JP5716764B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気流路から吸気流路に再循環させるＥＧＲ量をＥＧＲ調整装置により調整する排気ガス再循環装置と、タービンに導入される排気ガス流速または排気ガス量を過給調整装置が調整することによりコンプレッサが過給する吸気の吸気圧を調整する過給機とを備えるエンジンに適用されるエンジン制御装置に関する。

排気流路から吸気流路に再循環させるＥＧＲ量をＥＧＲ弁等のＥＧＲ調整装置により調整する排気ガス再循環装置と、タービンに導入される排気ガス流速または排気ガス量を可変翼等の過給調整装置が調整することにより、コンプレッサが過給する吸気の吸気圧を調整する過給機とを備えるエンジンが知られている。

このようなエンジンにおいて、エンジンにおける燃焼状態を適切に制御して排気エミッションを低減するためには、吸気流路を流れる新気量（吸気量）が目標新気量となるようにＥＧＲ調整装置を制御するとともに、吸気圧が目標吸気圧になるように過給調整装置を制御する必要がある。

しかし、目標新気量となるようにＥＧＲ調整装置を制御し、目標吸気圧になるように過給調整装置を制御する場合、互いの制御結果が干渉し合う。したがって、ＥＧＲ調整装置と過給調整装置とをそれぞれ独立して制御することは困難である。

そこで、特許文献１では、目標新気量と実新気量との新気量偏差、ならびに目標吸気圧と実吸気圧との吸気圧偏差の偏差毎に、ＥＧＲ調整装置および過給調整装置に対する制御量をそれぞれ設定して加算することにより、ＥＧＲ調整装置および過給調整装置に対する制御量を設定している。これにより、特許文献１では、新気量偏差および吸気圧偏差の両方の偏差に基づいてＥＧＲ調整装置および過給調整装置に対する制御をそれぞれ行い、ＥＧＲ量および過給される吸気圧を適切に制御しようとしている。

特開２００３−２１０００号公報

しかしながら、ＥＧＲ調整装置が制御するＥＧＲ量は排気圧と吸気圧との差圧によっても変化し、過給調整装置が調整するタービンに導入される排気ガス流速または排気ガス量は排気圧と大気圧との差圧によっても変化する。したがって、排気圧を考慮せず新気量偏差および吸気圧偏差を用いただけでは、ＥＧＲ調整装置および過給調整装置を適切に制御することはできない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＥＧＲ調整装置および過給調整装置を適切に制御するエンジン制御装置を提供することを目的とする。

本発明のエンジン制御装置は、ＥＧＲ量をＥＧＲ調整装置により調整する排気ガス再循環装置と、タービンに導入される排気ガス流速または排気ガス量を過給調整装置が調整することにより、コンプレッサが過給する吸気の吸気圧を調整する過給機とを備えるエンジンに適用される。

そして、エンジン制御装置は、吸気流路を流れる新気量、エンジンに吸入される吸気酸素濃度、エンジンから排出される排気酸素濃度およびＥＧＲ率のいずれか一つの目標値と実値との第１偏差と、過給機により過給される吸気圧の目標値と実値との第２偏差と、エンジンから排出される排気ガスの排気圧の目標値と実値との第３偏差との各偏差に基づいて偏差毎に、ＥＧＲ調整装置と過給調整装置と目標排気圧の補正量とのそれぞれに対する第１制御量を設定する。

新気量、吸気酸素濃度、排気酸素濃度およびＥＧＲ率は互いに関連して変化する物理量であるから、いずれを選択してもよい。尚、ＥＧＲ率は、エンジンの気筒内に流入する吸気量とＥＧＲ量との合計に対するＥＧＲ量の比率である。

そして、ＥＧＲ調整装置と過給調整装置と目標排気圧の補正量とのそれぞれに対して偏差毎に設定される第１制御量の合計を、ＥＧＲ調整装置と過給調整装置と目標排気圧の補正量とのそれぞれに対する第２制御量として設定する。

尚、目標排気圧の補正量は、新気量、吸気酸素濃度、排気酸素濃度およびＥＧＲ率のいずれか一つと吸気圧と排気圧との３個の指標に基づいてＥＧＲ調整装置および過給調整装置を含む３個の制御対象を制御するために設定した制御対象である。

また、目標排気圧は、目標新気量および目標吸気圧と同様にエンジン運転状態によって設定されるが、目標新気量および目標吸気圧に対して適切な目標排気圧は、機差または環境によって変化する。そこで、第１偏差と第２偏差と第３偏差とに基づいて設定された目標排気圧の補正量で目標排気圧を補正することにより、目標新気量および目標吸気圧に対して適切な目標排気圧を設定できる。

ＥＧＲ調整装置が調整するＥＧＲ量は排気圧と吸気圧との差圧によっても変化し、過給調整装置が調整しタービンに導入される排気ガス流速または排気ガス量は排気圧と大気圧との差圧によっても変化する。したがって、新気量、吸気酸素濃度、排気酸素濃度およびＥＧＲ率のいずれか一つと吸気圧とのそれぞれの目標値と実値との偏差に加え、排気圧の目標値と実値との偏差に基づいて、ＥＧＲ調整装置と過給調整装置と目標排気圧の補正量とに対する制御量をそれぞれ設定することにより、ＥＧＲ調整装置および過給調整装置に対する制御量を高精度に設定できる。

また、排気圧は吸気圧よりも過給調整装置が調整する排気ガス流速または排気ガス量に対する応答性が高いので、排気圧の目標値と実値との偏差に基づいてＥＧＲ調整装置および過給調整装置に対する制御量を設定することにより、ＥＧＲ調整装置および過給調整装置に対する制御の応答性が向上する。特に、エンジンの過渡運転時において、ＥＧＲ調整装置および過給調整装置に対する制御の応答性が向上する。

そして、ＥＧＲ調整装置および過給調整装置を高精度かつ高い応答性で適切に制御することにより、エンジン運転状態に基づいて、エンジンが吸入する酸素量を高精度かつ高い応答性で設定できる。その結果、エンジンから排出される排気エミッションを低減できる。

本実施形態によるエンジン制御システムを示すブロック図。 排気圧と吸気圧との差圧とＥＧＲ量との関係を示す特性図。 ノズル開度と排気圧および吸気圧の変化を示すタイムチャート。 ＥＧＲ弁とーボチャージャと目標排気圧の補正量とに対するＦ／Ｂ制御を示すブロック図。 ＥＧＲ弁と過給機と目標排気圧の補正量とに対するＦ／Ｂ制御処理を示すフローチャート。 エンジン運転状態と制御パラメータとの関係を示す特性図。 エンジン運転状態と制御パラメータとの他の関係を示す特性図。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１に示すエンジン制御システム１０は、例えば自動車用のディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」とも言う。）２を制御するものである。

吸気流路２００に吸入された吸気はエアクリーナ１２で異物を除去され、吸気量センサ１４により吸気量を検出される。吸気量センサ１４は、還流流路２２０が吸気流路２００に接続する位置よりも吸気上流側に設置されている。つまり、吸気量センサ１４が検出する吸気量は、ＥＧＲガスが排気側から吸気側に還流される前の新気量である。

ターボチャージャ３０は、タービン３２に導入される排気ガス流速をエンジン２の回転数に応じて可動ベーン３４が調整することにより、コンプレッサ３６が過給する吸気の吸気圧を調整する可変ジオメトリターボ（ＶＧＴ）である。

可動ベーン３４はタービン３２に排気ガスを導入する流路面積の開度（ノズル開度）を調整することにより、タービン３２に導入される排気ガス流速を調整する。可動ベーン３４は、電動モータ、負圧等により駆動される。

ターボチャージャ３０のコンプレッサ３６で圧縮された吸気は、インタークーラ１６で冷却され、スロットル弁１８で流量を調整される。スロットル弁１８は、軽負荷領域ではＥＧＲガスをより多く入れるために絞られるが、高負荷領域では吸気量増大やポンピングロスの低減等のために、全開状態に保持される。

スロットル弁１８を通過した吸気は、インテークマニホールド２０で分岐されてエンジン２の各気筒に吸入される。インテークマニホールド２０には、エンジン２に吸入される吸気の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ２２が設置されている。

吸気流路２００と排気流路２１０とは還流流路２２０で接続されており、還流流路２２０を通り排気側から吸気側に、ＥＧＲガスとして排気ガスの一部が還流される。還流流路２２０は、エンジン２とターボチャージャ３０のタービン３２との間の排気流路２１０とインテークマニホールド２０とを接続している。

還流流路２２０と排気流路２１０との接続箇所には、エンジン２から排出される排気の圧力（排気圧）を検出する排気圧センサ２４と排気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２６とが設置されている。

還流流路２２０には、ＥＧＲクーラ４０、ＥＧＲ弁４２が排気側からこの順番で設置されている。ＥＧＲ弁４２は、デューティ比または供給電力量により開度を制御される電磁弁である。ＥＧＲ弁４２の開度が制御されることにより、還流流路２２０を通り排気側から吸気側に還流されるＥＧＲ量が調整される。

ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、通信インタフェース等を有するマイクロコンピュータにより主に構成されている。ＥＣＵ５０は、ＥＣＵ５０のＲＯＭ、フラッシュメモリ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、エンジン２を制御する。

ＥＣＵ５０は、吸気量センサ１４、吸気圧センサ２２、排気圧センサ２４、酸素濃度センサ２６および図示しないエンジン回転数センサ、アクセル開度センサ、ならびにその他の各種センサの出力信号からエンジン運転状態を取得する。

ＥＣＵ５０は、取得したエンジン運転状態に基づき、インジェクタ４に対する噴射制御、ＥＧＲ弁４２の開度制御、およびターボチャージャ３０のノズル開度制御を実行する。
（フィードバック制御処理）
排気エミッションを低減するために、ＥＧＲ弁４２とターボチャージャ３０の可動ベーン３４とをエンジン運転状態に基づいて適切に制御することが要求される。以下、ターボチャージャ３０の可動ベーン３４に対する制御を、単にターボチャージャ３０に対する制御とも言う。

ＥＧＲ量はＥＧＲ弁４２の開度によって制御される。ターボチャージャ３０が過給する吸気圧は、タービン３２に導入される排気ガスの流路面積を可動ベーン３４が絞るノズル開度によって制御される。

図２に示すように、ＥＧＲ量は、ＥＧＲ弁４２の開度が一定であっても排気圧と吸気圧との差圧によって変化する。
ターボチャージャ３０のタービン３２に導入される排気ガス流速は、可動ベーン３４が調整するノズル開度だけでなく、排気圧と大気圧との差圧によっても変化する。さらに、図３に示すように、ノズル開度を変化させると、吸気圧よりも排気圧の方が早く応答する。

そこで、本実施形態のＥＣＵ５０は、図４に示すように、新気量と吸気圧と排気圧とのそれぞれについて目標値とセンサで検出される実値との偏差に基づいて、ＥＧＲ弁４２とターボチャージャ３０と目標排気圧の補正量とに対する制御量をそれぞれ算出する。

目標排気圧の補正量は、新気量と吸気圧と排気圧との３個の指標に基づいてＥＧＲ弁４２およびターボチャージャ３０を含む３個の制御対象を制御するために設定した制御対象である。

図４に示すＣ１１〜Ｃ１３は目標新気量と実新気量との偏差に基づいて、ＥＧＲ弁４２とターボチャージャ３０と目標排気圧の補正量とに対する制御量をそれぞれ算出するフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御器である。ＥＣＵ５０は、Ｆ／Ｂ制御器Ｃ１１〜Ｃ１３、ならびに後述するＦ／Ｂ制御器Ｃ２１〜Ｃ２３、Ｃ３１〜Ｃ３３を備えている。実施形態では、Ｆ／Ｂ制御としてＰＩ制御を行っている。

排気酸素濃度は新気量に関連して変化する物理量であるから、後述するように、エンジン２の運転状態に応じて新気量に代えて使用される。排気酸素濃度だけでなく、吸気酸素濃度およびＥＧＲ率も新気量に関連して変化する物理量であるから、エンジン運転状態に応じて新気量に代えて使用してもよい。

尚、説明の都合上、新気量に代えて排気酸素濃度を使用して、後述する式（１）〜（１０）について説明する。
Ｃ２１〜Ｃ２３は目標吸気圧と実吸気圧との偏差に基づいて、ＥＧＲ弁４２とターボチャージャ３０と目標排気圧の補正量とに対する制御量をそれぞれ算出するＦ／Ｂ制御器である。

Ｃ３１〜Ｃ３３は目標排気圧と実排気圧との偏差に基づいて、ＥＧＲ弁４２とターボチャージャ３０と目標排気圧の補正量とに対する制御量をそれぞれ算出するＦ／Ｂ制御器である。

Ｃ１１、Ｃ２１、Ｃ３１はＥＧＲ弁４２に対する制御量を算出する制御器であり、Ｃ１２、Ｃ２２、Ｃ３２はターボチャージャ３０に対する制御量を算出する制御器であり、Ｃ１３、Ｃ２３、Ｃ３３は目標排気圧の補正量に対する制御量を算出する制御器である。Ｆ／Ｂゲインは制御器毎に設定されている。

図４において、基本ＥＧＲ弁開度と基本ノズル開度と目標排気圧とは、それぞれエンジン運転状態に基づいてマップ等から取得される。
ここで、目標排気酸素濃度をＥｘＯ２Ｔｒｇ（ｉ）、目標吸気圧をＰｉｍＴｒｇ（ｉ）、補正前の目標排気圧をＰｅｘＴｒｇ（ｉ）、目標排気圧に対する補正量をＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）、補正後の目標排気圧をＰｅｘＴｒｇ２（ｉ）、実排気酸素濃度をＥｘＯ２（ｉ）、実吸気圧をＰｉｍ（ｉ）、実排気圧をＰｅｘ（ｉ）、排気酸素濃度偏差をΔＥｘＯ２（ｉ）、吸気圧偏差をΔＰｉｍ（ｉ）、排気圧偏差をΔＰｅｘ（ｉ）、排気酸素濃度偏差の差分をΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）、吸気圧偏差の差分をΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）、排気圧偏差の差分をΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）とすると、ΔＥｘＯ２（ｉ）、ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）、ΔＰｉｍ（ｉ）、ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇ２（ｉ）、ΔＰｅｘ（ｉ）、ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）は、以下の式（１）〜（７）で表わされる。（ｉ）は今回の値を示し、（ｉ−１）は前回の値を示している。

ΔＥｘＯ２（ｉ）＝ＥｘＯ２Ｔｒｇ（ｉ）−ＥｘＯ２（ｉ） ・・・（１）
ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）＝ΔＥｘＯ２（ｉ）−ΔＥｘＯ２（ｉ−１）・・・（２）
ΔＰｉｍ（ｉ）＝ＰｉｍＴｒｇ（ｉ）−Ｐｉｍ（ｉ） ・・・（３）
ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＝ΔＰｉｍ（ｉ）−ΔＰｉｍ（ｉ−１） ・・・（４）
ＰｅｘＴｒｇ２（ｉ）
＝ＰｅｘＴｒｇ（ｉ）＋ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ−１） ・・・（５）
ΔＰｅｘ（ｉ）＝ＰｅｘＴｒｇ２（ｉ）−Ｐｅｘ（ｉ） ・・・（６）
ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＝ΔＰｅｘ（ｉ）−ΔＰｅｘ（ｉ−１） ・・・（７）
そして、基本ＥＧＲ弁開度に対する今回のＦ／Ｂ量をＥｇｒＦｂ（ｉ）、基本ノズル開度に対する今回のＦ／Ｂ量をＴｒｂＦｂ（ｉ）とすると、ＥｇｒＦｂ（ｉ）、ＴｒｂＦｂ（ｉ）、および前述したＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）は以下の式（８）〜（１０）で表わされる。本実施形態では、目標値と実値との偏差の差分で比例項を表わし、目標値と実値との偏差で積分項を表わしている。

ＥｇｒＦｂ（ｉ）＝ＥｇｒＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１１＿ｖ１×ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２１＿ｖ１×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３１＿ｖ１×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１１＿ｖ１×ΔＥｘＯ２（ｉ）＋Ｋｉ２１＿ｖ１×ΔＰｉｍ（ｉ）＋Ｋｉ３１＿ｖ１×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（８）
ＴｒｂＦｂ（ｉ）＝ＴｒｂＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１２＿ｖ１×ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２２＿ｖ１×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３２＿ｖ１×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１２＿ｖ１×ΔＥｘＯ２（ｉ）＋Ｋｉ２２＿ｖ１×ΔＰｉｍ（ｉ）＋Ｋｉ３２＿ｖ１×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（９）
ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１３＿ｖ１×ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２３＿ｖ１×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３３＿ｖ１×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１３＿ｖ１×ΔＥｘＯ２（ｉ）＋Ｋｉ２３＿ｖ１×ΔＰｉｍ（ｉ）＋Ｋｉ３３＿ｖ１×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（１０）
尚、式（８）〜（１０）および後述する各式においてＫｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインを表わしている。また、ＫｐおよびＫｉに続く前半の２桁の数字は図４の各制御器の２桁の添え数字に対応し、「＿ｖ」に続く１桁の数字は、図５のフローチャートにおいて、Ｆ／Ｂ演算２〜Ｆ／Ｂ演算７の順番に対応して設定された数字である。

そして、ＫｐおよびＫｉに続く前半の２桁の数字および「＿ｖ」に続く１桁の数字が異なることにより、それぞれに対応した比例ゲインおよび積分ゲインが設定されていることを表わしている。

次に、ＥＧＲ弁４２とターボチャージャ３０とに対するＥＣＵ５０のＦ／Ｂ制御処理について、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５のフローチャートはタイマ割込等により周期的に実行される。

Ｓ４００においてＥＣＵ５０は、吸気圧センサ２２と排気圧センサ２４とが同時に故障しているか、あるいは吸気量センサ１４と酸素濃度センサ２６とが同時に故障しているかを判定する。吸気圧センサ２２と排気圧センサ２４とが同時に故障しているか、あるいは吸気量センサ１４と酸素濃度センサ２６とが同時に故障している場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁４２とターボチャージャ３０とに対して、新気量または排気酸素濃度と吸気圧と排気圧とに基づいたＦ／Ｂ制御は実行できないと判断し、Ｓ４０２に処理を移行する。

Ｓ４０２においてＥＣＵ５０は、前述したＥｇｒＦｂ（ｉ）、ＴｒｂＦｂ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）を０に設定する。したがって、ＥＧＲ弁４２は基本ＥＧＲ弁開度で制御され、ターボチャージャ３０は基本ノズル開度で制御される。

吸気圧センサ２２と排気圧センサ２４とが同時に故障しておらず、かつ吸気量センサ１４と酸素濃度センサ２６とが同時に故障していない場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、新気量、排気酸素濃度、吸気圧および排気圧の目標値であるＧａＴｒｇ（ｉ）、ＥｘＯ２Ｔｒｇ（ｉ）、ＰｉｍＴｒｇ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇ（ｉ）をエンジン運転状態に基づいてそれぞれ算出する（Ｓ４０４）。

排気酸素濃度は新気量に関連して変化する物理量であるから、後述するように、エンジン運転状態に応じて新気量に代えて排気酸素濃度が選択される。排気酸素濃度だけでなく、吸気酸素濃度およびＥＧＲ率も新気量に関連して変化する物理量であるから、エンジン運転状態に応じて新気量に代えていずれかを選択してもよい。

次にＥＣＵ５０は、目標排気圧を式（５）に基づいて補正し（Ｓ４０６）、新気量、排気酸素濃度、吸気圧および排気圧の実値を検出し（Ｓ４０８）、それぞれの目標値と実値との偏差および偏差の差分を算出する（Ｓ４１０）。

式（１）〜（７）に加え、目標新気量をＧａＴｒｇ（ｉ）、実新気量をＧａ（ｉ）、新気量偏差をΔＧａ（ｉ）、新気量偏差の差分をΔＧａＤｉｆ（ｉ）とすると、ΔＧａ（ｉ）、ΔＧａＤｉｆ（ｉ）は、以下の式（１１）、（１２）で表わされる。

ΔＧａ（ｉ）＝ＧａＴｒｇ（ｉ）−Ｇａ（ｉ） ・・・（１１）
ΔＧａＤｉｆ（ｉ）＝ΔＧａ（ｉ）−ΔＧａ（ｉ−１） ・・・（１２）
ここで、センサには、検出対象の値を高精度に検出できるエンジン運転状態と、検出精度の低下するエンジン運転状態とが存在する。図６に吸気量センサ２２が新気量を高精度に検出でき、酸素濃度センサ２６が排気の酸素濃度を高精度に検出できるエンジン運転状態の領域を示す。

排気酸素濃度だけでなく、吸気酸素濃度およびＥＧＲ率も新気量に関連して変化する物理量であり、図７に示すように、エンジン運転状態によって高精度に検出できる領域が設定されている。

吸気酸素濃度は酸素濃度センサにより直接検出されるか、あるいは新気量、排気酸素濃度等を検出する各部のセンサ出力を用いて物理モデル等に基づいて推定される。ＥＧＲ率は、エンジンの気筒内に流入する吸気量（新気量）とＥＧＲ量との合計に対するＥＧＲ量の比率から算出される。ＥＧＲ量は、各部のセンサ出力を用いて物理モデル等に基づいて推定される。吸気酸素濃度およびＥＧＲ率は同じ運転領域に設定されるので、どちらを採用してもよい。

本実施形態では、新気量または排気酸素濃度のいずれかを、エンジン運転状態に応じて選択する。
ただし、酸素濃度センサ２６が故障している場合には排気酸素濃度の実値を取得できないので、エンジン運転状態に関わらず新気量が選択される。一方、吸気量センサ１４が故障している場合には新気量の実値を取得できないので、エンジン運転状態に関わらず排気酸素濃度が選択される。

そこで、ＥＣＵ５０は、Ｓ４１２において酸素濃度センサ２６が正常であるか否か、Ｓ４１４において吸気量センサ１４が正常であるか否かを判定する。酸素濃度センサ２６および吸気量センサ１４が正常の場合（Ｓ４１２：Ｙｅｓ、Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０はＳ４１６に処理を移行して、エンジンの運転状態を判定する。

酸素濃度センサ２６が異常の場合（Ｓ４１２：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、エンジン運転状態を判定せずにＳ４２８に処理を移行する。
酸素濃度センサ２６が正常で吸気量センサ１４が異常の場合（Ｓ４１２：Ｙｅｓ、Ｓ４１４：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０はエンジン運転状態を判定せずにＳ４１８に処理を移行する。

Ｓ４１６においてＥＣＵ５０は、エンジン運転状態が排気酸素濃度の検出に適した領域か否かを判定する。ＥＣＵ５０は、エンジン運転状態が排気酸素濃度の検出に適している場合（Ｓ４１６：Ｙｅｓ）、Ｓ４１８に処理を移行し、エンジン運転状態が新気量の検出に適している場合（Ｓ４１６：Ｎｏ）、Ｓ４２８に処理を移行する。

排気圧センサ２４および吸気圧センサ２２が正常の場合（Ｓ４１８：Ｙｅｓ、Ｓ４２０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、式（８）〜（１０）からＥｇｒＦｂ（ｉ）、ＴｒｂＦｂ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）を算出する（Ｓ４２２）。

排気圧センサ２４が正常で（Ｓ４１８：Ｙｅｓ）、吸気圧センサ２２が異常の場合（Ｓ４２０：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、次式（１３）〜（１５）からＥｇｒＦｂ（ｉ）、ＴｒｂＦｂ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）を算出する（Ｓ４２４）。

ＥｇｒＦｂ（ｉ）＝ＥｇｒＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１１＿ｖ２×ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３１＿ｖ２×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１１＿ｖ２×ΔＥｘＯ２（ｉ）＋Ｋｉ３１＿ｖ２×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（１３）
ＴｒｂＦｂ（ｉ）＝ＴｒｂＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１２＿ｖ２×ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３２＿ｖ２×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１２＿ｖ２×ΔＥｘＯ２（ｉ）＋Ｋｉ３２＿ｖ２×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（１４）
ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝０ ・・・（１５）
式（１３）〜（１５）から分かるように、吸気圧センサ２２が異常の場合、吸気圧の項は削除される。そして、吸気圧を除外した排気酸素濃度および排気圧の２個の指標に基づいてＥＧＲ弁４２およびターボチャージャ３０の２個の制御対象を制御するために、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝０とし、目標排気圧の補正量は制御対象から除外される。

排気圧センサ２４が異常の場合（Ｓ４１８：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、次式（１６）〜（１８）からＥｇｒＦｂ（ｉ）、ＴｒｂＦｂ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）を算出する（Ｓ４２６）。

ＥｇｒＦｂ（ｉ）＝ＥｇｒＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１１＿ｖ３×ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２１＿ｖ３×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１１＿ｖ３×ΔＥｘＯ２（ｉ）＋Ｋｉ２１＿ｖ３×ΔＰｉｍ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（１６）
ＴｒｂＦｂ（ｉ）＝ＴｒｂＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１２＿ｖ３×ΔＥｘＯ２Ｄｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２２＿ｖ３×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１２＿ｖ３×ΔＥｘＯ２（ｉ）＋Ｋｉ２２＿ｖ３×ΔＰｉｍ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（１７）
ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝０ ・・・（１８）
式（１６）〜（１８）から分かるように、排気圧センサ２４が異常の場合、排気圧の項は削除され、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝０として目標排気圧の補正量は制御対象から除外される。

エンジン運転状態が新気量の検出に適している場合（Ｓ４１６：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０はＳ４２８に処理を移行する。
排気圧センサ２４および吸気圧センサ２２が正常の場合（Ｓ４２８：Ｙｅｓ、Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、式（１９）〜（２１）からＥｇｒＦｂ（ｉ）、ＴｒｂＦｂ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）を算出する（Ｓ４３２）。

ＥｇｒＦｂ（ｉ）＝ＥｇｒＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１１＿ｖ４×ΔＧａＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２１＿ｖ４×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３１＿ｖ４×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１１＿ｖ４×ΔＧａ（ｉ）＋Ｋｉ２１＿ｖ４×ΔＰｉｍ（ｉ）＋Ｋｉ３１＿ｖ４×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（１９）
ＴｒｂＦｂ（ｉ）＝ＴｒｂＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１２＿ｖ４×ΔＧａＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２２＿ｖ４×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３２＿ｖ４×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１２＿ｖ４×ΔＧａ（ｉ）＋Ｋｉ２２＿ｖ４×ΔＰｉｍ（ｉ）＋Ｋｉ３２＿ｖ４×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（２０）
ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１３＿ｖ４×ΔＧａＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２３＿ｖ４×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３３＿ｖ４×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１３＿ｖ４×ΔＧａ（ｉ）＋Ｋｉ２３＿ｖ４×ΔＰｉｍ（ｉ）＋Ｋｉ３３＿ｖ４×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（２１）
排気圧センサ２４が正常で（Ｓ４２８：Ｙｅｓ）、吸気圧センサ２２が異常の場合（Ｓ４３０：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、次式（２２）〜（２４）からＥｇｒＦｂ（ｉ）、ＴｒｂＦｂ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）を算出する（Ｓ４３４）。

ＥｇｒＦｂ（ｉ）＝ＥｇｒＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１１＿ｖ５×ΔＧａＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３１＿ｖ５×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１１＿ｖ５×ΔＧａ（ｉ）＋Ｋｉ３１＿ｖ５×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（２２）
ＴｒｂＦｂ（ｉ）＝ＴｒｂＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１２＿ｖ５×ΔＧａＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ３２＿ｖ５×ΔＰｅｘＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１２＿ｖ５×ΔＧａ（ｉ）＋Ｋｉ３２＿ｖ５×ΔＰｅｘ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（２３）
ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝０ ・・・（２４）
式（２２）〜（２４）から分かるように、吸気圧センサ２２が異常の場合、吸気圧の項は削除され、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝０として目標排気圧の補正量は制御対象から除外される。

排気圧センサ２４が異常の場合（Ｓ４２８：Ｎｏ）、ＥＣＵ５０は、次式（２５）〜（２７）からＥｇｒＦｂ（ｉ）、ＴｒｂＦｂ（ｉ）、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）を算出する（Ｓ４３６）。

ＥｇｒＦｂ（ｉ）＝ＥｇｒＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１１＿ｖ６×ΔＧａＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２１＿ｖ６×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１１＿ｖ６×ΔＧａ（ｉ）＋Ｋｉ２１＿ｖ６×ΔＰｉｍ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（２５）
ＴｒｂＦｂ（ｉ）＝ＴｒｂＦｂ（ｉ−１）＋Ｋｐ１２＿ｖ６×ΔＧａＤｉｆ（ｉ）＋Ｋｐ２２＿ｖ６×ΔＰｉｍＤｉｆ（ｉ）＋｛Ｋｉ１２＿ｖ６×ΔＧａ（ｉ）＋Ｋｉ２２＿ｖ６×ΔＰｉｍ（ｉ）｝×ｄｔ ・・・（２６）
ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝０ ・・・（２７）
式（２５）〜（２７）から分かるように、排気圧センサ２４が異常の場合、排気圧の項は削除され、ＰｅｘＴｒｇＦｂ（ｉ）＝０として目標排気圧の補正量は制御対象から除外される。

以上説明した上記実施形態では、新気量または排気酸素濃度から選択される制御パラメータと吸気圧とのそれぞれの偏差に加え、排気圧の偏差に基づいてＥＧＲ弁４２およびターボチャージャ３０の制御量を設定するので、吸気圧と排気圧との差圧により変化するＥＧＲ量、ならびに大気圧と排気圧との差圧により変化するタービン３２に導入される排気ガス流速を高精度に制御できる。

さらにターボチャージャ３０が作動することにより、吸気圧よりも排気圧が先に応答して変化するので、排気圧の偏差をＥＧＲ弁４２およびターボチャージャ３０を制御する指標にすることにより、ＥＧＲ弁４２およびターボチャージャ３０に対する制御の応答性が向上する。その結果、排気エミッションを低減できる。

また、排気圧センサ２４または吸気圧センサ２２の故障時に、新気量または排気酸素濃度と吸気圧と排気圧とのそれぞれの目標値と実値との偏差のうち故障センサに該当する偏差の項を除外してＥＧＲ弁４２およびターボチャージャ３０に対する制御量を算出することにより、排気圧センサ２４または吸気圧センサ２２の故障時においても排気エミッションの悪化を極力低減できる。

［他の実施形態］
ターボチャージャの過給調整装置としては、可動ベーンによりノズル開度を調整してタービンに導入される排気ガス流速を制御する上記実施形態の構成に限るものではなく、タービンをバイパスするバイパス流路をウエストゲート弁で開閉することにより、タービンに導入される排気ガス量を制御する構成を採用してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

２：ディーゼルエンジン、１０：エンジン制御システム、１４：吸気量センサ、２２：吸気圧センサ、２４：排気圧センサ、２６：酸素濃度センサ、３０ターボチャージャ（過給機）、３２：タービン、３４：可動ベーン（過給調整装置）、３６：コンプレッサ、４２：ＥＧＲ弁（排気ガス再循環装置、ＥＧＲ調整装置）、２００：吸気流路、２１０：排気流路、２２０：環流流路（排気ガス再循環装置）

Claims (5)

1. 排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気流路（２１０）から吸気流路（２００）に再循環させるＥＧＲ量をＥＧＲ調整装置（４２）により調整する排気ガス再循環装置（４２、２２０）と、タービン（３２）に導入される排気ガス流速または排気ガス量を過給調整装置（３４）が調整することにより、コンプレッサ（３６）が過給する吸気の吸気圧を調整する過給機（３０）とを備えるエンジン（２）に適用されるエンジン制御装置（５０）であって、
   前記吸気流路を流れる新気量、前記エンジンに吸入される吸気酸素濃度、前記エンジンから排出される排気酸素濃度およびＥＧＲ率のいずれか一つの目標値と実値との第１偏差を算出する第１算出手段（Ｓ４１０）と、
   前記吸気圧の目標値と実値との第２偏差を算出する第２算出手段（Ｓ４１０）と、
   前記エンジンから排出される排気ガスの排気圧の目標値と実値との第３偏差を算出する第３算出手段（Ｓ４１０）と、
   前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置と前記排気圧の目標値である目標排気圧の補正量とのそれぞれに対し、前記第１偏差と前記第２偏差と前記第３偏差との各偏差に基づいて偏差毎に第１制御量を設定する第１制御手段（Ｓ４０２、Ｓ４２２〜Ｓ４２６、Ｓ４３２〜Ｓ４３６）と、
   前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置と前記目標排気圧の補正量とのそれぞれに対して前記第１制御手段が前記偏差毎に設定する前記第１制御量の合計を、前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置と前記目標排気圧の補正量とのそれぞれに対する第２制御量として設定する第２制御手段（Ｓ４０２、Ｓ４２２〜Ｓ４２６、Ｓ４３２〜Ｓ４３６）と、
   を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記第１制御手段はフィードバック制御手段であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記第３偏差を算出するときに前記第３算出手段が前記排気圧の実値を取得できない場合、前記第１制御手段（Ｓ４２６、Ｓ４３６）は、前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置とのそれぞれに対し、前記第１偏差と前記第２偏差との各偏差に基づいて偏差毎に前記排気圧の実値を取得できない場合に対応した前記第１制御量を設定し、
   前記排気圧の実値を取得できない場合、前記第２制御手段（Ｓ４２６、Ｓ４３６）は、前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置とのそれぞれに対して前記第１制御手段が前記第１偏差と前記第２偏差との各偏差に基づいて偏差毎に設定する前記第１制御量の合計を、前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置とのそれぞれに対する前記第２制御量として設定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記第２偏差を算出するときに前記第２算出手段が前記吸気圧の実値を取得できない場合、前記第１制御手段（Ｓ４２４、Ｓ４３４）は、前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置とのそれぞれに対し、前記第１偏差と前記第３偏差との各偏差に基づいて偏差毎に前記吸気圧の実値を取得できない場合に対応した前記第１制御量を設定し、
   前記吸気圧の実値を取得できない場合、前記第２制御手段（Ｓ４２４、Ｓ４３４）は、前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置とのそれぞれに対して前記第１制御手段が前記第１偏差と前記第３偏差との各偏差に基づいて偏差毎に設定する前記第１制御量の合計を、前記ＥＧＲ調整装置と前記過給調整装置とのそれぞれに対する前記第２制御量として設定し、前記目標排気圧の補正量を０に設定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
5. 前記新気量、前記吸気酸素濃度、前記排気酸素濃度および前記ＥＧＲ率のうち２個または３個から、エンジン運転状態に応じて一つを制御パラメータとして選択する選択手段（Ｓ４１６）を備え、
   前記第１制御手段は、前記選択手段が選択した前記制御パラメータについて、前記第１偏差に基づいて前記第１制御量を設定する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。

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