WO2007029784A1

WO2007029784A1 - 燃料添加装置

Info

Publication number: WO2007029784A1
Application number: PCT/JP2006/317768
Authority: WO
Inventors: Masaaki Kobayashi
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2007-03-15
Also published as: EP1923547A4; EP1923547A1; DE602006018024D1; EP1923547B1; JP2007071175A; US7607292B2; JP3945526B2; US20080022656A1

Abstract

　燃料添加弁の先端温度が高温領域に入る過渡状態において、単にマップに応じた詰り防止添加量が添加されるのではなく、過渡状態での燃料添加弁の温度上昇の遅れを考慮して、燃料添加弁の先端温度が先端高温領域に入った時点からの経過時間とエンジンの運転状態（例えばエンジン回転数）とに基づいて詰り防止添加の添加量が算出されて添加が実施される（ステップＳＴ４～ＳＴ６）。このような添加制御により、過渡状態での燃料添加弁の温度上昇に見合った適切な添加量で燃料添加を行うことが可能となり、無駄な燃料添加量を軽減することができる。

Description

燃料添加装置

技術分野

[0001] 本発明は、例えば車両に搭載される内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を備えた燃料添加装置に関する。

背景技術

[0002] 一般に、例えばディーゼルエンジンのように希薄燃焼が行われる内燃機関では、高 V、空燃比 (リーン雰囲気)の混合気が燃焼される運転領域が全運転領域の大部分を占めている。このため、この種のエンジンの排気通路に、排気ガス中に含まれる窒素酸ィ匕物（以下、 NOxと、う）を吸蔵（吸収)するための NOx吸蔵剤 (NOx吸蔵触媒）が配置され、排気ガスが浄ィ匕されている。

[0003] このような NOx吸蔵触媒において、 NOx吸蔵量が飽和状態に達した場合には、 N Oxを還元させて NOx吸蔵触媒を回復させる必要がある。 NOxを還元させる方法としては、排気通路の NOx吸蔵触媒の上流に NOx還元剤 (軽油等の燃料）が添加される方法が挙げられる。この場合、燃料が熱分解されて炭化水素が発生し、この炭化水素を還元剤として用いて NOxの還元を促進する処理 (NOx還元処理）が行われている。

[0004] ディーゼルエンジンの排気ガス中には、例えばカーボンを主成分とするパティキュレート（以下、 PM (Particulate Matter)という）、 SOOT (煤）、及び SOF (Solubl e Organic Fraction)が含まれており、これらの成分は大気汚染の原因となる。このような PMを浄化することを目的として、パティキュレートフィルタがディーゼルェンジンの排気通路に配置される。そして、排気通路を通過する排気ガス中に含まれる P Mがパティキュレートフィルタに捕集されることによって、大気中に放出されるエミッシヨンの量を低減する排気浄ィ匕装置が知られて、る。パティキュレートフィルタとしては、例えば DPF (Diesel Particulate Filter)、及び DPNR (Diesel Particulate -NOx Reduction system)触媒が用いられている。

[0005] このようなパティキュレートフィルタを用いて PMの捕集が行われる場合、捕集された PMの堆積量が多くなつてパティキュレートフィルタの詰りが生じると、パティキュレートフィルタを通過する排気の圧力損失が増大する。その結果、エンジンの排気背圧の増大によって、エンジン出力低下、及び燃費の低下が発生する。これを解消する方法として、排気通路 (パティキュレートフィルタの上流）に燃料が添加されて排気温度が上昇することによって、パティキュレートフィルタ上の PMの酸ィ匕 (燃焼）を促進する処理（PM再生処理）が行われて!/、る。

[0006] 上述のように、触媒の排気浄化作用の低下を抑制するために実施される NOx還元処理及び PM再生処理では、排気通路に燃料添加弁が配置されて燃料 (還元剤）が排気通路内に供給されている。しかし、燃料添加弁の噴孔が排気通路内に露出していることから、排気ガス中に含まれる SOOT、 SOFなどの物質が燃料添加弁の噴孔に付着及び堆積する。付着及び堆積した物質は、高温の排気ガスに曝されること〖こよりコーキングし、その結果、燃料添加弁の噴孔が閉塞されてしまうという問題がある。このような燃料添加弁の詰りを防止する方法として、 NOx還元及び PM再生時の燃料添加以外のタイミングで、強制的に燃料添加（以下、「詰り防止添加」という）を実施することにより、燃料添加弁の先端温度を下げるという方法がある（例えば、特許文献 1参照)。

[0007] ところで、詰り防止添加に用いられるマップでは、エンジンが定常状態であり、且つ燃料添加弁の先端温度が安定した状態において、添加量と添加インターバルとが適合されている。そのため、例えば図 9に示すように、燃料添加弁の先端温度が先端高温領域 A (ON領域）に入ったとき (OFF→ON)の過渡状態では以下の問題が発生する。

[0008] すなわち、現状の詰り防止添加制御では、燃料添加弁の先端温度が先端高温領域 Aに入る過渡状態で燃料添加弁の先端温度が高温になる前に、単にマップに応じた添加量 (詰り防止添加量）が添加されている。そのため、無駄な燃料添加が行われて燃費が悪化するという問題が発生する。具体的に説明すると、燃料添加弁の先端温度が先端高温領域 Aに入る過渡状態では、図 10に示すように、燃料添加弁の先端温度 (添加無し時の弁先端温度）は直ぐには上昇せずに、ある程度の時間が経過した後に上昇する。このため、現状の制御で行われているように、燃料添加弁の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点（OFF→ON)で、マップに応じた詰り防止添カロ量が添加されると、実際の先端温度が上昇する前に添加量が増量されて図 10の斜線部分に相当する量の燃料が無駄となる。

特許文献 1：特開 2003— 222019号公報

発明の開示

[0009] 本発明の目的は、燃料添加弁の詰り防止添加が行われる際に、無駄な燃料添加を抑制することが可能な燃料添加装置を提供することにある。

[0010] 本発明の一態様では、内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を備えた燃料添加装置が提供される。この燃料添加装置は、添加量算出部と、添加制御部とを備えている。添加量算出部は、燃料添加弁の温度が予め設定された特定領域に入った時点力もの経過時間と内燃機関の運転状態とに基づいて燃料添加量を算出する。添加制御部は、算出された燃料添加量と前記経過時間とに基づいて燃料添加の実施を制御する。本願において、特定領域は高温領域とも称されており、燃料添加弁の先端温度が高温 (添加弁の先端に付着及び堆積した物質のコーキングが生じやす、温度）となる領域のことである。

[0011] 好ましくは、添加量算出部は、予め設定されたマップカゝら算出される基本燃料添カロ量に、前記経過時間と前記内燃機関の運転状態とに応じた補正係数を乗じて燃料添加量を算出する。この場合、好ましくは、添加量算出部は、予め設定されたマップ力も算出される基本添加インターバルまたは基本添加期間のいずれか一方に補正係数を乗じて添加量補正を行う。好ましくは、前記内燃機関の運転状態として、機関回転数、排気温度、又は吸入空気量 (排気ガス量)が燃料添加量の算出に用いられる。

[0012] この構成によれば、燃料添加弁の温度が高温領域に入ったときに、燃料添加弁の噴孔がコーキングにより閉塞されることを回避するために、詰り防止添加が実施されて燃料添加弁の先端温度を下げられる。この詰り防止添加の際に、単にマップに応じた添加量が添加されるのではなぐ燃料添加弁の温度が高温領域に入る過渡状態での燃料添加弁の温度上昇の遅れを考慮して、燃料添加弁の温度が高温領域に入つた時点力もの経過時間と内燃機関の運転状態 (例えば機関回転数)とに応じて燃料添加量が決定されている。そのため、過渡状態での燃料添加弁の温度上昇に見合った適切な添加量で燃料添加を行うことが可能となり、無駄な添加量を軽減することがでさる。

[0013] 本発明の別の態様では、内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を備えた燃料添加装置が提供される。この燃料添加装置は、燃料添加弁の温度が予め設定された特定領域に入った時点力所定時間が経過した後に添加制御を開始する添加制御部を備えている。

[0014] この構成によれば、燃料添加弁の温度が高温領域に入る過渡状態において燃料添加弁の温度が直ぐには上昇しな、点を考慮し、燃料添加弁の温度が高温領域に入った時点から所定時間（例えば燃料添加弁温度が高温に上昇するまでの時間）だけ遅延して添加制御が開始される。そのため、無駄な燃料添加量を軽減することができる。し力も、簡単な制御で添加燃料の無駄を軽減することができる。

[0015] 好ましくは、燃料添加弁の温度が予め設定された特定領域に入った時点力添カロ制御が開始されるまでの遅延時間が、燃料添加弁の温度に応じて設定される、この構成によれば、過渡状態での燃料添加弁の温度上昇に合わせて燃料添加を開始することができ、無駄な燃料添加量を更に軽減することが可能になる。この場合、例えば、燃料添加弁が高温領域に入る過渡状態にぉ、て OFF領域力 ON領域に遷移するときの温度差が大きいほど、遅延時間が長く設定されてもよい。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明が適用されるディーゼルエンジンの一例の概略を示す構成図。

[図 2]ECU等の制御系の構成を示すブロック図。

[図 3]ECUが実行する詰り防止添加制御の一例を示すフローチャート。

[図 4]図 3に示す詰り防止添加制御に用いられる補正係数算出マップを示す図。

[図 5]図 3に示す詰り防止添加制御で実施される燃料添加を模式的に示す図。

[図 6]図 3に示す詰り防止添加制御で実施される燃料添加の添加インターノレを示すタイムチャート。

[図 7]ECUが実行する詰り防止添加制御の他の例を示すフローチャート。

[図 8]添加制御が開始される時期が遅延される遅延時間を示す図。 [図 9]燃料添加弁の先端温度の推定マップを示す図。

[図 10]従来の詰り防止添加制御の問題点を示す図。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

[0018] 本発明の燃料添加装置が適用されるディーゼルエンジンの構成の概略を、図 1を参照して説明する。ディーゼルエンジン 1 (以下、単に「エンジン 1」という）は、例えばコモンレール式筒内直噴 4気筒エンジンである。エンジン 1の主要部は、例えば燃料供給系 2、燃焼室 3、吸気系 6、及び排気系 7から構成されている。

[0019] 燃料供給系 2は、サプライポンプ 21、コモンレール 22、インジェクタ (燃料噴射弁） 2 3、遮断弁 24、燃料添加弁 25、機関燃料通路 26、及び添加燃料通路 27を備えている。

[0020] サプライポンプ 21は燃料タンクから燃料を汲み上げ、汲み上げられた燃料を高圧にした後、機関燃料通路 26を経てコモンレール 22に供給する。コモンレール 22は、サプライポンプ 21から供給された高圧燃料を所定圧力に保持 (蓄圧)する蓄圧室としての機能を有しており、蓄圧された燃料を各インジェクタ 23に分配する。インジェクタ 23は、所定電圧が印加されたときに開弁して燃焼室 3内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。

[0021] サプライポンプ 21は、燃料タンクカゝら汲み上げられた燃料の一部を、添加燃料通路 27を経て燃料添加弁 25に供給する。燃料添加弁 25は、所定電圧が印加されたときに開弁して排気系 7 (排気ポート 71から排気マ-ホールド 72)に燃料を添加する電磁駆動式の開閉弁である。遮断弁 24は、緊急時に添加燃料通路 27を遮断して燃料供給を停止する。

[0022] 燃料添加装置は、上述の燃料添加弁 25、添加燃料通路 27、遮断弁 24、及び燃料添加弁 25の開閉制御を実行する ECU (電子制御ユニット） 100を備えている。

[0023] 吸気系 6は、シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続される吸気マ二ホールド 63を備えている。この吸気マ-ホールド 63には、吸気通路を構成する吸気管 64が接続されている。吸気通路には、上流力も順にエアクリーナ 65、エアフローメータ 32 、及びスロットル弁 62が配設されている。エアフローメータ 32は、エアクリーナ 65を経て吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力する。

[0024] 排気系 7は、シリンダヘッドに形成された排気ポート 71に接続される排気マ-ホールド 72を備えている。この排気マ-ホールド 72には、排気通路を構成する排気管 73 , 74が接続されている。この排気通路には触媒装置 4が配設されている。

[0025] 触媒装置 4は、 NOx吸蔵還元型触媒 4aと DPNR触媒 4bとを備えて、る。 NOx吸蔵還元型触媒 4aは、排気中に多量の酸素が存在して、る状態にぉ、ては NOxを吸蔵する。また、 NOx吸蔵還元型触媒 4aは、排気中の酸素濃度が低ぐかつ還元成分 (例えば燃料の未燃成分 (HC) )が多量に存在して、る状態にぉヽては NOxを N Oもしくは NOに還元して放出する。 NOもしくは NOとして放出された NOxは、排気

2 2

中の HC及び COと速やかに反応することによって、さらに還元されて Nとなる。また、

2

HC及び COは、 NOもしくは NOを還元することで、自身が酸化されて H O又は CO

2 2 2 となる。

[0026] DPNR触媒 4bでは、例えば多孔質セラミック構造体に NOx吸蔵還元型触媒が担持されている。排気ガス中の PMは多孔質の壁を通過する際に捕集される。排気ガスの空燃比カ^ーンの場合、排気ガス中の NOxは NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵される。そして、空燃比がリッチになると、吸蔵された NOxは還元及び放出される。さらに、 DPNR触媒 4bには、捕集された PMを酸ィ匕及び燃焼する触媒 (例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒)が担持されている。

[0027] エンジン 1には、ターボチャージャ（過給機） 5が設けられて!/、る。このターボチヤ一ジャ 5は、タービンシャフト 5aを介して互いに連結されたタービンホイール 5b及びコンプレッサホイール 5cを備えている。コンプレッサホイール 5cは、吸気管 64内部に面して配置されている。タービンホイール 5bは、排気管 73内部に面して配置されている。このようなターボチャージャ 5は、タービンホイール 5bが受ける排気流 (排気圧）を利用してコンプレッサホイール 5cを回転させることにより、吸入空気を過給する。このターボチャージャ 5は例えば可変ノズル式ターボチャージャである。ターボチャージャ 5 にお、て、タービンホイール 5b側には可変ノズルべーン機構 5dが設けられて!/、る。この可変ノズルべーン機構 5dの開度が調整されることにより、エンジン 1の過給圧を調整することができる。 [0028] 吸気系 6の吸気管 64には、ターボチャージャ 5での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ 61が設けられて、る。このインタークーラ 61よりも更に下流には、スロットル弁 62が設けられている。スロットル弁 62は、その開度を無段階に調整することが可能な電子制御式の開閉弁である。スロットル弁 62は、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整 (低減 )する機能を有している。

[0029] エンジン 1には、吸気系 6と排気系 7とを接続する EGR通路 (排気還流通路） 8が設けられている。 EGR通路 8は、排気の一部を吸気系 6に適宜還流させて燃焼室 3へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによつて NOx発生量を低減させる。 EGR通路 8には、 EGR弁 81と、 EGR通路 8を通過（還流）する排気を冷却するための EGRクーラ 82とが設けられている。 EGR弁 81の開度が調整されることにより、排気系 7から吸気系 6に導入される EGR量 (排気還流量)を調整することができる。

[0030] エンジン 1の各部位には各種センサが取り付けられている。これらのセンサは、ェンジン 1の各部位の環境条件、及びエンジン 1の運転状態に関する信号を出力する。

[0031] 例えば、エアフローメータ 32は、吸気系 6内のスロットル弁 62の上流において吸入空気の流量（吸気量）に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ 33は吸気マニホ一ルド 63に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ 34は吸気マ二ホールド 63に配置され、吸入空気の圧力に応じた検出信号を出力する。 AZF (空燃比）センサ 35は、排気系 7の触媒ケーシングの下流において、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ 36は、同じく排気系 7の触媒ケーシングの下流において、排気ガスの温度 (排気温度）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ 37は、コモンレール 22内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ 38は、添加燃料通路 27 内を流通する燃料の圧力 (燃圧）に応じた検出信号を出力する。

[0032] ECU100は、図 2に示すように、 CPU101、 ROM102、 RAM103及びバックアツプ RAM104を備えている。 ROM102には、例えば各種制御プログラム、及びそれらの各種制御プログラムが実行される際に参照されるマップが記憶されている。 CPU1 01は、 ROM102に記憶された各種制御プログラム及びマップに基づ!/、て各種の演算処理を実行する。 RAM103は、例えば CPU101での演算結果、及び各センサから入力されたデータを一時的に記憶するメモリである。ノックアップ RAM104は、例えばエンジン 1の停止時に保存されるべきデータを記憶する不揮発性のメモリである

[0033] 上記の ROM102、 CPU101、 RAM103及びバックアップ RAM104は、バス 108 を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路 106及び外部出力回路 107と接続されている。

[0034] 外部入力回路 106には、上記のエアフローメータ 32、吸気温センサ 33、吸気圧センサ 34、 AZFセンサ 35、排気温センサ 36、レール圧センサ 37、及び燃圧センサ 3 8が接続されている。外部入力回路 106にはさらに、例えばエンジン 1の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ 31、アクセルペダルへの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ 39、及びエンジン 1の出力軸 (クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号 (パルス）を出力するクランクポジションセンサ 40が接続されている。一方、外部出力回路 107には、例えばインジヱクタ 23、遮断弁 24、燃料添加弁 25、可変ノズルべーン機構 5d、スロットル弁 62、及び EGR弁 8 1が接続されている。

[0035] ECU100は、上記の各種センサの出力に基づいて、エンジン 1の各種制御を実行する。さらに、 ECU100は、下記の PM再生制御、及び詰り防止添加制御を実行する。

[0036] PM再生制御において、まず、 ECU100は、 DPNR触媒 4bへの PMの堆積量を推定している。 PM堆積量を推定する方法としては、例えばエンジン 1の運転状態 (例えば、排気温度、燃料噴射量、及びエンジン回転数）に応じた PM付着量が予め実験等により求められてマップィ匕され、このマップにより求められる PM付着量が積算されて PMの堆積量が推定される方法が挙げられる。また、 PM堆積量を推定する方法としては、車両走行距離もしくは走行時間に応じて PMの堆積量が推定される方法が挙げられる。あるいは、 PM堆積量を推定する方法としては、 DPNR触媒 4bの上流の圧力と下流の圧力との差圧を検出する差圧センサが触媒装置 4に設けられ、その差圧センサのセンサ出力に基づいて DPNR触媒 4bに捕集された PMの堆積量が推定される方法が挙げられる。

[0037] そして、 ECU100は、 PM推定量が所定の基準値（限界堆積量)以上となったときに DPNR触媒 4bの再生時期であると判定して PM再生制御を実行する。具体的には、クランクポジションセンサ 40の出力力読み込まれたエンジン回転数に基づいて、予め実験等により作成されたマップを参照して燃料添加量と添加インターバルとが算出される。そして、その算出結果に応じて燃料添加弁 25の開閉が制御されて排気系 7に燃料添カロが断続的に繰り返される。このような燃料添カ卩により DPNR触媒 4bの触媒床温が上昇し、 DPNR触媒 4bに堆積している PMが酸ィ匕されて H Oもしくは C

2

Oとなって排出される。

2

[0038] ECU100は、上記の PM再生制御のほか、 S被毒回復制御又は NOx還元制御を実行する場合もある。 S被毒回復制御では、燃料添加弁 25からの燃料添加が断続的に繰り返されて触媒床温が高温ィ匕するとともに、排気ガスの空燃比力 Sストィキあるいはリッチとなり、 NOx吸蔵還元型触媒 4a及び DPNR触媒 4b内の NOx吸蔵還元型触媒から硫黄分が放出される。 NOx還元制御では、燃料添加弁 25からの間欠的な燃料添加により、 NOx吸蔵還元型触媒 4a及び DPNR触媒 4b内の NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵された NOxが、 N、 CO及び H Oに還元されて放出される。

2 2 2

[0039] これらの PM再生制御、 S被毒回復制御及び NOx還元制御は、それぞれの実行要求があつたときに行われる力各制御の実行が重なったときには、 PM再生制御→S 被毒回復制御→NOx還元制御の順で優先して行われる。

[0040] 詰り防止添加制御にお、て、まず、上記したように、触媒の排気浄化作用の低下を抑制するために実施される PM再生制御、 S被毒回復制御、及び NOx還元制御では、燃料添加弁 25から燃料力 S排気通路内に供給されている。しかし、燃料添加弁 25 の噴孔カ S排気通路内に露出していることから、排気ガス中に含まれる SOOT、 SOF などの物質が燃料添加弁 25の噴孔に付着及び堆積する。そして、付着及び堆積した物質は、高温の排気ガスに曝されることによりコーキングし、その結果、燃料添加弁 25の噴孔が閉塞されてしまう。これを解消するために詰り防止添カ卩が行われている。しかしながら、現状の詰り防止添加制御では、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入る過渡状態（図 9参照）のときであっても、単にマップに応じた添加量（詰り防止添加量）が添加されている。そのため、現状の詰り防止添加制御では、燃料添加弁 25の実際の先端温度が上昇する前に添加量が増量されて不必要な量の燃料が添加されてしまうという問題がある。そこで、本実施形態では、燃料添加弁 25の先端温度が高温領域に入る過渡状態での燃料添加弁の温度上昇の遅れを考慮して、燃料添加弁 25の先端温度の上昇に見合った適切な添加量で燃料添加が行われる。

[0041] 本実施形態の具体的な詰り防止添加制御の一例を、図 3のフローチャートを参照しながら説明する。この詰り防止添加制御は ECU100で実行される。即ち、 ECU100 は、添加量算出部及び添加制御部を構成してヽる。

[0042] まず、ステップ ST1において、詰り防止添加を実施するための前提条件が成立して V、る力否かが判定され、その判定結果が肯定判定である場合は処理がステップ ST2 に進む。ステップ ST1の判定結果が否定判定である場合、この詰り防止添加制御ル一チンは終了する。ステップ ST1の前提条件は、例えばエンジン 1が確実に始動してアイドリング運転状態に達して、ることである。

[0043] ステップ ST2において、クランクポジションセンサ 40の出力力読み込まれたェンジン回転数とエンジン 1の燃料噴射量とに基づ、て、図 9に示す推定マップを参照して燃料添加弁 25の先端温度が OFF領域から先端高温領域 A (ON領域）に入ったか否かが判定される。その判定結果が肯定判定である場合、つまり燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入ったとき (OFF→ON)には処理がステップ ST3に進む。そして、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点力もの経過時間がタイマ 105によってカウントされる。一方、ステップ ST2の判定結果が否定判定であるときには、ステップ ST9において添加インターバル補正係数ひが「1」に設定されて処理がステップ ST5に進む。

[0044] ステップ ST4では、添加インターバル補正係数 aが算出される。具体的には、タイマ 105によりカウントされる経過時間を基に、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点から lsecが経過する毎にクランクポジションセンサ 40の出力からエンジン回転数が読み込まれる。そして、そのエンジン回転数と経過時間（l_sec, 2 sec, · · · , 5sec)とに基づいて、図 4に示す補正係数算出マップを参照して添加インターバル補正係数 αが算出される。

[0045] 次に、ステップ ST5において、詰り防止添カ卩量と詰り防止添加インターバル T1とが算出される。詰り防止添加量は、現在のエンジン回転数に基づいて、予め実験等により作成された添加量マップ (エンジン回転数をパラメータとするマップ)を参照して算出される。詰り防止添加インターノレ T1は、計算式 [Tl = (添加インターバルのベース値 TO) X (水温補正係数） X α ]を用いて算出される。

[0046] ここで、添加インターバルのベース値 TO (基本添加インターバル）は、現在のェンジン回転数に基づいて、エンジン回転数と添加量とをパラメータとするベース値算出マップを参照して算出される。ベース値算出マップは予め実験等により作成されて記憶されている。水温補正係数は、添加インターバルのベース値 TOをエンジン 1の冷却水温に応じて補正する。水温補正係数は、水温センサ 31の出力力読み込まれた冷却水温に基づいて、予め実験等により作成されたマップを参照して算出される。水温補正係数は、冷却水温が高くなるほど大きくなつて「1」に近い値となる。

[0047] 上記の詰り防止添加量と詰り防止添加インターバル T1との算出が終了する毎に、その各算出結果に基づいて燃料添加弁 25の開閉が制御されて詰り防止添加が実施される（ステップ ST6)。これらのステップ ST4〜ステップ ST6の処理は、燃料添カロ弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点から lsecが経過する毎に繰り返して実行される。このような処理、つまり詰り防止添加インターバルの補正処理が実行されることにより、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入る過渡状態での燃料添加弁 25の温度上昇に見合った適切な添加量で燃料添加を行うことができる。

[0048] 具体的に説明すると、図 5及び図 6に示すように、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入ってから lsecが経過した時点で、燃料添加弁 25の先端温度があまり上昇していないときには、添加インターバル補正係数 αが小さい値となり、詰り防止添加インターバル T1が長く設定されて添カ卩量が少なくなる。次いで、 lsecが経過する毎に添加インターバル補正係数 aが順次大きい値となり添加量が増量することによって、燃料添加弁 25の先端温度の上昇に添加量を追随させることが可能となり、図 10に示すような無駄な添加量を軽減することができる。

[0049] そして、この例では、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点から 5secが経過した時点で、添加インターバル補正係数 αがエンジン回転数に関わらず α = 1 (図 4の補正係数算出マップ参照）となる。そのため、タイマ 105にてカウントされる経過時間が 6secを超えた時点で (ステップ ST7の判定結果が肯定判定）、タイマ 105がクリアされて詰り防止添加制御ルーチンが終了する (ステップ ST8)。

[0050] 上記の詰り防止添加制御によれば、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 A に入る過渡状態において、燃料添加弁 25の温度上昇の遅れを考慮して、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点からの経過時間とエンジン回転数とに応じて詰り防止添加インターバル T1が設定 (補正)されている。そのため、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入る過渡状態での燃料添加弁 25の温度上昇に見合った適切な添加量で詰り防止添加を行うことが可能となり、無駄な燃料添加量を軽減することができる。

[0051] 上記の例では、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点力の経過時間が 5secで添加インターバル補正係数 αが α = 1となるように設定されている。し力しながら、これに限られることなぐ添加インターノレ補正係数 αは、例えば 1 Osecなどの他の任意の経過時間で α = 1となるように設定されてもよい。

[0052] 上記の例では、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Αに入った後、 lsecが経過する毎に詰り防止添加量と詰り防止添加インターバル T1とが算出されて詰り防止添カ卩が実施されている。しかしながら、これに限られることなぐ算出及び添加タイミングは任意であり、例えば 0. 5secまたは 2sec毎に算出及び詰り防止添カ卩が実施されてもよい。

[0053] 上記の例では、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点力の経過時間とエンジン回転数とに基づいて添加インターバル補正係数 aが算出されている。これに替えて、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点からの経過時間及び排気温度 (ターボチャージャ 5の上流の排気温度）、または燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点からの経過時間及び吸入空気量 (排気ガス量）に基づヽて添加インターバル補正係数 (Xが算出されてもょ、。

[0054] 上記の例では、添加インターバルのベース値 TOに添加インターバル補正係数 aを乗じて詰り防止添加インターバル T1が算出されている。これに替えて、例えばェンジン回転数に基づいて算出される添加期間（図 6参照）のベース値 τ 0 (基本添加期間

)に補正係数を乗じて添加期間てが算出されてもよい。

[0055] 上記の例では、エンジン 1の運転状態から燃料添加弁 25の先端温度が推定されている。これに替えて、例えばターボチャージャ 5の上流の排気温を検出するターボ前排気温センサが設置され、そのセンサ出力から燃料添加弁 25の先端温度が推定されてもよい。また、燃料添加弁 25の先端温度自体を検出する温度センサが設置され

、そのセンサ出力から先端温度が得られてもよい。

[0056] ECU100で実行される防止添加制御の他の例を図 7に示すフローチャートを参照して説明する。

[0057] まず、ステップ ST21において、詰り防止添加を実施するための前提条件が成立して!、る力否かが判定され、その判定結果が肯定判定である場合は処理がステップ S Τ22に進む。ステップ ST21の判定結果が否定判定である場合、この詰り防止添カロ制御ルーチンは終了する。ステップ ST21の前提条件は、例えばエンジン 1が確実に始動してアイドリング運転状態に達していることである。

[0058] ステップ ST22において、クランクポジションセンサ 40の出力力読み込まれたェンジン回転数とエンジン 1の燃料噴射量とに基づいて、図 9に示す推定マップを参照して燃料添加弁 25の先端温度が OFF領域から先端高温領域 A (ON領域）に入ったか否かが判定される。その判定結果が肯定判定である場合、つまり燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入ったとき (OFF→ON)には処理がステップ ST23に進む。そして、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点力もの経過時間がタイマ 105によってカウントされる。一方、ステップ ST22の判定結果が否定判定であるときには、処理はステップ ST25に進む。

[0059] ステップ ST24では、燃料添加弁 25の先端温度に基づいて添加制御が開始される時期が遅延される遅延時間（図 8参照）が求められる。具体的には、燃料添加弁 25 の先端温度をパラメータとして遅延時間（例えば 3sec、 4sec、 5sec)を求める遅延時間マップが予め作成されており、その遅延時間マップを参照して、燃料添加弁 25の先端温度に応じた遅延時間が算出される。

[0060] ここで、例えばターボチャージャ 5の上流の排気温を検出するターボ前排気温センサが設置され、そのセンサ出力から燃料添加弁 25の先端温度が推定されてもよい。また、燃料添加弁 25の先端温度自体を検出する温度センサが設置され、そのセンサ出力から燃料添加弁 25の先端温度が得られてもよ、。ステップ ST22の判定処理に用いられる燃料添加弁 25の先端温度についても、これらのセンサ出力から得られてちょい。

[0061] 遅延時間マップでは、例えば燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入る過渡状態において、 OFF領域力 ON領域に遷移するときの温度差が大きいほど遅延時間が長く設定されている。

[0062] 次に、ステップ ST25において、詰り防止添カ卩量と詰り防止添加インターバル T2とが算出される。詰り防止添加量は、現在のエンジン回転数に基づいて、エンジン回転数をパラメータとする添加量マップを参照して算出される。詰り防止添加インターバル T2は、計算式 [T2= (添加インターバルのベース値 TO) X (水温補正係数) ]を用いて算出される。ここで、添加インターバルのベース値 TOは、現在のエンジン回転数に基づ!/、て、エンジン回転数及び添加量をパラメータとするベース値算出マップを参照して算出される。水温補正係数は、添加インターバルのベース値 TOをエンジン 1 の冷却水温に応じて補正する。水温補正係数は、水温センサ 31の出力力も読み込まれた冷却水温に基づいてマップを参照して算出される。水温補正係数は、冷却水温が高くなるほど大きくなつて「1」に近い値となる。

[0063] そして、タイマ 105にてカウントされている経過時間がステップ ST24で求められた遅延時間となった時点で (ステップ ST26の判定結果が肯定判定）、ステップ ST25で算出された詰り防止添加量と詰り防止添加インターバル T2とに基づいて燃料添加弁 25の開閉が制御されて詰り防止添カ卩が実施される (ステップ ST27)。以後、タイマ 1 05がクリアされて詰り防止添加制御ルーチンが終了する (ステップ ST28)。

[0064] 上記の詰り防止添加制御によれば、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 A に入る過渡状態において燃料添加弁 25の温度が直ぐには上昇しない点を考慮し、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点から所定時間だけ遅延して添加制御が開始されている。そのため、無駄な燃料添加量を軽減することができる。し力も、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点から添加制御が開始されるまでの遅延時間力燃料添加弁 25の温度に応じて設定されている。そのため、過渡状態での燃料添加弁 25の温度上昇に見合った適切な添加量で燃料添加を行うことが可能になる。

[0065] 上記の例では、燃料添加弁 25の先端温度が先端高温領域 Aに入った時点力添加制御が開始されるまでの遅延時間が燃料添加弁 25の温度に応じて変化している。これに限られることなぐ遅延時間は固定値 (例えば 5sec)であってもよい。

[0066] 上記の各例では、本発明に係る排気浄ィ匕装置が筒内直噴 4気筒ディーゼルェンジンに適用されている。しかしながら、本発明はこれに限られることなぐ例えば筒内直噴 6気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用され得る。また、筒内直噴ディーゼルエンジンに限られることなぐ他のタイプのディーゼルエンジンに本発明を適用することも可能である。本発明は、車両用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。

[0067] 上記の各例では、触媒装置 4として、 NOx吸蔵還元型触媒 4a及び DPNR触媒 4b が備えられて、るが、 NOx吸蔵還元型触媒 4a及び DPFが備えられてもよ、。

Claims

請求の範囲

[1] 内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を備えた燃料添加装置において、

前記燃料添加弁の温度が予め設定された特定領域に入った時点からの経過時間と前記内燃機関の運転状態とに基づいて燃料添加量を算出する添加量算出部と、前記算出された燃料添加量と前記経過時間とに基づいて燃料添加の実施を制御する添加制御部とを備えていることを特徴とする燃料添加装置。

[2] 請求項 1に記載の燃料添加装置において、

前記添加量算出部は、予め設定されたマップカゝら算出される基本燃料添加量に、前記経過時間と前記内燃機関の運転状態とに応じた補正係数を乗じて燃料添加量を算出することを特徴とする燃料添加装置。

[3] 請求項 2に記載の燃料添加装置において、

前記添加量算出部は、予め設定されたマップ力も算出される基本添加インターバルまたは基本添加期間のいずれか一方に前記補正係数を乗じて添加量補正を行うことを特徴とする燃料添加装置。

[4] 請求項 1から請求項 3のいずれか一項に記載の燃料添加装置において、

前記内燃機関の運転状態として機関回転数が前記燃料添加量の算出に用いられることを特徴とする燃料添加装置。

[5] 請求項 1から請求項 3のいずれか一項に記載の燃料添加装置において、

前記内燃機関の運転状態として排気温度が前記燃料添加量の算出に用いられることを特徴とする燃料添加装置。

[6] 請求項 1から請求項 3のいずれか一項に記載の燃料添加装置において、

前記内燃機関の運転状態として吸入空気量が前記燃料添加量の算出に用いられることを特徴とする燃料添加装置。

[7] 内燃機関の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を備えた燃料添加装置において、

前記燃料添加弁の温度が予め設定された特定領域に入った時点から所定時間が経過した後に添加制御を開始する添加制御部を備えてヽることを特徴とする燃料添加装置。

請求項 7に記載の燃料添加装置において、

前記燃料添加弁の温度が予め設定された特定領域に入った時点カゝら添加制御が開始されるまでの遅延時間が、前記燃料添加弁の温度に応じて設定されることを特徴とする燃料添加装置。