(57)【要約】【課題】  エンジンの制御モードを切換えたときの運転者の違和感を確実に防止できるエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】  ＰＭ捕集量ＰＭtrapの増加に伴ってＤＰＦの強制再生を開始するときに（ステップＳ２４がＹｅｓ）、燃料カットの開始に基づいて許可フラグＦ２がセットされているか否かを判定し（ステップＳ３０）、許可フラグＦ２がセットされるまでは強制再生モードへの切換を禁止し、許可フラグＦ２がセットされたときに強制再生モードに切換える（ステップＳ３４）。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンが通常運転の状態で制御される第１の制御モードと上記エンジンの排気通路に配された排気浄化装置の再生を図る第２の制御モードとの間で制御モードを切換える制御モード切換手段と、
上記制御モード切換手段により切換えられた制御モードに基づいてエンジン制御を実行するエンジン制御手段と、
上記エンジンの燃料無噴射状態が発生したか否かを判定する無噴射判定手段と、
上記制御モード切換手段により制御モードの切換が行なわれるとき、該制御モードの切換を上記無噴射判定手段により燃料無噴射状態の発生が判定されるまで禁止し、該燃料無噴射状態の発生が判定されたときに許可するモード切換許可手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
上記制御モード切換手段は、上記エンジンの排気系に設けられたフィルタに対する強制再生の要否を判定する判定手段を備え、該判定手段の判定結果に基づいて、通常運転時の通常モードと上記強制再生を実行する強制再生モードとの間で制御モードを切換えることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
上記制御モード切換手段は、上記エンジンの空燃比を周期的にリッチ側に変動させるリッチスパイクの要否を判定する判定手段を備え、該判定手段の判定結果に基づいて、通常運転時の通常モードと上記リッチスパイクを実行するリッチスパイクモードとの間で制御モードを切換えることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の制御モード間で切換を行ってエンジンを制御するエンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばディーゼルエンジンでは、排気系に設けたＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）により排ガス中のパティキュレート・マター（以下、ＰＭと略す）を捕集して大気中への放出を防止しているが、ＤＰＦのＰＭ捕集量には限界があることから、ＰＭ捕集量がある程度増加した時点でＰＭを強制的に焼却除去する強制再生を実施して、ＤＰＦの捕集能力の回復を図っている。強制再生は専用の強制再生モードにより実施され、当該強制再生モードでは、ＤＰＦの昇温促進に好適なエンジンの運転状態が保たれるように燃料噴射等の各種制御が実行される。
【０００３】
このように強制再生モードでは通常の制御モードとは各種制御の内容が異なることから、通常時の制御モードと強制再生モードとの間で制御モードを切換えたときに、機関トルクの変動によるショックやエンジンの音質変化が発生して運転者に違和感を与えてしまう。そこで、このような現象による運転者の違和感を軽減するために種々の対策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の技術では、ＤＰＦの強制再生時にレゾネータ効果により排気音が急激に減少する現象に着目し、エンジン回転速度が所定幅以上で低下したときに合わせて強制再生を開始することにより、排気音の減少による運転者の違和感を防止している。
【特許文献１】特開平７−２５９５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の技術は、変化方向が同一であるエンジン回転速度の低下に排気音の減少を紛れ込ませているに過ぎず、エンジン回転速度の減少が連続的な変化であることから、排気音の減少を運転者が感じない程度まで隠蔽することは困難であり、必然的に運転者の違和感を防止するには効果が不十分であった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンの制御モードを切換えたときの運転者の違和感を確実に防止することができるエンジンの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンが通常運転の状態で制御される第１の制御モードとエンジンの排気通路に配された排気浄化装置の再生を図る第２の制御モードとの間で制御モードを切換える制御モード切換手段と、制御モード切換手段により切換えられた制御モードに基づいてエンジン制御を実行するエンジン制御手段と、エンジンの燃料無噴射状態が発生したか否かを判定する無噴射判定手段と、制御モード切換手段により制御モードの切換が行なわれるとき、制御モードの切換を無噴射判定手段により燃料無噴射状態の発生が判定されるまで禁止し、燃料無噴射状態の発生が判定されたときに許可するモード切換許可手段とを備えたものである。
【０００７】
従って、制御モード切換手段により制御モードの切換が行なわれるときには、無噴射判定手段により燃料無噴射状態の発生が判定されるまではモード切換許可手段により制御モードの切換が禁止され、燃料無噴射状態の発生が判定された時点で制御モードの切換が許可される。
燃料無噴射状態は機関トルクの変動として車両の挙動に影響を及ぼすと共に、エンジンの音質変化として騒音面にも影響を及ぼすため、燃料無噴射状態を挟んで車両挙動及び騒音は共に一旦途切れて不連続なものとなり、この燃料無噴射状態に同期して制御モードの切換が行われるため、たとえ制御モードの切換時にショックやエンジンの音質変化が生じたとしても、これらの現象を運転者はほとんど感じることがない。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、制御モード切換手段が、エンジンの排気系に設けられたフィルタに対する強制再生の要否を判定する判定手段を備え、判定手段の判定結果に基づいて、通常運転時の通常モードと強制再生を実行する強制再生モードとの間で制御モードを切換えるものである。
従って、強制再生モードではフィルタを昇温して捕集されているＰＭ（パティキュレート・マター）等を焼却除去すべく、フィルタの昇温促進に好適なエンジンの運転状態が保たれるように通常モードとは異なる制御が行われるため、制御モードの切換時にショックやエンジンの音質変化を生じるが、燃料無噴射状態に同期して制御モードの切換が行われることで、これらの現象を運転者が感じなくなる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１において、制御モード切換手段が、エンジンの空燃比を周期的にリッチ側に変動させるリッチスパイクの要否を判定する判定手段を備え、判定手段の判定結果に基づいて、通常運転時の通常モードとリッチスパイクを実行するリッチスパイクモードとの間で制御モードを切換えるものである。
従って、リッチスパイクモードでは、例えば吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを放出還元させるべく、エンジンの空燃比を周期的にリッチ側に変動させて通常モードとは異なる制御が行われるため、制御モードの切換時にショックやエンジンの音質変化を生じるが、燃料無噴射状態に同期して制御モードの切換が行われることで、これらの現象を運転者が感じなくなる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように請求項１乃至３の発明のエンジンの制御装置によれば、燃料無噴射状態に同期してエンジンの制御モードを切換えることにより、制御モードの切換に起因する運転者の違和感を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の強制再生を行うディーゼルエンジンに具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のディーゼルエンジンを示す全体構成図であり、エンジン１は直列６気筒機関として構成されている。エンジン１の各気筒には燃料噴射弁２が設けられ、各燃料噴射弁２は共通のコモンレール３から加圧燃料を供給され、機関の運転状態に応じたタイミングで開弁して各気筒の筒内に燃料を噴射する。
【００１２】
エンジン１の吸気側には吸気マニホールド４が装着され、吸気マニホールド４に接続された吸気通路５には、上流側よりエアクリーナ６、ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａ、インタクーラ８、アクチュエータ９ａにより開閉駆動される吸気絞り弁９が設けられている。ターボチャージャ７はバリアブルジオメトリ式として構成され、図示しないタービンホイールの周囲に列設したベーンの開度をアクチュエータ７ｃにより変更することで過給圧を調整し得るようになっている。
【００１３】
エンジン１の排気側には排気マニホールド１０が装着され、排気マニホールド１０には上記コンプレッサ７ａと同軸上に連結されたターボチャージャ７のタービン７ｂが接続されている。タービン７ｂには排気通路１１が接続され、排気通路１１には上流側からアクチュエータ１２ａにより開閉駆動される排気絞り弁１２、前段酸化触媒１３、排ガス中のパティキュレート・マター（以下、ＰＭと略す）を捕集可能なウォールフロー式フィルタとして構成されたＤＰＦ１４（フィルタ）、後段酸化触媒１５、及び図示しない消音器が設けられている。吸気マニホールド４と排気マニホールド１０とはＥＧＲ通路１６を介して接続され、ＥＧＲ通路１６にはアクチュエータ１７ａにより開閉駆動されるＥＧＲ弁１７、及びＥＧＲクーラ１８が設けられている。
【００１４】
エンジン１の運転中においてエアクリーナ６を経て吸気通路５内に導入された吸気はターボチャージャ７のコンプレッサ７ａにより加圧された後に、インタクーラ８、吸気絞り弁９、吸気マニホールド４を経て各気筒に分配され、各気筒の吸気行程で筒内に導入される。筒内では所定のタイミングで燃料噴射弁２から燃料が噴射されて圧縮上死点近傍で着火・燃焼し、燃焼後の排ガスは排気マニホールド１０を経てタービン７ｂを回転駆動した後に排気絞り弁１２、触媒１３，１５、ＤＰＦ１４、消音器を経て外部に排出され、このとき排ガス中のＰＭがＤＰＦ１４により捕集されて大気中への排出が防止される。
【００１５】
上記ターボチャージャ７、吸気絞り弁９、排気絞り弁１２、ＥＧＲ弁１７の各アクチュエータ７ｃ，９ａ，１２ａ，１７ａ及び燃料噴射弁２等はＥＣＵ２１（電子制御ユニット）の出力側に接続され、ＥＣＵ２１の入力側にはアクセル操作量ＡＰＳを検出するアクセルセンサ２２や車速Ｖを検出する車速センサ２３等の各種センサ類が接続され、ＥＣＵ２１はこれらのセンサ類からの検出情報に基づいて各アクチュエータ７ｃ，９ａ，１２ａ，１７ａや燃料噴射弁２を駆動制御する。
【００１６】
例えばＥＣＵ２１はエンジン回転速度Ｎeや負荷に基づいて燃料噴射弁２の噴射量及び噴射時期を制御してエンジン１を運転すると共に、アクチュエータ７ｃによりベーン開度を変更してターボチャージャ７の過給圧を調整し、アクチュエータ１７ａによりＥＧＲ弁１７の開度を制御して排気側から吸気側に還流されるＥＧＲ量を調整する（エンジン制御手段）。
【００１７】
一方、前段酸化触媒１３はＤＰＦ１４を連続再生する作用を奏し、エンジン１が排ガス温度の比較的高い運転状態のときに酸化作用により排ガス中のＮＯからＮＯ2 を生成し、ＤＰＦ１４上でＮＯ2 を酸化剤として機能させてＰＭを連続的に焼却除去する。又、このような連続再生作用が得られない運転状態が継続すると、ＤＰＦ１４のＰＭ捕集量ＰＭtrapが次第に増加して許容量を越えてしまうため、ＥＣＵ２１はＰＭを強制的に焼却除去する強制再生を実施する。
【００１８】
強制再生はＤＰＦ１４の昇温を目的とした専用の強制再生モード（第２の制御モード）により実行されるが、強制再生モードと通常モード（第１の制御モード）との間で切換が行われると、機関トルクの変動に起因するショックやエンジン１の音質変化が生じて運転者に違和感を与えてしまうため、本実施形態では制御モードの切換を所定の条件の下に許可しており、以下、当該制御モードの切換について説明する。
【００１９】
ここで、通常モードと強制再生モードとの間の制御上の相違点について述べる。端的に表現すると、通常モードに比較して強制再生モードではＤＰＦ１４の昇温促進に好適なエンジン１の運転状態が保たれるように制御が行われる。具体的には燃料噴射制御では、噴射タイミングや噴射圧の変更或いはパイロット噴射やポスト噴射の追加等が行われ、吸排気系に関する制御では、吸気絞り弁９や排気絞り弁１２の閉制御、ＥＧＲ量の変更、ターボチャージャ７のベーン開度の変更に伴う過給圧調整等が行われる。尚、ウエストゲートを備えたターボチャージャの場合には、ウエストゲート開度の変更により過給圧を調整してもよい。
【００２０】
これらの各制御により、排気温度の上昇、ＨＣの前段酸化触媒１３上での燃焼、排気流量の減少等に起因してＤＰＦ１４が昇温され、ＤＰＦ１４上に捕集されたＰＭが焼却除去される。強制再生モードはエンジン１が燃焼を継続する通常運転時のみならず燃焼を中断する燃料カット時においても設定され、例えばＤＰＦ１４の温度低下を抑制するための吸気絞り弁９の閉制御、前段酸化触媒１３及びＤＰＦ１４へのＨＣ供給を目的とした排気行程でのポスト噴射等、通常モードとは異なる制御が実施される。
【００２１】
ＥＣＵ２１は図２に示すモード切換許可ルーチンを所定の制御インターバルで実行し、まず、ステップＳ２で切換許可の要求フラグＦ１がセット（＝１）されているか否かを判定し、判定がＮｏ（否定）のときにはそのままルーチンを終了する。要求フラグＦ１のセットによりステップＳ２の判定がＹｅｓ（肯定）になるとステップＳ４に移行してアクセル操作量ＡＰＳが０であるか否かを判定し、続くステップＳ６で車速Ｖが０以外であるか否かを判定する。何れかのステップＳの判定がＮｏのときにはルーチンを終了し、何れのステップＳの判定もＹｅｓのときにはステップＳ８に移行してエンジン１の燃料噴射量Ｑが０であるか否かを判定する（無噴射判定手段）。
【００２２】
ステップＳ４，６で設定された要件は燃料カットの開始条件であり、ステップＳ８の処理は、これらの燃料カット開始条件の成立に基づいてエンジン１の燃料噴射制御で実際に燃料カットが開始されたことを確認する趣旨、及び燃料カットを行わないクラッチを切った惰性走行中にもステップＳ４．６の要件が成立する事態を防止する趣旨のものである。そして、ステップＳ８の判定がＹｅｓのときには要求フラグＦ１をクリア（＝０）し、続くステップＳ１２で制御モード切換の許可フラグＦ２をセットした後にルーチンを終了する（モード切換許可手段）。
【００２３】
従って、制御モードの切換許可の要求フラグＦ１がセットされても、車両の運転状態の変化に伴って燃料カットが開始されるまでは許可フラグＦ２がクリアされ続け、燃料カットが開始された時点で許可フラグＦ２がセットされる。
一方、図２のルーチンと並行してＥＣＵ２１は図３に示す制御モード切換ルーチンを所定の制御インターバルで実行しており、ステップＳ２２でＤＰＦ１４のＰＭ捕集量ＰＭtrapを算出する。当該ＰＭ捕集量ＰＭtrapの算出手法としては、例えばＤＰＦ１４の前後差圧（即ち、ＤＰＦ１４の圧損）及び排気流量との相関関係を規定したマップに基づいてＰＭ捕集量ＰＭtrapを推定したり、或いはエンジン１の運転状態（エンジン回転速度Ｎeや負荷）からＤＰＦ１４に捕集されるＰＭ量を逐次算出し、その積算値をＰＭ捕集量ＰＭtrapとしたりすることが考えられるが、算出手法はこれに限ることなく任意に変更可能である。
【００２４】
ＥＣＵ２１は続くステップＳ２４で、ＰＭ捕集量ＰＭtrapがＤＰＦ１４のＰＭ捕集限界に若干の余裕を見込んで設定された上限値αに達したか否かを判定し（判定手段）、判定がＮｏのときにはステップＳ２６に移行して制御モードを通常モードに切換えた後にルーチンを終了する。
エンジン１の運転継続によりＤＰＦ１４のＰＭ捕集量ＰＭtrapが次第に増加してステップＳ２４の判定がＹｅｓになると、ＥＣＵ２１はステップＳ２８に移行して上記した切換許可の要求フラグＦ１をセットする。続くステップＳ３０で制御モード切換の許可フラグＦ２がセットされているか否かを判定し、判定がＮｏのときには上記ステップＳ２６に移行する。
【００２５】
ステップＳ２８での要求フラグＦ１のセットに呼応して、図２のモード切換許可ルーチンで燃料カットの開始を待って許可フラグＦ２がセットされると、ＥＣＵ２１はステップＳ３０でＹｅｓの判定を下してステップＳ３２で許可フラグＦ２をクリアした後、ステップＳ３４で制御モードを強制再生モードに切換える（制御モード切換手段）。続くステップＳ３６では上記ステップＳ２２と同じくＰＭ捕集量ＰＭtrapを算出し、ステップＳ３８でＰＭ捕集量ＰＭtrapが上限値αより十分に低い値として設定された下限値βを下回ったか否かを判定し（判定手段）、判定がＮｏのときにはステップＳ３４に戻る。
【００２６】
ステップＳ３８の判定がＹｅｓになると、ステップＳ４０で要求フラグＦ１をセットし、ステップＳ４２で許可フラグＦ２がセットされているか否かを判定し、判定がＮｏの間はステップＳ３４〜４２の処理を繰り返す。モード切換許可ルーチンで要求フラグＦ１のセットに呼応して許可フラグＦ２がセットされると、ＥＣＵ２１はステップＳ４２でＹｅｓの判定を下してステップＳ４４で許可フラグＦ２をクリアした後、ルーチンを終了する。従って、その後にステップＳ２４に移行したときには判定がＮｏになるため、ステップＳ２６で制御モードを通常モードに切換えて、それ以降は通常モードを継続する。
【００２７】
以上のＥＣＵ２１の処理により、ＰＭ捕集量ＰＭtrapの増加に伴ってＤＰＦ１４の強制再生が開始されるときには、車両の運転状態が変化して燃料カットが開始されるまで強制再生モードへの切換が禁止され、燃料カットが開始された時点で許可フラグＦ２のセットに基づいて強制再生モードへの切換が行われる。又、強制再生が終了されるときにも、燃料カットが開始されるまで通常モードへの切換が禁止され、燃料カットが開始された時点で許可フラグＦ２のセットに基づいて通常モードへの切換が行われる。
【００２８】
周知のように燃料カットの実行は、機関トルクの変動として車両の挙動に影響を及ぼすと共に、エンジン１の音質変化として騒音面にも影響を及ぼすため、燃料カットを挟んで車両挙動及び騒音は共に一旦途切れて不連続なものとなる。そして、通常モードと強制再生モードとの間の切換は燃料カットの開始時に行われるため、たとえモード切換時にショックやエンジン１の音質変化が生じたとしても、これらの現象を運転者はほとんど感じることがなく、結果として運転者の違和感を確実に防止することができる。
【００２９】
ここで、制御モードの切換は燃料カットの実行まで遅延されることになるが、燃料カット条件は車両減速時やシフトチェンジ毎に成立することから燃料カットはかなり頻繁に行われており、強制再生の開始や終了は僅かに遅延されるだけで、制御上の問題が生じる虞は一切ない。
一方、このように燃料カットを間に挟むことでモード切換時のショックやエンジン１の音質変化を運転者が感じ難くなるため、双方の制御モード間で機関トルクやエンジン音質を接近させるための制御マッチングを綿密に行う必要がなくなり、制御マッチングに要する手間や時間を軽減して、開発コストの低減を達成できるという利点も得られる。
【００３０】
ところで、本実施形態では強制再生の実施に伴う制御モードの切換を想定したが、これに限ることはなく種々の制御モードの切換に利用でき、例えばエンジン１の空燃比を周期的にリッチ側に変動させるリッチスパイクにも利用できる。当該リッチスパイクは、例えば吸蔵型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxの放出還元等を目的として還元剤としてＨＣを供給する制御であり、リッチスパイクを実施するリッチスパイクモードも上記強制再生モードと同様に通常モードとは制御内容が異なるため、制御モードの切換時にショックやエンジン１の音質変化を生じるが、制御モードの切換を燃料カットの開始時に行うことで、これらの現象による運転者の違和感を防止することができる。
【００３１】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではディーゼルエンジン１に適用したが、制御モードを切換えるものであればエンジンの種別はこれに限ることはなく、例えばガソリンエンジンに具体化してもよい。又、制御モードの数も２つに限ることはなく、３つ以上の制御モード間で切換を行う場合に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態のディーゼルエンジンを示す全体構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行するモード切換許可ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】ＥＣＵが実行する制御モード切換ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１    エンジン
１４  ＤＰＦ(フィルタ）
２１  ＥＣＵ（制御モード切換手段、エンジン制御手段、無噴射判定手段、
モード切換許可手段、判定手段）
【図１】
2006274843.tif 000003
【図２】
2006274843.tif 000004
【図３】
2006274843.tif 000005