JP5325090B2

JP5325090B2 - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP5325090B2
Application number: JP2009295958A
Authority: JP
Inventors: 泰道青木; 和樹西澤; 具承増田; 和成井手
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: EP2450540A4; JP2011137381A; KR101353648B1; KR20120015357A; US20120186236A1; US8707685B2; EP2450540A1; WO2011078076A1; EP2450540B1

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を加熱により除去する強制再生が実施されるフィルタと、該フィルタの温度を上昇させるための酸化触媒と、を有する内燃機関の排気浄化装置であって、特に、内燃機関のシリンダ内に燃焼に寄与しないタイミングで燃料を噴射するＬａｔｅＰｏｓｔ噴射を行った場合であっても、エンジンオイル中の燃料の混入率を規定の管理値以下に管理することができる内燃機関の排気浄化装置に関するものである。

ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化処理する排気浄化装置として、ＤＯＣ（酸化触媒：ＤｉｅｓｅｌＯｘｉｄａｔｉｏｎＣａｔａｌｙｓｔ）とＤＰＦ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）を組み合わせて使用する排気浄化装置が知られている。

前記排気浄化装置においては、ＤＰＦで排気ガス中のススを捕集して排出している。ＤＰＦにはススの捕集量に限界があるため、ＤＰＦでのススの捕集量が限界範囲内のうちに、捕集されたススを燃焼除去してＤＰＦを強制再生させる必要がある。ＤＰＦの前段に設けられた酸化触媒は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を無害化するとともに、排気ガス中のＮＯをＮＯ_２に酸化して、ＤＰＦで捕集されたススを燃焼除去する機能や、ＤＰＦに捕集されたススを強制再生する場合に排気ガス中の未燃成分の酸化反応熱により排気ガス温度を上昇させる機能を有している。

ＤＰＦの強制再生時にＤＰＦに流入する排気ガス温度を上昇させる手段は、ＤＰＦの前段に設置されたＤＯＣに未燃成分を供給し、ＤＯＣで発生する酸化熱を利用すること等が挙げられる。

前記未燃成分の供給方法として、ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃焼に寄与しないタイミングで燃料を噴射するＬａｔｅＰｏｓｔ噴射や、排気ガス通路に設置された噴射装置から排気通路に燃料を直接供給する方式などが挙げられる。
このような未燃成分の供給方法は例えば特許文献１に開示されている。

特開２００９−２２８５８９号公報

しかしながら、ＬａｔｅＰｏｓｔ噴射で燃料を供給する場合には、エンジンのシリンダ内に供給された燃料の一部が排気ガス通路に導入されず、エンジンの下部にあるオイルパン中のエンジンオイルにも混入する。エンジンオイル中の燃料混入率が大きくなると、エンジンオイルの潤滑性の低下や、引火点低下による発火のリスク（オイルダイリューションリスク）が生じる可能性がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ＤＰＦの強制再生時に、エンジンのシリンダ内に燃焼に寄与しないタイミングで燃料を噴射するＬａｔｅＰｏｓｔ噴射を行った場合であっても、エンジンオイル中の燃料の混入率を規定の管理値以下に管理することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明においては、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を加熱により燃焼除去する強制再生が実施されるフィルタと、該フィルタの上流側に配設されフィルタの温度を上昇させるための酸化触媒と、を有するエンジンの排気浄化装置において、前記フィルタに捕集された微粒子が所定量以上となったとき、又は前記フィルタに捕集された微粒子が所定量未満であって前記フィルタの前回再生からの経過時間や燃料供給量が所定時間あるいは所定量に達したときに、エンジンの燃焼室に燃焼に寄与しない時期に燃料を噴射することで、前記酸化触媒での燃焼を行わせて前記フィルタの強制再生を実施する制御手段を有し、前記制御手段は、前記フィルタの強制再生時にエンジンオイルに混入する燃料混入量を算出する燃料混入量算出手段と、前記エンジンオイルからの燃料の蒸発量を算出する燃料蒸発量算出手段を備え、前記燃料混入量とエンジンオイルからの燃料蒸発量からエンジンオイル中の燃料の混入率を計算し、該混入率が規定の管理値以下となるように、前記所定時間又はエンジンの運転形態を調整することを特徴とする。

エンジンオイル中の燃料混入率を規定の管理値以下とすることで、フィルタの強制再生時におけるＬａｔｅＰｏｓｔ噴射を行った場合においても、エンジンオイル中の燃料混入率の増大に起因するエンジンオイルの潤滑性の低下や、引火点低下による発火のリスクを抑制することができる。

また、前記制御手段は、強制再生開始から終了までに要する時間を想定した初期想定時間が設定されており、実際に強制再生に要した時間と、前記初期想定時間とを比較し、前記強制再生に要した時間が、前記初期想定時間よりも長いときに前記所定時間又はエンジンの運転形態の調整を実施するとよい。
ここで、初期想定時間は、エンジンやＤＰＦの能力、過去の強制再生時間の実績などを元に想定して設定する。

フィルタの強制再生中は、前記エンジンオイル中の燃料混入率は単調に増加する。そのため、強制再生に要した時間が、前記初期想定時間よりも長い場合には、前記所定時間に達する前又はフィルタに捕集された微粒子が所定量となる前にエンジンオイル中の燃料混入率が前記管理値を超える可能性がある。そこで、前記強制再生に要した時間が、前記初期想定時間よりも長いときに前記調整を実施することで、エンジンオイル中の燃料混入率が前記管理値を超えないように制御することができる。

また、前記制御手段は、前記フィルタに捕集された微粒子が所定量以上となってフィルタの強制再生を実施した場合には、前記エンジンにおける空気過剰率を増加する調整を行うことによって、前記燃料の混入率が規定の管理値以下となるように調整するとよい。

エンジンにおける空気過剰率を増加することで、前記微粒子の排出量が抑制される。つまり、前記フィルタに捕集された微粒子が所定量以上となってフィルタの強制再生を実施した場合には、前記空気過剰率を増加させることにより微粒子の排出量が抑制され、強制再生実施から次回の強制再生を実施するまでの間隔を延ばすことができ、前記燃料混入率が前記管理値を超えないように制御することができる。

また、前記制御手段は、前記フィルタに捕集された微粒子が所定量未満であって前記フィルタの前回再生からの経過時間、あるいは燃料供給量が所定時間、あるいは所定量に達してフィルタの強制再生を実施する場合には、前記所定時間を延ばすことによって、前記燃料の混入率が規定の管理値以下となるように調整するとよい。

また、前記燃料混入量算出手段は、前記エンジンに供給する燃料を蓄圧するコモンレールの圧力を含む前記フィルタの強制再生時における運転状態を表すパラメータによって燃料混入量を算出する予め作成された実験式を用いて、燃料混入量を算出するものとするとよい。
これにより、前記エンジンオイルに混入する燃料混入量を算出することができる。なお、前記パラメータとして、例えばエンジンの燃焼室に噴射する高圧燃料を貯留するコモンレール内の燃料圧力、ＬａｔｅＰｏｓｔ噴射量、酸化触媒入口の排気温度などを使用することができる。

また、前記燃料蒸発量算出手段は、前記強制再生に要した時間、強制再生を行わないエンジンの通常運転の時間、周囲温度を含む前記フィルタの強制再生時における運転状態を表すパラメータによってエンジンオイルの蒸発量を算出する予め作成された実験式を用いて、エンジンオイルからの燃料蒸発量を算出するものとするとよい。
これにより、前記エンジンオイルの蒸発量を簡単に算出することができる。なお、前記パラメータとして、例えばエンジンオイルを貯留するオイルパンの温度、強制再生時間、周囲温度、オイルパンの液面面積／容積比などを使用することができる。

以上記載のごとく本発明によれば、フィルタの強制再生時に、内燃機関のシリンダ内に燃焼に寄与しないタイミングで燃料を噴射するＬａｔｅＰｏｓｔ噴射を行った場合であっても、エンジンオイル中の燃料の混入率を規定の管理値以下に管理することができる。

実施例における排気浄化装置が適用されるエンジン周辺の構成図である。ＤＰＦ再生時における制御のフローチャートである。図２のフローチャートにおいてステップＳ２でＹＥＳと判断された場合におけるＤＰＦ強制再生前におけるｓｏｏｔ堆積量の特性を示したグラフである。図２のフローチャートにおいてステップＳ６でＹＥＳと判断され、その後対策を講じなかった場合におけるオイルダイリューション量の時間変化を表したグラフである。図２のフローチャートにおいてステップＳ６でＹＥＳと判断され、その後強制再生インターバルを延ばした場合におけるオイルダイリューション量の時間変化を表したグラフである。図２のフローチャートにおいてステップＳ１０でＹＥＳと判断された場合におけるＤＰＦ強制再生前におけるｓｏｏｔ堆積量の特性を示したグラフである。図２のフローチャートにおいてステップＳ１４でＹＥＳと判断され、その後空気過剰率λを調整した場合におけるｓｏｏｔ堆積量の変化を表したグラフと、オイルダイリューション量の変化を表したグラフである。ｓｏｏｔ堆積量と空気過剰率の関係を示したグラフである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、実施例における排気浄化装置が適用されるエンジン周辺の構成図である。
エンジン２には、エンジンの回転数Ｎを検知する回転数計（不図示）が設けられ、該回転数Ｎは後述する制御ＥＣＵ４０に取り込まれるようになっている。

また、エンジン２には、エンジン２の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられている。インジェクタ１６からは、オイルタンク（不図示）に貯留された燃料を高圧ポンプ１２で高圧状態にしてコモンレール１４に高圧状態で貯留した燃料が噴射される。インジェクタ１６からエンジン２の燃焼室に噴射した燃料噴射量Ｑｆは、制御ＥＣＵ４０に取り込まれる。

また、エンジン２には、給気通路４が接続されるとともに、排気通路１８が接続されている。
給気通路４には、ターボチャージャ１０のコンプレッサ１０ａが設けられている。コンプレッサ１０ａは後述するタービン１０ｂに同軸駆動されるものである。給気通路４のコンプレッサ１０ａよりも上流側には、給気通路４を流れる給気流量Ｑａを検知するエアフローメータ８が設けられており、エアフローメータ８で検知される給気流量Ｑａは制御ＥＣＵ４０に取り込まれる。給気通路４のコンプレッサ１０ａよりも下流側には、給気通路４を流れる吸入空気と大気で熱交換を行うインタークーラー７が設けられている。また、給気通路４のインタークーラー７よりも下流側には、給気通路４内を流通する吸入空気の流量を調節するスロットバルブ６が設けられている。

排気通路１８には、ターボチャージャ１０のタービン１０ｂが設けられている。タービン１０ｂは、エンジン２からの排気ガスにより駆動されるものである。
排気通路１８のタービン１０ｂよりも下流側には、酸化触媒の作用により排ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を無害化するとともに排ガス中のＮＯをＮＯ_２に酸化して、ＤＰＦで捕集されたススを燃焼除去する機能や、ＤＰＦに捕集されたススを強制再生する場合に排気ガス中の未燃成分の酸化反応熱により排気ガス温度を上昇させる機能を有するＤＯＣ２０、及び排気ガス中のススを捕集するＤＰＦ２２が設けられている。
さらに、排気通路１８には、ＤＰＦの入口圧力Ｐ＿ＤＰＦｉｎを検知する圧力センサ２４、ＤＰＦの前後差圧ΔＰを検知する差圧センサ３２、排気通路１８内の温度を検知する温度センサ２６、２８及び３０が設けられている。温度センサ２６はＤＯＣ入口温度Ｔ＿ＤＯＣｉｎ、温度センサ２８はＤＰＦ入口温度Ｔ＿ＤＰＦｉｎ、温度センサ３０はＤＰＦ出口温度Ｔ＿ＤＰＦｏｕｔを検知するものである。圧力センサ２４、差圧センサ３２、温度センサ２６、２８及び３０における検知値は、制御ＥＣＵ４０に取り込まれる。

制御ＥＣＵ４０は、上記の取り込まれた各値を元に、高圧ポンプ１２及びインジェクタ１６の動作を制御してエンジン２に噴射される燃料噴射量を制御するとともに、スロットバルブ６の開度を調整してエンジン２に供給される吸入空気量を制御する。さらに、ＤＰＦ２２の強制再生制御を行う。

制御ＥＣＵ４０によるＤＰＦ再生時における制御を図２を用いて説明する。
図２は、ＤＰＦ２２強制再生時における制御のフローチャートである。

ステップＳ１で各種状態量を読み込む。
ステップＳ１では、制御ＥＣＵ４０内で計算される前回のＤＰＦ強制再生時から現在までの経過時間ｔ＿ｉｎｔ、吸気流量Ｑａを元に制御ＥＣＵ４０内で計算される前回のＤＰＦ強制再生時から現在までの積算供給量Ｑｔｏｔａｌ、エンジン２に設けられた回転数計によって検知されるエンジンの回転数Ｎ、インジェクタ１６からの燃料噴射量Ｑｆ、エアフローメータ８で検知される給気流量Ｑａ、圧力センサ２４で検知されるＤＰＦの入口圧力Ｐ＿ＤＰＦｉｎ、差圧センサ３２で検知されるＤＰＦの前後差圧ΔＰ、温度センサ２６で検知されるＤＯＣ入口温度Ｔ＿ＤＯＣｉｎ、温度センサ２８で検知されるＤＰＦ入口温度Ｔ＿ＤＰＦｉｎ、温度センサ３０で検知されるＤＰＦ出口温度Ｔ＿ＤＰＦｏｕｔ、排気ガス流量Ｇｅｘ、排気ガス成分ｙｉが制御ＥＣＵ４０に読み込まれる。

ステップＳ２では、前回のＤＰＦ強制再生時から現在までの経過時間ｔ＿ｉｎｔが規定値以上、又は前回のＤＰＦ強制再生時から現在までの積算供給量Ｑｔｏｔａｌが規定値以上であるかを判断する。前回のＤＰＦ強制再生時から現在までの経過時間ｔ＿ｉｎｔ又は前回のＤＰＦ強制再生時から現在までの積算供給量Ｑｔｏｔａｌの何れかが規定値以上であればステップＳ３に進む。何れも規定値未満であればステップＳ１０に進む。
ここで、前回のＤＰＦ強制再生時から現在までの経過時間ｔ＿ｉｎｔの判断を行うための規定値は、前回のＤＰＦ強制再生時から現在までの経過時間ｔ＿ｉｎｔの経過により強制的にＤＰＦ２２の強制再生をスタートする時間間隔のことであり、以下において強制再生インターバルと称する。該強制再生インターバルは、エンジン２やＤＰＦ２２の能力等によって決定する。

ステップＳ１０では、ｓｏｏｔ堆積量推定値が限界堆積量以上であるか否かを判断する。
ここでｓｏｏｔとはススを意味し、ｓｏｏｔ堆積量推定値とは、ＤＰＦ２２に堆積しているススの量の推定値を意味する。ｓｏｏｔ堆積量推定値は、ＤＰＦ２２に流入してくるｓｏｏｔ量と通常運転時の燃焼によって除去されるｓｏｏｔ量の差によって求めることができ、ＤＰＦ２２に流入してくるｓｏｏｔ量はＤＰＦ入口温度Ｔ＿ＤＯＣｉｎとエンジンの運転状態（回転数Ｎ及びトルク）、排気ガス成分などから計算する。
また限界堆積量とは、ＤＰＦ２２で捕集できるｓｏｏｔの限界量を意味する。

ステップＳ１０でＹＥＳ、即ちｓｏｏｔ堆積量推定値が限界堆積量以上であればステップＳ１１に進む。
ステップＳ１０でＮＯ、即ちｓｏｏｔ堆積量推定値が限界堆積量未満であればステップＳ２に戻る。

ステップＳ３では、ＤＰＦ２２の強制再生をスタートする。該強制再生は、エンジン２のシリンダ内に燃焼に寄与しないタイミングでインジェクタ６より燃料を噴射するＬａｔｅＰｏｓｔ噴射によってＤＯＣ２０に未燃成分を供給し、ＤＯＣ２０で発生する酸化熱を利用することによりＤＰＦ２２に流入する排気ガス温度を上昇させて行う。

ステップＳ３でＤＰＦ２２の強制再生をスタートすると、ステップＳ４でｓｏｏｔ堆積量推定値が規定値以下であるか否かを判断する。
ステップＳ４では、ｓｏｏｔ堆積量が規定値以下になるまでＤＰＦ２２の強制再生を継続し、ｓｏｏｔ堆積量が規定値以下になるとステップＳ５に進みＤＰＦ２２の強制再生を終了する。

ステップＳ５でＤＰＦ２２の強制再生が終了すると、ステップＳ６で強制再生時間が初期想定時間より大きかったか否かを判断する。
ここで、強制再生時間とは、ステップＳ３における強制再生スタート時から、ステップＳ５における強制再生終了時までに実際に要した時間をいう。
また、初期想定時間とは、強制再生スタートから終了までに要すると事前に想定した時間のことをいい、エンジン２やＤＰＦ２２の能力、過去の強制再生時間の実績などを元に設定されたものである。

ステップＳ６でＮｏ、即ち強制再生時間が初期想定時間以下であればステップＳ８に進み、強制再生インターバルを変更せずに処理を終了する。

ステップＳ６でＹｅｓ、即ち強制再生時間が初期想定時間より大きければステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、所定時間経過後のオイルダイリューション量の予想値を算出する。
ここでオイルダイリューション量とは、エンジンの下部にあってエンジンオイルを貯めておくオイルパン中のエンジンオイルへの燃料の混入率を意味する。
オイルダイリューション量は、ＤＰＦ２２の強制再生によるエンジンオイル中への燃料混入量と、通常運転時の燃料蒸発量から算出する。
ＤＰＦ２２の強制再生によるエンジンオイル中への燃料混入量は、制御ＥＣＵ４０内に存在する燃料混入量算出手段（不図示）によって算出する。該燃料混入量算出手段は、コモンレール１４内の燃料圧力、ＬａｔｅＰｏｓｔ量、ＤＯＣ入口温度Ｔ＿ＤＰＣｉｎなどの強制再生時におけるパラメータより推定できる実験式を予め作成しておいて求める。該実験式には、燃料の噴射ノズルの孔径、噴孔数、スワール比等の構造上の変数を加えてもよい。
また、通常運転時の燃料蒸発量は、制御ＥＣＵ４０内に存在するエンジンオイル蒸発量算出手段（不図示）によって算出する。該エンジンオイル蒸発量算出手段は、前記燃料混入量算出手段と同様に予め作成した実験式を用いて通常運転時の燃料蒸発量を求める。この際、オイルパン温度、強制再生時間、周囲温度、オイルパンの液面面積／容積比などをパラメータとして用いることができる。

ステップＳ７で所定時間後のオイルダイリューション量の予想値が算出されると、ステップＳ９で該所定時間後のオイルダイリューション量の予想値に応じて、所定時間後の実際のオイルダイリューション量が後述する管理値を超えないように強制再生インターバルの設定値を伸ばす。ここで、所定時間とは、強制再生終了から次回のＤＰＦの強制再生終了後までの時間である。

ステップＳ９における強制再生インターバルの設定値を伸ばすことについて、図３〜図５を用いて説明する。
図３は、図２のフローチャートにおいてステップＳ２でＹＥＳと判断された場合におけるＤＰＦ２２強制再生前におけるｓｏｏｔ堆積量の特性を示したグラフである。図３において縦軸はｓｏｏｔ堆積量、横軸は時間を表している。
ステップＳ９に進む場合は、ステップＳ２及びステップＳ１０の結果から、図３に示したようにＤＰＦ２２強制再生前にｓｏｏｔ堆積量はｓｏｏｔ限界堆積量まで達していない。即ち、ＤＰＦ２２の強制再生は、強制再生インターバルごとに行われている。

図４は、図２のフローチャートにおいてステップＳ６でＹＥＳと判断され、その後対策を講じなかった場合におけるオイルダイリューション量の時間変化を表したグラフである。図４において縦軸はオイルダイリューション量、横軸は時間を表している。また図４において点線は強制再生時間が初期想定時間であった場合のオイルダイリューション量の時間変化、実線は強制再生時間が初期想定時間よりもｔ_１−ｔ_１’だけ長かった場合のオイルダイリューション量の時間変化を表している。ＤＰＦ２２の強制再生時には、オイルダイリューション量は単調増加し、通常運転時（非再生時）には単調減少することから、図４においては、初期想定時間はｔ_１’−ｔ_０、強制再生時間はｔ_１−ｔ_０であったことを意味している。

強制再生時間が初期想定時間よりもｔ_１−ｔ_１’だけ長くなることにより、１回のＤＰＦ２２の強制再生ごとにオイルダイリューションはａだけ増加する。このとき、何の対策も講じないと、図４に示したように、オイルダイリューション量が管理値を越えてしまう可能性がある。

図５は、図２のフローチャートにおいてステップＳ６でＹＥＳと判断され、その後強制再生インターバルを延ばした場合におけるオイルダイリューション量の時間変化を表したグラフである。図５において縦軸はオイルダイリューション量、横軸は時間を表している。また図５において点線は強制再生時間が初期想定時間であった場合のオイルダイリューション量の時間変化、実線は強制再生時間が初期想定時間よりも長かった場合のオイルダイリューション量の時間変化を表している。

強制再生時間が初期想定時間よりもｔ_１−ｔ_１’だけ長くなった場合、強制再生インターバルをｔ_２−ｔ_０からｔ_２’−ｔ_０に伸ばすことで、強制再生間にオイルダイリューション量が減少し、次回のＤＰＦ２２の強制再生後においてもオイルダイリューション量が管理値を超えないように制御することができる。
強制再生インターバルを伸ばす量は、次回のＤＰＦ２２の強制再生後においてもオイルダイリューション量が管理値を超えないように設定する。

図２に示したフローチャートにおいてＳ１０でＹＥＳ、即ちｓｏｏｔ堆積量推定値が限界堆積量以上であれば、前述のようにステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１ではＤＰＦ２２の強制再生をスタートする。該強制再生は、ステップＳ３において説明したように、ＬａｔｅＰｏｓｔ噴射によってＤＯＣ２０に未燃成分を供給し、ＤＯＣ２０で発生する酸化熱を利用することによりＤＰＦ２２に流入する排気ガス温度を上昇させて行う。

ステップＳ１１でＤＰＦ２２の強制再生をスタートすると、ステップＳ１２でｓｏｏｔ堆積推定値が規定値以下であるか否かを判断する。
ステップＳ１２では、ｓｏｏｔ堆積量が規定値以下になるまでＤＰＦ２２の強制再生を継続し、ｓｏｏｔ堆積量が規定値以下になるとステップＳ１３に進みＤＰＦ２２の強制再生を終了する。

ステップＳ１３でＤＰＦ２２の強制再生が終了すると、ステップＳ１４で強制再生時間が初期想定時間より大きかったか否かを判断する。
ステップＳ１４でＮｏ、即ち強制再生時間が初期想定時間以下であればステップＳ１６に進み、運転条件を変更せずに処理を終了する。

ステップＳ１４でＹｅｓ、即ち強制再生時間が初期想定時間より大きければステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５では、所定時間経過後のオイルダイリューション量の予測値を算出する。オイルダイリューション量の予測値は、ステップＳ７と同様にして、ＤＰＦ２２の強制再生によりエンジンオイル中への燃料混入量と、通常運転時（非再生時）の燃料蒸発量から算出する。

ステップＳ１５で所定時間後のオイルダイリューション量の予測値が算出されると、ステップＳ１７で該オイルダイリューション量の予測値に応じて、所定時間後のオイルダイリューション量の予測値が管理値を超えないように空気過剰率λを調整する。ここで、所定時間とは、次回のＤＰＦの強制再生後とする。なお、空気過剰率の調整は、制御方法変更手段の一部であり、全てではない。
図８は、ｓｏｏｔ堆積量と空気過剰率の関係を示したグラフである。図８に示すように空気過剰率を増加するとｓｏｏｔ堆積量は減少する。

ステップＳ１７における空気過剰率λの調整について、図６、図７を用いて説明する。
図６は、図２のフローチャートにおいてステップＳ１０でＹＥＳと判断された場合におけるＤＰＦ２２強制再生前におけるｓｏｏｔ堆積量の特性を示したグラフである。図３において縦軸はｓｏｏｔ堆積量、横軸は時間を表している。
ステップＳ１７に進む場合は、ステップＳ１０の結果から、図６に示したようにＤＰＦ２２強制再生前にｓｏｏｔ堆積量はｓｏｏｔ限界堆積量に達する。即ち、ＤＰＦ２２の強制再生は、ｓｏｏｔ堆積量推定値が限界堆積量に達した時点で行われることになる。

図７は、図２のフローチャートにおいてステップＳ１４でＹＥＳと判断され、その後空気過剰率λを調整した場合におけるｓｏｏｔ堆積量の変化を表したグラフと、オイルダイリューション量の変化を表したグラフである。
図７に示したグラフにおいて横軸は時間、上側に示したグラフの縦軸はｓｏｏｔ堆積量、下側に示したグラフの縦軸はオイルダイリューション量を表している。

図７においては、時間ｔ_３でｓｏｏｔ堆積量が限界堆積量に達し、時刻ｔ_３からｔ_３’にかけてＤＰＦ２２の強制再生を行っている。強制再生を行うことにより、ｓｏｏｔ堆積量が減少するとともにオイルダイリューション量が増加する。次に時間ｔ_４でｓｏｏｔ堆積量が限界堆積量に達し、時刻ｔ_４からｔ_４’にかけてＤＰＦ２２の強制再生を行っている。そして、時間ｔ_４からｔ_４’にかけて行った強制再生の後、図７で点線で示すように、時刻ｔ_５でｓｏｏｔ堆積量が限界堆積量に達し、時刻ｔ_５からｔ_５’にかけて強制再生を行うと強制再生後にオイルダイリューション量が管理値を超えると予想される。このとき、時間ｔ_４’で空気過剰率λを上げてｓｏｏｔ堆積量を減らす調整を行うことで、図７に実線で示すように、ｓｏｏｔ堆積量が限界堆積量に達し強制再生を開始する時刻がｔ_５からｔ_６へと遅くなり、それに従い次回の強制再生までのオイルダイリューション量の減少量が大きくなり、次回の時刻ｔ_６からｔ_６’にかけて行うＤＰＦの強制再生時においてもオイルダイリューション量が管理値を超えないように制御することができる。

フィルタの再生時に、内燃機関のシリンダ内に燃焼に寄与しないタイミングで燃料を噴射するＬａｔｅＰｏｓｔ噴射を行った場合であっても、エンジンオイル中の燃料の混入率を規定の管理値以下に管理することができる内燃機関の排気浄化装置として利用することができる。

２エンジン
１８排気通路
２０ＤＯＣ（酸化触媒）
２２ＤＰＦ（フィルタ）
４０制御ＥＣＵ

Claims

エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を加熱により燃料除去する強制再生が実施されるフィルタと、該フィルタの上流側に配設されフィルタの温度を上昇させるための酸化触媒と、を有するエンジンの排気浄化装置において、
前記フィルタに捕集された微粒子が所定量以上となったとき、又は前記フィルタに捕集された微粒子が所定量未満であって前記フィルタの前回再生からの経過時間、あるいは燃料供給量が所定時間、あるいは所定量に達したときに、エンジンの燃焼室での燃焼に寄与しない時期に燃料を噴射することで、前記酸化触媒での燃焼を行わせて前記フィルタの強制再生を実施する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記フィルタの強制再生時にエンジンオイルに混入する燃料混入量を算出する燃料混入量算出手段と、前記エンジンオイルからの燃料蒸発量を算出する燃料蒸発量算出手段を備え、前記燃料混入量とエンジンオイルからの燃料蒸発量からエンジンオイル中の燃料の混入率を計算し、該混入率が規定の管理値以下となるように、前記所定時間又はエンジンの運転形態を調整するように構成され、
前記制御手段は、実際に強制再生に要した時間と、強制再生開始から終了までに要する時間を想定して設定された初期想定時間とを比較し、前記強制再生に要した時間が前記初期想定時間よりも長いときに前記所定時間又はエンジンの運転形態の調整を実施するとともに、前記フィルタに捕集された微粒子が所定量以上となってフィルタの強制再生を実施した場合には、前記エンジンにおける空気過剰率を増加させるように前記エンジンの運転形態を調整することによって、前記燃料の混入率が規定の管理値以下となるように調整するように構成されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
前記制御手段は、
前記フィルタに捕集された微粒子が所定量未満であって前記フィルタの前回再生からの経過時間、あるいは燃料供給量が所定時間、あるいは所定量に達してフィルタの強制再生を実施する場合には、前記所定時間を延ばすことによって、前記燃料の混入率が規定の管理値以下となるように調整することを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
前記燃料混入量算出手段は、前記エンジンに供給する燃料を蓄圧するコモンレールの圧力を含む前記フィルタの強制再生時における運転状態を表すパラメータによって燃料混入量を算出する予め作成された実験式を用いて、燃料混入量を算出することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの排気浄化装置。
前記燃料蒸発量算出手段は、前記強制再生に要した時間、又は強制再生を行わないエンジンの通常運転の時間、のいずれかを含む前記フィルタの強制再生時における運転状態を表すパラメータによってエンジンオイルの蒸発量を算出する予め作成された実験式を用いて、エンジンオイルからの燃料蒸発量を算出することを特徴とする請求項１〜３何れかに記載のエンジンの排気浄化装置。