(57)【要約】【課題】  フィルタの適切な再生、オイルダイリューションの抑制および燃費の向上を達成可能な内燃機関の排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】  排ガス浄化装置１は、排ガス中のＰＭを捕集するフィルタ１８を備え、負荷ＮＥ、ＱＩＮＪが所定の第１負荷領域にあるときに第１再生モードを、第１負荷領域以外の所定の第２負荷領域にあるときに第２再生モードを選択し（ステップ２〜４、６）、フィルタ１８のＰＭ量ＤＰＦＰＭＳ＞しきい値ＰＭＲＥＦのときに、選択された再生モードに従い、排ガス中に未燃燃料を供給する第１再生モードで再生する第１再生手段（ステップ１１）、またはこの未燃燃料の供給によらない第２再生モードで再生する第２再生手段（ステップ１８）にフィルタ１８の再生を実行させ（ステップ９、１０、１６、１７）、負荷ＮＥ、ＱＩＮＪが第２負荷領域にあるときには、しきい値ＰＭＲＥＦをより小さな値に設定する（ステップ８、１４）。【選択図】  図３
2006316731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から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、
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、
排ガス中に未燃燃料を供給する第１再生モードによって前記フィルタを再生する第１再生手段と、
排ガス中への未燃燃料の供給によらない第２再生モードによって前記フィルタを再生する第２再生手段と、
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
当該検出された負荷が所定の第１負荷領域にあるときに前記第１再生モードを選択し、前記第１負荷領域以外の所定の第２負荷領域にあるときに前記第２再生モードを選択する再生モード選択手段と、
前記フィルタに捕集されたパティキュレートの量を検出するパティキュレート量検出手段と、
当該検出されたパティキュレート量が所定のしきい値よりも大きいときに、前記選択された再生モードに従って、前記第１および第２再生手段の一方に前記フィルタの再生を実行させる再生実行手段と、
前記負荷が前記第２負荷領域にあるときには、前記第１負荷領域にあるときよりも、前記所定のしきい値を小さな値に設定するしきい値設定手段と、
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】
前記第２負荷領域は、前記第１負荷領域よりも負荷が大きい領域であ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、
前記車両の速度を検出する車速検出手段をさらに備え、
前記しきい値設定手段は、前記所定のしきい値の設定を、前記負荷が前記第２負荷領域にあり、かつ前記検出された車速が所定の速度よりも高いときに行うことを特徴とする、請求項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から排出された排ガス中のパティキュレートをフィルタで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に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の排ガス浄化装置を用いたディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）では、フィルタへのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）の堆積量が多くなると、排圧の上昇によってエンジンの出力の低下や燃費の悪化を招く。このような不具合を回避するためにフィルタを再生する排ガス浄化装置が、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、フィルタに堆積したＰＭの量を推定し、推定したＰＭの堆積量が所定のしきい値よりも大きくなったときに、フィルタを再生する。具体的には、エンジンの燃焼に必要な燃料に加えて、排気行程中に燃料を燃焼室に噴射するポスト噴射により未燃燃料を排ガス中に含ませ、この未燃燃料を排気管内のフィルタよりも上流側で燃焼させ、排気温度を強制的に高めることによって、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させ、フィルタを再生する。
【０００４】
しかし、この従来の排ガス浄化装置には、次のような問題がある。すなわち、上述したように、フィルタの再生を排気行程中に燃料を燃焼室に噴射するポスト噴射によって行うので、ポスト噴射された燃料の一部が、燃焼室から排出されずに、シリンダの壁面などに付着し、エンジンの潤滑オイルに混入する結果、オイルダイリューションが生じてしまう。また、ポスト噴射された燃料はエンジンの燃焼に寄与しないので、その分、燃費が悪化する。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、フィルタを適切に再生できるとともに、オイルダイリューションの抑制および燃費の向上を達成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。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８０１１８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３から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１であって、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１８と、排ガス中に未燃燃料を供給する第１再生モードによってフィルタ１８を再生する第１再生手段（インジェクタ６、ＥＣＵ２、ステップ１１）と、排ガス中への未燃燃料の供給によらない第２再生モードによってフィルタ１８を再生する第２再生手段（過給装置７、スロットル弁１２、アクチュエータ１２ａ、グロープラグ１６、ＥＣＵ２、ステップ１８）と、内燃機関の負荷（エンジン回転数ＮＥ、目標燃料噴射量ＱＩＮＪ）を検出する負荷検出手段（クランク角センサ３０、アクセル開度センサ３４、ＥＣＵ２、ステップ２１）と、検出された負荷が所定の第１負荷領域にあるときに第１再生モードを選択し、第１負荷領域以外の所定の第２負荷領域にあるときに第２再生モードを選択する再生モード選択手段（ＥＣＵ２、ステップ２〜４、６）と、フィルタ１８に捕集されたパティキュレートの量（ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳ）を検出するパティキュレート量検出手段（クランク角センサ３０、排ガス温度センサ３３、ＥＣＵ２、ステップ１）と、検出されたパティキュレート量が所定のしきい値ＰＭＲＥＦよりも大きいときに、選択された再生モードに従って、第１および第２再生手段の一方にフィルタ１８の再生を実行させる再生実行手段（ＥＣＵ２、ステップ９、１０、１６、１７）と、負荷が第２負荷領域にあるときには、第１負荷領域にあるときよりも、所定のしきい値ＰＭＲＥＦを小さな値に設定するしきい値設定手段（ＥＣＵ２、ステップ８、１４）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、フィルタを再生する再生モードとして、排ガス中に未燃燃料を供給する第１再生モードと、排ガス中への未燃燃料の供給によらない第２再生モードが設定されており、第１再生モードによる再生は、第１再生手段によって、第２再生モードによる再生は、第２再生手段によって行われる。また、再生モード選択手段によって、検出された負荷が所定の第１負荷領域にあるときには第１再生モードが選択され、第１負荷領域以外の所定の第２負荷領域にあるときには第２再生モードが選択される。さらに、再生実行手段によって、検出されたパティキュレート量が所定のしきい値よりも大きいときに、選択された再生モードに従い、第１または第２再生手段にフィルタの再生を実行させる。これにより、第１再生モードによる再生が実行されたときには、排ガス中に未燃燃料が供給される結果、この燃料をフィルタまたはこれよりも上流側で燃焼させ、フィルタの温度を高めることによって、フィルタに堆積したパティキュレートが燃焼し、フィルタが再生される。また、第２再生モードによる再生が実行されたときには、排ガス中に未燃燃料を供給することなく、フィルタが再生される。以上のように、内燃機関の負荷に応じ、第１または第２の再生モードによる再生を行うことによって、フィルタを適切に再生することができる。
【０００９】
さらに、しきい値設定手段による設定により、所定のしきい値は、負荷が第２負荷領域にあるときには、第１負荷領域にあるときよりも小さな値に設定される。このようなしきい値の設定により、第２再生モードによる再生をフィルタのパティキュレートの量が比較的少ない状態から早めに実行し、その実行頻度を高めることによって、第２負荷領域においては、フィルタに捕集されたパティキュレートの量が少ない状態に維持される。このことと、第１負荷領域においてしきい値がより大きな値に設定されることにより、第１負荷領域では、パティキュレート量がしきい値を上回りにくくなる結果、第１再生モードによる再生が実行されにくくなり、その実行頻度が低減される。このように、排ガス中に未燃燃料を供給する第１再生モードによる再生の実行頻度を低減できるので、燃費を向上させることができるとともに、排ガス中の未燃燃料の供給を、膨張行程中などに燃料を燃焼室に供給することにより行う場合には、オイルダイリューションを抑制することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置１において、第２負荷領域は、第１負荷領域よりも負荷が大きい領域である（図５）ことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、検出された負荷がより負荷の大きい第２負荷領域にあるときに、第２再生モードによる再生が実行される。内燃機関の負荷が高いときには、排ガス温度が高く、それにより、フィルタの温度が高い状態にあるため、再生のためにフィルタの温度をそれほど上昇させる必要がないので、排ガス中に未燃燃料を供給しない第２再生モードによる再生によっても、フィルタを適切に再生することができる。
【００１２】
また、負荷が第１負荷領域にあり、内燃機関の負荷が低いときには、第１再生モードによる再生が実行される。このように負荷が低いときには、排ガス温度が低く、フィルタの温度が低い状態にあるため、再生のためにフィルタの温度を大きく上昇させる必要がある。本発明では、内燃機関の負荷が低いときに、第１再生モードによる再生により排ガス中に未燃燃料を供給するので、それにより、フィルタの温度を十分に上昇させることによって、フィルタの再生を適切に行うことができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置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、車両の速度ＶＰを検出する車速検出手段（車速センサ３５）をさらに備え、しきい値設定手段は、所定のしきい値ＰＭＲＥＦの設定を、負荷が第２負荷領域にあり、かつ検出された車速が所定の速度（所定値ＶＰＲＥＦ）よりも高いときに行う（ステップ１３、１４）ことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、負荷が第２負荷領域にあることに加え、検出された車速が所定の速度よりも高いことを条件として、すなわち内燃機関の負荷が高く、かつ車速が高いときに、しきい値が、第１負荷領域にあるときよりも小さな値に設定される。例えば、負荷が低い状態での加速動作によって、負荷が急増し、第１負荷領域から第２負荷領域に移行しても、フィルタの温度は、すぐには上昇せず、低い状態にある場合があり、その場合には、第２再生モードによる再生を行っても、フィルタの再生を適切に行うことができないおそれがある。上述した構成により、内燃機関の負荷が高くても、車速が低いことでフィルタが低温である可能性がある場合に、しきい値設定手段による小さなしきい値の設定を禁止し、しきい値をより大きな値に設定することによって、第２再生モードによる再生の実行頻度を低減でき、それにより、上記のような不具合の発生を抑えることができる。
【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について説明する。  図１は、本発明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３を示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両Ｖに搭載された、例えば４気筒タイプのディーゼルエンジンである。
【００１６】
エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、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、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６（第１再生手段）およびグロープラグ１６（第２再生手段）が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。
【００１７】
インジェクタ６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（図示せず）を介して、高圧ポンプ６ａおよび燃料タンク（図示せず）に順に接続されている。高圧ポンプ６ａは、燃料タンクの燃料を、高圧に昇圧した後、コモンレールを介してインジェクタ６に送り、インジェクタ６はこの燃料を燃焼室３ｃに噴射する。燃料の噴射圧力ＰＲＡＩＬは、後述するＥＣＵ２で高圧ポンプ６ａを制御することによって制御される（図２参照）とともに、コモンレールに設けられた燃料圧センサ３６によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。また、インジェクタ６の開弁時間および開閉弁タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射量および噴射時期がそれぞれ制御される。グロープラグ１６は、燃焼室３ｃの温度を高めるためのものであり、その通電量をＥＣＵ２で制御することによって制御される。
【００１８】
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３０ａが取り付けられており、このマグネットロータ３０ａとＭＲＥピックアップ３０ｂによって、クランク角センサ３０（負荷検出手段、パティキュレート量検出手段）が構成されている。クランク角センサ３０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、過給装置７（第２再生手段）が設けられており、過給装置７は、ターボチャージャで構成された過給機８と、これに連結されたアクチュエータ９と、ベーン開度制御弁１０を備えている。
【００２１】
過給機８は、吸気管４に設けられた回転自在のコンプレッサブレード８ａと、排気管５に設けられた回転自在のタービンブレード８ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン８ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード８ａ，８ｂを一体に連結するシャフト８ｄとを有している。過給機８は、排気管５内の排ガスによりタービンブレード８ｂが回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード８ａが回転駆動されることによって、吸気管４内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。
【００２２】
アクチュエータ９は、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、各可変ベーン８ｃに機械的に連結されている。アクチュエータ９には、負圧ポンプから負圧供給通路（いずれも図示せず）を介して負圧が供給され、この負圧供給通路の途中にベーン開度制御弁１０が設けられている。ベーン開度制御弁１０は、電磁弁で構成されており、その開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ９への供給負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン８ｃの開度が変化することにより、過給圧が制御される。
【００２３】
吸気管４の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ１１およびスロットル弁１２（第２再生手段）が設けられている。インタークーラ１１は、過給装置７の過給動作により吸入空気の温度が上昇したときなどに、吸入空気を冷却するものである。スロットル弁１２には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ１２ａ（第２再生手段）が接続されている。スロットル弁１２の開度（以下「スロットル弁開度」という）は、アクチュエータ１２ａ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。
【００２４】
また、吸気管４には、過給機８よりも上流側にエアフローセンサ３１が、インタークーラ１１とスロットル弁１２の間に過給圧センサ３２が、それぞれ設けられている。エアフローセンサ３１は吸入空気量ＱＡを検出し、過給圧センサ３２は吸気管４内の過給圧ＰＡＣＴを検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２５】
さらに、吸気管４の吸気マニホールド４ａは、その集合部から分岐部にわたって、スワール通路４ｂとバイパス通路４ｃに仕切られており、これらの通路４ｂ，４ｃはそれぞれ、吸気ポートを介して各燃焼室３ｃに連通している。バイパス通路４ｃには、スワール装置１３が設けられており、このスワール装置１３は、スワール弁１３ａと、これを開閉するアクチュエータ１３ｂと、スワール制御弁１３ｃを備えている。スワール制御弁１３ｃの開度をＥＣＵ２で制御することにより、スワール弁１３ａの開度を変化させることによって、燃焼室３ｃ内に発生するスワールの強さが制御される。
【００２６】
また、エンジン３には、ＥＧＲ管１４ａおよびＥＧＲ制御弁１４ｂを有するＥＧＲ装置１４が設けられている。ＥＧＲ管１４ａは、吸気管４と排気管５の間に、具体的には、吸気マニホールド４ａの集合部のスワール通路４ｂと排気管５の過給機８よりも上流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ管１４ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管４にＥＧＲガスとして還流し、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。
【００２７】
ＥＧＲ制御弁１４ｂは、ＥＧＲ管１４ａに取り付けられた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からの駆動信号によってリニアに制御されることによって、ＥＧＲガス量が制御される。
【００２８】
また、ＥＧＲ装置１４にはＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置１５が設けられており、ＥＧＲ冷却装置１５は、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂと、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に設けられたＥＧＲクーラ１５ｃを有している。ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側には、ＥＧＲクーラ１５ｃをバイパスするようにバイパス通路１５ａが設けられており、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂはバイパス通路１５ａの分岐部に取り付けられている。ＥＧＲ通路切替弁１５ｂは、ＥＣＵ２による制御によって、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ通路切替弁１５ｂよりも下流側の部分を、ＥＧＲクーラ１５ｃ側とバイパス通路１５ａ側に選択的に切り替える。
【００２９】
以上により、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂがバイパス通路１５ａ側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、バイパス通路１５ａに通され、吸気管４に還流する。一方、逆側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１５ｃで冷却された後、吸気管４に還流する。
【００３０】
また、排気管５の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、酸化触媒１７およびフィルタ１８が設けられている。酸化触媒１７は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。フィルタ１８は、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を低減する。また、フィルタ１８は、その表面に酸化触媒１７と同様の触媒（図示せず）を担持している。
【００３１】
さらに、排気管５のフィルタ１８のすぐ上流側には、排ガス温度センサ３３（パティキュレート量検出手段）が設けられている。排ガス温度センサ３３は、フィルタ１８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）ＴＤＰＦＧを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３２】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３４（負荷検出手段）および車速センサ３５（車速検出手段）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および車速ＶＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。
【００３３】
ＥＣＵ２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３０〜３６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。
【００３４】
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、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、フィルタ１８を再生するための再生制御処理を実行する。また、本実施形態では、ＥＣＵ２によって、第１再生手段、第２再生手段、負荷検出手段、再生モード選択手段、パティキュレート量検出手段、再生実行手段、およびしきい値設定手段が構成されている。
【００３５】
次に、図３を参照しながら、上記再生制御処理について説明する。本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、フィルタ１８に堆積したＰＭの堆積量（以下「ＰＭ堆積量」という）ＤＰＦＰＭＳを算出する。
【００３６】
具体的には、エンジン回転数ＮＥおよび目標燃料噴射量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ＰＭの排出量を算出する。次いで、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧに基づき、テーブル（図示せず）を検索することによって、フィルタ１８で燃焼されたＰＭの燃焼量を算出する。そして、求めたＰＭ排出量からＰＭ燃焼量を減算することによって、１ＴＤＣ当たりのＰＭ堆積量を算出し、この１ＴＤＣ当たりのＰＭ堆積量をＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳの前回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。
【００３７】
ＰＭ排出量マップは、エンジン３から排出されるＰＭの排出量を実験によって求め、その結果をエンジン回転数ＮＥおよび目標燃料噴射量ＱＩＮＪに応じてマップ化したものである。目標燃料噴射量ＱＩＮＪは、燃料噴射量の目標値であり、図４のステップ２１において、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。また、この目標燃料噴射量ＱＩＮＪに基づく駆動信号がインジェクタ６に出力されることによって、燃料噴射量が制御される。ＰＭ燃焼量は、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧが高いほど、より大きな値に算出される。
【００３８】
次いで、エンジン３の負荷が所定の第１負荷領域にあるか否かを判別する（ステップ２）。この判別は、エンジン回転数ＮＥおよび目標燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、図５に示す領域マップに基づいて行われる。この領域マップでは、第１負荷領域は、エンジン回転数ＮＥが低〜高で、かつ目標燃料噴射量ＱＩＮＪが低〜中の領域、すなわち低〜中負荷領域に設定されている。
【００３９】
ステップ２の答がＹＥＳで、負荷が第１負荷領域にあり、エンジン３が低〜中負荷運転状態にあるときには、フィルタ１８の再生モードとして第１再生モードを選択し、そのことを表すために、第１再生モードフラグＦ＿ＲＥ１を「１」にセットする（ステップ３）。
【００４０】
一方、上記ステップ２の答がＮＯのときには、エンジン３の負荷が第２負荷領域にあるか否かを判別する（ステップ４）。この判別は、上記ステップ２と同様、エンジン回転数ＮＥおよび目標燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、領域マップに基づいて行われる。この領域マップでは、第２負荷領域は、エンジン回転数ＮＥが低〜高で、かつ目標燃料噴射量ＱＩＮＪが高い領域、すなわち高負荷領域に設定されている。
【００４１】
このステップ４の答がＹＥＳで、負荷が第２負荷領域にあり、エンジン３が高負荷運転状態にあるときには、第２再生モードを選択し、第１再生モードフラグＦ＿ＲＥ１を「０」にセットする（ステップ６）。
【００４２】
一方、上記ステップ４の答がＮＯのとき、すなわち、エンジン３の負荷が第１および第２の負荷領域のいずれにもないときには、エンジン３が再生制御に適した運転状態にないとして、再生制御を実行しないものとし、本処理を終了する。
【００４３】
前記ステップ３が実行されたとき、すなわち第１再生モードが選択されたときには、ステップ７〜１１を実行する。まず、ステップ７では、第１再生モード用の実行中フラグＦ＿ＲＥ１ＯＮが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、第１再生モードによる再生の実行中でないときには、しきい値ＰＭＲＥＦを所定の第１しきい値ＰＭＲＥＦ１（例えば９ｇ）に設定する（ステップ８）。次いで、前記ステップ１で算出したＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが、設定したしきい値ＰＭＲＥＦよりも大きいか否かを判別する（ステップ９）。この答がＮＯのときには、再生制御を実行しないものとして、本処理を終了する。
【００４４】
一方、ステップ９の答がＹＥＳで、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳがしきい値ＰＭＲＥＦよりも大きくなったときには、第１再生モードによる再生を開始するものとして、実行中フラグＦ＿ＲＥ１ＯＮを「１」にセットする（ステップ１０）とともに、第１再生モードによる再生制御を実行し（ステップ１１）、本処理を終了する。
【００４５】
この第１再生モードによる再生制御では、膨張行程中や排気行程中に燃焼室３ｃに燃料を噴射するポスト噴射による燃料量を制御することなどによって、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧを目標温度（例えば６００℃）になるように制御し、フィルタ１８を高温状態に制御する。これにより、フィルタ１８に堆積したＰＭを燃焼させることによって、フィルタ１８を適切に再生することができる。
【００４６】
具体的には、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧ＜目標温度のときには、ポスト噴射による燃料量を増量することにより、排ガス中に含まれる未燃燃料量を増量することによって、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧを上昇させる。また、このポスト噴射制御に加えて、スロットル弁開度および過給圧ＰＡＣＴの減少制御、ならびにグロープラグ１６の通電量の増大制御などを行う。以上の制御により、燃焼温度を高め、排ガスの温度を上昇させることによって、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧを上昇させる。一方、ＴＤＰＦＧ＞目標温度のときには、上記とは逆の動作によってフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧを低下させる。上記のポスト噴射制御以外のスロットル弁開度などの制御を、以下、総称して「再生用エンジン制御」という。
【００４７】
なお、第１再生モードによる再生制御は、その開始後、前述したようにして算出されたＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが判定値よりも小さくなったときに、フィルタ１８に堆積したＰＭが十分に燃焼し、再生が適切に行われたとして終了される。この判定値は、値０に近い小さな所定値に設定されている。
【００４８】
一方、前記ステップ６が実行されたとき、すなわち第２再生モードが選択されたときには、ステップ１２〜１８を実行する。まず、ステップ１２では、第２再生モード用の実行中フラグＦ＿ＲＥ２ＯＮが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、第２再生モードによる再生の実行中でないときには、車速ＶＰが所定値ＶＰＲＥＦ（例えば１３０ｋｍ／ｈ）よりも大きいか否かを判別する（ステップ１３）。この答がＹＥＳのとき、すなわち高負荷高速運転中のときには、しきい値ＰＭＲＥＦを所定の第２しきい値ＰＭＲＥＦ２に設定し（ステップ１４）、ステップ１６に進む。この第２しきい値ＰＭＲＥＦ２は、前記ステップ８で用いた第１しきい値ＰＭＲＥＦ１よりも小さな値に設定されており、例えば６ｇである。
【００４９】
一方、上記ステップ１３の答がＮＯで、ＶＰ≦ＶＰＲＥＦのときには、しきい値ＰＭＲＥＦを第１しきい値ＰＭＲＥＦ１に設定し（ステップ１５）、ステップ１６に進む。このステップ１６では、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが設定したしきい値ＰＭＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この答がＮＯのときには、再生制御を実行しないものとして、本処理を終了する。
【００５０】
一方、上記ステップ１６の答がＹＥＳで、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳがしきい値ＰＭＲＥＦよりも大きくなったときには、第２再生モードによる再生を開始するものとして、実行中フラグＦ＿ＲＥ２ＯＮを「１」にセットする（ステップ１７）とともに、第２再生モードによる再生制御を実行し（ステップ１８）、本処理を終了する。この再生制御では、前記ステップ１１の第１再生モードによる再生制御と異なり、ポスト噴射を実行しないことによって、排ガス中に未燃燃料を供給せずに、再生用エンジン制御のみを実行する。これにより、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧを前記目標温度になるように制御することによって、フィルタ１８を適切に再生することができる。
【００５１】
なお、第２再生モードによる再生制御は、その開始後、第１再生モードの場合と同様、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳが前記判定値よりも小さくなったときに、再生が適切に行われたとして終了される。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の負荷が第１負荷領域にあるときには第１再生モードが、第２負荷領域にあるときには第２再生モードが、それぞれ選択されるとともに、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳがしきい値ＰＭＲＥＦよりも大きくなったときに、選択された再生モードによる再生制御が実行される。また、しきい値ＰＭＲＥＦを、エンジン３の負荷が第２負荷領域にあるときにはより小さな第２しきい値ＰＭＲＥＦ２に設定するとともに、第１負荷領域にあるときにはより大きな第１しきい値ＰＭＲＥＦ１に設定する。これにより、排ガス中に未燃燃料を供給する第１再生モードによる再生制御の実行頻度を低減できるので、オイルダイリューションの抑制および燃費の向上を達成することができる。
【００５３】
さらに、排ガス中に未燃燃料を供給しない第２再生モードによる再生制御を、エンジン３が高負荷運転状態にあるときに実行するので、フィルタ１８を適切に再生することができる。また、エンジン３が低〜中負荷運転状態にあるときに、排ガス中に未燃燃料を供給する第１再生モードによる再生制御を実行するので、再生を適切に行うことができる。
【００５４】
また、負荷が第２負荷領域にあっても、車速ＶＰが所定値ＶＰＲＥＦよりも小さいときには、しきい値ＰＭＲＥＦをより大きな第１しきい値ＰＭＲＥＦ１に設定するので、フィルタ１８が低温である可能性がある場合に、第２再生モードによる再生制御の実行頻度を低減でき、それにより、フィルタ１８の再生が不適切に行われるのを抑えることができる。
【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、第１再生モードでの排ガス中への未燃燃料の供給を、インジェクタ６を用いた燃焼室３ｃへのポスト噴射によって行っているが、排気管５のフィルタ１８よりも上流側にインジェクタを別個に設け、これにより燃料を排気管５内に直接、噴射するようにしてもよい。また、実施形態では、第２再生モードによる再生制御を、前述した再生用エンジン制御によって行っているが、この再生用エンジン制御を構成するスロットル弁開度などの制御パラメータの種類や組合せは、任意である。また、排ガス中に未燃燃料を供給せずにフィルタ１８の温度を制御できるものであれば、他の適当な制御を行ってもよく、例えば、ヒータによるフィルタ１８の加熱制御を行ってもよい。
【００５６】
さらに、実施形態では、ＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳの算出を、エンジン３の運転状態に基づいて算出したＰＭの排出量から、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧに基づいて算出したＰＭの燃焼量を減算することなどによって行っているが、他の任意の手法、例えば、フィルタ１８の上流側と下流側の差圧を検出し、この差圧と排ガス流量に応じて算出することによって行ってもよい。また、このようにして算出したＰＭ堆積量と、実施形態のＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳとを比較し、より大きい方をＰＭ堆積量ＤＰＦＰＭＳとして用いてもよい。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】
【００５７】
【図１】本実施形態による排ガス浄化装置、およびこれを適用した内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態による排ガス浄化装置の一部を概略的に示す図である。
【図３】再生制御処理を示すフローチャートである。
【図４】目標燃料噴射量ＱＩＮＪ算出処理を示すフローチャートである。
【図５】図３の処理で用いられる領域マップの一例である。
【符号の説明】
【００５８】
１  排ガス浄化装置  
２  ＥＣＵ（第１再生手段、第２再生手段、負荷検出手段、再生モード選択
手段、パティキュレート量検出手段、再生実行手段、しきい値
設定手段）
３  エンジン  
５  排気管（排気系）
６  インジェクタ（第１再生手段）
７  過給装置（第２再生手段）
１２  スロットル弁（第２再生手段）
１２ａ  アクチュエータ（第２再生手段）
１６  グロープラグ（第２再生手段）
１８  フィルタ  
３０  クランク角センサ（負荷検出手段、パティキュレート量検出手段）
３３  排ガス温度センサ（パティキュレート量検出手段）
３４  アクセル開度センサ（負荷検出手段）
３５  車速センサ（車速検出手段）
Ｖ  車両
ＮＥ  エンジン回転数（内燃機関の負荷）
ＱＩＮＪ  目標燃料噴射量（内燃機関の負荷）
ＤＰＦＰＭＳ  ＰＭ堆積量（フィルタに捕集されたパティキュレートの量）
ＰＭＲＥＦ  しきい値
ＶＰＲＥＦ  所定値（所定の速度）
【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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