JP4922876B2

JP4922876B2 - 内燃機関の排気ガス浄化システム

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Publication number: JP4922876B2
Application number: JP2007233986A
Authority: JP
Inventors: 英知堀川; 徹植西; 康彦大坪; 隆大嶋
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: JP2009062966A

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化するために排気ガス通路に設けられる排気ガス浄化装置の再生を実施することが可能な内燃機関の排気ガス浄化システムに関するものである。

近年、内燃機関、特にはディーゼルエンジンにあっては、排気ガスに含まれる粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を除去するために、排気ガス浄化システムにＤＰＦ（ＤｅｉｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｒａｔｅＦｉｌｔｅｒ）を備えるものが知られている。ＤＰＦは、ＰＭを捕集して外部に排出されるＰＭの量を低減するものである。このＤＰＦは、排気ガス温度が高くなると、捕集したＰＭは燃焼されて、フィルタの目詰まりがなくなるものであるが、排気ガス温度が低い場合にはこのようなＰＭの燃焼が促進されないため、目詰まりを起こし排気ガスの浄化能力が低下することがある。

このため、ＤＰＦの目詰まりを解消するために、膨張行程の終盤、あるいは排気行程において燃料をシリンダ内に直接噴射するポスト噴射を実行し、そのポスト噴射により噴射された燃料がＤＰＦ内の温度を昇温させて、排気ガスの温度が高い場合と同様の状態を作り出すことにより、目詰まりの解消つまりＤＰＦの再生をおこなうものが知られている。

このように燃料をポスト噴射することにより、ＤＰＦの再生を実行する場合において、次のような不具合がある。

ポスト噴射による燃料の一部は、シリンダの内壁に付着し、ピストンが降下する際にピストンリングにより掻き落とされてオイルパンに至り、オイルパンにあるエンジンオイルを希釈するものとなる。そして、このような希釈が進行すると、エンジンオイルの粘度が低下し、加えてエンジンオイルの量が増加しているため、エンジンオイルの噴き出し等の不具合を生じることになる。

エンジンオイルの希釈は、ＤＰＦの再生時に使用する燃料量、つまりポスト噴射による燃料量が多いほど大きくなる。したがって、このような再生中であっても、ポスト噴射により消費する燃料の総量が著しく多くなった場合は、ポスト噴射を中止することが望ましい。

例えば特許文献１に記載の発明では、ＤＰＦの再生時に使用するポスト噴射の燃料量を積算し、その積算量が所定の判定値を超えた場合に、ポスト噴射を停止する制御を実行するものです。

また、特許文献２に記載の発明では、ＤＰＦの再生時に、ＤＰＦに堆積したＰＭの堆積量及び再生処理の継続時間の少なくとも一つに基づいて定められた終了条件を満たした場合に、ポスト噴射を停止する制御を実行するものです。
特許第３９３３１７２号特開２００５−３３７１５３号公報

ところで、エンジンオイルの希釈の進行度合いや、ＤＰＦの再生効率は、ＤＰＦの再生時点のエンジンの運転状態により異なるものである。そのため、特許文献１に記載の発明のように、判定値によりポスト噴射における燃料量を制御するものでは、エンジンの運転状況に対応するポスト噴射の燃料量の積算値に対する判定値を設定しておかなければ、一回のＤＰＦの再生でも極度にエンジンオイルの希釈が進行することがある。つまり、ある運転状況においては、適切な判定値であっても、別の運転状況にあっては不適切な判定値となりうることがある。このような場合には、ポスト噴射による燃料が過剰になり、エンジンオイルを希釈するものとなる。このような状況を考慮して、エンジンオイルの希釈を防止することを優先し、最も厳しい運転状況を考慮した判定値を設定すると、再生が進まなくなり、排気ガスの浄化が不可能になる。

一方、特許文献２に記載の発明のように、再生処理の継続時間やＰＭの堆積量に基づいて、ＤＰＦ再生のためのポスト噴射を制御するものでは、継続時間やＰＭの堆積量は、エンジンオイルを希釈する燃料量に必ずしも比例するものではない。つまり、ポスト噴射において、燃料噴射量は噴射圧力の変化など種々の要因により変化することがある。このため、再生処理の継続時間、言い換えればポスト噴射を継続している間の累積された燃料噴射時間に基づいて、再生処理の制御条件を設定すると、エンジンオイルの希釈が進行しすぎる場合があった。

そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。

すなわち、本願の請求項１に係る発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、シリンダ内に燃料を噴射する型式の内燃機関の排気ガス通路に設けられて排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気ガス浄化装置と、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために燃焼後にシリンダ内に燃料を噴射するポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御装置とを備える内燃機関の排気ガス浄化システムであって、再生制御装置が、排気ガス浄化装置の再生毎に用いるポスト噴射の燃料噴射量を規制する規制値であり、内燃機関の潤滑油がポスト噴射による燃料により希釈されやすい特定運転領域においてはそれ以外の運転領域に比べて小さな値となるよう、少なくとも機関回転数と負荷とに基づいて設定される積算規制値を得、再生制御を継続している間に得た少なくとも２つの積算規制値に基づいて最終積算規制値を設定する設定手段と、ポスト噴射の燃料噴射量を積算して積算ポスト噴射量を算出する算出手段と、算出手段が算出した積算ポスト噴射量が設定手段で設定した最終積算規制値に達した場合にポスト噴射を中止する再生中止手段とを備えてなることを特徴とする。

このような構成において、再生制御装置の設定手段は、ポスト噴射の燃料噴射量を規制する規制値を、内燃機関の潤滑油がポスト噴射による燃料により希釈される運転領域により設定するもので、希釈が進行しやすい特定運転領域では規制値を小さくするものである。したがって、内燃機関の潤滑油が容易に希釈される特定運転領域で、希釈が過度に進行することを防ぐことが可能になる。

上記構成にあって、特定運転領域は、シリンダ内温度が低温となる内燃機関の運転領域であるものが挙げられる。具体的には、特定運転領域は、機関回転数及び負荷に基づいて設定されるもので、高機関回転数で、かつ低負荷である運転領域に設定されるものが好ましい。

ポスト噴射の実行と停止との頻繁な繰り返しを抑制するためには、再生制御装置が、所定期間内におけるポスト噴射の燃料噴射量を積算して積算ポスト噴射量を算出する算出手段をさらに備え、設定手段が、少なくとも機関回転数と負荷とに基づいて設定する規制値を積算して積算規制値を設定し、再生制御を継続している間に設定した少なくとも２つの積算規制値に基づいて最終積算規制値を設定するものであり、再生中止手段が、算出手段が算出した積算ポスト噴射量と最終積算規制値とを比較した結果に基づいて再生制御を中止するものが好ましい。このような構成にあっては、積算規制値を、基本ポスト噴射量を設定する場合の機関回転数と負荷と同一の機関回転数と負荷とに基づいて設定するものが好ましい。

以上の構成において、規制値を、各運転領域での走行頻度に応じて設定するものが好適である。また、走行頻度を、実際の走行時の頻度により算出するものが好ましい。

本発明は、以上説明したような構成であり、再生制御装置の設定手段が、ポスト噴射の燃料噴射量を規制する規制値を、内燃機関の潤滑油がポスト噴射による燃料により希釈される運転領域に応じて設定し、希釈が進行しやすい特定運転領域では規制値を小さくするものであるので、内燃機関の潤滑油が容易に希釈される特定運転領域で、希釈が過度に進行することを防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１において、この実施形態の排気ガス浄化システムが適用される内燃機関は、燃料をシリンダ１内に直接噴射するディーゼルエンジン１００である。ディーゼルエンジン１００自体は、この分野でよく知られたものであってよく、それぞれのシリンダ１に対して直接燃料を噴射するように燃料噴射弁２が取り付けてあり、排気ガス通路３には排気ガス浄化装置であるＤＰＦ４が取り付けてある。排気ガス浄化システムを構成するＤＰＦ４は、いわゆる連続再生型と呼ばれる酸化触媒を有するものが好ましい。すなわち、ＤＰＦ４は、排気ガスの流入側に酸化触媒を備え、排気ガスの排出側つまり酸化触媒の下流側にフィルタ部を備える構成である。同図において、５は、エアクリーナである。

このディーゼルエンジン１００は、電子制御装置６によりその運転状態が制御されるものである。電子制御装置６は、マイクロコンピュータを主体に構成されるもので、基本的には、ディーゼルエンジン１００の運転状態に応じて、つまりエンジン回転数やアクセルペダルの操作量などを検出し、その検出結果に基づいて判定した運転状態に応じて燃料噴射制御を実行するものである。

すなわち、電子制御装置６には、アクセルペダルの制御量から負荷を検出するためのアクセルセンサ７、機関回転数（以下、エンジン回転数と称する）を検出するための回転数センサ８、ＤＰＦ４の上流側と下流側とに機械的に接続され、上流側と下流側との差圧からＤＰＦ４の目詰まり具合を検出する差圧センサ９等が接続してある。さらに、電子制御装置６には、燃料噴射弁２が電気的に接続してある。

またこの実施形態において電子制御装置６は、ＤＰＦ４の浄化能力を回復するために燃焼後にシリンダ１内に燃料を噴射するポスト噴射によるＤＰＦ４の再生制御を行う、排気ガス浄化システムを構成する再生制御装置としても機能するものである。電子制御装置６は、制御プログラムにより、ＤＰＦ４の再生毎に用いるポスト噴射の燃料噴射量を規制する規制値を設定する設定手段と、所定期間内にポスト噴射の燃料噴射量が規制値に達した場合にポスト噴射を中止する再生中止手段とを備え、設定手段が、ディーゼルエンジン１００の潤滑油すなわちエンジンオイルがポスト噴射による燃料により希釈されやすい特定運転領域においては、それ以外の運転領域に比べて規制値を小さな値に設定する再生制御装置として機能するものである。再生制御装置は、このように電子制御装置６を主体として構成されるもので、燃料噴射弁２と上述した各センサとを含んで構成されるものである。

この実施形態において、特定運転領域は、シリンダ内温度が低温となる運転領域であって、機関回転数及び負荷に基づいて、具体的には、高機関回転数で、かつ低負荷である運転領域に設定されるものである。

また、ポスト噴射における燃料噴射量は、燃料噴射弁の実質的な開弁時間つまり燃料噴射時間により換算されるものであってよい。つまり、燃料噴射量あるいは燃料噴射時間のいずれかにより、ポスト噴射の制御を実行するものであってよい。

再生制御装置として機能する制御プログラムにおいて、ポスト噴射における燃料噴射量つまり１行程毎の基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔは、エンジン回転数と負荷とに基づくマップにより設定してある。基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔは、図２に示すように、低負荷で高回転である運転領域ではそれ以外の運転領域より多くなるように設定してあり、低負荷高回転運転領域以外の運転領域では負荷が高くなるほど少なくなるように設定してある。さらに、それぞれの運転領域の設定は、運転状態により頻繁に基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを変更しないように、比較的大まかに設定するものである。

これに対して、所定期間内の再生制御における燃料量の総量に対する規制値、つまり基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを積算して得られる積算ポスト噴射量ΣＱに対する規制量である積算規制値Ｒもまた、エンジン回転数と負荷とに基づくマップにより設定してある。積算規制値Ｒは、図３に示すように、基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを多く設定している低負荷高回転運転領域つまり特定運転領域では、エンジンオイルが容易に希釈されるので、他の運転領域に比べて小さい値（少ない量）に設定してある。

すなわち、高回転運転領域では、吸入空気量が多くなり、シリンダ１内部の温度が低下する。したがって、シリンダ１の内壁に燃料が付着しやすくなり、付着した燃料によりエンジンオイルが希釈されやすくなる。このため、積算規制値Ｒを小さい値に設定して、ポスト噴射が過多になる前に中止し得るようにするものである。この実施形態においては、エンジン回転数と負荷とに基づいて、シリンダ１内の温度を推定するものである。このように、シリンダ１内の温度を推測することにより、高価な温度センサを用いる必要がなく、システムを安価に構築することができる。

これに加えて、エンジン回転数が低くなるほど、また負荷が高くなるほど積算規制値Ｒは多くなるように設定してある。この積算規制値Ｒは、基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔの設定に比較して、運転領域の設定を細かくして、ポスト噴射における燃料噴射量の総量が必要以上に多くならないようにしている。このように、燃焼温度が上がらない低負荷高回転領域において積算規制値Ｒを小さく設定しておくことにより、ＤＰＦ４の温度が上がりにくい運転状態では、再生制御を早めに中止することを可能にし、燃料の無駄及びエンジンオイルの希釈の進行を防止するものである。

このような構成において、ＤＰＦ４の再生制御は、次のようにして行う。図４及び図５に示す再生制御プログラムは、所定の間隔をあけて繰り返し実行されるものである。

まず、ステップＳ１において、ＤＰＦ４の再生制御を開始するか否かを判定する。この再生制御開始の判定は、差圧センサ９から出力される差圧信号に基づいて行うものである。具体的には、差圧信号が設定された判定レベルを超えている場合に、ＤＰＦ４が詰まっていると推定して、再生制御開始と判定する。ステップＳ１における判定の結果、再生制御開始と判定しない場合は、制御を終了する。なお、ＤＰＦ４の目詰まりの程度（度合い）は、差圧センサ９を用いて検出するもの以外に、機関運転中に検出される各種のパラメータ、例えば、燃料噴射量、吸入空気量、今までのＤＰＦ４の再生実施からの走行距離や時間、ＥＧＲ量（排気ガス還流量）排気ガス温度、排気ガス中の酸素量などから、演算により推定するものであってもよい。

ステップＳ２では、基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを、この時のディーゼルエンジン１００の運転状態つまりエンジン回転数と負荷とに基づいてマップを検索して設定する。エンジン回転数は、回転数センサから出力される回転数信号により、また負荷は、アクセルセンサ７から出力されるアクセル開度信号により、それぞれ検出するものである。ステップＳ３では、再生制御を開始してからこの時までに噴射した基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを合計（積算）して、その積算値である積算ポスト噴射量ΣＱを演算する。したがって、ステップＳ３が、算出手段を構成するものである。

次に、ステップＳ４において、演算した積算ポスト噴射量ΣＱの判定を行うための最終積算規制値である積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖを読み込む。積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖの演算については、後述する。

ステップＳ５では、ステップＳ３において計算した積算ポスト噴射量ΣＱが、ステップＳ４において読み込んだ積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖ以上か否かを判定する。この判定により再生制御を中止するか否かを判定するものである。このステップＳ５において中止と判定した場合は、ステップＳ６に移行し、中止でないと判定した場合にはステップＳ７に進む。ステップＳ６では、ポスト噴射の実行を中止することにより、再生制御を中止する。

ステップＳ７では、再生制御を終了するか否かを判定する。この再生制御の終了の判定は、再生により目詰まりがなくなったことを判定するもので、差圧センサ９から出力される差圧信号が、ほぼ差圧のないことを示した場合に目詰まりが解消したと判定するものである。ステップＳ７において、再生制御終了を判定した場合は、ステップＳ８にて再生制御を終了する。一方、ステップＳ７において再生制御の終了を判定しなかった場合は、ステップＳ２に戻る。そして、ステップＳ６にて中止を決定した場合、及びステップＳ８にて終了を決定した場合には、ステップＳ９において、積算ポスト噴射量ΣＱ及び積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖをリセットする。

ステップＳ４において読み込む積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖは、図４に示す手順により演算するものである。すなわち、平均値Ｒａｖの演算にあたって、ステップＳ２１において、演算を実行する時点が再生制御中であるか否かを判定し、再生制御中と判定した場合は、ステップＳ２２を実行する。ステップＳ２２では、この時のエンジン回転数と負荷とに基づいてマップを検索して積算規制値Ｑを設定する。したがって、ステップＳ２２が設定手段を構成する。

この場合に、マップを検索するためのエンジン回転数と負荷とは、再生制御中に基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを設定する場合のエンジン回転数と負荷と同一のものである。このようにして積算規制値Ｒを設定した後、ステップＳ２３において、再生制御中に演算した積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖを演算する。この場合、平均値Ｒａｖは移動平均でもよいし、再生制御開始からの設定した全ての積算規制値Ｒから演算するものであってもよい。あるいは、設定した積算規制値Ｒを一つおきにサンプリングし、サンプリングした積算規制値Ｒから平均値Ｒａｖを演算するものであってもよい。

以上の構成において、ディーゼルエンジン１００を継続的に運転していると、排気ガス中のＰＭがＤＰＦ４に捕集されることにより、ＤＰＦ４が目詰まりしてくる。そして、差圧センサ９から出力される差圧信号に基づいてＤＰＦ４の再生制御の開始を、周期的にステップＳ１を実行することにより判定するものである。そして、再生制御の開始を判定した場合は、ステップＳ２を実行し、設定した基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔで燃焼後のシリンダ１内に燃料を噴射する。このようにして、ポスト噴射を実行している間に、ステップＳ３〜ステップＳ４、及びステップＳ２１〜ステップＳ２３を実行して、ポスト噴射により噴射した燃料が、再生制御に必要な燃料量に達したか否かを判定するべく、制御するものである。

そして、積算ポスト噴射量ΣＱが積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖ以上になるまでで（ステップＳ５において「ＮＯ」の判定）、かつＤＰＦ４の目詰まりが解消されていない（ステップＳ７において「ＮＯ」の判定）場合は、ステップＳ２〜ステップＳ５、ステップＳ７を繰り返し実行して、ポスト噴射によりＤＰＦ４に捕集されたあるいは堆積したＰＭを燃焼させる。このように、繰り返しポスト噴射を実行することにより、図６に示すように、ＤＰＦ４内のＰＭは減少する。この間、基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔの積算値、積算ポスト噴射量ΣＱは増加し、積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖは緩やかに変化するものである。

この後、積算ポスト噴射量ΣＱが積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖ以上となった時点で、ステップＳ６を実行して再生制御を中止するとともに、次回の再生制御のために積算ポスト噴射量ΣＱ及び平均値Ｒａｖをリセットするものである（ステップＳ９）。

したがって、ディーゼルエンジン１００の運転状態により積算規制値Ｒを変更し、しかもその積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖによりポスト噴射の必要性を判断して再生制御を継続するので、ＤＰＦ４に捕集されたＰＭを十分に燃焼させることができる。このため、再度、再生制御開始の条件になるまでの時間、つまりＤＰＦ４にＰＭが捕集されるまでの時間を十分に長くすることができ、仮に再生制御によりエンジンオイルの希釈が進んだとしても、次回の再生制御までの時間が十分にあるので、エンジンオイルの希釈を改善することができる。

これに対して、再生制御を実行中に、ＤＰＦ４の目詰まりが解消した場合（ステップＳ７において「ＹＥＳ」の判定）は、その時点で再生制御を終了する。つまり、積算ポスト噴射量ΣＱが積算規制値Ｒの平均値Ｒａｖに達していない場合において、ＤＰＦ４の上流側と下流側との排気ガスの圧力にほとんど差がない場合は、再生制御によりＤＰＦ４に捕集されていたＰＭが燃焼によりほぼなくなったと推定し、直ちにポスト噴射を終了するものである。したがって、過剰にポスト噴射により燃料を噴射して、エンジンオイルが希釈されることを確実に防止することができる。

このように、再生制御におけるポスト噴射の基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを運転状態に応じて設定し、かつその規制量をも運転状態に応じて設定することにより、無駄な燃料消費を抑制することができるとともに、エンジンオイルの希釈が進むことを抑制することができる。また、エンジン回転数が高く負荷が低い特定運転領域にあっては、シリンダ１内の温度が低くなりポスト噴射による燃料がシリンダ１内壁に付着しやすいが、このような特定運転領域に対してポスト噴射による燃料噴射量に対する制限を厳しくする、つまり積算規制値Ｒを小さく設定しているので、早期に再生制御を中止することができるものである。

なお、上記実施形態にあっては、基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ及び積算規制値Ｒをエンジン回転数と負荷とのマップに基づいて設定したが、このようなマップをＤＰＦ４の温度に基づいて複数設定するものであってもよい。つまり、基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ及び積算規制値Ｒをエンジン回転数と負荷とＤＰＦ４の温度とにより設定するものである。この場合に、ＤＰＦ４の温度は、低温、中温及び高温といったものであってよい。

このようなマップを用いて基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ及び積算規制値Ｒを設定するもの以外に、エンジン回転数と負荷とから運転状態を検出した時点で、エンジン回転数と負荷とにより演算して設定するものであってもよい。この場合においても、ＤＰＦ４の温度を加味するものであってよい。このように、ＤＰＦ４の温度を計測して基本ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ及び積算規制値Ｒを設定することで、さらに精度よく再生制御を実行することができる。なお、負荷は、上述したような、アクセルセンサ７から出力される信号に基づいて検出するもの以外に、燃料噴射量に基づいて検出するものであってもよい。

また、上記実施形態では、最終積算規制値を、運転状態毎に設定された積算規制値Ｒを平均した平均値Ｒａｖにより設定したが、少なくとも二つの積算規制値Ｒの積算値により設定するものであってよい。つまり最終積算規制値は、積算規制値の少なくとも二つに基づいて設定するものであればよい。

加えて、上記実施形態においては、ステップＳ８においてＤＰＦ４の目詰まりが解消したことに基づいて制御を終了したが、エンジンオイルの量が所定量より多くなり、油量センサ１０が出力する油量信号が所定値を超える場合に、それ以上のエンジンオイルの希釈はディーゼルエンジン１００に悪影響を及ぼすので、このような場合に再生制御を終了するように構成するものであってもよい。

さらに、上記実施形態においては、ディーゼルエンジン１００の運転領域毎に規制値を設定したが、各運転領域での実際の走行時における頻度より算出した走行頻度に応じて設定するものであってよい。すなわち、定常的にはエンジンオイルが希釈されやすい、つまり希釈の進行が早い運転領域であっても、ほとんどそのような運転領域での走行がなされない、つまり走行頻度が低い運転領域では、規制値が大きくなるように設定するものである。これは、このような走行頻度が低い運転領域においては、ポスト噴射の燃料噴射量を制御する際、つまりエンジンオイルの希釈の進行が大きいか否かを判定する際に、偶然にその運転領域においてディーゼルエンジン１００が運転されていたとしても、その後の定常的な継続の可能性がほとんど認められないことから、そのような運転領域での規制値は大きめに設定するものである。これによって、走行頻度の少ない運転領域の影響で、ポスト噴射がむやみに停止されることを防止することができる。

走行頻度は、車種や仕向地等似応じた平均的な車両の利用状況に応じて車両出荷時にあらかじめ設定するものであってよい。あるいは、実際の走行中に運転領域毎に設定されたカウンタを積算する手法等により、各運転領域での走行頻度を各車両毎に算出するようにしてもよい。このような設定方法であれば、各車両の使用者の車両利用形態に応じた適切な走行頻度を設定することが可能になる。

次に、本発明に関連する参考例について、図７を交えて説明する。なお、車両の構成及び排気ガス浄化システムのハードウエアの構成は、上記実施形態と同じであるので、説明を省略する。

この参考例において、電子制御装置６は、制御プログラムにより、所定期間内におけるディーゼルエンジン１００のエンジンオイルを希釈した希釈燃料量を運転領域に応じて算出する希釈燃料算出手段と、算出した希釈燃料量が運転領域に応じた許容値を超える場合にポスト噴射を停止する再生中止手段とを備えてなる再生制御装置として機能するものである。再生制御装置は、このように電子制御装置６を主体として構成されるもので、燃料噴射弁２と上述した各センサとを含んで構成されるものである。

このような構成において、ＤＰＦ４の再生制御は、次のようにして行う。図７に示す再生制御プログラムは、所定の間隔をあけて繰り返し実行されるものである。

まず、ステップＳ１０１では、単位時間内におけるオイル希釈量が走行条件つまりディーゼルエンジン１００の運転領域で決まる許容値以下か否かを判定する。これによって、エンジンオイルの希釈の進行程度つまり希釈の度合いを判断するものである。オイル希釈量は、単位時間内にオイルパンへ落ちる燃料量つまり落下燃料量から、単位時間内にオイルパンから蒸発した燃料量つまり蒸発燃料量を減じることにより算出するものである。落下燃料量及び蒸発燃料量は、ディーゼルエンジン１００の運転状態により変化するものであり、エンジン回転数及び負荷（燃料噴射量）に基づいて算出するものである。また、走行条件で決まる許容値は、エンジン回転数及び負荷に応じて設定される、オイルパンへ落ちる燃料の定常的な許容値に、それぞれの運転領域を使用する頻度に応じて設定される補正係数を乗じて設定するものである。この場合に、補正係数は、使用頻度が低いほど大きくするもので、使用頻度が低い運転領域にあっては許容値を大きくして判定基準を緩くしている（引き下げている）。

オイル希釈量が走行条件で決まる許容値を上回っている場合は、ステップＳ１０２において、ポスト噴射による燃料噴射を中止する（ポスト噴射カット）。このポスト噴射カットは、設定された中止時間の間のみポスト噴射を中止するもの、ＤＰＦ４の再生が完了したことにより次回のＤＰＦ４の再生制御の開始まで中止するもの、あるいはエンジンオイルの希釈の度合いが設定された度合いまで回復するまでの期間、言い換えればポスト噴射を中止している間にオイルパンからの蒸発燃料量が設定された量になるまで中止するもの等において、エンジンオイルの希釈が進行することを抑制するに際しての適切な時間を設定するものである。

これに対して、オイル希釈量が走行条件で決まる許容値以下である場合は、ステップＳ１０３において、総オイル希釈量がオイル希釈限界以下か否かを判定する。総オイル希釈量は、所定期間内において、ステップＳ１０１における単位時間内におけるオイル希釈量を積算したものである。またオイル希釈限界は、長期にわたってエンジンオイルの希釈が進行した結果、オイルパン内の燃料量が所定の限度を超えたことを判定するための基準となる値である。この判定により、ステップＳ１０１における判定の期間よりも長い期間における希釈の度合いを判定するものである。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１及びステップＳ１０３において、短期及び長期の期間において希釈が進行していないとして、ポスト噴射を実行するものである。ポスト噴射の燃料噴射量は、上記実施形態で説明したように、運転領域毎に設定する燃料噴射量を設定するものである。そしてポスト噴射は、ディーゼルエンジン１００の運転状態に応じてポスト噴射の燃料噴射量を変更しながら、ステップＳ１０２を判断するまで継続される。

この参考例にあっては、エンジン回転数及び負荷に基づいて算出したオイル希釈量と、運転領域に応じた許容値とにより、エンジンオイルの希釈の進行度合いを判定することで、ポスト噴射を制限するもので、算出したオイル希釈量が許容値を上回るとエンジンオイルの希釈が進行しているとしてポスト噴射を中止する（ステップＳ１及びステップＳ２）。また、単位時間内のエンジンオイルの希釈の進行度合いが許容値以下であっても、単位時間よりも長い時間においてエンジンオイルの希釈の進行度合いがオイル希釈限界を上回ることを判断した場合は、同様にポスト噴射を中止するものである（ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ２）。

したがって、エンジンオイルの希釈の度合いに応じて、短期的にポスト噴射の実行・中止を制御することができるとともに、長期的にもポスト噴射を制御することができるので、無駄な燃料消費を低減することができるとともに、ポスト噴射を頻繁に繰り返し実行することを抑制することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の実施形態の概略構成を示すブロック図。同実施形態の基本ポスト噴射量の傾向を示すグラフ。同実施形態の積算規制値の傾向を示すグラフ。同実施形態の再生制御の制御手順を概略的に示すフローチャート。同実施形態の再生制御の制御手順を概略的に示すフローチャート。同実施形態の作用説明図。本発明に関連する参考例の再生制御の制御手順を概略的に示すフローチャート。

符号の説明

１…シリンダ
４…ＤＰＦ
６…電子制御装置
Ｑｐｏｓｔ…基本ポスト噴射量
ΣＱ…積算ポスト噴射量
Ｒ…積算規制値

Claims

シリンダ内に燃料を噴射する型式の内燃機関の排気ガス通路に設けられて排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気ガス浄化装置と、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために燃焼後にシリンダ内に燃料を噴射するポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御装置とを備える内燃機関の排気ガス浄化システムであって、
再生制御装置が、
排気ガス浄化装置の再生毎に用いるポスト噴射の燃料噴射量を規制する規制値であり、内燃機関の潤滑油がポスト噴射による燃料により希釈されやすい特定運転領域においてはそれ以外の運転領域に比べて小さな値となるよう、少なくとも機関回転数と負荷とに基づいて設定される積算規制値を得、再生制御を継続している間に得た少なくとも２つの積算規制値に基づいて最終積算規制値を設定する設定手段と、
ポスト噴射の燃料噴射量を積算して積算ポスト噴射量を算出する算出手段と、
算出手段が算出した積算ポスト噴射量が設定手段で設定した最終積算規制値に達した場合にポスト噴射を中止する再生中止手段と
を備えてなる内燃機関の排気ガス浄化システム。
特定運転領域が、シリンダ内温度が低温となる内燃機関の運転領域である請求項１記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
特定運転領域が、機関回転数及び負荷に基づいて設定される請求項１記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
特定運転領域が、高機関回転数で、かつ低負荷である運転領域に設定される請求項３記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
積算規制値を、基本ポスト噴射量を設定する場合の機関回転数と負荷と同一の機関回転数と負荷とに基づいて設定する請求項４記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
規制値を、各運転領域での走行頻度に応じて設定する請求項１、２、３、４または５記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
走行頻度を、実際の走行時の頻度により算出する請求項６記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。