(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御の実行中にフィルタが過昇温するのをより好適に抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】  フィルタ再生制御の実行中に、フィルタの過昇温を招く虞のある量にまで内燃機関の吸入空気量が減少した場合、フィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる。そして、減少時の吸入空気量がある程度の量より多い場合は、主に、フィルタより上流側に設けられているか、もしくは、フィルタ担持されている触媒に還元剤を供給することで、フィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を低下させる（Ｓ１０６）。一方、減少時の吸入空気量がある程度の量以下の場合は、主に、排気絞り弁によって排気絞りを行うことで、フィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を低下させる（Ｓ１０４）。  【選択図】  図２
2006194149.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パティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路に設けられているか、もしくは、該パティキュレートフィルタに担持されている酸化機能を有する触媒と、
該触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排気通路に設けられた排気絞り弁と、
前記パティキュレートフィルタの温度を目標温度に上昇させることで該パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御実行手段と、
前記パティキュレートフィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を低下させる酸素濃度低下手段と、を備え、
前記フィルタ再生制御実行手段によってフィルタ再生制御が実行されているときに、前記内燃機関の吸入空気量が、第一の規定吸気量以下且つ第二の規定吸気量より多い範囲内にまで減少した場合、前記酸素濃度低下手段が、前記パティキュレートフィルタの温度が規定温度より高くならない範囲内で供給可能な上限量の還元剤を前記還元剤供給手段によって前記触媒に供給すると共に、前記排気絞り弁によって排気の流量を絞ることで、前記パティキュレートフィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させ、
前記フィルタ再生制御実行手段によってフィルタ再生制御が実行されているときに、前記内燃機関の吸入空気量が前記第二の規定吸気量以下にまで減少した場合、前記酸素濃度低下手段が、前記排気絞り弁より上流側の前記排気通路内の圧力が規定圧力より高くならない範囲内で絞ることが可能な下限流量にまで前記排気絞り弁によって排気の流量を絞ると共に、前記還元剤供給手段によって還元剤を前記触媒に供給することで、前記パティキュレートフィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記排気絞り弁によって排気絞りを行っているときに、前記内燃機関の吸入空気量に基づいて、該排気絞り弁による排気絞りが解除された場合に前記パティキュレートフィルタに流入する排気の流量を予測する予測手段をさらに備え、
前記予測手段によって予測される排気の流量が、前記パティキュレートフィルタの過昇温を抑制することが可能な過昇温抑制可能流量にまで増加したときに、前記排気絞り弁による排気絞りを解除することを特徴とする請求項１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、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた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設けられ排気中の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、フィルタを目標温度に昇温させることで該フィルタに堆積したＰＭを酸化・除去するフィルタ再生制御が行われている。
【０００３】
また、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転状態が低負荷低回転運転となったときに、ＥＧＲガス量を増加させると共に吸入空気量を低減させ、さらに、主燃料噴射後に余剰となる酸素量に応じた量の燃料を副燃料噴射によって噴射する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転状態がアイドル運転となったときに、通常運転時よりも副燃料噴射量を増加させる技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２７９９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１７２１２４号公報
【特許文献３】特開２００２−１８８４９３号公報
【特許文献４】実開平３−１０４１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フィルタ再生制御の実行中はフィルタが目標温度にまで昇温されている。そして、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の運転状態が変化することで吸入空気量が減少した場合、フィルタに流入する排気の流量（以下、流入排気量と称する）も減少するため、排気によってフィルタから持ち去られる熱量（以下、持ち去り熱量と称する）が減少することになる。その結果、フィルタが過昇温する虞がある。
【０００６】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御の実行中にフィルタが過昇温するのをより好適に抑制することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、フィルタ再生制御の実行中に、フィルタの過昇温を招く虞のある量にまで内燃機関の吸入空気量が減少した場合、フィルタの周囲雰囲気の酸素濃度（以下、単にフィルタ酸素濃度と称する）を目標酸素濃度にまで低下させる。そして、減少時の吸入空気量がある程度の量より多い場合は、主に、フィルタより上流側に設けられているか、もしくは、フィルタ担持されている触媒に還元剤を供給することで、フィルタ酸素濃度を低下させる。一方、減少時の吸入空気量がある程度の量以下の場合は、主に、排気絞り弁によって排気絞りを行うことで、フィルタ酸素濃度を低下させる。
【０００８】
より詳しくは、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パティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路に設けられているか、もしくは、該パティキュレートフィルタに担持されている酸化機能を有する触媒と、
該触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排気通路に設けられた排気絞り弁と、
前記パティキュレートフィルタの温度を目標温度に上昇させることで該パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御実行手段と、
前記パティキュレートフィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を低下させる酸素濃度低下手段と、を備え、
前記フィルタ再生制御実行手段によってフィルタ再生制御が実行されているときに、前記内燃機関の吸入空気量が、第一の規定吸気量以下且つ第二の規定吸気量より多い範囲内にまで減少した場合、前記酸素濃度低下手段が、前記パティキュレートフィルタの温度が規定温度より高くならない範囲内で供給可能な上限量の還元剤を前記還元剤供給手段によって前記触媒に供給すると共に、前記排気絞り弁によって排気の流量を絞ることで、前記パティキュレートフィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させ、
前記フィルタ再生制御実行手段によってフィルタ再生制御が実行されているときに、前記内燃機関の吸入空気量が前記第二の規定吸気量以下にまで減少した場合、前記酸素濃度低下手段が、前記排気絞り弁より上流側の前記排気通路内の圧力が規定圧力より高くならない範囲内で絞ることが可能な下限流量にまで前記排気絞り弁によって排気の流量を絞ると共に、前記還元剤供給手段によって還元剤を前記触媒に供給することで、前記パティキュレートフィルタの周囲雰囲気の酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる。
【０００９】
ここで、目標温度は、フィルタに堆積したＰＭを酸化除去することが可能な温度であって、且つ、フィルタの過昇温を抑制することが可能な温度である。
【００１０】
また、第一の規定吸気量は、吸入空気量が該第一の規定吸気量以下となると、流入排気量の減少に伴う持ち去り熱量の減少によってフィルタが過昇温すると判断出来る閾値となる吸入空気量であっても良い。そして、第二の規定吸気量は該第一の規定吸気量よりも少ない量である。
【００１１】
本発明では、フィルタ再生制御の実行中に内燃機関の吸入空気量が第一の規定吸気量以下となっている場合、酸素濃度低下手段によってフィルタ酸素濃度が目標酸素濃度にまで低下される。
【００１２】
フィルタ再生制御の実行中にフィルタ酸素濃度が低下されると、ＰＭの酸化が抑制されることになる。そのため、フィルタの昇温が抑制される。
【００１３】
ここで、目標酸素濃度は、吸入空気量の減少に伴って流入排気量が減少した場合であっても、フィルタの過昇温を抑制することが可能な酸素濃度である。この目標酸素濃度は、予め定められた値でもよく、また、フィルタにおけるＰＭ堆積量や吸入空気量等に基づいて定められる値であっても良い。
【００１４】
そして、本発明において、酸素濃度低下手段は、酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる場合、還元剤供給手段によって触媒に還元剤を供給すると共に、排気絞り弁によって排気の流量を絞る、所謂排気絞りを行う。
【００１５】
触媒に還元剤を供給した場合、還元剤が触媒において酸化される。この還元剤の酸化によって排気中の酸素が消費されるため、フィルタ酸素濃度が低下することになる。
【００１６】
また、排気絞りが実行された場合、該排気絞り弁より上流側の排気通路内の圧力（以下
、上流側排気圧力と称する）が上昇するため、内燃機関の機関負荷が上昇する。つまり、内燃機関における燃料噴射量が増加する。その結果、内燃機関から排出される排気の酸素濃度が低下するため、フィルタ酸素濃度が低下することになる。
【００１７】
しかしながら、触媒に還元剤が供給された場合、還元剤が触媒において酸化されることで酸化熱が発生する。そのため、過剰な量の還元剤が触媒に供給されると、還元剤の酸化によって発生する酸化熱の熱量が過剰に増加し、それによって、フィルタが過昇温する虞がある。
【００１８】
一方、排気絞り弁によって排気の流量が過剰に絞られると、上流側排気圧力が過剰に上昇する虞がある。上流側排気圧力が過剰に上昇すると、内燃機関に過剰な負担がかかったり、内燃機関の運転状態や燃料の燃焼状態に対して過剰な影響を与えたりすることになる。
【００１９】
そして、触媒に還元剤を供給する場合、流入排気量が比較的少ないときの方が、還元剤が酸化されることで発生する酸化熱によってフィルタが過昇温し易い。つまり、流入排気量が比較的少ないときの方が、触媒への還元剤の供給量が過剰な量となり易い。これは、流入排気量が少ないほど持ち去り熱量が少ないため、フィルタの温度が上昇し易いためである。
【００２０】
また、排気絞り弁によって排気絞りを行う場合、流入排気量が比較的多い方が、上流側排気圧力が過剰に上昇し易い。つまり、流入排気量が比較的多い方が、排気の流量を過剰に絞ることになり易い。これは、流入排気量が多いほど、排気絞り弁より上流側の排気の流量も多いため、上流側排気圧力が上昇し易いためである。
【００２１】
そこで、本発明では、フィルタ再生制御が実行されているときに吸入空気量が減少した場合において、減少後の吸入空気量が比較的多い場合、即ち、流入排気量が比較的多い場合は、主に、触媒に還元剤を供給することでフィルタ酸素濃度を低下させ、一方、減少後の吸入空気量が比較的少ない場合、即ち、流入排気量が比較的少ない場合は、主に、排気絞り弁によって排気絞りを行うことでフィルタ酸素濃度を低下させる。
【００２２】
つまり、フィルタ再生制御が実行されているときに、吸入空気量が、第一の規定吸気量以下且つ第二の規定吸気量より多い範囲内にまで減少した場合は、フィルタの温度が規定温度より高くならない範囲内で供給可能な上限量の還元剤を触媒に供給する。
【００２３】
ここで、規定温度は、吸入空気量が第一の規定吸入空気量より多くなることでフィルタ酸素濃度が上昇した場合であっても、フィルタの過昇温を抑制することが可能な温度の上限値以下の温度である。この規定温度は、実験等によって予め定められた値でも良い。つまり、上記によれば、フィルタの過昇温を抑制することが可能な範囲で可及的に多くの還元剤を触媒に供給することでフィルタ酸素濃度を低下させる。
【００２４】
そして、このように還元剤を触媒へ供給した場合のフィルタ酸素濃度をさらに目標酸素濃度にまで低下させるのに必要な分だけ、排気絞り弁によって排気の流量を絞る。
【００２５】
これによれば、フィルタ酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる場合であっても、排気絞り弁による排気の流量の絞り量を可及的に少なくすることが出来る。
【００２６】
また、フィルタ再生制御が実行されているときに、吸入空気量が第二の規定吸気量以下にまで減少した場合は、上流側排気圧力が規定圧力より高くならない範囲内で絞ることが可能な下限流量にまで排気絞り弁によって排気の流量を絞る。
【００２７】
ここで、規定圧力は、上流側排気圧力が過剰に上昇したと判断出来る閾値となる圧力よりも低い圧力である。つまり、上記によれば、上流側排気圧力が過剰に上昇しない範囲内で排気の流量を可及的に絞ることでフィルタ酸素濃度を低下させる。
【００２８】
そして、このように排気の流量を絞った場合のフィルタ酸素濃度をさらに目標酸素濃度にまで低下させるのに必要な分だけの量の還元剤を触媒に供給する。
【００２９】
これによれば、フィルタ酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる場合であっても、触媒への還元剤の供給量を可及的に少なくすることが出来る。また、触媒へ還元剤を供給した場合、還元剤の酸化反応が起こるまではフィルタ酸素濃度が低下しない。そのため、排気絞り弁によって排気の流量を絞った場合の方がより速やかにフィルタ酸素濃度を低下させることが出来る。上記によれば、主に排気絞りによってフィルタ酸素濃度が低下されることになるため、フィルタ酸素濃度をより速やかに目標酸素濃度にまで低下させることが出来る。
【００３０】
以上のように、本発明においては、フィルタ再生制御が実行されているときに、吸入空気量が第一の規定吸気量以下にまで減少した場合、フィルタ酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる。
【００３１】
そして、吸入空気量が減少したときの排気流量が比較的多い場合は、排気絞りによる排気の流量の絞り量を可及的に抑制しつつ、フィルタ酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる。これにより、上流側排気圧力が過剰に上昇するのを抑えつつ、フィルタが過昇温するのを抑制することが出来る。
【００３２】
また、吸入空気量が減少したときの排気流量が比較的少ない場合は、触媒への還元剤の供給量を可及的に抑制しつつ、フィルタ酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる。触媒への還元剤の供給量を抑制することによって、還元剤が酸化することで発生する酸化熱の発生量を抑えることが出来る。これにより、フィルタが過昇温するのをより抑制することが出来る。
【００３３】
従って、本発明によれば、フィルタ再生制御の実行中にフィルタが過昇温するのをより好適に抑制することが出来る。
【００３４】
尚、第二の規定吸気量は、フィルタ再生制御の実行中にフィルタの過昇温を抑制すべくフィルタ酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる場合、触媒への還元剤の供給よりも排気絞り弁による排気絞りを優先的に行ったほうがよいと判断出来る閾値となる吸入空気量であっても良い。第二の規定吸気量をこのような量とした場合であっても、該第二の規定吸気量を実験等によって予め定めることが出来る。
【００３５】
本発明においては、排気絞り弁によって排気絞りを行っているときに、内燃機関の吸入空気量に基づいて、排気絞り弁による排気絞りが解除された場合における流入排気量を予測する予測手段をさらに備えても良い。そして、この予測手段によって予測される流入排気量が、フィルタの過昇温を抑制することが可能な過昇温抑制可能流量にまで増加したときに、排気絞り弁による排気絞りを解除しても良い。
【００３６】
フィルタ再生制御の実行中に、フィルタの過昇温を抑制すべくフィルタ酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させているときに、内燃機関の吸入空気量が増加した場合、排気絞り弁による排気絞りを解除した場合の流入排気量も増加するため、持ち去り熱量も増加することになる。
【００３７】
しかしながら、このときに、フィルタ酸素濃度を低下させるべく行っていた排気絞り弁による排気絞りを解除すると、フィルタ酸素濃度も急激に上昇する。そのため、フィルタにおけるＰＭの酸化が急速に促進され、それによって、ＰＭの酸化によって発生する酸化熱が急激に増加する場合がある。そのため、流入排気量が増加し始めた時点で排気絞り弁による排気絞りを解除した場合、持ち去り熱量よりも、ＰＭの酸化によって発生する酸化熱の熱量の方が多くなり、その結果、フィルタの過昇温を招く虞がある。
【００３８】
そこで、上記のように、排気絞り弁による排気絞りを行っているときに、前記内燃機関の吸入空気量に基づいて、排気絞りが解除された場合の流入排気量を予測手段によって予測する。そして、予測手段によって予測される流入排気量が過昇温抑制可能流量にまで増加したときに、排気絞り弁による排気絞りを解除する。
【００３９】
ここで、過昇温抑制可能流量は、ＰＭの酸化によって発生する熱量よりも持ち去り熱量の方が多くなる流入排気量の下限値以上の量である。この過昇温抑制可能流量は、フィルタの温度やフィルタにおけるＰＭ堆積量に基づいて算出することが出来る。
【００４０】
上記によれば、フィルタの過昇温を抑制することが可能なタイミングで排気絞り弁による排気絞りを解除することが出来る。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生制御の実行中にフィルタが過昇温するのをより好適に抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４３】
＜内燃機関及びその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関１の気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室には、吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路９に接続されている。また、気筒２には、該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。
【００４４】
吸気通路８には、吸入空気量に応じた電気信号を出力するエアフロメータ２１が設けられている。排気通路９にはフィルタ１１が設けられており、該フィルタ１１より上流側の排気通路９には酸化触媒１３が設けられている。さらに、酸化触媒１３より上流側の排気通路９には、排気中に還元剤として燃料を添加する燃料添加弁１２が設けられている。また、フィルタ１１より下流側の排気通路９には、排気の流量を制御する排気絞り弁１４が設けられている。
【００４５】
排気通路９における、酸化触媒１３より下流側且つフィルタ１１より上流側には、排気の酸素濃度に対応した電気信号を出力する酸素濃度センサ２２、および、排気温度に対応した電気信号を出力する上流側排気温度センサ２３、排気通路９内の圧力に対応した電気信号を出力する上流側排気圧力センサ２４が設けられている。また、排気通路９における
、フィルタ１１より下流側且つ排気絞り弁１４より上流側にも、排気通路９内の圧力に対応した電気信号を出力する下流側排気圧力センサ２５、および、排気温度に対応した電気信号を出力する下流側排気温度センサ２６が設けられている。
【００４６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するためのＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、エアフロメータ２１や、酸素濃度センサ２２、上流側排気温度センサ２３、上流側排気圧力センサ２４、下流側排気圧力センサ２５、下流側排気温度センサ２６等の各種センサが電気的に接続されている。各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
【００４７】
ＥＣＵ２０は、上流側排気温度センサ２３および下流側排気温度センサ２６の検出値に基づいてフィルタ１１の温度を推定する。また、ＥＣＵ２０は、上流側排気圧力センサ２４の検出値と下流側排気圧力センサ２５の検出値との差に基づいてフィルタ１１におけるＰＭ堆積量を推定する。また、ＥＣＵ２０は、酸素濃度センサ２２の検出値に基づいてフィルタ１１の周囲雰囲気の酸素濃度であるフィルタ酸素濃度を推定する。尚、本実施例においては、排気絞り弁１４より上流側の排気通路９に、上流側排気圧力センサ２４および下流側排気圧力センサ２５が設けられているが、上流側排気圧力センサ２４の出力値を上流側排気圧力とする。
【００４８】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１０や、燃料添加弁１２、排気絞り弁１４が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
【００４９】
＜フィルタ再生制御＞
次に、本実施例に係るフィルタ再生制御について説明する。本実施例では、フィルタ１１に堆積したＰＭを酸化・除去すべくフィルタ再生制御を実行する場合、酸化触媒１３が活性状態にあるときに燃料添加弁１２から排気中に燃料が添加される。
【００５０】
燃料添加弁１２から燃料が添加されると、酸化触媒１３に燃料が供給されることになる。そして、この燃料が酸化触媒で酸化されることで発生する酸化熱によって、フィルタ１１に流入する流入排気の温度が上昇する。この流入排気の温度上昇に伴って、フィルタ１１の温度が上昇する。このとき、燃料添加弁１２からの燃料添加量を制御することで、フィルタ１１の温度を目標温度に制御する。これによって、フィルタ１１に堆積したＰＭが酸化・除去される。
【００５１】
尚、ここでの目標温度は、フィルタ１１に堆積したＰＭを酸化・除去することが可能な温度であって、且つ、フィルタ１１の過昇温を抑制することが可能な温度である。
【００５２】
また、フィルタ再生制御においては、燃料添加弁１２からの燃料添加の代わりに、内燃機関１における副燃料噴射を実行することで燃料を酸化触媒１３に供給しても良い。
【００５３】
＜酸素濃度低下制御＞
上記のようなフィルタ再生制御の実行中に、内燃機関１の運転状態が変化することで吸入空気量が減少した場合、フィルタ１１に流入する排気の流量である流入排気量も減少するため、持ち去り熱量が減少することになる。その結果、フィルタ１１が過昇温する虞がある。
【００５４】
そこで、本実施例では、フィルタ再生制御の実行中に、フィルタ１１の過昇温を招く虞のある量にまで内燃機関１の吸入空気量が減少した場合、フィルタ酸素濃度を目標酸素濃度にまで低下させる酸素濃度低下制御を実行する。
【００５５】
以下、本実施例に係る酸素濃度低下制御の制御ルーチンについて、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定時間毎に実行されるルーチンである。
【００５６】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、フィルタ再生制御の実行中であるか否かを判別する。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５７】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、吸入空気量Ｑｉｎが第一規定吸気量Ｑｉｎ１以下であるか否かを判別する。ここで、第一規定吸気量Ｑｉｎ１は、吸入空気量が該第一規定吸気量Ｑｉｎ１となると、流入排気量の減少に伴う持ち去り熱量の減少によってフィルタ１１が過昇温すると判断出来る閾値となる量である。この第一規定吸気量Ｑｉｎ１は、現時点でのフィルタ１１の温度および現時点でのフィルタ１１におけるＰＭ堆積量等に基づいてＥＣＵ２０によって決定される。Ｓ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５８】
Ｓ１０３において、ＥＣＵ２０は、吸入空気量Ｑｉｎが第二規定吸気量Ｑｉｎ２以下であるか否かを判別する。ここで、第二規定吸気量Ｑｉｎ２は第一規定吸気量Ｑｉｎ１よりも少ない量である。また、この第二規定吸気量Ｑｉｎ２は、フィルタ酸素濃度Ｒａを目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させる場合、燃料添加弁１２からの燃料添加よりも排気絞り弁１４による排気絞りを優先的に行ったほうがよいと判断出来る閾値となる量である。この第二規定吸気量Ｑｉｎ２は、実験等によって予め定められた値である。Ｓ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０６に進む。
【００５９】
Ｓ１０６に進んだＥＣＵ１０は、燃料添加弁１２からの燃料添加量Ｆａｄｄを、フィルタ１１の温度が規定温度より高くならない範囲内で添加可能な上限添加量Ｆａｄｄ０に制御する。ここで、規定温度は、吸入空気量Ｑｉｎが第一規定吸気量Ｑｉｎ１より多くなることでフィルタ酸素濃度Ｒａが上昇した場合であっても、フィルタ１１の過昇温を抑制することが可能な温度の上限値以下の温度である。この規定温度は、実験等によって予め定められている(例えば、６００℃)。
【００６０】
このＳ１０６によって、フィルタ１１の過昇温を抑制することが可能な範囲で可及的に多くの燃料を酸化触媒１３に供給することになり、これによって、フィルタ酸素濃度Ｒａが低下する。
【００６１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７に進み、燃料添加弁１２からの燃料添加量Ｆａｄｄを上限添加量Ｆａｄｄ０に制御した後のフィルタ酸素濃度Ｒａを、さらに目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させるべく、排気絞り弁１４によって排気の流量を制御する。つまり、燃料添加弁１２からの燃料添加量Ｆａｄｄを上限添加量Ｆａｄｄ０に制御した後のフィルタ酸素濃度Ｒａをさらに目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させるのに必要な分だけ、排気絞り弁１４によって排気の流量を絞る。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６２】
一方、Ｓ１０４に進んだＥＣＵ１０は、上流側排気圧力が規定圧力より高くならない範囲内で絞ることが可能な下限流量Ｅｆ０にまで、排気絞り弁１４によって排気の流量Ｅｆを絞る。ここで、規定圧力は、上流側排気圧力が過剰に上昇したと判断出来る閾値となる圧力よりも低い圧力であって、実験等によって予め定められた値である。また、本実施例では、排気の流量と排気絞り弁１４の開度との関係がマップとしてＥＣＵ２０に予め記憶されている。Ｓ１０４では、このマップに基づいて、ＥＣＵ２０が、排気の流量Ｅｆを下
限流量Ｅｆ０に制御すべく排気絞り弁１４の開度を制御する。尚、排気絞り弁１４を最小開度にまで閉じたときの排気の流量が下限流量Ｅｆ０の下限値となる。
【００６３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５に進み、排気の流量Ｅｆを下限流量Ｅｆ０に制御した後のフィルタ酸素濃度Ｒａを、さらに目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させるべく、燃料添加弁１２からの燃料添加量Ｆａｄｄを制御する。つまり、排気の流量Ｅｆを下限流量Ｅｆ０に制御した後のフィルタ酸素濃度Ｒａをさらに目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させるのに必要な分だけの量の燃料を燃料添加弁１２によって添加する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６４】
以上説明したルーチンによれば、フィルタ再生制御が実行されているときに、吸入空気量が第一規定吸気量Ｑｉｎ１以下となっている場合、フィルタ酸素濃度Ｒａを目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させることが出来る。
【００６５】
そして、吸入空気量が第一規定吸気量Ｑｉｎ１以下且つ第二規定吸気量Ｑｉｎ２より多い範囲内にまで減少した場合、即ち、吸入空気量が減少したときの排気流量が比較的多い場合は、燃料添加弁１２からの燃料添加を排気絞り弁１４による排気絞りよりも優先的に行うことでフィルタ酸素濃度Ｒａを低下させる。そのため、排気絞りによる排気の流量の絞り量を可及的に抑制しつつ、フィルタ酸素濃度Ｒａを目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させることが出来る。これにより、上流側排気圧力が過剰に上昇するのを抑えつつ、フィルタ１１が過昇温するのを抑制することが出来る。
【００６６】
また、吸入空気量が第二規定吸気量Ｑｉｎ２以下にまで減少した場合、即ち、吸入空気量が減少したときの排気流量が比較的少ない場合は、排気絞り弁１４による排気絞りを燃料添加弁１２からの燃料添加よりも優先的に行うことでフィルタ酸素濃度Ｒａを低下させる。そのため、酸化触媒１３への燃料の供給量を可及的に抑制しつつ、フィルタ酸素濃度Ｒａを目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させることが出来る。酸化触媒１３触媒への燃料の供給量を抑制することで、燃料が酸化されることで発生する酸化熱の発生量を抑えることが出来るため、フィルタ１１が過昇温するのをより抑制することが出来る。
【００６７】
また、フィルタ酸素濃度Ｒａを低下させるときに、排気絞り弁１４による排気絞りを燃料添加弁１２からの燃料添加よりも優先的に行った場合、フィルタ酸素濃度Ｒａをより速やかに目標酸素濃度Ｒｔにまで低下させることが出来る。
【００６８】
従って、本実施例によれば、フィルタ再生制御の実行中にフィルタ１１が過昇温するのをより好適に抑制することが出来る。
【実施例２】
【００６９】
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は、上述した実施例１と同様であるためその説明を省略する。
【００７０】
また、本実施例においても、実施例１と同様の、フィルタ再生制御および酸素濃度低下制御が行われる。
【００７１】
＜排気絞り解除制御＞
ここで、酸素濃度低下制御においてフィルタ酸素濃度を低下させるべく行っている排気絞り弁による排気絞りを解除する排気絞り解除制御について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施例に係る排気絞り解除制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定時間毎に実行されるルーチンである。
【００７２】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において、排気絞り弁１４による排気絞りを実行中であるか否かを判別する。Ｓ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７３】
Ｓ２０２において、ＥＣＵ２０は、排気絞りが解除された場合の流入排気量である解除後流入排気量Ｅｉｎｏｐｅｎを、現時点の内燃機関１の吸入空気量に基づいて算出する。酸素濃度低下制御の実行中に内燃機関１の運転状態が変化し、吸入空気量が増加すれば、解除後流入排気量Ｅｉｎｏｐｅｎも増加することになる。
【００７４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３に進み、ＰＭの酸化によって発生する熱量よりも持ち去り熱量の方が多くなる流入排気量の下限値である過昇温抑制可能流量Ｅｉｎｌを算出する。この過昇温抑制可能流量Ｅｉｎｌは、現時点のフィルタ１１の温度および現時点のフィルタ１１におけるＰＭ堆積量に基づいて算出される。
【００７５】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０４に進み、解除後流入排気量Ｅｉｎｏｐｅｎが過昇温抑制可能流量Ｅｉｎｌ以上であるか否かを判別する。Ｓ２０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７６】
Ｓ２０５に進んだＥＣＵ２０は、排気絞り弁１４による排気絞りを解除し、その後、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７７】
酸素濃度低下制御の実行中に、内燃機関の運転状態が変化することで吸入空気量が増加した場合、解除後流入排気量Ｅｉｎｏｐｅｎも増加するため、持ち去り熱量も増加することになる。しかしながら、このときに、排気絞り弁１４による排気絞りを解除すると、フィルタ酸素濃度も急激に上昇するために、ＰＭの酸化によって発生する酸化熱の熱量も急激に増加する場合がある。持ち去り熱量よりも、ＰＭの酸化によって発生する酸化熱の熱量の方が多くなるタイミングで、排気絞り弁１４による排気絞りが解除された場合、フィルタ１１の過昇温を招く虞がある。
【００７８】
しかしながら、上記制御ルーチンによれば、吸入空気量の増加に伴って、解除後流入排気量Ｅｉｎｏｐｅｎが過昇温抑制可能流量Ｅｉｎｌにまで増加したときに、排気絞り弁１４による排気絞りが解除される。
【００７９】
従って、本実施例によれば、フィルタ１１の過昇温を抑制することが可能なタイミングで排気絞り弁１４による排気絞りを解除することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施例１に係る酸素濃度低下制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】本発明の実施例２に係る排気絞り解除制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・内燃機関
９・・・排気通路
１１・・パティキュレートフィルタ
１２・・燃料添加弁
１３・・酸化触媒
１４・・排気絞り弁
２０・・ＥＣＵ
２１・・エアフロメータ
２２・・酸素濃度センサ
２３・・上流側排気温度センサ
２４・・上流側排気圧力センサ
２５・・下流側排気圧力センサ
２６・・下流側排気温度センサ
【図１】
2006194149.tif 000003
【図２】
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【図３】
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