JP2007064055A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の排気浄化装置において、機関出力の低下を抑制しつつ内燃機関からの粒子状物質の排出量をパティキュレートフィルタにて連続酸化可能な量とすることができる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、内燃機関の高負荷側への過渡運転時においてパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど燃料供給手段から供給される燃料を増加させる燃料供給量増加手段(S105)と、を備える。粒子状物質の排出量をフィルタ温度に基づいて変更して連続再生可能とする。
【選択図】図2
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、内燃機関の高負荷側への過渡運転時においてパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど燃料供給手段から供給される燃料を増加させる燃料供給量増加手段(S105)と、を備える。粒子状物質の排出量をフィルタ温度に基づいて変更して連続再生可能とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
ディーゼルエンジンは経済性に優れている反面、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター(Particulate Matter:以下特に断らない限
り「PM」という。)の除去が重要な課題となっている。このため、大気中にPMが放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にPMの捕集を行うパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」とする)を設ける技術が周知である。
り「PM」という。)の除去が重要な課題となっている。このため、大気中にPMが放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にPMの捕集を行うパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」とする)を設ける技術が周知である。
そして、フィルタに触媒を担持させることにより、PMを連続的に除去する連続再生式フィルタが知られている。この連続再生式フィルタは、排気中のPM量がある程度多くなると、PMを連続的に除去することができなくなるため、フィルタにPMが堆積してしまう。そのため、フィルタに堆積したPMを別途除去する必要が生じる。例えば、フィルタに堆積したPMの量を算出し、該PMの量が所定量以上となった場合にフィルタの再生を行う。
ここで、過渡運転時における内燃機関からのPM排出量の変動を考慮して連続再生式フィルタに堆積しているPMの量を算出する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この従来技術では、さらにフィルタの温度に対応したPMの除去量をも考慮してPMの堆積量を算出している。
特開2004−204821号公報
特開2004−353529号公報
特開2002−276443号公報
ところで、内燃機関の高負荷側への過渡運転時には、内燃機関の負荷または回転数が増加するに従いフィルタの温度が上昇するが、フィルタの温度は負荷または回転数に遅れて上昇する。すなわち、内燃機関の負荷または回転数が増加することにより排気の温度が上昇しても、フィルタの熱容量により該フィルタの温度の上昇は排気の温度の上昇と比較して緩慢となる。そのため、内燃機関の負荷および回転数が定常時と高負荷側への過渡運転時とで同じとした場合には、定常時よりも過渡時のほうがフィルタの温度が低い。これにより、単位時間当たりにPMを酸化可能な量は定常時よりも過渡時のほうが少なくなる。
従って、過渡時において定常時と同じように内燃機関を制御したのでは、過渡時にPMを連続酸化することが困難となり、フィルタにPMが堆積したり、PMが大気中に放出されたりするおそれがある。これに対し、内燃機関からのPMの排出量を減少させてPMの堆積等を抑制することが考えられる。例えば加速時に燃料噴射量を減少させることにより、PMの排出量は減少するが、必要以上に燃料噴射量を減少させると機関出力の低下を招く。
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、機関出力の低下を抑制しつつ内燃機関からの粒子状物質の排出量をパティキュレートフィルタにて連続酸化可能な量とすることができる技術を提供することを目的とする。
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど前記燃料供給手段から供給される燃料を増加させる燃料供給量増加手段と、
を備えることを特徴とする。
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど前記燃料供給手段から供給される燃料を増加させる燃料供給量増加手段と、
を備えることを特徴とする。
連続再生式のパティキュレートフィルタは、連続的に粒子状物質を酸化させて該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去する。そして、パティキュレートフィルタで酸化される粒子状物質の量が、該パティキュレートフィルタで捕集される粒子状物質の量よりも多ければ、粒子状物質がパティキュレートフィルタにほとんど堆積しなくなる。
ここで、単位時間当たりに酸化できる粒子状物質の量は該パティキュレートフィルタの温度により変わる。すなわち、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、単位時間当たりに酸化可能な粒子状物質の量が増加する。一方、燃料供給手段から内燃機関の気筒内に供給される燃料量が多くなると、内燃機関からの排気中に含まれる粒子状物質の量が多くなる。そのため、パティキュレートフィルタに単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が多くなる。
従って、パティキュレートフィルタにおいて連続酸化可能な範囲で、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど内燃機関へ供給される燃料の量を増加させるようにすれば、粒子状物質の堆積を抑制することができる。そして、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制しつつ、内燃機関に供給する燃料量を可及的に多くすることができるので、加速時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時における内燃機関の出力を大きくすることができる。
また、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
過給機と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記過給圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど前記過給機による過給圧の上昇度合いを低下させる過給圧上昇手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
過給機と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記過給圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど前記過給機による過給圧の上昇度合いを低下させる過給圧上昇手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
ここで、過給圧を上昇させると吸入空気量が増加するため空燃比が高くなる。そのため内燃機関からの排気中に含まれる粒子状物質の量が少なくなる。これにより、パティキュレートフィルタに単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が少なくなる。すなわち、過給圧を高くすることにより、内燃機関から排出される粒子状物質の量が減少するため、パティキュレートフィルタの温度がより低くても粒子状物質を連続酸化することが可能となる。しかし、過給圧を高くしすぎると内燃機関若しくは過給機の許容値を超えるおそれ
がある。これに対し、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、過給圧の上昇度合いを小さくすれば、不必要な過給圧の上昇を抑制することができる。これにより、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制することができる。
がある。これに対し、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、過給圧の上昇度合いを小さくすれば、不必要な過給圧の上昇を抑制することができる。これにより、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制することができる。
また、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記燃料供給手段から供給される燃料の噴射圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど噴射圧の上昇度合いを低下させる燃料噴射圧上昇手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記燃料供給手段から供給される燃料の噴射圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど噴射圧の上昇度合いを低下させる燃料噴射圧上昇手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
ここで、燃料噴射圧を上昇させると単位時間当たりに噴射される燃料量が増加するため、噴射完了までにかかる時間を短縮することができる。これにより噴射完了時期が早まるので粒子状物質の排出量が低減する。また、内燃機関に供給される燃料の噴射圧を上昇させることにより、燃料の霧化が促進される。これにより燃焼状態がより良くなり粒子状物質の排出量が低減する。以上より、燃料噴射圧を上昇させると、パティキュレートフィルタに単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が少なくなる。
すなわち、燃料の噴射圧を高くすることにより、内燃機関から排出される粒子状物質の量が減少するため、パティキュレートフィルタの温度がより低くても連続酸化を可能とすることができる。しかし、燃料の噴射圧を高くしすぎると燃焼騒音が発生するおそれがある。これに対し、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、燃料の噴射圧の上昇度合いを小さくすれば、この上昇度合いを連続再生可能な範囲で必要最小限の値とすることができる。これにより、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制することができる。
また、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関へ燃料を供給するときにメイン噴射に先立ってパイロット噴射を行うパイロット噴射手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が所定値以下の場合には、パイロット噴射を禁止するパイロット噴射禁止手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関へ燃料を供給するときにメイン噴射に先立ってパイロット噴射を行うパイロット噴射手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が所定値以下の場合には、パイロット噴射を禁止するパイロット噴射禁止手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
ここで、パイロット噴射を行わないと燃焼騒音が大きくなるものの粒子状物質の排出量が低減する。したがって、パイロット噴射を禁止することにより、パティキュレートフィルタに単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量を少なくすることができる。すなわち、パイロット噴射を禁止することにより、内燃機関から排出される粒子状物質の量が減少するため、パティキュレートフィルタの温度がより低い場合であっても連続酸化が可能となる。しかし、パイロット噴射を禁止すると燃焼騒音が発生するおそれがある。これに対し、パティキュレートフィルタの温度が所定値以下の場合にパイロット噴射を禁止すれば、燃焼騒音の発生を抑制しつつ連続再生が可能となる。これにより、パティキュレートフィルタでの粒子状物質の堆積を抑制することができる。
なお、「所定値」は、定常運転時のパティキュレートフィルタの温度にまだ十分に近づいていない場合のパティキュレートフィルタの温度としてもよい。また、内燃機関からの粒子状物質の排出量がパティキュレートフィルタにて連続再生可能な量を上回る場合のパティキュレートフィルタの温度を前記「所定値」としてもよい。
本発明によれば、機関出力の低下を抑制しつつ内燃機関からの粒子状物質の排出量をパティキュレートフィルタにて連続酸化可能な量とすることができる。
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関である。内燃機関1は、各気筒2の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。各燃料噴射弁3は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室(コモンレール)4と接続されている。なお、本実施例においては、燃料噴射弁3が、本発明における燃料供給手段に相当する。
前記コモンレール4は、燃料供給管5を介して燃料ポンプ6と連通している。この燃料ポンプ6は、内燃機関1の出力軸(クランクシャフト)の回転トルクを駆動源として作動するポンプである。また、コモンレール4には、燃料の噴射圧を調整するための燃圧調整装置7が備えられている。
また、内燃機関1には、吸気枝管8が接続されており、吸気枝管8の各枝管は、各気筒2の燃焼室と吸気ポート(図示省略)を介して連通している。前記吸気枝管8は吸気管9に接続されている。吸気管9には、ターボチャージャ15のコンプレッサハウジング15aが設けられている。
一方、内燃機関1には、排気枝管18が接続され、排気枝管18の各枝管が排気ポート1bを介して各気筒2の燃焼室と連通している。前記排気枝管18は、前記ターボチャージャ15のタービンハウジング15bと接続されている。前記タービンハウジング15bは、排気管19と接続され、この排気管19は、下流にてマフラー(図示省略)に接続されている。また、タービンハウジング15bよりも上流側と下流側とはバイパス通路25により接続されている。このバイパス通路25には、後述するECU35からの信号により開閉するウェイストゲートバルブ26が設けられている。このウェイストゲートバルブ26を開弁するとタービンハウジング15bに流れる排気の量が減少して過給圧の上昇が抑制される。
また、前記排気管19の途中には、上流から順に酸化触媒16、およびパティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという。)20が設けられている。フィルタ20には、吸蔵還元型NOx触媒(以下、単にNOx触媒という。)が担持されている。
このNOx触媒は、該NOx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物(NOx)を吸蔵し、一方、該NOx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたNOxを放出する。その際、排気中に炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO
)等の還元成分が存在していれば、該NOx触媒から放出されたNOxが還元される。また
、フィルタ20は、温度等の所定の条件を満たすことにより捕集したPMを酸化させる連続再生式のフィルタである。
)等の還元成分が存在していれば、該NOx触媒から放出されたNOxが還元される。また
、フィルタ20は、温度等の所定の条件を満たすことにより捕集したPMを酸化させる連続再生式のフィルタである。
酸化触媒16とフィルタ20との間の排気管19には、該排気管19内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ24が取り付けられている。この排気温度センサ24の出力信号に基づいてフィルタ20の温度が検出される。なお、本実施例においては、排気温度センサ24が、本発明におけるフィルタ温度検出手段に相当する。
また、本実施例においては、排気中に燃料を添加する燃料添加機構が備えられている。燃料添加機構は、図1に示されるように、その噴孔が排気枝管18内に臨むように取り付けられ、後述するECU35からの信号により開弁して燃料を噴射する燃料添加弁28と、前述した燃料ポンプ6から吐出された燃料を前記燃料添加弁28へ導く燃料供給路29と、を備えている。
さらに、内燃機関1には、クランクシャフトの回転位置に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ33が設けられている。
以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU35が併設されている。このECU35は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。
ECU35には、排気温度センサ24およびクランクポジションセンサ33の他、運転者がアクセルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ36が電気配線を介して接続されている。そして、ECU35には、これらセンサの出力信号が入力されるようになっている。一方、ECU35には、燃料噴射弁3、ウェイストゲートバルブ26、および燃料添加弁28等が電気配線を介して接続されている。そして、ECU35はこれらの機器を制御する。
ここで、ディーゼルエンジンでは一般に、クランクポジションセンサ33から得られる機関回転数と、アクセル開度センサ36から得られる機関負荷と、良好なドライバビリティが得られる燃料噴射量と、の関係を予め実験等により求めてマップ化しECU35に記憶させている。そして、このマップに機関回転数および機関負荷を代入して得られる燃料噴射量に基づいてECU35が燃料を噴射させている。さらに、燃料噴射弁3からの燃料噴射量には最大値が設けられ、この最大値を超えないようにされる。この最大値は、機関回転数をパラメータとした一次元マップであり、各機関回転数において機関構成部材の温度、排気温度、気筒内圧力、および排気中の有害成分等が規定値を超えない値として予め実験等により求められECU35に記憶させている。
そして、車両加速時等などの機関出力が急激に上昇する運転状態では、機関回転数および機関負荷が略一定の定常状態と比較した場合、機関回転数および機関負荷が同じであってもフィルタ20の温度が低い。そのため、フィルタ20にて酸化可能なPMの量は定常時よりも加速時のほうが少なくなる。これに対し、PMを大気中に放出させないように、若しくはPMをフィルタ20に堆積させないように、前記燃料噴射量の最大値が定められている。そのため、大気中へのPMの放出や、フィルタ20でのPMの堆積は抑制される。しかし、加速中にフィルタ20の温度が上昇してPMを酸化可能な量が増加しても、加速中は燃料噴射量が制限されているので機関出力が制限される。そのため、車両の加速が緩慢となる。
一方、本実施例においては、車両の加速時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時時
にフィルタ20の温度に基づいて燃料噴射弁3からの燃料噴射量を変える。すなわち、フィルタ20の温度が高くなるほど燃料噴射量を増加させる。このときの増加量は、フィルタ20の連続再生が可能な範囲において、機関回転数、機関負荷、およびフィルタ20の温度をパラメータとして予め実験等により求めておく。
にフィルタ20の温度に基づいて燃料噴射弁3からの燃料噴射量を変える。すなわち、フィルタ20の温度が高くなるほど燃料噴射量を増加させる。このときの増加量は、フィルタ20の連続再生が可能な範囲において、機関回転数、機関負荷、およびフィルタ20の温度をパラメータとして予め実験等により求めておく。
次に、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射量制御のフローについて説明する。図2は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射量制御のフローを示したフローチャートである。本フローは車両の加速運転時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。そして、本フローでは、現時点での機関回転数において定常運転されていると仮定したときに設定される燃料噴射量の最大値を「最大噴射量基準値」とする。加速時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時にはこの最大噴射量基準値をフィルタ20の温度に応じて変更することにより新たな燃料噴射量の最大値を算出し、この燃料噴射量の最大値を超えない範囲で燃料噴射制御が行われる。
ステップS101では、機関回転数が読み込まれる。機関回転数は、クランクポジションセンサ33からの出力信号により得ることができる。
ステップS102では、機関回転数に基づいて最大噴射量基準値が算出される。最大噴射量基準値は、機関回転数をパラメータとする一次元マップにより算出される。
ステップS103では、フィルタ20の温度が検出される。フィルタ20の温度は排気温度センサ24の出力信号から得ることができる。また、例えば特開2003−254038号公報に記載された方法によりフィルタ20の温度を推定してもよい。
ステップS104では、機関回転数およびフィルタ20の温度から最大噴射量基準値の補正値を算出する。この補正値は、次のステップ105で最大噴射量基準値から減じられる値である。そして、現時点での機関回転数およびフィルタ20の温度にて連続再生が可能なPM量を内燃機関1から排出させるように燃料噴射量の最大値を小さくするために補正値は用いられる。最大噴射量基準値の補正値は、機関回転数およびフィルタ20の温度をパラメータとして予め実験等により求められる二次元マップから得ることができる。そして、この補正値は、フィルタ20の温度が高くなるほど小さくなる。すなわち、補正後の燃料噴射量の最大値は、フィルタ20の温度が高くなるほど定常運転時の最大噴射量基準値に近づく。
ステップS105では、最大噴射量基準値から補正値を減算した値が新たな燃料噴射量の最大値として算出される。なお、本実施例においては、ステップS105を実行するECU35が、本発明における燃料供給量増加手段に相当する。
このようにして得られた燃料噴射量の最大値を超えないように燃料噴射量を決定して内燃機関1を作動させることにより、内燃機関1からのPM排出量をフィルタ20の連続再生が可能な範囲内とすることができる。また、燃料噴射量の最大値を大きくすることができるので機関出力を増加させることができる。以上より、大気中へのPM放出やフィルタ20へのPMの堆積を抑制しつつ、機関出力を向上させることができる。
また、本実施例および後述の各実施例は、組み合わせて適用することができる。そして、組み合わせて適用した場合には、夫々の実施例における制御量は小さくしてもよい。
本実施例においては、車両の加速時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時にフィルタ20の温度に基づいて過給圧を変える。その他の構成については実施例1と同様なので
説明を省略する。
説明を省略する。
ここで、過給圧が上昇したときに燃料噴射量が変化しないと気筒2内の空燃比が高くなるためPMが発生しにくくなる。そのため、フィルタ20に捕集されるPMの量も少なくなる。そこで、本実施例では、内燃機関1から排出されるPMの量が、現時点でのフィルタ20の温度にて連続再生可能なPMの量以下となるように過給圧を調整する。すなわち、フィルタ20の温度が低いほど過給圧の上昇度合いを大きくする。過給圧の調整は、ウェイストゲートバルブ26の開度を調整することにより行われる。また、ターボチャージャ15が可変容量型ターボチャージャの場合には、ノズルベーンの開度を調整することにより過給圧を調整することができる。
図3は、本実施例に係る内燃機関の過給圧制御のフローを示したフローチャートである。本フローは車両の加速運転時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。そして、本フローでは、現時点での機関回転数において定常運転されていると仮定したときに設定される過給圧の最大値を「最大過給圧基準値」とする。内燃機関1の高負荷側への過渡運転時にはこの最大過給圧基準値をフィルタ20の温度に応じて変更することにより新たな過給圧の最大値を算出し、この過給圧の最大値を超えない範囲で過給圧の制御が行われる。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
ステップS201では、機関回転数に基づいて最大過給圧基準値が算出される。最大過給圧基準値は、機関回転数をパラメータとする一次元マップにより算出される。
ステップS202では、機関回転数およびフィルタ20の温度から最大過給圧基準値の補正値を算出する。この補正値は、次のステップ203で最大過給圧基準値に加えられる値である。そして、現時点での機関回転数およびフィルタ20の温度にて連続再生が可能なPM量を内燃機関1から排出させるように過給圧の最大値を大きくするために補正値が用いられる。最大過給圧基準値の補正値は、機関回転数およびフィルタ20の温度をパラメータとして予め実験等により求められる二次元マップから得ることができる。そして、この補正値は、フィルタ20の温度が高くなるほど小さくなる。すなわち、補正後の過給圧の最大値は、フィルタ20の温度が高くなるほど定常運転時の最大過給圧基準値に近づく。
ステップS203では、最大過給圧基準値に補正値を加算した値が新たな過給圧の最大値として算出される。なお、本実施例においては、ステップS203を実行するECU35が、本発明における過給圧上昇手段に相当する。
このようにして得られた過給圧の最大値を超えないように過給圧を決定して内燃機関1を作動させることにより、内燃機関1からのPM排出量をフィルタ20の連続再生が可能な範囲内とすることができる。また、過給圧の上昇により機関出力を増加させることができる。以上より、機関出力を向上させつつ大気中へのPM放出やフィルタ20へのPMの堆積を抑制することができる。
本実施例においては、車両加速時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時にフィルタ20の温度に基づいて燃料噴射圧を変える。その他の構成については実施例1と同様なので説明を省略する。
ここで、燃料噴射圧を上昇させるとPMの発生量が減少する。そのため、フィルタ20に捕集されるPMの量も少なくなる。そこで、本実施例では、内燃機関1から排出される
PMの量が、現時点でのフィルタ20の温度にて連続再生可能なPMの量以下となるように燃料噴射圧を調整する。例えば、フィルタ20の温度が低いほど噴射圧を高くする。燃料噴射圧の調整は、燃圧調整装置7によりコモンレール4内の燃圧を調整することにより行われる。
PMの量が、現時点でのフィルタ20の温度にて連続再生可能なPMの量以下となるように燃料噴射圧を調整する。例えば、フィルタ20の温度が低いほど噴射圧を高くする。燃料噴射圧の調整は、燃圧調整装置7によりコモンレール4内の燃圧を調整することにより行われる。
図4は、本実施例に係る内燃機関の燃料噴射圧制御のフローを示したフローチャートである。本フローは車両の加速運転等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。そして、本フローでは、現時点での機関回転数において定常運転されていると仮定したときに設定される燃料噴射圧の最大値を「最大噴射圧基準値」とする。内燃機関1の高負荷側への過渡運転時にはこの最大噴射圧基準値をフィルタ20の温度に応じて変更することにより新たな燃料噴射圧の最大値を算出し、この燃料噴射圧の最大値を超えない範囲で燃料噴射圧の制御が行われる。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
ステップS301では、機関回転数に基づいて最大噴射圧基準値が算出される。最大噴射圧基準値は、機関回転数をパラメータとする一次元マップにより算出される。
ステップS302では、機関回転数およびフィルタ20の温度から最大噴射圧基準値の補正値を算出する。この補正値は、次のステップ303で最大噴射圧基準値に加えられる値である。そして、現時点での機関回転数およびフィルタ20の温度にて連続再生が可能なPM量を内燃機関1から排出させるように燃料噴射圧の最大値を大きくするために補正値が用いられる。最大噴射圧基準値の補正値は、機関回転数およびフィルタ20の温度をパラメータとして予め実験等により求められる二次元マップから得ることができる。そして、この補正値は、フィルタ20の温度が高くなるほど小さくなる。すなわち、補正後の燃料噴射圧の最大値は、フィルタ20の温度が高くなるほど定常運転時の最大噴射圧基準値に近づく。
ステップS303では、最大噴射圧基準値に補正値を加算した値が新たな燃料噴射圧の最大値として算出される。なお、本実施例においては、ステップS303を実行するECU35が、本発明における燃料噴射圧上昇手段に相当する。
このようにして得られた燃料噴射圧の最大値を超えないように燃料噴射圧を決定して内燃機関1を作動させることにより、内燃機関1からのPM排出量をフィルタ20の連続再生が可能な範囲内とすることができる。これにより、大気中へのPM放出やフィルタ20へのPMの堆積を抑制することができる。
本実施例においては、車両加速時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時にフィルタ20の温度に基づいてパイロット噴射を停止させる。その他の構成については実施例1と同様なので説明を省略する。
ここで、パイロット噴射を行うと燃焼騒音が小さくなるもののPMの排出量が多くなる。逆にパイロット噴射を停止させることにより燃焼騒音が大きくなるもののPMの排出量を減少させることができる。従って、フィルタ20の温度が低いときにパイロット噴射を停止させれば、燃焼騒音の発生を抑制しつつ内燃機関1からのPMの排出量をフィルタ20にて連続再生可能な量にまで減少させ得る。そこで、本実施例では、内燃機関1から排出されるPMの量が、現時点でのフィルタ20の温度にて連続再生可能なPMの量よりも多くなるとパイロット噴射を禁止する。
図5は、本実施例に係るパイロット噴射制御のフローを示したフローチャートである。
本フローは加速時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。なお、他の実施例におけるフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
本フローは加速時等の内燃機関1の高負荷側への過渡運転時に繰り返し実行される。なお、他の実施例におけるフローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
ステップS401では、現時点での機関回転数で定常運転されているとした場合のフィルタ20の温度を算出する。定常状態における機関回転数とフィルタ20の温度との関係を予め実験等により求めてマップ化しECU35に記憶させておく。そして、このマップにステップS101で得られる機関回転数を代入して定常運転時のフィルタ20の温度を求めることができる。
ステップS402では、ステップS401で得られる定常運転時のフィルタ20の温度Tdcから、ステップS103で得られる現時点でのフィルタ20の温度Tdを減じた値が所定値よりも大きいか否か判定される。この所定値は、内燃機関1から排出されるPMの量がフィルタ20にて連続再生可能となる温度差の上限値として予め実験等により定められる。また、所定値は、ステップS401で得られる定常運転時でのフィルタ20の温度Tdと、ステップS103で得られる現時点でのフィルタ20の温度Tdと、が十分に近づいたとすることのできる値の上限値としてもよい。
ステップS403では、パイロット噴射が禁止される。なお、本実施例においては、ステップS403を実行するECU35が、本発明におけるパイロット噴射禁止手段に相当する。
ステップS404では、パイロット噴射が許可される。なお、本実施例においては、ステップS404を実行するECU35が、本発明におけるパイロット噴射手段に相当する。
このようにして、内燃機関1から排出されるPMの量がフィルタ20で連続酸化可能な量を超えた場合には、パイロット噴射を禁止することによりPMの排出量を減少させるので、大気中へのPM放出やフィルタ20へのPMの堆積を抑制しつつ、機関出力を向上させることができる。
1 内燃機関
1b 排気ポート
2 気筒
3 燃料噴射弁
4 コモンレール
5 燃料供給管
6 燃料ポンプ
7 燃圧調整装置
8 吸気枝管
9 吸気管
15 ターボチャージャ
15a コンプレッサハウジング
15b タービンハウジング
16 酸化触媒
18 排気枝管
19 排気管
20 パティキュレートフィルタ
24 排気温度センサ
25 バイパス通路
26 ウェイストゲートバルブ
28 燃料添加弁
29 燃料供給路
33 クランクポジションセンサ
35 ECU
36 アクセル開度センサ
1b 排気ポート
2 気筒
3 燃料噴射弁
4 コモンレール
5 燃料供給管
6 燃料ポンプ
7 燃圧調整装置
8 吸気枝管
9 吸気管
15 ターボチャージャ
15a コンプレッサハウジング
15b タービンハウジング
16 酸化触媒
18 排気枝管
19 排気管
20 パティキュレートフィルタ
24 排気温度センサ
25 バイパス通路
26 ウェイストゲートバルブ
28 燃料添加弁
29 燃料供給路
33 クランクポジションセンサ
35 ECU
36 アクセル開度センサ
Claims (4)
- 内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど前記燃料供給手段から供給される燃料を増加させる燃料供給量増加手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
過給機と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記過給圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど前記過給機による過給圧の上昇度合いを低下させる過給圧上昇手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記燃料供給手段から供給される燃料の噴射圧を定常運転時よりも上昇させ、且つ前記パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど噴射圧の上昇度合いを低下させる燃料噴射圧上昇手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集しつつ酸化させる連続再生式のパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関へ燃料を供給するときにメイン噴射に先立ってパイロット噴射を行うパイロット噴射手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を推定若しくは検出するフィルタ温度検出手段と、
前記内燃機関の高負荷側への過渡運転時において、前記パティキュレートフィルタの温度が所定値以下の場合には、パイロット噴射を禁止するパイロット噴射禁止手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005249164A JP2007064055A (ja) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005249164A JP2007064055A (ja) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007064055A true JP2007064055A (ja) | 2007-03-15 |
Family
ID=37926547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005249164A Withdrawn JP2007064055A (ja) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007064055A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2013190635A1 (ja) * | 2012-06-19 | 2013-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
2005
- 2005-08-30 JP JP2005249164A patent/JP2007064055A/ja not_active Withdrawn
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