JP2009002275A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気通路に温度依存性の排気浄化装置が設けられる場合において排気浄化装置の温度低下を好適に抑制する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１０は、吸気通路２０にスロットルバルブ２１が設けられ、排気通路３０に排気を浄化する触媒コンバータ（排気浄化装置）４０が設けられている。排気通路３０における触媒コンバータ４０よりも上流側と吸気通路２０におけるスロットルバルブ２１よりも下流側とは、ＥＧＲ通路４３により接続されており、ＥＧＲ通路４３にはＥＧＲ弁４４が設けられている。吸気通路２０及び排気通路３０は、可変ノズル式のターボーチャージャ（ＶＮＴ）２２により接続されている。車両の電子制御装置５０は、エンジン１０の低負荷運転時に、スロットルバルブ２１の開度を減少させ、ＥＧＲ弁４４を全閉とし、可変ノズルのＶＮＴベーンの開度を減少させるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気通路に排気を浄化する排気浄化装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関においては、排気通路に排気を浄化するための排気浄化装置を設けるようにしている。排気浄化装置による排気浄化効率は排気温度に依存するため、例えば特許文献１に記載される内燃機関の制御装置は、排気温度が降下する運転条件では、排気浄化装置を通過する排気の流量が減少するように制御し、これにより排気浄化装置の温度低下を抑制するようにしている。

具体的に、特許文献１に記載の内燃機関はディーゼルエンジンであり、可変容量過給機（ＶＮＴ）と排気還流（ＥＧＲ）装置と排気浄化装置とを備え、同エンジンの吸気通路には吸気絞り弁が設けられている。可変容量過給機は、ＶＮＴノズルの開度を変化させることにより、過給機としての容量が可変に構成されるとともに、排気浄化装置に流入する排気の流量を調整することができる。また、ＥＧＲ装置は、排気通路において可変容量過給機の上流と吸気通路のコレクタとを接続するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲ弁とＥＧＲガス冷却装置とを備えている。そして、この内燃機関の制御装置は、変速時や減速時に燃料が減量されて排気温度が降下する際に、吸気絞り弁を閉じるとともに、可変容量過給器のＶＮＴノズルを閉じ、さらにＥＧＲ弁を大きく開いて排気還流量を増加させるようにしている。この制御装置は、これらの制御によって排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるようにしており、これにより排気浄化装置の温度の降下を抑制するようにしている。
特開２００１−８２１３４号公報

上記特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、排気温度が降下する運転条件において、ＥＧＲ弁を大きく開いてＥＧＲ通路を流れた排気を燃焼室に多く還流させるようにしているため、ＥＧＲガスの作用により燃焼室における燃料の燃焼温度が低下することとなり、排気の温度も低下することとなる。そのため、排気浄化装置を通過する排気の温度は低くなることから、排気浄化装置を通過する排気の量を低減させているとはいえ、排気浄化装置の温度低下を十分に抑制することができるとは言い難い。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に温度依存性の排気浄化装置が設けられる場合において、排気浄化装置の温度低下を好適に抑制することのできる内燃機関の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に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられて同吸気通路の流路断面積を調整するスロットルバルブと、前記機関の排気通路に設けられて排気を浄化する排気浄化装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置よりも上流側と前記吸気通路における前記スロットルバルブよりも下流側とに接続して前記吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路と、同排気還流通路に設けられて同排気還流通路の流路断面積を調整する排気還流弁とを備える内燃機関において前記排気浄化装置を流れる排気の温度を制御する制御装置であって、前記機関の低負荷運転時に、前記吸気通路の流路断面積を縮小させるように前記スロットルバルブを制御するとともに、前記排気還流弁が全閉状態となるように制御することを要旨とする。

上記の構成において、内燃機関の低負荷運転時とは、機関の燃焼室に供給される燃料の量が少なくなるときであり、機関回転速度が減速されるときやアイドル運転時の他、例えば、機関回転速度を一定速度に維持する際にこの速度を維持するために必要な燃料の量が少ないときをも含むものとする。そして、上記の構成によれば、このように燃焼室に供給される燃料の量が少なくなるときに、燃焼室に供給される空気の量が減少するとともに、排気還流通路を流れて燃焼室に還流される排気がなくなることから、燃焼室に供給されるガス全体の熱容量を小さくすることができる。これにより、燃焼室における燃料の燃焼温度が低下することを抑制することができるため、燃焼室から排出される排気の温度が低下することも抑制することができる。したがって、このようにさほど温度が低くない排気が排気通路の排気浄化装置を流れるため、排気浄化装置の温度低下を好適に抑制することができる。なお、排気浄化装置とは、排気を浄化する触媒、排気中の煤を主成分とする粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ、及びそれらの組合せからなるものを含むものとする。

請求項２に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられて同吸気通路の流路断面積を調整するスロットルバルブと、前記機関の排気通路に設けられて排気を浄化する排気浄化装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置よりも上流側に設けられて前記排気通路の流路断面積を調整する流量調整手段とを備える内燃機関において前記排気浄化装置を流れる排気の温度を制御する制御装置であって、前記機関の低負荷運転時に、前記吸気通路の流路断面積を縮小させるように前記スロットルバルブを制御するとともに、前記排気通路の排気を燃焼室に逆流させるべく前記排気通路の流路断面積を縮小させるように前記流量調整手段を制御することを要旨とする。

内燃機関の低負荷運転時は、上述したように、同機関の燃焼室に供給される燃料の量が少なくなる。そして、上記の構成によれば、このように燃焼室に供給される燃料の量が少なくなるときに、燃焼室に供給される空気の量が減少するため、燃焼室に供給される空気の熱容量を小さくすることができる。また、この時に、排気通路の流路断面積を縮小させるため、排気通路における流量調整手段の上流側の圧力が上昇して、排気通路の排気が燃焼室に逆流し易くなる。なお、ここでいう排気通路の排気を燃焼室に逆流させるとは、実際に燃焼室から排気通路に排出された排気を燃焼室に逆流させることの他、通常燃焼室から排気通路に排出される排気を燃焼室に残留させることをも含み、いわゆる内部ＥＧＲガスの量を増加させることを意味する。そして、この内部ＥＧＲでは、排気還流通路を通じて排気を燃焼室内に還流させる外部ＥＧＲよりも、排気を高温の状態で燃焼室に供給することができる。このため、燃焼室に供給される空気の量が減少する場合であっても、内燃機関の圧縮行程終了時において燃焼室内の温度を好適に上昇させることができ、燃料を良好な状態で燃焼させることができる。このようにして、燃焼室における燃料の良好な燃焼状態を保つことによって燃料の燃焼温度が低下することを抑制することができることから、排気の温度が低下することを抑制することができ、排気浄化装置の温度低下を好適に抑制することができる。

具体的には、請求項３に記載の発明によるように、前記内燃機関には、前記排気通路を流れる排気のエネルギーによって前記燃焼室に供給される空気を加圧する可変容量過給機が設けられ、前記流量調整手段は、前記可変容量過給機に設けられて同可変容量過給機内に供給される排気の量を調整する可変ノズルであるといった態様を採用することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記内燃機関は、前記排気通路における前記排気浄化装置よりも上流側と前記吸気通路における前記スロットルバルブよりも下流側とに接続して前記吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路と、同排気還流通路に設けられて同排気還流通路の流路断面積を調整する排気還流弁とを備え、前記機関の低負荷運転時に、前記排気還流弁が全閉状態となるように制御することを要旨とする。

内燃機関の低負荷運転時には、上述したように、同機関の燃焼室に供給される燃料の量が少なくなる。そして、上記の構成によれば、内燃機関が排気還流通路を備える場合には、このように燃焼室に燃料が少ない量で供給されるときに、排気還流通路の排気還流弁を全閉とすることによって排気還流通路を流れて燃焼室に還流される排気、いわゆる外部ＥＧＲガスをなくすことができる。また、排気通路の流路断面積を縮小させることから、内部ＥＧＲガスの量を増加させることができる。したがって、燃料の燃焼温度の低下を好適に抑制することができ、排気浄化装置の温度低下を好適に抑制することができる。

以下、本発明の内燃機関の制御装置をディーゼルエンジンの制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。図１は、本実施形態の制御装置が適用されるディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という）及びその周辺構成を示す模式図である。

図１に示すように、エンジン１０は、複数の気筒（図１では４個）を備え、各気筒には燃焼室１１が形成されている。そして、エンジン１０では、各燃焼室１１に対応して燃料を噴射するインジェクタ１２が設けられている。これらインジェクタ１２はコモンレール１３に接続されており、同コモンレール１３に充填された燃料を噴射する。このコモンレール１３には、高圧ポンプ１４によって加圧された燃料が供給される。

エンジン１０において、各燃焼室１１には吸気通路２０と排気通路３０とが接続されている。この燃焼室１１と吸気通路２０及び排気通路３０は、それぞれ吸気バルブ２５及び排気バルブ３５により連通・遮断される。エンジン１０の吸気、圧縮、膨張及び排気の４つの行程において、吸気バルブ２５は吸気行程において開弁して吸気通路２０と燃焼室１１とを連通させる。一方、排気バルブ３５は、図示しない可変動弁機構によってその開弁時期および閉弁時期が変更可能に構成されており、後述する排気浄化装置の温度低下抑制制御の実行時を除いて、基本的には排気行程（ピストンの下死点から上死点）において開弁して排気通路３０と燃焼室１１とを連通させる。

吸気通路２０には、アクチュエータ２１ａにより開度調整自在に駆動されるスロットルバルブ２１が設けられており、このスロットルバルブ２１の開度を変更することによって各燃焼室１１に導入される吸入空気の量が調整される。

また、図１に示すように、吸気通路２０及び排気通路３０は、可変容量過給機である可変ノズル式のターボーチャージャ（以下、「ＶＮＴ」という）２２により接続されている。このＶＮＴ２２は、排気通路３０に設けられるタービン２２ａと、吸気通路２０に設けられるコンプレッサ２２ｂとを備えている。そして、このＶＮＴ２２は、排気通路３０を流れる排気のエネルギーによってタービン２２ａを回転させ、この排気流の作用によってタービン２２ａに生じる回転トルクを駆動源としてコンプレッサ２２ｂを駆動させ、これにより吸気通路２０内の空気を加圧して燃焼室１１に送り込む。また、ＶＮＴ２２は、図示を省略するが、可変ノズルを備えており、このノズルはアクチュエータ２２ｃによって開度調整可能な複数の可動式のベーン（以下、「ＶＮＴベーン」という）を有している。そして、このＶＮＴベーンの開度を調整することにより、タービン２２ａに供給される排気量（排気流速）が調整され、コンプレッサ２２ｂには排気通路３０におけるタービン２２ａの上流側の排気圧及びＶＮＴベーンの開度によって定まる排気流速に応じた回転トルクが付与されて、燃焼室１１内に送り込まれる空気の量が増減される。また、このＶＮＴベーンの開度を調整することにより、排気通路３０におけるタービン２２ａの上流側の排気圧が変更されるとともに、排気通路３０においてタービン２２ａよりも下流側に流れる排気の量が調整されることとなる。

排気通路３０において、ＶＮＴ２２の下流側には触媒コンバータ４０が設けられている。触媒コンバータ４０には、上流側から順に、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化する酸化触媒４１と、多孔質材料によって形成されて排気中の煤を主成分とする粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ４２とが配設されている。これにより、触媒コンバータ４０に導入された排気は、酸化触媒４１によってＨＣやＣＯが浄化されるとともに、ＰＭがフィルタ４２によって捕集され、これらの大気中への排出が抑制される。この酸化触媒４１は、その活性が温度依存性であり、同酸化触媒４１を通過する排気の温度が高いほど高い活性を示すこととなる。また、フィルタ４２は、ＰＭの堆積量が多くなると、フィルタ４２による圧力損失が増大して機関出力の低下や燃費の悪化などを招くこととなるため、例えばフィルタ４２におけるＰＭの堆積量が所定量を超えると、フィルタ４２の再生制御が実行される。具体的に、この再生制御では、例えば車両の走行停止中に機関回転速度を上昇させて排気温度を上昇させるとともに、エンジン１０の膨張行程後期や排気行程等の燃焼に寄与しない時期に燃料を噴射するポスト噴射を行うなどして排気温度を上昇させ、フィルタ４２に堆積したＰＭを燃焼させて除去する処理が実行される。このフィルタ４２によるＰＭの燃焼も、その活性が温度依存性であり、同フィルタ４２を通過する排気の温度が高いほど高い活性を示すこととなる。本実施形態では、酸化触媒４１及びフィルタ４２を備える触媒コンバータ４０が温度依存性の排気浄化装置に相当する。

また、図１に示すように、エンジン１０には、排気通路３０におけるＶＮＴ２２よりも上流側と吸気通路２０におけるスロットルバルブ２１よりも下流側とを接続して、排気通路３０内の排気の一部を吸気通路２０に還流させる排気還流通路（以下、「ＥＧＲ通路」という）４３が設けられている。このＥＧＲ通路４３には、排気通路３０側から吸気通路２０側にかけて、ＥＧＲクーラ４７とリニアソレノイド４４ａによって開閉駆動される排気還流弁（以下、「ＥＧＲ弁」という）４４とが順に設けられている。排気通路３０の排気は、ＥＧＲ通路４３を流れる際に、このＥＧＲクーラ４７により冷却され、このＥＧＲ弁４４の開度を変更することにより流量調整されて吸気通路２０に還流される。

車両には、こうしたエンジン１０の各種制御を行う電子制御装置５０が搭載されている。電子制御装置５０は、エンジン１０の制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。具体的に、電子制御装置５０は、その入力ポートに吸入空気量を検出するエアフロメータ５１、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５２、車速を検出する車速センサ５３及び運転者のアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ５４等の機関運転状態や車両走行状態を検出する各種センサが接続され、これらのセンサの検出信号が入力される。また、この電子制御装置５０の出力ポートには、上記ＥＧＲ弁４４やスロットルバルブ２１及びＶＮＴベーンの各アクチュエータ４４ａ，２１ａ，２２ｃやインジェクタ１２等が接続されており、これにより、各種センサ５１〜５４の検出信号に基づいて各弁の開度やインジェクタ１２によって燃焼室１１に供給される燃料の量が制御される。

すなわち、電子制御装置５０は、例えば、検出された車速、機関回転速度等に対するアクセルペダルの踏み込み量に基づいて、運転者の要求に応じた機関トルクを発生させるための目標燃料噴射量を演算し、エンジン１０の燃焼行程における燃焼に寄与する燃料噴射量がこの目標燃料噴射量と一致するようにインジェクタ１２を制御する。また、この目標燃料噴射量に対して燃焼室１１に導入される酸素の量が過剰になると、機関燃焼に伴う窒素酸化物の生成量が多くなる。そのため、電子制御装置５０は、各種センサ５１〜５４によって検出される機関運転状態に応じてスロットルバルブ２１の開度を調整して燃焼室１１に供給される空気の量を調整するとともに、ＥＧＲ弁４４の開度を調整することによってＥＧＲ通路４３を通じて排気通路３０を流れる排気をＥＧＲクーラ４７により冷却して吸気通路２０に還流させる。このようにして、燃焼室１１における燃料の燃焼温度が高くなりすぎないように制御し、窒素酸化物の生成を抑制するようにしている。なお、ＥＧＲ弁４４は、後述する排気浄化装置の温度低下抑制制御の実行時を除いて、基本的には機関回転速度や燃料噴射量に応じて予め設定されるマップに基づいて適宜開度調整が行われる。

ここで、例えば、車両の走行速度を減速させるときやアイドル運転時、又は車両の走行速度が運転者の所望とする速度に達してその速度を維持するときなど、運転者によるアクセル踏み込み量が浅くなることがあり、このようなときには、エンジン１０が低負荷状態となる。このようなエンジン１０の低負荷運転時には、インジェクタ１２によって燃焼室１１に噴射される燃料の量が少なくなる。そのため、エンジン１０の燃焼室１１において燃料の燃焼温度が低下することとなり、低温の排気が排気通路３０に排出されて触媒コンバータ４０を通過することとなるため、触媒コンバータ４０（排気浄化装置）の活性を低下させることとなる。そこで、本実施形態では、電子制御装置５０が、エンジン１０の制御装置として、このようなエンジン１０の低負荷運転時に、排気温度の低下を抑制する制御を実行する。図２は、電子制御装置５０が実行する排気浄化装置の温度低下抑制制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、この図２に示される一連の処理は、車両の運転中に制御周期毎に繰り返し実行される。

図２に示すように、排気浄化装置の温度低下抑制制御がスタートすると、まずステップＳ１１において、現在がエンジン１０の低負荷運転時であるか否かが判定される。すなわち、上述したように、エンジン１０の低負荷運転時には、インジェクタ１２によって燃焼室１１に噴射される燃料の量が少なくなるため、排気の温度が低下して触媒コンバータ４０の温度が低下する可能性が高い。そこで、このステップＳ１１では、現在がエンジン１０の低負荷運転時であるか否かを判定することによって、触媒コンバータ４０の温度が低下する虞がある運転状態にあるか否かを判断する。なお、エンジン１０の低負荷運転時であるか否かは、具体的には、例えば、インジェクタ１２によって噴射される燃料の量が予め設定した低負荷に対応する所定量以下となっているか、アクセル踏み込み量が予め設定した低負荷に対応する所定量以下となっているかといったことを基準に判定することができる。そして、このステップＳ１１において、エンジン１０の低負荷運転時でないと判定されると、エンドに移り、燃料噴射量が減量されていると判定されると、ステップＳ１２に移る。

ステップＳ１２では、吸気通路２０のスロットルバルブ２１の開度を減少させる処理が行われる。これにより、少ない燃料噴射量に対応した少量の空気を燃焼室１１に供給することができるため、燃料噴射量に対して空気が過剰になることにより生じる窒素酸化物の量の増加が抑制されるとともに、燃焼室１１に供給される空気の熱容量を小さくすることができる。

次に、ステップＳ１３に移り、ＥＧＲ弁４４を全閉とする処理が行われる。これにより、ＥＧＲ通路４３を流れ燃焼室１１に還流される排気、いわゆる外部ＥＧＲガスをなくすことができる。すなわち、外部ＥＧＲでは、排気通路３０の排気がＥＧＲ通路４３を流れる際に温度低下して燃焼室１１に還流されることとなるため、排気の熱による燃焼室１１内の温度上昇がそれ程期待できない。そこで、外部ＥＧＲガスをなくすことにより、燃焼室１１に供給されるガス全体の熱容量が増加することを抑制する。

そして、ステップＳ１４に移り、ＶＮＴ２２において可変ノズルのＶＮＴベーンの開度を例えば最小量まで減少させるとともに、可変動弁機構を通じて排気バルブ３５の開弁時期および閉弁時期を遅角する処理が行われる。このようにＶＮＴベーンの開度を減少させることにより、排気通路３０におけるタービン２２ａよりも上流側の排気圧が上昇する。そのため、燃焼室１１から排気通路３０に一旦排出された排気を燃焼室１１に逆流させたり、通常燃焼室１１から排気通路３０に排出される排気を燃焼室１１に残留させたりすることが可能となり、いわゆる内部ＥＧＲガスの量が増加する。さらに、本実施形態では、排気バルブ３５の開弁時期および閉弁時期を遅角する制御を行っているために、この排気バルブ３５を吸気行程においても開弁させるようにしており、これにより、吸気行程において排気通路３０の排気を吸入することができることから、内部ＥＧＲガスの量をより一層増加させることができる。この内部ＥＧＲでは、排気通路３０の排気が燃焼室１１に直接的に戻されるために、排気がＥＧＲ通路４３を通じて燃焼室１１に還流させる外部ＥＧＲよりも排気の温度が高くなる。なお、排気通路３０におけるタービン２２ａよりも上流側の排気の圧力上昇に起因して温度も若干上昇しており、これによっても、より一層高い温度の排気が燃焼室１１に戻されることとなる。このように、高温の排気を燃焼室１１に供給することができるため、スロットルバルブ２１の開度が減少されることによって燃焼室１１に供給される空気の量が減少しているものの、エンジン１０の圧縮行程終了時において燃焼室１１内の温度を好適に上昇させることができ、燃料を良好な状態で燃焼させることができる。すなわち、このように燃焼室１１における燃料の良好な燃焼状態を保つことにより燃焼室１１における燃料の燃焼温度が低下することを好適に抑制することができ、その結果、触媒コンバータ４０を通過する排気の温度が低下することも抑制することができる。

また、先のステップＳ１２においてスロットルバルブ２１の開度を減少させたことと、
このステップＳ１４においてＶＮＴベーンの開度を減少させることは、ともにタービン２２ａよりも下流側に流れる排気の量を減少させることとなる。したがって、上記温度抑制制御によって、燃焼室１１における燃料の燃焼温度が低下することを抑制することができるとはいえ、例えば高負荷時のように燃料噴射量が多いときよりは燃焼温度が低くなることもありうる。しかし、上記制御によれば、触媒コンバータ４０を通過する排気の量自体を減少させることができるため、この作用によっても触媒コンバータ４０の温度が低下することを抑制することができる。

なお、図２に示すフローチャートでは、ステップＳ１２〜Ｓ１４に示す処理を順次行うようにしているが、これらの処理を行う順番は特に限定されず適宜変更してもよく、例えば、これらの処理を全て同時に行うようにしてもよい。

以下に、図２に示したフローチャートに従って実行される排気浄化装置の温度低下抑制制御による作用効果を図３のタイムチャートに基づいて説明する。
図３（ａ）に示すように、例えば車両走行中の時刻ｔ１において、運転者によって車両の走行速度を減速すべくアクセル踏み込み量が減少されると、時刻ｔ２にかけて機関回転速度が低下して時刻ｔ２から一定速度となる。そして、このように車両の走行速度が減速されるエンジン１０が低負荷運転時には、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ１よりインジェクタ１２によって噴射される燃料の量が減少して低負荷の基準となる所定量以下となる。これにより、図３（ｃ）〜（ｅ）に示すように、時刻ｔ１より、スロットルバルブ２１の開度が減少され、ＥＧＲ弁４４が全閉状態となり、及びＶＮＴベーンの開度が減少される。また、図示を省略するが、この時刻ｔ１から排気バルブ３５の開弁時期および閉弁時期が遅角される。これにより、図３（ｆ）に示す触媒コンバータ４０の入口の排気温度は、実線Ａに示すように変化する。すなわち、上述した従来のディーゼルエンジンでは、エンジンの低負荷運転時など排気温度が低下する虞のある運転時には、ＥＧＲ弁４４を大きく開いて外部ＥＧＲガスの量を多くなるように制御している。したがって、触媒コンバータ４０を通過する排気の量を低減させているとはいえ、燃焼室１１における燃料の燃焼温度が低くなるため、排気の温度も低くなり、触媒コンバータ４０の温度低下を十分に抑制することができず、触媒コンバータ４０の入口の排気温度は例えば図３（ｆ）の一点鎖線Ｂに示すように変化することとなる。しかしながら、本実施形態では、上述したように、スロットルバルブ２１の開度を減少させ、ＥＧＲ弁４４を全閉とし、ＶＮＴベーンの開度を減少させており、これにより、燃焼室１１に供給される空気の量を減少させるとともに、外部ＥＧＲガスの量をなくし、内部ＥＧＲガスの量を増加させている。したがって、上述したように、燃焼室１１における燃料の燃焼温度が低下することを抑制することができることから、図３（ｆ）の実線Ａに示すように、触媒コンバータ４０の入口の排気温度が低下することを抑制することができる。そして、例えば、時刻ｔ３に運転者が再び車両の走行速度を加速しようとしてアクセルの踏み込み量が増大されると、図３（ａ）に示すように機関回転速度を上昇させるべく、図３（ｂ）に示すように燃料噴射量が再び増加する。このように燃料噴射量が増加してエンジン１０の低負荷の基準となる所定量を超えると、図３（ｃ）〜（ｅ）に示すように、時刻ｔ３においてこの排気温度抑制のための各弁２１，４４，３５等の制御が終了され、スロットルバルブ２１の開度、ＥＧＲ弁４４及びＶＮＴベーンが再び機関運転状態に基づいて適宜制御される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、エンジン１０において、吸気通路２０にスロットルバルブ２１が設けられ、排気通路３０に排気を浄化する触媒コンバータ４０（排気浄化装置）が設けられ、排気通路３０における触媒コンバータ４０の上流側にはＶＮＴ２２のＶＮＴベーンが設けられている。そして、電子制御装置５０が、エンジン１０の低負荷運転時に、スロットルバルブ２１の開度を減少させるとともに、ＶＮＴベーンの開度を減少させるように制御するようにしている。

これにより、エンジン１０の低負荷運転時には、同エンジン１０の燃焼室１１に供給される燃料の量が少なくなるものの、燃焼室１１に供給される空気量も低減されるため、燃焼室１１に供給される空気の熱容量を小さくすることができる。また、ＶＮＴベーンの開度を減少させることにより、排気通路３０においてＶＮＴ２２のタービン２２ａよりも上流側の圧力が上昇するため、排気通路３０の排気が燃焼室１１に逆流し易くなり、いわゆる内部ＥＧＲガスの量を増加させることができる。そして、この内部ＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路４３を流れて燃焼室１１内に還流される外部ＥＧＲガスよりも高温である。したがって、スロットルバルブ２１の開度が減少することにより燃焼室１１に供給される空気の量が減少しても、この高温の排気を燃焼室１１に供給することによりエンジン１０の圧縮行程終了時において燃焼室１１内の温度を好適に上昇させることができ、燃料を良好な状態で燃焼させることができる。このようにして、燃焼室１１における燃料の良好な燃焼状態を保つことによって燃料の燃焼温度が低下することを抑制することができることから、排気の温度が低下することを抑制することができ、触媒コンバータ４０の温度低下を好適に抑制することができる。

また、スロットルバルブ２１の開度を減少させることと、ＶＮＴベーンの開度を減少させることは、ともに触媒コンバータ４０を通過する排気の量を減少させることにもなるため、これによっても、触媒コンバータ４０の温度が低下することを抑制することができる。

なお、本実施形態では、排気通路３０の流路断面積を可変とする流量調整手段としてＶＮＴベーンを適用していることから、排気通路３０に内部ＥＧＲガスの量を増大させるための流量調整手段を別途設ける必要がなく、従来から用いられている排気通路３０の構成をそのまま適用することができる。

（２）本実施形態では、ディーゼルエンジン１０において、排気通路３０の触媒コンバータ４０よりも上流側と吸気通路２０におけるスロットルバルブ２１よりも下流側とがＥＧＲ通路４３によって接続されている。そして、電子制御装置５０が、エンジン１０の低負荷運転時に、上記（１）の制御とともに、このＥＧＲ通路４３に設けられるＥＧＲ弁４４を全閉状態に制御するようにしている。これにより、エンジン１０が低負荷状態となって燃焼室１１に供給される燃料が少なくなるときに、ＥＧＲ通路４３を流れて燃焼室１１に還流される排気、いわゆる外部ＥＧＲガスをなくすことができる。すなわち、外部ＥＧＲガスは、内部ＥＧＲガスよりも温度が低く、燃焼室１１の温度上昇がさほど期待できない。そこで、この外部ＥＧＲガスが燃焼室１１に供給されることを抑制することにより、同燃焼室１１におけるガス全体の熱容量が大きくなることを抑制することができる。これにより、燃焼室１１における燃料の燃焼温度が低下することを抑制することができるため、燃焼室１１から排気通路３０に排出される排気の温度が低下することも抑制することができ、この排気が排気通路３０の触媒コンバータ４０を流れることから、触媒コンバータ４０の温度低下を好適に抑制することができる。

（３）本実施形態では、ディーゼルエンジン１０の低負荷運転時にＶＮＴベーンの開度を減少させる際、可変動弁機構によって排気バルブ３５の開弁時期および閉弁時期を遅角するようにしている。これにより、排気バルブ３５を吸気行程に開弁させることが可能となるため、内部ＥＧＲガスの量をより一層増大させることができ、燃料の燃焼状態をさらに良好に保つことができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ＶＮＴ２２のＶＮＴベーンの開度を減少させるときに排気バルブ３５の開弁時期および閉弁時期を遅角するようにして、内部ＥＧＲガスの量をより一層増加させるようにしている。しかしながら、ＶＮＴベーンの開度を減少させる際に、排気バルブ３５の開弁時期および閉弁時期を遅角する制御を行わなくてもよく、エンジン１０はこの排気バルブ３５の可変動弁機構を有していない構成であってもよい。このような場合であっても、ＶＮＴベーンの開度を減少させることのみによって、排気通路３０におけるタービン２２ａより上流側の排気の圧力が上昇させることができるため、内部ＥＧＲガスの量を増加させることができ、燃焼室１１における燃料の燃焼温度が低下することを抑制することができる。また、吸気バルブ２５の開弁時期を変更する可変動弁機構を備え、吸気バルブ２５の開弁時期を進角することによって内部ＥＧＲガスの量を増加させるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、エンジン１０に吸気通路２０と排気通路３０とを接続するＶＮＴ２２を設けるようにしている。しかしながら、エンジン１０にＶＮＴ２２が設けられてない構成であってもよく、排気通路３０において触媒コンバータ４０よりも上流側に排気通路３０の流路断面積を調整するための流量調整手段として開度調整可能な弁などを別途設けるようにしてもよい。このような場合であっても、エンジンの低負荷運転時に排気通路の排気を前記燃焼室に逆流させるべく前記排気通路の流路断面積を縮小させるように前記流量調整手段を制御することにより、内部ＥＧＲガスの量を増加させることができる。

・上記各実施形態では、排気通路３０における触媒コンバータ４０よりも上流側に流量調整手段を設けるようにしているが、エンジン１０の排気通路３０にこの流量調整手段を設けない構成であってもよい。このような流量調整手段を設けない場合は、エンジン１０の低負荷運転時において、スロットルバルブ２１の開度を減少させるとともに、ＥＧＲ通路４３のＥＧＲ弁４４を全閉にする制御を行う。これにより、エンジン１０の低負荷運転時には、燃焼室１１に供給される燃料の量が少なくなるものの、燃焼室１１に供給される空気の量が低減されるとともに外部ＥＧＲガスがなくなることから、燃焼室１１に供給されるガス全体の熱容量を小さくすることができ、燃焼室１１における燃料の燃焼温度が低下することを抑制することができる。したがって、触媒コンバータ４０を通過する排気の温度が低下することを抑制することができる。なお、例えば、エンジン１０が、排気通路３０の流量調整手段を備えていない場合であっても、排気バルブ３５の可変動弁機構を備えている場合には、エンジン１０の低負荷運転時に排気バルブ３５の開弁時期および閉弁時期を遅角するようにしてもよい。このように、排気バルブ３５の開弁時期および閉弁時期を遅角して吸気行程にも開弁させるようにすることで、内部ＥＧＲガスの量を増加させることができるため、燃焼室１１に高温の排気を供給して良好な燃焼状態を維持することができ、燃料の燃焼温度を上昇させることができる。

・上記各実施形態では、エンジン１０において、排気通路３０における触媒コンバータ４０よりも上流側と吸気通路２０におけるスロットルバルブ２１よりも下流側とに接続して吸気通路に排気を還流させるＥＧＲ通路４３を備えるようにしている。しかしながら、エンジン１０は、例えば排気通路３０における触媒コンバータ４０よりも上流側に流量調整手段が設けられて、排気通路３０と吸気通路２０とを接続するＥＧＲ通路４３が設けられていない構成であってもよい。この場合、エンジン１０の低負荷運転時には、スロットルバルブ２１の開度を減少させるとともに、排気通路３０の流路断面積を縮小させるように流量調整手段を制御する。これにより、内部ＥＧＲガスの量が増加することから、高温の排気を燃焼室１１に供給することができ、燃焼室１１における燃料の燃焼状態を良好に保つことにより燃焼温度の低下を抑制することができ、排気温度の低下も抑制することができる。

・上記各実施形態では、エンジン１０の低負荷運転時であると判定されるときには常時排気浄化装置の上記温度低下抑制制御を実行するようにしている。しかしながら、エンジン１０が低負荷運転を行っても、例えばこの低負荷運転が一時的なものであり直ちに高負荷運転が行われる場合には、排気浄化装置の温度がさほど低くならない場合もある。したがって、エンジン１０の低負荷運転時であると判定されるときに上記温度低下抑制制御を常時行うのではなく、例えば、エンジン１０の低負荷運転が所定期間（頻度）以上継続しているときに上記制御を行うようにしてもよい。なお、このようにエンジン１０の低負荷運転が継続して行われているか否かは、上述したようにアクセルペダルの踏み込み量や燃料噴射量を基準として判断を行う他、例えば排気通路３０の排気温度によっても判断することができる。したがって、排気通路３０に排気の温度を検出するセンサを設け、同センサの検出温度が、排気浄化装置の活性などの影響が許容される温度の範囲内において所定温度まで低下したか否かを判断し、この所定温度に達したと判断されるときに、上述した態様で排気浄化装置の温度低下抑制制御を実行するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、本発明にかかる内燃機関の制御装置をディーゼルエンジンの制御装置に適用している。しかしながら、ガソリンエンジンであっても排気通路に温度依存性の排気浄化装置を備え、さらにはＥＧＲ通路や可変容量過給機を備えるものもある。したがって、このようなガソリンエンジンに本発明の内燃機関の制御装置を適用するようにしてもよい。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関の制御装置が適用されるディーゼルエンジン及びその周辺機構を示す模式図。 同実施形態にかかる排気浄化装置の温度低下抑制制御の一連の流れを示すフローチャート。 同実施形態にかかる排気浄化装置の温度低下抑制制御において、（ａ）は機関回転速度、（ｂ）は燃料噴射量、（ｃ）はスロットルバルブの開度、（ｄ）はＥＧＲ弁の開度、（ｅ）はＶＮＴベーンの開度、（ｆ）は触媒コンバータ入口の排気温度を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…ディーゼルエンジン（エンジン）、１１…燃焼室、１２…インジェクタ、１３…コモンレール、１４…高圧ポンプ、２０…吸気通路、２１…スロットルバルブ、２１ａ…アクチュエータ、２２…ターボーチャージャ（ＶＮＴ）、２２ａ…タービン、２２ｂ…コンプレッサ、２２ｃ…アクチュエータ、２５…吸気バルブ、３０…排気通路、３５…排気バルブ、４０…触媒コンバータ、４１…酸化触媒、４２…フィルタ、４３…排気還流通路（ＥＧＲ通路）、４４…排気還流弁（ＥＧＲ弁）、４４ａ…リニアソレノイド、４７…ＥＧＲクーラ、５０…電子制御装置、５１…エアフロメータ、５２…ＮＥセンサ、５３…車速センサ、５４…アクセルセンサ。

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられて同吸気通路の流路断面積を調整するスロットルバルブと、前記機関の排気通路に設けられて排気を浄化する排気浄化装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置よりも上流側と前記吸気通路における前記スロットルバルブよりも下流側とに接続して前記吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路と、同排気還流通路に設けられて同排気還流通路の流路断面積を調整する排気還流弁とを備える内燃機関において前記排気浄化装置を流れる排気の温度を制御する制御装置であって、
   前記機関の低負荷運転時に、前記吸気通路の流路断面積を縮小させるように前記スロットルバルブを制御するとともに、前記排気還流弁が全閉状態となるように制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関の吸気通路に設けられて同吸気通路の流路断面積を調整するスロットルバルブと、前記機関の排気通路に設けられて排気を浄化する排気浄化装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置よりも上流側に設けられて前記排気通路の流路断面積を調整する流量調整手段とを備える内燃機関において前記排気浄化装置を流れる排気の温度を制御する制御装置であって、
   前記機関の低負荷運転時に、前記吸気通路の流路断面積を縮小させるように前記スロットルバルブを制御するとともに、前記排気通路の排気を燃焼室に逆流させるべく前記排気通路の流路断面積を縮小させるように前記流量調整手段を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２において、
   前記内燃機関には、前記排気通路を流れる排気のエネルギーによって前記燃焼室に供給される空気を加圧する可変容量過給機が設けられ、
   前記流量調整手段は、前記可変容量過給機に設けられて同可変容量過給機内に供給される排気の量を調整する可変ノズルである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項２又は３において、
   前記内燃機関は、前記排気通路における前記排気浄化装置よりも上流側と前記吸気通路における前記スロットルバルブよりも下流側とに接続して前記吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路と、同排気還流通路に設けられて同排気還流通路の流路断面積を調整する排気還流弁とを備え、
   前記機関の低負荷運転時に、前記排気還流弁が全閉状態となるように制御する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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