内燃機関の排気浄化装置
【課題】 ＤＰＦの過昇温のおそれがある時に、燃費やドライバビリティの悪化を伴わずに排気流量の増加を実施でき、実施可能な運転領域が制限されないようにする。
【解決手段】 ＥＣＵ８は、排気通路３に設置したＤＰＦ４２の状態と排気の状態を監視し、運転条件等の変化で排気流量が減少しＤＰＦ４２の温度が過度に上昇するおそれがあると判断すると、電動ターボチャージャ５による過給圧を増加すると同時にＥＧＲ弁６２を全開側に制御する。すると過給された空気が吸気通路２からＥＧＲ通路６１を介して排気通路３へ導入し排気流量が増加するので、ＤＰＦ４２の温度が低下して過昇温を防止する。
【解決手段】 ＥＣＵ８は、排気通路３に設置したＤＰＦ４２の状態と排気の状態を監視し、運転条件等の変化で排気流量が減少しＤＰＦ４２の温度が過度に上昇するおそれがあると判断すると、電動ターボチャージャ５による過給圧を増加すると同時にＥＧＲ弁６２を全開側に制御する。すると過給された空気が吸気通路２からＥＧＲ通路６１を介して排気通路３へ導入し排気流量が増加するので、ＤＰＦ４２の温度が低下して過昇温を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排出ガスに含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備える排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（粒子状物質、ＰＭ）の環境への影響が大きな問題となっている。この対策として、従来より、セラミック多孔質体からなるディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと称する）が知られ、これを排気管の途中に設置して、ＤＰＦの多孔質の隔壁にパティキュレートを捕集することが行なわれている。ＤＰＦは、捕集したパティキュレートを定期的に燃焼除去することで再生される。
【０００３】
ＤＰＦの再生は、一般に、ＤＰＦの前後差圧を基に算出されるパティキュレート堆積量（以下ＰＭ堆積量と称する）が予め決められた所定量以上となった時に行われる。例えば、昇温手段としてポスト噴射を実施し、排気温度を上昇させることで、ＤＰＦをパティキュレートの燃焼温度以上に昇温させることができる。また、エンジンの運転条件によっては、排気温度が高温となってパティキュレートが自然に燃焼を開始する場合がある。このような場合には、エンジンの運転条件が急に変化して排気流量が低下するとＤＰＦ温度が過度に上昇することがあり、ＤＰＦの損傷を防止しながら安全に再生を実施することが重要となる。
【０００４】
従来技術として、特許文献１には、ＤＰＦの再生状態において、エンジンが高回転・高負荷運転条件から急にアイドル運転に切り換えられて、排気ガスによる熱の持ち去り量が急減した場合に、ＤＰＦが過熱して溶損に至るのを防止する技術が開示されている。特許文献１の技術は、アイドル運転時にＤＰＦ温度が所定温度以上であると、アイドル目標回転数を高回転側に設定して排気流量を増加させるもので、ＰＭ堆積量が多いほどアイドル目標回転数が高回転側となるようにして、熱の持ち去り量を確保している。
【特許文献１】特開２００３−２５４１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の溶損防止制御では、エンジンのアイドル回転数を高回転側に設定することによって燃費が悪化したり、燃焼騒音・振動が発生するなどドライバビリティが悪化する懸念があった。さらに、アイドル運転領域で設定できるエンジンの回転数には限界があるため、確保できる排気流量にも限界があり、ＤＰＦの温度低下に時間がかかる。また、アイドル回転数制御では、制御できる運転領域が制限されることから、排気流量を増加させたくてもできない運転領域が存在するといった問題があった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＤＰＦの過昇温のおそれがある時に、燃費の悪化やドライバビリティの悪化を伴わずに、実施可能な運転領域が制限されることなく、排気流量の増加を行うことができ、それによりＤＰＦの損傷等の不具合を防止して、排気浄化装置の安全性・耐久性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、
排気通路に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備え、
上記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレート量を検出するＰＭ堆積量検出手段と、
上記排気通路を流通する排気の状態を検出する排気状態検出手段と、
上記パティキュレートフィルタの状態を検出するためのフィルタ状態検出手段と、
内燃機関の吸入空気を過給するための電動ターボチャージャと、
内燃機関の排気通路と吸気通路を接続するＥＧＲ通路に設置したＥＧＲ弁と、
上記排気状態検出手段および上記フィルタ状態手段の検出結果に基づいて、上記パティキュレートフィルタの過昇温防止制御を実施するか否かを判定する過昇温防止制御実施判定手段と、
上記過昇温防止制御実施判定手段が肯定判定された時に、上記電動ターボチャージャにより過給圧を増加するとともに上記ＥＧＲ弁を開いて、上記吸気通路の吸入空気を上記ＥＧＲ通路を介して上記排気通路へ導入し、上記排気通路の排気流量を増加させる過昇温防止制御手段とを備える。
【０００８】
本発明では、運転条件を変更することなく排気流量を増加するための手段として、電動ターボチャージャとＥＧＲ弁に着目した。すなわち、パティキュレートフィルタや排気の状態を随時検出し、運転条件変化等によりパティキュレートフィルタの過昇温のおそれが生じた時に、電動ターボチャージャにより過給圧を上げて、ＥＧＲバルブを全開側に制御すると、過給された空気が吸気通路からＥＧＲ通路を介して排気通路へ導入される。これにより排気流量が増大し、パティキュレートフィルタへ多量の新気を含む排気が供給されるので、パティキュレートフィルタの温度が速やかに低下する。このように、電動ターボチャージャとＥＧＲ弁を用いることで、従来のようにアイドル回転数の変更による燃費の悪化やドライバビリティの悪化を伴わずに、また、運転領域が制限されることなく、過昇温を防止することができる。よって、パティキュレートフィルタの損傷等を防止し、排気浄化装置の安全性・耐久性を向上できる。
【０００９】
請求項２の排気浄化装置において、上記過昇温防止制御実施判定手段は、上記排気状態検出手段にて検出される排気流量が所定値以下および上記フィルタ状態検出手段で検出される上記パティキュレートフィルタの温度が所定値以上の条件が成立した時に上記パティキュレートフィルタの過昇温防止制御を実施すると判定する。
【００１０】
パティキュレートフィルタの過昇温のおそれがあるか否かを判断するための指標として、例えば、排気流量とパティキュレートフィルタの温度を用いることができる。具体的には、排気流量が所定値以下に減少した時に、パティキュレートフィルタの温度が一定値より高い場合、このままの状態が継続するとパティキュレートフィルタが過昇温となるおそれが高くなるので、これを基に過昇温防止制御の要否を判断し、過昇温防止制御を実施することで上記効果が得られる。
【００１１】
請求項３の排気浄化装置において、上記過昇温防止制御手段は、上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量が多いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う。
【００１２】
パティキュレート堆積量が多いほどパティキュレートの燃焼による温度上昇が大きくなるので、過給圧を増加側として排気流量が増加させる。これによりパティキュレートフィルタの冷却効果が大きくなり、過昇温を防止することができる。
【００１３】
請求項４の排気浄化装置において、上記過昇温防止制御手段は、上記パティキュレートフィルタの温度が高いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う。
【００１４】
また、パティキュレートの温度が高いほど過昇温のおそれが高くなるので、過給圧を増加側として排気流量が増加させることによりパティキュレートフィルタの冷却効果が大きくなり、過昇温を防止することができる。
【００１５】
請求項５の排気浄化装置は、上記過昇温防止制御手段は、内燃機関への吸入空気の温度が高いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う。
【００１６】
また、吸気温度が高いほどパティキュレートフィルタの温度が上昇しやすいので、過給圧を増加側として排気流量が増加させることによりパティキュレートフィルタの冷却効果を大きくし、過昇温を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の排気浄化装置を付設した内燃機関の全体構成を示すもので、例えば４気筒ディーゼルエンジン１への適用例として説明する。エンジン１の各気筒にはそれぞれインジェクタ１１が設けられ（ここでは１つの気筒のみを示す）、図示しないコモンレールから供給される燃料を各気筒の燃焼室内に噴射する。コモンレールは各気筒に共通の蓄圧器で、高圧ポンプで加圧された燃料が噴射圧に相当する所定の圧力で蓄えられる。
【００１８】
エンジン１の吸気通路２は、吸気ポートに続く吸気マニホールド２２とこれに連結される吸気管２１からなる。連結部には吸気絞り弁２３が設けられ、吸気マニホールド２２からエンジン１に供給される吸気流量を調整するようになっている。吸気管２１に導入される吸入空気量はエアフローメータ７１により検出される。エアフローメータ７１は一般的なもので、通常、吸入空気量を質量流量として検出する。
【００１９】
エンジン１の排気ポートからの排気は排気通路３を経て排出される。排気通路３は、排気ポートに続く排気マニホールド３２および排気管３１からなり、排気管３１の途中には上流側から酸化触媒４１とパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）４２が設置されて連続再生式ＤＰＦ４を構成している。ＤＰＦ４２は公知の構成で、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形し、多孔性の隔壁で区画された多数のセルの入口または出口を互い違いに目封じしてなる。排気は、入口が開口しているセルからＤＰＦ４２内に入り、多孔性の隔壁を通過する際にパティキュレート（以下、適宜、ＰＭという）が捕集される。
【００２０】
酸化触媒４１はハニカム構造体のセル壁表面にＰｔ等の酸化触媒を担持してなる。酸化触媒４１は、排気中に含まれる窒素成分を酸化してＮＯ2 を生成し、酸化剤としてＤＰＦ４２に供給して捕集したパティキュレートを酸化処理する。これによりＤＰＦ４２の連続的な再生が可能となる。また、後述するＤＰＦ４２の再生処理時に、例えばポスト噴射により排気通路３に供給されるＨＣを酸化して、その燃焼熱をＤＰＦ４２の昇温に利用する。
【００２１】
排気管３１には、圧力センサ７２ａ、７２ｂが設けられている。圧力センサ７２ａは、ＤＰＦ４２の上流側の排気管３１に、圧力センサ７２ｂは、ＤＰＦ４２の下流側の排気管３１にそれぞれ圧力導入管を介して接続されて排気圧力に応じた信号を出力するようになっている。その排気圧力差からＤＰＦ４２の前後差圧を検出し、ＤＰＦ４２にて捕集されたパティキュレートの量（以下、ＰＭ堆積量という）を推定することができる。また、ＤＰＦ４２の入口側および出口側には、それぞれ排気の温度を検出する温度センサ７３ａ、７３ｂが設けてあり、ＤＰＦ４２の入口側および出口側を流通する排気温度およびＤＰＦ４２を代表する温度（ＤＰＦ温度）を検出するようになっている。
【００２２】
排気管３１には、ＤＰＦ４２の上流側に電動ターボチャージャ５のタービン５１が設けられ、吸気管２１に設けられるコンプレッサ５２とタービン軸を介して連結されている。電動ターボチャージャ５は、図示しない電動モータが付設されたターボチャージャで、通常の運転領域では、従来と同様に排気のエネルギーを利用してタービン５１を駆動するとともにタービン軸を介してコンプレッサ５２を駆動し、エンジン１に供給される吸入空気を圧縮する。また、排気流量の少ないエンジン低回転域では、タービン５１の駆動を電動モータで補助することにより、吸気圧力の低下を防止するようになっている。これにより、低回転域における吸気圧力不足が解消され、エンジン運転条件によらず所望の過給圧を維持することができる。また、電動とすることによりターボラグも解消できる。吸気管２１には、インタクーラ２４が設けられて、コンプレッサ５２で圧縮されて高温となった吸気を冷却できるようになっている。
【００２３】
排気マニホールド３２は、ＥＧＲ装置６のＥＧＲ通路６１によって、吸気マニホールド２２と連結されており、排気の一部がＥＧＲ通路６１を経て吸気に還流されるようになっている。ＥＧＲ通路６１の途中には、ＥＧＲ弁６２が設けられ、その開度を調整することにより、吸気に還流される排気の量を調整できるようになっている。ＥＧＲ弁６２より吸気マニホールド２２側のＥＧＲ通路６１には、還流されるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ６３が設けられる。吸気マニホールド２２には、吸気の圧力を検出する圧力センサ７４と吸気の温度を検出する温度センサ７５が設置されている。
【００２４】
ＥＣＵ８には、吸気通路２に設置されるエアフローメータ７１、圧力センサ７４、温度センサ７５からの出力信号と、排気通路３に設置される圧力センサ７２ａ、７２ｂ、温度センサ７３ａ、７３ｂからの出力信号が随時入力している。その他、ＥＣＵ８には、連続再生式ＤＰＦ４上流の排気通路３に設置される空燃比センサ７６やエンジン回転数センサ７７、さらにＥＧＲ弁６２の開度、冷却水温、アクセル開度、クランク位置、燃料圧等を検出する図示しない各種センサからの出力信号が入力している。ＥＣＵ８は、これらの各種センサの出力信号から知られるエンジン１の運転条件に基づいて、最適な燃料噴射量、噴射時期、吸入空気量、空燃比、過給圧、ＥＧＲ量等を算出して、インジェクタ１１、吸気絞り弁２３、電動ターボチャージャ５、ＥＧＲ弁６２等を制御して、エンジン１への燃料噴射をフィードバック制御する。
【００２５】
また、ＥＣＵ８は、圧力センサ７２ａ、７２ｂの出力信号から検出されるＤＰＦ４２の前後差圧に基づいてＰＭ堆積量を演算し、ＤＰＦ４２の再生制御を行う。一般に、ある排気流量に対して、ＰＭ堆積量が増加するのに伴って差圧が増加することから、この関係を利用してＰＭ堆積量を算出することができる。そして、算出されたＰＭ堆積量が予め設定した所定値を超えた時に、ＤＰＦ４２を昇温させて、パティキュレートを燃焼、除去する再生処理を行う。あるいは、上記各種センサから知られるエンジン１の運転条件に基づいて、ＰＭ堆積量を推定することもできる。
【００２６】
再生処理時のＤＰＦ４２の昇温手段としては、例えば、インジェクタ１１によるメイン燃焼噴射の後にポスト噴射を行う。ポスト噴射により排気中に供給されるＨＣは酸化触媒４１によって燃焼し、その燃焼熱でＤＰＦ４２を昇温させることができる。あるいは、燃料噴射時期の遅角を行って廃熱を増大させる、吸気絞り弁２３を通常より閉じ側とする等の手段を採用することもでき、これら昇温手段のいずれか１つまたは２つ以上を組み合わせて実施することにより、排気温度を上昇させてＤＰＦ４２を所望の温度（例えば５００〜７００℃）に昇温し、パティキュレートを燃焼させる。
【００２７】
ここで、本発明の特徴部分であるＤＰＦ４２の過昇温防止制御について説明する。例えば、ＤＰＦ４２の再生処理中または自然再生中に運転条件が変化して排気流量が急減した場合、排気への放熱量が急減してＤＰＦ４２の過昇温が生じるおそれがある。これを防止するために、ＥＣＵ８は、上記各種センサ情報に基づいて排気管３１を流通する排気流量や排気温度といった排気の状態を検出するとともに（排気状態検出手段）、ＤＰＦ温度やＰＭ堆積量といったＤＰＦ４２の状態を検出する（フィルタ状態検出手段）。そして、これら排気状態検出手段とフィルタ状態検出手段の検出結果に基づいて、ＤＰＦ４２の過昇温が生じるおそれがあるか否かを判断する（過昇温防止制御実施判定手段）。
【００２８】
過昇温防止制御実施判定手段は、例えば、ＤＰＦ４２へ流入する排気流量が一定値以下に低減し、かつＤＰＦ４２の温度が一定値以上と高い時に、ＤＰＦ４２の過昇温防止制御を実施する必要があると判定する。排気流量は、例えば、エアフローメータ７１で検出される吸入空気量を基に算出される。また、ＤＰＦ温度は、例えば、温度センサ７３ａ、７３ｂの検出結果を基に、これらの検出温度の平均化処理や、一次遅れフィルタなどの各種のフィルタ処理を行って算出することができる。過昇温防止制御実施の判定条件は、上記したものに限らず、排気の状態およびＤＰＦ４２の状態を示す種々の指標を用いることができ、例えば、ＤＰＦ４２へ流入する排気温度やＰＭ堆積量、それらの変化率等を用いてもよい。いずれの指標を用いる場合も、その状態が継続することによって、ＤＰＦ４２の温度が予め想定した上限温度を超えると判断される条件を設定し、過昇温防止制御の要否を判断すればよい。
【００２９】
そして、過昇温防止制御の実施要と判定された時に、電動ターボチャージャ５により過給圧を増加するとともにＥＧＲ弁６２を開いて、排気流量を増加させる制御を行う（過昇温防止制御手段）。ＥＧＲ装置６は、通常のＥＧＲ制御時には、吸気側より高くなる排気側圧力を利用して、ＥＧＲ通路６１に排気通路３側から吸気通路２側へ排気を還流させるが、過昇温防止制御時には、過給圧を増加させることにより、吸気通路２の新気をＥＧＲ通路６１を介して排気通路３へ導入することが可能となる。
【００３０】
この時、電動ターボチャージャ５による過給制御量は、図２に示すように、ＤＰＦ４２へのＰＭ堆積量、ＤＰＦ４２の温度、吸気温度等に応じて設定する。例えば、検出されるＰＭ堆積量が多いほどＰＭ燃焼熱による温度上昇が予測されるので、過給圧をより増加側として排気流量が増加するように電動ターボチャージャ５を制御する（図２（ａ））。同様に、ＤＰＦ４２の温度が高いほど過給圧増加側となるように（図２（ｂ））、また吸気温度が高いほど過給圧増加側となるように（図２（ｃ））、電動ターボチャージャ５を制御する。ＤＰＦ４２の温度は、ＤＰＦ４２において発生するＰＭ燃焼熱と排気による熱の持ち去り量によって決まるので、ＤＰＦ４２の状態に応じて供給される排気流量を増加させることで、ＤＰＦ４２からの熱の持ち去り量を適切に制御してＤＰＦ４２の温度を制御し、過度な温度上昇を抑制すると同時に過冷却を防止することができる。
【００３１】
図３に、このＥＣＵ８による過昇温防止制御のフローチャートを示す。図３のステップ１０１では、まず、各種センサ出力を読み込む。具体的には、エアフローメータ７１の出力信号から吸入空気量を、圧力センサ７４の出力信号から吸気圧力を、圧力センサ７２ａ、７２ｂの出力信号から排気圧力を、温度センサ７５の出力信号から吸気温度を、温度センサ７３ａ、７３ｂの出力信号から排気温度を、それぞれ入力する。
【００３２】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込んだ各センサの入力情報から、排気流量を算出する。ここで、排気流量は下式により表される。
排気流量＝吸入空気量×ｆ（排気圧力）×ｆ（排気温度）
これは、エアフローメータ７１にて検出される吸入空気量（質量流量）を、圧力センサ７２ａ、７２ｂにより検出されるＤＰＦ４２の前後差圧と、温度センサ７３ａ、７３ｂにより検出されるＤＰＦ４２の温度に基づいて、体積流量に換算するものである。
【００３３】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出した排気流量とＤＰＦ４２の温度を基に、過昇温防止制御を実施するか否かを判断する。そして、排気流量が予め設定した所定値Ｋ１を下回り、かつＤＰＦ４２の温度が予め設定した所定値Ｋ２より大きければ、ＤＰＦ４２の過昇温のおそれがあると判断し、過昇温防止制御の実施要と判定する。上述したように、ＤＰＦ４２の温度はＤＰＦ４２を代表する温度であればよく、例えば、ＤＰＦ入口温度に一次遅れフィルタ演算を作用させた出力とＤＰＦ出口温度との平均値で表される。ＤＰＦ入口温度に一次遅れフィルタ演算を作用させるのは、ＤＰＦ入口温度はエンジン本体からの排気ガスの排出状況で大きく変動し、その影響を排除するためである。
【００３４】
ステップＳ１０３の判定において、例えば、ＤＰＦ４２のＰＭ堆積量や単位時間当たりのＤＰＦ４２の温度変化量が所定値を超えているか否かといった条件を追加することもできる。排気流量が所定値Ｋ１以上でなくとも、ＰＭ堆積量が少なければ発生する燃焼熱は小さくＤＰＦ４２の温度上昇は小さくなるので、ＤＰＦ４２の過熱のおそれが小さくなる。よってこれら複数の条件を適宜組み合わせることで、過昇温防止制御の要否をより適切に判断することができる。Ｓ１０３が否定判定された場合は、過昇温のおそれがなく過昇温防止制御は必要ないと判断して本処理を一旦終了する。
【００３５】
ステップＳ１０３が肯定判定された場合はステップＳ１０４へ進んで、目標吸気圧を算出する。目標吸気圧は、上述した図２（ａ）〜（ｃ）に基づき、ＰＭ堆積量とＤＰＦ４２の温度と吸気温度から下式のように表される。
目標吸気圧＝ｆ（ＰＭ堆積量）×ｆ（ＤＰＦ温度）×ｆ（吸気温度）
ここで、ＰＭ堆積量は、例えば、圧力センサ７２ａ、７２ｂの検出結果を基に算出されるＤＰＦ４２の前後差圧と、ステップＳ１０２で算出した排気流量に基づいて推定することができる。ＤＰＦ４２の温度は、ステップＳ１０２で算出した温度を、吸気温度は温度センサ７５の検出結果を使用することができる。
【００３６】
次いで、ステップＳ１０５へ進み、電動ターボチャージャ５を、ステップＳ１０３で算出した目標吸気圧が得られるようにフィードバック制御する。同時に、ＥＧＲ装置６のＥＧＲ弁６２を全開とする。これにより、電動ターボチャージャ５で過給された空気が、吸気管２１からＥＧＲ弁６２、ＥＧＲ通路６１を通過して排気管３１に流入し、ＤＰＦ４２に供給される排気流量を増加させる。よって、ＤＰＦ４２で発生するＰＭ燃焼熱を排気に放熱し、ＤＰＦ４２の過昇温を抑制することができる。また、排気流量の増加により再生中にＤＰＦ４２の温度が低下しすぎることも好ましくないが、ＰＭ堆積量やＤＰＦ４２の温度、吸気温度等から過給圧を適切に設定して排気流量の増量を適当量とすることで、ＤＰＦ４２の過冷却を防止することができる。よって、ＤＰＦ４２の温度制御を適切に行って、安全かつ効率的にＰＭ燃焼を実施することができる。
【００３７】
以上のように、本発明によれば、エンジン運転条件を変更せずに、排気流量を増加させることができるので、燃費やドライバビリティの悪化を抑制できる。また、低回転数域でも排気流量の増加が実施可能であり、運転領域が限定されないので、確実にＤＰＦの過昇温を防止でき、安全性、信頼性が向上する。
【００３８】
なお、上記実施形態では、ＥＧＲ装置６のＥＧＲ弁６２を全開としたが、必ずしも全開とする必要はない。図４は、ＥＧＲ弁６２の開度とＥＧＲ通路６１を流通するＥＧＲ流量の関係を示したものである。図示するように、ＥＧＲ弁６２の開度が大きくなるに従いＥＧＲ流量は急増するので、ＥＧＲ弁６２を全開側に制御して必要な流量が得られるように制御すればよい。
【００３９】
上記実施形態では、酸化触媒４１をＤＰＦ４２と別体としているが、酸化触媒４１とＤＰＦ４２を一体化した構成とすることも可能である。酸化触媒４１を一体化した構成では、ＤＰＦ４２を触媒の耐熱温度以下に制御する必要があり、従来のアイドル目標回転数を高くする排気流量制御では、運転領域によってはＤＰＦ４２の過昇温による触媒の劣化の懸念があるが、本発明では全ての運転領域において過昇温防止制御を行って、ＤＰＦ４２が触媒の耐熱温度を超えないように制御することができるので、触媒の劣化を確実に防止できる。
【００４０】
また、ＰＭ堆積量を算出するための複数の圧力センサ７３ａ、７３ｂの代わりに、差圧センサを設置することもできる。その他、排気浄化装置の各部の構成は、必ずしも図示したものに限らず、適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態における排気浄化装置を付設した内燃機関の全体概略構成図である。
【図２】ＥＣＵにおける電動ターボチャージャの過給圧制御を説明するための図で、（ａ）は過給圧とＰＭ堆積量の関係を示す図、（ｂ）は過給圧とＤＰＦ温度の関係を示す図、（ｃ）は過給圧と吸気温度の関係を示す図である。
【図３】ＥＣＵによる過昇温防止制御処理のフローチャート図である。
【図４】ＥＧＲ開度とＥＧＲ流量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ エンジン（内燃機関）
１１ インジェクタ
２ 吸気通路
２１ 吸気管
３ 排気通路
３１ 排気管
４ ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
５ 電動ターボチャージャ
５１ タービン
５２ コンプレッサ
６ ＥＧＲ装置
６１ ＥＧＲ通路
６２ ＥＧＲ弁
７１ エアフローメータ
７２ａ、７２ｂ 圧力センサ
７３ａ、７３ｂ 温度センサ
７４ 温度センサ（温度検出手段）
７５ 吸気圧センサ
８ ＥＣＵ（排気状態検出手段、フィルタ状態検出手段、過昇温防止制御実施判定手段、過昇温防止制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排出ガスに含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備える排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（粒子状物質、ＰＭ）の環境への影響が大きな問題となっている。この対策として、従来より、セラミック多孔質体からなるディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと称する）が知られ、これを排気管の途中に設置して、ＤＰＦの多孔質の隔壁にパティキュレートを捕集することが行なわれている。ＤＰＦは、捕集したパティキュレートを定期的に燃焼除去することで再生される。
【０００３】
ＤＰＦの再生は、一般に、ＤＰＦの前後差圧を基に算出されるパティキュレート堆積量（以下ＰＭ堆積量と称する）が予め決められた所定量以上となった時に行われる。例えば、昇温手段としてポスト噴射を実施し、排気温度を上昇させることで、ＤＰＦをパティキュレートの燃焼温度以上に昇温させることができる。また、エンジンの運転条件によっては、排気温度が高温となってパティキュレートが自然に燃焼を開始する場合がある。このような場合には、エンジンの運転条件が急に変化して排気流量が低下するとＤＰＦ温度が過度に上昇することがあり、ＤＰＦの損傷を防止しながら安全に再生を実施することが重要となる。
【０００４】
従来技術として、特許文献１には、ＤＰＦの再生状態において、エンジンが高回転・高負荷運転条件から急にアイドル運転に切り換えられて、排気ガスによる熱の持ち去り量が急減した場合に、ＤＰＦが過熱して溶損に至るのを防止する技術が開示されている。特許文献１の技術は、アイドル運転時にＤＰＦ温度が所定温度以上であると、アイドル目標回転数を高回転側に設定して排気流量を増加させるもので、ＰＭ堆積量が多いほどアイドル目標回転数が高回転側となるようにして、熱の持ち去り量を確保している。
【特許文献１】特開２００３−２５４１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の溶損防止制御では、エンジンのアイドル回転数を高回転側に設定することによって燃費が悪化したり、燃焼騒音・振動が発生するなどドライバビリティが悪化する懸念があった。さらに、アイドル運転領域で設定できるエンジンの回転数には限界があるため、確保できる排気流量にも限界があり、ＤＰＦの温度低下に時間がかかる。また、アイドル回転数制御では、制御できる運転領域が制限されることから、排気流量を増加させたくてもできない運転領域が存在するといった問題があった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＤＰＦの過昇温のおそれがある時に、燃費の悪化やドライバビリティの悪化を伴わずに、実施可能な運転領域が制限されることなく、排気流量の増加を行うことができ、それによりＤＰＦの損傷等の不具合を防止して、排気浄化装置の安全性・耐久性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、
排気通路に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備え、
上記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレート量を検出するＰＭ堆積量検出手段と、
上記排気通路を流通する排気の状態を検出する排気状態検出手段と、
上記パティキュレートフィルタの状態を検出するためのフィルタ状態検出手段と、
内燃機関の吸入空気を過給するための電動ターボチャージャと、
内燃機関の排気通路と吸気通路を接続するＥＧＲ通路に設置したＥＧＲ弁と、
上記排気状態検出手段および上記フィルタ状態手段の検出結果に基づいて、上記パティキュレートフィルタの過昇温防止制御を実施するか否かを判定する過昇温防止制御実施判定手段と、
上記過昇温防止制御実施判定手段が肯定判定された時に、上記電動ターボチャージャにより過給圧を増加するとともに上記ＥＧＲ弁を開いて、上記吸気通路の吸入空気を上記ＥＧＲ通路を介して上記排気通路へ導入し、上記排気通路の排気流量を増加させる過昇温防止制御手段とを備える。
【０００８】
本発明では、運転条件を変更することなく排気流量を増加するための手段として、電動ターボチャージャとＥＧＲ弁に着目した。すなわち、パティキュレートフィルタや排気の状態を随時検出し、運転条件変化等によりパティキュレートフィルタの過昇温のおそれが生じた時に、電動ターボチャージャにより過給圧を上げて、ＥＧＲバルブを全開側に制御すると、過給された空気が吸気通路からＥＧＲ通路を介して排気通路へ導入される。これにより排気流量が増大し、パティキュレートフィルタへ多量の新気を含む排気が供給されるので、パティキュレートフィルタの温度が速やかに低下する。このように、電動ターボチャージャとＥＧＲ弁を用いることで、従来のようにアイドル回転数の変更による燃費の悪化やドライバビリティの悪化を伴わずに、また、運転領域が制限されることなく、過昇温を防止することができる。よって、パティキュレートフィルタの損傷等を防止し、排気浄化装置の安全性・耐久性を向上できる。
【０００９】
請求項２の排気浄化装置において、上記過昇温防止制御実施判定手段は、上記排気状態検出手段にて検出される排気流量が所定値以下および上記フィルタ状態検出手段で検出される上記パティキュレートフィルタの温度が所定値以上の条件が成立した時に上記パティキュレートフィルタの過昇温防止制御を実施すると判定する。
【００１０】
パティキュレートフィルタの過昇温のおそれがあるか否かを判断するための指標として、例えば、排気流量とパティキュレートフィルタの温度を用いることができる。具体的には、排気流量が所定値以下に減少した時に、パティキュレートフィルタの温度が一定値より高い場合、このままの状態が継続するとパティキュレートフィルタが過昇温となるおそれが高くなるので、これを基に過昇温防止制御の要否を判断し、過昇温防止制御を実施することで上記効果が得られる。
【００１１】
請求項３の排気浄化装置において、上記過昇温防止制御手段は、上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量が多いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う。
【００１２】
パティキュレート堆積量が多いほどパティキュレートの燃焼による温度上昇が大きくなるので、過給圧を増加側として排気流量が増加させる。これによりパティキュレートフィルタの冷却効果が大きくなり、過昇温を防止することができる。
【００１３】
請求項４の排気浄化装置において、上記過昇温防止制御手段は、上記パティキュレートフィルタの温度が高いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う。
【００１４】
また、パティキュレートの温度が高いほど過昇温のおそれが高くなるので、過給圧を増加側として排気流量が増加させることによりパティキュレートフィルタの冷却効果が大きくなり、過昇温を防止することができる。
【００１５】
請求項５の排気浄化装置は、上記過昇温防止制御手段は、内燃機関への吸入空気の温度が高いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う。
【００１６】
また、吸気温度が高いほどパティキュレートフィルタの温度が上昇しやすいので、過給圧を増加側として排気流量が増加させることによりパティキュレートフィルタの冷却効果を大きくし、過昇温を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の排気浄化装置を付設した内燃機関の全体構成を示すもので、例えば４気筒ディーゼルエンジン１への適用例として説明する。エンジン１の各気筒にはそれぞれインジェクタ１１が設けられ（ここでは１つの気筒のみを示す）、図示しないコモンレールから供給される燃料を各気筒の燃焼室内に噴射する。コモンレールは各気筒に共通の蓄圧器で、高圧ポンプで加圧された燃料が噴射圧に相当する所定の圧力で蓄えられる。
【００１８】
エンジン１の吸気通路２は、吸気ポートに続く吸気マニホールド２２とこれに連結される吸気管２１からなる。連結部には吸気絞り弁２３が設けられ、吸気マニホールド２２からエンジン１に供給される吸気流量を調整するようになっている。吸気管２１に導入される吸入空気量はエアフローメータ７１により検出される。エアフローメータ７１は一般的なもので、通常、吸入空気量を質量流量として検出する。
【００１９】
エンジン１の排気ポートからの排気は排気通路３を経て排出される。排気通路３は、排気ポートに続く排気マニホールド３２および排気管３１からなり、排気管３１の途中には上流側から酸化触媒４１とパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）４２が設置されて連続再生式ＤＰＦ４を構成している。ＤＰＦ４２は公知の構成で、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形し、多孔性の隔壁で区画された多数のセルの入口または出口を互い違いに目封じしてなる。排気は、入口が開口しているセルからＤＰＦ４２内に入り、多孔性の隔壁を通過する際にパティキュレート（以下、適宜、ＰＭという）が捕集される。
【００２０】
酸化触媒４１はハニカム構造体のセル壁表面にＰｔ等の酸化触媒を担持してなる。酸化触媒４１は、排気中に含まれる窒素成分を酸化してＮＯ2 を生成し、酸化剤としてＤＰＦ４２に供給して捕集したパティキュレートを酸化処理する。これによりＤＰＦ４２の連続的な再生が可能となる。また、後述するＤＰＦ４２の再生処理時に、例えばポスト噴射により排気通路３に供給されるＨＣを酸化して、その燃焼熱をＤＰＦ４２の昇温に利用する。
【００２１】
排気管３１には、圧力センサ７２ａ、７２ｂが設けられている。圧力センサ７２ａは、ＤＰＦ４２の上流側の排気管３１に、圧力センサ７２ｂは、ＤＰＦ４２の下流側の排気管３１にそれぞれ圧力導入管を介して接続されて排気圧力に応じた信号を出力するようになっている。その排気圧力差からＤＰＦ４２の前後差圧を検出し、ＤＰＦ４２にて捕集されたパティキュレートの量（以下、ＰＭ堆積量という）を推定することができる。また、ＤＰＦ４２の入口側および出口側には、それぞれ排気の温度を検出する温度センサ７３ａ、７３ｂが設けてあり、ＤＰＦ４２の入口側および出口側を流通する排気温度およびＤＰＦ４２を代表する温度（ＤＰＦ温度）を検出するようになっている。
【００２２】
排気管３１には、ＤＰＦ４２の上流側に電動ターボチャージャ５のタービン５１が設けられ、吸気管２１に設けられるコンプレッサ５２とタービン軸を介して連結されている。電動ターボチャージャ５は、図示しない電動モータが付設されたターボチャージャで、通常の運転領域では、従来と同様に排気のエネルギーを利用してタービン５１を駆動するとともにタービン軸を介してコンプレッサ５２を駆動し、エンジン１に供給される吸入空気を圧縮する。また、排気流量の少ないエンジン低回転域では、タービン５１の駆動を電動モータで補助することにより、吸気圧力の低下を防止するようになっている。これにより、低回転域における吸気圧力不足が解消され、エンジン運転条件によらず所望の過給圧を維持することができる。また、電動とすることによりターボラグも解消できる。吸気管２１には、インタクーラ２４が設けられて、コンプレッサ５２で圧縮されて高温となった吸気を冷却できるようになっている。
【００２３】
排気マニホールド３２は、ＥＧＲ装置６のＥＧＲ通路６１によって、吸気マニホールド２２と連結されており、排気の一部がＥＧＲ通路６１を経て吸気に還流されるようになっている。ＥＧＲ通路６１の途中には、ＥＧＲ弁６２が設けられ、その開度を調整することにより、吸気に還流される排気の量を調整できるようになっている。ＥＧＲ弁６２より吸気マニホールド２２側のＥＧＲ通路６１には、還流されるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ６３が設けられる。吸気マニホールド２２には、吸気の圧力を検出する圧力センサ７４と吸気の温度を検出する温度センサ７５が設置されている。
【００２４】
ＥＣＵ８には、吸気通路２に設置されるエアフローメータ７１、圧力センサ７４、温度センサ７５からの出力信号と、排気通路３に設置される圧力センサ７２ａ、７２ｂ、温度センサ７３ａ、７３ｂからの出力信号が随時入力している。その他、ＥＣＵ８には、連続再生式ＤＰＦ４上流の排気通路３に設置される空燃比センサ７６やエンジン回転数センサ７７、さらにＥＧＲ弁６２の開度、冷却水温、アクセル開度、クランク位置、燃料圧等を検出する図示しない各種センサからの出力信号が入力している。ＥＣＵ８は、これらの各種センサの出力信号から知られるエンジン１の運転条件に基づいて、最適な燃料噴射量、噴射時期、吸入空気量、空燃比、過給圧、ＥＧＲ量等を算出して、インジェクタ１１、吸気絞り弁２３、電動ターボチャージャ５、ＥＧＲ弁６２等を制御して、エンジン１への燃料噴射をフィードバック制御する。
【００２５】
また、ＥＣＵ８は、圧力センサ７２ａ、７２ｂの出力信号から検出されるＤＰＦ４２の前後差圧に基づいてＰＭ堆積量を演算し、ＤＰＦ４２の再生制御を行う。一般に、ある排気流量に対して、ＰＭ堆積量が増加するのに伴って差圧が増加することから、この関係を利用してＰＭ堆積量を算出することができる。そして、算出されたＰＭ堆積量が予め設定した所定値を超えた時に、ＤＰＦ４２を昇温させて、パティキュレートを燃焼、除去する再生処理を行う。あるいは、上記各種センサから知られるエンジン１の運転条件に基づいて、ＰＭ堆積量を推定することもできる。
【００２６】
再生処理時のＤＰＦ４２の昇温手段としては、例えば、インジェクタ１１によるメイン燃焼噴射の後にポスト噴射を行う。ポスト噴射により排気中に供給されるＨＣは酸化触媒４１によって燃焼し、その燃焼熱でＤＰＦ４２を昇温させることができる。あるいは、燃料噴射時期の遅角を行って廃熱を増大させる、吸気絞り弁２３を通常より閉じ側とする等の手段を採用することもでき、これら昇温手段のいずれか１つまたは２つ以上を組み合わせて実施することにより、排気温度を上昇させてＤＰＦ４２を所望の温度（例えば５００〜７００℃）に昇温し、パティキュレートを燃焼させる。
【００２７】
ここで、本発明の特徴部分であるＤＰＦ４２の過昇温防止制御について説明する。例えば、ＤＰＦ４２の再生処理中または自然再生中に運転条件が変化して排気流量が急減した場合、排気への放熱量が急減してＤＰＦ４２の過昇温が生じるおそれがある。これを防止するために、ＥＣＵ８は、上記各種センサ情報に基づいて排気管３１を流通する排気流量や排気温度といった排気の状態を検出するとともに（排気状態検出手段）、ＤＰＦ温度やＰＭ堆積量といったＤＰＦ４２の状態を検出する（フィルタ状態検出手段）。そして、これら排気状態検出手段とフィルタ状態検出手段の検出結果に基づいて、ＤＰＦ４２の過昇温が生じるおそれがあるか否かを判断する（過昇温防止制御実施判定手段）。
【００２８】
過昇温防止制御実施判定手段は、例えば、ＤＰＦ４２へ流入する排気流量が一定値以下に低減し、かつＤＰＦ４２の温度が一定値以上と高い時に、ＤＰＦ４２の過昇温防止制御を実施する必要があると判定する。排気流量は、例えば、エアフローメータ７１で検出される吸入空気量を基に算出される。また、ＤＰＦ温度は、例えば、温度センサ７３ａ、７３ｂの検出結果を基に、これらの検出温度の平均化処理や、一次遅れフィルタなどの各種のフィルタ処理を行って算出することができる。過昇温防止制御実施の判定条件は、上記したものに限らず、排気の状態およびＤＰＦ４２の状態を示す種々の指標を用いることができ、例えば、ＤＰＦ４２へ流入する排気温度やＰＭ堆積量、それらの変化率等を用いてもよい。いずれの指標を用いる場合も、その状態が継続することによって、ＤＰＦ４２の温度が予め想定した上限温度を超えると判断される条件を設定し、過昇温防止制御の要否を判断すればよい。
【００２９】
そして、過昇温防止制御の実施要と判定された時に、電動ターボチャージャ５により過給圧を増加するとともにＥＧＲ弁６２を開いて、排気流量を増加させる制御を行う（過昇温防止制御手段）。ＥＧＲ装置６は、通常のＥＧＲ制御時には、吸気側より高くなる排気側圧力を利用して、ＥＧＲ通路６１に排気通路３側から吸気通路２側へ排気を還流させるが、過昇温防止制御時には、過給圧を増加させることにより、吸気通路２の新気をＥＧＲ通路６１を介して排気通路３へ導入することが可能となる。
【００３０】
この時、電動ターボチャージャ５による過給制御量は、図２に示すように、ＤＰＦ４２へのＰＭ堆積量、ＤＰＦ４２の温度、吸気温度等に応じて設定する。例えば、検出されるＰＭ堆積量が多いほどＰＭ燃焼熱による温度上昇が予測されるので、過給圧をより増加側として排気流量が増加するように電動ターボチャージャ５を制御する（図２（ａ））。同様に、ＤＰＦ４２の温度が高いほど過給圧増加側となるように（図２（ｂ））、また吸気温度が高いほど過給圧増加側となるように（図２（ｃ））、電動ターボチャージャ５を制御する。ＤＰＦ４２の温度は、ＤＰＦ４２において発生するＰＭ燃焼熱と排気による熱の持ち去り量によって決まるので、ＤＰＦ４２の状態に応じて供給される排気流量を増加させることで、ＤＰＦ４２からの熱の持ち去り量を適切に制御してＤＰＦ４２の温度を制御し、過度な温度上昇を抑制すると同時に過冷却を防止することができる。
【００３１】
図３に、このＥＣＵ８による過昇温防止制御のフローチャートを示す。図３のステップ１０１では、まず、各種センサ出力を読み込む。具体的には、エアフローメータ７１の出力信号から吸入空気量を、圧力センサ７４の出力信号から吸気圧力を、圧力センサ７２ａ、７２ｂの出力信号から排気圧力を、温度センサ７５の出力信号から吸気温度を、温度センサ７３ａ、７３ｂの出力信号から排気温度を、それぞれ入力する。
【００３２】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込んだ各センサの入力情報から、排気流量を算出する。ここで、排気流量は下式により表される。
排気流量＝吸入空気量×ｆ（排気圧力）×ｆ（排気温度）
これは、エアフローメータ７１にて検出される吸入空気量（質量流量）を、圧力センサ７２ａ、７２ｂにより検出されるＤＰＦ４２の前後差圧と、温度センサ７３ａ、７３ｂにより検出されるＤＰＦ４２の温度に基づいて、体積流量に換算するものである。
【００３３】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出した排気流量とＤＰＦ４２の温度を基に、過昇温防止制御を実施するか否かを判断する。そして、排気流量が予め設定した所定値Ｋ１を下回り、かつＤＰＦ４２の温度が予め設定した所定値Ｋ２より大きければ、ＤＰＦ４２の過昇温のおそれがあると判断し、過昇温防止制御の実施要と判定する。上述したように、ＤＰＦ４２の温度はＤＰＦ４２を代表する温度であればよく、例えば、ＤＰＦ入口温度に一次遅れフィルタ演算を作用させた出力とＤＰＦ出口温度との平均値で表される。ＤＰＦ入口温度に一次遅れフィルタ演算を作用させるのは、ＤＰＦ入口温度はエンジン本体からの排気ガスの排出状況で大きく変動し、その影響を排除するためである。
【００３４】
ステップＳ１０３の判定において、例えば、ＤＰＦ４２のＰＭ堆積量や単位時間当たりのＤＰＦ４２の温度変化量が所定値を超えているか否かといった条件を追加することもできる。排気流量が所定値Ｋ１以上でなくとも、ＰＭ堆積量が少なければ発生する燃焼熱は小さくＤＰＦ４２の温度上昇は小さくなるので、ＤＰＦ４２の過熱のおそれが小さくなる。よってこれら複数の条件を適宜組み合わせることで、過昇温防止制御の要否をより適切に判断することができる。Ｓ１０３が否定判定された場合は、過昇温のおそれがなく過昇温防止制御は必要ないと判断して本処理を一旦終了する。
【００３５】
ステップＳ１０３が肯定判定された場合はステップＳ１０４へ進んで、目標吸気圧を算出する。目標吸気圧は、上述した図２（ａ）〜（ｃ）に基づき、ＰＭ堆積量とＤＰＦ４２の温度と吸気温度から下式のように表される。
目標吸気圧＝ｆ（ＰＭ堆積量）×ｆ（ＤＰＦ温度）×ｆ（吸気温度）
ここで、ＰＭ堆積量は、例えば、圧力センサ７２ａ、７２ｂの検出結果を基に算出されるＤＰＦ４２の前後差圧と、ステップＳ１０２で算出した排気流量に基づいて推定することができる。ＤＰＦ４２の温度は、ステップＳ１０２で算出した温度を、吸気温度は温度センサ７５の検出結果を使用することができる。
【００３６】
次いで、ステップＳ１０５へ進み、電動ターボチャージャ５を、ステップＳ１０３で算出した目標吸気圧が得られるようにフィードバック制御する。同時に、ＥＧＲ装置６のＥＧＲ弁６２を全開とする。これにより、電動ターボチャージャ５で過給された空気が、吸気管２１からＥＧＲ弁６２、ＥＧＲ通路６１を通過して排気管３１に流入し、ＤＰＦ４２に供給される排気流量を増加させる。よって、ＤＰＦ４２で発生するＰＭ燃焼熱を排気に放熱し、ＤＰＦ４２の過昇温を抑制することができる。また、排気流量の増加により再生中にＤＰＦ４２の温度が低下しすぎることも好ましくないが、ＰＭ堆積量やＤＰＦ４２の温度、吸気温度等から過給圧を適切に設定して排気流量の増量を適当量とすることで、ＤＰＦ４２の過冷却を防止することができる。よって、ＤＰＦ４２の温度制御を適切に行って、安全かつ効率的にＰＭ燃焼を実施することができる。
【００３７】
以上のように、本発明によれば、エンジン運転条件を変更せずに、排気流量を増加させることができるので、燃費やドライバビリティの悪化を抑制できる。また、低回転数域でも排気流量の増加が実施可能であり、運転領域が限定されないので、確実にＤＰＦの過昇温を防止でき、安全性、信頼性が向上する。
【００３８】
なお、上記実施形態では、ＥＧＲ装置６のＥＧＲ弁６２を全開としたが、必ずしも全開とする必要はない。図４は、ＥＧＲ弁６２の開度とＥＧＲ通路６１を流通するＥＧＲ流量の関係を示したものである。図示するように、ＥＧＲ弁６２の開度が大きくなるに従いＥＧＲ流量は急増するので、ＥＧＲ弁６２を全開側に制御して必要な流量が得られるように制御すればよい。
【００３９】
上記実施形態では、酸化触媒４１をＤＰＦ４２と別体としているが、酸化触媒４１とＤＰＦ４２を一体化した構成とすることも可能である。酸化触媒４１を一体化した構成では、ＤＰＦ４２を触媒の耐熱温度以下に制御する必要があり、従来のアイドル目標回転数を高くする排気流量制御では、運転領域によってはＤＰＦ４２の過昇温による触媒の劣化の懸念があるが、本発明では全ての運転領域において過昇温防止制御を行って、ＤＰＦ４２が触媒の耐熱温度を超えないように制御することができるので、触媒の劣化を確実に防止できる。
【００４０】
また、ＰＭ堆積量を算出するための複数の圧力センサ７３ａ、７３ｂの代わりに、差圧センサを設置することもできる。その他、排気浄化装置の各部の構成は、必ずしも図示したものに限らず、適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態における排気浄化装置を付設した内燃機関の全体概略構成図である。
【図２】ＥＣＵにおける電動ターボチャージャの過給圧制御を説明するための図で、（ａ）は過給圧とＰＭ堆積量の関係を示す図、（ｂ）は過給圧とＤＰＦ温度の関係を示す図、（ｃ）は過給圧と吸気温度の関係を示す図である。
【図３】ＥＣＵによる過昇温防止制御処理のフローチャート図である。
【図４】ＥＧＲ開度とＥＧＲ流量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ エンジン（内燃機関）
１１ インジェクタ
２ 吸気通路
２１ 吸気管
３ 排気通路
３１ 排気管
４ ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
５ 電動ターボチャージャ
５１ タービン
５２ コンプレッサ
６ ＥＧＲ装置
６１ ＥＧＲ通路
６２ ＥＧＲ弁
７１ エアフローメータ
７２ａ、７２ｂ 圧力センサ
７３ａ、７３ｂ 温度センサ
７４ 温度センサ（温度検出手段）
７５ 吸気圧センサ
８ ＥＣＵ（排気状態検出手段、フィルタ状態検出手段、過昇温防止制御実施判定手段、過昇温防止制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備える排気浄化装置において、
上記排気通路へ排出される排気の状態を検出する排気状態検出手段と、
上記パティキュレートフィルタの状態を検出するフィルタ状態検出手段と、
内燃機関の吸入空気を過給するための電動ターボチャージャと、
内燃機関の排気通路と吸気通路を接続するＥＧＲ通路に設置したＥＧＲ弁と、
上記排気状態検出手段および上記フィルタ状態検出手段の検出結果に基づいて、上記パティキュレートフィルタの過昇温防止制御を実施するか否かを判定する過昇温防止制御実施判定手段と、
上記過昇温防止制御実施判定手段が肯定判定された時に、上記電動ターボチャージャにより過給圧を増加するとともに上記ＥＧＲ弁を開いて、上記吸気通路の吸入空気を上記ＥＧＲ通路を介して上記排気通路へ導入し、上記排気通路の排気流量を増加させる過昇温防止制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記過昇温防止制御実施判定手段は、上記排気状態検出手段にて検出される排気流量が所定値以下で、上記フィルタ状態検出手段で検出される上記パティキュレートフィルタの温度が所定値以上である時に上記パティキュレートフィルタの過昇温防止制御を実施すると判定する請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記過昇温防止制御手段は、上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量が多いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記過昇温防止制御手段は、上記パティキュレートフィルタの温度が高いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う請求項１ないし３のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記過昇温防止制御手段は、上記内燃機関への吸入空気の温度が高いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う請求項１ないし４のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備える排気浄化装置において、
上記排気通路へ排出される排気の状態を検出する排気状態検出手段と、
上記パティキュレートフィルタの状態を検出するフィルタ状態検出手段と、
内燃機関の吸入空気を過給するための電動ターボチャージャと、
内燃機関の排気通路と吸気通路を接続するＥＧＲ通路に設置したＥＧＲ弁と、
上記排気状態検出手段および上記フィルタ状態検出手段の検出結果に基づいて、上記パティキュレートフィルタの過昇温防止制御を実施するか否かを判定する過昇温防止制御実施判定手段と、
上記過昇温防止制御実施判定手段が肯定判定された時に、上記電動ターボチャージャにより過給圧を増加するとともに上記ＥＧＲ弁を開いて、上記吸気通路の吸入空気を上記ＥＧＲ通路を介して上記排気通路へ導入し、上記排気通路の排気流量を増加させる過昇温防止制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記過昇温防止制御実施判定手段は、上記排気状態検出手段にて検出される排気流量が所定値以下で、上記フィルタ状態検出手段で検出される上記パティキュレートフィルタの温度が所定値以上である時に上記パティキュレートフィルタの過昇温防止制御を実施すると判定する請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記過昇温防止制御手段は、上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量が多いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記過昇温防止制御手段は、上記パティキュレートフィルタの温度が高いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う請求項１ないし３のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記過昇温防止制御手段は、上記内燃機関への吸入空気の温度が高いほど、上記電動ターボチャージャによる過給圧を増加させる制御を行う請求項１ないし４のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２４２０９８（Ｐ２００６−２４２０９８Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５８８０５（Ｐ２００５−５８８０５）
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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