(57)【要約】【課題】  燃料消費量の増大を招くことなく、しかもＤＰＦの状態を検知するための特別なセンサも必要とすることなしに、適切なタイミングでポスト噴射を実行することが可能な内燃機関の燃料噴射装置を提供する。【解決手段】  インジェクタのメイン噴射における燃料噴射量及びエンジン回転数からＤＰＦにおけるＰＭの堆積し易さを数値情報として積算していき、この積算値が所定値に達するとＰＭ堆積量が過剰になったと判断してインジェクタからのポスト噴射を開始する。【選択図】      図４
2006029092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路の途中に排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを有する内燃機関に備えられ、燃料噴射手段からのポスト噴射を実行することにより上記パティキュレートフィルタを昇温し、上記捕集されている粒子状物質を燃焼除去してパティキュレートフィルタを再生する燃料噴射装置において、
上記内燃機関の運転状態を認識する運転状態認識手段と、
上記運転状態認識手段の出力を受け、内燃機関の運転状態に応じて、パティキュレートフィルタ中の粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量相当分を数値化して出力していく蓄積数値出力手段と、
上記蓄積数値出力手段からの出力を受信する度に、この受信した数値を積算していく積算手段と、
上記積算手段の出力を受け、その積算値が所定のポスト噴射開始値に達したか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段の出力を受け、上記積算値が所定のポスト噴射開始値に達した際に燃料噴射手段のポスト噴射を開始するポスト噴射開始手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
上記請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
運転状態認識手段は、燃料噴射手段のメイン噴射における燃料噴射量及び内燃機関の機関回転数を検出して内燃機関の運転状態を認識する構成となっており、
蓄積数値出力手段は、燃料噴射手段のメイン噴射における燃料噴射量が少ない程、また内燃機関の機関回転数が低い程、粒子状物質増加量を数値化して出力する出力値を高く設定する構成となっていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
上記請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
運転状態認識手段は、所定時間間隔毎に内燃機関の運転状態を認識してその認識情報を蓄積数値出力手段に出力するよう構成されている一方、
上記蓄積数値出力手段は、この運転状態認識手段からの認識情報を受信する度に、内燃機関の運転状態に応じて、パティキュレートフィルタ中の粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化して出力する構成となっていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
上記請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
運転状態認識手段は、内燃機関の各気筒の１サイクル毎に内燃機関の運転状態を認識してその認識情報を蓄積数値出力手段に出力するよう構成されている一方、
上記蓄積数値出力手段は、この運転状態認識手段からの認識情報を受信する度に、内燃機関の運転状態に応じて、パティキュレートフィルタ中の粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化して出力する構成となっていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
上記請求項１〜４のうち何れか一つに記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
燃料噴射手段のポスト噴射の実行中には、運転状態認識手段による内燃機関の運転状態認識動作、蓄積数値出力手段による粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化した情報の出力動作、積算手段による数値積算動作が継続して実行されるようになっているのに加え、ポスト噴射による粒子状物質減少量に相当した数値分を算出するポスト噴射分減少量出力手段による出力値が上記積算手段において積算されるようになっており、
上記燃料噴射手段のポスト噴射の実行中、積算手段の積算値が所定のポスト噴射停止値を下回ったと判定手段が判定したときに燃料噴射手段のポスト噴射を停止するポスト噴射停止手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項６】
上記請求項１〜４のうち何れか一つに記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
燃料噴射手段のポスト噴射の実行中も、運転状態認識手段による内燃機関の運転状態認識動作、蓄積数値出力手段による粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化した情報の出力動作、積算手段による数値積算動作が継続して実行されるようになっており、
上記燃料噴射手段のポスト噴射の実行中、このポスト噴射の開始時点からの経過時間が予め設定されたポスト噴射完了時間に達したこと、または積算手段の積算値が所定のポスト噴射停止値を下回ったと上記判定手段が判定したことのうち何れかの条件が成立したときに燃料噴射手段のポスト噴射を停止するポスト噴射停止手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項７】
上記請求項５または６記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
燃料噴射手段のポスト噴射が停止した時点で積算手段の積算値が初期値に戻される構成となっていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項８】
上記請求項５、６または７記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
ポスト噴射開始値とポスト噴射停止値とを異なる値とすることによって、ポスト噴射開始時を判断する積算値とポスト噴射停止時を判断する積算値との間にヒステリシスを持たせていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関の燃料供給系に備えられる燃料噴射装置に係る。特に、本発明は、排気中の粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭという）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦという）を再生するために行われるポスト噴射（膨張行程や排気行程において行われる燃料噴射）の実行タイミングを適正化する対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では排気エミッションの向上が要求されており、特にディーゼルエンジンにあっては、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘに加え、排気ガス中に含まれる煤等のＰＭを除去することが求められている。このため、ディーゼルエンジンにおいては、多孔質材により構成されたＤＰＦを排気通路に配置し、このＤＰＦによって排気ガス中のＰＭを捕集している。
【０００３】
このＤＰＦは、上述の如く多孔質材により構成されているので、ＰＭ捕集量が過剰に増えると、ＤＰＦ内の流通抵抗が増大してエンジンの背圧が上昇し、出力の低下等をもたらすことになる。このため、ＤＰＦに捕集されたＰＭを適宜除去してＤＰＦを再生しＰＭ捕集能力を回復させる必要がある。
【０００４】
このＤＰＦの再生をエンジン運転中に可能とするものとして、ＤＰＦに白金等の酸化触媒を設けておき、この酸化触媒の酸化作用を利用するものが知られている。例えば、エンジンの圧縮行程終了時にインジェクタから燃料を噴射する「メイン噴射」とは別に、膨張行程または排気行程においてインジェクタから燃料を噴射する「ポスト噴射」を実行し、燃料をＤＰＦに供給して上記酸化触媒で酸化反応熱を得て、その熱を利用してＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼除去するものである。
【０００５】
これまで、上記ポスト噴射を実行するタイミングとしては、下記の特許文献１や特許文献２に開示されているように、ＤＰＦの上流側と下流側との圧力差をセンサによって検出し、この圧力差が大きくなった、つまり、ＤＰＦに目詰まりが生じたことが検知された時点でポスト噴射を実行していた。また、ＤＰＦに温度センサを取り付け、その検出値が所定値以下の状態が継続した場合（例えば低速・軽負荷での運転が所定時間続き、ＤＰＦでのＰＭの燃焼除去が行われない状況が続いたとき）にポスト噴射を実行していた。
【特許文献１】特開２００３−１６１１３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これまでのものでは、ポスト噴射実行タイミングを決定するために上記圧力差センサや温度センサといったＤＰＦの状態検知のための特別なセンサを必要としていたためエンジンの製造コストの高騰を招いていた。
【０００７】
また、ポスト噴射を常時実行することにより、上記センサを不要とすることは可能であるが、これでは燃料消費量が大幅に増大してしまう。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料消費量の増大を招くことなく、しかもＤＰＦの状態を検知するための特別なセンサも必要とすることなしに、適切なタイミングでポスト噴射を実行することが可能な内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、エンジンの運転状態（例えば、インジェクタのメイン噴射における燃料噴射量や、エンジン回転数など）に基づいてＤＰＦのＰＭ捕集量を推測し、このＰＭ捕集量が過剰になった時点でインジェクタからのポスト噴射を開始するようにしている。
【００１０】
−解決手段−
具体的に、本発明は、排気通路の途中に排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを有する内燃機関に備えられ、燃料噴射手段からのポスト噴射を実行することにより上記パティキュレートフィルタを昇温し、上記捕集されている粒子状物質を燃焼除去してパティキュレートフィルタを再生する燃料噴射装置を前提とする。この燃料噴射装置に対し、運転状態認識手段、蓄積数値出力手段、積算手段、判定手段、ポスト噴射開始手段、ポスト噴射分減少量出力手段を備えさせている。運転状態認識手段は、上記内燃機関の運転状態を認識する。蓄積数値出力手段は、上記運転状態認識手段の出力を受け、内燃機関の運転状態に応じて、パティキュレートフィルタ中の粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化して出力していく。積算手段は、上記蓄積数値出力手段からの出力を受信する度に、この受信した数値を積算していく。判定手段は、上記積算手段の出力を受け、その積算値が所定のポスト噴射開始値に達したか否かを判定する。ポスト噴射開始手段は、上記判定手段の出力を受け、上記積算値が所定のポスト噴射開始値に達した際に燃料噴射手段のポスト噴射を開始する。ポスト噴射分減少量出力手段は、ポスト噴射による粒子状物質減少量を数値化して出力する。
【００１１】
この特定事項により、運転状態認識手段は、メイン噴射における燃料噴射量や機関回転数などといった内燃機関の運転状態を認識し、例えば低速・軽負荷などのようにＤＰＦでのＰＭの燃焼除去が行われない状況であることなどを認識する。そして、蓄積数値出力手段は、上記内燃機関の運転状態に応じ、ＤＰＦでのＰＭの燃焼除去が行われない状況（ＤＰＦの再生ができない状況）である場合には、その運転状態に応じた粒子状物質増加量を数値化して（正の値として）出力し、ＤＰＦでのＰＭの燃焼除去が行われる状況（例えば高速・高負荷などのように排気温度が上昇してＤＰＦの再生が可能な状況）である場合には、その運転状態に応じた粒子状物質減少量を数値化して（負の値として）出力する。例えば、メイン噴射における燃料噴射量や機関回転数に応じてこれら数値を得るマップが予め記憶されており、このマップに従って粒子状物質増加量や粒子状物質減少量が数値化されて出力される。積算手段では、これら粒子状物質増加量や粒子状物質減少量に係る数値を順に積算（粒子状物質減少量に係る数値が出力された場合には負の数の加算、つまり減算）していき、その積算値によってＤＰＦでのＰＭ捕集量を推測する。そして、この積算値が予め設定されたポスト噴射開始値に達したことが判定手段によって判定されると、燃料噴射手段のポスト噴射が開始され、上記捕集されているＰＭを燃焼除去してＤＰＦが再生されることになる。このように本解決手段では、内燃機関の運転状態によってＰＭ捕集量を推測しているので、ＤＰＦの状態を検知するための特別なセンサ（圧力差センサや温度センサ）を必要とすることなしに、適切なタイミングでポスト噴射を実行することが可能である。また、ポスト噴射を常時実行する必要もないため、燃料消費量の大幅な増大を招くこともない。
【００１２】
上記運転状態認識手段による内燃機関の運転状態の認識動作や、蓄積数値出力手段の出力値設定動作として具体的には以下のものが掲げられる。つまり、運転状態認識手段が、燃料噴射手段のメイン噴射における燃料噴射量及び内燃機関の機関回転数を検出して内燃機関の運転状態を認識する構成とする。そして、蓄積数値出力手段が、燃料噴射手段のメイン噴射における燃料噴射量が少ない程、また内燃機関の機関回転数が低い程、粒子状物質増加量を数値化して出力する出力値を高く設定する構成としている。
【００１３】
この運転状態認識手段による内燃機関の運転状態の認識動作及び蓄積数値出力手段の出力動作のタイミングとして具体的には以下の２タイプが掲げられる。
【００１４】
先ず、第１のタイプとしては、運転状態認識手段が、所定時間間隔毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に内燃機関の運転状態を認識してその認識情報を蓄積数値出力手段に出力する。また、蓄積数値出力手段が、上記運転状態認識手段からの認識情報を受信する度に、内燃機関の運転状態に応じて、パティキュレートフィルタ中の粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化して出力するものである。
【００１５】
第２のタイプとしては、運転状態認識手段が、内燃機関の各気筒の１サイクル毎に内燃機関の運転状態を認識してその認識情報を蓄積数値出力手段に出力する。また、蓄積数値出力手段が、上記運転状態認識手段からの認識情報を受信する度に、内燃機関の運転状態に応じて、パティキュレートフィルタ中の粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化して出力するものである。
【００１６】
また、燃料噴射手段のポスト噴射を停止するための構成としては以下の２タイプが掲げられる。
【００１７】
先ず、第１のタイプとしては、燃料噴射手段のポスト噴射の実行中も、運転状態認識手段による内燃機関の運転状態認識動作、蓄積数値出力手段による粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化した情報の出力動作、積算手段による数値積算動作を継続して実行するようにするとともに、ポスト噴射による粒子状物質減少量すなわち、ポスト噴射分減少量出力手段の出力値も積算する。そして、上記燃料噴射手段のポスト噴射の実行中、積算手段の積算値が所定のポスト噴射停止値を下回ったと判定手段が判定したときに燃料噴射手段のポスト噴射を停止するポスト噴射停止手段を備えさせている。
【００１８】
第２のタイプとしては、燃料噴射手段のポスト噴射の実行中も、運転状態認識手段による内燃機関の運転状態認識動作、蓄積数値出力手段による粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化した情報の出力動作、積算手段による数値積算動作が継続して実行されるようにしている。そして、上記燃料噴射手段のポスト噴射の実行中、このポスト噴射の開始時点からの経過時間が予め設定されたポスト噴射完了時間に達したこと、または積算手段の積算値が所定のポスト噴射停止値を下回ったと上記判定手段が判定したことのうち何れかの条件が成立したときに燃料噴射手段のポスト噴射を停止するポスト噴射停止手段を備えさせている。
【００１９】
また、上記ポスト噴射停止手段を備えさせたものの場合、燃料噴射手段のポスト噴射が停止した時点で積算手段の積算値が初期値（例えば「０」）に戻される構成としている。つまり、ポスト噴射が停止した時点でＤＰＦ内のＰＭを完全に燃焼除去できたと推測し、ＤＰＦ内にＰＭが殆ど存在していないとして、その後のＤＰＦでのＰＭ捕集量を推測していくといった動作を行っていく。
【００２０】
また、ポスト噴射開始値とポスト噴射停止値とを異なる値とすることによって、ポスト噴射開始時を判断する積算値とポスト噴射停止時を判断する積算値との間にヒステリシスを持たせている。これにより、ポスト噴射の実行と非実行とが短時間の間に交互に繰り返されてしまうといったハンチングを回避できる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明では、エンジンの運転状態に基づいてＤＰＦのＰＭ捕集量を推測しながらポスト噴射の開始タイミングを決定している。このため、圧力差センサや温度センサといったＤＰＦの状態を検知するための特別なセンサを必要とすることなしに、適切なタイミングでポスト噴射を実行してＤＰＦを再生することができる。その結果、エンジンの製造コストの低廉化を図ることができ、また、ポスト噴射を常時実行する必要がないため燃料消費量の大幅な増大を招くこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、４気筒産業用ディーゼルエンジンに搭載される燃料噴射装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００２３】
−燃料噴射装置の構成説明−
先ず、本実施形態に係るエンジンに適用される燃料噴射装置の全体構成について説明する。図１は４気筒舶用ディーゼルエンジンに備えられた蓄圧式燃料噴射装置を示している。
【００２４】
この蓄圧式燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の各気筒に対応して取り付けられた複数の燃料噴射弁（以下、インジェクタという）１，１，…と、比較的高い圧力（コモンレール内圧：例えば１００ＭＰａ）の高圧燃料を蓄圧するコモンレール２と、燃料タンク４から低圧ポンプ（フィードポンプ）６を経て吸入した燃料を高圧に加圧してコモンレール２内に吐出する燃料ポンプとしての高圧ポンプ８と、上記インジェクタ（燃料噴射手段）１，１，…及び高圧ポンプ８を電子制御するコントローラ（ＥＣＵ）１２とを備えている。
【００２５】
上記高圧ポンプ８は、例えばエンジンによって駆動され、燃料を運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧して燃料供給配管９を通じてコモンレール２に供給する所謂プランジャ式のサプライ用燃料供給ポンプである。例えば、この高圧ポンプ８は、エンジンのクランク軸に対してギアを介して動力伝達可能に連繋されている。また、この動力伝達のための他の構成として、高圧ポンプ８の駆動軸及びエンジンのクランク軸のそれぞれにプーリを設け、このプーリにベルトを架け渡して動力伝達可能にしたり、各軸にスプロケットを設け、このスプロケットにチェーンを架け渡して動力伝達可能にしてもよい。
【００２６】
各インジェクタ１，１，…は、コモンレール２にそれぞれ連通する燃料配管の下流端に取り付けられている。このインジェクタ１からの燃料の噴射は、例えばこのインジェクタに一体的に組み込まれた図示しない噴射制御用電磁弁への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。つまり、インジェクタ１は、この噴射制御用電磁弁が開弁している間、コモンレール２から供給された高圧燃料をエンジンの燃焼室に向けて噴射する。
【００２７】
また、上記コントローラ１２は、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報が入力され、これらの信号より判断される最適の燃料噴射時期及び燃料噴射量が得られるように上記噴射制御用電磁弁に制御信号を出力する。同時に、コントローラ１２はエンジン回転数やエンジン負荷に応じて燃料噴射圧力が最適値となるように高圧ポンプ８に対して制御信号を出力する。更に、コモンレール２にはコモンレール内圧を検出するための圧力センサ１３が取り付けられており、この圧力センサ１３の信号がエンジン回転数やエンジン負荷に応じて予め設定された最適値となるように高圧ポンプ８からコモンレール２に吐出される燃料吐出量が制御される。
【００２８】
各インジェクタ１への燃料供給動作は、コモンレール２から燃料流路の一部を構成する分岐管３を通じて行われる。つまり、燃料タンク４からフィルタ５を経て低圧ポンプ６によって取り出されて所定の吸入圧力に加圧された燃料は、燃料管７を通じて高圧ポンプ８に送られる。そして、この高圧ポンプ８に供給された燃料は所定圧力に昇圧された状態でコモンレール２に貯留され、コモンレール２から各インジェクタ１，１，…に供給される。インジェクタ１は、エンジンの型式（気筒数、本形態では４気筒）に応じて複数個設けられており、コントローラ１２の制御によって、コモンレール２から供給された燃料を最適な噴射時期に最適な燃料噴射量でもって、対応する燃焼室内に噴射（メイン噴射）する。インジェクタ１から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので、燃料噴射圧を制御するにはコモンレール２内の圧力を制御することになる。
【００２９】
また、分岐管３からインジェクタ１に供給された燃料のうち燃焼室への噴射に費やされなかった燃料やコモンレール内圧が過上昇した場合の余剰燃料は、戻し管１１を通じて燃料タンク４に戻される。
【００３０】
電子制御ユニットであるコントローラ１２には、図示しない気筒番号及びクランク角度の情報が入力されている。
【００３１】
このコントローラ１２は、燃料噴射量を決定する燃料噴射量制御手段と、エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるようにエンジン運転状態に基づいて予め定められた目標燃料噴射条件（例えば，目標燃料噴射時期、目標コモンレール内圧）を関数として記憶しており（これらは図示しない）、各種センサが検出した現在のエンジン運転状態を表す信号に対応して目標燃料噴射条件（即ち、インジェクタ１による燃料噴射タイミング及び噴射量）を演算により求めて、その条件で燃料噴射（メイン噴射）が行われるようにインジェクタ１の作動とコモンレール内燃料圧力とを制御している。
【００３２】
図２はコントローラ１２内部に記憶されている、燃料噴射量制御手段の制御ブロックである。この図２に示すように、燃料噴射量の算出は、ユーザが操作するレギュレータの開度信号を指令回転数算出手段１２Ａが受け、この指令回転数算出手段１２Ａがレギュレータの開度に応じた「指令回転数」を算出する。そして、エンジン回転数がこの指令回転数となるように噴射量演算手段１２Ｂが燃料噴射量を演算する。エンジン（内燃機関）Ｅのインジェクタ１では、この演算により求められた燃料噴射量で燃料噴射動作が行われ、この状態で回転数算出手段１２Ｃが実際のエンジン回転数を算出し、この実際のエンジン回転数と上記指令回転数とを比較して、この実際のエンジン回転数が指令回転数に一致するように燃料噴射量を補正（フィードバック制御）するようになっている。
【００３３】
このように、蓄圧式燃料噴射装置は、高圧ポンプ８から圧送される吐出燃料をコモンレール２に蓄圧し、エンジンＥの運転状態に応じた適切な燃料噴射タイミング（燃料噴射時期）と燃料噴射継続時間とでインジェクタ１を駆動して燃料を噴射するよう構成されている。コモンレール内圧の制御は、インジェクタ１からの燃料噴射に応じて高圧ポンプ８を制御して燃料の圧送を行い、且つその圧送量を制御することにより、コモンレール内圧が最適な噴射圧となるように維持するようにしている。
【００３４】
−エンジン排気系の構成説明−
次に、本形態に係るエンジン排気系の構成について説明する。図３は、エンジン本体Ｅ１とその排気系１５とを示す概略構成図である。この図３に示すように、排気系１５には、エンジン本体Ｅ１から延びる排気マニホールドＥ２に接続された排気管１５ａを備えており、この排気管１５ａの途中には後処理装置としてのＤＰＦ１５ｂが設けられている。このＤＰＦ１５ｂはエンジン本体Ｅ１の各気筒から排気マニホールドＥ２を経て排気管１５ａに排出された排気ガスが流通するようになっている。また、このＤＰＦ１５ｂは、例えば、排気ガスが流通可能なセラミック等の多孔質材に白金等の酸化触媒を担持させたものが用いられている。より具体的には、触媒が担持された多孔質材が、排気通路を構成する金属製の触媒ケース（触媒容器）に保持されてＤＰＦ１５ｂが構成されている。このＤＰＦ１５ｂとしては、上述したように多孔質のセラミックの表面に触媒をコートしたウォールフロータイプのものの他、セラミック系のハニカムフィルタ、フォームフィルタ、ファイバーフィルタ等であってもよい。また、金属系フィルタであってもよい。
【００３５】
このように構成されたＤＰＦ１５ｂは、エンジン本体Ｅ１から排出される微粒子（主成分はカーボンスーツと未燃燃料、オイル等の高分子炭化水素（ＨＣ））であるＰＭを捕集し、これによって、排気の浄化を図ることができる。
【００３６】
−ポスト噴射を実行するための構成及びポスト噴射動作−
上記ＤＰＦ１５ｂは、ＰＭ捕集量が過剰に増えると、ＤＰＦ１５ｂ内の流通抵抗が増大してエンジン出力の低下等をもたらす可能性がある。このため、エンジンＥの圧縮行程終了時にインジェクタ１から燃料を噴射する「メイン噴射」とは別に、膨張行程または排気行程においてインジェクタ１から燃料を噴射する「ポスト噴射」を実行している。これにより、燃料をＤＰＦ１５ｂに供給して上記酸化触媒で酸化反応熱を得て、その熱を利用してＤＰＦ１５ｂに捕集されているＰＭを燃焼除去し、ＤＰＦ１５ｂを再生してＰＭ捕集能力を回復させるようにしている。
【００３７】
本実施形態の特徴は、このＰＭを燃焼除去するためのポスト噴射の実行タイミングの適正化を図っていることにある。以下、このポスト噴射の実行タイミングを設定するための構成について説明する。
【００３８】
上記コントローラ１２は、上記ポスト噴射の実行タイミングを設定するための手段として、図１及び図４に示すように、運転状態認識手段１２Ｄ、蓄積数値出力手段１２Ｅ、積算手段１２Ｆ、判定手段１２Ｇ、ポスト噴射開始手段１２Ｈ、ポスト噴射停止手段１２Ｉ、ポスト噴射分減少量出力手段１２Ｊを備えている。
【００３９】
上記運転状態認識手段１２Ｄは、エンジンＥの運転状態を認識するものである。具体的には、インジェクタ１の上記メイン噴射における燃料噴射量及びエンジン回転数を検知してエンジンＥの運転状態を認識する構成となっている。例えば、上記噴射量演算手段１２Ｂからの出力を受けてメイン噴射における燃料噴射量を検知し、また、図示しないエンジン回転数センサからの出力を受けてエンジン回転数を検知する。
【００４０】
尚、この運転状態認識手段１２ＤによるエンジンＥの運転状態の認識動作のタイミングとしては、所定時間間隔（例えば数ｍｓｅｃ）毎にこの認識動作が実行されてその認識情報が蓄積数値出力手段１２Ｅに出力される。また、エンジンＥの各気筒の１サイクル毎にエンジンＥの運転状態の認識動作を実行するようにしてもよい。
【００４１】
蓄積数値出力手段１２Ｅは、上記運転状態認識手段１２Ｄの出力を受け、エンジンＥの運転状態に応じて、ＤＰＦ１５ｂ中の粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化して出力するものである。具体的には、上記運転状態認識手段１２Ｄが認識したエンジンＥの運転状態に応じ、ＤＰＦ１５ｂでのＰＭの燃焼除去が行われない状況（低速・低負荷などのように排気温度が上昇しない状況）である場合には、その運転状態に応じた粒子状物質増加量（正の値）を数値化して出力し、ＤＰＦ１５ｂでのＰＭの燃焼除去が行われる状況（高速・高負荷などのように排気温度が上昇する状況）である場合には、その運転状態に応じた粒子状物質減少量（負の値）を数値化して出力する。
【００４２】
より具体的には、図５に示すように、メイン噴射における燃料噴射量及びエンジン回転数に応じて上記数値を得るマップが予め記憶（コントローラ１２内のメモリに記憶）されており、このマップに従って粒子状物質増加量や粒子状物質減少量が数値化されて出力されるようになっている。このマップにおいて、実線の斜線を付した領域では排気温度が比較的高くなっておりＰＭの燃焼除去が行われる状況である。つまり、ポスト噴射を実行しなくともＤＰＦ１５ｂの再生が可能な領域である。エンジンの運転状態がこの領域にあるときには、蓄積数値出力手段１２Ｅからは粒子状物質減少量を数値化した負の値（図中「−１」〜「−３」の値）が出力される。このマップからも判るように、エンジン回転数が高い程、この値は小さい値として出力される。
【００４３】
一方、このマップにおいて、破線の斜線を付した領域では排気温度が比較的低くなっておりＰＭの燃焼除去が行われず、ＤＰＦ１５ｂ内にＰＭが堆積していく状況である。つまり、この状態が継続する状況では、ポスト噴射を実行しない限りＤＰＦ１５ｂの再生が行えないといった領域である。エンジンの運転状態がこの領域にあるときには、蓄積数値出力手段１２Ｅからは粒子状物質増加量を数値化した正の値（図中「５」または「４」の値）が出力される。このマップからも判るように、エンジン回転数が低い程、この値は大きな値として出力される。
【００４４】
尚、この蓄積数値出力手段１２Ｅの出力動作のタイミングとしては、上記運転状態認識手段１２Ｄからの認識情報を受信する度に、上記マップから抽出した数値情報が出力されることになる。
【００４５】
積算手段１２Ｆは、上記蓄積数値出力手段１２Ｅからの出力を受信する度に、この受信した数値を積算していく。つまり、排気温度が比較的低い状況（図５で破線の斜線を付した領域）では、この積算値が次第に増加していく（ＰＭの堆積量が多くなっていく）一方、排気温度が比較的高い状況（図５で実線の斜線を付した領域）では、この積算値が次第に減少していく（ＰＭが燃焼除去されていく）ことになる。ただし、積算値が負の値になる場合は、積算演算を停止する。
【００４６】
尚、上述した運転状態認識手段１２Ｄによるエンジン運転状態認識動作、蓄積数値出力手段１２Ｅによる粒子状物質増加量及び粒子状物質減少量を数値化した情報の出力動作、積算手段１２Ｆによる数値積算動作は、ポスト噴射の実行中も継続される。それに加え、ポスト噴射実行中には、ポスト噴射による捕集量減少分を数値化し出力するポスト噴射分減少量出力手段１２Ｊが動作し、ポスト噴射実行中のＰＭ堆積量捕集量減少分が出力されるようになっており、この減少分は積算手段１２Ｆに受信され、積算値が減少するように動作する。これによって、ポスト噴射実行による、ＰＭの堆積量の減少を考慮した、現在のＰＭ堆積量を推測することが可能となる。
【００４７】
判定手段１２Ｇは、上記積算手段１２Ｆの出力を受け、その積算値と、予め設定されたポスト噴射開始値及びポスト噴射停止値とを比較する。そして、その比較の結果、上記積算値がポスト噴射開始値に達すると、その判定信号（ポスト噴射開始のための指令信号）をポスト噴射開始手段１２Ｈに送信し、逆に、上記積算値がポスト噴射停止値を下回ると、その判定信号（ポスト噴射停止のための指令信号）をポスト噴射停止手段１２Ｉに送信するようになっている。これらポスト噴射開始値及びポスト噴射停止値は互いに異なる値として予め設定されている。例えば、ポスト噴射開始値は「１００」であり、ポスト噴射停止値は「１０」である。これら数値はこれに限るものではない。
【００４８】
上記積算値がポスト噴射開始値に達して、その判定信号を判定手段１２Ｇから受けたポスト噴射開始手段１２Ｈは、インジェクタ１を駆動してポスト噴射を開始させる。一方、このポスト噴射の実行中に上記積算値がポスト噴射停止値を下回って、その判定信号を判定手段１２Ｇから受けたポスト噴射停止手段１２Ｉは、インジェクタ１のポスト噴射を停止させる。このポスト噴射停止手段１２Ｉによってインジェクタ１のポスト噴射が停止されると、上記積算手段１２Ｆに記憶されている積算値が初期値の「０」に戻されることになる。
【００４９】
以上が、ポスト噴射の実行タイミングを設定するための構成である。
【００５０】
次に、本形態におけるポスト噴射実行手順について図６のフローチャートに沿って説明する。
【００５１】
先ず、ステップＳＴ１で、現在、ポスト噴射の実行中であるか否かを判定する。つまり、ＤＰＦ１５ｂを再生するための動作の実行中であるか否かを判定する。この判定がＮｏ（非実行）の場合には、ステップＳＴ２に移って、上記積算手段１２Ｆが積算している積算値と、上記ポスト噴射開始値（実行判定値）とを比較し、ポスト噴射開始値の方が大きい場合またはこの両値が等しい場合（ステップＳＴ２でＮｏ判定された場合）には、未だＤＰＦ１５ｂのＰＭ堆積量は少ないと判断し、ポスト噴射は実行しない。これに対し、積算手段１２Ｆが積算している積算値の方が大きい場合（ステップＳＴ２でＹｅｓ判定された場合）には、ＰＭ堆積量が過剰になったと判断してステップＳＴ３に移ってポスト噴射開始手段１２Ｈによりインジェクタ１のポスト噴射を開始させる。つまり、ＤＰＦ１５ｂの再生動作を開始する。
【００５２】
一方、ステップＳＴ１で、ポスト噴射の実行中であると判定された場合（Ｙｅｓ判定された場合）には、ステップＳＴ４に移って、上記積算手段１２Ｆが積算している積算値と、上記ポスト噴射停止値（停止判定値）とを比較し、積算手段１２Ｆが積算している積算値の方が大きい場合またはこの両値が等しい場合（ステップＳＴ４でＮｏ判定された場合）には、未だＤＰＦ１５ｂの再生は完了していないと判断し、ポスト噴射を継続する。これに対し、ポスト噴射停止値の方が大きい場合（ステップＳＴ４でＹｅｓ判定された場合）には、ＤＰＦ１５ｂの再生が完了したと判断してステップＳＴ５に移ってポスト噴射停止手段１２Ｉによりポスト噴射を停止させる。つまり、ＤＰＦ１５ｂの再生動作を終了する。
【００５３】
図７は、ポスト噴射の実行前及び実行後における積算手段１２Ｆの積算値の変化状態の一例を示すグラフである。エンジンＥの運転が開始されて、ＤＰＦ１５ｂ内のＰＭ量が次第に増大していくのに伴って上記積算値も次第に上昇していく。そして、この積算値がポスト噴射開始値（実行判定値）に達した時点でポスト噴射が開始される（図中のタイミングＩ）。このポスト噴射の実行に伴って、ＤＰＦ１５ｂ内のＰＭが燃焼除去されていき上記積算値も次第に低下していく。そして、この積算値がポスト噴射停止値（停止判定値）に達した時点でポスト噴射が停止される（図中のタイミングII）。この動作が繰り返されることにより、ＤＰＦ１５ｂのＰＭ捕集性能が維持される。
【００５４】
このように、本形態では、エンジンＥの運転状態によってＰＭ捕集量を推測しているので、ＤＰＦの状態を検知するための特別なセンサ（圧力差センサや温度センサ）を必要とすることなしに、適切なタイミングでポスト噴射を実行することが可能である。また、ポスト噴射を常時実行する必要もないため、燃料消費量の大幅な増大を招くこともない。
【００５５】
（変形例）
次に、本発明の変形例について説明する。本例は、ポスト噴射を停止させるための構成及び条件が上述した実施形態のものと異なっている。その他の構成及び動作は上記実施形態のものと同様である。従って、ここでは上記実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００５６】
本例のものは、ポスト噴射を停止させるための条件として、以下の２つの条件のうちの一方が成立した時点でポスト噴射を停止するようにしている。
（１）ポスト噴射の開始時点からの経過時間が予め設定されたポスト噴射完了時間に達したこと。
（２）積算手段１２Ｆの積算値が所定のポスト噴射停止値を下回ったと上記判定手段１２Ｇが判定したこと。
【００５７】
このため、図８に示すように、本例のコントローラ１２には時間計測手段１２Ｋが備えられている。この時間計測手段１２Ｋは、ポスト噴射が開始されてからの経過時間を計測するようになっており、この経過時間が予め設定された時間（例えば十数秒間）に達した時点で、判定手段１２Ｇにポスト噴射停止信号を送信するようになっている。判定手段１２Ｇは、このポスト噴射停止信号を受信することでポスト噴射停止手段１２Ｉに停止信号を送信してポスト噴射を停止させる。
【００５８】
図９は、本例におけるポスト噴射実行手順についてのフローチャートである。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ５の動作は上述した実施形態のものと同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００５９】
本例では、上記ステップＳＴ３においてポスト噴射が開始された時点から上記時間計測手段１２Ｋが作動し、ポスト噴射が開始されてからの経過時間が計測される（ステップＳＴ６）。
【００６０】
そして、ステップＳＴ４でＮｏ判定された場合（ポスト噴射停止値よりも積算手段１２Ｆが積算している積算値の方が大きい場合）には、ステップＳＴ７に移って、上記時間計測手段１２Ｋが計測している経過時間と、予め設定されたポスト噴射完了時間とを比較し、ポスト噴射完了時間の方が大きい場合またはこの両時間が等しい場合（ステップＳＴ７でＮｏ判定された場合）には、未だＤＰＦ１５ｂの再生は完了していないと判断し、ポスト噴射を継続する。これに対し、時間計測手段１２Ｋが計測している経過時間の方が大きい場合（ステップＳＴ７でＹｅｓ判定された場合）には、ＤＰＦ１５ｂの再生が完了したと判断してステップＳＴ８に移ってポスト噴射停止手段１２Ｉによりポスト噴射を停止させる。つまり、ＤＰＦ１５ｂの再生動作を終了する。
【００６１】
−その他の実施形態−
上述した実施形態にあっては、４気筒産業用ディーゼルエンジンの燃料供給系に備えられた蓄圧式燃料噴射装置に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、６気筒舶用ディーゼルエンジン等、種々の形式のエンジンに対して適用可能である。また、産業用エンジンに限らず、舶用や車両用など他の用途に使用されるエンジンへの適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態に係る蓄圧式燃料噴射装置を示す図である。
【図２】燃料噴射量を決定するための制御ブロック図である。
【図３】エンジン本体及び排気系を示す概略構成図である。
【図４】ポスト噴射の実行タイミングを設定するための制御ブロック図である。
【図５】蓄積数値出力手段からの出力値を決定するためのマップを示す図である。
【図６】ポスト噴射実行手順を示すフローチャート図である。
【図７】ポスト噴射が実行されたことによる積算手段の積算値の変化状態の一例を示す図である。
【図８】変形例における図４相当図である。
【図９】変形例における図６相当図である。
【符号の説明】
【００６３】
１        インジェクタ（燃料噴射手段）
１２Ｄ    運転状態認識手段
１２Ｅ    蓄積数値出力手段
１２Ｆ    積算手段
１２Ｇ    判定手段
１２Ｈ    ポスト噴射開始手段
１２Ｉ    ポスト噴射停止手段
１５ｂ    ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
Ｅ        エンジン（内燃機関）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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