JP5368823B2

JP5368823B2 - エンジン

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Publication number: JP5368823B2
Application number: JP2009035725A
Authority: JP
Inventors: 義彰関; 道彦原
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: JP2010190127A

Description

本発明は、ＥＧＲ装置を備えるエンジンの技術に関する。

従来、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えるエンジンは公知である。ＥＧＲ装置は、排気経路から排気流量の一部をＥＧＲ流量として吸気経路へ還流させるため、排気経路と吸気経路とを接続するＥＧＲ経路と、ＥＧＲ経路の中途部に配置され、ＥＧＲ経路を通過する排気ガスの流量を調整するＥＧＲ調整弁と、を備えている。

ＥＧＲ装置の制御手段として、目標エンジン回転数とエンジン負荷とから、ＥＧＲ開度マップを用いてＥＧＲ開度を演算してＥＧＲ開度を制御する手段が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。また、ＥＧＲ開度の補正において、ＥＧＲ率の計算は排気ガス（ＥＧＲガス）温度である第一温度Ｔ１、吸気ガス（ＥＧＲ混合）の温度である第二温度Ｔ２、及び吸気ガス（空気）の温度である第三温度Ｔ３を検出し、この値を定常状態で計測した基準のＥＧＲ率と比較してＥＧＲ開度を補正する手段が公知となっている。

特開２００８−２９１６９８号公報

しかし、加速時または減速時、若しくは急激な負荷投入時にはＥＧＲ調整弁を閉じる制御を行うため、実際はＥＧＲ率が０になるのに対し、ＥＧＲ開度マップ上ではＥＧＲ調整弁が開いていることになり、基準ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率がずれ、ＥＧＲ開度の補正が正常に行われない。

そこで、本発明はかかる課題に鑑み、加速時又は減速時、若しくは負荷投入時においてもＥＧＲ開度の補正が正常に作動することができるエンジンを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、外気を吸入する吸気経路（１０）の中途部と、排気ガスを排出する排気経路（２０）の中途部とを接続し、前記排気ガスの一部を前記排気経路（２０）から前記吸気経路（１０）に還流させるＥＧＲ経路（３０）が形成されるエンジン本体（４０）と、前記ＥＧＲ経路（３０）の中途部の所定の位置に配置され、当該位置の温度である第一温度を検出する第一温度検出手段（６１）と、前記吸気経路（１０）において前記ＥＧＲ経路（３０）との接続部分よりも下流となる位置に配置され、当該位置の温度である第二温度を検出する第二温度検出手段（６２）と、前記吸気経路（１０）において前記ＥＧＲ経路（３０）との接続部分よりも上流となる位置に配置され、当該位置の温度である第三温度を検出する第三温度検出手段（６３）と、前記ＥＧＲ経路（３０）の中途部に配置され、前記ＥＧＲ経路（３０）を通過する排気ガスの流量を調整するＥＧＲ調整弁（３５）と、少なくとも実エンジン回転数（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、前記第一温度、前記第二温度及び前記第三温度に基づいて前記ＥＧＲ調整弁（３５）の開度であるＥＧＲ開度を制御する制御手段（５０）と、を具備し、前記制御手段（５０）は、実エンジン回転数（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、及び、予め記憶されたエンジン回転数及びエンジン負荷と基準ＥＧＲ開度（ＥＧＲ＿ｓ）との関係を表すＥＧＲ開度マップに基づいて、前記ＥＧＲ調整弁（３５）の基準開度である基準ＥＧＲ開度（ＥＧＲ＿ｓ）を算出し、所定サンプリング毎に検出した実エンジン回転数（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、第一温度（Ｔ１）、第二温度（Ｔ２）及び第三温度（Ｔ３）とについて直近の複数回分の単純移動平均を算出し、前記第一温度（Ｔ１）、第二温度（Ｔ２）及び第三温度（Ｔ３）の単純移動平均に基づいて、指標ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｔ）を算出し、前記実エンジン回転数（Ｎｅ）及び実エンジン負荷（Ｌ）の単純移動平均、及び、予め記憶されたエンジン回転数及びエンジン負荷と基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）との関係を表すＥＧＲ率マップに基づいて、基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）を算出し、前記指標ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｔ）及び基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）との偏差（ＥＧＲ＿ｇａｐ）を算出し、該偏差（ＥＧＲ＿ｇａｐ）が０となるように補正ＥＧＲ値（ＥＧＲ＿ｒｅ）を算出し、前記補正ＥＧＲ値（ＥＧＲ＿ｒｅ）に基づいて、前記ＥＧＲ調整弁（３５）の開度を補正した値である補正ＥＧＲ開度（ＥＧＲ＿ｓ）を算出し、前記補正ＥＧＲ開度（ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅ）を示す信号を前記ＥＧＲ開度として、前記ＥＧＲ調整弁（３５）に送信するエンジン（１００）において、前記制御手段（５０）にて、エンジンが急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断し、急減速、若しくは急加速状態であると判断した場合、実エンジン回転数（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、及び、予め記憶されたエンジン回転数及びエンジン負荷と基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）との関係を表す過渡用ＥＧＲ率マップに基づいて、適正な基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）を算出し、この基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）の移動平均を取ってこれを基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）とするものである。

請求項２においては、前記制御手段（５０）にて、急激な負荷が投入された場合、（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、及び、予め記憶されたエンジン回転数及びエンジン負荷と基準ＥＧＲ率との関係を表す過渡用ＥＧＲ率マップに基づいて、適正な基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）を算出し、この基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）の移動平均を取ってこれを基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）とするものである。

請求項３においては、前記エンジンの急減速時、急加速時または急激な負荷の投入時にあるか否かの判断は、前記制御手段が、アイソクロナス制御、または、逆ドループ制御を行うときのフラグにより判断するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、急減速、若しくは急加速状態の場合のＥＧＲ補正が正常に行える。

請求項２においては、エンジン負荷が急激に投入された状態の場合のＥＧＲ補正が正常に行える。

請求項３においては、エンジンの回転数の時間的変化や燃料噴射量の時間的変化等から、加減速時や負荷投入時を判断すると、別にプログラムが必要となり、制御が複雑となるが、エンジン自体が備えるアイソクロナス制御、または、逆ドループ制御をするかどうかのフラグを利用することで制御が簡単に行えるようになる。

本発明の実施形態に係るエンジンの全体的な構成を示す構成図。同じくＥＧＲ補正制御の実施形態を示すフロー図。同じく合流部の構成を示す構成図。同じく急減速又は急加速時のＥＧＲ補正制御の実施形態を示すフロー図。同じくエンジン状態算出ステップを示すフロー図。同じく急減速又は急加速時のＥＧＲ補正制御の実施形態を示すフロー図。同じく急減速又は急加速時のＥＧＲ補正制御の実施形態を示すフロー図。同じくＥＧＲ率マップを示すグラフ図。同じくＥＧＲ開度と後処理装置の差圧との関係を示すグラフ図。

次に、発明の実施形態について説明する。

まず、図１を用いて、本発明の実施形態であるエンジン１００の構成について説明する。エンジン１００は、産業用の直列４気筒ディーゼルエンジンである。また、エンジン１００は、エンジン本体４０と、ＥＣＵ６０と、を備えている。エンジン本体４０は、シリンダブロック及びシリンダヘッドと、吸気経路１０と、排気経路２０と、ＥＧＲ経路３０と、を備えている。

吸気経路１０は、外気を吸入するための経路である。吸気経路１０の中途部において、外気側からシリンダヘッドに接続される吸気マニホールド１５に向かって、エアクリーナ１１、第三温度検出手段としての第三温度センサー６３、ＥＧＲ合流部１３、第二温度検出手段としての第二温度センサー６２、及び吸気マニホールド１５、の順でそれぞれ配置されている。

排気経路２０は、排気ガスを排出するための経路である。排気経路２０の中途部において、シリンダヘッドに接続される排気マニホールド２５から外気側に向かって、排気マニホールド２５、ＥＧＲ分岐部２３、及び後処理装置２１、の順でそれぞれ配置されている。前記後処理装置２１は、エンジン１００の排気経路２０の最後部に配設されている。前記後処理装置２１は、例えば、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を取り除くパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）で構成されている。また、前記後処理装置２１は、燃料の酸化反応を促進し、排気ガス温度を上昇させる酸化触媒と、前記酸化触媒の下流に設置される連続再生式のパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と、で構成することもできる。また、前記後処理装置２１の上流となる位置には、当該位置の圧力である入口側圧力を検出する、入口側圧力検出手段である入口側圧力センサー８１が配置されている。また、前記後処理装置２１の上流となる位置には、当該位置の圧力である出口側圧力を検出する出口側圧力検出手段である、出口側圧力センサー８２が配置されている。前記圧力センサー８１・８２はＥＣＵ６０に接続されている。

ＥＧＲ経路３０は、排気経路２０から排気流量の一部をＥＧＲ流量として、吸気経路１０に還流させるための経路であって、排気経路２０の中途部としてのＥＧＲ分岐部２３と、吸気経路１０の中途部としてのＥＧＲ合流部１３とを接続している。ＥＧＲ経路３０の中途部において、ＥＧＲ分岐部２３からＥＧＲ合流部１３に向かって、ＥＧＲクーラ３１、ＥＧＲ調整弁３５、及び第一温度検出手段としての第一温度センサー６１、の順でそれぞれ配置されている。

ＥＣＵ６０は、制御手段としての演算装置（以下、コントローラ）５０と、記憶装置５５と、を備えている。また、ＥＣＵ６０は、第一温度センサー６１と、第二温度センサー６２と、第三温度センサー６３と、ＥＧＲ調整弁３５と、エンジン回転数センサー６５と、エンジン負荷センサー６６と、入口側圧力センサー８１と、出口側圧力センサー８２と、ラックアクチュエーター６７とを接続して構成されている。

第一温度センサー６１は、ＥＧＲ経路３０において第一温度センサー６１が配置される位置の排気ガス（ＥＧＲガス）温度である第一温度Ｔ１を検出し、ＥＣＵ６０に送信する機能を有する。第二温度センサー６２は、吸気経路１０において第二温度センサー６２が配置される位置の吸気ガス（ＥＧＲ混合）の温度である第二温度Ｔ２を検出し、ＥＣＵ６０に送信する機能を有する。第三温度センサー６３は、吸気経路１０において第三温度センサー６３が配置される位置の吸気ガス（空気）の温度である第三温度Ｔ３を検出し、ＥＣＵ６０に送信する機能を有する。

エンジン回転数センサー６５は、エンジン回転数センサー６５によって検出されるエンジン回転数ＮｅをＥＣＵ６０に送信する機能を有する。エンジン負荷センサー６６は、エンジン負荷センサー６６によって検出されるエンジン負荷ＬをＥＣＵ６０に送信する機能を有する。なお、本実施形態において、エンジン負荷センサー６６は、ガバナ機構のラック位置を検出するラック位置センサーとしている。エンジン負荷Ｌは、燃料噴射量を算出しても良く、或いは目標エンジン回転数とエンジン回転数との偏差から算出しても良い。ラックアクチュエーター６７はソレノイド等によりラックを摺動させて、該ラックに連結した燃料噴射ポンプのプランジャの位相を変更して燃料噴射量を変更し、エンジン回転数を制御するものである。エンジン回転数制御はコントローラ５０により行われ、負荷がかかった場合には、アイソクロナス制御と逆ドループ制御が行われる。具体的には、高速での作業時に所定量以上の負荷がかかると負荷投入フラグが立ち上げられて、エンジン回転数が下がらないように一定回転を維持するようにラックアクチュエーター６７を作動させてアイソクロナス制御が行われる。また、低回転域で大きな負荷がかかった場合には、負荷投入フラグが立ち上げられて、エンジン回転数を増加させて出力をアップさせる逆ドループ制御が行われる。

次に、図２を用いて、通常時のＥＧＲ補正制御について説明する。コントローラ５０は、各ステップを実行することでＥＧＲ補正制御を行う。まず、Ｓ１０において、エンジン回転数Ｎｅと、エンジン負荷Ｌと、第一温度Ｔ１と、第二温度Ｔ２と、第三温度Ｔ３と、が検出される。

次に、Ｓ２０において、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを、エンジン本体４０の回転数及びエンジン本体４０の負荷と基準ＥＧＲ開度との関係であるＥＧＲ調整弁開度マップｆ（Ｎｅ，Ｌ）に代入して、基準ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓを算出する。なお、ＥＧＲ調整弁開度マップｆ（Ｎｅ，Ｌ）は、ＥＣＵ６０の記憶装置５５に予め記憶されている二次元マップである。

Ｓ３０において、所定サンプリング毎に検出したエンジン回転数Ｎｅと、エンジン負荷Ｌと、第一温度Ｔ１と、第二温度Ｔ２と第三温度Ｔ３とについて、移動平均として直近のサンプリング１０回分の単純移動平均を算出する。以下、エンジン回転数Ｎｅと、エンジン負荷Ｌと、第一温度Ｔ１と、第二温度Ｔ２と、第三温度Ｔ３とについては、単純移動平均の値であるとする。

Ｓ４０において、第一温度Ｔ１と、第二温度Ｔ２と、第三温度Ｔ３とに基づいて指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔを算出する。

図３を用いて、指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔについてより詳しく説明する。ＥＧＲ合流部１３において、第三温度Ｔ３であって、流量ｍ３の吸気（空気）と、第一温度Ｔ１であって、流量ｍ１のＥＧＲと、が合流し、第二温度Ｔ２で、流量ｍ２の吸気（ＥＧＲ混合気）として生成される。ＥＧＲ率は、吸気流量中におけるＥＧＲ流量の割合であって、次式で表される。
ＥＧＲ［％］＝ｍ１／（ｍ１＋ｍ３）＊１００

また、吸気（空気）及びＥＧＲの熱量と、吸気（ＥＧＲ混合気）の熱量とは等しいことは、次式によって表される。
ｍ３Ｃｐ（Ｔ２−Ｔ３）＝ｍ１Ｃｐ´（Ｔ１−Ｔ２）
さらに、吸気の低圧比熱ＣｐとＥＧＲ混合気の低圧比熱Ｃｐ´とが等しいと近似すると、指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔは次式によって表される。
ＥＧＲ［％］＝（Ｔ２−Ｔ３）／（Ｔ１−Ｔ３）＊１００

図２に示すように、Ｓ５０において、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを、エンジン本体４０の回転数及びエンジン本体４０の負荷と基準ＥＧＲ率との関係であるＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）に代入して、適正なＥＧＲ率である基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出する。なお、基準ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）は、ＥＣＵ６０の記憶装置５５に予め記憶されている二次元マップである。

Ｓ６０において、指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔと基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとの偏差である偏差ＥＧＲ＿ｇａｐを算出する。Ｓ７０において、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが０となるように補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅを算出する。Ｓ８０において、補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅに基づいて基準ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓを補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅに補正する。Ｓ９０において、補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅをＥＧＲ調整弁３５に送信する。

このようにして、ＥＧＲ経路３０を通過する排気ガス温度と、吸気経路１０を通過する排気ガス温度とによって算出される指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔに基づいて、ＥＧＲ調整弁３５をフィードバック制御するため、適正なＥＧＲ流量を調整できる。つまり、エンジン運転状態が常時変化する産業用のエンジン１００において、適正なＥＧＲ流量を還流させることが出来る。

次に、急減速、若しくは急加速状態の場合におけるＥＧＲ率補正方法について説明する。エンジン１００が急激に加減速する場合、又は作業機等に急激に負荷がかかった場合には、通常ＥＧＲ調整弁３５を閉じることにより、還流する排気を遮断する。この場合に、指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔは基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄよりも小さくなってしまうため、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが負の値となり補正がかからない。そこで、急加減速、または急激な負荷投入時には、通常時と異なる基準ＥＧＲ率計算方法によって基準ＥＧＲ率を計算するものである。

図４に示すように、Ｓ１１０において、急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断する情報として急加減速フラグ情報が検出される。前記急加減速フラグ情報は、例えば、エンジン回転数センサー６５によって検出されるエンジン回転数Ｎｅの時間変化を演算して、設定値以上のとき急加速、設定値以下のとき急減速として前記コントローラ５０が判断してフラグを立ててこのフラグを検出する情報であり、急減速、若しくは急加速状態の場合はＯＮとなり、それ以外の状態の場合はＯＦＦになるものである。次に、Ｓ１２０において、急加減速フラグ情報がＯＮとなっているか否かを判断することにより、急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断する。このように構成することにより、急減速、若しくは急加速状態のＥＧＲ補正が正常に行える。前記急加減速フラグ情報がＯＮとなった場合には、急減速、若しくは急加速状態にあるものと判断し、Ｓ１３０においてエンジン状態算出ステップへ移行する。ここで、エンジン状態算出ステップでは、図５に示すように、Ｓ２１０においてエンジン回転数Ｎｅが検出される。また、Ｓ２２０においてエンジン負荷Ｌが検出される。Ｓ２３０において検出されたエンジン回転数Ｎｅから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン回転数Ｎｅとして返す。Ｓ２４０において、エンジン負荷Ｌから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン負荷Ｌとして返す。

次に、Ｓ１４０において前記エンジン状態算出ステップで算出したエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを、エンジン本体４０の回転数及びエンジン本体４０の負荷と基準ＥＧＲ率との関係である過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）に代入して、適正なＥＧＲ率である基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出する。ここで、過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）は、例えば、全てのエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌに対して基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとして０を返すマップである。また、過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）はエンジン回転数Ｎｅが高く、エンジン負荷Ｌが高い場合にのみ基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとして０以外の値を返すマップとすることも可能である。

また、Ｓ１２０において前記急加減速フラグ情報がＯＦＦとなった場合には、通常状態にあるものと判断し、Ｓ１６０のエンジン状態算出ステップへ移行する。ここで、エンジン状態算出ステップでは、図５に示すように、Ｓ２１０においてエンジン回転数Ｎｅが検出される。また、Ｓ２２０においてエンジン負荷Ｌが検出される。Ｓ２３０において検出されたエンジン回転数Ｎｅから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン回転数Ｎｅとして返す。Ｓ２４０において、エンジン負荷Ｌから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン負荷Ｌとして返す。次に、Ｓ１７０においてエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを、エンジン本体４０の回転数及びエンジン本体４０の負荷と基準ＥＧＲ率との関係であるＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）に代入して、適正なＥＧＲ率である基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出する。次に、Ｓ１８０において前記ステップＳ１４０若しくはステップＳ１７０において算出されたＥＧＲ率の移動平均を取ってこれを基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとするものである。このように、従来はエンジン状態算出ステップ内で行われていた移動平均を制御フローの最後に行うことにより、急減速、若しくは急加速状態であるか否かの判断直後に過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）を使用して基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出することができる。

また、別実施例にかかる急減速、若しくは急加速状態の場合、又はエンジン負荷Ｌが急激に投入された状態の場合におけるＥＧＲ率補正方法について説明する。図６に示すように、Ｓ３１０において、急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断する情報として急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報が検出される。前記急加減速フラグ情報は、例えば、エンジン回転数センサー６５によって検出されるエンジン回転数Ｎｅの時間変化を用いて前記コントローラ５０で検出される情報であり、急減速、若しくは急加速状態の場合はＯＮとなり、それ以外の状態の場合はＯＦＦになるものである。前記負荷投入フラグ情報は、例えば、前述の負荷投入フラグが立てられたときはＯＮとするものである。また、エンジン負荷センサー６６から送信されるガバナ機構のラック位置の時間変化を検出して、急激な変化が生じるとエンジン負荷Ｌが急激に投入された状態としてＯＮとなり、それ以外の状態の場合はＯＦＦになるようにすることもできる。次に、Ｓ３２０において、急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報のどちらか一方がＯＮとなっているか否か、つまり、急加減速フラグまたは負荷投入フラグが立てられたかどうかを判断することにより、急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断する。このように構成することにより、急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断することができる。またエンジン負荷Ｌが急激に投入されたか否かを判断することにより、エンジンの状態を細かく判断することが可能となる。前記急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報のどちらか一方がＯＮとなった場合には、Ｓ３３０においてエンジン状態算出ステップへ移行する。ここで、エンジン状態算出ステップでは、図５に示すように、Ｓ２１０においてエンジン回転数Ｎｅが検出される。また、Ｓ２２０においてエンジン負荷Ｌが検出される。Ｓ２３０において検出されたエンジン回転数Ｎｅから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン回転数Ｎｅとして返す。Ｓ２４０において、エンジン負荷Ｌから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン負荷Ｌとして返す。

次に、Ｓ３４０において前記エンジン状態算出ステップで算出したエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを、エンジン本体４０の回転数及びエンジン本体４０の負荷と基準ＥＧＲ率との関係である過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）に代入して、適正なＥＧＲ率である基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出する。ここで、過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）は、例えば、全てのエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌに対して基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとして０を返すマップである。また、過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）はエンジン回転数Ｎｅが高く、エンジン負荷Ｌが高い場合にのみ基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとして０以外の値を返すマップとすることも可能である。

また、Ｓ３２０において前記急加減速フラグ情報がＯＦＦとなった場合には、通常状態にあるものと判断し、Ｓ３６０のエンジン状態算出ステップへ移行する。ここで、エンジン状態算出ステップでは、図５に示すように、Ｓ２１０においてエンジン回転数Ｎｅが検出される。また、Ｓ２２０においてエンジン負荷Ｌが検出される。Ｓ２３０において検出されたエンジン回転数Ｎｅから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン回転数Ｎｅとして返す。Ｓ２４０において、エンジン負荷Ｌから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン負荷Ｌとして返す。次に、Ｓ３７０においてエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを、エンジン本体４０の回転数及びエンジン本体４０の負荷と基準ＥＧＲ率との関係であるＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）に代入して、適正なＥＧＲ率である基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出する。次に、Ｓ３８０において前記ステップＳ３４０若しくはステップＳ３７０において算出されたＥＧＲ率の移動平均を取ってこれを基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとするものである。このように、従来はエンジン状態算出ステップ内で行われていた移動平均を制御フローの最後に行うことにより、急減速、若しくは急加速状態であるか否かの判断直後に過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）を使用して基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出することができる。

また、別実施例にかかる急減速、若しくは急加速状態の場合、又はエンジン負荷Ｌが急激に投入された状態の場合におけるＥＧＲ率補正方法について説明する。図７に示すように、Ｓ４１０において、急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断する情報として急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報がＥＣＵ６０より送信される。前記急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報は、前記制御方法における急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報と同様の方法で検出される。次に、Ｓ４２０において、急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報のどちらか一方がＯＮとなっているか否かを判断することにより、急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断する。このように構成することにより、急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断することができる。またエンジン負荷Ｌが急激に投入されたか否かを判断することにより、エンジンの状態を細かく判断することが可能となる。前記急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報のどちらか一方がＯＮとなった場合には、急減速、若しくは急加速状態にあるものと判断し、Ｓ４３０において、基準ＥＧＲ率に０を代入する。

また、Ｓ４２０において前記急加減速フラグ情報がＯＦＦとなった場合には、通常状態にあるものと判断し、Ｓ４６０のエンジン状態算出ステップへ移行する。ここで、エンジン状態算出ステップでは、図５に示すように、Ｓ２１０においてエンジン回転数Ｎｅが検出される。また、Ｓ２２０においてエンジン負荷Ｌが検出される。Ｓ２３０において検出されたエンジン回転数Ｎｅから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン回転数Ｎｅとして返す。Ｓ２４０において、エンジン負荷Ｌから一定時間ごとのデータを間引いたものをエンジン負荷Ｌとして返す。次に、Ｓ４７０においてエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌを、エンジン本体４０の回転数及びエンジン本体４０の負荷と基準ＥＧＲ率との関係であるＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）に代入して、適正なＥＧＲ率である基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出する。次に、Ｓ４８０において前記ステップＳ４３０若しくはステップＳ４７０において算出されたＥＧＲ率の移動平均を取ってこれを基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとするものである。このように、従来はエンジン状態算出ステップ内で行われていた移動平均を制御フローの最後に行うことにより、急減速、若しくは急加速状態であるか否かの判断直後に過渡用ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）を使用して基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出することができる。

次に、エンジン回転数Ｎｅが高回転域でエンジン負荷Ｌが高負荷域でのＥＧＲ補正について説明する。前記指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔは排気温度である第一温度Ｔ１と吸気（空気）温度である第三温度Ｔ３との差を分母として持つため、第一温度Ｔ１と第三温度Ｔ３との温度差が小さくなると指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔの誤差が大きくなり、正常にＥＧＲ補正を行うことができない。そこで、再生速度の速い高回転となる設定回転数以上、かつ、高負荷となる設定負荷以上の領域においては、ＥＧＲ補正を行わないように制御するものである。具体的には、ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）において、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌが、高回転・高負荷域である図８の斜線部分に有るときにはＥＧＲ補正を行わないものである。このように構成することにより、制御不可能な領域を除去することが可能となる。

また、前記ＥＧＲ開度は排気に含まれるＮＯｘ排出量が一定量を越えないように算出するものである。すなわち、前記基準ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓは、一定量のＮＯｘ排出量以上となった場合に、減少させる補正を行うものである。具体的には、温度によるＥＧＲ補正を行わなかった場合に、後処理装置２１の粒子状物質（ＰＭ）排出量がＰＭ再生量を上回ることがある。

そこで、そのような場合は、前記後処理装置２１の上流及び下流の圧力である入口側圧力と出口側圧力との偏差を利用してＥＧＲ補正を行うように制御するものである。具体的には、ＥＧＲ率マップｆ（Ｎｅ、Ｌ）において、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌが図８の斜線部分に有るときには、入口側圧力と出口側圧力との偏差によりＥＧＲ開度を指定するものである。図９に示すように、入口側圧力と出口側圧力との偏差が一定の値を超えるとＥＧＲ開度を単位量Ｄだけ減少させるものである。このように構成することにより、第三温度Ｔ３と第一温度Ｔ１との温度差が小さく、温度によるＥＧＲ補正が行えない領域においてもＥＧＲ補正が行えるようになり、後処理装置２１における詰まりを防止することが可能となる。

また、前記ＥＧＲ開度を単位量Ｄだけ減少させた場合には、一定時間経過するまでＥＧＲ開度補正を行わず、一定にするように制御するものである。このように構成することにより、ＥＧＲ調整弁３５の開度を減少させたことによる入口側圧力と出口側圧力との偏差上昇をＤＰＦ詰まりによる入口側圧力と出口側圧力との偏差上昇とコントローラ５０が誤認することを防止することができる。

また、入口側圧力と出口側圧力との偏差が減少した場合であって、前記ＥＧＲ開度を単位量Ｄだけ増加させた場合には、一定時間経過するまでＥＧＲ開度補正を行わず、一定にするように制御するものである。このように構成することにより、ＥＧＲ調整弁３５の開度を増加させたことによる入口側圧力と出口側圧力との偏差減少をＤＰＦ詰まり解消による入口側圧力と出口側圧力との偏差減少とコントローラ５０が誤認することを防止することができる。

１０吸気経路
１３ＥＧＲ合流部
２０排気経路
３０ＥＧＲ経路
３５ＥＧＲ調整弁
５０コントローラ
５５記憶装置
６０ＥＣＵ
６１第一温度センサー
６２第二温度センサー
６３第三温度センサー
８１入口側圧力センサー
８２出口側圧力センサー
１００エンジン
ＥＧＲ＿ｓ基準ＥＧＲ開度
ＥＧＲ＿ｒｅ補正ＥＧＲ値
ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅ補正ＥＧＲ開度
ＥＧＲ＿ｓｔｄ基準ＥＧＲ率
ＥＧＲ＿ｔ指標ＥＧＲ率
ＥＧＲ＿ｇａｐ偏差
ＥＧＲ＿ｇａｐ＿ｓｕｍ積算値

Claims

外気を吸入する吸気経路（１０）の中途部と、排気ガスを排出する排気経路（２０）の中途部とを接続し、前記排気ガスの一部を前記排気経路（２０）から前記吸気経路（１０）に還流させるＥＧＲ経路（３０）が形成されるエンジン本体（４０）と、前記ＥＧＲ経路（３０）の中途部の所定の位置に配置され、当該位置の温度である第一温度を検出する第一温度検出手段（６１）と、前記吸気経路（１０）において前記ＥＧＲ経路（３０）との接続部分よりも下流となる位置に配置され、当該位置の温度である第二温度を検出する第二温度検出手段（６２）と、前記吸気経路（１０）において前記ＥＧＲ経路（３０）との接続部分よりも上流となる位置に配置され、当該位置の温度である第三温度を検出する第三温度検出手段（６３）と、前記ＥＧＲ経路（３０）の中途部に配置され、前記ＥＧＲ経路（３０）を通過する排気ガスの流量を調整するＥＧＲ調整弁（３５）と、少なくとも実エンジン回転数（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、前記第一温度、前記第二温度及び前記第三温度に基づいて前記ＥＧＲ調整弁（３５）の開度であるＥＧＲ開度を制御する制御手段（５０）と、を具備し、
前記制御手段（５０）は、
実エンジン回転数（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、及び、予め記憶されたエンジン回転数及びエンジン負荷と基準ＥＧＲ開度（ＥＧＲ＿ｓ）との関係を表すＥＧＲ開度マップに基づいて、前記ＥＧＲ調整弁（３５）の基準開度である基準ＥＧＲ開度（ＥＧＲ＿ｓ）を算出し、
所定サンプリング毎に検出した実エンジン回転数（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、第一温度（Ｔ１）、第二温度（Ｔ２）及び第三温度（Ｔ３）とについて直近の複数回分の単純移動平均を算出し、
前記第一温度（Ｔ１）、第二温度（Ｔ２）及び第三温度（Ｔ３）の単純移動平均に基づいて、指標ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｔ）を算出し、
前記実エンジン回転数（Ｎｅ）及び実エンジン負荷（Ｌ）の単純移動平均、及び、予め記憶されたエンジン回転数及びエンジン負荷と基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）との関係を表すＥＧＲ率マップに基づいて、基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）を算出し、
前記指標ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｔ）及び基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）との偏差（ＥＧＲ＿ｇａｐ）を算出し、該偏差（ＥＧＲ＿ｇａｐ）が０となるように補正ＥＧＲ値（ＥＧＲ＿ｒｅ）を算出し、
前記補正ＥＧＲ値（ＥＧＲ＿ｒｅ）に基づいて、前記ＥＧＲ調整弁（３５）の開度を補正した値である補正ＥＧＲ開度（ＥＧＲ＿ｓ）を算出し、
前記補正ＥＧＲ開度（ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅ）を示す信号を前記ＥＧＲ開度として、前記ＥＧＲ調整弁（３５）に送信するエンジン（１００）において、
前記制御手段（５０）にて、
エンジンが急減速、若しくは急加速状態にあるか否かを判断し、急減速、若しくは急加速状態であると判断した場合、
実エンジン回転数（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、及び、予め記憶されたエンジン回転数及びエンジン負荷と基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）との関係を表す過渡用ＥＧＲ率マップに基づいて、適正な基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）を算出し、この基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）の移動平均を取ってこれを基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）とすることを特徴とするエンジン。
前記制御手段（５０）にて、急激な負荷が投入された場合、（Ｎｅ）、実エンジン負荷（Ｌ）、及び、予め記憶されたエンジン回転数及びエンジン負荷と基準ＥＧＲ率との関係を表す過渡用ＥＧＲ率マップに基づいて、適正な基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）を算出し、この基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）の移動平均を取ってこれを基準ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｓｔｄ）とすることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記エンジンの急減速時、急加速時または急激な負荷の投入時にあるか否かの判断は、前記制御手段が、アイソクロナス制御、または、逆ドループ制御を行うときのフラグにより判断することを特徴とする請求項２に記載のエンジン。