JP3704914B2 - Ｅｇｒ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置に関し、特にＥＧＲ率の変化により発生するエンジントルクの段差を緩和する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関のＥＧＲ制御装置として、例えば特開平５−２３１２１２号公報に開示されるようなものがある。これは、ＥＧＲ制御を行う火花点火式内燃機関において、ＥＧＲの開始時、または、逆にＥＧＲの停止時に発生するトルク段差を押さえることによって、運転性を向上させることを目的としている。
【０００３】
図14に基づいて概要を説明すると、運転状態に基づいて切り替え手段５１が、ＥＧＲを行なう第１の状億と、ＥＧＲを停止する第２の状態とのいずれであるかを選択し、その選択結果をもとにＥＧＲ５２を操作する。
そして、第１の状態が選択されたときに、吸入空気量増量手段５３例えば、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブを操作することによって吸入空気量を増量補正する。この吸入空気量の増量補正によって、上記切り替えによって発生するトルクの変化を押弓えることができる。
【０００４】
該従来例の効果を図９を用いて具体的に説明する。図９はスロットル開度に対するエンジントルクの関係を表したものである。スロットル開度がＴＡ１のとき、第１の状態５４と第２の状態５５の切り替えが行われるものとする ＴＡ１より低開度側が第１の状態（ＥＧＲを行なっている状態）で、ＴＡ１より高開度側が第２の状態（ＥＧＲを停止している状態）である。
【０００５】
吸入空気量の増量補正を行なわない場合は、スロットル開度がＴＡ１以下のとき、曲線Ａに従ってトルクが上昇し、ＴＡ１以上になると曲線Ｂに移る。（第２の状態はＥＧＲが停止されることによって、同じスロットル開度に対するエンジントルクは、第１の状態よりも大きくなる。）
一方、前記従来例のように、第１の状態のとき吸入空気量の増量補正を行なう場合は、ＴＡ１以下のとき、曲線Ｃに従ってトルクが上昇する。曲線Ａに対する曲線Ｃの増加は、吸入空気量の増量補正によって発生する。よって補正量が適切であれば、曲線Ｃから曲線Ｂにほぼ連続的に移行することが可能である。これによって、運転性の向上を実現することができる。
【０００６】
しかしながら、このように吸入空気量の増量によってトルク段差を解消する方式は、ディーゼルエンジンのようにエンジントルクが吸入空気量と殆ど無関係なエンジンでは効果を発揮できない。
従来の一般的なディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置（特開平９−５３５１９号公報等参照）について説明する。
【０００７】
このものでは目標ＥＧＲ率を設定し、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に追従するようにＥＧＲ弁を操作する。通常、目標ＥＧＲ率は運転状態に合わせて変化するように設定されている。この設定の傾向としては、低負荷で低速運転時ほど、目標ＥＧＲ率が高くなるようにするのが一般的である。これは、ＮＯｘの低減のためには、ＥＧＲ率を高くすべきであるが、燃焼の安定および、黒煙の発生の抑制のためには、高負荷、高速運転時は、高いＥＧＲ率が好ましくないためである。ここで、機関の負荷状態を表すものとして目標燃料噴射量を用いると、目標ＥＧＲ率は例えば図４に示すようなマップで設定することができる。図４では、低負荷、低回転で高ＥＧＲ領域が存在し、高負荷または、高回転をＥＧＲ禁止領域とし、この２つの領域の間では、目標ＥＧＲ率が段階的に変化するようにしている。
【０００８】
また、目標燃料噴射量は、基本的にアクセル踏み込み量と機関回転速度とから設定される。設定の傾向としては、図５のようなものが一般的である。同じ機関回転速度で比較すると、アクセル踏み込み量が大きいほど目標燃料噴射量が大きくなり、また、同じアクセル踏み込み量で比較すると、機関回転速度が大きくなるほど目標燃料噴射量が小さくなるようにしてある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第２の従来例のような一般的なディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置にあっては、以下のような問題がある。
以下、前記図４と図５が実際に使われているものとし、例として、アクセルペダルの踏み込み量をほぼ一定にして加速状態を継続している場合を想定して説明する。
【００１０】
このような場合、目標燃料噴射量は設定マップ上で、図10に示すような軌跡をたどることによって、図11のように変化する。図10は図５に軌跡を書き加えたものである。
また、図のように目標燃料噴射量が変化するとすれば、目標ＥＧＲ率は設定マップ上で、図12に示すような軌跡をたどることによって、図13のように変化する。図12は図４に軌跡を書き加えたものである。
【００１１】
上記の例のように運転者が特別にエンジントルクの変化が発生するような操作を行なっていなくても、目標ＥＧＲ率の変化に、実際のＥＧＲ率が追従することによって、エンジントルクに変化が生じてしまい、運転性が悪化するという問題がある。
本発明は、このような従来の間題点に注目してなされたもので、目標燃料噴射量の補正を行うことによって、ＥＧＲ率の変化に伴うエンジントルクの変化を緩やかにして、上記問題点を解決することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、図１に実線で示すように、
排気の一部を吸気中に還流するＥＧＲ制御装置を備えたディーゼルエンジンにおいて、
エンジン運転状態に基づいて目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性を算出する動特性算出手段と、
前記目標ＥＧＲ率と、吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて、目標ＥＧＲ率の変化によるエンジントルクの変化を緩和する方向に前記目標燃料噴射量の補正量を算出する目標燃料噴射量補正量算出手段と、
該目標燃料噴射量の補正量によって目標燃料噴射量を補正する目標燃料噴射量補正手段と、
前記目標燃料噴射量と目標ＥＧＲ率とに基づいて、前記目標燃料噴射量の補正を行う条件を判別する目標燃料噴射量補正条件判別手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１に係る発明によると、
動特性算出手段はエンジン運転状態に基づいて吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性を算出する。
目標燃料噴射量補正量算出手段は、前記目標ＥＧＲ率と吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて、実際にシリンダに吸入されるガス中のＥＧＲ率の変化に応じたエンジントルクの変化特性を把握できるので、該エンジントルクの変化特性に応じて目標燃料噴射量の補正量を算出する。
【００１６】
目標燃料噴射量補正手段は、前記算出された目標の補正量によって目標燃料噴射量を補正する。これにより、目標ＥＧＲ率変化時のエンジントルクの段差を効果的に緩和することができる。
【００１７】
また、目標燃料噴射量補正条件判別手段は、目標ＥＧＲ率の変化に対して目標燃料噴射量を補正すべきでない場合があるので、このような場合を除き、目標ＥＧＲ率の変化によるエンジントルクの変化を良好に緩和できる条件を目標燃料噴射量と目標ＥＧＲ率とに基づいて判別する。
【００１８】
また、請求項２に係る発明は、図１に二点鎖線で示すように、
前記目標燃料噴射量の変化速度を算出する目標燃料噴射量変化速度算出手段と、
前記目標ＥＧＲ率の変化速度を算出する目標ＥＧＲ率変化速度算出手段と、
を含んで構成され、
前記目標燃料噴射量補正条件判別手段は、該目標燃料噴射量の変化速度が設定値より小さく、目標ＥＧＲ率の変化速度が設定値より大きいときに、目標燃料噴射量を補正する条件が成立したと判定することを特徴とする。
【００１９】
請求項２に係る発明によると、
目標燃料噴射量変化速度算出手段によって算出された目標燃料噴射量の変化速度が設定値より小さく、目標ＥＧＲ率変化速度算出手段によって算出された目標ＥＧＲ率の変化速度が設定値より大きいときに、目標燃料噴射量補正条件判別手段は目標燃料噴射量を補正する条件が成立したと判定する。
【００２０】
例えば、変速時の変速ショックを緩和するように目標燃料噴射量が設定されている場合、変速時は目標ＥＧＲ率，目標燃料噴射量共に大きく変化するがこのような場合に、目標ＥＧＲ率の変化に合わせた目標燃料噴射量の補正を行うと、変速ショックの緩和を損なう方向に補正が行われてしまうことが考えられる。
したがって、目標燃料噴射量の変化は小さく、目標ＥＧＲ率の変化が大きいときに限って目標燃料噴射量を補正するように補正条件を設定することにより、上記のような場合には目標ＥＧＲ率の変化に応じた目標燃料噴射量の補正が行われないようにする。
【００２１】
また、請求項３に係る発明は、
前記動特性算出手段は、エンジン回転速度に基づいて吸気系に流入する気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性を算出することを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、
エンジン回転速度によって吸気の流速が変化し、吸気系に流入された気体がシリンダに吸入されるまでの時間が変化するので、エンジン回転速度によって該気体の動的な特性例えば時定数を高精度に算出することができる。
【００２２】
また、請求項４に係る発明は、図１に破線で示すように、
前記目標燃料噴射量補正条件判別手段によって目標燃料噴射量を補正する条件が成立してから所定期間経過後の前記目標ＥＧＲ率と、前記目標燃料噴射量補正条件の成立時の目標ＥＧＲ率との差によって目標ＥＧＲ率の変化量を算出する目標ＥＧＲ率変化量算出手段を含んで構成され、前記目標燃料噴射量補正量算出手段は、該目標ＥＧＲ率の変化量と前記吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて前記目標燃料噴射量の補正量を算出することを特徴とする。
【００２３】
請求項４に係る発明によると、
目標燃料噴射量の補正条件成立時と所定時間経過後との目標ＥＧＲ率の差によって算出された目標ＥＧＲ率の変化量と、吸気系に流入された気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて、シリンダに吸入されるＥＧＲガスのＥＧＲ率の変化に応じたエンジントルク変化に見合った目標燃料噴射量の補正量を高精度に設定することができ、エンジントルクの段差の発生を効果的に緩和することができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明は、
前記目標燃料噴射量補正量算出手段は、該目標燃料噴射量の補正量を、前記目標燃料噴射量を補正する条件が成立してから、所定時間経過後から０に収束させるように算出することを特徴とする。
請求項５に係る発明によると、目標燃料噴射量を補正することによりトルクの急な変化が回避されたあとは、補正量を徐々に小さくして０に収束させる。これにより、補正を行うことによる排気性能の悪化を抑えることができる。
【００２５】
【発明の実施の形憶】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。一実施形態の全体構成を示す図２において、過給機１は、エアフィルタ２でダストを除去されて吸気通路３に吸入された空気を吸気コンプレッサ１Ａにより圧縮過給して下流側の吸気マニホールド４へ送り込む。
【００２６】
一方、ディーゼルエンジン５の燃焼室に装着された燃料噴射ノズル６には、噴射ポンプ７から各気筒に分配して燃料が圧送供給され、該燃料噴射ノズル６から燃焼室に向けて燃料が噴射され、該噴射された燃料は圧縮工程末期に着火して燃焼される。
また、排気マニホールド８と吸気マニホールド４とを結んでＥＧＲ制御弁９を介装したＥＧＲ通路１０が接続されると共に、前記吸気通路３の吸気コンプレッサ１Ａの上流側にＥＧＲ制御時に吸気を絞って排気圧と吸気圧との差圧を拡大してＥＧＲしやすくするための吸気絞り弁３１が介装され、主としてアイドル時や低負荷時に排気改善，駆音対策のために前記吸気絞り弁３１を絞ると同時にＥＧＲ制御弁９の開度を制御してＥＧＲ制御を行う。具体的には、バキュームポンプ１１からの負圧を電磁弁３２を介してダイアフラム装置３３に導いて前記吸気絞り弁３１を絞ると同時に、前記負圧をデューテイ制御される電磁弁１２で大気との希釈割合を制御することによって前記ＥＧＲ制御弁９の圧力室に導かれる圧力を制御し、もって開度を制御することによりＥＧＲ率を制御している。これらＥＧＲ率や燃料噴射制御は、コントロールユニツト１３により行われる。
【００２７】
前記ＥＧＲ制御弁９には、弁体のリフト量を検出するリフトセンサ３４が設置されている。
燃焼後の排気は、排気マニホールド８より前記過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動させた後、排気中に含まれるパーティキュレート（排気微粒子）等がフィルタ１４で捕集され、マフラー１５で消音された後に大気中に放出される。
【００２８】
前記過給機１の吸気コンプレッサ１Ａ上流の吸気通路３には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１６が設けられ、また、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１７、前記燃料噴射ポンプ７のコントロールレバー開度（アクセル開度）を検出するレバー開度センサ１８、水温を検出する水温センサ１９等が設けられ、これらの検出値に基づいて後述するＥＧＲ制御及び燃料噴射量制御が実行される。
【００２９】
以下、コントロールユニット１３によるＥＧＲ制御及び燃料噴射量制御について、図３のフローチャートに従って説明する。
ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１では、エンジンの運転状態、例えば前記レバー開度センサ１８によって検出されたアクセル開度及び回転速度センサ１７によって検出されたエンジン回転速度に基づいて、図４で示したマップからの検索等により目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを設定する。即ち、このステップ１の機能が目標ＥＧＲ率設定手段を構成する。
【００３０】
ステップ２では、前記ステップ１で設定した目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒに、ＥＧＲ弁開度指令値演算用係数Ｋａｅｇｒを乗じて、ＥＧＲ制御弁開度指令値ＩＡｅｇｒを算出する（ＩＡｅｇｒ＝＝Ｍｅｇｒ×Ｋａｅｇｒ）。
ここで、前記係数Ｋａｅｇｒは、実験又はシミュレーションにより予め設定しておき、運転状態によって可変に設定するようにしてもよい。
【００３１】
ステップ３では、前記ステップ２で算出されたＥＧＲ弁制御開度指令値ＩＡｅｇｒの信号を出力して、前記ＥＧＲ制御弁９を該指令された開度に制御する。
ステップ４では、前記目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒの変化速度ＶＭｅｇｒを、例えば次式により算出する。このステップ４の機能が目標ＥＧＲ率変化速度算出手段を構成する。
【００３２】
ＶＭｅｇｒ＝（Ｍｅｇｒ−Ｚ-1Ｍｅｇｒ）／△ｔ
ここで、ＺはＺ変換の演算子でＺ-1は１演算遅れを表す（以下同様）。また、△ｔは、演算（サンプリング）周期を示す。
ステップ５では、エンジンの運転状態、例えば目標ＥＧＲ率設定時と同様にアクセル開度及びエンジン回転速度に基づいて、図５で示したマップからの検索等により目標燃料噴射量ＭＱｆを設定する。このステップ５の機能が目標燃料噴射量設定手段を構成する。
【００３３】
ステップ６では、前記目標燃料噴射量ＭＱｆの変化速度ＶＭＱｆを、例えば次式により算出する。このステップ６の機能が目標燃料噴射量変化速度算出手段を構成する。
ＶＭＱｆ＝（ＭＱｆ−Ｚ-1Ｑｆ）／△ｔ
ステップ７では、ＥＧＲ率変化に対する燃料噴射量補正を行う条件を判別する。このステップ７の機能が燃料噴射量補正条件判別手段を構成する。具体的には、前記ステップ５で算出した目標燃料噴射量の変化速度の大きさ｜ＶＭＱｆ｜が設定境界値ＬＭＱｆより小さく、かつ、前記ステップ３で算出した目標ＥＧＲ率の変化速度の大きさ｜ＶＭｅｇｒ｜が設定境界値ＬＶＭｅｇｒより大きいときを燃料噴射量の補正を行う条件とする。該補正条件としたのは、目標燃料噴射量が運転性を考慮して設定されているものであることを前提とすれば、燃料噴射量を補正することによって逆に運転性が悪くなる可能性がある場合には、補正を禁止するためである。例えば、変速機がシフトアップした場合、エンジン回転速度が減少することによって、目標燃料噴射量が増加するように設定しているとすれば、目標燃料噴射量によるエンジントルクの操作が駆動輪への駆動力の変化を抑える方向に作用し、変速ショックが軽減される。このような場合、たとえ目標ＥＧＲ率が変化したとしても燃料噴射量の補正を行うべきではない。例えば、目標ＥＧＲ率が減少したとすれば、補正量は負の値となるが、これは変速ショックを抑えようとする効果を減少させてしまうことになる。
【００３４】
したがって、燃料噴射量の補正条件を、ＥＧＲ制御を行っていることによる、目標燃料噴射量の設定では対応できない運転性の悪化を、燃料噴射量の補正によって行えるときに限って行うように、目標燃料噴射量の変化は小さく、目標ＥＧＲ率の変化が大きいときに限って目標燃料噴射量を補正するように補正条件を設定する。
【００３５】
なお、前記設定境界値ＬＭＱｆ，設定境界値ＬＶＭｅｇｒは、実験またはシミュレーションにより予め設定しておき、運転状態によって可変に設定するようにしてもよい。
そして、前記ステップ７で、燃料噴射量補正条件が成立した場合には、ステップ８へ進み、燃料噴射量の補正量の算出に必要な目標ＥＧＲ率の変化量ＤＭｅｇｒを、次式により算出する。このステップ８の機能が目標ＥＧＲ率変化量算出手段を構成する。
【００３６】
ＤＭｅｇｒ＝Ｍｅｇｒ２−Ｍｅｇｒｌ
ここで、Ｍｅｇｒｌは前記燃料噴射量補正条件成立時における目標ＥＧＲ率であり、Ｍｅｇｒ２は該補正条件成立時から所定時間経過時の目標ＥＧＲ率である。
ステップ９では、同様に燃料噴射量の補正量の算出に必要な吸気管のコレクタによって生じる動特性の時定数τを次式のように算出する。このステップ９の機能が動特性算出手段を構成する。ここで、コレクタによって生じる動特性の時定数τとは、コレクタに吸入される気体がシリンダに吸入されるまでの応答特性を一次遅れで近似した場合の時定数に相当する。
【００３７】
τ＝３０×Ｖｃｏｌ／（Ｎｅ×Ｖｃｙｌ×ηｖ）
ここで、Ｖｃｏｌはコレクタ容積［ｍ3 ］，Ｖｃｙｌは行程容積［ｍ3 ］，Ｎｅはエンジン回転速度，ηｖは体積効率である。なお、コレクタ容積ｖｃｏｌと行程容積Ｖｃｙｌは、定数として与えるか、または運転状態によって可変に設定するようにしてもよい。
【００３８】
ステップ10では、前記目標ＥＧＲ率の変化量ＤＭｅｇｒと、コレクタによって生じる動特性の時定数τと、を用いて、目標燃料噴射量の補正量ＨＱｆを、次式のように算出する。このステップ10の機能が燃料噴射量補正量算出手段を構成する。
ＨＱｆ＝｛ｋｌ・ｋ２τｓ／（１＋ｋ２・τｓ）・（１＋τｓ）｝・ＤＭｅｇｒ
ここで、ｓはラプラス変換の演算子を表す。また、ｋ１は補正量演算用係数１，ｋ２は補正量演算用係数２であり、これら係数ｋ１，ｋ２は、実験またはシミュレーションにより予め設定しておき、運転状態によって可変に設定するようにしてもよい。
【００３９】
上式の伝達関数で、ｋ１＝＝１０-6、ｋ２＝１０とした場合のインデシャル応答を図６に示す。図示のようにτによって立ち上がりの応答が変化し、これによって、運転状態の変化に合わせて適切な補正量を算出することができる。
上式の伝達関数の考え方について図７に示したボード線図（ゲイン特性）を用いて説明する（折れ線状に近似している。）。
【００４０】
前記係数ｋ２は、ゲインが最大となる帯域幅の設定を行うものである。帯域幅が確保されていれば、ゲインの最大値をｋ１から容易に演算でき、設計が容易になる。このためには、係数ｋ２は少なくとも１以上であり、折れ線近似によるゲインの誤差を考慮すれば、実際は１０以上とすべきである。ただし、ｋ２を大きくすると、低周波数領域のゲインが大きくなるため、補正量の収束性の点からｋ２の上限が決まる。
【００４１】
一方、係数ｋ１は、ゲインの最大値を設定するものである。ＥＧＲ率の変化量とエンジントルクの変化量が線形な関係に近似できるならば、ｋ１は定数とすることができる。
ステップ11では、前記目標燃料噴射量ＭＱｆを、前記補正量ＨＱｆによって補正した燃料噴射量指令値Ｑｆ（＝ＭＱｆ＋ＨＱｆ）を算出する。これにより、目標ＥＧＲ率の変化によるエンジントルクの変化を緩和する方向に燃料噴射量が補正される。
【００４２】
ステップ12では、前記燃料噴射量指令値Ｑｆの信号を出力して、指令された燃料噴射量が得られるように制御する。
次に、本実施の形態の効果について図８を参照して説明する。
図８は、目標ＥＧＲ率が変化し、前記燃料噴射量補正条件が成立した場合を想定したものである。図８の▲１▼は、点線が目標ＥＧＲ率で実線が実際のＥＧＲ率を示す。コレクタに吸入されるＥＧＲがシリンダに吸入されるまでの遅れを考慮せずにＥＧＲ弁開度指令値を設定している場合、例えば、目標ＥＧＲ率からテーブル変換によってＥＧＲ弁開度指令値を求めている場合、ＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率に対して、前記コレクタによって生じる動特性の時定数τに従った遅れが発生する。
【００４３】
図８の▲２▼は、補正要求信号である。目標ＥＧＲ率が変化した際に、前記燃料噴射量補正条件が成立したとき出力される。
図８の▲３▼は、目標ＥＧＲ率の変化量である。前記したように、補正要求信号が出されてから所定期間経過後の目標ＥＧＲ率から、補正要求信号が出されたときの目標ＥＧＲ率を引いた値を目標ＥＧＲ率の変化量とする。補正要求信号が出されて所定期間経過後に求められ、以後、次の補正要求信号が出されるまで値を保持する。
【００４４】
図８の▲４▼は燃料噴射量の補正量であり、目標ＥＧＲ率の変化量ＤＭｅｇｒを入力して、前記伝達特性の式に従って算出される。ここで、コレクタにより生じる動特性の時定数τが前記伝達関数に入っていることによつて、入力（目標ＥＧＲ率の変化量）に対する立ち上がりの応答特性が、図８の▲１▼での応答特性と、略一致するようになっている。
【００４５】
図８の▲５▼は、エンジンの出カトルクである。実線は本発明による場合であり、点線は従来例のように目標燃料噴射量の補正を行わない場合である。補正を行わない場合は、▲１▼に点線で示した目標ＥＧＲ率の増加に従ってトルクが減少する。これに対して、本実施の形態では、ＥＧＲ率の増加によるトルクの減少と、目標燃料噴射量の補正によるトルクの増加が相殺することによって、従来例にみられるような、トルクの変化を緩やかにすることができる。なお、本発明は、トルクの変化による運転性の悪化を減少させることが目的であるため、トルクの急な変化が回避されたあとは、補正量を徐々に変化させる。これによって、補正を行うことによる排気性能の悪化を抑えることができる。ここで、前記したように、補正係数ｋ２によって補正量の減少速度を変えることができる。
【００４６】
次に、コレクタによって生じる動特性を考慮して、ＥＧＲ開度指令値を設定している場合に対応して燃料噴射量の補正量を設定する実施の形態について説明する。
例えば、前記第２の従来例に開示されているように、コレクタによって生じる遅れを考慮することによって、目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の遅れの時定数を自由に設定することができる（実際にはＥＧＲ弁について開度が有限であり、また動作速度に上限があるため、限りなく目標ＥＧＲ率に一致するような応答は期待できない）。該第２の従来例と同様の方法でＥＧＲ弁開度指令値を演算している場合は、前記伝達関数の式を次式に変更して燃料噴射量の補正量を算出する。なお、この伝達関数の式ではコレクタによって生じる動特性の時定数τは使用しない。
【００４７】
ＨＱｆ＝｛ｋ１・ｋ２λｓ／（１＋ｋ２・λｓ）・（１＋λｓ）｝ＤＭｅｇｒ
ここで、上式のλは目標ＥＧＲ率に対するＥＧＲ率の応答遅れの設定された時定数である。
以上説明してきたように、本発明によれば、目標ＥＧＲ率によって変化するエンジントルクを、目標燃料噴射量の補正によって補償する構成としたことによって、エンジントルクの段差を少なくすることができ、その結果運転性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２，請求項３に係る発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施の形態を示すシステム構成図。
【図３】同上実施の形態のＥＧＲ制御及び燃料噴射量制御ルーチンのフローチャート。
【図４】目標ＥＧＲ率設定マップ例を示す線図。
【図５】目標燃料噴射量設定マップ例を示す線図。
【図６】同上実施の形態の燃料噴射量補正量の算出に使用する伝達関数のインデシャル応答を示す線図。
【図７】同上伝達関数のボード線図。
【図８】本発明の効果を説明するためのタイムチャート。
【図９】従来例のスロットル開度に対するエンジントルク特性を示す線図。
【図１０】従来例の加速時の目標燃料噴射量のマップ上の軌跡を示す線図。
【図１１】同じく加速時の目標燃料噴射量の時間変化を示す線図。
【図１２】同じく加速時の目標ＥＧＲ率のマップ上の軌跡を示す線図。
【図１３】同じく加速時の目標ＥＧＲ率の時間変化を示す図。
【図１４】従来例を示す図。
【符号の説明】
５ ディーゼルエンジン
６ 燃料噴射ノズル
７ 燃料噴射ポンプ
９ ＥＧＲ制御弁
１３ コントロールユニット
１６ エアフローメータ
１７ 回転速度センサ
１８ レバー開度センサ
１９ 水温センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置に関し、特にＥＧＲ率の変化により発生するエンジントルクの段差を緩和する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関のＥＧＲ制御装置として、例えば特開平５−２３１２１２号公報に開示されるようなものがある。これは、ＥＧＲ制御を行う火花点火式内燃機関において、ＥＧＲの開始時、または、逆にＥＧＲの停止時に発生するトルク段差を押さえることによって、運転性を向上させることを目的としている。
【０００３】
図14に基づいて概要を説明すると、運転状態に基づいて切り替え手段５１が、ＥＧＲを行なう第１の状億と、ＥＧＲを停止する第２の状態とのいずれであるかを選択し、その選択結果をもとにＥＧＲ５２を操作する。
そして、第１の状態が選択されたときに、吸入空気量増量手段５３例えば、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブを操作することによって吸入空気量を増量補正する。この吸入空気量の増量補正によって、上記切り替えによって発生するトルクの変化を押弓えることができる。
【０００４】
該従来例の効果を図９を用いて具体的に説明する。図９はスロットル開度に対するエンジントルクの関係を表したものである。スロットル開度がＴＡ１のとき、第１の状態５４と第２の状態５５の切り替えが行われるものとする ＴＡ１より低開度側が第１の状態（ＥＧＲを行なっている状態）で、ＴＡ１より高開度側が第２の状態（ＥＧＲを停止している状態）である。
【０００５】
吸入空気量の増量補正を行なわない場合は、スロットル開度がＴＡ１以下のとき、曲線Ａに従ってトルクが上昇し、ＴＡ１以上になると曲線Ｂに移る。（第２の状態はＥＧＲが停止されることによって、同じスロットル開度に対するエンジントルクは、第１の状態よりも大きくなる。）
一方、前記従来例のように、第１の状態のとき吸入空気量の増量補正を行なう場合は、ＴＡ１以下のとき、曲線Ｃに従ってトルクが上昇する。曲線Ａに対する曲線Ｃの増加は、吸入空気量の増量補正によって発生する。よって補正量が適切であれば、曲線Ｃから曲線Ｂにほぼ連続的に移行することが可能である。これによって、運転性の向上を実現することができる。
【０００６】
しかしながら、このように吸入空気量の増量によってトルク段差を解消する方式は、ディーゼルエンジンのようにエンジントルクが吸入空気量と殆ど無関係なエンジンでは効果を発揮できない。
従来の一般的なディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置（特開平９−５３５１９号公報等参照）について説明する。
【０００７】
このものでは目標ＥＧＲ率を設定し、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に追従するようにＥＧＲ弁を操作する。通常、目標ＥＧＲ率は運転状態に合わせて変化するように設定されている。この設定の傾向としては、低負荷で低速運転時ほど、目標ＥＧＲ率が高くなるようにするのが一般的である。これは、ＮＯｘの低減のためには、ＥＧＲ率を高くすべきであるが、燃焼の安定および、黒煙の発生の抑制のためには、高負荷、高速運転時は、高いＥＧＲ率が好ましくないためである。ここで、機関の負荷状態を表すものとして目標燃料噴射量を用いると、目標ＥＧＲ率は例えば図４に示すようなマップで設定することができる。図４では、低負荷、低回転で高ＥＧＲ領域が存在し、高負荷または、高回転をＥＧＲ禁止領域とし、この２つの領域の間では、目標ＥＧＲ率が段階的に変化するようにしている。
【０００８】
また、目標燃料噴射量は、基本的にアクセル踏み込み量と機関回転速度とから設定される。設定の傾向としては、図５のようなものが一般的である。同じ機関回転速度で比較すると、アクセル踏み込み量が大きいほど目標燃料噴射量が大きくなり、また、同じアクセル踏み込み量で比較すると、機関回転速度が大きくなるほど目標燃料噴射量が小さくなるようにしてある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第２の従来例のような一般的なディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置にあっては、以下のような問題がある。
以下、前記図４と図５が実際に使われているものとし、例として、アクセルペダルの踏み込み量をほぼ一定にして加速状態を継続している場合を想定して説明する。
【００１０】
このような場合、目標燃料噴射量は設定マップ上で、図10に示すような軌跡をたどることによって、図11のように変化する。図10は図５に軌跡を書き加えたものである。
また、図のように目標燃料噴射量が変化するとすれば、目標ＥＧＲ率は設定マップ上で、図12に示すような軌跡をたどることによって、図13のように変化する。図12は図４に軌跡を書き加えたものである。
【００１１】
上記の例のように運転者が特別にエンジントルクの変化が発生するような操作を行なっていなくても、目標ＥＧＲ率の変化に、実際のＥＧＲ率が追従することによって、エンジントルクに変化が生じてしまい、運転性が悪化するという問題がある。
本発明は、このような従来の間題点に注目してなされたもので、目標燃料噴射量の補正を行うことによって、ＥＧＲ率の変化に伴うエンジントルクの変化を緩やかにして、上記問題点を解決することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、図１に実線で示すように、
排気の一部を吸気中に還流するＥＧＲ制御装置を備えたディーゼルエンジンにおいて、
エンジン運転状態に基づいて目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性を算出する動特性算出手段と、
前記目標ＥＧＲ率と、吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて、目標ＥＧＲ率の変化によるエンジントルクの変化を緩和する方向に前記目標燃料噴射量の補正量を算出する目標燃料噴射量補正量算出手段と、
該目標燃料噴射量の補正量によって目標燃料噴射量を補正する目標燃料噴射量補正手段と、
前記目標燃料噴射量と目標ＥＧＲ率とに基づいて、前記目標燃料噴射量の補正を行う条件を判別する目標燃料噴射量補正条件判別手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１に係る発明によると、
動特性算出手段はエンジン運転状態に基づいて吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性を算出する。
目標燃料噴射量補正量算出手段は、前記目標ＥＧＲ率と吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて、実際にシリンダに吸入されるガス中のＥＧＲ率の変化に応じたエンジントルクの変化特性を把握できるので、該エンジントルクの変化特性に応じて目標燃料噴射量の補正量を算出する。
【００１６】
目標燃料噴射量補正手段は、前記算出された目標の補正量によって目標燃料噴射量を補正する。これにより、目標ＥＧＲ率変化時のエンジントルクの段差を効果的に緩和することができる。
【００１７】
また、目標燃料噴射量補正条件判別手段は、目標ＥＧＲ率の変化に対して目標燃料噴射量を補正すべきでない場合があるので、このような場合を除き、目標ＥＧＲ率の変化によるエンジントルクの変化を良好に緩和できる条件を目標燃料噴射量と目標ＥＧＲ率とに基づいて判別する。
【００１８】
また、請求項２に係る発明は、図１に二点鎖線で示すように、
前記目標燃料噴射量の変化速度を算出する目標燃料噴射量変化速度算出手段と、
前記目標ＥＧＲ率の変化速度を算出する目標ＥＧＲ率変化速度算出手段と、
を含んで構成され、
前記目標燃料噴射量補正条件判別手段は、該目標燃料噴射量の変化速度が設定値より小さく、目標ＥＧＲ率の変化速度が設定値より大きいときに、目標燃料噴射量を補正する条件が成立したと判定することを特徴とする。
【００１９】
請求項２に係る発明によると、
目標燃料噴射量変化速度算出手段によって算出された目標燃料噴射量の変化速度が設定値より小さく、目標ＥＧＲ率変化速度算出手段によって算出された目標ＥＧＲ率の変化速度が設定値より大きいときに、目標燃料噴射量補正条件判別手段は目標燃料噴射量を補正する条件が成立したと判定する。
【００２０】
例えば、変速時の変速ショックを緩和するように目標燃料噴射量が設定されている場合、変速時は目標ＥＧＲ率，目標燃料噴射量共に大きく変化するがこのような場合に、目標ＥＧＲ率の変化に合わせた目標燃料噴射量の補正を行うと、変速ショックの緩和を損なう方向に補正が行われてしまうことが考えられる。
したがって、目標燃料噴射量の変化は小さく、目標ＥＧＲ率の変化が大きいときに限って目標燃料噴射量を補正するように補正条件を設定することにより、上記のような場合には目標ＥＧＲ率の変化に応じた目標燃料噴射量の補正が行われないようにする。
【００２１】
また、請求項３に係る発明は、
前記動特性算出手段は、エンジン回転速度に基づいて吸気系に流入する気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性を算出することを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、
エンジン回転速度によって吸気の流速が変化し、吸気系に流入された気体がシリンダに吸入されるまでの時間が変化するので、エンジン回転速度によって該気体の動的な特性例えば時定数を高精度に算出することができる。
【００２２】
また、請求項４に係る発明は、図１に破線で示すように、
前記目標燃料噴射量補正条件判別手段によって目標燃料噴射量を補正する条件が成立してから所定期間経過後の前記目標ＥＧＲ率と、前記目標燃料噴射量補正条件の成立時の目標ＥＧＲ率との差によって目標ＥＧＲ率の変化量を算出する目標ＥＧＲ率変化量算出手段を含んで構成され、前記目標燃料噴射量補正量算出手段は、該目標ＥＧＲ率の変化量と前記吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて前記目標燃料噴射量の補正量を算出することを特徴とする。
【００２３】
請求項４に係る発明によると、
目標燃料噴射量の補正条件成立時と所定時間経過後との目標ＥＧＲ率の差によって算出された目標ＥＧＲ率の変化量と、吸気系に流入された気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて、シリンダに吸入されるＥＧＲガスのＥＧＲ率の変化に応じたエンジントルク変化に見合った目標燃料噴射量の補正量を高精度に設定することができ、エンジントルクの段差の発生を効果的に緩和することができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明は、
前記目標燃料噴射量補正量算出手段は、該目標燃料噴射量の補正量を、前記目標燃料噴射量を補正する条件が成立してから、所定時間経過後から０に収束させるように算出することを特徴とする。
請求項５に係る発明によると、目標燃料噴射量を補正することによりトルクの急な変化が回避されたあとは、補正量を徐々に小さくして０に収束させる。これにより、補正を行うことによる排気性能の悪化を抑えることができる。
【００２５】
【発明の実施の形憶】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。一実施形態の全体構成を示す図２において、過給機１は、エアフィルタ２でダストを除去されて吸気通路３に吸入された空気を吸気コンプレッサ１Ａにより圧縮過給して下流側の吸気マニホールド４へ送り込む。
【００２６】
一方、ディーゼルエンジン５の燃焼室に装着された燃料噴射ノズル６には、噴射ポンプ７から各気筒に分配して燃料が圧送供給され、該燃料噴射ノズル６から燃焼室に向けて燃料が噴射され、該噴射された燃料は圧縮工程末期に着火して燃焼される。
また、排気マニホールド８と吸気マニホールド４とを結んでＥＧＲ制御弁９を介装したＥＧＲ通路１０が接続されると共に、前記吸気通路３の吸気コンプレッサ１Ａの上流側にＥＧＲ制御時に吸気を絞って排気圧と吸気圧との差圧を拡大してＥＧＲしやすくするための吸気絞り弁３１が介装され、主としてアイドル時や低負荷時に排気改善，駆音対策のために前記吸気絞り弁３１を絞ると同時にＥＧＲ制御弁９の開度を制御してＥＧＲ制御を行う。具体的には、バキュームポンプ１１からの負圧を電磁弁３２を介してダイアフラム装置３３に導いて前記吸気絞り弁３１を絞ると同時に、前記負圧をデューテイ制御される電磁弁１２で大気との希釈割合を制御することによって前記ＥＧＲ制御弁９の圧力室に導かれる圧力を制御し、もって開度を制御することによりＥＧＲ率を制御している。これらＥＧＲ率や燃料噴射制御は、コントロールユニツト１３により行われる。
【００２７】
前記ＥＧＲ制御弁９には、弁体のリフト量を検出するリフトセンサ３４が設置されている。
燃焼後の排気は、排気マニホールド８より前記過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動させた後、排気中に含まれるパーティキュレート（排気微粒子）等がフィルタ１４で捕集され、マフラー１５で消音された後に大気中に放出される。
【００２８】
前記過給機１の吸気コンプレッサ１Ａ上流の吸気通路３には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１６が設けられ、また、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１７、前記燃料噴射ポンプ７のコントロールレバー開度（アクセル開度）を検出するレバー開度センサ１８、水温を検出する水温センサ１９等が設けられ、これらの検出値に基づいて後述するＥＧＲ制御及び燃料噴射量制御が実行される。
【００２９】
以下、コントロールユニット１３によるＥＧＲ制御及び燃料噴射量制御について、図３のフローチャートに従って説明する。
ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１では、エンジンの運転状態、例えば前記レバー開度センサ１８によって検出されたアクセル開度及び回転速度センサ１７によって検出されたエンジン回転速度に基づいて、図４で示したマップからの検索等により目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒを設定する。即ち、このステップ１の機能が目標ＥＧＲ率設定手段を構成する。
【００３０】
ステップ２では、前記ステップ１で設定した目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒに、ＥＧＲ弁開度指令値演算用係数Ｋａｅｇｒを乗じて、ＥＧＲ制御弁開度指令値ＩＡｅｇｒを算出する（ＩＡｅｇｒ＝＝Ｍｅｇｒ×Ｋａｅｇｒ）。
ここで、前記係数Ｋａｅｇｒは、実験又はシミュレーションにより予め設定しておき、運転状態によって可変に設定するようにしてもよい。
【００３１】
ステップ３では、前記ステップ２で算出されたＥＧＲ弁制御開度指令値ＩＡｅｇｒの信号を出力して、前記ＥＧＲ制御弁９を該指令された開度に制御する。
ステップ４では、前記目標ＥＧＲ率Ｍｅｇｒの変化速度ＶＭｅｇｒを、例えば次式により算出する。このステップ４の機能が目標ＥＧＲ率変化速度算出手段を構成する。
【００３２】
ＶＭｅｇｒ＝（Ｍｅｇｒ−Ｚ-1Ｍｅｇｒ）／△ｔ
ここで、ＺはＺ変換の演算子でＺ-1は１演算遅れを表す（以下同様）。また、△ｔは、演算（サンプリング）周期を示す。
ステップ５では、エンジンの運転状態、例えば目標ＥＧＲ率設定時と同様にアクセル開度及びエンジン回転速度に基づいて、図５で示したマップからの検索等により目標燃料噴射量ＭＱｆを設定する。このステップ５の機能が目標燃料噴射量設定手段を構成する。
【００３３】
ステップ６では、前記目標燃料噴射量ＭＱｆの変化速度ＶＭＱｆを、例えば次式により算出する。このステップ６の機能が目標燃料噴射量変化速度算出手段を構成する。
ＶＭＱｆ＝（ＭＱｆ−Ｚ-1Ｑｆ）／△ｔ
ステップ７では、ＥＧＲ率変化に対する燃料噴射量補正を行う条件を判別する。このステップ７の機能が燃料噴射量補正条件判別手段を構成する。具体的には、前記ステップ５で算出した目標燃料噴射量の変化速度の大きさ｜ＶＭＱｆ｜が設定境界値ＬＭＱｆより小さく、かつ、前記ステップ３で算出した目標ＥＧＲ率の変化速度の大きさ｜ＶＭｅｇｒ｜が設定境界値ＬＶＭｅｇｒより大きいときを燃料噴射量の補正を行う条件とする。該補正条件としたのは、目標燃料噴射量が運転性を考慮して設定されているものであることを前提とすれば、燃料噴射量を補正することによって逆に運転性が悪くなる可能性がある場合には、補正を禁止するためである。例えば、変速機がシフトアップした場合、エンジン回転速度が減少することによって、目標燃料噴射量が増加するように設定しているとすれば、目標燃料噴射量によるエンジントルクの操作が駆動輪への駆動力の変化を抑える方向に作用し、変速ショックが軽減される。このような場合、たとえ目標ＥＧＲ率が変化したとしても燃料噴射量の補正を行うべきではない。例えば、目標ＥＧＲ率が減少したとすれば、補正量は負の値となるが、これは変速ショックを抑えようとする効果を減少させてしまうことになる。
【００３４】
したがって、燃料噴射量の補正条件を、ＥＧＲ制御を行っていることによる、目標燃料噴射量の設定では対応できない運転性の悪化を、燃料噴射量の補正によって行えるときに限って行うように、目標燃料噴射量の変化は小さく、目標ＥＧＲ率の変化が大きいときに限って目標燃料噴射量を補正するように補正条件を設定する。
【００３５】
なお、前記設定境界値ＬＭＱｆ，設定境界値ＬＶＭｅｇｒは、実験またはシミュレーションにより予め設定しておき、運転状態によって可変に設定するようにしてもよい。
そして、前記ステップ７で、燃料噴射量補正条件が成立した場合には、ステップ８へ進み、燃料噴射量の補正量の算出に必要な目標ＥＧＲ率の変化量ＤＭｅｇｒを、次式により算出する。このステップ８の機能が目標ＥＧＲ率変化量算出手段を構成する。
【００３６】
ＤＭｅｇｒ＝Ｍｅｇｒ２−Ｍｅｇｒｌ
ここで、Ｍｅｇｒｌは前記燃料噴射量補正条件成立時における目標ＥＧＲ率であり、Ｍｅｇｒ２は該補正条件成立時から所定時間経過時の目標ＥＧＲ率である。
ステップ９では、同様に燃料噴射量の補正量の算出に必要な吸気管のコレクタによって生じる動特性の時定数τを次式のように算出する。このステップ９の機能が動特性算出手段を構成する。ここで、コレクタによって生じる動特性の時定数τとは、コレクタに吸入される気体がシリンダに吸入されるまでの応答特性を一次遅れで近似した場合の時定数に相当する。
【００３７】
τ＝３０×Ｖｃｏｌ／（Ｎｅ×Ｖｃｙｌ×ηｖ）
ここで、Ｖｃｏｌはコレクタ容積［ｍ3 ］，Ｖｃｙｌは行程容積［ｍ3 ］，Ｎｅはエンジン回転速度，ηｖは体積効率である。なお、コレクタ容積ｖｃｏｌと行程容積Ｖｃｙｌは、定数として与えるか、または運転状態によって可変に設定するようにしてもよい。
【００３８】
ステップ10では、前記目標ＥＧＲ率の変化量ＤＭｅｇｒと、コレクタによって生じる動特性の時定数τと、を用いて、目標燃料噴射量の補正量ＨＱｆを、次式のように算出する。このステップ10の機能が燃料噴射量補正量算出手段を構成する。
ＨＱｆ＝｛ｋｌ・ｋ２τｓ／（１＋ｋ２・τｓ）・（１＋τｓ）｝・ＤＭｅｇｒ
ここで、ｓはラプラス変換の演算子を表す。また、ｋ１は補正量演算用係数１，ｋ２は補正量演算用係数２であり、これら係数ｋ１，ｋ２は、実験またはシミュレーションにより予め設定しておき、運転状態によって可変に設定するようにしてもよい。
【００３９】
上式の伝達関数で、ｋ１＝＝１０-6、ｋ２＝１０とした場合のインデシャル応答を図６に示す。図示のようにτによって立ち上がりの応答が変化し、これによって、運転状態の変化に合わせて適切な補正量を算出することができる。
上式の伝達関数の考え方について図７に示したボード線図（ゲイン特性）を用いて説明する（折れ線状に近似している。）。
【００４０】
前記係数ｋ２は、ゲインが最大となる帯域幅の設定を行うものである。帯域幅が確保されていれば、ゲインの最大値をｋ１から容易に演算でき、設計が容易になる。このためには、係数ｋ２は少なくとも１以上であり、折れ線近似によるゲインの誤差を考慮すれば、実際は１０以上とすべきである。ただし、ｋ２を大きくすると、低周波数領域のゲインが大きくなるため、補正量の収束性の点からｋ２の上限が決まる。
【００４１】
一方、係数ｋ１は、ゲインの最大値を設定するものである。ＥＧＲ率の変化量とエンジントルクの変化量が線形な関係に近似できるならば、ｋ１は定数とすることができる。
ステップ11では、前記目標燃料噴射量ＭＱｆを、前記補正量ＨＱｆによって補正した燃料噴射量指令値Ｑｆ（＝ＭＱｆ＋ＨＱｆ）を算出する。これにより、目標ＥＧＲ率の変化によるエンジントルクの変化を緩和する方向に燃料噴射量が補正される。
【００４２】
ステップ12では、前記燃料噴射量指令値Ｑｆの信号を出力して、指令された燃料噴射量が得られるように制御する。
次に、本実施の形態の効果について図８を参照して説明する。
図８は、目標ＥＧＲ率が変化し、前記燃料噴射量補正条件が成立した場合を想定したものである。図８の▲１▼は、点線が目標ＥＧＲ率で実線が実際のＥＧＲ率を示す。コレクタに吸入されるＥＧＲがシリンダに吸入されるまでの遅れを考慮せずにＥＧＲ弁開度指令値を設定している場合、例えば、目標ＥＧＲ率からテーブル変換によってＥＧＲ弁開度指令値を求めている場合、ＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率に対して、前記コレクタによって生じる動特性の時定数τに従った遅れが発生する。
【００４３】
図８の▲２▼は、補正要求信号である。目標ＥＧＲ率が変化した際に、前記燃料噴射量補正条件が成立したとき出力される。
図８の▲３▼は、目標ＥＧＲ率の変化量である。前記したように、補正要求信号が出されてから所定期間経過後の目標ＥＧＲ率から、補正要求信号が出されたときの目標ＥＧＲ率を引いた値を目標ＥＧＲ率の変化量とする。補正要求信号が出されて所定期間経過後に求められ、以後、次の補正要求信号が出されるまで値を保持する。
【００４４】
図８の▲４▼は燃料噴射量の補正量であり、目標ＥＧＲ率の変化量ＤＭｅｇｒを入力して、前記伝達特性の式に従って算出される。ここで、コレクタにより生じる動特性の時定数τが前記伝達関数に入っていることによつて、入力（目標ＥＧＲ率の変化量）に対する立ち上がりの応答特性が、図８の▲１▼での応答特性と、略一致するようになっている。
【００４５】
図８の▲５▼は、エンジンの出カトルクである。実線は本発明による場合であり、点線は従来例のように目標燃料噴射量の補正を行わない場合である。補正を行わない場合は、▲１▼に点線で示した目標ＥＧＲ率の増加に従ってトルクが減少する。これに対して、本実施の形態では、ＥＧＲ率の増加によるトルクの減少と、目標燃料噴射量の補正によるトルクの増加が相殺することによって、従来例にみられるような、トルクの変化を緩やかにすることができる。なお、本発明は、トルクの変化による運転性の悪化を減少させることが目的であるため、トルクの急な変化が回避されたあとは、補正量を徐々に変化させる。これによって、補正を行うことによる排気性能の悪化を抑えることができる。ここで、前記したように、補正係数ｋ２によって補正量の減少速度を変えることができる。
【００４６】
次に、コレクタによって生じる動特性を考慮して、ＥＧＲ開度指令値を設定している場合に対応して燃料噴射量の補正量を設定する実施の形態について説明する。
例えば、前記第２の従来例に開示されているように、コレクタによって生じる遅れを考慮することによって、目標ＥＧＲ率に対する実際のＥＧＲ率の遅れの時定数を自由に設定することができる（実際にはＥＧＲ弁について開度が有限であり、また動作速度に上限があるため、限りなく目標ＥＧＲ率に一致するような応答は期待できない）。該第２の従来例と同様の方法でＥＧＲ弁開度指令値を演算している場合は、前記伝達関数の式を次式に変更して燃料噴射量の補正量を算出する。なお、この伝達関数の式ではコレクタによって生じる動特性の時定数τは使用しない。
【００４７】
ＨＱｆ＝｛ｋ１・ｋ２λｓ／（１＋ｋ２・λｓ）・（１＋λｓ）｝ＤＭｅｇｒ
ここで、上式のλは目標ＥＧＲ率に対するＥＧＲ率の応答遅れの設定された時定数である。
以上説明してきたように、本発明によれば、目標ＥＧＲ率によって変化するエンジントルクを、目標燃料噴射量の補正によって補償する構成としたことによって、エンジントルクの段差を少なくすることができ、その結果運転性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２，請求項３に係る発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施の形態を示すシステム構成図。
【図３】同上実施の形態のＥＧＲ制御及び燃料噴射量制御ルーチンのフローチャート。
【図４】目標ＥＧＲ率設定マップ例を示す線図。
【図５】目標燃料噴射量設定マップ例を示す線図。
【図６】同上実施の形態の燃料噴射量補正量の算出に使用する伝達関数のインデシャル応答を示す線図。
【図７】同上伝達関数のボード線図。
【図８】本発明の効果を説明するためのタイムチャート。
【図９】従来例のスロットル開度に対するエンジントルク特性を示す線図。
【図１０】従来例の加速時の目標燃料噴射量のマップ上の軌跡を示す線図。
【図１１】同じく加速時の目標燃料噴射量の時間変化を示す線図。
【図１２】同じく加速時の目標ＥＧＲ率のマップ上の軌跡を示す線図。
【図１３】同じく加速時の目標ＥＧＲ率の時間変化を示す図。
【図１４】従来例を示す図。
【符号の説明】
５ ディーゼルエンジン
６ 燃料噴射ノズル
７ 燃料噴射ポンプ
９ ＥＧＲ制御弁
１３ コントロールユニット
１６ エアフローメータ
１７ 回転速度センサ
１８ レバー開度センサ
１９ 水温センサ
Claims (5)
- 排気の一部を吸気中に還流するＥＧＲ制御装置を備えたディーゼルエンジンにおいて、
エンジン運転状態に基づいて目標燃料噴射量を設定する目標燃料噴射量設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性を算出する動特性算出手段と、
前記目標ＥＧＲ率と、吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて、目標ＥＧＲ率の変化によるエンジントルクの変化を緩和する方向に前記目標燃料噴射量の補正量を算出する目標燃料噴射量補正量算出手段と、
該目標燃料噴射量の補正量によって目標燃料噴射量を補正する目標燃料噴射量補正手段と、
前記目標燃料噴射量と目標ＥＧＲ率とに基づいて、前記目標燃料噴射量の補正を行う条件を判別する目標燃料噴射量補正条件判別手段と、
を含んで構成したことを特徴とするＥＧＲ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置。 - 前記目標燃料噴射量の変化速度を算出する目標燃料噴射量変化速度算出手段と、
前記目標ＥＧＲ率の変化速度を算出する目標ＥＧＲ率変化速度算出手段と、
を含んで構成され、
前記目標燃料噴射量補正条件判別手段は、該目標燃料噴射量の変化速度が設定値より小さく、目標ＥＧＲ率の変化速度が設定値より大きいときに、目標燃料噴射量を補正する条件が成立したと判定することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置。 - 前記動特性算出手段は、エンジン回転速度に基づいて吸気系に流入する気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＥＧＲ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置。
- 前記目標燃料噴射量補正条件判別手段によって目標燃料噴射量を補正する条件が成立してから所定期間経過後の前記目標ＥＧＲ率と、前記目標燃料噴射量補正条件の成立時の目標ＥＧＲ率との差によって目標ＥＧＲ率の変化量を算出する目標ＥＧＲ率変化量算出手段を含んで構成され、前記目標燃料噴射量補正量算出手段は、該目標ＥＧＲ率の変化量と前記吸気系に流入した気体がシリンダに吸入されるまでの動的な特性とに基づいて前記目標燃料噴射量の補正量を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のＥＧＲ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置。
- 前記目標燃料噴射量補正量算出手段は、該目標燃料噴射量の補正量を、前記目標燃料噴射量を補正する条件が成立してから、所定時間経過後から０に収束させるように算出することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のＥＧＲ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置。
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| JP30208397A JP3704914B2 (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Ｅｇｒ制御装置付ディーゼルエンジンのトルク制御装置 |
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