(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧コンプレッサ及び低圧タービンを有する低圧段ターボチャージャと、当該低圧コンプレッサよりも下流側の吸気通路に設けられた高圧コンプレッサ及び前記低圧タービンよりも上流側の排気通路に設けられた高圧タービンを有する高圧段ターボチャージャと、前記吸気通路の前記高圧コンプレッサをバイパスする高圧コンプレッサ・バイパス通路を開閉する高圧コンプレッサ・バイパス弁と、前記排気通路の前記高圧タービンをバイパスする高圧タービン・バイパス通路を開閉する高圧タービン・バイパス弁と、前記低圧タービンよりも下流側の前記排気通路に設けられ、排ガスを浄化する排ガス浄化装置と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記排ガス浄化装置の排ガス浄化能力を回復させるために、前記排ガス浄化装置に供給される排ガスの温度を上昇させる排ガス昇温制御を実行する排ガス昇温制御手段と、
当該排ガス昇温制御の実行中、前記内燃機関の運転域が所定の第１運転域にあるときに、前記高圧コンプレッサ・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、前記高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第１過給制御を実行する第１過給制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記高圧段ターボチャージャは、前記高圧タービンの近傍に設けられた可変ベーンを有する可変容量式ターボチャージャであり、
前記排ガス昇温制御の実行中、前記内燃機関の運転域が前記所定の第１運転域よりも高負荷側の所定の第２運転域にあるときに、前記高圧コンプレッサ・バイパス弁及び前記高圧タービン・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、前記可変ベーンを前記内燃機関の運転状態に応じた開度に制御する第２過給制御を実行する第２過給制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記排ガス昇温制御の実行中、前記内燃機関の運転域が前記所定の第１運転域よりも高負荷側の所定の第２運転域にあるときに、前記高圧コンプレッサ・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、前記高圧タービン・バイパス弁を前記内燃機関の運転状態に応じた開度に制御する第２過給制御を実行する第２過給制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記排気通路の前記低圧タービンをバイパスする低圧タービン・バイパス通路を開閉する低圧タービン・バイパス弁をさらに備え、
前記第１過給制御手段は、前記第１過給制御を実行するときに、前記低圧タービン・バイパス弁を開弁状態にさらに制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、前記排気通路の前記低圧タービンをバイパスする低圧タービン・バイパス通路を開閉する低圧タービン・バイパス弁をさらに備え、
前記第２過給制御手段は、前記第２過給制御を実行するときに、前記低圧タービン・バイパス弁を閉弁状態にさらに制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に配置された２つのターボチャージャを有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、ディーゼルエンジンタイプのものであり、直列に配置された低圧段ターボチャージャ及び高圧段ターボチャージャと、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（以下「ＤＰＦ」という）などを備えている。この内燃機関の吸気通路には、コンプレッサ・バイパス弁が設けられており、このコンプレッサ・バイパス弁によって、高圧段ターボチャージャのコンプレッサをバイパスするバイパス通路が開閉される。
【０００３】
さらに、内燃機関の排気通路には、レギュレート弁及びウェイストゲート弁が設けられている。このレギュレート弁は、高圧段ターボチャージャのタービンをバイパスするバイパス通路の開度を変更するものであり、それにより、高圧段ターボチャージャによる過給度合いが変更される。また、ウェイストゲート弁は、低圧段ターボチャージャのタービンをバイパスするバイパス通路の開度を変更するものであり、それにより、低圧段ターボチャージャによる過給度合いが変更される。
【０００４】
この制御装置では、内燃機関の運転中、ポスト噴射を実行することにより、ＤＰＦの再生制御が実行され、このＤＰＦの再生制御では、内燃機関の減速時以外のときには、通常時再生制御が実行される。この通常時再生制御の場合、エンジン回転数及びエンジントルクの組み合わせで決まる運転域が、同文献の図３に示すマップのＡ領域及びＢ領域のいずれにあるかに応じて、レギュレート弁及びウェイストゲート弁の開度が制御される。
【０００５】
すなわち、運転域がＡ領域にあるときには、高圧段ターボチャージャによる過給動作を主に実行するために、レギュレート弁が閉じ側に制御されるとともに、ウェイストゲート弁が全開状態に制御される。一方、運転域がＢ領域にあるときには、低圧段ターボチャージャのみによる過給動作を実行するために、レギュレート弁が開き側に制御されるとともに、ウェイストゲート弁が全閉状態に制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１３６９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ポスト噴射によるＤＰＦの再生制御を実行する場合、ＤＰＦの再生効率の観点から、可能な限り高温の排ガスをＤＰＦに供給することが望ましい。これに対して、上記特許文献１の制御装置によれば、運転域がＡ領域にあるときすなわち低負荷の運転域にあるときには、レギュレート弁が閉じ側に制御される関係上、排ガスの熱エネルギが高圧段ターボチャージャのタービンに奪われてしまい、その分、ＤＰＦに供給される排ガス温度が低下することで、ＤＰＦの再生効率の低下を招いてしまう。その結果、ＤＰＦの再生制御の実行時間が長くなることで、燃費の悪化を招いてしまうとともに、未燃燃料がエンジンオイルに混入する、いわゆるオイルダイリューションが発生してしまう。この問題は、ＤＰＦの再生制御に限らず、ＮＯｘ吸着触媒などの排ガス浄化装置において、高温の排ガスを供給することで、排ガス浄化性能を回復させるときにも発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、排ガス浄化装置の排ガス浄化性能を回復させる場合において、内燃機関が比較的、低負荷の運転域にあるときでも、排ガス浄化性能を効率よく回復させることができ、良好な燃費を確保することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、低圧コンプレッサ（ＬＰコンプレッサ８ａ）及び低圧タービン（ＬＰタービン８ｂ）を有する低圧段ターボチャージャ８と、低圧コンプレッサよりも下流側の吸気通路６に設けられた高圧コンプレッサ（ＨＰコンプレッサ９ａ）及び低圧タービンよりも上流側の排気通路１３に設けられた高圧タービン（ＨＰタービン９ｂ）を有する高圧段ターボチャージャ９と、吸気通路６の高圧コンプレッサをバイパスする高圧コンプレッサ・バイパス通路（コンプレッサ・バイパス通路６ａ）を開閉する高圧コンプレッサ・バイパス弁（コンプレッサ・バイパス弁１０）と、排気通路１３の高圧タービンをバイパスする高圧タービン・バイパス通路（ＨＰタービン・バイパス通路１３ｂ）を開閉する高圧タービン・バイパス弁（ＨＰタービン・バイパス弁１５）と、低圧タービンよりも下流側の排気通路１３に設けられ、排ガスを浄化する排ガス浄化装置（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ３１）と、を備えた内燃機関３の制御装置１であって、排ガス浄化装置の排ガス浄化能力を回復させるために、排ガス浄化装置に供給される排ガスの温度を上昇させる排ガス昇温制御を実行する排ガス昇温制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１１）と、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関３の運転域が所定の第１運転域Ａ１にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁（コンプレッサ・バイパス弁１０）を閉弁状態に制御するとともに、高圧タービン・バイパス弁（ＨＰタービン・バイパス弁１５）を開弁状態に制御する第１過給制御を実行する第１過給制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２０〜２２）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この内燃機関の制御装置によれば、排ガス浄化装置の排ガス浄化能力を回復させるために、排ガス浄化装置に供給される排ガスの温度を上昇させる排ガス昇温制御が実行される。さらに、この排ガス昇温制御の実行中、内燃機関の運転域が所定の第１運転域にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第１過給制御が実行されるので、排ガス昇温制御によって昇温された排ガスは、高圧タービン側にほとんど流れることなく、高圧タービン・バイパス通路側に主に流れた後、最終的に、排ガス浄化装置に流れ込むことになる。したがって、この所定の第１運転域を比較的、低負荷の運転域に設定することによって、内燃機関の運転域がそのような低負荷の運転域にあるときでも、特許文献１の場合と異なり、排ガスの熱エネルギが高圧段ターボチャージャの高圧タービンに奪われるのを抑制でき、昇温状態の排ガスを、その温度低下度合いを抑制しながら、排ガス浄化装置に供給することができる。その結果、排ガス浄化装置における排ガス浄化性能を効率よく回復させることができ、排ガス昇温制御の実行時間を短縮できることで、良好な燃費を確保することができるとともに、排ガス昇温制御としてポスト噴射を実行する場合には、ポスト噴射に起因するオイルダイリューションの発生を抑制することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、高圧段ターボチャージャ９は、高圧タービン（ＨＰタービン９ｂ）の近傍に設けられた可変ベーン９ｄを有する可変容量式ターボチャージャであり、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関３の運転域が所定の第１運転域Ａ１よりも高負荷側の所定の第２運転域Ａ２にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁（コンプレッサ・バイパス弁１０）及び高圧タービン・バイパス弁（ＨＰタービン・バイパス弁１５）を閉弁状態に制御するとともに、可変ベーン９ｄを内燃機関３の運転状態に応じた開度に制御する第２過給制御を実行する第２過給制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２０，２３，２４）をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
この内燃機関の制御装置によれば、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関の運転域が所定の第１運転域よりも高負荷側の所定の第２運転域にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁及び高圧タービン・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、可変ベーンを内燃機関の運転状態に応じた開度に制御する第２過給制御が実行される。このように、第２過給制御を実行した場合、高圧タービン・バイパス弁が閉弁状態に制御された状態で、可変ベーンが内燃機関の運転状態に応じた開度に制御されるので、高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第１過給制御の場合よりも、高圧段ターボチャージャによる過給効果が大きくなり、内燃機関の出力が上昇することになる。その際、内燃機関の運転域が所定の第１運転域にあるときでも、所定の第２運転域にあるときでも、高圧コンプレッサ・バイパス弁が閉弁状態に制御されるので、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、内燃機関の運転域が所定の第１運転域から所定の第２運転域に移行したときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁と高圧段ターボチャージャの応答遅れの影響を受けることなく、エンジン出力を迅速に上昇させることができる。それにより、良好なスロットル・レスポンスを確保することができ、商品性を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関の運転域が所定の第１運転域Ａ１よりも高負荷側の所定の第２運転域Ａ２にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁（コンプレッサ・バイパス弁１０）を閉弁状態に制御するとともに、高圧タービン・バイパス弁（ＨＰタービン・バイパス弁１５）を内燃機関３の運転状態に応じた開度に制御する第２過給制御を実行する第２過給制御手段（ＥＣＵ２）をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
この内燃機関の制御装置によれば、排ガス昇温制御の実行中、内燃機関の運転域が所定の第１運転域よりも高負荷側の所定の第２運転域にあるときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁を閉弁状態に制御するとともに、高圧タービン・バイパス弁を内燃機関の運転状態に応じた開度に制御する第２過給制御が実行される。このように、第２過給制御を実行した場合、高圧タービン・バイパス弁が内燃機関の運転状態に応じた開度に制御されるので、高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第１過給制御の場合よりも、高圧段ターボチャージャによる過給効果が大きくなり、内燃機関の出力が上昇することになる。その際、内燃機関の運転域が所定の第１運転域にあるときでも、所定の第２運転域にあるときでも、高圧コンプレッサ・バイパス弁が閉弁状態に制御されるので、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、内燃機関の運転域が所定の第１運転域から所定の第２運転域に移行したときに、高圧コンプレッサ・バイパス弁と高圧段ターボチャージャの応答遅れの影響を受けることなく、エンジン出力を迅速に上昇させることができる。それにより、良好なスロットル・レスポンスを確保することができ、商品性を向上させることができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、排気通路１３の低圧タービン（ＬＰタービン８ｂ）をバイパスする低圧タービン・バイパス通路（ＬＰタービン・バイパス通路１３ａ）を開閉する低圧タービン・バイパス弁（ＬＰウェイスト・ゲート弁１４）をさらに備え、第１過給制御手段は、第１過給制御を実行するときに、低圧タービン・バイパス弁を開弁状態にさらに制御する（ステップ２２）ことを特徴とする。
【００１６】
この内燃機関の制御装置によれば、第１過給制御を実行するときに、低圧タービン・バイパス弁が開弁状態にさらに制御されるので、第１過給制御の実行中、排ガス昇温制御によって昇温された排ガスは、低圧段ターボチャージャの低圧タービン及び低圧タービン・バイパス通路の双方を通過した後、最終的に、排ガス浄化装置に流れ込むことになる。したがって、この所定の第１運転域を比較的、低負荷の運転域に設定することによって、内燃機関の運転域がそのような低負荷の運転域にあるときでも、排ガスの熱エネルギが低圧段ターボチャージャの低圧タービンに奪われるのを抑制でき、昇温状態の排ガスを、その温度低下度合いを抑制しながら、排ガス浄化装置に供給することができる。その結果、第１過給制御を実行するときに、排ガス浄化装置における排ガス浄化性能を効率よく回復させることができ、排ガス昇温制御の実行時間を短縮できることで、燃費性能を向上させることができるとともに、排ガス昇温制御としてポスト噴射を実行する場合には、ポスト噴射に起因するオイルダイリューションの発生をさらに抑制することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項２又は３にに記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、排気通路１３の低圧タービン（ＬＰタービン８ｂ）をバイパスする低圧タービン・バイパス通路（ＬＰタービン・バイパス通路１３ａ）を開閉する低圧タービン・バイパス弁（ＬＰウェイスト・ゲート弁１４）をさらに備え、第２過給制御手段は、第２過給制御を実行するときに、低圧タービン・バイパス弁を閉弁状態にさらに制御する（ステップ２４）ことを特徴とする。
【００１８】
この内燃機関の制御装置によれば、第２過給制御を実行するときに、低圧タービン・バイパス弁が閉弁状態にさらに制御されるので、第２過給制御の実行中、低圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御する第１過給制御の場合よりも、低圧段ターボチャージャによる過給効果がより大きくなり、内燃機関の出力が上昇することになる。それにより、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、内燃機関の運転域が所定の第１運転域から所定の第２運転域に移行したときの、エンジン出力の上昇速度をさらに高めることができる。それにより、スロットル・レスポンスをさらに向上させることができ、商品性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置及びこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】ＤＰＦ再生判定処理を示すフローチャートである。
【図４】燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図５】過給制御処理を示すフローチャートである。
【図６】過給制御処理において、ＤＰＦ再生制御処理の実行中における運転域の決定に用いるマップの一例を示す図である。
【図７】第１過給制御処理の実行中における吸入空気と排ガスの流れを示す図である。
【図８】第２過給制御処理の実行中における吸入空気と排ガスの流れを示す図である。
【図９】第３過給制御処理の実行中における吸入空気と排ガスの流れを示す図である。
【図１０】通常制御処理の実行中、運転域の決定に用いるマップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１及び図２に示す制御装置１は、内燃機関３の運転状態などを制御するものであり、図２に示すＥＣＵ２などを備えている。このＥＣＵ２によって、後述するように、過給制御処理などの各種の制御処理が実行される。
【００２１】
内燃機関（以下「エンジン」という）３は、ディーゼルエンジンタイプのものであり、図示しない車両に動力源として搭載されている。このエンジン３は、４つの気筒と、気筒ごとに設けられた燃料噴射弁４（図２に１つのみ図示）などを備えている。これらの燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、後述するように、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってその開閉タイミングが制御され、燃料噴射弁４による燃料噴射量及び燃料噴射時期が制御される。すなわち、燃料噴射制御処理が実行される。
【００２２】
このエンジン３の吸気通路６には、上流側から順に、ＬＰ用吸気絞り弁機構７、低圧段ターボチャージャ８、高圧段ターボチャージャ９、インタークーラ１１及びＨＰ用吸気絞り弁機構１２などが設けられている。
【００２３】
ＬＰ用吸気絞り弁機構７は、ＬＰ用吸気絞り弁７ａ及びこれを駆動するＬＰ−ＩＳアクチュエータ７ｂなどを備えている。ＬＰ用吸気絞り弁７ａは、吸気通路６の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりＬＰ用吸気絞り弁７ａを通過する空気の流量を変化させる。ＬＰ−ＩＳアクチュエータ７ｂは、モータに減速ギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＬＰ−ＩＳアクチュエータ７ｂを介してＬＰ用吸気絞り弁７ａの開度を制御する。
【００２４】
一方、低圧段ターボチャージャ８は、吸気通路６のＬＰ用吸気絞り弁７ａよりも下流側に設けられたＬＰコンプレッサ８ａ（低圧コンプレッサ）と、排気通路１３の途中に設けられ、ＬＰコンプレッサ８ａと一体に回転するＬＰタービン８ｂ（低圧タービン）などを備えている。
【００２５】
この低圧段ターボチャージャ８では、排気通路１３内の排ガスによってＬＰタービン８ｂが回転駆動されると、これと一体のＬＰコンプレッサ８ａも同時に回転することにより、吸気通路６内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。
【００２６】
また、排気通路１３には、ＬＰタービン８ｂをバイパスするＬＰタービン・バイパス通路１３ａ（低圧タービン・バイパス通路）が設けられており、このＬＰタービン・バイパス通路１３ａには、低圧タービン・バイパス弁としてのＬＰウェイスト・ゲート弁（以下「ＬＰ−ＷＧＶ」という）１４が設けられている。このＬＰ−ＷＧＶ１４は、電磁弁と、ダイヤフラムタイプのアクチュエータと、アクチュエータによって駆動される弁体（いずれも図示せず）とを組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。
【００２７】
このＬＰ−ＷＧＶ１４の場合、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって弁体の開度が制御され、それにより、ＬＰタービン８ｂ側に流れる排ガス量と、ＬＰタービン８ｂを迂回してＬＰタービン・バイパス通路１３ａ側に流れる排ガス量との割合が変更される。すなわち、低圧段ターボチャージャ８による過給動作が制御される。
【００２８】
一方、高圧段ターボチャージャ９は、可変容量式のものであり、吸気通路６のＬＰコンプレッサ８ａよりも下流側に設けられたＨＰコンプレッサ９ａ（高圧コンプレッサ）と、排気通路１３の途中に設けられ、ＨＰコンプレッサ９ａと一体に回転するＨＰタービン９ｂ（高圧タービン）と、可変ベーン機構９ｃなどを備えている。
【００２９】
この高圧段ターボチャージャ９では、排気通路１３内の排ガスによってＨＰタービン９ｂが回転駆動されると、これと一体のＨＰコンプレッサ９ａも同時に回転することにより、吸気通路６内の空気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。
【００３０】
また、可変ベーン機構９ｃは、複数の可変ベーン９ｄ（２つのみ図示）と、これらの可変ベーン９ｄを駆動するダイヤフラムタイプのアクチュエータ（図示せず）と、アクチュエータへの負圧の供給を制御するための電磁弁タイプのベーン制御弁９ｅ（図２参照）とを組み合わせたものである。
【００３１】
可変ベーン９ｄは、高圧段ターボチャージャ９が発生する過給圧を変化させるためのものであり、ハウジングのＨＰタービン９ｂを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられているとともに、アクチュエータに機械的に連結されている。
【００３２】
この可変ベーン機構９ｃの場合、ベーン制御弁９ｅは、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの制御入力信号がベーン制御弁９ｅに入力されたときに、アクチュエータへの負圧の供給量を変化させ、アクチュエータを駆動することによって、可変ベーン９ｄの開度を変化させる。その結果、ＨＰタービン９ｂに吹き付けられる排ガス量が変化し、ＨＰタービン９ｂの回転速度すなわちＨＰコンプレッサ９ａの回転速度が変化する。その結果、高圧段ターボチャージャ９による過給動作が制御される。
【００３３】
一方、吸気通路６には、ＨＰコンプレッサ９ａをバイパスするコンプレッサ・バイパス通路６ａ（高圧コンプレッサ・バイパス通路）が接続されており、このコンプレッサ・バイパス通路６ａの途中には、高圧コンプレッサ・バイパス弁としてのコンプレッサ・バイパス弁（以下「ＣＢＶ」という）１０が設けられている。このＣＢＶ１０は、電磁弁と、ダイヤフラムタイプのアクチュエータと、アクチュエータによって駆動される弁体（いずれも図示せず）とを組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されているとともに、ＥＣＵ２からの制御入力信号によってＯＮ／ＯＦＦ状態に制御される。
【００３４】
ＣＢＶ１０がＯＮ状態に制御されているときには、その弁体が開弁状態になることで、コンプレッサ・バイパス通路６ａを開放する。それにより、吸気通路６内の空気は、ＨＰコンプレッサ９ａ側にほとんど流れることなく、コンプレッサ・バイパス通路６ａ側に主に流れる状態となる。一方、ＣＢＶ１０がＯＦＦ状態に制御されているときには、弁体が全閉状態になることで、コンプレッサ・バイパス通路６ａを閉鎖する。それにより、吸気通路６内の空気は、ＨＰコンプレッサ９ａ側のみに流れる状態となり、高圧段ターボチャージャ９による過給動作が可能な状態となる。
【００３５】
さらに、排気通路１３には、ＨＰタービン９ｂをバイパスするＨＰタービン・バイパス通路１３ｂ（高圧タービン・バイパス通路）が設けられており、このＨＰタービン・バイパス通路１３ｂの途中には、高圧タービン・バイパス弁としてのＨＰタービン・バイパス弁（以下「ＨＰ−ＴＢＶ」という）１５が設けられている。ＨＰ−ＴＢＶ１５は、電磁弁と、ダイヤフラムタイプのアクチュエータと、アクチュエータによって駆動される弁体（いずれも図示せず）とを組み合わせたものであり、ＥＣＵ２に電気的に接続されているとともに、弁体の開度がＥＣＵ２からの制御入力信号によって可変制御される。
【００３６】
ＨＰ−ＴＢＶ１５が閉側に制御されているときには、その弁体が閉状態に保持され、排ガスがＨＰタービン９ｂ側に流れる状態となる。その結果、高圧段ターボチャージャ９による過給動作が実行可能な状態となる。一方、ＨＰ−ＴＢＶ１５が開側に制御されているときには、その弁体が開状態に保持され、排ガスがＨＰタービン９ｂを迂回してＨＰタービン・バイパス通路１３ｂ側に流れる状態となる。その結果、高圧段ターボチャージャ９による過給動作が停止可能な状態となる。
【００３７】
さらに、インタークーラ１１は、水冷式のものであり、その内部を空気が通過する際、２つのターボチャージャ８，９における過給動作によって温度が上昇した空気を冷却する。
【００３８】
また、ＨＰ用吸気絞り弁機構１２は、前述したＬＰ用吸気絞り弁機構７と同様のものであり、ＨＰ用吸気絞り弁１２ａ及びこれを駆動するＨＰ−ＩＳアクチュエータ１２ｂなどを備えている。このＨＰ用吸気絞り弁機構１２では、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって、ＨＰ−ＩＳアクチュエータ１２ｂが駆動されることにより、ＨＰ用吸気絞り弁１２ａの開度が制御される。
【００３９】
さらに、排気通路１３のＬＰタービン８ｂの下流側には、ＮＯｘ浄化触媒３０、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（以下「ＤＰＦ」という）３１及び差圧センサ２２が設けられている。このＮＯｘ浄化触媒３０は、排ガスが酸化雰囲気にあるときには、排気通路１３内を流れるＮＯｘを捕捉し、排ガスが還元雰囲気にあるときには、捕捉したＮＯｘを還元するものである。
【００４０】
また、排ガス浄化装置としてのＤＰＦ３１は、排ガス中の粒子状物質を捕集するものであり、後述するＤＰＦ再生制御が実行されたときに、捕集した粒子状物質が燃焼することで、その捕集能力が回復するように構成されている。
【００４１】
一方、差圧センサ２２は、排気通路１３におけるＤＰＦ３１の上流側と下流側との間の差圧ＤＰｅｘを検出するためのものであり、２つの検出素子２２ａ，２２ｂを備えている。上流側の検出素子２２ａは、ＮＯｘ浄化触媒３０とＤＰＦ３１との間の部位に設けられ、下流側の検出素子２２ｂは、ＤＰＦ３１よりも下流側の部位に設けられている。ＥＣＵ２は、この差圧センサ２２の検出信号に基づき、差圧ＤＰｅｘを算出する。
【００４２】
また、エンジン３には、低圧ＥＧＲ装置１７及び高圧ＥＧＲ装置１８が設けられている。この低圧ＥＧＲ装置１７は、排気通路１３内の排ガスの一部を吸気通路６側に還流させるものであり、吸気通路６及び排気通路１３の間に接続された低圧ＥＧＲ通路１７ａと、低圧ＥＧＲ通路１７ａを開閉する低圧ＥＧＲ制御弁１７ｂなどで構成されている。低圧ＥＧＲ通路１７ａの一端は、排気通路１３のＤＰＦ３１よりも下流側の部位に開口し、他端は、吸気通路６のＬＰ用吸気絞り弁７ａとＬＰコンプレッサ８ａとの間の部位に開口している。
【００４３】
低圧ＥＧＲ制御弁１７ｂは、その開度が最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、低圧ＥＧＲ制御弁１７ｂの開度を変化させることにより、低圧ＥＧＲ通路１７ａを介して還流される排ガス量を制御する。
【００４４】
一方、高圧ＥＧＲ装置１８も、低圧ＥＧＲ装置１７と同様に、排気通路１３内の排ガスの一部を吸気通路６側に還流させるものであり、吸気通路６及び排気通路１３の間に接続された高圧ＥＧＲ通路１８ａと、この高圧ＥＧＲ通路１８ａを開閉する高圧ＥＧＲ制御弁１８ｂなどで構成されている。高圧ＥＧＲ通路１８ａの一端は、排気通路１３の排気マニホールドの合流部の下流側に開口し、他端は、吸気通路６のＨＰ用吸気絞り弁１２ａと吸気マニホールドとの間の部位に開口している。
【００４５】
高圧ＥＧＲ制御弁１８ｂは、その開度が最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、高圧ＥＧＲ制御弁１８ｂの開度を変化させることにより、高圧ＥＧＲ通路１８ａを介して還流される排ガス量を制御する。
【００４６】
一方、図２に示すように、ＥＣＵ２には、クランク角センサ２０及びアクセル開度センサ２１が電気的に接続されている。クランク角センサ２０は、マグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、図示しないクランクシャフトの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００４７】
このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば２゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の機関回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン（図示せず）が吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角ごとに１パルスが出力される。
【００４８】
さらに、アクセル開度センサ２１は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００４９】
また、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２２の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、この運転状態に応じて、以下に述べるように、ＤＰＦ再生判定処理及び燃料噴射制御処理などの各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、排ガス昇温制御手段、第１過給制御手段及び第２過給制御手段に相当する。
【００５０】
次に、図３を参照しながら、ＤＰＦ再生判定処理について説明する。このＤＰＦ再生判定処理は、ＤＰＦ再生制御処理の実行条件が成立したか否かを判定するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。なお、以下の説明において算出及び設定される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。
【００５１】
同図に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。
【００５２】
この判別結果がＮＯで、前回の制御タイミングでＤＰＦ再生制御処理の実行条件が不成立であったときには、ステップ２に進み、スート堆積量ｍＳｏｔを算出する。このスート堆積量ｍＳｏｔは、ＤＰＦ３１における粒子状物質の堆積量であり、具体的には、差圧ＤＰｅｘに応じて、図示しないマップを検索することによって算出される。
【００５３】
次いで、ステップ３に進み、スート堆積量ｍＳｏｔが所定の判定値ｍ１以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＤＰＦ再生制御処理の実行条件が成立したと判定して、それを表すために、ステップ４に進み、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００５４】
一方、ステップ３の判別結果がＮＯで、ｍＳｏｔ＜ｍ１のときには、ＤＰＦ再生制御処理の実行条件が不成立であると判定して、それを表すために、ステップ７に進み、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００５５】
一方、前述したステップ１の判別結果がＹＥＳで、前回の制御タイミングでＤＰＦ再生制御処理の実行条件が成立していたときには、ステップ５に進み、スート堆積量ｍＳｏｔを算出する。
【００５６】
このステップ５では、エンジン３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰなど）やＲＡＭ内に記憶されているスート堆積量ｍＳｏｔの前回値（前回の制御タイミングで算出された値）に応じて、前回の制御タイミングと今回の制御タイミングとの間で燃焼したと推定される粒子状物質の量を所定の演算手法で算出し、これをスート堆積量ｍＳｏｔの前回値から減算することによって、スート堆積量ｍＳｏｔが算出される。
【００５７】
ステップ５に続くステップ６で、スート堆積量ｍＳｏｔが所定の判定値ｍ２以下であるか否かを判別する。この所定の判定値ｍ２は、ｍ１＞ｍ２が成立するように設定されている。この判別結果がＮＯで、ｍＳｏｔ＞ｍ２のときには、ＤＰＦ再生制御処理を継続すべきであると判定して、それを表すために、前述したステップ４に進み、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００５８】
一方、ステップ６の判別結果がＹＥＳのときには、ＤＰＦ３１における粒子状物質の捕集能力が十分に回復しており、ＤＰＦ再生制御処理を停止すべきであると判定して、それを表すために、前述したステップ７に進み、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００５９】
次に、図４を参照しながら、燃料噴射制御処理について説明する。この燃料噴射制御処理は、以下に述べるように、燃料噴射弁４による燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定するものであり、ＥＣＵ２によってＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。
【００６０】
同図に示すように、まず、ステップ１０で、前述した再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＤＰＦ再生制御処理の実行条件が成立しているときには、ステップ１１に進み、ＤＰＦ再生制御処理を実行する。
【００６１】
このＤＰＦ再生制御処理では、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＴＲＱを算出し、この要求トルクＴＲＱ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、総噴射量Ｑが算出される。この場合、総噴射量Ｑは、エンジン３の負荷が高いほど、すなわち要求トルクＴＲＱが大きいほど、より大きい値に設定される。そして、エンジン３の運転状態に応じて、総噴射量Ｑのうちの、プレ噴射量、主噴射量、アフタ噴射量及びポスト噴射量などの各種の噴射量の割合と、それらの噴射量の噴射タイミングが決定される。
【００６２】
この場合、ポスト噴射量は、ＤＰＦ３１の粒子状物質の捕集能力を回復させるために、排ガスを最適な温度まで上昇させることができるような値に決定され、その噴射タイミングは、膨張行程の適切なタイミングに設定される。そして、燃料噴射弁４を駆動することにより、以上のように決定された各種の噴射量が、決定された噴射タイミングで気筒内に噴射され、その結果、通常運転時よりも高温の排ガスがＤＰＦ３１に供給される。
【００６３】
ステップ１１で、ＤＰＦ再生制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【００６４】
一方、前述したステップ１０の判別結果がＮＯで、ＤＰＦ再生制御処理の実行条件が不成立であるときには、ステップ１２に進み、通常制御処理を実行する。
【００６５】
この通常制御処理では、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＴＲＱを算出し、この要求トルクＴＲＱ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、総噴射量Ｑが算出される。そして、エンジン３の運転状態に応じて、総噴射量Ｑのうちの、プレ噴射量、主噴射量及びアフタ噴射量などの各種の噴射量の割合と、それらの噴射量の噴射タイミングが決定される。そして、燃料噴射弁４を駆動することにより、以上のように決定された各種の噴射量が、決定された噴射タイミングで気筒内に噴射される。
【００６６】
ステップ１２で、通常制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【００６７】
次に、図５を参照しながら、過給制御処理について説明する。この過給制御処理は、低圧段ターボチャージャ８及び高圧段ターボチャージャ９による過給動作を制御するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。
【００６８】
同図に示すように、まず、ステップ２０で、前述した再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。
【００６９】
この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちＤＰＦ再生制御処理の実行中であるときには、ステップ２１に進み、総噴射量Ｑ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、図６に示すマップを検索することにより、エンジン３の運転域が所定の第１運転域Ａ１にあるか否かを判別する。この場合、エンジン３の運転域は、総噴射量Ｑとエンジン回転数ＮＥの組み合わせで決まる領域であり、図６に示すように、所定の第１運転域Ａ１は、低中回転かつ低中負荷の領域に設定されている。
【００７０】
ステップ２１の判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域が所定の第１運転域Ａ１にあるときには、ステップ２２に進み、第１過給制御処理を実行する。この第１過給制御処理では、ＣＢＶ１０が全閉状態に、ＨＰ−ＴＢＶ１５及び可変ベーン９ｄが全開状態にそれぞれ制御されるとともに、ＬＰ−ＷＧＶ１４は、エンジン３の運転状態に応じた開度に制御される。
【００７１】
その結果、第１過給制御処理の実行中、吸入空気は、図７中に矢印Ｙ１で示すように流れる。すなわち、吸入空気は、ＬＰコンプレッサ８ａを通過した後、ＣＢＶ１０が全閉状態に制御されていることで、コンプレッサ・バイパス通路６ａ側に流れることなく、ＨＰコンプレッサ９ａ側に流れ込む。そして、ＨＰコンプレッサ９ａを通過した後、気筒内に流入する。
【００７２】
一方、気筒内から排出された排ガスは、図７中に矢印Ｙ２で示すように流れる。すなわち、排ガスは、可変ベーン９ｄ及びＨＰ−ＴＢＶ１５がいずれも全開状態に制御されていることで、ＨＰタービン９ｂ側に流れ込むことなく、ＨＰタービン・バイパス通路１３ｂ側に流れ込む。それにより、高圧段ターボチャージャ９は、過給動作が停止した状態となる。その後、排ガスは、ＬＰ−ＷＧＶ１４の開度に応じて、ＬＰタービン８ｂ側及びＬＰタービン・バイパス通路１３ａ側に分流した後、合流してＤＰＦ３１に向かって流下する。それにより、低圧段ターボチャージャ８は、ＬＰ−ＷＧＶ１４の開度に応じた過給度合いで過給動作を実行する。なお、図７では、理解の容易化のために、２つのＥＧＲ装置１７，１８による排ガスの還流は省略されており、この点は後述する図８，９においても同様である。
【００７３】
図５に戻り、ステップ２２で、第１過給制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【００７４】
一方、前述したステップ２１の判別結果がＮＯのときには、ステップ２３に進み、総噴射量Ｑ及びエンジン回転数ＮＥに応じて、前述した図６に示すマップを検索することにより、エンジン３の運転域が所定の第２運転域Ａ２にあるか否かを判別する。同図に示すように、この所定の第２運転域Ａ２は、所定の第１運転域Ａ１よりも高負荷の領域に設定されている。
【００７５】
ステップ２３の判別結果がＹＥＳで、エンジン３の運転域が所定の第２運転域Ａ２にあるときには、ステップ２４に進み、第２過給制御処理を実行する。この第２過給制御処理では、ＣＢＶ１０、ＬＰ−ＷＧＶ１４及びＨＰ−ＴＢＶ１５がいずれも全閉状態に制御されるとともに、可変ベーン９ｄがエンジン３の運転状態（例えば、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱ）に応じた開度に制御される。
【００７６】
その結果、第２過給制御処理の実行中、吸入空気は、第１過給制御処理の実行中と同様に、図８中に矢印Ｙ１で示すように流れる。すなわち、吸入空気は、ＬＰコンプレッサ８ａを通過した後、ＣＢＶ１０が全閉状態に制御されていることで、コンプレッサ・バイパス通路６ａ側に流れることなく、ＨＰコンプレッサ９ａ側に流れ込む。そして、ＨＰコンプレッサ９ａを通過した後、気筒内に流入する。
【００７７】
一方、気筒内から排出された排ガスは、図８中に矢印Ｙ３で示すように流れる。すなわち、排ガスは、ＨＰ−ＴＢＶ１５が全閉状態に制御されていることで、ＨＰタービン・バイパス通路１３ｂ側に流れ込むことなく、ＨＰタービン９ｂ側にすべて流れ込む。それにより、高圧段ターボチャージャ９は、可変ベーン９ｄの開度に応じた過給度合いで、過給動作を実行する。その後、排ガスは、ＬＰ−ＷＧＶ１４が全閉状態に制御されていることで、ＬＰタービン８ｂ側にすべて流れ込んだ後、ＤＰＦ３１に向かって流下する。それにより、低圧段ターボチャージャ８は、過給度合いが最も大きくなるように、過給動作を実行する。なお、この第２過給制御処理において、目標過給圧と実際の過給圧との偏差が大きい場合には、ＨＰ−ＴＢＶ１５の開度をその偏差に応じて制御してもよい。
【００７８】
図５に戻り、ステップ２４で、第２過給制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【００７９】
一方、前述したステップ２３の判別結果がＮＯのときには、エンジン３の運転域が所定の第３運転域Ａ３（図６参照）にあると判定して、ステップ２５に進み、第３過給制御処理を実行する。図６に示すように、この所定の第３運転域Ａ３は、所定の第１運転域Ａ１及び所定の第２運転域よりも高回転の領域に設定されている。この第３過給制御処理では、ＣＢＶ１０、可変ベーン９ｄ及びＨＰ−ＴＢＶ１５がいずれも全開状態に制御されるとともに、ＬＰ−ＷＧＶ１４は、エンジン３の運転状態に応じた開度に制御される。
【００８０】
その結果、第３過給制御処理の実行中、吸入空気は、図９中に矢印Ｙ４で示すように流れる。すなわち、吸入空気は、ＬＰコンプレッサ８ａを通過した後、ＣＢＶ１０が全開状態に制御されていることで、ＨＰコンプレッサ９ａ側にほとんど流れることなく、コンプレッサ・バイパス通路６ａ側に主に流れ込んだ後、気筒内に流入する。
【００８１】
一方、気筒内から排出された排ガスは、図９中に矢印Ｙ５で示すように流れる。すなわち、排ガスは、可変ベーン９ｄ及びＨＰ−ＴＢＶ１５がいずれも全開状態に制御されていることで、ＨＰタービン９ｂ側に流れ込むことなく、ＨＰタービン・バイパス通路１３ｂ側に流れ込む。それにより、高圧段ターボチャージャ９は過給動作を停止した状態となる。その後、排ガスは、ＬＰ−ＷＧＶ１４の開度に応じて、ＬＰタービン８ｂ側の排気通路１３及びＬＰタービン・バイパス通路１３ａ側に分流した後、合流してＤＰＦ３１に向かって流下する。それにより、低圧段ターボチャージャ８は、ＬＰ−ＷＧＶ１４の開度に応じた過給度合いで過給動作を実行する。
【００８２】
図５に戻り、ステップ２５で、第３過給制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【００８３】
一方、前述したステップ２０の判別結果がＮＯで、ＤＰＦ再生制御処理が実行されていないときには、ステップ２６に進み、通常制御処理を実行する。この通常制御処理では、図１０に示すマップを検索することにより、エンジン３の運転域が所定の第４運転域Ａ４及び所定の第５運転域Ａ５のいずれにあるかを判別し、エンジン３の運転域が所定の第４運転域Ａ４にあるときには、ＣＢＶ１０、ＬＰ−ＷＧＶ１４及びＨＰ−ＴＢＶ１５がいずれも全閉状態に制御されるとともに、可変ベーン９ｄの開度がエンジン３の運転状態に応じた開度に制御される。なお、エンジン３の運転域が所定の第４運転域Ａ４にある場合において、目標過給圧と実際の過給圧との偏差が大きい場合には、ＨＰ−ＴＢＶ１５の開度をその偏差に応じて制御してもよい。
【００８４】
一方、エンジン３の運転域が所定の第５運転域Ａ５にあるときには、ＣＢＶ１０、可変ベーン９ｄ及びＨＰ−ＴＢＶ１５がいずれも全開状態に制御されるとともに、ＬＰ−ＷＧＶ１４がエンジン３の運転状態に応じた開度に制御される。
【００８５】
ステップ２６で、通常制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【００８６】
以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、ＤＰＦ３１におけるスート堆積量ｍＳｏｔが増大し、ＤＰＦ３１の粒子状物質の捕集能力が低下したときに、その捕集能力を回復させるために、ステップ１１で、ＤＰＦ再生制御処理が実行される。それにより、高温の排ガスがＤＰＦ３１に供給されることで、ＤＰＦ３１に捕集されている粒子状物質が燃焼し、ＤＰＦ３１の捕集能力が回復する。
【００８７】
このＤＰＦ再生制御処理の実行中、エンジン３の運転域が所定の第１運転域Ａ１にあるときには、ステップ２２で、第１過給制御処理が実行される。この第１過給制御処理では、前述したように、可変ベーン９ｄ及びＨＰ−ＴＢＶ１５がいずれも全開状態に制御されているので、排ガスは、ＨＰタービン９ｂ側に流れ込むことなく、ＨＰタービン・バイパス通路１３ｂ側に流れる。それにより、特許文献１の場合と異なり、排ガスの熱エネルギがＨＰタービン９ｂに奪われるのを抑制できる。
【００８８】
これに加えて、第１過給制御処理の実行中、ＬＰ−ＷＧＶ１４は、エンジン３の運転状態に応じた開度に制御されるので、排ガスは、ＨＰタービン・バイパス通路１３ｂを通過した後、ＬＰタービン８ｂ側の排気通路１３及びＬＰタービン・バイパス通路１３ａ側に分流してから合流し、ＤＰＦ３１に供給されるので、ＬＰ−ＷＧＶ１４を全閉状態に制御した場合と比べて、排ガスの熱エネルギがＬＰタービン８ｂに奪われるのを抑制することができる。以上のように、ＤＰＦ再生制御処理の実行中、第１過給制御処理を実行したときに、高温の排ガスを、その温度低下度合いを抑制しながら、ＤＰＦ３１に供給することができる。それにより、ＤＰＦ３１における粒子状物質を効率よく燃焼させることができ、ＤＰＦ再生制御処理の実行時間を短縮できることで、良好な燃費を確保することができる。
【００８９】
また、ＤＰＦ再生制御処理の実行中、エンジン３の運転域が所定の第１運転域Ａ１よりも高負荷の所定の第２運転域Ａ２にあるときには、ステップ２４で、第２過給制御処理が実行される。この第２過給制御処理では、ＣＢＶ１０、ＬＰ−ＷＧＶ１４及びＨＰ−ＴＢＶ１５がいずれも全閉状態に制御されるとともに、可変ベーン９ｄがエンジン３の運転状態に応じた開度に制御される。
【００９０】
このように、第２過給制御処理を実行した場合、ＨＰ−ＴＢＶ１５が全閉状態に制御されるとともに、可変ベーン９ｄがエンジン３の運転状態に応じた開度に制御されるので、可変ベーン９ｄが全閉状態に、ＨＰ−ＴＢＶ１５が全開状態にそれぞれ制御される第１過給制御処理の場合よりも、高圧段ターボチャージャ９による過給効果が大きくなり、エンジン３の出力を上昇させることができる。この場合、エンジン３の運転域が所定の第１運転域Ａ１にあるときでも、所定の第２運転域Ａ２にあるときでも、ＣＢＶ１０が全閉状態に制御されるので、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、エンジン３の運転域が所定の第１運転域Ａ１から所定の第２運転域Ａ２に移行したときでも、ＣＢＶ１０と高圧段ターボチャージャ９の応答遅れの影響を受けることなく、エンジン出力を迅速に上昇させることができる。それにより、良好なスロットル・レスポンスを確保することができ、商品性を向上させることができる。
【００９１】
これに加えて、第２過給制御処理では、ＬＰ−ＷＧＶ１４が全閉状態に制御されるので、ＬＰ−ＷＧＶ１４がエンジン３の運転状態に応じた開度に制御される第１過給制御処理の場合よりも、低圧段ターボチャージャ８による過給効果がより大きくなり、エンジン３の出力が上昇することになる。それにより、運転者のアクセル動作などに起因して、運転負荷が上昇し、エンジン３の運転域が所定の第１運転域Ａ１から所定の第２運転域Ａ２に移行したときの、エンジン出力の上昇速度をさらに高めることができる。その結果、スロットル・レスポンスをさらに向上させることができ、商品性をさらに向上させることができる。
【００９２】
なお、実施形態は、排ガス昇温制御として、ＤＰＦ再生制御を実行した例であるが、本発明の排ガス昇温制御はこれに限らず、排ガス浄化装置に供給される排ガスの温度を上昇させるものであればよい。例えば、排ガス浄化装置としてのＮＯｘ浄化触媒を用い、そのＮＯｘ浄化能力を回復させるために、高温の排ガスをＮＯｘ浄化触媒に供給するように、排ガス昇温制御を実行してもよい。
【００９３】
また、実施形態は、本発明の制御装置を、ディーゼルエンジンタイプの内燃機関に適用した例であるが、本発明の制御装置は、これに限らず、高圧段ターボチャージャ、低圧段ターボチャージャ及び排ガス浄化装置を備えた、ガソリン、ＬＰＧ及び水素を燃料とする内燃機関にも適用可能である。
【００９４】
さらに、実施形態は、運転域として、総噴射量Ｑ及びエンジン回転数ＮＥの組み合わせに対応する領域を用いた例であるが、本発明の運転域はこれに限らず、内燃機関の運転域に相当するものであればよい。例えば、運転域として、要求トルクＴＲＱ又はアクセル開度ＡＰなどの負荷を表す値と、エンジン回転数ＮＥとの組み合わせに対応する領域を用いてもよい。
【００９５】
また、実施形態は、第１過給制御処理において、高圧タービン・バイパス弁としてのＨＰ−ＴＢＶ１５を全開状態に制御した例であるが、高圧タービン・バイパス弁を開弁状態に制御すればよい。例えば、高圧タービン・バイパス弁としてのＨＰ−ＴＢＶ１５を全開に近い開度に制御してもよい。
【００９６】
さらに、実施形態は、高圧段ターボチャージャ９として、可変ベーン９ｄを備えた可変容量式のものを用いた例であるが、これに代えて、高圧段ターボチャージャとして、可変ベーンのない固定容量式のものを用いてもよい。その場合には、前述した第２過給制御処理を実行する際、ＨＰ−ＴＢＶ１５をエンジン３の運転状態に応じた開度に制御すればよい。
【符号の説明】
【００９７】
１  制御装置
２  ＥＣＵ（排ガス昇温制御手段、第１過給制御手段、第２過給制御手段）
３  内燃機関
６  吸気通路
６ａ  コンプレッサ・バイパス通路（高圧コンプレッサ・バイパス通路）
８  低圧段ターボチャージャ
８ａ  ＬＰコンプレッサ（低圧コンプレッサ）
８ｂ  ＬＰタービン（低圧タービン）
９  高圧段ターボチャージャ
９ａ  ＨＰコンプレッサ（高圧コンプレッサ）
９ｂ  ＨＰタービン（高圧タービン）
９ｄ  可変ベーン
１０  コンプレッサ・バイパス弁（高圧コンプレッサ・バイパス弁）
１３  排気通路
１３ａ  ＬＰタービン・バイパス通路（低圧タービン・バイパス通路）
１３ｂ  ＨＰタービン・バイパス通路（高圧タービン・バイパス通路）
１４  ＬＰウェイスト・ゲート弁（低圧タービン・バイパス弁）
１５  ＨＰタービン・バイパス弁（高圧タービン・バイパス弁）
３１  ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（排ガス浄化装置）
Ａ１  所定の第１運転域
Ａ２  所定の第２運転域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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