＞開き側しきい値、かつ、ＶＮＴ-reft(k)＜ＶＮＴ-reft(k-1)の時」には、ＶＮＴ-reft(k)＝ＶＮＴ-reft(k-1)、ＶＮＴ-ref(k) ＝ＶＮＴ-reft(k)とする。
【００４７】〔第２の実施の形態〕図３に示す第２の実施の形態は、ＥＧＲリフト制御手段31と吸気圧フィードバック制御手段42の組合わせであり、このＥＧＲリフト制御手段31は、図２の第１の実施の形態と同じである。
【００４８】そして、吸気圧フィードバック制御手段42は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の噴射量Ｑ-finを入力し、予めコントローラに入力されているマップデータ（table3）により、目標吸気圧Ｐin-reft （＝table3（Ｑ-fin，Ｎｅ））を算出し、吸気圧センサ22で検出した実吸気圧力Ｐint との吸気圧偏差ΔＰinによりＰＩ制御を含むフィードバック制御を行う。
【００４９】この吸気圧偏差ΔＰinによるフィードバック制御においては、更に、このフィードバック用の制御値ＶＮＴ-fbkに、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の基本噴射量Ｑ-finと予めコントローラに入力されているマップデータ（table4）とから算出される基本ＶＮＴリフトＶＮＴ-base （＝table4（Ｑ-fin，Ｎｅ））を加えて目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft とし、この目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-refを第２補正手段61により補正した値ＶＮＴ-refに従ってＶＮＴリフト制御を行う。つまり、ＶＮＴ-reft(K)= ＶＮＴ-base(K)＋ＶＮＴ-fbk(k) となる。
【００５０】〔第１補正手段（Ｂ）〕そして、この第２の実施の形態において、第１補正手段51ｂにより、補正方法Ｂを用いて吸気圧フィードバック制御手段42で使用する吸気圧偏差（第１の制御量）ΔＰinを使用してＥＧＲリフト制御の目標ＥＧＲバルブリフト（第２の制御量）ＥＧＲＶ-reft を補正する。
【００５１】このＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft の補正は、図２の第１の実施の形態の補正と略同じであるが、第１の実施の形態では、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-refの増減を基に補正していたが、この第２の実施の形態では、補正方法Ｂにより、目標吸気圧Ｐin-reft と吸気センサ22で検出した値Ｐint との吸気圧偏差ΔＰinの増減を基に補正する点が異なる。
【００５２】この補正方法Ｂでは、吸気圧偏差ΔＰinが正の場合（目標値＞現在値）には、ＶＮＴリフトＶＮＴ-lift が減少してＥＧＲバルブ10の上流側の圧力が増加し、ＥＧＲ率が増加する方向に影響が出るので、目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-reft に対してＥＧＲ率が過剰になる時は、目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft を減量補正する。
【００５３】また、吸気圧偏差ΔＰinが負の場合（目標値＜現在値）には、ＶＮＴリフトＶＮＴ-lift が増加してＥＧＲバルブ10の上流側の圧力が減少し、ＥＧＲ率が減少する方向に影響が出るので、目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-reft に対してＥＧＲ率が不足する時は、目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft を増量補正する。
【００５４】つまり、「Ｐin-reft(k) )＞Ｐint(k)、かつ、ＥＧＲ-reft ＞ＥＧＲ-rt の時」、又は、「Ｐin-reft(k)＜Ｐin-reft(k-1)、かつ、ＥＧＲ-reft ＜ＥＧＲ-rtの時」は、Ｋｂを補正ゲインとして、ＥＧＲＶ-reft(k)＝ＥＧＲＶ-base(k)−Ｋｂ＊（Ｐin-reft(k)−Ｐint(k)）とする。
【００５５】〔第２補正手段〕更に、第１の実施の形態と同じように、第２補正手段61により、ＥＧＲ制御で使用するＥＧＲバルブリフト検出値（第３の制御量）ＥＧＲＶ-lift を使用して、吸気圧フィードバック制御手段で使用する目標ＶＮＴリフト（第４の制御量）ＶＮＴ-reft の補正を行う。
【００５６】〔第３の実施の形態〕図４に示す第３の実施の形態は、ＥＧＲ率フィードバック制御手段32と吸気圧フィードバック制御手段42の組合わせであり、吸気圧フィードバック制御手段42は、図３の第２の実施の形態と同じである。
【００５７】そして、ＥＧＲ率フィードバック制御手段32は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の基本噴射量Ｑ-finを入力し、予めコントローラに入力されているマップデータ（table5）により、目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-reft （＝table5（Ｑ-fin，Ｎｅ））を求める。
【００５８】一方、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ：マスエアフローセンサ）12から吸入空気量の計算を行い、吸気圧センサ22及び吸気温センサ13で検出した吸気圧及び吸気温とエンジン回転速度Ｎｅから吸入ガス量の計算を行い、この吸入空気量と吸入ガス量とからＥＧＲ率ＥＧＲ-rt を計算し、この推定ＥＧＲ率ＥＧＲ-rt と目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-reft とのＥＧＲ率偏差ΔＥＧＲからＰＩ制御を含むフィードバック制御を行う。
【００５９】このＥＧＲ率偏差ΔＥＧＲによるフィードバック制御においては、更に、このフィードバック用の制御値ＥＧＲＶ-fbkに、エンジン回転速度Ｎｅと燃料の基本噴射量Ｑ-finと予めコントローラに入力されているマップデータ（table6）により算出される基本ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-base （＝table6（Ｑ-fin，Ｎｅ））を加えて目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft （＝ＥＧＲＶ-base ＋ＥＧＲＶ-fbk）とし、この目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft に更に第１補正手段51ｃによる補正を加えた値ＥＧＲＶ-refになるようにＥＧＲリフト制御して、ＥＧＲ率フィードバック制御を行う。
【００６０】〔第１補正手段（Ｃ）〕そして、この第３の実施の形態において、第１補正手段51ｃにより、補正方法Ｃを用いて吸気圧フィードバック制御手段42で使用する目標吸気圧（第１の制御量）Ｐin-reft を使用してＥＧＲリフト制御の目標ＥＧＲバルブリフト（第２の制御量）ＥＧＲＶ-reft を補正する。
【００６１】この補正方法Ｃでは、第２の実施の形態の吸気圧偏差ΔＰinの正負が、目標吸気圧Ｐin-reft の増減に代わっただけであり、その他は同じである。
【００６２】つまり、「Ｐin-reft(k)＞Ｐin-reft(k-1)、かつ、ＥＧＲ-ref＞ＥＧＲ-rt の時」、又は、「Ｐin-reft(k)＜Ｐin-reft(k-1)、かつ、ＥＧＲ-ref＜ＥＧＲ-rtの時」に、Ｋｃを補正ゲインとして、ＥＧＲＶ-ref(k) ＝ＥＧＲＶ-fbk(k) ＋ＥＧＲＶ-base(k)−Ｋｃ＊（Ｐin-reft(k)−Ｐin-reft(k-1)）とする。
【００６３】〔第２補正手段〕更に、第１及び第２の実施の形態と同じように、第２補正手段61により、ＥＧＲ制御で使用するＥＧＲバルブリフト検出値（第３の制御量）ＥＧＲＶ-lift を使用して、吸気圧フィードバック制御手段で使用する目標ＶＮＴリフト（第４の制御量）ＶＮＴ-reft の補正を行う。
【００６４】〔タイミングチャート〕以上の構成のＥＧＲ装置付き過給式エンジンにおけるタイミングチャートの例を図４と図５に示す。
【００６５】図４は負荷減少時を示しているが、補正方法Ａでは、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft の変化α１を、補正方法Ｂでは、過給圧偏差ΔＰinであるβ１の変化を、また、補正方法Ｃでは目標吸気圧Ｐin-reft の変化γ１のいずれかを検知して、目標ＥＧＲＶリフトＥＧＲＶ-reft を増量補正し、また、ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-lift の変化δ１を検知して、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft を点線から実線に補正しているので、ＥＧＲ率ＥＧＲ-rt が点線から実線に変更され、ＮＯｘの増加が防止されていることが分かる。
【００６６】また、図５は負荷増加時を示しているが、補正方法Ａでは、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft の変化α２を、補正方法Ｂでは、過給圧偏差ΔＰinであるβ２の変化を、また、補正方法Ｃでは目標吸気圧Ｐin-reft の変化γ２の何れかを検知して、目標ＥＧＲＶリフトＥＧＲＶ-reft を減量補正し、また、ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-lift の変化δ２を検知して、目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft を点線から実線に補正しているので、ＥＧＲ率ＥＧＲ-rt が点線から実線に変更され、スモークの増加が防止されていることが分かる。
【００６７】〔効果〕以上の構成のＥＧＲ装置付き過給式エンジンによれば、次のような効果を奏することができる。
【００６８】過給圧制御手段41，42で使用する目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft や吸気圧力偏差ΔＰinや目標吸気圧Ｐin-reft 等の第１の制御量の変化に応じて、ＥＧＲ制御手段31，32で使用する第２の制御量である目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft や目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-reft を補正することができる。
【００６９】つまり、これらの補正方法Ａ，Ｂ，Ｃにより、ＥＧＲバルブ10の上流側の圧力が増加し、ＥＧＲ率が増加する傾向にあり、目標ＥＲＧ率ＥＧＲ-reft に対してＥＧＲ率が過剰になる時は、目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft を減量し、ＥＧＲバルブ10の上流側の圧力が減少し、ＥＧＲ率が減少する傾向にあり、目標ＥＲＧ率ＥＧＲ-reft に対してＥＧＲ率が不足する時は、目標ＥＧＲバルブリフトＥＧＲＶ-reft を増加することができる。
【００７０】また、エンジンの運転状態の過渡時において、ＥＧＲ制御手段31，32側の第３の制御量であるＥＧＲ率の変化が激しく、ＥＧＲバルブ10を開閉する操作速度が、ＥＧＲバルブ10の応答速度範囲より大きくなる時において、過給圧制御手段41,42 側の目標ＶＮＴリフトＶＮＴ-reft に制限を加えることができるので、目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-reft に対する実際のＥＧＲ率ＥＧＲ-rt の逸脱量を減少させることができる。
【００７１】従って、ＥＧＲバルブ10の上流側の圧力の増減及びＥＧＲバルブの応答速度をを考慮に入れたＥＧＲ制御が可能となり、目標ＥＧＲ率ＥＧＲ-reft に対して実際のＥＧＲ率を近づけることができるので、適切なＥＧＲ率でＥＧＲを行うことができ、排気ガス中のＮＯｘ及びスモークをバランスよく減少させることができる。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＥＧＲ装置付き過給式エンジンによれば、次のような効果を奏することができる。
【００７３】第１補正手段を備えたことにより、過給圧制御手段で使用する目標ＶＮＴリフトや吸気圧力偏差や目標吸気圧等の第１の制御量の変化に応じて、ＥＧＲ制御手段で使用する目標ＥＧＲバルブリフトや目標ＥＧＲ率等の第２の制御量を補正することができるので、過給機の運転状態の変化に伴うＥＧＲバルブの上流側の圧力の増減を考慮したＥＧＲ制御が可能となり、目標ＥＧＲ率に実際のＥＧＲ率を近づけることができ、適切なＥＧＲ率でＥＧＲを行うことができる。
【００７４】また、第２補正手段を備えたことにより、ＥＧＲ制御手段で使用するＥＧＲバルブリフト等の第３の制御量の変化量が所定の制限値より大きくなる場合に、過給圧制御手段で使用する目標ＶＮＴリフト等の第４の制御量に制限を加える補正を行うことができるので、エンジンの運転状態の過渡時において、ＥＧＲ率の変化が激しく、ＥＧＲバルブの開閉操作速度が、ＥＧＲバルブの応答速度範囲より大きくなる時に、過給圧制御手段側の目標ＶＮＴリフトに制限を加えて、目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の逸脱量を減少させることができる。
【００７５】従って、第１及び第２補正手段を備えることにより、エンジンの運転状態の過渡時にＥＧＲ制御と過給圧制御を統合して行うことができ、エンジンの運転状態に対して予め設定した最適なＥＧＲ率に、実際のＥＧＲ率を近づかせて、より一層排気ガス中のＮＯｘやスモークを減少させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１７０
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月３１日（２０００．１．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６６８６５
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 信一 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１４８１３（Ｐ２００１−２１４８１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２２００５（Ｐ２０００−２２００５） |
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