JP2006152876A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転状態が過渡運転状態にある場合に、フィルタの温度低下を抑制する。
【解決手段】 酸化機能を有する触媒に未燃燃料を供給することで、フィルタの温度を目標温度に昇温させるフィルタ再生制御の実行中において、内燃機関の運転状態が過渡運転状態にあるときは、触媒に供給する未燃燃料量を基準供給量よりも増量補正する。このときに、内燃機関の運転状態が、機関負荷が上昇する過渡運転状態にあるときは、内燃機関の吸入空気量の上昇率に基づいて未燃燃料量の増量補正量を決定し（Ｓ１０５、Ｓ１０６）、内燃機関の運転状態が、機関負荷が低下する過渡運転状態にあるときは、触媒の温度に基づいて未燃燃料量の増量補正量を決定する（Ｓ１１０、Ｓ１１１）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、フィルタに堆積したＰＭを酸化・除去すべく該フィルタを目標温度にまで昇温させるフィルタ再生制御が行われている。

フィルタ再生制御では、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、主燃料噴射より遅い時期であって且つ着火時期に副燃料噴射を行うことで、内燃機関から排出される排気を昇温させる場合がある。このような場合においては、排気温度と目標温度との差から目標副燃料噴射量を算出し、目標副燃料噴射量が許容上限量より少ない場合は副燃料噴射量を目標副燃料噴射量とし、目標副燃料噴射量が許容上限量より多いときは副燃料噴射量を許容上限量とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、フィルタ再生制御では、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、主燃料噴射より遅い時期であって且つ非着火時期に副燃料噴射を行うことで、内燃機関から排出される排気の酸素濃度を制御する場合がある。このような場合においては、内燃機関の吸入空気量に基づいて排気の目標酸素濃度を設定し、副燃料噴射量を調整することで排気の酸素濃度を目標酸素濃度に制御する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−２３５５８９号公報 特開２００２−２８５８９７号公報 特開２００４−３６５４３号公報

内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、フィルタより上流側の排気通路に設けられている状態か、もしくは、フィルタに担持されている状態で、酸化機能を有する触媒をさらに備えたものがある。

このような内燃機関の排気浄化システムにおけるフィルタ再生制御では、未燃燃料を触媒に供給し、該触媒で未燃燃料が酸化することで発生する酸化熱によってフィルタを昇温させる。そして、この場合、触媒に供給する未燃燃料量を制御することでフィルタの温度を目標温度に制御する。

しかしながら、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転状態が過渡運転状態となった場合は、内燃機関の吸入空気量や内燃機関での燃料噴射量が急速に変化するために排気流量や排気温度が急速に変化する。そのため、触媒への未燃燃料の供給量を内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときと同様に制御したとしても、フィルタの昇温が追従出来ず、該フィルタの温度が過剰に低下する虞がある。

フィルタの温度が過剰に低下すると、ＰＭの酸化・除去が促進され難くなるためにフィルタ再生制御にかかる時間がより長くなったり、ＰＭを十分に除去することが困難になったりする虞がある。また、フィルタを目標温度に再度昇温させる場合においても、より長
い時間やより多くの未燃燃料量が必要となる虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転状態が過渡運転状態にある場合に、フィルタの温度低下を抑制することが可能な技術を提供することを課題とする。

本発明は、フィルタより上流側の排気通路に設けられているか、もしくは、フィルタに担持されている、酸化機能を有する触媒に、未燃燃料を供給することで、フィルタの温度を目標温度に昇温させるフィルタ再生制御の実行中において、内燃機関の運転状態が過渡運転状態にあるときは、触媒に供給する未燃燃料量を基準供給量よりも増量補正するものである。そして、このときに、内燃機関の運転状態が、機関負荷が上昇する過渡運転状態にあるときは、内燃機関の吸入空気量の上昇率に基づいて未燃燃料量の増量補正量を決定し、内燃機関の運転状態が、機関負荷が低下する過渡運転状態にあるときは、触媒の温度に基づいて未燃燃料量の増量補正量を決定する。

より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路に設けられているか、もしくは、前記パティキュレートフィルタに担持されている、酸化機能を有する触媒と、
該触媒より上流側から前記触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、
規定条件が成立し且つ前記触媒の温度が活性温度以上のときに、前記未燃燃料供給手段によって前記触媒に未燃燃料を供給することで前記触媒を昇温させ、それによって前記パティキュレートフィルタを目標温度に昇温させることで、前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生制御の実行を開始するフィルタ再生制御実行手段と、
該フィルタ再生制御実行手段によるフィルタ再生制御の実行中に前記未燃燃料供給手段から供給する未燃燃料の基準供給量を算出する基準供給量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記フィルタ再生制御実行手段によるフィルタ再生制御の実行中に、前記運転状態検出手段によって検出される前記内燃機関の運転状態が、機関負荷が上昇する過渡運転状態にあるときは、前記基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を前記内燃機関の吸入空気量の上昇率に基づいて増量補正して前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を実行し、前記フィルタ再生制御実行手段によるフィルタ再生制御の実行中に、前記運転状態検出手段によって検出される前記内燃機関の運転状態が、機関負荷が減少する過渡運転状態にあるときは、前記基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を前記触媒の温度に基づいて増量補正して前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を実行する未燃燃料供給量補正手段と、を備えたことを特徴とする。

ここで、規定条件としては、フィルタにおけるＰＭ堆積量が規定ＰＭ堆積量以上となったと判断される場合を例示することが出来る。ここでの規定ＰＭ堆積量は、フィルタより上流側の排気通路内の圧力が過剰に上昇する虞がある量よりも少ない量であって、予め定められた量である。また、規定条件は、内燃機関での主燃料噴射による燃料噴射量の積算量が規定噴射量以上となったときであっても良い。また、目標温度とは、フィルタに堆積したＰＭを酸化・除去することが可能であり、且つ、フィルタの劣化は抑制される温度である。

本発明においては、酸化機能を有する触媒が、フィルタより上流側の排気通路に設けら
れているか、もしくは、フィルタに担持されている。そして、本発明に係るフィルタ再生制御では、該触媒が活性状態にあるときに、未燃燃料供給手段から該触媒に未燃燃料が供給される。そして、この未燃燃料が触媒で酸化されるときに発生する酸化熱によってフィルタが目標温度に昇温される。

このとき、未燃燃料供給手段から供給される未燃燃料の基準供給量が基準供給量算出手段によって算出される。ここで、基準供給量は、内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときに、フィルタの温度を目標温度に制御するために必要となる未燃燃料の供給量のことである。この基準供給量は、例えば、目標温度、および、触媒に流入する排気の温度、内燃機関の吸入空気量に基づいて算出される。

つまり、内燃機関の運転状態が定常運転状態にあるときには、基準供給量算手段によって算出された基準供給量の未燃燃料を触媒に供給することで、フィルタの温度を目標温度に制御することが出来る。しかしながら、フィルタ再生制御の実行中において内燃機関の運転状態が過渡運転状態にある場合、排気流量や排気温度が急速に変化するため、基準供給量算手段によって算出された基準供給量の未燃燃料を触媒に供給しても、フィルタの昇温が追従出来ない場合がある。

例えば、内燃機関の運転状態が、機関負荷が上昇する過渡運転状態（以下、負荷上昇過渡運転状態と称する）となった場合、内燃機関の吸入空気量の急速な増加に伴って排気流量も急速に増加する。そのため、排気によってフィルタから持ち去られる熱量（以下、持ち去り熱量と称する）が急速に増加することになる。従って、フィルタ再生制御の実行中に、内燃機関の運転状態が負荷上昇過渡運転状態となった場合、基準供給量算手段によって算出された基準供給量の未燃燃料を触媒に供給しても、持ち去り熱量の急速な増加によってフィルタの温度が過剰に低下する虞がある。

また、内燃機関の運転状態が、機関負荷が低下する過渡運転状態（以下、負荷低下過渡運転状態と称する）となった場合、内燃機関での主燃料噴射による燃料噴射量の急速な減少に伴って内燃機関から排出される排気の温度も急速に低下する。そのため、フィルタに流入する排気の温度が急速に低下することになる。従って、フィルタ再生制御の実行中に、内燃機関の運転状態が負荷低下過渡運転状態となった場合、基準供給量算手段によって算出された基準供給量の未燃燃料を触媒に供給しても、排気温度の急速な低下によってフィルタの温度が過剰に低下する虞がある。

そこで、本発明では、フィルタ再生制御の実行中であって、内燃機関の運転状態が負荷上昇過渡運転状態にあるときは、未燃燃料供給量補正手段が、基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を内燃機関の吸入空気量の上昇率に基づいて増量補正する。そして、増量補正した量の未燃燃料を未燃燃料供給手段から触媒に供給する。

これにより、持ち去り熱量の増加に伴って減少するフィルタの熱量を、増量補正分の未燃燃料の酸化熱によって補うことが出来る。

また、本発明では、フィルタ再生制御の実行時であって、内燃機関の運転状態が負荷低下過渡運転状態にあるときは、基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を触媒の温度に基づいて増量補正する。そして、増量補正した量の未燃燃料を未燃燃料供給手段から触媒に供給する。

上述したように、内燃機関の運転状態が負荷低下過渡運転状態となると、排気の温度は急速に低下する。それに伴って、フィルタの温度も低下し、さらに、触媒の温度もすることになる。しかしながら、触媒にはある程度の熱容量があるため、触媒の温度は排気温度
ほど急速には低下しない。そして、触媒の温度が活性温度以上であれば該触媒で未燃燃料を酸化することは可能である。そのため、上記のように未燃燃料の供給量を制御することで、排気の温度低下に伴うフィルタの温度低下分を、増量補正分の未燃燃料の酸化熱によって補うことが出来る。

従って、本発明によれば、フィルタ再生制御の実行時に内燃機関の運転状態が過渡運転状態になった場合であっても、フィルタの温度低下を抑制することが出来る。

本発明において、未燃燃料供給量補正手段が、基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を内燃機関の吸入空気量の上昇率に基づいて増量補正するときは、内燃機関の吸入空気量の単位時間当たりの上昇量、即ち、内燃機関の吸入空気量の上昇率が高いほどその増量補正量を多くするのが好ましい。

これは、内燃機関の吸入空気量の上昇率が高いほど、持ち去り熱量の増加に伴うフィルタの温度低下分が大きくなるためである。

また、未燃燃料供給量補正手段が、基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を触媒の温度に基づいて増量補正するときは、触媒の温度が低いほどその増量補正量を多くするのが好ましい。

これは、触媒の温度が低いほど排気の温度が低いと判断出来、排気の温度が低いほど、排気温度の低下に伴うフィルタの温度低下分が大きくなるためである。

上記のような制御によれば、フィルタ再生制御の実行中において内燃機関の運転状態が過渡運転状態にある場合であっても、フィルタの温度を目標温度に制御することが出来る。

本発明において、フィルタにおけるＰＭ堆積量を検出するＰＭ堆積量検出手段をさらに備えた場合、未燃燃料供給量補正手段が、基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を増量補正するときは、ＰＭ堆積量検出手段によって検出される粒子状物質の堆積量が多いほどその増量補正量を少なくしても良い。

フィルタ再生制御の実行中においては、フィルタにおけるＰＭ堆積量が多いほどＰＭの酸化によって発生する熱量は多くなる。そのため、排気流量の増加や排気温度の低下による影響を受け難くなる。即ち、フィルタにおけるＰＭ堆積量が多いほど、排気流量の増加や排気温度の低下に伴うフィルタの温度低下分が小さくなる。

従って、上記のような制御によれば、フィルタ再生制御の実行中において内燃機関の運転状態が過渡運転状態にある場合であっても、フィルタの温度低下を抑制しつつ、フィルタの過昇温をも抑制することが出来る。

本発明において、未燃燃料供給手段より下流側の排気通路の内壁面に付着する未燃燃料量の付着量を推定する未燃燃料付着量推定手段をさらに備えた場合、フィルタ再生制御の実行中であって内燃機関の運転状態が負荷低下過渡運転状態にあるときに、未燃燃料付着量推定手段によって推定される未燃燃料量の付着量が規定付着量より多いときは、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を停止しても良い。

ここで、規定付着量は、予め定められた値であって、大気中への白煙の排出量が許容範囲の上限値となる量であっても良い。

内燃機関の運転状態が負荷低下過渡運転状態となると排気の温度が低下する。そのため、このときに、未燃燃料供給手段からの未燃燃料の供給量を増量補正すると、該未燃燃料供給手段より下流側の排気通路の内壁面に付着する未燃燃料が増加し易くなる。排気通路の内壁面における未燃燃料量の付着量が増加すると、白煙の大気中への排出量が増加し、エミッションの悪化を招く虞がある。

そこで、上記制御においては、未燃燃料付着量推定手段によって推定される未燃燃料量の付着量が規定付着量より多いときは、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が停止される。

これにより、白煙の大気中への排出量を抑制することが出来、以ってエミッションの悪化を抑制することが出来る。

本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転状態が過渡運転状態にある場合であっても、フィルタの温度低下を抑制することが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜内燃機関及びその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関１の気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室には、吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路９に接続されている。また、気筒２には、該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。

吸気通路８には、吸入空気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１６、および、吸入空気量を制御するスロットル弁１７が設けられている。排気通路９には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ１１が設けられており、該フィルタ１１より上流側には酸化触媒１２が設けられている。

また、排気通路９において、酸化触媒１２より上流側、および、酸化触媒１２より下流側且つフィルタ１１より上流側には、排気温度に対応した電気信号を出力する上流側排気温度センサ１３および下流側排気温度センサ１４がそれぞれ設けられている。

尚、酸化触媒１２は酸化機能を有していれば良く、例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等であっても良い。また、酸化触媒１２を、フィルタ１１より上流側の排気通路９に配置する換わりに、フィルタ１１に担持させても良い。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するためのＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１６や、上流側排気温度センサ１３、下流側排気温度センサ１４、アクセル開度に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１８等の各種センサが電気的に接続されている。各種センサの出力信号がＥ
ＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、上流側排気温度センサ１３および／または下流側排気温度センサ１４の出力値に基づいて酸化触媒１２の温度を推定する。また、ＥＣＵ２０は、下流側排気温度センサ１４の出力値に基づいてフィルタ１１の温度を推定する。また、ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１８の出力値等に基づいて内燃機関１の運転状態を検出する。

また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１０や、スロットル弁１７が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。

＜フィルタ再生制御＞
次に、本実施例に係るフィルタ再生制御について説明する。本実施例においては、フィルタ１１におけるＰＭ堆積量が規定ＰＭ堆積量以上となったときに、フィルタ１１を目標温度Ｔｔに昇温させることで該フィルタ１１に堆積したＰＭを酸化・除去するフィルタ再生制御の実行が開始される。

ここで、規定ＰＭ堆積量は、フィルタ１１より上流側の排気通路９内の圧力が過剰に上昇する虞がある量よりも少ない量であって、予め定められた量である。また、目標温度Ｔｔは、フィルタ１１に堆積したＰＭを酸化・除去することが可能であり、且つ、フィルタ１１の劣化は抑制される温度である。この目標温度Ｔｔは実験等によって予め定められている。

本実施例に係るフィルタ再生制御においては、酸化触媒１２の温度が活性温度の下限値Ｔａｃｔより低いときは、先ず、内燃機関１から排出される排気の温度を上昇させるべく排気昇温制御が実行される。

排気昇温制御としては、内燃機関１の燃焼サイクルにおける、主燃料噴射より遅い時期であって、且つ、着火時期に、燃料噴射弁１０から副燃料噴射を実行することで行われるアフター燃料噴射を例示することが出来る。ここで、非着火時期とは、燃料噴射弁１０から気筒２内に燃料を噴射したときに、噴射された燃料のほとんどが着火する時期のことである。

そして、酸化触媒１２の温度が活性温度の下限値Ｔａｃｔ以上のときは、内燃機関１の燃焼サイクルにおける、主燃料噴射より遅い時期であって、且つ、非着火時期に、燃料噴射弁１０から副燃料噴射を実行することでポスト燃料噴射を行う。ここで、着火時期とは、燃料噴射弁１０から気筒２内に燃料を噴射したときに、噴射された燃料のほとんどが着火しない時期のことである。

ポスト燃料噴射が行われると、該ポスト燃料噴射によって噴射され、未燃の状態で内燃機関１から排出された燃料（未燃燃料）が酸化触媒１２に供給される。そして、この酸化触媒１２に供給された未燃燃料が該酸化触媒１２で酸化するときに発生する酸化熱によってフィルタ１１が昇温される。

＜ポスト燃料噴射量算出方法＞
そして、本実施例に係るフィルタ再生制御においては、ポスト燃料噴射によって噴射される燃料量（以下、単にポスト燃料噴射量と称する）を制御することで、酸化触媒１２に供給される未燃燃料量を制御し、それによって、フィルタ１１の温度を目標温度Ｔｔに制御する。

フィルタ再生制御において、ポスト燃料噴射を実行する場合、ＥＣＵ２０は、上流側排気温度センサ１３によって検出される排気温度、即ち、酸化触媒１２に流入する排気の温
度（以下、触媒流入排気温度と称する）と目標温度Ｔｔとの差ΔＴ、および、内燃機関１の吸入空気量Ｇａに基づいて、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓを算出する。この基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓは、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるときに、フィルタ１１の温度を目標温度Ｔｔに制御することが可能なポスト燃料噴射量である。

つまり、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるときには、ポスト燃料噴射量を基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓとしてポスト燃料噴射を実行することで、フィルタ１１の温度を目標温度Ｔｔとすることが出来る。尚、本実施例では、触媒流入排気温度と目標温度Ｔｔとの差ΔＴ、および、内燃機関１の吸入空気量Ｇａと、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓとの関係を実験等によって予め求め、マップとしてＥＣＵ２０に記憶させておいても良い。

しかしながら、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となった場合、排気流量や排気温度が急速に変化するため、内燃機関１の運転状態が定常運転状態の場合と同様、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓを算出し、ポスト燃料噴射量を基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓとしてポスト燃料噴射を実行しても、フィルタ１１の昇温が追従出来ない場合がある。

例えば、フィルタ再生制御の実行中に、車両の加速要求等があり、内燃機関１の運転状態が負荷上昇過渡運転状態となった場合、排気流量の急速な増加に伴い持ち去り熱量が急速に増加する。そのため、ポスト燃料噴射量を基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓとしてポスト燃料噴射を実行しても、フィルタ１１の昇温が追従出来ず、その結果、フィルタ１１の温度が過剰に低下する虞がある。尚、内燃機関１の運転状態が負荷上昇過渡運転状態となった場合、排気温度は上昇するが、この排気温度の上昇がフィルタ１１の温度に与える影響よりも、持ち去り熱量の増加がフィルタ１１の温度に与える影響の方が大きい。

また、フィルタ再生制御の実行中に、車両の減速要求等があり、内燃機関１の運転状態が負荷低下過渡運転状態となった場合、排気温度が急速に低下する。そのため、ポスト燃料噴射量を基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓとしてポスト燃料噴射を実行しても、フィルタ１１の昇温が追従出来ず、その結果、前記と同様、フィルタ１１の温度が過剰に低下する虞がある。尚、内燃機関１の運転状態が負荷低下過渡運転状態となった場合、排気流量が減少するために持ち去り熱量は減少するが、この持ち去り熱量の減少がフィルタ１１の温度に与える影響よりも、排気温度の低下がフィルタ１１の温度に与える影響の方が大きい。

そこで、本実施例では、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関１の運転状態が過渡運転状態にある場合は、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓを増量補正してポスト燃料噴射を実行する。

＜ポスト燃料噴射制御の制御ルーチン＞
以下、本実施例に係るフィルタ再生制御におけるポスト燃料噴射制御の制御ルーチンについて、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、クランクシャフトが規定クランク角回転する毎に実行されるルーチンである。

本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、フィルタ再生制御の実行中であるか否かを判別する。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、酸化触媒１２の温度Ｔｒが活性温度の下限値Ｔａｃｔ以上であるか否かを判別する。Ｓ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０３において、ＥＣＵ２０は、触媒流入排気温度と目標温度Ｔｔとの差ΔＴ、および、内燃機関１の吸入空気量Ｇａに基づいて、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓを算出する。

次に、Ｓ１０４に進んだＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が負荷上昇過渡運転状態にあるか否かを判別する。Ｓ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０８に進む。

Ｓ１０５において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の吸入空気量Ｇａの上昇率ＲＧａ及びフィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍに基づいて、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓを補正することで後述する補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ１を算出するための補正係数ａを導出する。

本実施例では、図３に示すような、内燃機関１の吸入空気量Ｇａの上昇率ＲＧａ及びフィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍと、補正係数ａとの関係を示すマップ１がＥＣＵ２０に予め記憶されており、該マップ１から補正係数ａを導出する。このマップ１では、内燃機関１の運転状態が負荷上昇過渡運転状態の場合であっても、ポスト燃料噴射量を補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ１としてポスト燃料噴射を実行することにより、フィルタ１１の温度を目標温度Ｔｔとすることが可能となるように補正係数ａが定められている。

マップ１において、補正係数ａは正の値である。また、マップ１においては、内燃機関１の吸入空気量Ｇａの上昇率ＲＧａが高いほど補正係数ａは大きい値となっている。これは、内燃機関１の吸入空気量Ｇａの上昇率ＲＧａが高いほど、持ち去り熱量の増加に伴うフィルタ１１の温度低下分が大きくなるためである。さらに、マップ1においては、フィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍが多いほど補正係数ａは小さい値となっている。これは、フィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍが多いほど、ＰＭの酸化によって発生する熱量が多くなり、持ち去り熱量の増加に伴うフィルタ１１の温度低下分が小さくなるためである。

尚、ここでは、フィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍを、フィルタ再生制御の実行開始時点でのＰＭ堆積量およびフィルタ再生制御の実行開始時点からの経過時間等に基づいて推定しても良い。また、フィルタ１１の上流側と下流側とでの排気通路９内の差圧を検出し、この差圧からフィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍを推定しても良い。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６に進み、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓに補正係数ａを乗算することで補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ１を算出する。補正係数ａは正の値であるため、補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ１は基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓより大きい値となる。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７に進み、ポスト燃料噴射量を補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ１としてポスト燃料噴射を実行する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

一方、Ｓ１０８に進んだＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が負荷低下過渡運転状態にあるか否かを判別する。Ｓ１０８において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０９に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１２に進む。

Ｓ１０９において、ＥＣＵ２０は、酸化触媒１２の温度Ｔｒ及びフィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍに基づいて、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓを補正することで後述する補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ２を算出するための補正係数ｂを導出する。

本実施例では、図３に示すような、酸化触媒１２の温度Ｔｒ及びフィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍと、補正係数ｂとの関係を示すマップ２がＥＣＵ２０に予め記憶されており、該マップ２から補正係数ｂを導出する。このマップ２では、内燃機関１の運転状態が負荷低下過渡運転状態の場合であっても、ポスト燃料噴射量を補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ２としてポスト燃料噴射を実行することにより、フィルタ１１の温度を目標温度Ｔｔとすることが可能となるように補正係数ｂが定められている。

マップ２において、補正係数ｂは正の値である。また、マップ２においては、酸化触媒１２の温度Ｔｒが低いほど補正係数ｂは大きい値となっている。これは、酸化触媒１２の温度Ｔｒが低いほど排気の温度が低いと判断出来、排気の温度が低いほど、排気温度の低下に伴うフィルタ１１の温度低下分が大きくなるためである。さらに、マップ２においては、上記マップ１と同様、フィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍが多いほど補正係数ａは小さい値となっている。これは、フィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍが多いほど、ＰＭの酸化によって発生する熱量が多くなり、排気温度の低下に伴うフィルタ１１の温度低下分が小さくなるためである。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０に進み、基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓに補正係数ｂを乗算することで補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ２を算出する。補正係数ｂは正の値であるため、補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ２は基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓより大きい値となる。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１１に進み、ポスト燃料噴射量を補正ポスト燃料噴射量Ｑｐ２としてポスト燃料噴射を実行する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

また、Ｓ１１２に進んだＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあると判断できるため、ポスト燃料噴射量を基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓとしてポスト燃料噴射を実行する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明した制御ルーチンによれば、フィルタ再生制御の実行中において内燃機関１の運転状態が負荷上昇過渡運転状態にあるときは、内燃機関１の吸入空気量Ｇａの上昇率ＲＧａ及びフィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍに基づいて基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓが増量補正されてポスト燃料噴射量が実行される。また、フィルタ再生制御の実行中において内燃機関１の運転状態が負荷低下過渡運転状態にあるときは、酸化触媒１２の温度Ｔｒ及びフィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍに基づいて基準ポスト燃料噴射量Ｑｐｂａｓｉｓが増量補正されてポスト燃料噴射量が実行される。

これにより、内燃機関１の運転状態が負荷上昇過渡運転状態にあるときは、持ち去り熱量の増加に伴って減少するフィルタ１１の熱量を、ポスト燃料噴射量の増量補正分の未燃燃料の酸化熱によって補うことが出来る。また、内燃機関１の運転状態が負荷低下過渡運転状態にあるときは、排気の温度低下に伴うフィルタ１１の温度低下分を、ポスト燃料噴射量の増量補正分の未燃燃料の酸化熱によって補うことが出来る。

従って、フィルタ再生制御の実行中において内燃機関１の運転状態が過渡運転状態にある場合であっても、フィルタ１１の温度低下を抑制することが出来、該フィルタ１１の温
度を目標温度Ｔｔに制御することが出来る。

また、上記制御ルーチンによれば、ポスト燃料噴射量を増量補正するときは、フィルタ１１におけるＰＭ堆積量Ｄｐｍが多いほどその増量補正量は少なくされる。そのため、フィルタ１１の温度低下を抑制しつつ、フィルタ１１の過昇温をも抑制することが出来る。

尚、内燃機関１の運転状態が負荷低下過渡運転状態となると排気の温度が低下するために、ポスト燃料噴射量を増量補正すると、酸化触媒１２よりも上流側の排気通路９の内壁面に付着する未燃燃料の付着量（以下、単に未燃燃料付着量と称する）が増加し易くなる。

そこで、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、ポスト燃料噴射量の積算量等に基づいて未燃燃料付着量を推定する。そして、フィルタ再生制御の実行中であって内燃機関１の運転状態が負荷低下過渡運転状態にあるときに、未燃燃料付着量が規定付着量より多くなった場合、ＥＣＵ２０はポスト燃料噴射を停止する。

ここで、規定付着量は、予め定められた値であって、白煙の大気中への排出量が許容範囲の上限値となる量である。

これにより、白煙の大気中への排出量を抑制することが出来、以ってエミッションの悪化を抑制することが出来る。

また、本実施例においては、酸化触媒１２より上流側の排気通路９に、燃料添加弁を設け、ポスト燃料噴射を実行する代わりにこの燃料添加弁から排気中に燃料を添加することで酸化触媒１２に未燃燃料を供給しても良い。この場合、燃料添加弁からの燃料添加量制御に本実施例に係るポスト燃料噴射量制御が適用される。

本発明の実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図。 本実施例に係るフィルタ再生制御におけるポスト燃料噴射制御の制御ルーチンを示すフローチャート。 補正係数ａ、ｂを導出するためのマップを示す図。マップ１は、内燃機関の吸入空気量の上昇率及びフィルタにおけるＰＭ堆積量と、補正係数ａとの関係を示すマップ。マップ２は、酸化触媒及びフィルタにおけるＰＭ堆積量と、補正係数ｂとの関係を示すマップ。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・気筒
９・・・排気通路
１０・・燃料噴射弁
１１・・パティキュレートフィルタ
１２・・酸化触媒
１３・・上流側排気温度センサ
１４・・下流側排気温度センサ
１６・・エアフローメータ
１７・・スロットル弁
１８・・アクセル開度センサ
２０・・ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
   前記パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路に設けられているか、もしくは、前記パティキュレートフィルタに担持されている、酸化機能を有する触媒と、
   該触媒より上流側から前記触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、
   規定条件が成立し且つ前記触媒の温度が活性温度以上のときに、前記未燃燃料供給手段によって前記触媒に未燃燃料を供給することで前記触媒を昇温させ、それによって前記パティキュレートフィルタを目標温度に昇温させることで、前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生制御の実行を開始するフィルタ再生制御実行手段と、
   該フィルタ再生制御実行手段によるフィルタ再生制御の実行中に前記未燃燃料供給手段から供給する未燃燃料の基準供給量を算出する基準供給量算出手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記フィルタ再生制御実行手段によるフィルタ再生制御の実行中に、前記運転状態検出手段によって検出される前記内燃機関の運転状態が、機関負荷が上昇する過渡運転状態にあるときは、前記基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を前記内燃機関の吸入空気量の上昇率に基づいて増量補正して前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を実行し、前記フィルタ再生制御実行手段によるフィルタ再生制御の実行中に、前記運転状態検出手段によって検出される前記内燃機関の運転状態が、機関負荷が減少する過渡運転状態にあるときは、前記基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を前記触媒の温度に基づいて増量補正して前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を実行する未燃燃料供給量補正手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記未燃燃料供給量補正手段が、前記基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を前記内燃機関の吸入空気量の上昇率に基づいて増量補正するときは、前記内燃機関の吸入空気量の上昇率が高いほどその増量補正量を多くし、前記基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を前記触媒の温度に基づいて増量補正するときは、前記触媒の温度が低いほどその増量補正量を多くすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を検出するＰＭ堆積量検出手段をさらに備え、
   前記未燃燃料供給量補正手段が、前記基準供給量算出手段によって算出される未燃燃料の基準供給量を増量補正するときは、前記ＰＭ堆積量検出手段によって検出される粒子状物質の堆積量が多いほどその増量補正量を少なくすることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記未燃燃料供給手段より下流側の前記排気通路の内壁面に付着する未燃燃料量の付着量を推定する未燃燃料付着量推定手段をさらに備え、
   前記フィルタ再生制御実行手段によるフィルタ再生制御の実行中であって、前記運転状態検出手段によって検出される前記内燃機関の運転状態が、機関負荷が低下する過渡運転状態にあるときに、前記未燃燃料付着量推定手段によって推定される未燃燃料量の付着量が規定付着量より多いときは、前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

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