WO2010029800A1 - エンジン - Google Patents

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WO2010029800A1
WO2010029800A1 PCT/JP2009/060671 JP2009060671W WO2010029800A1 WO 2010029800 A1 WO2010029800 A1 WO 2010029800A1 JP 2009060671 W JP2009060671 W JP 2009060671W WO 2010029800 A1 WO2010029800 A1 WO 2010029800A1
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exhaust gas
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道彦 原
義彰 関
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ヤンマー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an engine control technology including an EGR device.
  • the EGR device includes an EGR path for circulating a part of the exhaust gas flowing through the exhaust path to the intake path, and an EGR adjustment valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR path.
  • a ⁇ control method As a control method for such an EGR device, a ⁇ control method is known.
  • the ⁇ control method calculates the excess air ratio ⁇ (the ratio of the actual intake air amount to the theoretically required intake air amount) from the intake air amount sucked into the combustion chamber of the engine and the fuel amount supplied to the combustion chamber.
  • This is a control method for adjusting the opening degree of the EGR adjustment valve based on the excess air ratio ⁇ .
  • Patent Document 1 discloses a ⁇ control method for correcting the volumetric efficiency of an engine in accordance with a change in exhaust gas pressure. JP 2008-38709 A
  • Patent Document 1 the ⁇ control method disclosed in Patent Document 1 is assumed to be used for an automobile engine in which the engine operating state is almost stationary, and is used for an industrial engine in which the engine operating state changes greatly. Is not expected. That is, the ⁇ control method disclosed in Patent Document 1 cannot be used for industrial engines.
  • a midway part of an intake path for sucking outside air and a midway part of an exhaust path for discharging exhaust gas are connected, and a part of the exhaust gas flowing through the exhaust path is
  • the opening degree is calculated, a reference EGR rate is calculated based on an EGR rate map in which the relationship between the engine speed and load and the EGR rate is stored in advance, and the first temperature sensor, the second temperature sensor, and the third temperature sensor are calculated.
  • the corrected EGR opening is calculated, and the corrected EGR opening is transmitted as a control signal to the EGR adjustment valve.
  • a second aspect of the present invention is the engine according to the first aspect, wherein the control device calculates the corrected EGR opening degree at predetermined intervals.
  • the control device calculates a moving average value for every predetermined period as the engine speed of the engine, and moves for every predetermined period as the engine load.
  • An average value is calculated, a moving average value for each predetermined period is calculated as the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR path, and a moving average value for each predetermined period is calculated as the temperature of the mixture of the intake air and the exhaust gas flowing through the intake path Is calculated, a moving average value for each predetermined period is calculated as the temperature of the intake air flowing through the intake passage, and the corrected EGR opening is calculated using the calculated moving average value.
  • the control device calculates a deviation between the reference EGR rate and the index EGR rate every predetermined period, and the deviation is equal to or larger than a predetermined difference.
  • the corrected EGR opening is calculated when the count reaches a predetermined number or more.
  • the control device calculates a deviation between the reference EGR rate and the index EGR rate every predetermined period and calculates an integrated value of the deviation.
  • the corrected EGR opening is calculated when the integrated value is greater than or equal to a predetermined numerical value.
  • the control device determines whether a deviation between the reference EGR rate and the index EGR rate is a positive value or a negative value.
  • the corrected EGR opening degree is calculated using a predetermined absolute value instead of the corrected EGR value.
  • the predetermined minimum opening of the EGR adjustment valve is set as the corrected EGR opening.
  • the control device in the engine according to the first aspect, in the transient operation, opens the transient EGR opening in which the relationship between the engine speed and load and the EGR opening is stored in advance.
  • the reference EGR opening is calculated based on the degree map.
  • the control device is in a high rotation region where the engine speed is a predetermined value or more and the load is in a high load region where the load is a predetermined value or more. Is for blocking the exhaust gas recirculated to the intake passage.
  • a post-processing device that purifies exhaust gas in the exhaust path, and an upstream side of the post-processing device in the exhaust path
  • the post-processing A first pressure sensor for detecting the pressure of the exhaust gas introduced into the apparatus; and a first pressure sensor for detecting the pressure of the exhaust gas that is disposed downstream of the aftertreatment device in the exhaust path and is exhausted from the aftertreatment device.
  • Two pressure sensors, and the control device detects the temperature of exhaust gas flowing through the EGR path detected by the first temperature sensor and the temperature of intake air flowing through the intake path detected by the third temperature sensor.
  • the correction EG is referred to by referring to the pressure deviations of the pressures detected by the first pressure sensor and the second pressure sensor, respectively. And calculates the degree of opening.
  • the control device refers to the correction EGR with reference to pressure deviations of pressure detected by the first pressure sensor and the second pressure sensor, respectively.
  • the corrected EGR opening degree is not calculated until a predetermined time elapses after the corrected EGR opening degree is transmitted as a control signal to the EGR adjustment valve.
  • the index EGR rate is calculated from the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR path, the temperature of the mixture of intake air and exhaust gas flowing through the intake path, and the temperature of the intake air flowing through the intake path. Since the opening degree of the EGR adjustment valve is feedback-controlled, the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake path can be adjusted to an optimum value. That is, optimal EGR correction control can be realized according to the operating state of the engine.
  • an appropriate corrected EGR opening can be calculated even if the engine operating state changes greatly. As a result, it is possible to realize optimal EGR correction control according to the operating state of the engine.
  • the corrected EGR opening is not calculated with a small deviation, frequent control of the EGR adjustment valve can be avoided. As a result, the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake path can be stabilized.
  • the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage can be stabilized by calculating an appropriate corrected EGR opening. It becomes possible.
  • the seventh aspect of the present invention it is possible to ensure the minimum flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake path regardless of the operating state of the engine.
  • the reference EGR opening degree is calculated based on the transient EGR opening degree map, the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR path, and the mixture of the intake air and the exhaust gas flowing through the intake path. Since the index EGR rate is calculated from the temperature of the intake air and the temperature of the intake air flowing through the intake passage and the opening degree of the EGR adjustment valve is feedback controlled, the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage can be adjusted to an optimum value. That is, it is possible to realize optimal EGR correction control even when the engine operating state changes greatly.
  • the ninth aspect of the present invention when the engine is in a high output operation state, it is possible to prevent the exhaust emission from deteriorating by shutting off the exhaust gas recirculated to the intake passage by the EGR adjustment valve. .
  • optimal EGR correction control can be realized even when the temperature deviation between the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR path and the temperature of the intake air flowing through the intake path is small.
  • the post-processing device even if the pressure deviation between the upstream side and the downstream side of the post-processing device is changed by controlling the opening degree of the EGR adjustment valve, the post-processing device is blocked or regenerated. It can prevent misidentification.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the first embodiment of EGR correction control.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the third embodiment of EGR correction control.
  • Engine 100 is an industrial in-line four-cylinder diesel engine.
  • the engine 100 includes an engine main body 40 and an ECU 60.
  • the engine body 40 includes a cylinder block and a cylinder head, an intake path 10, an exhaust path 20, and an EGR path 30.
  • the intake path 10 is a path for inhaling outside air.
  • an air cleaner 11 a third temperature sensor 63, an EGR junction 13, and a second temperature sensor 62 are provided from the outside air side toward the intake manifold 15 connected to the cylinder head.
  • the exhaust path 20 is a path for discharging exhaust gas.
  • the exhaust path 20 is provided with an EGR branch portion 23, a first pressure sensor 81, an aftertreatment device 21, and a second pressure sensor 82 from the exhaust manifold 25 connected to the cylinder head toward the outside air side.
  • the EGR path 30 is a path for circulating a part of the exhaust gas flowing through the exhaust path 20 to the intake path 10, and the EGR branch part 23 provided in the middle part of the exhaust path 20 and the middle part of the intake path 10. It is formed by connecting the EGR junction 13 provided in the.
  • the EGR path 30 is provided with an EGR cooler 31, an EGR adjustment valve 35, and a temperature sensor 61 from the EGR branching portion 23 toward the EGR merging portion 13.
  • the ECU 60 includes a controller 50 that is an arithmetic device and a storage device 55.
  • the ECU 60 includes a first temperature sensor 61 provided in the EGR path 30, a second temperature sensor 62 provided in the intake path 10, a third temperature sensor 63, an engine speed sensor 65 provided in the engine body 40, and It is electrically connected to the engine load sensor 66 and generates a control signal based on the electric signal from these.
  • the ECU 60 operates the engine body 40 in response to an operator's request and adjusts the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage 10 to an optimum value to an EGR opening degree map D (Ne, L), An EGR rate map R (Ne, L) and the like are stored.
  • the EGR opening degree map D (Ne, L) and the EGR rate map R (Ne, L) are preliminarily tested to adjust the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage 10 according to the operating state of the engine body 40.
  • the found control factors are stored.
  • the ECU 60 can control the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage 10 by calling a control factor from each map and creating a control signal.
  • the engine speed sensor 65 provided in the engine body 40 has a function of detecting the engine speed Ne and transmitting it to the ECU 60.
  • the engine load sensor 66 has a function of detecting the load L of the engine body 40 and transmitting it to the ECU 60.
  • the engine load sensor 66 is a sensor provided in a fuel metering mechanism that adjusts the amount of fuel supplied to the combustion chamber, but the load L is calculated by calculating the amount of fuel supplied to the combustion chamber. It is good also as a structure which grasps
  • each temperature sensor 61... The post-processing device 21 and each pressure sensor 81 and 82 will be described in detail.
  • the first temperature sensor 61 provided in the EGR path 30 has a function of detecting the first temperature T1, which is the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR path 30, and transmitting it to the ECU 60.
  • the second temperature sensor 62 provided in the intake path 10 detects a second temperature T2 that is the temperature of the mixture of the intake air flowing through the intake path 10 and the exhaust gas recirculated through the EGR path 30, and transmits the detected temperature to the ECU 60. It has a function.
  • the third temperature sensor 63 has a function of detecting the third temperature T3 that is the temperature of the intake air flowing through the intake passage 10 and transmitting it to the ECU 60.
  • the post-treatment device 21 filters the exhaust gas by collecting the particulate matter contained in the exhaust gas, and oxidizes and removes the collected particulate matter.
  • the post-treatment device 21 is provided with a filter carrier for collecting the particulate matter, and the particulate matter contained in the exhaust gas is captured when passing through the fine holes formed in the filter carrier. Be collected.
  • the particulate matter collected in this way is oxidized on condition that the exhaust gas is at a temperature that can promote the oxidation reaction.
  • the post-processing device 21 is regenerated by the particulate matter contained in the exhaust gas being blocked by being collected by the filter carrier, and the collected particulate matter being oxidized.
  • the first pressure sensor 81 that is disposed upstream of the post-processing device 21 and detects the pressure of the exhaust gas introduced into the post-processing device 21, and is disposed downstream of the post-processing device 21 and the rear
  • the pressure detected by the second pressure sensor 82 that detects the pressure of the exhaust gas discharged from the processing device 21 varies depending on the closed / regenerated state of the post-processing device 21.
  • Emodiment 1 A first embodiment of EGR correction control will be described with reference to FIG.
  • the controller 50 performs EGR correction control by executing the following steps.
  • S100 the engine speed Ne, the load L, the first temperature T1, the second temperature T2, and the third temperature T3 are detected.
  • the relationship between the engine speed Ne and the load L and the EGR opening is stored in advance using the engine speed Ne detected by the engine speed sensor 65 and the load L detected by the engine load sensor 66.
  • a reference EGR opening degree EGR_s is calculated by calling an appropriate control factor from the EGR opening degree map D (Ne, L).
  • the EGR opening degree map D (Ne, L) is a two-dimensional map stored in advance in the storage device 55 of the ECU 60.
  • the index EGR rate EGR_t is calculated based on the first temperature T1, the second temperature T2, and the third temperature T3.
  • the flow rate of the air-fuel mixture is a value (m1 + m3) obtained by adding the flow rate m1 of the exhaust gas flowing through the EGR path 30 and the flow rate m3 of the intake air.
  • the EGR rate that is the ratio of the flow rate m1 of the exhaust gas to the flow rate (m1 + m3) of the air-fuel mixture is expressed by the following formula 1.
  • the relationship between the heat amount of the exhaust gas recirculated to the intake passage 10 represented using the constant pressure specific heat Cp ′ and the heat amount of the intake air flowing through the intake passage 10 represented using the constant pressure specific heat Cp is as follows. It is represented by the number 2. Then, when it is approximated that the constant pressure specific heat Cp ′ and the constant pressure specific heat Cp are equal, the index EGR rate EGR_t is expressed by the following equation (3).
  • EGR_std is calculated by calling an appropriate control factor from the rate map R (Ne, L).
  • the EGR rate map R (Ne, L) is a two-dimensional map stored in advance in the storage device 55 of the ECU 60.
  • a deviation EGR_gap which is a difference between the index EGR rate EGR_t and the reference EGR rate EGR_std, is calculated.
  • the corrected EGR value EGR_re is calculated so that the deviation EGR_gap becomes zero.
  • the reference EGR opening degree EGR_s is corrected based on the corrected EGR value EGR_re. Thereby, the corrected EGR opening degree EGR_s_re is calculated.
  • the corrected EGR opening degree EGR_s_re is transmitted to the EGR adjustment valve 35 as a control signal.
  • the first temperature T1 which is the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR path 30, and the second temperature T2, which is the temperature of the air-fuel mixture of the intake gas flowing through the intake path 10 and the exhaust gas recirculated through the EGR path 30.
  • the index EGR rate EGR_t from the third temperature T3 that is the temperature of the intake air flowing through the intake passage 10 and feedback control the opening degree of the EGR adjustment valve 35, the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage 10 Can be adjusted to the optimum value. That is, optimal EGR correction control can be realized according to the operating state of the engine body 40.
  • S620 it is determined each time whether or not the deviation EGR_gap calculated in S600 is larger than a predetermined value r1 for each predetermined period. If the deviation EGR_gap is larger than the predetermined value r1, the count number n is incremented by +1 in S621. If the deviation EGR_gap is smaller than the predetermined value r1, the count number n is left as it is in S622. In S623, it is determined whether or not the count number n exceeds the predetermined value n1, and when the count number n exceeds the predetermined value n1, the process proceeds to S700. Since S700 to S900 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the controller 50 calculates the corrected EGR value EGR_re only when the number of times that the deviation EGR_gap is larger than the predetermined value r1 exceeds the predetermined value n1.
  • frequent control of the EGR adjustment valve 35 with respect to the minute deviation EGR_gap can be avoided, and the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake path 10 can be stabilized.
  • Embodiment 3 of EGR correction control will be described with reference to FIG.
  • S100 to S600 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
  • an integrated value EGR_gap_sum of the deviation EGR_gap calculated in S600 is calculated for each predetermined period.
  • the process proceeds to S700, and if it is smaller than the predetermined value r2, the EGR correction control is ended. Since S700 to S900 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the controller 50 calculates the corrected EGR value EGR_re only when the integrated value EGR_gap_sum becomes larger than the predetermined value r2.
  • frequent control of the EGR adjustment valve 35 with respect to the minute deviation EGR_gap can be avoided, and the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake path 10 can be stabilized.
  • S640 it is determined whether or not the deviation EGR_gap calculated in S600 is greater than zero.
  • the predetermined value d is given as the corrected EGR value EGR_re in S740, and when the deviation EGR_gap is smaller than 0, the process proceeds to S641.
  • S641 it is determined whether or not the deviation EGR_gap is smaller than zero.
  • a predetermined value ⁇ d is given as a corrected EGR value EGR_re in S742.
  • 0 is given as the corrected EGR value EGR_re in S741.
  • S800 and S900 are the same as that of Embodiment 1, description is abbreviate
  • the controller 50 can calculate an appropriate correction EGR opening degree EGR_s_re even when an excessive correction EGR value EGR_re is calculated, and can control the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake path 10. It becomes possible to stabilize.
  • Embodiment 5 of EGR correction control will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, since S100 to S600 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • S650 it is determined whether the time t from when the corrected EGR opening degree EGR_s_re was transmitted to the EGR adjustment valve 35 as a control signal most recently exceeded a predetermined value t1. If the time t exceeds the predetermined value t1, the process proceeds to S700. If the time t does not exceed the predetermined value t1, the EGR correction control is terminated. Since S700 to S900 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the controller 50 calculates the corrected EGR value EGR_re only when the time t from when the corrected EGR opening degree EGR_s_re was most recently transmitted to the EGR adjustment valve 35 exceeds the predetermined value t1.
  • frequent control of the EGR adjustment valve 35 with respect to the minute deviation EGR_gap can be avoided, and the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake path 10 can be stabilized.
  • the predetermined minimum of the EGR adjustment valve 35 is set.
  • the opening is transmitted to the EGR adjustment valve 35 as the corrected EGR opening EGR_s_re.
  • the ECU 60 stores a transient EGR rate map RT (Ne, L) used when the engine body 40 is in a transient operation state.
  • the transient EGR rate map RT (Ne, L) is found in advance by tests in order to optimally adjust the flow rate of exhaust gas recirculated to the intake passage 10 even when the engine body 40 is in a transient operation state.
  • the control factors are stored.
  • the presence / absence of the rapid acceleration / deceleration flag information and the load application flag information is confirmed as means for determining whether or not the engine body 40 is in a transient operation state.
  • the rapid acceleration / deceleration flag information refers to information when it is determined that rapid acceleration occurs when the amount of change in the engine speed Ne per predetermined time is equal to or greater than a predetermined value, and rapid deceleration when the change amount is equal to or less than a predetermined value.
  • the load input flag information is information when it is determined that the load is applied when the change amount of the load L per predetermined time is equal to or greater than a predetermined value and the load is released when the change amount is equal to or less than the predetermined value.
  • whether or not the engine body 40 is in a transient operation state is determined based on the presence / absence of the rapid acceleration / deceleration flag information and the load application flag information.
  • the controller 50 obtains the rapid acceleration / deceleration flag information and the load application flag information, that is, when it is determined that the engine body 40 is in the transient operation state, the controller 50 proceeds to S1020.
  • the engine speed Ne for each predetermined cycle is detected by the engine speed sensor 65 (S2010). And the detection result for every fixed time is selected from the detection result of the engine speed Ne obtained for every predetermined period, and the selected detection result is validated (S2020).
  • the load L is also detected at predetermined intervals by the engine load sensor 66 (S2030). And the detection result for every fixed time is selected from the detection result of the load L obtained for every predetermined period, and the selected detection result is validated (S2040).
  • the engine speed Ne and the load L validated in the engine state calculation step (S1020) are used, and the relationship between the engine speed Ne and the load L and the EGR rate is stored in advance.
  • a reference EGR rate EGR_std is calculated by calling an appropriate control factor from RT (Ne, L).
  • the transient EGR rate map RT (Ne, L) is a two-dimensional map stored in advance in the storage device 55 of the ECU 60.
  • the engine speed Ne and the load L validated in the engine state calculating step (S1040) are used, and the relationship between the engine speed Ne and the load L and the EGR rate is stored in advance. , L) by calling an appropriate control factor, the reference EGR rate EGR_std is calculated.
  • the reference EGR rate EGR_std can be calculated based on the transient EGR rate map RT (Ne, L).
  • the first temperature T1 that is the temperature of the exhaust gas that flows through the EGR path
  • the second temperature T2 that is the temperature of the mixture of the intake air and the exhaust gas that flows through the intake path
  • the intake air that flows through the intake path
  • the transient EGR rate map RT (Ne, L) is recirculated to the intake path 10 when the amount of change in the engine speed Ne changes abruptly or when the amount of change in the load L changes abruptly.
  • the exhaust gas may be configured to be shut off, which makes it possible to prevent the exhaust emission from deteriorating.
  • the engine 100 according to the present invention is in a high rotation region where the engine speed Ne is a predetermined value or more and the load L is in a high load region where the engine L is a predetermined value or more, that is, the operating state of the engine body 40 is high.
  • the EGR opening degree map D (Ne, L) is configured so as not to calculate the reference EGR opening degree EGR_s.
  • the engine speed Ne is in a high speed region that is equal to or greater than a predetermined value
  • the load L is predetermined.
  • the EGR adjustment valve 35 is closed.
  • the index EGR rate EGR_t is the first temperature T1 that is the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR path 30 and the temperature of the mixture of the intake and exhaust gas that flows through the intake path 10. Since this is a function of the temperature T2 and the third temperature T3 that is the temperature of the intake air flowing through the intake passage 10, an error in the calculated index EGR rate EGR_t may increase if these temperature deviations are reduced. Therefore, when the operating state of the engine body 40 is in the high-power operating region, the exhaust gas recirculated to the intake passage 10 is blocked by the EGR adjustment valve 35 to prevent the exhaust emission from deteriorating. is there.
  • the ECU 60 calculates a temperature deviation between the first temperature T1 that is the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR path 30 and the third temperature T3 that is the temperature of the intake air that flows through the intake path 10, and the calculated temperature deviation is
  • the corrected EGR opening degree EGR_s_re is calculated with reference to the upstream and downstream pressure deviations dP of the post-processing device 21.
  • the EGR correction control is performed with reference to the pressure deviation dP.
  • the pressure deviation EGR correction control based on dP is performed. Specifically, as shown in FIG. 10
  • the opening degree of the EGR adjustment valve 35 (shown as H in the figure) is a unit amount. It is configured to decrease by D.
  • the temperature deviation between the first temperature T1 and the third temperature T3 is small, and even if the operation state is such that the error of the EGR correction control by each temperature sensor 61. EGR correction control can be realized.
  • the controller 50 mistakenly recognizes that the increase in the pressure deviation dP on the upstream side and the downstream side of the post-processing device 21 due to the decrease in the opening degree of the EGR adjustment valve 35 is due to the blockage of the post-processing device 21. Can be prevented.
  • the controller 50 mistakenly recognizes that the pressure deviation dP on the upstream side and the downstream side of the post-processing device 21 due to the increase in the opening degree of the EGR adjustment valve 35 is due to the regeneration of the post-processing device 21. Can be prevented.
  • the present invention can be used for an engine equipped with an EGR device.

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Abstract

　エンジン回転数Ｎｅ及び負荷ＬとＥＧＲ開度との関係が記憶されたＥＧＲ開度マップＤ（Ｎｅ、Ｌ）に基づいて基準ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓを算出し、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷ＬとＥＧＲ率との関係が予め記憶されたＥＧＲ率マップＲ（Ｎｅ、Ｌ）に基づいて基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出し、ＥＧＲ経路３０を流れる排気ガスの温度を検出する第一温度センサ６１や吸気経路１０を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度を検出する第二温度センサ６２、吸気経路１０を流れる吸気の温度を検出する第三温度センサ６３による検出結果に基づいて指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔを算出し、基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄ及び指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔに基づいて補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅを算出し、補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅに基づいて基準ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓを補正した値である補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅを算出して制御信号としてＥＧＲ調整弁３５に送信する。

Description

エンジン
　本発明は、ＥＧＲ装置を備えるエンジンの制御技術に関する。
　従来、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を備えるエンジンは公知である。ＥＧＲ装置は、排気経路を流れる排気ガスの一部を吸気経路へ環流させるためのＥＧＲ経路と、該ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの流量を調整するためのＥＧＲ調整弁とで構成されている。
　このようなＥＧＲ装置の制御手法として、λ制御手法が公知となっている。λ制御手法は、エンジンの燃焼室に吸入される吸気量や燃焼室に供給される燃料量から空気過剰率λ（理論上必要とされる吸気量に対する実吸気量の比）を算出し、この空気過剰率λに基づいてＥＧＲ調整弁の開度を調整する制御手法である。特許文献１は、排気ガスの圧力変化に応じてエンジンの体積効率を補正するλ制御手法を開示している。
特開２００８－３８７０９号公報
　しかし、特許文献１に開示されたλ制御手法は、エンジンの運転状態がほぼ定常的である自動車用エンジンに用いることを想定しており、エンジンの運転状態が大きく変化する産業用エンジンに用いることは想定されていない。つまり、特許文献１に開示されたλ制御手法は、産業用エンジンに用いることができなかった。
　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。
　本発明の第一の態様は、外気を吸入するための吸気経路の中途部と排気ガスを排出するための排気経路の中途部とを接続し、前記排気経路を流れる排気ガスの一部を前記吸気経路へ還流させるためのＥＧＲ経路が形成されたエンジンであって、前記ＥＧＲ経路に配置され、該ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの流量を調整するＥＧＲ調整弁と、前記ＥＧＲ経路に配置され、該ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度を検出する第一温度センサと、前記吸気経路の前記ＥＧＲ経路の接続部よりも下流側に配置され、該吸気経路を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度を検出する第二温度センサと、前記吸気経路の前記ＥＧＲ経路の接続部よりも上流側に配置され、該吸気経路を流れる吸気の温度を検出する第三温度センサと、制御信号を送信することにより前記ＥＧＲ調整弁の開度を制御する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、エンジン回転数及び負荷とＥＧＲ開度との関係が予め記憶されたＥＧＲ開度マップに基づいて基準ＥＧＲ開度を算出し、エンジン回転数及び負荷とＥＧＲ率との関係が予め記憶されたＥＧＲ率マップに基づいて基準ＥＧＲ率を算出し、前記第一温度センサや前記第二温度センサ、前記第三温度センサによる検出結果に基づいて指標ＥＧＲ率を算出し、前記基準ＥＧＲ率及び前記指標ＥＧＲ率に基づいて補正ＥＧＲ値を算出し、前記補正ＥＧＲ値に基づいて前記基準ＥＧＲ開度を補正した値である補正ＥＧＲ開度を算出し、前記補正ＥＧＲ開度を制御信号として前記ＥＧＲ調整弁に送信するものである。
　本発明の第二の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、所定周期毎に前記補正ＥＧＲ開度を算出するものである。
　本発明の第三の態様は、第二の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、前記エンジンのエンジン回転数として所定周期毎の移動平均値を算出し、前記エンジンの負荷として所定周期毎の移動平均値を算出し、前記ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度として所定周期毎の移動平均値を算出し、前記吸気経路を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度として所定周期毎の移動平均値を算出し、前記吸気経路を流れる吸気の温度として所定周期毎の移動平均値を算出し、算出された移動平均値を用いて前記補正ＥＧＲ開度を算出するものである。
　本発明の第四の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、所定周期毎に前記基準ＥＧＲ率と前記指標ＥＧＲ率との偏差を算出するとともに該偏差が所定差以上となった回数をカウントし、該カウントが予め定められた回数以上となった場合に前記補正ＥＧＲ開度を算出するものである。
　本発明の第五の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、所定周期毎に前記基準ＥＧＲ率と前記指標ＥＧＲ率との偏差を算出するとともに該偏差の積算値を算出し、該積算値が予め定められた数値以上となった場合に前記補正ＥＧＲ開度を算出するものである。
　本発明の第六の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、前記基準ＥＧＲ率と前記指標ＥＧＲ率との偏差が正の値であるか負の値であるかに応じて前記補正ＥＧＲ値の代わりとなる所定の絶対値を用いて前記補正ＥＧＲ開度を算出するものである。
　本発明の第七の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、算出された前記補正ＥＧＲ開度が前記ＥＧＲ調整弁の所定の最小開度よりも小さくなる場合には、前記ＥＧＲ調整弁の所定の最小開度を前記補正ＥＧＲ開度とするものである。
　本発明の第八の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、過渡運転時においては、エンジン回転数及び負荷とＥＧＲ開度との関係が予め記憶された過渡時用ＥＧＲ開度マップに基づいて前記基準ＥＧＲ開度を算出するものである。
　本発明の第九の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、エンジン回転数が所定値以上の高回転領域にあり、且つ、負荷が所定値以上の高負荷領域にある場合は、前記吸気経路に還流される排気ガスを遮断するものである。
　本発明の第十の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記排気経路に排気ガスを浄化する後処理装置と、前記排気経路において前記後処理装置よりも上流側に配置され、該後処理装置に導入される排気ガスの圧力を検出する第一圧力センサと、前記排気経路において前記後処理装置よりも下流側に配置され、該後処理装置から排出される排気ガスの圧力を検出する第二圧力センサと、を具備し、前記制御装置は、前記第一温度センサにより検出された前記ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度と前記第三温度センサにより検出された前記吸気経路を流れる吸気の温度との温度偏差を算出し、該温度偏差が所定値以下の場合には、前記第一圧力センサと前記第二圧力センサによりそれぞれ検出された圧力の圧力偏差を参照して前記補正ＥＧＲ開度を算出するものである。
　本発明の第十一の態様は、第十の態様のエンジンにおいて、前記制御装置は、前記第一圧力センサと前記第二圧力センサによりそれぞれ検出された圧力の圧力偏差を参照して前記補正ＥＧＲ開度を算出する場合には、前記補正ＥＧＲ開度を制御信号として前記ＥＧＲ調整弁に送信したときから所定時間を経過するまでは、前記補正ＥＧＲ開度を算出しないものである。
　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
　本発明の第一の態様においては、ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度と、吸気経路を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度と、吸気経路を流れる吸気の温度とから指標ＥＧＲ率を算出してＥＧＲ調整弁の開度をフィードバック制御するため、吸気経路に還流させる排気ガスの流量を最適な値に調整できる。つまり、エンジンの運転状態に応じて最適なＥＧＲ補正制御を実現することが可能となる。
　本発明の第二の態様においては、所定周期毎に補正ＥＧＲ開度を算出することによってエンジンの運転状態に応じて最適なＥＧＲ補正制御を実現することが可能となる。
　本発明の第三の態様においては、エンジンの運転状態が大きく変化しても適正な補正ＥＧＲ開度を算出することができる。これにより、エンジンの運転状態に応じて最適なＥＧＲ補正制御を実現することが可能となる。
　本発明の第四の態様においては、微小な偏差では補正ＥＧＲ開度を算出しないためにＥＧＲ調整弁を頻繁に制御することが回避できる。これにより、吸気経路に還流させる排気ガスの流量を安定させることが可能となる。
　本発明の第五の態様においては、微小な偏差では補正ＥＧＲ開度を算出しないためにＥＧＲ調整弁を頻繁に制御することが回避できる。これにより、吸気経路に還流させる排気ガスの流量を安定させることが可能となる。
　本発明の第六の態様においては、過大な補正ＥＧＲ値が算出された場合であっても、適度な補正ＥＧＲ開度を算出することで吸気経路に還流させる排気ガスの流量を安定させることが可能となる。
　本発明の第七の態様においては、エンジンの運転状態にかかわらず吸気経路に還流させる排気ガスの最小流量を確保することが可能となる。
　本発明の第八の態様においては、過渡時用ＥＧＲ開度マップに基づいて基準ＥＧＲ開度を算出し、ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度と、吸気経路を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度と、吸気経路を流れる吸気の温度とから指標ＥＧＲ率を算出してＥＧＲ調整弁の開度をフィードバック制御するため、吸気経路に還流させる排気ガスの流量を最適な値に調整できる。つまり、エンジンの運転状態が大きく変化する場合であっても最適なＥＧＲ補正制御を実現することが可能となる。
　本発明の第九の態様においては、エンジンが高出力運転状態にある場合は吸気経路に還流される排気ガスをＥＧＲ調整弁にて遮断することによって排気エミッションの悪化を防止することが可能となる。
　本発明の第十の態様においては、ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度と吸気経路を流れる吸気の温度との温度偏差が小さい場合であっても最適なＥＧＲ補正制御を実現することができる。
　本発明の第十一の態様においては、後処理装置の上流側と下流側の圧力偏差がＥＧＲ調整弁の開度の制御によって変化した場合であっても後処理装置の閉塞又は再生によるものと誤認することを防止できる。
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１を示すフロー図。 同じくＥＧＲ合流部の構成を示す構成図。 同じくＥＧＲ補正制御の実施形態２を示すフロー図。 同じくＥＧＲ補正制御の実施形態３を示すフロー図。 同じくＥＧＲ補正制御の実施形態４を示すフロー図。 同じくＥＧＲ補正制御の実施形態５を示すフロー図。 同じく過渡運転状態にあるか否かを判断するＥＧＲ補正制御を示すフロー図。 同じく運転状態の算出を示すフロー図。 同じく高出力運転領域を示した出力特性図。 同じく後処理装置の上流側と下流側の圧力偏差とＥＧＲ調整弁の開度との関係を示す図。
　１０　　　吸気経路
　２０　　　排気経路
　２１　　　後処理装置
　３０　　　ＥＧＲ経路
　３５　　　ＥＧＲ調整弁
　５０　　　コントローラ
　５５　　　記憶装置
　６０　　　ＥＣＵ
　６１　　　第一温度センサ
　６２　　　第二温度センサ
　６３　　　第三温度センサ
　８１　　　第一圧力センサ
　８２　　　第二圧力センサ
　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
　次に、発明の実施の形態について説明する。
　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には、外気側からシリンダヘッドに接続された吸気マニホールド１５に向かって、エアクリーナ１１、第三温度センサ６３、ＥＧＲ合流部１３、第二温度センサ６２が設けられている。
　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には、シリンダヘッドに接続された排気マニホールド２５から外気側に向かって、ＥＧＲ分岐部２３、第一圧力センサ８１、後処理装置２１、第二圧力センサ８２が設けられている。
　ＥＧＲ経路３０は、排気経路２０を流れる排気ガスの一部を吸気経路１０に環流させるための経路であって、排気経路２０の中途部に設けられたＥＧＲ分岐部２３と吸気経路１０の中途部に設けられたＥＧＲ合流部１３とを接続して形成されている。また、ＥＧＲ経路３０には、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、温度センサ６１が設けられている。
　ＥＣＵ６０は、演算装置であるコントローラ５０と、記憶装置５５と、を備えている。
ＥＣＵ６０は、ＥＧＲ経路３０に設けられた第一温度センサ６１や吸気経路１０に設けられた第二温度センサ６２、第三温度センサ６３、そして、エンジン本体４０に設けられたエンジン回転数センサ６５ならびにエンジン負荷センサ６６と電気的に接続されて、これらからの電気信号に基づいて制御信号を作成するものとされる。
　また、ＥＣＵ６０には、オペレータの要求に応じてエンジン本体４０の運転を行うとともに吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を最適な値に調整すべく、ＥＧＲ開度マップＤ（Ｎｅ、Ｌ）、ＥＧＲ率マップＲ（Ｎｅ、Ｌ）等が記憶されている。
　ＥＧＲ開度マップＤ（Ｎｅ、Ｌ）ならびにＥＧＲ率マップＲ（Ｎｅ、Ｌ）は、エンジン本体４０の運転状態に応じて吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を調整するために、予め試験によって見出された制御因子が記憶されたものである。これにより、ＥＣＵ６０は、各マップから制御因子を呼出して制御信号を作成することによって吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を制御可能としている。
　エンジン本体４０に備えられたエンジン回転数センサ６５は、エンジン回転数Ｎｅを検出し、ＥＣＵ６０に送信する機能を有する。エンジン負荷センサ６６は、エンジン本体４０の負荷Ｌを検出し、ＥＣＵ６０に送信する機能を有する。本実施形態において、エンジン負荷センサ６６は、燃焼室に供給される燃料量を調節する燃料調量機構に設けられたセンサであるが、燃焼室に供給される燃料量を算出することによって負荷Ｌを把握する構成としても良い。
　ここで、各温度センサ６１・・・と、後処理装置２１ならびに各圧力センサ８１・８２について詳細に説明する。
　ＥＧＲ経路３０に設けられた第一温度センサ６１は、ＥＧＲ経路３０を流れる排気ガスの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ものである。吸気経路１０に設けられた第二温度センサ６２は、吸気経路１０を流れる吸気とＥＧＲ経路３０により還流された排気ガスとの混合気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ものである。そして、第三温度センサ６３は、吸気経路１０を流れる吸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ものである。
　後処置装置２１は、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集することによって排気ガスを濾過し、捕集した粒子状物質を酸化させて除去するものである。後処置装置２１には、粒子状物質を捕集するためのフィルタ担体が内設されており、排気ガスに含まれる粒子状物質は、フィルタ担体に形成された微細な穴を通過する際に捕集される。このようにして捕集された粒子状物質は、排気ガスが酸化反応を促進できる温度であることを条件として酸化されることとなる。
　このように、後処理装置２１は、排気ガスに含まれる粒子状物質がフィルタ担体に捕集されることによって閉塞し、捕集された粒子状物質が酸化することによって再生される。このため、後処理装置２１の上流側に配置されて該後処理装置２１に導入される排気ガスの圧力を検出する第一圧力センサ８１と、後処理装置２１の下流側に配置されて該後処理装置２１から排出される排気ガスの圧力を検出する第二圧力センサ８２により検出される圧力は後処理装置２１の閉塞・再生状態によって変化することとなる。
　［実施形態１］
　図２を用いて、ＥＧＲ補正制御の実施形態１について説明する。コントローラ５０は、以下の各ステップを実行することでＥＧＲ補正制御を行う。
　Ｓ１００において、エンジン回転数Ｎｅと、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。
　Ｓ２００において、エンジン回転数センサ６５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷センサ６６によって検出された負荷Ｌとを用い、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷ＬとＥＧＲ開度との関係が予め記憶されたＥＧＲ開度マップＤ（Ｎｅ、Ｌ）から適当な制御因子を呼出することによって基準ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓが算出される。なお、ＥＧＲ開度マップＤ（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。
　Ｓ３００において、所定周期毎に検出されたエンジン回転数Ｎｅと、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、直近に検出された１０回分の単純移動平均が算出される。以下ではエンジン回転数Ｎｅと、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。
　これは、エンジン本体４０の運転状態が大きく変化した場合であっても最適なＥＧＲ補正制御を実現させるためである。
　Ｓ４００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が算出される。
　ここで、図３を用いて、指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔの算出方法について詳細に説明する。ＥＧＲ合流部１３において、吸気経路１０を流れる吸気とＥＧＲ経路３０を流れる排気ガスとが合流して混合気が生成される。この混合気の流量は、ＥＧＲ経路３０を流れる排気ガスの流量ｍ１と吸気の流量ｍ３とを加算した値（ｍ１＋ｍ３）となる。そして、混合気の流量（ｍ１＋ｍ３）における排気ガスの流量ｍ１の割合であるＥＧＲ率は、下記の数１で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、定圧比熱Ｃｐ´を用いて表される吸気経路１０へ還流された排気ガスの熱量と、定圧比熱Ｃｐを用いて表される吸気経路１０を流れる吸気の熱量とから、これらの関係は下記の数２で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　そして、定圧比熱Ｃｐ´と定圧比熱Ｃｐとが等しいと近似した場合、指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔは下記の数３で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　Ｓ５００において、エンジン回転数センサ６５によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷センサ６６によって検出された負荷Ｌとを用い、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷ＬとＥＧＲ率との関係が予め記憶されたＥＧＲ率マップＲ（Ｎｅ、Ｌ）から適当な制御因子を呼出することによって基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄが算出される。なお、ＥＧＲ率マップＲ（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。
　Ｓ６００において、指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔと基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄとの差である偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが算出される。
　Ｓ７００において、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが０となるように補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅが算出される。
　Ｓ８００において、補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅに基づいて基準ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓを補正する。これによって、補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅが算出される。
　Ｓ９００において、補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅが制御信号としてＥＧＲ調整弁３５へ送信される。
　このようにして、ＥＧＲ経路３０を流れる排気ガスの温度である第一温度Ｔ１と、吸気経路１０を流れる吸気とＥＧＲ経路３０により還流された排気ガスとの混合気の温度である第二温度Ｔ２と、吸気経路１０を流れる吸気の温度である第三温度Ｔ３とから指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔを算出してＥＧＲ調整弁３５の開度をフィードバック制御するために、吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を最適な値に調整できる。つまり、エンジン本体４０の運転状態に応じて最適なＥＧＲ補正制御を実現することが可能となる。
　［実施形態２］
　図４を用いて、ＥＧＲ補正制御の実施形態２について説明する。実施形態２におけるＳ１００～Ｓ６００は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
　Ｓ６２０において、所定周期毎にＳ６００で算出された偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが、所定値ｒ１より大きいかどうかが都度判定される。ここで、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが所定値ｒ１より大きい場合は、Ｓ６２１においてカウント数ｎが＋１増加され、所定値ｒ１より小さい場合は、Ｓ６２２においてカウント数ｎはそのままとされる。
　Ｓ６２３において、カウント数ｎが所定値ｎ１を超えたかどうかが判定され、カウント数ｎが所定値ｎ１を超えた場合にＳ７００に移行される。なお、Ｓ７００～Ｓ９００は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
　このようにして、コントローラ５０は、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが所定値ｒ１より大きくなった回数が所定値ｎ１を超えた場合にのみ、補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅを算出する。これにより、微小な偏差ＥＧＲ＿ｇａｐに対してＥＧＲ調整弁３５を頻繁に制御することが回避でき、吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を安定させることが可能となる。
　［実施形態３］
　図５を用いて、ＥＧＲ補正制御の実施形態３について説明する。実施形態３において、Ｓ１００～Ｓ６００は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
　Ｓ６３０において、所定周期毎にＳ６００で算出された偏差ＥＧＲ＿ｇａｐの積算値ＥＧＲ＿ｇａｐ＿ｓｕｍを算出する。
　そして、Ｓ６３１において、Ｓ６３０にて算出された積算値ＥＧＲ＿ｇａｐ＿ｓｕｍが所定値ｒ２より大きいかどうかが判定される。ここで、積算値ＥＧＲ＿ｇａｐ＿ｓｕｍが所定値ｒ２より大きい場合は、Ｓ７００へ移行され、所定値ｒ２より小さい場合は、ＥＧＲ補正制御が終了される。なお、Ｓ７００～Ｓ９００は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
　このようにして、コントローラ５０は、積算値ＥＧＲ＿ｇａｐ＿ｓｕｍが所定値ｒ２より大きくなった場合にのみ、補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅを算出する。これにより、微小な偏差ＥＧＲ＿ｇａｐに対してＥＧＲ調整弁３５を頻繁に制御することが回避でき、吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を安定させることが可能となる。
　［実施形態４］
　図６を用いて、ＥＧＲ補正制御の実施形態４について説明する。実施形態４において、Ｓ１００～Ｓ６００は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
　Ｓ６４０において、Ｓ６００で算出された偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが０より大きいかどうかが判定される。ここで、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが０より大きい場合は、Ｓ７４０において補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅとして所定値ｄが与えられ、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが０より小さい場合は、Ｓ６４１へ移行される。
　Ｓ６４１において、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが０より小さいかどうかが判定される。ここで、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが０より小さければ、Ｓ７４２において補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅとして所定値－ｄが与えられる。
　また、偏差ＥＧＲ＿ｇａｐが０である場合は、Ｓ７４１において補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅとして０が与えられる。なお、Ｓ８００ならびにＳ９００は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
　このようにして、コントローラ５０は、過大な補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅが算出された場合であっても、適度な補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅを算出することができ、吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を安定させることが可能となる。
　［実施形態５］
　図７を用いて、ＥＧＲ補正制御の実施形態５について説明する。実施形態５において、Ｓ１００～Ｓ６００は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
　Ｓ６５０において、直近に補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅを制御信号としてＥＧＲ調整弁３５に送信したときからの時間ｔが所定値ｔ１を超えたかどうかが判定される。ここで、時間ｔが所定値ｔ１を越えた場合は、Ｓ７００へ移行され、時間ｔが所定値ｔ１を越えていない場合は、ＥＧＲ補正制御は終了される。なお、Ｓ７００～Ｓ９００は実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
　このようにして、コントローラ５０は、直近に補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅをＥＧＲ調整弁３５へ送信したときからの時間ｔが所定値ｔ１を越えた場合にのみ、補正ＥＧＲ値ＥＧＲ＿ｒｅを算出する。これにより、微小な偏差ＥＧＲ＿ｇａｐに対してＥＧＲ調整弁３５を頻繁に制御することが回避でき、吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を安定させることが可能となる。
　また、本発明に係るエンジン１００においては、算出された補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅがＥＧＲ調整弁３５の所定の最小開度よりも小さくなった場合であっても、該ＥＧＲ調整弁３５の所定の最小開度を補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅとしてＥＧＲ調整弁３５へ送信するものとしている。これにより、エンジン本体４０の運転状態にかかわらず吸気経路１０に還流させる排気ガスの最小流量を確保することが可能となる。
　更に、本発明に係るエンジン１００においては、算出された補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅを用いることで新たにＥＧＲ開度マップＤ（Ｎｅ、Ｌ）を構成する制御因子を逆算し、この制御因子に更新するものとされる。これにより、エンジン本体４０の経年劣化等によって吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量が変化した場合であっても、常に最適なＥＧＲ補正制御が実現される。
　［実施形態６］
　次に、エンジン本体４０が過渡運転状態となった場合においても最適なＥＧＲ補正制御を実現することができる構成について説明する。
　ＥＣＵ６０には、エンジン本体４０が過渡運転状態となった場合に用いられる過渡時用ＥＧＲ率マップＲＴ（Ｎｅ、Ｌ）が記憶されている。過渡時用ＥＧＲ率マップＲＴ（Ｎｅ、Ｌ）は、エンジン本体４０が過渡運転状態にある場合においても吸気経路１０に還流させる排気ガスの流量を最適に調整するために、予め試験によって見出された制御因子が記憶されたものである。
　図８に示すように、Ｓ１０００において、エンジン本体４０が過渡運転状態であるか否かを判断する手段として急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報の有無が確認される。急加減速フラグ情報は、エンジン回転数Ｎｅの所定時間当たりの変化量が所定値以上のときを急加速、所定値以下のときを急減速として判断したときの情報をいう。また、負荷投入フラグ情報は、負荷Ｌの所定時間当たりの変化量が所定値以上のときを負荷投入、所定値以下のときを負荷解除として判断したときの情報をいう。
　そして、Ｓ１０１０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有無により、エンジン本体４０が過渡運転状態であるか否かが判断される。コントローラ５０は、急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報を得た場合、即ちエンジン本体４０が過渡運転状態にあると判断した場合は、Ｓ１０２０へ移行するものとされる。
　エンジン状態算出ステップ（Ｓ１０２０）では、図９に示すように、エンジン回転数センサ６５により所定周期毎のエンジン回転数Ｎｅが検出される（Ｓ２０１０）。そして、所定周期毎に得られたエンジン回転数Ｎｅの検出結果から一定時間ごとの検出結果を選択し、選択された検出結果が有効とされる（Ｓ２０２０）。一方、負荷Ｌについてもエンジン負荷センサ６６により所定周期毎に検出される（Ｓ２０３０）。そして、所定周期毎に得られた負荷Ｌの検出結果から一定時間ごとの検出結果を選択し、選択された検出結果が有効とされる（Ｓ２０４０）。
　Ｓ１０３０において、エンジン状態算出ステップ（Ｓ１０２０）で有効とされたエンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとを用い、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷ＬとＥＧＲ率との関係が予め記憶された過渡時用ＥＧＲ率マップＲＴ（Ｎｅ、Ｌ）から適当な制御因子を呼出することによって基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄが算出される。なお、過渡時用ＥＧＲ率マップＲＴ（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。
また、Ｓ１０１０において、急加減速フラグ情報及び負荷投入フラグ情報を得ることができなかった場合、即ちエンジン本体４０が過渡運転状態にないと判断した場合は、エンジン状態算出ステップ（Ｓ１０４０）へ移行するものとされる。そして、前述したように所定周期毎に検出されたエンジン回転数Ｎｅならびに負荷Ｌから一定時間ごとの検出結果を選択し、選択された検出結果が有効とされる（エンジン状態算出ステップ（Ｓ１０２０）参照。）。
　Ｓ１０５０において、エンジン状態算出ステップ（Ｓ１０４０）で有効とされたエンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとを用い、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷ＬとＥＧＲ率との関係が予め記憶されたＥＧＲ率マップＲ（Ｎｅ、Ｌ）から適当な制御因子を呼出することによって基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄが算出される。
　その後、Ｓ１０６０において、Ｓ１０３０若しくはＳ１０５０にて算出された基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄの移動平均が算出される。
　このように構成することで、エンジン本体４０が過渡運転状態にある場合は、過渡時用ＥＧＲ率マップＲＴ（Ｎｅ、Ｌ）に基づいて基準ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｓｔｄを算出することが可能となる。そして、上述したようにＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度である第一温度Ｔ１と、吸気経路を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度である第二温度Ｔ２と、吸気経路を流れる吸気の温度である第三温度Ｔ３とから指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔを算出してＥＧＲ調整弁の開度をフィードバック制御することで、吸気経路に還流させる排気ガスの流量を最適な値に調整できる。つまり、エンジンの運転状態が大きく変化する場合であっても最適なＥＧＲ補正制御を実現することが可能となる。
　なお、過渡時用ＥＧＲ率マップＲＴ（Ｎｅ、Ｌ）は、エンジン回転数Ｎｅの変化量が急激に変化した場合や負荷Ｌの変化量が急激に変化した場合は、吸気経路１０に還流される排気ガスを遮断するように構成しても良く、これによって排気エミッションの悪化を防止することを可能としている。
　更に、本発明に係るエンジン１００は、エンジン回転数Ｎｅが所定値以上の高回転領域にあり、且つ、負荷Ｌが所定値以上の高負荷領域にある場合、即ちエンジン本体４０の運転状態が高出力運転領域にある場合については、基準ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓを算出しないようにＥＧＲ開度マップＤ（Ｎｅ、Ｌ）を構成している。具体的には、図１０に示すようにエンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとの関係を示した出力特性図において、エンジン回転数Ｎｅが所定値以上の高回転領域にあり、且つ、負荷Ｌが所定値以上の高負荷領域にある場合（斜線部分参照。）はＥＧＲ調整弁３５を閉弁するものとしている。
　これは、前述したように、指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔは、ＥＧＲ経路３０を流れる排気ガスの温度である第一温度Ｔ１と、吸気経路１０を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度である第二温度Ｔ２と、吸気経路１０を流れる吸気の温度である第三温度Ｔ３との関数であるため、これらの温度偏差が小さくなると算出される指標ＥＧＲ率ＥＧＲ＿ｔの誤差が増大する可能性がある。そこで、エンジン本体４０の運転状態が高出力運転領域にある場合については、吸気経路１０に還流される排気ガスをＥＧＲ調整弁３５にて遮断することによって排気エミッションの悪化の防止を図ったものである。
　更に、ＥＣＵ６０は、ＥＧＲ経路３０を流れる排気ガスの温度である第一温度Ｔ１と、吸気経路１０を流れる吸気の温度である第三温度Ｔ３との温度偏差を算出し、算出された温度偏差が所定値以下となる場合には、後処理装置２１の上流側と下流側の圧力偏差ｄＰを参照して前記補正ＥＧＲ開度ＥＧＲ＿ｓ＿ｒｅを算出するものとしている。
　つまり、後処理装置２１に導入される排気ガスの圧力を検出する第一圧力センサ８１と、後処理装置２１から排出される排気ガスの圧力を検出する第二圧力センサ８２とにより検出された圧力の圧力偏差ｄＰを参照してＥＧＲ補正制御を行うものである。本実施形態においては、エンジン本体４０の運転状態が高出力運転領域にあり（図１０参照。）、第一温度Ｔ１と第三温度Ｔ３との温度偏差が所定値以下となる場合は、圧力偏差ｄＰに基づいたＥＧＲ補正制御が行われるものとされる。具体的には図１１に示すように、後処理装置２１の上流側と下流側の圧力偏差ｄＰが一定値を超えるとＥＧＲ調整弁３５の開度（図中ではＨと示す。）を単位量Ｄだけ減少させるように構成している。
　このように構成することにより、第一温度Ｔ１と第三温度Ｔ３との温度偏差が小さく、各温度センサ６１・・・によるＥＧＲ補正制御の誤差が増大するような運転状態であったとしても最適なＥＧＲ補正制御を実現することができる。
　また、ＥＧＲ調整弁３５の開度を単位量Ｄだけ減少させた場合には、一定時間経過するまでＥＧＲ補正制御を行うことが禁止される。これにより、例えばＥＧＲ調整弁３５の開度を減少させたことによる後処理装置２１の上流側と下流側の圧力偏差ｄＰの増加を後処理装置２１の閉塞によるものとコントローラ５０が誤認することを防止することができる。
　また、ＥＧＲ調整弁３５の開度を単位量Ｄだけ増加させた場合にも、一定時間経過するまでＥＧＲ開度補正を行うことが禁止される。これにより、例えばＥＧＲ調整弁３５の開度を増加させたことによる後処理装置２１の上流側と下流側の圧力偏差ｄＰの減少を後処理装置２１の再生によるものとコントローラ５０が誤認することを防止することができる。
　本発明は、ＥＧＲ装置を備えるエンジンに利用可能である。

Claims (11)

  1. 　外気を吸入するための吸気経路の中途部と排気ガスを排出するための排気経路の中途部とを接続し、前記排気経路を流れる排気ガスの一部を前記吸気経路へ還流させるためのＥＧＲ経路が形成されたエンジンであって、
    　前記ＥＧＲ経路に配置され、該ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの流量を調整するＥＧＲ調整弁と、
    　前記ＥＧＲ経路に配置され、該ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度を検出する第一温度センサと、
    　前記吸気経路の前記ＥＧＲ経路の接続部よりも下流側に配置され、該吸気経路を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度を検出する第二温度センサと、
    　前記吸気経路の前記ＥＧＲ経路の接続部よりも上流側に配置され、該吸気経路を流れる吸気の温度を検出する第三温度センサと、
    　制御信号を送信することにより前記ＥＧＲ調整弁の開度を制御する制御装置と、を具備し、
    　前記制御装置は、エンジン回転数及び負荷とＥＧＲ開度との関係が予め記憶されたＥＧＲ開度マップに基づいて基準ＥＧＲ開度を算出し、
    　エンジン回転数及び負荷とＥＧＲ率との関係が予め記憶されたＥＧＲ率マップに基づいて基準ＥＧＲ率を算出し、
    　前記第一温度センサや前記第二温度センサ、前記第三温度センサによる検出結果に基づいて指標ＥＧＲ率を算出し、
    　前記基準ＥＧＲ率及び前記指標ＥＧＲ率に基づいて補正ＥＧＲ値を算出し、
    　前記補正ＥＧＲ値に基づいて前記基準ＥＧＲ開度を補正した値である補正ＥＧＲ開度を算出し、
    　前記補正ＥＧＲ開度を制御信号として前記ＥＧＲ調整弁に送信することを特徴とするエンジン。
  2. 　前記制御装置は、所定周期毎に前記補正ＥＧＲ開度を算出する請求項１に記載のエンジン。
  3. 　前記制御装置は、前記エンジンのエンジン回転数として所定周期毎の移動平均値を算出し、
    　前記エンジンの負荷として所定周期毎の移動平均値を算出し、
    　前記ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度として所定周期毎の移動平均値を算出し、
    　前記吸気経路を流れる吸気と排気ガスとの混合気の温度として所定周期毎の移動平均値を算出し、
    　前記吸気経路を流れる吸気の温度として所定周期毎の移動平均値を算出し、
    　算出された移動平均値を用いて前記補正ＥＧＲ開度を算出する請求項２に記載のエンジン。
  4. 　前記制御装置は、所定周期毎に前記基準ＥＧＲ率と前記指標ＥＧＲ率との偏差を算出するとともに該偏差が所定差以上となった回数をカウントし、該カウントが予め定められた回数以上となった場合に前記補正ＥＧＲ開度を算出する請求項１に記載のエンジン。
  5. 　前記制御装置は、所定周期毎に前記基準ＥＧＲ率と前記指標ＥＧＲ率との偏差を算出するとともに該偏差の積算値を算出し、該積算値が予め定められた数値以上となった場合に前記補正ＥＧＲ開度を算出する請求項１に記載のエンジン。
  6. 　前記制御装置は、前記基準ＥＧＲ率と前記指標ＥＧＲ率との偏差が正の値であるか負の値であるかに応じて前記補正ＥＧＲ値の代わりとなる所定の絶対値を用いて前記補正ＥＧＲ開度を算出する請求項１に記載のエンジン。
  7. 　前記制御装置は、算出された前記補正ＥＧＲ開度が前記ＥＧＲ調整弁の所定の最小開度よりも小さくなる場合には、前記ＥＧＲ調整弁の所定の最小開度を前記補正ＥＧＲ開度とする請求項１に記載のエンジン。
  8. 　前記制御装置は、過渡運転時においては、エンジン回転数及び負荷とＥＧＲ開度との関係が予め記憶された過渡時用ＥＧＲ開度マップに基づいて前記基準ＥＧＲ開度を算出することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
  9. 　前記制御装置は、エンジン回転数が所定値以上の高回転領域にあり、且つ、負荷が所定値以上の高負荷領域にある場合は、前記吸気経路に還流される排気ガスを遮断する請求項１に記載のエンジン。
  10. 　前記排気経路に排気ガスを浄化する後処理装置と、
    　前記排気経路において前記後処理装置よりも上流側に配置され、該後処理装置に導入される排気ガスの圧力を検出する第一圧力センサと、
    　前記排気経路において前記後処理装置よりも下流側に配置され、該後処理装置から排出される排気ガスの圧力を検出する第二圧力センサと、を具備し、
    　前記制御装置は、前記第一温度センサにより検出された前記ＥＧＲ経路を流れる排気ガスの温度と前記第三温度センサにより検出された前記吸気経路を流れる吸気の温度との温度偏差を算出し、
    　該温度偏差が所定値以下の場合には、前記第一圧力センサと前記第二圧力センサによりそれぞれ検出された圧力の圧力偏差を参照して前記補正ＥＧＲ開度を算出することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
  11. 　前記制御装置は、前記第一圧力センサと前記第二圧力センサによりそれぞれ検出された圧力の圧力偏差を参照して前記補正ＥＧＲ開度を算出する場合には、前記補正ＥＧＲ開度を制御信号として前記ＥＧＲ調整弁に送信したときから所定時間を経過するまでは、前記補正ＥＧＲ開度を算出しないことを特徴とする請求項１０に記載のエンジン。
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