(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有し排気のエネルギによって吸気を過給する過給機を備えた内燃機関の制御システムであって、
前記タービンより下流側の排気通路に設けられ、排気中のＰＭを捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積したＰＭを酸化させて除去するフィルタ再生制御を実行する再生実行部と、を備え、
前記再生実行部が、フィルタ再生制御の実行開始後、前記フィルタにおけるＰＭ堆積量が車両周囲の大気圧に基づいて定められる再生停止量以下となった時に該フィルタ再生制御の実行を停止するものであって、
前記再生実行部によるフィルタ再生制御が実行されていない状態のときに、前記フィルタにおけるＰＭ堆積量が前記再生停止量より少ない場合は、内燃機関から排出されるＰＭ量を増加させるＰＭ排出量増加制御を実行する内燃機関の制御システム。
【請求項２】
フィルタ再生制御を実行することによって前記フィルタから除去するＰＭ量を車両周囲の大気圧が低いほど少なくする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンとコンプレッサとを有する過給機を備えた内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気のエネルギにより吸気を過給する過給機を備えた内燃機関が知られている。この過給機は、排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有している。
【０００３】
特許文献１および２には、上記のような過給機を備えた内燃機関において、タービンの排気入口のノズル面積を変更可能に構成された所謂ノズルベーンを備えたものが開示されている。ノズルベーンを備えた過給機では、ノズルベーンの開度を調整することで過給圧を制御することができる。
【０００４】
特許文献１では、ノズルベーン（静翼回転手段）の開度を調整することで、内燃機関に供給される吸気量が、サージング現象（コンプレッサの回転にムラが生じる現象）の発生を回避可能なサージ最小空気量以上となるように制御される。
【０００５】
特許文献２では、スロットル弁の開度が所定量以下の場合、過給機のコンプレッサ出口とスロットル弁との間における絶対圧力と目標値とが一致するようにノズルベーンの開度が調整される。また、スロットル弁の開度が所定量を上回った場合、スロットル弁の下流側における相対圧力と目標値とが一致するようにノズルベーンの開度が調整される。
【０００６】
また、特許文献３には、上記のような過給機とＥＧＲ装置とを備えた内燃機関において、大気圧に応じてＥＧＲ弁の開度を制御し、それによって、タービンの回転速度を許容値以下に抑える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−０７１０９２号公報
【特許文献２】特開２００５−０８３３２２号公報
【特許文献３】特開２００８−１８４９２２号公報
【特許文献４】特開平０３−２２９９０９号公報
【特許文献５】特開２００８−１０６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
内燃機関を搭載した車両が高地を走行すると、車両周囲の大気圧が低下する。内燃機関がタービンとコンプレッサとを有する過給機を備えている場合、車両周囲の大気圧が低下すると、タービンより下流側の排気圧力が低下する。その結果、タービン膨張比（タービンの排気入口の圧力／タービンの排気出口の圧力）が高くなる。
【０００９】
ここで、タービン膨張比が過剰に高くなると、過給機の過回転やタービンの部品（バックプレートやインペラ等）の破損を招く虞がある。このような問題を解決する手段として、タービンにノズルベーンが設けられている過給機においては、大気圧の低下に応じてノズルベーンの開度を大きくすることが考えられる。ノズルベーンの開度を大きくするとタービンの排気入口の圧力が低下する。そのため、タービン膨張比の過剰な上昇を抑えるこ
とができる。
【００１０】
しかしながら、ノズルベーンの開度を大きくすると過給圧が低下することになる。その結果、加速運転時においては、機関負荷上昇の応答性が低下する虞がある。また、ＥＧＲ装置を備えている内燃機関の場合、十分な過給圧が得られない状態で、ＮＯｘ排出量を低減すべくＥＧＲガス量を増加させると、吸入空気量が不足することでＰＭの排出量が増加する虞もある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、過給機を備えた内燃機関において、過給圧の低下を抑制しつつ、大気圧の低下に伴うタービン膨張比の過剰な上昇を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、フィルタ再生制御の実行を停止させる時のフィルタにおけるＰＭ堆積量を車両周囲の大気圧に応じて変更するものである。
【００１３】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の制御システムは、
排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有し排気のエネルギによって吸気を過給する過給機を備えた内燃機関の制御システムであって、
前記タービンより下流側の排気通路に設けられ、排気中のＰＭを捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積したＰＭを酸化させて除去するフィルタ再生制御を実行する再生実行部と、を備え、
前記再生実行部が、車両周囲の大気圧が低いときは、該大気圧が高いときに比べて、フィルタ再生制御の実行開始後に前記フィルタにおけるＰＭ堆積量がより多い時点で該フィルタ再生制御の実行を停止させる。
【００１４】
フィルタにおけるＰＭ堆積量が多いほど該フィルタより上流側の排気圧力は高くなる。また、フィルタ再生制御が実行されると、フィルタに堆積していたＰＭが除去されるため、該フィルタより上流側の排気圧力が低下する。
【００１５】
本発明においては、フィルタ再生制御の実行を停止させる時点でのフィルタにおけるＰＭ堆積量が、車両周囲の大気圧が低いときは、該大気圧が高いときに比べて多くなっている。これにより、フィルタ再生制御が実行されることによるフィルタより上流側の排気圧力の低下量が、車両周囲の大気圧が低いときには該大気圧が高いときに比べて小さくなる。つまり、大気圧が低い場合には、フィルタより上流側の排気圧力の低下、すなわちタービンの排気出口の圧力の低下を抑制することができる。
【００１６】
タービンの排気出口の圧力の低下を抑制することで、タービンの排気入口の圧力を低下させることなく（または、タービンの排気入口の圧力の低下量を抑えつつ）、タービン膨張比の上昇を抑制することができる。また、この場合、大気圧の低下に応じてタービンのノズルベーンの開度を大きくするように過給効率を下げることでタービンの膨張比の上昇を抑制する場合に比べて、過給圧の低下を抑制することができる。従って、本発明によれば、過給圧の低下を抑制しつつ、大気圧の低下に伴うタービン膨張比の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
【００１７】
なお、本発明では、フィルタ再生制御の実行時間を大気圧が低いときは大気圧が高いときに比べて短くしてもよい。また、フィルタ再生制御の実行停止の閾値となるフィルタにおけるＰＭ堆積量を大気圧が低いときは大気圧が高いときに比べて大きくしてもよい。これらによれば、大気圧が低いときは、大気圧が高いときに比べて、フィルタにおけるＰＭ堆積量がより多い時点でフィルタ再生制御の実行を停止させることができる。
【００１８】
本発明においては、フィルタ再生制御を実行することによってフィルタから除去するＰＭ量を大気圧が低いほど少なくしてもよい。これによれば、フィルタ再生制御の実行を停止させる時点のフィルタにおけるＰＭ堆積量が、大気圧が低いほど多くなる。そのため、大気圧の低下に伴うタービン膨張比の過剰な上昇をより抑制することができる。
【００１９】
本発明においては、再生実行部が、フィルタ再生制御の実行開始後、フィルタにおけるＰＭ堆積量が車両周囲の大気圧に基づいて定められる再生停止量以下となった時に該フィルタ再生制御の実行を停止するものであってもよい。この場合、上記のように、車両周囲の大気圧が低いときは、該大気圧が高いときに比べて再生停止量が大きい値に設定される。そして、再生実行部によるフィルタ再生制御が実行されていない状態のときに、フィルタにおけるＰＭ堆積量が再生停止量より少ない場合は、内燃機関から排出されるＰＭ量を増加させるＰＭ排出量増加制御を実行してもよい。
【００２０】
ＰＭ排出量増加制御を実行すると、フィルタにおけるＰＭ堆積量がより速やかに増加する。従って、上記によれば、フィルタにおけるＰＭ堆積量が再生停止量に達していない場合に、フィルタより上流側の排気圧力、すなわちタービンの排気出口の圧力をより速やかに上昇させることができる。そのため、タービンの排気出口の圧力が低いためにタービン膨張比が高くなり易くなる期間を短縮することが可能となる。
【００２１】
なお、本発明に係る内燃機関は、排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置を備えていてもよい。本発明によれば、大気圧が低下した場合であっても過給圧の低下を抑制することができる。そのため、十分な吸入空気量を確保しつつＥＧＲガス量を増加させることができる。従って、ＮＯｘ排出量の低減とＰＭ排出量の低減とを両立させることができる。
【００２２】
また、本発明に係る過給機は、タービンの排気入口のノズル面積を変更可能に構成されたノズルベーンを有してもよい。本発明によれば、大気圧が低下した場合、タービンの排気出口の圧力の低下を抑制することでタービン膨張比の上昇が抑制される。そのため、大気圧が低下した場合であっても、タービン膨張比の上昇を抑制するためのノズルベーンの開度の増加量をより小さくすることができる。従って、過給圧の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、過給機を備えた内燃機関において、過給圧の低下を抑制しつつ、大気圧の低下に伴うタービン膨張比の過剰な上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るフィルタ再生制御のフローを示すフローチャートである。
【図３】実施例１に係る大気圧Ｐａと再生停止量Ｑｐｍｅとの関係を示す図である。
【図４】実施例１に係る、車両周囲の大気圧が低いときの、フィルタにおけるＰＭ堆積量（ＰＭ堆積量）、タービンの排気出口の圧力（タービン出口圧力）、ノズルベーンの開度（ＶＮ開度）、タービン膨張比、過給圧、および内燃機関からのＮＯｘ排出量（ＮＯｘ排出量）の推移を示すタイムチャートである。
【図５】フィルタにおけるＰＭ堆積量と、フィルタ再生制御が実行された際のＰＭ酸化速度との関係を示す図である。
【図６】実施例２に係る燃焼制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】実施例２に係る内燃機関を搭載した車両の登坂中における、標高・車両周囲の大気圧、燃焼制御（燃料噴射時期ｔｉ、燃料噴射圧Ｐｉ）、内燃機関からのＰＭ排出量（ＰＭ排出量）、フィルタにおけるＰＭ堆積量（ＰＭ堆積量）、タービンの排気出口の圧力（タービン出口圧力）、タービン膨張比、ノズルベーンの開度（ＶＮ開度）、過給圧、および内燃機関からのＮＯｘ排出量（ＮＯｘ排出量）の推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２６】
＜実施例１＞
［内燃機関およびその吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３が設けられている。
【００２７】
内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６が接続されている。尚、本実施例においては、インテークマニホールド５及び吸気通路４を含んで本発明に係る吸気通路が構成され、エキゾーストマニホールド７及び排気通路６を含んで本発明に係る排気通路が構成される。
【００２８】
吸気通路４にはターボチャージャ８のコンプレッサ８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービン８ｂが設置されている。タービン８ｂには排気入口のノズル面積を変更可能に構成されたノズルベーン１６が設けられている。つまり、ターボチャージャ８は、ノズルベーン１６の開度を変更することで過給効率を調整可能な可変容量型ターボチャージャである。
【００２９】
吸気通路４におけるコンプレッサ８ａよりも上流側にはエアフローメータ９が設けられている。エアフローメータ９は内燃機関１の吸入空気量を検知する。吸気通路４におけるコンプレッサ８ａよりも下流側にはスロットル弁１０が設けられている。スロットル弁１０は、空気流路の断面積を変更することで内燃機関１の吸入空気量を調整可能に構成されている。インテークマニホールド５には吸気圧センサ２３が設けられている。吸気圧センサ２３はインテークマニホールド５内の吸気圧力を検知する。
【００３０】
排気通路６におけるタービン８ｂよりも下流側には、酸化触媒１１及びパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）１２が排気の流れに沿って上流側から順に設けられている。フィルタ１２は排気中のＰＭ（粒子状物質：Particulate Matter）を捕集する。なお、酸化触媒１１に代えて、または、酸化触媒１１に加えて、フィルタ１２に酸化機能を有する触媒を担持させてもよい。酸化触媒１１とフィルタ１２との間の排気通路６には温度センサ２４が設けられている。温度センサ２４はフィルタ１２に流入する排気の温度を検知する。
【００３１】
内燃機関１の吸排気系にはＥＧＲ装置１３が設けられている。ＥＧＲ装置１３は、ＥＧＲ通路１４及びＥＧＲ弁１５を備えている。ＥＧＲ通路１４は、その一端がエキゾーストマニホールド７に接続されており、その他端が吸気通路４におけるスロットル弁１０よりも下流側に接続されている。ＥＧＲ弁１５は、ＥＧＲ通路１４に設けられており、ＥＧＲ通路１４を通ってエキゾーストマニホールド７から吸気通路４に導入されるＥＧＲガスの流量を制御する。なお、ＥＧＲ通路としては、一端が排気通路６におけるフィルタ１２より下流側に接続され、他端が吸気通路４におけるコンプレッサ８ａよりも上流側に接続さ
れているものを採用することもできる。
【００３２】
以上述べたように構成された内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ９、吸気圧センサ２３、温度センサ２４、大気圧センサ２５、クランクポジションセンサ２１、および、アクセル開度センサ２２が電気的に接続されている。大気圧センサ２５は内燃機関１を搭載した車両周囲の大気圧を検知する。クランクポジションセンサ２１は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置を検知する。アクセル開度センサ２２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
【００３３】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁３、スロットル弁１０、ノズルベーン１６及びＥＧＲ弁１５が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００３４】
［フィルタ再生制御］
フィルタ１２には捕集された排気中のＰＭが徐々に堆積する。本実施例においては、フィルタ１２に堆積したＰＭを除去するためにフィルタ再生制御が実行される。本実施例に係るフィルタ再生制御は、内燃機関１において主燃料噴射より後のタイミングであって燃料が未燃の状態で気筒２から排出されるタイミングで燃料噴射弁３から副燃料噴射（ポスト噴射）を行うことで実現される。ポスト噴射が実行されると、未燃の状態で気筒２から排出された燃料が酸化触媒１１に供給される。該燃料が酸化触媒１１において酸化されると酸化熱が生じる。この酸化熱によって、フィルタ１２に流入する排気が加熱される。これにより、フィルタ１２の温度がＰＭの酸化が可能な温度まで上昇すると、フィルタ１２に堆積したＰＭが酸化され除去される。
【００３５】
本実施例に係るフィルタ再生制御では、温度センサ２４によって検知される排気の温度に基づいて、ポスト噴射によって噴射する燃料の量を調整する。ポスト噴射での燃料噴射量を調整することで、フィルタ１２の温度をＰＭの酸化が可能な温度である所定の再生温度まで上昇させる。
【００３６】
なお、本実施例においては、燃料噴射弁３を制御してフィルタ再生制御を実行するＥＣＵ２０が、本発明に係る再生実行部に相当する。ただし、フィルタ再生制御は、他の手法によっても実現することができる。例えば、酸化触媒１１より上流側の排気通路６に排気中に燃料を添加する燃料添加弁を設け、ポスト噴射に代えて該燃料添加弁からの燃料添加を行うことによって酸化触媒１１に燃料を供給してもよい。また、フィルタ１２を電気ヒータによって加熱することで、該フィルタ１２を再生温度まで昇温させてもよい。
【００３７】
本実施例では、内燃機関１の運転状態に基づいて、フィルタ１２に流入するＰＭ量（以下、流入ＰＭ量と称する）を推定する。また、前回のフィルタ再生制御の実行が停止された時点のＰＭ堆積量に対して流入ＰＭ量を積算することで、現時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量（すなわち、フィルタ再生制御が実行されていないときのＰＭ堆積量）を算出する。そして、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量が所定の再生開始量以上となった時にフィルタ再生制御の実行が開始される。なお、フィルタ１２の前後での排気圧力の差を検知する差圧センサや、フィルタ１２に流入するＰＭを検知するＰＭセンサが排気通路６に設けられている場合は、これらのセンサの出力値に基づいてフィルタ１２におけるＰＭ堆積量を算出してもよい。
【００３８】
フィルタ再生制御の実行が開始され、フィルタ１２の温度が所定の再生温度に達すると、フィルタ１２に堆積したＰＭが徐々に酸化され除去される。本実施例では、フィルタ再生制御の実行中におけるフィルタ１２での単位時間あたりのＰＭ酸化量が、排気の流量（エアフローメータ９の出力値）やフィルタ１２に流入する排気の温度（温度センサ２４の
出力値）に基づいて推定される。また、このように推定されるフィルタ１２での単位時間あたりのＰＭ酸化量をフィルタ再生制御の実行開始時のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量から繰り返し減算することで、フィルタ再生制御実行中のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量を算出する。そして、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量が所定の再生停止量以下まで減少した時にフィルタ再生制御の実行が停止される。
【００３９】
［再生停止量］
本実施例においては、内燃機関１を搭載した車両周囲の大気圧に応じて、フィルタ再生制御の実行停止の閾値となるフィルタ１２におけるＰＭ堆積量である再生停止量を変更する。より詳しくは、車両周囲の大気圧が低いときは、該大気圧が高いときに比べて再生停止量をより大きい値に設定する。以下、その理由について説明する。
【００４０】
内燃機関１を搭載した車両が高地を走行すると、その周囲の大気圧が低下する。車両周囲の大気圧が低下すると、タービン８ｂより下流側の排気圧力が低下する。従って、タービン８ｂの排気出口の圧力が低下するため、タービン膨張比が高くなり易くなる。タービン膨張比が過剰に高くなると、ターボチャージャ８の過回転やタービン８ｂの部品の破損を招く虞がある。
【００４１】
このような問題を回避するために、従来では、大気圧の低下に応じてタービンのノズルベーンの開度を大きくする手段が取られていた。ノズルベーンの開度を大きくするとタービンの排気入口の圧力が低下する。そのため、タービン膨張比の上昇を抑えることが可能となる。
【００４２】
しかしながら、ノズルベーンの開度を大きくすると、ターボチャージャ８の過給効率が低下するため、過給圧が低下することになる。その結果、加速運転時においては、機関負荷上昇の応答性が低下する虞がある。また、十分な過給圧が得られない状態で、ＮＯｘ排出量を低減すべくＥＧＲガス量を増加させると、ＥＧＲガス量の増加に伴って吸入空気量が減少する場合ある。その結果、内燃機関での燃焼に供される空気量が不足することでＰＭの排出量が増加する虞もある。
【００４３】
そこで、本実施例では、上記のように、再生停止量、すなわちフィルタ再生制御の実行停止時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量を大気圧に応じて調整することで、フィルタ１２より上流側、すなわちタービン８ｂの排気出口の圧力を制御し、それによって大気圧の低下に伴うタービンの膨張比の過剰な上昇を抑制する。
【００４４】
フィルタ再生制御が実行されることで、フィルタ１２に堆積していたＰＭが除去されると、フィルタ１２より上流側の排気圧力が低下する。このとき、再生停止量がより大きい値に設定されていると、フィルタ再生制御の実行停止時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量がより多い量となる。そのため、フィルタ再生制御が実行されることによるフィルタ１２より上流側の排気圧力の低下量は小さくなる。従って、本実施例によれば、車両周囲の大気圧が低い場合には、該大気圧が低い場合に比べて、フィルタ１２より上流側の排気圧力の低下、すなわちタービン８ｂの排気出口の圧力の低下を抑制することができる。
【００４５】
タービン８ｂの排気出口の圧力の低下を抑制することで、タービン８ｂの排気入口の排気圧力を低下させることなく（または、タービン８ｂの排気入口の排気圧力の低下量を抑えつつ）、タービン膨張比の上昇を抑制することができる。つまり、本実施例によれば、車両周囲の大気圧が低下した場合であっても、従来のようにタービン８ｂのノズルベーン１６の開度を大きくすることなく（または、ノズルベーン１６の開度の増加量を抑えつつ）、タービン膨張比の上昇を抑制することができる。そのため、過給圧の低下を抑制しつつ、大気圧の低下に伴うタービン膨張比の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
【００４６】
［フィルタ再生制御のフロー］
本実施例に係るフィルタ再生制御のフローについて図２に基づいて説明する。図２は、本実施例に係るフィルタ再生制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００４７】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、現時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍが算出される。上記のように、本実施例においては、前回のフィルタ再生制御の実行が停止された時点のＰＭ堆積量に対して流入ＰＭ量を積算することでフィルタ１２におけるＰＭ堆積量（すなわち、フィルタ再生制御が実行されていないときのＰＭ堆積量）Ｑｐｍが算出される。
【００４８】
次に、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で算出されたＰＭ堆積量Ｑｐｍが再生開始量Ｑｐｍｓ以上であるか否かが判別される。なお、再生開始量Ｑｐｍｓは、フィルタ１２よりも上流側の排気圧力が上昇することで内燃機関１の運転状態に過剰な影響を与えることのない範囲のＰＭ堆積量として実験等に基づき予め定められている。
【００４９】
ステップＳ１０２で否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、ステップＳ１０２で肯定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行される。ステップＳ１０３においては、フィルタ再生制御の実行が開始される。
【００５０】
次に、ステップＳ１０４において、内燃機関１を搭載した車両周囲の大気圧（すなわち、大気圧センサ２５の出力値）Ｐａが取得される。次に、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で取得された大気圧Ｐａに基づいて、再生停止量Ｑｐｍｅが算出される。
【００５１】
図３は、大気圧Ｐａと再生停止量Ｑｐｍｅとの関係を示す図である。図３に示すように、大気圧Ｐａが低いほど再生停止量Ｑｐｍｅは大きい値となる。このような大気圧Ｐａと再生停止量Ｑｐｍｅとの関係は実験等に基づいて予め定められている。そして、これらの関係がマップまたは関数としてＥＣＵ２０に記憶されている。ステップＳ１０５では、このマップまたは関数を用いて再生停止量Ｑｐｍｅが算出される。
【００５２】
次に、ステップＳ１０６において、現時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍｒが算出される。上記のように、本実施例においては、フィルタ１２での単位時間あたりのＰＭ酸化量をフィルタ再生制御の実行開始時のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量から繰り返し減算することで、フィルタ再生制御実行中のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍｒが算出される。
【００５３】
次に、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６で算出されたＰＭ堆積量ＱｐｍｒがステップＳ１０５で算出された再生停止量Ｑｐｍｅ以下であるか否かが判別される。ステップＳ１０７において否定判定された場合、ステップＳ１０４からＳ１０７の処理が再度実行される。一方、ステップＳ１０７において肯定判定された場合、次にステップＳ１０８の処理が実行される。ステップＳ１０８においては、フィルタ再生制御の実行が停止される。
【００５４】
上記フローによれば、車両周囲の大気圧Ｐａが低いほど再生停止量Ｑｐｍｅが大きい値に設定される。つまり、フィルタ再生制御を実行することによってフィルタ１２から除去されるＰＭ量が、大気圧が低いほど少なくされる。これによれば、フィルタ再生制御の実行を停止させた時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量が、大気圧が低いほど多くなる。従って、フィルタ再生制御が実行されることによるフィルタ１２より上流側の排気圧力の低下量、すなわちタービン８ｂの排気出口の圧力の低下量が、大気圧が低いほど小さくな
る。そのため、大気圧の低下に伴うタービン膨張比の過剰な上昇をより抑制することができる。
【００５５】
なお、上記フローでは、図３に示すように、大気圧Ｐａの変化に応じて再生停止量Ｑｐｍｅを連続的に変更するものとした。しかしながら、大気圧Ｐａの変化に応じて再生停止量Ｑｐｍｅを段階的にしてもよい。また、低地用（高大気圧用）の再生停止量と高地用（低大気圧用）の再生停止量とを予め定めておき、大気圧が所定圧力よりも高い場合は再生停止量を低地用の値に設定し、大気圧が所定圧力以下の場合は再生停止量を高地用の値に設定してもよい。この場合、低地用の再生停止量は高地用の再生停止量より大きい値となる。
【００５６】
［タイムチャート］
図４は、内燃機関１を搭載した車両が高地を走行しているとき、すなわち車両周囲の大気圧が低いときの、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量（ＰＭ堆積量）、タービン８ｂの排気出口の圧力（タービン出口圧力）、ノズルベーン１６の開度（ＶＮ開度）、タービン膨張比、過給圧、および内燃機関１からのＮＯｘ排出量（ＮＯｘ排出量）の推移を示すタイムチャートである。図４において、実線は本実施例に係るフィルタ再生制御を適用した場合の各値の推移を示している。また、図４において、破線は、従来の制御、すなわち、フィルタ再生制御における再生停止量を大気圧によらず一定値とした場合の各値の推移を示している。また、図４において、ｄｔｒ１およびｄｔｒ２は、それぞれの場合におけるフィルタ再生制御の実行期間を示しており、ｄｔｄ１およびｄｔｄ２は、それぞれの場合におけるフィルタ再生制御が実行されていない期間を示している。
【００５７】
図４に示すように、本実施例では、車両周囲の大気圧が低い場合、再生停止量Ｑｐｍｅ１が、従来の再生停止量Ｑｐｍｅ２より大きい値となっている。そのため、フィルタ再生制御の実行期間が従来よりも短くなる（ｄｔｒ１＜ｄｔｒ２）。また、本実施例に係るフィルタ再生制御では、内燃機関１の運転状態が同様であれば、フィルタ再生制御の実行が停止されてからＰＭ堆積量が再生開始量Ｑｐｍｓに達するまでの時間は従来に比べて当然短くなる。つまり、フィルタ再生制御が実行されていない期間も従来に比べて短くなる（ｄｔｄ１＜ｄｔｄ２）。
【００５８】
また、本実施例では、フィルタ再生制御の実行が停止された時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量が従来に比べて多くなることから、この時点でのタービン出口圧力が従来に比べて高くなる（Ｐｔｆ１＞Ｐｔｆ２）。一方、本実施例では、ターボチャージャ８の過給効率を従来よりも高い値に維持するために、ＶＮ開度が従来に比べて小さくされる（ＶＮ１＜ＶＮ２）。
【００５９】
本実施例では、ＶＮ開度が従来に比べて小さくされるために、タービン出口圧力が従来と同一となり、フィルタ再生制御の実行が開始される時点のタービン膨張比は従来に比べて大きくなる。その結果、タービン膨張比の平均値は従来に比べて大きくなる（ＥＲａｖｅ１＞ＥＲａｖｅ２）。しかしながら、タービン膨張比が最も大きくなるフィルタ再生制御の実行が停止された時点においては、タービン出口圧力が従来に比べて高いためにタービン膨張比を上限値ＥＲｌｉｍｉｔ以下には抑えることができる。また、本実施例では、フィルタ再生制御の実行が開始される時点のタービン膨張比が従来に比べて大きくなるために、フィルタ再生制御の実行が開始される時点の過給圧が従来に比べて高くなる。従って、過給圧の平均値を従来に比べて高くすることができる（ＢＰａｖｅ１＞ＢＰａｖｅ２）。つまり、過給圧の低下を抑制しつつ、タービン膨張比の過剰な上昇を抑制することができる。
【００６０】
そのため、本実施例では、内燃機関１の吸入空気量の低下を抑制しつつ、ＥＧＲガスの
供給量を増加させることが可能となる。その結果、内燃機関１からのＰＭの排出量の増加を抑制しつつ、ＮＯｘ排出量の平均値を従来よりも少なくすることができる（Ｑｎａｖｅ１＜Ｑｎａｖｅ２）。
【００６１】
また、本実施例によれば、過給圧の平均値を従来に比べて高くすることができるため、大気圧が低いときにおける加速運転時の機関負荷上昇の応答性を向上させることができる。
【００６２】
なお、本実施例によれば、車両周囲の大気圧が低いときは、図４に示すように、フィルタ再生制御の実行頻度が従来よりも高くなる。ここで、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量と、フィルタ再生制御が実行された際のＰＭ酸化速度との関係について図５に基づいて説明する。
【００６３】
図５に示すように、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量が多いほどフィルタ再生制御が実行された際のＰＭ酸化速度は高くなる。そのため、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量を再生開始量Ｑｐｍｓから本実施例に係る再生停止量Ｑｐｍｅ１まで減少させる間のＰＭ酸化速度は、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量を本実施例に係る再生停止量Ｑｐｍｅ１から従来の再生停止量Ｑｐｍｅ２まで減少させる間のＰＭ酸化速度よりも高い。つまり、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量を再生開始量Ｑｐｍｓから本実施例に係る再生停止量Ｑｐｍｅ１まで減少させるときは、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量を本実施例に係る再生停止量Ｑｐｍｅ１から従来の再生停止量Ｑｐｍｅ２まで減少させるときよりも、同量のＰＭをより短期間でフィルタ１２から除去することができる。従って、本実施例によれば、フィルタ再生制御の実行頻度が従来よりも高くなったとしても、フィルタ再生制御の実行に伴う燃費の悪化を抑制することができる。
【００６４】
また、本実施例に係るフィルタ再生制御は、その実行が開始された時点から所定の実行時間が経過した時点でその実行が停止されるものであってもよい。この場合、車両周囲の大気圧が低いときは、該大気圧が高いときに比べて実行時間が短い時間に設定される。これによれば、上記と同様、フィルタ再生制御の実行を停止させた時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量を、大気圧が低いときは、大気圧が高いときに比べて多くすることができる。そのため、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様のフィルタ再生制御が実行される。以下、内燃機関の燃焼制御について、実施例１と異なる点について説明する。
【００６６】
本実施例では、フィルタ再生制御が実行されていない状態のときにおいても、車両周囲の大気圧に応じた再生停止量が算出される。ここで、内燃機関１を搭載した車両の登坂中においては該車両周囲の大気圧が徐々に低下する。そのため、車両周囲の大気圧に応じた再生停止量は徐々に増加することになる。
【００６７】
一方、フィルタ再生制御が実行されていない状態では、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量も徐々に増加するが、車両の登坂による大気圧の低下が大きい場合は、該大気圧に応じて定まる再生停止量が現時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量を上回る場合がある。このように、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量が再生停止量より少ない状態となった場合、本実施例では、内燃機関１から排出されるＰＭ量を増加させるＰＭ排出量増加制御が実行される。
【００６８】
ＰＭ排出量増加制御が実行されると、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量がより速やかに
増加する。従って、フィルタ１２より上流側の排気圧力、すなわちタービン８ｂの排気出口の圧力をより速やかに上昇させることができる。そのため、タービン８ｂの排気出口の圧力が低いためにタービン膨張比が高くなり易くなる期間を短縮することができる。
【００６９】
ＰＭ排出量増加制御としては、（１）燃料噴射弁３からの燃料噴射時期を進角させる制御、（２）ＥＧＲガス量を増加させる制御、（３）燃料噴射弁３からの燃料噴射圧力を低下させる制御を例示することができる。（１）のように燃料噴射時期を進角させると、一燃焼サイクル中における燃焼温度のピークの発生時期が圧縮上死点により近くなり（燃焼温度のピーク発生時期が進角される）且つそのピーク値がより高くなる。その結果、燃焼室内での燃料と空気との混合時間が短くなるためにＰＭ排出量が増加する。（２）のようにＥＧＲガス量を増加させると、混合気の空燃比が低下する。その結果、燃焼に供される空気が不足することになるためＰＭ排出量が増加する。（３）のように燃焼噴射圧を低下させると、噴射された燃料が微粒化し難くなる。そのため、燃焼室内の空気の利用率が低下するためＰＭ排出量が増加する。
【００７０】
なお、ＰＭ排出量増加制御としては（１）〜（３）の制御のいずれか一つを実行してもよく、また、二つ以上の制御を組み合わせて実行してもよい。例えば、（１）の制御を実行すると燃焼騒音の悪化を伴うことになる。このとき、（３）の制御を併用すると、燃焼の立ち上がり速度を低下させることができるため、燃焼騒音の悪化を抑制することができる。
【００７１】
［燃焼制御のフロー］
本実施例に係る燃焼制御のフローについて図６に基づいて説明する。図６は、本実施例に係る燃焼制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００７２】
本フローでは、先ずステップＳ２０１において、フィルタ再生制御の実行中であるか否かが判別される。ステップＳ２０１において肯定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ２０１において否定判定された場合、次にステップＳ２０２の処理が実行される。
【００７３】
ステップＳ２０２では、内燃機関１を搭載した車両周囲の大気圧（すなわち、大気圧センサ２５の出力値）Ｐａが取得される。次に、ステップＳ２０３において、ステップＳ２０２で取得された大気圧Ｐａに基づいて、再生停止量Ｑｐｍｅが算出される。ここでは、図２に示したフローにおけるステップＳ１０５と同様の方法により再生停止量Ｑｐｍｅが算出される。次に、ステップＳ２０４において、現時点のフィルタ１２におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍが算出される。ここでは、図２に示したフローにおけるステップＳ１０１と同様の方法によりＰＭ堆積量Ｑｐｍが算出される。
【００７４】
次に、ステップＳ２０５において、ステップＳ２０４で算出されたＰＭ堆積量ＱｐｍがステップＳ２０３で算出された再生停止量Ｑｐｍｅより小さいか否かが判別される。ステップＳ２０５において肯定判定された場合、次にステップＳ２０６の処理が実行される。ステップＳ２０６においてはＰＭ排出量増加制御が実行される。一方、ステップＳ２０５において否定判定された場合、次にステップＳ２０７の処理が実行される。ステップＳ２０７においては、通常の燃焼制御（すなわち、ＰＭ排出量増加制御を伴わない燃焼制御）が実行される。
【００７５】
上記フローによれば、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量が、車両周囲の大気圧に応じた再生停止量を下回っているときは、ＰＭ排出量増加制御が実行される。
【００７６】
［タイムチャート］
図７は、内燃機関１を搭載した車両の登坂中における、標高・車両周囲の大気圧、燃焼制御（燃料噴射時期ｔｉ、燃料噴射圧Ｐｉ）、内燃機関１からのＰＭ排出量（ＰＭ排出量）、フィルタ１２におけるＰＭ堆積量（ＰＭ堆積量）、タービン８ｂの排気出口の圧力（タービン出口圧力）、タービン膨張比、ノズルベーン１６の開度（ＶＮ開度）、過給圧、および内燃機関１からのＮＯｘ排出量（ＮＯｘ排出量）の推移を示すタイムチャートである。
【００７７】
なお、図７のＰＭ堆積量、タービン出口圧力、ＶＮ開度、過給圧、およびＮＯｘ排出量において、実線は、本実施例に係るＰＭ排出量増加制御が実行された場合の各値の推移を示しており、破線は該ＰＭ排出量増加制御が実行されなった場合の各値の推移を示している。
【００７８】
図７に示すように、車両が走行している場所の標高が高くなるにつれて車両周囲の大気圧は低下する。そして、図７では、車両周囲の大気圧がＰａαとなった時点で、該大気圧Ｐａαに対応する再生停止量ＱｐｍｅαよりもＰＭ堆積量が少ない状態となる。そのため、この時点からＰＭ排出量増加制御の実行が開始される。ここでは、ＰＭ排出量増加制御として、燃料噴射時期ｔｉを進角させる制御と燃料噴射圧Ｐｉを低下させる制御とが実行される。
【００７９】
ＰＭ排出量増加制御が実行されると、内燃機関１からのＰＭ排出量が増加する。そのため、通常の燃焼制御（ＰＭ排出量増加制御を伴わない燃焼制御）が実行されているときに比べてＰＭ堆積量の増加速度が大きくなる。これに伴い、通常の燃焼制御が実行されているときに比べてタービン出口圧力の上昇速度も大きくなる。
【００８０】
そして、図７では、車両が走行している場所の標高がさらに高くなり、車両周囲の大気圧がＰａβとなった時点で、ＰＭ堆積量が該大気圧Ｐａβに対応する再生停止量Ｑｐｍｅβ以上となる。そのため、この時点でＰＭ排出量増加制御の実行が停止される。本実施例によれば、このようなＰＭ堆積量が大気圧に対応する再生停止量よりも少ない状態となっている期間を、ＰＭ排出量増加制御を実行することで短縮することができる。
【００８１】
ここで、ＰＭ排出量増加制御の実行中においては、ＰＭ排出量増加制御が実行されない場合に比べてタービン出口圧力が高くなることで、タービンの排気入口の圧力が高められた場合であってもタービン膨張比の過剰な上昇を抑えることが可能となる。そこで、本実施例では、ＰＭ排出量増加制御の実行中において、タービン膨張比が上限値を越えない範囲でＶＮ開度を徐々に小さくする。
【００８２】
これによれば、大気圧の低下に応じて、タービン膨張比の過剰な上昇を抑えるべくＶＮ開度を大きくした場合（図７において破線で示す場合）に比べて、過給圧を高くすることができる。そのため、内燃機関１の吸入空気量の低下を抑制しつつ、ＥＧＲガスの供給量を増加させることが可能となる。その結果、ＰＭ排出量増加制御の実行中において、内燃機関１からのＰＭの排出量の増加を抑制しつつ、ＮＯｘ排出量を減少させることが可能となる。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
８・・・ターボチャージャ
８ａ・・コンプレッサ
８ｂ・・タービン
１１・・酸化触媒
１２・・パティキュレートフィルタ
２０・・ＥＣＵ２０
２１・・クランクポジションセンサ
２２・・アクセル開度センサ
２３・・吸気圧センサ
２４・・温度センサ
２５・・大気圧センサ
【図１】
0005994817.tif 000002
【図２】
0005994817.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005994817.tif 000006
【図６】
0005994817.tif 000007
【図７】
0005994817.tif 000008