JP2009127486A - 内燃機関の排気燃料添加制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオ燃料を用いる場合であっても排気燃料添加弁の詰まりを容易に抑制することができる内燃機関の排気燃料添加制御装置を提供する。
【解決手段】バイオ燃料濃度をバイオ濃度センサ１９によって検知し（ステップＳ１０）、その後運転条件を読み込み、排気温度を推定し（ステップＳ１１）、この得られた排気温度に応じて、添加なしの期間である最大噴射間隔を軽油（１００％）の値Ａを基本として補正し（ステップ１２）、この補正に応じて、排気燃料添加制御を実行する（ステップ１３）。
【選択図】 図２

Description

この発明は、排気燃料添加弁を備えバイオ燃料を使用可能な内燃機関の排気燃料添加制御装置に関し、更に詳しくは、バイオ燃料濃度が高い時であっても排気燃料添加弁の詰まりを容易に抑制することができる内燃機関の排気燃料添加制御装置に関する。

近年、自動車等に搭載される内燃機関では、排気エミッションを向上させることが要求されている。すなわち、内燃機関から排気ガスを大気中に放出する前に、排気ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等のガス成分を浄化若しくは除去することを要求されている。

ディーゼルエンジンや、希薄燃焼可能なガソリンエンジンでは、高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼に供して機関運転を行う運転領域が、全運転領域の大部分を占める。この種のエンジンでは一般に、リーン雰囲気でＮＯｘを吸収することのできるＮＯｘ触媒が排気系に備えられている。

ＮＯｘ触媒は、排気中の還元成分濃度が低い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の還元成分濃度が高い状態ではＮＯｘを放出する特性を有している。排気中に放出されたＮＯｘは、排気中にＨＣやＣＯ等の還元成分が存在していれば、それらと速やかに反応して窒素に還元される。

また、ＮＯｘ触媒が吸蔵できるＮＯｘの量には限界量（飽和量）が存在し、当該触媒がその飽和量を上回るＮＯｘを吸蔵している場合には、排気中の還元成分濃度が低い状態にあってもそれ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。

そこで、従来の内燃機関の排気浄化装置にあっては、内燃機関の排気系に還元剤（内燃機関の燃料の一部）を供給するための排気燃料添加弁を備え、当該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達する前に、当該ＮＯｘ触媒に流入する排気に還元剤としての燃料を所定インターバルで繰り返し添加する排気燃料添加制御が行われている。

このように排気燃料添加弁を通じて排気系に所定タイミングで還元剤が供給されると、その還元剤は排気中の還元成分濃度を高め、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出および還元浄化するとともに、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させる。したがって、ＮＯｘ触媒に流入する排気中の還元成分を所望の時期に増量することができ、ＮＯｘ触媒の排気浄化効率を常に高く維持することが可能となる。

特に、軽油を燃料とする圧縮着火式のディーゼルエンジンでは、上記ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等に加え、排気ガス中に含まれる煤や，ＳＯＦ（Sol bule Organic Fraction）等の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を浄化若しくは除去することを要求されている。

したがって、上記排気燃料添加弁の噴孔がデポジットによって詰まることは、これらの排気浄化作用に重大な支障を来すこととなるため、排気燃料添加弁の詰まりを抑制するための種々の技術が提供されている。

たとえば、燃料が燃料タンクから内燃機関に供給されるまでの経路における当該燃料タンクとインジェクタとの間に、燃料中に含まれる金属や金属イオンを燃料から分離除去する金属イオン除去手段を備え、インジェクタ内での金属の析出・堆積を防止し、インジェクタを長期間安定に駆動させる技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、上記のような排気燃料添加弁の詰まりを抑制する技術としてつぎのようなものも提案されている（たとえば、特許文献２参照）。すなわち、内燃機関の排気通路に設けられ還元剤の存在下で窒素酸化物を還元するＮＯx触媒と、ＮＯx触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置と、還元剤供給装置の噴射孔の詰まる時期を推定する詰まり推定手段と、詰まり推定手段により推定された詰まり時期よりも前に噴射孔の詰まりを抑制するための還元剤を少量噴射させる詰まり抑制手段と、を備え、還元剤が固化すると推定された時期以前に還元剤を噴射させて還元剤供給装置の詰まりを抑制するものである。

また、近年では、エネルギー対策や環境対策等の観点から、ガソリンや軽油等の標準燃料に対する代替燃料としてアルコールや、いわゆるバイオ燃料等の含酸素燃料も注目されており、これらの燃料を使用可能な内燃機関の開発も要請されている。

特開２００６−１０５０９２号公報 特開２００３−２２２０１９号公報

しかしながら、このようなバイオ燃料であるバイオ軽油（たとえば、ＲＭＥ（RapeSeed (oil) MethylEster の略称：菜種油をメチルエステル化したバイオディーゼル燃料）、廃食油等）は、標準軽油に比べて蒸発性が非常に悪いという特徴がある。
例えば図１３に示すように、バイオ燃料（ＲＭＥ１００）は、標準軽油が９０容量％蒸発する温度（約３３０℃）であっても、１０容量％以下しか蒸発しない。ここで、図１３は、標準軽油とバイオ燃料の蒸留特性と温度との関係を示す図である。

上記特許文献１に係る従来技術にあっては、バイオ軽油濃度については考慮されていないため、バイオ燃料と軽油との混合燃料を当該内燃機関（たとえば、ディーゼルエンジン）に使用する場合、バイオ燃料濃度が高くなるほど、排気燃料添加弁には未蒸発の燃料残渣が残り易く、この残渣が核となってデポジットへと発達していく。このため、バイオ燃料濃度が高くなるほど、排気燃料添加弁が詰まり易くなるという課題があった。

また、排気燃料添加の休止期間中は、排気燃料添加弁近傍の温度が高くなり、燃料添加によるデポジット洗浄もできないため、排気燃料添加弁のデポジットは、当該休止期間中に最も形成され易く、このデポジットが排気燃料添加弁の詰まりの主因となっていた。

更に、排気燃料添加弁が詰まると、ＮＯｘ還元やＰＭ再生、硫黄被毒再生ができなくなってしまい、車両走行に支障を来す虞もあった。

また、バイオ混合軽油（ＲＭＥ、腐食油等）は高沸点成分が多く、高濃度で多く使用されているほど排気燃料添加弁が詰まりやすい一方で、パラフィンや含産酸素燃料の効果により、軽油に比べ詰まりが生成しにくい要件がある。よって、排気燃料添加弁を詰まり防止のために燃料噴射を多用すると、不要な燃費悪化を伴う虞があるので、適正な燃料添加を行うことが切望されている。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バイオ燃料を用いる場合であっても排気燃料添加弁の詰まりを容易に抑制することができる内燃機関の排気燃料添加制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の内燃機関の排気燃料添加制御装置の発明は、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の還元成分濃度が高くなるとＮＯｘの還元反応を促す特性を備えたＮＯｘ触媒と、前記排気系を通じて前記ＮＯｘ触媒に流入する前記排気ガス中に使用燃料の一部を還元剤として噴射添加する排気燃料添加弁と、前記排気燃料添加弁の詰まりを抑制する制御を行う添加弁詰まり抑制手段と、を備えた内燃機関の排気燃料添加制御装置において、更に前記使用燃料としてのバイオ燃料の濃度を検知または推定するバイオ燃料濃度検知手段を備え、添加燃料中のバイオ軽油濃度に応じて、添加弁の詰り防止制御を実行する際、バイオ燃料の燃料性状や運転状態のいずれか一方または両方を検出し、このバイオ燃料の燃料性状または運転領域のいずれか一方または両方の値から排気燃料添加の噴孔の詰まりの生成のし易さを算出し、添加弁詰まり抑制手段を補正することを特徴とするものである。

また、第２の内燃機関の排気燃料添加制御装置の発明は、第１の発明において、前記エンジン回転数と燃料噴射量から排気温度を推定し、該推定排気温度から前記添加弁詰まり抑制手段を補正することを特徴とするものである。

第３の内燃機関の排気燃料添加制御装置の発明は、第１または２の発明において、前記ＮＯｘ触媒の上流側にＰＭフィルタを配置する際、後流側のＮＯｘ触媒に添加する排気燃料の添加期間を変更しない添加弁詰まり抑制手段を実行することを特徴とするものである。

第４の内燃機関の排気燃料添加制御装置の発明は、第１または２の発明において、前記ＮＯｘ触媒の後流側にＰＭフィルタを配置する際、前記ＮＯｘ触媒および前記ＰＭフィルタの上流側にそれぞれ第１の排気燃料添加弁と第２の排気燃料添加弁を設けると共に、下流側の第２の排気燃料添加弁に対し、上流側の第１の排気燃料添加弁の添加燃料量、燃料蒸発性、添加燃料の有無または燃料添加間隔の少なくとも一つの性状に応じて添加弁詰まり抑制手段を補正することを特徴とするものである。

第５の内燃機関の排気燃料添加制御装置の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記添加弁詰まり抑制制御は、前記排気燃料添加弁からの燃料添加頻度を変更することを特徴とするものである。

この発明に係る内燃機関の排気燃料添加制御装置によれば、燃料性状（例えば蒸留特性、含酸素量、動粘度、アロマ量、高セタン価など）や運転状態（例えばエンジン回転数、噴射量など）のいずれか一方または両方の情報から、排気燃料添加弁の詰まりを防止する最大噴射間隔を軽油（１００％）の値を基本として補正するので、排気燃料添加弁の噴孔の詰まりを防止することができると共に、不要な燃費悪化を抑制することができる。

以下に、この発明に係る内燃機関の排気燃料添加制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施例１に係る内燃機関の排気燃料添加制御装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。図１に示すように、内燃機関（以下、エンジンと記す。）１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、燃焼室２０内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する吸気系３０、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する排気系４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。

燃料供給系１０は、バイオ燃料を貯留する燃料タンク１８、メイン燃料通路Ｐ０、燃料フィルタ１８ａ、サプライポンプ１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１４、排気燃料添加弁１７、機関燃料通路Ｐ１および添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成されている。

また、燃料タンク１８には、燃料のバイオ濃度を検知するバイオ濃度センサ（バイオ燃料濃度検知手段）１９が設けられている。なお、このバイオ濃度センサ１９は、たとえば燃料の粘度や温度等の計測値からバイオ燃料濃度を検知または推定できるように構成されていればよく、その検知・推定原理は問わない。

サプライポンプ１１は、燃料タンク１８からメイン燃料通路Ｐ０を介して汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を経てコモンレール１２に供給する。コモンレール１２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定圧力に蓄圧し、各燃料噴射弁１３に分配する。電磁弁である燃料噴射弁１３は、所定時期に燃焼室２０内に燃料を噴射供給する。

また、サプライポンプ１１は、燃料タンク１８から汲み上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して排気燃料添加弁１７に供給する。遮断弁１４は、必要時に添加燃料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を停止する。

なお、添加燃料通路Ｐ２には調量弁（図示せず）も設けられている。この調量弁は、排気燃料添加弁１７に供給する燃料の圧力（燃圧）を制御する。また、電磁弁である排気燃料添加弁１７は、還元剤として機能する燃料を、適宜量、適宜タイミングで後述する触媒コンバータ４１ａ，４１ｂ上流に添加供給する。

また、エンジン１には、その排気により吸気を過給するターボチャージャ５０を備えている。ターボチャージャ５０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。このインタークーラ３１よりも下流に設けられたスロットル弁３２は、いわゆる電子スロットルであり、吸入空気の供給量を調整する。

また、エンジン１には、吸気系３０と排気系４０をバイパスし、排気の一部を吸気系３０に戻すＥＧＲ通路６０が設けられている。ＥＧＲ通路６０には、排気流量を調整するＥＧＲ弁６１と、排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２が設けられている。なお、ＥＧＲクーラ６２の上流側には、図示しない触媒が設けられている。

また、排気系４０は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担体に担持したＮＳＲ（ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒コンバータ４１ａと、多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元触媒が担持され構成されるＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒コンバータ４１ｂと、その下流側に設けられた酸化触媒コンバータ４２とを備えている。

これらの触媒コンバータ４１ａ，４１ｂは、排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下するとともに還元雰囲気で吸蔵したＮＯｘを放出し還元するためのものである。

特に、ＤＰＮＲ触媒コンバータ４１ｂは、上記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が、ＰＭを補足するフィルターの役割をする多孔質セラミック構造体に担持されて構成されているので、リーン燃焼時には、ＰＭが多孔質構造のセラミック構造体に一時的に捕集され、排出ガス中の酸素により酸化される。

また、ＮＯｘはリーン燃焼時に触媒に一旦吸蔵され、その後瞬間的にリッチ燃焼が行われる際に、還元浄化される。リッチ燃焼時には、吸蔵されたＮＯｘが還元される際に発生する酸素により、ＰＭが酸化浄化される。

なお、上記触媒コンバータ４１ａ，４１ｂの温度が比較的低い場合等においては、排気燃料添加弁１７による添加燃料が触媒コンバータ４１ａ，４１ｂをすり抜けてしまう場合があるが、酸化触媒コンバータ４２によりこれを確実に酸化することができる。

また、エンジン１の各部位には、吸気量を検出するエアフロメータ７２、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ７３、ＤＰＮＲ触媒コンバータ４１ｂの上流側と下流側の排気温度を検出する排気温センサ７４ａ，７４ｂ、ＮＳＲ触媒コンバータ４１ａおよびＤＰＮＲ触媒コンバータ４１ｂの上流側と下流側との圧力差を検出する圧力センサ７５が設けられている。

また、図示を省略するが、エンジン１の各部位には、コモンレール１２内の燃料の温度と圧力を検出する温度センサおよび圧力センサ、エンジン１のクランク軸回転を検出するクランクポジションセンサ、吸気温度を検出する吸気温センサ、吸気圧力を検出する吸気圧センサ、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ、スロットル弁３２の開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ等が設けられている。

図示しない電子制御装置であるＥＣＵは、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これらの信号に基づき燃料噴射弁１３や排気燃料添加弁１７の開閉制御等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実施し、また添加弁詰まり抑制手段および排気燃料添加制御装置として機能するものである。

つぎに、本実施例１に係る制御方法について図２に基づいて図１、図３、図４を参照しつつ説明する。ここで、図２は、制御方法を示すフローチャート、図３は、バイオ燃料低濃度時および燃料が軽油のみの場合における燃料添加なしの期間Ａと、バイオ燃料使用時における燃料添加なしの期間Ｂを示す説明図である。

図４は添加なし期間のマップの一例であり、エンジン回転数と燃料噴射量との関係図である。図５は添加なし期間の補正係数の一例を示す図であり、各バイオ軽油濃度に応じた排気温度と補正係数（Ｂ／Ａ）との関係図である。また、図６は未蒸発燃料の排気温度における関係図、図７はすす生成量の排気温度における関係図、図８は図６および図７の関係を補正係数として求めた排気温度と補正係数との関係図である。

本制御は、図示しない上記ＥＣＵによって実行される。
図２に示すように、先ず、バイオ燃料のバイオ軽油濃度をバイオ濃度センサ１９によって検知する（ステップＳ１０）。
つぎに、運転条件を読み込む。ここで運転条件とは例えばエンジン回転数と燃料噴射量からあらかじめ求めたマップに基づき、排気温度を推定する（ステップＳ１１）。

次に、この得られた運転状態の情報の排気温度に応じて、添加なしの期間を補正する。すなわち、排気燃料添加弁の詰まりを防止する最大噴射間隔を軽油（１００％）の値Ａを基本として補正する（ステップ１２）。
この際、バイオ軽油濃度に応じて補正係数が変化するので、図５より補正係数を求めることとなる。
この補正に応じて、例えば燃料添加頻度を変更して排気燃料添加制御を実行し（ステップ１３）、制御を終了する。

上記作用により、排気燃料添加弁の噴孔の詰まりを防止することができると共に、運転状況により不要な燃費悪化を抑制することができる。
すなわち、軽油１００％の添加なし期間Ａよりも詰まりの発生が生成し易い条件（例えば図４中、「Ａ＞Ｂの領域」）では、軽油１００％の添加なし期間よりも短い期間の添加とする必要がある。

これに対し、軽油１００％よりも詰まりの発生が生成し難い条件（例えば図４中、「Ａ＜Ｂの領域」）では、軽油１００％の添加なし期間よりも長い期間の添加とすることができ、燃料を余分に添加する必要がなくなる。
また、高い負荷時における詰まり制御の回数を減ずることにより、触媒床温度の上昇を抑制し、触媒の熱劣化を防止することができる。

これは以下の理由による。
バイオ燃料使用時において、詰まりは噴射終了時の液滴が蒸発せず噴射弁に再付着すること、および、雰囲気（排ガス）中のすす（ＰＭ）や排気燃料添加弁から噴射した燃料がすすを生成することにより生じている。

したがって、排気燃料添加弁の詰まりは、燃料の蒸発性およびすすの生成し易さに依存することとなる。
そこで、これらの影響の大小を決定する因子として例えば排気温度を基準にすると、図６に示すように、未燃液滴は低温ほど燃料蒸発特性の影響が大きく、高沸点成分の多いバイオ燃料は未蒸発燃料（液滴）が残存し易い結果となる。しかしながら、ある温度以上になると、沸点を超えるため燃料の蒸発性に依存しない結果となる。

また、バイオ燃料の含酸素効果により、図７に示すように、排気ガス中のすすの温度および排気燃料添加弁から噴射した燃料によるすす生成は、バイオ燃料では軽油に比べ軽減されるが、低負荷（低排気温）条件ではすす濃度は低い結果となる。

この結果、図８に示すように、詰まりの付着を回避できる添加なし期間は、排気温度は低い温度条件ではバイオ燃料使用時は軽油より短くする必要があり、ある排気温度以上では蒸発性の影響がなくなり、バイオ燃料では軽油よりも長く使用できることとなる。
そして、この図８の関係図をバイオ燃料の各濃度（１００％、９０％…）に応じて求めたものが図５の排気温度と係数（Ｂ／Ａ）との関係図となる。

また、図４に示すように予め実験などで求めたエンジン運転領域における添加なし期間のマップ例を求めておくことができる。
この結果、本実施例においては、図２に示すように、検出項目として、先ず燃料のバイオ軽油の混合濃度を検出し（ステップ１０）、運転条件（回転数と噴射量）から予めもとめたマップより排気温度を推定する（ステップ１１）、この推定された排気温度に応じたバイオ軽油１００％における補正値を補完し、添加なしの期間の補正値（Ｂ／Ａ）を決定し、補正を行う（ステップ１２）。そして、この補正値を元に、適正な燃料の添加を行うこととなる添加弁詰まり制御手段によるつまり制御を行うことができる（ステップ１３）。

ここで、運転条件の代わりに燃料性状（噴霧液滴、蒸発に影響する因子、すすの生成に影響する因子）も適用するようにしてもよい。さらに燃料性状として、動粘度も単独の値でまたは加味して用いることができる。また、すすの生成に影響する因子としては、例えばアロマ量、カーボン数分布、高セタン価などがあるがこれらの因子に限定されるものではない。

以上のように、この実施例１に係る内燃機関の排気燃料添加制御装置によれば、バイオ燃料の使用に際して、その濃度に応じて、詰まり抑制制御までの添加なしの期間を短く設定するだけではなく、燃料性状や運転条件を求め、デポジットの生成量に応じて、添加なしの期間を補正することにより、排気燃料添加弁１７の噴孔にデポジットが形成しにくくなるので、排気燃料添加弁１７の詰まりを抑制することができる。

また、常に排気燃料添加弁を詰まり防止のために燃料噴射を多用することが無くなり、不要な燃料消費を抑制することができる。さらに、この詰まりが抑制されることにより、ＮＯｘ還元やＰＭ再生、硫黄被毒再生を支障なく行なうことができる。

図９−１〜図９−３は、この発明の実施例２に係る排気ガスの触媒手段の設置例に応じた燃料排気添加の期間と変更の有無に関するものである。

〔実施例２−１〕
図９−１は図１に示すディーゼルエンジンシステムのエンジンから排気される触媒手段として、ＤＰＮＲ４１ｂを上流側に設置すると共に、その下流側に酸化触媒４２を設置し、前記ＤＰＮＲの上流側にのみ排気燃料添加弁１７を設けたものである。

図９−１の例においては、燃料排気添加制御として、排気燃料添加弁１７をＤＰＮＲ４１ｂの上流側のみに設置しているので、実施例１で説明した燃料性状等による排気添加なし期間の補正（係数Ｂ／Ａ）を行うようにしている。

〔実施例２−２〕
図９−２は図１に示すディーゼルエンジンシステムのエンジンから排気される触媒手段として、ＰＭフィルタ４４を上流側に設置すると共に、その下流側にＮＳＲ触媒４１ａを設置し、前記ＰＭフィルタ４４とＮＳＲ触媒４１ａとの各々の上流側に第１の排気燃料添加弁１７ａと第２の排気燃料添加弁１７ｂとを設けたものである。

図９−２の例においては、燃料排気添加制御として、第１の排気燃料添加弁１７ａに対しては、実施例１で説明した燃料性状等による排気添加なし期間の補正（係数Ｂ／Ａ）を行うようにしている。

一方、第２の排気燃料添加弁１７ｂに対しては、実施例１で説明した燃料性状等による排気添加なし期間の補正（係数Ｂ／Ａ）を行う必要はない。これは、ＰＭフィルタ４４の後流側に設置したＮＳＲ触媒４１ａに導入される排ガスはすす等が除去されたクリーンな排ガスとなっており、排気燃料を余分に添加する必要がないからである。これにより燃費の向上に寄与することとなる。

〔実施例２−３〕
図９−３は図１に示すディーゼルエンジンシステムのエンジンから排気される触媒手段として、ＮＳＲ触媒４１ａを上流側に設置すると共に、その下流側にＰＭフィルタ４４を設置し、前記ＮＳＲ触媒４１ａとＰＭフィルタ４４との各々の上流側に第１の排気燃料添加弁１７ａと第２の排気燃料添加弁１７ｂとを設けたものである。

図９−３の例においては、燃料排気添加制御として、第１の排気燃料添加弁１７ａに対しては、実施例１で説明した燃料性状等による排気添加なし期間の補正（係数Ｂ／Ａ）を行うようにしている。

また、同様に、第２の排気燃料添加弁１７ｂに対しても、実施例１で説明した燃料性状等による排気添加なし期間の補正（係数Ｂ／Ａ）を行うようにしている。

なお、これらの補正の際には、排気温度を各触媒に設けた温度計で計測することで、図５に示す関係から補正係数を求めるようにすればよい。

このように、本実施例においては、実施例２−２のように、ＰＭフィルタ機能を有する触媒の上流に配置された第１の排気燃料添加弁１７ａにのみに対してその添加制御の補正を反映することにより、排気燃料添加弁の詰まりを防止しつつ不要な燃費悪化を最小限に抑制することができる。

したがって、この実施例２に係る内燃機関の排気燃料添加制御装置によれば、設置する触媒手段の機能に基づいて排気燃料添加制御を実施することができ、排気燃料添加弁１７の詰まりを更に効果的に抑制することができる。

図１０は、制御方法を示すフローチャートである。
図１１は、各種燃料における単位時間あたりの添加燃料量と第２の排気燃料添加弁のつまり防止燃料添加なし期間との関係図である。
図１２は燃料性状による添加なし期間の補正例の関係図である。

本実施例では、実施例２の図９−３で示した触媒設置例において、第１の排気燃料添加弁１７ａによる排気添加中において、添加弁詰まり防止として設定している添加なし期間の限度値を、軽油を基準とした時の詰まり生成し易さに応じて運転領域により変更させ、下流に配置された第２の排気燃料添加弁１７ｂに燃料性状を考慮した詰まり防止制御を行うようにしたものである。

本制御は、図示しない上記ＥＣＵによって実行される。
図１０に示すように、先ず、バイオ燃料濃度をバイオ濃度センサ１９によって検知する（ステップＳ２０）。
つぎに、第１の排気燃料添加弁１７ａにおいて燃料添加中か否かを判断する（ステップ２１）。
そして、第１の排気燃料添加弁１７ａにおいて燃料添加中であると判断したら（ステップ２１肯定（Ｙ））、運転条件を読み込む。ここで運転条件とは図４に示すように例えばエンジン回転数と燃料噴射量からあらかじめ求めたマップに基づき、排気温度を推定する（ステップＳ２２）。

次に、この得られた運転状態の情報の排気温度に応じて、添加なしの期間を補正する。すなわち、後流側の第２の排気燃料添加弁１７ｂの詰まりを防止する最大噴射間隔を軽油（１００％）の値Ａを基本として補正する（ステップ２３）。
この際、バイオ燃料濃度に応じて補正係数が変化するので、図５より補正係数を求めることとなる。
この補正に応じて、第２の排気燃料添加弁１７ｂの排気燃料添加制御を実行し（ステップ２４）、制御を終了する。

一方、第１の排気燃料添加弁１７ａにおいて燃料添加中でないと判断したら（ステップ２１否定（Ｎ））、第２の排気燃料添加弁１７ｂにおいて、実施例１における排気燃料添加制御を実行し（ステップ２４）、制御を終了する。

すなわち、第２の排気燃料添加弁１７ｂの詰まり量を、上流側に設けた排気燃料添加弁１７ａによる添加燃料の量および燃料の蒸発性に依存した制御を行うことができ、下流の第２の排気燃料添加弁１７ｂの詰まりの抑制補正を行うことができることとなる。

以上のように、この発明に係る内燃機関の排気燃料添加制御装置は、排気燃料添加弁を備えバイオ燃料を使用可能な内燃機関に有用であり、特に、バイオ燃料を用いる時であっても排気燃料添加弁の詰まりを適正な燃料の添加によって抑制することができることを目指す内燃機関に適している。

この発明の実施例１に係る内燃機関の排気燃料添加制御装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。 この発明の実施例２に係る制御方法を示すフローチャートである。 バイオ燃料低濃度時および燃料が軽油のみの場合における燃料添加なしの期間Ａ、バイオ燃料使用度時における燃料添加なしの期間Ｂを示す説明図である。 添加なし期間のマップの一例であり、エンジン回転数と燃料噴射量との関係図である。 添加なし期間の補正係数の一例を示す図であり、各バイオ軽油濃度に応じた排気温度と補正係数（Ｂ／Ａ）との関係図である。 未蒸発燃料の排気温度における関係図である。 すす生成量の排気温度における関係図である。 図６および図７の関係を補正係数として求めた排気温度と補正係数との関係図である。 ＤＰＮＲと酸化触媒とを設置した排気浄化系の構成図である。 ＰＭフィルタとＮＳＲ触媒とを設置した排気浄化系の構成図である。 ＮＳＲ触媒とＰＭフィルタとを設置した排気浄化系の構成図である。 この発明の実施例３に係る制御方法を示すフローチャートである。 各種燃料における単位時間あたりの添加燃料量と第２の排気燃料添加弁のつまり防止燃料添加なし期間との関係図である。 燃料性状による添加なし期間の補正例の関係図である。 標準軽油とバイオ軽油の蒸留特性とを示す説明図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
１０ 燃料供給系
１１ サプライポンプ（添加圧力調節手段）
１７ 排気燃料添加弁
１７ａ 第１の排気燃料添加弁
１７ｂ 第２の排気燃料添加弁
１８ 燃料タンク
１８ａ 燃料フィルタ
１９ バイオ濃度センサ（バイオ燃料濃度検知手段）
２０ 燃焼室
３０ 吸気系
４０ 排気系
４１ａ ＮＳＲ触媒コンバータ（ＮＯｘ触媒）
４１ｂ ＤＰＮＲ触媒コンバータ（ＮＯｘ触媒）
４２ 酸化触媒コンバータ
７３ 空燃比センサ
７４ａ、７４ｂ 排気温センサ
８０ 電磁リリーフ弁（添加圧力調節手段）
８１ 圧力センサ（添加圧力調節手段）
Ｐ０ メイン燃料通路
Ｐ１ 機関燃料通路
Ｐ２ 添加燃料通路

Claims (5)

1. 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の還元成分濃度が高くなるとＮＯｘの還元反応を促す特性を備えたＮＯｘ触媒と、
   前記排気系を通じて前記ＮＯｘ触媒に流入する前記排気ガス中に使用燃料の一部を還元剤として噴射添加する排気燃料添加弁と、
   前記排気燃料添加弁の詰まりを抑制する制御を行う添加弁詰まり抑制手段と、
   を備えた内燃機関の排気燃料添加制御装置において、
   更に前記使用燃料としてのバイオ燃料の濃度を検知または推定するバイオ燃料濃度検知手段を備え、
   添加燃料中のバイオ軽油濃度に応じて、添加弁の詰り防止制御を実行する際、
   バイオ燃料の燃料性状や運転状態のいずれか一方または両方を検出し、
   このバイオ燃料の燃料性状または運転領域のいずれか一方または両方の値から前記排気燃料添加の噴孔の詰まりの生成のし易さを算出し、添加弁詰まり抑制手段を補正することを特徴とする内燃機関の排気燃料添加制御装置。
2. 請求項１において、
   前記エンジン回転数と燃料噴射量から排気温度を推定し、該推定排気温度から添加弁詰まり抑制手段を補正することを特徴とする内燃機関の排気燃料添加制御装置。
3. 請求項１または２において、
   前記ＮＯｘ触媒の上流側にＰＭフィルタを配置する際、
   後流側のＮＯｘ触媒に添加する排気燃料の添加期間を変更しない添加弁詰まり抑制手段を実行することを特徴とする内燃機関の排気燃料添加制御装置。
4. 請求項１または２において、
   前記ＮＯｘ触媒の後流側にＰＭフィルタを配置する際、
   前記ＮＯｘ触媒および前記ＰＭフィルタの上流側にそれぞれ第１の排気燃料添加弁と第２の排気燃料添加弁を設けると共に、
   下流側の第２の排気燃料添加弁に対し、上流側の第１の排気燃料添加弁の添加燃料量、燃料蒸発性、添加燃料の有無または燃料添加間隔の少なくとも一つの性状に応じて添加弁詰まり抑制手段を補正することを特徴とする内燃機関の排気燃料添加制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
   前記添加弁詰まり抑制制御は、前記排気燃料添加弁からの燃料添加頻度を変更することを特徴とする内燃機関の排気燃料添加制御装置。

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