(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気管（１３）に配置され、排気を浄化する浄化部（１４）と、
前記排気管における前記浄化部よりも上流に配置され、前記排気管内に排気浄化用の添加剤を添加する添加弁（１５）と、
前記内燃機関の駆動力により前記内燃機関の回転速度に応じた回転速度で駆動され、前記添加剤を加圧して前記添加弁に供給する機械式供給ポンプ（４０）と、
モータにより駆動され、前記添加剤の供給源（２０）から前記添加剤を加圧して前記機械式供給ポンプに供給する電動式供給ポンプ（２１）と、
前記機械式供給ポンプから前記添加弁に供給される前記添加剤の圧力を添加弁直前圧として検出する直前圧検出部（２６）と、
前記直前圧検出部により検出された前記添加弁直前圧が所定圧力よりも低い場合に、前記添加弁直前圧が前記所定圧力よりも高くなるように、前記電動式供給ポンプを駆動させる駆動部（３０）と、
を備えることを特徴とする排気浄化システム。
【請求項２】
前記駆動部は、前記添加弁直前圧が前記所定圧力となるために必要な前記添加弁への前記添加剤の総供給量としての目標供給量から、前記機械式供給ポンプが現在前記添加弁に供給している現在の前記添加剤の供給量としての実供給量を引いた供給アシスト量を前記電動式供給ポンプにより供給させることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記駆動部は、前記内燃機関の回転速度と、前記機械式供給ポンプが前記添加弁に供給する前記添加剤の供給量との関係を表すマップを有し、前記マップを参照することで現在の前記回転速度における前記実供給量を取得することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
前記添加剤は、燃料であり、
前記内燃機関は、
前記燃料を高圧状態で蓄える蓄圧容器（２５）と、
前記機械式供給ポンプから供給された前記燃料を前記蓄圧容器へ圧送する高圧ポンプ（５０）と、
を備え、
前記排気浄化システムは、
前記電動式供給ポンプと前記機械式供給ポンプとの間に、前記燃料中の異物を捕集するフィルタ（２２）と、
前記機械式供給ポンプにより供給される前記燃料の温度を検出する温度検出部（５５）と、
を備え、
前記駆動部は、前記機械式供給ポンプから流出した前記燃料の流出量と、前記機械式供給ポンプから前記高圧ポンプに供給された前記燃料の供給量と、前記添加弁により噴射された前記燃料の噴射量と、前記燃料を前記フィルタに通した際に生じる第一圧力損失と、前記温度検出部により検出された前記温度と、を考慮して前記供給アシスト量を算出することを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記排気浄化システムは、前記機械式供給ポンプから流出した前記燃料のうち一部の前記燃料を前記機械式供給ポンプよりも上流に戻すリターン流路（２９、３３）を備え、
前記駆動部は、前記機械式供給ポンプから前記リターン流路に流出した前記燃料の流出量をさらに考慮して前記電動式供給ポンプが供給すべき供給量としての供給アシスト量を算出することを特徴とする請求項４に記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記駆動部は、前記機械式供給ポンプから前記添加弁に供給される前記添加剤の圧力に変化が生じた際に、その変化に伴い前記直前圧検出部により検出される前記添加弁直前圧の変動が生じる時までの検出遅れを考慮して、現在の前記添加弁直前圧を予測演算することを特徴とする請求項1乃至５のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項７】
前記駆動部は、前記添加弁直前圧が前記所定圧力となるように、前記電動式供給ポンプから前記機械式供給ポンプに供給する前記添加剤の供給量をフィードバック制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項８】
前記電動式供給ポンプは、逆転駆動可能であり、
前記駆動部は、前記機械式供給ポンプから供給された燃料が異常に漏れていると判定した場合、あるいは、過昇圧であると判定される判定圧力よりも前記機械式供給ポンプから供給された燃料の圧力が高いと判定した場合に、前記電動式供給ポンプを逆転駆動させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項９】
前記機械式供給ポンプと前記添加弁との間に配置され、前記機械式供給ポンプから前記添加弁に流入する前記添加剤の圧力を検出する第一圧力センサ（２６）を備え、
前記直前圧検出部は、前記第一圧力センサにより検出された前記圧力を前記添加弁直前圧として取得することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記機械式供給ポンプと前記電動式供給ポンプとの間に配置され、前記電動式供給ポンプから前記機械式供給ポンプに流れる前記添加剤の圧力を検出する第二圧力センサ（２６Ａ）を備え、
前記直前圧検出部は、前記第二圧力センサにより検出された前記圧力と、前記添加弁に流れる前記添加剤の流量と、前記機械式供給ポンプから添加弁までの添加剤流入経路内の容積とに基づいて、前記添加弁直前圧を算出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
排気管内に存在する排気を浄化する排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ディーゼルエンジンなどの内燃機関では、リーン燃焼が行われることによりＮＯｘ（窒素酸化物）が排出されるため、排気中のＮＯｘを浄化するための技術として、排気系にＮＯｘ吸蔵還元型の触媒（以下、ＮＯｘ触媒という）を設けることが多い。ＮＯｘ触媒は、排気の雰囲気が空燃比リーンの時に排気中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比リッチになった時に排気中のＨＣやＣＯといった還元成分により吸蔵ＮＯｘを還元除去する特性を有している。ただし、空燃比リッチであっても排気に含まれるＨＣやＣＯが少ないと、ＮＯｘ触媒は吸蔵ＮＯｘを還元除去することができない。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、排気管内のＮＯｘ触媒上流にＨＣ供給装置（以下、添加弁と呼称）を取り付け、排気の中に均一に混入するように燃料（ＨＣ）を供給することで、吸蔵ＮＯｘを還元することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の添加弁は、エンジンによって直接に駆動されるフィードポンプ（以下、メカフィードポンプと呼称）から燃料が供給され、エンジンの回転数に対応するフィード圧（フィードポンプの吐出燃料の圧力）で加圧された燃料を排気管内に噴射する。
【０００６】
このような添加弁には燃料を噴射するために必要なフィード圧があるが、メカフィードポンプ（機械式供給ポンプ）のポンプ回転数が低いことで、燃料を適切に噴射するために必要なフィード圧に届かないことがある。この場合、添加弁は燃料をＮＯｘ触媒に適切に供給することができず、吸蔵ＮＯｘを満足に還元除去できないおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、機械式供給ポンプの回転速度が低回転域にあっても、添加弁が安定して排気管内に排気浄化用の添加剤を添加することが可能な排気浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、排気浄化システムであって、内燃機関の排気管に配置され、排気を浄化する浄化部と、前記排気管における前記浄化部よりも上流に配置され、前記排気管内に排気浄化用の添加剤を添加する添加弁と、前記内燃機関の駆動力により前記内燃機関の回転速度に応じた回転速度で駆動され、前記添加剤を加圧して前記添加弁に供給する機械式供給ポンプと、モータによって駆動し、前記添加剤の供給源から前記添加剤を加圧して前記機械式供給ポンプに供給する電動式供給ポンプと、前記機械式供給ポンプから前記添加弁に供給される前記添加剤の圧力を添加弁直前圧として検出する直前圧検出部と、前記直前圧検出部により検出された前記添加弁直前圧が所定圧力よりも低い場合に、前記添加弁直前圧が前記所定圧力よりも高くなるように、前記電動式供給ポンプを駆動させる駆動部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
添加弁により排気管内に排気浄化用の添加剤が添加され、添加された添加剤を用いて浄化部により排気が浄化される。この添加弁は、供給される添加剤の圧力が所定圧力に達さなければ、添加弁は適切に添加剤を排気管内に添加することができない。このため、仮に内燃機関により直接駆動する機械式供給ポンプのみの構成だと、機械式供給ポンプの回転速度が低回転域となった場合に、添加弁に供給される添加剤の圧力が所定圧力に達するほどに十分な添加剤を機械式供給ポンプが供給できないおそれがある。
【００１０】
本排気浄化システムでは、この対策として、電動式供給ポンプを備えている。直前圧検出部により検出された添加弁直前圧が所定圧力よりも低い場合に、添加弁直前圧が所定圧力よりも高くなるように、駆動部により電動式供給ポンプを駆動させる。これにより、機械式供給ポンプの回転速度が低回転域にあっても、電動式供給ポンプによる添加剤の供給アシストを行う事により添加弁直前圧を所定圧力にまで上昇させることができ、添加弁は安定して排気管内に添加剤を添加することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図１に記載の燃料ポンプの概略構成図である。
【図３】メカフィードポンプのポンプ回転速度依存的に変動するメカフィードポンプの燃料圧力を示す図である。
【図４】本実施形態に係るＥＣＵにより実施される制御フローチャートである。
【図５】メカフィードポンプのポンプ回転速度依存的に変動するメカフィードポンプの燃料供給量を示す図である。
【図６】図４に記載のステップＳ１７０のサブルーチン処理である。
【図７】別例に係るＥＣＵにより実施される制御フローチャートである。
【図８】別例に係るＥＣＵにより実施される制御フローチャートである。
【図９】別例に係るＥＣＵにより実施される制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる排気浄化システムを車両用ディーゼル機関の排気浄化システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１に、本実施形態にかかる排気浄化システムとエンジンの概略構成を示す。
【００１４】
図示されるように、クランク軸２３の回転に伴って駆動される機関駆動式の燃料ポンプ２４によって、燃料タンク（供給源に該当）２０内の燃料が汲み上げられる。燃料は、後述の電動フィードポンプ（電動式供給ポンプに該当）２１と、燃料フィルタ２２とを介して、燃料ポンプ２４により汲み上げられる。
【００１５】
クランク軸２３付近には、クランク軸２３の回転角度を検出するクランク角度センサ２７が設けられている。また、燃料タンク２０から燃料ポンプ２４までの燃料供給経路には、燃料フィルタ２２を通過する前後の燃料の差圧ΔＰｆを検出する差圧センサ３２が設けられている。
【００１６】
燃料ポンプ２４から吐出される燃料は、コモンレール（蓄圧容器に該当）２５に加圧供給（圧送）される。燃料ポンプ２４からの燃料の圧送によりコモンレール２５内の燃料が高圧状態で保持され、そのコモンレール２５内の高圧燃料がインジェクタ１１に供給される。そして、当該インジェクタ１１の開弁動作に伴いエンジン１０の各気筒に噴射供給される。また、エンジン１０には吸気管１２と排気管１３とが接続されており、吸気管１２を通じて空気が気筒内に導入されるとともに、燃料の燃焼後の排気が排気管１３を通じて排出される。
【００１７】
排気管１３には、排気浄化を行うための後処理システムとして、排気中のＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ吸蔵還元型の触媒１４（以下、ＮＯｘ触媒と呼称する）が設けられている。ＮＯｘ触媒１４は、周知のとおり、リーン燃焼時において排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵するとともに、リッチ燃焼時において排気中に含まれるＨＣ、ＣＯといった還元成分を用いて、吸蔵したＮＯｘを還元除去するものである。このＮＯｘ触媒１４は、浄化部に該当する。
【００１８】
排気管１３においてＮＯｘ触媒１４の上流側には、燃料（還元剤に該当）をＮＯｘ触媒１４の上流部に添加供給するための添加弁１５が設けられている。添加弁１５には、燃料ポンプ２４によって燃料タンク２０から汲み上げられた低圧燃料の一部が供給され、開弁動作に伴い添加弁１５から排気管１３内に燃料が添加供給される。燃料ポンプ２４から添加弁１５までの燃料供給経路には、添加弁１５に供給される燃料の圧力（以下、添加弁直前圧Ｐ２と呼称）を検出する第一圧力センサ（直前圧検出部に該当）２６が設けられている。
【００１９】
燃料タンク２０内には、電動フィードポンプ２１が設けられているほか、第一リターン流路（リターン流路に該当）２９が接続されている。第一リターン流路２９は、燃料ポンプ２４を構成する後述の収容室５４からのリーク燃料を還流するための流路である。
【００２０】
電動フィードポンプ２１は、ＤＣモータ２１ａを動力源とする電動式のフィードポンプである。電動フィードポンプ２１には電動ポンプドライバ２８が接続され、電動ポンプドライバ２８にはＥＣＵ３０が接続されている。電動ポンプドライバ２８は、ＥＣＵ３０の制御によりＤＣモータ２１ａを駆動させ、必要に応じて燃料ポンプ２４へと燃料を供給アシストする。
【００２１】
ＥＣＵ（駆動部に該当）３０は、ＣＰＵ、メモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータを主体とする電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０には、第一圧力センサ２６、クランク角度センサ２７、差圧センサ３２、及び後述の温度センサ５５の検出値が入力され、メモリは各種センサの検出値を記憶する。メモリには、この他各種プログラムが記憶されており、ＣＰＵはメモリに記憶されたプログラムを実施することにより、添加弁１５の燃料噴射制御、電動フィードポンプ２１及び燃料ポンプ２４の駆動制御を含むエンジン１０を主体とするエンジンシステムの各部が制御される。
【００２２】
図２に、燃料ポンプ２４の構成を示す。
【００２３】
この燃料ポンプ２４は、基本的には、メカフィードポンプ（機械式供給ポンプに該当）４０によって燃料タンク２０から汲み上げられた燃料をプランジャポンプ（高圧ポンプに該当）５０にて加圧して吐出するものであり、且つプランジャポンプ５０に吸入される燃料量が調量弁６０により調節されるものである。
【００２４】
メカフィードポンプ４０は、クランク軸２３の回転により駆動されるトロコイドポンプであり、燃料に含まれる異物を取り除くために設けられたゴーズフィルタ４１を通過した燃料を、添加弁１５及びプランジャポンプ５０へ送る低圧供給ポンプとして機能する。また、メカフィードポンプ４０は、燃料を添加弁１５及びプランジャポンプ５０へ送るほか、クランク軸２３を収容する収容室５４にも潤滑油としての燃料を送る。収容室５４に送られる燃料は、通過する燃料を絞るオリフィス５６を通過する。そして、収容室５４からリークした燃料は第一リターン流路２９を経由して燃料タンク２０に戻る。この収容室５４には、収容室５４内に流入する燃料の温度Ｔｈｆを検出する温度センサ（温度検出部に該当）５５が備えられており、温度センサ５５は検出した検出値をＥＣＵ３０に送信する。
【００２５】
メカフィードポンプ４０により収容室５４に供給される燃料の一部は、第二リターン流路３３を介してメカフィードポンプ４０とゴーズフィルタ４１との間の経路に還流される。この第二リターン流路３３には、レギュレータバルブ４２が設けられている。レギュレータバルブ４２は、メカフィードポンプ４０の吐出圧が所定吐出圧よりも高くなるときにメカフィードポンプ４０の吐出側と供給側とを連通させるものであり、これにより、メカフィードポンプ４０により供給される燃料の圧力が所定吐出圧以下に制限される。
【００２６】
プランジャポンプ５０は、調量弁６０によって調量された燃料を加圧して外部へ吐出（圧送）するプランジャポンプである。このプランジャポンプ５０は、クランク軸２３の駆動力に基づいて往復駆動されるプランジャ５１と、このプランジャ５１の往復動によって容積が変化する加圧室５２と、加圧室５２とコモンレール２５側とを連通及び遮断する吐出弁６１とを備える。
【００２７】
プランジャ５１は、クランク軸２３が回転するとプランジャ５１が圧送上死点と圧送下死点との間を往復動する。ここで、プランジャ５１の下降により加圧室５２内の圧力が低下すると、吐出弁６１が閉弁するとともに、調量弁６０を介してメカフィードポンプ４０から加圧室５２内に燃料が吸入される。逆に、プランジャ５１の上昇により加圧室５２内の圧力が上昇し、加圧室５２内の圧力が閾値を超えて高くなると、吐出弁６１が開弁して加圧室５２内で加圧された高圧燃料がコモンレール２５に向けて吐出（圧送）される。
【００２８】
上記構成における添加弁１５は、添加弁直前圧Ｐ２が所定圧力Ｐｔｒｇよりも高くなった場合に、安定して燃料を排気管１３内に添加供給することができる。なお、所定圧力Ｐｔｒｇは、設けられる添加弁１５に依存して変動する値である。
【００２９】
仮に電動フィードポンプ２１が存在せず、メカフィードポンプ４０のみで添加弁１５に燃料を供給する構成である場合を想定する。この場合、メカフィードポンプ４０はクランク軸２３の回転により駆動されるものであるため、クランク軸２３の回転速度が低いと、メカフィードポンプ４０のポンプ回転速度もまた低くなり、図３に記載されるようにメカフィードポンプ４０が吐出する燃料の圧力もまた低くなる。特に、アイドル時のポンプ回転速度を含めた所定範囲におけるポンプ回転速度では、メカフィードポンプ４０が添加弁１５へ供給する燃料の圧力が所定圧力Ｐｔｒｇよりも低くなるため、添加弁１５は排気管１３内に安定して燃料を添加供給することができないおそれがある。
【００３０】
この対策として、本実施形態では、電動フィードポンプ２１を備えている。メカフィードポンプ４０が添加弁１５に十分な燃料を供給することができず、添加弁直前圧Ｐ２が所定圧力Ｐｔｒｇよりも低い場合に、電動フィードポンプ２１に添加弁直前圧Ｐ２が所定圧力Ｐｔｒｇよりも高くなるように燃料の供給アシストを実施させる。
【００３１】
本実施形態では、ＥＣＵ３０により後述する図４に記載の供給アシスト制御を実施する。図４に示す供給アシスト制御は、ＥＣＵ３０が電源オンしている期間中にＥＣＵ３０によって所定周期で繰り返し実施される。
【００３２】
まず、ステップＳ１００にて、クランク角度センサ２７により検出されたクランク軸２３の回転角度からクランク軸２３の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを算出する。ステップＳ１１０では、温度センサ５５により検出される収容室５４内に流入する燃料の温度Ｔｈｆを取得する。ステップＳ１２０では、第一圧力センサ２６により検出される添加弁直前圧Ｐ２を取得する。
ステップＳ１３０では、燃料の体積弾性係数Ｅを（１）式に基づいて算出する。この燃料の体積弾性係数Ｅは、添加弁直前圧Ｐ２と温度Ｔｈｆとに依存して変化する。
【００３３】
【数１】
0006520690.tif 000002
【００３４】
ステップＳ１４０では、目標燃料供給量Ｑｔｒｇを算出する。目標燃料供給量Ｑｔｒｇは、（２）式を用いて算出する。具体的には、添加弁１５が排気管１３内に燃料を添加供給可能となる圧力として設定される所定圧力Ｐｔｒｇと、メカフィードポンプ４０から添加弁１５までの配管容積Ｖｉｎｊを燃料の体積弾性係数Ｅで割った商との積を求める。算出された値が目標燃料供給量Ｑｔｒｇに相当する。
【００３５】
【数２】
0006520690.tif 000003
【００３６】
図５には、エンジン回転速度ＮＥに依存して変動するメカフィードポンプ４０により添加弁１５に供給される燃料供給量が記載されている。ステップＳ１５０では、図５に記載されるマップに基づいて、現在のエンジン回転速度ＮＥに対応するメカフィードポンプ４０の燃料供給量Ｑｍｆを取得する。
【００３７】
そして、ステップＳ１６０にて、メカフィードポンプ４０の燃料供給量Ｑｍｆが目標燃料供給量Ｑｔｒｇよりも多いか否かを判定することで、メカフィードポンプ４０の燃料供給量Ｑｍｆのみで添加弁１５は排気管１３内に安定して燃料を添加供給することができるか否かを判定する。燃料供給量Ｑｍｆが目標燃料供給量Ｑｔｒｇよりも多いと判定した場合には（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、本制御を終了する。燃料供給量Ｑｍｆが目標燃料供給量Ｑｔｒｇよりも少ない場合には（Ｓ１６０：ＮＯ）、ステップＳ１７０に進む。ステップＳ１７０では、後述の演算処理により電動フィードポンプ２１が供給すべき燃料の供給アシスト量Ｑｅｆを算出する。そして、ステップＳ１８０に進み、電動フィードポンプ２１に供給アシスト量Ｑｅｆの燃料を添加弁１５に対して供給するよう指令し、本制御を終了する。
【００３８】
次に、図６を参照してＥＣＵ３０により実施される供給アシスト量Ｑｅｆの算出処理を説明する。当該処理は、図４に記載のステップＳ１７０に相当するサブルーチン処理である。
【００３９】
まず、ステップＳ２００で、図６でまだ取得していない検出値を各センサから取得する。差圧センサ３２から、燃料フィルタ２２を通過する前後で変化した燃料の差圧ΔＰｆを取得する。そして、ステップＳ２１０では、第一リターン流路２９に流入する燃料の圧力Ｐｒｅｔを算出する。具体的には、エンジン回転速度ＮＥに依存して変動する圧力Ｐｒｅｔのマップを記憶しておき、そのマップに基づいて、現在のエンジン回転速度ＮＥに対応する圧力Ｐｒｅｔを取得する。
【００４０】
ステップＳ２２０では、メカフィードポンプ４０がプランジャポンプ５０を介してコモンレール２５に供給すべき要求吐出量Ｑｃｍを取得する。この要求吐出量Ｑｃｍは、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷（例えばアクセル開度）に依存して変動する。ステップＳ２３０では、添加弁１５の要求噴射量Ｑａｄｄを取得する。これは、ＮＯｘ触媒１４に吸蔵されたＮＯｘを還元除去するために必要と想定される還元剤の量に相当する。
【００４１】
ステップＳ２４０では、（３）式に基づいて流量減少係数Ｋｆを算出する。この流量減少係数Ｋｆは、燃料が燃料フィルタ２２を通過する際に減少する燃料量を係数化したものである。よって、流量減少係数Ｋｆは、差圧センサ３２により検出された燃料フィルタ２２を通過する前後の燃料の差圧ΔＰｆに基づいて算出される。
【００４２】
【数３】
0006520690.tif 000004
【００４３】
ステップＳ２５０では、（４）式に基づいてオリフィス５６に流入する燃料の流入量Ｑｃｏｆを算出する。この流入量Ｑｃｏｆは、オリフィス５６に流入する前のメカフィードポンプ４０から供給される燃料の圧力とオリフィス５６通過後の燃料の圧力との差圧に基づいて、算出することができる。このとき、オリフィス５６に流入する前のメカフィードポンプ４０により供給される燃料の圧力は添加弁直前圧Ｐ２に相当し、オリフィス５６通過後の燃料の圧力は第一リターン流路２９内を流れる燃料の圧力Ｐｒｅｔに相当する。
【００４４】
【数４】
0006520690.tif 000005
【００４５】
ステップＳ２６０では、（５）式に基づいてレギュレータバルブ４２に流入する燃料の流入量Ｑｒｖを算出する。具体的には、所定圧力Ｐｔｒｇから添加弁直前圧Ｐ２を引いた差圧と、メカフィードポンプ４０からレギュレータバルブ４２までの配管容積Ｖｒｖを燃料の体積弾性係数Ｅで割った商との積を求める。算出された値が流入量Ｑｒｖに相当する。
【００４６】
【数５】
0006520690.tif 000006
【００４７】
ところで、本実施形態のように添加弁１５に燃料を供給する場合、様々な要因が添加弁１５への燃料供給量に影響を与えることが想定される。
【００４８】
例えば、メカフィードポンプ４０は添加弁１５に燃料を供給するだけでなく、コモンレール２５へ圧送するための燃料をプランジャポンプ５０に供給する。あるいは、添加弁１５が燃料を排気管１３に添加供給する事で添加弁１５に供給される燃料量が減少される。または、電動フィードポンプ２１とメカフィードポンプ４０との間に設けられた燃料フィルタ２２に燃料が通過する際に、通過する前と後とで燃料の圧力に損失が生じるおそれがある。つまり、メカフィードポンプ４０への燃料の供給量が減少するおそれがある。さらに、燃料の温度の高低により、燃料の粘性が変化し、燃料の流動性が変化することで、燃料の供給量に変動が生じるおそれがある。他にも、収容室５４に燃料を供給する際に、燃料はオリフィス５６を通過する。このときに、燃料の圧力に損失が生じるおそれがある。つまり、収容室５４への燃料の供給量が減少するおそれがある。また、メカフィードポンプ４０は添加弁１５に燃料を供給するだけでなく、レギュレータバルブ４２にも燃料を供給するため、添加弁１５への供給量に影響を与えることが想定される。
【００４９】
したがって、ステップＳ２７０では、上記の影響を考慮して、電動フィードポンプ２１が供給すべき供給アシスト量Ｑｅｆを算出する。
【００５０】
（６）式に記載されるように、メカフィードポンプ４０の燃料供給量Ｑｍｆと電動フィードポンプ２１の供給アシスト量Ｑｅｆとの和に、流量減少係数Ｋｆを掛けた積は燃料タンク２０から汲み上げられた燃料の総量Ｑｔｏｔａｌである。一方で、（７）式に記載されるように、コモンレール２５への要求吐出量Ｑｃｍと、添加弁１５の要求噴射量Ｑａｄｄと、オリフィス５６に流入する燃料の流入量Ｑｃｏｆと、レギュレータバルブ４２に流入する燃料の流入量Ｑｒｖとの和もまた、燃料タンク２０から汲み上げられた燃料の総量Ｑｔｏｔａｌに等しい。よって、（６）式と（７）式とを等式として、電動フィードポンプ２１の供給アシスト量Ｑｅｆについて整理する。これにより、導出された式が（８）式である。導出された（８）式を用いて、電動フィードポンプ２１の供給アシスト量Ｑｅｆを算出する。そして、本制御を終了する。
【００５１】
【数６】
0006520690.tif 000007
【００５２】
【数７】
0006520690.tif 000008
【００５３】
【数８】
0006520690.tif 000009
【００５４】
上記構成により、本実施形態は、以下の効果を奏する。
【００５５】
・メカフィードポンプ４０のポンプ回転速度が低回転域にあり、添加弁１５に十分な燃料を供給できない場合には、電動フィードポンプ２１による燃料の供給アシストを行う事により添加弁直前圧Ｐ２を所定圧力Ｐｔｒｇにまで上昇させることができる。ひいては、添加弁１５は安定して排気管１３内に燃料を添加することが可能となる。
【００５６】
・（８）式を用いて電動フィードポンプ２１の供給アシスト量Ｑｅｆを算出することで、添加弁１５への燃料供給量に影響を与える様々な要因を考慮することができる。したがって、電動フィードポンプ２１による供給アシストで添加弁直前圧Ｐ２をより正確に所定圧力Ｐｔｒｇに制御することができ、添加弁１５は安定して排気管１３内に燃料を供給することが可能となる。
【００５７】
・メカフィードポンプ４０の回転速度は、エンジン１０の回転速度ＮＥに応じて変化する。よって、図５に記載のマップを参照することで、メカフィードポンプ４０が添加弁１５に供給している現在の燃料供給量Ｑｍｆを容易に取得することが可能となる。
【００５８】
・第一圧力センサ２６はメカフィードポンプ４０と添加弁１５との間に配置される。これにより、添加弁１５に供給される燃料の圧力が直接検出されるため、電動フィードポンプ２１による燃料の供給アシストが必要であるか否かの判定、及び燃料の供給アシストが必要である場合の電動フィードポンプ２１に指示すべき供給量の演算を精度高く行うことができる。
【００５９】
上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
【００６０】
・上記実施形態において、添加弁１５により排気管１３内に添加供給された燃料はＮＯｘ触媒１４に吸蔵されたＮＯｘの還元除去に使用されていた。このことについて、ＮＯｘの還元除去に他の還元剤を使用してもよく、例えば還元剤として尿素水を用いてもよい。
【００６１】
・上記実施形態では、温度センサ５５が収容室５４内に設けられていた。このことについて、必ずしも収容室５４内に温度センサ５５が設けられる必要はなく、例えば第一リターン流路２９に設けられてもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、ＮＯｘ触媒１４が添加弁１５の下流に設けられていた。ＮＯｘ触媒１４の代わりに、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を備えてもよい。この場合、要求噴射量Ｑａｄｄは、ＤＰＦにより捕集されたＰＭを燃焼するために必要と想定される燃料量に相当するよう設定する。
【００６３】
・上記実施形態では、ＮＯｘ触媒１４が添加弁１５の下流に設けられていた。このことについて、ＮＯｘ触媒１４よりも上流側に、且つ添加弁１５よりも下流側に、ＤＰＦを備えてもよい。この場合、要求噴射量Ｑａｄｄは、ＤＰＦにより捕集されたＰＭを燃焼するために必要と想定される燃料量と、ＮＯｘ触媒１４に吸蔵されたＮＯｘを還元除去するために必要と想定される燃料の量との和に相当する。
【００６４】
・上記実施形態では、添加弁直前圧Ｐ２を検出するために、燃料ポンプ２４から添加弁１５までの燃料供給経路に第一圧力センサ２６を設けていた。このことについて、必ずしも燃料ポンプ２４から添加弁１５までの燃料供給経路に第一圧力センサ２６を設ける必要はない。例えば、燃料フィルタ２２から燃料ポンプ２４までの燃料経路に第二圧力センサ２６Ａ（図１，２参照）を設けてもよい。この場合、数式２，５に準じて、第二圧力センサにより検出された圧力と、燃料ポンプ２４から添加弁１５までの燃料供給経路の配管容積Ｖｉｎｊと、添加弁１５に供給される燃料供給量とに基づいて、添加弁直前圧Ｐ２を算出することができる（直前圧検出部に相当）。
【００６５】
・上記実施形態では、燃料ポンプ２４から添加弁１５までの燃料供給経路に第一圧力センサ２６を設け、添加弁直前圧Ｐ２を検出させていた。この第一圧力センサ２６による添加弁直前圧Ｐ２の検出について、添加弁１５から排気管１３内に燃料が添加供給されることで生じる圧力変動などを実際に検出するまでには多少の遅延（検出遅れ）が発生することが想定される。つまり、第一圧力センサ２６が検出した添加弁直前圧Ｐ２は、実際には検出遅れの時間分だけ前に生じた添加弁直前圧Ｐ２であるおそれがある。したがって、第一圧力センサ２６により検出された添加弁直前圧Ｐ２を現在の添加弁直前圧Ｐ２として用いると、添加弁１５に供給される燃料の実際の圧力との間に誤差が生じることになる。このため、現在よりも検出遅れの時間分だけ後に検出される添加弁直前圧Ｐ２を予測演算し、その予測演算された添加弁直前圧Ｐ２を現在の添加弁直前圧Ｐ２として用いてもよい（直前圧検出部に相当）。この場合、添加弁１５に供給される燃料の実際の圧力との間に生じる誤差を低減することができる。
【００６６】
・上記実施形態において、電動フィードポンプ２１が供給すべき供給アシスト量Ｑｅｆは、添加弁１５への燃料供給量に影響を与える様々な要因を想定して算出されていた。このことについて、例えば、目標燃料供給量Ｑｔｒｇからメカフィードポンプ４０の燃料供給量Ｑｍｆを引くことで算出される差を電動フィードポンプ２１が供給すべき供給アシスト量Ｑｅｆとしてもよい。この場合、図６に記載のサブルーチン処理を行わなくてよいため、供給アシスト量Ｑｅｆの算出処理の簡便化を図ることが可能となる。
【００６７】
本別例又は上記実施形態で算出された供給アシスト量Ｑｅｆを電動フィードポンプ２１が添加弁１５に供給しても、添加弁直前圧Ｐ２が所定圧力Ｐｔｒｇよりも大きくならない場合に備え、供給アシスト量Ｑｅｆのフィードバック制御を実施することが好適である。具体的には、ＥＣＵ３０により後述する図７に記載の供給アシスト量フィードバック処理を実施する。
【００６８】
まずステップＳ３００では、第一圧力センサ２６に検出させた添加弁直前圧Ｐ２を取得する。そして、ステップＳ３１０で、所定圧力Ｐｔｒｇから添加弁直前圧Ｐ２を引くことで、圧力乖離量ΔＰを算出し、ステップＳ３２０に進む。
【００６９】
ステップＳ３２０では、ΔＰが所定範囲内に収まっているか否かを判定する。所定範囲とは、ΔＰが０に略一致していることを判定する為の範囲である。ΔＰが所定範囲内に収まらない場合には（Ｓ３２０：ＮＯ）、ステップＳ３３０に進み、ΔＰが所定範囲内に収まるように、ＰＩＤ制御により燃料供給量の補正値Ｑｆｂを算出する。具体的には、ΔＰの比例項、積分項、微分項に基づいて、補正値Ｑｆｂを算出する。そして、ステップＳ３４０に進む。ΔＰが所定範囲内に収まる場合には（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、ステップＳ３６０に進み、燃料供給量の補正値Ｑｆｂを０として設定し、ステップＳ３４０に進む。
【００７０】
ステップＳ３４０では、本別例又は上記実施形態で算出された電動フィードポンプ２１により供給される供給アシスト量Ｑｅｆに、ステップＳ３３０又はステップＳ３６０で算出した燃料供給量の補正値Ｑｆｂを加算することで、電動フィードポンプ２１の補正後燃料供給量Ｑｆ＿ｅｆを算出する。ステップＳ３５０では、電動フィードポンプ２１に補正後燃料供給量Ｑｆ＿ｅｆの燃料を添加弁１５に対して供給するよう指令し、本制御を終了する。これにより、電動フィードポンプ２１により燃料の供給アシストを行っているにも関わらず添加弁直前圧Ｐ２が所定圧力Ｐｔｒｇに届かない場合、あるいは電動フィードポンプ２１により燃料の供給アシストを行うことで添加弁直前圧Ｐ２が所定圧力Ｐｔｒｇよりも大きくなった場合に対して、電動フィードポンプ２１による燃料の供給量の補正を実施することが可能となる。つまり、添加弁直前圧Ｐ２をより確実に所定圧力Ｐｔｒｇに制御することができる。
【００７１】
・上記実施形態では、図４に記載の供給アシスト制御を実施していた。このことについて、必ずしも図４に記載の供給アシスト制御を実施する必要はなく、例えば図８に記載の供給アシスト制御を実施してもよい。
【００７２】
図８は図６を一部変容したものである。すなわち、ステップＳ２１０に該当するステップＳ４１０とステップＳ２２０に該当するステップＳ４２０との間には、新規にステップＳ４１５が挿入される。また、ステップＳ２５０に該当するステップＳ４５０とステップＳ２６０に該当するステップＳ４６０との間には、新規にステップＳ４５５が挿入される。さらに、ステップＳ２７０に該当するステップＳ４７０の処理後に、ステップＳ４８０とステップＳ４９０を追加する。
【００７３】
ステップＳ４１５は、図４に記載のステップＳ１５０と同一の処理である。また、ステップＳ４５５は、図４に記載のステップＳ１３０と同一の処理である。ステップＳ４８０は、ステップＳ４７０にて算出された供給アシスト量Ｑｅｆが０よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップＳ４７０にて算出された供給アシスト量Ｑｅｆが０よりも小さいと判定した場合には（Ｓ４８０：ＮＯ）、本制御を終了する。これは、メカフィードポンプ４０による燃料供給のみで目標燃料供給量Ｑｔｒｇよりも多くの燃料を供給できており、添加弁１５は排気管１３に安定して燃料を添加供給することができるためである。ステップＳ４７０にて算出された供給アシスト量Ｑｅｆが０よりも大きいと判定した場合には（Ｓ４８０：ＹＥＳ）、ステップＳ４９０に進み、電動フィードポンプ２１に供給アシスト量Ｑｅｆの燃料を添加弁１５に対して供給するよう指令し、本制御を終了する。
【００７４】
それ以外のステップについて、図８のステップＳ４００、ステップＳ４３０、及びステップＳ４４０の処理は、それぞれ、図６のステップＳ２００、ステップＳ２３０、及びステップＳ２４０の処理と同一である。
【００７５】
本別例によっても、上記実施形態に準じる効果が奏される。
【００７６】
・電動フィードポンプ２１が正転駆動により燃料を燃料ポンプ２４に送るほか、逆転駆動により燃料ポンプ２４に供給した燃料を吸い戻すことができる機能を備えている場合を想定する。この場合、ＥＣＵ３０により後述する図９に記載の逆転駆動処理を実施してもよい。図９に示す逆転駆動処理は、ＥＣＵ３０が電源オンしている期間中にＥＣＵ３０によって所定周期で繰り返し実施される。
【００７７】
まず、ステップＳ５００にて、第一圧力センサ２６により検出される検出値に基づいて、燃料の圧力に異常が生じているか否かを判定する。例えば、第一圧力センサ２６により検出される検出値が時間経過に伴って想定されない減少を生じさせている。あるいは、図７に記載のフィードバック制御を実施しており、ステップＳ３３０で算出される燃料供給量の補正値Ｑｆｂが時間の経過に伴って大きくなる場合には、燃料タンク２０から供給される燃料が燃料供給経路のある区間で漏れを生じている可能性があるとして異常判定する。または、所定期間における添加弁直前圧Ｐ２の変化量が過昇圧であると判定される判定圧力よりも大きい場合に、添加弁１５への燃料供給が過剰であるとして異常判定する。
【００７８】
燃料の圧力に異常が生じていないと判定した場合には（Ｓ５００：ＮＯ）、後述のステップＳ５７０に進む。燃料の圧力に異常が生じていると判定した場合には（Ｓ５００：ＹＥＳ）、ステップＳ５１０に進み、電動フィードポンプ２１による燃料の供給アシストを実施している場合に、電動フィードポンプ２１による燃料の供給アシストを停止させる。
【００７９】
ステップＳ５２０では、電動フィードポンプ２１による燃料の供給アシストを停止させたにも関わらず、変わらず燃料の圧力に異常が生じているか否かを判定する。
【００８０】
燃料の圧力に異常が生じていないと判定した場合には（Ｓ５２０：ＮＯ）、後述のステップＳ５７０に進む。電動フィードポンプ２１による燃料の供給アシストを停止させたにも関わらず、変わらず燃料の圧力に異常が生じていると判定した場合には（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、ステップＳ５３０に進む。
【００８１】
ステップＳ５３０では、エンジン１０が停止しているか否か判定する。例えば、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度よりも低いことでエンジン１０が停止していることを判定する。エンジン１０が停止していると判定した場合には（Ｓ５３０：ＹＥＳ）、ステップＳ５７０に進む。ステップＳ５７０では、電動フィードポンプ２１による吸い戻し要求の解除処理を行う。これは、燃料の圧力に異常が生じていない、又はエンジン１０が停止することでメカフィードポンプ４０による燃料供給が停止しており、燃料タンク２０からこれ以上の燃料が燃料供給経路内に流入することがないためである。エンジン１０が停止していないと判定した場合には（Ｓ５３０：ＮＯ）、ステップＳ５４０に進み、電動フィードポンプ２１による吸い戻し要求を発令する。
【００８２】
ステップＳ５５０では、電動フィードポンプ２１による吸い戻し要求を発令したか否かを判定する。電動フィードポンプ２１による吸い戻し要求を発令していないと判定した場合には（Ｓ５５０：ＮＯ）、本制御を終了する。電動フィードポンプ２１による吸い戻し要求を発令していると判定した場合には（Ｓ５５０：ＹＥＳ）、ステップＳ５６０に進み、電動フィードポンプ２１を逆転駆動させ、メカフィードポンプ４０が燃料タンク２０から汲み上げている燃料を吸い戻す。そして、本制御を終了する。
【００８３】
よって、例えば燃料供給経路内に存在する燃料が異常に漏れていると判定した場合、電動フィードポンプ２１を逆転駆動させることで、添加弁１５含め燃料供給経路内に存在する燃料を燃料タンク２０に戻すことが可能となる。これにより、燃料供給経路内に生じている燃料の漏れに伴う問題（燃料の消費量増加など）をいち早く抑制することができる。あるいは、添加弁１５への燃料供給が過剰であると判定した場合を想定する。この場合、添加弁直前圧Ｐ２が過剰に高いため、必要量以上に燃料を噴射してしまい、消費量が大きくなる。このため、添加弁１５への燃料供給が過剰であると判定された場合にも、同様に電動フィードポンプ２１を逆転駆動させることで、添加弁１５に供給された燃料を減少させる。これにより、添加弁直前圧Ｐ２を低減させることができ、燃料の消費量を抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１０…エンジン、１３…排気管、１４…ＮＯｘ触媒、１５…添加弁、２０…燃料タンク、２１…電動フィードポンプ、２６…第一圧力センサ、３０…ＥＣＵ、４０…メカフィードポンプ。
【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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