JP3783422B2 - 筒内噴射式エンジンの排気還流制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式エンジンの排気還流制御装置に関し、特に、吸気通路に吸気絞り弁が配設されているものにおいて、車両の運転者によるアクセルペダルの踏み込みが予測されるときの前記吸気絞り弁の制御の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の筒内噴射式エンジンの排気還流制御装置として、例えば特開昭６３−５０５４４号公報に開示されるように、過給機付ディーゼルエンジンにおいて排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を減少させるために、排気還流量を調節することによって空気過剰率λを制御するようにしたものが知られている。このものでは、エンジンの吸気及び排気系を連通する排気還流通路の途中にアクチュエータにより作動される排気還流量調節弁（排気ガス循環調節装置）を設け、この弁の開度を制御することにより、排気還流量を調節するようにしている。
【０００３】
また、一般に、アイドル運転時等の低速運転状態ではエンジンの吸気負圧が小さくなるので、前記排気還流量調節弁を全開状態にしていても十分な排気還流量を得られないことがあるが、これに対し、特開平９−４５１９号公報に開示される排気還流制御装置では、通常、スロットル弁等が備わらない小型ディーゼルエンジンの吸気通路に吸気絞り弁を配設し、上述の如き吸気負圧の小さい運転状態で、吸気絞り弁の開度を絞ることにより吸排気系の間の差圧を高めて、十分な排気還流量を得られるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ディーゼルエンジンは、通常、空燃比がかなりリーン（希薄）な状態で運転されるため、ＮＯｘの排出量が多くなることが知られている。これに対し、排気還流量を多くすることによってＮＯｘの排出量を低減できるが、一方、排気還流量を多くすると、そのことによって吸気中の酸素量が減少するため、スモークが発生し易くなる。つまり、空燃比がリッチになると、スモークが発生し易くなる。また、筒内噴射式ガソリンエンジンにおいても、空燃比がリーンな状態で排気還流量を多くすると、スモークが発生し易くなる。
【０００５】
そこで、本発明者は空燃比とスモーク量との関係を調べ、その結果、空燃比がある値を越えてリッチになると、スモーク量が急増するという特性を見出した。この特性を考慮すれば、前記ＮＯｘ低減とスモーク低減とを両立させるためには、スモーク量が急増し始める手前のできるだけリッチ側の空燃比を目標として、排気還流量を制御すればよいことになる。
【０００６】
しかしながら、前記従来の排気還流制御装置においては、排気還流通路の途中に設けた排気還流量調節弁により排気還流量を調節するようにしているので、上述の如きできる限りリッチ側の空燃比を目標として、排気還流量を制御すると、車両の加速開始時に空燃比が過度にリッチな状態になってしまい、排気中のスモーク量が急増するという不具合が生じる。すなわち、車両の加速開始時には、運転者によるアクセルペダルの踏み込みに対応して燃料噴射量が増量されるとともに、排気還流量調節弁が閉じ側に作動されて、排気還流量の減少により吸入空気量を増大させるという制御が行われるが、その際、前記排気還流量調節弁の作動遅れによって、空燃比が一時的に目標よりもリッチ側にずれてしまうのである。
【０００７】
特に、アイドル運転時を含むエンジンの低速運転状態では、排気還流量の確保のために排気還流量調節弁が全開状態にされており、その状態でアクセルペダルが急に踏み込まれた場合、全開状態の排気還流量調節弁が全閉状態になるまでに時間がかかるので、その間のスモーク量の増大が問題になる。
【０００８】
この問題に対し、エンジンが低速運転状態にあるときには、アクセル操作に対応する燃料噴射量の増量を前記排気還流量調節弁の作動遅れに相当する時間、抑制することが考えられるが、そのようにすると、アクセルペダルが踏み込まれた直後の燃料噴射量が不足してしまい、車両の加速性能が損なわれる。
【０００９】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気中のＮＯｘ及びスモークを両方共に低減させるべく、排気還流量を制御して空燃比を所定の目標値に保つようにした排気還流制御装置において、運転者によるアクセルペダルの踏み込みが予測されるときの吸気絞り弁の制御に工夫を凝らし、アクセル操作に対応する車両の加速性能を良好に維持しつつ、排気中のスモーク量の低減を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、例えば車両の走行中に運転者がアクセルペダルを離したとき等のアクセル戻し状態で、吸気絞り弁を閉じ側に作動させるようにした。
【００１１】
具体的には、請求項１記載の発明では、図１に示すように、エンジン１の気筒２内の燃焼室４に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５と、前記燃焼室４への吸気通路１０に配設された吸気絞り弁１４と、該吸気絞り弁１４よりも下流の吸気通路１０に排気の一部を還流させる排気還流通路２３と、該排気還流通路２３における排気還流量を調節する排気還流量調節弁２４と、前記吸気通路１０における吸入空気量を計測するセンサ１１と、アクセル操作量に応じて前記燃料噴射弁５による燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段３５ａと、前記吸入空気量及び燃料噴射量に基づいて、空燃比が所定の目標値になるように前記排気還流量調節弁２４の開度を制御する排気還流制御手段３５ｂとを備えた筒内噴射式エンジンの排気還流制御装置Ａを前提とする。そして、アクセル操作量が所定以上、減少したアクセル戻し状態を判定するアクセル戻し状態判定手段３５ｅと、前記アクセル戻し状態が判定されたとき、前記吸気絞り弁２４を閉じ側に作動させる吸気絞り弁制御手段３５ｄと、前記アクセル戻し状態が判定されたときから、その後の再加速時のアクセル踏み込みに対応する設定時間が経過するまでの間、前記排気還流制御手段による排気還流量調節弁の制御ゲインを増大補正するゲイン増大補正手段と、を設け、その上で、前記排気還流制御手段３５ｂは、アクセル操作量が所定以上、大きく変化した加速運転状態で前記排気還流量調節弁２４を閉じ側に作動させるとともに、前記アクセル戻し状態が判定されたときにも排気還流量調節弁２４を閉じ側に作動させるように構成する。
【００１２】
この構成によれば、車両の走行中に運転者が何らかの理由でアクセルペダルを離したとき、アクセル操作量の減少に伴い、アクセル戻し状態判定手段３５ｅによりアクセル戻し状態が判定される。そして、吸気絞り弁２４が吸気絞り弁制御手段３５ｄにより閉じ側に作動されて、そのことによる吸入空気量の減少に対応して、排気還流制御手段３５ｂにより排気還流量調節弁２４の開度が小さくされる（即ち、排気還流量調節弁２４が閉じ側に作動される）。従って、運転者が一旦、離したアクセルペダルを再び踏み込んだとき、このアクセル操作量の増大に対応して、燃料噴射制御手段３５ａにより燃料噴射量が増量されるとともに、前記排気還流制御手段３５ｂにより排気還流量調節弁２４が閉じ側に作動されるが、その際、該排気還流量調節弁２４の開度が既に小さくされているので、その分、排気還流量が早く減少して、吸入空気量が速やかに増大する。
【００１３】
つまり、前記アクセル戻し状態では運転者によるアクセルペダルの踏み込みが予測されるので、これに対応して排気還流量調節弁２４を閉じ側に作動させることで、その後、アクセルペダルが踏み込まれたとき、燃料噴射量を抑制することなく、排気還流量調節弁２４の閉作動の遅れを低減することができ、よって、車両の加速性能を良好に維持しつつ、排気中のスモーク量を低減できる。
【００１４】
しかも、前記のように運転者によるアクセル操作量が急変するような状況では、その変化に遅れないように制御の応答性を高めることを優先し、アクセル戻し状態が判定されたときから設定時間が経過するまでの間、排気還流制御手段による排気還流量調節弁の制御ゲインが増大補正される。そのことによって、排気還流量調節弁の作動の応答性を高めることができる。尚、前記設定時間を比較的短い時間（例えば、１〜２秒）とすれば、その間の制御の収束性の悪化は問題にならない。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明におけるアクセル戻し状態は、車両の加速運転時におけるマニュアルトランスミッションの変速操作に伴うものであり、設定時間は、前記マニュアルトランスミッションの変速操作が終了して、アクセル戻し状態でなくなるまでの期間を含むように設定されているものとする。
【００１６】
このことで、変速操作に伴うアクセル戻し状態において排気還流量調節弁の開度を小さくさせておくことで、変速操作を終了して加速運転状態に移行したときのエンジンのもたつきを低減でき、しかも、制御ゲインの増大補正により排気還流量調節弁の作動の応答性が高められているので、前記のもたつきを事実上、解消できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００１８】
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態の全体構成を示し、１は４つの気筒２（１つのみ図示する）を有する直列４気筒ディーゼルエンジンであって、このエンジン１はマニュアルトランスミッションを装備した車両に搭載されている。前記各気筒内にはピストン３が往復動可能に嵌装されていて、このピストン３により各気筒２内に燃焼室４が区画されており、この燃焼室４の上面の略中央部に、電磁弁からなるインジェクタ（燃料噴射弁）５が設けられている。その各インジェクタ５は高圧の燃料を蓄える共通のコモンレール（蓄圧室）６に接続されていて、各気筒毎の所定の噴射タイミングで開閉作動されて、燃焼室４に直接燃料を噴射するようになっている。
【００１９】
前記コモンレール６には、その内部の燃圧（コモンレール圧）を検出する圧力センサ６ａが配設されているとともに、クランク軸７により駆動される高圧供給ポンプ８が接続されており、該高圧供給ポンプ８は圧力センサ６ａにより検出されるコモンレール６内の燃圧が所定値（例えば、アイドル運転時に４０ＭＰａ、それ以外の運転状態では８０ＭＰａ以上）に保持されるように作動する。さらに、前記クランク軸７の端部には、該クランク軸７の回転角度を検出するクランク角センサ９が設けられている。このクランク角センサ９は電磁ピックアップ等からなり、前記クランク軸７の端部に設けた被検出用プレート（図示せず）の外周に対応する箇所に配置されていて、その外周部に突設された突起部の通過に対応してパルス信号を出力する。
【００２０】
また、１０は前記エンジン１の各気筒２に吸入空気（吸気）を供給する吸気通路であり、この吸気通路１０の下流端部は図示しないサージタンクを介して気筒毎に分岐していて、それぞれ図示しない吸気ポートにより各気筒２の燃焼室４に接続されている。また、そのサージタンクには、各気筒２に過給される過給圧力が検出できる吸気圧力センサ１０ａが設けられている。一方、吸気通路１０の上流端部は図示しないエアクリーナに接続され、その下流には上流側から順に、吸気流量を計測するエアフローセンサ１１と、後述のタービン２１により駆動されて吸気を圧縮するブロワ１２と、このブロワ１２により圧縮した吸気を冷却するインタークーラ１３と、通路断面積を絞る吸気絞り弁１４とが設けられている。この吸気絞り弁１４は、全閉状態でも吸気が流通可能なように切り欠きが設けられたバタフライバルブからなり、後述のＥＧＲ弁２４と同様、ダイヤフラム１５に作用する負圧の大きさが負圧制御用の電磁弁１６により調節されることで、弁の開度が調節されるものである。
【００２１】
前記エアフローセンサ１１は、流速変動があっても空気流量を確実にとらえることのできる定温度型ホットフィルム式エアフローセンサであり、図示しないが、吸気通路１０に吸気流れ方向と直交するように配されたヒータと、このヒータを挟んで上流側と下流側とに配置されたホットフィルムとを備えていて、両ホットフィルムの温度の高低に基づいて、吸気通路１０を下流側（各気筒２の側）に向かう正方向流及び上流側に向かう逆流をそれぞれ検出するものである。このエアフローセンサ１１による計測値に基づいて、正方向の空気流量のみを計測することができ、排気還流量の制御に逆流による誤差が入ることを避けることができる。尚、前記エアフローセンサ１１の代わりに、吸気通路１０の吸気管圧力を検出するセンサを採用してもよい。
【００２２】
前記図１において、２０は各気筒２の燃焼室４から排ガスを排出する排気通路であり、この排気通路２０の上流端部は分岐してそれぞれ図示しない排気ポートにより各気筒２の燃焼室４に接続されていて、その下流には順に、排ガスにより回転されるタービン２１と、排ガス中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘ並びにパティキュレートを浄化するいわゆる４ウエィ触媒を有する触媒コンバータ２２とが配設されている。
【００２３】
前記タービン２１及びブロワ１２からなるターボ過給機２５は、エンジン１の加速運転時や高負荷運転時等に十分な過給を行なうためのものであり、図２に示すように、タービン２１を収容するタービン室２１ａに該タービン２１ａの全周を囲むように複数のフラップ２１ｂ，２１ｂ，…が設けられ、その各フラップ２１ｂが排気流路のノズル断面積Ａを変化させるように回動可能なＶＧＴ（バリアブルジオメトリーターボ）である。このＶＧＴでは、同図（ａ）に示すように、フラップ２１ｂ，２１ｂ，…をその先端がタービン２１に対し周方向を向くように位置付け、ノズル断面積Ａを小さくしていわゆるＡ/Ｒを小さくすると、排気流量が少ないエンジン１の低回転域では過給効率が高くなり、反対に同図（ｂ）に示すように、フラップ２１ｂ，２１ｂ，…をその先端がタービン２１の中心に向くように位置付けて、ノズル断面積Ａを大きくしてＡ/Ｒを大きくすると、同じく排気流量が少ないエンジン１の低回転域では過給効率が低くなる。
【００２４】
また、前記排気通路２０は、タービン２１と触媒コンバータ２２との間で、排ガスの一部を吸気側に還流させる排気還流通路（以下ＥＧＲ通路という）２３の上流端に分岐接続されている。このＥＧＲ通路２３の下流端は吸気通路１０におけるインタークーラ１３の下流側に接続され、その途中には、開度調節可能な負圧作動式の排気還流量調節弁（以下ＥＧＲ弁という）２４が配置されていて、排気通路２０の排ガスの一部をＥＧＲ弁２４により流量調節しながら吸気通路１０に還流させるようになっている。
【００２５】
前記ＥＧＲ弁２４は、図３に示すように、弁箱を仕切るダイヤフラム２４ａに弁棒２４ｂが固定され、この弁棒２４ｂの両端にＥＧＲ通路２３の開度をリニアに調節する弁本体２４ｃとリフトセンサ２６とが設けられている。前記弁本体２４ｃはスプリング２４ｄによって閉方向（図の下方）に付勢されている一方、弁箱の負圧室（ダイヤフラム２４ａよりも上側の室）には負圧通路２７が接続されている。この負圧通路２７は、負圧制御用の電磁弁２８を介してバキュームポンプ（負圧源）２９に接続されており、電磁弁２８が後述のＥＣＵ３５からの制御信号（電流）によって負圧通路２７を連通・遮断することによって、負圧室のＥＧＲ弁駆動負圧が調節され、それによって、弁本体２４ｃによりＥＧＲ通路２３の開度がリニアに調節されるようになっている。
【００２６】
つまり、図４（ａ）に示すように、電流が大きくなるに従ってＥＧＲ弁駆動負圧が大きく（圧力が低く）なり、そのＥＧＲ弁駆動負圧に比例して、同図（ｂ）に示すようにＥＧＲ弁本体２４ｃのリフト量が変化する。但し、ＥＧＲ弁本体２４ｃのリフト量の変化にはヒステリシスが見られる。
【００２７】
尚、前記びターボ過給機２５のフラップ２１ｂ，２１ｂ，…にもＥＧＲ弁２４と同様にダイヤフラム３０が取り付けられていて、負圧制御用の電磁弁３１によりダイヤフラム３０に作用する負圧が調節されることで、前記フラップ２１ｂ，２１ｂ，…の作動量が調節されるようになっている。
【００２８】
前記各インジェクタ５、高圧供給ポンプ８、吸気絞り弁１４、ＥＧＲ弁２４、ターボ過給機２５のフラップ２１ｂ，２１ｂ，…等はコントロールユニット（Electronic Contorol Unit：以下ＥＣＵという）３５からの制御信号によって作動するように構成されている。このＥＣＵ３５には、前記圧力センサ６ａからの信号出力と、クランク角センサ９からの出力信号と、エアフローセンサ１１からの出力信号と、ＥＧＲ弁２４のリフトセンサ２６からの出力信号と、車両の運転者による図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３２からの出力信号とが少なくとも入力されている。
【００２９】
（制御システムの全体構成）
前記ＥＣＵ３５におけるエンジン制御の基本的な処理の概要は図５のブロック図に示されており、インジェクタ５の作動による燃料噴射制御及びＥＧＲ弁２４の作動による排気還流制御（ＥＧＲ弁制御）が行われ、これに加えて、高圧供給ポンプ８の作動によるコモンレール圧力、即ち燃量噴射圧の制御と、吸気絞り弁１４の作動制御と、ターボ過給機２５のフラップ２１ｂ，２１ｂ，…の作動制御（ＶＧＴ制御）とが行われる。
【００３０】
1)排気還流及び燃料噴射制御の概要
排気還流及び燃料噴射制御は、アクセル開度に基づいて基本となる燃料噴射量を決定するとともに、ＥＧＲ弁２４の作動によりＥＧＲ率を調節して、各気筒の空燃比を均一かつ高精度に制御するものである。このＥＧＲ率は全排気量中の還流される排ガス量（ＥＧＲ量）の割合をいう。
【００３１】
ＥＧＲ率＝ＥＧＲ量／全排気量
ここで、ＥＧＲ通路２３から吸気通路１０に還流される排ガスの各気筒への分配性はそれぞれ異なり、加えて各気筒２毎の空気吸入特性自体にもばらつきがあるので、ＥＧＲ通路２３におけるＥＧＲ弁２４の開度を同じにしても、各気筒２におけるＥＧＲ率及び吸入空気量偏差にばらつきを生じ、ＥＧＲ率の高い気筒ではその吸入空気量が少なく、ＥＧＲ率の低い気筒ではその吸入空気量が多くなる。そこで、基本的には全気筒に共通の目標空燃比を定め、各気筒２毎に吸入空気量を検出して、この吸入空気量に応じて前記目標空燃比となるように気筒毎に排気還流量を制御する。つまり、各気筒２の吸入空気量に対するＥＧＲ量の割合の均一化を図るのではなく、所定の空燃比を目標として気筒毎に排気還流量を制御することで、各気筒２の空燃比を均一かつ高精度に制御している。
【００３２】
具体的に、前記ＥＣＵ３５には、アクセル開度accel及びエンジン回転数Neの変化における、実験的に決定された最適な目標トルクtrqsolを記録した二次元マップ３６と、エンジン回転数Ne、目標トルクtrqsol及び新気量（吸入空気量のことであり燃料を含まない。以下、同じ。）FAirの変化における、実験的に決定された最適な目標燃料噴射量Fsolを記録した三次元マップ３７と、エンジン回転数Neと目標トルクtrqsolの変化における、実験的に決定された最適な目標空燃比A/Fsolを記録した二次元マップ３８とがそれぞれメモリ上に電子的に格納されている。
【００３３】
前記目標空燃比A/FsolがＮＯｘの低減とスモークの低減とを両立させるための排気還流量を決定する基準となるものである。すなわち、図６にディーゼルエンジンの空燃比と排気中のＮＯｘ量との関係を例示するように、空燃比が上昇するとＮＯｘ量が増大する傾向があるので、排気還流量を多くして空燃比を下げれば（リッチ側にする）ＮＯｘの発生を少なくできる。
【００３４】
しかし、図７に例示すように、同じエンジンの空燃比と排気中のスモーク値との関係に依れば、空燃比がリッチ側に変化してある空燃比以下になると、スモーク量が急に増大することが分かる。このことから、排気還流量を多くするにも限界があり、排気中のＮＯｘ量の低減とスモーク量の増大抑制との両立を図るには、目標とする空燃比をＮＯｘの低減が図れるようにできるだけリッチ側に、かつスモーク量が急増し始める手前の値に定め、これを目標として排気還流量を制御する必要がある、ということができる。
【００３５】
2)排気還流制御
そこで、この実施形態における排気還流制御では、まず、アクセル開度センサ３２により検出されたアクセル開度accelとクランク角センサ９により検出されたエンジン回転数Neとを用いて、目標トルク演算部４１において前記メモリ上の二次元マップ３６を参照して目標トルクtrqsolを決定する。この目標トルクtrqsolと、エアフローセンサ１１によって計測された新気量FAirとエンジン回転数Neとを用いて、目標噴射量演算部４２において前記メモリ上の三次元マップ３７を参照して目標噴射量Fsolを決定する。一方、前記目標トルクtrqsolとエンジン回転数Neとを用いて、目標空燃比演算部４３において前記メモリ上の二次元マップ３８を参照して前記両立を図るための目標空燃比A/Fsolを決定する。
【００３６】
そして、前記目標噴射量Fsolと目標空燃比A/Fsolとを用いて、目標新気量演算部４４において目標新気量FAsolを算出し（FAsol=Fsol×A/Fsol）、この目標新気量FAsolを目標として、新気量制御部４５において新気量FAirのフィードバック制御を行う。この制御は新気供給量自体を直接調節するのではなく、排気還流量を調節することによって新気量を変化させるというものであり、つまり、新気の補正量を決定するのではなく、目標とするＥＧＲ弁２４の操作量EGRsolを決定し、そのＥＧＲ弁２４の目標操作量EGRsolに基づいて、ＥＧＲ弁制御を実行する。尚、前記目標新気量演算部４４及び新気量制御部４５が排気還流手段３５ｂに対応している。
【００３７】
3)燃料噴射制御
また、ＥＣＵ３５には、目標トルクtrqsol及びエンジン回転数Neの変化における、実験的に決定された最適なコモンレール圧力CRPsolを記録した二次元マップ５０がメモリ上に電子的に格納して備えられており、前記目標トルク演算部４１において得られた目標トルクtrqsolとエンジン回転数Neとを用いて、コモンレール圧力演算部４６において当該マップ５０を参照して目標コモンレール圧力CRPsolを演算し、これを用いてコモンレール圧力を制御する。そして、この制御されたコモンレール圧力CRPと、前記目標噴射量演算部４２において決定された目標噴射量Fsolとに基づいて、各インジェクタ５の励磁時間を決定し、それぞれ制御するようにしている。尚、前記目標噴射量演算部４２が燃料噴射制御手段３５ａに対応している。
【００３８】
4)吸気絞り弁制御
ＥＣＵ３５には、目標燃料噴射量Fsol及びエンジン回転数Neの変化における、実験的に決定された最適な目標吸気絞り量THsolを記録した二次元マップ５１をメモリ上に電子的に格納して備えており、前記目標噴射量演算部４２において得られた目標噴射量Fsolとエンジン回転数Neとを用いて、目標吸気絞り量演算部４７において当該マップ５１を参照して目標吸気絞り量THsolを演算し、これを用いて吸気絞り弁１４の開度を制御する。尚、前記目標吸気絞り量演算部４７が吸気絞り弁制御手段手段３５ｄに対応している。
【００３９】
5)ＶＧＴ制御
ＥＣＵ３５には、目標トルクtrqsol及びエンジン回転数Neの変化における、実験的に決定された最適な目標過給圧力Boostsolを記録した二次元マップ５２をメモリ上に電子的に格納して備えており、前記目標トルク演算部４１において得られた目標トルクtrqsolとエンジン回転数Neとを用いて、目標過給圧力演算部４８において当該マップ５２を参照して目標過給圧力Boostsolを演算する。そして、この目標過給圧力Boostsolと吸気圧力センサ１０ａにより検出された吸気絞り弁１４下流の吸気通路１０の吸気圧力Boostとを用いて、過給圧力制御部４９において、吸気圧力Boostが目標過給圧力Boostsolになるようなターボ過給機２５のフラップ２１ｂ，２１ｂ，…の開度（作動制御量）VGTsolを演算し、これを用いてフラップ２１ｂ，２１ｂ，…を適正な開度になるように制御する。
【００４０】
（排気還流及び燃料噴射制御の全体の流れ）
次に、前記ＥＣＵ３５による基本的な排気還流及び燃料噴射制御の流れを図８により説明する。この制御はメモリ上に電子的に格納された制御プログラムに従い、エンジン１の回転に同期して実行される。
【００４１】
まず、同図のステップＳ１〜Ｓ３に示すように、エアフローセンサ１１によって検出される吸入空気量及びクランク角センサ９によって検出されるクランク角度に基づいて、気筒毎に吸入空気量FAirが求められる。また、クランク角センサ９によって検出されるエンジン回転数Ne、アクセル開度センサ３２によって検出されるアクセル開度accel及び前記吸入空気量FAirに基づいて目標燃料噴射量Fsolが求められる（ステップＳ４〜Ｓ６）。
【００４２】
アクセル開度accel、エンジン回転数Ne等に基づいてエンジン１が低負荷ないし中負荷の定常運転状態にあるか、或いは加速運転状態にあるかの過渡判定が行なわれ（ステップＳ７）、定常運転時には基本目標空燃比が設定され、それに基づいて目標吸入空気量が求められて、ＥＧＲ弁基本制御が行なわれ、さらに、この基本制御が気筒毎の吸入空気量FAirに基づく気筒毎のＥＧＲ弁制御によって補正される（ステップＳ８〜Ｓ１１）。一方、加速運転時には加速時の目標空燃比が設定され、加速時のＥＧＲ弁制御及び噴射量制御が行なわれる（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。
【００４３】
（気筒毎の吸入空気流量の検出及び吸入空気量の算出）
前記エアフローセンサ１１により検出された吸入空気流量の例は、図９に示すようになる。同図の斜線を入れた部分が吸気の逆流分であり、この逆流分を差し引いた積分値、即ち実際に各気筒２に吸入された吸入空気量が僅かながら変動していることが見てとれる。
【００４４】
図１０に前記エアフローセンサ１１を用いた気筒毎の吸入空気量の算出（図８のステップＳ１〜Ｓ３）の具体的な制御手順を示す。吸入空気流量を積分していくとともに、経過時間を計測していき、クランク角度が１８０度に達する都度、その１８０度分の吸入空気流量の積分値Ｑを当該気筒(i)の吸入空気量Ｑiとし、その所要時間（クランクタイマ時間Ｔ）を当該気筒(i)のクランク間隔Ｔiとし、得られた４気筒の吸入空気量Ｑiの平均値を基本吸入空気量Ｑavとして求める（ステップＡ１〜Ａ７）。尚、４気筒の各々には便宜上、気筒番号「０，１，２，３」を与えている。
【００４５】
また、吸気行程の時期が１つの前の気筒(i-1) を基準とする、当該気筒(i)の吸入空気量の変化率ΔＱi=Ｑi/Ｑi-1 とクランク間隔の変化率ΔＴi=Ｔi/Ｔi-1 を求め、吸気行程の時間を加味した吸入空気量の変化指数ΔＱti＝ΔＱi/ΔＴiを求める（ステップＡ８〜Ａ１０）。ここで、ΔＴiを考慮するのは、トルク変動（クランク軸７の角速度変動）による外乱をできるだけ排除するためであり、この処理は特にトルク変動の大きなアイドル運転時に効を奏する。そして、この変化指数ΔＱtiに基づいて各気筒２の吸入空気量特性ΔＱt'(i)を次式により求める（ステップＡ１１）。
【００４６】
ΔＱt'(i)＝ΔＱti×ｒ＋ΔＱti´（１−ｒ）
但し、０＜ｒ≦１
すなわち、ΔＱti´は変化指数ΔＱtiの前回値であり、今回の変化指数ΔＱtiに前回値を所定の割合で反映させるものである。これにより、吸入空気量に関する気筒間の固体差が徐々に明瞭になっていく。
【００４７】
（過渡判定）
図１１に過渡判定（図８のステップＳ４〜Ｓ７）の具体的な制御手順を示す。この過渡判定は加速判定であり、アクセル開度の変化による判定と、燃料噴射量の変化による判定とがある。エンジン１の加速運転時には、燃料噴射量の増大に応じて吸入空気量を増やす必要があり、そのためには、ＥＧＲ弁２４を速やかに閉じ側に作動させて、排気還流量を減らす必要がある。このような排気還流量の低減制御を行なうための過渡判定である。
【００４８】
すなわち、アクセル開度Accとエンジン回転数Neと吸入空気量Ｑavとを用いて、図５の三次元マップ３７より燃料噴射量Ｆ（＝目標噴射量Fsol）を読み込むとともに、アクセル開度の今回値Acc と前回値Acc'とに基づいてその変化量ΔAcc=Acc−Acc'を求める（ステップＢ１〜Ｂ３）。燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neとを用いて二次元マップから加速判定基準αccを読み込む（ステップＢ４）。
【００４９】
このαccは、前記アクセル開度変化量ΔAccに基づいて加速判定をするためのものであり、例えばエンジン回転数Neが高いほど大きくなって加速が判定され難くなる一方、燃料噴射量Ｆが多いほど小さくなって加速が判定され易くなるというように、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neの変化における最適な値が実験的に決定されて、メモリ上に電子的に格納されている。低負荷運転時はもともと排気還流量が多いため、アクセル開度の増大変化（燃料噴射量の増大変化）が大きいときに、排気還流量の低減制御に速やかに移行することができるように、燃料噴射量が多いほど前記αccを小さくしている。
【００５０】
そして、加速係数α＝ΔAcc/αccが１よりも大のときにエンジン１が加速運転状態にあると判定され、加速係数αと別途、求められた目標空燃比ＴA/Fとに基づいて過渡時のＥＧＲ弁操作量ＫＴegrをマップより読み込む（ステップＢ５〜Ｂ７）。すなわち、アクセル開度の増大変化が大きい場合には、排気還流によるＮＯｘの低減よりも運転者の加速要求を優先させるために、排気還流量を速やかに減らすようにしており、そのために、ＥＧＲ弁操作量ＫＴegrのマップは、加速係数αが大きくなるほどＥＧＲ弁２４の開度が小さくなるようにその操作量が実験的に求められて作成され、メモリ上に電子的に格納されている。
【００５１】
前記アクセル開度による加速判定のときは、その判定に基づいて言わば見込みでＥＧＲ弁操作量を決定するものであるが、次の燃料噴射量に基づく過渡判定は実際の加速要求を燃料噴射量に基づいてチェックし、その加速要求に合致した燃料噴射制御を行なうためのものである。
【００５２】
すなわち、燃料噴射量の今回値Ｆと前回値Ｆ´とに基づいてその変化率ΔＦ＝Ｆ／Ｆ´が求められ、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neとを用いて二次元マップから加速判定基準Ｆk を読み込む（ステップＢ８，Ｂ９）。このＦk も前記αccと同様に設定されてメモリ上に電子的に格納されている。そして、噴射量変化係数β＝ΔＦ／Ｆk が１よりも大のときに加速時の制御がなされ、小のときには定常時の制御がなされる（ステップＢ１０，Ｂ１１）。
【００５３】
（定常時の制御）
定常時の制御は図１２に示されており、エンジン回転数Neとアクセル開度Accとを用いて図５の二次元マップ３６より目標トルクＴtrq（＝Trqsol）を読み込み、このＴtrqとNeとを用いて二次元マップ３８より目標空燃比ＴA/Fを読み込んで、目標吸入空気量ＴＱ＝ＴA/F×Ｆが求められる（ステップＣ１〜Ｃ３）。そして、吸入空気量偏差Ｑerr=ＴＱ−Ｑavが求められ、この偏差Ｑerrが零になるようにＰＩＤ制御則に従って基本ＥＧＲ弁操作量Ｔegrを求める（ステップＣ４，Ｃ５）。
【００５４】
すなわち、例えば、前記偏差Ｑerrに比例制御動作の制御ゲイン（Ｐゲイン）を積算した比例制御項と、前記偏差Ｑerrの積分値に積分制御動作の制御ゲイン（Ｉゲイン）を積算した積分制御項と、前記偏差Ｑerrの微分値に微分制御動作の制御ゲイン（Ｄゲイン）を積算した微分制御項とを合算して、基本ＥＧＲ弁操作量Ｔegrを決定する。ここで、前記Ｐ，Ｉ，Ｄの各制御ゲインはそれぞれ基本値にゲイン係数Ｋを乗算して得られるもので、後述の如く、ゲイン係数Ｋが減少又は増大補正されることで、制御の応答性や収束性が変えられるようになっている。
【００５５】
上述のＮＯｘ低減とスモーク低減との両立が図れる空燃比はエンジン回転数Ne及びエンジントルクＴtrq（換言すれば、燃料噴射量Ｆ）に応じて少しずつ異なる。特に、ターボ過給機２５により十分な過給が行なわれる運転領域では、燃焼室での空気と燃料との予混合が良好になり、燃料の燃え残りが少なくなる（スモークが少なくなる）ので、高回転側の過給領域と低回転側の非過給領域とでは前者の方が目標空燃比をよりリッチ側に設定することが可能になり、そのことはＮＯｘの低減にも有利に働く。
【００５６】
そこで、アクセル開度変化量ΔAcc の絶対値が所定閾値Ｔｈacc よりも小さい状態が所定数ｎサイクル連続し且つ燃料噴射が行なわれている、という定常判定のための条件をチェックする（ステップＣ６）。これは、このフローの制御はアイドル運転時及びその後の定常運転時におけるエミッションの向上を目的とするからである。尚、車両の減速時におけるフューエルカット領域（Ｆ＝０）では、ＥＧＲ弁２４の開度は零とされ、排気還流は行なわれない。
【００５７】
そして、定常運転が確認されると、先に求めた吸入空気量特性ΔＱt'(i)とＥＧＲ補正ゲインＥ(i)とによって気筒毎のＥＧＲ弁補正操作量ΔＴegr(i)が求められる（ステップＣ７）。すなわち、
ΔＴegr(i)＝ΔＱt'(i)×Ｅ(i)＋ΔＴegr'(i)
但し、ΔＴegr'(i)は当該気筒iのＥＧＲ弁補正操作量の前回値である。
【００５８】
この積分は、ΔＱt'(i)の値自体は強調されたものであるが、ＥＧＲ弁補正操作量をさらに気筒間の固体差に応じた適切な補正量に到達させるためのものである。
【００５９】
そして、４気筒すべてのＥＧＲ弁補正操作量が求められると、この４気筒のＥＧＲ弁補正操作量の平均値ΔＴegr-avが求められる。この平均値は本来は零になるべきものであるが、前記ステップＣ７の処理を行なうと、種々の要因でその平均値がマイナスになったりプラスになったりして、基本ＥＧＲ弁操作量Ｔegr を基準として各気筒２のＥＧＲ弁操作量を補正制御するという本来の目的が損なわれる。そこで、当該平均値にマイナスが出たらその絶対値を前記各気筒２のΔＴegr(i)に加算し、プラスが出たら逆に減算することによって、平均値を常に零にする処理を毎回行なう（ステップＣ８，Ｃ９）。このようにして得られたΔＴegr(i)を前記基本ＥＧＲ弁操作量Ｔegrに加えて、各気筒２のＥＧＲ弁操作量Ｔegr(i)を求める（ステップＣ１０）。
【００６０】
（加速係数αに基づく加速判定時の制御）
一方、図１１のステップＢ６において加速判定がなされたときに、ステップＢ７で求められる過渡時の目標ＥＧＲ弁操作量ＫＴegrは、加速係数α及びＴA/Fの大きさに応じて異なり、加速係数αが大きいときにはＥＧＲ弁２４の開度は零になる。よって、その場合は、排気還流が行なわれないことにより各気筒２の吸入空気量が増大するので、燃料噴射量が増大しても、スモーク量の増大を招くことなくエンジン出力を高めることができる。加えて、その場合にはＥＧＲ弁２４に対しプリセットを与える制御を行ない、その後の排気還流制御に速やかに移行することができるようにする。
【００６１】
すなわち、ＥＧＲ弁２４は、排気還流制御中においてＥＧＲ通路２３を閉じたときでも、弁本体２４ｃがスプリング２４ｄによって弁座に押圧される力が小さくなるように、ひいては押圧力が零となるように、所定のＥＧＲ弁駆動負圧（プリセット負圧）を負圧室に及ぼすことによって、スプリング２４ｄによる閉方向の押圧力とＥＧＲ弁駆動負圧とを釣り合わせるようにしている。このプリセット負圧は、図４（ｂ）に示すように、ＥＧＲ弁２４を閉方向に制御しＥＧＲ弁リフト量が零に到達した時点のＥＧＲ弁駆動負圧である。
【００６２】
具体的に、ＥＧＲ弁２４にプリセット負圧を与えるための制御フローが図１３に示されている。すなわち、ＥＧＲ弁操作量Ｔegr が、ＥＧＲ弁リフト量が零となる操作量であるときは、リフトセンサ２６の値EGRVliFtを読み込む（ステップＤ１，Ｄ２）。このEGRVliFtがＥＧＲ弁リフト量零EGRV0よりも大きいときは、EGRV0となるまでＥＧＲ弁制御を行なう（ステップＤ３，Ｄ４）。つまり、前記ＥＧＲ弁駆動負圧をプリセット負圧EGRV0になるまで低下させる。排気還流のためにＥＧＲ弁操作量Ｔegrがプリセットが零とならない操作量であるときは、通常のＥＧＲ弁制御が行なわれる（ステップＤ１→Ｄ４）。
【００６３】
このようなＥＧＲ弁２４のプリセット制御によれば、エンジン１が定常運転状態から加速運転状態に移行したときに、一旦、排気還流量を零にし、その後、再び定常運転状態に移行して排気還流を再開するとき、ＥＧＲ弁２４にはプリセット負圧が作用しているから、ＥＧＲ弁２４はＴegrの増大に応じて応答遅れをほとんど生ずることなく速やかに開作動される。
【００６４】
（噴射量変化係数βに基づく加速判定時の制御）
また、図１１のステップＢ１１において加速判定がなされたときには、図１４の各ステップに示すような制御が行われる。すなわち、まず、エンジン１の加速運転状態が判定されたとき、噴射量変化係数β、燃料噴射量Ｆ及びエンジン回転数Neを用いて、これらの変化における最適な過渡時目標空燃比ＫＴA/Fを記録した三次元マップを参照して、ＫＴA/Fを読み込む（ステップＧ１）。この過渡時目標空燃比ＫＴA/Fは、排気還流量を低下させることによって、スモークの発生を抑えながら速やかにエンジン出力を高めることができるように、定常時の目標空燃比ＴA/Fよりもリーン側に設定されている。前記三次元マップは、燃料噴射量Ｆに応じて低負荷側ほど、また噴射量変化係数βが大きいほど、さらにはエンジン回転数Neが低いほどそれぞれリーン側になるように、それぞれの変化における最適なＫＴA/Fの値を実験的に求めてメモリ上に電子的に格納したものである。
【００６５】
そして、得られた過渡時目標空燃比ＫＴA/Fと燃料噴射量Ｆとに基づいて過渡時の目標吸入空気量ＴＱが算出され（ステップＧ２）、このＴＱに基づいて、先の定常運転時と同様にＥＧＲ弁操作量が決定されて、排気還流量の速やかな低減制御により吸入空気量が増大される（以下のステップＧ５に続く図１２のステップＣ４〜Ｃ６，図１３のステップＤ１〜Ｄ４）。
【００６６】
このように、過渡時目標空燃比ＫＴA/Fが定常時よりもリーン側に設定されていても、例えば、運転者が車両を急発進させるためにアクセルペダルを特に大きく踏み込んだとき（アクセル操作量が所定以上、急増したとき）には、各気筒２の燃焼室４に余剰の燃料が噴射され、その余剰燃料が殆ど燃焼されずに排出されて、スモーク量の著しい増大を招くことがある。そこで、このフローでは、燃料の増量を一時的に抑制すべくその増量に一定の制限を与えるようにしている。すなわち、まず、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neのマップより限界空燃比LimitA/Fを読み込む（ステップＧ３）。この限界空燃比LimitA/Fは、スモークの発生を抑えるためのものであり、且つその限界スモーク量は定常時の限界スモーク量よりも多くしている。例えば２ＢＵ程度のスモーク量となるようにするものであり、この程度であれば、エンジンの出力トルクの増大に支障はない。
【００６７】
前記定常時の目標空燃比ＴA/F、過渡時の目標空燃比ＫＴA/F及び限界空燃比LimitA/Fの関係は図１５に示す通りであり、定常時の目標空燃比ＴA/Fよりもリーン側に過渡時の目標空燃比ＫＴA/Fが設定され、定常時の目標空燃比ＴA/Fよりもリッチ側に限界空燃比LimitA/Fが設定されている。この限界空燃比LimitA/Fは、基本的には燃料噴射量が多いほどリーン側に、また、エンジン回転数が高いほどリッチ側に設定することができ、燃料噴射量Ｆとエンジン回転数Neの変化における、実験的に求めた最適な値をメモリ上に電子的に記録している。
【００６８】
得られた限界空燃比LimitA/Fと現在の吸入空気量Ｑ(i)とに基づいて燃料噴射量のリミット値ＦLimitが算出され、基本噴射量Ｆ、リミット値ＦLimit及び最大噴射量Ｆmaxのうちの最も少ない値が目標噴射量ＴＦとして設定される（ステップＧ４，Ｇ５）。基本噴射量Ｆは、エンジン回転数Neとアクセル開度Accとによって定まる燃料噴射量であり、最大噴射量Ｆmaxはエンジン１の破壊を招かない燃料噴射量の上限値である。このような燃料噴射量の設定により、車両の急加速時に排気還流量が低下していても空燃比の過度のリッチ化を抑えることができ、運転者の加速要求を満たしつつ、スモーク量の著しい増大を防止できる。
【００６９】
前記ステップＧ３〜Ｇ５の各ステップが、アクセル操作量が所定以上、急増したとき、該アクセル操作量の増加に対応する燃料噴射量の増量を抑制する燃料増量抑制手段に対応している。
【００７０】
また、前記のβによる加速判定時には、燃料噴射時期を燃料噴射量の増大に応じて漸次進角させ、ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）よりもかなり遅角した位置に設定されている定常時の噴射時期よりも前に進めるようにする。この噴射時期の進角によって空気と燃料の予混合が十分に行われるので、燃焼が急速に進行して、排気中のスモーク量が減少する。一方、そのことによって燃焼温度が高まるのでＮＯｘの排出量は増大するが、もともと多量の排気還流によってＮＯｘの生成を抑えるようにしているので、ＮＯｘの排出量はあまり増大しない。
【００７１】
（吸気絞り弁制御）
本発明の特徴は、上述の如き排気還流制御等の基本的な制御に加えて、アイドル運転時等、運転者によるアクセルペダルの踏み込みが予測されるときに、その踏み込みに先んじてＥＧＲ弁２４の開度が小さくなるように、吸気絞り弁１４を閉じ側に制御するようにしたことにある。
【００７２】
その吸気絞り弁１４の制御は、排気還流制御と同様、メモリ上に電子的に格納された制御プログラムに従いエンジン１の回転に同期して実行される。すなわち、図１６のフローチャート図に示すように、まず、前記排気還流制御と同様にアクセル開度Acc及びエンジン回転数Neを検出し、燃料噴射量Ｆを読み込む（ステップＨ１〜Ｈ３）。
【００７３】
続いて、ステップＨ４において、アクセル戻し状態か否かを判定する。すなわち、アクセル操作量が所定以上、減少して、アクセル開度が略零になったＹＥＳならば、ステップＨ５に進んで、アクセル戻し判定フラグFlagの値をFlag＝１とし、続くステップＨ６で、アクセル戻し状態が判定されてからの経過時間を計測するためのカウンタをリセットして（Ｔup＝０）、その後、ステップＨ９に進む。一方、前記ステップＨ４でアクセル戻し状態でないＮＯと判定されて進んだステップＨ７では、前記アクセル戻し判定フラグFlagの値が１であるか否かを判定し、Flag＝０でＮＯであれば後述のステップＨ１２に進む一方、Flag＝１でＹＥＳであればステップＨ８に進んで、前記カウンタの値をインクリメントして（Ｔup＝Ｔup＋Δｔ）、ステップＨ９に進む。
【００７４】
このステップＨ９では、前記カウンタ値Ｔupが予め設定した設定時間に対応する所定値Ｔup1以下であるか否かを判定し、カウンタ値Ｔupが所定値Ｔup1よりも大きいＮＯと判定されれば、ステップＨ１１に進む一方、カウンタ値Ｔupが所定値Ｔup1以下でＹＥＳであれば、即ち、アクセル戻し状態が判定されてから設定時間が経過するまでの間は、ステップＨ１０に進んで、ＥＧＲ弁制御の制御ゲインを補正するためのゲイン補正係数γ１を二次元マップから読み込む。
【００７５】
この二次元マップは、アクセル戻し状態に対応してＥＧＲ弁制御の応答性が高まるように、前記ゲイン補正係数γとして相対的に大きな値γ１を設定したもので、図１７に例示するように、吸気絞り量TH及びエンジン回転数Neに対応する最適なゲイン補正係数値γ１を実験的に決定して記録したものである。γ１の値は０＜γ１＜１の範囲でエンジン回転数Neが高いほど、また吸気絞り量THが大きいほど小さくなるように設定されている。尚、このステップで用いる吸気絞り量THは、前回の制御サイクルで設定された吸気絞り量THである。
【００７６】
一方、前記ステップＨ９においてカウンタ値Ｔupが所定値Ｔup1よりも大きいＮＯと判定されて進んだステップＨ１１では、アクセル戻し判定フラグをクリアする（Flag＝０）。すなわち、アクセル戻し状態が判定されてから設定時間が経過すれば、その次の制御サイクルにおけるステップＨ７でＮＯと判定されてステップＨ１２に進むことになり、このステップＨ１２では、前記二次元マップ（図１７参照）と同様の別の二次元マップからゲイン補正係数γ２を読み込む。この別の二次元マップは、アクセル戻し状態でない通常時のゲイン補正係数γ２を設定したもので、マップの全設定領域において、γ２＜γ１になっている。
【００７７】
前記ステップＨ１０，１１，１２に続いて、図１８のフローチャート図におけるステップＨ１３では、エンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判定する。すなわち、アクセル全閉でかつ車両の走行速度が零のアイドル運転状態でＹＥＳならば後述のステップＨ１７に進む一方、アイドル運転状態でないＮＯならばステップＨ１４に進み、二次元の吸気絞りマップをサーチする。この吸気絞りマップは図５のマップ５１に相当するものであるが、詳しくは図１９に示すように、燃料噴射量Ｆ及びエンジン回転数Neに対応する最適な吸気絞り量TH（＝THsol）が実験的に決定されて記録されたデジタルのマップである。
【００７８】
このマップによれば、エンジン１が高速ないし高負荷運転状態にあって、燃料噴射量Ｆないしエンジン回転数Neが大きければ、吸気絞り量THが零に設定されて、吸気絞り弁１４が全開状態に制御される。すなわち、エンジン１の高速運転状態では吸排気の間の差圧が高いことから、排気還流量が多くなって吸入空気量が不足する虞れがあり、一方、高負荷運転状態では燃料噴射量が多くなるので、この燃料噴射量に対する吸入空気量が不足する虞れがある。これに対し、吸気絞り弁１４を全開状態にして、吸入空気量を十分に確保することで、吸入空気量の不足に起因するスモーク量の増大を防止できる。また、前記以外の相対的に低負荷の運転状態では、吸気絞り量THは燃料噴射量Ｆが小さいほど、またエンジン回転数Neが低いほど大きく設定されている。すなわち、エンジン回転数Neが低いほど吸排気の間の差圧が小さくなるので、これに対応して、吸気絞り弁１４の開度を小さくさせて差圧を高めることで、低負荷運転状態において排気還流量を十分に確保できるようにしている。
【００７９】
前記ステップＨ１４に続いて、ステップＨ１５では、アクセル戻し判定フラグFlagの値と吸気絞りマップのサーチ結果とに基づいて、吸気を絞るか否かを判定する。すなわち、Flag＝０であるか、或いはFlag＝１であってもエンジン１が高負荷ないし高回転運転状態になっていて、吸気を絞らないＮＯであれば、ステップＨ１９に進む一方、Flag＝１であってかつ前記以外の運転状態で、吸気を絞るＹＥＳであれば、ステップＨ１６に進み、吸気絞りマップに設定されている値を読み込んで、吸気絞り量THを設定する。また、前記ステップＨ１４において、アイドル運転状態でＹＥＳと判定されて進んだステップＨ１７では、アイドル運転状態に対応して、吸気絞り弁１４が全閉になるように吸気絞り量THを設定する。
【００８０】
そして、前記ステップＨ１６又はＨ１７に続くステップＨ１８では、それらの各ステップで設定された吸気絞り量THに基づいて、負圧制御用の電磁弁１６に制御信号を出力して、吸気絞り弁１４の開度制御を実行する。続いて、ステップＨ１９では、前記ステップＨ１０又はステップＨ１２のいずれか読み込んだゲイン補正係数γに基づいて、ＥＧＲ弁制御における制御ゲインの値を決定するゲイン係数Ｋを演算して、しかる後にリターンする。
【００８１】
Ｋ ＝ Ｋ×（１＋γ）
ここで、アクセル戻し状態に対応するゲイン補正係数γ１が読み込まれている場合、γ１の値がγ２の値よりも大きい分だけ、ゲイン係数Ｋが通常の運転状態よりも増大され、上述のＥＧＲ弁制御（図１２参照）における制御ゲイン、即ちＰ，Ｉ，Ｄの各制御ゲインが大きくなって、その結果、ＥＧＲ弁２４の作動応答性が高まる。つまり、アクセル戻し状態が判定されたときから設定時間が経過するまでの間は、運転者によるアクセル操作量が急変しているような状況であり、その変化に遅れないようにＥＧＲ弁２４の作動応答性を高めるのである。尚、前記設定時間は、例えばマニュアルトランスミッションの変速操作に対応する比較的短い時間（例えば１〜２秒）とされているので、その間の制御の収束性の悪化は問題にならない。
【００８２】
前記図１６及び図１８に示す吸気絞り弁制御フローにおいて、ステップＨ４が、アクセル操作量が所定以上、減少したアクセル戻し状態を判定するアクセル戻し状態判定手段３５ｅに、また、ステップＨ１３が、エンジン１の低速低負荷運転状態（この実施例ではアイドル運転状態）を判定する運転状態判定手段３５ｃにそれぞれ対応している。
【００８３】
また、ステップＨ１０が、アクセル戻し状態が判定されたときから設定時間が経過するまでの間、排気還流制御手段３５ｂによるＥＧＲ弁２４の制御ゲインを増大補正するゲイン増大補正手段、及び、アクセル戻し状態が判定されかつエンジン１が低速運転状態にあるとき、前記ＥＧＲ弁２４の制御ゲインを増大補正するアクセル戻し時ゲイン増大補正手段に対応している。さらに、前記ステップＨ１０及びＨ１２は、吸気絞り弁１４の開度が小さいほど、前記ＥＧＲ弁２４の制御ゲインを小さくなるように補正するゲイン減少補正手段に対応している。
【００８４】
次に、前記実施形態に係る排気還流制御装置Ａの作用・効果を、第１にエンジン１がアイドル運転状態から加速運転状態に移行する場合について、図２０〜２２を参照しながら説明する。
【００８５】
まず、同図（ａ）に示すようにアクセル開度が略零になっているエンジン１のアイドル運転状態では、同図（ｂ）に示すように、吸気絞り弁制御により吸気絞り弁１４が略全閉状態に制御され、そのことによる吸入空気量の減少に対応して、同図（ｄ）に実線で示すように、ＥＧＲ弁制御によりＥＧＲ弁２４の開度は全開及び全閉状態の略中央の半開状態に制御されている。すなわち、エンジン１の吸気及び排気通路１０、２０の空気圧は、それぞれ図２１に示すように吸気絞り弁１４の開度に応じて変化するので、吸気絞り弁１４を略全閉状態にすれば、前記吸気及び排気通路の間の差圧が最大限に高まり、その結果、図２２に示すように、ＥＧＲ弁２４が半開状態でも十分な排気還流量を確保できるのである。また、アイドル運転状態では燃料噴射量も少ないので、吸気絞り弁１４を全閉状態にしていても十分な吸入空気量が確保され、不具合は生じない。
【００８６】
そして、前記アイドル運転状態で運転者によりアクセルペダルが踏み込まれ、図２０（ａ）に示すようにアクセル開度が増大したとき（ｔ＝ｔ１）、そのアクセル開度の増大に対応して燃料噴射制御により燃料噴射量が増量されるとともに、同図（ｂ）に示すように吸気絞り弁１４が速やかに開作動され、かつ同図（ｄ）に実線で示すようにＥＧＲ弁２４が閉じ側に作動される。その際、該ＥＧＲ弁２４が既に半開状態にされているので、同図（ｄ）に一点差線で示すように全開状態になっている従来例の場合に比べて短時間で全閉状態になり、その分、排気還流量が早く減少して、同図（ｅ）に示すように吸入空気量が速やかに増大する。
【００８７】
よって、車両の発進時にエンジン１がアイドル運転状態から加速運転状態に移行したとき、ＥＧＲ弁２４の閉作動の遅れを低減させることができるので、燃料噴射量を抑制することなく空燃比のリッチ化を抑えることができ、同図（ｆ）に示すようにエンジン回転数Neを速やかに上昇させて車両の加速性能を良好に維持しつつ、排気中のスモーク量を低減できる。
【００８８】
特に、この実施形態の排気還流制御装置Ａでは、加速運転時の目標空燃比ＫＴA/Fを排気中のスモーク量が急増するときに対応づけて設定しているので（図１５参照）、仮にＥＧＲ弁２４の作動遅れを低減できなければ、空燃比のリッチ化に伴いスモーク量の急増を招くことになる。従って、特にこのような場合に、上述の如き吸気絞り弁１４の制御によってＥＧＲ弁２４の作動遅れを低減できることは、極めて有効な作用効果を有する。
【００８９】
尚、図２０（ｃ）に示すように、ＥＧＲ弁２４の制御ゲインは、吸気絞り弁１４の開度（絞り量TH）やエンジン回転数Neに伴い変化している。
【００９０】
第２に、車両の加速運転中に運転者によるマニュアルトランスミッションの変速操作が行われた場合について、図２３を参照しながら説明する。
【００９１】
まず、車両の加速運転中に運転者がマニュアルトランスミッションの変速操作を行うためにアクセルペダルを離したとき（ｔ＝ｔ１）、同図（ａ）に示すようにアクセル開度（アクセル操作量）が減少し、そのことによってアクセル戻し状態が判定される。そして、同図（ｃ）に示すように吸気絞り弁２４が閉じ側に作動され、そのことによる吸入空気量の減少に対応して、同図（ｅ）に実線で示すようにＥＧＲ弁２４の開度が小さくされる。
【００９２】
そして、その後、運転者がマニュアルトランスミッションの変速操作を終了して、一旦、離したアクセルペダルを再び踏み込んだとき（ｔ＝ｔ２）、アクセル開度の増大に対応して燃料噴射量が増量されるとともに、同図（ｃ）に示すように吸気絞り弁１４が速やかに開作動され、かつ同図（ｄ）に実線で示すようにＥＧＲ弁２４が閉じ側に作動されて、吸入空気量が増大される。その際、前記ＥＧＲ弁２４はアクセル戻し状態の判定に伴い既に閉じ側に作動されていて、弁の開度が小さくされているので、上述の車両の発進時の場合と同様に排気還流量を早く減少させて、吸入空気量を速やかに増大させることができる。
【００９３】
つまり、車両の加速運転中のアクセル戻し状態においてＥＧＲ弁２４を閉じ側に作動させることで、その後、アクセルペダルが踏み込まれたとき、ＥＧＲ弁２４の閉作動の遅れを低減することができ、そのことで、燃料噴射量を抑制することなく空燃比のリッチ化を抑えることができる。よって、同図（ｆ）に実線で示すように、再加速時のエンジン回転数Neが速やかに上昇し、同図に一点差線で示すようにもたつくことがなく、しかも、排気中のスモーク量も低減できる。
【００９４】
また、この実施形態では、前記吸気絞り弁１４の開度をエンジン回転数Neが低いほど小さくさせるようにしているので、エンジン回転数Neが低いほどエンジン１の出力トルクが小さくもたつきやすい低速運転状態にあって、エンジン回転数Neが低いほど再加速時のＥＧＲ弁２４の作動遅れを小さくすることができるので、再加速時のもたつきを十分に抑制できる。
【００９５】
さらに、この実施形態では、前記図２３の（ｂ）に示すように、アクセル戻し状態が判定されてから、リセットされたカウンタ値Ｔupが所定値Ｔup1になって設定時間が経過するまでの間、同図（ｄ）に示すように、制御ゲインが増大補正される。すなわち、運転者による変速操作に伴うアクセル戻し状態、及び変速操作の終了に伴う再加速時のアクセル踏み込みに対応して、ＥＧＲ弁２４の作動応答性を高めることで、該ＥＧＲ弁２４をより迅速に閉作動させることができるので、エンジン１のもたつきをさらに低減できる。
【００９６】
また、前記ＥＧＲ制御の制御ゲインはエンジン回転数Neが低いほど増大補正される（同図（ｄ）（ｆ）参照）ので、エンジン１の低速運転状態でＥＧＲ制御の実行間隔が相対的に長くなっても、そのことによるＥＧＲ弁２４の作動応答性の低下を補うことができる。
【００９７】
さらにまた、前記ＥＧＲ制御の制御ゲインは吸気絞り弁１４の開度が小さいほど小さくなるように補正される（同図（ｃ）（ｄ）参照）。すなわち、一般に、吸気絞り弁１４の開度が小さいほど吸排気の間の差圧が大きくなって、ＥＧＲ弁２４の開度の変化に対する排気還流量の変化の度合が大きくなるので、排気還流制御の応答性が高くなり過ぎて収束性が悪化する虞れがあるが、この実施形態では、前記吸気絞り弁１４の開度が小さいほど、ＥＧＲ制御の制御ゲインが小さくされることで、制御の収束性の悪化を防止できる。
【００９８】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、エンジン１の各気筒２における空燃比が共通の目標空燃比になるように、各気筒毎に検出した吸入空気量に応じて、各気筒毎に排気還流量を制御するようにしているが、これに限らず、全気筒の平均的な吸入空気量に基づいて、排気還流量を全気筒まとめて制御するようにしてもよい。
【００９９】
また、前記実施形態では、エンジン１の吸気通路１０に配設したエアフローセンサ１１からの出力信号に基づいて吸入空気量を直接的に検出するようにしているが、これに限らず、例えば、前記吸気通路１０の吸気管圧力を検出するセンサを採用し、このセンサ及びＥＧＲ弁２４のリフトセンサからの出力信号に基づいて排気還流量を求め、この排気還流量から間接的に吸入空気量を検出するようにしてもよい。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明における筒内噴射式エンジンの排気還流制御装置によれば、車両の走行中のアクセル戻し状態で吸気絞り弁を閉作動させ、その後に予測されるアクセルペダルの踏み込みに先立って排気還流量調節弁を閉じ側に作動させるようにしたので、その後、アクセルペダルが踏み込まれたとき、燃料噴射量を抑制することなく、排気還流量調節弁の閉作動の遅れを低減することができ、よって、車両の加速性能を良好に維持し、変速時のエンジンのもたつきを防止しつつ、排気中のスモーク量も低減できる。
【０１０１】
しかも、そのように運転者によるアクセル操作量が急変するような状況で、排気還流量調節弁の制御ゲインを増大させるようにしたので、アクセル操作量の変化に遅れないように制御の応答性を高めることができる。
【０１０２】
請求項２記載の発明によれば、運転者による変速操作に伴うエンジンのもたつきを事実上、解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るエンジンの全体構成図である。
【図２】 ターボ過給機の一部をＡ／Ｒ小の状態（ａ）、又はＡ／Ｒ大の状態（ｂ）でそれぞれ示す説明図である。
【図３】 ＥＧＲ弁及びその駆動系の構成図である。
【図４】 ＥＧＲ弁の駆動電流と駆動負圧（ａ）、又はリフト量（ｂ）との関係をそれぞれ示すグラフ図である。
【図５】 エンジンの制御系の全体構成図である。
【図６】 空燃比とＮＯｘ排出量との関係を示すグラフ図である。
【図７】 空燃比とスモーク値との関係を示すグラフ図である。
【図８】 制御の基本フローを示す図である。
【図９】 エンジンの吸入空気流量の時間変化を示すグラフ図である。
【図１０】 吸入空気量算出のフローチャート図である。
【図１１】 過渡判定のフローチャート図である。
【図１２】 ＥＧＲ弁操作量算出のフローチャート図である。
【図１３】 プリセットを与える制御のフローチャート図である。
【図１４】 過渡時の燃料噴射量制御のフローチャート図である。
【図１５】 定常時の目標空燃比、過渡時の目標空燃比及び過渡時の限界空燃比の関係を示すグラフ図である。
【図１６】 排気還流制御の制御ゲインを補正する手順を示すフローチャート図である。
【図１７】 吸気絞り量及びエンジン回転数に対するゲイン補正係数を設定したマップ図である。
【図１８】 吸気絞り弁制御のフローチャート図である。
【図１９】 燃料噴射量及びエンジン回転数に対する吸気絞り量を設定したマップ図である。
【図２０】 アイドル運転状態から加速運転状態への移行時のアクセル開度、吸気絞り量、ＥＧＲ弁制御ゲイン、ＥＧＲ弁開度、吸入空気量及びエンジン回転数の変化を互いに関係づけて示したタイムチャート図である。
【図２１】 吸気絞り弁の開度の変化に対する吸気通路内圧力と、排気通路内圧力とをそれぞれ示したグラフ図である。
【図２２】 ＥＧＲ弁の開口面積と排気還流量との関係を示すグラフ図である。
【図２３】 車両の加速時にマニュアルトランスミッションの変速操作が行われるときに関する、図２０相当図である。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 気筒
４ 燃焼室
５ インジェクタ（燃料噴射弁）
１０ 吸気通路
１１ エアフローセンサ
１４ 吸気絞り弁
２０ 排気通路
２３ 排気還流通路
２４ ＥＧＲ弁（排気還流量制御弁）
３５ａ 燃料噴射制御手段
３５ｂ 排気還流制御手段
３５ｃ 運転状態判定手段
３５ｄ 吸気絞り弁制御手段
３４ｅ アクセル戻し状態判定手段

Claims (2)

1. エンジンの気筒内の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室への吸気通路に配設された吸気絞り弁と、
   前記吸気絞り弁よりも下流の吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路と、該排気還流通路における排気還流量を調節する排気還流量調節弁と、
   前記吸気通路における吸入空気量を計測するセンサと、
   アクセル操作量に応じて前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段と、
   前記吸入空気量及び燃料噴射量に基づいて、空燃比が所定の目標値になるように前記排気還流量調節弁の開度を制御する排気還流制御手段とを備えた筒内噴射式エンジンの排気還流制御装置において、
   アクセル操作量が所定以上、減少したアクセル戻し状態を判定するアクセル戻し状態判定手段と、
   前記アクセル戻し状態が判定されたとき、前記吸気絞り弁を閉じ側に作動させる吸気絞り弁制御手段と、
   前記アクセル戻し状態が判定されたときから、その後の再加速時のアクセル踏み込みに対応する設定時間が経過するまでの間、前記排気還流制御手段による排気還流量調節弁の制御ゲインを増大補正するゲイン増大補正手段と、を設け、
   前記排気還流制御手段は、アクセル操作量が所定以上、大きく変化した加速運転状態で前記排気還流量調節弁を閉じ側に作動させるとともに、前記アクセル戻し状態が判定されたときにも排気還流量調節弁を閉じ側に作動させるように構成したことを特徴とする筒内噴射式エンジンの排気還流制御装置。
2. 請求項１において、
   アクセル戻し状態は、車両の加速運転時におけるマニュアルトランスミッションの変速操作に伴うものであり、
   設定時間は、前記マニュアルトランスミッションの変速操作が終了して、アクセル戻し状態でなくなるまでの期間を含むように設定されていることを特徴とする筒内噴射式エンジンの排気還流制御装置。

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