内燃機関の排気浄化装置
【課題】内燃機関の燃費悪化を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気浄化装置２６は、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去するＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂと、ＥＣＵ２５とを有している。ＥＣＵ２５は、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂにより検出された排気ガスの空燃比と排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂにより検出された排気温度とに基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）をそれぞれ推定する。そして、ＥＣＵ２５は、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値の差が閾値よりも大きいときに、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量が等しくなるように気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量をそれぞれオフセット（補正）し、その燃料噴射量に従ってメイン噴射を行うように、気筒群３Ａ，３Ｂの各燃料噴射弁４をそれぞれ制御する。
【解決手段】排気浄化装置２６は、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去するＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂと、ＥＣＵ２５とを有している。ＥＣＵ２５は、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂにより検出された排気ガスの空燃比と排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂにより検出された排気温度とに基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）をそれぞれ推定する。そして、ＥＣＵ２５は、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値の差が閾値よりも大きいときに、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量が等しくなるように気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量をそれぞれオフセット（補正）し、その燃料噴射量に従ってメイン噴射を行うように、気筒群３Ａ，３Ｂの各燃料噴射弁４をそれぞれ制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２系統の気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における内燃機関の排気浄化装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の排気浄化装置は、２群の気筒に接続された２つの排気通路にそれぞれ設けられ、排気ガスに含まれる黒煙粒子（ＰＭ）を捕集する２つの捕集器（捕集フィルタ）と、各捕集器における上流側と下流側との差圧をそれぞれ検出する２つの差圧検出器とを備え、これらの差圧検出器により検出された各差圧に基づいて、排気通路における排気ガス流量を推定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２６５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような内燃機関の排気浄化装置では、捕集フィルタに堆積するＰＭの量（ＰＭ堆積量）が多くなると、ＰＭを燃焼させる、いわゆる捕集フィルタの再生を行う必要がある。このとき、２つの捕集フィルタのＰＭ堆積量が異なる場合には、通常は２つの捕集フィルタのうちＰＭ堆積量の多いほうに合わせて、捕集フィルタの再生を行うようにしている。具体的には、２つの捕集フィルタの何れか一方のＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達した時点で、捕集フィルタの再生が行われる。そして、吸入空気量と排気ガスの温度から各気筒の排気ガスのエネルギーを推定し、その推定算出式を補正することで捕集フィルタの再生を同時に終了させるようにしている。しかし、この場合には、ＰＭ堆積量の少ないほうの捕集フィルタについては、ＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達する前に再生が行われることとなる。このため、再生開始までのインターバルが短くなるため、結果的に再生頻度が多くなり、燃費の悪化を招いてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁を有する２系統の気筒群と、各気筒群とそれぞれ接続される２系統の排気通路とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、各排気通路にそれぞれ設けられ、内燃機関から排出される粒子状物質を捕集する２系統のフィルタと、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量を推定する排出量推定手段と、排出量推定手段により推定された２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、２系統の気筒群の燃料噴射弁を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このように本発明の排気浄化装置においては、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量を推定し、それらの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、２系統の気筒群の燃料噴射弁を個別に制御することにより、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量（堆積量）にズレがあっても、そのズレ量が少なくなる。このとき、２系統のフィルタのうち粒子状物質の排出量が多いほうについては、粒子状物質の排出量を減らすように対応する気筒群の燃料噴射弁を制御し、２系統のフィルタのうち粒子状物質の排出量が少ないほうについては、粒子状物質の排出量を増やすように対応する気筒群の燃料噴射弁を制御するのが好適である。この場合には、粒子状物質の堆積量が多いほうのフィルタへの粒子状物質の排出量が少なくなるため、当該フィルタへの粒子状物質の堆積量が堆積限界値に達するのが遅れるようになり、その分だけフィルタの再生を開始するタイミングを遅らすことができる。従って、再生開始までのインターバルが長くなるため、結果的に再生頻度が少なくなる。これにより、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、制御手段は、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも大きいかどうかを判断する手段を有し、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも大きいと判断されたときに、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、２系統の気筒群の燃料噴射弁を個別に制御する。この場合には、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも小さいときは、２系統の気筒群の燃料噴射弁の個別制御を行わなくて済むため、余計な計算処理等が不要となり、処理の簡素化を図ることができる。
【０００９】
また、好ましくは、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を更に備え、制御手段は、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、負荷検出手段により検出された内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量を気筒群毎に補正する補正手段と、補正手段により気筒群毎に補正された燃料噴射量に応じて燃料噴射を行うように、２系統の気筒群の燃料噴射弁を個別に制御する手段とを有する。この場合には、内燃機関の負荷（例えばアクセル開度）にかかわらず、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差を少なくすることができる。
【００１０】
このとき、好ましくは、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を更に備え、補正手段は、負荷検出手段により検出された内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量と回転数検出手段により検出された内燃機関の回転数とに応じた噴射量補正マップを用いて、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量を気筒群毎に補正する。この場合には、内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量と内燃機関の回転数とに応じた複数の噴射量補正マップを予め用意しておくことで、気筒群毎の燃料噴射量の補正処理を簡単に行うことができる。
【００１１】
さらに、好ましくは、排出量推定手段は、各排気通路を通る排気ガスの空燃比をそれぞれ検出する２つの空燃比検出手段と、各排気通路を通る排気ガスの温度をそれぞれ検出する２つの温度検出手段と、空燃比検出手段により検出された排気ガスの空燃比と温度検出手段により検出された排気ガスの温度とに基づいて、フィルタへの粒子状物質の排出量を推定する手段とを有する。このように排気ガスの空燃比及び温度を検出することで、フィルタへの粒子状物質の排出量を簡単に且つ確実に推定することができる。
【００１２】
また、排出量推定手段は、２系統のフィルタの上流側と下流側との間の差圧をそれぞれ検出する２つの差圧検出手段と、差圧検出手段により検出されたフィルタの上流側と下流側との間の差圧に基づいて、フィルタへの粒子状物質の排出量を推定する手段とを有していても良い。このようにフィルタの上流側と下流側との間の差圧を検出することでも、フィルタへの粒子状物質の排出量を簡単に且つ確実に推定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フィルタの再生頻度を減らし、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の一実施形態を備えた内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した処理で使用されるＰＭ排出量推定マップの一例を示すグラフである。
【図４】図２に示した処理で使用される噴射量オフセットマップの一例を示すグラフである。
【図５】図４に示した噴射量オフセットマップを決定するエンジン回転数及び燃料噴射量の関係を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る排気浄化装置の一実施形態を備えた内燃機関を示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係る内燃機関１は、Ｖ型８気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。
【００１７】
ディーゼルエンジン１は左右のバンク２Ａ，２Ｂを備え、このバンク２Ａ，２Ｂには、気筒（シリンダ）３が４つずつ設けられている。バンク２Ａの４つの気筒３は一つの気筒群３Ａを構成し、バンク２Ｂの４つの気筒３は他の一つの気筒群３Ｂを構成している。各気筒３には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁４がそれぞれ設けられている。
【００１８】
また、ディーゼルエンジン１は、各気筒３に空気を供給するための吸気通路５を備えている。吸気通路５は、エアクリーナ６の下流において吸気分岐路５Ａ，５Ｂに分かれている。吸気分岐路５Ａ，５Ｂには、ターボチャージャ７Ａ，７Ｂのコンプレッサ８Ａ，８Ｂがそれぞれ設けられている。吸気分岐路５Ａ，５Ｂは、インタークーラ９を介してインテークマニホールド１０に接続されている。インテークマニホールド１０は、バンク２Ａ，２Ｂと連結されている。
【００１９】
バンク２Ａ，２Ｂには、各気筒３から燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路１１Ａ，１１Ｂがエキゾーストマニホールド１２Ａ，１２Ｂを介してそれぞれ接続されている。排気通路１１Ａ，１１Ｂには、ターボチャージャ７Ａ，７Ｂのタービン１３Ａ，１３Ｂがそれぞれ設けられている。
【００２０】
エキゾーストマニホールド１２Ａ，１２Ｂは、排気再循環（ＥＧＲ）通路１４Ａ，１４Ｂを介してインテークマニホールド１０とそれぞれ接続されている。ＥＧＲ通路１４Ａ，１４Ｂは、燃焼後の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして各気筒３に還流するための通路である。ＥＧＲ通路１４Ａ，１４Ｂには、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１５Ａ，１５Ｂと、ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ１６Ａ，１６Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００２１】
排気通路１１Ａ，１１Ｂにおけるターボチャージャ７Ａ，７Ｂの下流側には、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ設けられている。排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂは、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を触媒作用（酸化作用）で除去するディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）１８Ａ，１８Ｂと、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去するディーゼル用排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）１９Ａ，１９Ｂとをそれぞれ有している。
【００２２】
排気通路１１Ａ，１１Ｂにおけるタービン１３Ａ，１３Ｂと排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂとの間には、排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ設けられている。排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂは、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガスの温度（排気温度）を検出するセンサ（温度検出手段）である。なお、排気温度センサは、排気浄化ユニット１７Ａ，１７ＢにおけるＤＯＣ１８Ａ，１８ＢとＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂとの間や、排気通路１１Ａ，１１Ｂにおける排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの下流側にも設けられていても良い。
【００２３】
排気通路１１Ａ，１１Ｂには、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ接続されている。差圧センサ２１Ａ，２１Ｂは、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの上流側と下流側との間の差圧を検出するセンサ（差圧検出手段）である。排気通路１１Ａ，１１Ｂにおける排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの下流側には、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂがそれぞれ設けられている。空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂは、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するセンサ（空燃比検出手段）である。
【００２４】
また、ディーゼルエンジン１は、回転数センサ２３と、アクセル開度センサ２４と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５とを備えている。回転数センサ２３は、エンジン回転数を検出するセンサ（回転数検出手段）である。アクセル開度センサ２４は、アクセルペダルの踏込み角（アクセル開度）をエンジン負荷として検出するセンサ（負荷検出手段）である。
【００２５】
ＥＣＵ２５は、排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂ、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂ、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ、回転数センサ２３及びアクセル開度センサ２４の検出信号を入力し、所定の処理を行い、各燃料噴射弁４及びＥＧＲバルブ１６Ａ，１６Ｂを制御する。
【００２６】
ここで、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂ、排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂ、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂ、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ、回転数センサ２３、アクセル開度センサ２４及びＥＣＵ２５は、本実施形態の排気浄化装置２６を構成している。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ２５により実行される処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに排出されるＰＭの量（ＰＭ排出量）を推定し、その推定結果に基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量を補正するように気筒群３Ａ，３Ｂの各燃料噴射弁４を制御するような処理である。ＰＭ排出量は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積するＰＭの量（ＰＭ堆積量）に対応する。本処理は、一定の時間経過毎あるいは一定の距離走行毎に行われる。
【００２８】
同図において、まず空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ及び排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂの検出信号を取得する（手順Ｓ１０１）。続いて、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂにより検出された排気ガスの空燃比と排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂにより検出された排気温度とに基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）をそれぞれ推定し、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値（ＰＭ堆積量推定値）を得る（手順Ｓ１０２）。
【００２９】
ＰＭ排出量の推定は、図３に示すようなＰＭ排出量推定マップを用いて行う。ＰＭ排出量推定マップは、排気ガスの空燃比と排気温度とＰＭ排出量との関係を表したマップである。ＰＭ排出量推定マップは、空燃比が大きくなるほどＰＭ排出量が少なくなると共に、排気温度が高くなるほどＰＭ排出量が多くなるように設定されている。
【００３０】
続いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値の差が予め決められた閾値よりも大きいかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値の差が閾値よりも大きくないと判断されたときは、本処理を終了する。
【００３１】
ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値の差が閾値よりも大きいと判断されたときは、回転数センサ２３及びアクセル開度センサ２４の検出信号を取得する（手順Ｓ１０４）。続いて、回転数センサ２３により検出されたエンジン回転数及びアクセル開度センサ２４により検出されたアクセル開度に対応する燃料噴射量に応じた噴射量オフセットマップを選択する（手順Ｓ１０５）。
【００３２】
噴射量オフセットマップは、図４に示すように、燃料噴射量とＰＭ排出量との関係をＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ毎に表したものであり、燃料噴射量が多くなるほどＰＭ排出量が多くなるように設定されている。例えば図４では、実線ＰがＤＰＦ１９Ａにおける燃料噴射量とＰＭ排出量との関係を表し、実線ＱがＤＰＦ１９Ｂにおける燃料噴射量とＰＭ排出量との関係を表している。この時の燃料噴射量は、ディーゼルエンジン１に駆動力を発生させるための燃料噴射であるメイン噴射の燃料噴射量である。
【００３３】
また、噴射量オフセットマップは、図５に示すように、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じた領域毎に複数用意されている。なお、噴射量オフセットマップにおける実線Ｐ，Ｑ等の特性曲線は、ディーゼルエンジン１単体のベンチ試験によって予め決定され、ディーゼルエンジン１個体毎に選択される。
【００３４】
続いて、手順Ｓ１０５で選択された噴射量オフセットマップを用いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢへのＰＭ排出量が等しくなるように、アクセル開度に応じて設定された気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量をそれぞれオフセットする（手順Ｓ１０６）。なお、アクセル開度に応じて設定された気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量は等しくなっている（図４中の白丸印参照）。
【００３５】
例えば図４に示すように、実線Ｐで示すＤＰＦ１９ＡへのＰＭ排出量が実線Ｑで示すＤＰＦ１９ＢへのＰＭ排出量よりも多い（図中の白丸印参照）場合には、気筒群３Ａの燃料噴射量を減らす方向に所望量だけオフセットし、気筒群３Ｂの燃料噴射量を増やす方向に所望量だけオフセットすることで、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢへのＰＭ排出量を等しくする（図中の白三角印参照）。
【００３６】
そして、手順Ｓ１０６でオフセットされた燃料噴射量に従ってメイン噴射を行うように、気筒群３Ａ，３Ｂの各燃料噴射弁４をそれぞれ制御する（手順Ｓ１０７）。
【００３７】
以上において、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ、排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂ及びＥＣＵ２５は、２系統のフィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量を推定する排出量推定手段を構成する。ＥＣＵ２５は、排出量推定手段により推定された２系統のフィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、２系統の気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射弁４を個別に制御する制御手段を構成する。このとき、ＥＣＵ２５の上記手順Ｓ１０１，Ｓ１０２の処理が排出量推定手段の一部として機能し、同手順Ｓ１０３〜Ｓ１０７の処理が制御手段として機能する。
【００３８】
また、ＥＣＵ２５の上記手順Ｓ１０１，Ｓ１０２の処理は、空燃比検出手段２２Ａ，２２Ｂにより検出された排気ガスの空燃比と温度検出手段２０Ａ，２０Ｂにより検出された排気ガスの温度とに基づいて、フィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量を推定する手段として機能する。同手順Ｓ１０３の処理は、２系統のフィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも大きいかどうかを判断する手段として機能する。同手順Ｓ１０４〜Ｓ１０６は、２系統のフィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、負荷検出手段２４により検出された内燃機関１の負荷に対応する燃料噴射量を気筒群３Ａ，３Ｂ毎に補正する補正手段として機能する。同手順Ｓ１０７は、補正手段により気筒群３Ａ，３Ｂ毎に補正された燃料噴射量に応じて燃料噴射を行うように、２系統の気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射弁４を個別に制御する手段として機能する。
【００３９】
ところで、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達すると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積したＰＭを高温の燃料により酸化（燃焼）させる、いわゆるＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生が実施される。このとき、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガスの空燃比が等しくても、気筒群３Ａの燃料噴射弁４の噴霧特性と気筒群３Ｂの燃料噴射弁４の噴霧特性とにズレがあると、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ濃度が異なることになるため、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出特性が異なり、結果的にＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）にズレが生じてしまう。
【００４０】
このようにＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量にズレが生じたときに、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ堆積量が多いほうに合わせて再生を行うと、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ堆積量が少ないほうについては、ＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達する前に再生が行われることとなるため、前回の再生終了から次回の再生開始までのインターバル（再生インターバル）が短くならざるを得ない。その結果、再生頻度が多くなるため、燃費の悪化を招いてしまう。
【００４１】
これに対し本実施形態では、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ及び排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂの検出信号に基づいてＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量を推定し、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ排出量推定値とＤＰＦ１９ＢのＰＭ排出量推定値との差分が閾値よりも大きいときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量が等しくなるように気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量を互いに反対側にオフセットし、そのオフセットされた燃料噴射量に従ってメイン噴射を行うように気筒群３Ａ，３Ｂの各燃料噴射弁４をそれぞれ制御する。
【００４２】
これにより、気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射弁４の噴霧特性の違いによって、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量にズレが生じても、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量が等しくなる。つまり、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ堆積量が多いほうについては、対応する燃料噴射弁４からの燃料噴射量を減らすことで、ＰＭ排出量が少なくなり、ＰＭ堆積量が少ないほうについては、対応する燃料噴射弁４からの燃料噴射量を増やすことで、ＰＭ排出量が多くなる。このようにＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ排出量が多いほうについてはＰＭ排出量が減少するため、当該ＤＰＦのＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達するのが遅れるようになり、その分だけＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生開始タイミングが遅れることとなる。従って、再生インターバルが長くなるため、結果的に再生頻度が少なくなる。これにより、燃費の悪化を抑制することができる。
【００４３】
また、再生頻度が少なくなるので、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂの熱劣化を抑制することもできる。その結果、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂの熱劣化による酸化作用を補うための貴金属（白金等）の量を低減することが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂにより検出された排気ガスの空燃比と排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂにより検出された排気温度とに基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）をそれぞれ推定したが、特にそれには限られず、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂにより検出されたＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの上流側と下流側との間の差圧に基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）をそれぞれ推定しても良い。この場合、ＰＭ排出量の推定は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの上流側と下流側との間の差圧とＰＭ排出量との関係を表したマップ（図示せず）を用いて行う。
【００４５】
また、上記実施形態では、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量が等しくなるように、気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量をそれぞれオフセットするようにしたが、特にそれには限られず、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量の差が少なくなるように、気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量をそれぞれオフセットすれば良い。また、図５で示すような領域毎にオフセットを行っても良く、上記処理毎にオフセット量を更新し続けても良い。
【００４６】
さらに、上記実施形態の内燃機関１はＶ型８気筒のディーゼルエンジンであるが、本発明は、２系統の気筒群を有する内燃機関であれば、適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、３Ａ，３Ｂ…気筒群、４…燃料噴射弁、１１Ａ，１１Ｂ…排気通路、１９Ａ，１９Ｂ…ＤＰＦ（フィルタ）、２０Ａ，２０Ｂ…排気温度センサ（温度検出手段、排出量推定手段）、２１Ａ，２１Ｂ…差圧センサ（差圧検出手段、排出量推定手段）、２２Ａ，２２Ｂ…空燃比センサ（空燃比検出手段、排出量推定手段）、２３…回転数センサ（回転数検出手段）、２４…アクセル開度センサ（負荷検出手段）、２５…ＥＣＵ（排出量推定手段、制御手段、補正手段）、２６…排気浄化装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２系統の気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における内燃機関の排気浄化装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の排気浄化装置は、２群の気筒に接続された２つの排気通路にそれぞれ設けられ、排気ガスに含まれる黒煙粒子（ＰＭ）を捕集する２つの捕集器（捕集フィルタ）と、各捕集器における上流側と下流側との差圧をそれぞれ検出する２つの差圧検出器とを備え、これらの差圧検出器により検出された各差圧に基づいて、排気通路における排気ガス流量を推定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２６５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような内燃機関の排気浄化装置では、捕集フィルタに堆積するＰＭの量（ＰＭ堆積量）が多くなると、ＰＭを燃焼させる、いわゆる捕集フィルタの再生を行う必要がある。このとき、２つの捕集フィルタのＰＭ堆積量が異なる場合には、通常は２つの捕集フィルタのうちＰＭ堆積量の多いほうに合わせて、捕集フィルタの再生を行うようにしている。具体的には、２つの捕集フィルタの何れか一方のＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達した時点で、捕集フィルタの再生が行われる。そして、吸入空気量と排気ガスの温度から各気筒の排気ガスのエネルギーを推定し、その推定算出式を補正することで捕集フィルタの再生を同時に終了させるようにしている。しかし、この場合には、ＰＭ堆積量の少ないほうの捕集フィルタについては、ＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達する前に再生が行われることとなる。このため、再生開始までのインターバルが短くなるため、結果的に再生頻度が多くなり、燃費の悪化を招いてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁を有する２系統の気筒群と、各気筒群とそれぞれ接続される２系統の排気通路とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、各排気通路にそれぞれ設けられ、内燃機関から排出される粒子状物質を捕集する２系統のフィルタと、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量を推定する排出量推定手段と、排出量推定手段により推定された２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、２系統の気筒群の燃料噴射弁を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このように本発明の排気浄化装置においては、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量を推定し、それらの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、２系統の気筒群の燃料噴射弁を個別に制御することにより、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量（堆積量）にズレがあっても、そのズレ量が少なくなる。このとき、２系統のフィルタのうち粒子状物質の排出量が多いほうについては、粒子状物質の排出量を減らすように対応する気筒群の燃料噴射弁を制御し、２系統のフィルタのうち粒子状物質の排出量が少ないほうについては、粒子状物質の排出量を増やすように対応する気筒群の燃料噴射弁を制御するのが好適である。この場合には、粒子状物質の堆積量が多いほうのフィルタへの粒子状物質の排出量が少なくなるため、当該フィルタへの粒子状物質の堆積量が堆積限界値に達するのが遅れるようになり、その分だけフィルタの再生を開始するタイミングを遅らすことができる。従って、再生開始までのインターバルが長くなるため、結果的に再生頻度が少なくなる。これにより、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、制御手段は、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも大きいかどうかを判断する手段を有し、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも大きいと判断されたときに、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、２系統の気筒群の燃料噴射弁を個別に制御する。この場合には、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも小さいときは、２系統の気筒群の燃料噴射弁の個別制御を行わなくて済むため、余計な計算処理等が不要となり、処理の簡素化を図ることができる。
【０００９】
また、好ましくは、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を更に備え、制御手段は、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、負荷検出手段により検出された内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量を気筒群毎に補正する補正手段と、補正手段により気筒群毎に補正された燃料噴射量に応じて燃料噴射を行うように、２系統の気筒群の燃料噴射弁を個別に制御する手段とを有する。この場合には、内燃機関の負荷（例えばアクセル開度）にかかわらず、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差を少なくすることができる。
【００１０】
このとき、好ましくは、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を更に備え、補正手段は、負荷検出手段により検出された内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量と回転数検出手段により検出された内燃機関の回転数とに応じた噴射量補正マップを用いて、２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量を気筒群毎に補正する。この場合には、内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量と内燃機関の回転数とに応じた複数の噴射量補正マップを予め用意しておくことで、気筒群毎の燃料噴射量の補正処理を簡単に行うことができる。
【００１１】
さらに、好ましくは、排出量推定手段は、各排気通路を通る排気ガスの空燃比をそれぞれ検出する２つの空燃比検出手段と、各排気通路を通る排気ガスの温度をそれぞれ検出する２つの温度検出手段と、空燃比検出手段により検出された排気ガスの空燃比と温度検出手段により検出された排気ガスの温度とに基づいて、フィルタへの粒子状物質の排出量を推定する手段とを有する。このように排気ガスの空燃比及び温度を検出することで、フィルタへの粒子状物質の排出量を簡単に且つ確実に推定することができる。
【００１２】
また、排出量推定手段は、２系統のフィルタの上流側と下流側との間の差圧をそれぞれ検出する２つの差圧検出手段と、差圧検出手段により検出されたフィルタの上流側と下流側との間の差圧に基づいて、フィルタへの粒子状物質の排出量を推定する手段とを有していても良い。このようにフィルタの上流側と下流側との間の差圧を検出することでも、フィルタへの粒子状物質の排出量を簡単に且つ確実に推定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フィルタの再生頻度を減らし、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の一実施形態を備えた内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した処理で使用されるＰＭ排出量推定マップの一例を示すグラフである。
【図４】図２に示した処理で使用される噴射量オフセットマップの一例を示すグラフである。
【図５】図４に示した噴射量オフセットマップを決定するエンジン回転数及び燃料噴射量の関係を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る排気浄化装置の一実施形態を備えた内燃機関を示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係る内燃機関１は、Ｖ型８気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。
【００１７】
ディーゼルエンジン１は左右のバンク２Ａ，２Ｂを備え、このバンク２Ａ，２Ｂには、気筒（シリンダ）３が４つずつ設けられている。バンク２Ａの４つの気筒３は一つの気筒群３Ａを構成し、バンク２Ｂの４つの気筒３は他の一つの気筒群３Ｂを構成している。各気筒３には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁４がそれぞれ設けられている。
【００１８】
また、ディーゼルエンジン１は、各気筒３に空気を供給するための吸気通路５を備えている。吸気通路５は、エアクリーナ６の下流において吸気分岐路５Ａ，５Ｂに分かれている。吸気分岐路５Ａ，５Ｂには、ターボチャージャ７Ａ，７Ｂのコンプレッサ８Ａ，８Ｂがそれぞれ設けられている。吸気分岐路５Ａ，５Ｂは、インタークーラ９を介してインテークマニホールド１０に接続されている。インテークマニホールド１０は、バンク２Ａ，２Ｂと連結されている。
【００１９】
バンク２Ａ，２Ｂには、各気筒３から燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路１１Ａ，１１Ｂがエキゾーストマニホールド１２Ａ，１２Ｂを介してそれぞれ接続されている。排気通路１１Ａ，１１Ｂには、ターボチャージャ７Ａ，７Ｂのタービン１３Ａ，１３Ｂがそれぞれ設けられている。
【００２０】
エキゾーストマニホールド１２Ａ，１２Ｂは、排気再循環（ＥＧＲ）通路１４Ａ，１４Ｂを介してインテークマニホールド１０とそれぞれ接続されている。ＥＧＲ通路１４Ａ，１４Ｂは、燃焼後の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして各気筒３に還流するための通路である。ＥＧＲ通路１４Ａ，１４Ｂには、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１５Ａ，１５Ｂと、ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ１６Ａ，１６Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００２１】
排気通路１１Ａ，１１Ｂにおけるターボチャージャ７Ａ，７Ｂの下流側には、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ設けられている。排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂは、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を触媒作用（酸化作用）で除去するディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）１８Ａ，１８Ｂと、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去するディーゼル用排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）１９Ａ，１９Ｂとをそれぞれ有している。
【００２２】
排気通路１１Ａ，１１Ｂにおけるタービン１３Ａ，１３Ｂと排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂとの間には、排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ設けられている。排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂは、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガスの温度（排気温度）を検出するセンサ（温度検出手段）である。なお、排気温度センサは、排気浄化ユニット１７Ａ，１７ＢにおけるＤＯＣ１８Ａ，１８ＢとＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂとの間や、排気通路１１Ａ，１１Ｂにおける排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの下流側にも設けられていても良い。
【００２３】
排気通路１１Ａ，１１Ｂには、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ接続されている。差圧センサ２１Ａ，２１Ｂは、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの上流側と下流側との間の差圧を検出するセンサ（差圧検出手段）である。排気通路１１Ａ，１１Ｂにおける排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの下流側には、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂがそれぞれ設けられている。空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂは、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するセンサ（空燃比検出手段）である。
【００２４】
また、ディーゼルエンジン１は、回転数センサ２３と、アクセル開度センサ２４と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５とを備えている。回転数センサ２３は、エンジン回転数を検出するセンサ（回転数検出手段）である。アクセル開度センサ２４は、アクセルペダルの踏込み角（アクセル開度）をエンジン負荷として検出するセンサ（負荷検出手段）である。
【００２５】
ＥＣＵ２５は、排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂ、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂ、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ、回転数センサ２３及びアクセル開度センサ２４の検出信号を入力し、所定の処理を行い、各燃料噴射弁４及びＥＧＲバルブ１６Ａ，１６Ｂを制御する。
【００２６】
ここで、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂ、排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂ、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂ、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ、回転数センサ２３、アクセル開度センサ２４及びＥＣＵ２５は、本実施形態の排気浄化装置２６を構成している。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ２５により実行される処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに排出されるＰＭの量（ＰＭ排出量）を推定し、その推定結果に基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量を補正するように気筒群３Ａ，３Ｂの各燃料噴射弁４を制御するような処理である。ＰＭ排出量は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積するＰＭの量（ＰＭ堆積量）に対応する。本処理は、一定の時間経過毎あるいは一定の距離走行毎に行われる。
【００２８】
同図において、まず空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ及び排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂの検出信号を取得する（手順Ｓ１０１）。続いて、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂにより検出された排気ガスの空燃比と排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂにより検出された排気温度とに基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）をそれぞれ推定し、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値（ＰＭ堆積量推定値）を得る（手順Ｓ１０２）。
【００２９】
ＰＭ排出量の推定は、図３に示すようなＰＭ排出量推定マップを用いて行う。ＰＭ排出量推定マップは、排気ガスの空燃比と排気温度とＰＭ排出量との関係を表したマップである。ＰＭ排出量推定マップは、空燃比が大きくなるほどＰＭ排出量が少なくなると共に、排気温度が高くなるほどＰＭ排出量が多くなるように設定されている。
【００３０】
続いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値の差が予め決められた閾値よりも大きいかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値の差が閾値よりも大きくないと判断されたときは、本処理を終了する。
【００３１】
ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量推定値の差が閾値よりも大きいと判断されたときは、回転数センサ２３及びアクセル開度センサ２４の検出信号を取得する（手順Ｓ１０４）。続いて、回転数センサ２３により検出されたエンジン回転数及びアクセル開度センサ２４により検出されたアクセル開度に対応する燃料噴射量に応じた噴射量オフセットマップを選択する（手順Ｓ１０５）。
【００３２】
噴射量オフセットマップは、図４に示すように、燃料噴射量とＰＭ排出量との関係をＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ毎に表したものであり、燃料噴射量が多くなるほどＰＭ排出量が多くなるように設定されている。例えば図４では、実線ＰがＤＰＦ１９Ａにおける燃料噴射量とＰＭ排出量との関係を表し、実線ＱがＤＰＦ１９Ｂにおける燃料噴射量とＰＭ排出量との関係を表している。この時の燃料噴射量は、ディーゼルエンジン１に駆動力を発生させるための燃料噴射であるメイン噴射の燃料噴射量である。
【００３３】
また、噴射量オフセットマップは、図５に示すように、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じた領域毎に複数用意されている。なお、噴射量オフセットマップにおける実線Ｐ，Ｑ等の特性曲線は、ディーゼルエンジン１単体のベンチ試験によって予め決定され、ディーゼルエンジン１個体毎に選択される。
【００３４】
続いて、手順Ｓ１０５で選択された噴射量オフセットマップを用いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢへのＰＭ排出量が等しくなるように、アクセル開度に応じて設定された気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量をそれぞれオフセットする（手順Ｓ１０６）。なお、アクセル開度に応じて設定された気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量は等しくなっている（図４中の白丸印参照）。
【００３５】
例えば図４に示すように、実線Ｐで示すＤＰＦ１９ＡへのＰＭ排出量が実線Ｑで示すＤＰＦ１９ＢへのＰＭ排出量よりも多い（図中の白丸印参照）場合には、気筒群３Ａの燃料噴射量を減らす方向に所望量だけオフセットし、気筒群３Ｂの燃料噴射量を増やす方向に所望量だけオフセットすることで、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢへのＰＭ排出量を等しくする（図中の白三角印参照）。
【００３６】
そして、手順Ｓ１０６でオフセットされた燃料噴射量に従ってメイン噴射を行うように、気筒群３Ａ，３Ｂの各燃料噴射弁４をそれぞれ制御する（手順Ｓ１０７）。
【００３７】
以上において、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ、排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂ及びＥＣＵ２５は、２系統のフィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量を推定する排出量推定手段を構成する。ＥＣＵ２５は、排出量推定手段により推定された２系統のフィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、２系統の気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射弁４を個別に制御する制御手段を構成する。このとき、ＥＣＵ２５の上記手順Ｓ１０１，Ｓ１０２の処理が排出量推定手段の一部として機能し、同手順Ｓ１０３〜Ｓ１０７の処理が制御手段として機能する。
【００３８】
また、ＥＣＵ２５の上記手順Ｓ１０１，Ｓ１０２の処理は、空燃比検出手段２２Ａ，２２Ｂにより検出された排気ガスの空燃比と温度検出手段２０Ａ，２０Ｂにより検出された排気ガスの温度とに基づいて、フィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量を推定する手段として機能する。同手順Ｓ１０３の処理は、２系統のフィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも大きいかどうかを判断する手段として機能する。同手順Ｓ１０４〜Ｓ１０６は、２系統のフィルタ１９Ａ，１９Ｂへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、負荷検出手段２４により検出された内燃機関１の負荷に対応する燃料噴射量を気筒群３Ａ，３Ｂ毎に補正する補正手段として機能する。同手順Ｓ１０７は、補正手段により気筒群３Ａ，３Ｂ毎に補正された燃料噴射量に応じて燃料噴射を行うように、２系統の気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射弁４を個別に制御する手段として機能する。
【００３９】
ところで、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達すると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積したＰＭを高温の燃料により酸化（燃焼）させる、いわゆるＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生が実施される。このとき、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガスの空燃比が等しくても、気筒群３Ａの燃料噴射弁４の噴霧特性と気筒群３Ｂの燃料噴射弁４の噴霧特性とにズレがあると、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ濃度が異なることになるため、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出特性が異なり、結果的にＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）にズレが生じてしまう。
【００４０】
このようにＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量にズレが生じたときに、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ堆積量が多いほうに合わせて再生を行うと、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ堆積量が少ないほうについては、ＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達する前に再生が行われることとなるため、前回の再生終了から次回の再生開始までのインターバル（再生インターバル）が短くならざるを得ない。その結果、再生頻度が多くなるため、燃費の悪化を招いてしまう。
【００４１】
これに対し本実施形態では、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂ及び排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂの検出信号に基づいてＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量を推定し、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ排出量推定値とＤＰＦ１９ＢのＰＭ排出量推定値との差分が閾値よりも大きいときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量が等しくなるように気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量を互いに反対側にオフセットし、そのオフセットされた燃料噴射量に従ってメイン噴射を行うように気筒群３Ａ，３Ｂの各燃料噴射弁４をそれぞれ制御する。
【００４２】
これにより、気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射弁４の噴霧特性の違いによって、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量にズレが生じても、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量が等しくなる。つまり、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ堆積量が多いほうについては、対応する燃料噴射弁４からの燃料噴射量を減らすことで、ＰＭ排出量が少なくなり、ＰＭ堆積量が少ないほうについては、対応する燃料噴射弁４からの燃料噴射量を増やすことで、ＰＭ排出量が多くなる。このようにＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ排出量が多いほうについてはＰＭ排出量が減少するため、当該ＤＰＦのＰＭ堆積量がＰＭ堆積限界値に達するのが遅れるようになり、その分だけＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生開始タイミングが遅れることとなる。従って、再生インターバルが長くなるため、結果的に再生頻度が少なくなる。これにより、燃費の悪化を抑制することができる。
【００４３】
また、再生頻度が少なくなるので、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂの熱劣化を抑制することもできる。その結果、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂの熱劣化による酸化作用を補うための貴金属（白金等）の量を低減することが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、空燃比センサ２２Ａ，２２Ｂにより検出された排気ガスの空燃比と排気温度センサ２０Ａ，２０Ｂにより検出された排気温度とに基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）をそれぞれ推定したが、特にそれには限られず、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂにより検出されたＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの上流側と下流側との間の差圧に基づいて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量（ＰＭ堆積量）をそれぞれ推定しても良い。この場合、ＰＭ排出量の推定は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの上流側と下流側との間の差圧とＰＭ排出量との関係を表したマップ（図示せず）を用いて行う。
【００４５】
また、上記実施形態では、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量が等しくなるように、気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量をそれぞれオフセットするようにしたが、特にそれには限られず、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ排出量の差が少なくなるように、気筒群３Ａ，３Ｂの燃料噴射量をそれぞれオフセットすれば良い。また、図５で示すような領域毎にオフセットを行っても良く、上記処理毎にオフセット量を更新し続けても良い。
【００４６】
さらに、上記実施形態の内燃機関１はＶ型８気筒のディーゼルエンジンであるが、本発明は、２系統の気筒群を有する内燃機関であれば、適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、３Ａ，３Ｂ…気筒群、４…燃料噴射弁、１１Ａ，１１Ｂ…排気通路、１９Ａ，１９Ｂ…ＤＰＦ（フィルタ）、２０Ａ，２０Ｂ…排気温度センサ（温度検出手段、排出量推定手段）、２１Ａ，２１Ｂ…差圧センサ（差圧検出手段、排出量推定手段）、２２Ａ，２２Ｂ…空燃比センサ（空燃比検出手段、排出量推定手段）、２３…回転数センサ（回転数検出手段）、２４…アクセル開度センサ（負荷検出手段）、２５…ＥＣＵ（排出量推定手段、制御手段、補正手段）、２６…排気浄化装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する燃料噴射弁を有する２系統の気筒群と、前記各気筒群とそれぞれ接続される２系統の排気通路とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、
前記各排気通路にそれぞれ設けられ、前記内燃機関から排出される粒子状物質を捕集する２系統のフィルタと、
前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量を推定する排出量推定手段と、
前記排出量推定手段により推定された前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、前記２系統の気筒群の前記燃料噴射弁を個別に制御する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】
前記制御手段は、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも大きいかどうかを判断する手段を有し、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が前記所定量よりも大きいと判断されたときに、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、前記２系統の気筒群の前記燃料噴射弁を個別に制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、前記負荷検出手段により検出された前記内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量を前記気筒群毎に補正する補正手段と、前記補正手段により前記気筒群毎に補正された燃料噴射量に応じて燃料噴射を行うように、前記２系統の気筒群の前記燃料噴射弁を個別に制御する手段とを有することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を更に備え、
前記補正手段は、前記負荷検出手段により検出された前記内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量と前記回転数検出手段により検出された前記内燃機関の回転数とに応じた噴射量補正マップを用いて、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、前記内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量を前記気筒群毎に補正することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排出量推定手段は、前記各排気通路を通る排気ガスの空燃比をそれぞれ検出する２つの空燃比検出手段と、前記各排気通路を通る排気ガスの温度をそれぞれ検出する２つの温度検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された前記排気ガスの空燃比と前記温度検出手段により検出された前記排気ガスの温度とに基づいて、前記フィルタへの粒子状物質の排出量を推定する手段とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記排出量推定手段は、前記２系統のフィルタの上流側と下流側との間の差圧をそれぞれ検出する２つの差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出された前記フィルタの上流側と下流側との間の差圧に基づいて、前記フィルタへの粒子状物質の排出量を推定する手段とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
燃料を噴射する燃料噴射弁を有する２系統の気筒群と、前記各気筒群とそれぞれ接続される２系統の排気通路とを具備する内燃機関の排気浄化装置において、
前記各排気通路にそれぞれ設けられ、前記内燃機関から排出される粒子状物質を捕集する２系統のフィルタと、
前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量を推定する排出量推定手段と、
前記排出量推定手段により推定された前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、前記２系統の気筒群の前記燃料噴射弁を個別に制御する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】
前記制御手段は、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が所定量よりも大きいかどうかを判断する手段を有し、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が前記所定量よりも大きいと判断されたときに、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、前記２系統の気筒群の前記燃料噴射弁を個別に制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、前記負荷検出手段により検出された前記内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量を前記気筒群毎に補正する補正手段と、前記補正手段により前記気筒群毎に補正された燃料噴射量に応じて燃料噴射を行うように、前記２系統の気筒群の前記燃料噴射弁を個別に制御する手段とを有することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を更に備え、
前記補正手段は、前記負荷検出手段により検出された前記内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量と前記回転数検出手段により検出された前記内燃機関の回転数とに応じた噴射量補正マップを用いて、前記２系統のフィルタへの粒子状物質の排出量の差が少なくなるように、前記内燃機関の負荷に対応する燃料噴射量を前記気筒群毎に補正することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排出量推定手段は、前記各排気通路を通る排気ガスの空燃比をそれぞれ検出する２つの空燃比検出手段と、前記各排気通路を通る排気ガスの温度をそれぞれ検出する２つの温度検出手段と、前記空燃比検出手段により検出された前記排気ガスの空燃比と前記温度検出手段により検出された前記排気ガスの温度とに基づいて、前記フィルタへの粒子状物質の排出量を推定する手段とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記排出量推定手段は、前記２系統のフィルタの上流側と下流側との間の差圧をそれぞれ検出する２つの差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出された前記フィルタの上流側と下流側との間の差圧に基づいて、前記フィルタへの粒子状物質の排出量を推定する手段とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９６３２０（Ｐ２０１３−９６３２０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０５７２（Ｐ２０１１−２４０５７２）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]