JP2021067251A - 過給システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＰＦ５７の差圧が増加した場合であっても、過給圧を維持すること。【解決手段】過給システムは、エンジン１から排出された排気によって駆動されるタービン３６とタービン３６へ流入する排気の流速を調整する可変ノズル機構４０とを含みエンジン１への吸気を過給する過給機３０と、エンジン１の排気中の粒子状物質を捕集するＤＰＦ５７と、ＤＰＦ５７の入口と出口との排気の差圧を検出する差圧センサ１１０と、可変ノズル機構４０を制御する制御装置２００とを備える。制御装置２００は、エンジン１からタービン３６までの間の排気圧力である圧力Ｐ4を算出し（ステップＳ１１２）、算出された圧力Ｐ4を、差圧センサ１１０によって検出された差圧を用いて補正して圧力Ｐ4aを算出し（ステップＳ１１４）、圧力Ｐ4aを用いて所定方法で可変ノズル機構４０のＶＮ開度の上限値を算出する（ステップＳ１１６）。【選択図】図２

Description

この開示は、過給システムに関し、特に、エンジンから排出された排気によって駆動されるタービンとタービンへ流入する排気の流速を調整する可変ノズル機構とを含みエンジンへの吸気を過給する過給機と、エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタとを備える過給システムに関する。

従来、過給システムにおいて、信頼性の確保を目的として、タービン後の排気の圧力Ｐ6に対するタービン前の排気の圧力Ｐ4（＝エキゾーストマニホールドの圧力）の比率Ｐ4／Ｐ6が所定値以上とならないように、可変ノズル機構のノズルベーンの開度であるＶＮ開度の上限値が設定される。

このようなＶＮ開度の上限値は、たとえば、以下のように計算される。まず、吸入空気量と燃料流量とが加算されることでガス量Ｇ4が算出される。次に、吸入空気量と燃料流量と過給圧とから、タービン前の排気の圧力Ｐ4が算出される。また、燃料流量と過給圧とタービン前の排気の圧力Ｐ4とから、タービン前の排気の温度Ｔ4が算出される。

算出したＧ4，Ｔ4，Ｐ4が、上に示した数式（１）に代入されることで、Ｑ4が算出される。図１２は、Ｑ4からＶＮ開度を特定するためのタービンマップを示すグラフである。図１２を参照して、数式（１）で算出されたＱ4の値がａである場合、Ｐ4／Ｐ6が所定値になるＶＮ開度が５０％と特定され、この値がＶＮ開度の上限値に設定される。

特開２０１４−４３８２９号公報

ところで、過給機のタービンの下流に設けられるＤＰＦ（Diesel Particulate Filter：ディーゼル微粒子捕集フィルタ）へのＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）やアッシュの堆積により、ＤＰＦの圧力損失が増大したときに、実Ｐ4は増加するにも関わらず、計算Ｐ4bは変化しない。この原因の１つが、Ｐ4の算出の際に、ＤＰＦの入口と出口との差圧を考慮していないことである。

図１３は、ＤＰＦ差圧の増加に伴う実Ｐ4および計算Ｐ4bの変化を示すグラフである。図１３を参照して、ＤＰＦ差圧の増加に伴って、実Ｐ4が増加していくが、計算Ｐ4bは増加しない。そのため、実Ｑ4の値が、たとえば、図１２で示すように、ａからｂに減少しているにも関わらず、数式（１）で算出されるＱ4は変化しない。その結果、ＶＮ開度の上限値をさらに閉じ側（たとえば、５０％から７５％）にすべきにも関わらず、閉じ側にされない。

図１４は、ＤＰＦ差圧の増加に伴うＶＮ開度の上限値および最終ＶＮ開度の変化を示すグラフである。図１４を参照して、ＤＰＦ差圧が増加しても、ＶＮ開度の上限値が変化しないため、制御における最終ＶＮ開度が頭打ちとなる。このため、過給機において、タービンからの動力が、コンプレッサに、十分、伝達されず、過給圧が確保できなくなる。

図１５は、ＤＰＦ差圧の増加に伴う目標過給圧および実過給圧の変化を示すグラフである。図１５を参照して、ＶＮ開度が頭打ちになった結果、ＤＰＦ差圧の増加に伴って、実過給圧が目標過給圧に追従できなくなる。

図１６は、ＤＰＦ差圧の増加に伴うＰ4／Ｐ6の変化を示すグラフである。図１６を参照して、ＤＰＦ差圧の増加に伴い、過給圧が確保できなくなるため、Ｐ4／Ｐ6が過剰に押さえ込まれてしまう。

この開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＤＰＦの差圧が増加した場合であっても過給圧を維持することが可能な過給システムを提供することである。

この開示による過給システムは、エンジンから排出された排気によって駆動されるタービンと、タービンへ流入する排気の流速を調整する可変ノズル機構とを含み、エンジンへの吸気を過給する過給機と、エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタの入口と出口との排気の差圧を検出する検出部と、可変ノズル機構を制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンからタービンまでの間の排気圧力である第１圧力を算出し、算出された第１圧力を、検出部によって検出された差圧を用いて補正して第２圧力を算出し、第２圧力を用いて所定方法で可変ノズル機構の開度の上限値を算出する。

好ましくは、所定方法は、フィルタの新品時に対応した第１圧力を用いて可変ノズル機構の開度の上限値を算出する方法である。制御装置は、検出部によって検出されたフィルタの新品時の差圧に対する現時点の差圧の変化に応じて、第１圧力を第２圧力に補正する。

さらに好ましくは、変化は、フィルタの新品時の差圧に対する現時点の差圧の増加量である。制御装置は、第１圧力に増加量を加算することで第２圧力に補正する。

さらに好ましくは、変化は、フィルタの新品時の差圧に対する現時点の差圧の増加率である。制御装置は、第１圧力に増加率を乗算することで第２圧力に補正する。

この開示に従えば、フィルタの差圧が増加した場合であっても過給圧を維持することが可能な過給システムを提供することができる。

本実施の形態に係るエンジンおよびその制御システムの概略構成を示す図である。 この実施の形態におけるＶＮ開度上限算出処理の流れを示すフローチャートである。 タービンの前の圧力Ｐ4を算出するためのマップである。 タービンの前の温度Ｔ4を算出するためのマップである。 タービンの前の補正後の圧力Ｐ4aを算出する流れを示すフロー図である。 この実施の形態におけるＱ4からＶＮ開度を特定するためのタービンマップを示すグラフである。 この実施の形態におけるＤＰＦ差圧の増加に伴う実Ｐ4および計算Ｐ4bの変化を示すグラフである。 この実施の形態におけるＤＰＦ差圧の増加に伴うＶＮ開度の上限値および最終ＶＮ開度の変化を示すグラフである。 この実施の形態におけるＤＰＦ差圧の増加に伴う目標過給圧および実過給圧の変化を示すグラフである。 この実施の形態におけるＤＰＦ差圧の増加に伴うＰ4／Ｐ6の変化を示すグラフである。 第２実施形態におけるタービンの前の補正後の圧力Ｐ4aを算出する流れを示すフロー図である。 Ｑ4からＶＮ開度を特定するためのタービンマップを示すグラフである。 ＤＰＦ差圧の増加に伴う実Ｐ4および計算Ｐ4bの変化を示すグラフである。 ＤＰＦ差圧の増加に伴うＶＮ開度の上限値および最終ＶＮ開度の変化を示すグラフである。 ＤＰＦ差圧の増加に伴う目標過給圧および実過給圧の変化を示すグラフである。 ＤＰＦ差圧の増加に伴うＰ4／Ｐ6の変化を示すグラフである。

［第１実施形態］
以下、図面を参照しつつ、この開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返されない。

図１は、本実施の形態に係るエンジン１およびその制御システムの概略構成を示す図である。エンジン１は、直接噴射式のディーゼルエンジンである。エンジン１は、直列型のエンジンであってもよいし、その他の気筒レイアウト（たとえば、Ｖ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。

エンジン１は、エンジン本体１０と、サプライポンプ１７と、コモンレール１８と、エアクリーナ２０と、インタークーラ２６と、吸気マニホールド２８と、過給機３０と、排気マニホールド５０と、排気処理装置５５と、ＥＧＲ装置（排気再循環装置）６０と、エンジン回転数センサ１０２と、エアフローメータ１０４と、過給圧センサ１０６と、燃圧センサ１０８と、制御装置２００とを備える。

エンジン本体１０は、シリンダヘッド１１と、シリンダ１２と、ピストン１４と、インジェクタ１６とを含む。シリンダ１２は、シリンダヘッド１１の下部に配設される。ピストン１４は、シリンダ１２内に上下往復動可能に介挿される。ピストン１４の頂部とシリンダヘッド１１とシリンダ１２とで囲まれた空間によって燃焼室１５が形成される。

インジェクタ１６は、シリンダヘッド１１に設けられ、燃焼室１５に燃料を噴霧する燃料噴射装置である。燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料は、サプライポンプ１７によって所定圧まで加圧されてコモンレール１８へ供給される。コモンレール１８に供給された燃料は、インジェクタ１６に供給され、インジェクタ１６の噴射ノズル１６ａから所定のタイミングで燃焼室１５に噴射される。インジェクタ１６は、制御装置２００からの制御信号に応じて指令された燃料噴射量を燃焼室１５内に供給する。

エアクリーナ２０は、エンジン１の外部から吸入される空気から異物を除去する。エアクリーナ２０には、第１吸気管２２の一方端が接続される。

第１吸気管２２の他方端は、過給機３０のコンプレッサ３２の吸気流入口に接続される。コンプレッサ３２の吸気流出口には、第２吸気管２４の一方端が接続される。コンプレッサ３２は、第１吸気管２２から流通する空気を過給して第２吸気管２４に供給する。第２吸気管２４の他方端には、インタークーラ２６の一方端が接続される。インタークーラ２６は、第２吸気管２４を流通する空気を冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器である。

インタークーラ２６の他方端には、第３吸気管２７の一方端が接続される。第３吸気管２７の他方端には、吸気マニホールド２８が接続される。吸気マニホールド２８は、エンジン本体１０の吸気ポートに連結される。第３吸気管２７の途中であって、後述するＥＧＲ６０との分岐点よりもインタークーラ２６側には、ディーゼルスロットル２５が設けられる。ディーゼルスロットル２５は、制御装置２００から制御信号に応じて吸気の流量を調整する。

排気マニホールド５０は、エンジン本体１０の排気ポートに連結される。排気マニホールド５０には、第１排気管５２の一方端が接続される。第１排気管５２の他方端は、過給機３０のタービン３６の排気流入口に接続される。そのため、各気筒の排気ポートから排出される排気は、排気マニホールド５０および第１排気管５２を経由してタービン３６に供給される。

タービン３６の排気流出口には、第２排気管５４の一方端が接続される。第２排気管５４の他方端には、酸化触媒５６と、ＤＰＦ５７と、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒５８とを含む排気処理装置５５が接続される。ＤＰＦ５７には、入口と出口との差圧を検出するための差圧センサ１１０が設けられる。タービン３６の排気流出口から排出された排気は、第２排気管５４および排気処理装置５５を経由して車外に排出される。なお、ＳＣＲ触媒５８を省略するようにしてもよい。

第３吸気管２７と排気マニホールド５０とは、エンジン本体１０の燃焼室１５を経由せずにＥＧＲ装置６０によって接続される。ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲ通路６６と、ＥＧＲクーラ６８とを含む。ＥＧＲ通路６６は、第３吸気管２７と排気マニホールド５０とを接続する。ＥＧＲバルブ６２およびＥＧＲクーラ６８は、ＥＧＲ通路６６の途中に設けられる。ＥＧＲクーラ６８は、ＥＧＲ通路６６を介して吸気側に流れるＥＧＲガスを冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器である。

ＥＧＲバルブ６２は、制御装置２００からの制御信号に応じて、ＥＧＲ通路６６を流通するＥＧＲガスの流量を調整する調整弁である。ＥＧＲバルブ６２の開度を調整することによって、ＥＧＲ率（エンジン本体に供給される吸気ガス量中に占めるＥＧＲガス量の割合）が調整される。排気マニホールド５０内の排気がＥＧＲ装置６０を経由してＥＧＲガスとして吸気側に戻されることによって燃焼室１５内の燃焼温度が低下され、ＮＯｘの生成量が低減される。

過給機３０は、コンプレッサ３２と、タービン３６と、可変ノズル機構４０と、アクチュエータ４４とを含む。コンプレッサ３２のハウジング内にはコンプレッサホイール３４が収納され、タービン３６のハウジング内にはタービンホイール３８が収納される。コンプレッサホイール３４とタービンホイール３８とは、連結軸４２によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイール３４は、タービンホイール３８に供給される排気の排気エネルギーによって回転駆動される。

可変ノズル機構４０は、タービンホイール３８の回転軸を中心とした周囲の排気流入部に配置され、第１排気管５２から供給される排気をタービンホイール３８に導く複数のベーンと、複数のベーンの各々を回転させることによって隣接するベーン間の隙間（以下の説明においてこの隙間の大きさを「ＶＮ（ベーンノズル）開度」ともいう）を変化させるリンク機構とを含む。アクチュエータ４４は、制御装置２００からの動作指示に応じてリンク機構を動作させることによって、可変ノズル機構４０のＶＮ開度を変化させる。

可変ノズル機構４０のＶＮ開度を変化させることによって、タービンホイール３８への排気流入部における排気の流路が絞られたり、拡げられたりする。これにより、タービンホイール３８に吹き付けられる排気の流速を変化させることができる。

エンジン回転数センサ１０２は、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトの回転数（回転速度）をエンジン回転数ＮＥとして検出する。エアフローメータ１０４は、第１吸気管２２に導入される新気の流量（吸入空気量）Ｑinを検出する。過給圧センサ１０６は、吸気マニホールド２８内の圧力を過給圧として検出する。燃圧センサ１０８は、コモンレール１８内の燃料の圧力（以下「コモンレール圧」ともいう）を検出する。差圧センサ１１０は、ＤＰＦの入口と出口との差圧を検出する。これらのセンサは、検出結果を示す信号を制御装置２００に出力する。

制御装置２００は、エンジン１の動作を制御する。制御装置２００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリ２０２と、外部との情報のやり取りを行なうための入出力ポート（図示せず）とを含む。入力ポートには、上述したセンサ類（たとえば、エンジン回転数センサ１０２、エアフローメータ１０４、過給圧センサ１０６、燃圧センサ１０８、および、差圧センサ１１０等）が接続される。出力ポートには、制御対象となる機器（たとえば、インジェクタ１６、アクチュエータ４４、ＥＧＲバルブ６２、およびサプライポンプ１７等）が接続される。

制御装置２００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、所定の演算処理を実行する。そして、制御装置２００は、演算処理の結果に基づいて、インジェクタ１６、アクチュエータ４４、ＥＧＲバルブ６２、およびサプライポンプ１７等を制御する。

たとえば、制御装置２００は、エンジン１を作動させる場合、各気筒への１サイクルの燃料噴射としてパイロット噴射とメイン噴射とを行なう。具体的には、制御装置２００は、要求パワーに応じたメイン噴射指令を所定のタイミングでインジェクタ１６に出力する。これにより、メイン噴射指令に応じた燃料がインジェクタ１６から噴射される「メイン噴射」が行なわれる。また、制御装置２００は、燃焼騒音を低減したり排気を浄化したりするために、メイン噴射指令に先立って極少量の燃料を噴射させるためのパイロット噴射指令をインジェクタ１６に出力する。これにより、メイン噴射に先立って、パイロット噴射指令に応じた極少量の燃料がインジェクタ１６から噴射される「パイロット噴射」が行なわれる。なお、各気筒への１サイクルの燃料噴射としてパイロット噴射およびメイン噴射以外の噴射（たとえばメイン噴射後のポスト噴射）が行なわれるようにしてもよい。

［課題］
従来、過給システムにおいて、信頼性の確保を目的として、タービン３６の後の排気の圧力Ｐ6に対するタービン３６の前の排気の圧力Ｐ4（＝エキゾーストマニホールドの圧力）の比率Ｐ4／Ｐ6が所定値以上とならないように、可変ノズル機構４０のベーンの開度であるＶＮ開度の上限値が設定される。

このようなＶＮ開度の上限値は、たとえば、以下のように計算される。まず、吸入空気量と燃料流量とが加算されることで、ガス量Ｇ4が算出される。次に、吸入空気量と燃料流量と過給圧とから、タービン前の排気の圧力Ｐ4が算出される。また、燃料流量と過給圧とタービン前の排気の圧力Ｐ4とから、タービン３６の前の排気の温度Ｔ4が算出される。これらのＧ4，Ｐ4，Ｔ4から、Ｑ4が算出される。タービンマップが用いられることで、Ｑ4からＶＮ開度が特定され、このＶＮ開度の値がＶＮ開度の上限値に設定される。

ところで、過給機３０のタービン３６の下流に設けられるＤＰＦ５７へのＰＭやアッシュの堆積により、ＤＰＦ５７の圧力損失が増大したときに、実Ｐ4は増加するにも関わらず、計算Ｐ4bは変化しない。これは、Ｐ4の算出の際に、ＤＰＦ５７の入口と出口との差圧が考慮されていないためである。

そのため、実Ｑ4の値が減少しているにも関わらず、算出されるＱ4は変化しない。その結果、ＶＮ開度の上限値をさらに閉じ側にすべきにも関わらず、閉じ側にされない。ＤＰＦ差圧が増加しても、ＶＮ開度の上限値が変化しないため、制御における最終ＶＮ開度が頭打ちとなる。このため、過給機３０において、タービン３６からの動力が、コンプレッサ３２に、十分、伝達されず、過給圧が確保できなくなる。ＶＮ開度が頭打ちになった結果、ＤＰＦ差圧の増加に伴って、実過給圧が目標過給圧に追従できなくなる。過給圧が確保できなくなるため、Ｐ４／Ｐ６が過剰に押さえ込まれてしまう。

［この実施の形態での制御］
そこで、この実施の形態においては、制御装置２００は、エンジン１からタービン３６までの間の排気圧力である圧力Ｐ4を算出し、算出された圧力Ｐ4を、差圧センサ１１０によって検出された差圧を用いて補正して圧力Ｐ4aを算出し、圧力Ｐ4aを用いて所定方法で可変ノズル機構４０の開度の上限値を算出する。これにより、ＤＰＦ５７の差圧が増加した場合であっても過給圧を維持することができる。

以下、この実施の形態での制御を説明する。図２は、この実施の形態におけるＶＮ開度上限算出処理の流れを示すフローチャートである。このＶＮ開度上限算出処理は、制御装置２００のＣＰＵ２０１によって、メイン処理から所定の制御周期ごとに呼出されて実行される。図２を参照して、制御装置２００のＣＰＵ２０１は、排気ガスの流量Ｇ4を算出する（ステップＳ１１１）。排気ガスの流量Ｇ4は、たとえば、エアフローメータ１０４の検出信号で示される吸入空気量Ｑinと、制御装置２００からインジェクタ１６に指令される燃料の噴射量とを加算することで算出される。

次に、ＣＰＵ２０１は、タービン３６の前の圧力Ｐ4を算出する（ステップＳ１１２）。圧力Ｐ4は、たとえば、以下のように算出される。まず、以下に示す数式（２）が用いられてＰ4を算出するための引数ｘが算出される。数式（２）のＶＮターボ絞り面積係数は、以下の数式（３）が用いられて算出される。数式（３）の絞り面積係数オフセット値は、以下の数式（４）が用いられて算出される。

図３は、タービン３６の前の圧力Ｐ4を算出するためのマップである。図３を参照して、図３のマップ上の複数のプロットは、それぞれ、実験で得られた引数ｘと温度Ｐ4との組合せに対応する。これらのプロットの近似線が用いられて、数式（２）で算出されたｘに対応する温度Ｐ4が特定される。

図２に戻って、次に、ＣＰＵ２０１は、タービン３６の前の温度Ｔ4を算出する（ステップＳ１１３）。温度Ｔ4は、たとえば、以下のように算出される。まず、以下に示す数式（５）が用いられてＴ4を算出するための引数ｙが算出される。数式（５）の当量比は、以下の数式（６）が用いられて算出される。

図４は、タービン３６の前の温度Ｔ4を算出するためのマップである。図４を参照して、図４のマップ上の複数のプロットは、それぞれ、実験で得られた引数ｙと温度Ｔ4との組合せに対応する。これらのプロットの近似線が用いられて、数式（５）で算出されたｙに対応する温度Ｔ4が特定される。

図２に戻って、次に、ＣＰＵ２０１は、タービン３６の前の補正後の圧力Ｐ4aを算出する（ステップＳ１１４）。圧力Ｐ4aは、この実施の形態においては、以下のように算出される。

図５は、タービン３６の前の補正後の圧力Ｐ4aを算出する流れを示すフロー図である。図５を参照して、まず、差圧センサ１１０の検出値から、単位ガス量当りのＤＰＦ差圧が特定される。そして、この単位ガス量当りのＤＰＦ差圧から、ＤＰＦ５７の新品時の単位ガス量当りのＤＰＦ差圧が減算される。これにＤＰＦ５７を通過するガス量が乗算されることで、ＤＰＦ差圧の増加量が算出される。

このＤＰＦ差圧の増加量が、図２のステップＳ１１２で算出されたタービン３６の前の圧力Ｐ4に加算されることで、タービン３６の前の補正後の圧力Ｐ4aが算出される。

図２に戻って、次に、ＣＰＵ２０１は、タービン流量Ｑ4を算出する（ステップＳ１１５）。Ｑ4は、ステップＳ１１１で算出されたＧ4、ステップＳ１１３で算出されたＴ4、および、ステップＳ１１４で算出されたＰ4aを、以下の数式（７）に代入することで算出される。

次に、ＣＰＵ２０１は、タービンマップを用いてＶＮ開度の上限値を特定する（ステップＳ１１６）。その後、ＣＰＵ２０１は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。

図６は、この実施の形態におけるＱ4からＶＮ開度を特定するためのタービンマップを示すグラフである。図６を参照して、数式（７）で算出されたＱ4の値がａである場合、Ｐ4／Ｐ6が所定値になるＶＮ開度が５０％と特定され、この値がＶＮ開度の上限値として特定される。

ＤＰＦ５７にＰＭやアッシュが堆積し、圧力損失が増加すると、図５で示した計算により、圧力Ｐ4aが増加する。そうすると、数式（７）の計算により、Ｑ4が減少する。たとえば、Ｑ4の値がａからｂに減少したとすると、Ｐ4／Ｐ6が所定値となるＶＮ開度が７５％と特定され、この値がＶＮ開度の上限値として特定される。これにより、ＤＰＦ５７の圧力損失が増加した場合に、ＶＮ開度の上限値をさらに閉じ側にすることができる。

図７は、この実施の形態におけるＤＰＦ差圧の増加に伴う実Ｐ4および計算Ｐ4bの変化を示すグラフである。図７を参照して、ＤＰＦ差圧の増加に伴って、実Ｐ4が増加していくが、従来は、実Ｐ4と比較して、計算Ｐ4bは、それ程、増加しなかった。そのため、実Ｑ4の値が、たとえば、図６で示すように、ａからｂに減少する場合であっても、数式（７）で算出されるＱ4は変化しなかった。そのため、ＶＮ開度の上限値をさらに閉じ側（たとえば、５０％から７５％）にすべきにも関わらず、閉じ側にされなかった。

しかし、この実施の形態においては、ＤＰＦ差圧の増加に伴って、計算Ｐ4aは、従来のＰ4bと比較して増加するようになった。このため、ＤＰＦ差圧の増加に伴って、数式（７）で算出されるＱ4は減少するようになった。その結果、ＤＰＦ差圧の増加に伴って、ＶＮ開度の上限値がさらに閉じ側にされるようになった。

図８は、この実施の形態におけるＤＰＦ差圧の増加に伴うＶＮ開度の上限値および最終ＶＮ開度の変化を示すグラフである。図８を参照して、ＤＰＦ差圧が増加すると、ＶＮ開度の上限値が増加する（閉じ側とされる）ようになったので、ＶＮ開度の制御における最終ＶＮ開度が頭打ちとなることなく、さらに閉じ側に動かせるようになった。

図９は、この実施の形態におけるＤＰＦ差圧の増加に伴う目標過給圧および実過給圧の変化を示すグラフである。図９を参照して、ＶＮ開度が上限値で制限されにくくなった結果、実過給圧が目標過給圧に追従できるようになった。

図１０は、この実施の形態におけるＤＰＦ差圧の増加に伴うＰ4／Ｐ6の変化を示すグラフである。図１０を参照して、ＤＰＦ５７差圧が増加しても、過給圧が確保できるようになったので、Ｐ4／Ｐ6を、図６の所定値を超えない値でほぼ一定に保つことが可能となった。

［第２実施形態］
第１実施形態においては、図５で示したように、タービン３６の前の圧力Ｐ4にＤＰＦ差圧増加量を加算することで、タービン３６の前の補正後の圧力Ｐ4aを算出するようにした。第２実施形態においては、タービン３６の前の圧力Ｐ4にＤＰＦ差圧の増加比率を掛けることで、タービン３６の前の補正後の圧力Ｐ4aを算出するようにする。

図１１は、第２実施形態におけるタービンの前の補正後の圧力Ｐ4aを算出する流れを示すフロー図である。図１１を参照して、まず、差圧センサ１１０の検出値から、単位ガス量当りのＤＰＦ差圧が特定される。これにＤＰＦ５７を通過するガス量が乗算されることで、現在のＤＰＦ差圧が算出される。

また、ＤＰＦ５７の新品時の単位ガス量当りのＤＰＦ差圧に、ＤＰＦ５７を通過するガス量が乗算されることで、新品時のＤＰＦ差圧が算出される。現在のＤＰＦ差圧を新品時のＤＰＦ差圧で除算することで、新品時のＤＰＦ差圧に対する現在のＤＰＦ差圧の増加比率が算出される。

このＤＰＦ差圧の増加比率が、図２のステップＳ１１２で算出されたタービン３６の前の圧力Ｐ4に乗算されることで、タービン３６の前の補正後の圧力Ｐ4aが算出される。

［変形例］
（１） 第２実施形態においては、図１１で示したように、タービン３６の前の補正後の圧力Ｐ4aが算出されるようにした。しかし、これに限定されず、建機用のエンジン１などのように、ＤＦＰ５７の下流が大気開放にできる場合、ＤＰＦ差圧＝Ｐ6とみなすことができる。このため、新品時のＰ6に対する現在のＰ6の増加比率が、図２のステップＳ１１２で算出されたタービン３６の前の圧力Ｐ4に乗算されることで、タービン３６の前の補正後の圧力Ｐ4aが算出されるようにしてもよい。

（２） 前述した実施の形態においては、図４で示したように、タービン３６の前の排気の温度Ｔ4を計算で算出するようにした。しかし、これに限定されず、温度Ｔ４を温度センサで検出するようにしてもよい。

［まとめ］
（１） 図１で示したように、過給システムは、エンジン１から排出された排気によって駆動されるタービン３６とタービン３６へ流入する排気の流速を調整する可変ノズル機構４０とを含みエンジン１への吸気を過給する過給機３０と、エンジン１の排気中の粒子状物質を捕集するＤＰＦ５７と、ＤＰＦ５７の入口と出口との排気の差圧を検出する差圧センサ１１０と、可変ノズル機構４０を制御する制御装置２００とを備える。

図２および図３で示したように、制御装置２００は、エンジン１からタービン３６までの間の排気圧力である圧力Ｐ4を算出し（ステップＳ１１２）、算出された圧力Ｐ4を、差圧センサ１１０によって検出された差圧を用いて補正して圧力Ｐ4aを算出し（ステップＳ１１４）、圧力Ｐ4aを用いて所定方法で可変ノズル機構４０のＶＮ開度の上限値を算出する（ステップＳ１１６）。

これにより、ＤＰＦ５７の差圧が増加した場合であっても、過給圧を維持することができる。

（２） 図２および図６で示したように、上述の所定方法は、ＤＰＦ５７の新品時に対応した圧力Ｐ4を用いて可変ノズル機構４０のＶＮ開度の上限値を算出する方法である。制御装置２００は、差圧センサ１１０によって検出されたＤＰＦ５７の新品時の差圧に対する現時点の差圧の変化に応じて、圧力Ｐ4を圧力Ｐ4aに補正する。これにより、ＤＰＦ５７の差圧が増加した場合であっても、タービン３６の前の圧力Ｐ4を補正した圧力Ｐ4aを用いることで、ＤＰＦ５７の新品時に対応した算出方法でＶＮ開度の上限値を算出できる。

（３） 図５で示したように、上述の差圧センサ１１０によって検出される差圧の変化は、ＤＰＦ５７の新品時の差圧に対する現時点の差圧の増加量である。図５で示したように、制御装置２００は、圧力Ｐ4に差圧の増加量を加算することで圧力Ｐ4aに補正する。これにより、圧力Ｐ4を容易に補正することができる。

（４） 図１１で示したように、上述の差圧センサ１１０によって検出される差圧の変化は、ＤＰＦ５７の新品時の差圧に対する現時点の差圧の増加率である。図１１で示したように、制御装置２００は、圧力Ｐ4に増加率を乗算することで圧力Ｐ4aに補正する。これにより、圧力Ｐ4を適切に補正することができる。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジン、１０ エンジン本体、１１ シリンダヘッド、１２ シリンダ、１４ ピストン、１５ 燃焼室、１６ インジェクタ、１６ａ 噴射ノズル、１７ サプライポンプ、１８ コモンレール、２０ エアクリーナ、２２ 第１吸気管、２４ 第２吸気管、２５ ディーゼルスロットル、２６ インタークーラ、２７ 第３吸気管、２８ 吸気マニホールド、３０ 過給機、３２ コンプレッサ、３４ コンプレッサホイール、３６ タービン、３８ タービンホイール、４０ 可変ノズル機構、４２ 連結軸、４４ アクチュエータ、５０ 排気マニホールド、５２ 第１排気管、５４ 第２排気管、５５ 排気処理装置、５６ 酸化触媒、５８ ＳＣＲ触媒、６０ ＥＧＲ装置、６２ ＥＧＲバルブ、６６ ＥＧＲ通路、６８ ＥＧＲクーラ、１０２ エンジン回転数センサ、１０４ エアフローメータ、１０６ 過給圧センサ、１０８ 燃圧センサ、１１０ 差圧センサ、２００ 制御装置、２０１ ＣＰＵ、２０２ メモリ。

Claims (4)

1. エンジンから排出された排気によって駆動されるタービンと、前記タービンへ流入する排気の流速を調整する可変ノズル機構とを含み、前記エンジンへの吸気を過給する過給機と、
   前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタの入口と出口との排気の差圧を検出する検出部と、
   前記可変ノズル機構を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記エンジンから前記タービンまでの間の排気圧力である第１圧力を算出し、
   算出された前記第１圧力を、前記検出部によって検出された差圧を用いて補正して第２圧力を算出し、
   前記第２圧力を用いて所定方法で前記可変ノズル機構の開度の上限値を算出する、過給システム。
2. 前記所定方法は、前記フィルタの新品時に対応した前記第１圧力を用いて前記可変ノズル機構の開度の上限値を算出する方法であり、
   前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記フィルタの新品時の差圧に対する現時点の差圧の変化に応じて、前記第１圧力を前記第２圧力に補正する、請求項１に記載の過給システム。
3. 前記変化は、前記フィルタの新品時の差圧に対する現時点の差圧の増加量であり、
   前記制御装置は、前記第１圧力に前記増加量を加算することで前記第２圧力に補正する、請求項２に記載の過給システム。
4. 前記変化は、前記フィルタの新品時の差圧に対する現時点の差圧の増加率であり、
   前記制御装置は、前記第１圧力に前記増加率を乗算することで前記第２圧力に補正する、請求項２に記載の過給システム。

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