(57)【要約】【課題】排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられている内燃機関において、燃焼状態をより安定させること。【解決手段】排気通路において、フィルタより上流側に圧力検出手段が設けられており、フィルタより下流側に排気絞り弁が設けられている。そして、内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときは(Ｓ１０１)、圧力検出手段によって検出される上流側圧力が一定値となるように排気絞り弁の開度を制御する(Ｓ１０３)。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられている内燃機関の制御システムであって、
前記排気通路における前記フィルタより上流側の圧力である上流側圧力を検出する圧力検出手段と、
前記排気通路における前記フィルタより下流側に設けられた排気絞り弁と、を備え、
前記内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときは、前記圧力検出手段によって検出される上流側圧力が一定値となるように前記排気絞り弁の開度を制御することを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときにおける前記排気絞り弁の開度に基づいて前記フィルタにおける粒子状物質の捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
前記ＰＭ捕集量推定手段を第一ＰＭ捕集量推定手段とし、
前記排気通路における前記フィルタより上流側と下流側とのそれぞれに端部が接続されたパイプ、及び、該パイプに設けられ前記排気通路における前記フィルタより上流側と下流側との圧力差を検出する差圧検出部、を有する差圧検出装置と、
該差圧検出装置の検出値に基づいて前記フィルタにおける粒子状物質の捕集量を推定する第二ＰＭ捕集量推定手段と、をさらに備え、
前記第二ＰＭ捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量から前記第一ＰＭ捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量を減算した値が所定値以上である場合、前記差圧検出装置の前記パイプの詰まりが発生したと判定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられている内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＮＯx吸蔵剤を担持したフィルタが排気通路に設けられている内燃機
関の排気浄化装置に関する技術が開示されている。ここでは、ＮＯx吸蔵剤に吸蔵された
ＮＯxを還元すべく排気流量を低下させたときにおけるフィルタより上流側の排気通路内
の圧力の変化に基づいてフィルタが詰まっているか否かを判定する。
【特許文献１】特開２００４−４４４４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられている内燃機関において、燃焼状態をより安定させることが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、排気中の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：以下、ＰＭと称する）を捕集するフィルタが排気通路に設けられている内燃機関の制御システムにおいて、フィルタにおけるＰＭ捕集量の増加に伴う、排気通路における該フィルタより上流側の圧力の上昇を、排気絞り弁の開度を大きくすることで抑えるものである。
【０００５】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の制御システムは、
排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられている内燃機関の制御システムであって、
前記排気通路における前記フィルタより上流側の圧力である上流側圧力を検出する圧力検出手段と、
前記排気通路における前記フィルタより下流側に設けられた排気絞り弁と、を備え、
前記内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときは、前記圧力検出手段によって検出される上流側圧力が一定値となるように前記排気絞り弁の開度を制御することを特徴とする。
【０００６】
内燃機関の運転状態が定常運転状態であっても、フィルタにおけるＰＭ捕集量が増加すると上流側圧力が上昇する。このとき、フィルタにおけるＰＭ捕集量の増加に応じて排気絞り弁の開度を徐々に大きくすることで上流側圧力の上昇を抑えることが出来る。
【０００７】
そこで、本発明では、内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときは、上流側圧力が一定値となるように前記排気絞り弁の開度を制御する。
【０００８】
これにより、上流側圧力の過剰な上昇を抑制することが出来る。また、上流側圧力が内燃機関での燃焼状態に与える影響を一定に保つことが出来る。そのため、内燃機関での燃焼状態をより安定させることが出来る。
【０００９】
本発明においては、内燃機関の運転状態が定常運転状態であるときにおける排気絞り弁の開度に基づいてフィルタにおけるＰＭ捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段をさらに備えても良い。
【００１０】
上記のように、本発明では、フィルタにおけるＰＭ捕集量の増加に応じて排気絞り弁の開度が徐々に増加されることになる。そのため、排気絞り弁の開度に基づいてフィルタにおけるＰＭ捕集量を推定することが出来る。
【００１１】
この場合、排気通路におけるフィルタの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出装置をさらに設けることなくフィルタにおけるＰＭ捕集量を推定することが出来る。
【００１２】
本発明においては、排気通路におけるフィルタより上流側と下流側とのそれぞれに端部が接続されたパイプ、及び、該パイプに設けられ排気通路におけるフィルタより上流側と下流側との圧力差を検出する差圧検出部、を有する差圧検出装置をさらに備えても良い。
【００１３】
さらに、排気絞り弁の開度に基づいてフィルタにおけるＰＭ捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段を第一ＰＭ捕集量推定手段とし、差圧検出装置の検出値に基づいてフィルタにおけるＰＭ捕集量を推定する第二ＰＭ捕集量推定手段を備えても良い。
【００１４】
このとき、差圧検出装置のパイプのＰＭによる詰まりが発生した場合、フィルタにおけるＰＭ捕集量が増加せずとも第二ＰＭ捕集量推定手段によるＰＭ捕集量の推定値が増加する。
【００１５】
そこで、上記の場合、第二ＰＭ捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量から第一ＰＭ捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量を減算した値が所定値以上となった場合、差圧検出装置のパイプの詰まりが発生したと判定しても良い。
【００１６】
ここで、所定値は、差圧検出装置のパイプの詰まりが発生することで、第二ＰＭ捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量が増加したと判断出来る閾値となる値である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられている内燃機関において、燃焼状態をより安定させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る内燃機関の制御システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
＜内燃機関の吸排気系の概略構成＞
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【００２０】
内燃機関１は車両駆動用のディーゼル機関である。この内燃機関１には、吸気通路３および排気通路２が接続されている。排気通路２には、排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ４（以下、単にフィルタ４と称する）が設けられている。該フィルタ４には吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されている。尚、フィルタ４に担持される触媒は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に限られるものではなく、例えば酸化触媒のように酸化機能を有する触媒であれば良い。
【００２１】
また、排気通路２におけるフィルタ４より上流側には該排気通路２内の圧力（上流側圧力）に対応した電気信号を出力する圧力センサ５が設けられている。さらに、排気通路２
におけるフィルタ４より下流側には排気絞り弁６が設けられている。
【００２２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２３】
ＥＣＵ１０には、圧力センサ５や、内燃機関１のクランクシャフトの回転角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ７、および、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ８が電気的に接続されている。そして、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００２４】
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ７の検出値に基づいて内燃機関１の回転数を算出し、アクセル開度センサ８の検出値に基づいて内燃機関１の負荷を算出する。
【００２５】
また、ＥＣＵ１０には、排気絞り弁６や内燃機関１の燃料噴射弁が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれらが制御される。
【００２６】
＜上流側圧力制御＞
ここで、本実施例に係る上流側圧力制御について説明する。本実施例においては、上流側圧力の基準値である基準圧力と排気絞り弁６の開度の基準値である基準開度が内燃機関１の運転状態に応じて予め定められている。ここで、基準圧力は、内燃機関１での燃焼状態に過剰な影響を与えることのない値である。また、基準開度は、フィルタ４が初期状態（ＰＭを捕集していない状態）にあるときに、上流側圧力が基準圧力となる排気絞り弁６の開度である。
【００２７】
つまり、フィルタ４が初期状態であって内燃機関１の運転状態が定常運転状態であれば、排気絞り弁６の開度をそのときの内燃機関１の運転状態に応じた基準開度とすることで、上流側圧力をそのときの内燃機関１の運転状態に応じた基準圧力とすることが出来る。
【００２８】
しかしながら、フィルタ４には排気中のＰＭが捕集される。このＰＭ捕集量の増加に伴って、内燃機関１の運転状態が定常運転状態であっても、上流側圧力が徐々に上昇することになる。
【００２９】
上流側圧力が過剰に高くなると内燃機関１での燃焼状態に過剰な影響を与える虞がある。そこで、本実施例では、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるときは、圧力センサ５の検出値が基準圧力に維持されるように排気絞り弁６の開度を制御する。つまり、フィルタ４におけるＰＭ捕集量の増加に伴う上流側圧力の上昇を、排気絞り弁６の開度を基準開度から徐々に大きくすることで抑制する。
【００３０】
以下、本実施例に係る上流側圧力制御の制御ルーチンについて図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンはＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返されるルーチンである。
【００３１】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるか否かを判別する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００３２】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ１０は、現在の内燃機関１の運転状態に基づいて基準圧力Ｐｕｐ０を導出する。本実施例では、内燃機関１の運転状態と基準圧力Ｐｕｐ０との関係は
ＥＣＵ１０にマップとして予め記憶されている。
【００３３】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３に進み、圧力センサ５の検出値Ｐｕｐが基準圧力Ｐｕｐ０となるように、排気絞り弁６の開度Ｑｖを制御する。つまり、圧力センサ５の検出値Ｐｕｐが基準圧力Ｐｕｐ０より高い場合は、排気絞り弁６の開度Ｑｖをより大きくする。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００３４】
本実施例によれば、上流側圧力が過剰に上昇するのを抑制することが出来る。また、上流側圧力を一定値（基準圧力）に維持することで、該上流側圧力が内燃機関１での燃焼状態に与える影響を一定に保つことが出来る。そのため、内燃機関１での燃焼状態をより安定させることが出来る。
【００３５】
尚、本実施例においては、圧力センサ５を設けずに、内燃機関の運転状態等に基づいて上流側圧力を推定しても良い。
【００３６】
＜ＰＭ捕集量推定方法＞
次に、本実施例に係るフィルタ４におけるＰＭ捕集量の推定方法について説明する。上述したように、本実施例では、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるときは、上流側圧力が基準圧力に維持されるように排気絞り弁６の開度が制御される。
【００３７】
つまり、フィルタ４が初期状態にあるときは排気絞り弁６の開度が基準開度に制御され、フィルタ４におけるＰＭ捕集量の増加に応じて該排気絞り弁６の開度が徐々に大きくされる。そのため、排気絞り弁６の開度に基づいてフィルタ４におけるＰＭ捕集量を推定することが出来る。
【００３８】
ここで、本実施例に係る、フィルタ４におけるＰＭ捕集量を算出するときのＰＭ捕集量算出ルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンはＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返されるルーチンである。
【００３９】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ２０１において、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるか否かを判別する。このＳ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００４０】
Ｓ２０２において、ＥＣＵ１０は、現在の排気絞り弁６の開度Ｑｖから、内燃機関１の運転状態に応じた排気絞り弁６の基準開度Ｑｖ０を減算することで、該排気絞り弁６の基準開度Ｑｖ０からの開度増加分ΔＱｖを算出する。
【００４１】
次に、ＥＣＵ１０はＳ２０３に進み、排気絞り弁６の開度増加分ΔＱｖからフィルタ４におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍを算出する。本実施例では、排気絞り弁６の開度増加分ΔＱｖとフィルタ４におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍとの関係を実験等によって求め、これらの関係をマップとしてＥＣＵ１０に予め記憶させておいても良い。フィルタ４におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍを算出したＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００４２】
従来、フィルタにおけるＰＭ捕集量を推定する場合、排気通路におけるフィルタの上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサを設け、該差圧センサの検出値に基づいてＰＭ捕集量を推定する方法が知られている。
【００４３】
しかしながら、本実施例に係るＰＭ捕集量推定方法によれば、このような差圧センサをさらに設けることなくフィルタ４におけるＰＭ捕集量を推定することが出来る。
【００４４】
尚、上記のようなＰＭ捕集量推定方法によって推定されたＰＭ捕集量が予め定められた上限値に達したときには、フィルタ４からＰＭを除去するフィルタ再生制御の実行を開始しても良い。フィルタ再生制御としては、内燃機関１において主燃料噴射の後に副燃料噴射を実行することで、フィルタ４に担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に未燃燃料成分を供給する方法を例示することが出来る。
【００４５】
また、排気絞り弁６が全開状態もしくは全開状態近傍の状態となった時点以降は、フィルタ４におけるＰＭ捕集量の増加に伴う上流側圧力の増加を排気絞り弁６の開度を制御することで抑制することが困難となる。そこで、このような状態となった場合にフィルタ再生制御の実行を開始しても良い。
【００４６】
本実施では、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるときにフィルタ４におけるＰＭ捕集量を算出するとしたが、内燃機関１の暖機終了後のアイドル運転状態のときにＰＭ捕集量の算出を実行しても良い。
【００４７】
また、フィルタ再生制御を実行した後であってフィルタ４の温度が通常の温度にまで低下した後のアイドル運転時に、ＰＭ捕集量の算出を実行することで、フィルタ４におけるＰＭの残留量（除去不可能分）を算出しても良い。
【実施例２】
【００４８】
図４は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は、排気通路２に差圧センサ１１を設けた点のみが実施例１と異なる。その他の構成については、同様の構成には同様の参照番号を付してその説明を省略する。
【００４９】
差圧センサ１１はパイプ１２および差圧検出部１３によって構成されている。パイプ１２は、排気通路２におけるフィルタ４より上流側と下流側とのそれぞれに端部が接続されている。差圧センサ１１は、該パイプの途中に設けられており、排気通路２におけるフィルタ４より上流側と下流側との圧力差（以下、フィルタ上下差圧と称する）を検出する。該差圧センサ１１はＥＣＵ１０と電気的に接続されており、その出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００５０】
フィルタ４におけるＰＭ捕集量が増加するほどフィルタ上下差圧は上昇する。そのため、本実施例においては、差圧センサ１１の検出値に基づいてもフィルタ４におけるＰＭ捕集量を推定することが出来る。
【００５１】
＜パイプ詰まり判定方法＞
差圧センサ１１のパイプ１２にはＰＭが流入する場合がある。ここで、パイプ１２のＰＭによる詰まりの有無を判定するパイプ詰まり判定方法について説明する。
【００５２】
本実施例では、実施例１と同様、排気絞り弁６の開度に基づいて推定されたフィルタ４におけるＰＭ捕集量を第一ＰＭ捕集量推定値とする。一方、差圧センサ１１の検出値に基づいて推定されたフィルタ４におけるＰＭ捕集量を第二ＰＭ捕集量推定値とする。
【００５３】
パイプ１２がＰＭによって詰まると、フィルタ４におけるＰＭ捕集量が増加せずとも差圧センサ１１の検出値が上昇する。つまり、第二ＰＭ捕集量推定値が増加することになる。
【００５４】
そこで、第二ＰＭ捕集量推定値が第一ＰＭ捕集量推定値よりも所定値以上大きい値とな
った場合、パイプ１２のＰＭによる詰まりが発生したと判断する。ここで、所定値は、パイプ１２の詰まりが発生することで第二ＰＭ捕集量推定値が増加したと判断出来る閾値となる値である。該所定値は実験等によって予め定められた値である。
【００５５】
以下、本実施例に係る、パイプ１２のＰＭによる詰まりの有無を判定するときのパイプ詰まり判定ルーチンについて図５に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンはＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返されるルーチンである。
【００５６】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ３０１において、内燃機関１の運転状態が定常運転状態にあるか否かを判別する。このＳ３０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００５７】
Ｓ３０２において、ＥＣＵ１０は第一ＰＭ捕集量推定値Ｑｐｍ１を算出する。
【００５８】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０３に進み、第二ＰＭ捕集量推定値Ｑｐｍ２を算出する。
【００５９】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０４に進み、第二ＰＭ捕集量推定値Ｑｐｍ２から第一ＰＭ捕集量推定値Ｑｐｍ１を減算した値ΔＱｐｍが所定値ΔＱｐｍ０以上であるか否かを判別する。このＳ３０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００６０】
Ｓ３０５において、ＥＣＵ１０は、パイプ１２のＰＭによる詰まりが発生したと判定する。この場合、ＥＣＵ１０は、パイプ１２の詰まりが発生したことを車両の運転者に通知する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００６１】
以上説明したルーチンによれば、差圧センサ１１の異常を検出することが出来る。
【００６２】
尚、本実施例では、第二ＰＭ捕集量推定値がフィルタ再生制御の実行開始の閾値以上となっているときに、第一ＰＭ捕集量推定値が該閾値に達していない場合、パイプ１２のＰＭによる詰まりが発生したと判定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例１に係る内燃機関の吸排気系の概略構成図。
【図２】実施例１に係る上流側圧力制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】実施例１に係るＰＭ捕集量算出ルーチンを示すフローチャート。
【図４】実施例２に係る内燃機関の吸排気系の概略構成図。
【図５】実施例２に係るパイプ詰まり判定ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
４・・・パティキュレートフィルタ
５・・・圧力センサ
６・・・排気絞り弁
７・・・クランクポジションセンサ
８・・・アクセル開度センサ
１０・・ＥＣＵ
１１・・差圧センサ
１２・・パイプ
１３・・差圧検出部
【図１】
2007154732.tif 000003
【図２】
2007154732.tif 000004
【図３】
2007154732.tif 000005
【図４】
2007154732.tif 000006
【図５】
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