JP5464059B2 - エンジンの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気行程中に排気弁が開閉可能に構成されるともに、排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとが配設されたエンジンの制御方法及び制御装置に関する。

車両用等のエンジンにおいては、排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減するために排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に還流させる外部ＥＧＲシステムを使用するとともに、特にディーゼルエンジンにおいては、排気通路に排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯを酸化して浄化する酸化触媒と排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート）を捕集するパティキュレートフィルタとを配置して、排気ガスを浄化することが一般に行われている。

また、パティキュレートフィルタに捕集したパティキュレートの捕集量が多くなると、気筒内で燃焼させる燃料を噴射するメイン噴射に加えてメイン噴射後に燃料を気筒内に噴射する所謂ポスト噴射を行い、未燃燃料を酸化触媒に供給して燃焼させ、かかる燃焼熱によってパティキュレートフィルタの温度を上昇させてパティキュレートを燃焼させて除去するパティキュレートフィルタの再生処理が行われている。

しかしながら、パティキュレートフィルタの再生処理時には、排気ガスが高温となることから外部ＥＧＲシステムのＥＧＲバルブが損壊するおそれがあるので、パティキュレートフィルタの再生処理時に、外部ＥＧＲシステムに代えて、吸気行程中に排気弁を開いて排気通路から排気ガスの一部を気筒内に戻す所謂内部ＥＧＲを行い、燃焼を抑制してＮＯｘを低減させることが知られている。

この内部ＥＧＲに関して、例えば特許文献１には、パティキュレートフィルタの再生処理時に関するものではないが、予混合燃焼における混合気の着火時期と適正な着火時期とにずれがある場合に、排気弁を吸気弁が開弁されているエンジンの吸気行程中に開弁することで排気ガスを燃焼室内に導入して、混合気の低酸素化を図ることにより実際の着火時期を適正な着火時期に近づけることが開示されている。

特開２００７−１３８７７７号公報

ところで、パティキュレートフィルタの再生処理時に、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開いて内部ＥＧＲを行うことで、ＮＯｘを低減しつつパティキュレートフィルタの温度を上昇させることができるものの、ポスト噴射による未燃燃料の一部が排気ガスとともに気筒内に戻ることから、酸化触媒に供給する未燃燃料が不足し、パティキュレートを燃焼させて除去することができる所定温度までパティキュレートフィルタの温度を上昇させることができず、パティキュレートフィルタの再生処理を完全に行うことができない場合がある。

これに対しては、ポスト噴射の噴射量を多くすることで、酸化触媒に供給する未燃燃料を多くしてパティキュレートフィルタの温度をさらに上昇させることができるが、かかる場合には、排気ガスとともに気筒内に戻る未燃燃料の量も多くなり、気筒内に戻る未燃燃料の一部が吸気行程中に開いている吸気弁やその座面に付着して吸気弁のシール性を低下させる畏れがある。

そこで、本発明は、パティキュレートフィルタの再生処理時に、吸気弁のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの低減とパティキュレートフィルタの再生処理との両立を図ることができるエンジンの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。

このため、本願の請求項１に係る発明は、吸気行程中に排気弁が開閉可能に構成されるともに、排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとが配設されたエンジンの制御方法であって、圧縮上死点付近で行うメイン噴射後に燃料を気筒内に噴射するポスト噴射を実施して前記パティキュレートフィルタを再生させるフィルタ再生工程と、吸気行程中に排気弁を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ工程と、前記フィルタ再生工程と前記内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量するポスト噴射量増量工程と、前記ポスト噴射の噴射量が所定値に達した時点で前記パティキュレートフィルタの温度に関する値に基づいて前記パティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しない場合は前記内部ＥＧＲ工程を終了する内部ＥＧＲ終了工程と、を有している、ことを特徴とする。

ここに、「ポスト噴射の噴射量が所定値に達した時点」における「所定値」とは、吸気弁のシール性を低下させないポスト噴射による噴射量の限界値をいうものとする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記所定値が、気筒内の未燃燃料の量に基づいて設定される、ことを特徴とする。

更に、本願の請求項３に係る発明は、吸気行程中に排気弁が開閉可能に構成されるともに、排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとが配設されたエンジンの制御方法であって、圧縮上死点付近で行うメイン噴射後に燃料を気筒内に噴射するポスト噴射を実施して前記パティキュレートフィルタを再生させるフィルタ再生工程と、吸気行程中に排気弁を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ工程と、前記フィルタ再生工程と前記内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量するポスト噴射量増量工程と、ポスト噴射開始時から所定時間経過後の前記パティキュレートフィルタの温度に関する値に基づいて、前記パティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しないと予想される場合は前記内部ＥＧＲ工程を終了する内部ＥＧＲ終了工程と、を有している、ことを特徴とする。

また更に、本願の請求項４に係る発明は、吸気行程中に排気弁が開閉可能に構成されるとともに、排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとが配設されたエンジンの制御装置であって、圧縮上死点付近で行うメイン噴射後に燃料を気筒内に噴射するポスト噴射を実施して前記パティキュレートフィルタを再生させるフィルタ再生手段と、吸気行程中に排気弁を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ手段と、前記フィルタ再生手段と前記内部ＥＧＲ手段とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量させるポスト噴射量増量手段と、前記パティキュレートフィルタの温度に関する値を検出する温度検出手段と、前記ポスト噴射の噴射量が所定値に達した時点で前記パティキュレートフィルタの温度に関する値に基づいて前記パティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しない場合は前記内部ＥＧＲ手段の実行を停止するように制御する内部ＥＧＲ制御手段と、を有していることを特徴とする。

本願の請求項１に係る発明によれば、フィルタ再生工程と内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともにポスト噴射の噴射量を増量し、ポスト噴射の噴射量が所定値に達した時点でパティキュレートフィルタの温度に関する値に基づいてパティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しない場合は内部ＥＧＲ工程を終了する。

これにより、ポスト噴射の噴射量が所定値に達するまでは、吸気弁のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの発生を低減しながらパティキュレートフィルタの温度を上昇させることができ、ポスト噴射の噴射量が所定値に達した後は、内部ＥＧＲを終了して吸気弁のシール性を低下させることなく、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることができるので、吸気弁のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの低減とパティキュレートフィルタの再生処理との両立を図ることができる。

また、本願の請求項２に係る発明によれば、所定値が、気筒内の未燃燃料の量に基づいて設定されることにより、吸気弁のシール性を低下させないポスト噴射の噴射量の限界値をより精度良く設定することができるので、ＮＯｘの低減をより有効に行うことができ、前記効果をより有効に奏することができる。

更に、本願の請求項３に係る発明によれば、フィルタ再生工程と内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともにポスト噴射の噴射量を増量し、ポスト噴射開始時から所定時間経過後のパティキュレートフィルタの温度に関する値に基づいてパティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しないと予想される場合は内部ＥＧＲ工程を終了する。

これにより、ポスト噴射の噴射量が所定値に達する前のポスト噴射開始時から所定時間経過までは、吸気弁のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの発生を低減しながらパティキュレートフィルタの温度を上昇させることができ、ポスト噴射開始時から所定時間経過後は、パティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しないと予想される場合は、内部ＥＧＲ工程を終了して吸気弁のシール性を低下させることなく、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることができるので、吸気弁のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの低減とパティキュレートフィルタの再生処理との両立を図ることができる。

特に、ポスト噴射の噴射量が所定値に達する前の時点において、パティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しないと予想される場合は内部ＥＧＲを終了するので、パティキュレートフィルタの温度を早く上昇させることができ、フィルタの再生処理を行う時間を短縮することができる。

また更に、本願の請求項４に係る装置発明によれば、本願の請求項１に記載の方法発明と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係るエンジンのシステム構成を示す図である。 前記エンジンの吸気弁及び排気弁の開閉時期を示す図である。 前記エンジンの燃料の噴射時期を示す図である。 前記エンジンの制御を示すフローチャートである。 図４に示すエンジンの制御を行った場合における、ＤＰＦ再生処理及びＶＶＬのオン・オフ状態、ポスト噴射量、ＤＰＦ温度の変化の一例を示す図である。 前記エンジンの別の制御を説明するための説明図である。 前記エンジンの更に別の制御を示すフローチャートである。 図７に示すエンジンの制御を行った場合における、ＤＰＦ再生処理及びＶＶＬのオン・オフ状態、ポスト噴射量、ＤＰＦ温度、ＤＰＦ温度上昇率の変化の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンのシステム構成を示す図である。図１に示す本発明の実施形態に係るエンジン１は、複数の気筒が列状に配置された多気筒のディーゼルエンジンであり、エンジン１の各気筒には、吸気弁２が開かれる吸気行程において吸気ポート３から燃焼室４内に空気が吸入される。

気筒内の燃焼室４に吸入された空気は、圧縮行程においてピストン５によって圧縮されて高温・高圧状態にされ、圧縮上死点付近において燃料噴射弁６から気筒内の燃焼室４の高温・高圧状態の空気に軽油等の燃料が噴射され、膨張行程において燃料が自己着火して燃焼する。この燃焼によって生じた燃焼ガス、すなわち排気ガスは、排気弁７が開かれる排気行程において排気ポート８に排出される。

エンジン１では、これらの一連の動作が繰り返され、ピストン５は、気筒内において気筒中心軸方向に往復運動を繰り返している。ピストン５の往復運動は、ピストン５とクランクシャフト１０のピン部１１とを連結するコンロッド１２を介してクランクシャフト１０の回転運動に変換され、エンジン出力として取り出される。

燃料噴射弁６には、燃料タンクから燃料供給通路（共に不図示）を介して燃料が供給され、前記燃料供給通路には、燃料ポンプと高圧の燃料を蓄えるコモンレール（共に不図示）とが介設されている。これにより、燃料噴射弁６は、該燃料噴射弁６を開くことで気筒内に高圧の燃料を噴射することができるようになっている。また、燃料噴射弁６は、噴射量を可変することができるようになっている。

エンジン１では、燃料噴射弁６は、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、火種を作るためにメイン噴射前に気筒内に燃料を噴射するパイロット噴射とを実施するように制御されるが、パティキュレートフィルタを再生させるフィルタ再生処理時には、パイロット噴射及びメイン噴射に加えて、メイン噴射後に燃料を気筒内に噴射するポスト噴射を実施するように制御される。

吸気弁２は、クランクシャフト１０に駆動連結された吸気カムシャフト１３によってクランクシャフト１０の回転と同期して所定のタイミングで開閉され、排気弁７は、クランクシャフト１０に駆動連結された排気カムシャフト１４によってクランクシャフト１０の回転と同期して所定のタイミングで開閉されるようになっている。

また、排気弁７には、該排気弁７の開閉時期及びバルブリフト量を可変することができるリフト量可変機構（ＶＶＬ）１５が設けられており、このリフト量可変機構１５によって、排気弁７は、排気行程において排気弁７を開くとともに吸気行程中に開閉可能に構成されている。エンジン１では、ＶＶＬがオンにされると吸気行程中に排気弁７を開き、排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲを行うことができるようになっている。

吸気弁２によって開閉される吸気ポート３には、空気を気筒内の燃焼室４に供給する吸気通路１６が接続され、吸気通路１６には、燃焼室４に供給される空気の流れ方向において、空気の流れを安定させるサージタンク１７より上流側に、アイドリング時には吸入空気量を減らすように閉方向に制御される一方、非アイドリング時には全開に開閉制御されるスロットル弁１８が設けられている。

一方、排気弁７によって開閉される排気ポート８には、気筒内の燃焼室４において発生した排気ガスを大気中に排出する排気通路１９が接続され、排気通路１９には、排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタとしてのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）２０が設けられるとともに、大気中に排出される排気ガスの流れ方向においてＤＰＦ２０より上流側に、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯを酸化して浄化する酸化触媒２１が設けられている。

排気通路１９にはまた、ＤＰＦ２０の前後の差圧を検出する差圧センサ２２が設けられており、エンジン１では、差圧センサ２２によって検出される差圧が所定圧以上である場合に、圧縮上死点付近で行うメイン噴射後に燃料を気筒内に噴射するポスト噴射を実施して、未燃燃料を酸化触媒２１に供給し、ＤＰＦ２０の温度を上昇させてＤＰＦ２０に捕集したパティキュレートを燃焼させて除去し、ＤＰＦ２０の再生処理が行われる。

エンジン１にはまた、排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減するために、排気ガスの一部を排気通路１９から吸気通路１６に還流させる外部ＥＧＲ装置２３が設けられている。外部ＥＧＲ装置２３は、排気ガスの流れ方向において酸化触媒２１より上流側の排気通路１９から分岐して、スロットル弁１８とサージタンク１７との間の吸気通路１６に繋がる還流経路２４を備え、還流通路２４には、排気通路１９から吸気通路１６に還流させるＥＧＲガスの流れ方向において上流側から、高温のＥＧＲガスを冷却する水冷式のＥＧＲクーラ２５と、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２６とが設けられている。

また、エンジン１では、排気ガスの温度を検出する第１の温度センサ２７が、排気通路１９における還流通路２３との分岐部近傍に該分岐部の上流側に配置され、酸化触媒２８の温度を検出する第２の温度センサ２８が、排気通路１９における酸化触媒２１の上流側に配置され、ＤＰＦ２０の温度及び該温度の上昇率を検出する第３の温度センサ２９が、排気通路１９におけるＤＰＦ２０の上流側且つ酸化触媒２１の下流側に配置されている。温度センサ２７、２８、２９としては、例えば熱電対等を用いることができる。

なお、図示されていないが、エンジン１に関係する構成として、吸気通路１６内に設けられるエアクリーナ、吸入空気の量を検出するエアフローセンサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、吸気圧を検出する吸気圧センサ、排気圧を検出する排気圧センサ、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ等の構成が設けられている。

また、エンジン１には、該エンジン１及びそれに関係する構成を制御するコントロールユニットＣが設けられている。このコントロールユニットＣは、エンジン１の総合的な制御装置であり、温度センサ２７、２８、２９、差圧センサ２２、エアフローセンサ、アクセル開度センサ、吸気圧センサ、排気圧センサ、エンジン回転数センサ等からの各種制御情報に基づいて、スロットル弁１８、ＥＧＲバルブ２６、燃料噴射弁６、リフト量可変機構１５等の各種作動制御を行う。

本実施形態では、コントロールユニットＣは、ＤＰＦ２０の再生処理を行う際に、吸気行程中に排気弁７を開くとともにポスト噴射を実施し、ポスト噴射は、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに噴射量を増量し、ポスト噴射の噴射量が吸気弁２のシール性を低下させない限界値である所定値に達した時点でＤＰＦ２０の温度がパティキュレートを燃焼させて除去することができる所定温度に達しない場合は吸気行程中に排気弁７を開くことを停止するように制御する。

また、コントロールユニットＣは、吸気行程中に排気弁７を開くとともにポスト噴射を実施する場合に、気筒内の未燃燃料の量を算出することができるようになっている。気筒内の未燃燃料の量は、エンジン回転数、吸気圧、排気圧、ポスト噴射量などから算出される。なお、コントロールユニットＣは、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。

以上の構成を備えたエンジン１では、通常運転時には、外部ＥＧＲ装置２４を用いてＮＯｘを低減するとともに、ＤＰＦ２０を用いてパティキュレートを捕集することが行われているが、前述したように、例えば、差圧センサ２２によって検出されるＤＰＦ２０の前後の差圧が所定圧以上になると、ＥＧＲバルブ２６を閉じて、ＤＰＦ２０の再生が開始される。

本実施形態では、ポスト噴射を実施してパティキュレートフィルタを再生させるフィルタ再生工程と、吸気行程中に排気弁を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ工程と、フィルタ再生工程と内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量するポスト噴射量増量工程とが行われる。

図２は、前記エンジンの吸気弁及び排気弁の開閉時期を示す図であり、図２では、内部ＥＧＲ工程を行う際の吸気弁及び排気弁の開閉時期を示している。また、図３は、前記エンジンの燃料の噴射時期を示す図であり、図３では、フィルタ再生工程を行う際の燃料の噴射時期を示している。エンジン１では、ＤＰＦ２０の再生が開始されると、先ず、図２に示すように、吸気行程において吸気弁２が開かれるとともに排気弁７が開かれ、図３に示すように、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が実施される。

以下、エンジン１において実行されるフィルタ再生処理時の制御について説明する。
図４は、前記エンジンの制御を示すフローチャートであり、図５は、図４に示すエンジンの制御を行った場合における、ＤＰＦ再生処理及びＶＶＬのオン・オフ状態、ポスト噴射量、ＤＰＦ温度の変化の一例を示す図である。なお、図５では、ＤＰＦ２０の再生処理を行う期間を時間ｔ_１から時間ｔ_４として表し、ポスト噴射の噴射量が吸気弁２のシール性を低下させない限界値である制限値をＱ_Ｌとして表し、時間ｔ_１におけるＤＰＦ２０の温度をＴ_０として表し、ＤＰＦ２０に捕集したパティキュレートを燃焼させて除去することができる所定温度をＴ_Ｄとして表している。

エンジン１では、例えば、差圧センサ２２によって検出されるＤＰＦ２０の前後の差圧が所定圧以上になると、ＤＰＦ２０の再生が開始され（ステップＳ１）、ＶＶＬがオンにされ、吸気行程中に排気弁７を開くように排気弁７の作動が制御され（ステップＳ２）、ポスト噴射の噴射量が設定される（ステップＳ３）。ポスト噴射は、図５に示すように、
ポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに達するまでは、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに噴射量が増量するように設定される。

そして、パイロット噴射及びメイン噴射に加えて、ステップＳ３において設定される噴射量でポスト噴射が実施されるように燃料噴射弁６の作動が制御される（ステップＳ４）。次に、ＶＶＬがオンであるか否かが判定され（ステップＳ５）、これがＹＥＳの場合、すなわちＶＶＬがオンである場合、ポスト噴射量の制限値Ｑ_Ｌが設定される（ステップＳ６）。

ポスト噴射量の制限値Ｑ_Ｌは、気筒内の未燃燃料の量に基づいて設定され、気筒内の未燃燃料の量が多い場合は気筒内の未燃燃料の量が少ない場合に比べて未燃燃料が吸気弁２やその座面に付着しやすいので気筒内の未燃燃料の量が少ない場合に比べて小さく設定される。

ステップＳ６においてポスト噴射量の制限値Ｑ_Ｌが設定されると、ステップＳ３において設定されたポスト噴射量がポスト噴射量の制限値Ｑ_Ｌに到達したか否かが判定される（ステップＳ７）。ポスト噴射開始時には、ステップＳ７での判定結果がＮＯであるので、すなわちポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達していないので、次に、ＤＰＦ２０の再生が完了したか否かが判定される（ステップＳ１０）。

ポスト噴射開始時には、ステップＳ１０での判定結果がＮＯであるので、すなわちＤＰＦ２０の再生が完了していないので、ステップＳ３に戻り、ポスト噴射の噴射量が、ポスト噴射開始時から時間とともに噴射量が増量するように設定され（ステップＳ３）、ステップ３において設定された噴射量でポスト噴射が実施される（ステップＳ４）。

そして、ＶＶＬがオンであるか否かが判定され（ステップＳ５）、ＶＶＬがオンであるので、ポスト噴射量の制限値Ｑ_Ｌが設定され（ステップＳ６）、ポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達したか否かが判定される（ステップＳ７）。ステップＳ７での判定結果がＹＥＳになるまで、すなわちポスト噴射量が制限値に到達するまで、ステップＳ１０、Ｓ３〜Ｓ６が繰り返され、ステップＳ７での判定結果がＹＥＳになると、すなわちポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達すると、ＤＰＦ２０の温度がパティキュレートを燃焼させて除去することができる所定温度Ｔ_Ｄに到達していないか否かが判定される（ステップＳ８）。

ステップＳ８での判定結果がＹＥＳの場合、すなわちＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達していない場合、ＶＶＬがオフにされ、吸気行程中に排気弁７を開くことを停止するように排気弁７の作動が制御される（ステップＳ９）。図５に示すように、ポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達した時間ｔ_２においてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達していない場合はＶＶＬがオフにされる。

そして、ＤＰＦ２０の再生が完了したか否かが判定される（ステップＳ１０）。ステップＳ１０での判定結果がＮＯである場合、すなわちＤＰＦ２０の再生が完了していない場合、ステップＳ３に戻り、ポスト噴射量が設定され、ポスト噴射が実施される（ステップＳ４）。ＶＶＬをオフにした後は、ポスト噴射量を制限値Ｑ_Ｌより増量させても吸気弁２のシール性を低下させないので、ポスト噴射量は、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに噴射量をさらに増量するように設定される。

ＶＶＬがオフにされた後は、ステップＳ５での判定結果がＮＯであるので、ＤＰＦ２０の再生が完了するまで、ステップＳ３、Ｓ４が繰り返される。図５に示すように、ＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達した時間ｔ_３まで、ポスト噴射量は、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに噴射量を増量し、ＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達した後は、所定温度を保持するようにポスト噴射量が設定される。そして、ステップＳ１０での判定結果がＹＥＳになると、すなわちＤＰＦ２０の再生が完了したと判定されると、ポスト噴射を停止して、ＤＰＦ２０の再生処理を終了する。なお、ＤＰＦの再生が完了したか否かは、例えば差圧センサ２２によって検出される差圧が所定圧以下になったか否か、または再生時間が所定時間経過したか否かによって判定される。

一方、ステップＳ７での判定結果がＹＥＳになったときに、ステップＳ８での判定結果がＮＯの場合、すなわちＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達している場合、ＤＰＦ２０の再生が完了するまで、ＶＶＬがオンにされた状態のまま、噴射量が制限値Ｑ_Ｌに設定された状態でポスト噴射が実施される。そして、ステップＳ１０での判定結果がＹＥＳになると、すなわちＤＰＦ２０の再生が完了したと判定されると、ＶＶＬをオフにするとともにポスト噴射を停止して、ＤＰＦ２０の再生処理を終了する。

このように、本実施形態に係るエンジン１の制御では、ポスト噴射を実施してＤＰＦ２０を再生させるフィルタ再生工程と、吸気行程中に排気弁７を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ工程と、フィルタ再生工程と内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量するポスト噴射量増量工程と、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達した時点でＤＰＦ２０の温度に関する値、具体的にはＤＰＦ２０の温度に基づいてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合は内部ＥＧＲ工程を終了する内部ＥＧＲ終了工程と、を有している。

これにより、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達するまでは、吸気弁２のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの発生を低減しながらＤＰＦ２０の温度を上昇させることができ、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達した後は、内部ＥＧＲを終了して吸気弁２のシール性を低下させることなく、ＤＰＦ２０の温度を上昇させることができるので、吸気弁のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの低減とパティキュレートフィルタの再生処理との両立を図ることができる。

また、所定値Ｑ_Ｌが、気筒内の未燃燃料の量に基づいて設定されることにより、吸気弁のシール性を低下させないポスト噴射の噴射量の限界値をより精度良く設定することができるので、ＮＯｘの低減をより有効に行うことができ、前記効果をより有効に奏することができる。

図４に示すエンジン１の制御では、ＤＰＦ２０の再生処理時に、吸気行程中に排気弁７を開くとともにポスト噴射をポスト噴射開始時から時間の経過とともに噴射量を増量して行い、噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達した時点でＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合にＶＶＬをオフにしているが、噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達する前に、噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達する時点でＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しないと予想される場合はその時点でＶＶＬをオフにすることも可能である。

図６は、前記エンジンの別の制御を説明するための説明図であり、噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達する前に、噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達する時点でＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しないと予想される場合はその時点でＶＶＬをオフにする制御を行った場合における、ＤＰＦ再生処理及びＶＶＬのオン・オフ状態、ポスト噴射量、ＤＰＦ温度の変化を示す図である。

図６に示すように、ＤＰＦ２０の再生処理時に、ＶＶＬをオンにして吸気行程中に排気弁７を開くとともにポスト噴射をポスト噴射開始時から時間の経過とともに噴射量を増量して行い、噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達する前にポスト噴射開始時から所定時間経過後の時間ｔ_２’において、ＤＰＦ２０の温度に関する値を検出し、具体的にはＤＰＦ２０の温度Ｔ_２’を検出するとともにＤＰＦ２０の温度の上昇率を検出し、検出されたＤＰＦ２０の温度Ｔ_２’及びＤＰＦ２０の温度の上昇率に基づいて、時間ｔ_２におけるＤＰＦ２０の温度Ｔ_２を推定し、推定された時間ｔ_２におけるＤＰＦ２０の温度Ｔ_２が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合は、ＶＶＬをオフにしてポスト噴射によってＤＰＦ２０の温度を上昇させるように制御することも可能である。

なお、この場合、コントロールユニットＣは、第３の温度センサ２９によって検出される時間ｔ_２’におけるＤＰＦ２０の温度及び該温度の上昇率に基づいて、時間ｔ_２におけるＤＰＦ２０の温度Ｔ_２を推定し、推定された時間ｔ_２におけるＤＰＦ２０の温度Ｔ_２が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合は、ＶＶＬをオフにするように制御する。

このように、エンジン１の制御において、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達した時点でＤＰＦ２０の温度に基づいてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合は内部ＥＧＲ工程を終了することに代えて、ポスト噴射開始時から所定時間経過後ｔ_２のＤＰＦ２０の温度に関する値、具体的にはＤＰＦ２０の温度Ｔ_２及び該温度の上昇率に基づいて、ＤＰＦ２０の温度Ｔ_２が所定温度Ｔ_Ｄに達しないと予想される場合は内部ＥＧＲ工程を終了するようにすることも可能である。

かかる場合においても、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達する前のポスト噴射開始時から所定時間経過までは、吸気弁２のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの発生を低減しながらＤＰＦ２０の温度を上昇させることができ、ポスト噴射開始時から所定時間経過後は、ＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しないと予想される場合は、内部ＥＧＲ工程を終了して吸気弁２のシール性を低下させることなく、ＤＰＦ２０の温度を上昇させることができるので、吸気弁のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの低減とパティキュレートフィルタの再生処理との両立を図ることができる。

特に、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達する前の時点ｔ_２’において、ＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しないと予想される場合は内部ＥＧＲを終了するので、ＤＰＦ２０の温度を早く上昇させることができ、ＤＰＦ２０の再生処理を行う時間を短縮することができる。

図４に示すエンジン１の制御において、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達した時点でＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合においても、ポスト噴射の噴射量を所定値Ｑ_Ｌに設定した状態でポスト噴射を所定時間実行したときにＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達すると予想される場合はＶＶＬをオンにしたままでポスト噴射を行うようにすることも可能である。

図７は、前記エンジンの更に別の制御を示すフローチャートであり、図８は、図７に示すエンジンの制御を行った場合における、ＤＰＦ再生処理及びＶＶＬのオン・オフ状態、ポスト噴射量、ＤＰＦ温度、ＤＰＦ温度上昇率の変化の一例を示す図である。なお、図７に示すエンジンの制御において、図４に示すエンジンの制御と同様のステップは同一符号を付して説明を省略する。また、図８では、ＤＰＦ２０の再生処理を行う期間を時間ｔ_１１から時間ｔ_１４として表し、ポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達した時間をｔ_１２として表し、噴射量を所定値Ｑ_Ｌに設定した状態でポスト噴射を所定時間実行する期間を時間ｔ_１２から時間ｔ_１３として表している。

図７に示すエンジンの制御においても、図４に示すエンジンの制御と同様に、ＤＰＦ２０の再生が開始され（ステップＳ１）、ＶＶＬがオンにされ（ステップＳ２）、ポスト噴射の噴射量が設定される（ステップＳ３）。ポスト噴射は、ポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに達するまでは、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに噴射量が増量するように設定される。

次に、ＶＶＬがオンであるか否かが判定され（ステップＳ５）、ＶＶＬがオンである場合、ポスト噴射量の制限値Ｑ_Ｌが設定され（ステップＳ６）、ポスト噴射量がポスト噴射量の制限値Ｑ_Ｌに到達したか否かが判定される（ステップＳ７）。ポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達するまでステップＳ１０、Ｓ３〜Ｓ６が繰り返され、時間ｔ_１２においてポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達すると、ＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達していないか否かが判定される（ステップＳ８）。

ステップＳ８での判定結果がＮＯの場合、すなわちＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達している場合は、図４に示すエンジンの制御と同様に、ＤＰＦ２０の再生が完了するまで、ＶＶＬがオンにされた状態のまま、噴射量が制限値Ｑ_Ｌに設定された状態でポスト噴射が実施される。

一方、ステップＳ８での判定結果がＹＥＳの場合、すなわちＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達していない場合はさらに、所定時間内にＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達しないか否かが判定される（ステップＳ１１）。ポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達した時間ｔ_１２において、ＤＰＦ２０の温度に関する値、具体的にはＤＰＦ２０の温度及び該温度の上昇率に基づいて、噴射量を所定値Ｑ_Ｌに設定した状態でポスト噴射を所定時間（時間ｔ_１２から時間ｔ_１３まで）実行したときに時間ｔ_１３においてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達しないか否かが判定される。

ステップＳ１１での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち所定時間内にＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達しない場合、ＶＶＬがオフにされ（ステップＳ９）、前述した図４に示すエンジンの制御と同様に制御されるが、ステップＳ１１での判定結果がＮＯの場合、すなわち所定時間内にＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達する場合は、ステップＳ１０、Ｓ３〜Ｓ８、Ｓ１１が繰り返される。

図８に示すように、ポスト噴射量が制限値Ｑ_Ｌに到達した時間ｔ_１２においてＤＰＦ２０の温度及び該温度の上昇率に基づいて、噴射量を所定値Ｑ_Ｌに設定した状態でポスト噴射を所定時間実行したときに時間ｔ_１３においてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに到達する場合は、ＶＶＬをオンにした状態で、噴射量を所定値Ｑ_Ｌに設定してポスト噴射が実施される。

そして、ステップＳ１０での判定結果がＹＥＳになると、すなわちＤＰＦ２０の再生が完了したと判定されると、ＶＶＬをオフにするとともにポスト噴射を停止して、ＤＰＦ２０の再生処理を終了する。

なお、この場合、コントロールユニットＣは、第３の温度センサ２９によって検出される時間ｔ_１２におけるＤＰＦ２０の温度及び該温度の上昇率に基づいて、噴射量を所定値Ｑ_Ｌに設定した状態でポスト噴射を所定時間実行したときに時間ｔ_１３におけるＤＰＦ２０の温度を推定し、推定された時間ｔ_１３におけるＤＰＦ２０の温度Ｔ_１３が所定温度Ｔ_Ｄに到達しない場合はＶＶＬをオフにし、推定された時間ｔ_１３におけるＤＰＦ２０の温度Ｔ_１３が所定温度Ｔ_Ｄに到達する場合はＶＶＬをオンにしたまま継続するように制御する。

このように、本実施形態に係るエンジン１の更に別の制御では、ポスト噴射を実施してＤＰＦ２０を再生させるフィルタ再生工程と、吸気行程中に排気弁７を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ工程と、フィルタ再生工程と内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量するポスト噴射量増量工程と、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達した時点でＤＰＦ２０の温度に関する値、具体的にはＤＰＦ２０の温度及び該温度の上昇率に基づいてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合は内部ＥＧＲ工程を終了する内部ＥＧＲ終了工程と、を有している。

これにより、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達するまでは、吸気弁２のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの発生を低減しながらＤＰＦ２０の温度を上昇させることができ、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達した後は、ＤＰＦ２０の温度及び該温度の上昇率に基づいてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合は内部ＥＧＲを終了して吸気弁２のシール性を低下させることなく、ＤＰＦ２０の温度を上昇させることができるので、吸気弁のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの低減とパティキュレートフィルタの再生処理との両立を図ることができる。

本実施形態に係るエンジン１の更に別の制御では、ポスト噴射の噴射量が所定値Ｑ_Ｌに達した時点でＤＰＦ２０の温度及び該温度の上昇率に基づいてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達する場合は内部ＥＧＲ工程を継続するので、ＮＯｘをより有効に低減させることができ、吸気弁２のシール性を低下させることなく、ＮＯｘの低減とパティキュレートフィルタの再生処理との両立を図ることができる。

なお、コントロールユニットＣは、ポスト噴射を実施してＤＰＦ２０を再生させるフィルタ再生手段としてのフィルタ再生部と、吸気行程中に排気弁７を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ手段としての内部ＥＧＲ部と、フィルタ再生手段と内部ＥＧＲ手段とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量させるポスト噴射量増量手段としてのポスト噴射量増量部と、ポスト噴射の噴射量が所定値に達した時点でＤＰＦの温度に関する値に基づいてＤＰＦ２０の温度が所定温度Ｔ_Ｄに達しない場合は内部ＥＧＲ手段の実行を停止するように制御する内部ＥＧＲ制御手段としての内部ＥＧＲ制御部とを備えている。

本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、パティキュレートフィルタの再生処理時に、吸気弁に未燃燃料が付着することを抑制しつつ、ＮＯｘの低減とパティキュレートフィルタの再生処理との両立を図ることができるエンジンの制御に関し、例えば車両等のエンジンなど、排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとが配設されたものに好適に適用可能である。

１ エンジン
２ 吸気弁
６ 燃料噴射弁
７ 排気弁
１５ リフト量可変機構
１９ 排気通路
２０ ＤＰＦ
２１ 酸化触媒
２７、２８、２９ 温度センサ
Ｃ コントロールユニット

Claims (4)

1. 吸気行程中に排気弁が開閉可能に構成されるともに、排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとが配設されたエンジンの制御方法であって、
   圧縮上死点付近で行うメイン噴射後に燃料を気筒内に噴射するポスト噴射を実施して前記パティキュレートフィルタを再生させるフィルタ再生工程と、
   吸気行程中に排気弁を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ工程と、
   前記フィルタ再生工程と前記内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量するポスト噴射量増量工程と、
   前記ポスト噴射の噴射量が所定値に達した時点で前記パティキュレートフィルタの温度に関する値に基づいて前記パティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しない場合は前記内部ＥＧＲ工程を終了する内部ＥＧＲ終了工程と、
   を有していることを特徴とするエンジンの制御方法。
2. 前記所定値が、気筒内の未燃燃料の量に基づいて設定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
3. 吸気行程中に排気弁を開閉可能に構成されるともに、排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとが配設されたエンジンの制御方法であって、
   圧縮上死点付近で行うメイン噴射後に燃料を気筒内に噴射するポスト噴射を実施して前記パティキュレートフィルタを再生させるフィルタ再生工程と、
   吸気行程中に排気弁を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ工程と、
   前記フィルタ再生工程と前記内部ＥＧＲ工程とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量するポスト噴射量増量工程と、
   ポスト噴射開始時から所定時間経過後の前記パティキュレートフィルタの温度に関する値に基づいて、前記パティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しないと予想される場合は前記内部ＥＧＲ工程を終了する内部ＥＧＲ終了工程と、
   を有していることを特徴とするエンジンの制御方法。
4. 吸気行程中に排気弁が開閉可能に構成されるとともに、排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとが配設されたエンジンの制御装置であって、
   圧縮上死点付近で行うメイン噴射後に燃料を気筒内に噴射するポスト噴射を実施して前記パティキュレートフィルタを再生させるフィルタ再生手段と、
   吸気行程中に排気弁を開いて排気ガスの一部を気筒内に還流させる内部ＥＧＲ手段と、
   前記フィルタ再生手段と前記内部ＥＧＲ手段とを実行している状態で、ポスト噴射開始時から時間の経過とともに該ポスト噴射の噴射量を増量させるポスト噴射量増量手段と、
   前記パティキュレートフィルタの温度に関する値を検出する温度検出手段と、
   前記ポスト噴射の噴射量が所定値に達した時点で前記パティキュレートフィルタの温度に関する値に基づいて前記パティキュレートフィルタの温度が所定温度に達しない場合は前記内部ＥＧＲ手段の実行を停止するように制御する内部ＥＧＲ制御手段と、
   を有していることを特徴とするエンジンの制御装置。

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