JP4165415B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、詳細には、ターボチャージャとＥＧＲ装置とを備えるエンジンにおいて、コンプレッサでのサージを回避するための技術に関する。

過給機として、排気通路に設置され、排気により駆動されるタービンと、吸気通路に設置され、タービンにより駆動されるコンプレッサとを含んで構成されるターボ過給式のものを備えるエンジンが知られている。このターボチャージャに関し、タービンの回転速度又は過給圧力に応じたコンプレッサ流量の許容最小値が存在し、この許容最小値を下回るコンプレッサ流量で運転させたときは、コンプレッサの下流側から上流側への吸入空気の逆流が間欠的に生じる現象、すなわち、サージが発生することが知られている。このサージは、燃料噴射量の減少時に排気圧力が低下するのに伴い発生することが知られている。従来、サージを回避するための技術として、コンプレッサの上流側と下流側とを連通させるバイパスを形成し、燃料噴射量の減少時にこのバイパスを開放することで、許容最小値以上のコンプレッサ流量を確保することが知られている。（特許文献１）。

また、過給機としてのターボチャージャに加え、吸気絞り弁が設置されたエンジンも知られている。この吸気絞り弁は、アクセル操作量から独立して駆動可能に構成され、吸気通路の開口面積を閉駆動により縮小させるものである。このエンジンに関し、燃料噴射量の減少時に吸気絞り弁を閉駆動させることで、過給圧力を低下させることが知られている（特許文献２）。

また、ターボチャージャに加え、排気の一部を吸気通路に還流させる排気還流（以下「ＥＧＲ」という。）装置を備えるエンジンが知られている。ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路とを連通させるＥＧＲ通路を形成するとともに、このＥＧＲ通路に流量制御弁としてのＥＧＲ弁を設置して構成されるのが一般的である。
実開平０６−０６９３３１号公報（段落番号０００５） 特開２０００−１７０５８８号公報（段落番号００１２）

しかしながら、バイパスを形成することによる第１の関連技術には、バイパスの形成のための特別の構成を追加する必要があり、コストが嵩み、かつ乗用車では、その構成を組み込むためのスペースに余裕がないという問題がある。
他方、吸気絞り弁を閉駆動させることによる第２の関連技術には、吸気絞り弁の閉駆動に伴いコンプレッサ内の負圧が増大し、吸気通路内にコンプレッサの潤滑油が漏れ出すという問題がある。

また、燃料噴射量の減少時には、排気圧力が急速に低下する一方、吸気圧力が排気圧力に遅れて低下することで、排気圧力が吸気圧力よりも一時的に低くなる場合がある。ＥＧＲ装置を備えるエンジンにおいて、この場合にＥＧＲ通路を通常時の状態で開放させたままにしておくと、ＥＧＲ通路を介して吸入空気が排気通路に流入するおそれがある。
本発明は、ターボチャージャとＥＧＲ装置とを備えるエンジンにおいて、既存の設備を利用することによりコストを抑え、かつ二次的な不具合もなくサージを回避することを目的とする。

本発明は、エンジンの制御装置を提供する。本発明に係る装置は、排気通路に設置された回転速度を制御可能に構成されたタービンと、吸気通路に設置され、このタービンにより駆動されるコンプレッサとを含んで構成されるターボチャージャと、排気の一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、を含んで構成されるエンジンに設けられる。エンジンに対する燃料噴射量が単位時間当たりに所定の量以上減少されるべき特定運転状態にあるか否かを判定し、特定運転状態にあると判定したときは、所定の期間に亘りＥＧＲ装置によるＥＧＲ量をエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて算出する通常時よりも減少させるとともに、タービンの回転速度をエンジン回転数及び目標ＥＧＲ率に応じた基本項に、排気圧力に応じた補正項を加算して算出する通常時よりも低下させる。

本発明によれば、燃料噴射量の減少時において、ＥＧＲ量を減少させることで、コンプレッサ流量の減少を抑制するとともに、タービンの回転速度を低下させることで、過給圧力を低下させ、コンプレッサ流量の許容最小値を減少させることができる。このため、特別の構成を追加することなく、既存の設備を利用してサージを回避することができるとともに、潤滑油の漏出等の二次的な不具合が発生するおそれもない。また、ＥＧＲ通路を介する吸入空気の逆流に関して、本発明によれば、ＥＧＲ量を減少させるための手段として、ＥＧＲ弁を閉弁させることで、積極的な効果を得ることができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る自動車用エンジン（以下「エンジン」という。）１の構成を示している。本実施形態では、エンジン１として直噴ディーゼルエンジンを採用している。
吸気通路１１の導入部には、図示しないエアクリーナが取り付けられており、エアクリーナにより吸入空気中の粉塵が除去される。吸気通路１１には、可変ノズルターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａが設置されており、コンプレッサ１２ａにより吸入空気が圧縮されて送り出される。圧縮された吸入空気は、サージタンク１３に流入し、マニホールド部で各気筒に分配される。

エンジン本体において、シリンダヘッドには、インジェクタ２１が気筒毎に設置されている。インジェクタ２１は、エンジンコントローラとしての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）４１からの信号により作動する。図示しない燃料ポンプにより送り出された燃料は、コモンレール２２を介して各インジェクタ２１に供給され、燃焼室内に噴射される。

排気通路３１には、マニホールド部の下流にターボチャージャ１２のタービン１２ｂが設置されている。排気によりタービン１２ｂが駆動されることで、コンプレッサ１２ａが回転する。タービン１２ｂに設けられた各可動ベーンの角度が制御されることで、タービン１２ｂの排気流入部に形成されるノズルの開度が調整される。可動ベーンの角度は、ＥＣＵ４１からの信号により運転状態に応じて制御される。可動ベーンを開駆動して、ノズルの開度を増大させることで、タービン１２ｂの回転速度が減少し、ターボチャージャ１２による過給圧力が低下する。また、可動ベーンを閉駆動して、ノズルの開度を減少させることで、タービン１２ｂの回転速度が増大し、ターボチャージャ１２による過給圧力が増大する。

タービン１２ｂの下流には、上流側から順にＮＯｘトラップ触媒３２及びディーゼルパティキュレートフィルタ３３が設置されている。ＮＯｘトラップ触媒３２は、理論空燃比よりも高い希薄空燃比のもとで排気中のＮＯｘをトラップする一方、理論空燃比よりも低い過濃空燃比のもとでトラップしているＮＯｘを放出するものであり、放出時において、炭化水素等、排気中の還元成分によりＮＯｘを浄化する。ディーゼルパティキュレートフィルタ３３は、多孔質のフィルタエレメントを備え、このフィルタエレメントにより排気をろ過して、排気からパティキュレートを除去するものである。

また、排気通路３１は、ＥＧＲ管３４により吸気通路１１と接続されている。このＥＧＲ管３４を介して排気が吸気通路１１に還流される。ＥＧＲ管３４には、ＥＧＲ弁３５が介装されており、このＥＧＲ弁３５により還流される排気の流量が制御される。ＥＧＲ管３４及びＥＧＲ弁３５によりＥＧＲ装置が構成される。
エンジン１には、吸入空気の流量を検出するエアフローメータ５１、運転者によるアクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２、単位クランク角及び基準クランク角を検出するクランク角センサ５３、車速を検出する車速センサ５４、排気の空燃比を検出する空燃比センサ５５及びディーゼルパティキュレートフィルタ３３前後の差圧を検出する差圧センサ５６等が設置されており、これらの検出信号は、ＥＣＵ４１に入力される。ＥＣＵ４１は、クランク角センサ５３からの入力信号をもとに、エンジン回転数を算出する。ＥＣＵ４１は、アクセル操作量及びエンジン回転数等の運転状態に基づいて燃料噴射量を設定し、設定した燃料噴射量に応じた作動指令値をインジェクタ２１に出力する。

本実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒３２又はディーゼルパティキュレートフィルタ３３の状態を判定し、判定した状態に応じてエンジン制御の態様を異ならせることとしている。すなわち、本実施形態では、吸気通路１１において、サージタンク１３の上流に吸気絞り弁１４を設置しており、ＮＯｘトラップ触媒３２のＮＯｘトラップ量が上限に達したときに、ＮＯｘトラップ触媒３２の再生のため、吸気絞り弁１４を所定の開度だけ閉じて空気過剰率を１よりも低下させるとともに、等トルクを実現するために燃料噴射量を通常時よりも増大させる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３のパティキュレート堆積量が上限に達したときに、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３の再生のため、燃料噴射時期を遅らせるとともに、空気過剰率を１よりも若干高い程度に制御する。

以下に、ＥＣＵ４１の構成及び動作について説明する。
図２は、運転状態判定部の構成を示している。運転状態判定部では、燃料噴射量が所定の量以上減少されるべき特定運転状態にあるか否かを判定し、特定運転状態にあると判定したときに、所定の期間に亘りフラグＦＤＥＣを１に設定する。フラグＦＤＥＣは、通常は、０に設定される。

減算部１０１は、アクセル操作量ＡＰＯと、前回の演算実行時に検出したアクセル操作量ＡＰＯｚとを入力するとともに、これらの差ＤＬＴＡＰＯ（＝ＡＰＯ−ＡＰＯｚ）を算出する。
比較部１０２は、差ＤＬＴＡＰＯを所定の値ＳＬＤＥＣＡＰＯと比較し、差ＤＬＴＡＰＯが所定の値ＳＬＤＥＣＡＰＯ以下であるときに、１を出力し、それ以外のときに、０を出力する。所定の値ＳＬＤＥＣＡＰＯは、減速時にあることを判定するためのものとして、０よりも小さな値に設定される。すなわち、比較部１０２は、差ＤＬＴＡＰＯをもとに、燃料減量時としての減速時にあるか否かを判定し、減速時において、１を出力する。

比較部１０３は、差ＤＬＴＡＰＯを所定の値ＳＬＡＣＣＡＰＯと比較し、差ＤＬＴＡＰＯが所定の値ＳＬＡＣＣＡＰＯよりも大きいときに、１を出力し、それ以外のときに、０を出力する。所定の値ＳＬＡＣＣＡＰＯは、加速時にあることを判定するためのものとして、０よりも大きな値に設定される。比較部１０３は、差ＤＬＴＡＰＯをもとに、燃料増量時としての加速時にあるか否かを判定し、加速時において、１を出力する。

他方、減算部１０４は、燃料噴射量Ｑｆと、前回の演算実行時に算出した燃料噴射量Ｑｆｚとを入力するとともに、これらの差ＤＬＴＱＦ（＝Ｑｆ−Ｑｆｚ）を算出する。なお、ここでの燃料噴射量Ｑｆは、運転状態に即した基本噴射量Ｑｆ０又はこれにアイドル回転補正量を加算したものをいう。
比較部１０５は、差ＤＬＴＱＦを所定の値ＳＬＤＥＣＱＦと比較し、差ＤＬＴＱＦが所定の値ＳＬＤＥＣＱＦ以下であるときに、１を出力し、それ以外のときに、０を出力する。所定の値ＳＬＤＥＣＱＦは、燃料減量時にあることを判定するためのものとして、０よりも小さな値に設定される。

比較部１０６は、差ＤＬＴＱＦを所定の値ＳＬＡＣＣＱＦと比較し、差ＤＬＴＱＦが所定の値ＳＬＡＣＣＱＦよりも大きいときに、１を出力し、それ以外のときに、０を出力する。所定の値ＳＬＡＣＣＱＦは、燃料増量時にあることを判定するためのものとして、０よりも大きな値に設定される。
オア回路１０７は、比較部１０２，１０５のいずれかから１が出力されたときに、カウンタ１０８を作動させる。

カウンタ１０８には、次のオア回路１１０の出力に応じて所定の値ＤＥＣＴＩＭＥ，１のいずれかが入力される。カウンタ１０８は、カウント値ＣＮＴを所定の値ＤＥＣＴＩＭＥから演算実行毎に１ずつ減算していき、減算後のカウント値ＣＮＴが１に達するまでの間（比較部１０９）、フラグＦＤＥＣを１に設定する。
オア回路１１０は、切換部１１１に対し、通常は、所定の値ＤＥＣＴＩＭＥを出力させ、比較部１０３，１０６のいずれかから１が出力されたときに、１を出力させ、カウンタ１０８のカウント値ＣＮＴを直ちに１に到達させる。

なお、本実施形態では、所定の値ＤＥＣＴＩＭＥを定数としているが、これを運転状態（たとえば、車速）に応じて変更される変数としてもよい。
図３は、ＥＧＲ制御部の構成を示している。
基本ＥＧＲ率演算部２０１は、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数Ｎｅ等の運転状態に応じた基本ＥＧＲ率ＭＥＧＲ０を算出する。基本ＥＧＲ量ＭＥＧＲ０の演算は、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数Ｎｅに応じて各基本ＥＧＲ量を割り付けたマップを検索して行われる。基本ＥＧＲ量ＭＥＧＲ０は、アクセル操作量ＡＰＯが小さく、エンジン回転数Ｎｅが低いときほど大きな値として算出される。

切換部２０２は、フラグＦＤＥＣを入力し、入力したフラグＦＤＥＣの値に応じて目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを切り換える。すなわち、切換部２０２は、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲとして、フラグＦＤＥＣが０であるときには基本ＥＧＲ率ＭＥＧＲ０を、１であるときには０を出力する。
ＥＧＲ弁開度演算部２０３は、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲに応じたＥＧＲ弁３５の開度（以下「ＥＧＲ弁開度」という。）Ａｅｇｒを算出する。吸入空気量（エアフローメータ５１の出力として与えられる。）Ｑａｆｍをもとに、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを単位時間当たりのＥＧＲガスの流量Ｑｅｇｒに換算するとともに、換算後の流量ＱｅｇｒをＥＧＲガスの流速Ｃｅｇｒで除算して、ＥＧＲ弁開度Ａｅｇｒを算出する。流速Ｃｅｇｒは、排気流量Ｑｅｘｈ及びタービンノズル開度Ｔｒａｖ等をもとに、推定することができる。

図４は、過給制御部の構成を示している。
基本開度演算部３０１は、エンジン回転数Ｎｅ、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲ及び排気圧力に応じたタービンノズル開度の基本値（以下「基本ノズル開度」という。）Ｔｒａｖ０を算出する。基本ノズル開度Ｔｒａｖ０の演算は、エンジン回転数Ｎｅ及び目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲに応じた基本項Ｔｒａｖｂに、排気圧力（ここでは、燃料噴射量Ｑｆ０で代用する。）に応じた補正項ＫＴｒａｖを加算して算出される。基本項Ｔｒａｖｂは、エンジン回転数Ｎｅが低く、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲが高いときほど小さな値として算出され、補正項ＫＴｒａｖは、燃料噴射量Ｑｆ０が多いときほど大きな値として算出される。

減量時開度演算部３０２は、燃料減量時のためのタービンノズル開度（以下「減量時ノズル開度」）Ｔｒａｖ１を算出する。減量時ノズル開度Ｔｒａｖ１の演算は、排気流量Ｑｅｘｈにより図６に示すテーブルを検索して行われる。減量時ノズル開度Ｔｒａｖ１は、各排気流量のもとで通常時のためのタービンノズル開度（すなわち、基本ノズル開度Ｔｒａｖ０）よりも大きな値として算出され、かつ排気流量Ｑｅｘｈが多いときほど大きな値として算出される。排気流量Ｑｅｘｈは、単位時間当たりの流量としてのシリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌ及びＥＧＲ量Ｑｅｇｒを算出するとともに、燃料による増加分を算出し、算出した各流量を加算して算出することができる。シリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌは、エアフローメータ５１の出力として与えられる流量Ｑａｆｍに、吸入空気の作動遅れに応じた位相補償を施して算出される。

切換部３０３は、フラグＦＤＥＣを入力し、入力したフラグＦＤＥＣの値に応じて目標ノズル開度Ｔｒａｖを切り換える。すなわち、切換部３０３は、目標ノズル開度Ｔｒａｖとして、フラグＦＤＥＣが０であるときには基本ノズル開度Ｔｒａｖ０を、１であるときには減量時ノズル開度Ｔｒａｖ１を出力する。
図５は、燃料噴射制御部の構成を示している。

基本噴射量演算部４０１は、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数Ｎｅ等の運転状態、並びにＮＯｘトラップ触媒３２等の排気浄化装置の状態をもとに、基本噴射量Ｑｆ０を算出する。基本噴射量Ｑｆ０は、通常は、運転状態に即したものとして、アクセル操作量ＡＰＯ及びエンジン回転数Ｎｅに応じて各基本噴射量を割り付けたマップを検索して算出され、同じエンジン回転数Ｎｅのもと、アクセル操作量ＡＰＯが大きいときほど大きな値として算出される。また、基本噴射量Ｑｆ０は、各排気浄化装置の再生時において、通常時よりも大きな値として算出され、ＮＯｘトラップ触媒３２の再生時には１よりも低い空気過剰率を与えるものとして、ディーゼルパティキュレートフィルタ３３の再生時には１よりも若干高い空気過剰率を与えるものとして算出される。

加算部４０２は、基本噴射量Ｑｆ０にアイドル回転補正量Ｑｉｄｌｅを加算し、基本噴射量Ｑｆ０をこの加算後のものに置き換える（Ｑｆ０＝Ｑｆ０＋Ｑｉｄｌｅ）。
他方、時定数設定部４０３は、フラグＦＤＥＣ及び図示しない自動変速機の変速比ＲＡＴＩＯを入力し、フラグＦＤＥＣが１であるときに、入力した変速比ＲＡＴＩＯに応じた時定数ＫＴＣＡＳＤを設定する。フラグＦＤＥＣが０であるときは、時定数ＫＴＣＡＳＤは、０に設定される。なお、時定数ＫＴＣＡＳＤは、自動変速機のロックアップ装置の締結時と開放時とで切り換えるようにしてもよい。変速比ＲＡＴＩＯは、自動変速機の入力プーリ及び出力プーリの回転数比として算出される。

リミッタ４０４は、時定数ＫＴＣＡＳＤを所定の範囲内に制限する。すなわち、リミッタ４０４は、時定数ＫＴＣＡＳＤがこの範囲の上限値を上回るときは、時定数ＫＴＣＡＳＤをこの上限値に置き換え、時定数ＫＴＣＡＳＤがこの範囲の下限値を下回るときは、時定数ＫＴＣＡＳＤをこの下限値に置き換える。
遅れ処理部４０５は、基本噴射量Ｑｆ０に対し、時定数ＫＴＣＡＳＤによる一次の遅れ処理を施す。すなわち、遅れ処理部４０５は、最終的な燃料噴射量Ｑｆｆｉｎとして、燃料減量時には遅れ処理後のものを、それ以外のときには基本噴射量Ｑｆ０を出力する。

図７，８は、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲ、目標ノズル開度Ｔｒａｖ及び燃料噴射量Ｑｆｆｉｎ等のタイムチャートである。
図７は、燃料減量時としての減速時のものを示している。
アクセルペダルが踏み込まれると（時刻ｔ１）、アクセル操作量ＡＰＯの増大に伴い燃料噴射量Ｑｆｆｉｎを増大させるとともに、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを減少させ、目標ノズル開度Ｔｒａｖを増大させる。その後、アクセルペダルが戻されると（時刻ｔ２）、アクセル操作量ＡＰＯの減少に伴い燃料噴射量Ｑｆｆｉｎを減少させる。この燃料噴射量Ｑｆｆｉｎの減少には、時定数ＫＴＣＡＳＤによるなましがかけられる。ここで、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲ及び目標ノズル開度Ｔｒａｖを通常通りに設定したとすれば、アクセル操作量ＡＰＯの減少に伴い目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲ（＝ＭＥＧＲ０）を増大させ、目標ノズル開度Ｔｒａｖ（＝Ｔｒａｖ０）を減少させることとなる。この通常通りの設定では、ターボチャージャ１２のタービン１２ｂが高速で回転し、ある程度高い過給圧力が得られている状態からの燃料噴射量の減少のため、コンプレッサ流量がタービン１２ｂの回転速度に応じた許容最小値（以下、単に「許容最小値」という。）を下回ることとなり、コンプレッサ１２ａにサージが発生する。このサージは、図中Ａで示すようにエアフローメータ５１の出力に表れる。本実施形態では、燃料減量時において、フラグＦＤＥＣが１に設定される期間ＤＥＣＴＩＭＥに亘り目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを０に設定して、ＥＧＲ量を減少させるとともに、目標ノズル開度Ｔｒａｖを通常時よりも増大させて、タービン１２ｂの回転速度を低下させることとしている。このため、本実施形態では、ＥＧＲ量の減少分だけコンプレッサ流量が増大することとなり、コンプレッサ流量の減少が抑制される。また、タービン１２ｂの減速により許容最小値が減少し、サージ域での運転が回避される。

図８は、ＮＯｘトラップ触媒３２の再生後の燃料減量時のものを示している。
ＮＯｘトラップ触媒３２の再生時では、アクセル操作量ＡＰＯは、実質的に一定である。ＮＯｘトラップ触媒３２の再生時では、吸気絞り弁１４を所定の開度だけ閉じて、空気過剰率を１よりも低下させるとともに、等トルクの実現のため、燃料噴射量Ｑｆｆｉｎを増大させる（時刻ｔ１）。また、ＮＯｘトラップ触媒３２の再生時では、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを減少させ、これに伴い目標ノズル開度Ｔｒａｖも減少させる。ＮＯｘトラップ触媒３２の再生が終了すると、もとの高い空気過剰率による通常運転への復帰に伴い吸気絞り弁１４を開き、燃料噴射量Ｑｆｆｉｎを減少させる（時刻ｔ２）。前述同様に、この燃料噴射量Ｑｆｆｉｎの減少には、時定数ＫＴＣＡＳＤによるなましがかけられる。ここで、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲ及び目標ノズル開度Ｔｒａｖを通常通りに設定したとすれば、再生の終了に伴い目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲ（＝ＭＥＧＲ０）を増大させるとともに、目標ノズル開度Ｔｒａｖ（＝Ｔｒａｖ０）を増大させることとなるが、コンプレッサ流量の急激な減少を避けることができず、コンプレッサ流量が許容最小値を下回り、サージが発生する。本実施形態では、再生の終了に伴う燃料減量時において、所定の期間ＤＥＣＴＩＭＥに亘り目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを０に設定するとともに、目標ノズル開度Ｔｒａｖを通常時よりも増大させることとしているので、コンプレッサ流量が確保され、サージ域での運転が回避される。

図９は、燃料減量時における排気圧力Ｐｅｘｈ及び吸気圧力Ｐｉｎｔの変化を示している。
排気圧力Ｐｅｘｈは、燃料噴射量との相関が高く、アクセル操作量ＡＰＯが減少すると、これに伴い急速に低下する。他方、吸気圧力Ｐｉｎｔは、ターボチャージャ１２による過給の影響のため、排気圧力Ｐｅｘｈに遅れて低下する。このため、排気圧力Ｐｅｘｈは、その低下の過程で吸気圧力Ｐｉｎｔを下回ることとなるが、この状態でＥＧＲ弁３５を開いたままとしたときは、吸入空気がＥＧＲ管３４を逆流し、排気通路３１に流入することとなる。流入した吸入空気は、ＮＯｘトラップ触媒３２の触媒成分と過剰に反応し、ＮＯｘトラップ触媒３２に劣化を来す原因となる。本実施形態では、燃料減量時に目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを０に設定し、ＥＧＲ弁３５を全閉させることとしているので、吸入空気の逆流が確実に回避される。

本実施形態に関し、比較部１０２，１０５及びオア回路１０７（図２）が運転状態判定手段を、切換部２０２（図３）がＥＧＲ量減少手段を、減量時開度演算部３０２及び切換部３０３（図４）が回転速度制御手段を、燃料噴射制御部全体（図５）が燃料噴射量制御手段を構成する。
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。

第１に、減速時や、ＮＯｘトラップ触媒３２の再生後の燃料減量時において、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを通常時よりも減少させることで、ＥＧＲ量の減少によりコンプレッサ流量を確保し、また、目標ノズル開度Ｔｒａｖを通常時よりも増大させることで、タービン１２ｂの減速により許容最小値を減少させることができる。このため、本実施形態によれば、特別の構成を追加することなく、既存の設備を利用してサージを回避することができる。

第２に、燃料減量時において、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを０に設定し、ＥＧＲ弁３５を全閉させることで、排気通路１１への吸入空気の流入を防止することができる。
第３に、燃料減量時において、燃料噴射量Ｑｆｆｉｎの変化になましをかけることで、コンプレッサ流量の急激な減少を回避し、サージをより確実に回避することができる。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図１０は、本実施形態に係る運転状態判定部の構成を示している。第１の実施形態のものと同様の構成要素は、同じ符号で示している。
減算部５０１は、シリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌと、前回の演算実行時に算出したシリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌｚとを入力するとともに、これらの差ＤＱＣＹＬ（＝Ｑｃｙｌ−Ｑｃｙｌｚ）を算出する。

比較部５０２は、差ＤＱＣＹＬを所定の値ＳＬＤＱＣＹＬ１と比較し、差ＤＱＣＹＬが所定の値ＳＬＤＱＣＹＬ１よりも大きいときに、１を出力し、それ以外のときに、０を出力する。所定の値ＳＬＤＱＣＹＬ１は、サージに伴うエアフローメータ５２の出力増大（図７等）を示すものとして、０よりも大きな値に設定される。すなわち、比較部５０２は、差ＤＱＣＹＬをもとに、コンプレッサ１２ａにサージが発生したか否かを判定し、サージが発生したときに、１を出力する。

アンド回路５０３は、オア回路１０７から１が出力され、かつ比較部５０２から１が出力されたときにのみ、１を出力し、それ以外のときに、０を出力する。すなわち、アンド回路５０３は、減速時や、ＮＯｘトラップ触媒３２の再生後の燃料減量時において、サージが発生したときに、１を出力する。
運転状態記憶部５０４は、排気流量Ｑｅｘｈ及び過給圧力（＝Ｐｉｎｔ／Ｐａ）により区画された運転領域マップを有し、アンド回路５０３からの出力をこのマップ上の領域に対応させて記憶する。すなわち、運転状態記憶部５０４は、サージが発生したときに、該当領域に対応させて１を記憶し、それ以外のときに、０を記憶する。１つの運転領域についてサージが発生したとの判定回数をカウントし、この判定回数が所定の値に達したときに、１を記憶するとよい。なお、本実施形態では、過給圧力として、コンプレッサ１２ａの下流における吸気通路１１内の圧力Ｐｉｎｔと、大気圧Ｐａとの比を採用している。

カウンタ１０８は、オア回路１０７から１が出力され、かつ運転状態記憶部５０４において、そのときの運転状態に対応させて１が記憶されているときにのみ、作動する。カウンタ１０８は、カウント値ＣＮＴを所定の値ＤＥＣＴＩＭＥから演算実行毎に１ずつ減算していき、減算後のカウント値ＣＮＴが１に達するまでの間、フラグＦＤＥＣを１に設定する。

本実施形態に関し、比較部５０２がサージ判定手段を、運転状態記憶部５０４が運転状態記憶手段を構成する。
本実施形態によれば、運転状態記憶部５０４によりサージが発生した運転状態を学習し、サージが過去に発生した運転状態でのみ、目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを減少させ、目標ノズル開度Ｔｒａｖを増大させることができるので、サージを回避するばかりでなく、不要な目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲの減少及び目標ノズル開度Ｔｒａｖの増大をなくし、エミッションの低減との両立を図ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１１は、本実施形態に係る運転状態判定部の構成を示している。第１及び第２の実施形態のものと同様の構成要素は、同じ符号で示している。
比較部６０１は、シリンダ吸入空気量Ｑｃｙｌ，Ｑｃｙｌｚの差ＤＱＣＹＬの絶対値を所定の値ＳＬＤＱＣＹＬ２と比較し、比較部５０２からの出力が１に切り換えられた後、差ＤＱＣＹＬが比較的に小さな所定の値ＳＬＤＱＣＹＬ２に達したときに、１を出力する。所定の値ＳＬＤＱＣＹＬ２は、サージが収束したことを示すものとして、所定の値ＳＬＤＱＣＹＬ１よりも小さな値に設定される。すなわち、比較部６０１は、差ＤＱＣＹＬをもとに、コンプレッサ１２ａに発生したサージが収束したか否かを判定し、サージが収束したときに、１を出力する。

計時部６０２は、比較部５０２から１が出力されたときにタイマーを作動させるとともに、比較部６０１から１が出力されたときにタイマーを停止させ、その値を出力する。
時間記憶部６０３は、排気流量Ｑｅｘｈ及び過給圧力により区画された運転領域マップを有し、計時部６０２の出力を、サージの継続時間としてこのマップ上の領域に対応させて記憶する。

カウンタ１０８は、オア回路１０７から１が出力され、かつ運転状態記憶部５０４において、そのときの運転状態に対応させて１が記憶されているときにのみ、作動する。カウンタ１０８は、所定の値ＤＥＣＴＩＭＥとして時間記憶部６０３からサージの継続時間を入力し、入力した時間に亘りフラグＦＤＥＣを１に設定する。
本実施形態に関し、比較部６０１及び計時部６０２が計時手段を構成する。

本実施形態によれば、サージが発生した運転状態に加え、サージの継続時間を学習し、サージが過去に発生した運転状態でのみ、学習した時間に亘り目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを減少させ、目標ノズル開度Ｔｒａｖを増大させることができるので、ターボチャージャ１２の固体差によらず、サージの回避のために目標ＥＧＲ率ＭＥＧＲを減少させ及び目標ノズル開度Ｔｒａｖを増大させる期間を最適化することができる。

本実施形態の第１の実施形態に係るエンジンの構成 同上実施形態に係るＥＣＵの運転状態判定部の構成 同上ＥＣＵのＥＧＲ制御部の構成 同上ＥＣＵの過給制御部の構成 同上ＥＣＵの燃料噴射制御部の構成 減量時ノズル開度のテーブル 減速時におけるＥＣＵの動作 ＮＯｘトラップ触媒の再生後の燃料減量時におけるＥＣＵの動作 燃料減量時における排気圧力及び吸気圧力の変化 本発明の第２の実施形態に係る運転状態判定部の構成 本発明の第３の実施形態に係る運転状態判定部の構成

符号の説明

１…エンジン、１１…吸気通路、１２…ターボチャージャ、１２ａ…コンプレッサ、１２ｂ…タービン、１３…サージタンク、１４…吸気絞り弁、２１…インジェクタ、３１…排気通路、３２…ＮＯｘトラップ触媒、３３…ディーゼルパティキュレートフィルタ、３４…ＥＧＲ管、３５…ＥＧＲ弁、４１…電子制御ユニット、５１…エアフローメータ、５２…アクセルセンサ、５３…クランク角センサ、５４…車速センサ、５５…空燃比センサ、５６…差圧センサ。

Claims (9)

1. 排気通路に設置された回転速度を制御可能に構成されたタービンと、吸気通路に設置され、このタービンにより駆動されるコンプレッサとを含んで構成されるターボチャージャと、
   排気の一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、を含んで構成されるエンジンに設けられ、
   エンジンに対する燃料噴射量が単位時間当たりに所定の量以上減少されるべき特定運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段と、
   前記運転状態判定手段により特定運転状態にあると判定されたときに、所定の期間に亘り前記ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量をエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて算出する通常時よりも減少させるＥＧＲ量制御手段と、
   前記運転状態判定手段により特定運転状態にあると判定されたときに、前記所定の期間に亘り前記タービンの回転速度をエンジン回転数及び目標ＥＧＲ率に応じた基本項に、排気圧力に応じた補正項を加算して算出する通常時よりも低下させる回転速度制御手段と、を含んで構成されるエンジンの制御装置。
2. 前記運転状態判定手段は、減速時に特定運転状態にあると判定する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. アクセル操作量から独立して駆動可能に構成され、吸気通路の開口面積を閉駆動により縮小させる吸気絞り弁を備えるエンジンに設けられ、
   前記運転状態判定手段は、アクセル操作量が実質的に一定であるときに、エンジンに対する燃料噴射量を単位時間当たりに所定の量以上増大させる事を伴いつつ前記吸気絞り弁を閉駆動させた後の開駆動時に特定運転状態にあると判定する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
4. 排気通路において、希薄空燃比雰囲気下で排気中のＮＯｘをトラップする一方、過濃空燃比雰囲気下でトラップしたＮＯｘを放出するＮＯｘトラップ触媒を備えるエンジンに設けられ、
   前記運転状態判定手段は、前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップしたＮＯｘを放出させる再生運転から希薄空燃比に設定することで前記ＮＯｘトラップ触媒にＮＯｘをトラップする通常運転への復帰時に特定運転状態にあると判定する請求項３に記載のエンジンの制御装置。
5. エンジンに対する燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段を更に含んで構成され、
   前記燃料噴射量制御手段は、特定運転状態にあると判定されたときに、運転状態に即した燃料噴射量の変化に対して所定の遅れを持たせて、最終的な燃料噴射量を設定する請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
6. 前記ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路とを連通させるＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に設置され、還流させる排気の流量を制御するＥＧＲ弁とを含んで構成され、
   前記ＥＧＲ量制御手段は、特定運転状態にあると判定されたときに、前記ＥＧＲ弁を全閉させる請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
7. 前記ターボチャージャのタービンは、その排気流入部に形成されるノズルの開度を調整して、回転速度を制御するものであり、
   前記回転速度制御手段は、特定運転状態にあると判定されたときに、前記ノズルの開度をエンジン回転数及び目標ＥＧＲ率に応じた基本項に、排気圧力に応じた補正項を加算して算出する通常時よりも増大させる請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
8. 前記特定運転状態にあるときにサージが発生したか否かを判定するサージ判定手段と、
   サージが発生した運転状態を記憶する運転状態記憶手段と、を更に含んで構成され、
   前記ＥＧＲ量制御手段及び回転速度制御手段は、特定運転状態にあると判定され、かつその運転状態が前記運転状態記憶手段により記憶されたものであるときにのみ、ＥＧＲ量を減少させ、タービンの回転速度を低下させる請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
9. 前記サージ判定手段によりサージが発生したと判定されたときに、サージの継続時間を測定する計時手段を更に含んで構成され、
   前記ＥＧＲ量制御手段及び回転速度制御手段は、特定運転状態にあると判定されてから前記計時手段により測定された前記所定の期間としてのサージの継続時間が経過するまでの間、ＥＧＲ量を減少させ、タービンの回転速度を低下させる請求項８に記載のエンジンの制御装置。

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