(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料由来堆積物に起因して生じるディーゼルエンジンシステムの不具合の発生を抑制することができるディーゼルエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】ディーゼルエンジン１０の制御装置８０は、ディーゼルエンジン１０と酸化触媒５０とフィルタ６０とを有するディーゼルエンジンシステム１のディーゼルエンジン１０を制御する制御装置８０であって、ディーゼルエンジン１０の燃焼・膨張行程においてメイン噴射の実行後に、ディーゼルエンジンの気筒１２内の温度が、高沸点燃料成分が低沸点燃料成分に変化する所定温度範囲内であるか否かを判定する温度判定部８１と、温度判定部８１によって気筒内の温度が所定温度範囲内であると判定された場合に、気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実行する燃料噴射制御部８１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンの排気管に配置された酸化触媒と、前記排気管における前記酸化触媒よりも下流側の部分に配置されたフィルタと、を有するディーゼルエンジンシステムの前記ディーゼルエンジンを制御する制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンに用いられる燃料の成分は、所定の沸点を有する燃料成分である高沸点燃料成分と、前記高沸点燃料成分よりも沸点の低い燃料成分である低沸点燃料成分とを含み、
前記制御装置は、
前記ディーゼルエンジンの燃焼・膨張行程においてメイン噴射の実行後に、前記ディーゼルエンジンの気筒内の温度が、前記高沸点燃料成分が前記低沸点燃料成分に変化する所定温度範囲内であるか否かを判定する温度判定部と、
前記温度判定部によって前記気筒内の温度が前記所定温度範囲内であると判定された場合に、前記気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実行する燃料噴射制御部と、を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記所定温度範囲は、５００℃以上、１０００℃以下の温度範囲であることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ディーゼルエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンの排気管に配置された酸化触媒と、排気管における酸化触媒よりも下流側の部分に配置されたフィルタと、を有するディーゼルエンジンシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。そして、このようなディーゼルエンジンシステムの制御装置として、ディーゼルエンジンの燃焼・膨張行程におけるメイン噴射よりも遅い時期に、気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実行するものが知られている（例えば特許文献１参照）。このポスト噴射で気筒内に噴射された燃料のうち、未燃の燃料は、排気管を通過して酸化触媒に付着し、酸化触媒において燃焼する。この燃焼によって排気温度を上昇させて、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させて、フィルタを再生することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−９４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般に、ディーゼルエンジンに用いられる燃料の成分は、所定の沸点を有する燃料成分である高沸点燃料成分と、高沸点燃料成分よりも沸点の低い燃料成分である低沸点燃料成分とを含んでいる。このうち、高沸点燃料成分は、低沸点燃料成分に比較して容易に凝縮し易い性質を有しているので、高沸点燃料成分が未燃燃料として排出されて排気管に流入した場合、この高沸点燃料成分が凝縮して、堆積物（以下、燃料由来堆積物と称する）になる可能性が高い。仮に、この燃料由来堆積物が、ディーゼルエンジンシステムにおける排気が通過する部位（例えば酸化触媒等）に多量に堆積した場合、エンジンシステムに不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料由来堆積物に起因して生じるディーゼルエンジンシステムの不具合の発生を抑制することができるディーゼルエンジンの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示に係るディーゼルエンジンの制御装置は、ディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンの排気管に配置された酸化触媒と、前記排気管における前記酸化触媒よりも下流側の部分に配置されたフィルタと、を有するディーゼルエンジンシステムの前記ディーゼルエンジンを制御する制御装置であって、前記ディーゼルエンジンに用いられる燃料の成分は、所定の沸点を有する燃料成分である高沸点燃料成分と、前記高沸点燃料成分よりも沸点の低い燃料成分である低沸点燃料成分とを含み、前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンの燃焼・膨張行程においてメイン噴射の実行後に、前記ディーゼルエンジンの気筒内の温度が、前記高沸点燃料成分が前記低沸点燃料成分に変化する所定温度範囲内であるか否かを判定する温度判定部と、前記温度判定部によって前記気筒内の温度が前記所定温度範囲内であると判定された場合に、前記気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実行する燃料噴射制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、燃料由来堆積物に起因して生じるディーゼルエンジンシステムの不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るディーゼルエンジンシステムの概略構成を示す模式的構成図である。
【図２】実施形態に係るポスト噴射制御処理のフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係るディーゼルエンジン１０の制御装置８０について、図面を参照しつつ説明する。具体的には、最初に、このディーゼルエンジン１０及び制御装置８０を有するディーゼルエンジンシステム１の概略構成について説明し、次いで、制御装置８０の詳細について説明する。図１は、本実施形態に係るディーゼルエンジンシステム１の概略構成を示す模式的構成図である。本実施形態に係るディーゼルエンジンシステム１は、一例として、車両に搭載されている。この車両の具体的な種類は特に限定されるものではなく、乗用車や、トラック、バス等の種々の車両を用いることができる。なお、ディーゼルエンジンシステム１は、車両以外の装置に搭載されて用いられることもできる。
【００１０】
図１に例示されているディーゼルエンジンシステム１は、ディーゼルエンジン１０、吸気管２０、排気管３０、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置４０、酸化触媒５０、フィルタ６０、センサ群７０、及び、制御装置８０を備えている。以下、これらの部材について順次説明していく。
【００１１】
ディーゼルエンジン１０は、エンジン本体１１と、燃料噴射弁１３と、コモンレール１４とを備えている。エンジン本体１１は、複数個の気筒１２を有するシリンダブロックと、このシリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、各々の気筒１２に配置されたピストンと、ピストンにコンロッドを介して接続されたクランクシャフトとを備えている。コモンレール１４には、燃料供給用のポンプから、燃料（具体的には軽油）が供給される。複数個の燃料噴射弁１３は、コモンレール１４に接続されている。各々の燃料噴射弁１３には、コモンレール１４の燃料が供給される。燃料噴射弁１３は、各々の気筒１２の内部（具体的には燃焼室）に向けて燃料を噴射するように、エンジン本体１１に配置されている。燃料噴射弁１３の動作は、後述する制御装置８０によって制御されている。
【００１２】
このディーゼルエンジン１０は、ディーゼルエンジン１０の運転中において、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、及び、排気行程を、この順序で繰り返している。
【００１３】
吸気管２０は、その下流側端部が分岐して、エンジン本体１１の各吸気ポートに接続されている。吸気は吸気管２０を通過してから各気筒１２に吸入される。排気管３０は、その上流側端部が分岐して、エンジン本体１１の各排気ポートに接続されている。各気筒１２から排出された排気は排気管３０に流入し、この排気管３０を流動する。
【００１４】
ＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲバルブ４２と、ＥＧＲクーラ４３とを備えている。ＥＧＲ通路４１は、排気管３０の途中部分（具体的には、本実施形態では、酸化触媒５０よりも上流側の箇所の途中部分）と吸気管２０の途中部分とを連通している。ＥＧＲバルブ４２及びＥＧＲクーラ４３は、ＥＧＲ通路４１に配置されている。ＥＧＲバルブ４２は、制御装置８０によって制御されることで開閉する。ＥＧＲバルブ４２が開になることで、排気管３０の排気の一部はＥＧＲ通路４１を通過して吸気管２０に導入される。ＥＧＲクーラ４３は、ＥＧＲ通路４１を通過する排気（ＥＧＲガスと称する）とＥＧＲクーラ４３の冷媒との間で熱交換を行うことでＥＧＲガスを冷却する。
【００１５】
なお、図１において、ＥＧＲクーラ４３はＥＧＲバルブ４２よりもＥＧＲガスの流動方向で上流側の部分に配置されているが、これに限定されるものではない。ＥＧＲクーラ４３はＥＧＲバルブ４２よりもＥＧＲガスの流動方向で下流側の部分に配置されていてもよい。
【００１６】
酸化触媒５０は、排気管３０におけるフィルタ６０よりも上流側の部分に配置されている。酸化触媒５０は、排気が通過可能な担持体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒が担持された構成を有している。酸化触媒５０は、その貴金属触媒の酸化触媒作用によって、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が所定温度以上になった場合、この酸化触媒５０において生成された二酸化窒素によって、フィルタ６０に堆積したＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒｓ；粒子状物質）を燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ２）として排出させることができる。
【００１７】
フィルタ６０は、排気管３０における酸化触媒５０よりも下流側の部分に配置されている。フィルタ６０は、排気に含まれるＰＭを捕集する機能を有している。このような機能を有するものであれば、フィルタ６０の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはフィルタ６０の一例として、ウォールフロータイプのディーゼルパティキュレートフィルタを用いている。
【００１８】
センサ群７０は、クランク角を検出するクランク角センサや、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、ブレーキ開度を検出するブレーキ開度センサ、ディーゼルエンジン１０の回転数（具体的にはクランクシャフトの回転数（ｒｐｍ））を検出する回転数センサ、車速（ｋｍ／ｈ）を検出する車速センサ等、種々のセンサを含んでいる。これらのセンサは、制御装置８０と信号線を介して電気的に接続されており、検出値を制御装置８０に伝える。
【００１９】
制御装置８０は、ディーゼルエンジン１０（具体的には燃料噴射弁１３）及びＥＧＲバルブ４２を制御する。すなわち、本実施形態に係る制御装置８０は、ディーゼルエンジンシステム１の動作を統合的に制御する制御装置である。なお、燃料噴射弁１３を制御する制御装置８０は、ＥＧＲバルブ４２を制御する制御装置とは別の制御装置によって構成されていてもよい。
【００２０】
制御装置８０は、各種の制御処理を実行するプロセッサとしての機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）８１と、ＣＰＵ８１の動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部８２と、を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部８２は、具体的には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体によって構成されている。
【００２１】
続いて、本実施形態に係る制御装置８０によるディーゼルエンジン１０の制御について説明する。まず、この本実施形態に係る制御の背景について、詳細に説明する。ディーゼルエンジン１０の燃料（具体的には軽油）には複数種類の成分が含まれているが、この複数種類の成分は、所定の沸点を有する燃料成分である高沸点燃料成分と、高沸点燃料成分よりも沸点の低い燃料成分である低沸点燃料成分とに分けられる。この高沸点燃料成分は低沸点燃料成分に比較して、容易に凝縮し易い性質があるため、仮に、高沸点燃料成分が未燃燃料としてディーゼルエンジン１０から排出されて排気管３０に流入した場合に、この高沸点燃料成分が凝縮して堆積物（すなわち燃料由来堆積物）になる可能性が高い。
【００２２】
仮に、この燃料由来堆積物が、ディーゼルエンジンシステム１における排気が通過する
部位（例えば酸化触媒５０やＥＧＲクーラ４３等）に多量に堆積した場合、ディーゼルエンジンシステム１に不具合（例えば酸化触媒５０の性能が低下する、ＥＧＲクーラ４３の性能が低下する等の不具合）が生じるおそれがある。
【００２３】
そこで、上記の問題を解消するために、本実施形態に係る制御装置８０は、ディーゼルエンジン１０の燃焼・膨張行程においてメイン噴射の実行後に、ディーゼルエンジン１０の気筒１２内の温度が、高沸点燃料成分が低沸点燃料成分に変化する所定温度範囲内であるか否かを判定し、この判定の結果、気筒１２内の温度がこの所定温度範囲内であると判定された場合に、気筒１２内に燃料を噴射するポスト噴射を実行する。以下、この一連の制御処理を、ポスト噴射制御処理と称する。このポスト噴射制御処理について、フローチャートを用いて詳細に説明すると、次のようになる。
【００２４】
図２は、本実施形態に係るポスト噴射制御処理のフローチャートの一例である。図２の各ステップは、制御装置８０の具体的にはＣＰＵ８１が記憶部８２に記憶されているプログラムに基づいて実行する。また、制御装置８０は、ディーゼルエンジン１０の燃焼・膨張行程においてメイン噴射を実行した後に、図２のフローチャートを実行する。なお、メイン噴射において、制御装置８０は、燃焼・膨張行程の所定時期（具体的には、０°ＡＴＤＣ、又は、０°ＡＴＤＣの近傍の時期）に、燃料噴射弁１３から気筒１２内に燃料を噴射させる。
【００２５】
ステップＳ１０において、制御装置８０は、燃焼・膨張行程におけるメイン噴射の実行後に、気筒１２内の温度（気筒内温度と称する）が、高沸点燃料成分が低沸点燃料成分に変化する「所定温度範囲」内であるか否かを判定する。
【００２６】
具体的は、このステップＳ１０において、本実施形態に係る制御装置８０は、燃焼・膨張行程におけるメイン噴射の実行後に気筒内温度を取得するとともに、この取得された気筒内温度が、予め記憶部８２に記憶されている所定温度範囲内であるか否かを判定する。このステップＳ１０の詳細な内容は以下のとおりである。
【００２７】
まず、制御装置８０による気筒内温度の取得手法について説明する。気筒内温度は、ディーゼルエンジン１０の回転数（エンジン回転数）及びディーゼルエンジン１０の負荷（エンジン負荷）と関連性を有している。そこで、本実施形態に係る制御装置８０は、一例として、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて気筒内温度を取得している。
【００２８】
具体的には、本実施形態に係る制御装置８０の記憶部８２（例えばＲＯＭ）には、エンジン回転数及びエンジン負荷と、気筒内温度と、を関連付けて規定したマップ（気筒内温度マップと称する）が予め記憶されている（すなわち、予め設定されている）。なお、本実施形態では、エンジン負荷の一例として、燃料噴射弁１３のメイン噴射時における燃料噴射量を用いている。また、この気筒内温度マップは、予め実験、シミュレーション等を行って求めておけばよい。
【００２９】
制御装置８０は、回転数センサの検出結果を取得することで、エンジン回転数（ｒｐｍ）を取得する。また、制御装置８０の記憶部８２（例えばＲＯＭ）には、エンジン負荷の一例としての燃料噴射量マップが予め記憶されており、制御装置８０は、この燃料噴射量マップから、メイン噴射時における燃料噴射量（ｇ／ｓｅｃ）を取得する。そして、制御装置８０は、このようにして取得されたエンジン回転数及び燃料噴射量に対応する気筒内温度を、気筒内温度マップから抽出し、この抽出された気筒内温度を、ステップＳ１０に係る気筒内温度として用いる。このようにして、本実施形態に係る制御装置８０は、気筒内温度を取得している。
【００３０】
次に、前述の「所定温度範囲」について説明する。気筒内温度が５００℃以上になった場合、気筒１２内において高沸点燃料成分の分解反応が顕著に生じる結果、高沸点燃料成分を効果的に低沸点燃料成分にすることができる。一方、気筒内温度が１０００℃よりも高くなった場合、気筒１２内における燃料の完全燃焼が顕著になってしまい、気筒１２内において低沸点燃料成分も燃焼してしまう。したがって、気筒内温度が５００℃以上、１０００℃以下（すなわち、５００℃〜１０００℃）の温度範囲にある場合に、気筒内において高沸点燃料成分が低沸点燃料成分に効果的に変化することができる。そこで、本実施形態においては所定温度範囲の具体例として、５００℃以上、１０００℃以下の温度範囲を用いている。この所定温度範囲は、記憶部８２（例えばＲＯＭ）に予め記憶されている。
【００３１】
ステップＳ１０において、制御装置８０は、前述した手法で取得した気筒内温度が、記憶部８２に記憶されている所定温度範囲内（５００℃〜１０００℃）であるか否かを判定し、この結果、気筒内温度が所定温度範囲内であると判定した場合にＹＥＳと判定し、気筒内温度が所定温度範囲内でないと判定した場合にはＮＯと判定する。
【００３２】
このステップＳ１０でＮＯと判定された場合（すなわち、メイン噴射の実行後における気筒内温度が所定温度範囲内でない場合）、制御装置８０はフローチャートの実行を終了する。つまり、この場合、後述するポスト噴射は実行されない。
【００３３】
一方、ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、メイン噴射の実行後における気筒内温度が所定温度範囲内の場合）、制御装置８０は、気筒１２内に燃料を噴射するポスト噴射を実行する（ステップＳ２０）。具体的には、制御装置８０は、燃料噴射弁１３を制御して、気筒１２内に燃料を噴射させる。
【００３４】
このポスト噴射によって気筒１２内に噴射された燃料の成分のうち、高沸点燃料成分は、気筒１２内において低沸点燃料成分に変化する。この低沸点燃料成分のうち少なくとも一部は、未燃燃料として気筒１２から排出されて排気管３０に流入し、酸化触媒５０に付着して、酸化触媒５０上で燃焼する。この燃焼によって排気温度が上昇して、排気温度をＰＭ燃焼温度以上にすることができる。この結果、フィルタ６０に堆積したＰＭを燃焼させて除去することができる（すなわち、フィルタ６０を再生することができる）。このステップＳ２０の後に制御装置８０は、フローチャートの実行を終了する。
【００３５】
なお、図２のステップＳ１０に係る判定処理を実行する制御装置８０のＣＰＵ８１は、「温度判定部」としての機能を有する部材の一例である。また、ステップＳ２０に係るポスト噴射を実行する制御装置８０のＣＰＵ８１は、「燃料噴射制御部」としての機能を有する部材の一例である。
【００３６】
以上のような本実施形態によれば、ステップＳ２０に係るポスト噴射によって気筒１２内に噴射された燃料の成分のうち高沸点燃料成分を、気筒１２内において低沸点燃料成分に変化させることができるので、気筒１２から高沸点燃料成分が排出されることを抑制することができる。これにより、この高沸点燃料成分に起因して生じる燃料由来堆積物の堆積量を減少させることができる。この結果、この燃料由来堆積物に起因して生じるディーゼルエンジンシステム１の不具合の発生を抑制することができる。
【００３７】
具体的には、本実施形態によれば、例えば燃料由来堆積物が酸化触媒５０に多量に堆積することを抑制することができ、これにより、酸化触媒５０の性能が低下することを抑制することができる。また、例えば燃料由来堆積物がＥＧＲクーラ４３内に多量に堆積することを抑制することができ、これにより、ＥＧＲクーラ４３の性能が低下することを抑制することができる。
【００３８】
ところで、上述した実施形態において、制御装置８０は、燃焼・膨張行程においてメイン噴射及びポスト噴射を実行するにあたり、燃焼・膨張行程においてディーゼルエンジン１０が出力すべき仕事量（ｋＷ）である「必要仕事量（Ｗｔｏｔａｌ）」を全て、メイン噴射で得られるディーゼルエンジン１０の仕事量（Ｗｍ）で補ってもよく、あるいは、この必要仕事量（Ｗｔｏｔａｌ）をメイン噴射で得られる仕事量（Ｗｍ）とポスト噴射で得られるディーゼルエンジン１０の仕事量（Ｗｐ）との合算値で補ってもよい。
【００３９】
必要仕事量（Ｗｔｏｔａｌ）をメイン噴射で得られる仕事量（Ｗｍ）とポスト噴射で得られる仕事量（Ｗｐ）との合算値で補う場合、制御装置８０は、以下のようにメイン噴射及びポスト噴射における燃料噴射量を制御すればよい。
【００４０】
具体的には、この場合、制御装置８０は、例えばアクセル開度センサの検出結果に基づいて、燃焼・膨張行程においてディーゼルエンジン１０が出力すべき必要仕事量（Ｗｔｏｔａｌ）を算出する。そして、制御装置８０は、この必要仕事量を、予め設定された所定の割合に応じて、メイン噴射で得られるディーゼルエンジン１０の仕事量（Ｗｍ）と、ポスト噴射で得られるディーゼルエンジン１０の仕事量（Ｗｐ）とに分配する。
【００４１】
制御装置８０は、このように分配された仕事量（Ｗｍ）が得られるようなメイン噴射時の燃料噴射量を算出し、この算出された燃料噴射量でメイン噴射を行う。制御装置８０は、ポスト噴射を実行する場合には、上記のように分配された仕事量（Ｗｐ）が得られるようなポスト噴射時の燃料噴射量を算出し、この算出された燃料噴射量でポスト噴射を行う。これにより、メイン噴射で得られるディーゼルエンジン１０の仕事量（Ｗｍ）とポスト噴射で得られるディーゼルエンジン１０の仕事量（Ｗｐ）との合算値を必要仕事量（Ｗｔｏｔａｌ）とすることができる。この構成によれば、ポスト噴射で得られる仕事量の分、メイン噴射の仕事量を減少させることができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。上述した実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ディーゼルエンジンシステム
１０  ディーゼルエンジン
１２  気筒
１３  燃料噴射弁
２０  吸気管
３０  排気管
４０  ＥＧＲ装置
４３  ＥＧＲクーラ
５０  酸化触媒
６０  フィルタ
７０  センサ群
８０  制御装置
８１  ＣＰＵ（温度判定部、燃料噴射制御部）
８２  記憶部
【図１】
2020023919.tif 000003
【図２】
2020023919.tif 000004