JP2010121514A - 排気ガス浄化システムと排気ガス浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排気管内直接燃料噴射装置の燃料噴射弁の目詰まり等による劣化に対して、排気管内直接燃料噴射における実際の噴射推定量を目標噴射量に合せることができ、燃料噴射弁を交換するまでの期間を延長することができる排気ガス浄化方法と排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率λの算出値λｃと計測値λｍの差である空気過剰率誤差Δλが、予め設定された閾値Δλｃを超えたときに、又は、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差ΔＴの算出値ΔＴｃと計測値ΔＴｍの差である温度誤差ΔＴｄが、予め設定された閾値ΔＴｃを超えたときに、排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量Ｆｒと目標噴射量Ｆｔとのずれ量ΔＦを算出して、この算出されたずれ量ΔＦに基づいて、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量Ｆｃを補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内直接燃料噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、排気管内直接燃料噴射装置の燃料噴射弁の目詰まり等による劣化に対して、排気管内直接燃料噴射における実際の噴射推定量を目標噴射量に合せることができる排気ガス浄化システムと排気ガス浄化方法に関する。

車両搭載等の内燃機関の排気ガスの浄化に際しては、内燃機関の排気通路に酸化触媒やＮＯｘ吸蔵還元型触媒や触媒付きフィルタ等で構成される排気ガス浄化装置を設けて、この排気ガス浄化装置を通過する排気ガスを浄化している。このような排気ガス浄化装置を備えた排気ガス浄化システムにおいては、触媒付きフィルタの再生の昇温のためやＮＯｘ吸蔵還元型触媒のリッチ還元のために、排気通路に直接燃料を噴射する排気管内直接燃料噴射が用いられている。この排気管内直接燃料噴射では、シリンダ内に燃料噴射するポスト噴射に比べてオイル希釈の問題が生じないので、このオイル希釈に起因するエンジンの耐久性上のトラブルが発生せず、また、ポスト噴射のように噴射の一部がシリンダ内壁に付着をする事により、触媒の昇温効率が低下するようなことも無いので、この排気管内直接燃料噴射は、排気ガスの昇温に対する燃費効率も良い方法となっている。

しかしながら、この排気管内への直接燃料噴射では燃料噴射弁が目詰まり（コーキング）するという問題がある。この目詰まりは、無噴射時に燃料噴射弁と噴口の隙間から微小の軽油等の燃料が漏れて炭化し、燃料噴射弁を目詰まりさせてしまう症状であり、目詰まりの程度が酷くなると、特に小流量噴射時に大幅に噴射量が減少することがある。この排気管内への直接燃料噴射において燃料の噴射量が制御目標量にならないと目標温度に到達しなかったり、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に対する直接燃料噴射の場合には、還元剤としての燃料が不足してＮＯｘ浄化率が低下したりする。

これに関連して、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の上流側に燃料添加弁を備え、ＤＰＦ再生時に排気通路内に燃料添加する排気浄化装置において、燃料添加弁とＤＰＦとの間に排気圧センサを設け、燃料添加弁から添加された燃料がＤＰＦに到達する推定時期におけるこの排気圧センサの検出圧力に基づいて、燃料添加弁を診断する内燃機関の排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、排気浄化触媒の上流側に還元剤添加ノズルを設け、還元剤添加ノズルに還元剤を供給する還元剤供給通路の通路開閉弁の下流側に設けられた圧力検出手段で、通路開閉弁の開弁期間中と開弁期間の前後において検出した圧力に基づいて、通路開閉弁の開弁中は開弁前の第１の圧力より高い第２の圧力となり、閉弁後は、第１の圧力未満まで低下している場合に還元剤ノズルの閉弁不良が生じているとし、開弁期間中及び開弁期間の前後に検出された圧力が、同一である場合は通路開閉弁が異常であるとし、第１の圧力より高い場合は、通路開閉弁が開弁状態で動作不良に陥っているとし、第２の圧力より低い場合は、通路開閉弁が閉弁状態で動作不良に陥っていると判定する内燃機関の排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、これらの内燃機関の排気浄化装置では、燃料添加弁(燃料噴射弁)の目詰まり等の故障を診断するが、目詰まりの程度に対応して、燃料の実際の噴射推定量を目標噴射量に一致させることについては触れられていない。

なお、これらの排気管内直接燃料噴射において、燃料噴射量が変化すると目標温度に到達しないので、排気ガス浄化装置の下流側の排気ガス温度センサの検出値を用いて、目標温度になるように燃料噴射指示量を変化させるフードバック制御をしたり、また、燃料噴射量が変化すると還元剤が不足してＮＯｘ浄化率が低下するので、排気ガス浄化装置の下流側の空気過剰率センサ（λセンサ）の検出値を用いて、目標空気過剰率になるように燃料噴射指示量を変化させるフードバック制御をしたりすることも考えられている。

しかしながら、これのフィードバック制御の補正だけでは限界があるという問題がある。例えば、補正量には通常上下限値が設定されており、それ以上の補正はしないように構成されている。また、実際の燃料噴射量と噴射指示量とが合っていることが、フィードバック制御における補正の前提であるので、ずれが大きいときは、予想より多め又は少なめの補正をすることになり、狙い通りのフィードバックに収斂しない場合が生じる。そのため、フィードバック制御の前提として、実際の燃料噴射量と噴射指示量とを整合させることが重要となる。
特開２００８−２３０９公報 特開２００２−１２９９４５公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内直接燃料噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、排気管内直接燃料噴射装置の燃料噴射弁の目詰まり等による劣化に対して、排気管内直接燃料噴射における実際の噴射推定量を目標噴射量に合せることができて、燃料噴射弁を交換するまでの期間を延長することができる排気ガス浄化方法と排気ガス浄化システムを提供することにある。

上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内直接燃料噴射装置を備えると共にこの排気ガス浄化装置の浄化又は再生のための制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、排気ガス浄化装置の入口側に第１温度センサを、排気ガス浄化装置の出口側に第２温度センサと空気過剰率センサを設けると共に、前記制御装置が、排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値と計測値の差である空気過剰率誤差を算出し、この空気過剰率誤差が予め設定された閾値を超えたときに、又は、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差の算出値と計測値の差である温度誤差を算出し、この温度誤差が予め設定された閾値を超えたときに、排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量と目標噴射量とのずれ量を算出して、この算出されたずれ量に基づいて、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量を補正するように構成される。

あるいは、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内直接燃料噴射装置を備えると共にこの排気ガス浄化装置の浄化又は再生のための制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、排気ガス浄化装置の入口側に第１温度センサを、排気ガス浄化装置の出口側に第２温度センサと空気過剰率センサを設けると共に、前記制御装置が、排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値と計測値の差である空気過剰率誤差を算出し、この空気過剰率誤差が予め設定された閾値を超えたときで、且つ、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差の算出値と計測値の差である温度誤差を算出し、この温度誤差が予め設定された閾値を超えたときに、排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量と目標噴射量とのずれ量を算出して、この算出されたずれ量に基づいて、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量を補正するように構成される。

この空気過剰率誤差Δλは、吸入空気量センサ（ＭＡＦセンサ）で計測した吸入空気量Ａｍと筒内（シリンダ内）燃料噴射量Ｆｉと排気管内直接燃料噴射の目標噴射量Ｆｔの和である総燃料噴射量（Ｆａ＝Ｆｉ＋Ｆｔ）から算出した空気過剰率λｃと、触媒後の空気過剰率センサ（λセンサ）の計測値λｍとの差Δλ（＝λｃ−λｍ）として算出される。

また、温度差の算出値ΔＴｃは、触媒入口温度センサの検出値Ｔ１と、排気管内への燃料噴射指示値Ｆｃと吸入空気量センサで検出した空気量Ａｍとから求めた排気ガス量と発熱量から算出された触媒出口算出温度Ｔｏとの差（Ｔ１−Ｔｏ）によって求めることができる。また、温度差の計測値ΔＴｍは、触媒入口温度センサによる検出値Ｔ１と触媒出口温度センサによる検出値Ｔ２との差（Ｔ１−Ｔ２）によって求めることができる。

また、排気ガス浄化装置の上流側における空気過剰率の算出値λｃと下流側の空気過剰率センサの計測値λｍとの差Δλから、排気管内への燃料直接噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量Ｆｒと目標噴射量Ｆｔの差ΔＦ（＝Ｆｒ−Ｆｔ）をずれ量として算出する。このずれ量ΔＦを目標噴射量Ｆｔの補正量として、この補正量ΔＦで目標噴射量Ｆｔを補正してこの補正し目標噴射量Ｆｔに対応させて噴射指示量Ｆｃを設定する。実際には、ずれ量ΔＦによって、ＢＰＷマップ（目標噴射量と開弁時間のマップデータ）を補正し、補正後の噴射指示量Ｆｃを算出する。これにより、燃料噴射弁の開弁時間が同じでも、燃料噴射弁の噴口の目詰まり程度により実際の噴射量とされる噴射推定量Ｆｒが変化するので、補正して、補正後の噴射指示量Ｆｃを算出する。

なお、目標噴射量Ｆｔを算出するためのマップデータ等のデータ自体を補正した場合には、ずれ量ΔＦが小さくなる補正となる。一方、目標噴射量Ｆｔから噴射指示量Ｆｃを算出するＢＰＷマップを補正した場合には、ずれ量ΔＦは補正されないままとなる。

上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記目標噴射量のずれ量又は補正量が、予め設定された下限値と上限値の間から外れたときには、警告を発生するように構成する。

つまり、補正量ΔＦが過大となった場合にはエラー判定して故障診断（ＯＢＤ）システム等にその旨を表示して、ドライバー等の使用者に警告をして、この警告により故障の修理又は交換を促す。なお、排気管内直接燃料噴射装置の噴射弁を修理又は交換した後では、補正量ΔＦもリセットする。

そして、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内直接燃料噴射装置を備えると共にこの排気ガス浄化装置の浄化又は再生のための制御装置を備えた排気ガス浄化システムの排気ガス浄化方法において、排気ガス浄化装置の入口側に第１温度センサを、排気ガス浄化装置の出口側に第２温度センサと空気過剰率センサを設け、排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値と計測値の差である空気過剰率誤差を算出し、この空気過剰率誤差が予め設定された閾値を超えたときに、又は、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差の算出値と計測値の差である温度誤差を算出し、この温度誤差が予め設定された閾値を超えたときに、排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量と目標噴射量とのずれ量を算出して、この算出されたずれ量に基づいて、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量を補正することを特徴とする方法である。

あるいは、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内直接燃料噴射装置を備えると共にこの排気ガス浄化装置の浄化又は再生のための制御装置を備えた排気ガス浄化システムの排気ガス浄化方法において、排気ガス浄化装置の入口側に第１温度センサを、排気ガス浄化装置の出口側に第２温度センサと空気過剰率センサを設け、排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値と計測値の差である空気過剰率誤差を算出し、この空気過剰率誤差が予め設定された閾値を超えたときで、且つ、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差の算出値と計測値の差である温度誤差を算出し、この温度誤差が予め設定された閾値を超えたときに、排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量と目標噴射量とのずれ量を算出して、この算出されたずれ量に基づいて、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量を補正することを特徴とする方法である。

また、上記の排気ガス浄化方法において、前記目標噴射量のずれ量又は補正量が、予め設定された下限値と上限値の間から外れたときには、警告を発生する。

これらの排気ガス浄化方法によれば、それぞれ上記の排気ガス浄化システムによる作用効果と同様な作用効果を奏することができる。

本発明に係る排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムによれば、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内直接燃料噴射装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、排気管内直接燃料噴射装置の燃料噴射弁の目詰まり等による劣化に対して、排気管内直接燃料噴射における実際の噴射推定量を目標噴射量に合せることができて、燃料噴射弁を交換するまでの期間を延長することができる。また、常時、噴射指示量と実際の噴射推定量との間の相関関係が得られるので、目標制御量に対する噴射指示量のフィードバック制御も正常に行うことができる。

以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１は、エンジン（内燃機関）１０の排気通路１６に排気ガス浄化装置１８を備えて構成される。

この排気ガス浄化システム１のエンジン１０は、吸気マニホールド１０ａに接続される吸気通路１１に吸入吸気量センサ１２（ＭＡＦセンサ）とターボチャージャ１３のコンプレッサ１３ｂとインタークーラ１４と吸気弁（インテークスロットル）１５を備えている。さらに、排気マニホールド１０ｂに接続される排気通路１６に、ターボチャージャ１３のタービン１３ｂと、燃料等を噴射するための燃料噴射装置１７と排気ガス浄化装置１８を備えている。更に、排気マニホールド１０ｂと吸気マニホールド１０ａを接続するＥＧＲ通路１９には、ＥＧＲクーラー２０とＥＧＲ弁２１を備えている。

排気ガス浄化装置１８では、排気ガスＧの浄化性能を維持するために、担持している触媒の温度を触媒活性化温度以上のある程度の温度まで上昇させる必要がある。この排気ガス浄化装置１８は、図１の構成では、酸化触媒装置（ＤＯＣ）１８ａ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置（ＬＮＴ）１８ｂ、触媒付きフィルタ装置（ＣＳＦ）１８ｃで構成されている。

酸化触媒装置１８ａは、多孔質のセラミックのハニカム構造の担持体に、白金等の酸化触媒を担持させて形成される。この酸化触媒は、排気ガス中のＨＣやＣＯを酸化して排気ガスを浄化する役割と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒３のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのＮＯｘ再生の際にＮＯｘの還元剤として供給されるＨＣの一部を酸化して排気ガスの温度を昇温する役割とを持っている。

ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置１８ｂは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持して形成され、酸素過剰な排気ガス中のＮＯを酸化して硝酸塩として触媒上に吸着させて、ＮＯｘを浄化する。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気ガスがリーン空燃比では、ＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比では、吸蔵したＮＯｘを放出すると共に、この放出されたＮＯｘを還元雰囲気中で還元して、ＮＯｘを低減する。

触媒付フィルタ装置１８ｃは、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備えた触媒付きＤＰＦで構成される。この触媒付ＤＰＦは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタ等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。

この触媒付きＤＰＦにより、排気ガス中のＰＭは、多孔質のセラミックの壁で捕集される。このＰＭの捕集量が増加した場合には、排気ガス中に燃料を噴射して、この燃料を酸化触媒により酸化して排気ガスの温度を高めて、この高温の排気ガスにより触媒付きＤＰＦをＰＭの燃焼開始温度まで上昇させて、捕集されたＰＭを強制的に燃焼除去して、触媒付きＤＰＦのＰＭ再生を行う。

更に、排気ガスＧの温度を測定するために、排気ガス浄化装置１８の入口に第１温度センサ２２が、排気ガス浄化装置１８の出口に第２温度センサ２３とλ（空気過剰率）センサ２４が配設される。

これらのセンサ２２、２３、２４等の測定値とエンジン１０の運転制御に必要なデータを入力してエンジンの運転状態と排気ガス浄化システム１の排気ガス浄化制御や再生制御を行う制御装置（図示しない）が設けられている。この制御装置はＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置であり、本発明の排気ガス浄化方法に関する制御では、エンジン１０からのデータと吸入空気量センサ１２等の検出値に基づいて、吸気弁１５、排気管内直接燃料噴射装置１７、ＥＧＲ弁２２等を制御する。

次に、本発明の第１の実施の形態の排気ガス浄化方法について、図２の排気管内直接燃料噴射の噴射量の劣化に対する補正制御のための制御フローを参照しながら説明する。この図２の制御フローは、エンジン１０の運転が開始され、制御装置（ＥＣＵ）が、排気管内直接燃料噴射を行っている状態になると、上級のエンジンの制御フローにより繰り返し呼ばれる。

この図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１で、排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値λｃと計測値λｍの差である空気過剰率誤差Δλ（＝λｃ−λｍ）を算出する。この空気過剰率誤差Δλは、吸入空気量センサ（ＭＡＦセンサ）で計測した吸入空気量Ａｍと筒内(シリンダ内)燃料噴射量Ｆｉと排気管内直接燃料噴射の燃料噴射量Ｆの目標噴射量Ｆｔの和である総燃料噴射量（Ｆａ＝Ｆｉ＋Ｆｔ）から算出した空気過剰率λｃと、λセンサ（空気過剰率センサ）２４で検出された計測値λｍとの差（Δλ＝λｃ−λｍ）として算出される。

次のステップＳ１２では、空気過剰率誤差Δλのチェックを行い、この空気過剰率誤差λの絶対値│Δλ│が補正用空気過剰率閾値Δλｃ以上か否かを判定する。このステップＳ１２の判定で、空気過剰率誤差Δλの絶対値│Δλ│が補正用空気過剰率閾値Δλｃよりも小さい場合（ＮＯ）は、ステップＳ１３に行く。また、ステップＳ１２の判定で、空気過剰率誤差Δλの絶対値│Δλ│が予め設定される補正用空気過剰率閾値Δλｃ以上の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１５に行く。なお、必ずしも絶対値の評価でなく、下限閾値と上限閾値を設けて、空気過剰率誤差Δλがこの下限閾値と上限閾値の間にないか（ＹＥＳ）あるか（ＮＯ）で判定してもよい。

ステップＳ１３では、排気ガス浄化装置１８の入口側と出口側の温度差ΔＴの算出値ΔＴｃと計測値の差ΔＴｍである温度誤差ΔＴｄを算出する。この温度差ΔＴの算出値の差ΔＴｃは、排気管内直接燃料噴射による昇温後の出口側の温度Ｔｏを吸入空気量Ａｍと排気管内直接燃料噴射の総燃料噴射量Ｆの目標噴射量Ｆｔから発熱量を算出でき、吸入空気量Ａｍと筒内燃料噴射量Ｆｉと排気管内直接燃料噴射の燃料噴射量Ｆの目標噴射量Ｆｔとから出口側の排気ガス量を算出できる。この発熱量と排気ガス量とから、出口側での排気ガスの温度の上昇分、即ち、入口側と出口側の温度差ΔＴの算出値ΔＴｃを算出することができる。なお、必要に応じて、この温度の上昇分である算出値ΔＴｃを、排気ガス浄化装置１８の熱容量や排気ガス浄化装置への熱伝達量を考慮して補正する。

一方、この温度差ΔＴの計測値の差ΔＴｍは第１温度センサ２２の計測値Ｔ１と第２温度センサ２計測値Ｔ２との差（Ｔ１−Ｔ２）で算出することができる。従って、温度誤差ΔＴｄは、ΔＴｄ＝ΔＴｃ−ΔＴｍで算出できる。

言い換えれば、この温度差ΔＴの算出値ΔＴｃは、排気ガス浄化装置１８の入口の第１温度センサ２２の検出値Ｔ１と、噴射指示量Ｆｃと吸入空気量センサ１２で検出した吸入空気量Ａｍとから求めた排気ガス量と発熱量から算出された、排気ガス浄化装置１８の出口側の排気ガス温度Ｔｏとの差ΔＴｃ＝Ｔ１−Ｔｏによって求めることができる。また、温度差ΔＴの計測値ΔＴｍは、排気ガス浄化装置１８の入口の第１温度センサ２２の検出値Ｔ１と、触排気ガス浄化装置１８の出口の第２温度センサ２３の検出値Ｔ２の差ΔＴｍ＝Ｔ１−Ｔ２によって求めることができる。

次のステップＳ１４では、温度誤差ΔＴｄのチェックを行い、この温度誤差ΔＴｄの絶対値│ΔＴｄ│が補正用温度誤差閾値ΔＴｄ１以上か否かを判定する。このステップＳ１４の判定で、温度誤差ΔＴｄの絶対値│ΔＴｄ│が補正用温度誤差閾値ΔＴｄ１よりも小さい場合（ＮＯ）は、ステップＳ１１に戻る。また、ステップＳ１４の判定で、温度誤差ΔＴｄの絶対値│ΔＴｄ│が予め設定される補正用温度誤差閾値ΔＴｄ１以上の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１５に行く。なお、必ずしも絶対値の評価でなく、下限閾値と上限閾値を設けて、温度誤差ΔＴｄがこの下限閾値と上限閾値の間にないか（ＹＥＳ）あるか（ＮＯ）で判定してもよい。

ステップＳ１５では、排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量Ｆｒと目標噴射量Ｆｔとのずれ量ΔＦを算出する。この実際の噴射推定量Ｆｒの算出には、筒内燃料噴射量Ｆｉと排気管内直接燃料噴射の燃料噴射量Ｆの和である総燃料噴射量（Ｆａ＝Ｆｉ＋Ｆｒ）と空気過剰率λの関係を用いる。

総燃料噴射量Ｆａに理論空気量Ａａが比例（Ａａ＝Ｋａ×Ｆａ）するので、総燃料噴射量Ｆａに対する理論空気量Ａａを算出することができ、また、空気過剰率λは、総燃料噴射量Ｆａと供給空気量Ａｉとの比である空燃比（Ａｉ／Ｆａ）と理論空燃比（Ａａ／Ｆａ）との比率〔（Ａｉ／Ｆａ）／（Ａａ／Ｆａ）〕であるので、λ＝Ａｉ／Ａａ＝Ａｉ／（Ｋａ×Ｆａ）となる。従って、Ｆａ＝Ａｉ／（Ｋａ×λａ）となる。この式を基に、排気管内直接燃料噴射における実際の噴射推定量Ｆｒは、吸入空気量センサ１２で検出した吸入空気量Ａｍとλセンサ２４で検出した空気過剰率λの測定値λｍと筒内燃料噴射量Ｆｉとから、Ｆｒ＝Ａｉ／（Ｋａ×λｍ）−Ｆｉで算出される。なお、筒内燃料噴射量Ｆｉはエンジン１０の運転状態（例えば、エンジン回転数、負荷等）と排気ガス浄化方法（例えば、浄化制御、再生制御等）によって決まる。この筒内燃料噴射量Ｆｉの決定には周知又は公知の技術が用いられる。

一方、目標噴射量Ｆｔは、排気ガス浄化装置１８における排気ガスの浄化や排気ガス浄化装置１８の再生のための制御で決められる。この浄化のための制御や再生のための制御における目標噴射量Ｆｔの決定には周知又は公知の技術を用いることができる。上記で算出された排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量Ｆｒとこの目標噴射量Ｆｔとからこれらのずれ量ΔＦを算出する。

次のステップＳ１６では、この算出されたずれ量ΔＦに基づいて、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量Ｆｃを補正する。つまり、このずれ量ΔＦを目標噴射量Ｆｔの補正量ΔＦｔとして、この補正量ΔＦｔで目標噴射量Ｆｔを補正して（Ｆｔ＝Ｆｔ＋ΔＦｔ）、噴射量指示量Ｆｃとする。この噴射指示量Ｆｃの補正は、目標噴射量Ｆｔを算出するためのマップデータ等のデータ自体を補正する。又は、目標噴射量Ｆｔから噴射指示量Ｆｃを算出するＢＰＷマップ（目標噴射量と開弁時間のマップデータ）を補正する。つまり、目標噴射量Ｆｔは補正せずに、この目標噴射量Ｆｔに対する排気管内直接燃料噴射装置１７の開弁時間（駆動時間）を補正する。この補正は、すれ量ΔＦの値を補正する必要はなく、例えば、このずれ量ΔＦの１／１００程度の補正を行う。これらの補正後は、補正された後の目標噴射量のデータやＢＰＷマップデータを使用して、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量Ｆｃを算出することになる。つまり、ずれ量ΔＦの１／１００程度の補正量を順次積算する積算補正を行う。

次のステップＳ１７では、このずれ量ΔＦが警告用噴射量ずれ量下限閾値ΔＦｃｄと警告用噴射量ずれ量上限閾値ΔＦｃｕの間にあるか否かを判定する。このずれ量ΔＦが警告用噴射量ずれ量下限閾値ΔＦｃｄと警告用噴射量ずれ量上限閾値ΔＦｃｕの間にある場合には（ＹＥＳ）、リターンに行き、このずれ量ΔＦが警告用噴射量ずれ量下限閾値ΔＦｃｄと警告用噴射量ずれ量上限閾値ΔＦｃｕの間にない場合には（ＮＯ）、ステップＳ１８に行く。

ステップＳ１８では、ずれ量ΔＦが警告用噴射量ずれ量下限閾値ΔＦｃｄと警告用噴射量ずれ量上限閾値ΔＦｃｕの間にないので、エラー判定出力を故障診断（ＯＢＤ：On-Board Diagnostics）システムに表示する等してドライバー等の使用者に警告し、排気管内直接燃料噴射装置１７の交換を促す。つまり、ずれ量が過大となった場合にはエラー判定して故障診断システムに出力して、ドライバー等の使用者に警告をして排気管内直接燃料噴射装置１７の故障の修理や交換を促す。このステップＳ１８の後はリターンする。この排気管内直接燃料噴射装置の噴射弁を修理したり交換したりした後では、目標噴射量Ｆｔ又は噴射指示量Ｆｃの補正量もリセットする。

なお、ステップＳ１６で目標噴射量Ｆｔを算出するためのマップデータ等のデータ自体を補正した場合には、ずれ量ΔＦが小さくなる補正となるので、ステップＳ１７における判定は、このずれ量が前回の補正時と倉寝て警告用噴射量ずれ量閾値ΔＦｃ以上になったときに警告をすることになる。一方、ステップＳ１６で目標噴射量Ｆｔから噴射指示量Ｆｃを算出するＢＰＷマップ（目標噴射量と開弁時間のマップデータ）を補正した場合には、ずれ量ΔＦは補正されないままとなるので、ステップＳ１７における判定は、このずれ量が、排気管内直接燃料噴射装置１７の修理若しくは交換時又は新品の時と比べて警告用噴射量ずれ量閾値ΔＦｃ以上になったときに警告をすることになる。

上記の図２の制御フローはリターンした後、再度、排気管内直接燃料噴射を行っている状態になると、上級のエンジンの制御フローにより呼ばれて、エンジン１０の運転が停止されるまで、繰り返し実行される。

上記の排気ガス浄化システム１の制御装置（ＥＣＵ）による第１の実施の形態の排気ガス浄化方法の制御により、次のような制御を行うことができる。

排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、排気ガス浄化装置１８の出口側における空気過剰率λの算出値λｃと計測値λｍの差である空気過剰率誤差Δλを算出し、この空気過剰率誤差Δλが予め設定された閾値Δλｃを超えたときに、又は、排気ガス浄化装置１８の入口側と出口側の温度差ΔＴの算出値ΔＴｃと計測値ΔＴｍの差である温度誤差ΔＴｄを算出し、この温度誤差ΔＴｄが予め設定された閾値ΔＴｃを超えたときに、排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量Ｆｒと目標噴射量Ｆｔとのずれ量ΔＦを算出して、この算出されたずれ量ΔＦに基づいて、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量Ｆｃを補正することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態の排気ガス浄化方法について、図３の排気管内直接燃料噴射の噴射量の劣化に対する補正制御のための制御フローを参照しながら説明する。この図３の制御フローは、ステップＳ１２の判定で、空気過剰率誤差Δλのチェックを行って、この空気過剰率誤差Δλの絶対値│Δλ│が補正用空気過剰率閾値Δλｃ以上の場合（ＹＥＳ）に、ステップＳ１５ではなく、ステップＳ１３に行く。また、そうでない場合（ＮＯ）に、ステップＳ１３ではなく、ステップＳ１１に行く。その他の構成は、図２の制御フローと同じである。

上記の排気ガス浄化システム１の制御装置（ＥＣＵ）による第２の実施の形態の排気ガス浄化方法の制御により、次のような制御を行うことができる。

排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、排気ガス浄化装置１８の出口側における空気過剰率λの算出値λｃと計測値λｍの差である空気過剰率誤差Δλを算出し、この空気過剰率誤差Δλが予め設定された閾値Δλｃを超えたときで、且つ、排気ガス浄化装置１８の入口側と出口側の温度差ΔＴの算出値ΔＴｃと計測値ΔＴｍの差である温度誤差ΔＴｄを算出し、この温度誤差ΔＴｄが予め設定された閾値ΔＴｃを超えたときに、排気管内直接燃料噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量Ｆｒと目標噴射量Ｆｔとのずれ量ΔＦを算出して、この算出されたずれ量ΔＦに基づいて、排気管内直接燃料噴射の噴射指示量Ｆｃを補正することができる。

従って、上記の排気ガス浄化システム１及び排気ガス浄化方法によれば、エンジン１０の排気通路１６に設けた排気ガス浄化装置１８の上流側に排気管内直接燃料噴射装置１７を備えた排気ガス浄化システム１において、排気管内直接燃料噴射装置１７の燃料噴射弁の目詰まり等による劣化に対して、排気管内直接燃料噴射における実際の噴射推定量Ｆｒを目標噴射量Ｆｔに合せることができて、排気管内直接燃料噴射装置１７の燃料噴射弁を交換するまでの期間を延長することができる。また、常時、噴射指示量Ｆｃと実際の噴射推定量Ｆｒとの間の相関関係が得られるので、目標制御量Ｆｔに対する噴射指示量Ｆｃのフィードバック制御も正常に行うことができる。

本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。 排気管内直接燃料噴射の噴射量の劣化に対する補正制御のための第１の実施の形態の制御フローを示す図である。 排気管内直接燃料噴射の噴射量の劣化に対する補正制御のための第２の実施の形態の制御フローを示す図である。

符号の説明

１ 排気ガス浄化システム
１０ エンジン（内燃機関）
１１ 吸気通路
１２ 吸入吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）
１６ 排気通路
１７ 排気管内直接燃料噴射装置
１８ 排気ガス浄化装置
２２ 第１温度センサ
２３ 第２温度センサ
２４ λ（空気過剰率）センサ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内燃料直接噴射装置を備えると共にこの排気ガス浄化装置の浄化又は再生のための制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
   排気ガス浄化装置の入口側に第１温度センサを、排気ガス浄化装置の出口側に第２温度センサと空気過剰率センサを設けると共に、
   前記制御装置が、
   排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値と計測値の差である空気過剰率誤差を算出し、この空気過剰率誤差が予め設定された閾値を超えたときに、
   又は、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差の算出値と計測値の差である温度誤差を算出し、この温度誤差が予め設定された閾値を超えたときに、
   排気管内燃料直接噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量と目標噴射量とのずれ量を算出して、この算出されたずれ量に基づいて、排気管内燃料直接噴射の噴射指示量を補正することを特徴とする排気ガス浄化システム。
2. 内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内燃料直接噴射装置を備えると共にこの排気ガス浄化装置の浄化又は再生のための制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
   排気ガス浄化装置の入口側に第１温度センサを、排気ガス浄化装置の出口側に第２温度センサと空気過剰率センサを設けると共に、
   前記制御装置が、
   排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、
   排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値と計測値の差である空気過剰率誤差を算出し、この空気過剰率誤差が予め設定された閾値を超えたときで、
   且つ、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差の算出値と計測値の差である温度誤差を算出し、この温度誤差が予め設定された閾値を超えたときに、
   排気管内燃料直接噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量と目標噴射量とのずれ量を算出して、この算出されたずれ量に基づいて、排気管内燃料直接噴射の噴射指示量を補正することを特徴とする排気ガス浄化システム。
3. 内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内燃料直接噴射装置を備えると共にこの排気ガス浄化装置の浄化又は再生のための制御装置を備えた排気ガス浄化システムの排気ガス浄化方法において、
   排気ガス浄化装置の入口側に第１温度センサを、排気ガス浄化装置の出口側に第２温度センサと空気過剰率センサを設け、
   排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、
   排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値と計測値の差である空気過剰率誤差を算出し、この空気過剰率誤差が予め設定された閾値を超えたときに、
   又は、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差の算出値と計測値の差である温度誤差を算出し、この温度誤差が予め設定された閾値を超えたときに、
   排気管内燃料直接噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量と目標噴射量とのずれ量を算出して、この算出されたずれ量に基づいて、排気管内燃料直接噴射の噴射指示量を補正することを特徴とする排気ガス浄化方法。
4. 内燃機関の排気通路に設けた排気ガス浄化装置の上流側に排気管内燃料直接噴射装置を備えると共にこの排気ガス浄化装置の浄化又は再生のための制御装置を備えた排気ガス浄化システムの排気ガス浄化方法において、
   排気ガス浄化装置の入口側に第１温度センサを、排気ガス浄化装置の出口側に第２温度センサと空気過剰率センサを設け、
   排気管内直接燃料噴射を行っている状態で、
   排気ガス浄化装置の出口側における空気過剰率の算出値と計測値の差である空気過剰率誤差を算出し、この空気過剰率誤差が予め設定された閾値を超えたときで、
   且つ、前記排気ガス浄化装置の入口側と出口側の温度差の算出値と計測値の差である温度誤差を算出し、この温度誤差が予め設定された閾値を超えたときに、
   排気管内燃料直接噴射で実際に噴射されたと推定される噴射推定量と目標噴射量とのずれ量を算出して、この算出されたずれ量に基づいて、排気管内燃料直接噴射の噴射指示量を補正することを特徴とする排気ガス浄化方法。

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