JP4793083B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、PMの捕集手段より上流の排気通路から排気ガスを吸気通路に還流させる構成を備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、２系統の排気ガス還流通路を備えるディーゼル機関の排気浄化装置が開示されている。より具体的には、この従来のディーゼル機関の排気通路には、ターボチャージャのタービンが配置されている。このタービンの下流には、ディーゼル機関から排出される粒子状物質(PM)を捕集するためのDPF(Diesel Particulate Filter)が配置されている。

また、上記従来のディーゼル機関は、DPFより下流の排気通路と、ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路とを連通する低圧排気ガス還流通路LPL-EGRを備え、更に、タービンより上流の排気通路と、コンプレッサより下流の吸気通路とを連通する高圧排気ガス還流通路HPL-EGRを備えている。

特開２００２−２７６４０５号公報 特開２００５−７６４５６号公報 特開２００２−２８５８７５号公報

上述した従来のディーゼル機関が備えるDPFなどのPM捕集手段においては、捕集されるPM量が増加した状態、すなわち、PM捕集手段に詰まりが生じた状態になると、ディーゼル機関の排圧が上昇することで、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRにおける排気側と吸気側との圧力差が大きくなる。このため、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRによって吸気通路に還流される排気ガス再循環量が増大することとなる。その結果、ディーゼル機関の筒内に導入される全体の排気ガス再循環量に要求値とのずれが生ずることとなり、また、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRと低圧排気ガス還流通路LPL-EGRとを併用する制御を行っていた場合には、両者による排気ガス再循環量の分配比率に要求値とのずれが生ずることとなる。

上記のように、排気ガス再循環量を要求値に制御できなくなると、ディーゼル機関の筒内温度を良好な温度に維持できなくなる。その結果、ディーゼル機関の燃費性能や排気性能を良好に維持できなくなる可能性がある。

このような問題を、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRの流量を低減させることで解消させようとすると、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRや低圧排気ガス還流通路LPL-EGRの流量を調整する各種アクチュエータの調整が必要となる。このような手法によって、ディーゼル機関の各通路を流れる新気量や排気ガス再循環量を狙いの状態に維持しつつ、上記ずれの解消を実現させようとすると、その制御が非常に複雑化してしまう。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、PM捕集手段の詰まりの状態によらずに、適切な筒内温度を維持させ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、ターボチャージャと、
前記ターボチャージャのタービンよりも下流の排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集手段と、
吸気弁の閉じ時期を可変とし、かつ、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
前記タービンよりも上流の排気通路と、前記ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の吸気通路とを連通する第１排気ガス還流通路と、
前記PM捕集手段より下流の排気通路と、前記コンプレッサより上流の吸気通路とを連通する第２排気ガス還流通路と、
前記PM捕集手段の詰まりの程度を判定する判定手段と、
前記PM捕集手段の詰まりの程度が第１所定レベル以上である場合には、実圧縮比が減少するように前記可変動弁機構を用いて前記吸気弁の閉じ時期を制御し、前記PM捕集手段の詰まりの程度が前記第１所定レベルよりも高い前記第２所定レベル以上である場合には、実圧縮比の減少に加え、内部排気ガス再循環量が減少するように前記可変動弁機構を用いて前記バルブオーバーラップ期間を制御する筒内温度制御手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、ターボチャージャと、
前記ターボチャージャのタービンよりも下流の排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集手段と、
吸気弁の閉じ時期を可変とし、かつ、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
前記タービンよりも上流の排気通路と、前記ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の吸気通路とを連通する第１排気ガス還流通路と、
前記タービンよりも下流であって前記PM捕集手段よりも上流の排気通路と、前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを連通する第２排気ガス還流通路と、
前記PM捕集手段の詰まりの程度を判定する判定手段と、
前記PM捕集手段の詰まりの程度が第１所定レベル以上である場合には、実圧縮比が増加するように前記可変動弁機構を用いて前記吸気弁の閉じ時期を制御し、前記PM捕集手段の詰まりの程度が前記第１所定レベルよりも高い前記第２所定レベル以上である場合には、実圧縮比の増加に加え、内部排気ガス再循環量が増加するように前記可変動弁機構を用いて前記バルブオーバーラップ期間を制御する筒内温度制御手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、PM捕集手段の詰まりの状態によらずに、適切な筒内温度を維持できるようになる。

第２の発明によれば、PM捕集手段の詰まりの状態によらずに、適切な筒内温度を維持できるようになる。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、複数の気筒（図１では４つの気筒）を有するディーゼル機関１０と、ディーゼル機関１０に空気を供給する吸気系と、ディーゼル機関１０から排気ガスを排出する排気系と、ディーゼル機関１０の運転を制御する制御系とを備えている。

ディーゼル機関１０の吸気系は、吸気マニホールド１２と、吸気マニホールド１２に接続される吸気管（吸気通路）１４とを備えている。空気は大気中から吸気管１４に取り込まれ、吸気マニホールド１２を介して各気筒の燃焼室に分配される。吸気管１４の入口には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流近傍には、吸気管１４に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１８が設けられている。

エアフローメータ１８の下流には、吸気管１４を流れる空気量を調整するための第１吸気絞り弁２０が配置されている。第１吸気絞り弁２０の下流には、ターボチャージャ２２のコンプレッサ２２aが配置されている。また、コンプレッサ２２aの下流には、コンプレッサ２２aにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ２４が配置されている。更に、インタークーラ２４の下流には、吸気管１４を流れる空気量を調整するための第２吸気絞り弁２６が配置されている。

ディーゼル機関１０の排気系は、排気マニホールド２８と、排気マニホールド２８に接続される排気管３０とを備えている。ディーゼル機関１０の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド２８に集められ、排気マニホールド２８を介して排気管３０へ排出される。排気マニホールド２８の下流の排気管３０には、ターボチャージャ２２のタービン２２bが配置されている。

タービン２２bの下流には、ディーゼル機関１０から排出される排気ガス中の粒子状物質（PM）を捕集するためのPM捕集手段としてのDPF(Diesel Particulate Filter)と、このDPFに酸化触媒を組み合わせた触媒付きフィルタ３２が組み込まれている。この触媒付きフィルタ３２の下流には、排気管３０を流れる排気ガス量を調整するための排気絞り弁３４が配置されている。また、排気管３０には、触媒付きフィルタ３２の前後の差圧を検出するための差圧センサ３６が取り付けられている。

また、図１に示すシステムは、低圧排気ガス還流通路（以下、単に「LPL-EGR」と略することがある）３８を備えている。低圧排気ガス還流通路３８は、タービン２２bより下流であって触媒付きフィルタ３２より下流の排気管３０と、第１吸気絞り弁２０より下流の吸気管１４とを連通するように構成されている。この低圧排気ガス還流通路３８の途中には、当該通路３８を開閉するための第１EGRバルブ４０が設けられている。

また、図１に示すシステムは、高圧排気ガス還流通路（以下、単に「HPL」と略することがある）４２を備えている。高圧排気ガス還流通路４２は、タービン２２bより上流の排気管３０と、第２吸気絞り弁２６より下流の吸気管１４とを連通するように構成されている。この高圧排気ガス還流通路４２の途中には、当該通路４２を開閉するための第２EGRバルブ４４が設けられている。

また、図１に示すシステムは、各気筒の吸気弁および排気弁を駆動するための可変動弁機構４６を備えている。可変動弁機構４６は、吸気弁を駆動するための構成と、排気弁を駆動するための構成とをそれぞれ備えているものとする。そして、ここでは、可変動弁機構４６は、吸気弁の閉じ時期を可変に制御できる機能を備え、かつ、吸気弁および排気弁のそれぞれの開閉時期を作用角一定のままで変更できる機能をも備えているものとする。具体的には、例えば、吸気側には、吸気弁の作用角およびリフト量を機械的に連続可変させられる機構を備え、かつ、吸気側および排気側のそれぞれに、それらの開閉時期を制御するためのVVT機構を備えることによって、上記の機能を実現することができる。尚、可変動弁機構４６は、このような構成に限らず、例えば、電磁駆動弁などであってもよい。

ディーゼル機関１０の制御系は、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサおよび各種アクチュエータが接続されている。ECU５０には、これらの機器やセンサ以外にも複数の機器やセンサが接続されているが、ここではその説明は省略する。ECU５０は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムに従って各機器を駆動するようになっている。

以上説明したように、本実施形態のシステムは、２系統の排気ガス還流通路を備えている。先ず、低圧排気ガス還流通路LPL-EGR３８によれば、第１EGRバルブ４０の開度を適当に調整することにより、触媒付きフィルタ３２を通過して浄化された排気ガスを、コンプレッサ２２aより上流の吸気管１４に導入することができる。このような低圧排気ガス還流通路LPL-EGR３８によって導入された還流排気ガス（以下、EGRガス）は、インタークーラ２４によって冷却された後に筒内に導入される。このため、低圧排気ガス還流通路LPL-EGR３８によれば、低温のEGRガスの導入が可能となる。

また、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR４２によれば、第２EGRバルブ４４の開度を適当に調整することにより、ディーゼル機関１０から排出された直後の高温の排気ガスを、インタークーラ２４より下流の吸気管１４に導入することができる。このため、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR４２によれば、低圧排気ガス還流通路LPL-EGR３８に比して、より高温のEGRガスの導入が可能となる。

低圧排気ガス還流通路LPL-EGR３８によって導入されるEGRガス量は、ECU５０によって、第１EGRバルブ４０、第１吸気絞り弁２０、或いは排気絞り弁３４のそれぞれの開度が適当に調整されることによって、任意に調整可能である。同様に、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR４２によって導入されるEGRガス量は、ECU５０によって、第２EGRバルブ４４、或いは第２吸気絞り弁２６のそれぞれの開度が適当に調整されることによって、任意に調整可能である。

ECU５０は、そのような手法で、ディーゼル機関１０の運転状態に応じて、要求されるEGR率（筒内に吸入された全吸入ガス量中に占めるEGRガスの割合）が得られるように、それぞれの通路によって導入されるEGRガス量を制御する。その際、ECU５０は、LPL-EGR３８およびHPL-EGR４２により導入される合計のEGRガス量が要求されるEGR率となるようにしつつ、LPL-EGR３８とHPL-EGR４２との間でEGRガスの分配比率が運転状態に応じて必要とされる値となるように制御する。

［実施の形態１の特徴部分］
上述した触媒付きフィルタ３２では、DPFに捕集されるPM量が増えてくると、すなわち、DPFの詰まりの程度が大きくなると、排圧が上昇する。排圧が上昇すると、HPL-EGR４２における排気側と吸気側との圧力差が大きくなる。その結果、HPL-EGR４２によって吸気管１４に還流されるEGRガス量が増大することとなる。HPL-EGR４２から導入される高温のEGRガス量が増えると、筒内温度が上昇し、その結果として、NOx排出量が増加し、更には着火遅れの低減によりスモーク排出量が増加する。

このような場合に、HPL-EGR４２からのEGRガス量を減少させることで筒内温度の上昇を回避すべく、HPL-EGR４２の第２EGRバルブ４４を閉じ側に制御することが考えられる。しかしながら、現実には、HPL-EGR４２からのEGRガス量が大きく増えた状況下で、LPL-EGR３８とHPL-EGR４２との間でEGRガスの分配比率を変えることなく、両者による合計のEGRガス量を同じとなるように、HPL-EGR４２からのEGRガス量を調整することは困難である。また、第２EGRバルブ４４の調整によってHPL-EGR４２によるEGRガス量を減量させると、筒内から触媒付きフィルタ３２に向かう排気ガス量が増えるため、排圧が更に上昇する。排圧が上昇すると、燃料噴射量を増加する必要が生ずるため、燃費が悪化する。また、燃料噴射量が増加したことで、要求EGR率が変化した場合に筒内温度の上昇を抑制するには、高温のHPL-EGR４２ではなく低温のLPL-EGR３８の方でEGRガスを増やす必要が生ずる。そこで、LPL-EGR３８からのEGRガス量を増やそうとして、第１吸気絞り弁２０を絞るようにすれば、ポンプ損失の増大を招き、また、排気絞り弁３４を絞るようにすれば、更なる排圧の上昇を招く。これらは、何れも燃費を悪化させる要因となる。

以上説明したように、触媒付きフィルタ３２の詰まりに起因するHPL-EGR４２からのEGRガス量の増加と、それに伴う筒内温度の上昇を解消させようとすると、LPL-EGR３８からのEGRガス量の更なる調整などを既述したアクチュエータを用いて行う必要が生じ、その制御が非常に複雑化してしまう。そこで、本実施形態のシステムでは、制御を複雑化させることなく、触媒付きフィルタ３２の詰まりの状態によらずに、適切な筒内温度を維持できるようにすべく、ECU５０に、以下の図２に示すルーチンの処理を実行させることとした。

図２は、上記の目的を達成するために、本実施の形態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２に示すルーチンでは、先ず、触媒付きフィルタ３２の詰まりの程度が検知される（ステップ１００）。具体的には、本ステップ１００では、上記の差圧センサ３６の出力に基づいて、触媒付きフィルタ３２の前後の差圧が所定値以上であるときには、詰まりが発生したと判断され、また、当該差圧が高くなるほど、詰まりの程度が高いと判断される。

次に、触媒付きフィルタ３２に詰まりが生じているか否かが判別される（ステップ１０２）。その結果、触媒付きフィルタ３２に詰まりが生じていないと判定される場合、すなわち、この詰まりに起因する排圧上昇が生じていないと推定できる場合には、今回起動時のルーチンの処理が速やかに終了される。

一方、触媒付きフィルタ３２に詰まりが生じていると判定された場合、すなわち、この詰まりに起因する排圧上昇が生じていると推定できる場合には、次いで、今回生じている詰まりの程度が低いか否か、すなわち、差圧センサ３６の出力値に基づき、排圧が所定値以上に上昇していると推定できる状況下であるか否か、が判別される（ステップ１０４）。

その結果、詰まりの程度が低いと判定された場合、すなわち、排圧の上昇が比較的小さいと推定できる場合には、ディーゼル機関１０の実圧縮比εを減少させる処理が実行される（ステップ１０６）。具体的には、実圧縮比εの減少は、可変動弁機構４６による吸気弁の閉じ時期の制御によって実現される。

図３は、そのような吸気弁の閉じ時期の制御を説明するための図である。図３中に実線で表された波形は、ディーゼル機関１０の運転状態に応じて決定される吸気弁のベースのリフトカーブを示している。本ステップ１０６では、このようなベースのリフトカーブの閉じ時期に対し、下死点（BDC）を基準として、より上死点に近い位置で閉じ時期が到来するように、吸気弁が制御される。そのためには、図３中に破線で表された２つの波形のように、２通りの手法が考えられる。すなわち、ベースのリフトカーブの閉じ時期よりも早閉じ側に制御する手法と、ベースのリフトカーブの閉じ時期よりも遅閉じ側に制御する手法である。

一方、上記ステップ１０４において、触媒付きフィルタ３２に生じた詰まりの程度が低くないと判定された場合、すなわち、排圧の上昇が比較的大きいと推定できる場合には、ディーゼル機関１０の実圧縮比εを減少させる処理とともに、内部EGRガス量を減少させる処理が実行される（ステップ１０８）。具体的には、内部EGRガス量の減少は、可変動弁機構４６による吸気弁および排気弁のそれぞれの開閉時期の制御によって実現される。この場合の内部EGRガス量は、HPL-EGR４２によるEGRガス量の増加分に対応する分だけ減量される。

図４は、可変動弁機構４６による内部EGRガス量の調整手法を説明するための図である。より具体的には、図４（Ａ）は、負のオーバーラップ量の変更による内部EGRガス量の調整手法を示しており、図４（Ｂ）は、正のオーバーラップ量の変更による内部EGRガス量の調整手法を示している。また、図４において、実線で表した波形が排気弁のリフトカーブを、破線で表した波形が吸気弁のリフトカーブをそれぞれ示している。尚、本実施形態のシステムにおいては、図４（Ａ）および図４（Ｂ）の何れかの手法によって、ディーゼル機関１０の運転状態に応じた量の内部EGRガスが、導入されているものとする。

図４（Ａ）に示す手法によれば、排気弁（EX）の閉じ時期を進角させ、かつ、吸気弁（IN）の開き時期を遅角させることにより、負のバルブオーバーラップ期間、つまり、吸気弁と排気弁とが共に閉弁状態となる期間を延ばすことができる。その結果、排気行程中に筒内に閉じ込めておく排気ガス量を増大させることができ、内部EGRガス量を増加させることができる。本ステップ１０８では、そのような負のバルブオーバーラップ期間の延長による内部EGR制御が行われている場合には、内部EGRガス量を減少させるべく、そのような負のバルブオーバーラップ期間が短くなるように、可変動弁機構４６が制御される。

また、図４（Ｂ）に示す手法によれば、排気弁（EX）の閉じ時期を遅角させ、かつ、吸気弁（IN）の開き時期を進角させることにより、正のバルブオーバーラップ期間、つまり、吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となる期間を延ばすことができる。その結果、吸気弁の開弁後に吸気管１４に逆流する既燃ガス量、つまり、内部EGRガス量を増加させることができる。本ステップ１０８では、そのような正のバルブオーバーラップ期間の延長による内部EGR制御が行われている場合には、上記の負のバルブオーバーラップ期間を短くする制御に代え、正のバルブオーバーラップ期間が短くなるように、可変動弁機構４６を制御してもよい。

図５は、本実施形態のシステムによって得られる効果を説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、対比のために、可変動弁機構を備えていないシステムにおけるEGRガスの分配比率の変化を、図５（Ｂ）は、本実施形態のシステムの制御が実行された結果としてのEGRガスの分配比率の変化を、それぞれ説明するための図である。

先ず、本実施形態の可変動弁機構４６のような機構を備えていないシステムにおいて、DPFなどのPM捕集手段に詰まりが発生した場合には、図５（Ａ）に示すように、詰まりの程度が比較的低いときは、EGRバルブや吸気絞り弁などを用いてLPL-EGRおよびHPL-EGRによるEGRガスの分配比率を変更することにより、筒内温度を適切な温度に維持することもできる。しかしながら、既述したように、筒内温度を適温に維持するためには、制御が複雑化してしまう。また、詰まりの程度が比較的高い場合には、既述したように、HPL-EGRによるEGRガス量が増大するため、詰まりの程度が比較的低いときと等EGR率に制御されていても、図５（Ａ）に示すようにHPL-EGR比率が高くなるために筒内温度が上昇し、NOx排出量などが増加してしまう。また、これを回避しようとして、HPL-EGRによるEGRガス量を単に減少させることとすれば、合計のEGRガス量が減少し、新気が増えるため、NOx排出量が更に増加してしまう。

これに対し、本実施形態の手法によれば、図５（Ｂ）に示すように、触媒付きフィルタ３２に詰まりが生じていない場合には、LPL-EGR３８とHPL-EGR４２との間でEGRガスの分配比率を適切な値とし、かつ、可変動弁機構４６の制御によって適切な内部EGRガスも導入することで、狙いの筒内温度を維持することができ、NOx排出量を効果的に低減させることができる。

そして、本実施形態の手法によれば、詰まりの程度が比較的低い場合には、HPL-EGR４２によるEGRガス量の比率が増えることで、筒内温度が上昇するが、上記のように、可変動弁機構４６による吸気弁の閉じ時期の制御によって、実圧縮比εが減少される。このような手法によれば、吸気弁の閉じ時期の制御のみという比較的簡便な手法によって、LPL-EGR３８とHPL-EGR４２との分配比率を変更する必要なく、筒内温度の上昇を抑制することができ、NOx排出量の増加を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の手法によれば、詰まりの程度が比較的高い場合、言い換えれば、HPL-EGR４２によるEGRガス量の増加量が多く、実圧縮比εの減少だけでは筒内温度を適温に維持できないような場合には、図５（Ｂ）に示すように、高温のEGRガス量が導入される内部EGRガス量を、HPL-EGR４２によるEGRガスの増加分だけ減少させることにより、等EGR率の下で筒内温度を適温に維持することができるようになり、NOx排出量を効果的に低減させることが可能となる。また、このような詰まりの程度が比較的高い場合の制御も、可変動弁機構４６による吸排気弁の開閉時期の制御のみという比較的簡便な手法によって実現することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、差圧センサ３６の出力変化を検知することで、触媒付きフィルタ３２の詰まりの程度を判断し、その詰まりに起因する排圧の変化を推定するようにしている。しかしながら、排圧情報の取得は、そのような推定でなくてもよく、例えば、触媒付きフィルタ３２より上流の排気管３０に排圧を検出する圧力センサを設けて、排圧を直接検出するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、差圧センサ３６の出力から得た排圧情報に基づいて、実圧縮比εや内部EGRガス量の制御を行うこととしているが、本発明におけるガス割合は、排圧情報から得る手法に限られるものではない。すなわち、例えば、HPL-EGR４２の接続点より下流の吸気管１４に、筒内に吸入されるガスの酸素濃度を検出するための吸気O₂センサや当該ガスの温度を検出するための吸気温度センサを設けることとして、筒内に吸入されるガスの酸素濃度や温度に基づいて、ガス割合を取得するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、触媒付きフィルタ３２に詰まりが生じた場合に、実圧縮比εを減少させるようにしているが、この場合に筒内温度を低減させる手段はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、水冷式のインタークーラやHPL-EGRに水冷式EGRクーラを備える内燃機関においては、詰まりが生じた場合に、インタークーラによる吸気の冷却量やEGRクーラによるEGRガスの冷却量を増やすようにしてもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、触媒付きフィルタ３２のDPFが前記第１の発明における「PM捕集手段」に、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR４２が前記第１の発明における「第１排気ガス還流通路」に、低圧排気ガス還流通路LPL-EGR３８が前記第１の発明における「第２排気ガス還流通路」に、それぞれ相当している。また、ECU５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「判定手段」が、ステップ１０２〜１０８の一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「筒内温度制御手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
［システム構成］
図６は、本発明の実施の形態２の構成を説明するための図である。尚、図６において、上述した図１に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図６に示すシステムは、ディーゼル機関６０に、比較的低温のEGRガスを導入するための低圧排気ガス還流通路LPL-EGR６２の配置場所が異なる点を除き、上述した図１に示すシステムと同様の構成を有している。すなわち、図６に示すように、本実施形態のLPL-EGR６２は、タービン２２bより下流であって触媒付きフィルタ３２より上流の排気管３０と、第１吸気絞り弁２０より下流の吸気管１４とを連通するように構成されている。このLPL-EGR６２の途中には、当該通路６２を開閉するための第１EGRバルブ６４が設けられている。

［実施の形態２の特徴部分］
触媒付きフィルタ３２より上流の排気管３０と連通するLPL-EGR６２を有する上記図６に示すシステムにおいて、触媒付きフィルタ３２に詰まりが生じた場合には、触媒付きフィルタ３２より下流の排気管３０と連通するLPL-EGR３８を有するシステムに比して、より排圧の高い位置から吸気管１４に向けて、より多量のEGRガスが導入され易くなる。また、図６に示すLPL-EGR６２とHPL-EGR４２とを比較した場合においても、コンプレッサ２２aより上流に吸気管１４との接続点のあるLPL-EGR６２側の方が、HPL-EGR４２側に比して吸気管１４内の圧力が低くなる。このため、触媒付きフィルタ３２に詰まりが発生した場合には、LPL-EGR６２の方がHPL-EGR４２に比して導入されるEGRガス量が多くなる。

LPL-EGR６２側からのEGRガスの導入量が増えるということは、低温のEGRガスが多量に筒内に導入されることを意味する。従って、詰まりの程度いかんで、LPL-EGR６２からの低温のEGRガス量の導入量が過大となると、筒内温度が良好な温度に維持されなくなってしまう。そこで、本実施形態のシステムでは、制御を複雑化させることなく、触媒付きフィルタ３２の詰まりの状態によらずに、適切な筒内温度を維持できるようにすべく、ECU５０に、以下の図７に示すルーチンの処理を実行させることとした。

図７は、上記の目的を達成するために、本実施の形態２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。尚、図７において、実施の形態１における図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図７に示すルーチンでは、触媒付きフィルタ３２の詰まりの程度が低いと判定された場合、すなわち、排圧の上昇が比較的小さいと推定できる場合には（ステップ１０４）、ディーゼル機関１０の実圧縮比εを増加させる処理が実行される（ステップ２００）。具体的には、実圧縮比εの増加は、既述した実施の形態１と同様に、可変動弁機構４６による吸気弁の閉じ時期の制御によって実現されるものである。ここでは図示を省略するが、本ステップ２００では、実施の形態１とは逆方向の制御、すなわち、ベースのリフトカーブに対し、下死点（BDC）を基準として、より下死点に近い位置に閉じ時期が到来するように、吸気弁が制御される。

また、本ルーチンでは、触媒付きフィルタ３２に生じた詰まりの程度が低くないと判定された場合、すなわち、排圧の上昇が比較的大きいと推定できる場合には（ステップ１０４）、ディーゼル機関１０の実圧縮比εを増加させる処理とともに、内部EGRガス量を増加させる処理が実行される（ステップ２０２）。本ステップ２０２における内部EGRガス量の増加は、上記ステップ１０８の処理と逆方向への吸排気弁の開閉時期の制御によって実現される。この場合の内部EGRガス量は、LPL-EGR６２によるEGRガス量の増加分に対応する分だけ増量される。

以上説明した図７に示すルーチンによれば、触媒付きフィルタ３２の詰まりの程度が比較的低い場合には、実圧縮比εを増加させることにより、筒内温度を適切な温度に維持させることができる。また、詰まりの程度が比較的高い場合には、実圧縮比εの増加に加え、内部EGRガス量が増量されるため、LPL-EGR６２からのEGRガス量が大きく増えた状況下であっても、筒内温度を適切な温度に維持することができる。このように、本実施形態のシステムによれば、詰まりが生じた場合にLPL-EGRからのEGRガス量がHPからのEGRガス量に比して増加する構成を有するディーゼル機関においても、可変動弁機構４６の制御のみという比較的簡便な手法によって、筒内温度を適温に維持させることが可能となる。

本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 図２に示すルーチン中における吸気弁の閉じ時期の制御を説明するための図である。 可変動弁機構による内部EGRガス量の調整手法を説明するための図である。 本発明の実施の形態１のシステムによって得られる効果を説明するための図である。 本発明の実施の形態２の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０、６０ ディーゼル機関
１４ 吸気管
２０ 第１吸気絞り弁
２２ ターボチャージャ
２２a コンプレッサ
２２b タービン
２６ 第２吸気絞り弁
３０ 排気管
３２ 触媒付きフィルタ
３４ 排気絞り弁
３６ 差圧センサ
３８、６２ 低圧排気ガス還流通路LPL-EGR
４０、６４ 第１EGRバルブ
４２ 高圧排気ガス還流通路HPL-EGR
４４ 第２EGRバルブ
４６ 可変動弁機構
５０ ECU(Electronic Control Unit)

Claims (2)

1. ターボチャージャと、
   前記ターボチャージャのタービンよりも下流の排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集手段と、
   吸気弁の閉じ時期を可変とし、かつ、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
   前記タービンよりも上流の排気通路と、前記ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の吸気通路とを連通する第１排気ガス還流通路と、
   前記PM捕集手段より下流の排気通路と、前記コンプレッサより上流の吸気通路とを連通する第２排気ガス還流通路と、
   前記PM捕集手段の詰まりの程度を判定する判定手段と、
   前記PM捕集手段の詰まりの程度が第１所定レベル以上である場合には、実圧縮比が減少するように前記可変動弁機構を用いて前記吸気弁の閉じ時期を制御し、前記PM捕集手段の詰まりの程度が前記第１所定レベルよりも高い前記第２所定レベル以上である場合には、実圧縮比の減少に加え、内部排気ガス再循環量が減少するように前記可変動弁機構を用いて前記バルブオーバーラップ期間を制御する筒内温度制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. ターボチャージャと、
   前記ターボチャージャのタービンよりも下流の排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集手段と、
   吸気弁の閉じ時期を可変とし、かつ、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
   前記タービンよりも上流の排気通路と、前記ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の吸気通路とを連通する第１排気ガス還流通路と、
   前記タービンよりも下流であって前記PM捕集手段よりも上流の排気通路と、前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを連通する第２排気ガス還流通路と、
   前記PM捕集手段の詰まりの程度を判定する判定手段と、
   前記PM捕集手段の詰まりの程度が第１所定レベル以上である場合には、実圧縮比が増加するように前記可変動弁機構を用いて前記吸気弁の閉じ時期を制御し、前記PM捕集手段の詰まりの程度が前記第１所定レベルよりも高い前記第２所定レベル以上である場合には、実圧縮比の増加に加え、内部排気ガス再循環量が増加するように前記可変動弁機構を用いて前記バルブオーバーラップ期間を制御する筒内温度制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images