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WO2012081463A1 - Ｄｐｆシステム - Google Patents

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WO2012081463A1
WO2012081463A1 PCT/JP2011/078283 JP2011078283W WO2012081463A1 WO 2012081463 A1 WO2012081463 A1 WO 2012081463A1 JP 2011078283 W JP2011078283 W JP 2011078283W WO 2012081463 A1 WO2012081463 A1 WO 2012081463A1
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WO
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injection amount
doc
exhaust pipe
amount
injector
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/078283
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English (en)
French (fr)
Inventor
長岡　大治
輝男 中田
裕之 遊座
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to AU2011342304A priority patent/AU2011342304B2/en
Priority to EP11848989.7A priority patent/EP2653680B1/en
Priority to US13/994,356 priority patent/US8973430B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to a DPF system that collects particulate matter from exhaust gas of a diesel engine with DPF and burns and removes it by exhaust pipe injection.
  • Exhaust pipe injection is a method of adding unburned fuel to exhaust gas from an exhaust pipe injector provided in the exhaust pipe (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Further, the exhaust pipe injection can perform the air-fuel ratio rich control of the exhaust gas regardless of the combustion of the engine when the LNT catalyst is richly reduced.
  • the causes of the above-mentioned exhaust pipe injector flow rate variation include injector manufacturing variation and blockage due to aging. If these values increase, even if feedback (FB) control of the injection amount based on the exhaust gas temperature is performed, the exhaust injection amount becomes unstable beyond the correction limit, and there is a high possibility that stable temperature control cannot be performed.
  • FB feedback
  • the exhaust gas temperature may become unstable and DPF regeneration may be insufficient.
  • the exhaust gas temperature may become unstable and DPF regeneration may be insufficient.
  • it when used in rich reduction of LNT catalyst, it varies the amount of reducing agent in the rich reduction, possibly resulting in the NO x reduction defects and HC slip.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a DPF system capable of regenerating a DPF with an appropriate exhaust injection amount even if the injection amount changes due to manufacturing variations of the exhaust pipe injector or aging. With the goal.
  • the present invention relates to a DPF system that performs DPF forced regeneration in which fuel is injected from an exhaust pipe injector, oxidized and burned by the DOC, and PM accumulated in the DPF is removed by combustion.
  • a temperature sensor for detecting a DOC inlet temperature and a DOC outlet temperature at the time of forced DPF regeneration, and an SV ratio determining means for determining an exhaust gas SV ratio by measuring an exhaust gas flow rate at the time of forced DPF regeneration.
  • a detection value of the temperature sensor and a determination value of the SV ratio determination means are input, and includes a heat generation region determination unit that determines whether or not these values are within a theoretical heat generation region, and the detection value of the temperature sensor And an actual injection amount diagnosis unit that diagnoses a decrease amount of the actual injection amount of the exhaust pipe injector when the value determined by the SV ratio determination means is within the theoretical heat generation region
  • An injector diagnosing means having, those having a.
  • the actual injection amount diagnosis unit calculates and integrates the actual heat generation amount of the DOC from the inlet / outlet temperature difference of the DOC and the exhaust gas flow rate, and calculates the theoretical heat generation amount of the DOC from the instructed injection amount of the exhaust pipe injector. It is preferable that the amount of decrease in the actual injection amount of the exhaust pipe injector is diagnosed from the integrated value of the actual calorific value and the theoretical calorific value.
  • the injector diagnosis means may correct the command injection amount of the exhaust pipe injector based on the diagnosed decrease in the actual injection amount.
  • the injector diagnosis means sets a correction coefficient for correcting the instructed injection amount of the exhaust pipe injector based on the diagnosed decrease amount of the actual injection amount, and when the correction coefficient exceeds a preset failure determination threshold value It is preferable to detect a failure of the exhaust pipe injector.
  • the present invention it is possible to provide a DPF system that can regenerate a DPF with an appropriate exhaust injection amount even if the injection amount changes due to manufacturing variations of the exhaust pipe injector or aging.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the DPF system of the present embodiment.
  • the DPF system 10 is equipped with a turbocharger 11, and the air sucked from the air cleaner 12 is compressed by the compressor 13 of the turbocharger 11 and is pumped to the intake passage 14 and connected to the intake passage 14. From the intake manifold 15 to the engine E.
  • the intake passage 14 is provided with an intake valve 16 for adjusting the amount of air to the engine E.
  • the exhaust gas discharged from the engine E flows into the turbine 18 of the turbocharger 11 from the exhaust manifold 17 and drives the turbine 18 to be exhausted to the exhaust pipe 19.
  • the DPF system 10 returns an EGR pipe 20 connecting the intake manifold 15 and the exhaust manifold 17, an EGR cooler 21 for cooling the exhaust gas passing through the EGR pipe 20, and the exhaust manifold 17 to the intake manifold 15.
  • an EGR valve 22 for adjusting the amount of exhaust gas, comprising a performs EGR control for reducing the amount of NO x in the engine out by recirculating a part of exhaust gas to the intake side.
  • the exhaust pipe 19 is provided with a DOC 23, the exhaust pipe 19 upstream of the DOC 23 is provided with an exhaust pipe injector 24, and the downstream exhaust pipe 19 is provided with a DPF 25 for collecting PM from the exhaust gas.
  • the exhaust gas purification device connected to the exhaust pipe 19 is not limited to the DPF 25.
  • an LNT catalyst, an HC-SCR (HydroCarbon-Selective Catalytic Reduction) device, etc. are provided in the exhaust pipe. Can do.
  • the exhaust pipe 19 is provided with temperature sensors 26 and 27 for detecting the DOC inlet temperature T ent and the DOC outlet temperature T doc on the inlet side (upstream side) and the outlet side (downstream side) of the DOC 23.
  • Engine E intake valve 16, EGR valve 22, exhaust pipe injector 24, and temperature sensors 26, 27 are connected to an ECU (Electronic Control Unit) 28.
  • the ECU 28 receives signals from the temperature sensors 26 and 27 and controls the operation of the engine E, the opening degree of the intake valve 16 and the EGR valve 22, the exhaust pipe injection of the exhaust pipe injector 24, and the like.
  • the ECU 28 receives signals from various sensors (MAF (Mass Air Flow) sensor for detecting the intake air amount) mounted on the vehicle, or the DOC23 failure diagnosis (OBD diagnosis (On-Board diagnosis)). Diagnostics)).
  • MAF Mass Air Flow
  • the engine E is controlled to increase the exhaust gas temperature of the engine out, and the fuel is injected from the exhaust pipe injector 24.
  • DPF forced regeneration in which combustion is performed by the DOC 23 to further increase the exhaust gas temperature and PM is burned and removed by the high-temperature exhaust gas is performed.
  • the SV ratio determining means 29 for determining the exhaust gas SV ratio by measuring the exhaust gas flow rate V during the DPF forced regeneration, the command injection amount Q req of the exhaust pipe injector 24,
  • An ECU diagnosing means 30 that receives the DOC inlet temperature T ent , the DOC outlet temperature T doc , and the exhaust gas SV ratio and diagnoses the decrease in the actual injection amount of the exhaust pipe injector 24 is mounted on the ECU 28.
  • the injector diagnosis means 30 includes a heat generation region determination unit 31 that determines whether or not the DOC inlet temperature T ent and the exhaust gas SV ratio are within the theoretical heat generation region, and the DOC inlet temperature T ent and the exhaust gas SV ratio are the theoretical heat generation.
  • the SV ratio determining means 29 measures the exhaust gas flow rate V from the input value (intake air amount) of the MAF sensor and the injection instruction value of the in-cylinder injector, and the exhaust gas SV ratio (exhaust gas flow rate V with respect to the volume of the DOC 23). Ratio).
  • the heat generation area determination unit 31 of the injector diagnosis unit 30 is configured to determine whether or not the DOC inlet temperature T ent and the exhaust gas SV ratio are within the theoretical heat generation area R.
  • the theoretical heat generation region R is an exhaust gas condition when the fuel added from the exhaust pipe injector 24 completely burns in the DOC 23, and is obtained in advance by a test operation of the DPF system 10.
  • FIG. 3 shows the relationship between the theoretical heat generation region R obtained by the test operation of the DPF system 10, the exhaust gas temperature (DOC inlet temperature T ent ), and the exhaust gas SV ratio.
  • the DOC inlet temperature T ent is low and the exhaust gas SV ratio is high, the fuel injected into the exhaust pipe cannot be completely burned, and the heat generation coefficient (the heat generation amount with respect to the exhaust injection amount) is low.
  • the DOC inlet temperature T ent is high and the exhaust gas SV ratio is low, the fuel injected into the exhaust pipe is completely burned and the heat generation coefficient becomes 1 (that is, the theoretical heat value).
  • a range where the DOC inlet temperature T ent is 250 ° C.
  • the present invention does not particularly limit the setting mode of the theoretical heat generation region R, and can be appropriately set according to the characteristics of the DOC 23 and the configuration of the DPF system 10.
  • the actual injection amount diagnosis unit 32 of the injector diagnosis unit 30 determines that the exhaust pipe injector 24 determines that the DOC inlet temperature T ent and the exhaust gas SV ratio are within the theoretical heat generation region R by the heat generation region determination unit 31.
  • the amount of decrease in the actual injection amount of the exhaust pipe injector 24 is diagnosed from the commanded injection amount Q req , the DOC inlet / outlet temperature difference ⁇ T (that is, the temperature difference between the DOC outlet temperature T doc and the DOC inlet temperature T ent ), and the exhaust gas flow rate V. .
  • the actual injection amount diagnosis unit 32 diagnoses the decrease amount of the actual injection amount.
  • the actual injection amount diagnosis unit 32 reads the exhaust gas flow rate V measured by the SV ratio determining means 29, and detects the DOC inlet / outlet temperature difference ⁇ T [K], the exhaust gas flow rate V [Kg / s], and the exhaust gas specific heat [J / Kg * K] (constant), the actual calorific value C 1 [J / s] of the DOC 23 is calculated.
  • Actual calorific value C 1 [J / s] DOC inlet / outlet temperature difference ⁇ T [K] * Exhaust gas flow rate V [Kg / s] * Exhaust gas specific heat [J / Kg * K]
  • the calculated actual heating value C 1 is integrated to calculate an integrated value J 1 of the actual heating value C 1 .
  • the theoretical calorific value C 2 is calculated from the lower heating value 38.2 [MJ / L] of light oil and the commanded injection quantity Q req [L] of the exhaust pipe injector 24, and is integrated to calculate the theoretical calorific value C. keep calculating a second accumulated value J 2.
  • Theoretical calorific value C 2 [J / s] Lower calorific value of diesel oil 38.2 [MJ / L] * Indicated injection quantity Q req [L]
  • the actual injection amount diagnosis unit 32 calculates the integrated values J 1 and J 2 of the actual heat generation amount C 1 and the theoretical heat generation amount C 2 when the exhaust gas condition is in the theoretical heat generation region R.
  • the theoretical calorific value C 2 should be obtained on DOC23. Therefore if there is a fault in DOC23 or exhaust pipe injector 24, the actual heating value C 1 of the above should be a value close to the theoretical calorific value C 2.
  • the injection command value of the exhaust pipe injector 24 when there is a discrepancy between the injection command value of the exhaust pipe injector 24 and the actual value (that is, when the actual injection amount is reduced from the command injection amount Q req due to manufacturing variations of the exhaust pipe injector 24 and aging deterioration).
  • the actual calorific value C 1 is lower than the theoretical calorific value C 2 . For example, if the exhaust pipe injector 24 is clogged and the actual value is only 70% of the injection instruction value, the heat generation amount is 70%.
  • the actual injection amount diagnosis unit 32 diagnoses the amount of decrease in the actual injection amount of the exhaust pipe injector 24 from the integrated values J 1 and J 2 of the calculated actual heat generation amount C 1 and theoretical heat generation amount C 2 .
  • the decrease amount of the actual injection quantity the ratio of the integrated value J 1 of the actual heating value C 1 for the integrated value J 2 of the theoretical calorific value C 2 (i.e., J 1 ⁇ J 2) is evaluated as.
  • the present invention does not specifically limit the integration time of the actual calorific value C 1 and the theoretical calorific value C 2 and can be set as appropriate.
  • the DOC inlet temperature T ent and the exhaust gas SV ratio during diagnosis can be set. Is outside the theoretical heat generation region R, the diagnosis is immediately interrupted to prevent erroneous diagnosis.
  • the injector diagnosis means 30 sets a correction coefficient f for correcting the injection amount of the exhaust pipe injector 24 from the decrease amount of the actual injection amount diagnosed by the actual injection amount diagnosis unit 32, and corrects the injection amount of the exhaust pipe injector 24.
  • the reciprocal of the decrease amount of the actual injection quantity i.e., "integration value J 2 of the theoretical calorific value C 2" ⁇ "integration value J 1 of the actual heating value C 1" is set in the correction factor f
  • the correction coefficient f is multiplied by the command injection amount Q req of the exhaust pipe injector 24 to correct the actual injection amount.
  • the present invention does not particularly limit the method of correcting the command injection amount Q req .
  • the command injection amount Q req is gradually corrected while performing diagnosis by several DPF forced regenerations. May be performed.
  • the injector diagnosis means 30 is configured to detect a failure of the exhaust pipe injector 24 when the correction coefficient f becomes larger than a preset failure determination threshold Fmal .
  • the injector diagnostic means 30 that detects the failure may light a warning light provided in the cabin of the vehicle so as to prompt the driver to clean or replace the exhaust pipe injector 24.
  • the present invention does not particularly limit the set value of the failure determination threshold value F mal and can be appropriately changed according to the characteristics of the DOC 23 and the exhaust pipe injector 24 and the configuration of the DPF system 10.
  • the actual injection amount diagnosis unit 32 of the present embodiment is based on the OBD diagnosis of the DOC 23 performed by the ECU 28.
  • the decrease amount of the actual injection amount is diagnosed only when the DOC 23 is normal.
  • the SV ratio determining means 29 and the injector diagnosis means 30 provided in the DPF system 10 are made to repeat the following operations.
  • step S21 the SV ratio determining means 29 measures the exhaust gas flow rate V based on the MAF sensor read from the ECU 28 and the injection instruction value of the in-cylinder injector, and determines the exhaust gas SV ratio from this measured value. Proceed to step S22.
  • step S22 the heat generation region determination unit 31 of the injector diagnosis unit 30 determines that the input value (DOC inlet temperature T ent ) from the temperature sensor 26 and the determination value (exhaust gas SV ratio) of the SV ratio determination unit 29 are theoretical. It is determined whether or not the heat generation area R exists.
  • the process proceeds to step S23 to diagnose the amount of decrease in the actual injection amount.
  • the DOC inlet temperature T ent and the exhaust gas SV ratio are not within the theoretical heat generation region R, the reduction amount of the actual injection amount cannot be diagnosed, and the routine returns to step S21.
  • step S23 the injector diagnosis unit 30 determines whether or not the DOC 23 is normal from the OBD diagnosis of the DOC 23 performed by the ECU 28. If the DOC 23 is not normal, the amount of decrease in the actual injection amount cannot be diagnosed, and the process returns to step S21. On the other hand, when it is determined that the DOC 23 is normal, the process proceeds to step S24 in order to diagnose the decrease amount of the actual injection amount.
  • step S24 the actual injection amount diagnosis unit 32 of the injector diagnosis unit 30 measures the command injection amount Q req of the exhaust pipe injector 24, the DOC inlet temperature T ent , the DOC outlet temperature T doc , and the SV ratio determination unit 29. from the exhaust gas flow rate V, integrated to calculate the actual heating value C 1 and the theoretical calorific value C 2 of DOC 23, the integrated value J 1, J 2 of the actual heating value C 1 and the theoretical calorific value C 2, the actual injection Diagnose the amount of decrease in quantity (J 1 ⁇ J 2 ).
  • the injector diagnosis means 30 sets the correction coefficient f from the decrease amount of the actual injection amount diagnosed by the actual injection amount diagnosis unit 32, and multiplies this by the indicated injection amount Q req to the exhaust pipe injector 24. From the exhaust pipe.
  • the correction factor f to set the correction factor f to the inverse of the amount of reduction in the actual injection quantity (i.e., "integration value J 2 of the theoretical calorific value C 2" ⁇ "integration value J 1 of the actual heating value C 1") .
  • step S26 the injector diagnosis means 30 compares the correction coefficient f with the failure determination threshold value Fmal, and performs a failure determination of the exhaust pipe injector 24.
  • the correction coefficient f is equal to or less than the failure determination threshold Fmal , the operation is terminated without detecting a failure of the exhaust pipe injector 24.
  • the correction coefficient f exceeds the failure determination threshold value Fmal , the process proceeds to step S27, where a failure of the exhaust pipe injector 24 is detected and the operation is terminated.
  • the correction coefficient f is reset by the operator after the exhaust pipe injector 24 is cleaned or replaced.
  • the diagnosis is immediately interrupted and the operation is terminated to prevent erroneous diagnosis. To be done.
  • the DPF system 10 calculates the actual heat generation amount C 1 of the DOC 23 due to the exhaust pipe injection only when the DOC inlet temperature T ent and the exhaust gas SV ratio are within the theoretical heat generation region R.
  • the ratio (heat generation coefficient) of the DOC 23 to the theoretical calorific value C 2 (that is, the theoretical calorific value of light oil) is obtained to diagnose the reduction amount of the actual injection amount of the exhaust pipe injector 24 and to determine the failure of the exhaust pipe injector 24. To be done.
  • the command injection amount Q req of the exhaust pipe injector 24 is corrected to be increased based on the diagnosed decrease in the actual injection amount.
  • the amount of decrease in the actual injection amount is diagnosed during the forced regeneration of the DPF. Therefore, the command injection amount Q req can be corrected quickly according to the result of the diagnosis.
  • continuing the integration of the actual heating value C 1 and the theoretical calorific value C 2 in the region R to the end of the DPF forced regeneration may be to perform a diagnosis after DPF forced regeneration is completed. In this way, the influence on the diagnosis due to the disturbance received during the forced regeneration of the DPF can be reduced, and diagnosis and correction can be performed with higher accuracy.

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Abstract

　排気管インジェクタの製造バラツキや経年劣化による噴射量の変化が生じても、適切な排気噴射量でＤＰＦ再生できるＤＰＦシステムを提供する。　ＤＯＣ２３の入口および出口側に設けられ、ＤＰＦ強制再生時のＤＯＣ入口温度およびＤＯＣ出口温度を検出する温度センサ２６，２７と、ＤＰＦ強制再生時の排気ガス流量を測定して排気ガスＳＶ比を決定するＳＶ比決定手段２９と、温度センサ２６，２７の検出値とＳＶ比決定手段２９の決定値とが入力され、それら値が理論発熱領域内にあるか否かを判定する発熱領域判定部３１を有すると共に、温度センサ２６，２７の検出値とＳＶ比決定手段２９の決定値とが理論発熱領域内にあるときに、排気管インジェクタ２４の実噴射量の低下量を診断する実噴射量診断部３２を有するインジェクタ診断手段３０と、を備えたＤＰＦシステム１０である。

Description

ＤＰＦシステム
　本発明はディーゼルエンジンの排気ガスから粒子状物質をＤＰＦで捕集し、これを排気管噴射により燃焼除去するＤＰＦシステムに関する。
　近年、ディーゼルエンジンの排気ガスからＰＭ（Particulate Matter）を浄化するためのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）装置の開発が行われている。また、排気ガス中のＮＯxを浄化するためのＬＮＴ（Lean NOx Trap）触媒の開発が行われている。このような排気ガス浄化装置を排気管に接続したＤＰＦシステムでは、浄化装置の浄化効率が低下したときに、排気ガスに未燃燃料を添加して、これを排気管に設けられたＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）で酸化燃焼させ、高温の排気ガスでＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去（ＤＰＦ強制再生）したり、ＬＮＴ触媒をリッチ還元することが行われる。
　この未燃燃料を排気ガスに添加する手段として、エンジン筒内のオイル希釈が発生せず、燃料添加時でもＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）制御を掛けることができ、昇温に要する燃料消費量を低く抑えることができる排気管噴射が注目されている。排気管噴射は、排気管に設けた排気管インジェクタから未燃燃料を排気ガスに添加する方法である（例えば、特許文献１，２参照）。また排気管噴射は、ＬＮＴ触媒をリッチ還元する際に、エンジンの燃焼と関係なく排気ガスの空燃比リッチ制御を行うことができる。
　排気管噴射を用いるＤＰＦシステムでは、ＰＭ燃焼およびリッチ還元を安定的に行うべく、排気管インジェクタからの排気噴射量の流量バラツキを小さくすることが望ましい。
特許第４４１７８７８号公報 特許第４５６１４６７号公報 特開２０１０－１２１５１４号公報
　上述の排気管インジェクタの流量バラツキの原因に、インジェクタの製造バラツキや、経年劣化による閉塞がある。これらが大きくなると、排気ガス温度による噴射量のフィードバック（ＦＢ）制御を行ったとしても、補正限界を超えて排気噴射量が不安定となり、安定した温度制御が出来なくなる可能性が大きくなる。
　その結果、排気ガス温度が不安定になり、ＤＰＦ再生が不十分となる可能性がある。また、ＬＮＴ触媒のリッチ還元に使用する場合、リッチ還元時の還元剤量がばらついて、ＮＯx還元不良やＨＣスリップを生じる可能性もある。
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、排気管インジェクタの製造バラツキや経年劣化による噴射量の変化が生じても、適切な排気噴射量でＤＰＦ再生できるＤＰＦシステムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明は、排気管インジェクタから燃料を噴射し、これをＤＯＣで酸化燃焼させてＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去するＤＰＦ強制再生を行うＤＰＦシステムにおいて、前記ＤＯＣの入口および出口側に設けられ、ＤＰＦ強制再生時のＤＯＣ入口温度およびＤＯＣ出口温度を検出する温度センサと、ＤＰＦ強制再生時の排気ガス流量を測定して排気ガスＳＶ比を決定するＳＶ比決定手段と、前記温度センサの検出値と前記ＳＶ比決定手段の決定値とが入力され、それら値が理論発熱領域内にあるか否かを判定する発熱領域判定部を有すると共に、前記温度センサの検出値と前記ＳＶ比決定手段の決定値とが前記理論発熱領域内にあるときに、前記排気管インジェクタの実噴射量の低下量を診断する実噴射量診断部を有するインジェクタ診断手段と、を備えたものである。
　前記実噴射量診断部は、前記ＤＯＣの出入口温度差と前記排気ガス流量とから前記ＤＯＣの実発熱量を算出して積算すると共に、前記排気管インジェクタの指示噴射量から前記ＤＯＣの理論発熱量を算出して積算し、前記実発熱量および理論発熱量の積算値から、前記排気管インジェクタの実噴射量の低下量を診断するようにされると良い。
　前記インジェクタ診断手段は、前記診断された実噴射量の低下量に基づいて、前記排気管インジェクタの指示噴射量を補正するようにされると良い。
　前記インジェクタ診断手段は、前記診断された実噴射量の低下量に基づいて前記排気管インジェクタの指示噴射量を補正する補正係数を設定し、その補正係数が予め設定された故障判定閾値を超えるとき、前記排気管インジェクタの故障を検知するようにされると良い。
　本発明によれば、排気管インジェクタの製造バラツキや経年劣化による噴射量の変化が生じても、適切な排気噴射量でＤＰＦ再生できるＤＰＦシステムを提供できる。
本発明のＤＰＦシステムの構成を示す概略図である。 本発明のＤＰＦシステムの動作を示す流れ図である。 ＤＯＣの理論発熱領域および発熱係数を示す図である。
　以下に、本発明の好適な実施の形態について図面に基づき説明する。
　図１は、本実施の形態のＤＰＦシステムの構成を示す概略図である。
　本実施の形態のＤＰＦシステム１０はターボチャージャ１１を搭載しており、エアクリーナ１２から吸入される空気はターボチャージャ１１のコンプレッサ１３で圧縮されると共に吸気通路１４に圧送され、吸気通路１４に接続された吸気マニホールド１５からエンジンＥに供給される。吸気通路１４には、エンジンＥへの空気量を調節するための吸気バルブ１６が設けられる。
　エンジンＥから排出される排気ガスは排気マニホールド１７からターボチャージャ１１のタービン１８に流入すると共にタービン１８を駆動させ、排気管１９に排気される。
　このＤＰＦシステム１０は、吸気マニホールド１５と排気マニホールド１７とを接続するＥＧＲ管２０と、ＥＧＲ管２０を通過する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２１と、排気マニホールド１７から吸気マニホールド１５へ還流させる排気ガス量を調節するためのＥＧＲバルブ２２と、を備え、排気ガスの一部を吸気側へ還流させてエンジンアウトのＮＯx量を低減させるＥＧＲ制御を行う。
　排気管１９にはＤＯＣ２３が配設され、そのＤＯＣ２３の上流側の排気管１９には排気管インジェクタ２４が、下流側の排気管１９には排気ガスからＰＭを捕集するためのＤＰＦ２５が設けられる。なお、本発明では排気管１９に接続する排気ガス浄化装置をＤＰＦ２５に限定するものではなく、例えばＤＰＦ２５以外にもＬＮＴ触媒やＨＣ－ＳＣＲ（HydroCarbon-Selective Catalytic Reduction）装置などを排気管に設けることができる。
　さらに排気管１９には、ＤＯＣ２３の入口側（上流側）および出口側（下流側）に、ＤＯＣ入口温度ＴentおよびＤＯＣ出口温度Ｔdocを検知する温度センサ２６，２７が設けられる。
　エンジンＥ、吸気バルブ１６、ＥＧＲバルブ２２、排気管インジェクタ２４、温度センサ２６，２７はＥＣＵ（Electronical Control Unit）２８と接続される。ＥＣＵ２８は温度センサ２６，２７からの信号が入力されると共に、エンジンＥの運転、吸気バルブ１６およびＥＧＲバルブ２２の開度、排気管インジェクタ２４の排気管噴射等を制御する。この他にも、ＥＣＵ２８には車両に搭載される各種センサ（吸入空気量を検出するＭＡＦ（Mass Air Flow）センサなど）からの信号が入力されたり、ＤＯＣ２３の故障診断（ＯＢＤ診断（On-Board Diagnostics））などを行ったりする。
　このＤＰＦシステム１０では、ＤＰＦ２５に堆積したＰＭが一定量以上となったとき、エンジンＥを制御してエンジンアウトの排気ガス温度を上昇させると共に、排気管インジェクタ２４から燃料を噴射し、この燃料をＤＯＣ２３で燃焼させて排気ガス温度を更に上昇させ、高温の排気ガスでＰＭを燃焼除去するＤＰＦ強制再生が行われる。
　このとき、排気管インジェクタ２４の噴射量が製造バラツキや経年劣化によって低下すると、排気ガス温度が安定せずＤＰＦ再生が出来なくなる虞がある。
　そこで本実施の形態に係るＤＰＦシステム１０では、ＤＰＦ強制再生時の排気ガス流量Ｖを測定して排気ガスＳＶ比を決定するＳＶ比決定手段２９と、排気管インジェクタ２４の指示噴射量Ｑreq、ＤＯＣ入口温度Ｔent、ＤＯＣ出口温度Ｔdoc、排気ガスＳＶ比が入力され、排気管インジェクタ２４の実噴射量の低下量を診断するインジェクタ診断手段３０と、がＥＣＵ２８に搭載される。
　さらにインジェクタ診断手段３０は、ＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が理論発熱領域内にあるか否かを判定する発熱領域判定部３１と、ＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が理論発熱領域内にあるときに、排気管インジェクタ２４の実噴射量の低下量を診断する実噴射量診断部３２と、を有する（なお、理論発熱領域Ｒについては後述する）。
　ＳＶ比決定手段２９は、ＭＡＦセンサの入力値（吸入空気量）および筒内インジェクタの噴射指示値から排気ガス流量Ｖを測定し、排気ガスの排気ガスＳＶ比（ＤＯＣ２３の体積に対する排気ガス流量Ｖの比）を決定するようにされる。
　インジェクタ診断手段３０の発熱領域判定部３１は、ＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が、理論発熱領域Ｒ内にあるか否かを判定するように構成される。理論発熱領域Ｒとは、排気管インジェクタ２４から添加された燃料がＤＯＣ２３で完全燃焼するときの排気ガス条件であり、予めＤＰＦシステム１０の試験運転により求められる。
　図３は、ＤＰＦシステム１０の試験運転により求めた理論発熱領域Ｒと、排気ガス温度（ＤＯＣ入口温度Ｔent）および排気ガスＳＶ比との関係を表すものである。ＤＯＣ入口温度Ｔentが低く、排気ガスＳＶ比が高い条件では、排気管噴射した燃料は完全燃焼できず、発熱係数（排気噴射量に対する発熱量）は低くなる。他方、ＤＯＣ入口温度Ｔentが高く、かつ、排気ガスＳＶ比が低い条件では、排気管噴射された燃料が完全燃焼し、発熱係数が１（すなわち、理論発熱量）となる。本実施の形態のＤＰＦシステム１０では、ＤＯＣ入口温度Ｔentが２５０℃以上約３２３℃以下、排気ガスＳＶ比が０以上２５０００以下である範囲を、理論発熱領域Ｒとした。ただし本発明は理論発熱領域Ｒの設定態様を特に限定するものではなく、ＤＯＣ２３の特性やＤＰＦシステム１０の構成に合わせて適宜設定可能である。
　インジェクタ診断手段３０の実噴射量診断部３２は、発熱領域判定部３１によりＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が上述の理論発熱領域Ｒ内にあると判定されたとき、排気管インジェクタ２４の指示噴射量Ｑreq、ＤＯＣ出入口温度差ΔＴ（すなわち、ＤＯＣ出口温度ＴdocとＤＯＣ入口温度Ｔentの温度差）、排気ガス流量Ｖから、排気管インジェクタ２４の実噴射量の低下量を診断する。
　ここで、実噴射量診断部３２が実噴射量の低下量を診断する方法について詳細に説明する。
　まず実噴射量診断部３２は、ＳＶ比決定手段２９が測定している排気ガス流量Ｖを読込み、ＤＯＣ出入口温度差ΔＴ［Ｋ］、排気ガス流量Ｖ［Ｋｇ／ｓ］、排気ガス比熱［Ｊ／Ｋｇ＊Ｋ］（定数）より、ＤＯＣ２３の実発熱量Ｃ1［Ｊ／ｓ］を算出する。
　　実発熱量Ｃ1［Ｊ／ｓ］＝ＤＯＣ出入口温度差ΔＴ［Ｋ］＊排気ガス流量Ｖ［Ｋｇ／ｓ］＊排気ガス比熱［Ｊ／Ｋｇ＊Ｋ］
　算出した実発熱量Ｃ1を積算して、実発熱量Ｃ1の積算値Ｊ1を算出しておく。
　これと同時に、軽油の低位発熱量３８．２［ＭＪ／Ｌ］と排気管インジェクタ２４の指示噴射量Ｑreq［Ｌ］より理論発熱量Ｃ2を算出し、これを積算して理論発熱量Ｃ2の積算値Ｊ2を算出しておく。
　　理論発熱量Ｃ2［Ｊ／ｓ］＝軽油の低位発熱量３８．２［ＭＪ／Ｌ］＊指示噴射量Ｑreq［Ｌ］
　実噴射量診断部３２は、排気ガス条件が理論発熱領域Ｒ内にあるときに、実発熱量Ｃ1および理論発熱量Ｃ2の積算値Ｊ1，Ｊ2を算出するが、本来この領域では、ＤＯＣ２３上では理論発熱量Ｃ2を得られるはずである。よってＤＯＣ２３や排気管インジェクタ２４に故障がなければ、上記の実発熱量Ｃ1は理論発熱量Ｃ2に近い値となるはずである。
　しかし、排気管インジェクタ２４の噴射指示値と実値に乖離があった場合（すなわち、排気管インジェクタ２４の製造バラツキや経年劣化により実噴射量が指示噴射量Ｑreqから低下している場合）、実発熱量Ｃ1は理論発熱量Ｃ2より低くなる。例えば排気管インジェクタ２４の詰まりにより、噴射指示値に対し実値が７０％しか無い場合、７０％の発熱量となる。
　そこで実噴射量診断部３２は、算出した実発熱量Ｃ1および理論発熱量Ｃ2の積算値Ｊ1，Ｊ2から、排気管インジェクタ２４の実噴射量の低下量を診断する。本実施の形態では、実噴射量の低下量を、理論発熱量Ｃ2の積算値Ｊ2に対する実発熱量Ｃ1の積算値Ｊ1の比（つまり、Ｊ1÷Ｊ2）として評価する。本発明は、実発熱量Ｃ1および理論発熱量Ｃ2の積算時間について特に限定するものではなく、適宜設定可能であるが、診断中（積算中）にＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が理論発熱領域Ｒ外となるときには、誤診断を防ぐべく直ちに診断を中断するようにされる。
　またインジェクタ診断手段３０は、実噴射量診断部３２が診断した実噴射量の低下量から、排気管インジェクタ２４の噴射量を補正する補正係数ｆを設定し、排気管インジェクタ２４の噴射量を補正するようにされる。より具体的には、実噴射量の低下量の逆数（すなわち、「理論発熱量Ｃ2の積算値Ｊ2」÷「実発熱量Ｃ1の積算値Ｊ1」）を補正係数ｆに設定し、この補正係数ｆを排気管インジェクタ２４の指示噴射量Ｑreqに乗算して、実噴射量が増加するように補正を行う。ただし、本発明は指示噴射量Ｑreqの補正方法を特に限定するものではなく、例えば、より補正の精度を上げる為、数回のＤＰＦ強制再生で診断しながら徐々に指示噴射量Ｑreqの補正を行っても良い。
　さらにインジェクタ診断手段３０は、補正係数ｆが予め設定される故障判定閾値Ｆmalよりも大きくなったとき、排気管インジェクタ２４の故障を検知するように構成される。故障を検知したインジェクタ診断手段３０は、排気管インジェクタ２４の洗浄や交換をドライバに促すべく、車両のキャビン内に設けられる警告灯を点灯させるなどすると良い。本発明は、故障判定閾値Ｆmalの設定値を特に限定するものではなく、ＤＯＣ２３および排気管インジェクタ２４の特性や、ＤＰＦシステム１０の構成に合わせて適宜変更可能である。
　なお、実発熱量Ｃ1の低下は、ＤＯＣ２３の触媒機能の低下が原因となる場合もあるため、本実施の形態の実噴射量診断部３２は、ＥＣＵ２８で行われているＤＯＣ２３のＯＢＤ診断から、ＤＯＣ２３が正常であるとされた場合にのみ、実噴射量の低下量を診断するものとする。
　次に、このＤＰＦシステム１０の動作について図２を用いて説明する。
　ＤＰＦ強制再生中、ＤＰＦシステム１０が備えるＳＶ比決定手段２９およびインジェクタ診断手段３０は、以下の動作を繰り返すようにされる。
　先ずステップＳ２１において、ＳＶ比決定手段２９は、ＥＣＵ２８から読み込んだＭＡＦセンサおよび筒内インジェクタの噴射指示値を基に排気ガス流量Ｖを測定すると共に、この測定値から排気ガスＳＶ比を決定し、ステップＳ２２に進む。
　次にステップＳ２２では、インジェクタ診断手段３０の発熱領域判定部３１が、温度センサ２６からの入力値（ＤＯＣ入口温度Ｔent）およびＳＶ比決定手段２９の決定値（排気ガスＳＶ比）が、理論発熱領域Ｒ内にあるか否かを判定する。ＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が理論発熱領域Ｒ内にあるときには、実噴射量の低下量を診断すべくステップＳ２３に進む。他方、ＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が理論発熱領域Ｒ内にないときには、実噴射量の低下量を診断できないので、ステップＳ２１にリターンする。
　ステップＳ２３では、インジェクタ診断手段３０が、ＥＣＵ２８が行っているＤＯＣ２３のＯＢＤ診断から、ＤＯＣ２３が正常であるか否かを判断する。ＤＯＣ２３が正常でない場合、実噴射量の低下量は診断不能であるので、ステップＳ２１にリターンする。他方、ＤＯＣ２３が正常であると判断したときには、実噴射量の低下量を診断すべく、ステップＳ２４に進む。
　ステップＳ２４では、インジェクタ診断手段３０の実噴射量診断部３２が、排気管インジェクタ２４の指示噴射量Ｑreq、ＤＯＣ入口温度Ｔent、ＤＯＣ出口温度Ｔdoc、ＳＶ比決定手段２９が測定している排気ガス流量Ｖから、ＤＯＣ２３の実発熱量Ｃ1および理論発熱量Ｃ2を算出して積算し、これら実発熱量Ｃ1および理論発熱量Ｃ2の積算値Ｊ1，Ｊ2から、実噴射量の低下量（Ｊ1÷Ｊ2）を診断する。
　その後ステップＳ２５において、インジェクタ診断手段３０は、実噴射量診断部３２が診断した実噴射量の低下量から補正係数ｆを設定し、これを指示噴射量Ｑreqに乗算した値で排気管インジェクタ２４から排気管噴射させる。本実施の形態では、補正係数ｆを実噴射量の低下量の逆数（すなわち、「理論発熱量Ｃ2の積算値Ｊ2」÷「実発熱量Ｃ1の積算値Ｊ1」）に設定する。
　次いでステップＳ２６では、インジェクタ診断手段３０が、補正係数ｆと故障判定閾値Ｆmalとを比較し、排気管インジェクタ２４の故障判定を行う。補正係数ｆが故障判定閾値Ｆmal以下であるとき、排気管インジェクタ２４の故障を検知することなく動作を終了する。他方、補正係数ｆが故障判定閾値Ｆmalを超えるときにはステップＳ２７に進み、排気管インジェクタ２４の故障を検知して動作を終了する。なお補正係数ｆは、排気管インジェクタ２４の洗浄若しくは交換を行った後、オペレータによりリセットされる。
　なお、実噴射量の低下量を診断中にＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が理論発熱領域Ｒ外となった場合には、誤診断を防ぐべく直ちに診断を中断して動作を終了するようにされる。
　以上要するに、本実施の形態に係るＤＰＦシステム１０は、ＤＯＣ入口温度Ｔentおよび排気ガスＳＶ比が理論発熱領域Ｒ内にあるときに限り、排気管噴射によるＤＯＣ２３の実発熱量Ｃ1を算出し、ＤＯＣ２３の理論発熱量Ｃ2（すなわち、軽油の理論発熱量）に対する比率（発熱係数）を求めて、排気管インジェクタ２４の実噴射量の低下量を診断すると共に、排気管インジェクタ２４の故障判定を行うようにされる。
　このようにされることで、簡便な構造で追加コストを発生させることなく、排気管インジェクタ２４の実噴射量の診断や、故障判定を正確に行うことが可能である。
　また本実施の形態では、診断した実噴射量の低下量に基づき、排気管インジェクタ２４の指示噴射量Ｑreqを増加補正するようにされる。
　これにより、排気管インジェクタ２４の製造バラツキや経年劣化による噴射量の変化が生じても、ＤＰＦ強制再生時の温度安定性や、ＬＮＴ触媒のリッチ還元の安定性を確保することができる。
　本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
　上記実施の形態では、ＤＰＦ強制再生中に実噴射量の低下量を診断するため、診断の結果に応じて指示噴射量Ｑreqを迅速に補正できるが、例えば、インジェクタ診断手段３０は、理論発熱領域Ｒ内での実発熱量Ｃ1および理論発熱量Ｃ2の積算をＤＰＦ強制再生の終了まで継続し、ＤＰＦ強制再生が終了した後に診断を行うようにされても良い。このようにされると、ＤＰＦ強制再生中に受けた外乱による診断への影響を少なくでき、より精度良く診断および補正を行うことができる。
　１０　ＤＰＦシステム
　２３　ＤＯＣ
　２４　排気管インジェクタ
　２６　温度センサ（入口側）
　２７　温度センサ（出口側）
　２９　ＳＶ比決定手段
　３０　インジェクタ診断手段
　３１　発熱領域判定部
　３２　実噴射量診断部

Claims (4)

  1. 　排気管インジェクタから燃料を噴射し、これをＤＯＣで酸化燃焼させてＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去するＤＰＦ強制再生を行うＤＰＦシステムにおいて、
    　前記ＤＯＣの入口および出口側に設けられ、ＤＰＦ強制再生時のＤＯＣ入口温度およびＤＯＣ出口温度を検出する温度センサと、
    　ＤＰＦ強制再生時の排気ガス流量を測定して排気ガスＳＶ比を決定するＳＶ比決定手段と、
    　前記温度センサの検出値と前記ＳＶ比決定手段の決定値とが入力され、それら値が理論発熱領域内にあるか否かを判定する発熱領域判定部を有すると共に、前記温度センサの検出値と前記ＳＶ比決定手段の決定値とが前記理論発熱領域内にあるときに、前記排気管インジェクタの実噴射量の低下量を診断する実噴射量診断部を有するインジェクタ診断手段と、
    　を備えたことを特徴とするＤＰＦシステム。
  2. 　前記実噴射量診断部は、前記ＤＯＣの出入口温度差と前記排気ガス流量とから前記ＤＯＣの実発熱量を算出して積算すると共に、
    　前記排気管インジェクタの指示噴射量から前記ＤＯＣの理論発熱量を算出して積算し、　前記実発熱量および理論発熱量の積算値から、前記排気管インジェクタの実噴射量の低下量を診断する請求項１記載のＤＰＦシステム。
  3. 　前記インジェクタ診断手段は、前記診断された実噴射量の低下量に基づいて、前記排気管インジェクタの指示噴射量を補正する請求項１又は２記載のＤＰＦシステム。
  4. 　前記インジェクタ診断手段は、前記診断された実噴射量の低下量に基づいて前記排気管インジェクタの指示噴射量を補正する補正係数を設定し、その補正係数が予め設定された故障判定閾値を超えるとき、前記排気管インジェクタの故障を検知する請求項１～３いずれかに記載のＤＰＦシステム。
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