JP2008106629A - 車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化触媒を活性化状態に維持しつつも、エンジンの減速運転状態からの再加速性を高めることのできる車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置を提供する。
【解決手段】車載ディーゼルエンジンは、吸気通路２に設けられて吸気を調量する吸気絞り弁２４を備える。電子制御装置７は、ディーゼルエンジンの減速運転時に、排気通路３に設けられたＤＰＮＲ触媒装置３３を高温状態に維持すべく吸気絞り弁２４の開度を閉じ側に制御する。また、ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉを監視するとともに、エンジンが減速運転状態のときに、監視されるＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉがその浄化性能を維持し得る許容最低温度ｔｈＡとなるように吸気絞り弁２４の開度を制御する開度制御部７１を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車載ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられて吸入空気を調量する吸気絞り弁の開度制御装置に関するものであり、特に、エンジンの減速運転時に排気浄化触媒の温度低下を抑制すべく吸気絞り弁を絞るように制御する車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置に関する。

一般に、車載ディーゼルエンジンにあっては、排気通路に設けられた排気浄化触媒を通じて、排気中に含まれるＮＯｘやＨＣ、ＣＯを酸化還元して浄化することで大気中にこれらＮＯｘやＨＣ、ＣＯが放出されないようにしている。こうした排気浄化触媒は、一般に、所定温度以上の状態において活性化されてその排気浄化能力を発揮することから、排気浄化触媒を活性化させるべく同排気浄化触媒を同所定温度よりも高い状態に維持するようにしている。

一方、エンジンが減速運転状態のときには燃料供給が停止されることから、エンジンの外部から供給された低温の吸入空気はそのまま排気通路に流入することとなる。このため、エンジンが減速運転状態となり燃焼に供されない吸入空気が排気通路に流入すると、その吸入空気により排気浄化触媒は冷却されてその温度が低下し、その排気浄化能力を十分に発揮することができないなどの問題が生じることとなる。

そこで従来は、エンジンの減速運転状態におけるこうした排気浄化触媒の温度低下を抑制すべく、例えば特許文献１に記載の吸気絞り弁制御装置のように、エンジンが減速運転状態のときに吸気通路に設けられた吸気絞り弁を略全閉状態に維持するものなども提案されている。これにより、エンジンの減速運転状態であれ、排気浄化触媒への吸入空気の流入を抑制することができ、排気浄化触媒の温度の低下を抑制することができるようになる。
特開２００４―２７９５６号公報

吸気絞り弁制御装置にあってはこのように、エンジンが減速運転状態のときに吸気絞り弁を略全閉状態に維持することで、排気浄化触媒の温度の低下は確かに抑制できる。
ところが、こうしたエンジンの減速運転状態のときに運転者の要求により再加速しようとすると、吸気絞り弁を略全閉状態から加速要求に応じた開度にまで開かなければならない。しかしこの場合、吸気絞り弁の応答遅れによる影響はもとより、吸気絞り弁の開度変化に対して吸入空気量が遅れて変化するようになるため、加速に必要とされる十分な量の吸入空気を確保することができず、燃料噴射量が不必要に制限されてしまうこととなる。その結果、従来の吸気絞り弁の制御装置にあっては、減速運転状態から加速状態に移行した場合における加速性の悪化が避けられないものとなっていた。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気浄化触媒を活性化状態に維持しつつも、エンジンの減速運転状態からの再加速性を高めることのできる車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、車載ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられて吸気を調量する吸気絞り弁を備え、ディーゼルエンジンの減速運転時に、排気通路に設けられた排気浄化触媒を高温状態に維持すべく前記吸気絞り弁の開度を閉じ側に制御する車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置において、前記排気浄化触媒の温度を監視するとともに、エンジンが減速運転状態のときに、前記監視される排気浄化触媒の温度がその浄化性能を維持し得る許容最低温度以上となるように前記吸気絞り弁の開度を制御する開度制御部を備えることとしている。

従来、エンジンの減速運転時には、排気浄化触媒の外部の温度や吸気温が低い寒冷地などにおいても排気浄化触媒が活性化した状態に維持されるように、吸気絞り弁を略全閉状態に維持するようにしている。従って、上述したように、エンジンを減速運転状態から再加速させる場合、吸気絞り弁の開度が十分に開かれるまでに応答遅れが生じ、これにより燃料噴射量が制限されるようになるため、加速性の低下を招くようになる。

この点、上記構成によるように、排気浄化触媒の温度を監視するとともに、エンジンが減速運転状態のときに、その監視される排気浄化触媒の温度が浄化性能を維持し得る許容最低温度以上となるように吸気絞り弁の開度を制御するようにすることとすれば、排気浄化触媒を活性化状態に維持することができるようになるとともに、吸気絞り弁が排気浄化触媒を活性化状態に維持するうえで必要以上に閉じられることがなく、その開度をより大きく設定することができ、減速運転状態からの再加速性を高めることができるようになる。

一般に、吸気絞り弁の開度を大きくすることにより、吸入空気量は増大し、これに伴って排気浄化触媒を通過する排気の流量も増大するため、同排気浄化触媒の温度は低下するようになる。ここで仮に、吸気絞り弁の開度が同じであってもエンジンの減速運転時においては吸入空気量が大きく変化し、また吸気絞り弁の開度変化に対して吸入空気量は遅れて変化する傾向にある。このため、例えば排気浄化触媒の実温度が許容最低温度を下回ったことをもって吸気絞り弁の開度を絞るようにしても、吸入空気量の減量が遅れて排気浄化触媒の温度が許容最低温度を下回った状態になることが懸念される。

この点、請求項２に記載の発明では、エンジンの減速運転時において排気浄化触媒の温度を直接左右する吸気圧について、同排気浄化触媒の温度を許容最低温度以上とするための目標値を排気浄化触媒の実温度に基づいて算出し、該算出される吸気圧目標値と実吸気圧とが一致するように吸気絞り弁の開度をフィードバック制御するようにしている。そしてこのように排気浄化触媒の温度を左右する吸気圧を同フィードバック制御に反映させることで、その制御精度を高めることができ、ひいては請求項１に記載の作用効果をより効果的に奏することができるようになる。

なお、請求項２に記載の発明では、排気浄化触媒の温度状態に基づいて設定される吸気圧についてフィードバック制御目標値を設定するようにしたが、例えばこの吸気圧と高い相関を有して変化する吸入空気量を同様に上記フィードバック制御に反映させることもできる。具体的には、請求項３に記載されるように、排気浄化触媒の温度を許容最低温度以上とするための吸入空気量目標値を排気浄化触媒の実温度に基づいて算出し、その算出される吸入空気量目標値と実吸入空気量とが一致するように吸気絞り弁の開度をフィードバック制御する、といった制御構造を採用することもできる。こうした構成にあっても、請求項２に記載の発明に準じた作用効果を奏することができる。

また、請求項２、請求項３に記載の発明によるように、排気浄化触媒の温度を直接左右する吸入空気の量を制御対象とすることにより、排気浄化触媒の温度制御にかかる制御精度を高めることができるが、例えば吸入空気の量が同じであってもその温度が低い場合にはこれが高い場合と比較して排気浄化触媒の温度はより大きく低下するようになる。従って、請求項２或いは請求項３にかかる発明にあっては、吸入空気量に加えて、更に吸入空気の温度を排気浄化触媒の温度制御に反映させることが望ましい。

この点に鑑み、請求項４に記載の発明では、前記開度制御部は吸入空気の温度を検出する検出手段を含み、前記監視される排気浄化触媒の実温度に加えて前記検出される吸入空気の温度の双方に基づいて前記目標値を算出することとした。これにより、吸気絞り弁開度の制御精度をさらに高めることができるようになる。

またこの場合、特に請求項５に記載の発明によるように、排気浄化触媒の温度がその許容最低温度と一致するように、吸入空気量若しくは吸気圧にかかる目標値を算出するようにすれば、排気浄化触媒を活性化状態に維持可能な範囲で、吸気絞り弁の開度を最大にすることができ、ひいては減速運転状態からの再加速性を一層高めることができるようになる。

上述したように、請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、排気浄化触媒を活性化状態に維持しつつ、再加速性を高めることができるようになる。ここで例えば、始動後の経過時間が短く、従って排気浄化触媒の温度が極端に低いときにエンジンが高回転状態から減速状態に移行したような場合には、排気浄化触媒の温度低下を抑制するために吸気絞り弁が大きく閉じられるようになる。そしてこの場合、確かに排気浄化触媒の温度低下が抑制されるようになるが、減速運転状態への移行に際して吸気絞り弁が大きく閉じられるようになるため、過度の減速ショックが発生してしまうことが懸念される。

そこで、請求項６に記載されるように、前記開度制御部が機関運転状態に基づいて前記吸気絞り弁の下限開度を算出するとともに、前記目標値を前記実際値とするための吸気絞り弁の開度が前記算出される下限開度以下であるときには、前記吸気絞り弁の開度にかかるフィードバック制御を無効化して前記算出される下限開度に基づいて前記吸気絞り弁の開度を制御するようにすれば、上述した過度の減速ショックの発生についてもこれを的確に抑制することができるようになる。

一方、請求項１〜６に記載の車載ディーゼルエンジンにおいて、請求項７に記載の発明では、前記排気浄化触媒がＮＯｘを吸蔵するとともに還元して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒であるとした。

このようなＮＯｘ吸蔵還元触媒にあっては、排気浄化触媒を高温状態に維持することが特に重要であり、しかも先の課題にて記載した減速運転状態から加速状態に移行した場合における加速性に関する問題も特に顕著である。この点、上述した車載ディーゼルエンジンの排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を採用することで、上記各種効果も最大限に活かされるようになり、減速運転状態から加速状態に移行した場合における加速性を最大限に高めることができるようになる。

以下、この発明にかかる車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置を具体化した一実施の形態を図１〜図５を参照して詳細に説明する。
図１は、車載ディーゼルエンジン、及びその吸気絞り弁の開度制御装置についてそれらの全体構成をブロック図として示したものである。

同図１に示されるように、車載ディーゼルエンジンは、大きくはエンジン本体１、吸気通路２、排気通路３を備える構成となっている。
エンジン本体１は、シリンダブロックやシリンダヘッドを備え、そのシリンダブロックの内部には４つの燃焼室＃１〜＃４が形成されている。また、シリンダヘッドには、サプライポンプによって圧送される燃料を高圧状態のまま貯留するためのコモンレール４１や、同コモンレール４１内の燃料を燃焼室＃１〜＃４に噴射供給するための燃料噴射弁４２Ａ〜４２Ｄが設けられている。なお、これら燃料噴射弁４２Ａ〜４２Ｄを通じて行われる燃料噴射は、電子制御装置７によって設定される燃料噴射量指令値ｅｑｆｉｎに基づいて行われる。

吸気通路２は、エンジン本体１の吸気ポートに接続されて燃焼室＃１〜＃４に吸入空気を供給するための通路であり、上流側から順に、第１吸気管２１Ａ、第２吸気管２１Ｂ、第３吸気管２１Ｃ、及び吸気マニホルド２２を備える構成となっている。この第１吸気管２１Ａには、吸入空気量ｅｇａを検出するためのエアフロメータ２６が設けられており、その検出結果が電子制御装置７に対して出力される。また、この第１吸気管２１Ａと第２吸気管２１Ｂとの間には、燃焼室＃１〜＃４に対して吸入空気を過給するためのコンプレッサホイール５１及びこれを囲繞するコンプレッサハウジング５２が設けられている。また、この第２吸気管２１Ｂと第３吸気管２１Ｃとの間には、吸入空気を冷却するためのインタークーラ２３が設けられている。また、この第３吸気管２１Ｃにおいてインタークーラ２３の出口付近には、吸入空気の圧力、すなわち吸気圧ｅｐｉｍを検出するための吸気圧センサ２７、及び吸入空気の温度、すなわち吸気温ｅｔｈｉａを検出するための吸気温センサ２８が設けられており、それら検出結果が電子制御装置７に対して出力される。さらに、この第３吸気管２１Ｃの途中には、吸入空気を調量するための吸気絞り弁２４が設けられるとともに、同吸気絞り弁２４を開閉駆動するための吸気絞り弁駆動用アクチュエータ２５が設けられている。なお、この吸気絞り弁２４の開度制御は、電子制御装置７の開度制御部７１を通じて算出される開度指令値ｅｐｌｕｆｉｎに基づいて行われる。

排気通路３は、エンジン本体１の排気ポートに接続されて燃焼室＃１〜＃４内で発生した排気を外部に排出するための通路であり、上流側から順に、排気マニホルド３１、第１排気管３２Ａ、第２排気管３２Ｂ、第３排気管３２Ｃを備える構成となっている。また、第１排気管３２Ａと第２排気管３２Ｂとの間には、排気のエネルギによってコンプレッサホイール５１を回転駆動するためのタービンホイール５３及びこれを囲繞するタービンハウジング５４が設けられている。なお、これらタービンホイール５３、タービンハウジング５４、コンプレッサホイール５１、コンプレッサハウジング５２、及びタービンホイール５３とコンプレッサホイール５１とを連結するシャフト５５によってターボチャージャ５が構成される。また、第２排気管３２Ｂと第３排気管３２Ｃとの間には、排気中に含まれるＮＯｘ、及び粒子状物質、いわゆるＰＭ（Particulate Matter）の排出量を同時に低減するための排気浄化触媒、いわゆるＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction）触媒装置３３が設けられている。このＤＰＮＲ触媒装置３３は、ＰＭを収集するとともに酸化して焼失させるフィルタとしての多孔質セラミックス構造体に、ＮＯｘを吸蔵するとともにこれを還元して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を一体化されたものである。また、このＤＰＮＲ触媒装置３３には、ＤＰＮＲ触媒の入口温度ｅｔｈｃｉを検出するための排気温度センサ３４が設けられており、その検出結果が電子制御装置７に対して出力される。

またこのディーゼルエンジンには、燃焼室＃１〜＃４から排出された排気を吸気通路２に再び循環させることで燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出量を低減するための排気再循環装置、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置が設けられている。このＥＧＲ装置６では、排気通路３と吸気通路２とを連通するＥＧＲ通路６１を通じて排気が再循環される際に、同ＥＧＲ通路６１の途中に設けられたＥＧＲクーラ６２を通じて排気が冷却されるとともに、ＥＧＲ通路６１の出口付近に設けられたＥＧＲ弁６３の開度に応じて排気が調量される。また、このＥＧＲ弁６３にはこれを開閉駆動するためのアクチュエータ６４が設けられており、同アクチュエータ６４は電子制御装置７を通じて算出される開度指令値に基づいて制御される。

また、エンジンのクランクシャフトの近傍にはその回転速度、すなわちエンジン回転速度ｅｎｅを検出するための回転速度センサ１２が設けられており、その検出結果が電子制御装置７に対して出力される。

上述したように、電子制御装置７には、吸気圧センサ２７を通じて吸気圧ｅｐｉｍが入力されるとともに、吸気温センサ２８を通じて吸気温ｅｔｈｉａが入力される。また、電子制御装置７には、排気温度センサ３４を通じてＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉが入力されるとともに、回転速度センサ１２を通じてエンジン回転速度ｅｎｅが入力される。そして、エンジンが減速運転状態のときには、電子制御装置７を構成する開度制御部７１を通じて、同ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉがＤＰＮＲ触媒の浄化性能を維持し得る許容最低温度ｔｈＡ（例えば２５０℃）と一致するように吸気絞り弁２４の開度を制御するための開度指令値ｅｐｌｕｆｉｎが算出される。具体的には、ＤＰＮＲ触媒装置３３への吸入空気の流入量を増大させてＤＰＮＲ触媒を冷却することで同ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉを許容最低温度ｔｈＡと一致させるために必要となる吸気圧目標値としての減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄが、同ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉに基づいて算出される。そして、この算出される減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄと実際値としての吸気圧ｅｐｉｍとが一致するように吸気絞り弁２４の開度がフィードバック制御される。

図２は、電子制御装置７の開度制御部７１を通じて実行される上述した吸気絞り弁２４の開度指令値ｅｐｌｕｆｉｎの設定処理についてその具体的な処理手順を示したフローチャートである。なおこの一連の処理は、開度制御部７１によって所定周期をもって繰り返し実行される。

図２に示されるように、この一連の処理では、まずステップＳ１の処理として、エンジンが減速運転状態であるか否かが判定される。ここで、この実施の形態にあっては、例えば燃料カットが行われるときのように、燃料噴射量指令値ｅｑｆｉｎが予め設定された所定値よりも小さいことをもって、エンジンが減速運転状態であるか否かが判定される。そしてこの結果、エンジンが減速運転状態である場合（ステップＳ１の処理にて「ＹＥＳ」）には、次にステップＳ２の処理として、減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄが算出される。ここで、この減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄは、図３に示されるように、インタークーラ２３の出口温度である吸気温ｅｔｈｉａとＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉとの２次元マップに基づいて算出される。すなわち、吸気温ｅｔｈｉａが高いときほど、またＤＰＮＲ触媒自身の温度が高いときほど、吸入空気量が増大したとしても同ＤＰＮＲ触媒の温度は低下しにくいことから、吸気温ｅｔｈｉａが高いときほど、またＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉが高いときほど減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄが大きな値として算出される。こうして減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄが設定されると、次にステップＳ３の処理として、ＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄが算出される。ここで、このＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄは、減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄを実現するための吸気絞り弁２４の開度であって、減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄとエンジン回転速度ｅｎｅとの２次元マップに基づいて算出される。こうしてＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄが算出されると、次にステップＳ４の処理として、減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆが算出される。ここで、この減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆは、機関運転状態に基づいて算出される吸気絞り弁２４の下限開度であり、例えばエンジン回転速度ｅｎｅと燃料噴射量指令値ｅｑｆｉｎとの２次元マップに基づいて算出される。

こうして減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆが算出されると、次にステップＳ５の処理として、そのときのＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄがそのときの減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆよりも大きいか否かを判定する。そしてこの結果、そのときのＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄがそのときの減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆよりも大きい場合（ステップＳ５の処理にて「ＹＥＳ」）には、次にステップＳ６の処理として、吸気絞り弁２４の開度指令値ｅｐｌｕｆｉｎにそのときのＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄが採用される。

一方、そのときのＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄがそのときの減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆよりも小さい或いは等しい場合（ステップＳ５の処理にて「ＮＯ」）には、次にステップＳ７の処理として、上記吸気絞り弁２４の開度指令値ｅｐｌｕｆｉｎにそのときの減速時ベース要求開度ｅｐｌｏｆｄが採用される。

こうして吸気絞り弁２４の開度指令値ｅｐｌｕｆｉｎが設定されると、再度、上記ステップＳ１以降の処理が繰り返し実行される。
次に、図４のタイミングチャート及び図５のタイミングチャートを併せ参照し、この実施の形態にかかる吸気絞り弁制御の具体的な制御例について、従来一般の吸気絞り弁制御と比較して説明する。なお、図４（ａ）及び図５（ａ）は、アクセル開度の時間変化態様、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、吸気絞り弁２４の実開度の時間変化態様及び吸気圧ｅｐｉｍの時間変化態様、図４（ｃ）及び図５（ｃ）は、ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉの時間変化態様をそれぞれ示している。

まず、従来一般の吸気絞り弁制御にあっては、図４（ａ）に示されるように、いま、時刻ｔ１において運転者の要求によりアクセル開度が５０％の状態から低下し始めたとすると、エンジンが減速運転状態であると判定されて、図４（ｂ）に示されるように、吸気絞り弁２４の開度が７０％の状態から閉じ側に制御されるようになる。そして、吸気絞り弁２４のこうした開度変化に伴って吸気圧ｅｐｉｍは低下し始めるようになる。そして、図４（ａ）に示されるように、時刻ｔ２においてアクセル開度が０％の状態となると、図４（ｂ）に示されるように、アクセル開度の変化にやや遅れるかたちで、時刻ｔ３において吸気絞り弁２４の開度が９０％の状態、すなわち略全閉状態となり、これ以降において略全閉状態が維持されることとなる。ここで、吸気絞り弁２４が全閉状態となった後も、図４（ｂ）に示されるように、吸気圧ｅｐｉｍは応答遅れがあるため低下し続けて時刻ｔ４において０ｋＰａとなる。一方、ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉは、図４（ｃ）に示されるように、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間において４５０℃の状態であるが、時刻ｔ１においてエンジンが減速運転状態となることに伴い同ＤＰＮＲ触媒装置３３に吸入空気が流入するようになることから次第に低下することとなる。ただし、上記吸気絞り弁２４の閉じ側への制御を通じて吸入空気の流入が抑制されるようになることから、ＤＰＮＲ触媒の床温は３００℃以上の高温状態に維持されることとなる。

これに対して、この実施の形態にかかる電子制御装置７の開度制御部７１を通じて行われる吸気絞り弁２４の制御にあっては、エンジンが減速運転状態であると判定されることに伴って、図５（ｂ）に示されるように、上記従来一般の開度制御と同様に、時刻ｔ３において吸気絞り弁２４の開度が１０％の状態、すなわち略全閉状態となる。ただし、この実施の形態にかかる吸気絞り弁２４の開度制御にあっては、ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉが上記許容最低温度ｔｈＡである２５０℃と一致するように減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄが算出されることから、時刻ｔ５において吸気絞り弁開度が次第に開き側に制御されるようになり、これに伴って吸気圧ｅｐｉｍは増大するようになる。これにより、ＤＰＮＲ触媒装置３３に流入する吸入空気の量が増加するため、ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉは、図５（ｃ）に示されるように、時刻ｔ５以降においても低下し続けて許容最低温度ｔｈＡである２５０℃に維持されるようになる。

以上説明したこの実施の形態にかかる車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉを監視するとともに、エンジンが減速運転状態のときに、その監視されるＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉが浄化性能を維持し得る許容最低温度ｔｈＡとなるように吸気絞り弁２４の開度を制御するようにした。これにより、ＤＰＮＲ触媒を活性化状態に維持可能な範囲で、吸気絞り弁２４の開度を最大にすることができ、ひいては減速運転状態からの再加速性を高めることができるようになる。

（２）エンジンの減速運転時においてＤＰＮＲ触媒の温度を直接左右する吸気圧ｅｐｉｍについて、同ＤＰＮＲ触媒の温度を許容最低温度ｔｈＡとするための減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄをＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉに基づいて算出し、該算出される減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄと実際の吸気圧ｅｐｉｍとが一致するように吸気絞り弁２４の開度をフィードバック制御するようにしている。このようにＤＰＮＲ触媒の温度を左右する吸気圧ｅｐｉｍを同フィードバック制御に反映させることで、その制御精度を高めることができる。

（３）始動後の経過時間が短く、従ってＤＰＮＲ触媒の温度が極端に低いときにエンジンが高回転状態から減速状態に移行したような場合には、ＤＰＮＲ触媒の温度低下を抑制するために吸気絞り弁２４が大きく閉じられるようになる。そしてこの場合、確かにＤＰＮＲ触媒の温度低下が抑制されるようになるが、減速運転状態への移行に際して吸気絞り弁２４が大きく閉じられるようになるため、過度の減速ショックが発生してしまうことが懸念される。

この点、この実施の形態にかかる電子制御装置７では、開度制御部７１が機関運転状態に基づいて吸気絞り弁２４の下限開度である減速時ベース開度ｅｐｌｏｆｄを算出するとともに、減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄを実際の吸気圧ｅｐｉｍとするための吸気絞り弁２４の開度が算出される減速時ベース開度ｅｐｌｏｆｄ以下であるときには、吸気絞り弁２４の開度にかかるフィードバック制御を無効化して算出される減速時ベース開度ｅｐｌｏｆｄに基づいて吸気絞り弁２４の開度を制御するようにしている。これにより、上述した過度の減速ショックの発生についてもこれを的確に抑制することができるようになる。

なお、この発明にかかる車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施の形態では、ＤＰＮＲ触媒装置３３の入口温度ｅｔｈｃｉを監視するとともに、同入口温度ｅｔｈｃｉがその浄化性能を維持しうる許容最低温度ｔｈＡとなるように吸気絞り弁２４の開度を制御するようにした。しかし、ＤＰＮＲ触媒装置３３の温度はこうした入口温度ｅｔｈｃｉに限られるものではなく、他に例えばＤＰＮＲ触媒装置３３の出口温度を採用するようにしてもよい。この場合、上記許容最低温度ｔｈＡの値を、こうした出口温度に対応した値に設定することが望ましい。

・上記実施の形態のように、減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆを算出するとともに、ＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄが、上記減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆ以下であるときには、吸気絞り弁２４の開度にかかるフィードバック制御を無効化して上記算出される減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆに基づいて吸気絞り弁２４の開度を制御することが、上記過度の減速ショックの発生を抑制する上で望ましい。しかし、吸気絞り弁２４の開度制御以外の例えば燃料噴射量制御などを通じてこうした減速ショックの抑制を図ることができる場合には、こうしたフィードバック制御の無効化を採用しなくともよい。すなわち、このような条件が満たされる限り、減速時ベース開度ｅｐｌｂｓｅｏｆを算出することなくＤＰＮＲ要求開度ｅｐｌｏｆｄをそのまま開度指令値ｅｐｌｕｆｉｎとすることができる。

・上記実施の形態のように、ＤＰＮＲ触媒装置３３の温度が許容最低温度と一致するように吸気圧の目標値である減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄを算出することが、ＤＰＮＲ触媒装置３３を活性化状態に維持可能な範囲で、吸気絞り弁２４の開度を最大にする上で望ましい。しかし、吸気絞り弁２４の開度をこのように最大としなくとも、監視されるＤＰＮＲ触媒装置３３の温度がその浄化性能を維持し得る許容最低温度以上となるように吸気絞り弁２４の開度を制御するものであれば、吸気絞り弁２４の開度を全閉状態よりも開いた状態に維持することはでき、ひいてはエンジンの減速運転時における再加速性を高めることもできる。

・上記実施の形態では、ＤＰＮＲ触媒装置３３の温度と吸気温ｅｔｈｉａとの双方に基づいて吸気圧の目標値である減速時目標吸気圧ｅｐｉｍｔｒｇｄを算出するようにしたが、こうした吸気圧の目標値の算出態様はこれに限られるものではなく、他に例えば、吸気温ｅｔｈｉａに加えて、外気温に基づいて吸気圧の目標値を算出するようにしてもよい。この場合、ＤＰＮＲ触媒装置３３の温度を左右する外気温を加味することで、吸気絞り弁２４の開度の制御制度をさらに高めることができるようになる。また、吸気絞り弁２４の開度の制御精度がそれほど要求されない場合であれば、ＤＰＮＲ触媒装置３３の温度のみに基づいて吸気圧の目標値を算出するようにしても勿論よい。

・上記実施の形態では、ＤＰＮＲ触媒装置３３の温度を許容最低温度以上とするための吸気圧の目標値を、監視されるＤＰＮＲ触媒装置３３の実温度に基づいて算出し、該算出される目標値と実際値とが一致するように吸気絞り弁２４の開度をフィードバック制御するようにした。しかし、こうしたフィードバックの対象となるパラメータは吸気圧に限られるものではなく、他に例えば吸入空気量としてもよい。この場合であっても、吸気圧を採用する場合と同様の効果を奏することができる。

要は、ＤＰＮＲ触媒装置３３の温度を監視するとともに、エンジンが減速運転状態のときに、監視されるＤＰＮＲ触媒装置３３の温度がその浄化性能を維持し得る許容最低温度以上となるように吸気絞り弁２４の開度を制御するものであればよい。

・上記実施の形態では、この発明における車載ディーゼルエンジンの排気浄化触媒をＤＰＮＲ触媒装置３３に適用した例について示した。確かにこのようなＤＰＮＲ触媒装置３３にあっては、上記排気浄化触媒としてその温度を高温状態に維持することが特に重要であり、しかも先の課題にて記載したエンジンの減速状態からの再加速性に関する問題も特に顕著である。この点、上述した排気浄化触媒をこうしたＤＰＮＲ触媒装置３３に適用することで、上記各種効果も最大限に活かされるようになり、エンジンの減速運転状態からの再加速性も最大限に向上するようになる。しかし、この発明における車載ディーゼルエンジンの排気浄化触媒はこれに限られるものではない。他に例えば、ＰＭを収集するとともに酸化して焼失させる機能を有していないＮＯｘ吸蔵還元触媒などの排気浄化触媒にもこの発明は適用可能であるし、ＮＯｘ吸蔵還元触媒以外の酸化触媒であっても勿論よい。要は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒であって減速運転時の温度低下によって浄化機能が低下するもの全般にこの発明を適用することができる。

この発明にかかる車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置の一実施の形態について、車載ディーゼルエンジン、及びその吸気絞り弁の開度を制御する制御装置についてそれらの全体構成を示すブロック図。 同実施の形態にかかる制御装置を通じて実行される吸気絞り弁の開度指令値の算出処理についてその具体的な処理手順を示すフローチャート。 ＤＰＮＲ要求開度算出処理に用いられる２次元マップ。 従来一般の吸気絞り弁制御装置を通じて行われる吸気絞り弁の開度制御の具体的な制御例を示すタイミングチャート。 この実施の形態にかかる吸気絞り弁制御装置を通じて行われる吸気絞り弁の開度制御の具体的な制御例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…エンジン本体、２…吸気通路、２１Ａ…第１吸気管、２１Ｂ…第２吸気管、２１Ｃ…第３吸気管、２２…吸気マニホルド、２３…インタークーラ、２４…吸気絞り弁、２５…吸気絞り弁駆動用アクチュエータ、２６…エアフロメータ、２７…吸気圧センサ、２８…吸気温センサ、３…排気通路、３１…排気マニホルド、３２Ａ…第１排気管、３２Ｂ…第２排気管、３２Ｃ…第３排気管、３３…排気浄化触媒、３４…排気温度センサ、４１…コモンレール、４２…燃料噴射弁、５…ターボチャージャ、５１…コンプレッサホイール、５２…コンプレッサハウジング、５３…タービンホイール、５４…タービンハウジング、５５…シャフト、６…ＥＧＲ装置、６１…ＥＧＲ通路、６２…ＥＧＲクーラ、６３…ＥＧＲ弁、６４…アクチュエータ、７…電子制御装置、７１…開度制御部。

Claims (7)

1. 車載ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられて吸気を調量する吸気絞り弁を備え、ディーゼルエンジンの減速運転時に、排気通路に設けられた排気浄化触媒を高温状態に維持すべく前記吸気絞り弁の開度を閉じ側に制御する車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置において、
   前記排気浄化触媒の温度を監視するとともに、エンジンが減速運転状態のときに、前記監視される排気浄化触媒の温度がその浄化性能を維持し得る許容最低温度以上となるように前記吸気絞り弁の開度を制御する開度制御部を備える
   ことを特徴とする車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
2. 請求項１に記載の車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置において、
   前記開度制御部は前記排気浄化触媒の温度を前記許容最低温度以上とするための吸気圧の目標値を前記監視される排気浄化触媒の実温度に基づいて算出し、該算出される吸気圧の目標値と実際値とが一致するように前記吸気絞り弁の開度をフィードバック制御する
   ことを特徴とする車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
3. 請求項１に記載の車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置において、
   前記開度制御部は前記排気浄化触媒の温度を前記許容最低温度以上とするための吸入空気量の目標値を前記監視される排気浄化触媒の実温度に基づいて算出し、該算出される吸入空気量の目標値と実際値とが一致するように前記吸気絞り弁の開度をフィードバック制御する
   ことを特徴とする車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置において、
   前記開度制御部は吸入空気の温度を検出する検出手段を含み、前記監視される排気浄化触媒の実温度に加えて前記検出される吸入空気の温度の双方に基づいて前記目標値を算出する
   ことを特徴とする車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
5. 請求項４に記載の車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置において、
   前記開度制御部は前記排気浄化触媒の温度が前記許容最低温度と一致するように前記目標値を算出する
   ことを特徴とする車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
6. 請求項２〜５のいずれか一項に記載の車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置において、
   前記開度制御部は機関運転状態に基づいて前記吸気絞り弁の下限開度を算出するとともに、前記目標値を前記実際値とするための吸気絞り弁の開度が前記算出される下限開度以下であるときには、前記吸気絞り弁の開度にかかるフィードバック制御を無効化して前記算出される下限開度に基づいて前記吸気絞り弁の開度を制御する
   ことを特徴とする車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。
7. 前記排気浄化触媒はＮＯｘを吸蔵するとともに還元して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒である
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置。

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