JP2017180113A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の加速時にＥＧＲガスの到達遅れに起因するトルク段差を抑えることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、目標充填効率の増加に伴って目標ＥＧＲ率が増加している第１期間中、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を、スロットルの開度の計算に用いる目標充填効率から差し引く。そして、目標充填効率の増加が継続中であって、目標ＥＧＲ率のピークを検知してから推定ＥＧＲ率のピークを検知するまでの第２期間中、目標ＥＧＲ率のピーク値と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を、スロットルの開度の計算に用いる目標充填効率から差し引く。【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、過給機とＥＧＲ装置とを備える内燃機関の制御装置に関する。

特開２０１４−１５２７１６号公報に記載されている通り、吸気通路のコンプレッサより上流にＥＧＲ通路の出口が設けられている内燃機関では、加速の開始時、ＥＧＲ通路の出口から吸気通路へ流れ出たＥＧＲガスが燃焼室に最初に到達するまでに時間がかかる。このため、ＥＧＲガスが燃焼室に最初に到達するまでの間、燃焼室におけるＥＧＲ率が過少となる。その結果、加速後、燃焼室にＥＧＲガスが到達した後に吸気量が唐突に低下し、これによりトルク段差が生じる。これを防止すべく、同公報において提案されている技術では、ＥＧＲ通路の出口におけるＥＧＲ率を推定し、ＥＧＲガスが燃焼室に到達するまでの間は、このＥＧＲ率が大きいほど目標スロットル開度を閉じる側に補正することが行われる。

特開２０１４−１５２７１６号公報

上記従来技術では、吸気量、すなわち、充填効率の増加とともにＥＧＲ率も単調増加するとの前提のもとで目標スロットル開度の補正が行われている。しかし、実際には、低負荷側はＥＧＲガスの導入性の制約によってＥＧＲ率は抑えられるが、高負荷側でも凝縮水の制約や失火の制約があるためにＥＧＲ率は高くはできない。つまり、実際のＥＧＲ制御では、充填効率とＥＧＲ率とを座標軸とする２次元平面上において、充填効率の増加に対してＥＧＲ率を上に凸の放物線上に変化させることが行われる。充填効率とＥＧＲ率との間にこのような関係がある場合、単にＥＧＲ通路の出口におけるＥＧＲ率が大きいほど目標スロットル開度を閉じる側に補正するだけでは、燃焼室にＥＧＲガスが到達した後のトルク段差を抑えきることはできない。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、加速時にＥＧＲガスの到達遅れに起因するトルク段差を抑えることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気通路に配置されたコンプレッサと、吸気通路のコンプレッサよりも下流に配置されたスロットルと、排気通路と吸気通路のコンプレッサよりも上流とを結ぶＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁とを備える内燃機関を制御するための制御装置であって、以下のように構成される。

すなわち、本発明に係る内燃機関の制御装置は、目標充填効率決定手段、目標ＥＧＲ率決定手段、推定ＥＧＲ率計算手段、目標ＥＧＲ弁開度計算手段、及び目標スロットル開度計算手段を備え、さらに、第１補正手段と第２補正手段とを備える。目標充填効率決定手段は、アクセルペダルの操作量に基づいて目標充填効率を計算するように構成される。目標ＥＧＲ率決定手段は、内燃機関の運転状態に基づいて目標ＥＧＲ率を決定する手段であって、目標充填効率の増加に対して目標ＥＧＲ率を単調増加させた後に単調減少させるように構成される。推定ＥＧＲ率計算手段は、吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率を計算するように構成される。目標ＥＧＲ弁開度計算手段は、目標ＥＧＲ率に基づいて目標ＥＧＲ弁開度を計算するように構成される。目標スロットル開度計算手段は、目標充填効率に基づいて目標スロットル開度を計算するように構成される。

第１補正手段及び第２補正手段は、ともに、目標スロットル開度の計算に用いられる目標充填効率を補正する手段である。第１補正手段は、目標充填効率の増加に伴って目標ＥＧＲ率が増加している第１期間中、前記目標ＥＧＲ率と前記推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を、目標スロットル開度の計算に用いられる目標充填効率から差し引くように構成される。第２補正手段は、目標充填効率の増加が継続中であって、目標ＥＧＲ率のピークを検知してから推定ＥＧＲ率のピークを検知するまでの第２期間中、目標ＥＧＲ率のピーク値と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を、目標スロットル開度の計算に用いられる目標充填効率から差し引くように構成される。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、第１期間中の目標スロットル開度の補正により、ＥＧＲガスが燃焼室に到達したときのトルク段差を抑えることができ、第２期間中の目標スロットル開度の補正により、最大流量のＥＧＲガスが燃焼室に流入したときのトルク段差を抑えることができる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の構成概略を示す図である。 同実施の形態に係る制御装置が備える機能を示すブロック図である。 ＥＧＲ率と充填効率との関係を示す図である。 加速時の目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との関係の一例を示す図である。 加速時の目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との関係の別の例を示す図である。 同実施の形態に係るスロットル開度制御の制御フローを示すフローチャートである。 同実施の形態に係るスロットル開度制御が実行された場合の内燃機関の動作の一例を示すタイムチャートである。 同実施の形態に係るスロットル開度制御が実行された場合の内燃機関の動作の別の例を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．内燃機関の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の構成概略を示す図である。この実施の形態に係る内燃機関（以下、単にエンジンと表記する）１は、エンジンブロック３と、エンジンブロック３上に配置されるエンジンヘッド２とを有している。エンジンブロック３には、図示しない複数のシリンダが形成されている。エンジンヘッド２には、何れも図示しない、吸気弁とそれを駆動する動弁機構、排気弁とそれを駆動する動弁機構、点火プラグ、燃料噴射弁など、多数の装置及びアクチュエータが取り付けられている。

エンジンヘッド２には、吸気通路４と排気通路６とが接続されている。吸気通路４には、その上流からエンジンヘッド２に向けて、エアクリーナ１０、エアフローセンサ１２、コンプレッサ２２、インタークーラ１４、及び電子制御式スロットル１６がこの順で配置されている。排気通路６には、エンジンヘッド２から下流に向けて、コンプレッサ２２とともにターボ過給機２０を構成するタービン２４、及び触媒装置８がこの順で配置されている。

エンジン１は、排気通路６から吸気通路４へ排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置３０を備える。ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３２、ＥＧＲクーラ３６、及びＥＧＲ弁３４から構成される。ＥＧＲ通路３２は、触媒装置８よりも下流の排気通路６とコンプレッサ２２よりも上流の吸気通路４とを接続する。ＥＧＲクーラ３６はＥＧＲ通路３２に設けられ、ＥＧＲ通路３２を流れる排気（ＥＧＲガス）を冷却する。ＥＧＲ弁３４は、ＥＧＲガスの流れの方向においてＥＧＲクーラ３６よりも下流のＥＧＲ通路３２に設けられている。

エンジン１は、制御装置１００を備える。制御装置１００には、エアフローセンサ１２の他、アクセル開度センサ４０等の車両の各所に取り付けられた種々のセンサが接続されている。制御装置１００は、これらのセンサで得られた情報に基づき、エンジン１が備える様々な装置及びアクチュエータを操作することにより、エンジン１の運転を制御する。制御装置１００は、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＲＯＭ、少なくとも１つのＲＡＭを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。ただし、制御装置１００は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。制御装置１００では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、エンジン制御に係る様々な機能が実現される。

２．制御装置が備える機能
図２は、制御装置１００が備える種々の機能のうち、特に、スロットル１６の開度の制御に係る機能と、ＥＧＲ弁３４の開度の制御に係る機能とを抽出してブロックで表現した図である。制御装置１００はその他にも様々な機能を備えているが、それらについての図示は省略されている。図２では、機能ごとに演算ユニット１０１−１１３が割当てられている。ただし、各演算ユニット１０１−１１３はハードウェアとして存在するものではなく、ＲＯＭに記憶された専用のソフトウェアがＣＰＵで実行されたときに仮想的に実現される。以下、制御装置１００が有するスロットル開度制御とＥＧＲ弁開度制御とに関係する機能について図２を用いて説明する。

演算ユニット１０１は、エンジン１に対して要求する新気による充填効率（以下、要求新気ＫＬと表記する）を計算する。この計算には、アクセル開度に要求新気ＫＬを関連付けたマップが用いられる。このマップを参照することによりアクセル開度に応じた要求新気ＫＬが求められる。

演算ユニット１０２は、ＥＧＲガスによる充填効率の推定値（以下、推定ＥＧＲガスＫＬと表記する）を計算する。ＥＧＲ弁３４の開度に基づいてＥＧＲ弁３４を通過するＥＧＲガスの流量が求められ、ＥＧＲガスの流量に基づいて推定ＥＧＲガスＫＬが計算される。

演算ユニット１０３は、演算ユニット１０１で計算された要求新気ＫＬと、演算ユニット１０２で計算された推定ＥＧＲガスＫＬとを合算することによって、エンジン１に対して要求する充填効率（以下、要求ＫＬと表記する）を計算する。ＥＧＲガスの導入によって新気の導入が阻害されるため、スロットル１６を余分に開いて必要な新気量（要求されている新気量）を確保するべく、新気だけでなくＥＧＲガスも含めた全ガスによる充填効率である要求ＫＬが計算される。

演算ユニット１０４は、エンジン１の状態を考慮した充填効率の上限値（以下、上限ＫＬと表記する）を計算する。この計算には、エンジン回転速度や吸気温度等の現在のエンジン１の状態を示す情報に上限ＫＬを関連付けたマップが用いられる。或いは、周知のエアモデルを用いて充填効率の上限値を計算してもよい。

演算ユニット１０５は、演算ユニット１０３で計算された要求ＫＬと、演算ユニット１０４で計算された上限ＫＬのうち、より小さい方を選択する。そして、選択した充填効率をエンジン１に与える目標充填効率（以下、目標ＫＬと表記する）として決定する。要求ＫＬはあくまでも運転者からの一方的な要求であるため、現在のエンジン１の状態では非現実的なことがある。ここでは、エンジン１の状態を考慮した現実的な値に要求ＫＬを制限することにより、エンジン１が実現可能な目標ＫＬを決定することが行われる。

演算ユニット１０７は、演算ユニット１０５で決定された目標ＫＬと、後述する演算ユニット１０６で計算された補正目標ＫＬのうち、より小さい方を選択する。そして、選択したＫＬを最終的な目標ＫＬ（以下、最終目標ＫＬと表記する）として決定する。ゆえに、演算ユニット１０６で計算された補正目標ＫＬがオリジナルの目標ＫＬよりも小さければ、補正目標ＫＬが最終目標ＫＬとして決定されるが、そうでなければ、目標ＫＬがそのまま最終目標ＫＬとして決定される。

演算ユニット１０８は、演算ユニット１０７で決定された最終目標ＫＬに基づいてスロットル１６の目標開度（以下、目標スロットル開度と表記する）を計算する。目標スロットル開度の計算には、公知のエアモデルの逆モデルが用いられる。エアモデルは、スロットル１６の動作に対する充填効率の応答を物理式によってモデル化したものである。その逆モデルを解くことで最終目標ＫＬを達成するための目標スロットル開度が求められる。

演算ユニット１０９は、エンジン１に与える目標ＥＧＲ率を決定する。目標ＥＧＲ率の決定には、現在のエンジン１の運転状態を示す情報（エンジン回転速度や充填効率）に目標ＥＧＲ率を関連付けたマップが用いられる。ここで、図３は、最良な燃費性能のためのＥＧＲ率と充填効率との関係を示す図である。燃費性能を最大限に高めるためには、図３に示すように、充填効率とＥＧＲ率とを座標軸とする２次元平面上において、充填効率の増加に対してＥＧＲ率を上に凸の放物線上に変化させたほうがよい。すなわち、暫くは充填効率の増加とともにＥＧＲ率を単調増加させた後、充填効率のさらなる増加とともにＥＧＲ率を単調減少させることが、燃費性能の向上には有効である。充填効率が６０％程度のときにＥＧＲ率がピークに達するようにすれば、燃費性能の点においてより好ましい。目標ＥＧＲ率を決定するマップは、このような知見に基づいて作成されている。

再び図２に戻って制御装置１００が備える機能についての説明を続ける。演算ユニット１１３は、演算ユニット１０９で決定された目標ＥＧＲ率に基づいてＥＧＲ弁３４の目標開度（以下、目標ＥＧＲ弁開度と表記する）を計算する。目標ＥＧＲ弁開度の決定には、目標ＥＧＲ率その他の情報に目標ＥＧＲ弁開度を関連付けたマップが用いられる。

演算ユニット１０６は、演算ユニット１０５で計算された目標ＫＬに対して補正を加える。この補正は、エンジン１の加速時に生じるトルク段差を抑えるために行われる。

このトルク段差に関して具体的に説明する。まず、ＥＧＲガスの導入を行なっていない低負荷から高負荷に移行する場合、燃費性能と排気ガス性能を向上させるべく、その途中で目標ＥＧＲ率がゼロよりも大きい値に設定され、ＥＧＲガスの導入が開始される。上記の制御装置１００によれば、ＥＧＲガスの導入の開始と合わせて、要求新気ＫＬに推定ＥＧＲガスＫＬが合算される。加速による要求新気ＫＬの増加に推定ＥＧＲガスＫＬが加わることで、要求ＫＬは大きく増加し、上限ＫＬを超えない範囲で目標ＫＬも大きく増加する。そして、目標ＫＬが大きく増加することでスロットル１６も大きく開かれる。

しかし、ＥＧＲ弁３４から燃焼室までには距離があるため、加速の開始から暫くの間は燃焼室にＥＧＲガスが届かない状態が続く。やがて、ＥＧＲガスが吸気弁を通って燃焼室に到達すると、燃焼室内のＥＧＲ率はその時点から上昇していき、ＥＧＲ率の上昇分だけ燃焼室内の新気量は低下する。この新気量の低下は一時的であり、目標ＫＬがさらに増加してターボ過給機２０による過給が始まることで、燃焼室内の新気量はすぐに低下から増加へと転じる。しかし、燃焼室内の新気量が一時的にでも低下することで、エンジン１のトルクはその上昇の途中で一時的に低下或いは停滞することになる。つまり、トルク段差が生じることになる。

このようなトルク段差を抑えるべく、この実施の形態では、ＥＧＲガスの到達遅れの影響がなくなるまでは、目標ＫＬを要求ＫＬから決まる値よりも低く設定して燃焼室内への新気の導入を抑えるようにした。以下、これについて図４及び図５を用いて具体的に説明する。

図４は、加速時の目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との関係の一例を示す図である。なお、図４及び図５における推定ＥＧＲ率は、吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率である（図中には、推定ＥＧＲ率＠吸気弁、と表記している）。図３においてエンジン１の動作点がＡ点からＢ点へ移動した場合の、目標ＥＧＲ率及び推定ＥＧＲ率の時刻による変化がここに示されている。目標ＥＧＲ率は単調に増加した後に一定値となり、推定ＥＧＲ率もそれに追従して変化する。目標ＥＧＲ率が変化してから推定ＥＧＲ率が変化するまでには、ＥＧＲ弁３４を通過したＥＧＲガスが燃焼室に到達するのに要する時間分だけの時間遅れがある。

要求ＫＬに含まれている推定ＥＧＲガスＫＬの時刻による変化は、目標ＥＧＲ率の時刻による変化と対応していると考えて良い。しかし、実際の燃焼室内のＥＧＲガスによる充填効率の時刻による変化は、推定ＥＧＲ率の時刻による変化と対応している。ゆえに、要求ＫＬから決まる目標ＫＬに基づいて目標スロットル開度を計算したのでは、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差分に相当する量の新気が余計に燃焼室内に導入されることになる。そこで、この実施の形態では、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率とが図４に示す関係にある場合は、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を目標ＫＬから差し引いて目標ＫＬを補正し、補正した目標ＫＬに基づいて目標スロットル開度を計算することにした。

図５は、加速時の目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との関係の別の例を示す図である。図３においてエンジン１の動作点がＡ点からＣ点へ移動した場合の、目標ＥＧＲ率及び推定ＥＧＲ率の時刻による変化がここに示されている。目標ＥＧＲ率は、最初は単調に増加していき、暫くして単調減少に転じ、やがて一定値となる。推定ＥＧＲ率もそれに追従して変化する。この場合も、図４に示すケースと同様、要求ＫＬから決まる目標ＫＬに基づいて目標スロットル開度を計算したのでは、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差分に相当する量（図５における領域（ａ）に対応する量）の新気が余計に燃焼室内に導入されることになる。したがって、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を目標ＫＬから差し引いて補正すれば、新気が余計に燃焼室内に入ることは抑えることができる。

しかしながら、図５に示すケースでは、ＥＧＲガスが燃焼室に到達した直後のＥＧＲ率は、最終的な目標値に対してオーバーシュートしている。図５における領域（ａ）に対応する量の新気を減らしておくことは、ＥＧＲガスが燃焼室に到達した直後のＥＧＲ率の上昇に対しては有効ではあるが、ＥＧＲ率がさらにオーバーシュートしたときには、新気量の一時的な低下を許してしまうことになる。トルク段差をより確実に抑えるためには、ＥＧＲ率のオーバーシュートによる新気量の低下を見越して、前もって新気量を低下させておく必要がある。そこで、この実施の形態では、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率とが図５に示す関係にある場合は、領域（ａ）に対応する量の新気だけでなく、領域（ｂ）に対応する量の新気も減らすようにした。より具体的には、目標ＥＧＲ率がピーク値に達するまでは、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を目標ＫＬから差し引いて目標ＫＬを補正し、目標ＥＧＲ率がピーク値に達した後は、そのピーク値を記憶しておき、目標ＥＧＲ率のピーク値と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を目標ＫＬから差し引いて目標ＫＬを補正することにした。

再び図２に戻って制御装置１００が備える機能についての説明を続ける。演算ユニット１１０，１１１，１１２は、演算ユニット１０６が目標ＫＬの補正に用いる補正量の計算のために設けられている。演算ユニット１１０は、吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率（推定ＥＧＲ率＠吸気弁）を計算する。この計算には、ＥＧＲ弁３４の動作に対するＥＧＲ率の応答を物理式で表したモデルや、ＥＧＲ弁３４の開度や新気の流量に推定ＥＧＲ率を関連付けたマップが用いられる。

演算ユニット１１１は、演算ユニット１０９で計算された目標ＥＧＲ率と、演算ユニット１１０で計算された推定ＥＧＲ率とに基づいて目標ＫＬの補正に用いる第１補正量を計算する。第１補正量は、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率と定義される。第１補正量の計算には、例えば、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差と、エアモデルにより計算される全ガスの充填効率とが用いられる。演算ユニット１１１は、目標ＫＬの増加に伴って目標ＥＧＲ率が増加している期間（第１期間）中、第１補正量を所定の周期で計算してそれを演算ユニット１０６に入力するように構成されている。ゆえに、第１補正量の計算は、目標ＥＧＲ率及び推定ＥＧＲ率の変化が図４に示すケースと図５に示すケースのどちらに該当する場合でも行われる。

演算ユニット１１２は、演算ユニット１０９で計算された目標ＥＧＲ率のピーク値と、演算ユニット１１０で計算された推定ＥＧＲ率とに基づいて目標ＫＬの補正に用いる第２補正量を計算する。第２補正量は、目標ＥＧＲ率のピーク値と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率と定義される。第２補正量の計算には、例えば、目標ＥＧＲ率のピーク値と推定ＥＧＲ率との差と、エアモデルにより計算される全ガスの充填効率とが用いられる。演算ユニット１１２は、目標ＥＧＲ率のピークを検知してから推定ＥＧＲ率のピークを検知するまでの期間（第２期間）中、第２補正量を所定の周期で計算してそれを演算ユニット１０６に入力するように構成されている。ゆえに、第２補正量の計算は、目標ＥＧＲ率及び推定ＥＧＲ率の変化が図５に示すケースに該当する場合には行われるが、図４に示すケースに該当する場合には行われない。

演算ユニット１０６は、演算ユニット１１１から第１補正量が入力されている場合、演算ユニット１０５で計算された目標ＫＬから第１補正量を差し引くことにより目標ＫＬを補正する。そして、演算ユニット１１２から第２補正量が入力されている場合、演算ユニット１０５で計算された目標ＫＬから第２補正量を差し引くことにより目標ＫＬを補正する。第１補正量が計算されるのは目標ＫＬの増加に伴って目標ＥＧＲ率が増加している期間であり、第２補正量が計算されるのは目標ＥＧＲ率のピークを検知してから推定ＥＧＲ率のピークを検知するまでの期間であるので、第１補正量と第２補正量とが同時に入力されることはない。

３．スロットル開度制御の制御フロー
上記のごとく構成された制御装置１００によって、加速時のトルク段差を抑えるためのスロットル開度制御が行われる。図６は、制御装置１００により実行されるスロットル開度制御の制御フローを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、制御装置１００は、アクセル開度センサ４０により測定されたアクセル開度を取り込む。次に、ステップＳ２では、制御装置１００は、ステップＳ１で取り込んだアクセル開度に応じた要求ＫＬを計算する。そして、ステップＳ３では、制御装置１００は、ステップＳ２で計算した要求ＫＬを上限ＫＬによって制限することにより、エンジン１により実現可能な目標ＫＬを算出する。

次に、ステップＳ４では、制御装置１００は、目標ＥＧＲ率のピークを検知したかどうか判定する。

ステップＳ４の判定において目標ＥＧＲ率のピークが検知されない場合、つまり、目標ＥＧＲ率が増加し続けているか若しくは減少していない場合、ステップＳ５が選択される。ステップＳ５では、制御装置１００は、目標ＥＧＲ率と吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を計算し、この充填効率を目標ＫＬに対する第１補正量として用いる。すなわち、制御装置１００は、目標ＫＬから第１補正量を差し引き、第１補正量の分だけ目標ＫＬを引き下げる。次に、ステップＳ８では、制御装置１００は、ステップＳ５で補正された目標ＫＬに応じた目標スロットル開度を算出する。そして、ステップＳ９では、制御装置１００は、ステップＳ８で計算された目標スロットル開度に基づいてスロットル１６の開度を制御する。

ステップＳ４の判定において目標ＥＧＲ率のピークが検知された場合、制御装置１００は、目標ＥＧＲ率のピーク値を記憶した上で、ステップＳ６の判定を実行する。ステップＳ６では、制御装置１００は、吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率に関し、そのピークを検知したかどうか判定する。

ステップＳ６の判定において推定ＥＧＲ率のピークが検知されない場合、つまり、推定ＥＧＲ率が増加し続けているか若しくは減少していない場合、ステップＳ７が選択される。ステップＳ７では、制御装置１００は、目標ＥＧＲ率のピーク値と吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を計算し、この充填効率を目標ＫＬに対する第２補正量として用いる。すなわち、制御装置１００は、目標ＫＬから第２補正量を差し引き、第２補正量の分だけ目標ＫＬを引き下げる。次に、ステップＳ８では、制御装置１００は、ステップＳ７で補正された目標ＫＬに応じた目標スロットル開度を算出する。そして、ステップＳ９では、制御装置１００は、ステップＳ８で計算された目標スロットル開度に基づいてスロットル１６の開度を制御する。

ステップＳ６の判定において推定ＥＧＲ率のピークが検知された場合、制御装置１００は、ステップＳ８の処理を実行する。ステップＳ８では、制御装置１００は、ステップＳ３で計算された目標ＫＬに応じた目標スロットル開度を算出する。そして、ステップＳ９では、制御装置１００は、ステップＳ８で計算された目標スロットル開度に基づいてスロットル１６の開度を制御する。

４．スロットル開度制御を実行した場合のエンジンの動作
上記の制御フローが実行された場合、ＥＧＲガスを導入していない低負荷からの加速時には、例えば図７及び図８にタイムチャートで示すようにエンジン１は動作する。各タイムチャートは、上から順に、新気による充填効率（新気ＫＬ）、ＥＧＲ率、目標スロットル開度の時刻による変化を示している。

図７は、前掲の図３においてエンジン１の動作点がＡ点からＢ点へ移動した場合のエンジン１の動作を示している。

新気ＫＬのタイムチャートにおいて、「要求ＫＬ」というラベルが付されている折れ線は、要求ＫＬの時刻による変化を示している。この要求ＫＬをエンジン１の状態を考慮した現実的な値に制限することによって、エンジン１が実現可能な目標ＫＬ（補正前の目標ＫＬ）が決定される。「目標ＫＬ（補正前）」というラベルが付されている曲線は、補正前の目標ＫＬのうち新気のみによる充填効率の時刻による変化を示している。「目標ＫＬ」というラベルが付されている曲線は、補正後の目標ＫＬのうち新気のみによる充填効率の時刻による変化を示している。そして、「実ＫＬ」というラベルが付されている曲線は、実際の充填効率の時刻による変化を示している。

ＥＧＲ率のタイムチャートにおいて、「目標ＥＧＲ率」というラベルが付されている曲線は、目標ＥＧＲ率の時刻による変化を示している。「推定ＥＧＲ率＠吸気弁」というラベルが付されている曲線は、吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率の時刻による変化を示している。目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率とがこのタイムチャートに示すように変化する場合、本実施の形態のスロットル開度制御によれば、目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率が第１補正量として算出される。上段のタイムチャートに示す「目標ＫＬ」は、「目標ＫＬ（補正前）」からこの第１補正量を差し引くことで得られている。

目標スロットル開度のタイムチャートにおいて、「目標スロットル開度（補正前）」というラベルが付されている曲線は、「目標ＫＬ（補正前）」に基づいて計算された目標スロットル開度の時刻による変化を示している。「目標スロットル開度」というラベルが付されている曲線は、「目標ＫＬ」に基づいて計算された目標スロットル開度の時刻による変化を示している。目標スロットル開度の計算に第１補正量によって補正された「目標ＫＬ」が用いられることで、ＥＧＲガスが燃焼室に到達する前後において、目標スロットル開度は閉じ側に補正される。この目標スロットル開度に基づきスロットル１６の開度が制御されることで、ＥＧＲガスが燃焼室に到達する前後においても「実ＫＬ」は滑らかに変化するようになり、ＥＧＲガスの到達遅れに起因するトルク段差は抑えられる。

図８は、前掲の図３においてエンジン１の動作点がＡ点からＣ点へ移動した場合のエンジン１の動作を示している。

新気ＫＬのタイムチャートにおいて、「要求ＫＬ」というラベルが付されている折れ線は、要求ＫＬの時刻による変化を示している。「目標ＫＬ（補正前）」というラベルが付されている曲線は、補正前の目標ＫＬのうち新気のみによる充填効率の時刻による変化を示している。「目標ＫＬ（補正ａのみ）」というラベルが付されている曲線は、一部補正後の目標ＫＬのうち新気のみによる充填効率の時刻による変化を示している。「目標ＫＬ」というラベルが付されている曲線は、完全補正後の目標ＫＬのうち新気のみによる充填効率の時刻による変化を示している。そして、「実ＫＬ」というラベルが付されている曲線は、実際の充填効率の時刻による変化を示している。

ＥＧＲ率のタイムチャートにおいて、「目標ＥＧＲ率」というラベルが付されている曲線は、目標ＥＧＲ率の時刻による変化を示している。「推定ＥＧＲ率＠吸気弁」というラベルが付されている曲線は、吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率の時刻による変化を示している。目標ＥＧＲ率と推定ＥＧＲ率とがこのタイムチャートに示すように変化する場合、本実施の形態のスロットル開度制御によれば、領域（ａ）のうち目標ＥＧＲ率のピークまでの部分が第１補正量に反映され、領域（ａ）のうち目標ＥＧＲ率のピークより後の部分と領域（ｂ）の全部が第２補正量に反映される。上段のタイムチャートに示す「目標ＫＬ」は、「目標ＫＬ（補正前）」からこの第１補正量と第２補正量の両方を差し引くことで得られている。一方、「目標ＫＬ（補正ａのみ）」は、「目標ＫＬ（補正前）」から領域（ａ）に対応する充填効率のみを差し引いたものである。「目標ＫＬ（補正ａのみ）」と「目標ＫＬ」との比較から分かるように、領域（ａ）に対応する充填効率のみを差し引いたのでは、ＥＧＲ率がオーバーシュートしたとき、すなわち、最大流量のＥＧＲガスが燃焼室に流入したときの目標ＫＬの低下を抑えきることができない。第１補正量と第２補正量の両方を差し引いて初めて、ＥＧＲ率がオーバーシュートしたときの目標ＫＬの低下を抑えきることができる。

目標スロットル開度のタイムチャートにおいて、「目標スロットル開度（補正前）」というラベルが付されている曲線は、「目標ＫＬ（補正前）」に基づいて計算された目標スロットル開度の時刻による変化を示している。「目標スロットル開度（補正ａのみ）」というラベルが付されている曲線は、「目標ＫＬ（補正ａのみ）」に基づいて計算された目標スロットル開度の時刻による変化を示している。そして、「目標スロットル開度」というラベルが付されている曲線は、「目標ＫＬ」に基づいて計算された目標スロットル開度の時刻による変化を示している。目標スロットル開度の計算に第１補正量と第２補正量とによって補正された「目標ＫＬ」が用いられることで、ＥＧＲガスが燃焼室に到達する前後において、目標スロットル開度は閉じ側に十分に補正される。この目標スロットル開度に基づきスロットル１６の開度が制御されることで、ＥＧＲガスが燃焼室に到達する前後においても「実ＫＬ」は滑らかに変化するようになり、ＥＧＲガスの到達遅れに起因するトルク段差は抑えられる。

５．その他実施の形態
上記の実施の形態に係るＥＧＲ装置３０は、タービン２４の下流から取り出したＥＧＲガスをコンプレッサ２２の上流に再循環させるＬＰＬ−ＥＧＲ装置である。しかし、上記のスロットル開度制御は、タービン２４の上流から取り出したＥＧＲガスをコンプレッサ２２の下流に再循環させるいわゆるＨＰＬ−ＥＧＲ装置や、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置とＨＰＬ−ＥＧＲ装置の両方を備えるＭＰＬ−ＥＧＲシステムを備える内燃機関にも応用可能である。

１ エンジン
２ エンジンヘッド
４ 吸気通路
６ 排気通路
１２ エアフローセンサ
１６ スロットル
２０ ターボ過給機
２２ コンプレッサ
３０ ＥＧＲ装置
３４ ＥＧＲ弁
４０ アクセル開度センサ
１００ 制御装置

Claims (1)

1. 吸気通路に配置されたコンプレッサと、前記吸気通路の前記コンプレッサよりも下流に配置されたスロットルと、排気通路と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流とを結ぶＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁とを備える内燃機関を制御するための制御装置であって、
   目標充填効率を決定する目標充填効率決定手段と、
   目標ＥＧＲ率を決定する手段であって、前記目標充填効率の増加に対して前記目標ＥＧＲ率を単調増加させた後に単調減少させる目標ＥＧＲ率決定手段と、
   吸気弁を通過するガスの推定ＥＧＲ率を計算する推定ＥＧＲ率計算手段と、
   前記目標ＥＧＲ率に基づいて目標ＥＧＲ弁開度を計算する目標ＥＧＲ弁開度計算手段と、
   前記目標充填効率に基づいて目標スロットル開度を計算する目標スロットル開度計算手段と、
   前記目標充填効率の増加に伴って前記目標ＥＧＲ率が増加している第１期間中、前記目標ＥＧＲ率と前記推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を、前記目標スロットル開度の計算に用いられる前記目標充填効率から差し引く第１補正手段と、
   前記目標充填効率の増加が継続中であって、前記目標ＥＧＲ率のピークを検知してから前記推定ＥＧＲ率のピークを検知するまでの第２期間中、前記目標ＥＧＲ率のピーク値と前記推定ＥＧＲ率との差分に相当する充填効率を、前記目標スロットル開度の計算に用いられる前記目標充填効率から差し引く第２補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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