JP2007064055A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化装置において、機関出力の低下を抑制しつつ内燃機関からの粒子状物質の排出量をパティキュレートフィルタにて連続酸化可能な量とすることができる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、内燃機関の高負荷側への過渡運転時においてパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど燃料供給手段から供給される燃料を増加させる燃料供給量増加手段（Ｓ１０５）と、を備える。粒子状物質の排出量をフィルタ温度に基づいて変更して連続再生可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンは経済性に優れている反面、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター（Particulate Matter：以下特に断らない限
り「ＰＭ」という。）の除去が重要な課題となっている。このため、大気中にＰＭが放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にＰＭの捕集を行うパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」とする）を設ける技術が周知である。

そして、フィルタに触媒を担持させることにより、ＰＭを連続的に除去する連続再生式フィルタが知られている。この連続再生式フィルタは、排気中のＰＭ量がある程度多くなると、ＰＭを連続的に除去することができなくなるため、フィルタにＰＭが堆積してしまう。そのため、フィルタに堆積したＰＭを別途除去する必要が生じる。例えば、フィルタに堆積したＰＭの量を算出し、該ＰＭの量が所定量以上となった場合にフィルタの再生を行う。

ここで、過渡運転時における内燃機関からのＰＭ排出量の変動を考慮して連続再生式フィルタに堆積しているＰＭの量を算出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術では、さらにフィルタの温度に対応したＰＭの除去量をも考慮してＰＭの堆積量を算出している。
特開２００４−２０４８２１号公報 特開２００４−３５３５２９号公報 特開２００２−２７６４４３号公報

ところで、内燃機関の高負荷側への過渡運転時には、内燃機関の負荷または回転数が増加するに従いフィルタの温度が上昇するが、フィルタの温度は負荷または回転数に遅れて上昇する。すなわち、内燃機関の負荷または回転数が増加することにより排気の温度が上昇しても、フィルタの熱容量により該フィルタの温度の上昇は排気の温度の上昇と比較して緩慢となる。そのため、内燃機関の負荷および回転数が定常時と高負荷側への過渡運転時とで同じとした場合には、定常時よりも過渡時のほうがフィルタの温度が低い。これにより、単位時間当たりにＰＭを酸化可能な量は定常時よりも過渡時のほうが少なくなる。

従って、過渡時において定常時と同じように内燃機関を制御したのでは、過渡時にＰＭを連続酸化することが困難となり、フィルタにＰＭが堆積したり、ＰＭが大気中に放出されたりするおそれがある。これに対し、内燃機関からのＰＭの排出量を減少させてＰＭの堆積等を抑制することが考えられる。例えば加速時に燃料噴射量を減少させることにより、ＰＭの排出量は減少するが、必要以上に燃料噴射量を減少させると機関出力の低下を招く。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、機関出力の低下を抑制しつつ内燃機関からの粒子状物質の排出量をパティキュレートフィルタにて連続酸化可能な量とすることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど前記燃料供給手段から供給される燃料を増加させる燃料供給量増加手段と、
を備えることを特徴とする。

連続再生式のパティキュレートフィルタは、連続的に粒子状物質を酸化させて該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去する。そして、パティキュレートフィルタで酸化される粒子状物質の量が、該パティキュレートフィルタで捕集される粒子状物質の量よりも多ければ、粒子状物質がパティキュレートフィルタにほとんど堆積しなくなる。

ここで、単位時間当たりに酸化できる粒子状物質の量は該パティキュレートフィルタの温度により変わる。すなわち、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、単位時間当たりに酸化可能な粒子状物質の量が増加する。一方、燃料供給手段から内燃機関の気筒内に供給される燃料量が多くなると、内燃機関からの排気中に含まれる粒子状物質の量が多くなる。そのため、パティキュレートフィルタに単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が多くなる。

従って、パティキュレートフィルタにおいて連続酸化可能な範囲で、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど内燃機関へ供給される燃料の量を増加させるようにすれば、粒子状物質の堆積を抑制することができる。そして、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制しつつ、内燃機関に供給する燃料量を可及的に多くすることができるので、加速時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時における内燃機関の出力を大きくすることができる。

また、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
過給機と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記過給圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど前記過給機による過給圧の上昇度合いを低下させる過給圧上昇手段と、
を備えることを特徴としてもよい。

ここで、過給圧を上昇させると吸入空気量が増加するため空燃比が高くなる。そのため内燃機関からの排気中に含まれる粒子状物質の量が少なくなる。これにより、パティキュレートフィルタに単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が少なくなる。すなわち、過給圧を高くすることにより、内燃機関から排出される粒子状物質の量が減少するため、パティキュレートフィルタの温度がより低くても粒子状物質を連続酸化することが可能となる。しかし、過給圧を高くしすぎると内燃機関若しくは過給機の許容値を超えるおそれ
がある。これに対し、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、過給圧の上昇度合いを小さくすれば、不必要な過給圧の上昇を抑制することができる。これにより、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制することができる。

また、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記燃料供給手段から供給される燃料の噴射圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど噴射圧の上昇度合いを低下させる燃料噴射圧上昇手段と、
を備えることを特徴としてもよい。

ここで、燃料噴射圧を上昇させると単位時間当たりに噴射される燃料量が増加するため、噴射完了までにかかる時間を短縮することができる。これにより噴射完了時期が早まるので粒子状物質の排出量が低減する。また、内燃機関に供給される燃料の噴射圧を上昇させることにより、燃料の霧化が促進される。これにより燃焼状態がより良くなり粒子状物質の排出量が低減する。以上より、燃料噴射圧を上昇させると、パティキュレートフィルタに単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が少なくなる。

すなわち、燃料の噴射圧を高くすることにより、内燃機関から排出される粒子状物質の量が減少するため、パティキュレートフィルタの温度がより低くても連続酸化を可能とすることができる。しかし、燃料の噴射圧を高くしすぎると燃焼騒音が発生するおそれがある。これに対し、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、燃料の噴射圧の上昇度合いを小さくすれば、この上昇度合いを連続再生可能な範囲で必要最小限の値とすることができる。これにより、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制することができる。

また、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関へ燃料を供給するときにメイン噴射に先立ってパイロット噴射を行うパイロット噴射手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が所定値以下の場合には、パイロット噴射を禁止するパイロット噴射禁止手段と、
を備えることを特徴としてもよい。

ここで、パイロット噴射を行わないと燃焼騒音が大きくなるものの粒子状物質の排出量が低減する。したがって、パイロット噴射を禁止することにより、パティキュレートフィルタに単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量を少なくすることができる。すなわち、パイロット噴射を禁止することにより、内燃機関から排出される粒子状物質の量が減少するため、パティキュレートフィルタの温度がより低い場合であっても連続酸化が可能となる。しかし、パイロット噴射を禁止すると燃焼騒音が発生するおそれがある。これに対し、パティキュレートフィルタの温度が所定値以下の場合にパイロット噴射を禁止すれば、燃焼騒音の発生を抑制しつつ連続再生が可能となる。これにより、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制することができる。

なお、「所定値」は、定常運転時のパティキュレートフィルタの温度にまだ十分に近づいていない場合のパティキュレートフィルタの温度としてもよい。また、内燃機関からの粒子状物質の排出量がパティキュレートフィルタにて連続再生可能な量を上回る場合のパティキュレートフィルタの温度を前記「所定値」としてもよい。

本発明によれば、機関出力の低下を抑制しつつ内燃機関からの粒子状物質の排出量をパティキュレートフィルタにて連続酸化可能な量とすることができる。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。なお、本実施例においては、燃料噴射弁３が、本発明における燃料供給手段に相当する。

前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプである。また、コモンレール４には、燃料の噴射圧を調整するための燃圧調整装置７が備えられている。

また、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。前記吸気枝管８は吸気管９に接続されている。吸気管９には、ターボチャージャ１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられている。

一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート１ｂを介して各気筒２の燃焼室と連通している。前記排気枝管１８は、前記ターボチャージャ１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、この排気管１９は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。また、タービンハウジング１５ｂよりも上流側と下流側とはバイパス通路２５により接続されている。このバイパス通路２５には、後述するＥＣＵ３５からの信号により開閉するウェイストゲートバルブ２６が設けられている。このウェイストゲートバルブ２６を開弁するとタービンハウジング１５ｂに流れる排気の量が減少して過給圧の上昇が抑制される。

また、前記排気管１９の途中には、上流から順に酸化触媒１６、およびパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）２０が設けられている。フィルタ２０には、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒という。）が担持されている。

このＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、一方、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯxを放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ
）等の還元成分が存在していれば、該ＮＯx触媒から放出されたＮＯxが還元される。また
、フィルタ２０は、温度等の所定の条件を満たすことにより捕集したＰＭを酸化させる連続再生式のフィルタである。

酸化触媒１６とフィルタ２０との間の排気管１９には、該排気管１９内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２４が取り付けられている。この排気温度センサ２４の出力信号に基づいてフィルタ２０の温度が検出される。なお、本実施例においては、排気温度センサ２４が、本発明におけるフィルタ温度検出手段に相当する。

また、本実施例においては、排気中に燃料を添加する燃料添加機構が備えられている。燃料添加機構は、図１に示されるように、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けられ、後述するＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射する燃料添加弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料を前記燃料添加弁２８へ導く燃料供給路２９と、を備えている。

さらに、内燃機関１には、クランクシャフトの回転位置に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ３３が設けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

ＥＣＵ３５には、排気温度センサ２４およびクランクポジションセンサ３３の他、運転者がアクセルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ３６が電気配線を介して接続されている。そして、ＥＣＵ３５には、これらセンサの出力信号が入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、ウェイストゲートバルブ２６、および燃料添加弁２８等が電気配線を介して接続されている。そして、ＥＣＵ３５はこれらの機器を制御する。

ここで、ディーゼルエンジンでは一般に、クランクポジションセンサ３３から得られる機関回転数と、アクセル開度センサ３６から得られる機関負荷と、良好なドライバビリティが得られる燃料噴射量と、の関係を予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ３５に記憶させている。そして、このマップに機関回転数および機関負荷を代入して得られる燃料噴射量に基づいてＥＣＵ３５が燃料を噴射させている。さらに、燃料噴射弁３からの燃料噴射量には最大値が設けられ、この最大値を超えないようにされる。この最大値は、機関回転数をパラメータとした一次元マップであり、各機関回転数において機関構成部材の温度、排気温度、気筒内圧力、および排気中の有害成分等が規定値を超えない値として予め実験等により求められＥＣＵ３５に記憶させている。

そして、車両加速時等などの機関出力が急激に上昇する運転状態では、機関回転数および機関負荷が略一定の定常状態と比較した場合、機関回転数および機関負荷が同じであってもフィルタ２０の温度が低い。そのため、フィルタ２０にて酸化可能なＰＭの量は定常時よりも加速時のほうが少なくなる。これに対し、ＰＭを大気中に放出させないように、若しくはＰＭをフィルタ２０に堆積させないように、前記燃料噴射量の最大値が定められている。そのため、大気中へのＰＭの放出や、フィルタ２０でのＰＭの堆積は抑制される。しかし、加速中にフィルタ２０の温度が上昇してＰＭを酸化可能な量が増加しても、加速中は燃料噴射量が制限されているので機関出力が制限される。そのため、車両の加速が緩慢となる。

一方、本実施例においては、車両の加速時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時時
にフィルタ２０の温度に基づいて燃料噴射弁３からの燃料噴射量を変える。すなわち、フィルタ２０の温度が高くなるほど燃料噴射量を増加させる。このときの増加量は、フィルタ２０の連続再生が可能な範囲において、機関回転数、機関負荷、およびフィルタ２０の温度をパラメータとして予め実験等により求めておく。

次に、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射量制御のフローについて説明する。図２は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射量制御のフローを示したフローチャートである。本フローは車両の加速運転時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。そして、本フローでは、現時点での機関回転数において定常運転されていると仮定したときに設定される燃料噴射量の最大値を「最大噴射量基準値」とする。加速時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時にはこの最大噴射量基準値をフィルタ２０の温度に応じて変更することにより新たな燃料噴射量の最大値を算出し、この燃料噴射量の最大値を超えない範囲で燃料噴射制御が行われる。

ステップＳ１０１では、機関回転数が読み込まれる。機関回転数は、クランクポジションセンサ３３からの出力信号により得ることができる。

ステップＳ１０２では、機関回転数に基づいて最大噴射量基準値が算出される。最大噴射量基準値は、機関回転数をパラメータとする一次元マップにより算出される。

ステップＳ１０３では、フィルタ２０の温度が検出される。フィルタ２０の温度は排気温度センサ２４の出力信号から得ることができる。また、例えば特開２００３−２５４０３８号公報に記載された方法によりフィルタ２０の温度を推定してもよい。

ステップＳ１０４では、機関回転数およびフィルタ２０の温度から最大噴射量基準値の補正値を算出する。この補正値は、次のステップ１０５で最大噴射量基準値から減じられる値である。そして、現時点での機関回転数およびフィルタ２０の温度にて連続再生が可能なＰＭ量を内燃機関１から排出させるように燃料噴射量の最大値を小さくするために補正値は用いられる。最大噴射量基準値の補正値は、機関回転数およびフィルタ２０の温度をパラメータとして予め実験等により求められる二次元マップから得ることができる。そして、この補正値は、フィルタ２０の温度が高くなるほど小さくなる。すなわち、補正後の燃料噴射量の最大値は、フィルタ２０の温度が高くなるほど定常運転時の最大噴射量基準値に近づく。

ステップＳ１０５では、最大噴射量基準値から補正値を減算した値が新たな燃料噴射量の最大値として算出される。なお、本実施例においては、ステップＳ１０５を実行するＥＣＵ３５が、本発明における燃料供給量増加手段に相当する。

このようにして得られた燃料噴射量の最大値を超えないように燃料噴射量を決定して内燃機関１を作動させることにより、内燃機関１からのＰＭ排出量をフィルタ２０の連続再生が可能な範囲内とすることができる。また、燃料噴射量の最大値を大きくすることができるので機関出力を増加させることができる。以上より、大気中へのＰＭ放出やフィルタ２０へのＰＭの堆積を抑制しつつ、機関出力を向上させることができる。

また、本実施例および後述の各実施例は、組み合わせて適用することができる。そして、組み合わせて適用した場合には、夫々の実施例における制御量は小さくしてもよい。

本実施例においては、車両の加速時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時にフィルタ２０の温度に基づいて過給圧を変える。その他の構成については実施例１と同様なので
説明を省略する。

ここで、過給圧が上昇したときに燃料噴射量が変化しないと気筒２内の空燃比が高くなるためＰＭが発生しにくくなる。そのため、フィルタ２０に捕集されるＰＭの量も少なくなる。そこで、本実施例では、内燃機関１から排出されるＰＭの量が、現時点でのフィルタ２０の温度にて連続再生可能なＰＭの量以下となるように過給圧を調整する。すなわち、フィルタ２０の温度が低いほど過給圧の上昇度合いを大きくする。過給圧の調整は、ウェイストゲートバルブ２６の開度を調整することにより行われる。また、ターボチャージャ１５が可変容量型ターボチャージャの場合には、ノズルベーンの開度を調整することにより過給圧を調整することができる。

図３は、本実施例に係る内燃機関の過給圧制御のフローを示したフローチャートである。本フローは車両の加速運転時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。そして、本フローでは、現時点での機関回転数において定常運転されていると仮定したときに設定される過給圧の最大値を「最大過給圧基準値」とする。内燃機関１の高負荷側への過渡運転時にはこの最大過給圧基準値をフィルタ２０の温度に応じて変更することにより新たな過給圧の最大値を算出し、この過給圧の最大値を超えない範囲で過給圧の制御が行われる。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。

ステップＳ２０１では、機関回転数に基づいて最大過給圧基準値が算出される。最大過給圧基準値は、機関回転数をパラメータとする一次元マップにより算出される。

ステップＳ２０２では、機関回転数およびフィルタ２０の温度から最大過給圧基準値の補正値を算出する。この補正値は、次のステップ２０３で最大過給圧基準値に加えられる値である。そして、現時点での機関回転数およびフィルタ２０の温度にて連続再生が可能なＰＭ量を内燃機関１から排出させるように過給圧の最大値を大きくするために補正値が用いられる。最大過給圧基準値の補正値は、機関回転数およびフィルタ２０の温度をパラメータとして予め実験等により求められる二次元マップから得ることができる。そして、この補正値は、フィルタ２０の温度が高くなるほど小さくなる。すなわち、補正後の過給圧の最大値は、フィルタ２０の温度が高くなるほど定常運転時の最大過給圧基準値に近づく。

ステップＳ２０３では、最大過給圧基準値に補正値を加算した値が新たな過給圧の最大値として算出される。なお、本実施例においては、ステップＳ２０３を実行するＥＣＵ３５が、本発明における過給圧上昇手段に相当する。

このようにして得られた過給圧の最大値を超えないように過給圧を決定して内燃機関１を作動させることにより、内燃機関１からのＰＭ排出量をフィルタ２０の連続再生が可能な範囲内とすることができる。また、過給圧の上昇により機関出力を増加させることができる。以上より、機関出力を向上させつつ大気中へのＰＭ放出やフィルタ２０へのＰＭの堆積を抑制することができる。

本実施例においては、車両加速時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時にフィルタ２０の温度に基づいて燃料噴射圧を変える。その他の構成については実施例１と同様なので説明を省略する。

ここで、燃料噴射圧を上昇させるとＰＭの発生量が減少する。そのため、フィルタ２０に捕集されるＰＭの量も少なくなる。そこで、本実施例では、内燃機関１から排出される
ＰＭの量が、現時点でのフィルタ２０の温度にて連続再生可能なＰＭの量以下となるように燃料噴射圧を調整する。例えば、フィルタ２０の温度が低いほど噴射圧を高くする。燃料噴射圧の調整は、燃圧調整装置７によりコモンレール４内の燃圧を調整することにより行われる。

図４は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射圧制御のフローを示したフローチャートである。本フローは車両の加速運転等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。そして、本フローでは、現時点での機関回転数において定常運転されていると仮定したときに設定される燃料噴射圧の最大値を「最大噴射圧基準値」とする。内燃機関１の高負荷側への過渡運転時にはこの最大噴射圧基準値をフィルタ２０の温度に応じて変更することにより新たな燃料噴射圧の最大値を算出し、この燃料噴射圧の最大値を超えない範囲で燃料噴射圧の制御が行われる。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。

ステップＳ３０１では、機関回転数に基づいて最大噴射圧基準値が算出される。最大噴射圧基準値は、機関回転数をパラメータとする一次元マップにより算出される。

ステップＳ３０２では、機関回転数およびフィルタ２０の温度から最大噴射圧基準値の補正値を算出する。この補正値は、次のステップ３０３で最大噴射圧基準値に加えられる値である。そして、現時点での機関回転数およびフィルタ２０の温度にて連続再生が可能なＰＭ量を内燃機関１から排出させるように燃料噴射圧の最大値を大きくするために補正値が用いられる。最大噴射圧基準値の補正値は、機関回転数およびフィルタ２０の温度をパラメータとして予め実験等により求められる二次元マップから得ることができる。そして、この補正値は、フィルタ２０の温度が高くなるほど小さくなる。すなわち、補正後の燃料噴射圧の最大値は、フィルタ２０の温度が高くなるほど定常運転時の最大噴射圧基準値に近づく。

ステップＳ３０３では、最大噴射圧基準値に補正値を加算した値が新たな燃料噴射圧の最大値として算出される。なお、本実施例においては、ステップＳ３０３を実行するＥＣＵ３５が、本発明における燃料噴射圧上昇手段に相当する。

このようにして得られた燃料噴射圧の最大値を超えないように燃料噴射圧を決定して内燃機関１を作動させることにより、内燃機関１からのＰＭ排出量をフィルタ２０の連続再生が可能な範囲内とすることができる。これにより、大気中へのＰＭ放出やフィルタ２０へのＰＭの堆積を抑制することができる。

本実施例においては、車両加速時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時にフィルタ２０の温度に基づいてパイロット噴射を停止させる。その他の構成については実施例１と同様なので説明を省略する。

ここで、パイロット噴射を行うと燃焼騒音が小さくなるもののＰＭの排出量が多くなる。逆にパイロット噴射を停止させることにより燃焼騒音が大きくなるもののＰＭの排出量を減少させることができる。従って、フィルタ２０の温度が低いときにパイロット噴射を停止させれば、燃焼騒音の発生を抑制しつつ内燃機関１からのＰＭの排出量をフィルタ２０にて連続再生可能な量にまで減少させ得る。そこで、本実施例では、内燃機関１から排出されるＰＭの量が、現時点でのフィルタ２０の温度にて連続再生可能なＰＭの量よりも多くなるとパイロット噴射を禁止する。

図５は、本実施例に係るパイロット噴射制御のフローを示したフローチャートである。
本フローは加速時等の内燃機関１の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。なお、他の実施例におけるフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。

ステップＳ４０１では、現時点での機関回転数で定常運転されているとした場合のフィルタ２０の温度を算出する。定常状態における機関回転数とフィルタ２０の温度との関係を予め実験等により求めてマップ化しＥＣＵ３５に記憶させておく。そして、このマップにステップＳ１０１で得られる機関回転数を代入して定常運転時のフィルタ２０の温度を求めることができる。

ステップＳ４０２では、ステップＳ４０１で得られる定常運転時のフィルタ２０の温度Ｔｄｃから、ステップＳ１０３で得られる現時点でのフィルタ２０の温度Ｔｄを減じた値が所定値よりも大きいか否か判定される。この所定値は、内燃機関１から排出されるＰＭの量がフィルタ２０にて連続再生可能となる温度差の上限値として予め実験等により定められる。また、所定値は、ステップＳ４０１で得られる定常運転時でのフィルタ２０の温度Ｔｄと、ステップＳ１０３で得られる現時点でのフィルタ２０の温度Ｔｄと、が十分に近づいたとすることのできる値の上限値としてもよい。

ステップＳ４０３では、パイロット噴射が禁止される。なお、本実施例においては、ステップＳ４０３を実行するＥＣＵ３５が、本発明におけるパイロット噴射禁止手段に相当する。

ステップＳ４０４では、パイロット噴射が許可される。なお、本実施例においては、ステップＳ４０４を実行するＥＣＵ３５が、本発明におけるパイロット噴射手段に相当する。

このようにして、内燃機関１から排出されるＰＭの量がフィルタ２０で連続酸化可能な量を超えた場合には、パイロット噴射を禁止することによりＰＭの排出量を減少させるので、大気中へのＰＭ放出やフィルタ２０へのＰＭの堆積を抑制しつつ、機関出力を向上させることができる。

実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係る内燃機関の燃料噴射量制御のフローを示したフローチャートである。 実施例２に係る内燃機関の過給圧制御のフローを示したフローチャートである。 実施例３に係る燃料噴射圧制御のフローを示したフローチャートである。 実施例４に係るパイロット噴射制御のフローを示したフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
１ｂ 排気ポート
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ コモンレール
５ 燃料供給管
６ 燃料ポンプ
７ 燃圧調整装置
８ 吸気枝管
９ 吸気管
１５ ターボチャージャ
１５ａ コンプレッサハウジング
１５ｂ タービンハウジング
１６ 酸化触媒
１８ 排気枝管
１９ 排気管
２０ パティキュレートフィルタ
２４ 排気温度センサ
２５ バイパス通路
２６ ウェイストゲートバルブ
２８ 燃料添加弁
２９ 燃料供給路
３３ クランクポジションセンサ
３５ ＥＣＵ
３６ アクセル開度センサ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
   前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
   前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど前記燃料供給手段から供給される燃料を増加させる燃料供給量増加手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
   過給機と、
   前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
   前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記過給圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど前記過給機による過給圧の上昇度合いを低下させる過給圧上昇手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
   前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
   前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記燃料供給手段から供給される燃料の噴射圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど噴射圧の上昇度合いを低下させる燃料噴射圧上昇手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
   前記内燃機関へ燃料を供給するときにメイン噴射に先立ってパイロット噴射を行うパイロット噴射手段と、
   前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
   前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が所定値以下の場合には、パイロット噴射を禁止するパイロット噴射禁止手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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