(57)【要約】【課題】フィルタ再生運転にかかる燃料を不要に増大させることなく、かつ簡易な構成で排気浄化フィルタの溶損を防止できる排気浄化システムを提供すること。【解決手段】排気浄化システムのＤＰＦ再生制御処理では、ＤＰＦのＰＭ堆積量ＱＰＭが開始判定量ＲＥＧＳＴＡＲＴを超えた場合に、ＤＰＦ昇温制御を行いＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼するフィルタ再生運転を実行する（Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５）。また、ＤＰＦ再生制御処理では、上記フィルタ再生運転の実行中において、エンジンから排出されＤＰＦに流入する排気の流量ＱＥＸＴが、所定の流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを下回ったと判定されたことに基づいて、排気流量ＱＥＸＴを増量する排気流量増量処理を実行する（Ｓ８，Ｓ１４）。【選択図】図２
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【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、排気中の粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタと、
当該排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が所定量を超えた場合に、堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生運転を実行するフィルタ再生手段と、を備える排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気の流量を検出又は推定する排気流量検出手段と、
前記フィルタ再生運転の実行中において、前記排気流量検出手段により検出又は推定された排気の流量が、所定の流量下限値を下回ったと判定されたことに基づいて、前記内燃機関の排気の流量を増量する排気量増量手段と、を備えることを特徴とする排気浄化システム。
【請求項２】
前記排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量に基づいて前記流量下限値を設定する流量下限値設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記流量下限値設定手段は、前記排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど、前記流量下限値を大きな値に設定することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
前記排気量増量手段は、前記フィルタ再生運転の実行中において、前記排気流量検出手段により検出又は推定された排気の流量が、前記流量下限値を所定の待ち時間に亘って下回り続けたと判定された場合に、前記内燃機関の排気の流量を増量することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど、前記待ち時間を短い時間に設定する待ち時間設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記排気量増量手段は、前記排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど、長い時間に亘って前記内燃機関の排気の流量を増量することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化システムに関し、特に内燃機関の排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ））を捕集する排気浄化フィルタを備えるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気系にＰＭを捕集する排気浄化フィルタを設け、ＰＭの排出量を低減する技術は広く用いられている。この排気浄化フィルタが捕集できるＰＭの量には限界があるため、排気浄化フィルタに堆積したＰＭを燃焼させるフィルタ再生運転が適宜実行される。このフィルタ再生運転では、例えば、排気工程中での燃料噴射（以下、「ポスト噴射」という）を実行する。このようなポスト噴射を実行すると、排気浄化フィルタの上流側に設けられた酸化触媒における酸化反応が促進されるため、排気浄化フィルタに流入する排気の温度が上昇し、堆積したＰＭが燃焼する。
【０００３】
しかしながら、ＰＭが燃焼することで発生した熱により、排気浄化フィルタが溶損してしまう場合がある。このような排気浄化フィルタの溶損は、堆積したＰＭが燃焼することで発生する熱量に対し、排気を介して排気浄化フィルタから持ち去られる熱量が少ない場合に生じると考えられる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、フィルタ再生運転中における排気の酸素濃度を低くすることでＰＭの燃焼熱の発生を抑える酸欠冷却手段と、排気の流量を増加することにより排気浄化フィルタから持ち去られる熱量を多くする排気量増量冷却手段と、の２つの冷却手段を選択的に実行することで、運転性を維持しながら排気浄化フィルタの溶損を防止する技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１に示された排気浄化装置では、エンジンが減速状態であるとき、２つの冷却手段のうち排気浄化フィルタの過昇温を防止するのに有効である方を実行する。また、この技術では、排気浄化フィルタの温度を温度センサにより監視しており、排気浄化フィルタの温度に基づいて冷却手段の継続を判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３８８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、フィルタ再生運転の実行中に排気の酸素濃度を低くすると、発生する熱量が少なくなるとともにＰＭの燃焼も抑制されてしまうため、フィルタ再生運転にかかる時間が長くなってしまうおそれがある。酸素濃度を低下させるためには、吸入空気量を減量したり燃料噴射量を増量したりするため、フィルタ再生運転に時間がかかると、燃費が悪化するおそれがある。
【０００８】
また、多くのＰＭを捕集するには排気浄化フィルタの容量を大きくする必要があるが、容量の大きな排気浄化フィルタは内部の温度分布が大きくなる。そこで、上述の冷却手段の継続に対する判断を適切に行うべく、排気浄化フィルタの温度をより正確に計測するためには、複数の温度センサを用いる必要があるが、この場合、コストが増大してしまう。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、フィルタ再生運転にかかる燃料を不要に増大させることなく、かつ簡易な構成で排気浄化フィルタの溶損を防止できる排気浄化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（例えば、後述のエンジン２）の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタ（例えば、後述のＤＰＦ４５）と、当該排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が所定量（例えば、後述の開始判定量ＲＥＧＳＴＡＲＴ）を超えた場合に、堆積した粒子状物質を燃焼するフィルタ再生運転を実行するフィルタ再生手段（例えば、後述のＥＣＵ７、インジェクタ２２、スロットル弁３２、及び図２のＤＰＦ再生制御処理の実行に係る手段）と、を備える排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム１）を提供する。排気浄化システムは、前記内燃機関の排気の流量を検出又は推定する排気流量検出手段（例えば、後述のエアフローセンサ８３、及びＥＣＵ７）と、前記フィルタ再生運転の実行中において、前記排気流量検出手段により検出又は推定された排気の流量（例えば、後述の排気流量ＱＥＸＴ）が、所定の流量下限値（例えば、後述の流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮ）を下回ったと判定されたことに基づいて、前記内燃機関の排気の流量を増量する排気量増量手段（例えば、後述のＥＣＵ７、スロットル弁３２、及び図２のステップＳ１３及びＳ１４の実行に係る手段）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、フィルタ再生手段は、排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が所定量を超えた場合に、フィルタ再生運転を実行し、堆積した粒子状物質を燃焼する。また、フィルタ再生運転の実行中において、排気量増量手段は、排気の流量が所定の流量下限値を下回ったと判定されたことに基づいて、内燃機関の排気の流量を増量する。これにより、フィルタ再生運転中に排気浄化フィルタの温度が必要以上に上昇し、溶損してしまうのを防止できる。また、このように排気浄化フィルタの過昇温を防止する際、排気流量を増加し、排気浄化フィルタから放出される熱量を増加するだけなので、粒子状物質の燃焼を必要以上に妨げることもない。したがって、フィルタ再生運転にかかる燃料を不要に増大させることなく、排気浄化フィルタの溶損を防止することができる。また、本発明によれば、排気の流量を増量する際、排気浄化フィルタの温度を精密に検出する必要がないので、簡易な構成で排気浄化フィルタの溶損を防止できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排気浄化システムにおいて、前記排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量（例えば、後述のＰＭ堆積量ＱＰＭ）に基づいて前記流量下限値を設定する流量下限値設定手段（例えば、後述のＥＣＵ７、及び図２のステップＳ７の実行に係る手段）をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、流量下限値設定手段は、排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量に基づいて流量下限値を設定する。これにより、排気浄化フィルタの状態に合わせて排気の流量を増量する制御を実行することができる。したがって、不必要な燃料の消費を抑制しつつ、より確実に排気浄化フィルタの溶損を防止することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の排気浄化システムにおいて、前記流量下限値設定手段は、前記排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど、前記流量下限値を大きな値に設定することを特徴とする。
【００１５】
排気浄化フィルタに粒子状物質が多く堆積した状態では、堆積した粒子状物質の燃焼熱により、排気浄化フィルタの温度が上昇しやすい傾向がある。そこで、本発明によれば、流量下限値設定手段は、排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど流量下限値を大きな値に設定する。これにより、排気浄化フィルタの溶損をより確実に防止することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の排気浄化システムにおいて、前記排気量増量手段は、前記フィルタ再生運転の実行中において、前記排気流量検出手段により検出又は推定された排気の流量（例えば、後述の排気流量ＱＥＸＴ）が、前記流量下限値を所定の待ち時間（例えば、後述のディレイタイマの初期値ＤＥＬＴＩＭ）に亘って下回り続けたと判定された場合に、前記内燃機関の排気の流量を増量することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、排気の流量が流量下限値を所定の待ち時間に亘って下回り続けたと判定された場合に、排気の流量を増量する。これにより、例えば、排気の流量が流量下限値を一時的又は瞬間的に下回ったことで、排気の流量を増量する制御を実行してしまい、フィルタ再生運転にかかる時間が長引き、燃費が悪化するのを防止できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の排気浄化システムにおいて、前記排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど、前記待ち時間を短い時間に設定する待ち時間設定手段（例えば、後述のＥＣＵ７、及び図２のステップＳ９の実行に係る手段）をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
上述のように、排気浄化フィルタに粒子状物質が多く堆積した状態では、堆積した粒子状物質の燃焼熱により、排気浄化フィルタの温度が上昇しやすい傾向がある。そこで、本発明によれば、排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど、排気の流量を増量する制御を実行するまでの待ち時間を短く設定する。これにより、排気浄化フィルタの溶損をより確実に防止することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れかに記載の排気浄化システムにおいて、前記排気量増量手段は、前記排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど、長い時間に亘って前記内燃機関の排気の流量を増量することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、排気浄化フィルタに堆積した粒子状物質の量が多いほど、長い時間に亘って排気の流量を増量する。これにより、排気浄化フィルタの溶損をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気浄化システム、及びこれを適用したエンジンの構成を示す模式図である。
【図２】上記実施形態に係るＤＰＦ再生制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】上記実施形態に係るＤＰＦ再生制御処理の実行中におけるＰＭの堆積量の変化を示す図である。
【図４】上記実施形態に係る流量下限値とＰＭ堆積量の関係を示す図である。
【図５】上記実施形態に係るディレイタイマの初期値とＰＭ堆積量の関係を示す図である。
【図６】上記実施形態に係る増量タイマの初期値とＰＭ堆積量の関係を示す図である。
【図７】上記実施形態に係る排気流量増量係数とＰＭ堆積量の関係を示す図である。
【図８】上記実施形態に係るＤＰＦ再生制御処理の具体例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る排気浄化システム１、及びこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）２の構成を示す模式図である。エンジン２は、各気筒２１の燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンである。
【００２４】
エンジン２に燃料を供給する燃料供給系は、燃料タンク２３に貯留された燃料を加圧する燃料ポンプ２４と、この燃料ポンプ２４により加圧された燃料をエンジン２の気筒２１ごとに設けられたインジェクタ２２に供給するコモンレール２５と、を含んで構成される。
【００２５】
インジェクタ２２からの燃料噴射量ＱＩＮＪは、後述する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７によって設定される。また、このインジェクタ２２の開弁時間は、設定された燃料噴射量ＱＩＮＪが得られるように、ＥＣＵ７からの駆動信号により制御される。
【００２６】
エンジン２には、吸気が流通する吸気管３と、排気が流通する排気管４と、吸気管３に吸気を圧送する過給機６とが設けられている。
【００２７】
吸気管３は、吸気マニホールド３１の複数の分岐部を介してエンジン２の各気筒２１の吸気ポートに接続されている。排気管４は、排気マニホールド４１の複数の分岐部を介してエンジン２の各気筒２１の排気ポートに接続されている。
【００２８】
過給機６は、排気管４に設けられた図示しないタービンと、吸気管３に設けられた図示しないコンプレッサと、を備える。タービンは、排気管４を流通する排気の運動エネルギにより駆動される。コンプレッサは、タービンにより回転駆動され、吸気を加圧し吸気管３内へ圧送する。また、タービンは、図示しない複数の可変ベーンを備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数（回転速度）を変更できるように構成されている。タービンのベーン開度は、ＥＣＵ７により電磁的に制御される。
【００２９】
吸気管３のうち過給機６の上流側には、エンジン２に吸入される新気の流量（以下、「吸入空気量」という）を制御するスロットル弁３２が設けられている。このスロットル弁３２は、アクチュエータを介してＥＣＵ７に接続されており、その開度はＥＣＵ７により電磁的に制御される。また、吸気管３のうち過給機６の下流側には、過給機６により加圧された吸気を冷却するためのインタークーラ３３が設けられている。
【００３０】
排気管４のうち過給機６の下流側には、排気を浄化する触媒コンバータ４３及び排気浄化フィルタとしてのディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｃｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）」という）４５が、上流側からこの順で設けられている。
【００３１】
触媒コンバータ４３は、例えば、酸化触媒を内蔵し、この触媒と排気との反応により排気を浄化するとともに、排気と触媒の反応により発生する熱で排気を昇温する。より具体的には、触媒コンバータ４３には、例えば、触媒として作用する白金（Ｐｔ）をアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）担体に担持させたものに、ＨＣの吸着作用に優れたゼオライトや、ＨＣの水蒸気改質作用に優れたロジウム（Ｒｈ）を加えたものが用いられる。
【００３２】
ＤＰＦ４５は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素を主成分とするＰＭを、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、チタン酸アルミニウムやコージェライトなどを材料とした多孔質体が使用される。
【００３３】
ＤＰＦ４５の捕集能力の限界、すなわち堆積限界までＰＭを捕集すると、圧損が大きくなるので、捕集したＰＭを燃焼し、ＤＰＦ４５を再生するＤＰＦ再生処理を適宜実行する必要がある。このＤＰＦ再生処理は、例えば、ポスト噴射を実行し、触媒コンバータ４３における酸化反応を促進することでＤＰＦ４５に流入する排気を昇温し、ＰＭを燃焼させることで行われる。このＤＰＦ再生処理を実行する手順については、後に図２を参照して詳述する。
【００３４】
ＥＣＵ７には、排気温度センサ８２、及びエアフローセンサ８３が接続されている。排気温度センサ８２は、排気管４のうちＤＰＦ４５の下流側の排気の温度ＴＥを検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ７に送信する。エアフローセンサ８３は、エンジン２の吸入空気量ＱＡＩＲを検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ７に送信する。
【００３５】
この他、ＥＣＵ７には、クランク角センサ８４、アクセル開度センサ８５、及びイグニッションスイッチ８６が接続されている。クランク角センサ８４は、エンジン２のクランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ７に送信する。このＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０°）ごとに送信される。アクセル開度センサ８５は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下、「アクセル開度」という）ＡＰを検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ７に送信する。イグニッションスイッチ８６は、図示しない車両の運転席に設けられ、車両の起動又は停止を指令する信号をＥＣＵ７に送信する。
【００３６】
ここで、エンジン２の回転数（以下、「エンジン回転数」という）ＮＥは、クランク角センサ８４から送信されたＣＲＫ信号に基づいて、ＥＣＵ７により算出される。上述のインジェクタ２２からの燃料噴射量ＱＩＮＪは、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＥＣＵ７により算出される。また、エンジン２から排出され、ＤＰＦ４５に流入する排気の流量（以下、「排気流量」という）ＱＥＸＴは、吸入空気量ＱＡＩＲ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに基づいて、ＥＣＵ７により算出される。
【００３７】
ＥＣＵ７は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）とを備える。この他、ＥＣＵ７は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果などを記憶する記憶回路と、インジェクタ２２やスロットル弁３２などに制御信号を出力する出力回路と、を備える。以上のようなハードウェア構成により、ＥＣＵ７には、以下に示すＤＰＦ再生制御処理（図２参照）を実行するモジュールが構成される。
【００３８】
図２〜図８を参照して、本実施形態のＤＰＦ再生制御処理について説明する。
図２は、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去し、ＤＰＦを再生するＤＰＦ再生制御処理の手順を示すフローチャートである。
図３は、上記ＤＰＦ再生制御処理の実行中におけるＰＭの堆積量の変化を示す図である。
【００３９】
ＤＰＦ再生制御処理では、図３に示すように、ＤＰＦに捕集されたＰＭの量を示すＰＭ堆積量ＱＰＭを逐次算出し、このＰＭ堆積量ＱＰＭが所定の開始判定量ＲＥＧＳＴＡＲＴを超えた場合に、堆積したＰＭを燃焼するフィルタ再生運転を実行する。その後、ＰＭ堆積量ＱＰＭが終了判定量ＲＥＧＥＮＤを下回ったことに応じてフィルタ再生運転を終了する。このように、ＤＰＦ再生運転を適宜実行することにより、排気を浄化し続けながらＤＰＦにおける排気の圧損が過大になるのを防止する。
【００４０】
ステップＳ１では、ＤＰＦ再生運転フラグＦ＿ＤＰＦＲｅｇが「１」であるか否かを判別する。このＤＰＦ再生運転フラグＦ＿ＤＰＦＲｅｇは、ＤＰＦ再生運転中であること、すなわち、ＤＰＦ昇温制御（後述のステップＳ５参照）を実行している期間であることを示すフラグである。ステップＳ１の判別がＹＥＳであり、ＤＰＦ再生運転の実行中である場合には、ステップＳ５に移る。ステップＳ１の判別がＮＯであり、ＤＰＦ再生運転の実行中でない場合には、ステップＳ２に移る。
【００４１】
ステップＳ２では、ＰＭ堆積量ＱＰＭが開始判定量ＲＥＧＳＴＡＲＴより大きいか否かを判別する。ステップＳ２の判別がＮＯの場合には、ＤＰＦにはＰＭはそれ程堆積しておらず、ＤＰＦ再生運転を実行する時期ではないと判断し、ステップＳ３に移る。
【００４２】
ステップＳ３では、ＰＭ堆積量ＱＰＭを積算し、この処理を終了する。より具体的には、下記式（１）に示すように、前回の制御サイクル時におけるＰＭ堆積量ＱＰＭに、今回の制御サイクル時にＤＰＦに捕集されたＰＭ量ΔＱＰＭを加算することにより、ＰＭ堆積量ＱＰＭを算出する。ここで、今回制御時においてエンジンから排出されＤＰＦに捕集されたＰＭ量ΔＱＰＭは、例えば、燃料噴射量ＱＩＮＪ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて算出された基本値に、エンジンの冷却水温度や吸入空気量ＱＡＩＲなどに基づいて算出された補正項を加算して算出される。
ＱＰＭ←ＱＰＭ＋ΔＱＰＭ      （１）
【００４３】
一方、ステップＳ２の判別がＹＥＳの場合には、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させるためにＤＰＦ再生運転を実行する時期であると判断し、ステップＳ４に移り、ＤＰＦ再生運転フラグＦ＿ＤＰＦＲｅｇを「１」にセットした後、ステップＳ５に移る。
【００４４】
ステップＳ５では、ＤＰＦ昇温制御を実行し、ステップＳ６に移る。より具体的には、このＤＰＦ昇温制御では、スロットル弁を通常走行時よりも閉じることで吸入空気量ＱＡＩＲを絞るとともに、ポスト噴射を実行して触媒コンバータでの酸化反応を促進することにより、ＤＰＦに流入する排気の温度を上昇させる。
【００４５】
ステップＳ６では、後述の排気流量増量処理を実行していることを示す排気流量増量フラグＦ＿Ｇａｓｉｎｃが「１」であるか否かを判別する。排気流量増量処理は、後に詳述するように、ＤＰＦに流入する排気流量を増量することにより、ＤＰＦの過昇温を防止する処理である。このステップＳ６の判別がＹＥＳであり、排気流量増量処理の実行中である場合には、ステップＳ１４に移る。ステップＳ６の判別がＮＯである場合には、ステップＳ７に移る。
【００４６】
ステップＳ７では、ＤＰＦに流入する排気流量ＱＥＸＴに対する閾値である流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを設定し、ステップＳ８に移る。この流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮは、排気流量増量処理の実行を判断するための閾値であり、ＰＭ堆積量ＱＰＭに基づいて図４に示すようなマップを検索することにより設定される。図４に示すように、流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮは、ＰＭ堆積量ＱＰＭが多いほど、より大きな値に設定される。
【００４７】
ステップＳ８では、排気流量ＱＥＸＴが流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮよりも小さいか否かを判別する。このステップＳ８の判別がＹＥＳの場合には、排気流量増量処理を実行するのに適した時期であると判断し、ステップＳ１０に移る。このステップＳ８の判別がＮＯの場合には、排気流量増量処理を実行するのに適した時期ではないと判断し、ステップＳ９に移る。
【００４８】
ステップＳ９では、ディレイタイマの初期値ＤＥＬＴＩＭ及び増量タイマの初期値ＩＮＣＴＩＭを設定し、ステップＳ１８に移る。
ディレイタイマは、上記ステップＳ８において排気流量ＱＥＸＴが流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを下回ったことに応じて排気流量増量処理を実行するのに適した時期であると判断されてから、実際に排気流量増量処理を実行するまでの待ち時間を計測するタイマであり、その初期値ＤＥＬＴＩＭは、ＰＭ堆積量ＱＰＭに基づいて、図５に示すようなマップを検索することにより設定される。図５に示すように、ディレイタイマの初期値ＤＥＬＴＩＭ、すなわち上記待ち時間は、ＰＭ堆積量ＱＰＭが多いほど短い時間に設定される。
一方、増量タイマは、排気流量増量処理の実行時間を計測するタイマであり、その初期値ＩＮＣＴＩＭは、ＰＭ堆積量ＱＰＭに基づいて、図６に示すようなマップを検索することにより設定される。図６に示すように、増量タイマの初期値ＩＮＣＴＩＭ、すなわち上記実行時間は、ＰＭ堆積量が多いほど長い時間に設定される。
【００４９】
ステップＳ１０では、下記式（２）に示すように、ディレイタイマＤＥＬＴＩＭを減算し、ステップＳ１１に移る。
ＤＥＬＴＩＭ←ＤＥＬＴＩＭ−１      （２）
【００５０】
ステップＳ１１では、ディレイタイマＤＥＬＴＩＭが「０」になったか否かを判別する。このステップＳ１１の判別がＮＯの場合には、ステップＳ１８に移る。このステップＳ１１の判別がＹＥＳの場合には、排気流量ＱＥＸＴが上記待ち時間に亘って下回り続けたと判定されたことに応じて、排気流量増量処理を実行するべくステップＳ１２に移る。
【００５１】
ステップＳ１２では、排気流量増量フラグＦ＿Ｇａｓｉｎｃを「１」にセットし、ステップＳ１３に移る。
ステップＳ１３では、排気流量増量処理の実行時における排気流量ＱＥＸＴの目標値ＱＥＸＴＣＭＤを設定し、ステップＳ１４に移る。より具体的には、先ず、ＰＭ堆積量ＱＰＭに基づいて図７に示すようなマップを検索することにより、排気流量増量係数ＫＱＥＸＴを算出する。ここで、図７に示すように、排気流量増量係数ＫＱＥＸＴは１より大きな値に設定される。そして、下記式（３）に示すように、この排気流量増量係数ＫＱＥＸＴを今回の制御サイクル時における排気流量ＱＥＸＴに乗算することにより、目標値ＱＥＸＴＣＭＤを設定する。
ＱＥＸＴＣＭＤ＝ＱＥＸＴ×ＫＱＥＸＴ      （３）
【００５２】
ステップＳ１４では、排気流量ＱＥＸＴを増量することによりＤＰＦの過昇温を防止する排気流量増量処理を実行し、ステップＳ１５に移る。この排気流量増量処理では、排気流量ＱＥＸＴが上記ステップＳ１３において設定された目標値ＱＥＸＴＣＭＤに一致するように、スロットル弁を開き、吸入空気量ＱＡＩＲを増量する。
【００５３】
ステップＳ１５では、下記式（４）に示すように、増量タイマＩＮＣＴＩＭを減算し、ステップＳ１６に移る。
ＩＮＣＴＩＭ←ＩＮＣＴＩＭ−１      （４）
【００５４】
ステップＳ１６では、増量タイマＩＮＣＴＩＭが「０」になったか否かを判別する。このステップＳ１６の判別がＮＯの場合には、ステップＳ１８に移る。このステップＳ１６の判別がＹＥＳの場合には、排気流量増量処理を終了するべく、ステップＳ１７に移り、排気流量増量フラグＦ＿Ｇａｓｉｎｃを「０」にリセットした後、ステップＳ１８に移る。
【００５５】
ステップＳ１８では、ＰＭ堆積量ＱＰＭを減算し、ステップＳ１９に移る。より具体的には、下記式（５）に示すように、前回の制御サイクル時におけるＰＭ堆積量ＱＰＭに、今回の制御サイクル時に燃焼除去されたＰＭ量ΔＱＰＭを減算することにより、ＰＭ堆積量ＱＰＭを算出する。ここで、ＤＰＦ昇温制御を実行することにより今回制御サイクル時に燃焼除去されたＰＭ量ΔＱＰＭは、例えば、排気流量ＱＥＸＴ及び排気温度ＴＥに基づいて算出される。
ＱＰＭ←ＱＰＭ−ΔＱＰＭ      （５）
【００５６】
ステップＳ１９では、ＰＭ堆積量ＱＰＭが終了判定量ＲＥＧＥＮＤより小さいか否かを判別する。ステップＳ１９の判別がＮＯの場合には、この処理を終了する。ステップＳ１９の判別がＹＥＳの場合には、ＤＰＦに堆積したＰＭの燃焼除去が完了したと判断し、ステップＳ２０に移る。ステップＳ２０では、ＤＰＦ再生運転フラグＦ＿ＤＰＦＲｅｇを「０」にリセットすることにより、ＤＰＦ再生運転を終了し、この処理を終了する。
【００５７】
図８は、ＤＰＦ再生制御処理の具体例を示すタイムチャートである。
先ず、時刻ｔ０において、ＰＭ堆積量ＱＰＭが開始判定量ＲＥＧＳＴＡＲＴを上回ったことに応じて、ＤＰＦ再生運転フラグＦ＿ＤＰＦＲｅｇに「１」をセットし、フィルタ再生運転を開始する（ステップＳ２，Ｓ４参照）。この時刻ｔ０以降は、ＤＰＦ昇温制御を実行することにより、ＤＰＦに堆積したＰＭが燃焼し始めるため、ＰＭ堆積量ＱＰＭは徐々に低下する（ステップＳ５参照）。
【００５８】
フィルタ再生運転を行っている間は、排気流量ＱＥＸＴに対する流量下限値ＱＥＸＭＩＮを、ＰＭ堆積量ＱＰＭに応じて逐次設定するとともに（ステップＳ７参照）、排気流量ＱＥＸＴと流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮとを比較する（ステップＳ８参照）。この流量下限値ＱＥＸＭＩＮは、ＰＭ堆積量ＱＰＭが少なくなるほど小さくなるように設定される。
また、フィルタ再生運転を行っている間は、流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮの他、ディレイタイマの初期値ＤＥＬＴＩＭ及び増量タイマＩＮＣＴＩＭの初期値を、ＰＭ堆積量ＱＰＭに応じて設定する（ステップＳ９参照）。ディレイタイマの初期値ＤＥＬＴＩＭは、ＰＭ堆積量ＱＰＭが少なくなるほど大きな値に設定され、増量タイマの初期値ＩＮＣＴＩＭは、ＰＭ堆積量ＱＰＭが少なくなるほど小さな値に設定される。
【００５９】
時刻ｔ１では、排気流量ＱＥＸＴが流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを下回ったことに応じて、ディレイタイマＤＥＬＴＩＭの減算を開始する（ステップＳ１０参照）。しかしながら、時刻ｔ２において、ディレイタイマＤＥＬＴＩＭが「０」に達する前に、排気流量ＱＥＸＴが流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを上回ったことに応じて、ディレイタイマＤＥＬＴＩＭがＰＭ堆積量ＱＰＭに応じて設定される初期値にリセットされる。
【００６０】
時刻ｔ３では、排気流量ＱＥＸＴが流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを再び下回ったことに応じて、ディレイタイマＤＥＬＴＩＭの減算を開始する（ステップＳ１０参照）。その後、時刻ｔ４においてディレイタイマＤＥＬＴＩＭが「０」に達したことに応じて、排気流量増量処理の実行を開始するとともに、増量タイマＩＮＣＴＩＭの減算を開始する（ステップＳ１４、Ｓ１５参照）。ここで、排気流量増量処理を実行することにより、スロットル弁が開かれて、排気流量ＱＥＸＴが増量する。
【００６１】
時刻ｔ５では、増量タイマＩＮＣＴＩＭが「０」に達したことに応じて、排気流量増量処理を終了する。
【００６２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＰＭ堆積量ＱＰＭが所定の開始判定量ＲＥＧＳＴＡＲＴを超えた場合に、フィルタ再生運転を実行し、堆積した粒子状物質を燃焼する。また、フィルタ再生運転の実行中において、排気流量ＱＥＸＴが所定の流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを下回ったと判定されたことに基づいて、排気流量ＱＥＸＴを増量する。これにより、フィルタ再生運転中にＤＰＦの温度が必要以上に上昇し、溶損してしまうのを防止できる。また、このようにＤＰＦの過昇温を防止する際、排気流量ＱＥＸＴを増加し、ＤＰＦから放出される熱量を増加するだけなので、ＰＭの燃焼を必要以上に妨げることもない。したがって、フィルタ再生運転にかかる燃料を不要に増大させることなく、ＤＰＦの溶損を防止することができる。また、本実施形態によれば、排気流量ＱＥＸＴを増量する際、ＤＰＦの温度を精密に検出する必要がないので、簡易な構成でＤＰＦの溶損を防止できる。
【００６３】
本実施形態によれば、ＤＰＦ再生制御処理では、ＤＰＦに堆積したＰＭの量に基づいて流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを設定する。これにより、ＤＰＦの状態に合わせて排気流量ＱＥＸＴを増量する制御を実行することができる。したがって、不必要な燃料の消費を抑制しつつ、より確実にＤＰＦの溶損を防止することができる。
【００６４】
ＤＰＦにＰＭが多く堆積した状態では、堆積したＰＭの燃焼熱により、ＤＰＦの温度が上昇しやすい傾向がある。そこで、本実施形態によれば、ＤＰＦに堆積したＰＭの量が多いほど流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを大きな値に設定する。これにより、ＤＰＦの溶損をより確実に防止することができる。
【００６５】
本実施形態によれば、排気流量ＱＥＸＴが流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを所定の待ち時間に亘って下回り続けたと判定された場合に、排気流量ＱＥＸＴを増量する。これにより、例えば、排気流量ＱＥＸＴが流量下限値ＱＥＸＴＭＩＮを一時的又は瞬間的に下回ったことで、排気流量ＱＥＸＴを増量する制御を実行してしまい、フィルタ再生運転にかかる時間が長引き、燃費が悪化するのを防止できる。
【００６６】
上述のように、ＤＰＦにＰＭが多く堆積した状態では、堆積したＰＭの燃焼熱により、ＤＰＦの温度が上昇しやすい傾向がある。そこで、本実施形態によれば、ＤＰＦに堆積したＰＭの量が多いほど、排気流量ＱＥＸＴを増量する制御を実行するまでの待ち時間を短く設定する。これにより、ＤＰＦの溶損をより確実に防止することができる。
【００６７】
本実施形態によれば、ＤＰＦに堆積したＰＭの量が多いほど、長い時間に亘って排気流量ＱＥＸＴを増量する。これにより、ＤＰＦの溶損をより確実に防止することができる。
【００６８】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明は、これに限らない。本発明は、例えば、リーンバーンエンジンや、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１…排気浄化システム
２…エンジン（内燃機関）
２２…インジェクタ（フィルタ再生手段）
３…吸気管
３２…スロットル弁（フィルタ再生手段、排気流量増量手段）
４…排気管
４３…触媒コンバータ
４５…ＤＰＦ（排気浄化フィルタ）
７…ＥＣＵ（フィルタ再生手段、排気流量検出手段、排気流量増量手段、流量下限値設定手段、待ち時間設定手段）
８３…エアフローセンサ（排気流量検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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