(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の背圧を可変とする背圧可変手段と、
前記背圧可変手段を用いて背圧を制御する背圧制御手段と、
内燃機関の初爆が発生したか否かを判定する初爆発生判定手段とを備え、
前記背圧可変手段には、ターボ過給機のタービンに供給される排気ガスの流量を調整する可変ノズルが相当し、
前記背圧制御手段は、前記初爆が発生したと判定された後に、前記可変ノズルの開度を当該初爆の発生前よりも開き側の開度に制御する背圧減制御を行う初爆後背圧制御手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関が完爆状態に達したか否かを判定する完爆状態判定手段を更に備え、
前記初爆後背圧制御手段は、前記初爆の発生判定時から前記完爆状態になるまでの間、前記背圧減制御を継続する背圧減制御継続手段を含み、
前記背圧減制御は、初爆発生後のエンジン回転数が上昇するにつれ、前記可変ノズルの開度を徐々に開いていくものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の背圧を可変とする背圧可変手段と、
前記背圧可変手段を用いて背圧を制御する背圧制御手段と、
内燃機関の初爆が発生したか否かを判定する初爆発生判定手段とを備え、
前記背圧可変手段には、排気通路を流れる排気ガスの流量を制限するための排気絞り弁が相当し、
前記背圧制御手段は、前記初爆が発生したと判定された後に、前記排気絞り弁の開度を当該初爆の発生前よりも開き側の開度に制御する背圧減制御を行う初爆後背圧制御手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関が完爆状態に達したか否かを判定する完爆状態判定手段を更に備え、
前記初爆後背圧制御手段は、前記初爆の発生判定時から前記完爆状態になるまでの間、前記背圧減制御を継続する背圧減制御継続手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、
吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
前記完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間を、前記完爆状態に達する前よりも長い期間に設定する完爆後オーバーラップ期間設定手段と、
を更に備え、
前記背圧減制御は、初爆発生後のエンジン回転数が上昇するにつれ、前記排気絞り弁の開度を徐々に開いていくものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の制御装置は、前記完爆状態に達した後の前記可変ノズルの開度を、前記完爆状態に達する前に比して閉じ側の開度に設定する完爆後ノズル開度設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の制御装置は、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
前記完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間を、前記完爆状態に達する前よりも長い期間に設定する完爆後オーバーラップ期間設定手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１または３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記背圧制御手段は、前記初爆の発生前の背圧を、前記背圧可変手段を用いて高める初爆前背圧制御手段を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項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】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、内燃機関のクランキング動作中に、排気弁および排気弁よりも下流側の排気通路に設けられた排気絞り弁の少なくとも一方が継続して閉弁状態になるように、可変動弁機構および排気絞り弁の少なくとも一方を制御する内燃機関の制御装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８２８６９号公報
【特許文献２】特開２００７−１００６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷間始動時において、上記従来の制御装置のように排気絞り弁を閉じるようにすれば、内燃機関の背圧が高まることで、筒内温度（圧縮端温度）を高めることができる。これにより、冷間始動時に、白煙（ＴＨＣ）の排出低減を図ることができるようになる。しかしながら、上記の手法によって背圧を高めるようにすると、ポンピングロスの増大を招くので、初爆後のエンジン回転数の立ち上がりが鈍くなってしまう。その結果、内燃機関が完爆状態になるまでの時間（始動完了までに要する時間））が延長し、また、燃料噴射量の増量などの始動時に行う特別の制御の実行時間が延長し、却って白煙（ＴＨＣ）の排出量の増加をもたらしてしまう。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、冷間始動時に白煙の排出低減を十分に図ることの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】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の背圧を可変とする背圧可変手段と、
前記背圧可変手段を用いて背圧を制御する背圧制御手段と、
内燃機関の初爆が発生したか否かを判定する初爆発生判定手段とを備え、
前記背圧可変手段には、ターボ過給機のタービンに供給される排気ガスの流量を調整する可変ノズルが相当し、
前記背圧制御手段は、前記初爆が発生したと判定された後に、前記可変ノズルの開度を当該初爆の発生前よりも開き側の開度に制御する背圧減制御を行う初爆後背圧制御手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関が完爆状態に達したか否かを判定する完爆状態判定手段を更に備え、
前記初爆後背圧制御手段は、前記初爆の発生判定時から前記完爆状態になるまでの間、前記背圧減制御を継続する背圧減制御継続手段を含み、
前記背圧減制御は、初爆発生後のエンジン回転数が上昇するにつれ、前記可変ノズルの開度を徐々に開いていくものであることを特徴とする。
第２の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の背圧を可変とする背圧可変手段と、
前記背圧可変手段を用いて背圧を制御する背圧制御手段と、
内燃機関の初爆が発生したか否かを判定する初爆発生判定手段とを備え、
前記背圧可変手段には、排気通路を流れる排気ガスの流量を制限するための排気絞り弁が相当し、
前記背圧制御手段は、前記初爆が発生したと判定された後に、前記排気絞り弁の開度を当該初爆の発生前よりも開き側の開度に制御する背圧減制御を行う初爆後背圧制御手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、内燃機関が完爆状態に達したか否かを判定する完爆状態判定手段を更に備え、
前記初爆後背圧制御手段は、前記初爆の発生判定時から前記完爆状態になるまでの間、前記背圧減制御を継続する背圧減制御継続手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、
吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
前記完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間を、前記完爆状態に達する前よりも長い期間に設定する完爆後オーバーラップ期間設定手段と、
を更に備え、
前記背圧減制御は、初爆発生後のエンジン回転数が上昇するにつれ、前記排気絞り弁の開度を徐々に開いていくものであることを特徴とする。
【０００８】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記背圧制御手段は、前記初爆の発生前の背圧を、前記背圧可変手段を用いて高める初爆前背圧制御手段を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の制御装置は、前記完爆状態に達した後の前記可変ノズルの開度を、前記完爆状態に達する前に比して閉じ側の開度に設定する完爆後ノズル開度設定手段を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１または第３の発明において、
前記内燃機関の制御装置は、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
前記完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間を、前記完爆状態に達する前よりも長い期間に設定する完爆後オーバーラップ期間設定手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、背圧可変手段として可変ノズルを用いる場合において、初爆が発生したと判定された後に背圧を低下させることができるので、初爆発生後において内燃機関のポンピングロスを低減させることができる。これにより、初爆発生後に背圧が高められている場合に比して、初爆後のエンジン回転数の立ち上がりを早めて、内燃機関の始動時間を短縮することができる。このため、冷間始動時において、白煙（ＴＨＣ）の排出量の増加を好適に抑制することが可能となる。また、本発明によれば、初爆の発生判定時から完爆状態になるまでの間、背圧を下げてポンピングロスを良好に低減させることができる。これにより、初爆発生から完爆状態に達するまでの時間（始動完了までに要する時間）を良好に短縮することができる。
第２の発明によれば、背圧可変手段として排気絞り弁を用いる場合において、初爆が発生したと判定された後に背圧を低下させることができるので、初爆発生後において内燃機関のポンピングロスを低減させることができる。これにより、初爆発生後に背圧が高められている場合に比して、初爆後のエンジン回転数の立ち上がりを早めて、内燃機関の始動時間を短縮することができる。このため、冷間始動時において、白煙（ＴＨＣ）の排出量の増加を好適に抑制することが可能となる。また、本発明によれば、初爆の発生判定時から完爆状態になるまでの間、背圧を下げてポンピングロスを良好に低減させることができる。これにより、初爆発生から完爆状態に達するまでの時間（始動完了までに要する時間）を良好に短縮することができる。更に、本発明によれば、内燃機関が完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間が完爆状態に達する前に比して長くなるように設定されることで、内部ＥＧＲガス量を増やすことができる。これにより、完爆後において、内部ＥＧＲガスの増量によって筒内温度（圧縮端温度）を高めることができるようになる。このため、内部ＥＧＲガスの増量による白煙低減効果も組み合わせて、始動完了後（完爆後）の冷間時において、白煙（ＴＨＣ）を十分に低減することが可能となる。
【００１３】
第５の発明によれば、初爆発生前のクランキング中に、背圧を高めておくことで、初爆時の燃焼を良好なものとすることができる。そして、初爆の発生後に背圧が上記のように下げられることで、背圧の上昇に伴うポンピングロスの増大によって、内燃機関が初爆を経て完爆状態に至るまでの時間（始動完了までに要する時間）や始動中の燃料噴射量の増量などの実行時間が延長してしまうのを回避することができる。このため、冷間始動時において、白煙（ＴＨＣ）の排出量の増加を好適に抑制することが可能となる。
【００１４】
第３の発明によれば、内燃機関が完爆状態に達した後の可変ノズルの開度が、完爆状態に達する前の可変ノズルの開度に比して閉じ側の開度に設定されるので、ターボ回転数を上げることができ、過給圧を高めることができる。その結果、内燃機関の実圧縮比が高まるので、筒内温度（圧縮端温度）を高めることができ、始動完了後（完爆後）の冷間時において、白煙（ＴＨＣ）の排出を抑制することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、内燃機関が完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間が完爆状態に達する前に比して長くなるように設定されることで、内部ＥＧＲガス量を増やすことができる。これにより、完爆後において、内部ＥＧＲガスの増量によって筒内温度（圧縮端温度）を高めることができるようになる。このため、内部ＥＧＲガスの増量による白煙低減効果も組み合わせて、始動完了後（完爆後）の冷間時において、白煙（ＴＨＣ）を十分に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、４サイクルのディーゼル機関（圧縮着火内燃機関）１０を備えている。ディーゼル機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態のディーゼル機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明におけるディーゼル機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
【００１７】
ディーゼル機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。コモンレール１４内には、サプライポンプ１６によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、このコモンレール１４から各気筒のインジェクタ１２へ燃料が供給される。各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド１８によって集合され、排気通路２０に流入する。
【００１８】
ディーゼル機関１０は、可変ノズル型のターボ過給機２２を備えている。ターボ過給機２２は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン２２ａと、タービン２２ａと一体的に連結され、タービン２２ａに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるコンプレッサ２２ｂとを有している。更に、ターボ過給機２２は、タービン２２ａに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズル（ＶＮ）２２ｃを有している。
【００１９】
可変ノズル２２ｃは、図示省略するアクチュエータ（例えば、電動モータ）によって開閉動作可能になっている。可変ノズル２２ｃの開度を小さくすると、タービン２２ａの入口面積が小さくなり、タービン２２ａに吹き付けられる排気ガスの流速を速くすることができる。その結果、コンプレッサ２２ｂおよびタービン２２ａの回転数（以下、「ターボ回転数」と称する）が上昇するので、過給圧を上昇させることができる。逆に、可変ノズル２２ｃの開度を大きくすると、タービン２２ａの入口面積が大きくなり、タービン２２ａに吹き付けられる排気ガスの流速が遅くなる。その結果、ターボ回転数が降下するので、過給圧を低下させることができる。
【００２０】
ターボ過給機２２のタービン２２ａは、排気通路２０の途中に配置されている。タービン２２ａよりも下流側の排気通路２０には、当該排気通路２０を流れる排気ガスの流量を制限するための排気絞り弁２４が配置されている。
【００２１】
ディーゼル機関１０の吸気通路２６の入口付近には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８を通って吸入された空気は、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ｂで圧縮された後、インタークーラ３０で冷却される。インタークーラ３０を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３２により分配されて、各気筒に流入する。
【００２２】
吸気通路２６におけるインタークーラ３０と吸気マニホールド３２との間には、吸気絞り弁３４が設置されている。また、吸気通路２６におけるエアクリーナ２８の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３６が設置されている。
【００２３】
吸気通路２６の吸気マニホールド３２の近傍には、ＥＧＲ通路３８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路３８の他端は、排気通路２０の排気マニホールド１８に接続されている。本システムでは、このＥＧＲ通路３８を通して、排気ガス（既燃ガス）の一部を吸気通路２６に還流させること、つまり外部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を行うことができる。
【００２４】
ＥＧＲ通路３８の途中には、ＥＧＲ通路３８を通る排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却するためのＥＧＲクーラ４０が設けられている。ＥＧＲ通路３８におけるＥＧＲクーラ４０の下流には、ＥＧＲ弁４２が設けられている。このＥＧＲ弁４２の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路３８を通る排気ガス量、すなわち外部ＥＧＲガス量を調整することができる。
【００２５】
また、本実施形態のシステムは、ディーゼル機関１０が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４４と、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ４６と、吸気マニホールド圧力（吸気圧力）を検出する吸気圧センサ４８と、排気マニホールド圧力（排気圧力）を検出する排気圧センサ５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０とを更に備えている。ＥＣＵ６０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関１０の運転状態を制御する。
【００２６】
図２は、図１に示すシステムにおけるディーゼル機関１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼル機関１０について更に説明する。図２に示すように、ディーゼル機関１０のクランク軸７０の近傍には、クランク軸７０の回転角度、すなわちクランク角を検出するクランク角センサ７２が取り付けられている。このクランク角センサ７２は、ＥＣＵ６０に接続されている。ＥＣＵ６０は、クランク角センサ７２の検出信号に基づいて、エンジン回転数を算出することもできる。
【００２７】
また、ディーゼル機関１０は、吸気弁７４の開弁特性を可変とする吸気可変動弁機構７６と、排気弁７８の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構８０とを備えている。吸気可変動弁機構７６および排気可変動弁機構８０の具体的な構成は、特に限定されるものではなく、カムシャフトの位相を変化させることによって開閉時期を連続的に可変とする位相可変機構のほか、カムを電気モータで駆動する機構、電磁駆動弁、油圧駆動弁などを用いることもできる。また、吸気カム軸および排気カム軸の近傍には、それぞれのカム軸の回転角度、すなわち、吸気カム角および排気カム角を検出するための吸気カム角センサ８２および排気カム角センサ８４がそれぞれ配置されている。これらのセンサ８２、８４は、ＥＣＵ６０に接続されている。ＥＣＵ６０は、これらのセンサ８２、８４の検出信号に基づいて、吸気弁７４および排気弁７８の開閉時期の進角量を算出することもできる。
【００２８】
吸気可変動弁機構７６や排気可変動弁機構８０によれば、排気弁７８の開弁期間と吸気弁７４の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間（以下、単に「バルブオーバーラップ期間」という）の長さを変化させることができる。
【００２９】
以上のように構成された本実施形態のシステムにおいては、ターボ過給機２２の可変ノズル（ＶＮ）２２ｃの開度や排気絞り弁２４の開度を小さく絞ることによって、ディーゼル機関１０の背圧を高めることが可能となる。また、上記可変動弁機構７６、８０によってバルブオーバーラップ期間を確保することにより、排気通路２０から筒内への排気ガスの還流を利用して内部ＥＧＲガス量を増やすことが可能となる。
【００３０】
［冷間始動時における筒内温度上昇制御］
図３は、本発明の実施の形態１における制御との対比のために参照する筒内温度上昇制御を説明するためのタイムチャートである。より具体的には、この筒内温度上昇制御は、冷間始動時において、ディーゼル機関の背圧を高めることによって筒内温度を高める制御である。
【００３１】
図３（Ａ）は、ディーゼル機関の始動時におけるエンジン回転数の変化の様子を表した図である。ディーゼル機関の始動時には、図３（Ａ）に示すように、先ず、スタータモータ（図示省略）の作動によってクランキングが行われる。そして、クランキング中に初爆を経てディーゼル機関の燃焼が開始されるのに伴って、エンジン回転数が増加していく。その後、ディーゼル機関が完爆状態（ディーゼル機関が自立して安定して回り続けられる状態）に達することで、ディーゼル機関の始動動作が完了する。尚、始動動作完了以後、ディーゼル機関の負荷を高める要求が出されていない間は、エンジン回転数は、アイドリング回転数に維持されることになる。また、ここでは、図３（Ａ）に示すように、クランキングの開始時点（すなわち、始動開始時点）からディーゼル機関の完爆判定時点（すなわち、始動完了時点）までの期間を「始動中」と称している。
【００３２】
対比のために図３を参照して説明する上記筒内温度上昇制御では、図３（Ｂ）に示すように、排気絞り弁または可変ノズルの開度或いはこれらの双方の開度を、始動中に渡って十分に小さく絞ることによって、排気通路２０を流れる排気ガスの流量を制限し、ディーゼル機関の背圧を上昇させている。このような手法によってクランキング中において背圧を上昇させることとすれば、筒内温度（圧縮端温度）を高めることができ、初爆時の燃焼を良好なものとすることができる。また、初爆後においても上記の手法によって背圧を上昇させることとすれば、初爆以降においても筒内温度を高めることができ、始動中や始動完了後の冷間時の燃焼を良好なものとすることができる。
【００３３】
ところで、ディーゼル機関では、始動時を含む冷間時において、特に低圧縮比化されることで白煙（ＴＨＣ）の排出量が増加し易くなるという課題がある。上記図３に示す手法によれば、筒内温度（圧縮端温度）を高めることができることで、冷間始動時に、白煙（ＴＨＣ）の排出低減を図ることができるようになる。しかしながら、背圧を高めるようにすると、ポンピングロスの増大を招くので、初爆後のエンジン回転数の立ち上がりが鈍くなってしまう。その結果、ディーゼル機関が完爆状態になるまでの時間（始動完了までに要する時間））が延長し、また、燃料噴射量の増量などの始動時に行う特別の制御の実行時間が延長し、却って白煙（ＴＨＣ）の排出量の増加をもたらしてしまう。
【００３４】
［実施の形態１の特徴部分］
図４は、本発明の実施の形態１において、冷間時にディーゼル機関１０の始動に際して実行される特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。尚、図４中に実線で示す波形は、本実施形態の後述する背圧減制御を伴う場合のものであり、一方、図４中に破線で示す波形は、当該背圧減制御を伴わない上記図３の制御のものである。
【００３５】
本実施形態では、先ず、クランキング中においては、図４（Ｂ）に示すように、上記図３に示す制御と同様に、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃの開度を小さく絞るようにしている。
【００３６】
更に、本実施形態では、クランキング中に初爆が発生したと判定された後は、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃのそれぞれの開度を、エンジン回転数に応じて初爆の発生前よりも開き側の開度に設定するようにしている。これにより、初爆発生後の背圧を低下させることができる。ここでは、このような制御を「背圧減制御」と称する。
【００３７】
図５は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。
図５に示すルーチンでは、先ず、クランク角センサ７２および水温センサ４６のそれぞれの出力に基づき、エンジン回転数Ｎｅおよびエンジン冷却水温度がそれぞれ読み込まれるとともに、始動時のスタータ信号が読み込まれる（ステップ１００）。
【００３８】
次に、上記ステップ１００において読み込まれたスタータの電圧信号に基づき、スタータが駆動中であるか否かが判別される（ステップ１０２）。その結果、スタータが駆動中であると判定された場合には、次いで、クランキング中であるか否かが判別される（ステップ１０４）。より具体的には、本ステップ１０４では、初爆発生の有無の判定結果に基づき、初爆が発生したと判定されていない間は、クランキング中であると判定され、一方、初爆が発生したと判定された後はクランキング中でない（初爆以降）と判定される。尚、初爆は、例えば、クランク角センサ７２の出力に基づき、クランク角信号の周期変化が所定値以上の減少を示す場合に初爆が発生したと判定することで検出可能である。
【００３９】
上記ステップ１０４において、クランキング中であると判定された場合には、排気絞り弁２４が所定開度にまで閉じられるとともに、可変ノズル２２ｃの開度が全閉開度に制御される（ステップ１０６）。これにより、クランキング中に排気通路２０を流れる排気ガスの流量が制限され、ディーゼル機関１０の背圧が高められる。
【００４０】
一方、上記ステップ１０４において、クランキング中でないと判定された場合、すなわち、初爆発生以降の段階であると判断できる場合には、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃのそれぞれの開度が、初爆の発生前（クランキング中）よりも開き側の開度に設定される（ステップ１０８）。より具体的には、本ステップ１０８では、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃのそれぞれの開度は、初爆発生後のエンジン回転数に応じて決定するようにしている。例えば、初爆発生後のエンジン回転数が上昇するにつれ、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃのそれぞれの開度を徐々に開いていくようにしてもよい。
【００４１】
以上説明した図５に示すルーチンによれば、クランキング中は、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃの開度が十分に小さく絞られることで、ディーゼル機関１０の背圧を高めて筒内温度（圧縮端温度）を上げることができ、初爆時の燃焼を良くすることができる。
【００４２】
そのうえで、上記ルーチンによれば、初爆発生以降においては、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃのそれぞれの開度が、エンジン回転数に応じて初爆の発生前よりも開き側の開度に設定される（上記背圧減制御）。これにより、初爆発生後の背圧を低下させることができる。このような背圧減制御によれば、初爆発生後においてディーゼル機関１０のポンピングロスを低減させることができる。これにより、ディーゼル機関１０が初爆を経て完爆状態に至るまでの時間（始動完了までに要する時間）や始動中の燃料噴射量の増量などの実行時間が上記筒内温度上昇制御を実行することによって延長してしまうのを回避することができる。このため、冷間始動時において、白煙（ＴＨＣ）の排出量の増加を好適に抑制することが可能となる。
【００４３】
ところで、上述した実施の形態１においては、クランキング中において背圧を高める際には、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃの双方の開度を十分に小さく絞るようにしている。しかしながら、本発明はこのような手法に限定されるものではなく、クランキング中において排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃの何れか一方の開度を十分に小さく絞るようにしてもよい。
【００４４】
また、上述した実施の形態１においては、初爆発生以降においてポンピングロスを減らす際には、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃの双方の開度を、初爆の発生前よりも開き側の開度に設定するようにしている。しかしながら、本発明はこのような手法に限定されるものではなく、初爆発生以降において排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃの何れか一方を初爆の発生前よりも開くようにしてもよい。
【００４５】
尚、上述した実施の形態１においては、ターボ過給機２２の可変ノズル２２ｃおよび排気絞り弁２４が前記第１および第２の発明における「背圧可変手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ６０が、上記ステップ１０６または１０８の処理を実行することにより前記第１および第２の発明における「背圧制御手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１および第２の発明における「初爆発生判定手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１および第２の発明における「初爆後背圧制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ６０が、上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第１および第２の発明における「完爆状態判定手段」が、上記ステップ２００の判定が不成立である間に上記ステップ１０８の処理を継続的に実行することにより前記第１および第２の発明における「背圧減制御継続手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ６０が上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第５の発明における「初爆前背圧制御手段」が実現されている。
【００４６】
実施の形態２．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に図５に示すルーチンに代えて後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００４７】
［実施の形態２の特徴部分］
図６は、本発明の実施の形態２において、冷間時にディーゼル機関１０の始動に際して実行される特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。
図６に示すように、本実施の形態２の制御は、ディーゼル機関１０の完爆判定後の制御が異なる点を除き、上述した実施の形態１における上記図４に示す制御と同様である。すなわち、本実施形態では、初爆が発生したと判定された後に、ポンピングロスを低減させるべく排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃのそれぞれの開度を初爆発生前よりも開く期間が、初爆発生判定時点から完爆状態に達したと判定される時点までとなるように設定している。
【００４８】
更に、本実施形態では、ディーゼル機関１０が完爆状態に達した後は、図６（Ｂ）に示すように、可変ノズル２２ｃの開度を、完爆状態に達する前に比して閉じ側の開度（例えば全閉開度）に設定するようにしている。また、完爆状態に達した後の排気絞り弁２４の開度は、基本的に、完爆状態に達する前と同様にエンジン回転数に応じた開度に設定される。図６（Ｃ）では、完爆状態に達した後の排気絞り弁２４の開度を、完爆状態に達する前と同じ開度で表しているが、このような設定に限らず、エンジン回転数の上昇に伴い、排気絞り弁２４を開いていくようにしてもよい。
【００４９】
図７は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図７において、実施の形態１における図５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５０】
図７に示すルーチンでは、上記ステップ１０４において、クランキング中でない（すなわち、初爆発生以降の段階である）と判定された場合には、次いで、ディーゼル機関１０が完爆状態に達したか否かが判別される（ステップ２００）。ここでは、ディーゼル機関１０の始動動作の開始後に、エンジン回転数が所定時間に渡って所定回転数以上の回転数に維持された場合に、ディーゼル機関１０が完爆状態にあると判定するようにしている。
【００５１】
上記ステップ２００において、ディーゼル機関１０が未だ完爆状態に達する前であると判定された場合には、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃのそれぞれの開度が、初爆の発生前（クランキング中）よりも開き側の開度に設定される（ステップ１０８）。一方、上記ステップ２００において、ディーゼル機関１０が既に完爆状態に達していると判定された場合には、可変ノズル２２ｃの開度が、完爆状態に達する前に比して閉じ側の開度（例えば全閉開度）に設定される（ステップ２０２）。尚、排気絞り弁２４の開度は、完爆状態に達した後においても、エンジン回転数に応じた開度に設定されることになる。
【００５２】
以上説明した図７に示すルーチンによれば、初爆判定時点から完爆判定時点に渡って、排気絞り弁２４および可変ノズル２２ｃのそれぞれの開度が、エンジン回転数に応じて初爆の発生前よりも開き側の開度に設定される（上記背圧減制御）。これにより、クランキング中に比してポンピングロスを低減させることができるので、ディーゼル機関１０の始動完了までに要する時間の延長およびそれに伴う燃料噴射量の増量実行時間の延長を回避して、冷間始動時に白煙（ＴＨＣ）の排出低減を図ることができる。
【００５３】
そのうえで、上記ルーチンによれば、ディーゼル機関１０が完爆状態に達した後は、可変ノズル２２ｃの開度が再度十分に絞られるようになる。これにより、ターボ回転数を上げることができ、過給圧を高めることができる。その結果、ディーゼル機関１０の実圧縮比が高まるので、筒内温度（圧縮端温度）を高めることができ、始動完了後（完爆後）の冷間時において、白煙（ＴＨＣ）の排出を抑制することができる。
【００５４】
ところで、上述した実施の形態２においては、ディーゼル機関１０が完爆状態に達した後の排気絞り弁２４の開度を、エンジン回転数に応じた開度に設定するようにしている。しかしながら、本発明において、完爆状態に達した後の排気絞り弁の開度は、このような設定に限定されるものではなく、例えば、ディーゼル機関１０が完爆状態に達した後は、排気絞り弁２４の開度を、完爆状態に達する前よりも開き側の開度（好ましい一例として全開開度）に設定してもよい。このような設定によれば、ターボ過給機の下流側の排気圧力を下げることで、ターボ回転数を上げることができる。更に、このような制御を上述した実施の形態２の可変ノズル２２ｃの開度制御と組み合わせて実行することで、完爆後において、過給圧を十分に高めることができるようになる。
【００５５】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が上記ステップ２０２の処理を実行することにより前記第３の発明における「完爆後ノズル開度設定手段」が実現されている。
【００５６】
実施の形態３．
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に図７に示すルーチンに代えて後述する図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００５７】
［実施の形態３の特徴部分］
図８は、本発明の実施の形態３において、冷間時にディーゼル機関１０の始動に際して実行される特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。
本実施の形態３の制御は、図８（Ｄ）に示すバルブオーバーラップ期間の調整が加えられている点を除き、上述した実施の形態２における上記図６に示す制御と同様である。より具体的には、本実施形態では、ディーゼル機関１０が完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間を、完爆状態に達する前に比して長い期間に設定するようにしている。
【００５８】
図９は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてＥＣＵ６０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図９において、実施の形態２における図７に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５９】
図９に示すルーチンでは、上記ステップ２００において、ディーゼル機関１０が既に完爆状態に達していると判定された場合には、上記ステップ２０２において説明した可変ノズル２２ｃおよび排気絞り弁２４の制御に加え、ディーゼル機関１０が完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間が、完爆状態に達する前に比して長い期間となるように設定される（ステップ３００）。
【００６０】
以上説明した図９に示すルーチンによれば、上述した実施の形態２において説明した上記図７に示すルーチンの効果を奏しつつ、ディーゼル機関１０が完爆状態に達した後のバルブオーバーラップ期間が完爆状態に達する前に比して長くなるように設定されることで、内部ＥＧＲガス量を増やすことができる。これにより、完爆後において、内部ＥＧＲガスの増量によって筒内温度（圧縮端温度）を高めることができるようになる。このため、内部ＥＧＲガスの増量による白煙低減効果も組み合わせて、始動完了後（完爆後）の冷間時において、白煙（ＴＨＣ）を十分に低減することが可能となる。
【００６１】
更に付け加えると、上記ルーチンによれば、完爆後に可変ノズル２２ｃの開度が十分に小さく絞られた状態で（つまり、そのような可変ノズル２２ｃの開度制御によって背圧が高められた状態で）、バルブオーバーラップ期間が長く設定されることになるので、内部ＥＧＲガス量を効果的に増量させられるようになる。そして、このように効果的に増量された内部ＥＧＲガスの存在と、上記可変ノズル２２ｃの開度制御による上述した過給圧上昇による実圧縮比の向上効果と相まって、白煙（ＴＨＣ）を十分に低減することが可能となる。
【００６２】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が上記ステップ３００の処理を実行することにより前記第４の発明における「完爆後オーバーラップ期間設定手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおけるディーゼル機関の一つの気筒の断面を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における制御との対比のために参照する筒内温度上昇制御を説明するためのタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１において、冷間時にディーゼル機関の始動に際して実行される特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２において、冷間時にディーゼル機関の始動に際して実行される特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３において、冷間時にディーゼル機関の始動に際して実行される特徴的な制御を説明するためのタイムチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１０  ディーゼル機関
１８  排気マニホールド
２０  排気通路
２２  可変ノズル型ターボ過給機（ＶＮＴ）
２２ａ  タービン
２２ｂ  コンプレッサ
２２ｃ  可変ノズル（ＶＮ）
２４  排気絞り弁
２６  吸気通路
３２  吸気マニホールド
４６  水温センサ
６０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
７２  クランク角センサ
７４  吸気弁
７６  吸気可変動弁機構
７８  排気弁
８０  排気可変動弁機構
【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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