JP4947031B2

JP4947031B2 - 内燃機関の推定装置、及び内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP4947031B2
Application number: JP2008266415A
Authority: JP
Inventors: 敦史高野; 伸一朗奥川; 司窪島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2012-06-06
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Description

本発明は、内燃機関の推定装置、及び内燃機関の排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンにおいては、エンジンから排出される黒煙などのいわゆる粒子状物質（ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）の除去が重要である。この目的のために排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）が装備されることが多い。

ＤＰＦがＰＭを捕集することにより排気中のＰＭは大部分が除去される。しかしＤＰＦ内にＰＭが堆積し続ける一方では、ＤＰＦは目詰まりを起こしてしまうので、ＰＭの堆積量がある程度以上となったら堆積されたＰＭをポスト噴射などの手法により燃焼して除去することで、ＤＰＦを再生する。ポスト噴射された燃料は多くが筒内で燃焼されずにエンジンから排出され、その未燃燃料が例えばＤＰＦに担持された触媒の作用によって燃焼してＤＰＦが昇温してＤＰＦは再生される。

ＤＰＦの再生においては、過昇温が起こるとＤＰＦの破損や溶損といった事態が生じてしまうので、過昇温を回避することが必要となる。ＤＰＦ再生における過昇温回避のための技術としては、例えば下記特許文献１に開示された技術がある。特許文献１では、昇温制御装置の電子制御ユニットは、後処理装置の触媒またはＤＰＦの再生のための昇温制御が終了した後、触媒出口排気温度センサによって検出される触媒温度が閾値以下になるまで排気流量維持制御を実施して触媒の冷却を促進している。

特開２００６−２６６２２１号公報

ＤＰＦ再生時における過昇温抑制のために、エンジンから排出される排気の温度と未燃燃料量とからＤＰＦの内部温度を推定し、推定温度から過昇温が起きると判断される場合はＤＰＦ再生を中断する方法がある。この手法においては例えば、未燃燃料量は運転状態から推定する。しかし運転状態から未燃燃料量への特性は燃料（軽油）のセタン価によって変動する。そして通常市場に出回っている軽油のセタン価にはばらつきがある。

燃料のセタン価のばらつきがＤＰＦ再生での過昇温の原因となる場合が図９（ａ）に示されている。セタン価が高い場合は筒内で燃料が燃焼しやすいためエンジンから排出される排気の温度は高いが、エンジンから排出される未燃燃料は少ないためＤＰＦでの温度上昇は小さい。逆にセタン価が低い場合は筒内で燃料が燃焼しにくいためエンジンから排出される排気の温度は低いが、未燃燃料は多いためＤＰＦでの温度上昇は大きい。

したがって図９（ａ）のとおりセタン価のばらつきを考慮せずにＤＰＦ内部での温度上昇幅を同じだとみなしてＤＰＦ内部温度を推定すると、低セタン価の場合の過昇温の発生を検出できない危険性が高まってしまう。したがってＤＰＦ内部温度を推定する場合、セタン価のばらつきに関する補正を行う必要が考えられるが、従来技術においてはこうした手法の提案はない。

またＤＰＦ再生での過昇温がセタン価のばらつきによって発生することを抑制するために、セタン価に応じてポスト噴射の噴射量や噴射時期を調節することも考えられる。すなわちセタン価が高い程ポスト噴射における噴射量を少なくし、噴射時期を遅角側へ移動するように調節すれば、セタン価にばらつきがあってもエンジンから排出される排気温度や未燃燃料量のばらつきが抑えられる。したがってセタン価のばらつきによってＤＰＦの過昇温の発生のばらつきが抑えられると考えられる。しかし従来技術ではこのような提案はない。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、燃料の着火容易性のばらつきに関する補正を行って排気浄化装置の温度を推定する内燃機関の推定装置、及び内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するために、第１の本発明に係る内燃機関の推定装置は、内燃機関の筒内での主噴射の後に後噴射を実行する後噴射手段と、前記内燃機関に供給される燃料の着火容易性を検出する検出手段と、前記内燃機関における運転状態の情報を取得する取得手段と、前記検出手段によって検出された着火容易性と前記取得手段によって取得された運転状態に応じて、前記後噴射手段によって後噴射が実行された前記内燃機関から排出される未燃燃料量を推定する推定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の推定装置である。

これにより本発明の内燃機関の推定装置では、後噴射を実行した内燃機関から排出される未燃燃料量を推定する場合に、運転状態の情報と着火容易性の情報とを用いて推定するので、運転状態によって未燃燃料量が異なるとの知見を基本として、さらに着火容易性のばらつきによって未燃燃料量が変動する知見も適切に用いることができ、精度のよい未燃燃料量の推定値が得られる。したがって例えば排気浄化装置における過昇温の検出の際に重要な情報となる未燃燃料量の情報を高精度で推定できるので、高性能な排気浄化装置の実現に寄与する推定装置が実現できる。

また前記推定手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が高い程前記未燃燃料量が減少するように推定するとしてもよい。

これにより着火容易性が高い程未燃燃料量の推定値を減少させるので、燃料が筒内で燃焼しやすいほど未燃燃料は少なくなる性質が適切に反映された精度の高い未燃燃料量の推定値が得られる。

また前記内燃機関の筒内の圧力を計測するセンサを備え、前記検出手段は、前記センサによって計測された、筒内における燃料の燃焼による圧力変化から着火容易性を検出するとしてもよい。

これにより内燃機関の筒内の圧力を計測するセンサを用いて筒内の圧力変化から着火容易性を検出するので、着火容易性の情報が精度よく得られる。したがって高精度な着火容易性の情報を用いて未燃燃料量が精度よく推定できる。

また前記検出手段は、上死点近傍で燃料が噴射された主噴射による筒内の圧力変化から着火容易性を検出するとしてもよい。

これにより上死点近傍で燃料が噴射された主噴射による筒内の圧力変化から着火容易性を検出するので、着火容易性の情報が精度よく得られる。したがって高精度な着火容易性の情報を用いて未燃燃料量が精度よく推定できる。

また排気通路に配置されて内燃機関から排出された粒子状物質を捕集するフィルタと、内燃機関から排出される排気温度の情報を取得する排気温度取得手段と、前記後噴射手段による後噴射によって前記フィルタに未燃燃料が供給されて前記フィルタ内に捕集された粒子状物質を燃焼して前記フィルタを再生処理する再生手段と、前記推定手段によって推定された前記未燃燃料量と前記排気温度取得手段によって取得された排気温度とを用いて、前記再生手段が前記再生処理を行う際の前記フィルタの内部温度を推定する第２推定手段と、を備えたとしてもよい。

これにより内燃機関から排出される粒子状物質を捕集するフィルタに対し後噴射による再生処理を行う際に、運転状態と着火容易性から高精度に未燃燃料量を推定し、さらに未燃燃料量の高精度の推定値と排気温度とからフィルタの内部温度を推定するので、高精度にフィルタの内部温度が推定できる。したがって例えばフィルタにおける過昇温の検出の際に重要な情報となるフィルタの内部温度の情報を高精度で推定できるので、高性能な排気浄化装置の実現に寄与する推定装置が実現できる。

また本発明の排気浄化装置は、上記の内燃機関の推定装置と、前記第２推定手段によって推定された前記フィルタの内部温度の情報を用いて、前記再生手段が前記再生処理を行う際に前記フィルタの内部温度が非適正温度となることを回避する再生制御手段と、を備えたとしてもよい。

これによりフィルタの内部温度が非適正温度となることを回避する際に、高精度のフィルタの内部温度の推定値を用いるので、フィルタの内部温度が非適正温度となることが高精度に回避できる。

また第２の本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に配置されて内燃機関から排出された粒子状物質を捕集するフィルタと、後噴射手段による後噴射によって前記フィルタに未燃燃料が供給されて前記フィルタ内に捕集された粒子状物質を燃焼して前記フィルタを再生処理する再生手段と、前記内燃機関に供給される燃料の着火容易性を検出する検出手段と、前記再生手段による前記フィルタの前記再生処理において、前記検出手段によって検出された着火容易性に応じて、前記内燃機関における後噴射を、前記再生時における前記フィルタの内部温度に対する着火容易性のばらつきの影響が抑制されるように制御する噴射制御手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより本発明の内燃機関の排気浄化装置では、燃料の着火容易性にばらつきがあっても、後噴射を制御することによって再生時のフィルタの内部温度のばらつきは抑制されるので、着火容易性のばらつきが原因でフィルタの再生時に過昇温など非適正温度が発生することが回避できる。

また前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が高い程、後噴射において、噴射時期の遅角側への移行と噴射量の減量とのうち少なくとも一方を実行するとしてもよい。

これにより着火容易性が高い程再生時の後噴射における噴射時期を遅らせるか噴射量を減少させるので、着火容易性が高くても燃料が筒内で燃焼しにくくなる。したがって着火容易性にばらつきがあっても再生時のフィルタの内部温度のばらつきは抑制され、それによりフィルタが非適正温度となることが抑制される。

また前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が低い程、後噴射において、噴射時期の進角側への移行と噴射量の増量とのうち少なくとも一方を実行するとしてもよい。

これにより着火容易性が低い程再生時の後噴射における噴射時期を進ませるか噴射量を増加させるので、着火容易性が低くても燃料が筒内で燃焼しやすくなる。したがって着火容易性にばらつきがあっても再生時のフィルタの内部温度のばらつきは抑制され、それによりフィルタが非適正温度となることが抑制される。

また前記検出手段は、上死点近傍で燃料が噴射された主噴射による筒内の圧力変化を検出するとしてもよい。

これにより熱発生率が大きい上死点近傍で燃料が噴射された主噴射による筒内の圧力変化から着火容易性を検出するので、着火容易性の情報が精度よく得られる。したがって高精度な着火容易性の情報を用いて未燃燃料量が精度よく推定できる。

また前記再生手段による前記フィルタの前記再生処理において、前記検出手段によって検出された着火容易性に応じて、前記内燃機関における後噴射を、前記再生時における前記フィルタの内部温度に対する着火容易性のばらつきの影響が抑制されるように制御する噴射制御手段を備えたとしてもよい。

これにより内燃機関から排出される粒子状物質を捕集するフィルタに対し後噴射による再生処理を行う際に、運転状態と着火容易性から高精度に未燃燃料量を推定し、さらに未燃燃料量の高精度の推定値と排気温度とからフィルタの内部温度を推定するので、高精度にフィルタの内部温度が推定できる。したがって例えばフィルタにおける過昇温の検出の際に重要な情報となるフィルタの内部温度の情報を高精度で推定できる。さらに燃料の着火容易性にばらつきがあっても、後噴射を制御することによって再生時のフィルタの内部温度のばらつきは抑制されるので、着火容易性のばらつきが原因でフィルタの再生時の過昇温など非適正温度が発生することが回避できる。つまり、フィルタの内部温度を高精度に推定することと、フィルタ再生時の内部温度が着火容易性のばらつきが原因でばらつくことを抑制することが、同時に達成できる。よって再生時のフィルタの過昇温など非適正温度を極めて高い精度で抑制できる。

また前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が高い程、前記再生処理のための燃料の噴射において、噴射時期の遅角側への移行と噴射量の減量とのうち少なくとも一方を実行するとしてもよい。

また前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が低い程、前記再生処理のための燃料の噴射において、噴射時期の進角側への移行と噴射量の増量とのうち少なくとも一方を実行するとしてもよい。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置１の実施例１の概略図である。図１に示す排気浄化装置１の例は、４気筒のディーゼルエンジン２（以下では単にエンジンと称する）に対して構成されており、吸気管３、排気管４、ＥＧＲ管５を備える。エンジン２及び排気浄化装置１は自動車に搭載されているとすればよい。

吸気管３からエンジン２に空気が供給され、排気管５へ排気が排出される。吸気管３にはエアフロメータ３１、吸気スロットル３２が装備されている。エアフロメータ３１によって吸気量が計測される。吸気スロットル３２の開度の増減によって吸気量が調節される。

エンジン２にはインジェクタ２１が装備されてシリンダ内に燃料が供給される。またエンジン２にはエンジン回転数センサ２２が装備されて、エンジン回転数が計測される。また筒内圧センサ２３が装備されており、エンジン２の筒内の圧力を検出する。

ＥＧＲ管５によって排気管４から吸気管３へ排気を還流する排気ガス再循環（ＥＧＲ：ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われる。排気ガス再循環によって、エンジン２における燃焼温度を抑制してＮＯｘの排出量を低減することができる。ＥＧＲ管５にはＥＧＲバルブ５１が装備されて、還流される排気量が調節される。

排気管５の途中にＤＰＦ６が配置されている。ＤＰＦ６の入口側と出口側とにはそれぞれ排気温度センサ６１、６２が配置されて、それぞれの位置における排気温度が計測される。またＤＰＦ６の入口側と出口側における排気圧の差である前後差圧（差圧、ＤＰＦ差圧）を計測する差圧センサ６３も装備されている。

ＤＰＦ６は例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側とを交互に目詰めした構造とすればよい。またＤＰＦ６は酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦであるとすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気には粒子状物質（ＰＭ）が含まれ、このＰＭはＤＰＦ６の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集される。ＤＰＦ６にＰＭが堆積するほど差圧センサ６３の計測値は大きくなる。

差圧センサ６３の計測値からＤＰＦ６に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなったとＥＣＵ７が判断すると、堆積したＰＭを燃焼することによって除去し、ＤＰＦ６を再生する。ＤＰＦ６の再生のための方法として例えば、ＥＣＵ７からの指令によりインジェクタ２１からメイン噴射（主噴射）後のタイミングでポスト噴射（後噴射）をおこなう。ポスト噴射によってＤＰＦ６に送られた未燃燃料がＤＰＦ６に担持された酸化触媒の作用で昇温してＤＰＦ６に堆積したＰＭを燃焼させることによって、ＤＰＦ６は再生される。なお酸化触媒はＤＰＦ６に担持されているのでなく、ＤＰＦ６よりも上流側に単独で装備されていてもよい。

また排気浄化装置１は電子制御装置７（ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）を備える。ＥＣＵ７はコンピュータの構造を有するとし、各種演算をおこなうＣＰＵやその作業領域のＲＡＭ、各種情報の記憶を行うメモリ７１などを備えるとする。ＥＣＵ７によりインジェクタ２１によるエンジン２への燃料噴射や、吸気スロットル３２、ＥＧＲバルブ５１の開度調節などが制御される。エアフロメータ３１、エンジン回転数センサ２２、筒内圧センサ２３、排気温度センサ６１、６２、差圧センサ６３の計測値はＥＣＵ７へ送られる。

本実施例１では以上の構成のもとで、ＤＰＦ６の内部温度を推定するとともに、その推定値により過昇温が発生するか否かを判定して、発生する場合はＤＰＦの再生を中止する処理を行う。その処理手順が図２に示されている。以下でこれを説明する。図２の手順はＥＣＵ７によって自動的に処理されるとすればよい。また図２の手順はＤＰＦ６の再生中に例えば所定時間間隔で、あるいは所定クランク角ごとに実行すればよい。

まず手順Ｓ１０でＥＣＵ７はエンジン２の運転状態の情報を取得する。運転状態は負荷とエンジン回転数からなる数値の組である。負荷は例えば、インジェクタ２１から噴射される燃料の噴射量の指令値とすればよい。またエンジン回転数はエンジン回転数センサ２２によって計測すればよい。

次にＳ２０でＥＣＵ７は、エンジン２内で燃焼されずに排気管４へと排出された未燃燃料量の基本値を算出する。ここでは未燃燃料とは未燃ＨＣ（炭化水素）とする。まずＳ２０では未燃ＨＣ量の基本値を算出し、後述するＳ４０、Ｓ７０でその基本値に対する補正値を求める。

エンジン２から排出される未燃ＨＣ量はエンジン２の運転状態によって変化する。そこでＳ２０では未燃ＨＣ量は例えば、Ｓ１０で取得した運転状態に応じて算出する。そのために、エンジン２の運転状態を表す平面（燃料噴射量とエンジン回転数とを座標軸とする平面）を複数の領域に区分しておいて、個々の領域ごとに未燃ＨＣ量の基本値を予め実験などにより求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。

次にＳ３０でエンジン２で使用している燃料（軽油）のセタン価（着火容易性）を検出する。セタン価の違いによってエンジン２の筒内での燃料の燃焼によって発生する圧力値が異なるとみなされる。そこでＳ３０でのセタン価の検出では、エンジン２の筒内での圧力値を計測して、その計測値から求める。そのために筒内での圧力値とセタン価との間の関係を予め実験等により求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。エンジン２の筒内での圧力値は、例えば上死点近傍での主噴射による圧力変化値とすれば熱発生率が高いので精度よくセタン価が推定できる。その際、圧力値は筒内圧センサ２３によって計測すればよい。なおここでは燃料の着火容易性を（セタン価の数値として）数値的に求めているが、後述するように大まかに範囲的に求めてもよい。また、燃料の着火容易性は、燃料燃焼時の筒内圧の圧力上昇の速度、燃焼時の筒内圧の最高値、燃料が噴射されてから着火するまでの期間、のいずれかに相当するものとしてもよい。

次にＳ４０で、未燃ＨＣ量の第１補正値を算出する。その算出方法は図５に示されている。上述のとおりセタン価が高いほど筒内で燃料が燃焼しやすいので未燃のままエンジン２から排出される燃料の量は少なくなる。そこで図５のように第１補正値を決定する。予め実験等によって図５の特性を求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。

次にＳ５０でエンジン出ガス温、つまりエンジン２から排出される排気の温度を検出する。これはセンサ６１によって計測すればよい。次にＳ６０でエンジン出ガス温偏差を算出する。エンジン出ガス温偏差とは、Ｓ５０で求めたエンジン出ガス温からエンジン出ガス温の基本値を減算して得られる値である。またエンジン出ガス温の基本値は、Ｓ１０で取得した運転状態に応じて決まる値である。エンジン２の運転状態を表す平面を複数の領域に区分しておいて、個々の領域ごとにエンジン出ガス温の基本値を予め実験などにより求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。

次にＳ７０では未燃ＨＣ量の第２補正値を算出する。エンジン出ガス温が高いほどエンジン筒内での燃焼反応が大きいとみなせる。そして筒内での燃焼反応が大きいほど未燃燃料量は小さいとみなされる。したがってエンジン出ガス温がその基本値よりも大きいならば、エンジン２から排出される未燃ＨＣ量は基本値より小さいと考えられる。

そこでＳ７０では、Ｓ６０で求めたエンジン出ガス温偏差の値から未燃ＨＣ量の第２補正値を図６に例示された特性に従って算出する。図６に示されたエンジン出ガス温偏差と未燃ＨＣ量の第２補正値との関係は、予め実験などにより求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。なおエンジン出ガス温が基本値からずれる１つの原因としては、インジェクタ２における噴射量の指令値と実際の噴射量とのずれもあげられる。したがって上記第２補正値によってインジェクタ２のもつ誤差の影響も補正できる。

次にＳ８０でＥＣＵ７は未燃ＨＣ量を算出する。具体的には、Ｓ２０で求めた未燃ＨＣ量の基本値にＳ４０で求めた未燃ＨＣ量の第１補正値とＳ７０で求めた未燃ＨＣ量の第２補正値とを加算すればよい。これによりセタン価とエンジン出ガス温の情報によって補正された、精度の高い未燃ＨＣ量の推定値が得られる。

次にＳ９０ではＤＰＦ６の内部温度を推定する。ＤＰＦ６の内部温度は、Ｓ５０で求めたエンジン出ガス温と、Ｓ８０で求めた未燃ＨＣ量とから推定できる。よってエンジン出ガス温と未燃ＨＣ量とからＤＰＦ６の内部温度への関数関係（ＤＰＦ６の温度特性のモデル）を予め実験等により求めておいてメモリ７１に記憶しておき、それをＳ９０では用いればよい。なおＤＰＦ６の内部温度は図９に示されているように空間的な関数として求めてればよい。

最後にＳ１００ではＤＰＦ６の再生を制御する。ここでＤＰＦ６の再生の制御とは、ＤＰＦ６の再生において過昇温が発生するとみなされる場合には再生を中断することを指すとする。そこでＳ１００では、Ｓ９０で求めたＤＰＦ６の内部温度の現在及び過去の推定値から、このまま再生を継続すると過昇温が発生するか否かを判断する。

この判断の具体的方法としては例えば、再生開始から所定時間経過時点においてＤＰＦ内部温度が限界温度（ＤＰＦ６の溶損や破損が想定される温度）の所定％以上となったら、あるいはＤＰＦ内部温度の上昇率が所定値以上となったら、このまま再生を継続すると過昇温が発生すると判断するとすればよい。以上が図２の処理手順である。

次に実施例２を説明する。実施例２ではセタン価に応じてポスト噴射の噴射量、噴射時期を調節することによりセタン価のばらつきに対処してＤＰＦの過昇温の発生を抑制する。以下で実施例１と異なる部分を説明する。

実施例２では、実施例１における図２が図３に置き換えられる。図３においてＳ２１０からＳ２３０の処理は上述のＳ１０からＳ３０の処理と同じである。また図３においてＳ２７０からＳ３２０の処理は上述のＳ５０からＳ１００の処理と同じである。したがって以下で図３のＳ２４０からＳ２６０を説明する。

手順Ｓ２４０、Ｓ２５０ではポスト噴射における噴射時期、噴射量を決定する。その方法は図７、８に示されている。まず適当に（あるいは任意に）標準セタン価を決め、さらにポスト噴射の標準の噴射時期、噴射量も決めておく。次に市販されている軽油の中で低セタン価の軽油と高セタン価の軽油に対して、実験等により標準セタン価の軽油、及び標準のポスト噴射時期、噴射量を使用した場合のエンジン出ガス温、未燃燃料量と同じになる（あるいは最も近くなる）ポスト噴射の噴射時期、噴射量を求める。そして、求めたポスト噴射の噴射時期、噴射量を運転状態の平面（Ｑがメイン噴射量、ＮＥがエンジン回転数）の対応する領域に書き込んでいってマップを作成してメモリ７１に記憶する。

そしてＳ２１０で取得した運転状態から図７、８に示された直線を決定する。そしてこの直線上で、Ｓ２３０で求めたセタン価に応じたポスト噴射時期、噴射量を求める。これにより標準セタン価の場合と近いエンジン出ガス温、未燃燃料量が実現できるポスト噴射時期、噴射量が求められる。そしてＳ２６０ではＳ２４０、Ｓ２５０で決められたポスト噴射時期、噴射量でポスト噴射を実行する。

なお図７、８ではセタン価が高い程ポスト噴射時期が遅角側になり、ポスト噴射量が小さくなっているが、この理由は上述のとおり、セタン価が高い程筒内で燃料が燃焼しやすいので、ポスト噴射量を小さくすれば筒内での燃焼量が小さくなり、同様にポスト噴射時期を遅角側とすればメイン噴射による余熱の影響が小さくなり筒内での燃焼量が小さくなる。したがってポスト噴射時期を遅く、ポスト噴射量を小さくするほど高セタン価の影響が相殺されて、標準セタン価でのエンジン出ガス温、未燃燃料量に近づくからである。図７、８でセタン価が低い程ポスト噴射時期が進角側になり、ポスト噴射量が大きくなっている理由はこの逆である。

なおポスト噴射を複数回行う場合には、例えばポスト噴射間の間隔は固定して、上の議論でのポスト噴射時期は最初のポスト噴射時期を指すとすればよい。またポスト噴射量は複数回での合計のポスト噴射量とすればよい。以上が実施例２である。

次に実施例３を説明する。実施例３は上述の実施例１と２の組合せである。実施例３での処理手順は図４に示されている。図４においてＳ４１０からＳ４６０は図３のＳ２１０からＳ２６０と同じ処理である。また図４においてＳ４７０からＳ５３０は図３のＳ４０からＳ１００と同じ処理である。

実施例３ではポスト噴射量、ポスト噴射時期をセタン価に応じて補正しているので、実施例１よりも実施例３の方が、未燃ＨＣ量が標準セタン価の場合の未燃ＨＣ量に近づいている。したがって図５に示されているように、実施例３における第１補正量の絶対値は実施例１の場合よりも小さくなる。実施例３の状況におけるセタン価と第１補正量との間の関係を求めておきメモリ７１に記憶しておけばよい。

実施例３の効果が図９（ｂ）に示されている。実施例３では、セタン価に応じたポスト噴射量及び噴射時期の調節により高セタン価の場合と低セタン価の場合でＤＰＦ内部温度が近づく。さらにセタン価に応じて未燃ＨＣ量の推定値を補正しているので、推定温度と実温との差が小さい。これにより過昇温の発生の可能性が小さくなるとともに、過昇温の発生を検出する可能性も向上する。以上が実施例３である。

なお上述の図５、７、８、さらにはＳ３０、Ｓ２３０、Ｓ４３０では燃料の着火容易性をセタン価の数値として数値的に検出したが、筒内での圧力変化からセタン価を推定する際の誤差が大きいとみなされる場合には、誤差の大きいセタン価の推定値を使用することの意義が小さい可能性がある。したがってそうした場合には着火容易性の検出をより大まかに、あるいは範囲的に行うとしてもよい。例えばセタン価が「低い」、「中程度」、「高い」といったような３個程度の範囲を決めておいて、そのうちのどれに入るかをＳ３０、Ｓ２３０、Ｓ４３０で求める。そして図５、７、８はこの範囲に対応するように階段状の関数に修正すればよい。これにより誤差の存在に適応した合理的な方法にできる。なお上記範囲は３個と限らず、２個から１０個程度までの間で適宜決めればよい。

なお上のＳ２４０、Ｓ２５０、Ｓ４４０、Ｓ４５０ではポスト噴射時期、ポスト噴射量をセタン価（着火容易性）にあわせて修正したが、メイン噴射時期、メイン噴射量もセタン価（着火容易性）にあわせて修正してもよい。すなわちセタン価（着火容易性）が高い程、メイン噴射時期を遅角側にし、メイン噴射量を減量してもよい。

上記実施例において、インジェクタ２１が後噴射手段を構成する。Ｓ３０、Ｓ２３０、Ｓ４３０の手順が検出手段を構成する。Ｓ１０、Ｓ２１０、Ｓ４１０の手順が取得手段を構成する。Ｓ８０、Ｓ３００、Ｓ５１０の手順が推定手段を構成する。筒内圧センサ２３がセンサを構成する。ＤＰＦ６がフィルタを構成する。排気温度センサ６１が排気温度取得手段を構成する。ＥＣＵ７が再生手段を構成する。Ｓ９０、Ｓ３１０、Ｓ５２０の手順が第２推定手段を構成する。Ｓ１００、Ｓ３２０、Ｓ５３０の手順が再生制御手段を構成する。Ｓ２４０、Ｓ２５０、Ｓ４４０、Ｓ４５０の手順が噴射制御手段を構成する。

本発明の実施例における内燃機関の排気浄化装置の概略構成図。実施例１におけるＤＰＦ推定・制御処理の手順を示すフローチャート。実施例２におけるＤＰＦ推定・制御処理の手順を示すフローチャート。実施例３におけるＤＰＦ推定・制御処理の手順を示すフローチャート。未燃ＨＣ量の第１補正値を示す図。未燃ＨＣ量の第２補正値を示す図。ポスト噴射時期を求める方法を示す図。ポスト噴射量を求める方法を示す図。ＤＰＦ内部温度の例を示す図。

符号の説明

１排気浄化装置
２ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
３吸気管
４排気管（排気通路）
５ＥＧＲ管
６ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ、フィルタ）
７電子制御装置（ＥＣＵ）
２１インジェクタ
２２エンジン回転数センサ
２３筒内圧センサ（センサ）
６１、６２排気温度センサ
７１メモリ

Claims

内燃機関の筒内での主噴射の後に後噴射を実行する後噴射手段と、
前記内燃機関に供給される燃料の着火容易性を検出する検出手段と、
前記内燃機関における運転状態の情報を取得する取得手段と、
前記検出手段によって検出された着火容易性と前記取得手段によって取得された運転状態に応じて、前記後噴射手段によって後噴射が実行された前記内燃機関から排出される未燃燃料量を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の推定装置。
前記推定手段は、
前記検出手段によって検出された着火容易性が高い程前記未燃燃料量が減少するように推定する請求項１に記載の内燃機関の推定装置。
前記内燃機関の筒内の圧力を計測するセンサを備え、
前記検出手段は、前記センサによって計測された、筒内における燃料の燃焼による圧力変化から着火容易性を検出する請求項１又は２に記載の内燃機関の推定装置。
前記検出手段は、上死点近傍で燃料が噴射された主噴射による筒内の圧力変化から着火容易性を検出する請求項３に記載の内燃機関の推定装置。
排気通路に配置されて内燃機関から排出された粒子状物質を捕集するフィルタと、
内燃機関から排出される排気温度の情報を取得する排気温度取得手段と、
前記後噴射手段による後噴射によって前記フィルタに未燃燃料が供給されて前記フィルタ内に捕集された粒子状物質を燃焼して前記フィルタを再生処理する再生手段と、
前記推定手段によって推定された前記未燃燃料量と前記排気温度取得手段によって取得された排気温度とを用いて、前記再生手段が前記再生処理を行う際の前記フィルタの内部温度を推定する第２推定手段と、
を備えた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の推定装置。
請求項５に記載の内燃機関の推定装置と、
前記第２推定手段によって推定された前記フィルタの内部温度の情報を用いて、前記再生手段が前記再生処理を行う際に前記フィルタの内部温度が非適正温度となることを回避する再生制御手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置。
排気通路に配置されて内燃機関から排出された粒子状物質を捕集するフィルタと、
後噴射手段による後噴射によって前記フィルタに未燃燃料が供給されて前記フィルタ内に捕集された粒子状物質を燃焼して前記フィルタを再生処理する再生手段と、
前記内燃機関に供給される燃料の着火容易性を検出する検出手段と、
前記再生手段による前記フィルタの前記再生処理において、前記検出手段によって検出された着火容易性に応じて、前記内燃機関における後噴射を、前記再生時における前記フィルタの内部温度に対する着火容易性のばらつきの影響が抑制されるように制御する噴射制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が高い程、後噴射において、噴射時期の遅角側への移行と噴射量の減量とのうち少なくとも一方を実行する請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が低い程、後噴射において、噴射時期の進角側への移行と噴射量の増量とのうち少なくとも一方を実行する請求項７又は８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記内燃機関の筒内の圧力を計測するセンサを備え、
前記検出手段は、前記センサによって計測された、筒内における燃料の燃焼による圧力変化から着火容易性を検出する請求項７乃至９のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記検出手段は、上死点近傍で燃料が噴射された主噴射による筒内の圧力変化を検出する請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記再生手段による前記フィルタの前記再生処理において、前記検出手段によって検出された着火容易性に応じて、前記内燃機関における後噴射を、前記再生時における前記フィルタの内部温度に対する着火容易性のばらつきの影響が抑制されるように制御する噴射制御手段を備えた請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が高い程、前記再生処理のための燃料の噴射において、噴射時期の遅角側への移行と噴射量の減量とのうち少なくとも一方を実行する請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記噴射制御手段は、前記検出手段によって検出された着火容易性が低い程、前記再生処理のための燃料の噴射において、噴射時期の進角側への移行と噴射量の増量とのうち少なくとも一方を実行する請求項１２又は１３に記載の内燃機関の排気浄化装置。