JP4463144B2 - 内燃機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなどにおいて、排ガス中のパティキュレートをフィルタで捕集することによって排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。

従来のディーゼルエンジンなどの排ガス浄化装置として、排気系にフィルタを設け、排ガス中のパティキュレート（以下「ＰＭ」という）をフィルタで捕集するものが、従来から知られている。また、フィルタにＰＭが過剰に堆積したときの、排圧の上昇によるエンジンの出力の低下や燃費の悪化を防止するために、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させることによってフィルタを再生することも、従来から知られており、例えば特許文献１に開示されている。

この排ガス浄化装置では、エンジンの排気系に、フィルタを再生するための再生装置が設けられている。この再生装置は、フィルタを加熱し、ＰＭを燃焼させるためのマイクロ波供給手段と、気体供給通路を介して酸素を含む気体をフィルタに供給するための気体供給手段と、気体供給通路を介して大気をフィルタに導入するための大気導入弁と、フィルタから排出された排ガスを気体供給通路に還流させるための気体還流通路と、フィルタをバイパスするバイパス通路と、これらの通路を切り換えるための各種の切換弁などを備えている。

フィルタの再生を行わないときには、切換弁による通路の切換によって、エンジンから排出された排ガスをフィルタに通し、排ガス中のＰＭをフィルタに捕集する。また、ＰＭの堆積量が所定量に達したときには、排ガスをフィルタをバイパスしてバイパス通路側に通すとともに、マイクロ波供給手段を作動させることによって、フィルタを加熱し、堆積したＰＭを燃焼させ、フィルタを再生する。この再生時には、気体供給通路を開放した状態で、気体供給手段により気体をフィルタに供給するとともに、大気導入弁を開弁することにより大気をフィルタに導入することによって、ＰＭの燃焼を促進する。また、大気温度および大気圧を検出し、これらの検出値に応じて大気導入弁の開度を補正することによって、フィルタに供給される気体の酸素濃度を一定に保ち、それにより、フィルタの再生を安定して行うようにしている。

しかし、この従来の排ガス浄化装置では、フィルタの再生装置が、フィルタを再生するための専用のものとして構成されている。このため、余分な設置スペースが必要になり、製造コストも上昇するとともに、例えば、フィルタの再生を、ポスト噴射によって、すなわちエンジンの膨張行程または排気行程に燃料を燃焼室に噴射することによって行うタイプの排ガス浄化装置には適用することができない。

また、この排ガス浄化装置では、ＰＭの燃焼を促進するための気体および大気が直接、フィルタに供給されるため、前述したように大気温度および大気圧に応じて大気導入弁の開度を補正することは、フィルタへの供給気体の酸素濃度を一定に保ち、安定したフィルタの再生を確保する上で有効である。しかし、例えばポスト噴射タイプの再生装置では、吸入空気は、フィルタに直接、供給されるのではなく、その一部が燃焼室で燃料とともに燃焼された後に、フィルタに供給される。このため、従来技術の補正手法を用いて吸入空気量を補正しても、燃焼室およびフィルタの双方に燃料に必要な酸素量を過不足なく供給することができず、燃焼室またはフィルタでの燃焼を安定して確保できないおそれがある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、燃焼室へのポスト噴射により、排ガス中に未燃燃料を供給することによってフィルタの再生を行う場合において、吸入空気を過不足なく供給することによって、燃焼室での安定した燃焼を確保できるとともに、フィルタでのパティキュレートの安定した燃焼を確保することで、フィルタを適切に再生することができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

特開平９−２８７４３４号公報

この目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３から排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化する内燃機関３の排ガス浄化装置１であって、排気系に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ９と、内燃機関３の膨張行程中または排気行程中に燃焼室３ｃに燃料を噴射するポスト噴射により、排ガス中に未燃燃料を供給し、フィルタ９に堆積したパティキュレートを燃焼させることによってフィルタ９を再生するための再生動作を実行する再生動作実行手段（インジェクタ６、ＥＣＵ２、図２のステップ１１）と、内燃機関３の燃焼室３ｃに吸入される吸入空気量ＱＡを調整するための吸気絞り弁（スロットル弁７）と、再生動作手段による再生動作の実行中に吸気絞り弁の開度（スロットル弁開度ＴＨ）を絞るように制御する吸気制御手段（ＥＣＵ２、図２のステップ９、１０）と、内燃機関３の温度（エンジン水温ＴＷ）を検出する温度検出手段（エンジン水温センサ２９）と、大気圧ＰＡを検出する大気圧検出手段（大気圧センサ３７）と、吸入空気の温度（吸気温ＴＡ）を検出する吸気温検出手段（吸気温センサ３３）と、再生動作の実行中、吸気絞り弁の開度を、検出された内燃機関３の温度が低いほど、より大きくなるように補正し、検出された大気圧ＰＡが低いほど、より大きくなるように補正し、検出された吸入空気の温度が高いほど、より大きくなるように補正する補正手段（ＥＣＵ２、図４〜図７）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、排ガス中のパティキュレートがフィルタに捕集される。また、再生動作実行手段の再生動作により、内燃機関の膨張行程中または排気行程中に燃焼室に燃料を噴射するポスト噴射を行い、排ガス中に未燃燃料を供給し、フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼させることによって、フィルタが再生される。また、この再生動作中、吸気制御手段により、吸気絞り弁の開度を絞るように制御することによって、吸入空気量が低減される。このように、再生動作中、吸入絞り弁を絞ることによって吸入空気量を低減するので、それにより、空燃比をリッチ側に制御し、内燃機関での燃焼温度および排ガス温度を高め、フィルタを昇温することによって、フィルタでの燃焼を安定して行うことができる。

また、内燃機関の温度、大気圧および吸入空気の温度をそれぞれ検出し、再生動作中における吸気絞り弁の開度を、検出されたこれら３つのパラメータに応じて補正する。平地と高地の間では、あるいは吸入空気の温度が変化すると、吸入空気の密度が変化する。本発明によれば、検出された大気圧が低いほど、また吸入空気の温度が高いほど、吸気絞り弁の開度をより大きくなるように補正することによって、吸入空気の密度の変化による影響を補償しながら、フィルタの再生に必要な酸素量を過不足なく供給できる。その結果、フィルタでのＰＭの安定した燃焼を確保でき、その再生を適切に行うことができる。

また、内燃機関の温度が変化すると、排ガスの温度に影響を及ぼすとともに、内燃機関の燃焼室での燃焼にも影響を及ぼす。本発明によれば、再生動作中、吸気絞り弁の開度を、内燃機関の温度が低いほど、より大きくなるように補正するので、内燃機関の温度による影響を補償しながら、特に低温時において、失火を防止し、燃焼室での安定した燃焼を確保することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明を適用した排ガス浄化装置１を、内燃機関３とともに示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒タイプのディーゼルエンジンである。

エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５（排気系）がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６（再生動作実行手段）が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。

インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク（いずれも図示せず）に順に接続されている。燃料タンクの燃料は、高圧ポンプによって昇圧された後、コモンレールを介してインジェクタ６に送られ、インジェクタ６から燃焼室３ｃに噴射される。また、インジェクタ６の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび噴射時期はＥＣＵ２によって設定され、インジェクタ６の開弁時間および開弁タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号により、設定した燃料噴射量ＱＩＮＪおよび噴射時期が得られるように制御される。

エンジン３の本体には、エンジン水温センサ２９が取り付けられている。エンジン水温センサ２９（機関温度検出手段）は、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ３０ａが取り付けられており、このマグネットロータ３０ａとＭＲＥピックアップ３０ｂによって、クランク角センサ３０が構成されている。クランク角センサ３０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。

吸気管４には、燃焼室３ｃに近い位置に、スロットル弁７（吸気絞り弁）が設けられている。スロットル弁７には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ７ａが接続されている。スロットル弁７の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨは、アクチュエータ７ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。また、スロットル弁開度ＴＨは、スロットル弁開度センサ３１によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

また、吸気管４には、スロットル弁７の上流側にエアフローセンサ３２が、下流側に吸気温センサ３３が、それぞれ設けられている。エアフローセンサ３２は、吸入空気量ＱＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、吸気温センサ３３（吸気温検出手段）は、吸入空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

排気管５には、上流側から順に、酸化触媒８およびフィルタ９が設けられている。酸化触媒８は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。フィルタ９は、排ガス中の煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することによって、大気中に排出されるＰＭを低減する。また、フィルタ９の表面には、酸化触媒８と同様の触媒（図示せず）が担持されている。

さらに、排気管５には、酸化触媒８のすぐ上流側およびフィルタ９のすぐ上流側に、第１排ガス温度センサ３４および第２排ガス温度センサ３５が、それぞれ設けられている。第１排ガス温度センサ３４は、酸化触媒８の上流側の排ガスの温度（以下「触媒前ガス温度」という）ＴＣＡＴＧを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。第２排ガス温度センサ３５は、フィルタ９の上流側の排ガスの温度（以下「フィルタ前ガス温度」という）ＴＤＰＦＧを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３６からアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、大気圧センサ３７（大気圧検出手段）から大気圧ＰＡを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。本実施形態では、ＥＣＵ２によって、再生動作実行手段、吸気制御手段および補正手段が構成されている。

前述した各種のセンサ２９〜３７からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、インジェクタ６の燃料噴射量ＱＩＮＪやスロットル弁開度ＴＨの制御を含むエンジン３の各種の制御を実行するとともに、フィルタ９を再生するための再生制御処理を実行する。

図２は、この再生制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。なお、本処理におけるフィルタ９の再生動作は、エンジン３の膨張行程中または排気行程中に燃焼室３ｃに燃料を噴射するポスト噴射によって行われ、それにより、排ガス中に未燃燃料を供給し、フィルタ９に堆積したＰＭを燃焼させることによって、フィルタ９が再生される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦを算出する。このＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦは、その時点においてフィルタ９に堆積しているＰＭの堆積量の推定値であり、図３に示すサブルーチンによって算出される。

まず、ステップ２１では、エンジン３から排出された、１ＴＤＣ当たりすなわち１燃焼ごとのＰＭの排出量ＱＥＸを算出する。このＰＭ排出量ＱＥＸの算出は、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、ＰＭ排出量マップ（図示せず）を検索することによって行われる。ＰＭ排出量マップは、エンジン３から排出されるＰＭの排出量を実験によって求め、その結果をエンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じてマップ化したものである。なお、燃料噴射量ＱＩＮＪは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、燃料噴射量マップ（図示せず）を検索することによって決定される。

次に、フィルタ酸素量ＱＯ２ＤＰＦを算出する（ステップ２２）。このフィルタ酸素量ＱＯ２ＤＰＦは、フィルタ９に供給される酸素量を表すものであり、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび吸入空気量ＱＡに応じて求められる。また、フィルタ温度ＴＤＰＦを算出する（ステップ２３）。このフィルタ温度ＴＤＰＦは、フィルタ１８の内部温度を表すものであり、吸入空気量ＱＡおよびフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧなどに応じて求められる。

次に、ＰＭ再生量ＱＲＮを算出する（ステップ２４）。このＰＭ再生量ＱＲＮは、再生動作を実行していない通常の運転中または再生動作中において、フィルタ９で燃焼され、再生されるＰＭの量を表す。ＰＭ再生量ＱＲＮは、上記のステップ２２、２３で求めたフィルタ酸素量ＱＯ２ＤＰＦおよびフィルタ温度ＴＤＰＦに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、算出される。このマップでは、ＰＭ再生量ＱＲＮは、フィルタ酸素量ＱＯ２ＤＰＦが大きいほど、またフィルタ温度ＴＤＰＦが高いほど、フィルタ９でＰＭが燃焼しやすいため、より大きな値に設定されている。

次いで、ステップ２１で算出したＰＭ排出量ＰＭＥからＰＭ再生量ＱＲＮを減算することによって、１ＴＤＣ当たりのＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦを算出する（ステップ２５）。次に、前回までに得られているＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦに、算出したＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦを加算することによって、今回のＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦを算出し（ステップ２６）、本サブルーチンを終了する。後述するように、このＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦは、フィルタ９の再生の終了時に値０にリセットされる。

図２に戻り、前記ステップ１に続くステップ２では、再生実行フラグＦ＿ＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、再生動作の実行中でないときには、ステップ１で算出したＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦが、再生動作の開始判定用の所定のしきい値ＳＱＲＥＦＯＮ（例えば９ｇ）以上であるか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯで、ＳＱＰＭＤＰＦ＜ＳＱＲＥＦＯＮのときには、フィルタ９におけるＰＭの堆積量がまだ少ないため、再生動作を実行しないものとして、ステップ４に進む。

このステップ４では、スロットル弁７の非再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＦＦを、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＱＩＮＪに応じて算出する。次に、求めた目標開度ＴＨＣＭＤＯＦＦを、スロットル弁７の目標開度ＴＨＣＭＤとして設定する（ステップ５）。このように目標開度ＴＨＣＭＤが設定されると、スロットル弁開度ＴＨがこの目標開度ＴＨＣＭＤになるように、アクチュエータ７ａに供給される電流のデューティ比がＥＣＵ２によって制御される。次に、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを値０に設定し（ステップ６）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３の答がＹＥＳで、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦがしきい値ＳＱＲＥＦＯＮに達したときには、再生動作を開始するものとして、再生実行フラグＦ＿ＲＥＯＮを「１」にセットする（ステップ７）。次いで、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦが、再生動作の終了判定用のしきい値ＳＱＲＥＦＯＦＦ以下であるか否かを判別する（ステップ８）。このしきい値ＳＱＲＥＦＯＦＦは、値０に近い小さな所定値に設定されている。

再生動作の開始時には、上記ステップ８の答はＮＯになるので、その場合には、ステップ９に進み、スロットル弁７の再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＮを算出する。この算出は、図４に示すサブルーチンによって算出される。

まず、ステップ３１では、目標開度ＴＨＣＭＤＯＮの基本値ＴＨＣＭＤＢＡＳＥを算出する。この基本値ＴＨＣＭＤＢＡＳＥは、常温および常圧時に設定されるべき目標開度に相当するものであり、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、基本値マップ（図示せず）を検索することによって算出される。この基本値マップでは、基本値ＴＨＣＭＤＢＡＳＥは、再生動作時にスロットル弁開度ＴＨを絞り、吸入空気量ＱＡを低減するために、前記ステップ４で算出される非再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＦＦよりも小さな値に設定されている。

以下、ステップ３２〜４０において、この基本値ＴＨＣＭＤＢＡＳＥに対する補正項である大気圧補正項ＣＰＡ、吸気温補正項ＣＴＡおよび水温補正項ＣＴＷを算出する。

まず、ステップ３２では、大気圧補正項ＣＰＡの基本値ＣＰＡＢＡＳＥを算出する。この基本値ＣＰＡＢＡＳＥは、目標開度ＴＨＣＭＤＯＮの基本値ＴＨＣＭＤＢＡＳＥに対する大気圧補正の重みを定めるものであり、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、対応するマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、大気圧ＰＡに応じ、図５の大気圧補正テーブルを検索することによって、大気圧補正係数ＫＰＡを算出する（ステップ３３）。この大気圧補正テーブルでは、大気圧補正係数ＫＰＡは、大気圧ＰＡが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、高地においては、吸入空気の密度が低く、フィルタ酸素量ＱＯ２ＤＰＦが低下するので、これを補償し、フィルタ９の再生に必要なフィルタ酸素量ＱＯ２ＤＰＦを確保するためである。次いで、算出した大気圧補正係数ＫＰＡを、ステップ３２で求めた基本値ＣＰＡＢＡＳＥに乗算することによって、大気圧補正項ＣＰＡを算出する（ステップ３４）。

同様に、ステップ３５では、吸気温補正項ＣＴＡの基本値ＣＴＡＢＡＳＥを、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、対応するマップ（図示せず）を検索することによって算出する。次に、吸気温ＴＡに応じ、図６の吸気温補正テーブルを検索することによって、吸気温補正係数ＫＴＡを算出する（ステップ３６）。この吸気温補正テーブルでは、吸気温補正係数ＫＴＡは、吸気温ＴＡが高いほど、より大きな値に設定されている。これは、吸気温ＴＡが高いほど、やはり吸入空気の密度が低いので、これを補償し、フィルタ９の再生に必要なフィルタ酸素量ＱＯ２ＤＰＦを確保するためである。次いで、算出した吸気温補正係数ＫＴＡを、ステップ３５で求めた基本値ＣＴＡＢＡＳＥに乗算することによって、吸気温補正項ＣＴＡを算出する（ステップ３７）。

次いで、ステップ３８では、水温補正項ＣＴＷの基本値ＣＴＷＢＡＳＥを、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、対応するマップ（図示せず）を検索することによって算出する。次に、エンジン水温ＴＷに応じ、図７の水温補正テーブルを検索することによって、水温補正係数ＫＴＷを算出する（ステップ３９）。

この水温補正テーブルでは、水温補正係数ＫＴＷは、エンジン水温ＴＷが所定温度ＴＷ０（例えば６０℃）以上のときには値１．０に設定され、所定温度ＴＷ０未満では、値１．０よりも大きく、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されている。エンジン３の温度が低いほど、燃焼状態が不安定になりやすく、特に再生動作のためにスロットル弁開度ＴＡを絞った場合には、吸入空気が不足し、燃焼室３ｃでの燃焼が不安定になり、失火に至るおそれがある。したがって、上記のように、エンジン水温ＴＷが低いほど、水温補正係数ＫＴＷをより大きな値に設定し、吸入空気量ＱＡを増加させることによって、再生動作時における失火を確実に防止し、燃焼室３ｃでの安定した燃焼を確保することができる。

次に、算出した水温補正係数ＫＴＷを、ステップ３８で求めた基本値ＣＴＷＢＡＳＥに乗算することによって、水温補正項ＣＴＷを算出する（ステップ４０）。

次いで、ステップ３１で算出した基本値ＴＨＣＭＤＢＡＳＥに、ステップ３４、３７および４０で算出した大気圧補正項ＣＰＡ、吸気温補正項ＣＴＡおよび水温補正項ＣＴＷを加算することによって、再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＮを算出し（ステップ４１）、本サブルーチンを終了する。

図２に戻り、前記ステップ９に続くステップ１０では、上記のように算出した再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＮを、スロットル弁７の目標開度ＴＨＣＭＤとして設定する。次いで、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを算出し（ステップ１１）、本処理を終了する。このポスト噴射量ＱＰＯＳＴの算出は、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧが所定の目標温度（例えば６００℃）になるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムによって行われる。これにより、フィルタ９を高温状態に維持し、堆積したＰＭを燃焼させることによって、フィルタ９が再生される。

一方、前記ステップ８の答がＹＥＳで、再生動作の実行中、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦがしきい値ＳＱＲＥＦＯＦＦ以下になったときには、再生動作によって、フィルタ９に堆積したＰＭが十分に燃焼し、その再生が完了したとして、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦを値０にリセットする（ステップ１２）。また、再生実行フラグＦ＿ＲＥＯＮを「０」にセットする（ステップ１３）ことによって、再生動作を終了させ、前記ステップ４〜６を実行する。

以上のように、本実施形態によれば、再生動作中、スロットル弁７の目標開度ＴＨＣＭＤをより小さな再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＮに設定することによって、スロットル弁開度ＴＨを絞り、吸入空気量ＱＡを低減する。これにより、空燃比をリッチ側に制御し、エンジン３での燃焼温度および排ガス温度を高め、フィルタを昇温することによって、フィルタ９での燃焼を安定して行うことができる。

また、検出された大気圧ＰＡおよび吸気温ＴＡに応じて、再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＮを補正するので、吸入空気の密度の変化による影響を補償しながら、フィルタ９の再生に必要な酸素量を過不足なく供給できる。その結果、フィルタ９でのＰＭの安定した燃焼を確保でき、その再生を適切に行うことができる。さらに、再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＮを、検出されたエンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に補正するので、内燃機関３の温度による影響を補償しながら、特に低温時において、失火を防止し、燃焼室３ｃでの安定した燃焼を確保することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、スロットル弁７の再生動作時の目標開度ＴＨＣＭＤＯＮを、エンジン水温ＴＷ、大気圧ＰＡおよび吸気温ＴＡのいずれにも応じて補正しているが、これらのパラメータの任意の１つまたは２つに応じて補正してもよい。

また、図５〜図７に示した大気圧補正テーブル、吸気温補正テーブルおよび水温補正テーブルは、あくまで例示であり、適用するエンジン３やフィルタ９の特性などに応じて適宜、変更してもよいことはもちろんである。例えば、図７の水温補正テーブルでは、低温時におけるエンジン３の燃焼状態の安定という観点から、エンジン水温ＴＷが低いときに、水温補正係数ＫＴＷをより大きくなるように設定しているが、排ガス温度への影響を考慮して、逆により小さな値に設定することも可能である。さらに、実施形態では、内燃機関３の温度を表すパラメータとして、エンジン水温ＴＷを用いているが、これに代えて、またはこれとともに、エンジン３の油温などを用いてもよい。

また、実施形態では、排ガス中への未燃燃料の供給を、インジェクタ６を用いた燃焼室３ｃへのポスト噴射によって行っているが、排気管５の酸化触媒８よりも上流側にインジェクタを別個に設け、燃料を排気管５内に直接、噴射するようにしてもよい。

さらに、実施形態は、本発明をディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ガソリンエンジンやクランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明を適用した排ガス浄化装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。 フィルタの再生制御処理を示すフローチャートである。 ＰＭ堆積量積算値の算出サブルーチンを示すフローチャートである。 再生動作時のスロットル弁の目標開度を算出するサブルーチンを示すフローチャートである。 大気圧補正係数を算出するためのテーブルの一例である。 吸気温補正係数を算出するためのテーブルの一例である。 水温補正係数を算出するためのテーブルの一例である。

符号の説明

１ 排ガス浄化装置
２ ＥＣＵ（再生動作実行手段、吸気制御手段、補正手段）
３ 内燃機関（エンジン）
３ｃ 燃焼室
５ 排気管（排気系）
６ インジェクタ（再生動作実行手段）
７ スロットル弁（吸気絞り弁）
９ フィルタ
２９ エンジン水温センサ（機関温度検出手段）
３３ 吸気温センサ（吸気温検出手段）
３７ 大気圧センサ（大気圧検出手段）
ＴＨ スロットル弁開度（吸気絞り弁の開度）
ＱＡ 吸入空気量
ＴＷ エンジン水温（内燃機関の温度）
ＰＡ 大気圧
ＴＡ 吸気温（吸入空気の温度）

Claims (1)

1. 内燃機関から排気系に排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
   前記排気系に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
   前記内燃機関の膨張行程中または排気行程中に燃焼室に燃料を噴射するポスト噴射により、排ガス中に未燃燃料を供給し、前記フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼させることによって当該フィルタを再生するための再生動作を実行する再生動作実行手段と、
   前記内燃機関の吸気系を流れる吸入空気量を調整するための吸気絞り弁と、
   前記再生動作手段による再生動作の実行中に前記吸気絞り弁の開度を絞るように制御する吸気制御手段と、
   前記内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、
   大気圧を検出する大気圧検出手段と、
   吸入空気の温度を検出する吸気温検出手段と、
   前記再生動作の実行中、前記吸気絞り弁の開度を、前記検出された内燃機関の温度が低いほど、より大きくなるように補正し、前記検出された大気圧が低いほど、より大きくなるように補正し、前記検出された吸入空気の温度が高いほど、より大きくなるように補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。

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