JP6576190B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置及び排気ターボ過給機が付随する内燃機関の制御装置に関する。

ＥＧＲ装置及び排気ターボ過給機を両備した車両用内燃機関が公知である（例えば、下記特許文献を参照）。ＥＧＲ装置は、排気通路の所定箇所と吸気通路の所定箇所とをＥＧＲ通路により接続し、排気の一部を当該ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流させて吸気に混交するものである。ＥＧＲにより、燃焼温度を低下させて、ＮＯ_xの排出量の削減を図ることができる。ＥＧＲ通路上には、排気通路から吸気通路に還流させるＥＧＲガスの量を制御するためのＥＧＲバルブが設けられる。当該バルブの開度を拡大すれば、吸気に混交するＥＧＲガス量が増す。

排気ターボ過給機は、内燃機関の排気通路側に配置した駆動タービンと、吸気通路側に配置したコンプレッサとを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、排気が持つ残存エネルギを利用してタービンひいてはコンプレッサのインペラ（コンプレッサホイール）を回転させ、コンプレッサにポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒に送り込むことができる。これに加えて、内燃機関の排気系には、コンプレッサによる過給圧を所望の圧力に制御する目的で、排気タービンの上流側と下流側とを接続する排気バイパス通路、及び排気バイパス通路を開閉する排気バイパスバルブが設けられる。当該バルブの開度を拡大すれば、タービンに流入する排気の流量が少なくなり、その分だけコンプレッサによる吸気の圧縮圧力が小さくなる。

特開２０１３−２３８１３６号公報

排気バイパスバルブの開度を縮小して排気タービンに流入する排気ガスの量を増し、タービン及びコンプレッサが行う過給の仕事を増大させると、吸気通路におけるコンプレッサの上流側の圧力が低下する。

そして、ＥＧＲ通路の出口が吸気通路におけるコンプレッサの上流側に接続している場合、その接続箇所の圧力が低下することで、ＥＧＲ通路を介して吸気通路に流入するＥＧＲガスの量が増す。つまり、ＥＧＲバルブの開度のみでは、吸気に混交するＥＧＲガスの量が決まらず、所望のＥＧＲ率（吸気に占めるＥＧＲガスの割合）を達成できない懸念がある。

本発明は、ＥＧＲ装置及び排気ターボ過給機を両備する内燃機関において、排気ターボ過給機の仕事が変動したとしても、ＥＧＲ率を適正な目標に制御できるようにすることを所期の目的としている。

本発明では、排気ガス再循環装置、及び排気ターボ過給機が付帯した内燃機関を制御する制御装置であって、排気通路における排気浄化装置の下流側と吸気通路におけるコンプレッサの上流側とを接続するＥＧＲ通路上に設けられ当該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブ、及び排気通路における排気タービンを迂回する排気バイパス通路上に設けられ当該排気バイパス通路を開閉する排気バイパスバルブを制御するものであり、現在の内燃機関の運転領域に対応したＥＧＲバルブの開度の基本量、及び現在の排気バイパスバルブの開度に基づいて想定されるＥＧＲガス量と、実際のＥＧＲガス量との差分に応じて、ＥＧＲバルブの開度の補正量を決定することとし、吸気通路におけるコンプレッサの下流での吸気の流量から、吸気通路のエアクリーナの下流かつＥＧＲ通路の接続箇所の上流での新気の流量を減算することで実際のＥＧＲガス量を求め、前記想定されるＥＧＲガス量と実際のＥＧＲガス量との差分に応じてＥＧＲバルブの開度の補正量の学習値を求めてそれをメモリに記憶する内燃機関の制御装置を構成した。

本発明によれば、ＥＧＲ装置及び排気ターボ過給機を両備する内燃機関において、排気ターボ過給機の仕事が変動したとしても、ＥＧＲ率を適正な目標に制御することが可能となる。

本発明の一実施形態の車両用内燃機関及び制御装置の構成を示す図。 同実施形態の内燃機関の運転領域と、排気ターボ過給機による過給及びＥＧＲ装置によるＥＧＲとの関係を示す図。 同実施形態の内燃機関の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、例えばディーゼルエンジンやＨＣＣＩ（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）エンジン等のような圧縮着火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の燃焼室の天井部には、当該気筒１の燃焼室内に直接に燃料を噴射するインジェクタ１１を設置している。また、各気筒１の吸気ポート近傍に、グロープラグ（余熱プラグ）１２及びスワールコントロールバルブ１３を設けている。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、排気ターボ過給機５のコンプレッサ５１、排気ターボ過給機６のコンプレッサ６１、水冷式インタクーラ３５、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３及び吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２、排気ターボ過給機６の排気タービン６２、排気ターボ過給機５の排気タービン５２及び排気浄化装置４１を配置している。排気浄化装置４１は、排気に含まれる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を漉し取るフィルタ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）や、有害物質の酸化または還元を促す触媒を包含する。

排気ターボ過給機５、６は、排気タービン５２、６２とコンプレッサ５１、６１のインペラとをシャフトを介して同軸で連結し、連動するように構成したものである。そして、タービン５２、６２及びコンプレッサ５１、６１のインペラを排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサにポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。

本実施形態の内燃機関は、排気ターボ過給機５、６を二基備える、いわゆる２ステージターボ（シーケンシャルターボ）エンジンである。排気ターボ過給機５は、エンジン回転数が比較的高い運転領域で仕事をする高速用ターボ過給機である。他方、排気ターボ過給機６は、エンジン回転数が比較的低い運転領域で仕事をする低速用ターボ過給機である。低速用ターボ過給機６の容量は、高速用ターボ過給機５の容量と比較して小さい。

吸気通路３においては、低速用ターボ過給機６のコンプレッサ６１を迂回する吸気バイパス通路３６を設け、かつこの吸気バイパス通路３６の出口を開閉するバルブ３７を設置している。バルブ３７は、吸気バイパス通路３６を流通する吸気の流量を制御する。高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１を迂回する吸気バイパス通路は、存在しない。

さらに、排気通路４においても、低速用ターボ過給機６のタービン６２を迂回する排気バイパス通路４３、及び高速用ターボ過給機５のタービン５２を迂回する排気バイパス通路４４を設けており、かつこれら排気バイパス通路４３、４４のそれぞれの入口を開閉する排気バイパスバルブ４５、４６を設置している。バルブ４５は排気バイパス通路４３を流通する排気の流量を制御し、バルブ４６は排気バイパス通路４４を流通する排気の流量を制御する。排気バイパスバルブ４５、４６は、ＷＧＶ（Ｗａｓｔｅ Ｇａｔｅ Ｖａｌｖｅ）と呼称されることもある。

バルブ３７、４６は、負圧アクチュエータ３７１、４６１を使用したＶＳＶ（Ｖａｃｃｕｍ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｖａｌｖｅ）である。負圧アクチュエータ３７１、４６１はダイヤフラム式アクチュエータであり、そのダイヤフラムの一方の面には負圧及び内蔵のスプリングによる弾性付勢力が、他方の面には大気圧が加わる。負圧は、バキュームポンプ９１から供給される。バキュームポンプ９１は、常時一定の大きさ（例えば、−６５ｋＰａ）の負圧を発生させる。ダイヤフラム式アクチュエータ３７１、４６１とバキュームポンプ９１とを接続する管路上にはそれぞれ、電磁ソレノイドバルブ３７２、４６２を設置している。ダイヤフラム式アクチュエータ３７１、４６１のダイヤフラムの一方の面に実際に作用する負圧の大きさは、電磁ソレノイドバルブ３７２、４６２の開度に応じて変化する。そして、バルブ３７、４６の開度は、ダイヤフラムの両面に作用する負圧及び大気圧の差圧と、ダイヤフラムを弾性付勢するスプリングの弾性付勢力との差に応じて変化する。つまり、電磁ソレノイドバルブ３７２、４６２の開度の操作を通じて、バルブ３７、４６の開度を操作することが可能である。

これに対し、バルブ４５は、電磁バルブであるＥＶＲＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖａｃｕｕｍ Ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ Ｖａｌｖｅ）である。

外部ＥＧＲ装置２、７は、排気通路４を流れる排気の一部を吸気通路３に還流して吸気に混交せしめるものである。本実施形態の内燃機関は、ＥＧＲ装置２、７を二基備える。ＥＧＲ装置２は、いわゆる低圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における排気浄化装置４１の下流側を吸気通路３における高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１の上流側に連通させるＥＧＲ通路２１と、当該ＥＧＲ通路２１を開閉するＥＧＲバルブ２２とを要素に含む。ＥＧＲバルブ２２は、ＥＧＲ通路２１を流通する低圧ループＥＧＲガスの流量を制御する。

ＥＧＲ装置７は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における低速用ターボ過給機６のタービン６２の上流側を吸気通路３におけるインタクーラ３５の下流側に連通させるＥＧＲ通路７１と、当該ＥＧＲ通路７１を開閉するＥＧＲバルブ７２とを要素に含む。ＥＧＲバルブ７２は、ＥＧＲ通路７１を流通する高圧ループＥＧＲガスの流量を制御する。

加えて、排気通路４における、低圧ループＥＧＲ通路２１の接続箇所よりも下流の箇所に、排気絞りバルブ４７を設置している。低圧ループＥＧＲ通路２１が接続している吸気通路のコンプレッサ５１の上流側の圧力は、当該コンプレッサ５１による過給の度合いに応じて変動する。その結果として、低圧ループＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量が変化する。排気絞りバルブ４７は、ＥＧＲバルブ２２とともに、低圧ループＥＧＲガスの流量、ひいては気筒１に充填される吸気に占めるＥＧＲガスの割合であるＥＧＲ率を目標値に収束させるために機能する。

本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

ＥＣＵ０の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求されるエンジントルクまたは負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３のサージタンク３３内の（即ち、気筒１に流入する）吸気の温度及び圧力（過給圧）を検出する吸気温・吸気圧センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｅ、吸気通路３の最上流即ちエアクリーナ３１の下流かつ低圧ループＥＧＲ通路２１の接続箇所の上流における新気の流量及び温度を検出するエアフローメータ・新気温センサから出力される新気流量・温度信号ｆ、吸気通路３のコンプレッサ５１の下流かつコンプレッサ６１の上流における吸気の圧力（高速用ターボ過給機５による過給圧）を検出する吸気圧センサから出力される吸気圧信号ｇ、ブレーキペダルが踏まれたことまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ信号ｈ等が入力される。

ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｉ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｊ、ＥＧＲバルブ２２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ７２に対して開度操作信号ｌ、ＶＳＶ３７の開閉駆動を司る電磁ソレノイドバルブ３７２に対して開度操作信号ｍ、ＥＶＲＶ４５に対して開度操作信号ｎ、ＶＳＶ４６の開閉駆動を司る電磁ソレノイドバルブ４６２に対して開度操作信号ｏ、排気絞りバルブ４７に対して開度操作信号ｐ等を出力する。

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに、気筒１に充填される吸気（新気）量に見合った燃料噴射量を推算する。また、それとともに、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）、排気ターボ過給機５、６による過給の目標過給圧等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐを出力インタフェースを介して印加する。

図２に、本実施形態の内燃機関の運転領域と、排気ターボ過給機５、６による過給及びＥＧＲ装置２、７によるＥＧＲとの関係を示している。図２に関し、横軸はエンジン回転数、縦軸はエンジントルクである。アクセル開度が小さく、内燃機関が出力するエンジントルクが比較的小さい領域Ａ１（当該無過給領域Ａ１には、アクセル開度が０または０に近い閾値以下となっているアイドル運転状態が含まれる）では、排気通路４を流れる排気の流量が小さく、排気ターボ過給機５、６が殆どないし全く仕事をしない。よって、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ３７、４６及びＥＶＲＶ４５をそれぞれ開弁し、バイパス通路３６、４３、４４を開通させて内燃機関のポンピングロスをできる限り低減する。このとき、吸気圧信号ｇを参照して知得される、コンプレッサ５１の下流かつコンプレッサ６１の上流の吸気圧が目標吸気圧に収束するように、ＶＳＶ４６の開度をフィードバック制御しても構わない。その目標吸気圧は、大気圧信号ｅを参照して知得される大気圧またはその近傍の値に設定することが好ましい。さすれば、吸気通路３における、高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１によるロスが小さくなり、燃費性能の向上に寄与し得る。

アクセル開度がある程度以上大きく、エンジントルクもある程度以上大きいが、エンジン回転数が比較的低い領域Ａ２では、低速用ターボ過給機６による過給を行う。当該領域Ａ２において、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ３７を全閉して吸気バイパス通路３６を閉鎖し、吸気通路３を流れる吸気を全てコンプレッサ６１に流入させる。それとともに、ＥＶＲＶ４５を全閉するかその開度を絞り、排気通路４を流れる排気を十分にタービン６２に流入させる。このとき、吸気温・吸気圧信号ｄを参照して知得される吸気圧を目標過給圧に追従させるよう、ＥＶＲＶ４５の開度をフィードバック制御してもよい。加えて、ＥＣＵ０は、吸気圧信号ｇを参照して知得される、コンプレッサ５１の下流かつコンプレッサ６１の上流の吸気圧が目標吸気圧に収束するように、ＶＳＶ４６の開度をフィードバック制御する。その目標吸気圧は、大気圧信号ｅを参照して知得される大気圧またはその近傍の値に設定することが好ましい。さすれば、低速用ターボ過給機６のコンプレッサ６１の入口側が負圧とならず、気筒１に充填される吸気の過給が効率化する上、高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１によるロスが小さくなり、燃費性能の向上に寄与し得る。

アクセル開度がある程度以上大きく、エンジントルクもある程度以上大きく、エンジン回転数が比較的高い領域Ａ４では、高速用ターボ過給機５による過給を行う。当該領域Ａ４において、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ３７及びＥＶＲＶ４５を開弁してバイパス通路３６、４３を開通させる。その上で、ＶＳＶ４６を全閉するかその開度を絞り、排気通路４を流れる排気を十分にタービン５２に流入させる。このとき、吸気温・吸気圧信号ｄを参照して知得される吸気圧、及び／または、吸気圧信号ｇを参照して知得されるコンプレッサ５１の下流かつコンプレッサ６１の上流の吸気圧を目標過給圧に追従させるように、ＶＳＶ４６の開度をフィードバック制御する。

なお、当該領域Ａ４では、低速用ターボ過給機６による過給を行わないが、コンプレッサ６１及びタービン６２の回転は、過回転とならない程度の回転数（例えば、１０００００ｒｐｍ程度）に維持する必要がある。これは、低速用ターボ過給機６の軸受のシールが軸の回転を前提としており、コンプレッサ６１及びタービン６２の回転が衰えまたは止まってしまうと潤滑油漏れが起こる（吸気バイパス通路３６が開通しており、コンプレッサ５１の入口側が負圧の状態になると潤滑油が吸われてしまう）ことによる。そのために、ＥＣＵ０は、ＶＳＶ３７の開度をできる限り大きく開いておく一方で、ＥＶＲＶ４５の開度を、コンプレッサ６１及びタービン６２の回転数が所定回転数またはその近傍の範囲に維持されるように、やや絞る操作をする。

アクセル開度がある程度以上大きく、エンジントルクもある程度以上大きく、エンジン回転数が中程度の領域Ａ３は、上述の低速ターボ領域Ａ２と高速ターボ領域Ａ４との間の過渡領域である。この過渡領域Ａ３においては、低速用ターボ過給機６及び高速用ターボ過給機５の両方による過給を行う。低速ターボ領域Ａ２から高速ターボ領域Ａ４へと遷移する過程では、エンジン回転数が上昇するにつれて、ＶＳＶ３７及びＥＶＲＶ４５のそれぞれの開度が略全閉から略全開に向かうように徐々に拡大してゆく。このとき、ＥＣＵ０は、吸気温・吸気圧信号ｄを参照して知得される吸気圧を目標過給圧に追従させるよう、ＥＶＲＶ４５の開度をフィードバック制御する。翻って、ＶＳＶ４６の開度は、エンジン回転数が上昇するにつれて徐々に縮小してゆく。ＥＣＵ０は、吸気圧信号ｇを参照して知得される、コンプレッサ５１の下流かつコンプレッサ６１の上流の吸気圧を目標過給圧に追従させるよう、ＶＳＶ４６の開度をフィードバック制御する。

加えて、アクセル開度（または、エンジントルク）が所定範囲内にある領域、具体的には図２中に網点（トーン）を付して表示している運転領域では、ＥＧＲバルブ２２、７２を開弁し、ＥＧＲ装置２、７によるＥＧＲを実施する。アクセル開度が低位の所定値よりも小さいか高位の所定値よりも大きい場合、即ち図２中に網点を付していない運転領域にあっては、ＥＧＲバルブ２２、７２を全閉してＥＧＲ装置２、７によるＥＧＲを停止するか、またはＥＧＲバルブ２２、７２を閉じ側に制御してＥＧＲガス量を少量に調整する。

本実施形態のＥＣＵ０は、高速用ターボ過給機５による過給を行わない無過給領域Ａ１または低速ターボ領域Ａ２のうち、ＥＧＲを実施しない領域において、高速用ターボ過給機５に付随するＶＳＶ４６の開度と電磁ソレノイドバルブ４６２の開度との関係を確認する。そのために、ＥＣＵ０は、高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１の上流側の吸気圧と下流側の吸気圧との差圧が０または０に近い所定値以下に縮小した状態で電磁ソレノイドバルブ４６２に与えている開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比を、学習値としてメモリに記憶保持する。この学習値は、現在の大気圧の条件下で、高速用ターボ過給機５による過給の仕事が０となる「原点」の開度にＶＳＶ４６を操作するために必要となる電磁ソレノイドバルブ４６２の開度を示すものである。既に述べた通り、コンプレッサ５１の上流側の吸気圧は吸気圧信号ｇを参照して知得され、コンプレッサ５１の下流側の吸気圧は大気圧信号ｅを参照して知得される。

吸気通路３におけるコンプレッサ５１の前後差圧が０または０に近い状態となるようなＶＳＶ４６の開度は、そのときに吸気通路３を流通している吸気の流量等による影響を受ける。よって、電磁ソレノイドバルブ４６２に与える開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比の「原点」の学習値は、［エンジン回転数，エアフローメータで計測される新気の流量］毎に学習して記憶する。なお、この学習の際にはＥＧＲバルブ２２を閉止しているので、ＥＧＲ通路２１経由で吸気通路に流入するＥＧＲガスの量は０と見なせる。さらには、新気温（外気温）毎に、及び／または、排気圧や排気温毎に、開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比の「原点」を学習するということも考えられる。

ダイヤフラム式アクチュエータ４６１に作用する大気圧の大きさは、気象条件や高度、緯度によって変動する。従って、開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比の「原点」の学習は、できるだけ高頻度で実行することが望ましい。開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比の学習は、一トリップ（イグニッションスイッチがＯＮに操作されて内燃機関を始動してから、イグニッションスイッチがＯＦＦに操作されて内燃機関を停止するまでの期間を一トリップとする）中に複数回実施することがある。例えば、アクセル開度が０または０に近い閾値以下となり内燃機関がアイドル運転に移行する都度、学習を行ってもよい。

開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比の「原点」の学習を完了した後、内燃機関の運転領域が再び無過給領域Ａ１または低速ターボ領域Ａ２に遷移した暁には、そのときの［エンジン回転数，エアフローメータで計測される新気の流量（さらには、新気温等）］に関連づけてメモリに記憶保持している開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比の学習値を読み出し、そのＤＵＴＹ比の開度操作信号ｏを電磁ソレノイドバルブ４６２に入力する。さすれば、高速用ターボ過給機５のコンプレッサ５１の上流側の圧力を、同コンプレッサ５１の下流側の圧力即ち大気圧の近傍に速やかに調整することができ、燃費性能のより一層の向上に資する。

また、開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比の「原点」の学習値は、過渡領域Ａ３や高速ターボ領域Ａ４における高速用ターボ過給機５の制御にも援用することが可能である。コンプレッサ５１の上流側（かつ、コンプレッサ６１の下流側）の吸気圧を目標過給圧に制御しようとする際に、そのときの［エンジン回転数，エアフローメータで計測される新気の流量（さらには、新気温等）］に関連づけてメモリに記憶保持している開度操作信号ｏのＤＵＴＹ比の学習値を読み出し、当該学習値に目標過給圧に応じた増分を加えたＤＵＴＹ比の開度操作信号ｏを電磁ソレノイドバルブ４６２に入力する。さすれば、コンプレッサ５１の上流側の吸気圧を速やかに目標過給圧に近づけるフィードフォワード制御が可能となる。

しかして、本実施形態のＥＣＵ０は、高速用ターボ過給機５による過給を行い、かつ低圧ループＥＧＲ装置２によるＥＧＲを実施する運転領域において、高速用ターボ過給機５の仕事の大きさに応じて低圧ループＥＧＲバルブ２２の開度を補正する補正制御を実施することとしている。

図３に、低圧ループＥＧＲバルブ２２の開度の補正制御に際してＥＣＵ０が実行する処理の手順例を示している。まず、ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域［エンジン回転数，エンジントルク（または、アクセル開度、サージタンク３３内吸気圧、気筒１に充填される新気量若しくは燃料噴射量）］に基づき、ＥＧＲバルブ２２の開度の基本量を決定する（ステップＳ１）。ＥＣＵ０のメモリには予め、内燃機関の運転領域を表すパラメータと、ＥＧＲバルブ２２の開度の基本量との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域のパラメータをキーとして当該マップを検索し、ＥＧＲバルブ２２の開度の基本量を知得する。

次に、ＥＣＵ０は、現在の排気バイパスバルブ４６の開度（特に、ＶＳＶ４６１の開度の「原点」からの拡大量）、及び上記のＥＧＲバルブ２２の開度の基本量に基づき、ＥＧＲバルブ２２の開度の基本量に加味するべき補正量を決定する。ＥＣＵ０のメモリには予め、排気バイパスバルブ４６の開度及びＥＧＲバルブ２２の開度の基本量と、ＥＧＲバルブ２２の開度の補正量の学習値との関係を規定したマップデータが格納されている。この学習値は、後述するステップＳ６ないしＳ８を通じて学習したものである。ＥＣＵ０は、現在の排気バイパスバルブ４６の開度及び上記のＥＧＲバルブ２２の開度の基本量をキーとして当該マップを検索し、ＥＧＲバルブ２２の開度の補正量の学習値を知得する。ここで、ＥＧＲバルブ２２の開度の補正量は、その基本量に加算（負値である場合には、減算）する量であってもよく、基本量に乗ずる補正係数であってもよい。

ＥＣＵ０は、ＥＧＲバルブ２２の開度の基本量に補正量を加味（加算または乗算）した開度に、ＥＧＲバルブ２２を操作する（ステップＳ３）。

さらに、ＥＣＵ０は、現在の排気バイパスバルブ４６の開度、及び上記のＥＧＲバルブ２２の開度の基本量に基づき、低圧ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に流入するＥＧＲガス量（または、低圧ループＥＧＲにより達成されるＥＧＲ率）の想定量（予想量）を知得する（ステップＳ４）。排気バイパスバルブ４６の開度は、高速用ターボ過給機５による過給の仕事の大きさに影響を及ぼす。換言すれば、排気バイパスバルブ４６の開度は、吸気通路３におけるコンプレッサ５１の上流側、即ち低圧ループＥＧＲ通路２２の接続箇所の近傍の吸気圧力に影響を及ぼし、ひいては当該ＥＧＲ通路２２を流れるＥＧＲガスの量に影響を及ぼす。ＥＣＵ０のメモリには予め、排気バイパスバルブ４６の開度及びＥＧＲバルブ２２の開度の基本量と、想定される低圧ループＥＧＲガス量（または、ＥＧＲ率）との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在の排気バイパスバルブ４６の開度及び上記のＥＧＲバルブ２２の開度の基本量をキーとして当該マップを検索し、想定されるＥＧＲガス量を知得する。

並びに、ＥＣＵ０は、ＥＧＲバルブ２２を上記の基本量に補正量を加味した開度に操作した結果としてもたらされる、実際の低圧ループＥＧＲガス量を推算する（ステップＳ５）。低圧ループＥＧＲガス量は、吸気通路３におけるコンプレッサ５１の下流での（新気に低圧ループＥＧＲガスが加わった）吸気の流量から、吸気通路３の最上流即ちエアクリーナ３１の下流かつ低圧ループＥＧＲ通路２１の接続箇所の上流での新気の流量を減算することで求められる。前者の吸気の流量は、現在のエンジン回転数、及び吸気通路３のコンプレッサ５１の下流かつコンプレッサ６１の上流における吸気の圧力から推算できる。これは、エンジン回転数及びサージタンク３３内吸気圧から気筒１に向かって流入する吸気の流量を推算する手法と同様である。また、後者の新気の流量は、エアフローメータにより直接に計測できる。

そして、ＥＣＵ０は、ステップＳ４にて知得した低圧ループＥＧＲガスの想定量と、ステップＳ５にて推算した実際の低圧ループＥＧＲガス量との差分を求め（ステップＳ６）、その差分を縮小するように、ＥＧＲバルブ２２の開度の補正量を修正する（ステップＳ７）。即ち、実際の低圧ループＥＧＲガス量が想定量を上回るのであればＥＧＲバルブ２２の開度の補正量を減少させ、逆に下回るのであればＥＧＲバルブ２２の開度の補正量を増加させる。修正後の開度の補正量は、現在の排気バイパスバルブ４６の開度及びＥＧＲバルブ２２の開度の基本量に関連づけて、ＥＣＵ０のメモリに学習値として記憶する（ステップＳ８）。この学習値は、以後の補正制御におけるステップＳ２にて参照されることになる。

ＥＣＵ０は、上述したステップＳ１ないしＳ８を反復的に実行する。

なお、ステップＳ６ないしＳ８を通じて学習したＥＧＲバルブ２２の開度の補正量の絶対値が所定値を超えて大きくなったときには、ＥＧＲバルブ２２の開度の基本量そのものを更新することが好ましい。その場合には、ＥＧＲバルブ２２の基本量に当該補正量を加味した結果の値を、新たな基本量のマップ値として、現在の内燃機関の運転領域に関連づけてＥＣＵ０のメモリに記憶する。この基本量の値は、以後の補正制御におけるステップＳ１にて参照されることになる。加えて、現在の排気バイパスバルブ４６の開度及びＥＧＲバルブ２２の開度の基本量に関連づけて記憶している、ＥＧＲバルブ２２の開度の補正量を０にリセットする。

本実施形態では、排気ガス再循環装置２、及び排気ターボ過給機５が付帯した内燃機関を制御する制御装置０であって、排気通路４と吸気通路３におけるコンプレッサ５１の上流側とを接続するＥＧＲ通路２１上に設けられ当該ＥＧＲ通路２１を開閉するＥＧＲバルブ２２、及び排気通路４における排気タービン５２を迂回する排気バイパス通路４４上に設けられ当該排気バイパス通路４４を開閉する排気バイパスバルブ４６を制御するものであり、現在の内燃機関の運転領域に対応したＥＧＲバルブ２２の開度の基本量、及び現在の排気バイパスバルブ４６の開度に基づいて想定されるＥＧＲガス量と、実際のＥＧＲガス量との差分に応じて、ＥＧＲバルブ２２の開度の補正量を決定する内燃機関の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、排気ターボ過給機５の仕事が変動したとしても、ＥＧＲ装置２によるＥＧＲ率を適正な目標に制御できるようになり、燃費性能の向上及びエミッションの良化に寄与し得る。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。特に、本発明の適用対象となる内燃機関は、２ステージターボエンジンには限定されない。即ち、内燃機関が具備する排気ターボ過給機は、一基でもよい。その場合の内燃機関の構造は、図１に示した内燃機関から排気ターボ過給機６、バイパス通路３６、４３及びバルブ３７、４５を省いたようなものとなる。その上で、上記実施形態と同様、制御装置たるＥＣＵ０が、ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの想定量と実際のＥＧＲガス量との差分に応じてＥＧＲバルブ２２の開度の補正量を決定し、その差分を縮小する方向にＥＧＲバルブ２２を操作することになる。

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
２…ＥＧＲ装置
２１…ＥＧＲ通路
２２…ＥＧＲバルブ
３…吸気通路
４…排気通路
４４…排気バイパス通路
４６…排気バイパスバルブ
５…排気ターボ過給機
５１…コンプレッサ
５２…タービン

Claims (1)

1. 排気ガス再循環装置、及び排気ターボ過給機が付帯した内燃機関を制御する制御装置であって、
   排気通路における排気浄化装置の下流側と吸気通路におけるコンプレッサの上流側とを接続するＥＧＲ通路上に設けられ当該ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲバルブ、及び排気通路における排気タービンを迂回する排気バイパス通路上に設けられ当該排気バイパス通路を開閉する排気バイパスバルブを制御するものであり、
   現在の内燃機関の運転領域に対応したＥＧＲバルブの開度の基本量、及び現在の排気バイパスバルブの開度に基づいて想定されるＥＧＲガス量と、実際のＥＧＲガス量との差分に応じて、ＥＧＲバルブの開度の補正量を決定することとし、
   吸気通路におけるコンプレッサの下流での吸気の流量から、吸気通路のエアクリーナの下流かつＥＧＲ通路の接続箇所の上流での新気の流量を減算することで実際のＥＧＲガス量を求め、前記想定されるＥＧＲガス量と実際のＥＧＲガス量との差分に応じてＥＧＲバルブの開度の補正量の学習値を求めてそれをメモリに記憶する内燃機関の制御装置。

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