(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気中に燃料を添加する燃料添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、燃料の性状に関わらず好適な燃料添加を行える技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、排気浄化装置より上流の排気中へ内燃機関の使用燃料を添加する燃料添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置の温度が基準温度Ｔｂａｓｅ以上であることを条件に燃料添加弁の作動を許可するとともに、燃料の最低蒸発温度Ｔｍｉｎに応じて基準温度Ｔｂａｓｅを変更するようにした。かかる発明によれば、燃料添加弁から添加された燃料が蒸発可能な場合に限り燃料添加弁の作動が許可されるため、燃料添加弁から添加された燃料が燃料添加弁や排気通路内壁面に付着することがなくなる。その結果、燃料添加弁の目詰まりや、排気浄化装置へ供給される燃料の不足が抑制される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気を浄化する排気浄化装置と、
前記内燃機関の燃料を前記排気浄化装置より上流の排気中に添加する燃料添加弁と、
前記排気浄化装置の温度を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された温度が基準温度以上である時に、前記燃料添加弁の作動を許可する許可手段と、
前記内燃機関が実際に使用する燃料の蒸発性を判別する判別手段と、
前記判別手段により判別された蒸発性に応じて前記基準温度を変更する変更手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
請求項１において、前記変更手段は、前記判別手段により判別された蒸発性が低くなるほど前記基準温度を高くすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記判別手段は、前記内燃機関が実際に使用している燃料の異種燃料含有率に基づいて蒸発性を判別することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料を排気中に添加する燃料添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に燃料添加弁を取り付け、該燃料添加弁からパティキュレートフィルタや触媒へ内燃機関の燃料を供給する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７７３１１号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、内燃機関の燃料として、バイオ燃料に代表される異種燃料の開発が進められている。このため、内燃機関の燃料中に異種燃料が混入されることが予想される。
【０００４】
しかしながら、異種燃料は軽油やガソリン等の化石系燃料とは異なる蒸発性を有する。このため、異種燃料を含有した燃料が燃料添加弁から添加された場合に、添加燃料が蒸発しきれずに該燃料添加弁や排気通路壁面に堆積する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気中に燃料を添加する燃料添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、燃料の性状に関わらず好適な燃料添加を行える技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、排気浄化装置より上流の排気中に燃料を添加する燃料添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、燃料の蒸発性に応じて燃料添加弁の作動条件を変更するようにした。
【０００７】
詳細には、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられて排気を浄化する排気浄化装置と、内燃機関の燃料を排気浄化装置より上流の排気中に添加する燃料添加弁と、排気浄化装置の温度を取得する取得手段と、取得手段により取得された温度が基準温度以上である時に燃料添加弁の作動を許可する許可手段と、内燃機関が実際に使用している燃料の蒸発性を判別する判別手段と、判別手段により判別された蒸発性に応じて前記基準温度を変更する変更手段と、を備えるようにした。
【０００８】
尚、ここでいう「排気浄化装置の温度」とは、排気浄化装置が具備する触媒の床温、排気浄化装置へ流入（或いは流出）する排気の温度、及び燃料添加弁と接触する排気の温度を含む概念である。
【０００９】
燃料添加弁の作動条件は、軽油やガソリン等の化石系燃料の使用を前提に定められている。このため、内燃機関が実際に使用している燃料（以下、「使用燃料」と称する）に異種燃料が混入されている場合は、燃料添加弁から添加された燃料が所望の作用を果たせなくなる上、不具合を誘発する可能性もある。
【００１０】
例えば、異種燃料と化石系燃料を含む燃料（以下、「異種混合燃料」と称する）は、化石系燃料のみを含む燃料（以下、「規定燃料」と称する）に比して蒸発性が低くなる。こ
のため、燃料添加弁が異種混合燃料を添加すると、添加燃料が蒸発しきれずにデポジットを生成し易くなる。
【００１１】
これに対し、本発明にかかる内燃機関の排気浄化システムは、排気浄化装置の温度が基準温度以上であることを条件に燃料添加弁の作動を許可するとともに、使用燃料の蒸発性に応じて前記基準温度を変更する。すなわち、本発明にかかる内燃機関の排気浄化システムは、燃料添加弁の作動が許可される温度の範囲（以下、「作動温度範囲」と称する）を使用燃料の蒸発性に応じて変更する。
【００１２】
かかる発明によれば、内燃機関の使用燃料が異種混合燃料である場合であっても、添加燃料が蒸発可能な条件下で燃料添加弁を作動させることができる。その結果、デポジットの生成を抑制することができる。
【００１３】
本発明にかかる変更手段は、判別手段により判別された蒸発性が低くなるほど基準温度を高くしてもよい。この場合、燃料の蒸発性が低くなるほど、燃料添加弁の作動温度範囲が高くなる。その結果、添加燃料が確実に蒸発するようになる。
【００１４】
尚、燃料の蒸発性は、使用燃料に含まれる異種燃料の割合（含有率）と相関する。例えば、異種燃料がバイオ燃料である場合には、バイオ燃料の含有率が高くなるほど使用燃料の蒸発性が低くなる。
【００１５】
そこで、本発明にかかる判別手段は、使用燃料の異種燃料含有率に基づいて、使用燃料の蒸発性を判別するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、排気中に燃料を添加する燃料添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、燃料の性状に関わらず好適な燃料添加を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明にかかる内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００１９】
内燃機関１の各気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、エキゾーストマニフォルド３へ排出される。エキゾーストマニフォルド３へ排出された排気は、ターボチャージャ４のタービンハウジング４０を介して排気管５へ導かれる。
【００２０】
排気管５の途中には排気浄化装置６が配置されている。排気浄化装置６は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と酸化触媒とパティキュレートフィルタの少なくとも一つを具備し、排気管５を流れる排気を浄化する。
【００２１】
また、内燃機関１は、前記エキゾーストマニフォルド３内へ燃料を添加する燃料添加弁７を備えている。燃料添加弁７は、燃料供給管８を介して燃料タンク９に連通している。燃料供給管８の途中には、燃料タンク９内の燃料を前記燃料添加弁７へ圧送するポンプ１０が配置されている。
【００２２】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１１が併設されている。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びバックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットで
ある。
【００２３】
ＥＣＵ１１には、燃料圧力センサ１２、第１排気温度センサ１３、第２排気温度センサ１４、空燃比センサ１５、クランクポジションセンサ１６、エアフローメータ１７等の各種センサが電気的に接続されている。
【００２４】
燃料圧力センサ１２は、前記燃料供給管８に取り付けられ、該燃料供給管８内の圧力（燃料圧力）を測定するセンサである。第１排気温度センサ１３は、排気浄化装置６より上流且つタービンハウジング４０より下流の排気管５に取り付けられ、排気浄化装置６へ流入する排気の温度を測定するセンサである。第２排気温度センサ１４は、排気浄化装置６より下流の排気管５に取り付けられ、排気浄化装置６から流出する排気の温度を測定するセンサである。空燃比センサ１５は、排気浄化装置６より下流の排気管５に取り付けられ、排気浄化装置６から流出する排気の空燃比を測定するセンサである。
【００２５】
ＥＣＵ１１は、上記した各種センサの測定値に基づいて、燃料添加弁７の作動／非作動を切り換える燃料添加制御を行う。例えば、ＥＣＵ１１は、排気浄化装置６に吸蔵されたＮＯｘの還元、排気浄化装置６に捕集されたＰＭの酸化、或いは排気浄化装置６の硫黄被毒の解消等が必要な時に、燃料添加弁７を作動させる。
【００２６】
その際、ＥＣＵ１１は、燃料添加弁７から添加された燃料が蒸発し得ることを条件に、燃料添加弁７の作動を許可する。具体的には、ＥＣＵ１１は、排気浄化装置６の温度が基準温度Ｔｂａｓｅ以上であることを条件に、燃料添加弁７の作動を許可する。前記基準温度Ｔｂａｓｅは、添加燃料が蒸発可能な最低の温度（以下、「最低蒸発温度」と称する）である。
【００２７】
ところで、前記基準温度Ｔｂａｓｅは、内燃機関１の使用燃料が規定燃料（軽油のみを含む燃料）であることを前提に定められる温度である。このため、使用燃料が軽油とバイオ燃料（異種燃料）を含む異種混合燃料である場合には、前記基準温度Ｔｂａｓｅが不適切な温度となる可能性がある。
【００２８】
バイオ燃料は、規定燃料に比べ蒸発性が低い。すなわち、バイオ燃料の最低蒸発温度は、規定燃料の最低蒸発温度より高い。このため、燃料添加弁７が異種混合燃料を添加した場合は、添加燃料が蒸発しきれずに燃料添加弁７や排気浄化装置６より上流の排気通路（エキゾーストマニフォルド３、タービンハウジング４０、及び排気管５）の内壁面に付着する。
【００２９】
添加燃料が燃料添加弁７に付着すると、燃料添加弁７が目詰まりを起こす可能性がある。また、添加燃料が排気浄化装置６より上流の排気通路内壁面に付着すると、排気浄化装置６に供給される添加燃料が不足するため、排気浄化装置６が所望の浄化性能を発揮することができなくなる可能性もある。
【００３０】
これに対し、本実施例の燃料添加制御では、ＥＣＵ１１は、使用燃料の蒸発性に応じて前記基準温度Ｔｂａｓｅを変更するようにした。
【００３１】
具体的には、ＥＣＵ１１は、先ず使用燃料のバイオ燃料含有率（言い換えれば、バイオ燃料濃度）を求める。バイオ燃料は、規定燃料に比して動粘度が高くなる特性を有するため、燃料供給管８を流れる燃料の圧力（燃料圧力センサ１２の測定値）をパラメータとしてバイオ燃料含有率を求めるようにしてもよい。尚、バイオ燃料含有率の求め方は、上記した方法に限られるものではなく、従来より既知の種々の方法を用いることができる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ１１は、バイオ燃料含有率をパラメータとして、使用燃料の蒸発性を判別する。本実施例では、使用燃料の蒸発性を示す物理量として、使用燃料の最低蒸発温度を用いる。
【００３３】
使用燃料の最低蒸発温度は、図２に示すように、使用燃料のバイオ燃料含有率が低くなるほど低くなるとともに、使用燃料のバイオ燃料含有率が高くなるほど高くなる。尚、図２中のＴ０は、規定燃料の最低蒸発温度である。
【００３４】
そこで、本実施例では、図２に示すような最低蒸発温度とバイオ燃料含有率との関係を予め実験的に求めておくとともに、それらの関係をマップ化しておくものとする。
【００３５】
ＥＣＵ１１は、バイオ燃料含有率と図２に示すマップに基づいて使用燃料の最低蒸発温度を特定する。ＥＣＵ１１は、特定された最低蒸発温度により基準温度Ｔｂａｓｅを更新する（すなわち、最低蒸発温度を基準温度Ｔｂａｓｅに設定する）。
【００３６】
このように使用燃料の最低蒸発温度に応じて基準温度Ｔｂａｓｅが変更されると、添加燃料が蒸発しきれない状況下では燃料添加弁７の作動が禁止される。すなわち、添加燃料が蒸発し得る状況下に限り、燃料添加弁７の作動が許可される。
【００３７】
その結果、燃料添加弁７の目詰まり、或いは排気浄化装置６に供給される添加燃料の不足が生じなくなる。
【００３８】
以下、本実施例における燃料添加制御の実行手順について図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、燃料添加制御ルーチンを示すフローチャートである。燃料添加制御ルーチンは、予めＥＣＵ１１のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ１１によって周期的に実行される。尚、ＥＣＵ１１が図３の燃料添加制御ルーチンを実行することにより、本発明にかかる取得手段、許可手段、判別手段、及び変更手段が実現される。
【００３９】
燃料添加制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は、先ずＳ１０１において使用燃料のバイオ燃料含有率Ｌを特定する。
【００４０】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０１において取得されたバイオ燃料含有率Ｌが零より大きいか否かを判別する。Ｓ１０２において肯定判定された場合（Ｌ＞０）は、ＥＣＵ１１は、使用燃料が異種混合燃料であるとみなしてＳ１０３へ進む。
【００４１】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０１で求められたバイオ燃料含有率Ｌと前述した図２のマップとに基づいて最低蒸発温度Ｔｍｉｎを演算する。
【００４２】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０３で算出された最低蒸発温度Ｔｍｉｎを基準温度Ｔｂａｓｅに設定する。
【００４３】
尚、前記Ｓ１０２において否定判定された場合（Ｌ＝０）は、ＥＣＵ１１は、使用燃料が規定燃料であるとみなしてＳ１０５へ進む。Ｓ１０５では、ＥＣＵ１１は、規定燃料の最低蒸発温度Ｔ０を基準温度Ｔｂａｓｅに設定する。
【００４４】
前記Ｓ１０４又は前記Ｓ１０５の処理を実行し終えたＥＣＵ１１は、Ｓ１０６へ進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ１１は、排気浄化装置６の温度Ｔｃａｔを取得する。具体的には、ＥＣＵ１１は、第１排気温度センサ１３又は第２排気温度センサ１４の測定値を取得する。
【００４５】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０６で取得された温度Ｔｃａｔが前記Ｓ１０４又は前記Ｓ１０５で設定された基準温度Ｔｂａｓｅ以上であるか否かを判別する。
【００４６】
前記Ｓ１０７で肯定判定された場合（Ｔｃａｔ≧Ｔｂａｓｅ）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０８へ進み、燃料添加弁７の作動を許可する。すなわち、ＥＣＵ１１は、燃料添加弁７による燃料添加を許可する。
【００４７】
この場合、ＥＣＵ１１は、排気浄化装置６に吸蔵されたＮＯｘの還元、排気浄化装置６に捕集されたＰＭの酸化、或いは排気浄化装置６の硫黄被毒の解消等が必要な時に、燃料添加弁７を作動させることが可能である。
【００４８】
一方、前記Ｓ１０７で否定判定された場合（Ｔｃａｔ＜Ｔｂａｓｅ）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０９へ進み、燃料添加弁７の作動を禁止する。すなわち、ＥＣＵ１１は、燃料添加弁７による燃料添加を禁止する。
【００４９】
この場合、ＥＣＵ１１は、排気浄化装置６に吸蔵されたＮＯｘの還元、排気浄化装置６に捕集されたＰＭの酸化、或いは排気浄化装置６の硫黄被毒の解消等の必要性が生じても燃料添加弁７の作動を控える。
【００５０】
このようにＥＣＵ１１が図３の燃料添加制御ルーチンを実行すると、燃料添加弁７から添加された燃料が蒸発可能な場合に限り燃料添加弁７の作動が許可される。よって、添加燃料が燃料添加弁７や排気通路の内壁面に付着することなく排気浄化装置６へ到達可能になる。その結果、燃料添加弁７が目詰まりを起こしたり、或いは排気浄化装置６に供給される燃料が不足したりすることがなくなる。
【００５１】
尚、本実施例では、使用燃料のバイオ燃料含有率を求めた上で使用燃料の蒸発性（最低蒸発温度）を求める例について述べたが、使用燃料のバイオ燃料含有率を求めずに蒸発性（最低蒸発温度）を求めるようにしてもよい。
【００５２】
例えば、燃料供給管８を流れる燃料の圧力と最低蒸発温度との関係を予めマップ化しておき、そのマップと燃料圧力センサ１２の測定値とに基づいて最低蒸発温度が求められるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。
【図２】使用燃料のバイオ燃料含有率と最低蒸発温度との関係を示す図である。
【図３】燃料添加制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・エキゾーストマニフォルド
４・・・・・ターボチャージャ
５・・・・・排気管
６・・・・・排気浄化装置
７・・・・・燃料添加弁
８・・・・・燃料供給管
９・・・・・燃料タンク
１０・・・・ポンプ
１１・・・・ＥＣＵ
１２・・・・燃料圧力センサ
１３・・・・第１排気温度センサ
１４・・・・第２排気温度センサ
１５・・・・空燃比センサ
４０・・・・タービンハウジング
【図１】
2008223709.tif 000003
【図２】
2008223709.tif 000004
【図３】
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