(57)【要約】【課題】フィルタの再生動作の終了タイミングを適切に設定でき、それにより、フィルタを確実に再生できるとともに、フィルタの再生に要する時間とエネルギーを低減することができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排気系５に設けられたフィルタ１１と、フィルタ１１に堆積したパティキュレートを燃焼させることによりフィルタ１１を再生するための再生動作を実行する再生動作実行手段２，６と、フィルタ１１の上下流間の排気系の差圧ＤＰを検出する差圧センサ２２と、検出された排気系の差圧ＤＰの変化量ΔＤＰＣを算出する差圧変化量算出手段２と、再生動作実行手段によるフィルタ１１の再生動作の実行中、算出された差圧の変化量が所定のしきい値ＤＰＣＬＭＴ以下にある状態が所定時間ＴＬＭＴ、継続したときに、再生動作を終了させる再生動作終了手段２，６と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気系に排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
前記排気系に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
このフィルタに堆積したパティキュレートを燃焼させることにより当該フィルタを再生するための再生動作を実行する再生動作実行手段と、
前記フィルタの上流側と下流側との間の前記排気系の差圧を検出する差圧センサと、
当該検出された前記排気系の差圧の変化量を算出する差圧変化量算出手段と、
前記再生動作実行手段による前記フィルタの再生動作の実行中、前記算出された差圧の変化量が所定のしきい値以下にある状態が所定時間、継続したときに、前記再生動作を終了させる再生動作終了手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関から排出された排ガスの流量を検出する排ガス流量検出手段と、
当該検出された排ガスの流量に応じて、前記検出された差圧を補正する差圧補正手段と、をさらに備え、
前記差圧変化量算出手段は、前記補正された差圧に基づいて前記差圧の変化量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関は車両に駆動源として搭載されており、
前記再生動作実行手段によるフィルタの再生動作を前記車両のサービス点検時に実行することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの排ガス中のパティキュレートを捕集する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置では一般に、内燃機関の排気系にフィルタが設けられており、内燃機関から排出された排ガス中のパティキュレートがフィルタに捕集される。フィルタにおけるパティキュレートの堆積量が多くなると、排圧が上昇することによって、内燃機関の出力や燃費の低下を招く。このような不具合を防止するために、フィルタを加熱し、堆積したパティキュレートを燃焼させることによって、フィルタを再生する内燃機関の排ガス浄化装置が従来から知られており、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
この排ガス浄化装置では、車両に搭載された内燃機関の回転数およびアクセル開度に基づいて、内燃機関から排出された単位時間当たりのパティキュレートの量を算出し、このパティキュレート量を、検出した内燃機関の水温に応じて補正する。また、このパティキュレート量を前回までに算出されたパティキュレートの堆積量に加算することによって、今回のパティキュレートの堆積量を算出する。そして、算出した堆積量がしきい値以上になったときに、ヒータでフィルタを加熱することによって、フィルタの再生動作を開始する。また、フィルタの再生動作中には、検出したフィルタの温度に基づいて、フィルタ内で燃焼された単位時間当たりのパティキュレートの焼却量を算出し、算出した焼却量を堆積量の前回値から減算することによって、今回のパティキュレートの堆積量を算出する。そして、算出した堆積量がしきい値以下になったときに、フィルタの再生動作を終了させる。そして、フィルタの再生動作を終了させたときには、パティキュレートの堆積量を初期値にセットする。
【０００４】
以上のように、この従来の排ガス浄化装置では、フィルタにおけるパティキュレートの堆積量を、内燃機関の回転数、アクセル開度、内燃機関の水温およびフィルタの温度に応じて算出する。しかし、実際のパティキュレートの堆積量は、吸入される空気の温度や圧力などによっても変化する。これに対して、従来の排ガス浄化装置では、パティキュレートの堆積量を、上記のようなパラメータに応じて算出するにすぎないので、堆積量を精度良く推定することができず、その信頼性は低い。このため、例えば堆積量が実際のそれよりも少なめに推定された場合には、フィルタの再生動作の終了タイミングが早まることによって、フィルタの再生を十分に行うことができず、フィルタにパティキュレートが残留してしまう。逆に、堆積量が実際のそれよりも多めに推定された場合には、フィルタの再生動作の終了タイミングが遅れることによって、ヒータを駆動するための電気エネルギーが無駄に消費されてしまう。あるいは、フィルタの再生動作を、燃焼室などに供給される燃料の増量によって行う場合には、燃料が余分に供給される結果、燃費の悪化を招いてしまう。
【０００５】
また、従来の排ガス浄化装置では、フィルタの再生動作を終了させたときに、パティキュレートの堆積量を初期値にセットするので、上述したように、フィルタの再生の終了タイミングが早まったり遅れたりした場合には、そのときの実際のパティキュレートの堆積量と異なる初期値がセットされてしまう。このように初期値のずれが生じると、その初期値にパティキュレートの排出量を加算することによって算出されるパティキュレートの堆積量の信頼性はさらに低下する。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、フィルタの再生動作の終了タイミングを適切に設定でき、それにより、フィルタを確実に再生できるとともに、フィルタの再生に要する時間とエネルギーを低減することができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３３２１２５号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３から排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化する内燃機関３の排ガス浄化装置１であって、排気系に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ１１と、フィルタ１１に堆積したパティキュレートを燃焼させることによりフィルタ１１を再生するための再生動作を実行する再生動作実行手段（ＥＣＵ２、インジェクタ６、図４のステップ３４）と、フィルタ１１の上流側と下流側との間の排気系の差圧ＤＰを検出する差圧センサ２２と、検出された排気系の差圧ＤＰの変化量（差圧変化量ΔＤＰＣ）を算出する差圧変化量算出手段（ＥＣＵ２、図４のステップ３８）と、再生動作実行手段によるフィルタ１１の再生動作の実行中、算出された差圧の変化量が所定のしきい値ＤＰＣＬＭＴ以下にある状態が所定時間（所定値ＴＬＭＴ）、継続したときに、再生動作を終了させる再生動作終了手段（ＥＣＵ２、図４のステップ３９〜４５）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、排ガス中のパティキュレートがフィルタによって捕集され、捕集されたパティキュレートが、再生動作実行手段によるフィルタの再生動作の実行により燃焼することによって、フィルタが再生される。また、フィルタの上流側と下流側との間の差圧が差圧センサによって検出され、この差圧の変化量が差圧変化量算出手段によって算出される。そして、再生動作の実行中、算出した差圧の変化量がしきい値以下にある状態が所定時間、継続したときに、再生動作終了手段によって、フィルタの再生動作を終了させる。
【００１０】
フィルタの再生動作の実行によりパティキュレートが燃焼し始めると、その燃焼に伴い、フィルタの上下流間の差圧が減少する。また、パティキュレートの燃焼が進み、パティキュレートの堆積量が少なくなると、差圧はほとんど減少しなくなり、差圧の変化量がほぼ一定の値に収束する。本発明によれば、フィルタの再生動作の実行中、差圧の変化量がしきい値以下にある状態が所定時間、継続したときに、差圧の変化量が収束し、フィルタの再生が完了したとして、フィルタの再生動作を終了させる。したがって、フィルタの再生動作を、フィルタの再生が実際に完了した適切なタイミングで終了させることができる。その結果、フィルタを確実に再生できるとともに、フィルタの再生に要する時間とエネルギーを低減することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、内燃機関３から排出された排ガスの流量（排ガス流量ＥＸＱ）を検出する排ガス流量検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０、エアフローセンサ２１、図４のステップ３６）と、検出された排ガスの流量に応じて、検出された差圧ＤＰを補正する差圧補正手段（ＥＣＵ２、図４のステップ３７）と、をさらに備え、差圧変化量算出手段は、補正された差圧（補正後差圧ＤＰＣ）に基づいて差圧の変化量を算出することを特徴とする。
【００１２】
フィルタの上下流間の差圧は排ガスの流量に応じて変化し、排ガスの流量が少ないほど、差圧は小さくなる。この構成によれば、内燃機関から排出された排ガスの流量が排ガス流量検出手段によって検出され、検出された排ガスの流量に応じて、差圧補正手段が、検出した差圧を補正する。差圧変化量算出手段は、補正した差圧に基づいて差圧の変化量を算出する。このように、排ガスの流量に応じて補正した差圧に基づいて差圧の変化量を算出するので、排ガスの流量の変化による差圧への影響を排除できる。その結果、差圧の変化量に基づき、フィルタの再生動作を、フィルタの再生が完了したより適切なタイミングで終了させることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、内燃機関３は車両Ｖに駆動源として搭載されており、再生動作実行手段によるフィルタ１１の再生動作を車両Ｖのサービス点検時に実行することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、内燃機関は車両に搭載されており、車両がサービス工場に持ち込まれた場合、そのサービス点検時に、再生動作実行手段によるフィルタの再生動作が実行される。このように、フィルタの再生動作を車両のサービス点検時に実行するので、内燃機関の運転状態の変化による差圧への影響を受けにくく、したがって、差圧の変化量に基づき、フィルタの再生動作を適切なタイミングで終了させることができる。特に、サービス点検時におけるフィルタの再生に要する時間とエネルギーを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による排ガス浄化装置１、およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。このエンジン３は、車両Ｖに搭載された、例えば４気筒（１つのみ図示）のディーゼルエンジンである。
【００１６】
エンジン３は、気筒ごとにピストン３ａとシリンダヘッド３ｂを備えており、ピストン３ａとシリンダヘッド３ｂによって燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５（排気系）がそれぞれ接続されるとともに、燃焼室３ｃに臨むように燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６が取り付けられている。
【００１７】
インジェクタ６（再生動作実行手段）は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク（いずれも図示せず）に順に接続されている。インジェクタ６の開弁時間および開弁タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび噴射タイミングが制御される。
【００１８】
また、エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ２０ａが取り付けられており、このマグネットロータ２０ａとＭＲＥピックアップ２０ｂによって、クランク角センサ２０（排ガス流量検出手段）が構成されている。クランク角センサ２０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００１９】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００２０】
吸気管４には、吸入空気量を調整するための吸気絞り弁７が設けられている。吸気絞り弁７には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ７ａが接続されている。吸気絞り弁７の開度は、アクチュエータ７ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。また、吸気管４には、吸気絞り弁７よりも上流側にエアフローセンサ２１（排ガス流量検出手段）が設けられている。エアフローセンサ２１は吸入空気量ＱＡを検出し、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２１】
また、吸気管４と排気管５の間には、ＥＧＲ通路８が接続されている。ＥＧＲ通路８は、排気管５と吸気管４の吸気絞り弁７よりも下流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ通路８を介して、エンジン３の排ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気管４に還流し、それにより、燃焼室３ｃ内の燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。
【００２２】
また、ＥＧＲ通路８には、ＥＧＲ弁９が設けられている。ＥＧＲ弁９は、リニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量が、ＥＣＵ２からのデューティ制御された駆動信号で制御されることによって、ＥＧＲガスの環流量が制御される。
【００２３】
また、排気管５のＥＧＲ通路８よりも下流側には、上流側から順に、酸化触媒１０およびフィルタ１１が設けられている。この酸化触媒１０は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。
【００２４】
フィルタ１１は、多孔質セラミックなどで構成されたハニカムコア（図示せず）を有しており、排ガス中の煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することによって、大気中に排出されるＰＭの量を低減する。また、フィルタ１１のハニカムコアには、酸化触媒１０と同様の酸化触媒（図示せず）が担持されている。このように、フィルタ１１が酸化触媒を担持していることにより、酸化触媒の酸化反応によってフィルタ１１の温度が高められ、それにより、ＰＭが燃焼される。
【００２５】
さらに、排気管５には、酸化触媒１０とフィルタ１１の間とフィルタ１１の下流側とに、圧力導入通路５ａが接続されており、この圧力導入通路５ａには差圧センサ２２が設けられている。差圧センサ２２は、排気管５内のフィルタ１１の上流側と下流側との間の差圧（以下「差圧」という）ＤＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。フィルタ１１に堆積したＰＭの堆積量（以下「ＰＭ堆積量」という）が少ないときには、フィルタ１１の通気抵抗が減少することによって差圧ＤＰが小さくなる一方、ＰＭ堆積量が多いときには、フィルタ１１の通気抵抗が増大することによって差圧ＤＰが大きくなるので、差圧ＤＰに応じてＰＭ堆積量を推定することができる。
【００２６】
また、排気管５のフィルタ１１のすぐ上流側および下流側には、第１排ガス温度センサ２３および第２排ガス温度センサ２４がそれぞれ設けられている。第１排ガス温度センサ２３は、フィルタ１１のすぐ上流側の排ガスの温度（以下「フィルタ前ガス温度」という）ＴＤＰＦＦを検出し、第２排ガス温度センサ２４は、フィルタ１１のすぐ下流側の排ガスの温度（以下「フィルタ後ガス温度」という）ＴＤＰＦＢを検出し、それらの検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２７】
さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２５から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。また、ＥＣＵ２には、フィルタ１１にＰＭが過剰に堆積している状態（以下「フィルタ１１の過堆積状態」という）を運転者に知らせるための警告灯２６が接続されている。
【００２８】
ＥＣＵ２（再生動作実行手段、差圧変化量算出手段、再生動作終了手段、排ガス流量検出手段および差圧補正手段）は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ２０〜２５からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。
【００２９】
ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、車両Ｖの走行中またはサービス点検中に、フィルタ１１を再生するための再生制御処理を実行する。この処理では、フィルタ１１の再生動作は、エンジン３の膨張行程中や排気行程中に燃焼室３ｃに燃料を付加的に噴射するポスト噴射によって行われる。このポスト噴射による燃料量（以下「ポスト噴射量」という）ＰＯＳＴＱは、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦに基づいて、フィルタ１１内の温度が目標温度（例えば６００℃）になるように制御される。これにより、フィルタ１１を高温状態に制御し、フィルタ１１に堆積したＰＭを燃焼させることによって、フィルタ１１が再生される。
【００３０】
図２は、車両Ｖの走行中に実行されるフィルタ１１の再生制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳを算出する。具体的には、このＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳは、次のようにして算出される。まず、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、ＰＭ排出量マップ（図示せず）を検索することによって、エンジン３から排出された、１ＴＤＣ当たりすなわち１燃焼ごとのＰＭの排出量を算出する。また、フィルタ酸素量およびフィルタ温度に応じ、ＰＭ再生量マップ（図示せず）を検索することによって、フィルタ１１で燃焼され、再生されるＰＭの再生量を算出する。なお、フィルタ酸素量は、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび吸入空気量ＱＡに応じて求められ、また、フィルタ温度は、吸入空気量ＱＡ、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦおよび差圧ＤＰに応じて求められる。
【００３１】
次に、算出したＰＭ排出量からＰＭ再生量を減算することによって、１ＴＤＣ当たりのＰＭ堆積量を算出する。そして、算出したＰＭ堆積量を前回までのＰＭ堆積量積算値に加算することによって、今回のＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳを算出する。なお、このＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳは、フィルタ１１の再生動作の終了時にリセットされる。
【００３２】
次いで、算出したＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが所定の第１しきい値ＰＭＳＬＭＴ１以上であるか否かを判別する（ステップ２）。この判別結果がＮＯで、ＤＰＦＰＭＳ＜ＰＭＳＬＭＴ１のときには、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが比較的少ないため、フィルタ１１の再生動作を行わないものとして、ステップ８に進み、フィルタ再生フラグＦ＿ＲＥＯＫを「０」にセットし、本処理を終了する。
【００３３】
一方、前記ステップ２の判別結果がＹＥＳで、ＤＰＦＰＭＳ≧ＰＭＳＬＭＴ１のときには、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが、第１しきい値ＰＭＳＬＭＴ１よりも大きな所定の第３しきい値ＰＭＳＬＭＴ３以上であるか否かを判別する（ステップ３）。この判別結果がＮＯのとき、すなわちＰＭＳＬＭＴ１≦ＤＰＦＰＭＳ＜ＰＭＳＬＭＴ３のときには、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが比較的多いとともに、フィルタ１１が過堆積状態にはないとして、過堆積フラグＦ＿ＰＭＳＯＶを「０」にセットし（ステップ４）、また、フィルタ１１の再生動作を実行すべきとして、フィルタ再生フラグＦ＿ＲＥＯＫを「１」にセットし（ステップ５）、本処理を終了する。
【００３４】
一方、前記ステップ３の判別結果がＹＥＳで、ＤＰＦＰＭＳ≧ＰＭＳＬＭＴ３のときには、フィルタ１１が過堆積状態であるとして、そのことを運転者に知らせるために警告灯２６を点灯させる（ステップ６）とともに、過堆積フラグＦ＿ＰＭＳＯＶを「１」にセットする（ステップ７）。また、過堆積状態で再生を行うことによるフィルタ１１の亀裂や溶損などを回避するために、フィルタ１１の再生動作を行わないものとして、前記ステップ８を実行し、本処理を終了する。
【００３５】
図３は、車両Ｖのサービス点検時に実行されるフィルタ１１の過堆積判定処理を示すフローチャートである。なお、このサービス点検は、警告灯２６の点灯に応じて車両Ｖがサービス工場に持ち込まれたときに、サービス工場において行われるものである。また、上記過堆積判定処理は、外部診断機（図示せず）からＥＣＵ２に開始信号を出力することによって、所定時間ごとに実行される。本処理では、まずステップ１１において、判定中フラグＦ＿ＣＨＥＣＫが「１」であるか否かを判別する。
【００３６】
この判別結果がＮＯのときには、エンジン回転数ＮＥの目標回転数ＮＥＯＢＪを所定の過堆積判定用の回転数ＮＥＣＨＫ（例えば２８００ｒｐｍ）に設定する（ステップ１２）。この設定により、エンジン回転数ＮＥが上昇し、過堆積判定用の回転数ＮＥＣＨＫになるように制御される。次に、判定中フラグＦ＿ＣＨＥＣＫを「１」にセットした（ステップ１３）後、ステップ１４に進む。このステップ１３の実行により、本処理の２回目以降のループでは、前記ステップ１１の判別結果がＹＥＳになり、その場合には、ステップ１４に直接、進む。
【００３７】
このステップ１４では、エンジン回転数ＮＥが過堆積判定用の回転数ＮＥＣＨＫにほぼ等しくなったか否かを判別し、その判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。一方、ステップ１４の判別結果がＹＥＳで、エンジン回転数ＮＥが過堆積判定用の回転数ＮＥＣＨＫにほぼ等しくなったときには、差圧センサ２２で検出した差圧ＤＰに応じてＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳＳを算出する（ステップ１５）。次いで、算出したＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳＳが、第３しきい値ＰＭＳＬＭＴ３よりも大きな所定の第２しきい値ＰＭＳＬＭＴ２以上であるか否かを判別する（ステップ１６）。この判別結果がＹＥＳで、ＤＰＦＰＭＳＳ≧ＰＭＳＬＭＴ２のときには、フィルタ１１の上下流間の差圧ＤＰが大きく、フィルタ１１が過堆積状態であるとして、そのことを表すために、過堆積フラグＦ＿ＰＭＳＯＶＳを「１」にセットする（ステップ１７）。また、過堆積状態で再生を行うことによるフィルタ１１の亀裂や破損を回避するため、フィルタ１１の再生動作を禁止するものとし、フィルタ再生フラグＦ＿ＲＥＯＫＳを「０」にセットする（ステップ１８）。そして、判定が終了したことを表すために、判定中フラグＦ＿ＣＨＥＣＫを「０」にセットし（ステップ１９）、本処理を終了する。
【００３８】
一方、前記ステップ１６の判別結果がＮＯで、ＤＰＦＰＭＳＳ＜ＰＭＳＬＭＴ２のときには、フィルタ１１が過堆積状態でないとして、過堆積フラグＦ＿ＰＭＳＯＶＳを「０」にセットする（ステップ２０）。そして、フィルタ再生フラグＦ＿ＲＥＯＫＳを「１」にセットした（ステップ２１）後、前記ステップ１９を実行し、本処理を終了する。
【００３９】
図４は、上述した過堆積判定処理による判定結果に応じてサービス点検時に実行されるフィルタ１１の再生制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ３１において、図３のステップ１８または２１でセットしたフィルタ再生フラグＦ＿ＲＥＯＫＳが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、フィルタ１１の再生動作を行うことなく、そのまま本処理を終了する。
【００４０】
一方、前記ステップ３１の判別結果がＹＥＳで、Ｆ＿ＲＥＯＫＳ＝１のときには、再生中フラグＦ＿ＤＰＦＲＥが「１」であるか否かを判別する（ステップ３２）。この判別結果がＮＯのときには、エンジン回転数ＮＥの目標回転数ＮＥＯＢＪを所定の再生制御用の回転数ＮＥＲＥ（例えば１５００ｒｐｍ）に設定する（ステップ３３）。この設定により、エンジン回転数ＮＥが再生制御用の回転数ＮＥＲＥになるように制御される。次に、ポスト噴射量ＰＯＳＴＱをエンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて設定する（ステップ３４）ことによって、フィルタ１１の再生動作を開始するとともに、再生中フラグＦ＿ＤＰＦＲＥを「１」にセットし（ステップ３５）、ステップ３６に進む。前記ステップ３２の判別結果がＹＥＳで、すでにフィルタ１１の再生動作中のときには、ステップ３６に直接、進む。
【００４１】
このステップ３６では、エンジン３から排出される排ガスの流量（以下「排ガス流量」という）ＥＸＱを算出する。この排ガス流量ＥＸＱは、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＱＡなどに応じ、気体の状態方程式から求められる。次に、算出した排ガス流量の自乗ＥＸＱ2で差圧ＤＰを除算することによって、今回の補正後差圧ＤＰＣ（ｎ）を算出する（ステップ３７）。このように、差圧ＤＰを排ガス流量ＥＸＱに基づいて補正するのは、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳＳが同一の場合でも、排ガス流量ＥＸＱに応じて差圧ＤＰが変化するためである。
【００４２】
また、差圧ＤＰを排ガス流量の自乗ＥＸＱ2で除算するのは、以下の理由による。次式（１）は、オリフィスを通過する体積流量Ｑ、オリフィスの断面積Ａおよびオリフィスの上流側および下流側の圧力Ｐ１，Ｐ２の関係を表すものである（オリフィスの式）。また、式（２）および（３）は、上記式（１）を変形したものである。
【００４３】
【数１】
2006316734.tif 000003
ここで、Ｃｄはオリフィスの流体係数、ρは流体密度である。オリフィスの断面積Ａが一定であれば、式（２）から、オリフィスの上下流間の差圧（Ｐ１−Ｐ２）は、体積流量の自乗Ｑ2に比例し、また、式（３）から、差圧（Ｐ１−Ｐ２）／堆積流量の自乗Ｑ2が一定になることが分かる。したがって、フィルタ１１の有効断面積をこれらの式中の断面積Ａとみなし、排ガス流量ＥＸＱを体積流量Ｑとみなすと、式（３）から、ＤＰ／ＥＸＱ2がほぼ一定であれば、フィルタ１１の有効断面積がほぼ一定になっており、すなわち、フィルタ１１の再生が終了していると判定できる。なお、上記補正後差圧ＤＰＣ（補正された差圧）には、フィルタ処理が施され、それにより、排ガスの脈動に伴う差圧ＤＰの脈動やノイズ成分などが除去される。
【００４４】
前記ステップ３７に続くステップ３８では、所定のｘ回前のＴＤＣ信号の発生時（例えば３０ｓｅｃ前相当時）に算出された補正後差圧ＤＰＣ（ｎ−ｘ）と今回の補正後差圧ＤＰＣ（ｎ）との差（＝ＤＰＣ（ｎ−ｘ）−ＤＰＣ（ｎ））を、差圧変化量ΔＤＰＣ（差圧の変化量）として算出する。なお、補正後差圧ＤＰＣは、リングバッファなどを用いて記憶されている。
【００４５】
次いで、差圧変化量ΔＤＰＣが所定のしきい値ＤＰＣＬＭＴ以下であるか否かを判別する（ステップ３９）。この判別結果がＮＯのときには、フィルタ１１の有効断面積が増加していて、フィルタ１１の再生の途中であり、フィルタ１１の再生動作を引き続き行うものとして、後述するステップ４６に進み、本処理を終了する。
【００４６】
一方、前記ステップ３９の判別結果がＹＥＳで、ΔＤＰＣ≦ＤＰＣＬＭＴが成立したときには、カウンタ（図示せず）のカウンタ値ＴＤＰＣをインクリメントする（ステップ４０）とともに、カウンタ値ＴＤＰＣが所定値ＴＬＭＴ（例えば１５０ｓｅｃ相当）以上であるか否かを判別する（ステップ４１）。
【００４７】
この判別結果がＮＯで、ＴＤＰＣ＜ＴＬＭＴのときには、本処理を終了する。一方、前記ステップ４１の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、差圧変化量ΔＤＰＣがしきい値ＤＰＣＬＭＴ以下である状態が、所定値ＴＬＭＴに相当する所定時間、継続したときには、フィルタ１１の有効断面積がほぼ一定に収束しており、フィルタ１１の再生が終了したとして、そのことを表すために、フィルタ再生フラグＦ＿ＲＥＯＫＳを「０」にセットする（ステップ４２）。
【００４８】
そして、フィルタ１１の再生動作を終了するために、目標回転数ＮＥＯＢＪを所定の終了用の回転数ＮＥＲＥＥＮＤ（例えば８５０ｒｐｍ）に設定する（ステップ４３）とともに、ポスト噴射量ＰＯＳＴＱを０に設定する（ステップ４４）。また、再生中フラグＦ＿ＤＰＦＲＥを「０」にセットする（ステップ４５）とともに、カウンタ値ＴＤＰＣをリセットした（ステップ４６）後、本処理を終了する。
【００４９】
図５は、図３および図４の処理において、フィルタ１１が過堆積状態でないと判定され、フィルタ１１の再生動作が行われた場合の動作例を示すタイミングチャートである。まず、エンジン回転数ＮＥを過堆積判定用の回転数ＮＥＣＨＫに上昇させる（タイミングｔ１）。エンジン回転数ＮＥの上昇に伴い、排ガス量が増大し、排圧が大きくなることによって、差圧ＤＰは増大する。このときの差圧ＤＰが第２しきい値ＰＭＳＬＭＴ２よりも小さいことによって、フィルタ１１が過堆積状態でないと判定されるのに応じて、エンジン回転数ＮＥを再生制御用の回転数ＮＥＲＥに設定するとともに、ポスト噴射が行われ、フィルタ１１の再生動作が開始される（ｔ２）。
【００５０】
このフィルタ１１の再生動作に伴い、排ガス温度が上昇することによって、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦが徐々に上昇し、それに伴いフィルタ１１内の温度も徐々に上昇する。そして、フィルタ１１内の温度が目標温度（例えば６００℃）付近まで上昇すると、フィルタ１１内でＰＭが燃焼し始め、それにより、フィルタ後ガス温度ＴＤＰＦＢも上昇し始める（ｔ３）。ＰＭが燃焼されるのに伴い、フィルタ１１の有効断面積が増大し、通気抵抗が低減することによって、差圧ＤＰが減少し始める（ｔ４）。燃焼が進むと、差圧ＤＰがさらに減少するとともに、その傾きが次第に緩やかになることによって、差圧変化量ΔＤＰＣが次第に減少し、しきい値ＤＰＣＬＭＴを下回るようになる（ｔ５）。そして、その状態が所定時間、継続したときに（ｔ６）、フィルタ１１の再生が完了したとして、フィルタ１１の再生動作が終了される。
【００５１】
以上のように、本実施形態によれば、車両Ｖの走行中においては、エンジン３の運転状態に応じて推定したＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが第１しきい値ＰＭＳＬＭＴ１以上のときに、フィルタ１１の再生動作を実行する。また、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが第３しきい値ＰＭＳＬＭＴ３（＞ＰＭＳＬＭＴ１）以上のときには、フィルタ１１が過堆積状態であるとして、警告灯２６を点灯させる。この警告灯２６の点灯に応じて、車両Ｖがサービス工場に持ち込まれたときには、そのサービス点検において、フィルタ１１が過堆積状態でないと判定されたときに、フィルタ１１の再生動作を実行する。
【００５２】
この再生動作においては、差圧センサ２２で検出した差圧ＤＰを排ガス流量の自乗ＥＸＱ2で補正し、補正した今回の補正後差圧ＤＰＣ（ｎ）とｎ回前の補正後差圧ＤＰＣ（ｎ−１）との差圧変化量ΔＤＰＣ（＝ＤＰＣ（ｎ−１）−ＤＰＣ（ｎ））を算出する。そして、フィルタ１１の再生動作の実行中、差圧変化量ΔＤＰＣがしきい値ＤＰＣＬＭＴ以下であるか否かを判別するとともに、差圧変化量ΔＤＰＣ≦しきい値ＤＰＣＬＭＴの状態が所定値ＴＬＭＴ以上のときに（図４のステップ３９，４１：ＹＥＳ）、差圧変化量ΔＤＰＣが収束し、フィルタ１１の再生が完了したとして、フィルタ１１の再生動作を終了させる。したがって、フィルタ１１の再生動作を、フィルタ１１の再生が実際に完了した適切なタイミングで終了させることができる。その結果、フィルタ１１を確実に再生できるとともに、フィルタ１１の再生に要する時間とエネルギーを低減することができる。
【００５３】
また、排ガス流量ＥＸＱに応じて差圧ＤＰを補正するとともに、補正した補正後差圧ＤＰＣに基づいて差圧変化量ΔＤＰＣを算出するので、排ガス流量ＥＸＱの変化による差圧ＤＰへの影響を排除できる。その結果、差圧変化量ΔＤＰＣに基づき、フィルタ１１の再生動作を、フィルタ１１の再生が完了したより適切なタイミングで終了させることができる。
【００５４】
さらに、車両Ｖのサービス点検時にフィルタ１１の再生動作を実行するので、エンジン３の運転状態の変化による差圧への影響を受けにくく、したがって、差圧変化量ΔＤＰＣに基づき、フィルタ１１の再生動作を適切なタイミングで終了させることができる。
【００５５】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば実施形態では、図４の再生制御処理を車両Ｖのサービス点検時に実行するものとして説明したが、この再生制御処理のうちの、差圧変化量ΔＤＰＣに応じたフィルタ１１の再生動作の終了タイミングの決定手法を、車両Ｖの走行中に実行される、図２の走行中再生制御処理に用いてもよい。また、実施形態では、排ガス流量ＥＸＱを、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＱＡに応じて算出しているが、これに限らず、例えば排気管５にセンサを設け、直接、検出してもよい。
【００５６】
さらに、実施形態では、差圧ＤＰを、差圧センサ２２を用いて直接、検出しているが、これに代えて、フィルタ１１の上流側および下流側にそれぞれ圧力センサを設け、それらの検出値の差から求めてもよい。また、実施形態では、図３の過堆積判定処理や図４の再生制御処理を、警告灯２６が点灯した場合のサービス点検時に実行するものとして説明したが、これに限らず、例えば車両Ｖの定期点検時に実行してもよい。さらに、実施形態では、フィルタ１１の再生動作をポスト噴射により行っているが、それとともに、またはそれに代えて、他の適当な手法、例えば吸気絞り弁７の絞りなどによって行ってもよい。
【００５７】
さらに、実施形態は、本発明をディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ガソリンエンジンやクランク軸を鉛直方向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適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の排ガス浄化装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】車両の走行中に実行されるフィルタの再生制御処理を示すフローチャートである。
【図３】車両のサービス点検時に実行されるフィルタの過堆積判定処理を示すフローチャートである。
【図４】車両のサービス点検時に実行されるフィルタの再生制御処理を示すフローチャートである。
【図５】車両のサービス点検時に実行されるフィルタの再生制御の動作例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１  排ガス浄化装置
２  ＥＣＵ（再生動作実行手段、差圧変化量算出手段、再生動作終了
手段、排ガス流量検出手段および差圧補正手段）
３  エンジン
５  排気管（排気系）
６  インジェクタ（再生動作実行手段）
１１  フィルタ
２０  クランク角センサ（排ガス流量検出手段）
２１  エアフローセンサ（排ガス流量検出手段）
２２  差圧センサ
Ｖ  車両
ＤＰ  差圧
ＰＭ  パティキュレート
ΔＤＰＣ  差圧変化量（差圧の変化量）
ＤＰＣ  補正後差圧（補正された差圧）
ＤＰＣＬＭＴ  しきい値
ＥＸＱ  排ガス流量（排ガスの流量）
ＴＬＭＴ  所定値（所定時間）
【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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