(57)【要約】  エンジン制御システム（２８）は、機関サイクル中、噴射シリンダ（２０）に燃料を供給させる。当該供給は、同サイクルの圧縮行程及び膨張行程の間のＴＤＣより実質的に遅くなく終了するメイン噴射（３８）により行われ、膨張行程中にはさらなる燃料噴射は行われず、その後、機関サイクルの排気行程中に、ディーゼル排気微粒子フィルタ（３６）を再生すべく、再生温度域までガスの温度を上昇させるためのポスト噴射（４０）によっても行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼によってエンジンを動かすディーゼル燃料を燃焼室に噴射する燃料供給システムと、
燃焼によって生じたガスが通過し大気中に放出される排気システムとを備え、該排気システムは、前記排気システムを出る前にガスを処理し、時々再生温度域までガス温度を上昇させる再生を必要とする後処理装置を具備し、
種々のデータを処理し、前記燃料供給システムによる燃料供給や前記後処理装置の再生を含むエンジン操作の様々な態様を制御するエンジン制御システムをさらに備え、
再生の要求によって、前記エンジン制御システムは、機関サイクル中、前記燃料供給システムに燃料供給を行わせ、前記燃焼室に、機関サイクルの圧縮行程及び膨張行程の間のＴＤＣより実質的に遅くなく終了するメイン噴射がなされ、膨張行程中にはさらなる燃料噴射は行われず、機関サイクルの排気行程中に、再生温度域までガスの温度を上昇させるためのポスト噴射がなされる、
ディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記ポスト噴射は、ＢＤＣよりもＴＤＣの近くで行われるようにされている請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記メイン噴射によって、前記エンジンは既存のディーゼル燃焼で動作する請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項４】
前記後処理装置は、ディーゼル排気微粒子フィルタを備える請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項５】
前記ポスト噴射は、ＢＤＣよりもＴＤＣの近くで行われるようにされている請求項４に記載のディーゼルエンジン。
【請求項６】
ドライブトレーンを介して駆動輪を回転させ乗り物を推進させるディーゼルエンジンと、
燃焼によって乗り物を推進させるディーゼル燃料を、前記エンジンの燃焼室に噴射する燃料供給システムと、
燃焼によって生じたガスが通過し大気中に放出される排気システムとを備え、該排気システムは、前記排気システムを出る前にガスを処理し、時々再生温度域までガス温度を上昇させる再生を必要とする後処理装置を具備し、
種々のデータを処理し、前記燃料供給システムによる燃料供給や前記後処理装置の再生を含むエンジン操作の様々な態様を制御するエンジン制御システムをさらに備え、
再生の要求によって、前記エンジン制御システムは、機関サイクル中、前記燃料供給システムに燃料供給を行わせ、前記燃焼室に、機関サイクルの圧縮行程及び膨張行程の間のＴＤＣより実質的に遅くなく終了するメイン噴射がなされ、膨張行程中にはさらなる燃料噴射は行われず、機関サイクルの排気行程中に、再生温度域までガスの温度を上昇させるためのポスト噴射がなされる、
乗り物。
【請求項７】
前記ポスト噴射は、ＢＤＣよりもＴＤＣの近くで行われるようにされている請求項６に記載の乗り物。
【請求項８】
前記メイン噴射によって、前記エンジンは既存のディーゼル燃焼で動作する請求項６に記載の乗り物。
【請求項９】
前記後処理装置は、ディーゼル排気微粒子フィルタを備える請求項６に記載の乗り物。
【請求項１０】
前記ポスト噴射は、ＢＤＣよりもＴＤＣの近くで行われるようにされている請求項９に記載の乗り物。
【請求項１１】
ディーゼルエンジンの排気システムにおける排気ガスの後処理装置の再生開始方法であって、前記エンジンは、燃焼によってエンジンを動かすディーゼル燃料を、燃焼室に噴射する燃料供給システムと、種々のデータを処理し、前記燃料供給システムによる燃料供給や前記後処理装置の再生を含むエンジン操作の様々な態様を制御するエンジン制御システムとを有し、前記方法は、
機関サイクル中、前記燃料供給システムによって前記燃焼室に燃料を噴射させることによって、再生を開始することを含み、前記燃焼室に、機関サイクルの圧縮行程及び膨張行程の間のＴＤＣより実質的に遅くなく終了するメイン噴射がなされ、膨張行程中にはさらなる燃料噴射は行われず、機関サイクルの排気行程中に、ポスト噴射がなされる、
再生開始方法。
【請求項１２】
前記ポスト噴射は、ＢＤＣよりもＴＤＣの近くで行われるようにされている請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記メイン噴射によって、前記エンジンは既存のディーゼル燃焼で動作する請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、乗り物を推進するための内燃機関エンジンに関し、詳細には、排気システムにおける後処理装置としてディーゼル排気微粒子フィルタ（ＤＰＦ’ｓ）を有するディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気システムを通る排気ガスを処理する公知システムは、ディーゼル排気微粒子フィルタ（ＤＰＦ）と関連するディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）を備えている。これら二つの後処理装置の組み合わせは、排気ガスにおける化学反応を促し、排気ガスがエンジンから排気システムを通って流れる際にディーゼル排気粒子状物質（ＤＰＭ）を捕捉する。それによって、多量の汚染物質が大気に流入するのを防止する。
【０００３】
ＤＰＦは、粒子状物質捕捉効率を維持するために、時折、再生を必要とする。再生には、放置して堆積するとＤＰＦの効果を悪化させかねない捕捉した粒子状物質を燃焼除去した状態を作り出すことが必要になる。
【０００４】
再生を開始し継続するための状態の実現には、一般に、ＤＰＦに流入する排気ガスの温度を、適当に高い温度まで上昇させる必要がある。ディーゼルエンジンは、典型的には、比較的低温且つリーンで作動するので、補足した粒子状物質の燃焼のために過剰酸素が残っているうちにＤＰＦに流入する排気ガスの温度を上昇させるＤＰＦ再生策の一環としてポスト噴射したディーゼル燃料を使用してきた。
【０００５】
車両がＤＰＦ再生を助けるように運転されているときには、例えば、高速道路をほぼ定速走行しているときには、再生処理は、操縦性にほとんど影響を及ぼすことなくあるいは有意な影響を及ぼすことなく行われ、また、再生処理は、エンジン制御システムによって強制的な再生が命令される程度のＤＰＭがＤＰＦに堆積されるようになる前であっても、ドライバーによって、又は、その他、自動的な再生開始方法によって開始されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
”早い（近い）”ポスト噴射（膨張行程あるいは動力行程中における上死点後約６０度の範囲内で行われる噴射を意味する）は、ドライバーが不快に感じるドライバビリティの顕著な変化をクランクシャフトトルクに及ぼす、ということを発明者は発見した。
【０００７】
操縦性への影響を最小にすべく”早い”ポスト噴射のこのような効果を打ち消すには、可能な限り最良なキャリブレーションを達成するための多大な開発努力を要する。取り組まなければならない検討事項の一つは、メイン噴射の直後に”早い”ポスト噴射を行う燃料インジェクタの能力である。望ましい特性を有する燃料インジェクタでもなお、メイン噴射の直後に必要とされる”早い”ポスト噴射を行うのは困難である。かかる困難性は、エンジンスピードが高速域になるとさらに顕著になる。
【０００８】
膨張行程中に、”遅い（遠い）”ポスト噴射（”早い”ポスト噴射よりも遅い期間に行われる噴射を意味する）を用いることは、膨張行程中に所望のタイミングでポスト噴射を行うので、燃料インジェクタの能力の問題に対処することとはなりうる一方で、膨張行程中のあまりに”遅い”ポスト噴射は、エンジンオイル希釈につながり得る重大なシリンダ壁での垂れの原因となる。
【０００９】
これらの発見及び認識に基づいて、発明者は、ＤＰＦ再生の開始及び継続に適したレベルまで排気ガス温度を上昇させる、ポスト噴射を用いた代替的な又はより良い解決方法を模索してきた。
【００１０】
本発明は、そのような解決方法を提供する新規な方法を提供する。
【００１１】
本発明者等は、膨張行程のＴＤＣ直後のタイミング領域内での異なった量及びタイミングのポスト噴射を用いた再生を繰り返し行うことによってポスト噴射のための最善のキャリブレーションを模索することとは異なり、排気行程の末期のポスト噴射は、ＤＰＦ再生の開始及び継続するのにまさに効果があり、車両のドライバビリティへの影響がより少なく、膨張行程中の”早い（近い）”ポスト噴射を用いるときのような多大な開発努力を要求されることもないことを発見した。その上、本発明は、燃料インジェクタにおける、メイン噴射にごく接近してポスト噴射を行う能力の問題を回避し（それにより噴射器及び／又は噴射器駆動部の変更や制御の変更を回避し）、且つ、エンジンオイル希釈につながる過剰なシリンダ壁での垂れの問題を回避する。
【００１２】
ポスト噴射を、排気行程の後期にわたる範囲内のタイミングまで遅らせることにより、燃料インジェクタとくに液圧作動の噴射器に対し、メイン噴射間での”再充填”のための時間を与えると共に、ＤＰＦ再生の開始継続のための”早い”（膨張行程）ポスト噴射の効果と同じ効果を提供しつつ、なおかつ、上述した好ましくないトルクが高まるおそれも無く、好ましくないシリンダ壁での垂れのおそれも無くなることが見出された。
【００１３】
本発明は、既存システムにおいて燃料噴射のタイミングを制御する処理アルゴリズムの適切な変更を介して実施することができる。したがって、追加のハードウェアは必要とされない。排気行程中の最適なタイミングは、操縦性テストの間のキャリブレーション調整によって、”早い”（膨張行程）ポスト噴射を用いるときに必要な労力よりも少ない労力で設定できる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本発明の概略的な一態様は、燃焼によってエンジンを動かすディーゼル燃料を燃焼室に噴射する燃料供給システムと、燃焼によって生じたガスが通過し大気中に放出される排気システムとを備え、排気システムは、前記排気システムを出る前にガスを処理し、時々再生温度域までガス温度を上昇させる再生を必要とする後処理装置と、種々のデータを処理し、燃料供給システムによる燃料供給や後処理装置の再生を含むエンジン操作の様々な態様を制御するエンジン制御システムとを備えたディーゼルエンジンに関するものである。
【００１５】
再生の要求によって、エンジン制御システムは、機関サイクル中、燃料供給システムに燃料供給を行わせ、燃焼室に、機関サイクルの圧縮行程及び膨張行程の間のＴＤＣより実質的に遅くなく終了するメイン噴射がなされ、膨張行程中にはさらなる燃料噴射は行われず、機関サイクルの排気行程中に、再生温度域までガスの温度を上昇させるためのポスト噴射がなされる。
【００１６】
本発明の別の概略的態様は、上述したエンジンによって動かされる乗り物に関するものである。
【００１７】
本発明のさらに別の概略的態様は、ディーゼルエンジンの排気システムにおける排気ガスの後処理装置の再生開始方法であって、そのエンジンが、燃焼によって該エンジンを動かすディーゼル燃料を、燃焼室に噴射する燃料供給システムと、種々のデータを処理し、燃料供給システムによる燃料供給や後処理装置の再生を含むエンジン操作の様々な態様を制御するエンジン制御システムとを有している、当該方法に関するものである。
【００１８】
かかる方法は、機関サイクル中、燃料供給システムによって燃焼室に燃料を噴射させることによって、再生を開始することを含み、燃焼室に、機関サイクルの圧縮行程及び膨張行程の間のＴＤＣより実質的に遅くなく終了するメイン噴射がなされ、膨張行程中にはさらなる燃料噴射は行われず、機関サイクルの排気行程中に、ポスト噴射がなされる。
【００１９】
上述内容は、本発明の更なる特徴と利点と共に、発明を実施する際に考えられるベストモードを説明する発明の好適な実施の形態についての以下の開示により理解されるだろう。本明細書は、以下のような簡単に説明される図面を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の原理に従ってＤＰＦ再生を開始及び継続する方法を実施する典型的な内燃機関エンジンの概略的な線図である。
【図２】この方法を説明する燃料噴射のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、ターボチャージャーを装備したディーゼルエンジン１０の例を示す。ディーゼルエンジン１０は、流入する給気が通過する吸気システム１２と、燃焼で生じた排気ガスが通過する排気システム１４とを有する。これら二つのシステムは典型的な既存のものであり、それらについて詳述しない。例えばトラックなど車両に用いられる際、ディーゼルエンジン１０は、ドライブトレーン１６を介して、車両を推進する駆動輪１８に連結される。
【００２２】
ディーゼルエンジン１０は、燃焼室を形成するシリンダ２０を備え、燃料は、燃料インジェクタ２２によって燃焼室内に噴射され、吸気システム１２を通って流入した給気と共に燃焼される。燃焼によって放出されたエネルギは、クランクシャフト２６に連結されたピストン２４を介してエンジンを動かし、車両を推進するため、ドライブトレーン１６まで導かれる。
【００２３】
燃料インジェクタ２２は、エンジン制御システム２８によって制御される。エンジン制御システム２８は、エンジン操作の様々な態様を制御するための様々なデータを処理する１又は２以上の処理装置を備え、燃料インジェクタ２２に供給される液圧作動用流体（符号３０）の圧力の制御や、噴射器先端から燃焼室に燃料を押し込むために液圧作動用流体を用いる燃料インジェクタの弁機構のタイミング操作の制御が含まれる。
【００２４】
吸気バルブ３２は、シリンダ２０への吸気を制御し、排気バルブ３４は、排気システム１４を通り最終的に大気に達する燃焼ガスの流出を制御する。しかしながら、大気に流入する前に、燃焼ガスは、１又は２以上の後処理装置によって処理される。本発明に関してここに示される一つの装置は、ディーゼル排気微粒子フィルタ即ちＤＰＦ３６である。
【００２５】
様々なセンサが、エンジン制御システム２８に情報を提供するように、後処理装置と関連している。情報の一つには、ＤＰＦ３６に粒子状物質が堆積している度合がある。エンジン制御システム２８は、様々な制御目的のためのデータを処理するために繰り返し実行されるアルゴリズムを記憶している。そのようなアルゴリズムの一つは、ＤＰＦの粒子状物質の堆積についての情報を使用し、例えＤＰＦへの堆積が強制的な再生を必要とするレベルを下回っていても適当な状況であれば再生を開始し、また、ＤＰＦが強制的な再生を要するレベルまで堆積されたようになっているときには強制的な再生を行う。
【００２６】
従来型ディーゼル燃焼（ＣＤ燃焼）を示す図２において噴射３８で示されるように、ディーゼルエンジン１０の運転中、メインの燃料噴射は、実質的に、圧縮行程Ｃと膨張行程即ち動力行程Ｐとの間のＴＤＣにおいて起こる。
【００２７】
エンジン制御システム２８がＤＰＦ３６の再生を要求すると、参照番号３８で示されるメイン噴射に続き、今度は、特殊なポスト噴射という方法が採られる。
【００２８】
その方法では、膨張行程中にはポスト噴射を行わず、図２におけるポスト噴射４０で示されるように、排気行程Ｅ中、好ましくは、排気行程も終わりに近いころであり、排気行程の終了時と次の吸気工程Ｉの開始時との間のＴＤＣの手前に、ポスト噴射が行われる。
【００２９】
その方法は、再生が開始するまで継続し、且つ更にその後も、再生を維持するために継続する。その方法による再生が終了すると、排気行程中のポスト噴射は終了する。
【００３０】
ある種のディーゼルエンジンは、時折、ＣＤ燃焼とは異なる代替的なディーゼル燃焼によって動作可能である。ここに記載してきたエンジンはＣＤ燃焼によって動作するが、本発明の原理は、エンジン運転中に制御システムがＤＰＦ再生を許容する代替的なディーゼル燃焼であるならば、その代替的なディーゼル燃焼によって運転するエンジンに対しても適用することができる。代替的なディーゼル燃焼は、例えば、予混合圧縮自己着火（ＨＣＣＩ）、制御自己着火（ＣＡＩ）、ダイリューション制御燃焼システム（ＤＣＣＳ）及び高予混合燃焼システム（ＨＰＣＳ）などのある種の処理やシステムに向けた総括的な文言である。エンジンが、代替的なディーゼル燃焼プロセスによって運転しているとき、噴射による燃焼が起こるまでに行われるどんな噴射の効果も、ＣＤ燃焼のメイン噴射と同等であると考えられる。
【００３１】
膨張行程に代えて排気行程中にポスト噴射を使用することは、ＤＰＦ再生を開始し継続するために単に燃料を噴射するだけではないといったより包括的な再生策、のうちの一つの策でしかないことが理解されるべきである。
【００３２】
本発明の現在好適な実施の形態を図示・記述してきたが、本発明の原理は、本特許請求の範囲に含まれる全ての実施の形態に適用されるものと認識されるべきである。
【図１】
2010501052.tif 000003
【図２】
2010501052.tif 000004
【国際調査報告】
2010501052.tif 000005