JP2011179470A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体のデポジット付着に起因する燃焼状態悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１０は、吸気バルブ１４と排気バルブ１６とを駆動する可変動弁機構１２が備えられている。排気通路３０におけるＤＰＦ３２の下流には、ＮＯｘセンサ３４が備えられている。内燃機関１０の運転中におけるＤＰＦ３２の再生後のＮＯｘセンサ３４の出力値に基づいて、内燃機関１０の吸気バルブ１４と排気バルブ１６を駆動する可変動弁機構１２の制御内容を補正する。
【選択図】図４

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば、特開２００１−９０５６３号公報に開示されているように、排気通路に設けられたＮＯｘセンサの出力値に基づいて、バルブタイミングを制御する内燃機関の制御装置が知られている。

具体的には、上記従来の技術にかかるシステムは、機関排気通路に配置したＮＯｘセンサ、内燃機関に吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構、電子制御ユニット（ＥＣＵ）を備えている。この電子制御ユニットは、機関排気通路に配置したＮＯｘセンサで排気ＮＯｘ濃度を検出し、このＮＯｘ濃度が所定の上限値以下になるように、可変動弁機構を制御して吸気バルブ開閉タイミングをフィードバック制御する。

また、上記従来の技術によれば、吸気バルブ開閉タイミングを変更することにより、吸気絞りの場合のようなポンピングロスを生じることなく筒内に既燃ガスを残留させることができる。これにより、上記従来の技術は、燃料消費量の増大を抑制しつつ排気中のＮＯｘ低減を図っている。

特開２００１−９０５６３号公報 特開２００１−１１５８２２号公報 特開２００７−０７１１１５号公報 特開２００４−２１１６５０号公報

内燃機関の運転に伴い、吸気バルブや排気バルブ（以下、これらをまとめて「弁体」と称すことがある）の傘部にデポジットが付着する。

デポジット付着量が多くなると、吸気バルブに関しては実際の吸入空気量が少なくなったり、排気バルブに関しては掃気ロスが大きくなったりする。これらの影響により、内燃機関の燃焼性が悪化してしまう。燃焼状態悪化によってエミッション特性の悪化や、ドライバビリティ悪化、燃費悪化といった弊害が懸念されるため、何らかの措置を施すことが好ましい。

一方、内燃機関の排気通路に、排気ガス中のパティキュレートマターを捕集するためのパティキュレートフィルタを搭載する構成が公知である。この種の構成では、内燃機関の運転時間の経過に伴って、パティキュレートフィルタ内にパティキュレートマター（Particulate matter:ＰＭ）が蓄積（堆積）していく。ＰＭの蓄積量増大に伴って、背圧が上昇し、気筒内の残留排気ガス量すなわち内部ＥＧＲ量が増大する。この内部ＥＧＲ量増大は、ＮＯｘ量を低下させるように働く。

パティキュレートフィルタを備える内燃機関においても、弁体のデポジット付着による燃焼状態悪化を抑制することが好ましい。ここで、前述したように、パティキュレートフィルタを搭載している場合には、ＰＭ蓄積に伴う内部ＥＧＲ量増大によってＮＯｘ量低下現象も生じる。この点を考慮せずに上記従来の技術のようなＮＯｘセンサ出力値に従ったバルブタイミング制御を適用したとしても、弁体のデポジット付着への対処を的確に行うことは難しい。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、弁体のデポジット付着に起因する燃焼状態悪化を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を目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの下流に設けられたＮＯｘセンサの出力値を取得するセンサ出力取得手段と、
前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを除去して前記パティキュレートを再生する再生手段と、
前記内燃機関の運転中における、前記再生手段による前記再生後の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブを駆動する動弁機構の制御内容を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記補正手段は、前記再生手段による前記再生後の前記ＮＯｘセンサの出力値における、当該再生後に前記内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ量が増大するように変化したときの値に基づいて、前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブを駆動する動弁機構の制御内容を補正することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記補正手段が補正する前記制御内容は、前記動弁機構における吸気バルブまたは排気バルブの、リフト量、開弁時期および閉弁時期の少なくとも１つを含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つにおいて、
前記補正手段は、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の運転中における前記再生手段による前記再生後の排気ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、
前記ＮＯｘ量検出手段で検出したＮＯｘ量が所定量以上である場合に、前記内燃機関の吸入空気量を増加させるように前記制御内容を補正する吸気量増大補正手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれか１つにおいて、
前記補正手段は、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の運転中における前記再生手段による前記再生後の排気ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、
前記ＮＯｘ量検出手段で検出したＮＯｘ量が所定量以上である場合に、前記内燃機関の掃気ロスを低減するように、前記制御内容を補正する掃気ロス低減補正手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至５の発明のいずれか１つにおいて、
前記補正手段は、
前記再生手段による前記再生後に、前記内燃機関の運転条件が所定条件に該当するか否かを判定する運転条件判定手段と、
前記運転条件判定手段で前記内燃機関の運転条件が前記所定条件に該当すると判定されない場合には、前記制御内容の補正を行わない補正可否決定手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至６の発明のいずれか１つにおいて、
前記補正手段は、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記再生手段で前記再生がなされた時から、当該再生によって前記パティキュレートフィルタ内部のパティキュレートマターが取り除かれたことにより前記内燃機関の背圧が低下し前記内燃機関の内部ＥＧＲ量が当該再生前に比して減少する程度の期間が経過した後の、排気ガス中のＮＯｘ量を取得する特定時期ＮＯｘ量取得手段を含み、
前記特定時期ＮＯｘ量取得手段で取得した前記ＮＯｘ量に基づいて、前記制御内容を補正することを特徴とする。

また、第８の発明は、第１乃至７の発明のいずれか１つにおいて、
前記内燃機関の運転中における、前記再生手段による前記再生後の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記吸気バルブまたは／および前記排気バルブに関する異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴とする。

また、第９の発明は、第８の発明において、
前記異常判定手段は、
前記補正手段が前記制御内容の補正を行った回数を計数する補正回数計数手段と、
前記補正回数計数手段で計数した前記回数と、所定数との比較に基づいて、前記吸気バルブまたは／および前記排気バルブに関する異常が発生しているか否かを判定する計数判定手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第１０の発明は、第８の発明において、
前記異常判定手段は、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の運転中における前記再生手段による前記再生後の排気ガス中の前記ＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、
前記ＮＯｘ量検出手段で検出したＮＯｘ量が所定の判定値以上の量を示した回数を計数する計数手段と、
前記計数手段で計数した前記回数と、所定数との比較に基づいて、前記吸気バルブまたは／および前記排気バルブに関する異常が発生しているか否かを判定する計数判定手段と、
を含むことを特徴とする。

また、第１１の発明は、第８の発明において、
前記異常判定手段は、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の運転中における前記再生手段による前記再生後の排気ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、
前記ＮＯｘ量検出手段で検出したＮＯｘ量が所定の下限判定値以下である場合に、前記吸気バルブまたは／および前記排気バルブに関する異常が発生していると判定するＮＯｘ量下限値判定手段と、
を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、弁体（吸気バルブ、排気バルブ）のデポジット付着がパティキュレートフィルタ再生後のＮＯｘ量を変化させる点に着目することにより、このＮＯｘ量に基づいて、動弁機構の制御内容を補正することができる。これにより、弁体のデポジット付着に応じた燃焼状態悪化を抑制することができる。

第２の発明によれば、デポジット付着に伴うパティキュレートフィルタ再生後のＮＯｘ量変化を、より高精度に、制御内容補正の基礎として用いることができる。

第３の発明によれば、弁体のデポジット付着による燃焼状態悪化を抑制するように、吸気バルブや排気バルブのリフト量、開弁特性を補正することができる。

第４の発明によれば、弁体のデポジット付着による実筒内吸入空気量の低下を補うように、動弁機構の制御内容を補正することができる。

第５の発明によれば、弁体のデポジット付着による掃気ロス増大を抑制するように、動弁機構の制御内容を補正することができる。

第６の発明によれば、予め定めた条件下において、パティキュレートフィルタ再生後のＮＯｘ量変化に着目したうえでの、弁体の制御内容補正を行うことができる。これにより、補正の精度を高めることができる。

第７の発明によれば、パティキュレートフィルタの再生後における、排気ガス中のＮＯｘ変化が確実に現れる程度の期間を経過した後のＮＯｘ量を、取得する事ができる。これにより、パティキュレートフィルタ再生後のＮＯｘ量変化に着目したうえでの弁体の制御内容補正を、確実且つ正確に行うことができる。

第８の発明によれば、弁体（吸気バルブ、排気バルブ）のデポジット付着がパティキュレートフィルタ再生後のＮＯｘ量に影響を与える点に着目することにより、このＮＯｘ量に基づいて弁体の異常有無を判定することができる。

第９の発明によれば、補正手段による動弁機構の制御内容の補正が必要と認められるような状況が何回発生したのかを計数し、その回数を基礎として弁体の異常有無を判定することができる。

第１０の発明によれば、パティキュレートフィルタ再生後のＮＯｘ量が所定量を超える程度に大きい値を示した回数を数えることにより、弁体の異常有無を判定することができる。

第１１の発明によれば、パティキュレートフィルタ再生後のＮＯｘ量が少なすぎると認められる場合に、弁体に異常があるという判定結果を下すことができる。

本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置の構成を、これが適用される内燃機関の構成とともに示す図である。 吸気バルブや排気バルブの傘部表面におけるデポジット付着現象を説明するための図である。 同一条件下（具体的には、例えば、アイドル時）における、ＮＯｘ排出量の時間経過に伴う変化を模式的に示したものである。 本発明の実施の形態１においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。 バルブ摺動部渋りが発生した場合における、ある同一条件下（具体的にはアイドル）でのＮＯｘ排出量の時間経過を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態３においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置の構成を、これが適用される内燃機関１０の構成とともに示す図である。内燃機関１０は、ディーゼルエンジンである。本実施形態は、車両等の移動体に好適である。

実施の形態１における内燃機関１０は、その燃焼室が、吸気通路２０および排気通路３０と連通している。吸気通路２０にはエアクリーナ２２およびスロットルバルブ２４が設けられている。

内燃機関１０のシリンダヘッドには、吸気バルブ１４と排気バルブ１６とを駆動する可変動弁機構１２が備えられている。可変動弁機構１２は、吸気バルブ１４と排気バルブ１６の開弁特性の調節（可変バルブタイミング）およびリフト量の調節（可変バルブリフト）が可能な機構である。可変バルブタイミング技術や可変バルブリフト技術によれば、バルブタイミングやバルブリフト量をコントロールし、最適な燃焼状態を作り出すことができる。これにより、ＮＯｘやｓｏｏｔを低減させることができる。

内燃機関１０の排気通路３０には、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、簡略に「ＤＰＦ」とも称す）３２が設けられている。ＤＰＦ３２は、いわゆるディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）である。

排気通路３０におけるＤＰＦ３２の下流には、ＮＯｘセンサ３４が備えられている。ＮＯｘセンサ３４は、ＤＰＦ３２の下流のガスのＮＯｘ濃度に応じて、その出力値を変化させることができる。

さらに、実施の形態１では、ＮＯｘセンサ３４の下流には、ＳＣＲ触媒３６が設けられている。すなわち、実施の形態１にかかる排気システムは、尿素ＳＣＲシステムを備えている。これは、ＳＣＲ触媒にＮＯｘ量（内燃機関１０から排出されたＮＯｘ量）に応じて尿素を排気中に添加し、ＮＯｘをアンモニアと反応させて還元することで、窒素酸化物の排出を抑制するものである。

実施の形態１では、図１に示すように、内燃機関１０に、ＨＰＬ−ＥＧＲ（High Pressure Loop - Exhaust Gas Recirculation）システム４０が設けられている。ＨＰＬ−ＥＧＲシステム４０は、吸気通路２０と排気通路３０とを連通させるＥＧＲ通路と、そのＥＧＲ通路の開閉を制御するためのＥＧＲバルブとを含む。ＨＰＬ−ＥＧＲシステム４０を介して、排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路２０へと還流させることができる。ＨＰＬ−ＥＧＲシステム４０の具体的構成は既に公知であるため、これ以上の説明は省略する。

実施の形態１にかかる内燃機関１０を制御する制御装置として、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０が備えられている。ＥＣＵ５０は、前述したスロットルバルブ２４、可変動弁機構１２、および燃料噴射弁やＥＧＲバルブなどに対して制御信号を発することにより、それらを制御することができる。

また、ＥＣＵ５０には、ＮＯｘセンサ３４や、図示しない各種センサと接続し、内燃機関１０の状態を検知することができる。ＥＣＵ５０は、ＮＯｘセンサ３４の出力値に基づいて、内燃機関１０の排気ガス中のＮＯｘ量を検出する。ＮＯｘセンサ３４は、ＳＣＲ触媒に入るＮＯｘの量を測定し、出力値に基づいて尿素添加量の算出をするためにも用いられる。

ＥＣＵ５０は、ＤＰＦ３２を再生させるための再生処理を実行できるように構成されている。ＤＰＦ３２の再生とは、排気温度を強制的に上昇させてパティキュレートマターを酸化させることによって、ＤＰＦに捕集されたパティキュレートマターを除去して（フィルタの詰まりを取り除く）、パティキュレートマターの捕集能力を回復させることである。この種の技術は既に各種技術が公知であるため詳述しない。

［実施の形態１の動作］
近年の厳しい排気規制に対し、ＮＯｘ、ｓｏｏｔの低減のための各種技術の開発が進められている。ディーゼルエンジンでは、ｓｍｏｋｅの発生は不可避である。これにより、吸気バルブや排気バルブの傘部表面にその成分が堆積、固着することが種々の問題を引き起こす。

すなわち、吸気バルブや排気バルブの傘部表面にデポジットが堆積すると、実際のリフト量（実リフト量）の減少による吸入空気量不足や、掃気ロスが発生してしまう。吸入空気量不足の結果としてｓｏｏｔ増加やドライバビリティ悪化、掃気ロスによって燃費悪化が発生しうる。

図２は、吸気バルブや排気バルブの傘部表面におけるデポジット付着現象を説明するための図である。初期状態ではデポジットが付着していないが、経年により傘部表面にデポジットが付着している。その結果、吸気通路あるいは排気通路との関係で見た場合に、弁体の実際のリフト量が小さくなってしまい、吸入空気量不足や掃気ロスを招来する。

そこで、実施の形態１では、下記に述べるようにして、内燃機関１０の運転中におけるＤＰＦ３２の再生後のＮＯｘセンサ３４の出力値に基づいて、内燃機関１０の吸気バルブ１４と排気バルブ１６を駆動する可変動弁機構１２の制御内容を補正することとした。

実施の形態１では、バルブリフト量を補正するタイミングを、内部ＥＧＲによるＮＯｘ排出量変化に着目して、下記のように決定する。以下、図３も用いて説明する。図３は、同一条件下（具体的には、例えば、アイドル時）における、ＮＯｘ排出量の時間経過に伴う変化を模式的に示したものである。図３における符号（１）〜（６）が指し示す内容は、下記に述べる（１）〜（６）の事象説明と対応している。

（１）ＤＰＦ３２にパティキュレートマターが堆積すると、背圧が上昇し、内部ＥＧＲが増加する。その結果、ＮＯｘが減少する。

（２）ＤＰＦ３２へのパティキュレート堆積量が過多となった場合には、ＤＰＦ３２の再生が行われる。具体的には、ＤＰＦ堆積量が所定のしきい値を超えた場合に、ＤＰＦ再生処理（ＤＰＦへ堆積したパティキュレートマターの焼きだし）制御が入る。

（３）ＤＰＦ再生処理実施後は、背圧が初期状態に戻り、ＮＯｘ排出量も増加する。以下、ＤＰＦ再生処理実施直後に増加したときのＮＯｘ排出量（図３の符号Ｐ）を、「ＤＰＦ再生直後のＮＯｘ排出量」とも称す。

（４）そのとき、バルブ傘部へのデポジット付着により内部ＥＧＲの量が初期よりも減少している。このため、ＮＯｘは図３において符号ａで示す量だけ増加する。

（５）内燃機関１０の運転時間増加につれて、ＤＰＦ再生直後のＮＯｘ排出量が増加する。

（６）そこで、ＤＰＦ再生直後のアイドル時のＮＯｘ値がしきい値Ｘを超えた段階で、可変動弁機構１２の制御内容の補正（具体的には、バルブリフト量増大措置、バルブ閉じタイミングを遅くする措置または／およびバルブ開きタイミングを早くする措置）を行うことによって、実バルブリフト量を補正する。

すなわち、ＤＰＦ再生直後のアイドル時に、ＮＯｘセンサ３４によって目標ＮＯｘ量からのずれを検出し、ＮＯｘ量がしきい値Ｘを超えている場合（つまり目標ＮＯｘ量からのずれが所定量を超えて大きい場合）には、吸気、排気バルブリフト量や位相の補正を行う。

補正量は、例えば、あらかじめ実験的に決定しておくこととすればよい。また、上記の制御量の補正は、吸気バルブ１４と排気バルブ１６の両方について行うことが好ましい。

図３の実線Ａは、上記の（６）で述べた措置を取ることによって、実バルブリフト量補正を行った場合におけるＮＯｘ量の経時的変化を示す。すなわち、実施の形態１を適用した場合の特性を示す。一方、図３の点線Ｂは、上記の（６）で述べた措置を取らなかった場合におけるＮＯｘ量の経時的変化を示す。

以上説明したように、実施の形態１によれば、吸気バルブ１４、排気バルブ１６のデポジット付着がＤＰＦ再生直後のＮＯｘ量を変化させる点に着目することにより、ＤＰＦ再生直後のＮＯｘ量に基づいて可変動弁機構１２の制御内容を補正することができる。これにより、弁体のデポジット付着に応じた燃焼状態悪化を抑制することができる。実施の形態１により、基準となるバルブリフト量の精度の良い補正が可能となり、バルブ傘部に堆積するデポジットによるｓｏｏｔ増大やドライバビリティの悪化、燃費悪化を抑制することができる。

［実施の形態１の具体的処理］
以下、図４を用いて、本発明の実施の形態１において実行される具体的処理を説明する。図４は、実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。

図４に示すルーチンでは、先ず、ＤＰＦ再生処理が実行されたかどうかが判定される（ステップＳ１００）。このステップでは、ＥＣＵ５０がＤＰＦ３２の再生をするための処理を実行したかどうかが例えばフラグ成立の有無などによって判定される。このステップでの条件の成立が認められない場合には、ＤＰＦ再生処理が実行されるまで判定が継続される。

ステップＳ１００の条件成立が認められた場合には、次に、内燃機関１０が現在アイドル状態にあるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。このステップにより、次のステップにおけるＮＯｘ量判定の精度つまり可変動弁機構１２の制御内容補正の必要性有無の判定を、高めることができる。

ステップＳ１０２の条件成立が認められた場合には、ＮＯｘセンサ３４の出力値が、所定のしきい値Ｘを超えているか否かが判定される（ステップＳ１０４）。このステップの条件が不成立の場合には、今回のルーチンが終了する。

図３を用いて述べたように、ＤＰＦ再生直後のＮＯｘ量が初期状態に比してある程度増大していることが認められた場合には、デポジット付着によって、内部ＥＧＲ量の初期状態からの低下が推認される（既に述べた図３（４）の説明を参照）。この場合には、記述したように実施の形態１にかかる可変動弁機構１２の制御内容補正の必要性が認められる。

そこで、ステップＳ１０４の条件成立時には、バルブリフト量増大、バルブ閉じタイミング遅角、バルブ開きタイミング進角の少なくとも１つの措置を取るように、可変動弁機構１２の制御内容が補正される（ステップＳ１０６）。実施の形態１では、吸気バルブ１４と排気バルブ１６の両方を対象として、補正を行うこととする。補正量は、例えば、あらかじめ実験などにより決定しておくものとする。その後、今回のルーチンが終了する。

以上の処理によれば、ＤＰＦ再生直後のアイドル時に、ＤＰＦ再生直後のＮＯｘ量に基づいて、可変動弁機構１２の制御内容を補正することができる。

また、上記の処理によれば、弁体のデポジット付着による燃焼状態悪化を抑制するように、吸気バルブ１４や排気バルブ１６のリフト量、バルブタイミングのうち少なくとも１つを補正することができる。補正後の特性を基準バルブリフト量として用いることにより、デポジット付着の影響を解消するように、実リフト量を初期状態に近づけることが可能となる。

また、上記の処理によれば、吸気バルブ１４および排気バルブ１６の両方を補正対象にすることよって、弁体のデポジット付着による実筒内吸入空気量の低下を補うように、かつ、弁体のデポジット付着による掃気ロス増大を抑制するように、動弁機構の制御内容を補正することができる。

また、上記の処理によれば、ＤＰＦ再生後に、内燃機関１０がアイドル時に該当するか否かを判定することができる。そして、内燃機関１０がアイドル時に該当すると判定されない場合には、可変動弁機構１２の制御内容の補正を行わない。これにより、毎回同じ条件において判定処理や補正処理を実行することができる。その結果、実施の形態１にかかる補正の精度を高めることができる。

尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０がＮＯｘセンサ３４の出力を取得することにより、前記第１の発明における「センサ出力取得手段」が、ＥＣＵ５０がＤＰＦ３２の再生を行うための処理を実行することにより、前記第１の発明における「再生手段」が、ＥＣＵ５０が、図４のルーチンにおけるステップＳ１００、Ｓ１０４およびＳ１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「補正手段」が、それぞれ実現されている。

［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、内燃機関１０が、吸気バルブ１４と排気バルブ１６の両方について、バルブリフト量およびバルブタイミング（バルブ閉じタイミング、バルブ開きタイミング）を変更可能な可変動弁機構１２を備えるものとした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。吸気バルブ１４と排気バルブ１６の片方のみを対象とした可変動弁機構でも良い。また、必ずしもバルブリフト量およびバルブタイミング（バルブ閉じタイミング、バルブ開きタイミング）の全てが変更可能な可変動弁機構でなくともよい。本発明にかかる制御内容の補正を行う対象は、個々のハードウェア構成との関係から可能な範囲で、吸気バルブ、排気バルブに関する制御内容から適宜に選択すればよい。

実施の形態１の構成は、ＳＣＲ触媒を含む尿素ＳＣＲシステムを有している。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。ＳＣＲ触媒を備えない場合であっても、ＤＰＦとその下流のＮＯｘセンサを有するシステムに対して、本発明を用いることができる。

なお、近年の厳しい排気規制に対し、尿素ＳＣＲシステムを採用する場合には、ＤＰＦ下流のＮＯｘセンサという構成は、必須の構成である。このため、本発明を尿素ＳＣＲシステムに対して用いる場合には、尿素ＳＣＲシステムの構成の一部を利用することが可能となり、コスト面で利益がある。

また、実施の形態１にかかる具体的処理においては、ステップＳ１０２において、ＤＰＦ再生後に、内燃機関１０がアイドル時に該当するか否かを判定している。そして、内燃機関１０がアイドル時に該当すると判定されない場合には、可変動弁機構１２の制御内容の補正を行っていない。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。

アイドル時ではなく、あらかじめ決定しておいた同一運転条件（同一負荷）に該当するかどうかを判定しても良い。これにより、毎回同じ条件において判定処理や補正処理を実行することができる。なお、ここでいう同一負荷とは、図３に示したＮＯｘ排出量傾向に基づく実施の形態１の比較判定を行う上で実質的に差異が無い範囲であれば、ある程度の幅を持っていてもよい。

なお、図３を用いて述べたように、ＤＰＦ再生前後における背圧変化および内部ＥＧＲ量変化の影響を考えた場合に、ＮＯｘ量は、ＤＰＦ再生が成された後、減少から増大に転じて、増大のピークを示し再び減少傾向を示す。そこで、例えばこのピーク値を抽出し「ＤＰＦ再生直後のＮＯｘ排出量」として扱うなどして、ステップＳ１０４の比較判定を行っても良い。

また、「ＤＰＦ再生がなされた時から、当該再生によってＤＰＦ３２内部のパティキュレートマターが取り除かれたことにより背圧が低下し、内燃機関１０の内部ＥＧＲ量が当該ＤＰＦ再生処理実施前に比して減少する程度の期間」が経過した後におけるＮＯｘセンサ３４の出力値を用いて、ステップＳ１０４の比較判定を行っても良い。これにより、ＤＰＦ再生後における、排気ガス中のＮＯｘ変化が確実に現れる程度の期間を経過した後のＮＯｘ量を、ステップＳ１０４の比較判定に利用することができる。パティキュレートフィルタ再生後のＮＯｘ量変化に着目したうえでの弁体の制御内容補正を、確実且つ正確に行うことができる。

実施の形態２．
以下の説明では、実施の形態２にかかるハードウェア構成は、実施の形態１と同じであるものとする。

バルブ傘部へのデポジット付着量が多くなり、実施の形態１にかかる補正回数がある程度以上多くなると、吸気バルブ１４や排気バルブ１６のリフト量やバルブタイミングを更に補正することができない状況が発生する。これは、リフト量やバルブタイミングの変更範囲が、ハードウェア的な制限や現実的な運転条件範囲内に限られることに起因している。

可変動弁機構１２は、負荷やエンジン運転状態に応じて吸気バルブ、排気バルブのリフト量やバルブタイミングを最適なものに変更すべく搭載される。しかしながら、上記のように実施の形態１にかかる制御内容の補正が行われた結果、可変動弁機構１２のバルブ可変動範囲に制限が課せられると、リフト量やバルブタイミングの最適化を行うことが困難になってしまう。

上記のような事態は、もはや実施の形態１にかかる制御内容補正によっては解消できないほどにデポジット付着量が過多である状態、すなわち吸気バルブや排気バルブに異常が生じている状態であると考えることができる。そこで、実施の形態２では、内燃機関１０の運転中におけるＤＰＦ再生後のＮＯｘセンサ３４出力値に基づいて、吸気バルブ１４や排気バルブ１６に関する異常が発生しているか否かを判定することとした。

すなわち、実施の形態２では、ＥＣＵ５０が、実施の形態１にかかる可変動弁機構１２の制御内容補正を行った回数を計数する処理を実行する。そして、計数によって求めた回数が所定の基準回数を超えた場合には（或いは所定の異常判定回数に一致した場合には）、デポジット付着量が過多であるものとして吸気バルブ１４または／および排気バルブ１６に異常が発生していると判定する。

具体的には、図４のルーチンにおいてステップＳ１０４の判定結果が肯定的であった場合に、１ずつカウンタ値をインクリメントすればよい。或いは、実際に補正が行われた回数として、ステップＳ１０６で制御内容の補正を行った回数を、計数しても良い。計数して求めた回数が所定値を超えるなどした場合には、ＥＣＵ５０において各種の処理（例えば警告ランプの点灯など）が実行される。

以上説明したように、実施の形態２によれば、可変動弁機構１２の能力を最大限に引き出すように実施の形態１によって基本となるバルブリフト量およびバルブタイミングの補正を行いつつ、実施の形態１のメリットが発揮し得なくなった場合には、速やかに異常判定を下しシステムの修復を促すことができる。

実施の形態３．
以下の説明では、実施の形態３にかかるハードウェア構成は、実施の形態１と同じであるものとする。

何らかのトラブルで、バルブ摺動部にしぶりが生じた場合、バルブ閉じタイミングが遅くなる。或いは、完全にバルブが閉じなくなる可能性もある。ここでいうトラブルとは、例えば、コールドスタートなど着火性の悪い条件での運転が長期間継続されると、未燃燃焼成分や煤がバルブ摺動部に固着してバルブの動きが悪くなることなどが挙げられる。

例えば、カム駆動式の動弁機構においては、バルブを開く際にはカムにより強制的に押し下げられるが、「スプリングの力＜固着による粘着力」という関係になると、バルブ閉じが遅れたり完全には閉じなくなったりするおそれがある。また何らかの原因でクランクケース内圧が上昇し、オイル下がりが生ずると、オイル分によるバルブ固着が生じうる。

このような状態は、コンプレッション抜けによる出力低下、ドライバビリティの悪化、排気エミッション悪化、ひいてはバルブスタンプを招くおれがあり、好ましくない。

そこで、実施の形態３では、ＤＰＦ再生直後のアイドル時におけるＮＯｘ量が所定のしきい値Ｙ以下になった場合には、バルブ摺動異常と判定することとした。

図５は、前述したバルブ摺動部渋りが発生した場合における、ある同一条件下（具体的にはアイドル）でのＮＯｘ排出量の時間経過を模式的に示す図である。バルブ摺動部渋りが発生した場合、図５に示すように、ＮＯｘ量が通常時に比して顕著に低下する。実施の形態３では、このような現象に着目し、しきい値との比較判定によって異常検出を行う。

以下、図６を用いて、本発明の実施の形態３において実行される具体的処理を説明する。図６は、実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。

図６に示すルーチンでは、先ず、実施の形態１にかかる図４のルーチンと同様に、ＤＰＦ再生処理の実行の有無の判定（ステップＳ１００）、内燃機関１０が現在アイドル状態にあるか否かの判定（ステップＳ１０２）が行われる。

ステップＳ１０２の条件成立が認められた場合には、ＮＯｘセンサ３４の出力値が、所定のしきい値Ｙを下回っているか否かが判定される（ステップＳ２０４）。このステップの条件が不成立の場合には、今回のルーチンが終了する。

ステップＳ２０４の条件成立が認められた場合には、バルブ摺動部渋りが発生しているものとして、バルブ異常警告が行われる（ステップＳ２０６）。このステップでは、具体的には、警告ランプの点灯などにより運転者への報知がなされる。或いは、異常が発生したことを、ＥＣＵ５０の制御内容（内燃機関１０の運転条件）に反映させてもよい。

以上の処理によれば、定期的に、ＮＯｘ量の変化からバルブ摺動部異常の有無を判定することができる。これにより、異常を早期かつ正確に検知でき、出力低下を始めとした各種のトラブルを未然に防止することができる。

１０ 内燃機関
１２ 可変動弁機構
１４ 吸気バルブ
１６ 排気バルブ
２０ 吸気通路
２２ エアクリーナ
２４ スロットルバルブ
３０ 排気通路
３２ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
３４ ＮＯｘセンサ
３６ ＳＣＲ触媒
４０ ＨＰＬ−ＥＧＲシステム

Claims (11)

1. 内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの下流に設けられたＮＯｘセンサの出力値を取得するセンサ出力取得手段と、
   前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを除去して前記パティキュレートを再生する再生手段と、
   前記内燃機関の運転中における、前記再生手段による前記再生後の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブを駆動する動弁機構の制御内容を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記補正手段は、前記再生手段による前記再生後の前記ＮＯｘセンサの出力値における、当該再生後に前記内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ量が増大するように変化したときの値に基づいて、前記内燃機関の吸気バルブと排気バルブを駆動する動弁機構の制御内容を補正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. 前記補正手段が補正する前記制御内容は、前記動弁機構における吸気バルブまたは排気バルブの、リフト量、開弁時期および閉弁時期の少なくとも１つを含む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. 前記補正手段は、
   前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の運転中における前記再生手段による前記再生後の排気ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、
   前記ＮＯｘ量検出手段で検出したＮＯｘ量が所定量以上である場合に、前記内燃機関の吸入空気量を増加させるように前記制御内容を補正する吸気量増大補正手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記補正手段は、
   前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の運転中における前記再生手段による前記再生後の排気ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、
   前記ＮＯｘ量検出手段で検出したＮＯｘ量が所定量以上である場合に、前記内燃機関の掃気ロスを低減するように、前記制御内容を補正する掃気ロス低減補正手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記補正手段は、
   前記再生手段による前記再生後に、前記内燃機関の運転条件が所定条件に該当するか否かを判定する運転条件判定手段と、
   前記運転条件判定手段で前記内燃機関の運転条件が前記所定条件に該当すると判定されない場合には、前記制御内容の補正を行わない補正可否決定手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記補正手段は、
   前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記再生手段で前記再生がなされた時から、当該再生によって前記パティキュレートフィルタ内部のパティキュレートマターが取り除かれたことにより前記内燃機関の背圧が低下し前記内燃機関の内部ＥＧＲ量が当該再生前に比して減少する程度の期間が経過した後の、排気ガス中のＮＯｘ量を取得する特定時期ＮＯｘ量取得手段を含み、
   前記特定時期ＮＯｘ量取得手段で取得した前記ＮＯｘ量に基づいて、前記制御内容を補正することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関の運転中における、前記再生手段による前記再生後の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記吸気バルブまたは／および前記排気バルブに関する異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記異常判定手段は、
   前記補正手段が前記制御内容の補正を行った回数を計数する補正回数計数手段と、
   前記補正回数計数手段で計数した前記回数と、所定数との比較に基づいて、前記吸気バルブまたは／および前記排気バルブに関する異常が発生しているか否かを判定する計数判定手段と、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記異常判定手段は、
    前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の運転中における前記再生手段による前記再生後の排気ガス中の前記ＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、
    前記ＮＯｘ量検出手段で検出したＮＯｘ量が所定の判定値以上の量を示した回数を計数する計数手段と、
    前記計数手段で計数した前記回数と、所定数との比較に基づいて、前記吸気バルブまたは／および前記排気バルブに関する異常が発生しているか否かを判定する計数判定手段と、
    を含むことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記異常判定手段は、
    前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記内燃機関の運転中における前記再生手段による前記再生後の排気ガス中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、
    前記ＮＯｘ量検出手段で検出したＮＯｘ量が所定の下限判定値以下である場合に、前記吸気バルブまたは／および前記排気バルブに関する異常が発生していると判定するＮＯｘ量下限値判定手段と、
    を含むことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御装置。

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