(57)【要約】【課題】フィルタの再生機会を増やす。【解決手段】電子制御ユニット６０は、排気通路３０におけるフィルタ３３よりも排気上流側の圧力である排気側圧力よりも、吸気通路２０における過給機４０のコンプレッサ４１よりも吸気下流側の圧力である吸気側圧力の方が大きい状況下でフィルタ再生処理を行う。電子制御ユニット６０は、フィルタ３３における微粒子の堆積量が多いほど、排気再循環バルブ５２の開度を大きくし、尚且つ、吸気側圧力と排気側圧力との差が小さいほど、排気再循環バルブ５２の開度を大きく制御する。【選択図】図１
2020159213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に設けられ、吸気を過給する過給機と、
排気通路に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタよりも排気上流側から延びて前記吸気通路における前記過給機よりも吸気下流側に接続される排気再循環通路と、
前記排気再循環通路の途中に設けられ、開度調整によって、前記排気再循環通路を流れるガスの流量を調整する排気再循環バルブとを備えた内燃機関に適用され、
前記フィルタにおける微粒子の堆積量が規定堆積量を越えている場合に、前記フィルタを昇温させることにより前記フィルタに捕集された微粒子を除去するフィルタ再生処理を行う制御装置であって、
前記排気通路における前記フィルタよりも排気上流側の圧力である排気側圧力よりも、前記吸気通路における前記過給機よりも吸気下流側の圧力である吸気側圧力の方が大きい状況下で前記フィルタ再生処理を行い、前記フィルタにおける微粒子の堆積量が多いほど、前記排気再循環バルブの開度を大きくし、尚且つ、前記吸気側圧力と前記排気側圧力との差が小さいほど、前記排気再循環バルブの開度を大きく制御する
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された内燃機関の吸気通路には、過給機が設けられている。また、この内燃機関の排気通路には、排気中の微粒子を捕集するフィルタが設けられている。排気通路におけるフィルタよりも排気上流側からは、排気再循環通路が延びている。排気再循環通路は、吸気通路における過給機よりも吸気下流側に接続されている。排気再循環通路の途中には、当該排気再循環通路を開閉する排気再循環バルブが設けられている。
【０００３】
この内燃機関の制御装置は、フィルタの再生処理を行う際、フィルタの温度が目標温度よりも高い場合には、過給機を作動させる。そして、過給機の作動に伴って吸気通路の圧力を排気通路の圧力よりも高めた状態で排気再循環バルブを開く。これにより、排気再循環通路を通じて吸気通路の空気が排気通路に流れ、フィルタに空気が供給される。フィルタに供給された空気は、フィルタを通過する際、フィルタから熱を持ち去ってフィルタを冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２２３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フィルタの再生を行う上では、フィルタに酸素を供給する必要がある。そして、フィルタに酸素を供給する上では、例えばフューエルカットを実施する等、内燃機関を空燃比リーンの状態にする必要がある。一方で、内燃機関が空燃比リーンとなる機会は限られるため、フィルタの再生機会も限られる。特許文献１に記載の技術は、フィルタを再生する際のフィルタの冷却を考慮してフィルタに空気を供給するものの、そもそものフィルタの再生機会を得るための酸素の供給に関して考慮しておらず、フィルタの再生機会を増やすという観点において、改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、吸気通路に設けられ、吸気を過給する過給機と、排気通路に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタと、前記排気通路における前記フィルタよりも排気上流側から延びて前記吸気通路における前記過給機よりも吸気下流側に接続される排気再循環通路と、前記排気再循環通路の途中に設けられ、開度調整によって、前記排気再循環通路を流れるガスの流量を調整する排気再循環バルブとを備えた内燃機関に適用され、前記フィルタにおける微粒子の堆積量が規定堆積量を越えている場合に、前記フィルタを昇温させることにより前記フィルタに捕集された微粒子を除去するフィルタ再生処理を行う制御装置であって、前記排気通路における前記フィルタよりも排気上流側の圧力である排気側圧力よりも、前記吸気通路における前記過給機よりも吸気下流側の圧力である吸気側圧力の方が大きい状況下で前記フィルタ再生処理を行い、前記フィルタにおける微粒子の堆積量が多いほど、前記排気再循環バルブの開度を大きくし、尚且つ、前記吸気側圧力と前記排気側圧力との差が小さいほど、前記排気再循環バルブの開度を大きく制御する。
【０００７】
上記構成によれば、排気再循環通路における、排気再循環バルブを挟んだ吸気側と排気側との圧力差、すなわち、排気再循環通路を通じた吸気通路から排気通路への空気の流れ易さを考慮しつつ、フィルタにおける微粒子の堆積量、すなわちフィルタの再生に必要となる酸素の量に応じて排気再循環バルブの開度を変更する。したがって、排気再循環通路を通じて、フィルタの再生に適した量の空気をフィルタに供給できる。こうした空気の供給により、フィルタの再生機会を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】内燃機関の概略構成図。
【図２】フィルタ管理処理の処理手順を表したフローチャート。
【図３】安定運転領域の説明図。
【図４】開度特性マップの説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
先ず、内燃機関の概略構成を説明する。図１に示すように、内燃機関１００は、ピストン１２が収容された気筒１１を備えている。図示は省略するが、気筒１１内のピストン１２は、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されている。クランクシャフトの近傍には、クランクシャフトの回転位置であるクランク位置ＳＣを検出するクランク角センサ１３が配置されている。なお、図１では、複数の気筒１１のうちの１つのみを図示している。
【００１０】
気筒１１の内部には、当該気筒１１内で燃料に点火を行う点火プラグ１４の先端が位置している。気筒１１には、外部からの吸気を当該気筒１１内に導入する吸気通路２０が接続されている。また、気筒１１には、当該気筒１１内から排気を排出する排気通路３０が接続されている。
【００１１】
吸気通路２０及び排気通路３０には、これら吸気通路２０及び排気通路３０に跨るようにして、過給機４０が取り付けられている。過給機４０における排気通路３０側には、タービン４２が配置されている。タービン４２は排気の流れを利用して回転する。過給機４０における吸気通路２０側には、コンプレッサ４１が配置されている。コンプレッサ４１は、タービン４２と一体的に回転し、吸気を気筒１１側へと送り出す。
【００１２】
吸気通路２０における過給機４０のコンプレッサ４１よりも吸気上流側には、当該吸気通路２０内を流れる吸気量ＧＡを検出するエアフロメータ２２が取り付けられている。また、吸気通路２０におけるコンプレッサ４１よりも吸気下流側には、吸気を冷却するインタークーラ２３が配置されている。吸気通路２０におけるインタークーラ２３よりも吸気下流側には、吸気の流量を調整するスロットルバルブ２４が配置されている。吸気通路２０におけるスロットルバルブ２４よりも吸気下流側には、当該吸気通路２０におけるコンプレッサ４１よりも吸気下流側の圧力である吸気側圧力ＰＢを検出する吸気圧センサ２５が取り付けられている。吸気通路２０における、吸気圧センサ２５よりも吸気下流側には、当該吸気通路２０に燃料を噴射する燃料噴射弁２６が取り付けられている。
【００１３】
排気通路３０における過給機４０のタービン４２よりも排気下流側には、排気中の酸素濃度、すなわち気筒１１内で燃焼された混合気の空燃比ＡＳを検出する空燃比センサ３１が取り付けられている。排気通路３０における空燃比センサ３１よりも排気下流側には、排気を浄化する触媒３２が配置されている。排気通路３０における触媒３２よりも排気下流側には、排気中の微粒子を捕集するフィルタ３３が配置されている。
【００１４】
また、排気通路３０における、過給機４０のタービン４２よりも排気上流側からはバイパス通路４４が延びている。バイパス通路４４は、排気通路３０におけるタービン４２よりも排気下流側であって空燃比センサ３１よりも排気上流側に接続されている。すなわち、バイパス通路４４は、タービン４２を迂回している。バイパス通路４４の途中には、開度調整によって当該バイパス通路４４を流れる排気の流量を調整するウェイストゲートバルブ４６が設けられている。ウェイストゲートバルブ４６の開度に応じてタービン４２に流れる排気の流量が変更される。この結果として、タービン４２及びコンプレッサ４１の回転数が変更される。ウェイストゲートバルブ４６の近傍には、当該ウェイストゲートバルブ４６の開度ＷＡを検出する第１開度センサ４７が配置されている。
【００１５】
排気通路３０における過給機４０のタービン４２よりも排気上流側からは、排気再循環通路５０（以下、ＥＧＲ通路５０と記す。）が延びている。ＥＧＲ通路５０は、吸気通路２０における吸気圧センサ２５及び燃料噴射弁２６の間に接続されている。ＥＧＲ通路５０の途中には、開度調整によって、当該ＥＧＲ通路５０を流れるガスの流量を調整する排気再循環バルブ５２（以下、ＥＧＲバルブ５２と記す。）が配置されている。ＥＧＲバルブ５２の近傍には、当該ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡを検出する第２開度センサ５３が配置されている。ＥＧＲ通路５０におけるＥＧＲバルブ５２よりも排気通路３０側には、ＥＧＲ通路５０のうちのＥＧＲバルブ５２よりも排気通路３０側の圧力を検出する排気圧センサ５４が取り付けられている。排気圧センサ５４が検出する圧力は、排気通路３０におけるタービン４２よりも排気上流側の圧力である排気側圧力ＰＥと同じになっている。ＥＧＲ通路５０における排気圧センサ５４よりも排気通路３０側には、ＥＧＲ通路５０を流れるガスを冷却する排気再循環クーラ５６が設けられている。
【００１６】
次に、内燃機関１００の制御構成を説明する。内燃機関１００は、電子制御ユニット６０で制御される。電子制御ユニット６０は、各種のプログラムが格納された不揮発性の記憶部、プログラムの実行に際してデータが一時的に記憶される揮発性のＲＡＭ等を備えたコンピュータである。電子制御ユニット６０には、内燃機関１００に取り付けられた各種センサからの検出信号、及び内燃機関１００が搭載された車両に取り付けられている各種センサからの検出信号が入力される。具体的には、電子制御ユニット６０には、つぎの各検出信号が入力される。
・クランク角センサ１３が検出するクランク位置ＳＣ
・エアフロメータ２２が検出する吸気量ＧＡ
・吸気圧センサ２５が検出する吸気側圧力ＰＢ
・空燃比センサ３１が検出する空燃比ＡＳ
・排気圧センサ５４が検出する排気側圧力ＰＥ
・第１開度センサ４７が検出するウェイストゲートバルブ４６の開度ＷＡ
・第２開度センサ５３が検出するＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡ
・アクセルポジションセンサ５９が検出するアクセル操作量ＡＣＣ
電子制御ユニット６０は、クランク位置ＳＣに基づいて単位時間当たりのクランクシャフトの回転数である機関回転数ＮＥを算出する。また、電子制御ユニット６０は、機関回転数ＮＥ及び吸気量ＧＡに基づいて機関負荷率ＫＬを算出する。
【００１７】
電子制御ユニット６０は、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡが規定堆積量ＤＴを越えている場合に、フィルタ３３に捕集された微粒子を除去するフィルタ再生処理を行う。このフィルタ再生処理においては、微粒子が燃焼し得る温度、すなわち微粒子の発火点以上の温度にまでフィルタ３３を昇温させた状態で、フィルタ３３に酸素を供給することで、フィルタ３３に堆積した微粒子を燃焼させる。
【００１８】
電子制御ユニット６０は、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きい状況下でフィルタ再生処理を行う。ここで、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きい状況下では、仮にＥＧＲバルブ５２が全閉よりも大きい開度になっていれば、ＥＧＲ通路５０を通じて吸気通路２０の空気が排気通路３０へと流れる。このことから、この空気に含まれる酸素がフィルタ３３に供給される。この結果としてフィルタ３３に堆積した微粒子を燃焼させることができる。
【００１９】
電子制御ユニット６０は、フィルタ再生処理において、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡを調整することで、フィルタ３３に供給する酸素の量を調整する。電子制御ユニット６０は、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡが多いほど、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡを大きくする制御する。また、電子制御ユニット６０は、吸気側圧力ＰＢと排気側圧力ＰＥとの差が小さいほど、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡを大きく制御する。
【００２０】
次に、電子制御ユニット６０が実行するフィルタ管理処理について説明する。電子制御ユニット６０は、イグニッションスイッチがオンにされるとフィルタ管理処理を開始する。なお、電子制御ユニット６０は、イグニッションスイッチがオンにされると、フィルタ管理処理と並行して、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡを繰り返し算出する。そして、電子制御ユニット６０は、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡを常時更新する。電子制御ユニット６０は、つぎのようにして微粒子の堆積量ＤＡを算出する。すなわち、電子制御ユニット６０は、内燃機関１００における微粒子の生成量と、フィルタ３３における微粒子の再生量とを算出し、生成量から再生量を減じて堆積量ＤＡを算出する。電子制御ユニット６０は、機関回転数ＮＥや機関負荷率ＫＬに基づいて微粒子の生成量を算出する。また、電子制御ユニット６０は、機関回転数ＮＥや機関負荷率ＫＬ、さらには排気中の酸素濃度や、内燃機関１００の運転状態から算出される排気の温度等に基づいて、フィルタ３３における微粒子の再生量を算出する。
【００２１】
図２に示すように、電子制御ユニット６０は、フィルタ管理処理を開始すると、処理をステップＳ１０に進める。ステップＳ１０において、電子制御ユニット６０は、フィルタ再生処理の開始条件が成立しているか否かを判定する。開始条件は、次の５つの項目で構成されている。
（Ａ１）フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡが規定堆積量ＤＴよりも大きい。
（Ｂ１）フィルタ３３の温度ＴＡが規定温度範囲Ｔｒ内である。
（Ｃ１）排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きい。
（Ｄ１）機関回転数ＮＥ及び機関負荷率ＫＬが、安定運転領域Ｒｅの範囲内である。
（Ｅ１）アクセル操作量ＡＣＣが規定操作量ＡＣＣＺよりも小さい。
【００２２】
条件（Ａ１）について説明する。規定堆積量ＤＴは、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡが比較的に多く、フィルタ３３の再生が必要とされることを示す量である。規定堆積量ＤＴは、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡとフィルタ３３における目詰まりの発生との関係等を考慮して、実験等により定められている。電子制御ユニット６０は、この規定堆積量ＤＴを予め記憶している。電子制御ユニット６０は、条件（Ａ１）が満たされているか否かを判定する際、ステップＳ１０の処理を実行する時点での微粒子の堆積量ＤＡと規定堆積量ＤＴとの大小関係を比較する。
【００２３】
条件（Ｂ１）について説明する。規定温度範囲Ｔｒは、フィルタ３３の再生に適した温度範囲である最適温度範囲から、後述する昇温制御に伴うフィルタ３３の昇温量を減じた温度範囲となっている。つまり、規定温度範囲Ｔｒは、仮にフィルタ３３の温度ＴＡが当該規定温度範囲Ｔｒに収まっていれば、後述する昇温制御に伴ってフィルタ３３が昇温したときに、フィルタ３３の温度ＴＡが上記の最適温度範囲に収まる温度範囲となっている。最適温度範囲は、微粒子の発火点以上の温度であって、尚且つ、フィルタ３３に劣化や溶損が生じてしまうような過度に高い温度に満たない温度の範囲になっている。規定温度範囲Ｔｒは、昇温制御に伴うフィルタ３３の昇温量等を考慮して、実験等により定められている。電子制御ユニット６０は、こうした規定温度範囲Ｔｒを予め記憶している。
【００２４】
また、電子制御ユニット６０は、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとフィルタ３３の温度ＴＡとの関係性を表したフィルタ温度マップを予め記憶している。フィルタ温度マップは、内燃機関１００の運転状態に応じた排気の温度や、フィルタ３３の熱容量等を考慮して、実験等により定められている。電子制御ユニット６０は、条件（Ｂ１）が満たされているか否かを判定する際、このフィルタ温度マップを参照し、ステップＳ１０の処理を実行する時点での機関回転数ＮＥ及び機関負荷率ＫＬに対応するフィルタ３３の温度ＴＡを算出する。そして、電子制御ユニット６０は、算出した温度ＴＡが、規定温度範囲Ｔｒに収まっているか否かを判定する。
【００２５】
条件（Ｃ１）について説明する。過給機４０が稼働していて吸気側圧力ＰＢが高められている場合、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きくなることがある。条件（Ｃ１）が満たされる状況は、こうした状況、つまり過給機４０が稼働している状況である。電子制御ユニット６０は、条件（Ｃ１）が満たされているか否かを判定する際、ステップＳ１０の処理を実行する時点で検出される排気側圧力ＰＥ及び吸気側圧力ＰＢを参照し、これらの両者の大小関係を比較する。
【００２６】
条件（Ｄ１）について説明する。図３に示すように、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとによって規定される内燃機関１００の運転領域に関して、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きいという関係性が満たされる運転領域を規定運転領域ＲｅＡとする。条件（Ｄ１）における安定運転領域Ｒｅは、規定運転領域ＲｅＡのうち、当該規定運転領域ＲｅＡの境界近傍を除いた範囲として定められている。機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとが、規定運転領域ＲｅＡのうち、当該規定運転領域ＲｅＡの境界近傍の値である場合、機関回転数ＮＥや機関負荷率ＫＬが少し変化しただけでも、内燃機関１００の運転状態が規定運転領域ＲｅＡから外れてしまう。つまり、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きいという関係性が満たされない運転領域に遷移してしまう。機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとがこうした領域の値である場合、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きい状態を、フィルタ３３の再生に要する時間に亘って継続するのは難しい。安定運転領域Ｒｅは、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きいという関係性を、フィルタ３３の再生に要する時間に亘って継続できる運転領域として定められている。安定運転領域Ｒｅは、内燃機関１００の運転状態に応じた、運転領域の遷移の態様や、フィルタ３３の再生に要する時間等を考慮して、実験等により定められている。電子制御ユニット６０は、こうした安定運転領域Ｒｅを予め記憶している。電子制御ユニット６０は、条件（Ｄ１）が満たされているか否かを判定する際、ステップＳ１０の処理を実行する時点での機関回転数ＮＥ及び機関負荷率ＫＬを参照し、これらの値が、安定運転領域Ｒｅの範囲内の値であるか否かを判定する。
【００２７】
条件（Ｅ１）について説明する。上記のとおり、フィルタ再生処理においては、ＥＧＲ通路５０を通じて吸気通路２０の空気を排気通路３０に流す。このことから、フィルタ再生処理の実行中は、仮に過給機４０の過給能を高めたとしても、吸気側圧力ＰＢは高まり難い。ここで、ユーザが要求する加速の度合いがそれほど大きくない場合には、ＥＧＲ通路５０への空気の流入に起因して吸気側圧力ＰＢが高まり難くなっていても、要求される出力トルクを実現するのに必要となる吸気側圧力ＰＢを確保し得る。一方で、ユーザが要求する加速の度合いが比較的に大きい場合には、吸気側圧力ＰＢが高まり難いと、要求される出力トルクを実現するのに十分な吸気側圧力ＰＢを確保できないおそれがある。
【００２８】
条件（Ｅ１）の規定操作量ＡＣＣＺは、ユーザが要求する加速の度合いが比較的に大きい場合に相当するアクセル操作量ＡＣＣである。規定操作量ＡＣＣＺは、例えばＥＧＲバルブ５２が全開状態であるときの、アクセル操作量ＡＣＣに応じた吸気側圧力ＰＢの高まり具合等を考慮して、実験等により定められている。電子制御ユニット６０は、こうした規定操作量ＡＣＣＺを予め記憶している。電子制御ユニット６０は、条件（Ｅ１）が満たされているか否かを判定する際、ステップＳ１０の処理を実行する時点でのアクセル操作量ＡＣＣが、規定操作量ＡＣＣＺよりも小さいか否かを判定する。
【００２９】
さて、ステップＳ１０において、電子制御ユニット６０は、開始条件の各項目が満たされているか否かを判定する。電子制御ユニット６０は、開始条件の項目のうちの少なくとも一つが満たされていない場合、開始条件が成立していないと判定する（ステップＳ１０：ＮＯ）。この場合、電子制御ユニット６０は、再度ステップＳ１０の処理を実行する。一方、電子制御ユニット６０は、開始条件の全ての項目が満たされている場合、開始条件が成立したと判定する（ステップＳ１０：ＹＥＳ）。この場合、電子制御ユニット６０は、ステップＳ２０に処理を進める。なお、この後説明するステップＳ２０からステップＳ６０までの処理が、フィルタ再生処理である。
【００３０】
ステップＳ２０において、電子制御ユニット６０は、排気の温度を上昇させるための昇温制御を開始する。具体的には、電子制御ユニット６０は、点火プラグ１４による点火の遅角化や、燃料噴射弁２６からの二次噴射、といった排気の温度を上昇させるための処理を行うように内燃機関１００を制御する。電子制御ユニット６０は、昇温制御を開始すると、処理をステップＳ３０に進める。
【００３１】
ステップＳ３０において、電子制御ユニット６０は、フィルタ３３の再生に必要となる空気流量である要求空気流量Ｑを算出する。ここで、電子制御ユニット６０は、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡと要求空気流量Ｑとの関係性を表した空気流量マップを記憶している。空気流量マップは、微粒子の燃焼に必要となる酸素量等を考慮して、実験等により定められている。空気流量マップにおいては、微粒子の堆積量ＤＡが多いほど、要求空気流量Ｑが多くなっている。電子制御ユニット６０は、この空気流量マップを参照し、ステップＳ３０の処理を実行する時点での微粒子の堆積量ＤＡに対応する要求空気流量Ｑを算出する。電子制御ユニット６０は、要求空気流量Ｑを算出すると、処理をステップＳ４０に進める。
【００３２】
ステップＳ４０において、電子制御ユニット６０は、要求空気流量Ｑを供給するのに必要なＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡである要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺを算出する。ここで、電子制御ユニット６０は、要求空気流量Ｑと、吸気側圧力ＰＢから排気側圧力ＰＥを減じた値である圧力差ＰＺと、要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺとの関係性を表した開度特性マップを記憶している。開度特性マップは、ＥＧＲ通路５０の長さや断面積等を反映した管路抵抗等を考慮して、実験等により定められている。図４に示すように、開度特性マップにおいては、同一の圧力差ＰＺに関して要求空気流量Ｑが小さい場合と大きい場合とを比較すると、後者のほうが要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺは大きくなっている。また、同一の要求空気流量Ｑに関して圧力差ＰＺが小さい場合と大きい場合とを比較すると、後者のほうが要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺは小さくなっている。
【００３３】
電子制御ユニット６０は、開度特性マップを参照し、ステップＳ４０を実行する時点で検出される吸気側圧力ＰＢ及び排気側圧力ＰＥに応じた圧力差ＰＺと、ステップＳ３０で算出した要求空気流量Ｑと、に対応する要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺを算出する。この後、電子制御ユニット６０は、処理をステップＳ５０に進める。
【００３４】
ステップＳ５０において、電子制御ユニット６０は、フィルタ３３の再生用にＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡを調整する。電子制御ユニット６０は、この調整に関して、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡの上限開度ＥＡＬを記憶している。ここで、例えばフィルタ再生処理が他の処理との兼ね合いで途中で中断されてしまう場合や、フィルタ再生処理の終了時に、ＥＧＲバルブ５２を即座に全閉状態にすることが要求されることがある。上限開度ＥＡＬは、こうした場合の要求に対応するための、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡの制限値であり、ＥＧＲバルブ５２を速やかに全閉状態に戻せる開度となっている。上限開度ＥＡＬは、ＥＧＲバルブ５２の応答性等を考慮して、実験等により定められている。
【００３５】
電子制御ユニット６０は、ステップＳ４０で算出した要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺと、上限開度ＥＡＬとを比較し、これらのうちで小さいほうの値をＥＧＲバルブ５２の目標開度に設定する。そして、電子制御ユニット６０は、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡが目標開度となるように、ＥＧＲバルブ５２を制御する。この後、電子制御ユニット６０は、処理をステップＳ６０に進める。
【００３６】
ステップＳ６０において、電子制御ユニット６０は、空燃比補正用の処理を行う。ここで、ステップＳ５０の処理を実行すると、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡは、全閉よりも大きな開度となる。この場合、ＥＧＲ通路５０を通じて吸気通路２０の空気が排気通路３０に流れる。この結果として、吸気通路２０を流れる空気のうち、気筒１１内へと導入される空気の量が少なくなる。したがって、混合気の空燃比ＡＳが、理論空燃比よりもリッチ側にずれる。ステップＳ６０では、こうしたずれを解消するための処理を行う。
【００３７】
具体的には、電子制御ユニット６０は、ＥＧＲ通路５０を通じて排気通路３０に流れる空気の量に見合った分だけ、気筒１１内に供給する燃料を減少させる。ここで、電子制御ユニット６０は、気筒１１内に導入される空気の減少量と、気筒１１内に導入される空気の量が減少したときに、混合気の空燃比ＡＳを理論空燃比にする上で必要となる燃料の減少量と、の関係性を表した燃料マップを予め記憶している。燃料マップは、理論空燃比を実現するための、燃料と空気の割合等を考慮して、実験等により定められている。電子制御ユニット６０は、この燃料マップを参照し、ステップＳ３０で算出した要求空気流量Ｑに対応する燃料の減少量を算出する。
【００３８】
電子制御ユニット６０は、算出した燃料の減少量の絶対値を、現在の燃料噴射量の目標値から減算する。そして、電子制御ユニット６０は、その結果得られる値を、補正用目標値に設定する。電子制御ユニット６０は、この補正用目標値を、最終的な燃料噴射量の目標値に設定する。つまり、電子制御ユニット６０は、もともとの燃料噴射量の目標値を補正用目標値によって置き換える。この後、電子制御ユニット６０は、所定の燃料噴射タイミングがきたときに、補正用目標値に基づいて燃料噴射弁２６を制御する。電子制御ユニット６０は、補正用目標値を、最終的な燃料噴射量の目標値に設定すると、ステップＳ７０に処理を進める。
【００３９】
ステップＳ７０において、電子制御ユニット６０は、フィルタ再生処理の終了条件が成立しているか否かを判定する。終了条件は、次の５つの項目で構成されている。
（Ａ２）フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡが規定堆積量ＤＴ以下である。
（Ｂ２）フィルタ３３の温度ＴＡが規定温度範囲Ｔｒ外である。
（Ｃ２）吸気側圧力ＰＢが排気側圧力ＰＥ以下である。
（Ｄ２）機関回転数ＮＥ及び機関負荷率ＫＬが、安定運転領域Ｒｅの範囲外である。
（Ｅ２）アクセル操作量ＡＣＣが規定操作量ＡＣＣＺ以上である。
【００４０】
これらの各項目は、開始条件の各項目の裏返しとなっている。電子制御ユニット６０は、終了条件の各項目の各々が満たされていない場合、つまり、（Ａ２）〜（Ｅ２）の全てが否である場合、終了条件は成立していないと判定する（ステップＳ７０：ＮＯ）。この場合、電子制御ユニット６０は、ステップＳ３０の処理に戻る。そして、電子制御ユニット６０は、フィルタ再生処理を継続する。一方、電子制御ユニット６０は、終了条件の各項目のうちの少なくとも一つが満たされている場合、終了条件が成立したと判定する（ステップＳ７０：ＹＥＳ）。この場合、電子制御ユニット６０は、フィルタ再生処理を終了し、昇温制御も中止する。電子制御ユニット６０は、ステップＳ７０に処理を実行すると、一連の処理を一旦終了する。この後、電子制御ユニット６０は、フィルタ管理処理を再度ステップＳ１０から実行する。
【００４１】
次に、本実施形態の作用について説明する。
フィルタ再生処理は、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きい状況下で実行される。そして、フィルタ再生処理においては、フィルタ３３の再生に必要となる要求空気流量Ｑと、排気側圧力ＰＥ及び吸気側圧力ＰＢの差と、に応じた開度に、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡが制御される。この結果として、ＥＧＲ通路５０を通じて、吸気通路２０の空気が排気通路３０に流れ、フィルタ３３に酸素が供給される。この酸素の供給により、フィルタ３３に堆積した微粒子が燃焼する。上記の通り、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡは、排気側圧力ＰＥ及び吸気側圧力ＰＢの差、つまりＥＧＲ通路５０への空気の流入し易さを考慮しつつ、フィルタ３３の再生に適した量の酸素をフィルタ３３に供給する大きさに制御されている。したがって、フィルタ３３の再生に好適な量の酸素がフィルタ３３に供給され、フィルタ３３の再生が促進される。
【００４２】
ここで、上記のとおり吸気通路２０の空気を排気通路３０に供給すると、その分、気筒１１内に導入される空気の量が減少する。この場合、混合気の空燃比ＡＳが理論空燃比からずれることが懸念される。この点、フィルタ再生処理においては、吸気通路２０から排気通路３０への空気の供給を相殺すべく、燃料噴射量を補正することから、混合気の空燃比ＡＳが理論空燃比から大きくずれることは防止される。
【００４３】
次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）本実施形態では、ＥＧＲ通路５０を通じてフィルタ３３に酸素を供給する。こうした酸素の供給方法を利用することで、フィルタ３３の再生機会を増やすことができる。しかも、ＥＧＲ通路５０は、内燃機関１００に設けられている既存の構成である。こうした既存の構成を利用している本実施形態では、フィルタ３３に酸素を供給するための専用の装置を内燃機関１００に新たに設ける必要もなく、部品点数の増加を抑えることができる。
【００４４】
（２）ＥＧＲ通路５０を通じてフィルタ３３に酸素を供給する際、混合気の空燃比ＡＳが理論空燃比からずれることを防止している。そのため、触媒３２による排気の浄化能が低下することもない。
【００４５】
（３）ＥＧＲ通路５０を通じてフィルタ３３に酸素を供給する上記の手法を採用する場合、過給機４０の過給能を高めても、吸気通路２０の空気が排気通路３０に流れてしまうことから、吸気側圧力ＰＢが高まり難い。したがって、ユーザによる加速要求に対して、その要求に応えるだけの出力トルクを出し得ないことが懸念される。
【００４６】
この点、上記構成では、ユーザによる加速要求が比較的に大きくて、要求される出力トルクを出せないことが見込まれる場合、フィルタ再生処理を行わない。つまり、ＥＧＲ通路５０を通じた空気の供給を遮断し、吸気側圧力ＰＢを高めることを優先する。したがって、ユーザによる加速要求に対する内燃機関１００の応答性に支障がでることもない。
【００４７】
（４）フィルタ３３の再生に際しては、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡを調整したり、フィルタ３３を昇温したりする処理を伴う。仮に、フィルタ３３の再生を開始したものの、フィルタ３３の再生を完了し終える前にフィルタ３３の再生が中断され、その後に再度フィルタ３３の再生をやり直すとなると、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡを調整や、フィルタ３３の昇温をやり直さなければならず、効率が悪い。
【００４８】
この点、上記構成では、機関回転数ＮＥ及び機関負荷率ＫＬが安定運転領域Ｒｅの範囲内になっている状況でフィルタ再生処理が実行される。つまり、排気側圧力ＰＥよりも吸気側圧力ＰＢの方が大きいという関係性を比較的に長期に亘って維持できる状況でフィルタ３３は再生される。このようにしてフィルタ３３を再生する時間を十分に確保した上で、フィルタ再生処理を行うことは、内燃機関１００を効率良く制御する上で好適である。
【００４９】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・フィルタ管理処理のステップＳ６０に関して、空燃比補正用の処理は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、吸気通路２０の空気が排気通路３０に流れることに伴って気筒１１内へ導入される空気の量が減った分を埋め合わすことができるように、過給機４０の過給能を高めてもよい。そして、それによって、気筒１１内へ導入される空気の量を増やしてもよい。過給機４０の過給能を高める上では、ウェイストゲートバルブ４６の開度ＷＡを調整すればよい。例えば、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡと、ウェイストゲートバルブ４６の開度ＷＡと、気筒１１内に導入される空気の量との関係性を表した過給用マップを、予め複数に区分けした圧力差ＰＺ毎に用意しておく。そして、こうした過給用マップを利用して、ＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡや圧力差ＰＺに基づいて、吸気通路２０から排気通路３０に流れる分の空気を気筒１１内に供給できるように、ウェイストゲートバルブ４６の開度ＷＡを調整してもよい。こうした空燃比補正用の処理を採用した場合、燃料噴射量を変更しなくてすむ。
【００５０】
・空燃比補正用の処理に関して、スロットルバルブ２４の開度を調整してもよい。すなわち、吸気通路２０の空気が排気通路３０に流れることに伴って気筒１１内へ導入される空気の量が減った分を埋め合わすことができるように、スロットルバルブ２４の開度を大きくして気筒１１内へ導入される空気の量を増やしてもよい。
【００５１】
・ステップＳ４０で利用する開度特性マップにおける、要求空気流量Ｑと圧力差ＰＺと要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺとの関係性は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、圧力差ＰＺがある程度大きい状況下では、要求空気流量Ｑが大きくなっても要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺが変化しない、といった関係になっていることもあり得る。
【００５２】
・開度特性マップは、表やグラフによって表されたものに限定されない。開度特性マップは、要求空気流量Ｑと圧力差ＰＺと要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺとの関係性を数式によって表したものでもよい。
【００５３】
・ステップＳ３０で利用する空気流量マップにおける、微粒子の堆積量ＤＡと要求空気流量Ｑとの関係性は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、フィルタ３３に吸気が供給される際の酸素供給量と、フィルタ３３の温度変化量との兼ね合い等に起因して、微粒子の堆積量ＤＡがある程度多くなると、要求空気流量Ｑが変化しない、といった関係性になっていることもあり得る。
【００５４】
・空気流量マップは、表やグラフによって表されたものに限定されない。空気流量マップは、微粒子の堆積量ＤＡと要求空気流量Ｑとの関係性を数式によって表したものでもよい。
【００５５】
・空気流量マップにおいては、微粒子の堆積量ＤＡと要求空気流量Ｑとの関係性が表されている。ここで、上記のとおり、内燃機関１００における微粒子の生成量、及びフィルタ３３における微粒子の再生量は、それぞれ機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとに関連したパラメータとなっている。このことから、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡも機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとに関連したパラメータになり得る。ここで、これら微粒子の堆積量ＤＡと機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとの三者の関係性に対して、空気流量マップにおける微粒子の堆積量ＤＡと要求空気流量Ｑとの関係性を反映させたマップとして、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬと要求空気流量Ｑとの関係性を表した算出用マップを作成することができる。こうした算出用マップは、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとフィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡとの関係性を加味したものになっている。ステップＳ３０では、こうした算出用マップを利用して、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとに応じた要求空気流量Ｑを算出してもよい。算出用マップは、表やグラフでもよいし、数式でもよい。
【００５６】
・ステップＳ１０及びステップＳ４０に関して、吸気側圧力ＰＢを、機関回転数ＮＥや機関負荷率ＫＬ等のパラメータに基づいて算出してもよい。例えば、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬと吸気側圧力ＰＢとの関係性を表したマップを用意しておく。そして、こうしたマップを利用して、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとに応じた吸気側圧力ＰＢを算出してもよい。マップは、表やグラフでもよいし、数式でもよい。吸気側圧力ＰＢをマップから算出するのであれば、吸気圧センサ２５を廃止してもよい。
【００５７】
・上記吸気側圧力ＰＢの変更例と同様、排気側圧力ＰＥを、機関回転数ＮＥや機関負荷率ＫＬ等のパラメータに基づいて算出してもよい。排気側圧力ＰＥをマップから算出するのであれば、排気圧センサ５４を廃止してもよい。
【００５８】
・上記した吸気側圧力ＰＢ及び排気側圧力ＰＥの算出に係る変更例と関連して、ステップＳ４０では、機関回転数ＮＥや機関負荷率ＫＬ等のパラメータに基づいて圧力差ＰＺを算出してもよい。つまり、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬと圧力差ＰＺとの関係性を表した圧力差マップを用意しておく。そして、この圧力差マップを利用して、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとに応じた圧力差ＰＺを算出してもよい。他のマップと同様、圧力差マップは表やグラフに限定されず、数式であってもよい。
【００５９】
・上記変更例における圧力差マップにおいては、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬと圧力差ＰＺとの関係性が表されている。また、要求空気流量Ｑの変更例で記載した算出用マップにおいては、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬと要求空気流量Ｑとの関係性が表されている。そして、開度特性マップにおいては、圧力差ＰＺと要求空気流量Ｑと要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺとの関係性が表されている。つまり、これら三つのマップに表されているパラメータ間の関係性を統合したマップとして、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬと要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺとの関係性を表した開度算出マップを作成することができる。この開度算出マップにおいては、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬと圧力差ＰＺとの関係性、及び機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬと要求空気流量Ｑとの関係性が加味されている。なお、上記のとおり、要求空気流量Ｑと、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡとには関係性があることから、開度算出用マップにおいては、機関回転数ＮＥと機関負荷率ＫＬとフィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡとの関係性が加味されていることになる。
【００６０】
ステップＳ４０では、こうした開度算出マップを利用して、要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺを算出してもよい。開度算出マップを利用して要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺを算出する場合も、開度算出マップの特性上、フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡが多いほどＥＧＲバルブ５２の開度を大きくし、圧力差ＰＺが小さいほどＥＧＲバルブ５２の開度を大きく制御することになる。開度算出マップを利用して要求ＥＧＲバルブ開度ＥＡＺを算出する上では、機関回転数ＮＥ及び機関負荷率ＫＬがわかっていればよい。つまり、要求空気流量Ｑの算出は不要であり、ステップＳ３０を省略できる。開度算出マップは、表やグラフでもよいし、数式でもよい。
【００６１】
・ステップＳ１０におけるフィルタ３３の温度の算出方法は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、フィルタ３３に温度センサを取り付け、当該温度センサによってフィルタ３３の温度ＴＡを実測してもよい。
【００６２】
・フィルタ３３における微粒子の堆積量ＤＡの算出方法は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、排気通路３０におけるフィルタ３３よりも排気上流側と排気下流側とに圧力センサを取り付け、これらの圧力センサの検出結果から得られる、フィルタ３３よりも排気上流側と排気下流側との圧力差に基づいて微粒子の堆積量ＤＡを算出してもよい。
【００６３】
・ステップＳ５０でＥＧＲバルブ５２の開度ＥＡを調整する際の上限開度ＥＡＬは、一定値でなくてもよい。上限開度ＥＡＬは、例えば、ステップＳ５０を行う度に変更してもよい。上限開度ＥＡＬは、フィルタ再生処理が途中で中断されたときや、フィルタ再生処理が終了したときに、ＥＧＲバルブ５２を要求される開度ＥＡに即座に至らせることができる開度であればよい。ここで、ＥＧＲバルブ５２に要求される上記開度ＥＡは、内燃機関１００の運転状態によって異なる。したがって、内燃機関１００の運転状態との兼ね合いから、上限開度ＥＡＬを設定すればよい。
【００６４】
・内燃機関１００の構成は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、吸気圧センサ２５の取り付け位置は、上記実施形態の例に限定されない。吸気圧センサ２５は、吸気通路２０における過給機４０のコンプレッサ４１よりも吸気下流側の圧力を検出できる位置に取り付けられていればよい。例えば、ＥＧＲ通路５０における、ＥＧＲバルブ５２よりも吸気通路２０側に吸気圧センサ２５を取り付けてもよい。
【００６５】
・排気圧センサ５４の取り付け位置は、上記実施形態の例に限定されない。排気圧センサ５４は、排気通路３０における過給機４０のタービン４２よりも排気上流側の圧力を検出できる位置に取り付けられていればよい。例えば、排気通路３０における、タービン４２よりも排気上流側に排気圧センサ５４を取り付けてもよい。
【００６６】
・過給機４０は、排気の流れを利用したものに限定されない。過給機４０は、クランクシャフトや電動モータに駆動連結される所謂スーパージャージャでもよい。
・ＥＧＲ通路５０の接続位置は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、ＥＧＲ通路５０における排気通路３０側の端を、排気通路３０における、過給機４０のタービン４２と触媒３２との間に接続してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
２０…吸気通路、３０…排気通路、３３…フィルタ、４０…過給機、５０…排気再循環通路、５２…排気再循環バルブ、６０…電子制御ユニット、１００…内燃機関。
【図１】
2020159213.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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