WO2009087707A1 - 内燃機関の昇温運転制御装置 - Google Patents

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Junichi Kurita
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Honda Motor Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a temperature increase operation control device for an internal combustion engine equipped with an exhaust gas purification device, and relates to a technique for realizing improvement in control accuracy.
  • Diesel oxidation catalysts (hereinafter referred to as DOC) are used in exhaust systems of automobiles equipped with diesel engines to purify harmful exhaust gas components (HC, CO, NOx, PM, etc.) in exhaust gases.
  • An exhaust gas purification device such as a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) is often provided.
  • DPF diesel particulate filter
  • the temperature raising operation control affects the drivability of the engine and the like, it is desirable to perform the temperature raising operation control according to the warm-up state of the engine.
  • the propriety and execution time have been determined based on the cooling water temperature.
  • the cooling water temperature is not appropriate as an index for determining the warm-up state. For example, in summer when the outside air temperature is high, the cooling water temperature becomes high although the warm-up does not proceed. If the amount of EGR gas introduced is increased, misfire may occur. Therefore, based on the fuel injection amount and the engine speed, calculate the total amount of heat generated by the engine from the initial start (cranking start time), and determine when the warm-up is complete when the calculated result reaches a predetermined threshold. Has been proposed (see Patent Document 1). JP 2002-89343 A
  • the present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a temperature increase operation control device for an internal combustion engine that realizes improvement in control accuracy and the like.
  • a first aspect of the present invention is a temperature raising operation control device attached to an internal combustion engine having an exhaust purification means in an exhaust system, and controlling the temperature raising operation of the internal combustion engine so as to raise the temperature of the exhaust purification means.
  • the temperature increase operation execution means has a predetermined value when the total generated heat amount does not reach the first temperature increase determination value.
  • the temperature raising operation of the internal combustion engine is executed based on a first temperature raising operation mode.
  • the temperature increase operation execution means is configured such that the total generated heat amount is a first temperature increase determination value and the first temperature increase determination When it is between the second temperature rise determination value larger than the value, the temperature raising operation of the internal combustion engine is executed based on a predetermined second temperature raising operation mode.
  • the temperature rising operation control device for an internal combustion engine wherein at least one of an intake shutter, an EGR device, and a common rail is attached to the internal combustion engine, Is characterized in that, in the first temperature raising operation mode, a temperature raising operation using at least one of an increase in the amount of fresh air introduced, an increase in the amount of EGR gas introduction, and a reduction in the common rail pressure is executed.
  • the internal combustion engine temperature increasing operation control apparatus in the internal combustion engine temperature increasing operation control apparatus according to the third aspect, at least one of an EGR device, a variable turbocharger, and a common rail is attached to the internal combustion engine, and the temperature increasing operation is executed.
  • the means is characterized in that in the second temperature raising operation mode, a temperature raising operation using at least one of an increase in the EGR gas introduction amount, a reduction in the supercharging amount, and a reduction in the common rail pressure is performed.
  • the temperature rising operation execution means has at least one of an intake air temperature and a cooling water temperature outside a predetermined temperature range. In some cases, the temperature raising operation is not executed.
  • the temperature raising control is performed using a device that does not easily deteriorate the combustion immediately after the start of the engine without causing misfire or the like.
  • the temperature of the exhaust purification unit can be raised.
  • exhaust gas purification is performed by performing temperature increase control using a device that does not cause deterioration of combustion if the engine is in a stable operation state.
  • An effective and quick temperature increase of the means can be realized.
  • the fuel consumption resulting from unnecessary temperature increase of the exhaust gas purification means is transferred to normal operation control or cold operation control. Can be prevented.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system according to the embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing a connection state between each device and the engine ECU according to the embodiment.
  • an engine system 1 includes an in-line four-cylinder diesel engine (internal combustion engine: hereinafter simply referred to as an engine) E, an intake system including an air cleaner 2, an intake pipe 3, an intake manifold 4, and the like, and an exhaust.
  • An exhaust system including a manifold 5 and an exhaust pipe 6 and a fuel supply system including a common rail 7 and an electronically controlled fuel injection valve 8 are provided.
  • an engine ECU (Electronic Control Unit: hereinafter simply referred to as an ECU) 9 for overall control of the engine system 1 is installed in the passenger compartment, while an accelerator pedal 10 operated by the driver is provided in the driver's seat. is set up.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the engine E is provided with a crank angle sensor 11 that detects the crank angle, an in-cylinder pressure sensor 12 that detects the pressure in the cylinder, and a water temperature sensor 13 that detects the cooling water temperature Tw.
  • the accelerator pedal 10 is additionally provided with an accelerator pedal sensor 14 that detects the amount of depression.
  • a variable displacement turbocharger (hereinafter referred to as VG turbo) 21 is installed between the intake pipe 3 and the exhaust pipe 6, and air pressurized by the energy of the exhaust gas is always supplied to the engine E. Is done.
  • An intake shutter 22 is installed in the pipe line of the intake pipe 3, and the intake amount of the engine E is reduced in a predetermined operation region.
  • a swirl control valve 23 is provided between the intake pipe 3 and the intake manifold 4 in order to reduce the flow passage cross-sectional area and increase the intake flow velocity in a low rotation and low load operation region or the like.
  • the intake system is provided with an intake flow rate sensor 24 for detecting an intake flow rate upstream of the VG turbo 21 and an upstream intake temperature sensor 25 for detecting an upstream intake air temperature Ta1, and on the downstream side of the VG turbo 21.
  • a supercharging pressure sensor 26 that detects the supercharging pressure is installed, and a downstream intake temperature sensor 27 that detects the downstream intake temperature Ta2 is installed downstream of the intake shutter 22 (immediately before an EGR valve 33 described later).
  • the intake shutter 22 is provided with a shutter opening sensor 28 for detecting the opening thereof.
  • the swirl control valve 23 and the exhaust manifold 5 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 31 so as to guide high-temperature exhaust gas to the combustion chamber.
  • EGR passage 31 includes a cooler passage 31a and a bypass passage 31b that are branched via a switching valve 32, and an EGR valve 33 that adjusts the amount of exhaust gas (EGR gas) that flows into the combustion chamber. Is provided.
  • the EGR valve 33 is provided with an EGR valve opening sensor 34 that detects the opening.
  • the exhaust pipe 6 is provided with an exhaust purification device 40 in which a DOC 41 and a DPF 42, which are exhaust purification devices, are continuously provided along the flow of exhaust. Between the DOC 41 and the DPF 42, a LAF (Linear Air Fuel ratio) sensor 43 that detects the air-fuel ratio and a NOx sensor 44 that detects the NOx concentration in the exhaust gas are installed.
  • the DOC 41 of the present embodiment is a tandem and air gap type in which a low-capacity pre-catalyst is disposed with a gap upstream of the main catalyst.
  • a muffler 45 used for exhaust silence is installed at the rear end (rear part of the vehicle body) of the exhaust pipe 6.
  • the fuel in the fuel tank 52 is pumped to the common rail 7 by a discharge pump with variable discharge amount driven by the engine E.
  • the common rail 7 is provided with a rail pressure sensor 53 that detects its internal pressure (hereinafter referred to as rail pressure).
  • the engine ECU 9 includes a microcomputer, ROM, RAM, peripheral circuits, input / output interfaces, various drivers, and the like. As shown in FIG. 2, the engine ECU 9 receives detection signals from the sensors (the crank angle sensor 11 and the in-cylinder pressure sensor 12 and the like), while the engine ECU 9 receives engine control devices (the fuel injection valve 8 and the VG turbo 21). Etc.) is output. Although many sensors and engine control devices are connected to the engine ECU 9 in addition to those described above, the description thereof is omitted to avoid complicated explanation.
  • step S1 of FIG. 3 the engine ECU 9 has a current cooling water temperature Tw lower than a high temperature side threshold Twh (for example, 50 ° C.), and the current intake air temperature Ta is It is determined whether the temperature is lower than the high temperature side threshold Tah (for example, 30 ° C.). If this determination is No, the engine ECU 9 shifts to normal operation control (warm-up operation control) in step S2 because the engine E is already warm-up. Note that either the upstream side intake air temperature Ta1 or the downstream side intake air temperature Ta2 is used as the intake air temperature Ta depending on the operating state of the engine E (such as the energization state of the glow plug).
  • step S1 determines in step S3 that the coolant temperature Tw is higher than the low temperature side threshold Twl (for example, 20 ° C.) and the intake air temperature Ta is the low temperature side threshold Tal (for example, for example). 20 ° C.) or higher. If this determination is No, the engine ECU 9 proceeds to cold operation control in step S4 because the engine E is in the cold state. In the case of shifting to the cold-time operation control, the engine ECU 9 increases the amount of fresh air introduced, decreases the fuel injection pressure, delays the fuel injection timing, etc., in order to quickly warm up the engine E.
  • the low temperature side threshold Twl for example, 20 ° C.
  • step S3 If the determination in step S3 is also Yes, that is, the cooling water temperature Tw is between the high temperature side threshold value Twh and the low temperature side threshold value Twl, and the intake air temperature Ta is between the high temperature side threshold value Tah and the low temperature side threshold value Tal, the engine The ECU 9 shifts to the temperature raising operation control in step S5.
  • FIG. 5 is a graph showing a temporal change in the total heat generation amount Qt in the temperature raising operation control
  • FIG. 6 is a time chart showing the execution timing of the first temperature raising operation mode and the second temperature raising operation mode (described later). It is.
  • the engine ECU 9 determines whether or not the rotational speed Ne of the engine E has reached a predetermined complete explosion determination value Ner (for example, 500 rpm) in step S11 of FIG. If it is No, it will return to a start and will repeat determination of step S11.
  • a predetermined complete explosion determination value Ner for example, 500 rpm
  • step S12 determines whether or not the total heat amount calculation start flag Fcq having an initial value of 0 is 1 in step S12. Determine.
  • step S12 Since the initial determination in step S12 is No, the engine ECU 9 starts calculating the total heat generation amount Qt of the engine E in step S13, and then returns to the start with the total heat amount calculation start flag Fcq set to 1 in step S14.
  • the total generated heat quantity Qt is obtained by multiplying the product of the injection quantity per one time of the fuel injection valve 8 and the rotational speed Ne of the engine E by a predetermined conversion coefficient and correcting the calculation result by the temperature correction coefficient Kt. As shown in FIG. 5, it is gradually increased every time fuel injection is performed.
  • the temperature correction coefficient Kt is set in accordance with the cooling water temperature Tw and the intake air temperature Ta at the time of start-up, and its value is 1.0 at room temperature (for example, 25 ° C.), and is larger than 1.0 at the time of cooling. Sometimes it is less than 1.0.
  • step S15 the engine ECU 9 determines in step S15 whether or not the ignition key is in the “ON” position. If this determination is Yes, in step S16, the engine ECU 9 determines the first temperature increase determination value Qth1 and the second temperature increase determination value Qth2 from a map (not shown) based on the coolant temperature Tw and the intake air temperature Ta at the time of starting. And set. As shown in FIG. 6, when the cooling water temperature Tw and the intake air temperature Ta are high, the temperature of the DOC 41 can be increased in a short time, so that the first temperature increase determination value Qth1 and the second temperature increase determination value Qth2 The value is set small. On the contrary, when the cooling water temperature Tw and the intake air temperature Ta are low, it takes a long time to raise the temperature of the DOC 41. Therefore, the first temperature rise determination value Qth1 and the second temperature rise determination value Qth2 are set large. .
  • step S17 the engine ECU 9 determines whether or not the total amount of generated heat Qt has reached a first temperature increase determination value Qth1 (for example, about 2 kJ) in step S17, and the first determination is naturally No.
  • a first temperature increase determination value Qth1 for example, about 2 kJ
  • the temperature raising process in the first temperature raising operation mode is performed by opening the intake shutter 22 (increasing the intake fresh air amount) and opening the EGR valve 33 during fuel cut (EGR during deceleration: high temperature). EGR gas is introduced into the combustion chamber) and the discharge amount of the supply pump 51 is reduced (reduction of the rail pressure of the common rail 7: increase of the injection time of the fuel injection valve 8). Even if these temperature raising processes are performed immediately after the start of the engine E, the combustion is hardly deteriorated, so that the temperature of the DOC 41 can be raised without causing misfire or the like.
  • lamp control is performed in which the control amount is gradually changed toward the target value as shown in FIG. 6 in order to suppress a sudden change in the operation state.
  • step S17 (Second temperature increase operation mode) As shown in FIG. 5, when the total amount of generated heat Qt reaches the first temperature rise determination value Qth1 due to the progress of warming up of the engine E, and the determination in step S17 becomes Yes, the engine ECU 9 performs the total generated heat amount Qt in step S19. Is less than or equal to a second temperature rise determination value Qth2 (for example, about 12 kJ). Since this determination is also “Yes” at the beginning (that is, because the total heat generation amount Qt is between the first temperature increase determination value Qth1 and the second temperature increase determination value Qth2), the engine ECU 9 performs the first operation in step S20. (2) The temperature raising process in the temperature raising operation mode is executed.
  • the temperature raising process in the second temperature raising operation mode includes the temperature raising process in the first temperature raising operation mode, the opening of the EGR valve 33 during normal operation (EGR), and the VG turbo 21
  • EGR normal operation
  • VG turbo 21 Three things are added: reduction of the supercharging amount (reduction of the work amount of the VG turbo 21) and reduction of the fuel injection pressure of the fuel injection valve 8 (extension of the combustion time). Since these temperature raising processes do not cause deterioration of combustion if the engine E is in a stable operation state, the DOC 41 can be effectively heated.
  • the same lamp control as that in the temperature raising process in the first temperature raising operation mode is performed as shown in FIG.
  • step S15 If the driver sets the ignition key to the “OFF” position in a short time after starting the engine E (stops the engine E), the determination in step S15 becomes No, so the engine ECU 9 generates a total in step S24.
  • the heat quantity Qt is reset to 0, the total heat quantity calculation start flag Fcq is set to 0 in step S25, and the temperature raising operation control is stopped.
  • the startup control and the temperature raising operation control are performed again according to the coolant temperature Tw and the intake air temperature Ta at that time.
  • an in-line four-cylinder diesel engine is exemplified as the internal combustion engine.
  • the present invention is applicable to other types of diesel engines, gasoline engines, HCCI engines, and the like.
  • a three-way catalyst device, a lean NOx catalyst, or the like can be employed as the exhaust purification unit.
  • the specific configuration of the engine system, the specific procedure of control, and the like can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system according to an embodiment. It is a block diagram which shows the connection state of each apparatus which concerns on embodiment, and engine ECU. It is a flowchart which shows the procedure of the starting time control which concerns on embodiment. It is a flowchart which shows the procedure of the temperature rising operation control which concerns on embodiment. It is a graph which shows the time change of the total heat generation amount in the temperature rising operation control which concerns on embodiment. It is a time chart which shows the execution timing of the temperature rising operation mode which concerns on embodiment.

Abstract

【課題】　制御精度の向上等を実現した内燃機関の昇温運転制御装置を提供する。 【解決手段】　エンジンＥの回転速度Ｎｅが完爆判定値Ｎｅｒに達し、ステップＳ１１の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１３でエンジンＥの燃料消費量に基づいて総発生熱量Ｑｔの算出を開始する。エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１７で総発生熱量Ｑｔが第１昇温判定値Ｑｔｈ１に達したか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ステップＳ１８で第１昇温運転モードによる昇温処理を実行する。エンジンＥの暖機の進行によって総発生熱量Ｑｔが第１昇温判定値Ｑｔｈ１に達し、ステップＳ１７の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１９で総発生熱量Ｑｔが第２昇温判定値Ｑｔｈ２以下であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであればステップＳ２０で第２昇温運転モードによる昇温処理を実行する。

Description

内燃機関の昇温運転制御装置
　本発明は、排気浄化装置を備えた内燃機関の昇温運転制御装置に係り、制御精度の向上等を実現する技術に関する。
　ディーゼルエンジンを搭載した自動車の排気系には、排気ガス中の有害排出ガス成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx、ＰＭ等）を浄化すべく、ディーゼル酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst：以下、ＤＯＣと記す）やディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter：以下、ＤＰＦと記す）等の排気浄化装置が設けられることが多い。一般に、排気浄化装置は活性温度に達することで本来の浄化性能を発揮するため、冷間始動時においては、排気浄化装置の温度を短時間で上昇させるべく、昇温運転制御（ＥＧＲ（Exhaust gas recirculation：排気ガス再循環）ガスの導入あるいは抑制、燃料噴射時間の延長等）が行われることが多い。
　昇温運転制御は、エンジンのドライバビリティ等に影響を及ぼすため、エンジンの暖機状態に応じて行うことが望ましく、従来は冷却水温に基づいてその可否や実行時間を決定していた。しかしながら、冷却水温は暖機状態を判定する指標として適切ではなく、例えば外気温が高い夏期等においては、暖機が進行していないにも拘わらず冷却水温が高くなることから、冷却水温に基づいてＥＧＲガスの導入量を増加させると失火が生じることがある。そこで、燃料噴射量とエンジン回転速度とに基づき、初動時（クランキング開始時点）からのエンジンの総発生熱量を算出し、その算出結果が所定の閾値に達した時点で暖機の完了を判定する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２－８９３４３号公報
　しかしながら、上述した特許文献１の方法には、クランキング期間（すなわち、噴射された燃料がエンジンや排気浄化装置の昇温に寄与しない期間）の開始時点から総発生熱量を算出するため、必ずしも暖機状態の正確な判定が行われないという問題があった。周知のように、クランキング期間は一定の値をとるものではなく、吸気温の低下等によって燃料が着火し難くなる寒冷時には、エンジンが始動（完爆）し難いために非常に長くなることが多い。そのため、特許文献１の方法を採用した場合、クランキング期間が長いと暖機が実際よりも進行していると判定されてしまい、不適切な昇温運転制御によって運転性能の悪化や有害排出ガス成分の増大等がもたらされる虞があった。
　本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、制御精度の向上等を実現した内燃機関の昇温運転制御装置を提供することを目的とする。
　第１の発明は、排気系に排気浄化手段を有する内燃機関に付設され、当該排気浄化手段を昇温させるべく当該内燃機関を昇温運転制御する昇温運転制御装置であって、前記内燃機関が始動された後の運転状態を判定する運転状態判定手段と、前記運転状態判定手段によって前記内燃機関が所定の完爆運転状態になったと判定された場合、その時点からの前記内燃機関の総発生熱量を燃料消費量に基づいて推定する総熱量推定手段と、前記総熱量推定手段の推定結果に基づき、前記内燃機関の昇温運転を実行する昇温運転実行手段とを備えたことを特徴とする。
　また、第２の発明は、第１の発明に係る内燃機関の昇温運転制御装置において、前記昇温運転実行手段は、前記総発生熱量が第１昇温判定値に至らない場合、所定の第１昇温運転モードに基づいて前記内燃機関の昇温運転を実行することを特徴とする。
　また、第３の発明は、第２の発明に係る内燃機関の昇温運転制御装置において、前記昇温運転実行手段は、前記総発生熱量が第１昇温判定値と当該第１昇温判定値より大きい第２昇温判定値との間にある場合、所定の第２昇温運転モードに基づいて前記内燃機関の昇温運転を実行することを特徴とする
　また、第４の発明は、第２の発明に係る内燃機関の昇温運転制御装置において、前記内燃機関にインテークシャッターとＥＧＲ装置とコモンレールとのうち少なくとも１つが付設され、前記昇温運転実行手段は、前記第１昇温運転モードにおいて、新気導入量の増大とＥＧＲガス導入量の増大とコモンレール圧の低減とのうち少なくとも１つを用いる昇温運転を実行することを特徴とする。
　また、第５の発明は、第３の発明に係る内燃機関の昇温運転制御装置において、前記内燃機関にＥＧＲ装置と可変ターボチャージャとコモンレールとのうち少なくとも１つが付設され、前記昇温運転実行手段は、前記第２昇温運転モードにおいて、ＥＧＲガス導入量の増大と過給量の低減とコモンレール圧の低減とのうち少なくとも１つを用いる昇温運転を実行することを特徴とする。
　また、第６の発明は、第１の発明に係る内燃機関の昇温運転制御装置において、前記昇温運転実行手段は、吸気温度と冷却水温度とのうち少なくとも一方が所定の温度範囲外にある場合、前記昇温運転を実行しないことを特徴とする。
　第１の発明によれば、エンジンが完爆運転状態になった時点から総発生熱量が算出されるため、暖機状態の正確な判定が行われるようになり、運転性能の悪化や有害排出ガス成分の増大等が抑制される。また、第２または第４の発明によれば、第１昇温運転モードにおいては、エンジンの始動直後の燃焼を悪化させ難い装置を用いて昇温制御を行うことにより、失火等を招くことなく排気浄化手段を昇温させることができる。また、第３または第５の発明によれば、第２昇温運転モードにおいては、エンジンが安定運転状態であれば燃焼悪化をもたらさない装置をも用いて昇温制御を行うことにより、排気浄化手段の効果的かつ迅速な昇温を実現できる。また、第６の発明によれば、エンジンの冷機時や温機時には、通常時運転制御や冷機時運転制御に移行することで、排気浄化手段の不要な昇温を行うことに起因する燃料消費の増大を防止できる。
　以下、図面を参照して、本発明が適用されたエンジンシステムの一実施形態を詳細に説明する。図１は実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図であり、図２は実施形態に係る各機器とエンジンＥＣＵとの接続状態を示すブロック図である。
≪実施形態の構成≫
　図１に示すように、エンジンシステム１は、直列４気筒ディーゼルエンジン（内燃機関：以下単にエンジンと記す）Ｅを中核に、エアクリーナ２や吸気管３、吸気マニホールド４等からなる吸気系と、排気マニホールド５や排気管６等からなる排気系と、コモンレール７や電子制御式の燃料噴射弁８等からなる燃料供給系とを備えている。本実施形態では、車室内にエンジンシステム１を統括制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit：以下、単にＥＣＵと記す）９が設置される一方、運転席には運転者によって操作されるアクセルペダル１０が設置されている。なお、エンジンＥには、そのクランク角度を検出するクランク角センサ１１と、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ１２と、冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１３が設置されている。また、アクセルペダル１０には、その踏込量を検出するアクセルペダルセンサ１４が付設されている。
　吸気管３と排気管６との間には可変容量型ターボチャージャ（Variable Geometry Turbocharger:以下、ＶＧターボと記す）２１が設置され、排気ガスのエネルギーによって加圧された空気がエンジンＥに常に供給される。また、吸気管３の管路にはインテークシャッタ２２が設置され、所定の運転領域でエンジンＥの吸気量が絞られる。また、吸気管３と吸気マニホールド４との間には、低回転低負荷運転域等で流路断面積を絞って吸気流速が高めるべく、スワールコントロール弁２３が設けられている。なお、吸気系には、ＶＧターボ２１の上流側に吸気流量を検出する吸気流量センサ２４と上流側吸気温度Ｔａ１を検出する上流側吸気温センサ２５とが設置され、ＶＧターボ２１の下流側に過給圧を検出する過給圧センサ２６が設置され、インテークシャッタ２２の下流（後述するＥＧＲ弁３３の直前）に下流側吸気温度Ｔａ２を検出する下流側吸気温センサ２７が設置されている。また、インテークシャッタ２２には、その開度を検出するシャッタ開度センサ２８が付設されている。
　スワールコントロール弁２３と排気マニホールド５とは、高温の排気ガスを燃焼室に導くべく、排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと記す）通路３１を介して互いに連結されている。ＥＧＲ通路３１は、切換弁３２を介して分岐されたクーラー通路３１ａとバイパス通路３１ｂとからなっており、燃焼室に流入させる排気ガス（ＥＧＲガス）の量を調節するＥＧＲ弁３３がその合流部に設けられている。なお、ＥＧＲ弁３３には、その開度を検出するＥＧＲ弁開度センサ３４が付設されている。
　排気管６の管路には、排気浄化装置であるＤＯＣ４１とＤＰＦ４２とを排気の流れに沿って連設してなる排気浄化装置４０が設置されている。ＤＯＣ４１とＤＰＦ４２との間には、空燃比を検出するＬＡＦ（Linear Air Fuel ratio）センサ４３と、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ４４とが設置されている。本実施形態のＤＯＣ４１は、低容量のプレ触媒をメイン触媒の上流に空隙をもって配置したタンデム・アンド・エアギャップ型である。なお、排気管６の後端（車体後部）には、排気消音に供されるマフラー４５が設置されている。
　コモンレール７には、エンジンＥに駆動される吐出量可変式のサプライポンプ５１により、燃料タンク５２内の燃料が圧送される。なお、コモンレール７には、その内圧（以下、レール圧と記す）を検出するレール圧センサ５３が付設されている。
　エンジンＥＣＵ９は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されている。図２に示すように、エンジンＥＣＵ９には各センサ（クランク角センサ１１や筒内圧センサ１２等）からの検出信号が入力する一方、エンジンＥＣＵ９からはエンジン制御機器（燃料噴射弁８やＶＧターボ２１等）への駆動信号が出力される。なお、エンジンＥＣＵ９には、上述したもの以外にも多数のセンサやエンジン制御機器が接続されているが、説明が煩雑になることを避けるためにそれらについての記載を省略する。
≪実施形態の作用≫
＜起動時制御＞
　運転者がイグニッションキーを「ＯＮ」位置にすることでエンジンシステム１が起動されると、エンジンＥＣＵ９は、起動時制御を開始して、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）で、図３のフローチャートにその手順を示す処理を繰り返し実行する。
　エンジンＥＣＵ９は、起動時制御を開始すると、エンジンＥＣＵ９は、先ず図３のステップＳ１で、現在の冷却水温Ｔｗが高温側閾値Ｔｗｈ（例えば、５０℃）より低く、かつ、現在の吸気温Ｔａが高温側閾値Ｔａｈ（例えば、３０℃）より低いか否かを判定する。そして、この判定がＮｏであれば、エンジンＥＣＵ９は、エンジンＥがすでに暖機状態にあるため、ステップＳ２で通常時運転制御（暖機時運転制御）に移行する。なお、吸気温Ｔａは、エンジンＥの運転状況（グロープラグの通電状態等）に応じて、上流側吸気温度Ｔａ１と下流側吸気温度Ｔａ２とのどちらかが用いられる。
　また、ステップＳ１の判定がＹｅｓであった場合、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ３で冷却水温Ｔｗが低温側閾値Ｔｗｌ（例えば、２０℃）より高く、かつ、吸気温Ｔａが低温側閾値Ｔａｌ（例えば、２０℃）より高いか否かを判定する。そして、この判定がＮｏであれば、エンジンＥＣＵ９は、エンジンＥが冷機状態にあるため、ステップＳ４で冷機時運転制御に移行する。なお、冷機時運転制御に移行した場合、エンジンＥＣＵ９は、エンジンＥを速やかに暖機すべく、新気導入量の増大や燃料噴射圧の減少、燃料噴射時期の遅延等を行う。
　ステップＳ３の判定もＹｅｓ、すなわち、冷却水温Ｔｗが高温側閾値Ｔｗｈと低温側閾値Ｔｗｌとの間にあり、かつ、吸気温Ｔａが高温側閾値Ｔａｈと低温側閾値Ｔａｌとの間にあった場合、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ５で昇温運転制御に移行する。
＜昇温運転制御＞
　昇温運転制御に移行すると、エンジンＥＣＵ９は、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）で、図４のフローチャートにその手順を示す処理を繰り返し実行する。なお、図５は昇温運転制御における総発生熱量Ｑｔの時間的変化を示すグラフであり、図６は第１昇温運転モードおよび第２昇温運転モード（後述）の実行タイミングを示すタイムチャートである。
　昇温運転制御を開始すると、エンジンＥＣＵ９は、図４のステップＳ１１でエンジンＥの回転速度Ｎｅが所定の完爆判定値Ｎｅｒ（例えば、５００ｒｐｍ）に達したか否かを判定し、この判定がＮｏであればスタートに戻ってステップＳ１１の判定を繰り返す。
　運転者がイグニッションキーを「ＳＴＡＲＴ」位置にすると、エンジンＥは、図示しないスタータによってクランキングされた後に始動し、その回転速度Ｎｅが急速に上昇する。そして、エンジンＥの回転速度Ｎｅが完爆判定値Ｎｅｒに達し、ステップＳ１１の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１２で初期値０の総熱量算出開始フラグＦｃｑが１であるか否かを判定する。
　ステップＳ１２の初回の判定はＮｏとなるため、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１３でエンジンＥの総発生熱量Ｑｔの算出を開始した後、ステップＳ１４で総熱量算出開始フラグＦｃｑを１としてスタートに戻る。なお、総発生熱量Ｑｔは、燃料噴射弁８の１回あたりの噴射量とエンジンＥの回転速度Ｎｅとの積に所定の変換係数を乗じ、その演算結果を温度補正係数Ｋｔによって補正することで算出され、図５に示すように、燃料噴射が行われるたびに徐々に増加する。温度補正係数Ｋｔは、始動時における冷却水温Ｔｗおよび吸気温Ｔａに応じて設定され、常温（例えば、２５℃）でその値が１．０となり、冷機時に１．０より大きい値となり、暖機時に１．０より小さい値となる。
　ステップＳ１２の２回目以降の判定はＹｅｓとなるため、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１５でイグニッションキーが「ＯＮ」位置にあるか否かを判定する。そして、この判定がＹｅｓであれば、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１６で、始動時における冷却水温Ｔｗおよび吸気温Ｔａに基づき、図示しないマップから第１昇温判定値Ｑｔｈ１と第２昇温判定値Ｑｔｈ２とを設定する。なお、図６に示すように、冷却水温Ｔｗや吸気温Ｔａが高い場合には、ＤＯＣ４１の昇温が短時間で行えることから、第１昇温判定値Ｑｔｈ１および第２昇温判定値Ｑｔｈ２の値が小さく設定される。逆に、冷却水温Ｔｗや吸気温Ｔａが低い場合には、ＤＯＣ４１の昇温に長時間を要することから、第１昇温判定値Ｑｔｈ１および第２昇温判定値Ｑｔｈ２の値が大きく設定される。
（第１昇温運転モード）
　次に、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１７で総発生熱量Ｑｔが第１昇温判定値Ｑｔｈ１（例えば、２ｋＪ程度）に達したか否かを判定し、初回の判定は当然にＮｏとなるため、ステップＳ１８で第１昇温運転モードによる昇温処理を実行する。
　本実施形態の場合、第１昇温運転モードでの昇温処理は、インテークシャッタ２２の開放（吸入新気量の増大）と、フュエルカット時におけるＥＧＲ弁３３の開放（減速時ＥＧＲ：高温のＥＧＲガスを燃焼室に導入）と、サプライポンプ５１の吐出量低減（コモンレール７のレール圧低減：燃料噴射弁８の噴射時間増大）との３つからなる。これらの昇温処理は、エンジンＥの始動直後に行われても燃焼を殆ど悪化させないため、失火等を招くことなくＤＯＣ４１を昇温させることができる。なお、第１昇温運転モードによる昇温処理にあたっては、運転状態の急変を抑制すべく、図６に示すように制御量を目標値に向けて徐々に変化させるランプ制御が行われる。
（第２昇温運転モード）
　図５に示すように、エンジンＥの暖機の進行によって総発生熱量Ｑｔが第１昇温判定値Ｑｔｈ１に達し、ステップＳ１７の判定がＹｅｓになると、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ１９で総発生熱量Ｑｔが第２昇温判定値Ｑｔｈ２（例えば、１２ｋＪ程度）以下であるか否かを判定する。そして、この判定も当初はＹｅｓとなるため（すなわち、総発生熱量Ｑｔが第１昇温判定値Ｑｔｈ１と第２昇温判定値Ｑｔｈ２との間にあるため）、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ２０で第２昇温運転モードによる昇温処理を実行する。
　本実施形態の場合、第２昇温運転モードでの昇温処理は、第１昇温運転モードでの昇温処理に、通常運転時におけるＥＧＲ弁３３の開放（ＥＧＲ）と、ＶＧターボ２１の過給量の低減（ＶＧターボ２１の仕事量の減少）と、燃料噴射弁８の燃料噴射圧減少（燃焼時間の延長）との３つが加えられる。これらの昇温処理は、エンジンＥが安定運転状態であれば燃焼悪化をもたらさないため、ＤＯＣ４１の効果的な昇温をもたらすことができる。なお、第２昇温運転モードによる昇温処理にあたっても、図６に示すように、第１昇温運転モードによる昇温処理の際と同様のランプ制御が行われる。
（昇温完了）
　図５に示すように、エンジンＥの暖機が更に進行して総発生熱量Ｑｔが第２昇温判定値Ｑｔｈ２に達し（すなわち、ＤＯＣ４１の昇温が完了したと推定でき）、ステップＳ１９の判定がＮｏとなると、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ２１で総発生熱量Ｑｔを０にリセットし、ステップＳ２２で総熱量算出開始フラグＦｃｑを０とした後、ステップＳ２３で通常時運転制御に移行して昇温運転制御を終了する。なお、昇温運転制御の終了にあたっても、運転状態の急変を抑制すべく、図６に示すようにランプ制御が行われる。
（昇温制御の中止）
　運転者がエンジンＥを始動させた後に短時間でイグニッションキーを「ＯＦＦ」位置にすると（エンジンＥを停止させると）、ステップＳ１５の判定がＮｏとなるため、エンジンＥＣＵ９は、ステップＳ２４で総発生熱量Ｑｔを０にリセットし、ステップＳ２５で総熱量算出開始フラグＦｃｑを０として昇温運転制御を中止する。これにより、次回の始動時においては、その時点の冷却水温Ｔｗおよび吸気温Ｔａ等に応じて、再び起動時制御や昇温運転制御が行われる。
　本実施形態では、このような構成を採ったことにより、クランキング時から総発生熱量を算出する従来装置に較べて高い精度をもって暖機状態の判定を行えるようになり、エンジンＥの運転状態を良好に保ちながらＤＯＣ４１を速やかに昇温させることができるようになる。
　以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、内燃機関として直列４気筒ディーゼルエンジンを例示したが、本発明は、他の形式のディーゼルエンジンを始め、ガソリンエンジンやＨＣＣＩエンジン等にも適用可能である。また、排気浄化手段としては、上述したＤＯＣやＤＰＦ以外にも、３元触媒装置やリーンＮＯｘ触媒等が採用可能である。その他、エンジンシステムの具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。 実施形態に係る各機器とエンジンＥＣＵとの接続状態を示すブロック図である。 実施形態に係る起動時制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る昇温運転制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る昇温運転制御における総発生熱量の時間的変化を示すグラフである。 実施形態に係る昇温運転モードの実行タイミングを示すタイムチャートである。
符号の説明
　１　　　エンジンシステム
　７　　　コモンレール
　８　　　燃料噴射弁
　９　　　エンジンＥＣＵ（昇温運転実行手段）
　２１　　ＶＧターボ（可変ターボチャージャ）
　２２　　インテークシャッタ
　４１　　ＤＯＣ（排気浄化手段）
　４２　　ＤＰＦ（排気浄化手段）
　５１　　サプライポンプ
　Ｅ　　　エンジン

Claims (6)

  1. 　排気系に排気浄化手段を有する内燃機関に付設され、当該排気浄化手段を昇温させるべく当該内燃機関を昇温運転制御する昇温運転制御装置であって、
    　前記内燃機関が始動された後の運転状態を判定する運転状態判定手段と、
    　前記運転状態判定手段によって前記内燃機関が所定の完爆運転状態になったと判定された場合、その時点からの前記内燃機関の総発生熱量を燃料消費量に基づいて推定する総熱量推定手段と、
    　前記総熱量推定手段の推定結果に基づき、前記内燃機関の昇温運転を実行する昇温運転実行手段と
    を備えたことを特徴とする内燃機関の昇温運転制御装置。
  2. 　前記昇温運転実行手段は、前記総発生熱量が第１昇温判定値に至らない場合、所定の第１昇温運転モードに基づいて前記内燃機関の昇温運転を実行することを特徴とする、請求項１に記載された内燃機関の昇温運転制御装置。
  3. 　前記昇温運転実行手段は、前記総発生熱量が第１昇温判定値と当該第１昇温判定値より大きい第２昇温判定値との間にある場合、所定の第２昇温運転モードに基づいて前記内燃機関の昇温運転を実行することを特徴とする、請求項２に記載された内燃機関の昇温運転制御装置。
  4. 　前記内燃機関にインテークシャッターとＥＧＲ装置とコモンレールとのうち少なくとも１つが付設され、
    　前記昇温運転実行手段は、前記第１昇温運転モードにおいて、新気導入量の増大とＥＧＲガス導入量の増大とコモンレール圧の低減とのうち少なくとも１つを用いる昇温運転を実行することを特徴とする、請求項２に記載された内燃機関の昇温運転制御装置。
  5. 　前記内燃機関にＥＧＲ装置と可変ターボチャージャとコモンレールとのうち少なくとも１つが付設され、
    　前記昇温運転実行手段は、前記第２昇温運転モードにおいて、ＥＧＲガス導入量の増大と過給量の低減とコモンレール圧の低減とのうち少なくとも１つを用いる昇温運転を実行することを特徴とする、請求項３に記載された内燃機関の昇温運転制御装置。
  6. 　前記昇温運転制御量設定手段は、吸気温度と冷却水温度とのうち少なくとも一方が所定の温度範囲外にある場合、前記昇温運転制御量の設定を行わないことを特徴とする、請求項１に記載された内燃機関の昇温運転制御装置。
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