(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設されて排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
排気温度を上昇させて前記フィルタに捕集されたパティキュレートの酸化を促進するため、内燃機関の筒内に燃料が主噴射された後の膨張行程で更に燃料をポスト噴射する燃料噴射手段と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段からの情報をもとに前記ポスト噴射における燃料の目標噴射量を設定する目標噴射量設定手段と、
前記運転状態検出手段からの情報をもとに前記ポスト噴射を行うべき目標噴射時期を設定する目標噴射時期設定手段と、
前記目標噴射量および前記目標噴射時期に基づいて前記ポスト噴射を行った場合の排気温度を予測する予測手段と、
前記ポスト噴射後の実際の排気温度を検出する温度検出手段と、
前記検出した排気温度および前記予測した排気温度に基づいて前記ポスト噴射による燃料の燃焼状況を判断し、前記検出した排気温度が前記予測した排気温度よりも低く、且つ前記検出した排気温度と前記予測した排気温度との温度差が所定の値を超えた場合に、実際の排気温度を下げる方向に前記ポスト噴射の実際の噴射量を減少させるとともに実際の噴射時期を変更する制御を行う制御手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に配設されて排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
排気温度を上昇させて前記フィルタに捕集されたパティキュレートの酸化を促進するため、内燃機関の筒内に燃料が主噴射された後の膨張行程で更に燃料をポスト噴射する燃料噴射手段と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段からの情報をもとに前記ポスト噴射における燃料の目標噴射量を設定する目標噴射量設定手段と、
前記運転状態検出手段からの情報をもとに前記ポスト噴射を行うべき目標噴射時期を設定する目標噴射時期設定手段と、
前記燃料噴射手段により前記ポスト噴射が開始されるとき、前記運転状態に応じて所定のタイムアップ時間を設定する時間設定手段と、
前記ポスト噴射の開始時点から前記タイムアップ時間が経過するまでの間、前記目標噴射量に向けて実際の噴射量を次第に増加させるとともに前記目標噴射時期に向けて実際の噴射時期を次第に遅角させることにより、前記タイムアップ時間が経過した時点で実際の噴射量および噴射時期をそれぞれ前記目標噴射量および前記目標噴射時期に合致させる制御を行う制御手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記時間設定手段は、内燃機関の出力が高い場合ほど前記タイムアップ時間を短縮して設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気中のパティキュレートをフィルタにて捕集する一方、その捕集したパティキュレートを酸化させてフィルタを再生しながら排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の排気浄化装置は例えばディーゼルエンジンに適用されており、その排気通路に設けられたフィルタにより排気中に含まれるパティキュレートを捕集する。一方、ある程度のパティキュレートがフィルタに堆積されると、これを酸化させてフィルタからパティキュレートを取り除き、フィルタの捕集能力を再生させる。このときフィルタ再生の手法として、例えば電気ヒータ等の外部熱源を利用してフィルタを加熱し、その熱でパティキュレートを酸化させる手法も実用化されているが、総合的な燃費の向上や装置全体の小型化等の観点からいえば、排気の熱を利用してフィルタを昇温させる再生手法が最も望ましい。
【０００３】
このため、従来から内燃機関の負荷に増して燃料を供給し、その燃焼熱で排気温度を上昇させる技術が採用されている。例えばディーゼルエンジンの場合、各筒内に燃料を主噴射した後、その膨張行程で更に燃料をポスト噴射することにより、その燃焼熱で排気温度を上昇させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポスト噴射による燃焼は主噴射のような自己着火の場合とは異なり、その燃焼を期待どおり成立させるための条件は筒内雰囲気の影響を大きく受ける。例えば筒内温度が低すぎると、多量の燃料をポスト噴射してもその燃焼が不完全となるため、充分な排気温度の上昇を図ることができない。またクランク角でみてポスト噴射の時期があまりに早すぎると、その燃焼熱がトルクに多く消費される分、ショックが発生するとともに期待した排気温度の上昇は得られない。
【０００５】
そこで本発明は、フィルタの再生のために最適な条件でポスト噴射による燃焼を実現することを課題としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の排気浄化装置（請求項１）は、内燃機関の運転状態に基づいてポスト噴射の目標噴射量および目標噴射時期を設定する一方、ポスト噴射の開始時点からこれら目標値よりも少ない噴射量と進角した噴射時期で実際の燃料噴射（ポスト噴射）を開始し、時間の経過に伴い実際の噴射量および噴射時期をそれぞれ目標値に近づけていく制御を行うことで上記の課題を解決するものである。
【０００７】
より詳しくは、本来ポスト噴射によって最も効率的に排気の昇温を実現可能な燃料噴射量や噴射時期は、内燃機関の運転状態（例えば負荷の大きさ、回転速度等）に基づいてそれぞれ目標値を設定することが可能である。これに対し、実際のポスト噴射によって得られる燃焼熱は、上述のように筒内雰囲気の条件によって異なる。このため、例えば実際には筒内温度が低く、効率的に排気昇温を得られる温度条件に未だ達していない場合、最初から目標値と同じ噴射量および噴射時期でポスト噴射を開始しても理想的な燃焼が得られず、期待した排気昇温は実現できない。このため本発明では、設定した目標値よりも少ない噴射量および進角した噴射時期で実際のポスト噴射を開始し、これらを次第に目標値に近づけていく制御を行うことで筒内温度の上昇を促進する。これにより、本来の目標値でポスト噴射を実施する前に必要な温度条件が整えられ、目標値に移行した時点で効率的なポスト噴射による燃焼および排気昇温を実現することができる。また、一度に目標の噴射量・噴射時期でポスト噴射を行った場合に比較して、トルク変動を抑制できるので、車両においてはドライバビリティの悪化を防止できる。
更に、上述したポスト噴射時の過渡的な制御に換えて別の制御を実施することができる。具体的には、設定した目標値でポスト噴射を実施した場合の排気温度を予め推定しておく一方、ポスト噴射後の実際の排気温度を検出し、これら検出温度および予測温度に基づいてポスト噴射時の燃焼状況を判断する。そして、この判断結果に応じて実際の噴射量を減少し、あるいは、噴射時期を進角または遅角する制御を行うものとする。
本制御では筒内温度等の条件を整えるための過渡的な操作を行わず、実際の排気温度をフィードバックして目標値の補正を図るものである。例えば、予測した排気温度に対して実際の排気温度が追従していない場合、つまり、検出した排気温度が予測した排気温度よりも低く、且つ検出した排気温度と予測した排気温度との温度差が所定の値を超えた場合に、そのポスト噴射による燃焼が排気温度の上昇にあまり寄与していないものと判断することができる。この場合、実際の排気温度を下げる方向にポスト噴射による噴射量を減少させるとともに噴射時期を進角させることにより、筒内雰囲気の条件に合わせた目標値に補正する。このようなフィードバック補正を繰り返すことで筒内条件の変化に追従して目標値が適宜補正され、やがて効率的なポスト噴射の温度条件が整った時点で目標値は定常化する。したがって、内燃機関が例えば低温始動直後である場合や、連続高負荷運転の直後である場合等の筒内条件の相違に対応して、最短時間にて排気温度の上昇が可能となる。
【０００８】
また本発明の排気浄化装置（請求項２）は、上述したポスト噴射の制御のためにタイムアップ時間を設定し、このタイムアップ時間内にて目標値への移行を完了させることができる。タイムアップ時間の設定は内燃機関の運転状態に応じて行うことができ、その都度、運転状態の相違がタイムアップ時間の長短差に反映される。具体的には、上述した噴射量の増加や噴射時期の遅角等の過渡的な制御をタイムアップ時間内で終了させ、タイムアップ時間が経過した時点で目標値に基づく最適なポスト噴射の制御（目標噴射量、目標噴射時期）を開始する。このためタイムアップ時間の設定は過渡的な制御を行う期間の長短差として現れ、その過渡期間が短縮されるほど、より早期に最適条件でポスト噴射が開始されることになる。
【０００９】
より実用的には、内燃機関の出力が高い場合ほどタイムアップ時間を短縮して設定することができる（請求項３）。高出力域の運転状態では、中低出力域に比較して筒内温度の上昇が早く、逆に低出力域では中高出力域よりも筒内温度の上昇が遅いといえる。それゆえ上述したタイムアップ時間は、出力状態の相違に応じて伸縮自在に設定することが好ましい。
【００１２】
なお好ましくは、本発明の排気浄化装置はポスト噴射における目標噴射量および噴射時期の設定に合わせて主噴射の目標噴射量および噴射時期をも設定し、ポスト噴射の開始後は実際のポスト噴射量を次第に増加させるのに伴い、主噴射における目標噴射量を次第に減少させる制御を行うことができる。更に主噴射の目標噴射量を減少する際、合わせてその噴射時期を変更する制御を行うこともできる。これら制御は、ポスト噴射による燃焼がトルクにも寄与することを加味し、実際のトルクが不所望に変動するのを抑制するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は例えば、車両用ディーゼルエンジンの排気浄化装置として実施することができ、以下にその好ましい一実施形態を説明する。ただし本発明を適用可能な内燃機関は車両用に限定されるものではない。
図１は排気浄化装置の構成を概略的に示している。エンジン１の排気通路にはディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、単に「ＤＰＦ」と称する。）２が配設されており、このＤＰＦ２は排気が通過する際、その中に含まれるパティキュレート（粒子状物質）を捕集して排気を浄化する機能を有している。
【００１４】
エンジン１の燃料供給にはいわゆるコモンレールシステムが採用されており、そのシステムには例えばコモンレール４、フューエルインジェクタ６および電子制御ユニット（以下、単に「ＥＣＵ」と称する。）８が含まれる。コモンレール４には、例えば燃料タンクから高圧燃料供給ポンプ（何れも図示されていない）を介して高圧燃料が蓄積されており、ＥＣＵ８はフューエルインジェクタ６に対する動作信号を出力し、その噴射弁を開弁させて所望の時期に燃料を噴射させることができる。ＥＣＵ８によるエンジン１の運転のための燃料噴射（主噴射）量および噴射時期の制御は、例えば運転状態に基づいて行われており、それゆえＥＣＵ８は主噴射を適切に行うために予めプログラムされた燃料噴射制御機能を有している。
【００１５】
本発明の排気浄化装置は、上述したコモンレールシステムを利用してポスト噴射を実現することができる。このためＥＣＵ８の制御機能は排気浄化装置におけるポスト噴射のための制御にも割り当てられている（燃料噴射手段）。
ＥＣＵ８はその制御動作を行うにあたり、エンジン１の各部に設けられた各種のセンサ類から各種の情報を収集している。具体的には、ＥＣＵ８はクランク角センサ１０から検出信号を受け取り、これを演算処理してエンジン１の回転速度Ｎｅやクランク角ＣＡ等を検出する。またＥＣＵ８はアクセルポジションセンサ１２からの検出信号を受け取り、運転者の踏み込み操作に基づくアクセル開度Ａｃｃを検出する。これらは何れもエンジン１の運転状態を表す情報としてＥＣＵ８による制御に利用される（運転状態検出手段）。
【００１６】
その他ＥＣＵ８には、フィルタ温度センサ１４からＤＰＦ２の温度情報を表すセンサ信号が入力され、また、排気温度センサ１６から排気の温度情報を表すセンサ信号が入力されている（温度検出手段）。
排気浄化装置によるポスト噴射は、例えばＤＰＦ２に所定重量を超えるパティキュレートが堆積された場合や、エンジン１の低負荷運転が所定の時間継続して行われた場合等の他、例えば搭載車両の走行距離に基づいて所定の間隔毎に周期的に行われる。何れの場合もポスト噴射により排気温度を上昇させ、その熱でＤＰＦ２に捕集されたパティキュレートの酸化を促進し、ＤＰＦ２の機能を再生するためのものである。
【００１７】
上述した排気浄化装置によるポスト噴射は、上述のようにエンジン１のコモンレールシステムを用いて実現される。このためＥＣＵ８は、フューエルインジェクタ６から筒内に燃料を主噴射した後、その膨張行程で更にフューエルインジェクタ６に対して動作信号を出力し、所定の噴射量にて燃料をポスト噴射する。またこのとき、ＥＣＵ８は検出したクランク角ＣＡの情報をもとにその噴射時期を制御する。
【００１８】
【実施例】
以下に、具体的な実施例を挙げてＥＣＵ８によるポスト噴射時の制御の内容について詳細に説明する。
（第１実施例）
図２は例えば、ポスト噴射制御開始時点からの経過時間に伴ってポスト噴射量および噴射時期を変化させる場合の制御フローを示している。ＥＣＵ８は、このフィルタ再生制御ルーチンにおいてポスト噴射を開始する際に、先ず所定のタイマカウンタをリセット（Ｔｐ＝０）する（ステップＳ１）。次に上述した各種センサ類からエンジン１の運転状態を表す情報を読み込み、例えばエンジン回転速度Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃｃを検出する（ステップＳ２）。
【００１９】
次にＥＣＵ８は、ポスト噴射時の目標噴射量および目標噴射時期を演算する（ステップＳ３）。ここで目標噴射量および目標噴射時期は、主噴射およびポスト噴射のそれぞれについて演算するものとし、この演算は例えば、エンジン回転速度Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃｃに基づいて所定の制御用マップを検索することにより行うことができる。ＥＣＵ８の記憶装置には予め主噴射（以下、記号添字ｍ）およびポスト噴射（以下、記号添字ｐ）の目標噴射量Ｑｍ，Ｑｐを設定するためのマップと、これらの目標噴射時期θｍ，θｐを設定するためのマップがそれぞれ記憶されている（目標噴射量設定手段，目標噴射時期設定手段）。そして、これら目標噴射量Ｑｍ，Ｑｐおよび目標噴射時期θｍ，θｐを設定すると、個々の値から具体的にインジェクタ６の開弁時期Ｉｍｏ，Ｉｐｏおよび閉弁時期Ｉｍｃ，Ｉｐｃをそれぞれ演算する。
【００２０】
ＥＣＵ８は次にタイマカウンタＴｐの値を所定のタイムアップ時間Ｔｐｅと比較し、その結果に応じて次に行うべき処理を選択する（ステップＳ４）。このタイムアップ時間Ｔｐｅは、実際のポスト噴射量および噴射時期を次第に変化させながら、これらを最終的に目標噴射量および目標噴射時期まで遷移させるための制限時間として設定されている。タイムアップ時間Ｔｐｅの具体的な値は、例えば予め設定されているものであってもよいし、エンジン回転速度Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃｃ等の運転状態に応じてＥＣＵ８がマップにより設定するものでもよい（時間設定手段）。この場合、図２の制御フローにタイムアップ時間Ｔｐｅを設定するためのステップを追加してもよい。
【００２１】
ＥＣＵ８はタイマカウンタＴｐの値がタイムアップ時間Ｔｐｅに満たない間は、ポスト噴射に関して既に設定済みの目標噴射量Ｑｐおよび目標噴射時期θｐにて実際の燃料噴射を行わず、過渡的にこれら目標値（Ｑｐ，θｐ）よりも少ない噴射量および進角した噴射時期にてポスト噴射を開始する。このためＥＣＵ８は次に過渡的な制御を行うための処理（ステップＳ５）に移行し、先ず主噴射について通常時、つまり、ポスト噴射を行わない場合の主噴射量および噴射時期を演算する。これら主噴射量Ｑｍ0および噴射時期θｍ0もまた、所定の主噴射制御マップにより設定することができ、ＥＣＵ８は例えばエンジン回転速度Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃｃの値に基づいてマップを検索し、これらの具体的な値（Ｑｍ0，θｍ0）を設定する。そしてＥＣＵ８は、設定した値からインジェクタ６の開弁時期Ｉｍｏ0および閉弁時期Ｉｍｃ0を演算する。
【００２２】
次にＥＣＵ８は、上述の演算結果に基づいて実際にインジェクタ６を動作させるための開弁時期および閉弁時期を演算する（ステップＳ６）。具体的には、主噴射およびポスト噴射のそれぞれについてインジェクタ６の開弁時期Ｉｍｏｔ，Ｉｐｏｔおよび閉弁時期Ｉｍｃｔ，Ｉｐｃｔを演算する。これら具体的な値はタイマカウンタＴｐの増加に伴って変化し、上述のタイムアップ時間Ｔｐｅが経過した時点では最終的に上記の閉弁時間Ｉｍｏ，Ｉｐｏおよび閉弁時期Ｉｍｃ，Ｉｐｃにそれぞれ合致するものとする。それゆえ本発明の発明者等は、開弁時期Ｉｍｏｔ，Ｉｐｏｔおよび閉弁時期Ｉｍｃｔ，Ｉｐｃｔの演算式として以下の好ましい例（式１〜４）を提供している。
【００２３】
Ｉｍｏｔ＝（Ｉｍｏ−Ｉｍｏ0）・Ｔｐ／Ｔｐｅ＋Ｉｍｏ0  （１）
Ｉｍｃｔ＝（Ｉｍｃ−Ｉｍｃ0）・Ｔｐ／Ｔｐｅ＋Ｉｍｃ0  （２）
Ｉｐｏｔ＝（Ｉｐｏ−Ｉｍｃ0）・Ｔｐ／Ｔｐｅ＋Ｉｍｃ0  （３）
Ｉｐｃｔ＝（Ｉｐｃ−Ｉｍｃ0）・Ｔｐ／Ｔｐｅ＋Ｉｍｃ0  （４）
以上の演算処理を終えると、ＥＣＵ８はクランク角パルスＣＡに同期して上記各タイミング（Ｉｍｏｔ，Ｉｐｏｔ，Ｉｍｃｔ，Ｉｐｃｔ）でそれぞれインジェクタ６に動作信号を出力する。これにより、主噴射およびポスト噴射それぞれについて設定した噴射量および噴射時期で実際の燃料噴射が行われる（ステップＳ７）（制御手段）。
【００２４】
図３は、ポスト噴射開始時点からタイムアップ時間Ｔｐｅが経過するまでの間における目標インジェクタ開弁・閉弁時期の変化を示している。上述のようにタイマカウンタがリセットされた時点（Ｔｐ＝０）で目標インジェクタ開弁・閉弁時期はそれぞれ通常時の開弁時期Ｉｍｏ0および閉弁時期Ｉｍｃ0に等しい。
この後、時間の経過に伴いタイマカウンタＴｐの値が増加（Ｔｐ→Ｔｐｅ）すると、主噴射後の膨張行程でインジェクタ６が更に駆動されて筒内にポスト噴射が行われる。このときポスト噴射の開弁時期Ｉｐｏｔおよび閉弁時期Ｉｐｃｔは何れも時間の経過に伴い遅角され、このうち閉弁時期Ｉｐｃｔの方は噴射量の増加に応じてより大幅に遅角される。そして、タイムアップ時間Ｔｐｅが経過したとき（Ｔｐ＝Ｔｐｅ）、この時点でインジェクタ６は開弁時期Ｉｐｏおよび閉弁時期Ｉｐｃにて開閉される。
【００２５】
図４はフィルタ再生制御ルーチンの実行に伴う各種状態量の時間的な変化を示している。上述のようにインジェクタ６の開閉弁動作が制御される結果、ポスト噴射の開始時点（時刻ｔ0）から目標噴射量Ｑｐに向けて実際の燃料噴射量が次第に増加されるとともに、その噴射時期は目標噴射時期θｐに向けて次第に遅角される。そして、タイムアップ時間Ｔｐｅが経過した時点（時刻ｔ1）では最終的に実際のポスト噴射が目標噴射量Ｑｐおよび目標噴射時期θｍに合致して行われる。
【００２６】
タイムアップ時間Ｔｐｅが経過した後は、ステップＳ４（＝Ｎｏ）からステップＳ９に移行してそのままポスト噴射を継続する。この場合、インジェクタ６の作動は上述した開弁時期Ｉｐｏおよび閉弁時期Ｉｐｃが維持され（ステップＳ９）、それゆえ実際のポスト噴射は目標噴射量Ｑｐおよび目標噴射時期θｐにて実施される。
【００２７】
なお、本制御ルーチンではポスト噴射を開始した後、ポスト噴射によるトルクの増加分を考慮して主噴射の噴射量および噴射時期を通常時の値から変更している。具体的には、上記の演算式（１），（２）に基づいて開弁時期Ｉｍｏｔおよび閉弁時期Ｉｍｃｔが演算される結果、時間の経過に伴い主噴射の噴射量が次第に減少されるとともに、その噴射時期は遅角される（図４参照）。
【００２８】
図５は、ポスト噴射開始後における実際の噴射量Ｑ（ｔ）および噴射時期θ（ｔ）の目標値への遷移過程を示している。本制御ルーチンでは、ポスト噴射における目標噴射量Ｑｐおよび目標噴射時期θｐへの遷移に関し、実際の噴射量および噴射時期が時間経過に対して線形（図５中破線で示す）に目標値へ近づくように制御しているが、これらの遷移を非線形にして制御することも可能である。また、ポスト噴射時期だけを非線形に目標値へ遷移させてもよいし、主噴射の噴射時期とポスト噴射の噴射時期とを別々のパターンでそれぞれ非線形（図５中実線で示す）に目標値へ遷移させてもよい。
【００２９】
また図４に示されているように、ポスト噴射の開始時点（時刻ｔ0）から筒内温度が次第に上昇し、タイムアップ時間Ｔｐｅが経過した後の筒内温度の変化は安定化する。このときの筒内温度は、目標噴射量Ｑｐおよび目標噴射時期θｍでポスト噴射を行った場合に最も効率よく排気温度の上昇が得られる条件に合致している。このため、ポスト噴射による排気昇温が定常的に行われる前に筒内温度を充分に上昇させておくことができ、この後のフィルタ再生を好ましい条件で実行することができる。また、ポスト噴射開始時の急激なトルク変動が抑制されるため、車両の乗員に違和感を覚えさせることもない。
【００３０】
ポスト噴射を開始すると、排気温度の上昇によりＤＰＦ２にてパティキュレートの酸化が促進され、例えば一定時間ポスト噴射を継続するとＤＰＦ２が好適な状態にまで再生される。ＤＰＦ２の再生が終了すると、ここでＥＣＵ８はフィルタ再生制御ルーチンの実行を終了する（ステップＳ８＝Ｙｅｓ）。これによりポスト噴射が終了され、ＥＣＵ８は通常時の燃料噴射制御に復帰する。
【００３１】
（第２実施例）
次に、例えばエンジン１の出力状態に応じてタイムアップ時間Ｔｐｅを伸縮自在に設定する場合の実施例について説明する。
ＥＣＵ８は図２の制御ルーチンの実行に際し、上述したタイマカウンタＴｐの進み具合を変更することができる。図６は、タイマカウンタＴｐの進み具合を変更するための制御マップの例を示しており、ＥＣＵ８は本制御マップに基づいてタイマカウンタＴｐの進み具合を早めたり遅らせたりする。具体的には、エンジン回転速度Ｎｅおよび負荷（アクセル開度Ａｃｃ）の情報をもとにマップを検索し、これら回転速度および負荷が高い領域ではタイマカウンタＴｐの進み具合を早くし、逆に低い領域ではその進み具合を遅らせる。このようなマップ検索を繰り返すことでその結果（進み具合）が積算され、例えばエンジン１の高出力域では中低出力域の場合に比較して、ポスト噴射の開始から早期にタイムアップ時間Ｔｐｅに到達し、逆に中低出力域では高出力域の場合よりもタイムアップ時間Ｔｐｅに到達するまでの時間が長くなる。この結果、タイムアップ時間Ｔｐｅの設定がエンジン１の出力域に応じて相対的に伸縮されることとなり、その特性は高出力の場合ほどタイムアップ時間Ｔｐｅが短縮されるものとなる（時間設定手段）。
【００３２】
このようにタイムアップ時間Ｔｐｅを伸縮して設定するのは以下の理由による。例えば筒内温度の上昇は、高速・高負荷運転の場合の方が中低速・中低負荷運転の場合よりも早いといえる。このため、エンジン１の運転履歴に応じてタイマカウンタＴｐの進み具合を変える制御を行った方が、常に一定のタイムアップ時間Ｔｐｅを設定して制御を行う場合よりも短時間で最適条件でのポスト噴射に移行することができる。
【００３３】
（第３実施例）
図７は、ポスト噴射後の実際の排気温度を検出して、ポスト噴射量および噴射時期の目標値を補正する場合の制御フローを示しており、この実施例は排温フィードバック制御と称される。
図７の制御ルーチンでは、ＥＣＵ８はポスト噴射を開始する際に上述したタイマカウンタＴｐを使用しない（ステップＳ１１）。この場合、ＥＣＵ８はエンジン１の運転状態（回転速度Ｎｅ，アクセル開度Ａｃｃ等）を読み込むと（ステップＳ１２）、次にこれら情報をもとに、ＥＣＵ８がポスト噴射時の主噴射およびポスト噴射についてそれぞれ目標噴射量Ｑｍ，Ｑｐおよび目標噴射時期θｍ，θｐを設定する（ステップＳ１３）。なお、この処理手順は上述した第１実施例の場合と同様である。
【００３４】
ＥＣＵ８は次に、排気温度センサ１６からの信号に基づいて排気温度Ｔｅｘを読み込み（ステップＳ１４）、その一方で次に排気温度を予測する（ステップＳ１５）。このとき排気温度の予測値Ｔｅｘｐは、例えば主噴射の目標噴射量Ｑｍ、目標噴射時期θｍおよび回転速度Ｎｅに基づいて演算した排気温度と、ポスト噴射の目標噴射量Ｑｐ、目標噴射時期θｐおよび回転速度に基づいて演算した排気温度上昇分とを合算することで求められる。ＥＣＵ８の記憶装置には予め、噴射量と回転速度・噴射時期に対応して排気温度の予測値とその昇温分を与えるマップ（図中、関数ｆ，ｇに対応）がそれぞれ記憶されており、ＥＣＵ８はこれらマップ検索の結果から排気温度の予測値Ｔｅｘｐを求めることができる（予測手段）。このとき排気温度の検出は可能な限り筒内に近い位置で行うことが好ましく、図１において排気温度センサ１６の配置は極力、排気弁の近くに設定されている。
【００３５】
ＥＣＵ８は次に、排気温度の検出値Ｔｅｘと予測値Ｔｅｘｐとを比較し、その結果に応じて次の処理を選択する（ステップＳ１６）。ポスト噴射の開始後、筒内温度等の条件がポスト噴射による排気昇温に未だ適していない場合は、実際にポスト噴射を行っても燃焼が不充分となるため、噴射した燃料量の割に排気温度は上昇しないことが多い。このためポスト噴射の開始後しばらくの間は通常、これら検出値Ｔｅｘと予測値Ｔｅｘｐとの間に乖離があり、予測値Ｔｅｘｐに比較して実際の検出値Ｔｅｘは低いといえる。
【００３６】
このときＥＣＵ８は検出値Ｔｅｘと予測値Ｔｅｘｐとの間の温度差（＝Ｔｅｘ−Ｔｅｘｐ）をとり、予測した排気温度Ｔｅｘｐに対して実際の排気温度Ｔｅｘが所定の温度差Ａよりも大きく下回っている場合、ＥＣＵ８は次に目標値を補正するための処理（ステップＳ１７）に移行する。
目標噴射量Ｑｍ，Ｑｐおよび目標噴射時期θｍ，θｐの補正は、上述した温度差（＝Ｔｅｘ−Ｔｅｘｐ）に基づいて行うことができる。具体的には、ＥＣＵ８は温度差に所定の補正係数Ｂ，Ｃ，Ｄ等を乗じ、その値を目標値に加減算して補正目標値（Ｑ'ｐ，θ'ｐ，Ｑ'ｍ，θ'ｍ）等を求める。ここで発明者等は補正演算式として以下の好ましい例（式５〜８）を提供している。
【００３７】
Ｑ'ｐ＝Ｑｐ＋（Ｔｅｘ−Ｔｅｘｐ）・Ｂ  （５）
θ'ｐ＝θｐ＋（Ｔｅｘ−Ｔｅｘｐ）・Ｃ  （６）
Ｑ'ｍ＝Ｑｍ−（Ｔｅｘ−Ｔｅｘｐ）・Ｄ  （７）
θ'ｍ＝θｍ                            （８）
上式（５）〜（７）から明らかなように、温度差（負の値）を加減算することで補正後のポスト噴射量Ｑ'ｐは目標値Ｑｐよりも減少し、その噴射時期θ'ｐは目標値θｐよりも進角される。一方、ポスト噴射量が減少した分、補正後の主噴射量Ｑ'ｍは目標値Ｑｍよりも増大しているので、ここで必要な燃焼トルクは賄われる。なお上式（８）から明らかなように、主噴射時期θ'ｍについて実質的な補正はなく、その値には単に目標値θｍが与えられる。
【００３８】
以上の演算処理を終えると、ＥＣＵ８は補正目標値（Ｑ'ｐ，θ'ｐ，Ｑ'ｍ，θ'ｍ）にしたがって実際の燃料噴射を実施する。特に図７には示されていないが、第１実施例の場合と同様にＥＣＵ８は目標値等によりインジェクタ６の開閉弁時期を演算し、その結果に基づいてインジェクタ６の動作信号を出力する。この結果、各補正目標値にて実際の主噴射およびポスト噴射が行われる（制御手段）。
【００３９】
ポスト噴射の開始後、ＥＣＵ８が上述した補正を繰り返しながら燃料噴射制御を実施すると、実際の検出温度Ｔｅｘと予測温度Ｔｅｘｐとの間の温度差が次第に縮小される。この結果、補正の繰り返しに伴い各補正目標値（Ｑ'ｐ，θ'ｐ，Ｑ'ｍ）等は最初の目標値（Ｑｐ，θｐ，Ｑｍ）等に次第に近づき、温度差（＝Ｔｅｘ−Ｔｅｘｐ）が所定値Ａを下回った時点でＥＣＵ８は目標値の補正を終了する（ステップＳ１６＝Ｎｏ）。この後ＥＣＵ８は補正処理（ステップＳ１７）を回避して燃料噴射を制御し、設定した目標値（Ｑｐ，θｐ，Ｑｍ，θｍ）にて実際の燃料噴射が実行されることになる。なお、制御ルーチンの終了処理（ステップＳ１９）については第１実施例の場合と同様である。
【００４０】
本実施例の制御ルーチンを実行することにより、ポスト噴射による燃焼が実際の排気温度の上昇に寄与した度合を考慮して、実際の噴射量および噴射時期が具体的に変更される。このため例えば、エンジン１の低温始動時等において筒内温度が比較的低温である場合や、連続高負荷運転後等で筒内温度が充分上昇している場合は、その都度、条件の違いに応じてポスト噴射量Ｑ'ｐおよび噴射時期θ'ｐを設定することができ、最短時間で排気温度を上昇させることができる。
【００４１】
上述した各実施例によれば、筒内温度等の条件が最適化された状態でポスト噴射を行うことができる。このためポスト噴射開始後の燃焼が不完全となることがなく、ＨＣ等の排出が大幅に低減される。また、予め筒内温度等の条件が最適化された場合を考慮して目標噴射量Ｑｐおよび目標噴射時期θｐを設定することができるため、ポスト噴射時のフィルタ再生能力が常に最適条件で安定化する。すなわち、本制御を実施していない場合は、筒内温度等の条件が不充分であることを前提としてポスト噴射時の噴射量・噴射時期を設定せざるを得ないため、これら設定値は最適条件下での目標値Ｑｐ，θｍからみると噴射量が少量、かつ、噴射時期が進角側へずれてしまう。
【００４２】
これに対し本制御を実施していれば、そのときの運転状態や筒内温度等の条件に応じて最短時間で排気温度の上昇が可能である。したがって、１回のフィルタ再生サイクルにおいてトータルのポスト噴射時間をも短縮することができ、ポスト噴射の実施に伴う燃費の増大が最小限に抑えられる。更に、一度に短距離・短時間しか運行しない車両にあっても、トータルのポスト噴射時間が短縮されているため、その運行時間内で充分にフィルタの再生が実現可能となる。
【００４３】
またポスト噴射時間の短縮化は、その噴射した燃料による潤滑油の希釈作用を少なくすることにも寄与するため、内燃機関のメインテナンス上も有利である。また上述した各実施例においては、ポスト噴射時の制御において主噴射の噴射量・噴射時期をも合わせて制御しており、ポスト噴射による排気昇温だけでなく燃焼トルクの増加分を加味している点でも好ましい実施例であるといえる。
【００４４】
なお、各実施例において示した制御ルーチンは何れも好ましい例であり、その処理ステップの具体的な内容は適宜書き換えて実行可能である。また、実施例において挙げた演算式等は特に限定されているものではなく、その他の演算式を用いてもよい。
また、図１に示した排気浄化装置は車両用のディーゼルエンジンに適した一形態であり、適用すべき車格や内燃機関の形式、更に内燃機関の用途等に応じて本発明の実施形態を変更可能であることはいうまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の排気浄化装置（請求項１）によれば、最適な条件で効率的にフィルタの再生が可能となるとともに、急激なトルク変動によるドライバビリティの悪化を抑制できる。また、ポスト噴射後の排気温度をフィードバックして燃料噴射制御を行えば、同様の運転条件であっても内燃機関の初期状態の相違に応じて動的な制御が可能となり、最短時間にて排気温度の上昇が可能となる。しかも、筒内温度等の条件が最適化された状態でポスト噴射を行うことができるため、ポスト噴射開始後の燃焼が不完全となることがなく、ＨＣ等の排出が大幅に低減され、予め筒内温度等の条件が最適化された場合を考慮して目標噴射量および目標噴射時期を設定することができるため、ポスト噴射時のフィルタ再生能力が常に最適条件で安定化する。更に、ポスト噴射の実施に伴う燃費の増大が最小限に抑えられ、一度に短距離・短時間しか運行しない車両にあっても充分にフィルタの再生が実現可能となるとともに、噴射した燃料による潤滑油の希釈作用を少なくすることにも寄与するため、内燃機関のメインテナンス性が向上する。
また本発明の排気浄化装置（請求項２）は、所定のタイムアップ時間内にポスト噴射のための条件を整えるため、トータルのポスト噴射時間を短縮化して省燃費を図ることができる。特に内燃機関の運転条件に応じてタイムアップ時間を伸縮していれば（請求項３）、その都度、運転条件の相違に応じて最適な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気浄化装置の一実施形態を表す概略図である。
【図２】第１，第２実施例に用いられるフィルタ再生制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】ポスト噴射開始後におけるインジェクタ開閉弁時期の変化を表すタイミングチャートである。
【図４】ポスト噴射開始後における各種状態量の時間的変化を表す図である。
【図５】ポスト噴射開始後における噴射量および噴射時期の目標値への遷移過程を示した図である。
【図６】タイマカウンタの進み具合を変更するのに用いられるマップの例である。
【図７】第３実施例に用いられるフィルタ再生制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
２  ディーゼルパティキュレートフィルタ
４  コモンレール
６  インジェクタ
８  制御ユニット
１０  クランク角センサ
１２  アクセルポジションセンサ
１６  排気温度センサ
【図１】
0003838338.tif 000002
【図２】
0003838338.tif 000003
【図３】
0003838338.tif 000004
【図４】
0003838338.tif 000005
【図５】
0003838338.tif 000006
【図６】
0003838338.tif 000007
【図７】
0003838338.tif 000008