JP2003254039A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1466—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content
- F02D41/1467—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content with determination means using an estimation
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
- F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0812—Particle filter loading
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- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種燃焼形態での運転が可能な直噴火花点火
式エンジンにおいて、排気通路に配設されるパーティキ
ュレートトラップのパーティキュレート（ＰＭ）堆積量
を精度良く推定可能とする。 【解決手段】 燃焼形態（成層燃焼、均質リーン燃焼、
均質ストイキ燃焼、均質リッチ燃焼）を判別し（Ｓ２〜
Ｓ８）、判別された燃焼形態に応じたマップを参照し
て、エンジンの回転速度Ne及び負荷Acc からＰＭ排出量
基本値を算出する（Ｓ９）。そして、各種補正を行っ
て、ＰＭ堆積量を算出する（Ｓ１６）。ＰＭ堆積量が許
容量を超えたときは再生制御に移行する（Ｓ１７〜）。
式エンジンにおいて、排気通路に配設されるパーティキ
ュレートトラップのパーティキュレート（ＰＭ）堆積量
を精度良く推定可能とする。 【解決手段】 燃焼形態（成層燃焼、均質リーン燃焼、
均質ストイキ燃焼、均質リッチ燃焼）を判別し（Ｓ２〜
Ｓ８）、判別された燃焼形態に応じたマップを参照し
て、エンジンの回転速度Ne及び負荷Acc からＰＭ排出量
基本値を算出する（Ｓ９）。そして、各種補正を行っ
て、ＰＭ堆積量を算出する（Ｓ１６）。ＰＭ堆積量が許
容量を超えたときは再生制御に移行する（Ｓ１７〜）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下エ
ンジンという）の排気浄化装置の改良に関する。
ンジンという）の排気浄化装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気通路に配置したパーティキュレート
トラップ手段のパーティキュレート堆積量を推定するた
め、特許第２６２３８７９号公報に開示された装置で
は、エンジンの回転速度と負荷に応じて単位時間当たり
のパーティキュレート増減量を推定し、この推定値を積
算する演算を行っている。
トラップ手段のパーティキュレート堆積量を推定するた
め、特許第２６２３８７９号公報に開示された装置で
は、エンジンの回転速度と負荷に応じて単位時間当たり
のパーティキュレート増減量を推定し、この推定値を積
算する演算を行っている。
【０００３】この従来技術が主に対象としているディー
ゼルエンジンの場合、回転速度と負荷が決まれば燃焼の
状態や排気温度等がほぼ一義的に定まるので、上記の方
法によって精度良くパーティキュレート増減量を推定す
ることができる。さらにこの従来技術では、エンジン冷
却水温や排気温度に応じて推定演算に補正を加えてお
り、より精度の高い推定が行えるようになっている。
ゼルエンジンの場合、回転速度と負荷が決まれば燃焼の
状態や排気温度等がほぼ一義的に定まるので、上記の方
法によって精度良くパーティキュレート増減量を推定す
ることができる。さらにこの従来技術では、エンジン冷
却水温や排気温度に応じて推定演算に補正を加えてお
り、より精度の高い推定が行えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年普及し始めた直噴
ガソリンエンジンの場合、異なる形態の燃焼（例えば均
質燃焼と成層燃焼）を状況に応じて使い分けることが一
般的である。この場合、同一の運転条件（回転速度、負
荷）であっても、燃焼形態が異なると、発生するパーテ
ィキュレート量が大幅に異なることが分かってきた（図
４参照）。
ガソリンエンジンの場合、異なる形態の燃焼（例えば均
質燃焼と成層燃焼）を状況に応じて使い分けることが一
般的である。この場合、同一の運転条件（回転速度、負
荷）であっても、燃焼形態が異なると、発生するパーテ
ィキュレート量が大幅に異なることが分かってきた（図
４参照）。
【０００５】このため、直噴ガソリンエンジンの排気通
路にパーティキュレートトラップ手段を配設する場合、
従来の方法を用いてパーティキュレート増減量を推定し
たのでは推定値の誤差が大きくなる。本発明は、このよ
うな従来の問題点に鑑み、直噴ガソリンエンジンにおい
て、パーティキュレート増減量を精度良く推定可能とす
ることを目的とする。
路にパーティキュレートトラップ手段を配設する場合、
従来の方法を用いてパーティキュレート増減量を推定し
たのでは推定値の誤差が大きくなる。本発明は、このよ
うな従来の問題点に鑑み、直噴ガソリンエンジンにおい
て、パーティキュレート増減量を精度良く推定可能とす
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃焼室内の混合気に火花点火する点火プラグと、を備え
たエンジンの排気浄化装置において、排気通路に配設さ
れ、排気中のパーティキュレートをトラップするトラッ
プ手段と、エンジンの回転速度及び負荷を検出する運転
条件検出手段と、燃焼室内における混合気の燃焼形態を
判別する燃焼形態判別手段と、検出したエンジンの回転
速度及び負荷と燃焼室内における混合気の燃焼形態とに
基づいて、前記トラップ手段の単位時間当たりのパーテ
ィキュレート増減量を算出するパーティキュレート増減
量算出手段と、を備えたことを特徴とする。
明では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃焼室内の混合気に火花点火する点火プラグと、を備え
たエンジンの排気浄化装置において、排気通路に配設さ
れ、排気中のパーティキュレートをトラップするトラッ
プ手段と、エンジンの回転速度及び負荷を検出する運転
条件検出手段と、燃焼室内における混合気の燃焼形態を
判別する燃焼形態判別手段と、検出したエンジンの回転
速度及び負荷と燃焼室内における混合気の燃焼形態とに
基づいて、前記トラップ手段の単位時間当たりのパーテ
ィキュレート増減量を算出するパーティキュレート増減
量算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】請求項２の発明では、前記判別する燃焼形
態には、均質燃焼、成層燃焼を含むことを特徴とする。
請求項３の発明では、前記判別する燃焼形態には、均質
リーン燃焼、均質ストイキ燃焼、均質リッチ燃焼を含む
ことを特徴とする。請求項４の発明では、前記燃焼形態
判別手段は、エンジンの燃料噴射時期及び空燃比を検知
し、該検知結果より燃焼形態を推定することを特徴とす
る。
態には、均質燃焼、成層燃焼を含むことを特徴とする。
請求項３の発明では、前記判別する燃焼形態には、均質
リーン燃焼、均質ストイキ燃焼、均質リッチ燃焼を含む
ことを特徴とする。請求項４の発明では、前記燃焼形態
判別手段は、エンジンの燃料噴射時期及び空燃比を検知
し、該検知結果より燃焼形態を推定することを特徴とす
る。
【０００８】請求項５の発明では、更に、前記トラップ
手段より上流側の排気通路に配設され、排気中のパーテ
ィキュレートを酸化する触媒と、前記触媒の活性状態に
応じて前記パーティキュレート増減量を補正する補正手
段と、を備えたことを特徴とする。請求項６の発明で
は、特に請求項５の発明において、前記触媒の温度を検
知する手段を設け、該検知結果より触媒の活性状態を推
定することを特徴とする。
手段より上流側の排気通路に配設され、排気中のパーテ
ィキュレートを酸化する触媒と、前記触媒の活性状態に
応じて前記パーティキュレート増減量を補正する補正手
段と、を備えたことを特徴とする。請求項６の発明で
は、特に請求項５の発明において、前記触媒の温度を検
知する手段を設け、該検知結果より触媒の活性状態を推
定することを特徴とする。
【０００９】請求項７の発明では、エンジンの冷却水
温、燃料性状、エンジンの運転時間或いは当該エンジン
を搭載した車両の走行距離、前記トラップ手段上流の排
気温度、前記トラップ手段の温度のうち、少なくとも１
つのパラメータに応じて、前記パーティキュレート増減
量を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。請求
項８の発明では、更に、算出したパーティキュレート増
減量に基づいて、前記トラップ手段のパーティキュレー
ト堆積量を算出するパーティキュレート堆積量算出手段
と、算出したパーティキュレート堆積量が許容量を超え
たときに堆積しているパーティキュレートを強制的に燃
焼させるトラップ再生手段と、を備えたことを特徴とす
る。
温、燃料性状、エンジンの運転時間或いは当該エンジン
を搭載した車両の走行距離、前記トラップ手段上流の排
気温度、前記トラップ手段の温度のうち、少なくとも１
つのパラメータに応じて、前記パーティキュレート増減
量を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。請求
項８の発明では、更に、算出したパーティキュレート増
減量に基づいて、前記トラップ手段のパーティキュレー
ト堆積量を算出するパーティキュレート堆積量算出手段
と、算出したパーティキュレート堆積量が許容量を超え
たときに堆積しているパーティキュレートを強制的に燃
焼させるトラップ再生手段と、を備えたことを特徴とす
る。
【００１０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、エンジンの回
転速度及び負荷と燃焼室内における混合気の燃焼形態と
に基づいて、トラップ手段の単位時間当たりのパーティ
キュレート増減量を算出する構成としたので、同一の回
転速度及び負荷で異なる複数の燃焼形態を取り得るエン
ジンにおいても、パーティキュレート増減量を正確に算
出することが可能となり、これによりパーティキュレー
ト堆積量の正確な予測が可能となり、トラップ手段の再
生時期を精度良く判断することが可能となる。
転速度及び負荷と燃焼室内における混合気の燃焼形態と
に基づいて、トラップ手段の単位時間当たりのパーティ
キュレート増減量を算出する構成としたので、同一の回
転速度及び負荷で異なる複数の燃焼形態を取り得るエン
ジンにおいても、パーティキュレート増減量を正確に算
出することが可能となり、これによりパーティキュレー
ト堆積量の正確な予測が可能となり、トラップ手段の再
生時期を精度良く判断することが可能となる。
【００１１】請求項２の発明によれば、燃焼形態とし
て、均質燃焼、成層燃焼の２形態を区別する構成とした
ので、これら２種の燃焼形態を切替えて使用するエンジ
ンに本発明を適用することが可能となる。請求項３の発
明によれば、燃焼形態として、均質リーン燃焼、均質ス
トイキ燃焼、均質リッチ燃焼の３形態を区別する構成と
したので、これら３種の燃焼形態を切替えて使用するエ
ンジンに本発明を適用することが可能となる。加えて、
これを請求項２の発明と組み合わせれば、成層燃焼、及
び前記３種の均質燃焼の４形態を区別し、各形態におけ
るパーティキュレート増減量をより正確に算出すること
が可能となる。
て、均質燃焼、成層燃焼の２形態を区別する構成とした
ので、これら２種の燃焼形態を切替えて使用するエンジ
ンに本発明を適用することが可能となる。請求項３の発
明によれば、燃焼形態として、均質リーン燃焼、均質ス
トイキ燃焼、均質リッチ燃焼の３形態を区別する構成と
したので、これら３種の燃焼形態を切替えて使用するエ
ンジンに本発明を適用することが可能となる。加えて、
これを請求項２の発明と組み合わせれば、成層燃焼、及
び前記３種の均質燃焼の４形態を区別し、各形態におけ
るパーティキュレート増減量をより正確に算出すること
が可能となる。
【００１２】請求項４の発明によれば、燃焼形態を、エ
ンジンの燃料噴射時期及び空燃比から推定する構成とし
たので、特別な装置の追加無く非常に簡単な構成で燃焼
形態を推定できる。特に空燃比情報として燃料噴射量制
御信号を使用する場合は空燃比センサも不要となる。請
求項５の発明によれば、トラップ手段の上流側に触媒を
備える場合に、触媒の活性状態に応じてトラップ手段の
単位時間当たりのパーティキュレート増減量を補正する
構成としたので、触媒の活性状態に係らず単位時間当た
りのパーティキュレート増減量を正確に推定することが
可能となる。
ンジンの燃料噴射時期及び空燃比から推定する構成とし
たので、特別な装置の追加無く非常に簡単な構成で燃焼
形態を推定できる。特に空燃比情報として燃料噴射量制
御信号を使用する場合は空燃比センサも不要となる。請
求項５の発明によれば、トラップ手段の上流側に触媒を
備える場合に、触媒の活性状態に応じてトラップ手段の
単位時間当たりのパーティキュレート増減量を補正する
構成としたので、触媒の活性状態に係らず単位時間当た
りのパーティキュレート増減量を正確に推定することが
可能となる。
【００１３】請求項６の発明によれば、触媒の活性状態
を、触媒温度から推定する構成としたので、排気センサ
等を用いる場合と比較し、低コスト且つ単純な構成で請
求項５の効果を得ることが可能となる。請求項７の発明
によれば、その他パーティキュレート量に影響を及ぼす
諸条件として、エンジンの冷却水温、燃料性状、エンジ
ンの運転時間或いは当該エンジンを搭載した車両の走行
距離、トラップ手段上流の排気温度、トラップ手段の温
度のうち、少なくとも１つを検知し、その検知結果に応
じて単位時間当たりのパーティキュレート増減量を補正
する構成としたので、さらに精度良くパーティキュレー
ト増減量を推定することが可能となり、これによりパー
ティキュレート堆積量のより正確な予測が可能となり、
トラップ手段の再生時期をより精度良く判断することが
可能となる。
を、触媒温度から推定する構成としたので、排気センサ
等を用いる場合と比較し、低コスト且つ単純な構成で請
求項５の効果を得ることが可能となる。請求項７の発明
によれば、その他パーティキュレート量に影響を及ぼす
諸条件として、エンジンの冷却水温、燃料性状、エンジ
ンの運転時間或いは当該エンジンを搭載した車両の走行
距離、トラップ手段上流の排気温度、トラップ手段の温
度のうち、少なくとも１つを検知し、その検知結果に応
じて単位時間当たりのパーティキュレート増減量を補正
する構成としたので、さらに精度良くパーティキュレー
ト増減量を推定することが可能となり、これによりパー
ティキュレート堆積量のより正確な予測が可能となり、
トラップ手段の再生時期をより精度良く判断することが
可能となる。
【００１４】ここで、これら諸条件がトラップ手段の単
位時間当たりのパーティキュレート増減量に及ぼす影響
について補足する。第１に、エンジン冷却水温について
は、これが低い時はエンジンが十分に暖機されていない
ため、燃料の気化及び燃焼状態が暖機後と比較して悪
く、エンジンから排出されるパーティキュレートの量は
多くなる。この一例を図５に示す。
位時間当たりのパーティキュレート増減量に及ぼす影響
について補足する。第１に、エンジン冷却水温について
は、これが低い時はエンジンが十分に暖機されていない
ため、燃料の気化及び燃焼状態が暖機後と比較して悪
く、エンジンから排出されるパーティキュレートの量は
多くなる。この一例を図５に示す。
【００１５】第２に、燃料性状は、燃料の揮発性に関連
するパラメータであり、重質燃料（揮発性低）の場合は
燃料の気化が十分に行われず燃焼状態が軽質燃料使用時
と比較して悪化し、エンジンから排出されるパーティキ
ュレートの量は多くなる。この一例を図６に示す。第３
に、エンジンの運転時間或いは当該エンジンを搭載した
車両の走行距離は、噴射系を中心とするエンジンの構成
部品の劣化に関連するパラメータであり、例えば燃料噴
射弁の場合は長期間使用すると汚れや摩耗等により、噴
霧粒径が大きくなり燃料が気化しにくくなるなどの性能
変化が生じる。また、トラップ手段の上流に触媒を配設
したエンジンの場合は、触媒も劣化により酸化能力が低
下するため、触媒活性時に触媒で浄化されるパーティキ
ュレートの量が減少する。これらの作用により、一般に
運転時間或いは走行距離が長くなる程、エンジンから排
出されるパーティキュレートの量は多くなる。この一例
を図７に示す。
するパラメータであり、重質燃料（揮発性低）の場合は
燃料の気化が十分に行われず燃焼状態が軽質燃料使用時
と比較して悪化し、エンジンから排出されるパーティキ
ュレートの量は多くなる。この一例を図６に示す。第３
に、エンジンの運転時間或いは当該エンジンを搭載した
車両の走行距離は、噴射系を中心とするエンジンの構成
部品の劣化に関連するパラメータであり、例えば燃料噴
射弁の場合は長期間使用すると汚れや摩耗等により、噴
霧粒径が大きくなり燃料が気化しにくくなるなどの性能
変化が生じる。また、トラップ手段の上流に触媒を配設
したエンジンの場合は、触媒も劣化により酸化能力が低
下するため、触媒活性時に触媒で浄化されるパーティキ
ュレートの量が減少する。これらの作用により、一般に
運転時間或いは走行距離が長くなる程、エンジンから排
出されるパーティキュレートの量は多くなる。この一例
を図７に示す。
【００１６】第４に、トラップ手段上流の排気温度は、
エンジンから排出されてからトラップ手段に到達するま
での間のパーティキュレートの凝縮に関するパラメータ
である。温度が低いときは、排気中に含まれる炭化水素
成分等が凝縮して粒径が成長し、その結果トラップ手段
で捕集可能な大きさのパーティキュレートが増加する。
この一例を図８に示す。
エンジンから排出されてからトラップ手段に到達するま
での間のパーティキュレートの凝縮に関するパラメータ
である。温度が低いときは、排気中に含まれる炭化水素
成分等が凝縮して粒径が成長し、その結果トラップ手段
で捕集可能な大きさのパーティキュレートが増加する。
この一例を図８に示す。
【００１７】第５に、トラップ手段の温度は、堆積及び
再生に関するパラメータである。トラップ手段の温度が
低い時はパーティキュレートはトラップ手段により捕集
され堆積するが、高温（例えば400 ℃以上）のときは、
酸素過剰雰囲気であれば堆積したパーティキュレートは
自己再燃焼を起こすことで減少し、トラップが再生され
る。
再生に関するパラメータである。トラップ手段の温度が
低い時はパーティキュレートはトラップ手段により捕集
され堆積するが、高温（例えば400 ℃以上）のときは、
酸素過剰雰囲気であれば堆積したパーティキュレートは
自己再燃焼を起こすことで減少し、トラップが再生され
る。
【００１８】請求項８の発明によれば、単位時間当たり
のパーティキュレート増減量に基づいてパーティキュレ
ート堆積量を推定し、これが許容量を超えた場合はトラ
ップ再生手段によりパーティキュレートを強制的に燃焼
させる構成としたので、再生時期を的確に判断し、速や
かに再生動作を行うことが可能となる。
のパーティキュレート増減量に基づいてパーティキュレ
ート堆積量を推定し、これが許容量を超えた場合はトラ
ップ再生手段によりパーティキュレートを強制的に燃焼
させる構成としたので、再生時期を的確に判断し、速や
かに再生動作を行うことが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。先ず本発明の第１実施形態につい
て説明する。図１は本発明の第１実施形態を示すエンジ
ンのシステム図である。エンジン１に吸入される空気
は、エアクリーナ２を通過後、エアフローメータ３で計
量され、電制スロットル弁４に導かれる。ここで吸入空
気量の制御が行われる。吸入空気はその後、吸気通路
５、コレクタ６、吸気マニホルド７を通り、吸気弁８を
介して燃焼室９内に導入される。燃焼室９を構成するシ
リンダには往復運動を行うピストン１０が配設されてい
る。燃焼室９内の空気に対して、燃料噴射弁１１より燃
料を噴射し、点火プラグ１２で着火燃焼させる。その
後、排気弁１３を開き、排気を排気マニホルド１４に排
出する。排気マニホルド１４にはＥＧＲ通路１５が連結
され、排気の一部を吸気通路５に還流する。ＥＧＲ流量
はＥＧＲ通路１５に設けたＥＧＲ制御弁１６で制御す
る。
に基づいて説明する。先ず本発明の第１実施形態につい
て説明する。図１は本発明の第１実施形態を示すエンジ
ンのシステム図である。エンジン１に吸入される空気
は、エアクリーナ２を通過後、エアフローメータ３で計
量され、電制スロットル弁４に導かれる。ここで吸入空
気量の制御が行われる。吸入空気はその後、吸気通路
５、コレクタ６、吸気マニホルド７を通り、吸気弁８を
介して燃焼室９内に導入される。燃焼室９を構成するシ
リンダには往復運動を行うピストン１０が配設されてい
る。燃焼室９内の空気に対して、燃料噴射弁１１より燃
料を噴射し、点火プラグ１２で着火燃焼させる。その
後、排気弁１３を開き、排気を排気マニホルド１４に排
出する。排気マニホルド１４にはＥＧＲ通路１５が連結
され、排気の一部を吸気通路５に還流する。ＥＧＲ流量
はＥＧＲ通路１５に設けたＥＧＲ制御弁１６で制御す
る。
【００２０】また、排気マニホルド１４の下流に接続さ
れた排気通路１７には、Ｏ2 センサ１８が設けられ、こ
こで排気中の酸素濃度を計測し、エンジン１を理論空燃
比で運転するときは、燃料噴射量制御に際し、この信号
に基づき空燃比フィードバック制御を行う。排気通路１
７のＯ2 センサ１８下流には、排気中のパーティキュレ
ート（ＰＭともいう）を捕集するためのパーティキュレ
ートトラップ１９が設けられている。パーティキュレー
トトラップ１９は、耐熱性フィルタ構造を有しており、
所定温度（例えば 400℃）以上では捕集されたパーティ
キュレートが自己再燃焼して再生され、それよりも低温
では捕集されたパーティキュレートが堆積する。また、
再生開始の低温化や再生反応の促進、並びに他の排気成
分低減のために、このパーティキュレートトラップ１９
の表層に、例えば白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウム
Ｒｈ等の貴金属を少なくとも１成分含む触媒成分をコー
ティングするのも良い方法である。また、パーティキュ
レートトラップ１９の上流には排気温度センサ２０が設
けられており、パーティキュレートトラップ１９にも温
度センサ２１が設けられている。
れた排気通路１７には、Ｏ2 センサ１８が設けられ、こ
こで排気中の酸素濃度を計測し、エンジン１を理論空燃
比で運転するときは、燃料噴射量制御に際し、この信号
に基づき空燃比フィードバック制御を行う。排気通路１
７のＯ2 センサ１８下流には、排気中のパーティキュレ
ート（ＰＭともいう）を捕集するためのパーティキュレ
ートトラップ１９が設けられている。パーティキュレー
トトラップ１９は、耐熱性フィルタ構造を有しており、
所定温度（例えば 400℃）以上では捕集されたパーティ
キュレートが自己再燃焼して再生され、それよりも低温
では捕集されたパーティキュレートが堆積する。また、
再生開始の低温化や再生反応の促進、並びに他の排気成
分低減のために、このパーティキュレートトラップ１９
の表層に、例えば白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウム
Ｒｈ等の貴金属を少なくとも１成分含む触媒成分をコー
ティングするのも良い方法である。また、パーティキュ
レートトラップ１９の上流には排気温度センサ２０が設
けられており、パーティキュレートトラップ１９にも温
度センサ２１が設けられている。
【００２１】ここにおいて、エンジン１の電制スロット
ル弁４のスロットル開度制御、燃料噴射弁１１の燃料噴
射量及び噴射時期制御、点火プラグ１２の点火時期制
御、ＥＧＲ制御弁１６のＥＧＲ流量制御は、エンジンコ
ントロールユニット（以下ＥＣＵという）２２にて行
う。特に、このエンジン１では、所定の運転条件（例え
ば低・中負荷領域）にて、燃料噴射弁１１により燃焼室
９内に圧縮行程にて燃料噴射することで、燃焼室９内の
点火プラグ１２近傍に集中的に層状の混合気を形成し
て、成層燃焼を行うように制御する。このときの空燃比
は極リーンであり、成層リーン燃焼ともいう。
ル弁４のスロットル開度制御、燃料噴射弁１１の燃料噴
射量及び噴射時期制御、点火プラグ１２の点火時期制
御、ＥＧＲ制御弁１６のＥＧＲ流量制御は、エンジンコ
ントロールユニット（以下ＥＣＵという）２２にて行
う。特に、このエンジン１では、所定の運転条件（例え
ば低・中負荷領域）にて、燃料噴射弁１１により燃焼室
９内に圧縮行程にて燃料噴射することで、燃焼室９内の
点火プラグ１２近傍に集中的に層状の混合気を形成し
て、成層燃焼を行うように制御する。このときの空燃比
は極リーンであり、成層リーン燃焼ともいう。
【００２２】また、他の運転条件（例えば高負荷領域）
では、燃料噴射弁１１により燃焼室９内に吸気行程にて
燃料噴射することで、燃焼室９全体に略均質な混合比の
混合気を形成して、均質燃焼を行うように制御する。こ
のときの空燃比は各種条件により、リーン、ストイキ又
はリッチに制御するので、詳しくは均質リーン燃焼、均
質ストイキ燃焼、均質リッチ燃焼に分けられる。
では、燃料噴射弁１１により燃焼室９内に吸気行程にて
燃料噴射することで、燃焼室９全体に略均質な混合比の
混合気を形成して、均質燃焼を行うように制御する。こ
のときの空燃比は各種条件により、リーン、ストイキ又
はリッチに制御するので、詳しくは均質リーン燃焼、均
質ストイキ燃焼、均質リッチ燃焼に分けられる。
【００２３】ＥＣＵ２２には、エアフローメータ３、Ｏ
2 センサ１８、トラップ上流排気温度センサ２０、トラ
ップ温度センサ２１の信号の他、図示しないクランク角
及びエンジン回転速度検出用のクランク角センサの信
号、エンジン水温検出用の水温センサの信号、アクセル
開度検出用のアクセルセンサの信号などが入力されてお
り、これらの信号を基に上記の各制御を行うと共に、パ
ーティキュレートトラップ１９における単位時間当たり
のパーティキュレート増減量の推定計算、並びに再生制
御を行う。
2 センサ１８、トラップ上流排気温度センサ２０、トラ
ップ温度センサ２１の信号の他、図示しないクランク角
及びエンジン回転速度検出用のクランク角センサの信
号、エンジン水温検出用の水温センサの信号、アクセル
開度検出用のアクセルセンサの信号などが入力されてお
り、これらの信号を基に上記の各制御を行うと共に、パ
ーティキュレートトラップ１９における単位時間当たり
のパーティキュレート増減量の推定計算、並びに再生制
御を行う。
【００２４】図２は第１実施形態におけるパーティキュ
レート増減量の推定計算及び再生制御のブロック図であ
り、図３はフローチャートとして示したものである。こ
こでは、図３のフローチャートを用いて説明する。先ず
Ｓ１では、運転時間積算値tDv 、燃料性状判定値Fc、エ
ンジン冷却水温Tw、アクセル開度Acc 、エンジン回転速
度Ne、吸入空気量Qa、燃料噴射時期IT、目標燃空比TFBY
A 、トラップ上流排気温度Te、トラップ温度Ttを読込
む。
レート増減量の推定計算及び再生制御のブロック図であ
り、図３はフローチャートとして示したものである。こ
こでは、図３のフローチャートを用いて説明する。先ず
Ｓ１では、運転時間積算値tDv 、燃料性状判定値Fc、エ
ンジン冷却水温Tw、アクセル開度Acc 、エンジン回転速
度Ne、吸入空気量Qa、燃料噴射時期IT、目標燃空比TFBY
A 、トラップ上流排気温度Te、トラップ温度Ttを読込
む。
【００２５】ここで、運転時間積算値tDv は、エンジン
の総稼動時間の積算値を意味するが、燃料噴射弁等主要
部品の劣化がパーティキュレート量に対し支配的である
場合は該当部品の交換時点からの積算時間を用いるのも
良い方法である。燃料性状判定値Fcは、本実施形態では
冷機始動時の回転変動から算出された値で、これが大き
いほど揮発性が低く重質燃料であることを示す値であ
る。算出方法については、例えば特開平９−１４０１５
号公報等に示されている。尚、他の方法として、燃料性
状センサを設け、その出力を基に燃料性状を判定する構
成とすることも良い方法である。
の総稼動時間の積算値を意味するが、燃料噴射弁等主要
部品の劣化がパーティキュレート量に対し支配的である
場合は該当部品の交換時点からの積算時間を用いるのも
良い方法である。燃料性状判定値Fcは、本実施形態では
冷機始動時の回転変動から算出された値で、これが大き
いほど揮発性が低く重質燃料であることを示す値であ
る。算出方法については、例えば特開平９−１４０１５
号公報等に示されている。尚、他の方法として、燃料性
状センサを設け、その出力を基に燃料性状を判定する構
成とすることも良い方法である。
【００２６】エンジン冷却水温Tw、アクセル開度Acc 、
エンジン回転速度Ne、吸入空気量Qa、トラップ上流排気
温度Te、トラップ温度Ttは、ＥＣＵに入力されるセンサ
出力に応じて求めた値である。燃料噴射時期IT、目標燃
空比TFBYA は、エンジン運転に係る燃料噴射制御から求
められる値である。TFBYA は空燃比の逆数に理論空燃比
（14.6）を乗じたものであり、TFBYA ＝１は理論空燃比
（ストイキ）、TFBYA ＜１はリーン空燃比を意味する。
エンジン回転速度Ne、吸入空気量Qa、トラップ上流排気
温度Te、トラップ温度Ttは、ＥＣＵに入力されるセンサ
出力に応じて求めた値である。燃料噴射時期IT、目標燃
空比TFBYA は、エンジン運転に係る燃料噴射制御から求
められる値である。TFBYA は空燃比の逆数に理論空燃比
（14.6）を乗じたものであり、TFBYA ＝１は理論空燃比
（ストイキ）、TFBYA ＜１はリーン空燃比を意味する。
【００２７】尚、本フローチャートにおいては、運転時
間積算値tDv はＳ１０、燃料性状判定値FcはＳ１１、エ
ンジン冷却水温TwはＳ１２、トラップ上流排気温度Teは
Ｓ１３で参照するのみである。これらのパラメータのう
ち比較的パーティキュレート量に影響の小さいものを簡
略化のため省略した形態にて本発明を実施しようとする
場合が考えられるが、その際は該当するパラメータの読
込み並びに対応するステップを省略すれば実現できる。
その際は、該当するパラメータの検知手段も不要とな
る。
間積算値tDv はＳ１０、燃料性状判定値FcはＳ１１、エ
ンジン冷却水温TwはＳ１２、トラップ上流排気温度Teは
Ｓ１３で参照するのみである。これらのパラメータのう
ち比較的パーティキュレート量に影響の小さいものを簡
略化のため省略した形態にて本発明を実施しようとする
場合が考えられるが、その際は該当するパラメータの読
込み並びに対応するステップを省略すれば実現できる。
その際は、該当するパラメータの検知手段も不要とな
る。
【００２８】次にＳ２では、噴射時期ITが所定値BTa よ
り大きいか否かを判定する。ここでBTa は例えば圧縮上
死点前90degCA 付近に設定される値で、これより大きい
（即ち圧縮上死点に近い）場合は、圧縮行程噴射が行わ
れ、その際の燃焼形態は成層、逆に小さい場合は、吸気
行程噴射が行われ、その際の燃焼形態は均質と判定され
る。
り大きいか否かを判定する。ここでBTa は例えば圧縮上
死点前90degCA 付近に設定される値で、これより大きい
（即ち圧縮上死点に近い）場合は、圧縮行程噴射が行わ
れ、その際の燃焼形態は成層、逆に小さい場合は、吸気
行程噴射が行われ、その際の燃焼形態は均質と判定され
る。
【００２９】Ｓ２でＹｅｓ即ち成層燃焼と判定された場
合は、Ｓ３に進み、成層燃焼用ＰＭ排出量基本値マップ
map-0 を選択する。Ｓ２でＮｏ即ち均質燃焼と判定され
た場合は、Ｓ４に進み、目標燃空比TFBYAが１より小さ
いか否かを判定する。ここでＹｅｓ即ちTFBYA が１より
小さくリーンであると判定された場合は、Ｓ５に進み、
均質リーン燃焼用ＰＭ排出量基本値マップmap-1 を選択
する。
合は、Ｓ３に進み、成層燃焼用ＰＭ排出量基本値マップ
map-0 を選択する。Ｓ２でＮｏ即ち均質燃焼と判定され
た場合は、Ｓ４に進み、目標燃空比TFBYAが１より小さ
いか否かを判定する。ここでＹｅｓ即ちTFBYA が１より
小さくリーンであると判定された場合は、Ｓ５に進み、
均質リーン燃焼用ＰＭ排出量基本値マップmap-1 を選択
する。
【００３０】Ｓ４でＮｏ即ちTFBYA ≧１の場合は、Ｓ６
に進み、目標燃空比TFBYA が１か否かを判定する。ここ
でＹｅｓ即ちTFBYA ＝１の場合は、Ｓ７に進み、均質ス
トイキ燃焼用ＰＭ排出量基本値マップmap-2 を選択す
る。一方Ｓ６でＮｏ即ちTFBYA ＞１の場合は、Ｓ８に進
み、均質リッチ燃焼用ＰＭ排出量基本値マップmap-3 を
選択する。
に進み、目標燃空比TFBYA が１か否かを判定する。ここ
でＹｅｓ即ちTFBYA ＝１の場合は、Ｓ７に進み、均質ス
トイキ燃焼用ＰＭ排出量基本値マップmap-2 を選択す
る。一方Ｓ６でＮｏ即ちTFBYA ＞１の場合は、Ｓ８に進
み、均質リッチ燃焼用ＰＭ排出量基本値マップmap-3 を
選択する。
【００３１】ＰＭ排出量基本値マップの選択後は、Ｓ９
に進む。Ｓ９では、選択されたＰＭ排出量基本値マップ
を基に、エンジン回転速度Neと負荷を代表するアクセル
開度Acc とから、ＰＭ排出量基本値dPM を算出する。
尚、各ＰＭ排出量基本値マップmap-0 、map-1 、map-2
、map-3 は、図４に示した燃焼形態（成層リーン、均
質リーン、均質ストイキ、均質リッチ）毎のパーティキ
ュレート排出特性を基に、エンジン回転速度Neとアクセ
ル開度Acc とを格子軸として、単位時間当たりのパーテ
ィキュレート増減量の基本値（ＰＭ排出量基本値dPM ）
を定めたものである。
に進む。Ｓ９では、選択されたＰＭ排出量基本値マップ
を基に、エンジン回転速度Neと負荷を代表するアクセル
開度Acc とから、ＰＭ排出量基本値dPM を算出する。
尚、各ＰＭ排出量基本値マップmap-0 、map-1 、map-2
、map-3 は、図４に示した燃焼形態（成層リーン、均
質リーン、均質ストイキ、均質リッチ）毎のパーティキ
ュレート排出特性を基に、エンジン回転速度Neとアクセ
ル開度Acc とを格子軸として、単位時間当たりのパーテ
ィキュレート増減量の基本値（ＰＭ排出量基本値dPM ）
を定めたものである。
【００３２】次のＳ１０では、運転時間積算値tDv を基
に予め定めたテーブルを参照するなどして運転時間補正
係数k.tDv を算出する。ここで、図７に示したように運
転時間又は走行距離が長くなるとパーティキュレート量
が増大することから、運転時間が長くなるほど単位時間
当たりのパーティキュレート増減量（ＰＭ排出量）を増
大側に補正すべく、運転時間積算値tDvが大きくなるに
従って運転時間補正係数k.tDv を大きく算出する。
に予め定めたテーブルを参照するなどして運転時間補正
係数k.tDv を算出する。ここで、図７に示したように運
転時間又は走行距離が長くなるとパーティキュレート量
が増大することから、運転時間が長くなるほど単位時間
当たりのパーティキュレート増減量（ＰＭ排出量）を増
大側に補正すべく、運転時間積算値tDvが大きくなるに
従って運転時間補正係数k.tDv を大きく算出する。
【００３３】次のＳ１１では、燃料性状判定値Fcを基に
予め定めたテーブルを参照するなどして燃料性状補正係
数k.Fcを算出する。ここで、図６に示したように重質燃
料（揮発性低）の場合はパーティキュレート量が増大す
ることから、重質燃料使用時に単位時間当たりのパーテ
ィキュレート増減量（ＰＭ排出量）を増大側に補正すべ
く、燃料性状判定値Fc（重質燃料度合）が大きくなるに
従って燃料性状補正係数k.Fcを大きく算出する。
予め定めたテーブルを参照するなどして燃料性状補正係
数k.Fcを算出する。ここで、図６に示したように重質燃
料（揮発性低）の場合はパーティキュレート量が増大す
ることから、重質燃料使用時に単位時間当たりのパーテ
ィキュレート増減量（ＰＭ排出量）を増大側に補正すべ
く、燃料性状判定値Fc（重質燃料度合）が大きくなるに
従って燃料性状補正係数k.Fcを大きく算出する。
【００３４】次のＳ１２では、エンジン冷却水温Twを基
に予め定めたテーブルを参照するなどして冷却水温補正
係数k.Twを算出する。ここで、図５に示したようにエン
ジン冷却水温が低い場合はパーティキュレート量が増大
することから、エンジン冷却水温が低いほど単位時間当
たりのパーティキュレート増減量（ＰＭ排出量）を増大
側に補正すべく、エンジン冷却水温Twが低くなるに従っ
て冷却水温補正係数k.Twを大きく算出する。
に予め定めたテーブルを参照するなどして冷却水温補正
係数k.Twを算出する。ここで、図５に示したようにエン
ジン冷却水温が低い場合はパーティキュレート量が増大
することから、エンジン冷却水温が低いほど単位時間当
たりのパーティキュレート増減量（ＰＭ排出量）を増大
側に補正すべく、エンジン冷却水温Twが低くなるに従っ
て冷却水温補正係数k.Twを大きく算出する。
【００３５】次のＳ１３では、トラップ上流排気温度Te
を基に予め定めたテーブルを参照するなどして上流排温
補正係数k.Teを算出する。ここで、図８に示したように
トラップ上流排気温度が低い場合はパーティキュレート
量が増大することから、トラップ上流排気温度が低いほ
ど単位時間当たりのパーティキュレート増減量（ＰＭ排
出量）を増大側に補正すべく、トラップ上流排気温度Te
が低くなるに従って上流排温補正係数k.Teを大きく算出
する。
を基に予め定めたテーブルを参照するなどして上流排温
補正係数k.Teを算出する。ここで、図８に示したように
トラップ上流排気温度が低い場合はパーティキュレート
量が増大することから、トラップ上流排気温度が低いほ
ど単位時間当たりのパーティキュレート増減量（ＰＭ排
出量）を増大側に補正すべく、トラップ上流排気温度Te
が低くなるに従って上流排温補正係数k.Teを大きく算出
する。
【００３６】Ｓ１４では、次式のごとく、Ｓ９で求めた
ＰＭ排出量基本値dPM に、Ｓ１０〜Ｓ１３で求めた各補
正係数k.tDv 、k.Fc、k.Tw、k.Teを乗じて、ＰＭ排出量
dPMiを算出する。 dPMi←dPM ×k.tDv ×k.Fc×k.Tw×k.Te これはパーティキュレートトラップに単位時間当たりに
流入し且つ捕集可能なパーティキュレートの量を意味す
る。
ＰＭ排出量基本値dPM に、Ｓ１０〜Ｓ１３で求めた各補
正係数k.tDv 、k.Fc、k.Tw、k.Teを乗じて、ＰＭ排出量
dPMiを算出する。 dPMi←dPM ×k.tDv ×k.Fc×k.Tw×k.Te これはパーティキュレートトラップに単位時間当たりに
流入し且つ捕集可能なパーティキュレートの量を意味す
る。
【００３７】一方、パーティキュレートトラップに捕集
されたパーティキュレートは、所定温度以上且つ酸素過
剰雰囲気では自己再燃焼により脱離浄化する。このた
め、次のＳ１５では、単位時間当たりのＰＭ再生可能量
dPMrを、トラップ温度Tt、酸素濃度のパラメータである
目標燃空比TFBYA 、ガス量のパラメータである吸入空気
量Qaから求める。具体的には、トラップ温度Ttと目標燃
空比TFBYA とからテーブルを参照して得た値に、吸入空
気量Qaを乗じるなどして、求める。
されたパーティキュレートは、所定温度以上且つ酸素過
剰雰囲気では自己再燃焼により脱離浄化する。このた
め、次のＳ１５では、単位時間当たりのＰＭ再生可能量
dPMrを、トラップ温度Tt、酸素濃度のパラメータである
目標燃空比TFBYA 、ガス量のパラメータである吸入空気
量Qaから求める。具体的には、トラップ温度Ttと目標燃
空比TFBYA とからテーブルを参照して得た値に、吸入空
気量Qaを乗じるなどして、求める。
【００３８】次のＳ１６では、次式のごとく、パーティ
キュレートトラップにおけるＰＭ堆積量の前回値PMに、
今回の流入量であるＰＭ排出量dPMiを加え、ＰＭ再生可
能量dPMrを減じることにより、ＰＭ堆積量PMを更新す
る。 PM←PM＋dPMi−dPMr ここで、PMは０以上の値をとる。尚、dPMi−dPMrが、パ
ーティキュレートトラップの単位時間当たりのパーティ
キュレート増減量に相当する。
キュレートトラップにおけるＰＭ堆積量の前回値PMに、
今回の流入量であるＰＭ排出量dPMiを加え、ＰＭ再生可
能量dPMrを減じることにより、ＰＭ堆積量PMを更新す
る。 PM←PM＋dPMi−dPMr ここで、PMは０以上の値をとる。尚、dPMi−dPMrが、パ
ーティキュレートトラップの単位時間当たりのパーティ
キュレート増減量に相当する。
【００３９】Ｓ１７以降は再生制御のルーチンである。
前述の通りパーティキュレートトラップの再生は所定値
以上に温度を上昇させて酸素を供給することにより行
う。温度を上昇させる方法には、電気ヒータ、膨張行程
噴射や排気系への追加燃料噴射、エンジンでの燃焼終了
時期遅延等、種々の従来技術があるが、本実施形態にお
いてはその何れを用いることも可能である。
前述の通りパーティキュレートトラップの再生は所定値
以上に温度を上昇させて酸素を供給することにより行
う。温度を上昇させる方法には、電気ヒータ、膨張行程
噴射や排気系への追加燃料噴射、エンジンでの燃焼終了
時期遅延等、種々の従来技術があるが、本実施形態にお
いてはその何れを用いることも可能である。
【００４０】Ｓ１７では、パーティキュレート堆積量PM
が上限値（許容量）PMmax を超えたか否かを判定し、超
えた場合は、Ｓ１８へ進んで再生制御に移行するが、そ
の後も本フローチャートを実行し続けることにより、再
生制御に伴うパーティキュレート堆積量の減少を推定す
ることが可能である。Ｓ１７の判定においてパーティキ
ュレート堆積量PMが上限値PMmax 以下となった場合はＳ
１９に進み、パーティキュレート堆積量PMが十分に小さ
な所定値PMmin をも下回ったか否かを判定し、下回った
場合は必要な再生制御が完了したと判断してＳ２０に進
み、再生制御を終了する。以上のように再生制御中も単
位時間当たりのパーティキュレート堆積量の増減を推定
することにより再生制御を過不足無く行うことが可能と
なる。
が上限値（許容量）PMmax を超えたか否かを判定し、超
えた場合は、Ｓ１８へ進んで再生制御に移行するが、そ
の後も本フローチャートを実行し続けることにより、再
生制御に伴うパーティキュレート堆積量の減少を推定す
ることが可能である。Ｓ１７の判定においてパーティキ
ュレート堆積量PMが上限値PMmax 以下となった場合はＳ
１９に進み、パーティキュレート堆積量PMが十分に小さ
な所定値PMmin をも下回ったか否かを判定し、下回った
場合は必要な再生制御が完了したと判断してＳ２０に進
み、再生制御を終了する。以上のように再生制御中も単
位時間当たりのパーティキュレート堆積量の増減を推定
することにより再生制御を過不足無く行うことが可能と
なる。
【００４１】尚、本実施形態においては、Ｓ１の部分
（特にNe、Acc を読込む部分）が運転条件検出手段に相
当し、Ｓ２〜Ｓ８の部分が燃焼形態判別手段に相当し、
Ｓ９の部分がパーティキュレート増減量算出手段に相当
し、Ｓ１０〜Ｓ１６の部分（dPMi−dPMrを求めるまでの
部分）がパーティキュレート増減量の補正手段に相当
し、Ｓ１６の部分（PMを求める部分）がパーティキュレ
ート堆積量算出手段に相当し、Ｓ１７以降がトラップ再
生手段に相当する。
（特にNe、Acc を読込む部分）が運転条件検出手段に相
当し、Ｓ２〜Ｓ８の部分が燃焼形態判別手段に相当し、
Ｓ９の部分がパーティキュレート増減量算出手段に相当
し、Ｓ１０〜Ｓ１６の部分（dPMi−dPMrを求めるまでの
部分）がパーティキュレート増減量の補正手段に相当
し、Ｓ１６の部分（PMを求める部分）がパーティキュレ
ート堆積量算出手段に相当し、Ｓ１７以降がトラップ再
生手段に相当する。
【００４２】次に本発明の第２実施形態について説明す
る。図９は本発明の第２実施形態を示すエンジンのシス
テム図である。基本的な構成は第１実施形態と同様であ
るので説明を省略するが、本システムにおいては、パー
ティキュレートトラップ１９の上流側の排気通路に、排
気浄化触媒として、三元触媒２３が設けられ、三元触媒
２３には触媒温度検知手段として触媒温度センサ２４が
取付けられている。
る。図９は本発明の第２実施形態を示すエンジンのシス
テム図である。基本的な構成は第１実施形態と同様であ
るので説明を省略するが、本システムにおいては、パー
ティキュレートトラップ１９の上流側の排気通路に、排
気浄化触媒として、三元触媒２３が設けられ、三元触媒
２３には触媒温度検知手段として触媒温度センサ２４が
取付けられている。
【００４３】三元触媒２３は、例えば、白金Ｐｔ、パラ
ジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属を少なくとも１成
分含む触媒成分をハニカム担体にコーティングしたもの
であり、排気ガスが理論空燃比の時にはＨＣ、ＣＯ、Ｎ
Ｏｘを同時に浄化し、空燃比がリーンの時にはＨＣ、Ｃ
Ｏを酸化反応で浄化する特性を有するものである。ま
た、他の実施形態として、三元触媒の代わりに他の触
媒、例えばリーンＮＯｘ触媒、ＮＯｘトラップ触媒、Ｈ
Ｃ吸着触媒等を用いるのも良い方法である。
ジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属を少なくとも１成
分含む触媒成分をハニカム担体にコーティングしたもの
であり、排気ガスが理論空燃比の時にはＨＣ、ＣＯ、Ｎ
Ｏｘを同時に浄化し、空燃比がリーンの時にはＨＣ、Ｃ
Ｏを酸化反応で浄化する特性を有するものである。ま
た、他の実施形態として、三元触媒の代わりに他の触
媒、例えばリーンＮＯｘ触媒、ＮＯｘトラップ触媒、Ｈ
Ｃ吸着触媒等を用いるのも良い方法である。
【００４４】触媒温度センサ２４の信号はＥＣＵ２２に
送られ、これを基に後述する制御が行われる。一方、第
１実施形態で設けられていたパーティキュレートトラッ
プ上流の排気温度センサ２０は省略されている。また、
他の実施形態として、これを三元触媒２３とパーティキ
ュレートフィルタ１９との間に設ける構成をとるのも良
い方法である。
送られ、これを基に後述する制御が行われる。一方、第
１実施形態で設けられていたパーティキュレートトラッ
プ上流の排気温度センサ２０は省略されている。また、
他の実施形態として、これを三元触媒２３とパーティキ
ュレートフィルタ１９との間に設ける構成をとるのも良
い方法である。
【００４５】図１０は第２実施形態におけるパーティキ
ュレート増減量の推定計算及び再生制御のブロック図で
あり、図１１はフローチャートとして示したものであ
る。ここでも、図１１のフローチャートを用いて説明す
る。ＳＡ１では、各パラメータを読込む。図３のＳ１と
の相違点はトラップ上流排気温度Teの代わりに、触媒温
度Tcを読込むことである。次のＳＡ２〜ＳＡ９は図３の
Ｓ２〜Ｓ９と同一であるので説明を省略する。
ュレート増減量の推定計算及び再生制御のブロック図で
あり、図１１はフローチャートとして示したものであ
る。ここでも、図１１のフローチャートを用いて説明す
る。ＳＡ１では、各パラメータを読込む。図３のＳ１と
の相違点はトラップ上流排気温度Teの代わりに、触媒温
度Tcを読込むことである。次のＳＡ２〜ＳＡ９は図３の
Ｓ２〜Ｓ９と同一であるので説明を省略する。
【００４６】ＳＡ１０では、図３のＳ１０と同様に、運
転時間補正係数k.tDv を算出する。前述の通りk.tDv は
種々の部品の劣化に伴うパーティキュレート増加を推定
する係数であるが、本実施形態においては、燃料噴射弁
等のエンジン部品に加えて、パーティキュレートトラッ
プ上流の触媒の劣化に伴うパーティキュレート増加も考
慮して定義するのも良い方法である。次のＳＡ１１、Ｓ
Ａ１２は図３のＳ１１、Ｓ１２と同一であるので説明を
省略する。尚、第１実施形態の場合と同様、ＳＡ１０〜
ＳＡ１２で参照するパラメータのうち比較的パーティキ
ュレート量に影響の小さいものは、簡略化のため省略し
た形態にて実施することも可能である。その際は該当す
るステップ、並びにＳＡ１において該当するパラメータ
の読込みを省略すれば実現できる。その際は、該当する
パラメータの検知手段も不要となる。
転時間補正係数k.tDv を算出する。前述の通りk.tDv は
種々の部品の劣化に伴うパーティキュレート増加を推定
する係数であるが、本実施形態においては、燃料噴射弁
等のエンジン部品に加えて、パーティキュレートトラッ
プ上流の触媒の劣化に伴うパーティキュレート増加も考
慮して定義するのも良い方法である。次のＳＡ１１、Ｓ
Ａ１２は図３のＳ１１、Ｓ１２と同一であるので説明を
省略する。尚、第１実施形態の場合と同様、ＳＡ１０〜
ＳＡ１２で参照するパラメータのうち比較的パーティキ
ュレート量に影響の小さいものは、簡略化のため省略し
た形態にて実施することも可能である。その際は該当す
るステップ、並びにＳＡ１において該当するパラメータ
の読込みを省略すれば実現できる。その際は、該当する
パラメータの検知手段も不要となる。
【００４７】ＳＡ１３では、触媒温度Tcなどを基に触媒
温度補正係数k.Tcを算出する。これは触媒の活性状態に
応じたパーティキュレート量の補正係数である。触媒が
所定温度以下の時は未活性のため酸化能力も低いが、温
度が上昇し触媒が活性化すると排気中のＨＣ、ＣＯに加
えパーティキュレートの一部も酸化され、パーティキュ
レートトラップに流入するパーティキュレート量は減少
する。但し、酸化のためには酸素が必要であるので、理
論空燃比よりもリッチの場合は触媒でのパーティキュレ
ート酸化は生じない。そこで、触媒温度補正係数k.Tc
は、触媒温度Tcと目標燃空比TFBYA とに応じて、例えば
図１２に示すように与えられる。
温度補正係数k.Tcを算出する。これは触媒の活性状態に
応じたパーティキュレート量の補正係数である。触媒が
所定温度以下の時は未活性のため酸化能力も低いが、温
度が上昇し触媒が活性化すると排気中のＨＣ、ＣＯに加
えパーティキュレートの一部も酸化され、パーティキュ
レートトラップに流入するパーティキュレート量は減少
する。但し、酸化のためには酸素が必要であるので、理
論空燃比よりもリッチの場合は触媒でのパーティキュレ
ート酸化は生じない。そこで、触媒温度補正係数k.Tc
は、触媒温度Tcと目標燃空比TFBYA とに応じて、例えば
図１２に示すように与えられる。
【００４８】Ｓ１４では、次式のごとく、ＳＡ９で求め
たＰＭ排出量基本値dPM に、ＳＡ１０〜ＳＡ１３で求め
た各補正係数k.tDv 、k.Fc、k.Tw、k.Tcを乗じて、ＰＭ
排出量dPMiを算出する。 dPMi←dPM ×k.tDv ×k.Fc×k.Tw×k.Tc 以降のＳＡ１７〜ＳＡ２０は図３のＳ１７、Ｓ２０と同
一であるので説明を省略する。
たＰＭ排出量基本値dPM に、ＳＡ１０〜ＳＡ１３で求め
た各補正係数k.tDv 、k.Fc、k.Tw、k.Tcを乗じて、ＰＭ
排出量dPMiを算出する。 dPMi←dPM ×k.tDv ×k.Fc×k.Tw×k.Tc 以降のＳＡ１７〜ＳＡ２０は図３のＳ１７、Ｓ２０と同
一であるので説明を省略する。
【００４９】以上のフローに基づくタイミングチャート
の一例を図１３に示す。本実施形態によれば、燃焼形態
が切替わりエンジンから排出されるパーティキュレート
が変化しても、触媒の作用によりパーティキュレートト
ラップに流入する量はすぐには変化せず、触媒の温度変
化に伴い徐々に変化する、といった挙動も精度良く推定
することが可能である。
の一例を図１３に示す。本実施形態によれば、燃焼形態
が切替わりエンジンから排出されるパーティキュレート
が変化しても、触媒の作用によりパーティキュレートト
ラップに流入する量はすぐには変化せず、触媒の温度変
化に伴い徐々に変化する、といった挙動も精度良く推定
することが可能である。
【００５０】尚、本実施形態においても、ＳＡ１の部分
（特にNe、Acc を読込む部分）が運転条件検出手段に相
当し、ＳＡ２〜ＳＡ８の部分が燃焼形態判別手段に相当
し、ＳＡ９の部分がパーティキュレート増減量算出手段
に相当し、ＳＡ１０〜ＳＡ１６の部分（dPMi−dPMrを求
めるまでの部分）がパーティキュレート増減量の補正手
段に相当し、ＳＡ１６の部分（PMを求める部分）がパー
ティキュレート堆積量算出手段に相当し、ＳＡ１７以降
がトラップ再生手段に相当する。
（特にNe、Acc を読込む部分）が運転条件検出手段に相
当し、ＳＡ２〜ＳＡ８の部分が燃焼形態判別手段に相当
し、ＳＡ９の部分がパーティキュレート増減量算出手段
に相当し、ＳＡ１０〜ＳＡ１６の部分（dPMi−dPMrを求
めるまでの部分）がパーティキュレート増減量の補正手
段に相当し、ＳＡ１６の部分（PMを求める部分）がパー
ティキュレート堆積量算出手段に相当し、ＳＡ１７以降
がトラップ再生手段に相当する。
【図１】 本発明の第１実施形態のエンジンのシステム
図
図
【図２】 本発明の第１実施形態のブロック図
【図３】 本発明の第１実施形態のフローチャート
【図４】 燃焼形態によるパーティキュレート特性図
【図５】 エンジン冷却水温によるパーティキュレート
特性図
特性図
【図６】 燃料性状によるパーティキュレート特性図
【図７】 総運転時間によるパーティキュレート特性図
【図８】 トラップ上流排気温度によるパーティキュレ
ート特性図
ート特性図
【図９】 本発明の第２実施形態のエンジンのシステム
図
図
【図１０】 本発明の第２実施形態のブロック図
【図１１】 本発明の第２実施形態のフローチャート
【図１２】 本発明の第２実施形態に係る特性図
【図１３】 本発明の第２実施形態のタイミングチャー
ト
ト
１ エンジン
２ エアクリーナ
３ エアフローメータ
４ 電制スロットル弁
５ 吸気通路
６ コレクタ
７ 吸気マニホルド
８ 吸気弁
９ 燃焼室
１０ ピストン
１１ 燃料噴射弁
１２ 点火プラグ
１３ 排気弁
１４ 排気マニホルド
１５ ＥＧＲ通路
１６ ＥＧＲ制御弁
１７ 排気通路
１８ Ｏ2 センサ
１９ パーティキュレートトラップ
２０ 排気温度センサ
２１ トラップ温度センサ
２２ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
２３ 三元触媒
２４ 触媒温度センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｚ
３７０ ３７０Ｂ
// Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ａ
Ｂ
(72)発明者 堀田 勇
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
(72)発明者 岩切 保憲
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産
自動車株式会社内
Ｆターム(参考） 3G084 AA03 AA04 BA05 BA13 BA15
BA17 BA20 BA24 DA10 DA27
EA11 EB01 FA05 FA07 FA10
FA14 FA17 FA19 FA26 FA27
FA29 FA34
3G090 AA02 BA01 CA01 DA09 DA10
DA12 DA13 DA14 DA18 DA19
EA02
3G091 AA02 AA11 AA17 AA24 AA28
AB02 AB03 AB05 AB06 AB09
AB13 BA00 BA14 BA15 BA19
BA31 BA32 CB02 CB03 CB05
CB07 CB08 DA01 DA02 DB06
DB10 DB13 DC01 EA01 EA03
EA05 EA07 EA09 EA11 EA15
EA16 EA17 EA18 EA31 EA34
EA38 FB10 FB11 FB12 HA15
HA36 HA39 HB05
4D058 MA44 MA51 PA09 SA08
Claims (8)
- 【請求項１】燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火プラグと、を
備えた内燃機関の排気浄化装置において、 排気通路に配設され、排気中のパーティキュレートをト
ラップするトラップ手段と、 機関の回転速度及び負荷を検出する運転条件検出手段
と、 燃焼室内における混合気の燃焼形態を判別する燃焼形態
判別手段と、 検出した機関の回転速度及び負荷と燃焼室内における混
合気の燃焼形態とに基づいて、前記トラップ手段の単位
時間当たりのパーティキュレート増減量を算出するパー
ティキュレート増減量算出手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】前記判別する燃焼形態には、均質燃焼、成
層燃焼を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関
の排気浄化装置。 - 【請求項３】前記判別する燃焼形態には、均質リーン燃
焼、均質ストイキ燃焼、均質リッチ燃焼を含むことを特
徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項４】前記燃焼形態判別手段は、機関の燃料噴射
時期及び空燃比を検知し、該検知結果より燃焼形態を推
定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】前記トラップ手段より上流側の排気通路に
配設され、排気中のパーティキュレートを酸化する触媒
と、 前記触媒の活性状態に応じて前記パーティキュレート増
減量を補正する補正手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】前記触媒の温度を検知する手段を設け、該
検知結果より触媒の活性状態を推定することを特徴とす
る請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項７】機関の冷却水温、燃料性状、機関の運転時
間或いは当該機関を搭載した車両の走行距離、前記トラ
ップ手段上流の排気温度、前記トラップ手段の温度のう
ち、少なくとも１つのパラメータに応じて、前記パーテ
ィキュレート増減量を補正する補正手段を備えたことを
特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の
内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項８】算出したパーティキュレート増減量に基づ
いて、前記トラップ手段のパーティキュレート堆積量を
算出するパーティキュレート堆積量算出手段と、 算出したパーティキュレート堆積量が許容量を超えたと
きに堆積しているパーティキュレートを強制的に燃焼さ
せるトラップ再生手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれ
か１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002047891A JP2003254039A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002047891A JP2003254039A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003254039A true JP2003254039A (ja) | 2003-09-10 |
Family
ID=28660838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002047891A Pending JP2003254039A (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003254039A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007023959A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Nissan Motor Co Ltd | Ｐｍ堆積量推定装置 |
| JP2009156106A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2011149289A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Denso Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
2002
- 2002-02-25 JP JP2002047891A patent/JP2003254039A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007023959A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Nissan Motor Co Ltd | Ｐｍ堆積量推定装置 |
| JP4622719B2 (ja) * | 2005-07-20 | 2011-02-02 | 日産自動車株式会社 | Ｐｍ堆積量推定装置 |
| JP2009156106A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2011149289A (ja) * | 2010-01-19 | 2011-08-04 | Denso Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
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