(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒を備える内燃機関の制御装置であって、
前記ＮＯｘ触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、
前記触媒温度取得手段から入力される前記ＮＯｘ触媒の温度に基づいて、前記ＮＯｘ触媒が活性状態にあるか否かを判定する触媒活性判定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて当該内燃機関から排出されるＮＯｘ量を推定するＮＯｘ排出量推定手段と、
前記触媒活性判定手段によって前記ＮＯｘ触媒が活性状態にあると判定された場合に、前記触媒温度取得手段から入力される前記ＮＯｘ触媒の温度と、前記ＮＯｘ排出量推定手段から入力されるＮＯｘ量とに基づいて、排気ガス規制値を基準とした前記ＮＯｘ触媒から大気に放出される排気中に含まれる目標ＮＯｘ排出量に対する前記ＮＯｘ触媒の現在のＮＯｘ浄化余力を推定するＮＯｘ浄化余力推定手段と、
前記触媒活性判定手段によって前記ＮＯｘ触媒が活性状態にあると判定された場合に、推定される前記ＮＯｘ浄化余力と前記内燃機関の筒内インジェクタのメイン噴射タイミングのリタード量との関係に基づいて、前記筒内インジェクタのメイン噴射タイミングを圧縮上死点から該圧縮上死点と膨張下死点との間までリタードさせるリタード噴射制御手段と、を備える
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に開示されているように、エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘ量（以下、エンジン排出ＮＯｘ量）を、吸入空気量、吸気温度、吸気圧力、空燃比、ＥＧＲ率等に基づいて推定する技術が知られている。
【０００３】
エンジン排出ＮＯｘ量を高精度に推定することができれば、大気に放出されるＮＯｘ量が規制値等の許容を超えないようにエンジンの燃焼を制御することが可能となる。このため、上述の技術等を用いてエンジン排出ＮＯｘ量を推定することは、排気エミッション性能を向上するうえで有効と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９５０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に、エンジンの燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、ＮＯｘ触媒が未活性状態の触媒低温時を基準に、大気に放出されるＮＯｘ量が規制値等の許容範囲内に収まるようにコントロールされている。
【０００６】
このような触媒低温時を基準にした燃焼制御を、ＮＯｘ触媒が活性状態の場合も継続して実施すると、触媒のＮＯｘ浄化能力に余力があるにも関わらず、触媒に対する燃料噴射量が少ないままとなり、触媒効率が悪いものとなる。一方、触媒効率を上げるため単に燃料噴射量を増加したのみでは、排気エミッションが増加するとともに、燃料噴射量の増加によって燃費の悪化を招く課題がある。
【０００７】
開示の制御装置は、排気エミッション性能を効果的に維持しつつ、エンジンの燃費性能を確実に向上せることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の制御装置は、排気通路に排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒を備える内燃機関の制御装置であって、前記ＮＯｘ触媒の温度を取得する触媒温度取得手段と、前記触媒温度取得手段から入力される前記ＮＯｘ触媒の温度に基づいて、前記ＮＯｘ触媒が活性状態にあるか否かを判定する触媒活性判定手段と、前記触媒活性判定手段によって前記ＮＯｘ触媒が活性状態にあると判定された場合に、前記内燃機関のインジェクタのメイン噴射タイミングを所定量リタードさせるリタード噴射制御手段と、を備える。
【０００９】
また、前記内燃機関の運転状態に基づいて当該内燃機関から排出されるＮＯｘ量を推定するＮＯｘ排出量推定手段と、前記触媒活性判定手段によって前記ＮＯｘ触媒が活性状態にあると判定された場合に、前記触媒温度取得手段から入力される前記ＮＯｘ触媒の温度と、前記ＮＯｘ排出量推定手段から入力されるＮＯｘ量とに基づいて、前記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化余力を推定するＮＯｘ浄化余力推定手段と、をさらに備え、前記リタード噴射制御手段は、前記ＮＯｘ触媒から大気に放出される排気中の所定の目標ＮＯｘ排出量と、前記ＮＯ浄化余力推定手段から入力される前記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化余力とに基づいて、前記インジェクタのメイン噴射タイミングのリタード量を設定するものでもよい。
【発明の効果】
【００１０】
開示の制御装置によれば、排気エミッション性能を効果的に維持しつつ、エンジンの燃費性能を確実に向上せることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関及び、排気系の一部を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子制御ユニットを示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るリタード噴射制御の処理内容を説明するフローチャート図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るリタード噴射制御によるメイン噴射時期のリタード量を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１３】
図１は、本実施形態のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０及び、その排気系の一部を示す全体構成図である。
【００１４】
エンジン１０の各気筒には、図示しない燃料ポンプによって加圧されてコモンレール１１内に蓄圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射する筒内インジェクタ１２がそれぞれ設けられている。筒内インジェクタ１２の燃料噴射量や噴射タイミングは、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）４０によってコントロールされる。
【００１５】
エンジン１０の排気マニホールド１３には、排気通路１４が接続されている。この排気通路１４には、排気上流側から順に、排気温度センサ１５、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害な物質に還元浄化するＮＯｘ触媒１６等が設けられている。
【００１６】
ＥＣＵ４０は、エンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ４０には、エンジン回転数センサ１７、アクセル開度センサ１８、排気温度センサ１５、外気温度センサ１９等の各種センサ値が入力される。
【００１７】
また、ＥＣＵ４０は、図２に示すように、ＮＯｘ触媒温度推定部４１と、エンジン排出ＮＯｘ量推定部４２と、ＮＯｘ触媒活性判定部４３と、リタード噴射制御部４４とを一部の機能要素として有する。これらの各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００１８】
ＮＯｘ触媒温度推定部４１は、排気温度センサ１５から入力されるＮＯｘ触媒１６の入り口温度、外気への放熱量等に基づいて、ＮＯｘ触媒１６の触媒温度ＴＣを推定する。
【００１９】
エンジン排出ＮＯｘ量推定部４２は、エンジン１０の運転状態に基づいて、エンジン１０から排出される排気ガス中のＮＯｘ量（以下、エンジン排出ＮＯｘ量ＥＮＯｘ＿ＯＵＴという）を推定する。より詳しくは、ＥＣＵ４０のメモリには、予め作成したエンジン回転数Ｎｅ及び、燃料噴射量Ｑに基づいて参照されるエンジン排出ＮＯｘ量マップ（不図示）が記憶されている。エンジン排出ＮＯｘ量ＥＮＯｘ＿ＯＵＴは、このエンジン排出ＮＯｘ量マップから、エンジン回転数センサ１７及びアクセル開度センサ１８のセンサ値に応じた値を読み取ることで推定される。
【００２０】
ＮＯｘ触媒活性判定部４３は、ＮＯｘ触媒１６が活性状態にあるか否かを判定する。ＮＯｘ触媒１６が活性状態にあるか否かは、例えば、ＮＯｘ触媒温度推定部４１から入力される触媒温度ＴＣやＮＯｘ触媒１６への還元剤の供給状態等に基づいて判定すればよい。
【００２１】
リタード噴射制御部４４は、ＮＯｘ触媒活性判定部４２によってＮＯｘ触媒１６が活性状態と判定された場合に、筒内インジェクタ１２のメイン噴射タイミングを圧縮上死点近傍から所定量ほどリタード（遅角）させるリタード噴射制御を実施する。
【００２２】
より詳しくは、ＥＣＵ４０には、ＮＯｘ触媒１６から流れ出て大気に放出される排気ガス中に含まれる目標ＮＯｘ排出量ＴＮＯｘ＿ＯＵＴが予め記憶されている。この目標ＮＯｘ排出量ＴＮＯｘ＿ＯＵＴは、例えば、排気ガス規制値等を基準に設定されている。
【００２３】
リタード噴射制御部４４は、図３のステップＳ１００に示すように、ＮＯｘ触媒１６がＮＯｘ触媒活性判定部４３によって活性状態と判定されると、エンジン排出ＮＯｘ量推定部４２から入力されるエンジン排出ＮＯｘ量ＥＮＯｘ＿ＯＵＴ及び、ＮＯｘ触媒温度推定部４１から入力される触媒温度ＴＣに基づいて、目標ＮＯｘ量ＴＮＯｘ＿ＯＵＴに対するＮＯｘ触媒１６の現在のＮＯｘ浄化余力ＰｕｒＮＯｘ＿ＣＡＰを推定する（ステップＳ１１０参照）。
【００２４】
さらに、予め実験等により作成したＮＯｘ浄化余力ＰｕｒＮＯｘ＿ＣＡＰと、メイン噴射タイミングのリタード量との関係を規定するリタード量設定マップ（不図示）から目標リタード量ＱＴａｇ＿Ｒｅｔを設定する（ステップＳ１２０参照）。
【００２５】
そして、設定した目標リタード量ＱＴａｇ＿Ｒｅｔに応じて、筒内インジェクタ１６のメイン噴射タイミングをリタードさせることで（図４参照）、エンジン１０の燃焼を緩慢にさせる。
【００２６】
すなわち、ＮＯｘ触媒１６が活性状態にあれば、大気に放出されるＮＯｘ量を目標ＮＯｘ排出量ＴＮＯｘ＿ＯＵＴに維持しつつ、ＮＯｘ浄化余力ＰｕｒＮＯｘ＿ＣＡＰに応じてメイン噴射タイミングをリタードさせるようになっている。
【００２７】
これにより、ＮＯｘ触媒１６のＮＯｘ浄化能力に余力がある活性状態の時は、燃料噴射量を増大した場合であっても、ＮＯｘ浄化余力に応じてメイン噴射タイミングをリタードさせることによって燃焼を緩慢にすることで、排気エミッションを低下でき、かつその低下分をＮＯｘ触媒１６の浄化余力で効果的に吸収しつつ、燃料噴射量の減少によって燃費性能を確実に向上することが可能になる。
【００２８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００２９】
例えば、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他のエンジンにも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  エンジン、１１  コモンレール、１２  筒内インジェクタ、１３  排気マニホールド、１４  排気通路、１５  排気温度センサ、１６  ＮＯｘ触媒、１７  エンジン回転数センサ、１８  アクセル開度センサ、４０  ＥＣＵ、４１  ＮＯｘ触媒温度推定部、４２  エンジン排出ＮＯｘ量推定部、４３  ＮＯｘ触媒活性判定部、４４  リタード噴射制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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