特開 2023-159546 内燃機関の排気浄化装置および内燃機関の排気浄化装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023159546

(43)【公開日】2023-11-01

(54)【発明の名称】内燃機関の排気浄化装置および内燃機関の排気浄化装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/025 20060101AFI20231025BHJP

   F01N 3/033 20060101ALI20231025BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20231025BHJP

【ＦＩ】

F01N3/025 101

F01N3/033 E

F01N3/035 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022069281

(22)【出願日】2022-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高井 祐

【テーマコード（参考）】

3G190

【Ｆターム（参考）】

3G190AA12

3G190BA48

3G190CB18

3G190CB23

3G190DA03

3G190DA13

3G190DB05

3G190DB12

3G190DB43

3G190EA01

3G190EA02

3G190EA14

3G190EA24

3G190EA25

3G190EA42

3G190EA60

(57)【要約】

【課題】ＤＰＦの再生時、排気通路へ添加された燃料中のバイオ燃料濃度が高くても、ＤＰＦから白煙が排出されることを抑制する。
【解決手段】ＤＰＦの再生制御時、回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとから算出した基準吸気量Ａｎｑに補正係数ｋｃを乗算することにより、目標吸気量Ａｔを算出する。補正係数ｋｃは、バイオ燃料濃度が高いほど小さな値に設定される（Ｓ１２）。吸気量が目標吸気量Ａｔになるよう絞り弁を制御する（Ｓ１３）。添加した燃料およびＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼するのに必要な空気量を確保しつつ排気ガスの温度を昇温できるので、バイオ燃料濃度が高い燃料の気化を促進し、ＤＰＦから白煙の排出を抑制できる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスに含まれる粒状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの上流の前記排気通路に設けた酸化触媒と、
前記酸化触媒の上流の前記排気通路に燃料を添加する燃料添加弁と、
前記内燃機関の吸気通路に設けられ、吸気量を制御する絞り弁と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記フィルタに堆積した前記粒状物質を燃焼する再生制御を実行し、該再生制御の実行時に、前記燃料添加弁から添加される燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど、前記排気通路内の空気量が少なくなるよう、前記絞り弁を制御する、内燃機関の排気浄化装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記再生制御の実行時、前記内燃機関の回転速度と前記内燃機関の燃料噴射量と前記燃料中のバイオ燃料濃度に基づいて目標吸気量を算出し、前記吸気量が前記目標吸気量になるよう前記絞り弁を制御する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記再生制御の実行時、前記酸化触媒の温度が第１所定値以上のとき、前記燃料添加弁から前記燃料を添加する、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記再生制御の実行時、前記フィルタの温度が前記第１所定値より大きな第２所定値以上のとき、前記燃料添加弁からの前記燃料の添加を停止する、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。

【請求項5】

内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスに含まれる粒状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの上流の前記排気通路に設けた酸化触媒と、
前記酸化触媒の上流の前記排気通路に燃料を添加する燃料添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置の制御方法であって、
前記フィルタに堆積した前記粒状物質を燃焼する再生制御の実行時に、前記燃料添加弁から添加される燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど、前記排気通路内の空気量が少なくなるよう、前記内燃機関の吸気量を制御する、内燃機関の排気浄化装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の排気浄化装置、および内燃機関の排気浄化装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

脱炭素社会に向けて、カーボンニュートラルで環境負荷の少ないバイオ燃料の使用が拡大している。たとえば、菜種油や廃食用油を原料としたバイオディーゼル燃料を軽油に混合した、バイオ燃料混合軽油が圧縮自己着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）の燃料として用いられている。

【0003】

ところで、軽油とバイオディーゼル燃料（以下、バイオ燃料とも称する）の蒸留性状は異なり、バイオ燃料は軽油に比較して蒸発し難い。また、バイオ燃料の発熱量は、軽油に比較して小さい。このため、特開２０１０－２４２６６４号公報（特許文献１）には、排気ガス中の微粒子物質を除去するフィルタの再生時にフィルタの昇温制御を行う際、燃料中のバイオ燃料濃度が高くなると、排気通路内へ添加する（供給する）燃料量を増加することが示唆されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－２４２６６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

フィルタの再生時にフィルタの昇温を行う際、フィルタの上流に設けた酸化触媒の上流の排気通路へ燃料が添加される。排気通路へ添加された燃料は、酸化触媒で発熱（燃焼）し、下流のフィルタを昇温する。排気通路へ添加される燃料中のバイオ燃料濃度が高くなると、バイオ燃料は気化し難いので、酸化触媒で気化できない燃料が、酸化触媒をすり抜けてフィルタへ流入し、フィルタ内で燃焼することなく、白煙としてフィルタから排出される可能性がある。

【0006】

本開示の目的は、フィルタの再生時、排気通路へ添加された燃料中のバイオ燃料濃度が高い場合であっても、フィルタから白煙が排出されることを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ排気ガスに含まれる粒状物質を捕集するフィルタと、フィルタの上流の排気通路に設けた酸化触媒と、酸化触媒の上流の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁と、内燃機関の吸気通路に設けられ吸気量を制御する絞り弁と、制御装置と、を備える内燃機関の排気浄化装置である。制御装置は、フィルタに堆積した粒状物質を燃焼する再生制御を実行し、該再生制御の実行時に、燃料添加弁から添加される燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど、排気通路内の空気量が少なくなるよう、絞り弁を制御する。

【0008】

フィルタに堆積した粒状物質を燃焼させる再生制御では、フィルタの温度を昇温するために、排気通路に燃料を添加して、酸化触媒で発熱し、下流のフィルタを昇温する。その際、酸化触媒での発熱を促すため、排気ガスの温度を上昇させる。排気ガス温度を上昇させるには、添加した燃料およびフィルタに堆積した微粒子物質を燃焼させるのに必要な空気（酸素）を確保しつつ、排気ガス中の空気量を減らすことが好ましい。バイオ燃料は、その燃料分子中に酸素原子を有している。このため、燃料中のバイオ燃料濃度が高い場合、排気ガス中の空気量（酸素量）を減らしても、添加した燃料およびフィルタに堆積した微粒子物質を燃焼するのに必要な酸素を確保することが可能である。

【0009】

この構成によれば、内燃機関の排気浄化装置の制御装置は、フィルタに堆積した粒状物質を燃焼する再生制御の実行時に、燃料添加弁から添加される燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど排気通路内の空気量が少なくなるよう、絞り弁を制御する。フィルタの再生制御時に、燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど排気ガス中の空気量を少なくするので、添加した燃料およびフィルタに堆積した微粒子物質を燃焼するのに必要な酸素を確保しつつ排気ガスの温度を上昇させることが可能になる。したがって、酸化触媒の温度を高めることができ、バイオ燃料濃度が高い燃料の気化を促進でき、フィルタから白煙が排出されることを抑制できる。

【0010】

好ましくは、制御装置は、再生制御の実行時、内燃機関の回転速度と内燃機関の燃料噴射量と燃料中のバイオ燃料濃度に基づいて目標吸気量を算出し、吸気量が目標吸気量になるよう絞り弁を制御するようにしてもよい。

【0011】

この構成によれば、目標吸気量は、内燃機関の回転速度と内燃機関の燃料噴射量と燃料中のバイオ燃料濃度に基づいて算出されるので、内燃機関の運転状態に応じて、排気ガスの空燃比（空気量）を適切に制御することができる。

【0012】

好ましくは、制御装置は、再生制御の実行時、酸化触媒の温度が第１所定値以上のとき、燃料添加弁から燃料を添加するようにしてもよい。

【0013】

この構成によれば、酸化触媒の温度が第１所定温度以上のとき、燃料添加弁から燃料を添加するので、酸化触媒において燃料が確実に気化したあとフィルタに流入し、フィルタからの白煙の排出をより確実に抑制することができる。

【0014】

好ましくは、制御装置は、再生制御の実行時、フィルタの温度が第１所定値より大きな第２所定値以上のとき、燃料添加弁からの燃料の添加を停止するようにしてもよい。

【0015】

この構成によれば、フィルタの温度が第２所定値以上であり、微粒子物質が燃焼するのに十分な温度である場合には、燃料添加弁からの燃料の添加を停止するので、燃料消費の削減を図ることができる。

【0016】

本開示の制御方法は、内燃機関の排気通路に設けられ排気ガスに含まれる粒状物質を捕集するフィルタと、フィルタの上流の前記排気通路に設けた酸化触媒と、酸化触媒の上流の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置の制御方法であって、フィルタに堆積した粒状物質を燃焼する再生制御の実行時に、燃料添加弁から添加される燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど排気通路内の空気量が少なくなるよう、内燃機関の吸気量を制御する。

【0017】

この制御方法によれば、フィルタに堆積した粒状物質を燃焼する再生制御の実行時に、燃料添加弁から添加される燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど排気通路内の空気量が少なくなるよう、内燃機関の吸気量を制御する。フィルタの再生制御時に、燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど排気ガス中の空気量が少なくなるので、フィルタに堆積した微粒子物質を燃焼するのに必要な酸素を確保しつつ排気ガスの温度を上昇させることが可能になる。したがって、酸化触媒の温度を高めることができ、バイオ燃料濃度が高い燃料の気化を促進でき、フィルタから白煙が排出されることを抑制できる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、フィルタの再生時、排気通路へ添加された燃料中のバイオ燃料濃度が高くても、フィルタから白煙が排出されることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。

【図2】燃料中のバイオ燃料濃度（軽油に対するバイオ燃料の混合割合）と蒸留割合の関係を示す図である。

【図3】エンジンＥＣＵ１００で実行されるＤＰＦ再生制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】エンジンＥＣＵ１００で実行されるＰＭ堆積量算出処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】本実施の形態において、補正係数ｋｃを求めるためのマップの一例を示す図である。

【図6】ＥＣＵ１００で実行されるバイオ燃料濃度推定処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0021】

図１は、本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。エンジン１は、排気浄化装置を備えた、圧縮自己着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。エンジン１は、エンジン本体１０のシリンダ（気筒）１２に形成された燃焼室に、燃料噴射弁（インジェクター）１４から燃料を噴射し、圧縮自己着火を行う内燃機関である。本実施の形態において、エンジン１は４気筒である。エンジン１の吸気通路２０には、エアクリーナ２２、インタークーラ２４、および絞り弁（ディーゼルスロットル弁）２６が設けられており、エアクリーナ２２で異物が除去された新気（空気）は、ターボ過給機３０のコンプレッサ３２で過給（圧縮）され、インタークーラ２４で冷却されて、吸気マニホールド２８に供給され、吸気ポートから各燃焼室に供給される。

【0022】

燃焼室から排出される排気（排気ガス）は、排気マニホールド５０に集められ、排気通路５２を介して、外気に放出される。また、排気の一部は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路６０を介して、吸気マニホールド２８に還流される。ＥＧＲ通路６０には、ＥＧＲクーラ６２とＥＧＲ弁６４が設けられる。

【0023】

排気通路５２には、上流側から、ターボ過給機３０のタービン３４、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）７０、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）７２が設けられている。ＤＰＦ７２は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集し、捕集したＰＭを適宜燃焼除去することにより浄化するフィルタである。図示しないが、ＤＰＦ７２の下流に、尿素添加弁および選択還元触媒を設けてもよい。なお、尿素添加弁および選択還元触媒に代えて、あるいは、加えて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ（NOx Storage-Reduction）触媒）を設けてもよい。

【0024】

燃料タンク４０には、燃料が貯留されている。燃料タンク４０内の燃料は、フィードポンプ４１によって高圧燃料ポンプ４２に供給され、高圧燃料ポンプ４２から吐出された高圧の燃料が燃料通路４３を介してコモンレール４４に圧送される。コモンレール４４に蓄えられた高圧の燃料が、インジェクター１４から燃焼室（筒内）に噴射される。

【0025】

酸化触媒７０の上流の排気通路５２（本実施の形態では、タービン３４の上流側の排気通路５２）には、燃料添加弁８０が設けられている。燃料添加弁８０には、燃料タンク４０内の燃料がフィードポンプ４１により燃料通路４５を介して供給されており、燃料添加弁８０が開弁すると、排気通路５２内へ燃料が添加（噴射）される。

【0026】

エンジンＥＣＵ１００（Electronic Control Unit）は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭおよびＲＡＭからなるメモリ１０２、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含み、メモリ１０２に記憶された情報、各種センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行し、インジェクター１４、絞り弁２６、高圧燃料ポンプ４２、燃料添加弁８０等を制御する。なお、エンジンＥＣＵ１００が、本開示の「制御装置」に相当する。

【0027】

エンジンＥＣＵ１００に入力される各種センサとしては、たとえば、たとえば、エンジン回転速度センサ１１１、アクセルペダルセンサ１１２、エアフローメータ１１３、酸化触媒温度センサ１１４、ＤＰＦ温度センサ１１５、圧力センサ１１６、等である。エンジン回転速度センサ１１１は、エンジン１の回転速度ＮＥを検出する。アクセルペダルセンサ１１２は、ユーザによるアクセルペダル操作量（以下「アクセル開度」ともいう）ＡＰを検出する。エアフローメータ１１３は、エンジン１の吸気量（吸入空気量）Ｇａを検出する。酸化触媒温度センサ１１４は、酸化触媒７０の温度Ｔｃを検出する。なお、酸化触媒温度センサ１１４は、酸化触媒７０の入口温度を検出することが望ましい。ＤＰＦ温度センサ１１５は、ＤＰＦ７２の温度Ｔｆ（ＤＰＦ７２の床温）を検出する。圧力センサ１１６は、ＤＰＦ７２の上流と下流の排気通路５２内の圧力差ΔＰを検出する。

【0028】

上記のように構成されたエンジン１では、エンジン１から排出される排気ガスに含まれるＰＭをＤＰＦ７２で捕集する。エンジンＥＣＵ１００は、ＤＰＦ７２に堆積したＰＭ量が所定値以上になったとき、ＤＰＦ７２を昇温して、堆積したＰＭを燃焼除去することによりＤＰＦ７２を再生する再生制御を実行する。再生制御の実行時、ＤＰＦ７２を昇温するため、燃料添加弁８０から燃料を添加する。添加した燃料は、酸化触媒７０は発熱（燃焼）し、ＤＰＦ７２に流入する排気ガスの温度が上昇する。

【0029】

燃料タンク４０に貯留する燃料として、軽油とバイオ燃料を混合したバイオ燃料混合軽油が使用される場合がある。図２は、燃料中のバイオ燃料濃度（軽油に対するバイオ燃料の混合割合）と蒸留割合の関係を示す図である。図２において、縦軸は蒸留割合（％）であり、横軸は温度である。蒸留割合は、気化している燃料の割合（％）を示している。図２において、破線は、軽油に対して７％のバイオ燃料を混合した燃料（Ｂ７）の蒸留割合であり、一点鎖線は、軽油に対して５０％のバイオ燃料を混合した燃料（Ｂ５０）の蒸留割合であり、二点鎖線は、バイオ燃料１００％の燃料（Ｂ１００）の蒸留割合である。図２に示すように、燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど、気化し難い。このため、バイオ燃料濃度が高い燃料が、燃料添加弁８０から排気通路５２に添加されると、酸化触媒７０で気化できない燃料が、酸化触媒７０をすり抜けてＤＰＦ７２へ流入し、ＤＰＦ７２内で燃焼することなく、白煙としてＤＰＦ７２から排出される可能性がある。

【0030】

燃料添加弁８０から排気通路５２に添加された燃料の気化を促進するためには、排気ガスの温度を上昇させて、酸化触媒７０の温度を高めることが好ましい。排気ガス温度を上昇させるには、添加した燃料およびＤＰＦ７２に堆積したＰＭを燃焼させるのに必要な空気（酸素）を確保しつつ、排気ガス中の空気量を減らすことが好ましい。バイオ燃料は、その燃料分子中に酸素原子を有しており、酸素含有量が大きい。このため、燃料中のバイオ燃料濃度が高い場合、排気ガス中の空気量（酸素量）を減らしても、添加した燃料およびＤＰＦ７２に堆積した微粒子物質を燃焼するのに必要な酸素を確保することが可能である。

【0031】

本実施の形態では、ＤＰＦ７２の再生制御の実行時に、燃料添加弁８０から添加される燃料中のバイオ燃料濃度が高いほど、排気通路５２内の空気量が少なくなるよう絞り弁２６を制御して、排気ガス中の空気量を減らし、排気ガス温度を上昇させて酸化触媒７０の温度を高め、バイオ燃料濃度が高い燃料の気化を促進して、ＤＰＦ７２から白煙が排出されることを抑制する。

【0032】

図３は、エンジンＥＣＵ１００で実行されるＤＰＦ再生制御の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１の作動中、所定期間毎に繰り返し処理される。ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０では、ＤＰＦ７２のＰＭ堆積量ΣＰｍｄが、再生開始閾値Ａ以上であるか否かを判定する。ＰＭ堆積量ΣＰｍｄが再生開始閾値Ａ以上であり、ＤＰＦ７２の再生（堆積したＰＭの燃焼除去）が必要な場合は、肯定判定されＳ１１へ進み、フラグＦｒを１に設定したあと、Ｓ１２へ進む。ＰＭ堆積量ΣＰｍｄが再生開始閾値Ａより小さく、ＤＰＦ７２の再生が不要な場合は、否定判定されＳ１８へ進み、フラグＦｒを０に設定したあと、今回のルーチンを終了する。

【0033】

ＰＭ堆積量ΣＰｍｄは、ＤＰＦ７２に堆積した（捕集されている）ＰＭの量であり、エンジン１の運転状態に基づいて算出される。図４は、エンジンＥＣＵ１００で実行されるＰＭ堆積量算出処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１の作動中、所定時間毎に繰り返し処理される。まず、Ｓ２０において、フラグＦｒが１であるか否かを判定する。ＤＰＦ７２が再生制御中ではなく、フラグＦｒが０の場合、否定判定されＳ２１へ進む。

【0034】

Ｓ２１では、エンジン１の回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、等に基づいて、エンジン１から排出されるＰＭ量であるＰＭ排出量Ｐａｄを算出する。たとえば、メモリ１０２には、エンジン１から単位時間当たりに排出されるＰＭ量が、回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、エンジン冷却水温度等をパラメータとしたマップとして、予め記憶されている。このマップから、読み出した単位時間当たりの排出されるＰＭ量に、前回の処理と今回の処理との時間間隔Δｔを乗算することにより、ＰＭ排出量Ｐａｄを算出する。なお、燃料噴射量Ｑｆは、インジェクター１４から燃焼室内に噴射される燃料量であり、エンジンＥＣＵ１００において、アクセル開度ＡＰ、回転速度ＮＥ、等に基づいて算出される。

【0035】

Ｓ２２では、前回算出したＰＭ堆積量ΣＰｍｄにＰＭ排出量Ｐａｄを加算して、（今回の）ＰＭ堆積量ΣＰｍｄを算出し、今回のルーチンを終了する。

【0036】

Ｓ２０において、ＤＰＦ７２が再生中の場合はフラグＦｒが１であるので、肯定判定されＳ２３へ進む。Ｓ２３では、ＤＰＦ７２の再生制御時に、燃焼除去されるＰＭ量であるＰＭ除去量Ｐｓｕを、ＤＰＦ７２の温度Ｔｆに基づいて算出する。たとえば、メモリ１０２には、ＤＰＦ７２から単位時間当たりに除去されるＰＭ量が、ＤＰＦ７２の温度Ｔｆをパラメータとしたマップとして、予め記憶されている。このマップから読み出した単位時間当たりに燃焼除去されるＰＭ量に、前回の処理と今回の処理との時間間隔Δｔを乗算することにより、ＰＭ除去量Ｐｓｕを算出する。

【0037】

Ｓ２４では、前回算出したＰＭ堆積量ΣＰｍｄからＰＭ除去量Ｐｓｕを減算して、（今回の）ＰＭ堆積量ΣＰｍｄを算出し、今回のルーチンを終了する。

【0038】

図３を参照して、Ｓ１１に続くＳ１２では、回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、および、燃料中のバイオ燃料濃度Ｃｆに基づいて、目標吸気量Ａｔを算出する。たとえば、予め実験等によって、回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆをパラメータとして、燃料として軽油を用いた場合に（バイオ燃料濃度Ｃｆが０％の燃料を用いた場合に）、燃料添加弁８０から排気通路５２に添加した燃料およびＤＰＦ７２に堆積したＰＭを燃焼させるのに必要な空気（酸素）を確保でき、添加した燃料が酸化触媒７０で燃焼（発熱）可能な排気ガス温度まで上昇する基準吸気量Ａｎｑを求める。そして、この基準吸気量Ａｎｑが、回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆをパラメータとしたマップとして、メモリ１０２に記憶されている。

【0039】

また、バイオ燃料濃度Ｃｆに基づいて、補正係数ｋｃを求める。図５は、本実施の形態において、補正係数ｋｃを求めるためのマップの一例を示す図である。図５に示すように、補正係数ｋｃは、１．０以下の値であり、バイオ燃料濃度Ｃｆが小さいほど、小さな値になる。補正係数ｋｃは、排気ガス中の空気量（酸素量）を減らしても、バイオ燃料に含有される酸素によって、添加した燃料およびＤＰＦ７２に堆積したＰＭを燃焼させるのに必要な空気（酸素）を確保できるよう、予め実験等によって設定されている。

【0040】

バイオ燃料濃度Ｃｆを、燃料の発熱量から、推定するようにしてもよい。図６は、ＥＣＵ１００で実行されるバイオ燃料濃度推定処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１が始動する毎に実行される。たとえば、イグニッションスイッチ（始動スイッチ）がＯＮされ、エンジン１が始動されると、Ｓ３０において、燃料タンク４０への給油が行われたか否かを判定する。本実施の形態では、燃料レベルゲージ（図示しない）で検出した、燃料タンク４０の燃料量を用いて、給油が行われたか否かを判定する。たとえば、前回、エンジン１が停止したとき（イグニッションスイッチがＯＦＦされたとき）の燃料量よりも、今回のエンジン１始動時の燃料量の方が多いとき、給油が行われたと判定する。なお、エンジン１の停止から今回のエンジン１の始動までの間に、燃料リッド（フェールリッド）が開かれた履歴がある場合、給油が行われたと判定してよい。Ｓ３０において、燃料タンク４０への給油が行われたと判定されるとＳ３１へ進む。燃料タンク４０への給油が行われていないと判定されると、今回のルーチンを終了する。

【0041】

Ｓ３１では、エンジン１の始動後、所定期間が経過したか否かを判定する。所定期間は、給給油前に燃料タンク４０に貯留されていた燃料と給油された燃料が、混ざり合うのに十分な時間とされる。エンジン１が車両に搭載されている場合、走行時の振動によって、燃料タンク４０内の燃料の攪拌が期待できるので、所定期間は、エンジン１の始動後の数分間であってよい。エンジン１の始動後、所定期間が経過するまで、Ｓ３１が繰り返し処理され、エンジン１の始動後、所定期間が経過すると、Ｓ３１で肯定判定されＳ３２へ進む。

【0042】

Ｓ３２では、燃焼圧センサ（図示しない）で検出した燃焼圧（筒内圧）と燃料噴射量Ｑｆから、燃料の発熱量（質量当たりの発熱量）を算出し、発熱量に基づいて、バイオ燃料濃度Ｃｆを推定する。なお、バイオ燃料の発熱量は軽油の発熱量より小さいので、燃料の発熱量に基づいて、バイオ燃料濃度Ｃｆを推定することができる。

【0043】

図３を参照して、Ｓ１２では、回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとから算出した基準吸気量Ａｎｑにバイオ燃料濃度Ｃｆから算出した補正係数ｋｃを乗算することにより、目標吸気量Ａｔを算出する（Ａｔ＝Ａｎｑ×ｋｃ）。目標吸気量Ａｔは、バイオ燃料濃度Ｃｆが高いほど、小さな値になる。

【0044】

Ｓ１３では、エンジン１の吸気量が目標吸気量Ａｔになるよう、絞り弁２６の開度を制御する吸気量制御を行う。吸気量制御は、たとえば、エアフローメータ１１３で検出した吸気量Ｇａが目標吸気量Ａｔになるよう、絞り弁２６の開度をフィードバック制御する。

【0045】

続くＳ１４では、酸化触媒７０の温度Ｔｃ（好適には、酸化触媒７０の入口温度）が、第１所定値Ｔ１以上か否かを判定する。第１所定値Ｔ１は、酸化触媒７０に流入した燃料が気化し、その後、燃焼（発熱）して排気ガスを昇温するのに十分な温度であり、予め実験等により設定される。温度Ｔｃが第１所定値Ｔ１より低温のとき、否定判定されＳ１２へ戻り、吸気量制御を継続する。吸気量制御により排気ガス温度が上昇し、温度Ｔｃが第１所定値Ｔ１以上になると、Ｓ１４で肯定判定されＳ１５へ進む。

【0046】

Ｓ１５では、ＤＰＦ７２の温度Ｔｆが、第２所定値Ｔ２以上であるか否かを判定する。第２所定値Ｔ２は、ＤＰＦ７２に堆積しているＰＭが十分に燃焼除去される温度であり、予め実験等によって設定される。温度Ｔｆが第２所定値Ｔ２以上のとき、肯定判定されＳ１２へ戻り、吸気量制御を継続する。これにより、排気通路５２に燃料を添加して排気ガス温度を上昇させなくとも、ＤＰＦ７２に堆積しているＰＭが十分に燃焼除去できる場合には、燃料添加弁８０からの燃料の添加を行わないので、燃料の消費削減を図ることができる。温度Ｔｆが第２所定値Ｔ２未満の場合は、否定判定されＳ１６へ進む。

【0047】

Ｓ１６では、燃料添加弁８０から排気通路５２へ燃料を添加（噴射）する。これにより、排気通路５２へ添加された燃料が発熱（燃焼）することにより、排気ガス温度が上昇し、ＤＰＦ７２が昇温されることにより、ＤＰＦ７２に堆積したＰＭを燃焼除去することができる。燃料添加弁８０による燃料の添加量（噴射量）は、たとえば、回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、吸気量Ｇａ等に基づいて算出され、排気ガスの空燃比が所定の値になるよう、算出されてよい。

【0048】

続くＳ１７では、ＰＭ堆積量ΣＰｍｄが再生終了閾値Ｂ以下であるか否かを判定する。ＰＭ堆積量ΣＰｍｄが再生終了閾値Ｂより大きい場合、否定判定されＳ１２へ戻り、吸気量制御、排気通路５２への燃料の添加を行い、排気ガス温度を上昇して、ＤＰＦ７２に堆積したＰＭの燃焼除去を継続する。ＰＭの燃焼除去が進み、ＰＭ堆積量ΣＰｍｄが再生終了閾値Ｂ以下になると、Ｓ１７で肯定判定されＳ１８へ進み、フラグＦｒを０に設定したあと、今回のルーチンを終了する。

【0049】

本実施の形態では、補正係数ｋｃは、燃料添加弁８０から添加される燃料中のバイオ燃料濃度Ｃｆが高いほど小さな値に設定されており、バイオ燃料濃度Ｃｆが高いほど、目標吸気量Ａｔが小さくなる。燃料添加弁８０から添加される燃料中のバイオ燃料濃度Ｃｆが高いほど、排気通路５２内の空気量が少なくなるよう絞り弁２６が制御される。補正係数ｋｃは、排気ガス中の空気量（酸素量）を減らしても、バイオ燃料に含有される酸素によって、添加した燃料およびＤＰＦ７２に堆積したＰＭを燃焼させるのに必要な空気（酸素）を確保できるよう、設定される。したがって、ＤＰＦ７２のＰＭ再生制御時に、添加した燃料およびＤＰＦ７２に堆積したＰＭを燃焼するのに必要な空気量（酸素量）を確保しつつ排気ガスの温度を上昇させることが可能になり、酸化触媒７０の温度を高めることができ、バイオ燃料濃度が高い燃料の気化を促進でき、ＤＰＦ７２から白煙が排出されることを抑制できる。

【0050】

上記の実施の形態では、回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆとから算出した基準吸気量Ａｎｑにバイオ燃料濃度Ｃｆから算出した補正係数ｋｃを乗算することにより、目標吸気量Ａｔ（＝Ａｎｑ×ｋｃ）を算出していた。目標吸気量Ａｔの算出方法は、これに限られず、たとえば、バイオ燃料濃度Ｃｆに基づいて、バイオ燃料濃度Ｃｆが高いほど大きな値になる補正量Ａｋを算出し、基準吸気量Ａｎｑから補正量Ａｋを減算することにより、目標吸気量Ａｔ（＝Ａｎｑ－Ａｋ）を算出してもよい。回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、および、バイオ燃料濃度Ｃｆをパラメータとした三次元マップから、目標吸気量Ａｔを求めるようにしてもよい。

【0051】

また、上記の実施の形態では、補正係数ｋｃは、バイオ燃料濃度Ｃｆが高くなるに伴い、連続的に小さくなる値であったが（図５参照）、多段階に小さくなる値であってもよく、たとえば、バイオ燃料濃度Ｃｆが低い場合と高い場合の２段階に、補正係数ｋｃが設定されてもよい。本開示において、「燃料添加弁８０から添加される燃料中のバイオ燃料濃度Ｃｆが高いほど、排気通路５２内の空気量が少なくなる」とは、「燃料添加弁８０から添加される燃料中のバイオ燃料濃度Ｃｆが高い場合は、バイオ燃料濃度Ｃｆが低い場合に比較して排気通路５２内の空気量が少なくなる」ことを含む。

【0052】

上記の実施の形態では、ＰＭ堆積量ΣＰｍｄを閾値（再生開始閾値Ａ、再生終了閾値Ｂ）と比較することにより、ＤＰＦ７２に堆積したＰＭの燃焼除去（ＤＰＦ７２の再生）要否を判定していた。しかし、これに代えて、あるいは、加えて、圧力センサ１１６で検出した、ＤＰＦ７２の上流と下流の排気通路５２内の圧力差ΔＰを用いて、ＰＭの燃焼除去の要否を判定するようにしてもよい。この場合、たとえば、圧力差ΔＰが所定値以上のとき、ＰＭの燃焼除去を実行してよい。

【0053】

上記の実施の形態では、ＤＰＦ７２の温度Ｔｆ（ＤＰＦ７２の床温）を、ＤＰＦ温度センサ１１５を用いて検出していたが、回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、エンジン冷却水温、等を用いて、ＤＰＦ７２の温度を推定するようにしてもよい。

【0054】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0055】

１ エンジン、１０ エンジン本体、１２ シリンダ（気筒）、１４ 燃料噴射弁（インジェクター）、２０ 吸気通路、２２ エアクリーナ、２４ インタークーラ、２６ 絞り弁（ディーゼルスロットル弁）、２８ 給気マニホールド、３０ ターボ過給機、３２ コンプレッサ、３４ タービン、４０ 燃料タンク、４１ フィードポンプ、４２ 高圧燃料ポンプ、４３ 燃料通路、４４ コモンレール、４５ 燃料通路、５０ 排気マニホールド、５２ 排気通路、６０ ＥＲＧ通路、６２ ＥＧＲクーラ、６４ ＥＧＲ弁、７０ 酸化触媒（ＤＯＣ）、７２ ＤＰＦ、８０ 燃料添加弁、１００ エンジンＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１１１ エンジン回転速度センサ、１１２ アクセルペダルセンサ、１１３ エアフローメータ、１１４ 酸化触媒温度センサ、１１５ ＤＰＦ温度センサ、１１６ 圧力センサ、１１７ バイオ燃料濃度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】