JP6607320B2

JP6607320B2 - エンジンの制御方法及び制御装置

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Publication number: JP6607320B2
Application number: JP2018537914A
Authority: JP
Inventors: 賢午米倉; 博文土田; 高行濱本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2036-09-07
Also published as: KR20190041532A; MY176701A; EP3511558A4; CN109661512B; MX2019002415A; US20190234328A1; EP3511558B1; BR112019004318A2; EP3511558A1; BR112019004318B1; KR101994075B1; CA3036121A1; US10465622B2; CA3036121C; WO2018047248A1; JPWO2018047248A1; CN109661512A; RU2708759C1

Description

本発明は、エンジンの排気の一部を吸気に還流するＥＧＲ装置を備えたエンジンの制御に関し、特に、ＥＧＲ制御弁の開度を補正する技術に関する。

特許文献１には、エンジンの排気の一部を吸気に還流する、いわゆるＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置において、ＥＧＲガスの脈動を考慮した演算を行なうことにより、ＥＧＲガス流量の推定精度を高める技術が開示されている。具体的には、この装置では、圧力センサを用いてＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブの上流側圧力および下流側圧力を検出し、所定期間における圧力比の変動を正弦波に変換している。そして、この正弦波に基づいて、圧力比を変数としてＥＧＲガスの流量を算出するための圧力関数を算出し、この圧力関数に基づいて、所定期間にＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を算出している。

特許第５４２０４８９号公報

このような従来技術を利用し、圧力センサを用いてＥＧＲガスの脈動の特性を得て、この特性を利用してＥＧＲ制御弁の開度を補正しようとした場合、高応答の圧力センサは誤差が大きく、精度が悪いという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲ制御弁の開度を精度良く補正することを目的とする。

そこで本発明では、排気通路から吸気通路へ排気ガスの一部を還流するＥＧＲ通路をＥＧＲ制御弁により開閉し、上記ＥＧＲ制御弁の基本開度を現在のエンジン運転状態に基づいて設定するエンジンの制御方法において、
現在の排気系の温度である実排気系温度を検出し、上記実排気系温度に基づいて、上記ＥＧＲ制御弁の前後の差圧を算出し、現在のエンジン運転状態に対応する定常状態での上記ＥＧＲ制御弁の前後の差圧である基準差圧を算出し、上記基準差圧の脈動の振幅である基準脈動振幅を算出し、上記差圧，上記基準差圧，及び上記基準脈動振幅に基づいて、上記基本開度を補正する。

本発明によれば、実際の実排気系温度に基づく差圧と、現在のエンジン運転状態に対応する基準差圧と、更には基準脈動振幅と、に基づいてＥＧＲ制御弁の開度を補正することで、過渡的な排気系温度の変化に起因するＥＧＲガスの流量のばらつきを抑制し、ＥＧＲ制御弁の開度の補正精度を高めることができる。

本発明に係るＥＧＲ装置を備えたエンジンの一例を示す構成図。本発明の第１実施例に係るＥＧＲ制御弁の開口面積の補正制御の流れを示すフローチャート。吸排気系を流体的にオリフィスで構成される系と想定した場合の説明図。差圧補正係数の算出例を説明するための説明図。脈動補正係数の算出例を説明するための説明図。ＥＧＲ制御弁の前後の差圧の脈動に起因するＥＧＲガス流量のばらつきを示す説明図。（Ａ）が加速時、（Ｂ）が減速時におけるＥＧＲ率の変化を示す特性図。本発明の第２実施例に係るＥＧＲ制御弁の開口面積の補正制御の流れを示すフローチャート。本発明の第３実施例に係るＥＧＲ制御弁の開口面積の補正制御の流れを示すフローチャート。本発明の第４実施例に係るＥＧＲ制御弁の開口面積の補正制御の流れを示すフローチャート。

以下、図示実施例により本発明に係るエンジンの制御装置及び制御方法について説明する。図１は、本発明の第１実施例に係るＥＧＲ装置を備えたエンジンを簡略的に示す構成図である。

このエンジン１０はターボ過給機１１を備えている。ターボ過給機１１は、排気通路１２に設けられたタービン１４と、吸気通路１３に設けられたコンプレッサ１５と、が一つのシャフト１６に同軸上に設けられ、排気の流れによってタービン１４が回転駆動されるとコンプレッサ１５が回転して吸気を加圧・過給する。排気通路１２には、タービン１４をバイパスするバイパス通路１８が設けられ、このバイパス通路１８には、過給圧を調整するウェイストゲートバルブ１７が設けられている。

また、このエンジン１０には、排気ガスの一部を吸気へ還流するＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が設けられている。このＥＧＲ装置は、排気通路１２と吸気通路１３とを繋ぐＥＧＲ通路２１を有し、このＥＧＲ通路２１を通して排気通路１２から吸気通路１３へ排気の一部であるＥＧＲガスを還流する。このＥＧＲ通路２１には、ＥＧＲ通路２１内を通流するＥＧＲガスの流量及びＥＧＲ率（吸入新気量に占めるＥＧＲガス量の割合）を調整するために、ＥＧＲ通路２１を開閉するＥＧＲ制御弁２２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２３と、が設けられている。

このＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路２１が吸気通路１３に合流する合流位置がコンプレッサ１５よりも上流側に位置する、いわゆるロープレッシャータイプのものであり、このＥＧＲ通路２１の合流位置よりも更に上流側の吸気通路１３には、吸入新気量を調整する吸気流量調整弁２４が設けられている。

また吸気通路１３には、コンプレッサ１５よりも下流側に、吸気通路１３を開閉する電子制御のスロットル弁２５が設けられるとともに、スロットル弁２５の下流側に、吸入される新気とＥＧＲ通路から導入されるＥＧＲガスを合わせた吸入空気を冷却するインタークーラー２６が設けられる。また、コンプレッサ１５の下流側かつスロットル弁２５の上流側の吸気通路１３に、吸気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２７が設けられている。

なお、スロットル弁２５と吸気流量調整弁２４のうち、吸入空気量の制御は基本的にはスロットル弁２５により行なわれ、吸気通路１３へＥＧＲガスが導入されるＥＧＲ運転領域では、吸気流量調整弁２４を閉方向に制御して、吸入新気量を抑制するように制御される。

排気通路１２には、タービン１４よりも下流側で、かつＥＧＲ通路２１が接続する位置よりも上流側に、上流側触媒３１が設けられとともに、ＥＧＲ通路２１が接続する位置よりも下流側に下流側触媒３２が設けられ、かつ、ＥＧＲ通路２１の接続位置の近傍に、現在の排気系温度を検出する排気系温度検出部としての排気温度センサ３３が設けられる。

また、下流側触媒３２よりも更に下流側の排気通路１２には、消音用のサブマフラー３４とメインマフラー３５とが直列に配置されている。

制御部４０は、上記の酸素濃度センサ２７，排気温度センサ３３等の各種センサから検出される信号等に基づいて、ウェイストゲートバルブ１７，ＥＧＲ制御弁２２，吸気流量調整弁２４及びスロットル弁２５等へ制御信号を出力し、その動作を制御する。

図２は、ＥＧＲ制御弁２２の開度に相当する開口面積の補正制御の流れを示すフローチャートである。このルーチンは上記の制御部４０により極短い所定期間毎（例えば１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。なお、この実施例では、ＥＧＲ制御弁２２の開口面積を補正しているが、ＥＧＲ制御弁２２の開度そのものを補正する構成としても良い。また、本実施例で用いる「圧力」とは、基本的に、変動する圧力の平均圧力、つまり圧力の振動中心の値を意味している。

ステップＳ１０では、ＥＧＲ要求が有るか、つまりＥＧＲガスを吸気通路１３へ還流するＥＧＲ運転領域であるか否かを判定する。この判定は、例えばエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、予め設定されているＥＧＲ運転領域設定用のマップを参照することにより行なわれる。燃費向上を図るため、ＥＧＲ運転領域は部分負荷域を含む幅広い領域に設定されている。

ステップＳ１１では、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、予め設定されている開口面積設定用のマップを参照して、ＥＧＲ制御弁２２の基本開度に相当する基本開口面積Ａ０を設定し、この基本開口面積Ａ０を読み込む（基本開度設定部）。この基本開口面積Ａ０は、現在のエンジン回転数及びエンジン負荷に応じた目標ＥＧＲ率（吸入空気量中に占めるＥＧＲガス流量の割合）が得られるように設定される。

ステップＳ１２では、排気温度センサ３３の検出信号に基づいて、実際の排気系温度である実排気系温度Ｔ１を求め、これを読み込む。ステップＳ１３では、予めエンジン回転数及びエンジン負荷毎に設定されている基準排気系温度設定用のマップを参照して、現在のエンジン回転数及びエンジン負荷に対応した定常状態における排気系温度である基準排気系温度Ｔ０を求め、これを読み込む。ステップＳ１４では、上記の実排気系温度Ｔ１と基準排気系温度Ｔ０との温度差ΔＴを算出する。

ステップＳ１５では、この温度差ΔＴの絶対値が所定のしきい値以上であるか否かを判定する。温度差ΔＴの絶対値がしきい値未満であれば、実排気系温度Ｔ１が基準排気系温度Ｔ０に近い定常状態にあり、排気系温度の非平衡に起因するＥＧＲ制御弁２２の開口面積（開度）のばらつきが小さいと判断して、ＥＧＲ制御弁２２の開口面積の補正を行なうことなく本ルーチンを終了する。従って、ステップＳ１１で求めた基本開口面積Ａ０に基づいてＥＧＲ制御弁２２の開度が制御されることとなる。

一方、温度差ΔＴの絶対値がしきい値以上であれば、実排気系温度Ｔ１が基準排気系温度Ｔ０と乖離した温度非平衡状態にあり、排気系温度の非平衡に起因するＥＧＲ制御弁２２の開口面積（開度）のばらつきが大きいと判断して、ステップＳ１６以降へ進み、ＥＧＲ制御弁２２の開口面積の補正処理を実施する。

先ずステップＳ１６では、実排気系温度Ｔ１に基づいて、現在のＥＧＲ制御弁２２の上流側の圧力である上流側実圧力Ｐ１ｅｘｈを算出する。具体的な算出例については後述する。ステップＳ１７では、現在のエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、予め設定されている上流側基準圧力設定用マップを参照して、定常状態でのＥＧＲ制御弁２２の上流側の圧力である上流側基準圧力Ｐ０ｅｘｈを求め、これを読み込む。

ステップＳ１８では、現在のエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、予め設定されている下流側圧力設定用マップを参照して、ＥＧＲ制御弁２２の下流側圧力Ｐｉｎを求め、これを読み込む。

ステップＳ１９では、上流側実圧力Ｐ１ｅｘｈと下流側圧力Ｐｉｎとに基づいて、実際のＥＧＲ制御弁２２の前後の圧力の差に相当する差圧ΔＰ１を算出し、これを読み込む差圧算出部）。具体的には、上流側実圧力Ｐ１ｅｘｈから下流側圧力Ｐｉｎを減算して差圧ΔＰ１（＝Ｐ１ｅｘｈ−Ｐｉｎ）を求める。

ステップＳ２０では、上流側基準圧力Ｐ０ｅｘｈと下流側圧力Ｐｉｎとに基づいて、定常状態でのＥＧＲ制御弁２２の前後の圧力の差に相当する基準差圧ΔＰ０を算出し、これを読み込む（基準差圧算出部）。具体的には、上流側基準圧力Ｐ０ｅｘｈから下流側圧力Ｐｉｎを減算して基準差圧ΔＰ０を求める。

ステップＳ２１では、上記の差圧ΔＰ１と基準差圧ΔＰ０とに基づいて、ＥＧＲ制御弁２２の開口面積の差圧補正係数Ｋ１を算出する。この差圧補正係数Ｋ１の具体的な算出例については後述する。

ステップＳ２２では、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、予め設定されている基準脈動振幅設定用のマップを参照して、定常状態におけるＥＧＲ制御弁２２の前後の差圧、即ち基準差圧の脈動の振幅である基準脈動振幅Ｄ０を求め、これを読み込む（基準脈動振幅算出部）。ステップＳ２３では、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて基準差圧ΔＰ０の脈動周期Ｗを算出する。

ステップＳ２４では、脈動周期Ｗ，基準脈動振幅Ｄ０，及び差圧ΔＰ１に基づいて、差圧ΔＰ１の脈動を考慮した脈動流量として、差圧ΔＰ１の脈動の１周期当たりのＥＧＲガス質量流量に相当する実脈動流量Ｑ’１を推定する。ステップＳ２５では、脈動周期Ｗ，基準脈動振幅Ｄ０，及び基準差圧ΔＰ０に基づいて、基準差圧ΔＰ０の脈動を考慮した脈動流量として、基準差圧ΔＰ０の脈動の１周期当たりのＥＧＲガス質量流量に相当する基準脈動流量Ｑ’０を推定する。

ステップＳ２６では、上記の実脈動流量Ｑ’１と基準脈動流量Ｑ’０とが等しくなるように、ＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０に対する脈動補正係数Ｋ２を算出する（脈動補正係数算出部）。具体的な算出例については図５を参照して後述する。

なお、上記のステップＳ２４，Ｓ２５の内容は、理解を容易にするために、脈動補正係数Ｋ２を導出する理論を説明するために用いられる実脈動流量Ｑ’１と基準脈動流量Ｑ’０とを示したもので、実際にエンジンに実装される処理内容を表すものではない。

ステップＳ２７では、上記の差圧補正係数Ｋ１と脈動補正係数Ｋ２とに基づいて、最終的なＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０に対する補正係数Ｋ３を算出する。具体的には、両者Ｋ１，Ｋ２を乗算することにより最終的な補正係数Ｋ３を求める。

ステップＳ２８では、最終的な補正係数Ｋ３を用いて、ＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０を補正する（補正部）。具体的には、基本開口面積Ａ０に最終的な補正係数Ｋ３を乗算することで、ＥＧＲ制御弁２２の最終的な開口面積Ａ１を求める。このようにステップＳ１６以降の補正処理を行なった場合、制御部４０は、最終的な開口面積Ａ１に基づいてＥＧＲ制御弁２２の開度を制御する。

図３〜図５において、参照符号に「０」を付しているのは、基準排気系温度Ｔ０での定常状態におけるパラメータであり、参照符号に「１」を付しているのは、実排気系温度Ｔ１が基準排気系温度Ｔ０から所定のしきい値以上に乖離した温度非平衡状態におけるパラメータである。

図３を参照して、ステップＳ１６における上流側実圧力Ｐ１ｅｘｈの算出の例を説明する。吸排気系を流体的にオリフィスで構成される系として考えると、ＥＧＲ制御弁２２の上流側の排気密度は、定常時及び温度非平衡時でそれぞれ以下のようになる。
ρ０ｅｘｈ＝ρ０×Ｔ０／（Ｔ０＋Ｔ０ｃａｔ）
ρ１ｅｘｈ＝ρ０×Ｔ０／（Ｔ０＋Ｔ１ｃａｔ）
下流側触媒３２の下流側の実排気系温度Ｔ１ｃａｔは、実排気系温度Ｔ１から求めるられる。
従って、上流側実圧力Ｐ１ｅｘｈは、
Ｐ１ｅｘｈ＝Ｐ０ｅｘｈ×ρ０ｅｘｈ／ρ１ｅｘｈ
となる。

次に図４を参照して、ステップＳ２１の差圧補正係数Ｋ１の算出例について説明する。吸排気系を流体的にオリフィスで構成される系として考えると、ベルヌーイの式より、
１／２×ρ０ｅｘｈ×ｖ０ｅｘｈ^２＋Ｐ０ｅｘｈ＝１／２×ρ０×ｖ０^２＋Ｐ０
ＥＧＲ制御弁２２の上流での流速＝０とすると、
Ｐ０ｅｘｈ＝１／２×ρ０×ｖ０^２＋Ｐ０
１／２×ρ０×ｖ０^２＝Ｐ０ｅｘｈ−Ｐ０
ｖ０＝｛２×（Ｐ０ｅｘｈ−Ｐ０）／ρ０｝^１／２…（１）
連続の式より、
Ｑ０＝ρ０×Ｃｄ０×Ａ０×ｖ０［ｋｇ／ｓ］
（１）式を代入して、
Ｑ０＝Ｃｄ０×Ａ０×｛２×ρ０×（Ｐ０ｅｘｈ−Ｐ０）｝^１／２
Ｐ０≒Ｐｉｎなので、
Ｑ０＝Ｃｄ０×Ａ０×｛２×ρ０×（Ｐ０ｅｘｈ−Ｐｉｎ）｝^１／２
ΔＰ＝Ｐ０ｅｘｈ−Ｐｉｎとおくと、定常時におけるＥＧＲ通路２１を通過するＥＧＲガスの流量は、
Ｑ０＝Ｃｄ０×Ａ０×（２×ρ０×ΔＰ０）^１／２
同様に、温度非平衡時のＥＧＲガスの流量は、
Ｑ１＝Ｃｄ１×Ａ１×（２×ρ１×ΔＰ１）^１／２
Ｑ０＝Ｑ１とするには、
Ｃｄ０×Ａ０×（２×ρ０×ΔＰ０）^１／２＝Ｃｄ１×Ａ１×（２×ρ１×ΔＰ１）^１／２
Ｃｄ０≒Ｃｄ１とすると、
Ａ０×（２×ρ０×ΔＰ０）^１／２＝Ａ１×（２×ρ１×ΔＰ１）^１／２
Ａ１＝Ａ０×｛（ρ０×ΔＰ０）／（ρ１×ΔＰ１）｝^１／２
Ｃｄ０≒Ｃｄ１とすると、
Ａ０×（２×ρ０×ΔＰ０）^１／２＝Ａ１×（２×ρ１×ΔＰ１）^１／２
Ａ１＝Ａ０×｛（ρ０×ΔＰ０）／（ρ１×ΔＰ１）｝^１／２
従って、差圧補正係数Ｋ１は、
Ｋ１＝｛（ρ０×ΔＰ０）／（ρ１×ΔＰ１）｝^１／２ …（２）
簡易的にρ０≒ρ１とする場合の差圧補正係数Ｋ１は、
Ｋ１＝（ΔＰ０／ΔＰ１）^１／２ …（２）’
となる。

次に、図５を参照して、ステップＳ２６における脈動補正係数Ｋ２の算出例について説明する。ＥＧＲ制御弁２２をオリフィスで構成される系とみなすと、ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量Ｑ、つまりＥＧＲ制御弁２２を通過する質量流量Ｑは、
Ｑ＝Ｃｄ×Ａ×（２×ρ×ΔＰ）^１／２
Ｑ：ＥＧＲガス質量流量［ｋｇ／ｓ］
Ｃｄ：ＥＧＲ制御弁の流量係数［−］
ρ：ＥＧＲガス密度［ｋｇ／ｍ^３］
ΔＰ：ＥＧＲ制御弁の前後の差圧［ｋＰａ］
Ｃ＝Ｃｄ×（２×ρ）^１／２と置くと、
Ｑ＝Ｃ×Ａ×ΔＰ^１／２
ここで、ＥＧＲ通路２１に導入される排気ガスの脈動の影響により、ＥＧＲ制御弁２２の前後の差圧ΔＰも脈動する。この差圧ΔＰの脈動をサイン波に変換し、その脈動振幅をＤとすると、差圧の脈動の１周期当たりの平均ＥＧＲガス質量流量である脈動流量Ｑ’は、
Ｑ’＝１／Ｗ×∫｛Ａ×Ｃ×（ΔＰ＋Ｄ×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ
Ｗ：差圧の脈動周期［ｓｅｃ］
ΔＰ：ＥＧＲ制御弁の前後の差圧（の振動中心）［ｋＰａ］
Ｄ：差圧の脈動振幅［ｋＰａ］
ω：脈動の角速度（＝２π／Ｗ）［ｒａｄ／ｓｅｃ］
となる。

従って、温度非平衡時における差圧ΔＰ１の実脈動流量をＱ’１、定常時における基準差圧ΔＰ０の基準脈動流量をＱ’０とすると、
Ｑ’１＝１／Ｗ×∫｛Ａ１×Ｃ×（ΔＰ１＋Ｄ１×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ…（３）
Ｑ’０＝１／Ｗ×∫｛Ａ０×Ｃ×（ΔＰ０＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ…（４）
となる。
ＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０を補正して実脈動流量Ｑ’１と基準脈動流量Ｑ’０とを等しくするためには、
１／Ｗ×∫｛Ａ１×Ｃ×（ΔＰ１＋Ｄ１×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ
＝１／Ｗ×∫｛Ａ０×Ｃ×（ΔＰ０＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ
よって、Ｑ’１＝Ｑ’０とするＥＧＲ制御弁の開口面積Ａ１は、
Ａ１＝［∫｛（ΔＰ０＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ
／∫｛（ΔＰ１＋Ｄ１×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ］×Ａ０
従って、Ｑ’１＝Ｑ’０とするための脈動補正係数Ｋ２は、
Ｋ２＝［∫｛（ΔＰ０＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ
／∫｛（ΔＰ１＋Ｄ１×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ］ …（５）
となる。

なお、後述する第２，第３実施例では差圧の脈動である実脈動振幅Ｄ１を算出しているために上記の式（３）〜（５）が適用されるが、この第１実施例では、簡易的に実脈動振幅Ｄ１に基準脈動振幅Ｄ０の値を用いており（Ｄ１＝Ｄ０）、このため、上記の式（３），（５）式はそれぞれ以下の式（３）’，（５）’となる。
Ｑ’１＝１／Ｗ×∫｛Ａ１×Ｃ×（ΔＰ１＋Ｄ１×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ…（３）’
Ｋ２＝［∫｛（ΔＰ０＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ
／∫｛（ΔＰ１＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ］ …（５）’
このように本実施例では、実排気系温度Ｔ１での差圧ΔＰ１と基準排気系温度Ｔ０での基準差圧ΔＰ０とを求め、これらの差圧を考慮した差圧補正係数Ｋ１と、差圧の脈動を考慮した脈動補正係数Ｋ２と、を用いてＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０を補正するように構成したので、加速時や減速時のように、排気系温度が急激に変化する温度非平衡時であっても、ＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０を精度良く補正することが可能である。また、圧力センサを用いることなく差圧補正係数Ｋ１や脈動補正係数Ｋ２を求めているため、圧力センサの誤差による悪影響を受けることがない。

図６は、温度非平衡時における差圧ΔＰの脈動とＥＧＲガスの流量Ｑとの関係を示している。同図に示すように、差圧ΔＰの小さい非線形領域では、脈動振幅が＋側と−側で対称であっても、現在の実排気系温度Ｔ１におけるＥＧＲガスの実流量Ｑ１は、定常状態における基準流量Ｑ０に対してマイナス側にずれる。従って、ＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０を増加側に補正する必要がある。一方、差圧ΔＰが大きい線形領域では、脈動振幅が＋側と−側で対称であれば、実流量Ｑ１は基準流量Ｑ０に対してほとんどずれることがない。従って、基本開口面積Ａ０を補正する必要がない。このように、温度非平衡時には差圧の脈動の影響によって実流量Ｑ１が基準流量Ｑ０に対して特有のずれ方をするものの、本実施例では、実脈動流量Ｑ’１と基準脈動流量Ｑ’０とを等しくするように脈動補正係数Ｋ２を算出し、この脈動補正係数Ｋ２を用いて基本開口面積Ａ０を補正しているために、このような温度非平衡時における差圧の脈動に起因するＥＧＲガス流量のばらつきを低減し、ＥＧＲ制御弁２２の開口面積Ａ１を精度良く補正することが可能である。

図７（Ａ）は、加速時におけるＥＧＲ制御弁２２のＥＧＲ率の変化を示している。加速時、特に加速初期には、エンジン回転数及びエンジン負荷の上昇に対して排気系温度の上昇が間に合わず、実排気系温度Ｔ１が基準排気系温度Ｔ０に対して過渡的に低くなる。このため、本実施例の補正を実施しない場合、特に加速初期において、ＥＧＲ制御弁２２の開口面積が小さくなり、目標ＥＧＲ率に対して実際のＥＧＲ率が低くなる傾向にある。これに対し、上述した差圧補正係数Ｋ１を用いた補正を実施すると、排気系温度が非平衡となる加速初期に開口面積が増加側に補正されることとなり、実ＥＧＲ率が増加して目標ＥＧＲ率に近づけることができる。更に、上記実施例のように差圧補正係数Ｋ１と脈動補正係数Ｋ２の双方を用いた補正を実施することで、排気系温度が非平衡となる加速初期に開口面積が更に増加側に補正されることで、実ＥＧＲ率を更に目標ＥＧＲ率に近づけることが可能となる。

図７（Ｂ）は、減速時におけるＥＧＲ制御弁２２のＥＧＲ率の変化を示している。減速時、特に減速初期には、エンジン回転数及びエンジン負荷の低下に対して排気系温度の低下が間に合わず、実排気系温度Ｔ１が基準排気系温度Ｔ０に対して過渡的に高くなる。このため、本実施例の補正を実施しない場合、特に減速初期において、ＥＧＲ制御弁２２の開口面積が大きくなり、目標ＥＧＲ率に対して実際のＥＧＲ率が高くなる傾向にある。これに対し、上述した差圧補正係数Ｋ１を用いた補正を実施することにより、排気系温度が非平衡となる減速初期に開口面積が低下側に補正され、実ＥＧＲ率を低下させて目標ＥＧＲ率に近づけることが可能となる。更に、上記実施例のように差圧補正係数Ｋ１と脈動補正係数Ｋ２の双方を用いた補正を実施することで、減速初期に開口面積が更に低下側に補正されることから、実ＥＧＲ率を更に目標ＥＧＲ率に近づけることができる。

以下に説明する実施例では、基本的には第１実施例と同様であるために重複する説明を省略し、第１実施例と異なる部分について説明する。

図８は、本発明の第２実施例に係るＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０の補正制御の流れを示すフローチャートである。この第２実施例では、更に補正精度を高めるために、温度差ΔＴに基づいて基準脈動振幅Ｄ０を補正して実脈動振幅Ｄ１を求め、式（３），（５）に示すように、この実脈動振幅Ｄ１を用いて実脈動流量Ｑ’１及び脈動補正係数Ｋ２を算出している。

具体的に図８のフローチャートを用いて説明すると、ステップＳ１０〜Ｓ２２の処理は上記第１実施例と同様である。ステップＳ２２に続くステップＳ２２Ａでは、実排気系温度Ｔ１と基準排気系温度Ｔ０との温度差ΔＴに基づいて、基準脈動振幅Ｄ０に対する振幅補正係数Ｄａを算出する。続くステップＳ２２Ｂでは、基準脈動振幅Ｄ０と振幅補正係数Ｄａとに基づいて、現在の実排気系温度Ｔ１における実脈動振幅Ｄ１を算出する。具体的には、基準脈動振幅Ｄ０と振幅補正係数Ｄａとを乗算して実脈動振幅Ｄ１を求める。ステップＳ２３では上記の第１実施例と同様に差圧の脈動周期Ｗを算出する。そしてステップＳ２４Ａでは、脈動周期Ｗ，実脈動振幅Ｄ１，及び差圧ΔＰ１に基づいて、ＥＧＲ通路２１を通過するＥＧＲガスの実脈動流量Ｑ’１を算出する。以下のステップＳ２５〜Ｓ２８の処理は第１実施例と同様である。

このような第２実施例によれば、実排気系温度Ｔ１における実脈動振幅Ｄ１を算出し、この実脈動振幅Ｄ１を用いて実排気系温度Ｔ１における実脈動流量Ｑ’１及び脈動補正係数Ｋ２を求めるようにしたので、第１実施例に比して更に補正精度を向上することができる。

図９は本発明の第３実施例に係るＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０の補正制御の流れを示すフローチャートである。この第３実施例では、補正精度を高めるために、ウェイストゲートバルブ１７の開度Ａｗｇに基づいて基準脈動振幅Ｄ０を補正して、差圧ΔＰ１の脈動の振幅である実脈動振幅Ｄ１を求めている。

具体的に図９のフローチャートを用いて説明すると、ステップＳ１０〜Ｓ２２の処理は上記第１実施例と同様である。ステップＳ２２に続くステップＳ２２Ｃでは、ウェイストゲートバルブ１７の開度Ａｗｇを読み込む。続くステップＳ２２Ｄでは、ウェイストゲートバルブ１７の開度Ａｗｇに基づいて振幅補正係数Ｄｗｇを算出する。ステップＳ２２Ｅでは、基準脈動振幅Ｄ０と振幅補正係数Ｄｗｇとに基づいて、現在の実脈動振幅Ｄ１を算出する。具体的には、基準脈動振幅Ｄ０と振幅補正係数Ｄｗｇとを乗算して実脈動振幅Ｄ１を求める。ステップＳ２３では上記の第１実施例と同様に差圧の脈動周期Ｗを算出する。そしてステップＳ２４Ｂでは、脈動周期Ｗ，実脈動振幅Ｄ１，及び差圧ΔＰ１に基づいて、ＥＧＲガスの実脈動流量Ｑ’１を算出する。以下のステップＳ２５〜２８の処理は第１実施例と同様である。

このような第３実施例によれば、ウェイストゲートバルブ１７の開度Ａｗｇを用いて実脈動振幅Ｄ１を算出し、この実脈動振幅Ｄ１に基づいて実脈動流量Ｑ’１及び脈動補正係数Ｋ２を求めるようにしたので、第１実施例に比して更に補正精度を向上することができる。

図１０は本発明の第４実施例に係るＥＧＲ制御弁２２の基本開口面積Ａ０の補正制御の流れを示すフローチャートである。ＥＧＲ要求が有る場合、ＥＧＲ率（あるいはＥＧＲ制御弁２２の開度又は開口面積）に応じて、ＥＧＲ通路２１よりも上流側の吸気通路１３に設けられた吸気流量調整弁２４を絞って、新気量を低下させている。そして第４実施例では、吸気流量調整弁２４の閉方向への駆動が完了し、実際にＥＧＲガスが導入され得る状況となるのを待って、第１実施例と同様の制御を実施する。

具体的に図１０のフローチャートを用いて説明すると、ステップＳ１０でＥＧＲ要求が有ると判定された場合に、ステップＳ１０Ａへ進み、吸気流量調整弁２４の目標開度を設定する。この目標開度は、ＥＧＲ率に応じて吸入新気量を低減するように、閉方向の値に設定される。

ステップＳ１０Ｂでは、上記の目標開度へ向けて吸気流量調整弁２４を駆動制御する。ステップＳ１０Ｃでは、上記の目標開度に達して吸気流量調整弁２４の駆動が完了したかを判定する。この判定は、例えば簡易的に駆動完了に対応した所定期間が経過したかを判定するようにしても良く、あるいはセンサにより直接的に検出しても良く、あるいはエンジン運転状態から推定しても良い。吸気流量調整弁２４の駆動が完了していない場合には本ルーチンを終了する。

吸気流量調整弁２４の駆動が完了したと判定されると、ステップＳ１１へ進み、上記第１実施例と同様に、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、予め設定されている開口面積設定用のマップを参照して、ＥＧＲ制御弁２２の基本開度に相当する基本開口面積Ａ０を求め、この基本開口面積Ａ０を読み込む。以下のステップＳ１２〜Ｓ２８の処理は第１実施例と同様である。

このような第４実施例によれば、吸気流量調整弁２４の駆動完了後に開口面積の補正制御を実施しているので、吸入新気量を減少させる前にＥＧＲガスが過剰に吸気通路１３へ導入される事態を確実に抑制することができる。

以上のような実施例の特徴的な構成及び作用効果について以下に列記する。

［１］現在のエンジン運転状態に基づいてＥＧＲ制御弁２２の基本開度（基本開口面積Ａ０）を設定し、実排気系温度Ｔ１に基づいて、ＥＧＲ制御弁２２の前後の差圧ΔＰ１を算出し、現在のエンジン運転状態に対応する定常状態でのＥＧＲ制御弁２２の前後の差圧である基準差圧ΔＰ０を算出する。そして、基準差圧ΔＰ０の脈動の振幅である基準脈動振幅Ｄ０を算出し、下式（５）’に示すように、差圧ΔＰ１，基準差圧ΔＰ０，及び基準脈動振幅Ｄ０に基づいて、脈動補正係数Ｋ２を算出し、この脈動補正係数Ｋ２に基づいて基本開度（Ａ０）を補正している。
Ｋ２＝［∫｛（ΔＰ０＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ
／∫｛（ΔＰ１＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ］ …（５）’
言い換えると、下式（３）’に示すように差圧ΔＰ１の脈動を考慮した実脈動流量Ｑ’１と、下式（４）に示すように基準差圧ΔＰ０の脈動を考慮した基準脈動流量Ｑ’０と、が等しくなるように脈動補正係数Ｋ２を算出している。
Ｑ’１＝１／Ｗ×∫｛Ａ１×Ｃ×（ΔＰ１＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ…（３）’
Ｑ’０＝１／Ｗ×∫｛Ａ０×Ｃ×（ΔＰ０＋Ｄ０×ｓｉｎ（ωｔ））^１／２｝ｄｔ…（４）
従って、図６を参照して上述したように、温度非平衡時には差圧の脈動の影響によって実流量Ｑ１が基準流量Ｑ０に対して特有のずれ方をするものの、上記の脈動補正係数Ｋ２を用いて基本開口面積Ａ０を補正することで、このような温度非平衡時における差圧の脈動に起因するＥＧＲガス流量のばらつきを低減し、ＥＧＲ制御弁２２の開度（開口面積）を精度良く補正することができる。

［２］好ましくは、上記差圧の脈動の１周期当たりの平均ＥＧＲガス流量である実脈動流量と、上記基準差圧の脈動の１周期当たりの平均ＥＧＲガス流量である基準脈動流量と、が等しくなるように脈動補正係数を算出し、この脈動補正係数を用いて上記基本開度を補正する。

［３］また、上記実排気系温度におけるＥＧＲガスの流量と、上記定常状態におけるＥＧＲガスの流量と、が等しくなるように差圧補正係数Ｋ１を算出し、この差圧補正係数Ｋ１に基づいて基本開度（基本開口面積Ａ０）を補正している。これにより、温度非平衡時における差圧ΔＰ１と基準差圧ΔＰ０とのばらつきに起因する制御精度の低下を抑制し、補正精度を向上することができる。

［４］好ましくは、現在のエンジン運転状態に対応する定常状態における排気系温度である基準排気系温度Ｔ０を算出し、実排気系温度Ｔ１と基準排気系温度Ｔ０との温度差ΔＴが所定のしきい値以上である場合に、上記基本開度の補正を実施する。

［５］図８に示す第２実施例では、補正精度の向上を図るために、実排気系温度と基準排気系温度との温度差ΔＴと、基準脈動振幅Ｄ０と、に基づいて実脈動振幅Ｄ１を算出している（ステップＳ２２Ａ，Ｓ２２Ｂ参照）。そして、上式（５）に示すように、この実脈動振幅Ｄ１を用いて脈動補正係数Ｋ２を算出している。

［６］図９に示す第３実施例では、補正精度の向上を図るために、ウェイストゲートバルブの開度Ａｗｇと基準脈動振幅Ｄ０とに基づいて実脈動振幅Ｄ１を算出している（ステップＳ２２Ｃ〜Ｓ２２Ｅ参照）。そして、上式（５）に示すように、この実脈動振幅Ｄ１を用いて脈動補正係数Ｋ２を算出している。

［７］図１０に示す第４実施例では、ステップＳ１０及びＳ１０Ａ〜Ｓ１０Ｃに示すように、ＥＧＲ要求がある場合、ＥＧＲ通路２１が接続する位置よりも上流側の吸気通路１３に設けられた吸気流量調整弁２４を閉方向に駆動し、この吸気流量調整弁２４の閉方向への駆動が完了し、吸入新気量が絞られてから、上述した補正制御、つまりＥＧＲガスの導入を実施するようにしている。

［８］上記の補正制御を適用することで、車両加速時にはＥＧＲ制御弁２２の開度（開口面積）が増加方向に補正される。従って、図７（Ａ）に示すように、加速時、特に加速初期に実ＥＧＲ率を増加させて目標ＥＧＲ率に近づけることができ、ＥＧＲ率の応答遅れを抑制することができる。

［９］一方、車両減速時には、ＥＧＲ制御弁２２の基本開度が低下方向に補正される。従って、図７（Ｂ）に示すように、減速時、特に減速初期に実ＥＧＲ率を低下させて目標ＥＧＲ率に近づけることが可能となり、ＥＧＲ率のオーバーシュートを抑制することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では、ターボ過給機を備えたエンジンに本発明を適用しているが、ターボ過給機を備えない自然吸気のエンジンにも同様に本発明を適用することができる。

Claims

排気通路から吸気通路へ排気ガスの一部を還流するＥＧＲ通路をＥＧＲ制御弁により開閉し、
上記ＥＧＲ制御弁の基本開度を現在のエンジン運転状態に基づいて設定するエンジンの制御方法において、
現在の排気系の温度である実排気系温度を検出し、
上記実排気系温度に基づいて、上記ＥＧＲ制御弁の前後の差圧を算出し、
現在のエンジン運転状態に対応する定常状態での上記ＥＧＲ制御弁の前後の差圧である基準差圧を算出し、
上記基準差圧の脈動の振幅である基準脈動振幅を算出し、
上記差圧，上記基準差圧，及び上記基準脈動振幅に基づいて、上記基本開度を補正するエンジンの制御方法。
上記差圧の脈動の１周期当たりの平均ＥＧＲガス流量である実脈動流量と、上記基準差圧の脈動の１周期当たりの平均ＥＧＲガス流量である基準脈動流量と、が等しくなるように脈動補正係数を算出し、
この脈動補正係数を用いて上記基本開度を補正する請求項１に記載のエンジンの制御方法。
上記実排気系温度におけるＥＧＲガスの流量と、上記定常状態におけるＥＧＲガスの流量と、が等しくなるように差圧補正係数を算出し、
この差圧補正係数を用いて上記基本開度を補正する請求項１又は２に記載のエンジンの制御方法。
現在のエンジン運転状態に対応する定常状態における排気系温度である基準排気系温度を算出し、
上記実排気系温度と上記基準排気系温度との温度差が所定のしきい値以上である場合に、上記基本開度の補正を実施する請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御方法。
上記実排気系温度と上記基準排気系温度との温度差と、上記基準脈動振幅と、に基づいて、上記差圧の脈動の振幅である実脈動振幅を算出し、
上記差圧，上記基準差圧，上記実脈動振幅，及び上記基準脈動振幅に基づいて、上記脈動補正係数を算出する請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの制御方法。
吸気を過給するターボ過給機と、
上記ターボ過給機による過給圧を調整するウェイストゲートバルブと、を有し、
上記ウェイストゲートバルブの開度と上記基準脈動振幅とに基づいて、上記差圧の脈動の振幅である実脈動振幅を算出し、
上記差圧，上記基準差圧，上記実脈動振幅，及び上記基準脈動振幅に基づいて、上記脈動補正係数を算出する請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御方法。
上記ＥＧＲ通路が吸気通路に接続する位置よりも上流側の吸気通路に、吸気流量を調整する吸気流量調整弁を有し、
ＥＧＲ要求がある場合、上記吸気流量調整弁を閉方向に駆動し、
上記吸気流量調整弁の閉方向への駆動完了後に、上記基本開度の補正を行なう請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンの制御方法。
車両加速時には、上記基本開度を増加方向に補正する請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの制御方法。
車両減速時には、上記基本開度を低下方向に補正する請求項１〜８のいずれかに記載のエンジンの制御方法。
排気通路から吸気通路へ排気ガスの一部を還流するＥＧＲ通路と、
このＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ制御弁と、
現在のエンジン運転状態に基づいてＥＧＲ制御弁の基本開度を設定する基本開度設定部と、を有するエンジンの制御装置において、
排気系温度を検出する排気系温度検出部と、
上記排気系温度検出部により検出される実排気系温度に基づいて、上記ＥＧＲ制御弁の前後の差圧を算出する差圧算出部と、
現在のエンジン運転状態に対応する定常状態での上記ＥＧＲ制御弁の前後の差圧である基準差圧を算出する基準差圧算出部と、
上記基準差圧の脈動の振幅である基準脈動振幅を算出する基準脈動振幅算出部と、
上記差圧，上記基準差圧，及び上記基準脈動振幅に基づいて、上記基本開度を補正する補正部と、
を有するエンジンの制御装置。