JP4911432B2

JP4911432B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4911432B2
Application number: JP2007110368A
Authority: JP
Inventors: 達也藤田; 英嗣竹本; 寛原口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2027-04-19
Also published as: JP2008267247A

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に排気還流装置（以下、排気還流を「ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation」という。）を備える内燃機関の制御装置に関する。

従来、排気系を流れる排気の一部を吸気系へ還流するＥＧＲ装置を備える内燃機関が公知である。ＥＧＲ装置としては、高圧ＥＧＲ装置および低圧ＥＧＲ装置が提案されている。高圧ＥＧＲ装置は、内燃機関の燃焼室から排出された高圧の排気をそのままスロットルの下流側へ還流する。一方、低圧ＥＧＲ装置は、過給機を通過した比較的低圧の排気を吸気側へ還流する。

ところで、高圧ＥＧＲ装置は、排気の流れ方向において過給機よりも上流側の排気を吸気の流れ方向において過給機よりも下流側へ還流する。そのため、高圧ＥＧＲの流量を増加させると、過給機のコンプレッサへ供給される排気の流量が低減する。その結果、高圧ＥＧＲ装置による排気の還流が増加すると、過給機による過給圧の確保は困難になる。これに対し、低圧ＥＧＲ装置は、タービンを通過した排気を吸気側へ還流する。そのため、低圧ＥＧＲ装置による排気の還流を増加させても、過給圧の低下を招かない（特許文献１および特許文献２参照）。

特許文献１のＥＧＲ制御装置では、低負荷域から高負荷域への急速な移行時、低圧ＥＧＲによる排気還流の停止を維持し、高圧ＥＧＲによる排気の還流を行っている。これにより、低圧ＥＧＲ装置の弁の開閉を低減し、その耐久性を高めている。しかしながら、高圧ＥＧＲによる排気の還流を継続するため、過給機のタービンを通過する排気の流量が低下する。そのため、急加速時の過給圧の増加が望めないという問題がある。その結果、所望の空燃比を達成できず、エミッションの悪化を招くおそれがある。

特許文献２のＥＧＲ制御装置では、排気の空気過剰率が所定値以下のとき、高圧ＥＧＲによる排気の還流を停止し、低圧ＥＧＲによる排気の還流を行っている。この場合、ＮＯｘ還元触媒の再生のために燃料の濃度を高めるとき、未燃焼の燃料が吸気側へ還流されるおそれがある。そこで、特許文献２では、未燃焼の燃料が吸気側へ還流することを防止するため、排気中の空気過剰率が所定値以下になると、低圧ＥＧＲによる排気の還流を行っている。しかしながら、特許文献２の場合、通常の加速時に低圧ＥＧＲによる排気の還流を行うとき、空燃比の判定までに遅れが生じる。そのため、この空燃比を判定するまで高圧ＥＧＲを使用する必要があり、還流される排気の流量が不足し、エミッションの悪化を招くおそれがある。

特開２００５−１２７２４７公報特開２００５−７６５０８公報

そこで、本発明の目的は、過給圧の低下を招くことなく、エミッションの低減が図られる内燃機関の制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、アクセル開度、内燃機関の回転数、および内燃機関を冷却する冷却水の温度から車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、当該運転状態検出手段からの情報、または、内燃機関の回転数および内燃機関に噴射される燃料の噴射量に基づいて過給機の目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、を備える。制御部は、圧力検出手段によって検出された吸気の圧力と目標過給圧設定手段によって設定された過給機の目標過給圧とを比較する。比較した結果、吸気の圧力が目標過給圧以下のとき、運転状態検出手段からの情報により判断した内燃機関の負荷状態に基づき、制御部は高圧排気流量調整手段および低圧排気流量調整手段を制御することによって、内燃機関へ環流される排気の総量と前記内燃機関に吸入される新気の量との総和に対する前記総量の比であるＥＧＲ率、ならびに、前記総量に対する「高圧排気還流部を経由して還流される排気」および「低圧排気還流部を経由して還流される排気」の割合を変更する。制御部は、吸気の圧力が目標過給圧以下で、かつ、内燃機関の負荷が増大方向に変化するとき、前記ＥＧＲ率が減少するよう高圧排気流量調整手段および低圧排気流量調整手段を制御するとともに、内燃機関の負荷が所定の第一移行値となるまでは、前記総量に対する「低圧排気還流部を経由して還流される排気」の割合が０となるよう制御し、内燃機関の負荷が前記第一移行値から所定の第二移行値となるまでは、「低圧排気還流部を経由して還流される排気」の量を一定に保ちつつ「高圧排気還流部を経由して還流される排気」の量を減少させることで前記総量に対する「低圧排気還流部を経由して還流される排気」の割合が高まるよう制御し、内燃機関の負荷が前記第二移行値より大きいとき、前記総量に対する「高圧排気還流部を経由して還流される排気」の割合が０となるよう制御する。このように、内燃機関の負荷が前記第一移行値より大きいとき、低圧排気還流部を経由する排気の割合を高めることにより、過給機を通過する排気の流量が増大する。したがって、過給圧の低下を招くことがない。また、低圧排気還流部を経由する排気の割合を高めることにより、過給機を通過する吸気の流量も増大する。これにより、過給機による吸気の過給が促進され、目標とする過給圧への到達時間が短縮される。したがって、所望の空燃比を得ることができ、エミッションを低減することができる。

請求項２記載の発明では、目標過給圧設定手段は、内燃機関の回転数および内燃機関に噴射される燃料の噴射量に基づいて過給機の目標過給圧の基準値を算出し、内燃機関を冷却する冷却水の温度に基づいて前記基準値を補正する。

請求項３記載の発明では、過給機による低圧排気還流部を経由する排気を含む吸気の過給圧と目標過給圧との差が所定値よりも小さくなると、通常のＥＧＲ処理に移行する。したがって、車両の内燃機関が高負荷状態から定常状態へ移行するとき、内燃機関の運転状態を円滑に切り換えることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置を適用したディーゼルエンジンシステム１０を図１および図２に示す。ディーゼルエンジンシステム１０は、車両に搭載されている。ディーゼルエンジンシステム１０は、図１に示すように内燃機関としてのエンジン本体１１を備えている。なお、エンジン本体１１は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンであってもよい。以下、本発明の一実施形態では、エンジン本体１１にディーゼルエンジンを適用する例について説明する。

ディーゼルエンジン１０は、エンジン本体１１に加え、吸気系２０、排気系３０、過給機４０、排気浄化部５０、高圧ＥＧＲ部６０、低圧ＥＧＲ部７０および図２に示すように電子制御装置（以下、ＥＣＵ）８０を備えている。エンジン本体１１は、図１に示すようにシリンダ１２およびピストン１３を有している。シリンダ１２とピストン１３との間には、燃焼室１４が形成されている。ピストン１３は、シリンダ１２の内側を軸方向へ往復移動する。エンジン本体１１は、複数のシリンダ１２を有しており、複数の燃焼室１４を形成している。

吸気系２０は、エンジン本体１１に空気を導入する。排気系３０は、エンジン本体１１から排出された排気を外部へ導く。吸気系２０は、吸気通路部材２１を有している。吸気通路部材２１は、一方の端部が吸気口２２を形成し、他方の端部がエンジン本体１１に接続している。吸気通路部材２１は、吸気口２２とエンジン本体１１の燃焼室１４とを接続する吸気通路２３を形成する。吸気系２０には、吸気口２２側から順に過給機４０、インタークーラ２４、スロットル２５およびサージタンク２６が設けられている。以下、吸気通路２３の吸気の流れは、吸気口２２側を上流とし、燃焼室１４側を下流とする。エンジン本体１１は、吸気通路２３と燃焼室１４との間を開閉する吸気バルブ１５を有している。

排気系３０は、排気通路部材３１を有している。排気通路部材３１は、一方の端部がエンジン本体１１に接続し、他方の端部が排気口３２を形成している。排気通路部材３１は、エンジン本体１１の燃焼室１４と排気口３２とを接続する排気通路３３を形成する。排気系３０には、エンジン本体１１側から順に過給機４０および排気浄化部５０が設けられている。以下、排気通路３３の排気の流れは、燃焼室１４側を上流とし、排気口３２側を下流とする。エンジン本体１１は、排気通路３３と燃焼室１４との間を開閉する排気バルブ１６を有している。

過給機４０は、タービン４１およびコンプレッサ４２を有している。タービン４１とコンプレッサ４２とは、シャフト４３によって接続されている。そのため、タービン４１とコンプレッサ４２とは、同期して回転する。タービン４１は、排気通路３３に設けられている。排気通路３３を排気が流れることにより、タービン４１は回転する。コンプレッサ４２は、吸気通路２３に設けられている。タービン４１の回転にともなってコンプレッサ４２が回転することにより、吸気通路２３を流れる空気はエンジン本体１１の燃焼室１４へ過給される。インタークーラ２４では、過給機４０による過給によって温度が上昇した吸気が冷却される。

スロットル２５は、スロットルバルブ２７を有している。スロットルバルブ２７は、吸気通路２３を開閉する。これにより、スロットル２５は、エンジン本体１１の燃焼室１４に吸入される空気の流量を調整する。サージタンク２６は、スロットル２５と燃焼室１４との間に設けられている。スロットル２５を通過した空気は、サージタンク２６を経由してエンジン本体１１の各燃焼室１４へ分配される。

排気浄化部５０は、排気通路３３において過給機４０の下流側に設けられている。ディーゼルエンジンシステム１０の場合、排気浄化部５０は例えばＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を有している。また、ガソリンエンジンシステムの場合、排気浄化部５０は例えばモノリス三元触媒を有している。このように、排気浄化部５０は、エンジン本体１１の特性などに応じて各種のフィルタまたは触媒を有している。また、排気浄化部５０は、複数のフィルタおよび触媒などを有していてもよい。

高圧ＥＧＲ部６０は、高圧ＥＧＲ通路部材６１および高圧ＥＧＲ弁６２を有している。高圧ＥＧＲ通路部材６１は、高圧ＥＧＲ通路６３を形成している。高圧ＥＧＲ通路６３は、排気通路３３と吸気通路２３とを接続している。詳細には、高圧ＥＧＲ通路６３は、排気系３０において排気浄化部５０の上流側で排気通路３３から分岐し、吸気系２０においてスロットル２５の下流側で吸気通路２３に合流している。そのため、高圧ＥＧＲ部６０では、エンジン本体１１から排出された直後の比較的高温および高圧の排気が高圧ＥＧＲガスとして吸気通路２３へ還流される。

高圧ＥＧＲ弁６２は、高圧ＥＧＲ通路６３に設けられている。高圧ＥＧＲ弁６２は、高圧ＥＧＲ通路６３を開閉する。これにより、高圧ＥＧＲ弁６２は、高圧ＥＧＲ通路６３を経由して排気通路３３から吸気通路２３へ還流される高圧ＥＧＲガスの流量を制御する。高圧ＥＧＲ弁６２は、特許請求の範囲における高圧排気流量調整手段を構成している。以上の構成により、高圧ＥＧＲ弁６２が開いているとき、エンジン本体１１から排出された排気の一部は高圧ＥＧＲ部６０を経由して高圧ＥＧＲガスとして吸気通路２３へ還流される。

低圧ＥＧＲ部７０は、低圧ＥＧＲ通路部材７１および低圧ＥＧＲ弁７２を有している。低圧ＥＧＲ通路部材７１は、低圧ＥＧＲ通路７３を形成している。低圧ＥＧＲ通路７３は、排気通路３３と吸気通路２３とを接続している。詳細には、低圧ＥＧＲ通路７３は、排気系３０において排気浄化部５０の下流側で排気通路３３から分岐し、吸気系２０において過給機４０の上流側で吸気通路２３に合流している。そのため、低圧ＥＧＲ部７０では、過給機４０および排気浄化部５０を通過した比較的低温および低圧の排気が低圧ＥＧＲガスとして吸気通路２３へ還流される。

低圧ＥＧＲ弁７２は、低圧ＥＧＲ通路７３に設けられている。低圧ＥＧＲ弁７２は、低圧ＥＧＲ通路７３を開閉する。これにより、低圧ＥＧＲ弁７２は、低圧ＥＧＲ通路７３を経由して排気通路３３から吸気通路２３へ還流される低圧ＥＧＲガスの流量を制御する。低圧ＥＧＲ弁７２は、特許請求の範囲における低圧排気流量調整手段を構成している。以上の構成により、低圧ＥＧＲ弁７２が開いているとき、エンジン本体１１から排出された排気の一部は低圧ＥＧＲ部７０を経由して低圧ＥＧＲガスとして吸気通路２３へ還流される。

ＥＣＵ８０は、図２に示すようにＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２およびＲＡＭ８３からなるマイクロコンピュータによって構成されている。また、ＥＣＵ８０は、目標過給圧設定部８４を有している。ＥＣＵ８０は、ＲＯＭ８２に記録されているコンピュータプログラムにしたがってディーゼルエンジンシステム１０を搭載する車両の各部を制御する。また、ディーゼルエンジンシステム１０は、アクセルセンサ９１、吸気圧センサ９２、速度センサ９３、図示しないエンジン回転数センサおよび冷却水温センサを備えている。アクセルセンサ９１、吸気圧センサ９２、速度センサ９３、エンジン回転数センサおよび冷却水温センサは、ＥＣＵ８０と電気的に接続している。また、ＥＣＵ８０は、高圧ＥＧＲ弁６２および低圧ＥＧＲ弁７２と電気的に接続している。これにより、ＥＣＵ８０は、高圧ＥＧＲ弁６２のアクチュエータ６２１および低圧ＥＧＲ弁７２のアクチュエータ７２１を駆動し、高圧ＥＧＲ弁６２および低圧ＥＧＲ弁７２の開度を制御する。ここで、ＥＣＵ８０は、特許請求の範囲における制御部を構成している。また、目標過給圧設定部８４は、特許請求の範囲における目標過給圧設定手段を構成している。

アクセルセンサ９１は、図示しないアクセルペダルに取り付けられている。アクセルセンサ９１は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。アクセルセンサ９１は、検出したアクセルペダルの踏み込み量を電気信号としてＥＣＵ８０へ出力する。ＥＣＵ８０は、アクセルセンサ９１から入力されたアクセルペダルの踏み込み量をもとにアクセル開度を算出する。

図示しないエンジン回転数センサは、エンジン本体１１の回転数を検出する。エンジン回転数センサは、検出したエンジン本体１１の回転数を電気信号としてＥＣＵ８０へ出力する。図示しない冷却水温センサは、エンジン本体１１を冷却する冷却水の温度を検出する。冷却水温センサは、検出した冷却水の温度を電気信号としてＥＣＵ８０へ出力する。

ＥＣＵ８０は、算出したアクセル開度、エンジン回転数センサによって検出されたエンジン本体１１の回転数、および冷却水温センサによって検出された冷却水の温度などから車両の運転状態を検出する。ここで、アクセルセンサ９１、エンジン回転数センサ、冷却水温センサおよびＥＣＵ８０は、特許請求の範囲における運転状態検出手段を構成している。

吸気圧センサ９２は、吸気通路２３において過給機４０の下流側すなわち燃焼室１４側に設けられている。吸気圧センサ９２は、吸気通路２３を流れる吸気の圧力を検出する。吸気圧センサ９２は、検出した吸気の圧力を電気信号としてＥＣＵ８０へ出力する。吸気圧センサ９２は、特許請求の範囲における圧力検出手段を構成している。

速度センサ９３は、例えば図示しない車輪の軸に取り付けられている。速度センサ９３は、車輪とともに回転する軸の回転数を検出する。速度センサ９３は、検出した回転数を電気信号としてＥＣＵ８０へ出力する。ＥＣＵ８０は、速度センサ９３から入力された回転数をもとに車両の速度を算出する。また、ＥＣＵ８０は、算出された車両の速度から単位時間当たりの速度の変化率すなわち加速度を算出する。これにより、ＥＣＵ８０は、車両の加速または減速を判定する。ここで、速度センサ９３およびＥＣＵ８０は、特許請求の範囲における加速判定手段および減速判定手段を構成している。

本発明の一実施形態では、速度センサ９３およびＥＣＵ８０によって車両の加速または減速を判定する例を説明している。しかし、例えば車両にＧＰＳセンサまたは加速度センサなどを設け、これらのＧＰＳセンサまたは加速度センサから出力される電気信号から車両の加速または減速を判定してもよい。
次に、上記の構成によるディーゼルエンジンシステム１０の制御について図１および図２に基づいて説明する。

ＥＣＵ８０は、アクセルセンサ９１、図示しないエンジン回転数センサおよび冷却水温センサなどによって車両の運転状態を検出する。ＥＣＵ８０は、検出した車両の運転状態の情報に基づいてエンジン本体１１の負荷を検出している。アクセルセンサ９１は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に対応する電気信号をＥＣＵ８０へ出力する。ＥＣＵ８０は、アクセルセンサ９１から出力される電気信号からアクセルの開度を算出する。エンジン回転数センサは、エンジン本体１１の回転数に対応する電気信号をＥＣＵ８０へ出力する。冷却水温センサは、エンジン本体１１の冷却水の温度に対応する電気信号をＥＣＵ８０へ出力する。

ＥＣＵ８０は、算出したアクセル開度、検出されたエンジン本体１１の回転数、および検出された冷却水の温度などからエンジン本体１１の負荷状態を判断する。アクセル開度、エンジン本体１１の回転数、および冷却水の温度と、エンジン本体１１の負荷状態との関係は、例えばマップとしてＲＯＭ８２に記録されている。ＥＣＵ８０は、エンジン本体１１の負荷状態に基づいて、目標となるＥＧＲ率すなわち目標ＥＧＲ率を設定する。

目標ＥＧＲ率は、エンジン本体１１の負荷に対応して設定されている。例えば、図３に示すようにエンジン本体１１の負荷が小さいとき、目標ＥＧＲ率すなわちエンジン本体１１へ新たに吸入される新気に対し還流される排気の割合は大きく設定される。一方、エンジン本体１１の負荷が大きいとき、目標ＥＧＲ率は小さく設定される。設定される目標ＥＧＲ率は、新気の流量と還流される排気の流量との総和に対する還流される排気の流量の比である。ここで、排気の流量は、高圧ＥＧＲ部６０を経由する排気の流量と低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の流量との総量である。

次に、ＥＣＵ８０は、目標過給圧設定部８４によって目標過給圧を設定する。目標過給圧は、アクセル開度、エンジン本体１１の回転数、および冷却水の温度などの車両の運転状態を示す情報に基づいて設定される。アクセル開度、エンジン本体１１の回転数、および冷却水の温度と、目標過給圧との関係は、例えばマップとしてＲＯＭ８２に記録されている。ＥＣＵ８０は、アクセルセンサ９１から出力される電気信号に基づいて算出したアクセル開度、エンジン回転数センサによって検出されたエンジン本体１１の回転数、冷却水温センサによって検出された冷却水の温度などの情報に基づいて、ＲＯＭ８２に記録されているマップから目標過給圧を設定する。

なお、目標過給圧は、エンジン本体１１の回転数とエンジン本体１１へ噴射される燃料の噴射量とのマップに基づいて設定してもよい。すなわち、例えばエンジン本体１１の回転数とエンジン本体１１へ噴射される燃料の噴射量とのマップをＲＯＭ８２に記録しておく。ＥＣＵ８０は、エンジン回転数センサによって検出されたエンジン本体１１の回転数、エンジン本体１１への燃料噴射量、およびＲＯＭ８２に記録されているマップから目標過給圧の基準となる値を算出する。ＥＣＵ８０は、算出した目標過給圧の基準値を、冷却水温センサで検出した冷却水の温度に基づいて補正し、この値を目標過給圧として設定してもよい。

このとき、ＥＣＵ８０は、吸気圧センサ９２によって吸気通路２３を流れる吸気の圧力を検出する。そして、ＥＣＵ８０は、吸気圧センサ９２で検出された吸気の圧力と、目標過給圧設定部８４によって設定された目標過給圧とを比較する。ＥＣＵ８０は、検出した吸気の圧力が目標過給圧以下のとき、エンジン本体１１の負荷に基づいて設定した目標ＥＧＲ率からＥＧＲ率の詳細を設定する。

ここで設定されるＥＧＲ率は、高圧ＥＧＲ部６０を経由する高圧ＥＧＲ率、および低圧ＥＧＲ部７０を経由する低圧ＥＧＲ率である。高圧ＥＧＲ率と低圧ＥＧＲ率とは、図３に示すようにエンジン本体１１の負荷に応じて設定される。図３に示すように、例えばエンジン本体１１の負荷が小さいとき、目標ＥＧＲ率は高く設定される。これとともに、エンジン本体１１の負荷が小さいとき、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の割合は０となり、高圧ＥＧＲ部６０を経由する排気のみがエンジン本体１１へ還流される。

一方、エンジン本体１１の負荷が増大するにしたがって、目標ＥＧＲ率は低下する。また、負荷が所定の第一移行値より大きくなると、高圧ＥＧＲ部６０を経由してエンジン本体１１に還流される排気だけでなく、低圧ＥＧＲ部７０からもエンジン本体１１へ排気が還流される。これにより、エンジン本体１１には、高圧ＥＧＲ部６０を経由する排気に加え、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気が還流される。負荷が第一移行値ｔｐ１から所定の第二移行値ｔｐ２へ増大するとき、負荷の増大によって目標ＥＧＲ率は低下する。このとき、目標ＥＧＲ率は、低圧ＥＧＲ率を維持したまま、高圧ＥＧＲ率のみが低下する。その結果、エンジン本体１１へ還流される排気の総量に対し、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の割合が増加する。

さらに、負荷が第二移行値ｔｐ２よりも大きくなると、高圧ＥＧＲ率は０となる。そのため、エンジン本体１１へ還流される排気は、すべて低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気となる。
図３に示すような負荷とＥＧＲ率との関係、すなわち負荷と高圧ＥＧＲ率および低圧ＥＧＲ率との関係は、例えばマップとしてＲＯＭ８２に記録されている。ＥＣＵ８０は、検出したエンジン本体１１の負荷に基づいてＲＯＭ８２に記録されている高圧ＥＧＲ率および低圧ＥＧＲ率を設定する。そして、ＥＣＵ８０は、設定した高圧ＥＧＲ率および低圧ＥＧＲ率に基づいて、高圧ＥＧＲ弁６２のアクチュエータ６２１および低圧ＥＧＲ弁７２のアクチュエータ７２１を制御する。

以上により、エンジン本体１１の負荷が大きくなると、目標ＥＧＲ率が低下する。これとともに、エンジン本体１１の負荷が大きくなると、高圧ＥＧＲ部６０を経由する排気の流量に対する低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の流量の割合が増大する。そのため、エンジン本体１１の負荷が大きくなると、高圧ＥＧＲ部６０を経由してエンジン本体１１へ還流される排気が低減され、低圧ＥＧＲ部７０を経由してエンジン本体１１へ還流される排気が増大する。これにより、過給機４０のタービン４１を通過する排気の割合が増大し、過給機４０のコンプレッサ４２を通過する排気の割合も増大する。その結果、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の過給機４０による過給が促進され、過給圧が速やかに上昇する。

低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気が過給機４０により過給されると、吸気圧センサ９２によって検出される吸気の圧力とあらかじめ設定した目標過給圧との差は小さくなる。ＥＣＵ８０は、吸気圧センサ９２で検出した吸気の圧力と目標過給圧との差が所定の範囲内になると、上記の処理を終了する。そして、エンジン本体１１の負荷が再び上昇し、吸気の圧力と目標過給圧との差が増大すると、上記の処理を再開する。

このように、吸気の圧力と目標過給圧との差が小さくなると低圧ＥＧＲ率の増加を停止することにより、エンジン本体１１の負荷状態が変化、すなわち負荷が増大する状態から負荷が安定する状態へ変化しても、エンジン本体１１の運転を円滑に行うことができる。
以上説明したように、本発明の一実施形態では、エンジン本体１１の負荷が大きくなると、高圧ＥＧＲ部６０を経由してエンジン本体１１へ還流される排気が低減され、低圧ＥＧＲ部７０を経由してエンジン本体１１へ還流される排気が増大する。これにより、過給機４０のタービン４１を通過する排気の割合が増大し、過給機４０のコンプレッサ４２を通過する排気の割合も増大する。したがって、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の過給機４０による過給が促進され、過給圧を速やかに上昇させることができ、エミッションを低減することができる。

（その他の実施形態）
ＥＣＵ８０は、速度センサ９３から入力された回転数をもとにディーゼルエンジンシステム１０を搭載する車両の速度および加速度を算出する。これにより、ＥＣＵ８０は、車両の加速または減速を判定する。この場合、ＥＣＵ８０は、速度センサ９３の出力信号から車両の加速または減速を判定するだけでなく、例えばエンジン本体１１の回転数の変化やアクセルペダルの踏み込み量、あるいは車両に搭載されているＧＰＳセンサや加速度センサなどから車両の加速または減速を判定してもよい。

ＥＣＵ８０は、車両が加速状態であると判断すると、上述の本発明の一実施形態と同様に高圧ＥＧＲ率および低圧ＥＧＲ率を設定する。すなわち、ＥＣＵ８０は、高圧ＥＧＲ率よりも低圧ＥＧＲ率を高く設定する。これにより、高圧ＥＧＲ部６０を経由してエンジン本体１１へ還流される排気が低減され、低圧ＥＧＲ部７０を経由してエンジン本体１１へ還流される排気が増大する。その結果、過給機４０のタービン４１を通過する排気の割合が増大し、過給機４０のコンプレッサ４２を通過する排気の割合も増大する。したがって、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の過給機４０による過給が促進され、過給圧を速やかに上昇させることができ、エミッションを低減させることができる。

一方、車両が減速状態に移行したと判断すると、高圧ＥＧＲ部６０を経由する排気の流れを遮断し、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の流れのみを許容する構成としてもよい。この場合、ＥＣＵ８０は、車両が減速状態に移行したとき、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気のみがエンジン本体１１へ還流されるようにアクチュエータ６２１、７２１を駆動する。このように、高圧ＥＧＲ部６０を経由する排気の流れを遮断し、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の流れを許容することにより、車両が再び加速状態へ移行したとき、還流される排気のうち過給機４０を通過する排気の割合が増大する。したがって、車両の再加速時に過給圧の低下を招くことがなく、エンジン本体１１へ供給される吸気の過給圧を速やかに上昇させることができ、エミッションを低減することができる。

以下、上述した本発明のその他の実施形態による内燃機関の制御装置を適用したディーゼルエンジンシステム１０を搭載した車両の経時的な運転状態の変化を図４に基づいて説明する。
車両の搭乗者が車両の加速を希望すると、搭乗者はアクセルペダルを踏み込む。このアクセルペダルが踏み込まれるタイミングを図４に示すｔ１とする。アクセルペダルが踏み込まれると、アクセル開度Ａｃが増大し、エンジン本体１１の回転数Ｎｅが増大する。そのため、ｔ１になると、アクセルセンサ９１の出力値も増大する。同様に、アクセルペダルの踏み込み量が増大することにより、エンジン本体１１へ噴射される燃料の噴射量Ｑも増大する。

ＥＣＵ８０は、アクセルペダルが踏み込まれるｔ１になると、設定された目標ＥＧＲ率に応じてアクチュエータ６２１およびアクチュエータ７２１を制御し、高圧ＥＧＲ弁６２および低圧ＥＧＲ弁７２の開度を調整する。
アクセル開度Ａｃおよびエンジン本体１１の回転数Ｎｅが増大し、ｔ１から所定期間経過したｔ２になると、ＥＣＵ８０は車両が加速状態へ移行したと判断する。そのため、ＥＣＵ８０は、ｔ２になると加速判定フラグをＯＮにする。なお、車両の加速は、例えば図２に示す速度センサ９３からディーゼルエンジンシステム１０を搭載する車両の速度を算出し、その速度の変化に基づいて車両の加速を判定する構成としてもよい。

ＥＣＵ８０は、加速フラグがＯＮになると、高圧ＥＧＲ弁６２を閉弁し、低圧ＥＧＲ弁７２を開弁する。これにより、高圧ＥＧＲ部６０を経由する排気に対し低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の割合が高くなる。その結果、過給機４０のタービン４１を通過する排気の割合が増大し、過給機４０のコンプレッサ４２を通過する排気の割合も増大する。そのため、低圧ＥＧＲ部７０を経由する排気の過給機４０による過給が促進される。これにより、ディーゼルエンジンシステム１０におけるＥＧＲ率は目標ＥＧＲ率へ迅速に向上する。

また、低圧ＥＧＲ率の向上により過給機４０による排気の過給が促進される。そのため、アクセル開度が増大し一定の値に到達したｔ３になると、エンジン本体１１へ供給される排気の過給圧は上昇する。これにより、ディーゼルエンジンシステム１０における過給圧は、目標過給圧へ迅速に向上する。さらに、過給圧が高まると、エンジン本体１１へ吸入される新気の量および空燃比が増大する。

上述のように高圧ＥＧＲ率および低圧ＥＧＲ率を制御することにより、エンジン本体１１の負荷の変化、特にエンジン本体１１の負荷が増大したとき、負荷の増大に応じて過給圧が迅速に向上する。そのため、エンジン本体１１へ吸入される排気のＥＧＲ率および空燃比も目標値へ速やかに追従する。その結果、エンジン本体１１から排出されるＮＯｘおよびスモークが低減される。したがって、過給圧の低下を招くことなく、エンジン本体１１のエミッションを低減することができる。
以上説明した本発明は、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。

本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置を適用したディーゼルエンジンシステムの概略を示す模式図。本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置を示すブロック図。エンジン本体の負荷と目標ＥＧＲ率との関係を示す模式図。本発明のその他の実施形態による内燃機関の制御装置を適用したディーゼルエンジンシステムを搭載した車両の運転状況の変化を示す模式図。

符号の説明

１１：エンジン本体（内燃機関）、２０：吸気系、３０：排気系、４０：過給機、６０：高圧ＥＧＲ部（高圧排気還流部）、６２：高圧ＥＧＲ弁（高圧排気流量調整手段）、７０：低圧ＥＧＲ部（低圧排気還流部）、７２：低圧ＥＧＲ弁（低圧排気流量調整手段）、８０：ＥＣＵ（制御部、運転状態検出手段）、８４：目標過給圧設定部（目標過給圧設定手段）、９１：アクセルセンサ（運転状態検出手段）、９２：吸気圧センサ（圧力検出手段）

Claims

排気系を流れる排気で吸気系を流れる吸気を過給する過給機と、
排気の流れ方向において前記排気系の前記過給機よりも上流側から分岐し、吸気の流れ方向において前記吸気系の前記過給機よりも下流側へ排気を還流する高圧排気還流部と、
排気の流れ方向において前記排気系の前記過給機よりも下流側から分岐し、吸気の流れ方向において前記吸気系の前記過給機よりも上流側へ排気を還流する低圧排気還流部と、
を備える内燃機関の制御装置であって、
前記高圧排気還流部に設けられ、前記高圧排気還流部を経由して前記排気系から前記吸気系へ流れる排気の流量を調整する高圧排気流量調整手段と、
前記低圧排気還流部に設けられ、前記低圧排気還流部を経由して前記排気系から前記吸気系へ流れる排気の流量を調整する低圧排気流量調整手段と、
アクセル開度、前記内燃機関の回転数、および前記内燃機関を冷却する冷却水の温度から車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段からの情報、または、前記内燃機関の回転数および前記内燃機関に噴射される燃料の噴射量に基づいて前記過給機の目標過給圧を設定する目標過給圧設定手段と、
前記吸気系に設けられ、吸気の流れ方向において前記過給機の下流側の吸気の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出された吸気の圧力と前記目標過給圧とを比較して、吸気の圧力が前記目標過給圧以下のとき、前記運転状態検出手段からの情報により判断した前記内燃機関の負荷状態に基づき、前記高圧排気流量調整手段および前記低圧排気流量調整手段を制御することによって、前記内燃機関へ環流される排気の総量と前記内燃機関に吸入される新気の量との総和に対する前記総量の比であるＥＧＲ率、ならびに、前記総量に対する「前記高圧排気還流部を経由して還流される排気」および「前記低圧排気還流部を経由して還流される排気」の割合を変更する制御部と、を備え、
前記制御部は、
吸気の圧力が前記目標過給圧以下で、かつ、前記内燃機関の負荷が増大方向に変化するとき、前記ＥＧＲ率が減少するよう前記高圧排気流量調整手段および前記低圧排気流量調整手段を制御するとともに、
前記内燃機関の負荷が所定の第一移行値となるまでは、前記総量に対する「前記低圧排気還流部を経由して還流される排気」の割合が０となるよう制御し、
前記内燃機関の負荷が前記第一移行値から所定の第二移行値となるまでは、「前記低圧排気還流部を経由して還流される排気」の量を一定に保ちつつ「前記高圧排気還流部を経由して還流される排気」の量を減少させることで前記総量に対する「前記低圧排気還流部を経由して還流される排気」の割合が高まるよう制御し、
前記内燃機関の負荷が前記第二移行値より大きいとき、前記総量に対する「前記高圧排気還流部を経由して還流される排気」の割合が０となるよう制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記目標過給圧設定手段は、前記内燃機関の回転数および前記内燃機関に噴射される燃料の噴射量に基づいて前記目標過給圧の基準値を算出し、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度に基づいて前記基準値を補正することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
前記制御部は、前記圧力検出手段によって検出された吸気の圧力と前記目標過給圧との差が所定の範囲内になると、前記高圧排気還流部を経由して還流される排気に対する前記低圧排気還流部を経由して還流される排気の割合を一定にする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。