JP5305244B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

今日、環境保護意識の高まりのなかで内燃機関に対してすぐれた排気浄化性能が求められている。特に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排気微粒子（粒子状物質、ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）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：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）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が、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、堆積されたＰＭを燃焼して除去することで、ＤＰＦを再生する必要がある。ＤＰＦ内に堆積したＰＭを燃焼するためにシリンダ内でメイン噴射後に燃料を噴射するポスト噴射などの手法が用いられる。

しかしＤＰＦ再生時に温度が上がり過ぎると、ＤＰＦが溶損したり割れたりするなどの不具合が生じてしまう。例えば、ＤＰＦの再生中でＤＰＦの温度が高く、かつＤＰＦにおけるＰＭの堆積量が多い状況下で、エンジンを減速状態にすると、吸気量が急速に低減するので、ＤＰＦ内部の熱が排ガスによって下流に移動されなくなる。したがってＤＰＦ内部に熱がこもってしまうこととなり、ＤＰＦの過昇温の可能性が高くなる。

例えば下記特許文献１では、ＤＰＦ過昇温の可能性がある場合（排気温度が高く、減速運転状態）に、吸気絞り弁を絞るとともにＥＧＲ弁を全開にすることで排気中の酸素濃度を低減してＤＰＦにおけるＰＭの燃焼を抑制する技術が開示されている。

特開２００２−１８８４９３号公報

ＰＭの急速燃焼を防止してＤＰＦの過昇温を抑制するために、ＤＰＦに流入する排気中の酸素濃度を速やかに低減する場合、目標となる酸素濃度は例えば２〜３％程度と非常に低濃度である。酸素濃度をこの値より下げすぎるとエンジン失火や白煙が発生し、また逆に酸素濃度がこの値より高すぎるとＤＰＦが過昇温を起こしてしまう可能性がある。したがって酸素濃度を高精度に低減しなければならない。

ＤＰＦに流入する排気中の酸素濃度（排気酸素濃度）を低減するための手法としてアフタ噴射を用いる場合がある。アフタ噴射とは、エンジン筒内でメイン噴射よりも遅角側で（ポスト噴射よりは進角側で）なされる追加噴射である。アフタ噴射では噴射した燃料の一部が筒内で燃焼してトルクが発生する。

図４には、（ａ）上死点（ＴＤＣ）近傍でメイン噴射のみを行う通常時と、（ｂ）排気酸素濃度低減のためにメイン噴射よりも遅角側でアフタ噴射を行う場合が例示されている。アフタ噴射により筒内で燃料の一部が筒内で燃焼し、さらに燃え残って排気管に排出された燃料の一部が排気管に配置された酸化触媒で燃焼することによって、ＤＰＦに流入する排気中の酸素濃度が低減する。これによりＤＰＦの過昇温を抑制する効果をもつ。

アフタ噴射で排気酸素濃度を低減する場合、上述のとおりアフタ噴射によりトルクが発生する。したがってアフタ噴射を実行することにより、エンジン出力トルクにトルク変動（トルクショック）が発生する可能性がある。トルク変動の存在は運転性能、快適性の低下につながる。従来技術では、このアフタ噴射によるトルク変動に対処できていない。

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、ＤＰＦの過昇温の可能性があると判定されたら酸素濃度を低減して過昇温を抑制する排気浄化装置において、トルク変動を引き起こすことなく排気中の酸素濃度を低減してＤＰＦの過昇温を抑制できる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、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置されて粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタに流入する排気中の酸素濃度を検出する第１検出手段と、前記内燃機関の吸気量を検出する第２検出手段と、前記フィルタに捕集された粒子状物質が燃焼して前記フィルタが昇温し過ぎる可能性があることを検出した場合に、内燃機関の筒内で、メイン噴射よりも遅角側でトルクの発生する噴射であるアフタ噴射を実行するように制御し、前記第１検出手段の計測値と前記フィルタの過昇温抑制のための酸素濃度値の目標値とを用いたフィードバック制御によってアフタ噴射量を調節する制御手段と、その制御手段によるアフタ噴射で発生するトルク変動を低減するように、アフタ噴射量が大きい程、メイン噴射量を大きく減少させ、前記第２検出手段による吸気量の計測値が大きい程、アフタ噴射量の増加量に対するメイン噴射量の減少量の比を大きくするようにメイン噴射量を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、フィルタにおける粒子状物質の燃焼による過昇温の可能性がある場合に、アフタ噴射を実行し、かつアフタ噴射によるトルク変動を抑制するようにメイン噴射量を補正するので、アフタ噴射により排気中の酸素濃度を低減して、これによりフィルタにおける過昇温を効果的に抑制したうえで、アフタ噴射によるトルク変動も抑制される。したがってフィルタの過昇温抑制とトルク変動の抑制とをともに達成する排気浄化装置が実現できる。

また前記フィルタに流入する排気中の酸素濃度を検出する第１検出手段を備え、前記制御手段は、前記第１検出手段の計測値と、前記フィルタの過昇温抑制のための酸素濃度値の目標値とを用いたフィードバック制御によってアフタ噴射量を調節するとしてもよい。

これによりフィルタに流入する排気中の酸素濃度の計測値とフィルタの過昇温抑制のための酸素濃度値の目標値とを用いたフィードバック制御を用いるので、フィードバックの効果により高精度に排気中の酸素濃度を過昇温抑制のための目標値に収束させることができる。さらに、フィードバック制御によりアフタ噴射量が調節された場合に、アフタ噴射の変化量に対してトルク変動を抑制するようにメイン噴射量を補正することで確実にフィルタの過昇温を抑制し、かつフィードバック制御によるアフタ噴射量の変化により生じるトルク変動を抑制できる。

また前記補正手段は、アフタ噴射量が大きい程、メイン噴射量を大きく減少させるように補正するとしてもよい。

これによりアフタ噴射量が大きい程、メイン噴射量を大きく減少させることにより、アフタ噴射量が大きいほど大きくなるエンジン出力トルクを、メイン噴射量をより小さくすることで打ち消せる。よってトルク変動が確実に抑制できる。

また前記補正手段は、アフタ噴射時期が進角側である程、アフタ噴射の増加量に対するメイン噴射の補正値の減少量の比を大きくするとしてもよい。

これによりアフタ噴射時期が進角側である程メイン噴射量をより大きく減少させるので、アフタ噴射時期が進角側であるほど、アフタ噴射による筒内の燃焼が増大して出力トルクが大きくなる性質に対応して、適切にアフタ噴射によるトルク変動が抑制できる。

また吸気量を検出する第２検出手段を備え、前記補正手段は、その第２検出手段による吸気量の計測値が大きい程、アフタ噴射の増加量に対するメイン噴射の減少量の比を大きくするとしてもよい。

これにより吸気量が大きい程メイン噴射量をより大きく減少させるので、吸気量が大きい程アフタ噴射による筒内の燃焼が増大して出力トルクが大きくなる性質に対応して、適切にアフタ噴射によるトルク変動が抑制できる。

また吸気中の酸素濃度を検出する第３検出手段を備え、前記補正手段は、その第３検出手段による吸気中の酸素濃度の計測値が大きい程、アフタ噴射の増加量に対するメイン噴射の減少量の比を大きくするとしてもよい。

これにより吸気中の酸素濃度が高い程メイン噴射量をより大きく減少させるので、吸気中の酸素濃度が高い程アフタ噴射による筒内の燃焼が増大して出力トルクが大きくなる性質に対応して、適切にアフタ噴射によるトルク変動が抑制できる。

また前記補正手段は、メイン噴射量の増減量及びアフタ噴射量の増減量とエンジントルクの増減量との関係を示すモデルを用いて、メイン噴射量の補正量を決定するとしてもよい。

これによりメイン噴射量の増減量及びアフタ噴射量の増減量とエンジントルクの増減量との関係を示すモデルを用いるので、どれだけアフタ噴射量が増加すれば、エンジントルクがどれだけ増加し、その増加したエンジントルクをどれだけメイン噴射量を減少させれば打ち消せるかが、明確に算出できることとなる。したがって高精度にトルク変動を抑制できる。

また吸気量を調節する調節手段と、前記補正手段により補正されたメイン噴射量が所定の下限値以下となったら、メイン噴射量は前記所定の下限値に制御して、前記調節手段で吸気量を低減させる第１副補正手段と、を備えたとしてもよい。

これによりメイン噴射量は所定の下限値よりも下げることはせずに、吸気量を低減することにより対処するので、メイン噴射量が小さすぎることによる失火等の不具合を適切に回避しつつ、アフタ噴射によるトルク変動を抑制する。

また前記補正手段により補正されたメイン噴射量が所定の下限値以下となったら、メイン噴射量は前記所定の下限値に制御して、アフタ噴射時期を遅角化する第２副補正手段を備えたとしてもよい。

これによりメイン噴射量は指定の下限値よりも下げることはせずに、アフタ噴射時期を遅角化することにより対処するので、メイン噴射量が小さすぎることによる失火等の不具合を適切に回避しつつ、アフタ噴射によるトルク変動を抑制する。

また前記内燃機関の筒内圧を検出する第４検出手段と、その第４検出手段の計測値に基づいて、メイン噴射による筒内の熱発生量を算出して、その熱発生量が失火回避可能な値となるメイン噴射量を前記所定の下限値に設定する設定手段と、を備えたとしてもよい。

これにより筒内圧をモニタし、それから熱発生量を算出して、熱発生量が失火回避可能な値となるメイン噴射量を下限値に設定するので、実際の筒内圧の計測値を用いて算出された下限値により、確実に失火を回避しつつ、アフタ噴射によるトルク変動を抑制する。

本発明における内燃機関の排気浄化装置の実施例の構成図。 過昇温抑制処理を示すフローチャート。 エンジン出力トルクと噴射量の関係を示す図。 アフタ噴射を示す図。

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の実施例における装置構成を示している。

図１の排気浄化装置１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いる。エンジン２及び排気浄化装置１は、吸気管３、排気管４、ＥＧＲ管５を備える。排気管４には上流側から酸化触媒８（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｃｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）、ＤＰＦ６が配置されている。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を通じてエンジン２に空気（吸気）が供給される。吸気管３にはエアフロメータ３１、吸気スロットル３２、酸素濃度センサ３３が配置されている。エアフロメータ３１は吸気量を計測する。ここでの吸気量は例えば単位時間当たりの質量流量とすればよい。また吸気スロットル３２の開度が調節されることによってエンジン２に供給される吸気量が増減する。酸素濃度センサ３３で吸気内の酸素濃度が計測される。

エンジン２にはインジェクタ２１、エンジン回転数センサ２２、筒内圧センサ２３が装備されている。インジェクタ２１からの噴射によってシリンダ内に燃料が供給される。エンジン回転数センサ２２によってエンジン２の（単位時間あたりの）回転数が計測される。エンジン回転数センサ２２は、例えばエンジン２から連結されたクランクの回転角度を計測するクランク角センサとして、その検出値がＥＣＵ７へ送られてエンジンの回転数が算出されるとすればよい。また筒内圧センサ２３によってエンジン２の筒内圧力が計測される。

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を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気にはＰＭ（粒子状物質）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。なおＤＰＦ６は酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦとすればよい。

ＤＯＣ８には酸化触媒が担持されている。排気管４には、ＤＯＣ８とＤＰＦ６の間に、酸素濃度を計測する酸素濃度センサ４１が装備されている。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（圧損）を計測する差圧センサ６１も装備されている。

ＥＧＲ管５は、排気管４から吸気管３への排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を行うために装備されている。ＥＧＲ管５にはＥＧＲバルブ５１が装備されている。ＥＧＲバルブ５１の開閉によって排気の還流量が調節される。

上で述べたエアフロメータ３１、エンジン回転数センサ２２、アクセル開度センサ２３、酸素濃度センサ４１、差圧センサ６１の計測値は電子制御装置７（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）へ送られる。またＥＣＵ７によりインジェクタ２１によるエンジン２への燃料噴射のタイミングや噴射量、吸気スロットル３２とＥＧＲバルブ５１との開度が調節、制御される。ＥＣＵ７は通常のコンピュータと同様の構造を有するとして、各種演算をおこなうＣＰＵや各種情報の記憶を行うメモリ７１を有するとすればよい。

ＤＰＦ６に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなった度ごとに、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。ＰＭの堆積量を推定する方法は例えば、ＤＰＦ６の前後差圧とＰＭ堆積量の関数関係（マップ）を予め求めておいてメモリ７１に記憶しておき、差圧センサ６１の計測値と同マップとからＰＭの堆積量を推定すればよい。

ＤＰＦ６の再生方法としては例えば、インジェクタ２１からメイン噴射後のタイミングで燃料を噴射するポスト噴射を実行する。ポスト噴射により筒内に噴射されて未燃のまま排気管４に排出された未燃燃料が、ＤＰＦ６に達して、ＤＰＦ６に担持された触媒の作用で昇温して、ＤＰＦ６に堆積したＰＭを燃焼させる。

本実施例では、こうした装置構成のもとで、ＤＰＦ６に過昇温発生の可能性が生じた場合に、迅速に酸素濃度を低減して過昇温の発生を抑制する処理を実行する。図２に本実施例における過昇温抑制処理の処理手順が示されている。この処理手順はプログラム化されてメモリ７１に記憶しておき、ＥＣＵ７が呼び出して自動的に実行するようにすればよい。図２の処理は例えば４サイクルエンジンの場合、４サイクル毎に周期的に処理すればよい。

図２の処理は例えばＤＰＦ６の再生制御中に実行するとしてもよく、再生中以外にも実行するとしてもよい。ＤＰＦ６の再生制御では、例えば筒内でポスト噴射を実行し、それにより未燃燃料が排気管４に排出されて、ＤＯＣ８あるいはＤＰＦ６に担持された触媒の作用で昇温して、ＤＰＦ６に堆積したＰＭが燃焼する。図２の処理をＤＰＦ６の再生制御中に実行する場合、再生制御中に過昇温が発生することが抑制できる。図２の処理をＤＰＦ６の再生中以外にも実行する場合、ＤＰＦ６に堆積したＰＭが自然に燃焼して過昇温が発生することにも対処できる。

図２の詳細の説明に先立ち、処理手順の全体の流れを説明する。まず手順Ｓ１０で過昇温の可能性があると判断されると、手順Ｓ２０でメイン噴射量とアフタ噴射量の基本量を求める。そしてＳ３０からＳ７０でアフタ噴射量の補正量（アフタ噴射補正量）を算出する。そしてＳ８０からＳ１１０で、アフタ噴射が原因のトルク変動が抑制されるように、メイン噴射量の補正量を算出する。これらの補正量を基本量に加えた値がそれぞれ、メイン噴射量、アフタ噴射量となる。さらに手順Ｓ１２０からＳ１４０では補正によりメイン噴射量が小さくなり過ぎた場合に対処する。そして最終的にＳ１５０でメイン噴射、アフタ噴射を実行する。

図２の処理ではまずＳ１０でＥＣＵ７は、ＤＰＦ６に過昇温の可能性があるか否かを判定する。過昇温の可能性があると判断される場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）はＳ２０に進み、過昇温の可能性がないと判断される場合（Ｓ１０：ＮＯ）は図２の処理を終了する。過昇温の可能性の判定は、例えばＤＰＦ６におけるＰＭの堆積量と運転条件とから行えばよい。

その場合具体的には、ＰＭの堆積量は例えば差圧センサ６１の計測値を用いて推定すればよい。また運転条件、すなわちエンジン２の回転数と負荷とは、例えばエンジン回転数センサ２２の計測値とインジェクタ２１への噴射量指令値とすればよい。そして例えばＤＰＦ６の堆積量の推定値が過剰であり、かつ運転が低負荷あるいは低回転まで落ちた、といった条件が満たされる場合を過昇温の可能性がある場合と予め決めておいて、ＥＣＵ７でこの条件が満たされるか否かを判定すればよい。

Ｓ２０でＥＣＵ７は、メイン噴射とアフタ噴射との基本噴射量を算出する。以下ではメイン噴射の基本量をＱｍａｉｎｂａｓ、アフタ噴射の基本量をＱａｆｂａｓと表記する。このメイン噴射とアフタ噴射との基本量は、インジェクタ２１による噴射量がノミナル（公称値）どおりであるとの仮定のもとで、例えば予め記憶させておいたマップによりＤＰＦ６の過昇温の回避に必要なメイン噴射量とアフタ噴射量とを呼び出せばよい。

Ｓ３０でＥＣＵ７は、ＤＰＦ６に流入する排気における過昇温抑制のための目標酸素濃度を算出する。目標酸素濃度はＯ２ｔｒｇで表記する。次にＳ４０でＥＣＵ７は、ＤＰＦ６に流入する排気酸素濃度を計測する。この検出は酸素濃度センサ４１で計測すればよい。排気酸素濃度の計測値はＯ２ｒｅａｌで表記する。

Ｓ５０でＥＣＵ７は、偏差を算出する。偏差を△Ｏ２で表記すると次の式（Ｅ１）が成立する。
△Ｏ２＝Ｏ２ｒｅａｌ―Ｏ２ｔｒｇ （Ｅ１）

次にＳ６０でＥＣＵ７は、アフタ噴射における噴射量の補正値（アフタ噴射補正量）を算出する。アフタ噴射補正量はＱａｆｆｂと表記する。Ｑａｆｆｂは次の式（Ｅ２）、（Ｅ３）で算出する。ただしΣ△Ｏ２は過去から現在までの△Ｏ２の和である。つまり式（Ｅ２）はＰＩ（比例積分）コントローラを示しており、右辺第１項が比例コントローラ、第２項が積分コントローラである。そしてＫｐ、Ｋｉがそれぞれのゲイン定数である。ＫａｆがＰＩコントロ−ラの出力側に配置された最終的なゲイン定数である。Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｆｂは予め適切に設定すべきパラメータである。
Ｏ２ｆｂ＝Ｋｐ×△Ｏ２＋Ｋｉ×Σ△Ｏ２ （Ｅ２）
Ｑａｆｆｂ＝Ｋａｆ×Ｏ２ｆｂ （Ｅ３）

以上のとおり手順Ｓ３０からＳ７０でフィードバック（Ｆ／Ｂ）コントローラを用いて、排気酸素濃度Ｏ２ｒｅａｌを目標値Ｏ２ｔｒｇに収束させるように制御したが、Ｆ／Ｂコントローラが積分器を含むので、目標値Ｏ２ｔｒｇへの収束が達成できる。また、Ｆ／Ｂ制御を採用したことの効果として、インジェクタ２１による噴射量が機差や劣化等により公称値からずれていても排気酸素濃度Ｏ２ｒｅａｌの目標値Ｏ２ｔｒｇへの収束が達成できる。

なお上記Ｓ３０からＳ７０でのようにＦ／Ｂ制御を用いるのでなく、Ｓ３０からＳ５０を削除して、Ｓ６０のアフタ噴射補正量算出では、例えば予め求めておいたマップから、排気酸素濃度Ｏ２ｒｅａｌを目標値Ｏ２ｔｒｇになる条件を満たすアフタ噴射補正量を算出するとしてもよい。そのマップでは、アフタ噴射量が増加するほど排気酸素濃度が単調に減少するとすればよい。この場合、Ｆ／Ｂ制御を用いた場合のように収束まで時間がかかることがない。

Ｓ７０でＥＣＵ７は、アフタ噴射量を次の式（Ｅ４）で算出する。アフタ噴射量はＱａｆで表記する。
Ｑａｆ＝Ｑａｆｂａｓ＋Ｑａｆｆｂ （Ｅ４）

次にＥＣＵ７は、手順Ｓ８０からＳ８２で各種情報を取得し、これらの情報を後述のＳ９０で用いる。まずＳ８０でＥＣＵ７は、アフタ噴射の噴射時期を算出する。噴射時期はＴａｆと表記する。噴射時期Ｔａｆは例えば、アフタ噴射量Ｑａｆに応じて予め定めておいたマップ等から算出すればよい。Ｓ８１でＥＣＵ７は、吸気量を計測する。この計測はエアフロメータ３１で行えばよい。Ｓ８２でＥＣＵ７は、吸気中の酸素濃度を計測する。この計測は酸素濃度センサ３３で実行すればよい。

Ｓ９０でＥＣＵ７は、メイン噴射補正係数（補正係数）を算出する。この補正係数をＫＭで表記する。ＫＭは０以上１以下の範囲の数値とし、以下の手順で図３を用いて算出される。

図３には、筒内での燃料噴射量とその噴射により発生するエンジン出力トルクとの関係が図示されている。直線Ｌ１がメイン噴射の場合であり、直線Ｌ２がアフタ噴射の場合である。つまり図３はメイン噴射量の増減量及びアフタ噴射量の増減量とエンジントルクの増減量との関係を示すモデルである。メイン噴射により発生するトルクの方がアフタ噴射よりも大きいので、直線Ｌ１の方がＬ２よりも傾き（エンジン出力トルクの増分を噴射量の増分で除算した値）が大きい。

アフタ噴射の噴射時期が進角側になるほど、直線Ｌ２の傾きは大きくなる性質がある。この性質は、アフタ噴射時期が進角側になるほどアフタ噴射で噴射された燃料のうち燃焼に参加する割合が高くなるからである。また吸気量が大きくなるほど、あるいは吸気中の酸素濃度が大きいほど、直線Ｌ２の傾きは大きくなる性質がある。これは、吸気中の酸素が多いほどアフタ噴射による燃焼反応が大きくなるからである。

以下では、上記Ｓ６０で算出したアフタ噴射補正量ＱａｆｆｂをＱ１とする。図３の例では、アフタ噴射量（の増加量）がＱ１のとき、それによるエンジン出力トルク（の増加量）がＴ１であり、メイン噴射において出力トルクがＴ１となる噴射量がＱ２となっている。つまりアフタ噴射量（の増加量）がＱ１のとき、それによるエンジン出力トルクを打ち消すためには、メイン噴射をＱ２だけ減少させればよいこととなる。したがってＱ１とＱ２との差分値がメイン噴射、アフタ噴射合計で増加した噴射量であり、この噴射量の増加分が排気中の酸素濃度を低減させる効果を有する。

Ｑ２とＱ１との比、すなわちＱ２／Ｑ１は、アフタ噴射量（の増加）によるトルク変動が発生しないための、アフタ噴射量の増加量に対するメイン噴射量の減少量の割合である。このＱ２／Ｑ１が、Ｓ９０で求めるメイン噴射補正係数ＫＭの定義である。つまり次の式（Ｅ５）が成立する。
ＫＭ＝Ｑ２／Ｑ１ （Ｅ５）

直線Ｌ１、Ｌ２の傾きをそれぞれＡ１、Ａ２とすると、傾きの定義から次の式（Ｅ６）、（Ｅ７）が得られる。さらにこれらから式（Ｅ８）が得られ、最終的に式（Ｅ９）でＫＭが得られる。
Ａ１＝Ｔ１／Ｑ１ （Ｅ６）
Ａ２＝Ｔ１／Ｑ２ （Ｅ７）
Ｑ２／Ｑ１＝Ａ１／Ａ２ （Ｅ８）
ＫＭ＝Ａ１／Ａ２ （Ｅ９）

図２に戻って、次にＳ１００でＥＣＵ７は、メイン噴射量の補正量を算出する。アフタ噴射補正量によって発生するエンジン出力トルクを打ち消すだけのメイン噴射補正量を算出する。メイン噴射補正量をＱｍａｉｎｆｂで表記する。したがって上記議論でＱ１をＱａｆｆｂとしたときのＱ２の値がＱｍａｉｎｆｂである。

よって式（Ｅ８）、（Ｅ９）よりＱｍａｉｎｆｂは次の式（Ｅ１０）で与えられる。ただし増加側の補正量を正値、減少側の補正量を負値で示すので、式（Ｅ１０）の右辺にはマイナス符号が付加されている。
Ｑｍａｉｎｆｂ＝−Ｑａｆｆｂ×ＫＭ （Ｅ１０）

上記のとおり、Ｓ８０からＳ８２の結果が上記ＫＭの値に反映されている。つまりアフタ噴射時期が進角側であるほど、吸気量が大きいほど、そして吸気中の酸素濃度が大きいほど、ＫＭの値、つまりアフタ噴射補正量に対するメイン噴射補正量の比が大きくなる。これにより、アフタ噴射時期が進角側であるほど、吸気量が大きいほど、そして吸気中の酸素濃度が大きいほどアフタ噴射により発生するトルクが大きいとの性質を組み込んで、適切なメイン噴射補正量が算出される。

Ｓ１１０でＥＣＵ７は、次の式（Ｅ１１）でメイン噴射量を算出する。
Ｑｍａｉｎ＝Ｑｍａｉｎｂａｓ＋Ｑｍａｉｎｆｂ （Ｅ１１）

次に手順Ｓ１２０でＥＣＵ７は、メイン噴射量の下限値を算出する。具体的には、Ｓ１２０の時点以前から筒内圧センサ２３を用いてエンジン２の筒内圧をモニタしておき、その筒内圧計測値から筒内での熱発生量を算出し、その情報から失火する（あるいは失火しそうになる）メイン噴射量の下限値を算出すればよい。メイン噴射量の下限値の算出はＳ１２０の時点で行わなくてもよく、別の時点で下限値を算出しておいて例えばメモリ７１に記憶しておいてもよい。

Ｓ１３０でＥＣＵ７は、Ｓ１１０で算出したメイン噴射量が、Ｓ１２０で算出したメイン噴射量の下限値以上か否かを判定する。下限値以上の場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）はＳ１５０に進み、下限値より小さい場合（Ｓ１３０：ＮＯ）はＳ１４０に進む。

Ｓ１４０でＥＣＵ７は、各種の補正を実行する。具体的には、メイン噴射量をＳ１１０で求めた値ではなく、上記下限値に置き替える。そして吸気スロットル３２の開度を減少させる。これにより吸気を絞って排気酸素濃度を低減する。さらにアフタ噴射時期を遅角側に補正する。これにより図３のＬ２の傾きが小さくなるので、メイン噴射補正量を小さくしつつトルク変動を低減できる。

Ｓ１５０でＥＣＵ７は、以上で設定されたメイン噴射とアフタ噴射とを実行する。以上が図２の処理手順である。

なお図２の処理は、上記説明からあきらかなように、基本的にはアフタ噴射量の補正量により発生するトルク変動をメイン噴射量によって打ち消す（抑制する）ための処理となっている。これを、アフタ噴射補正量ではなくアフタ噴射量そのものにより発生するトルク変動を打ち消す（抑制する）処理へ変形することは容易である。この変形の場合、式（Ｅ１０）でＱａｆｆｂをＱａｆに置き替えればよい。

上記実施例におけるＳ７０の手順とＥＣＵ７とが制御手段を構成する。Ｓ１００の手順とＥＣＵ７とが補正手段を構成する。Ｓ１４０の手順とＥＣＵ７とが第１、第２副補正手段を構成する。なお上記実施例ではエンジン２をディーゼルエンジンとしたが、これは例えばリーンバーンガソリンエンジンとしても上記と同様の効果が得られる。

１ 排気浄化装置
２ ディーゼルエンジン（内燃機関）
３ 吸気管
４ 排気管（排気通路）
５ ＥＧＲ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
２３ 筒内圧センサ（第４検出手段）
３１ エアフロメータ（第２検出手段）
３２ 吸気スロットル（調節手段）
３３ 酸素濃度センサ（第３検出手段）
４１ 酸素濃度センサ（第１検出手段）
６１ 差圧センサ

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に配置されて粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタに流入する排気中の酸素濃度を検出する第１検出手段と、
   前記内燃機関の吸気量を検出する第２検出手段と、
   前記フィルタに捕集された粒子状物質が燃焼して前記フィルタが昇温し過ぎる可能性があることを検出した場合に、内燃機関の筒内で、メイン噴射よりも遅角側でトルクの発生する噴射であるアフタ噴射を実行するように制御し、前記第１検出手段の計測値と前記フィルタの過昇温抑制のための酸素濃度値の目標値とを用いたフィードバック制御によってアフタ噴射量を調節する制御手段と、
   その制御手段によるアフタ噴射で発生するトルク変動を低減するように、アフタ噴射量が大きい程、メイン噴射量を大きく減少させ、前記第２検出手段による吸気量の計測値が大きい程、アフタ噴射量の増加量に対するメイン噴射量の減少量の比を大きくするようにメイン噴射量を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記補正手段は、メイン噴射量の増減量及びアフタ噴射量の増減量とエンジントルクの増減量との関係を示すモデルを用いて、メイン噴射量の補正量を決定する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 吸気量を調節する調節手段と、
   前記補正手段により補正されたメイン噴射量が所定の下限値以下となったら、メイン噴射量は前記所定の下限値に制御して、前記調節手段で吸気量を低減させる第１副補正手段と、
   を備えた請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記補正手段により補正されたメイン噴射量が所定の下限値以下となったら、メイン噴射量は前記所定の下限値に制御して、アフタ噴射時期を遅角化する第２副補正手段を備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記内燃機関の筒内圧を検出する第３検出手段と、
   その第３検出手段の計測値に基づいて、メイン噴射による筒内の熱発生量を算出して、その熱発生量が失火回避可能な値となるメイン噴射量を前記所定の下限値に設定する設定手段と、
   を備えた請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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