<第1実施形態>
以下、本発明における過給機付きエンジンの制御装置を具体化した第1実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図1に、この実施形態における過給機付きエンジンの排気還流装置(EGR装置)を含むエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムは、レシプロタイプのエンジン1を備える。エンジン1の吸気ポート2には、吸気通路3が接続され、排気ポート4には、排気通路5が接続される。吸気通路3の入口には、エアクリーナ6が設けられる。エアクリーナ6より下流の吸気通路3には、排気通路5との間に、吸気通路3における吸気を昇圧させるための過給機7が設けられる。
過給機7は、吸気通路3に配置されたコンプレッサ8と、排気通路5に配置されたタービン9と、コンプレッサ8とタービン9を一体回転可能に連結する回転軸10とを含む。過給機7は、排気通路5を流れる排気によりタービン9を回転させて回転軸10を介してコンプレッサ8を一体的に回転させることにより、吸気通路3における吸気を昇圧させる、すなわち過給を行うようになっている。
過給機7に隣接して排気通路5には、タービン9を迂回する排気バイパス通路11が設けられる。この排気バイパス通路11には、ウェイストゲートバルブ12が設けられる。ウェイストゲートバルブ12により排気バイパス通路11を流れる排気が調節されることにより、タービン9に供給される排気流量が調節され、タービン9及びコンプレッサ8の回転速度が調節され、過給機7による過給圧が調節されるようになっている。
吸気通路3において、過給機7のコンプレッサ8とエンジン1との間には、インタークーラ13が設けられる。このインタークーラ13は、コンプレッサ8により昇圧されて高温となった吸気を適温に冷却するためのものである。インタークーラ13とエンジン1との間の吸気通路3には、サージタンク3aが設けられる。また、インタークーラ13より下流であってサージタンク3aより上流の吸気通路3には、電動式のスロットル弁である電子スロットル装置14が設けられる。本発明の吸気量調節弁に相当する電子スロットル装置14は、吸気通路3に配置されるバタフライ形のスロットル弁21と、そのスロットル弁21を開閉駆動するためのステップモータ22と、スロットル弁21の開度(スロットル開度)TAを検出するためのスロットルセンサ23とを備える。電子スロットル装置14は、運転者によるアクセルペダル26の操作に応じてスロットル弁21がステップモータ22により開閉駆動されることにより、スロットル弁21の開度が調節されるように構成される。電子スロットル装置14の構成として、例えば、特開2011−252482号公報の図1及び図2に記載される「スロットル装置」の基本構成を採用することができる。また、タービン9より下流の排気通路5には、排気を浄化するための排気触媒としての触媒コンバータ15が設けられる。
エンジン1には、燃焼室16に燃料を噴射供給するためのインジェクタ25が設けられる。インジェクタ25には、燃料タンク(図示略)から燃料が供給されるようになっている。また、エンジン1には、各気筒に対応して点火プラグ29が設けられる。各点火プラグ29は、イグナイタ30から出力される高電圧を受けて点火動作する。各点火プラグ29の点火時期は、イグナイタ30による高電圧の出力タイミングにより決定される。点火プラグ29とイグナイタ30により点火装置が構成される。
この実施形態において、大量EGRを実現するためのEGR装置は、エンジン1の燃焼室16から排気通路5へ排出される排気の一部をEGRガスとして吸気通路3へ流して燃焼室16へ還流させる排気還流通路(EGR通路)17と、EGR通路17におけるEGRガスの流れを調節するためにEGR通路17に設けられた排気還流弁(EGR弁)18とを備える。EGR通路17は、触媒コンバータ15より下流の排気通路5と、コンプレッサ8より上流の吸気通路3との間に設けられる。すなわち、排気通路5を流れる排気の一部をEGRガスとしてEGR通路17を通じて吸気通路3へ流して燃焼室16へ還流させるために、EGR通路17の出口17aは、コンプレッサ8より上流の吸気通路3に接続される。また、EGR通路17の入口17bは、触媒コンバータ15より下流の排気通路5に接続される。
EGR通路17には、同通路17を流れるEGRガスを冷却するためのEGRクーラ20が設けられる。この実施形態で、EGR弁18は、EGRクーラ20より下流のEGR通路17に配置される。
図2に、EGR通路17の一部であってEGR弁18が設けられる部分を拡大して断面図により示す。図1、図2に示すように、EGR弁18は、ポペット弁により、かつ、電動弁により構成される。すなわち、EGR弁18は、ステップモータ31により駆動される弁体32を備える。弁体32は、略円錐形状をなし、EGR通路17に設けられた弁座33に着座可能に設けられる。ステップモータ31は直進的に往復運動(ストローク運動)可能に構成された出力軸34を備え、その出力軸34の先端に弁体32が固定される。出力軸34は軸受35を介してEGR通路17を構成するハウジングに支持される。そして、ステップモータ31の出力軸34をストローク運動させることにより、弁座33に対する弁体32の開度が調節されるようになっている。EGR弁18の出力軸34は、弁体32が弁座33に着座する全閉状態から、弁体32が軸受35に当接する全開状態までの間で所定のストロークL1だけストローク運動可能に設けられる。この実施形態では、大量EGRを実現するために、従前の技術に比べて弁座33の開口面積が拡大されている。それに合わせて、弁体32が大型化されている。このEGR弁18の構成として、例えば、特開2010−275941号公報の図1に記載された「EGRバルブ」の基本構成を採用することができる。
この実施形態では、エンジン1の運転状態に応じて燃料噴射制御、点火時期制御、吸気量制御及びEGR制御等をそれぞれ実行するために、インジェクタ25、イグナイタ30、電子スロットル装置14のステップモータ22及びEGR弁18のステップモータ31が、それぞれエンジン1の運転状態に応じて電子制御装置(ECU)50により制御されるようになっている。ECU50は、中央処理装置(CPU)と、所定の制御プログラム等を予め記憶したり、CPUの演算結果等を一時的に記憶したりする各種メモリと、これら各部と接続される外部入力回路及び外部出力回路とを備える。ECU50は、本発明の制御手段に相当する。外部出力回路には、イグナイタ30、インジェクタ25及び各ステップモータ22,31が接続される。外部入力回路には、スロットルセンサ23をはじめエンジン1の運転状態を検出するための本発明の運転状態検出手段に相当する各種センサ27,51〜55が接続され、各種エンジン信号が入力されるようになっている。
ここで、各種センサとして、スロットルセンサ23の他に、アクセルセンサ27、ブレーキセンサ28、吸気圧センサ51、回転速度センサ52、水温センサ53、エアフローメータ54及び空燃比センサ55が設けられる。アクセルセンサ27は、アクセルペダル26の操作量であるアクセル開度ACCを検出する。アクセルペダル26は、エンジン1の動作を操作するための操作手段に相当する。ブレーキセンサ28は、ブレーキペダル36が踏み込み操作されたことを検出する本発明のブレーキ検出手段に相当する。エンジン1は、車両に駆動源として搭載されており、ブレーキペダル36は、その車両を停止させるために運転者により踏み込み操作されるようになっている。吸気圧センサ51は、サージタンク3aにおける吸気圧PMを検出する。すなわち、吸気圧センサ51は、EGR通路17から吸気通路3へEGRガスが流れ込む位置より下流の吸気通路3(サージタンク3a)における吸気圧PMを検出するようになっている。回転速度センサ52は、エンジン1のクランクシャフト1aの回転角(クランク角)を検出するとともに、そのクランク角の変化をエンジン1の回転速度(エンジン回転速度)NEとして検出する。水温センサ53は、エンジン1の冷却水温THWを検出する。エアフローメータ54は、エアクリーナ6の直下流の吸気通路3を流れる吸気量Gaを検出する。空燃比センサ55は、触媒コンバータ15の直上流の排気通路5に設けられ、排気中の空燃比A/Fを検出する。
また、この実施形態では、エンジン1を搭載する車両(図示略)に車速センサ56が設けられ、その車速センサ56がECU50の外部入力回路に接続される。車速センサ56は、車両の車速SPDを検出するためのものである。
この実施形態で、ECU50は、エンジン1の全運転領域において、エンジン1の運転状態に応じてEGRを制御するためにEGR弁18を制御するようになっている。また、ECU50は、エンジン1の加速運転時又は定常運転時に検出される運転状態に基づきEGR弁18を開弁制御し、エンジン1の停止時又は減速運転時にEGR弁18を閉弁制御するようになっている。
この実施形態で、ECU50は、運転者の要求に応じてエンジン1を運転するために、アクセル開度ACCに基づいて電子スロットル装置14を制御するようになっている。また、ECU50は、エンジン1の加速運転時又は定常運転時にはアクセル開度ACCに基づき電子スロットル装置14を開弁制御し、エンジン1の停止時又は減速運転時には電子スロットル装置14を閉弁制御するようになっている。これにより、スロットル弁21は、エンジン1の加速運転時又は定常運転時には開弁され、エンジン1の停止時又は減速運転時には閉弁されるようになっている。
この実施形態の過給機7を備えたエンジン1では、コンプレッサ8より上流の吸気通路3にEGR通路17の出口17aを設けてEGRガスを吸気通路3へ導入するようになっている。また、EGR通路17の出口17aから電子スロットル装置14(スロットル弁21)までの吸気通路3の経路は比較的長いことから、出口17aから吸気通路3へ流れ出たEGRガスがスロットル弁21を通過するまでに多少のタイムラグが生じことがある。また、エンジン1の減速運転時には、電子スロットル装置14を閉弁制御することで、スロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが滞留又は残留し、EGRガスの減衰遅れが発生することがある。一方、過給機7による過給からEGRカット(EGRガスの供給を遮断すること。)を伴うエンジン1の減速直後には、EGR通路17の出口17aより上流のエアクリーナ6の近くまでEGRガスが逆流することがある。従って、その状態から、エンジン1の加速運転が開始されてEGRが再開されると、逆流したEGRガスや残留したEGRガスの分だけEGRガスが過剰になることがある。そして、過剰となったEGRガスが燃焼室16に到達すると、燃料の燃焼性が一瞬悪化してエンジン1に急激なトルクダウンが生じることがある。また、スロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが滞留又は残留していない状態から、エンジン1の加速運転が開始されてEGRが再開されると、EGR通路17の出口17aから吸気通路3へ流れ出たEGRガスが燃焼室16に最初に到達したときにエンジン1にトルクダウンが生じることがある。そこで、この実施形態では、エンジン1の加速運転時に、スロットル弁21より上流の吸気通路3におけるEGRガスの状態に応じてエンジン1の出力を調節するために、ECU50が以下の各種制御を実行するようになっている。
図3に、エンジン1の急減速初期に電子スロットル装置14(スロットル弁21)より上流の吸気通路3に残留したEGRガスを含む吸気量(減速初期における残留EGRガス含有吸気量)egrinを算出するための処理内容の一例をフローチャートにより示す。
処理がこのルーチンへ移行すると、先ず、ステップ100で、ECU50は、吸気圧センサ51及び回転速度センサ52等の検出値に基づき、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL及びEGR率Pegrを取り込む。ここで、ECU50は、エンジン負荷KLを、エンジン回転速度NEと吸気圧PMに基づいて求めることができる。
次に、ステップ110で、ECU50は、EGRオン域(EGRの実行域)からのエンジン1の急減速であるか否かを判断する。ECU50は、この判断を、アクセル開度ACC及びエンジン回転速度NE等に基づき行う。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、そのまま処理を一旦終了し、処理をステップ100へ戻す。一方、この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、処理をステップ120へ移行する。
ステップ120で、ECU50は、エンジン1の急減速直前におけるエンジン負荷KLを「KL1」としてメモリに記憶する。
次に、ステップ130で、ECU50は、エンジン1の急減速直前におけるEGR率Pegrを「Pegr1」としてメモリに記憶する。
次に、ステップ140で、ECU50は、急減速初期にスロットル弁21より上流の吸気通路3に残留したEGRガスを含有する吸気量(減速初期における残留EGRガス含有吸気量)egrinを急減速直前におけるエンジン負荷KL1に応じて算出する。この残留EGRガス含有吸気量egrinは、急減速初期にスロットル弁21より上流の吸気通路3に残留するEGRガスの量(残留EGRガス量)に代わり使用する代用量に相当する。ECU50は、この残留EGRガス含有吸気量egrinを、例えば、図4に示すようなマップを参照することにより求めることができる。このマップでは、急減速直前のエンジン負荷KL1に対する残留EGRガス含有吸気量egrinの関係が予め設定されている。図4からわかるように、EGRオフ(EGRを実行しない)となる場合には、破線で示すように、残留EGRガス含有吸気量egrinが、急減速直前におけるエンジン負荷KL1の大きさにかかわらず「0」となる。これに対し、EGRオン(EGR実行)となる場合には、図4に太線で示すように、残留EGRガス含有吸気量egrinが、所定値A以上の値となる。ここで、過給が行われないエンジン負荷KL1の領域(非過給域)では、残留EGRガス含有吸気量egrinが、所定値Aで一定となる。過給が行われるエンジン負荷KL1の領域(過給域)では、残留EGRガス含有吸気量egrinが、エンジン負荷KL1の増加に伴い所定値Aから直線的に増加する。
次に、ステップ150で、ECU50は、EGRガス残留フラグXegrinを「1」に設定する。このフラグXegrinは、エンジン1の減速後にスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留する場合に「1」に、EGRガスが残留しない場合に「0」に設定されるようになっている。
次に、ECU50は、ステップ160で、EGRオン許可フラグXegronを「0」に設定し、その後、処理をステップ100へ戻す。このフラグXegronは、エンジン1の減速後にスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留する場合に、EGRオンを禁止するために「0」に、EGRガスが残留しない場合に、EGRオンを許可するために「1」に設定されるようになっている。
図5に、エンジン1の急減速後に電子スロットル装置14(スロットル弁21)より上流の吸気通路3に残留するEGRガスを含む吸気量(減速後における残留EGRガス含有吸気量)egrin(i)を算出するための処理内容の一例をフローチャートにより示す。この残留EGRガス含有吸気量egrin(i)は、減速後における残留EGRガス量の代用量に相当するものである。
処理がこのルーチンへ移行すると、先ず、ステップ200で、ECU50は、EGRガス残留フラグXegrinが「1」であるか否か、すなわち、EGRガスが残留するか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、そのまま処理を一旦終了し、処理をステップ200へ戻す。一方、この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、処理をステップ201へ移行する。
ステップ201で、ECU50は、既に算出されている減速初期における残留EGRガス含有吸気量egrinを取り込む。
次に、ステップ202で、ECU50は、減速初期における残留EGRガス含有吸気量egrinを、減速後における残留EGRガス含有吸気量egrin(i)として設定する。
次に、ステップ203で、ECU50は、EGRオン許可フラグXegronが「1」であるか否か、すなわち、EGRオン許可であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、処理をステップ210へ移行する。一方、この判断結果が肯定となる場合は、ECU50は、処理をステップ204へ移行する。
ステップ203から移行してステップ210では、ECU50は、残留EGRガス含有吸気量egrin(i)が所定値A以下であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、処理をそのままステップ204へ移行する。一方、この判断結果が肯
定となる場合、ECU50は、ステップ211で、EGRオン許可フラグXegronを
「1」に設定した後、処理をステップ204へ移行する。
ステップ203、ステップ210又はステップ211から移行してステップ204では、ECU50は、今回の残留EGRガス含有吸気量egrin(i)を前回の残留EGRガス含有吸気量egrin(i-1)として設定する。
次に、ステップ205で、ECU50は、回転速度センサ52及びスロットルセンサ23の検出値に基づき、エンジン回転速度NE及びスロットル開度TAを取り込む。
次に、ステップ206で、ECU50は、エンジン回転速度NE及びスロットル開度TAに応じてスロットル弁通過吸気量gataを算出する。ECU50は、このスロットル弁通過吸気量gataを、例えば、図6に示すマップを参照することにより求めることができる。このマップは、エンジン回転速度NE及びスロットル開度TAの値に対するスロットル弁通過吸気量gataの値が予め設定されている。例えば、図6からわかるように、スロットル開度TAが「3°」となる場合、スロットル弁通過吸気量gataは、エンジン回転速度NEの増加に対して極めて緩やかに増加する。これに対し、スロットル開度TAが「24°」となる場合、スロットル弁通過吸気量gataは、エンジン回転速度NEの増加に対して極めて急激に増加する。
次に、ステップ207で、ECU50は、前回の残留EGRガス含有吸気量egrin(i-1)からスロットル弁通過吸気量gataを減算することにより、今回の新たな残留EGRガス含有吸気量egrin(i)を算出する。すなわち、ECU50は、エンジン1の運転に伴って減少してゆく残留EGRガス含有吸気量egrin(i)を算出するのである。
次に、ステップ208で、ECU50は、今回の減速後における残留EGRガス含有吸気量egrin(i)が「0」以下であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、処理をステップ203へ移行し、ステップ203〜ステップ208、ステップ210及びステップ211の処理を繰り返す。一方、この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、ステップ209で、EGRガス残留フラグXegrinを「0」に設定した後、処理をステップ200へ戻す。
上記制御によれば、エンジン1の急減速後にエンジン1が加速された場合は、スロットル弁21より上流の吸気通路3に残留する残留EGRガス含有吸気量egrin(i)が算出され、その残留EGRガス含有吸気量egrin(i)が所定値A以下となるまでEGRの実行が禁止され(Xegron=0)、所定値A以下となったときにEGRの実行を許可(Xegron=1)するようになっている。すなわち、エンジン1が減速運転後に加速運転へ移行する場合に残留EGRガス含有吸気量egrin(i)が所定値A以下となるまでEGRの再開を遅延させるようになっている。
次に、EGR弁18を使用したEGR制御と電子スロットル装置14を使用したスロットル制御について説明する。図7に、このEGR制御とスロットル制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。この実施形態では、電子スロットル装置14が、エンジン1の出力を調節するための本発明の出力調節手段として使用される。
処理がこのルーチンへ移行すると、先ず、ステップ400で、ECU50は、アクセルセンサ27の検出値に基づきアクセル開度ACCを取り込む。
次に、ステップ401で、ECU50は、アクセル開度ACCに応じた目標スロットル開度TTAを求める。ECU50は、この目標スロットル開度TTAを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
次に、ステップ402で、ECU50は、上記したEGRガス残留フラグXegrinが「0」であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、電子スロットル装置14(スロットル弁21)より上流の吸気通路3にEGRガスが残留しているものとして、ECU50は、処理をステップ416へ移行する。一方、この判断結果が肯定となる場合、スロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留していないものとして、ECU50は、処理をステップ403へ移行する。
ステップ402から移行してステップ416では、ECU50は、今回求められた目標スロットル開度TTAを、最終目標スロットル開度TTAcとして設定する。
その後、ステップ415で、ECU50は、最終目標スロットル開度TTAcに基づいて電子スロットル装置14を制御する。これにより、燃焼室16へ供給される吸気量Ga(残留EGRガスを含む吸気量)が調節される。その後、ECU50は、処理をステップ400へ戻す。
一方、ステップ402から移行してステップ403では、ECU50は、EGRオン条件が成立したか否かを判断する。すなわち、ECU50は、エンジン1の運転状態がEGRを実行できる条件を満たすか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、処理をステップ416へ移行し、上記したようにステップ416及びステップ415の処理を実行する。これにより、燃焼室16へ供給される吸気量Ga(EGRガスを含まない吸気量)が調節される。この場合、EGRを実行できないことから、ECU50は、EGR弁18を閉弁制御することになる。一方、この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、EGRを実行するために、処理をステップ404へ移行する。
ステップ404では、ECU50は、スロットルセンサ23、吸気圧センサ51、回転速度センサ52及び水温センサ53の検出値に基づき、スロットル開度TA、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL及び冷却水温THWをそれぞれ取り込む。ここで、ECU50は、エンジン負荷KLを、エンジン回転速度NEと吸気圧PMに基づいて求めることができる。
次に、ステップ405で、ECU50は、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL及び冷却水温THW等に応じた、EGR弁18の目標開度Tegrを求める。ECU50は、この目標開度Tegrを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
次に、ステップ406で、ECU50は、目標開度Tegrに基づいてEGR弁18を開弁制御する。
次に、ステップ407で、ECU50は、吸気量Gaに対するEGRガスの割合、すなわちEGR率Pegr1を求める。ECU50は、このEGR率Pegr1を、エンジン回転速度NE及び吸気圧PMの値から求めることができる。
次に、ステップ408で、ECU50は、EGR率Pegr1に応じたスロットル開度補正係数Kegrを求める。ECU50は、このスロットル開度補正係数Kegrを、図8に示すマップを参照することにより求めることができる。このマップは、EGR率Pegr1が所定値よりも高くなると、スロットル開度補正係数Kegrが「1.0」から徐々に小さくなるように設定されている。
次に、ステップ409で、ECU50は、エンジン回転速度NE及びスロットル開度TAに応じて、スロットル弁21を通過した吸気量、すなわちスロットル弁通過吸気量gataを求める。ECU50は、このスロットル弁通過吸気量gataを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
次に、ステップ410で、ECU50は、EGRガス非含有吸気量gaegrin(i)を求める。このEGRガス非含有吸気量gaegrin(i)は、スロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが導入される前のEGRガスを含まない吸気量を意味し、スロットル弁21より上流の吸気通路3の空間容積に近似する。このEGRガス非含有吸気量gaegrin(i)は、EGRガスが吸気通路3へ導入され始め、開弁後のスロットル弁21を吸気が通過す
るに連れて徐々に減少することになる。従って、このEGRガス非含有吸気量gaegrin(i)が無くなったときが、EGR弁18の開弁により吸気通路3に導入されたEGRガスが最初にスロットル弁21を通過して燃焼室16に導入されたタイミングを意味することになる。ECU50は、このEGRガス非含有吸気量gaegrin(i)を、前回求められたEGRガス非含有吸気量gaegrin(i-1)からスロットル弁通過吸気量gataを減算することにより求めることができる。ここで、前回のEGRガス非含有吸気量gaegrin(i-1)の初期値として、スロットル弁21より上流の吸気通路3の空間容積を当てはめることができる。
次に、ステップ411で、ECU50は、EGRガス非含有吸気量gaegrin(i)が所定値A1以下であるか否かを判断する。この所定値A1は、「0」であってもよく、吸気脈動等を考慮して「0」に近似する正の値に設定することもできる。この判断結果が肯定となる場合、EGRガスが最初にスロットル弁21を通過して燃焼室16に到達したものとして、ECU50は、処理をステップ416へ移行し、上記したようにステップ416及びステップ415の処理を実行する。この場合、電子スロットル装置14によるスロットル制御は、マップ参照により求められる目標スロットル開度TTAに制御されることになる。一方、この判断結果が否定となる場合、EGRガスが最初にスロットル弁21を通過しておらず燃焼室16に到達していないものとして、ECU50は、処理をステップ412へ移行する。
ステップ412では、ECU50は、目標スロットル開度TTAをスロットル開度補正係数Kegrにより補正する。すなわち、ECU50は、目標スロットル開度TTAにスロットル開度補正係数Kegrを乗算することにより最終目標スロットルTTAcを求める。
次に、ステップ413で、ECU50は、目標スロットル開度TTAと最終目標スロットル開度TTAcとの差が所定値B以上であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、そのまま処理をステップ415へ移行する。一方、この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、処理をステップ414へ移行する。
ステップ413から移行してステップ415では、ECU50は、最終目標スロットル開度TTAcに基づき電子スロットル装置14を制御する。すなわち、目標スロットル開度TTAと最終目標スロットル開度TTAcとの差が所定値Bよりも小さい場合は、ECU50は、ステップ412で求められた最終目標スロットル開度TTAcに基づいて電子スロットル装置14を制御することになる。この場合、スロットル弁21の開度は、マップ参照により求められる目標スロットル開度TTAよりも閉じ側に絞られることになる。
ステップ413から移行してステップ414では、ECU50は、目標スロットル開度TTAから所定値Bを減算した結果を最終目標スロットル開度TTAcとして求める。
そして、ECU50は、ステップ415へ移行して、最終目標スロットル開度TTAcに基づき電子スロットル装置14を制御する。すなわち、目標スロットル開度TTAと最終目標スロットル開度TTAcとの差が所定値B以上となる場合は、ECU50は、目標スロットル開度TTAから所定値Bを減算した値を最終目標スロットル開度TTAcとし、その最終目標スロットル開度TTAcに基づいて電子スロットル装置14を制御することになる。この場合、スロットル弁21の開度は、マップ参照により求められる目標スロットル開度TTAよりも閉じ側に絞られることになる。
上記制御によれば、ECU50は、エンジン1の加速運転時であって電子スロットル装置14(スロットル弁21)より上流の吸気通路3にEGRガスが残留していないと判断したとき、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達したときに生じるエンジン1のトルクダウンを防止するために電子スロットル装置14を制御するようにしている。詳しくは、ECU50は、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室18に最初に到達するまで電子スロットル装置14をマップ参照による所定の目標スロットル開度TTAよりも閉じ側に制御し、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は電子スロットル装置14を目標スロットル開度TTAに制御するようになっている。
ここで、図9に、上記制御に関する各種パラメータの挙動の一例をタイムチャートにより示す。図9において、エンジン1がアイドル運転のときに、同図(d)に太線で示すように、時刻t1から時刻t3にかけてスロットル弁21の開度(スロットル開度TA)が増加すると、すなわち、エンジン1が加速すると、同図(b)に太線で示すように吸気量Gaが増加し、同図(c)に示すように点火時期が進角され、同図(a)に太線で示すようにエンジン1のトルクが上昇する。このとき、図9(d)に示すように、EGR弁18の開度もスロットル弁21と同様に増加することになる。そして、図9(e)に太線で示すように、EGR通路17の出口17aにおけるEGR率Pegrは、時刻t1から時刻t3にかけて増加するが、同図(f)に示すように、燃焼室16におけるEGR率Pegrは、遅れて時刻t2から時刻t4にかけて増加することになる。これは、EGR弁18が開弁してEGR通路17の出口17aから導出されるEGRガスが、燃焼室16に到達するまでに遅れが生じることを意味する。この実施形態では、この遅れを見込んで、図9(d)に太線で示すように、スロットル弁21の開度が、時刻t3から時刻t4にかけて更に緩やかに増加するようになっている。ここで、時刻t1から時刻t4にかけて、図9(d)に太線で示すスロットル弁21の開度は、補正後の最終目標スロットル開度TTAcに相当するものであり、これは同図(d)に2点鎖線で示す目標スロットル開度TTAよりも開度が小さい閉じ側の開度となっている。これにより、時刻t1から時刻t4にかけて、吸気量Gaは、図9(b)に太線で示すように安定的に増加することとなり、同図(b)に2点鎖線で示す場合(スロットル弁21が目標スロットル開度TTAで開弁された場合)のように急激に増減することがない。この結果、エンジン1のトルクは、図9(a)に太線で示すように安定的に増加することとなり、同図(a)に2点鎖線で示す場合(スロットル弁21が目標スロットル開度TTAで開弁された場合)のようにトルクダウンを生じることがない。
以上説明したこの実施形態における過給機付きエンジンの制御装置によれば、EGR通路17の入口17bがタービン9より下流の排気通路5に接続され、EGR通路17の出口17aがコンプレッサ8より上流の吸気通路3に接続されることから、EGR通路17の出口17aから電子スロットル装置14(スロットル弁21)までの吸気通路3の経路が比較的長くなっている。また、エンジン1の加速運転時又は定常運転時には、エンジン1の運転状態に基づきEGR弁18がECU50により開弁制御され、エンジン1の停止時又は減速運転時には、EGR弁18がECU50により閉弁制御される。このため、エンジン1の加速運転時に、スロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留していない場合は、スロットル弁21が開弁され、EGR弁18が開弁制御されてからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまでに遅れが生じることになる。そして、このEGRガスが燃焼室16に最初に到達したときに燃焼室16におけるEGR率Pegrが過剰となり、エンジン1にトルクダウンが生じ、エンジン1のトルクに段差が生じることとなる。
そこで、この実施形態では、エンジン1の加速運転時であってスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留していないとECU50により判断されたときに、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達したときにエンジン1のトルクダウンを防止するために電子スロットル装置14がECU50により制御される。詳しくは、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室18に最初に到達するまで電子スロットル装置14がECU50により通常の目標スロットル開度TTAよりも閉じ側に制御され、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は電子スロットル装置14がECU50により通常の目標スロットル開度TTAに制御される。従って、エンジン1の加速運転時には、新たにEGRガスがEGR通路17から吸気通路3へ流れ出て燃焼室16に最初に到達するまでの間で燃焼室16へ供給される吸気量Gaが低減され、混合気の燃焼が抑えられることで、EGRガスが燃焼室16に最初に到達したときのエンジン1のトルクダウンが抑えられる。この結果、吸気通路3にEGRガスが残留していない状態からエンジン1が加速運転を開始し、EGRを再開する場合に、燃焼室16へのEGRガスの到達遅れによりエンジン1にトルク段差が生じることを未然に防止することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明における過給機付きエンジンの制御装置を具体化した第2実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に説明する各実施形態において前記第1実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
この実施形態では、EGR制御とスロットル制御の処理内容の点で第1実施形態と異なる。図10に、この実施形態におけるスロットル制御の処理内容の一例をフローチャートにより示す。図10のフローチャートでは、ステップ400〜ステップ407、ステップ409〜ステップ411、ステップ415及びステップ416の処理内容の点で図7のフローチャートと共通し、ステップ420〜ステップ424の処理内容の点で図7のフローチャートと異なる。
この実施形態では、ステップ401〜ステップ407の処理を経てステップ420では、ECU50は、EGR率Pegr1に応じたスロットル開度補正係数Kegr2を求める。
ECU50は、このスロットル開度補正係数Kegr2を、図11に示すマップを参照する
ことにより求めることができる。このマップは、EGR率Pegr1が所定値よりも高くなると、スロットル開度補正係数Kegr2が「1.0」から徐々に大きくなるように設定されている。
その後、ステップ409及びステップ410の処理を経てステップ421では、EGRガス非含有吸気量gaegrin(i)が所定値A1より大きいか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、EGRガスが最初にスロットル弁21を通過しておらず燃焼室16に到達していないものとして、ECU50は、処理をステップ416へ移行し、上記したようにステップ416及びステップ415の処理を実行する。この場合、電子スロットル装置14によるスロットル制御は、マップ参照により求められる目標スロットル開度TTAに制御されることになる。一方、この判断結果が否定となる場合、EGRガスが最初にスロットル弁21を通過して燃焼室16に到達したものとして、ECU50は、処理をステップ422へ移行する。
ステップ422で、ECU50は、目標スロットル開度TTAをスロットル開度補正係数Kegr2により補正する。すなわち、ECU50は、目標スロットル開度TTAにスロットル開度補正係数Kegr2を乗算することにより最終目標スロットルTTAcを求める。
次に、ステップ423で、ECU50は、最終目標スロットル開度TTAcと目標スロットル開度TTAとの差が所定値B以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、そのまま処理をステップ415へ移行する。一方、この判断結果が否定となる場合、ECU50は、処理をステップ424へ移行する。
ステップ423から移行してステップ415では、ECU50は、最終目標スロットル開度TTAcに基づき電子スロットル装置14を制御する。すなわち、最終目標スロットル開度TTAcと目標スロットル開度TTAとの差が所定値B以上である場合は、ECU50は、ステップ422で求められた最終目標スロットル開度TTAcに基づいて電子スロットル装置14を制御することになる。この場合、スロットル弁21の開度は、マップ参照により求められる目標スロットル開度TTAよりも開き側へ開けられることになる。
ステップ423から移行してステップ424では、ECU50は、目標スロットル開度TTAに所定値Bを加算した結果を最終目標スロットル開度TTAcとして求める。
そして、ECU50は、ステップ415へ移行して、最終目標スロットル開度TTAcに基づき電子スロットル装置14を制御する。すなわち、最終目標スロットル開度TTAcと目標スロットル開度TTAとの差が所定値Bより小さい場合は、ECU50は、目標スロットル開度TTAに所定値Bを加算した値を最終目標スロットル開度TTAcとし、その最終目標スロットル開度TTAcに基づいて電子スロットル装置14を制御することになる。この場合、スロットル弁21の開度は、マップ参照により求められる目標スロットル開度TTAよりも開き側へ開けられることになる。
上記制御によれば、ECU50は、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまで電子スロットル装置14を所定の目標スロットル開度TTAに制御し、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は電子スロットル装置14を目標スロットル開度TTAよりも開き側に制御するようになっている。
以上説明したこの実施形態における過給機付きエンジンの制御装置によれば、エンジン1の加速運転時であってスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留していないとECU50が判断したとき、第1実施形態とは異なり、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまで電子スロットル装置14がECU50により通常の目標スロットル開度TTAに制御され、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は電子スロットル装置14がECU50により通常の目標スロットル開度TTAよりも開き側に制御される。従って、EGRガスが燃焼室16に最初に到達するまでの間で燃焼室16へ供給される吸気量Gaが、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後よりも低減され、混合気の燃焼が相対的に抑えられることで、EGRガスが燃焼室16に最初に到達したときのエンジン1のトルクダウンが抑えられる。この結果、吸気通路3にEGRガスが残留していない状態からエンジン1が加速運転を開始し、EGRを再開する場合に、燃焼室16へのEGRガスの到達遅れによりエンジン1にトルク段差が生じることを未然に防止することができる。
<第3実施形態>
次に、本発明における過給機付きエンジンの制御装置を具体化した第3実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
この実施形態では、エンジン1の加速運転時であってスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留していないときにエンジン1の出力を調節する処理内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図12に、この実施形態における出力調節のための処理内容の一例をフローチャートにより示す。この実施形態では、点火プラグ29とイグナイタ30より構成される点火装置が、エンジン1の出力を調節するための本発明の出力調節手段として使用される。図12のフローチャートでは、ステップ400〜ステップ407及びステップ409〜ステップ411の処理内容の点で図7のフローチャートと共通し、ステップ430〜ステップ435、ステップ440〜ステップ445、ステップ450及びステップ451の処理内容の点で図7のフローチャートと異なる。
この実施形態では、ステップ401〜ステップ407の処理を経てステップ430では、ECU50は、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL、冷却水温THW及びEG
R率Pegr1に応じた目標点火時期AOPを求める。ECU50は、この目標点火時期A
OPを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
その後、ステップ409〜ステップ411の処理を経てステップ431では、ECU50は、EGR率Pegr1に応じた遅角補正係数Kegraopを求める。ECU50は、この遅角補正係数Kegraopを、図13に示すようなマップを参照することにより求めることができる。このマップは、EGR率Pegr1が所定値よりも高くなると、遅角補正係数Kegraopが「1.0」から徐々に小さくなるように設定されている。
つぎに、ステップ432で、ECU50は、最終目標点火時期AOPcを求める。すなわち、ECU50は、目標点火時期AOPに遅角補正係数Kegraopを乗算することにより遅角補正後の最終目標点火時期AOPcを求める。
次に、ステップ433で、ECU50は、目標点火時期AOPと最終目標点火時期AOPcとの差が所定値B1以上であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、そのまま処理をステップ435へ移行する。一方、この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、処理をステップ434へ移行する。
ステップ433から移行してステップ435では、ECU50は、最終目標点火時期AOPcに基づき点火装置であるイグナイタ30及び点火プラグ29を制御する。すなわち、目標点火時期AOPと最終目標点火時期AOPcとの差が所定値B1よりも小さい場合は、ECU50は、ステップ432で求められた最終目標点火時期AOPcに基づいて点火装置を制御することになる。この場合、点火装置による点火時期は、マップ参照により求められる目標点火時期AOPよりも遅角側に制御されることになる。
ステップ433から移行してステップ434では、ECU50は、目標点火時期AOPから所定値Dを減算した結果を最終目標点火時期AOPcとして求める。
そして、ECU50は、ステップ435へ移行して、最終目標点火時期AOPcに基づき点火装置を制御する。すなわち、目標点火時期AOPと最終目標点火時期AOPcとの差が所定値B1以上となる場合は、ECU50は、目標点火時期AOPから所定値Dを減算した値を最終目標点火時期AOPcとし、その最終目標点火時期AOPcに基づいて点火装置を制御することになる。この場合、点火装置による点火時期は、マップ参照により求められる目標点火時期AOPよりも遅角側に制御されることになる。
一方、ステップ411の判断結果が肯定となる場合、EGRガスが最初にスロットル弁21を通過して燃焼室16に到達したものとして、ECU50は、処理をステップ445へ移行する。そして、ステップ445で、ECU50は、ステップ430で求められた目標点火時期AOPを最終目標点火時期AOPcとして設定し、ステップ435で、その最終目標点火時期AOPcに基づき点火装置を制御する。従って、この場合は、点火装置による点火時期がマップにより設定された通常の点火時期に制御されることになる。
一方、ステップ402の判断結果が否定となる場合、すなわち、エンジン1の減速後にスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留している場合、ECU50は、処理をステップ440へ移行する。そして、ステップ440で、ECU50は、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL、スロットル開度TA及び冷却水温THWをそれぞれ取り込む。
次に、ステップ441で、ECU50は、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL及び冷却水温THW等に応じたEGR弁18の目標開度Tegrを求める。ECU50は、この目標開度Tegrを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
次に、ステップ442で、ECU50は、目標開度Tegrに基づきEGR弁18を開弁制御する。
次に、ステップ443で、ECU50は、EGR率Pegr1を求める。ECU50は、このEGR率Pegr1を、エンジン回転速度NE及び吸気圧PMの値から求めることができる。
次に、ステップ444で、ECU50は、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL、冷却水温THW及びEGR率Pegr1に応じた目標点火時期AOPを求める。ECU50は、この目標点火時期AOPを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
その後、ECU50は、ステップ445で、ステップ444で求められた目標点火時期AOPを最終目標点火時期AOPcとして設定し、ステップ435で、その最終目標点火時期AOPcに基づき点火装置を制御する。従って、この場合は、点火装置による点火時期がマップにより設定された通常の点火時期に制御されることになる。
一方、ステップ403の判断結果が否定となる場合、すなわち、EGRオン条件が成立していない場合、ECU50は、処理をステップ450へ移行する。そして、ステップ450で、ECU50は、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL及びスロットル開度TAをそれぞれ取り込む。
次に、ステップ451で、ECU50は、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL及びスロットル開度TAに応じた目標点火時期AOPを求める。ECU50は、この目標点火時期AOPを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
その後、ECU50は、ステップ445で、ステップ451で求められた目標点火時期AOPを最終目標点火時期AOPcとして設定し、ステップ435で、その最終目標点火時期AOPcに基づき点火装置を制御する。従って、この場合は、点火装置による点火時期がマップにより設定された通常の点火時期に制御されることになる。
上記制御によれば、ECU50は、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまで点火装置による点火時期を所定の目標点火時期AOPよりも遅角側に制御し、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は点火装置による点火時期をマップ参照により求められた目標点火時期AOPに制御するようになっている。
ここで、図14に上記制御に関する各種パラメータの挙動の一例をタイムチャートにより示す。図14において、エンジン1がアイドル運転のときに、同図(d)に太線で示すように、時刻t1から時刻t3にかけてスロットル弁21の開度(スロットル開度TA)が増加すると、すなわち、エンジン1が加速すると、同図(d)に破線で示すように、EGR弁18の開度もスロットル弁21と同様に増加する。これに伴い、図14(b)に太線で示すように、時刻t1から時刻t4の間で吸気量Gaが唐突に増加する。この吸気量Gaには、図14(e),(f)に示すEGR率Pegrの挙動からもわかるように、EGR弁18が開弁してから遅れて燃焼室16に到達するEGRガスが含まれる。この実施形態では、このEGRガス到達の遅れを見込んで、図14(c)に太線で示すように、点火装置による点火時期が、時刻t1から時刻t4にかけて2段階に分けて遅角側へ制御されている。ここで、図14(c)に太線で示す点火時期は、遅角補正後の最終目標点火時期AOPcに相当し、同図(c)に2点鎖線で示す目標点火時期AOPよりも遅角側に設定されている。これにより、時刻t1から時刻t4にかけて、エンジン1のトルクは、図14(a)に太線で示すように安定的に増加し、同図(a)に2点鎖線で示す場合(点火時期が目標点火時期AOPにより制御された場合)のように唐突に増減してトルク段差が生じることはない。
以上説明したこの実施形態における過給機付きエンジンの制御装置によれば、前記各実施形態とは異なり、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまで点火装置による点火時期がECU50により通常の目標点火時期AOPよりも遅角側に制御され、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は点火装置による点火時期がECU50により通常の目標点火時期AOPに制御される。従って、EGRガスが燃焼室16に最初に到達するまでの間で燃焼室16における混合気の点火時期が遅角され、混合気の燃焼が抑えられることで、EGRガスが燃焼室16に最初に到達したときのエンジン1のトルクダウンが抑えられる。この結果、吸気通路3にEGRガスが残留していない状態からエンジン1が加速運転を開始し、EGRを再開する場合に、燃焼室16へのEGRガスの到達遅れによりエンジン1にトルク段差が生じることを未然に防止することができる。
<第4実施形態>
次に、本発明における過給機付きエンジンの制御装置を具体化した第4実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図15に、この実施形態における過給機付きエンジンの排気還流装置(EGR装置)を含むエンジンシステムを概略構成図により示す。この実施形態では、以下の点で図1に示すエンジンシステムと構成が異なる。すなわち、この実施形態では、電子スロットル装置14(スロットル弁21)より下流のサージタンク3aへ新気を導入する新気導入通路41が設けられる。新気導入通路41は、その入口41aが、エアクリーナ6より下流であってEGR通路17の出口17aより上流の吸気通路3に接続され、その出口41bがスロットル弁21より下流の吸気通路3に接続される。新気導入通路41の途中には、電動式の新気制御弁42が設けられる。新気制御弁42は、ソレノイドにより弁体を駆動することで弁座に対する弁体の開度を制御するように構成される。この新気制御弁42の開度が制御されることにより、新気導入通路41からサージタンク3aへ導入される新気流量が制御される。
この実施形態では、エンジン1の加速運転時であってスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留していないときにエンジン1の出力を調節する処理内容の点で前記各実施形態と構成が異なる。図16に、この実施形態における出力調節のための処理内容の一例をフローチャートにより示す。この実施形態では、新気導入通路41と新気制御弁42により構成される新気導入装置が、エンジン1の出力を調節するための本発明の出力調節手段として使用される。図16のフローチャートでは、ステップ400〜ステップ407及びステップ409〜ステップ411、ステップ440〜ステップ443及びステップ450の処理内容の点で図12のフローチャートと共通し、ステップ460〜ステップ465、ステップ470、ステップ471及びステップ480の処理内容の点で図12のフローチャートと異なる。
この実施形態では、ステップ401〜ステップ407の処理を経てステップ460では、ECU50は、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL、冷却水温THW及びEG
R率Pegr1に応じた新気制御弁42の目標開度iscstpを求める。ECU50は、この目
標開度iscstpを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
その後、ステップ409〜ステップ411の処理を経てステップ461では、ECU50は、EGR率Pegr1に応じた新気補正係数Kegriscを求める。ECU50は、この新気補正係数Kegriscを、図17に示すようなマップを参照することにより求めることができる。このマップは、EGR率Pegr1が所定値よりも高くなると、新気補正係数Kegriscが「1.0」から徐々に小さくなるように設定されている。
つぎに、ステップ462で、ECU50は、最終目標開度ISCstpを求める。すなわち、ECU50は、目標開度iscstpに新気補正係数Kegriscを乗算することにより補正後の最終目標開度ISCstpを求める。
次に、ステップ463で、ECU50は、目標開度iscstpと最終目標開度ISCstpとの差が所定値F以上であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、そのまま処理をステップ465へ移行する。一方、この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、処理をステップ464へ移行する。
ステップ463から移行してステップ465では、ECU50は、最終目標開度ISCstpに基づき新気制御弁42を制御する。すなわち、目標開度iscstpと最終目標開度ISCstpとの差が所定値Fよりも小さい場合は、ECU50は、ステップ462で求められた最終目標開度ISCstpに基づいて新気制御弁42を開弁制御することになる。この場合、新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入量は、マップ参照により求められる目標開度iscstpのときよりも少な目に制御されることになる。
ステップ463から移行してステップ464では、ECU50は、目標開度iscstpから所定値Fを減算した結果を最終目標開度ISCstpとして求める。
そして、ECU50は、ステップ465へ移行して、最終目標開度ISCstpに基づき新気制御弁42を制御する。すなわち、目標開度iscstpと最終目標開度ISCstpとの差が所定値F以上となる場合は、ECU50は、目標開度iscstpから所定値Fを減算した値を最終目標開度ISCstpとし、その最終目標開度ISCstpに基づいて新気制御弁42を開弁制御することになる。この場合、新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入量は、マップ参照により求められる目標開度iscstpのときよりも少な目に制御されることになる。
一方、ステップ411の判断結果が肯定となる場合、EGRガスが最初にスロットル弁21を通過して燃焼室16に到達したものとして、ECU50は、処理をステップ471へ移行する。そして、ステップ471で、ECU50は、ステップ460で求められた目標開度iscstpを最終目標開度ISCstpとして設定し、ステップ465で、その最終目標開度ISCstpに基づき新気制御弁42を制御する。従って、この場合は、新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入量がマップにより設定された通常の新気導入量に制御されることになる。
一方、ステップ402の判断結果が否定となる場合、すなわち、エンジン1の減速後にスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留している場合、ECU50は、ステップ440〜ステップ443の処理を実行し、ステップ470で、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL、冷却水温THW及びEGR率Pegr1に応じた目標開度
iscstpを求める。ECU50は、この目標開度iscstpを、所定のマップを参照することに
より求めることができる。
その後、ECU50は、ステップ471で、ステップ470で求められた目標開度iscstpを最終目標開度ISCstpとして設定し、ステップ465で、その最終目標開度ISCstpに基づき新気制御弁42を制御する。従って、この場合は、新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気導入量がマップにより設定された通常の新気導入量に制御されることになる。
一方、ステップ403の判断結果が否定となる場合、すなわち、EGRオン条件が成立していない場合、ECU50は、ステップ450の処理を実行した後、ステップ480で、エンジン回転速度NE、エンジン負荷KL及びスロットル開度TAに応じた目標開度iscstpを求める。ECU50は、この目標開度iscstpを、所定のマップを参照することにより求めることができる。
その後、ECU50は、ステップ471で、ステップ480で求められた目標開度iscstpを最終目標開度ISCstpとして設定し、ステップ465で、その最終目標開度ISCstpに基づき新気制御弁42を制御する。従って、この場合は、新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気導入量がマップにより設定された通常の新気導入量に制御されることになる。
上記制御によれば、ECU50は、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまで新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入を通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量よりも低減させ、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入を通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量へ増大させるようになっている。
以上説明したこの実施形態における過給機付きエンジンの制御装置によれば、前記各実施形態とは異なり、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまで新気制御弁42による新気の導入がECU50により通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量よりも低減され、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は新気制御弁42による新気の導入がECU50により通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量へ増大される。従って、EGRガスが燃焼室16に最初に到達するまでの間で燃焼室16へ供給される吸気と新気の総量が低減され、混合気の燃焼が抑えられることで、EGRガスが燃焼室16に最初に到達したときのエンジン1のトルクダウンが抑えられる。この結果、吸気通路3にEGRガスが残留していない状態からエンジン1が加速運転を開始し、EGRを再開する場合に、燃焼室16へのEGRガスの到達遅れによりエンジン1にトルク段差が生じることを未然に防止することができる。
<第5実施形態>
次に、本発明における過給機付きエンジンの制御装置を具体化した第5実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
この実施形態では、エンジン1の加速運転時であってスロットル弁21より上流の吸気通路3にEGRガスが残留していないときにエンジン1の出力を調節する処理内容の点で前記第4実施形態と構成が異なる。図18に、この処理内容の一例をフローチャートにより示す。図18のフローチャートでは、ステップ490〜ステップ494の処理内容の点で、図16のフローチャートのステップ411、ステップ461〜ステップ464の処理内容と異なる。
この実施形態では、ステップ401〜ステップ407、ステップ460、ステップ409及びステップステップ410の処理を経てステップ490では、ECU50は、EGRガス非含有吸気量gaegrin(i)が所定値A1よりも大きいか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、EGRガスが最初にスロットル弁21を通過して燃焼室16に到達していないものとして、ECU50は、処理をステップ471へ移行し、ステップ471及びステップ465の処理を実行する。この場合、新気制御弁42による新気の導入は、マップ参照により求められる通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量に制御されることになる。一方、この判断結果が否定となる場合、EGRガスが最初にスロットル弁21を通過して燃焼室16に到達したものとして、ECU50は、処理をステップ491へ移行する。
ステップ491では、ECU50は、EGR率Pegr1に応じた新気補正係数Kegrisc2を求める。ECU50は、この新気補正係数Kegrisc2を、図19に示すようなマップを参照することにより求めることができる。このマップは、EGR率Pegr1が所定値よりも高くなると、新気補正係数Kegriscが「1.0」から徐々に大きくなるように設定されている。
次に、ステップ492で、ECU50は、最終目標開度ISCstpを求める。すなわち、ECU50は、目標開度iscstpに新気補正係数Kegrisc2を乗算することにより補正後の最終目標開度ISCstpを求める。
次に、ステップ493で、ECU50は、最終目標開度ISCstpと目標開度iscstpとの差が所定値F以上であるか否かを判断する。この判断結果が否定となる場合、ECU50は、そのまま処理をステップ465へ移行する。一方、この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、処理をステップ494へ移行する。
ステップ493から移行してステップ465では、ECU50は、最終目標開度ISCstpに基づき新気制御弁42を制御する。すなわち、最終目標開度ISCstpと目標開度iscstpとの差が所定値Fよりも小さい場合は、ECU50は、ステップ492で求められた最終目標開度ISCstpに基づいて新気制御弁42を開弁制御することになる。この場合、新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入量は、マップ参照により求められる通常の目標開度iscstpのときよりも多目に制御されることになる。
ステップ493から移行してステップ494では、ECU50は、目標開度iscstpに所定値Fを加算した結果を最終目標開度ISCstpとして求める。
そして、ECU50は、ステップ465へ移行して、最終目標開度ISCstpに基づき新気制御弁42を制御する。すなわち、最終目標開度ISCstpと目標開度iscstpとの差が所定値F以上となる場合は、ECU50は、目標開度iscstpに所定値Fを加算した値を最終目標開度ISCstpとし、その最終目標開度ISCstpに基づいて新気制御弁42を開弁制御することになる。この場合、新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入量は、マップ参照により求められる通常の目標開度iscstpのときよりも多目に制御されることになる。
上記制御によれば、ECU50は、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまで新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入を通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量に制御し、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は新気制御弁42によるサージタンク3aへの新気の導入を通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量よりも増大させるようになっている。
以上説明したこの実施形態の過給機付きエンジンの制御装置によれば、前記各実施形態とは異なり、EGR弁18が開弁してからEGRガスが燃焼室16に最初に到達するまで新気制御弁42による新気の導入がECU50により通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量に制御され、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後は新気制御弁42による新気の導入がECU50により通常の目標開度iscstpに対応した通常の目標量よりも増大される。従って、EGRガスが燃焼室16に最初に到達するまでの間で燃焼室16へ供給される吸気と新気の総量が、EGRガスが燃焼室16に最初に到達した後よりも低減され、混合気の燃焼が相対的に抑えられることで、EGRガスが燃焼室16に最初に到達したときのエンジン1のトルクダウンが抑えられる。この結果、吸気通路3にEGRガスが残留していない状態からエンジン1が加速運転を開始し、EGRを再開する場合に、燃焼室16へのEGRガスの到達遅れによりエンジン1にトルク段差が生じることを未然に防止することができる。
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。
例えば、前記第3実施形態では、出力調節手段として点火装置を使用してエンジン1にトルク段差が生じないようにし、前記第4及び第5の実施形態では、出力調節手段として新気導入装置を使用してエンジン1にトルク段差が生じないようにした。これに対し、出力調節手段として点火装置と新気導入装置の両方を使用してエンジンにトルク段差が生じないようにすることもできる。