JP2006226205A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディーゼルエンジンにおいて、排気微粒子を捕集するフィルタを再生するモードから外れたときの燃焼性を安定化し、回転変動を防止する。
【解決手段】 フィルタ再生モードから低負荷運転を行ってフィルタの耐久性悪化防止モード処理を行い、燃料噴射時期での筒内ガス温度が安定した燃焼性を得られにくい所定温度を下回る状態になったときに、燃料流量、新気流量、目標ＥＧＲ率を設定しつつ（Ｓ１８〜Ｓ２１）外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量の割合を制御して筒内ガス温度を安定燃焼性を確保できる目標値以上になるように制御し（Ｓ２２，Ｓ２３）、該制御で足りないときは、新気をヒーターで加熱し、外部ＥＧＲガス温度を高める制御を併用する（Ｓ２６，Ｓ２７）。
【選択図】 図７

Description

本発明は、排気微粒子を捕集する排気フィルタを排気通路に備えた内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、ディーゼルエンジンにおいて、失火防止のため圧縮端温度が所定温度以上となるように吸入空気量を増量補正することが開示されている。
特開２００１−９８９９３号公報

排気微粒子を捕集する排気フィルタを備えたディーゼルエンジンでは、前記排気フィルタを再生させる場合に、燃料噴射時期を遅角させ、吸気絞り弁を絞り制御することで排気温度を上昇させて、前記排気微粒子を焼却除去するようにしている。かかる排気フィルタの再生を行っている状態から、アクセルを戻し操作して低負荷運転が要求された場合、単に燃料噴射量を減量すると排気中の酸素量が多くなり、高温のフィルタに多量の酸素が供給されると急激な酸化が起こって過熱によりフィルタの耐久性悪化が発生する。そのため、前記要求があった場合には、燃料噴射量の減量と共にスロットル弁を閉じ操作して吸入空気量も減量して排気中の酸素量（濃度）を調節し、フィルタの過熱によるフィルタの耐久性悪化を防止している。

しかしながら、このように吸入空気量を減量した場合、圧縮端圧力、温度が低下して燃料着火性が悪化し、燃焼不安定となり、エンジンの回転変動が発生することがあった。
上記特許文献１のように、吸入空気量を増量補正することによって圧縮端温度を高める構成では、フィルタ耐久性悪化防止のための低負荷、低空気過剰率（酸素量濃度減少）の要求を満たすことができない。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、排気フィルタの耐久性悪化防止を図りつつ燃料着火性を高めることにより、安定した燃焼性を確保できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記フィルタに堆積している微粒子を再生する運転条件から外れて、前記フィルタの耐久性悪化を防止する制御に移行し、該制御の要求値が、燃焼性が不安定になりやすい領域に入ったと判定されたときには、前記制御要求値を満たしつつ燃料噴射開始時期の筒内ガス温度を所定値以上に高める制御を行う構成とした。

上記構成によると、フィルタの耐久性悪化防止制御で、該制御の要求値が、燃焼性が不安定になりやすい領域に入ったときに、新気やＥＧＲガスの温度を高めるなどの制御を行って筒内吸入ガス温度を高めることにより、低負荷、低空気過剰率（酸素量濃度減少）の要求を満たしながら燃料噴射開始時期の筒内ガス温度を所定値以上に維持することができ、燃焼性を安定させ、回転変動等を防止できる。

図１は、過給機付ディーゼルエンジンのシステム図である。
図に示すように、エンジン本体１には、コモンレール２、燃料噴射弁３及び図示しない燃料ポンプを構成要素とするコモンレール燃料噴射系が設けられており、高圧の燃料をエンジン本体１に供給する。前記燃料噴射弁３は、燃焼室に燃料を直接噴射し、かつ、メイン噴射の前にパイロット噴射（分割噴射）が可能であり、また、コモンレール２内の設定燃料圧力を変更することにより、燃料噴射圧力（以下噴射圧という）を可変に制御できる。

過給機４のコンプレッサ４ａは吸気通路５に接続されており、駆動されて圧縮空気をエンジン本体１に供給する。
過給機４のタービン４ｂは排気通路６に接続されており、エンジン本体１からの排気により回転されて前記コンプレッサ４ａを駆動する。
吸気通路５には、前記過給機４のコンプレッサ４ａの上流側に吸入空気量Ｑａｃを検出するエアフローメータ７が配設され、コンプレッサ４ａの下流側に吸入空気を加熱する吸気ヒーター８と、吸入空気量を調節する吸気絞り弁９が設けられている。

吸気絞り弁９は、例えば、ステップモータを用いて開度変更が可能な電子制御式のものであり、その開度に応じてエンジン本体１に吸入される吸入空気量を制御する。
排気通路６には、エンジン本体１と過給機のタービン４ｂとの間から分岐して吸気通路５に接続するＥＧＲ通路１０と、該ＥＧＲ通路９に介装されたＥＧＲクーラー１１およびＥＧＲ弁１２と、前記過給機４のタービン４ｂの下流側に排気流量を調節する排気絞り弁１３、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という）１４が設けられている。

前記ＤＰＦ１４は、排気中の排気微粒子（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＰＭトラップ機能を有する。なお、このＤＰＦ１４に酸化触媒（貴金属）を担持させて、流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を酸化する機能を持たせてある。
前記ＥＧＲ弁１２は、例えば、ステップモータを用いた電子制御式のものであり、その開度に応じて吸気側に還流する排気の量、すなわち、エンジン本体１に吸入されるＥＧＲ量を制御する。

前記ＥＧＲクーラー１１は、冷却水導入通路３１からエンジン冷却水を導入して外部ＥＧＲガスを冷却するものであり、流量調整弁３２によって冷却水量を調節することにより冷却量ひいては外部ＥＧＲガス温度を調節できる。
各種状態を検出するセンサとして、前記エアフローメータ７の他、エンジン回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１５、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１６、冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１７、前記ＤＰＦ１４の温度を検出する熱電対等で構成されるＤＰＦ温度センサ１８、該ＤＰＦ１４の入口側にて排気圧力を検出する排気圧力センサ１９、排気通路６のＤＰＦ１４出口側にて排気空燃比λを検出する空燃比センサ２０、前記吸気ヒーター８下流の新気の温度を検出する新気温度センサ２１、該新気とＥＧＲガスが合流するコレクタ部の吸気温度を筒内吸入ガス温度として検出する吸気温センサ２２、排気マニホールド部に設けられて排気温度（＝内部ＥＧＲガス温度）を検出する排気温センサ２３、ＥＧＲ弁１２下流の外部ＥＧＲガス温度を検出するＥＧＲガス温度センサ２４が設けられ、これらの信号がエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵ）２５に入力されている。

図１に戻って、ＥＣＵ２５は、前記各種センサからの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁３の駆動制御、前記吸気絞り弁９、ＥＧＲ弁１２、排気絞り弁１３、吸気ヒーター８、流量調整弁３２などの制御を行う。また、ＤＰＦ１４に捕集されて堆積したＰＭの浄化（ＤＰＦ再生）制御を行い、該ＤＰＦ再生制御中にアクセルペダルを戻し操作するなどしてＤＰＦ再生領域から外れ、耐久性悪化防止モードに移行したときに、本発明に係る制御として安定した燃焼性を確保する制御を行う。

上記ＤＰＦ再生制御のメインルーチンを、図２のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１では、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度ＡＰＯ、ＤＰＦ１４の入口側の排気圧力、ＤＰＦ１４の温度などのエンジン運転状態を読み込む。
ステップＳ２では、ＤＰＦ１４に堆積している微粒子ＰＭの量を推定する。
前記微粒子ＰＭの堆積量は、排気圧力センサ１７により検出されるＤＰＦ１４の入口側排気圧力ＰEXHと、現在の運転状態（エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度ＡＰＯ等のエンジン負荷）に応じた基準排気圧力とを比較することで推定される。

尚、前回のＤＰＦ１４の再生時からの走行距離又はエンジン回転速度Ｎｅの積算値から前記微粒子ＰＭの堆積量を推定させることもでき、更に、走行距離又はエンジン回転速度Ｎｅの積算値と、排気圧力とのを組み合わせから、前記微粒子ＰＭの堆積量を推定することも可能である。
ステップＳ３では、ＤＰＦ１４の再生モード（微粒子ＰＭの酸化処理）中であるか否かを示すｒｅｇフラグを判定する。

そして、ｒｅｇフラグ＝０であってＤＰＦ１４の再生モード中でない場合には、ステップＳ４へ進む。
一方、ｒｅｇフラグ＝１であってＤＰＦ１４の再生モード中である場合には、図３のフローチャートに示すＤＰＦ再生モードの処理を行う。
ステップＳ４では、ＤＰＦ１４の再生モード中または後で切り換えられる耐久性悪化防止モード中であるか否かを示すｒｅｑフラグの値を判定する。

そして、ｒｅｑフラグ＝０であって、耐久性悪化防止モード中でない場合には、ステップＳ５へ進む。
一方、ｒｅｑフラグ＝１であって、耐久性悪化防止モード中である場合には、図４のフローチャートに示す耐久性悪化防止モードの処理を行う。
ステップＳ５では、前記ステップＳ４で推定したＤＰＦ１４における微粒子ＰＭの堆積量が閾値ＰＭ１以下であるか否かを判別する。

そして、微粒子ＰＭの堆積量が閾値ＰＭ１以下である場合には、このフローを終了する。
一方、微粒子ＰＭの堆積量が閾値ＰＭ１を超える場合には、ステップＳ６で前記ｒｅｇフラグに１をセットして、このフローを終了する。
次に、前記ステップＳ３で、ｒｅｇフラグ＝１と判定されたときのＤＰＦ再生処理を、図３のフローチャートに従って説明する。

ステップＳ１０１では、排気λをＤＰＦ再生時における目標空燃比に制御する。
上記目標空燃比への制御は、吸気絞り弁６による吸気絞り及び／又は排気還流制御弁１９による排気還流量の制御で行われる。
尚、目標空燃比の初期値は、図５に示すように、ＤＰＦ１４における微粒子ＰＭの堆積量に応じて設定されるが、概ね空気過剰率λで１．１〜１．３程度とする。

ステップＳ１０２では、所定の低回転・低負荷領域内でエンジン１が運転されているか否かを判別する。
そして、前記低回転・低負荷領域での運転ではなく、より高い回転・負荷でエンジン１が運転されている場合には、ＤＰＦ再生が可能な運転条件であると判断し、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、ＤＰＦ温度センサ１８によって検出されるＤＰＦ１４の温度が再生中の目標上限値Ｔ１以下であるか否かを判別する。
そして、ＤＰＦ１４の温度が目標上限値Ｔ１以下であれば、ステップＳ１０４へ進む。
一方、ＤＰＦ１４の温度が再生中の目標上限値Ｔ１を超えている場合には、ステップＳ１０５へ進んで、燃料噴射の時期を進角させることで排気温度の低下を図り、ＤＰＦ１４の温度が目標上限値Ｔ１以下になるようにする。

ステップＳ１０４では、ＤＰＦ１４の温度が再生中の目標下限値Ｔ２（＜目標上限値Ｔ１）以上であるか否かを判別する。
そして、ＤＰＦ１４の温度が目標下限値Ｔ２以上であれば、ステップＳ１０６へ進む。
一方、ＤＰＦ１４の温度が目標下限値Ｔ２を下回っている場合には、ステップＳ１０７へ進んで、燃料噴射の時期を遅角させることで排気温度の上昇を図り、ＤＰＦ１４の温度が目標下限値Ｔ２以上になるようにする。

即ち、燃料噴射時期の進角・遅角補正によって、ＤＰＦ１４の温度ＴDPFが前記目標下限値Ｔ２と目標上限値Ｔ１との間の温度になるようにする。
ステップＳ１０６では、ＤＰＦ再生処理を行った時間ｔ１が目標時間ｔｄｐｆｒｅｇ以上になったか否かを判別する。
目標時間ｔｄｐｆｒｅｇが経過しており、ＤＰＦ１４に堆積していた微粒子ＰＭの燃焼処理が完了したと判断されると、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８では、燃料噴射時期の進角・遅角補正を停止させて通常の噴射時期に戻し、また、空燃比を通常値に戻す。
次のステップＳ１０９では、前記ｒｅｇフラグを０にリセットする。
一方、目標時間ｔｄｐｆｒｅｇが経過する前、即ち、ＤＰＦ１４に堆積していた微粒子ＰＭの燃焼処理が完了する前に、運転者がアクセルを閉操作してエンジン１の負荷・回転速度が低下し、ステップＳ１０２で所定の低回転・低負荷領域内でエンジン１が運転されていると判別されると、ステップＳ１１０で、ｒｅｑフラグの値を１に設定して耐久性悪化防止モードとする。

次に、前記ステップＳ４で、ｒｅｑフラグ＝１と判定されたときの耐久性悪化防止モード処理を、図４のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ２０１では、ＤＰＦ再生時に排気温度を高めるため燃料噴射時期をリタードする制御を停止し、通常の燃料噴射時期制御（ＤＰＦ再生時より進角側に制御）に戻し、さらに、ＤＰＦ１４の再生直後などは未だ高温状態にあり、排気中の空気過剰率λ（以下排気λという）を急激にリーン化すると、ＤＰＦ内の燃え残ったＰＭが一気に燃焼して耐久性が悪化する恐れがあるため、排気λを目標値、例えばλ≦1.4 に制御する。

Ｓ２０２では、ＤＰＦ温度がＰＭの急激な酸化が開始する恐れのない所定温度Ｔ３（例えば５００℃）より低くなったか否かを判定する。Ｔ３以上の場合は、前記排気λを目標値とする制御（排気λ制御）を続行する。Ｔ３より低くなれば、酸素濃度が大気並になってもＤＰＦ１４の耐久性悪化は回避可能となるので、Ｓ２０３へ進む。
Ｓ２０３では、ＤＰＦ１４の耐久性悪化の恐れがないことから、排気λ制御を停止する。

ステップＳ２０４では、前記ｒｅｑフラグを０にリセットする。
次に、耐久性悪化防止モードにおいて安定した運転を行うための本発明に係る安定化制御について説明する。
同上安定化制御の第１の実施形態を、図６，７のフローチャートに基づいて説明する。
ステップＳ１１では、ＤＰＦ再生モード中であるか否かを、前記ｒｅｑフラグの値によって判定し、ＤＰＦ再生モード中と判定されたときは、ステップＳ１２へ進み、ＤＰＦ再生モード中でないと判定されたときは、フローを終了する。

ステップＳ１２では、前記排気温センサ２２で検出される排気温度Ｔｅｘ＿ｒ、前記空燃比センサ２０で検出される排気中残存する余剰酸素量Ｏ２＿ｒ、エンジン負荷（燃料流量等）Ｌｏａｄ＿ｒを読み込む。
ステップＳ１３では、前記排気温度Ｔｅｘ＿ｒが、ＤＰＦ１４の耐久性悪化防止に要求される排気要求温度Ｔｅｘ＿ｄを下回るか、前記排気中の余剰酸素量Ｏ２＿ｒが、同じく耐久性悪化防止の要求余剰酸素量Ｏ２＿ｄを下回るか、エンジン負荷Ｌｏａｄ＿ｒが同じく耐久性悪化防止の要求負荷Ｌｏａｄ＿ｄを下回るか、のいずれかが成立するかを判定する。

具体的には、排気温度と余剰酸素量については、図８に示すように、ＤＰＦ１４内の燃え残りＰＭ量、ＤＰＦ１４の温度などのＤＰＦ１４の状態毎に、前記排気要求温度Ｔｅｘ＿ｄと要求余剰酸素量Ｏ２＿ｄをパラメータとする要求特性線を設定し、実際の排気温度Ｔｅｘ＿ｒと余剰酸素量Ｏ２＿ｒで定まる特性が、ＤＰＦ１４の状態に応じて決定された要求特性線の内側にあるときに、排気温度と余剰酸素濃度のいずれかの要求が満たされたと判定する。

また、エンジン負荷については、図９に示すように、エンジン回転速度Ｎｅに応じた要求負荷として要求燃料流量の特性線を設定し、実際のエンジン回転速度Ｎｅと燃料流量とで定まる特性が、前記要求燃料流量の特性線の内側にあるときに、当該エンジン低負荷の要求が満たされたと判定する。
そして、上記いずれかの要求が満たされたと判定されたときは、前記フィルタの耐久性悪化防止モード処理によって、該耐久性悪化防止の要求が満たされている状態であるが、同時に、安定した燃焼性を確保しにくい状態である。すなわち、排気温度を要求とおり低下させた結果、ＤＰＦ１４の温度が低下するが、排気温度が低いときは、ＥＧＲガス温度が低いので、圧縮端温度が低下して着火しにくくなる。また、排気中酸素濃度が低いときは、混合気中の酸素濃度も低いから安定した燃焼が得られにくい。また、エンジンの低負荷時は、吸入空気量、燃料噴射量共に小さく、基本的に着火しにくく、安定した燃焼が得られにくい条件である。

上記のようにいずれかの要求が満たされて、基本的に安定した燃焼性が得られにくい状態と判定された場合は、ステップＳ１４へ進んで、前記吸気温センサ２１によって検出された吸気温度Ｔｑを、筒内吸入ガス温度として読み込む。
次いで、ステップＳ１５では、上記吸気温度Ｔｑに基づいて燃料噴射開始時期での筒内ガス温度Ｔｉｎｊを算出する。これは、図１０に示すように、筒内ガスが断熱変化すると考えて次式により求められる。

Ｔｑ・Ｖ０^κ−１-＝Ｔｉｎｊ・Ｖ１^κ−１
→Ｔｉｎｊ＝Ｔｑ・（Ｖ０／Ｖ１）^κ−１・・・(1)
ただし、Ｖ０：下死点でのシリンダ容積
Ｖ１：燃料噴射開始時期でのシリンダ容積
κ：吸気の比熱比（＝略空気の比熱比）
ステップＳ１６では、確実に着火して安定した燃焼性が得られる燃料噴射開始時期での筒内ガス目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを設定する。ここで、前記目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄは、燃料の性状（セタン価）、噴射圧、噴射量、筒内圧力などに応じて可変に設定される。例えば、セタン価が低いときは自己着火しにくいので、目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを高くする。また、噴射圧が低いときは燃料粒径が小さいがピストンへの付着量は減少し、噴射量は大きいほどピストンへの付着量は増大するので、噴射圧と噴射量とに応じて実験的に求められた自己着火性に応じて目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを増減調整する。筒内圧力については、低いほど燃料がピストンに付着しやすく自己着火しにくいので目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを高くする。

ステップＳ１７では、前記燃料噴射開始時期での筒内ガス温度Ｔｉｎｊが、前記筒内ガス目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを下回っているかを判定する。
そして、上記算出された燃料噴射開始時期での筒内ガス温度Ｔｉｎｊが目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄ以上であれば、特に筒内ガス温度Ｔｉｎｊを高める制御を行う必要はないので、このルーチンを終了する。一方、目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを下回っていると判定されたときは、ステップＳ１８以降へ進んで、筒内ガス温度Ｔｉｎｊを高める制御を行う。

ステップＳ１８では、要求トルクに応じて算出された要求燃料流量Ｑｆｕｅｌを算出し、ステップＳ１９では、該要求燃料流量Ｑｆｕｅｌと、前記排気中の要求余剰酸素量Ｏ２＿ｄ（排気λ）とに基づいて、要求新気流量Ｑａｉｒを算出する。
ステップＳ２０では、目標ＥＧＲ率を設定する。該目標ＥＧＲ率は、図１１に示すように、ＥＧＲ率をある程度まで増加すると吸気温度が高められることにより燃焼性が高められることにより回転変動が減少するが、ＥＧＲ率を大きくしすぎると、却って燃焼性が悪化して回転変動が増大する特性に応じて、回転変動が最小となる最適値が目標ＥＧＲ率Ｘｅｒとして設定される。なお、排気λに応じて上記特性が異なるので、排気λ毎に設定した特性から設定するのが好ましい。

ステップＳ２１では、前記新気温度センサ２１によって検出される新気温度Ｔａｉｒ、前記吸気温センサ２２によって検出される筒内吸入ガス温度Ｔｑ、前記ＥＧＲガス温度センサ２４によって検出される外部ＥＧＲガス温度Ｔｅｏ、前記排気温センサ２３によって検出される排気温度（内部ＥＧＲガス温度）Ｔｅｉを読み込む。
ステップＳ２２では、前記燃料噴射開始時期での筒内ガス温度Ｔｉｎｊを目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄとするための外部ＥＧＲと内部ＥＧＲの割合を、以下のようにして算出する。

まず、前記図１０を参照して、燃料噴射開始時期での筒内ガス目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄから、該目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを達成できる目標筒内吸入ガス温度Ｔｑ＿ｄを次式のように算出する。
Ｔｑ＿ｄ＝Ｔｉｎｊ＿ｄ・（Ｖ１／Ｖ０）^κ−１・・・(2)
ただし、Ｖ０：下死点でのシリンダ容積
Ｖ１：燃料噴射開始時期でのシリンダ容積
κ：吸気の比熱比（＝略空気の比熱比）
次に、前記筒内ガス目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄと前記目標ＥＧＲ率Ｘｅｒとを同時に満たすために要求される目標ＥＧＲガス温度Ｔｅｒ＿ｄを、図１２を参照して次式によって算出する。

Ｔａｉｒ・（１００−Ｘｅｒ）＋Ｔｅｒ＿ｄ・Ｘｅｒ＝Ｔｉｎｊ＿ｄ・１００
→Ｔｅｒ＿ｄ＝｛Ｔｉｎｊ＿ｄ・１００−Ｔａｉｒ・（１００−Ｘｅｒ）｝／Ｘｅｒ
・・・(3)
次に、上記のようにして算出した目標ＥＧＲガス温度Ｔｅｒ＿ｄと、前記外部ＥＧＲガス温度Ｔｅｏおよび内部ＥＧＲガス温度Ｔｅｉとに基づいて、外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量との割合を、（外部ＥＧＲ量／全ＥＧＲ量）ｈｅｒとして、図１３を参照して次式によって算出する。

Ｔｅｉ・（１００−ｈｅｒ）＋Ｔｅｏ・ｈｅｒ＝Ｔｅｒ＿ｄ・１００
→ｈｅｒ＝（Ｔｅｉ−Ｔｅｏ）・１００／（Ｔｅｒ＿ｄ−Ｔｅｏ）・・・(4)
ステップＳ２３では、上記のように算出された、（外部ＥＧＲ量／全ＥＧＲ量）ｈｅｒが得られるように、前記吸気絞り弁９の開度、排気絞り弁１３の開度を制御して新気流量とＥＧＲ量を制御し、合わせて燃料噴射弁３からの燃料の噴射時期、噴射量を制御する。

なお、エアフロメータ７で検出された新気流量Ｑａｉｒに、前記目標ＥＧＲ率Ｘｅｒを乗じて、目標全ＥＧＲ量ＥＲ＿ｄを算出し、該目標全ＥＧＲ量ＥＲ＿ｄと上記（外部ＥＧＲ量／全ＥＧＲ量）ｈｅｒとに基づいて、目標外部ＥＧＲガス量ＥＲＯ＿ｄと目標内部ＥＧＲガス量ＥＲＩ＿ｄとを算出してから、これら目標外部ＥＧＲガス量ＥＲＯ＿ｄと目標内部ＥＧＲガス量ＥＲＩ＿ｄとを満たすように上記吸気絞り弁９の開度、排気絞り弁１３の開度を制御するようにしてもよい。

なお、吸気絞り弁９の開度の開度を増大することで、新気流量は増大すると共に外部ＥＧＲ量は減少し、排気絞り弁１３の開度を絞ることで排気圧力が増大し、図１４に示すように、排気圧力の増大に応じて内部ＥＧＲ量は増大するので、これらの制御によって、上記各値の目標値が得られるように制御する。
ステップＳ２４では、上記のように制御した後の燃料噴射開始時期での筒内ガス温度Ｔｉｎｊを、上記(1)式より算出する。

ステップＳ２５では、上記制御後の筒内ガス温度Ｔｉｎｊが前記目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを下回っているかを判定する。
そして、上記制御によって目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄ以上に達したと判定されたときは、このルーチンを終了するが、上記制御では、目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを達成できなかったと判定されたときは、ステップＳ２６以降へ進んで、別の補助的な加熱手段で新気，外部ＥＧＲガスを加熱することで、筒内ガス温度Ｔｉｎｊを高める制御を行う。

すなわち、上記制御で目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄを達成できなかったということは、図１２に示す特性において、新気温度ないし外部ＥＧＲガス温度が低いために、目標ＥＧＲ率と目標吸入ガス温度を同時に満たす解が得られなかったことを意味するので、新気温度、外部ＥＧＲガス温度を高めることで目標ＥＧＲ率と目標吸入ガス温度を同時に満たす解が得えられるようにする。

ステップＳ２６では、上記のように目標ＥＧＲ率と目標吸入ガス温度を同時に満たすことができるように、目標新気温度Ｔａｉｒ＿ｄと、目標外部ＥＧＲガス温度Ｔｅｒ＿ｄを設定する。これら目標新気温度Ｔａｉｒ＿ｄと、目標外部ＥＧＲガス温度Ｔｅｒ＿ｄは、例えば、筒内ガス温度Ｔｉｎｊと目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄとの偏差が大きいときほど、現状の新気温度Ｔａｉｒ、外部ＥＧＲガス温度Ｔｅｒに対して、より大きい値に設定するようにすれば、必要以上の加熱を行うことなく燃費を向上できる。

ステップＳ２７では、上記のように設定した目標新気温度Ｔａｉｒ＿ｄと、目標外部ＥＧＲガス温度Ｔｅｒ＿ｄに応じて、吸気ヒーター９を通電制御して新気を加熱すると共に、ＥＧＲクーラー３１への導入冷却水量を、流量調整弁３２によって減量制御することにより、外部ＥＧＲガス温度を高める。
そして、上記新気温度、外部ＥＧＲガス温度を高める制御を行った後、ステップＳ２１へ戻って、新たに、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲの割合を算出して吸気絞り弁９の開度、排気絞り弁１３の開度を制御を行って、燃料噴射時期での筒内ガス温度Ｔｉｎｊを目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄと比較し、目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄ以上になっていれば、ルーチンを終了する。なお、目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄ以上にならないときは、ステップＳ２６で目標新気温度Ｔａｉｒ＿ｄと、目標外部ＥＧＲガス温度Ｔｅｒ＿ｄを前回より高い値に設定する。

以上の制御を行うことにより、フィルタの耐久性悪化防止の制御中に、該制御時に要求される新気流量やＥＧＲ率を変更することなく、燃料噴射時期での筒内ガス温度Ｔｉｎｊを目標温度Ｔｉｎｊ＿ｄ以上に維持することができ、失火を防止しつつ安定した燃焼性を確保でき、回転変動を防止できる。
また、上記のように、基本的に外部ＥＧＲと内部ＥＧＲの割合を制御して筒内ガス温度を高めながら、該制御では目標温度を達成できないときのみ、吸気ヒータやＥＧＲクーラーによる制御を補助的に併用することにより、できるだけ燃費などを良好に維持することができる。

なお、補助的に新気や外部ＥＧＲガス温度を高める制御としては、上記の吸気ヒータやＥＧＲクーラー制御の他、過給機で温度上昇した新気を冷却水によって冷却するインタークーラを備えたものでは、該インタークーラへの冷却水導入量を減量することで新気を過熱することができる。
また、排気絞り弁で排気圧を高めることに換え、若しくは併用して、タービンのノズル角を可変な過給機を備えたものでは、ノズル角の絞り量を大きくすることで、排気圧を高めるように制御することもできる。

また、特開２００２−１１５５７０号に示すようなエンジンの圧縮比を可変な機構を備えたものでは、筒内吸入ガス温度を変えることなく、圧縮比を大きくすることで燃料噴射時期での筒内ガス温度を高めることができ、特公平７−４９７６４号に示すようなバルブタイミングを可変な機構を備えたものでは、吸気弁閉時期を上死点に近づけることで、実質的な圧縮比を大きくして燃料噴射時期での筒内ガス温度を高めることができる。

実施形態における過給機付ディーゼルエンジンのシステム図。 実施形態におけるＤＰＦ再生制御のメインルーチンを示すフローチャート。 実施形態におけるＤＰＦ再生処理を示すフローチャート。 実施形態におけるＤＰＦの耐久性悪化防止処理を示すフローチャート。 ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量とＤＰＦ再生処理における目標空燃比との相関を示す線図。 耐久性悪化防止モードでの安定化制御の第１実施形態を示すフローチャート（前段）。 同上第１実施形態を示すフローチャート（後段）。 ＤＰＦの耐久性悪化防止処理における排気温度および排気中余剰酸素量の要求限界を示す図。 同じくＤＰＦの耐久性悪化防止処理における要求負荷限界を示す図。 吸入ガス温度と筒内ガス温度との関係を示す図。 ＥＧＲ率と回転変動との関係を示す図。 ＥＧＲ率と吸入ガス温度との関係を示す図。 外部ＥＧＲ量／内部ＥＧＲ量割合と、ＥＧＲガス温度との関係を示す図。 排気圧力と内部ＥＧＲ量との関係を示す図。

符号の説明

１…エンジン本体、２…コモンレール、３…燃料噴射弁、５…吸気通路、６…排気通路、７…エアフロメータ、８…吸気ヒーター、９…吸気絞り弁、１０…ＥＧＲ通路、１１…ＥＧＲクーラー、１２…ＥＧＲ弁、１３…排気絞り弁、１４…ＤＰＦ、１５…回転速度センサ、１６…アクセル開度センサ、１８…ＤＰＦ温度センサ、１９…排気圧力センサ、２０…空燃比センサ、２１…新気温度センサ、２２…吸気温センサ、２３…排気温センサ、２４…外部ＥＧＲガス温度センサ、２５…ＥＣＵ、３２…流量調整弁

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路に介装され、排気中に含まれる微粒子を捕集するフィルタを備え、各気筒の燃焼室へ燃料噴射する燃料噴射弁と、吸入空気量を増減させ得る吸入空気量制御装置と、を備えた内燃機関において、
   前記フィルタに堆積している微粒子を再生する運転条件から外れて、前記フィルタの耐久性悪化を防止する制御に移行したときに、燃料噴射開始時期の筒内ガス温度を算出し、該筒内ガス温度が、安定した燃焼性が確保される設定温度を下回ると判定されたときには、前記フィルタの耐久性悪化防止制御の要求を満たしつつ、前記筒内ガス温度を前記設定温度以上に高める制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記フィルタの耐久性悪化を防止する制御に移行し、機関負荷、前記フィルタに流入する排気の温度、同じく該排気中に残存する余剰酸素量の少なくとも１つが、前記制御の要求値より低い場合に、前記燃料噴射開始時期の筒内ガス温度を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記燃料噴射開始時期の筒内ガス温度を所定値以上に高める制御は、筒内に吸入されるガスの温度を高める制御であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記筒内に吸入されるガスの温度制御は、新気温度を高める制御、外部ＥＧＲガス温度を高める制御、外部ＥＧＲ量と筒内に残留する内部ＥＧＲ量の割合を変更する制御の少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記新気温度を高める制御は、新気をヒータで加熱する制御であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記外部ＥＧＲ量と内部ＥＧＲ量の割合を変更する制御を優先して行い、新気温度を高める制御、外部ＥＧＲガス温度を高める制御を補助的に行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 機関の圧縮比を可変とする機構を備え、前記燃料噴射開始時期の筒内ガス温度を所定値以上に高める制御は、前記圧縮比を大きくする制御を含むことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
8. 吸気弁の開閉時期を可変とする機構を備え、前記燃料噴射開始時期の筒内ガス温度を所定値以上に高める制御は、吸気弁の閉時期を上死点に近づける制御を含むことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。