JPH10318047A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転状態に応じて設定した目標空気過剰率と実
際の空気過剰率とが一致するように、排気還流量を制御
することにより、常に良好な運転性と排気特性を維持す
る。 【解決手段】吸入空気量と吸入空気温度とに基づいて吸
気系の圧力を演算し、同じく吸入空気量と吸入空気温度
と燃料噴射量とに基づいて排気系の圧力を演算し、これ
ら吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と排気還流制御弁の
開度とから排気還流量を演算する。吸入空気量と燃料噴
射量と排気還流量とに基づいて実際の空気過剰率を演算
し、また、運転状態に応じて目標空気過剰率を設定し、
この目標空気過剰率と実空気過剰率とが一致するように
排気還流制御弁の開度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
が所定の空気過剰率となるように排気還流量や燃料噴射
量を制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される排気
組成を改善するために、種々の方策とられており、運転
状態に応じて燃料噴射量や噴射時期を目標値に精度よく
電子的制御することより、スモークやパティキュレート
の排出量を低減できるし、また、排気の一部を吸気中に
還流することで、燃焼温度圧力を下げ、ＮＯｘの排出量
を低減できる。

【０００３】また、ディーゼルエンジンの空気過剰率、
つまりエンジンに供給される新気と燃料の理論空燃比に
対する比率を適正に制御することにより、常に排気特性
を良好に維持する考えもある。

【０００４】特開昭６１−１７６６４７号公報によれ
ば、排気系に空気過剰率センサを設け、運転状態に応じ
て設定した目標空気過剰率と実測空気過剰率が一致する
ように、排気還流量をフィードバック制御し、また排気
還流を停止しているときは燃料噴射量をフィードバック
制御することが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように空
気過剰率センサを排気系に設置する場合、排気中の煤の
影響によりセンサの劣化が激しく、センサの初期バラツ
キなども考慮すると、安定して精度よく空気過剰率を測
定することが困難で、空気過剰率の制御性が不安定で排
気組成の改善にも限度があった。

【０００６】また、空気過剰率を制御するにしても、燃
料噴射量と排気還流量との制御が関連づけられていない
ので、エンジンの過渡運転時などを含めて、良好な動力
性能と排気特性を両立させることが難しかった。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
提案されたものである。

【０００８】本発明では運転状態に応じて目標空気過剰
率を設定し、排気還流量と燃料噴射量とを目標空気過剰
率となるように制御することにより、常に良好な運転性
と排気特性を維持することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
の回転数を検出する回転数手段と、エンジンの負荷を検
出する負荷検出手段と、エンジンに供給する燃料噴射量
を検出する燃料噴射量検出手段と、エンジンの吸入空気
量を計測する吸入空気量計測手段と、吸入空気温度を計
測する吸入空気温度計測手段と、排気の一部を吸気中に
還流する排気還流通路と、排気還流通路に還流される排
気還流量を制御する排気還流制御弁と、排気還流制御弁
の開度を検出する開度検出手段とを備えたディーゼルエ
ンジンにおいて、前記吸入空気量と吸入空気温度とに基
づいて吸気系の圧力を演算する吸気系圧力演算手段と、
前記吸入空気量と吸入空気温度と燃料噴射量とに基づい
て排気系の圧力を演算する排気系圧力演算手段と、これ
ら吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と前記排気還流制御
弁開度とから排気還流量を演算する排気還流量演算手段
と、前記吸入空気量と燃料噴射量と排気還流量とに基づ
いて実際の空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段
と、エンジン回転数と負荷に応じて目標空気過剰率を設
定する目標空気過剰率設定手段と、目標空気過剰率と実
空気過剰率とが一致するように前記排気還流制御弁の開
度を制御する制御手段とを備える。

【００１０】第２の発明は、エンジンの回転数を検出す
る回転数手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手
段と、エンジンに供給する燃料噴射量を検出する燃料噴
射量検出手段と、エンジンの吸入空気量を計測する吸入
空気量計測手段と、吸入空気温度を計測する吸入空気温
度計測手段と、排気の一部を吸気中に還流する排気還流
通路と、排気還流通路に還流される排気還流量を制御す
る排気還流制御弁と、を備えたディーゼルエンジンにお
いて、前記エンジン回転数と負荷に応じて目標空気過剰
率を設定する目標空気過剰率設定手段と、前記吸入空気
量と燃料噴射量とからこの目標空気過剰率を得るのに必
要な目標排気還流量を演算する手段と、前記吸入空気量
と吸入空気温度とに基づいて吸気系の圧力を演算する吸
気系圧力演算手段と、前記吸入空気量と吸入空気温度と
燃料噴射量とに基づいて排気系の圧力を演算する排気系
圧力演算手段と、前記吸気系圧力及び排気系圧力の差圧
と目標排気還流量とから前記排気還流制御弁の目標弁開
度を演算する手段と、排気制御弁の開度をこの目標弁開
度と一致するように制御する手段とを備える。

【００１１】第３の発明は、第１の発明において、吸入
空気量と燃料噴射量と排気還流量とから演算した実空気
過剰率と、運転状態に応じて求めた目標空気過剰率とを
比較し、目標空気過剰率よりも実空気過剰率が低いとき
は、目標空気過剰率と吸入空気量と排気還流量とから算
出した燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が大きくなら
ないように制限する手段を備える。

【００１２】第４の発明は、第２の発明において、前記
排気還流制御弁の開度を検出する手段と、吸気系圧力及
び排気系圧力の差圧と前記排気還流制御弁開度とから排
気還流量を演算する排気還流量演算手段と、前記吸入空
気量と燃料噴射量と排気還流量とに基づいて実際の空気
過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、このようにし
て求めた実空気過剰率と前記目標空気過剰率とを比較
し、目標空気過剰率よりも実空気過剰率が低いときは、
目標空気過剰率と吸入空気量と排気還流量とから算出し
た燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が大きくならない
ように制限する手段を備える。

【００１３】第５の発明は、第３または第４の発明にお
いて、燃料噴射量を制限する手段が運転条件により制限
を解除する。

【００１４】第６の発明は、第５の発明において、燃料
噴射量の制限を解除する運転条件が緩加速を除く定常運
転と加速運転である。

【００１５】

【発明の作用・効果】第１の発明において、空気過剰率
はそのときの吸入空気量と、燃料噴射量と、排気還流量
に基づいて演算することができる。このうち排気還流量
については、排気系の圧力と吸気系の圧力との差圧と、
排気還流制御弁の開度が分かると、演算により求めるこ
とができる。排気系と吸気系の各圧力は、吸入空気量と
吸入空気温度、燃料噴射量等に基づいて熱力学、流体力
学的に算出できる。

【００１６】このため、これらの各算出値に基づいて時
々刻々の実際の空気過剰率を演算することが可能とな
る。

【００１７】一方、排気中のパティキュレートを所定値
以下に抑制できる目標空気過剰率はエンジン素質及びそ
の運転条件に応じて決まってくる。

【００１８】したがって、実際の空気過剰率が目標とす
る空気過剰率と一致するように排気還流量を制御するこ
とで、排気中のパティキュレートを適切に抑制しつつ、
エンジンの運転性能とＮＯｘ排出量とを共に要求に応じ
てバランスよく維持することが可能となる。

【００１９】しかも、この場合、空気過剰率を測定する
センサなどが不要であり、また過渡運転状態などでも、
時々刻々の空気過剰率を正確に算出できるので、長期間
にわたり安定した高性能な制御性が保証される。

【００２０】第２の発明においては、目標とする空気過
剰率から、そのときの吸入空気量と燃料噴射量とに基づ
いて目標とする排気還流量を算出できる。また、排気還
流制御弁の上流と下流の差圧、つまり、排気系と吸気系
の差圧が分かると、この排気還流量とするために必要な
排気還流制御弁の弁開度が演算できる。

【００２１】したがって、この演算された弁開度となる
ように排気還流制御弁の開度を制御することにより、運
転性能や排気中のパティキュレートを悪化させることな
く、ＮＯｘを低減することができる。

【００２２】また、この場合、排気還流制御弁の制御目
標値も物理的モデルに基づいて決定されるので、通常の
フィードバック制御時の古典的なＰ・Ｉ・Ｄ制御の手法
によるときの制御定数の適合などの必要もなく、排気還
流制御弁の設計緒元の検討のみで比較的簡単に実用化が
可能となる。

【００２３】第３〜第６の発明において、実際の空気過
剰率が目標空気過剰率よりも低くなるときには、燃料噴
射量を制限することで、空気過剰率の低下を防ぎ、パテ
ィキュレートの悪化を阻止する。

【００２４】この場合、とくに市街地での一般的な運転
でよく現れる緩加速時に限って燃料噴射量を制限すれ
ば、排気組成の悪化を回避しつつ、運転性への跳ね返り
の影響を小さくできる。なお、定常状態や緩加速を除く
加速時には制限を解除することで、安定した良好な運転
性を維持できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明を説明
する。

【００２６】まず、図１にディーゼルエンジンの燃料噴
射システムを示す。

【００２７】図１において、エンジン回転に同期して回
転駆動される燃料噴射ポンプ１の入力軸６ａには、燃料
を予圧するフィードポンプ６が取付けられ、さらに同軸
上には入力軸６ａと同一的に回転すると共に、軸方向に
往復運動するように連結されたプランジャ２が配置され
る。

【００２８】フィードポンプ６はポンプ室７に加圧した
燃料を送り出し、かつ余剰燃料は図示しない燃料タンク
へと還流され、ポンプ室７の圧力を一定に維持する。

【００２９】プランジャ２には気筒数に対応したカム山
をもつフェイスカム２ａが同軸に設けられ、フェイスカ
ム２ａがローラ８ａに乗り上げる毎にプランジャ２が軸
方向に往復運動する。例えば６気筒エンジンならば、入
力軸６ａが１回転すると、この間にフェイスカム２ａが
６回だけローラ８ａに乗り上げ、プランジャ２が６回往
復運動する。プランジャ２が往復運動すると、その都
度、プランジャ室２ｂに燃料を吸込み、加圧する。な
お、２ｋはフェイスカム２ａに対抗してプランジャ２を
押し戻すリタンースプリングである。

【００３０】プランジャ２の伸び出し行程において、プ
ランジャ室２ｂには、前記ポンプ室７からの燃料が、燃
料停止弁１０及びプランジャ２に設けたスリット２ｊを
経由して吸入される。

【００３１】これに対して、プランジャ２の圧縮行程で
プランジャ室２ｂの加圧燃料を燃料噴射ノズルに圧送す
るため、プランジャ２の軸心に沿って、プランジャ室２
ｂと連通する連通路２ｃが形成され、この連通路２ｃは
途中において半径方向に分岐する高圧通路２ｄをもち、
またその先端部において同じく半径方向に貫通する放出
通路２ｅが形成される。

【００３２】プランジャ２の回転位置に応じて高圧通路
２ｄと選択的に接続するように、プランジャ２の周囲の
シリンダ２ｆの内周には、エンジン気筒数に対応した数
のポート２ｇが均等に配置され、各ポート２ｇにはそれ
ぞれデリバリバルブ２ｈ（１つだけしか図示していな
い）が接続し、このデリバリバルブ２ｈから図示しない
燃料噴射ノズルへと燃料が圧送される。

【００３３】プランジャ２は１回転する度に６回往復
し、その都度吸入した燃料を加圧するが、加圧燃料が連
通路２ｃから高圧通路２ｄに押し込まれ、このときプラ
ンジャ２の回転位置により連通するポート２ｇに加圧燃
料が送り込まれ、対応するデリバリバルブ２ｈを介して
燃料噴射ノズルに燃料が圧送される。

【００３４】一方、プランジャ２の外周にはコントロー
ルスリーブ３が摺動自在に嵌合し、通常は前記放出通路
２ｅを被覆して閉じているが、プランジャ２の圧縮方向
への移動により、やがて放出通路２ｅを解放する。これ
により、プランジャ室２ｂの圧力が解放され、デリバリ
バルブ２ｈから燃料噴射ノズル１１への燃料の圧送が終
了する。

【００３５】したがって、燃料噴射ノズルに送り込まれ
る燃料量は、コントロールスリーブ３の位置により変化
し、プランジャ２の圧縮方向への移動時に、早期に放出
通路２ｅを解放すれば、燃料噴射量は少なく、逆に放出
通路２ｅの解放時期が遅くなると、燃料噴射量は多くな
る。

【００３６】この燃料噴射量を制御するため、コントロ
ールスリーブ３の位置を自由に変化させるロータリソレ
ノイド４が設けられ、このロータリソレノイド４には燃
料噴射量コントロールユニット１８からの燃料の噴射信
号が供給され、これに応じてコントロールスリーブ３の
位置を変える。なお、コントロールスリーブ３の位置は
位置センサ５によって検出され、コントロールユニット
１８にフィードバックされる。

【００３７】次に、前記したフェイスカム２ａが乗り上
げるローラ８ａは、タイマピストン８によって、そのフ
ェイスカム２ａの円周方向の位置が制御される。なお、
図示したタイマピストン８は、説明の便宜上、実際の位
置から９０度だけ回転させてある。タイマピストン８の
両側には、低圧室８ｂと高圧室８ｃとが設けられ、高圧
室８ｃの圧力は、コントロールバルブ９によって高圧燃
料の一部を低圧室８ｂに逃がす量を制御することにより
調整され、これによってタイマピストン８の位置が変化
する。

【００３８】タイマピストン８の位置が変化し、フェイ
スカム２ａの回転方向にローラ８ａの位置を進めると、
フェイスカム２ａがローラ８ａに乗り上げる位置が相対
的に遅れ、プランジャ２による燃料の加圧開始時期、つ
まり燃料の噴射時期が遅くなり、逆にフェイスカム２ａ
の回転と反対方向にローラ８ａの位置を遅らせると、プ
ランジャ２による加圧開始時期が早まり、燃料噴射時期
が早くなる。

【００３９】前記したコントロールユニット１８からの
信号により、運転状態に応じてコントロールバルブ９の
作動が制御され、タイマピストン８の位置が調整され、
燃料噴射時期が進角、遅角制御される。

【００４０】なお、このコントロールユニット１８に
は、燃料噴射ノズル１１の開弁時期を検出するノズルリ
フトセンサ１２と、燃料噴射ポンプ１に供給される燃料
温度を検出する燃料温度センサ１５と、エンジン冷却水
温を検出する冷却水温センサ１３と、アクセル開度を検
出するアクセル開度センサ１６と、ポンプ回転数を検出
する回転数センサ１４などからの信号が入力し、これら
に基づいて、上記した燃料噴射量、噴射時期の制御信号
を演算し、出力する。

【００４１】図２は排気還流システムを示すものであっ
て、５１はディーゼルエンジン、５２は吸気通路、５３
は排気通路、５４は排気通路５３の排気の一部を吸気通
路５２に還流するための排気還流通路である。

【００４２】吸気通路５２は吸入空気量を測定するため
のエアフローメータ５５が設置され、その下流に吸入空
気を２段階に絞り込む吸気絞弁５６が設けられる。この
吸気絞弁５６の下流側に前記した排気還流通路５４が接
続され、また排気還流通路５４の途中には排気還流量を
コントロールするための排気還流制御弁（ＥＧＲ弁）５
７が介装される。

【００４３】したがって、排気通路５３から吸気通路５
２に流れる排気の還流量は、吸気絞弁５６の開度に応じ
て発生する吸入負圧と、排気通路５３との排圧との差圧
に応じると共に、そのときのＥＧＲ弁５７の開度に対応
して決定される。

【００４４】前記吸気絞弁５６は負圧アクチュエータ５
６ａにより開度が２段階に制御され、負圧アクチュエー
タ５６ａには第１の電磁弁６１を介して図示しないバキ
ュームポンプからの負圧を導く第１負圧通路６２と、第
２の電磁弁６３を介して同じく負圧を導く第２負圧通路
６４とが接続され、これら電磁弁６１，６３によって調
圧された負圧により、吸気絞弁５６の開度を２段階に制
御し、その下流に発生する吸入負圧をコントロールする
ようになっている。

【００４５】たとえば、第１の電磁弁６１が負圧導入を
止め、大気圧を導入し、第２の電磁弁６３が負圧を導入
しているときは、負圧アクチュエータ５６ａの負圧は弱
く、吸気絞弁５６の開度は比較的大きくなり、これに対
して、第１の電磁弁６１も負圧を導入しているときは負
圧が強く、吸気絞弁５６の開度は小さくなる。また、第
１、第２の電磁弁６１，６３が共に大気圧を導入してい
るときは、吸気絞弁５６はリターンスプリングにより、
全開位置に保持される。

【００４６】前記ＥＧＲ弁５７はステップモータ５７ａ
の回転によってリフト量が変化し、その開度が調整さ
れ、この開度に応じて排気還流通路５４を通って吸気中
に流入する排気還流量が増減する。なお、５７ｂはＥＧ
Ｒ弁５７の開度を検出する手段である。

【００４７】７０はコントローラであって、このコント
ローラ７０が前記した第１、第２電磁弁６１，６３と、
ステップモータ５７ａの作動を制御し、排気還流量を制
御する。

【００４８】図３に、この排気還流量を運転状態に応じ
て制御するシステムのブロック図を示す。

【００４９】この実施の形態においては、運転状態に応
じて目標とする空気過剰率を設定する一方、実際の空気
過剰率を吸入空気量、燃料供給量、排気還流量から算出
し、目標空気過剰率と実測空気過剰率とが一致するよう
に排気還流量をフィードバック制御するようになってい
る。

【００５０】なお、空気過剰率とは、エンジンに供給さ
れる空気と燃料の理論空燃比に対する比率を示し、本発
明者の実験によれば、目標とする空気過剰率はエンジン
素質により決定され、排気中のパティキュレートが悪化
しない概ね一定の空気過剰率値があることが分かった。

【００５１】図３において、１０１はエンジン回転数の
計測手段、１０２は吸気量の計測手段、１０３は吸気温
度の計測手段であり、これらの各計測値に基づいて１１
１の吸気系圧力予測手段において、吸気系の圧力を予測
する。

【００５２】また、１１３の排気系圧力予測手段は、エ
ンジン負荷計測手段１０５、燃料噴射量検出手段１０
６、吸気量計測手段１０２、吸気温計測手段１０３から
の各計測値に基づいて排気系圧力を予測する。

【００５３】そして、１１２は排気還流（ＥＧＲ）量予
測手段であり、ＥＧＲ弁開度検出手段１０４からの検出
値と、上記した吸気系圧力予測値と排気系圧力予測値と
からＥＧＲ量を予測する。排気還流量は排気通路と吸気
通路との差圧と、排気還流制御弁の開度に応じて決ま
り、したがって、これら両予測値と弁開度の検出値から
排気還流量を算出することができる。

【００５４】１１４は空気過剰率演算手段であり、吸気
量、ＥＧＲ量、燃料噴射量とから実際の空気過剰率を演
算する。空気過剰率とは、燃料と吸気（新気）の比率を
理論空燃比との関係で表すもので、新気分からはＥＧＲ
量が差し引かれて演算が行われる。

【００５５】これに対して、１１６は運転状態に応じ
て、つまりエンジン回転数と負荷に基づいて目標とする
空気過剰率を演算する目標空気過剰率演算手段であり、
これら目標空気過剰率と、実際の空気過剰率とを比較手
段１１５において比較し、実際の空気過剰率が目標空気
過剰率と一致するようにＥＧＲ弁制御手段１１７によ
り、ＥＧＲ弁の開度を調整する。

【００５６】この場合、空気過剰率が目標空気過剰率よ
りも小さいときは、吸気中の新気の比率が相対的に低い
ことから、ＥＧＲ弁の開度を小さくしてＥＧＲ量を制限
するし、逆に空気過剰率が目標空気過剰率よりも大きい
ときは、ＥＧＲ弁の開度を大きくしてＥＧＲ量を増加す
るのであり、このようにして、常に目標とする空気過剰
率を維持するように制御が行われる。

【００５７】これらの制御内容を、図４以下のフローチ
ャートにしたがってさらに詳しく説明する。

【００５８】まず、図４は吸気系の圧力を予測するフロ
ーであり、これはエンジン回転に同期して実行される
（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００５９】ステップ１では、シリンダ吸入空気量Ｑａ
ｃ、シリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃ、吸入空気温度Ｔａ、
ＥＧＲ温度Ｔｅ、体積効率相当値Ｋｉｎをそれぞれ読み
込むが、これら各パラメータの算出については、それぞ
れ別のフローにしたがって後で詳しく説明する。ステッ
プ２ではこれら各計測値に基づいて以下のようにして吸
気系の圧力Ｐｍを演算する。

【００６０】 Ｐｍ＝［（Ｑｅｃ×Ｔａ＋Ｑｅｃ×Ｔｅ）×Ｒ×Ｋｐｍ］／［Ｋｉｎ×Ｋｖ ｏｌ］＋Ｏｐｍ…（１） ただし、Ｒ：気体定数，Ｋｖｏｌ：１シリンダ容積／吸
気系容積，Ｋｐｍ．Ｏｐｍ：定数 吸気系の圧力Ｐｍは、基本的には吸入空気量とＥＧＲ量
と各温度とに基づいて決まり、温度が高くなるほど吸気
系の圧力も上昇する。

【００６１】図５は排気系の圧力を予測するフローであ
る（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００６２】ステップ１では、シリンダから排出される
排気量Ｑｅｘｈと、ＥＧＲ量Ｑｅ（前記したシリンダ吸
入ＥＧＲ量Ｑｅｃとは異なる）、排気温度Ｔｅｘｈ、エ
ンジン回転数Ｎｅをそれぞれ読み込む。ただし、各パラ
メータの算出については、別のフローにより後で詳しく
説明する。

【００６３】ステップ２では排気圧力Ｐｅｘｈを次の式
により演算する。

【００６４】 Ｐｅｘｈ＝（Ｑｅｘｈ＋Ｑｅ）×Ｔｅｘｈ×Ｎｅ×Ｋｐｅｘｈ＋Ｏｐｅｘｈ …（２） ただし、Ｎｅ：エンジン回転数，Ｋｐｅｘｈ．Ｏｐｅｘ
ｈ：定数 排気系圧力Ｐｅｘｈは基本的にはエンジン排気量が多く
なるほど、また温度が高くなるほど上昇する。

【００６５】次に図６〜図１７によって、上記した各パ
ラメータの算出方法について説明する。まず、図６はシ
リンダ吸入空気量Ｑｅｃを演算するフローである（Ｒｅ
ｆ．Ｊｏｂ）。

【００６６】ステップ１で吸気通路に設けたエアフロー
メータＡＭＦの出力電圧を読み込み、ステップ２でこの
出力電圧からテーブル変換により吸気量を演算する。ス
テップ３ではこの吸気量演算値の荷重平均処理を行いＱ
ａｓ０を算出する。

【００６７】ステップ４ではエンジン回転数Ｎｅを読み
込み、そして、ステップ５では前記したＱａｓ０とＮｅ
と定数ＫＣＯＮ＃とから、１シリンダ当たりの吸気量Ｑ
ａｃ０を、Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×ＫＣＯＮ＃とし
て算出する。

【００６８】ステップ６では吸気コレクタ入口の新気量
Ｑａｃｎを、前記したＱａｓ０のｎ回演算分のディレイ
処理を行って算出する。これはエアフローメータからコ
レクタ入口までの吸入空気の遅れを考慮したものであ
る。

【００６９】ステップ７では、このＱａｃｎの遅れ処理
を、容積比Ｋｖｏｌと体積効率相当値Ｋｉｎを用いて次
式のように行い、シリンダ吸入新気量Ｑａｃを求める。

【００７０】 Ｑａｃ＝Ｑａｃ_n-1×（１−Ｋｖｏｌ×Ｋｉｎ）＋Ｑａｃｎ×Ｋｖｏｌ×Ｋ ｉｎ…（３） 図７はシリンダ吸入ＥＧＲ量を演算するフローである
（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００７１】ステップ１で後述（図１５参照）のように
して求めるＥＧＲ量Ｑｅを読み込み、ステップ２でエン
ジン回転数Ｎｅを読み込む。ステップ３でＱｅの荷重平
均処理を行い、Ｑｅ０を求める。

【００７２】ステップ４ではこれらＱｅ０とＮｅと定数
ＫＣＯＮ＃とから１シリンダ当たりの吸入ＥＧＲ量Ｑｅ
ｃｎを演算する。さらにステップ５で、このＱｅｃｎの
遅れ処理を行う。この遅れ処理は、容積比Ｋｖｏｌと体
積効率相当値Ｋｉｎとを用いることにより、次式のよう
にして算出する。

【００７３】 Ｑｅｃ＝Ｑｅｃ_n-1×（１−Ｋｖｏｌ×Ｋｉｎ）＋Ｑｅｃｎ×Ｋｖｏｌ×Ｋ ｉｎ…（４） 次に図８は吸入新気の温度を演算するフローである（１
０ｍｓｅｃ．Ｊｏｂ）。

【００７４】ステップ１では吸気圧Ｐｍ_n-1を読み込
み、この吸気圧Ｐｍ_n-1に基づいてステップ２で圧力補
正係数Ｋｔｍｐｉを、Ｋｔｍｐｉ＝Ｐｍ_n-1×ＰＡ＃と
して算出する。ただし、ＰＡ＃は定数である。

【００７５】そして、ステップ３では、この圧力補正係
数Ｋｔｍｐｉに基づいて吸入空気温度Ｔａを、Ｔａ＝Ｔ
Ａ×Ｋｔｍｐｉ＋ＴＯＦＦ＃として算出する。

【００７６】なお吸入空気温度は、標準状態の吸気圧
と、そのときの吸気圧との比較に基づいて算出でき、比
較圧力が上昇すると温度も上昇する。

【００７７】ただし、この吸気温度については演算で求
める以外、吸気温度センサで測定するようにしてもよ
い。

【００７８】図９は吸気系に還流されるＥＧＲ（還流排
気）の温度Ｔｅを演算するフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏ
ｂ）。

【００７９】ステップ１で排気温度Ｔｅｘｈを読み込
み、ステップ２において、定数ＫＴＬＯＳ＃を用い、Ｅ
ＧＲ温度Ｔｅを、Ｔｅ＝Ｔｅｘｈ×ＫＴＬＯＳ＃として
算出する。

【００８０】ＥＧＲ温度については排気温度に対応した
ものとなり、排気温度が高くなるとＥＧＲ温度も上昇す
る。なお、排気温度Ｔｅｘｈの算出については後述す
る。

【００８１】図１０は上記した体積効率相当値Ｋｉｎを
演算するフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００８２】ステップ１で吸入空気量Ｑａｃ、燃料噴射
量Ｑｓｏｌ、エンジン回転数Ｎｅを読み込む（ただし、
燃料噴射量Ｑｓｏｌについては後述する）。ステップ２
ではＱａｃとＮｅとに基づいて、図１１に示すマップか
ら体積効率基本値ＫｉｎＨ１を演算する。さらに、ステ
ップ３ではＮｅとＱｓｏｌに基づいて、図１２に示すマ
ップから体積効率負荷補正値ＫｉｎＨ２を演算する。

【００８３】そして、ステップ４において、これらＫｉ
ｎＨ１とＫｉｎＨ２とから、体積効率相当値Ｋｉｎを、
Ｋｉｎ＝ＫｉｎＨ１×ＫｉｎＨ２として算出する。

【００８４】図１３は、排気温度Ｔｅｘｈを演算するフ
ローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００８５】まず、ステップ１では燃料噴射量サイクル
遅れ処理値Ｑｆ０を読み込み、ステップ２で吸気温度サ
イクル遅れ処理値Ｔｎ０を読み込む（ただし、いずれも
図１７により後述する）。さらに、ステップ３で排気圧
Ｔｅｘｈを読み込む。

【００８６】ステップ４では燃料噴射量サイクル遅れ処
理値Ｑｆ０により、図１４に示すテーブルから、排気温
度基本値Ｔｅｘｈｂを読み込む。

【００８７】なお、この排気温度基本値は、燃料噴射量
が増大するほど高くなる。

【００８８】ステップ５で前記した吸気温度サイクル遅
れ処理値Ｔｎ０から、排温吸気温度補正係数Ｋｔｅｘｈ
１を演算する。すなわち、Ｋｔｅｘｈ１＝（Ｔａ０／Ｔ
Ａ＃）^KN＃となる。ただし、ＴＡ＃，ＫＮ＃は定数であ
る。

【００８９】次に、ステップ６で排温排圧補正係数Ｋｔ
ｅｘｈ２を排気圧Ｐｅｘｈに基づいて演算する。すなわ
ち、Ｋｔｅｘｈ２＝（Ｐｅｘｈ／ＰＡ＃）⁽＃^Ke-1)/＃
^Keとして算出する。ただし、ＰＡ＃，＃Ｋｅは定数であ
る。

【００９０】なお、吸気温度が高くなるほど排気温度は
高まり、また排気圧力が高くなるほど排気温度が高くな
り、したがって、上記した補正係数は、それぞれ吸気温
度と排気圧力が増大するほど大きくなる。

【００９１】そして、ステップ７では、排気温度基本値
に各補正係数を乗じて排気温度Ｔｅｘｈを算出する。す
なわち、排気温度Ｔｅｘｈ＝Ｔｅｘｈｂ×Ｋｔｅｘｈ１
×Ｋｔｅｘｈ２となる。

【００９２】図１５はＥＧＲ量Ｑｅを演算するフローで
ある（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００９３】ステップ１では上記した吸気圧Ｐｍ、排気
圧Ｐｅｘｈ、ＥＧＲ弁の実際のリフト量Ｌｉｆｔｓわ読
み込む。なお、Ｌｉｆｔｓについては後述する。

【００９４】ステップ２では、このリフト量Ｌｉｆｔｓ
に基づいてＥＧＲ弁の開口面積（ＥＧＲ有効流路面積）
Ａｖｅを、図１６のテーブルから演算する。

【００９５】そして、ステップ３において、ＥＧＲ量Ｑ
ｅを、これら吸気圧と排気圧、ＥＧＲ弁開口面積とか
ら、次のようにして算出する。

【００９６】 Ｑｅ＝Ａｖｅ×（Ｐｅｘｈ−Ｐｍ）^1/2×ＫＲ＃…（５） ただし、ＫＲ＃は定数である。

【００９７】ＥＧＲ量は吸気圧と排気圧との差圧が大き
いほど増加し、また差圧が同じならば、ＥＧＲ弁開口面
積が大きいほど増大する。

【００９８】図１７は燃料噴射量Ｑｓｏｌを演算するフ
ローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【００９９】ステップ１でエンジン回転数Ｎｅと燃料噴
射量を制御するためのコントロールレバー開度ＣＬを読
み込み、ステップ２で、これらＮｅとＣＬに基づいて、
図１８に示すマップを検索して基本燃料噴射量Ｍｑｄｒ
ｖを求める。なお、このＭｑｄｒｖはＣＬが大きくなる
ほど大きくなる。

【０１００】ステップ３では、この基本燃料噴射量につ
いて、エンジン冷却水温等に基づいての種々の補正を行
い、燃料噴射量Ｑｓｏｌを算出する。ステップ４ではこ
のＱｓｏｌについて、図１９に示すようなマップに基づ
いて、燃料噴射量の最大値による制限を行い、最終的な
Ｑｓｏｌとする。

【０１０１】最大上限値ＱｓｏｌＭＡＸは、過給圧（吸
気圧Ｐｍ）に応じて大きくなるが、燃料噴射量がこの上
限値よりも大きいときは、上限値をもって最大値となる
ように制限される。

【０１０２】図２０は吸入空気量、燃料噴射量、吸気温
のサイクル処理のフローである（１０ｍｓｅｃ．Ｊｏ
ｂ）。

【０１０３】ステップ１で吸入空気量Ｑａｃ、燃料噴射
量Ｑｓｏｌ、シリンダ吸気温度Ｔｎを読み込む。なお、
シリンダ吸気温度Ｔｎは、シリンダに吸入される新気と
ＥＧＲの混合ガスの平均温度として、次のようにして求
められる。

【０１０４】 Ｔｎ＝（Ｑａｃ×Ｔａ＋Ｑｅｃ×Ｔｅ）／（Ｑａｃ＋Ｑｅｃ）…（６） ステップ２では、これらＱａｃ、Ｑｓｏｌ、Ｔｎにサイ
クル処理を施すが、これらはエアフローメータの読み込
みタイミング対しての位相差に基づく補正を行うもので
ある。

【０１０５】Ｑｅｘｈ＝Ｑａｃ・Ｚ^-(CYLN＃^-1)、Ｑｆ
０＝Ｑｓｏｌ・Ｚ^-(CYLN＃^-2)、Ｔｎ０＝Ｔｎ・Ｚ
^-(CYLN＃^-1)となる。ただし、ＣＹＬＮ＃はシリンダ数
である。

【０１０６】なお、吸気温度については、シリンダ数か
ら１を引いた分、燃料噴射量についてはシリンダ数から
２を引いた分だけディレイ処理を行う。

【０１０７】次に図２１〜図２４によって、このように
して求めた吸入新気量、燃料噴射量、ＥＧＲ量等に基づ
いて空気過剰率を算出し、これが目標とする空気過剰率
と一致するようにＥＧＲ量（ＥＧＲ弁開度）をフィード
バック制御する制御動作について説明する。

【０１０８】図２１は目標空気過剰率Ｍｌａｍｂを演算
するフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１０９】ステップ１でエンジン回転数Ｎｅと燃料噴
射量Ｑｓｏｌとを読み込み、ステップ２において、これ
らＮｅとＱｓｏｌに基づいて、図２２に示すような目標
空気過剰率のマップを検索して、Ｍｌａｍｂを演算す
る。

【０１１０】なお、目標空気過剰率Ｍｌａｍｂは、エン
ジン回転数と燃料噴射量が大きくなるほど小さくなる。

【０１１１】図２３は実際の空気過剰率Ｒｌａｍｂを演
算するフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１１２】ステップ１で吸入新気量ＱａｃとＥＧＲ量
Ｑｅｃと燃料噴射量Ｑｆ０を読み込み、ステップ２で次
式により実際の空気過剰率Ｒｌａｍｂを求める。

【０１１３】 Ｒｌａｍｂ＝（Ｑａｃ−Ｑｅｃ）／Ｑｆ０…（６） なお、この場合にも、上記したとおり、対比される理論
空燃比については、Ｒｌａｍｂの中に取り込んであるも
のとする。

【０１１４】次に図２４は上記のようにして求めた目標
空気過剰率と実空気過剰率とに基づいて、これらが一致
するようにＥＧＲ弁の開度を制御するフローである（Ｒ
ｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１１５】ステップ１で目標空気過剰率Ｍｌａｍｂと
実空気過剰率Ｒｌａｍｂを読み込み、ステップ２でこれ
ら目標値と実測値との差であるｄｌａｍｂを、ｄｌａｍ
ｂ＝Ｍｌａｍｂ−Ｒｌａｍｂとして求める。

【０１１６】ステップ３では、この差ｄｌａｍｂに応じ
てＰＩＤ処理することにより、目標ＥＧＲ弁のリフト量
をＭｌｉｆｔを算出する。

【０１１７】さらにステップ４ではこのＭｌｉｆｔにつ
いて、ＥＧＲ弁の作動遅れ分の進み処理を行い、ＥＧＲ
弁の指令リフト量Ｌｉｆｔｔとする。なお、この進み処
理は実際のＥＧＲ弁の作動が遅れる分を見越して進み側
に処理するものである。

【０１１８】このようにして、目標とする空気過剰率と
実空気過剰率とが一致するように、ＥＧＲ弁の開度（リ
フト量）が補正制御され、これにより、常に目標とする
空気過剰率が得られるようにする。

【０１１９】以上のように構成され、次に全体的な作用
について説明する。

【０１２０】図２５にも示すように、エンジンから排出
されるパティキュレートＰＭが許容される限度内に収ま
るときの空気過剰率はエンジンによってほぼ一定値とな
り、したがって、空気過剰率をこの一定値となるように
制御してやれば、排気組成を良好に維持することができ
る。

【０１２１】空気過剰率にはエンジンに吸入される新気
量と、排気中のＮＯｘを低減するために還流されるＥＧ
Ｒ量と、エンジンに供給される燃料噴射量に基づいて決
まり、次のように表される。

【０１２２】空気過剰率＝（吸入新気量−ＥＧＲ量）／
（理論空燃比×燃料噴射量） したがって、同一の燃料供給量であっても、ＥＧＲ量が
変化すると空気過剰率は変動し、空気過剰率が小さくな
るとパティキュレートの排出量は増大する。

【０１２３】燃料噴射量については、最大噴射量がエン
ジンが過負荷とならないように制限されるが、所定の運
転性能を発揮するため、基本的にはアクセル開度（コン
トロールレバー開度）とエンジン回転数から、要求特性
が決まる。

【０１２４】エンジンの運転性能を確保しつつ良好な排
気組成を維持するには、空気過剰率が正確に目標とする
一定値を保つように、ＥＧＲ量を正確に制御することが
重要となる。

【０１２５】そこで、この発明では、運転状態に応じて
目標とする空気過剰率を設定すると共に、実際の空気過
剰率を吸入空気量と、燃料噴射量と、ＥＧＲ量から算出
し、目標空気過剰率と実測空気過剰率とが一致するよう
にＥＧＲ量をフィードバック制御している。

【０１２６】吸入空気量と燃料噴射量については計測値
を用いるが、ＥＧＲ量は吸気系と排気系の各圧力を予測
し、そのときのＥＧＲ弁開度とから演算により求め、こ
れらから実際の空気過剰率を算出している。

【０１２７】このため、まず吸入空気量と吸入空気温度
を計測し、熱力学及び流体力学の法則にしたがって吸気
圧を予測する。この場合、吸気圧力は、図４にもあると
おり、基本的には、シリンダに吸入される新気量と、Ｅ
ＧＲ量と、そのときの各ガス温度とに基づいて決まる
が、吸入新気量を測定するエアフローメータが熱線式の
ものでは、体積流量ではなく、重量流量を計測できるの
で、吸入新気量の測定値を標準状態の測定値と比較する
ことにより、ＥＧＲガスを含まない状態での吸気圧力に
換算できる。

【０１２８】したがって、これにＥＧＲ量、ＥＧＲ温度
を考慮することにより、これらを含んだ吸気圧を前記の
とおり算出することが可能となる。

【０１２９】なお、吸気系の圧力を標準状態の圧力と比
較することにより、標準状態での吸気温度に対する比較
としての吸気温度を算出できる。

【０１３０】一方、排気系の圧力は、シリンダからの排
気量、ＥＧＲ量、排気温度、そのときエンジン回転数か
ら算出することができる。

【０１３１】排気温度については、吸入空気温度、燃料
噴射量等から求められ、したがって吸入空気量の測定結
果とから、吸気圧と同じようにして、上記のとおり排気
圧を予測することが可能となる。

【０１３２】排気系から吸気系に還流されるＥＧＲ量
は、排気系と吸気系の圧力差と、ＥＧＲ弁の開口面積に
依存するので、このようにして演算した排気系の圧力と
吸気系の圧力と、実際のＥＧＲ弁のリフト量の検出値か
ら換算したＥＧＲ弁の開口面積とにより、実際のＥＧＲ
量が演算できる。

【０１３３】これらの結果、演算により求めたＥＧＲ量
と吸入新気量と燃料噴射量とから、空気過剰率を算出す
れば、運転状態が時々刻々と変化しても、リアルタイム
で時々刻々の空気過剰率を演算することができる。

【０１３４】一方で、目標とする空気過剰率について
は、排気中のパティキュレートを所定の範囲に抑制する
のに必要な値を、エンジンの負荷と回転数に基づいて、
実験値などから設定しておき、これを運転条件に応じて
読み出す。

【０１３５】そして、時々刻々に算出した空気過剰率
が、目標空気過剰率と一致するようにＥＧＲ弁の開度を
フィードバック制御し、これにより、排気中のパティキ
ュレートを常に設定値以下に抑制することができるので
ある。

【０１３６】この場合、空気過剰率を計測するセンサを
排気系に設ける従来例と比較すると、排気中の煤の影響
を受けることがなく、長期間にわたり安定した精度のよ
い空気過剰率の制御が可能となり、また、ＥＧＲ量を燃
料噴射量と関連して制御できるので、運転性能が著しく
低下するような問題も発生しない。

【０１３７】また、ＥＧＲ量の演算とＥＧＲ弁の開度調
整が時々刻々に実行されているので、過渡運転時などで
もＥＧＲ量の制御遅れに対する補正なども必要なく、あ
らゆる運転条件下で、良好な制御性能が維持される。

【０１３８】次に図２６〜図２９にしたがって第２の実
施形態を説明する。

【０１３９】この実施形態は、目標とする空気過剰率に
基づいて、そのときの吸入空気量と燃料噴射料とから、
目標とするＥＧＲ量を設定し、このＥＧＲ量となるよう
に、そのときの吸気系圧力と排気系圧力との差圧からＥ
ＧＲ弁の開度を演算し、ＥＧＲ弁の開度を制御するよう
にしたもので、ＥＧＲ弁の制御目標値に物理的モデルを
適用し、古典的なＰＩＤ制御による制御定数の適合が不
要となる。

【０１４０】図２６に示すように、目標空気過剰率演算
手段１１６により目標空気過剰率を求め、そのときの吸
気量計測手段１０２からの吸入空気量と、燃料噴射量検
出手段１０６からの燃料噴射量とに基づいて、目標空気
過剰率となるのに必要なＥＧＲ量の目標値を、目標ＥＧ
Ｒ量演算手段１１８において算出する。

【０１４１】そして、ＥＧＲ弁開度演算手段１１９にお
いて、吸気系圧力予測手段１１１からの吸気系圧力と、
排気系圧力予測手段１１３からの排気系圧力とから、こ
の目標ＥＧＲ量を得るためのＥＧＲ弁の開度を演算す
る。

【０１４２】ＥＧＲ量はＥＧＲ弁の開度とその前後通路
差圧とから算出できるので、目標ＥＧＲ量と前後の差圧
を与えることにより、ＥＧＲ弁開度が求められる。

【０１４３】このようにして求めたＥＧＲ弁開度に基づ
いてＥＧＲ弁制御手段１１７がＥＧＲ弁の開度（リフト
量）を制御するのである。

【０１４４】この制御内容の要点について、図２７〜図
２９のフローチャートにしたがって説明する。

【０１４５】図２７は、運転状態に応じて要求されるＥ
ＧＲ量を演算するフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１４６】ステップ１でそれぞれ前記したエンジン回
転数Ｎｅ、目標空気過剰率Ｍｌａｍｂ、シリンダ吸入新
気量Ｑａｃ、燃料噴射量Ｑｆ０をそれぞれ読み込む。

【０１４７】ステップ２では、目標とするＥＧＲ量Ｔｑ
ｅｃ０を、Ｔｑｅｃ０＝Ｑａｃ−Ｍｌａｍｂ×Ｑｆ０と
して算出する。

【０１４８】この場合、前述したように空気過剰率は、
理論空燃比（Ａ／Ｆ）との比較において決まるのである
が、理論空燃比は燃料の種類に応じて決まる一定の数値
のため、これを予めＭｌａｍｂの中に取り込んで換算し
ておくことで、Ａ／Ｆの表示を省略する。

【０１４９】そして、ステップ３で吸気系の容積分に相
当する進み処理を行い、その処理値としてＴｑｅｃを算
出する。ステップ４では、要求ＥＧＲ量（目標ＥＧＲ
量）Ｔｑｅを、Ｔｑｅ＝Ｔｑｅｃ×Ｎｅ／ＫＶＯＬ＃と
して算出する。

【０１５０】なお、目標空気過剰率は運転状態に応じて
決まり、要求ＥＧＲ量はそのときの燃料噴射量が大きく
なるほど、小さくなる関係にある。

【０１５１】図２８はＥＧＲ弁の指令リフト量Ｌｉｆｔ
ｔを演算するフローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１５２】まず、ステップ１では吸気系圧力Ｐｍ、排
気系圧力Ｐｅｘｈ、要求ＥＧＲ量Ｔｅｑをそれぞれ読み
込む。

【０１５３】そして、ステップ２ではこれらに基づい
て、ＥＧＲ弁の流路面積Ｔａｖを次のようにして算出す
る。

【０１５４】 Ｔａｖ＝Ｔｅｑ／（Ｐｅｘｈ−Ｐｍ×ＫＲ＃）^1/2…（７） ただし、ＫＲ＃は補正係数である。

【０１５５】ＥＧＲ量はＥＧＲ弁の流路面積とその前後
の通路圧力、つまり排気系圧力と吸気系圧力との差圧に
関連して算出される。

【０１５６】そして、ステップ３ではこのようにして求
めたＥＧＲ弁の流路面積Ｔａｖに基づいて、図２９に示
すようなＥＧＲ弁のリフトテーブルからＥＧＲ弁の目標
リフト量Ｍｌｉｆｔを演算する。ステップ４でこの目標
リフトＭｌｉｆｔについて、ＥＧＲ弁の作動遅れ分に関
する進み処理を施し、これを指令リフト量Ｌｉｆｔｔと
する。

【０１５７】このようにして、運転状態に応じて目標と
する空気過剰率が設定されたら、このときの吸入空気量
と燃料噴射量とから、前述したように、目標ＥＧＲ量を
算出することができる。

【０１５８】ＥＧＲ量はＥＧＲ弁の開度とその前後の圧
力差により求められるので、目標ＥＧＲ量に制御するた
めに必要なＥＧＲ弁開度を、そのときのＥＧＲ弁の上流
と下流の各圧力、つまり排気系圧力Ｐｅｘｈと、吸気系
圧力Ｐｍとから逆算する。このようにしてＥＧＲ弁開
度、つまりリフト量を演算したら、このリフト量となる
ようにＥＧＲ弁を制御するのである。

【０１５９】この場合、実際のＥＧＲ弁の前後の差圧を
算出しているので、ＥＧＲ弁の開度を目標開度に制御す
れば、ＥＧＲ量は正確に目標とするＥＧＲ量に制御する
ことが可能となる。

【０１６０】そしてこのＥＧＲ量については、運転状態
に応じて設定される目標空気過剰率となるように燃料噴
射量と関連して決められるので、運転性を悪化させるこ
となく、排気中のパティキュレートを常に所定のレベル
以下に抑制することができる。

【０１６１】このようにしてＥＧＲ弁の開度を制御する
ので、従来の古典的手法によるフィードバック制御の形
態、すなわちＰＩＤ制御では、制御定数の適合が必要と
なるが、この実施の形態では、ＥＧＲ弁制御目標値にも
物理モデルを適用したことにより、ＥＧＲ弁の設計緒元
のみで適合でき、実際のエンジンへの適応が簡単に行え
るようになる。

【０１６２】次に図３０、図３１に示す実施形態につい
て説明する。

【０１６３】これは、目標空気過剰率に基づいて目標と
するＥＧＲ量を求め、このＥＧＲ量となるように制御す
る一方、このときの実際の空気過剰率を演算により求
め、実空気過剰率が目標空気過剰率よりも小さいとき
は、燃料が多すぎるものとして、最大噴射量を制限する
ようにしたものである。

【０１６４】図３０において、最大燃料噴射量演算手段
１２０は、目標空気過剰率演算手段１１６が演算した目
標空気過剰率と実空気過剰率演算手段１１４が演算した
実空気過剰率とを比較し、もし、実空気過剰率が目標空
気過剰率よりも小さい（低い）ときには、目標空気過剰
率とそのときのＥＧＲ量と吸入空気量とから、最大燃料
噴射量を逆算する。そして、そのときの実際の燃料噴射
量を、最大燃料噴射量と比較し、最大燃料噴射量よりも
大きいときは、燃料噴射量を制限して空気過剰率が小さ
くなり過ぎないようにする。

【０１６５】その他の構成については、図２６と同じで
ある。ただし、この実施形態は、図３の場合にも適用す
ることができる。

【０１６６】図３１は最大噴射量Ｑｆｕｌを演算するフ
ローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１６７】まずステップ１で吸入空気量Ｑａｃ、ＥＧ
Ｒ量Ｑｅｃ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、目標空気過剰率Ｍｌ
ａｍｂを読み込む。

【０１６８】ステップ２では空気過剰率の定義から、最
大燃料噴射量Ｑｆｕｌを次のようにして算出する。

【０１６９】 Ｑｆｕｌ＝Ｋｑ×（Ｑａｃ−Ｑｅｃ）／Ｍｌａｍｂ…（８） ただし、Ｋｑは１.０以上の補正係数である。

【０１７０】この最大燃料噴射量Ｑｆｕｌは、目標空気
過剰率とＥＧＲ量と吸入空気量とから求められた燃料噴
射量に補正係数を乗じたもので、図１７〜図１９によっ
て求めた過給圧との関係から最大値が規制される燃料噴
射量Ｑｓｏｌとは異なる。

【０１７１】そして、ステップ３において、このように
して求めたＱｆｕｌを、そのときの実際の燃料噴射量Ｑ
ｓｏｌと比較し、もし燃料噴射量Ｑｓｏｌが最大燃料噴
射量Ｑｆｕｌよりも大きいときは、燃料噴射量Ｑｓｏｌ
＝Ｑｆｕｌとして噴射量の最大値を制限する。

【０１７２】そうでないときは、ステップ４で燃料噴射
量Ｑｓｏｌとして、前記したＱｓｏｌをそのまま目標噴
射量とする。

【０１７３】ここで、最大燃料噴射量Ｑｆｕｌよりも燃
料噴射量Ｑｓｏｌが大きくなるときは、実空気過剰率が
目標空気過剰率よりも小さいときであり、したがってこ
の場合には、ＥＧＲ量を減らすのではなく、燃料噴射量
を制限することにより、空気過剰率の低下を防いでい
る。

【０１７４】このように、空気過剰率の関係から燃料噴
射量の最大値を規制すると、燃料噴射量が増大する運転
領域での空気過剰率の低下を防ぎ、排気中のパティキュ
レート等の発生を規定値以下に抑制できる。また、この
場合でもＥＧＲ量との関係を維持しつつ燃料の噴射量を
制限するので、ＮＯｘ排出量が悪化したり、運転性能が
著しく阻害されるようなことはない。

【０１７５】図３２〜図３５に示す第４の実施形態を説
明する。

【０１７６】これは、第３の実施形態に対し、エンジン
の過渡運転状態を判別して、所定の条件でのみ燃料噴射
量を制限するようにしたものである。

【０１７７】図３２にも示すように、エンジン回転数、
負荷、燃料噴射量から過渡運転状態を判別する過渡判別
手段１２２により、加速時と定常運転時には燃料噴射量
の制限を解除し、緩加速時にのみ制限している。

【０１７８】加速時には運転者の意図を尊重して危険回
避などのため、エンジンの最大出力を発生させるように
空気過剰率に基づく燃料噴射量の制限を解除し、また定
常運転時には制限領域付近で周期的に噴射量の制限が繰
り返されることで予想されるエンジントルクの周期的な
変動（ハンチング）の発生を回避するために同じく制限
を解除するのである。

【０１７９】図３３以下により、具体的な制御内容を説
明する。

【０１８０】図３３は過渡運転状態を判別するフローで
ある（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１８１】ステップ１では燃料噴射量Ｑｓｏｌ、アク
セル開度ＴＶＯ、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、ステ
ップ２では予め設定された数サイクル前の燃料噴射量Ｑ
ｓｏｌＺ^-k、アクセル開度ＴＶＯＺ^-m、エンジン回転数
ＮｅＺ^-nを読み込む。

【０１８２】そして、ステップ３において、それぞれ燃
料噴射量、アクセル開度、エンジン回転数の差分、ｄＱ
ｓｏｌ、ｄＴＶＯ、ｄＮｅを演算する。

【０１８３】ステップ４ではこれら求めたｄＱｓｏｌ、
ｄＴＶＯ、ｄＮｅのアンドに基づいて、図３４に示すよ
うなテーブルから過渡判定フラグを検索する。

【０１８４】この場合、ｄＱｓｏｌ、ｄＴＶＯ、ｄＮｅ
の加算値が、第１の値ｖ１よりも大きいときは、緩加速
フラグ＝０とし、第２の値ｖ２よりも大きいときは、加
速フラグ＝１とし、さらに第３の値ｖ３よりも大きいと
きは、急加速フラグ＝２とする。

【０１８５】次に図３５は燃料噴射量を制限補正するフ
ローである（Ｒｅｆ．Ｊｏｂ）。

【０１８６】まず、ステップ１で吸入空気量Ｑａｃ、Ｅ
ＧＲ量Ｑｅｃ、燃料噴射量Ｑｓｏｌ、目標空気過剰率Ｍ
ｌａｍｂをそれぞれ読み込む。ステップ２で目標空気過
剰率に基づいて燃料噴射量の最大値Ｑｆｕｌを、Ｑｆｕ
ｌ＝（Ｑａｃ−Ｑｅｃ）／Ｍｌａｍｂとして算出する。

【０１８７】そして、ステップ３において、過渡フラグ
＝０の運転条件で、燃料噴射量Ｑｓｏｌが最大値Ｑｆｕ
ｌよりも大きいときは、燃料噴射量Ｑｓｏｌを、Ｑｓｏ
ｌ＝Ｑｆｕｌとして、緩加速時には燃料噴射量の最大値
を制限する。

【０１８８】ステップ４では過渡フラグ＝１の運転条件
で、燃料噴射量Ｑｓｏｌが最大値Ｑｆｕｌよりも大きい
ときは、Ｑｓｏｌ＝Ｑｆｕｌ×Ｋｑ（ただしＫｑ＞１.
０）として、燃料噴射量の最大値を増量する。これによ
り、加速時などにはエンジンの高出力の確保を可能とす
る。

【０１８９】ステップ５では過渡フラグ＝２の運転条件
で、燃料噴射量Ｑｓｏｌが最大値Ｑｆｕｌよりも大きい
ときは、燃料噴射量としてＱｓｏｌ＝Ｑｆｕｌ×Ｋｔｒ
（ただしＫｔｒ＜１.０）とする。この場合には、燃料
噴射量の最大値は規制されるが、この急加速時はエンジ
ンの空吹かしなど通常の運転ではありえない状況を想定
しており、エンジン保護のために噴射量を制限してい
る。

【０１９０】次にステップ６では、上記のいずれでもな
い定常運転時には、燃料噴射量としてＱｓｏｌをそのま
ま出力し、最大値の制限を行わない。

【０１９１】このようにして、燃料噴射量の最大値の制
限は、緩加速時にのみ実行し、その他の加速時には最大
噴射量の制限を解除して良好な加速感を確保し、同じく
定常運転時にも解除し、制限値付近でのエンジントルク
の周期的な変動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック
図。

【図２】燃料噴射システムの構成図。

【図３】排気還流システムの構成図。

【図４】吸気系圧力を演算するフローチャート。

【図５】排気系圧力を演算するフローチャート。

【図６】シリンダ吸入新気量を演算するフローチャー
ト。

【図７】シリンダ吸入ＥＧＲ量を演算するフローチャー
ト。

【図８】吸入新気温度を演算するフローチャート。

【図９】ＥＧＲ温度を演算するフローチャート。

【図１０】体積効率相当値を演算するフローチャート。

【図１１】体積効率基本値を設定した特性図。

【図１２】体積効率負荷補正値を設定した特性図。

【図１３】排気温度を演算するフローチャート。

【図１４】排気温度の基本特性を設定した特性図。

【図１５】ＥＧＲ量を演算するフローチャート。

【図１６】ＥＧＲ弁のリフト特性を設定した特性図。

【図１７】燃料噴射量を演算するフローチャート。

【図１８】燃料噴射量特性を設定した特性図。

【図１９】最大噴射量特性を設定した特性図。

【図２０】サイクル処理を演算するフローチャート。

【図２１】目標空気過剰率を演算するフローチャート。

【図２２】目標空気過剰率を設定した特性図。

【図２３】実空気過剰率を演算するフローチャート。

【図２４】ＥＧＲ弁リフト量を演算するフローチャー
ト。

【図２５】空気過剰率と排気中のパティキュレートとの
関係を示す説明図。

【図２６】第２の実施形態のブロック構成図。

【図２７】要求ＥＧＲ量を演算するフローチャート。

【図２８】ＥＧＲ弁のリフト量を演算するフローチャー
ト。

【図２９】ＥＧＲ弁のリフト特性を設定した特性図。

【図３０】第３の実施形態のブロック構成図。

【図３１】最大噴射量を演算するフローチャート。

【図３２】第４の実施形態のブロック構成図。

【図３３】過渡運転状態を判別するフローチャート。

【図３４】過渡運転フラグの説明図。

【図３５】燃料噴射量を制限補正するフローチャート。

【符号の説明】

１０１ エンジン回転数計測手段 １０２ 吸気量計測手段 １０３ 吸気温度計測手段 １０４ ＥＧＲ弁開度検出手段 １０５ エンジン負荷計測手段 １０６ 燃料噴射量検出手段 １１１ 吸気系圧力予測手段 １１２ ＥＧＲ量予測手段 １１３ 排気系圧力予測手段 １１４ 実空気過剰率演算手段 １１５ 比較手段 １１６ 目標空気過剰率演算手段 １１７ ＥＧＲ弁制御手段 １１８ 目標ＥＧＲ量演算手段 １２０ 最大燃料噴射量演算手段 １２２ 過渡運転判別手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｆ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの回転数を検出する回転数手段
   と、 エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、 エンジンに供給する燃料噴射量を検出する燃料噴射量検
   出手段と、 エンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量計測手段
   と、 吸入空気温度を計測する吸入空気温度計測手段と、 排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路と、 排気還流通路に還流される排気還流量を制御する排気還
   流制御弁と、 排気還流制御弁の開度を検出する開度検出手段と、を備
   えたディーゼルエンジンにおいて、 前記吸入空気量と吸入空気温度とに基づいて吸気系の圧
   力を演算する吸気系圧力演算手段と、 前記吸入空気量と吸入空気温度と燃料噴射量とに基づい
   て排気系の圧力を演算する排気系圧力演算手段と、 これら吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と前記排気還流
   制御弁開度とから排気還流量を演算する排気還流量演算
   手段と、 前記吸入空気量と燃料噴射量と排気還流量とに基づいて
   実際の空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、 エンジン回転数と負荷に応じて目標空気過剰率を設定す
   る目標空気過剰率設定手段と、 目標空気過剰率と実空気過剰率とが一致するように前記
   排気還流制御弁の開度を制御する制御手段と、を備える
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】エンジンの回転数を検出する回転数手段
   と、 エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、 エンジンに供給する燃料噴射量を検出する燃料噴射量検
   出手段と、 エンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量計測手段
   と、 吸入空気温度を計測する吸入空気温度計測手段と、 排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路と、 排気還流通路に還流される排気還流量を制御する排気還
   流制御弁と、を備えたディーゼルエンジンにおいて、 前記エンジン回転数と負荷に応じて目標空気過剰率を設
   定する目標空気過剰率設定手段と、 前記吸入空気量と燃料噴射量とからこの目標空気過剰率
   を得るのに必要な目標排気還流量を演算する手段と、 前記吸入空気量と吸入空気温度とに基づいて吸気系の圧
   力を演算する吸気系圧力演算手段と、 前記吸入空気量と吸入空気温度と燃料噴射量とに基づい
   て排気系の圧力を演算する排気系圧力演算手段と、 前記吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と目標排気還流量
   とから前記排気還流制御弁の目標弁開度を演算する手段
   と、 排気還流制御弁の開度をこの目標弁開度と一致するよう
   に制御する手段と、を備えることを特徴とするディーゼ
   ルエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】吸入空気量と燃料噴射量と排気還流量とか
   ら演算した実空気過剰率と、運転状態に応じて求めた目
   標空気過剰率とを比較し、目標空気過剰率よりも実空気
   過剰率が低いときは、目標空気過剰率と吸入空気量と排
   気還流量とから算出した燃料噴射量よりも実際の燃料噴
   射量が大きくならないように制限する手段を備える請求
   項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
4. 【請求項４】前記排気還流制御弁の開度を検出する手段
   と、 吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と前記排気還流制御弁
   開度とから排気還流量を演算する排気還流量演算手段
   と、 前記吸入空気量と燃料噴射量と排気還流量とに基づいて
   実際の空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、 このようにして求めた実空気過剰率と前記目標空気過剰
   率とを比較し、目標空気過剰率よりも実空気過剰率が低
   いときは、目標空気過剰率と吸入空気量と排気還流量と
   から算出した燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が大き
   くならないように制限する手段を備える請求項２に記載
   のディーゼルエンジンの制御装置。
5. 【請求項５】燃料噴射量を制限する手段が運転条件によ
   り制限を解除する請求項３または４に記載のディーゼル
   エンジンの制御装置。
6. 【請求項６】燃料噴射量の制限を解除する運転条件が緩
   加速を除く定常運転と加速運転である請求項５に記載の
   ディーゼルエンジンの制御装置。