特許 6169503 ＥＧＲ弁制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6169503

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】ＥＧＲ弁制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 21/08 20060101AFI20170713BHJP

   F02M 26/00 20160101ALI20170713BHJP

   F02M 26/05 20160101ALI20170713BHJP

   F02D 41/02 20060101ALI20170713BHJP

【ＦＩ】

   F02D21/08 301C

   F02M26/00 311

   F02M26/05

   F02D41/02 380E

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-19161(P2014-19161)

(22)【出願日】2014年2月4日

(65)【公開番号】特開2015-145649(P2015-145649A)

(43)【公開日】2015年8月13日

【審査請求日】2017年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】中野 平

(72)【発明者】

【氏名】井上 勝治

【審査官】 佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２８０１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２２８８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３６９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１９３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０８９０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６４９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３６４１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ２１／０８

Ｆ０２Ｄ ４１／０２

Ｆ０２Ｍ ２６／００

Ｆ０２Ｍ ２６／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸入空気量の目標値である目標空気量と前記吸入空気量の実測値である実吸入空気量との偏差から演算される比例項に基づいてＥＧＲ弁の開度をフィードバック制御するＥＧＲ弁制御装置であって、
エンジン回転速度、アクセル開度、及び、前記実吸入空気量を取得する取得部と、
前記エンジン回転速度と前記アクセル開度とに基づき前記目標空気量を演算する目標空気量演算部と、
前記エンジン回転速度と前記アクセル開度とに基づく燃料噴射量である基本噴射量と、前記実吸入空気量に対する黒煙限界の燃料噴射量である煙限界噴射量とのうちの小さい燃料噴射量を目標噴射量として選択する目標噴射量選択部と、
前記煙限界噴射量に対する前記目標噴射量の比率が大きいほど、前記ＥＧＲ弁の閉弁方向への操作量が前記比例項に基づく操作量よりも大きくなるように、前記比例項を補正する補正値を前記比率に基づいて演算する補正値演算部と、を備える
ＥＧＲ弁制御装置。

【請求項2】

前記補正値演算部は、前記比率が閾値よりも大きい場合に前記補正値を演算し、前記比率が前記閾値以下である場合には前記ＥＧＲ弁の閉弁方向への操作量が前記比例項に基づく操作量に追従するように一定の値を出力する
請求項１記載のＥＧＲ弁制御装置。

【請求項3】

前記補正値演算部は、前記比率に正比例するように前記補正値を演算する
請求項２に記載のＥＧＲ弁制御装置。

【請求項4】

前記補正値演算部は、
前記閾値と前記比率毎の前記補正値とが前記エンジン回転速度毎に規定された補正データを用いて、前記エンジン回転速度及び前記比率に応じた前記補正値を演算し、
前記エンジン回転速度が大きいほど前記閾値が小さく、且つ、前記エンジン回転速度が大きいほど同じ値の前記比率に規定された前記補正値が大きい
請求項２または３に記載のＥＧＲ弁制御装置。

【請求項5】

前記補正値演算部は、前記比例項に加算される値を前記補正値として演算する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のＥＧＲ弁制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、ＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲ弁制御装置であって、ディーゼルエンジンに搭載されるＥＧＲ弁制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ディーゼルエンジンには、排気ガスに含まれるＮＯｘを低減させるべく、排気ガスの一部を吸気通路に導入する排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が搭載されている（例えば、特許文献１を参照）。ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を備え、ＥＧＲ弁の開度の制御によって吸気通路へのＥＧＲガスの導入量を調整する。ＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲ弁制御装置は、例えば、エンジン回転速度及びアクセル開度に基づく吸入空気の目標値である目標空気量と、吸入空気の実測値である実吸入空気量との偏差に基づくフィードバック制御を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−３３２８７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ディーゼルエンジンでは、黒煙の発生しにくいときに吸入空気の導入量が多くなるとＮＯｘ量が多くなる一方で、黒煙の発生しやすいときにＥＧＲガスの導入量が多くなると黒煙が発生しやすくなる。

【0005】

本開示の技術は、吸入空気の増加にともなうＮＯｘ量の増加とＥＧＲガスの増加にともなう黒煙の発生とを抑えるＥＧＲ弁制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するＥＧＲ弁制御装置は、吸入空気量の目標値である目標空気量と前記吸入空気量の実測値である実吸入空気量との偏差から演算される比例項に基づいてＥＧＲ弁の開度をフィードバック制御するＥＧＲ弁制御装置であって、エンジン回転速度、アクセル開度、及び、前記実吸入空気量を取得する取得部と、前記エンジン回転速度と前記アクセル開度とに基づき前記目標空気量を演算する目標空気量演算部と、前記エンジン回転速度と前記アクセル開度とに基づく燃料噴射量である基本噴射量と、前記実吸入空気量に対する黒煙限界の燃料噴射量である煙限界噴射量とのうちの小さい燃料噴射量を目標噴射量として選択する目標噴射量選択部と、前記煙限界噴射量に対する前記目標噴射量の比率が大きいほど、前記ＥＧＲ弁の閉弁方向への操作量が前記比例項に基づく操作量よりも大きくなるように、前記比例項を補正する補正値を前記比率に基づいて演算する補正値演算部と、を備える。

【0007】

上記構成によれば、上記比率が大きいときほど目標噴射量が煙限界噴射量に近づくことから、当該比率が大きいほど黒煙が発生しやすい。そして、上記比率が大きいほど、すなわち黒煙が発生しやすいときほど、ＥＧＲ弁の閉弁方向への操作量が大きくなるようにＥＧＲ弁の開度が補正され、目標空気量に対する実吸入空気量の追従性が高まる。その結果、黒煙の発生しにくいときにはＥＧＲガスの導入を優先させ、黒煙の発生しやすいときには吸入空気の導入を優先させることができる。それゆえに、吸入空気の増加にともなうＮＯｘ量の増加と、ＥＧＲガスの増加にともなう黒煙の発生とを抑えることができる。

【0008】

上記ＥＧＲ弁制御装置において、前記補正値演算部は、前記比率が閾値よりも大きい場合に前記補正値を演算し、前記比率が前記閾値以下である場合に前記ＥＧＲ弁の閉弁方向への操作量が前記比例項に基づく操作量に追従するように一定の値を出力することが好ましい。

【0009】

上記構成によれば、比率が閾値よりも大きいときにだけ比例項が補正されることから、比率が閾値以下のときには比例項が補正されることなくフィードバック制御が行われる。その結果、比例項の補正頻度を少なくすることができる。

【0010】

上記ＥＧＲ弁制御装置において、前記補正値演算部は、前記比率に正比例する値を前記補正値として演算することが好ましい。
上記構成のように、比率が閾値よりも大きい範囲では比率の増加分に対し補正値の増加分が一定であるため、上述した効果を得るための演算に要する構成の簡素化が図られる。

【0011】

上記ＥＧＲ弁制御装置において、前記補正値演算部は、前記閾値と前記比率毎の前記補正値とが前記エンジン回転速度毎に規定された補正データを用いて、前記エンジン回転速度及び前記比率に応じた前記補正値を演算し、前記エンジン回転速度が大きいほど前記閾値が小さく、且つ、前記エンジン回転速度が大きいほど同じ値の前記比率に規定された前記補正値が大きいことが好ましい。

【0012】

エンジンに供給可能な吸入空気はエンジン回転速度が大きいほど多くなることから、煙限界噴射量もエンジン回転速度が大きいほど多くなる傾向にある。そのため、たとえ比率が同じであったとしてもエンジン回転速度が大きいほど目標噴射量が多くなり、これにともない黒煙も発生しやすくなる。上記構成によれば、エンジン回転速度が大きいほど、閾値には小さい比率が設定されているとともに同じ比率に対して大きな補正値が設定されている。すなわち、エンジン回転速度と比率とに基づく黒煙の発生しやすさに応じて実吸入空気量の追従性が高められる。その結果、黒煙の発生をより確実に抑えることができる。

【0013】

上記ＥＧＲ弁制御装置において、前記補正値演算部は、前記比例項に加算される値を前記補正値として演算することが好ましい。
上記構成によれば、比例項に対する補正量を比例項の値に関係なく設定することが可能であるため、比例項の補正量に関する自由度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本開示の技術におけるＥＧＲ弁制御装置を具体化した一実施形態の概略構成を、ＥＧＲ弁制御装置が搭載されるエンジンとともに示す概略構成図。

【図2】ＥＧＲ弁制御装置の構成を示す機能ブロック図。

【図3】補正データの一例を模式的に示すグラフ。

【図4】開度制御処理の処理手順の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１〜図４を参照して、本開示におけるＥＧＲ弁制御装置を具体化した一実施形態について説明する。まず、ＥＧＲ弁制御装置が搭載されるディーゼルエンジンの全体構成について、図１を参照して説明する。

【0016】

図１に示されるように、ディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という。）のシリンダーブロック１１には、一列に並んだ４つのシリンダー１２が形成され、各シリンダー１２には、インジェクター１３から燃料が噴射される。シリンダーブロック１１には、各シリンダー１２に作動ガスを供給するインテークマニホールド１４と、各シリンダー１２からの排気ガスが流入するエキゾーストマニホールド１５とが接続されている。

【0017】

インテークマニホールド１４に取り付けられる吸気通路１６の上流端には、図示されないエアクリーナーが取り付けられている。吸気通路１６には、ターボチャージャー１７のコンプレッサー１８が取り付けられている。吸気通路１６には、コンプレッサー１８の下流側に、該コンプレッサー１８によって圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラー１９が取り付けられている。

【0018】

一方、エキゾーストマニホールド１５には、排気通路２０が接続されている。排気通路２０には、上述したコンプレッサー１８に連結されるタービン２１が取り付けられている。また、エキゾーストマニホールド１５には、吸気通路１６に接続されて排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路１６に導入するＥＧＲ通路２２が接続されている。

【0019】

ＥＧＲ通路２２には、ＥＧＲ通路２２を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー２３が取り付けられている。ＥＧＲクーラー２３の下流側には、ステッピングモーターを備えてＥＧＲ通路２２の流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁２４が取り付けられている。吸気通路１６には、ＥＧＲ弁２４が開状態にあるときにＥＧＲ通路２２を通じてＥＧＲガスが導入される。ＥＧＲ弁２４の開度は、ＥＧＲ弁制御装置である制御装置３０によって制御される。シリンダー１２には、ＥＧＲガスと吸入空気との混合気体である作動ガスが供給される。

【0020】

制御装置３０は、エンジン１０の運転状態に関する情報を取得する取得部として、各種センサーからの検出信号に基づいて各種情報を取得する。例えば、制御装置３０には、吸気通路１６におけるコンプレッサー１８の上流側に取り付けられた吸入空気量センサー３１から吸気通路１６を流れる吸入空気の質量流量である実吸入空気量ＱＡａが所定の制御周期で入力される。制御装置３０には、エンジン１０の回転速度を検出する回転速度センサー３２からエンジン回転速度Ｎｅを示す検出信号が所定の制御周期で入力される。制御装置３０には、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサー３３からアクセル開度Ａｃｃを示す検出信号が所定の制御周期で入力される。制御装置３０には、ＥＧＲ弁２４の開度を検出する弁開度センサー３４からＥＧＲ弁２４の開度である弁開度ＶＴａを示す検出信号が所定の制御周期で入力される。制御装置３０は、各センサー３１〜３４からの検出信号に基づいて、実吸入空気量ＱＡａ、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃ、及び、弁開度ＶＴａを取得する。そして、制御装置３０は、取得した各種情報に基づいて、吸入空気量の目標値である目標空気量ｔＱＡを演算し、その目標空気量ｔＱＡと実吸入空気量ＱＡａとの偏差ΔＱＡに基づくフィードバック制御によりＥＧＲ弁２４の開度を制御する。

【0021】

図２〜図４を参照して、制御装置３０の構成についてさらに詳しく説明する。
図２に示されるように、制御装置３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、不揮発性メモリー（ＲＯＭ）、及び揮発性メモリー（ＲＡＭ）を有するマイクロコンピューターを中心に構成されている。制御装置３０の制御部３５は、各種演算を行なう演算部３６と、各種制御プログラムや各種データが格納される記憶部３７と、を備えている。また、制御装置３０は、インジェクター１３を駆動するインジェクター駆動部３８と、ＥＧＲ弁２４を駆動する弁駆動部３９と、を備えている。制御部３５は、記憶部３７に格納された各種制御プログラムや各種データに基づいてＥＧＲ弁２４の開度を制御する開度制御処理を実行する。

【0022】

演算部３６は、煙限界噴射量ＱＦｓｍを演算する煙限界噴射量演算部４０を備えている。煙限界噴射量ＱＦｓｍは、実吸入空気量ＱＡａ毎に設定された黒煙限界の燃料噴射量であって、当該煙限界噴射量ＱＦｓｍの燃料と実吸入空気量ＱＡａの空気との混合気を燃焼させた場合に、黒煙の発生が抑えられる、あるいは、黒煙の発生量が許容範囲に収まる燃料噴射量である。煙限界噴射量演算部４０は、実吸入空気量ＱＡａに基づいて当該実吸入空気量ＱＡａに応じた煙限界噴射量ＱＦｓｍを演算する。

【0023】

演算部３６は、基本噴射量ＱＦｓｔを演算する基本噴射量演算部４１を備えている。基本噴射量演算部４１は、エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて基本噴射量ＱＦｓｔを演算する。

【0024】

演算部３６は、燃料噴射量の目標値である目標噴射量ｔＱＦを演算する目標噴射量選択部４２を備えている。目標噴射量選択部４２は、煙限界噴射量ＱＦｓｍ及び基本噴射量ＱＦｓｔのうちで少ない方の噴射量を目標噴射量ｔＱＦとして選択する。すなわち、目標噴射量選択部４２は、煙限界噴射量ＱＦｓｍよりも基本噴射量ＱＦｓｔが大きければ煙限界噴射量ＱＦｓｍを目標噴射量ｔＱＦとして選択し、煙限界噴射量ＱＦｓｍよりも基本噴射量ＱＦｓｔが小さければ基本噴射量ＱＦｓｔを目標噴射量ｔＱＦとして選択する。

【0025】

なお、制御部３５は、目標噴射量選択部４２の演算結果である目標噴射量ｔＱＦをインジェクター駆動部３８に出力する。インジェクター駆動部３８は、目標噴射量ｔＱＦの分だけの燃料をインジェクター１３から噴射させるための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号をインジェクター１３に出力する。

【0026】

演算部３６は、ＥＧＲ弁２４の基本開度ＶＴｓｔを演算する基本開度演算部４３を備えている。基本開度演算部４３は、エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃとに基づいてＥＧＲ弁２４の基本開度ＶＴｓｔを演算する。

【0027】

演算部３６は、実吸入空気量ＱＡａの目標値である目標空気量ｔＱＡを演算する目標空気量演算部４４を備えている。目標空気量演算部４４は、エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃに基づいて目標空気量ｔＱＡを演算する。

【0028】

演算部３６は、フィードバック制御の比例動作に用いる比例項Ｐを演算する比例項演算部４５を備えている。比例項演算部４５は、目標空気量ｔＱＡと実吸入空気量ＱＡａとの偏差ΔＱＡを演算し、その偏差ΔＱＡに対して予め定めた比例ゲインＫｐを乗算することにより比例項Ｐ（＝Ｋｐ×ΔＱＡ）を演算する。

【0029】

こうした偏差ΔＱＡに基づくフィードバック制御では、ＥＧＲ弁２４の操作量は比例項Ｐに大きく依存する。そのため、比例ゲインＫｐを大きくすれば目標空気量ｔＱＡに対して実吸入空気量ＱＡａが追従しやすくなり、反対に、比例ゲインＫｐを小さくすれば目標空気量ｔＱＡに対して実吸入空気量ＱＡａが追従しにくくなる。以下では、目標空気量ｔＱＡに対して実吸入空気量ＱＡａが追従しやすいことを追従性が高いと表現し、反対に、目標空気量ｔＱＡに対して実吸入空気量ＱＡａが追従しにくいことを追従性が低いと表現する。なお、詳しくは後述するが、本実施形態では、比例ゲインＫｐには追従性の低い値の比例ゲインが設定されている。

【0030】

演算部３６は、フィードバック制御の積分動作に用いる積分項Ｉを演算する積分項演算部４６を備えている。積分項演算部４６は、目標空気量ｔＱＡと実吸入空気量ＱＡａとの偏差ΔＱＡを演算し、その演算した偏差ΔＱＡの積分値に対して予め定めた積分ゲインＫｉを乗算することにより積分項Ｉを演算する。

【0031】

演算部３６は、上記比例項Ｐを補正する補正値Ｃを演算する補正値演算部４７を備えている。補正値演算部４７は、煙限界噴射量ＱＦｓｍ、目標噴射量ｔＱＦ、エンジン回転速度Ｎｅ、及び、記憶部３７に格納された補正データ４８に基づいて補正値Ｃを演算する。

【0032】

補正値演算部４７は、煙限界噴射量ＱＦｓｍに対する目標噴射量ｔＱＦの比率Ｒ（＝ｔＱＦ／ＱＦｓｍ）を演算する。比率Ｒは、１に近いほど目標噴射量ｔＱＦが煙限界噴射量ＱＦｓｍに近い値であること、すなわち黒煙が発生しやすいことを示す。補正値演算部４７は、記憶部３７に格納した補正データ４８から上記比率Ｒとエンジン回転速度Ｎｅとに応じた値を選択することにより補正値Ｃを演算する。

【0033】

図３に示されるように、補正データ４８には、予め行ったシミュレーションや実験結果に基づいて、比率Ｒに応じた補正値Ｃがエンジン回転速度Ｎｅ毎に規定されている。補正データ４８には、エンジン回転速度Ｎｅ毎に比率Ｒの閾値Ｒｔｈが設定されている。この閾値Ｒｔｈには、エンジン回転速度Ｎｅが大きくなるほど低い比率Ｒが設定されている。そして、閾値Ｒｔｈ以下の範囲には、比率Ｒに対して一定である値が補正値Ｃとして規定され、閾値Ｒｔｈよりも大きい範囲には、閉弁方向への操作量が大きくなるように比例項Ｐを補正する補正値Ｃが規定されている。すなわち、制御装置３０は、比率Ｒが閾値Ｒｔｈ以下のときには比率Ｒに基づく比例項Ｐの補正を実行せず、比率Ｒが閾値Ｒｔｈよりも大きいときに比率Ｒに基づく比例項Ｐの補正を実行する。後述するように、本実施形態では、比例項Ｐの補正が補正値Ｃの加算により行われる。そのため、閾値Ｒｔｈ以下の範囲には、補正値Ｃとして「０」が規定されている。

【0034】

また、補正データ４８には、比率Ｒが同じであれば、エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど、閉弁方向への操作量が大きくなるように比例項Ｐを補正する補正値Ｃが規定されている。補正データ４８には、エンジン回転速度Ｎｅが同じであれば、比率Ｒが大きくなるほど、閉弁方向への操作量が大きくなるように比例項Ｐを補正する補正値Ｃが規定されている。つまり、補正データ４８には、エンジン回転速度Ｎｅが大きく、且つ、比率Ｒが大きいほど、閉弁方向への操作量が大きくなるように比例項Ｐを補正する補正値Ｃ、すなわち目標空気量ｔＱＡに対する実吸入空気量ＱＡａの追従性を高める補正値Ｃが規定されている。すなわち、補正データ４８には、エンジン回転速度Ｎｅ毎に、閾値Ｒｔｈと比例項Ｐをそのまま用いる補正値Ｃとで規定される点を原点として比率Ｒに正比例するような補正値Ｃが規定されている。

【0035】

例えば、Ｎｅ＝２０００ｒｐｍに対応する補正値Ｃは、閾値Ｒｔｈに比率Ｒ１が設定され、比率Ｒ１以下の範囲には補正値Ｃ＝０が設定されている。また、比率Ｒ１より大きい範囲には、比率Ｒ＝１に対応する補正値Ｃ１を最大値として単調増加する補正値Ｃが設定されている。同様に、Ｎｅ＝１５００ｒｐｍに対応する補正値Ｃは、閾値Ｒｔｈに比率Ｒ２（＞Ｒ１）が設定され、比率Ｒ２より大きい範囲には、補正値Ｃ２（＜Ｃ１）を最大値として単調増加する補正値Ｃが設定されている。また、Ｎｅ＝１０００ｒｐｍに対応する補正値Ｃは、閾値Ｒｔｈに比率Ｒ３（＞Ｒ２）が設定され、比率Ｒ３より大きい範囲には、補正値Ｃ３（＜Ｃ２）を最大値として単調増加する補正値Ｃが設定されている。

【0036】

演算部３６は、ＥＧＲ弁２４の開度の目標値である目標開度ｔＶＴを演算する目標開度演算部４９を備える。目標開度演算部４９は、上記各演算部の演算結果である基本開度ＶＴｓｔ、比例項Ｐ、積分項Ｉ、及び補正値Ｃを加算することにより目標開度ｔＶＴを演算する。すなわち、目標開度演算部４９は、以下のようにして目標開度ｔＶＴを演算する。
目標開度ｔＶＴ＝基本開度ＶＴｓｔ＋比例項Ｐ＋補正値Ｃ＋積分項Ｉ

【0037】

演算部３６は、ＥＧＲ弁２４の開度を現在の開度である弁開度ＶＴａから目標開度ｔＶＴに変更するために必要な開度である指示開度ＶＴｃｏｍを演算する指示開度演算部５０を備えている。指示開度演算部５０は、目標開度ｔＶＴと弁開度ＶＴａとの差分に基づいて指示開度ＶＴｃｏｍを演算する。

【0038】

そして、制御部３５は、指示開度演算部５０の演算結果である指示開度ＶＴｃｏｍを示す制御信号を弁駆動部３９に出力する。弁駆動部３９は、ＥＧＲ弁２４の開度が目標開度ｔＶＴになるように指示開度ＶＴｃｏｍの分だけＥＧＲ弁２４の開度を変更するための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号をＥＧＲ弁２４に出力する。

【0039】

図４を参照して、制御装置３０が実行する開度制御処理の処理手順の一例について説明する。なお、開度制御処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
図４に示されるように、最初のステップＳ１１において、制御装置３０は、各種情報、すなわちエンジン回転速度Ｎｅ、実吸入空気量ＱＡａ、アクセル開度Ａｃｃ、及び、弁開度ＶＴａを取得する。

【0040】

次のステップＳ１２において、制御装置３０は、実吸入空気量ＱＡａに応じた煙限界噴射量ＱＦｓｍを演算するとともに、エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて基本噴射量ＱＦｓｔ及び目標空気量ｔＱＡを演算する。

【0041】

次のステップＳ１３において、制御装置３０は、煙限界噴射量ＱＦｓｍと基本噴射量ＱＦｓｔとのうちで小さい燃料噴射量を目標噴射量ｔＱＦとして演算する。
次のステップＳ１４において、制御装置３０は、エンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃとに基づいてＥＧＲ弁２４の基本開度ＶＴｓｔを演算するとともに、目標空気量ｔＱＡと実吸入空気量ＱＡａとの偏差ΔＱＡに基づいて比例項Ｐ及び積分項Ｉを演算する。また、制御装置３０は、煙限界噴射量ＱＦｓｍに対する目標噴射量ｔＱＦの比率Ｒ、エンジン回転速度Ｎｅ、及び、補正データ４８に基づいて補正値Ｃを演算する。

【0042】

次のステップＳ１５において、制御装置３０は、基本開度ＶＴｓｔ、比例項Ｐ、補正値Ｃ、及び、積分項Ｉを加算することによって目標開度ｔＶＴを演算し、目標開度ｔＶＴと弁開度ＶＴａとに基づく指示開度ＶＴｃｏｍを演算する。そして、制御装置３０は、指示開度ＶＴｃｏｍに応じた駆動信号をＥＧＲ弁２４に供給することでＥＧＲ弁２４を駆動する（ステップＳ１６）。これにより、ＥＧＲ弁２４が目標開度ｔＶＴに制御された状態でインジェクター１３から目標噴射量ｔＱＦだけの燃料が噴射される。

【0043】

次に、上述した制御装置３０の作用について説明する。
上記構成の制御装置３０では、比例ゲインＫｐに、目標空気量ｔＱＡに対する実吸入空気量ＱＡａの追従性の低い比例ゲインが設定されている。そして、制御装置３０は、エンジン回転速度Ｎｅと比率Ｒとに基づいて、黒煙の発生しにくいときには上記追従性を低い状態に維持し、黒煙の発生しやすいときにはＥＧＲ弁２４の閉弁方向への操作量が大きくなるように比例項Ｐを補正値Ｃで補正することで追従性を高くする。

【0044】

こうした構成によれば、エンジン１０の運転状態が黒煙の発生しにくい定常状態や加速の緩やかな緩加速状態である場合にはＥＧＲガスの導入が優先され、エンジン１０の運転状態が黒煙の発生しやすい急加速状態である場合には吸入空気の導入が優先される。そして、急加速状態では、実吸入空気量ＱＡａの追従性が高まることで目標噴射量ｔＱＦの増加率も高まることから、黒煙の発生を抑えつつエンジン１０の加速性が高められる。

【0045】

また、シリンダー１２に供給可能な吸入空気はエンジン回転速度Ｎｅが大きいほど増加するため、煙限界噴射量ＱＦｓｍもエンジン回転速度Ｎｅが大きいほど増加する傾向にある。そのため、比率Ｒが同じであってもエンジン回転速度Ｎｅが大きいほど黒煙が発生しやすくなる。この点、上記構成によれば、補正データ４８には、同じ比率Ｒに対し、エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど閉弁方向への操作量が大きくなるように比例項Ｐを補正する補正値Ｃが規定されている。そのため、たとえ比率Ｒが同じであっても黒煙が発生しやすいエンジン回転速度Ｎｅであるときほど追従性が高められることから、黒煙の発生がより確実に抑えられる。

【0046】

ここで、制御装置３０は、黒煙の発生しやすいときの追従性を黒煙の発生しにくいときよりも高めるうえでは、比例ゲインＫｐに追従性の高い比例ゲインが設定され、黒煙が発生しにくいときに比例項Ｐに基づく操作量が小さくなるように比例項Ｐを補正値Ｃで補正してもよい。しかしながら、こうした方法では、定常状態や緩加速状態といった黒煙の発生しにくい状態は急加速状態といった黒煙の発生しやすい状態よりも頻度が高いため、比例項Ｐの補正頻度が多くなる。また、これに加えて、何らかの原因によって比例項Ｐの補正を行わなくなったときには、実吸入空気量ＱＡａの追従性が高い状態が維持されることで頻度の高い定常状態や緩加速状態における実吸入空気量ＱＡａが多くなってＮＯｘ量が増加してしまう。この点、上記構成によれば、比例項Ｐの補正頻度が低減されることで補正値Ｃの選定に要する労力が軽減されるとともに、比例項Ｐの補正が行われなくなったとしても定常状態や緩加速状態にＮＯｘ量が増加することもない。

【0047】

上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）黒煙の発生しにくいときにはＥＧＲガスの導入が優先され、黒煙の発生しやすいときには吸入空気の導入が優先される。それゆえに、吸入空気の増加にともなうＮＯｘ量の増加と、ＥＧＲガスの増加にともなう黒煙の発生とを抑えることができる。

【0048】

（２）黒煙の発生を抑えつつ、急加速状態における加速性を高めることができる。
（３）黒煙の発生しやすいときに比例項Ｐの補正が行われることで、比例項Ｐの補正頻度が抑えられる。

【0049】

（４）また、比例項Ｐの補正が行われなくなったとしても、黒煙の発生しにくいときにＮＯｘが増加することもない。
（５）比率Ｒが大きいほど補正値Ｃが大きいことから、黒煙が発生しやすいときほど吸入空気の導入が優先される。

【0050】

（６）同じ比率Ｒであってもエンジン回転速度Ｎｅが大きいほど閉弁方向への操作量が大きくなる補正値Ｃが設定されることで、黒煙の発生をより確実に抑えることができる。
（７）例えば、比例項Ｐに対する補正を比例項Ｐに対する補正値Ｃの乗算で行う場合、比例項Ｐの補正量は補正前の比例項Ｐの大きさに依存する。この点、制御装置３０では、比例項Ｐに対する補正を補正値Ｃの加算により行っていることから、比例項Ｐと当該比例項Ｐに対する補正量とを独立して設定することが可能である。すなわち、比例項Ｐの大きさに関わらず、比例項Ｐの補正量を設定することが可能である。その結果、比例項Ｐの補正量に関する自由度が向上する。

【0051】

なお、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記実施形態において、閾値Ｒｔｈは、エンジン回転速度Ｎｅに関わらず一定の値であってもよい。こうした構成において閾値Ｒｔｈに設定される比率Ｒは、エンジン回転速度Ｎｅの大きい場合に設定される閾値Ｒｔｈを基準に設定されることが好ましい。

【0052】

・上記実施形態において、補正値Ｃは、エンジン回転速度Ｎｅに関わらず、同じ比率Ｒに対して同じ値が設定されてもよい。すなわち、比率Ｒの各々に対して１つの補正値Ｃが一義的に設定されてもよい。

【0053】

・上記実施形態において、閾値Ｒｔｈが設定されることなく、全ての比率Ｒにおいて比例項Ｐの補正が行われてもよい。こうした構成においては、比率Ｒが小さくなるほど比例項Ｐが小さくなるような補正値Ｃが設定されることが好ましい。

【0054】

・上記実施形態において、閾値Ｒｔｈよりも大きな比率Ｒに対応付けられる補正値Ｃは一定の値であってもよい。この際、エンジン回転速度Ｎｅ毎に補正値Ｃが設定される場合には、エンジン回転速度Ｎｅが大きいほど大きな補正値Ｃであることが好ましい。

【0055】

・上記実施形態において、補正値Ｃによる比例項Ｐの補正は、ＥＧＲ弁２４の閉弁方向の操作量が大きくなるように比例項Ｐの値を変化させる補正がなされればよく、比例項Ｐに対する補正値Ｃの加算に限らず、例えば比例項Ｐに対する補正値Ｃの乗算によって行われてもよい。なお、比例項Ｐの補正が比例項Ｐに対する補正値Ｃの乗算で行われる場合、閾値Ｒｔｈ以下の範囲には、補正値Ｃとして「１」が規定されることとなる。

【0056】

・また、閾値Ｒｔｈ以下の範囲では、補正値Ｃとして一定の値が規定されていればよく、ＥＧＲ弁２４の操作量を比例項Ｐに基づく操作量と同様に変化させる補正値Ｃが規定されていてもよい。

【0057】

・制御装置３０は、比例ゲインＫｐに追従性の高い比例ゲインが設定され、比率Ｒが低いときに比例項Ｐを小さくする補正が行われる構成であってもよい。こうした構成においては、黒煙の発生しやすいときには追従性が高い状態が維持され、黒煙の発生しにくいときには追従性が低くなる。この際、上記実施形態と同様、補正が行われる範囲を規定する閾値Ｒｔｈが設けられてもよいし、エンジン回転速度Ｎｅ毎に補正値Ｃが設定されてもよい。また、比率Ｒが小さいほど比例項Ｐが小さくなるように補正されることが好ましい。

【0058】

・上記実施形態において、例えば比率Ｒが０．９５以上といった黒煙の非常に発生しやすい範囲には、目標空気量ｔＱＡを実吸入空気量ＱＡａが超えてしまう目標開度ｔＶＴが演算される補正値Ｃが設定されてもよい。こうした構成によれば、黒煙の非常に発生しやすいときであっても高い確率の下で黒煙の発生が抑えられる。

【符号の説明】

【0059】

１０…ディーゼルエンジン、１１…シリンダーブロック、１２…シリンダー、１３…インジェクター、１４…インテークマニホールド、１５…エキゾーストマニホールド、１６…吸気通路、１７…ターボチャージャー、１８…コンプレッサー、１９…インタークーラー、２０…排気通路、２１…タービン、２２…ＥＧＲ通路、２３…ＥＧＲクーラー、２４…ＥＧＲ弁、３０…制御装置、３１…吸入空気量センサー、３２…回転速度センサー、３３…アクセル開度センサー、３４…弁開度センサー、３５…制御部、３６…演算部、３７…記憶部、３８…インジェクター駆動部、３９…弁駆動部、４０…煙限界噴射量演算部、４１…基本噴射量演算部、４２…目標噴射量選択部、４３…基本開度演算部、４４…目標空気量演算部、４５…比例項演算部、４６…積分項演算部、４７…補正値演算部、４８…補正データ、４９…目標開度演算部、５０…指示開度演算部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】