JP7433328B2 - Ｅｇｒ制御方法及びｅｇｒ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＧＲ制御方法及びＥＧＲ制御装置に関する。

ＪＰ２００７－２１１７６７Ａには、差圧センサによりＥＧＲ弁の前後差圧を検出し、検出した前後差圧が予め決めた目標差圧と一致するようにＥＧＲ弁開度を制御するものがある。

ＪＰ２００７－２１１７６７Ａに記載の技術では、差圧センサにより検出されるＥＧＲ弁前後差圧が排気圧の脈動の影響を受けるため、ＥＧＲ弁の前後差圧を正確に検出することが困難となり、ＥＧＲ弁開度の制御の精度が低下して、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から外れてしまうという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、差圧センサを用いることなく、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率となるように制御できるＥＧＲ制御御置を提供することを目的とする。

本発明のある態様のＥＧＲ制御方法は、吸気管に排気管の排気の一部をＥＧＲガスとして循環させるＥＧＲ通路に備えられ、エンジンがＥＧＲ領域の場合にＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、吸気管に備えられ、ＥＧＲ弁の前後差圧であるＥＧＲ弁前後差圧を調整する差圧デバイスと、ＥＧＲ弁及び差圧デバイスを制御する制御部と、を備えて構成されるＥＧＲ制御装置に適用される。この方法は、排気管におけるＥＧＲ通路の入口部よりも下流に備えられる排気系部品の下流に設けられた温度センサにより検出される排気温度である実排気温度と、前記実排気温度が上昇するにつれて前記ＥＧＲ通路の入口部の排気圧も上昇するよう設定されたマップを用いてＥＧＲ通路の入口部の排気圧を算出し、算出された排気圧が、排気圧の脈動によってもＥＧＲ弁前後差圧が逆転することがない圧力である所定圧力よりも小さい場合は、ＥＧＲ弁及び差圧デバイスを用いてＥＧＲガス量を調整し、排気圧が所定圧力以上である場合は、ＥＧＲ弁のみを用いてＥＧＲガス量を調整し、ＥＧＲ弁及び差圧デバイスを用いてＥＧＲガス量を調整する場合は、実排気温度とエンジン運転点に基づくベース排気温度との差から、差圧デバイスを制御してＥＧＲ弁前後差圧を調整し、差圧デバイスの制御によるＥＧＲ弁前後差圧が目標ＥＧＲ率に基づくＥＧＲ弁前後差圧に満たないときに、目標ＥＧＲ率に基づくＥＧＲ弁前後差圧に満たない分の差圧に基づいてＥＧＲ弁を制御して、ＥＧＲガス量を調整する。

図１は、本発明の実施形態の内燃機関のＥＧＲ制御装置の概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態の目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度の算出のフローチャートである。 図３は、本発明の実施形態の目標ＥＧＲ率マップの説明図である。 図４は、本発明の実施形態の基本ＬＰ－ＥＧＲ弁開度テーブルの説明図である。 図５は、本発明の実施形態のトリミング係数マップの説明図である。 図６は、本発明の実施形態の差圧デバイスの制御のフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態の差圧デバイス開度マップを示す説明図である。 図８は、本発明の実施形態のＬＰ－ＥＧＲ装置及び差圧デバイスの制御のフローチャートである。 図９は、本発明の実施形態の排気温度マップを示す説明図である。 図１０は、本発明の実施形態のベース排気温度マップを示す説明図である。 図１１は、本発明の実施形態の絞り弁の開度補正係数マップを示す説明図である。 図１２は、本発明の実施形態の本実施形態の運転状態の一例を示すタイムチャートである。 図１３は、本発明の実施形態の本実施形態の運転状態の他の一例を示すタイムチャートである。 図１４は、本発明の実施形態の本実施形態の運転状態の他の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の実施形態の内燃機関のＥＧＲ制御装置の概略構成図である。

内燃機関としてのエンジン１はガソリンエンジンにより構成され、車両の駆動力源として機能する。エンジン１は、シリンダ７（燃焼室）、燃料噴射弁８、点火プラグ９及びピストン１０を備えて構成される。エンジン１には、吸気通路４及び排気通路１１が備えられる。

吸気通路４は、吸気管４ａ、吸気コレクタ４ｂ及び吸気マニホールド４ｃを備えて構成される。

吸気管４ａには、上流側から、エアフィルタ２０、差圧デバイス５０、ターボ過給器２１、インタークーラ２５及びスロットル装置６０が備えられる。

差圧デバイス５０は、絞り弁５１とアクチュエータ５２とから構成され、後述するように吸気管４ａの開口面積を調節することで、ＬＰ－ＥＧＲ弁の前後差圧を制御する。

ターボ過給器２１は、タービン２２、コンプレッサ２３及び回転軸２４から構成され、後述するように、排気によりコンプレッサ２３が回転することで吸気を過給する。インタークーラ２５は、コンプレッサ２３により圧縮された空気を冷却する。

スロットル装置６０は、スロットルバルブ５及びモータ６により構成され、運転者によるアクセルペダルの踏込量に応動して動作し、エンジン１に供給される吸気空気量を調整する。調整された空気は吸気コレクタ４ｂに蓄えられた後、吸気マニホールド４ｃを介して各気筒のシリンダ７に分配供給される。吸気は燃料噴射弁８から噴射された燃料と混合して各気筒に送られ、点火プラグ９により着火することで燃焼する。燃焼後の排気は、排気通路１１から排出される。

排気通路１１は、排気マニホールド１１ａ及び排気管１１ｂを備えて構成される。

排気マニホールド１１ａの下流側の排気管１１ｂにはターボ過給器２１が備えられる。排気管１１ｂにはマニホールド触媒１２が備えられ、それよりも下流側の排気管１１ｂにはメイン触媒１３が備えられる。メイン触媒１３を通過した排気は、マフラー１９を経て排出される。メイン触媒１３の直下流の排気管１１ｂには、排気温度を検出する温度センサ４８が設けられる。

排気管１１ｂには、タービン２２をバイパスするバイパス通路２７と、バイパス通路２７を開閉する常閉のウェイストゲートバルブ２９が備えられる。ウェイストゲートバルブ２９はモータ２８により駆動される。ウェイストゲートバルブ２９は、例えば、過給圧センサ４５により検出される実過給圧が目標過給圧より高くなった場合に、モータ２８の駆動によりウェイストゲートバルブ２９を開いてタービン２２に流入する排気の一部をバイパスさせて、実過給圧を目標過給圧へと一致させるように制御する。

一方で、吸気管４ａには、コンプレッサ２３をバイパスするバイパス通路３１が備えられる。バイパス通路３１には、モータ３３により駆動されるリサーキュレーションバルブ３２が設けられている。リサーキュレーションバルブ３２は、スロットルバルブ５が急に閉じられた場合に、スロットルバルブ５からコンプレッサ２３までの間の吸気管４ａに閉じ込められた加圧空気をコンプレッサ２３上流側に再循環させることで、スロットルバルブ５とコンプレッサ２３との間の圧力の上昇を防止する。

排気管１１ｂと吸気管４ａとの間には、ＥＧＲ（排気再循環）を行うためのロープレッシャループＥＧＲ装置１４（以下「ＬＰ－ＥＧＲ装置１４」と呼ぶ）を備える。ＬＰ－ＥＧＲ装置１４は、ＥＧＲ通路１５、ＥＧＲクーラ１６、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７及びＬＰ－ＥＧＲ弁１７を駆動するモータ１８を備えて構成される。

ＥＧＲ通路１５は、タービン２２の下流、より具体的にはマニホールド触媒１２とメイン触媒１３との間の排気管１１ｂから分岐し、コンプレッサ２３上流、より具体的にはコンプレッサ２３と差圧デバイス５０（後述）との間の吸気管４ａへと合流する。ＥＧＲ通路１５には、ＥＧＲクーラ１６が備えられ、ＥＧＲ通路１５を流れる排気を冷却する。

エンジンコントローラ４１は、マイクロコンピュータ及びＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置を備えて構成される。エンジンコントローラ４１は、記憶装置に記憶されているプログラムを実行することにより後述する制御を実現する。

より具体的には、エンジンコントローラ４１は、エアフローメータ４２、アクセルセンサ４３、クランク角センサ４４、過給圧センサ４５、温度センサ４８等からの信号が入力され、これらの信号に基づいて、モータ６、モータ１８、モータ２８、モータ３３及びアクチュエータ５２を制御して、エンジン１の動作を制御すると共に、ＬＰ－ＥＧＲ装置１４を制御する。

次に、エンジンコントローラ４１により行なわれる制御を説明する。

図２は、本実施形態のエンジンコントローラ４１により実行される目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度の算出のフローチャートである。図２に示すフローチャートは、所定間隔（たとえば１０ｍｓ毎）に実行される。

エンジンコントローラ４１は、まず、ＬＰ－ＥＧＲ許可フラグが１に設定されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＬＰ－ＥＧＲ許可フラグは、エンジン１の始動時には０に初期設定され、エンジンの回転速度Ｎｅとエンジン負荷から定まる現在のエンジンの運転状態（以降、「エンジンの運転点」と呼ぶ）が、図３に示す目標ＥＧＲ率マップからＬＰ－ＥＧＲ領域にあるときに１に設定されるフラグである。ＬＰ－ＥＧＲ許可フラグが１に設定されていると判定した場合はステップＳ２０に移行する。ＬＰ－ＥＧＲ許可フラグが０に設定されていると判定した場合は、ステップＳ６０に移行する。

ステップＳ２０において、エンジンコントローラ４１は、図３に示す目標ＥＧＲ率マップを参照して、現在のエンジン運転点に対応する目標ＥＧＲ率を取得する。

図３は、本実施形態のＬＰ－ＥＧＲ装置１４における目標ＥＧＲ率マップの説明図である。

目標ＥＧＲ率マップは、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対して目標ＥＧＲ率が予め設定されたマップである。

ＥＧＲ率とは、エンジン１のシリンダ７に導入される混合ガスにおけるＥＧＲガス量の比率である。目標ＥＧＲ率は、現在のエンジン運転点おいて、どれだけのＥＧＲガス量を供給させるかの目標値である。

図３において、目標ＥＧＲ率は三つの領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に分割され、それぞれの領域における目標ＥＧＲ率が、Ｒ１＝ａ［％］、Ｒ２＝ｂ［％］、Ｒ３＝ｃ［％］として設定され、それぞれａ＞ｂ＞ｃという関係となっている。すなわち、目標ＥＧＲ率は、エンジン負荷及びエンジン回転速度が高いほど小さく設定される。

これは、エンジン１の負荷が高い側では、ターボ過給器２１の過給により、シリンダ７内に吸入される新気量の増加には限度があり、より多くのエンジントルクを発生させる必要があるので、低負荷側と比較して、ノッキングが生じない範囲で目標ＥＧＲ率を小さく設定するためである。

図２に戻り、ステップＳ３０において、エンジンコントローラ４１は、取得した目標ＥＧＲ率から、図４に示す基本ＬＰ－ＥＧＲ弁開度テーブルを参照して、基本ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を算出する。

図４は、本実施形態のＬＰ－ＥＧＲ装置１４における基本ＬＰ－ＥＧＲ弁開度テーブルの説明図である。

基本ＬＰ－ＥＧＲ弁開度マップは、目標ＥＧＲ率に対する基本ＬＰ－ＥＧＲ弁開度が予め設定されたテーブルである。

基本ＬＰ－ＥＧＲ弁開度は、目標ＥＧＲ率が大きくなるほどその値が大きく設定されている。すなわち、ＥＧＲ率を大きくするためには、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７の開度を大きくする必要があるためである。

図２に戻り、ステップＳ４０において、エンジンコントローラ４１は、図５に示すトリミング係数マップを参照して、現在のエンジン運転点に対応するトリミング係数を算出する。

図５は、本実施形態のＬＰ－ＥＧＲ装置１４におけるトリミング係数マップの説明図である。

トリミング係数マップは、エンジンの運転状態に対するトリミング係数を予め定めたマップである。トリミング係数のマップの領域は、ＬＰ－ＥＧＲが許可となる領域と一致している。

トリミング係数は、エンジンの運転状態に基づいて、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７の開度を補正するための係数である。ＬＰ－ＥＧＲ領域のうち低回転速度側かつ低負荷側の領域では、中心のトリミング係数よりも大きい１．１の値が設定される。また、高回転速度側かつ高負荷側の領域では中心のトリミング係数よりも小さい０．９の値が設定される。このようにトリミング係数を設定することにより、トリミング係数が１．０よりも大きい場合は目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を増大させる側に、トリミング係数が１．０よりも下回る場合に目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を減少させる側に、それぞれ補正される。

より具体的には、吸入空気量（すなわちエンジン負荷）が多くなるほどＥＧＲ通路１５の上流側の排気圧が大きくなり十分に差圧が発生する一方で、吸入空気量が相対的に小さい低負荷側では排気圧が小さくなり差圧が小さくなる。このため、高回転高負荷では、流量が過大となって、ＬＰ－ＥＧＲ弁流量が相対的に大きくなる一方、低回転低負荷側ではＬＰ－ＥＧＲ弁流量が相対的に小さくなる。そこで、トリミング係数を用いてこれらを補正する。

図２に戻り、ステップＳ５０において、エンジンコントローラ４１は、ステップＳ３０で算出した基本ＬＰ－ＥＧＲ弁開度とステップＳ４０で算出したトリミング係数とを乗算することによって、目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を算出する。

前述のステップＳ１０において、ＬＰ－ＥＧＲフラグが０、すなわちＬＰ－ＥＧＲ領域でないと判定した場合は、エンジンコントローラ４１は、ステップＳ６０に移行し、目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度をゼロに設定する。すなわち、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７を全閉状態に設定する。

これらステップＳ５０及びステップＳ６０の後、エンジンコントローラ４１は、本フローチャートを終了する。

次に、本実施形態の差圧デバイス５０について説明する。

図１に示すように、本実施形態では、ＥＧＲ通路１５が、タービン２２の下流の排気管１１ｂとコンプレッサ２３の上流の吸気管４ａとを連通している。このような構成とすることで、過給圧の影響を受けることなく、排気を再循環することができる。一方で、このような構成では、タービン２２の下流の排気管圧力とコンプレッサ２３の上流の吸気管圧力との差圧は、例えば１［ｋＰａ］程度と小さくなる。

ＬＰ－ＥＧＲ装置１４においては、エンジン１の低負荷側や低回転速度側ではＬＰ－ＥＧＲ弁１７の前後差圧が小さくなり、ＥＧＲ率を大きくすることができない場合が生じる。

そこで、本実施形態は、ＥＧＲ通路１５の出口（ＥＧＲ通路１５と吸気管４ａとの合流部分）よりも上流の吸気管４ａに差圧デバイス５０を設けた。エンジンコントローラ４１は、差圧デバイス５０を制御することで、吸気管４ａにおける吸気圧を制御する。より具体的には、アクチュエータ５２を動作させて絞り弁５１を閉方向に制御することにより、吸気管４ａにおける吸気圧を変化させることができるので、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧を増大させることができ、ＬＰ－ＥＧＲ弁流量を適切制御することができる。

図６は、本実施形態のエンジンコントローラ４１により実行される差圧デバイス５０の制御のフローチャートである。図６に示すフローチャートは、所定間隔（たとえば１０ｍｓ毎）に実行される。

エンジンコントローラ４１は、ステップＳ１１０において、図７に示す差圧デバイス開度マップを参照して、エンジンの回転速度Ｎｅとエンジン負荷から定まる現在のエンジンの運転点が差圧デバイス作動領域であるか否かを判断する。図７に示す差圧デバイスマップは、現在のエンジン運転点と差圧デバイスの作動領域（ハッチングで示す）及びその開度が示されている。

ステップＳ１１０において、差圧デバイス作動領域であると判定した場合は、ステップＳ１２０に移行する。差圧デバイス作動領域でない場合は、差圧デバイス５０を作動させることなく、本フローチャートによる処理を終了する。

ステップＳ１２０では、エンジンコントローラ４１は、図７に示す差圧デバイス開度マップを参照して、差圧デバイス開度、すなわち絞り弁５１の開度を算出する。その後、本フローチャートによる処理を終了する。

図７は、本実施形態の差圧デバイス開度マップを示す説明図である。

差圧デバイス開度マップは、エンジン負荷とエンジン回転速度とで定まるエンジン運転点に対して、差圧デバイスの作動領域、及び、その作動領域における絞り弁５１の開度が予め設定されたマップである。

図７を参照すると、図３に示した目標ＥＧＲ率マップにおいて目標ＥＧＲ率がａ［％］（すなわちＥＧＲ率が最大）の領域Ｒ１が、差圧デバイス作動領域としてハッチングで示されている。作動デバイス作動領域において、絞り弁５１の開度がそれぞれ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と設定されている。これら開度は、エンジン回転速度が大きいほど、及び、エンジン負荷が大きいほど、大きくなるように設定される。すなわち、差圧デバイス開度はＳ３＞Ｓ２＞Ｓ１という関係となる。

エンジン負荷が大きくエンジン回転速度が高い場合（例えば領域Ｒ２、Ｒ３）は、エンジン１の吸入空気を増大させる必要があり、また、このときのＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧は十分に大きいため、差圧デバイス５０によるポンピングロスを抑えるために差圧デバイス５０を作動させない。一方で、エンジン負荷及びエンジン回転速度が低い場合は、排気圧が小さいので、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧が小さくなるばかりか、エンジン１の排気の脈動の影響により、差圧が負となって逆流が発生してしまう場合があり得る。

そこで、このことを防止するため、ＬＰ－ＥＧＲ領域のうちエンジン負荷及びエンジン回転速度が低い領域Ｒ１において、差圧デバイス５０により吸気管４ａに絞りを形成して、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧を上昇させる。

次に、排気温度によるＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧の制御を説明する。

例えば車両の加速によりエンジン１の運転点が非ＬＰ－ＥＧＲ領域からＬＰ－ＥＧＲ領域へと変化した場合や、車両の減速によりエンジン１の運転点が非ＬＰ－ＥＧＲ領域からＬＰ－ＥＧＲ領域へと変化した場合について考える。このような場合は、エンジン１の排気温度の上昇又は下降に伴いＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧が過渡的に変化し、エンジンコントローラ４１により制御されたＬＰ－ＥＧＲ弁開度に基づくＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧が目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度に基づく前後差圧と乖離し、ＥＧＲ率が目標値に一致しないことで、エンジン１の燃焼状態が悪化し、ノッキング等が生じる可能性がある。

これに対して、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧を検出するように、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７の上流と下流との間に差圧センサを設け、差圧センサにより検出された前後差圧に基づいて、差圧デバイス５０の絞り弁５１の開度を調整することもできる。しかしながら、エンジン１の排気圧の脈動により、差圧センサの出力が変動し、ＬＰ－ＥＧＲ弁流量を適切に制御することができない場合がある。

そこで本実施形態では、図１に示すように、メイン触媒１３の下流の排気管１１ｂの排気温度を検出する温度センサ４８により取得される排気温度に基づいて、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧を求め、これにより差圧デバイス５０を制御するように構成した。排気温度はＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧（又はＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧）と一定の関係を有するが、排気圧による脈動を検出しないため、ＬＰ－ＥＧＲ弁流量を適切に制御することができる。

ところで、温度センサ４８はメイン触媒１３の下流に備えられるが、メイン触媒１３は大きな熱容量を有しているので、エンジン運転点の変化に伴い、メイン触媒１３における排気温度は遅れて追従する（温度が平衡状態となるまでに遅れ時間を有する）ため、エンジン運転点が変化した場合には、温度センサ４８により取得した排気温度に基づいた制御では、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧の算出精度が低下する場合がある。

そこで、本実施形態では、次のような制御により、差圧デバイス５０を制御することで、ＥＧＲ率を制御するように構成した。

図８は、エンジンコントローラ４１が実行するＬＰ－ＥＧＲ装置１４及び差圧デバイス５０の制御のフローチャートである。図８に示すフローチャートは、エンジンコントローラ４１により、所定の間隔（例えば１０ｍｓ毎）で実行される。

エンジンコントローラ４１は、まず、ステップＳ２１０において、温度センサ４８からの信号を取得して、排気管１１ｂの実際の排気温度を算出する。

次に、ステップＳ２２０において、エンジンコントローラ４１は、算出された排気温度に基づいて、現在のＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧を算出する。ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧は、算出した排気温度に基づいて、図９に示す排気温度マップから取得する。

図９は、本実施形態の排気温度マップを示す説明図である。

排気温度マップは、排気温度とＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧との関係が予め定められたマップである。図９に示すように、排気温度が上昇するにつれてＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧も上昇するように設定されている。エンジン１において、排気管１１ｂ及びメイン触媒１３の形状により排気温度と排気圧とには一定の関係があり、この関係によりＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧を算出することができる。

図８に戻り、ステップＳ２３０において、エンジンコントローラ４１は、算出されたＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が、所定圧力以上であるか否かを判定する。所定圧力は、本実施形態におけるＬＰ－ＥＧＲ弁開度によるＥＧＲ率の制御に、差圧デバイス５０による補正を行なうか否かの判断を行なうためのクライテリアである。

本実施形態では、一例として、所定圧力を５［ｋＰａ］に設定する。この所定圧力は、エンジン運転点がある状態から他の状態へと変化した場合に、変化先の他の状態のエンジン運転点におけるＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧が十分である圧力に基づいて決定される。より具体的には、所定圧力は、排気圧の脈動によっても前後差圧が逆転することがない圧力であって、エンジン１が適用される車両の仕様に応じて適合により設定される圧力である。

ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が所定圧力に満たないと判断した場合はステップＳ２４０に移行する。ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が所定圧力以上であると判断した場合はステップＳ２６０に移行する。

なお、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧と所定圧力との比較ではなく、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧と所定圧力との比較に基づいて、ステップＳ２３０の判断を行なってもよい。ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧はＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧と吸気管４ａの圧力との差である。

ステップＳ２４０では、エンジンコントローラ４１は、差圧デバイス５０の開度を補正する。具体的には、エンジン運転点に基づくベース排気温度を図１０に示すベース排気温度マップから算出し、温度センサ４８が取得した実排気温度との温度差に基づいて図１１に示す補正係数マップにより、補正を行なう。

エンジンコントローラ４１は、図１０に示すベース排気温度マップを参照してベース排気温度を算出する。エンジンコントローラ４１は、算出したベース排気温度と温度センサ４８により検出された排気温度との差により求まる温度差に基づいて、図１１に示す開度補正マップを参照して、補正係数を算出する。エンジンコントローラ４１は、前述の図７で算出された差圧デバイス開度と、図１１で算出された補正係数との積に基づいて、差圧デバイス５０の絞り弁５１の開度を算出する。

図１０は、本実施形態のベース排気温度マップを示す説明図である。

ベース排気温度マップは、エンジンの運転点に対してベース排気温度が予め設定されたマップである。ベース排気温度は、エンジンの運転点に応じて発生する排気温度の推定値である。ベース排気温度は、エンジン負荷及びエンジン回転速度が高いほど、高い温度に設定されている。

図１１は、本実施形態の差圧デバイス５０における絞り弁５１の開度補正係数マップを示す説明図である。

開度補正係数マップは、ベース排気温度から実排気温度を減算した温度差に対して開度補正係数が予め設定されたマップである。

開度補正係数は、実排気温度とベース排気温度との温度差が、正の値で大きいほど小さい値（負の値）に設定され、温度差が負の値で小さいほど大きい値（正の値）に設定される。なお、温度差がゼロの場合は、開度補正係数はゼロとなる。

このように、温度差に応じた開度補正係数により図７で算出された絞り弁５１の開度の補正を行なうことにより、例えばエンジン運転点が非ＬＰ－ＥＧＲ領域からＬＰ－ＥＧＲ領域へと移行したときに、温度センサ４８における排気温度の応答遅れによる実際のＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧に対する目標ＬＰ－ＥＧＲ開度の応答遅れを補正することができる。

なお、本実施形態において、差圧デバイス５０により補正されるＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧は、前述した所定圧力を上限とする。後述するように、差圧デバイス５０による補正によってＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧に基づく目標ＥＧＲ率を満たせない場合は、ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を制御することにより補正を行なう。

図８に戻り、次に、ステップＳ２５０において、エンジンコントローラ４１は、前述の図２のフローチャートに基づき、エンジンの運転点に基づく目標ＥＧＲ率に基づいて、ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を設定する。

このとき、差圧デバイス５０は、所定圧力を満たすように（所定圧力に相当するＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧を発生させるように）に補正が行なわれる。エンジン運転点に基づく目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度に対応するＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧（すなわち、排気温度が平衡状態となったときのＬＰ－ＥＧＲ上流圧であり、平衡状態において差圧デバイスを全開としたときのＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧）が差圧デバイス５０の制御により補正されたＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧（すなわち所定圧力）よりも大きくなる場合は、エンジン運転点に基づいたＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧と所定圧力との差に基づいた補正値によって、目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を制御する。

一方、ステップＳ２３０において、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が所定圧力以上であると判断した場合はステップＳ２６０に移行する。ステップＳ２６０では、エンジンコントローラ４１は、差圧デバイス５０による制御が行なわれないように、差圧デバイスを全開状態（開度０［ｄｅｇ］）に設定する。

ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が所定圧力以上である場合は、差圧デバイス５０による制御を行なわなくても、算出された目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度により目標ＥＧＲ率を満たせる状態であるからである。

次に、ステップＳ２７０に移行して、エンジンコントローラ４１は、前述の図２のフローチャートに基づき設定されたＬＰ－ＥＧＲ弁開度に対して、温度差による補正を行なった目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を設定する。

この補正は、前述の差圧デバイス５０の補正と同様に行なわれる。すなわち、温度センサ４８により取得した排気温度と、エンジン運転点に基づいて図１０のベース排気温度マップから算出されたベース排気温度との温度差を算出し、算出された温度差から、マップ等を用いて算出された補正量に基づいて目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を制御する。この補正量は、実排気温度とベース排気温度との温度差が、正の値で大きいほど大きい値（正の値）に設定され、温度差が負の値で小さいほど小さい値（負の値）に設定される。すなわち、温度差が大きくなるほどＬＰ－ＥＧＲ弁開度の補正量を大きくする。なお、温度差がゼロの場合は、補正係数はゼロとなる。この補正係数をＬＰ－ＥＧＲ弁開度に加算することによって、温度センサ４８が取得した実排気温度のベース排気温度に対する応答遅れをＬＰ－ＥＧＲ弁開度により解消することができる。

このように設定された目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度及び差圧デバイス開度に基づいて、エンジンコントローラ４１は、モータ１８及びアクチュエータ５２を調整し、ＥＧＲ率を制御する。

次に、本実施形態における具体的な制御を説明する。

図１２は、本実施形態の運転状態の一例を示すタイムチャートである。図１２は、エンジン運転点が非ＬＰ－ＥＧＲ領域から、低回転、低負荷であるＬＰ－ＥＧＲ領域（図３の領域Ｒ１）へと変化した場合の一例であって、図７の矢印Ａに対応する。

図１２において、上から、エンジン負荷、ＥＧＲ率、排気温度、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧、ＬＰ－ＥＧＲ弁下流圧、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧、ＬＰ－ＥＧＲ弁開度及び差圧デバイス開度、がそれぞれ時間を横軸とするタイムチャートとして示されている。

このタイムチャートにおいて、タイミングＴ１で、エンジン負荷が上昇し、図７に示す矢印Ａのように、非ＬＰ－ＥＧＲ領域からＬＰ－ＥＧＲ領域へと変化する。

このとき、エンジン負荷の上昇に伴ってメイン触媒１３の下流の排気温度が上昇するが、排気温度は負荷の上昇に対して遅れを伴って上昇するため、温度センサ４８により検出される排気温度は、平衡状態となるまではタイミングＴ１から少し遅れて上昇する。このため、排気温度に基づいて算出されるＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧は、タイミングＴ１から遅れて上昇することになる。

この状況で、差圧デバイス５０によるＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧の補正を行なわなかった場合を想定する。この場合は、差圧デバイス開度は、図中一点鎖線で示すように制御される。これにより、実際のＥＧＲ率は、図中一点鎖線で示すように目標ＥＧＲ率に対して遅れて変化することになり、ＥＧＲガス量が低下する。

一方で、本実施形態では、前述の図８のような制御を行なうことにより、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が所定圧力（点線で示す）に満たない場合に、ベース排気温度に対する実排気温度が小さく、図１１の開度補正係数マップに基づいて、差圧デバイス開度をより閉じ気味に補正するように制御される。これにより、図中点線で示すように、実排気温度の上昇遅れに対して差圧デバイス開度の変化が大きくなる。この補正により、ＬＰ－ＥＧＲ弁下流圧を大きく低下させてＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧を確保することができる。その結果、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７の開度を排気温度に基づいて補正することなく、実際のＥＧＲ率を、点線で示すように目標ＥＧＲ率に追従して変化させることができる。

その後、エンジン負荷の上昇に伴ってメイン触媒１３の下流の排気温度が十分に上昇した場合は（タイミングＴ２）、排気温度は平衡状態となり、ベース排気温度に対する実排気温度の温度差がなくなり、差圧デバイス５０の開度の補正を行なうことなく、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲへと制御することができる。

図１３は、本実施形態の運転状態の別の一例を示すタイムチャートである。図１３は、エンジン運転点が非ＬＰ－ＥＧＲ領域からＬＰ－ＥＧＲ領域（図３の領域Ｒ２）へと変化した場合の一例であって、図７の矢印Ｂに対応する。

図１３に示す例は、前述の図１２と同様に、タイミングＴ１でエンジン負荷が上昇し、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が所定圧力に満たない場合は、ベース排気温度に対する実排気温度が小さく、図１０の開度補正係数マップに基づいて、差圧デバイス開度をより閉じ気味に補正するように制御される。このような制御により、図中点線で示すように、実排気温度の上昇遅れに対して差圧デバイス開度が補正される。

このとき、前述のように、差圧デバイス５０は、所定圧力を満たすように（所定圧力に相当するＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧を発生させるように）に補正を行なう。しかしながら、エンジン運転点に基づく目標ＥＧＲ率に対応するＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧（例えば７［ｋＰａ］）に対して、差圧デバイス５０の制御による所定圧力（５［ｋＰａ］）では差圧が不足するために、目標ＥＧＲ率を達成できない。このような場合は、ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を制御することにより、目標ＥＧＲ率を達成するような弁開度に制御する。より具体的には、所定圧力に対して不足する差圧の分だけＬＰ－ＥＧＲ弁開度を大きくして、ＥＧＲ率を高めるように制御する。このようにＬＰ－ＥＧＲ弁開度を制御することで、ＥＧＲ率を点線で示すように実排気温度に追従して変化させることができる。

その後、タイミングＴ１１において、排気温度に基づくＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が所定圧力よりも大きくなる。この場合は、前述の図８のステップＳ２３０の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ２６０及びステップＳ２７０の処理により、差圧デバイス開度を全開に制御すると共に、ＬＰ－ＥＧＲ弁開度の補正を温度差により行なう。このような制御により、実排気温度の応答遅に対してＬＰ－ＥＧＲ弁開度が補正される。

その後、排気温度の上昇により排気温度が平衡状態となった場合は（タイミングＴ２）、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧も平衡状態となり、ＥＧＲ率は目標ＥＧＲに追従する。

図１４は、本実施形態の運転状態の別の一例を示すタイムチャートである。図１４は、エンジン運転点が非ＬＰ－ＥＧＲ領域からＬＰ－ＥＧＲ領域（図３の領域Ｒ３）へと変化した場合の一例であって、図７の矢印Ｃに対応する。

図１４に示す例は、タイミングＴ１でエンジン負荷が上昇し、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧が所定圧力よりも大きくなった場合、すなわち、エンジン負荷が大きいことによる吸気量の増加により排気圧が十分に大きい場合である。このような場合には、図８のステップＳ２３０の判定がＹＥＳとなり、ポンピングロスとなる差圧デバイス５０を全開として、ＬＰ－ＥＧＲ弁開度の制御のみによって目標ＥＧＲ率を達成するように制御を行なう。

具体的には、温度センサ４８により取得した排気温度と、エンジン運転点に基づいて図１０のベース排気温度マップから算出されたベース排気温度との温度差を算出し、算出された温度差から、マップ等を用いて補正値を算出し、この補正値に基づいて目標ＬＰ－ＥＧＲ弁開度を補正する。ＬＰ－ＥＧＲ弁開度の補正値は、実排気温度とベース排気温度との温度差による応答遅れを解消するような値に決定され、実排気温度が平衡状態へと近づくにつれ（温度差が小さくなるにつれ）補正値が小さくなるように設定される。これにより、図中点線で示すように、実排気温度の上昇遅れに対してＬＰ－ＥＧＲ弁開度の変化が大きくなる。このＬＰ－ＥＧＲ弁開度補正により、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧のズレ分を補うことができ、実際のＥＧＲ率を、点線で示すように目標ＥＧＲ率に追従して変化させることができる。

その後、排気温度の上昇により排気温度が平衡状態となった場合は（タイミングＴ２）、ＬＰ－ＥＧＲ弁上流圧も平衡状態となり、ＥＧＲ率は目標ＥＧＲに追従する。

このような制御を行なうことにより、温度センサ４８が検出する排気温度が平衡状態となるまでの応答時間において差圧デバイス５０とＬＰ－ＥＧＲ弁１７とで補正を行なうことで、適切にＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧を制御することができて、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率へと追従させることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態では、吸気管４ａに排気管１１ｂの排気の一部をＥＧＲガスとして循環させるＥＧＲ通路１５に備えられ、エンジン１がＬＰ－ＥＧＲ領域の場合にＥＧＲ通路１５を流れるＥＧＲガス量を調整するＬＰ－ＥＧＲ弁１７と、吸気管４ａに備えられ、前記ＬＰ－ＥＧＲ弁の前後差圧を調整する差圧デバイス５０と、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７及び差圧デバイス５０を制御するエンジンコントローラ４１（制御部）と、を備えて構成される。エンジンコントローラ４１は、ＥＧＲ通路１５の入口部の排気圧に基づき、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７及び差圧デバイス５０を用いてＥＧＲガス量を調整するか、又は、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７のみを用いてＥＧＲガス量を調整するか、を切り換える。ＥＧＲ通路１５の入口部の排気圧は、例えば排気管１１ｂの排気温度から算出する。

本実施形態では、このように構成することにより、温度センサ４８が取得する排気温度に基づいてＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率へと制御することができるので、エンジン１の排気脈動の影響を受けることなく、ＥＧＲ率を制御することができる。

さらに、本実施形態では、このように算出した排気圧が所定圧力よりも小さい場合は、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７及び差圧デバイス５０を用いてＥＧＲガス量を調整し、排気圧が所定圧力以上である場合は、ＬＰ－ＥＧＲ弁１７のみを用いてＥＧＲガス量を調整するので、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧が小さい場合は差圧デバイス５０により前後差圧を制御することができ、ＬＰ－ＥＧＲ弁前後差圧が大きい場合は差圧デバイス５０によるポンピングロスを排除することができる。

また、本実施形態では、排気圧が所定圧力よりも小さい場合は、エンジン運転点から定まるベース排気温度と実排気温度との温度差が大きくなるほど差圧デバイス５０の開度の補正量を大きくするので、温度センサ４８が検出する排気温度の応答遅れによる影響を排除して、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率へと制御することができる。

また、本実施形態では、排気圧が所定圧力以上である場合は、エンジン運転点から定まるベース排気温度と実排気温度との温度差が大きくなるほどＬＰ－ＥＧＲ弁開度の補正量を大きくするので、温度センサ４８が検出する排気温度の応答遅れによる影響を排除すると共に差圧デバイス５０によるポンピングロスの影響を排除して、ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率へと制御することができる。

また、本実施形態では、排気温度は、排気管１１ｂにおけるＥＧＲ通路１５の入口部よりも下流に備えられる排気系部品（例えばメイン触媒１３や排気管１１ｂの配管等の熱容量が大きい部品）の下流の排気温度であるので、エンジン１の排気脈動の影響を受けることなく、ＥＧＲ率を制御することができる。

以上説明した本発明の実施形態では、ガソリンエンジンにＬＰ－ＥＧＲ装置を適用した構成を説明したが、この場合に限られるものでなく、ディーゼルエンジンにＬＰ－ＥＧＲ装置を適用した構成であってもよい。

また図１３－１５に示した例では、エンジン運転点が小さい側から大きい側に変化することにより非ＬＰ－ＥＧＲ領域からＬＰ－ＥＧＲ領域となる例を示したがこれに限られない。エンジン運転点、すなわちエンジン負荷及びエンジン回転速度が高い側から小さい側へと変化して非ＬＰ－ＥＧＲ領域からＬＰ－ＥＧＲ領域となった場合も同様の制御が行なわれる。この場合は、温度センサ４８が取得した実排気温度がベース温度より高い状態から平衡状態となるまで変化するので、この変化に対応して差圧デバイス５０及びＬＰ－ＥＧＲ弁開度を補正することができる。

Claims (4)

1. ＥＧＲ制御方法であって、
   吸気管に排気管の排気の一部をＥＧＲガスとして循環させるＥＧＲ通路に備えられ、エンジンがＥＧＲ領域の場合に前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、
   前記吸気管に備えられ、前記ＥＧＲ弁の前後差圧であるＥＧＲ弁前後差圧を調整する差圧デバイスと、
   前記エンジンの運転点に基づく目標ＥＧＲ率に対応する前記ＥＧＲ弁前後差圧を発生させるように、前記ＥＧＲ弁及び前記差圧デバイスを制御する制御部と、
   を備え、
   前記排気管における前記ＥＧＲ通路の入口部よりも下流に備えられる排気系部品の下流に設けられた温度センサにより検出される排気温度である実排気温度と、前記実排気温度が上昇するにつれて前記ＥＧＲ通路の入口部の排気圧も上昇するよう設定されたマップを用いて前記ＥＧＲ通路の入口部の排気圧を算出し、
   算出された前記排気圧が、排気圧の脈動によっても前記ＥＧＲ弁前後差圧が逆転することがない圧力である所定圧力よりも小さい場合は、前記ＥＧＲ弁及び前記差圧デバイスを用いて前記ＥＧＲガス量を調整し、
   前記排気圧が前記所定圧力以上である場合は、前記ＥＧＲ弁のみを用いて前記ＥＧＲガス量を調整し、
   前記ＥＧＲ弁及び前記差圧デバイスを用いて前記ＥＧＲガス量を調整する場合は、前記実排気温度とエンジン運転点に基づくベース排気温度との差から、前記差圧デバイスを制御して前記ＥＧＲ弁前後差圧を調整し、前記差圧デバイスの制御による前記ＥＧＲ弁前後差圧が前記目標ＥＧＲ率に基づく前記ＥＧＲ弁前後差圧に満たないときに、前記目標ＥＧＲ率に基づく前記ＥＧＲ弁前後差圧に満たない分の差圧に基づいて前記ＥＧＲ弁を制御して、前記ＥＧＲガス量を調整する
   ＥＧＲ制御方法。
2. 請求項１に記載のＥＧＲ制御方法であって、
   前記排気圧が前記所定圧力よりも小さい場合は、エンジン運転点から定まるベース排気温度と実排気温度との温度差が大きくなるほど前記差圧デバイスの開度の補正量を大きくする
   ＥＧＲ制御方法。
3. 請求項１又は２に記載のＥＧＲ制御方法であって、
   前記排気圧が前記所定圧力以上である場合は、エンジン運転点から定まるベース排気温度と実排気温度との温度差が大きくなるほど前記ＥＧＲ弁の開度の補正量を大きくする
   ＥＧＲ制御方法。
4. ＥＧＲ制御装置であって、
   吸気管に排気管の排気の一部をＥＧＲガスとして循環させるＥＧＲ通路に備えられ、エンジンがＥＧＲ領域の場合に前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、
   前記吸気管に備えられ、前記ＥＧＲ弁の前後差圧であるＥＧＲ弁前後差圧を調整する差圧デバイスと、
   前記エンジンの運転点に基づく目標ＥＧＲ率に対応する前記ＥＧＲ弁前後差圧を発生させるように、前記ＥＧＲ弁及び前記差圧デバイスを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記排気管における前記ＥＧＲ通路の入口部よりも下流に備えられる排気系部品の下流に設けられた温度センサにより検出される排気温度である実排気温度と、前記実排気温度が上昇するにつれて前記ＥＧＲ通路の入口部の排気圧も上昇するよう設定されたマップを用いて前記ＥＧＲ通路の入口部の排気圧を算出し、算出された前記排気圧が、排気圧の脈動によっても前記ＥＧＲ弁前後差圧が逆転することがない圧力である所定圧力よりも小さい場合は、前記ＥＧＲ弁及び前記差圧デバイスを用いて前記ＥＧＲガス量を調整し、前記排気圧が前記所定圧力以上である場合は、前記ＥＧＲ弁のみを用いて前記ＥＧＲガス量を調整し、前記ＥＧＲ弁及び前記差圧デバイスを用いて前記ＥＧＲガス量を調整する場合は、前記実排気温度とエンジン運転点に基づくベース排気温度との差から、前記差圧デバイスを制御して前記ＥＧＲ弁前後差圧を調整し、前記差圧デバイスの制御による前記ＥＧＲ弁前後差圧が前記目標ＥＧＲ率に基づく前記ＥＧＲ弁前後差圧に満たないときに、前記目標ＥＧＲ率に基づく前記ＥＧＲ弁前後差圧に満たない分の差圧に基づいて前記ＥＧＲ弁を制御して、前記ＥＧＲガス量を調整する
   ＥＧＲ制御装置。

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