JP2018178828A - ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ装置を備えるディーゼルエンジンにおいて、排気ガス温度が上限を超えない燃料噴射を実現する。【解決手段】ＥＧＲ装置６０は、エンジン本体１０を経由せずに排気通路を吸気通路と接続し、排気ガスの一部を吸気通路に還流するように構成される。ＥＣＵ２００は、ＥＧＲ装置６０による排気ガスの還流を行なわない場合の燃料噴射量の上限を示す基準上限噴射量を算出する。そして、ＥＣＵ２００は、ＥＧＲ装置６０による排気ガスの還流を行なう場合に、排気ガスの還流を行なわない場合に対する排気ガス温度の低下分に相当する燃料噴射量だけ、燃料噴射量の上限を基準上限噴射量よりも上昇させる。【選択図】図１

Description

本開示は、ディーゼルエンジンに関し、特に、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えるディーゼルエンジンの燃料噴射制御に関する。

特開平６−２９９８９４号公報（特許文献１）は、ＥＧＲ装置を備えるディーゼルエンジンを開示する。このディーゼルエンジンにおいては、大気圧が所定圧力以下の場合に、ＥＧＲガス量（ＥＧＲ装置によって吸気側に還流される排気ガス量）が減少側へ補正される。これにより、吸入空気量の低下による出力低下に対して新気の吸入量が確保され、出力の低下が防止される（特許文献１参照）。

特開平６−２９９８９４号公報

燃料噴射量を増量することによってエンジンの出力を増加させることができるが、排気ポートに連結される排気マニホールドの耐熱性等の観点から、排気マニホールドに排出される排気ガスの温度が上限を超えないように燃料噴射量の上限を設定する必要がある。

ここで、ＥＧＲ装置の作動中（ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なう）は、ＥＧＲ装置の非作動時（ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なわない）に比べて、排気ガス成分を含む混合吸気ガスの比熱が大きくなるので、シリンダ吸入ガス温度が同じで、かつ、酸素と燃料との割合が同じ場合に、同じ燃料噴射量に対して燃焼後の排気ガス温度は低くなる。言い換えると、ＥＧＲガス量を減量すると、混合吸気ガスの比熱が小さくなるので、燃料噴射量が一定であれば排気ガス温度は上昇する。したがって、特許文献１に記載のように大気圧が低下した場合にＥＧＲガス量を減少側へ補正すると、排気ガス温度が上昇して上限を超えてしまう可能性がある。このような問題について、上記の特許文献１では特に検討されていない。

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＥＧＲ装置を備えるディーゼルエンジンにおいて、排気ガス温度が上限を超えない燃料噴射を実現することである。

本開示のディーゼルエンジンは、燃焼室を有するエンジン本体と、ＥＧＲ装置と、燃料噴射装置と、制御装置とを備える。ＥＧＲ装置は、エンジン本体を経由せずに排気通路を吸気通路と接続し、排気ガスの一部を吸気通路に還流するように構成される。燃料噴射装置は、燃焼室内に燃料を噴射するように構成される。制御装置は、ＥＧＲ装置及び燃料噴射装置を制御する。制御装置は、ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なわない場合の燃料噴射量の上限を示す基準上限噴射量を算出する。そして、制御装置は、ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なう場合に、排気ガスの還流を行なわない場合に対する排気ガス温度の低下分に相当する燃料噴射量だけ、燃料噴射量の上限を基準上限噴射量よりも上昇させる。

燃料噴射量の上限の基準上限噴射量からの上昇量は、排気ガスの還流を行なわない場合に対する吸気ガスの比熱の増大による排気ガス温度の低下分に相当する燃料噴射量である。

制御装置は、空気の定積比熱を用いて、ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なわない場合における、燃焼によるガス温度の上昇を示す第１の温度上昇量を算出する。また、制御装置は、ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なう場合に、排気ガスを含む混合吸気ガスの定積比熱を用いて、燃焼によるガス温度の上昇を示す第２の温度上昇量を算出する。このとき、排気ガスを含む混合吸気ガスの比熱はＥＧＲ量で変化するので、現在のＥＧＲ量に応じた定積比熱を計算する。そして、制御装置は、第１の温度上昇量から第２の温度上昇量を差引くことによって得られる排気ガス温度の低下量と現在の比熱とに従って、基準上限噴射量に対する燃料噴射量の上限の増加量を算出する。

本開示のディーゼルエンジンにおいては、ＥＧＲ装置の非作動時における燃料噴射量の上限を示す基準上限噴射量が算出される。そして、ＥＧＲ装置を作動させて排気ガスの還流を行なう場合には、ＥＧＲ装置の非作動時に対する排気ガス温度の低下分に相当する燃料噴射量だけ、燃料噴射量の上限を基準上限噴射量よりも上昇させる。これにより、排気ガス温度の上限を守りつつ最大限のエンジン出力を確保することが可能となる。このように、本開示のディーゼルエンジンによれば、排気ガス温度が上限を超えない燃料噴射を実現することができる。

本開示の実施の形態に従うディーゼルエンジンの全体構成図である。 ＥＧＲ装置によるＥＧＲ率と吸気ガスの比熱との関係を例示した図である。 吸気ガスの比熱と排気ガス温度との関係を例示した図である。 本実施の形態に従うディーゼルエンジンにおける燃料噴射量の上限の設定例を示した図である。 図１に示したＥＣＵにより実行される燃料噴射量の設定処理を説明するフローチャートである。 図５のステップＳ４０において実行される比熱加算噴射量の算出処理の一例を説明するフローチャートである。 ＥＧＲ装置の作動に伴なう吸気ガスの比熱の増大による排気ガス温度の低下量を概念的に示した図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜ディーゼルエンジンの全体構成＞
図１は、本開示の実施の形態に従うディーゼルエンジンの全体構成図である。図１を参照して、ディーゼルエンジン１は、エンジン本体１０と、エアクリーナ２０と、インタークーラ２６と、吸気マニホールド２８と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、ＥＧＲ装置６０とを備える。

エンジン本体１０は、複数の気筒１２と、コモンレール１４と、複数のインジェクタ１６とを含む。以下では、一例として、ディーゼルエンジン１は、直列４気筒エンジンとして説明するが、ディーゼルエンジン１は、その他の気筒レイアウト（たとえばＶ型あるいは水平型）のエンジンであってもよく、また、気筒１２の数もこれに限定されるものではない。各気筒１２内には、ピストン（図示せず）が設けられ、気筒１２とピストンとによって燃焼室が形成される。

複数のインジェクタ１６は、複数の気筒１２にそれぞれ設けられ、各インジェクタ１６は、コモンレール１４に接続される。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料は、サプライポンプ（図示せず）により所定圧に加圧されてコモンレール１４に供給される。コモンレール１４に供給された燃料は、各インジェクタ１６から所定のタイミングで燃焼室内に噴射される。

エアクリーナ２０は、第１吸気管２２に設けられ、第１吸気管２２の一方端に設けられる吸気口（図示せず）から吸入される空気に含まれている異物を除去する。第１吸気管２２の他方端は、過給機３０のコンプレッサ３２の入口に接続され、コンプレッサ３２の出口には、第２吸気管２４の一方端が接続される。コンプレッサ３２は、第１吸気管２２を通じて吸入される空気を過給して第２吸気管２４に供給する。

第２吸気管２４の他方端には、インタークーラ２６の一方端が接続される。インタークーラ２６は、第２吸気管２４を流通する空気を冷却する空冷式又は水冷式の熱交換器である。インタークーラ２６の他方端には、第３吸気管２７の一方端が接続され、第３吸気管２７の他方端は、吸気マニホールド２８に接続される。吸気マニホールド２８は、エンジン本体１０の各気筒１２の吸気ポートに連結される。なお、吸気マニホールド２８の上流に吸気絞り弁が設けられてもよい。

排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の各気筒１２の排気ポートに連結される。排気マニホールド５０には、第１排気管５２の一方端が接続され、第１排気管５２の他方端は、過給機３０のタービン３６の入口に接続される。これにより、各気筒１２の排気ポートから排出される排気ガスは、排気マニホールド５０に集められた後、第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。

タービン３６の出口には、第２排気管５４の一方端が接続され、第２排気管５４の他方端には、図示しない各種触媒（たとえば、ＮＯｘ触媒、ＤＰＦ（Diesel particulate filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx Reduction）等の触媒）やマフラー等が接続される。これにより、タービン３６から排出された排気ガスは、第２排気管５４、各種触媒及びマフラー等を経由して車外に排出される。

コンプレッサ３２とタービン３６とによって過給機３０が構成される。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が設けられ、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が設けられる。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２により連結されて一体的に回転する。これにより、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動される。

第３吸気管２７と排気マニホールド５０とは、エンジン本体１０を経由せずにＥＧＲ装置６０によって接続される。ＥＧＲ装置６０は、排気ガスの一部を吸気通路に還流するように構成され、吸気ガスが排気ガスを含むことにより燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生を抑制するものである。

ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６４と、ＥＧＲ通路６６とを含む。ＥＧＲ通路６６の一方端は、第３吸気管２７に接続され、ＥＧＲ通路６６の他方端は、排気マニホールド５０に接続される。なお、ＥＧＲ通路６６の一方端は、吸気マニホールド２８に接続されてもよく、ＥＧＲ通路６６の他方端は、第１排気管５２に接続されてもよい。そして、ＥＧＲ通路６６には、ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６４とが設けられる。

ＥＧＲバルブ６２は、ＥＧＲ通路６６を遮断してＥＧＲガス（ＥＧＲ装置６０によって吸気側に還流される排気ガス）の流通を抑制する閉状態と、ＥＧＲ通路６６においてＥＧＲガスの流通を許容する開状態とを切替えることができる切替弁である。ＥＧＲバルブ６２は、さらに、開状態において、通路断面積（ＥＧＲ開度）を変化させることによってＥＧＲガス量を変化させることができる。ＥＧＲクーラ６４は、ＥＧＲ通路６６を流通するＥＧＲガスを冷却する水冷式又は空冷式の熱交換器である。

ＥＧＲバルブ６２が開状態である場合には、排気マニホールド５０に集められた排気ガスの一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路６６に導入され、ＥＧＲクーラ６４において冷却された後に、ＥＧＲバルブ６２により流量が調整されて第３吸気管２７に供給される。ＥＧＲガスが第３吸気管２７に供給されることで、燃焼室内における燃焼ガス温度を低下させてＮＯｘの生成量を抑制することができる。一方、ＥＧＲバルブ６２が閉状態である場合には、ＥＧＲガスの流通が遮断される。

ディーゼルエンジン１は、さらに、エアフローメータ１０２と、吸気温センサ１０４と、吸気圧センサ１０６と、回転数センサ１０８と、水温センサ１１０と、排気温センサ１１８と、アクセルペダルポジションセンサ１１２と、大気圧センサ１１４と、外気温センサ１１６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００とを備える。

エアフローメータ１０２は、第１吸気管２２を流通する吸入空気量ＦＩを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。吸気温センサ１０４は、吸気マニホールド２８に供給される吸気ガス（ＥＧＲ装置６０の非作動時はインタークーラ２６から出力される空気であり、ＥＧＲ装置６０の作動時は空気と排気ガスとの混合ガス）の温度ＴＩを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。吸気圧センサ１０６は、吸気マニホールド２８に供給される吸気ガスの圧力ＰＩを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。

回転数センサ１０８は、ディーゼルエンジン１の出力軸の回転速度（エンジン回転数）ＮＥを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。水温センサ１１０は、ディーゼルエンジン１の冷却水の温度（エンジン冷却水温）ＴＥを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。排気温センサ１１８は、排気マニホールド５０に排出される排気ガスの温度Ｔ４を検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。

アクセルペダルポジションセンサ１１２は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量（以下「アクセル開度」とも称する。）ＡＰを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。大気圧センサ１１４は、大気圧Ｐａを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。外気温センサ１１６は、外気温Ｔａを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。

ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含み、メモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）に記憶された情報や各種センサからの情報に基づいて、所定の演算処理を実行する。そして、ＥＣＵ２００は、演算処理の結果に基づいて、インジェクタ１６及びＥＧＲ装置６０等の各機器を制御する。

本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、アクセル開度ＡＰやエンジン回転数ＮＥ等に基づいて各インジェクタ１６からの燃料噴射量を算出する。また、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量、環境情報（大気圧Ｐａ、外気温Ｔａ、エンジン冷却水温ＴＥ）等に基づいて、ＥＧＲ装置６０によるＥＧＲ率（エンジン本体１０に供給される吸気ガス中に占めるＥＧＲガス量の割合）を決定し、そのＥＧＲ率が実現されるようにＥＧＲバルブ６２の開度を制御する。

＜燃料噴射量の上限設定＞
インジェクタ１６からの燃料噴射量を増量することによってディーゼルエンジン１の出力を増加させることができるが、排気マニホールド５０や過給機３０のタービン３６等の耐熱性の観点から、排気マニホールド５０に排出される排気ガスの温度が上限を超えないように燃料噴射量の上限を設定する必要がある。

ここで、ＥＧＲ装置６０の作動中は、ＥＧＲ装置６０の非作動時に比べて、排気ガス成分を含む混合吸気ガスの比熱が大きくなるので、同じ燃料噴射量に対して排気ガス温度は低くなる。言い換えると、ＥＧＲ装置６０によるＥＧＲ率を低下させると、混合吸気ガスの比熱が小さくなるので、燃料噴射量が一定であれば排気ガス温度は上昇する。したがって、たとえば、大気圧が低下する高地においてＥＧＲ率を低下させると、排気ガス温度が上昇して上限を超えてしまう可能性がある。この点について以下に詳しく説明する。

図２は、ＥＧＲ装置６０によるＥＧＲ率と吸気ガスの比熱との関係を例示した図である。この図２では、空燃比（吸入空気量と燃料噴射量との比）は一定であるものとする。図２を参照して、横軸はＥＧＲ率を示し、縦軸は吸気ガスの定積比熱を示す。なお、ＥＧＲ率が０の場合（ＥＧＲ装置６０の非作動時）は、吸気ガスは空気であり、ＥＧＲ率が非零の場合（ＥＧＲ装置６０の作動時）は、吸気ガスは排気ガス成分を含む混合ガスである。

ＥＧＲ装置６０によって還流される排気ガスは、窒素、酸素、二酸化炭素、水分等を含むので、空燃比が一定の下では、図示されるように、ＥＧＲ率の増大に従って吸気ガスの定積比熱は大きくなる。言い換えると、空燃比が一定の下では、ＥＧＲ率の低下に従って吸気ガスの定積比熱は小さくなる。

図３は、吸気ガスの比熱と排気ガス温度Ｔ４との関係を例示した図である。この図３では、燃料噴射量は一定であるものとする。図３を参照して、横軸は吸気ガスの定積比熱を示し、縦軸は排気温センサ１１８によって検出される排気ガス温度Ｔ４を示す。

図示されるように、燃料噴射量が一定の下では、吸気ガスの定積比熱が大きくなるに従って排気ガス温度Ｔ４は低くなる。言い換えると、燃料噴射量が一定の下では、吸気ガスの定積比熱が小さくなるに従って排気ガス温度Ｔ４は高くなる。

ここで、図２で説明したＥＧＲ率と吸気ガスの比熱との関係から、燃料噴射量が一定の下では、図３から、ＥＧＲ率の増大に従って排気ガス温度Ｔ４は低くなることが理解される。言い換えると、燃料噴射量が一定の下では、ＥＧＲ率の低下に従って排気ガス温度Ｔ４は高くなることが理解される。その結果、ＥＧＲ率の低下（ＥＧＲガス量の減量）に従って排気ガス温度が上昇し、排気ガス温度が上限を超えてしまう可能性がある。

そこで、ＥＧＲ装置６０の非作動時（ＥＧＲ率０）は、ＥＧＲ装置６０の作動時よりも排気ガス温度Ｔ４が高くなるところ、この実施の形態に従うディーゼルエンジン１では、ＥＧＲ装置６０の非作動時における燃料噴射量の上限を示す基準上限噴射量が算出され、ＥＧＲ装置６０が作動するときは、ＥＧＲ装置６０の非作動時に対する排気ガス温度Ｔ４の低下分に相当する燃料噴射量だけ、燃料噴射量の上限を基準上限噴射量よりも上昇させる。

図４は、本実施の形態に従うディーゼルエンジン１における燃料噴射量の上限の設定例を示した図である。図４を参照して、縦軸は燃料噴射量の上限の設定値を示し、横軸はＥＧＲ率を示す。

点Ｐ０は、ＥＧＲ装置６０が非作動であるとき（ＥＧＲ無）の燃料噴射量の上限値を示し、すなわち、基準上限噴射量ＱＵｂｓｅを示す。点Ｐ１は、全負荷時の最大ＥＧＲ率（ｅｇｒｂｓｅ）でＥＧＲ装置６０が作動するとき（ＥＧＲ有）の燃料噴射量の上限値を示す。ＥＧＲ率の増大に従う、基準上限噴射量ＱＵｂｓｅからの燃料噴射量上限の上昇量は、ＥＧＲ装置６０の非作動時に対する吸気ガスの比熱増大による排気ガス温度Ｔ４の低下分に相当する燃料噴射量である。これにより、排気ガス温度Ｔ４の上限を守りつつ最大限のエンジン出力を確保することができる。

なお、ＥＧＲ装置６０の作動時（たとえばＥＧＲ率が値ｅｇｒｂｓｅである点Ｐ１）における燃料噴射量の上限を基準とし、ＥＧＲ率の低下に従って燃料噴射量の上限を基準から低下させることも考えられる。しかしながら、ＥＧＲ装置６０の作動時は、ＥＧＲ率に応じて空燃比が変化すると、空燃比の変化に応じて吸気ガスの比熱も変化するので、排気ガス温度Ｔ４の上限を守るための燃料噴射量上限の基準として用いることは難しい。一方、ＥＧＲ装置６０の非作動時（点Ｐ０）は、吸気ガスの比熱は基本的に一定（空気の比熱）であるので、本実施の形態では、ＥＧＲ装置６０の非作動時における燃料噴射量の上限を基準（基準上限噴射量）とし、ＥＧＲ率の増大に従って燃料噴射量の上限を基準から上昇させることとしたものである。

＜燃料噴射量の設定処理＞
図５は、図１に示したＥＣＵ２００により実行される燃料噴射量の設定処理を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、ディーゼルエンジン１の作動中に繰り返し実行される。

図５を参照して、ＥＣＵ２００は、アクセルペダルポジションセンサ１１２からアクセル開度ＡＰの検出値を取得し、回転数センサ１０８からエンジン回転数ＮＥの検出値を取得する。ＥＣＵ２００は、さらに、吸気圧センサ１０６から吸気ガスの圧力ＰＩの検出値を取得し、吸気温センサ１０４から吸気ガスの温度ＴＩの検出値を取得する（ステップＳ１０）。

次いで、ＥＣＵ２００は、取得されたアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて、燃料噴射量の要求値を示す要求噴射量Ｑｒを算出する（ステップＳ２０）。アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに基づく要求噴射量Ｑｒの算出には、公知の種々の手法を採用することができる。たとえば、ＥＣＵ２００は、等アクセル開度に対してエンジン回転数ＮＥの上昇に従って燃料噴射量を減少させる「ガバナ制御」や、ジャーク（加加速度或いは躍度）に合わせて燃料噴射量を制御する「ジャーク制御」、急峻なアクセル開度ＡＰの変化に対して燃料噴射量の変化をなまらせる「なまし制御」等を実行し得る。

そして、アクセル開度ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに基づく要求噴射量Ｑｒが算出されると、ＥＣＵ２００は、ＥＧＲ装置６０の非作動時における燃料噴射量の上限を示す基準上限噴射量を算出する（ステップＳ３０）。一例として、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数ＮＥに従って決定されるベース上限噴射量に対して、吸気ガスの圧力ＰＩ及び温度ＴＩに基づく所定の補正を行なうことによって、ＥＧＲ装置６０の非作動時における基準上限噴射量を算出する。

基準上限噴射量が算出されると、ＥＣＵ２００は、ＥＧＲ装置６０の作動に伴なう吸気ガスの比熱増大による比熱加算噴射量を算出する（ステップＳ４０）。より詳しくは、この比熱加算噴射量は、ＥＧＲ装置６０の非作動時に対する吸気ガスの比熱増大による排気ガス温度Ｔ４の低下分に相当する燃料噴射量である。この比熱加算噴射量の具体的な算出処理については、後ほど詳しく説明する。

比熱加算噴射量が算出されると、ＥＣＵ２００は、ステップＳ３０において算出された基準上限噴射量に、ステップＳ４０において算出された比熱加算噴射量を加算することによって、燃料噴射量の上限を算出する（ステップＳ５０）。そして、ＥＣＵ２００は、ステップＳ２０において算出された要求噴射量Ｑｒを、ステップＳ５０において算出された燃料噴射量上限と比較する（ステップＳ６０）。

要求噴射量Ｑｒが燃料噴射量上限よりも大きいと判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、要求噴射量Ｑｒに燃料噴射量上限の値を設定する（ステップＳ７０）。一方、要求噴射量Ｑｒは燃料噴射量上限以下であると判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、ステップＳ７０を実行することなくステップＳ８０へ処理を移行する。

そして、ＥＣＵ２００は、ステップＳ６０において要求噴射量Ｑｒが燃料噴射量上限よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ７０おいて燃料噴射量上限に置換された要求噴射量Ｑｒをインジェクタ１６の燃料噴射量指令値として設定し、ステップＳ６０において要求噴射量Ｑｒが燃料噴射量上限以下であると判定された場合には、ステップＳ２０おいて算出された要求噴射量Ｑｒを燃料噴射量指令値として設定する（ステップＳ８０）。

図６は、図５のステップＳ４０において実行される比熱加算噴射量の算出処理の一例を説明するフローチャートである。図６を参照して、ＥＣＵ２００は、図５のステップＳ１０において取得された吸気ガスの圧力ＰＩ（ガス圧）及び温度ＴＩ（ガス温度）に基づいて、エンジン本体１０に供給される吸気ガスの量（ガス量）を算出する（ステップＳ１１０）。具体的には、ガス温度が一定の下では、ガス圧とガス量とは所定の関係を有しており、圧力ＰＩ（ガス圧）に対応するガス量を温度ＴＩ（ガス温度）で補正することによってガス量を算出することができる。

次いで、ＥＣＵ２００は、空気の定積比熱を用いて、ＥＧＲ装置６０の非作動時（ＥＧＲ無）における、燃焼によるガス温度の上昇量ΔＴＬを算出する（ステップＳ１２０）。詳しくは、ＥＣＵ２００は、次式を用いてガス温度上昇量ΔＴＬを算出する。

ΔＴＬ＝発熱量／（ガス量×空気定積比熱）×排気損失 …（１）
ここで、発熱量＝燃料の重量×低位発熱量であり、燃料重量は、燃料噴射量から算出することができ、燃料の低位発熱量は、燃料によって決まる定数である。また、排気損失は、エンジンの運転状態に基づいて、公知の種々の手法を用いて算出することができる。なお、空気定積比熱は定数である。

続いて、ＥＣＵ２００は、現在のＥＧＲ率を取得する（ステップＳ１３０）。ＥＧＲ率は、たとえば、ガス量から吸入空気量を差引いた値をガス量で除算することによって算出することができる。そして、ＥＣＵ２００は、ＥＧＲ率に基づいて、混合吸気ガス（空気と排気ガスとの混合ガス）の定積比熱を算出する（ステップＳ１４０）。たとえば、排気ガスの各成分の比熱及び成分比と、混合ガス中の排気ガスと空気との割合を示すＥＧＲ率とから、混合ガスの定積比熱を算出することができる。

そして、ＥＣＵ２００は、ステップＳ１４０において算出された混合ガスの定積比熱を用いて、ＥＧＲ装置６０の作動時における、燃焼によるガス温度の上昇量ΔＴＷを算出する（ステップＳ１５０）。詳しくは、ＥＣＵ２００は、次式を用いてガス温度上昇量ΔＴＷを算出する。

ΔＴＷ＝発熱量／（ガス量×混合ガス定積比熱）×排気損失 …（２）
発熱量及び排気損失については、式（１）で説明したとおりである。

続いて、ＥＣＵ２００は、次式によって、ＥＧＲ装置６０の作動に伴なう吸気ガスの比熱の増大による排気ガス温度Ｔ４の低下量ΔＴ４を算出する（ステップＳ１６０）。

ΔＴ４＝ΔＴＬ−ΔＴＷ …（３）
ΔＴＬは、ＥＧＲ装置６０の非作動時における、燃焼によるガス温度上昇量であり（式（１））、ΔＴＷは、ＥＧＲ装置６０の作動時における、燃焼によるガス温度上昇量である（式（２））。

図７は、ＥＧＲ装置６０の作動に伴なう吸気ガスの比熱増大による排気ガス温度Ｔ４の低下量ΔＴ４を概念的に示した図である。図７を参照して、温度ＴＬは、ＥＧＲ装置６０の非作動時（ＥＧＲ無）における排気ガス温度であり、吸気ガスの温度ＴＩにΔＴＬを加算した温度である。温度ＴＷは、ＥＧＲ装置６０の作動時（ＥＧＲ有）における排気ガス温度であり、吸気ガスの温度ＴＩにΔＴＷを加算した温度である。図示されるように、ＴＬ−ＴＷ（＝ΔＴＬ−ΔＴＷ）が、ＥＧＲ装置６０の作動に伴なう吸気ガスの比熱増大による排気ガス温度Ｔ４の低下量である。

再び図６を参照して、ステップＳ１６０において、比熱の増大による排気ガス温度Ｔ４の低下量ΔＴ４が算出されると、ＥＣＵ２００は、算出された温度低下量ΔＴ４に基づいて、比熱加算噴射量、すなわち、比熱の増大による排気ガス温度Ｔ４の低下量ΔＴ４だけ排気ガス温度Ｔ４を上昇させるのに必要な燃料噴射量を算出する（ステップＳ１７０）。たとえば、実験やシミュレーション等によって、燃料噴射量の増減と排気ガス温度Ｔ４の増減との関係を噴射量換算係数として予め求めておき、ステップＳ１６０において算出された温度低下量ΔＴ４に噴射量換算係数を乗算することによって、比熱加算噴射量を算出することができる。或いは、式（２）を用いて、温度低下量ΔＴ４から燃料重量を逆算し、燃料噴射量に換算して比熱加算噴射量を求めてもよい。

以上のように、この実施の形態においては、ＥＧＲ装置６０の非作動時における燃料噴射量の上限を示す基準上限噴射量が算出され、ＥＧＲ装置６０が作動するときは、ＥＧＲ装置６０の非作動時に対する排気ガス温度Ｔ４の低下量ΔＴ４に相当する燃料噴射量（比熱加算噴射量）だけ、燃料噴射量の上限を基準上限噴射量よりも上昇させる。したがって、この実施の形態によれば、排気ガス温度Ｔ４の上限を守りつつ最大限のエンジン出力を確保することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジン、１０ エンジン本体、１２ 気筒、１４ コモンレール、１６ インジェクタ、２０ エアクリーナ、２２，２４，２７ 吸気管、２６ インタークーラ、２８ 吸気マニホールド、３０ 過給機、３２ コンプレッサ、３４ コンプレッサホイール、３６ タービン、３８ タービンホイール、４２ 連結軸、５０ 排気マニホールド、５２，５４ 排気管、６０ ＥＧＲ装置、６２ ＥＧＲバルブ、６４ ＥＧＲクーラ、６６ ＥＧＲ通路、１０２ エアフローメータ、１０４ 吸気温センサ、１０６ 吸気圧センサ、１０８ 回転数センサ、１１０ 水温センサ、１１２ アクセルペダルポジションセンサ、１１４ 大気圧センサ、１１６ 外気温センサ、１１８ 排気温センサ。

Claims (3)

1. 燃焼室を有するエンジン本体と、
   前記エンジン本体を経由せずに排気通路を吸気通路と接続し、排気ガスの一部を前記吸気通路に還流するように構成されたＥＧＲ装置と、
   前記燃焼室内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射装置と、
   前記ＥＧＲ装置及び前記燃料噴射装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なわない場合の燃料噴射量の上限を示す基準上限噴射量を算出し、
   前記ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なう場合に、排気ガスの還流を行なわない場合に対する排気ガス温度の低下分に相当する燃料噴射量だけ、前記燃料噴射量の上限を前記基準上限噴射量よりも上昇させる、ディーゼルエンジン。
2. 前記燃料噴射量の上限の前記基準上限噴射量からの上昇量は、排気ガスの還流を行なわない場合に対する吸気ガスの比熱の増大による排気ガス温度の低下分に相当する燃料噴射量である、請求項１に記載のディーゼルエンジン。
3. 前記制御装置は、
   空気の定積比熱を用いて、前記ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なわない場合における、燃焼によるガス温度の上昇を示す第１の温度上昇量を算出し、
   前記ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を行なう場合に、排気ガスを含む混合吸気ガスの定積比熱を用いて、燃焼によるガス温度の上昇を示す第２の温度上昇量を算出し、
   前記第１の温度上昇量から前記第２の温度上昇量を差引くことによって得られる前記排気ガス温度の低下量に従って、前記基準上限噴射量に対する前記燃料噴射量の上限の増加量を算出する、請求項２に記載のディーゼルエンジン。

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