(57)【要約】【課題】排気経路の開度の変更によりエンジンに負荷を掛けることを可能としながら、排気スロットル弁が膠着したとしてもエンジンに過剰な負荷が掛かることを防止できる排気ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】前記フィルタ１９の再生要求が発生しかつ前記エンジン１の冷却水温度が暖機水温よりも低いとき、前記排気経路５の開度が最大開度に保たれる。前記再生要求が発生しかつ前記冷却水温度が前記暖機水温以上であるとき、前記排気経路５の開度が可変に制御される。前記フィルタ１９の再生要求が発生しているときに非アイドル運転が終了してアイドル運転が開始されると、前記冷却水温度が前記暖機水温に低下するまで前記アイドル運転の実行中に、前記排気経路５の開度が可変に制御される。【選択図】図１０
2014238057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気経路内に配置されている酸化触媒およびフィルタと、
前記排気経路の開度を変更する排気スロットル弁と、
前記排気スロットル弁を制御するように構成されている制御装置と、を備えている排気ガス浄化装置であって、
前記フィルタの再生要求が発生しかつ前記エンジンの冷却水温度が暖機水温よりも低いとき、前記排気経路の開度が最大開度に保たれ、
前記再生要求が発生しかつ前記冷却水温度が前記暖機水温以上であるとき、前記排気経路の開度が可変に制御され、
前記暖機水温は、前記エンジンが暖機状態にあるとみなされるときの前記冷却水温度であり、
前記フィルタの再生要求が発生しているときに非アイドル運転が終了してアイドル運転が開始されると、前記冷却水温度が前記暖機水温に低下するまで前記アイドル運転の実行中に、前記排気経路の開度が可変に制御され、
前記フィルタの再生要求が発生しているときに前記アイドル運転が終了して前記非アイドル運転が開始されると、前記冷却水温度が前記暖機水温に上昇するまで前記非アイドル運転の実行中に、前記排気経路の開度が最大開度に保たれる、排気ガス浄化装置。
【請求項２】
燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置を備えており、
前記制御装置は、前記燃料噴射パターンを設定するように構成されており、
前記フィルタの再生要求が発生しかつ前記冷却水温度が前記暖機水温以上であるとき、昇温パターンが設定され、
前記昇温パターンは、圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増やされている前記燃料噴射パターンである、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記排気経路の前記開度は、前記総噴射量が減少するにつれて小さくされる、請求項２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記エンジンの回転速度、前記総噴射量、及び前記排気経路の前記開度の対応関係を示す開度マップを記憶しており、
前記排気経路の前記開度は、前記開度マップに基づいて、前記回転速度及び前記総噴射量に対応する開度に変更される、請求項３に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気経路内に配置されている酸化触媒およびフィルタと、前記排気経路の開度を変更する排気スロットル弁と、前記排気スロットル弁を制御するように構成されている制御装置と、を備えている排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化触媒およびフィルタを有するディーゼル微粒子捕集フィルタが知られている。特許文献１も、このようなディーゼル微粒子捕集フィルタを備える排気ガス浄化装置の一例を開示している。
【０００３】
このような排気ガス浄化装置は、排気ガスの温度を高めることによって酸化触媒を活性化させるように構成されている。酸化触媒が活性化すると排気ガス中の窒素酸化物が酸化されて二酸化窒素が生成される。二酸化窒素は強力な酸化作用を有しているので、フィルタ上のＰＭ（粒子状物質）が酸化されて除去される。
【０００４】
酸化触媒の温度を高めるために、排気経路５の開度を狭くすること（排気絞り）によって、エンジンに負荷を掛ける方法がある。回転速度を維持するように制御されているときにエンジンに負荷が掛かるとメイン噴射量が増大する。この結果、初期排気温度（燃焼室で発生した排気ガスの温度）が上昇する。酸化触媒は排気ガスによって加熱されるので、酸化触媒の温度も上昇する。特許文献１も、フィルタを再生するために、排気絞りによって触媒入口温度を上昇させることを開示している。
【０００５】
特許文献１によれば、再生制御において、排気絞り弁の絞り量は次のように制御される。エンジンの運転領域がアイドリング状態にある時は、前記絞り量は固定される。エンジンの運転領域がアイドリング状態にない時は、絞り量は可変に制御される。同文献の００２６段落は、エンジンがアイドリング運転している場合には、排気絞り弁の絞り量を固定して、最低限の排気ガス量にすることを記載している。また、同文献の００２５段落は、アイドリング運転等の初期排気温度が非常に低い温度領域にある場合に、排気絞りを行って、初期排気温度を上昇させることを記載している。つまり、特許文献１では、絞り量の固定は、排気経路の開度を最小開度にすることを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０７６６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
エンジンが冷態状態にあるとき、多量の未燃炭化水素が排気ガス中に発生する。発生した未燃炭化水素は、排気経路内に付着し、タール状物質に変化する。アイドル運転が長時間継続すると、排気スロットル弁にタール状物質が堆積する。タール状物質の堆積は、排気スロットル弁の膠着を招いてしまう。
【０００８】
特許文献１に記載のシステムでは、上述したように、エンジンの運転がアイドル運転であるときは、排気経路の開度が最小開度になっている。つまり、アイドル運転時に、排気絞りのため、一定の負荷が常に掛かっている。この状態で回転速度および／またはトルクを上昇させるような別の負荷が発生すると、エンジンに過剰な負荷が掛かることになる。この結果、エンジンストップを招く場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、排気経路の開度の変更によりエンジンに負荷を掛けることを可能としながら、排気スロットル弁が膠着したとしてもエンジンに過剰な負荷が掛かることを防止できる排気ガス浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る排気ガス浄化装置は、エンジンの排気経路内に配置されている酸化触媒およびフィルタと、前記排気経路の開度を変更する排気スロットル弁と、前記排気スロットル弁を制御するように構成されている制御装置と、を備えている排気ガス浄化装置であって、前記フィルタの再生要求が発生しかつ前記エンジンの冷却水温度が暖機水温よりも低いとき、前記排気経路の開度が最大開度に保たれ、前記再生要求が発生しかつ前記冷却水温度が前記暖機水温以上であるとき、前記排気経路の開度が可変に制御され、前記暖機水温は、前記エンジンが暖機状態にあるとみなされるときの前記冷却水温度であり、前記フィルタの再生要求が発生しているときに非アイドル運転が終了してアイドル運転が開始されると、前記冷却水温度が前記暖機水温に低下するまで前記アイドル運転の実行中に、前記排気経路の開度が可変に制御され、前記フィルタの再生要求が発生しているときに前記アイドル運転が終了して前記非アイドル運転が開始されると、前記冷却水温度が前記暖機水温に上昇するまで前記非アイドル運転の実行中に、前記排気経路の開度が最大開度に保たれる。
【００１１】
前記排気ガス浄化装置は、燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置を備えており、前記制御装置は、前記燃料噴射パターンを設定するように構成されており、前記フィルタの再生要求が発生しかつ前記冷却水温度が前記暖機水温以上であるとき、昇温パターンが設定され、前記昇温パターンは、圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増やされている前記燃料噴射パターンである。
【００１２】
前記排気ガス浄化装置において、前記排気経路の前記開度は、前記総噴射量が減少するにつれて小さくされる。
【００１３】
前記排気ガス浄化装置において、前記制御装置は、前記エンジンの回転速度、前記総噴射量、及び前記排気経路の前記開度の対応関係を示す開度マップを記憶しており、前記排気経路の前記開度は、前記開度マップに基づいて、前記回転速度及び前記総噴射量に対応する開度に変更される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る排気ガス浄化装置は、排気経路の開度の変更により初期排気温度の上昇を可能としながら、排気スロットル弁が膠着したとしてもエンジンに過剰な負荷が掛かることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るエンジンの構成を示す図である。
【図２】エンジンの冷却水回路の構成を示す図である。
【図３】燃料噴射パターンの一例を示す図である。
【図４】制御モードの一覧表を示す図である。
【図５】自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域を示す図である。
【図６】堆積量の時間変化の一例を示す図である。
【図７】制御モードの遷移を示すフロー図である。
【図８】再生要求に基づいて実行される処理フローを示すフロー図である。
【図９】開度マップの一例を示す図である。
【図１０】再生運転モードにおける排気スロットル弁の制御の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置を搭載するディーゼルエンジン１を説明する。ディーゼルエンジン（以下、エンジン）１は、駆動機構１００に接続されている。駆動機構１００は、エンジン１によって駆動される走行装置および／または作業装置を示している。エンジン１および駆動機構１００は、例えば、バックホーまたはトラクターのような作業車両に搭載される。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るエンジン１の構成を示す図である。エンジン１は、吸気経路２、吸気スロットル弁３、シリンダブロック４、排気経路５、排気スロットル弁６、フィルタユニット７、ＥＧＲ管８、ＥＧＲスロットル弁９、過給機１０、クランク軸１１、および燃料噴射装置１３を備えている。
【００１８】
エンジン１は４気筒であり、シリンダブロック４は４つの燃焼室１２を有している。吸気経路２は、外部に開放されている吸気管２ａと、吸気管２ａを４つの燃焼室１２に接続する吸気マニホールド２ｂとからなっている。外気（吸気ガス）は、吸気経路２を介して燃焼室１２に導入される。吸気スロットル弁３は、吸気管２ａ上に配置されており、吸気経路２の開度を変更する。排気経路５は、外部に開放されている排気管５ａと、４つの燃焼室１２を排気管５ａに接続する排気マニホールド５ｂとからなっている。排気ガスは、排気経路５を介して燃焼室１２から大気中に排出される。排気スロットル弁６は、排気管５ａ上に設けられており、排気経路５の開度を変更する。ＥＧＲ管（ＥＧＲ経路）８は、排気経路５を吸気経路２に接続している。排気ガスの一部は、ＥＧＲ管８を介して吸気経路２に導入され、吸気ガスに合流する。ＥＧＲスロットル弁９はＥＧＲ管８上に設けられており、ＥＧＲ管８の開度を変更する。後述のＥＧＲクーラー２４（図２）は、ＥＧＲスロットル弁９の下流側で、ＥＧＲ管８上に設けられている。過給機１０は、排気管５ａ上に配置されている排気タービン１０ａと、吸気管２ａ上に配置されている圧縮機１０ｂとを備えている。燃料噴射装置１３は、コモンレール方式を採用しており、燃料噴射パターンにしたがって、各燃焼室１２に燃料を供給する。
【００１９】
フィルタユニット７は、排気経路５上に設けられている。フィルタユニット７は、ディーゼル微粒子捕集フィルタであり、酸化触媒１８およびフィルタ１９を備えている。酸化触媒１８は、排気経路５内でフィルタ１９の上流側に配置されている。排気ガスが排気経路５に沿って排出されるとき、排気ガスは酸化触媒１８を通過した後、フィルタ１９を通過する。排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）は、フィルタ１９に捕捉される。
【００２０】
ＥＣＵ（制御装置）５０は、エンジン１の運転に関係する各種装置を制御するように構成されている。
【００２１】
回転速度入力装置１４は、目標回転速度を指定するための操作機器である。本実施形態では、回転速度入力装置１４は、エンジン１の運転状態を変更するアクセルレバー群を示している。
【００２２】
警告装置１５は、オペレータへの各種の警告を実行する。本実施形態では、警告装置１５は、複数の異なる警告を表示できる多数のランプ群から構成されている。
【００２３】
ステーショナリ再生ボタン１６は、手動の入力操作によって、制御モードをステーショナリ再生モードに変更する指令（ステーショナリ再生モード指令）を発生させる入力装置である。ステーショナリ再生ボタン１６は押しボタンであり、指令「有」の状態と、指令「無」の状態とを指定できる。制御モードの内容は、後述する。
【００２４】
図１において、エンジン１は、環境温度センサ３１、吸気温度センサ３２、初期排気温度センサ３３、触媒入口温度センサ３４、フィルタ入口温度センサ３５、およびＥＧＲ温度センサ３６を備えている。環境温度センサ３１は、圧縮機１０ｂおよび出口８ｂの上流側で、吸気経路２内の吸気ガスの温度（環境温度）を検出する。吸気温度センサ３２は、圧縮機１０ｂおよびＥＧＲ管８の出口８ｂの下流側で、吸気経路２内の吸気ガスの温度（吸気温度）を検出する。初期排気温度センサ３３は、排気スロットル弁６、排気タービン１０ａ、およびＥＧＲ管８の入口８ａの上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（初期排気温度）を検出する。触媒入口温度センサ３４は、排気スロットル弁６および排気タービン１０ａの下流側かつ酸化触媒１８の上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（触媒入口温度）を検出する。フィルタ入口温度センサ３５は、酸化触媒１８の下流側かつフィルタ１９の上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（フィルタ入口温度）を検出する。ＥＧＲ温度センサ３６は、ＥＧＲクーラー２４およびＥＧＲスロットル弁９の下流側で、ＥＧＲ管８内の排気ガスの温度（ＥＧＲ温度）を検出する。
【００２５】
図１において、エンジン１は、差圧センサ４０、大気圧センサ４１、吸気圧力センサ４２、および初期排気圧力センサ４３を備えている。差圧センサ４０は、フィルタ入口圧力センサ４０ａ、およびフィルタ出口圧力センサ４０ｂを備えている。フィルタ入口圧力センサ４０ａは、酸化触媒１８の下流側かつフィルタ１９の上流側で、排気経路５内の圧力を検出する。フィルタ出口圧力センサ４０ｂは、フィルタ１９の下流側で、排気経路５内の圧力を検出する。差圧センサ４０は、フィルタ入口圧力センサ４０ａおよびフィルタ出口圧力センサ４０ｂによる検出情報に基づいて、フィルタ１９の両側間の差圧を検出する。大気圧センサ４１は、エンジン１の外部における圧力（大気圧）を検出する。吸気圧力センサ４２は、圧縮機１０ｂおよびＥＧＲ管８の出口８ｂの下流側で、吸気経路２内の吸気ガスの圧力（吸気圧力）を検出する。初期排気圧力センサ４３は、排気スロットル弁６、排気タービン１０ａ、およびＥＧＲ管８の入口８ａの上流側で、排気経路５内の排気ガスの圧力（初期排気圧力）を検出する。
【００２６】
図１において、エンジン１は、回転速度センサ５１を備えている。回転速度センサ５１は、クランク軸１１の回転速度（エンジン回転速度）を検出する。
【００２７】
図２は、エンジン１の冷却水回路２０の構成を示す図である。冷却水回路２０は、水経路２１、水ポンプ２２、水ジャケット２３、ＥＧＲクーラー２４、およびラジエータ２５を備えている。水ポンプ２２は水経路２１に沿ってエンジン１の冷却水を流す。水ジャケット２３はシリンダブロック４内に形成されている。また、エンジン１は、水温センサ２６を備えている。水温センサ２６は、水ジャケット２３の下流側かつラジエータ２５の上流側で水経路２１を流れる冷却水の温度（冷却水温度）を検出する。
【００２８】
堆積量の推定方法を説明する。堆積量は、フィルタ１９に堆積しているＰＭの量を示している。ＥＣＵ５０は、２通りの推定方法に基づいて、堆積量を推定できる。２通りの推定方法は、計算式推定方法および差圧式推定方法である。
【００２９】
計算式推定方法は、エンジンの運転条件に基づいて、堆積量を推定する方法である。計算式推定方法では、エンジンの運転条件に基づいてＰＭ排出量およびＰＭ再生量が推定され、得られたＰＭ排出量およびＰＭ再生量に基づいて堆積量が推定される。ＰＭ排出量は、単位時間において、エンジン１から排出されるＰＭの量を示している。ＰＭ再生量は、単位時間において、再生によりフィルタ１９から除去されるＰＭの量を示している。堆積量は、ＰＭ排出量からＰＭ再生量を減じることによって得られる。ＰＭ排出量およびＰＭ再生量は、いずれも、エンジンの運転条件に基づいて推定される。ＰＭ排出量は基本的にエンジン回転速度および１サイクルの総噴射量に基づいて推定される。ＰＭ再生量は排気ガスの流量およびフィルタ入口温度センサ３５によって検出されるフィルタ入口温度に基づいて推定される。エンジンの運転条件は、温度センサ３１−３６によって検出される温度群、圧力センサ４１−４５によって検出される圧力群、回転速度センサ５１によって検出されるエンジン回転速度、および燃料噴射装置１３から噴射される総噴射量に基づいて、特定される。
【００３０】
差圧式推定方法は、フィルタ１９の両側間の差圧に基づいて、堆積量を推定する方法である。堆積量が増加するにつれてフィルタ１９の目詰まりが増加し、フィルタ１９の差圧が大きくなる。逆に、堆積量が低下するにつれてフィルタ１９の差圧が小さくなる。つまり、差圧式推定方法は、差圧と堆積量との間の相関関係を利用して、堆積量を推定する。なお、厳密には、堆積量は、差圧センサ４０によって得られる差圧に、排気ガスの流量による補正を加えることによって得られている。排気ガスの流量は、エンジンの運転条件に基づいて推定される。
【００３１】
図３から図７を参照して、フィルタ１９の再生を説明する。以下において、各種の温度（℃）および堆積量（ｇ／Ｌ）の数値が列挙されているが、これらの数値は本実施形態において用いられた一例としての数値にすぎない。なお、堆積量の単位ｇ／Ｌは、単位体積あたりのＰＭの重量を示している。
【００３２】
フィルタ１９の再生は、酸素によるＰＭの燃焼および二酸化窒素によるＰＭの酸化によって、行われる。燃焼または酸化により、フィルタ１９に堆積したＰＭが除去される。酸素によるＰＭの燃焼は、ＰＭの自己着火による燃焼を示している。自己着火は、ＰＭの温度がＰＭの燃焼温度（４００℃）を超える場合に発生する。二酸化窒素はＰＭに対して酸化剤として機能する。酸化触媒１８の温度が所定の活性化温度（３００℃）を超えると、酸化触媒１８が活性化し、排気ガス中の窒素酸化物から高活性な二酸化窒素が生成される。フィルタ１９は酸化触媒１８の下流側に設けられているので、酸化触媒１８の周辺で生成された二酸化窒素がフィルタ１９を通過する。このため、フィルタ１９に堆積したＰＭが酸化され、除去される。なお、触媒入口温度が高温（５５０℃）以上になると、二酸化窒素が生成されなくなるため、酸素による燃焼のみによって再生が行われる。
【００３３】
触媒入口温度が活性化温度よりも低い場合、二酸化窒素による酸化および酸素による燃焼は発生しない。このため、エンジン１は、触媒入口温度を高めるために、排気絞りおよび燃料噴射パターンの変更を利用する。
【００３４】
図３は、燃料噴射パターンの一例を示す図である。図３において、横軸は噴射時期を示しており、縦軸は噴射量を示している。燃料噴射パターンは、噴射時期および噴射量によって規定された燃料噴射の形態を示している。図３に示される燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射を含んでいる。メイン噴射の噴射期間は上死点（ＴＤＣ）を含んでいる。プレ噴射は、着火性確保のために実行される。メイン噴射は、主燃焼のために実行される。アフタ噴射は触媒入口温度を上昇させるために実行され、ポスト噴射はフィルタ入口温度を上昇させるために実行される。
【００３５】
吸気スロットル弁３に吸気絞りを実行させることにより、エンジン１に掛かる負荷が増大するので、燃料の噴射量（メイン噴射量）が増大する。この結果、触媒入口温度が上昇する。また、燃料噴射装置１３に実行させる燃料噴射パターンを変更することにより、トルクを増大させることなく、燃料の総噴射量を増やすことができる。具体的には、メイン噴射のリタードおよび／またはアフタ噴射の使用が行われる。この結果、フィルタ入口温度が上昇する。その上ポスト噴射を含むように燃料噴射パターンが設定されると、更に燃料の総噴射量が増大する。この場合、ポスト噴射で供給された燃料が酸化触媒１８で燃焼し、フィルタ入口温度が触媒入口温度に対して大きく上昇する。
【００３６】
図４は、制御モードの一覧表を示す図である。エンジン１は、６つの可能な制御モードを備えている。６つの制御モードは、自己再生モード、アシスト再生モード、リセット再生モード、ステーショナリ待機モード、ステーショナリ再生モード、およびメンテナンス待機モードからなっている。エンジン１が起動されているとき、６つの制御モードのうちのいずれか１つが選択されており、選択された制御モードに基づいてＥＣＵ５０はエンジン１を制御する。これらの制御モードのそれぞれについて、制御条件、開始条件、および終了条件が設定されている。制御条件は、燃料噴射パターンの構成、吸気絞りの絞り量、および目標回転速度の構成からなっている。燃料噴射パターンの構成は、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射の有無、ならびに、これらの噴射の噴射量および噴射時期を示している。目標回転速度の構成は、目標回転速度の有無およびその大きさを示している。
【００３７】
自己再生モードは、フィルタ１９を再生するための特別な制御を実行しない制御モードである。自己再生モードでは、通常運転が実行される。図３に示されるように、自己再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射およびメイン噴射からなっている。通常運転（自己再生モード）中に触媒入口温度が活性化温度よりも高くなれば、フィルタ１９の再生が自動的に行われる。
【００３８】
アシスト再生モードは、ポスト噴射を使用することなくフィルタ１９を再生するための制御モードである。アシスト再生モードでは、触媒入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、かつ吸気絞りが使用される。図３に示されるように、アシスト再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、およびアフタ噴射からなっている。また、アシスト再生モードにおけるメイン噴射の噴射時期は、自己再生モードにおけるメイン噴射の噴射時期よりも遅延している。メイン噴射の噴射時期の遅延およびアフタ噴射の使用は、トルク発生に寄与する燃料量の割合を低下させ、温度上昇に寄与する燃料量の割合を増大させる。また、吸気絞りは、エンジン１に掛かる負荷を増大させるので、メイン噴射量を増大させる。図３に示されるように、メイン噴射は、圧縮行程および膨張行程に実行される。つまり、アシスト再生モードでは、圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増加されている。このため、触媒入口温度が上昇する。
【００３９】
アシスト再生モードは、活性化温度よりも高く燃焼温度よりも低いアシスト目標温度（３５０℃）に触媒入口温度を到達させることを目的としている。触媒入口温度が活性化温度に到達すると、フィルタ１９が緩やかに再生される。しかし、アシスト再生モードでは作業の実行が許可されており、回転速度の変動が想定される。回転速度が変動するとメイン噴射量も変動し、触媒入口温度も変動する。このため、回転速度が低く保たれている場合、触媒入口温度がアシスト目標温度に到達しない。
【００４０】
リセット再生モードは、ポスト噴射を使用してフィルタ１９を急速に再生するための制御モードである。リセット再生モードでは、フィルタ入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、かつ吸気絞りが使用される。図３に示されるように、リセット再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射からなっている。つまり、リセット再生モードにおける制御条件は、アシスト再生モードにおける制御条件に加えて、ポスト噴射の使用を含んでいる。触媒入口温度が活性化温度を超えているときにポスト噴射が実行されると、酸化触媒１８で燃料が燃焼する。この結果、排気ガスが更に加熱され、フィルタ入口温度が更に上昇する。
【００４１】
リセット再生モードは、堆積量がほとんどゼロになるように、燃焼温度よりも高いリセット目標温度（６００℃）にフィルタ入口温度を到達させることを目的としている。フィルタ入口温度がリセット目標温度（６００℃）に到達すると、フィルタ１９が比較的短時間で再生される。しかし、リセット再生モードでも作業の実行が許可されており、回転速度の変動が想定される。このため、回転速度が低く保たれている場合、フィルタ入口温度がリセット目標温度に到達しない。
【００４２】
自己再生モード、アシスト再生モード、およびリセット再生モードでは、上述したように回転速度が固定されていないため、触媒入口温度またはフィルタ入口温度が良好に上昇しない場合がある。このような場合、フィルタ１９の再生が良好に行われない。このため、フィルタ１９の再生が確実に行われるように、ステーショナリ再生モードが設けられている。
【００４３】
ステーショナリ再生モードは、回転速度を所定回転速度に維持しかつポスト噴射を使用して、フィルタ１９を急速に再生するための制御モードである。ステーショナリ再生モードでは、フィルタ入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、吸気絞りが使用され、かつ目標回転速度が所定回転速度に維持される。つまり、ステーショナリ再生モードでは、リセット再生モードにおいて実行される制御に加えて、回転速度が固定されている。所定回転速度は、本実施形態では２２００ｒｐｍである。ステーショナリ再生モードの制御条件は、フィルタ入口温度が燃焼温度（４００℃）よりも高いステーショナリ目標温度（６００℃）に到達するように、設定されている。本実施形態では、ステーショナリ目標温度は、リセット目標温度に等しい。
【００４４】
フィルタ入口温度が高くなると、堆積量が減少する速度が増大する。ただし、フィルタ入口温度が高くなりすぎると、フィルタ１９が溶けたり、割れてしまう虞がある。このため、ステーショナリ再生モードの実行時間が短時間である所定時間Ｈ５ａ（３０分）になるように、ステーショナリ目標温度（６００℃）の高さが設定されている。同様に、リセット再生モードの実行時間も短時間である所定時間Ｈ３ａ（３０分）になるように、リセット目標温度の高さも設定されている。
【００４５】
ステーショナリ待機モードは、ステーショナリ再生モードの実行を待機するための制御モードである。自己再生モード、アシスト再生モード、およびリセット再生モードで、フィルタ１９の再生が良好に行われない場合、上述したようにステーショナリ再生モードを実行する必要がある。しかしながら、ステーショナリ再生モードでは回転速度が所定回転速度に保たれる。作業中に突然ステーショナリ再生モードが実行されることは、急激な回転速度の変動を招くため、好ましくない。このため、オペレータからの指令を待機するために、ステーショナリ待機モードが設けられている。ステーショナリ待機モードでは、ＥＣＵ５０は、ステーショナリ警告を発するように、警告装置１５を作動させる。ステーショナリ警告は、オペレータにステーショナリ再生モードの実行を促す警告である。ＥＣＵ５０は、具体的には警告ランプを点灯させる。オペレータはステーショナリ警告を受けると、作業を中止し、必要に応じてエンジン１を搭載する作業車両を作業場所から別の場所に移動させる。その後、オペレータは、ステーショナリ再生ボタン１６を介してステーショナリ再生指示を入力する。ステーショナリ再生指示が入力されると、ステーショナリ再生モードが開始される。
【００４６】
ＥＧＲ（排気再循環）は、自己再生モードでは使用可能である。一方、アシスト再生モード、リセット再生モード、およびステーショナリ再生モードでは、ＥＧＲは使用されない。これらの制御モードでは総噴射量が増量されており、未燃炭化水素の発生量も増加する。つまり、未燃炭化水素がＥＧＲ管８に付着するのを防止するために、これらの制御モードではＥＧＲが使用されない。
【００４７】
図５は、自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域を示す図である。図５において、横軸はエンジン１の回転速度を示しており、縦軸は負荷（トルク）を示している。図５にエンジン１の出力特性カーブが描かれており、この出力特性カーブ内の領域が、自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域に分割されている。第１境界線Ｌ１は、自己再生領域と再生可能領域との境界を示している。第２境界線Ｌ２は、再生可能領域と再生不可能領域との境界を示している。第１境界線Ｌ１は、通常運転における触媒入口温度が活性化温度（３００℃）であるときの回転速度−トルクカーブを示している。つまり、自己再生領域は、触媒入口温度が活性化温度以上である領域を示している。回転速度およびトルクが自己再生領域内にあるとき、特別な制御を行うことなくフィルタ１９が再生されている。つまり、自己再生領域は、自己再生モードにおいて必ずフィルタ１９が再生される領域を示している。第２境界線Ｌ２は、通常運転における触媒入口温度が再生限界温度にあるときの回転速度−トルクカーブを示している。リセット再生モードの実行により触媒入口温度が上昇する。しかし、通常運転における触媒入口温度が低すぎるとリセット再生モードが実行されても触媒入口温度が活性化温度に到達しない。再生限界温度は、活性化温度に到達可能な触媒入口温度の下限値を示している。再生可能領域は、触媒入口温度が活性化温度より低く、再生限界温度以上である領域を示している。回転速度およびトルクが再生可能領域内にあるとき、アシスト再生モードまたはリセット再生モードが実行されれば、フィルタ１９の再生が可能である。再生不可能領域は、触媒入口温度が再生限界温度よりも低い領域を示している。回転速度およびトルクが再生不可能領域内にあるとき、アシスト再生モードおよびリセット再生モードのいずれが実行されても、フィルタ１９の再生は不可能である。
【００４８】
ステーショナリ再生モードでは、回転速度が所定回転速度Ｒ０に維持される。図５において、回転速度が所定回転速度Ｒ０以上である場合、再生不可能領域は存在しない。このため、ステーショナリ再生モードでは、触媒入口温度が必ず活性化温度に到達し、フィルタ１９の再生が必ず行われる。所定回転速度Ｒ０は、図５に示されるような実験的に得られた出力特性カーブに基づいて特定される。
【００４９】
図６を参照して、制御モードの変更に応じた堆積量の時間変化の一例を説明する。図６は、堆積量の時間変化の一例を示す図である。図６において、横軸はエンジン１の連続運転時間（ｈｒ）であり、縦軸は堆積量（ｇ／Ｌ）である。なお、説明の便宜を考慮して制御の遅れによる時間差は無視している。
【００５０】
時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで、自己再生モード（通常運転）が実行されており、堆積量が増加している。時刻Ｔ１に堆積量がアシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）に到達しており、制御モードが自己再生モードからアシスト再生モードに変更される。堆積量がアシストしきい値Ａ２以上になることは、アシスト再生モードの開始条件の１つである。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで、アシスト再生モードの制御により、堆積量が減少している。時刻Ｔ２に堆積量が許容しきい値Ａ１（６ｇ／Ｌ）に到達しており、制御モードがアシスト再生モードから自己再生モードに変更される。堆積量が許容しきい値Ａ１よりも小さくなることは、自己再生モードの開始条件の１つである。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで自己再生モードが実行されており、堆積量が増加する。また、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までアシスト再生モードが実行されており、堆積量が減少する。このように、基本的には、自己再生モードおよびアシスト再生モードが交互に繰り返し実行される。この結果、堆積量の増大が抑制される。
【００５１】
時刻Ｔ５は、時刻Ｔ４よりも後の時刻を示している。時刻Ｔ５から時刻Ｔ６まで自己再生モードが実行されており、堆積量が増加している。時刻Ｔ６に連続運転時間が許容連続時間Ｈｄ（１００時間）に到達しており、制御モードが自己再生モードからリセット再生モードに変更される。連続運転時間が許容連続時間Ｈｄを超えることは、リセット再生モードの開始条件の１つである。時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までリセット再生モードが実行されており、堆積量が大きく減少し、ほとんどゼロになっている。リセット再生モードが終了すると、連続運転時間が０時間にリセットされる。時刻Ｔ０および時刻Ｔ６は、連続運転時間が０時間の時刻を示している。
【００５２】
時刻Ｔ８は、時刻Ｔ７よりも後の時刻を示している。時刻Ｔ８から時刻Ｔ９まで制御モードが自己再生モードに保たれており、堆積量が増加している。時刻Ｔ９に堆積量がアシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）に到達しており、制御モードが自己再生モードからアシスト再生モードに変更される。時刻Ｔ９から時刻Ｔ１０まで制御モードがアシスト再生モードに保たれている。しかし、アシスト再生モードが実行されているにも拘わらず、堆積量が増加している。上述したように、例えば回転速度が低い場合にこのような状況が発生する。このため、時刻Ｔ１０に、堆積量がステーショナリしきい値Ａ３（１０ｇ／Ｌ）に到達しており、制御モードがアシスト再生モードからステーショナリ待機モードに変更される。ステーショナリ待機モードでは、ステーショナリ警告が発せられている。オペレータは、ステーショナリ警告に応じて、ステーショナリ再生モードを実行させるために例えば作業の中止を決定する。時刻Ｔ１１に、ステーショナリ再生モード指令が手動で入力されており、制御モードがステーショナリ待機モードからステーショナリ再生モードに変更される。時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までステーショナリ再生モードが実行されており、堆積量が大きく減少し、許容しきい値Ａ１（６ｇ／Ｌ）よりも小さくなっている。
【００５３】
次に、メンテナンス待機モードを説明する。制御モードがステーショナリ再生モードに変更されれば、通常、フィルタ１９の再生は確実に行われる。しかし、ステーショナリ再生モードへの変更は手動により行われる。このため、ステーショナリ再生モードが実行されないまま、エンジン１の駆動が継続すると、堆積量が過剰になってしまう。堆積量が過剰になっているときにリセット再生モードまたはステーショナリ再生モードが実行されると、フィルタ１９上のＰＭが連鎖的に燃焼する虞がある。以下、この連鎖的な燃焼を、急激な再生と呼ぶ。急激な再生に伴って高熱が発生するため、その高熱によりフィルタ１９が溶けてしまう、あるいは割れてしまう虞がある。そこで、過剰な堆積の発生時にフィルタ１９の再生を禁止するための制御モードとして、メンテナンス待機モードが設けられている。
【００５４】
堆積量がメンテナンスしきい値を超えている場合、制御モードがメンテナンス待機モードに変更される。メンテナンスしきい値Ａ４（１２ｇ／Ｌ）は、アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）およびステーショナリしきい値Ａ３（１０ｇ／Ｌ）よりも大きな値である。ステーショナリ待機モードと同様に、オペレータからの指令を待機するために、メンテナンス待機モードが設けられている。メンテナンス待機モードでは、ＥＣＵ５０は、メンテナンス警告を発するように、警告装置１５を作動させる。メンテナンス警告は、オペレータにエンジン１のメンテナンスの実行を促す警告である。ＥＣＵ５０は、具体的には警告ランプを点灯させる。オペレータはメンテナンス警告を受けると、必要に応じてエンジン１を搭載する作業車両を作業場所から別の場所に移動させ、エンジン１の駆動を停止させる。
【００５５】
図７は、制御モードの遷移を示すフロー図である。図７において、ＥＣＵ５０は、制御モードとして、自己再生モードＭ１、アシスト再生モードＭ２、リセット再生モードＭ３、ステーショナリ待機モードＭ４、ステーショナリ再生モードＭ５、およびメンテナンス待機モードＭ６のいずれか１つを選択する。各制御モードは、所定の開始条件が満たされると開始され、所定の終了条件が満たされると終了し、別の制御モードに移行する。基本的には、堆積量の増加または減少に伴って、制御モードの遷移が発生する。
【００５６】
図７において、実線および破線の矢印で示される条件は、堆積量の判定条件を含んでいる。堆積量の推定は、上述したように、計算式推定方法および差圧式推定方法に基づいて行われる。堆積量が増加すると差圧式推定方法による推定の精度は低下するため、堆積量が比較的大きい場合には差圧式推定方法は用いられない。一方、堆積量が比較的小さい場合には、計算式推定方法および差圧式推定方法の双方が用いられる。実線の矢印は、計算式推定方法および差圧式推定方法の双方が用いられる場合を示している。破線の矢印は、計算式推定方法のみが用いられる場合を示している。また、二点鎖線の矢印で示される条件は、堆積量以外の判定条件を示している。
【００５７】
エンジン１が起動されたとき、まず、自己再生モードＭ１が制御モードとして選択される。
【００５８】
自己再生モードＭ１において条件Ｃ１が満たされる場合、制御モードが自己再生モードＭ１からアシスト再生モードＭ２に変更される。条件Ｃ１は「堆積量≧アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）」である。アシスト再生モードＭ２において条件Ｃ２または条件Ｃ３が満たされる場合、制御モードは、アシスト再生モードＭ２から自己再生モードＭ１に変更される。条件Ｃ２は「アシスト再生モードＭ２の実行時間≧所定時間Ｈ２ａ（３０分）」である。条件Ｃ３は、「堆積量＜許容しきい値Ａ１（６ｇ／Ｌ）」である。
【００５９】
自己再生モードＭ１において条件Ｃ４が満たされる場合、制御モードが自己再生モードＭ１からリセット再生モードＭ３に変更される。条件Ｃ４は「連続運転時間≧許容連続時間Ｈｄ（１００時間）」である。アシスト再生モードＭ２において条件Ｃ５または条件Ｃ６が満たされる場合、制御モードがアシスト再生モードＭ２からリセット再生モードＭ３に変更される。条件Ｃ５は「連続運転時間≧許容連続時間Ｈｄ（１００時間）」である。条件Ｃ６は「堆積量≧アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）、かつアシスト再生モードＭ２の実行時間≧所定時間Ｈ２ｃ（１０分）」である。また、リセット再生モードＭ３において条件Ｃ７または条件Ｃ８が満たされる場合、制御モードがリセット再生モードＭ３から自己再生モードＭ１に変更される。条件Ｃ７は「リセット再生モードの有効時間≧所定時間Ｈ３ｂ（２５分）」である。リセット再生モードＭ３の有効時間は、リセット再生モードＭ３の実行中にフィルタ入口温度がリセット目標温度（６００℃）以上に保たれる時間を示している。ＥＣＵ５０は、フィルタ入口温度センサ３５の検出情報に基づいて、有効時間を計測する。条件Ｃ８は「リセット再生モードの実行時間≧所定時間Ｈ３ａ（３０分）」である。
【００６０】
アシスト再生モードＭ２において条件Ｃ９が満たされる場合、制御モードがアシスト再生モードＭ２からステーショナリ待機モードＭ４に変更される。条件Ｃ９は「堆積量≧ステーショナリしきい値Ａ３（１０ｇ／Ｌ）」である。リセット再生モードＭ３において条件Ｃ１０または条件Ｃ１１が満たされる場合、制御モードがリセット再生モードＭ３からステーショナリ待機モードＭ４に変更される。条件Ｃ１０は「堆積量≧ステーショナリしきい値Ａ３（１０ｇ／Ｌ）」である。条件Ｃ１１は「堆積量≧アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）、かつリセット再生モードの実行時間≧所定時間Ｈ３ｃ（１０分）」である。
【００６１】
ステーショナリ待機モードＭ４において条件Ｃ１２が満たされる場合、制御モードはステーショナリ待機モードＭ４からステーショナリ再生モードＭ５に変更される。条件Ｃ１２は「ステーショナリ再生モード指令：有」であり、オペレータによってステーショナリ再生ボタン１６を介してステーショナリ再生指示が入力されることを示している。
【００６２】
ステーショナリ再生モードＭ５において条件Ｃ１３または条件Ｃ１４が満たされる場合、制御モードはステーショナリ再生モードＭ５から自己再生モードＭ１に変更される。条件Ｃ１３は「ステーショナリ再生モードＭ５の有効時間≧所定時間Ｈ５ｂ（２５分）」である。ステーショナリ再生モードＭ５の有効時間は、ステーショナリ再生モードＭ５においてフィルタ入口温度がステーショナリ目標温度（６００℃）以上に保たれる時間を示している。条件Ｃ１４は「ステーショナリ再生モードＭ５の実行時間≧所定時間Ｈ５ａ（３０分）」である。なお、ステーショナリ再生モードＭ５では回転速度が所定回転速度（２２００ｒｐｍ）に保たれているため、外気温度が特別に低い場合などを除き、条件Ｃ１３が満たされる。
【００６３】
ステーショナリ待機モードＭ４において条件Ｃ１５または条件Ｃ１６が満たされる場合、制御モードはステーショナリ待機モードＭ４からメンテナンス待機モードＭ６に変更される。条件Ｃ１５は「ステーショナリ待機モードＭ４の実行時間≧所定時間Ｈ４ａ（１０時間）」である。条件Ｃ１６は「堆積量≧リカバリしきい値Ａ４（１２ｇ／Ｌ）」である。また、ステーショナリ再生モードＭ５において条件Ｃ１７が満たされる場合、制御モードはステーショナリ再生モードＭ５からメンテナンス待機モードＭ６に変更される。条件Ｃ１７は「堆積量≧アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）、かつステーショナリ再生モードの実行時間≧所定時間Ｈ５ａ（３０分）」である。
【００６４】
図８は、再生要求に基づいて実行される処理フローを示すフロー図である。図８のフロー図に含まれる各処理（ステップ）は、ＥＣＵ５０が実行する処理である。ステップＳ１はエンジン１の始動を示している。ステップＳ１の次にステップＳ２が実行される。ステップＳ２では、再生要求が発生しているか否かが判定される。再生要求は、上述の各再生モードの開始条件が満たされると発生し、各再生モードの終了条件が満たされると消失する。再生要求は、開始条件が満たされている再生モードの実行をＥＣＵ５０に求める。例えば、アシスト再生モードの開始条件が満たされる場合、アシスト再生モードの実行を求める再生要求が発生する。同様に、リセット再生モードの実行を求める再生要求や、ステーショナリ再生モードの実行を求める再生要求も存在する。再生要求が発生している場合、ステップＳ３が実行され、再生要求が発生していない場合、ステップＳ４が実行される。
【００６５】
ステップＳ３では、エンジン１の運転モードが再生運転モードに移行し、ステップＳ４では、エンジン１の運転モードが通常運転モードに移行する。運転モードは、通常運転モードおよび再生運転モードのいずれか一方を取る。通常運転モードは、再生要求が発生していない運転モードであり、再生運転モードは、再生要求が発生している運転モードである。運転モードが通常運転モードにあるとき、制御モードは、自己再生モード、ステーショナリ待機モード、およびメンテナンス待機モードのいずれか１つに保たれている。一方、運転モードが再生運転モードにあるとき、制御モードは、自己再生モード、アシスト再生モード、リセット再生モード、およびステーショナリ再生モードのいずれか１つに保たれている。このため、自己再生モードは、通常運転モードおよび再生運転モードのどちらにも発生しうる。
【００６６】
ステップＳ３において、運転モードは通常運転モードから再生運転モードへ移行する。ステップＳ３の段階では、制御モードは自己再生モードに保たれている。
【００６７】
ステップＳ３の後に、ステップＳ５が実行される。ステップＳ５では、冷却水温度が暖機水温（６０℃）以上であるか否かが判定される。暖機水温は、エンジン１が暖機状態にあるとみなされるときの冷却水温度であり、本実施形態では６０℃である。また、暖機水温は、アイドル運転が継続することによって冷却水温度が収束するアイドル水温よりも所定温度幅だけ高い。アイドル水温は例えば４０℃であり、所定温度幅は２０℃である。冷却水温度が６０℃より低い場合、ステップＳ６が実行され、冷却水温度が６０℃以上である場合、ステップＳ７が実行される。
【００６８】
ステップＳ６では、ＥＣＵ５０は、排気スロットル弁６の固定制御を開始する。固定制御では、排気経路５の開度が最大開度になるように、排気スロットル弁６が制御される。なお、運転モードが通常運転モードにあるとき、排気経路５の開度は最大開度に固定されている。このため、運転モードが通常運転モードから再生モードに変更されても、制御モードが自己再生モードに保たれている限り、排気経路５の開度は変更されない。
【００６９】
ステップＳ６の後に、ステップＳ３、Ｓ５が実行される。冷却水温度が６０℃を超えるまで、ステップＳ６、Ｓ５が繰り返し実行される。ステップＳ７が実行されることなくステップＳ６、Ｓ５が繰り返し実行されている間、制御モードは自己再生モードに保たれている。このため、冷却水温度が６０℃より低い間、排気経路５の開度が最大開度に保たれる。これは、例えば、始動直後のようにエンジン１が冷態状態にあるときに再生要求が発生し、その再生要求に対応する再生モードの実行を待機しながら自己再生モードが実行されている状況を指している。
【００７０】
ステップＳ７では、冷却水温度が６０℃を超えているため、再生要求に対応する再生モードが開始される。つまり、ＥＣＵ５０は、燃料噴射制御、吸気スロットル弁３の制御、および排気スロットル弁６の可変制御を開始する。燃料噴射制御では、再生モードに対応する燃料噴射パターンが設定される。吸気スロットル弁３の制御では、吸気経路２の開度が通常運転における開度よりも小さくされる。排気スロットル弁６の可変制御では、排気経路５の開度が可変に制御される。
【００７１】
図９は、開度マップの一例を示す図である。排気スロットル弁６の可変制御は、開度マップに基づいて行われる。図９において、横軸はエンジン１の回転速度を示しており、縦軸は１サイクルにおける総噴射量を示している。図９に描かれる曲線は、等開度線、すなわち同一の開度に対応する回転速度および総噴射量を要素とする２次元座標の集合である。開度マップは、エンジン１の回転速度、総噴射量、および開度の対応関係を示している。開度マップは、総噴射量が減少するにつれて開度が小さくなるように設定されている。排気経路５の開度が小さくなるとエンジン１に掛かる負荷が増大し、回転速度を一定に保つように制御されている場合、総噴射量の増大を招く。つまり、開度マップは、総噴射量の減少に応じて総噴射量を増大させるように、設定されている。
【００７２】
排気経路５の開度は、開度マップに基づいて、回転速度および総噴射量に対応するように変更される。開度マップはＥＣＵ５０に記憶されている。ＥＣＵ５０は、回転速度センサ５１で得られた検出値および自らが設定した総噴射量に基づいて、排気スロットル弁６を制御する。
【００７３】
再び図８を参照する。排気スロットル弁６の可変制御が開始されると、ステップＳ８が実行される。ステップＳ８では、再生要求に対応する再生モードが終了しているか否かが判定される。再生モードが終了している場合、ステップＳ４が実行され、再生モードが終了していない場合、ステップＳ５が実行される。再生モードが終了するまで、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ８が繰り返し実行され、運転モードが再生運転モードに保たれる。
【００７４】
ステップＳ４では、運転モードが通常運転モードに移行する。通常運転モードでは、制御モードが基本的に自己再生モードに変更される。なお、堆積量の大きさや再生モードの実行時間などに応じて、制御モードが、自己再生モードの代わりに、ステーショナリ待機モードまたはメンテナンス待機モードに変更される場合もある。ステップＳ４の後に、再びステップＳ２が実行される。再生要求が発生しない限り、ステップＳ２、Ｓ４が繰り返し実行され、運転モードが通常運転モードに保たれる。
【００７５】
図１０は、再生運転モードにおける排気スロットル弁６の制御の一例を示す図である。図１０は、再生運転モードにおける、負荷、冷却水温度、および排気経路５の開度の時間変化を示している。縦軸は、負荷、冷却水温度、および排気経路５の開度を示しており、横軸は時間を示している。
【００７６】
図１０に示される期間の間、運転モードは、再生運転モードに保たれている。つまり、この間、再生要求が発生している。時刻Ｔ２０以前は、非アイドル運転が実行されており、走行又は作業によりエンジン１に一定の負荷が発生している。非アイドル運転は、アイドル運転ではない運転を示している。時刻Ｔ２０以前にエンジン１は暖機状態にあり、冷却水温度は６０℃以上の温度である。このため、排気経路５の開度の可変制御が実行されている。図１０の斜線領域は、開度マップに基づく開度の可変制御が実行されている領域を示している。
【００７７】
時刻Ｔ２０において、負荷は、アイドル運転時における負荷にまで低下している。これは例えば、エンジン１の運転がアイドル運転になるように指令された結果である。このとき、１サイクルにおける総噴射量も大きく減少している。上述したように、総噴射量が減少するにつれて開度が小さくなるように開度マップが設定されている。このため、負荷（総噴射量）の急激な減少に伴って、開度が急激に小さくなっている。
【００７８】
時刻Ｔ２０から時刻Ｔ２１にかけて、負荷および開度はそれぞれ一定に保たれている。一方、冷却水温度は、時刻Ｔ２０の時点では急激に低下しないが、時間が経過するにつれて徐々に低下する。これは、総噴射量の減少に伴って、冷却水を加熱する熱量が減少するためである。
【００７９】
時刻Ｔ２１に、冷却水温度は６０℃に到達している。時刻Ｔ２０から時刻Ｔ２１までの間、冷却水温度は６０℃以上であるので、図８のステップＳ７に示されるように排気スロットル弁６の可変制御が実行されている。一方、時刻Ｔ２１に冷却水温度は６０℃よりも低くなっているので、図８のステップＳ６に示されるように排気スロットル弁６の固定制御が開始される。時刻Ｔ２１移行に回転速度またはトルクの発生により負荷が増大しない限り、冷却水温度は６０℃を超えることはなく、排気スロットル弁６の固定制御が継続する。排気経路５の開度が緩やかに変更されるように排気スロットル弁６は構成されており、排気スロットル弁６の実際の開度が目標開度に到達するまでに一定の時間を要する。時刻Ｔ２１より後の時刻Ｔ２２に、排気経路５の開度は最大開度に到達している。
【００８０】
つまり、再生運転モードが実行されているときに非アイドル運転が終了してアイドル運転が開始されると、冷却水温度が暖機水温に低下するまでアイドル運転の実行中に、排気経路５の開度が可変に制御される。逆の場合も同様である。再生運転モードが実行されているときにアイドル運転が終了して非アイドル運転が開始されると、冷却水温度が暖機水温に上昇するまで非アイドル運転の実行中に、排気経路５の開度が最大開度に保たれる。
【００８１】
本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、次の構成により、次の効果を有している。
【００８２】
（１）本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、エンジン１の排気経路５内に配置されている酸化触媒１８およびフィルタ１９と、前記排気経路５の開度を変更する排気スロットル弁６と、前記排気スロットル弁６を制御するように構成されている制御装置（ＥＣＵ５０）と、を備えている。前記フィルタ１９の再生要求が発生しかつ前記エンジン１の冷却水温度が暖機水温（６０℃）よりも低いとき、前記排気経路５の開度が最大開度に保たれる。前記再生要求が発生しかつ前記冷却水温度が前記暖機水温以上であるとき、前記排気経路５の開度が可変に制御される。前記暖機水温は、前記エンジン１が暖機状態にあるとみなされるときの前記冷却水温度である。前記フィルタ１９の再生要求が発生しているときに非アイドル運転が終了してアイドル運転が開始されると、前記冷却水温度が前記暖機水温に低下するまで前記アイドル運転の実行中に、前記排気経路５の開度が可変に制御される。前記フィルタ１９の再生要求が発生しているときに前記アイドル運転が終了して前記非アイドル運転が開始されると、前記冷却水温度が前記暖機水温に上昇するまで前記非アイドル運転の実行中に、前記排気経路５の開度が最大開度に保たれる。
【００８３】
冷却水温度が暖機水温よりも低い冷態時には、多量の未燃炭化水素が発生するため、排気経路５の開度が長時間変更されない場合、排気スロットル弁６が膠着しやすい。本実施形態では、アイドル運転時を含む冷態時に、排気経路５が完全に開かれている。排気スロットル弁６が膠着したとしても、排気経路５が完全に開かれているため、排気絞りによる負荷は発生していない。このため、回転速度および／またはトルクを上昇させるような負荷が突然発生しても、それ以上の大きな負荷がエンジン１に掛かることはない。また、冷却水温度が暖機水温以上の温度である暖態時には、排気経路５の開度が可変に制御されており、エンジン１に負荷を掛けることによって初期排気温度を上昇させることができる。
【００８４】
このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、排気経路５の開度の変更によりエンジン１に負荷を掛けることを可能としながら、排気スロットル弁６が膠着したとしてもエンジン１に過剰な負荷が掛かることを防止できる。
【００８５】
（２）前記排気ガス浄化装置は、燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置１３を備えている。前記制御装置（ＥＣＵ５０）は、前記燃料噴射パターンを設定するように構成されている。前記フィルタ１９の再生要求が発生しかつ前記冷却水温度が前記暖機水温以上であるとき、再生モードが実行される。
【００８６】
再生モードは、アシスト再生モード、リセット再生モード、またはステーショナリ再生モードのいずれか１つである。再生モードでは、昇温パターンが設定される。前記昇温パターンは、圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増やされている前記燃料噴射パターンである。
【００８７】
このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、エンジン１が暖態状態になると、燃料噴射パターンの変更によりフィルタ１９を効率的に再生できる。
【００８８】
（３）前記排気経路５の前記開度は、前記総噴射量が減少するにつれて小さくされる。
【００８９】
総噴射量が減少する初期排気温度の低下時に、開度を小さくすることによって総噴射量を増大させるようにエンジン１に負荷が加えられる。このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、初期排気温度の上昇速度を高めることができる。
【００９０】
（４）前記制御装置（ＥＣＵ５０）は、前記エンジン１の回転速度、前記総噴射量、及び前記排気経路５の前記開度の対応関係を示す開度マップを記憶している。前記排気経路５の前記開度は、前記開度マップに基づいて、前記回転速度及び前記総噴射量に対応する開度に変更される。
【００９１】
このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、エンジン１の運転状態に応じて開度を多段階に設定できる。
【００９２】
本実施形態に係るエンジン１は、次の変形を採用できる。
【００９３】
エンジン１において、過給機１０およびＥＧＲ装置（ＥＧＲ管８、ＥＧＲスロットル弁９、ＥＧＲクーラー２４）は、必須の構成要素ではない。エンジン１は、過給機１０および／またはＥＧＲ装置を備えていなくても良い。エンジン１が過給機１０および／またはＥＧＲ装置を備えていない場合、吸気温度は環境温度に概ね等しく、初期排気温度は触媒入口温度に概ね等しい。
【符号の説明】
【００９４】
１  エンジン
５  排気経路
６  排気スロットル弁
１３  燃料噴射装置
１８  酸化触媒
１９  フィルタ
５０  ＥＣＵ（制御装置）
【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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【図９】
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【図１０】
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