(57)【要約】【課題】ドライバビリティーの悪化を招くことなく後処理装置で必要な温度を確実に確保し得るようにした内燃機関の排気昇温装置を提供する。【解決手段】排気管１１（排気流路）途中の触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２（後処理装置）で必要となる温度を確保し得るよう排気温度を必要に応じて上昇させるエンジン１（内燃機関）の排気昇温装置に関し、吸気流量を適宜に絞り込む吸気絞り弁１７（吸気絞り手段）と、該吸気絞り弁１７の吸気流量の絞り込みによるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を増加せしめる制御装置１５（燃料噴射制御手段）とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気流路途中の後処理装置で必要となる温度を確保し得るよう排気温度を必要に応じて上昇させる内燃機関の排気昇温装置であって、吸気流量を適宜に絞り込む吸気絞り手段と、該吸気絞り手段の吸気流量の絞り込みによるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を増加せしめる燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気昇温装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気昇温装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気流路の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒をパティキュレートフィルタに一体的に担持させたり、パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を別体で配置するようにした触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用することが検討されている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
また、前述したパティキュレートフィルタ以外にも、排気ガス中のＮＯｘの除去を目的としたＮＯｘ選択還元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒等を後処理装置として排気流路途中に装備することも提案されており、特に近年においては、パティキュレートフィルタにＮＯｘ吸蔵還元触媒を組み合わせた後処理装置も開発されてきている。
【０００７】
ただし、これらの何れの後処理装置を採用した場合であっても、パティキュレートの確実な燃焼除去や十分な触媒活性を得るために所定温度以上の比較的高い排気温度が必要となるので、排気温度の低い運転状態（一般的に軽負荷の運転領域に排気温度が低い領域が拡がっている）が続くと、後処理装置を十分に機能させることができない。
【０００８】
そこで、排気温度の低い運転状態にて適宜に吸気流量を絞り込んで気筒内燃焼での排気ガスの発生量を抑制し、これにより熱容量を下げて排気温度を上昇させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００３−８３１３９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように吸気流量の絞り込みを行うと、気筒内の作動空気量が減ることによりポンピングロスが増大してトルクが低下し、通常より深くアクセルを踏み込まないと必要なトルクが得られなくなってしまうため、ドライバビリティー（運転者の意志にかなった応答性や円滑性が得られるかどうかのフィーリング）の悪化を招くという問題があった。
【００１１】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ドライバビリティーの悪化を招くことなく後処理装置で必要な温度を確実に確保し得るようにした内燃機関の排気昇温装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気流路途中の後処理装置で必要となる温度を確保し得るよう排気温度を必要に応じて上昇させる内燃機関の排気昇温装置であって、吸気流量を適宜に絞り込む吸気絞り手段と、該吸気絞り手段の吸気流量の絞り込みによるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を増加せしめる燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
而して、後処理装置で必要な温度を下まわる排気温度で運転が行われている場合に、吸気絞り手段により吸気流量を絞り込むと、気筒内燃焼での排気ガスの発生量が少なくなり、後処理装置を流通する排気ガスの流量が減少して熱容量が下がることで排気温度が上昇し、これにより排気流路途中の後処理装置で必要な温度が確保されることになる。
【００１４】
この時、吸気流量が絞り込まれて気筒内の作動空気量が減ることによりポンピングロスが増大するが、これにより低下するトルクを補償し得るよう燃料噴射制御手段により燃料噴射量が増加されるので、同じアクセル開度に対してトルク変動が起こらなくなってドライバビリティーの悪化が回避されることになり、しかも、燃料噴射量が増加されることでも更なる排気温度の上昇が図られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１はターボチャージャ２を備えたものとなっていて、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてエンジン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示している）に分配されるようになっている。
【００１７】
そして、このエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１（排気流路）を介し車外へ排出されるようになっているが、この排気管１１の途中には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２が後処理装置として設けられている。
【００１８】
また、図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１３（負荷センサ）が備えられていると共に、エンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ１４が装備されており、これらアクセルセンサ１３及び回転センサ１４からのアクセル開度信号１３ａ及び回転数信号１４ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を成す制御装置１５（燃料噴射制御手段）に対し入力されるようになっている。
【００１９】
一方、前記制御装置１５においては、各気筒８に燃料を噴射する燃料噴射装置１６に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号１６ａが出力されるようになっていると共に、インタークーラ６下流の吸気管５に設けられた吸気絞り弁１７に対し開度を指令する開度指令信号１７ａが出力されるようになっている。
【００２０】
ここで、前記燃料噴射装置１６は、各気筒８毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記制御装置１５からの燃料噴射信号１６ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング（噴射開始時期）及び噴射量（開弁時間）が制御されるようになっている。
【００２１】
そして、前記制御装置１５では、アクセル開度信号１３ａ及び回転数信号１４ａに基づき燃料噴射信号１６ａ及び開度指令信号１７ａが決定されるようになっているが、パティキュレートフィルタ１２で必要な温度を下まわる排気温度となることが推定される運転領域（軽負荷運転領域）にある場合には、通常モードから排気昇温モードに切り替わり、吸気絞り弁１７に対し運転状態に応じた吸気流量の絞り込みを実行せしめる開度指令信号１７ａが決定される一方、燃料噴射装置１６に対し前記吸気絞り弁１７の吸気流量の絞り込みによるトルク低下を補償するための燃料噴射信号１６ａが決定されることになる。
【００２２】
即ち、制御装置１５内における通常モードでは、図２に概念的に示す通り、通常モード用の噴射量マップＩが採用され、アクセル開度信号１３ａ及び回転数信号１４ａに基づいて、運転者が要求する出力が発揮されるよう適切な燃料噴射信号１６ａが前記噴射量マップＩから読み出されて燃料噴射装置１６に出力されると共に、吸気絞り弁１７に対しては、常に全開を指示する開度指令信号１７ａが出力される。
【００２３】
また、制御装置１５内における排気昇温モードでは、図３に概念的に示す通り、排気昇温モード用の噴射量マップＩＩが採用され、アクセル開度信号１３ａ及び回転数信号１４ａに基づいて、吸気流量の絞り込みによるトルク低下を補償し得るよう燃料噴射量を通常より増加させた燃料噴射信号１６ａが燃料噴射装置１６に出力されると共に、吸気絞り弁１７に対しては、吸気絞り開度マップが採用され、アクセル開度信号１３ａ及び回転数信号１４ａに基づいて、現状の運転状態で推定される排気温度を必要温度まで昇温させるのに必要な吸気絞りを実現するための開度指令信号１７ａが前記吸気絞り開度マップから読み出されて出力される。
【００２４】
而して、触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２で必要な温度を下まわる排気温度で運転が行われている場合に、制御装置１５にてアクセル開度信号１３ａ及び回転数信号１４ａに基づき排気温度の低い運転領域であることが判断され、これにより制御装置１５での制御が通常モードから排気昇温モードに切り替わり、該制御装置１５からの開度指令信号１７ａを受けた吸気絞り弁１７により吸気流量が絞り込まれる結果、気筒内燃焼での排気ガス９の発生量が少なくなり、パティキュレートフィルタ１２を流通する排気ガス９の流量が減少して熱容量が下がることで排気温度が上昇し、これにより排気流路途中のパティキュレートフィルタ１２で必要な温度が確保されることになる。
【００２５】
この時、吸気流量が絞り込まれて気筒内の作動空気量が減ることによりポンピングロスが増大するが、これにより低下するトルクを補償し得るように制御装置１５からの燃料噴射信号１６ａを受けた燃料噴射装置１６により燃料噴射量が増加されるので、同じアクセル開度に対してトルク変動が起こらなくなってドライバビリティーの悪化が回避されることになり、しかも、燃料噴射量が増加されることでも更なる排気温度の上昇が図られる。
【００２６】
従って、上記形態例によれば、触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２で必要な温度を下まわる排気温度で運転が行われていても、吸気絞り弁１７により吸気流量を絞り込むことで排気温度を適宜に上昇させることができ、しかも、その吸気絞りによるトルク低下を燃料噴射量の増加により補償し且つその燃料噴射量の増加により更なる排気温度の上昇を図ることもできるので、ドライバビリティーの悪化を招くことなくパティキュレートフィルタ１２で必要な温度を確実に確保することができる。
【００２７】
尚、本発明の内燃機関の排気昇温装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、後処理装置には触媒再生型のパティキュレートフィルタ以外に、排気ガス中のＮＯｘの除去を目的としたＮＯｘ選択還元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒等を採用しても良いこと、また、燃料噴射制御手段をエンジン制御コンピュータから独立して構成しても良いこと、吸気絞り手段は吸気絞り弁以外のものであっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
上記した本発明の内燃機関の排気昇温装置によれば、触媒再生型の後処理装置で必要な温度を下まわる排気温度で運転が行われていても、吸気絞り手段により吸気流量を絞り込むことで排気温度を適宜に上昇させることができ、しかも、その吸気絞りによるトルク低下を燃料噴射量の増加により補償し且つその燃料噴射量の増加により更なる排気温度の上昇を図ることもできるので、ドライバビリティーの悪化を招くことなく後処理装置で必要な温度を確実に確保することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の制御装置における通常モードを概念的に示すブロック図である。
【図３】図１の制御装置における排気昇温モードを概念的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１    エンジン（内燃機関）
４    吸気
５    吸気管
１１    排気管（排気流路）
１２    パティキュレートフィルタ（後処理装置）
１５    制御装置（燃料噴射制御手段）
１６    燃料噴射装置
１６ａ    燃料噴射信号
１７    吸気絞り弁（吸気絞り手段）
１７ａ    開度指令信号
【図１】
2005016421.tif 000003
【図２】
2005016421.tif 000004
【図３】
2005016421.tif 000005