(57)【要約】【課題】圧縮着火内燃機関の排気浄化において、フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去に要する時間の短縮を図るとともに、より良好な粒子状物質の酸化除去を行う。【解決手段】吸気絞り弁と、排気絞り弁と、酸化機能を有する触媒が担持され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を備える圧縮着火内燃機関において、吸気絞り弁の開度を絞り側開度（１０％）とするとともに排気絞り弁の開度を第一昇温時開度（１０％）としているときに、主噴射ｉｎｊｍと後噴射ｉｎｊａの燃料噴射時期を遅角状態に制御した後、吸気絞り弁の開度を絞り側開度（１０％）から開き側開度（１００％）にするとともに排気絞り弁の開度を第一昇温時開度（１０％）より開いた状態である第二昇温時開度（５０％）とすることで、前記フィルタを昇温させる。【選択図】  図２
2006029301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火内燃機関の吸気通路の吸気流量を調整する吸気絞り弁と、
前記圧縮着火内燃機関の排気通路の排気流量を調整する排気絞り弁と、
酸化機能を有する触媒が担持され、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記吸気絞り弁の開度を制御する吸気絞り弁開度制御手段と、
前記排気絞り弁の開度を制御する排気絞り弁開度制御手段と、
圧縮上死点近傍の時期における主噴射の燃料噴射条件、および該主噴射後の燃料噴射であって該主噴射による噴射燃料の燃焼で燃料の少なくとも一部が燃焼される後噴射の燃料噴射条件を制御する燃料噴射制御手段と、
前記吸気絞り弁開度制御手段によって前記吸気絞り弁の開度を絞り側開度とするとともに前記排気絞り弁開度制御手段によって前記排気絞り弁の開度を第一昇温時開度とすることで、前記フィルタを昇温させる第一フィルタ昇温手段と、
前記第一フィルタ昇温手段による前記フィルタの昇温が行われているときに、前記燃料噴射制御手段によって前記主噴射と前記後噴射の燃料噴射時期を遅角状態に制御した後、前記吸気絞り弁開度制御手段によって前記吸気絞り弁の開度を前記絞り側開度から開き側開度にするとともに前記排気絞り弁開度制御手段によって前記排気絞り弁の開度を前記第一昇温時開度より開いた状態である第二昇温時開度とすることで、前記フィルタを昇温させる第二フィルタ昇温手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記フィルタの温度を推定し、又は検出するフィルタ温度推定手段を、更に備え、
前記第二フィルタ昇温手段は、前記主噴射と前記後噴射の燃料噴射時期が遅角状態に制御された後であって、且つ前記フィルタ温度推定手段によって推定され又は検出されたフィルタ温度が所定温度より高いときに、前記吸気絞り弁の開度を前記開き側開度にするとともに前記排気絞り弁の開度を前記第二昇温時開度とすることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第二フィルタ昇温手段は、前記排気絞り弁開度制御手段によって前記排気絞り弁の開度が前記第二昇温時開度とされた後に、前記吸気絞り弁開度制御手段によって前記吸気絞り弁の開度を前記開き側開度にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮着火内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
圧縮着火内燃機関の吸気通路の吸気流量を調整する吸気絞り弁と、前記圧縮着火内燃機関の排気通路の排気流量を調整する排気絞り弁と、酸化機能を有する触媒が担持され、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を備える圧縮着火内燃機関の排気浄化方法であって、
前記吸気絞り弁の開度を絞り側開度とするとともに前記排気絞り弁の開度を第一昇温時開度とすることで、前記フィルタを昇温させる第一フィルタ昇温工程と、
圧縮上死点近傍の時期における主噴射と該主噴射後の燃料噴射であって該主噴射による噴射燃料の燃焼で燃料の少なくとも一部が燃焼される後噴射の各々の燃料噴射時期を遅角状態に制御した後であって、且つ前記フィルタの温度が所定温度より高いときに、前記吸気絞り弁の開度を前記絞り側開度から開き側開度にするとともに前記排気絞り弁の開度を前記第一昇温時開度より開いた状態である第二昇温時開度とすることで、前記フィルタを昇温させる第二フィルタ昇温工程と、
を含んでなることを特徴とする圧縮着火内燃機関の排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火内燃機関の排気浄化を行う排気浄化装置、および排気浄化を行うための排気浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からの排気に含まれる粒子状物質を捕集するために、排気通路にフィルタが配置される。この場合、フィルタに捕集された粒子状物質を定期的に酸化除去してフィルタの捕集能力を回復させる必要がある。
【０００３】
ここで、排気通路に設けられた排気絞り弁の開度を調整して、内燃機関から排出される排気温度を上昇させる技術が公開されている。（例えば、特許文献１を参照。）。この技術においては、フィルタの排気入口付近の温度に基づいて排気絞り弁の開度を調整することで、排気温度が粒子状物質の酸化除去に適した温度に上昇される。
【０００４】
また、同様にフィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去する技術として、吸気通路に設けられた吸気絞り弁の開度と排気通路に設けられた排気絞り弁の開度を調整する技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。この技術においては、吸気絞り弁の開度を調整することで排気によるフィルタからの熱の持ち去り量を抑制するとともに、吸気絞り弁の開度に応じて排気絞り弁の開度を調整して背圧を上昇させることで、排気温度が粒子状物質の酸化除去に適した温度に上昇される。
【特許文献１】特許第３０２４７８０号公報
【特許文献２】特開２００３−３４３２８７号公報
【特許文献３】特開平３−２３３１２１号公報
【特許文献４】特開２００２−２１３２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮着火内燃機関の排気通路に設置されたフィルタにに捕集された粒子状物質を酸化除去するために、主噴射後の後噴射によって排気温度が上昇され、以てフィルタの昇温が図られる。更に、フィルタに流入する排気量を制限することで、排気による熱エネルギーの持ち去り量を低減させて、フィルタの昇温が図られる。このような場合、フィルタに流入する排気量が比較的少量であるため、フィルタでの熱の伝播速度が低く、フィルタの昇温に要する時間が長くなり、又は捕集された粒子状物質を良好に酸化除去することが困難となる虞がある。
【０００６】
また、内燃機関の背圧を上昇させることで、排気温度を上昇させフィルタの昇温を図ることも可能である。しかし、背圧を上昇させるために単に排気通路を流れる排気流量を制限すると、内燃機関の破損を防止するために排気流量自体を比較的少量に制限する必要がある。従って、以てフィルタでの熱の伝播速度が低くなり、フィルタの昇温に要する時間が長くなり、又は捕集された粒子状物質を良好に酸化除去することが困難となる虞がある。
【０００７】
本発明では、上記した問題に鑑み、圧縮着火内燃機関の排気浄化において、フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去に要する時間の短縮を図るとともに、より良好な粒子状物質の酸化除去を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上記した問題を解決するために、第一に、圧縮着火内燃機関の排気浄化装置に関する発明において、フィルタを昇温させて捕集された粒子状物質を酸化除去するときに行われる、主噴射と後噴射の噴射時期、吸気絞り弁の開度および排気絞り弁の開度に着目した。これは、主噴射と後噴射の噴射時期を遅角状態とすることで排気温度を上昇させることが可能となり、かつその状態で吸入空気量と背圧を制御することで、フィルタの昇温を促進し、又はフィルタを高温状態に維持することが可能となるからである。
【０００９】
そこで、本発明は、圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、圧縮着火内燃機関の吸気通路の吸気流量を調整する吸気絞り弁と、前記圧縮着火内燃機関の排気通路の排気流量を調整する排気絞り弁と、酸化機能を有する触媒が担持され、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記吸気絞り弁の開度を制御する吸気絞り弁開度制御手段と、前記排気絞り弁の開度を制御する排気絞り弁開度制御手段と、圧縮上死点近傍の時期における主噴射の燃料噴射条件、および該主噴射後の燃料噴射であって該主噴射による噴射燃料の燃焼で燃料の少なくとも一部が燃焼される後噴射の燃料噴射条件を制御する燃料噴射制御手段と、前記吸気絞り弁開度制御手段によって前記吸気絞り弁の開度を絞り側開度とするとともに前記排気絞り弁開度制御手段によって前記排気絞り弁の開度を第一昇温時開度とすることで、前記フィルタを昇温させる第一フィルタ昇温手段と、前記第一フィルタ昇温手段による前記フィルタの昇温が行われているときに、前記燃料噴射制御手段によって前記主噴射と前記後噴射の燃料噴射時期を遅角状態に制御した後、前記吸気絞り弁開度制御手段によって前記吸気絞り弁の開度を前記絞り側開度から開き側開度にするとともに前記排気絞り弁開度制御手段によって前記排気絞り弁の開度を前記第一昇温時開度より開いた状態である第二昇温時開度とすることで、前記フィルタを昇温させる第二フィルタ昇温手段と、を備える。
【００１０】
上記の燃料噴射制御手段は、主噴射および後噴射の燃料噴射条件を制御する。これらの噴射によって噴射された燃料が燃焼することで排気温度が上昇され、その排気によってフィルタが昇温される。ここでいう燃料噴射条件とは、燃料噴射に関するパラメータであり、例えば燃料噴射時期や燃料噴射量等が挙げられる。
【００１１】
上記の後噴射は、圧縮着火内燃機関における主噴射の後に行われる噴射であって、且つ後噴射によって噴射された燃料が、主噴射による噴射燃料の燃焼で発生する燃焼熱に曝されることで、少なくともその一部が燃焼に供される。従って、後噴射による噴射燃料でも燃焼トルクが発生する。
【００１２】
また、該フィルタは、酸化機能を有している触媒が担持されているため、排気に含まれる燃料がその酸化機能で酸化されて発生する酸化熱で、該フィルタは昇温される。この酸化機能を有する触媒として、いわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等が挙げられる。上述の後噴射によって噴射された燃料であって燃焼に供されなかった燃料は、排気を介してフィルタに供されて、フィルタに担持された触媒によって生じる酸化熱で、フィルタの昇温に寄与することになる。
【００１３】
ここで、上記のフィルタは、圧縮着火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能力を有している。この捕集能力は無限のものではないため、所定量の粒子状物質が捕集されると、フィルタを昇温させて捕集された粒子状物質を酸化除去してフィルタの捕集能力の再生を図る必要がある。
【００１４】
そこで、第一フィルタ昇温手段によって、フィルタの昇温が行われる。第一フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温の特徴点は、フィルタに流入する排気流量を抑制することで、フィルタの有する熱が排気によって持ち去られるのを回避するとともに、排気通路にお
ける背圧を上昇させることで排気温度を上昇させて、フィルタの昇温を行う点である。従って、上記の絞り側開度とは、フィルタに流れ込む排気量を抑制し、フィルタの有する熱エネルギーが排気によって持ち去られるのを回避し得る程度の、吸気絞り弁の開度である。即ち、絞り側開度とは、フィルタの有する熱エネルギーの低下を抑制することを目的として、圧縮着火内燃機関の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に対応して通常設定される吸気絞り弁の開度より更に絞られた開度である。また、上記の第一昇温時開度とは、排気通路における背圧を上昇するための排気絞り弁の開度であり、好ましくは内燃機関の燃焼に悪影響を与えない範囲で排気温度を上昇させるための排気絞り弁の開度である。
【００１５】
尚、第一フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温が行われているときは、主噴射に加えて後噴射を行うことで排気温度を上昇させてフィルタの昇温を促進させることが可能である。しかし、この段階においては、後噴射は必ずしも行われる必要はない。
【００１６】
そして、フィルタの昇温を更に促進するために、第二フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温が行われる。第二フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温の特徴点は、先ず燃料噴射制御手段によって、主噴射および後噴射の噴射時期を遅角状態とする点である。遅角状態とは、フィルタの昇温が行われていない場合若しくは第一フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温が行われている場合と比べて、主噴射および後噴射の燃料噴射時期が遅角側に移行された状態であることを意味する。主噴射および後噴射の燃料噴射時期が遅角状態とされると、燃焼ガスが圧縮着火内燃機関から排出されるまでに要する時間が短くなるため、燃料噴射時期が遅角状態でない場合と比べて排気温度が上昇する。従って、遅角状態とは、排気温度を上昇させることを目的として、圧縮着火内燃機関の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に対応して通常設定される燃料噴射時期より更に燃料噴射時期が遅角側に移行された状態と言い得る。
【００１７】
尚、第一フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温が行われているときに後噴射が行われていない場合には、第二フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温時には遅角状態とされた主噴射の噴射燃料の燃焼で、燃料の少なくとも一部が燃焼される時期に、後噴射の噴射時期が制御される。
【００１８】
更に、第二フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温の特徴点は、主噴射および後噴射の噴射時期が遅角状態にされた状態で、吸気絞り弁の開度が開き側開度にされるとともに、排気絞り弁の開度が第二昇温時開度にされる点である。
【００１９】
ここで、開き側開度とは、フィルタにおける熱伝播速度を上昇させるために、前記絞り側開度より吸気流量が増加する方向の開度である。そして、吸気絞り弁の開度が開き側開度とされて吸気流量が増加することで、主噴射および後噴射での燃料の燃焼状態が変化する。即ち、主噴射による噴射燃料は多量の吸気によって燃焼が促進される一方で、該燃料の燃焼促進によって後噴射による噴射燃料が燃焼に供されにくくなる。
【００２０】
この結果、吸気絞り弁の開度を開き側開度とすることで、フィルタにおける熱伝播速度が上昇される。更に、後噴射による噴射燃料が燃焼に供されにくくなったため、排気を介してフィルタに供給される燃料量は増加する。その結果、フィルタに担持された触媒によって発生する酸化熱を増加させることができ、これはフィルタの昇温に寄与し得る。
【００２１】
また、上記の第二昇温時開度とは、排気通路における背圧をフィルタの昇温に適した圧力に維持するための排気絞り弁の開度であって、吸気絞り弁を開き側開度とすることで増加した排気流量によって圧縮着火内燃機関の燃焼に悪影響を及ぼさない排気絞り弁の開度である。従って、第二昇温時開度は、第一昇温時開度より排気絞り弁が開いた状態となる開度である。
【００２２】
これによって、第二フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温が行われているときも、排気通路における背圧が比較的高い状態に制御されて、フィルタの昇温がより促進されることになる。
【００２３】
以上より、上記の圧縮着火内燃機関の排気浄化装置においては、第一フィルタ昇温手段および第二フィルタ昇温手段によって、フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去に要する時間の短縮が図られるとともに、より良好に粒子状物質の酸化除去が行われ、フィルタにおける粒子状物質の燃え残りが抑制される。
【００２４】
また、上記の圧縮着火内燃機関の排気浄化装置が、前記フィルタの温度を推定し、又は検出するフィルタ温度推定手段を、更に備える場合、前記第二フィルタ昇温手段は、前記主噴射と前記後噴射の燃料噴射時期が遅角状態に制御された後であって、且つ前記フィルタ温度推定手段によって推定され又は検出されたフィルタ温度が所定温度より高いときに、前記吸気絞り弁の開度を前記開き側開度にするとともに前記排気絞り弁の開度を前記第二昇温時開度とするようにしてもよい。
【００２５】
上記の所定温度とは、フィルタに担持されている酸化機能を有する触媒の活性状態に関連する温度である。即ち、フィルタ温度が所定温度以下であるときは該触媒が活性状態に至っていないため、排気中の燃料成分によって酸化熱を十分に発生させることが困難である。そのため、フィルタに流入する排気流量が増えても、フィルタが昇温されにくくなる。そこで、フィルタ温度が所定温度より高くなることで該触媒が活性状態に至るため、そのような場合に、第二フィルタ昇温手段によって排気中の燃料成分による酸化熱を十分に発生させ、且つ排気流量の増加によるフィルタでの熱伝播速度の上昇させることで、フィルタの早急な昇温が可能となる。
【００２６】
また、上述までの圧縮着火内燃機関の排気浄化装置において、前記第二フィルタ昇温手段は、前記排気絞り弁開度制御手段によって前記排気絞り弁の開度が前記第二昇温時開度とされた後に、前記吸気絞り弁開度制御手段によって前記吸気絞り弁の開度を前記開き側開度にするようにしてもよい。
【００２７】
即ち、第二フィルタ昇温手段によるフィルタの昇温を行う際、排気絞り弁の開度の変更を吸気絞り弁の開度の変更より先に行うことで、排気通路における背圧が急激に上昇し、内燃機関に悪影響を及ぼすことを、より確実に抑制することが可能となる。
【００２８】
第二に、本発明では、上記した問題を解決するために、フィルタを昇温させて捕集された粒子状物質を酸化除去するときに行われる、主噴射と後噴射の噴射時期、吸気絞り弁の開度および排気絞り弁の開度に着目した。これは、主噴射と後噴射の噴射時期を遅角状態とすることで排気温度を上昇させることが可能となり、かつその状態で吸入空気量と背圧を制御することで、フィルタの昇温を促進し、又はフィルタを高温状態に維持することが可能となるからである。
【００２９】
そこで、本発明は、圧縮着火内燃機関の吸気通路の吸気流量を調整する吸気絞り弁と、前記圧縮着火内燃機関の排気通路の排気流量を調整する排気絞り弁と、酸化機能を有する触媒が担持され、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を備える圧縮着火内燃機関の排気浄化方法であって、前記吸気絞り弁の開度を絞り側開度とするとともに前記排気絞り弁の開度を第一昇温時開度とすることで、前記フィルタを昇温させる第一フィルタ昇温工程と、圧縮上死点近傍の時期における主噴射と該主噴射後の燃料噴射であって該主噴射による噴射燃料の燃焼で燃料の少なくとも一部が燃焼される後噴射の各々の燃料噴射時期を遅角状態に制御した後であって、且つ前記フィルタの温度が所定温度より高いときに、
前記吸気絞り弁の開度を前記絞り側開度から開き側開度にするとともに前記排気絞り弁の開度を前記第一昇温時開度より開いた状態である第二昇温時開度とすることで、前記フィルタを昇温させる第二フィルタ昇温工程と、を含んでなる。
【００３０】
上記の圧縮着火内燃機関の排気浄化方法における絞り側開度、開き側開度、第一昇温時開度、第二昇温時開度、所定温度、燃料噴射時期の遅角状態については、先述の圧縮着火内燃機関の排気浄化装置における絞り側開度、開き側開度、第一昇温時開度、第二昇温時開度、所定温度、燃料噴射時期の遅角状態と同義である。
【００３１】
そこで、上記の圧縮着火内燃機関の排気浄化方法によって、フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去に要する時間の短縮が図られるとともに、より良好に粒子状物質の酸化除去が行われ、フィルタにおける粒子状物質の燃え残りが抑制される。
【発明の効果】
【００３２】
圧縮着火内燃機関の排気浄化において、フィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去に要する時間の短縮を図るとともに、より良好な粒子状物質の酸化除去を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
ここで、本発明に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置および圧縮着火内燃機関の排気浄化方法の実施例について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本発明が適用される圧縮着火内燃機関（以下、「内燃機関」という。）１およびその制御系統の概略構成を表す図である。内燃機関１は、４つの気筒２を有する圧縮着火式の内燃機関である。また、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、燃料を所定圧に蓄圧する蓄圧室４と接続されている。内燃機関１には吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管は、吸気ポートを介して燃焼室に接続される。同様に、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管は排気ポートを介して燃焼室に接続される。ここで、吸気ポートおよび排気ポートには、各々吸気弁および排気弁が設けられている。
【００３５】
また、吸気枝管７は吸気管８に接続されている。更に、吸気管８における吸気枝管７の直上流に位置する部位には、吸気管８内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁１０が、更に吸気絞り弁１０の上流側には、吸気管８を流れる吸入空気量を検出するエアフローメータ９が設けられている。この吸気絞り弁１０には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１１が取り付けられている。一方、内燃機関１には、ＥＧＲ装置２１が設けられている。ＥＧＲ装置２１は排気枝管１２を流れる排気の一部を吸気枝管７へ再循環させる。ＥＧＲ装置２１は、排気枝管１２（上流側）から吸気枝管７（下流側）へ延出しているＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲ通路２２上に上流側から順に設けられたＥＧＲガス冷却用のＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲガスの流量調整用のＥＧＲ弁２４と、から構成される。
【００３６】
エアフローメータ９と吸気絞り弁１０との間に位置する吸気管８には、排気のエネルギーを駆動源として作動する過給機１６のコンプレッサ側が設けられ、排気枝管１２には過給機１６のタービン側が設けられている。更に、過給機１６より下流の吸気管８には、過給機１６によって加圧されて高温となった吸入空気を冷却するためのインタークーラ１５が設けられている。また、過給機１６のタービン側は、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラーに接続されている。そして、排気管１３の途中には、内燃機関１からの排気を浄化するフィルタ１４が設けられている。
【００３７】
フィルタ１４は、排気中の粒子状物質を捕集する能力を有する。更に、その表面には酸化機能を有する触媒の一種であって、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで浄化するいわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という。）が担持されている。尚、ＮＯｘ触媒以外の触媒であって酸化機能を有する酸化触媒をフィルタ１４に担持してもよい。
【００３８】
フィルタ１４の下流に位置する部位には、排気管１３内を流れる排気の流量を調節する排気絞り弁１７が設けられている。この排気絞り弁１７には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁１７を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ１８が取り付けられている。
【００３９】
また、内燃機関１の機関出力で駆動されるオルタネータ（図示せず）からの電気エネルギーを蓄えるバッテリ３０、およびバッテリ３０からの供給電力によって駆動される補機（グロー等）が、内燃機関１に備えられている。オルタネータからバッテリ３０への電気エネルギーの流れ、およびバッテリ３０から補機３１への電気エネルギーの流れを図中実線の矢印で示す。
【００４０】
ここで、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（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。尚、ＥＣＵ２０と各要素との信号の流れを図中点線の矢印で示す。
【００４１】
ここで、燃料噴射弁３は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、燃料噴射弁３における燃料の噴射時期および噴射量が、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に応じて、噴射弁毎に制御される。また、ＥＧＲ弁２４、吸気絞り用アクチュエータ１１、排気絞り用アクチュエータ１８等も、ＥＣＵ２０からの指令に従って制御され、以てＥＧＲガス量、吸気流量、排気流量が調整される。更に、補機３１も、内燃機関１の運転状態に応じて、ＥＣＵ２０からの指令に従って駆動される。
【００４２】
更に、アクセル開度センサ２６がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ２５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。更に、フィルタ１４の上流側の排気通路に設けられた排気温度センサ２７がＥＣＵ２０と電気的に接続され、ＥＣＵ２０はフィルタ１４に流入する排気の温度（以下、「入りガス温度」ともいう。）を取得する。
【００４３】
このように構成される内燃機関１において、フィルタ１４によって排気中の粒子状物質が捕集されることで、粒子状物質の大気への放出が抑制される。しかし、フィルタ１４に捕集された粒子状物質量が増加すると、排気管１３における背圧が増加し内燃機関１の燃焼に影響を及ぼす。特に、内燃機関１の機関負荷が低い場合には排気温度が低いため、フィルタ１４における粒子状物質の酸化除去が促進されず、粒子状物質の捕集量が増加する。
【００４４】
そこで、フィルタ１４に捕集された粒子状物質を酸化除去するために、フィルタ１４の温度を上昇させて粒子状物質が酸化除去される温度に維持する必要がある。そこで、フィ
ルタ１４に流入する排気量を制限することで、排気による熱エネルギーの持ち去り量を低減させるとともに、排気管１３における背圧を上昇させて排気温度を上昇させることで、フィルタ１４の昇温が図られる。更に、燃料噴射弁３からの主噴射後に行われる後噴射によって排気温度の上昇を図る。
【００４５】
しかし、このような場合、フィルタ１４に流入する排気量が比較的少量であるため、フィルタ１４での熱の伝播速度が低く、フィルタ１４の昇温に要する時間が長くなる。また、熱の伝播速度が低いことで、粒子状物質が局所的に燃え残った状態となり得る。
【００４６】
そこで、フィルタ１４の昇温に要する時間を可及的に短くし、燃え残りのない、より良好な粒子状物質の酸化除去のための内燃機関１の排気浄化装置、および内燃機関１の排気浄化方法について、以下に説明する。尚、内燃機関１の排気浄化装置は、主に、内燃機関１の燃料噴射弁３、フィルタ１４、吸気絞り弁１０、排気絞り弁１７およびＥＣＵ２０に格納され後述するこれらの制御を実行する制御プログラム等によって構成される。
【００４７】
図２は、フィルタ１４の昇温時における、吸気絞り弁１０および排気絞り弁１７の開度に応じた燃料噴射弁３からの燃料噴射の様子を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図において、上段が燃料噴射のタイミングを表し、中段は吸気絞り弁１０の開度を表し、下段は排気絞り弁１７の開度を表している。ここで、燃料噴射において、ｉｎｊｍで表される燃料噴射は、いわゆる主噴射であって、内燃機関１において通常の燃焼が行われるとき、圧縮上死点近傍の時期において行われる燃料噴射である。また、主噴射ｉｎｊｍより早い時期に行われる燃料噴射ｉｎｊｐは、前噴射であって、主噴射ｉｎｊｍより遅い時期に行われる燃料噴射ｉｎｊａは、後噴射である。
【００４８】
また、図３は、図２に示す燃料噴射制御、吸気絞り弁１０および排気絞り弁１７の開度制御が行われたときの、フィルタ１４の温度推移（図３中、Ｌ１で示される。）線および入りガス温度の推移（図３中、線Ｌ２で示される。）を示す図である。
【００４９】
図２（ａ）は、ＥＣＵ２０が諸条件からフィルタ１４の温度を上昇させる判断したとき（図３に示すＴ１の時期）に、第一に行われる燃料噴射等の制御（以下、「第一昇温制御」という。）を表す図である。このとき、吸気絞り弁１０の開度は、全開の開度を１００％としたとき、１０％程度の開度（以下、「絞り側開度」という。）に固定され、吸気管８を流れる吸気の流量は比較的少量に制限される。これにより、フィルタ１４に流入する排気流量が減少するため、排気による熱の持ち去り量が減少する。この絞り側開度は、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に対応して通常設定される吸気絞り弁１０の開度より、更に絞られた開度である。
【００５０】
更に、排気絞り弁１７の開度は、全開の開度を１００％としたとき、１０％程度の開度（以下、「第一昇温時開度」という。）に固定され、排気管１３を流れる吸気の流量は比較的少量に制限される。これにより、排気絞り弁１７が設けられた部位より上流側の排気管１３において背圧が上昇するため、実質的に内燃機関１の機関負荷が高くなり、排気温度が上昇する。尚、この第一昇温時開度は、背圧の上昇により内燃機関１の燃焼が過度に不安定となり、内燃機関１の機関要素が破損しない程度の開度にしなければならない。
【００５１】
そして、燃料噴射弁３からの燃料噴射においては、時期Ｔ１を迎えることで、後噴射ｉｎｊａが行われる。この後噴射ｉｎｊａでは、主噴射による噴射燃料が燃焼されることで発生する燃焼熱によって、後噴射ｉｎｊａによる噴射燃料の少なくとも一部が燃焼されるタイミングにおいて燃料噴射弁３から噴射される。尚、第一昇温制御が行われているときの燃料噴射時期は、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に対応して通常設定される燃料噴射時期である。
【００５２】
以上より、図３に示すように、時期Ｔ１を迎え第一昇温制御が行われると、入りガス温度は上昇するとともに、フィルタ１４の温度も上昇する。尚、以上の第一昇温制御を経て行われるフィルタ１４の昇温が、本発明における前記第一フィルタ昇温手段によって実行されるフィルタ１４の昇温に相当する。
【００５３】
次に、図２（ｂ）は、時期Ｔ１から所定時間経過後の時期Ｔ２において、上述の第一昇温制御に代わって行われる第二昇温制御時の燃料噴射等の制御を表す図である。第二昇温制御においては、第一昇温制御で行われていた前噴射ｉｎｊｐ、主噴射ｉｎｊｍ、後噴射ｉｎｊａの噴射時期を遅角側に移行するとともに、後噴射ｉｎｊａを第一後噴射ｉｎｊａ１と後噴射ｉｎｊａ２とに分割して行っている。また、このときの吸気絞り弁１０および排気絞り弁１７の開度は、第一昇温制御時と同様に、それぞれ絞り側開度（１０％）、第一昇温時開度（１０％）に設定されている。
【００５４】
ここで、第一後噴射ｉｎｊａ１の噴射時期は、第一後噴射ｉｎｊａ１による噴射燃料の少なくとも一部が、遅角側に移行された主噴射ｉｎｊｍによる噴射燃料の燃焼に供される時期である。更に、第二後噴射ｉｎｊａ２の噴射時期は、第二後噴射ｉｎｊａ２による噴射燃料の少なくとも一部が、第一後噴射ｉｎｊａ１による噴射燃料の燃焼に供される時期である。
【００５５】
これら第一後噴射ｉｎｊａ１および第二後噴射ｉｎｊａ２によって、気筒２内における燃料の燃焼が比較的遅い時期に行われることになる。そのため、図３に示すように、第二昇温制御が行われた時期Ｔ２以降においては、排気温度が急激に上昇する。尚、後噴射が第一後噴射ｉｎｊａ１のみの場合でも、排気温度の上昇の程度は低下するが、ある程度の排気温度の上昇は得られる。
【００５６】
また、このとき吸気絞り弁１０の開度は絞り側開度（１０％）に設定されているため、排気によるフィルタ１４の熱の持ち去り量は抑制され、且つ排気絞り弁１７の開度は第一昇温時開度（１０％）に設定されているため、背圧の上昇による排気温度上昇も生じている。
【００５７】
この第二昇温制御によって、排気温度が急激に上昇し、且つ排気によるフィルタ１４の熱の持ち去り量が抑制されることで、図３に示すように、フィルタ１４の温度は５００度近くまで上昇する。しかし、吸気絞り弁１０の開度が絞り側開度（１０％）とされ、且つ排気絞り弁１７の開度が第一昇温時開度（１０％）とされることで排気流量が抑制されているため、フィルタ１４における熱伝播速度が低く、いずれフィルタ１４の昇温の程度が緩慢となり、フィルタ１４に捕集された粒子状物質を効率的に酸化除去し得る温度（例えば、６００度）にまでフィルタ１４の温度を上昇させるには、比較的長時間を要する。更には、熱伝播速度が低いために、局所的に粒子状物質が燃え残る虞がある。
【００５８】
そこで、フィルタ１４の温度が比較的高温となり、その温度変化が緩やかとなったとき（図３中の時期Ｔ３）に、上述の第二昇温制御に代えて以下に説明する第三昇温制御が行われる。第三昇温制御は、図２（ｃ）に示す制御であり、燃料噴射弁３からの燃料噴射時期に関する制御は、第二昇温制御時から変更されない。第三昇温制御と第二昇温制御との相違点は、吸気絞り弁１０の開度が、絞り側開度（１０％）から開き側開度（１００％）に変更されるとともに、排気絞り弁１７の開度が、第一昇温時開度（１０％）から第二昇温時開度（５０％）に変更される点である。
【００５９】
第三昇温制御によって、吸気絞り弁１０の開度が絞り側開度（１０％）から閉じ側開度（１００％）に変更されると、気筒２内への吸気流量が変更される。これにより、前噴射
ｉｎｊｐおよび主噴射ｉｎｊｍによる噴射燃料の燃焼具合が改善され、これらの燃料の燃焼速度が上昇する。そのため、主噴射ｉｎｊｍによる燃料の燃焼に供される第一後噴射ｉｎｊａ１による噴射燃料量が減少し、同様に第一後噴射ｉｎｊａ１による燃料の燃焼に供される第二後噴射ｉｎｊａ２による噴射燃料量が減少する。
【００６０】
この結果、第一後噴射ｉｎｊａ１および第二後噴射ｉｎｊａ２による噴射燃料のうち燃焼に供される燃料量が減少することで、排気中の燃料量が増加する。そして、排気中の燃料がフィルタ１４に担持されたＮＯｘ触媒で酸化されることで、フィルタ１４の昇温が図られる。尚、第三昇温制御が行われているとき、吸気絞り弁１０の開度が開き側開度（１００％）とされたことで、排気温度は図３に示すように低下するが、前記ＮＯｘ触媒での酸化熱によって、フィルタ１４の温度は高温に維持される。
【００６１】
ここで、吸気絞り弁１０の開度が開き側開度（１００％）に設定されているため排気流量が多くなり、フィルタ１４での熱伝播速度が高くなる。従って、フィルタ１４の温度を、捕集された粒子状物質を酸化除去できる温度にまで可及的に早く上昇させることが可能となる。
【００６２】
また、排気絞り弁１７の開度が第一昇温時開度（１０％）から第二昇温時開度（５０％）に変更されたのは、排気管１３における背圧を高めて排気温度を上昇させるとともに、前述のように吸気絞り弁１０を開き側開度（１００％）にすることで該背圧が過度に上昇し、内燃機関が破損するのを回避するためである。尚、本実施例においては、第二昇温時開度は５０％の開度であるが、内燃機関１の運転状態に応じて吸気流量が変動することを鑑みて、フィルタ１４の昇温に適切な背圧になるべく第二昇温時開度を吸気流量に応じて制御すればよい。また、上記の開き側開度、絞り側開度、第一昇温時開度、第二昇温時開度の数値は一例示に過ぎず、上記の数値に限定されるものではなく、内燃機関の特性に応じて個別具体的に設定すればよい。以下の実施例の記載についても、同様である。
【００６３】
尚、以上の第二昇温制御および第三昇温制御を経て行われるフィルタ１４の昇温が、本発明における前記第二フィルタ昇温手段によって実行されるフィルタの昇温に相当する。
【００６４】
ここで、上記の第三昇温制御を行ってフィルタ１４の温度を上昇させた場合（ケース１）と、第三昇温制御を使わずに第二昇温制御によってフィルタ１４の温度を上昇させた場合（ケース２）とにおける、フィルタ１４の温度上昇の違いを図５および図６に示す。尚、図４に、フィルタ１４の概略的な構成と、フィルタ１４の温度上昇の測定のための測定点を示す。
【００６５】
図４に示すように、フィルタ１４における温度上昇の測定点は、フィルタ１４の中心軸Ａ１と周辺近傍Ａ２上の３点で行った。この３点は、フィルタ１４の排気流入側端面１４ａから、それぞれ２０ｍｍ、７５ｍｍ、１３０ｍｍ離れた箇所である。
【００６６】
そして、図５は、中心軸Ａ１上の３点での温度推移を表し、線Ｌ３は排気流入端面１４ａから２０ｍｍ離れた箇所の温度推移を、線Ｌ４は排気流入端面１４ａから７５ｍｍ離れた箇所の温度推移を、線Ｌ５は排気流入端面１４ａから１３０ｍｍ離れた箇所の温度推移を表している。また、図５（ａ）はケース１に、図５（ｂ）はケース２にそれぞれ対応している。図５に示すように、第三昇温制御を行うことで、フィルタ１４の温度が２５０度近傍から６３０度近傍まで上昇するのに要する時間が短縮されている。
【００６７】
また、図６は、周辺近傍Ａ２上の３点での温度推移を表し、線Ｌ６は排気流入端面１４ａから２０ｍｍ離れた箇所の温度推移を、線Ｌ７は排気流入端面１４ａから７５ｍｍ離れた箇所の温度推移を、線Ｌ８は排気流入端面１４ａから１３０ｍｍ離れた箇所の温度推移
を表している。また、図６（ａ）はケース１に、図６（ｂ）はケース２にそれぞれ対応している。図６に示すように、第三昇温制御を行うことで、フィルタ１５の周辺部の到達最高温度は上昇し、且つ３点での温度分布がより密な状態となっている。即ち、これは、第三昇温制御を行うことで、フィルタ１４における熱伝播速度が高くなり、フィルタ１４の早急な昇温に寄与していることを意味する。
【００６８】
ここで、図７に、上述の第一昇温制御、第二昇温制御、第三昇温制御を利用したフィルタ１４の昇温制御（以下、「フィルタ昇温制御」という）に関するフローチャートを示す。更に、図８に、図７のフィルタ昇温制御が行われるときの、フィルタ温度の推移（図８（ａ）に示す。）、排気絞り弁１７の開度の推移（図８（ｂ）に示す。）、吸気絞り弁１０の開度の推移（図８（ｃ）に示す。）、後噴射量の推移（図８（ｄ）に示す。）、背圧の推移（図８（ｅ）に示す。）をそれぞれ示す。このフィルタ昇温制御は、ＥＣＵ２０によって行われる制御である。以下に、フィルタ昇温制御の説明を行う。
【００６９】
Ｓ１０１では、フィルタ１４での粒子状物質（以下、「ＰＭ」という。）の堆積量が、所定の堆積量Ｓ１を超えているか否かが判定される。ここで、所定の堆積量Ｓ１とは、フィルタ１４の捕集能力を再生させる必要があると判定されるときのＰＭ堆積量の閾値である。また、フィルタ１４のＰＭ堆積量は、前回行われたフィルタ１４の捕集能力の再生から経過した時間や、その間の内燃機関１の運転状態等から推定される。また、フィルタ１４の上流側と下流側との排気圧力差からＰＭ堆積量を推定してもよい。ＰＭ堆積量が所定の堆積量Ｓ１を超えると判定されるとＳ１０２へ進み、ＰＭ堆積量が所定の堆積量Ｓ１を超えないと判定されると、再びＳ１０１の判定が行われる。
【００７０】
Ｓ１０２では、上述した第一昇温制御が行われる。即ち、吸気絞り弁１０の開度が絞り側開度に設定され、且つ排気絞り弁１７の開度が第一昇温時開度に設定される。本実施例においては、絞り側開度は開度１０％となる開度であり、第一昇温時開度は開度１０％となる開度である。このように、吸気絞り弁１０および排気絞り弁１７の開度が設定されるタイミングが、図８におけるｔ０である。
【００７１】
このように、吸気流量および排気流量が調整されることで、図８に示すようにフィルタ１４の温度が上昇する。また、第一昇温制御が行われているときは、燃料噴射弁３からの燃料噴射として、図２（ａ）に示すように、前噴射、主噴射、後噴射の三種類が行われる。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００７２】
Ｓ１０３では、フィルタ１４に流入する排気温度である入りガス温度が基準温度αを超えているか否かが判定される。尚、入りガス温度は、排気温度センサ２７によって検出される。基準温度αは、第一昇温制御から第二昇温制御への移行を判定するための基準値である。入りガス温度が基準温度αを超えていると判定されるとＳ１０４へ進み、入りガス温度が基準温度αを超えていないと判定されると再びＳ１０３の判定が行われる。
【００７３】
Ｓ１０４では、Ｓ１０２で行われていた第一昇温制御に代わって、上述した第二昇温制御が行われる。即ち、図２（ｂ）に示すように、前噴射、主噴射、後噴射の噴射時期が遅角側に移行されるとともに、後噴射が第一後噴射と第二後噴射に分割される。
【００７４】
この第二昇温制御が開始されるタイミングが、図８におけるｔ１である。時期ｔ１を境に、フィルタ温度が再び上昇する。そして、本実施例においては、第二昇温制御が開始されてから時間の経過とともに、後噴射（ｉｎｊａ１およびｉｎｊａ２）での噴射量が次第に増加される。これにより、排気温度の上昇を促進する。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００７５】
Ｓ１０５では、フィルタ１４の温度が基準温度βを超えるか否かが判定される。尚、フィルタ１４の温度は、排気温度センサ２７や図示されないフィルタ１４の下流側に設けられた排気温度センサ等から推定される。ここで、基準温度βは、第二昇温制御から第三昇温制御への移行を判定するための基準値であり、フィルタ１４に担持されている酸化機能を有するＮＯｘ触媒が活性状態にあることを示すフィルタの温度である。フィルタ温度が基準温度βを超えると判定されるとＳ１０６へ進み、フィルタ温度が基準温度βを超えていないと判定されるとＳ１０５の判定が再び行われる。
【００７６】
Ｓ１０６では、上記の第三昇温制御のうち、排気絞り弁１７の開度が第二昇温時開度に設定される。本実施例においては、第二昇温時開度は開度５０％となる開度である。排気絞り弁１７の開度が第二昇温時開度に設定されたタイミングが、図８におけるｔ２である。排気絞り弁１７の開度が第一昇温時開度から第二昇温時開度に開くことで、背圧は若干量低下する。そこで、図８中の時期ｔ２からｔ３の間、後噴射による噴射燃料は増量せずに、一定量に維持される。尚、時期ｔ３は、後述するＳ１０７の処理が行われるタイミングである。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。
【００７７】
Ｓ１０７では、上記の第三昇温制御のうち、吸気絞り弁１０の開度が開き側開度に設定される。本実施例においては、開き側開度は開度１００％（全開）となる開度である。吸気絞り弁１０の開度が開き側開度に設定されるタイミングが、図８におけるｔ３である。吸気絞り弁１０の開度が開き側開度とされることで、Ｓ１０６における排気絞り弁１７の開度変更で低下した背圧が上昇し、第一昇温制御および第二昇温制御が行われている期間（時期ｔ０から時期ｔ２までの期間）における背圧と同程度となる。また、背圧が上昇した以降、後噴射の燃料噴射量を再び時間の経過とともに増加させる。尚、後噴射の燃料噴射量は、排気温度上昇のために必要十分な量まで増量されると、それ以降はその燃料噴射量が維持される。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。
【００７８】
Ｓ１０８では、フィルタ１４のＰＭ堆積量が所定の堆積量Ｓ０より少ないか否かが判定される。この所定の堆積量Ｓ０は、第三昇温制御によるフィルタ１４の昇温を中止するか否かを判定するための閾値である。従って、ＰＭ堆積量が所定の堆積量Ｓ０より少ないと判定されると、第三昇温制御を中止して、本制御を終了する。尚、第三昇温制御を中止すると、燃料噴射弁３による燃料噴射および吸気絞り弁１０の開度は、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に応じて、適宜好適な状態に制御される。また、ＰＭ堆積量が所定の堆積量Ｓ０以上であると判定される、第三昇温制御を継続して、フィルタ１４に捕集されたＰＭの酸化除去を行う。
【００７９】
本制御によると、第一昇温制御、第二昇温制御、第三昇温制御を介してフィルタ１４の昇温を図り、捕集されたＰＭの酸化除去が行われる。特に、第三昇温制御によって、背圧を比較的高い状態に保ちながら、フィルタ１４を流れる排気流量を増加させてフィルタ１４での熱伝播速度を高めることで、捕集されたＰＭの酸化除去を、燃え残りがなく早急に行うことが可能となる。
【実施例２】
【００８０】
フィルタ１４に捕集されたＰＭの酸化除去のためのフィルタ昇温制御の第二の実施例について、図９および図１０に基づいて説明する。図９には、上述の第一昇温制御、第二昇温制御、第三昇温制御を利用したフィルタ昇温制御に関するフローチャートを示す。図１０には、図９のフィルタ昇温制御が行われるときの、フィルタ温度の推移（図１０（ａ）に示す。）、排気絞り弁１７の開度の推移（図１０（ｂ）に示す。）、吸気絞り弁１０の開度の推移（図１０（ｃ）に示す。）、後噴射量の推移（図１０（ｄ）に示す。）、背圧の推移（図１０（ｅ）に示す。）をそれぞれ示す。このフィルタ昇温制御は、ＥＣＵ２０によって行われる制御である。以下に、フィルタ昇温制御の説明を行う。
【００８１】
尚、図９に示すフィルタ昇温制御において、図７に示したフィルタ昇温制御と同一の処理を行う処理につては同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。本フィルタ昇温制御においては、Ｓ１０５においてフィルタ１４の温度が基準温度βを超えていると判定されると、Ｓ２０１へ進む。また、図１０に示す時期ｔ４およびｔ５については、図８に示すｔ０およびｔ１と同義である。
【００８２】
Ｓ２０１では、上述の第三昇温制御が行われる。即ち、吸気絞り弁１０の開度を絞り側開度（１０％）から開き側開度（１００％）に向けてリニアに変更すると同時に、排気絞り弁１７の開度を第一昇温時開度（１０％）から第二昇温時開度（５０％）に向けてリニアに変更する。図１０に示すように、時期ｔ６において、吸気絞り弁１０および排気絞り弁１７の開度が、時期ｔ７に至るまでにリニアに変更される。
【００８３】
このように、第三昇温制御における吸気絞り弁１０と排気絞り弁１７の開度を制御することで、第三昇温制御中に背圧が変動するのを回避することが可能となる。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。
【００８４】
本制御によると、第一昇温制御、第二昇温制御、第三昇温制御を介してフィルタ１４の昇温を図り、捕集されたＰＭの酸化除去が行われる。特に、第三昇温制御によって、背圧を比較的高い状態に保ちながら、フィルタ１４を流れる排気流量を増加させてフィルタ１４での熱伝播速度を高めることで、捕集されたＰＭの酸化除去を、燃え残りがなく早急に行うことが可能となる。
【実施例３】
【００８５】
フィルタ１４に捕集されたＰＭの酸化除去のためのフィルタ昇温制御の第三の実施例について、図１１および図１２に基づいて説明する。図１１には、上述の第一昇温制御、第二昇温制御、第三昇温制御を利用したフィルタ昇温制御に関するフローチャートを示す。図１２には、図１１のフィルタ昇温制御が行われるときの、フィルタ温度の推移（図１２（ａ）に示す。）、排気絞り弁１７の開度の推移（図１２（ｂ）に示す。）、吸気絞り弁１０の開度の推移（図１２（ｃ）に示す。）、後噴射量の推移（図１２（ｄ）に示す。）、背圧の推移（図１２（ｅ）に示す。）、補機３１の駆動信号の推移（図１２（ｆ）に示す。）をそれぞれ示す。このフィルタ昇温制御は、ＥＣＵ２０によって行われる制御である。以下に、フィルタ昇温制御の説明を行う。
【００８６】
尚、図１１に示すフィルタ昇温制御において、図７に示したフィルタ昇温制御と同一の処理を行う処理につては同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。本フィルタ昇温制御においては、Ｓ１０５においてフィルタ１４の温度が基準温度βを超えていると判定されると、Ｓ３０１へ進む。また、図１２に示す時期ｔ８およびｔ９については、図８に示すｔ０およびｔ１と同義である。
【００８７】
主にＳ３０１および後述するＳ３０５で、上述の第三昇温制御が行われる。先ず、Ｓ３０１では、吸気絞り弁１０の開度を全開（１００％）にすると同時に、排気絞り弁１７の開度を全開（１００％）にする。この開度の制御が行われるタイミングは、図１２中の時期ｔ１０である。このようにすることで、先ずフィルタ１４に流れ込む排気流量を増量させて、フィルタ１４における熱伝播速度を高める。しかし、排気絞り弁１７の開度が全開（１００％）となっているため、背圧が大きく低下し、排気温度が低下する。そこで、Ｓ３０１の処理が終了すると、Ｓ３０２へ進む。
【００８８】
Ｓ３０２では、補機３１が駆動される。この補機３１が駆動されるタイミングは、本実施例においては、上記の時期ｔ１０である。補機３１が駆動されることでバッテリ３０に
蓄えられている電力が消費されるため、内燃機関１の機関出力によって電力の発生が開始される。その結果、内燃機関１の機関負荷が増加し、以て排気温度が上昇される。Ｓ３０２の処理が終了すると、Ｓ３０３へ進む。
【００８９】
Ｓ３０３では、補機の駆動によって増加した機関負荷に対応すべく、主噴射による燃料噴射量が調整される。Ｓ３０３の処理が終了すると、Ｓ３０４へ進む。
【００９０】
Ｓ３０４では、フィルタ１４の温度が基準温度γを超えるか否かが判定される。ここで、基準温度γは、全開となっている排気絞り弁１７を第二昇温時開度（５０％）に変更させる判定を行うための基準値であり、フィルタ１４への排気流量が増加して熱伝播速度が増加することでフィルタ１４の温度上昇は行われているが、その温度上昇が緩慢となっている状態を検知するための基準値でもある。即ち、基準温度γは、フィルタ１４の温度が、ＰＭを効率的に酸化除去し得る温度に至っていない状態にあることを示す基準値である。フィルタ温度が基準温度γを超えると判定されるとＳ３０５へ進み、フィルタ温度が基準温度γを超えていないと判定されるとＳ３０４の判定が再び行われる。
【００９１】
Ｓ３０５では、排気絞り弁１７の開度を第二昇温時開度（５０％）に設定する。この排気絞り弁１７の開度の変更のタイミングは、図１２における時期ｔ１１である。これにより背圧が上昇し排気温度が上昇する。Ｓ３０５の処理が終了すると、Ｓ３０６へ進む。
【００９２】
Ｓ３０６では、Ｓ３０５で排気絞り弁１７の開度を第二昇温時開度（５０％）とすることで排気温度が上昇したことを踏まえて、後噴射による燃料噴射量が過度に多い場合は、燃料噴射量を減量することでフィルタ１４の温度が過度に上昇するのを回避させる。Ｓ３０６の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。
【００９３】
本制御によると、第一昇温制御、第二昇温制御、第三昇温制御を介してフィルタ１４の昇温を図り、捕集されたＰＭの酸化除去が行われる。特に、第三昇温制御によって、先ずフィルタ１４を流れる排気流量を増加させてフィルタ１４での熱伝播速度を高め、その後背圧を比較的高い状態とすることで、捕集されたＰＭの酸化除去を、燃え残りがなく早急に行うことが可能となる。
【実施例４】
【００９４】
フィルタ１４に捕集されたＰＭの酸化除去のためのフィルタ昇温制御の第四の実施例について、図１３および図１４に基づいて説明する。図１３には、上述の第一昇温制御、第二昇温制御、第三昇温制御を利用したフィルタ昇温制御に関するフローチャートを示す。図１４には、図１３のフィルタ昇温制御が行われるときの、フィルタ温度の推移（図１４（ａ）に示す。）、排気絞り弁１７の開度の推移（図１４（ｂ）に示す。）、吸気絞り弁１０の開度の推移（図１４（ｃ）に示す。）、後噴射量の推移（図１４（ｄ）に示す。）、背圧の推移（図１４（ｅ）に示す。）、補機３１の駆動信号の推移（図１４（ｆ）に示す。）をそれぞれ示す。このフィルタ昇温制御は、ＥＣＵ２０によって行われる制御である。以下に、フィルタ昇温制御の説明を行う。
【００９５】
尚、図１３に示すフィルタ昇温制御において、図１１に示したフィルタ昇温制御と同一の処理を行う処理につては同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。本フィルタ昇温制御においては、図１１に示したフィルタ昇温制御における処理Ｓ３０５に代えて処理Ｓ４０１が行われる。
【００９６】
Ｓ４０１では、時期ｔ１１からｔ１２にわたって、排気絞り弁１７の開度を全開（１００％）から第二昇温時開度（５０％）に向けてリニアに変更する。即ち、図１１に示したフィルタ昇温制御でのＳ３０５の様に排気絞り弁１７の開度を一気に第二昇温時開度（５
０％）にするのではなく、徐々に目的とする開度に変化させる。これにより、背圧も徐々に高くなっていくため、急激な背圧の上昇によるフィルタ１４の局所的な温度上昇を回避することが可能となる。Ｓ４０１の処理が終了すると、Ｓ３０６へ進む。
【００９７】
尚、Ｓ３０６では、上述したように背圧の上昇に応じて、後噴射による燃料噴射量が調整される。ここで、排気絞り弁１７の開度は時期ｔ１１から時期ｔ１２の間、徐々に絞られていくため、後噴射による燃料噴射量も排気絞り弁１７の開度の変化に連動させて、時期ｔ１１から時期ｔ１２の間徐々に変動させる。
【００９８】
本制御によると、第一昇温制御、第二昇温制御、第三昇温制御を介してフィルタ１４の昇温を図り、捕集されたＰＭの酸化除去が行われる。特に、第三昇温制御によって、先ずフィルタ１４を流れる排気流量を増加させてフィルタ１４での熱伝播速度を高め、その後背圧を比較的高い状態とすることで、捕集されたＰＭの酸化除去を、燃え残りがなく早急に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明が適用される圧縮着火内燃機関およびその制御系統の概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置において行われる、第一昇温制御、第二昇温制御および第三昇温制御における燃料噴射および吸気絞り弁の開度の様子を表す図である。
【図３】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置においてフィルタの昇温が行われている際の、排気温度およびフィルタ温度の推移を表す図である。
【図４】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置における、フィルタの概略的な構成を表す図である。
【図５】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置において、第三昇温制御が行われたときと第三昇温制御が行われていないときのフィルタ温度の推移を表す第一の図である。
【図６】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置において、第三昇温制御が行われたときと第三昇温制御が行われていないときのフィルタ温度の推移を表す第二の図である。
【図７】本発明の実施例１に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置において行われるフィルタ昇温制御のフローチャートである。
【図８】図７に示すフィルタ昇温制御が行われる際の、フィルタ温度、排気絞り弁の開度、吸気絞り弁の開度、後噴射による燃料噴射量、背圧の変動を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置において行われるフィルタ昇温制御のフローチャートである。
【図１０】図９に示すフィルタ昇温制御が行われる際の、フィルタ温度、排気絞り弁の開度、吸気絞り弁の開度、後噴射による燃料噴射量、背圧の変動を示す図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置において行われるフィルタ昇温制御のフローチャートである。
【図１２】図１１に示すフィルタ昇温制御が行われる際の、フィルタ温度、排気絞り弁の開度、吸気絞り弁の開度、後噴射による燃料噴射量、背圧の変動、補機の駆動状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る圧縮着火内燃機関の排気浄化装置において行われるフィルタ昇温制御のフローチャートである。
【図１４】図１３に示すフィルタ昇温制御が行われる際の、フィルタ温度、排気絞り弁の開度、吸気絞り弁の開度、後噴射による燃料噴射量、背圧の変動、補機の駆動状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１・・・・圧縮着火内燃機関（内燃機関）
３・・・・燃料噴射弁
１０・・・・吸気絞り弁
１１・・・・吸気絞り用アクチュエータ
１３・・・・排気管
１４・・・・フィルタ
１６・・・・過給機
１７・・・・排気絞り弁
１８・・・・排気絞り用アクチュエータ
２０・・・・ＥＣＵ
２７・・・・排気温度センサ
３１・・・・補機
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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