JP2008157137A - 過給機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変容量過給機に経年変化が生じても精度よく過給圧を制御することが可能な過給機制御装置を提供する。
【解決手段】ベーン開度を調整して過給圧を変更可能なターボチャージャ８を備え、予め記憶した過給圧とベーン開度との関係に従い、所望の過給圧に対応して求めた目標開度に基づき、ベーン開度を制御する。そして、車両停車中において排気還流を行わずにパティキュレートフィルタ３６の強制再生を行っているとき、ベーンの基準開度に対応した基準過給圧となるようにベーン開度を制御し、実際の過給圧が基準過給圧に一致したと判定したときのベーン開度と基準開度との偏差を求め、目標開度に基づきベーン開度を制御する際には、上記偏差に基づき上記目標開度を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は過給機制御装置に関し、特に過給圧を変更可能な機構を有した可変容量過給機の制御装置に関する。

エンジンに供給される吸入空気を過給する過給機として、エンジンの運転状態に応じてその過給圧を変更できるようにした過給圧変更機構を有する可変容量過給機が実用化されている。
この可変容量過給機は、過給圧変更機構として例えばタービン側の排気導入部分に開度が変更可能なベーンを設け、このベーンの開度を調整して排気流路面積を変更することにより、過給圧を変更することができるようになっている。

このような可変容量過給機において、エンジンに必要とされる過給圧を確実に得るためには、過給圧とベーンの開度との関係を予め把握してマップなどに記憶しておき、エンジン回転数やアクセルペダルの踏み込み量などに応じて求められる目標過給圧に対応してマップから読み出された目標開度にベーンを制御する方法が考えられる。
このようにしてベーンの開度を目標開度に制御する場合には、ベーンの実際の開度を認識しておく必要があるため、エンジンの始動時や停止時にベーンを全閉位置などの初期位置に駆動してベーンの開度を初期化する。

一方、このようなベーンの開度の初期化を必要としない制御方法として、可変容量過給機の過給圧を検出し、検出した過給圧が目標過給圧となるようにベーンの開度を制御する方法があり、このような可変容量過給機の制御は例えば特許文献１に開示されている。
特開２００６−２９１８３０号公報

ところが、特許文献１に示される可変容量過給機のような制御においては、エンジンの排気の一部を吸気側に還流する排気還流が行われている場合に問題が生じる。
即ち、可変容量過給機の過給圧が目標過給圧となるように制御しているときに排気還流が行われると、排気還流の影響を受けることにより可変容量過給機の過給圧が変動して目標過給圧からずれるため、過給圧を目標過給圧に一致させるようにベーンの開度が変更される。この結果、エンジンの排気還流率が変化するため、これを修正するために排気還流量が変更され、再び過給圧が目標過給圧からずれることになる。

このように過給圧と排気還流量とは相関関係にあるため、排気還流が行われている場合には、過給圧を目標過給圧に一致させるように制御しても、過給圧を目標過給圧に収束させることができなくなるという問題が生じる。
一方、過給圧とベーン開度との関係を予め把握してマップなどに記憶しておき、エンジン回転数やアクセルペダルの踏み込み量などに応じて求められる目標過給圧に対応してマップから読み出された目標開度にベーンを制御する場合には、別の問題が生じる。

即ち、吸気系に還流されたエンジンのブローバイガスによりコンプレッサに汚損が発生するほか、ベーン開度を変更する機構の摺動部が摩耗することによりベーンが開き気味となるため、マップから読み出した目標開度にベーンを制御しても、目標開度に対応した過給圧が得られなくなるという問題が生じる。
また、上述したようにベーンの実際の開度を認識する必要があるため、エンジンの始動時や停止時にベーンを全閉位置などの初期位置に駆動してベーンの開度を初期化するが、可変容量過給機の機構自体に上述したような経年変化が生じるため、目標開度に対応した過給圧が得られなくなるという問題を解消することはできない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、可変容量過給機に経年変化が生じても精度よく過給圧を制御することが可能な過給機制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の過給機制御装置は、位置を変更することにより過給圧を変更可能な過給圧変更機構を有してエンジンの吸入空気を過給する可変容量過給機と、予め記憶した上記可変容量過給機の過給圧と上記過給圧変更機構の位置との関係に従い、所望の過給圧に対応して求めた上記過給圧変更機構の目標位置に基づき、上記過給圧変更機構の位置を制御する制御手段とを備えた過給機制御装置において、上記エンジンの排気の一部を上記エンジンの吸気側に還流する排気還流手段と、上記可変容量過給機の過給圧を検出する過給圧検出手段とを備え、上記制御手段は、上記エンジンが上記排気還流手段による排気還流を行わない所定運転状態にあるとき、上記過給圧変更機構の位置を所定の基準位置とした場合の上記可変容量過給機の過給圧として予め記憶した基準過給圧となるように上記過給圧変更機構を制御し、上記過給圧検出手段によって検出された上記可変容量過給機の過給圧が上記基準過給圧に一致したと判定したときの上記過給圧変更機構の位置と上記基準位置との偏差を求め、上記目標位置に基づき上記過給圧変更機構を制御する際には、上記偏差に基づき上記目標位置を補正することを特徴とする（請求項１）。

このように構成された過給機制御装置によれば、制御手段は予め記憶した可変容量過給機の過給圧と過給圧変更機構の位置との関係に従い、所望の過給圧に対応して求めた過給圧変更機構の目標位置に基づき、過給圧変更機構を制御する。
一方、エンジンが排気還流手段による排気還流を行わない所定運転状態にあるとき、制御手段は過給圧変更機構の位置を所定の基準位置とした場合の可変容量過給機の過給圧として予め記憶した基準過給圧となるように過給圧変更機構を制御し、可変容量過給機の過給圧が基準過給圧に一致したと判定したときの過給圧変更機構の位置と基準位置との偏差を求める。そして、上述のようにして目標位置に基づき、所望の過給圧を得るように過給圧変更機構の位置を制御する際に、この偏差に基づき目標位置を補正する。

また、上記過給機制御装置において、上記エンジンの排気通路に配設され、上記エンジンの排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、上記パティキュレートフィルタの強制再生を行う強制再生手段とを更に備え、上記エンジンは車両に搭載されており、上記所定運転状態は、上記車両が停車中に上記強制再生手段によって上記強制再生が行われると共に上記排気還流手段による排気還流を停止した状態であることを特徴とする（請求項２）。

このように構成された過給機制御装置によれば、車両が停車中であってパティキュレートフィルタの強制再生が行われると共に排気還流手段による排気還流を停止した状態で、過給圧変更機構の位置を制御して、可変容量過給機の過給圧が基準過給圧に一致したと判定したときの過給圧変更機構の位置と基準位置との偏差を求める。
或いは、上記過給機制御装置において、上記エンジンの排気通路に配設され、上記エンジンの排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、上記パティキュレートフィルタの強制再生を行う強制再生手段とを更に備え、上記エンジンは車両に搭載されており、上記所定運転状態は、上記車両が停車中に上記強制再生手段による上記強制再生が終了した後に引き続き上記強制再生時のエンジン回転数を維持すると共に上記排気還流手段による排気還流を停止した状態であって、上記制御手段は、上記車両が停車中に上記強制再生手段による上記強制再生が終了すると、上記エンジンを上記所定運転状態とすることを特徴とする（請求項３）。

このように構成された過給機制御装置によれば、車両が停車中であってパティキュレートフィルタの強制再生が終了した際に、制御手段は引き続き強制再生時のエンジン回転数を維持すると共に排気還流手段による排気還流を停止した状態にエンジンを制御すると共に、過給圧変更機構の位置を制御し、可変容量過給機の過給圧が基準過給圧に一致したと判定したときの過給圧変更機構の位置と基準位置との偏差を求める。

更に、このような過給機制御装置において、上記制御手段は、上記エンジンが上記所定運転状態にあるときに上記エンジンにおける燃料噴射時期を遅角側に補正することを特徴とする（請求項４）。
このように構成された過給機制御装置によれば、パティキュレートフィルタの強制再生が終了した後、引き続き強制再生時のエンジン回転数を維持すると共に排気還流手段による排気還流を停止した状態で上記偏差を求める際に、エンジンの燃料噴射時期が遅角側に補正される。

また、上記過給機制御装置のいずれかにおいて、上記基準位置は、上記可変容量過給機の最高過給圧に対応した上記過給圧変更機構の位置と、上記可変容量過給機の最低過給圧に対応した上記過給圧変更機構の位置とのうち、上記最高過給圧に対応した位置に近い側に設定されていることを特徴とする（請求項５）。
このように構成された過給機制御装置によれば、上記偏差を求める際に使用する基準位置として、最高過給圧に対応した位置と最低過給圧に対応した位置とのうち、最高過給圧に対応した位置に近い側の位置が用いられる。

本発明の過給機制御装置によれば、可変容量過給機の経年変化により、予め記憶した過給圧と過給圧変更機構の位置との関係にずれが生じたとしても、予め記憶した過給圧変更機構の基準位置に対応する過給圧が得られるように過給圧変更機構を制御したときの位置と基準位置との偏差に基づき、所望の過給圧に対応して上記関係から求まる過給圧変更機構の目標位置を補正するようにしたので、過給圧と目標位置とのずれを解消して精度よく所望の過給圧を得ることが可能となる。

また、基準位置からの偏差を求めるのは、排気還流手段による排気還流が停止しているときであるため、排気還流の影響を受けることなく、過給圧が基準位置に対応した基準過給圧に一致するように速やかに過給圧変更機構の位置を制御することができる。
更に、所望の過給圧が得られるように過給圧変更機構を制御する際には、予め記憶した可変容量過給機の過給圧と過給圧変更機構の位置との関係に従い、所望の過給圧に対応して求めた過給圧変更機構の目標位置に基づき、過給圧変更機構を制御するので、排気還流が行われている場合であっても、このような制御に排気還流の影響を受けることなく所望の過給圧を得ることが可能となる。

また、請求項２の過給機制御装置によれば、車両が停車中であってパティキュレートフィルタの強制再生が行われると共に排気還流を停止した状態で、可変容量過給機の過給圧が基準過給圧に一致したと判定したときの過給圧変更機構の位置と基準位置との偏差を求める。
従って、車両の走行に影響を及ぼすことなく、可変容量過給機の過給圧が基準過給圧に一致したと判定したときの過給圧変更機構の位置と基準位置との偏差を求めることができる。

また、車両の停車中にパティキュレートフィルタの強制再生が行われる場合、パティキュレートフィルタの温度を高温に維持するため、エンジンの回転数は高回転となる。このため、可変容量過給機の過給圧も精度よく計測可能な程度に高圧となり、上記偏差を精度よく求めることが可能となる。
また、請求項３の過給機制御装置によれば、車両が停車中であってパティキュレートフィルタの強制再生が終了した際に、引き続き強制再生時のエンジン回転数を維持すると共に排気還流手段による排気還流を停止した状態で過給圧変更機構の位置を制御し、可変容量過給機の過給圧が基準過給圧に一致したと判定したときの過給圧変更機構の位置と基準位置との偏差を求める。

従って、車両の走行に影響を及ぼすことなく、可変容量過給機の過給圧が基準過給圧に一致したと判定したときの過給圧変更機構の位置と基準位置との偏差を求めることができる。
また、車両の停車中にパティキュレートフィルタの強制再生が行われる場合、パティキュレートフィルタの温度を高温に維持するため、エンジンの回転数は高回転となるが、上記偏差を求める際にはこのようなエンジン回転が維持されるので、エンジン回転の急変による違和感を生じることなく上記偏差を求めることが可能となる。

更に、エンジンの回転数が高回転に維持されることにより、可変容量過給機の過給圧も精度よく計測可能な程度に高圧となり、上記偏差を精度よく求めることが可能となる。
また、請求項４の過給機制御装置によれば、パティキュレートフィルタの強制再生が終了した後、引き続き強制再生時のエンジン回転数を維持すると共に排気還流手段による排気還流を停止した状態で上記偏差を求める際に、エンジンの燃料噴射時期が遅角側に補正される。

従って、上記偏差を求める際に、エンジンからのＮＯｘ排出量を低く抑えることが可能となる。
また、請求項５の過給機制御装置によれば、上記偏差を求める際に使用する基準位置として、最高過給圧に対応した位置と最低過給圧に対応した位置とのうち、最高過給圧に対応した位置に近い側の位置が用いられる。

従って、上記偏差を求める際の可変容量過給機の過給圧が精度よく計測可能な程度に高圧となり、上記偏差を精度よく求めることが可能となる。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る過給機制御装置が適用される４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）のシステム構成図を示しており、図１に基づき本発明に係る過給機制御装置の構成を説明する。
車両の駆動源であるエンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料である軽油を、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給し、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。

吸気通路６にはターボチャージャ（可変容量過給機）８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、ターボチャージャ８のコンプレッサ８ａに流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入される。
コンプレッサ８ａより上流側の吸気通路６には、エンジン１への吸入空気流量を検出する吸気量センサ１６が設けられており、吸気制御弁１２の下流側の吸気通路６には、吸気通路６内の吸気圧力を検出する吸気圧センサ（過給圧検出手段）１８が設けられている。

一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド２０を介して排気管（排気通路）２２に接続されている。なお、排気マニホールド２０と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲ弁（排気還流手段）２４を介して排気マニホールド２０と吸気マニホールド１４とを連通することにより、エンジン１の排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ通路２６が設けられている。

排気管２２はターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気絞り弁２８を介して排気後処理装置３０に接続されている。
ターボチャージャ８は、タービン８ｂの回転軸がコンプレッサ８ａの回転軸と連結されており、タービン８ｂが排気管２２内を流動する排気を受けてコンプレッサ８ａを駆動することにより過給が行われる。

また、ターボチャージャ８には、過給圧変更機構としてタービン８ｂ側の排気導入部分に開度が変更可能なベーンが設けられており、このベーンの開度を調整してタービン８ｂへの排気流路面積を変更することにより、タービン８ｂに供給される排気の流速を変更し、過給圧を変更することができるようになっている。なお、このベーンについては既に広く知られている機構であるので、ここでは図示及び詳細な説明を省略するが、ベーンの開度が全閉側に近付くほど過給圧が上昇するようになっている。

更に、ターボチャージャ８にはベーンに連結されたアクチュエータ３２が設けられており、アクチュエータ３２の作動によりベーンの開度を変更可能となっている。
排気後処理装置３０内には、ＮＯｘ吸蔵触媒３４が収容されると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒３４の下流側にパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）３６が収容され、更にフィルタ３６の下流側に後段酸化触媒３８が収容されている。

ＮＯｘ吸蔵触媒３４は、流入する排気中の酸素濃度が高い酸化雰囲気にあるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）等の還元成分が排気中に含まれる還元雰囲気にあるときに、吸蔵しているＮＯｘを放出して還元する機能を有している。
また、フィルタ３６はハニカム型のセラミック体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン１の排気を浄化する。

ＮＯｘ吸蔵触媒３４へのＮＯｘ吸蔵量が限界量を超えて吸蔵されなくなった排気中のＮＯｘはフィルタ３６に流入し、フィルタ３６に捕捉されて堆積したパティキュレートに対して酸化剤として作用することにより、パティキュレートを酸化してフィルタ３６から除去し、フィルタ３６を連続再生すると共にＮ_２となって大気中に排出される。
また、後段酸化触媒３８は、ＮＯｘ吸蔵触媒３４で浄化されずに排気中に残留するＨＣやＣＯを酸化するほか、後述するフィルタ３６の強制再生でフィルタ３６に吸着したＨＣがフィルタ３６の温度上昇によって離脱した場合にこのＨＣを酸化する機能や、フィルタ３６の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するＣＯを酸化し、ＣＯ_２として大気中に排出する機能などを有している。

排気後処理装置３０には、フィルタ３６の上流側に、フィルタ３６に流入する排気の温度を検出する排気温センサ４０、及びフィルタ３６上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ４２が設けられている。また、フィルタ３６の下流側には、フィルタ３６下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ４４が設けられている。
ＥＣＵ４６（制御手段）は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。

ＥＣＵ４６の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気量センサ１６、吸気圧センサ１８、吸気圧センサ１８、排気温センサ４０、上流圧力センサ４２及び下流圧力センサ４４のほか、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ４８、及びアクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル開度センサ５０などの各種センサ類が接続されている。またＥＣＵ４６の出力側には、演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ４、吸気制御弁１２、ＥＧＲ弁２４、ターボチャージャ８のアクチュエータ３２及び排気絞り弁２８などの各種デバイス類が接続されている。

エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ４からの燃料供給制御もＥＣＵ４６によって行われる。エンジン１の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）は、回転数センサ４８によって検出されたエンジン１の回転数とアクセル開度センサ５０によって検出されたアクセルペダルの踏込量とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ４の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ４が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン１の運転に必要な燃料量が供給される。

ＥＣＵ４６は、このような各気筒への燃料供給制御のほか、フィルタ３６を強制再生して機能回復させるための制御も行う。
フィルタ３６に堆積したパティキュレートは、前述したようにＮＯｘ吸蔵触媒３４に吸蔵されずにフィルタ３６に流入するＮＯｘとの反応による連続再生によって酸化除去されるが、排気温度が低い運転状態が長時間続いた場合などでは、このような連続再生だけでは堆積したパティキュレートが十分に酸化除去されない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ３６内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ３６が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ３６におけるパティキュレートの堆積状況に応じ、適宜フィルタ３６の強制再生が行われる。

パティキュレートの堆積状況は、フィルタ３６の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた上流圧力センサ４２及び下流圧力センサ４４や吸気量センサ１６の検出値などに基づき推定され、フィルタ３６へのパティキュレート堆積量が所定量に達したと判断したときに強制再生の制御が開始される。
この強制再生制御では、排気温センサ４０が検出したフィルタ３６に流入する排気の温度に基づき、吸気制御弁１２や排気絞り弁２８を閉方向に制御して排気温度を上昇させると共に、エンジン１の膨張行程や排気行程でインジェクタ４からポスト噴射による排気中への燃料供給を行い、フィルタ３６に堆積したパティキュレートを焼却することが可能な温度までフィルタ３６を昇温する。

即ち、インジェクタ４からのポスト噴射によって排気中に供給されたＨＣはＮＯｘ吸蔵触媒３４に達し、ＮＯｘ吸蔵触媒３４でのＨＣの酸化反応によって更に温度が上昇した高温の排気がフィルタ３６内に流入する。フィルタ３６に堆積したパティキュレートは、このようにして高温となった排気により焼却され、フィルタ３６が強制再生される。
従って、本実施形態においては、エンジン１の各気筒に設けられたインジェクタ４が本発明の強制再生手段に相当する。

このようなフィルタ３６の強制再生を行う際に、車両が停車中である場合には、エンジン１から排出される排気の温度をできるだけ高くするため、エンジン１の回転数を高回転に保持すると共に、ＥＧＲ弁２４を閉じて排気還流を停止する。また、このときにエンジン１からのＮＯｘ排出量を抑制するため、エンジン１の燃料噴射時期が遅角側に補正されるようになっている。

更に、ＥＣＵ４６はエンジン１の運転状態に応じて適正な過給圧が得られるよう、ターボチャージャ８のアクチュエータ３２を制御する。即ち、ＥＣＵ４６はターボチャージャ８の過給圧とベーンの開度との関係を予めベーン開度マップとして記憶しており、エンジン１の運転状態に応じた適正な過給圧として求めた目標過給圧が得られるように、このベーン開度マップから目標過給圧に対応して読み出したベーン開度を目標開度として、アクチュエータ３２の制御を行う。

ここで、アクチュエータ３２とベーンとは連結されており、アクチュエータ３２の駆動量を知ることによりベーン開度の変化量を知ることができるが、ベーンの開度を知るためには基準となるベーン開度を把握しておく必要がある。
そこで、ＥＣＵ４６は後述するベーン駆動制御において、エンジン１の始動時にアクチュエータ３２を制御し、ベーンが全閉位置となって閉方向に動かなくなるまでベーンを閉方向に駆動する。このときのベーンの位置を初期開度とし、その後はアクチュエータの駆動量からベーン開度の変化量を求めることにより、ベーンの開度を知るようにしている。

このようにしてエンジン１が始動されるたびにベーンの初期開度を求めることにより、実際のベーン開度は常に精度よく知ることができるが、エンジン１のブローバイガスの吸気側への還流や、ベーンの可動部分における摩耗の発生などが原因となるターボチャージャ８の経年劣化により、実際の過給圧とベーン開度との関係は、ベーン開度マップに記憶した過給圧とベーン開度との関係から徐々にずれていく。即ち、所望の過給圧を得るために、ベーン開度マップに記憶した過給圧とベーン開度との関係から求めた目標過給圧に対応するベーン開度にベーンを制御しても、実際に得られる過給圧は目標過給圧と相違するものとなる。

ターボチャージャ８の経年劣化によるこのようなずれを防止するため、ＥＣＵ４６は図２に示すフローチャートに従い、ベーン開度の補正量演算制御を行う。この補正量演算制御は、車両の停車中におけるフィルタ３６の強制再生が開始されるたびに１度だけ実行される。
補正量演算制御が開始されると、まずステップＳ１で、排気絞り弁２８を全開として排気絞り弁２８による影響を排除した後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ＥＣＵ４６がターボチャージャ８のアクチュエータ３２を制御することにより、タービン８ｂのベーンを予め設定されている基準開度に駆動する。この基準開度は、ベーンが全閉となる位置から所定開度分だけ開方向となる開度であって、ベーンの全開開度と全閉開度のうちの全閉開度に近い側に設定されている。
次にステップＳ３に進むと、吸気圧センサ１８によって検出された吸気圧力、即ちターボチャージャ８の実際の過給圧Ｐｂが、基準開度に対応した基準過給圧Ｐｒに一致したか否かを判定する。

この基準過給圧Ｐｒは、目標過給圧に対応したベーンの目標開度を求めるために予め記憶したベーン開度マップにおいて基準開度に対応する過給圧であって、ステップＳ３では実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒを中心とした許容誤差Ｐａの範囲（Ｐｒ±Ｐａ）内にあるときに、過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒに一致したと判定するようにしている。
ターボチャージャ８に経年変化が発生していない場合には、ベーンの開度を基準開度とすることによりステップＳ３で実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒに一致したと判定されるが、ターボチャージャ８に経年変化が発生して実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒを中心とした許容誤差Ｐａの範囲内ではなくなった場合には、実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒに一致していないものとしてステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、そのときのベーンの開度Ｄに開度変更量ΔＤを加算して新たなベーンの開度Ｄを設定する。この開度変更量ΔＤは、ステップＳ３における判定で実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒに許容誤差Ｐａを加算した圧力より高いと判定した場合には正の値となり、ステップＳ４で新たに設定されるベーン開度Ｄは過給圧を低下させるものとなる。一方、ステップＳ３における判定で実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒから許容誤差Ｐａを減じた圧力より低いと判定した場合には負の値となり、ステップＳ４で新たに設定されるベーン開度Ｄは過給圧を上昇させるものとなる。

次のステップＳ５では、ステップＳ４でベーン開度Ｄに加算された開度変更量ΔＤを、それまでの開度変更量ΔＤの積算値ΣΔＤに加えて新たな積算値ΣΔＤを求める。なお、初めてステップＳ５に進んだ場合には、それまでの開度変更量ΔＤの積算値ΣΔＤが存在しないため、ステップＳ４でベーン開度Ｄに加算された開度変更量ΔＤが積算値ΣΔＤとなる。

次にステップＳ６に進むと、ステップＳ４で新たに求められたベーン開度Ｄがベーンの全閉位置に対応した全閉開度Ｄcloseより小さいか否かを判定する。そして、ベーン開度Ｄが全閉開度Ｄclose以上である場合にはステップＳ７に進み、ステップＳ４で新たに設定されたベーン開度Ｄまでベーンを駆動するようにアクチュエータ３２を制御し、再びステップＳ３に戻る。

ステップＳ３では、上述のようにして実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒに一致したか否かを判定し、依然として一致していないを判定した場合には、再びステップＳ４乃至Ｓ６の処理が繰り返される。
このようにしてステップＳ４で繰り返し設定されるベーン開度ＤがステップＳ６で全閉開度Ｄclose以上であると判定される限りは、ステップＳ７でベーンの開度が開度変更量ΔＤずつ変更され、ステップＳ３で上述のようにして実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒに一致したと判定すると、処理はステップＳ９に進み、それまでにステップＳ５で開度変更量ΔＤを積算した積算値ΣΔＤを記憶した後、補正量演算制御を終了してステップＳ５で求めた積算値ΣΔＤをリセットする。

このようにしてステップＳ９で記憶した積算値ΣΔＤは、実際の過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒに一致したと判定したときの、基準開度からのベーン開度の修正量を示すことになる。従って、ベーン開度マップに記憶した過給圧とベーン開度との関係から求めた目標過給圧に対応するベーン開度を、ステップＳ９で記憶した積算値ΣΔＤだけ修正することにより、目標過給圧にほぼ一致する過給圧を得ることができることになる。即ち、ステップＳ９で記憶した積算値ΣΔＤはベーン開度マップから目標過給圧に対応して求めたベーンの目標開度に対する補正量となる。

一方、ステップＳ４で新たに設定されたベーン開度Ｄが、ステップＳ６において全閉開度Ｄcloseより小さいと判定された場合には、それ以上ベーンを閉方向に駆動できないにもかかわらず依然として実際の過給圧ＰＢを基準過給圧Ｐｒに一致させることができない状態にあることになる。そこで、ターボチャージャ８に何らかの異常があるものとしてステップＳ８に進み、ターボチャージャ８が故障していると判定すると共に、整備工場などでの修理に利用できるよう、ＥＣＵ４６内のメモリにこの故障判定を記憶する。

なお、ステップＳ２でベーンを基準開度に駆動したときに実際の過給圧Ｐｂが既に基準過給圧Ｐｒを中心とした許容誤差Ｐａの範囲内にあって、ステップＳ３で過給圧Ｐｂが基準過給圧Ｐｒに一致したと判定した場合には、処理がステップＳ３からステップＳ９に進む。この場合には開度変更量ΔＤの積算値ΣΔＤが存在していないため、ステップＳ９では積算値ΣΔＤを零として記憶する。

以上のような補正量演算制御は、車両停車中におけるフィルタ３６の強制再生の間に実行されるが、前述したように、このような強制再生はＥＧＲ弁２４を閉じて排気還流を停止すると共にエンジン１を高回転に維持した状態で行われるため、排気還流の影響を受けることなく、実際の過給圧Ｐｂを速やかに基準過給圧Ｐｒに一致させることができ、ベーン開度の補正量を迅速に得ることが可能となる。

また、車両の停車中にパティキュレートフィルタの強制再生が行われる場合、エンジン１は高回転で運転されるため、実際の過給圧Ｐｂも精度よく計測可能な程度に高圧となり、ベーン開度の補正量を精度よく求めることが可能となる。
更に、基準過給圧Ｐｒに対応する基準開度はベーンの全開開度と全閉開度のうちの全閉開度に近い側に設定されているので、エンジン１が高回転で運転されることと相俟って、実際の過給圧Ｐｂが精度よく計測可能な程度に高圧となり、ベーン開度の補正量をより精度よく求めることができる。

また、このときにエンジン１の燃料噴射時期は遅角側に補正されるので、エンジン１からのＮＯｘ排出量を抑制した状態でベーン開度の補正量を求めることができる。
更に、補正量演算制御は車両の停車時に実行されるので、車両の走行に影響を及ぼすことなく、ベーン開度の補正量を求めることができる。
次に、このようにして求めたベーン開度の補正量を用い、所望の過給圧を得るために行われる過給圧制御について図面に基づき説明する。

図３は、ＥＣＵ４６が行う過給圧制御のフローチャートであって、エンジン１が始動されると、ＥＣＵ４６は図３のフローチャートに従い、所定の制御周期で繰り返し過給圧制御を実行する。
エンジン１が始動して過給圧制御が開始されると、まずステップＳ１１でフラグＦの値が０であるか否かを判定する。フラグＦはその値が０であることによってその制御周期がエンジン１を始動後の最初の制御周期であることを示すものであり、エンジン１の停止時にリセットされて０となるようになっている。

ここではエンジン１を始動後の最初の制御周期でありフラグＦの値が０となっているため、処理はステップＳ１２に進んでフラグＦの値を１とした後、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、ターボチャージャ８のアクチュエータ３２を制御し、ベーンが全閉位置となって閉方向に動かなくなるまでベーンを閉方向に駆動する。そして、このときのベーンの位置を初期開度として記憶し、ベーンを目標開度に制御する際に実際のベーン開度を求めるために使用する。

次にステップＳ１４に進むと、回転数センサ４８によって検出されたエンジン１の回転数や、アクセル開度センサ５０によって検出されたアクセルペダルの踏み込み量などのエンジン運転状態に基づき、予め記憶した過給圧制御マップから目標過給圧を読み出す。そして、予め記憶したベーン開度と過給圧との関係を示すベーン開度マップから、この目標過給圧に対応するベーンの開度を読み出し、目標開度Ｄtmとして設定して次のステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、ステップＳ１４で求めた目標開度Ｄtmに補正量演算制御のステップＳ９で記憶した開度補正量ΣΔＤを加算して最終的な目標開度Ｄtoを求める。ここで、開度補正量ΣΔＤは、前述したように正又は負の値を有する開度変更量ΔＤを積算したものであり、同様に正又は負の値を有する。即ち、開度補正量ΣΔＤが正の値を有する場合には、目標開度Ｄtmよりも開度を増大させて目標開度Ｄtoが設定され、開度補正量ΣΔＤが負の値を有する場合には、目標開度Ｄtmよりも開度を減少させて目標開度Ｄtoが設定される。

次にステップS１６に処理が進むと、ステップＳ１５で設定された目標開度Ｄtoとなるようにアクチュエータ３２を制御してベーンを駆動し、その制御周期を終了する。
次の制御周期以降では、既にフラグＦの値が１とされているので、処理がステップＳ１１から直接ステップＳ１４に進むようになる。従って、各制御周期では、ステップＳ１４で上述のようにして設定された目標開度Ｄtmを開度補正量ΣΔＤで補正して目標開度Ｄtoを求め、ベーンの開度が目標開度Ｄtoとなるようにアクチュエータ３２が制御される。

ステップＳ１５における目標開度Ｄtmの補正に使用される開度補正量ΣΔＤは、前述したように、開度マップから目標過給圧に対応して求めたベーンの目標開度と、実際に目標過給圧が得られるベーン開度とのずれを修正するものであることから、開度補正量ΣΔＤを用いて補正した目標開度Ｄtoに一致するようにベーンの開度を制御することにより、ターボチャージャ８の経年変化にかかわらず、精度よく実際の過給圧を目標過給圧に近づけることができる。

また、このような過給圧制御では、開度マップから目標過給圧に対応する目標開度Ｄtmを求め、この目標開度Ｄtmを開度補正量ΣΔＤで補正した目標開度Ｄtoとなるようにベーンの開度を制御するだけであるため、ＥＧＲ弁２４を制御して排気還流が行われているときであっても、この排気還流の影響を受けることなく過給圧制御を実行して、精度よく所望の過給圧を得ることが可能となる。

なお、本実施形態では、車両停車におけるフィルタ３６の強制再生中にベーン開度の補正量演算制御を行うようにしたが、このような強制再生が完了した後に引き続いて行うようにしてもよい。
この場合には、車両停車中におけるフィルタ３６の強制再生が終了すると、図２のフローチャートに基づく補正量演算制御が開始される。そして、ステップＳ１で排気絞り弁２８を全開にする際に、エンジン１の回転数を強制再生中の回転数に維持するようにエンジン１への燃料供給量を制御すると共に、ＥＧＲ弁２４を全閉として排気還流を停止状態とする。更に、エンジン１の燃料噴射時期を遅角側に補正する。

ステップＳ２乃至Ｓ９の処理は上記実施形態と同様にして行われ、ステップＳ９で記憶された開度補正量ΣΔＤは、上記実施形態と同様にして図３のフローチャートに従い過給圧制御で使用される。
このようにして補正量演算制御を行う場合においても、上記実施形態と同様に所望の過給圧を精度よく得ることができるが、フィルタ３６の強制再生終了後であってもエンジン１の回転数が強制再生中の回転数に維持されるので、上記実施形態と同様に補正量演算制御において実際の過給圧Ｐｂが精度よく計測可能な程度に高圧となり、開度補正量ΣΔＤを精度よく求めることが可能となる。

そして、このときにはエンジン１の燃料噴射時期は遅角側に補正されるので、エンジン１からのＮＯｘ排出量を抑制した状態で開度補正量ΣΔＤを求めることができる。
また、上記実施形態と同様に、排気還流を停止した状態で行われるため、排気還流の影響を受けることなく、実際の過給圧Ｐｂを速やかに基準過給圧Ｐｒに一致させることができ、開度補正量ΣΔＤを迅速に得ることが可能となる。

更に、補正量演算制御は車両の停車時に実行されるので、車両の走行に影響を及ぼすことなく、開度補正量ΣΔＤを求めることができる。
以上で本発明の一実施形態に係る過給機制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ベーンの開度を変更することにより過給圧を変更するターボチャージャ８を採用したが、可変容量過給機はこれに限られるものではなく、過給圧変更機構の位置を変更することで過給圧を変更できるようにしたものであればよい。

また、上記実施形態では、図３の過給圧制御において、エンジン１の始動時にベーンの初期位置を求めるようにしたが、初期位置を求めるタイミングはこれに限られるものではなく、例えばエンジン１の停止時に初期位置を求めるようにしてもよい。更に、ベーンの初期位置も、上記実施形態のようにベーンの全開位置に限られるものではなく、例えば全開位置であってもよい。

また、上記実施形態では、車両停車時においてフィルタ３６の強制再生を実施中又は終了後に補正量演算制御を行うようにしたが、補正量演算制御の実行タイミングはこれに限られるものではなく、排気還流が停止している運転状態であればよい。但し、車両停車中などのように車両の走行に影響が生じない運転状態であることが望ましい。
更に、上記実施形態において排気後処理装置３０には、フィルタ３６以外にＮＯｘ吸蔵触媒３４及び後段酸化触媒３８を設けるようにしたが、フィルタ３６以外の排気浄化機構についてはこれに限られるものではなく、適宜変更が可能である。

また、上記実施形態では、インジェクタ４からのポスト噴射により排気温度を上昇させてフィルタ３６の強制再生を行うようにしたが、排気中への燃料供給はこれに限られるものではなく、排気通路２２に設けた燃料添加弁から燃料を供給するようにしてもよいし、燃料供給以外の方法によりフィルタ３６を昇温するようにしてもよい。
更に、上記実施形態では、エンジン１を４気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジンの形式はこれに限られるものではなく、可変容量過給機を備えると共に、パティキュレートを捕集するフィルタを備えるエンジンであればよい。

本発明の一実施形態に係る過給機制御装置が適用されるエンジンの全体構成図である。 図１の過給機制御装置で行われるベーン開度の補正量演算制御のフローチャートである。 図１の過給機制御装置で行われる過給圧制御のフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
４ インジェクタ（強制再生手段）
８ ターボチャージャ（可変容量過給機）
１８ 吸気圧センサ（過給圧検出手段）
２２ 排気管（排気通路）
２４ ＥＧＲ弁（排気還流手段）
３６ パティキュレートフィルタ
４６ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (5)

1. 位置を変更することにより過給圧を変更可能な過給圧変更機構を有してエンジンの吸入空気を過給する可変容量過給機と、
   予め記憶した上記可変容量過給機の過給圧と上記過給圧変更機構の位置との関係に従い、所望の過給圧に対応して求めた上記過給圧変更機構の目標位置に基づき、上記過給圧変更機構の位置を制御する制御手段と
   を備えた過給機制御装置において、
   上記エンジンの排気の一部を上記エンジンの吸気側に還流する排気還流手段と、
   上記可変容量過給機の過給圧を検出する過給圧検出手段とを備え、
   上記制御手段は、
   上記エンジンが上記排気還流手段による排気還流を行わない所定運転状態にあるとき、上記過給圧変更機構の位置を所定の基準位置とした場合の上記可変容量過給機の過給圧として予め記憶した基準過給圧となるように上記過給圧変更機構を制御し、上記過給圧検出手段によって検出された上記可変容量過給機の過給圧が上記基準過給圧に一致したと判定したときの上記過給圧変更機構の位置と上記基準位置との偏差を求め、上記目標位置に基づき上記過給圧変更機構を制御する際には、上記偏差に基づき上記目標位置を補正することを特徴とする過給機制御装置。
2. 上記エンジンの排気通路に配設され、上記エンジンの排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
   上記パティキュレートフィルタの強制再生を行う強制再生手段とを更に備え、
   上記エンジンは車両に搭載されており、
   上記所定運転状態は、上記車両が停車中に上記強制再生手段によって上記強制再生が行われると共に上記排気還流手段による排気還流を停止した状態であることを特徴とする請求項１に記載の過給機制御装置。
3. 上記エンジンの排気通路に配設され、上記エンジンの排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
   上記パティキュレートフィルタの強制再生を行う強制再生手段とを更に備え、
   上記エンジンは車両に搭載されており、
   上記所定運転状態は、上記車両が停車中に上記強制再生手段による上記強制再生が終了した後に引き続き上記強制再生時のエンジン回転数を維持すると共に上記排気還流手段による排気還流を停止した状態であって、
   上記制御手段は、上記車両が停車中に上記強制再生手段による上記強制再生が終了すると、上記エンジンを上記所定運転状態とすることを特徴とする請求項１に記載の過給機制御装置。
4. 上記制御手段は、上記エンジンが上記所定運転状態にあるときに上記エンジンにおける燃料噴射時期を遅角側に補正することを特徴とする請求項３に記載の過給機制御装置。
5. 上記基準位置は、上記可変容量過給機の最高過給圧に対応した上記過給圧変更機構の位置と、上記可変容量過給機の最低過給圧に対応した上記過給圧変更機構の位置とのうち、上記最高過給圧に対応した位置に近い側に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の過給機制御装置。

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