特開 2024-128390 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法

(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】P2024128390

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20240913BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20240913BHJP

   F02D 41/40 20060101ALI20240913BHJP

   F01N 3/021 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 369

F02D41/04

F02D41/40

F01N3/021

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037338

(22)【出願日】2023-03-10

(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】薄井 陽

【テーマコード（参考）】

3G190

3G301

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G190AA12

3G190CA01

3G190DB02

3G190EA14

3G301HA02

3G301HA24

3G301JA15

3G301LB11

3G301MA11

3G301MA18

3G301NE01

3G301NE06

3G301NE11

3G301NE12

3G301PD14

3G384AA03

3G384AA16

3G384BA01

3G384BA13

3G384BA18

3G384BA34

3G384BA35

3G384DA35

3G384DA43

3G384EB01

3G384EB02

3G384EB03

3G384EB04

3G384FA47

(57)【要約】

【課題】燃料が酸化劣化した場合であっても、内燃機関が所望の性能を発揮することを可能にする。
【解決手段】運転モード判定部１１０によって、エンジンの運転が定常状態であると判定されると、酸化指標値算出部１４０は、ＤＰＦの前後差圧ΔＰの上昇量ΔＰｓを算出する。酸化指標値算出部１４０は、上昇量ΔＰｓに基づいてＰＭ堆積速度Ｄｓを求め、ＰＭ堆積速度Ｄｓから、指標値マップ１３０を用いて酸化指標値Ｉを算出する。補正部１５０は、酸化指標値Ｉを用いて、エンジンの制御量、たとえば、燃料噴射量を補正する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関に供給される燃料を貯留する燃料タンクと、前記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、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記フィルタに捕集される前記粒状物質の堆積速度に基づいて、前記燃料タンク内の前記燃料の酸化指標値を算出する酸化指標値算出部と、
前記酸化指標値を用いて前記内燃機関の制御を補正する補正部と、を備える内燃機関の制御装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記内燃機関が所定モードで運転されているときの前記堆積速度と前記酸化指標値の関係を表すマップを有し、
前記酸化指標値算出部は、前記内燃機関が前記所定モードで運転されているときに前記堆積速度を算出し、前記マップから前記酸化指標値を算出する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項3】

前記酸化指標値算出部は、前記フィルタの上流と下流の圧力差である前後差圧が所定値以上であるとき、前記前後差圧に基づいて前記堆積速度を算出する、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項4】

前記酸化指標値算出部は、前記堆積速度に基づく前記酸化指標値の算出が、所定期間以上行われないとき、前記燃料タンク内の燃料の温度に基づいて前記酸化指標値を算出する、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記燃料タンクへ燃料が給油されたことを検知する給油検知部を、さらに備え、
前記酸化指標値算出部は、前記給油がなされたとき、前記給油された燃料量に基づいて、前記酸化指標値を補正する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項6】

前記補正部は、前記酸化指標値を用いて、燃料噴射量または燃料噴射時期の少なくとも一方を補正する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項7】

前記補正部は、前記酸化指標値を用いて、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出される前記粒状物質の排出量を補正する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

【請求項8】

内燃機関に供給される燃料を貯留する燃料タンクと、前記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、を備えた内燃機関の制御方法であって、
前記フィルタに捕集される前記粒状物質の堆積速度に基づいて、前記燃料タンク内の前記燃料の酸化指標値を算出することと、
前記酸化指標値を用いて前記内燃機関の制御を補正することと、を含む内燃機関の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の制御装置、および内燃機関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や合成燃料（ｅ－ｆｕｅｌ）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、バイオディーゼル燃料は、軽油に比べて酸化劣化しやすく、組成変化しやすい。組成変化した燃料を用いて内燃機関を運転すると、所望の性能を得ることができない場合がある。このため、たとえば特開２０１７－１４５８１８号公報（特許文献１）では、筒内圧センサで測定した筒内圧の最大値が、運転状態に基づいて定まる筒内圧の最大値より小さい場合、燃料噴射量を増加補正して、燃料の組成変化に起因する内燃機関（エンジン）の性能低下を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１４５８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

酸化劣化した燃料は、酸化劣化前の燃料に比較して、燃料内により多くの酸素（Ｏ２）を含むので、酸化劣化した燃料の燃焼は活性化する。このため、燃料が酸化劣化し組成変化した場合、特許文献１に記載された技術を採用すると、内燃機関の出力トルクを維持するために必要な燃料噴射量を過小評価する懸念がある。

【0006】

本開示の目的は、燃料が酸化劣化した場合であっても、内燃機関が所望の性能を発揮することを可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本開示の内燃機関の制御装置は、内燃機関に供給される燃料を貯留する燃料タンクと、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、を備えた内燃機関の制御装置である。制御装置は、フィルタに捕集される粒状物質の堆積速度に基づいて、燃料タンク内の燃料の酸化指標値を算出する酸化指標値算出部と、酸化指標値を用いて内燃機関の制御を補正する補正部と、を備える。

【0008】

酸化劣化した燃料は、酸化劣化前の燃料に比較して、内燃機関から排出される粒状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の量が多くなる傾向がある。このため、フィルタに捕集されるＰＭの量を観察することにより、燃料の酸化劣化を推定することが可能になる。

【0009】

この構成によれば、制御装置の酸化指標値算出部は、フィルタに捕集されるＰＭの堆積速度に基づいて、燃料タンク内の燃料の酸化指標値を算出する。制御装置の補正部は、酸化指標値を用いて内燃機関の制御を補正する。したがって、ＰＭの堆積速度に基づいて酸化指標値を算出し、内燃機関の制御を補正するので、燃料が酸化劣化した場合であっても、内燃機関が所望の性能を発揮することが可能になる。

【0010】

（２）制御装置は、内燃機関が所定モードで運転されているときの堆積速度と酸化指標値の関係を表すマップを有し、酸化指標値算出部は、内燃機関が所定モードで運転されているときに堆積速度を算出し、マップから酸化指標値を算出するようにしてもよい。

【0011】

内燃機関から排出されるＰＭの量は、内燃機関の運転状態によって変化する。この構成によれば、制御装置は、内燃機関が所定モードで運転されているときの堆積速度と酸化指標値の関係を表すマップを有する。当該マップは、予め実験やシミュレーション等によって、作成することができる。酸化指標値算出部は、内燃機関が所定モードで運転されているときに、堆積速度を算出する。そして、酸化指標値算出部は、内燃機関が所定モードで運転されているときに算出された堆積速度を用いて、マップから酸化指標値を算出するので、精度よく、酸化指標値を求めることができる。

【0012】

（３）酸化指標値算出部は、フィルタの上流と下流の圧力圧である前後差圧が所定値以上であるとき、前後差圧に基づいて堆積速度を算出するようにしてもよい。

【0013】

ＰＭは、フィルタのウォール部（ウォール層）の細孔部に捕集され堆積する。その後、ＰＭが、ウォール層捕集領域を超えてフィルタの表面に捕集されＰＭケーキ（Ｃａｋｅ）層が形成されると、ＰＭは、ＰＭケーキ層に捕集され堆積する。ＰＭが、ＰＭケーキ層に堆積するとき、前後差圧の上昇量と堆積速度との関係は、ほぼ線形になる。（ＰＭの堆積量と前後差圧の上昇量が、ほぼ線形になる。）
この構成によれば、堆積速度は、フィルタの上流（入口）と下流（出口）の圧力差である前後差圧が所定値以上であるとき、前後差圧に基づいて算出される。前後差圧が所定値以上であり、ＰＭケーキ層にＰＭが堆積する（捕集される）と想定される領域で堆積速度を算出するので、精度よく、堆積速度および酸化指標値を算出することができる。

【0014】

（４）酸化指標値算出部は、堆積速度に基づく酸化指標値の算出が、所定期間以上行われないとき、燃料タンク内の燃料の温度に基づいて酸化指標値を算出するようにしてもよい。

【0015】

たとえば、内燃機関が所定モードで運転されているときに堆積速度を算出し、酸化指標値を求める場合等においては、内燃機関の運転状態によっては、長期間にわたって酸化指標値を求めることができないことがあり得る。燃料タンクに貯留された燃料は、時間の経過とともに酸化劣化し、また、温度が高いほど酸化劣化が促進される。

【0016】

この構成によれば、堆積速度に基づく酸化指標値の算出が、所定期間以上行われないとき、燃料タンク内の燃料の温度に基づいて酸化指標値を算出するので、内燃機関の運転状態によって、長期間にわたって、堆積速度に基づいて酸化指標値を求めることができない場合であっても、酸化指標値を算出可能になる。

【0017】

（５）制御装置は、燃料タンクへ燃料が給油されたことを検知する給油検知部を、さらに備え、酸化指標値算出部は、給油がなされたとき、給油された燃料量に基づいて、酸化指標値を補正するようにしてもよい。

【0018】

この構成によれば、酸化劣化していない燃料が給油された際、給油された燃料量に基づいて、酸化指標値を補正するので、精度よく、酸化指標値を求めることができる。

【0019】

（６）制御装置の補正部は、酸化指標値を用いて、燃料噴射量または燃料噴射時期の少なくとも一方を補正するようにしてもよい。

【0020】

この構成によれば、燃料噴射量または燃料噴射時期の少なくとも一方が、酸化指標値を用いて補正されるので、燃料が酸化劣化した場合であっても、内燃機関が所望の性能を発揮できる。

【0021】

（７）制御装置の補正部は、酸化指標値を用いて、内燃機関の運転状態に基づいて算出される粒状物質の排出量を補正するようにしてもよい。

【0022】

フィルタに所定量のＰＭが堆積したとき、堆積したＰＭを燃焼除し、フィルタを再生することが望まれる。たとえば、内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＰＭの排出量を積算することにより、フィルタに堆積したＰＭの量を推定し、推定したＰＭの量が所定量を超えたとき、フィルタを再生する場合がある。

【0023】

この構成によれば、内燃機関の運転状態に基づいて算出される粒状物質の排出量が、酸化指標値を用いて補正される。燃料が酸化劣化すると、内燃機関から排出されるＰＭが多くなる傾向を示すが、酸化指標値によって、内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＰＭの排出量を補正するので、フィルタに堆積するＰＭの量の推定精度を高めることができる。

【0024】

（８）本開示の内燃機関の制御方法は、内燃機関に供給される燃料を貯留する燃料タンクと、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、を備えた内燃機関の制御方法である、制御方法は、フィルタに捕集される粒状物質の堆積速度に基づいて、燃料タンク内の燃料の酸化指標値を算出することと、酸化指標値を用いて内燃機関の制御を補正することと、を含む。

【0025】

この方法によれば、フィルタに捕集されるＰＭの堆積速度に基づいて、燃料タンク内の燃料の酸化指標値を算出し、酸化指標値を用いて内燃機関の制御を補正するので、燃料が酸化劣化した場合であっても、内燃機関が所望の性能を発揮することが可能になる。

【発明の効果】

【0026】

本開示によれば、燃料が酸化劣化した場合であっても、内燃機関が所望の性能を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本実施の形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成図である。

【図2】本実施の形態において、エンジンＥＣＵに構成される機能ブロック図の一例を示す図である。

【図3】エンジンＥＣＵで実行される、酸化指標値算出処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】エンジンＥＣＵで実行される、酸化指標値算出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】

【0028】

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。

【0029】

図１は、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成図である。エンジン１は、制御装置（エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit））１００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。本実施の形態では、エンジン１は、車両の駆動源として用いられ、車両に搭載されている。また、本実施の形態では、エンジン１の燃料として、軽油が混合されないバイオディーゼル燃料（１００％バイオディーゼル燃料）を使用している。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。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が設けられる。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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

制御装置であるエンジンＥＣＵ１００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。

【0035】

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、圧力センサ１１４、燃料温度センサ１１５、燃料量計１１６、車速センサ１１７、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。

【0036】

圧力センサ１１４は、ＤＰＦ７２の上流（入口）と下流（出口）の排気通路５２内の圧力差（前後差圧）ΔＰを検出する。燃料温度センサ１１５は、燃料タンク４０内の燃料の温度である燃料温度Ｔｆを検出する。燃料量計１１６は、たとえば、フュエールセンダーゲージであり、燃料タンク４０内の燃料量ＦＬを検出する。車速センサ１１７は、エンジン１が搭載される車両の車速ＳＰＤを検出する。

【0037】

上記のように構成されたエンジン１では、エンジンＥＣＵ１００によって、燃料噴射量Ｑｆ、燃料噴射時期Ｉｔが制御される。たとえば、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン回転速度ＮＥとアクセル開度ＡＰに基づいて、噴射量算出マップから燃料噴射量Ｑｆを算出する。エンジンＥＣＵ１００は、エンジン回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆ（または、アクセル開度ＡＰ）に基づいて、噴射時期マップから燃料噴射時期Ｉｔを算出する。そして、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン１のクランク角度が燃料噴射時期Ｉｔになると、燃料噴射量Ｑｆの燃料を噴射するようインジェクター１４を制御する。

【0038】

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。たとえば、エンジンＥＣＵ１００は、エンジン回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆ（または、アクセル開度ＡＰ）に基づき、ＰＭ算出マップを用いてエンジン１から排出されるＰＭ量Ｇｐｍを算出し、算出したＰＭ量Ｇｐｍを積算し、積算値ΣＧｐｍを求める。そして、積算値ΣＧｐｍが所定値以上になったとき、あるいは、圧力センサ１１４で検出した前後差圧ΔＰが設定値以上になったとき、ＤＰＦ７２の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、絞り弁２６の開度を小さくするとともに燃料添加弁８０から燃料を添加する。添加した燃料は、酸化触媒７０で発熱（燃焼）し、ＤＰＦ７２に流入する排気ガスの温度が上昇する。

【0039】

バイオディーゼル燃料や合成燃料（ｅ－ｆｕｅｌ）は、軽油に比較して酸化劣化しやすい。一般的に、給油施設に貯留される燃料の在庫回転率（消費回転率）は高く、給油施設における燃料の酸化劣化は極めて小さい。このため、燃料タンク４０に給油される燃料は、ほとんど酸化劣化していない。

【0040】

ユーザの車両（エンジン１）の使用形態によっては、燃料タンク４０への給油間隔が、数ヶ月になる場合もある。このため、燃料タンク４０内の燃料の酸化劣化が進み、酸化劣化した燃料によってエンジン１が運転される場合もある。酸化劣化した燃料は、酸化劣化前の燃料に比較して、燃料内により多くの酸素（Ｏ２）を含む。燃料が酸化劣化し組成変化した場合、エンジン１が所望の性能を発揮するよう、エンジン１の各種制御量を補正することが望ましい。特に、酸化劣化やすい、バイオディーゼル燃料や合成燃料を用いる場合、燃料の酸化劣化の程度に応じてエンジン１の各種制御量を補正することが望まれる。

【0041】

本実施の形態では、ＤＰＦ７２に捕集されるＰＭの堆積速度に基づいて、燃料の酸化劣化の程度を表す酸化指標値Ｉを算出し、内燃機関の制御を補正することにより、燃料が酸化劣化した場合であっても、エンジン１が所望の性能を発揮することを可能にする。

【0042】

図２は、本実施の形態において、エンジンＥＣＵ１００に構成される機能ブロック図の一例を示す図である。運転モード判定部１１０は、エンジン１の運転が定常状態であるか否かを判定する。運転モード判定部１１０は、たとえば、エンジン回転速度ＮＥが所定の範囲内にあり、かつ、アクセル開度ＡＰの変化量ΔＡＰが所定値以下のとき、定常状態であると判定してよい。また、車速ＳＰＤが所定範囲にある定常走行時に、運転モード判定部１１０は、エンジン１の運転が定常状態であると判定してもよい。

【0043】

給油検知部１２０は、燃料タンク４０への給油と給油量（燃料量）を検出する。給油検知部１２０は、エンジン１の停止時（イグニッションスイッチのＯＦＦ時）、あるいは、エンジン１が搭載されている車両の停車時に、燃料量ＦＬが所定値以上増加したとき、給油されたことを検出する。たとえば、給油検知部１２０は、エンジン１が停止したときの燃料量ＦＬを、停止時燃料量ＦＬ１として検知する。給油検知部１２０は、エンジン１の停止中に、燃料量ＦＬが増加し、その増加が停止した（増加がなくなった）ときの燃料量ＦＬを燃料量ＦＬ２として検知する。給油検知部１２０は、燃料量ＦＬ２から停止時燃料量ＦＬ１を減算して、給油燃料量ＦＬｒを算出する（ＦＬｒ＝ＦＬ２－ＦＬ１）。給油検知部１２０は、給油燃料量ＦＬｒが所定値Ａ以上のとき、給油されたことを検知する。所定値Ａは、燃料量計１１６のばらつきや誤差を許容する値であってよい。燃料量ＦＬ２は、エンジン１が始動されたときの（イグニッションスイッチがＯＮにされたときの）燃料量ＦＬであってもよい。

【0044】

指標値マップ１３０は、酸化指標値Ｉを算出するためのマップである。指標値マップ１３０は、ＤＰＦ７２におけるＰＭ堆積速度Ｄｓと、燃料の酸化劣化の程度を示す酸化指標値Ｉとの関係を表すマップである。このマップは、エンジン１が運転モード判定部１１０で判定される定常状態と同じ状態で運転されたときにおける、ＰＭ堆積速度Ｄｓと酸化指標値Ｉの関係を表すものであり、たとえば、酸化劣化の程度の異なる燃料を用いた実験等によって予め設定され、メモリ１０２に格納（記憶）されている。ＰＭ堆積速度Ｄｓは、単位時間当たりにＤＰＦ７２に堆積するＰＭ量に相当する。本実施の形態においては、ＰＭがＤＰＦ７２のウォール層捕集領域を超えて表面に捕集され、ＰＭケーキ層が形成されたあとにおける、ＰＭ堆積速度Ｄｓと酸化指標値Ｉの関係がマップ化されている。なお、ＰＭの堆積量（捕集量）が、ＤＰＦ７２のウォール層捕集領域を超えたときの前後差圧ΔＰの値をｐａとすると、ＤＰＦ７２の前後差圧ΔＰが所定値ｐａ以上であれば、ＰＭケーキ層が形成されていると見做すことができる。酸化指標値Ｉは、たとえば、０から１の数値であってよく、値が大きいほど、酸化劣化の程度が大きくてよい。

【0045】

酸化指標値算出部１４０は、指標値マップ１３０を用いて酸化指標値Ｉを算出する。まず、酸化指標値算出部１４０は、ＤＰＦ７２の前後差圧ΔＰが所定値ｐａ以上であり、かつ、運転モード判定部１１０でエンジン１の運転が定常状態であると判定されているときに、単位時間当たりの前後差圧ΔＰの上昇量ΔＰｓを算出する。たとえば、圧力センサ１１４で検出した前後差圧ΔＰが所定値ｐａ以上であるとき、エンジン１の運転が定常状態になったときの前後差圧ΔＰの値をΔＰｉとして検出する。定常状態が所定時間Ｓ継続したとき、定常状態になってから所定時間Ｓ経過時の前後差圧ΔＰの値をΔＰｏとして検出する。そして、ΔＰｏからΔＰｉを減算した値（ΔＰｏ－ΔＰｉ）を、所定時間Ｓで除算することにより、上昇量ΔＰｓを算出する（ΔＰｓ＝（ΔＰｏ－ΔＰｉ）／Ｓ）。

【0046】

酸化指標値算出部１４０は、上昇量ΔＰｓを用いてＰＭ堆積速度Ｄｓを求める。ＰＭがＰＭケーキ層への堆積する場合、上昇量ΔＰｓとＰＭ堆積速度Ｄｓとの関係は、ほぼ線形になる。実験等によって上昇量ΔＰｓとＰＭ堆積速度Ｄｓとの関係を予め求め、数式やマップ等を設定し、この数式あるいはマップ等を用いて、上昇量ΔＰｓからＰＭ堆積速度Ｄｓを算出してよい。

【0047】

酸化指標値算出部１４０は、算出したＰＭ堆積速度Ｄｓに基づいて、指標値マップ１３０から酸化指標値Ｉを算出する。

【0048】

エンジン１（車両）の運転状態によっては、長期間、たとえば１週間、エンジン１の定常状態が所定時間Ｓ継続しない場合もある。この場合、ＰＭ堆積速度Ｄｓが算出されないので、長期間にわたって酸化指標値Ｉが更新されない。燃料タンク４０に貯留された燃料は、時間の経過とともに酸化劣化し、また、燃料温度が高いほど酸化劣化が促進される。

【0049】

酸化指標値算出部１４０は、ＰＭ堆積速度Ｄｓに基づく酸化指標値Ｉの算出が、所定期間以上行われないとき、燃料タンク４０内の燃料温度Ｔｆに基づいて酸化指標値Ｉを算出する。たとえば、酸化指標値算出部１４０は、１週間以上、ＰＭ堆積速度Ｄｓに基づく酸化指標値Ｉの算出が実行されない場合、酸化指標値Ｉが算出されたときから現時点までの期間（時間）における、燃料温度Ｔｆの平均値Ｔｆａｖを算出する。酸化指標値算出部１４０は、酸化指標値Ｉが算出されたときから現時点までの期間と、平均値Ｔｆａｖとに基づいて酸化進行係数Ｒを求める。酸化進行係数Ｒは、予め実験等によって設定され、ＰＭ堆積速度Ｄｓに基づく酸化指標値Ｉの算出が実行されない期間が長いほど、また、平均値Ｔｆａｖが高いほど大きな値であり、１より大きな数値として、たとえば、マップとしてメモリ１０２に記憶されている。そして、酸化指標値算出部１４０は、現在の酸化指標値Ｉに酸化進行係数Ｒを乗算することにより、新たな酸化指標値Ｉを算出する（Ｉ←Ｉ×Ｒ）。

【0050】

給油施設において給油すると、ほとんど酸化劣化していない燃料が燃料タンク４０に給油される。酸化指標値算出部１４０は、給油検知部１２０で燃料タンク４０へ燃料が給油されたことを検出したとき、酸化指標値Ｉを補正する。酸化指標値算出部１４０は、燃料タンク４０への給油が検出されると、停止時燃料量ＦＬ１と給油燃料量ＦＬｒとに基づいて、酸化指標値Ｉを補正する。たとえば、酸化指標値算出部１４０は、「ＦＬｒ／（ＦＬ１＋ＦＬｒ）」を補正係数Ｆとして算出する。そして、酸化指標値算出部１４０は、補正係数Ｆを現在の酸化指標値Ｉに乗算することによって、酸化指標値Ｉを補正し、新たな酸化指標値Ｉを求める（Ｉ←Ｉ×Ｆ）。

【0051】

補正部１５０は、酸化指標値算出部１４０で算出された酸化指標値Ｉに基づいて、エンジン１の制御を補正する。たとえば、補正部１５０は、酸化指標値Ｉに基づいて、燃料噴射量Ｑｆ（燃料噴射量制御）、燃料噴射時期Ｉｔ（燃料噴射時期制御）、ＰＭ量Ｇｐｍ（ＤＰＦ再生制御）、等の補正係数Ｋを算出する。補正係数Ｋは、「ａ×Ｉ＋ｂ」（ａ、ｂは、各々の制御毎に設定される定数であり、実験等によって設定される）によって算出されてよい。たとえば、燃料噴射量Ｑｆの補正係数Ｋは、酸化指標値Ｉが大きいほど、燃料噴射量Ｑｆが減少補正される値であってよく、ＰＭ量Ｇｐｍの補正係数Ｋは、酸化指標値Ｉが大きいほど、ＰＭ量Ｇｐｍが増大補正される値であってよい。

【0052】

図３および図４は、エンジンＥＣＵ１００で実行される、酸化指標値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が始動されたとき（イグニッションスイッチがＯＮになったとき）、実行される。

【0053】

イグニッションスイッチがＯＮになり、エンジン１が始動すると、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０において、給油燃料量ＦＬｒを算出する。給油燃料量ＦＬｒは、エンジン１の始動時に燃料量計１１６で検出した燃料量ＦＬ２から、エンジン１の停止時に燃料量計１１６で検出した停止時燃料量ＦＬ１（後述するＳ２６参照）を減算することにより、算出する。

【0054】

続くＳ１１では、給油燃料量ＦＬｒが、所定値Ａ以上であるか否かを判定する。給油燃料量ＦＬｒが所定値Ａ未満（ＦＬｒ＜Ａ）のとき、否定判定されＳ１２へ進み、給油燃料量ＦＬｒが所定値Ａ以上（ＦＬｒ≧Ａ）のとき、肯定判定されＳ１８へ進む。

【0055】

Ｓ１２では、タイマＴ１が所定値Ｗ以上であるか否かを判定する。タイマＴ１は、後述するＳ２４（図４）においてリセットされるタイマであり、エンジン１の停止時にも作動する（計時する）タイマである。所定値Ｗは、たとえば、１週間に相当する値である。タイマＴ１が所定値Ｗ未満である場合、否定判定されＳ１３へ進む。タイマＴ１が所定値Ｗ以上であるとき、肯定判定されＳ２１（図４）へ進む。

【0056】

Ｓ１３では、ＤＰＦ７２の前後差圧ΔＰが所定値ｐａ以上であるか否かを判定する。前後差圧ΔＰが所定値ｐａ以上（ΔＰ≧ｐａ）である場合、肯定判定されＳ１４へ進む。前後差圧ΔＰが所定値ｐａ未満（ΔＰ＜ｐａ）のとき、否定判定されＳ２０へ進む。

【0057】

Ｓ１４では、エンジン１の運転が定常状態であるか否かを判定する。定常状態とは、ＤＰＦ７２のＰＭ堆積量が線形的に増加する運転状態であり、たとえば、エンジン回転速度ＮＥが所定の範囲内にあり、かつ、アクセル開度ＡＰの変化量ΔＡＰが所定値以下のとき、定常状態であると判定する。エンジン１の運転が定常状態であると判定（肯定判定）されるとＳ１５へ進み、エンジン１の運転が定常状態でないと判定（否定判定）されるとＳ２０へ進む。

【0058】

Ｓ２０では、フラグＦｃを０に設定したあと、Ｓ２５（図４）へ進む。Ｓ１５では、フラグＦｃが１であるか否かを判定する。フラグＦｃが１でないとき（Ｆｃ＝０）、Ｓ１５において否定判定されＳ１７へ進む。フラグＦｃが１であるとき（Ｆｃ＝１）、Ｓ１５において肯定判定されＳ１６へ進む。

【0059】

Ｓ１６では、圧力センサ１１４で検出した前後差圧ΔＰをΔＰｉとして記憶し、フラグＦｃを１に設定するとともにタイマＴ２をリセットしたあと、Ｓ１７へ進む。

【0060】

Ｓ１７では、タイマＴ２の値が所定時間Ｓ以上であるか否かを判定する。タイマＴ２の値が所定時間Ｓ２未満（Ｔ２＜Ｓ）であるときには、否定判定されＳ１３へ戻る。タイマＴ２の値が所定時間Ｓ以上（Ｔ２≧Ｓ）の場合、肯定判定されＳ２８（図４）へ進む。

【0061】

図４を参照して、Ｓ２８では、圧力センサ１１４で検出した前後差圧ΔＰをΔＰｏとして記憶する。続くＳ２９では、Ｓ２８で記憶したΔＰｏから、Ｓ１６で記憶したΔＰｉを減算した値を、所定時間Ｓで除算することにより、前後差圧ΔＰの上昇量ΔＰｓを算出する（ΔＰｓ＝（ΔＰｏ－ΔＰｉ）／Ｓ）。

【0062】

続くＳ３０では、上昇量ΔＰｓとＰＭ堆積速度Ｄｓとの関係を示す数式あるいはマップを用いて、上昇量ΔＰｓに基づいてＰＭ堆積速度Ｄｓを算出したあと、Ｓ３１へ進む。Ｓ３１では、ＰＭ堆積速度Ｄｓに基づいて、指標値マップ１３０から酸化指標値Ｉを算出したあと、Ｓ２４へ進む。なお、酸化指標値Ｉの初期値（指標値マップ１３０から酸化指標値Ｉが、初めて算出されるまでの値）は、０に設定されている。

【0063】

図３に戻り、Ｓ１１で肯定判定されＳ１８に進むと、補正係数Ｆを算出する。たとえば、Ｓ１０で算出した給油燃料量ＦＬｒと、エンジン１の停止時に燃料量計１１６で検出した停止時燃料量ＦＬ１（後述するＳ２６参照）とから、補正係数Ｆを「Ｆ＝ＦＬｒ／（ＦＬ１＋ＦＬｒ）」として算出する。なお、エンジン１の始動時に燃料量計１１６で検出した燃料量ＦＬ２を用いて、補正係数Ｆを「Ｆ＝ＦＬｒ／ＦＬ１」として算出してもよい。

【0064】

続くＳ１９では、補正係数Ｆを用いて酸化指標値Ｉを補正する。現在の酸化指標値Ｉに補正係数Ｆを乗算し、新たな酸化指標値Ｉを求め（Ｉ＝Ｉ×Ｆ）、Ｓ１３へ進む。

【0065】

タイマＴ１が所定値Ｗ以上であり、Ｓ１３で肯定判定されてＳ２１へ進むと、図４を参照して、燃料温度Ｔｆの平均値Ｔｆａｖを算出する。平均値Ｔｆａｖは、後述するＳ２４において、タイマＴ１がリセットされてからＳ１３で肯定判定されるまでの間、燃料温度センサ１１５で検出された燃料温度Ｔｆの平均値である。

【0066】

続くＳ２２では、タイマＴ１が示す時間（期間）と平均値Ｔｆａｖとに基づいて、マップから、酸化進行係数Ｒを算出したあと、Ｓ２３へ進む。Ｓ２３では、現在の酸化指標値Ｉに酸化進行係数Ｒを乗じることにより、新たな酸化指標値Ｉを算出し（Ｉ＝Ｉ×Ｒ）、Ｓ２４へ進む。

【0067】

Ｓ２４では、タイマＴ１をリセットしたあと、Ｓ２５へ進む。Ｓ１５では、イグニッションスイッチがＯＦＦされたか否かを判定する。イグニッションスイッチがＯＮである場合には、否定判定されＳ１２へ戻る。イグニッションスイッチがＯＦＦされると、肯定判定されＳ２６へ進む。

【0068】

Ｓ２６では、燃料量計１１６で検出される燃料量ＦＬの値を、停止時燃料量ＦＬ１として検出したあと、Ｓ２７へ進む。Ｓ２７では、現在の酸化指標値Ｉと停止時燃料量ＦＬ１とを、メモリ１０２に記憶し、今回のルーチンを終了する。

【0069】

本実施の形態によれば、エンジンＥＣＵ１００の酸化指標値算出部１４０は、ＤＰＦ７２に捕集されるＰＭのＰＭ堆積速度Ｄｓに基づいて、燃料タンク４０内の燃料の酸化指標値Ｉを算出し、補正部１５０は、酸化指標値Ｉを用いてエンジン１の制御を補正する。ＰＭ堆積速度Ｄｓに基づいて酸化指標値Ｉを算出し、エンジン１の制御を補正するので、燃料が酸化劣化した場合であっても、エンジン１が所望の性能を発揮することできる。

【0070】

本実施の形態によれば、酸化指標値算出部１４０は、エンジン１が定常状態で運転されているとき前後差圧ΔＰの上昇量ΔＰｓに基づいて、ＰＭ堆積速度Ｄｓを算出し、指標値マップ１３０から酸化指標値Ｉを算出するので、精度よく、酸化指標値Ｉを求めることができる。なお、上昇量ΔＰｓを求める運転状態は、ＤＰＦ７２のＰＭ堆積量が線形的に増加する運転状態であれば、定常状態以外の所定の運転モードであってよい。

【0071】

本実施の形態によれば、ＰＭ堆積速度Ｄｓは、ＤＰＦ７２の前後差圧ΔＰが所定値ｐａ以上であるときに求めた上昇量ΔＰｓに基づいて算出される。したがって、ＰＭケーキ層にＰＭが堆積する（捕集される）と想定される領域でＰＭ堆積速度Ｄｓを算出するので、精度よく、ＰＭ堆積速度Ｄｓおよび酸化指標値Ｉを算出することができる。

【0072】

本実施の形態によれば、ＰＭ堆積速度Ｄｓに基づく酸化指標値Ｉの算出が、所定期間（所定時間Ｓ）以上行われないとき、当該所定期間における燃料タンク４０内の燃料温度Ｔｆの平均値Ｔｆａｖに基づいて酸化指標値Ｉを算出するので、エンジン１の運転状態によって、長期間にわたってＰＭ堆積速度Ｄｓに基づいて酸化指標値Ｉを求めることができない場合であっても、酸化指標値Ｉを算出可能になる。なお、平均値Ｔｆａｖに代えて、あるいは、加えて、当該所定期間における燃料タンク４０内の燃料の最高温度に基づいて、酸化指標値Ｉを算出するようにしてもよい。

【0073】

本実施の形態によれば、給油検知部１２０によって給油が検知されたとき、酸化指標値算出部１４０は、給油燃料量ＦＬｒに基づいて酸化指標値Ｉを補正するので、精度よく、酸化指標値Ｉを求めることができる。

【0074】

上記実施の形態では、ＤＰＦ７２の前後差圧ΔＰの上昇量ΔＰｓに基づいて、ＰＭ堆積速度Ｄｓを算出し、指標値マップ１３０から酸化指標値Ｉを算出していた。しかし、上昇量ΔＰｓと酸化指標値Ｉの関係を表すマップを用いて、上昇量ΔＰｓに基づいて酸化指標値Ｉを算出するようにしてもよい。この場合においても、上昇量ΔＰａとＰＭ堆積速度Ｄｓとは相関しているので、ＰＭ堆積速度Ｄｓに基づいて酸化指標値Ｉを算出することと、実質的に同一である。

【0075】

上記実施の形態では、給油検知部１２０において、エンジン１の停止時における燃料量ＦＬ１等を用いて給油燃料量ＦＬｒを算出することにより、給油を検知していた。しかし、燃料タンク４０の燃料キャップの開閉、あるいは、車両のフェールリッドの開閉を検出することにより、燃料タンク４０へも給油を検知してもよい。この場合、たとえば、燃料キャップを開けたときの燃料量ＦＬと、燃料キャップを閉めたときの燃料量ＦＬから、給油燃料量ＦＬｒ等を算出してよい。

【0076】

上記実施の形態では、燃料として、１００％バイオディーゼル燃料を使用している例を説明した。しかし、使用する燃料は限定されず、たとえば、バイオディーゼル燃料混合軽油であってよく、合成燃料（ｅ－ｆｕｅｌ）であってもよい。また、複数種類の燃料に対応可能なエンジン１であってもよい。この場合、使用燃料の性状を検出可能な燃料性状検出手段を設けるとともに、種類の異なる（性状の異なる）燃料に対応する指標値マップ１３０を複数設定する。そして、燃料性状検出手段で検出した燃料性状（燃料の種類）に対応する指標値マップ１３０を用いて、酸化指標値Ｉを算出するようにしてよい。

【0077】

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】

【0078】

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、７２ ＤＰＦ、８０ 燃料添加弁、１００ エンジンＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１１０ 運転モード判定部、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 圧力センサ、１１５ 燃料温度センサ、１１６ 燃料量計、１１７ 車速センサ、１２０ 給油検知部、１３０ 指標値マップ、１４０ 酸化指標値算出部、１５０ 補正部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】