JP2016089737A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気浄化部の再生時における白煙の発生を抑制する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、再生温度までの温度域を区分した複数の温度区分のそれぞれについて、排気浄化部内に蓄積されている硫黄化合物中の、排気浄化部の再生温度への昇温中にその温度区分にて排気浄化部から放出される硫黄化合物の量を推定する推定手段と、再生開始条件が満たされたときに、各温度区分について推定されている硫黄化合物の量に基づき、温度区分毎に、その温度区分について推定されている量の硫黄化合物が、白煙化することなく排気浄化部から排出されることになる速度で排気浄化部の温度を上昇させることにより、排気浄化部の温度を再生温度まで上昇させる昇温制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するために、ディーゼルエンジンの排気通路に、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst)とＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）とを、こ
の順に上流側から設けることが行われている。尚、ＤＰＦとは、排気ガス中の微粒子物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するためのフィルタのことである。また、ＤＯＣとは、排気ガス中の炭化水素及び一酸化炭素を酸化させて水及び二酸化炭素に変換すると共に、排気ガス中の一酸化窒素を、ＰＭを酸化するための二酸化窒素に変換する触媒のことである。

ＤＯＣ及びＤＰＦが排気通路に設けられた内燃機関システムでは、ＤＯＣ内に、ＤＯＣの性能を低下させる硫黄化合物（ＳＯｘ）が蓄積することがある。また、ＤＰＦ内に多量のＰＭが堆積してＤＰＦの機能が低下することもある。そのため、ＤＯＣ及びＤＰＦが排気通路に設けられた内燃機関システムでは、通常、ＤＰＦ内のＰＭ堆積量が既定量以上となったときに、ポスト噴射等によりＤＰＦ及びＤＯＣを昇温させることによりＤＯＣ内の硫黄化合物を排出させると共にＤＰＦ内のＰＭを燃焼させる処理が行われている。

ただし、上記処理時におけるＤＰＦ及びＤＯＣの昇温速度が速いと、ＤＯＣから放出された高濃度の硫黄化合物（ＳＯ_３）が水分と反応して白煙（サルフェート白煙）となって大気中に放出されることがある。そのため、排気浄化部（ＤＰＦ及びＤＯＣ）の再生時に、排気浄化部の温度を、排気浄化部内の硫黄化合物の蓄積量に応じた時間、所定温度（５００℃〜５５０℃）に維持してから、ＰＭを燃焼させるための温度（以下、再生温度と表記する）に上昇させることが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−０２９０３８号公報 特開２０１２−０８７７０５号公報 特開２０１０−０９６０９９号公報

排気浄化部の温度を、所定温度に維持してから再生温度に上昇させる上記技術によれば、通常は、排気浄化部の再生時に白煙が発生することを抑止することが出来る。ただし、排気浄化部の状況が、上記技術では、白煙の発生を良好に抑止できない状況（例えば、上記所定温度よりも高い温度にならないと排気浄化部から放出されない硫黄化合物が排気浄化部内に多量に蓄積している状況）となることもある。

そして、排気浄化部の状況によっては、再生時に排気浄化部内に蓄積した硫黄化合物が白煙化として放出されることがあるという問題は、排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気浄化部が排気通路に設けられている内燃機関システムであれば発生するものである。

そこで、本発明の課題は、排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気浄化部が排気通路に設けられている内燃機関の制御装置であって、排気浄化部の状況によらず、排気浄化部の再生時における白煙の発生を抑制できる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の、排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気浄化部を排気通路に備えた内燃機関の制御装置は、前記排気浄化部内の粒子状物質を燃焼させる場合における前記排気浄化部の温度である再生温度までの温度域を区分した複数の温度区分のそれぞれについて、前記排気浄化部内に蓄積されている硫黄化合物中の、前記排気浄化部の前記再生温度への昇温中にその温度区分にて前記排気浄化部から放出される硫黄化合物の量を推定する推定手段と、再生開始条件が満たされたときに、前記推定手段により前記複数の温度区分について推定されている硫黄化合物の量に基づき、温度区分毎に、その温度区分について前記推定手段により推定されている量の硫黄化合物が、白煙化することなく前記排気浄化部から排出されることになる速度で前記排気浄化部の温度を上昇させることにより、前記排気浄化部の温度を前記再生温度まで上昇させる昇温制御手段とを、備える。

すなわち、本発明の“内燃機関の制御装置”（以下、単に制御装置とも表記する）は、排気浄化部内に蓄積されている硫黄化合物中の、排気浄化部の再生温度への昇温時に通過する各温度区分にて排気浄化部から放出される硫黄化合物の量を推定する推定手段を備えている。そして、本発明の制御装置の昇温制御手段は、排気浄化部の温度を再生温度まで上昇させる際に、各温度区分における排気浄化部の昇温速度を、放出されると推定されている量の硫黄化合物が白煙化することなく排気浄化部から排出されることになる速度とする。従って、本発明の制御装置によれば、排気浄化部の状況によらず（排気浄化部の状況が、高温（例えば６００℃）にならないと放出されない硫黄化合物が多量に蓄積している状況にあっても）、排気浄化部の再生時における白煙の発生を抑制することが出来る。

本発明の制御装置を、『前記推定手段は、前記昇温制御手段の制御による前記排気浄化部の前記再生温度への昇温中に、周期的に、前記排気浄化部から放出された硫黄化合物の推定量を、前記排気浄化部のその時点における温度を含む温度区分にて前記排気浄化部から放出される硫黄化合物の推定量から減ずる処理を行い、前記昇温制御手段は、周期的に、前記排気浄化部の温度の上昇速度を、前記排気浄化部のその時点における温度を含む温度区分について前記推定手段により推定されている量の硫黄化合物が、白煙化することなく前記排気浄化部から排出されることになる速度に変更する』装置として実現しておいても良い。本発明の制御装置を、上記のような装置として実現しておけば、排気浄化部の昇温中に内燃機関の排気温度の低下により排気浄化部の温度が低下した場合等に、排気浄化部の温度を再生温度まで短時間で上昇させることが可能となる。

本発明によれば、排気浄化部の状況によらず、排気浄化部の再生処理時における白煙の発生を抑制することが出来る。

図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を適用した内燃機関システムの概略構成図である。 図２は、内燃機関システム内のＥＣＵが実行する排気浄化部管理処理の流れ図である。 図３は、排気浄化部内の硫黄化合物の付着状態の説明図である。 図４は、昇温速度テーブルの一例の説明図である。 図５は、ＥＣＵが算出・管理するＳ蓄積量の説明図である。 図６は、状況が異なる排気浄化部を同一速度で昇温した場合に排気浄化部から放出されるＳＯ_３濃度の説明図である。 図７は、排気浄化部管理処理による制御内容の説明図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るＥＣＵが実行する排気浄化部管理処理の流れ図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

《第１実施形態》
図１に、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を適用した内燃機関システムの概略構成を示す。

この内燃機関システムは、車両に搭載されるシステムである。図１に示してあるように、内燃機関システムは、内燃機関１０とＥＣＵ(Electronic Control Unit）４０とを備えている。尚、本内燃機関システムは、ＥＣＵ４０の一部（後述する排気浄化部管理処理を実行する部分）が、ほぼ、本実施形態に係る内燃機関の制御装置に相当しているシステムである。

内燃機関１０は、４つの気筒１１を有するディーゼルエンジンである。内燃機関１０には、サプライポンプから送られてきた高圧燃料を溜めておくためのコモンレール１３や、コモンレール１３内の高圧燃料を各気筒１１内へ噴射するための４つのインジェクタ１２が取り付けられている。また、内燃機関１０には、内燃機関１０内を循環する冷却水の温度を測定するための水温センサや、クランクシャフトの回転数（姿勢）を検出するためのクランクポジションセンサも取り付けられている。

内燃機関１０の各気筒１１（各気筒１１の燃焼室）は、吸気マニホールド１４を介して吸気通路１５と接続されている。また、各気筒１１は、排気マニホールド２１を介して排気通路２２と接続されており、排気マニホールド２１には、排気マニホールド２１内を流れる排気ガス中に燃料を添加するための燃料添加装置２５が設けられている。

排気通路２２の途中には、ターボチャージャ１７のタービン１７ｂが設けられている。排気通路２２のタービン１７ｂよりも下流側の部分には、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst)３１の後段にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３２を配置した排気浄化装置
３０が設けられている。この排気浄化装置３０には、排気浄化装置３０の温度を測定するための温度センサ３５と、ＤＰＦ３２の前後の圧力差（以下、ＤＰＦ差圧と表記する）を測定するための圧力差センサ３６とが設けられている。

吸気通路１５の途中には、ターボチャージャ１７のコンプレッサ１７ａと、コンプレッサ１７ａからの圧縮空気を冷却するためのインタークーラ１６とが、設けられている。

吸気通路１５のコンプレッサ１７ａよりも上流側の部分には、吸気（新気）の流量を測定するためのエアフローメータ１８が設けられている。吸気通路１５のインタークーラ１６よりも下流側の部分には、吸気の流量を調整するための吸気絞り弁１９が設けられている。

排気マニホールド２１と吸気マニホールド１４との間には、排気マニホールド２１内を流れる排気の一部（以下、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)ガスと表記する）を吸気
マニホールド１４に戻すためのＥＧＲ装置が設けられている。このＥＧＲ装置は、排気マニホールド２１と吸気マニホールド１４とを接続するＥＧＲ通路２０ａと、ＥＧＲ通路２０ａ内を流れるＥＧＲガス量を調節するためのＥＧＲ弁２０ｂと、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２０ｃとにより構成されている。

ＥＣＵ４０は、内燃機関システムの各部（吸気絞り弁１９、インジェクタ１２、燃料添加装置２５等）を統合的に制御するユニットである。ＥＣＵ４０には、上記した各種センサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ４０には、アクセル開度センサ２８、イグニッションスイッチ等も電気的に接続されている。尚、ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で
構成されており、ＥＣＵ４０のＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラム（ファームウェア）が記憶されている。

以下、排気浄化部３０に関する制御内容を中心に、ＥＣＵ４０の機能を説明する。

ＥＣＵ４０は、内燃機関１０が始動されると、内燃機関１０に関する制御処理を実行しながら、図２に示した手順の排気浄化部管理処理を実行している状態となる。

排気浄化部管理処理のステップＳ１０１〜Ｓ１０３のループ処理は、現状を表す値となるように、第１〜第Ｎ温度区分（Ｎ≧２）のそれぞれに関するＳ蓄積量を定期的に更新（変更）する処理である。

ここで、第１〜第Ｎ温度区分とは、排気浄化部３０の通常の温度（例えば、３００℃）から、ＰＭを燃焼させる際の排気浄化部３０の温度である再生温度（例えば、７００℃）までの温度域をＮ個に分割した温度区分（第Ｎ温度区分が高温度側）のことである。尚、Ｎの値（温度区分の数）は、特に限定されないが、通常、５〜１０程度の値とされる。また、各温度区分の幅（各温度区分の境界温度間の温度差）は、同一であっても同一でなくても良い。

第ｋ温度区分（ｋ＝１〜Ｎ）に関するＳ蓄積量とは、排気浄化部３０の温度を再生温度まで上昇させた場合に第ｋ温度区分において排気浄化部３０から放出される硫黄化合物量の推定値としてＥＣＵ４０が管理している情報（初期値は“０”）のことである。

以下、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３のループ処理の内容を具体的に説明する。

ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０１において、浄化部温度と流入Ｓ量とを特定する。ここで、浄化部温度とは、排気浄化部３０の温度（本実施形態では、温度センサ３５で測定される温度）のことである。また、流入Ｓ量とは、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３のループ処理の実行周期と同じ時間ｔの間に、排気浄化部３０内に流入した硫黄化合物量のことである。尚、流入Ｓ量を特定する処理としては、例えば、内燃機関１０の運転状況（各気筒１１への燃料噴射量）と、燃料に含まれる硫黄量とから流入Ｓ量を算出する処理が行われる。

続くステップＳ１０２にて、ＥＣＵ４０は、特定した浄化部温度と流入Ｓ量とに基づき、現状を表す値となるように、第１〜第Ｎ温度区分（Ｎ≧２）のそれぞれに関するＳ蓄積量を更新する処理を行う。

以下、ステップＳ１０２の処理の内容を説明する。尚、以下の説明において、第ｍ温度区分（１≦ｍ≦Ｎ）とは、浄化部温度が含まれる温度区分のことである。

ステップＳ１０２にて、ＥＣＵ４０は、第１温度区分から第ｍ温度区分までの各第ｐ温度区分（ｐ＝１〜ｍ）に関するＳ蓄積量を、脱離量（ｐ、ｍ）だけ減少させる脱離量反映処理を行う。尚、この脱離量反映処理は、脱離量（ｐ、ｍ）だけ減少させたＳ蓄積量が負の値となる場合、Ｓ蓄積量を“０”に変更する処理である。また、脱離量反映処理時に使用される脱離量（ｐ、ｍ）は、各種実験により予めｐ及びｍの関数として定められている
、排気浄化部３０の温度が第ｍ温度区分内にある場合に、時間ｔの間に排気浄化部３０から放出される第ｐ温度区分に関する硫黄化合物量である。

さらに、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０２にて、第ｍ＋１温度区分から第Ｎ温度区分までの各第ｐ温度区分（ｐ＝ｍ＋１〜Ｎ）に関するＳ蓄積量を、“分配率（ｐ、ｍ）・流入Ｓ量”だけ増加させる吸着量反映処理を行う。ここで、分配率（ｐ、ｍ）とは、各種実験により予めｐ及びｍの関数として定められている、温度が第ｍ温度区分内にある排気浄化部３０に、単位量の硫黄化合物が時間ｔだけ流入した場合における第ｐ温度区分に関するＳ蓄積量の増加量のことである。

すなわち、図３に模式的に示したように、排気浄化部３０（ＤＯＣ３１）内の担体（図２では、アルミナ）に吸着する硫黄化合物の結合（吸着）エネルギーは、担体表面からの距離（担体表面との間に存在する硫黄化合物層数）に応じて変化する。

従って、排気浄化部３０の温度が或る温度Ｔになると、その温度Ｔ以下の温度で脱離する状態で排気浄化部３０内に吸着している硫黄化合物は、排気浄化部３０への吸着状態（吸着エネルギー）に応じた速度排気浄化部３０から放出される。また、温度Ｔの排気浄化部３０に流入した硫黄化合物は、温度Ｔを超える温度で脱離する状態で排気浄化部３０内に吸着する。そして、或る量の硫黄化合物が流入することによる、各温度区分に関するＳ蓄積量の増加量は、温度区分と流入Ｓ量とに応じた値となる。

従って、上記内容の処理（脱離量反映処理及び吸着量反映処理）を繰り返すことにより、各温度区分に関する、現時点（ステップＳ１０１の処理の実行時点）におけるＳ蓄積量を求めることが出来る。

ステップＳ１０３の処理（図２）は、再生処理（ＤＰＦ３２内のＰＭを燃焼させる処理）を行うべき状況になったか否かを判断するための処理である。このステップＳ１０３では、『ＤＰＦ差圧（圧力差センサ３６による差圧の測定結果）が所定値以上である』という再生条件や、『内燃機関１０の運転履歴から推定されたＤＰＦ３２内のＰＭ堆積量が既定量以上である』といった再生条件が満たされているか否かが判断される。

再生条件が満たされた場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、排気浄化部３０の温度を再生温度まで上昇させるための昇温制御処理（ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の処理）を開始する。

図２に示してあるように、昇温制御処理を開始したＥＣＵ４０は、まず、現在の浄化部温度（温度センサ３５による温度の測定結果）を含む温度区分を注目温度区分として特定する（ステップＳ１０４）。次いで、ＥＣＵ４０は、注目温度区分に関する昇温速度テーブルから、注目温度区分に関するＳ蓄積量に対応づけられている昇温速度を読み出す（ステップＳ１０４）。ここで、第ｋ温度区分（ｋ＝１〜Ｎ）に関する昇温速度テーブルとは、第ｋ温度区分において脱離する状態にある硫黄化合物を白煙化しない速度（濃度）で排気浄化部３０から放出させることが出来る排気浄化部３０の第ｋ温度区分における昇温速度を、硫黄化合物の蓄積量に対応づけて記憶したテーブルのことである。尚、各温度区分に関する昇温速度テーブルとしては、詳細なものを採用しておいても良い。ただし、推定値であるＳ蓄積量には誤差がある。そのため、各温度区分に関する昇温速度テーブルとして、図４に模式的に示したようなテーブル、すなわち、幾つかの実験結果から得られたＳ蓄積量と昇温速度の対応関係を示す点間を直線で結んだようなテーブルを採用しておくことも出来る。また、排気浄化部３０の温度を再生温度まで上昇させるのに要する時間は短い方が良い。従って、各温度区分に関する昇温速度テーブルには、白煙化する濃度以下の当該濃度に近い濃度（例えば、白煙化する濃度の８０％の濃度）の硫黄化合物が放出され
ることになる昇温速度を設定しておくことが好ましい。

昇温速度の読み出しを終えたＥＣＵ４０は、当該昇温速度（以下、目標昇温速度と表記する）で排気浄化部３０の温度を上昇させるための制御を開始する（ステップＳ１０６）。このステップで開始される制御（以下、区間単位昇温制御と表記する）は、“注目温度区分の幅／排気浄化部３０の温度が注目温度区分の高温側の境界温度となるまでの時間”が、目標昇温速度以下となる制御であれば、クローズドループ制御であってもオープンループ制御であっても良い。また、区間単位昇温制御は、燃料添加装置２５による燃料添加量を調整する制御であっても、インジェクタ１２によるポスト噴射量を調整する制御であっても良い。

その後、ＥＣＵ４０は、浄化部温度が注目温度区分よりも高くなるのを待機する（ステップＳ１０７；ＮＯ）。

浄化部温度が注目温度区分よりも高くなった場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、注目温度区分が第Ｎ温度区分（再生温度が含まれる温度区分）であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。換言すれば、ＥＣＵ４０は、浄化部温度が再生温度に到達したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。

注目温度区分が第Ｎ温度区分ではなかった場合（ステップＳ１０８；ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０４に戻って、次の温度区分に関する昇温制御処理（ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の処理）を行う。

上記のような処理を繰り返しているうちに、注目温度区分が第Ｎ温度区分となった場合（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０９にて、排気浄化部再生処理を行う。この排気浄化部再生処理時、ＥＣＵ４０は、浄化部温度を再生温度に維持する制御（燃料添加装置２５による燃料添加量を調整する制御）を行いながら、ＤＰＦ差圧が、予め定められている再生完了差圧以上となるのを監視する。そして、ＥＣＵ４０は、ＤＰＦ差圧が再生完了差圧以上となったときに、排気浄化部再生処理を終了し、各温度区分に関するＳ蓄積量を“０”に変更（ステップＳ１１０）してから、ステップＳ１０１以降の処理を再び開始する。

以下、図５〜７を用いて、上記排気浄化部管理処理の内容をさらに具体的に説明する。

上記したように、ＥＣＵ４０は、再生温度までの各温度区分について、排気浄化部３０の再生温度への昇温中にその温度区分から放出される状態で排気浄化部３０内に蓄積している硫黄化合物の蓄積量（Ｓ蓄積量）を推定する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０３参照）。

従って、ＥＣＵ４０は、各温度区分に関するＳ蓄積量として、図５のパターンＡのようなＮ個（図５では、Ｎ＝８）のＳ蓄積量や、図５のパターンＢのようなＮ個のＳ蓄積量を保持している状態で動作する。尚、Ｎ個のＳ蓄積量が、パターンＡのような情報（ほぼ“０”となっているＳ蓄積量を含まない情報）になるのは、内燃機関１０が低負荷で（排気温度が高くならない状態で）運転されつづけた場合である。また、Ｎ個の温度区分に関するＳ蓄積量が、パターンＢのような情報（５００℃以下の各温度区分のＳ蓄積量がほぼ“０”となっている情報）になるのは、各温度区分に関するＳ蓄積量が或る程度増えた後に、排気温度が５００℃程度となる状態で内燃機関１０が運転された場合である。

ここで、パターンＡのような状態で硫黄化合物が蓄積している排気浄化部ＡとパターンＢのような状態で硫黄化合物が蓄積している排気浄化部Ｂのそれぞれを、同一の速度で７００℃（再生温度）まで昇温した場合を考える。この場合、排気浄化部Ａから放出される
ＳＯ_３の濃度は、図６の濃度パターンＡのように変化する。また、排気浄化部Ｂから放出されるＳＯ_３の濃度は、図６の濃度パターンＢのように変化する。従って、白煙が発生するＳＯ_３濃度の下限がＣ_０であった場合、排気浄化部Ａからは、白煙化した硫黄化合物が放出されないが、排気浄化部Ｂからは、白煙化した硫黄化合物が放出されることになる。

一方、本実施形態に係るＥＣＵ４０は、排気浄化部３０の温度を再生温度まで上昇させる際に、各温度区分における排気浄化部３０の昇温速度を、各温度区分に関するＳ蓄積量の推定値に基づき、白煙が発生しない速度に制御する。従って、ＥＣＵ４０は、排気浄化部３０内にパターンＢ（図５）のような状態で硫黄化合物が蓄積している場合、図７に示したように、排気浄化部３０から硫黄化合物が殆ど放出されない５００℃までは、早い速度（例えば１０．０℃／ｓｅｃ）で排気浄化部３０を昇温する。また、ＥＣＵ４０は、比較的に大量の硫黄化合物が放出されることになる５００℃以上の各温度区分については、各温度区分に関して推定されているＳ蓄積量に基づき、その量の硫黄酸化物を白煙化させずに放出できる速度（例えば、０．５℃／sec）で排気浄化部３０を昇温する。

以上、説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置（ＥＣＵ４０の一部）は、複数の温度区分のそれぞれについて、排気浄化部３０内に蓄積されている硫黄化合物中の、排気浄化部３０の再生温度への昇温中にその温度区分にて排気浄化部３０から放出される硫黄化合物の量（Ｓ蓄積量）を推定する。そして、実施形態に係る内燃機関の制御装置は、その推定結果に基づき、再生時における排気浄化部３０の各温度区分の昇温速度を、排気浄化部３０内の硫黄化合物を白煙化させることなく排気浄化部３０から排出できる速度に制御する。従って、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を用いておけば、排気浄化部３０の状況（排気浄化部３０内の硫黄化合物の付着エネルギー分布）によらず、排気浄化部３０の再生時における白煙の発生を抑制することができる。

《第２実施形態》
以下、第１実施形態の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び動作を説明する。

本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、図８に示した手順の排気浄化部管理処理を行うように、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を変形した装置である。

すなわち、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置としてのＥＣＵ４０は、内燃機関１０が始動されると、内燃機関１０に関する制御処理を実行しながら、図８に示した手順の排気浄化部管理処理を実行している状態となる。

この排気浄化部管理処理のステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理は、それぞれ、上記した排気浄化部管理処理（図２）のステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理と同じ処理である。すなわち、ステップＳ２０２〜Ｓ２０３にて、ＥＣＵ４０は、再生処理の開始条件である再生条件が満たされることを監視しつつ、自身が管理している第１〜第Ｎ温度区分に関するＮ個のＳ蓄積量を、現状を表す値に更新する処理を行う。尚、第ｋ温度区分（ｋ＝１〜Ｎ）に関するＳ蓄積量とは、既に説明したように、排気浄化部３０の温度を再生温度まで上昇させた場合に第ｋ温度区分において排気浄化部３０から放出されると推定されている硫黄化合物の量のことである。

再生条件が満たされた場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、排気浄化部３０の温度を再生温度まで上昇させるための昇温制御処理（ステップＳ２０４〜Ｓ２０８９の処理）を開始する。

昇温制御処理を開始したＥＣＵ４０は、まず、温度センサ３５を用いて、現浄化部温度
（その時点における排気浄化部３０の温度）を測定する（ステップＳ２０４）。次いで、ＥＣＵ４０は、現浄化部温度が再生温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。

現浄化部温度が再生温度未満であった場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、現浄化部温度を含む温度区分に関するＳ蓄積量に対応づけられている昇温速度を、当該温度区分に関する昇温速度テーブル（図８では、対応昇温速度テーブル）から読み出す（ステップＳ２０６）。次いで、ＥＣＵ４０は、読み出した昇温速度で排気浄化部３０の温度を上昇させるための制御を開始する（ステップＳ２０７）。その後、ＥＣＵ４０は、規定時間が経過するのを待機（ステップＳ２０８）してから、現浄化部温度を含む温度区分に関するＳ蓄積量から規定量を減算する処理（ステップＳ２０９）を行う。

以下、ステップＳ２０６〜Ｓ２０９の処理の内容をさらに具体的に説明する。
ステップＳ２０８における“規定時間”は、ステップＳ２０７にて開始される制御（以下、単位昇温制御と表記する）の継続時間の規定する情報として予め設定されている時間である。この規定時間としては、例えば、１秒程度の時間が使用される。

単位昇温制御は、排気浄化部３０の温度が、ステップＳ２０６の処理で読み出された昇温速度で上昇するように、燃料添加装置２５による燃料添加量や、インジェクタ１２によるポスト噴射量を調整する制御である。単位昇温制御としては、通常、ステップＳ２０８の処理の実行中に、燃料添加装置２５やインジェクタ１２に対する制御内容を変更しない制御が行われる。ただし、単位昇温制御は、ステップＳ２０８の処理の実行中に、燃料添加装置２５やインジェクタ１２に対する制御内容を変更する制御（ステップＳ２０８の処理の実行中に、排気浄化部３０の昇温速度を調整する制御）であっても良い。

ステップＳ２０９の処理は、現浄化部温度に応じた規定量を特定し、特定した規定量を現浄化部温度を含む温度区分に関するＳ蓄積量から減算する処理である。ここで、現浄化部温度に応じた規定量とは、排気浄化部３０の温度が現浄化部温度近傍である状況下、規定時間の間に排気浄化部３０から放出される硫黄化合物の推定量のことである。尚、現浄化部温度に応じた規定量の特定は、規定量と浄化部温度との関係を記憶したテーブルから現浄化部温度に対応づけられている規定量を読み出すことや、当該関係を表す、規定量の浄化部温度からの算出式を用いることによって行うことが出来る。また、ステップＳ２０９の処理としては、通常、規定量減算後のＳ蓄積量が“０”未満の値となった場合、Ｓ蓄積量を“０”にする処理が行われる。

以下、ステップＳ２０９の処理後のＥＣＵ４０の動作を説明する。
ステップＳ２０９の処理が完了すると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２０４以降の処理を再び開始する。

ステップＳ２０４〜Ｓ２０９の処理を繰り返しているうちに、現浄化部温度が再生温度以上となった場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２１０にて、上記したものと同内容の排気浄化部再生処理を行う。すなわち、排気浄化部再生処理を開始したＥＣＵ４０は、浄化部温度を再生温度に維持する制御を行いながら、ＤＰＦ差圧（圧力差センサ３６により測定されるＤＰＦ３２の前後の圧力差）が、予め定められている再生完了差圧以上となるのを監視する。そして、ＥＣＵ４０は、ＤＰＦ差圧が再生完了差圧以上となったときに、排気浄化部再生処理を終了して、ステップＳ２０１以降の処理を再び開始する。

以下、ＥＣＵ４０が実行するこの排気浄化部管理処理（以下、第２排気浄化部管理処理と表記する）と、図２を用いて説明した排気浄化部管理処理（以下、第１排気浄化部管理
処理と表記する）の作用効果上の差異を説明する。

上記処理手順から明らかなように、第２排気浄化部管理処理も、第１排気浄化部管理処理と同様に、複数の温度区分のそれぞれについて、排気浄化部３０内に蓄積されている硫黄化合物中の、排気浄化部３０の再生温度への昇温中にその温度区分にて排気浄化部３０から放出される硫黄化合物の量（Ｓ蓄積量）を推定し、その推定結果に基づき、再生時における排気浄化部３０の各温度区分の昇温速度を、排気浄化部３０内の硫黄化合物を白煙化させることなく排気浄化部３０から排出できる速度に制御する処理である。

ただし、第１排気浄化部管理処理が、各温度区分に関するＳ蓄積量を排気浄化部３０の昇温中に更新しない処理であるのに対し、第２排気浄化部管理処理は、各温度区分に関するＳ蓄積量を排気浄化部３０の昇温中に周期的に更新する処理となっている。また、第１排気浄化部管理処理が、温度区分の切り替わり時にのみ排気浄化部３０の昇温速度を変更する処理であるのに対し、第２排気浄化部管理処理は、排気浄化部３０の昇温速度を、同一の温度区分内にて頻繁に変更する処理となっている。

そのため、第２排気浄化部管理処理は、排気浄化部３０の昇温中に内燃機関１０の排気温度の低下により浄化部温度が低下した場合に、第１排気浄化部管理処理よりも短時間で浄化部温度を再生温度に到達させることが出来る処理として機能する。

具体的には、排気浄化部３０の昇温中に、浄化部温度が温度Ｔ１まで上昇した後、内燃機関１０の排気温度の低下により浄化部温度が温度Ｔ２まで低下した場合を考える。尚、温度Ｔ１は、第ｍ＋１（ｍ＜Ｎ）温度区分内の、再生温度未満の温度であるとする。また、温度Ｔ２は、第ｍ温度区分内の温度であるとする。

浄化部温度が温度Ｔ１まで上昇すると、排気浄化部３０は、温度Ｔ１以下の温度で排気浄化部３０内から放出される硫黄化合物量が殆どない状態となる。そして、第１排気浄化部管理処理は、温度区分の切り替わり時にのみ昇温速度を変更する処理である。従って、上記場合、第１排気浄化部管理処理では、高速度（例えば、１０℃／ｍｉｎ）に昇温させても白煙が生じない第ｍ温度区分の再度の昇温が、高速度で昇温させると白煙が生じる第ｍ＋１温度区分の昇温速度（例えば、１℃／ｍｉｎ）と同じ速度で行われることになる。

一方、ステップＳ２０６〜２０９の処理を周期的に繰り返すことによって排気浄化部３０を昇温する第２排気浄化部管理処理では、浄化部温度が温度Ｔ１まで上昇すると、第ｍ温度区分以下の各温度区分に関するＳ蓄積量が“０”となる。そして、浄化部温度が温度Ｔ２まで低下した後に実行されるステップＳ２０６及びＳ２０７にて、排気浄化部３０の昇温速度が、第ｍ温度区分に関するＳ蓄積量（“０”）に対応づけられている昇温速度（つまり、早い昇温速度）に変更される。従って、第２排気浄化部管理処理では、第ｍ温度区分の再度の昇温が高速度で行われ、その結果として、第１排気浄化部管理処理よりも短時間で浄化部温度が再生温度に到達することになる。

以上、説明したように、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置（ＥＣＵ４０の一部）も、複数の温度区分のそれぞれについて、排気浄化部３０内に蓄積されている硫黄化合物中の、排気浄化部３０の再生温度への昇温中にその温度区分にて排気浄化部３０から放出される硫黄化合物の量を推定する。そして、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置は、その推定結果に基づき、再生時における排気浄化部３０の各温度区分の昇温速度を、排気浄化部３０内の硫黄化合物を白煙化させることなく排気浄化部３０から排出できる速度に制御する。従って、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を用いておけば、排気浄化部３０の状況（排気浄化部３０内の硫黄化合物の付着エネルギー分布）によらず、排気浄化部３０の再生時における白煙の発生を抑制することができる。

また、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置は、排気浄化部３０の昇温中に、排気浄化部３０からの硫黄化合物の推定放出量を、現浄化部温度を含む温度区分に関するＳ蓄積量から減ずると共に、排気浄化部３０の昇温速度を、現浄化部温度を含む温度区分に関するＳ蓄積量の硫黄化合物が、白煙化することなく排気浄化部３０から排出されることになる速度に変更する処理を周期的に行う。従って、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置を用いておけば、排気浄化部３０の昇温中に内燃機関１０の排気温度の低下により浄化部温度が低下した場合に、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置を用いた場合よりも短時間で浄化部温度を再生温度に到達させることが出来る。

《変形形態》
上記した実施形態に係る内燃機関の制御装置は、各種の変形を行うことが出来るものである。例えば、内燃機関１０の負荷の増大により排気温度がある温度Ｔ０まで上昇するには、或る程度の時間がかかる。そのため、排気温度が温度Ｔ０まで上昇すると、通常、温度Ｔ０以下の各温度区分に関するＳ蓄積量は、ほぼ“０”となる。従って、ステップＳ１０２（又はＳ２０２）で行われる脱離量反映処理を、上記内容の処理ではなく、第１温度区分から第ｍ温度区分までの各第ｐ温度区分（ｐ＝１〜ｍ）に関するＳ蓄積量を“０”とする処理にしておいても良い。また、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３（又はＳ２０１〜Ｓ２０３）の処理は、再生条件が満たされた時点における各温度区分に関するＳ蓄積量を推定できる処理でありさえすれば良い。従って、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３（又はＳ２０１〜Ｓ２０３）の処理を、他のアルゴリズムで各温度区分に関するＳ蓄積量を算出する処理や、再生条件が満たされた時のみに、各温度区分に関するＳ蓄積量を算出する処理に変形しておいても良い。

第２排気浄化部管理処理（図８）を、Ｓ蓄積量を更新しつつ、排気浄化部３０の昇温速度を監視し、昇温速度と目標昇温速度との差の絶対値が閾値以上となったときに、排気浄化部３０の昇温速度を変更する処理に変形しても良い。

１０ 内燃機関
１１ 気筒
１２ インジェクタ
１３ コモンレール
１４ 吸気マニホールド
１５ 吸気通路
１６ インタークーラ
１７ ターボチャージャ
１７ａ コンプレッサ
１７ｂ タービン
１８ エアフローメータ
１９ 吸気絞り弁
２０ａ ＥＧＲ通路
２０ｂ ＥＧＲ弁
２０ｃ ＥＧＲクーラ
２１ 排気マニホールド
２２ 排気通路
２５ 燃料添加装置
２８ アクセル開度センサ
３０ 排気浄化部
３１ ＤＯＣ
３２ ＤＰＦ
３５ 温度センサ
３６ 圧力差センサ
４０ ＥＣＵ

Claims (1)

1. 排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気浄化部を排気通路に備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記排気浄化部内の粒子状物質を燃焼させる場合における前記排気浄化部の温度である再生温度までの温度域を区分した複数の温度区分のそれぞれについて、前記排気浄化部内に蓄積されている硫黄化合物中の、前記排気浄化部の前記再生温度への昇温中にその温度区分にて前記排気浄化部から放出される硫黄化合物の量を推定する推定手段と、
   再生開始条件が満たされたときに、前記推定手段により前記複数の温度区分について推定されている硫黄化合物の量に基づき、温度区分毎に、その温度区分について前記推定手段により推定されている量の硫黄化合物が、白煙化することなく前記排気浄化部から排出されることになる速度で前記排気浄化部の温度を上昇させることにより、前記排気浄化部の温度を前記再生温度まで上昇させる昇温制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。