(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、堆積物がＥＧＲ装置内に堆積することを可及的に回避する技術を提供する。【解決手段】内燃機関の排気通路に配置され排気を浄化する排気浄化装置と、内燃機関の排気通路から排気の一部をＥＧＲガスとして取り込み内燃機関の吸気通路へ当該ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ装置と、を備え、燃料を供給して排気浄化装置を昇温し、排気浄化装置のＰＭ捕集能力を回復させるフィルタ再生制御や排気浄化装置のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるＳ再生制御の実行中に排気浄化装置の目標床温が上昇した場合に、吸気におけるＥＧＲ装置から還流されるＥＧＲガスの割合を示すＥＧＲ率を２０％以下へ減少させる。【選択図】図４
2009235981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置され、排気を浄化する排気浄化装置と、
燃料を供給して前記排気浄化装置を昇温し、前記排気浄化装置の排気浄化能力を回復させる回復制御手段と、
前記内燃機関の排気通路から排気の一部をＥＧＲガスとして取り込み、前記内燃機関の吸気通路へ当該ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ装置と、
前記回復制御手段の実行中に前記排気浄化装置の目標床温が上昇した場合に、吸気における前記ＥＧＲ装置から還流されるＥＧＲガスの割合を示すＥＧＲ率を減少させるＥＧＲ率減少制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲ率減少制御手段は、前記回復制御手段の実行中に前記排気浄化装置の目標床温が所定温度以上に上昇した場合に、前記ＥＧＲ率を減少させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路にフィルタを配置し、フィルタにおいて排気中の粒子状物質を捕集することが知られている。そしてフィルタに捕集した粒子状物質を除去するために、フィルタ再生制御が行われる。このフィルタ再生制御の実行中においてフィルタ温度が高すぎるときには、目標ＥＧＲ率を減少補正して未燃燃料成分や一酸化炭素の排出を抑制し、これらが発生させるフィルタでの発熱量を減少させてフィルタ温度を低下させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−４２６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的とするところは、内燃機関の制御装置において、堆積物がＥＧＲ装置内に堆積することを可及的に回避する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に配置され、排気を浄化する排気浄化装置と、
燃料を供給して前記排気浄化装置を昇温し、前記排気浄化装置の排気浄化能力を回復させる回復制御手段と、
前記内燃機関の排気通路から排気の一部をＥＧＲガスとして取り込み、前記内燃機関の吸気通路へ当該ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ装置と、
前記回復制御手段の実行中に前記排気浄化装置の目標床温が上昇した場合に、吸気における前記ＥＧＲ装置から還流されるＥＧＲガスの割合を示すＥＧＲ率を減少させるＥＧＲ率減少制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置である。
【０００５】
本発明によると、回復制御手段の実行中に排気浄化装置の目標床温が上昇した場合に、ＥＧＲ率を減少させる。よって回復制御手段の実行中にＥＧＲ装置が還流するＥＧＲガス量が減量され、ＥＧＲ装置に流入する燃料が増加することを回避できる。このためＥＧＲガスが冷却されることにより発生する、ＥＧＲ装置に流入する燃料を起源とする堆積物がＥＧＲ装置内に堆積することを可及的に回避できる。これによりＥＧＲ装置内をＥＧＲガスが滞りなく流れる。またＥＧＲガス冷却装置の冷却効率の低下を抑制できる。
【０００６】
前記ＥＧＲ率減少制御手段は、前記回復制御手段の実行中に前記排気浄化装置の目標床温が所定温度以上に上昇した場合に、前記ＥＧＲ率を減少させるとよい。
【０００７】
ここで所定温度とは、それ以上に目標床温が上昇すると、ＥＧＲ装置を劣化させる程にＥＧＲ装置に流入する燃料が増加する閾値となる温度であり、例えば６５０℃である。
【０００８】
本発明によると、排気浄化装置の目標床温が所定温度以上に上昇した場合に、ＥＧＲ率を減少させるので、ＥＧＲ装置を劣化させる程にＥＧＲ装置に流入する燃料が増加することを回避できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、内燃機関の制御装置において、堆積物がＥＧＲ装置内に堆積することを可及的に回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１１】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の制御装置を適用する内燃機関及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。各気筒２内には、燃料を噴射する燃料噴射弁３が配置されている。内燃機関１は、車両に搭載されている。内燃機関１には、吸気通路４及び排気通路５が接続されている。
【００１２】
内燃機関１に接続された吸気通路４の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ６のコンプレッサ６ａが配置されている。コンプレッサ６ａよりも下流の吸気通路４には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ７が配置されている。これら吸気通路４及びそれに配置された機器が内燃機関１に吸気を取り入れるための吸気系を構成している。
【００１３】
一方、内燃機関１に接続された排気通路５の途中には、ターボチャージャ６のタービン６ｂが配置されている。タービン６ｂは排気通路５を流れる排気によって駆動され、コンプレッサ６ａは駆動されたタービン６ｂと共に回転して吸気通路４を流れる吸気を過給する。
【００１４】
タービン６ｂよりも上流の排気通路５には、燃料添加弁８が配置されている。燃料添加弁８は、排気通路５内の排気中へ還元剤たる燃料を添加する。
【００１５】
タービン６ｂよりも下流の排気通路５には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄化装置９は、酸化触媒と当該酸化触媒の後段に配置されたディーゼルパティキュレートフィルタ（以下単にフィルタという）とを有して構成される。フィルタには吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下単にＮＯｘ触媒という）が担持されている。フィルタは、排気通路５を流通する排気中の煤（ＳＯＯＴ）やＳＯＦなどの粒子状物質（Particulate Matter：以下ＰＭという）を捕集する特性を有する。またＮＯｘ触媒は、排気空燃比がリーンであるときに排気通路５を流通する排気中のＮＯｘやＳＯｘを吸蔵する特性を有する。これら排気通路５及びそれに配置された機器が内燃機関１から排気を排出させるための排気系を構成している。
【００１６】
そして、内燃機関１には、排気通路５内を流通する排気の一部を吸気通路４へ還流（再循環）させるＥＧＲ装置（Exhaust Gas Recirculation System）３０が備えられている。本実施例では、ＥＧＲ装置３０によって還流される排気をＥＧＲガスと称している。
【００１７】
ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲガスが流通するＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流通するＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁３２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３３と、を有する。
【００１８】
ＥＧＲ通路３１は、タービン６ｂよりも上流側の排気通路５と、インタークーラ７よりも下流側の吸気通路４とを接続している。このＥＧＲ通路３１を通って、排気がＥＧＲガスとして高圧で内燃機関１へ送り込まれる。
【００１９】
ＥＧＲ弁３２は、ＥＧＲクーラ３３よりも下流のＥＧＲ通路３１に配置され、ＥＧＲ通
路３１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの流量を調節する。このＥＧＲ弁３２は、電動アクチュエータにより開閉される。
【００２０】
ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ通路３１の途中に配置される。ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲクーラ３３内を通過するＥＧＲガスと機関冷却水とで熱交換をして、ＥＧＲガスの温度を低下させる。
【００２１】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御装置であるＥＣＵ１０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装置である。
【００２２】
ＥＣＵ１０には、クランクポジションセンサ１１、及びアクセルポジションセンサ１２などの各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁３、燃料添加弁８、及びＥＧＲ弁３２の電動アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。
【００２３】
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１やアクセルポジションセンサ１２などの出力信号を受けて内燃機関１の運転状態を判別し、判別された機関運転状態に基づいて内燃機関１や上記機器を電気的に制御する。
【００２４】
ところで、排気通路５に配置された排気浄化装置９は、フィルタに捕集するＰＭが内燃機関の運転時間と共に増加する。そして排気浄化装置９のフィルタは捕集したＰＭが増加して行くと、ＰＭの捕集が困難になってくると共に排気浄化装置９における流通抵抗の増大で内燃機関１の背圧が上昇し機関出力の低下が生じてしまう。そこで排気浄化装置９のフィルタのＰＭ捕集能力を回復させるために、排気浄化装置９に堆積したＰＭ堆積量が所定量以上になると、燃料添加弁８から燃料を添加し、排気浄化装置９における酸化触媒を用いて燃料を反応させ排気浄化装置９を高温に昇温しフィルタからＰＭを強制的に酸化除去させるフィルタ再生制御を実施する場合がある。本実施例におけるフィルタ再生制御が本発明の回復制御手段に相当し、本実施例におけるフィルタのＰＭ捕集能力が本発明の排気浄化能力に相当する。
【００２５】
上記のようなフィルタ再生制御においては、排気浄化装置９のフィルタを昇温するために燃料添加弁８から排気通路５へ燃料を添加する。このときフィルタ再生制御の実行中では、ＮＯｘエミッションの悪化を抑制するためにＥＧＲ装置３０はＥＧＲガスを還流させている。よって燃料添加弁８から排気通路５へ添加された燃料の一部がＥＧＲ装置３０へ流入するので、ＥＧＲ装置３０に流入する燃料（未燃燃料成分）が増加する。特にフィルタ再生制御においては、排気浄化装置９が過昇温しないように図２に示すように段階的に目標床温を上昇させていく。このとき図２に示すように排気浄化装置の目標床温が高くなる程、ＥＧＲ装置３０へ流入する燃料流入量がより増加する。
【００２６】
このようにして燃料がＥＧＲ装置３０に流入すると、ＥＧＲクーラ３３によってＥＧＲガスが冷却されることにより、ＥＧＲ装置３０に流入する燃料を起源としＳＯＦやＳＯＯＴ等を成分とする堆積物（デポジット）が堆積してしまう。このためフィルタ再生制御が終了すると、ＥＧＲ装置３０に多量に流入する燃料を起源とする堆積物がＥＧＲ装置３０内、特にはＥＧＲクーラ３３内に多量に堆積することになる。
【００２７】
そこで本実施例では、フィルタ再生制御の実行中に排気浄化装置９の目標床温を段階的に上昇させていき、目標床温が６５０℃の所定温度以上に上昇した場合に、吸気におけるＥＧＲ装置３０から還流されるＥＧＲガスの割合を示すＥＧＲ率を２０％以下に減少させ
るようにした。
【００２８】
具体的にＥＧＲ率を２０％以下に減少させる方法としては、ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御して還流するＥＧＲガスを減少させることが行われる。図３に示すように、ＥＧＲ弁３２が閉じ側に制御され全閉に近づく程、ＥＧＲ率が減少でき、ＥＧＲ装置３０に流入する燃料流入量が減少する。
【００２９】
ここで所定温度とは、それ以上に排気浄化装置９の目標床温が上昇すると、ＥＧＲ装置３０を劣化させる程にフィルタ再生制御によりＥＧＲ装置３０に流入する燃料が増加する閾値となる温度であり、ここでは６５０℃である。
【００３０】
本実施例によると、排気浄化装置９の目標床温が段階的に上昇して６５０℃の所定温度以上に上昇した場合に、ＥＧＲ率を２０％以下に減少させる。よってフィルタ再生制御の実行中にＥＧＲ装置３０が還流するＥＧＲガス量が減量され、堆積物が多量に堆積してＥＧＲ装置３０を劣化させる程にＥＧＲ装置３０に流入する燃料が増加することを回避できる。これによりＥＧＲ装置３０内に堆積する堆積物が低減され、ＥＧＲ装置３０内をＥＧＲガスが滞りなく流れる。またＥＧＲクーラ３３に堆積する堆積物が低減され、ＥＧＲクーラ３３の冷却効率の低下を抑制できる。
【００３１】
次に、本実施例によるＥＧＲ率減少制御ルーチンについて説明する。図４は、本実施例によるフィルタ再生制御の実行時におけるＥＧＲ率減少制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１０が本発明のＥＧＲ率減少制御手段に相当する。
【００３２】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１０は、フィルタ再生制御を実行する要求があるか否かを判別する。具体的には各種センサの出力値から内燃機関１の運転状態を検出し、排気浄化装置９に流入する排気流量、フィルタ状態、燃費悪化などの情報に鑑みフィルタ再生制御を実行する要求があるか否かを判別する。
【００３３】
ステップＳ１０１においてフィルタ再生制御を実行する要求が無いと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。ステップＳ１０１においてフィルタ再生制御を実行する要求があると肯定判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０は、フィルタ再生制御を実行開始する。具体的には、燃料添加弁８から排気通路５内の排気中へ燃料を添加し、排気浄化装置９における酸化触媒を用いて燃料を反応させ排気浄化装置９を高温に昇温していく。ここでフィルタ再生制御においては、図２に示すように段階的に目標床温を上昇させていき、排気浄化装置９が急激に昇温されて過昇温してしまうことのないようにする。目標床温の設定方法は、実際の排気浄化装置９の床温が目標床温に達成すると次のより高温な目標床温へ変更していく手法が採られている。
【００３５】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０は、目標床温が６５０℃（所定温度）以上に上昇したか否かを判別する。ステップＳ１０３において目標床温が６５０℃未満であると否定判定された場合には、フィルタ再生制御を実行しつつ本ステップへ戻る。ステップＳ１０３において目標床温が６５０℃以上に上昇したと肯定判定された場合には、ステップＳ１０４へ移行する。
【００３６】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ率を２０％以下に減少させる。具体的には、内燃機関１の運転状態から求まるＥＧＲ率を２０％以下にするＥＧＲ弁３２の開度を算出し、当該開度となるようにＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御し、還流するＥＧＲガスを減
少させる。これにより内燃機関１に取り入れる吸気のうちのＥＧＲガス量を示すＥＧＲ率が２０％以下となる。なお本ステップの処理中においてもフィルタ再生制御は実行されている。
【００３７】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０は、フィルタ再生制御が終了したか否かを判別する。ステップＳ１０５においてフィルタ再生制御が終了していないと否定判定された場合には、ステップＳ１０４へ戻る。ステップＳ１０５においてフィルタ再生制御が終了したと肯定判定された場合には、ステップＳ１０６へ移行する。
【００３８】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ率を通常へ復帰させる。すなわち本ステップにおいて、ステップＳ１０４の処理を終了し、ＥＧＲ率を通常運転時の制御へ復帰させる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。
【００３９】
以上説明した本ルーチンによれば、フィルタ再生制御の実行中に目標床温が６５０℃の所定温度以上に上昇した場合に、ＥＧＲ率を２０％以下に減少させることができる。よってフィルタ再生制御の実行中にＥＧＲ装置３０に流入する燃料が増加することを回避でき、ＥＧＲクーラ３３によってＥＧＲガスが冷却されることによりＥＧＲ装置３０内に堆積物が堆積することを可及的に回避できる。
【００４０】
ところで、排気通路５に配置された排気浄化装置９は、ＮＯｘ触媒にＮＯｘと共に吸蔵するＳＯｘが内燃機関１の運転時間と共に増加する。そしてＮＯｘ触媒は吸蔵したＳＯｘが増加して行くと、ＮＯｘ吸蔵能力が低下してしまう。そこで排気浄化装置９のＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるために、ＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘ堆積量が所定量以上になると、燃料添加弁８から燃料を添加して燃料を排気通路５へ供給し、ＮＯｘ触媒に流入する排気空燃比を目標空燃比のストイキ若しくはリッチに低下させると共にＮＯｘ触媒を高温に昇温してＮＯｘ触媒からＳＯｘを放出させるＳ再生制御を実施する場合がある。本実施例におけるＳ再生制御が本発明の回復制御手段に相当し、本実施例におけるＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が本発明の排気浄化能力に相当する。
【００４１】
Ｓ再生制御においても、排気浄化装置９のＮＯｘ触媒を昇温するために燃料添加弁８から排気通路５へ燃料を添加する。このときＳ再生制御の実行中では、ＮＯｘエミッションの悪化を抑制するためにＥＧＲ装置３０はＥＧＲガスを還流させている。よって燃料添加弁８から排気通路５へ添加された燃料の一部がＥＧＲ装置３０へ流入するので、ＥＧＲ装置３０に流入する燃料（未燃燃料成分）が増加する。特にＳ再生制御においては、排気浄化装置９が過昇温しないように図２に示す場合と同様ように段階的に目標床温を上昇させていく。このとき排気浄化装置９の目標床温が高くなる程、ＥＧＲ装置へ流入する燃料がより増加する。
【００４２】
このようにして燃料がＥＧＲ装置３０に流入すると、ＥＧＲクーラ３３によってＥＧＲガスが冷却されることにより、ＥＧＲ装置３０に流入する燃料を起源としＳＯＦやＳＯＯＴ等を成分とする堆積物（デポジット）が堆積してしまう。このためＳ再生制御が終了すると、ＥＧＲ装置３０に多量に流入する燃料を起源とする堆積物がＥＧＲ装置３０内、特にはＥＧＲクーラ３３内に多量に堆積することになる。
【００４３】
そこで本実施例では、フィルタ再生制御の実行中と同様にＳ再生制御の実行中にも、排気浄化装置９の目標床温を段階的に上昇させていき、目標床温が６５０℃の所定温度以上に上昇した場合に、ＥＧＲ率を２０％以下に減少させるようにした。
【００４４】
本実施例によってＳ再生制御の実行中にも、排気浄化装置９の目標床温が段階的に上昇して６５０℃の所定温度以上に上昇した場合に、ＥＧＲ率を２０％以下に減少させる。よ
ってＳ再生制御の実行中にＥＧＲ装置３０が還流するＥＧＲガス量が減量され、堆積物が多量に堆積してＥＧＲ装置３０を劣化させる程にＥＧＲ装置３０に流入する燃料が増加することを回避できる。これによりＥＧＲ装置３０内に堆積する堆積物が低減され、ＥＧＲ装置３０内をＥＧＲガスが滞りなく流れる。またＥＧＲクーラ３３に堆積する堆積物が低減され、ＥＧＲクーラ３３の冷却効率の低下を抑制できる。
【００４５】
図５は、本実施例によるＳ再生制御の実行時におけるＥＧＲガス昇温制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ１０が本発明のＥＧＲ率減少制御手段に相当する。
【００４６】
本ルーチンでは、ステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０５における制御の対象が、図４に示すステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０５でのフィルタ再生制御から、Ｓ再生制御に変わっただけである。その他の処理は図４に示すルーチンと同様であるので説明を省略する。
【００４７】
このような本ルーチンによれば、Ｓ再生制御の実行中に目標床温が６５０℃の所定温度以上に上昇した場合に、ＥＧＲ率を２０％以下に減少させることができる。よってＳ再生制御の実行中にＥＧＲ装置３０に流入する燃料が増加することを回避でき、ＥＧＲクーラ３３によってＥＧＲガスが冷却されることによりＥＧＲ装置３０内に堆積物が堆積することを可及的に回避できる。
【００４８】
なお本実施例ではフィルタ再生制御及びＳ再生制御においては、燃料添加弁８から燃料が排気浄化装置９へ供給される構成とした。しかし本発明はこれに限られない。例えば燃料噴射弁３を用いたポスト噴射やアフタ噴射、リッチ燃焼等によって燃料が排気浄化装置９へ供給されるものであってもよい。
【００４９】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１に係る内燃機関及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図。
【図２】実施例１に係るフィルタ再生制御における段階的に目標床温を上昇させていく様子を示す図。
【図３】実施例１に係るＥＧＲ弁開度とＥＧＲ装置に流入する燃料の流入量との関係を示す図。
【図４】実施例１に係るフィルタ再生制御の実行時におけるＥＧＲ率減少制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】実施例１に係るＳ再生制御の実行時におけるＥＧＲ率減少制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５１】
１     内燃機関
２     気筒
３     燃料噴射弁
４     吸気通路
５     排気通路
６     ターボチャージャ
６ａ   コンプレッサ
６ｂ   タービン
７     インタークーラ
８     燃料添加弁
９     排気浄化装置
１０   ＥＣＵ
１１   クランクポジションセンサ
１２   アクセルポジションセンサ
３０   ＥＧＲ装置
３１   ＥＧＲ通路
３２   ＥＧＲ弁
３３   ＥＧＲクーラ
【図１】
2009235981.tif 000003
【図２】
2009235981.tif 000004
【図３】
2009235981.tif 000005
【図４】
2009235981.tif 000006
【図５】
2009235981.tif 000007