JP2000356162A - 排気圧検出装置およびエンジンの制御装置 - Google Patents

排気圧検出装置およびエンジンの制御装置

Info

Publication number
JP2000356162A
JP2000356162A JP11168432A JP16843299A JP2000356162A JP 2000356162 A JP2000356162 A JP 2000356162A JP 11168432 A JP11168432 A JP 11168432A JP 16843299 A JP16843299 A JP 16843299A JP 2000356162 A JP2000356162 A JP 2000356162A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
pressure
egr
value
calculating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11168432A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3678057B2 (ja
Inventor
Akira Shirakawa
暁 白河
Hiroyuki Itoyama
浩之 糸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP16843299A priority Critical patent/JP3678057B2/ja
Publication of JP2000356162A publication Critical patent/JP2000356162A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3678057B2 publication Critical patent/JP3678057B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • F02D41/145—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0418—Air humidity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/48—EGR valve position sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
    • F02M26/54—Rotary actuators, e.g. step motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＧＲ装置と可変容量ターボチャージャを備
える場合に過渡時においても排気圧を精度よく推定す
る。 【解決手段】 タービン内に可変ノズルを有する可変容
量ターボチャージャとＥＧＲ量を制御可能なＥＧＲ弁と
を備える。この場合に、吸入空気量Ｑas0を検出手段８
１が検出し、エンジンの負荷を検出手段８２が検出し、
前記可変ノズルの有効面積相当値Ａvntを検出手段８３
が検出し、排気温度Ｔexhを検出手段８４が検出する。
そして、これら４つの要素を用いて推定手段８５が排気
圧Ｐexhを推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は排気圧検出装置お
よびエンジンの制御装置、特にＥＧＲ装置と可変容量タ
ーボチャージャを備えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボチャージャを運転条件に応じて効
率よく活用するため（すなわち低速域で高過給を得、か
つ高速域では高効率で運転する）、特開平８−２７０４
５４号公報に示すように、タービン内に可変ノズルを備
える可変容量ターボチャージャ（Variable Nozzle Turb
ocharger）が実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、大量にＥＧ
Ｒを行うと窒素酸化物を低減できるものの大量ＥＧＲに
よって空燃比が低下するので、これを避けるため、実用
運転域（低速時や低負荷時）で高過給化する必要があ
り、大量ＥＧＲが可能なＥＧＲ装置と上記の可変容量タ
ーボチャージャとを組み合わせて、エンジンの排気組成
と運転性の双方を改善することが考えられる。
【０００４】この場合に、タービンを通過する排気量Ｑ
exhとＥＧＲ弁を通過するＥＧＲ量Ｑegrと１シリンダに
吸入されるガス重量Ｑcylの間には次の数１式の関係が
あるため、吸入新気量（過給圧）とＥＧＲ量を互いに独
立して制御することは困難であり、一方の量を制御した
結果を受けて他方の量を修正する必要がある。
【０００５】
【数１】 Ｑcyl＝Ｑac＋Ｑec ［mg/st.cyl］ Ｑexh＝Ａvnt×(２×ρe×(Ｐexh−Ｐa))1/2 ［kg/sec］ Ｑegr＝Ａegr×(２×ρe×(Ｐexh−Ｐm))1/2 ［kg/sec］ ただし、Ｑac：シリンダ吸入新気量 Ｑec：シリンダ吸入ＥＧＲ量 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値 Ａegr：ＥＧＲ弁の有効面積相当値 Ｐexh：排気圧（タービン入口圧） Ｐm：吸気圧（コンプレッサ出口圧） Ｐa：大気圧 ρe：排気の密度 たとえば、吸入新気量を増加させる場合を考える。可変
ノズルのノズル開度を変更することにより、可変ノズル
の有効面積相当値（タービンの効率も含む）Ａvntを変
化させると、排気圧Ｐexhが増加する割合と可変ノズル
の有効面積相当値Ａvntが変化した割合に応じてタービ
ン回転数が増加し、排気量Ｑexh（≒吸入新気量）が増
加する（なお、ノズル開度を小さくする（ノズルを絞
る）と、排気が通過する可変ノズルの実面積は小さくな
るが、タービンの効率も変化するため、必ずしも可変ノ
ズルの有効面積相当値Ａvntが小さくなるとは限らな
い）。すなわち、ノズル開度を変更することにより、排
気圧Ｐexhが変化するため、数１式の第３式よりＥＧＲ
量Ｑegrも変化する。過渡運転状態では排気圧Ｐexhが立
ってから吸気圧Ｐmが増加し、これによってＥＧＲ量Ｑe
grが増大する。周知の通り、ＮＯｘと粒子状物質（Ｐ
Ｍ）・ＨＣ・ＣＯとはトレードオフの関係にあるため、
このようにして、ＥＧＲ量Ｑegrが過大に増えたので
は、ＮＯｘは減少するものの、粒子状物質やＨＣ、ＣＯ
が大幅に悪化したり、燃費が悪くなったりするおそれが
ある。
【０００６】次に、ＥＧＲ量Ｑegrを増加させる場合を
考える。ＥＧＲ弁開度を変更することにより、ＥＧＲ弁
の有効面積相当値Ａegrを変化させると、その有効面積
相当値Ａegrが変化した割合に応じてＥＧＲ量Ｑegrが増
加する。すなわち、ＥＧＲ弁開度を変更することによ
り、排気圧Ｐexhが変化するため、数１式の第２式より
排気量Ｑexhも変化する。言い換えると、ＥＧＲ量Ｑegr
を増したときは、排気圧Ｐexhが減少するため、吸入新
気量が減少する。このため、所望の新気量が得られず、
空気量不足により、スモークが悪化したり、出力が低下
したりするおそれがある。
【０００７】このように、吸入新気量（過給圧）とＥＧ
Ｒ量とは互いに独立して制御することが困難であり、一
方を制御した結果を受けて他方を修正する必要があるこ
とがわかる。
【０００８】そこで、このような課題に対して、過給圧
とＥＧＲ弁に供給される制御負圧とをタイムシェアリン
グによって吸気圧センサにより選択的に検出させ、それ
ら制御負圧、過給圧に基づいて、ＥＧＲ量の制御、過給
圧の制御をそれぞれ行う技術が特開平６−１７３７５２
号公報に開示されている。
【０００９】しかしながら、この技術では特に過渡時の
制御応答性が悪くなる。理論的には、タイムシェアリン
グ周期を短くするほど制御応答性がよくなるはずである
が、実際には吸気圧センサに応答遅れがあり、吸気圧セ
ンサが応答しない間は制御目標となる状態を検出できな
い。つまり、吸気圧センサの応答遅れ期間よりタイムシ
ェアリング周期を短くすることはできないのであり、吸
気圧センサの応答遅れ期間よりタイムシェアリング周期
を短くしたのでは、制御値が発散するおそれがある。こ
のため、過渡時に最適な過給圧とＥＧＲ量でエンジンを
運転することができなくなり、実際の運転状態では、所
望の排気低減が行われなかったり、燃費や出力性能が悪
化する心配がある。
【００１０】ところで、上記の数１式のうち下２つの式
を考察すると、図５３に示したように、吸気圧（コンプ
レッサ出口圧）Ｐm、排気圧（タービン入口圧）Ｐexh、
大気圧（コンプレッサ入口圧）Ｐa、ＥＧＲ弁の有効面
積相当値Ａegr、可変ノズルの有効面積相当値Ａvntの５
変数を知ることができれば、排気量ＱexhとＥＧＲ量Ｑe
grを計算できる。
【００１１】ここで、上記の５変数のうち、排気圧Ｐex
h以外の変数は検出することが比較的容易であるが、排
気圧Ｐexhは高排気温度・酸化雰囲気で耐久性をもつセ
ンサが一般的に入手困難であり、かつ車載用センサとし
ては高価である。また、前記のような使用条件での耐久
性を持たせるために十分な応答性を得ることが難しい。
したがって、過給圧とＥＧＲ量を精度よくかつ応答性と
安定性を損なうことなく制御するためには、排気圧Ｐex
hを推定する手段が必要である。
【００１２】さて、圧力センサを使用しないで排気圧を
推定する方法として、特開平９−１４０２３号公報に記
載のように、総吸気量Ｑaに基づいて定常排気圧Ｐwを算
出し、この定常排気圧Ｐwと排気ガス流量比Ｋgからター
ビン加速エネルギーＦを、また前回のタービン速度Ｖ
(i-1)から負荷抵抗ＦＬをそれぞれ算出し、これらター
ビン加速エネルギーＦと負荷抵抗ＦＬの差から今回のタ
ービン速度Ｖ(i)を算出し、この今回のタービン速度Ｖ
(i)に応じて排気圧Ｐexを算出するものがある。この方
法は、簡単には総吸気量に応じた定常排気圧に対して、
タービン速度の変化に応じた補正を行うことによって排
気圧を推定するものである。
【００１３】しかしながら、この方法のように定常排気
圧から排気圧を推定するのでは、定常排気圧の演算に遅
れがあると、過渡時の排気圧を精度よく推定できない。
【００１４】また、この方法を可変容量ターボチャージ
ャに対して適用するのは難しい。というのも、ノズル開
度を変化させたとき吸気量は非線型な特性で増減するの
で、定常排気圧を求めるのが困難となるからである。ま
た、公開されている技術では精度のよいタービン速度の
推定が難しく、精度のよいタービン速度を得るにはノズ
ル開度に応じてタービン速度を推測する必要があるから
である。
【００１５】そこで本発明は、ＥＧＲ装置と可変容量タ
ーボチャージャを備える場合に過渡時においても排気圧
を精度よく推定することを第１の目的とし、さらに過給
圧（吸入新気量）とＥＧＲ量の２つの制御をお互いに強
調させるため、過給圧の制御結果が、前記排気圧を用い
たＥＧＲ制御に反映される工夫を設け、過給圧とＥＧＲ
量を精度よくかつ応答性と安定性を損なうことなく制御
できるようにすることを第２の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、タービン
内に可変ノズルを有する可変容量ターボチャージャとＥ
ＧＲ量を制御可能なＥＧＲ弁とを備え、図５４に示すよ
うに、吸入空気量Ｑas0を検出する手段８１と、エンジ
ンの負荷を検出する手段８２と、前記可変ノズルの有効
面積相当値Ａvntを検出する手段８３と、排気温度Ｔexh
を検出する手段８４と、これら４つの要素を用いて排気
圧Ｐexhを推定する手段８５とを設けた。
【００１７】第２の発明では、第１の発明において前記
エンジン負荷として燃料噴射量Ｑfを用い、前記排気圧
Ｐexhを、 Ｐexh＝Ｋpexh×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh＋
Ｐa ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口の排気温度、 Ｐa：コンプレッサ入口圧、 Ｋpexh：定数、 の式により演算する。
【００１８】第３の発明では、第１の発明において前記
エンジン負荷として燃料噴射量Ｑfを用い、タービン入
口排気圧相当値Ｐexhrを、 Ｐexh＝Ｋpexhn×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口の排気温度、 Ｋpexhn：定数、 の式により演算し、このタービン入口排気圧相当値Ｐex
hrとコンプレッサ入口圧Ｐaとから前記排気圧Ｐexhを演
算する。
【００１９】第４の発明では、第２または第３の発明に
おいて前記コンプレッサ入口圧Ｐaを検出するセンサを
備える。
【００２０】第５の発明では、第１から第４までのいず
れか一つの発明において前記有効面積相当値Ａvntが、
前記可変ノズルを流れるガスの効率ηnと前記可変ノズ
ルを駆動するアクチュエータに与えるノズル開度指令値
VNTstepとの積である。
【００２１】第６の発明では、第５の発明において前記
可変ノズルを流れるガスの効率ηnが、摩擦損失ξfric
とノズル損失ξconvの積である。
【００２２】第７の発明では、第６の発明において前記
摩擦損失ξfricが、排気流速相当値Ｗexhの平方根に比
例する値である。
【００２３】第８の発明では、第６の発明において前記
ノズル損失ξconvが、前記ノズル開度指令値VNTstepと
総排気重量Ｑtotalに応じた値である。
【００２４】第９の発明では、第５の発明において前記
可変ノズルを流れるガスの効率ηnが、前記ノズル開度
指令値VNTstepと排気量Ｑexhに応じた値である。
【００２５】第１０の発明では、第１から第９までのい
ずれか一つの発明において前記排気温度Ｔexhを検出す
る手段８４が、図５５に示すように、吸気圧Ｐmを検出
するセンサ９１と、前記推定された排気圧Ｐexhとこの
吸気圧Ｐmの差圧を演算する手段９２と、前記ＥＧＲ弁
の実開度Ｌiftsより前記ＥＧＲ弁の開口面積相当値Ａve
を演算する手段９３と、この開口面積相当値Ａveと前記
差圧（Ｐexh−Ｐm）とに基づいてＥＧＲ量Ｑeを演算す
る手段９４と、このＥＧＲ量Ｑeとエンジン回転数Ｎeに
基づいてシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecを演算する手段９５
と、このシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecとコンプレッサ入口
温度Ｔaとシリンダ吸入新気量Ｑacと前回の排気温度Ｔe
xhn-1に基づいてシリンダ吸入ガス温度Ｔnを演算する手
段９６と、このシリンダ吸入ガス温度Ｔnのサイクル処
理値Ｔn0を演算する手段９７と、燃料噴射量Ｑfを演算
する手段９８と、この燃料噴射量Ｑfのサイクル処理値
Ｑf0を演算する手段９９と、このサイクル処理値Ｑf0に
基づいて排気温度基本値Ｔexhbを演算する手段１００
と、前記シリンダ吸入ガス温度Ｔnのサイクル処理値Ｔn
0から吸気温度補正係数Ｋtexh1を演算する手段１０１
と、この補正係数Ｋtexh1で前記排気温度基本値Ｔexhb
を補正して今回の排気温度Ｔexhを演算する手段１０２
とからなる場合に、前記ＥＧＲ弁の開口面積相当値Ａve
を前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率ηn2で補正する。
【００２６】第１１の発明では、第１０の発明において
前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率ηn2が、前記ＥＧＲ弁
での圧力損失ξconv-egrと排気管と吸気管を連通するＥ
ＧＲ通路の摩擦損失ξfric-egrとの積である。
【００２７】第１２の発明では、第１１の発明において
前記ＥＧＲ弁での圧力損失ξconv-egrを、 ξconv-egr＝１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝1/2 ただし、Ａve：ＥＧＲ弁の開口面積相当値、 Ａvps：ＥＧＲ弁の全開面積相当値、 の式により演算する。
【００２８】第１３の発明では、第１１の発明において
前記ＥＧＲ通路の摩擦損失ξfric-egrを、 ξfric-egr＝｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2 ただし、λ：直管損失係数、 ζ：曲がり管損失係数、 ｌ：ＥＧＲ通路長、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 ｇ：重力の加速度、 の式により演算する。
【００２９】第１４の発明では、第１３の発明において
前記直管損失係数λを、 λ＝Ｃs×［｛２×(Ｔstd／Ｔexh)×(Ｐexh−Ｐm)｝1/2
／(ν×ｄ）］-1/4 ただし、Ｔstd：標準大気温度、 Ｔexh：排気温度、 Ｐexh：排気圧、 Ｐm：吸気圧、 ν：排気の動粘度、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 Ｃs：定数、 の式により演算する。
【００３０】第１５の発明では、第１０から第１４まで
のいずれか一つの発明において前記ノズル開度指令値VN
Tstepと排気量Ｑexhに応じて排気温度のノズル開度補正
係数Ｋtexh4を演算し、この補正係数Ｋtexh4で前記排気
温度基本値Ｔexhbを補正する。
【００３１】第１６の発明では、第１０から第１５まで
のいずれか一つの発明において吸気ポートにスワール弁
を備える場合に、このスワール弁の開度位置とエンジン
回転数Ｎeに応じて排気温度のスワール補正係数Ｋtexh3
を演算し、この補正係数Ｋtexh3で前記排気温度基本値
Ｔexhbを補正する。
【００３２】第１７の発明は、タービン内に可変ノズル
を有する可変容量ターボチャージャとＥＧＲ量を制御可
能なＥＧＲ弁とを備え、図５６に示すように、吸入空気
量Ｑas0を検出する手段８１と、エンジンの負荷を検出
する手段８２と、前記可変ノズルの有効面積相当値Ａvn
tを検出する手段８３と、排気温度Ｔexhを検出する手段
８４と、これら４つの要素を用いて排気圧Ｐexhを推定
する手段８５と、吸気圧Ｐmを検出するセンサ９１と、
前記推定した排気圧Ｐexhとこの吸気圧Ｐmの差圧を演算
する手段９２と、エンジンの回転数と負荷に応じて目標
ＥＧＲ率Ｍegrを演算する手段１１１と、この目標ＥＧ
Ｒ率に基づいて要求ＥＧＲ量Ｔqeを演算する手段１１２
と、この要求ＥＧＲ量Ｔqeと前記差圧（Ｐexh−Ｐm）と
から前記ＥＧＲ弁の要求開口面積Ｔavを演算する手段１
１３と、この要求開口面積Ｔavとなるように前記ＥＧＲ
弁の開度を制御する手段１１４とを設けた。
【００３３】第１８の発明では、第１７の発明において
前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑfを用い、前記排
気圧Ｐexhを、 Ｐexh＝Ｋpexh×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh＋
Ｐa ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口排気温度、 Ｐa：コンプレッサ入口圧、 Ｋpexh：定数、 の式により演算する。
【００３４】第１９の発明では、第１７の発明において
前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑfを用い、タービ
ン入口排気圧相当値Ｐexhrを、 Ｐexh＝Ｋpexhn×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口の排気温度、 Ｋpexhn：定数、 の式により演算し、このタービン入口排気圧相当値Ｐex
hrとコンプレッサ入口圧Ｐaとから前記排気圧Ｐexhを演
算する。
【００３５】第２０の発明では、第１８または第１９の
発明において前記コンプレッサ入口圧Ｐaを検出するセ
ンサを備える。
【００３６】第２１の発明では、第１７から第２０まで
のいずれか一つの発明において前記有効面積相当値Ａvn
tが、前記可変ノズルを流れるガスの効率ηnと前記可変
ノズルを駆動するアクチュエータに与えるノズル開度指
令値VNTstepとの積である。
【００３７】第２２の発明では、第２１の発明において
前記可変ノズルを流れるガスの効率ηnが、摩擦損失ξf
ricとノズル損失ξconvの積である。
【００３８】第２３の発明では、第２２の発明において
前記摩擦損失ξfricが、排気流速相当値Ｗexhの平方根
に比例する値である。
【００３９】第２４の発明では、第２２の発明において
前記ノズル損失ξconvが、前記ノズル開度指令値VNTste
pと総排気重量Ｑtotalに応じた値である。
【００４０】第２５の発明では、第２１の発明において
前記可変ノズルを流れるガスの効率ηnが、前記ノズル
開度指令値VNTstepと排気量Ｑexhに応じた値である。
【００４１】第２６の発明では、第１７から第２５まで
のいずれか一つの発明において前記排気温度Ｔexhを検
出する手段８４が、図５７に示すように、前記ＥＧＲ弁
の実開度Ｌiftsより前記ＥＧＲ弁の開口面積相当値Ａve
を演算する手段９３と、この開口面積相当値Ａveと前記
差圧（Ｐexh−Ｐm）とに基づいてＥＧＲ量Ｑeを演算す
る手段９４と、このＥＧＲ量Ｑeとエンジン回転数Ｎeに
基づいてシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecを演算する手段９５
と、このシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecとコンプレッサ入口
温度Ｔaとシリンダ吸入新気量Ｑacと前回の排気温度Ｔe
xhn-1に基づいてシリンダ吸入ガス温度Ｔnを演算する手
段９６と、このシリンダ吸入ガス温度Ｔnのサイクル処
理値Ｔn0を演算する手段９７と、燃料噴射量Ｑfを演算
する手段９８と、この燃料噴射量Ｑfのサイクル処理値
Ｑf0を演算する手段９９と、このサイクル処理値Ｑf0に
基づいて排気温度基本値Ｔexhbを演算する手段１００
と、前記シリンダ吸入ガス温度Ｔnのサイクル処理値Ｔn
0から吸気温度補正係数Ｋtexh1を演算する手段１０１
と、この補正係数Ｋtexh1で前記排気温度基本値Ｔexhb
を補正して今回の排気温度Ｔexhを演算する手段１０２
とからなる場合に、前記ＥＧＲ弁の開口面積相当値Ａve
を前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率ηn2で補正する。
【００４２】第２７の発明では、第２６の発明において
前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率ηn2が、前記ＥＧＲ弁
での圧力損失ξconv-egrと排気管と吸気管を連通するＥ
ＧＲ通路の摩擦損失ξfric-egrとの積である。
【００４３】第２８の発明では、第２７の発明において
前記ＥＧＲ弁での圧力損失ξconv-egrを、 ξconv-egr＝１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝1/2 ただし、Ａve：ＥＧＲ弁の開口面積相当値、 Ａvps：ＥＧＲ弁の全開面積相当値、 の式により演算する。
【００４４】第２９の発明では、第２７の発明において
前記ＥＧＲ通路の摩擦損失ξfric-egrを、 ξfric-egr＝｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2 ただし、λ：直管損失係数、 ζ：曲がり管損失係数、 ｌ：ＥＧＲ通路長、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 ｇ：重力の加速度、 の式により演算する。
【００４５】第３０の発明では、第２９の発明において
前記直管損失係数λを、 λ＝Ｃs×［｛２×(Ｔstd／Ｔexh)×(Ｐexh−Ｐm)｝1/2
／(ν×ｄ）］-1/4 ただし、Ｔstd：標準大気温度、 Ｔexh：排気温度、 Ｐexh：排気圧、 Ｐm：吸気圧、 ν：排気の動粘度、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 Ｃs：定数、 の式により演算する。
【００４６】第３１の発明では、第２６から第３０まで
のいずれか一つの発明において前記ノズル開度指令値VN
Tstepと排気量Ｑexhに応じて排気温度のノズル開度補正
係数Ｋtexh4を演算し、この補正係数Ｋtexh4で前記排気
温度基本値Ｔexhbを補正する。
【００４７】第３２の発明では、第２６から第３１まで
のいずれか一つの発明において吸気ポートにスワール弁
を備える場合に、このスワール弁の開度位置とエンジン
回転数Ｎeに応じて排気温度のスワール補正係数Ｋtexh3
を演算し、この補正係数Ｋtexh3で前記排気温度基本値
Ｔexhbを補正する。
【００４８】第３３の発明は、タービン内に可変ノズル
を有する可変容量ターボチャージャとＥＧＲ量を制御可
能なＥＧＲ弁とを備え、図５８に示すように、吸入空気
量Ｑas0を検出する手段８１と、エンジンの負荷を検出
する手段８２と、前記可変ノズルの有効面積相当値Ａvn
tを検出する手段８３と、排気温度Ｔexhを検出する手段
８４と、これら４つの要素を用いて排気圧Ｐexhを推定
する手段８５と、吸気圧Ｐmを検出するセンサ９１と、
前記推定した排気圧Ｐexhとこの吸気圧Ｐmの差圧を演算
する手段９２と、この差圧（Ｐexh−Ｐm）に基づいて排
気管と吸気管を連通するＥＧＲ通路の直管損失λを演算
する手段１２１と、この直管損失λと前記ＥＧＲ通路の
曲がり管損失ζとに基づいて前記ＥＧＲ通路の摩擦損失
ξfric-egrを演算する手段１２２と、前記ＥＧＲ弁の実
開度に基づいて前記ＥＧＲ弁の開口面積相当値Ａveを演
算する手段９３と、この開口面積相当値Ａveに基づいて
前記ＥＧＲ弁での損失ξconv-egrを演算する手段１２３
と、このＥＧＲ弁での損失ξconv-egrと前記ＥＧＲ通路
の摩擦損失ξfric-egrの積を前記ＥＧＲ弁を流れるガス
の効率ηn2として演算する手段１２４と、この効率ηn2
で前記ＥＧＲ弁の開口面積相当値Ａveを補正した値を前
記ＥＧＲ弁の要求開口面積Ｔavとして演算する手段１２
５と、この要求開口面積Ｔavとなるように前記ＥＧＲ弁
の開度を制御する手段１１４とを設けた。
【００４９】第３４の発明では、第３３の発明において
前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑfを用い、前記排
気圧Ｐexhを Ｐexh＝Ｋpexh×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh＋
Ｐa ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口排気温度、 Ｐa：コンプレッサ入口圧、 Ｋpexh：定数、 の式により演算する。
【００５０】第３５の発明では、第３３の発明において
前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑfを用い、タービ
ン入口排気圧相当値Ｐexhrを、 Ｐexh＝Ｋpexhn×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口の排気温度、 Ｋpexhn：定数、 の式により演算し、このタービン入口排気圧相当値Ｐex
hrとコンプレッサ入口圧Ｐaとから前記排気圧Ｐexhを演
算する。
【００５１】第３６発明では、第３４または第３５の発
明において前記コンプレッサ入口圧Ｐaを検出するセン
サを備える。
【００５２】
【発明の効果】第１、第１２、第１３、第１７、第２
８、第２９、第３３の発明では、吸入空気量、エンジン
の負荷、可変ノズルの有効面積相当値、排気温度の４つ
の要素から排気圧をダイレクトに排気圧を演算できるこ
とになったので、可変容量ターボチャージャを備える場
合においても、過渡時に応答遅れなく排気圧を推定でき
る。
【００５３】第２、第１８、第３４の発明は、タービン
ノズルを通過するガスの流れを、流路面積が縮小する場
合の流れであると仮定して排気圧を演算するものであ
り、この第２、第１８、第３４の発明によれば、標準状
態において排気圧の高い演算精度が得られる。
【００５４】タービンノズルを通過するガスの流れを、
流路面積が縮小する場合の流れであると仮定して排気圧
を演算すると、標準状態と異なる場合（たとえば高地、
標準温度より高い場合、湿度が標準状態と異なる場合な
ど）に、排気圧の演算精度が低下するのであるが、第
３、第１９、第３５の発明によれば、タービンノズルを
通過するガスの流れを、理想気体が断熱変化して流動す
る場合の流れであると仮定した演算式により、単位時間
当たりの流量と圧力（つまり比重の変化）が正確に記述
できているので、標準状態と異なる気圧や温度の状態に
おいても、排気圧の高い演算精度が得られる。しかもこ
の場合にマッチングしなければならない特性は単純なも
のであるため、ほとんど計算だけで足り（マッチングの
必要なし）、机上のみの計算でも排気圧の演算精度を高
くすることができる。
【００５５】第４、第２０、第３６の発明によれば、高
度変化によりコンプレッサ入口圧が変化しても、排気圧
の精度が低下することがない。
【００５６】第５、第２１の発明によれば、可変ノズル
を流れるガスの効率を考慮できる。
【００５７】第６、第２２の発明によれば、摩擦損失と
ノズル損失を別個に考慮できる。
【００５８】第７、第２３の発明によれば、排気流速が
相違しても、摩擦損失を精度よく与えることができる。
【００５９】流速の変化が大きい場合、縮まり管に対す
る損失（後述する（３）式の１／｛１−(Ａ2／Ａ1)2｝
1/2の値）をそのままノズル損失とみなすと、実際のノ
ズル損失と合わないことが多いのであるが、第８、第２
４の発明によれば、流速の変化が大きい場合にも実際の
ノズル損失とよく合致させることができる。
【００６０】第９、第２５の発明によれば、可変ノズル
を流れるガスの効率の演算を簡略化することで、ＣＰＵ
の演算負荷を軽くできる。
【００６１】開口面積相当値を弁を流れるガスの効率で
補正できるのは、一般的には定常流に限るというのが定
説である。しかしながら、このたび、ＥＧＲ弁の開口面
積相当値をＥＧＲ弁を流れるガスの効率で補正する場合
で実験してみたところ、脈動のある排気のように規則性
のある流れの場合には、定常、過渡とも、精度よくＥＧ
Ｒ流量を演算できていることを初めて見いだした。した
がって、第１０、第２６の発明によれば、排気のように
非定常流であってもＥＧＲ通路内でのガスの圧力損失を
考慮することが可能となり、これによってより精度の高
いＥＧＲ流量の演算が可能となった。
【００６２】第１１、第２７の発明によれば、ＥＧＲ弁
での圧力損失とＥＧＲ通路の摩擦損失を別個に考慮でき
る。
【００６３】第１４、第３０の発明によれば、排気圧が
急激に変化する過渡時にも直管損失係数を応答よく求め
ることができる。
【００６４】第１５、第１６、第３１、第３２の発明に
よれば、排気温度の演算精度が向上するので、この向上
分だけ排気圧の演算精度が向上する。
【００６５】第１７の発明によれば、排気圧Ｐexhの演
算精度の向上分だけＥＧＲ弁の過渡時の要求開口面積の
演算精度が向上する。
【００６６】第３３の発明によれば、排気圧の演算精度
の向上分だけＥＧＲ弁の過渡時の要求開口面積の演算精
度が向上するほか、排気のように非定常流であってもＥ
ＧＲ通路内でのガスの圧力損失を考慮することが可能と
なり、これによってより精度の高いＥＧＲ弁の要求開口
面積の演算が可能となった。
【００６７】
【発明の実施の形態】図１において、エンジンには公知
のコモンレール式の燃料噴射装置１０を備える。
【００６８】これを図２により概説すると（詳細は特開
昭９−１１２２５１号公報参照）、この燃料噴射装置１
０は、主に燃料タンク１１、燃料供給通路１２、サプラ
イポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒毎に
設けられる燃料噴射弁１７からなり、サプライポンプ１
４により加圧された燃料は燃料供給通路１５を介してコ
モンレール１６にいったん蓄えられたあと、コモンレー
ル１６の高圧燃料が気筒数分の燃料噴射弁１７に分配さ
れる。
【００６９】噴射ノズル１７は、針弁１８、ノズル室１
９、ノズル室１９への燃料供給通路２０、リテーナ２
１、油圧ピストン２２、針弁１８を閉弁方向（図で下
方）に付勢するリターンスプリング２３、油圧ピストン
２２への燃料供給通路２４、この通路２４に介装される
三方弁（電磁弁）２５などからなり、バルブボディ内の
通路２０と２４が連通して油圧ピストン２２上部とノズ
ル室１９にともに高圧燃料が導かれる三方弁２５のＯＦ
Ｆ時（ポートＡとＢが連通、ポートＢとＣが遮断）に
は、油圧ピストン２２の受圧面積が針弁１８の受圧面積
より大きいことから、針弁１８が着座状態にあるが、三
方弁２５がＯＮ状態（ポートＡとＢが遮断、ポートＢと
Ｃが連通）になると、油圧ピストン２２上部の燃料が戻
し通路２８を介して燃料タンク１１に戻され、油圧ピス
トン２２に作用する燃料圧力が低下する。これによって
針弁１８が上昇して噴射弁先端の噴孔より燃料が噴射さ
れる。三方弁２５をふたたびＯＦＦ状態に戻せば、油圧
ピストン２２に蓄圧室１６の高圧燃料が導びかれて燃料
噴射が終了する。つまり、三方弁２５のＯＮ時間により
燃料噴射量が調整され、蓄圧室１６の圧力が同じであれ
ば、ＯＮ時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。２
６は逆止弁、２７はオリフィスである。
【００７０】この燃料噴射装置１０にはさらに、コモン
レール圧力を制御するため、サプライポンプ１４から吐
出された燃料を戻す通路１３に圧力制御弁３１を備え
る。この圧力制御弁３１はコントロールユニット４１か
らのデューティ信号に応じて通路１３の流路面積を変え
るためのもので、コモンレール１６への燃料吐出量を調
整することによりコモンレール圧力を制御する。コモン
レール１６の燃料圧力によっても燃料噴射量は変化し、
三方弁２５のＯＮ時間が同じであれば、コモンレール１
６の燃料圧力が高くなるほど燃料噴射量が多くなる。
【００７１】コモンレール圧力ＰＣＲ１を検出するセン
サ３２からの信号が、アクセル開度センサ３３（アクセ
ルペダルの踏み込み量に比例した出力Ｌを発生）、クラ
ンク角センサ３４（エンジン回転数とクランク角度を検
出）、クランク角センサ３５（気筒判別を行う）、水温
センサ３６とともに入力されるコントロールユニット４
１では、エンジン回転数とアクセル開度に応じて主噴射
の目標燃料噴射量Ｑfとコモンレール１６の目標圧力を
演算し、圧力センサ３２により検出されるコモンレール
圧力がこの目標圧力と一致するように圧力制御弁３１を
介してコモンレール１６の燃料圧力をフィードバック制
御する。また、演算した主噴射の目標燃料噴射量Ｑfに
対応して三方弁２５のＯＮ時間を制御する。
【００７２】エンジンにはまた排気還流装置（ＥＧＲ装
置）を備える。これを図３で説明すると、５１はディー
ゼルエンジンの本体、５２は吸気通路、５３は排気通
路、５４は排気通路５３の排気の一部を吸気通路に還流
するための通路（ＥＧＲ通路）である。
【００７３】吸気通路５２は吸入空気量を計測するため
のエアフローメータ５５が設置され、その下流に吸入空
気を２段階に絞り込む吸気絞り弁５６が設けられる。こ
の吸気絞り弁５６の下流側に前記したＥＧＲ通路５４が
接続され、またＥＧＲ通路５４の途中には排気還流量を
コントロールするための弁（ＥＧＲ弁）５７が介装され
る。
【００７４】したがって、排気通路５３から吸気通路５
２に流れる排気の還流量は、吸気絞り弁５６の開度に応
じて発生する吸入負圧と、排気通路５３との排気圧力と
の差圧に応じるとともに、そのときのＥＧＲ弁５７の開
度に対応して決定される。
【００７５】前記吸気絞り弁５６は負圧アクチュエータ
５６ａにより開度が２段階に制御され、負圧アクチュエ
ータ５６ａには第１の電磁弁６１を介して図示しないバ
キュームポンプからの負圧を導く第１負圧通路６２と、
第２の電磁弁６３を介して同じく負圧を導く第２負圧通
路６４とが接続され、これら電磁弁６１、６２によって
調圧された負圧により、吸気絞り弁５６の開度を２段階
に制御し、その下流に発生する吸入負圧をコントロール
するようになっている。
【００７６】たとえば、第１の電磁弁６１が負圧導入を
やめ、大気圧を導入し、第２の電磁弁６３が負圧を導入
しているときは、負圧アクチュエータ５６ａの負圧は弱
く、吸気絞り弁５６の開度は比較的大きくなり、これに
対して、第１の電磁弁６１も負圧を導入しているときは
負圧が強く、吸気絞り弁５６の開度は小さくなる。ま
た、第１、第２の電磁弁６１、６３がともに大気圧を導
入しているときは、吸気絞り弁５６はリターンスプリン
グにより、全開位置に保持される。
【００７７】前記ＥＧＲ弁５７はステップモータ５７ａ
の回転によってリフト量が変化し、その開度が調整さ
れ、この開度に応じてＥＧＲ通路５４を通って吸気中に
流入する排気還流量が増減する。なお、５７ｂはＥＧＲ
弁５７の開度を検出する手段である。
【００７８】コントロールユニット４１では、前記した
第１、第２電磁弁６１、６３とステップモータ５７ａの
作動を制御し、排気還流量を制御する。
【００７９】図１に戻り、ＥＧＲ通路５４の開口部下流
の排気通路５３に可変容量ターボチャージャ２を備え
る。これは、吸気コンプレッサ２ｂと同軸配置される排
気タービン２ａのスクロール入口に、ステップモータ２
ｃにより駆動される可変ノズル２ｄを設けたもので、コ
ントロールユニット４１により、可変ノズル２ｄは低回
転域から所定の過給圧が得られるように、低回転側では
排気タービン２ａに導入される排気の流速を高めるノズ
ル開度（傾動状態）に、高回転側では排気を抵抗なく排
気タービン２ａに導入させノズル開度（全開状態）に制
御する。また、所定の条件にあるときは、可変ノズル２
ｄは、過給圧を下げるノズル開度に制御される。
【００８０】本実施形態では、可変ノズル２ｄのノズル
開度をステップモータ２ｃにより駆動する方式で説明す
るが、ダイヤフラムアクチュエータおよびこのアクチュ
エータへの制御負圧を調整する電磁ソレノイドで駆動す
る方法や直流モータで駆動する方法を用いてもよい。さ
らにノズル位置センサからの信号に基づいてノズル開度
をフィードバック制御するようにしてもかまわない。
【００８１】１はＮＯｘ触媒（たとえば銅系ゼオライト
触媒）、３は吸気コンプレッサ２ｂの下流かつコレクタ
５２ａの上流の吸気通路５２に設けられるインタークー
ラ、４はスワール制御弁である。
【００８２】さて、過給圧制御という観点からみると、
ＥＧＲ制御も、過給圧制御の役割を物理的に果たしてい
る。つまり、ＥＧＲ量を変化させることにより過給圧も
変化する。逆に、過給圧を変化させると、排気圧が変化
するため、ＥＧＲ量も変化することになり、過給圧とＥ
ＧＲ量とは独立に制御できない。また、ややもすると、
お互いに制御上の外乱となっている。
【００８３】そこで、過給圧とＥＧＲ弁に供給される制
御負圧とをタイムシェアリングによって吸気圧センサに
より選択的に検出させ、それら制御負圧、過給圧に基づ
いて、ＥＧＲ量の制御、過給圧の制御をそれぞれ行う技
術が開示されているが、この技術では前述したように特
に過渡時の制御応答性が悪くなる。
【００８４】ところで、図４９で前述したように、吸気
圧（コンプレッサ出口圧）Ｐm、排気圧（タービン入口
圧）Ｐexh、大気圧（コンプレッサ入口圧）Ｐa、ＥＧＲ
弁の有効面積相当値Ａegr、可変ノズルの有効面積相当
値Ａvntの５変数を知ることができれば、排気量Ｑexhと
ＥＧＲ量Ｑegrを計算できる。５変数のうち、排気圧以
外の変数は検出することが比較的容易であるが、排気圧
は高排気温度・酸化雰囲気で耐久性をもつセンサが一般
的に入手困難であり、かつ車載用センサとしては高価で
ある。また、前記のような使用条件での耐久性を持たせ
るために十分な応答性を得ることが難しい。したがっ
て、過給圧とＥＧＲ量を精度よくかつ応答性と安定性を
損なうことなく制御するためには、排気圧を推定する手
段が必要である。圧力センサを使用しないで排気圧を推
定する方法として、総吸気量に基づいて定常排気圧を算
出し、この定常排気圧と排気ガス流量比からタービン加
速エネルギーを、また前回のタービン速度から負荷抵抗
をそれぞれ算出し、これらタービン加速エネルギーと負
荷抵抗の差から今回のタービン速度を算出し、この今回
のタービン速度に応じて排気圧を算出するものがある
が、この方法は、簡単には総吸気量に応じた定常排気圧
に対して、タービン速度の変化に応じた補正を行うこと
によって排気圧を推定するものであるので、この方法を
可変容量ターボチャージャに対して適用するのは難し
い。ノズル開度を変化させたとき吸気量は非線型な特性
で増減するので、定常排気圧を求めるのが困難となるか
らである。また、公開されている技術では精度のよいタ
ービン速度の推定が難しく、精度のよいタービン速度を
得るにはノズル開度に応じてタービン速度を推測する必
要があるからである。
【００８５】このためコントロールユニット４１では、
吸入空気量Ｑas0と、エンジン負荷（たとえば燃料噴射
量Ｑf）と、可変ノズルの有効面積相当値Ａvntと、排気
温度Ｔexhの４つの要素を用いて、排気圧Ｐexhをダイレ
クトにかつ簡単な演算式で演算（推定）する。
【００８６】また、この推定した排気圧Ｐexhを用いて
ＥＧＲ制御を行う。たとえば、エンジンの回転数と負荷
に応じて目標ＥＧＲ率Ｍegrを演算し（図３８参照）、
この目標ＥＧＲ率Ｍegrに基づいて要求ＥＧＲ量Ｔqeを
演算し（図４１参照）、前記推定した排気圧Ｐexhと吸
気圧Ｐmの差とこの要求ＥＧＲ量ＴqeとからＥＧＲ弁５
７の要求開口面積Ｔavを演算し（図４２参照）、この要
求開口面積ＴavとなるようにＥＧＲ弁開度を制御する。
【００８７】コントロールユニット４１で行われるこの
制御を次に詳述する。
【００８８】まず、過給圧制御から説明すると、図４は
可変ノズル２ｄの指令開度の演算フローで、１０msec毎
に実行する。なお、図４に示す指令開度の演算方法は、
基本的に公知のものである。
【００８９】ステップ１では回転数Ｎe、燃料噴射量Ｑ
f、コンプレッサ入口圧Ｐa、実過給圧８Ｐm＿istを読み
込む。
【００９０】ここで、実過給圧Ｐm＿istはＥＧＲ制御で
後述する吸気圧（コンプレッサ出口圧）Ｐmと同じもの
であり、この吸気圧Ｐmはコレクタ５２ａに設けた吸気
圧センサ７２（図１参照）により、またコンプレッサ入
口圧Ｐaはエアフローメータ５５の上流に設けた大気圧
センサ７３（図１参照）により検出している。燃料噴射
量Ｑfの演算は後述する。
【００９１】ステップ２では回転数Ｎeと燃料噴射量Ｑf
から図５を内容とするマップを検索することにより基本
過給圧ＭＰＭを、またステップ３ではコンプレッサ入口
圧Ｐaより図６を内容とするテーブルを検索することに
より過給圧の大気圧補正値を求め、ステップ４でこの大
気圧補正値を基本過給圧ＭＰＭに乗じた値を目標過給圧
Ｐm＿solとして演算する。
【００９２】ステップ５では実過給圧Ｐm＿istがこの目
標過給圧Ｐm＿solと一致するようにＰＩ制御によりノズ
ル開度のＰＩ補正量STEP＿istを演算する。
【００９３】ステップ６では回転数Ｎeと燃料噴射量Ｑf
より図７を内容とするマップを検索することにより可変
ノズルの基本開度ＭＳＴＥＰを、またステップ７ではコ
ンプレッサ入口圧Ｐaより図８を内容とするテーブルを
検索することによりノズル開度の大気圧補正値を求め、
この補正値を基本開度ＭＳＴＥＰに乗じた値をステップ
８において目標開度STEP＿solとして演算する。
【００９４】ステップ９では、実過給圧Ｐm＿istと回転
数ＮeからＤ（微分）補正量を算出し、これと前述のＰ
Ｉ補正量STEP＿istとをステップ１０において目標開度S
TEP＿solに加算した値をVNTstep1として演算する。
【００９５】ステップ１１ではエンジン回転数Ｎeと実
過給圧Ｐm＿istから所定のマップ（図示しない）を検索
してリミッタ上下限値を求め、VNTstep1がこのリミッタ
内にあればVNTstep1の値を、そうでない場合はリミッタ
上下限値を指令開度VNTstepとして演算する。
【００９６】このようにして得られる可変ノズルの指令
開度VNTstepは、図示しない所定のテーブルを検索する
ことにより、ステップ数（可変ノズルアクチュエータと
してのステップモータ２ｃに与える制御量）に変換さ
れ、このステップ数により指令開度VNTstepとなるよう
に、ステップモータ２ｃが駆動される。
【００９７】次に、ＥＧＲ制御について、その制御の大
まかなブロック図を図９に、詳細なフローチャートおよ
びそのフローに使うマップやテーブルを図１１〜図３
４、図３６〜図４３に示す。
【００９８】ここで、コントロールユニット４１で行わ
れる制御方法はモデル規範制御（多変数入力制御系のモ
デルを用いた制御の一つ）である。このため、アクセル
開度センサ３３、クランク角センサ３４、３５、水温セ
ンサ３６以外のセンサといえば、エアフローメータ５
５、このエアフローメータ５５の近傍に設けた吸気温度
センサ７１および本実施形態で新たに設けた吸気圧セン
サ７２だけで、制御上で必要となる各種のパラメータ
（たとえば後述する排気圧など）はコントロールユニッ
ト４１内ですべて予測演算することになる。なお、モデ
ル規範制御のイメージは、図９の各ブロックが、その各
ブロックに与えられた演算を、回りのブロックとの間で
パラメータの授受を行いつつ瞬時に行うというものであ
る。近年、モデル規範制御の理論的解析が急速に進んだ
ことから、エンジン制御への適用が可能となり、現在、
実用上も問題ないレベルにあることを実験により確認し
ている。
【００９９】さらに詳述すると、エアフローメータ５
５など、センサ検出値のサンプリングを一定時間毎に
（図１２ステップ１〜３、図１６、図１８参照）、モ
デル規範制御におけるパラメータの演算を基本的にＲef
信号（クランク角の基準位置信号）の入力毎に（図１２
ステップ４〜７、図１３、図１４、図２１、図２２、図
２５、図３１、図３４、図３６、図３８、図４１、図４
２参照）、最終のアクチュエータへの出力を一定時間
毎に実行する。なお、以下ではＲef信号の入力毎のジョ
ブであるところを、一定時間毎のジョブとして記載して
いるところもある（図１１参照）。
【０１００】また、上記のにおける各パラメータの演
算は図１０に示した順番で行う。図１０において全ての
処理を行うのに所用の時間がかかるということはなく、
Ｒef信号の入力により全ての処理が一瞬にして終了す
る。同図において記号の後に付けた「ｎ−１」は、前回
値（つまり１Ｒef信号前に演算した値）であることを意
味している。
【０１０１】以下、図１０に示した順番で各パラメータ
の演算を説明する。
【０１０２】なお、ＥＧＲ制御そのものは特願平１０−
３１４６０号（以下「先願装置」という）によりすでに
開示している。
【０１０３】図１１はシリンダ吸入新気量、燃料噴射
量、シリンダ吸入ガス温度のサイクル処理のフローであ
る。ステップ１でシリンダ吸入新気量Ｑac、燃料噴射量
Ｑf、シリンダ吸入ガス温度Ｔnを読み込む。なお、シリ
ンダ吸入新気量Ｑac、燃料噴射量Ｑf、シリンダ吸入ガ
ス温度Ｔnの各演算についてはそれぞれ図１２、図２
２、図２１により後述する。
【０１０４】ステップ２ではこれらＱac、Ｑf、Ｔnを用
いてＱexh＝Ｑac・Ｚ-(CYLN#-1)、Ｑf0＝Ｑf・Ｚ
-(CYLN#-2)、Ｔn0＝Ｔn・Ｚ-(CYLN#-1)の式によりサイ
クル処理を施すが、これらはエアフローメータ５５の読
み込みタイミングに対しての位相差に基づく補正を行う
ものである。ただし、ＣＹＬＮ＃はシリンダ数である。
たとえば４気筒エンジンでは、燃料の噴射は、エアフロ
ーメータの読み込みタイミングに対して１８０ＣＡ×
（気筒数−２）ずれるので、シリンダ数から２引いた分
だけディレイ処理を行う。
【０１０５】図１２はシリンダ吸入新気量Ｑacを演算す
るフローである。
【０１０６】ステップ１ではエアフローメータ（ＡＭ
Ｆ）５５の出力電圧を読み込み、ステップ２でこの出力
電圧からテーブル変換により吸気量を演算する。ステッ
プ３では吸気脈動の影響をならすためこの吸気量演算値
に対して加重平均処理を行う。
【０１０７】ステップ４ではエンジン回転数Ｎeを読み
込み、ステップ５においてこの回転数Ｎeと前記した吸
気量の加重平均値Ｑas0とから、シリンダ吸入空気量
（１吸気行程当たり）Ｑac0を、
【０１０８】
【数２】Ｑac0＝（Ｑas0／Ｎe）×ＫＣＯＮ＃ ただし、ＫＣＯＮ＃：定数、の式により計算する。
【０１０９】ステップ６ではこのＱac0のｎ回演算分の
ディレイ処理を行い、このディレイ処理後の値Ｑac0・
Ｚ-nをコレクタ５２ａ入口でのシリンダ新気量（１吸気
行程当たり）Ｑacｎとして算出する。これはエアフロー
メータ５５からコレクタ５２ａ入口までの吸入空気の遅
れを考慮したものである。
【０１１０】ステップ７では容積比Ｋvolと体積効率相
当値の前回値Ｋinn-1を用い、上記のコレクタ５２ａ入
口のシリンダ新気量Ｑacｎから
【０１１１】
【数３】Ｑac＝Ｑacn-1×（１−Ｋvol×Ｋinn-1）＋Ｑa
cｎ×Ｋvol×Ｋinn-1 ただし、Ｑacn-1：Ｑacの前回値、 Ｋinn-1：Ｋinの前回値、 の式により遅れ処理を行ってシリンダ吸入新気量（１吸
気行程当たり）Ｑacを求める。これはコレクタ５２ａ入
口からシリンダまでの吸入空気の遅れを考慮したもので
ある。
【０１１２】図１３はシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecを演算
するフローである。
【０１１３】この演算内容は上記図１２に示したシリン
ダ吸入新気量Ｑacの演算方法と同様である。ステップ１
で後述（図３６参照）のようにして求めるＥＧＲ（流）
量Ｑeの前回値であるＱen-1を読み込み、ステップ２で
エンジン回転数Ｎeを読み込む。
【０１１４】ステップ４ではＱen-1とＮeと定数ＫＣＯ
Ｎ＃とからコレクタ５２ａ入口でのシリンダ吸入ＥＧＲ
量（１吸気行程当たり）Ｑecｎを
【０１１５】
【数４】Ｑecｎ＝（Ｑen-1／Ｎe）×ＫＣＯＮ＃ ただし、ＫＣＯＮ＃：定数、の式により計算する。さら
に、ステップ５でこのコレクタ入口５２ａでの値Ｑecｎ
と容積比Ｋvol、体積効率相当値の前回値Ｋinn-1を用い
て、
【０１１６】
【数５】Ｑec＝Ｑecn-1×（１−Ｋvol×Ｋinn-1）＋Ｑe
cｎ×Ｋvol×Ｋinn-1 ただし、Ｑecn-1：Ｑecの前回値、 Ｋinn-1：Ｋinの前回値、 の式により遅れ処理を行ってシリンダ吸入ＥＧＲ量（１
吸気行程当たり）Ｑecを計算する。これはコレクタ５２
ａ入口からシリンダまでのＥＧＲガスの遅れを考慮した
ものである。
【０１１７】なお、先願装置では、ＥＧＲ量Ｑeに対し
て、排気脈動の影響をならすため加重平均処理を行って
いたが、本実施形態ではＱeに対する加重平均処理を行
っていない。これは、次の理由による。排気脈動の影響
をならすためとはいえ、Ｑeの加重平均処理値を用いた
のでは、その加重平均に伴う誤差を含めてシリンダ吸入
ＥＧＲ量Ｑecを演算することになる。そこで、本実施形
態では、脈動を持ったＱeのままでＱecを演算すること
で、できるだけＱecの演算精度を高めるようにしてい
る。
【０１１８】図１４は体積効率相当値Ｋinを演算するフ
ローである。
【０１１９】ステップ１ではシリンダ吸入新気量Ｑac、
シリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑec、吸気圧Ｐm、吸入ガス温度
の前回値であるＴnn-1を読み込み、このうちＰmとＴn
n-1からステップ２で図１５を内容とするマップを検索
することによりガス密度ROUqcylを求め、このガス密度R
OUqcylとシリンダガス重量Ｑcyl（＝Ｑac＋Ｑec）を用
いてステップ３において
【０１２０】
【数６】Ｋin＝Ｑcyl／(Ｖc／ROUqcyl) ただし、Ｖc：１シリンダ容積、の式（体積効率の定義
式）により体積効率相当値Ｋinを演算する。
【０１２１】ここで、体積効率相当値Ｋinの演算方法は
先願装置と異なっている（先願装置より簡単になってい
る）。これは、本実施形態では吸気圧センサ７２を追加
しているため、このセンサ検出値を用いれば体積効率を
定義式より算出できるためである。これにより、本実施
形態では、体積効率の演算について、適合工数を少なく
することができている。
【０１２２】図１６は吸気圧（コレクタ内）の演算（検
出）のフローである。
【０１２３】ステップ１で吸気圧センサ７２の出力電圧
Ｐm＿vを読み込み、この出力電圧Ｐm＿vよりステップ２
において図１７を内容とするテーブルを検索することに
より圧力Ｐm＿0に変換し、この圧力値に対してステップ
３で加重平均処理を行い、その加重平均値Ｐm1を吸気圧
Ｐmとして演算する。
【０１２４】吸気圧センサが設けられていなかった先願
装置と相違して、本実施形態では、吸気圧センサが設け
られているため、吸気圧Ｐmの演算が簡単になってい
る。
【０１２５】ここで、吸気圧センサを新たに追加した理
由は次の通りである。先願装置ではターボチャージャが
可変容量型でなかったのに対して、本実施形態のターボ
チャージャは可変容量型であるため、ノズル開度が未知
数（自由度）として新たに加わり、先願装置より未知数
が１だけ増えることになった。そこで、未知数を先願装
置と同じにするため、吸気圧センサ７２を設けたもので
ある（先願装置では吸気圧も未知数であるが、本実施形
態では吸気圧は未知数でない）。
【０１２６】図１８は吸入新気温度Ｔaを演算するフロ
ーである。
【０１２７】ステップ１で吸気温度センサ７１の出力電
圧Ｔa＿vを読み込み、この出力電圧Ｔa＿vよりステップ
２において図１７と同様の特性を内容とするテーブルを
検索することにより温度Ｔa0に変換する。
【０１２８】ステップ３では吸気温度センサ７１がイン
タークーラ３の上流側と下流側のいずれに装着されてい
るかをみる。
【０１２９】図１のように、吸気温度センサ７１がイン
タークーラ３の上流側にある場合はステップ４に進み、
吸気圧の前回値であるＰmn-1に基づいて圧力補正係数Ｋ
tmpiを、Ｋtmpi＝Ｐmn-1×ＰＡ＃の式より計算する。た
だし、ＰＡ＃は定数である。
【０１３０】そして、ステップ５ではこの圧力補正係数
Ｋtmpiに基づいてコレクタ５２ａ入口での吸入新気温度
Ｔaを、
【０１３１】
【数７】Ｔa＝Ｔa0×Ｋtmpi＋ＴＯＦＦ＃ ただし、ＴＯＦＦ＃：定数、の式（近似式）により計算
する。この計算は、熱力学の法則による温度変化予測演
算である。
【０１３２】吸気温度を車速や吸気量等により補正して
もよい。このときは、図１９、図２０に示した特性を内
容とするテーブルを予め作成しておき、車速と吸気量
（Ｑas0）から各テーブルを検索することにより、吸気
温度の車速補正値Ｋvsp、吸気温度の吸気量補正値Ｋqa
を求め、上記の数７式に代えて、
【０１３３】
【数８】Ｔa＝Ｋvsp×Ｋqa×Ｔa0×Ｋtmpi＋ＴＯＦＦ＃ の式により吸入新気温度Ｔaを求めればよい。
【０１３４】一方、インタークーラ３の下流側に吸気温
度センサが装着されている場合は、過給による温度上昇
も、インタークーラによる温度低下のいずれも織り込み
済みとなるので、ステップ６に進み、Ｔa0の値をそのま
ま吸入新気温度Ｔaとした後、処理を終了する。
【０１３５】図２１はシリンダ吸入ガス温度Ｔnを演算
するフローである。ステップ１でシリンダ吸入新気量Ｑ
acと吸入新気温度Ｔaとシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecと排
気温度の前回値であるＴexhn-1を読み込み、このうちス
テップ２において排気温度の前回値Ｔexhn-1にＥＧＲ通
路５４での排気温度低下係数Ｋtlosを乗じてシリンダ吸
入ＥＧＲガス温度Ｔeを算出し、ステップ３では
【０１３６】
【数９】 Ｔn＝（Ｑac×Ｔa＋Ｑec×Ｔe）／（Ｑac＋Ｑec） の式によりシリンダ吸入新気とシリンダ吸入ＥＧＲガス
の平均温度を求めてこれをシリンダ吸気温度Ｔnとす
る。
【０１３７】図２２は燃料噴射量Ｑfを演算するフロー
である。ステップ１でエンジン回転数Ｎeとコントロー
ルレバー開度（アクセルペダル開度により定まる）ＣＬ
を読み込み、ステップ２でこれらＮeとＣＬから図２３
を内容とするマップを検索して基本燃料噴射量Ｍqdrvを
求める。
【０１３８】ステップ３ではこの基本燃料噴射量に対し
てエンジン冷却水温等に基づいて各種の補正を行い、こ
の補正後の値Ｑf1に対してさらにステップ４で図２４を
内容とするマップに基づいて、燃料噴射量の最大値Ｑf1
MAXによる制限を行い、制限後の値を燃料噴射量Ｑfとし
て演算する。
【０１３９】図２５は排気温度Ｔexhを演算するフロー
である。ステップ１、２では燃料噴射量のサイクル処理
値Ｑf0とシリンダ吸入ガス温度のサイクル処理値Ｔn0を
読み込む。さらに、ステップ３で排気圧の前回値である
Ｐexhn-1を読み込む。
【０１４０】ステップ４では燃料噴射量のサイクル処理
値Ｑf0から図２６を内容とするテーブルを検索して排気
温度基本値Ｔexhbを求める。
【０１４１】ステップ５では前記した吸入ガス温度のサ
イクル処理値Ｔn0から排気温度の吸気温度補正係数Ｋte
xh1を、Ｋtexh1＝（Ｔn0／ＴＡ＃）KN#（ただし、ＴＡ
＃、ＫＮ＃は定数）の式により、またステップ６では排
気温度の排気圧力補正係数Ｋtexh2を、排気圧の前回値
Ｐexhn-1からＫtexh2＝（Ｐexhn-1／ＰＡ＃）(#Ke-1)/
#Ke（ただし、ＰＡ＃、＃Ｋeは定数）の式によりそれぞ
れ計算する。これら２つの補正係数Ｋtexh1、Ｋtexh2は
テーブル検索により求めてもかまわない（図２７、図２
８参照）。
【０１４２】次に、ステップ７ではスワール弁の開度位
置（全開か全閉かの２位置）とエンジン回転数Ｎeから
図２９を内容とするテーブルを検索することにより排気
温度のスワール補正係数Ｋtexh3を、ステップ８では指
令開度VNTstepと排気量Ｑexhとから図３０を内容とする
マップを検索することにより排気温度のノズル開度補正
係数Ｋtexh4をそれぞれ求める。
【０１４３】そして、ステップ９では、排気温度基本値
Ｔexhbに４つの各補正係数Ｋtexh1、Ｋtexh2、Ｋtexh
3、Ｋtexh4を乗じて排気温度Ｔexhを計算する。
【０１４４】ここで、本実施形態では、先願装置にない
２つの補正係数Ｋtexh3、Ｋtexh4を新たに導入したの
で、本実施形態のほうが排気温度Ｔexhの演算精度が向
上する。排気温度Ｔexhの演算精度を向上させるように
したのは、次の理由からである。図３４のフローで後述
するように、排気温度Ｔexhは排気圧Ｐexhの演算に用い
られる。したがって、排気温度Ｔexhの演算精度の向上
が排気圧Ｐexhの演算精度の向上に結びつくので、排気
圧Ｐexhの演算精度の向上を図るため、新たに２つの補
正係数Ｋtexh3、Ｋtexh4を導入したものである。
【０１４５】なお、図２５の処理は、熱力学の式から導
かれる下式を近似したものである。
【０１４６】
【数１０】
【０１４７】図３１は可変ノズル２ｄの有効面積相当値
Ａvntの演算フローである。ステップ１では指令開度VNT
step、総排気重量Ｑtotal（＝Ｑas0＋Ｑf）、排気温度
Ｔexhを読み込む。
【０１４８】このうち総排気重量Ｑtotalと排気温度Ｔe
xhからステップ２で
【０１４９】
【数１１】 Ｗexh＝Ｑtotal×Ｔexh／Ｔstd ［m3/sec］ ただし、Ｔstd：標準大気温度、の式により排気流速相
当値Ｗexhを算出する。
【０１５０】ステップ３では、この排気流速相当値Ｗex
hの平方根をとった値から図３２を内容とするテーブル
を検索して摩擦損失ξfricを演算する。ステップ４では
指令開度VNTstepと総ガス重量Ｑtotalから図３３を内容
とするマップを検索してノズル損失ξconvを演算する。
そして、これら２つの損失ξfric、ξconvをステップ５
において指令開度VNTstepに乗算して、つまり
【０１５１】
【数１２】Ａvnt＝ VNTstep×ξfric×ξconv の式により可変ノズルの有効面積相当値Ａvntを演算す
る。
【０１５２】図３４は排気圧（タービン入口圧）Ｐexh
の演算のフローである。
【０１５３】ステップ１では吸気量の加重平均値Ｑas
0、燃料噴射量Ｑf、有効面積相当値Ａvnt、排気温度Ｔe
xh、大気圧（コンプレッサ入口圧）Ｐaを読み込み、こ
れらのパラメータを用い、ステップ２において
【０１５４】
【数１３】Ｐexh0＝Ｋpexh×｛(Ｑas0＋Ｑfuel)／Ａvn
t｝2×Ｔexh＋Ｐa ただし、Ｋpexh：定数、の式により排気圧Ｐexh0を演算
し、この排気圧に対してステップ３で加重平均処理を行
い、その加重平均値を排気圧Ｐexhとして求める。
【０１５５】ここで、上記の有効面積相当値Ａvntと排
気圧Ｐexh0の各演算方法は、次のようにして得たもので
ある。
【０１５６】〈１〉流路面積が縮小する場合の流れの基
礎式 図４８のように緩やかに断面積が縮小する管内を流れる
理想流体を考える。
【０１５７】流体の圧力、流速、面積、比重をそれぞれ
Ｐ、ｗ、Ａ、ρとし、入口を添字１、出口を添字２と
し、入口と出口の断面についてベルヌイ（Bernoulli）
の定理を適用すると、 ｗ1 2／２＋Ｐ1／ρ＝ｗ2 2／２＋Ｐ2／ρ ・・・（1a） また、連続の式より Ａ1×ｗ1＝Ａ2×ｗ2 ・・・（1b） したがって、両式からｗ1を消去すると、 ｗ2＝１／｛１−(Ａ2／Ａ1)2｝1/2×｛２(Ｐ1−Ｐ2)／ρ｝1/2［m/sec］ ・・・（２） 単位時間に流れる流量Ｑは、連続の式より一定であるから、 Ｑ＝ρ×Ａ2×ｗ2 ＝Ａ2／｛１−(Ａ2／Ａ1)2｝1/2×｛２ρ×(Ｐ1−Ｐ2)｝1/2［kg/sec］ ・・・（３） の式より表すことができる。
【０１５８】（３）式の右辺の１／｛１−(Ａ2／
Ａ1)2｝1/2を効率ηnとおくと、次の流れの基礎式を得
る。
【０１５９】 Ｑ＝ηn×Ａ2×｛２ρ×(Ｐ1−Ｐ2)｝1/2 ・・・（４） 〈２〉ターボチャージャの状態方程式 次に、ターボチャージャ２でのコンプレッサ２ｂと仕事
の釣合いの関係を調べる。なお、以下で使用する記号は
図４９の通りである。
【０１６０】コンプレッサ２ｂの実効仕事率Ｌcは、 Ｌｃ＝Ｑas0×Ｗc／ηc ［Ｗ］ ・・・（５） ただし、Ｑas0：吸入新気重量流量［kg/sec］、 Ｗc：コンプレッサ理論仕事［Ｊ／kg］、 ηc：コンプレッサ効率相当値。
【０１６１】また、タービン２ａの実効仕事率Ｌtは、 Ｌt＝ηt×Ｑtotal×Ｗt ［Ｗ］ ・・・（６） ただし、Ｑtotal：総排気重量流量［kg/sec］、 Ｗt：タービン理論仕事［Ｊ／kg］、 ηt：タービン効率相当値。
【０１６２】タービン２ａとコンプレッサ２ｂは軸を介
して直結されているので、コンプレッサ２ｂとタービン
２ａの実仕事率Ｌc、Ｌtが等しいとおけば（軸受けのフ
リクションは効率に含まれる）、ターボチャージャ２の
状態方程式として次式を得る。
【０１６３】 ηc×ηt×(Ｑtotal／Ｑas0)＝Ｗc／Ｗt ∴Ｑtotal＝(Ｗc／Ｗt)×｛１／(ηc×ηt)｝×Ｑas0 ・・・（７） 〈３〉流路面積が縮小する場合の排気圧予測式の検討 （７）式の左辺に上記の（４）式を適用して、 Ａvnt×｛２×ρe×(Ｐexh−Ｐa)｝1/2 ＝(Ｗc／Ｗt)×｛１／(ηc×ηt)｝×Ｑas0 ・・・（8a） Ａvnt＝ηn×VNTstep ・・・（8b） ただし、Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｐexh：排気圧、 Ｐa：大気圧相当値、 ρe：排気の密度、 VNTstep：指令開度、 ηn：効率（損失分）、 の式を得る。
【０１６４】（8a）式を排気圧Ｐexhについて整理する
と、 Ｐexh＝｛(Ｗc／Ｗt)×｛１／(ηc×ηt)｝×Ｑas0／Ａvnt｝2 ×(１／(２×ρe))＋Ｐa ・・・（９） ここで、排気密度ρeは理論式によれば ρe＝ρstd×(Ｔa／Ｔexh)×(Ｐexh／Ｐa) ・・・（10） ただし、ρstd：標準大気の密度（≒1.1679g/cm3）、 Ｔa:コンプレッサ入口温度、 Ｔexh：排気温度、 Ｐexh：排気圧、 Ｐa：大気圧、 であるが、この理論式では排気密度ρeを求めるのに排
気圧Ｐexhを用いることになって具合が悪いので、 ρe≒ρstd×(Ｔa／Ｔexh)＝Ｔstd／Ｔexh ・・・（11） ただし、Ｔstd：標準大気の温度（≒298.15Ｋ）、の近
似式を用いる。近似できる理由は、排気圧Ｐexhが高く
なれば、排気温度Ｔexhも高くなるので、排気圧Ｐexhの
変化分を排気温度Ｔexhに含めて考えることができるか
らである。
【０１６５】したがって、（11）式を（９）式に代入す
ることにより、次の式を得る。
【０１６６】 Ｐexh＝Ｋpexh×(Ｗc／Ｗt)×｛１／(ηc×ηt)｝×Ｑas0／Ａvnt｝2 ×Ｔexh＋Ｐa ・・・（12a） Ｋpexh＝１／(２×Ｔa×ρstd) ＝１／(２×Ｔstd） ・・・（12b） ただし、Ｋpexh：定数。
【０１６７】ここで、（12a）式右辺のコンプレッサ理
論仕事Ｗcとタービン理論仕事Ｗtは次式で与えられる。
【０１６８】
【数１４】
【０１６９】さて、（12a）式より、排気圧Ｐexhの演算
式が求められたが、（12a）式中のηc、ηt、Ｗc、Ｗt
の演算は複雑であり（ＥＣＵの能力が要る）、また、
（14）式ではこれから求めようとする排気圧Ｐexhを知
る必要があるので、さらに考える。
【０１７０】いま、総排気重量Ｑtotalと吸入新気量Ｑa
s0および燃料噴射量Ｑf（単位はすべて［kg/sec］とす
る）の間には次の関係がある。
【０１７１】 Ｑtotal＝Ｑas0＋Ｑf ・・・（15） （15）式の左辺に上記の（４）式を適用して、 Ａvnt×｛２×ρe×(Ｐexh−Ｐa)｝1/2＝Ｑas0＋Ｑf ・・・（16a） Ａvnt＝ηn×VNTstep ・・・（16b） （16a）式の両辺を２乗して排気圧Ｐexhについて整理す
ると、次式が得られる。
【０１７２】 Ｐexh＝｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt｝2×(１／ρe)＋Ｐa ・・・（17） ここでも、上記の排気密度ρeの近似式である（11）式
を（17）式に代入することにより、次の最終式を得る。
【０１７３】 Ｐexh＝Ｋpexh×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt｝2×Ｔexh＋Ｐa ・・・（18a） Ｋpexh＝１／(２×Ｔa×ρstd) ＝１／(２×Ｔstd） ・・・（18b） ただし、Ｋpexh：定数。
【０１７４】（18a）式は上記の（12a）式と等価であ
り、（18a）式による排気圧Ｐexhの演算式には、コンプ
レッサ２ｂ、タービン２ａの理論仕事の比（Ｗc／Ｗt）
と各々の効率の積(ηc×ηt)が含まれており、（18a）
式を用いれば、ターボチャージャ２の理論仕事Ｗc、Ｗt
と効率ηc、ηtが未知であっても考慮したことになる。
ゆえにあとは、可変ノズル２ｄを流れるガスの効率ηn
を求めればよい。
【０１７５】〈４〉ノズルを流れるガスの効率ηn 効率ηnを含んだ可変ノズル２ｄの有効面積相当値Ａvnt
は上記の(8b)式、(16b)式で与えられるが、さらに効率
ηnは次式で表すことができる。
【０１７６】 Ａvnt＝ηn×VNTstep ＝ξconv×ξfric×VNTstep ・・・（19） ただし、ξconv：ノズル損失、 ξfric：摩擦損失。
【０１７７】（19）式においてノズル損失ξconvは、ノ
ズル開度毎に決まる損失であり、縮まり管の場合、
（３）式からわかるように１／｛１−(Ａ2／Ａ1)2｝1/2
が効率になる。
【０１７８】しかしながら、流速の変化が大きい場合、
１／｛１−(Ａ2／Ａ1)2｝1/2の値をそのままノズル損失
ξconvとみなすと、実際のノズル損失と合わないことが
多いので、ノズル開度に対する効率のテーブルを持たせ
ることで記述している（図３３参照）。
【０１７９】また、（19）式の摩擦損失ξfricは、ノズ
ル内部の流れを層流とみなすとハーゲンポアズイユ（Ha
gen-Poiseuille）の式が成り立ち、流速の平方根に摩擦
損失ξfricが比例する。そこで、 Ｗexh＝Ｑtotal／ρe ・・・（20） の式により体積流量相当値Ｗexhを算出し、これの平方
根を排気流速として、これにより摩擦損失ξfricを検索
する（図３２参照）。
【０１８０】ここでも、排気密度ρeの近似式である（1
1）式を（20）式に代入して、 Ｗexh＝Ｑtotal×Ｔexh／(ρstd×Ｔa) ＝Ｑtotal×Ｔexh／Ｔstd ・・・（21） このようにして、（19）式によりノズル有効面積相当値
Ａvntを演算し、このＡvntのほか、Ｑas0、Ｑf、Ｔex
h、Ｐa を用いて、（18a）、（18b）式により排気圧Ｐe
xhを予測するようにしたわけである。排気圧の実測値と
予測値の相関を調べた実験結果を図３５に示す。同図よ
り、予測値でも十分な精度があることがわかる。
【０１８１】次に、図３６はＥＧＲ(流)量Ｑeを演算す
るフローである。ステップ１では上記した吸気圧Ｐm、
排気圧Ｐexh、ＥＧＲ弁実開度としてのＥＧＲ弁実リフ
ト量Ｌiftsを読み込む。あるいは、ステップモータのよ
うに目標値を与えれば実際のＥＧＲ弁リフト量が一義に
決まる場合は、目標ＥＧＲ弁リフト量でもよい。
【０１８２】ステップ２では、このＥＧＲ弁実リフト量
Ｌiftsから図３７を内容とするテーブルを検索して、Ｅ
ＧＲ弁５７の開口面積相当値Ａveを求める。
【０１８３】そして、ステップ３において、ＥＧＲ流量
Ｑeを、これら吸気圧Ｐmと排気圧Ｐexh、ＥＧＲ弁５７
の開口面積相当値Ａveとから、
【０１８４】
【数１５】Ｑe＝Ａve×｛(Ｐexh−Ｐm)×ＫＲ＃｝1/2 ただし、ＫＲ＃：補正係数（定数）の式により計算す
る。
【０１８５】図３８は目標ＥＧＲ率Ｍegrを演算するフ
ローである。ステップ１でエンジン回転数Ｎe、燃料噴
射量Ｑf、シリンダ吸入ガス温度Ｔnを読み込み、このう
ちＮeとＱfとから図３９を内容とするマップを検索し
て、目標ＥＧＲ率基本値Ｍegr0を求める。ステップ３で
はシリンダ吸入ガス温度Ｔnから図４０を内容とするテ
ーブルを検索して目標ＥＧＲ率補正値Ｈegrを求め、こ
の目標ＥＧＲ率補正値Ｈegrを目標ＥＧＲ率基本値Ｍegr
0に乗ずることによって目標ＥＧＲ率Ｍegrを計算する。
【０１８６】図４１は要求ＥＧＲ(流)量Ｔqeの演算フロ
ーである。ステップ１でエンジン回転数Ｎe、目標ＥＧ
Ｒ率Ｍegr、シリンダ吸入新気量Ｑac、燃料噴射量のサ
イクル処理値Ｑf0を読み込み、このうちシリンダ吸入新
気量Ｑacに目標ＥＧＲ率Ｍegrをステップ２において乗
ずることで目標吸入ＥＧＲ量Ｍqecを計算する。
【０１８７】ステップ３ではこの目標吸入ＥＧＲ量Ｍqe
cに対して、Ｋin×Ｋvolを加重平均係数として
【０１８８】
【数１６】Ｒqec＝Ｒqecn-1×（１−Ｋin×Ｋvol）＋Ｍ
qec×Ｋin×Ｋvol ただし、Ｒqecn-1：Ｒqecの前回値、の式により中間処
理値（加重平均値）Ｒqecを演算し、この中間処理値Ｒq
ecと上記の目標吸入ＥＧＲ量Ｍqecを用いてステップ４
で
【０１８９】
【数１７】Ｔqec＝Ｍqec×ＧＫＱＥＣ＋Ｒqecn-1×（１
−ＧＫＱＥＣ） ただし、Ｒqecn-1：Ｒqecの前回値、 ＧＫＱＥＣ：進み補償ゲイン、の式により進み処理を行
って目標シリンダ吸入ＥＧＲ量Ｔqecを求める。要求値
に対して吸気系の遅れ（すなわちＥＧＲ弁５７→コレク
タ５２ａ→吸気マニホールド→吸気弁の容量分の遅れ）
があるので、ステップ３、４ではこの遅れ分の進み処理
を行うものである。
【０１９０】ステップ５ではこの目標シリンダ吸入ＥＧ
Ｒ量Ｔqecから、
【０１９１】
【数１８】Ｔqe＝（Ｔqec／Ｎe）×ＫＣＯＮ＃ ただし、ＫＣＯＮ＃：定数、の式により単位変換（１シ
リンダ当たり→単位時間当たり）を行って、要求ＥＧＲ
量Ｔqeを計算する。
【０１９２】図４２は指令ＥＧＲ弁開度としての指令Ｅ
ＧＲ弁リフト量Ｌifttを演算するフローである。ステッ
プ１では吸気圧Ｐm、排気圧Ｐexh、要求ＥＧＲ量Ｔqeを
読み込む。ステップ２ではＥＧＲ弁５７の要求開口面積
Ｔavを、
【０１９３】
【数１９】Ｔav＝Ｔqe／｛（Ｐexh−Ｐm）×ＫＲ＃｝
1/2 ただし、ＫＲ＃：補正係数（定数）、の式（流体力学の
法則）で計算する。
【０１９４】ステップ３ではこのＥＧＲ弁５７の要求開
口面積Ｔavより図４３を内容とするテーブルを検索して
目標ＥＧＲ弁開度としてのＥＧＲ弁目標リフト量Ｍlift
を求め、この目標リフト量Ｍliftに対して、ステップ４
において、ＥＧＲ弁５７の作動遅れ分の進み処理を行
い、その進み処理後の値を指令ＥＧＲ弁リフト量Ｌiftt
として求める。
【０１９５】このようにして求められた指令ＥＧＲ弁リ
フト量Ｌifttが図示しないフローによりステップモータ
５７ａへと出力され、ＥＧＲ弁５７が駆動される。
【０１９６】このように、本発明の実施形態では、吸気
量(の加重平均値)Ｑas0、燃料噴射量Ｑf、可変ノズルの
有効面積相当値Ａvnt、排気温度Ｔexhの４つの要素から
ダイレクトにかつ簡単な上記の数１３式を用いて排気圧
Ｐexhを演算できることになったので、可変容量ターボ
チャージャを備える場合においても、過渡時に応答遅れ
なく排気圧を推定できる。
【０１９７】また、有効面積相当値Ａvntを、可変ノズ
ル２ｄを流れるガスの効率ηnと可変ノズル２ｄを駆動
するステップモータ２ｃに与える指令開度VNTstepとの
積で与えるようにしたので、可変ノズル２ｄを流れるガ
スの効率ηnを考慮できる。
【０１９８】また、可変ノズル２ｄを流れるガスの効率
ηnは摩擦損失ξfricとノズル損失ξconvの積としたの
で、摩擦損失とノズル損失を別個に考慮できる。
【０１９９】また、摩擦損失ξfricを、排気流速相当値
Ｗexhの平方根に比例する値で与えるようにしたので、
排気流速が相違しても、摩擦損失ξfricを精度よく与え
ることができる。
【０２００】また、流速の変化が大きい場合、縮まり管
に対する損失（上記（３）式の１／｛１−(Ａ2／
Ａ1)2｝1/2の値）をそのままノズル損失とみなすと、実
際のノズル損失と合わないことが多いのであるが、本実
施形態ではノズル損失ξconvを、指令開度VNTstepと総
排気重量Ｑtotalに応じた値としたので、流速の変化が
大きい場合にも実際のノズル損失とよく合致させること
ができる。
【０２０１】また、指令開度VNTstepと排気量Ｑexhに応
じて排気温度のノズル開度補正係数Ｋtexh4を演算し、
この補正係数Ｋtexh4で排気温度基本値Ｔexhbを補正す
るようにしたので、排気温度Ｔexhの演算精度が向上
し、この向上分だけ排気圧Ｐexhの演算精度が向上す
る。同様にして、吸気ポートにスワール弁を備える場合
には、このスワール弁の開度位置とエンジン回転数Ｎe
に応じて排気温度のスワール補正係数Ｋtexh3を演算
し、この補正係数Ｋtexh3で排気温度基本値Ｔexhbを補
正するようにしたので、吸気ポートにスワール弁を備え
る場合にも排気温度Ｔexhの演算精度が向上し、この向
上分だけ排気圧Ｐexhの演算精度が向上する。
【０２０２】次に、図４４、図４５は第２実施形態の演
算フローで、それぞれ第１実施形態の図３６、図４２に
置き換わるものである。なお、第１実施形態と同一部分
には同一のステップ番号をつけている。
【０２０３】第１実施形態では、上記の数１５式に示し
たように、排気圧Ｐexhと吸気圧Ｐmの差圧からＥＧＲ流
量Ｑeを演算していたが、第２実施形態では、さらにＥ
ＧＲ通路５４内でのガスの圧力損失を考慮するようにし
たもので、これによってより精度の高いＥＧＲ流量の演
算が可能となる。
【０２０４】第１実施形態と相違する部分を主に説明す
ると、図４４のステップ１１で吸気圧Ｐm、排気圧Ｐex
h、ＥＧＲ弁実リフト量Ｌiftsのほか、排気温度Ｔexhを
読み込む。ステップ１２では、
【０２０５】
【数２０】Ｑe＝Ａve×｛２×(Ｔstd／Ｔexh)×(Ｐexh
−Ｐm)｝1/2×［(１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝1/2］×
｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２×ｇ)｝1/2 ×Ｃv ただし、Ａve：ＥＧＲ弁の開口面積相当値、 Ｐexh：排気圧、 Ｐm：吸気圧、 Ｔstd：標準大気温度、 Ｔexh：排気温度、 Ａvps：ＥＧＲ弁５７の全開面積相当値、 λ：ＥＧＲ通路５４の直管損失係数、 ｄ：ＥＧＲ通路５４の直径、 ｌ：ＥＧＲ通路５４の長さ、 ζ：ＥＧＲ通路５４の曲り管損失係数、 ｇ：重力の加速度、 Ｃv：定数、 の式によりＥＧＲ流量Ｑeを演算する。
【０２０６】ただし、ＥＧＲ通路の直管損失係数λと曲
がり管損失係数ζは次の式により計算すればよい。な
お、数２０式において、λは直管損失モデル（ブラジウ
スの式）より、またζは曲がり管損失モデル（ワイズバ
ッハの式）により得られるものである。
【０２０７】
【数２１】 λ＝Ｃs×［｛２×ρe×(Ｐexh−Ｐm)｝1/2／(ν×ｄ）］-1/4 ≒Ｃs×［｛２×(Ｔstd／Ｔexh)×(Ｐexh−Ｐm)｝1/2／(ν×ｄ）］-1/4 ζ＝｛Ｃb1＋Ｃb2×(ｄ／Ｒ)3.5｝×ｎ ただし、Ｃs、Ｃb1、Ｃb2：定数、 Ｔstd：標準大気温度、 ν：排気の動粘度、 ｄ：ＥＧＲ通路５４の直径、 Ｒ：ＥＧＲ通路５４の曲率半径、 ｎ：ＥＧＲ通路５４の曲がり部の数。
【０２０８】上記の数２０式は、公知の式をＥＧＲガス
の流れに当てはめて得られる式である。たとえば、次の
ようにして数２０式を導くことができる。上記の数１式
の第３式に上記の（４）式を適用して Ｑegr＝Ａegr×｛２×ρe×(Ｐexh−Ｐm)｝1/2 ・・・（22a） Ａegr＝Ａve×ηn2×Ｃv ・・・（22b） ただし、Ａegr：ＥＧＲ弁５７の有効面積相当値、 Ａve：ＥＧＲ弁５７の開口面積相当値、 ηn2：ＥＧＲ弁５７を流れるガスの効率、 Ｃv：定数。
【０２０９】これは、ＥＧＲ弁５７の開口面積相当値Ａ
veに対して新たにηn2×Ｃvを導入したものである。
【０２１０】ここでも、排気密度ρeの近似式である（1
1）式を（22a）式に代入して、 Ｑe＝Ａegr×｛２×(Ｔstd／Ｔexh)×(Ｐexh−Ｐm)｝1/2 ・・・（23） ただし、Ｔstd：標準大気温度。
【０２１１】また、（22b）式の効率ηn2を第１実施形
態にならって ηn2＝ξconv-egr×ξfric-egr ・・・（24） ξconv-egr：ＥＧＲ弁５７での損失、 ξfric-egr：ＥＧＲ通路５４の摩擦損失 とする。
【０２１２】ここで、ＥＧＲ弁５７での損失ξconv-egr
を縮まり管の原則通りに、 ξconv-egr＝１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝1/2 ・・・（25） とおく。
【０２１３】一方、ＥＧＲ通路５４の摩擦損失ξfric-e
grはダルシーワイズバッハ（Darcy-Weisbach）の式よ
り、 ξfric-egr＝｛ε×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2 ＝｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2 ・・・（26） ただし、ε：管摩擦係数、 λ：直管損失係数、 ζ：曲がり管損失係数、 ｌ：ＥＧＲ通路長、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 ｇ：重力の加速度 と表すことができる。
【０２１４】（25）式、（26）式を（24）式に代入し
て、 ηn2＝ξconv-egr×ξfric-egr ＝［１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝1/2］ ×｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2 ・・・（27） となり、（27）式を（22b）式に代入することで、次の
式を得る。
【０２１５】 Ａegr＝Ａve×［１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝1/2］ ×｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2×Ｃv ・・・（28） この（28）式を（22a）式に代入することで数２０式が
得られる。
【０２１６】さて、上記の数２０式のもととなった式
（22a）式、（22b）式は、一般的には定常流の式である
ため、非定常流では使えないというのが定説である。し
かしながら、このたび、数２０式を用いて実験してみた
ところ、脈動のある排気のように規則性のある流れの場
合には、定常、過渡とも、精度よくＥＧＲ流量Ｑeを演
算できていることを初めて見いだした。したがって、数
２０式によれば、排気のように非定常流であってもＥＧ
Ｒ通路５４内でのガスの圧力損失を考慮することが可能
となり、これによってより精度の高いＥＧＲ流量の演算
が可能となった。
【０２１７】また、図４５のステップ１１、１２では、
図４４のステップ１１、２と同様にして、吸気圧Ｐm、
排気圧Ｐexh、ＥＧＲ弁実開度としてのＥＧＲ弁実リフ
ト量Ｌiftsを読み込み、このＥＧＲ弁実リフト量Ｌifts
から図３７を内容とするテーブルを検索して、ＥＧＲ弁
５７の開口面積相当値Ａveを求め、このＡveを用いて、
ステップ１３で
【０２１８】
【数２２】Ｔav＝Ａve×［１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝
1/2］×｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2×Ｃv の式によりＥＧＲ弁５７の要求開口面積Ｔavを演算す
る。
【０２１９】数２２式は次のようにして得たものであ
る。上記の（22a）式、（22b）式で開口面積相当値Ａve
に対して定数Ｃvと効率ηn2を導入したので、これに合
わせて、ＥＧＲ弁５７の要求開口面積Ｔavを考えるとき
も Ｔav＝Ａve×ηn2×Ｃv ・・・（29） のように開口面積相当値Ａveに対して同じ値の定数Ｃv
と効率ηn2を導入する。ここで、効率ηn2は（27）式に
より与えられているから、（27）式を（29）式に代入す
ることで、数２２式が得られる。
【０２２０】このように、第２実施形態では、ＥＧＲ通
路５４内でのガスの圧力損失を考慮したので、より精度
の高いＥＧＲ量Ｑeの演算が可能となる。
【０２２１】さらに述べると、通路の開口面積相当値
を、通路を流れるガスの効率で補正できるのは、一般的
には定常流に限られるというのが定説である。しかしな
がら、このたび、ＥＧＲ弁５７の開口面積相当値Ａveを
上記の効率ηn2で補正する場合で実験してみたところ、
脈動のある排気のように規則性のある流れの場合には、
定常、過渡とも、精度よくＥＧＲ流量Ｑeを演算できて
いることを初めて見いだした。したがって、第２実施形
態によれば、排気のように非定常流であってもＥＧＲ通
路内でのガスの圧力損失を容易に考慮することが可能と
なり、これによってより精度の高いＥＧＲ流量の演算が
可能となったのである。
【０２２２】ここで、図９をみると、ＥＧＲ量Ｑeから
シリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecが、シリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑ
ecからシリンダ吸入ガス温度Ｔnが、シリンダ吸入ガス
温度Ｔnからサイクル処理値Ｔn0が、サイクル処理値Ｔn
0から排気温度Ｔexhが、排気温度Ｔexhから排気圧Ｐexh
が演算されるので、ＥＧＲ量Ｑeの演算精度を高めるこ
とは、排気圧Ｐexhの演算精度を高めることに結びつ
く。したがって、演算精度の向上した排気圧Ｐexhに基
づくことで、過給圧（吸入新気量）とＥＧＲ量を、さら
に精度よく制御することが可能となる。
【０２２３】また、ＥＧＲ弁５７を流れるガスの効率η
n2を、ＥＧＲ弁での圧力損失ξconv-egrとＥＧＲ通路の
摩擦損失ξfric-egrとの積としたので、ＥＧＲ弁５７で
の圧力損失とＥＧＲ通路５４の摩擦損失を別個に考慮で
きる。
【０２２４】また、直管損失係数λを、上記の数２０式
により演算するようにしたので、排気圧Ｐexhが急激に
変化する過渡時にも直管損失係数λを応答よく求めるこ
とができる。
【０２２５】図４６は第３実施形態の可変ノズルの有効
面積相当値Ａvntの演算フローで、第１実施形態の図３
１に置き換わるものである。
【０２２６】第３実施形態は、第１実施形態の効率ηn
の演算を簡略化したものである。具体的には、ステップ
１で指令開度VNTstepと排気流量Ｑexhを読み込み、これ
らからステップ２において図４７を内容とするマップを
検索することにより有効面積の補正値Ｋvntを求め、こ
れをステップ３において指令開度VNTstepに乗算して有
効面積相当値Ａvntを演算する。
【０２２７】ここで、補正値Ｋvntは、第１実施形態の
効率ηn（＝ξfric×ξconv）に相当する値である。
【０２２８】このように、第３実施形態では、可変ノズ
ルを流れるガスの効率ηnの演算を簡略化することで、
ＣＰＵの演算負荷を軽くできる。
【０２２９】図５０は第４実施形態の排気圧（タービン
入口圧）の演算フローで、第１実施形態の図３４に置き
換わるものである。
【０２３０】第１実施形態では、ノズル２ｄを通過する
ガスの流れを、流路面積が縮小する場合の流れである
（図４８参照）と仮定して排気圧を演算したのに対し
て、第４実施形態は、ノズルを通過するガスの流れを、
理想気体が断熱変化して流動する場合の流れ（図５２参
照）と仮定して求めるものである。図５０において具体
的には、ステップ１１で
【０２３１】
【数２３】Ｐexhr＝Ｋpexhn×｛(Ｑas0＋Ｑfuel)／Ａvn
t｝2×Ｔexh ただし、Ｋpexhn：定数、の式によりタービン入口排気
圧相当値Ｐexhrを演算し、このＰexhrと大気圧Ｐaから
ステップ１２において図５１を内容とするマップを検索
することにより排気圧Ｐexh0を求める。後は、図３４と
同じであり、このＰexh0に対してステップ３で加重平均
処理を行い、その加重平均値を排気圧Ｐexhとして求め
る。
【０２３２】ここで、どのようにして数２２式の排気圧
の演算方法を得たかを次に説明する。
【０２３３】〈５〉先細ノズルの場合の流れの基礎式 タービンノズルを通過する通過する流れを考察すると、
外部との熱の出入りや仕事がほとんどないため、流体の
持つエネルギは、内部エネルギの減少分が運動エネルギ
と押し出し仕事に変化すると考えられる。また、エンジ
ンの排気は、低圧・高温なので理想気体とみなせる。し
たがって、タービンノズルを通過する排気の流れは、
「理想気体が断熱変化をして流動する」と考えることが
できる。
【０２３４】さて、タービンノズルのような先細ノズル
において、図５２に示したように、圧力、比容積、流
速、面積、温度、比熱比、気体定数をそれぞれ、Ｐ、
ｖ、ｗ、Ａ、Ｔ、κ、Ｒとし、入口を添字１、出口を添
字２とすると、
【０２３５】
【数２４】
【０２３６】である。また、定常流動のエネルギ基本式
から、次式が成り立つ。
【０２３７】
【数２５】
【０２３８】数２３式に（31）式を代入して、
【０２３９】
【数２６】
【０２４０】あるいはＰ1Ｖ1＝ＲＴ1から、
【０２４１】
【数２７】
【０２４２】先細ノズルでは、入口流速ｗ1は出口流速
ｗ2に比べてきわめて小さいので省略すると、ノズル出
口端の速度ｗ2は次式で与えられる。
【０２４３】
【数２８】
【０２４４】ノズルの各断面を単位時間に流れる流量Ｑ
は、連続の式より一定であるから、 Ｑ＝Ａ2×ｗ2／ｖ2＝ρe×Ａ2×ｗ2［kg/sec］ ・・・（33） である。また、ノズル内を流れる流体は理想気体で断熱
変化するものとみなしているから、上記の（31）式よ
り、
【０２４５】
【数２９】
【０２４６】である。
【０２４７】（33）式に（32）式と（34）式を代入する
と、
【０２４８】
【数３０】
【０２４９】（35）式が先細ノズルの場合の流れの基礎
式である。
【０２５０】〈６〉先細ノズルの場合の排気圧予測式の
検討 図４９を参照する。（15）式から Ｑas0＋Ｑf＝Ｑtotal［kg/sec］ ・・・（36） である。この（36）式の右辺に、面積が縮小するノズル
の流れの式である上記の（35）式を適用して、
【０２５１】
【数３１】
【０２５２】の式を得る。
【０２５３】ここで、タービン入口排気圧相当値Ｐexhr
を、
【０２５４】
【数３２】
【０２５５】とおくと、（37a）式は Ｑas0＋Ｑf ＝Ａvnt×［２×(κe／(κe−１))×ρe×Ｐexhr］1/2［kg/sec］ ・・・（39） となるので、（39）式をタービン入口排気圧相当値Ｐex
hrについて整理すると、次式が得られる。
【０２５６】 Ｐexhr＝(１／(２×ρe))×(κe／(κe−１)) ×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt｝2［Ｐａ］ ・・・（40） ここでも、排気密度ρeの近似式である（11）式を（4
0）式に代入することにより、次の最終式を得る。
【０２５７】 Ｐexhr＝Ｋpexhn×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt｝2×Ｔexh［Ｐａ］・・・（41a） Ｋpexhn＝(１／(２×ρe))×(κe／(κe−１)) ・・・（41b） ただし、Ｋpexhn：定数。
【０２５８】さて、上記の数１３式のように、ノズルを
通過するガスの流れを、流路面積が縮小する場合の流れ
であると仮定して排気圧を演算するものでは、標準状態
（298Ｋ、0.1ＭＰａ）において排気圧の高い演算精度が
得られるのであるが、実験によると、標準状態と異なる
場合（たとえば高地、標準温度より温度が高い場合、湿
度が標準状態と異なる場合など）に、排気圧の演算精度
が低下することがわかっている。これは、数１３式が比
重の変化を考慮してはいるが、まだ正確でないためと思
われる。
【０２５９】これに対して、ノズルを通過するガスの流
れを、理想気体が断熱変化して流動する場合の流れであ
ると仮定して求めた第４実施形態によれば、演算式によ
り単位時間当たりの流量と圧力（つまり比重の変化）が
正確に記述できているので、標準状態と異なる気圧や温
度の状態においても、排気圧の高い演算精度が得られる
ことになった。
【０２６０】しかも第４実施形態でマッチングしなけれ
ばならない図５１の特性は、図示のように単純なもので
あるため、ほとんど計算だけで足り（マッチングの必要
なし）、机上のみの計算でも排気圧の演算精度は高いの
である（実験により確認している）。
【０２６１】実施形態では、コモンレール式燃料噴射装
置を用いた場合で説明したが、これに限定されるもので
ない。たとえばユニットインジェクタを用いる場合にも
適用可能である。
【０２６２】実施形態ではディーゼルエンジンの場合で
説明したが、ガソリンエンジンに対しても適用できるこ
とはいうまでもない。
【０２６３】実施形態ではコンプレッサ入口圧Ｐaを検
出するセンサ７３を設けた場合で説明したが、上記ＥＧ
Ｒ装置と可変容量ターボチャージャとを備えるエンジン
を搭載する車両が標準大気（やこれに近い大気）のもと
で運転される限りにおいては、コンプレッサ入口圧セン
サは不要である。このときは、標準大気に対するＰaの
値を設定してやれば済むからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御システム図。
【図２】コモンレール式燃料噴射装置のシステム図。
【図３】ＥＧＲ制御システム図。
【図４】可変ノズルアクチュエータに与える指令開度の
演算を説明するためのフローチャート。
【図５】基本過給圧の特性図。
【図６】大気圧補正値の特性図。
【図７】基本開度の特性図。
【図８】大気圧補正値の特性図。
【図９】ＥＧＲ制御システムのブロック図。
【図１０】モデル規範制御におけるパラメータの演算順
を示すフローチャート。
【図１１】サイクル処理を説明するためのフローチャー
ト。
【図１２】シリンダ吸入新気量の演算を説明するための
フローチャート。
【図１３】シリンダ吸入ＥＧＲ量の演算を説明するため
のフローチャート。
【図１４】体積効率相当値の演算を説明するためのフロ
ーチャート。
【図１５】空気密度の特性図。
【図１６】吸気圧の演算を説明するためのフローチャー
ト。
【図１７】センサ出力電圧に対する圧力の特性図。
【図１８】吸気温度の演算を説明するためのフローチャ
ート。
【図１９】吸気温度の車速補正値の特性図。
【図２０】吸気温度の吸気量補正値の特性図。
【図２１】シリンダ吸入ガス温度の演算を説明するため
のフローチャート。
【図２２】燃料噴射量の演算を説明するためのフローチ
ャート。
【図２３】基本燃料噴射量の特性図。
【図２４】最大噴射量の特性図。
【図２５】排気温度の演算を説明するためのフローチャ
ート。
【図２６】排気温度基本値の特性図。
【図２７】吸気温度補正係数の特性図。
【図２８】排気圧補正係数の特性図。
【図２９】スワール補正係数の特性図。
【図３０】ノズル開度補正係数の特性図。
【図３１】ノズル有効面積相当値の演算を説明するため
のフローチャート。
【図３２】摩擦損失の特性図。
【図３３】ノズル損失の特性図。
【図３４】排気圧の演算を説明するためのフローチャー
ト。
【図３５】排気圧の実測値と予測値の相関を調べた特性
図。
【図３６】ＥＧＲ流量の演算を説明するためのフローチ
ャート。
【図３７】ＥＧＲ弁開口面積相当値の特性図。
【図３８】目標ＥＧＲ率の演算を説明するためのフロー
チャート。
【図３９】目標ＥＧＲ率基本値の特性図。
【図４０】目標ＥＧＲ率補正値の特性図。
【図４１】要求ＥＧＲ量の演算を説明するためのフロー
チャート。
【図４２】指令ＥＧＲ弁リフト量の演算を説明するため
のフローチャート。
【図４３】ＥＧＲ弁目標リフト量の特性図。
【図４４】第２実施形態のＥＧＲ量の演算を説明するた
めのフローチャート。
【図４５】第２実施形態の指令ＥＧＲ弁リフト量の演算
を説明するためのフローチャート。
【図４６】第３実施形態のノズル有効面積相当値の演算
を説明するためのフローチャート。
【図４７】第３実施形態の有効面積補正値の特性図。
【図４８】流路面積が縮小する流れのモデル図。
【図４９】吸排気系の力学的釣合いの検討に使用したモ
デル図。
【図５０】第４実施形態の排気圧の演算を説明するため
のフローチャート。
【図５１】第４実施形態の排気圧Ｐexh0の特性図。
【図５２】先細ノズルのモデル図。
【図５３】５変数と排気量、ＥＧＲ量の関係を示すブロ
ック図。
【図５４】第１の発明のクレーム対応図。
【図５５】第１０の発明のクレーム対応図。
【図５６】第１７の発明のクレーム対応図。
【図５７】第２６の発明のクレーム対応図。
【図５８】第３３の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
１ エンジン本体 ２ 可変容量ターボチャージャ ２ｄ 可変ノズル １０ コモンレール式燃料噴射装置 １６ コモンレール １７ 燃料噴射弁 ４１ 電子制御ユニット ５４ ＥＧＲ通路 ５７ ＥＧＲ弁 ７２ 吸気圧センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０２ Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｊ Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｐ Ｆ 23/02 Ｃ 23/02 41/02 ３６０ 41/02 ３６０ ３８０Ｄ ３８０ ３８０Ｅ 43/00 ３０１Ｊ 43/00 ３０１ ３０１Ｎ ３０１Ｕ ３０１Ｒ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｃ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ ５５０Ｇ ５５０Ｒ ５７０Ｄ ５７０ ５７０Ｊ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA15 EA16 FA04 FA35 GA04 GB24 GD01 GD11 HA04 HA12 JA06 JA12 JA24 JA28 JA39 JA42 JA45 JB02 JB04 JB05 JB08 JB18 3G062 AA01 AA05 BA00 BA04 BA06 EA11 GA01 GA02 GA05 GA09 GA14 GA21 GA23 3G084 AA01 BA08 BA13 BA20 BA21 CA04 CA06 DA04 DA05 EA06 EB09 EB26 EC04 FA00 FA02 FA07 FA11 FA13 FA27 FA33 FA37 3G092 AA02 AA06 AA10 AA17 AA18 BA02 DB03 DC03 DC06 DC09 DG06 DG08 DG09 EA21 EB02 EC01 FA03 FA07 GA11 HA01Z HA04Z HA05Z HA11Z HA16X HB01Z HB03X HB03Z HD01Z HD07X HD07Z HD08Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 JA03 JA25 LA01 LC01 LC04 NA02 NA03 NA04 NC02 PA01Z PA07Z PA10Z PA11Z PA16A PB08A PD15Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】タービン内に可変ノズルを有する可変容量
    ターボチャージャとＥＧＲ量を制御可能なＥＧＲ弁とを
    備え、 吸入空気量を検出する手段と、 エンジンの負荷を検出する手段と、 前記可変ノズルの有効面積相当値を検出する手段と、 排気温度を検出する手段と、 これら４つの要素を用いて排気圧を推定する手段とを設
    けたことを特徴とする排気圧検出装置。
  2. 【請求項２】前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑfを
    用い、前記排気圧Ｐexhを、 Ｐexh＝Ｋpexh×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh＋
    Ｐa ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口の排気温度、 Ｐa：コンプレッサ入口圧、 Ｋpexh：定数、 の式により演算することを特徴とする請求項１に記載の
    排気圧検出装置。
  3. 【請求項３】前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑfを
    用い、タービン入口排気圧相当値Ｐexhrを、 Ｐexh＝Ｋpexhn×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口の排気温度、 Ｋpexhn：定数、 の式により演算し、このタービン入口排気圧相当値Ｐex
    hrとコンプレッサ入口圧Ｐaとから前記排気圧Ｐexhを演
    算することを特徴とする請求項１に記載の排気圧検出装
    置。
  4. 【請求項４】前記コンプレッサ入口圧を検出するセンサ
    を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の排
    気圧検出装置。
  5. 【請求項５】前記有効面積相当値は、前記可変ノズルを
    流れるガスの効率と前記可変ノズルを駆動するアクチュ
    エータに与えるノズル開度指令値との積であることを特
    徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の排
    気圧検出装置。
  6. 【請求項６】前記可変ノズルを流れるガスの効率は、摩
    擦損失とノズル損失の積であることを特徴とする請求項
    ５に記載の排気圧検出装置。
  7. 【請求項７】前記摩擦損失は、排気流速相当値の平方根
    に比例する値であることを特徴とする請求項６に記載の
    排気圧検出装置。
  8. 【請求項８】前記ノズル損失は、前記ノズル開度指令値
    と総排気重量に応じた値であることを特徴とする請求項
    ６に記載の排気圧検出装置。
  9. 【請求項９】前記可変ノズルを流れるガスの効率は、前
    記ノズル開度指令値と排気量に応じた値であることを特
    徴とする請求項５に記載の排気圧検出装置。
  10. 【請求項１０】前記排気温度を検出する手段が、 吸気圧を検出するセンサと、 前記推定された排気圧とこの吸気圧の差圧を演算する手
    段と、 前記ＥＧＲ弁の実開度より前記ＥＧＲ弁の開口面積相当
    値を演算する手段と、 この開口面積相当値と前記差圧とに基づいてＥＧＲ量を
    演算する手段と、 このＥＧＲ量とエンジン回転数に基づいてシリンダ吸入
    ＥＧＲ量を演算する手段と、 このシリンダ吸入ＥＧＲ量とコンプレッサ入口温度とシ
    リンダ吸入新気量と前回の排気温度に基づいてシリンダ
    吸入ガス温度を演算する手段と、 このシリンダ吸入ガス温度のサイクル処理値を演算する
    手段と、 燃料噴射量を演算する手段と、 この燃料噴射量のサイクル処理値を演算する手段と、 このサイクル処理値に基づいて排気温度基本値を演算す
    る手段と、 前記シリンダ吸入ガス温度のサイクル処理値から吸気温
    度補正係数を演算する手段と、 この補正係数で前記排気温度基本値を補正して今回の排
    気温度を演算する手段とからなる場合に、前記ＥＧＲ弁
    の開口面積相当値を前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率で
    補正することを特徴とする請求項１から９までのいずれ
    か一つに記載の排気圧検出装置。
  11. 【請求項１１】前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率は、前
    記ＥＧＲ弁での圧力損失と排気管と吸気管を連通するＥ
    ＧＲ通路の摩擦損失との積であることを特徴とする請求
    項１０に記載の排気圧検出装置。
  12. 【請求項１２】前記ＥＧＲ弁での圧力損失ξconv-egr
    を、 ξconv-egr＝１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝1/2 ただし、Ａve：ＥＧＲ弁の開口面積相当値、 Ａvps：ＥＧＲ弁の全開面積相当値、 の式により演算することを特徴とする請求項１１に記載
    の排気圧検出装置。
  13. 【請求項１３】前記ＥＧＲ通路の摩擦損失ξfric-egr
    を、 ξfric-egr＝｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2 ただし、λ：直管損失係数、 ζ：曲がり管損失係数、 ｌ：ＥＧＲ通路長、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 ｇ：重力の加速度、 の式により演算することを特徴とする請求項１１に記載
    の排気圧検出装置。
  14. 【請求項１４】前記直管損失係数λを、 λ＝Ｃs×［｛２×(Ｔstd／Ｔexh)×(Ｐexh−Ｐm)｝1/2
    ／(ν×ｄ）］-1/4 ただし、Ｔstd：標準大気温度、 Ｔexh：排気温度、 Ｐexh：排気圧、 Ｐm：吸気圧、 ν：排気の動粘度、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 Ｃs：定数、 の式により演算することを特徴とする請求項１３に記載
    の排気圧検出装置。
  15. 【請求項１５】前記ノズル開度指令値と排気量に応じて
    排気温度のノズル開度補正係数を演算し、この補正係数
    で前記排気温度基本値を補正することを特徴とする請求
    項１０から１４までのいずれか一つに記載の排気圧検出
    装置。
  16. 【請求項１６】吸気ポートにスワール弁を備える場合
    に、このスワール弁の開度位置とエンジン回転数に応じ
    て排気温度のスワール補正係数を演算し、この補正係数
    で前記排気温度基本値を補正することを特徴とする請求
    項１０から１５までのいずれか一つに記載の排気圧検出
    装置。
  17. 【請求項１７】タービン内に可変ノズルを有する可変容
    量ターボチャージャとＥＧＲ量を制御可能なＥＧＲ弁と
    を備え、 吸入空気量を検出する手段と、 エンジンの負荷を検出する手段と、 前記可変ノズルの有効面積相当値を検出する手段と、 排気温度を検出する手段と、 これら４つの要素を用いて排気圧を推定する手段と、 吸気圧を検出するセンサと、 前記推定した排気圧とこの吸気圧の差圧を演算する手段
    と、 エンジンの回転数と負荷に応じて目標ＥＧＲ率を演算す
    る手段と、 この目標ＥＧＲ率に基づいて要求ＥＧＲ量を演算する手
    段と、 この要求ＥＧＲ量と前記差圧とから前記ＥＧＲ弁の要求
    開口面積を演算する手段と、 この要求開口面積となるように前記ＥＧＲ弁の開度を制
    御する手段とを設けたことを特徴とするエンジンの制御
    装置。
  18. 【請求項１８】前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑf
    を用い、前記排気圧Ｐexhを、 Ｐexh＝Ｋpexh×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh＋
    Ｐa ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口排気温度、 Ｐa：コンプレッサ入口圧、 Ｋpexh：定数、 の式により演算することを特徴とする請求項１７に記載
    のエンジンの制御装置。
  19. 【請求項１９】前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑf
    を用い、タービン入口排気圧相当値Ｐexhrを、 Ｐexh＝Ｋpexhn×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口の排気温度、 Ｋpexhn：定数、 の式により演算し、このタービン入口排気圧相当値Ｐex
    hrとコンプレッサ入口圧Ｐaとから前記排気圧Ｐexhを演
    算することを特徴とする請求項１７に記載のエンジンの
    制御装置。
  20. 【請求項２０】前記コンプレッサ入口圧を検出するセン
    サを備えることを特徴とする請求項１８または１９に記
    載のエンジンの制御装置。
  21. 【請求項２１】前記有効面積相当値は、前記可変ノズル
    を流れるガスの効率と前記可変ノズルを駆動するアクチ
    ュエータに与えるノズル開度指令値との積であることを
    特徴とする請求項１７から２０までのいずれか一つに記
    載のエンジンの制御装置。
  22. 【請求項２２】前記可変ノズルを流れるガスの効率は、
    摩擦損失とノズル損失の積であることを特徴とする請求
    項２１に記載のエンジンの制御装置。
  23. 【請求項２３】前記摩擦損失は、排気流速相当値の平方
    根に比例する値であることを特徴とする請求項２２に記
    載のエンジンの制御装置。
  24. 【請求項２４】前記ノズル損失は、前記ノズル開度指令
    値と総排気重量に応じた値であることを特徴とする請求
    項２２に記載のエンジンの制御装置。
  25. 【請求項２５】前記可変ノズルを流れるガスの効率は、
    前記ノズル開度指令値と排気量に応じた値であることを
    特徴とする請求項２１に記載のエンジンの制御装置。
  26. 【請求項２６】前記排気温度を検出する手段が、 前記ＥＧＲ弁の実開度より前記ＥＧＲ弁の開口面積相当
    値を演算する手段と、 この開口面積相当値と前記差圧とに基づいてＥＧＲ量を
    演算する手段と、 このＥＧＲ量とエンジン回転数に基づいてシリンダ吸入
    ＥＧＲ量を演算する手段と、 このシリンダ吸入ＥＧＲ量とコンプレッサ入口温度とシ
    リンダ吸入新気量と前回の排気温度に基づいてシリンダ
    吸入ガス温度を演算する手段と、 このシリンダ吸入ガス温度のサイクル処理値を演算する
    手段と、 燃料噴射量を演算する手段と、 この燃料噴射量のサイクル処理値を演算する手段と、 このサイクル処理値に基づいて排気温度基本値を演算す
    る手段と、 前記シリンダ吸入ガス温度のサイクル処理値から吸気温
    度補正係数を演算する手段と、 この補正係数で前記排気温度基本値を補正して今回の排
    気温度を演算する手段とからなる場合に、前記ＥＧＲ弁
    の開口面積相当値を前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率で
    補正することを特徴とする請求項１７から２５までのい
    ずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
  27. 【請求項２７】前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率は、前
    記ＥＧＲ弁での圧力損失と排気管と吸気管を連通するＥ
    ＧＲ通路の摩擦損失との積であることを特徴とする請求
    項２６に記載のエンジンの制御装置。
  28. 【請求項２８】前記ＥＧＲ弁での圧力損失ξconv-egr
    を、 ξconv-egr＝１／｛１−(Ａve／Ａvps)2｝1/2 ただし、Ａve：ＥＧＲ弁の開口面積相当値、 Ａvps：ＥＧＲ弁の全開面積相当値、 の式により演算することを特徴とする請求項２７に記載
    のエンジンの制御装置。
  29. 【請求項２９】前記ＥＧＲ通路の摩擦損失ξfric-egr
    を、 ξfric-egr＝｛λ×ζ×(ｌ／ｄ)×(１／(２ｇ))｝1/2 ただし、λ：直管損失係数、 ζ：曲がり管損失係数、 ｌ：ＥＧＲ通路長、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 ｇ：重力の加速度、 の式により演算することを特徴とする請求項２７に記載
    のエンジンの制御装置。
  30. 【請求項３０】前記直管損失係数λを、 λ＝Ｃs×［｛２×(Ｔstd／Ｔexh)×(Ｐexh−Ｐm)｝1/2
    ／(ν×ｄ）］-1/4 ただし、Ｔstd：標準大気温度、 Ｔexh：排気温度、 Ｐexh：排気圧、 Ｐm：吸気圧、 ν：排気の動粘度、 ｄ：ＥＧＲ通路の直径、 Ｃs：定数、 の式により演算することを特徴とする請求項２９に記載
    のエンジンの制御装置。
  31. 【請求項３１】前記ノズル開度指令値と排気量に応じて
    排気温度のノズル開度補正係数を演算し、この補正係数
    で前記排気温度基本値を補正することを特徴とする請求
    項２６から３０までのいずれか一つに記載のエンジンの
    制御装置。
  32. 【請求項３２】吸気ポートにスワール弁を備える場合
    に、このスワール弁の開度位置とエンジン回転数に応じ
    て排気温度のスワール補正係数を演算し、この補正係数
    で前記排気温度基本値を補正することを特徴とする請求
    項２６から３１までのいずれか一つに記載のエンジンの
    制御装置。
  33. 【請求項３３】タービン内に可変ノズルを有する可変容
    量ターボチャージャとＥＧＲ量を制御可能なＥＧＲ弁と
    を備え、 吸入空気量を検出する手段と、 エンジンの負荷を検出する手段と、 前記可変ノズルの有効面積相当値を検出する手段と、 排気温度を検出する手段と、 これら４つの要素を用いて排気圧を推定する手段と、 吸気圧を検出するセンサと、 前記推定した排気圧とこの吸気圧の差圧を演算する手段
    と、 この差圧に基づいて排気管と吸気管を連通するＥＧＲ通
    路の直管損失を演算する手段と、 この直管損失と前記ＥＧＲ通路の曲がり管損失とに基づ
    いて前記ＥＧＲ通路の摩擦損失を演算する手段と、 前記ＥＧＲ弁の実開度に基づいて前記ＥＧＲ弁の開口面
    積相当値を演算する手段と、 この開口面積相当値に基づいて前記ＥＧＲ弁での損失を
    演算する手段と、 このＥＧＲ弁での損失と前記ＥＧＲ通路の摩擦損失の積
    を前記ＥＧＲ弁を流れるガスの効率として演算する手段
    と、 この効率で前記ＥＧＲ弁の開口面積相当値を補正した値
    を前記ＥＧＲ弁の要求開口面積として演算する手段と、 この要求開口面積となるように前記ＥＧＲ弁の開度を制
    御する手段とを設けたことを特徴とするエンジンの制御
    装置。
  34. 【請求項３４】前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑf
    を用い、前記排気圧Ｐexhを Ｐexh＝Ｋpexh×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh＋
    Ｐa ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口排気温度、 Ｐa：コンプレッサ入口圧、 Ｋpexh：定数、 の式により演算することを特徴とする請求項３３に記載
    のエンジンの制御装置。
  35. 【請求項３５】前記エンジン負荷として燃料噴射量Ｑf
    を用い、タービン入口排気圧相当値Ｐexhrを、 Ｐexh＝Ｋpexhn×｛(Ｑas0＋Ｑf)／Ａvnt)｝2×Ｔexh ただし、Ｐexh：排気圧、 Ｑas0：吸入空気量、 Ｑf：燃料噴射量、 Ａvnt：可変ノズルの有効面積相当値、 Ｔexh：タービン入口の排気温度、 Ｋpexhn：定数、 の式により演算し、このタービン入口排気圧相当値Ｐex
    hrとコンプレッサ入口圧Ｐaとから前記排気圧Ｐexhを演
    算することを特徴とする請求項３３に記載のエンジンの
    制御装置。
  36. 【請求項３６】前記コンプレッサ入口圧を検出するセン
    サを備えることを特徴とする請求項３４または３５に記
    載のエンジンの制御装置。
JP16843299A 1999-06-15 1999-06-15 排気圧検出装置およびエンジンの制御装置 Expired - Fee Related JP3678057B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16843299A JP3678057B2 (ja) 1999-06-15 1999-06-15 排気圧検出装置およびエンジンの制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16843299A JP3678057B2 (ja) 1999-06-15 1999-06-15 排気圧検出装置およびエンジンの制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000356162A true JP2000356162A (ja) 2000-12-26
JP3678057B2 JP3678057B2 (ja) 2005-08-03

Family

ID=15868020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16843299A Expired - Fee Related JP3678057B2 (ja) 1999-06-15 1999-06-15 排気圧検出装置およびエンジンの制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3678057B2 (ja)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003222041A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化装置
EP1460252A1 (de) * 2003-03-20 2004-09-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
FR2853693A1 (fr) 2003-04-09 2004-10-15 Renault Sa Procede d'estimation de la pression des gaz en amont d'une turbine de moteur a combustion interne suralimente et dispositif de commande d'un tel moteur
EP1614881A3 (de) * 2003-03-20 2006-01-18 Robert Bosch GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
WO2006008019A1 (fr) * 2004-07-22 2006-01-26 Siemens Vdo Automotive Procede de determination de la pression d’echappement d’un moteur a combustion interne turbocompresse
JP2007085227A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Toyota Industries Corp 内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置
FR2910059A1 (fr) * 2006-12-19 2008-06-20 Renault Sas Procede d'estimation de la pression des gaz d'echappement en amont d'une turbine de turbocompresseur
US7802427B2 (en) 2006-05-19 2010-09-28 Caterpillar Inc System and method for monitoring boost leak
WO2014013803A1 (ja) * 2012-07-18 2014-01-23 日産自動車株式会社 内燃機関
JP2014043829A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Toyota Industries Corp 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置
JP2014169656A (ja) * 2013-03-04 2014-09-18 Hitachi Automotive Systems Ltd エンジンのｅｇｒ制御装置
KR101526417B1 (ko) * 2014-04-09 2015-06-10 현대자동차 주식회사 실린더압력을 이용한 배기매니폴드의 압력을 산출하는 방법
JP2016133107A (ja) * 2015-01-22 2016-07-25 三菱自動車工業株式会社 エンジンの過給圧制御装置
JP2018071496A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JPWO2018142510A1 (ja) * 2017-02-01 2019-11-07 日産自動車株式会社 内燃機関の吸気制御方法及び吸気制御装置

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003222041A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化装置
EP1460252A1 (de) * 2003-03-20 2004-09-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
EP1614881A3 (de) * 2003-03-20 2006-01-18 Robert Bosch GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
FR2853693A1 (fr) 2003-04-09 2004-10-15 Renault Sa Procede d'estimation de la pression des gaz en amont d'une turbine de moteur a combustion interne suralimente et dispositif de commande d'un tel moteur
US7665448B2 (en) 2004-07-22 2010-02-23 Continental Automotive France Method for determining the exhaust pressure of a turbocharged internal combustion engine
WO2006008019A1 (fr) * 2004-07-22 2006-01-26 Siemens Vdo Automotive Procede de determination de la pression d’echappement d’un moteur a combustion interne turbocompresse
FR2873409A1 (fr) * 2004-07-22 2006-01-27 Siemens Vdo Automotive Sas Procede de determination de la pression d'echappement d'un moteur a combustion interne turbocompresse
JP4740240B2 (ja) * 2004-07-22 2011-08-03 コンティネンタル オートモーティヴ フランス ターボチャージエンジンの排気圧を求める方法
JP2008506887A (ja) * 2004-07-22 2008-03-06 シーメンス　ヴイディオー　オートモーティヴ ターボチャージエンジンの排気圧を求める方法
JP4542489B2 (ja) * 2005-09-21 2010-09-15 株式会社豊田自動織機 内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置
JP2007085227A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Toyota Industries Corp 内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置
US7802427B2 (en) 2006-05-19 2010-09-28 Caterpillar Inc System and method for monitoring boost leak
WO2008084169A3 (fr) * 2006-12-19 2008-10-23 Renault Sa Procede d'estimation de la pression des gaz d'echappement en amont d'une turbine de turbocompresseur
WO2008084169A2 (fr) * 2006-12-19 2008-07-17 Renault S.A.S. Procede d'estimation de la pression des gaz d'echappement en amont d'une turbine de turbocompresseur
FR2910059A1 (fr) * 2006-12-19 2008-06-20 Renault Sas Procede d'estimation de la pression des gaz d'echappement en amont d'une turbine de turbocompresseur
US9759165B2 (en) 2012-07-18 2017-09-12 Nissan Motor Co., Ltd. Internal combustion engine
JP5843014B2 (ja) * 2012-07-18 2016-01-13 日産自動車株式会社 内燃機関
WO2014013803A1 (ja) * 2012-07-18 2014-01-23 日産自動車株式会社 内燃機関
JP2014043829A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Toyota Industries Corp 内燃機関の制御方法及び内燃機関の制御装置
US9353677B2 (en) 2012-08-28 2016-05-31 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Control methods and control apparatuses of internal-combustion engines
JP2014169656A (ja) * 2013-03-04 2014-09-18 Hitachi Automotive Systems Ltd エンジンのｅｇｒ制御装置
KR101526417B1 (ko) * 2014-04-09 2015-06-10 현대자동차 주식회사 실린더압력을 이용한 배기매니폴드의 압력을 산출하는 방법
JP2016133107A (ja) * 2015-01-22 2016-07-25 三菱自動車工業株式会社 エンジンの過給圧制御装置
JP2018071496A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JPWO2018142510A1 (ja) * 2017-02-01 2019-11-07 日産自動車株式会社 内燃機関の吸気制御方法及び吸気制御装置
US10883429B2 (en) 2017-02-01 2021-01-05 Nissan Motor Co., Ltd. Intake control method and intake control device for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP3678057B2 (ja) 2005-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3680639B2 (ja) エンジンの制御装置
CN105626275B (zh) 用于增压发动机的前馈涡轮增压器控制方法
US8630787B2 (en) Controlling exhaust gas recirculation in a turbocharged engine system
EP2292913B1 (en) Controlling exhaust gas recirculation in a turbocharged engine system
US7100375B2 (en) System for limiting rotational speed of a turbocharger
JP3678057B2 (ja) 排気圧検出装置およびエンジンの制御装置
US6837227B2 (en) System and method for estimating EGR mass flow and EGR fraction
EP1024272B1 (en) Control method for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
EP2518291B1 (en) Internal combustion engine control apparatus
RU2708759C1 (ru) Способ управления двигателем и устройство управления
JP2003518581A (ja) 吸気システムを備えた内燃機関の制御のための方法および装置
JP2003155957A (ja) Ｅｇｒ制御装置及びｅｇｒ制御方法
Grondin et al. Control of a turbocharged diesel engine fitted with high pressure and low pressure exhaust gas recirculation systems
US6019094A (en) Engine exhaust recirculation device
US20030188571A1 (en) System for estimating peak cylinder pressure in an internal combustion engine
EP1573185B1 (en) Apparatus for calculating amount of recirculated exhaust gas for internal combustion engine
JP3642171B2 (ja) ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP2001280202A (ja) 排気ガス再循環装置
JP2001003796A (ja) ディーゼルエンジンの制御装置
JP7055700B2 (ja) エンジンの制御装置
JP4228953B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4483278B2 (ja) 複数過給機を備える内燃機関
JP6052254B2 (ja) エンジンの排気還流制御装置
JP2010185415A (ja) エンジンの制御装置
JPH0979092A (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040210

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040407

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050419

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050502

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080520

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130520

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees