JP5556302B2 - エンジンの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機を有するディーゼルエンジンの制御方法及び制御装置に関する技術分野に属する。

従来より、吸気の過給圧を変更可能な可変ターボ過給機を備えたディーゼルエンジンは知られている。この可変ターボ過給機は、通常、タービンの吸気側にノズルベーンを有していて、このノズルベーンの開度を調整することでタービンへと向かう排気の通路面積を変化させて、吸気の過給圧を制御するように構成されている。

この可変ターボ過給機を備えたエンジンの制御方法として、例えば、特許文献１に示すように、アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて、乗員要求噴射量及び乗員要求過給圧を設定して、該各設定した値をそれぞれ、該燃料噴射量制限値及び過給圧制限値と比較することで目標燃料噴射量及び目標過給圧を設定するようにしたものが知られている。

具体的には、この制御方法では、燃料噴射量制限値と過給圧制限値とを、エンジンの排気通路に設けられたフィルタの上流側圧力とエンジン回転数とに基づいて設定し、乗員要求噴射量が燃料噴射量制限値を超える場合には、該制限値を目標燃料噴射量として設定し、乗員要求過給圧が過給圧制限値を超える場合には、該制限値を目標過給圧として設定するようになっている。これにより、フィルタに粒子状物質が堆積して過給機入口圧が過大に上昇したり、スモーク排出量が過大に増加したりするのを防止している。

さらに、特許文献１に示すものでは、燃焼時の酸素濃度が不足する状況下で、スモークの発生を抑制するために、燃料噴射量をスモーク制限噴射量に制限するようにしている。

特開２００８−５１０４２号公報

ところで、例えばエンジンの始動直後等、エンジンが冷間状態にある場合には、エンジンが暖気状態にある場合に比べてエンジンの冷却水温度が低いために、吸気密度や噴射燃料の密度が高くなる。この結果、エンジンの燃焼圧が許容圧を超えて、エンジンの作動信頼性が低下するという問題がある。したがって、このようにエンジンの作動信頼性が低下する状況下においては、目標燃料噴射量を乗員要求噴射量よりも低く設定して、燃焼圧の上昇を抑制することが好ましい。

しかし、上述したターボ過給機を備えたエンジンにおいて、単に、目標燃料噴射量を乗員要求噴射量よりも低く設定しただけでは、今度は、少ない排ガスボリュームでタービンを回転させるためにノズルベーンを閉じ側に制御する必要が生じる。この結果、タービンへと向かう排気流速が増大して、タービンの上流側と下流側との圧力差が大きくなり、延いては、タービンの軸方向に過大な荷重が作用してタービンが破損するという問題がある。したがって、このタービンの破損を問題を防止するためには、目標燃料噴射量を乗員要求噴射量よりも低くするだけでなく、目標過給圧を乗員要求過給圧よりも低く設定することが好ましい。

しかしながら、これと同様の制御を、例えば、アクセルペダルが踏み込まれてエンジン回転数が上昇する過程で行った場合、エンジン回転数の上昇速度が低下して、車両の加速レスポンスが損なわれるという問題がある。

すなわち、エンジン回転数が上昇する過程では、ターボ過給機のタイムラグにより吸気が一時的に不足してスモークが発生しやすい状態になるので、目標燃料噴射量を、上記特許文献１に示す如く、乗員要求噴射量よりも低いスモーク制限噴射量に制限することが好ましい。そして、このように目標燃料噴射量を制限した場合に、上述の如く目標過給圧を乗員要求過給圧よりも低くする制御を実行したとすると、ターボ過給機の過給圧が低下して、エンジン回転数の上昇速度が低下し、延いては、車両の加速レスポンスが低下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、タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機を有するディーゼルエンジンの制御方法及び制御装置において、目標燃料噴射量を制限する必要がある状況下で、吸気の過給圧が不必要に制限されてエンジン性能（エンジン回転数の上昇速度等）が低下するの防止しつつ、排ガスボリュームの低下に起因するタービンの破損を防止しようとすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、エンジンの燃料噴射量のみを制限する制御領域と、エンジンの燃料噴射量と過給圧とを共に制限する制御領域とを、エンジンの運転状態に応じて切り分けるようにした。

具体的には、請求項１の発明では、タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機を有するディーゼルエンジンの制御方法を対象とする。

そして、アクセル開度に基づいて、目標燃料噴射量及び目標過給圧を算出する算出工程と、上記エンジンが第１の運転状態にあるときに、上記エンジンの燃料噴射量を、上記算出工程にて算出された目標燃料噴射量未満の第１目標燃料噴射量に制御するとともに、上記吸気の過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する第１制御工程と、上記エンジンが第２の運転状態にあるときに、上記エンジンの燃料噴射量を、上記算出工程にて算出された目標燃料噴射量未満の第２目標燃料噴射量に制御するとともに、上記吸気の過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧未満の第２目標過給圧に制御する第２制御工程と、を備え、上記第１の運転状態は、上記エンジンの回転数が所定回転数以下の領域にある状態であり、上記第２の運転状態は、上記第１の運転状態よりもエンジン回転数が高い状態であるものとする。

請求項１の制御方法によれば、エンジンの燃料噴射量を、算出工程にて算出された目標燃料噴射量未満に制限する必要がある運転状態（エンジンの回転数が所定回転数以下の領域にある状態）において、第１制御工程が実行された場合には、過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧（＝第１目標過給圧）に制御して、過給圧が制限されることによるエンジン性能（例えば、エンジン回転数の上昇速度等）の低下を防止することができ、第２制御工程が実行された場合には、過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧未満（＝第２目標過給圧）に制御して、タービンの破損を防止することができる。

したがって、エンジンの運転状態に応じて、第１制御工程と第２制御工程とを切り替えて実行することで、タービンの破損防止と、エンジン性能の低下防止とを両立させることができる。また、第１の運転状態で、ターボ過給機の吸気のタイムラグによって吸気量（酸素濃度）が不足したとしても、スモークの発生を抑制することができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記第２制御工程は、上記第２目標過給圧を、上記第２目標燃料噴射量に基づいて設定する工程であるものとする。

請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記タービンの上流側と下流側との圧力差に起因するタービンの破損防止のための制限過給圧を予め記憶しておく記憶工程をさらに備え、上記第２制御工程は、上記記憶工程にて記憶された制限過給圧を基に、上記第２目標過給圧を設定する工程であるものとする。

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、上記第１の運転状態は、上記エンジンの回転数が上記所定回転数以下の領域で該エンジンの回転数が上昇している状態であるものとする。

請求項２乃至４の制御方法によれば、例えば、エンジンがアイドル状態にあるときに、アクセルペダルが踏み込まれてエンジン回転数が上昇する際には、エンジン回転数が所定回転数に達するまでの間、エンジンの燃料噴射量が、算出工程にて算出される目標燃料噴射量未満の第１目標燃料噴射量に制限される。したがって、このエンジン回転数の上昇過程で、ターボ過給機の吸気のタイムラグによって吸気量（酸素濃度）が不足したとしても、スモークの発生を抑制することができる。また、この状態では、燃料噴射量は制限されても、過給圧は目標過給圧に維持されるので、エンジン回転数の上昇中に過給圧が低下してその上昇速度が低下することもない。

一方、エンジン回転数が所定回転数に達した後は、ターボ過給機の吸気のタイムラグが解消されるが、この状態ではエンジンは始動後間もないのでエンジンは冷間状態となる。このため、吸気密度及び燃料密度が高くなって燃焼圧が閾値を超え、エンジンの信頼性レベルが所定レベルを下回る恐れがある。これに対して、本発明では、このようにエンジンの信頼性レベルが所定レベルを下回る状況下では、燃焼噴射量が目標燃料噴射未満の第２目標燃料噴射量に制限されるので、燃焼圧を閾値以下に維持してエンジンの信頼性を確保することができる。また、この状態では、燃料噴射量が制限されるのに伴い、過給圧も目標過給圧未満の第２目標過給圧に制限されるので、タービンの上流側と下流側との圧力差が限界値を超えてタービンが破損するのを防止することができる。

請求項５の発明では、タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機を有するディーゼルエンジンの制御方法を対象として、上記エンジンの燃料噴射量として、上記エンジンでスモークが発生しない第１目標燃料噴射量を算出する第１目標燃料噴射量算出工程と、上記エンジンの燃料噴射量として、上記エンジンでの燃焼圧が許容圧を超えない第２目標燃料噴射量を算出する第２目標燃料噴射量算出工程と、上記算出工程にて算出された目標燃料噴射量、上記第１目標燃料噴射量算出工程にて算出された第１目標燃料噴射量、及び、上記第２目標燃料噴射量算出工程にて算出された第２目標燃料噴射量のうち、最小値を選択して、上記エンジンの燃料噴射量を、該最小値に制御する燃料噴射量制御工程と、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量でないときには、上記吸気の過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する一方、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量であるときには、上記吸気の過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧未満の第２目標過給圧に制御する過給圧制御工程と、を備えているものとする。

これにより、スモークが発生しやすいエンジン運転領域においては、スモークの発生を抑制することができ、燃焼圧が許容圧を超えてエンジンの信頼性レベルが所定レベルを下回ってしまうエンジン運転領域においては、エンジンの信頼性レベルの低下を防止することができる。

請求項６の発明では、タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機と、アクセル開度に基づいて、目標燃料噴射量及び目標過給圧を算出する目標量算出手段と、気筒内に噴射する燃料噴射量を上記目標燃料噴射量に制御する燃料噴射量制御手段と、上記可変ターボ過給機により吸気の過給圧を上記目標過給圧に制御する過給圧制御手段と、を備えたディーゼルエンジンの制御装置を対象とする。

そして、上記エンジンが第１の運転状態にあるときに、上記気筒内に噴射する燃料噴射量を、上記目標燃料噴射量未満の第１目標燃料噴射量に制御するとともに、上記可変ターボ過給機による吸気の過給圧を、上記目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する第１制御手段と、上記エンジンが第２の運転状態にあるときに、上記気筒内に噴射する燃料噴射量を、上記目標燃料噴射量未満の第２目標燃料噴射量に制御するとともに、上記可変ターボ過給機による吸気の過給圧を上記目標過給圧未満の第２目標過給圧に制御する第２制御手段と、を備え、上記第１の運転状態は、上記エンジンの回転数が所定回転数以下の領域にある状態であり、上記第２の運転状態は、上記第１の運転状態よりもエンジン回転数が高い状態であるものとする。

この構成によれば、請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。

また、請求項７の発明では、タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機と、アクセル開度に基づいて、目標燃料噴射量及び目標過給圧を算出する目標量算出手段と、気筒内に噴射する燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、上記可変ターボ過給機により吸気の過給圧を制御する過給圧制御手段と、を備えたディーゼルエンジンの制御装置を対象として、上記気筒内に噴射する燃料噴射量として、上記エンジンでスモークが発生しない第１目標燃料噴射量を算出する第１目標燃料噴射量算出手段と、上記気筒内に噴射する燃料噴射量として、上記エンジンでの燃焼圧が許容圧を超えない第２目標燃料噴射量を算出する第２目標燃料噴射量算出手段と、を備え、上記燃料噴射量制御手段は、上記目標量算出手段により算出された目標燃料噴射量、上記第１目標燃料噴射量算出手段により算出された第１目標燃料噴射量、及び、上記第２目標燃料噴射量算出手段により算出された第２目標燃料噴射量のうち、最小値を選択して、上記エンジンの燃料噴射量を、該最小値に制御するように構成され、上記過給圧制御手段は、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量でないときには、上記吸気の過給圧を、上記目標量算出手段により算出された目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する一方、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量であるときには、上記吸気の過給圧を、上記目標量算出手段により算出された目標過給圧未満の第２目標過給圧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、請求項５の発明と同様の作用効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明のディーゼルエンジンの制御方法及び制御装置によれば、エンジンの燃料噴射量のみを制限する制御領域（エンジンの回転数が所定回転数以下の領域にある状態）と、エンジンの燃料噴射量と過給圧とを共に制限する制御領域（第１の運転状態よりもエンジン回転数が高い状態）とを、エンジンの運転状態に応じて切り分けるようにしたことで、燃料噴射量を制限する必要がある状況下で、吸気の過給圧が不必要に制限されてエンジン性能（エンジン回転数の上昇速度等）が低下するの防止しつつ、排ガスボリュームの低下に起因するタービンの破損を防止することができる。また、第１の運転状態で、ターボ過給機の吸気のタイムラグによって吸気量（酸素濃度）が不足したとしても、スモークの発生を抑制することができる。

また、本発明の他のディーゼルエンジンの制御方法及び制御装置によれば、アクセル開度に基づいて、目標燃料噴射量及び目標過給圧を算出し、該算出された目標燃料噴射量、エンジンでスモークが発生しない第１目標燃料噴射量、及び、エンジンでの燃焼圧が許容圧を超えない第２目標燃料噴射量のうち、最小値を選択して、エンジンの燃料噴射量を、該最小値に制御するとともに、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量でないときには、吸気の過給圧を、上記算出された目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する一方、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量であるときには、上記吸気の過給圧を、上記算出された目標過給圧未満の第２目標過給圧に制御する過給圧制御工程と、を備えるようにしたことで、スモークが発生しやすいエンジン運転領域においては、スモークの発生を抑制することができ、燃焼圧が許容圧を超えてエンジンの信頼性レベルが所定レベルを下回ってしまうエンジン運転領域においては、エンジンの信頼性レベルの低下を防止することができる。

本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの制御装置を示す全体構成図である。 ＶＧＴの概略構成を示す断面図である。 コントローラにおけるエンジンの制御処理を示すフローチャートである。 コントローラにおいて作成された、要求噴射量ライン、スモーク制限ライン、及び信頼性保護ラインの一例を示すグラフである。 実施形態２を示す図４相当図である。

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。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの制御装置Ａの全体構成を示し、１は車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジンである。このエンジン１は複数の気筒２，２，…（１つのみ図示する）を有し、その各気筒２内に往復動可能にピストン３が嵌挿されていて、このピストン３によって各気筒２内に燃焼室４が区画されている。また、ピストン３の頂面に対向する燃焼室４の天井部には、先端部を燃焼室４に臨ませ、かつ気筒中心線に沿って延びるようにインジェクタ（燃料噴射弁）５が配設されている。この各インジェクタ５の先端部には噴射ノズルが一体的に設けられている一方、基端部は、燃料を所定の高圧状態にて蓄えるコモンレール（図示省略）に対し分岐管によりそれぞれ接続されている。そして、前記噴射ノズルの針弁が各気筒毎に所定のタイミングで開閉作動されることによって、前記コモンレールから供給される高圧の燃料が燃焼室４に直接、噴射されるようになっている。

エンジン１には、クランク軸１０の回転角度を検出するクランク角センサ２１と、動弁系カム軸の回転角度を検出するカム角センサ（図示省略）と、冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ２２とが設けられている。前記クランク角センサ２１は、詳細は図示しないが、クランク軸端に設けた被検出用プレートとその外周に相対向するように配置した電磁ピックアップとからなり、前記被検出用プレートの外周部全周に亘って等間隔に形成された突起部が通過する度に、パルス信号を出力するものである。また、前記カム角センサも同様の構成である。

エンジン１の一側（図の右側）の側面には、各気筒２の燃焼室４に対しエアクリーナ６で濾過した空気を供給する吸気通路７が接続されている。この吸気通路７の下流端部には吸気マニホルド８が設けられ、この吸気マニホルド８から分岐した各通路がそれぞれ吸気ポートにより各気筒２の燃焼室４に連通しているとともに、吸気マニホルド８には吸気の過給圧を検出する吸気圧センサ２３が設けられている。

また、前記吸気通路７には、上流側から下流側に向かって順に、後述のタービン９により駆動されて吸気を圧縮するブロワ１１と、このブロワ１１により圧縮した吸気を冷却するインタークーラ１２と、バタフライバルブからなる吸気シャッター弁１３（吸気絞り弁）とが設けられている。

一方、エンジン１の反対側（図の左側）の側面には、各気筒２の燃焼室４からそれぞれ既燃ガス（排気）を排出するように、排気通路１４が接続されている。この排気通路１４の上流端部は各気筒２毎に分岐して、それぞれ排気ポートにより燃焼室４に連通する排気マニホルド１５であり、排気マニホルド１５には、排気中の酸素濃度を検出するための排気酸素濃度センサ２５が設けられている。該排気マニホルド１５よりも下流の排気通路１４には上流側から下流側に向かって順に、排気流を受けて回転されるタービン９と、排気中の粒子状物質を捕獲するためのＤＰＦフィルタ１６と、サイレンサ１７とが配設されている。

さらに、排気マニホルド１５には、排気の一部を吸気通路に環流させるＥＧＲ通路１８の上流側端部が接続され、ＥＧＲ通路１８の下流側端部は、吸気マニホルド８に接続されている。ＥＧＲ通路１８における上流側端部と下流側端部との中間位置にはＥＧＲクーラ１９が設けられており、ＥＧＲ通路１８の下流側端部寄りの位置にはＥＧＲ弁２０が設けられている。

前記タービン９と吸気通路７のブロワ１１とからなるターボ過給機３０は、図２に示すように、タービン９を収容するタービン室に該タービン９の全周を囲むように複数の可動式のノズルベーン３１，３１，…が設けられていて、該各ノズルベーン３１をそれぞれ回動させることによって、タービン９への排気の流通路の断面積（ノズル断面積）を変化させるようにした可変ターボ（以下ＶＧＴという）である。

より詳しくは、同図に実線で示すように、ノズルベーン３１，３１，…がタービン９に対し周方向に向くように位置付けられると、ノズル断面積が小さくなって、排気流量の少ないエンジン１の低回転域でも過給能力を高めることができる一方、同図に仮想線示すように、ノズルベーン３１，３１，…をその先端がタービン９の中心に向くように位置付ければ、ノズル断面積を大きして、排気流量の多いエンジン１の高回転域でも高い過給能力を得ることができるのである。

前記各インジェクタ５、吸気シャッター弁１３、ＶＧＴ３０、ＥＧＲ弁２０等は、いずれもコントロールユニット（Electronic Contorol Unit：以下ＥＣＵという）４０からの制御信号を受けて作動する。一方、このＥＣＵ４０には、クランク角センサ２１、水温センサ２２、吸気圧センサ２３、アクセル開度センサ２４、及び吸気温センサ２６等からの出力信号がそれぞれ入力されるようになっている。

そして、ＥＣＵ４０は、各センサからの入力信号を基に、目標燃料噴射量及び目標吸気過給圧を設定するとともに、インジェクタ５の作動制御によって燃料噴射量を目標燃料噴射量に制御し、さらに、ＶＧＴ３０のノズルベーン３１の作動制御（ＶＧＴ制御）によって、吸気の過給圧を目標過給圧に制御する。

ＥＣＵ４０によるエンジン制御としては、アクセル開度及びエンジン回転数に基づいて、乗員の要求トルクを満足させるように目標燃料噴射量を設定する通常運転制御と、スモークの発生を抑制するように燃料噴射量を制限するスモーク制限制御と、エンジン１の燃焼圧を許容値以下に維持するように（つまりエンジン１の作動信頼性レベルを所定レベル以上に維持するように）燃料噴射量を制限する信頼性制限制御とを選択的に実行するようになっている。

より詳しくは、ＥＣＵ４０には、乗員の要求する燃料噴射量をマップ化した要求噴射量マップと、燃料噴射量の制限値をマップ化した噴射量制限値マップとが記憶されている。

要求噴射量マップは、アクセル開度及びエンジン回転数をパラメータとして、乗員の要求する要求トルク（アクセル開度に応じたトルク）を得るために必要な燃料噴射量（以下、乗員要求噴射量という）をマップ化したものである。

燃料噴射量の制限値マップは、スモーク制限制御に使用される第１噴射量制限マップと、信頼性制限制御に使用される第２噴射量制限マップとを含んでいる。

第１噴射量制限マップは、エンジン回転数と排気酸素濃度とをパラメータとして、スモークが発生しないような燃料噴射量の制限値（以下、スモーク制限噴射量という）をマップ化したものである。

第２噴射量制限マップは、エンジン回転数と冷却水温度とをパラメータとして、燃焼圧が許容圧を超えないような燃料噴射量（以下、信頼性制限噴射量という）の制限値をマップ化したものである。

さらに、ＥＣＵ４０には、乗員の要求する過給圧をマップ化した要求過給圧マップと、過給圧の制限値をマップ化した過給圧制限マップとが記憶されている。

要求過給圧マップは、アクセル開度及びエンジン回転数をパラメータとして、上記要求トルクを得るために必要な過給圧（以下、乗員要求過給圧という）をマップ化したものである。

過給圧制限マップは、エンジン回転数と燃料噴射量とをパラメータとして、タービンの上流側及び下流側の圧力差によってタービン９が破損しないように過給圧の制限値（許容される過給圧の最大値であって、以下、制限過給圧という）を予めマップ化したものである。

そして、上記ＥＣＵ４０は、各センサからの入力信号を基に、エンジン１の運転状態に応じて、上記各マップに基づくエンジン制御を実行する。

上記ＥＣＵ４０におけるエンジン制御の詳細を図３のフローチャートを基に説明する。

ステップＳ１では、クランク角センサ２１、水温センサ２２、吸気圧センサ２３、アクセル開度センサ２４、排気酸素濃度センサ２５、及び吸気温センサ２６等からの各種信号を読み込む。

ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだ信号を基に、アクセル開度及びエンジン回転数を算出するとともに、該算出したアクセル開度及びエンジン回転数に対応する乗員要求噴射量を、上記要求噴射量マップから求める（通常運転制御）。

ステップＳ３では、ステップＳ１で読み込んだ信号を基に排気酸素濃度を算出するとともに、該算出した排気酸素濃度に対応するスモーク制限噴射量を、上記第１噴射量制限マップから求める（スモーク制限制御）。また、ステップＳ１で読み込んだ信号を基に、エンジン１の冷却水温度を算出するとともに、該算出した冷却水温度に対応する信頼性制限噴射量を、上記第２噴射量制限マップから求める（信頼性制御）。

ステップＳ４では、ステップＳ２及びＳ３で算出した噴射量のうち最も小さい噴射量を選択して、該選択した噴射量を目標燃料噴射量として設定する。

ステップＳ５では、ステップＳ４で選択した噴射量が制限噴射量で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Ｓ８に進む一方、ＹＥＳであるときにはステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、ステップＳ４で選択した噴射量が信頼性制限噴射量で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Ｓ８に進む一方、ＹＥＳであるときにはステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、ステップＳ６で設定した目標燃料噴射量に応じて、タービン保護の観点から要求される制限過給圧を、上記制限過給圧マップから求めるとともに、この求めた制限過給圧を目標過給圧として設定し、しかる後にステップＳ９に進む。

ステップＳ５の判定がＮＯであるときに進むステップＳ８では、ステップＳ２で算出したアクセル開度及びエンジン回転数に応じた乗員要求過給圧を、要求過給圧マップから求めるとともに、この求めた乗員要求過給圧を目標過給圧として設定し、しかる後にステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、燃料噴射量を目標燃料噴射量に制御するべく、インジェクタ５に対して必要な制御信号を出力するとともに、過給圧を目標過給圧に制御するべく、ＶＧＴ３０に対して必要な制御信号を出力し、しかる後にリターンする。

さて、以上のように構成された制御装置Ａを搭載したエンジン１が、アイドルに近い回転数Ｒａ（図４では１０００ｒｐｍ）で作動しているときに、アクセル開度が全開にされて回転数Ｒｃ（図４では３５００回転）まで上昇したとする。

このとき、ＥＣＵ４０は、図４に示すように、アクセル開度が全開に対応した要求噴射量ラインＬｎを要求噴射量マップに基づいて作成する。同様に、ＥＣＵ４０は、排気酸素濃度に対応したスモーク制限ラインＬｓを第１噴射量制限マップに基づいて作成するとともに、冷却水温度に対応した信頼性制限ラインＬｔａを、第２噴射量制限マップに基づいて作成する。スモーク制限ラインＬｓは、排気酸素濃度が低いほど全体的に下側に下がってくる。同様に、信頼性制限ラインＬｔａは、冷却水温度が低いほど全体的に下側に下がってくる。

そして、ＥＣＵ４０は、各エンジン回転数において、前記３つのラインから求まる燃料噴射量のうち最も小さい値を選択して目標燃料噴射量（図４の太実線に沿った噴射量）として設定する。

ここで、エンジン回転数がＲａ（ｒｐｍ）以上Ｒｂ（ｒｐｍ）以下の第１運転領域Ａでは、エンジン回転数が低いために、過給機３０の吸気のタイムラグが生じてスモークが発生しやすい状態となる。これに対して、本実施形態では、このような運転領域においては、ＥＣＵ４０が、目標燃料噴射量をスモーク制限ラインＬｓに沿って乗員要求噴射量よりも低い値に制限するようになっているので、スモークの発生を確実に抑制することができる。

一方、エンジン回転数がＲｂ（ｒｐｍ）を上回る第２運転領域Ｂでは、エンジン回転数がＲｂを上回って、過給機３０による吸気のタイムラグが次第に解消される。このため、スモークは発生し難くなるが、エンジン始動後間もないために、エンジン１は、冷却水温度が所定温度（例えば７０℃）よりも低い冷間状態のまま運転される。このため、吸気密度及び燃料密度が暖気状態に比べて高くなるので、目標燃料噴射量を乗員要求噴射量に設定したとすると、燃焼圧が閾値を超えてエンジン１の信頼性レベルが所定レベルを下回ってしまう。これに対して、本実施形態では、このような運転領域においては、ＥＣＵ４０が、目標燃料噴射量を信頼性制限ラインＬｔａに沿って乗員要求噴射量よりも低い値に制限するようになっているので、燃焼圧を閾値未満に維持してエンジン１の信頼性レベルの低下を防止することができる。

そして、本実施形態では、ＥＣＵ４０は、エンジン１が第１運転領域Ａで作動しているために、目標燃料噴射量を乗員要求噴射量よりも低いスモーク制限噴射量に制限した場合（ステップＳ６の判定がＮＯの場合）には、目標過給圧を乗員要求過給圧に維持する（ステップＳ８の処理を実行する）一方、エンジン１が第２運転領域Ｂで作動しているために、目標燃料噴射量を乗員要求噴射量よりも低い信頼性制限噴射量に制限した場合（ステップＳ６の判定がＹＥＳの場合）には、目標過給圧を乗員要求過給圧よりも低い制限過給圧に設定する（ステップＳ７の処理を実行する）ように構成されている。

これにより、エンジン１が高回転領域に移行した後の第２運転領域Ｂで作動している場合には、目標燃料噴射量が信頼性制限噴射量に制限されるのに応じて、目標過給圧も制限過給圧に制限される。したがって、タービン９の上流側と下流側との圧力差によって該タービン９が破損するのを防止することができる。

すなわち、エンジン１の目標噴射燃料が乗員要求噴射量未満に制限された場合には、その制限された分だけ排ガスボリュームが低下し、排ガスボリュームが低下しているにも拘わらず、目標過給圧が乗員要求過給圧に維持されていると、この過給圧を得るためにノズルベーン３１を閉じ側に制御されて、タービン９へと向かう排気通路面積が減少してしまう。この結果、タービン９へと向かう排気流速が増加して、タービン９の上流側と下流側との圧力差が過大になり、タービン９が破損するという問題がある。これに対して、本実施形態では、目標燃料噴射量を乗員要求噴射量よりも低く設定した分、目標過給圧も低く設定するようにしたことで、ノズルベーン３１の開度（ノズル断面積）が小さくなり過ぎてタービン９が破損するのを防止することができる。

一方、エンジン１が、第１運転領域Ａで作動している場合には（エンジン回転数が回転数Ｒｂ以下の領域で上昇している状態では）、目標燃料噴射量がスモーク制限噴射量に制限されても、目標過給圧は、制限過給圧に制限されず乗員要求過給圧に維持される。これにより、エンジン回転数の上昇速度が低下するを防止することができる。延いては、車両の加速レスポンスの低下を防止することができる。ここで、第１運転領域Ａは、エンジン回転数がＲａからＲｂに達するまでの極短い時間の運転領域であるため、該第１運転領域ＡにおいてＥＣＵ４０により実行されるスモーク制限制御は通常、短時間で終了する。したがって、タービンを閉じ側に制御したとしても、この短時間の間に、タービン９の上流側と下流側との圧力差が限界値を超えることはなく、仮に超えたとしても短時間であるためタービン９が破損に至ることもない。

そうして、エンジン回転数が回転数ＲａからＲｃまで上昇してエンジン１が暖気状態に移行した後は、スモークラインＬｓ及び信頼性ラインＬｔａが全体的に図４の上側に移動して、要求噴射量ラインＬｎが３つのラインのうち最も下側に位置することとなるため、目標燃料噴射量は、ＥＣＵ４０により要求噴射量ラインＬｎに沿って設定されることとなる。

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２を示し、ＥＣＵ４０におけるエンジン制御（特に信頼性制御）を上記実施形態１とは異ならせたものである。尚、エンジン１の構成は上記実施形態1と同様である。

すなわち、本実施形態では、ＥＣＵ４０には、信頼性制限制御に使用される噴射量制限マップとして、上記第１及び第２噴射量制限マップに加えて、エンジン１の極冷間状態（エンジンオイルが所定温度以下の状態であって、例えば外気温度が−１０°以下の状態）で使用される第３噴射量制限マップと、車両の故障時に使用される第４噴射量制限マップとがさらに記憶されている。

第３噴射量制限マップは、エンジンオイルの温度及びエンジン回転数をパラメータとして、エンジン１が極冷間状態にあるときにエンジンオイルが油膜切れを起こさないような燃料噴射量をマップ化したものである（図５のラインＬｔｂ参照）。

第４噴射量制限マップは、エンジン１の故障時等に退避走行に必要な最低限の燃料噴射量をマップ化したものである。本実施形態では、この燃料噴射量は、エンジン回転数に拘わらず一定とされている（図５のラインＬｔｃ参照）。

したがって、本実施形態に係る制御装置Ａを備えたエンジン１では、エンジン１が極冷間状態にあってアイドル付近の回転数Ｒａで作動しているときに、アクセル開度が全開にされて、エンジン回転数がＲｃまで上昇したとする。

このとき、ＥＣＵ４０は、要求噴射量マップに基づく要求噴射量ラインＬｎ、第１噴射量制限マップに基づくスモーク制限ラインＬｓ、第２噴射量制限マップに基づく信頼性制限ラインＬｔａに加えて、第３噴射量制限マップに基づく信頼性制限ラインＬｔｂを、エンジンオイルの温度に応じてさらに作成する。そして、ＥＣＵ４０は、各エンジン回転数において、この４つのラインから求まる燃料噴射量のうち最も小さい値を選択して目標燃料噴射量（図５の太実線に沿った噴射量）として設定する。尚、エンジンオイルの温度は、不図示の油温センサにより検出される。

また、ＥＣＵ４０は、予め記憶しておいた故障診断プログラムを実行することで、エンジン１に重大な故障が発生していると判断した場合には、上記第４噴射量制限マップに基づく信頼性制限ラインＬｔｃをさらに作成する。この場合、このラインＬｔｃを含む５つのラインのうち信頼性制限ラインＬｔｃに沿った燃料噴射量Ｋが最も小さくなるので、ＥＣＵ４０は、エンジン回転数に拘わらず目標燃料噴射量を噴射量Ｋに維持する。

以上のように構成された実施形態２に係る制御装置Ａにおいても、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。

（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、上記各実施形態では、例えば、スモーク制限噴射量を排気酸素濃度センサ２５の検出濃度をパラメータとしてマップ化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、エンジン回転数の上昇速度や車両加速度をパラメータとしてマップ化するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、制限噴射量及び制限過給圧を予め記憶してマップを基に求めるようにしているが、例えば、予め記憶しておいた計算式に基づいて算出するようにしてもよい。これにより、マップを記憶するためのメモリ資源を節約することができる。

本発明は、タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機を有するディーゼルエンジンの制御方法及び制御装置に有用であり、特に、乗員の要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときに、燃料噴射量を該スモーク制限噴射量に制限するディーゼルエンジンの制御方法及び制御装置に有用である。

Ａ 第１運転領域（第１の運転状態）
Ｂ 第２運転領域（第２の運転状態）
１ エンジン
３０ 過給機（可変ターボ過給機）
４０ ＥＣＵ（第１制御手段、第２制御手段）

Claims (7)

1. タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機を有するディーゼルエンジンの制御方法であって、
   アクセル開度に基づいて、目標燃料噴射量及び目標過給圧を算出する算出工程と、
   上記エンジンが第１の運転状態にあるときに、上記エンジンの燃料噴射量を、上記算出工程にて算出された目標燃料噴射量未満の第１目標燃料噴射量に制御するとともに、上記吸気の過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する第１制御工程と、
   上記エンジンが第２の運転状態にあるときに、上記エンジンの燃料噴射量を、上記算出工程にて算出された目標燃料噴射量未満の第２目標燃料噴射量に制御するとともに、上記吸気の過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧未満の第２目標過給圧に制御する第２制御工程と、を備え、
   上記第１の運転状態は、上記エンジンの回転数が、上記エンジンへの吸気量の不足により該エンジンでスモークが発生しやすい、所定回転数以下の領域にある状態であり、
   上記第２の運転状態は、上記第１の運転状態よりもエンジン回転数が高い状態であることを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。
2. 請求項１記載のディーゼルエンジンの制御方法において、
   上記第２制御工程は、上記第２目標過給圧を、上記第２目標燃料噴射量に基づいて設定する工程であることを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。
3. 請求項１又は２記載のディーゼルエンジンの制御方法において、
   上記タービンの上流側と下流側との圧力差に起因するタービンの破損防止のための制限過給圧を予め記憶しておく記憶工程をさらに備え、
   上記第２制御工程は、上記記憶工程にて記憶された制限過給圧を基に、上記第２目標過給圧を設定する工程であることを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの制御方法において、
   上記第１の運転状態は、上記エンジンの回転数が上記所定回転数以下の領域で該エンジンの回転数が上昇している状態であることを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。
5. タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機を有するディーゼルエンジンの制御方法であって、
   アクセル開度に基づいて、目標燃料噴射量及び目標過給圧を算出する算出工程と、
   上記エンジンの燃料噴射量として、上記エンジンでスモークが発生しない第１目標燃料噴射量を算出する第１目標燃料噴射量算出工程と、
   上記エンジンの燃料噴射量として、上記エンジンでの燃焼圧が許容圧を超えない第２目標燃料噴射量を算出する第２目標燃料噴射量算出工程と、
   上記算出工程にて算出された目標燃料噴射量、上記第１目標燃料噴射量算出工程にて算出された第１目標燃料噴射量、及び、上記第２目標燃料噴射量算出工程にて算出された第２目標燃料噴射量のうち、最小値を選択して、上記エンジンの燃料噴射量を、該最小値に制御する燃料噴射量制御工程と、
   上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量でないときには、上記吸気の過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する一方、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量であるときには、上記吸気の過給圧を、上記算出工程にて算出された目標過給圧未満の第２目標過給圧に制御する過給圧制御工程と、を備えていることを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。
6. タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機と、アクセル開度に基づいて、目標燃料噴射量及び目標過給圧を算出する目標量算出手段と、気筒内に噴射する燃料噴射量を上記目標燃料噴射量に制御する燃料噴射量制御手段と、上記可変ターボ過給機により吸気の過給圧を上記目標過給圧に制御する過給圧制御手段と、を備えたディーゼルエンジンの制御装置であって、
   上記エンジンが第１の運転状態にあるときに、上記気筒内に噴射する燃料噴射量を、上記目標量算出手段により算出された目標燃料噴射量未満の第１目標燃料噴射量に制御するとともに、上記可変ターボ過給機による吸気の過給圧を、上記目標量算出手段により算出された目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する第１制御手段と、
   上記エンジンが第２の運転状態にあるときに、上記気筒内に噴射する燃料噴射量を、上記目標量算出手段により算出された目標燃料噴射量未満の第２目標燃料噴射量に制御するとともに、上記可変ターボ過給機による吸気の過給圧を、上記目標量算出手段により算出された目標過給圧未満の第２目標過給圧に制御する第２制御手段と、を備え、
   上記第１の運転状態は、上記エンジンの回転数が、上記エンジンへの吸気量の不足によりスモークが発生しやすい、所定回転数以下の領域にある状態であり、
   上記第２の運転状態は、上記第１の運転状態よりもエンジン回転数が高い状態であることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
7. タービンへと向かう排気の通路面積を変化させることで吸気の過給圧を制御する可変ターボ過給機と、アクセル開度に基づいて、目標燃料噴射量及び目標過給圧を算出する目標量算出手段と、気筒内に噴射する燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、上記可変ターボ過給機により吸気の過給圧を制御する過給圧制御手段と、を備えたディーゼルエンジンの制御装置であって、
   上記気筒内に噴射する燃料噴射量として、上記エンジンでスモークが発生しない第１目標燃料噴射量を算出する第１目標燃料噴射量算出手段と、
   上記気筒内に噴射する燃料噴射量として、上記エンジンでの燃焼圧が許容圧を超えない第２目標燃料噴射量を算出する第２目標燃料噴射量算出手段と、を備え、
   上記燃料噴射量制御手段は、上記目標量算出手段により算出された目標燃料噴射量、上記第１目標燃料噴射量算出手段により算出された第１目標燃料噴射量、及び、上記第２目標燃料噴射量算出手段により算出された第２目標燃料噴射量のうち、最小値を選択して、上記エンジンの燃料噴射量を、該最小値に制御するように構成され、
   上記過給圧制御手段は、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量でないときには、上記吸気の過給圧を、上記目標量算出手段により算出された目標過給圧に等しい第１目標過給圧に制御する一方、上記最小値として選択した値が上記第２目標燃料噴射量であるときには、上記吸気の過給圧を、上記目標量算出手段により算出された目標過給圧未満の第２目標過給圧に制御するように構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。

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