JP3975680B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気温度を上昇させるために、メイン噴射（主噴射）の後にポスト噴射（副噴射）を行う内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開２０００−４５８２８号公報に示されるように、排気系に配置されるリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能の維持あるいは回復、触媒の暖機性向上、ターボチャージャの過給圧の昇圧などを目的として、排気温度を上昇させるために、例えばディーゼルエンジンにおいて、圧縮行程にて気筒内に燃料を噴射（メイン噴射）した後に、膨張行程にて再び気筒内に燃料を噴射（ポスト噴射）するものがあり、前記公報に記載の技術では、運転条件に応じて、気筒内の温度が目標温度となる時点をポスト噴射時期として求めて、ポスト噴射を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気温度を上昇させるためのポスト噴射であっても、噴射された燃料のうちの一部はトルクに変化している。
ここで、ポスト噴射量が一定の場合に、ポスト噴射時期を遅角すれば、トルクに変化する割合が減少するので、ポスト噴射により発生するトルクは減少するが、着火可能なポスト噴射時期には限界があり、その着火限界を超えて遅角すると、失火してしまう。
【０００４】
また、ポスト噴射時期が一定の場合に、ポスト噴射量を大きくすれば、排気温度をより上昇させることができるが、一定の割合でトルクに変化するため、ポスト噴射により発生するトルクも増加してしまう。
よって、ポスト噴射を開始すると同時に、排気温度を目標温度まで上昇させるのに必要な目標ポスト噴射量を全量噴射すると、ポスト噴射量の急増に伴って、ポスト噴射により発生するトルクが一気に増加してしまい、トルク変動を生じて、運転性が悪化するといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、排気温度を上昇させるためのポスト噴射によるトルク変動を極力低減することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、排気温度を上昇させるためにメイン噴射の後にポスト噴射を行う内燃機関の制御装置において、排気温度の上昇要求を発生する排温上昇要求発生手段と、排気温度の上昇要求を受けて、運転条件に基づいて着火可能なポスト噴射時期を設定するポスト噴射時期設定手段と、排気温度の上昇要求を受けて、排気温度を目標温度まで上昇させるのに必要な目標ポスト噴射量を設定する目標ポスト噴射量設定手段と、ポスト噴射量の上限値を、ポスト噴射により発生するトルクを許容値以下とするように、前記ポスト噴射時期に基づいて進角側であるほど小さく設定するポスト噴射量上限値設定手段と、前記目標ポスト噴射量と前記上限値とを比較し、前記目標ポスト噴射量の方が大きいときに、ポスト噴射量を前記上限値に設定し、前記上限値の方が大きいときは、ポスト噴射量を前記目標ポスト噴射量に設定するポスト噴射量設定手段と、を備える構成とする。
【０００７】
請求項２の発明では、ポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に、ポスト噴射時期を遅角側に補正する手段を備えることを特徴とする。この場合、膨張行程での筒内温度の上昇に伴って排気温度が上昇するので、実際には、排気温度の上昇と共に、ポスト噴射時期を遅角側に補正すればよい。
【０００８】
請求項３の発明では、ＥＧＲ率、排気中の酸素濃度、吸入空気量のうち少なくとも１つから、ポスト噴射時期を補正する手段を備えることを特徴とする。
請求項４の発明では、特に請求項２又は３の発明において、前記ポスト噴射時期の補正は、ポスト噴射量が前記目標ポスト噴射量に設定されるまで繰り返し行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明では、前記目標ポスト噴射量が前記上限値より大きい場合に、メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方を補正する手段を備えることを特徴とする。
請求項６の発明では、特に請求項５の発明において、前記メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方の補正に伴って、ポスト噴射量の上限値を補正する手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項７の発明では、特に請求項６の発明において、前記ポスト噴射量の上限値の補正は、ポスト噴射量が前記目標ポスト噴射量に設定されるまで繰り返し行うことを特徴とする。
請求項８の発明では、前記排温上昇要求発生手段は、排気通路に備えられて排気中の微粒子を捕集するフィルタの微粒子堆積量に基づいて、前記フィルタの再生時期を判断し、再生時期と判断されたときに排気温度の上昇要求を発生することを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、排気温度の上昇要求が発生した場合に、運転条件に基づいて着火可能なポスト噴射時期を設定し、また排気温度を目標温度まで上昇させるのに必要な目標ポスト噴射量を設定するが、ポスト噴射時期に基づいてポスト噴射量の上限値を設定し、目標ポスト噴射量が上限値を超える場合は、ポスト噴射量を目標ポスト噴射量ではなく上限値に規制することで、ポスト噴射量の急増を防止しつつ、排気温度を上昇させることが可能となる。
【００１２】
また、ポスト噴射量の上限値を、ポスト噴射により発生するトルクを許容値以下とするように設定することで、運転性に影響を与えずにポスト噴射をすることが可能となる。
請求項２の発明によれば、ポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に、ポスト噴射の着火限界が遅角するので、ポスト噴射時期を遅角側に補正することで、その分、ポスト噴射された燃料のうちトルクに変化する割合が減少することから、より多くの燃料をポスト噴射可能となり、トルク変動を抑制しつつ、排気温度をより上昇させることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ＥＧＲ率による酸素濃度の変化によってポスト噴射の着火遅れが異なることから、ＥＧＲ率、排気中の酸素濃度、あるいは吸入空気量などによってポスト噴射時期を補正することで、ポスト噴射をＥＧＲ領域においても失火させることなく行うことが可能となる。
請求項４の発明によれば、ポスト噴射量が目標ポスト噴射量未満の場合は、ポスト噴射による排気温度の上昇を待つことで、より遅角側でポスト噴射をすることが可能になることから、ポスト噴射時期の補正を繰り返してポスト噴射することにより、最終的に目標ポスト噴射量を噴射可能となり、目標温度までの排気温度の上昇を得ることが可能となる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、ポスト噴射量が目標ポスト噴射量未満の場合は、メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方を補正することで、具体的には、メイン噴射量を減量、及び／又は、メイン噴射時期を遅角することで、トルクを低下させることにより、ポスト噴射によるトルク変動を相殺可能となる。
請求項６の発明によれば、前記メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方の補正によって、トルクを低下させた分、ポスト噴射量の上限値を補正することで、ポスト噴射量を増量可能となり、排気温度を速やかに上昇させることが可能となる。
【００１５】
請求項７の発明によれば、前記ポスト噴射量の上限値の補正を繰り返し行うことで、最終的に目標ポスト噴射量を噴射可能となり、目標温度までの排気温度の上昇を得ることが可能となる。
請求項８の発明によれば、排気微粒子捕集用のフィルタの再生を、ポスト噴射による排気温度の上昇で、トルク変動を抑制しつつ、速やかに行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関（ここではディーゼルエンジン）のシステム図である。
ディーゼルエンジン１において、吸気通路２側には、可変ノズル型ターボチャージャ３の吸気コンプレッサ、インタークーラ４、コレクタ５などが設けられており、空気はこれらを経て各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、高圧燃料ポンプ６により高圧化されてコモンレール７に送られ、各気筒の燃料噴射弁８から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路９へ流出する。
【００１７】
排気通路９へ流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ配管１０によりＥＧＲ制御弁１１を介して吸気側へ還流される。排気の残りは、可変ノズル型ターボチャージャ３の排気タービンを通り、これを駆動する。
ここで、排気通路９の排気タービン下流には、排気浄化のため、酸化触媒１２を配置し、更にその下流に、排気中の微粒子（パティキュレート；以下ＰＭという）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦという）１３を配置してある。
【００１８】
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２等から、信号が入力されている。
また、特に本実施形態では、排気通路９の酸化触媒１２下流で、ＤＰＦ１３上流に、排気圧力センサ２３が設けられており、この信号もコントロールユニット２０に入力されている。
【００１９】
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁８への燃料噴射時期及び噴射量制御のための燃料噴射指令信号等を出力する。
また、特に本実施形態では、ＤＰＦ１３の再生の要否を判断して、再生時期の場合に、所定の再生処理、すなわち、メイン噴射の後のポスト噴射により、排気温度（以下排温という）を上昇させて、ＤＰＦ１３に捕集されているＰＭを燃焼除去する処理を行うようにしており、かかるＤＰＦ再生制御について、以下に詳細に説明する。
【００２０】
図２〜図４はコントロールユニット２０にて実行されるＤＰＦ再生制御のフローチャートである。
Ｓ１では、先ず回転数センサ２１及びアクセル開度センサ２２により検出されるエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯを読込む。
Ｓ２では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとをパラメータとするマップ（図示せず）を参照するなどして、メイン噴射量Ｑを演算する。
【００２１】
Ｓ３では、ＤＰＦ１３の再生時期の判断のため、ＤＰＦ１３が捕集したＰＭの量（ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量）を検出する。ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量を直接検出することは困難であるので、ここでは、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が増えれば、当然ＤＰＦ１３の上流側排気圧力が上昇することから、排気圧力センサ２３により、ＤＰＦ１３の上流側排気圧力（ＤＰＦ１３の背圧）を検出する。
【００２２】
Ｓ４では、目標ポスト噴射量でのポスト噴射によって排温を目標排温（ＤＰＦ再生排温）まで上昇させている状態であることを示すｒｅｇ２フラグが立っている（＝１）か否かを判定する。ｒｅｇ２フラグ＝０の場合は、Ｓ５へ進み、ｒｅｇ２フラグ＝１の場合は、Ｓ２９（図４）へ進む。
Ｓ５では、ポスト噴射を開始したものの目標ポスト噴射量未満でのポスト噴射によって排温を上昇させている過程であることを示すｒｅｇ１フラグが立っている（＝１）か否かを判定する。ｒｅｇ１フラグ＝０の場合は、Ｓ６へ進み、ｒｅｇ１フラグ＝１の場合は、Ｓ１８（図３）へ進む。
【００２３】
Ｓ６では、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が所定値を超えたか否かを判定する。ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量をＤＰＦ１３の上流側排気圧力により間接的に検出する場合は、ＤＰＦ１３の上流側排気圧力が所定の閾値（背圧閾値）ＡＣＣ１を超えたか否かを判定する。ここで用いる背圧閾値ＡＣＣ１は、図５に示すマップ、すなわち、エンジン回転数Ｎｅとメイン噴射量Ｑとをパラメータとするマップより設定する。
【００２４】
すなわち、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）での排気圧力が図５の対応する運転条件での背圧閾値ＡＣＣ１を超えていない場合は、未だ再生時期でないと判断して、リターンするが、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）での排気圧力が図５の対応する運転条件での背圧閾値ＡＣＣ１を超えている場合は、ＤＰＦ１３にＰＭが過度に堆積している、つまりＰＭ堆積量が所定値を超えて、再生時期に達していると判断して、Ｓ７以降の再生モードに入る。
【００２５】
Ｓ７では、ＤＰＦ１３に堆積したＰＭを燃焼するために必要な目標排温に達するための目標排温上昇代ΔＴ.target を設定する。ＤＰＦ１３に堆積したＰＭは６００℃以上に排温を上昇させれば酸化される。よって、ＤＰＦ１３が再生時期になった場合は、ポスト噴射によって、通常の排温から６００℃以上に排温を上昇させる必要がある。そこで、現在の排温から必要な排温上昇代を求める。
【００２６】
具体的には、図６に示すマップ、すなわち、エンジン回転数Ｎｅとメイン噴射量Ｑとをパラメータとしてベース排温Ｔexh.baseを定めたマップから、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）でのベース排温Ｔexh.baseを求め、次式により、このベース排温Ｔexh.baseから目標排温（６００℃）までの、目標排温上昇代ΔＴ.target を算出する。
【００２７】
ΔＴ.target ＝６００−Ｔexh.base
Ｓ８では、ポスト噴射可能（着火可能）なポスト噴射時期PostITを設定する。具体的には、図７に示すマップ、すなわち、エンジン回転数Ｎｅとメイン噴射量Ｑとをパラメータとして着火可能なポスト噴射時期PostITを定めたマップから、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）でのポスト噴射時期PostITを求める。
【００２８】
図７でのポスト噴射時期PostITは、上死点を基準に上死点前ならプラスの値で、上死点後ならマイナスの値に設定される。よって、ポスト噴射は膨張行程で行うので、PostITの値はマイナスとなる。
尚、例えば特開２０００−４５８２８号公報に記載のように筒内温度を計算で求め、これに基づいて着火可能なクランク角を求めることにより、ポスト噴射時期PostITを計算で求めるようにしてもよい。
【００２９】
Ｓ９では、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target を設定する。ここでは、Ｓ８で設定したポスト噴射時期PostITと、Ｓ７で設定した目標排温上昇代ΔＴ.target とから、図８に示す目標ポスト噴射量マップを参照して、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target を設定する。
Ｓ１０では、現在の運転条件において、ポスト噴射時期PostITにどれだけのポスト噴射を行うことが可能かを検討して、ポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 を設定する。
【００３０】
ポスト噴射を行った際には、噴射燃料の一部がトルクに変化することから、トルク変動（トルク上昇）が生じ、その値（トルク上昇代）も図９に示すようにポスト噴射時期（PostIT）とポスト噴射量（ΔＱpost1 ）とによって異なる。
従って、ポスト噴射を行ったときのトルク上昇代許容値を予め設定し、図９に示すマップを参照して、ポスト噴射時期PostITと、予め設定したトルク上昇代許容値とから、ポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 を設定する。
【００３１】
Ｓ１１では、Ｓ９で設定した排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target と、Ｓ１０で設定したポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 とを、比較する。
比較の結果、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＞ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 の場合（排温上昇に必要なΔＱpost.target をトルク変動が生じるために全量噴射できない場合）は、Ｓ１２〜Ｓ１５へ進み、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＜ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 の場合（排温上昇に必要なΔＱpost.target を全量噴射可能な場合）は、Ｓ１６，Ｓ１７へ進む。
【００３２】
Ｓ１２では、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target をトルク変動が生じるために全量噴射できないことから、先ずメイン噴射量Ｑ及びメイン噴射時期MainITを補正する。すなわち、メイン噴射量Ｑを減少させると共に、メイン噴射時期MainITを遅角して、メイン噴射によるトルクを低下させる。このトルク低下分、ポスト噴射によるトルク上昇の許容値を上げることが可能となる。但し、メイン噴射時期MainITは失火しない程度に１〜３°遅角し、メイン噴射の失火限界より後ろには遅角を行わない。
【００３３】
Ｓ１３では、メイン噴射によるトルクの低下分、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 を補正する。すなわち、メイン噴射量Ｑの減量補正によるトルク低下代とメイン噴射時期MainITの遅角補正によるトルク低下代とを、それぞれテーブル参照により求め、これらのトルク低下代の合計分を、図９でのトルク上昇代許容値にフィードバックし、図９からポスト噴射量許容値ΔＱpost1 を再度検索する。
【００３４】
尚、図１０は一例としてメイン噴射時期補正値ΔMainITとこれによるトルク低下代との関係を示している。従って、メイン噴射時期MainITを１°遅角した場合には、そのトルク低下代を、トルク上昇代許容値にフィードバックすることになる。
Ｓ１４では、Ｓ１２でのメイン噴射量Ｑ及びメイン噴射時期MainITの補正に従ってメイン噴射を行わせる一方、Ｓ８で設定したポスト噴射時期PostITにて、Ｓ１３で補正したポスト噴射量許容値ΔＱpost1 のポスト噴射を行わせて、排温を上昇させる。
【００３５】
Ｓ１５では、目標ポスト噴射量未満でのポスト噴射により排温を上昇させている過程であることを示すべく、ｒｅｇ１フラグを１にセットして、リターンする。
Ｓ１１での比較の結果、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＜ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 の場合は、Ｓ１６，Ｓ１７へ進んでいる。
【００３６】
Ｓ１６では、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射を行ってもトルク上昇が許容値の範囲内であることから、通常のメイン噴射を行わせる一方、Ｓ８で設定したポスト噴射時期PostITにて、Ｓ９で設定した目標ポスト噴射量ΔＱpost.target のポスト噴射を行わせて、排温を上昇させる。
Ｓ１７では、目標ポスト噴射量でのポスト噴射により排温を目標排温まで上昇させている状態であることを示すべくｒｅｇ２フラグを１にセットして、リターンする。
【００３７】
次にＳ５での判定にてｒｅｇ１フラグ＝１の場合に進む図３のフローについて説明する。
ｒｅｇ１フラグ＝１の場合は、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target 未満のポスト噴射量（ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 ）にてポスト噴射を行って、排温を上昇させている途中の状態である。
【００３８】
Ｓ１８では、Ｓ７と同様の手法で、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）でのべ一ス排温Ｔexh.baseから目標排温（６００℃）までの、目標排温上昇代ΔＴ.target （＝６００−Ｔexh.base）を再設定する。
Ｓ１９では、ポスト噴射可能（着火可能）なポスト噴射時期PostITを再設定し、かつ補正する。
【００３９】
ポスト噴射時期PostITの再設定は、Ｓ８と同様の手法で、図７のマップから、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）でのポスト噴射時期PostITを再度検索する。
ポスト噴射時期PostITの補正は、次のように行う。
図７に示す運転条件（Ｎｅ，Ｑ）より定まる着火可能なポスト噴射時期PostITに対して、ポスト噴射による排温上昇によって着火可能なポスト噴射時期が遅角側に広がる。よって、ポスト噴射による実際の排温上昇代により、ポスト噴射時期PostITを補正する。
【００４０】
このため、先ず、ポスト噴射により上昇した現在の排温Ｔexh を、次式により求める。
Ｔexh(今回値) ＝Ｔexh(前回値) ＋Ｑpost1 ×αpost
ここで、Ｑpost1 はポスト噴射量許容値であり、前回のポスト噴射量である。αpostはポスト噴射量を排温上昇分に変換するための係数であり、運転条件（Ｎｅ，Ｑ）に応じてマップ（図示せず）を参照して求められる。
【００４１】
すなわち、前回の排温Ｔexh （最初は図６により求められるベース排温Ｔexh.base）に対し、前回のポスト噴射量Ｑpost1 による排温上昇分（Ｑpost1 ×αpost）を加算して、今回（現在）の排温Ｔexh を求めるのである。
次に、ポスト噴射による排温上昇代ΔＴ.post を、現在の排温Ｔexh とベース排温Ｔexh.baseとの差として、求める（ΔＴ.post ＝Ｔexh −Ｔexh.base）。
【００４２】
次に、ポスト噴射による排温上昇代ΔＴ.post に応じて、図１１に示すポスト噴射時期補正値テーブルから、ポスト噴射時期補正値ΔIT.exhを検索して、図７により求められるポスト噴射時期PostITに対し遅角側に補正を行う。
また、ポスト噴射によって排温が上昇していることからＥＧＲ領域ではＥＧＲ率がポスト噴射を行うことで変動する。ＥＧＲ率が上昇すると排気中の酸素濃度が低下することから、着火可能なポスト噴射時期PostITは進角側に補正する必要がある。
【００４３】
このため、ＥＧＲ率に応じて、図１２に示すポスト噴射時期補正値テーブルから、ポスト噴射時期補正値ΔIT.egrを検索して、図７により求められるポスト噴射時期PostITに対し進角側に補正を行う。但し、ＥＧＲ率による補正に代え、排気中の酸素濃度や吸入空気量による補正を行うようにしてもよい。
従って、着火可能なポスト噴射時期PostITは、排温上昇によるポスト噴射時期補正値ΔIT.exhと、ＥＧＲ率によるポスト噴射時期補正値ΔIT.egrとにより、次式によって、補正する。
【００４４】
PostIT（補正後）＝PostIT（補正前）＋ΔIT.exh＋ΔIT.egr
ここにおいて、図７のポスト噴射時期PostITは、既に述べたように、上死点を基準に上死点後ならマイナスの値に設定されており、ポスト噴射は膨張行程で行うので、PostITの値はマイナスとなっている。
また、図１１の排温上昇代ΔＴ.post に基づくポスト噴射時期補正値ΔIT.exhは、ポスト噴射時期PostITを遅角側に補正するためのパラメータであることから、常にマイナスの値で設定され、その絶対量が大きくなるほどポスト噴射時期PostITの遅角量を増大補正することになる。
【００４５】
また、図１２のＥＧＲ率に基づくポスト噴射時期補正値ΔIT.egrは、ポスト噴射時期PostITを進角側に補正するパラメータであることから、プラスの値で設定され、その絶対量が大きくなるほどポスト噴射時期PostITの遅角量を減少補正することになる。
尚、本実施形態では、ベース排温Ｔexh.base、及びポスト噴射による排温上昇代ΔＴ.post の検出のために必要な現在の排温Ｔexh をマップ、及び計算により求めているが、センサの応答性が問題にならないのであれば、図１の排気通路９のターボチャージャ３の排気タービンと酸化触媒１２との間などに、排温センサを設けて、ベース排温Ｔexh.base、及び現在の排温Ｔexh を検出するようにしてもよい。
【００４６】
Ｓ２０では、Ｓ９と同様の手法で、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量Ｑpost.target を再設定する。すなわち、Ｓ１９で再設定しかつ補正したポスト噴射時期PostITと、Ｓ１８で再設定した目標排温上昇代ΔＴ.target とから、図８に示す目標ポスト噴射量マップを参照して、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target を再度検索する。
【００４７】
Ｓ２１では、Ｓ１０と同様の手法で、ポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 を再設定する。すなわち、図９に示すマップを参照して、Ｓ１９で再設定したポスト噴射時期PostITに対しての予め設定したトルク上昇代許容値でのポスト噴射量許容値ΔＱ.post1を再度検索する。
Ｓ２２では、Ｓ１１と同様に、Ｓ２０で再設定した排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target と、Ｓ２１で再設定したポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 とを、比較する。
【００４８】
比較の結果、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＞ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 の場合（排温上昇に必要なΔＱpost.target をトルク変動が生じるために全量噴射できない場合）は、Ｓ２３〜Ｓ２６へ進み、Ｓ１２〜Ｓ１５と同様のプロセスで、メイン噴射量及びメイン噴射時期をトルク低下方向に補正し、その分ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 を補正した上で、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 でのポスト噴射を行わせ、ｒｅｇ１フラグ＝１に維持して、リターンする。但し、メイン噴射時期が失火限界まで既に遅角している場合は、Ｓ２３においてそれ以上の遅角は行わない。
【００４９】
目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＜ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 になった場合（排温上昇に必要なΔＱpost.target を全量噴射可能になった場合）は、Ｓ２７，Ｓ２８へ進み、Ｓ１６，Ｓ１７と同様のプロセスで、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射を行わせ、目標ポスト噴射量でのポスト噴射により排温を目標排温まで上昇させている状態であることを示すべくｒｅｇ２フラグを１にセットして、リターンする。
【００５０】
このような制御を繰り返し行うことで、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target を全量噴射できない場合でも、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 でのポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に（実際には排温の上昇と共に）、ポスト噴射時期PostITを遅角することで、最終的には目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射が可能となり、トルク変動やポスト噴射の失火を生じることなく、排温を目標排温まで上昇させることが可能となる。
【００５１】
次にＳ４での判定にてｒｅｇ２フラグ＝１の場合に進む図４のフローについて説明する。
ｒｅｇ２フラグ＝１の場合は、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射が可能となり、これを行って、排温を目標排温まで上昇させている状態であある。
【００５２】
Ｓ２９では、ＤＰＦ１３に堆積したＰＭを燃焼させるのに十分な排温の状態が所定時間以上続いているか否かを、ｒｅｇ２フラグ＝１の連続時間が所定時間ｔ１を超えたか否かにより、判定する。
ｒｅｇ２フラグ＝１の連続時間が所定値ｔ１以下の場合は、そのままリターンするが、所定時間ｔ１を超えた場合は、Ｓ３０，Ｓ３１へ進む。
【００５３】
Ｓ３０，Ｓ３１では、ＤＰＦ１３の再生が終了したとみなし、ｒｅｇ１フラグ、ｒｅｇ２フラグをそれぞれ０にして、リターンし、これにより再生モードを終了する。
以上の図２〜図４のフローにおいて、Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ１８の部分が排温上昇要求発生手段に相当し、Ｓ８，Ｓ１９の部分がポスト噴射時期設定手段に相当し、Ｓ９，Ｓ２０の部分が目標ポスト噴射量設定手段に相当し、Ｓ１０，Ｓ２１の部分がポスト噴射量上限値設定手段に相当し、Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２５，Ｓ２７の部分がポスト噴射量設定手段に相当する。
【００５４】
また、Ｓ１９の部分はポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共にポスト噴射時期を遅角側に補正する手段、及び、ＥＧＲ率などからポスト噴射時期を補正する手段を含んでいる。
また、Ｓ１２，Ｓ２３の部分はメイン噴射量及びメイン噴射時期を補正する手段に相当し、Ｓ１３，Ｓ２４の部分はメイン噴射量及びメイン噴射時期の補正に伴ってポスト噴射量の上限値を補正する手段に相当する。
【００５５】
本制御を行ったときの動作例を図１３のタイムチャートに示す。
当初、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target をトルク変動を生じることから全量噴射できない場合に、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 でのポスト噴射を行って、排温を上昇させる。
そして、メイン噴射量の減量補正と、メイン噴射時期の遅角補正とにより、トルクを低下させて、その分、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 を大きくすることで、ポスト噴射量を増やす。また、ポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に（実際には排温の上昇と共に）、着火限界が遅角側に拡大することから、ポスト噴射時期PostITを遅角する。そして、ポスト噴射時期PostITの遅角により、ポスト噴射量のうちトルクに変化する割合が減少することから、その分、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 が大きくなるのに伴って、ポスト噴射量を更に増やして行く。
【００５６】
これにより、最終的には目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射が可能となり、トルク変動やポスト噴射の失火を生じることなく、排温を目標排温まで上昇させることが可能となり、この排温上昇によって、ＤＰＦ１３を確実に再生することができる。
尚、本実施形態では、ポスト噴射による排温の上昇は、ＤＰＦ１３の再生のために行っているが、この他、各種排気浄化触媒の暖機性向上や浄化性能の維持あるいは回復、ターボチャージャの過給圧の昇圧などを目的として行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図２】 ＤＰＦ再生制御のフローチャート（その１）
【図３】 ＤＰＦ再生制御のフローチャート（その２）
【図４】 ＤＰＦ再生制御のフローチャート（その３）
【図５】 ＤＰＦ再生時期判断用のＤＰＦ背圧閾値のマップ
【図６】 ベース排温算出用のマップ
【図７】 ポスト噴射時期設定用のマップ
【図８】 目標ポスト噴射量設定用のマップ
【図９】 ポスト噴射量許容値設定用のマップ
【図１０】 メイン噴射時期補正量とトルク低下代の関係を示すテーブル
【図１１】 排温上昇代に対するポスト噴射時期補正値のテーブル
【図１２】 ＥＧＲ率に対するポスト噴射時期補正値のテーブル
【図１３】 動作例を示すタイムチャート
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 吸気通路
６ 高圧燃料ポンプ
８ 燃料噴射弁
９ 排気通路
１２ 酸化触媒
１３ ＤＰＦ
２０ コントロールユニット
２１ 回転数センサ
２２ アクセル開度センサ
２３ 排気圧力センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気温度を上昇させるために、メイン噴射（主噴射）の後にポスト噴射（副噴射）を行う内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開２０００−４５８２８号公報に示されるように、排気系に配置されるリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能の維持あるいは回復、触媒の暖機性向上、ターボチャージャの過給圧の昇圧などを目的として、排気温度を上昇させるために、例えばディーゼルエンジンにおいて、圧縮行程にて気筒内に燃料を噴射（メイン噴射）した後に、膨張行程にて再び気筒内に燃料を噴射（ポスト噴射）するものがあり、前記公報に記載の技術では、運転条件に応じて、気筒内の温度が目標温度となる時点をポスト噴射時期として求めて、ポスト噴射を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気温度を上昇させるためのポスト噴射であっても、噴射された燃料のうちの一部はトルクに変化している。
ここで、ポスト噴射量が一定の場合に、ポスト噴射時期を遅角すれば、トルクに変化する割合が減少するので、ポスト噴射により発生するトルクは減少するが、着火可能なポスト噴射時期には限界があり、その着火限界を超えて遅角すると、失火してしまう。
【０００４】
また、ポスト噴射時期が一定の場合に、ポスト噴射量を大きくすれば、排気温度をより上昇させることができるが、一定の割合でトルクに変化するため、ポスト噴射により発生するトルクも増加してしまう。
よって、ポスト噴射を開始すると同時に、排気温度を目標温度まで上昇させるのに必要な目標ポスト噴射量を全量噴射すると、ポスト噴射量の急増に伴って、ポスト噴射により発生するトルクが一気に増加してしまい、トルク変動を生じて、運転性が悪化するといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、排気温度を上昇させるためのポスト噴射によるトルク変動を極力低減することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、排気温度を上昇させるためにメイン噴射の後にポスト噴射を行う内燃機関の制御装置において、排気温度の上昇要求を発生する排温上昇要求発生手段と、排気温度の上昇要求を受けて、運転条件に基づいて着火可能なポスト噴射時期を設定するポスト噴射時期設定手段と、排気温度の上昇要求を受けて、排気温度を目標温度まで上昇させるのに必要な目標ポスト噴射量を設定する目標ポスト噴射量設定手段と、ポスト噴射量の上限値を、ポスト噴射により発生するトルクを許容値以下とするように、前記ポスト噴射時期に基づいて進角側であるほど小さく設定するポスト噴射量上限値設定手段と、前記目標ポスト噴射量と前記上限値とを比較し、前記目標ポスト噴射量の方が大きいときに、ポスト噴射量を前記上限値に設定し、前記上限値の方が大きいときは、ポスト噴射量を前記目標ポスト噴射量に設定するポスト噴射量設定手段と、を備える構成とする。
【０００７】
請求項２の発明では、ポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に、ポスト噴射時期を遅角側に補正する手段を備えることを特徴とする。この場合、膨張行程での筒内温度の上昇に伴って排気温度が上昇するので、実際には、排気温度の上昇と共に、ポスト噴射時期を遅角側に補正すればよい。
【０００８】
請求項３の発明では、ＥＧＲ率、排気中の酸素濃度、吸入空気量のうち少なくとも１つから、ポスト噴射時期を補正する手段を備えることを特徴とする。
請求項４の発明では、特に請求項２又は３の発明において、前記ポスト噴射時期の補正は、ポスト噴射量が前記目標ポスト噴射量に設定されるまで繰り返し行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明では、前記目標ポスト噴射量が前記上限値より大きい場合に、メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方を補正する手段を備えることを特徴とする。
請求項６の発明では、特に請求項５の発明において、前記メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方の補正に伴って、ポスト噴射量の上限値を補正する手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項７の発明では、特に請求項６の発明において、前記ポスト噴射量の上限値の補正は、ポスト噴射量が前記目標ポスト噴射量に設定されるまで繰り返し行うことを特徴とする。
請求項８の発明では、前記排温上昇要求発生手段は、排気通路に備えられて排気中の微粒子を捕集するフィルタの微粒子堆積量に基づいて、前記フィルタの再生時期を判断し、再生時期と判断されたときに排気温度の上昇要求を発生することを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、排気温度の上昇要求が発生した場合に、運転条件に基づいて着火可能なポスト噴射時期を設定し、また排気温度を目標温度まで上昇させるのに必要な目標ポスト噴射量を設定するが、ポスト噴射時期に基づいてポスト噴射量の上限値を設定し、目標ポスト噴射量が上限値を超える場合は、ポスト噴射量を目標ポスト噴射量ではなく上限値に規制することで、ポスト噴射量の急増を防止しつつ、排気温度を上昇させることが可能となる。
【００１２】
また、ポスト噴射量の上限値を、ポスト噴射により発生するトルクを許容値以下とするように設定することで、運転性に影響を与えずにポスト噴射をすることが可能となる。
請求項２の発明によれば、ポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に、ポスト噴射の着火限界が遅角するので、ポスト噴射時期を遅角側に補正することで、その分、ポスト噴射された燃料のうちトルクに変化する割合が減少することから、より多くの燃料をポスト噴射可能となり、トルク変動を抑制しつつ、排気温度をより上昇させることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ＥＧＲ率による酸素濃度の変化によってポスト噴射の着火遅れが異なることから、ＥＧＲ率、排気中の酸素濃度、あるいは吸入空気量などによってポスト噴射時期を補正することで、ポスト噴射をＥＧＲ領域においても失火させることなく行うことが可能となる。
請求項４の発明によれば、ポスト噴射量が目標ポスト噴射量未満の場合は、ポスト噴射による排気温度の上昇を待つことで、より遅角側でポスト噴射をすることが可能になることから、ポスト噴射時期の補正を繰り返してポスト噴射することにより、最終的に目標ポスト噴射量を噴射可能となり、目標温度までの排気温度の上昇を得ることが可能となる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、ポスト噴射量が目標ポスト噴射量未満の場合は、メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方を補正することで、具体的には、メイン噴射量を減量、及び／又は、メイン噴射時期を遅角することで、トルクを低下させることにより、ポスト噴射によるトルク変動を相殺可能となる。
請求項６の発明によれば、前記メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方の補正によって、トルクを低下させた分、ポスト噴射量の上限値を補正することで、ポスト噴射量を増量可能となり、排気温度を速やかに上昇させることが可能となる。
【００１５】
請求項７の発明によれば、前記ポスト噴射量の上限値の補正を繰り返し行うことで、最終的に目標ポスト噴射量を噴射可能となり、目標温度までの排気温度の上昇を得ることが可能となる。
請求項８の発明によれば、排気微粒子捕集用のフィルタの再生を、ポスト噴射による排気温度の上昇で、トルク変動を抑制しつつ、速やかに行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関（ここではディーゼルエンジン）のシステム図である。
ディーゼルエンジン１において、吸気通路２側には、可変ノズル型ターボチャージャ３の吸気コンプレッサ、インタークーラ４、コレクタ５などが設けられており、空気はこれらを経て各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、高圧燃料ポンプ６により高圧化されてコモンレール７に送られ、各気筒の燃料噴射弁８から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路９へ流出する。
【００１７】
排気通路９へ流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ配管１０によりＥＧＲ制御弁１１を介して吸気側へ還流される。排気の残りは、可変ノズル型ターボチャージャ３の排気タービンを通り、これを駆動する。
ここで、排気通路９の排気タービン下流には、排気浄化のため、酸化触媒１２を配置し、更にその下流に、排気中の微粒子（パティキュレート；以下ＰＭという）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦという）１３を配置してある。
【００１８】
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２等から、信号が入力されている。
また、特に本実施形態では、排気通路９の酸化触媒１２下流で、ＤＰＦ１３上流に、排気圧力センサ２３が設けられており、この信号もコントロールユニット２０に入力されている。
【００１９】
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁８への燃料噴射時期及び噴射量制御のための燃料噴射指令信号等を出力する。
また、特に本実施形態では、ＤＰＦ１３の再生の要否を判断して、再生時期の場合に、所定の再生処理、すなわち、メイン噴射の後のポスト噴射により、排気温度（以下排温という）を上昇させて、ＤＰＦ１３に捕集されているＰＭを燃焼除去する処理を行うようにしており、かかるＤＰＦ再生制御について、以下に詳細に説明する。
【００２０】
図２〜図４はコントロールユニット２０にて実行されるＤＰＦ再生制御のフローチャートである。
Ｓ１では、先ず回転数センサ２１及びアクセル開度センサ２２により検出されるエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＡＰＯを読込む。
Ｓ２では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとをパラメータとするマップ（図示せず）を参照するなどして、メイン噴射量Ｑを演算する。
【００２１】
Ｓ３では、ＤＰＦ１３の再生時期の判断のため、ＤＰＦ１３が捕集したＰＭの量（ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量）を検出する。ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量を直接検出することは困難であるので、ここでは、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が増えれば、当然ＤＰＦ１３の上流側排気圧力が上昇することから、排気圧力センサ２３により、ＤＰＦ１３の上流側排気圧力（ＤＰＦ１３の背圧）を検出する。
【００２２】
Ｓ４では、目標ポスト噴射量でのポスト噴射によって排温を目標排温（ＤＰＦ再生排温）まで上昇させている状態であることを示すｒｅｇ２フラグが立っている（＝１）か否かを判定する。ｒｅｇ２フラグ＝０の場合は、Ｓ５へ進み、ｒｅｇ２フラグ＝１の場合は、Ｓ２９（図４）へ進む。
Ｓ５では、ポスト噴射を開始したものの目標ポスト噴射量未満でのポスト噴射によって排温を上昇させている過程であることを示すｒｅｇ１フラグが立っている（＝１）か否かを判定する。ｒｅｇ１フラグ＝０の場合は、Ｓ６へ進み、ｒｅｇ１フラグ＝１の場合は、Ｓ１８（図３）へ進む。
【００２３】
Ｓ６では、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が所定値を超えたか否かを判定する。ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量をＤＰＦ１３の上流側排気圧力により間接的に検出する場合は、ＤＰＦ１３の上流側排気圧力が所定の閾値（背圧閾値）ＡＣＣ１を超えたか否かを判定する。ここで用いる背圧閾値ＡＣＣ１は、図５に示すマップ、すなわち、エンジン回転数Ｎｅとメイン噴射量Ｑとをパラメータとするマップより設定する。
【００２４】
すなわち、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）での排気圧力が図５の対応する運転条件での背圧閾値ＡＣＣ１を超えていない場合は、未だ再生時期でないと判断して、リターンするが、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）での排気圧力が図５の対応する運転条件での背圧閾値ＡＣＣ１を超えている場合は、ＤＰＦ１３にＰＭが過度に堆積している、つまりＰＭ堆積量が所定値を超えて、再生時期に達していると判断して、Ｓ７以降の再生モードに入る。
【００２５】
Ｓ７では、ＤＰＦ１３に堆積したＰＭを燃焼するために必要な目標排温に達するための目標排温上昇代ΔＴ.target を設定する。ＤＰＦ１３に堆積したＰＭは６００℃以上に排温を上昇させれば酸化される。よって、ＤＰＦ１３が再生時期になった場合は、ポスト噴射によって、通常の排温から６００℃以上に排温を上昇させる必要がある。そこで、現在の排温から必要な排温上昇代を求める。
【００２６】
具体的には、図６に示すマップ、すなわち、エンジン回転数Ｎｅとメイン噴射量Ｑとをパラメータとしてベース排温Ｔexh.baseを定めたマップから、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）でのベース排温Ｔexh.baseを求め、次式により、このベース排温Ｔexh.baseから目標排温（６００℃）までの、目標排温上昇代ΔＴ.target を算出する。
【００２７】
ΔＴ.target ＝６００−Ｔexh.base
Ｓ８では、ポスト噴射可能（着火可能）なポスト噴射時期PostITを設定する。具体的には、図７に示すマップ、すなわち、エンジン回転数Ｎｅとメイン噴射量Ｑとをパラメータとして着火可能なポスト噴射時期PostITを定めたマップから、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）でのポスト噴射時期PostITを求める。
【００２８】
図７でのポスト噴射時期PostITは、上死点を基準に上死点前ならプラスの値で、上死点後ならマイナスの値に設定される。よって、ポスト噴射は膨張行程で行うので、PostITの値はマイナスとなる。
尚、例えば特開２０００−４５８２８号公報に記載のように筒内温度を計算で求め、これに基づいて着火可能なクランク角を求めることにより、ポスト噴射時期PostITを計算で求めるようにしてもよい。
【００２９】
Ｓ９では、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target を設定する。ここでは、Ｓ８で設定したポスト噴射時期PostITと、Ｓ７で設定した目標排温上昇代ΔＴ.target とから、図８に示す目標ポスト噴射量マップを参照して、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target を設定する。
Ｓ１０では、現在の運転条件において、ポスト噴射時期PostITにどれだけのポスト噴射を行うことが可能かを検討して、ポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 を設定する。
【００３０】
ポスト噴射を行った際には、噴射燃料の一部がトルクに変化することから、トルク変動（トルク上昇）が生じ、その値（トルク上昇代）も図９に示すようにポスト噴射時期（PostIT）とポスト噴射量（ΔＱpost1 ）とによって異なる。
従って、ポスト噴射を行ったときのトルク上昇代許容値を予め設定し、図９に示すマップを参照して、ポスト噴射時期PostITと、予め設定したトルク上昇代許容値とから、ポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 を設定する。
【００３１】
Ｓ１１では、Ｓ９で設定した排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target と、Ｓ１０で設定したポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 とを、比較する。
比較の結果、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＞ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 の場合（排温上昇に必要なΔＱpost.target をトルク変動が生じるために全量噴射できない場合）は、Ｓ１２〜Ｓ１５へ進み、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＜ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 の場合（排温上昇に必要なΔＱpost.target を全量噴射可能な場合）は、Ｓ１６，Ｓ１７へ進む。
【００３２】
Ｓ１２では、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target をトルク変動が生じるために全量噴射できないことから、先ずメイン噴射量Ｑ及びメイン噴射時期MainITを補正する。すなわち、メイン噴射量Ｑを減少させると共に、メイン噴射時期MainITを遅角して、メイン噴射によるトルクを低下させる。このトルク低下分、ポスト噴射によるトルク上昇の許容値を上げることが可能となる。但し、メイン噴射時期MainITは失火しない程度に１〜３°遅角し、メイン噴射の失火限界より後ろには遅角を行わない。
【００３３】
Ｓ１３では、メイン噴射によるトルクの低下分、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 を補正する。すなわち、メイン噴射量Ｑの減量補正によるトルク低下代とメイン噴射時期MainITの遅角補正によるトルク低下代とを、それぞれテーブル参照により求め、これらのトルク低下代の合計分を、図９でのトルク上昇代許容値にフィードバックし、図９からポスト噴射量許容値ΔＱpost1 を再度検索する。
【００３４】
尚、図１０は一例としてメイン噴射時期補正値ΔMainITとこれによるトルク低下代との関係を示している。従って、メイン噴射時期MainITを１°遅角した場合には、そのトルク低下代を、トルク上昇代許容値にフィードバックすることになる。
Ｓ１４では、Ｓ１２でのメイン噴射量Ｑ及びメイン噴射時期MainITの補正に従ってメイン噴射を行わせる一方、Ｓ８で設定したポスト噴射時期PostITにて、Ｓ１３で補正したポスト噴射量許容値ΔＱpost1 のポスト噴射を行わせて、排温を上昇させる。
【００３５】
Ｓ１５では、目標ポスト噴射量未満でのポスト噴射により排温を上昇させている過程であることを示すべく、ｒｅｇ１フラグを１にセットして、リターンする。
Ｓ１１での比較の結果、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＜ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 の場合は、Ｓ１６，Ｓ１７へ進んでいる。
【００３６】
Ｓ１６では、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射を行ってもトルク上昇が許容値の範囲内であることから、通常のメイン噴射を行わせる一方、Ｓ８で設定したポスト噴射時期PostITにて、Ｓ９で設定した目標ポスト噴射量ΔＱpost.target のポスト噴射を行わせて、排温を上昇させる。
Ｓ１７では、目標ポスト噴射量でのポスト噴射により排温を目標排温まで上昇させている状態であることを示すべくｒｅｇ２フラグを１にセットして、リターンする。
【００３７】
次にＳ５での判定にてｒｅｇ１フラグ＝１の場合に進む図３のフローについて説明する。
ｒｅｇ１フラグ＝１の場合は、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target 未満のポスト噴射量（ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 ）にてポスト噴射を行って、排温を上昇させている途中の状態である。
【００３８】
Ｓ１８では、Ｓ７と同様の手法で、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）でのべ一ス排温Ｔexh.baseから目標排温（６００℃）までの、目標排温上昇代ΔＴ.target （＝６００−Ｔexh.base）を再設定する。
Ｓ１９では、ポスト噴射可能（着火可能）なポスト噴射時期PostITを再設定し、かつ補正する。
【００３９】
ポスト噴射時期PostITの再設定は、Ｓ８と同様の手法で、図７のマップから、現在の運転条件（Ｎｅ，Ｑ）でのポスト噴射時期PostITを再度検索する。
ポスト噴射時期PostITの補正は、次のように行う。
図７に示す運転条件（Ｎｅ，Ｑ）より定まる着火可能なポスト噴射時期PostITに対して、ポスト噴射による排温上昇によって着火可能なポスト噴射時期が遅角側に広がる。よって、ポスト噴射による実際の排温上昇代により、ポスト噴射時期PostITを補正する。
【００４０】
このため、先ず、ポスト噴射により上昇した現在の排温Ｔexh を、次式により求める。
Ｔexh(今回値) ＝Ｔexh(前回値) ＋Ｑpost1 ×αpost
ここで、Ｑpost1 はポスト噴射量許容値であり、前回のポスト噴射量である。αpostはポスト噴射量を排温上昇分に変換するための係数であり、運転条件（Ｎｅ，Ｑ）に応じてマップ（図示せず）を参照して求められる。
【００４１】
すなわち、前回の排温Ｔexh （最初は図６により求められるベース排温Ｔexh.base）に対し、前回のポスト噴射量Ｑpost1 による排温上昇分（Ｑpost1 ×αpost）を加算して、今回（現在）の排温Ｔexh を求めるのである。
次に、ポスト噴射による排温上昇代ΔＴ.post を、現在の排温Ｔexh とベース排温Ｔexh.baseとの差として、求める（ΔＴ.post ＝Ｔexh −Ｔexh.base）。
【００４２】
次に、ポスト噴射による排温上昇代ΔＴ.post に応じて、図１１に示すポスト噴射時期補正値テーブルから、ポスト噴射時期補正値ΔIT.exhを検索して、図７により求められるポスト噴射時期PostITに対し遅角側に補正を行う。
また、ポスト噴射によって排温が上昇していることからＥＧＲ領域ではＥＧＲ率がポスト噴射を行うことで変動する。ＥＧＲ率が上昇すると排気中の酸素濃度が低下することから、着火可能なポスト噴射時期PostITは進角側に補正する必要がある。
【００４３】
このため、ＥＧＲ率に応じて、図１２に示すポスト噴射時期補正値テーブルから、ポスト噴射時期補正値ΔIT.egrを検索して、図７により求められるポスト噴射時期PostITに対し進角側に補正を行う。但し、ＥＧＲ率による補正に代え、排気中の酸素濃度や吸入空気量による補正を行うようにしてもよい。
従って、着火可能なポスト噴射時期PostITは、排温上昇によるポスト噴射時期補正値ΔIT.exhと、ＥＧＲ率によるポスト噴射時期補正値ΔIT.egrとにより、次式によって、補正する。
【００４４】
PostIT（補正後）＝PostIT（補正前）＋ΔIT.exh＋ΔIT.egr
ここにおいて、図７のポスト噴射時期PostITは、既に述べたように、上死点を基準に上死点後ならマイナスの値に設定されており、ポスト噴射は膨張行程で行うので、PostITの値はマイナスとなっている。
また、図１１の排温上昇代ΔＴ.post に基づくポスト噴射時期補正値ΔIT.exhは、ポスト噴射時期PostITを遅角側に補正するためのパラメータであることから、常にマイナスの値で設定され、その絶対量が大きくなるほどポスト噴射時期PostITの遅角量を増大補正することになる。
【００４５】
また、図１２のＥＧＲ率に基づくポスト噴射時期補正値ΔIT.egrは、ポスト噴射時期PostITを進角側に補正するパラメータであることから、プラスの値で設定され、その絶対量が大きくなるほどポスト噴射時期PostITの遅角量を減少補正することになる。
尚、本実施形態では、ベース排温Ｔexh.base、及びポスト噴射による排温上昇代ΔＴ.post の検出のために必要な現在の排温Ｔexh をマップ、及び計算により求めているが、センサの応答性が問題にならないのであれば、図１の排気通路９のターボチャージャ３の排気タービンと酸化触媒１２との間などに、排温センサを設けて、ベース排温Ｔexh.base、及び現在の排温Ｔexh を検出するようにしてもよい。
【００４６】
Ｓ２０では、Ｓ９と同様の手法で、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量Ｑpost.target を再設定する。すなわち、Ｓ１９で再設定しかつ補正したポスト噴射時期PostITと、Ｓ１８で再設定した目標排温上昇代ΔＴ.target とから、図８に示す目標ポスト噴射量マップを参照して、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target を再度検索する。
【００４７】
Ｓ２１では、Ｓ１０と同様の手法で、ポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 を再設定する。すなわち、図９に示すマップを参照して、Ｓ１９で再設定したポスト噴射時期PostITに対しての予め設定したトルク上昇代許容値でのポスト噴射量許容値ΔＱ.post1を再度検索する。
Ｓ２２では、Ｓ１１と同様に、Ｓ２０で再設定した排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target と、Ｓ２１で再設定したポスト噴射量許容値（上限値）ΔＱpost1 とを、比較する。
【００４８】
比較の結果、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＞ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 の場合（排温上昇に必要なΔＱpost.target をトルク変動が生じるために全量噴射できない場合）は、Ｓ２３〜Ｓ２６へ進み、Ｓ１２〜Ｓ１５と同様のプロセスで、メイン噴射量及びメイン噴射時期をトルク低下方向に補正し、その分ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 を補正した上で、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 でのポスト噴射を行わせ、ｒｅｇ１フラグ＝１に維持して、リターンする。但し、メイン噴射時期が失火限界まで既に遅角している場合は、Ｓ２３においてそれ以上の遅角は行わない。
【００４９】
目標ポスト噴射量ΔＱpost.target ＜ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 になった場合（排温上昇に必要なΔＱpost.target を全量噴射可能になった場合）は、Ｓ２７，Ｓ２８へ進み、Ｓ１６，Ｓ１７と同様のプロセスで、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射を行わせ、目標ポスト噴射量でのポスト噴射により排温を目標排温まで上昇させている状態であることを示すべくｒｅｇ２フラグを１にセットして、リターンする。
【００５０】
このような制御を繰り返し行うことで、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target を全量噴射できない場合でも、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 でのポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に（実際には排温の上昇と共に）、ポスト噴射時期PostITを遅角することで、最終的には目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射が可能となり、トルク変動やポスト噴射の失火を生じることなく、排温を目標排温まで上昇させることが可能となる。
【００５１】
次にＳ４での判定にてｒｅｇ２フラグ＝１の場合に進む図４のフローについて説明する。
ｒｅｇ２フラグ＝１の場合は、目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射が可能となり、これを行って、排温を目標排温まで上昇させている状態であある。
【００５２】
Ｓ２９では、ＤＰＦ１３に堆積したＰＭを燃焼させるのに十分な排温の状態が所定時間以上続いているか否かを、ｒｅｇ２フラグ＝１の連続時間が所定時間ｔ１を超えたか否かにより、判定する。
ｒｅｇ２フラグ＝１の連続時間が所定値ｔ１以下の場合は、そのままリターンするが、所定時間ｔ１を超えた場合は、Ｓ３０，Ｓ３１へ進む。
【００５３】
Ｓ３０，Ｓ３１では、ＤＰＦ１３の再生が終了したとみなし、ｒｅｇ１フラグ、ｒｅｇ２フラグをそれぞれ０にして、リターンし、これにより再生モードを終了する。
以上の図２〜図４のフローにおいて、Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ１８の部分が排温上昇要求発生手段に相当し、Ｓ８，Ｓ１９の部分がポスト噴射時期設定手段に相当し、Ｓ９，Ｓ２０の部分が目標ポスト噴射量設定手段に相当し、Ｓ１０，Ｓ２１の部分がポスト噴射量上限値設定手段に相当し、Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ２２，Ｓ２５，Ｓ２７の部分がポスト噴射量設定手段に相当する。
【００５４】
また、Ｓ１９の部分はポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共にポスト噴射時期を遅角側に補正する手段、及び、ＥＧＲ率などからポスト噴射時期を補正する手段を含んでいる。
また、Ｓ１２，Ｓ２３の部分はメイン噴射量及びメイン噴射時期を補正する手段に相当し、Ｓ１３，Ｓ２４の部分はメイン噴射量及びメイン噴射時期の補正に伴ってポスト噴射量の上限値を補正する手段に相当する。
【００５５】
本制御を行ったときの動作例を図１３のタイムチャートに示す。
当初、排温上昇に必要な目標ポスト噴射量ΔＱpost.target をトルク変動を生じることから全量噴射できない場合に、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 でのポスト噴射を行って、排温を上昇させる。
そして、メイン噴射量の減量補正と、メイン噴射時期の遅角補正とにより、トルクを低下させて、その分、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 を大きくすることで、ポスト噴射量を増やす。また、ポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に（実際には排温の上昇と共に）、着火限界が遅角側に拡大することから、ポスト噴射時期PostITを遅角する。そして、ポスト噴射時期PostITの遅角により、ポスト噴射量のうちトルクに変化する割合が減少することから、その分、ポスト噴射量許容値ΔＱpost1 が大きくなるのに伴って、ポスト噴射量を更に増やして行く。
【００５６】
これにより、最終的には目標ポスト噴射量ΔＱpost.target でのポスト噴射が可能となり、トルク変動やポスト噴射の失火を生じることなく、排温を目標排温まで上昇させることが可能となり、この排温上昇によって、ＤＰＦ１３を確実に再生することができる。
尚、本実施形態では、ポスト噴射による排温の上昇は、ＤＰＦ１３の再生のために行っているが、この他、各種排気浄化触媒の暖機性向上や浄化性能の維持あるいは回復、ターボチャージャの過給圧の昇圧などを目的として行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム図
【図２】 ＤＰＦ再生制御のフローチャート（その１）
【図３】 ＤＰＦ再生制御のフローチャート（その２）
【図４】 ＤＰＦ再生制御のフローチャート（その３）
【図５】 ＤＰＦ再生時期判断用のＤＰＦ背圧閾値のマップ
【図６】 ベース排温算出用のマップ
【図７】 ポスト噴射時期設定用のマップ
【図８】 目標ポスト噴射量設定用のマップ
【図９】 ポスト噴射量許容値設定用のマップ
【図１０】 メイン噴射時期補正量とトルク低下代の関係を示すテーブル
【図１１】 排温上昇代に対するポスト噴射時期補正値のテーブル
【図１２】 ＥＧＲ率に対するポスト噴射時期補正値のテーブル
【図１３】 動作例を示すタイムチャート
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 吸気通路
６ 高圧燃料ポンプ
８ 燃料噴射弁
９ 排気通路
１２ 酸化触媒
１３ ＤＰＦ
２０ コントロールユニット
２１ 回転数センサ
２２ アクセル開度センサ
２３ 排気圧力センサ
Claims (8)
- 排気温度を上昇させるためにメイン噴射の後にポスト噴射を行う内燃機関の制御装置において、
排気温度の上昇要求を発生する排温上昇要求発生手段と、
排気温度の上昇要求を受けて、運転条件に基づいて着火可能なポスト噴射時期を設定するポスト噴射時期設定手段と、
排気温度の上昇要求を受けて、排気温度を目標温度まで上昇させるのに必要な目標ポスト噴射量を設定する目標ポスト噴射量設定手段と、
ポスト噴射量の上限値を、ポスト噴射により発生するトルクを許容値以下とするように、前記ポスト噴射時期に基づいて進角側であるほど小さく設定するポスト噴射量上限値設定手段と、
前記目標ポスト噴射量と前記上限値とを比較し、前記目標ポスト噴射量の方が大きいときに、ポスト噴射量を前記上限値に設定し、前記上限値の方が大きいときは、ポスト噴射量を前記目標ポスト噴射量に設定するポスト噴射量設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - ポスト噴射による膨張行程での筒内温度の上昇と共に、ポスト噴射時期を遅角側に補正する手段を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
- ＥＧＲ率、排気中の酸素濃度、吸入空気量のうち少なくとも１つから、ポスト噴射時期を補正する手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
- 前記ポスト噴射時期の補正は、ポスト噴射量が前記目標ポスト噴射量に設定されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の内燃機関の制御装置。
- 前記目標ポスト噴射量が前記上限値より大きい場合に、メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方を補正する手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
- 前記メイン噴射量及びメイン噴射時期の少なくとも一方の補正に伴って、ポスト噴射量の上限値を補正する手段を備えることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
- 前記ポスト噴射量の上限値の補正は、ポスト噴射量が前記目標ポスト噴射量に設定されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
- 前記排温上昇要求発生手段は、排気通路に備えられて排気中の微粒子を捕集するフィルタの微粒子堆積量に基づいて、前記フィルタの再生時期を判断し、再生時期と判断されたときに排気温度の上昇要求を発生することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
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