JP2013136987A - ターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定のＤＰＦ再生条件が成立している場合に、ＤＰＦ再生を実行するＤＰＦ再生手段を備えた過給機付きディーゼルエンジンにおいて、エンジンが減速状態にある場合のＤＰＦ再生時間の短縮と、該減速状態から加速する際の加速性能の向上との両立を図る。
【解決手段】ＤＰＦ再生条件が成立している場合（ステップＳ１の判定がＹＥＳの場合）において、エンジン１が減速状態に移行する際には（ステップＳ３の判定がＹＥＳである場合には）、ＤＰＦ再生条件が成立していない場合に比べて、スロットル弁３６を閉じ側に制御し且つレギュレートバルブ６４ａを共に開き側に制御する（ステップＳ６及び７の処理を実行する）一方、エンジン１が当該減速状態から加速状態に移行する際には、当該減速状態に比べて、スロットル弁３６を開き側に制御し且つレギュレートバルブ６４ａを閉じ側に制御する（ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を実行する）。
【選択図】図５

Description

本発明は、ターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置に関する技術分野に属する。

従来より、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」ともいう）が排気通路に設けられたディーゼルエンジンがよく知られている。このＤＰＦは、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate matter）を捕捉するものであり、粒子状物質の堆積量が増加すると、再生する必要がある。このようなＤＰＦの上流側には、通常、酸化機能を有する触媒、例えば、酸化触媒が設けられており、ＤＰＦの再生には、この触媒が利用される。例えば、特許文献１に係るディーゼルエンジンでは、気筒内にトルク発生のための燃料を噴射するメイン噴射を行った後に、ポスト噴射を行って、未燃状態の燃料を排気通路へ導入している。未燃燃料が触媒まで到達すると、そこで酸化反応して、排気温度を上昇させる。その結果、ＤＰＦに堆積したＰＭが高温の排気ガスによって焼却除去される。こうして、ＤＰＦの再生が行われる。

また、この種のディーゼルエンジンでは、排気ガスのエネルギーを回収して過給圧を高めるためにターボ過給機を備える場合がある。例えば、特許文献２に示すものでは、大小２つのターボ過給機を備えており、小型ターボ過給機のタービンは、大型ターボ過給機のタービンよりも排気上流側に配設されている。また、排気通路には、上流側タービンをバイパスする上流側バイパス通路と、下流側タービンをバイパスする下流側バイパス通路とが付設されており、上流側バイパス通路にはレギュレートバルブが設けられ、下流側バイパス通路にはウエストゲートバルブが設けられている。

特開２００４-３１６４４１号公報 特開２００９−１９１７３７号公報

ところで、上記特許文献２に示すターボ過給機付ディーゼルエンジンでは、エンジンが減速状態（低回転低負荷側）に移行する際には、その後の再加速に備えて、レギュレートバルブを閉じ側に制御し、回転慣性の少ない小型ターボ過給機を作動させることが好ましい。そうすることで、エンジンの再加速時の加速性能（加速レスポンス）を向上させることができる。

しかしながら、この場合、エンジンの気筒から排出された排気ガスは小型ターボ過給機のタービンを通過した後にＤＰＦに供給されるため、排気ガスの熱が該タービンにより奪われて、ＤＰＦに供給される排気ガスの温度が低下する。特に、エンジンが減速状態にある場合には通常、気筒の圧縮工程における燃料噴射が禁止されるため（燃料カットされるため）、気筒からＤＰＦへと供給される排気ガスの温度が著しく低下し、目標温度（ＰＭの燃焼に必要な最低温度）を下回ってしまう。この結果、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去するために必要な時間（ＤＰＦ再生時間）が長くなり、燃費が低下したり、ポスト噴射された燃料が気筒の内壁面に付着してエンジンオイルが希釈化したりするという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、エンジンが減速状態にある場合のＤＰＦ再生時間の短縮と、該減速状態から加速する際の加速性能の向上と、の両立を図ろうとすることにある。

本発明では、軽油を主成分とする燃料が供給されるエンジン本体と、エンジン本体に接続された吸気通路を開閉するスロットル弁と、エンジン本体の気筒から排気ガスを排出する排気通路に設けられるターボ過給機のタービンと、上記タービンをバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路を開閉するバイパス弁と、排気通路における上記タービン及びバイパス通路よりも下流側に配設され、排気ガス中の煤を捕集するＤＰＦと、所定のＤＰＦ再生条件が成立した場合に、上記ＤＰＦに供給される排気ガスを昇温することで該ＤＰＦを再生するＤＰＦ再生手段と、上記ディーゼルエンジンが減速状態にある場合に、上記気筒の圧縮上死点付近での燃料噴射であるメイン噴射を停止する燃料カット手段と、を備えたターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置を対象として、上記バイパス弁及び上記スロットル弁の開閉を制御する弁制御手段を備え、上記弁制御手段は、上記所定のＤＰＦ再生条件が成立している場合に、上記ディーゼルエンジンが減速状態に移行する際には、上記スロットル弁を閉じ側に制御し且つ上記バイパス弁を開き側に制御する一方、上記ディーゼルエンジンが当該減速状態から加速状態に移行する際には、上記スロットル弁を開き側に制御し且つ上記バイパス弁を閉じ側に制御するように構成されているものとする。

この構成によれば、所定のＤＰＦ再生条件が成立した場合には、ＤＰＦ再生手段により排気ガスの昇温が図られてＤＰＦ再生（ＤＰＦに堆積したＰＭの燃焼除去）が実行される。

そして、このＤＰＦ再生手段によるＤＰＦ再生の実行中にエンジンが減速状態に移行すると、燃料カット手段により気筒の圧縮工程におけるメイン噴射が禁止される（燃料カットされる）。また、この減速状態への移行に伴い、弁制御手段により上記スロットル弁が閉じ側に制御されるとともに、上記バイパス弁が開き側に制御される。この結果、気筒から排出された排気ガスは、バイパス通路を通過することによりターボ過給機のタービンをバイパスしてＤＰＦに供給される。これにより、ＤＰＦに供給される排気ガスの熱がタービンで奪われて、その温度が低下するのを防止することができる。したがって、エンジンの減速状態への移行に伴う燃料カットにより気筒内の温度が低下したとしても、ＤＰＦに供給される排気ガスの温度を高温に維持して、ＤＰＦの再生を促進することができる。また、スロットル弁が閉じ側に制御されるので、気筒内への新気（低温の空気）の流入が抑制されて、燃料カットに伴う筒内温度の低下を抑制することができる。これにより、ＤＰＦに供給される排気ガスの温度低下を確実に抑制することができる。

また、上記エンジンがＤＰＦ再生中に減速状態に移行した後、加速状態に移行する際には、弁制御手段により上記スロットル弁が開き側に制御されるとともに、上記バイパス弁が閉じ側に制御される。これにより、エンジンの加速に必要な吸気流量を十分に確保しつつ、気筒から排出される排気ガスをターボ過給機のタービンに対してバイパスさせずに供給することができる。よって、エンジンの減速状態におけるＤＰＦ再生時間の短縮と、該減速状態からの加速レスポンスの向上との両立を図ることが可能となる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記ターボ過給機は、直列に２段に設けられていて、各ターボ過給機のタービンが排気通路の上流側から下流側に向かって直列に並ぶように配設されており、上記バイパス通路は、排気通路に設けられたタービンのうち排気上流側に位置する上流側タービンをバイパスする上流側バイパス通路を含み、上記バイパス弁は、上記上流側バイパス通路を開閉する上流側バイパス弁を含み、上記弁制御手段は、ディーゼルエンジンが低回転低負荷領域に移行する際には、上記上流側バイパス弁を閉じ側に制御する一方、ディーゼルエンジンが高回転高負荷領域に移行する際には、上記上流側バイパス弁を開き側に制御するようになっていて、上記ＤＰＦ再生条件が成立している場合において、上記ディーゼルエンジンが減速状態に移行する際には、該エンジンが低回転低負荷領域に移行する場合であっても、上記上流側バイパス弁を開き側に制御するように構成されているものとする。

この構成によれば、エンジンが減速状態（つまり低回転低負荷側）に移行する際には、その後の再加速に備えて、弁制御手段により上流側バイパス弁が閉じ側に制御される。したがって、例えば、上流側タービンに下流側タービンよりもイナーシャが小さい小型のタービンを採用することで、エンジンが再加速する際の過給遅れを抑制して、加速レスポンスを向上させることができる。

また、ＤＰＦ再生手段によるＤＰＦ再生の実行中は、エンジンが減速状態（つまり低回転低負荷領域）に移行する場合でも、弁制御手段により上流側バイパス弁が開き側に制御されるので、気筒から排出される排気ガスは上流側タービンをバイパスする。これにより、排気ガスの熱が上流側タービンで奪われて、その温度が低下するのを防止することができる。よって、ＤＰＦに供給される排気ガスの温度を高温に維持して、ＤＰＦ再生時間を短縮することができる。

よって、請求項１の発明と同様の作用効果（ＤＰＦ再生時間の短縮と加速レスポンスの向上との両立）を確実に得ることができる。

請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記排気通路における上記ターボ過給機のタービンの排気下流側に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを浄化する酸化触媒を備え、上記ＤＰＦ再生手段は、上記エンジンの減速状態において上記燃料カット手段により燃料のメイン噴射が停止されていても、上記所定のＤＰＦ再生条件が成立する場合には、上記気筒の膨張行程で燃焼に寄与しないポスト噴射を実行するように構成されているものとする。

この構成によれば、エンジンが減速状態に移行して燃料カット手段により燃料のメイン噴射が停止された後も、ＤＰＦ再生手段により燃料のポスト噴射が実行（継続）される。

ポスト噴射された燃料は排気ガスと共に酸化触媒に供給されて酸化反応を起こし、このとき生じる酸化反応熱によってＤＰＦに供給される排気ガスが昇温され、該昇温された排気ガスによってＤＰＦに堆積したＰＭが燃焼除去されてＤＰＦが再生する。

そして、ＤＰＦ再生中にエンジンが減速状態（低回転低負荷領域側）に移行する際には、上述のように、弁制御手段によりバイパス弁が開き側に制御される。このため、気筒から排出された排気ガスは、ターボ過給機のタービン（請求項２の発明では上流側タービン）をバイパスして酸化触媒に供給される。よって、排気ガスの熱がタービンで奪われることもないので、酸化触媒に供給される排気ガスの温度を高温に維持することができる。よって、エンジンが減速状態に移行して燃料カットが実行された後も、酸化触媒を極力、活性状態（活性化温度以上）に維持して、ＤＰＦに供給される排気ガスの温度を十分に高めることができる。よって、ＤＰＦ再生時間を可及的に短縮することが可能となる。

請求項４の発明では、請求項１乃至３のいずれか一つの発明において、上記ターボ過給機のコンプレッサは上記吸気通路に配設され、上記スロットル弁は、上記吸気通路における上記コンプレッサよりも下流側に配設されているものとする。

この構成によれば、スロットル弁を極力、エンジンに近い位置に配設して、スロットル弁からエンジンまでの吸気系の体積ボリュームを小さくすることができる。この結果、ＤＰＦ再生中にエンジンが減速状態に移行してスロットル弁が絞られたときに、スロットル弁からエンジンに至る吸気通路空間に、エンジンの回転に伴う負圧を十分に蓄えることができる。よって、エンジンを再加速させる際にスロットル弁が開き側に制御されたときに、吸気がスロットル弁の上流側から下流側に向かって勢い良く流入して過給が開始される。よって、エンジンが減速状態から再加速する際の加速レスポンスを可及的に高めることができる。

以上説明したように、本発明のターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置によると、所定のＤＰＦ再生条件が成立している場合において、エンジンが減速状態に移行する際には、ＤＰＦ再生条件が成立していない場合に比べて、スロットル弁を閉じ側に制御し且つバイパス弁を開き側に制御する一方、エンジンが当該減速状態から加速状態に移行する際には、当該減速状態に比べて、スロットル弁を開き側に制御し且つバイパス弁を閉じ側に制御するようにした。このことで、エンジンが減速状態にある場合のＤＰＦ再生時間の短縮と、該減速状態から加速する際の加速レスポンスの向上との両立を図ることが可能となる。

本発明の実施形態に係る制御装置を備えたディーゼルエンジンを示す概略図である。 ディーゼルエンジンの制御に係るブロック図である。 大型及び小型ターボ過給機の作動領域をエンジンの運転状態に応じて示したマップである。 レギュレートバルブのと小型ターボ過給機のタービン回転数との関係を示す概略のグラフである。 ＰＣＭによる減速時再生制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、実施形態に係るエンジン（エンジン本体）１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面にはリエントラント形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。

上記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。上記インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。このインジェクタ１８が燃焼噴射弁を構成する。

上記エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、上記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、大型及び小型ターボ過給機６１，６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、上記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。

上記排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。

この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。

この排気浄化装置４１は、酸化触媒４１ａと、ＤＰＦ４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａ及びＤＰＦ４１ｂは１つのケース内に収容されている。上記酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成する反応を促すものである。この酸化触媒４１ａが、酸化機能を有する触媒を構成する。また、上記ＤＰＦ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等のＰＭを捕集するものであって、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）やコーディエライト等の耐熱性セラミック材によって形成されたウォールフロー型フィルタ、或いは耐熱性セラミックス繊維によって形成された三次元網目状フィルタである。尚、ＤＰＦ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。

上記吸気通路３０における上記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、上記排気通路４０における上記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するためのＥＧＲ通路５１によって接続されている。このＥＧＲ通路５１には、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するためのＥＧＲ弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２とが配設されている。

大型ターボ過給機６１は、吸気通路３０に配設された大型コンプレッサ６１ａと、排気通路４０に配設された大型タービン６１ｂとを有している。大型コンプレッサ６１ａは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３５との間に配設されている。一方、大型タービン６１ｂは、排気通路４０における排気マニホールドと酸化触媒４１ａとの間に配設されている。

小型ターボ過給機６２は、吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａと、排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂとを有している。小型コンプレッサ６２ａは、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａの下流側に配設されている。一方、小型タービン６２ｂは、排気通路４０における大型タービン６１ｂの上流側に配設されている。

すなわち、吸気通路３０においては、上流側から順に大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとが直列に配設され、排気通路４０においては、上流側から順に小型タービン６２ｂと大型タービン６１ｂとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂの回転により、該大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂとそれぞれ連結された上記大型及び小型コンプレッサ６１ａ，６２ａがそれぞれ作動する。

小型ターボ過給機６２は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機６１は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂの方が小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりもイナーシャが大きい。

そして、吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路６３が接続されている。この小型吸気バイパス通路６３には、該小型吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この小型吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（ノーマルクローズ）となるように構成されている。

一方、排気通路４０には、小型タービン６２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路６４と、大型タービン６１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路６５とが接続されている。小型排気バイパス通路６４には、該小型排気バイパス通路６４へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ６４ａが配設され、大型排気バイパス通路６５には、該大型排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａは共に、無通電時には全開状態（ノーマルオープン）となるように構成されている。

このように構成されたディーゼルエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。ＰＣＭ１０には、図２に示すように、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１、サージタンク３３に取り付けられて、燃焼室１４ａに供給される空気の圧力を検出する過給圧センサＳＷ２、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ３、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ４、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ５、ＤＰＦ４１ｂの上流側の排気圧力を検出する上流側排圧センサＳＷ６、ＤＰＦ４１ｂの下流側の排気圧力を検出する下流側排圧センサＳＷ７、及び、酸化触媒４１ａの温度を検出するための触媒温度センサＳＷ８の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ１８、グロープラグ１９，動弁系のＶＶＭ７１、各種の弁３６、５１ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａのアクチュエータへ制御信号を出力する。

そうして、このエンジン１は、その幾何学的圧縮比を１２以上１５以下とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによって排気エミッション性能の向上及び熱効率の向上を図るようにしている。一方で、このエンジン１では、前述した大型及び小型ターボ過給機６１，６２によってトルクを高めるようにして、幾何学的圧縮比の低圧縮比化を補っている。

（エンジン制御の概要）
上記ＰＣＭ１０は、エンジン１の基本的な制御として、主にエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて目標トルク（目標となる負荷）を決定し、この目標トルクを発生するように、圧縮上死点付近でインジェクタ１８による燃料噴射（メイン噴射）を実行する。但し、ＰＣＭ１０は、エンジン１が減速状態にある場合には、燃料カット制御を実行することで、圧縮上死点付近での燃料のメイン噴射を停止（禁止）する。

さらに、ＰＣＭ１０は、ＤＰＦ再生条件が成立したときには、ＤＰＦ４１ｂを再生させるべく、インジェクタ１８により気筒１１ａの膨張行程で燃焼に寄与しない（トルクを発生しない）ポスト噴射を実行する。ポスト噴射された燃料は、排気ガスと共に酸化触媒４１ａに供給されて酸化反応を起こし、このとき生じる酸化反応熱によってＤＰＦ４１ｂに供給される排気ガスが昇温され、該昇温された排気ガスによってＤＰＦ４１ｂに堆積したＰＭが燃焼除去される（ＤＰＦ４１ｂが再生される）。

ここで、ＤＰＦ再生条件とは、ＤＰＦ４１ｂの再生が必要と判定し得る所定の条件である。本実施形態では、ＤＰＦ４１ｂのＰＭ堆積量をＤＰＦ４１ｂの上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差圧ΔＰにより評価(推定）し、この差圧ΔＰが所定値Ｘ以上となることをもって、ＤＰＦ４１ｂの再生条件成立としている。このＤＰＦ再生は、上記差圧ΔＰが、再生条件としての所定値Ｘよりも小さい所定の下限値Ｙ（＜Ｘ）を下回ることをもって、終了する。よって、ＤＰＦ４１ｂのＰＭ堆積量Ｍが所定値Ｘ以上になってＤＰＦ再生制御が開始された場合は、ＰＭ堆積量が所定値Ｘ未満になっても、下限値Ｙ未満にならない限り、ＤＰＦ再生条件が成立しているとして当該制御が継続される。

ＰＣＭ１０によるＤＰＦ再生制御は、エンジン１が加速時又は定速時に実行される通常時再制制御と、エンジン１の減速運転時に実行される減速時再生制御とからなる。すなわち、ＰＣＭ１０は、フィルタ再生条件がエンジン１の減速運転状態で成立している判定したときには、減速時再生制御を実行する一方、フィルタ再生条件がエンジン１の加速状態又は定速状態で成立していると判定したときには、通常時再生制御を実行する。

この通常時再生制御では、ポスト噴射の噴射時期が、ＡＴＤＣ８０°〜１２０°に設定されており、以下の説明では、このポスト噴射を通常ポスト噴射という。一方、減速時再生制御では、ポスト噴射の噴射時期は、通常ポスト噴射の噴射時期に比べて進角側のＡＴＤＣ３０℃〜４０℃に設定されている。以下の説明では、このポスト噴射を減速ポスト噴射という。

また、ＰＣＭ１０は、上記レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａを、エンジン１の運転状態（エンジン回転数とエンジントルク）に応じて予め設定した設定開度になるように制御する。具体的には、この設定開度は、各ターボ過給機６１，６２が、図３に示すマップにしたがって作動するように、エンジン回転数とエンジントルク（エンジン負荷）との関係で予めマップ化されてＲＯＭに記憶されている。すなわち、ＰＣＭ１０は、図３のマップにおける低回転且つ低負荷側の領域Ａでは、主に小型ターボ過給機６２を作動させるようにし、こうするために、レギュレートバルブ６４ａを相対的に閉じ側に制御し、ウエストゲートバルブ６５ａを全開状態に制御する。一方、高回転且つ高負荷側の領域Ｂでは、小型ターボ過給機６２が排気抵抗になるため、主に大型ターボ過給機６１のみを作動させるようにし、こうするために、レギュレートバルブ６４ａを相対的に開き側に制御し、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態に制御する。図４に示すように、レギュレートバルブ６４ａが全閉状態に近いほど、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂの回転数が増加してその過給能力が増大する。

ＰＣＭ１０は、減速時再生制御の実行中は、レギュレートバルブ６４ａの開度をその設定開度よりも開き側に制御する開弁補正制御を実行する。本実施形態では、この開弁補正制御の一例として、ＰＣＭ１０による減速時再生制御の実行中は、レギュレートバルブ６４ａを全開状態（設定開度よりも開き側）に制御するようにしている。したがって、減速時再生制御の実行中は、エンジン１の運転領域が低回転低負荷側の領域Ａにあっても、排気ガスが小型タービン６２ｂをバイパスするので、小型ターボ過給機６２が作動することはない。

このように、ＰＣＭ１０は、減速時再生制御の非実行中は、各ターボ過給機６１，６２を図３に示すマップにしたがって作動させるべく、ウエストゲートバルブ６５ａ及びレギュレートバルブ６４ａをそれぞれ設定開度に制御する一方、減速時再生制御の実行中は、ウエストゲートバルブ６５ａを設定開度に制御し且つレギュレートバルブ６４ａを設定開度よりも開き側（本実施形態では全開状態）に制御するように構成されている。

また、ＰＣＭ１０は、エンジン１の運転状態に応じてスロットル弁３６の開度を制御する。具体的には、ＰＣＭ１０は、減速時再生制御の非実行中は、スロットル弁３６を全開に制御する一方、減速時再生制御の実行中は、スロットル弁３６の開度を相対的に閉じ側に制御する絞り制御を実行する。このスロットル弁３６の絞り開度は、エンジン１が停止しない範囲で全閉に近い開度に設定されていて、エンジン回転数及びエンジントルクとの関係で予めマップ化されてＲＯＭに記憶されている。

また、ＰＣＭ１０は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲ弁５１ａの開度を制御する。具体的には、ＰＣＭ１０は、エンジン１の運転状態に応じて目標ＥＧＲ率を算出して、この目標ＥＧＲ率になるようにＥＧＲ弁５１ａの開度を制御する。但し、ＰＣＭ１０は、ポスト噴射の実行中は、エンジン１の運転状態に拘わらずＥＧＲ弁５１ａを全閉状態に制御する。

次に、ＰＣＭ１０におけるＤＰＦ再生制御の詳細を図５のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１では、ＤＰＦ再生条件が成立しているか否かを判定し、この判定がＮＯであるときにはステップＳ８に進む一方、ＹＥＳであるときにはステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ＥＧＲ弁５１ａによりＥＧＲ通路５１を全閉するべく（外部ＥＧＲを禁止するべく）、その駆動アクチュエータに対して制御信号を出力する。

ステップＳ３では、クランク角センサ（エンジン回転数センサ）ＳＷ４及びアクセル開度センサＳＷ５からの信号を基に、エンジン１が減速状態にあるか否かを判定し、この判定がＮＯであるときにはステップＳ１３に進む一方、ＹＥＳであるときにはステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、燃料カット制御を実行するべく、インジェクタ１８に対してメイン噴射を停止するよう制御信号を出力する。

ステップＳ５では、上記減速ポスト噴射を実行するべく、インジェクタ１８に対して制御信号を出力する。

ステップＳ６では、レギュレートバルブ６４ａの開弁補正制御を実行するべく、その駆動アクチュエータに対して制御信号を出力する。

ステップＳ７では、スロットル弁３６の絞り制御を実行するべく、その駆動アクチュエータに対して制御信号を出力する。

ステップＳ１の判定がＮＯであるときに進むステップＳ８では、ＥＧＲ弁５１ａを全開状態に制御するべく、その駆動アクチュエータに対して制御信号を出力する。

ステップＳ９では、スロットル弁３６を全開状態に制御するべく、その駆動アクチュエータに対して制御信号を出力する。

ステップＳ１０では、インジェクタ１８によるポスト噴射の実行を禁止する。

ステップＳ１１では、レギュレートバルブ６４ａの開弁補正制御の実行を禁止する。

ステップＳ１２では、スロットル弁３６の絞り制御の実行を禁止し、しかる後にリターンする。

ステップＳ３の判定がＮＯであるときに進むステップＳ１３では、気筒１１ａの圧縮上死点付近で燃料のメイン噴射を実行するべく、インジェクタ１８に対して制御信号を出力する。

ステップＳ１４では、上記通常ポスト噴射を実行するべく、インジェクタ１８に対して制御信号を出力する。

ステップＳ１５では、レギュレートバルブ６４ａの開弁補正制御の実行を禁止する。

ステップＳ１６では、スロットル弁３６の絞り制御の実行を禁止し、しかる後にリターンする。

以上のように構成されたディーゼルエンジン１の制御装置では、例えば、ＤＰＦ再生条件が成立している場合おいて（ステップＳ１でＹＥＳ）、エンジン１が加速状態にあるときには（ステップＳ３でＮＯ）、ＰＣＭ１０により通常ポスト噴射が実行されて、ＤＰＦ４１ｂの再生が行われる。この場合、ＰＣＭ１０よってレギュレートバルブ６４ａの開弁補正制御が禁止されるため（ステップＳ６）、ウエストゲートバルブ６５ａ及びレギュレートバルブ６４ａの開度は共に設定開度に制御される。また、スロットル弁３６の絞り制御も禁止されるため（ステップＳ７）、スロットル弁３６は全開状態に制御される。

ＤＰＦ再生中にエンジン１が加速状態から減速状態（低回転低負荷側）に移行する際には（ステップＳ３でＹＥＳ）、ＰＣＭ１０によって、通常ポスト噴射に代えて減速ポスト噴射が開始されるとともに（ステップＳ５）、燃料のメイン噴射が禁止される（ステップＳ４）。この減速状態への移行に伴い、ウエストゲートバルブ６５ａが設定開度になるように開き側に制御される一方、レギュレートバルブ６４ａは、ＰＣＭ１０よる開弁補正制御によってその設定開度よりも開き側（本実施形態では、全開状態）に制御される（ステップＳ６）。この結果、気筒から排出された排気ガスは、小型タービン６２ｂ及び大型タービン６１ｂをバイパスして酸化触媒４１ａに供給される。これにより、酸化触媒４１ａに供給される排気ガスの熱がタービン６１ｂ，６２ｂで奪われて、その温度が低下するのを防止することができる。したがって、エンジン１の減速状態への移行に伴う燃料カットにより、気筒内の温度が低下しても、酸化触媒４１ａに供給される排気ガスの温度を高温に維持して、酸化触媒４１ａを極力、活性状態に維持することができる。

また、エンジン１が減速状態に移行するのに伴い、ＰＣＭ１０により、スロットル弁３６の絞り制御が実行されて、スロットル弁３６が閉じ側に制御されるので、気筒１１ａ内への新気（温度の低い空気）の流入が抑制されて、燃料カットに伴う気筒内の温度の低下を抑制することができる。これにより、酸化触媒４１ａに供給される排気ガスの温度低下をより一層抑制して、酸化触媒４１ａを活性状態に維持することができる。

そして、ＤＰＦ再生中にエンジン１が減速状態に移行した後、再度、加速状態（高回転高負荷側）に移行する際には（ステップＳ３でＮＯ）、ＰＣＭ１０によって、レギュレートバルブ６４ａの開弁補正制御が禁止されるため（ステップＳ１５）、レギュレートバルブ６４ａは、エンジン１が減速状態にある場合に比べて開き側に制御される。また、このエンジン１の加速状態への移行に伴い、ＰＣＭ１０によって、スロットル弁３６の絞り制御が禁止されるため（ステップＳ１６）、スロットル弁３６は開き側に制御されて全開状態となる。

これにより、エンジン１の加速に必要な吸気流量を十分に確保しつつ、気筒１１ａから排出された排気ガスを、始動性に優れた小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂに供給することができる。よって、エンジン１が減速状態にある場合のＤＰＦ再生時間の短縮と、該減速状態からの加速性能（加速レスポンス及び加速トルク）の向上との両立を図ることが可能となる。

しかも、上記実施形態では、上記スロットル弁３６は、吸気通路３０における小型ターボ過給機６２のコンプレッサ６２ａよりも下流側に配設されている。このため、スロットル弁３６を極力、エンジン１に近い位置に配設して、スロットル弁３６からエンジン１までの吸気系の体積ボリュームを小さくすることができる。したがって、ＰＣＭ１０による減速時再生制御の実行時にスロットル弁３６が絞られたときに、スロットル弁３６からエンジン１に至るまでの吸気通路空間に、エンジン１の回転に伴う負圧を十分に蓄えることができる。よって、エンジン１を再加速させる際にスロットル弁３６が全開に制御されたときに、吸気がスロットル弁３６の上流側から下流側に勢い良く流入して過給が開始されるため、この再加速時の加速レスポンスを可及的に高めることができる。

以上説明したように、上記実施形態では、ＰＣＭ１０は、上記ＤＰＦ再生条件が成立している場合において（ステップＳ１でＹＥＳ）、エンジン１が減速状態に移行する際には（ステップＳ３でＹＥＳ）、ＤＰＦ再生条件が成立していない場合に比べて、上記スロットル弁３６を閉じ側に制御し且つ上記レギュレートバルブ６４ａを共に開き側に制御する（ステップＳ６及び７）一方、エンジン１が当該減速状態から加速状態に移行する際には（ステップＳ３でＮＯ）、当該減速状態に比べて、上記スロットル弁３６を開き側に制御し且つレギュレートバルブ６４ａを閉じ側に制御するように構成されている（ステップＳ１５及び１６）。これにより、エンジン１が減速状態にある場合のＤＰＦ再生時間の短縮と、該減速状態から加速する際の加速性能（加速トルク及び加速レスポンス）の向上と、の両立を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。

すなわち、上記実施形態では、２つのターボ過給機６１，６２を備えるようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、ターボ過給機は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

また、上記実施形態では、エンジン１が低回転低負荷側の領域Ａにあるときには、ウエストゲートバルブ６５ａを全開状態に制御するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば全閉状態に制御するようにしてもよい。また、上記実施形態では、レギュレートバルブ６４ａの開弁補正制御を実行するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、レギュレートバルブ６４ａの開弁補正制御に加えて、ウエストゲートバルブ６５ａの開弁補正制御を実行するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ポスト噴射によりＤＰＦ再生を実行するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、排気通路４０に設けられたヒータによりＤＰＦ４１ｂに供給される排気ガスを昇温することでＤＰＦ再生を実行するようにしてもよい。

本発明は、ターボ過給機付ディーゼルエンジンに有用であり、特に、小型ターボ過給機と大型ターボ過給機との２つのターボ過給機を備えたディーゼルエンジンに有用である。

１ ディーゼルエンジン
１０ ＰＣＭ（弁制御手段、ＤＰＦ再生手段、燃料カット手段）
３０ 吸気通路
３６ スロットル弁
４０ 排気通路
４１ａ 酸化触媒
４１ｂ ＤＰＦ
６１ 大型ターボ過給機
６２ 小型ターボ過給機
６１ａ 大型コンプレッサ
６２ａ 小型コンプレッサ
６１ｂ 大型タービン（下流側タービン）
６２ｂ 小型タービン（上流側タービン）
６４ 小型排気バイパス通路（上流側バイパス通路）
６５ 大型排気バイパス通路（下流側バイパス通路）
６４ａ レギュレートバルブ（上流側バイパス弁）

Claims (4)

1. 軽油を主成分とする燃料が供給されるエンジン本体と、エンジン本体に接続された吸気通路を開閉するスロットル弁と、エンジン本体の気筒から排気ガスを排出する排気通路に設けられるターボ過給機のタービンと、上記タービンをバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路を開閉するバイパス弁と、排気通路における上記タービン及びバイパス通路よりも下流側に配設され、排気ガス中の煤を捕集するＤＰＦと、所定のＤＰＦ再生条件が成立した場合に、上記ＤＰＦに供給される排気ガスを昇温することで該ＤＰＦを再生するＤＰＦ再生手段と、上記ディーゼルエンジンが減速状態にある場合に、上記気筒の圧縮上死点付近での燃料噴射であるメイン噴射を停止する燃料カット手段と、を備えたターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置であって、
   上記バイパス弁及び上記スロットル弁の開閉を制御する弁制御手段を備え、
   上記弁制御手段は、上記所定のＤＰＦ再生条件が成立している場合において、上記ディーゼルエンジンが減速状態に移行する際には、ＤＰＦ再生条件が成立していない場合に比べて、上記スロットル弁を閉じ側に制御し且つ上記バイパス弁を開き側に制御する一方、上記ディーゼルエンジンが当該減速状態から加速状態に移行する際には、当該減速状態に比べて、上記スロットル弁を開き側に制御し且つ上記バイパス弁を閉じ側に制御するように構成されていることを特徴とするターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置。
2. 請求項１記載のターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置において、
   上記ターボ過給機は、直列に２段に設けられていて、各ターボ過給機のタービンが排気通路の上流側から下流側に向かって直列に並ぶように配設されており、
   上記バイパス通路は、排気通路に設けられたタービンのうち排気上流側に位置する上流側タービンをバイパスする上流側バイパス通路を含み、
   上記バイパス弁は、上記上流側バイパス通路を開閉する上流側バイパス弁を含み、
   上記弁制御手段は、ディーゼルエンジンが低回転低負荷領域に移行する際には、上記上流側バイパス弁を閉じ側に制御する一方、ディーゼルエンジンが高回転高負荷領域に移行する際には、上記上流側バイパス弁を開き側に制御するようになっていて、上記ＤＰＦ再生条件が成立している場合において、上記ディーゼルエンジンが減速状態に移行する際には、該エンジンが低回転低負荷領域に移行する場合であっても、上記上流側バイパス弁を開き側に制御するように構成されていることを特徴とするターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置。
3. 請求項１又は２記載のターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置において、
   上記排気通路における上記ターボ過給機のタービンの排気下流側に設けられ、排気ガス中に含まれるＨＣを浄化する酸化触媒を備え、
   上記ＤＰＦ再生手段は、上記エンジンの減速状態において上記燃料カット手段により燃料のメイン噴射が停止されていても、上記所定のＤＰＦ再生条件が成立する場合には、上記気筒の膨張行程で燃焼に寄与しないポスト噴射を実行するように構成されていることを特徴とするターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置において、
   上記ターボ過給機のコンプレッサは上記吸気通路内に配設され、
   上記スロットル弁は、上記吸気通路における上記コンプレッサよりも下流側に配設されていることを特徴とするターボ過給機付ディーゼルエンジンの制御装置。

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