(57)【要約】【課題】  フィルタの再生処理の際の、内燃機関の気筒におけるエンジンオイルの希釈を抑制するとともに、エミッションの悪化をも抑制する。【解決手段】  フィルタの再生処理を実施する際に、内燃機関の気筒におけるオイル希釈率を検出し（Ｓ１０６）、該オイル希釈率が限界オイル希釈率以上である場合には、ＮＯ２を前記フィルタに供給することによって、フィルタに捕集された微粒子物質を酸化し、（Ｓ１１４〜Ｓ１１５）ポスト噴射された燃料によるエンジンオイルの希釈を抑制する。【選択図】図２
2006183563.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、前記排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタ近傍に設けられ、燃料が供給されて生じた酸化反応の反応熱によって前記フィルタの温度を上昇させる酸化触媒と、
前記内燃機関の出力のための燃料とは別に、前記内燃機関の気筒内に燃料を供給することにより、前記酸化触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記フィルタに捕集された微粒子物質の量を推定する捕集量推定手段と、
専ら前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料を供給することにより、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去する第１フィルタ再生処理を実施する、第１フィルタ再生手段と、を備え
前記捕集量推定手段によって推定された、前記フィルタに捕集された微粒子物質の量が所定捕集量以上となった場合に、前記第１フィルタ再生手段により前記第１フィルタ再生処理が実施される内燃機関の排気浄化装置であって、
前記内燃機関の前記気筒における機関オイルの、前記燃料供給手段によって供給された燃料による希釈度合いを検出または推定するオイル希釈度合い推定手段と、
燃料を前記酸化触媒に供給することなく、または前記第１フィルタ再生処理を実施する場合と比較して少ない量の燃料を前記酸化触媒に供給することにより、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化する第２フィルタ再生処理を実施する、第２フィルタ再生手段と、をさらに備え
前記捕集量推定手段によって推定された、前記フィルタに捕集された微粒子物質の量が所定捕集量以上となった場合で、且つ前記オイル希釈度合い推定手段によって推定または検出されたオイル希釈度合いが所定希釈度合い以上である場合は、前記第２フィルタ再生手段が前記第２フィルタ再生処理を実施することにより、前記フィルタに捕集された微粒子物質が酸化され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】
前記第２フィルタ再生手段は、
前記フィルタに流入するＮＯ２の量を増加させるＮＯ２増加手段と、
前記フィルタの温度を制御するフィルタ温度制御手段と、を有し、
前記第２フィルタ再生処理を実施する際に、前記ＮＯ２増加手段により前記フィルタに流入するＮＯ２を増加させるか、前記フィルタ温度制御手段により前記フィルタの温度を制御するかの少なくともどちらかを行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記捕集量推定手段により推定された、前記フィルタに捕集された前記微粒子物質の捕集量が所定捕集量以上となった場合であって、且つ前記オイル希釈度合い推定手段によって検出または推定されたオイル希釈度合いが前記所定希釈度合い未満である場合は、前記第１フィルタ再生処理が実施され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気浄化システム。
【請求項４】
前記第１フィルタ再生処理中に前記オイル希釈度合いが前記所定希釈度合い以上となった場合には、前記第１フィルタ再生処理が中断され、前記第２フィルタ再生処理が実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記第２フィルタ再生手段は、前記第２フィルタ再生処理において、前記微粒子物質を、新たに前記フィルタに捕集されることによる増加量と略同量だけ酸化することを特徴とする請求項１から４のいずれか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】
内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質が含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）を設ける技術が知られている。
【０００３】
かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下する場合がある。これに対しては、フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去し、フィルタの排気浄化性能を再生させる処理が行われている（以下、この処理を「フィルタの再生処理」という。）。
【０００４】
ここで、上記フィルタの再生処理としては、前記フィルタに担持された、あるいは前記フィルタの上流に供えられた酸化触媒に、上流から、ポスト噴射などの副噴射によって燃料を供給し、専ら前記酸化触媒における酸化反応熱によって、前記フィルタを通過する排気温度を上昇させ、フィルタに捕集された微粒子物質を強制的に酸化除去する処理（以下、「第１フィルタ再生処理」という。）の他、前記第１フィルタ再生処理における供給燃料量より少ない燃料を前記酸化触媒に供給しまたは燃料の供給をせずに、前記フィルタを通過する排気中のＮＯxによって、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去する処理（以下、「第２フィルタ再生処理」という。）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
上記の第１フィルタ再生処理においてポスト噴射などの副噴射を実施する際に、過度に多くの燃料が噴射されると、噴射された燃料によって前記内燃機関の気筒におけるエンジンオイルが希釈され、気筒内の機構における摩擦抵抗が増加する場合があった。そうすると、内燃機関の運転性能や信頼性に悪影響を及ぼすおそれがあった。一方、上記排気中のＮＯxによって、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去する場合には、微粒子物質を酸化した後のＮＯの排出量が増加し、エミッションが悪化するおそれがあった。
【特許文献１】特開２００４−０９２５５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２８５８２３号公報
【特許文献３】特開２００２−０２１６２３号公報
【特許文献４】特開２００３−１２０３９０号公報
【特許文献５】特開２００３−３２２０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的とするところは、フィルタの再生処理の際の、内燃機関の気筒におけるエンジンオイルの希釈を抑制するとともに、エミッションの悪化をも抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、フィルタの再生処理を実施する際に、内燃機関の気筒におけるオイル希釈度合いを検出又は推定し、該オイル希釈度合いが所定希釈度合い以上である場合には、燃料を前記フィルタに供給することなくまたは少量の燃料を前記フィルタに供給して、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化する第２フィルタ再生処理を実施することを最大の特徴とする。
【０００８】
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタ近傍に設けられ、燃料が供給されて生じた酸化反応の反応熱によって前記フィルタの温度を上昇させる酸化触媒と、
前記内燃機関の出力のための燃料とは別に、前記内燃機関の気筒内に燃料を供給することにより、前記酸化触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記フィルタに捕集された微粒子物質の量を推定する捕集量推定手段と、
専ら前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料を供給することにより、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去する第１フィルタ再生処理を実施する、第１フィルタ再生手段と、を備え
前記捕集量推定手段によって推定された、前記フィルタに捕集された微粒子物質の量が所定捕集量以上となった場合に、前記第１フィルタ再生手段により前記第１フィルタ再生処理が実施される内燃機関の排気浄化装置であって、
前記内燃機関の前記気筒における機関オイルの、前記燃料供給手段によって供給された燃料による希釈度合いを検出または推定するオイル希釈度合い推定手段と、
燃料を前記酸化触媒に供給することなく、または前記第１フィルタ再生処理を実施する場合と比較して少ない量の燃料を前記酸化触媒に供給することにより、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化する第２フィルタ再生処理を実施する、第２フィルタ再生手段と、をさらに備え
前記捕集量推定手段によって推定された、前記フィルタに捕集された微粒子物質の量が所定捕集量以上となった場合で、且つ前記オイル希釈度合い推定手段によって推定または検出されたオイル希釈度合いが所定希釈度合い以上である場合は、前記第２フィルタ再生手段が前記第２フィルタ再生処理を実施することにより、前記フィルタに捕集された微粒子物質が酸化されることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前述のように、フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去するために、第１フィルタ再生処理を実施した場合には、ポスト噴射などの副噴射によって供給された燃料が、前記内燃機関の気筒の壁面に付着することにより、該気筒におけるエンジンオイルが希釈されてしまう場合がある。そうすると、前記気筒内のピストンの運動などに対する摩擦抵抗が増加し、燃費や耐久性が悪化するなどの悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
一方、第２フィルタ再生処理によって、フィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去する場合には、ＮＯ２とフィルタにおける微粒子物質との酸化反応で生じたＮＯが車外に放散され、エミッションが悪化するおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明においては、前記内燃機関の気筒におけるエンジンオイルの希釈度合いを検出または推定するオイル希釈度合い推定手段を備えることとし、前記フィルタの再生処理に際して、前記オイル希釈度合い推定手段によって推定または検出されたオイル希釈度合いが所定希釈度合い以上である場合には、前記第１フィルタ再生処理は行われず、燃料を前記フィルタに供給することなく、または前記第１フィルタ再生処理を実施する場合と比較して少ない量の燃料を前記フィルタに供給して、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化する第２フィルタ再生処理により、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化することとした。
【００１２】
そうすれば、前記内燃機関の気筒におけるオイル希釈度合いが所定希釈度合い以上である場合には、ポスト噴射によって過度の燃料がさらに前記気筒に供給されることが抑制されるので、前記気筒におけるエンジンオイルが前記所定希釈度合い以上に希釈されることを抑制できる。
【００１３】
ここで、前記所定希釈度合いとは、それ以上にエンジンオイルが希釈された場合には、前記気筒におけるピストンの運動などの摩擦抵抗が増加し、燃費の悪化が顕著になり、あるいはピストン等の磨耗が激しくなり、機関の耐久性に影響を及ぼすと考えられる閾値としてのオイル希釈度合いである。この所定希釈度合いは予め実験的に求められる。
【００１４】
またここで、オイル希釈度合いは、例えばオイル希釈率を意味し、ポスト噴射などによって機関オイルに供給された燃料量から、機関オイル内より蒸発した燃料量を差し引いた値と、機関オイル量との比によって算出することができる。また、前記ポスト噴射などによって機関オイルに供給された燃料量は、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ライナ温度、失火回数などから推定することができ、機関オイル内から蒸発した燃料量は、オイルパンの温度、オイルパン内圧力、ＰＣＶ流量、液面の面積から推定することができる。具体的には、上述のパラメータと、機関オイルに供給された燃料量及び、機関オイル内から蒸発した燃料量との関係を予めマップ化しておき、夫々のパラメータの値を検出することにより、前述のマップから、機関オイルに供給された燃料量及び、機関オイル内から蒸発した燃料量の値を導出する。そして、さらに既知の機関オイル量の値から、（機関オイルに供給された燃料量−機関オイル内から蒸発した燃料量）／機関オイル量なる演算を行うことによってオイル希釈率を求めてもよい。
【００１５】
また、第２フィルタ再生手段は、ポスト噴射などの副噴射などにより前記フィルタに担持されまたは上流側に備えられた酸化触媒に燃料を供給する制御を行わず、または供給する燃料の量を前記第１フィルタ再生処理と比較して少量にするとともに、別の方法によってフィルタ内の微粒子物質を酸化する第２フィルタ再生処理を行う。例えばこの方法として、まず第一に、前記内燃機関から排出された排気に含まれるＮＯを、酸化触媒によってＮＯ２とし、このＮＯ２によって前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化する方法を挙げることができる。その他、前記内燃機関の運転状態を比較的高負荷、高回転数の運転状態とすることにより、前記内燃機関から排出される排気温度を高温とし、この高温の排気によって前記フィルタの温度を上昇させることにより、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化する方法を挙げることができる。
【００１６】
また、本発明においては、前記第２フィルタ再生手段は、前記フィルタに流入するＮＯ２の量を増加させるＮＯ２増加手段と、前記フィルタの温度を制御するフィルタ温度制御手段と、を有し、前記第２フィルタ再生処理を実施する際に、前記ＮＯ２増加手段により前記フィルタに流入するＮＯ２を増加させるか、前記フィルタ温度制御手段により前記フィルタの温度を制御するかの少なくともどちらかを行うようにしてもよい。
【００１７】
ここで、前記内燃機関から排出された排気に含まれるＮＯを、酸化触媒によってＮＯ２とし、このＮＯ２によって前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化する方法によって前記フィルタの再生処理を行う場合、前記フィルタに捕集された微粒子物質の酸化効率は、前記フィルタに流入するＮＯ２量と、フィルタの床温とによって変化する。
【００１８】
すなわち、前記フィルタに流入するＮＯ２が多い程、または前記フィルタの温度が高い程、前記フィルタに捕集された微粒子物質の酸化効率は高くなる。そこで、本発明においては、オイル希釈度合いが所定希釈度合い以上である場合に、前記ＮＯ２増加手段によって前記フィルタに流入するＮＯ２を増加させるか、前記フィルタ温度制御手段により前記フィルタの温度を上昇させるかの少なくともどちらかによって、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化するようにしてもよい。
【００１９】
なお、前記フィルタの温度を制御する方法としては、前記内燃機関から排出される排気温度を制御する方法、ヒータなどの加熱手段を用いて制御する方法の他、第１フィルタ再生処理と同じくポスト噴射などの副噴射によって、前記酸化触媒に機関オイルの希釈度合
いが大きくならない範囲で燃料を供給する方法を用いてもよい。
【００２０】
また、前記フィルタに流入するＮＯ２を増加させる方法としては、前記内燃機関がＥＧＲシステムを備えている場合には、ＥＧＲガスの量を減少させる方法を挙げることができる。また、前記内燃機関における点火時期を進角させる方法を用いてもよい。
【００２１】
また、本発明においては、前記捕集量推定手段により推定された、前記フィルタに捕集された前記微粒子物質の捕集量が所定捕集量以上となった場合であって、且つ前記オイル希釈度合い推定手段によって検出または推定されたオイル希釈度合いが前記所定希釈度合い未満である場合は、前記第１フィルタ再生処理が実施されるようにしてもよい。
【００２２】
こうすれば、前記捕集量推定手段によって推定された、前記フィルタに捕集された前記微粒子物質の量が所定捕集量以上となった場合において、前記オイル希釈度合い推定手段によって検出または推定されたオイル希釈度合いが前記所定希釈度合い未満の場合には、前記第１フィルタ再生処理が実施され、前記所定希釈度合い以上の場合には、前記第２フィルタ再生処理が行われるようにできる。そうすれば、フィルタの再生処理中に、前記内燃機関の気筒における機関オイルが前記所定希釈度合い以上に希釈されることを、より確実に抑制することができる。
【００２３】
また、本発明においては、前記第１フィルタ再生処理中に前記オイル希釈度合いが前記所定希釈度合い以上となった場合には、前記第１フィルタ再生処理が中断され、前記第２フィルタ再生処理が実施されるようにしてもよい。
【００２４】
すなわち、前記フィルタの再生処理を開始する際に、オイル希釈度合いを検出または推定し、その結果によって、前記フィルタに対して前記第１フィルタ再生処理を実行するのか、前記第２フィルタ再生処理を行うのかを決定するのみならず、一旦第１フィルタ再生処理を実施した後に、前記オイル希釈度合いが前記所定希釈度合い以上となった場合には、前記第１フィルタ再生処理を中断し、前記第２フィルタ再生処理を行うようにしてもよい。
【００２５】
そうすれば、前記第１フィルタ再生処理中にオイル希釈度合いが前記所定希釈度合い以上となることにより、前記内燃機関の気筒におけるピストンの運動などに対する摩擦抵抗が増加し、前記内燃機関の燃費や耐久性が悪化することを抑制できる。
【００２６】
また、本発明においては、前記第２フィルタ再生手段は、前記微粒子物質を、新たに前記フィルタに捕集されることによる増加量と略同量だけ酸化するようにしてもよい。すなわち、前記第１フィルタ再生処理の開始時に、または前記第１フィルタ再生処理中に、前記オイル希釈度合いが前記所定希釈度合い以上となった場合には、前記第２フィルタ再生手段は、前記フィルタに捕集された微粒子物質を酸化して除去するのではなく、微粒子物質がそれ以上に増加しない状態を維持するようにする。そして、その状態で、前記オイル希釈度合いが前記所定希釈度合い未満となるのを待ち、前記オイル希釈度合いが前記所定希釈度合い未満となった時点で、前記第１フィルタ再生処理に戻るようにする。
【００２７】
そうすれば、前記第２フィルタ再生手段が、前記ＮＯ２増加手段により前記フィルタに流入するＮＯ２を増加させて前記第２フィルタ再生処理を行う場合にも、ＮＯxの排出量を最低限に抑えることができ、内燃機関のエミッションの悪化を最低限に抑えることができる。
【００２８】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にあっては、フィルタの再生処理の際の、内燃機関の気筒におけるエンジンオイルの希釈を抑制するとともに、エミッションの悪化をも抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本実施例に係る内燃機関とその排気浄化システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は４つの気筒２を有するディーゼル機関であり、各々の気筒２には気筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁３が設けられている。
【００３２】
内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、この吸気枝管８の上流側は、さらに吸気管９と接続されている。一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、この排気枝管１８は、前記遠心過給機のタービンハウジング１５と接続されている。また、該タービンハウジング１５は、排気管１９と接続されている。この排気管１９は、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００３３】
また、排気管１９の途中には、排気ガス中の微粒子物質（例えば、煤）を捕集するフィルタ２０が配置されている。
【００３４】
このフィルタ２０は、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタであって、白金（Ｐｔ）に代表される酸化触媒が担持されている。なお、この酸化触媒は、必ずしもフィルタ２０に担持されている必要はなく、例えばフィルタ２０の上流側に別途備えられるようにしてもよい。また、フィルタ２０にはカリウム（Ｋ）やセシウム（Ｃｓ）などに代表されるＮＯx吸蔵剤が担持されるようにしてもよい。
【００３５】
また、内燃機関１には、該内燃機関１の排気系を流れる排気ガスの一部を吸気系へ再循環させる排気再循環装置４０が設けられている。排気再循環装置４０は、排気枝管１８から吸気枝管８の集合部に至るよう形成されたＥＧＲ管２５と、電磁弁等からなり印加電圧の大きさに応じてＥＧＲ管２５内を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁２６と、ＥＧＲ弁２６より上流のＥＧＲ管２５に設けられ該ＥＧＲ管２５を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７とを備えている。
【００３６】
このように構成された排気再循環装置４０では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、排気枝管１８内を流れる排気ガスの一部が、前記ＥＧＲ管２５を通り、ＥＧＲクーラ２７によって冷却され、吸気支管８の集合部へ流入する。吸気支管８へ流入したＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ分配される。
【００３７】
以上述べたように構成された内燃機関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：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、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。
【００３８】
ＥＣＵ３５には、図示しないエアフローメータ、アクセルポジションセンサなどの他、フィルタ２０の再生処理の際に使用される、フィルタ２０の温度を検出する排気温度センサ、ライナの温度を推定するための冷却水温センサ、オイルパン温度センサ、オイルパン
圧力センサ、排気中のＮＯxの濃度を検出するＮＯxセンサなど（いずれも不図示）のセンサ類が電気配線を介して接続され出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３の他、ＥＧＲ弁２６等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００３９】
また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。後述する、本発明におけるフィルタ再生処理ルーチンも、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。
【００４０】
図１に示されるような内燃機関１から排出される排気には、煤などの微粒子物質が含まれており、この排気中の微粒子物質は前記フィルタ２０に捕集されることにより、大気に放散されることが抑制されている。
【００４１】
しかし、フィルタ２０に捕集された微粒子物質の量が増加すると、フィルタ２０の上流における背圧が上昇し、内燃機関１の出力低下を招くなど、内燃機関１の運転性能に影響を及ぼす場合がある。従って、本実施例においては、フィルタ２０に捕集された微粒子物質の量を推定し、推定された微粒子物質の量が所定捕集量以上となると、フィルタ２０に捕集された微粒子物質を酸化除去するフィルタの再生処理を実施する。
【００４２】
具体的には、フィルタ２０の再生処理の際には、通常の燃料噴射の他に、内燃機関１の膨張行程または排気行程において、燃料噴射弁３からポスト噴射を実施することにより、フィルタ２０に還元剤としての燃料を導入する。そうすることにより、フィルタ２０に担持された酸化触媒において燃料を酸化させる。そして、その際の反応熱によってフィルタ２０の温度を上昇させ、微粒子物質を酸化除去させる。
【００４３】
しかし、フィルタ２０に捕集された微粒子物質を酸化除去するためには、フィルタ２０の温度を６００℃以上にまで上昇させる必要があり、多量の燃料をポスト噴射によって気筒２内に噴射する必要がある。そうすると、当該気筒２におけるエンジンオイルが燃料によって希釈され、気筒２内における図示しないピストンなどの運動に対する摩擦抵抗が増加し、燃費や耐久性の悪化を招く場合がある。結果として内燃機関１の運転性能や信頼性に影響を及ぼすおそれがある。
【００４４】
一方、フィルタ２０に捕集された微粒子物質を酸化除去するために、フィルタ２０に流入するＮＯの量を増加させ、ＮＯが酸化触媒によって酸化されて得られるＮＯ２によって、微粒子物質を酸化除去する方法がある。具体的には、フィルタ２０に担持された酸化触媒において２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２なる反応が行われ、次に、フィルタ２０に捕集された微粒子物質との間で、２ＮＯ２＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ２なる反応が行われる。この方法においてもフィルタ２０の昇温は必要となるが、フィルタ２０の温度は３００℃〜３５０℃程度で充分であるので、多くの燃料をポスト噴射によってフィルタに供給する必要はない。
【００４５】
しかし、フィルタ２０にＮＯを導入する方法においては、上述のオイル希釈は生じづらいものの、ＮＯがフィルタ２０の下流側に排出されるために、エミッションの悪化を招くおそれがある。
【００４６】
そこで、本実施例においては、内燃機関１における気筒２内におけるオイル希釈度合いを推定または検出し、オイル希釈度合いが充分に小さい場合にはポスト噴射によってフィルタ２０に還元剤としての燃料を供給する方法を選択し、オイル希釈度合いが大きい場合には、フィルタ２０にＮＯを導入する方法を選択することとしている。
【００４７】
図２には、本実施例におけるフィルタ再生処理ルーチンを示す。本ルーチンはＥＣＵ３５内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中に所定期間毎に実行される。
【００４８】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、フィルタの再生処理中であることを示すフィルタ再生フラグがＯＮされているか否かが判定される。ここでフィルタ再生フラグがＯＮされていると判定された場合には、フィルタの再生処理が行われている最中と判断されるので、後述するＳ１０４に進む。一方、フィルタ再生フラグがＯＦＦされていると判定された場合には、Ｓ１０２に進む。
【００４９】
Ｓ１０２においては、前回の本ルーチンの実行時における後述のＳ１１７で算出された、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量であるＰＭ堆積量（ＰＭ＝Particulate Matter）が、予め求められた再生開始堆積量以上であるかどうかが判定される。ここで再生開始堆積量は、フィルタ２０にこれ以上微粒子物質が堆積すると、フィルタ２０の上流における排気の背圧が上昇し、内燃機関１の運転性能に影響を及ぼすおそれがあると判断される閾値としての微粒子物質の堆積量であり、前述の所定捕集量に相当する。なお、Ｓ１０２の処理を行うＥＣＵ３５は、本実施例における捕集量推定手段に相当する。
【００５０】
ここで、ＰＭ堆積量が再生開始堆積量未満であると判定された場合には、現段階ではフィルタの再生処理は必要ないと判断されるので、後述するＳ１１７に進み、次回の判定のためのＰＭ堆積量を算出した上で、本ルーチンを終了する。一方、ＰＭ堆積量が再生開始堆積量以上である場合には、フィルタの再生処理を実施する必要があると判定されるため、Ｓ１０３に進む。なお、Ｓ１１７において算出されるＰＭ堆積量は、フィルタ２０の上流側における排気の背圧を検出することによって推定してもよいし、前回のフィルタの再生処理が終了した以降の、内燃機関１の運転時間や、内燃機関１を搭載した車両の走行距離から推定してもよい。
【００５１】
Ｓ１０３においては、フィルタの再生処理を開始するに先立ってフィルタ再生フラグがＯＮされる。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。
【００５２】
Ｓ１０４においては、フィルタ２０に担持されている酸化触媒がライトオフしているか、すなわち、酸化還元反応が起きるために充分な温度であるかどうかが判定される。ここで、ライトオフしていないと判定された場合には、Ｓ１１７に進んで次回の判定のためのＰＭ堆積量を算出した上で、本ルーチンを終了する。一方、酸化触媒がライトオフしていると判定された場合には、フィルタの再生処理が実行可能な状態であると判断されるので、Ｓ１０５に進む。
【００５３】
Ｓ１０５においては、フィルタ２０が、ポスト噴射の実行によって燃料を酸化触媒に供給する方法で再生処理されていること（以下、「Ｏ２によるフィルタの再生処理」という。）を示す、Ｏ２による再生フラグがＯＮしているかどうかが判定される。ここで、Ｏ２による再生フラグがＯＮしている場合には、既にポスト噴射の実行によって燃料を酸化触媒に供給する方法でフィルタの再生処理が行われていると判断されるので、後述するＳ１０８に進む。一方、Ｏ２による再生フラグがＯＦＦしている場合には、まだＯ２によるフィルタの再生処理が行われていないと判断されるので、Ｓ１０６に進む。なお、ここでＯ２によるフィルタの再生処理は第１フィルタ再生処理に相当する。
【００５４】
Ｓ１０６においては、内燃機関１の気筒２におけるエンジンオイルのオイル希釈率が、限界オイル希釈率以上かどうかが判定される。
【００５５】
ここで、オイル希釈率は、エンジンオイルに含まれる燃料重量を、エンジンオイル重量
で除した値であり、以下の数式で表される。
オイル希釈率＝（エンジンオイルに供給された燃料重量−エンジンオイルから蒸発した燃料重量）／エンジンオイル重量
【００５６】
さらに、上記数式において、エンジンオイルに供給された燃料重量は、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、ライナ温度、失火回数をパラメータとした数式またはマップから導出することができる。一方、エンジンオイルから蒸発した燃料重量は、オイルパン油温、オイルパン内圧力、ＰＣＶ流量、液面の面積をパラメータとした数式またはマップから導出することができる。従って、オイル希釈率は、上記のパラメータを図示しない各センサ類によって検出または推定した上で、予め準備された数式またはマップによって導出される。
【００５７】
またここで、限界オイル希釈率とは、これ以上オイル希釈率が高くなると、気筒２におけるピストンの運動などに対する摩擦抵抗が増加し、内燃機関１の燃費や耐久性が悪化するおそれが生じる閾値としてのオイル希釈率である。なお、ここでオイル希釈率を導出するＥＣＵ３５は、本実施例におけるオイル希釈度合い推定手段に相当する。また、限界オイル希釈率は、本実施例における所定希釈度合いに相当する。
【００５８】
ここで、オイル希釈率が限界オイル希釈率以上であると判定された場合には、Ｏ２によるフィルタ２０の再生処理を実施すると、内燃機関１の燃費や耐久性が悪化するおそれがあると判断されるので、Ｓ１１４に進む。一方、オイル希釈率が限界オイル希釈率未満であると判定された場合には、Ｏ２によるフィルタ２０の再生処理を実施しても問題ないと判断されるので、Ｓ１０７に進む。
【００５９】
Ｓ１０７においては、Ｏ２によるフィルタ２０の再生処理中であることを示すＯ２による再生フラグをＯＮする。Ｓ１０７の処理が終了するとＳ１０８に進む。
【００６０】
Ｓ１０８においては、Ｏ２によるフィルタの再生処理が実施または継続される。具体的には、内燃機関１の燃料噴射弁３によってポスト噴射が実行され、内燃機関１の気筒２から排出される排気中の燃料量が増加する。それにより、フィルタ２０に担持された酸化触媒において酸化反応が活発化し、フィルタ２０の温度が６００℃以上にまで上昇する。Ｓ１０８の処理が終了するとＳ１０９に進む。なお、本実施例における第１フィルタ再生手段は、Ｓ１０８の処理を実行するＥＣＵ３５を含んで構成される。また、本実施例における燃料供給手段は、燃料噴射弁３及び、ＥＣＵ３５を含んで構成される。
【００６１】
Ｓ１０９においては、Ｏ２による再生処理によって酸化除去された微粒子物質の量であるＰＭ酸化分が算出される。このＰＭ酸化分は、今回のＯ２によるフィルタ２０の再生処理の継続時間及び、フィルタ２０の温度などから推定することができる。具体的には、Ｏ２によるフィルタの再生処理継続時間（前回のＳ１０９の実行時から今回のＳ１０９の実行時までのインターバル）及び、フィルタ２０の温度とＯ２による再生処理でのＰＭ酸化分との関係を格納したマップから、Ｏ２による再生処理でのＰＭ酸化分を読み出すことによって導出することができる。Ｓ１０９の処理が終了するとＳ１１０に進む。
【００６２】
Ｓ１１０においては、現時点でフィルタ２０に堆積している微粒子物質の堆積量が算出される。具体的には、前回のＳ１１０の処理において算出された微粒子物質の堆積量から、Ｓ１０９で算出されたＰＭ酸化分を差し引くことによって算出される。
【００６３】
これに対し、Ｓ１１４の処理においては、今回の処理においてフィルタ２０に供給すべきＮＯ２の量が算出される。これは、１回のＮＯ２の供給動作でどの程度の微粒子物質を酸化するかの目標値、すなわち目標とするＰＭ酸化速度と、フィルタ２０の温度及び、フィルタ２０に堆積された微粒子物質の量とから導出される。具体的には、まず、フィルタ
２０の温度と、ＮＯ２／微粒子物質重量比と、ＰＭ酸化速度との関係を格納したマップから、この時点におけるフィルタ２０の温度、予め設定されたＰＭ酸化速度に対応したＮＯ２／微粒子物質重量比を導出する。そして、導出されたＮＯ２／微粒子物質重量比に、前回の本ルーチンの実行時にＳ１１０で算出されたＰＭ堆積量（微粒子物質の重量）を乗じることにより今回供給すべきＮＯ２の量を算出する。Ｓ１１４の処理が終了するとＳ１１５に進む。
【００６４】
Ｓ１１５においては、Ｓ１１４で算出された今回供給すべきＮＯ２によるフィルタの再生処理が実行される。具体的には、ＥＧＲ弁２６を絞ることにより、内燃機関１の吸気枝管８に還流されるＥＧＲガスの量を減少させ、気筒２における燃焼温度を上昇させ、燃焼によって発生するＮＯ量を増加させる。増加したＮＯは、フィルタ２０に担持された酸化触媒において酸化されてＮＯ２となり、フィルタ２０に堆積した微粒子物質を酸化除去する。Ｓ１１５の処理が終了するとＳ１１６に進む。なお、ここで、ＮＯ２によるフィルタの再生処理は、第２フィルタ再生処理に相当し、Ｓ１１４及びＳ１１５の処理を実行するＥＣＵ３５は、本実施例における第２フィルタ再生手段を構成する。
【００６５】
Ｓ１１６においては、今回供給されたＮＯ２によるフィルタ２０の再生処理でのＰＭ酸化分が算出される。このＰＭ酸化分は、予め設定された前述のＰＭ酸化速度と、今回のＮＯ２によるフィルタ２０の再生処理の継続時間（前回のＳ１１５の実施時から今回の１１５の実行時までのインターバル）などから推定することができる。具体的には、予め設定されたＰＭ酸化速度に、前回のＳ１１５の実施時から今回の１１５の実行時までのインターバルを乗じることにより算出してもよい。Ｓ１１６の処理が終了するとＳ１１０に進む。なお、Ｓ１１０においては上述したと同様の方法によってＰＭ堆積量が算出される。Ｓ１１０の処理が終了するとＳ１１１に進む。
【００６６】
Ｓ１１１においては、Ｓ１１０で算出されたフィルタ２０における微粒子物質の堆積量が再生終了堆積量以上かどうかが判定される。ここで、再生終了堆積量とは、フィルタ２０に堆積した微粒子物質量がこれ未満であれば、充分フィルタ２０の微粒子物質の捕集能力を再生させることができており、フィルタ２０の再生処理を終了してもよいと判断できる閾値としてのＰＭ堆積量である。ここで、ＰＭ堆積量が再生終了堆積量以上であると判定された場合にはまだフィルタ２０の再生処理を終了できないと判断できるのでそのまま本ルーチンを終了する。一方、ＰＭ堆積量が再生終了堆積量未満であると判定された場合には、フィルタ２０の再生処理を終了できると判断できるので、Ｓ１１２に進む。
【００６７】
Ｓ１１２においては、フィルタの再生処理の途中であることを示すフィルタ再生フラグがＯＦＦされる。そして、Ｓ１１３においては、Ｏ２フラグによる再生フラグを、フィルタの再生処理の開始時点における初期状態であるＯＦＦ状態とする。そして本ルーチンを終了する。
【００６８】
以上、本実施例においては、フィルタの再生処理を開始する際に、内燃機関１の気筒２におけるオイル希釈率を推定し、推定されたオイル希釈率が限界オイル希釈率以上である場合には、Ｏ２によるフィルタ２０の再生処理ではなく、ＮＯ２によるフィルタ２０の再生処理を実施する。そして、オイル希釈率が限界オイル希釈率未満となった時点でＯ２によるフィルタ２０の再生処理に切換える。従って、オイル希釈率が大きい状態でＯ２によるフィルタ２０の再生処理を実施されることを抑制でき、オイル希釈率がさらに高くなることにより、内燃機関１の運転性能や信頼性が低下することを抑制できる。
【００６９】
また、ＮＯ２によるフィルタの再生処理は、オイル希釈率が限界オイル希釈率以上の場合のみに限定して実施されるので、ＮＯの排出によるエミッションの悪化をも抑制することができる。
【００７０】
なお、本実施例においては、オイル希釈率の値は、上述のパラメータを用いたマップまたは数式から導出された。しかし、１回のＯ２によるフィルタ２０の再生処理において増加するオイル希釈率の値と、走行距離とオイル希釈率の減少（オイルからの燃料の蒸発量）の関係を予め求めることにより、簡易的にオイル希釈率の値を求めることもできる。
【００７１】
図３には簡易的にオイル希釈率を求める方法を表したグラフである。図３において、Ｄ１は、１回のＯ２によるフィルタの再生処理において増加するオイル希釈率であり、予め実験的に求められた値である。また、Ｄ２は、単位走行距離の走行によって減少するオイル希釈量の値である。従って、Ｏ２によるフィルタの再生処理毎にオイル希釈率にＤ１を加算し、Ｏ２によるフィルタの再生処理の間に走行した距離にＤ２を乗じた値を減算することにより、各時点におけるオイル希釈率を簡易的に求めてもよい。
【００７２】
また、本実施例におけるＳ１１４の処理においては、目標とするＰＭ酸化速度と、フィルタ２０の温度及び、フィルタ２０に堆積された微粒子物質の重量とから、ＮＯ２による再生処理において供給されるべきＮＯ２の量が算出され、Ｓ１１５の処理においては、フィルタ２０に導入されるＮＯ２の量を制御することにより、ＮＯ２によるフィルタの再生処理が実行された。これに関し、フィルタ２０の温度と、フィルタ２０に供給されるべきＮＯ２／微粒子物質重量比と、ＰＭ酸化速度との間の関係について詳しく説明する。
【００７３】
図４は、フィルタ２０の温度と、フィルタに供給されるべきＮＯ２／微粒子物質重量比と、ＰＭ酸化速度との間の関係を示したグラフである。斜線で示す領域はフィルタ２０における微粒子物質が酸化除去される領域であり、右上に行くに従ってＰＭ酸化速度は大きくなる。斜線の領域の最外周の実線は、微粒子物質の捕集量と酸化量とが釣り合う条件、換言するとフィルタ２０における微粒子物質の堆積量が±０となる条件を表す。
【００７４】
図４から分かるように、フィルタ２０の温度を制御せずに、フィルタ２０に供給されるＮＯ２の量のみを増加させた場合には、フィルタ２０に供給しなければならないＮＯ２の量は相対的に多くなる。そうすると、フィルタ２０から放出されるＮＯの量が相対的に多くなり、エミッションの悪化を招くおそれがある。一方、フィルタ２０の温度を上昇させた上で、フィルタ２０に供給されるＮＯ２の量を増加させた場合には、フィルタ２０に供給されるＮＯ２の量を相対的に抑えることができる。従って、上記の実施例においては、フィルタ２０に供給されるＮＯ２の量を増加させると同時に、フィルタ２０の温度を上昇させることにより、供給されるＮＯ２の量を相対的に抑えるようにしてもよい。そうすれば、エミッションの悪化をさらに抑制することができる。
【００７５】
また、フィルタ２０に供給されるＮＯ２の量が既に多い運転状態においては、ポスト噴射によってオイル希釈率が高くならない範囲で、燃料をフィルタ２０に供給し、フィルタ２０の温度を上昇させるのみの制御によって、フィルタの再生処理を行ってもよいことはもちろんである。なお、ここで、フィルタ２０に供給されるＮＯ２の量を増加させる指令と、フィルタ２０の温度を上昇させる指令とはＥＣＵ３５によって出されるが、このＥＣＵ３５は本実施例におけるＮＯ２増加手段と、フィルタ温度制御手段とを構成する。
【００７６】
さらに、上記の実施例において、目標ＰＭ酸化速度を±０としてもよい。すなわち、フィルタ２０に供給されるＮＯ２の量および／または、フィルタ２０の温度を制御することにより、前述のフィルタ２０における微粒子物質の堆積量が０となる条件とするようにしてもよい。その場合、上記の実施例は、気筒２におけるオイル希釈率が限界オイル希釈率以上である場合には、微粒子物質がそれ以上増加しない程度の量のＮＯ２をフィルタ２０に供給し、オイル希釈率が限界オイル希釈率未満となったところで、Ｏ２によるフィルタ２０の再生処理に切り替える制御となる。
【００７７】
そうすれば、フィルタ２０に供給されるＮＯ２の量を必要最低限に抑えることができ、エミッションの悪化を必要最低限に抑えることができる。
【００７８】
なお、フィルタ２０の温度と、フィルタ２０に導入されるＮＯ２／微粒子物質重量比と、ＰＭ酸化速度との間の関係をマップ化する際には、フィルタ２０の温度をポスト噴射で、燃料を供給することによって制御する場合に、供給された燃料が、酸化触媒におけるＮＯ→ＮＯ２の反応に影響を与えることを考慮すべきである。すなわち、酸化触媒にＮＯとＨＣが同様に供給された場合、ＨＣの酸化反応が、ＮＯ→ＮＯ２の酸化反応より生じやすいので、燃料が過剰に供給された場合には、酸化触媒におけるＮＯの酸化効率が低下する場合がある。また、フィルタ２０に多量のＨＣが供給された場合には、ＨＣによって微粒子物質が肥大化したり、微粒子物質の周囲がＨＣで覆われたりすることにより、フィルタ２０における微粒子物質の酸化効率が低下する場合がある。
【００７９】
従って、フィルタ２０の温度と、フィルタに導入されるＮＯ２／微粒子物質重量比と、ＰＭ酸化速度との間の関係のマップに、上記の要因を盛り込むか、または該マップから導出されたＮＯ２／微粒子物質重量比またはフィルタ２０の温度の値に係数をかけて補正するようにしてもよい。
【００８０】
また、ここで、内燃機関１からの排気の排気流量が多い場合には、同じ量のＮＯ２をフィルタ２０に供給しても、ＮＯ２と微粒子物質とが反応する機会が減少するので、反応できずにフィルタ２０をすり抜けるＮＯ２の量が増加することが分かっている。すなわち、内燃機関１からの排気の排気流量が多い場合には、供給ＮＯ２の量が多いと、フィルタ２０の再生効率が悪くなるばかりか、エミッションの悪化を引き起こす可能性がある。従って、内燃機関１からの排気の排気流量が多い場合には、供給ＮＯ２の量を出来るだけ抑え、その分、フィルタ２０の温度上昇を大きくする制御を行うようにしてもよい。
【００８１】
また、上述の実施例１においては、フィルタの再生処理の開始当初に、オイル希釈率が限界オイル希釈率以上かどうかを判定するフローとなっているが、この判定は必ずしもフィルタの再生処理の開始当初に行う必要はない。フィルタの再生処理の途中にオイル希釈率が限界オイル希釈率以上かどうかを判定し、その時点で、Ｏ２によるフィルタの再生処理と、ＮＯ２によるフィルタの再生処理とのどちらによってフィルタの再生処理を継続するかを決定するようにしてもよい。
【００８２】
さらに、上述の実施例１においては、ＮＯ２によるフィルタの再生処理を行う際に、ＥＧＲ弁２６を絞ることにより積極的に排気中のＮＯの濃度を上昇させた。しかし、このような積極的な制御を行わなくても、内燃機関１から排出される排気にはＮＯが含まれているので、内燃機関１から成り行きの状態で排出されるＮＯを用いて、ＮＯ２によるフィルタの再生処理を行ってもよい。
【実施例２】
【００８３】
次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例における実施例１との相違点は、フィルタの再生処理中に、Ｏ２によるフィルタの再生処理からＮＯ２によるフィルタの再生処理に切換えるべき判断の基準となる前述の限界オイル希釈率の他に、ＮＯ２によるフィルタの再生処理からＯ２によるフィルタの再生処理に切換えるべき判断の基準となるＮＯ２限界オイル希釈率とが予め設定され、オイル希釈率と、限界オイル希釈率及びＮＯ２限界オイル希釈率との関係によって、Ｏ２によるフィルタの再生処理を行うか、ＮＯ２によるフィルタの再生処理を行うかを決定する点である。
【００８４】
本実施例における内燃機関１は、図１に示したものと同等であるので説明は省略する。
図５には、本実施例におけるフィルタ再生処理ルーチンの一部を示す。本ルーチンはＥＣＵ３５内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中に所定期間毎に実行される。
【００８５】
本ルーチンが開始されると、図１におけるＳ１０１〜Ｓ１０４の処理が実行される。この処理については、図２で説明したとおりであるので、説明は省略する。また、図５においてもＳ１０１〜Ｓ１０３の処理は省略してある。
【００８６】
本ルーチンのＳ１０４の処理において、酸化触媒がライトオフしていると判定された場合には、Ｓ２０１に進み、ＮＯ２によるフィルタの再生処理中であることを示す、ＮＯ２による再生フラグがＯＮしているかどうかが判定される。そして、ここでＮＯ２による再生フラグがＯＦＦしている場合、すなわちＯ２によるフィルタ２０の再生処理中である場合には、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６においては、図２において説明したとおり、内燃機関１の気筒２におけるオイル希釈率が限界オイル希釈率以上かどうかが判定される。
【００８７】
Ｓ１０６において、オイル希釈率が限界オイル希釈率以上であると判定された場合には、Ｓ２０２に進む。一方、オイル希釈率が限界オイル希釈率未満であると判定された場合には、Ｓ１０７に進む。Ｓ１０７に進んだ場合には、図１で説明したのと同様のＳ１０７〜Ｓ１１２の処理が行われる。本実施例においては図２におけるＳ１１３の処理は削除されているので、Ｓ１１２の処理が実行された後は本ルーチンを一旦終了する。
【００８８】
Ｓ２０２に進んだ場合は、Ｓ２０２において、ＮＯ２による再生フラグがＯＮされる。Ｓ２０２の処理が終了した後はＳ１１４〜Ｓ１１６の処理においてＮＯ２によるフィルタの再生処理が実行される。これらの処理の内容は、図２において説明した内容と同じである。Ｓ１１６の処理が終了するとＳ１１０に進む。
【００８９】
Ｓ２０１の説明に戻る。Ｓ２０１においてＮＯ２による再生フラグがＯＮしている、すなわちＮＯ２によるフィルタの再生処理中であると判定された場合には、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３においては、内燃機関１の気筒２におけるオイル希釈率が、ＮＯ２限界オイル希釈率未満かどうかが判定される。ここで、ＮＯ２限界オイル希釈率は、気筒２におけるオイル希釈率がこれ未満であれば、Ｏ２によるフィルタの再生処理に切換えても、オイル希釈によって内燃機関１の燃費や耐久性が悪化しない限界値としての限界オイル希釈率に対して充分なマージンを持っていると判断できる閾値としてのオイル希釈率の値である。
【００９０】
Ｓ２０３において、オイル希釈率がＮＯ２限界オイル希釈率未満であると判定された場合には、Ｏ２によるフィルタの再生処理に切換えても問題ないと判断されるので、Ｓ２０４に進んで、ＮＯ２による再生フラグをＯＦＦした上で、Ｓ１０７〜Ｓ１０８の処理に進み、Ｏ２によるフィルタの再生処理を実施する。一方、オイル希釈率がＮＯ２限界オイル希釈率以上であると判定された場合には、Ｏ２によるフィルタの再生処理に切換えると、すぐにオイル希釈率が限界オイル希釈率に達してしまうと判断されるので、Ｓ１１４〜Ｓ１１５の処理に進み、ＮＯ２によるフィルタの再生処理を実施する。
【００９１】
以上、説明したように本実施例におけるフィルタ再生処理ルーチンでは、Ｏ２によるフィルタの再生処理中において、気筒２のオイル希釈率が限界オイル希釈率以上である場合には、ＮＯ２によるフィルタの再生処理に切り替える。気筒２のオイル希釈率が限界オイル希釈率未満である場合には、Ｏ２によるフィルタの再生処理を継続する。一方、ＮＯ２によるフィルタの再生処理中において、気筒２のオイル希釈率がＮＯ２限界オイル希釈率以上である場合には、ＮＯ２によるフィルタ２０の再生処理を継続し、気筒２のオイル希釈率がＮＯ２限界オイル希釈率未満である場合には、Ｏ２によるフィルタ２０の再生処理に切り替える。
【００９２】
こうすれば、フィルタの再生処理中は、オイル希釈率をＮＯ２限界オイル希釈率以上、限界オイル希釈率以下の範囲に制御することができるので、より確実にオイル希釈による内燃機関１の燃費や耐久性の悪化を抑制することができる。
【００９３】
なお、図６には、本実施例におけるフィルタ再生処理ルーチンを実行した場合の、気筒２におけるオイル希釈率及び、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量の変化を表したグラフを示す。図６（Ａ）は、内燃機関１を搭載した車両の走行距離とフィルタ２０における微粒子物質の堆積量との関係を表すグラフであり、図６（Ｂ）は、内燃機関１を搭載した車両の走行距離と気筒２におけるオイル希釈率との関係を表すグラフである。
【００９４】
図６によれば、走行距離がｄ１の時点において、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量が再生開始堆積量に達するので、フィルタの再生処理が開始する。この時点においては、オイル希釈率は限界オイル希釈率未満であるので、Ｏ２によるフィルタの再生処理が実施される。そうすると、オイル希釈量が増加するとともに、微粒子物質の堆積量が減少を始める。そして走行距離がｄ２の時点においては、オイル希釈率が限界オイル希釈率となるため、ＮＯ２によるフィルタの再生処理に切換えられる。ここで、本実施例におけるＮＯ２によるフィルタの再生処理においては、目標とする酸化速度は、堆積量が±０となる状態としている。そうすると、オイル希釈率は減少し始めるとともに、微粒子物質の堆積量は略一定値に維持される。
【００９５】
以下、このような制御を繰り返すと、走行距離がｄ３の時点においては、微粒子物質の堆積量が再生終了堆積量未満となるので、フィルタ２０の再生処理が終了する。そうすると、オイル希釈量が減少は継続されるとともに、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量は増加し始める。そして、走行距離がｄ４の時点において、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量が再生開始堆積量以上となり、オイル希釈率は限界オイル希釈率よりも小さいので、Ｏ２によるフィルタの再生処理が再開される。
【００９６】
以上説明したように、本実施例においては、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量を再生開始堆積量以下に維持することができるとともに、フィルタの再生処理中のオイル希釈率を限界オイル希釈率以下、ＮＯ２限界オイル希釈率以上の間に維持することができる。また、再生処理を実施していない期間についても、オイル希釈率を限界オイル希釈率以下に維持することができる。
【実施例３】
【００９７】
次に実施例３について説明する。本実施例は、ＮＯ２によるフィルタの再生処理を、フィルタ２０に導入されるＮＯ２の量を増加させるとともに、ポスト噴射によってフィルタ２０の温度を上昇させて実行する制御であって、フィルタ２０の目標温度をポスト噴射によってオイル希釈が生じない最高温度に設定する例である。
【００９８】
前述のように、ＮＯ２によるフィルタの再生処理を実施する際に、ポスト噴射によるフィルタ２０の温度制御を伴う場合、フィルタ２０の温度を必要以上に上昇させると、ポスト噴射によって供給される燃料の量が増加し、オイル希釈の原因となるおそれがある。
【００９９】
そこで、本実施例においては、ＮＯ２によるフィルタの再生処理を実施する際には、フィルタ２０の温度を、ポスト噴射によってオイル希釈が生じない最高温度に設定するとともに、設定された温度において、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量が±０となるようなＮＯ２の量をフィルタ２０に供給することとした。
【０１００】
図７には、本実施例におけるフィルタ再生処理ルーチンの一部を示す。このフローは、
例えば図２におけるＳ１１４〜Ｓ１１５の処理に相当するフローであり、ＮＯ２をフィルタ２０に供給して微粒子物質の酸化を行うフローである。
【０１０１】
本フローが実行されると、Ｓ３０１においてフィルタ２０の温度が３００℃より高いかどうかが判定される。ここでフィルタ２０の温度が３００℃以下の場合は、効率のよい微粒子物質の酸化除去のためには、フィルタ２０の温度上昇が必要と判断されるのでＳ３０２に進む。一方、フィルタ２０の温度が３００℃より高い場合には、フィルタ２０の温度上昇は必要ないと判断されるのでＳ３０７に進む。
【０１０２】
Ｓ３０２においては、この状態において、フィルタ２０の温度を昇温可能な温度が導出される。ここで、ＮＯ２によるフィルタの再生処理を効率よく行うには前述のようにフィルタ２０の温度を３００℃〜３５０℃に制御することが望ましい。しかし、フィルタ２０の温度を昇温するためにポスト噴射による燃料供給量を増加し過ぎると、内燃機関１の気筒２においてオイル希釈が生じてしまう。
【０１０３】
従って、ここでは、内燃機関１の気筒２においてオイル希釈率が前述の限界オイル希釈率以上とならない範囲で、昇温可能な最高温度が導出される。具体的には、この時点のフィルタ温度と、この時点のオイル希釈率と、昇温可能な最高温度との関係が格納されたマップを予め実験的に準備しておき、該マップから昇温可能な最高温度の値を読み出すことによって導出される。またここでは、導出された温度が３００℃以上である場合は、昇温可能な最高温度の値を３００℃としている。すなわち、フィルタ２０の温度は３００℃であれば充分であると考えられるので、このような上限を設けることで、無駄な燃料を使用しないこととしている。Ｓ３０２の処理が終了するとＳ３０３に進む。
【０１０４】
Ｓ３０３においては、Ｓ３０２において算出された昇温可能な最高温度において、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量が±０となるＮＯ２／微粒子物質重量比が導出される。具体的には、図４に示したグラフをベースにした、フィルタ温度と、微粒子物質の堆積量が±０となるＮＯ２／微粒子物質重量比との関係を格納したマップから、微粒子物質の堆積量が±０となるＮＯ２／微粒子物質重量比の値を読み出すことによって導出される。Ｓ３０３の処理が終了するとＳ３０４に進む。
【０１０５】
Ｓ３０４においては、Ｓ３０３において導出されたＮＯ２／微粒子物質重量比を満足させる量のＮＯ２をフィルタ２０に供給するように、ＥＧＲ弁２６を絞る制御が要求される。そして、Ｓ３０５においては、Ｓ３０２で導出された温度までフィルタ２０を昇温させるために必要な量の燃料がフィルタ２０に供給されるよう、ポスト噴射の実施が要求される。Ｓ３０５の処理が終了するとＳ３０６に進む。ここで、Ｓ３０４の処理を実行するＥＣＵ３５は、本実施例におけるＮＯ２増加手段を構成する。また、Ｓ３０５の処理を実行するＥＣＵ３５は、本実施例におけるフィルタ温度制御手段を構成する。
【０１０６】
Ｓ３０６においては、Ｓ３０４及びＳ３０５の処理によって、フィルタ２０に供給されるＮＯ２／微粒子物質重量比及び、フィルタ２０の温度が目標値に達したかどうかが判定される。具体的には、フィルタ２０の下流に設けられた図示しないＮＯxセンサの出力の時間積分及び、図示しない排気温度センサの出力によって判定してもよい。ここでフィルタ２０に供給されるＮＯ２／微粒子物質重量比及び、フィルタ２０の温度が目標値に達していると判定された場合には、本フローを終了する。一方、フィルタ２０に供給されるＮＯ２／微粒子物質重量比及び、フィルタ２０の温度が目標値に達していないと判定された場合には、Ｓ３０８に進む。
【０１０７】
Ｓ３０８においては、前述のフィルタ２０の下流に設けられた図示しないＮＯxセンサの出力の時間積分及び、排気温度センサの出力と、Ｓ３０２及びＳ３０３で算出されたフ
ィルタ２０の温度及び、ＮＯ２／微粒子物質重量比とから、不足ＮＯ２量及び、不足ポスト噴射量を算出する。そして、Ｓ３０４の前に戻り、Ｓ３０４及び、Ｓ３０５の処理を再度実施して不足分のＮＯ２及びポスト噴射による燃料をフィルタ２０に供給する。
【０１０８】
ここで、Ｓ３０１の処理の説明に戻る。Ｓ３０１において、フィルタ２０の温度が３００℃よりも高いと判定された場合には、前述のように、フィルタ２０の温度上昇は必要ないと判断されるのでＳ３０７に進む。
【０１０９】
Ｓ３０７においては、その時点の温度において、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量が±０となるＮＯ２／微粒子物質重量比が導出される。具体的には、図４に示したグラフをベースにした、フィルタ温度と、微粒子物質の堆積量が±０となるＮＯ２／微粒子物質重量比との関係を格納したマップから、現時点のフィルタ２０の温度に対応した微粒子物質の堆積量が±０となるＮＯ２／微粒子物質重量比の値を読み出すことによって導出される。Ｓ３０７の処理が終了するとＳ３０４に進む。
【０１１０】
以上、本ルーチンにおいては、ポスト噴射によってフィルタ２０の温度制御を行う場合において、オイル希釈が生じない範囲で制御可能な最高温度まで、フィルタ２０の温度を上昇させた上で、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量が±０となるのに必要な量のＮＯ２をフィルタ２０に供給している。従って、内燃機関１の気筒２におけるオイル希釈と、排気中のＮＯの増加によるエミッションの悪化の両方を、より確実に抑制することができる。
【実施例４】
【０１１１】
次に本発明の実施例４について説明する。本実施例と実施例３における制御との相違点は、制御目標を目標ＰＭ酸化速度として制御を行う点である。ここで、上述の実施例において説明した、微粒子物質の堆積量が±０となるＮＯ２／微粒子物質重量比の値は、正確には内燃機関１から排出される微粒子物質の量などと相関の深い内燃機関１の運転状態によって変化する場合がある。従って、本実施例においては、内燃機関１の運転状態に応じて目標ＰＭ酸化速度を逐一設定し、フィルタ２０における微粒子物質の酸化速度が目標ＰＭ酸化速度となるように、フィルタ２０に供給するＮＯ２の量と、燃料の量とを制御することとした。
【０１１２】
図８に本実施例におけるフィルタ再生処理ルーチンの一部を示す。このフローは、図７と同様、例えば図２におけるＳ１１４〜Ｓ１１５の処理に相当するフローであり、ＮＯ２をフィルタ２０に供給して微粒子物質の酸化を行うフローである。
【０１１３】
本フローが実行されると、まずＳ４０１において、内燃機関１の運転状態から、目標ＰＭ酸化速度（この時点の内燃機関１の運転状態において、フィルタ２０内の微粒子物質の堆積量が±０となるＰＭ酸化速度）が設定される。これは、予め実験的に求められた、内燃機関１の運転状態とフィルタ２０内の微粒子物質の堆積量が±０となるＰＭ酸化速度との関係を格納したマップから、その時点の内燃機関１の運転状態に対応するＰＭ酸化速度の値を読み出すことによって導出される。
【０１１４】
次に、Ｓ４０２に進み、その時点のＮＯ２／微粒子物質重量比とフィルタ温度における微粒子物質の酸化速度がＳ４０１で設定された目標ＰＭ酸化速度より大きいかどうかが判定される。具体的には、図４のグラフをベースとした、ＮＯ２／微粒子物質重量比と、フィルタ温度と、微粒子物質の酸化速度との関係を格納したマップから、その時点のＮＯ２／微粒子物質重量比とフィルタ温度とに対応した微粒子物質の酸化速度を読み出し、読み出された酸化速度と、目標ＰＭ酸化速度とが比較されることにより判定される。
【０１１５】
ここで、その時点のＮＯ２／微粒子物質重量比とフィルタ温度における微粒子物質の酸化速度が目標ＰＭ酸化速度より大きいと判定された場合には、現状のＮＯ２／微粒子物質重量比とフィルタ温度を維持することによりフィルタ２０の微粒子物質を酸化除去できると判断できるので本フローを終了する。一方、その時点のＮＯ２／微粒子物質重量比とフィルタ温度における微粒子物質の酸化速度が目標ＰＭ酸化速度以下であると判定された場合には、ＮＯ２／微粒子物質重量比及び、フィルタ温度を変更する必要があるので、Ｓ３０１に進む。
【０１１６】
Ｓ３０１においてフィルタ温度が３００℃以下であると判定された場合には、Ｓ３０２に進み、最大を３００℃とし、オイル希釈が発生しない範囲で昇温可能な最高温度を導出する。この処理の内容は実施例３におけるＳ３０２の処理内容と同じである。そしてＳ４０３に進み、フィルタ２０の温度がＳ３０２で算出された温度である場合に、微粒子物質の酸化速度が目標ＰＭ酸化速度となるようなＮＯ２／微粒子物質重量比を導出する。具体的には、図４に示したグラフをベースにした、フィルタ温度と、微粒子物質の酸化速度と、ＮＯ２／微粒子物質重量比との関係を格納したマップから、Ｓ３０２で導出された温度と、Ｓ４０２で導出された目標ＰＭ酸化速度に対応する、ＮＯ２／微粒子物質重量比の値を読み出すことによって導出される。Ｓ４０３の処理が終了するとＳ３０４に進む。
【０１１７】
一方、Ｓ３０１でフィルタの温度が３００℃より高いと判定された場合には、Ｓ４０４に進み、その時点のフィルタ２０の温度において、微粒子物質の酸化速度が目標ＰＭ酸化速度となるようなＮＯ２／微粒子物質質量比を算出する。具体的には、図４に示したグラフをベースにした、フィルタ温度と、微粒子物質の酸化速度と、ＮＯ２／微粒子物質重量比との関係を格納したマップから、その時点でのフィルタ２０の温度と、Ｓ４０１で設定された目標ＰＭ酸化速度に対応する、ＮＯ２／微粒子物質重量比の値を読み出すことによって導出される。
【０１１８】
Ｓ４０３またはＳ４０４の処理が終了するとＳ３０４及び、Ｓ３０５の処理が行われる。これらの処理の内容は実施例３において説明したとおりである。
【０１１９】
以上説明したように、本実施例においては、フィルタ２０における目標ＰＭ酸化速度を、内燃機関１の運転状態を基に設定している。そして、フィルタ２０における微粒子物質の酸化速度が設定された目標ＰＭ酸化速度になるように、ＮＯ２／微粒子物質重量比及び、フィルタ２０の温度を制御することにより、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量が±０となるようにしている。
【０１２０】
従って、内燃機関１の運転状態に係らず、単純な制御によって、フィルタ２０における微粒子物質の堆積量をより正確に±０とすることができる。
【０１２１】
なお、上記で説明した実施例においては、内燃機関１がディーゼル機関である場合について説明したが、内燃機関１がディーゼル機関以外、例えばガソリン機関である場合に、上記実施例と同様の制御を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施例１における内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１におけるフィルタ再生処理ルーチンを表すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１において、簡易的にオイル希釈率を求める方法を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の実施例１におけるフィルタの温度と、フィルタに導入されるＮＯ２／微粒子物質重量比と、ＰＭ酸化速度との間の関係を示したグラフである。
【図５】本発明の実施例２におけるフィルタ再生処理ルーチンの一部を表すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２におけるフィルタ再生処理ルーチンを実行した場合の、オイル希釈率及び、微粒子物質の堆積量の変化を表したグラフである。図６（Ａ）は、内燃機関を搭載した車両の走行距離と微粒子物質の堆積量との関係を表すグラフであり、図６（Ｂ）は、車両の走行距離とオイル希釈率との関係を表すグラフである。
【図７】本発明の実施例３におけるにおけるフィルタ再生処理ルーチンにおいてＮＯ２による再生を行う部分についてのフローを表すフローチャートである。
【図８】本発明の実施例４におけるにおけるフィルタ再生処理ルーチンにおいてＮＯ２による再生を行う部分についてのフローを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
８・・・吸気枝管
９・・・吸気管
１５・・・遠心過給機のタービンハウジング
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・フィルタ
２５・・・ＥＧＲ管
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
３５・・・ＥＣＵ
４０・・・排気再循環装置
【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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