JP2010096099A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排ガス中の微粒子を捕集するフィルタの再生時に、過給機の可変ベーンの開度をフィルタの再生に適したより大きな開度に設定し、フィルタの再生を効果的かつ適切に行うことができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関３の運転状態に応じて、ターボチャージャ７の可変ベーン７ｃの目標開度Ａ＿ＣＭＤを設定し（ステップ３３〜３６、６１）、ターボチャージャ７の運転モードを、通常モードと、ＤＰＦ１３を再生するために、可変ベーン７ｃをより開き側に制御する再生モードとのいずかに決定し（図４、図９）、可変ベーン７ｃの目標開度Ａ＿ＣＭＤを制限するための通常モード用の上限値（マップ値Ａ＿ＬＭＴＨＯ、図１１）と、より大きな再生モード用の上限値（マップ値Ａ＿ＬＭＴＨＲ、図１２）を記憶し、再生モード時には、上限値Ａ＿ＬＭＴＨを再生モード用の上限値に設定する（ステップ５４）。
【選択図】 図７

Description

本発明は、排ガス中の微粒子を捕集するフィルタを有し、過給機の可変ベーンの開度を変更することにより過給圧を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来のこの種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、可変ベーン付きの過給機を有するディーゼルエンジンであり、その排気通路には、排ガス中の粒子状物質であるＰＭを捕集するフィルタとして、ＤＰＦが設けられている。この制御装置では、ＤＰＦでのＰＭ堆積量が所定量に達したときに、堆積したＰＭを燃焼・除去するためにＤＰＦの再生が行われる。

このＤＰＦの再生を行う際には、主トルクを発生させるための主燃焼と、主燃焼に先立つ予備燃焼を併用するとともに、過給機の可変ベーンの開度を、通常運転時よりも増大側に制御する。これにより、過給機のタービン仕事を少なくし、タービンでの熱損失を減少させ、排ガス温度をより上昇させることで、ＤＰＦの再生を効果的に行うようにしている。

一般に、可変ベーン付きの過給機では、過給圧のオーバーシュートやアンダーシュートに起因するもたつきや振動によるドライバビリティの悪化や、過度の過給を防止するために、可変ベーンの開度のリミット値があらかじめ設定されており、このリミット値により、可変ベーンの開度が厳しく制限されている。このため、上述した従来の制御装置のように、ＤＰＦの再生時、可変ベーンの開度を増大側に制御しようとしても、リミット値によって制限されてしまうため、排ガス温度を十分に上昇させることができず、その結果、ＤＰＦの再生を効果的に行うことができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、排ガス中の微粒子を捕集するフィルタの再生時に、過給機の可変ベーンの開度をフィルタの再生に適したより大きな開度に設定でき、それにより、フィルタの再生を効果的かつ適切に行うことが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。

特開２００５−４２６６４号公報

この目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明は、内燃機関３から排出された排ガス中の微粒子を捕集するフィルタ（実施形態における（以下、本項において同じ）ＤＰＦ１３）を有するとともに、過給機（ターボチャージャ７）の可変ベーン７ｃの開度を変更することにより過給圧ＰＢＳＴを制御する内燃機関の制御装置であって、内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ）を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２０、アクセル開度センサ２５）と、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、可変ベーン７ｃの開度（目標開度Ａ＿ＣＭＤ）を設定するベーン開度設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３３〜３６、図８のステップ６１）と、内燃機関３の運転状態に応じて、過給機の運転モードを、通常モードと、フィルタを再生するために、可変ベーン７ｃの開度を通常モードよりも開き側に制御する再生モードとのいずかに決定する運転モード決定手段（ＥＣＵ２、図４、図９）と、設定された可変ベーン７ｃの開度を通常モードにおいて制限するための通常モード用の上限値（通常モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＯ）を記憶する通常モード用上限値記憶手段（ＥＣＵ２、図１１）と、設定された可変ベーン７ｃの開度を再生モードにおいて制限するための、通常モード用の上限値よりも大きな再生モード用の上限値（再生モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＲ）を記憶する再生モード用上限値記憶手段（ＥＣＵ２、図１２）と、決定された運転モードが再生モードのときに、上限値Ａ＿ＬＭＴＨを再生モード用の上限値に設定する上限値設定手段（ＥＣＵ２、図７のステップ５４）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じて、ベーン開度設定手段により、過給機の可変ベーンの開度が設定されるとともに、運転モード決定手段により、過給機の運転モードが、通常モードと、フィルタを再生するために、可変ベーンの開度を開き側に制御する再生モードとのいずかに決定される。また、設定された可変ベーンの開度を、通常モードにおいて制限するための通常モード用の上限値が、通常モード用上限値記憶手段に記憶されるとともに、再生モードにおいて制限するための、通常モード用の上限値よりも大きな再生モード用の上限値が、再生モード用上限値記憶手段に記憶されている。決定された運転モードが再生モードのときには、上限値設定手段により、上限値が再生モード用の上限値に設定される。

以上のように、本発明によれば、過給機の可変ベーンの開度を制限するための上限値として、通常モード用の上限値とそれよりも大きな再生モード用の上限値が互いに別個に設定・記憶されており、再生モード時には、再生モード用の上限値に設定される。このような上限値の設定により、再生モード時には、通常モード時と比較し、上限値による制限が緩和されることによって、可変ベーンの開度をフィルタの再生に適したより大きな開度に設定することができる。その結果、過給機におけるタービン仕事を少なくすることで、熱損失を十分に抑制し、排ガス温度を十分に上昇させることによって、フィルタの再生を効果的かつ適切に行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、再生モード用の上限値は、可変ベーン７ｃがとり得る最大開度以上の値に設定されていること（図１４）を特徴とする。

この構成によれば、再生モード用の上限値が上記のように設定されていることにより、再生モード時には、上限値による制限が実質的に解除されるので、可変ベーンの開度を、ベーン開度設定手段で設定された、内燃機関の運転状態に応じた開度に確実に設定でき、それにより、フィルタの再生を効果的に行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、ベーン開度設定手段は、可変ベーン７ｃの開度を、運転モードが再生モードのときには、通常モードのときよりも大きな開度に設定すること（図５のステップ３３、３５）を特徴とする。

この構成によれば、再生モード時には、通常モード時と比較し、可変ベーンの開度が大きな開度に設定されるので、可変ベーンの開度は、上限値による制限を受けるか否かにかかわらず、常時、より大きな値に設定される。その結果、再生モードにおいて、フィルタの再生に最適な可変ベーンの開度を確実に得ることができ、フィルタの再生をより効果的かつ最適に行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、ベーン開度設定手段は、再生モードおよび通常モードにおいて、可変ベーン７ｃの開度を互いに同じ開度に設定すること（図１３のステップ７２）を特徴とする。

この構成によれば、再生モードと通常モードにおいて、可変ベーンの開度が互いに同じ開度に設定されるので、その設定のためのマップなどを両モードにおいて共用でき、マッピングのための工数の削減を図ることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１は、本発明を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を示している。また、図２に示すように、この制御装置１は、エンジン３の運転状態を表す運転パラメータに応じて、エンジン３の各種の制御処理を実行するＥＣＵ２を備えている。

エンジン３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば直列４気筒型のディーゼルエンジンであり、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）と、クランクシャフト３ｃなどを備えている。このエンジン３には、クランク角センサ２０が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば６゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

エンジン３の各気筒３ａには、燃料噴射弁４が設けられている（１つのみ図示）。各燃料噴射弁４の開弁時間および開弁タイミングはＥＣＵ２によって制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射タイミングが制御される。

エンジン３の吸気通路６には、上流側から順に、エアフローセンサ２１、ターボチャージャ７、過給圧センサ２２およびスロットル弁機構８が設けられている。エアフローセンサ２１は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気通路６内を流れ、気筒３ａに吸入される吸気（新気）の流量（以下「吸気量」という）ＱＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ターボチャージャ７は、吸気通路６のエアフローセンサ２１よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード７ａと、排気通路１１に設けられ、コンプレッサブレード７ａと一体に回転するタービンブレード７ｂと、複数の可変ベーン７ｃ（２つのみ図示）と、可変ベーン７ｃを駆動するベーンアクチュエータ７ｄなどを備えている。

このターボチャージャ７では、排気通路１１を流れる排ガスによってタービンブレード７ｂが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード７ａも同時に回転することによって、吸気を過給する過給動作が行われる。

また、可変ベーン７ｃは、ハウジングのタービンブレード７ｂを収容するハウジング（図示せず）の壁部に回動自在に取り付けられており、ベーンアクチュエータ７ｄに機械的に連結されている。可変ベーン７ｃの開度は、ＥＣＵ２により、ベーンアクチュエータ７ｄを介して制御される。これにより、タービンブレード７ｂに吹き付けられる排ガス量が変化するのに伴い、タービンブレード７ｂおよびコンプレッサブレード７ａの回転速度が変化することによって、過給圧が制御される。より具体的には、過給圧は、可変ベーン７ｃの開度が小さいほど、タービンブレード７ｂに吹き付けられる排ガス量が多くなることで、より大きくなるとともに、可変ベーン７ｃが全開状態のときに、ほぼ値０（無過給状態）になる。

過給圧センサ２２は、コンプレッサブレード７ａのすぐ下流側に配置されており、過給圧ＰＢＳＴを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

スロットル弁機構８は、スロットル弁８ａおよびこれを駆動するＴＨアクチュエータ８ｂなどを備えている。スロットル弁８ａは、吸気通路６内に回動自在に設けられている。ＴＨアクチュエータ８ｂは、モータと減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものである。スロットル弁８ａの開度は、ＥＣＵ２により、ＴＨアクチュエータ８ｂを介して制御され、それにより、スロットル弁８ａを通過する吸気量が制御される。

また、エンジン３には、ＥＧＲ装置１０が設けられている。このＥＧＲ装置１０は、気筒３ａから排気通路１１に排出された排ガスの一部を吸気通路６側に還流させるものである。ＥＧＲ装置１０は、吸気通路６のスロットル弁８ａよりも下流側と排気通路１１のタービンブレード７ｂよりも上流側との間に接続されたＥＧＲ通路１０ａと、このＥＧＲ通路１０ａを開閉するＥＧＲ制御弁１０ｂなどで構成されている。

ＥＧＲ制御弁１０ｂは、そのリフトがリニアに変化するリニア電磁弁で構成されている。ＥＣＵ２が、ＥＧＲ制御弁１０ｂを介して、ＥＧＲ通路１０ａの開度を変化させることにより、排ガスの還流量すなわちＥＧＲ量が制御される。

一方、排気通路１１のタービンブレード７ｂよりも下流側には、排ガスを浄化する浄化装置として、ＤＰＦ１３が設けられている。

ＤＰＦ１３は、排ガス中の微粒子（ＰＭ）を捕集するものである。ＤＰＦ１３に捕集され、堆積したＰＭは、後述する再生モードにおいて、燃焼・除去され、それにより、ＤＰＦ１３が再生される。

さらに、ＥＣＵ２には、大気圧センサ２３から大気圧ＰＡを表す検出信号が、外気温センサ２４から外気温ＴＡを表す検出信号が、アクセル開度センサ２５から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、ターボチャージャ７による過給圧の制御処理を含む各種の制御処理を実行する。

ＥＣＵ２は、本実施形態において、ベーン開度設定手段、運転モード決定手段、通常モード用上限値記憶手段、再生モード用上限値記憶手段、および上限値設定手段に相当する。

図３は、ＥＣＵ２によって実行される過給圧制御処理のメインフローを示している。この過給圧制御処理では、エンジン３の運転状態に応じて過給圧ＰＢＳＴが制御されるとともに、ＤＰＦ１３を再生する際には、可変ベーン７ｃの開度を開き側に制御することで、過給圧ＰＢＳＴが減少側に制御される。以下、このようにＤＰＦ１３の再生のために可変ベーン７ｃを開き側に制御するターボチャージャ７の運転モードを「再生モード」、それ以外の運転モードを「通常モード」という。本処理は、所定の周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン３の運転状態に応じて、ターボチャージャ７の運転モードを決定する。

図４は、この決定処理のサブルーチンを示している。まずステップ１１では、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、図９の運転領域マップに従って、エンジン３が運転領域Ａにあるか否かを判別する。なお、燃料噴射量ＴＢＡＳＥは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。

図９に示すように、この運転領域Ａは、エンジン３が低回転で、かつ燃料噴射量ＴＢＡＳＥ（負荷）が比較的大きいため、ＤＰＦ１３へのＰＭの堆積量が非常に少なく、ＤＰＦ１３の再生を要しない領域に相当する。したがって、ステップ１１の答がＹＥＳで、エンジン３が運転領域Ａにあるときには、再生ステータスＳＴＳ＿ＤＰＦＯＰを「１」に設定する（ステップ１２）とともに、ターボチャージャ７の運転モードを通常モードに決定し、そのことを表すために、再生モードフラグＦ＿ＴＵＲＢＯＰを「０」にセットし（ステップ１３）、本処理を終了する。

上記ステップ１１の答がＮＯのときには、エンジン３が、図９の運転領域Ｂにあるか否かを判別する（ステップ１４）。この運転領域Ｂは、エンジン３が中高回転で、かつ燃料噴射量ＴＢＡＳＥが比較的大きいため、ＤＰＦ１３の再生が必要であるものの、ターボチャージャ７の可変ベーン７ｃの開度を開き側に制御することなく、ＤＰＦ１３を自然再生することが可能な領域に相当する。したがって、ステップ１４の答がＹＥＳで、エンジン３が運転領域Ｂにあるときには、再生ステータスＳＴＳ＿ＤＰＦＯＰを「２」に設定する（ステップ１５）とともに、ターボチャージャ７の運転モードを通常モードに決定し、前記ステップ１３において再生モードフラグＦ＿ＴＵＲＢＯＰを「０」にセットした後、本処理を終了する。

上記ステップ１４の答がＮＯのときには、エンジン３が運転領域Ｃにあるか否かを判別する（ステップ１６）。この運転領域Ｃは、上記の運転領域Ｂよりも燃料噴射量ＴＢＡＳＥが小さく、自然再生のみではＤＰＦ１３の再生が困難であるため、可変ベーン７ｃの開度を開き側に制御した状態で、ＤＰＦ１３を再生すべき領域に相当する。したがって、ステップ１６の答がＹＥＳで、エンジン３が運転領域Ｃにあるときには、再生ステータスＳＴＳ＿ＤＰＦＯＰを「３」に設定する（ステップ１７）とともに、ターボチャージャ７の運転モードを再生モードに決定し、そのことを表すために、再生モードフラグＦ＿ＴＵＲＢＯＰを「１」にセットした（ステップ１８）後、本処理を終了する。

上記ステップ１６の答がＮＯのときには、エンジン３が運転領域Ｄにあるか否かを判別する（ステップ１９）。この運転領域Ｄは、上記の運転領域Ｃよりもさらに燃料噴射量ＴＢＡＳＥが小さいため、可変ベーン７ｃを開き側に制御することに加え、ポスト噴射を併用することによって、ＤＰＦ１３を再生すべき領域に相当する。したがって、ステップ１９の答がＹＥＳで、エンジン３が運転領域Ｄにあるときには、再生ステータスＳＴＳ＿ＤＰＦＯＰを「４」に設定する（ステップ２０）とともに、前記ステップ１８に進んで、再生モードフラグＦ＿ＴＵＲＢＯＰを「１」にセットし、本処理を終了する。

上記ステップ１９の答がＮＯのとき、すなわちエンジン３が運転領域Ｅにあるときには、燃料噴射量ＴＢＡＳＥが非常に小さいため、可変ベーン７ｃの開き側への制御とポスト噴射に加え、スロットル弁を閉じ側に制御し、混合気をよりリッチ側に制御することによって、ＤＰＦ１３を再生すべきと決定する。このため、再生ステータスＳＴＳ＿ＤＰＦＯＰを「５」に設定する（ステップ２１）とともに、前記ステップ１８に進んで、再生モードフラグＦ＿ＴＵＲＢＯＰを「１」にセットし、本処理を終了する。

図３に戻り、前記ステップ１に続くステップ２では、可変ベーン７ｃの基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥを算出する。

図５は、この算出処理のサブルーチンを示している。まずステップ３１では、検出された大気圧ＰＡおよび外気温ＴＡに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本目標開度の環境補正値Ａ＿ＥＮＶを算出する。次に、再生モードフラグＦ＿ＴＵＲＢＯＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ３２）。

この答がＮＯで、ターボチャージャ７の運転モードが通常モードのときには、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、通常モード用の基本目標開度マップ（図示せず）を検索することによって、通常モード用のマップ値Ａ＿ＭＡＰＯを算出する（ステップ３３）。そして、算出したマップ値Ａ＿ＭＡＰＯに、ステップ３１で算出した環境補正値Ａ＿ＥＮＶを加算することによって、基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥを算出し（ステップ３４）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３２の答がＹＥＳで、ターボチャージャ７の運転モードが再生モードのときには、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、再生モード用の基本目標開度マップ（図示せず）を検索することによって、再生モード用のマップ値Ａ＿ＭＡＰＲを算出する（ステップ３５）。このマップ値Ａ＿ＭＡＰＲは、上述した通常モード用のマップ値Ａ＿ＭＡＰＯよりも、全体として大きな値に設定されている。そして、算出したマップ値Ａ＿ＭＡＰＲに環境補正値Ａ＿ＥＮＶを加算することによって、基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥを算出し（ステップ３６）、本処理を終了する。

図３に戻り、そのステップ３では、ステップ２で算出した基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥを補正するためのフィードバック補正値Ａ＿ＦＢを算出する。

図６は、この算出処理のサブルーチンを示している。まずステップ４１では、フィードバック制御フラグＦ＿ＦＢが「１」であるか否かを判別する。このフィードバック制御フラグＦ＿ＦＢは、通常モードおよび再生モードのそれぞれにおいて、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥがそれぞれの所定の範囲にあるときに、過給圧のフィードバック制御の実行条件が成立しているとして、「１」にセットされるものである。

このステップ４１の答がＮＯで、フィードバック制御の実行条件が成立していないときには、フィードバック補正値Ａ＿ＦＢを０に設定し（ステップ４２）、本処理を終了する。

ステップ４１の答がＹＥＳのときには、大気圧ＰＡおよび外気温ＴＡに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標過給圧の環境補正値Ｐ＿ＥＮＶを算出する（ステップ４３）。

次に、再生モードフラグＦ＿ＴＵＲＢＯＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ４４）。

この答がＮＯで、ターボチャージャ７の運転モードが通常モードのときには、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、通常モード用の目標過給圧マップ（図示せず）を検索することによって、通常モード用のマップ値Ｐ＿ＭＡＰＯを算出する（ステップ４５）。そして、算出したマップ値Ｐ＿ＭＡＰＯに、ステップ４３で算出した環境補正値Ｐ＿ＥＮＶを加算することによって、目標過給圧Ｐ＿ＣＭＤを算出する（ステップ４６）。

一方、前記ステップ４４の答がＹＥＳで、ターボチャージャ７の運転モードが再生モードのときには、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、再生モード用の目標過給圧マップ（図示せず）を検索することによって、再生モード用のマップ値Ｐ＿ＭＡＰＲを算出する（ステップ４７）。そして、算出したマップ値Ｐ＿ＭＡＰＲに環境補正値Ａ＿ＥＮＶを加算することによって、目標過給圧Ｐ＿ＣＭＤを算出する（ステップ４８）。

次に、前記ステップ４６または４８で算出された目標過給圧Ｐ＿ＣＭＤに対して、リミット処理を行う（ステップ４９）。このリミット処理は、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、所定のマップ（図示せず）から、過給圧の上限値Ｐ＿ＬＭＴＨを検索するとともに、算出した目標過給圧Ｐ＿ＣＭＤが上限値Ｐ＿ＬＭＴＨよりも大きいときに、目標過給圧Ｐ＿ＣＭＤを上限値Ｐ＿ＬＭＴＨに設定することによって、行われる。

次に、上述したようにして算出した目標過給圧Ｐ＿ＣＭＤと、過給圧センサ２２で検出された過給圧ＰＢＳＴに応じ、可変ベーン７ｃの目標開度のフィードバック補正値Ａ＿ＦＢを算出し（ステップ５０）、本処理を終了する。このフィードバック補正値Ａ＿ＦＢの算出は、過給圧ＰＢＳＴが目標過給圧Ｐ＿ＣＭＤに収束するよう、例えばＰＩＤフィードバック制御によって行われる。

図３に戻り、前記ステップ３に続くステップ４では、可変ベーン７ｃの目標開度を制限するためのリミット値（下限値および上限値）を算出する。

図７は、この算出処理のサブルーチンを示している。まずステップ５１では、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、図１０に示す下限値マップを検索することによって、目標開度の下限値Ａ＿ＬＭＴＬを算出する。この下限値マップは、通常モードと再生モードの間で共用されるものであり、同図に示すように、下限値Ａ＿ＬＭＴＬは、全体としては０〜２０％の範囲に設定され、エンジン回転数ＮＥが高いときに大きな値に設定されている。

次に、再生モードフラグＦ＿ＴＵＲＢＯＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ５２）。

この答がＮＯで、ターボチャージャ７の運転モードが通常モードのときには、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、図１１に示す通常モード用の上限値マップを検索することによって、通常モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＯを求め、上限値Ａ＿ＬＭＴＨとして設定する（ステップ５３）。その後、本処理を終了する。

一方、上記ステップ５２の答がＹＥＳで、ターボチャージャ７の運転モードが再生モードのときには、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、図１２に示す再生モード用の上限値マップを検索することによって、再生モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＲを求め、上限値Ａ＿ＬＭＴＨとして設定した（ステップ５４）後、本処理を終了する。

図１１と図１２の比較から明らかなように、この再生モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＲは、通常モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＯと比較して、同じエンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに対し、全体としてより大きな値に、すなわち可変ベーン７ｃの目標開度に対する制限が緩和されるように設定されている。

図３に戻り、前記ステップ４に続くステップ５では、可変ベーン７ｃの最終的な目標開度Ａ＿ＣＭＤを算出する。

図８は、この算出処理のサブルーチンを示している。まずステップ６１では、前記ステップ２で算出した基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥに、前記ステップ３で算出したフィードバック補正値Ａ＿ＦＢを加算することによって、可変ベーン７ｃの目標開度Ａ＿ＣＭＤを算出する。

次に、ステップ６２以降において、算出された目標開度Ａ＿ＣＭＤに対するリミット処理を行う。具体的には、目標開度Ａ＿ＣＭＤが、ステップ５１で算出した下限値Ａ＿ＬＭＴＬよりも小さいか否かを判別する（ステップ６２）。この答がＹＥＳで、Ａ＿ＣＭＤ＜Ａ＿ＬＭＴＬのときには、目標開度Ａ＿ＣＭＤを下限値Ａ＿ＬＭＴＬに設定する（ステップ６３）。

前記ステップ６２の答がＮＯのときには、目標開度Ａ＿ＣＭＤが、ステップ５３または５４で算出した上限値Ａ＿ＬＭＴＨよりも大きいか否かを判別する（ステップ６４）。この答がＹＥＳで、Ａ＿ＣＭＤ＞Ａ＿ＬＭＴＨのときには、目標開度Ａ＿ＣＭＤを上限値Ａ＿ＬＭＴＨに設定し（ステップ６５）、本処理を終了する。一方、ステップ６４の答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じて、ターボチャージャ７の運転モードを、ＤＰＦ１３を再生するための再生モードと、それ以外の通常モードとのいずれかに決定する。また、可変ベーン７ｃの目標開度の上限値Ａ＿ＬＭＴＨを、通常モード時には、より小さな通常モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＯに設定し（図７のステップ５３）、再生モード時には、より大きな再生モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＲに設定する（ステップ５５）。したがって、再生モードでは、上限値Ａ＿ＬＭＴＨによる制限が緩和されることで、ＤＰＦ１３の再生に適したより大きな可変ベーン７ｃの目標開度Ａ＿ＣＭＤが確保される。

また、可変ベーン７ｃの基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥを、通常モード時には、より小さな通常モード用のマップ値Ａ＿ＭＰＡＯに基づいて設定し（図５のステップ３３）、再生モード時には、より大きな再生モード用のマップ値Ａ＿ＭＰＡＲに基づいて設定する（ステップ３５）。したがって、可変ベーン７ｃの目標開度Ａ＿ＣＭＤは、再生モード時には、上限値Ａ＿ＬＭＴＨによる制限を受けるか否かにかかわらず、常時、通常モード時よりも大きな値に設定される。

以上の結果、再生モード時には、可変ベーン７ｃの目標開度Ａ＿ＣＭＤを、ＤＰＦ１３の再生に最適な、より大きな開度に設定でき、それにより、ターボチャージャ７のタービン仕事を少なくすることで、熱損失を十分に抑制し、排ガス温度を十分に上昇させることによって、ＤＰＦ１３の再生を効果的かつ最適に行うことができる。

図１３は、本発明の第２実施形態による可変ベーン７ｃの基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥの算出処理を示しており、この算出処理は、前述した図５の算出処理に代えて実行される。そのステップ７１では、図５のステップ３１と同様にして、大気圧ＰＡおよび外気温ＴＡに応じ、環境補正値Ａ＿ＥＮＶを算出する。

次に、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じ、通常モードと再生モードに共通の基本目標開度マップ（図示せず）を検索することによって、マップ値Ａ＿ＭＡＰを算出する（ステップ７２）。そして、算出したマップ値Ａ＿ＭＡＰに、ステップ７１で算出した環境補正値Ａ＿ＥＮＶを加算することによって、基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥを算出し（ステップ７３）、本処理を終了する。

以上のように、この第２実施形態では、可変ベーン７ｃの基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥを設定するための基本目標開度マップが、通常モードと再生モードの間で共用されるので、そのマッピングを実験結果などに基づいて行う際の工数を削減することができる。

図１４は、再生モード用の上限値マップの別の例を示している。同図に示すように、この上限値マップでは、再生モード用のマップ値Ａ＿ＬＭＴＨＲは、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥにかかわらず、一定の１００％に設定されている。このような設定により、再生モードでは、上限値Ａ＿ＬＭＴＨによる制限が実質的に解除されるので、可変ベーン７ｃの目標開度Ａ＿ＣＭＤを、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じた基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥに基づく値に確実に設定することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、ターボチャージャ７の運転モードの決定や、可変ベーン７ｃの基本目標開度Ａ＿ＣＭＤ＿ＢＡＳＥの設定、上限値Ａ＿ＬＭＴＨの設定などを、エンジン回転数ＮＥと燃料噴射量ＴＢＡＳＥに応じて行っているが、これに代えて、エンジン３の運転状態を表す他の適当なパラメータに応じて行うことが可能である。

また、図１４に示した再生モード用の上限値マップでは、マップ値Ａ＿ＬＭＴＨＲを、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＢＡＳＥにかかわらず、一定の１００％に設定しているが、可変ベーン７ｃがとり得る最大開度以上である限り、他の値を採用してもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両用のディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、船舶用などの各種の内燃機関にも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明を適用した内燃機関の構成を概略的に示す図である。 制御装置の概略構成を示すブロック図である。 過給圧制御処理を示すメインフローである。 再生モードの判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 基本目標開度の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 フィードバック補正値の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 リミット値の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 目標開度の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 再生モードの判定処理で用いられる運転領域マップである。 リミット値の算出処理で用いられる下限値マップである。 リミット値の算出処理で用いられる通常モード用の上限値マップである。 リミット値の算出処理で用いられる再生モード用の上限値マップである。 第２実施形態による基本目標開度の算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 図１２とは別の例による再生モード用の上限値マップである。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（ベーン開度設定手段、運転モード決定手段、通常モード用上限
値記憶手段、再生モード用上限値記憶手段、上限値設定手段）
３ 内燃機関
７ ターボチャージャ（過給機）
７ｃ 可変ベーン
１３ ＤＰＦ（フィルタ）
２０ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２５ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
ＰＢＳＴ 過給圧
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＡＰ アクセル開度（内燃機関の運転状態）
Ａ＿ＣＭＤ 目標開度（可変ベーンの開度）
Ｆ＿ＴＵＲＢＯＰ 再生モードフラグ
Ａ＿ＬＭＴＨＯ 通常モード用のマップ値（通常モード用の上限値）
Ａ＿ＬＭＴＨＲ 再生モード用のマップ値（再生モード用の上限値）
Ａ＿ＬＭＴＨ 目標開度の上限値

Claims (4)

1. 内燃機関から排出された排ガス中の微粒子を捕集するフィルタを有するとともに、過給機の可変ベーンの開度を変更することにより過給圧を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記可変ベーンの開度を設定するベーン開度設定手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、前記過給機の運転モードを、通常モードと、前記フィルタを再生するために、前記可変ベーンの開度を前記通常モードよりも開き側に制御する再生モードとのいずかに決定する運転モード決定手段と、
   前記設定された可変ベーンの開度を前記通常モードにおいて制限するための通常モード用の上限値を記憶する通常モード用上限値記憶手段と、
   前記設定された可変ベーンの開度を前記再生モードにおいて制限するための、前記通常モード用の上限値よりも大きな再生モード用の上限値を記憶する再生モード用上限値記憶手段と、
   前記決定された運転モードが前記再生モードのときに、前記上限値を前記再生モード用の上限値に設定する上限値設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記再生モード用の上限値は、前記可変ベーンがとり得る最大開度以上の値に設定されてい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. 前記ベーン開度設定手段は、前記可変ベーンの開度を、前記運転モードが前記再生モードのときには、前記通常モードのときよりも大きな開度に設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記ベーン開度設定手段は、前記可変ベーンの開度を、前記再生モードおよび前記通常モードにおいて互いに同じ開度に設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。

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