(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタにＰＭが堆積することによる圧力損失の増加を抑制することを目的とする。【解決手段】本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、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フィルタを備え、前記フィルタが初期状態にある時から前記フィルタにおけるアッシュ堆積量が所定アッシュ堆積量に達するまでの間に、内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量が基準量よりも増大するアッシュ量増大制御を実行する。【選択図】図３
2014141890.tif 000002
【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フィルタを備え、
前記フィルタが初期状態にある時から前記フィルタにおけるアッシュ堆積量が所定アッシュ堆積量に達するまでの間に、内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量が基準量よりも増大するアッシュ量増大制御を実行する内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記アッシュ量増大制御が、内燃機関の筒内負圧を大きくする制御であって、
前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ないときは前記アッシュ量増大制御の実行を禁止する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記所定アッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量であって、
前記フィルタにおけるアッシュ堆積量が、前記第一所定アッシュ堆積量より多く且つアッシュ堆積量の許容範囲の上限値より少ない第二所定アッシュ堆積量以上となった場合、内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量が前記基準量よりも少なくなるアッシュ量低減制御を実行する請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記フィルタにおけるアッシュ堆積量が前記第二所定アッシュ堆積量以上であるか否かを、内燃機関を搭載した車両の総走行距離が所定判別距離に達した時に判別する請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記アッシュ量低減制御が、内燃機関の筒内負圧を小さくする制御であって、
前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ないときは前記アッシュ量低減制御の実行を禁止する請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記フィルタにおけるアッシュ堆積量が前記所定アッシュ堆積量に達するまでの間に、前記フィルタに流入する排気の流量を基準流量よりも低減させる排気流量低減制御を実行する請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記フィルタの温度を上昇させることで、前記フィルタに堆積したアッシュ以外の粒子状物質を酸化させて除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生処理実行部をさらに備え、
前記アッシュ量増大制御の実行開始の時点から、該アッシュ量増大制御の実行終了後に実行される前記フィルタ再生処理の実行終了までの間、前記排気流量低減制御を実行する請求項６に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記内燃機関がガソリンエンジンである請求項１から７に記載の内燃機関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、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路には、排気に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集するためのフィルタが設けられる場合がある。フィルタには、捕集されたＰＭが徐々に堆積する。フィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該フィルタより上流側の排気圧力が上昇する。そのため、内燃機関での圧力損失が増大する。
【０００３】
また、ＰＭには、未燃燃料成分や煤等の他に、内燃機関の潤滑油由来の金属化合物からなるアッシュが含まれている。
【０００４】
特許文献１には、フィルタにおけるＰＭ堆積量が閾値を超える度に、ＰＭを燃焼させるためにフィルタを所定温度で熱処理する粒子状物質処理工程と、所定温度よりも高い温度でフィルタを熱処理してフィルタに捕集されているアッシュをシュリンクさせるアッシュ処理工程とを備えるアッシュ処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２９９２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタにＰＭが堆積することによる圧力損失の増加を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
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フィルタを備え、
前記フィルタが初期状態にある時から前記フィルタにおけるアッシュ堆積量が所定アッシュ堆積量に達するまでの間に、内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量が基準量よりも増大するアッシュ量増大制御を実行する。
【０００８】
フィルタにおいて、ＰＭは、該フィルタの隔壁に形成された細孔内およびフィルタの隔壁の表面に堆積する。以下、フィルタの隔壁に形成された細孔内にＰＭが堆積することを内部堆積と称し、フィルタの隔壁の表面上にＰＭが堆積することを表層堆積と称する。
【０００９】
ここで、ＰＭの内部堆積の方が、表層堆積に比べて圧力損失に与える影響が大きい。即ち、同一量のＰＭが内部堆積した場合と表層堆積した場合との圧力損失を比較した場合、内部堆積した場合の方が圧力損失がより大きくなる。
【００１０】
本発明においては、フィルタが初期状態にある時から該フィルタにおけるアッシュ堆積量が所定アッシュ堆積量に達するまでの間に、内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量が基準量よりも増大するアッシュ量増大制御が実行される。ここで、基準量とは、アッシュ量増大制御が実行されずに内燃機関が通常運転された場合に、該内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量のことである。
【００１１】
アッシュ量増大制御が実行されると、フィルタに流入するアッシュの量が増加する。フィルタに流入したアッシュはある程度内部堆積もするが、その流入量が増加されることでアッシュの表層堆積が促進される。そのため、フィルタが初期状態にある時からアッシュ量増大制御が実行されると、フィルタの隔壁の表面上にアッシュの堆積層が形成される。
【００１２】
フィルタの隔壁の表面上にアッシュの堆積層が形成されると、それ以降はＰＭが隔壁の細孔内に入り込み難くなる。そのため、ＰＭの内部堆積が促進され難くなる。従って、本発明によれば、フィルタにＰＭが堆積することによる圧力損失の増加を抑制することができる。
【００１３】
ただし、アッシュはアッシュ以外のＰＭに比べて融点が高いため、一旦堆積すると除去され難い。そのため、本発明においては、アッシュの過堆積を抑制すべく、アッシュ量増大制御を実行する時期は、フィルタにおけるアッシュ堆積量が所定アッシュ堆積量に達するまでの間とする。ここで、所定アッシュ堆積量とは、フィルタの隔壁の表面上にある程度のアッシュの堆積層が形成されたと判断できる堆積量であって、実験等に基づいて予め定められた値である。
【００１４】
本発明において、アッシュ量増大制御は、内燃機関の筒内負圧を大きくする制御であってもよい。内燃機関の筒内負圧が大きくなると、ボア壁面とピストンの外周面との間を通って気筒内に引き込まれる潤滑油の量が増加する。その結果、アッシュの生成量が増加するため、内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量も増加する。
【００１５】
ただし、アッシュ量増大制御がこのような制御である場合、該アッシュ量増大制御を実行すると潤滑油の消費量が増加する。また、フィルタにおけるＰＭ堆積量が非常に少ない状態では、アッシュがフィルタの隔壁に形成された細孔をすり抜け易い。そのため、このような状態の時にアッシュ量増大制御を実行しても、アッシュの堆積層は形成され難い。
【００１６】
そこで、本発明においては、フィルタにおけるＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ないときはアッシュ量増大制御の実行を禁止してもよい。ここで、所定ＰＭ堆積量とは、アッシュがフィルタの隔壁に形成された細孔をすり抜けることが抑制される程度のＰＭ堆積量であって、実験等に基づいて予め定められた値である。
【００１７】
これによれば、フィルタにおけるアッシュ堆積量が所定アッシュ堆積量に達していない場合であっても、アッシュの堆積層が形成され難いときは、アッシュ量増大制御の実行が禁止される。従って、アッシュ量増大制御の実行に伴う潤滑油の消費量の増加を抑制することができる。
【００１８】
本発明において、前記所定アッシュ堆積量を第一所定アッシュ堆積量とすると、フィルタにおけるアッシュ堆積量が、該第一所定アッシュ堆積量より多く且つアッシュ堆積量の許容範囲の上限値より少ない第二所定アッシュ堆積量以上となった場合、内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量が前記基準量よりも少なくなるアッシュ量低減制御を実行してもよい。
【００１９】
フィルタにおけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達すると、それ以降はアッシュ量増大制御は行われない。しかしながら、フィルタにおけるアッシュ堆積量はその後も徐々に増加する。そして、上記によれば、フィルタにおけるアッシュ堆積量が許容範囲の上限値より少ない第二所定アッシュ堆積量に達するとアッシュ量低減制御が実行される。アッシュ量低減制御が実行されると、フィルタに流入するアッシュの量が減少する。従って、アッシュ堆積量が許容範囲の上限値に達する前に、アッシュ堆積量の増加速度を低減させることができる。そのため、フィルタにおけるアッシュの過堆積を抑制すること
ができる。
【００２０】
また、フィルタにおけるアッシュ堆積量が第二所定アッシュ堆積量以上であるか否かを判別する時期を、内燃機関を搭載した車両の総走行距離が所定判別距離に達した時としてもよい。この場合、第二所定アッシュ堆積量は所定判別距離に応じて設定される。
【００２１】
本発明において、アッシュ量低減制御は、内燃機関の筒内負圧を小さくする制御であってもよい。内燃機関の筒内負圧が小さくなると、ボア壁面とピストンの外周面との間を通って気筒内に引き込まれる潤滑油の量が減少する。その結果、アッシュの生成量が減少するため、内燃機関から排出される排気に含まれるアッシュの量も減少する。
【００２２】
ただし、アッシュ量低減制御がこのような制御である場合、該アッシュ量低減制御を実行するとエンジンブレーキの効果が小さくなる（即ち、エンジンブレーキの効きが弱くなる）。そこで、本発明においては、フィルタにおけるＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ないときはアッシュ量低減制御の実行を禁止してもよい。ここで、所定ＰＭ堆積量とは、上述した所定ＰＭ堆積量と同様、アッシュがフィルタの隔壁に形成された細孔をすり抜けることが抑制される程度のＰＭ堆積量であって、実験等に基づいて予め定められた値である。
【００２３】
これによれば、フィルタにおけるアッシュ堆積量が第二所定アッシュ堆積量以上であっても、アッシュ堆積量が増加し難いときは、アッシュ量低減制御の実行が禁止される。従って、エンジンブレーキの効果が小さくなる時期の発生頻度を抑制することができる。
【００２４】
また、フィルタに流入する排気の流量が多い場合、フィルタの上流部分よりもその下流部分にアッシュがより堆積し易くなる。そこで、本発明においては、フィルタにおけるアッシュ堆積量が所定アッシュ堆積量（第一所定アッシュ堆積量）に達するまでの間に、フィルタに流入する排気の流量を基準流量よりも低減させる排気流量低減制御を実行してもよい。ここで、基準流量とは、排気流量低減制御が実行されずに内燃機関が通常運転された場合に、フィルタに流入する排気の流量のことである。
【００２５】
これによれば、アッシュ量増大制御を実行することで増大したフィルタ内のアッシュが、該フィルタの下流部分に集中して堆積することを抑制することができる。そのため、フィルタの上流側部分から下流側部分にかけて、フィルタの隔壁の表面上にアッシュの堆積層をより均一に形成することができる。アッシュによるフィルタ閉塞リスクを考慮すると、アッシュ堆積量は少ない程良く、フィルタの隔壁の表面上にアッシュの堆積層をより均一に形成することにより、ＰＭの内部堆積をより効果的に抑制することができる。
【００２６】
ここで、内燃機関においては排気流量低減制御を長期間継続して実行することが困難な場合がある。また、フィルタの温度を上昇させることで、フィルタに堆積したアッシュ以外のＰＭを酸化させて除去するフィルタ再生処理が実行されている時は、フィルタが高温となるため、アッシュが凝集して安定した状態となり易い。
【００２７】
そこで、本発明に係る排気浄化システムがフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生処理実行部をさらに備えている場合は、排気流量低減制御の実行期間を、アッシュ量増大制御の実行開始の時点から、該アッシュ量増大制御の実行終了後に実行されるフィルタ再生処理の実行終了までの間としてもよい。これによれば、フィルタに流入したアッシュが凝集するタイミング、即ちアッシュの堆積層が安定して形成され易いタイミングでフィルタに流入する排気の流量が低減される。従って、フィルタの隔壁の表面上にアッシュの堆積層をより均一に形成することが可能となる。
【００２８】
本発明に係る内燃機関は、ガソリンエンジンであってもよい。ガソリンエンジンは、排気に含まれるＰＭ全体の量はディーゼルエンジンに比べて少ないが、ＰＭに含まれるアッシュの割合はディーゼルエンジンに比べて高い。そのため、本発明に係る内燃機関がガソリンエンジンである場合、上述した各制御を実行した際の効果をより好適に得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、フィルタにＰＭが堆積することによる圧力損失の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】フィルタにおけるＰＭ堆積量と圧力損失との関係を示す図である。
【図３】実施例１に係るアッシュ量増大制御のフローを示すフローチャートである。
【図４】実施例２に係るアッシュ量増大制御のフローを示すフローチャートである。
【図５】実施例３に係るアッシュ量低減制御のフローを示すフローチャートである。
【図６】車両の総走行距離に対するフィルタにおけるアッシュ堆積量の推移を示す図である。
【図７】実施例４に係るアッシュ量低減制御のフローを示すフローチャートである。
【図８】アッシュ量増大制御を実行することでフィルタの隔壁の表面上に形成されるアッシュの堆積層の状態を示す図である。図８（ａ）は、排気流量低減制御を実行していない場合のアッシュの堆積層の状態を示しており、図８（ｂ）は、実施例５に係る排気流量低減制御を実行した場合のアッシュの堆積層の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３２】
＜実施例１＞
［内燃機関の吸排気系の概略構成］
ここでは、本発明を、車両駆動用のガソリンエンジンの排気浄化システムに適用した場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明は、ディーゼルエンジン等の排気浄化システムにも適用することができる。
【００３３】
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。
【００３４】
吸気通路２には、エアフローメータ４、スロットル弁５、及び吸気圧センサ１６が設けられている。エアフローメータ４は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁５は、吸気通路２の流路断面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を調節する。吸気圧センサ１６は、スロットル弁５よりも下流側の吸気通路２内の圧力を検出する。
【００３５】
排気通路３には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ６が設けられている。フィルタ６は、多孔質材からなる隔壁によって区画され該フィルタ６の軸方向に延びる複数のセルを有するウォールフロー型のフィルタである。フィルタ６より上流側の排気通路３には、前段触媒として酸化触媒７が設けられている。尚、前段触媒は、酸化触媒に限られるものではなく、酸化機能を有する触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）であればよい。酸化触媒
７より上流側の排気通路３には燃料添加弁８が設けられている。燃料添加弁８は排気中に燃料を添加する。
【００３６】
また、排気通路３には差圧センサ１３及び排気温度センサ１４が設けられている。差圧センサ１３は、フィルタ６より上流側の排気圧力とフィルタ６より下流側の排気圧力との差（以下、前後差圧と称する）を検出する。排気温度センサ１４は、フィルタ６より下流側の排気通路３に設けられており、排気の温度を検出する。
【００３７】
内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４、吸気圧センサ１６、差圧センサ１３、及び排気温度センサ１４等の各センサが電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０には、クランク角センサ１１、アクセル開度センサ１２、及びオイルセンサ１５が電気的に接続されている。クランク角センサ１１は、内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１２は、内燃機関１が搭載された車両のアクセル開度センサを検出する。オイルセンサ１５は、内燃機関１のオイルパンにおける潤滑油の残量を検出する。そして、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ１１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出することができる。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出することができる。
【００３８】
さらに、ＥＣＵ１０には、スロットル弁５及び燃料添加弁８が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ１０によって、これらの装置の動作が制御される。
【００３９】
［フィルタ再生処理］
例えば、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁８から燃料を添加することでフィルタ再生処理を実行する。フィルタ６には、該フィルタ６に捕集されたＰＭが徐々に堆積する。フィルタ再生処理は、このフィルタ６に堆積したＰＭを除去するための制御である。
【００４０】
燃料添加弁８から燃料が添加されると、該燃料が酸化触媒７に供給される。酸化触媒７に供給された燃料は該酸化触媒７によって酸化し、それによって酸化熱が生じる。この酸化熱によってフィルタ６に流入する排気の温度が上昇し、それによってフィルタ６が昇温する。その結果、フィルタ６に堆積したＰＭが酸化され除去される。
【００４１】
フィルタ再生処理では、燃料添加弁８からの燃料添加量を調節することで、フィルタ６の温度を所定の目標温度に制御する。この目標温度は、ＰＭの酸化が促進される温度であって且つフィルタ６の破損及び溶損を抑制することが可能な温度であり、実験等に基づいて予め定められている。尚、フィルタ６の温度は排気温度センサ１４の検出値に基づいて推定することができる。
【００４２】
ただし、ＰＭに含まれるアッシュは他のＰＭに比べて融点が高いため、フィルタ再生処理を実行しても除去され難い。そのため、フィルタ６に一旦堆積したアッシュは堆積したままとなる。
【００４３】
尚、本実施例においては、ＥＣＵ１０は、差圧センサ１３によって検出されるフィルタ６の前後差圧に基づいてフィルタ６におけるＰＭ堆積量を推定する。フィルタ６におけるＰＭ堆積量が増加すると、フィルタ６の前後差圧が大きくなる。そのため、フィルタ６の前後差圧に基づいてフィルタ６におけるＰＭ堆積量を推定することができる。また、内燃機関１の運転状態に基づいてフィルタ６に流入するＰＭ量を推定し、該ＰＭ流入量を積算することでフィルタ６におけるＰＭ堆積量を推定することもできる。また、フィルタ６より下流側の排気通路３に排気中のＰＭを検出するＰＭセンサを設け、該ＰＭセンサの検出
値を用いてフィルタ６におけるＰＭ堆積量を推定することもできる。そして、前回のフィルタ再生処理の実行終了後、ＰＭ堆積量の推定値がフィルタ再生処理の実行開始の閾値以上となった時にフィルタ再生処理を再度実行する。
【００４４】
［アッシュ量増大制御］
上記のようなフィルタ再生処理が実行されていない間においては、フィルタ６におけるＰＭ堆積量は徐々に増加する。フィルタ６におけるＰＭ堆積量が増加すると、該フィルタ６より上流側の排気圧力が上昇する。そのため、内燃機関１での圧力損失が増大する。
【００４５】
図２は、フィルタにおけるＰＭ堆積量と圧力損失との関係を示す図である。図２において、横軸はフィルタにおけるＰＭ堆積量を表しており、縦軸は圧力損失を表している。また、図２において、実線は、従来の両者の関係を示しており、破線は、後述するような本実施例に係るアッシュ量増大制御を実行した場合の両者の関係を示している。
【００４６】
フィルタにおけるＰＭの堆積には、フィルタの隔壁に形成された細孔内に堆積する内部堆積と、フィルタの隔壁の表面に堆積する表層堆積とがある。そして、図２における実線で示すように、ＰＭの内部堆積の方が、表層堆積に比べて圧力損失に与える影響が大きい。即ち、同一量のＰＭが内部堆積した場合と表層堆積した場合との圧力損失を比較した場合、内部堆積した場合の方が圧力損失がより大きくなる。そのため、ＰＭの内部堆積の増加を抑制すれば、圧力損失の増加を抑制することができる。
【００４７】
そこで、本実施例では、フィルタ６におけるＰＭの内部堆積の増加を抑制すべく、フィルタ６が初期状態（即ち、フィルタ６が車両に取り付けられた当初の状態であって、ＰＭ堆積量が略零の状態）にある時から該フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達するまでの間に、内燃機関１から排出される排気に含まれるアッシュの量が基準量よりも増大するアッシュ量増大制御を実行する。
【００４８】
ここで、基準量とは、アッシュ量増大制御が実行されずに内燃機関１が通常運転された場合に、該内燃機関１から排出される排気に含まれるアッシュの量のことである。尚、この基準量は、通常運転としては内燃機関から排出されるアッシュの量が最大になる運転状態で内燃機関１が運転された場合のアッシュの量であってもよい。
【００４９】
アッシュ量増大制御が実行されると、フィルタ６に流入するアッシュの量が増加する。フィルタ６に流入したアッシュはある程度内部堆積もするが、その流入量が増加されることでフィルタ６におけるアッシュの表層堆積が促進される。そのため、フィルタ６が初期状態にある時からアッシュ量増大制御が実行されると、ＰＭの内部堆積量が比較的少ないうちにフィルタ６の隔壁の表面上にアッシュの堆積層が形成される。
【００５０】
フィルタ６の隔壁の表面上にアッシュの堆積層が形成されると、それ以降はＰＭが隔壁の細孔内に入り込み難くなる。そのため、ＰＭの内部堆積が促進され難くなり、ＰＭ堆積のほとんどが表層堆積となる。その結果、図２における破線で示すように、フィルタ６にＰＭが堆積することによる圧力損失の増加を抑制することが可能となる。
【００５１】
ただし、上述したように、アッシュは一旦フィルタ６に堆積すると除去することが困難である。従って、アッシュ量増大制御を実行し過ぎると、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が許容範囲の上限値にまで達する時期が過剰に早くなる。
【００５２】
そこで、本実施例においては、アッシュ量増大制御を実行する期間を、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達するまでとする。ここで、第一所定アッシュ堆積量とは、フィルタ６の隔壁の表面上にある程度のアッシュの堆積層が形成され
たと判断できる堆積量であって、実験等に基づいて予め定められた値である。このように、アッシュ量増大制御を実行する期間を制限することで、アッシュの過堆積を抑制することができる。
【００５３】
図３は、本実施例に係るアッシュ量増大制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００５４】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが算出される。フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈは、例えば、フィルタ再生処理の実行が終了した時点のフィルタ前後差圧に基づいて算出することができる。フィルタ再生処理の実行が終了した時点では、フィルタ６からはアッシュ以外のＰＭが除去されており、フィルタ６にほぼアッシュのみが堆積した状態となっている。従って、この時点のフィルタ前後差圧に基づいてフィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈを推定することができる。
【００５５】
また、アッシュは、内燃機関１の潤滑油が気筒内での燃焼に供されることによって生成されるものである。従って、内燃機関１から排出されるアッシュの積算量が増加するにつれて、内燃機関１のオイルパンにおける潤滑油の残量が減少する。そのため、オイルセンサ１５によって検出される潤滑油の残量に基づいてフィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈを推定することもできる。
【００５６】
次に、ステップＳ１０２において、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが第一所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ１より少ないか否かが判別される。ステップＳ１０２において否定判定された場合、即ち、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが第一所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ１以上となっている場合は、本フローの実行が終了される。
【００５７】
一方、ステップＳ１０２において肯定判定された場合、次にステップＳ１０３において、アッシュ量増大制御が実行される。本実施例に係るアッシュ量増大制御とは、具体的には、内燃機関１の筒内負圧を大きくする制御である。例えば、本実施例においては、内燃機関１における燃料噴射を停止する所謂フューエルカット制御の実行中にスロットル弁５の開度を小さくすることで、内燃機関１の吸気行程時の筒内負圧を大きくし、これによってアッシュ量増大制御を実現する。尚、フューエルカット制御の実行中に、スロットル弁５に代えて、アイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）の開度を小さくすることで、内燃機関１の筒内負圧を大きくしてもよい。
【００５８】
内燃機関１の筒内負圧が大きくなると、ボア壁面とピストンの外周面との間を通って気筒内に引き込まれる潤滑油の量が増加する。これにより、気筒内での燃焼に供される潤滑油の量が増加する。その結果、アッシュの生成量が増加するため、内燃機関１から排出される排気に含まれるアッシュの量が増大される。
【００５９】
上記の場合、アッシュ量増大制御は、実際には、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが第一所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ１より少ないときのフューエルカット制御の実行中に実行されることになる。そして、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが第一所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ１以上となると、アッシュ量増大制御の実行が禁止される。
【００６０】
＜実施例２＞
［アッシュ量増大制御］
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。以下、本実施例に係るアッシュ量増大制御について実施例１と異なる点を主に説明する。
【００６１】
本実施例に係るアッシュ量増大制御も、実施例１と同様、内燃機関１の筒内負圧を大きくし、それによって、気筒内での燃焼に供される潤滑油の量を増加させる制御である。この場合、アッシュ量増大制御を実行すると潤滑油の消費量が増加することになる。
【００６２】
そこで、本実施例においては、潤滑油の消費量を抑制すべく、アッシュ量増大制御の実行条件をより制限する。具体的には、フィルタ６におけるＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ないときはアッシュ量増大制御の実行を禁止する。
【００６３】
フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが第一所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ１より少ないときにおいても、フィルタ６におけるＰＭ堆積量がフィルタ再生処理の実行開始の閾値以上となった場合、フィルタ再生処理が実行される。フィルタ再生処理が実行されると、フィルタ６からアッシュ以外のＰＭがほとんど除去された状態となる。
【００６４】
ここで、フィルタ６におけるＰＭ堆積量が非常に少ない状態では、フィルタ６に流入したアッシュがフィルタ６の隔壁に形成された細孔をすり抜け易い。そのため、このような状態の時にアッシュ量増大制御を実行しても、フィルタ６の隔壁の表面上にアッシュの堆積層は形成され難い。
【００６５】
そこで、本実施例においては、上述したように、フィルタ６におけるＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ないときはアッシュ量増大制御の実行を禁止する。ここで、所定ＰＭ堆積量とは、アッシュがフィルタ６の隔壁に形成された細孔をすり抜けることが抑制される程度のＰＭ堆積量であって、実験等に基づいて予め定められた値である。尚、この所定ＰＭ堆積量は、当然のことながら、フィルタ再生処理の実行開始の閾値よりも小さい値である。
【００６６】
これによれば、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達していない場合であっても、アッシュの堆積層が形成され難いときは、アッシュ量増大制御の実行が禁止される。つまり、アッシュの堆積層が形成され易いときにのみアッシュ量増大制御が実行される。従って、アッシュ量増大制御の実行に伴う潤滑油の消費量の増加を抑制することができる。
【００６７】
図４は、本実施例に係るアッシュ量増大制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。尚、本フローは、図３に示すフローチャートにステップＳ２０２が追加されたものである。そのため、ステップＳ２０２での処理についてのみ説明し、その他のステップでの処理についての説明は省略する。
【００６８】
本フローでは、ステップＳ１０２において肯定判定された場合、次にステップＳ２０２において、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍが所定ＰＭ堆積量Ｑｐｍ０以上であるか否かが判別される。尚、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍは、上述したように、フィルタ６の前後差圧等に基づいて推定される。
【００６９】
そして、ステップＳ２０２において否定判定された場合、即ち、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍが所定ＰＭ堆積量Ｑｐｍ０より少ない場合は、本フローの実行が終了される。つまり、アッシュ量増大制御の実行が禁止される。一方、ステップＳ２０２において肯定判定された場合、次にステップＳ１０３においてアッシュ量増大制御が実行される。
【００７０】
＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施
例においても、実施例１又は２と同様に、アッシュ量増大制御が実行される。
【００７１】
［アッシュ量低減制御］
フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達すると、それ以降はアッシュ量増大制御は行われない。しかしながら、フィルタ６におけるアッシュ堆積量はその後も徐々に増加する。また、アッシュ量増大制御が実行された場合、アッシュ量増大制御が実行されない場合に比べて、車両の総走行距離がより短い段階で、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達する。そのため、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達した時点以降において、内燃機関１がアッシュの排出量が多い運転状態で通常運転された場合に、車両の総走行距離が保証距離に達する以前にフィルタ６におけるアッシュ堆積量が許容範囲の上限値に達する可能性が高くなる。
【００７２】
そこで、本実施例では、このようなアッシュの過堆積を抑制すべく、車両の総走行距離が所定判別距離に達した時にフィルタ６におけるアッシュ堆積量が第二所定アッシュ堆積量以上となっていた場合、内燃機関１から排出される排気に含まれるアッシュの量が基準量よりも少なくなるアッシュ量低減制御を実行する。
【００７３】
ここで、第二所定アッシュ堆積量とは、第一所定アッシュ堆積量より多く且つアッシュ堆積量の許容範囲の上限値より少ない量である。また、所定判別距離は、車両の保証走行距離よりも短い距離である。第二所定アッシュ堆積量は所定判別距離に応じて定められた値である。つまり、車両の総走行距離が所定判別距離に達した時にフィルタ６におけるアッシュ堆積量が第二所定アッシュ堆積量であると、その後、アッシュの内燃機関１からの排出量が最大となる運転状態で内燃機関１が通常運転された場合、車両の総走行距離が保証距離となった時点でフィルタ６におけるアッシュ堆積量が許容範囲の上限値となる。このような所定判別距離及び第二所定アッシュ堆積量は、実験等に基づいて求めることができ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００７４】
アッシュ量低減制御が実行されると、フィルタ６に流入するアッシュの量が減少する。従って、本実施例によれば、アッシュ堆積量が許容範囲の上限値に達する前に、アッシュ堆積量の増加速度を低減させることができる。そのため、フィルタ６におけるアッシュの過堆積を抑制することができる。つまり、車両の総走行距離が保証距離に達する以前にフィルタ６におけるアッシュ堆積量が許容範囲の上限値に達することを抑制することができる。
【００７５】
図５は、本実施例に係るアッシュ量低減制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００７６】
本フローでは、先ずステップＳ３０１において、内燃機関１を搭載した車両の総走行距離Ｄｖが所定判別距離Ｄｖ０に達したか否かが判別される。ステップＳ３０１において否定判定された場合、即ち、車両の総走行距離Ｄｖが所定判別距離Ｄｖ０に達していない場合、本フローの実行が一旦終了される。
【００７７】
一方、ステップＳ３０１において肯定判定された場合、次にステップＳ３０２において、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが算出される。ここでのアッシュ堆積量の算出方法は、図３に示すフローチャートのステップＳ１０１における算出方法と同様である。
【００７８】
次に、ステップＳ３０３において、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが第二所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ２以上であるか否かが判別される。ステップＳ３０３におい
て否定判定された場合、即ち、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが第二所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ２より少ない場合は、本フローの実行が終了される。
【００７９】
一方、ステップＳ３０３において肯定判定された場合、次にステップＳ３０４において、アッシュ量低減制御が実行される。本実施例に係るアッシュ量低減制御とは、具体的には、内燃機関１の筒内負圧を小さくする制御である。例えば、本実施例においては、フューエルカット制御の実行中にスロットル弁５の開度を大きくすることで、内燃機関１の吸気行程時の筒内負圧を小さくし、これによってアッシュ量低減制御を実現する。尚、フューエルカット制御の実行中に、スロットル弁５に代えて、ＩＳＣバルブの開度を大きくすることで、内燃機関１の筒内負圧を小さくしてもよい。
【００８０】
内燃機関１の筒内負圧が小さくなると、ボア壁面とピストンの外周面との間を通って気筒内に引き込まれる潤滑油の量が減少する。これにより、気筒内での燃焼に供される潤滑油の量が減少する。その結果、アッシュの生成量が減少するため、内燃機関１から排出される排気に含まれるアッシュの量が低減される。
【００８１】
上記の場合、アッシュ量低減制御は、実際には、フィルタ６におけるアッシュ堆積量Ｑａｓｈが第二所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ２以上のときのフューエルカット制御の実行中に実行されることになる。
【００８２】
図６は、車両の総走行距離に対するフィルタ６におけるアッシュ堆積量の推移を示す図である。図６において、横軸は車両の総走行距離を表しており、縦軸はフィルタ６におけるアッシュ堆積量を表している。また、図６において、一点鎖線は、フィルタ６が初期状態の時からアッシュの排出量が最大となる運転状態で内燃機関１が継続して通常運転された場合のフィルタ６におけるアッシュ堆積量の推移を示している。この場合、図６に示すように、車両の総走行距離が保証距離に達した時点で、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が許容範囲の上限値となる。
【００８３】
本実施例では、フィルタ６が初期状態の時から、即ち、車両の総走行距離が零の時点から、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ１に達するまでの間にアッシュ量増大制御が実行される。そして、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一アッシュ所定堆積量Ｑａｓｈ１に達した時点以降は、アッシュ量増大制御は行われず、内燃機関１が通常運転される。
【００８４】
ここで、図６において、Ｌ１は、アッシュ量増大制御の実行期間の終了後にアッシュの排出量が比較的少ない運転状態で内燃機関１が通常運転された場合のフィルタ６におけるアッシュ堆積量の推移を示している。一方、Ｌ２は、アッシュ量増大制御の実行期間の終了後にアッシュの排出量が最大となる運転状態で内燃機関１が通常運転された場合のフィルタ６におけるアッシュ堆積量の推移を示している。
【００８５】
フィルタ６におけるアッシュ堆積量がＬ１で示すように推移した場合、車両の総走行距離が保証距離に達した時点でもアッシュ堆積量は許容範囲の上限値には達しない。一方、フィルタ６におけるアッシュ堆積量がＬ２で示すように推移した場合、車両の総走行距離が保証距離に達する以前にアッシュ堆積量が許容範囲の上限値に達してしまう。この場合、車両の総走行距離が所定判別距離Ｄｖ０に達した時点でのフィルタ６におけるアッシュ堆積量が第二所定アッシュ堆積量Ｑａｓｈ２以上となっている。
【００８６】
そのため、本実施例では、この場合、車両の総走行距離が所定判別距離Ｄｖ０に達した時点からアッシュ量低減制御が実行される。図６におけるＬ３が、このアッシュ量低減制御を実行した場合のフィルタ６におけるアッシュ堆積量の推移を示している。このＬ３に
示すように、アッシュ量低減制御が実行されることで、フィルタ６におけるアッシュ堆積量の増加速度が小さくなる。その結果、車両の走行距離が保証距離に達する以前にフィルタ６におけるアッシュ堆積量が許容範囲の上限値に達することが抑制される。
【００８７】
尚、本実施例においては、アッシュ量低減制御の実行を開始してから、車両の総走行距離とフィルタ６におけるアッシュ堆積量とが図６における一点鎖線上に表される値に達した時にアッシュ量低減制御の実行を停止してもよい。車両の総走行距離とフィルタ６におけるアッシュ堆積量とが図６における一点鎖線上に表される値に達すれば、その後、アッシュの排出量が最大となる運転状態で内燃機関１が通常運転された場合であっても、車両の総走行距離が保証距離に達する以前にフィルタ６におけるアッシュ堆積量が許容範囲の上限値に達することが抑制される。
【００８８】
また、車両の総走行距離に関わらず、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量より多く且つ許容範囲の上限値より少ない所定のアッシュ堆積量に達したときにアッシュ量低減制御を実行することで、アッシュの過堆積を抑制してもよい。
【００８９】
＜実施例４＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１又は２と同様に、アッシュ量増大制御が実行される。以下、本実施例に係るアッシュ量低減制御について実施例３と異なる点を主に説明する。
【００９０】
［アッシュ量低減制御］
本実施例に係るアッシュ量低減制御も、実施例３と同様、内燃機関１の筒内負圧を小さくし、それによって、気筒内での燃焼に供される潤滑油の量を減少させる制御である。この場合、アッシュ量低減制御を実行するとエンジンブレーキの効果が小さくなる（即ち、エンジンブレーキの効きが弱くなる）。
【００９１】
そこで、本実施例においては、エンジンブレーキの効果が小さくなる時期の発生頻度を抑制すべく、アッシュ量低減制御の実行条件をより制限する。具体的には、フィルタ６におけるＰＭ堆積量が所定ＰＭ堆積量より少ないときはアッシュ量低減制御の実行を禁止する。ここで、所定ＰＭ堆積量とは、実施例２に係る所定ＰＭ堆積量と同様、アッシュがフィルタ６の隔壁に形成された細孔をすり抜けることが抑制される程度のＰＭ堆積量である。
【００９２】
これによれば、車両の総走行距離が所定判別距離に達した時点でフィルタ６におけるアッシュ堆積量が第二所定アッシュ堆積量以上であっても、アッシュ堆積量が増加し難いときは、アッシュ量低減制御の実行が禁止される。つまり、図６に示すようなアッシュ量低減制御の実行期間中において、アッシュの堆積層が形成され易いときにのみアッシュ量低減制御が実行される。従って、エンジンブレーキの効果が小さくなる時期の発生頻度を抑制することができる。
【００９３】
図７は、本実施例に係るアッシュ量低減制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。尚、本フローは、図５に示すフローチャートにステップＳ４０４が追加されたものである。そのため、ステップＳ４０４での処理についてのみ説明し、その他のステップでの処理についての説明は省略する。
【００９４】
本フローでは、ステップＳ３０３において肯定判定された場合、次にステップＳ４０４において、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍが所定ＰＭ堆積量Ｑｐｍ０以上であるか否かが判別される。尚、ここでも、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍは、上述したよ
うに、フィルタ６の前後差圧等に基づいて推定される。
【００９５】
そして、ステップＳ４０４において否定判定された場合、即ち、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｐｍが所定ＰＭ堆積量Ｑｐｍ０より少ない場合は、ステップＳ４０４の処理が再度実行される。つまり、アッシュ量低減制御の実行が禁止される。一方、ステップＳ４０４において肯定判定された場合、次にステップＳ３０４においてアッシュ量低減制御が実行される。
【００９６】
＜実施例５＞
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１又は２と同様に、アッシュ量増大制御が実行される。
【００９７】
［排気流量低減制御］
フィルタ６に流入する排気の流量が多い場合、フィルタ６に流入したアッシュが該フィルタ６の上流部分に留まらずにその下流部分に流れ込み易くなる。そのため、フィルタ６の上流部分よりもその下流部分にアッシュがより堆積し易くなる。従って、アッシュ量増大制御を実行することでフィルタ６の隔壁の表面上に形成されるアッシュの堆積層が不均一になり易い。
【００９８】
また、フィルタ再生処理の実行中はフィルタ６が高温となるため、アッシュが凝集して安定した状態となり易い。そこで、本実施例においては、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達するまでの間において、フィルタ６に流入する排気の流量を基準流量よりも低減させる排気流量低減制御を実行する。そして、このときに排気流量低減制御の実行期間を、上述したようにフューエルカット制御の実行中に実行されるアッシュ量増大制御の実行開始の時点から、該アッシュ量増大制御の実行終了後に実行されるフィルタ再生処理の実行終了までの間とする。
【００９９】
ここで、基準流量とは、排気流量低減制御が実行されずに内燃機関１が通常運転された場合に、フィルタ６に流入する排気の流量のことである。
【０１００】
これによれば、アッシュ量増大制御を実行することで増大したフィルタ６内のアッシュが、該フィルタ６の下流部分に集中して堆積することを抑制することができる。また、フィルタ６に流入したアッシュが凝集するタイミング、即ちアッシュの堆積層が安定して形成され易いタイミングでフィルタ６に流入する排気の流量が低減される。
【０１０１】
図８は、アッシュ量増大制御を実行することでフィルタの隔壁の表面上に形成されるアッシュの堆積層の状態を示す図である。図８（ａ）は、排気流量低減制御を実行していない場合のアッシュの堆積層の状態を示しており、図８（ｂ）は、本実施例に係る排気流量低減制御を実行した場合のアッシュの堆積層の状態を示している。
【０１０２】
図８（ｂ）に示すように、上記のような排気流量低減制御を実行することで、フィルタ６の上流側部分から下流側部分にかけて、該フィルタ６の隔壁の表面上にアッシュの堆積層をより均一に形成することが可能となる。これにより、フィルタ６の上流側部分においても、ＰＭの内部堆積の増加をより抑制することができる。従って、本実施例によれば、ＰＭの内部堆積をより効果的に抑制することができる。
【０１０３】
尚、排気流量低減制御の実行期間は必ずしも上記の期間に限られるものではない。例えば、フィルタ６におけるアッシュ堆積量が第一所定アッシュ堆積量に達するまでの間、継続的に排気流量低減制御を実行してもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・エアフローメータ
５・・・スロットル弁
６・・・パティキュレートフィルタ
７・・・酸化触媒
８・・・燃料添加弁
１０・・ＥＣＵ
１３・・差圧センサ
１４・・排気温度センサ
１５・・オイルセンサ
１６・・吸気圧センサ
【図１】
2014141890.tif 000003
【図２】
2014141890.tif 000004
【図３】
2014141890.tif 000005
【図４】
2014141890.tif 000006
【図５】
2014141890.tif 000007
【図６】
2014141890.tif 000008
【図７】
2014141890.tif 000009
【図８】
2014141890.tif 000010