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技術 制御装置、排ガス浄化システムおよびエンジンの制御方法

出願人 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社
発明者 佐藤大輔金井瑞樹西澤和樹
出願日 2018年9月10日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-168466
公開日 2020年3月19日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-041461
状態 未査定
技術分野 排気の後処理 絞り弁の制御および操作手段との関連機構等
主要キーワード 実施要件 制御ゲイン調整 バルブ開閉動作 完了条件 指示開度 PID制御演算 自動再生処理 燃焼用気体
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

排気スロットルバルブ開度を絞る制御中に、エンジン排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができる制御装置を提供する。

解決手段

エンジンの排気流路に配置されるDOCおよびDPFと、DOCおよびDPFを昇温するための排気スロットルバルブを含む昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、強制再生処理を実行可能な制御装置であって、強制再生処理は、DOCが第1温度まで昇温するように昇温手段を制御する第1昇温処理と、第1昇温処理の完了後にDPFが第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、制御装置は、第1昇温処理から第2昇温処理に切り換えるときに、排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を排気スロットルバルブに実行させるように構成されているバルブ開閉動作実行部と、を備える。

概要

背景

エンジンディーゼルエンジン)には、エンジンの排気流路に配置されるDOC(ディーゼル酸化触媒)と、排気流路のDOCの下流側に配置されて排ガス中に含まれるススなどのPM(粒子状物質)を捕集するDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)と、を含む排ガス浄化装置が搭載されるものがある(特許文献1、2参照)。

DPFに捕集されたPMが蓄積してDPFが目詰まりすると、PM捕集能力が低下したり排圧(排気流路の圧力)が上昇して燃費が悪化したりする虞があるため、PM堆積量が規定量に達するか、又は、エンジン運転時間が一定時間を経過する毎に、DPFに堆積したPMを除去する強制再生が行われる。

DPFの強制再生(自動再生)は、DPFの入口温度強制的に昇温することで行われる。DPF入口温度の強制昇温は、一般的にDOCの入口温度をDOCが活性を有する所定温度(250℃程度)まで昇温した後に、メイン燃焼噴射時期より遅れ燃料噴射するレイトポスト噴射によって排ガス処理装置未燃燃料を供給し、該未燃燃料をDOC(ディーゼル酸化触媒)で酸化発熱させることで行われる。

DOCの入口温度を上記所定温度まで昇温させるために、エンジンの吸気流路に設けられる吸気スロットルバルブ開度を絞る(小さくする)ことや、メイン燃焼噴射時期よりも後、且つ、レイトポスト噴射時期よりも前に行われるアーリーポスト噴射における未燃燃料の噴射量や噴射タイミングを調整することが広く行われている。なお、エンジンの排気流路に設けられる排気スロットルバルブの開度を絞ることで、DOCの入口温度を上記所定温度まで昇温させることができるが、従来はあまり採用されていなかった。

概要

排気スロットルバルブの開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができる制御装置を提供する。エンジンの排気流路に配置されるDOCおよびDPFと、DOCおよびDPFを昇温するための排気スロットルバルブを含む昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、強制再生処理を実行可能な制御装置であって、強制再生処理は、DOCが第1温度まで昇温するように昇温手段を制御する第1昇温処理と、第1昇温処理の完了後にDPFが第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、制御装置は、第1昇温処理から第2昇温処理に切り換えるときに、排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を排気スロットルバルブに実行させるように構成されているバルブ開閉動作実行部と、を備える。

目的

本発明の少なくとも一実施形態の目的は、排気スロットルバルブの開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができる制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

エンジン排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、前記強制再生処理は、前記DOCが第1温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第1昇温処理と、前記第1昇温処理の完了後に前記DPFが前記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、前記制御装置は、前記第1昇温処理から前記第2昇温処理に切り換えるときに、前記排気スロットルバルブの開度所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を前記排気スロットルバルブに実行させるように構成されているバルブ開閉動作実行部を備える制御装置。

請求項2

前記バルブ開閉動作実行部は、前記バルブ開閉動作の実行時における前記排気スロットルバルブを開く速度又は閉じる速度の少なくとも一方が所定速度以下になるように前記排気スロットルバルブに指示するように構成されている請求項1に記載の制御装置。

請求項3

前記バルブ開閉動作実行部は、前記バルブ開閉動作の実行時における前記排気スロットルバルブの開度として、全開よりも小さい開度を、前記排気スロットルバルブに指示するように構成されている請求項1又は2に記載の制御装置。

請求項4

前記バルブ開閉動作実行部は、前記第2昇温処理におけるレイトポスト噴射よりも前に、前記バルブ開閉動作を前記排気スロットルバルブに実行させるように構成されている請求項1乃至3の何れか1項に記載の制御装置。

請求項5

前記エンジンの運転状況に関する情報に基づいて、前記排気スロットルバルブの開度であるフィードフォワード開度を取得可能に構成されているフィードフォワード開度取得部と、予め設定された目標温度と、前記排気流路を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置により取得した検出温度との差分、に基づいて、前記排気スロットルバルブの開度であるフィードバック開度を取得可能に構成されているフィードバック開度取得部と、前記フィードフォワード開度取得部で取得した前記フィードフォワード開度、および前記フィードバック開度取得部で取得した前記フィードバック開度のうちの、開度が大きい方を前記排気スロットルバルブに指示するための指示開度とする指示開度決定部と、をさらに備える請求項1乃至4の何れか1項に記載の制御装置。

請求項6

前記フィードバック開度を算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている制御ゲイン調整部をさらに備え、前記制御ゲイン調整部は、前記検出温度が前記目標温度を超過し、且つ、前記フィードバック開度が前記フィードフォワード開度以下の場合において、再度算出された前記フィードバック開度が前記フィードフォワード開度よりも大きくなるように前記制御ゲインを調整するように構成されている請求項5に記載の制御装置。

請求項7

前記フィードバック開度を算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている制御ゲイン調整部をさらに備え、前記制御ゲイン調整部は、前記検出温度が前記目標温度以下、且つ、前記フィードフォワード開度が前記フィードバック開度以下の場合において、再度算出された前記フィードバック開度が前記フィードフォワード開度よりも小さくなるように前記制御ゲインを調整するように構成されている請求項5又は6に記載の制御装置。

請求項8

前記エンジンの運転状況に関する情報は、前記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む請求項5乃至7の何れか1項に記載の制御装置。

請求項9

請求項1乃至8の何れか1項に記載の制御装置と、前記DOCと、前記DPFと、前記排気スロットルバルブを含む前記昇温手段と、を備える排ガス浄化システム

請求項10

エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行するエンジンの制御方法であって、前記強制再生処理は、前記DOCが第1温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第1昇温処理と、前記第1昇温処理の完了後に前記DPFが前記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、前記エンジンの制御方法は、前記第1昇温処理から前記第2昇温処理に切り換えるときに、前記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を実行するステップを備えるエンジンの制御方法。

請求項11

前記エンジンの運転状況に関する情報に基づいて、前記排気スロットルバルブの開度であるフィードフォワード開度を取得するフィードフォワード開度取得ステップと、予め設定された目標温度と、前記排気流路を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置により取得した検出温度との差分、に基づいて、前記排気スロットルバルブの開度であるフィードバック開度を取得するフィードバック開度取得ステップと、前記フィードフォワード開度取得ステップで取得した前記フィードフォワード開度、および前記フィードバック開度取得ステップで取得した前記フィードバック開度のうちの、開度が大きい方を前記排気スロットルバルブに指示するための指示開度とする指示開度決定ステップと、をさらに備える請求項10に記載のエンジンの制御方法。

技術分野

0001

本開示は、排気流路DOCおよびDPFを備えるエンジンにおいて、DPFを昇温することでDPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行するための制御装置、該制御装置を備える排ガス浄化システムおよびエンジンの制御方法に関する。

背景技術

0002

エンジン(ディーゼルエンジン)には、エンジンの排気流路に配置されるDOC(ディーゼル酸化触媒)と、排気流路のDOCの下流側に配置されて排ガス中に含まれるススなどのPM(粒子状物質)を捕集するDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)と、を含む排ガス浄化装置が搭載されるものがある(特許文献1、2参照)。

0003

DPFに捕集されたPMが蓄積してDPFが目詰まりすると、PM捕集能力が低下したり排圧(排気流路の圧力)が上昇して燃費が悪化したりする虞があるため、PM堆積量が規定量に達するか、又は、エンジン運転時間が一定時間を経過する毎に、DPFに堆積したPMを除去する強制再生が行われる。

0004

DPFの強制再生(自動再生)は、DPFの入口温度強制的に昇温することで行われる。DPF入口温度の強制昇温は、一般的にDOCの入口温度をDOCが活性を有する所定温度(250℃程度)まで昇温した後に、メイン燃焼噴射時期より遅れ燃料噴射するレイトポスト噴射によって排ガス処理装置未燃燃料を供給し、該未燃燃料をDOC(ディーゼル酸化触媒)で酸化発熱させることで行われる。

0005

DOCの入口温度を上記所定温度まで昇温させるために、エンジンの吸気流路に設けられる吸気スロットルバルブ開度を絞る(小さくする)ことや、メイン燃焼噴射時期よりも後、且つ、レイトポスト噴射時期よりも前に行われるアーリーポスト噴射における未燃燃料の噴射量や噴射タイミングを調整することが広く行われている。なお、エンジンの排気流路に設けられる排気スロットルバルブの開度を絞ることで、DOCの入口温度を上記所定温度まで昇温させることができるが、従来はあまり採用されていなかった。

先行技術

0006

特開2003−206724号公報
特開2004−353529号公報

発明が解決しようとする課題

0007

排気スロットルバルブの開度を絞るという昇温手法が採用されていない理由としては以下の問題が挙げられる。吸気スロットルバルブは、エンジンに空気(燃焼用気体)を送るための吸気流路に設けられるので、使用環境が安定している。これに対して、排気スロットルバルブは、エンジンから排出される排ガスを流すための排気流路に設けられるので、使用環境が不安定であるという問題がある。より具体的には、エンジンから排出された排ガス中に含まれるPM(粒子状物質)および未燃燃料(HC)などによる排気スロットルバルブの固着による作動不良や応答性の低下が問題となる。例えば、固着による作動不良によって排気スロットルバルブの実開度が、制御装置の指示する指示開度よりも小さくなると、排気スロットルバルブが想定以上に絞られるので、エンジンに供給される空気量およびエンジンから排出される排ガス量が減少し、排気流路を流れる排ガスが高温高圧となる虞がある。また、排気スロットルバルブが想定以上に絞られるので、燃焼室内に残留する残留燃料異常燃焼によっても、排気流路を流れる排ガスが高温高圧となる虞がある。そして、排気流路を流れる排ガスが想定以上に高温になると、エンジンの故障およびDOCの酸化触媒熱劣化を招く虞がある。

0008

上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、排気スロットルバルブの開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができる制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

(1)本発明の少なくとも一実施形態にかかる制御装置は、
エンジンの排気流路に配置されるDOCと、上記排気流路の上記DOCの下流側に配置されるDPFと、上記DOCおよび上記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、上記DPFを昇温することで上記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
上記強制再生処理は、上記DOCが第1温度まで昇温するように上記昇温手段を制御する第1昇温処理と、上記第1昇温処理の完了後に上記DPFが上記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように上記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、
上記昇温手段は、上記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
上記制御装置は、
上記第1昇温処理から上記第2昇温処理に切り換えるときに、上記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を上記排気スロットルバルブに実行させるように構成されているバルブ開閉動作実行部を備える。

0010

上記(1)の構成によれば、制御装置は、第1昇温処理から第2昇温処理に切り換えるときに、排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を排気スロットルバルブに実行させる。排気スロットルバルブは、上記バルブ開閉動作を実行することで、排気スロットルバルブに堆積したPMおよび未燃燃料を、排気流路の排気スロットルバルブよりも下流側に流すことができる。排気スロットルバルブに堆積したPMおよび未燃燃料を削減することで、第2昇温処理中における排気スロットルバルブの固着による作動不良を防止することができる。つまり、排気スロットルバルブの実開度が、制御装置の指示する指示開度よりも小さくなることを防止することができる。このため、排気スロットルバルブの実開度が制御装置の指示する指示開度と等しくなるので、第2昇温処理中における、排気流路の排気スロットルバルブよりも下流側を流れる排ガスの流量を適切な量にすることができる。よって、上記の構成によれば、排気スロットルバルブの開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができ、ひいてはエンジンの故障およびDOCの酸化触媒の熱劣化を防止することができる。

0011

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載の制御装置において、上記バルブ開閉動作実行部は、上記バルブ開閉動作の実行時における上記排気スロットルバルブを開く速度又は閉じる速度の少なくとも一方が所定速度以下になるように上記排気スロットルバルブに指示するように構成されている。

0012

バルブ開閉動作の実行時における排気スロットルバルブを開く速度および閉じる速度が所定速度を超過する場合には、排気流路の排気スロットルバルブよりも下流側を流れる排ガスの量が急激に増減するので、気流音騒音)が発生する可能性が高い。上記(2)の構成によれば、バルブ開閉動作の実行時における排気スロットルバルブを開く速度又は閉じる速度の少なくとも一方が所定速度以下になるので、気流音の発生を抑制することができる。

0013

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載の制御装置において、上記バルブ開閉動作実行部は、上記バルブ開閉動作の実行時における上記排気スロットルバルブの開度として、全開よりも小さい開度を、上記排気スロットルバルブに指示するように構成されている。

0014

バルブ開閉動作の実行時における排気スロットルバルブの開度を全開とすると、排気流路の排気スロットルバルブよりも下流側を流れる排ガスの量が急激に触れるので、排ガス浄化装置により浄化されていない排ガスが大気中に放出される虞がある。上記(3)の構成によれば、バルブ開閉動作の実行時における排気スロットルバルブの開度を全開よりも小さい開度とすることで、排ガス浄化装置により浄化されていない排ガスが大気中に放出されるのを抑制することができる。

0015

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(3)の何れかに記載の制御装置において、上記バルブ開閉動作実行部は、上記第2昇温処理におけるレイトポスト噴射よりも前に、上記バルブ開閉動作を上記排気スロットルバルブに実行させるように構成されている。

0016

レイトポスト噴射の実行中は、開度が小さくなった排気スロットルバルブを未燃燃料が通過するので、排気スロットルバルブの固着による作動不良が起こり易い。上記(4)の構成によれば、第2昇温処理におけるレイトポスト噴射よりも前に、上記バルブ開閉動作を実行して排気スロットルバルブに堆積したPMおよび未燃燃料を削減することで、レイトポスト噴射中における排気スロットルバルブの固着による作動不良を防止することができる。

0017

(5)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(4)の何れかに記載の制御装置は、上記エンジンの運転状況に関する情報に基づいて、上記排気スロットルバルブの開度であるフィードフォワード開度を取得可能に構成されているフィードフォワード開度取得部と、予め設定された目標温度と、上記排気流路を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置により取得した検出温度との差分、に基づいて、上記排気スロットルバルブの開度であるフィードバック開度を取得可能に構成されているフィードバック開度取得部と、上記フィードフォワード開度取得部で取得した上記フィードフォワード開度、および上記フィードバック開度取得部で取得した上記フィードバック開度のうちの、開度が大きい方を上記排気スロットルバルブに指示するための指示開度とする指示開度決定部と、をさらに備える。

0018

上記の構成によれば、上記フィードフォワード開度および上記フィードバック開度のうちの、開度が大きい方を排気スロットルバルブの指示開度とすることで、エンジンに供給される空気量およびエンジンから排出される排ガス量が不足することを防止することができ、且つ、排気流路を流れる排ガスが目標温度を超える高温になることを抑制することができる。よって、上記の構成によれば、排気スロットルバルブの開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができ、ひいてはエンジンの故障およびDOCの酸化触媒の熱劣化を防止することができる。

0019

(6)幾つかの実施形態では、上記(5)に記載の制御装置は、上記フィードバック開度を算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている制御ゲイン調整部をさらに備え、上記制御ゲイン調整部は、上記検出温度が上記目標温度を超過し、且つ、上記フィードバック開度が上記フィードフォワード開度以下の場合において、再度算出された上記フィードバック開度が上記フィードフォワード開度よりも大きくなるように上記制御ゲインを調整するように構成されている。

0020

上記(6)の構成によれば、検出温度が目標温度を超過した場合には、フィードバック開度を排気スロットルバルブの指示開度とするようになっている。この際に、フィードバック開度がフィードフォワード開度以下の場合には、再度算出されたフィードバック開度がフィードフォワード開度よりも大きくなるように、制御ゲイン調整部が制御ゲインを調整する。上記の構成によれば、検出温度が目標温度を超過した場合に、上記再度算出されたフィードバック開度を排気スロットルバルブの指示開度として開度の制御が行われる。このため、検出温度が目標温度に近づくように、排気スロットルバルブの開度を大きくし、排気流路を流れる排ガスの温度および圧力が下げる制御が迅速に行われるので、排気流路を流れる排ガスが目標温度を超える高温になる期間を少なくすることができる。

0021

(7)幾つかの実施形態では、上記(5)又は(6)に記載の制御装置は、上記フィードバック開度を算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている制御ゲイン調整部をさらに備え、上記制御ゲイン調整部は、上記検出温度が上記目標温度以下、且つ、上記フィードフォワード開度が上記フィードバック開度以下の場合において、再度算出された上記フィードバック開度が上記フィードフォワード開度よりも小さくなるように上記制御ゲインを調整するように構成されている。

0022

上記(7)の構成によれば、検出温度が目標温度以下の場合には、フィードフォワード開度を排気スロットルバルブの指示開度とするようになっている。この際に、フィードフォワード開度がフィードバック開度以下の場合には、再度算出されたフィードバック開度がフィードフォワード開度よりも小さくなるように、制御ゲイン調整部が制御ゲインを調整する。上記の構成によれば、検出温度が目標温度以下の場合に、フィードフォワード開度を排気スロットルバルブの指示開度として開度の制御が行われる。このため、エンジンの運転状況に関する情報に基づいて排気スロットルバルブの開度が制御されるので、エンジンに供給される空気量およびエンジンから排出される排ガス量が不足することを防止することができる。

0023

(8)幾つかの実施形態では、上記(5)〜(7)の何れかに記載の制御装置において、上記エンジンの運転状況に関する情報は、上記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む。

0024

上記(8)の構成によれば、エンジンの運転状況に関する情報は、エンジンの回転数および燃料噴射量を含んでいるので、フィードフォワード開度取得部は、エンジンの回転数および燃料噴射量を反映した適切なフィードフォワード開度を取得することができる。

0025

(9)本発明の少なくとも一実施形態にかかる排ガス浄化システムは、上記(1)〜(8)の何れかに記載の制御装置と、上記DOCと、上記DPFと、上記排気スロットルバルブを含む上記昇温手段と、を備える。

0026

上記(9)の構成によれば、排ガス浄化システムは、第1昇温処理から第2昇温処理に切り換えるときに、制御装置がバルブ開閉動作を排気スロットルバルブに実行させることで、第2昇温処理中における排気スロットルバルブの固着による作動不良を防止することができる。

0027

(10)本発明の少なくとも一実施形態にかかるエンジンの制御方法は、
エンジンの排気流路に配置されるDOCと、上記排気流路の上記DOCの下流側に配置されるDPFと、上記DOCおよび上記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、上記DPFを昇温することで上記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行するエンジンの制御方法であって、
上記強制再生処理は、上記DOCが第1温度まで昇温するように上記昇温手段を制御する第1昇温処理と、上記第1昇温処理の完了後に上記DPFが上記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように上記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、
上記昇温手段は、上記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
上記エンジンの制御方法は、
上記第1昇温処理から上記第2昇温処理に切り換えるときに、上記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を実行するステップを備える。

0028

上記(10)の方法によれば、エンジンの制御方法は、第1昇温処理から第2昇温処理に切り換えるときに、排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を実行するステップを備える。排気スロットルバルブは、上記バルブ開閉動作を実行することで、排気スロットルバルブに堆積したPMおよび未燃燃料を、排気流路の排気スロットルバルブよりも下流側に流すことができる。排気スロットルバルブに堆積したPMおよび未燃燃料を削減することで、第2昇温処理中における排気スロットルバルブの固着による作動不良を防止することができる。つまり、排気スロットルバルブの実開度が、制御装置の指示する指示開度よりも小さくなることを防止することができる。このため、排気スロットルバルブの実開度が制御装置の指示する指示開度と等しくなるので、第2昇温処理中における、排気流路の排気スロットルバルブよりも下流側を流れる排ガスの流量を適切な量にすることができる。よって、上記の方法によれば、排気スロットルバルブの開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができ、ひいてはエンジンの故障およびDOCの酸化触媒の熱劣化を防止することができる。

0029

(11)幾つかの実施形態では、上記(10)に記載のエンジンの制御方法は、上記エンジンの運転状況に関する情報に基づいて、上記排気スロットルバルブの開度であるフィードフォワード開度を取得するフィードフォワード開度取得ステップと、予め設定された目標温度と、上記排気流路を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置により取得した検出温度との差分、に基づいて、上記排気スロットルバルブの開度であるフィードバック開度を取得するフィードバック開度取得ステップと、上記フィードフォワード開度取得ステップで取得した上記フィードフォワード開度、および上記フィードバック開度取得ステップで取得した上記フィードバック開度のうちの、開度が大きい方を上記排気スロットルバルブに指示するための指示開度とする指示開度決定ステップと、をさらに備える。

0030

上記(11)の方法によれば、エンジンの制御方法は、エンジンの運転状況に関する情報に基づいて取得されるフィードフォワード開度、および予め設定された目標温度と排気流路を流れる排ガスの検出温度との差分に基づいて取得されるフィードバック開度のうちの、開度が大きい方を排気スロットルバルブの指示開度とすることで、エンジンに供給される空気量およびエンジンから排出される排ガス量が不足することを防止することができ、且つ、排気流路を流れる排ガスが目標温度を超える高温になることを抑制することができる。よって、上記の方法によれば、排気スロットルバルブの開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができ、ひいてはエンジンの故障およびDOCの酸化触媒の熱劣化を防止することができる。

発明の効果

0031

本発明の少なくとも一実施形態によれば、排気スロットルバルブの開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができる制御装置が提供される。

図面の簡単な説明

0032

本発明の第1の実施形態および第2の実施形態にかかる制御装置を備えるエンジンの全体構成の一例を概略的に示す概略構成図である。
本発明の第1の実施形態にかかる制御装置の一例を示すブロック図である。
第1制御マップデータフロー図である。
第2制御マップのデータフロー図である。
本発明の第1の実施形態にかかるエンジンの制御方法のフロー図である。
自動再生処理中のDPF入出口温度およびDOC入出口温度の温度変化を示したグラフである。
排気スロットルバルブによるバルブ開閉動作を説明するためのグラフであって、経過時間と排気スロットルバルブの開度との関係を示すグラフである。
アーリーポスト噴射とレイトポスト噴射を説明するための図である。
本発明の第2の実施形態にかかる制御装置の一例を示すブロック図である。
制御装置における排気スロットルバルブの指示開度の決定方法を説明するためのデータフロー図である。
本発明の第2の実施形態にかかるエンジンの制御方法の一例を示すフロー図である。
本発明の第2の実施形態にかかるエンジンの制御方法の他の一例を示すフロー図である。
本発明の第2の実施形態における排気スロットルバルブの開度を説明するための線図である。

実施例

0033

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

0034

図1は、本発明の第1の実施形態および第2の実施形態にかかる制御装置を備えるエンジンの全体構成の一例を概略的に示す概略構成図である。
図1に示されるように、排ガス浄化装置5は、DOC51とDPF52とを有している。制御装置3は、エンジン1の排気流路15に設けられる排ガス浄化装置5の再生回復)を、後述する昇温手段6を制御することにより実行するものである。

0035

最初に、制御装置3を備えるエンジン1(ディーゼルエンジン)について説明する。図1に示される実施形態では、図1に示されるように、エンジン1は、上述した制御装置3と、上述した排ガス浄化装置5と、シリンダヘッド及びシリンダブロックにより画定される燃焼室12を有するエンジン本体11と、燃焼室12に未燃燃料を噴射するための燃料噴射弁13と、エンジン1の吸気流路14と、エンジン1の排気流路15と、エンジン1の吸気流路14又は排気流路15に設けられるスロットルバルブ2と、を主に備えている。

0036

エンジン本体11には、吸気流路14と排気流路15とが接続されている。エンジン1の吸気流路14は、エンジン1の外部の空気(燃焼用気体)を燃焼室12に送るための流路である。エンジン1の排気流路15は、燃焼室12から排出された排ガスをエンジン1の外部に排出するための流路である。

0037

燃料噴射弁13は、図1に示されるように、未燃燃料(高圧燃料)が蓄圧された不図示のコモンレールに接続されているとともに、上記未燃燃料を噴射可能に構成されている。そして、燃料噴射弁13は、制御装置3により未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料噴射量が制御されるように構成されている。図示される実施形態では、燃料噴射弁13はエンジン本体11に取り付けられており、燃焼室12に未燃燃料を噴射可能に構成されている。他の実施形態では、燃料噴射弁13は、吸気流路14の燃焼室12近傍に取り付けられており、吸気流路14に未燃燃料を噴射可能に構成されている。

0038

通常運転中に実行されるメイン噴射時において、燃料噴射弁13から燃焼室12又は吸気流路14に噴射された未燃燃料は、吸気流路14を介して燃焼室12に送られる空気(燃焼用気体)に混合された後に、燃焼室12内で燃焼する。燃焼室12で燃焼後の排ガスは、排気流路15を通り、エンジン1の外部に排出される。

0039

スロットルバルブ2は、図1に示されるような、吸気流路14に設けられる吸気スロットルバルブ21と、排気流路15に設けられる排気スロットルバルブ22と、を含む。図示されている実施形態では、エンジン1は、吸気スロットルバルブ21および排気スロットルバルブ22の両方を備えている。他の実施形態では、エンジン1は、吸気スロットルバルブ21および排気スロットルバルブ22のうちの、排気スロットルバルブ22のみを備えている。

0040

吸気スロットルバルブ21および排気スロットルバルブ22の夫々は、制御装置3から送られる信号に応じて作動する不図示のモータおよびアクチュエータを有し、制御装置3が指示する指示開度(指示開度I、第2指示開度H)に応じた開度に変更可能に構成されている。吸気スロットルバルブ21は、制御装置3が指示する指示開度(指示開度I、第2指示開度H)に応じた開度にすることで、燃焼室12に送られる空気(燃焼用気体)の流量を調整可能である。排気スロットルバルブ22は、制御装置3が指示する指示開度(指示開度I、第2指示開度H)に応じた開度にすることで、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側を流れる排ガスの流量を調整可能である。

0041

上述した排ガス浄化装置5は、図1に示されるように、エンジン本体11から排出された排ガスを浄化するための装置であって、排気流路15に配置される上述したDOC51(ディーゼル酸化触媒)と、排気流路15のDOC51よりも下流側に配置される上述したDPF52(ディーゼルパティキュレートフィルタ)と、を含んでいる。DPF52は、エンジン本体11から排出された排ガス中に含まれるスス等のPM(粒子状物質)を捕集可能に構成されている。図示される実施形態では、DOC51は、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側に配置されている。

0042

DOC51は、ハニカム状に多数の通気孔を有するとともに、外形が円筒形状又は直方体状に成形して構成されているセラミックや金属等の本体と、本体の内側表面に担持された酸化触媒と、を含んでいる。DOC51は、酸化触媒により酸化反応を促進させることで、DOC51を通過する排ガス中の未燃燃料(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化除去するとともに、排ガス中の一酸化窒素(NO)を酸化してDPF52に捕集されたPMとの反応によりPMを燃焼除去できる二酸化窒素(NO2)を生成する機能を有している。また、DOC51は、DPFの強制再生時において、排ガス中に含まれる未燃燃料の酸化反応による生じる熱によって、DOC51を通過する排ガスを昇温し、DPF52の入口温度を昇温する機能を有している。

0043

DPF52は、ハニカム状に多数の通気孔を有するとともに、外形が円筒形状又は直方体状に成形して構成されている。DPF52は、多数の通気孔のうち、互いに隣り合う通気孔が入口側と出口側で交互に閉じられて排ガスがろ過壁(フィルタ)を通過するように構成されている。このため、排ガスは、DPF52のろ過壁を通過する際にPMが除去される。なお、DPF52は、内側表面に酸化触媒を担持していてもよい。

0044

排ガス浄化装置5に送られた排ガスは、DOC51において排ガス中に含まれる未燃燃料(HC)や一酸化炭素(CO)が除去され、DPF52において排ガス中に含まれるPMが除去された後に、エンジン1の外部に排出される。
DPF52で除去されたPMは、エンジン運転中に燃焼室12から排出される高温の排ガスによって一部が燃焼するが(連続再生)、残りのPMは、DPF52のろ過壁に蓄積していく。このため、制御装置3は、DPF52のろ過壁に蓄積するPMを強制的に燃焼させて、ろ過壁を再生させる強制再生処理FRPを実行する必要がある。

0045

図示される実施形態では、図1に示されるように、排気流路15は、エンジン本体11の排出口とDOC51の上流側とを接続する第1排気管151と、DOC51の下流側とDPF52の上流側とを接続する第2排気管152と、DPF52の下流側に接続されるとともに排ガスを排出するための出口開口を有する第3排気管153と、を含んでいる。上述した排気スロットルバルブ22は、第1排気管151に配置されている。

0046

第1排気管151には、図1に示されるように、燃焼室12から排出される排ガスの圧力として、排気スロットルバルブ22の近傍の圧力を検出する排圧センサ81と、燃焼室12から排出される排ガスの温度として、DOC51の入口温度を検出するDOC入口温度センサ82と、が配置されている。第2排気管152には、図1に示されるように、DPF52の入口温度を検出するDPF入口温度センサ83が配置されている。第3排気管153には、図1に示されるように、DPF52の出口温度を検出するDPF出口温度センサ84が配置されている。DPF52には、DPF入口圧力センサ85、DPF出口圧力センサ86及びDPF差圧センサ87が配置されている。これらのセンサ類で測定された排ガスの圧力、DOC51の入口温度、DPF52の入口温度、DPF52の出口温度及びDPF52の差圧などに関する信号が入出力部31(図2参照)を介して制御装置3に入力される。

0047

また、図示される実施形態では、図1に示されるように、吸気流路14は、吸気マニホールド141と、吸気マニホールドの上流側に接続される第1吸気管142と、吸気マニホールド141の下流側とエンジン本体11の供給口とを接続する第2吸気管143と、を含んでいる。上述した吸気スロットルバルブ21は、第1吸気管142に配置されている。

0048

図示される実施形態では、制御装置3は、エンジン1を制御するためのECU装置電子制御ユニット)である。他の実施形態では、制御装置3は、ECU装置の備える機能(プログラム回路)の一つとして実装されていてもよい。また、上記ECU装置とは別に、プロセッサを備える他の電子制御ユニットとして制御装置3を構成しても良い。制御装置3は、中央処理装置(CPU)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、及びI/Oインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータとして構成されていてもよい。また、制御装置3は、上述したセンタ類で測定された信号に基づく制御を、燃料噴射弁13、吸気スロットルバルブ21および排気スロットルバルブ22などに対して実行可能に構成されている。

0049

図2は、本発明の第1の実施形態にかかる制御装置の一例を示すブロック図である。
上述した昇温手段6は、図2に示されるように、燃料噴射弁13および排気スロットルバルブ22を含んでいる。なお、図2に示されるように、昇温手段6は、吸気スロットルバルブ21又は後述する排気流路噴射弁16の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。

0050

制御装置3は、昇温手段6によりDPF52を昇温することでDPF52に堆積するPMを除去する上述した強制再生処理FRPを実行可能に構成されている。なお、制御装置3は、強制再生処理FRPの実行中だけでなく、通常運転中においても昇温手段6を制御可能に構成されている。

0051

強制再生処理FRPには、所定の強制再生処理実施条件を満たすことで制御装置3により自動的に実施される自動再生処理と、手動操作により実施される手動再生処理と、が含まれる。また、強制再生処理FRP(自動再生処理)は、第1昇温処理FHPと、第1昇温処理FHPよりも後に実行される第2昇温処理SHPと、を含む。上記所定の強制再生処理実施条件には、DPF52のろ過壁に蓄積されたPMの堆積量の推定値規定値を超える場合、エンジン本体11の運転時間が規定時間を超える場合、及び、燃料噴射弁13の燃料噴射量の累計値が規定値を超える場合などが挙げられる。図示される実施形態では、PM堆積量は、DPF52の上流と下流とにおける差圧をDPF差圧センサ87により検出することで推定することができる。

0052

図示される実施形態では、制御装置3は、図2に示されるように、上述した入出力部31と、記憶部32と、燃料噴射弁13による噴射の実行を制御するための噴射制御部33と、スロットルバルブ2(吸気スロットルバルブ21、排気スロットルバルブ22)の絞りを制御するためのスロットルバルブ開度指示部34と、強制再生処理実施要件判定部35と、DPF強制再生処理実行部36と、バルブ開閉動作実行部37と、を備えている。

0053

図3Aは、第1制御マップのデータフロー図である。
噴射制御部33は、燃料噴射弁13より噴射される未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料の噴射量を制御可能に構成されている。図示される実施形態では、図3Aに示されるように、エンジン回転数および燃焼室12の供給空気量入力値とし、未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料の噴射量を出力値とする第1制御マップ321が記憶部32(図2参照)に予め記憶されている。なお、エンジン回転数には、例えばエンジン本体11に接続される不図示のシャフト回転軸部材)の回転数を検出する不図示の回転数センサから取得される計測値が用いられる。また、燃焼室12の供給空気量には、例えば吸気流路14に設けられる不図示のエアフロメーターから取得される計測値から算出される算出値が用いられる。

0054

図示される実施形態では、図3Aに示されるように、第1制御マップ321は、通常運転時の噴射方式に対応する第1制御マップ321Aと、第1昇温処理FHP時の噴射方式に対応する第1制御マップ321Bと、第2昇温処理SHP時の噴射方式に対応する第1制御マップ321Cと、を含む複数枚の制御マップからなる。第1制御マップ321A〜321Cの夫々は、入力値に対応する出力値が他の第1制御マップ321とは異なっている。噴射制御部33は、通常運転時、第1昇温処理FHP時および第2昇温処理SHP時などの制御状況に対応する第1制御マップ321A〜321Cに基づいて、エンジン回転数および燃焼室12の供給空気量から取得される未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料の噴射量を燃料噴射弁13に指示する。

0055

図3Bは、第2制御マップのデータフロー図である。
スロットルバルブ開度指示部34は、スロットルバルブ2(吸気スロットルバルブ21および排気スロットルバルブ22)の開度を制御可能に構成されている。図示される実施形態では、図3Bに示されるように、エンジンの運転状況に関する情報7を入力値とし、時間毎のスロットルバルブ2の指示開度I(フィードフォワード開度FF)を出力値とする第2制御マップ322が記憶部32(図2参照)に予め記憶されている。第2制御マップ322は、吸気スロットルバルブ21および排気スロットルバルブ22の夫々に個別に対応する複数枚の制御マップからなる。また、第2制御マップ322は、通常運転時の指示開度Iに対応する第2制御マップ322Aと、第1昇温処理FHP時の指示開度Iに対応する第2制御マップ322Bと、第2昇温処理SHP時の指示開度Iに対応する第2制御マップ322Cと、を含む複数枚の制御マップからなる。第2制御マップ322A〜322Cの夫々は、入力値に対応する出力値が他の第2制御マップ322とは異なっている。

0056

スロットルバルブ開度指示部34は、個々のスロットルバルブに対応し、且つ、通常運転時、第1昇温処理FHP時および第2昇温処理SHP時などの制御状況に対応する第2制御マップ322A〜322Cに基づいて、エンジンの運転状況に関する情報7から取得されるフィードフォワード開度FFをスロットルバルブ2の指示開度Iとしてスロットルバルブ2に指示する。なお、図3Bに示される実施形態では、エンジンの運転状況に関する情報7は、エンジン回転数および未燃燃料の噴射量を含んでいる。

0057

図4は、本発明の第1の実施形態にかかるエンジンの制御方法のフロー図である。図5は、自動再生処理中のDPF入出口温度およびDOC入出口温度の温度変化を示したグラフである。図6は、排気スロットルバルブによるバルブ開閉動作を説明するためのグラフであって、経過時間と排気スロットルバルブの開度との関係を示すグラフである。図7は、アーリーポスト噴射とレイトポスト噴射を説明するための図である。

0058

以下、図4〜7に基づいて、幾つかの実施形態にかかるエンジンの制御方法100(100A)および上述した制御装置3の構成について説明する。ここで、エンジンの制御方法100(100A)は、上述した強制再生処理FRPを実行する上述したエンジン1を制御するための方法である。
図示される実施形態では、エンジンの制御方法100(100A)は、図4に示されるように、ステップS101〜S108を備えている。

0059

ステップ101では、上述した強制再生処理実施要件を満たすか否かを判定する。強制再生処理実施要件を満たさない場合には(S101で「No」)、強制再生処理FRP(自動再生処理)を行わない。上述した制御装置3では、強制再生処理実施要件判定部35がステップ101における判定を行う。つまり、強制再生処理実施要件判定部35は、上述した強制再生処理実施要件を満たすか否かを判定可能に構成されている。図示される実施形態では、強制再生処理実施要件判定部35は、PMの堆積量の推定値が規定値を超える場合、エンジン本体11の運転時間が規定時間を超える場合、又は、燃料噴射弁13の燃料噴射量の累計値が規定値を超える場合、の少なくとも何れか一つを満たすときに強制再生処理実施要件を満たすと判定する。

0060

強制再生処理実施要件を満たす場合には(S101で「Yes」)、第1昇温処理FHP(強制再生処理FRP)が実行される(S102)。上述した制御装置3では、DPF強制再生処理実行部36が強制再生処理FRPを実行する。つまり、DPF強制再生処理実行部36は、強制再生処理実施要件を満たしたときに強制再生処理FRP(自動再生処理)を実行するように構成されている。DPF強制再生処理実行部36は、噴射制御部33およびスロットルバルブ開度指示部34に対して、DPF強制再生処理FRP時に対応する制御を実行するように指示するように構成されている。

0061

図示される実施形態では、DPF強制再生処理実行部36は、第1昇温処理実行部36Aと、第2昇温処理実行部36Bと、を含んでいる。そして、第1昇温処理FHP時において、噴射制御部33およびスロットルバルブ開度指示部34の夫々は、第1昇温処理実行部36Aに指示されて、第1昇温処理FHP時における制御マップ(第1制御マップ321B、第2制御マップ322B)に対応する制御を実行する。また、第2昇温処理SHP時において、噴射制御部33およびスロットルバルブ開度指示部34の夫々は、第2昇温処理実行部36Bに指示されて、第2昇温処理SHP時における制御マップ(第1制御マップ321C、第2制御マップ322C)に対応する制御を実行する。

0062

第1昇温処理実行部36Aは、図5に示されるように、DOC51の入口温度が、DOC51が活性化する活性化温度(例えば、250℃)である第1温度T1まで昇温するように昇温手段6を制御する第1昇温処理FHPを実行可能に構成されている。図示される実施形態では、図6に示されるように、排気スロットルバルブ22を昇温手段6とし、排気スロットルバルブ22の指示開度Iを通常運転時における全開状態(100%)から第1開度O1まで絞り、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側を流れる排ガスの流量を少なくすることでDOC51の入口温度を上昇させている。

0063

なお、他の実施形態では、燃料噴射弁13を昇温手段6とし、上述したアーリーポスト噴射でエンジン1の出力には影響を与えずに燃焼室12から排出される排ガスの温度を上昇させることで、燃焼室12よりも排ガスの流れ方向に下流側に位置するDOC51の入口温度を上昇させてもよい。また、燃料を噴射するコモンレール圧を制御するコモンレール圧制御手段(不図示)を昇温手段6とし、コモンレール圧を制御することで実行しても良い。また、排気スロットルバルブ22、燃料噴射弁13、コモンレール圧制御手段(不図示)のうちの2つ以上を昇温手段6としてDOC51の入口温度を上昇させてもよい。ここで、アーリーポスト噴射は、図7に示されるように、燃焼室12に燃料を噴射する工程において、メイン燃料を噴射した直後の燃焼室12内の圧力がまだ高い状態でメイン噴射より少量の燃料を噴射する1回目ポスト噴射である。アーリーポスト噴射では、後述するレイトポスト噴射とは異なり、メイン噴射よりも後、且つ、燃焼室12における燃焼に寄与するタイミングで燃料が噴射される。

0064

第1昇温処理FHPの完了条件を満たさない場合(S101で「No」)、すなわち、DOC51の入口温度が第1温度T1に満たない場合には、完了条件を満たすまで第1昇温処理FHPが実行される。また、第1昇温処理FHPの完了条件を満たす場合(S101で「Yes」)、すなわち、DOC51の入口温度が第1温度T1を超えた場合には、第1昇温処理FHPを完了する(S104)。

0065

図4に示されるように、第1昇温処理FHPの完了後には、第2昇温処理SHPが実行される(S106)。DPF強制再生処理実行部36は、第1昇温処理実行部36Aにより実行される第1昇温処理FHPから、第2昇温処理実行部36Bにより実行される第2昇温処理SHPに切り換え可能に構成されている。

0066

第2昇温処理実行部36Bは、図5に示されるように、第1昇温処理FHPの完了後に、DPF52が第1温度T1よりも高い第2温度T2まで昇温するように昇温手段6を制御する第2昇温処理SHPを実行可能に構成されている。図示される実施形態では、図6に示されるように、排気スロットルバルブ22を昇温手段6とし、排気スロットルバルブ22の指示開度Iを第1開度O1から第2開度O2まで開き、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側を流れる排ガスの流量を増やしている。また、図示される実施形態では、燃料噴射弁13をさらに昇温手段6とする。第2昇温処理SHP中に、上述した噴射制御部33は、燃料噴射弁13に対してレイトポスト噴射を指示する。該レイトポスト噴射により、燃焼室12から排気流路15へ未燃燃料を流出させ、排出された未燃燃料がDOC51に流入して酸化発熱することで、DPF52の入口温度を第2温度T2まで昇温している。また、第2温度T2までDPF52を昇温することで、DPF52に堆積したPMを燃焼させることができる。なお、他の実施形態では、第2昇温処理SHP中に、上述した噴射制御部33は、燃料噴射弁13に対してアーリーポスト噴射およびレイトポスト噴射を指示する。

0067

ここで、レイトポスト噴射は、アーリーポスト噴射の後の燃焼室12内の燃焼に寄与しないタイミング(下死点近傍)で燃料を噴射する2回目のポスト噴射である。図7の例示では、エンジン本体11に設けられるピストン上死点(TDC)から下死点(BDC)に移動する間において、上死点を過ぎたところでメイン燃料噴射がなされ、その後にアーリーポスト噴射がなされている。そして、アーリーポスト噴射後であって、ピストンが上死点(TDC)側から下死点(BDC)に到達する前に、レイトポスト噴射がなされている。

0068

第2昇温処理SHPの完了条件を満たさない場合(S107で「No」)、すなわち、DPF52の入口温度が所定期間だけ第2温度T2まで昇温されていない場合には、完了条件を満たすまで第2昇温処理SHPが実行される。また、第2昇温処理SHPの完了条件を満たす場合(S107で「Yes」)、すなわち、DPF52の入口温度が所定期間だけ第2温度T2まで昇温されている(昇温が維持されている)場合には、第2昇温処理SHPを完了する(S108)。なお、DPF強制再生処理実行部36は、レイトポスト噴射を所定時間以上かつPM堆積量が閾値以下となった場合に第2昇温処理SHPを完了してもよい。

0069

なお、燃料噴射弁13のレイトポスト噴射に変えて、またはこれと併せて排気流路15に配置された排気流路噴射弁16(図1参照)から未燃燃料を噴射させてもよい。この場合には、噴射制御部33は、燃料噴射弁13だけでなく、排気流路噴射弁16による未燃燃料の噴射の実行を制御してもよい。つまり、噴射制御部33は、排気流路噴射弁16より噴出される未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料の噴射量を制御可能に構成されている。また、記憶部32に、燃料噴射弁13に対応する第1制御マップ321と同様に、排気流路噴射弁16に対応する制御マップを予め記憶しておいてもよい。

0070

図4、6に示されるように、第1昇温処理FHPから第2昇温処理SHPに切り換えるときに、排気スロットルバルブ22は、排気スロットルバルブ22の開度を所定開度(指示開度I)よりも所定時間Tだけ大きくするバルブ開閉動作VOを実行する(S105)。上述した制御装置3では、バルブ開閉動作実行部37がバルブ開閉動作VOを排気スロットルバルブ22に実行させる。つまり、バルブ開閉動作実行部37は、第1昇温処理FHPから第2昇温処理SHPに切り換えるときに、排気スロットルバルブ22の開度を所定開度(指示開度I)よりも所定時間Tだけ大きくするバルブ開閉動作VOを排気スロットルバルブ22に実行させるように構成されている。図示される実施形態では、所定時間Tは1秒以下である。

0071

バルブ開閉動作実行部37は、排気スロットルバルブ22の開度を制御可能に構成されている。より具体的には、バルブ開閉動作実行部37は、上述したスロットルバルブ開度指示部34が排気スロットルバルブ22に対して指示する指示開度Iとは異なる指示開度である第2指示開度Hを排気スロットルバルブ22に対して指示するように構成されている。ここで、第2指示開度Hの最大開度H1は、強制再生処理FRPの実行中における指示開度Iの最大開度よりも大きい開度になっている。

0072

バルブ開閉動作VOの実行中においては、図6に示されるように、バルブ開閉動作実行部37による排気スロットルバルブ22の第2指示開度Hが、スロットルバルブ開度指示部34による排気スロットルバルブ22の指示開度Iよりも優先的に実施される。バルブ開閉動作VOの実行中、すなわち、バルブ開閉動作VOの開始時からバルブ開閉動作VOを終了するまでの期間において、図6中実線で示されるように、制御装置3は排気スロットルバルブ22に第2指示開度Hを指示するようになっている。ここで、バルブ開閉動作VOを開始するときの指示開度Iと、バルブ開閉動作VOを終了するときの指示開度Iは、互いに等しい開度であってもよいし、異なる開度であってもよい。

0073

上述した強制再生処理FRPは、DOC51が第1温度T1まで昇温するように昇温手段6を制御する第1昇温処理FHPと、第1昇温処理FHPの完了後にDPF52が第1温度T1よりも高い第2温度T2まで昇温するように昇温を制御する第2昇温処理SHPと、を含んでいる。そして、昇温手段6は、排気流路15に設けられた排気スロットルバルブ22を含んでいる。つまり、強制再生処理FRP中は、排気スロットルバルブ22の開度を絞る(小さくする)制御が行われている。ここで、第2昇温処理SHPでは、第1昇温処理FHPにおける昇温温度である第1温度T1よりも高い第2温度T2まで昇温することが行われる。このため、第2昇温処理SHP中は、第1昇温処理FHP中に比べて、排気スロットルバルブ22の固着による作動不良により、排気スロットルバルブ22の実開度が制御装置3の指示する指示開度Iよりも小さくなった際に、エンジン本体11(エンジン)の排気流路15における排ガスの温度および圧力の異常上昇を招く可能性が高くなる。

0074

幾つかの実施形態にかかる制御装置3は、第1昇温処理FHPから第2昇温処理SHPに切り換えるときに、排気スロットルバルブ22の開度を所定開度(指示開度I)よりも所定時間Tだけ大きくするバルブ開閉動作VOを排気スロットルバルブ22に実行させるように構成されている上述したバルブ開閉動作実行部37を備えている。

0075

上記の構成によれば、制御装置3は、第1昇温処理FHPから第2昇温処理にSHP切り換えるときに、排気スロットルバルブ22の開度を所定開度(指示開度I)よりも所定時間Tだけ大きくするバルブ開閉動作VOを排気スロットルバルブ22に実行させる。排気スロットルバルブ22は、上記バルブ開閉動作VOを実行することで、排気スロットルバルブ22に堆積したPMおよび未燃燃料を、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側に流すことができる。排気スロットルバルブ22に堆積したPMおよび未燃燃料を削減することで、第2昇温処理SHP中における排気スロットルバルブ22の固着による作動不良を防止することができる。つまり、排気スロットルバルブ22の実開度が、制御装置3の指示する指示開度Iよりも小さくなることを防止することができる。このため、排気スロットルバルブ22の実開度が制御装置3の指示する指示開度Iと等しくなるので、第2昇温処理SHP中における、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側を流れる排ガスの流量を適切な量にすることができる。よって、上記の構成によれば、排気スロットルバルブ22の開度を絞る制御中に、エンジン本体11(エンジン)の排気流路15における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができ、ひいてはエンジン本体11(エンジン)の故障およびDOC51の酸化触媒の熱劣化を防止することができる。

0076

幾つかの実施形態では、上述したバルブ開閉動作実行部37は、バルブ開閉動作VOの実行時における排気スロットルバルブ22を開く速度又は閉じる速度の少なくとも一方が所定速度以下、すなわち図6中における排気スロットルバルブ22の第2指示開度Hの傾きが所定角度以下、になるように排気スロットルバルブ22に指示するように構成されている。ここで、バルブ開閉動作VOの実行時における排気スロットルバルブ22を開く速度および閉じる速度が所定速度を超過する場合には、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側を流れる排ガスの量が急激に増減するので、気流音(騒音)が発生する可能性が高い。上記の構成によれば、バルブ開閉動作VOの実行時における排気スロットルバルブ22を開く速度又は閉じる速度の少なくとも一方が所定速度以下になるので、気流音の発生を抑制することができる。

0077

幾つかの実施形態では、図6に示されるように、上述したバルブ開閉動作実行部37は、バルブ開閉動作VOの実行時における排気スロットルバルブ22の開度として、全開よりも小さい開度を、排気スロットルバルブ22に指示するように構成されている。バルブ開閉動作VOの実行時における排気スロットルバルブ22の開度を全開とすると、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側を流れる排ガスの量が急激に触れるので、排ガス浄化装置5により浄化されていない排ガスが大気中に放出される虞がある。上記の構成によれば、バルブ開閉動作VOの実行時における排気スロットルバルブ22の開度を全開よりも小さい開度とすることで、排ガス浄化装置5により浄化されていない排ガスが大気中に放出されるのを抑制することができる。

0078

幾つかの実施形態では、図6に示されるように、バルブ開閉動作VOの実行時における排気スロットルバルブ22の最大開度をH1とした際に、上記H1は40%以上80%以下である。好ましくは、上記H1は50%以上70%以下である。この場合には、排気スロットルバルブ22の固着による作動不良を防止することができ、且つ、排ガス浄化装置5により浄化されていない排ガスが大気中に放出されるのを抑制することができる。

0079

他の幾つかの実施形態では、強制再生処理FRP中における排気スロットルバルブ22の最大開度をOmaxとした際に、上記H1は、2×Omax<H1<8×Omaxの条件を満たす。より好ましくは、上記H1は、2.5×Omax<H1<7×Omaxの条件を満たす。この場合には、排気スロットルバルブ22の固着による作動不良を防止することができ、且つ、排ガス浄化装置5により浄化されていない排ガスが大気中に放出されるのを抑制することができる。

0080

幾つかの実施形態では、上述したバルブ開閉動作実行部37は、第2昇温処理SHPにおけるレイトポスト噴射よりも前に、バルブ開閉動作VOを排気スロットルバルブ22に実行させるように構成されている。レイトポスト噴射の実行中は、開度が小さくなった排気スロットルバルブ22を未燃燃料が通過するので、排気スロットルバルブ22の固着による作動不良が起こり易い。上記の構成によれば、第2昇温処理SHPにおけるレイトポスト噴射よりも前に、バルブ開閉動作VOを実行して排気スロットルバルブ22に堆積したPMおよび未燃燃料を削減することで、レイトポスト噴射中における排気スロットルバルブ22の固着による作動不良を防止することができる。

0081

幾つかの実施形態にかかるエンジンの制御方法100(100A)は、図4に示されるような、上述した第1昇温処理FHPから上述した第2昇温処理SHPに切り換えるときに、排気スロットルバルブ22の開度を所定開度(指示開度I)よりも所定時間Tだけ大きくするバルブ開閉動作VOを実行するステップS105を備えている。

0082

上記の方法によれば、エンジンの制御方法100(100A)は、第1昇温処理FHPから第2昇温処理SHPに切り換えるときに、排気スロットルバルブ22の開度を所定開度(指示開度I)よりも所定時間Tだけ大きくするバルブ開閉動作VOを実行するステップS105を備えている。排気スロットルバルブ22は、バルブ開閉動作VOを実行することで、排気スロットルバルブ22に堆積したPMおよび未燃燃料を、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側に流すことができる。排気スロットルバルブ22に堆積したPMおよび未燃燃料を削減することで、第2昇温処理SHP中における排気スロットルバルブ22の固着による作動不良を防止することができる。つまり、排気スロットルバルブ22の実開度が、制御装置3の指示する指示開度Iよりも小さくなることを防止することができる。このため、排気スロットルバルブ22の実開度が制御装置3の指示する指示開度Iと等しくなるので、第2昇温処理SHP中における、排気流路15の排気スロットルバルブ22よりも下流側を流れる排ガスの流量を適切な量にすることができる。よって、上記の方法によれば、排気スロットルバルブ22の開度を絞る制御中に、エンジン本体11(エンジン)の排気流路15における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができ、ひいてはエンジン本体11(エンジン)の故障およびDOC51の酸化触媒の熱劣化を防止することができる。

0083

幾つかの実施形態では、図1に示されるように、上述したエンジン1は、第1排気管151と第1吸気管142との間に設けられるターボチャージャ17をさらに備えている。図示される実施形態では、ターボチャージャ17は、図1に示されるように、第1排気管151の排気スロットルバルブ22およびDOC51よりも上流側に配置された排気タービン171と、第1吸気管142に配置されたコンプレッサ172と、を有している。

0084

排気タービン171は、エンジン本体11から排出された排ガスにより回転駆動される。排気タービン171の回転駆動に同期してコンプレッサ172が回転駆動することで、コンプレッサ172内の空気(燃焼用気体)が圧縮される。コンプレッサ172により圧縮された空気(燃焼用気体)は、吸気スロットルバルブ21を通過した後に、燃焼室12に流入する。この際、吸気スロットルバルブ21を絞ることで、燃焼室12に流入する空気(燃焼用気体)の流量が制限される。排気タービン171を駆動させた排ガスは、図1に示されるように、排気スロットルバルブ22を通過した後に、排ガス浄化装置5に流入する。この際、排気スロットルバルブ22を絞ることで、排ガス浄化装置5に流入する排ガスの流量が制限される。なお、他の実施形態では、排気スロットルバルブ22は、第1排気管151の排気タービン171よりも上流側に配置されていてもよい。

0085

幾つかの実施形態では、図1に示されるように、上述したエンジン1は、燃焼室12から排出された排ガスの一部をEGRガスとして、燃焼室12よりも上流側に還流させるEGR装置18をさらに備えている。EGR装置18は、吸気流路14および排気流路15に連結されるEGR管181と、EGR管181に設けられるEGRバルブ182と、を含んでいる。図示される実施形態では、EGR管181は、排気流路15の排気スロットルバルブ22およびターボチャージャ17よりも上流側に一端が接続され、排気流路15から分岐している。また、EGR管181は、吸気流路14の吸気スロットルバルブ21よりも下流側に位置する吸気マニホールド141に他端が接続されている。EGRバルブ182は、制御装置3のスロットルバルブ開度指示部34により開度が制御されることで、EGR管181を流れるEGRガスの流量を制御するようになっている。

0086

以下、本発明の第2の実施形態にかかる制御装置、およびエンジンの制御方法について説明する。第2の実施形態にかかる制御装置、およびエンジンの制御方法は、第1の実施形態にかかる制御装置、およびエンジンの制御方法と比べて、排気スロットルバルブ22の指示開度Iを決定する手段および方法が異なる。なお、第2の実施形態にかかる制御装置、およびエンジンの制御方法は、第1の実施形態にかかる制御装置、およびエンジンの制御方法と組み合わせてもよく、単独で用いてもよい。

0087

図示される実施形態では、上述したエンジン1は、上述した制御装置3と、上述した排ガス浄化装置5と、上述したエンジン本体11と、上述した吸気流路14と、上述した排気流路15と、上述した排気スロットルバルブ22を含むスロットルバルブ2と、を主に備えている。

0088

図8は、本発明の第2の実施形態にかかる制御装置の一例を示すブロック図である。図9は、制御装置における排気スロットルバルブの指示開度の決定方法を説明するためのデータフロー図である。
図示される実施形態では、上述した制御装置3は、図8に示されるように、フィードフォワード開度取得部38と、フィードバック開度取得部39と、指示開度決定部40と、をさらに備えている。

0089

フィードフォワード開度取得部38は、図9に示されるように、第1実施形態における上述したスロットルバルブ開度指示部34と同様に、エンジンの運転状況に関する情報7に基づいて、排気スロットルバルブ22の開度であるフィードフォワード開度FFを取得可能に構成されている。図示される実施形態では、図9に示されるように、フィードフォワード開度取得部38は、排気スロットルバルブ22に対応し、且つ、通常運転時、第1昇温処理FHP時および第2昇温処理SHP時などの制御状況に対応する第2制御マップ322A〜322Cに基づいて、エンジンの運転状況に関する情報7からフィードフォワード開度FFを取得可能に構成されている。

0090

フィードバック開度取得部39は、図9に示されるように、予め設定された目標温度TTと、排気流路15を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置8により取得した検出温度DTと、の差分(温度差ΔT)に基づいて、排気スロットルバルブ22の開度であるフィードバック開度FBを取得可能に構成されている。図示される実施形態では、排ガス温度検出装置8は、上述したDOC51の入口温度を検出するDOC入口温度センサ82からなる。他の実施形態では、排ガス温度検出装置8は、第1排気管151に設けられる温度センサであってもよい。

0091

また、図示される実施形態では、図9に示されるように、上記温度差ΔTを入力値とし、制御ゲインを出力値とする第3制御マップ323が記憶部32(図8参照)に予め記憶されている。第3制御マップ323は、通常運転時の制御ゲインに対応する第3制御マップ323Aと、第1昇温処理FHP時の制御ゲインに対応する第3制御マップ323Bと、第2昇温処理SHP時の制御ゲインに対応する第3制御マップ323Cと、を含む複数枚の制御マップからなる。第3制御マップ323A〜323Cの夫々は、入力値に対応する出力値が他の第3制御マップ323とは異なっている。フィードバック開度取得部39は、通常運転時、第1昇温処理FHP時および第2昇温処理SHP時などの制御状況に対応する第3制御マップ323A〜323Cに基づいて、温度差ΔTから制御ゲインを取得可能に構成されている。該制御ゲインは、比例ゲイン積分ゲインおよび微分ゲインを含んでいる。

0092

図示される実施形態では、フィードバック開度取得部39の演算部390は、上記第3制御マップ323から取得した制御ゲインから、公知のPID制御演算を用いて、フィードバック開度FBを算出する。より具体的には、演算部390は、目標温度TTと検出温度DTとが一致するように、比例項積分項微分項との和で表される制御量を算出し、上記制御量に基づいて、フィードバック開度FBを算出する。なお、他の実施形態では、公知のP制御演算又はPI制御演算を用いて、フィードバック開度FBを算出してもよい。

0093

指示開度決定部40は、フィードフォワード開度取得部38で取得したフィードフォワード開度FF、およびフィードバック開度取得部39で取得したフィードバック開度FBのうちの、開度が大きい方を排気スロットルバルブ22に指示するための指示開度Iとするように構成されている。指示開度決定部40で決定された指示開度Iは、スロットルバルブ開度指示部34を介して、排気スロットルバルブ22に指示される。つまり、排気スロットルバルブ22は、制御装置3により指示開度決定部40で決定された指示開度Iに応じた開度に制御される。

0094

幾つかの実施形態では、上述した制御装置3は、エンジンの運転状況に関する情報7に基づいて、排気スロットルバルブ22の開度であるフィードフォワード開度FFを取得可能に構成されているフィードフォワード開度取得部38と、予め設定された目標温度TTと、排気流路15を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置8により取得した検出温度DTとの差分、に基づいて、排気スロットルバルブ22の開度であるフィードバック開度FBを取得可能に構成されているフィードバック開度取得部39と、フィードフォワード開度取得部38で取得したフィードフォワード開度FF、およびフィードバック開度取得部39で取得したフィードバック開度FBのうちの、開度が大きい方を排気スロットルバルブ22に指示するための指示開度Iとする指示開度決定部40と、をさらに備えている。

0095

排気スロットルバルブ22の開度を絞る制御中においては、エンジン本体11(エンジン)から排出された排ガス中に含まれるPM(粒子状物質)および未燃燃料(HC)などによる排気スロットルバルブ22の固着による作動不良や応答性の低下、又は燃焼室内に残留する残留燃料の異常燃焼などの外乱により排気流路15を流れる排ガスが想定以上に高温になる虞がある。
よって、エンジンの運転状況に関する情報7に基づいて取得されるフィードフォワード開度FFのみを排気スロットルバルブ22の指示開度Iにすると、上記外乱により排気流路15を流れる排ガスが目標温度TTを超えた高温になった際に、高温状態が改善されずにエンジン本体11の故障およびDOC51の酸化触媒の熱劣化を招く虞がある。

0096

上述したフィードバック開度取得部39は、予め設定された目標温度TTと排気流路15を流れる排ガスの検出温度DTとの差分に基づいてフィードバック開度FBを取得する。ここで、フィードバック開度FBのみを排気スロットルバルブ22の指示開度Iにすると、目標温度TTと検出温度DTとの差を少なくする制御が行われるが、検出温度DTを上昇させるために排気スロットルバルブ22の開度を小さくし過ぎて、エンジンの燃焼室12に供給される空気量および燃焼室12から排出される排ガス量が不足する虞がある。

0097

上記の構成によれば、後述する図12に示されるように、フィードフォワード開度FFおよびフィードバック開度FBのうちの、開度が大きい方を排気スロットルバルブ22の指示開度Iとすることで、エンジンの燃焼室12に供給される空気量および燃焼室12から排出される排ガス量が不足することを防止することができ、且つ、排気流路15を流れる排ガスが目標温度TTを超える高温になることを抑制することができる。よって、上記の構成によれば、排気スロットルバルブ22の開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路15における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができ、ひいてはエンジン本体11の故障およびDOC51の酸化触媒の熱劣化を防止することができる。

0098

図10は、本発明の第2の実施形態にかかるエンジンの制御方法の一例を示すフロー図である。図11は、本発明の第2の実施形態にかかるエンジンの制御方法の他の一例を示すフロー図である。図12は、本発明の第2の実施形態における排気スロットルバルブの開度を説明するための線図である。

0099

以下、図10〜12に基づいて、幾つかの実施形態にかかるエンジンの制御方法100(100B、100C)および上述した制御装置3の構成について説明する。ここで、エンジンの制御方法100(100B、100C)は、上述した強制再生処理FRPを実行する上述したエンジン1を制御するための方法である。なお、エンジンの制御方法100(100B、100C)は、例えばエンジンの暖機運転時などの、上述した強制再生処理FRP時以外にも適用可能である。

0100

幾つかの実施形態では、エンジンの制御方法100(100B、100C)は、図10、11に示されるように、エンジンの運転状況に関する情報7に基づいて、排気スロットルバルブ22の開度であるフィードフォワード開度FFを取得するフィードフォワード開度取得ステップS202と、目標温度TTと検出温度DTとの差分に基づいて、排気スロットルバルブ22の開度であるフィードバック開度FBを取得するフィードバック開度取得ステップS204と、フィードフォワード開度取得ステップS202で取得したフィードフォワード開度FF、およびフィードバック開度取得ステップS204で取得したフィードバック開度FBのうちの、開度が大きい方を排気スロットルバルブ22に指示するための指示開度Iとする指示開度決定ステップと、を備えている。図示される実施形態では、エンジンの制御方法100(100B、100C)は、図10、11に示されるように、フィードフォワード開度取得ステップS202よりも前に、エンジンの運転状況に関する情報7を取得するステップS201と、フィードバック開度取得ステップS204よりも前に、排気流路15を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置8により検出温度DTを取得するステップS203と、をさらに備えている。

0101

図10に示される実施形態では、上述した指示開度決定ステップは、ステップS205〜S207を含んでいる。ステップS205ではフィードフォワード開度FFがフィードバック開度FBよりも大きいか否かを判定する。フィードフォワード開度FFがフィードバック開度FBよりも大きい場合には(S205で「Yes」)、フィードフォワード開度FFを指示開度Iとし(S206)、フィードフォワード開度FFがフィードバック開度FB以下の場合には(S205で「No」)、フィードバック開度FBを指示開度Iとする(S207)。
図11に示される実施形態では、上述した指示開度決定ステップは、ステップS302、S303、S305、S306を含んでいる。

0102

上記の方法によれば、図12に示されるように、エンジンの制御方法100(100B、100C)は、エンジンの運転状況に関する情報7に基づいて取得されるフィードフォワード開度FF、および予め設定された目標温度TTと排気流路15を流れる排ガスの検出温度DTとの差分に基づいて取得されるフィードバック開度FBのうちの、開度が大きい方を排気スロットルバルブ22の指示開度Iとすることで、エンジンの燃焼室12に供給される空気量および燃焼室12から排出される排ガス量が不足することを防止することができ、且つ、排気流路15を流れる排ガスが目標温度TTを超える高温になることを抑制することができる。よって、上記の方法によれば、排気スロットルバルブ22の開度を絞る制御中に、エンジンの排気流路15における排ガスの温度および圧力の異常上昇を防止することができ、ひいてはエンジン本体11の故障およびDOC51の酸化触媒の熱劣化を防止することができる。

0103

エンジンの制御方法100(100C)では、フィードフォワード開度取得ステップS202およびフィードバック開度取得ステップS204よりも後に、検出温度DTが目標温度TTよりも高温であるか否かを判定する(S301)。

0104

検出温度DTが目標温度TTよりも高温である場合には(S301で「Yes」)、フィードバック開度FBがフィードフォワード開度FFよりも大きいか否かを判定する(S302)。フィードバック開度FBがフィードフォワード開度FFよりも大きい場合には(S302で「Yes」)、フィードバック開度FBを指示開度Iとする(S303)。

0105

フィードバック開度FBがフィードフォワード開度FF以下の場合には(S302で「No」)、制御ゲインの調整後に(S304)、再度フィードバック開度取得ステップS204が実行される。S304では、後のステップであるフィードバック開度取得ステップS204において再度算出されるフィードバック開度FBが、フィードフォワード開度FFよりも大きくなるように制御ゲインを調整する。このため、再度算出されるフィードバック開度FBが指示開度Iとなる(S303)。

0106

一方、検出温度DTが目標温度TT以下の低温である場合には(S301で「No」)、フィードフォワード開度FFがフィードバック開度FBよりも大きいか否かを判定する(S305)。フィードフォワード開度FFがフィードバック開度FBよりも大きい場合には(S305で「Yes」)、フィードフォワード開度FFを指示開度Iとする(S306)。

0107

フィードフォワード開度FFがフィードバック開度FB以下の場合には(S305で「No」)、制御ゲインの調整後に(S307)、再度フィードバック開度取得ステップS204が実行される。S307では、後のステップであるフィードバック開度取得ステップS204において再度算出されるフィードバック開度FBが、フィードフォワード開度FFよりも小さくなるように制御ゲインを調整する。このため、再度算出されるフィードバック開度FBよりも小さいフィードフォワード開度FFが指示開度Iとなる(S306)。

0108

上述した制御装置3は、図8に示されるように、フィードバック開度FBを算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている制御ゲイン調整部41をさらに備えている。図示される実施形態では、上述したステップS304、S307は、制御ゲイン調整部41が実行する。また、上述したステップS301〜S303、S305、S306は、指示開度決定部40が実行する。

0109

幾つかの実施形態では、上述した制御装置3は、フィードバック開度FBを算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている上述した制御ゲイン調整部41を備えている。そして、上述した制御ゲイン調整部41は、検出温度DTが目標温度TTを超過し、且つ、フィードバック開度FBがフィードフォワード開度FF以下の場合において、再度算出されたフィードバック開度FBがフィードフォワード開度FFよりも大きくなるように制御ゲインを調整するように構成されている。

0110

上記の構成によれば、検出温度DTが目標温度TTを超過した場合には、フィードバック開度FBを排気スロットルバルブ22の指示開度Iとするようになっている。この際に、フィードバック開度FBがフィードフォワード開度FF以下の場合には、再度算出されたフィードバック開度FBがフィードフォワード開度FFよりも大きくなるように、制御ゲイン調整部41が制御ゲインを調整する。上記の構成によれば、検出温度DTが目標温度TTを超過した場合に、上記再度算出されたフィードバック開度FBを排気スロットルバルブ22の指示開度Iとして開度の制御が行われる。このため、検出温度DTが目標温度TTに近づくように、排気スロットルバルブ22の開度を大きくし、排気流路15を流れる排ガスの温度および圧力が下げる制御が迅速に行われるので、排気流路15を流れる排ガスが目標温度TTを超える高温になる期間を少なくすることができる。

0111

幾つかの実施形態では、上述した制御装置3は、フィードバック開度FBを算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている上述した制御ゲイン調整部41を備えている。そして、上述した制御ゲイン調整部41は、検出温度DTが目標温度TT以下、且つ、フィードフォワード開度FFがフィードバック開度FB以下の場合において、再度算出されたフィードバック開度FBがフィードフォワード開度FFよりも小さくなるように制御ゲインを調整するように構成されている。

0112

上記の構成によれば、検出温度DTが目標温度TT以下の場合には、フィードフォワード開度FFを排気スロットルバルブ22の指示開度Iとするようになっている。この際に、フィードフォワード開度FFがフィードバック開度FB以下の場合には、再度算出されたフィードバック開度FBがフィードフォワード開度FFよりも小さくなるように、制御ゲイン調整部41が制御ゲインを調整する。上記の構成によれば、検出温度DTが目標温度TT以下の場合に、フィードフォワード開度FFを排気スロットルバルブ22の指示開度Iとして開度の制御が行われる。このため、エンジンの運転状況に関する情報7に基づいて排気スロットルバルブ22の開度が制御されるので、エンジンの燃焼室12に供給される空気量および燃焼室12から排出される排ガス量が不足することを防止することができる。

0113

幾つかの実施形態では、上述したエンジンの運転状況に関する情報7は、図9に示されるように、エンジンの回転数および燃料噴射量を含んでいる。この場合には、エンジンの運転状況に関する情報7は、エンジンの回転数および燃料噴射量を含んでいるので、フィードフォワード開度取得部38は、エンジンの回転数および燃料噴射量を反映した適切なフィードフォワード開度FFを取得することができる。

0114

上述した幾つかの実施形態において、排ガス浄化システム10は、上述した制御装置3と、上述したDOC51と、上述したDPF52と、上述した排気スロットルバルブ22を含む昇温手段6と、を備えている。この場合には、排ガス浄化システム10は、第1昇温処理FHPから第2昇温処理SHPに切り換えるときに、制御装置3がバルブ開閉動作VOを排気スロットルバルブ22に実行させることで、第2昇温処理SHP中における排気スロットルバルブ22の固着による作動不良を防止することができる。

0115

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

0116

1エンジン
10排ガス浄化システム
11 エンジン本体
12燃焼室
13燃料噴射弁
14吸気流路
15排気流路
16 排気流路噴射弁
17ターボチャージャ
18EGR装置
2スロットルバルブ
21吸気スロットルバルブ
22排気スロットルバルブ
3制御装置
31入出力部
32 記憶部
33噴射制御部
34スロットルバルブ開度指示部
35強制再生処理実施要件判定部
36 強制再生処理実行部
36A 第1昇温処理実行部
36B 第2昇温処理実行部
37バルブ開閉動作実行部
38フィードフォワード開度取得部
39フィードバック開度取得部
40指示開度決定部
41制御ゲイン調整部
5排ガス浄化装置
51DOC
52DPF
6昇温手段
7 エンジンの運転状況に関する情報
8排ガス温度検出装置
100,100A〜100C エンジンの制御方法
DT検出温度
FB フィードバック開度
FFフィードフォワード開度
FHP 第1昇温処理
FRP強制再生処理
H 第2指示開度
I 指示開度
SHP 第2昇温処理
T 所定時間
T1 第1温度
T2 第2温度
TT目標温度
VO バルブ開閉動作

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