JP6943673B2 - 制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

この開示は、制御装置および制御方法に関し、特に、内燃機関の制御装置および制御方法に関する。

従来、内燃機関において発生する排気の一部を再度吸気させる排気再循環（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation））システムを備えた内燃機関があった。このような内燃機関において、アクセル開度が所定値を超えると目標ＥＧＲ率を０にするものがあった（たとえば、特許文献１参照）。

特開平９−３２４６６２号公報

このような内燃機関を搭載した車両において、アクセル開度が大きいときにＥＧＲ率を０にすることにより、車両の加速性は良くなる。しかし、排出される窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という）の量は増えるといった問題が生じる。

図８は、気筒に吸入されるガス量と気筒への燃料の噴射量と気筒から排出されるＮＯｘの量と黒煙の量との関係を示す図である。図８を参照して、左から１番目のＡの各棒グラフで示すような定常走行の状態からアクセルの開度を急激に増加させた場合に、左から２番目のＢ０の棒グラフで示すように、気筒に吸入されるガス量を増やすことができれば、ＮＯｘの量および黒煙の量が基準値を超えないようにでき、出力も低下しないようにできる。しかし、アクセルが踏み込まれてすぐに、ガス量を増やすことはできない。

このため、左から３番目のＢ１の各棒グラフで示すように、ＥＧＲガスを止めて、気筒に吸入される空気の量（図８ではＧａと表示）および噴射量が増加されるようにすると、基準値を超えないようにＮＯｘの量を制限することができない。

左から３番目のＢ１の各棒グラフで示す場合において、気筒に吸入されるガス量の一部をＥＧＲガスとすると、左から４番目のＢ２の各棒グラフで示すようになる。この場合、空気量が減ることから、基準値を超えないように黒煙の量を制限するために噴射量を減らすので、出力が低下してしまう。

この開示は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の出力を急激に増加させる要求があった場合であってもＮＯｘの量および黒煙の量を制限でき、出力が低下することを抑制することが可能な制御装置および制御方法を提供することである。

この開示による制御装置は、内燃機関の制御装置である。内燃機関は、気筒と、気筒を経由せずに排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、開閉動作によってＥＧＲ通路内を通過するガスの流量を調整するＥＧＲ弁と、排気エネルギによって回転するタービンとタービンにより回転駆動されるコンプレッサとを含む過給機とを備える。補正係数は、過給機の過給圧の実際値と過給機の過給圧の要求値との乖離度が第１所定値以下である場合は０であり、乖離度が第１所定値よりも大きい第２所定値以上である場合は１であり、乖離度が第１所定値を超えかつ第２所定値未満である場合は乖離度の増加に応じて０と１との間で単調増加する係数である。第１の値は、定常走行時のＥＧＲ率であり、燃料の噴射量が増加すると減少する値であり、乖離度が第１所定値であるときのＥＧＲ率である。第２の値は、窒素酸化物の排出量が特定値を超えない予め定められたＥＧＲ率であり、乖離度が第２所定値であるときのＥＧＲ率である。第１の値は、第２の値より大きい。制御装置は、実際値を取得し、取得された実際値と要求値との乖離度を算出し、第１の値から第２の値を減算した変化幅を算出し、乖離度が第１所定値を超え第２所定値未満である場合、乖離度に応じて補正係数を算出し、乖離度が第１所定値以下である場合、補正係数を０と算出し、乖離度が第２所定値以上である場合、補正係数を１と算出し、変化幅に補正係数を乗算した変化量を算出し、第１の値から変化量を減算した変化後ＥＧＲ率を算出し、ＥＧＲ率を変化後ＥＧＲ率に変化させるようにＥＧＲ弁を制御する。

この開示の他の局面による制御方法は、内燃機関の制御方法である。内燃機関は、気筒と、気筒を経由せずに排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、開閉動作によってＥＧＲ通路内を通過するガスの流量を調整するＥＧＲ弁と、排気エネルギによって回転するタービンとタービンにより回転駆動されるコンプレッサとを含む過給機とを備える。補正係数は、過給機の過給圧の実際値と過給機の過給圧の要求値との乖離度が第１所定値以下である場合は０であり、乖離度が第１所定値よりも大きい第２所定値以上である場合は１であり、乖離度が第１所定値を超えかつ第２所定値未満である場合は乖離度の増加に応じて０と１との間で単調増加する係数である。第１の値は、定常走行時のＥＧＲ率であり、燃料の噴射量が増加すると減少する値であり、乖離度が第１所定値であるときのＥＧＲ率である。第２の値は、窒素酸化物の排出量が特定値を超えない予め定められたＥＧＲ率であり、乖離度が第２所定値であるときのＥＧＲ率である。第１の値は、第２の値より大きい。制御方法は、実際値を取得するステップと、取得された実際値と要求値との乖離度を算出するステップと、第１の値から第２の値を減算した変化幅を算出するステップと、乖離度が第１所定値を超え第２所定値未満である場合、乖離度に応じて補正係数を算出し、乖離度が第１所定値以下である場合、補正係数を０と算出し、乖離度が第２所定値以上である場合、補正係数を１と算出するステップと、変化幅に補正係数を乗算した変化量を算出するステップと、第１の値から変化量を減算した変化後ＥＧＲ率を算出するステップと、ＥＧＲ率を変化後ＥＧＲ率に変化させるようにＥＧＲ弁を制御するステップとを含む。

この開示に従えば、内燃機関の出力に関連する指標の実際値と要求値との乖離度に応じてＥＧＲ率がすぐに変化させられる。その結果、内燃機関の出力を急激に増加させる要求があった場合であってもＮＯｘの量および黒煙の量を制限でき、出力が低下することを抑制することが可能な制御装置および制御方法を提供することができる。

この開示の実施の形態に従うディーゼルエンジンの構成の一例の概略を示す図である。 この実施の形態における過給機の過給圧の目標値および実際値の乖離時の制御処理の流れを示すフローチャートである。 この実施の形態における過給機の過給圧の目標値および実際値の乖離値と制御に用いる補正係数との関係を示す図である。 この実施の形態における過給機の過給圧の目標値および実際値の乖離値とＥＧＲ率との関係を示す図である。 この実施の形態における過給機の過給圧の目標値および実際値の乖離値と制限噴射量との関係を示す図である。 この実施の形態における過給機の過給圧の目標値および実際値の乖離時の制御の結果の一例を示す図である。 この実施の形態における気筒に吸入されるガス量と気筒への燃料の噴射量と気筒から排出されるＮＯｘの量と黒煙の量との関係を示す図である。 気筒に吸入されるガス量と気筒への燃料の噴射量と気筒から排出されるＮＯｘの量と黒煙の量との関係を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［ディーゼルエンジンの全体構成］
図１は、本開示の実施の形態に従うディーゼルエンジン１の全体構成図である。図１を参照して、ディーゼルエンジン１は、エンジン本体１０と、エアクリーナ２０と、インタークーラ２６と、吸気マニホールド２８と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、ＥＧＲ装置６０とを備える。

エンジン本体１０は、複数の気筒１２と、コモンレール１４と、複数のインジェクタ１６とを含む。以下では、一例として、ディーゼルエンジン１は、直列４気筒エンジンとして説明するが、ディーゼルエンジン１は、その他の気筒レイアウト（たとえばＶ型あるいは水平型）のエンジンであってもよく、また、気筒１２の数もこれに限定されるものではない。各気筒１２内には、ピストン（図示せず）が設けられ、気筒１２とピストンとによって燃焼室が形成される。

複数のインジェクタ１６は、複数の気筒１２にそれぞれ設けられ、各インジェクタ１６は、コモンレール１４に接続される。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料は、サプライポンプ（図示せず）により所定圧に加圧されてコモンレール１４に供給される。コモンレール１４に供給された燃料は、各インジェクタ１６から所定のタイミングで燃焼室内に噴射される。

エアクリーナ２０は、第１吸気管２２に設けられ、第１吸気管２２の一方端に設けられる吸気口（図示せず）から吸入される空気に含まれている異物を除去する。第１吸気管２２の他方端は、過給機３０のコンプレッサ３２の入口に接続され、コンプレッサ３２の出口には、第２吸気管２４の一方端が接続される。コンプレッサ３２は、第１吸気管２２を通じて吸入される空気を過給して第２吸気管２４に供給する。

第２吸気管２４の他方端には、インタークーラ２６の一方端が接続される。インタークーラ２６は、第２吸気管２４を流通する空気を冷却する空冷式又は水冷式の熱交換器である。インタークーラ２６の他方端には、第３吸気管２７の一方端が接続され、第３吸気管２７の他方端は、吸気マニホールド２８に接続される。吸気マニホールド２８は、エンジン本体１０の各気筒１２の吸気ポートに連結される。なお、吸気マニホールド２８の上流に吸気絞り弁が設けられてもよい。

排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の各気筒１２の排気ポートに連結される。排気マニホールド５０には、第１排気管５２の一方端が接続され、第１排気管５２の他方端は、過給機３０のタービン３６の入口に接続される。これにより、各気筒１２の排気ポートから排出される排気ガスは、排気マニホールド５０に集められた後、第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。

タービン３６の出口には、第２排気管５４の一方端が接続され、第２排気管５４の他方端には、図示しない各種触媒（たとえば、ＮＯｘ触媒、ＤＰＦ（Diesel particulate filter）、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx Reduction）等の触媒）やマフラー等が接続される。これにより、タービン３６から排出された排気ガスは、第２排気管５４、各種触媒及びマフラー等を経由して車外に排出される。

コンプレッサ３２とタービン３６とによって過給機３０が構成される。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が設けられ、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が設けられる。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２により連結されて一体的に回転する。これにより、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動される。

第３吸気管２７と排気マニホールド５０とは、エンジン本体１０を経由せずにＥＧＲ装置６０によって接続される。ＥＧＲ装置６０は、排気ガスの一部を吸気通路に還流するように構成され、吸気ガスが排気ガスを含むことにより燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生を抑制するものである。

ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６４と、ＥＧＲ通路６６とを含む。ＥＧＲ通路６６の一方端は、第３吸気管２７に接続され、ＥＧＲ通路６６の他方端は、排気マニホールド５０に接続される。なお、ＥＧＲ通路６６の一方端は、吸気マニホールド２８に接続されてもよく、ＥＧＲ通路６６の他方端は、第１排気管５２に接続されてもよい。そして、ＥＧＲ通路６６には、ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲクーラ６４とが設けられる。

ＥＧＲバルブ６２は、ＥＧＲ通路６６を遮断してＥＧＲガス（ＥＧＲ装置６０によって吸気側に還流される排気ガス）の流通を抑制する閉状態と、ＥＧＲ通路６６においてＥＧＲガスの流通を許容する開状態とを切替えることができる切替弁である。ＥＧＲバルブ６２は、さらに、開状態において、通路断面積（ＥＧＲ開度）を変化させることによってＥＧＲガス量を変化させることができる。ＥＧＲクーラ６４は、ＥＧＲ通路６６を流通するＥＧＲガスを冷却する水冷式又は空冷式の熱交換器である。

ＥＧＲバルブ６２が開状態である場合には、排気マニホールド５０に集められた排気ガスの一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路６６に導入され、ＥＧＲクーラ６４において冷却された後に、ＥＧＲバルブ６２により流量が調整されて第３吸気管２７に供給される。ＥＧＲガスが第３吸気管２７に供給されることで、燃焼室内における燃焼ガス温度を低下させてＮＯｘの生成量を抑制することができる。一方、ＥＧＲバルブ６２が閉状態である場合には、ＥＧＲガスの流通が遮断される。

ディーゼルエンジン１は、さらに、エアフローメータ１０２と、吸気温センサ１０４と、吸気圧センサ１０６と、回転数センサ１０８と、水温センサ１１０と、アクセルペダルポジションセンサ１１２と、大気圧センサ１１４と、外気温センサ１１６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００とを備える。

エアフローメータ１０２は、第１吸気管２２を流通する吸入空気量ＦＩを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。吸気温センサ１０４は、吸気マニホールド２８に供給される吸気ガス（ＥＧＲ装置６０の非作動時はインタークーラ２６から出力される空気であり、ＥＧＲ装置６０の作動時は空気と排気ガスとの混合ガス）の温度ＴＩを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。吸気圧センサ１０６は、吸気マニホールド２８に供給される吸気ガスの圧力ＰＩを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。

回転数センサ１０８は、ディーゼルエンジン１の出力軸の回転速度（エンジン回転数）ＮＥを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。水温センサ１１０は、ディーゼルエンジン１の冷却水の温度（エンジン冷却水温）ＴＥを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。

アクセルペダルポジションセンサ１１２は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量（以下「アクセル開度」とも称する。）ＡＰを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。大気圧センサ１１４は、大気圧Ｐａを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。外気温センサ１１６は、外気温Ｔａを検出し、その検出値をＥＣＵ２００へ出力する。

ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含み、メモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）に記憶された情報や各種センサからの情報に基づいて、所定の演算処理を実行する。そして、ＥＣＵ２００は、演算処理の結果に基づいて、インジェクタ１６及びＥＧＲ装置６０等の各機器を制御する。

本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、アクセル開度ＡＰやエンジン回転数ＮＥ等に基づいて各インジェクタ１６からの燃料噴射量を算出する。また、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量、環境情報（大気圧Ｐａ、外気温Ｔａ、エンジン冷却水温ＴＥ）等に基づいて、ＥＧＲ装置６０によるＥＧＲ率（エンジン本体１０に供給される吸気ガス中に占めるＥＧＲガス量の割合）を決定し、そのＥＧＲ率が実現されるようにＥＧＲバルブ６２の開度を制御する。

［過給圧の目標値と実際値との乖離値に応じた制御］
図８は、気筒に吸入されるガス量と気筒への燃料の噴射量と気筒から排出されるＮＯｘの量と黒煙の量との関係を示す図である。図８を参照して、左から１番目のＡの各棒グラフで示すような定常走行の状態からアクセルの開度を急激に増加させた場合に、左から２番目のＢ０の棒グラフで示すように、気筒１２に吸入されるガス量を増やすことができれば、ＮＯｘの量および黒煙の量が基準値を超えないようにでき、出力も低下しないようにできる。しかし、アクセルが踏み込まれてすぐに、ガス量を増やすことはできない。

このため、左から３番目のＢ１の各棒グラフで示すように、ＥＧＲガスを止めて、気筒１２に吸入される空気の量（図８ではＧａと表示）および噴射量が増加されるようにすると、基準値を超えないようにＮＯｘの量を抑制することができない。

左から３番目のＢ１の各棒グラフで示す場合において、気筒１２に吸入されるガス量の一部をＥＧＲガスとすると、左から４番目のＢ２の各棒グラフで示すようになる。この場合、空気量が減ることから、基準値を超えないように黒煙の量を制限するために噴射量を減らすので、出力が低下してしまう。

そこで、この実施の形態では、ディーゼルエンジン１の出力に関連する指標の１つである過給機３０の過給圧の実際値を取得し、取得された実際値と過給圧の要求値との乖離値に応じてＥＧＲ率を変化させるようにＥＧＲバルブ６２を制御する。

これにより、ディーゼルエンジン１の出力を急激に増加させる要求があった場合であってもＮＯｘの量および黒煙の量を制限でき、出力が低下することを抑制することができる。

また、このようなディーゼルエンジン１を搭載した車両においては、急激な加速時のような過渡時は、気筒１２に吸入されるＥＧＲガスの量を減量して、気筒１２に吸入される空気の量を増加させ、ディーゼルエンジン１の出力を維持していた。しかし、今後の排気規制の強化に対応するため、過渡時にもＮＯｘの量が基準値を超えないようにしていかなければならない。このため、過渡時にもＥＧＲガスを増量することが考えられる。このようにした場合、気筒１２に吸入される空気の量が減るため、出力が減少してしまう。

そこで、この実施の形態では、ディーゼルエンジン１の出力に関連する指標の１つである過給機３０の過給圧の実際値を取得し、取得された実際値と過給圧の要求値との乖離値に応じてインジェクタ１６による噴射量の上限値を設定する。

これにより、ディーゼルエンジン１の出力を急激に増加させる要求があった場合であってもＮＯｘの量が基準値を超えないようにしつつ、出力を維持することができる。

図２は、この実施の形態における過給機３０の過給圧の目標値および実際値の乖離時の制御処理の流れを示すフローチャートである。この制御処理は、ＥＣＵ２００のＣＰＵによって実行される。図２を参照して、ＥＣＵ２００は、目標の過給圧から実過給圧を減算した値を乖離値としてＲＡＭに記憶させる（ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０１）。

目標の過給圧は、アクセル開度ＡＰ、ディーゼルエンジン１の出力軸の回転速度ＮＥなどの値に対して予めＥＣＵ２００のＲＯＭに記憶されているテーブルで定められている値に決定される。実過給圧は、吸気圧センサ１０６からの検出値から特定される。

次に、ＥＣＵ２００は、ＲＡＭに記憶された乖離値が所定値Ａ１を超えているか否かを判断する（Ｓ１０２）。乖離値が所定値Ａ１を超えていない（Ｓ１０２でＮＯ）と判断した場合、ＥＣＵ２００は、この制御処理を終了し、実行する処理をこの制御処理の呼出元に戻す。

一方、乖離値が所定値Ａ１を超えている（Ｓ１０２でＹＥＳ）と判断した場合、ＥＣＵ２００は、変更後のＥＧＲ率＝定常走行時のＥＧＲ率−（定常走行時のＥＧＲ率−許容ＥＧＲ率）×補正係数、の計算式（１）を用いて、変更後のＥＧＲ率を算出する（Ｓ１０３）。

定常走行時とは、定常状態における走行時である。定常状態とは、時間的に変化しない入力に対して、時間的に変化のない一定の応答がある状態であり、たとえば、一定のアクセル開度でエンジンの出力軸の回転速度が一定の状態である。なお、一定とは、完全に一定の場合だけでなく、近似値の範囲で変化するものまで含む。また、定常走行時のＥＧＲ率は、燃料の噴射量が増加すると減少する。過渡状態とは、ある定常状態から別の新しい定常状態に移り変わる過程の状態である。許容ＥＧＲ率とは、窒素酸化物の排出量が特定の値（たとえば、規制値）を超えない所定の値である。許容ＥＧＲ率は実験等によって定められる。

図３は、この実施の形態における過給機３０の過給圧の目標値および実際値の乖離値と制御に用いる補正係数との関係を示す図である。図３を参照して、補正係数は、０と１との間で乖離値に応じて変化する係数である。この実施の形態では、補正係数は、乖離値が所定値Ａ１以下である場合は０であり、乖離値が所定値Ａ１から所定値Ａ２までの間では、線形または非線形（たとえば、図３で示すように、たとえば一定の増加率）で０から１まで増加し、乖離値が所定値Ａ２以上では１である。また、これに限定されず、補正係数は、乖離値が０から所定値Ａ２以上の或る値までの間で、乖離値に応じて、０と１との間で線形または非線形で変化（たとえば単調増加）する係数であってもよい。

図４は、この実施の形態における過給機３０の過給圧の目標値および実際値の乖離値とＥＧＲ率との関係を示す図である。図４を参照して、図２のＳ１０３で算出される変更後のＥＧＲ率は、乖離値が所定値Ａ１以下である場合は、定常走行時のＥＧＲ率であり、乖離値が所定値Ａ１から所定値Ａ２までの間では、定常走行時のＥＧＲ率から許容ＥＧＲ率まで、線形または非線形（たとえば、補正係数が図３で示すように一定の増加率で増加する場合、図４で示すように一定の減少率）で減少し、乖離値が所定値Ａ２以上では、許容ＥＧＲ率である。図３における縦軸は補正係数であり物理量ではないが、前述の計算式（１）を用いて算出した結果、図４における縦軸は物理量となっている。図４においては、乖離値が所定値Ａ１である場合、図３で示すように補正係数が０であるので、前述の計算式（１）により、ＥＧＲ率は、定常走行時ＥＧＲ率となる。乖離値が所定値Ａ２である場合、図３で示すように補正係数が１であるので、前述の計算式（１）により、ＥＧＲ率は、許容ＥＧＲ率となる。

図２に戻って、次に、ＥＣＵ２００は、変更後の制限噴射量＝定常走行時の制限噴射量＋（許容制限噴射量−定常走行時制限噴射量）×補正係数、の計算式（２）を用いて、変更後の制限噴射量を算出する（Ｓ１０４）。制限噴射量とは、気筒１２に噴射される燃料の量がその値を超えることは許容できないと定められる値である。定常走行時制限噴射量は、空気量が増加すると増加する。

許容制限噴射量は、この実施の形態においては、その値を超える燃料を噴射した場合、気筒１２から排気される粒子状物質の排出量が許容量を超える値である。粒子状物質の排出量の許容量は、この実施の形態においては、過給機３０等の各部に粒子状物質が付着して過給機３０のベーンなどの動きが悪くなってしまうような定常的に出し続けたくない量であるが、これに限定されず、たとえば、ＤＰＦが搭載されていない車両において目視で見えて問題となる量であってもよい。

図５は、この実施の形態における過給機３０の過給圧の目標値および実際値の乖離値と制限噴射量との関係を示す図である。図５を参照して、図２のＳ１０４で算出される変更後の制限噴射量は、乖離値が所定値Ａ１以下である場合は、定常走行時の制限噴射量であり、乖離値が所定値Ａ１から所定値Ａ２までの間では、定常走行時の制限噴射量から許容制限噴射量まで、線形または非線形（たとえば、補正係数が図３で示すように一定の増加率で増加する場合、図５で示すように一定の増加率）で増加し、乖離値が所定値Ａ２以上では、許容制限噴射量である。図３における縦軸は補正係数であり物理量ではないが、前述の計算式（２）を用いて算出した結果、図５における縦軸は物理量となっている。図５においては、乖離値が所定値Ａ１である場合、図３で示すように補正係数が０であるので、前述の計算式（２）により、制限噴射量は、定常走行時の制限噴射量となる。乖離値が所定値Ａ２である場合、図３で示すように補正係数が１であるので、前述の計算式（２）により、制限噴射量は、許容制限噴射量となる。

図２に戻って、次に、ＥＣＵ２００は、Ｓ１０３で算出された変更後のＥＧＲ率となるようＥＧＲバルブ６２を制御する（Ｓ１０５）。また、ＥＣＵ２００は、ＲＡＭに記憶されている制限噴射量を、Ｓ１０４で算出された変更後の制限噴射量に変更する（Ｓ１０６）。その後、ＥＣＵ２００は、この制御処理を終了し、実行する処理をこの制御処理の呼出元に戻す。

図６は、この実施の形態における過給機３０の過給圧の目標値および実際値の乖離時の制御の結果の一例を示す図である。図６を参照して、１段目のグラフで示すように、Ａのタイミングの後、アクセル開度が急激に増加すると、２段目のグラフで示すように、制限噴射量の範囲内での燃料の噴射量が増加され、Ｂのタイミングにおいて、３段目のグラフで示すように、アクセル開度に応じたＢ０の目標過給圧と実過給圧との間に乖離が生じ、４段目のグラフで示すように、乖離値が変化する。なお、Ｂ３は、本実施の形態における制御の結果を示し、Ｂ０からＢ２は、前述の図８で示した場合の制御の結果を示す。

このような乖離値に応じて図２で説明した制御処理を実行することによって、ＥＧＲ率および制限噴射量が変化させられる。制限噴射量の範囲内での燃料の噴射量は、２段目のグラフで示した。

具体的には、ＥＧＲ率は、４段目のグラフで示すように、アクセル開度が急激に増加する前は、定常走行時のＥＧＲ率とされ、その後、乖離値が所定値Ａ２以上である間は、許容ＥＧＲ率とされ、乖離値が所定値Ａ２から所定値Ａ１までの間は、許容ＥＧＲ率から定常走行時のＥＧＲ率まで逐次増加され、乖離値がＡ１以下となると、定常走行時のＥＧＲ率とされる。

また、ＮＯｘは、５段目のグラフで示すように、アクセル開度が急激に増加する前は、定常走行時の値となり、その後、乖離値が所定値Ａ２以上である間は、基準値を超えない値となり、乖離値が所定値Ａ２から所定値Ａ１までの間は、逐次減少され、乖離値がＡ１以下となると、定常走行時の値となる。

図７は、この実施の形態における気筒に吸入されるガス量と気筒への燃料の噴射量と気筒から排出されるＮＯｘの量と黒煙の量との関係を示す図である。図７を参照して、図７のＡおよびＢ０からＢ２の棒グラフは、前述した図８と同じである。この実施の形態の制御により、左から５番目のＢ３の各棒グラフで示すように、ＮＯｘの量や黒煙の量が基準値を超えない範囲で噴射量を増やすことができ、出力の低下を抑制することができる。

［変形例］
（１） 前述した実施の形態においては、ディーゼルエンジン１で例示される内燃機関の出力に関連する指標が、過給機３０の過給圧であることとした。しかし、これに限定されず、内燃機関の出力に関連する指標は、他の指標であってもよく、たとえば、内燃機関の出力トルクであってもよい。

（２） 前述した実施の形態においては、図３で示したように、補正係数は、Ａ１からＡ２まで一定の増加率で増加するようにした。しかし、これに限定されず、補正係数が、一定でない増加率で増加するようにしてもよく、たとえば、段階的に増加するようにしてもよい。

［まとめ］
以上で説明した実施の形態を以下にまとめる。

（１−１） 図１で示したように、ＥＣＵ２００は、ディーゼルエンジン１の制御装置である。ディーゼルエンジン１は、気筒１２と、気筒１２を経由せずに排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路６６と、開閉動作によってＥＧＲ通路６６内を通過するガスの流量を調整するＥＧＲバルブ６２とを備える。図２で示したように、ＥＣＵ２００は、ディーゼルエンジン１の出力に関連する指標の１つである過給機３０の過給圧の実際値である実過給圧を取得し、取得された実過給圧と過給圧の要求値である目標過給圧との乖離値に応じてＥＧＲ率を変化させるようにＥＧＲバルブ６２を制御する。

これにより、ディーゼルエンジン１の実過給圧と目標過給圧との乖離値に応じてＥＧＲ率がすぐに変化させられる。その結果、ディーゼルエンジン１の出力を急激に増加させる要求があった場合であってもＮＯｘの量および黒煙の量を制限でき、出力が低下することを抑制することができる。

（１−２） 図２および図４で示したように、ＥＣＵ２００は、乖離値が所定値Ａ１と比較して大きい場合、乖離値が所定値Ａ１と比較して小さい場合の定常走行時のＥＧＲ率よりも小さい値にＥＧＲ率を変化させるようにＥＧＲバルブ６２を制御する。

（１−３） 図２のＳ１０３，Ｓ１０５および図４で示したように、ＥＣＵ２００は、変化させるＥＧＲ率が、ＮＯｘの排出量が特定値（たとえば、基準値）を超えない許容ＥＧＲ率以上の値となるようにＥＧＲバルブ６２を制御する。

（１−４） 図２および図４で示したように、ＥＣＵ２００は、乖離値が所定値Ａ１と比較して小さい場合、定常走行時のＥＧＲ率とするようにＥＧＲバルブ６２を制御する。

（２−１） 図１で示したように、ＥＣＵ２００は、ディーゼルエンジン１の制御装置である。ディーゼルエンジン１は、気筒１２と、気筒１２に燃料を噴射するインジェクタ１６とを備える。図２で示したように、ＥＣＵ２００は、ディーゼルエンジン１の出力に関連する指標の１つである過給機３０の過給圧の実際値である実過給圧を取得し、取得された実過給圧と過給圧の要求値である目標過給圧との乖離値に応じてインジェクタ１６による噴射量の上限値を設定する。

これにより、ディーゼルエンジン１の実過給圧と目標過給圧との乖離値に応じてインジェクタ１６による噴射量の上限値が設定される。その結果、ディーゼルエンジン１の出力を急激に増加させる要求があった場合であってもＮＯｘの量が基準値を超えないようにしつつ、出力を維持することができる。

（２−２） 図２および図５で示したように、ＥＣＵ２００は、乖離値が所定値Ａ１と比較して大きい場合、乖離値が所定値Ａ１と比較して小さい場合に上限値として設定される定常走行時の制限噴射量よりも大きい値を上限値として設定する。

（２−３） 設定する上限値は、当該上限値の噴射量の燃料を噴射すると粒子状物質の排出量が許容量を超えない値である。

（２−４） 図２および図５で示したように、ＥＣＵ２００は、乖離値が所定値Ａ１と比較して小さい場合、定常走行時の制限噴射量とする。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジン、１０ エンジン本体、１２ 気筒、１４ コモンレール、１６ インジェクタ、２０ エアクリーナ、２２，２４，２７ 吸気管、２６ インタークーラ、２８ 吸気マニホールド、３０ 過給機、３２ コンプレッサ、３４ コンプレッサホイール、３６ タービン、３８ タービンホイール、４２ 連結軸、５０ 排気マニホールド、５２，５４ 排気管、６０ ＥＧＲ装置、６２ ＥＧＲバルブ、６４ ＥＧＲクーラ、６６ ＥＧＲ通路、１０２ エアフローメータ、１０４ 吸気温センサ、１０６ 吸気圧センサ、１０８ 回転数センサ、１１０ 水温センサ、１１２ アクセルペダルポジションセンサ、１１４ 大気圧センサ、１１６ 外気温センサ。

Claims (2)

1. 内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、
   気筒と、
   前記気筒を経由せずに排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
   開閉動作によって前記ＥＧＲ通路内を通過するガスの流量を調整するＥＧＲ弁と、
   排気エネルギによって回転するタービンと前記タービンにより回転駆動されるコンプレッサとを含む過給機とを備え、
   補正係数は、前記過給機の過給圧の実際値と前記過給機の過給圧の要求値との乖離度が第１所定値以下である場合は０であり、前記乖離度が第１所定値よりも大きい第２所定値以上である場合は１であり、前記乖離度が前記第１所定値を超えかつ前記第２所定値未満である場合は前記乖離度の増加に応じて０と１との間で単調増加する係数であり、
   第１の値は、定常走行時のＥＧＲ率であり、燃料の噴射量が増加すると減少する値であり、前記乖離度が前記第１所定値であるときのＥＧＲ率であり、
   第２の値は、窒素酸化物の排出量が特定値を超えない予め定められたＥＧＲ率であり、前記乖離度が前記第２所定値であるときのＥＧＲ率であり、
   前記第１の値は、前記第２の値より大きく、
   前記制御装置は、
   前記実際値を取得し、
   取得された実際値と前記要求値との前記乖離度を算出し、
   前記第１の値から前記第２の値を減算した変化幅を算出し、
   前記乖離度が前記第１所定値を超え前記第２所定値未満である場合、前記乖離度に応じて前記補正係数を算出し、前記乖離度が前記第１所定値以下である場合、前記補正係数を０と算出し、前記乖離度が前記第２所定値以上である場合、前記補正係数を１と算出し、
   前記変化幅に前記補正係数を乗算した変化量を算出し、
   前記第１の値から前記変化量を減算した変化後ＥＧＲ率を算出し、
   ＥＧＲ率を前記変化後ＥＧＲ率に変化させるように前記ＥＧＲ弁を制御する、制御装置。
2. 内燃機関の制御方法であって、
   前記内燃機関は、
   気筒と、
   前記気筒を経由せずに排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
   開閉動作によって前記ＥＧＲ通路内を通過するガスの流量を調整するＥＧＲ弁と、
   排気エネルギによって回転するタービンと前記タービンにより回転駆動されるコンプレッサとを含む過給機とを備え、
   補正係数は、前記過給機の過給圧の実際値と前記過給機の過給圧の要求値との乖離度が第１所定値以下である場合は０であり、前記乖離度が第１所定値よりも大きい第２所定値以上である場合は１であり、前記乖離度が前記第１所定値を超えかつ前記第２所定値未満である場合は前記乖離度の増加に応じて０と１との間で単調増加する係数であり、
   第１の値は、定常走行時のＥＧＲ率であり、燃料の噴射量が増加すると減少する値であり、前記乖離度が前記第１所定値であるときのＥＧＲ率であり、
   第２の値は、窒素酸化物の排出量が特定値を超えない予め定められたＥＧＲ率であり、前記乖離度が前記第２所定値であるときのＥＧＲ率であり、
   前記第１の値は、前記第２の値より大きく、
   前記制御方法は、
   前記実際値を取得するステップと、
   取得された実際値と前記要求値との前記乖離度を算出するステップと、
   前記第１の値から前記第２の値を減算した変化幅を算出するステップと、
   前記乖離度が前記第１所定値を超え前記第２所定値未満である場合、前記乖離度に応じて前記補正係数を算出し、前記乖離度が前記第１所定値以下である場合、前記補正係数を０と算出し、前記乖離度が前記第２所定値以上である場合、前記補正係数を１と算出するステップと、
   前記変化幅に前記補正係数を乗算した変化量を算出するステップと、
   前記第１の値から前記変化量を減算した変化後ＥＧＲ率を算出するステップと、
   ＥＧＲ率を前記変化後ＥＧＲ率に変化させるように前記ＥＧＲ弁を制御するステップとを含む、制御方法。

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