JP2010265803A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖機制御中における粒子状物質の排出量を適切に算出することができるとともに、この粒子状物質の排出量に応じて、内燃機関を適切に制御することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置１は、検出された内燃機関３の運転状態ＮＥ、ＱＩＮＪ、ＴＷ、ＴＡに応じて、粒子状物質の排出量を推定し（ステップ４３）、内燃機関３が始動後の暖機制御中であるか否かを判定する（ステップ４４）とともに、暖機制御中であると判定されているときに、推定された粒子状物質の排出量ＱＰＭを増大側に補正する（ステップ４９）。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関から排気通路に排ガスに含まれて排出された粒子状物質の排出量に応じて内燃機関の動作を制御するための内燃機関の制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関はディーゼルエンジンであり、内燃機関の排気管には、上流側から順に、燃料添加弁と、排ガス中の粒子状物質（以下「ＰＭ」という）を捕集するためのフィルタが設けられている。また、この従来の制御装置では、上記の燃料添加弁により排ガス中に燃料を添加する再生制御が行われる。これにより、添加された燃料が排気管のフィルタよりも上流側で燃焼することによって、排ガスが昇温される結果、フィルタに堆積したＰＭが燃焼し、フィルタが再生される。また、この再生制御は、フィルタに堆積したＰＭの堆積量が所定値以上になったときに行われ、このＰＭの堆積量は次のように算出される。

すなわち、内燃機関の回転数および燃料噴射量に応じて、ＰＭの排出量（以下、「ＰＭ排出量」という）の基準値を算出する。次いで、内燃機関の定常運転中に得られる吸入空気量を基準吸気量として算出するとともに、センサで検出された吸入空気量と、算出された基準吸気量との比を、吸気量偏差率として算出する。次に、算出されたＰＭ排出量の基準値を吸気量偏差率で補正することによって、最終的なＰＭ排出量が算出される。そして、算出された最終的なＰＭ排出量に基づいて、ＰＭの堆積量が算出される。

特開２００５−２５６７２５号公報

一般に、内燃機関の始動直後には、内燃機関および排ガス浄化用の触媒に本来の性能を発揮させるために、これらを暖機する暖機制御が実行される。この暖機制御中には、内燃機関の吸入空気量や、燃料噴射時期、燃料を複数回に分けて噴射する多段噴射の各噴射量、燃料の噴射圧力、スワールの強さを制御するためのスワール制御弁の開度などが制御され、内燃機関に供給される混合気の空燃比が、リッチ側に制御される。また、暖機制御中には、内燃機関の本体の温度がまだ低い状態にあるとともに、空燃比が上記のようにリッチ側に制御されるため、良好な燃焼状態が得られず、その結果、ＰＭ排出量は、暖機制御中以外のときよりも多くなる傾向にある。これに対して、上述した従来の制御装置では、エンジン回転数および燃料噴射量に応じて算出した基準値を、吸入空気量に基づく吸気量偏差率で補正するにすぎないので、上述したような暖機制御中、ＰＭ排出量を適切に算出することができず、ひいては、前述した再生制御を適切なタイミングで行うことができない。

また、従来、内燃機関の燃料噴射量および吸入空気量に応じて、混合気の当量比を算出するとともに、算出された当量比で表される混合気のリーン・リッチ度合に応じてＰＭ排出量を算出することも、知られている。この場合、暖機制御に用いられる上述したような燃料噴射時期、多段噴射の各噴射量、燃料の噴射圧力およびスワール制御弁の開度は、当量比とは無関係で、当量比に直接的には反映されないので、ＰＭ排出量は、それが最大になる場合を想定して、安全側に算出される。このため、このような算出手法によるＰＭ排出量に基づくＰＭの堆積量に応じて、前述した再生制御の実行の可否を判定した場合には、再生制御の実行頻度が高くなり、ひいては、排ガスの頻繁な昇温によるフィルタや排ガス浄化用の触媒の熱劣化、および燃費の悪化などを招いてしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、暖機制御中における粒子状物質の排出量を適切に算出することができるとともに、この粒子状物質の排出量に応じて、内燃機関を適切に制御することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３から排気通路（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に排ガスに含まれて排出された粒子状物質の排出量に応じて内燃機関３を制御するための内燃機関３の制御装置１であって、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ３２、水温センサ３３、吸気温センサ３６、ＥＣＵ２、ステップ３１）と、検出された内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量ＱＩＮＪ、エンジン水温ＴＷ、吸気温ＴＡ）に応じて、粒子状物質の排出量を推定する排出量推定手段（ＥＣＵ２、ステップ４３）と、内燃機関３が始動後の暖機制御中であるか否かを判定する暖機制御判定手段（ＥＣＵ２、ステップ４４）と、暖機制御判定手段により暖機制御中であると判定されているときに、推定された粒子状物質の排出量（ＰＭ排出量ＱＰＭ）を増大側に補正する排出量補正手段（ＥＣＵ２、ステップ４９）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じ、排出量推定手段によって、粒子状物質の排出量（以下「ＰＭ排出量」という）が推定されるとともに、暖機制御判定手段によって、内燃機関が始動後の暖機制御中であるか否かが判定される。また、暖機制御中であると判定されているときに、推定されたＰＭ排出量が、排出量補正手段によって増大側に補正される。前述したように、暖機制御中には、それ以外の場合と比較して、実際のＰＭ排出量が多くなる傾向にある。上述した構成によれば、そのような暖機制御中において、推定されたＰＭ排出量を増大側に補正するので、ＰＭ排出量を適切に算出することができるとともに、このＰＭ排出量に応じて、内燃機関を適切に制御することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、排気通路には、排ガス中の粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタ１７が設けられており、暖機制御中であると判定されているときに、補正された粒子状物質の排出量（ＰＭ排出量ＱＰＭ）に基づいて、排ガス浄化フィルタ１７に堆積した粒子状物質の堆積量（ＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦ）を算出する堆積量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１３〜１５）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、暖機制御中であると判定されているときに、補正されたＰＭ排出量に基づいて、排ガス浄化フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を算出するので、この堆積量を適切に算出することができる。また、例えば、適切に算出された粒子状物質の堆積量に基づき、排ガス浄化フィルタを昇温により再生するための再生制御の実行の可否を判定することによって、この再生制御を適切なタイミングで実行することができ、それにより、排ガス浄化フィルタの熱劣化を抑制することができる。同じ理由により、再生制御を、内燃機関の膨張行程や排気行程での気筒内への燃料噴射によって行う場合には、この燃料噴射によるオイルダイリューションを抑制できるとともに、燃費を向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３の始動時からの燃料噴射量ＱＩＮＪに応じて、燃料の燃焼により内燃機関３の始動時から発生した熱量の総量を総発生熱量ＳＣＡＬとして算出する総発生熱量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２３）をさらに備え、排出量補正手段は、粒子状物質の排出量の補正を、算出された総発生熱量ＳＣＡＬに応じて行う（ステップ４６〜４９）ことを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の始動時からの燃料噴射量に応じ、総発生熱量算出手段によって、燃料の燃焼により内燃機関の始動時から発生した熱量の総量が、総発生熱量として算出されるとともに、算出された総発生熱量に応じて、前述した暖機制御中におけるＰＭ排出量の補正が行われる。

暖機制御中、ＰＭ排出量が増大するのは、前述したように内燃機関の本体の温度が低いことによって、着火遅れが大きくなり、最適な着火時期が得られないことで、良好な燃焼状態が得られないことによるため、内燃機関の暖機が進むほど、着火遅れが小さくなり、着火時期が最適な着火時期に近づくことによって、ＰＭ排出量は減少する傾向にある。また、上記の総発生熱量は、内燃機関の始動時から発生した熱量の総量であるので、内燃機関の暖機状態を良好に表す。さらに、燃料噴射量は、総発生熱量と密接な相関関係にあるので、この燃料噴射量に応じて、総発生熱量を適切に算出することができる。以上から、上述したように、暖機制御中において、ＰＭ排出量の補正を、そのような内燃機関の暖機状態を良好に表す総発生熱量に応じて行うことにより、ＰＭ排出量をより適切に算出することができる。

本実施形態による制御装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 本実施形態による制御装置を示すブロック図である。 再生制御処理のメインフローを示すフローチャートである。 ＰＭ堆積量の算出サブルーチンを示すフローチャートである。 総発生熱量を算出する処理を示すフローチャートである。 燃料噴射量を算出する処理を示すフローチャートである。 ＰＭ排出量の算出サブルーチンを示すフローチャートである。 補正量の基本値を算出するためのマップの一例である。 第１補正係数を算出するためのマップの一例である。 第２補正係数を算出するためのマップの一例である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図２は、本実施形態による制御装置１を、図１は、この制御装置１を適用した内燃機関３を、それぞれ示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された４気筒のディーゼルエンジンである。

エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが気筒ごとに形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、気筒ごとに、吸気管４および排気管５がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。

インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、コモンレール（図示せず）を介して、高圧ポンプ６ａおよび燃料タンク（図示せず）に順に接続されている。高圧ポンプ６ａは、燃料タンクの燃料を、高圧に昇圧した後、コモンレールを介してインジェクタ６に送り、インジェクタ６はこの燃料を燃焼室３ｃに噴射する。燃料の噴射圧力ＰＲＡＩＬは、制御装置１の後述するＥＣＵ２で高圧ポンプ６ａを制御することによって制御される（図２参照）とともに、コモンレールに設けられた燃料圧センサ３１によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。また、インジェクタ６の開弁時間および開閉弁タイミングは、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射タイミングがそれぞれ制御される。

エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ３２ａが取り付けられており、マグネットロータ３２ａとＭＲＥピックアップ３２ｂによって、クランク角センサ３２が構成されている。クランク角センサ３２は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

また、エンジン３の本体には、水温センサ３３が設けられている。水温センサ３３は、エンジン３を冷却するための冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出するとともに、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、吸気管４には、過給装置７が設けられており、過給装置７は、ターボチャージャで構成された過給機８と、これに連結されたアクチュエータ９と、ベーン開度制御弁１０を備えている。

過給機８は、吸気管４に設けられた回転自在のコンプレッサブレード８ａと、排気管５に設けられた回転自在のタービンブレード８ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン８ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード８ａ，８ｂを一体に連結するシャフト８ｄとを有している。過給機８は、排気管５内の排ガスによりタービンブレード８ｂが回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード８ａが回転駆動されることによって、吸気管４内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。

アクチュエータ９は、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、各可変ベーン８ｃに機械的に連結されている。アクチュエータ９には、負圧ポンプから負圧供給通路（いずれも図示せず）を介して負圧が供給され、この負圧供給通路の途中にベーン開度制御弁１０が設けられている。ベーン開度制御弁１０は、電磁弁で構成されており、その開度がＥＣＵ２に制御されることにより、アクチュエータ９への供給負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン８ｃの開度が変化することにより、過給圧が制御される。

吸気管４の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ１１およびインテークシャッタ１２が設けられている。インタークーラ１１は、過給装置７の過給動作により吸入空気の温度が上昇したときなどに、吸入空気を冷却するものである。インテークシャッタ１２には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ１２ａが接続されている。インテークシャッタ１２の開度は、アクチュエータ１２ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、変更され、それにより、吸入空気量が制御される。

また、吸気管４には、過給機８よりも上流側にエアフローセンサ３４が、インタークーラ１１とインテークシャッタ１２の間に過給圧センサ３５および吸気温センサ３６が、それぞれ設けられている。エアフローセンサ３４は吸入空気量ＱＡを、過給圧センサ３５は吸気管４内の過給圧ＰＡＣＴを、吸気温センサ３６はエンジン３の吸入空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを、それぞれ検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

さらに、吸気管４の吸気マニホールド４ａは、その集合部から分岐部にわたって、スワール通路４ｂとバイパス通路４ｃに仕切られており、これらの通路４ｂ，４ｃはそれぞれ、吸気ポートを介して各燃焼室３ｃに連通している。バイパス通路４ｃには、スワール装置１３が設けられており、スワール装置１３は、スワール弁１３ａと、これを開閉するアクチュエータ１３ｂと、スワール制御弁１３ｃを備えている。スワール制御弁１３ｃの開度をＥＣＵ２で制御することにより、スワール弁１３ａの開度を変化させることによって、燃焼室３ｃ内に発生するスワールの強さが制御される。

また、エンジン３には、ＥＧＲ管１４ａおよびＥＧＲ制御弁１４ｂを有するＥＧＲ装置１４が設けられている。ＥＧＲ管１４ａは、吸気管４と排気管５の間に、具体的には、吸気マニホールド４ａの集合部のスワール通路４ｂと排気管５の過給機８よりも上流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ管１４ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管４にＥＧＲガスとして還流し、それにより、燃焼室３ｃ内の燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。

ＥＧＲ制御弁１４ｂは、ＥＧＲ管１４ａに取り付けられたリニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量が、ＥＣＵ２によってリニアに制御されることにより、ＥＧＲガス量が制御される。

また、ＥＧＲ装置１４にはＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置１５が設けられており、ＥＧＲ冷却装置１５は、バイパス通路１５ａと、ＥＧＲ通路切換弁１５ｂと、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に設けられたＥＧＲクーラ１５ｃを有している。バイパス通路１５ａは、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に、ＥＧＲクーラ１５ｃをバイパスするように設けられており、ＥＧＲ通路切換弁１５ｂはバイパス通路１５ａの分岐部に取り付けられている。ＥＧＲ通路切換弁１５ｂは、ＥＣＵ２による制御によって、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ通路切換弁１５ｂよりも下流側の部分を、ＥＧＲ管１４ａ側とバイパス通路１５ａ側に選択的に切り換える。

以上により、ＥＧＲ通路切換弁１５ｂがバイパス通路１５ａ側に切り換えられた場合には、ＥＧＲガスは、バイパス通路１５ａに通され、吸気管４に還流する。一方、逆側に切り換えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１５ｃで冷却された後、吸気管４に還流する。

また、排気管５の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、酸化触媒１６および排ガス浄化フィルタ１７が設けられている。酸化触媒１６は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。排ガス浄化フィルタ１７は、排ガス中の煤などの粒子状物質（以下「ＰＭ」という）を捕集することによって、大気中に排出されるＰＭを低減する。また、排ガス浄化フィルタ１７の表面には、酸化触媒１６と同様の触媒が担持されている。

さらに、排気管５の排ガス浄化フィルタ１７のすぐ上流側には、排ガス温度センサ３７が設けられている。排ガス温度センサ３７は、排ガス浄化フィルタ１７のすぐ上流側の排ガスの温度（以下「フィルタ前ガス温度」という）ＴＤＰＦＧを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３８から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、エンジン３を始動するためのイグニッションスイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）３９から、ＯＮ信号およびＯＦＦ信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、このＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い、前述した各種のセンサ３１〜３８およびＩＧ・ＳＷ３９からの出力信号に応じて、各種の処理を実行する。

具体的には、暖機制御処理および再生制御処理を実行する。この暖機制御処理は、エンジン３および酸化触媒１６の本来の性能を発揮させるために、これらを暖機する暖機制御を実行するためのものである。この暖機制御は、エンジン３の始動後で、かつ、検出されたエンジン水温ＴＷおよび吸気温ＴＡがそれぞれの所定のしきい値よりも低いときに、実行される。また、暖機制御中には、インジェクタ６による燃料噴射は、メイン噴射、パイロット噴射およびポスト噴射に分けて行われる。このメイン噴射は、エンジン３の出力を得るためのものであり、圧縮行程に行われる。また、パイロット噴射は、燃焼室３ｃを暖めるためのものであり、メイン噴射に先立って行われる。さらに、ポスト噴射は、排ガス中に未燃燃料を含ませ、燃焼させることによって、排ガスを昇温するためのものであり、膨張行程または排気行程に行われる。

さらに、暖機制御中には、吸入空気量ＱＡ、噴射圧力ＰＲＡＩＬ、過給圧ＰＡＣＴ、上記のメイン噴射のタイミング、パイロット噴射の燃料量、パイロット噴射のタイミング、ポスト噴射の燃料量、ポスト噴射のタイミング、およびスワール制御弁の開度が制御され、それにより、燃焼温度や排ガスの温度が高められることによって、エンジン３および酸化触媒１６が暖機される。この場合、吸入空気量ＱＡは、インテークシャッタ１２の開度を制御することと、ＥＧＲ制御弁１４ｂのバルブリフト量の制御によりＥＧＲガス量を制御することによって、制御される。また、エンジン３に供給される混合気の空燃比は、暖機制御中以外のときよりも、リッチ側に制御される。さらに、暖機制御中には、エンジン３の本体の温度がまだ低い状態にあるとともに、空燃比が上記のようにリッチ側に制御されるため、良好な燃焼状態が得られず、その結果、ＰＭ排出量は、暖機制御中以外のときよりも多くなる傾向にある。

また、前述した再生制御処理は、排ガス浄化フィルタ１７に堆積したＰＭを燃焼させ、排ガス浄化フィルタ１７を再生するためのものであり、図３は、この再生制御処理を示している。本処理は、ＩＧ・ＳＷ３９の出力信号がＯＦＦからＯＮに切り換わるのに伴って開始され、前述したＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、図３のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、ＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦを算出する。このＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦは、排ガス浄化フィルタ１７に堆積されているＰＭの堆積量である。その算出処理については後述する。

次に、再生フラグＦ＿ＲＥＤＰＦが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。この答がＮＯで、再生制御中でないときには、ステップ１で算出されたＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦが、再生制御の開始判定用の所定のしきい値ＱＲＥＦＳよりも大きいか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯで、ＳＱＰＭＤＰＦ≦ＱＲＥＦＳのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ３の答がＹＥＳで、ＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦがしきい値ＱＲＥＦＳを上回ったときには、再生フラグＦ＿ＲＥＤＰＦを「１」にセットし（ステップ４）、再生制御を開始する。この再生制御は、前述したポスト噴射を行うことで、排ガス中に未燃燃料を含ませることによって実行される。この再生制御により、ポスト噴射によって供給された未燃燃料が、酸化触媒１６などで酸化され、燃焼することによって、排ガス浄化フィルタ１７が昇温されることで、排ガス浄化フィルタ１７に堆積したＰＭが燃焼し、排ガス浄化フィルタ１７が再生される。

一方、前記ステップ２の答がＹＥＳで、再生制御中のときには、ＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦが、再生制御の終了判定用の所定のしきい値ＱＲＥＦＥよりも小さいか否かを判別する（ステップ５）。この答がＮＯで、ＳＱＰＭＤＰＦ≧ＱＲＥＦＥのときには、そのまま本処理を終了し、再生制御を継続する。

一方、ステップ５の答がＹＥＳで、ＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦがしきい値ＱＲＥＦＥを下回ったときには、再生フラグＦ＿ＲＥＤＰＦを「０」にセットする（ステップ６）ことによって、再生制御を終了し、本処理を終了する。

図４は、図３のステップ１で実行されるＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦの算出サブルーチンを示している。まず、図４のステップ１１では、ＰＭ排出量ＱＰＭを算出する。このＰＭ排出量ＱＰＭは、エンジン３から１ＴＤＣ当たりに排出されたＰＭの排出量である。その算出処理については後述する。

次いで、検出されたフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＰＭ燃焼量ＦＰＭを算出する（ステップ１２）。このＰＭ燃焼量ＦＰＭは、排ガス浄化フィルタ１７において１ＴＤＣ当たりに燃焼されたＰＭの燃焼量である。次に、ステップ１１で算出されたＰＭ排出量ＱＰＭから、ステップ１２で算出されたＰＭ燃焼量ＦＰＭを減算することによって、１ＴＤＣ当たりのＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦを算出する（ステップ１３）。

次いで、そのときに得られているＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦを、その前回値ＳＱＰＭＤＰＦＺとして設定する（ステップ１４）。次に、ステップ１３で算出された１ＴＤＣ当たりのＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦを、ステップ１４で設定された前回値ＳＱＰＭＤＰＦＺに加算することによって、ＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦを算出し（ステップ１５）、本処理を終了する。

次に、図４のステップ１１で実行されるＰＭ排出量ＱＰＭを算出する処理について説明する前に、図５を参照しながら、ＰＭ排出量ＱＰＭの算出に用いられる総発生熱量ＳＣＡＬを算出する処理について説明する。本処理は、ＩＧ・ＳＷ３９の出力信号がＯＦＦからＯＮに切り換わるのに伴って開始され、ＴＤＣ信号の発生ごとに実行される。

まず、図５のステップ２１では、そのときに得られている噴射量積算値ＳＱＩＮＪを、その前回値ＳＱＩＮＪＺとして設定する。この噴射量積算値ＳＱＩＮＪは、エンジン３の始動時、すなわちＩＧ・ＳＷ３９の出力信号がＯＦＦからＯＮに切り換わったときからの燃料噴射量ＱＩＮＪの積算値であり、エンジン３の始動時に値０にリセットされる。

また、この燃料噴射量ＱＩＮＪは、前述したメイン噴射用の燃料量であり、図６に示す燃料噴射量ＱＩＮＪ算出処理のステップ３１において、算出されたエンジン回転数ＮＥと、検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。この燃料噴射量ＱＩＮＪ算出処理は、ＩＧ・ＳＷ３９の出力信号がＯＦＦからＯＮに切り換わるのに伴って開始され、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。さらに、燃料噴射量ＱＩＮＪに基づく制御信号がインジェクタ６に出力されることによって、メイン噴射の燃料量が燃料噴射量ＱＩＮＪになるように制御される。

図５に戻り、ステップ２１に続くステップ２２では、今回の燃料噴射量ＱＩＮＪを、ステップ２１で設定された前回値ＳＱＩＮＪＺに加算することによって、噴射量積算値ＳＱＩＮＪを算出する。次いで、ステップ２２で算出された噴射量積算値ＳＱＩＮＪに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、総発生熱量ＳＣＡＬを算出し（ステップ２３）、本処理を終了する。この総発生熱量ＳＣＡＬは、エンジン３の始動時から発生した熱量の総量である。

図７は、図４のステップ１１で実行されるＰＭ排出量ＱＰＭの算出サブルーチンを示している。まず、図７のステップ４１では、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＰＭ排出量ＱＰＭの基本値ＱＰＭＢを算出する。

次いで、吸気温ＴＡおよびエンジン水温ＴＷに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、補正量ＣＯＲを算出する（ステップ４２）。この補正量ＣＯＲは、上記の基本値ＱＰＭＢを補正するために加算されるものであり、上記のマップでは、吸気温ＴＡが低いほど、また、エンジン水温ＴＷが低いほど、燃焼室３ｃにおいて燃料が燃焼しにくいことによってＰＭが発生しやすいため、より大きな値に設定されている。次に、ステップ４１で算出された基本値ＱＰＭＢに、ステップ４２で算出された補正量ＣＯＲを加算することによって、ＰＭ排出量ＱＰＭを算出する（ステップ４３）。

次いで、暖機制御フラグＦ＿ＷＡＲＭが「１」であるか否かを判別する（ステップ４４）。この暖機制御フラグＦ＿ＷＡＲＭは、前述した暖機制御中に、「１」にセットされるものである。このステップ４４の答がＮＯで、暖機制御中でないときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ４４の答がＹＥＳで、暖機制御中のときには、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、図８に示す所定のマップを検索することによって、暖機制御用の補正量の基本値ＣＯＲＷＢを算出する（ステップ４５）。この基本値ＣＯＲＷＢは、ＰＭ排出量ＱＰＭを補正するためのものであり、上記のマップでは、全体として正値に設定されている。

次いで、燃料噴射量ＱＩＮＪと、前記ステップ２３で算出された総発生熱量ＳＣＡＬに応じ、図９に示す所定のマップを検索することによって、暖機制御用の第１補正係数ＫＣＯＲＷ１を算出する（ステップ４６）。この第１補正係数ＫＣＯＲＷ１は、基本値ＣＯＲＷＢを補正するためのものであり、上記のマップでは、全体として正値に設定されており、燃料噴射量ＱＩＮＪが小さいほど、また、総発生熱量ＳＣＡＬが小さいほど、より大きな値に設定されている。

次に、エンジン水温ＴＷおよび総発生熱量ＳＣＡＬに応じ、図１０に示す所定のマップを検索することによって、暖機制御用の第２補正係数ＫＣＯＲＷ２を算出する（ステップ４７）。この第２補正係数ＫＣＯＲＷ２は、第１補正係数ＫＣＯＲＷ１とともに基本値ＣＯＲＷＢを補正するためのものであり、上記のマップでは、全体として正値に設定されており、エンジン水温ＴＷが低いほど、また、総発生熱量ＳＣＡＬが小さいほど、より大きな値に設定されている。

上記のように、第１および第２補正係数ＫＣＯＲＷ１，２が、総発生熱量ＳＣＡＬが小さいほど、より大きな値に設定されているのは、エンジン３の暖機が進んでいないことによって、エンジン３の本体の温度が低いことで、ＰＭ排出量ＱＰＭが多いと考えられるためである。

次いで、前記ステップ４５で算出された基本値ＣＯＲＷＢに、ステップ４６および４７でそれぞれ算出された第１および第２補正係数ＫＣＯＲＷ１，２を乗算することによって、暖機制御用の補正量ＣＯＲＷを算出する（ステップ４８）。次に、前記ステップ４３で算出されたＰＭ排出量ＱＰＭに、ステップ４８で算出された補正量ＣＯＲＷを加算した値を、ＰＭ排出量ＱＰＭとして設定する（ステップ４９）ことによって、ＰＭ排出量ＱＰＭを補正し、本処理を終了する。

また、本実施形態における各種の要素と、特許請求の範囲に記載された発明（以下「本発明」という）の各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明における運転状態検出手段、排出量推定手段、暖機制御判定手段、排出量補正手段、堆積量算出手段、および総発生熱量算出手段に相当する。また、本実施形態における排気管５が本発明における排気通路に相当し、本実施形態におけるクランク角センサ３２、水温センサ３３および吸気温センサ３６が、本発明における運転状態検出手段に相当する。

さらに、本実施形態におけるエンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量ＱＩＮＪ、エンジン水温ＴＷ、および吸気温ＴＡが、本発明における内燃機関の運転状態に相当する。また、本実施形態におけるＰＭ排出量ＱＰＭおよびＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦが、本発明における粒子状物質の排出量および粒子状物質の堆積量にそれぞれ相当する。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量ＱＩＮＪ、エンジン水温ＴＷおよび吸気温ＴＡに応じて、ＰＭ排出量ＱＰＭが算出される。また、そのように算出されたＰＭ排出量ＱＰＭが、暖機制御中には、暖機制御用の補正量ＣＯＲＷを加算することによって補正される。この補正量ＣＯＲＷは、基本値ＣＯＲＷＢに、第１および第２補正係数ＫＣＯＲＷ１，２を乗算することによって算出され、これらの基本値ＣＯＲＷＢ、第１および第２補正係数ＫＣＯＲＷ１，２はいずれも、正値として算出される。このように、暖機制御中、ＰＭ排出量ＱＰＭを増大側に補正するので、ＰＭ排出量ＱＰＭを適切に算出することができる。

また、暖機制御中、上記のように適切に算出されたＰＭ排出量ＱＰＭに基づいて、ＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦを算出するので、このＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦを適切に算出することができる。さらに、適切に算出されたＰＭ堆積量ＳＱＰＭＤＰＦに基づいて、前述した再生制御の実行の可否を判定するので、この再生制御を適切なタイミングで実行することができる。これにより、排ガス浄化フィルタ１７の熱劣化と、再生制御で実行されるポスト噴射によるオイルダイリューションを、抑制することができるとともに、燃費を向上させることができる。

さらに、暖機制御中、燃料の燃焼によりエンジン３の始動時から発生した熱量の総量である総発生熱量ＳＣＡＬを、エンジン３の始動時からの燃料噴射量ＱＩＮＪの積算値である噴射量積算値ＳＱＩＮＪに応じて算出するので、適切に算出することができる。また、適切に算出された総発生熱量ＳＣＡＬに応じて、ＰＭ排出量ＱＰＭを補正するための第１および第２補正係数ＫＣＯＲＷ１，２を算出するので、暖機制御中において、ＰＭ排出量ＱＰＭをより適切に算出することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、暖機制御の実行の可否を、エンジン水温ＴＷおよび吸気温ＴＡに応じて判定しているが、エンジン３の始動時からの経過時間に応じて判定してもよい。また、この暖機制御が酸化触媒１６を活性化するために暖機するものである場合には、酸化触媒１６の温度に応じて、暖機制御の実行の可否を判定してもよい。その場合、酸化触媒１６の温度は、センサによる検出、あるいは演算による推定によって取得される。

また、実施形態では、総発生熱量ＳＣＡＬを、噴射量積算値ＳＱＩＮＪ、すなわち、エンジン３の始動時からの燃料噴射量ＱＩＮＪの積算値に応じて算出しているが、エンジン３の始動時からの燃料噴射量ＱＩＮＪの平均値と、始動時からの経過時間に応じて算出してもよい。あるいは、そのような燃料噴射量ＱＩＮＪに基づくパラメータに加え、メイン噴射の噴射タイミングや、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＱＡなどに応じて、総発生熱量ＳＣＡＬを算出してもよい。さらに、実施形態では、ＰＭ排出量ＱＰＭを算出するためのパラメータとして、エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量ＱＩＮＪ、エンジン水温ＴＷおよび吸気温ＴＡを用いているが、ＰＭ排出量ＱＰＭと相関関係にあるとともに、エンジン３の運転状態を表すのであれば、これらに代えて、または、これらとともに、次のようなパラメータを用いてもよい。例えば、パイロット噴射の燃料量や、メイン噴射の噴射時期、エンジン３を潤滑する潤滑油の温度、ＥＧＲガス量などを用いてもよい。

また、実施形態では、暖機制御中、ＰＭ排出量ＱＰＭを補正するための補正量ＣＯＲＷを、基本値ＣＯＲＷＢ、第１および第２補正係数ＫＣＯＲＷ１，２に応じて算出しているが、総発生熱量ＳＣＡＬに応じた第１および第２補正係数ＫＣＯＲＷ１，２の少なくとも一方と、基本値ＣＯＲＷＢを用いて算出してもよく、あるいは、この少なくとも一方のみを用いて算出してもよい。さらに、実施形態では、エンジン３は、車両用のディーゼルエンジンであるが、内燃機関であれば、他の産業用の各種のエンジンでもよく、例えば、ガソリンエンジンや、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、各種のパラメータの算出手法や細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、排出量推定手段、暖機制御判定手段、
排出量補正手段、堆積量算出手段、総発生熱量算出手段）
３ エンジン
５ 排気管（排気通路）
１７ 排ガス浄化フィルタ
３２ クランク角センサ（運転状態検出手段）
３３ 水温センサ（運転状態検出手段）
３６ 吸気温センサ（運転状態検出手段）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の運転状態）
ＱＩＮＪ 燃料噴射量（内燃機関の運転状態）
ＴＷ エンジン水温（内燃機関の運転状態）
ＴＡ 吸気温（内燃機関の運転状態）
ＱＰＭ ＰＭ排出量（粒子状物質の排出量）
ＳＱＰＭＤＰＦ ＰＭ堆積量（粒子状物質の堆積量）
ＳＣＡＬ 総発生熱量

Claims (3)

1. 内燃機関から排気通路に排ガスに含まれて排出された粒子状物質の排出量に応じて前記内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
   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、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記粒子状物質の排出量を推定する排出量推定手段と、
   前記内燃機関が始動後の暖機制御中であるか否かを判定する暖機制御判定手段と、
   当該暖機制御判定手段により前記暖機制御中であると判定されているときに、前記推定された粒子状物質の排出量を増大側に補正する排出量補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記排気通路には、排ガス中の粒子状物質を捕集する排ガス浄化フィルタが設けられており、
   前記暖機制御中であると判定されているときに、前記補正された粒子状物質の排出量に基づいて、前記排ガス浄化フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を算出する堆積量算出手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関の始動時からの燃料噴射量に応じて、燃料の燃焼により前記内燃機関の始動時から発生した熱量の総量を総発生熱量として算出する総発生熱量算出手段をさらに備え、
   前記排出量補正手段は、前記粒子状物質の排出量の補正を、前記算出された総発生熱量に応じて行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。

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