JP3985098B2

JP3985098B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP3985098B2
Application number: JP2003096032A
Authority: JP
Inventors: 博幸西村; 絵理子屋敷
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: DE602004012014D1; DE602004012014T2; EP1464818A1; EP1464818B1; JP2004301053A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気ガス中に含まれる排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタの目詰まり防止に関し、エンジンの制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、パティキュレートと称される微粒子が含まれており、これを捕集して除去するパティキュレートフィルタが排気通路に備えられることがある。
【０００３】
このようなフィルタにおいては、エンジンの運転時間の増加と共に該フィルタ内に捕集蓄積されている排気微粒子量が増加し、これにより該フィルタが徐々に目詰まりを起こすので、一般に、所定の条件が成立したときに、該フィルタ内の排気微粒子の除去、すなわちフィルタの再生が行われる。
【０００４】
この所定の条件が成立したか否かを判定するために、フィルタの入力側及び出力側に排気圧力を検出する圧力センサ等を設けて、両圧力センサで検出された差圧に基づいてその捕集蓄積されている排気微粒子量を検出することがある。また、その検出精度を向上させるために、フィルタの温度を検出する温度センサを設け、検出された温度に応じて上記算出された排気微粒子量を補正することがある。
【０００５】
ところで、これらのセンサが故障した場合、フィルタ内に捕集蓄積されている排気微粒子量を精度よく検出することができなくなり、これに基づくパティキュレーフィルタの再生制御等に支障を及ぼす。そして、この結果、フィルタが目詰まりを起こしたり、この目詰まりに伴う異常燃焼等によりフィルタが故障し、さらには、フィルタが溶損する虞がある。
【０００６】
このようなセンサ故障に対処するものとして、例えば再生時期を判断するための差圧センサが故障したときは、前回の再生終了時からのエンジンの積算回転数やインタバル時間に基づいて再生時期の判断を実行するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２８０５４４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、同じ積算回転数であったとしても、例えば、ＥＧＲ量、すなわち排気系から吸気系に還流される排気ガス量が多くなるようなエンジン運転状態では、ＥＧＲ量が少ないエンジン運転状態よりも、エンジン本体から排出される排気微粒子が増加する傾向があるから、再生時期の正確な判定、換言すれば、フィルタの目詰まりを正確に判定することができず、上記フィルタ故障等の問題を確実に防止することはできない。
【０００９】
そこで、本発明は、パティキュレートフィルタに捕集されている排気微粒子量を検出するセンサに異常が生じた場合にでも、該フィルタの目詰まりやこれに伴う異常燃焼を防止することができるエンジンの制御装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、
エンジンの排気通路に設けられた捕集手段に捕集されている排気微粒子の捕集量に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、
該パラメータ値検出手段で検出されたパラメータ値に基づいて上記捕集手段に捕集されている排気微粒子量を推定する捕集量推定手段と、
該捕集量推定手段で推定された捕集量が予め定められた第１所定量以上か否かを判定する第１捕集量判定手段と、
該第１捕集量判定手段によって捕集量が上記第１所定量以上と判定されたときに、上記捕集手段に捕集されている排気微粒子を燃焼除去させて捕集手段を再生させる再生手段とが備えられたエンジンの制御装置であって、
上記捕集量推定手段で推定された捕集量を記憶する捕集量記憶手段と、
上記パラメータ値検出手段の異常を検出する異常検出手段と、
該異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量が第２所定量以上か否かを判定する第２捕集量判定手段と、
該第２捕集量判定手段によって捕集量が第２所定量以上と判定されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量に応じて再生手段の作動期間を設定する再生期間設定手段と、
上記異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、
異常が検出されないときに比べ、排気微粒子が捕集手段に目詰まりすることが抑制されるようにエンジンの運転状態を制御すると共に、上記パラメータ値検出手段の異常が検出された場合において、上記第２捕集量判定手段によって異常検出直前に捕集量記憶手段で記憶された捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、再生手段が、再生期間設定手段によって設定された作動期間の間、捕集手段の再生を実行した後、上記捕集手段の目詰まりを抑制する制御を行う目詰まり抑制手段とが備えられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、異常が検出されないときに比べ、エンジンの運転状態が制御されて排気微粒子が捕集手段に目詰まりするのが抑制されるから、パラメータ値検出手段の異常時の捕集手段の目詰まりや、これに伴う異常燃焼による捕集手段の故障が防止される。特に、上記異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたとき、異常検出直前に捕集量記憶手段で記憶された捕集量が第２所定量以上か否かが判定され、該捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、再生手段が、再生期間設定手段によって設定された作動期間の間、捕集手段の再生を実行して排気微粒子の捕集量を減少させた上で、目詰まりを抑制する制御が行われるから、捕集量が多いときにおける目詰まりや、これに伴う異常燃焼が確実に防止される。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、目詰まり抑制手段は、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、異常が検出されていないときに比べ、エンジンの運転状態に応じて排気ガスを吸気側に還流する排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させる制御と、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させる制御の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、異常が検出されていないときに比べ、排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させる制御と、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させる制御の少なくとも一方が行われる。
【００１４】
すなわち、排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させれば、燃焼室から排出される排気微粒子の排出量が抑制され、この結果、目詰まりや、これに伴う異常燃焼が防止される。また、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させれば、燃焼室から排出されるＮＯ２の排出量が増加して捕集手段による排気微粒子の燃焼が促進され、この結果、目詰まりや、これに伴う異常燃焼が防止される。また、これらの両方を実施すれば、一層効果的にこれらが防止されることとなる。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の発明は、エンジンの排気通路に設けられた捕集手段に捕集されている排気微粒子の捕集量に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、該パラメータ値検出手段で検出されたパラメータ値に基づいて捕集手段に捕集されている排気微粒子量を推定する捕集量推定手段と、該捕集量推定手段で推定された捕集量が予め定められた第１所定量以上か否かを判定する第１捕集量判定手段と、該第１捕集量判定手段によって捕集量が上記第１所定量以上と判定されたときに、上記捕集手段に捕集されている排気微粒子を燃焼除去させて捕集手段を再生させる再生手段とが備えられたエンジンの制御装置であって、上記パラメータ値検出手段の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、異常が検出されていないときに比べ、エンジンの運転状態に応じて排気ガスを吸気側に還流する排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させる制御と、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させる制御の少なくとも一方を行うことにより、排気微粒子が捕集手段に目詰まりすることを抑制する目詰まり抑制手段と、上記捕集量推定手段で推定された捕集量を記憶する捕集量記憶手段と、上記異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量が予め定められた第２所定量以上か否かを判定する第２捕集量判定手段とが備えられており、かつ、上記目詰まり抑制手段は、上記第２捕集量判定手段によって捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させる制御と、燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させる制御の両方を行い、上記第２捕集量判定手段によって捕集量が第２所定量以上でないと判定されたときは、排気ガス還流手段を制御して排気ガスの還流量を減少させる制御のみを行うことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出された場合において、第２捕集量判定手段によって異常発生直前の捕集量が第２所定量以上でないと判定されたときは、排気ガス還流手段を制御して排気ガスの還流量を減少させることが行われるから、捕集手段の目詰まりや、これに伴う異常燃焼が確実に防止されると共に、噴射時期を進角させることまでは行わないから噴射時期を進角させることにより生じやすい騒音が防止される。
【００１９】
一方、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出された場合において、第２捕集量判定手段によって異常発生直前の捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させること、及び、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させることの両方が行なわれるから、一方だけ行う場合よりも、捕集手段の目詰まりや、これに伴う異常燃焼が確実に防止されることとなる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、エンジンの排気通路に設けられた捕集手段に捕集されている排気微粒子の捕集量に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、該パラメータ値検出手段で検出されたパラメータ値に基づいて捕集手段に捕集されている排気微粒子量を推定する捕集量推定手段と、該捕集量推定手段で推定された捕集量が予め定められた第１所定量以上か否かを判定する第１捕集量判定手段と、該第１捕集量判定手段によって捕集量が上記第１所定量以上と判定されたときに、上記捕集手段に捕集されている排気微粒子を燃焼除去させて捕集手段を再生させる再生手段とが備えられたエンジンの制御装置であって、上記パラメータ値検出手段の異常を検出する異常検出手段と、エンジンの運転状態に応じて排気ガスを吸気側に還流する排気ガス還流手段を制御して排気ガスの還流量を減少させる排気ガス還流量減少手段を少なくとも含む複数の目詰まり抑制実行手段を有し、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、排気ガス還流量減少手段を他の目詰まり抑制実行手段よりも優先して作動させることにより、排気微粒子が捕集手段に目詰まりすることを抑制する目詰まり抑制手段と、上記捕集量推定手段で推定された捕集量を記憶する捕集量記憶手段と、上記異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量が予め定められた第２所定量以上か否かを判定する第２捕集量判定手段とが備えられており、かつ、上記目詰まり抑制手段は、上記第２捕集量判定手段によって捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、排気ガス還流量減少手段を作動させると共に他の目詰まり抑制実行手段を作動させることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出された場合において、異常検出直前に捕集量記憶手段で記憶された捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、目詰まりを抑制する制御として、排気ガス還流量減少手段だけでなく他の目詰まり抑制実行手段を作動させることで、捕集手段の目詰まりが強力に抑制されることとなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
本発明は、図１に示すディーゼルエンジン１に適用されている。このエンジン１は、例えば４気筒エンジンであって、エンジン本体２のシリンダボア内を上下動するピストン３が４つ備えられている（図１には１つのみ図示）。エンジン本体２のシリンダヘッドには気筒毎にインジェクタ４が備えられており、このインジェクタ４は気筒内燃焼室に燃料を直接噴射する。
【００３１】
そして、図外の燃料タンクとインジェクタ４との間の燃料供給経路上に高圧燃料ポンプ５及びコモンレール６が配置されている。ポンプ５は燃料タンクからコモンレール６に燃料を圧送し、コモンレール６は圧送された燃料を蓄積する。インジェクタ４が開弁すると、コモンレール６に蓄積された燃料がインジェクタ４の噴口から高圧で噴射される。このとき、インジェクタ４の開弁時間とコモンレール６内の燃圧を制御することにより燃料噴射量が制御可能である。また、インジェクタ４の開弁時期を制御することにより燃料噴射時期が制御可能である。なお、図中、燃料供給経路上の矢印は燃料の流れを示す。
【００３２】
吸気通路１０には、上流側から順に、エアクリーナ１１、エアフロメータ１２、過給機のコンプレッサ１３、インタークーラ１４、吸気量を調節する絞り弁１５、該絞り弁１５の開度を検出する絞り弁開度センサ１６、吸気温センサ１７、吸気圧センサ１８、そして吸気弁１９が備えられている。
【００３３】
排気通路２０には、上流側から順に、排気弁２１、過給機のタービン２２、第１排気温センサ２３、酸化触媒装置２４、第２排気温センサ２５、上流側圧力センサ２６、排気ガス中の排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ２７、下流側圧力センサ２８、そして第３排気温センサ２９が備えられている。また、排気通路２０の比較的上流部と吸気通路１０の比較的下流部との間にＥＧＲ通路３０が配設され、該通路３０上に排気還流量を調節するＥＧＲ弁３１が備えられている。なお、フィルタ２７には白金等の貴金属を含む酸化触媒物質がコーティングされている。
【００３４】
そして、エンジン本体２のクランクケースにはエンジン回転数センサ４１が、またシリンダブロックには水温センサ４２が設けられている。コモンレール６には燃料の蓄圧を検出するコモンレール圧センサ４３が設けられている。車室にはアクセルペダル４４の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ４５が設けられている。
【００３５】
このエンジン１のコントロールユニット５０は、上記各センサで検出される吸気量、吸気温、吸気圧、酸化触媒装置２４に流入する排気温、パティキュレートフィルタ２７に流入する排気温、フィルタ２７から出た後の排気温、フィルタ２７を挟む上流側及び下流側圧力、エンジン回転数、冷却水温、コモンレール６内の燃料蓄圧、並びにエンジン負荷等に基づいて、インジェクタ４及び高圧燃料ポンプ５に制御信号を出力する。
【００３６】
コントロールユニット５０は、エンジン回転数センサ４１によるエンジン回転数とアクセル開度センサ４５によるエンジン負荷とからＥＧＲ等を考慮して求められる基本燃料噴射量を冷却水温や吸気温等で補正して燃料噴射量を算出する。
【００３７】
コントロールユニット５０は、ＥＧＲ弁３１、及び吸気絞り弁１５を制御して、ＥＧＲ量を制御する。このＥＧＲ量は、図２のマップに示すように、エンジン負荷（アクセル開度）が大きいほど、また、エンジン回転数が大きいほど、小さくされる。
【００３８】
コントロールユニット５０は、フィルタ２７を挟む上流側及び下流側圧力との差圧及び第２排気温センサ２５で検出された温度を図３に示すマップに対照することにより、パティキュレートフィルタ２７に捕集されている排気微粒子の量を推定する。これによれば、推定される捕集量は、差圧が大きいときほど大きな値となる。また、検出された温度が所定の標準温度よりも高いときは、フィルタ内の圧損が少なくなるので、同じ差圧値でも標準温度時よりも大きな捕集量となる高温時用の特性を用いる。逆に、検出された温度が所定の標準温度よりも低いときは、フィルタ内の圧損が多くなるので、同じ差圧値でも標準温度時よりも小さな捕集量となる低温時用の特性を用いる。なお、これは、一例であり、温度毎にさらに細かく特性を設けてもよく、また、標準特性に対して温度に応じて補正係数を乗じるようにしてもよい。
【００３９】
コントロールユニット５０は、推定された捕集量が所定量以上となったときに、フィルタ２７に捕集されている排気微粒子の燃焼除去、すなわちフィルタ２７の再生を実行する。すなわち、吸気絞り弁１５の開度を非再生時よりも小さい開度に変更（閉側に変更）すると共に、ピストン３の圧縮上死点近傍での主噴射の後、膨張行程中に燃料を追加噴射（後噴射）を開始する。この後噴射は、当該後噴射で生成した未燃成分を酸化触媒装置２４や酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタ２７で酸化反応させることによりこれらを昇温させて、フィルタ２７を速やかに再生させることを目的とする。また、吸気絞り弁１５の開度の非再生時よりも小さい開度への変更は、新気の流入によるフィルタ２７の冷却を抑制し、その温度を効率的に上昇させることを目的とする。
【００４０】
ところで、圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５のいずれか１つにでも異常が生じると、上記捕集量Ｗの推定が行えなくなったり、その精度が低下することとなるが、その場合に、エンジン１が通常と同じ運転状態を継続していると、フィルタ２７が目詰まりを起こし、フィルタ２７の故障等を招く虞がある。そこで、本実施の形態に係るエンジン１の制御装置においては、圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５のいずれか１つにでも異常が生じた場合には、エンジンを制御してフィルタ２７の目詰まり抑制のための制御を行う。
【００４１】
以下、このセンサ異常時の目詰まり抑制制御の詳細について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４２】
まず、コントロールユニット５０は、ステップＳ１で、パティキュレートフィルタ２７の温度Ｔ（第２排気温センサ２５で検出されたもの）、フィルタ２７の上流側排気圧（上流側圧力センサ２６で検出されたもの）及び下流側排気圧（下流側圧力センサ２８で検出されたもの）、エンジン回転数等の上記各センサで検出された各種状態量を検出する。また、あわせて、この検出された上流側排気圧と下流側排気圧とに基づいてその差圧を算出する。次いで、ステップＳ２で、検出されたパティキュレートフィルタ２７の温度Ｔと算出された差圧とに基づき捕集量Ｗを算出する。
【００４３】
次に、ステップＳ３では、フラグＦ２が１か否かを判定し、ＮＯのとき、すなわちフラグＦ２が１でないときは、ステップＳ４で、上記捕集量Ｗが所定値α以上か否かを判定する（第１捕集量判定手段）。ここで、フラグＦ２の初期値は０であり、上記捕集量Ｗが所定値α以上となったときにステップＳ１７で１に設定され、再生により捕集量Ｗが所定値以下となったときにステップＳ２１で０にリセットされる。
【００４４】
そして、このステップＳ４の判定がＮＯのとき、すなわち捕集量Ｗが所定値α以上でないときは、ステップＳ５に進み、圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常の有無を判定する（異常検出手段）。ここで、圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常とは、例えば、センサ配線の断線やショートが発生して、図５に示すように、センサ出力値が予め設定された所定範囲（正常範囲）を逸脱したことをいい、このステップＳ５では、その出力値が予め設定された所定範囲内にあるときは、異常でない（ＮＯ）と判定し、その出力値が予め設定された所定範囲内を逸脱したときは、異常（ＹＥＳ）と判定する。なお、圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５のうちの少なくとも一つのセンサが異常の場合は、異常と（ＹＥＳ）と判定する。
【００４５】
そして、ステップＳ５の判定がＮＯのとき、すなわちセンサ異常がないときは、ステップＳ６で、現在の捕集量Ｗを捕集量Ｗａとして記憶し（捕集量記憶手段）、ステップＳ７で、運転状態に基づいて通常運転を行う。一方、ステップＳ５の判定がＹＥＳのとき、すなわちセンサ異常のときは、ステップＳ８で、ワーニングのランプを点灯すると共に、ステップＳ９で、フラグＦ３が１か否かを判定する。
【００４６】
そして、このステップＳ９の判定がＮＯのとき、すなわちフラグＦ３が１でないときは、ステップＳ１０で、１制御周期前に算出されて記憶されている捕集量、すなわちセンサ異常発生直前（図５参照）の捕集量Ｗａが所定値δ以上か否かを判定する（第２捕集量判定手段）。ここで、フラグＦ３の初期値は０であり、捕集量Ｗａが所定値δ以上のときにステップＳ１３で１に設定される。ここで、この所定値δは、所定値αよりも小さな値に設定されている。
【００４７】
そして、このステップＳ１０の判定がＮＯのとき、すなわち、センサ異常発生直前の捕集量Ｗａが所定値δ以上でないときは、ステップＳ１１で、ＥＧＲをカットする（目詰まり抑制手段、排気ガス還流量減少手段）。一方、ステップＳ１０の判定がＹＥＳのとき、すなわち、センサ異常発生直前の捕集量Ｗａが所定値δ以上のときは、ステップＳ１２で、この捕集量Ｗａに基づいて再生時間Ｃ２を設定する（再生期間設定手段）と共に、ステップＳ１３で、フラグＦ３に１を設定し、さらにステップＳ１４で、経過時間Ｃｂの計時を開始する。
【００４８】
次いで、ステップＳ１５では、この経過時間Ｃｂが上記再生時間Ｃ２より小さいか否かを判定し、ＹＥＳのとき、すなわち経過時間Ｃｂが上記再生時間Ｃ２以下のときは、ステップＳ１５で、再生を実行し（再生手段）、ＮＯのとき、すなわち経過時間Ｃｂが上記再生時間Ｃ２以下でないときは、ステップＳ１１で、ＥＧＲをカット（減少）する。つまり、捕集量Ｗａに基づいて算出された再生時間Ｃ２の間、再生を実行した後、ＥＧＲをカットするのである。
【００４９】
他方、ステップＳ４の判定がＹＥＳのとき、すなわち現在の捕集量Ｗが所定値α以上のときは、ステップＳ１７に進み、フラグＦ２に１を設定する。次いで、ステップＳ１８で、前述したステップＳ５と同様の方法で圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常の有無を判定し（異常検出手段）、ＮＯのとき、すなわちセンサ異常がないときは、ステップＳ１９で、現在の捕集量Ｗを捕集量Ｗａとして記憶する（記憶手段）。次いで、ステップＳ２０に進み、捕集量Ｗが所定値β以下か否か、すなわち、ステップＳ１６で行われるフィルタ２７の再生制御により捕集量Ｗが所定値β以下に減少したか否かを判定する。この所定値βは、前述の所定値αよりも小さな値に設定されている。
【００５０】
そして、このステップＳ２０の判定がＮＯのとき、すなわち捕集量Ｗが所定値β以下でないときは、ステップＳ１６で、フィルタ２７の再生を実行する（再生手段）。一方、ステップＳ２０の判定がＹＥＳのとき、すなわち捕集量Ｗが所定値β以下のときは、ステップＳ２１で、フラグＦ２に０を設定すると共に、ステップＳ７で、運転状態に基づく通常運転制御を行って、ステップＳ１に戻る。すなわち、フイルタ２７の再生を終了し、非再生時の制御に移行するのである。
【００５１】
一方、ステップＳ１８の判定がＹＥＳのとき、すなわちセンサ異常のときは、ステップＳ２２で、ワーニングのランプを点灯する共に、ステップＳ２３で、フラグＦ１が１か否かを判定する。
【００５２】
そして、このステップＳ２３の判定がＮＯのとき、すなわちフラグＦ１が１でないときは、ステップＳ２４で、１制御周期前に算出されて記憶されている捕集量、すなわちセンサ異常発生直前の捕集量Ｗａに基づいて再生継続時間Ｃ１を算出すると共に、ステップＳ２５で、フラグＦ１に１を設定し、さらにステップＳ２６で経過時間Ｃａの計時を開始する。ここで、この再生継続時間Ｃ１の捕集量Ｗａに対する特性は図６に示すように設定されており、その再生継続時間Ｃ１の値は、捕集量Ｗａが所定の値より小さいときは捕集量Ｗａが大きくなるほど大きくなる。ここで、捕集量Ｗａが所定の値より大きな領域で再生継続時間Ｃ１を飽和させるのは、センサ異常の状態でフィルタ２７が過熱するのを防止することを目的とする。
【００５３】
次いで、ステップＳ２７では、この経過時間Ｃａが上記再生継続時間Ｃ１より小さいか否かを判定し、ＹＥＳのとき、すなわち経過時間Ｃａが上記再生継続時間Ｃ１以下のときは、ステップＳ１６で、再生を実行し、ＮＯのとき、すなわち経過時間Ｃａが上記再生継続時間Ｃ１以下でないときは、ステップＳ２８で、ＥＧＲのカットのみ、またはＥＧＲのカットと噴射進角との両方を実行する。つまり、捕集量Ｗが所定値α以上となってフィルタ２７の再生を実行しているときにセンサ異常が発生した場合、異常発生直前の捕集量Ｗａに基づいて算出された再生継続時間Ｃ１の間、再生を実行した後、ＥＧＲ弁３１及び吸気絞り弁１５を制御し、吸気側に還流される排気ガス量のカット、すなわちＥＧＲカットと、燃料噴射時期の進角（他の目詰まり抑制実行手段）とを実行し、フィルタ２７の目詰まりの抑制を図るのである。ここで、燃料噴射時期は、通常運転時においても、エンジン回転数及びエンジン負荷（アクセル開度等）に応じて進角され、その進角量は、図７（ａ）に示すように、エンジン回転数が大きいほど、またエンジン負荷が大きいほど大きくされるが、本目詰まり抑制のための進角制御は、図７（ａ）のマップから定まる基本進角量に加え、所定の進角量分（例えば２°）、図７（ｂ）に示す高負荷高回転領域を除く所定の領域（目詰まり抑制進角領域）において追加進角を行うものである。換言すれば、所定の領域以外では、目詰まり抑制のための追加進角は行われず、ＥＧＲカットのみが行われることとなる。そして、この目詰まり抑制のための追加進角によれば、燃焼室から排出されるＮＯ２の排出量が増加してフィルタ２７による排気微粒子の燃焼が促進され、この結果、目詰まりや、これに伴う異常燃焼が防止されることとなる。また、ＥＧＲカットによれば、燃焼室から排出される排気微粒子の排出量が抑制され、この結果、目詰まりや、これに伴う異常燃焼が防止されることとなる。
【００５４】
次に、他の目詰まり抑制制御の例を図８のフローチャートを用いて説明する。なお、ステップＳ３１〜Ｓ３８までの制御は、図４のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ８の制御と同一であり、ステップＳ４２〜Ｓ５３までの制御は、図３のフローチャートのステップＳ１７〜Ｓ２７の制御と同一であるので、その説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００５５】
まず、ステップＳ３５の判定がＹＥＳのとき、すなわちセンサ異常のときは、ステップＳ３８で、ワーニングのランプを点灯すると共に、ステップＳ３９で、１制御周期前に算出されて記憶されている捕集量、すなわちセンサ異常発生直前の捕集量Ｗａが所定値δ以上か否かを判定する（第２捕集量判定手段）。
【００５６】
そして、このステップＳ３９の判定がＮＯのとき、すなわち、センサ異常発生直前の捕集量Ｗａが所定値δ以上でないときは、ステップＳ４０で、ＥＧＲをカットする。一方、ステップＳ４０の判定がＹＥＳのとき、すなわち、センサ異常発生直前の捕集量Ｗａが所定値δ以上のときは、ステップＳ４１で、ＥＧＲカット及び噴射進角を実行する。つまり、異常発生直前の捕集量Ｗａが所定値δ以上か否かにより、ＥＧＲカットのみを実行するか、ＥＧＲカット及び噴射進角の両方を実行するかを決定するのである。
【００５７】
また、本フローチャートの場合、ステップＳ５３（図３に示すフローチャートのステップＳ２７の処理に相当）の判定が、ＮＯのとき、すなわち経過時間Ｃａが再生継続時間Ｃ１を超えたときの処理が異なる。すなわち、この判定がＮＯのときは、必ずＥＧＲカット及び噴射進角の両方が実行される。すなわち、強力に目詰まりの抑制を図るのである。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態に係るエンジン１は、エンジン１の排気通路２０に設けられたパティキュレートフィルタ２７に捕集されている排気微粒子の捕集量Ｗに関連するパラメータ値としての上流側及び下流側排気圧力と温度Ｔを検出する圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５（パラメータ値検出手段）とを有すると共に、コントロールユニット５０によって構成されて、上記センサ２５，２６，２８の異常を検出する異常検出手段と、圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５で検出された上流側及び下流側排気圧力と温度Ｔに基づいてパティキュレートフィルタ２７に捕集されている排気微粒子量（捕集量Ｗ）を推定する捕集量推定手段と、該捕集量推定手段で推定された捕集量Ｗが予め定められた所定量α以上か否かを判定する捕集量判定手段と、該捕集量判定手段によって捕集量Ｗが所定量α以上と判定されたときに、フィルタ２７に捕集されている排気微粒子を燃焼除去させてフィルタ２７を再生させる再生手段とを備えると共に、上記異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたときは、異常が検出されないときに比べ、エンジン１の運転状態を制御して排気微粒子がパティキュレートフィルタ２７に目詰まりするのを抑制する目詰まり抑制手段を備える。
【００５９】
これによれば、異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたときは、異常が検出されないときに比べ、エンジン１の運転状態が制御されて排気微粒子がパティキュレートフィルタ２７に目詰まりするのが抑制され、圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常時のフィルタ２７の目詰まりや、これに伴う異常燃焼によるフィルタ２７の故障が防止される。
【００６０】
また、本エンジン１の目詰まり抑制手段は、異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたときは、異常が検出されていないときに比べ、エンジン１の運転状態に応じて排気ガスを吸気側に還流するＥＧＲ弁３１（排気ガス還流手段）を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させることと、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させることとの少なくとも一方を行う。
【００６１】
これによれば、異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたときは、異常が検出されていないときに比べ、ＥＧＲ弁３１を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させることと、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させることとの少なくとも一方が行われる。
【００６２】
すなわち、ＥＧＲ弁３１を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させれば、燃焼室から排出される排気微粒子の排出量が抑制され、この結果、目詰まりや、これに伴う異常燃焼が防止される。また、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させれば、燃焼室から排出されるＮＯ２の排出量が増加してパティキュレートフィルタ２７による排気微粒子の燃焼が促進され、この結果、目詰まりや、これに伴う異常燃焼が防止される。また、これらの両方を実施すれば、一層効果的にこれらが防止されることとなる。
【００６３】
そして、本エンジン１は、上記コントロールユニット５０で構成されて、上記捕集量推定手段で推定された捕集量Ｗを記憶する捕集量記憶手段と、上記異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたとき、異常検出直前に捕集量記憶手段で記憶された捕集量Ｗａが（第２）所定量δ以上か否かを判定する第２捕集量判定手段と、該第２捕集量判定手段によって捕集量Ｗａが所定量δ以上と判定されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量Ｗａに応じて再生手段の作動期間Ｃ２を設定する再生期間設定手段とが備えられており、目詰まり抑制手段は、上記第２捕集量判定手段によって異常検出直前に捕集量記憶手段で記憶された捕集量Ｗａが所定量δ以上と判定されたときは、再生手段が、上記再生期間設定手段によって設定された作動期間Ｃ２の間、フィルタ２７の再生を実行した後、目詰まりするのを抑制する。
【００６４】
これによれば、異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたとき、異常検出直前に捕集量記憶手段で記憶された捕集量Ｗａが所定量δ以上か否かが判定される。そして、該捕集量Ｗａが所定量δ以上と判定されたときは、再生手段が、再生期間設定手段によって設定された作動期間Ｃ２の間、フィルタ２７の再生を実行して排気微粒子の捕集量を減少させた上で、目詰まりするのが抑制されるから、捕集量が多いときにおける目詰まりや、これに伴う異常燃焼が確実に防止される。
【００６５】
さらに、本エンジン１の目詰まり抑制手段は、異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出された場合において、第２捕集量判定手段によって捕集量Ｗａが所定量δ以上と判定されたときは、ＥＧＲ弁３１を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させることと、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させることとの両方を行い、第２捕集量判定手段によって所定量δ以上でないと判定されたときは、ＥＧＲ弁３１を制御して排気ガスの還流量を減少させることのみを行う。
【００６６】
これによれば、異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出された場合において、第２捕集量判定手段によって異常発生直前の捕集量Ｗａが所定量δ以上でないと判定されたときは、ＥＧＲ弁３１を制御して排気ガスの還流量を減少させることが行われるから、フィルタ２７の目詰まりや、これに伴う異常燃焼が確実に防止されると共に、噴射時期の進角は行わないから噴射時期を進角させることにより生じやすい騒音が防止される。
【００６７】
一方、異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出された場合において、第２捕集量判定手段によって異常発生直前の捕集量Ｗａが所定量δ以上と判定されたときは、ＥＧＲ弁３１を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させること、及び、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させることの両方が行なわれるから、一方だけ行う場合よりも、フィルタ２７の目詰まりや、これに伴う異常燃焼が確実に防止されることとなる。
【００６８】
また、本エンジン１の目詰まり抑制手段は、エンジン１の運転状態に応じて排気ガスを吸気側に還流するＥＧＲ弁３１を制御して排気ガスの還流量を減少させる排気ガス還流量減少手段を少なくとも含む複数の目詰まり抑制実行手段を有し、異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたときは、排気ガス還流量減少手段を他の目詰まり抑制実行手段よりも優先して作動させる。
【００６９】
これによれば、異常検出手段によって異常が検出されたときは、排気微粒子の発生抑制効果が大きい排気ガス還流量減少手段が他の目詰まり抑制実行手段に優先して作動するから、フィルタ２７の目詰まりを効果的に抑制することができると共に、他の目詰まり抑制実行手段を作動させることによる弊害を抑制することができる。
【００７０】
また、本エンジン１の目詰まり抑制手段は、第２捕集量判定手段によって捕集量Ｗａが所定量δ以上と判定されたときは、排気ガス還流量減少手段を作動させると共に他の目詰まり抑制実行手段を作動させる。
【００７１】
これによれば、排気ガス還流量減少手段だけでなく他の目詰まり抑制実行手段を作動させることで、フィルタ２７の目詰まりが強力に抑制されることとなる。
【００７２】
また、本エンジン１は、捕集量推定手段で推定された捕集量Ｗが予め定められた所定量α以上か否かを判定する捕集量判定手段と、該捕集量判定手段によって捕集量Ｗが所定量α以上と判定されたときに、フィルタ２７に捕集されている排気微粒子を燃焼除去させてフィルタ２７を再生させる再生手段と、圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常を検出する異常検出手段とを備えると共に、上記捕集量推定手段で推定された捕集量Ｗを捕集量Ｗａとして記憶する捕集量記憶手段と、フィルタ２７の再生中に異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された異常前捕集量Ｗａに応じて再生手段の再生継続期間Ｃ１を設定する再生継続期間設定手段とを備え、上記再生手段は、再生中に異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたときは、上記再生継続期間設定手段によって設定された再生継続期間Ｃ１の間、フィルタ２７の再生を継続する。
【００７３】
これによれば、フィルタ２７の再生中に異常検出手段によって圧力センサ２６，２８、及び第２排気温センサ２５の異常が検出されたときは、再生継続期間設定手段によって設定された再生継続期間Ｃ１の間、フィルタ２７の再生が継続されるから、捕集されている排気微粒子が確実に減少し、この結果、フィルタ２７の目詰まりや、これに伴う異常燃焼等が防止される。
【００７４】
しかも、再生継続期間Ｃ１は異常前捕集量Ｗａに応じて設定されるから、無用に長い間再生を実行することによるフィルタ２７の過度の温度上昇や、これに伴うフィルタ２７の故障等が確実に防止される。
【００７５】
また、エンジン１の目詰まり抑制手段は、再生手段が、再生継続期間Ｃ１の間、フィルタ２７の再生を継続した後、目詰まりするのを抑制する。
【００７６】
これによれば、目詰まり抑制手段は、再生手段が、再生継続期間Ｃ１の間、フィルタ２７の再生を継続した後、目詰まりするのを抑制するから、目詰まりや、これに伴う異常燃焼を確実に防止することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態はディーゼルエンジンの場合について説明したが、本目詰まり抑制制御は、ガソリンエンジンにも広く適用可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、パティキュレートフィルタに捕集されている排気微粒子の捕集量に関連するパラメータ値としての上流側及び下流側排気圧力と温度を検出する圧力センサ及び排気温センサの異常が検出されたときは、異常が検出されないときに比べ、エンジンの運転状態を制御して排気微粒子がパティキュレートフィルタに目詰まりするのを抑制するようにしたから、該パティキュレートフィルタの目詰まりやこれに伴う異常燃焼を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンのシステム構成図である。
【図２】エンジン回転数及びエンジン負荷に対するＥＧＲ量特性のマップである。
【図３】差圧及び温度から捕集量を推定するときに用いるマップである。
【図４】目詰まり抑制制御の一例を示すフローチャートである。
【図５】センサ異常の説明図である。
【図６】再生継続期間の捕集量に対する特性のマップである。
【図７】エンジン回転数及びエンジン負荷に対する噴射進角特性のマップである。
【図８】目詰まり抑制制御の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
１０吸気通路
１５吸気絞り弁
１６吸気絞り弁開度センサ
２０排気通路
２５第２排気温センサ（パラメータ値検出手段）
２６，２８圧力センサ（パラメータ値検出手段）
２７パティキュレートフィルタ（捕集手段）
３１ＥＧＲ弁３１（排気ガス還流手段）
５０コントロールユニット（異常検出手段、目詰まり抑制手段、燃料噴射制御手段、捕集量推定手段、捕集量記憶手段、捕集量判定手段、再生手段、再生期間設定手段、排気ガス還流量減少手段、目詰まり抑制実行手段、第２捕集量判定手段、再生継続期間設定手段）

Claims

エンジンの排気通路に設けられた捕集手段に捕集されている排気微粒子の捕集量に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、
該パラメータ値検出手段で検出されたパラメータ値に基づいて上記捕集手段に捕集されている排気微粒子量を推定する捕集量推定手段と、
該捕集量推定手段で推定された捕集量が予め定められた第１所定量以上か否かを判定する第１捕集量判定手段と、
該第１捕集量判定手段によって捕集量が上記第１所定量以上と判定されたときに、上記捕集手段に捕集されている排気微粒子を燃焼除去させて捕集手段を再生させる再生手段とが備えられたエンジンの制御装置であって、
上記捕集量推定手段で推定された捕集量を記憶する捕集量記憶手段と、
上記パラメータ値検出手段の異常を検出する異常検出手段と、
該異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量が第２所定量以上か否かを判定する第２捕集量判定手段と、
該第２捕集量判定手段によって捕集量が第２所定量以上と判定されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量に応じて再生手段の作動期間を設定する再生期間設定手段と、
上記異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、異常が検出されないときに比べ、排気微粒子が捕集手段に目詰まりすることが抑制されるようにエンジンの運転状態を制御すると共に、上記パラメータ値検出手段の異常が検出された場合において、上記第２捕集量判定手段によって異常検出直前に捕集量記憶手段で記憶された捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、再生手段が、再生期間設定手段によって設定された作動期間の間、捕集手段の再生を実行した後、上記捕集手段の目詰まりを抑制する制御を行う目詰まり抑制手段とが備えられていることを特徴とするエンジンの制御装置。
目詰まり抑制手段は、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、異常が検出されていないときに比べ、エンジンの運転状態に応じて排気ガスを吸気側に還流する排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させる制御と、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させる制御の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
エンジンの排気通路に設けられた捕集手段に捕集されている排気微粒子の捕集量に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、
該パラメータ値検出手段で検出されたパラメータ値に基づいて捕集手段に捕集されている排気微粒子量を推定する捕集量推定手段と、
該捕集量推定手段で推定された捕集量が予め定められた第１所定量以上か否かを判定する第１捕集量判定手段と、
該第１捕集量判定手段によって捕集量が上記第１所定量以上と判定されたときに、上記捕集手段に捕集されている排気微粒子を燃焼除去させて捕集手段を再生させる再生手段とが備えられたエンジンの制御装置であって、
上記パラメータ値検出手段の異常を検出する異常検出手段と、
該異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、異常が検出されていないときに比べ、エンジンの運転状態に応じて排気ガスを吸気側に還流する排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させる制御と、燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させる制御の少なくとも一方を行うことにより、排気微粒子が捕集手段に目詰まりすることを抑制する目詰まり抑制手段と、
上記捕集量推定手段で推定された捕集量を記憶する捕集量記憶手段と、
上記異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量が予め定められた第２所定量以上か否かを判定する第２捕集量判定手段とが備えられており、
かつ、上記目詰まり抑制手段は、上記第２捕集量判定手段によって捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、排気ガス還流手段を制御して吸気側への排気ガスの還流量を減少させる制御と、燃料噴射制御手段を制御して噴射時期を進角させる制御の両方を行い、上記第２捕集量判定手段によって捕集量が第２所定量以上でないと判定されたときは、排気ガス還流手段を制御して排気ガスの還流量を減少させる制御のみを行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
エンジンの排気通路に設けられた捕集手段に捕集されている排気微粒子の捕集量に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、
該パラメータ値検出手段で検出されたパラメータ値に基づいて捕集手段に捕集されている排気微粒子量を推定する捕集量推定手段と、
該捕集量推定手段で推定された捕集量が予め定められた第１所定量以上か否かを判定する第１捕集量判定手段と、
該第１捕集量判定手段によって捕集量が上記第１所定量以上と判定されたときに、上記捕集手段に捕集されている排気微粒子を燃焼除去させて捕集手段を再生させる再生手段とが備えられたエンジンの制御装置であって、
上記パラメータ値検出手段の異常を検出する異常検出手段と、
エンジンの運転状態に応じて排気ガスを吸気側に還流する排気ガス還流手段を制御して排気ガスの還流量を減少させる排気ガス還流量減少手段を少なくとも含む複数の目詰まり抑制実行手段を有し、異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたときは、排気ガス還流量減少手段を他の目詰まり抑制実行手段よりも優先して作動させることにより、排気微粒子が捕集手段に目詰まりすることを抑制する目詰まり抑制手段と、
上記捕集量推定手段で推定された捕集量を記憶する捕集量記憶手段と、
上記異常検出手段によってパラメータ値検出手段の異常が検出されたとき、異常検出直前に上記捕集量記憶手段で記憶された捕集量が予め定められた第２所定量以上か否かを判定する第２捕集量判定手段とが備えられており、
かつ、上記目詰まり抑制手段は、上記第２捕集量判定手段によって捕集量が第２所定量以上と判定されたときは、排気ガス還流量減少手段を作動させると共に他の目詰まり抑制実行手段を作動させることを特徴とするエンジンの制御装置。