JP4103264B2 - 圧縮着火エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は圧縮着火エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気中の有害成分であるＮＯｘの発生を抑制するために、吸気系に排気の一部を再循環させる排気還流装置（ＥＧＲ装置）が知られている。このＥＧＲ装置では、排気の一部を吸気系に導くためのＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を装着しておき、ＥＧＲの必要な領域でＥＧＲ弁を開いて所定量の排気（ＥＧＲガス）を吸入空気に混合させることにより、燃焼時の最高温度を下げてＮＯｘの発生量を低減させることができる。
【０００３】
ところで、ＥＧＲ率（＝ＥＧＲ量／新気量×１００）が高くなると、燃焼室内の空気過剰率が低下するとともに、燃焼速度が低下するためスモークの排出量が増加する。
【０００４】
この点に関し、特開平10-318047号には、空気過剰率の低下によりスモークが発生するのを防止するため、目標空気過剰率と実際の空気過剰率が一致するようにＥＧＲ量を制御するとともに燃料噴射量の最大値を制限する技術が開示されている。
【０００５】
また、特開平8−2 96469号には、ＥＧＲ装置などにより導入される排気によって燃焼温度を低下させ、燃焼温度が低くなる運転域で熱発生パターンが単段の予混合燃焼の形態になるように着火遅れ期間を大幅に長くすることによりＮＯｘとスモークの各濃度をともに低減させる為、上死点での圧縮ガス温度を算出し、圧縮端温度が所定値を超えたとき吸入量を減少させずに吸気温度を低下させる技術が開示されている。
【０００６】
さらに、本出願人により、圧縮行程で燃焼室内に生じる最高圧力である圧縮端圧力を検出し、圧縮端圧力を目標値に近づけるようにパイロット噴射を制御するものが出願されている（特願平10-327850号）。
【０００７】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、上記の従来例のうち、特開平10-318047号は、空気過剰率が目標値以下になる可能性のある比較的高負荷条件に限って効果を発揮するものであり、低負荷側では基本的に予め設定されたＥＧＲ量で制御されるため、特に低負荷側で実圧縮比を抑える制御や、吸入空気量を低減させる制御を実施しようとしても対応することができなかった。
【０００８】
すなわち、圧縮比を低くしない状態や吸入空気量を低減させない状態と同様のＥＧＲ等の制御状態を維持したまま圧縮比を低くしたり吸入空気量を低減したりすると、噴射開始時期での燃焼室ガス温度が燃料の着火温度に至らず、失火する可能性があった。
【０００９】
また、圧縮着火エンジンの場合、トルクはほぼ燃料噴射量で決まるが、吸入空気量を低下させた状態で同一の燃料噴射量を維持しようとすると空気過剰率が低下し、ＥＧＲガス中の過剰酸素量が低下するため、燃焼速度が低下して粒子状物質（ＰＭ）やＨＣが増加する可能性があった。
【００１０】
また、特開平8-296469号では、上死点での圧縮ガス温度を算出し、圧縮端温度が所定値を超えた場合は吸入量の減少をやめて吸気温度を低下させるようにしているが、圧縮端温度が所定値以下になった場合への対応はなされていない。そのため、実圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態で、噴射開始時期での燃焼室ガス温度が燃料の着火温度にならなかった場合には失火する可能性があった。
【００１１】
さらに、特願平10-327850号では、圧縮端圧力が所定値になるようにパイロット噴射を制御しているが、パイロット噴射時期での圧縮端温度が所定値未満となり、着火しない状況になった場合への対応はなされていない。
【００１２】
本発明は、上記技術的課題を鑑みてなされたものであり、実圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態におけるエンジンの着火性能を向上させ、排気組成の悪化や失火を防止することを目的とする。
【００１３】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度を演算する手段と、演算された圧縮端温度に基づき、圧縮端温度が所定温度以上となるように筒内ガス温度を制御する筒内ガス温度制御手段と、空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、演算された空気過剰率に基づき、空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、排気還流量及び燃料噴射量のうち二つ以上を補正する手段とを備え、前記補正する手段における補正の優先順位を吸入空気量、排気還流量、燃料噴射量の順とすることを特徴とするものである。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、筒内ガス温度制御手段が吸入空気量を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とするものである。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明において、筒内ガス温度制御手段が筒内に吸入されるガス温度を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とするものである。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明において、筒内ガス温度制御手段が排気還流量を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とするものである。
【００１７】
第５の発明は、第１から第４の発明において、同一サイクル中に複数回燃料噴射される場合、前記燃料噴射開始時期は最初の噴射時期であることを特徴とするものである。
【００１８】
第６の発明は、第１から第５の発明において、燃料噴射時期での圧縮端温度を、吸気温度と、噴射開始時期での圧縮比と、排気還流量とに基づき演算することを特徴とするものである。
【００１９】
第７の発明は、第６の発明において、吸気温度を水温、負荷履歴を考慮して演算することを特徴とするものである。
【００２０】
第８の発明は、第１から第７の発明において、筒内に吸入されるガスの不活性ガス率を演算する不活性ガス率演算手段と、演算された不活性ガス率に基づき、不活性ガス率が所定値以下になるように吸入空気量を補正する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
第９の発明は、第１から第７の発明において、筒内に吸入されるガスの不活性ガス率を演算する不活性ガス率演算手段と、演算された不活性ガス率に基づき、不活性ガス率が所定値以下になるように排気還流量を補正する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
第１０の発明は、第８又は第９の発明において、不活性ガス率演算手段が、不活性ガス率をシリンダ吸入排気還流量、排気還流ガス余剰空気割合及び吸入新気相当量に基づき演算することを特徴とするものである。
【００２４】
第１１の発明は、第１の発明において、前記空気過剰率演算手段は、空気過剰率を、燃料噴射量、吸入空気量、エンジン回転数及び排気還流量に基づき演算することを特徴とするものである。
【００２６】
【作用及び効果】
第１から第４の発明によると、演算された燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度に基づき、燃料噴射開始時期での圧縮端温度が所定温度以上となるように吸入空気量等が補正され、筒内ガス温度が制御されるので、圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態で圧縮端温度が低く、失火するのを防止することができる。
また、空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、排気還流量及び燃料噴射量のうち二つ以上が補正されるので、高負荷時や加速時等に空気過剰率が所定値以下となってスモークが発生するのを防止できる。
また、吸入空気量、排気還流量、燃料噴射量の順で補正が行われることにより、トルクを規定する燃料噴射量の補正量が少なくなり、運転性に与える影響を抑えることができる。
【００２７】
また、第５の発明によると、パイロット噴射を行う等、同一サイクル中に複数回燃料噴射を行う場合にも対応できる。特に、パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射燃料を確実に着火させることができるので、燃焼室温度の上昇が促進され、燃焼室内に局所的な温度場が確実に形成され、この結果、メイン噴射の着火が確実に起こるとともに燃焼速度が速くなり、失火やＨＣの増加が防止される。
【００２８】
また、第６の発明によると、圧縮端温度が、吸気温度と、噴射開始時期での圧縮比と、排気還流量とに基づき演算されるが、これにより、圧縮圧力を検出することなく、精度良く圧縮端温度を予測することができる。
【００２９】
また、第７の発明によると、吸気温度を水温、負荷履歴を考慮して演算することによって壁面温度等の影響が考慮され、精度良く圧縮端温度を演算することが可能となる。
【００３０】
また、第８、第９の発明によると、不活性ガス率が所定値以下となるように吸入空気量、排気還流量が補正されるので、不活性ガス率過多によって燃焼が緩慢となり、ＨＣ等が増加することを防止できる。
【００３１】
また、第１０の発明によると、不活性ガス率がシリンダ吸入排気還流量、排気還流ガス余剰空気割合及び吸入新気相当量に基づき演算されるので、特別なセンサ（ＣＯ2センサ等）を用いることなく、不活性ガス率を求めることができる。
【００３３】
また、第１１の発明によると、空気過剰率が、燃料噴射量、吸入空気量、エンジン回転数及び排気還流量に基づき演算されるので、直接排気空燃比を計測することなく空気過剰率を演算することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
図１は本発明に係る制御装置を備えたディーゼルエンジンの概略構成を示す。図中１は可変容量過給機であり、過給機１はエアフィルタ２を介して吸気通路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、下流の吸気マニホールド４へ送り込む。
【００３７】
吸気マニホールド４の途中には過給された吸入空気の温度を制御する吸気温度制御装置４０が設けられている。この吸気温度制御装置４０には冷却水が冷却水導入口４１から導入され、導入された冷却水は冷却水出口４２より流出する。吸気温度制御装置４０は内部に設けられた複数の吸入空気通路の周囲を冷却水が流れる構造になっており、冷却水導入口４１に設けられた吸気温度制御電磁弁４３により冷却水量を制御することによって過給された吸入空気の温度を制御することができる。
【００３８】
エンジン５はコモンレール式の燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンであり、燃焼室毎に装着された燃料噴射弁６には燃料ポンプ７によって加圧された燃料が供給され、燃料噴射弁６から各燃焼室に向けて燃料が噴射される。燃料噴射弁６から噴射された燃料は圧縮着火して燃焼する。燃料噴射装置については後で説明する。
【００３９】
また、排気マニホールド８の途中と吸気マニホールド４の途中とを接続する排気還流（ＥＧＲ）通路１０が設けられ、このＥＧＲ通路１０の途中にはＥＧＲ弁９が介装される。デューティ制御される電磁弁１２で大気との希釈割合を変化させるとＥＧＲ弁９の圧力室１３に導かれる圧力が変化し、ＥＧＲ弁９の開度が変化してＥＧＲ率が変化する。
【００４０】
ＥＧＲ通路１０の途中にはＥＧＲガスの温度を制御するＥＧＲ温度制御装置４４が設けられている。このＥＧＲ温度制御装置４４にはエンジン冷却水が冷却水導入口４５から導入され、導入された冷却水は冷却水出口４６より流出する。ＥＧＲ温度制御装置４４は内部に設けられた複数のＥＧＲガス通路の周囲を冷却水が流れる構造となっており、冷却水導入口４５に設けられたＥＧＲ温度制御電磁弁４７により冷却水量を制御することによってＥＧＲガスの温度を制御することができる。
【００４１】
また、吸気コンプレッサ１Ａの上流には吸気を絞る吸気絞り弁２０が介装されている。吸気絞り弁２０の開度は、デューティ制御される電磁弁２２でバキュームポンプ１１からの負圧と大気との希釈割合を変化させ、ダイアフラム装置２１の圧力室２１Ａに導かれる圧力を変化させることにより制御される。
【００４２】
これらＥＧＲ弁９、吸気絞り弁２０の開度の制御及び燃料の噴射量・噴射時期の制御はコントローラ３０により行われる。
【００４３】
燃焼後の排気は排気マニホールド８を通って過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動した後、ＮＯｘ吸収剤１６で浄化され、マフラー１７で消音されて大気中に放出される。
【００４４】
また、過給機１には可変ノズル１Ｇが設けられている。この可変ノズル１Ｇはダイアフラム装置１Ｈによって開度が制御される。可変ノズル１Ｇの開度に応じて排気タービン１Ｂの回転数が制御されるとエンジン５の吸入空気量が制御される。ダイアフラム装置１Ｈの圧力室１Ｊへ供給される負圧は、デューティ制御される電磁弁１Ｋでバキュームポンプ１１からの負圧と大気との希釈割合を調整することによって制御される。
【００４５】
また、過給機１にはウエストゲートバルブ１Ｆが設けられている。ウエストゲートバルブ１Ｆはダイアフラム装置１Ｄによって開度が制御される。ウエストゲートバルブ１Ｆの開度に応じても排気タービン１Ｂの回転数が制御され、エンジン５の吸入空気量が制御される。ダイアフラム装置１Ｄの圧力室１Ｅへの供給負圧は、デューティ制御される電磁弁１Ｃでバキュームポンプ１１からの負圧と大気との希釈割合を調整することによって制御される。なお、可変ノズル１Ｇとウエストゲートバルブ１Ｆは、どちらか一方が設けられていれば吸入空気量の制御が可能である。これら可変ノズル１Ｇ、ウエストゲートバルブ１Ｆの制御もコントローラ３０により行われる。
【００４６】
一方、過給機１の吸気コンプレッサ１Ａ上流の吸気通路３には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３１が設けられている。また、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ３２、アクセルペダル操作量を検出するアクセル操作量センサ３３、クランク角を検出するクランク角度センサ３４が設けられ、後述する制御を行う。また、吸気マニホールド４には温度センサ３５、吸気圧センサ３６が、排気マニホールド８には排圧センサ３７がそれぞれ設けられており、これらの信号もコントローラ３０に入力され、後述する制御に利用される。
【００４７】
図２は燃料噴射装置の概略構成を示す。
【００４８】
エンジン５の気筒毎に設けられた燃料噴射弁６は噴射管８６を介してコモンレール８５に接続されている。コモンレール８５には供給管８７、チェック弁８８を介して燃料ポンプ７が接続されている。燃料ポンプ７は燃料タンク８９から燃料フィルタ９０を介して、燃料フィードポンプ９１を経て吸入された燃料を昇圧し、所定の高圧に制御する。すなわち、エンジン回転に同期してカムロブを有するドライブシャフト９２が回転し、燃料ポンプ７内のピストンが往復運動し、燃料フィードポンプ９１からの燃料が加圧され、コモンレール８５に供給される。また、燃料ポンプ７には常にコモンレール圧を所望の圧力に制御するための電磁弁９３が設けられる。
【００４９】
コントローラ３０は、エンジン回転数Ne、アクセル操作量、クランク角度から判断されるエンジン状態に応じて決定される最適の噴射量、噴射時期となるよう燃料噴射弁６を駆動する。さらに、コモンレール圧を検出する圧力センサ９４がコモンレール８５に設けられ、コントローラ３０はこの圧力センサ９４の信号が予め負荷やエンジン回転数Neに応じて設定した最適値となるように吐出量を制御する。
【００５０】
また、エンジン５は図３に示すような可変動弁機構１１４を備える。
【００５１】
可変動弁機構１１４には、各吸気弁１２０を閉弁方向に付勢するバルブスプリング１２１が備えられるとともに、各吸気弁１２０の上端に接合して油圧室１２２を画成するピストン１２３が備えられる。油圧室１２２に導かれる油圧力によりピストン１２３が下降し、バルブスプリング１２１に抗して吸気弁１２０が開かれる。
【００５２】
オイルポンプ１２４から吐出される作動油は、アキュムレータ１２５から入口側電磁切換弁１２６、１２７を介して油通路１２８、１２９に選択的に供給され、エンジン回転に同期して回転するロータリバルブ１３０、１３１を介して＃１気筒、＃４気筒、＃２気筒、＃３気筒の各油圧室１２２に選択的に供給されることにより、各吸気弁１２０が順に開かれる。
【００５３】
各油圧室１２２の作動油が油通路１２８、１２９から出口側電磁切換弁１３３、１３４を介して選択的にタンク１３５に逃がされると、各吸気弁１２０が順に閉じられる。この出口側電磁切換弁１３３、１３４を制御することにより吸気弁１２０の閉時期を自由に制御することができる。
【００５４】
次に、コントローラ３０の制御内容について説明する。
【００５５】
コントローラ３０は運転条件に応じて吸入空気量等を調整するが、圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態で燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度が低くなると失火やＨＣが増加する原因となる。
【００５６】
また、空気過剰率が低くなると燃焼速度が低下して粒子状物質（ＰＭ）やＨＣが増加する原因となり、不活性ガス率が高くなると燃焼が緩慢となりＨＣや可溶有機成分（ＳＯＦ）が増加する原因となる。
【００５７】
そこで、コントローラ３０は、かかる問題が生じるのを防止すべく、燃料噴射時期での圧縮端温度Tinj、空気過剰率Lambda、不活性ガス率Nagrをモニタし、圧縮端温度Tinjが所定温度以上、空気過剰率Lambdaが所定値以上、不活性ガス率Nagrが所定値以下となるように燃料噴射量、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）、吸入空気量及び吸入ガス温度を制御する。
【００５８】
具体的な制御内容について説明する前に、まず、制御に使用されるパラメータの演算処理について図４から図１５を参照しながら説明する。
【００５９】
図４はパラメータ演算処理の全体的な流れを示したフローである。これによると、ステップＳ１で後述する演算処理（図５）により燃料噴射時期での圧縮端温度Tinjが演算され、ステップＳ２で後述する演算処理（図１３）により空気過剰率Lambdaが演算され、ステップＳ３で後述する演算処理（図１５）により不活性ガス率Nagrが演算される。
【００６０】
図５は図４のステップＳ１で行われる圧縮端温度演算処理の内容を示したフローである。
【００６１】
このフローについて説明すると、まず、ステップＳ１１で温度センサ３５出力のリニアライズ値であるTisが読み込まれ、ステップＳ１２で図示しない冷却水温センサ出力のリニアライズ値であるTwが読み込まれる。
【００６２】
そして、ステップＳ１３で後述する演算処理（図８）により負荷履歴Tchmbが演算され、ステップＳ１４で補正係数Ktiが演算される。補正係数Ktiは、冷却水温Twから図６に示すテーブルを参照して演算される水温係数Ktwと負荷履歴Tchmbとに応じて次式、
Kti＝Tch mb×Ktw
により演算される。
【００６３】
ステップＳ１５では吸気温度Tiが次式、
Ti＝Tis×Kti
により演算される。
【００６４】
ステップＳ１６では後述する演算処理（図１５）により演算される不活性ガス率Nagrが読み込まれ、ステップＳ１７では不活性ガス率Nagrから図７に示すテーブルを参照して比熱比κが演算される。
【００６５】
そして、ステップＳ１８で後述する演算処理（図１０）により実圧縮比εが演算され、ステップＳ１９で噴射開始時期（パイロット噴射有：パイロット噴射時期、パイロット噴射無：メイン噴射時期）での圧縮端温度Tinjが次式、
Tinj＝Ti×εκ -1
により演算される。
【００６６】
図８は図５のステップＳ１３での負荷履歴演算処理の内容を示す。
【００６７】
これによると、ステップＳ２１でエンジン回転数Neが読み込まれ、ステップＳ２２で最終噴射量Qfが読み込まれ、ステップＳ２３で図９に示すマップを参照して負荷影響値Txが演算される。
【００６８】
そして、ステップＳ２４で負荷履歴Tchmbが次式、
Tchmb＝1／n×Tx＋(n−1)／n×Tchmbn-1
n：定数。
により加重平均処理を施して演算される。
【００６９】
また、図１０は図５のステップ１８での実圧縮比演算処理の内容を示す。
【００７０】
これによると、ステップＳ３１でエンジン回転数Neが読み込まれ、ステップＳ３２で吸気弁の閉時期Ang_ivcが読み込まれ、ステップＳ３３で噴射開始時期Ang_inj（パイロット噴射有：パイロット噴射時期、パイロット噴射無：メイン噴射時期）が読み込まれる。そして、ステップＳ３４では、これら読み込まれた値に基づき実圧縮比εが演算される。
【００７１】
実圧縮比εの演算は、図１１に示すテーブルを参照して補正係数Kneを演算し、吸気弁閉時期Ang_ivcでの基準圧縮比εbIVCと噴射開始時期Ang_ingでの基準圧縮比εbinjをそれぞれ図１２に示すテーブルを参照して演算し、これら補正係数Kne、基準圧縮比εbIVC、εbinjを次式、
ε＝Kne×(εbinj−εbIVC)
に代入することによって行われる。
【００７２】
次に、図４のステップＳ２で行われる空気過剰率演算処理の内容を図１３に示すフローを参照しながら説明する。
【００７３】
これによると、まず、ステップＳ４１でエンジン回転数Neが読み込まれ、ステップＳ４２でエアフローメータ３１からの信号をリニアライズされて得られる吸入空気量Qaが読み込まれる。
【００７４】
ステップＳ４３では最終燃料噴射量Qfが読み込まれ、ステップＳ４４で後述する演算処理（図２０）により演算される目標ＥＧＲ率Regrが読み込まれる。
【００７５】
そして、ステップＳ４５ではＥＧＲ量Qeが次式、
Qe＝Qa×Regr
Qa：新気吸入空気量
Regr：目標ＥＧＲ率
により演算される。
【００７６】
ステップＳ４６ではコレクタ吸入ＥＧＲ量Qec0が次式、
Qec0＝Qe／Ne
により演算される。
【００７７】
ステップＳ４７ではＥＧＲガス余剰空気割合Keo2が次式、
Keo2＝Kdlamd×KOR
Keo2：ＥＧＲガス余剰空気割合
Kdlamd：排気余剰空気割合相当値
KOR：補正値
により演算される。ただし、
Kdlamd＝(Lamdao−1)／Lamdao
Lamdao：排気管内空気過剰率
Lamdao＝Lamdaon-1×(1−KVOL#×Kin)＋Lambda×KVOL#×Kin
Lambda：空気過剰率
KVOL#：シリンダ容積／マニホールド容積
Kin：体積効率相当値
である。
【００７８】
ステップＳ４８ではシリンダ吸入ＥＧＲ量Qecが、次式、
Qec＝Qecn-1×(1−KVOL#×Kin）＋Qec0×KVOL#×Kin
Qec0：コレクタ吸入ＥＧＲ量
KVOL#：シリンダ容積／マニホールド容積
Kin：体積効率相当値
により演算される。
【００７９】
ステップＳ４９では１サイクルあたりの新気量Qac0が、次式、
Qac0＝Qa／Ne
Qa：新気吸入空気量
Ne：エンジン回転数
により演算される。
【００８０】
ステップＳ５０ではコレクタ吸入新気量Qacnが、次式、
Qacn＝Qac0×Z-NT#
Qac0：１サイクルあたりの新気量
NT#：サイクル遅れ処理係数
により、Qac0にNT#サイクル分の遅れ処理を施して演算される。
【００８１】
さらに、ステップＳ５１ではシリンダ吸入新気量Qacが、次式、
Qac＝Qacn-1×(1−KVOL#×Kin）＋Qacn×KVOL#×Kin
Qacn：コレクタ吸入新気量
KVOL#：シリンダ容積／マニホールド容積
Kin：体積効率相当値
により演算される。
【００８２】
ステップＳ５２では、シリンダ吸入新気量Qacと、シリンダ吸入ＥＧＲ量QecとＥＧＲガス余剰空気割合Keo2を基に、ＥＧＲガス中の酸素を考慮した場合の新気相当量Qcsが次式、
Qcs＝Qac＋Qec×Keo2
Qac：シリンダ吸入新気量
Qec：シリンダ吸入ＥＧＲ量
Keo2：ＥＧＲガス余剰空気割合
により演算される。
【００８３】
ステップＳ５３では最終燃料噴射量Qfと新気相当量Qcsに次式、
Qf0＝Qf×Z-CYL2#
Qexh＝Qcs×Z-CYL3#
CYL2#：サイクル遅れ処理係数
CYL3#：サイクル遅れ処理係数
によりサイクル処理を施し、噴射量サイクル遅れ処理値Qf0、吸入新気相当量サイクル遅れ処理値Qexhが演算される。
【００８４】
そして、ステップＳ５４で空気過剰率Lambdaを次式、
Lambda＝Qexh／Qf0／14.6
Qexh：吸入新気相当量サイクル遅れ処理値
Qf0：噴射量サイクル遅れ処理値
により演算される。なお、以上の演算に用いた体積効率相当値Kinは、例えば図１４に示すようなテーブルを参照することにより演算される。
【００８５】
次に、図４のステップＳ３で行われる不活性ガス率演算処理の内容を図１５に示す。
【００８６】
これによると、ステップＳ６１で不活性ガス率Nagrが次式、
Nagr＝(Qec−Qec×Keo2)／Qcs
Qec：シリンダ吸入ＥＧＲ量
Keo2：ＥＧＲガス余剰空気割合
Qcs：吸入新気相当量
により演算される。
【００８７】
続いて、図１６から図２９を参照しながらコントローラ３０が行う燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、吸入空気量制御及び吸入ガス温度制御の内容について説明する。
【００８８】
まず、燃料噴射制御について説明する。
【００８９】
図１６は燃料噴射制御の内容を示したフローである。このフローについて説明すると、まず、ステップＳ７１でエンジン回転数Neとアクセル操作量が読み込まれ、ステップＳ７２で図１７に示すマップを参照して目標燃料噴射量Qが演算される。
【００９０】
次にステップＳ７３で後述する処理（図３８、図３９あるいは図４０）により演算される噴射量補正量C_qfが読み込まれ、ステップＳ７４で目標噴射量Qに噴射量補正量C_qfを加算することによって最終噴射量Qfが演算される。
【００９１】
ステップＳ７５では図１８に示すマップを参照してパイロット噴射時期の目標値（噴射開始時期）が演算され、ステップＳ７６では図１８に示すマップと同様のマップ（図示せず）を参照してメイン噴射時期の目標値（噴射開始時期）が演算され、ステップＳ７７ではパイロット噴射量とメイン噴射量の分配割合が図示しないマップより演算される。
【００９２】
そして、ステップＳ７８では図１９に示すマップを参照して目標噴射圧が演算される。この目標噴射圧に応じてステップＳ７９では燃料ポンプ７の吐出量制御用電磁弁９３に対して制御値が出力される。
【００９３】
そして、ステップＳ８０では圧力センサ９４からのコモンレール８５内の燃料圧力（実噴射圧）信号が読み込まれ、ステップＳ８１で燃料噴射弁６の電磁弁への通電時期（パイロット噴射とメイン噴射の開始時期）と各噴射の通電期間が演算される。これらは、燃料圧力毎に設定された噴射量に対する通電期間マップ等（図示せず）を参照して補間計算によって演算される。
【００９４】
そして、ステップＳ８２では所定の噴射時期からステップＳ８１で演算した期間、燃料噴射弁６の電磁弁へ通電されてパイロット噴射が行われ、さらに所定の噴射時期からステップＳ８１で演算した期間、燃料噴射弁６の電磁弁へ通電されメイン噴射が行われる。
【００９５】
次に、ＥＧＲ制御について説明する。
【００９６】
図２０は目標ＥＧＲ率演算処理の内容を示したフローで、これについて説明すると、まず、ステップＳ９１でエンジン回転数Neが読み込まれ、ステップＳ９２で最終噴射量Qfが読み込まれ、ステップＳ９３で図２１に示すマップを参照して基本目標ＥＧＲ率Regr0が演算される。
【００９７】
そして、ステップＳ９４で後述するＥＧＲ率補正量Kegrが読み込まれ、ステップＳ９５で目標ＥＧＲ率Regrが次式、
Regr＝Regr0＋Kegr
により演算される。
【００９８】
また、図２２はＥＧＲ弁９の制御フローを示す。
【００９９】
これによると、ステップＳ１０１で吸気マニホールド４の吸気圧センサ３６からの吸気温信号Pmが読み込まれ、ステップＳ１０２で排気マニホールド８の排圧センサ３７からの排圧信号Pexhが読み込まれる。
【０１００】
そして、ステップＳ１０３で次式、
Qe＝Qa×Regr
Qa：新気吸入空気量
Regr：目標ＥＧＲ率
によりコレクタに流入するＥＧＲ量が演算される。
【０１０１】
さらに、ステップＳ１０４で次式、
Aegr＝Qe／KEGV／(Pexh−Pm)1/2
KEGV：定数
によりＥＧＲ弁開口面積Aegrが演算される。
【０１０２】
さらに、ステップＳ１０５でＥＧＲ弁開口面積AegrがＥＧＲ弁９を制御する電磁弁１２のデューティ比に変換され、ステップＳ１０６で出力される。ＥＧＲ弁開口面積Aegrをデューティ比へ変換するには、例えば図２３のようなテーブルが参照される。
【０１０３】
次に、吸入空気量制御について説明する。エンジン５の吸入空気量を制御する方法としては、
・スロットル弁２０の開度を制御する方法
・エンジン５の過給圧を制御する方法
・吸気弁１２０の開閉時期を制御する方法
の３つがある。
【０１０４】
図２４はスロットル開度を制御することによる吸入空気量制御の内容を示したフローである。
【０１０５】
これによると、ステップＳ１１１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfが読み込まれ、これに基づいてステップＳ１１２で図示しないマップを参照してスロットル弁２０を制御する電磁弁２２への基本デューティ比B_tvodutが演算される。
【０１０６】
さらにステップＳ１１４で後述するデューティ比補正量C_tvodutyが読み込まれ、ステップＳ１１５で基本デューティ比B_tvodutyとデューティ比補正量C_tvodutyが加算されて最終的なデューティ比Tvodutyが求められ、ステップＳ１１５で最終デューティ比Tvodutyが電磁弁２２に出力される。
【０１０７】
また、図２５は過給圧を制御することによる吸入空気量制御の内容を示す。
【０１０８】
これによると、ステップＳ１２１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfが読み込まれ、これに基づいてステップＳ１２２で図示しないマップを参照して過給機１を制御する電磁弁１Ｋまたはウエストゲートバルブ１Ｆを制御する電磁弁１Ｃへの基本デューティ比B_tcdutyが演算される。
【０１０９】
そしてステップＳ１２４で後述するデューティ比補正量C_tcdutyが読み込まれ、ステップＳ１２５で基本デューティ比B_tcdutyとデューティ比補正量C_tcdutyが加算されて最終的なデューティ比Tcdutyが求められ、ステップＳ１２５で最終デューティ比Tcdutyが電磁弁１Ｋまたは電磁弁１Ｃに出力される。
【０１１０】
また、図２６は吸気弁閉時期を制御することによる吸入空気量制御の内容を示す。
【０１１１】
これによると、ステップＳ１３１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfが読み込まれ、これに基づいてステップＳ１３２で図示しないマップを参照して入口側電磁切換弁１２６、１２７、出口側電磁切換弁１３３、１３４への通電時期、通電遮断時期が演算される。
【０１１２】
そしてステップＳ１３４で出口側電磁切換弁１３３、１３４の通電時期補正量が読み込まれ、ステップＳ１３５で出口側電磁切換弁の最終通電時期がステップＳ１３３で読み込まれた値からステップＳ１３４での補正量を減算することによって演算され、ステップＳ１３５で出力される。
【０１１３】
次に、吸入ガス温度制御について説明する。筒内に吸入されるガスの温度を制御する方法としては、
・吸気温度制御装置４０により吸気温度を制御する方法
・ＥＧＲ温度制御装置４４によりＥＧＲガス温度を制御する方法
の２つがある。
【０１１４】
図２７は吸気温度制御装置４０による吸入ガス温度制御の内容を示す。
【０１１５】
これによると、ステップＳ１４１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfが読み込まれ、これに基づいてステップＳ１４２で図示しないマップを参照して吸気温度制御電磁弁４３への基本デューティ比B_icdutyが演算される。
【０１１６】
そしてステップＳ１４４で後述するデューティ比補正量B_icdutyが読み込まれ、ステップＳ１４５で基本デューティ比B_icdutyとデューティ比補正量B_icdutyを加算して最終的なデューティ比Icdutyが求められ、ステップＳ１４５で最終デューティ比Icdutyが吸気温度制御電磁弁４３に出力される。
【０１１７】
また、図２８はＥＧＲ温度制御装置４４による吸入ガス温度制御の内容を示す。
【０１１８】
これによると、ステップＳ１５１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfを読み込まれ、これに基づいてステップＳ１５２で図示しないマップを参照して、ＥＧＲ温度制御電磁弁４７への基本デューティ比B_ecdutyが演算される。
【０１１９】
さらにステップＳ１５３でデューティ比補正量C_ecdutyが読み込まれ、ステップＳ１５４で基本デューティ比B_ecdutyとデューティ比補正量C_ecdutyを加算して最終的なデューティ比Ecdutyが求められ、ステップＳ１５５で最終デューティ比EcdutyがＥＧＲ温度制御電磁弁４７に出力される。
【０１２０】
次に、図２９から図４０を参照しながら、コントローラ３０が行う、▲１▼噴射開始時期での圧縮端温度に基づく補正、▲２▼不活性ガス率に基づく補正、▲２▼空気過剰率に基づく補正について説明する。
【０１２１】
これらの補正を行うことにより、燃料噴射開始時期での圧縮端温度が所定値以上に制御され、着火が確実に生起されるとともに、不活性ガス率が所定値以下に制御されるので、失火、ＨＣの増加なくＮＯｘを有効に低減することができる。また、燃焼室内の空気過剰率が所定値以上に制御されるので、燃費の悪化がなく、ＮＯｘを有効に低減することができる。
【０１２２】
▲１▼噴射開始時期での圧縮端温度に基づく補正
まず、燃料噴射開始時期での圧縮端温度の補正について説明する。ここでは、圧縮端温度が所定値以上となるように吸入空気量、吸入ガス温度、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）の補正が行われる。
【０１２３】
図２９は噴射開始時期での圧縮端温度に基づく吸入空気量補正量演算の内容を示す。
【０１２４】
これについて説明すると、ステップＳ１６１で噴射開始時期での圧縮端温度Tinjが読み込まれ、ステップＳ１６２で圧縮端温度Tinjと基準圧縮端温度S_Tinjとの比較が行われ、圧縮端温度Tinjが基準圧縮端温度S_Tinjより低い場合には、ステップＳ１６３へ進んで吸入空気量補正量の演算が行われる。
【０１２５】
そのステップＳ１６３で行われる吸入空気量補正量の演算処理の内容を図３０に示す。
【０１２６】
これによると、ステップＳ１７１では図３１に示すテーブルを参照してスロットル弁制御電磁弁２２の補正デューティ比の基準値Bc_tvodutyが演算される。
【０１２７】
ステップＳ１７２では次式、
C_tvoduty1＝K1×(S_Tinj−Tinj)×Bc_tvoduty
K1：定数
により補正デューティ比C_tvoduty1が演算される。
【０１２８】
ステップＳ１７３では図３２に示すテーブルを参照して可変ノズル１Ｇの制御用の電磁弁１Ｋ、またはウエストゲートバルブ１Ｆの制御用の電磁弁１Ｃの補正デューティ比の基準値Bc_tcdutyが演算される。
【０１２９】
ステップＳ１７４では次式、
C_tcduty1＝K2×(S_Tinj−Tinj)×Bc_tcduty
K2：定数
により補正デューティ比C_tcduty1が演算される。
【０１３０】
ステップＳ１７５では、出口側電磁切換弁１３３、１３４への通電時期基準補正量Bc_ivc（固定値）が読み込まれ、ステップＳ１７６で次式、
C_ivc1＝K3×(S_Tinj−Tinj）×Bc_ivc
K3：定数
により補正値C_ivc1が演算される。
【０１３１】
なお、ステップＳ１７１、Ｓ１７２の処理、ステップＳ１７３、Ｓ１７４の処理、ステップＳ１７５、Ｓ１７６の処理のうち少なくとも１つの処理を実行すれば吸入空気量の制御は可能である。すなわち、吸入空気量を制御するにはスロットル弁開度、過給圧、可変動弁開閉時期のうち少なくとも一つを制御すればよい。
【０１３２】
図３３は噴射開始時期での圧縮端温度に基づく吸入ガス温度補正の内容を示す。ここでは噴射開始時期での圧縮端温度が所定値以上になるように吸入ガス温度が補正される。
【０１３３】
これによると、ステップＳ１８１で噴射開始時期での圧縮端温度Tinjが読み込まれ、ステップＳ１８２で基準圧縮端温度S_Tinjとの比較が行われ、圧縮端温度Tinjが基準圧縮端温度S_Tinjより低い場合には、ステップＳ１８３で吸入ガス温度補正量の演算処理が行われる。
【０１３４】
ステップＳ１８３で行われる吸入ガス温度補正量の演算処理の内容を図３４に示す。
【０１３５】
これによると、ステップＳ１９１で吸気温度制御電磁弁４３の基準補正デューティ比Bc_icduty（固定値）が読み込まれ、ステップＳ１９２で次式、
C_icduty＝K4×(S_Tinj−Tinj)×Bc_icduty
K4：定数
で補正デューティ比C_icdutyが求められる。
【０１３６】
ステップＳ１９３ではＥＧＲ温度制御電磁弁４７の基準補正デューティ比Bc_ecduty（固定値）が読み込まれ、ステップＳ１９４で次式、
C_ecduty＝K5×(S_Tinj−Tinj)×Bc_ecduty
K5：定数
で補正デューティ比C_ecdutyが求められる。
【０１３７】
なお、ステップＳ１９１、Ｓ１９２の処理、ステップＳ１９３、Ｓ１９４の処理のうち少なくとも１つの処理を実行すれば吸入ガス温度を制御することができる。すなわち、吸入ガス温度を制御するには吸気温度、ＥＧＲガス温度のうちいずれか一方を制御すればよい。
【０１３８】
また、図３５は噴射開始時期での圧縮端温度に基づくＥＧＲ率補正の内容を示す。ここでは噴射開始時期での圧縮端温度が所定値以上になるようにＥＧＲ率の補正が行われる。
【０１３９】
これによると、ステップＳ２０１で噴射開始時期での圧縮端温度Tinjが読み込まれ、ステップＳ２０２で基準圧縮端温度S_Tinjとの比較が行われ、圧縮端温度Tinjが基準圧縮端温度S_Tinjより低い場合には、ステップＳ２０３でＥＧＲ率補正量の演算が行われる。
【０１４０】
図３６はステップＳ２０３で行われるＥＧＲ率補正量の演算処理の内容を示す。
【０１４１】
これによると、ステップＳ２１１で圧縮端温度Tinjと基準圧縮端温度S_Tinjとの差分S_Tinj−Tinjに応じて、ＥＧＲ率の補正量Kegr1が次式、
Kegr1＝K6×(S_Tinj−Tinj)
K6：定数
により演算される。
【０１４２】
なお、図２９、図３３に示した処理のうちいずれか一方だけ実行しても噴射開始時期での圧縮端温度を制御することができ、噴射開始時期での圧縮端温度を所定値以上に制御して、失火等が防止できる。ただし、図３５に示した処理は、後述する不活性ガス率に基づく制御、空気過剰率に基づく制御と制御方向が逆になるため単独で使用されることは無く、図２９、図３３に示した処理と併せて使用される。
【０１４３】
▲２▼不活性ガス率に基づく補正
次に不活性ガス率に基づく補正について説明する。この不活性ガス率に基づく補正では不活性ガス率が所定値以下になるようにＥＧＲ量（ＥＧＲ率）、吸入空気量が補正される。
【０１４４】
図３７は不活性ガス率Nagrに基づく補正の内容を示す。このフローを処理することにより、不活性ガス率Nagrを所定値以下に制御することができる。
【０１４５】
これについて説明すると、ステップＳ２２１で不活性ガス率Nagrが読み込まれ、ステップＳ２２２に不活性ガス率Nagrと所定値の比較がなされる。不活性ガス率Nagrが所定値よりも大きい場合、ステップＳ２２３へ進んでＥＧＲ率補正量Kegr2の演算が行われる。ＥＧＲ率補正量Kegr2は次式、
Kegr2＝KN1×(Nagr−所定値)
KN1：係数
により演算される。
【０１４６】
そして、ステップＳ２２４でスロットル弁２０の開度制御用電磁弁２２の補正デューティ比C_tvoduty2が次式、
C_tvoduty2＝KN2×(Nagr−所定値)
KN2：係数
により演算され、ステップＳ２２５で過給機１のノズル開度またはウエストゲートバルブ１Ｆの開度を調整する電磁弁１Ｋまたは１Ｃの補正デューティ比C_tcduty2が次式、
C_tcduty2＝KN3×(Nagr−所定値)
KN3：係数
により演算される。
【０１４７】
さらに、ステップＳ２２６では可変動弁機構１１４の吸気弁閉時期の補正量C_ivc2が次式、
C_ivc2＝KN4×(Nagr−所定値)
KN4：係数
により演算される。
【０１４８】
一方、不活性ガス率Nagrが所定値よりも小さい場合には、ステップＳ２２７以降に進み、Kegr2、C_tvoduty2、C_tcduty2、C_ivc2にゼロがセットされる。
【０１４９】
▲３▼空気過剰率に基づく補正
次に空気過剰率に基づく補正について説明する。この空気過剰率に基づく補正では空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）及び燃料噴射量が制御される。
【０１５０】
図３８は空気過剰率に基づく補正の内容を示す。このフローを処理することにより空気過剰率Lambdaが所定値以上に制御される。
【０１５１】
これによると、まず、ステップＳ２３１で限界空気過剰率R_lambdaが図示しないマップより読み込まれ、ステップＳ２３２では演算された空気過剰率Lambdaが読み込まれ、ステップＳ２３３で限界空気過剰率R_lambdaと空気過剰率Lambdaの比較が行われる。
【０１５２】
空気過剰率Lambdaが限界空気過剰率R_lambdaよりも小さい場合、ステップＳ２３４でスロットル弁電磁弁２２の基本デューティ比B_tvodutyが読み込まれ、ステップＳ２３５でスロットル弁基準補正デューティ比Bc_tvodutyが読み込まれ、ステップＳ２３６で次式、
C_tvoduty3＝KL1×Bc_tvoduty×(R_lambda−Lambda)
により補正デューティ比C_tvoduty3が演算される。
【０１５３】
さらに、ステップＳ２３７で前出のC_tvoduty1、C_tvoduty2とこのC_tvoduty3のうちの最大値が最終的な補正値C_tvodutyとされる。
【０１５４】
ステップＳ２３８ではステップＳ２３４で読み込まれたB_tvodutyとC_tvodutyを加えたものがメモリMem1に格納される。ステップＳ２３９ではメモリMem1の値が所定値A（全開相当のデューティ比）と比較され、メモリMem1の値が所定値A以上の場合には、ステップＳ２４０でC_tvoduty＝所定値A−B_tvodutyとされる。これは、所定値Aが全開相当のデューティ比であればそれ以上の補正は無理であるため、B_tvodutyとC_tvodutyを加算した結果が所定値A（全開相当のデューティ比）になるようにリミットをかける必要があるからである。
【０１５５】
ステップＳ２３９でメモリMem1の値が所定値A未満であれば、ステップＳ２４９でC_tvoduty1、C_tvoduty2、C_tvoduty3のうちの最大値が最終的な補正値C_tvodutyとされるが、メモリMem1の値が所定値以上でステップＳ２４０でC_tvodutyにリミットをかけた場合は、空気過剰率を限界値以上にできない状況にあるため、ステップＳ２４１以降へ進んでＥＧＲ率の補正を行う。
【０１５６】
ステップＳ２４１では基本ＥＧＲ率Regrが読み込まれ、ステップＳ２４２でＥＧＲ率補正量Kegr1、Kegr2が読み込まれる。さらにステップＳ２４３で、次式、
Kegr3＝KL2×(R_lambda−Lambda)
により空気過剰率LambdaによるＥＧＲ率補正量Kegr3が演算される。
【０１５７】
ステップＳ２４４ではメモリMem2に、
Mem2＝Regr0＋Kegr1−Kegr2−Kegr3
の値が格納される。
【０１５８】
ステップＳ２４５でメモリMem2の値がゼロ未満か否かチェックされる。メモリMem2の値がゼロ未満の場合、ＥＧＲ率補正量KegrはステップＳ２４６で基本目標ＥＧＲ率Regr0をマイナスにした値(−Regr0)にされる。一方、Mem2の値がゼロ以上の場合は、ステップＳ２５０で最終的なＥＧＲ率補正量Kegrは、
Kegr＝Kegrl−Kegr2−Kegr3
とされる。
【０１５９】
ステップＳ２４６でＥＧＲ率補正量Kegrの値を−Regr0とすることはＥＧＲ率をゼロとすることである。この場合、ＥＧＲ率の補正では空気過剰率を限界値以上にできない状況にあるので、ステップＳ２４７以降に進んで燃料噴射量の補正を行う。
【０１６０】
ステップＳ２４７で吸入新気相当値のサイクル処理値Qexhと限界空気過剰率R_lambdaに基づいて以下の演算が行われる。
【０１６１】
Mem3＝Qexh／R_lambda／14.6
ここで、メモリMem3の値は、限界空気過剰率にするための燃料噴射量に相当する。このため、ステップＳ２４８ではメモリMem3の値から目標噴射量Qを引いた値を噴射量補正量C_qfとする。
【０１６２】
このフローでは空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、ＥＧＲ量及び燃料噴射量が補正されるが、補正の優先順位を吸入空気量、ＥＧＲ量、噴射量の順としたことにより、トルクを規定する燃料噴射量の補正量が少なくなり、運転性に与える影響を抑えることができる。
【０１６３】
また、図３９は空気過剰率に基づく補正の別の例を示す。
【０１６４】
図３８では空気過剰率が所定値以上となるようにスロットル弁２０の開度を補正するのに対し、ここでは空気過剰率が所定値以上となるように過給機１の可変ノズル１Ｇまたはウエストゲートバルブ１Ｆの開度を補正する。
【０１６５】
これによると、ステップＳ２５１、Ｓ２５２で限界空気過剰率R_lambda、空気過剰率Lambdaが読み込まれ、ステップＳ２５３で限界空気過剰率R_lambdaと空気過剰率Lambdaとの比較が行われる。
【０１６６】
空気過剰率Lambdaが限界空気過剰率R_lambdよりも小さい場合、ステップＳ２５４で過給機１の可変ノズル１Ｇの開度またはウエストゲートバルブ１Ｆの開度を制御する電磁弁１Ｋまたは１Ｃの基本デューティ比B_tcdutyが読み込まれ、ステップＳ２５５で基準補正デューティ比Bc_tcdutyが読み込まれる。
【０１６７】
そして、ステップＳ２５６で次式、
C_tcduty3＝KL2×Bc_tcduty×(R_lambda−Lambda)
によって補正デューティ比C_tcduty3が演算される。
【０１６８】
さらに、ステップＳ２５７で、このC_tcduty3と前出のC_tcduty1、C_tcduty2の中で最大のものが最終的な補正値C_tvodutyとされる。
【０１６９】
ステップＳ２５８でステップＳ２８４で読み込まれたB_tcdutyとC_tcdutyを加算したものがメモリMem1に格納される。
【０１７０】
ステップＳ２５９でメモリMem1の値がエンジン回転数毎に設定された所定値B（過給機１が最大効率となるデューティ比）と比較され、所定値B以上の場合にはステップＳ２６０でC_tcduty＝所定値B−B_tcdutyとされる。
【０１７１】
これは、所定値Bが過給機１が最大効率となるデューティ比であればそれ以上の補正は無理であるため、B_tcdutyとC_tcdutyを加算した結果が最大効率相当の所定値Bになるようにリミットをかける必要があるからである。
【０１７２】
ステップＳ２５９でメモリMem1の値が所定値B未満であれば、ステップＳ２６９でC_tcduty1、C_tcduty2、C_tcduty3のうちの最大値が最終的な補正値C_tcdutyとされる。この結果、例えば可変ノズルの場合、ノズルが締まり側に制御され、吸入空気量が増量側に制御される。これに対し、ステップＳ２６０でC_tcdutyにリミットをかけた状態では、吸入空気量の制御では空気過剰率が限界値以上に制御できない状況にあるため、ステップＳ２６１以降へ進んでさらにＥＧＲの補正が行われる。
【０１７３】
ステップＳ２６１で基本ＥＧＲ率Regrが読み込まれ、ステップＳ２６２でＥＧＲ率補正量Kegr1、Kegr2が読み込まれる。
【０１７４】
そしてステップＳ２６３では、次式、
Kegr3＝KL2×(R_lambda−Lambda)
で空気過剰率による補正ＥＧＲ率Kegr3が演算される。
【０１７５】
ステップＳ２６４では、メモリMem2に、
Mem2＝Regr0＋Kegr1−Kegr2−Kegr3
の値が格納され、ステップＳ２６５でメモリMem2の値がゼロ未満か否かチェックされる。メモリMem2の値がゼロ未満の場合、ＥＧＲの補正率は、ステップＳ２６６で基本目標ＥＧＲ率Regr0をマイナスにした値（−Regr0）にされる。
【０１７６】
一方、メモリMem2の値がゼロ以上の場合は、ステップＳ２７０で最終的なＥＧＲ率補正量Kegrは、
Kegr＝Kegr1−Kegr2−Kegr3
とされる。
【０１７７】
ステップＳ２６６でKegrの値を−Regr0とすることはＥＧＲ率をゼロとすることであり、ＥＧＲ率の補正では空気過剰率が限界値以上に制御できない状況にあることを意味する。そのため、ステップＳ２６７以降では空気過剰率を限界値以上に制御すべく、さらに燃料噴射量の補正が行われる。
【０１７８】
ステップＳ２６７では吸入新気相当値のサイクル処理値Qexhと限界空気過剰率R_lambdaに基づいて以下の演算が行われる。
【０１７９】
Mem3＝Qexh／R_lambda／14. 6
ここで、メモリMem3の値は、限界空気過剰率にするための燃料噴射量に相当する。このため、ステップＳ２６８でメモリMem3の値から目標噴射量Qを引いた値を噴射量補正量C_qfとする。
【０１８０】
図４０は空気過剰率に基づく補正のさらに別の例を示す。これは空気過剰率が所定値以上となるように可変動弁機構１１４による吸気弁１２０の閉時期を補正するものである。
【０１８１】
これによると、ステップＳ２７１、Ｓ２７２で限界空気過剰率R_lambdaと空気過剰率Lambdaが読み込まれ、ステップＳ２７３で限界空気過剰率R_lambdaと空気過剰率Lambdaの比較が行われる。
【０１８２】
空気過剰率Lambdaが限界空気過剰率R_lambdaよりも小さい場合、ステップＳ２７４で出口側電磁弁の基本通電時期B_ivcが読み込まれ、ステップＳ２７５で通電補正時期C_ivc1、C_ivc2が読み込まれ、ステップＳ２７６で次式、
C_ivc3＝KL3×Bc_ivc×(R_lambda−Lambda)
によって補正値C_ivc3が演算される。さらに、ステップＳ２７７でC_ivc1、C_ivc2とC_ivc3のうち最大値が最終的な補正値C_ivcとされる。
【０１８３】
ステップＳ２７８でステップＳ２７４で読み込んだB_ivcからC_ivcを減算したものがメモリMem1に格納される。
【０１８４】
ステップＳ２７９でメモリMem1の値がエンジン回転数毎に設定された所定値C（吸入空気量最大となる吸気弁閉時期に相当）と比較され、所定値C以上の場合にはステップＳ２８０でC_ivc＝所定値C−B_ivcとされる。
【０１８５】
これは、所定値Cが吸入空気量最大となる吸気弁閉時期に相当する場合、それ以上の補正は新気量を逆に減少させるのでリミットをかける必要があるからである。
【０１８６】
ステップＳ２７９でメモリMem1の値が所定値C未満であれば、ステップＳ２８９でC_ivc1、C_ivc2とC_ivc3の最大値が最終的な補正値C_ivcとされる。一方、ステップＳ２８０でC_ivcにリミットをかけた状態は、吸入空気量の補正では空気過剰率を限界値以上にできない状況にあるので、ステップＳ２８１以降でさらにＥＧＲの補正が行われる。
【０１８７】
ステップＳ２８１で基本ＥＧＲ率Regrが読み込まれ、ステップＳ２８２でＥＧＲ率補正量Kegr1、Kegr2が読み込まれる。
【０１８８】
さらにステップＳ２８３で次式、
Kegr3＝KL2×(R_lambda−Lambda)
で空気過剰率によるＥＧＲ率補正量が演算される。
【０１８９】
ステップＳ２８４ではメモリMem2に、
Mem2＝Regr0＋Kegr1−Kegr2−Kegr3
の値が格納され、ステップＳ２８５でメモリMem2の値がゼロ未満か否か判断される。そして、メモリMem2の値がゼロ未満の場合、ＥＧＲの補正率はステップＳ２８６で基本目標ＥＧＲ率Regr0をマイナスにした値（−Regr0）にされる。一方、メモリMem2の値がゼロ以上の場合は、ステップＳ２９０で最終的なＥＧＲ率補正量Kegrは、
Kegr＝Kegr1−Kegr2−Kegr3
とされる。
【０１９０】
ステップＳ２８６でKegrの値を−Regr0とすることはＥＧＲ率をゼロとすることである。すなわち、ＥＧＲ率の補正では空気過剰率を限界値以上に制御できない状況にあるので、ステップＳ２８７以降では空気過剰率を限界値以上に制御すべく、さらに燃料噴射量の補正が行われる。
【０１９１】
ステップＳ２８７で吸入新気相当値のサイクル処理値Qexhと限界空気過剰率R_lambdaに基づいて、以下の演算が行われる。
【０１９２】
Mem3＝Qexh／R_lambda／14.6
ここでメモリMem3の値は、限界空気過剰率にするための燃料噴射量に相当する。このため、ステップＳ２８８でメモリMem3の値から目標噴射量Qを引いた値が噴射量補正量C_qfとされる。
【０１９３】
以上、コントローラ３０の制御内容について説明したが、本発明によると、演算された燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度に基づき、圧縮端温度が所定値以上になるように吸入空気量、ＥＧＲ量、吸入ガス温度が補正され、筒内ガス温度が制御されるので、低負荷域で実圧縮比を低下させた場合や吸入空気量を減少させた場合でも噴射開始時期での圧縮端温度を所定値以上に維持することができ、確実に着火させることが可能となる。
【０１９４】
そして、燃焼室内の空気過剰率に応じて、空気過剰率が所定値以上となるように燃料噴射量、吸入空気量、ＥＧＲ量が制御されるので、特に高負荷時や加速時に空気過剰率か所定値以下となってスモークが発生するのを防止できる。また、このときの制御の優先順位を吸入空気量、排気還流量、燃料噴射量の順としたことにより、トルク変動の原因となる燃料噴射量の補正量が少なくなり、運転性に与える影響を抑えることができる。
【０１９５】
さらに、燃焼室に供給される不活性ガス率が所定値以下になるように吸入空気量、ＥＧＲ量が制御されるので、不活性ガス率過多によって燃焼が緩慢となってＨＣ等が増加することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置を備えた圧縮着火エンジンの概略構成図である。
【図２】燃料噴射装置の概略構成図である。
【図３】可変動弁機構の概略構成図である。
【図４】制御用パラメータを演算するためのフローチャートである。
【図５】圧縮端温度演算処理の内容を示したフローチャートである
【図６】水温係数の演算に用いられるテーブルである。
【図７】比熱比の演算に用いられるテーブルである。
【図８】負荷履歴演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図９】負荷影響値の演算に用いられるマップである。
【図１０】実圧縮比演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図１１】実圧縮比の演算に用いられる補正係数の演算に用いられるテーブルである。
【図１２】基準圧縮比の演算に用いられるテーブルである。
【図１３】空気過剰率演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図１４】体積効率相当値の演算に用いられるテーブルであるである。
【図１５】不活性ガス率演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図１６】燃料噴射制御の内容を示したフローチャートである。
【図１７】目標燃料噴射量を演算するためのマップである。
【図１８】目標パイロット噴射時期を演算するためのマップである。
【図１９】目標噴射圧を演算するためのマップである。
【図２０】目標ＥＧＲ率演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図２１】基本目標ＥＧＲ率に用いられるマップである。
【図２２】ＥＧＲ弁制御の内容を示したフローチャートである。
【図２３】ＥＧＲ弁開口面積をデューティ比へ変換するためのテーブルである。
【図２４】スロットル開度を制御することによる吸入空気量制御の内容を示したフローチャートである。
【図２５】過給圧を制御することによる吸入空気量制御の内容を示したフローチャートである。
【図２６】吸気弁閉時期を制御することによる吸入空気量制御の内容を示したフローチャートである。
【図２７】吸気温度制御装置による吸入ガス温度制御の内容を示したフローチャートである。
【図２８】ＥＧＲ温度制御装置による吸入ガス温度制御の内容を示したフローチャートである。
【図２９】噴射開始時期での圧縮端温度に基づく吸入空気量補正の内容を示したフローチャートである。
【図３０】吸入空気量補正量の演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図３１】スロットル弁制御電磁弁の補正デューティ比の基準値を演算するためのテーブルである。
【図３２】可変ノズル制御用の電磁弁またはウエストゲートバルブ制御用の電磁弁の補正デューティ比の基準値を演算するためのテーブルである。
【図３３】噴射開始時期での圧縮端温度に基づく吸入ガス温度補正の内容を示したフローチャートである。
【図３４】吸入ガス温度補正量の演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図３５】噴射開始時期での圧縮端温度に基づくＥＧＲ率補正の内容を示したフローチャートである。
【図３６】ＥＧＲ率補正量演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図３７】不活性ガス率Nagrに基づく補正の内容を示したフローチャートである。
【図３８】空気過剰率に基づく補正を説明するためのフローチャートである。
【図３９】空気過剰率に基づく補正の別の例を説明するためのフローチャートである。
【図４０】空気過剰率に基づく補正のさらに別の例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 可変容量過給機
１Ｃ 電磁弁
１Ｆ ウエストゲートバルブ
１Ｇ 可変ノズル
１Ｋ 電磁弁
５ ディーゼルエンジン
６ 燃料噴射弁
９ ＥＧＲ弁
１０ ＥＧＲ通路
２０ 吸気絞り弁
３０ コントローラ
４０ 吸気温度制御装置
４４ ＥＧＲ温度制御装置
８５ コモンレール
１１４ 可変動弁機構
１２０ 吸気弁
【産業上の利用分野】
この発明は圧縮着火エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気中の有害成分であるＮＯｘの発生を抑制するために、吸気系に排気の一部を再循環させる排気還流装置（ＥＧＲ装置）が知られている。このＥＧＲ装置では、排気の一部を吸気系に導くためのＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を装着しておき、ＥＧＲの必要な領域でＥＧＲ弁を開いて所定量の排気（ＥＧＲガス）を吸入空気に混合させることにより、燃焼時の最高温度を下げてＮＯｘの発生量を低減させることができる。
【０００３】
ところで、ＥＧＲ率（＝ＥＧＲ量／新気量×１００）が高くなると、燃焼室内の空気過剰率が低下するとともに、燃焼速度が低下するためスモークの排出量が増加する。
【０００４】
この点に関し、特開平10-318047号には、空気過剰率の低下によりスモークが発生するのを防止するため、目標空気過剰率と実際の空気過剰率が一致するようにＥＧＲ量を制御するとともに燃料噴射量の最大値を制限する技術が開示されている。
【０００５】
また、特開平8−2 96469号には、ＥＧＲ装置などにより導入される排気によって燃焼温度を低下させ、燃焼温度が低くなる運転域で熱発生パターンが単段の予混合燃焼の形態になるように着火遅れ期間を大幅に長くすることによりＮＯｘとスモークの各濃度をともに低減させる為、上死点での圧縮ガス温度を算出し、圧縮端温度が所定値を超えたとき吸入量を減少させずに吸気温度を低下させる技術が開示されている。
【０００６】
さらに、本出願人により、圧縮行程で燃焼室内に生じる最高圧力である圧縮端圧力を検出し、圧縮端圧力を目標値に近づけるようにパイロット噴射を制御するものが出願されている（特願平10-327850号）。
【０００７】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、上記の従来例のうち、特開平10-318047号は、空気過剰率が目標値以下になる可能性のある比較的高負荷条件に限って効果を発揮するものであり、低負荷側では基本的に予め設定されたＥＧＲ量で制御されるため、特に低負荷側で実圧縮比を抑える制御や、吸入空気量を低減させる制御を実施しようとしても対応することができなかった。
【０００８】
すなわち、圧縮比を低くしない状態や吸入空気量を低減させない状態と同様のＥＧＲ等の制御状態を維持したまま圧縮比を低くしたり吸入空気量を低減したりすると、噴射開始時期での燃焼室ガス温度が燃料の着火温度に至らず、失火する可能性があった。
【０００９】
また、圧縮着火エンジンの場合、トルクはほぼ燃料噴射量で決まるが、吸入空気量を低下させた状態で同一の燃料噴射量を維持しようとすると空気過剰率が低下し、ＥＧＲガス中の過剰酸素量が低下するため、燃焼速度が低下して粒子状物質（ＰＭ）やＨＣが増加する可能性があった。
【００１０】
また、特開平8-296469号では、上死点での圧縮ガス温度を算出し、圧縮端温度が所定値を超えた場合は吸入量の減少をやめて吸気温度を低下させるようにしているが、圧縮端温度が所定値以下になった場合への対応はなされていない。そのため、実圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態で、噴射開始時期での燃焼室ガス温度が燃料の着火温度にならなかった場合には失火する可能性があった。
【００１１】
さらに、特願平10-327850号では、圧縮端圧力が所定値になるようにパイロット噴射を制御しているが、パイロット噴射時期での圧縮端温度が所定値未満となり、着火しない状況になった場合への対応はなされていない。
【００１２】
本発明は、上記技術的課題を鑑みてなされたものであり、実圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態におけるエンジンの着火性能を向上させ、排気組成の悪化や失火を防止することを目的とする。
【００１３】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度を演算する手段と、演算された圧縮端温度に基づき、圧縮端温度が所定温度以上となるように筒内ガス温度を制御する筒内ガス温度制御手段と、空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、演算された空気過剰率に基づき、空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、排気還流量及び燃料噴射量のうち二つ以上を補正する手段とを備え、前記補正する手段における補正の優先順位を吸入空気量、排気還流量、燃料噴射量の順とすることを特徴とするものである。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、筒内ガス温度制御手段が吸入空気量を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とするものである。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明において、筒内ガス温度制御手段が筒内に吸入されるガス温度を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とするものである。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明において、筒内ガス温度制御手段が排気還流量を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とするものである。
【００１７】
第５の発明は、第１から第４の発明において、同一サイクル中に複数回燃料噴射される場合、前記燃料噴射開始時期は最初の噴射時期であることを特徴とするものである。
【００１８】
第６の発明は、第１から第５の発明において、燃料噴射時期での圧縮端温度を、吸気温度と、噴射開始時期での圧縮比と、排気還流量とに基づき演算することを特徴とするものである。
【００１９】
第７の発明は、第６の発明において、吸気温度を水温、負荷履歴を考慮して演算することを特徴とするものである。
【００２０】
第８の発明は、第１から第７の発明において、筒内に吸入されるガスの不活性ガス率を演算する不活性ガス率演算手段と、演算された不活性ガス率に基づき、不活性ガス率が所定値以下になるように吸入空気量を補正する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
第９の発明は、第１から第７の発明において、筒内に吸入されるガスの不活性ガス率を演算する不活性ガス率演算手段と、演算された不活性ガス率に基づき、不活性ガス率が所定値以下になるように排気還流量を補正する手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
第１０の発明は、第８又は第９の発明において、不活性ガス率演算手段が、不活性ガス率をシリンダ吸入排気還流量、排気還流ガス余剰空気割合及び吸入新気相当量に基づき演算することを特徴とするものである。
【００２４】
第１１の発明は、第１の発明において、前記空気過剰率演算手段は、空気過剰率を、燃料噴射量、吸入空気量、エンジン回転数及び排気還流量に基づき演算することを特徴とするものである。
【００２６】
【作用及び効果】
第１から第４の発明によると、演算された燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度に基づき、燃料噴射開始時期での圧縮端温度が所定温度以上となるように吸入空気量等が補正され、筒内ガス温度が制御されるので、圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態で圧縮端温度が低く、失火するのを防止することができる。
また、空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、排気還流量及び燃料噴射量のうち二つ以上が補正されるので、高負荷時や加速時等に空気過剰率が所定値以下となってスモークが発生するのを防止できる。
また、吸入空気量、排気還流量、燃料噴射量の順で補正が行われることにより、トルクを規定する燃料噴射量の補正量が少なくなり、運転性に与える影響を抑えることができる。
【００２７】
また、第５の発明によると、パイロット噴射を行う等、同一サイクル中に複数回燃料噴射を行う場合にも対応できる。特に、パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射燃料を確実に着火させることができるので、燃焼室温度の上昇が促進され、燃焼室内に局所的な温度場が確実に形成され、この結果、メイン噴射の着火が確実に起こるとともに燃焼速度が速くなり、失火やＨＣの増加が防止される。
【００２８】
また、第６の発明によると、圧縮端温度が、吸気温度と、噴射開始時期での圧縮比と、排気還流量とに基づき演算されるが、これにより、圧縮圧力を検出することなく、精度良く圧縮端温度を予測することができる。
【００２９】
また、第７の発明によると、吸気温度を水温、負荷履歴を考慮して演算することによって壁面温度等の影響が考慮され、精度良く圧縮端温度を演算することが可能となる。
【００３０】
また、第８、第９の発明によると、不活性ガス率が所定値以下となるように吸入空気量、排気還流量が補正されるので、不活性ガス率過多によって燃焼が緩慢となり、ＨＣ等が増加することを防止できる。
【００３１】
また、第１０の発明によると、不活性ガス率がシリンダ吸入排気還流量、排気還流ガス余剰空気割合及び吸入新気相当量に基づき演算されるので、特別なセンサ（ＣＯ2センサ等）を用いることなく、不活性ガス率を求めることができる。
【００３３】
また、第１１の発明によると、空気過剰率が、燃料噴射量、吸入空気量、エンジン回転数及び排気還流量に基づき演算されるので、直接排気空燃比を計測することなく空気過剰率を演算することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
図１は本発明に係る制御装置を備えたディーゼルエンジンの概略構成を示す。図中１は可変容量過給機であり、過給機１はエアフィルタ２を介して吸気通路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、下流の吸気マニホールド４へ送り込む。
【００３７】
吸気マニホールド４の途中には過給された吸入空気の温度を制御する吸気温度制御装置４０が設けられている。この吸気温度制御装置４０には冷却水が冷却水導入口４１から導入され、導入された冷却水は冷却水出口４２より流出する。吸気温度制御装置４０は内部に設けられた複数の吸入空気通路の周囲を冷却水が流れる構造になっており、冷却水導入口４１に設けられた吸気温度制御電磁弁４３により冷却水量を制御することによって過給された吸入空気の温度を制御することができる。
【００３８】
エンジン５はコモンレール式の燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンであり、燃焼室毎に装着された燃料噴射弁６には燃料ポンプ７によって加圧された燃料が供給され、燃料噴射弁６から各燃焼室に向けて燃料が噴射される。燃料噴射弁６から噴射された燃料は圧縮着火して燃焼する。燃料噴射装置については後で説明する。
【００３９】
また、排気マニホールド８の途中と吸気マニホールド４の途中とを接続する排気還流（ＥＧＲ）通路１０が設けられ、このＥＧＲ通路１０の途中にはＥＧＲ弁９が介装される。デューティ制御される電磁弁１２で大気との希釈割合を変化させるとＥＧＲ弁９の圧力室１３に導かれる圧力が変化し、ＥＧＲ弁９の開度が変化してＥＧＲ率が変化する。
【００４０】
ＥＧＲ通路１０の途中にはＥＧＲガスの温度を制御するＥＧＲ温度制御装置４４が設けられている。このＥＧＲ温度制御装置４４にはエンジン冷却水が冷却水導入口４５から導入され、導入された冷却水は冷却水出口４６より流出する。ＥＧＲ温度制御装置４４は内部に設けられた複数のＥＧＲガス通路の周囲を冷却水が流れる構造となっており、冷却水導入口４５に設けられたＥＧＲ温度制御電磁弁４７により冷却水量を制御することによってＥＧＲガスの温度を制御することができる。
【００４１】
また、吸気コンプレッサ１Ａの上流には吸気を絞る吸気絞り弁２０が介装されている。吸気絞り弁２０の開度は、デューティ制御される電磁弁２２でバキュームポンプ１１からの負圧と大気との希釈割合を変化させ、ダイアフラム装置２１の圧力室２１Ａに導かれる圧力を変化させることにより制御される。
【００４２】
これらＥＧＲ弁９、吸気絞り弁２０の開度の制御及び燃料の噴射量・噴射時期の制御はコントローラ３０により行われる。
【００４３】
燃焼後の排気は排気マニホールド８を通って過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動した後、ＮＯｘ吸収剤１６で浄化され、マフラー１７で消音されて大気中に放出される。
【００４４】
また、過給機１には可変ノズル１Ｇが設けられている。この可変ノズル１Ｇはダイアフラム装置１Ｈによって開度が制御される。可変ノズル１Ｇの開度に応じて排気タービン１Ｂの回転数が制御されるとエンジン５の吸入空気量が制御される。ダイアフラム装置１Ｈの圧力室１Ｊへ供給される負圧は、デューティ制御される電磁弁１Ｋでバキュームポンプ１１からの負圧と大気との希釈割合を調整することによって制御される。
【００４５】
また、過給機１にはウエストゲートバルブ１Ｆが設けられている。ウエストゲートバルブ１Ｆはダイアフラム装置１Ｄによって開度が制御される。ウエストゲートバルブ１Ｆの開度に応じても排気タービン１Ｂの回転数が制御され、エンジン５の吸入空気量が制御される。ダイアフラム装置１Ｄの圧力室１Ｅへの供給負圧は、デューティ制御される電磁弁１Ｃでバキュームポンプ１１からの負圧と大気との希釈割合を調整することによって制御される。なお、可変ノズル１Ｇとウエストゲートバルブ１Ｆは、どちらか一方が設けられていれば吸入空気量の制御が可能である。これら可変ノズル１Ｇ、ウエストゲートバルブ１Ｆの制御もコントローラ３０により行われる。
【００４６】
一方、過給機１の吸気コンプレッサ１Ａ上流の吸気通路３には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３１が設けられている。また、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ３２、アクセルペダル操作量を検出するアクセル操作量センサ３３、クランク角を検出するクランク角度センサ３４が設けられ、後述する制御を行う。また、吸気マニホールド４には温度センサ３５、吸気圧センサ３６が、排気マニホールド８には排圧センサ３７がそれぞれ設けられており、これらの信号もコントローラ３０に入力され、後述する制御に利用される。
【００４７】
図２は燃料噴射装置の概略構成を示す。
【００４８】
エンジン５の気筒毎に設けられた燃料噴射弁６は噴射管８６を介してコモンレール８５に接続されている。コモンレール８５には供給管８７、チェック弁８８を介して燃料ポンプ７が接続されている。燃料ポンプ７は燃料タンク８９から燃料フィルタ９０を介して、燃料フィードポンプ９１を経て吸入された燃料を昇圧し、所定の高圧に制御する。すなわち、エンジン回転に同期してカムロブを有するドライブシャフト９２が回転し、燃料ポンプ７内のピストンが往復運動し、燃料フィードポンプ９１からの燃料が加圧され、コモンレール８５に供給される。また、燃料ポンプ７には常にコモンレール圧を所望の圧力に制御するための電磁弁９３が設けられる。
【００４９】
コントローラ３０は、エンジン回転数Ne、アクセル操作量、クランク角度から判断されるエンジン状態に応じて決定される最適の噴射量、噴射時期となるよう燃料噴射弁６を駆動する。さらに、コモンレール圧を検出する圧力センサ９４がコモンレール８５に設けられ、コントローラ３０はこの圧力センサ９４の信号が予め負荷やエンジン回転数Neに応じて設定した最適値となるように吐出量を制御する。
【００５０】
また、エンジン５は図３に示すような可変動弁機構１１４を備える。
【００５１】
可変動弁機構１１４には、各吸気弁１２０を閉弁方向に付勢するバルブスプリング１２１が備えられるとともに、各吸気弁１２０の上端に接合して油圧室１２２を画成するピストン１２３が備えられる。油圧室１２２に導かれる油圧力によりピストン１２３が下降し、バルブスプリング１２１に抗して吸気弁１２０が開かれる。
【００５２】
オイルポンプ１２４から吐出される作動油は、アキュムレータ１２５から入口側電磁切換弁１２６、１２７を介して油通路１２８、１２９に選択的に供給され、エンジン回転に同期して回転するロータリバルブ１３０、１３１を介して＃１気筒、＃４気筒、＃２気筒、＃３気筒の各油圧室１２２に選択的に供給されることにより、各吸気弁１２０が順に開かれる。
【００５３】
各油圧室１２２の作動油が油通路１２８、１２９から出口側電磁切換弁１３３、１３４を介して選択的にタンク１３５に逃がされると、各吸気弁１２０が順に閉じられる。この出口側電磁切換弁１３３、１３４を制御することにより吸気弁１２０の閉時期を自由に制御することができる。
【００５４】
次に、コントローラ３０の制御内容について説明する。
【００５５】
コントローラ３０は運転条件に応じて吸入空気量等を調整するが、圧縮比を低くした状態や吸入空気量を低減させた状態で燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度が低くなると失火やＨＣが増加する原因となる。
【００５６】
また、空気過剰率が低くなると燃焼速度が低下して粒子状物質（ＰＭ）やＨＣが増加する原因となり、不活性ガス率が高くなると燃焼が緩慢となりＨＣや可溶有機成分（ＳＯＦ）が増加する原因となる。
【００５７】
そこで、コントローラ３０は、かかる問題が生じるのを防止すべく、燃料噴射時期での圧縮端温度Tinj、空気過剰率Lambda、不活性ガス率Nagrをモニタし、圧縮端温度Tinjが所定温度以上、空気過剰率Lambdaが所定値以上、不活性ガス率Nagrが所定値以下となるように燃料噴射量、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）、吸入空気量及び吸入ガス温度を制御する。
【００５８】
具体的な制御内容について説明する前に、まず、制御に使用されるパラメータの演算処理について図４から図１５を参照しながら説明する。
【００５９】
図４はパラメータ演算処理の全体的な流れを示したフローである。これによると、ステップＳ１で後述する演算処理（図５）により燃料噴射時期での圧縮端温度Tinjが演算され、ステップＳ２で後述する演算処理（図１３）により空気過剰率Lambdaが演算され、ステップＳ３で後述する演算処理（図１５）により不活性ガス率Nagrが演算される。
【００６０】
図５は図４のステップＳ１で行われる圧縮端温度演算処理の内容を示したフローである。
【００６１】
このフローについて説明すると、まず、ステップＳ１１で温度センサ３５出力のリニアライズ値であるTisが読み込まれ、ステップＳ１２で図示しない冷却水温センサ出力のリニアライズ値であるTwが読み込まれる。
【００６２】
そして、ステップＳ１３で後述する演算処理（図８）により負荷履歴Tchmbが演算され、ステップＳ１４で補正係数Ktiが演算される。補正係数Ktiは、冷却水温Twから図６に示すテーブルを参照して演算される水温係数Ktwと負荷履歴Tchmbとに応じて次式、
Kti＝Tch mb×Ktw
により演算される。
【００６３】
ステップＳ１５では吸気温度Tiが次式、
Ti＝Tis×Kti
により演算される。
【００６４】
ステップＳ１６では後述する演算処理（図１５）により演算される不活性ガス率Nagrが読み込まれ、ステップＳ１７では不活性ガス率Nagrから図７に示すテーブルを参照して比熱比κが演算される。
【００６５】
そして、ステップＳ１８で後述する演算処理（図１０）により実圧縮比εが演算され、ステップＳ１９で噴射開始時期（パイロット噴射有：パイロット噴射時期、パイロット噴射無：メイン噴射時期）での圧縮端温度Tinjが次式、
Tinj＝Ti×εκ -1
により演算される。
【００６６】
図８は図５のステップＳ１３での負荷履歴演算処理の内容を示す。
【００６７】
これによると、ステップＳ２１でエンジン回転数Neが読み込まれ、ステップＳ２２で最終噴射量Qfが読み込まれ、ステップＳ２３で図９に示すマップを参照して負荷影響値Txが演算される。
【００６８】
そして、ステップＳ２４で負荷履歴Tchmbが次式、
Tchmb＝1／n×Tx＋(n−1)／n×Tchmbn-1
n：定数。
により加重平均処理を施して演算される。
【００６９】
また、図１０は図５のステップ１８での実圧縮比演算処理の内容を示す。
【００７０】
これによると、ステップＳ３１でエンジン回転数Neが読み込まれ、ステップＳ３２で吸気弁の閉時期Ang_ivcが読み込まれ、ステップＳ３３で噴射開始時期Ang_inj（パイロット噴射有：パイロット噴射時期、パイロット噴射無：メイン噴射時期）が読み込まれる。そして、ステップＳ３４では、これら読み込まれた値に基づき実圧縮比εが演算される。
【００７１】
実圧縮比εの演算は、図１１に示すテーブルを参照して補正係数Kneを演算し、吸気弁閉時期Ang_ivcでの基準圧縮比εbIVCと噴射開始時期Ang_ingでの基準圧縮比εbinjをそれぞれ図１２に示すテーブルを参照して演算し、これら補正係数Kne、基準圧縮比εbIVC、εbinjを次式、
ε＝Kne×(εbinj−εbIVC)
に代入することによって行われる。
【００７２】
次に、図４のステップＳ２で行われる空気過剰率演算処理の内容を図１３に示すフローを参照しながら説明する。
【００７３】
これによると、まず、ステップＳ４１でエンジン回転数Neが読み込まれ、ステップＳ４２でエアフローメータ３１からの信号をリニアライズされて得られる吸入空気量Qaが読み込まれる。
【００７４】
ステップＳ４３では最終燃料噴射量Qfが読み込まれ、ステップＳ４４で後述する演算処理（図２０）により演算される目標ＥＧＲ率Regrが読み込まれる。
【００７５】
そして、ステップＳ４５ではＥＧＲ量Qeが次式、
Qe＝Qa×Regr
Qa：新気吸入空気量
Regr：目標ＥＧＲ率
により演算される。
【００７６】
ステップＳ４６ではコレクタ吸入ＥＧＲ量Qec0が次式、
Qec0＝Qe／Ne
により演算される。
【００７７】
ステップＳ４７ではＥＧＲガス余剰空気割合Keo2が次式、
Keo2＝Kdlamd×KOR
Keo2：ＥＧＲガス余剰空気割合
Kdlamd：排気余剰空気割合相当値
KOR：補正値
により演算される。ただし、
Kdlamd＝(Lamdao−1)／Lamdao
Lamdao：排気管内空気過剰率
Lamdao＝Lamdaon-1×(1−KVOL#×Kin)＋Lambda×KVOL#×Kin
Lambda：空気過剰率
KVOL#：シリンダ容積／マニホールド容積
Kin：体積効率相当値
である。
【００７８】
ステップＳ４８ではシリンダ吸入ＥＧＲ量Qecが、次式、
Qec＝Qecn-1×(1−KVOL#×Kin）＋Qec0×KVOL#×Kin
Qec0：コレクタ吸入ＥＧＲ量
KVOL#：シリンダ容積／マニホールド容積
Kin：体積効率相当値
により演算される。
【００７９】
ステップＳ４９では１サイクルあたりの新気量Qac0が、次式、
Qac0＝Qa／Ne
Qa：新気吸入空気量
Ne：エンジン回転数
により演算される。
【００８０】
ステップＳ５０ではコレクタ吸入新気量Qacnが、次式、
Qacn＝Qac0×Z-NT#
Qac0：１サイクルあたりの新気量
NT#：サイクル遅れ処理係数
により、Qac0にNT#サイクル分の遅れ処理を施して演算される。
【００８１】
さらに、ステップＳ５１ではシリンダ吸入新気量Qacが、次式、
Qac＝Qacn-1×(1−KVOL#×Kin）＋Qacn×KVOL#×Kin
Qacn：コレクタ吸入新気量
KVOL#：シリンダ容積／マニホールド容積
Kin：体積効率相当値
により演算される。
【００８２】
ステップＳ５２では、シリンダ吸入新気量Qacと、シリンダ吸入ＥＧＲ量QecとＥＧＲガス余剰空気割合Keo2を基に、ＥＧＲガス中の酸素を考慮した場合の新気相当量Qcsが次式、
Qcs＝Qac＋Qec×Keo2
Qac：シリンダ吸入新気量
Qec：シリンダ吸入ＥＧＲ量
Keo2：ＥＧＲガス余剰空気割合
により演算される。
【００８３】
ステップＳ５３では最終燃料噴射量Qfと新気相当量Qcsに次式、
Qf0＝Qf×Z-CYL2#
Qexh＝Qcs×Z-CYL3#
CYL2#：サイクル遅れ処理係数
CYL3#：サイクル遅れ処理係数
によりサイクル処理を施し、噴射量サイクル遅れ処理値Qf0、吸入新気相当量サイクル遅れ処理値Qexhが演算される。
【００８４】
そして、ステップＳ５４で空気過剰率Lambdaを次式、
Lambda＝Qexh／Qf0／14.6
Qexh：吸入新気相当量サイクル遅れ処理値
Qf0：噴射量サイクル遅れ処理値
により演算される。なお、以上の演算に用いた体積効率相当値Kinは、例えば図１４に示すようなテーブルを参照することにより演算される。
【００８５】
次に、図４のステップＳ３で行われる不活性ガス率演算処理の内容を図１５に示す。
【００８６】
これによると、ステップＳ６１で不活性ガス率Nagrが次式、
Nagr＝(Qec−Qec×Keo2)／Qcs
Qec：シリンダ吸入ＥＧＲ量
Keo2：ＥＧＲガス余剰空気割合
Qcs：吸入新気相当量
により演算される。
【００８７】
続いて、図１６から図２９を参照しながらコントローラ３０が行う燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、吸入空気量制御及び吸入ガス温度制御の内容について説明する。
【００８８】
まず、燃料噴射制御について説明する。
【００８９】
図１６は燃料噴射制御の内容を示したフローである。このフローについて説明すると、まず、ステップＳ７１でエンジン回転数Neとアクセル操作量が読み込まれ、ステップＳ７２で図１７に示すマップを参照して目標燃料噴射量Qが演算される。
【００９０】
次にステップＳ７３で後述する処理（図３８、図３９あるいは図４０）により演算される噴射量補正量C_qfが読み込まれ、ステップＳ７４で目標噴射量Qに噴射量補正量C_qfを加算することによって最終噴射量Qfが演算される。
【００９１】
ステップＳ７５では図１８に示すマップを参照してパイロット噴射時期の目標値（噴射開始時期）が演算され、ステップＳ７６では図１８に示すマップと同様のマップ（図示せず）を参照してメイン噴射時期の目標値（噴射開始時期）が演算され、ステップＳ７７ではパイロット噴射量とメイン噴射量の分配割合が図示しないマップより演算される。
【００９２】
そして、ステップＳ７８では図１９に示すマップを参照して目標噴射圧が演算される。この目標噴射圧に応じてステップＳ７９では燃料ポンプ７の吐出量制御用電磁弁９３に対して制御値が出力される。
【００９３】
そして、ステップＳ８０では圧力センサ９４からのコモンレール８５内の燃料圧力（実噴射圧）信号が読み込まれ、ステップＳ８１で燃料噴射弁６の電磁弁への通電時期（パイロット噴射とメイン噴射の開始時期）と各噴射の通電期間が演算される。これらは、燃料圧力毎に設定された噴射量に対する通電期間マップ等（図示せず）を参照して補間計算によって演算される。
【００９４】
そして、ステップＳ８２では所定の噴射時期からステップＳ８１で演算した期間、燃料噴射弁６の電磁弁へ通電されてパイロット噴射が行われ、さらに所定の噴射時期からステップＳ８１で演算した期間、燃料噴射弁６の電磁弁へ通電されメイン噴射が行われる。
【００９５】
次に、ＥＧＲ制御について説明する。
【００９６】
図２０は目標ＥＧＲ率演算処理の内容を示したフローで、これについて説明すると、まず、ステップＳ９１でエンジン回転数Neが読み込まれ、ステップＳ９２で最終噴射量Qfが読み込まれ、ステップＳ９３で図２１に示すマップを参照して基本目標ＥＧＲ率Regr0が演算される。
【００９７】
そして、ステップＳ９４で後述するＥＧＲ率補正量Kegrが読み込まれ、ステップＳ９５で目標ＥＧＲ率Regrが次式、
Regr＝Regr0＋Kegr
により演算される。
【００９８】
また、図２２はＥＧＲ弁９の制御フローを示す。
【００９９】
これによると、ステップＳ１０１で吸気マニホールド４の吸気圧センサ３６からの吸気温信号Pmが読み込まれ、ステップＳ１０２で排気マニホールド８の排圧センサ３７からの排圧信号Pexhが読み込まれる。
【０１００】
そして、ステップＳ１０３で次式、
Qe＝Qa×Regr
Qa：新気吸入空気量
Regr：目標ＥＧＲ率
によりコレクタに流入するＥＧＲ量が演算される。
【０１０１】
さらに、ステップＳ１０４で次式、
Aegr＝Qe／KEGV／(Pexh−Pm)1/2
KEGV：定数
によりＥＧＲ弁開口面積Aegrが演算される。
【０１０２】
さらに、ステップＳ１０５でＥＧＲ弁開口面積AegrがＥＧＲ弁９を制御する電磁弁１２のデューティ比に変換され、ステップＳ１０６で出力される。ＥＧＲ弁開口面積Aegrをデューティ比へ変換するには、例えば図２３のようなテーブルが参照される。
【０１０３】
次に、吸入空気量制御について説明する。エンジン５の吸入空気量を制御する方法としては、
・スロットル弁２０の開度を制御する方法
・エンジン５の過給圧を制御する方法
・吸気弁１２０の開閉時期を制御する方法
の３つがある。
【０１０４】
図２４はスロットル開度を制御することによる吸入空気量制御の内容を示したフローである。
【０１０５】
これによると、ステップＳ１１１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfが読み込まれ、これに基づいてステップＳ１１２で図示しないマップを参照してスロットル弁２０を制御する電磁弁２２への基本デューティ比B_tvodutが演算される。
【０１０６】
さらにステップＳ１１４で後述するデューティ比補正量C_tvodutyが読み込まれ、ステップＳ１１５で基本デューティ比B_tvodutyとデューティ比補正量C_tvodutyが加算されて最終的なデューティ比Tvodutyが求められ、ステップＳ１１５で最終デューティ比Tvodutyが電磁弁２２に出力される。
【０１０７】
また、図２５は過給圧を制御することによる吸入空気量制御の内容を示す。
【０１０８】
これによると、ステップＳ１２１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfが読み込まれ、これに基づいてステップＳ１２２で図示しないマップを参照して過給機１を制御する電磁弁１Ｋまたはウエストゲートバルブ１Ｆを制御する電磁弁１Ｃへの基本デューティ比B_tcdutyが演算される。
【０１０９】
そしてステップＳ１２４で後述するデューティ比補正量C_tcdutyが読み込まれ、ステップＳ１２５で基本デューティ比B_tcdutyとデューティ比補正量C_tcdutyが加算されて最終的なデューティ比Tcdutyが求められ、ステップＳ１２５で最終デューティ比Tcdutyが電磁弁１Ｋまたは電磁弁１Ｃに出力される。
【０１１０】
また、図２６は吸気弁閉時期を制御することによる吸入空気量制御の内容を示す。
【０１１１】
これによると、ステップＳ１３１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfが読み込まれ、これに基づいてステップＳ１３２で図示しないマップを参照して入口側電磁切換弁１２６、１２７、出口側電磁切換弁１３３、１３４への通電時期、通電遮断時期が演算される。
【０１１２】
そしてステップＳ１３４で出口側電磁切換弁１３３、１３４の通電時期補正量が読み込まれ、ステップＳ１３５で出口側電磁切換弁の最終通電時期がステップＳ１３３で読み込まれた値からステップＳ１３４での補正量を減算することによって演算され、ステップＳ１３５で出力される。
【０１１３】
次に、吸入ガス温度制御について説明する。筒内に吸入されるガスの温度を制御する方法としては、
・吸気温度制御装置４０により吸気温度を制御する方法
・ＥＧＲ温度制御装置４４によりＥＧＲガス温度を制御する方法
の２つがある。
【０１１４】
図２７は吸気温度制御装置４０による吸入ガス温度制御の内容を示す。
【０１１５】
これによると、ステップＳ１４１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfが読み込まれ、これに基づいてステップＳ１４２で図示しないマップを参照して吸気温度制御電磁弁４３への基本デューティ比B_icdutyが演算される。
【０１１６】
そしてステップＳ１４４で後述するデューティ比補正量B_icdutyが読み込まれ、ステップＳ１４５で基本デューティ比B_icdutyとデューティ比補正量B_icdutyを加算して最終的なデューティ比Icdutyが求められ、ステップＳ１４５で最終デューティ比Icdutyが吸気温度制御電磁弁４３に出力される。
【０１１７】
また、図２８はＥＧＲ温度制御装置４４による吸入ガス温度制御の内容を示す。
【０１１８】
これによると、ステップＳ１５１でエンジン回転数Neと最終噴射量Qfを読み込まれ、これに基づいてステップＳ１５２で図示しないマップを参照して、ＥＧＲ温度制御電磁弁４７への基本デューティ比B_ecdutyが演算される。
【０１１９】
さらにステップＳ１５３でデューティ比補正量C_ecdutyが読み込まれ、ステップＳ１５４で基本デューティ比B_ecdutyとデューティ比補正量C_ecdutyを加算して最終的なデューティ比Ecdutyが求められ、ステップＳ１５５で最終デューティ比EcdutyがＥＧＲ温度制御電磁弁４７に出力される。
【０１２０】
次に、図２９から図４０を参照しながら、コントローラ３０が行う、▲１▼噴射開始時期での圧縮端温度に基づく補正、▲２▼不活性ガス率に基づく補正、▲２▼空気過剰率に基づく補正について説明する。
【０１２１】
これらの補正を行うことにより、燃料噴射開始時期での圧縮端温度が所定値以上に制御され、着火が確実に生起されるとともに、不活性ガス率が所定値以下に制御されるので、失火、ＨＣの増加なくＮＯｘを有効に低減することができる。また、燃焼室内の空気過剰率が所定値以上に制御されるので、燃費の悪化がなく、ＮＯｘを有効に低減することができる。
【０１２２】
▲１▼噴射開始時期での圧縮端温度に基づく補正
まず、燃料噴射開始時期での圧縮端温度の補正について説明する。ここでは、圧縮端温度が所定値以上となるように吸入空気量、吸入ガス温度、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）の補正が行われる。
【０１２３】
図２９は噴射開始時期での圧縮端温度に基づく吸入空気量補正量演算の内容を示す。
【０１２４】
これについて説明すると、ステップＳ１６１で噴射開始時期での圧縮端温度Tinjが読み込まれ、ステップＳ１６２で圧縮端温度Tinjと基準圧縮端温度S_Tinjとの比較が行われ、圧縮端温度Tinjが基準圧縮端温度S_Tinjより低い場合には、ステップＳ１６３へ進んで吸入空気量補正量の演算が行われる。
【０１２５】
そのステップＳ１６３で行われる吸入空気量補正量の演算処理の内容を図３０に示す。
【０１２６】
これによると、ステップＳ１７１では図３１に示すテーブルを参照してスロットル弁制御電磁弁２２の補正デューティ比の基準値Bc_tvodutyが演算される。
【０１２７】
ステップＳ１７２では次式、
C_tvoduty1＝K1×(S_Tinj−Tinj)×Bc_tvoduty
K1：定数
により補正デューティ比C_tvoduty1が演算される。
【０１２８】
ステップＳ１７３では図３２に示すテーブルを参照して可変ノズル１Ｇの制御用の電磁弁１Ｋ、またはウエストゲートバルブ１Ｆの制御用の電磁弁１Ｃの補正デューティ比の基準値Bc_tcdutyが演算される。
【０１２９】
ステップＳ１７４では次式、
C_tcduty1＝K2×(S_Tinj−Tinj)×Bc_tcduty
K2：定数
により補正デューティ比C_tcduty1が演算される。
【０１３０】
ステップＳ１７５では、出口側電磁切換弁１３３、１３４への通電時期基準補正量Bc_ivc（固定値）が読み込まれ、ステップＳ１７６で次式、
C_ivc1＝K3×(S_Tinj−Tinj）×Bc_ivc
K3：定数
により補正値C_ivc1が演算される。
【０１３１】
なお、ステップＳ１７１、Ｓ１７２の処理、ステップＳ１７３、Ｓ１７４の処理、ステップＳ１７５、Ｓ１７６の処理のうち少なくとも１つの処理を実行すれば吸入空気量の制御は可能である。すなわち、吸入空気量を制御するにはスロットル弁開度、過給圧、可変動弁開閉時期のうち少なくとも一つを制御すればよい。
【０１３２】
図３３は噴射開始時期での圧縮端温度に基づく吸入ガス温度補正の内容を示す。ここでは噴射開始時期での圧縮端温度が所定値以上になるように吸入ガス温度が補正される。
【０１３３】
これによると、ステップＳ１８１で噴射開始時期での圧縮端温度Tinjが読み込まれ、ステップＳ１８２で基準圧縮端温度S_Tinjとの比較が行われ、圧縮端温度Tinjが基準圧縮端温度S_Tinjより低い場合には、ステップＳ１８３で吸入ガス温度補正量の演算処理が行われる。
【０１３４】
ステップＳ１８３で行われる吸入ガス温度補正量の演算処理の内容を図３４に示す。
【０１３５】
これによると、ステップＳ１９１で吸気温度制御電磁弁４３の基準補正デューティ比Bc_icduty（固定値）が読み込まれ、ステップＳ１９２で次式、
C_icduty＝K4×(S_Tinj−Tinj)×Bc_icduty
K4：定数
で補正デューティ比C_icdutyが求められる。
【０１３６】
ステップＳ１９３ではＥＧＲ温度制御電磁弁４７の基準補正デューティ比Bc_ecduty（固定値）が読み込まれ、ステップＳ１９４で次式、
C_ecduty＝K5×(S_Tinj−Tinj)×Bc_ecduty
K5：定数
で補正デューティ比C_ecdutyが求められる。
【０１３７】
なお、ステップＳ１９１、Ｓ１９２の処理、ステップＳ１９３、Ｓ１９４の処理のうち少なくとも１つの処理を実行すれば吸入ガス温度を制御することができる。すなわち、吸入ガス温度を制御するには吸気温度、ＥＧＲガス温度のうちいずれか一方を制御すればよい。
【０１３８】
また、図３５は噴射開始時期での圧縮端温度に基づくＥＧＲ率補正の内容を示す。ここでは噴射開始時期での圧縮端温度が所定値以上になるようにＥＧＲ率の補正が行われる。
【０１３９】
これによると、ステップＳ２０１で噴射開始時期での圧縮端温度Tinjが読み込まれ、ステップＳ２０２で基準圧縮端温度S_Tinjとの比較が行われ、圧縮端温度Tinjが基準圧縮端温度S_Tinjより低い場合には、ステップＳ２０３でＥＧＲ率補正量の演算が行われる。
【０１４０】
図３６はステップＳ２０３で行われるＥＧＲ率補正量の演算処理の内容を示す。
【０１４１】
これによると、ステップＳ２１１で圧縮端温度Tinjと基準圧縮端温度S_Tinjとの差分S_Tinj−Tinjに応じて、ＥＧＲ率の補正量Kegr1が次式、
Kegr1＝K6×(S_Tinj−Tinj)
K6：定数
により演算される。
【０１４２】
なお、図２９、図３３に示した処理のうちいずれか一方だけ実行しても噴射開始時期での圧縮端温度を制御することができ、噴射開始時期での圧縮端温度を所定値以上に制御して、失火等が防止できる。ただし、図３５に示した処理は、後述する不活性ガス率に基づく制御、空気過剰率に基づく制御と制御方向が逆になるため単独で使用されることは無く、図２９、図３３に示した処理と併せて使用される。
【０１４３】
▲２▼不活性ガス率に基づく補正
次に不活性ガス率に基づく補正について説明する。この不活性ガス率に基づく補正では不活性ガス率が所定値以下になるようにＥＧＲ量（ＥＧＲ率）、吸入空気量が補正される。
【０１４４】
図３７は不活性ガス率Nagrに基づく補正の内容を示す。このフローを処理することにより、不活性ガス率Nagrを所定値以下に制御することができる。
【０１４５】
これについて説明すると、ステップＳ２２１で不活性ガス率Nagrが読み込まれ、ステップＳ２２２に不活性ガス率Nagrと所定値の比較がなされる。不活性ガス率Nagrが所定値よりも大きい場合、ステップＳ２２３へ進んでＥＧＲ率補正量Kegr2の演算が行われる。ＥＧＲ率補正量Kegr2は次式、
Kegr2＝KN1×(Nagr−所定値)
KN1：係数
により演算される。
【０１４６】
そして、ステップＳ２２４でスロットル弁２０の開度制御用電磁弁２２の補正デューティ比C_tvoduty2が次式、
C_tvoduty2＝KN2×(Nagr−所定値)
KN2：係数
により演算され、ステップＳ２２５で過給機１のノズル開度またはウエストゲートバルブ１Ｆの開度を調整する電磁弁１Ｋまたは１Ｃの補正デューティ比C_tcduty2が次式、
C_tcduty2＝KN3×(Nagr−所定値)
KN3：係数
により演算される。
【０１４７】
さらに、ステップＳ２２６では可変動弁機構１１４の吸気弁閉時期の補正量C_ivc2が次式、
C_ivc2＝KN4×(Nagr−所定値)
KN4：係数
により演算される。
【０１４８】
一方、不活性ガス率Nagrが所定値よりも小さい場合には、ステップＳ２２７以降に進み、Kegr2、C_tvoduty2、C_tcduty2、C_ivc2にゼロがセットされる。
【０１４９】
▲３▼空気過剰率に基づく補正
次に空気過剰率に基づく補正について説明する。この空気過剰率に基づく補正では空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）及び燃料噴射量が制御される。
【０１５０】
図３８は空気過剰率に基づく補正の内容を示す。このフローを処理することにより空気過剰率Lambdaが所定値以上に制御される。
【０１５１】
これによると、まず、ステップＳ２３１で限界空気過剰率R_lambdaが図示しないマップより読み込まれ、ステップＳ２３２では演算された空気過剰率Lambdaが読み込まれ、ステップＳ２３３で限界空気過剰率R_lambdaと空気過剰率Lambdaの比較が行われる。
【０１５２】
空気過剰率Lambdaが限界空気過剰率R_lambdaよりも小さい場合、ステップＳ２３４でスロットル弁電磁弁２２の基本デューティ比B_tvodutyが読み込まれ、ステップＳ２３５でスロットル弁基準補正デューティ比Bc_tvodutyが読み込まれ、ステップＳ２３６で次式、
C_tvoduty3＝KL1×Bc_tvoduty×(R_lambda−Lambda)
により補正デューティ比C_tvoduty3が演算される。
【０１５３】
さらに、ステップＳ２３７で前出のC_tvoduty1、C_tvoduty2とこのC_tvoduty3のうちの最大値が最終的な補正値C_tvodutyとされる。
【０１５４】
ステップＳ２３８ではステップＳ２３４で読み込まれたB_tvodutyとC_tvodutyを加えたものがメモリMem1に格納される。ステップＳ２３９ではメモリMem1の値が所定値A（全開相当のデューティ比）と比較され、メモリMem1の値が所定値A以上の場合には、ステップＳ２４０でC_tvoduty＝所定値A−B_tvodutyとされる。これは、所定値Aが全開相当のデューティ比であればそれ以上の補正は無理であるため、B_tvodutyとC_tvodutyを加算した結果が所定値A（全開相当のデューティ比）になるようにリミットをかける必要があるからである。
【０１５５】
ステップＳ２３９でメモリMem1の値が所定値A未満であれば、ステップＳ２４９でC_tvoduty1、C_tvoduty2、C_tvoduty3のうちの最大値が最終的な補正値C_tvodutyとされるが、メモリMem1の値が所定値以上でステップＳ２４０でC_tvodutyにリミットをかけた場合は、空気過剰率を限界値以上にできない状況にあるため、ステップＳ２４１以降へ進んでＥＧＲ率の補正を行う。
【０１５６】
ステップＳ２４１では基本ＥＧＲ率Regrが読み込まれ、ステップＳ２４２でＥＧＲ率補正量Kegr1、Kegr2が読み込まれる。さらにステップＳ２４３で、次式、
Kegr3＝KL2×(R_lambda−Lambda)
により空気過剰率LambdaによるＥＧＲ率補正量Kegr3が演算される。
【０１５７】
ステップＳ２４４ではメモリMem2に、
Mem2＝Regr0＋Kegr1−Kegr2−Kegr3
の値が格納される。
【０１５８】
ステップＳ２４５でメモリMem2の値がゼロ未満か否かチェックされる。メモリMem2の値がゼロ未満の場合、ＥＧＲ率補正量KegrはステップＳ２４６で基本目標ＥＧＲ率Regr0をマイナスにした値(−Regr0)にされる。一方、Mem2の値がゼロ以上の場合は、ステップＳ２５０で最終的なＥＧＲ率補正量Kegrは、
Kegr＝Kegrl−Kegr2−Kegr3
とされる。
【０１５９】
ステップＳ２４６でＥＧＲ率補正量Kegrの値を−Regr0とすることはＥＧＲ率をゼロとすることである。この場合、ＥＧＲ率の補正では空気過剰率を限界値以上にできない状況にあるので、ステップＳ２４７以降に進んで燃料噴射量の補正を行う。
【０１６０】
ステップＳ２４７で吸入新気相当値のサイクル処理値Qexhと限界空気過剰率R_lambdaに基づいて以下の演算が行われる。
【０１６１】
Mem3＝Qexh／R_lambda／14.6
ここで、メモリMem3の値は、限界空気過剰率にするための燃料噴射量に相当する。このため、ステップＳ２４８ではメモリMem3の値から目標噴射量Qを引いた値を噴射量補正量C_qfとする。
【０１６２】
このフローでは空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、ＥＧＲ量及び燃料噴射量が補正されるが、補正の優先順位を吸入空気量、ＥＧＲ量、噴射量の順としたことにより、トルクを規定する燃料噴射量の補正量が少なくなり、運転性に与える影響を抑えることができる。
【０１６３】
また、図３９は空気過剰率に基づく補正の別の例を示す。
【０１６４】
図３８では空気過剰率が所定値以上となるようにスロットル弁２０の開度を補正するのに対し、ここでは空気過剰率が所定値以上となるように過給機１の可変ノズル１Ｇまたはウエストゲートバルブ１Ｆの開度を補正する。
【０１６５】
これによると、ステップＳ２５１、Ｓ２５２で限界空気過剰率R_lambda、空気過剰率Lambdaが読み込まれ、ステップＳ２５３で限界空気過剰率R_lambdaと空気過剰率Lambdaとの比較が行われる。
【０１６６】
空気過剰率Lambdaが限界空気過剰率R_lambdよりも小さい場合、ステップＳ２５４で過給機１の可変ノズル１Ｇの開度またはウエストゲートバルブ１Ｆの開度を制御する電磁弁１Ｋまたは１Ｃの基本デューティ比B_tcdutyが読み込まれ、ステップＳ２５５で基準補正デューティ比Bc_tcdutyが読み込まれる。
【０１６７】
そして、ステップＳ２５６で次式、
C_tcduty3＝KL2×Bc_tcduty×(R_lambda−Lambda)
によって補正デューティ比C_tcduty3が演算される。
【０１６８】
さらに、ステップＳ２５７で、このC_tcduty3と前出のC_tcduty1、C_tcduty2の中で最大のものが最終的な補正値C_tvodutyとされる。
【０１６９】
ステップＳ２５８でステップＳ２８４で読み込まれたB_tcdutyとC_tcdutyを加算したものがメモリMem1に格納される。
【０１７０】
ステップＳ２５９でメモリMem1の値がエンジン回転数毎に設定された所定値B（過給機１が最大効率となるデューティ比）と比較され、所定値B以上の場合にはステップＳ２６０でC_tcduty＝所定値B−B_tcdutyとされる。
【０１７１】
これは、所定値Bが過給機１が最大効率となるデューティ比であればそれ以上の補正は無理であるため、B_tcdutyとC_tcdutyを加算した結果が最大効率相当の所定値Bになるようにリミットをかける必要があるからである。
【０１７２】
ステップＳ２５９でメモリMem1の値が所定値B未満であれば、ステップＳ２６９でC_tcduty1、C_tcduty2、C_tcduty3のうちの最大値が最終的な補正値C_tcdutyとされる。この結果、例えば可変ノズルの場合、ノズルが締まり側に制御され、吸入空気量が増量側に制御される。これに対し、ステップＳ２６０でC_tcdutyにリミットをかけた状態では、吸入空気量の制御では空気過剰率が限界値以上に制御できない状況にあるため、ステップＳ２６１以降へ進んでさらにＥＧＲの補正が行われる。
【０１７３】
ステップＳ２６１で基本ＥＧＲ率Regrが読み込まれ、ステップＳ２６２でＥＧＲ率補正量Kegr1、Kegr2が読み込まれる。
【０１７４】
そしてステップＳ２６３では、次式、
Kegr3＝KL2×(R_lambda−Lambda)
で空気過剰率による補正ＥＧＲ率Kegr3が演算される。
【０１７５】
ステップＳ２６４では、メモリMem2に、
Mem2＝Regr0＋Kegr1−Kegr2−Kegr3
の値が格納され、ステップＳ２６５でメモリMem2の値がゼロ未満か否かチェックされる。メモリMem2の値がゼロ未満の場合、ＥＧＲの補正率は、ステップＳ２６６で基本目標ＥＧＲ率Regr0をマイナスにした値（−Regr0）にされる。
【０１７６】
一方、メモリMem2の値がゼロ以上の場合は、ステップＳ２７０で最終的なＥＧＲ率補正量Kegrは、
Kegr＝Kegr1−Kegr2−Kegr3
とされる。
【０１７７】
ステップＳ２６６でKegrの値を−Regr0とすることはＥＧＲ率をゼロとすることであり、ＥＧＲ率の補正では空気過剰率が限界値以上に制御できない状況にあることを意味する。そのため、ステップＳ２６７以降では空気過剰率を限界値以上に制御すべく、さらに燃料噴射量の補正が行われる。
【０１７８】
ステップＳ２６７では吸入新気相当値のサイクル処理値Qexhと限界空気過剰率R_lambdaに基づいて以下の演算が行われる。
【０１７９】
Mem3＝Qexh／R_lambda／14. 6
ここで、メモリMem3の値は、限界空気過剰率にするための燃料噴射量に相当する。このため、ステップＳ２６８でメモリMem3の値から目標噴射量Qを引いた値を噴射量補正量C_qfとする。
【０１８０】
図４０は空気過剰率に基づく補正のさらに別の例を示す。これは空気過剰率が所定値以上となるように可変動弁機構１１４による吸気弁１２０の閉時期を補正するものである。
【０１８１】
これによると、ステップＳ２７１、Ｓ２７２で限界空気過剰率R_lambdaと空気過剰率Lambdaが読み込まれ、ステップＳ２７３で限界空気過剰率R_lambdaと空気過剰率Lambdaの比較が行われる。
【０１８２】
空気過剰率Lambdaが限界空気過剰率R_lambdaよりも小さい場合、ステップＳ２７４で出口側電磁弁の基本通電時期B_ivcが読み込まれ、ステップＳ２７５で通電補正時期C_ivc1、C_ivc2が読み込まれ、ステップＳ２７６で次式、
C_ivc3＝KL3×Bc_ivc×(R_lambda−Lambda)
によって補正値C_ivc3が演算される。さらに、ステップＳ２７７でC_ivc1、C_ivc2とC_ivc3のうち最大値が最終的な補正値C_ivcとされる。
【０１８３】
ステップＳ２７８でステップＳ２７４で読み込んだB_ivcからC_ivcを減算したものがメモリMem1に格納される。
【０１８４】
ステップＳ２７９でメモリMem1の値がエンジン回転数毎に設定された所定値C（吸入空気量最大となる吸気弁閉時期に相当）と比較され、所定値C以上の場合にはステップＳ２８０でC_ivc＝所定値C−B_ivcとされる。
【０１８５】
これは、所定値Cが吸入空気量最大となる吸気弁閉時期に相当する場合、それ以上の補正は新気量を逆に減少させるのでリミットをかける必要があるからである。
【０１８６】
ステップＳ２７９でメモリMem1の値が所定値C未満であれば、ステップＳ２８９でC_ivc1、C_ivc2とC_ivc3の最大値が最終的な補正値C_ivcとされる。一方、ステップＳ２８０でC_ivcにリミットをかけた状態は、吸入空気量の補正では空気過剰率を限界値以上にできない状況にあるので、ステップＳ２８１以降でさらにＥＧＲの補正が行われる。
【０１８７】
ステップＳ２８１で基本ＥＧＲ率Regrが読み込まれ、ステップＳ２８２でＥＧＲ率補正量Kegr1、Kegr2が読み込まれる。
【０１８８】
さらにステップＳ２８３で次式、
Kegr3＝KL2×(R_lambda−Lambda)
で空気過剰率によるＥＧＲ率補正量が演算される。
【０１８９】
ステップＳ２８４ではメモリMem2に、
Mem2＝Regr0＋Kegr1−Kegr2−Kegr3
の値が格納され、ステップＳ２８５でメモリMem2の値がゼロ未満か否か判断される。そして、メモリMem2の値がゼロ未満の場合、ＥＧＲの補正率はステップＳ２８６で基本目標ＥＧＲ率Regr0をマイナスにした値（−Regr0）にされる。一方、メモリMem2の値がゼロ以上の場合は、ステップＳ２９０で最終的なＥＧＲ率補正量Kegrは、
Kegr＝Kegr1−Kegr2−Kegr3
とされる。
【０１９０】
ステップＳ２８６でKegrの値を−Regr0とすることはＥＧＲ率をゼロとすることである。すなわち、ＥＧＲ率の補正では空気過剰率を限界値以上に制御できない状況にあるので、ステップＳ２８７以降では空気過剰率を限界値以上に制御すべく、さらに燃料噴射量の補正が行われる。
【０１９１】
ステップＳ２８７で吸入新気相当値のサイクル処理値Qexhと限界空気過剰率R_lambdaに基づいて、以下の演算が行われる。
【０１９２】
Mem3＝Qexh／R_lambda／14.6
ここでメモリMem3の値は、限界空気過剰率にするための燃料噴射量に相当する。このため、ステップＳ２８８でメモリMem3の値から目標噴射量Qを引いた値が噴射量補正量C_qfとされる。
【０１９３】
以上、コントローラ３０の制御内容について説明したが、本発明によると、演算された燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度に基づき、圧縮端温度が所定値以上になるように吸入空気量、ＥＧＲ量、吸入ガス温度が補正され、筒内ガス温度が制御されるので、低負荷域で実圧縮比を低下させた場合や吸入空気量を減少させた場合でも噴射開始時期での圧縮端温度を所定値以上に維持することができ、確実に着火させることが可能となる。
【０１９４】
そして、燃焼室内の空気過剰率に応じて、空気過剰率が所定値以上となるように燃料噴射量、吸入空気量、ＥＧＲ量が制御されるので、特に高負荷時や加速時に空気過剰率か所定値以下となってスモークが発生するのを防止できる。また、このときの制御の優先順位を吸入空気量、排気還流量、燃料噴射量の順としたことにより、トルク変動の原因となる燃料噴射量の補正量が少なくなり、運転性に与える影響を抑えることができる。
【０１９５】
さらに、燃焼室に供給される不活性ガス率が所定値以下になるように吸入空気量、ＥＧＲ量が制御されるので、不活性ガス率過多によって燃焼が緩慢となってＨＣ等が増加することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置を備えた圧縮着火エンジンの概略構成図である。
【図２】燃料噴射装置の概略構成図である。
【図３】可変動弁機構の概略構成図である。
【図４】制御用パラメータを演算するためのフローチャートである。
【図５】圧縮端温度演算処理の内容を示したフローチャートである
【図６】水温係数の演算に用いられるテーブルである。
【図７】比熱比の演算に用いられるテーブルである。
【図８】負荷履歴演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図９】負荷影響値の演算に用いられるマップである。
【図１０】実圧縮比演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図１１】実圧縮比の演算に用いられる補正係数の演算に用いられるテーブルである。
【図１２】基準圧縮比の演算に用いられるテーブルである。
【図１３】空気過剰率演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図１４】体積効率相当値の演算に用いられるテーブルであるである。
【図１５】不活性ガス率演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図１６】燃料噴射制御の内容を示したフローチャートである。
【図１７】目標燃料噴射量を演算するためのマップである。
【図１８】目標パイロット噴射時期を演算するためのマップである。
【図１９】目標噴射圧を演算するためのマップである。
【図２０】目標ＥＧＲ率演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図２１】基本目標ＥＧＲ率に用いられるマップである。
【図２２】ＥＧＲ弁制御の内容を示したフローチャートである。
【図２３】ＥＧＲ弁開口面積をデューティ比へ変換するためのテーブルである。
【図２４】スロットル開度を制御することによる吸入空気量制御の内容を示したフローチャートである。
【図２５】過給圧を制御することによる吸入空気量制御の内容を示したフローチャートである。
【図２６】吸気弁閉時期を制御することによる吸入空気量制御の内容を示したフローチャートである。
【図２７】吸気温度制御装置による吸入ガス温度制御の内容を示したフローチャートである。
【図２８】ＥＧＲ温度制御装置による吸入ガス温度制御の内容を示したフローチャートである。
【図２９】噴射開始時期での圧縮端温度に基づく吸入空気量補正の内容を示したフローチャートである。
【図３０】吸入空気量補正量の演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図３１】スロットル弁制御電磁弁の補正デューティ比の基準値を演算するためのテーブルである。
【図３２】可変ノズル制御用の電磁弁またはウエストゲートバルブ制御用の電磁弁の補正デューティ比の基準値を演算するためのテーブルである。
【図３３】噴射開始時期での圧縮端温度に基づく吸入ガス温度補正の内容を示したフローチャートである。
【図３４】吸入ガス温度補正量の演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図３５】噴射開始時期での圧縮端温度に基づくＥＧＲ率補正の内容を示したフローチャートである。
【図３６】ＥＧＲ率補正量演算処理の内容を示したフローチャートである。
【図３７】不活性ガス率Nagrに基づく補正の内容を示したフローチャートである。
【図３８】空気過剰率に基づく補正を説明するためのフローチャートである。
【図３９】空気過剰率に基づく補正の別の例を説明するためのフローチャートである。
【図４０】空気過剰率に基づく補正のさらに別の例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 可変容量過給機
１Ｃ 電磁弁
１Ｆ ウエストゲートバルブ
１Ｇ 可変ノズル
１Ｋ 電磁弁
５ ディーゼルエンジン
６ 燃料噴射弁
９ ＥＧＲ弁
１０ ＥＧＲ通路
２０ 吸気絞り弁
３０ コントローラ
４０ 吸気温度制御装置
４４ ＥＧＲ温度制御装置
８５ コモンレール
１１４ 可変動弁機構
１２０ 吸気弁
Claims (11)
- 燃料噴射開始時期での筒内ガスの圧縮端温度を演算する手段と、
演算された圧縮端温度に基づき、圧縮端温度が所定温度以上となるように筒内ガス温度を制御する筒内ガス温度制御手段と、
空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、
演算された空気過剰率に基づき、空気過剰率が所定値以上になるように吸入空気量、排気還流量及び燃料噴射量のうち二つ以上を補正する手段とを備え、
前記補正する手段における補正の優先順位を吸入空気量、排気還流量、燃料噴射量の順とすることを特徴とする圧縮着火エンジンの制御装置。 - 前記筒内ガス温度制御手段は、吸入空気量を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの制御装置。
- 前記筒内ガス温度制御手段は、筒内に吸入されるガス温度を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの制御装置。
- 前記筒内ガス温度制御手段は、排気還流量を補正することで筒内ガス温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの制御装置。
- 同一サイクル中に複数回燃料噴射される場合、前記燃料噴射開始時期は最初の噴射時期であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の圧縮着火エンジンの制御装置。
- 前記燃料噴射時期での圧縮端温度を、吸気温度と、噴射開始時期での圧縮比と、排気還流量とに基づき演算することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の圧縮着火エンジンの制御装置。
- 前記吸気温度を水温、負荷履歴を考慮して演算することを特徴とする請求項６に記載の圧縮着火エンジンの制御装置。
- 筒内に吸入されるガスの不活性ガス率を演算する不活性ガス率演算手段と、
演算された不活性ガス率に基づき、不活性ガス率が所定値以下になるように吸入空気量を補正する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 筒内に吸入されるガスの不活性ガス率を演算する不活性ガス率演算手段と、
演算された不活性ガス率に基づき、不活性ガス率が所定値以下になるように排気還流量を補正する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 前記不活性ガス率演算手段は、不活性ガス率をシリンダ吸入排気還流量、排気還流ガス余剰空気割合及び吸入新気相当量に基づき演算することを特徴とする請求項８又は９に記載の圧縮着火エンジンの制御装置。
- 前記空気過剰率演算手段は、空気過剰率を、燃料噴射量、吸入空気量、エンジン回転数及び排気還流量に基づき演算することを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火エンジンの制御装置。
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