(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際の吸入空気量が前記目標吸入空気量となるようにフィードバック制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナと、
（ホ）前記エアクリーナの目詰まり程度を検出するエアクリーナ目詰まり検出手段と、
（へ）前記エアクリーナ目詰まり検出手段により検出されたエアクリーナの目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定するエアクリーナ目詰まり判定手段と、
を備え、
前記エアクリーナ目詰まり判定手段によりエアクリーナの目詰まり程度が所定の許容範囲を越えていると判定されたときには、前記浄化装置目詰まり判定手段による目詰まり判定処理の実行が回避されることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する
前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナと、
（ホ）前記エアクリーナの目詰まり程度を検出するエアクリーナ目詰まり検出手段と、
（へ）前記エアクリーナ目詰まり検出手段により検出されたエアクリーナの目詰まり程度に応じて前記浄化装置目詰まり判定手段の判定基準を補正する判定基準補正手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記浄化装置目詰まり判定手段によって浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えていると判定されたときに浄化装置の目詰まりを解除する目詰まり解除手段と、を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記目詰まり解除手段は、ディーゼルエンジンの排気ガスに脈動を発生させる排気ガス脈動発生手段で構成されていることを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記目詰まり解除手段は、ディーゼルエンジンの排気ガス温度を上昇させる排気ガス温度上昇手段で構成されていることを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置の目詰まり程度を検出することができる排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、煤、ＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ）などのＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）や、ＨＣ，ＮＯｘ，ＳＯｘなどの環境汚染物質が含まれており、これら環境汚染物質を除去あるいは浄化した上で排気ガスを大気に排出するために、ディーゼルエンジンの排気通路には一般に浄化装置が設置されている。ここで、浄化装置としては、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）、あるいは、酸化触媒や三元触媒やリーンＮＯｘ触媒などの排気浄化用の触媒がある。
【０００３】
ところで、ディーゼルエンジンはリーン空燃比で燃焼されるため、実使用域における排気ガス温度が比較的に低く、そのため排気ガス中の煤やＳＯＦの含有量が、ガソリンエンジンの排気ガスに比べて多い。このディーゼルエンジンの排気ガス中の煤やＳＯＦは、ＤＰＦに捕集されることは言うまでもないが、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ，ＳＯｘなどの浄化を本来の目的とする排気浄化用の触媒にも付着して目詰まりが生じる。
【０００４】
浄化装置が目詰まりを起こすと排気抵抗が増大し、燃費悪化や出力低下を引き起こす。また、排気浄化用の触媒の場合には、ＳＯＦ等の付着が浄化性能に悪影響を及ぼす。したがって、浄化装置の目詰まり状態を管理することは非常に重要である。
【０００５】
この浄化装置の目詰まりの程度を検出する方法の１つが特開平９−１３９４７号公報に開示されている。この公報に開示された検出方法では、浄化装置の上流側と下流側にそれぞれ圧力センサを設置し、これら圧力センサで検出された上流側圧力と下流側圧力の比を求め、この圧力比に基づいて浄化装置が目詰まりしたか否かの判定を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術では、浄化装置の上流側と下流側に圧力センサが必要であり、コストアップとなった。
【０００７】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、浄化装置の目詰まりの程度を検出することができるディーゼルエンジンの排気浄化装置を低コストで提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置は、
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際の吸入空気量が前記目標吸入空気量となるようにフィードバック制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
排気通路に設けられた浄化装置が目詰まりすると排気系の背圧が上昇するため、浄化装置が目詰まりしていないときとＥＧＲ弁の開度が同じではＥＧＲガス量が増大し吸入空気量が減少してしまう。そのため、浄化装置が目詰まりしていないときと同じエンジン運転状態における目標吸入空気量を得るために、ＥＧＲ弁は開度を絞るように制御される。つまり、エンジンの運転状態が同じであっても、浄化装置が目詰まりしているときと目詰まりしていないときではＥＧＲ弁の駆動制御量が異なる。したがって、目詰まりしていないときのＥＧＲ弁の駆動制御量に相当する基本制御量と、現時点のＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較することにより、浄化装置の目詰まり程度を判定することができる。浄化装置目詰まり判定手段は、ＥＧＲ弁の基本駆動制御量とＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する。ここで、ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と実駆動制御量の比較値とは、両者の差であってもよいし、両者の比であってもよい。
【００１０】
本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、圧力センサ等の装置構成を新たに加えなくても、浄化装置の目詰まり程度を検出することができる。
本発明における浄化装置としては、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）、あるいは、酸化触媒や三元触媒やリーンＮＯｘ触媒などの排気浄化用の触媒を例示することができる。リーンＮＯｘ触媒には、選択還元型ＮＯｘ触媒と吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が含まれる。
【００１１】
選択還元型ＮＯｘ触媒は、酸素過剰の雰囲気で炭化水素（ＨＣ）の存在下でＮＯｘを還元または分解する触媒であり、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれる。
【００１２】
吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、流入排気ガスの空燃比（排気空燃比）がリーンのときはＮＯｘを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出し、Ｎ２に還元する触媒であり、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されて、構成される。
【００１３】
本発明は、吸入空気量を、吸入空気量をパラメータとして算出される空気過剰率やＥＧＲ率に置き換えても成立する。
本発明におけるＥＧＲ弁の駆動制御量とは、例えば、ＥＧＲ弁の駆動制御方式がデューティ制御である場合にはデューティ値ということであり、ＥＧＲ弁がステッピングモータで駆動される場合であればステッピングモータのステップ数ということになる。
【００１４】
また、本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用してもよい。すなわち、
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナと、
（ホ）前記エアクリーナの目詰まり程度を検出するエアクリーナ目詰まり検出手段と、
（へ）前記エアクリーナ目詰まり検出手段により検出されたエアクリーナの目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定するエアクリーナ目詰まり判定手段と、
を備え、
前記エアクリーナ目詰まり判定手段によりエアクリーナの目詰まり程度が所定の許容範囲を越えていると判定されたときには、前記浄化装置目詰まり判定手段による目詰まり判定処理の実行が回避されることを特徴としてもよい。このようにすると、エアクリーナの目詰まりに起因して浄化装置の目詰まり判定を誤判定することがない。
【００１５】
また、本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用してもよい。すなわち、
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナと、
（ホ）前記エアクリーナの目詰まり程度を検出するエアクリーナ目詰まり検出手段と、
（へ）前記エアクリーナ目詰まり検出手段により検出されたエアクリーナの目詰まり程度に応じて前記浄化装置目詰まり判定手段の判定基準を補正する判定基準補正手段と、
を備えることを特徴としてもよい。このようにすると、浄化装置の目詰まり検出精度を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用してもよい。すなわち、
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前
記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記浄化装置目詰まり判定手段によって浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えていると判定されたときに浄化装置の目詰まりを解除する目詰まり解除手段と、を備えることを特徴としてもよい。目詰まり解除手段により浄化装置の目詰まりを解除すると、浄化装置の浄化性能が回復するだけでなく、エンジン出力や燃費を目詰まりする前の状態に回復させることができる。
【００１７】
前記目詰まり解除手段は、ディーゼルエンジンの排気ガスに脈動を発生させる排気ガス脈動発生手段で構成することができる。
また、前記目詰まり解除手段は、ディーゼルエンジンの排気ガス温度を上昇させる排気ガス温度上昇手段で構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の実施の形態を図１から図３の図面に基いて説明する。
【００１９】
〔第１の実施の形態〕
図１はディーゼルエンジンの排気浄化装置の第１の実施の形態における全体構成を示す図である。エンジン１は筒内直接噴射式６気筒ディーゼルエンジンであり、１番から６番の各気筒１１，１２，１３，１４，１５，１６の燃焼室には、吸気管（吸気通路）２、吸気マニホールド（吸気通路）３を介して新気が導入される。吸気管２の途中には、上流側から順に、エアクリーナ４、エアフロメータ５、ターボチャージャ６のコンプレッサ７、インタークーラ８、吸気絞り弁９が設けられている。吸気絞り弁９は、エンジン１の運転状態に応じてエンジンコントロール用電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって制御される。
【００２０】
エアクリーナ４は、吸気管２を流れる新気に含まれる塵埃等を除去する。エアフロメータ５は、吸気管２を流れる新気の質量流量に対応した電気信号をＥＣＵ１００に出力する。ＥＣＵ１００はエアフロメータ５の出力信号に基づいて吸入空気量（新気量）を演算する。
【００２１】
エアクリーナ４とエアフロメータ５の間の吸気管２には、エアクリーナ４の下流の圧力に対応した電気信号をＥＣＵ１００に出力するエアクリーナ出口圧力センサ（エアクリーナ目詰まり検出手段）１０が取り付けられている。
【００２２】
また、エンジン１には、各気筒１１〜１６内に燃料を噴射する燃料噴射弁２１，２２，２３，２４，２５，２６が設けられている。燃料噴射弁２１〜２６は、圧縮上死点近傍において対応する気筒に燃料を主噴射し、所定の気筒の膨張行程あるいは排気行程において対応する気筒の前記燃料噴射弁から燃料を副噴射するように、ＥＣＵ１００によって制御されている。副噴射された燃料のＨＣ成分は、後述する選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａに供給される。
【００２３】
主噴射あるいは副噴射における燃料噴射弁２１〜２６の開弁時期及び開弁期間は、エンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ１００により制御され、１番気筒１１から６番気筒１６のうちのいずれの気筒に対して副噴射を実行するかはエンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ１００が決定する。
【００２４】
各気筒１１〜１６の燃焼室で生じた排気ガスは排気マニホールド（排気通路）３１を介して排気管（排気通路）３２に排出される。排気管３２の途中には、上流側から順に、ターボチャージャ６のタービン３３と、触媒コンバータ（浄化装置）３４が設けられている。排気ガスはタービン３３を駆動し、タービン３３に連結されたコンプレッサ７を駆動して、吸気を過給する。
【００２５】
排気管３２には、タービン３３の上流と下流を接続してタービン３３をバイパスするバイパス管３５が接続されており、このバイパス管３５には過給圧を制御するためのウエストゲート弁３６が設けられている。ウエストゲート弁３６を開くと排気ガスの一部がタービン３３をバイパスして流れるようになるので、過給圧は低下する。ウエストゲート弁３６はエンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ１００によって開度制御される。
【００２６】
さらに、排気管３２においてバイパス管３５よりも下流であって触媒コンバータ３４の上流には、排気絞り弁３７が設けられている。排気絞り弁３７はエンジン１の運転状態に応じてＥＣＵ１００によって開度制御される。
【００２７】
排気管３２において触媒コンバータ３４の入口近傍には、触媒コンバータ３４に流入する排気ガスの温度に対応した電気信号をＥＣＵ１００に出力する入ガス温度センサ３８が取り付けられている。この入ガス温度センサ３８で検出される入ガス温度は触媒コンバータ１０の触媒温度として代用される。
【００２８】
触媒コンバータ３４には選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａが収容されている。選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａは、酸素過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でＮＯｘを還元または分解する触媒であり、選択還元型ＮＯｘ触媒には、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれる。
【００２９】
また、吸気マニホールド３と排気マニホールド３１はＥＧＲ管３９によって接続されており、排気ガスの一部がＥＧＲガス（還流ガス）としてＥＧＲ管３９を通り吸気マニホールド３に再循環可能になっている。ＥＧＲ管３９の途中には、その上流側から順に、ＥＧＲクーラ４０、ＥＧＲ弁４１が設置されている。
【００３０】
ＥＧＲ弁４１は負圧駆動式であり、ＥＧＲ弁４１の駆動負圧の大きさを制御する負圧制御弁４２の駆動デューティ値をＥＣＵ１００が制御することによってＥＧＲ弁４１は開度制御されるようになっている。即ち、この実施の形態においては、前記負圧制御弁４２の駆動デューティ値がＥＧＲ弁４１の駆動制御量となる。尚、この実施の形態においては、ＥＧＲ弁４１の開度を大きくする場合には負圧制御弁４２の駆動デューティ値を大きくする方向に変化させ、ＥＧＲ弁４１の開度を小さくする場合には負圧制御弁４２の駆動デューティ値を小さくする方向に変化させるようになっている。
【００３１】
このＥＧＲ弁４１の開度制御によりＥＧＲガスの還流量が制御され、結果として吸入空気量（新気量）（Ｇａ）あるいは空気過剰率（λ）あるいはＥＧＲ率（Ｒｅｇｒ）が制御されることとなる。ＥＧＲ弁４１の開度制御（即ち、負圧制御弁４２のデューティ比制御）については後で詳述する。
【００３２】
ＥＣＵ１００はデジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力ポート、出力ポートを具備し、エンジン１の燃料噴射量制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、触媒コンバータ３４の目詰まり検出処理及び目詰まり解除処理等の制御を行っている。
【００３３】
このＥＣＵ１００の入力ポートには、アクセル開度センサ５１からの入力信号と、クランク角センサ５２からの入力信号が入力される。アクセル開度センサ５１はアクセル開度に比例した電気信号をＥＣＵ１００に出力し、ＥＣＵ１００はアクセル開度センサ５１の出力信号に基づいてエンジン負荷を演算する。クランク角センサ５２はクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルスをＥＣＵ１００に出力し、ＥＣＵ１００はこの出力パルスに基づいてエンジン回転速度を演算する。これらエンジン負荷とエンジン回転速度によってエンジン運転状態が判別される。
【００３４】
次に、この実施の形態における排気浄化装置の作用について説明する。
ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じて、各燃料噴射弁２１〜２６を所定の開弁時期に所定期間開弁して各気筒１１〜１６内に所定量の燃料を主噴射する。各気筒１１〜１６内に主噴射された燃料は、燃焼・爆発した後、排気ガスとして、排気マニホールド３１、排気管３２、触媒コンバータ３４を通って大気に排出される。
【００３５】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じて、前記主噴射された燃料の爆発・燃焼により生じた排気ガス中のＮＯｘを触媒コンバータ１０で浄化するのに必要な還元剤量に相当する燃料の副噴射量を演算し、この副噴射量の燃料を副噴射するべく、所定の気筒の燃料噴射弁を、当該気筒の膨張行程あるいは排気行程における所定の開弁時期に所定期間開弁する。副噴射された燃料のＨＣ成分は、燃焼・爆発時の熱により軽質なＨＣに改質されて、排気ガスと共に前記排気経路を通って触媒コンバータ３４に供給される。その結果、排気ガス中のＮＯｘは触媒コンバータ３４の選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａにおいて還元され、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２となって大気に放出される。また、これと同時に排気ガス中のＨＣやＣＯも選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａにおいて還元され、浄化される。
【００３６】
また、エンジン１の各気筒１１〜１６から排出される排気ガスの一部はＥＧＲガスとして、排気マニホールド３１からＥＧＲ管３９を通り、ＥＧＲクーラ４０、ＥＧＲ弁４１を通って吸気マニホールド３に還流し、吸気管２から吸気された新気と混合されて、各気筒１１〜１６内に吸気される。
【００３７】
ところで、上述の如く排気ガスを触媒コンバータ３４に流していると、排気ガス中に含まれる煤やＳＯＦ等のＰＭが選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａに付着し堆積して、触媒コンバータ３４が目詰まりを起こす。前述したように、触媒コンバータ３４の目詰まりは、排気抵抗の増大となるため出力低下や燃費悪化を引き起こすばかりでなく、触媒の浄化性能に悪影響を及ぼす。したがって、触媒コンバータ３４の目詰まり程度が許容限界を越えたときには、触媒コンバータ３４から目詰まり因子となっているＰＭを脱離させて目詰まりを解除する必要がある。
【００３８】
そこで、この排気浄化装置では、エンジン１の運転中、常にＥＣＵ１００は、触媒コンバータ３４の目詰まり状態をチェックし、目詰まりの程度が許容限界を越えたか否かを判定し、越えていると判定された場合には目詰まり解除処理を実行するようにしている。
【００３９】
まず、触媒コンバータ３４の目詰まり状態のチェック方法について説明する。本出願人は、触媒コンバータ３４の目詰まりの程度とＥＧＲ弁４１の駆動制御量（即ち、この実施の形態では負圧制御弁４２の駆動デューティ値）との間に相関があることに着目し、ＥＧＲ弁４１の駆動制御量から触媒コンバータ３４の目詰まりの程度を検出するようにした。初めに、この検出原理について説明する。
【００４０】
ＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ５１とクランク角センサ５２の出力信号に基づいてエンジン負荷Ｌとエンジン回転速度Ｎｅを演算し、エンジン１の運転状態を検出する。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン負荷Ｌとエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量（主噴射）Ｑとの関係を示す燃料噴射量マップへアクセスして、その時のエンジン１の運転状態に対応する燃料噴射量Ｑを算出し、この燃料噴射量Ｑが各気筒１１〜１６の燃焼室に噴射されるように燃料噴射弁２１〜２６の開弁期間を制御する。
【００４１】
これと同時に、ＥＣＵ１００は、燃料噴射量Ｑとエンジン回転速度Ｎｅと目標空気過剰率λ０との関係を示す目標空気過剰率マップへアクセスして、その時のエンジン１の運転状態に対応する目標空気過剰率λ０を算出する。
【００４２】
さらに、ＥＣＵ１００は、エアフロメータ４の出力信号に基づいて実際の吸入空気量Ｇａを算出し、実際の空気過剰率（実空気過剰率）λを算出する。そして、ＥＣＵ１００は、現時点の目標空気過剰率λ０と実空気過剰率λとを比較し、実空気過剰率λが目標空気過剰率λ０となるように、負圧駆動弁４２の駆動デューティ値をフィードバック制御し、これによりＥＧＲ弁４１の開度をフィードバック制御する。
【００４３】
尚、吸気絞り弁９の開度、ウエストゲート弁３６の開度、排気絞り弁３７の開度は、ＥＣＵ１００によって、エンジン１の運転状態（即ち、エンジン負荷Ｌとエンジン回転速度Ｎｅ）に応じて決定され制御されるものとする。
【００４４】
ここで、排気ガスの総流通量にかかわらず触媒コンバータ３４に目詰まりが生じないと仮定すると、エンジン１が同じ運転状態のときには排気系の背圧が同じ値となるから、エンジン運転状態が同じである限りＥＧＲ弁４１の開度は同じ開度に制御されることになり、つまり、負圧制御弁４２の駆動デューティ値も同じ値に制御されることになる。
【００４５】
しかしながら、現実には触媒コンバータ３４に排気ガス中のＰＭ等が付着することにより徐々に目詰まりを起こし、それによって排気系の背圧が徐々に上昇していく。したがって、エンジン１の運転状態が同じであっても、触媒コンバータ３４が目詰まりした場合には、触媒コンバータ３４が目詰まりしていない時のＥＧＲ弁４１の開度ではＥＧＲガス量が増大し、その結果、吸入空気量Ｇａが減少して空気過剰率λが低下してしまう。そこで、この時、ＥＣＵ１００は、実空気過剰率λが目標空気過剰率λ０となるように、ＥＧＲ弁４１の開度を小さくしてＥＧＲガス量を減少させるべく、負圧制御弁４２の駆動デューティ値を小さくするようにフィードバック制御を行う。
【００４６】
つまり、エンジン１が同じ運転状態であっても、触媒コンバータ３４の目詰まりが進行するに従って負圧制御弁４２の駆動デューティ値を小さくしていかなければ、空気過剰率λを同じ目標空気過剰率λ０にすることはできない。このことから、エンジン１が同じ運転状態であれば、触媒コンバータ３４が目詰まりしていない時に目標空気過剰率λ０にするために必要な負圧制御弁４２の駆動デューティ値（基本駆動デューティ値）と、現時点で目標空気過剰率λ０にするために必要な負圧制御弁４２の駆動デューティ値（実駆動デューティ値）とを比較することによって、触媒コンバータ３４の目詰まりの程度を検出することができることになる。
【００４７】
そして、この排気浄化装置では、上述のようにして検出した触媒コンバータ３４の目詰まり程度に基づいて、触媒コンバータ３４に対して目詰まり解除処理を実行する時期を判断し、実行時期に至ったときには適宜の解除処理方法により触媒コンバータ３４の目詰まりを解除するようにした。
【００４８】
以上が触媒コンバータ３４の目詰まりの程度を検出する原理であるが、この排気浄化装置の吸気系にはエアクリーナ４が設けられており、このエアクリーナ４も吸入空気の流通により徐々に目詰まりが進行し、エアクリーナ４の目詰まりがある程度を越えると、上述した触媒コンバータ３４の目詰まりの程度の検出誤差が大きくなり、信頼性が低下してしまう。そこで、この実施の形態では、触媒コンバータ３４の目詰まり程度を検出するとともに、エアクリーナ４の目詰まりの程度も検出するようにして、エアクリーナ４の目詰まりの程度が所定以上になっている場合には、触媒コンバータ３４の目詰まり程度の検出処理、及び目詰まり解除処理の実行を回避するようにしている。
【００４９】
次に、この実施の形態の排気浄化装置における触媒コンバータ３４の目詰まり程度の検出処理の実際の手順を、図２を参照して説明する。
まず、ＥＣＵ１００は、ステップ２０１において、アクセル開度センサ５１とクランク角センサ５２の出力信号に基づいて現時点のエンジン負荷Ｌとエンジン回転速度Ｎｅを演算し、エンジン負荷Ｌとエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量（主噴射）Ｑとの関係を示す燃料噴射量マップへアクセスして、現時点のエンジン運転状態（Ｎｅ，Ｌ）に対応する燃料噴射量Ｑを算出する。
【００５０】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップ２０２において、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑと目標空気過剰率λ０との関係を示す目標空気過剰率マップへアクセスして、現時点のエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑに対応する目標空気過剰率λ０を算出する。
【００５１】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップ２０３において、エアフロメータ４の出力信号に基づいて実際の吸入空気量（実吸入空気量）Ｇａを算出し、この実吸入空気量Ｇａと燃料噴射量Ｑから実際の空気過剰率（実空気過剰率）λを算出する。
【００５２】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップ２０４において、実空気過剰率λと目標空気過剰率λ０との偏差△λを算出し、実空気過剰率λが目標空気過剰率λ０となるように、負圧駆動弁４２の駆動デューティ値Ｄを算出する（図２ではＥＧＲ弁駆動デューティ値Ｄと表示してある）。
【００５３】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップ２０５において、エアクリーナ４の目詰まり検出処理を実行する。エアクリーナ４の目詰まり検出処理は、例えば、エアクリーナ出口圧力センサ１０の出力信号に基づきＥＣＵ１００が現時点のエアクリーナ４の出口圧力Ｐａを算出し、このエアクリーナ出口圧力Ｐａと現時点の吸入空気量Ｇａに基づいて基準吸入空気量のときのエアクリーナ４の圧力損失△Ｐを算出する。
【００５４】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップ２０６において、エアクリーナ４が目詰まりしていないか否かを判定する。つまり、ステップ２０５で算出したエアクリーナ４の圧力損失△Ｐが許容範囲か否かを判定し、許容範囲内であればエアクリーナ４は目詰まりしていないと判定し（ＹＥＳ判定）、許容範囲から外れている場合にはエアクリーナ４が目詰まりしていると判定する（ＮＯ判定）。
【００５５】
そして、ステップ２０６でＹＥＳと判定された場合には、ステップ２０７に進み、ＥＣＵ１００は、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑと負圧制御弁４２の基本駆動デューティ値Ｄ０との関係を示す基本駆動デューティ値マップへアクセスして、現時点のエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑに対応する負圧制御弁４２の基本駆動デューティ値Ｄ０を算出する（図２では基本ＥＧＲ弁駆動デューティ値Ｄ０と表示してある）。
【００５６】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップ２０８において、ステップ２０４で算出した駆動デューティ値Ｄと、ステップ２０７で算出した基本デューティ値Ｄ０との偏差が許容範囲を越えているか否かを判定する。即ち、Ｄ＜Ｄ０−Ｃ０を満足しているか否かを判定する。ここで、Ｃ０は予め設定された定数であり、触媒コンバータ３４の目詰まり程度の許容幅ということができる。
【００５７】
ステップ２０８でＹＥＳと判定された場合には、触媒コンバータ３４の目詰まり状態がかなり進行しており目詰まり解除処理が必要であるので、ステップ２０９に進んで、ＥＣＵ１００は触媒コンバータ３４に対する目詰まり解除処理を実行する。
【００５８】
触媒コンバータ３４の目詰まりを解除する方法としては、排気ガスの流れに脈動を発生させ、この排気ガス脈動により選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａに付着・堆積しているＰＭ等の堆積物を離脱させる方法や、排気ガスの温度を上昇させて選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａに付着しているＳＯＦを燃焼し、これによりＳＯＦを介して選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａに付着している煤等の堆積物を選択還元型ＮＯｘ触媒３４ａから離脱させる方法などが考えられる。
【００５９】
排気ガス脈動は、例えば、排気絞り弁３７を瞬間的に開閉することにより発生させることができる。この場合には、排気絞り弁３７は目詰まり解除手段を構成する。また、この実施の形態におけるターボチャージャとは異なるが、ターボチャージャ６が、排気タービンの入口面積を可変にするバリアブルノズルを備えた所謂バリアブルノズルターボチャージャである場合には、バリアブルノズルを開閉することによっても排気ガス脈動を発生させることができる。
【００６０】
排気ガスの温度を上昇させるには、燃料噴射量を変更せずにウエストゲートバルブ３６を開き、これにより過給圧を下げ吸入空気量を減らすことによって、エンジン出力を変えることなく排気ガス温度を上昇させることができる。あるいは、膨張行程あるいは排気行程で燃料を副噴射することによって排気ガス温度を上昇させることもできる。
【００６１】
上述したいずれかの方法で触媒コンバータ３４の目詰まり解除処理を実行して、本制御ルーチンを終了する。
また、ステップ２０８においてＮＯと判定された場合には、触媒コンバータ３４の目詰まり状態はそれ程進行していないので、目詰まり解除処理を実行することなく、本制御ルーチンを終了する。
【００６２】
また、ステップ２０６においてＮＯと判定された場合には、エアクリーナ４が目詰まりしており、ステップ２０８における触媒コンバータ３４の目詰まり判定の精度を低下させるので、この場合には、ＥＣＵ１００は、ステップ２１０に進んでエアクリーナ詰まりアラームをＯＮして、エアクリーナ４が交換時期であることを知らせ、本制御ルーチンを終了する。
【００６３】
尚、上述実施の形態では、エアクリーナ４の目詰まり検出処理をエンジン１の運転中常時実行し、エアクリーナ出口圧力センサ１０の出力信号から算出された圧力を、基準吸入空気量のときのエアクリーナ４の圧力損失△Ｐに補正し、この補正値に基づいてエアクリーナ４の目詰まり判定を実行しているが、例えば、エンジン１の始動時に限ってエアクリーナ目詰まり検出処理を実行するようにしてもよい。エンジン１の始動時のアイドル条件下においてエアクリーナ４の出口圧力を検出すれば、この検出値に基づいてエアクリーナ４の目詰まり判定をすることができ、前記補正の必要が無くなる。
【００６４】
このように、この実施の形態の排気浄化装置では、触媒コンバータ３４の上流及び下流に圧力センサ等の圧力検出手段を設置することなく、触媒コンバータ３４の目詰まり程度を検出することができる。
【００６５】
また、触媒コンバータ３４の目詰まり解除処理を実行することにより、触媒コンバータ３４の目詰まりに起因する浄化能力の低下やエンジン出力の低下や燃費悪化を、目詰まりする前の状態に回復することができる。
【００６６】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態における排気浄化装置の装置構成については第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【００６７】
上述した第１の実施の形態では、エアクリーナ４の目詰まり程度が許容範囲を超えた場合には、触媒コンバータ３４の目詰まり検出処理及び目詰まり解除処理の実行を回避するようにしているが、この第２の実施の形態では、エアクリーナ４の目詰まり程度に応じて、触媒コンバータ３４に対して目詰まり解除処理を実行すべきか否かの判定基準を補正することによって、エアクリーナ４が目詰まりしているか否かにかかわりなく触媒コンバータ３４の目詰まり検出処理及び目詰まり解除処理を実行できるようにするとともに、触媒コンバータ３４の目詰まり検出精度を向上させるようにしている。
【００６８】
以下、第２の実施の形態における触媒コンバータ３４の目詰まり検出処理の手順を、図３を参照して説明する。
ステップ２０１からステップ２０５までのステップは第１の実施の形態の場合と同じであるので説明を省略する。
【００６９】
ステップ２０５においてエアクリーナ４の目詰まりの程度（即ち、エアクリーナ４の圧力損失△Ｐ）を算出した後、ステップ２０６−１に進み、ＥＣＵ１００は、触媒コンバータ３４の目詰まり解除処理を実行すべきか否かの判定基準値Ｃ０をエアクリーナ４の圧力損失△Ｐの大きさに応じて補正する、判定基準補正処理を実行する。この補正は、エアクリーナ４の圧力損失△Ｐが大きくなるにしたがって、判定基準値Ｃ０を大きくしていくことになる。
【００７０】
ステップ２０６−１で判定基準値Ｃ０を補正した後、ステップ２０７に進む。ステップ２０７以降のステップは第１の実施の形態の場合と同じであるので説明を省略する。但し、ステップ２０８において触媒コンバータ３４に対して目詰まり解除処理を実行すべきか否かの判定には、補正された判定基準値Ｃ０を用いることは言うまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置によれば、
（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際の吸入空気量が前記目標吸入空気量となるようにフィードバック制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
を備えることにより、圧力センサ等の圧力検出手段を設置することなく、浄化装置の目詰まり程度を検出することができるという優れた効果が奏される。
【００７２】
また、（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナと、
（ホ）前記エアクリーナの目詰まり程度を検出するエアクリーナ目詰まり検出手段と、
（へ）前記エアクリーナ目詰まり検出手段により検出されたエアクリーナの目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定するエアクリーナ目詰まり判定手段と、
を備え、
前記エアクリーナ目詰まり判定手段によりエアクリーナの目詰まり程度が所定の許容範囲を越えていると判定されたときには、前記浄化装置目詰まり判定手段による目詰まり判定処理の実行が回避されるようにした場合には、浄化装置の目詰まり判定の判定精度を向上させることができる。
【００７３】
さらに、（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記ディーゼルエンジンの吸気通路に設けられたエアクリーナと、
（ホ）前記エアクリーナの目詰まり程度を検出するエアクリーナ目詰まり検出手段と、
（へ）前記エアクリーナ目詰まり検出手段により検出されたエアクリーナの目詰まり程度に応じて前記浄化装置目詰まり判定手段の判定基準を補正する判定基準補正手段と、
を備える場合には、浄化装置の目詰まり検出精度を向上させることができる。
【００７４】
また、（イ）ディーゼルエンジンの排気通路に設けられた浄化装置と、
（ロ）ディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路に再循環するＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、
（ハ）エンジン回転数と燃料噴射量に応じて予め設定された目標吸入空気量に対応する前記ＥＧＲ弁の基本駆動制御量と、実際に前記目標吸入空気量に制御するために必要な前記ＥＧＲ弁の実駆動制御量とを比較し、その比較値に基づいて前記浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えたか否かを判定する浄化装置目詰まり判定手段と、
（ニ）前記浄化装置目詰まり判定手段によって浄化装置の目詰まり程度が所定の許容範囲を越えていると判定されたときに浄化装置の目詰まりを解除する目詰まり解除手段と、を備えた場合には、浄化装置の浄化性能が回復させることができ、エンジン出力、燃費を目詰まりする前の状態に回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の第１の実施の形態における概略構成を示す図である。
【図２】前記第１の実施の形態における排気浄化装置の目詰まり検出処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の第２の実施の形態における目詰まり検出処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ディーゼルエンジン
２  吸気管（吸気通路）
３  吸気マニホールド（吸気通路）
４  エアクリーナ
１０  エアクリーナ出口圧力センサ（エアクリーナ目詰まり検出手段）
３１  排気マニホールド（排気通路）
３２  排気管（排気通路）
３４  触媒コンバータ（浄化装置）
３４ａ  選択還元型ＮＯｘ触媒
３７  排気絞り弁（目詰まり解除手段）
４１  ＥＧＲ弁
４２  （負圧制御弁）
１００  ＥＣＵ
【図１】
0003607972.tif 000002
【図２】
0003607972.tif 000003
【図３】
0003607972.tif 000004