JP6040744B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

特許文献１に記載の内燃機関の排気通路には、可変ノズル機構が設けられた可変容量型ターボチャージャが設けられており、同可変ノズル機構の下流側には排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタが設けられている。また、排気通路における可変ノズル機構の上流側には例えば燃料等の添加剤を添加する添加弁が設けられている。

こうした内燃機関ではモータによって可変ノズル機構のノズルベーンが駆動されることでその開度が変更される。これにより、ノズルベーンを通過してタービンホイールに流入する排気の流速が変更される。その結果、タービンホイールの回転速度が変更され、同タービンホイールに軸連結されたコンプレッサホイールの回転速度が変更されることでコンプレッサによる過給圧が変更される。

またこうした内燃機関の排気浄化装置によれば、フィルタによって排気に含まれる粒子状物質が捕集されるため、大気中への粒子状物質の排出が抑制される。
ところで、フィルタに堆積している粒子状物質の量が増大するにつれてフィルタが目詰まりし、内燃機関の背圧が増大する。その結果、機関出力が低下するといった問題や燃費が悪化するといった問題が生じる。

そこで、従来、フィルタに堆積している粒子状物質の量を推定するとともに、この推定値が所定値以上になると、添加弁によって添加剤を供給することや、ポスト噴射によって燃料を供給することにより、フィルタに流入する排気の温度を上昇させる。これにより、フィルタの温度が高められることでフィルタに堆積している粒子状物質が燃焼除去されてフィルタが再生される。

特開２０１０―１３８８８５号公報

ところで、ポスト噴射によって燃料の供給が行なわれると、ポスト噴射された燃料の一部がシリンダ内壁を伝ってオイルパンに流入し、こうした燃料によってオイルが希釈される。そこで、このような燃料によるオイル希釈を抑制するために、例えばポスト噴射を禁止するとともに添加弁によって添加剤を供給することによってフィルタの再生制御を行なうことが考えられる。

しかしながら、添加弁によって添加剤が供給し続けられると、可変ノズル機構の可動部に添加剤が付着し、同添加剤をバインダとして排気に含まれる煤が可変ノズル機構の可動部に堆積する。その結果、可変ノズル機構の動きが緩慢となり、ひいては可変ノズル機構が固着するおそれがある。

本発明の目的は、燃料によるオイル希釈を好適に抑制することができるとともに、可変ノズル機構の固着度合が悪化することを好適に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するための内燃機関の排気浄化装置は、可変ノズル機構が設けられたターボチャージャと、排気通路における可変ノズル機構の下流側に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、排気通路における可変ノズル機構の上流側から添加剤を添加する添加弁とを備えた内燃機関に適用され、フィルタの再生制御の実行条件が成立した際に添加弁による添加剤の供給及びポスト噴射による燃料の供給の少なくとも一方を実行することによりフィルタの再生制御を行なう制御部を備える。また、制御部は、フィルタの再生制御を実行する際に可変ノズル機構の固着度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁による添加剤の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁による添加剤の供給量の割合を大きくする。

同構成によれば、可変ノズル機構の固着度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁による添加剤の供給量の割合が大きくされるため、ポスト噴射される燃料が少なくなる。これにより、ポスト噴射された燃料がシリンダ内壁を伝ってオイルパンに流入することが抑制され、燃料によるオイル希釈を抑制することができる。

これとは反対に、当該固着度合が大きいときには小さいときに比べて添加弁による添加剤の供給量の割合が小さくされるため、添加弁によって供給される添加剤が少なくなり、可変ノズル機構の可動部に添加剤が付着することが抑制される。これにより、添加剤をバインダとして排気に含まれる煤が可変ノズル機構の可動部に堆積することが抑制され、可変ノズル機構の固着度合が悪化することを抑制することができる。

また、添加弁によって供給される添加剤の増減分に対応する量の燃料がポスト噴射によって補われることから、フィルタの再生制御を行なう際に供給される燃料や添加剤に過不足が生じることはない。

従って、燃料によるオイル希釈を好適に抑制することができるとともに、可変ノズル機構の固着度合が悪化することを好適に抑制することができる。
この場合、制御部は、可変ノズル機構の固着度合が基準度合未満のときにはポスト噴射による燃料の供給を禁止するとともに添加弁によって添加剤の供給を行なう一方、可変ノズル機構の固着度合が前記基準度合以上のときには添加弁による添加剤の供給を禁止するとともにポスト噴射によって燃料の供給を行なう、といった態様が好ましい。

同態様によれば、可変ノズル機構の固着度合が基準度合未満のときにはポスト噴射による燃料の供給が禁止されるため、燃料によるオイル希釈を的確に抑制することができる。
また、可変ノズル機構の固着度合が上記基準度合以上のときには添加弁による添加剤の供給が禁止されるため、可変ノズル機構の可動部に添加剤が付着しなくなる。このため、添加剤をバインダとして排気に含まれる煤が可変ノズル機構の可動部に堆積することが的確に抑制され、可変ノズル機構の固着度合が悪化することを的確に抑制することができる。

従って、燃料によるオイル希釈を的確に抑制することができるとともに、可変ノズル機構の固着度合が悪化することを的確に抑制することができる。
この場合、制御部は、可変ノズル機構の固着度合が前記基準度合以上のときには同基準度合未満のときに比べてメイン噴射の燃料噴射時期を遅角する、といった態様が好ましい。

同態様によれば、可変ノズル機構の固着度合が基準度合以上のときには基準度合未満のときに比べてメイン噴射の燃料噴射時期が遅角されるため燃焼室から排出される排気の温度が高められる。このため、可変ノズル機構の可動部に堆積している煤が高温の排気によって燃焼除去される。従って、高負荷運転が行われなくとも可変ノズル機構の固着度合を好適に低減させることができる。

また、制御部は、可変ノズル機構の固着度合が増大しやすい機関運転状態のときほど添加弁による添加剤の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁による添加剤の供給量の割合を小さくする、といった態様が好ましい。

例えば排気の温度が一定であれば、排気の流量が少ないときほど排気に含まれる煤が可変ノズル機構の可動部に付着しやすい。また、排気の温度が一定であれば、添加剤の供給量が多いときほど排気に含まれる煤が可変ノズル機構の可動部に付着しやすい。また、他の条件が一定であれば、排気の温度が低いときほど、排気に含まれる煤が可変ノズル機構の可動部に付着しやすい。

上記態様によれば、可変ノズル機構の固着度合が同一であっても、当該固着度合が増大しやすい機関運転状態のときほど添加弁による添加剤の供給量の割合が小さくされるため、添加弁によって供給される添加剤が少なくなり、可変ノズル機構の可動部に添加剤が付着することが一層抑制される。このため、添加剤をバインダとして排気に含まれる煤が可変ノズル機構の可動部に堆積することが一層抑制され、可変ノズル機構の固着度合が悪化することを的確に抑制することができる。

また、制御部は、燃料によるオイルの希釈度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁による添加剤の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁による添加剤の供給量の割合を小さくする、といった態様が好ましい。

同態様によれば、可変ノズル機構の固着度合が同一であっても、燃料によるオイルの希釈度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁による添加剤の供給量の割合が小さくされるため、添加弁によって供給される添加剤が少なくなり、可変ノズル機構の可動部に添加剤が付着することが一層抑制される。このとき、ポスト噴射による燃料の供給量が多くなるが、燃料によるオイルの希釈度合は小さいことから、オイルの希釈度合が大きいときに比べてオイルの希釈度合が問題となりにくい。

また、制御部は、可変ノズル機構のノズルベーン開度を変更する際のノズルベーンを駆動するモータの電流値に基づいて添加弁による添加剤の供給態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を設定する、といった態様が好ましい。

可変ノズル機構の固着度合が大きくなるほど、ノズルベーン開度を変更する際に大きな駆動力が必要となり、当該駆動力を生じさせるべくノズルベーンを駆動するモータに対して大きな電流が流れる。このため、上記態様によれば、モータの電流値に基づいて可変ノズル機構の固着度合を的確に把握することができ、添加弁による添加剤の添加態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を的確に設定することができる。

また、制御部は、可変ノズル機構のノズルベーン開度を変更する際のノズルベーンの目標開度と実開度との乖離度合に基づいて添加弁による添加剤の供給態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を設定する、といった態様が好ましい。

可変ノズル機構の固着度合が大きくなるほど、ノズルベーン開度が変更されにくくなり、ノズルベーン開度を変更する際に実開度が目標開度から乖離しやすい。このため、上記態様によれば、ノズルベーンの目標開度と実開度との乖離度合に基づいて可変ノズル機構の固着度合を的確に把握することができ、添加弁による添加剤の添加態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を的確に設定することができる。

また、制御部は、可変ノズル機構のノズルベーン開度を変更する際のノズルベーンの実開度が目標開度となるまでに要する期間に基づいて添加弁による添加剤の供給態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を設定する、といった態様が好ましい。

可変ノズル機構の固着度合が大きくなるほど、ノズルベーン開度が変更されにくくなり、ノズルベーンの実開度が目標開度となるまでに要する期間が長くなる。このため、上記態様によれば、ノズルベーンの実開度が目標開度となるまでに要する期間に基づいて可変ノズル機構の固着度合を的確に把握することができ、添加弁による添加剤の添加態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を的確に設定することができる。

第１実施形態の内燃機関及び電子制御装置の概略構成を示す概略図。 同実施形態における再生制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用を説明するタイミングチャートであって、（ａ）モータの電流値の推移、（ｂ）添加弁による燃料の供給の実行状態の推移、（ｃ）ポスト噴射による燃料の供給の実行状態の推移を併せ示すタイミングチャート。 第２実施形態における再生制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の作用を説明するタイミングチャートであって、（ａ）モータの電流値の推移、（ｂ）添加弁による燃料の供給の実行状態の推移、（ｃ）ポスト噴射による燃料の供給の実行状態の推移を併せ示すタイミングチャート。 排気温度及び排気流量と可変ノズル機構の固着度合の増大しやすさとの関係を示すグラフ。 排気温度及び添加弁による燃料の供給量の総和と可変ノズル機構の固着度合の増大しやすさとの関係を示すグラフ。 第３実施形態における再生制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態における排気温度及び排気流量と添加弁により供給される燃料の低減率との関係を規定したマップ。 同実施形態における排気温度及び添加弁による燃料の供給量の総和と添加弁により供給される燃料の低減率との関係を規定したマップ。

＜第１実施形態＞
以下、図１〜図３を参照して、内燃機関の排気浄化装置を可変容量型ターボチャージャ搭載の車載ディーゼル機関の排気浄化装置として具体化した第１実施形態について説明する。

図１に示すように、ディーゼル機関（以下、機関１と称する。）の吸気通路２には上流側から順にコンプレッサ４１、インタークーラ２３、スロットル弁２４が設けられている。スロットル弁２４は電動モータであるスロットルモータ２５によって駆動される。また、吸気通路２には４つの支管を有する吸気マニホルド２２が設けられており、これら支管が各気筒＃１〜＃４の吸気ポートに接続されている。

シリンダヘッド１１には気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁６３ａ〜６３ｄが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。燃料ポンプ６１から圧送された燃料はコモンレール６２において蓄圧され、同コモンレール６２から燃料が各燃料噴射弁６３ａ〜６３ｄに対して供給されるようになっている。

機関１の排気通路３には４つの支管を有する排気マニホルド３２が設けられており、これら支管が各気筒＃１〜＃４の排気ポート３１ａ〜３１ｄに接続されている。
排気マニホルド３２の下流側には周知の可変ノズル機構４３を有するタービン４２が設けられている。タービン４２と上記コンプレッサ４１とによって排気駆動式のターボチャージャ４が構成されている。

可変ノズル機構４３はタービンホイール（図示略）の上流側に設けられたノズルベーン４４と、同ノズルベーン４４の開度（以下、ノズルベーン開度と称する。）を変更する電動式のモータ４５とを備えている。モータ４５によってノズルベーン４４が駆動されてその開度が変更されることにより同ノズルベーン４４を通過してタービンホイールに流入する排気の流速が変更される。これにより、タービンホイールの回転速度が変更され、同タービンホイールに軸連結されたコンプレッサホイール（図示略）の回転速度が変更されることでコンプレッサ４１による過給圧が変更される。

排気通路３のタービン４２の下流側には触媒コンバータ８が設けられている。触媒コンバータ８は酸化触媒８１と同酸化触媒８１の下流側に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ８２とを備えている。

排気マニホルド３２には液状の燃料を排気に添加する添加弁７２が設けられている。添加弁７２には燃料供給管７１が接続されており、燃料ポンプ６１から圧送された燃料が添加弁７２に供給されるようになっている。

機関１には排気マニホルド３２と吸気マニホルド２２とを接続するＥＧＲ通路５１が設けられており、排気の一部が吸気マニホルド２２に還流可能とされている。ＥＧＲ通路５１の途中には還流される排気を冷却するＥＧＲクーラ５２及び還流される排気を調量するＥＧＲ弁５３が設けられている。

こうした機関１の各種制御は電子制御装置９により実行される。電子制御装置９は、各種制御に係る演算処理等を行なう中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種制御に必要なプログラムやデータを記憶する不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、入力データや演算処理の結果等を一時的に記憶する揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ）、算出された学習値等を記憶する書き換え可能な不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）等を備えている。そして、電子制御装置９は、各種センサの検出信号を読み込み、各種の演算処理を実行し、その結果に基づいて機関を統括的に制御する。

各種センサとしては、機関回転速度を検出する機関回転速度センサやアクセル操作量を検出するアクセル操作量センサ、吸入空気量ＧＡを検出するエアフローメータ９１、スロットル弁２４の開度を検出するスロットルセンサ９２が設けられている。また、酸化触媒８１に流入する排気の温度Ｔｅｘ１を検出する第１排気温センサ９３、フィルタ８２から流出する排気の温度Ｔｅｘ２を検出する第２排気温センサ９４、及びフィルタ８２の前後差圧ΔＰを検出する差圧センサ９５が設けられている。またこの他、機関運転状態や車両走行状態を把握するための各種センサが設けられている。

電子制御装置９を通じた燃料噴射制御によって、燃料噴射弁６３ａ〜６３ｄから噴射されるメイン噴射の量やメイン噴射における燃料噴射弁６３ａ〜６３ｄの開弁時期が機関運転状態に応じた適切な量や時期に制御される。

電子制御装置９を通じた過給圧制御によって、可変ノズル機構４３のモータ４５への通電態様、すなわちノズルベーン開度が変更されることにより過給圧が機関運転状態に応じた適切な大きさに制御される。

また、電子制御装置９は、フィルタ８２に堆積している粒子状物質の量を推定するとともに、これを上記ＥＥＰＲＯＭに記憶する。具体的には、エアフローメータ９１により検出される吸入空気量ＧＡと燃料噴射量Ｑから周知の態様にてフィルタ８２に流入する排気の流量Ｆが推定され、差圧センサ９５により検出されるフィルタ８２の前後差圧ΔＰを上記排気の流量Ｆで除した除算値ΔＰ／Ｆが算出される。そして、この除算値ΔＰ／Ｆに基づき粒子状物質の堆積量が算出される。

これは、粒子状物質の堆積量が多くなるほどフィルタ８２の前後差圧ΔＰが大きくなること、及び粒子状物質の堆積量が同一であればフィルタ８２に流入する排気の流量Ｆが大きくなるほどフィルタ８２の前後差圧ΔＰが大きくなることに着目したものである。このように除算値ΔＰ／Ｆに基づき粒子状物質の堆積量を算出することにより、粒子状物質の堆積量の推定値に対して排気の流量Ｆが及ぼす影響が小さくされる。

そして、電子制御装置９は、上記推定値が所定値以上になると、再生制御の実行条件が成立したとして、添加弁７２による燃料の供給及びポスト噴射による燃料の供給の少なくとも一方を実行することによりフィルタ８２に流入する排気の温度を上昇させる。これにより、フィルタ８２の温度が高められることでフィルタ８２に堆積している粒子状物質が燃焼除去されてフィルタ８２が再生される。

ここで、電子制御装置９は、ノズルベーン開度を変更する際のモータ４５の電流値Ａが基準値Ａｔｈ以下のときには、可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合以下であるとして、ポスト噴射による燃料の供給を禁止するとともに添加弁７２によって燃料の供給を行なう。

これは、可変ノズル機構４３の固着度合が大きくなるほど、ノズルベーン開度を変更する際に大きな駆動力が必要となり、当該駆動力を生じさせるべくノズルベーン４４を駆動するモータ４５に対して大きな電流が流れるためである。

また電子制御装置９は、ノズルベーン開度を変更する際のモータ４５の電流値Ａが基準値Ａｔｈ以上のときには、可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合以上であるとして、添加弁７２による燃料の供給を禁止するとともにポスト噴射によって燃料の供給を行なう。

次に、図２を参照して、再生制御の処理手順について説明する。尚、図２に示される一連の処理は、再生制御の実行条件が成立しているときに電子制御装置９により所定期間毎に繰り返し実行される。

図２に示すように、この一連の処理ではまず、ノズルベーン開度をすべくモータ４５に対して当該処理の直前に通電された際のモータ４５の電流値Ａが読み込まれる（ステップＳ１）。そして、次に、この電流値Ａが基準値Ａｔｈ未満であるか否かが判断される（ステップＳ２）。この基準値Ａｔｈは、可変ノズル機構４３の可動部の作動態様が許容範囲内であるときにモータ４５の電流値Ａが取り得る範囲の上限値とされており、実験やシミュレーションを通じて予め設定されている。

ステップＳ２の判断処理において肯定判断された場合（ステップＳ２：「ＹＥＳ」）には、可変ノズル機構４３の固着度合が許容範囲内であるとして、次に、ポスト噴射による燃料の供給が禁止されて、添加弁７２による燃料の供給が実行される（ステップＳ３）。そして、この一連の処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ２の判断処理において否定判断された場合（ステップＳ２：「ＮＯ」）には、可変ノズル機構４３の固着度合が許容範囲の上限である基準度合以上であるとして、次に、添加弁７２による燃料の供給が禁止されて、ポスト噴射による燃料の供給が実行される（ステップＳ４）。そして、この一連の処理を一旦終了する。

次に、図３を参照して、本実施形態の作用について説明する。
図３（ａ）に示すように、車両の走行距離ｄが第１の所定距離ｄ１となるまでは、モータ４５の電流値Ａが上記基準値Ａｔｈ未満であり、可変ノズル機構４３の固着度合が上記基準度合未満であるとして、ポスト噴射による燃料の供給が禁止される。このため、ポスト噴射された燃料がシリンダ内壁を伝ってオイルパンに流入することがなくなり、燃料によるオイル希釈が的確に抑制される。

再生制御の実行に伴って添加弁７２による燃料の供給が続けられると、可変ノズル機構４３の可動部に燃料が付着し、同燃料をバインダとして排気に含まれる煤が可変ノズル機構４３の可動部に堆積する。その結果、可変ノズル機構４３の固着度合が増大して可変ノズル機構４３の動きが緩慢となる。

そして、車両の走行距離ｄが第１の所定距離ｄ１となり、モータ４５の電流値Ａが上記基準値Ａｔｈ以上となると、可変ノズル機構４３の固着度合が上記基準度合以上であるとして、添加弁７２にる燃料の供給が禁止される。このため、可変ノズル機構４３の可動部に燃料が付着しなくなり、燃料をバインダとして排気に含まれる煤が可変ノズル機構４３の可動部に堆積することが的確に抑制される。その結果、可変ノズル機構４３の固着度合が悪化することを的確に抑制することができる。

また、添加弁７２による燃料の供給量の減分に対応する量の燃料がポスト噴射によって補われることから、フィルタ８２の再生制御を行なう際に供給される燃料に不足が生じることはない。

ちなみに、添加弁７２による燃料の供給が禁止された後、機関運転が高負荷にて行なわれた際に、排気の温度が高められることで可変ノズル機構４３の可動部に堆積している煤が燃焼除去されることでモータ４５の電流値Ａが低下することとなる。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）電子制御装置９は、フィルタ８２の再生制御の実行条件が成立した際に添加弁７２による燃料の供給及びポスト噴射による燃料の供給の少なくとも一方を実行することによりフィルタ８２の再生制御を行なう。また、電子制御装置９は、ノズルベーン開度を変更する際のノズルベーン４４を駆動するモータ４５の電流値Ａに基づいて可変ノズル機構４３の固着度合を判定し、可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合未満のときにはポスト噴射による燃料の供給を禁止するとともに添加弁７２によって燃料の供給を行なう。また電子制御装置９は、可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合以上のときには添加弁７２による燃料の供給を禁止するとともにポスト噴射によって燃料の供給を行なう。こうした構成によれば、燃料によるオイル希釈を的確に抑制することができるとともに、可変ノズル機構４３の固着度合が悪化することを好適に抑制することができる。また、モータ４５の電流値Ａに基づいて可変ノズル機構４３の固着度合を的確に把握することができるため、添加弁７２による燃料の添加態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を的確に設定することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図４及び図５を参照して、第２実施形態について説明する。
以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

先の図２のフローチャートのステップＳ２の判断処理において否定判断されたとき、すなわち可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合以上のときには、ステップＳ４において添加弁７２による燃料の供給が禁止され、ポスト噴射による燃料の供給が実行された。

本実施形態では、この場合、更に、図４に示すように、可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合未満のときに比べてメイン噴射の燃料噴射時期が遅角される。ここでの遅角量は、以下のようにして設定される。すなわち、可変ノズル機構４３の可動部に堆積している煤を燃焼室から排出される排気によって燃焼除去することのできる程度まで当該排気の温度を高めることのできる大きさに遅角量が設定されている。

次に、図５を参照して、本実施形態の作用について説明する。
図５に示すように、車両の走行距離ｄが第１の所定距離ｄ１となり、モータ４５の電流値Ａが上記基準値Ａｔｈ以上となると、可変ノズル機構４３の固着度合が上記基準度合以上であるとして、添加弁７２にる燃料の供給が禁止される。また、可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合未満のときに比べてメイン噴射の燃料噴射時期が遅角されるため、燃焼室から排出される排気の温度が高められる。これにより、可変ノズル機構４３の可動部に堆積している煤が高温の排気によって燃焼除去される。従って、同図に二点鎖線にて示す第１実施形態に比べてモータ４５の電流値Ａが早期に低下する。すなわち、可変ノズル機構４３の固着度合が早期に低減する。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、先の第１実施形態の効果（１）に加えて新たに以下に示す効果が得られるようになる。
（２）可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合以上のときには同基準度合未満のときに比べてメイン噴射の燃料噴射時期が遅角される。こうした構成によれば、高負荷運転が行われなくとも可変ノズル機構４３の固着度合を好適に低減させることができる。

＜第３実施形態＞
次に、図６〜図１０を参照して、第３実施形態について説明する。
以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態では、可変ノズル機構４３の固着度合が基準度合未満においても可変ノズル機構４３の固着度合が大きいときには小さいときに比べて添加弁７２による燃料の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁７２による燃料の供給量の割合Ｒ（０≦Ｒ≦１）が小さくされる。

また、機関運転状態と可変ノズル機構４３の固着度合の増大しやすさとの間に以下の相関関係が成り立つことを発明者が見出した。
すなわち、図６に示すように、排気流量Ｆが少ないほど、排気温度Ｔｅｘ１が低いほど、排気に含まれる煤が可変ノズル機構４３の可動部に付着しやすく、同可変ノズル機構４３の固着度合が増大しやすい。一方、同図の実線よりも上側の領域においては、添加弁７２による燃料の供給が実行されても可変ノズル機構４３の固着度合は増大しない。

また、図７に示すように、可変ノズル機構４３の可動部に堆積している煤が直前に燃焼除去されてからの添加弁７２から供給された燃料量の総和Ｓが多いほど、排気温度Ｔｅｘ１が低いほど、排気に含まれる煤が可変ノズル機構の可動部に付着しやすく、同可変ノズル機構４３の固着度合が増大しやすい。一方、同図の実線よりも下側の領域においては、添加弁７２による燃料の供給が実行されても可変ノズル機構４３の固着度合は増大しない。

そこで、本実施形態では、可変ノズル機構４３の固着度合が同一であっても可変ノズル機構４３の固着度合が増大しやすい機関運転状態のときほど添加弁７２による燃料の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁７２による燃料の供給量の割合が小さくされる。

次に、図８を参照して、再生制御の処理手順について説明する。尚、図８に示される一連の処理は、再生制御の実行条件が成立しているときに電子制御装置９により所定期間毎に繰り返し実行される。

図８に示すように、この一連の処理ではまず、モータ４５の電流値Ａ、添加弁７２による燃料の供給量の総和Ｓ、排気流量Ｆ、排気温度Ｔｅｘ１が読み込まれる（ステップＳ２１）。

そして、次に、モータ４５の電流値Ａに基づいて把握された可変ノズル機構４３の固着度合に対して、現在の機関運転状態においてポスト噴射を禁止した状態で添加弁７２によって燃料を供給することが許容されるか否かが判断される。すなわち、添加弁７２によって供給される燃料量の割合Ｒを「１」とした状態で添加弁７２による燃料の供給が許容されるか否かが判断される。

例えば、図９及び図１０に示すように、可変ノズル機構４３の固着度合毎に予め設定されているマップを参照して、排気流量Ｆ、添加弁７２から供給された燃料量の総和Ｓ、及び排気温度Ｔｅｘ１から把握された現在の機関運転状態が各マップの許容領域内にあるか否かが判断される。本実施形態では、現在の機関運転状態が図９に示すマップの実線よりも上側にあるか否かが判断される。また、現在の機関運転状態が図１０に示すマップの実線よりも下側にあるか否かが判断される。また図示を省略するが、可変ノズル機構４３の固着度合が大きいときほど図９の実線が上側に移動され、図１０の実線が下側に移動されることで各許容領域が小さくされる。

ステップＳ２２の判断処理において、肯定判断された場合（ステップＳ２２：「ＹＥＳ」）には、次に、ポスト噴射による燃料の供給が禁止され、添加弁７２による燃料の供給が実行される（ステップＳ２３）。そして、この一連の処理が一旦終了される。

一方、ステップＳ２２の判断処理において、否定判断された場合（ステップＳ２２：「ＮＯ」には、次に、可変ノズル機構４３の固着度合及び現在の機関運転状態に応じて添加弁７２によって供給される燃料量の割合Ｒが設定される（ステップＳ２４）。すなわち、可変ノズル機構４３の固着度合に応じて図９及び図１０にそれぞれ対応するマップが選択され、これらマップを参照して、それぞれ割合Ｒａ、Ｒｂが導出される。そして、これら割合Ｒの積が実割合Ｒとして設定される。

そして、次に、設定された実割合Ｒにて添加弁による燃料の供給が実行され、この減分に対応する燃料がポスト噴射によって供給される（ステップＳ２５）。そして、この一連の処理が一旦終了される。

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（３）電子制御装置９は、フィルタ８２の再生制御を実行する際に可変ノズル機構４３の固着度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁７２による燃料の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁７２による燃料の供給量の割合を大きくする。また、電子制御装置９は、可変ノズル機構４３の固着度合が増大しやすい機関運転状態のときほど添加弁７２による燃料の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁７２による燃料の供給量の割合を小さくする。こうした構成によれば、可変ノズル機構４３の固着度合が同一であっても、当該固着度合が増大しやすい機関運転状態のときほど添加弁７２による燃料の供給量の割合が小さくされるため、添加弁７２による燃料の供給量が少なくなり、可変ノズル機構４３の可動部に燃料が付着することが一層抑制される。このため、可変ノズル機構４３の可動部に燃料をバインダとして排気に含まれる煤が堆積することが一層抑制され、可変ノズル機構４３の固着度合が悪化することを的確に抑制することができる。

尚、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・以下のようにして可変ノズル機構４３の固着度合を把握することもできる。すなわち、可変ノズル機構４３の固着度合が大きくなるほど、ノズルベーン開度が変更されにくくなり、ノズルベーン開度を変更する際に実開度が目標開度から乖離しやすい。このため、可変ノズル機構４３のノズルベーン開度を変更する際のノズルベーンの目標開度と実開度との乖離度合に基づいて可変ノズル機構４３の固着度合を把握するようにしてもよい。

また、可変ノズル機構４３の固着度合が大きくなるほど、ノズルベーン開度が変更されにくくなり、ノズルベーンの実開度が目標開度となるまでに要する期間が長くなる。このため、可変ノズル機構４３のノズルベーン開度を変更する際のノズルベーンの実開度が目標開度となるまでに要する期間に基づいて可変ノズル機構の固着度合を把握するようにしてもよい。

・例えば先の第３実施形態に加えて、燃料によるオイルの希釈度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁７２によって供給される燃料量の実割合Ｒを大きくしてもよい。この場合、可変ノズル機構４３の固着度合や固着度合の増大しやすさが同一であっても、燃料によるオイルの希釈度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁７２による燃料の供給量の割合が小さくされるため、添加弁７２による燃料の供給量が少なくなり、可変ノズル機構４３の可動部に燃料が付着することが一層抑制される。ここで、ポスト噴射による燃料の供給量が多くなるが、燃料によるオイルの希釈度合が小さいことから、オイルの希釈度合が大きいときに比べてオイルの希釈度合が問題となりにくい。

１…機関、１１…シリンダヘッド、３…排気通路、３１ａ〜３１ｄ…排気ポート、３２…排気マニホルド、４…ターボチャージャ、４１…コンプレッサ、４２…タービン、４３…可変ノズル機構、４４…ノズルベーン、４５…モータ、６１…燃料ポンプ、６２…コモンレール、６３ａ〜６３ｄ…燃料噴射弁、７１…燃料供給管、７２…添加弁、８…触媒コンバータ、８１…酸化触媒、８２…フィルタ、９…電子制御装置（制御部）、９１…エアフローメータ、９２…スロットルセンサ、９３…第１排気温センサ、９４…第２排気温センサ、９５…差圧センサ。

Claims (8)

1. 可変ノズル機構が設けられたターボチャージャと、排気通路における可変ノズル機構の下流側に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、排気通路における可変ノズル機構の上流側から添加剤を添加する添加弁とを備えた内燃機関に適用され、フィルタの再生制御の実行条件が成立した際に添加弁による添加剤の供給及びポスト噴射による燃料の供給の少なくとも一方を実行することによりフィルタの再生制御を行なう制御部を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
   制御部は、フィルタの再生制御を実行する際に可変ノズル機構の固着度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁による添加剤の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁による添加剤の供給量の割合を大きくする、
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 制御部は、可変ノズル機構の固着度合が基準度合未満のときにはポスト噴射による燃料の供給を禁止するとともに添加弁によって添加剤の供給を行なう一方、可変ノズル機構の固着度合が前記基準度合以上のときには添加弁による添加剤の供給を禁止するとともにポスト噴射によって燃料の供給を行なう、
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   制御部は、可変ノズル機構の固着度合が前記基準度合以上のときには同基準度合未満のときに比べてメイン噴射の燃料噴射時期を遅角する、
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 制御部は、可変ノズル機構の固着度合が増大しやすい機関運転状態のときほど添加弁による添加剤の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁による添加剤の供給量の割合を小さくする、
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 制御部は、燃料によるオイルの希釈度合が小さいときには大きいときに比べて添加弁による添加剤の供給量とポスト噴射による燃料の供給量との総和に占める添加弁による添加剤の供給量の割合を小さくする、
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 制御部は、可変ノズル機構のノズルベーン開度を変更する際のノズルベーンを駆動するモータの電流値に基づいて添加弁による添加剤の供給態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を設定する、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 制御部は、可変ノズル機構のノズルベーン開度を変更する際のノズルベーンの目標開度と実開度との乖離度合に基づいて添加弁による添加剤の供給態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を設定する、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 制御部は、可変ノズル機構のノズルベーン開度を変更する際のノズルベーンの実開度が目標開度となるまでに要する期間に基づいて添加弁による添加剤の供給態様及びポスト噴射による燃料の供給態様を設定する、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。