JP5849635B2 - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、ディーゼルエンジンの制御装置に関する。

例えば特許文献１には、ＮＯｘ吸蔵触媒を有するディーゼルエンジンにおいて、ＮＯｘ発生量を抑制して排気エミッション性能を向上させるために、トルク発生のためのメイン噴射と、メイン噴射の前に予熱用のプレ噴射と、を少なくとも実行することが記載されている。

また、例えば特許文献２には、ＮＯｘ吸蔵触媒を有するディーゼルエンジンにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生時には、パイロット噴射の噴射量を増やして、排気の空燃比を一時的にリッチ化することが記載されている。

特開２００９−２９３３８３号公報 特開２００５−２４０７０９号公報

ところで、ディーゼルエンジンにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒等のＮＯｘ処理用の触媒を省略しようとすれば、燃焼温度を低下させて、気筒内でのＲａｗＮＯｘの生成を抑制する必要がある。燃焼温度の低下のためには、比較的大量の排気ガスを還流させて筒内の酸素濃度を低下させた状態で、空気過剰率が１以上のリーンで運転することが有効である。つまり、ＥＧＲ量を調整する排気ガス還流弁と、吸気量を調整するスロットル弁との制御により、筒内酸素濃度が目標の筒内酸素濃度となるように吸気制御を実行しつつ、所定の空気過剰率となるように気筒内に燃料を噴射して、それを燃焼させる。

こうした吸気制御及び燃料噴射制御は、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて行われるが、手動変速機のシフトチェンジ時は、アクセル開度が全閉でかつクラッチ機構が開放されることよりエンジンが一時的に無負荷状態になる。そのため、燃料噴射量がゼロに設定されると共に、ＥＧＲ量がゼロでかつスロットル弁が全開に設定される。このことにより、シフトチェンジプロセス中は、燃焼を中止した状態で、比較的低い温度の新気のみが気筒内に導入されるようになるから、気筒内の温度が低下すると共に、筒内酸素濃度が大気側へと変更されてしまうことになる。

そして、シフトチェンジの完了後に、アクセルペダルが再度、踏み込まれたときには、燃料噴射を再開すると共に、筒内酸素濃度が目標の筒内酸素濃度となるように排気ガス還流弁及びスロットル弁の開度をそれぞれ設定することになる。しかしながら、アクセルペダルの踏み込み時は、前述したように、気筒内の温度が低下してしまっているため、燃料の着火性が低下して燃焼安定性が低下する。また、ＥＧＲ量や吸気量は制御応答性が悪いため、大気側へと一旦、変更された筒内の酸素濃度を再び下げようとしても、目標の筒内酸素濃度に到達するまでには時間がかかってしまい、その間、燃焼状態が悪化することになる。

結果として、例えばエンジンが完全暖機前（半暖機状態）のときには、シフトチェンジプロセス後に、特に筒内温度の低下が原因で着火性及び燃焼安定性が低下し、ＨＣ及びＣＯ、並びにスモークを増加させて、排気エミッション性能を悪化させる可能性がある。一方、エンジンの完全暖機後においては、シフトチェンジプロセス後に、特に筒内酸素濃度の目標に対する追従性悪化が原因でＲａｗＮＯｘが増えて、排気エミッション性能を悪化させる可能性がある。

特に、燃費や排気エミッション性の向上を目的として、幾何学的圧縮比を比較的低く設定した低圧縮比ディーゼルエンジンは、圧縮端温度及び圧縮端圧力が低くなるため着火性には不利になる。そのため、シフトチェンジプロセス後にアクセルペダルを踏み込んだ際の低い筒内温度や筒内酸素濃度の追従性悪化により、排気エミッション性能の悪化が、より一層顕著になる虞がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、手動変速機のシフトチェンジ後における、ディーゼルエンジンの燃焼状態の悪化を回避することにある。

ここに開示するディーゼルエンジンの制御装置は、気筒内に供給した燃料を圧縮自着火させるよう構成されたディーゼルエンジンと、前記気筒内に臨んで配設されかつ、当該気筒内に燃料を直接噴射するよう構成された燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁による燃料噴射の制御を通じて前記ディーゼルエンジンの運転を制御するように構成された制御器と、を備える。

そして、前記制御器は、アクセルの全閉を含む手動変速機のシフトチェンジプロセスが行われるときには、当該シフトチェンジプロセスの開始後、アクセルペダルが踏み込まれるまでの期間において、前記ディーゼルエンジンの軸トルクが所定値以下となるような、微少の燃料を噴射しかつ当該微少燃料を燃焼させる微少噴射制御を実行する。

ここで、「シフトチェンジプロセス」は、シフトアッププロセス、及び、シフトダウンプロセスの双方を含む。

また、「微少の燃料」は、気筒内に噴射した燃料が着火して燃焼する量以上でかつ、軸トルクが所定値以下、言い換えるとエンジンの機械抵抗以下となって、軸トルクが実質的に発生しない量以下に設定することである。燃料の微少量は、燃料の噴射タイミングや、エンジンの温度状態等の様々な要因によって変更される。例えば燃料の噴射タイミングを圧縮上死点以降の遅いタイミングに設定したときには、燃料噴射量が比較的多くても、膨張行程での燃焼になるため、発生する軸トルクは小さくなる。従って、「微少量」を比較的多く設定することが可能である。尚、噴射タイミングが遅すぎるときには着火性が悪くなって、燃焼しなくなる。

また、例えばエンジンが完全暖機した後であれば、筒内の温度が比較的高いため、燃料の噴射タイミングを遅くしても着火及び燃焼は可能である。しかしながら、エンジンが完全暖機する前の、例えば半暖機状態では、筒内の温度が比較的低いため、遅い噴射タイミングでは、燃料の着火及び燃焼を確保できなくなる。この場合は、噴射タイミングを遅くすることができないため、軸トルクを所定値以下にしようとすると、燃料噴射量を少なくしなければならない。つまり、「微少量」を比較的少なく設定することになる。尚、燃料噴射量を少なくしすぎると、着火及び燃焼が確保できなくなる。

さらに、燃料を分割して噴射することによって燃料の着火性をコントロールすることが可能であるから、そのことによっても、噴射量が変更され得る。

シフトチェンジプロセスの最中に噴射する燃料量や噴射タイミングは、ＨＣ及びＣＯの発生を抑制することや、燃費を考慮して設定することが好ましい。

また、軸トルクの「所定値」は、シフトアッププロセス時と、シフトダウンプロセス時とで同じ値に設定してもよいし、これを異ならせてもよい。例えば加速時等におけるシフトアッププロセスにおいては、そのシフトアッププロセスの最中にエンジンの軸トルクが多少発生することは許容され易いため、「所定値」を相対的に大きくしてもよい。逆に、シフトダウンプロセスの最中にエンジンの軸トルクが発生することは許容され難いため、「所定値」を相対的に小さくしてもよい。

手動変速機のシフトチェンジプロセスにおいては、アクセルが全閉になるに伴いエンジンが無負荷状態になるから、通常であれば、気筒内への燃料噴射が停止することになる。これに対し、前記の構成では、軸トルクが実質的に発生しない限度において、シフトチェンジプロセスの開始後、アクセルペダルが踏み込まれるまでの期間において、微少の燃料噴射を行う。この燃料噴射は、シフトチェンジプロセスの開始後、アクセルペダルが踏み込まれるまでの期間の全期間において行ってもよいし、その内の一部の期間において行ってもよい。

このようにシフトチェンジプロセスの最中に、気筒内に微少の燃料噴射を行い、それを着火、燃焼させることにより、気筒内の温度の低下が抑制されると共に、気筒内の酸素濃度が、シフトチェンジ前の状態から変化することも抑制される（このことを、以下においては単に「酸素濃度の変化が抑制される」という場合がある）。

その結果、シフトチェンジプロセス後にアクセルペダルを踏み込んだ際に、筒内温度は比較的高い温度であるため、着火性の低下が回避される。それと共に、筒内酸素濃度もまた、シフトチェンジプロセスの開始直前の状態が、できるだけ維持されているから、シフトチェンジプロセス後にアクセルペダルを踏み込んだ際に、実筒内酸素濃度と目標筒内酸素濃度との差が小さくなり、筒内酸素濃度の追従性が良好になって燃焼状態の悪化が回避される。こうして、シフトチェンジプロセス後の排気エミッション性能の悪化が回避される。この構成は特に、燃料の着火性の点で不利な低圧縮比エンジンにおいて、シフトチェンジプロセス後の排気エミッション性能の悪化を回避する上で有効である。

前記ディーゼルエンジンの制御装置は、前記ディーゼルエンジンの排気ガスを前記気筒への吸気に還流させるよう構成されたＥＧＲ手段をさらに備え、前記制御器は、前記シフトチェンジプロセスの開始後、前記アクセルペダルが踏み込まれるまでの期間において、前記微少噴射制御と共に、前記ＥＧＲ手段による排気ガスの還流を行う。

ここで、ＥＧＲ手段による排気ガスの還流を行うタイミングと、微少噴射制御を行うタイミングとは同じに設定してもよいし、異ならせても良い。無駄な燃料噴射は燃費の悪化を招くことから、例えばシフトチェンジプロセスの開始後、ＥＧＲ手段による排気ガスの還流を開始する一方で、微少噴射制御は開始せずに待機し、シフトチェンジプロセスが所定の段階となったタイミングで、微少噴射制御を開始するようにしてもよい。

手動変速機のシフトチェンジプロセスにおいてエンジンが無負荷状態になることに伴い、通常であれば、ＥＧＲ手段による排気ガスの還流も停止される。これに対し、前記の構成では、シフトチェンジプロセスの開始後、アクセルペダルが踏み込まれるまでの期間において、微少噴射制御と共に、ＥＧＲ手段による排気ガスの還流を行う。このことにより、気筒内には、新気と共に、エンジンの排気ガスが導入される。前述の通り、微少噴射制御によって、シフトチェンジプロセスの最中も燃焼が行われていることから、比較的高温の排気ガスを気筒内に導入することは、気筒内の温度の低下を抑制して、筒内温度を高い状態に維持する上で有利になる。また、排気ガスを導入する分だけ新気の導入量が減少するから、筒内酸素濃度の変化を抑制する上でも有利になる。

その結果、シフトチェンジプロセス後のアクセルペダルの踏み込み時において、燃料の着火性の低下及び燃焼状態の悪化が、より確実に回避されて、排気エミッション性能の悪化を、より一層確実に回避することが可能になる。

前記エンジンの吸気通路上には、スロットル弁が配設され、前記制御器は、前記ＥＧＲ手段による排気ガスの還流と共に、前記スロットル弁を閉じる、としてもよい。ここで、スロットル弁を閉じることには、スロットル弁を全閉にすること以外に、スロットル弁を閉じ側の所定開度に設定することを含む。

シフトチェンジプロセスの最中に、前述したＥＧＲ手段による排気ガスの還流と、スロットル弁を閉じて新気の導入を制限することと、を組み合わせることは、筒内温度の低下抑制と、筒内酸素濃度の変化の抑制に、さらに有利になる。その結果、シフトチェンジプロセス後の排気エミッション性能の悪化が回避される。

前記制御器はまた、前記シフトチェンジプロセスの開始後、前記アクセルペダルが踏み込まれるまでの期間において、前記微少噴射制御と共に、前記スロットル弁の開度を所定の絞り状態に保持する、としてもよい。

シフトチェンジプロセスの最中の微少噴射制御によって、微少の燃料を着火及び燃焼させる必要があることから、スロットル弁の開度は、燃料の着火及び燃焼が可能になる程度、言い換えると必要最低限の新気量が確保される程度に開けておくことが望ましい。その際に、スロットル弁の開度は、筒内をリッチにして燃焼温度を高める点、及び、筒内への新気の導入量を減らす点から、できるだけ絞ることが好ましい。尚、スロットル弁は、実質的に閉弁している状態であってもよい。

前記制御器は、前記アクセルの全閉又はクラッチ機構の開放のいずれか早い方が実行されたタイミングで、前記燃料噴射弁を通じた前記気筒内への燃料の供給を停止すると共に、前記アクセルの全閉及び前記クラッチ機構の開放が共に実行されかつ、前記手動変速機がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行したタイミングで、前記微小の燃料噴射を開始する、としてもよい。

すなわち、シフトチェンジプロセスの開始は、アクセルの全閉又はクラッチ機構の開放のいずれか早い方が実行されたタイミングと定義してもよい。アクセルの全閉又はクラッチ機構の開放により、エンジンは実質的に無負荷状態になるためである。

一方、アクセルの全閉又はクラッチ機構の開放が行われたとして、それだけでは、シフトチェンジが行われるとは限らない。例えば単に車両を減速させる時にも、アクセルの全閉又はクラッチ機構の開放が行われる場合がある。

アクセルの全閉及びクラッチ機構の開放が共に実行されかつ、手動変速機がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行した場合は、シフトチェンジプロセスが、ほぼ確実に行われると判断することが可能である。そこで、微少噴射制御は、手動変速機がニュートラルに移行するタイミングで開始することが好ましい。このことは、シフトチェンジプロセスでないときに、無駄な燃料噴射を行うことを回避する一方で、シフトチェンジプロセスであるときには、微少噴射制御を、できるだけ早期に開始して、筒内温度の低下や、筒内酸素濃度の変化の抑制に有利になる。

前記制御器は、前記シフトチェンジプロセスの開始後、前記手動変速機がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行したタイミングで、前記微小の燃料噴射を開始すると共に、前記手動変速機が前記ニュートラルから次の変速段に移行したタイミングで、燃料噴射量を、前記軸トルクが前記所定値以下となる限度で増量する、としてもよい。

前述の通り、アクセルの全閉及びクラッチ機構の開放が共に実行されかつ、手動変速機がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行した場合は、シフトチェンジプロセスが、ほぼ確実に行われると判断することが可能であるが、その場合であっても、シフトチェンジプロセスが行われない場合もあり得る。

そこで、手動変速機がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行したタイミングでは、微小の燃料噴射を開始するものの、その燃料噴射量は、相対的に少なくする。こうすることで、仮にシフトチェンジプロセスが行われなかったときには、無駄な燃料噴射が抑制されると共に、シフトチェンジプロセス中の排気エミッション性能の悪化が抑制される。

そうして、手動変速機がニュートラルから次の変速段に移行したタイミングでは、シフトチェンジプロセスが行われる（又は、シフトチェンジプロセスが行われた）ことが確実であるから、燃料噴射量を相対的に増やす。このことは、筒内温度の低下及び筒内酸素濃度の変化の抑制に有利になる。

前記制御器は、前記ディーゼルエンジンを空気過剰率が１以上のリーンで運転しているときのシフトチェンジプロセスにおいて、前記微少噴射制御を実行する、としてもよい。

ディーゼルエンジンをリーンで運転することは、ＲａｗＮＯｘの低減に有利であり、リーン運転時には、ＥＧＲ手段により排気ガスを吸気に還流させることが好ましい。

このようなリーン運転時においては、前述の通り、手動変速機のシフトチェンジプロセス後に、気筒内の温度が低下しかつ、筒内酸素濃度の変化が大きくなることで、ＲａｗＮＯｘが生成されやすくなる。前述した微少噴射制御は、リーン運転時のシフトチェンジプロセス後において、排気エミッション性能の悪化を回避する上で、極めて有効である。

以上説明したように、前記のディーゼルエンジンの制御装置によると、シフトチェンジプロセスの最中に微少の燃料噴射を行って、それの着火及び燃焼を行うから、気筒内の温度の低下を抑制すると共に、筒内酸素濃度の変化を抑制して、シフトチェンジプロセス後に、アクセルペダルが踏み込まれた際の燃焼状態を良好にして、排気エミッション性能の向上に有利になる。

ディーゼルエンジンの構成を示す概略図である。 ディーゼルエンジンの制御に係るブロック図である。 シフトチェンジプロセス時のクリップ制御及び微少噴射制御に係るメインフローチャートである。 図３に示すメインフロー中の、シフトチェンジ判定ステップ処理に係るフローチャートである。 シフトチェンジプロセス時のクリップ制御及び微少噴射制御に係る、（ａ）アクセル開度信号、（ｂ）アクセル開度変化率、（ｃ）エンジン回転数、（ｄ）燃料噴射量、（ｅ）クラッチ操作信号、（ｆ）ギヤ位置信号、（ｇ）ニュートラル信号、（ｈ）シフトチェンジ判定許可フラグ、（ｉ）シフトチェンジ判定ステップ信号、（ｊ）目標気筒内酸素濃度及び実気筒内酸素濃度、（ｋ）スロットル弁開度、（ｌ）排気ガス還流弁開度、及び、（ｍ）クーラバイパス弁開度、のタイミングチャートである。 シフトチェンジプロセス時のクリップ制御及び微少噴射制御に係る、（ｉ）シフトチェンジ判定ステップ信号、（ｊ）目標気筒内酸素濃度及び実気筒内酸素濃度、（ｎ）微少噴射信号、（ｏ）ＲａｗＮＯｘ、（ｐ）ＨＣ、ＣＯ、（ｑ）排気温度、及び、（ｒ）筒内温度、のタイミングチャートである。 微少噴射制御時における燃料噴射形態の一例を示す図である。

以下、実施形態に係るディーゼルエンジンを図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１，２は、実施形態に係るエンジン（エンジン本体）１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンである。このエンジン１が搭載される車両は、手動変速機７３を備えたＭＴ車であって、エンジン１の駆動に伴う出力トルクは、クランクシャフト１５に対しクラッチ機構７２を介して連結された手動変速機７３を通じて駆動輪７４に伝達されることになる。

エンジン１は、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面にはリエントラント形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。

前記シリンダヘッド１２には、各気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。

これら吸排気弁２１，２２をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構（図２参照。以下、ＶＶＭ（Variable Valve Motion）と称する）が設けられている。このＶＶＭ７１は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を１つ有する第１カムとカム山を２つ有する第２カムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁に伝達するロストモーション機構を含んで構成されており、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。

ＶＶＭ７１の通常モードと特殊モードとの切り替えは、エンジン駆動の油圧ポンプ（図示省略）から供給される油圧によって行われ、特殊モードは、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用される。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。また、内部ＥＧＲの実行としては、排気の二度開きに限定されるものではなく、例えば吸気弁２１を２回開く、吸気の二度開きによって内部ＥＧＲ制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁２１及び排気弁２２の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。尚、ＶＶＭ７１による内部ＥＧＲ制御は、主に燃料の着火性が低いエンジン１の冷間時に行われる。

前記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に各気筒１１ａ内の吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。前記インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。

前記エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、前記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（つまり、排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、大型及び小型ターボ過給機６１、６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。

前記排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。

この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。

この排気浄化装置４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａ及びフィルタ４１ｂは１つのケース内に収容されている。前記酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成する反応を促すものである。また、前記フィルタ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。後述するように、このエンジン１は、低圧縮比化によりＲａｗＮＯｘの生成を大幅に低減乃至無くしており、ＮＯｘ処理用の触媒を省略している。

前記吸気通路３０における前記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０における前記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５０によって接続されている。この排気ガス還流通路５０は、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２とが配設された主通路５１と、ＥＧＲクーラ５２をバイパスするためのクーラバイパス通路５３と、を含んで構成されている。このクーラバイパス通路５３には、クーラバイパス通路５３を流通する排気ガスの流量を調整するためのクーラバイパス弁５３ａが配設されている。

大型ターボ過給機６１は、吸気通路３０に配設された大型コンプレッサ６１ａと、排気通路４０に配設された大型タービン６１ｂとを有している。大型コンプレッサ６１ａは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３５との間に配設されている。一方、大型タービン６１ｂは、排気通路４０における排気マニホールドと酸化触媒４１ａとの間に配設されている。

小型ターボ過給機６２は、吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａと、排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂとを有している。小型コンプレッサ６２ａは、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａの下流側に配設されている。一方、小型タービン６２ｂは、排気通路４０における大型タービン６１ｂの上流側に配設されている。

すなわち、吸気通路３０においては、上流側から順に大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとが直列に配設され、排気通路４０においては、上流側から順に小型タービン６２ｂと大型タービン６１ｂとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂの回転により、該大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂとそれぞれ連結された前記大型及び小型コンプレッサ６１ａ，６２ａがそれぞれ作動する。

小型ターボ過給機６２は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機６１は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂの方が小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりもイナーシャが大きい。

吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路６３が接続されている。この小型吸気バイパス通路６３には、該小型吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この小型吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（つまり、ノーマルクローズ）となるように構成されている。

一方、排気通路４０には、小型タービン６２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路６４と、大型タービン６１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路６５とが接続されている。小型排気バイパス通路６４には、該小型排気バイパス通路６４へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ６４ａが配設され、大型排気バイパス通路６５には、該大型排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａは共に、無通電時には全開状態（つまり、ノーマルオープン）となるように構成されている。

これら大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２は、それらが配設された吸気通路３０及び排気通路４０の部分も含めて、一体的にユニット化されて、過給機ユニット６０を構成している。この過給機ユニット６０がエンジン１に取り付けられている。

このように構成されたディーゼルエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このＰＣＭ１０が制御器を構成する。ＰＣＭ１０には、図２に示すように、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１、サージタンク３３に取り付けられて、燃焼室１４ａに供給される空気の圧力を検出する過給圧センサＳＷ２、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ３、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ４、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ５、排気中の酸素濃度を検出するＯ_２センサＳＷ６、及び、車速を検出する車速センサＳＷ７の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ１８、グロープラグ１９，動弁系のＶＶＭ７１、各種の弁３６、５１ａ、５３ａのアクチュエータへ制御信号を出力する。

また、ＰＣＭ１０は、エンジンの運転状態において大型及び小型ターボ過給機６１、６２の動作を制御している。具体的には、ＰＣＭ１０は、小型吸気バイパス弁６３ａ、レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａの各開度をエンジン１の運転状態に応じて設定した開度にそれぞれ制御する。詳しくは、ＰＣＭ１０は、エンジン１の温間時には、低負荷かつ低回転側の所定領域では、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開以外の開度とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態とすることによって、大型及び小型ターボ過給機６１、６２の両方を作動させる。一方、高負荷かつ高回転側の所定領域では、小型ターボ過給機６２が排気抵抗になるため、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開状態とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態に近い開度にすることによって、小型ターボ過給機６２をバイパスさせて大型ターボ過給機６１のみを作動させる。尚、ウエストゲートバルブ６５ａは、大型ターボ過給機６１の過回転を防止するために少し開き気味に設定している。

そうして、このエンジン１は、その幾何学的圧縮比を１２以上１５以下（例えば１４）とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによって排気エミッション性能の向上及び熱効率の向上を図るようにしている。

（エンジンの燃焼制御の概要）
前記ＰＣＭ１０によるエンジン１の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて目標トルク（言い換えると目標となる負荷）を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ１８の作動制御によって実現するものである。目標トルクは、アクセル開度が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど、大きくなるように設定され、目標トルクとエンジン回転数とに基づいて燃料の噴射量が設定される。噴射量は、目標トルクが高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど大きくなるように設定される。また、スロットル弁３６、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度の制御（つまり、外部ＥＧＲ制御）や、ＶＶＭ７１の制御（つまり、内部ＥＧＲ制御）によって、気筒１１ａ内への排気の還流割合を制御する。

そして、このエンジン１では、少なくともエンジン１の低負荷かつ低回転側の特定運転領域では、前述したＥＧＲ通路５１を通じて、比較的大量の外部ＥＧＲガスを気筒１１ａ内に導入しつつ、空気過剰率λが１以上（好ましくは、λ≧２．４）のリーンで運転をするように構成されている。こうした運転は、燃焼温度を低下させてＲａｗＮＯｘの生成抑制に有利になる。具体的には、前述したように、目標トルクに応じて燃料噴射量が設定されて、それがインジェクタ１８を通じて気筒１１ａ内に噴射されると共に、エンジン１の負荷及び回転数に応じて目標となる筒内酸素濃度が設定され、当該目標筒内酸素濃度となるように、スロットル弁３６、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度が設定されることになる。

（シフトチェンジプロセス時の微少噴射制御）
前述したように、ディーゼルエンジン１をリーンで運転しているときに、手動変速機７３のシフトチェンジ操作（シフトアップ操作及びシフトダウン操作の双方を含む）が行われたときには、アクセルの全閉及びクラッチ機構７２の開放によって、エンジン１が無負荷状態となる。これにより、一時的に燃料カット状態となると共に、エンジン１の負荷及び回転数に応じて設定される目標筒内酸素濃度が高くなって、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａがそれぞれ全閉となり、ＥＧＲ量が一時的にゼロに設定される。

そして、手動変速機７３において、ニュートラル位置を介したシフトチェンジ操作がなされて、クラッチ機構７２の締結及びアクセルペダルの踏み込みが行われることによりシフトチェンジプロセスが完了すれば、燃料噴射が再開されると共に、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａがそれぞれ、エンジン１の回転数及び負荷に応じた所定開度に変更される。

従って、アクセルの全閉、クラッチ機構７２の開放、シフト操作、クラッチ機構７２の締結及びアクセルペダルの踏み込みを含むシフトチェンジプロセスの最中には、燃料カットによって燃焼が中止されると共に、ＥＧＲ量がゼロでかつ、スロットル弁３６が全開になって、比較的低温の新気のみが気筒１１ａ内に導入される。これは、気筒１１ａ内の温度を低下させると共に、気筒１１ａ内の酸素濃度を、シフトチェンジプロセス直前の状態から、大気側へと大きく変化させることになる。

また、シフトチェンジプロセスが完了して、アクセルペダルが踏み込まれたときには、
燃料噴射が再開されると共に、閉じていた排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａが開けられて気筒１１ａ内の酸素濃度が、目標筒内酸素濃度となるように低下することになるが、排気ガス還流通路５０を介したＥＧＲガスの還流には、応答遅れが生じるから、シフトチェンジプロセス中に大きく変化してしまった筒内酸素濃度が、目標筒内酸素濃度に到達するまでに時間を要することになる。

この気筒１１ａ内の温度低下と、酸素濃度の追従性悪化とが組み合わさって、シフトチェンジプロセス後は、燃料の着火性が低下し燃焼安定性が低下してしまうと共に、燃焼状態が悪化してしまう（特に、燃焼温度が高くなってしまう）。

このことは、例えばエンジン１の完全暖機前（半暖機状態）では、主に筒内温度の低下に起因して、シフトチェンジプロセス後の燃焼安定性が低下することにより、ＨＣやＣＯ、及びスモークの発生を招き、排気エミッション性能を悪化させる虞がある。

一方、例えばエンジン１の完全暖機後は、主に筒内酸素濃度の追従性悪化に起因して、シフトチェンジプロセス後の燃焼温度が高くなることにより、ＲａｗＮＯｘの生成を招き、排気エミッション性能を悪化させる虞がある。

そこで、このエンジンシステムにおいて、ＰＣＭ１０は、シフトチェンジプロセス後の燃焼状態を良好に保つべく、シフトチェンジプロセスの最中には、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａ、並びにスロットル弁３６の開度を、シフトチェンジプロセスの開始直前の開度で一定に保つクリップ制御を実行すると共に、エンジン１の軸トルクが発生しないような、微少の燃料噴射を行いかつ、それの着火、燃焼を行わせる微少噴射制御を実行する。

図３は、ＰＣＭ１０が実行する、シフトチェンジプロセス時のクリップ制御及び微少噴射制御に係るメインフローを示している。スタート後のステップＳ４１では、以降の制御に必要な各種信号を読み込み、ステップＳ４２では、その読み込んだ信号に基づいて、シフトチェンジ判定のための処理演算を行う。ステップＳ４３では、シフトチェンジ判定の許可範囲であるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ４３にて、エンジン回転数が所定の上下限回転数以内でかつ、車速が所定速度以上でかつ、ギア位置が所定ギア段以下でかつ、ブレーキ信号がオフであるときにはシフトチェンジ判定の許可範囲であると判定し、いずれか一つでも条件が成立しなかったときには、許可範囲でないと判定する。許可範囲でないとき（ＮＯのとき）にはステップＳ４６に移行し、エラーと判定して、シフトチェンジ判定を終了する。これに対し、ステップＳ４３で、シフトチェンジ判定の許可範囲であるとき（ＹＥＳのとき）には、シフトチェンジ判定許可フラグを立てた上で（図５（ｈ）参照）、ステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４では、図４に示すシフトチェンジ判定ステップ処理のフローを実行する。このシフトチェンジ判定ステップ処理は、シフトチェンジプロセスに含まれる、アクセルの全閉、クラッチ機構７２の開放、シフト操作、クラッチ機構７２の締結及びアクセルペダルの踏み込みそれぞれの実行を、順次、判断することにより、シフトチェンジプロセスが実行されているか否かを判断するロジックであり、この処理によって、シフトチェンジプロセスが実行されているときには、クリップ制御及び微少噴射制御を早期に開始することを可能にする。また、シフトチェンジプロセスでないと判断したときには、クリップ処理及び微少噴射制御を直ちに中止することも可能になる。ここで、図４のフローと、図５、６のタイミングチャートを参照しながら、シフトチェンジ判定ステップ処理について説明する。図５、６のタイミングチャートは、図５（ｆ）に示すように、２速から３速へのシフトアッププロセス時における、各パラメータのタイミングチャートの一例である。尚、図５（ｉ）（ｊ）と図６（ｉ）（ｊ）とは同じである。また、説明は省略するが、シフトダウンプロセス時も、以下の説明と同様の制御になる。

先ずステップＳ５１では、シフトチェンジ判定ステップ１であるか否かを判定する。シフトチェンジ判定ステップ１は、アクセル開度の変化を検知したこと（図５（ｂ）参照）、又は、クラッチ機構７２の開放を検知したこと（図５（ｅ）参照）、である。つまり、乗員がアクセルペダルを戻してアクセル開度の偏差量が所定量を超えかつアクセル開度が所定開度以下になったとき、又は、クラッチペダルを踏み込んでクラッチ機構７２が開放されたときには、シフトチェンジプロセスのステップ１を判定したとして（図５（ｉ）参照）、ステップＳ５２に移行する。これに対し、それらの信号が、所定時間以上、検知されないときには、タイムアウトとして、後述するステップＳ５１６、つまり、通常の制御に移行する。

ステップＳ５２では、シフト判定エラーか否かを判断する。この判定は、シフトチェンジプロセスとは異なる動作が行われているか否かを判定するものである。例えばクラッチ機構７２が、所定時間以上、継続して開放されたままであるときには、シフトチェンジプロセスではない（例えば車両の減速状態である）とエラー判定をして、ステップＳ５１６に移行する。一方、エラー判定でないとき（ＮＯのとき）にはステップＳ５３に移行する。

ステップＳ５３では、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度、並びに、スロットル弁３６の開度をそれぞれ、シフトチェンジ判定ステップ１直前の、言い換えるとシフトチェンジプロセスの開始直前の開度のままで保持する。具体的に図例では、図５（ｊ）に実線で示すように、目標筒内酸素濃度の値を、シフトチェンジプロセスの開始直前の値で保持し、それに伴い、図５（ｋ）（ｌ）（ｍ）に実線で示すように、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度、並びに、スロットル弁３６の開度をそれぞれ、シフトチェンジプロセスの開始直前の開度に保持する。これによって、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度はそれぞれ、開側の所定開度に維持され、スロットル弁３６は、閉側の所定開度に維持される。但し、スロットル弁３６は、後述するように、全閉でないことが好ましい。尚、この例では、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの双方の開度の制御を行うが、例えばＥＧＲクーラ５２が省略されたシステムにおいては、排気ガス還流弁５１ａのみの制御とすればよい。

続くステップＳ５４では、シフトチェンジ判定ステップ２であるか否かを判定する。シフトチェンジ判定ステップ２は、前述したシフトチェンジ判定ステップ１においてアクセル開度の変化を検知したときには、クラッチ機構７２の開放を検知することであり、シフトチェンジ判定ステップ１においてクラッチ機構７２の開放を検知したときには、アクセル開度の変化を検知することである。すなわち、シフトチェンジ判定ステップ１と、シフトチェンジ判定ステップ２との２つのステップにおいて、アクセルの全閉及びクラッチ機構７２の開放の２つの操作を、その順番を問わずに検知する。ステップＳ５４においてＹＥＳのときには、シフトチェンジプロセスのステップ２を判定したとして（図５（ｉ）参照）、ステップＳ５５に移行する。一方、アクセルの全閉又はクラッチ機構７２の開放の後、次の動作が行われずにタイムアウトになったようなときには、シフトチェンジプロセスではないとして、ステップＳ５４からステップＳ５１６に移行する。ここで、シフトチェンジ判定ステップ１やステップ２に関係するタイムアウトは、比較的短く設定されている。これは、アクセルの全閉やクラッチ機構７２の開放は、シフトチェンジ操作に限らずに、車両の減速時にも行われる操作であるため、シフトチェンジ操作でない場合は、クリップ制御ではなく、通常の吸気制御に早期に戻るために、タイムアウトを比較的短い時間に設定している。

ステップＳ５５では、シフト判定エラーか否かを判断する。エラーでないとき（ＮＯのとき）にはステップＳ５６に移行をして、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度、並びに、スロットル弁３６の開度をそれぞれ、そのまま保持する（図５の（ｋ）（ｌ）（ｍ）の実線参照）。一方、ステップＳ５５において、エラー判定のときにはステップＳ５１６に移行する。このステップでのエラー判定の例としては、燃料噴射量が所定量以上になった場合等を挙げることができる。

ステップＳ５７では、シフトチェンジ判定ステップ３であるか否かを判定する。シフトチェンジ判定ステップ３は、手動変速機７３の変速段がニュートラルになったことである（図５の（ｇ）参照）。つまり、手動変速機７３のシフトチェンジ操作においては、シフトチェンジ前の変速段（図例では２速）から、シフトチェンジ後の変速段（図例では３速）へと移行する際に、一旦は、必ずニュートラルになるためである。ニュートラル信号を検知したときには、シフトチェンジプロセスのステップ３を判定したとして（図５（ｉ）参照）、ステップＳ５８に移行する。これに対し、ニュートラル信号を検知しないでタイムアウトになったときには、ステップＳ５１６に移行する。

ステップＳ５８では、シフト判定エラーか否かを判断する。例えば手動変速機７３が、ニュートラルのままで所定時間が経過したとき等には、このままクリップ制御を継続するよりも、通常の吸気制御に復帰した方が好ましいとしてエラー判定をし、ステップＳ５１６に移行する。これに対し、ステップＳ５８でＮＯと判定したときには、ステップＳ５９に移行して、排気ガス還流弁５１ａ、クーラバイパス弁５３ａ及びスロットル弁３６に関し、クリップ制御をそのまま継続する。

そして、ステップＳ５９では、クリップ制御と共に、インジェクタ１８を通じて微少の燃料を気筒１１ａ内に噴射し、これを着火及び燃焼させる微少噴射制御を実行する。この微少噴射制御は、エンジン１の軸トルクが実質的に発生しないように、言い換えると、エンジン１の軸トルクが所定値以下となるように、微少量の燃料を気筒１１ａ内に噴射する（図６（ｎ）参照）。尚、詳細は後述するように、このステップＳ５９で噴射する燃料量は、相対的に少なく設定される。

このとき、微少噴射制御によって噴射した燃料が着火及び燃焼するように、スロットル弁３６の開度は、全閉以外の開度に設定することが好ましい。但し、スロットル弁３６の開度は、着火性の確保及び筒内温度の低下を抑制する観点からは、できるだけ小さいことが望ましく、実質的に全閉としてもよい。スロットル弁３６の開度を小さくしかつ、気筒１１ａ内に導入される新気量を少なくすることは、微少の噴射量に対し気筒１１ａ内をリッチにして燃焼温度を高めるから、筒内温度の低下を抑制する上で有利になる。

図７は、シフトチェンジプロセスの最中において、微少噴射制御により実行される燃料噴射態様の一例を示している。この燃料噴射態様例では、圧縮上死点前のタイミングで、微少量の噴射（プレ噴射）を行うと共に、圧縮上死点後のタイミングで、複数回の燃料噴射（メイン噴射）を行っている。プレ噴射は、圧縮上死点前に行うことにより、燃料の着火性に有利である一方、メイン噴射は圧縮上死点後の膨張行程で行うことにより、トルクの発生を抑制する上で有利になる。メイン噴射は、プレ噴射による燃料が継続するようなタイミングで開始することが望ましく、これにより、圧縮上死点後の膨張行程で行うメイン噴射を、確実に着火、燃焼させることが可能になる。尚、メイン噴射を複数回に分割することは、燃焼を継続しながら燃焼期間をできるだけ遅いタイミングに設定することを可能にして、トルクの発生を抑制する上で有利になる。但し、メイン噴射を１回の噴射で行うようにしてもよい。また、プレ噴射は、図例で示すように、１回の噴射で行ってもよいし、複数回に分割してもよい。

微少噴射制御において噴射する燃料量は、気筒１１ａ内に噴射した燃料が着火して燃焼する量以上でかつ、軸トルクが所定値以下となる範囲で、適宜設定すればよい。尚、燃料の微少量は、燃料噴射形態（つまり、噴射タイミングや、一括噴射か分割噴射かの相違）や、エンジン１の温度状態等の様々な要因によって変更される。

ステップＳ５１０では、シフトチェンジ判定ステップ４であるか否かを判定する。シフトチェンジ判定ステップ４は、手動変速機７３がニュートラル以外になったことを検知したことである（図５の（ｇ）参照）。つまり、ニュートラルを介して手動変速機７３のシフトチェンジ操作が完了したときには、ステップＳ５１１に移行する。これに対し、ニュートラルのオフ信号を所定時間以上、検知せずにタイムアウトになったときには、ステップＳ５１０からステップＳ５１６に移行する。

ステップＳ５１１では、シフト判定エラーか否かを判断する。例えば手動変速機７３のシフトチェンジ操作は完了したものの、クラッチ機構７２の開放が所定時間以上、継続しているとき等には、エラー判定をして、ステップＳ５１１からステップＳ５１６に移行をする。ここで、シフトチェンジ判定ステップ４や後述の判定ステップ５に関係する所定時間（タイムアウト時間）は、前述したシフトチェンジ判定ステップ４やステップ５に関係するタイムアウト時間に比べて長く設定される。これは、シフトチェンジ判定ステップ４のように、手動変速機７３が一旦ニュートラルになって、別の変速段に移行した場合は、その操作はシフトチェンジプロセスであることに、ほぼ間違いないため、クリップ制御や微少噴射制御を止めて通常制御に早期に戻るような要求が低いためである。

ステップＳ５１１の判定がＮＯのときには、ステップＳ５１２に移行をして、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度、並びに、スロットル弁３６の開度をそのまま維持する。つまり、クリップ制御を継続する。また、微少噴射制御も継続するものの、その微少噴射制御において気筒１１ａ内に噴射する燃料量は、エンジン１の軸トルクが発生しない限度において、ステップＳ５９において噴射する燃料量よりも増量する（図６（ｎ）参照）。つまり、前述したように、アクセルの全閉及びクラッチ機構７２の開放が共に実行されかつ、手動変速機７３がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行した場合は、シフトチェンジプロセスが、ほぼ確実に行われると判断することが可能であるが、その場合であっても、シフトチェンジプロセスが行われないこともあり得る。そこで、手動変速機７３がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行したタイミング（つまり、シフトチェンジ判定ステップ３が成立したタイミング）では、微小の燃料噴射を開始するものの、その燃料噴射量は、相対的に少なくしておく。こうすることで、仮にシフトチェンジプロセスが行われなかったときには、無駄な燃料噴射が抑制されると共に、シフトチェンジプロセス中の排気エミッション性能の悪化が抑制される。

これに対し、手動変速機７３がニュートラルから次の変速段に移行したタイミング（つまり、シフトチェンジ判定ステップ４が成立したタイミング）では、シフトチェンジプロセスが実質的に行われたことになるから、燃料噴射量を相対的に増やすことで、気筒１１ａ内の温度の低下及び筒内酸素濃度の変化抑制に有利になる。

ステップＳ５１３では、シフトチェンジ判定ステップ５であるか否かを判定する。シフトチェンジ判定ステップ５は、シフトチェンジ操作が完了して、乗員がアクセルペダルを踏み込み操作したことを判定する（図５（ｂ）参照）。ＹＥＳの判定のときには、ステップＳ５１４に移行する。これに対し、例えばアクセルペダルを踏み込み操作せずにタイムアウトしたときには、ステップＳ５１３からステップＳ５１６に移行する。ステップＳ５１４では、シフト判定エラーか否かを判断し、ＹＥＳ判定の時はステップＳ５１６に移行をし、ＮＯ判定の時はステップＳ５１５に移行をする。

ステップＳ５１５では、シフトチェンジプロセスが完了しており、アクセルペダルが踏み込まれているため、微少噴射制御を終了し（図６（ｎ）参照）、アクセル開度に応じた燃料噴射量で、燃料噴射を再開する（図５（ｄ）参照）。それと共に、吸気に関するクリップ制御から通常の吸気制御にスムースにつなげるための徐変制御を行う。これは、例えばアクセル開度と燃料噴射量とに基づき、排気ガス還流弁５１ａ、クーラバイパス弁５３ａ及びスロットル弁３６の開度を徐々に変更する（図５の（ｋ）（ｌ）（ｍ））。そしてステップＳ５１６において、通常の制御に復帰をし、図３のフローのステップ４５に戻って、シフトチェンジ判定を終了する。

こうして図５（ａ）（ｂ）（ｅ）に示すように、手動変速機７３のシフトチェンジプロセス時には、アクセルの全閉及びクラッチ機構７２の開放により、エンジン１は無負荷状態となり、同図（ｃ）に示すようにエンジン１の回転数は次第に低下すると共に、同図（ｄ）に示すように燃料噴射量は実質的にゼロに設定される。これにより、通常の吸気制御においては、ＥＧＲ量もゼロに設定される（同図（ｄ）の「ＥＧＲＣＵＴ条件」参照）。すなわち、通常の吸気制御では、図５（ｊ）に点線で示すように、気筒１１ａ内の目標酸素濃度が高くなり、同図（ｌ）（ｍ）に点線で示すように、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａが閉じられかつ、同図（ｋ）に点線で示すように、スロットル弁３６が開けられる。その結果、通常の吸気制御においては、気筒１１ａ内の実筒内酸素濃度が、同図（ｊ）に破線で示すように、シフトチェンジプロセスの最中には大幅に高くなる。そして、シフトチェンジプロセス後には、エンジン負荷及びエンジン回転数に応じた、比較的低い目標筒内酸素濃度が設定されるが、設定された目標筒内酸素濃度と、実筒内酸素濃度との差が大きいため、実筒内酸素濃度が目標筒内酸素濃度に到達するまでには、比較的長い時間を要することになると共に、実筒内酸素濃度のオーバーシュートやアンダーシュートが発生して実筒内酸素濃度が安定し難くなる。

また、シフトチェンジプロセスの最中は、燃料カットによって燃焼が行われていないと共に、比較的低温の新気のみが気筒１１ａ内に導入されるから、図６（ｒ）に点線で示すように、気筒１１ａ内の温度も次第に低下することになる。それと共に、図６（ｑ）に点線で示すように、排気温度も次第に低下することになる。

これに対し、クリップ制御では、図５（ｊ）に実線で示すように、シフトチェンジプロセスの最中に、気筒１１ａ内の目標酸素濃度が、シフトチェンジプロセスの開始直前の値に保持され、同図（ｋ）（ｌ）（ｍ）に実線で示すように、スロットル弁３６、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度がそれぞれ、シフトチェンジプロセスの開始直前の開度に保持される。つまり、図例では、スロットル弁３６が閉じ側の所定開度で一定にされ、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａが開き側の所定開度で一定にされている。その結果、クリップ制御においては、気筒１１ａ内の実筒内酸素濃度が、同図（ｊ）に一点鎖線で示すように、シフトチェンジプロセスの最中に高くなることが抑制される。

また、シフトチェンジプロセス時に、微少噴射制御により燃焼を行うことによって、図６（ｊ）に一点鎖線で示すように、微少噴射制御による燃焼を行わない場合（図６（ｊ）の二点鎖線参照）と比較して、実筒内酸素濃度を、さらに低下させることが可能になる。

こうして、シフトチェンジプロセスの最中における筒内酸素濃度の変化が抑制される結果、シフトチェンジプロセス後にアクセルペダルが踏み込まれ、それに応じた目標筒内酸素濃度が設定されたときには、その目標筒内酸素濃度と実筒内酸素濃度との差は小さくなり、実筒内酸素濃度が目標筒内酸素濃度に到達するまでの時間が短くなると共に、実筒内酸素濃度のオーバーシュートやアンダーシュートが回避されて、実筒内酸素濃度が安定化しやすくなる（図６（ｊ）参照）。その結果、図６（ｏ）に実線で示すように、ＲａｗＮＯｘの生成が、同図に点線で示すクリップ制御及び微少噴射制御を共に行わない場合と比較して抑制されることになり、排気エミッション性能の悪化が回避される。これは特に、エンジン１が完全暖機の状態でシフトチェンジプロセスが行われた場合に、有効である。

また、微少噴射制御により燃焼を行うことによって、図６（ｒ）に実線で示すように、シフトチェンジプロセス中において、筒内温度の低下を抑制するにとどまらず、筒内温度を上昇させることが可能になる。また、同図（ｑ）に実線で示すように、排気温度も高まる。高温の排気ガスは、排気ガス還流通路５０を通じて吸気に還流されることで、筒内温度の上昇にさらに有利になる。その結果、図６（ｒ）に実線で示すように、シフトチェンジプロセスの完了後、正確にはシフトチェンジ判定ステップ５の成立時において、微少噴射制御を行わないとき（同図の点線参照）よりも、筒内温度を高くすることが可能になる。このことは、アクセルペダルの踏み込み時に燃料の着火性を確保して、燃焼安定性を良好にするから、同図（ｐ）に示すように、そうした微少噴射制御及びクリップ制御を行わないとき（点線参照）よりも、ＨＣ及びＣＯの排出を低下させることが可能になる（実線参照）。これは特に、燃料の着火性が低下するエンジン１の完全暖機前（例えば半暖機状態）において有効である。また、前述の通り、微少噴射制御は、排気温度の上昇にも有利であるから、特に排気浄化装置４１が未活性のときには、その活性化にも有利である。このこともまた、排気エミッション性能の向上に有利になる。

こうしてシフトチェンジプロセス後のアクセルペダルの踏み込み時に、排気エミッション性能が悪化することが回避される。

尚、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度は、シフトアッププロセスの開始直前の値に保持する他にも、開始直前の値に対し開側に、又は、閉側に変更してもよい。また特に、微少噴射制御を開始した後には、その微少噴射制御を開始する前と比べて、排気ガス還流弁５１ａ及びクーラバイパス弁５３ａの開度を大きくし、ＥＧＲ量を増大させることで、筒内温度の向上及び筒内酸素濃度の変化抑制をさらに促進するようにしてもよい。

また、シフトチェンジプロセスの判定を、そのシフトチェンジプロセスに含まれる複数の操作に対応させた、複数のステップによって行うことによって、シフトチェンジの検知のためだけのセンサ等を用いずとも、既存のセンサを利用して、シフトチェンジプロセスを早期に検知することができ、クリップ制御及び微少噴射制御を速やかに開始することができる。これは、前述したシフトチェンジプロセス後の燃焼安定性を高めかつ、燃焼温度の低減に有利である。また、複数のステップによってシフトチェンジプロセスを判定することは、前述したように、吸気制御に係るクリップ制御の開始タイミングと、燃料噴射に係る微少噴射制御の開始タイミングとを異ならせることを可能にすると共に、微少噴射制御における燃料噴射量を、その制御途中で増量することも可能にする。これは、無駄な燃料消費を回避しつつ、シフトチェンジプロセス後の排気エミッション性能の悪化を回避する上で有効である。

一方で、複数ステップによるシフトチェンジプロセスの判定は、シフトチェンジプロセスでないことも早期に検知でき、クリップ制御や微少噴射制御を開始していても、それらの制御を速やかに終了して、通常の制御に早期に復帰することが可能になる。このことは、排気エミッション性能の向上及び燃費の向上に有利になる。

１ ディーゼルエンジン
１０ ＰＣＭ（制御器）
１１ａ 気筒
１８ インジェクタ（燃料噴射弁）
３０ 吸気通路
３６ スロットル弁
４０ 排気通路
５０ 排気ガス還流通路（ＥＧＲ手段）
５１ａ 排気ガス還流弁（ＥＧＲ手段）
５３ａ クーラバイパス弁（ＥＧＲ手段）
７２ クラッチ機構
７３ 手動変速機

Claims (6)

1. 気筒内に供給した燃料を圧縮自着火させるよう構成されたディーゼルエンジンと、
   前記気筒内に臨んで配設されかつ、当該気筒内に燃料を直接噴射するよう構成された燃料噴射弁と、
   前記燃料噴射弁による燃料噴射の制御を通じて前記ディーゼルエンジンの運転を制御するように構成された制御器と、
   前記ディーゼルエンジンの排気ガスを前記気筒への吸気に還流させるよう構成されたＥＧＲ手段と、を備え、
   前記制御器は、アクセルの全閉を含む手動変速機のシフトチェンジプロセスが行われるときには、当該シフトチェンジプロセスの開始後、アクセルペダルが踏み込まれるまでの期間において、前記ディーゼルエンジンの軸トルクが所定値以下となるような、微少の燃料を噴射しかつ当該微少燃料を燃焼させる微少噴射制御を実行すると共に、前記ＥＧＲ手段による排気ガスの還流を行うディーゼルエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記ディーゼルエンジンの吸気通路上には、スロットル弁が配設され、
   前記制御器は、前記ＥＧＲ手段による排気ガスの還流と共に、前記スロットル弁を閉じるディーゼルエンジンの制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記ディーゼルエンジンの吸気通路上には、スロットル弁が配設され、
   前記制御器は、前記シフトチェンジプロセスの開始後、前記アクセルペダルが踏み込まれるまでの期間において、前記微少噴射制御と共に、前記スロットル弁の開度を所定の絞り状態に保持するディーゼルエンジンの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記制御器は、前記アクセルの全閉又はクラッチ機構の開放のいずれか早い方が実行されたタイミングで、前記燃料噴射弁を通じた前記気筒内への燃料の供給を停止すると共に、前記アクセルの全閉及び前記クラッチ機構の開放が共に実行されかつ、前記手動変速機がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行したタイミングで、前記微小の燃料噴射を開始するディーゼルエンジンの制御装置。
5. 請求項４に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記制御器は、前記シフトチェンジプロセスの開始後、前記手動変速機がシフトチェンジ前の変速段からニュートラルに移行したタイミングで、前記微小の燃料噴射を開始すると共に、前記手動変速機が前記ニュートラルから次の変速段に移行したタイミングで、燃料噴射量を、前記軸トルクが前記所定値以下となる限度で増量するディーゼルエンジンの制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
   前記制御器は、前記ディーゼルエンジンを空気過剰率が１以上のリーンで運転しているときのシフトチェンジプロセスにおいて、前記微少噴射制御を実行するディーゼルエンジンの制御装置。

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