JP4997272B2 - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室に供給する燃料供給量を制御する内燃機関の燃料供給制御装置に関し、特に、スモークの発生量を抑制するために燃料供給量を制限する燃料供給制御装置に関する。

従来のこの種の内燃機関の燃料供給制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、過給機およびＥＧＲ装置を備えており、この過給機は、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路に設けられ、タービンと一体に回動するコンプレッサなどで構成されている。ＥＧＲ装置は、排ガスの一部を吸気通路に還流させるものであり、排気通路のタービンよりも下流側と吸気通路のコンプレッサよりも上流側に接続されたＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ制御弁で構成されている。

この燃料供給制御装置では、内燃機関の回転数およびトルクに応じて、要求燃料噴射量を算出するとともに、この要求燃料噴射量がスモーク限界燃料噴射量以下のときに、燃料噴射量を要求燃料噴射量に設定する一方、スモーク限界燃料噴射量よりも大きいときには、スモークの発生量を抑制するために、燃料噴射量をスモーク限界燃料噴射量に制限する。このスモーク限界燃料噴射量は、ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側で検出された新気量および内燃機関の回転数に応じて基本値を算出するとともに、この基本値に補正値を加算することによって算出される。また、この補正値は、ＥＧＲ動作が実行されていないときには、値０に設定され、ＥＧＲ動作の実行時には、ＥＧＲ率および内燃機関の回転数などに応じて、値０よりも大きな値に設定される。

特許第４１３５５３９号公報

ＥＧＲ動作が終了した直後には、それまでに還流していた排ガスの一部が吸気通路に残留する。また、従来の内燃機関では、ＥＧＲ通路がコンプレッサの上流側において吸気通路に接続されているため、吸気通路のうちのＥＧＲ通路との接続部から燃焼室までの部分が比較的長いことで、残留した排ガスが吸気通路から燃焼室に抜けきるまでに長い時間がかかる。このため、その間は、ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側で検出された新気量と燃焼室に実際に供給される新気量との間にずれが生じる。これに対し、従来の燃料供給制御装置では、ＥＧＲ動作の停止時には、検出された新気量と内燃機関の回転数に応じてスモーク限界燃料噴射量を変更するにすぎないため、燃料噴射量を適切に制限できないことがある。そのような場合、燃焼室に供給される混合気の空燃比を適切に制御できないことで、安定した燃焼状態が得られず、排ガス特性やドライバビリティが悪化する。特に、スモーク限界燃料噴射量が大きめに設定され、燃料噴射量が緩和されると、より多くの燃料が噴射されることで、空燃比が過度にリッチ化されることがあり、その場合には、スモークの発生量が増大してしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ＥＧＲ動作の状態に応じて燃料供給量を適切に制御することにより、スモークの発生量を適切に抑制できるとともに、排ガス特性およびドライバビリティを良好に保つことができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、吸気通路５に設けられた過給機（実施形態における（以下、本項において同じ）ターボチャージャ７）の上流側と排気通路６に接続されたＥＧＲ通路（低圧ＥＧＲ通路１０ａ）を介して、排気通路６に排出された排ガスの一部を吸気通路５に還流させるＥＧＲ動作を実行する内燃機関３において、燃焼室３ｂへの燃料供給量を制御する内燃機関３の燃料供給制御装置１であって、内燃機関の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２５、アクセル開度センサ２６、ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関の運転状態に応じて、燃料供給量（燃料噴射量ＱＩＮＪ）を算出する燃料供給量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）と、スモークの発生量を抑制するために、算出された燃料供給量を制限するための上限値を、スモーク抑制用上限値（上限値ＱＩＮＪＬＭＴ）として設定する上限値設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ１１）と、ＥＧＲ動作が停止したか否かを判定するＥＧＲ停止判定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２３）と、ＥＧＲ停止判定手段によってＥＧＲ動作が停止したと判定されたときに、スモーク抑制用上限値を補正する上限値補正手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２６，３４，３５）と、内燃機関３の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する回転数検出手段（クランク角センサ２５、ＥＣＵ２）と、内燃機関に要求される要求トルクを算出する要求トルク算出手段（ＥＣＵ２）と、吸気通路５内の圧力（吸気圧ＰＢ）を吸気圧として検出する吸気圧検出手段（吸気圧センサ２２、ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関３の回転数および算出された要求トルクＰＭＣＭＤに基づいて、燃焼室３ｂから排出される排ガス量を算出する排ガス量算出手段（ＥＣＵ２）と、ＥＧＲ動作が停止したと判定されたときに、算出された排ガス量と、検出された内燃機関３の回転数および吸気圧ＰＢに基づいて、燃焼室３ｂから排出される単位時間当たりの排ガスの流量を算出する排ガス流量算出手段（ＥＣＵ２、図６のステップ４１）と、吸気通路５のうちのＥＧＲ通路の接続部から燃焼室３ｂまでの部分の容積ＣＡＰＩＮを算出された排ガス流量ＦＥＸで除算した値を、スモーク抑制用上限値を補正する補正期間ＴＳＴＳＣとして設定する補正期間設定手段（ＥＣＵ２、図６のステップ４２）と、ＥＧＲ動作の実行期間を計測する計測手段（第１タイマ２ａ）と、補正期間ＴＳＴＳＣがその直前に計測されたＥＧＲ動作の実行期間ＴＥＸＥよりも長いときに、ＥＧＲ動作が停止されたと判定された時点から、補正期間ＴＳＴＳＣと実行期間ＴＥＸＥとの差分に応じた遅延期間（ＴＳＴＳＣ−ＴＥＸＥ）だけ遅らせたタイミングで、上限値補正手段によるスモーク抑制用上限値の補正を開始させる補正遅延手段（ＥＣＵ２、図５のステップ２５，３０，３４，３５）と、を備えることを特徴とする

この内燃機関では、吸気通路の過給機よりも上流側と排気通路にＥＧＲ通路が接続されており、このＥＧＲ通路を介して排ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ動作が実行される。この内燃機関の燃料供給制御装置によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じて、燃料供給量が算出される。また、上限値設定手段によってスモーク抑制用上限値が設定され、このスモーク抑制用上限値で燃料供給量が制限されることによって、スモークの発生量が抑制される。

前述したように、ＥＧＲ動作が停止した場合、吸気通路のうちのＥＧＲ通路との接続部から燃焼室までの排ガスが還流する部分（以下「ＥＧＲ還流部」という）には、排ガスが残留する。本発明によれば、ＥＧＲ動作が停止したと判定されたときに、スモーク抑制用上限値を補正するので、スモーク抑制用上限値を、ＥＧＲ動作の停止後にＥＧＲ還流部に残留した排ガスの影響を加味しながら適切に設定することができる。したがって、スモーク抑制用上限値を用いて燃料供給量を適切に制限でき、スモークの発生量を適切に抑制することができる。

また、ＥＧＲ還流部に残留した排ガスが燃焼室に抜けきるまでの期間は、ＥＧＲ還流部の容積と排ガス流量に応じて変化する。本発明によれば、スモーク抑制用上限値の補正期間を、ＥＧＲ還流部の容積を燃焼室から排出される単位時間当たりの排ガス流量で除算した値に設定するので、残留した排ガスが確実に抜けきった最適なタイミングで、スモーク抑制用上限値の補正を終了させることができる。その結果、補正期間が短すぎることによるスモークの発生量の増大を回避でき、また、補正期間が長すぎることによる不具合、例えば加速要求に応じた燃料供給量を確保できないことなどによるドライバビリティの低下を回避することができる。以上のように、適切に設定した補正期間において補正されたスモーク抑制用上限値を用いて、燃料供給量を適切に制限できる。その結果、スモークの発生量を適切に抑制できるとともに、排ガス特性およびドライバビリティを良好に保つことができる。

また、気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）から、吸気圧と燃焼室から排出される単位時間当たりの排ガス流量は、比例関係にある。本発明によれば、排ガス流量を、検出または算出された内燃機関の回転数および排ガス量に加え、吸気圧に基づいて算出するので、排ガス流量を適切に算出することができ、その結果、この排ガス流量を用いて補正期間を最適に設定することができる。
また、ＥＧＲ動作の実行期間が比較的長い場合、その後にＥＧＲ動作が停止した直後には、ＥＧＲ還流部の全体にわたって排ガスが残留する。これに対して、ＥＧＲ動作の実行期間が短い場合には、排ガスがＥＧＲ還流部の全体にいきわたらず、主として燃焼室に近い側には新気が残留することがあり、その場合の新気量の割合は、ＥＧＲ動作の実行期間が短いほど大きくなる。本発明によれば、補正期間がその直前のＥＧＲ動作の実行期間よりも長いときに、ＥＧＲ動作が停止されたと判定された時点から、補正期間と実行期間との差分に応じた遅延期間だけ遅らせたタイミングで、スモーク抑制用上限値の補正を開始させる。したがって、ＥＧＲ還流部内の燃焼室に近い側に残留した新気が抜けきった最適なタイミングで、スモーク抑制用上限値の補正を開始することができる。その結果、補正が開始されるまでの間は、燃料供給量に余計な制限がかかるのを回避でき、加速要求に応えることができるなど、ドライバビリティをさらに向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の燃料供給制御装置１において、排ガスの還流量（低圧ＥＧＲ量ＱＥＧＲＬ）を取得する排ガス還流量取得手段（低圧ＥＧＲ圧センサ２３、低圧ＥＧＲ温度センサ２４）をさらに備え、上限値補正手段は、取得された排ガスの還流量および内燃機関３の運転状態に応じて、スモーク抑制用上限値を補正することを特徴とする。

燃料供給量が同じでも、排ガスの還流量が異なれば、それに応じて空燃比が変化する。本発明によれば、取得された排ガスの還流量に応じてスモーク抑制用上限値を補正するので、スモーク抑制用上限値を実際の排ガスの還流量を反映した適切な値に補正することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の燃料供給制御装置１において、補正遅延手段によりスモーク抑制用上限値の補正の開始タイミングを遅らせたときに、遅延期間に応じて補正期間を短縮する補正期間短縮手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３３）と、をさらに備えることを特徴とする。

補正期間の開始を遅らせた場合、補正期間をＥＧＲ還流部の容積、および単位時間当たりの排ガス流量に応じて設定するだけでは、補正期間が長めに設定されることがあり、その場合には、残留した排ガスが抜けきったにもかかわらず、上限値が制限され続ける。本発明によれば、スモーク抑制用上限値の補正の開始を遅らせたときには、遅延期間に応じて補正期間を短縮するので、残留した排ガスが確実に抜けきった最適なタイミングで、スモーク抑制用上限値の補正を終了させることができる。その結果、燃料供給量が無駄に制限され続けるのを回避でき、加速要求に応えることができるなど、ドライバビリティをさらに向上させることができる。

本発明を適用した内燃機関の構成を概略的に示す図である。 燃料供給制御装置の概略構成を示すブロック図である。 燃料噴射制御処理を示すメインフローである。 燃料噴射量のリミット処理を示すサブルーチンである。 上限値の算出処理を示すサブルーチンである。 補正条件の設定処理を示すサブルーチンである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図２に示すように、本実施形態による燃料供給制御装置１は、後述する各種の制御処理を実行するためのＥＣＵ２を備えており、図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３に適用される。エンジン３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒のディーゼルエンジンであり、ターボチャージャ７、低圧ＥＧＲ装置１０および高圧ＥＧＲ装置１１などを備えている。

エンジン３のシリンダヘッド３ａには、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が、燃焼室３ｂに臨むように取り付けられている。このインジェクタ４の開弁時間および開弁タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期ＴＩＮＪが制御される。

ターボチャージャ７は、吸気通路５に設けられたコンプレッサブレード７ａと、排気通路６に設けられ、コンプレッサブレード７ａと一体に回転するタービンブレード７ｂと、複数の可変ベーン７ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン７ｃを駆動するベーンアクチュエータ７ｄなどを備えている。

このターボチャージャ７では、排気通路６を流れる排ガスによってタービンブレード７ｂが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード７ａも同時に回転することによって、吸気を過給する過給動作が行われる。

可変ベーン７ｃは、タービンブレード７ｂを収容するハウジング（図示せず）の壁部に回動自在に取り付けられており、ベーンアクチュエータ７ｄに機械的に連結されている。可変ベーン７ｃの開度は、ＥＣＵ２により、ベーンアクチュエータ７ｄを介して制御される。これにより、タービンブレード７ｂに吹き付けられる排ガスの量が変化するのに伴い、タービンブレード７ｂおよびコンプレッサブレード７ａの回転速度が変化することによって、過給圧が制御される。

また、吸気通路５には、上流側から順に、エアフローセンサ２１、スロットル弁機構８および吸気圧センサ２２が設けられている。エアフローセンサ２１は、コンプレッサブレード７ａの上流側に配置されており、エンジン３に吸入される新気量ＱＡを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。吸気圧センサ２２は、高圧ＥＧＲ装置１１の後述する高圧ＥＧＲ通路１１ａとの接続部のすぐ上流に配置されており、吸気通路５内の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

スロットル弁機構８は、スロットル弁８ａおよびこれを駆動するＴＨアクチュエータ８ｂなどで構成されている。スロットル弁８ａは、コンプレッサブレード７ａの上流側で、かつ低圧ＥＧＲ装置１０の後述する低圧ＥＧＲ通路１０ａとの接続部のすぐ上流側に配置され、吸気通路５内に回動自在に設けられている。ＴＨアクチュエータ８ｂは、モータと減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものである。スロットル弁８ａの開度は、ＥＣＵ２からの制御入力に応じて、ＴＨアクチュエータ８ｂを介して制御され、それにより、スロットル弁８ａを通過する新気の量が制御される。

排気通路６のタービンブレード７ｂよりも下流側には、ＤＰＦ９が設けられている。ＤＰＦ９は、排ガス中の煤などのパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化する。

前述した低圧ＥＧＲ装置１０および高圧ＥＧＲ装置１１はいずれも、排気通路６に排出された排ガスの一部を吸気通路５に還流させるＥＧＲ動作を実行するためのものである。

低圧ＥＧＲ装置１０は、吸気通路５のコンプレッサブレード７ａよりも上流側と排気通路６のタービンブレード７ｂよりも下流側に接続された低圧ＥＧＲ通路１０ａと、この低圧ＥＧＲ通路１０ａを開閉する低圧ＥＧＲ制御弁１０ｂなどで構成されている。

低圧ＥＧＲ制御弁１０ｂは、そのリフトが連続的に変化する電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。低圧ＥＧＲ制御弁１０ｂの開度は、ＥＣＵ２からの制御入力に応じて制御され、それにより、低圧ＥＧＲ通路１０ａを介して還流する排ガスの還流量（以下「低圧ＥＧＲ量」という）が制御される。

低圧ＥＧＲ通路１０ａには、低圧ＥＧＲ圧センサ２３および低圧ＥＧＲ温度センサ２４が設けられている。低圧ＥＧＲ圧センサ２３は、低圧ＥＧＲ通路１０ａ内の圧力（以下「低圧ＥＧＲ圧」という）ＰＥＧＲＬを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。低圧ＥＧＲ温度センサ２４は、低圧ＥＧＲ通路１０ａ内の温度（以下「低圧ＥＧＲ温度」という）ＴＥＧＲＬを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

高圧ＥＧＲ装置１１は、吸気通路５のコンプレッサブレード７ａよりも下流側と排気通路６のタービンブレード７ｂよりも上流側に接続された高圧ＥＧＲ通路１１ａと、この高圧ＥＧＲ通路１１ａを開閉する高圧ＥＧＲ制御弁１１ｂなどで構成されている。

高圧ＥＧＲ制御弁１１ｂは、そのリフトが連続的に変化する電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。高圧ＥＧＲ制御弁１１ｂの開度は、ＥＣＵ２からの制御入力に応じて制御され、それにより、高圧ＥＧＲ通路１１ａを介して還流する排ガスの還流量（以下「高圧ＥＧＲ量」という）が制御される。

また、エンジン３には、クランク角センサ２５が設けられている。このクランク角センサ２５は、マグネットロータ２５ａおよびＭＲＥピックアップ２５ｂで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒においてピストン３ｄが吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２６から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。また、ＥＣＵ２は、第１〜第３タイマ２ａ〜２ｃを備えている。第１タイマ２ａは、アップカウント式のものであり、第２および第３タイマ２ｂ、２ｃは、ダウンカウント式のものである。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２６の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、ＥＧＲ動作の制御や低圧ＥＧＲ装置１０および高圧ＥＧＲ装置１１による低圧ＥＧＲ量および高圧ＥＧＲ量の制御を含むＥＧＲ制御処理を実行する。このＥＧＲ動作の実行の有無は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、決定される。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

さらに、ＥＣＵ２は、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期ＴＩＮＪを制御する燃料噴射制御処理などの各種の制御処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、運転状態検出手段、燃料供給量算出手段、上限値設定手段、ＥＧＲ停止判定手段、上限値補正手段、排ガス流量算出手段、補正期間設定手段、回転数検出手段、排ガス量取得手段、排ガス還流量取得手段、補正遅延手段、補正期間短縮手段に相当する。

図３は、上述した燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出する。

次に、算出した燃料噴射量ＱＩＮＪに対してリミット処理を行う（ステップ２）。図４は、この燃料噴射量ＱＩＮＪのリミット処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ１１において、上限値ＱＩＮＪＬＭＴを算出する。この上限値ＱＩＮＪＬＭＴは、スモークの発生量を抑制するために燃料噴射量ＱＩＮＪを制限するためのものである。この上限値ＱＩＮＪＬＭＴの算出処理については後述する。

次いで、燃料噴射量ＱＩＮＪが上限値ＱＩＮＪＬＭＴ以下であるか否かを判別する（ステップ１２）。この判別結果がＹＥＳのときには、本処理をそのまま終了する一方、ステップ１２の判別結果がＮＯのときには、燃料噴射量ＱＩＮＪを上限値ＱＩＮＪＬＭＴに設定した（ステップ１３）後、本処理を終了する。

図３に戻り、前記ステップ２に続くステップ３では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射時期ＴＩＮＪを算出した後、本処理を終了する。以上のようにして算出された燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期ＴＩＮＪに基づいて、インジェクタ４の開弁時間および開弁タイミングを制御することによって、燃料噴射が実行される。

図５は、前述した上限値ＱＩＮＪＬＭＴの算出処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ２１において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、上限値の基本値ＱＩＮＪＬＭＴＢＡＳＥを算出する。

次に、低圧ＥＧＲフラグＦ＿ＥＧＲが「１」であるか否かを判別する（ステップ２２）。この低圧ＥＧＲフラグＦ＿ＥＧＲは、低圧ＥＧＲ装置１０によるＥＧＲ動作（以下「低圧ＥＧＲ動作」という）の実行中に「１」にセットされるものである。なお、低圧ＥＧＲ動作は、要求トルクＰＭＣＭＤの変動が大きいとき、すなわち運転者による加速要求が大きいときには停止される。

このステップ２２の判別結果がＹＥＳで、低圧ＥＧＲ動作の実行中のときには、ステップ２９に進み、前記ステップ２１で算出した基本値ＱＩＮＪＬＭＴＢＡＳＥを上限値ＱＩＮＪＬＭＴとして設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２２の判別結果がＮＯのときには、低圧ＥＧＲフラグＦ＿ＥＧＲが、前回と今回の間で「１」から「０」に変化したか否かを判別する（ステップ２３）。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、低圧ＥＧＲ動作の停止直後には、上限値ＱＩＮＪＬＭＴを補正するための補正条件を設定する（ステップ２４）。

図６は、この補正条件の設定処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ４１において、エンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＢを用い、次式（１）に従って、燃焼室３ｂから排出される単位時間当たりの排ガス流量ＦＥＸを算出する。
ＦＥＸ＝ＱＥＸ×［（ＮＥ／６０）×２］×（ＰＢ／ＰＮ） ・・・（１）
ここで、ＱＥＸは、基準状態において燃焼室３ｂから排出される排ガス量であり、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。また、ＰＮは、基準状態における吸気圧である。この式（１）の右辺のＱＥＸ×［（ＮＥ／６０）×２］は、基準状態における、単位時間当たりの排ガス流量である。また、吸気圧と排ガス流量は比例関係にあるので、基準状態における排ガス流量に（ＰＢ／ＰＮ）を乗算することによって、排ガス流量ＦＥＸを実際の吸気圧ＰＢに応じて適切に算出することができる。

次に、算出した排ガス流量ＦＥＸを用い、次式（２）に従って、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を実行する補正期間ＴＳＴＳＣを算出する（ステップ４２）。
ＴＳＴＳＣ＝ＣＡＰＩＮ／ＦＥＸ ・・・（２）
ここで、ＣＡＰＩＮは、吸気通路５のうちの、低圧ＥＧＲ通路１０ａとの接続部から燃焼室３ｂまでの部分（以下「低圧ＥＧＲ還流部」という）５ａの容積である。この式（２）から明らかなように、補正期間ＴＳＴＳＣは、低圧ＥＧＲ動作の停止時に低圧ＥＧＲ還流部５ａに残留した排ガスが、低圧ＥＧＲ動作の停止後に燃焼室３ｂに抜けきるのに要する時間に相当する。

次いで、新気量ＱＡおよび低圧ＥＧＲ量ＱＥＧＲＬを用い、次式（３）に従って、ＥＧＲ率ＲＥＧＲを算出する（ステップ４３）。
ＲＥＧＲ＝ＱＥＧＲＬ／（ＱＡ＋ＱＥＧＲＬ） ・・・（３）
この式（３）から明らかなように、ＥＧＲ率ＲＥＧＲは、新気量ＱＡおよび低圧ＥＧＲ量ＱＥＧＲＬの和である総ガス量に対する低圧ＥＧＲ量ＱＥＧＲＬの比率である。なお、この低圧ＥＧＲ量ＱＥＧＲＬは、低圧ＥＧＲ圧センサ２３および低圧ＥＧＲ温度センサ２４でそれぞれ検出された低圧ＥＧＲ圧ＰＥＧＲＬおよび低圧ＥＧＲ温度ＴＥＧＲＬを用い、気体の状態方程式に基づいて算出される。また、吸気通路５のうちの高圧ＥＧＲ通路１１ａとの接続部から燃焼室３ｂまでの距離は比較的短いので、高圧ＥＧＲ通路１１ａを介して還流する排ガスは短時間で燃焼室３ｂに流入する。このため、式（３）のＥＧＲ率ＲＥＧＲの算出には、高圧ＥＧＲ量は含まれない。

次に、実行期間ＴＥＸＥが補正期間ＴＳＴＳＣよりも小さいか否かを判別する（ステップ４４）。この実行期間ＴＥＸＥは、今回の低圧ＥＧＲ動作の停止直前における低圧ＥＧＲ動作の実行期間であり、第１タイマ２ａによって計測されたものである。

この判別結果がＮＯで、低圧ＥＧＲ動作の実行期間ＴＥＸＥが上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正期間ＴＳＴＳＣよりも長いときには、第２タイマ値ＴＭ２を補正期間ＴＳＴＳＣにセットする（ステップ４５）。次に、補正遅延フラグＦ＿ＳＴＳＤを「０」にセットする（ステップ４６）。

次に、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を実行するものとし、そのことを表すために、上限値補正フラグＦ＿ＳＴＳＣを「１」にセットし（ステップ４７）、本処理を終了する。

一方、ステップ４４の判別結果がＹＥＳで、実行期間ＴＥＸＥが補正期間ＴＳＴＳＣよりも短いときには、第３タイマ値ＴＭ３を、補正期間ＴＳＴＳＣから実行期間ＴＥＸＥを減算した値にセットする（ステップ４８）。

次に、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正の開始を遅らせるものとし、そのことを表すために、補正遅延フラグＦ＿ＳＴＳＤを「１」にセットする（ステップ４９）とともに、上限値補正フラグＦ＿ＳＴＳＣを「０」にセットし（ステップ５０）、本処理を終了する。

図５に戻り、前記ステップ２４を実行した後には、ステップ２５に進む。また、前記ステップ２３の判別結果がＮＯで、低圧ＥＧＲ動作の停止後の２回目以降のループのときには、ステップ２４をスキップし、ステップ２５に進む。

このステップ２５では、補正遅延フラグＦ＿ＳＴＳＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、上限値補正フラグＦ＿ＳＴＳＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ２６）。この判別結果がＹＥＳのときには、前記ステップ４５でセットした第２タイマ値ＴＭ２が０以下であるか否かを判別する（ステップ２７）。

この判別結果がＮＯのとき、すなわち、低圧ＥＧＲ動作の停止後、補正期間ＴＳＴＳＣが経過していないときには、ステップ３４および３５において、上限値ＱＩＮＪＬＭＴを補正する。まず、ステップ３４において、エンジン回転数ＮＥおよび前記ステップ４３で算出したＥＧＲ率ＲＥＧＲに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、補正係数Ｋを算出する。このマップでは、補正係数Ｋは、０よりも大きく、かつ１よりも小さな値（０＜Ｋ＜１）であり、ＥＧＲ率ＲＥＧＲが大きいほど、より小さな値に設定されている。

次に、算出された補正係数Ｋを基本値ＱＩＮＪＬＭＴＢＡＳＥに乗算することによって、上限値ＱＩＮＪＬＭＴを算出し（ステップ３５）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ２７の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、低圧ＥＧＲ動作の停止後、補正期間ＴＳＴＳＣが経過したときには、低圧ＥＧＲ還流部５ａに残留していた排ガスが燃焼室３ｂに抜けきったとして、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を終了するものとし、そのことを表すために、上限値補正フラグＦ＿ＳＴＳＣを「０」にセットする（ステップ２８）。次に、前記ステップ２９に進み、上限値ＱＩＮＪＬＭＴを基本値ＱＩＮＪＬＭＴＢＡＳＥに設定し、本処理を終了する。また、このステップ２８の実行により、その後は、前記ステップ２６の判別結果がＮＯになり、その場合には、前記ステップ２９を実行し、本処理を終了する。

また、前記ステップ２５の判別結果がＹＥＳで、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を遅らせるべきと判定されているときには、前記ステップ４８でセットした第３タイマ値ＴＭ３が０以下であるか否かを判別する（ステップ３０）。この判別結果がＮＯのときには、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を行わないものとし、前記ステップ２９を実行し、本処理を終了する。

一方、ステップ３０の判別結果がＹＥＳのときには、低圧ＥＧＲ還流部５ａ内の燃焼室３ｂに近い側に残留していた新気が燃焼室３ｂに抜けきったとして、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正の遅延を終了し、補正を開始するものとし、そのことを表すために、補正遅延フラグＦ＿ＳＴＳＤを「０」にセットする（ステップ３１）とともに、上限値補正フラグＦ＿ＳＴＳＣを「１」にセットする（ステップ３２）。

次に、第２タイマ値ＴＭ２を実行期間ＴＥＸＥにセットする（ステップ３３）。また、ステップ３４以降に進み、ステップ３４で算出した補正係数Ｋによって上限値ＱＩＮＪＬＭＴを補正し（ステップ３５）、本処理を終了する。

以上のように、前記ステップ３１および３２の実行により、前記ステップ２５の判別結果がＮＯになるとともに、前記ステップ２６の判別結果がＹＥＳになり、それに応じて、前記ステップ２７以降が実行される。具体的には、前記ステップ３３でセットした第２タイマ値ＴＭ２が０になるまで、すなわち、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正の開始後、実行期間ＴＥＸＥが経過するまでの間、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を実行する（ステップ３４，３５）とともに、実行期間ＴＥＸＥが経過した後には、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を終了する（ステップ２９）。

以上のように、本実施形態によれば、低圧ＥＧＲ動作を停止したときには、基本値ＱＩＮＪＬＭＴＢＡＳＥに補正係数Ｋを乗算することによって、上限値ＱＩＮＪＬＭＴをより小さな値に補正する。このため、この上限値ＱＩＮＪＬＭＴを用いて燃料噴射量ＱＩＮＪを制限することによって、低圧ＥＧＲ還流部５ａに残留した排ガスの影響を加味しながら、燃焼室３ｂに供給される混合気の空燃比の過度のリッチ化を回避でき、それにより、スモークの発生量を適切に抑制することができる。

また、この補正係数Ｋを、ＥＧＲ率ＲＥＧＲが大きいほど、より小さな値に設定するので、上限値ＱＩＮＪＬＭＴを、実際の排ガスの還流量を反映した適切な値に補正することができる。

さらに、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正期間ＴＳＴＳＣを、低圧ＥＧＲ還流部５ａの容積ＣＡＰＩＮと排ガス流量ＦＥＸを用いて設定するので、残留した排ガスが確実に抜けきった最適なタイミングで、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を終了させることができる。その結果、補正期間ＴＳＴＳＣが短すぎることによるスモークの発生量の増大を回避でき、また、補正期間ＴＳＴＳＣが長すぎることによる不具合、例えば加速要求に応じた燃料供給量ＱＩＮＪを確保できないことなどによるドライバビリティの低下を回避することができる。以上のように、適切に設定した補正期間ＴＳＴＳＣにおいて補正された上限値ＱＩＮＪＬＭＴを用いて、燃料供給量ＱＩＮＪを適切に制限できる。

また、排ガス流量ＦＥＸを、エンジン回転数ＮＥおよび排ガス量ＱＥＸに加え、吸気圧ＰＢを用いて算出するので、排ガス流量ＦＥＸを適切に算出することができ、その結果、この排ガス流量ＦＥＸを用いて補正期間ＴＳＴＳＣを最適に設定することができる。

さらに、補正期間ＴＳＴＳＣが実行期間ＴＥＸＥよりも長いときに、低圧ＥＧＲ動作が停止されたと判定された時点から、補正期間ＴＳＴＳＣと実行期間ＴＥＸＥとの差分（＝ＴＳＴＳＣ−ＴＥＸＥ）だけ遅らせたタイミングで、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を開始させる。したがって、低圧ＥＧＲ還流部５ａ側に残留した新気が抜けきった最適なタイミングで補正を開始することができる。その結果、補正が開始されるまでの間は、燃料噴射量ＱＩＮＪに余計な制限がかかるのを回避でき、加速要求に応えることができるなど、ドライバビリティをさらに向上させることができる。

また、補正の開始を遅延させたときには、実行期間ＴＥＸＥの間だけ、上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を行うので、残留した排ガスが抜けきった最適なタイミングで上限値ＱＩＮＪＬＭＴの補正を終了させることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、上限値の補正を、基本値に補正係数を乗算することによって行っているが、他の方法で行ってもよく、例えば、ＥＧＲ率などに応じて算出した補正値を基本値に加算することによって、行ってもよい。

また、実施形態では、上限値の補正の遅延期間を、補正期間ＴＳＴＳＣと実行期間ＴＥＸＥとの差に等しい値に設定しているが、これに限らず、例えば、スモークの発生量を確実に抑制することを優先する場合には、上記の差よりも小さな安全側の値に設定し、上限値の補正の開始を早めるようにしてもよい。

さらに、実施形態では、低圧ＥＧＲ量を、低圧ＥＧＲ圧ＰＥＧＲＬおよび低圧ＥＧＲ温度ＴＥＧＲＬを用いて推定しているが、これに限らず、低圧ＥＧＲ通路に設けたセンサで直接、検出してもよい。

また、実施形態のエンジン３は、燃料を直接、燃焼室３ｂに噴射する直噴タイプのものであるが、吸気通路内に噴射するポート噴射タイプのものでもよい。

さらに、実施形態の過給機は、吸気通路５および排気通路６に設けられたコンプレッサブレード７ａおよびタービンブレード７ｂなどで構成されたターボチャージャ７であるが、これに限らず、排気通路にタービンを有しないスーパーチャージャでもよい。

また、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外のガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 燃料供給制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、燃料供給量算出手段、上限値設定手段、ＥＧＲ停止
判定手段、上限値補正手段、排ガス流量算出手段、補正期間設定手段、
回転数検出手段、排ガス量取得手段、排ガス還流量取得手段、補正遅延
手段、および補正期間短縮手段）
２ａ 第１タイマ（計測手段）
３ エンジン
３ｂ 燃焼室
５ 吸気通路
６ 排気通路
７ ターボチャージャ（過給機）
１０ａ 低圧ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路）
２２ 吸気圧センサ
２３ 低圧ＥＧＲ圧センサ（排ガス還流量取得手段）
２４ 低圧ＥＧＲ温度センサ（排ガス還流量取得手段）
２５ クランク角センサ（運転状態検出手段、回転数検出手段および排ガス量取得手
段）
２６ アクセル開度センサ（運転状態検出手段および排ガス量取得手段）
ＰＢ 吸気圧
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態および内燃機関の回転数）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（内燃機関の運転状態）
ＱＩＮＪ 燃料噴射量（燃料供給量）
ＱＩＮＪＬＭＴ 上限値（スモーク抑制用上限値）
ＱＥＧＲＬ 低圧ＥＧＲ量（排ガスの還流量）
ＣＡＰＩＮ ＥＧＲ還流部の容積（ＥＧＲ通路の接続部から燃焼室までの部分の容
積）
ＦＥＸ 排ガス流量
ＱＥＸ 排ガス量
ＴＳＴＳＣ 補正期間
ＴＥＸＥ 実行期間

Claims (3)

1. 吸気通路に設けられた過給機の上流側と排気通路に接続されたＥＧＲ通路を介して、前記排気通路に排出された排ガスの一部を前記吸気通路に還流させるＥＧＲ動作を実行する内燃機関において、燃焼室への燃料供給量を制御する内燃機関の燃料供給制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、燃料供給量を算出する燃料供給量算出手段と、
   スモークの発生量を抑制するために、前記算出された燃料供給量を制限するための上限値を、スモーク抑制用上限値として設定する上限値設定手段と、
   前記ＥＧＲ動作が停止したか否かを判定するＥＧＲ停止判定手段と、
   当該ＥＧＲ停止判定手段によって前記ＥＧＲ動作が停止したと判定されたときに、前記スモーク抑制用上限値を補正する上限値補正手段と、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記内燃機関に要求される要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、
   前記吸気通路内の圧力を吸気圧として検出する吸気圧検出手段と、
   前記検出された内燃機関の回転数および前記算出された要求トルクに基づいて、前記燃焼室から排出される排ガス量を算出する排ガス量算出手段と、
   前記ＥＧＲ動作が停止したと判定されたときに、前記算出された排ガス量と、前記検出された内燃機関の回転数および前記吸気圧に基づいて、前記燃焼室から排出される単位時間当たりの排ガスの流量を算出する排ガス流量算出手段と、
   前記吸気通路のうちの前記ＥＧＲ通路の接続部から前記燃焼室までの部分の容積を前記算出された排ガス流量で除算した値を、前記スモーク抑制用上限値を補正する補正期間として設定する補正期間設定手段と、
   前記ＥＧＲ動作の実行期間を計測する計測手段と、
   前記補正期間がその直前に計測された前記ＥＧＲ動作の実行期間よりも長いときに、前記ＥＧＲ動作が停止されたと判定された時点から、前記補正期間と前記実行期間との差分に応じた遅延期間だけ遅らせたタイミングで、前記上限値補正手段による前記スモーク抑制用上限値の補正を開始させる補正遅延手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
2. 前記上限値補正手段は、前記取得された排ガスの還流量および前記内燃機関の運転状態に応じて、前記スモーク抑制用上限値を補正することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
3. 前記補正遅延手段により前記スモーク抑制用上限値の補正の開始を遅らせたときに、前記遅延時間に応じて前記補正期間を短縮する補正期間短縮手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。

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