(57)【要約】【課題】粒子状物質を多量に堆積したＤＰＦの再生時にＤＰＦの後部の温度が過温状態になることを抑制する。【解決手段】制御装置は、ＰＭ量がしきい値Ａよりも大きく（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、ＰＭ量が通常再生可能なＰＭ量であると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、第１再生制御を実行するステップ（Ｓ１０４）と、ＰＭ量が通常再生可能なＰＭ量でないと判定される場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、吸入空気量がしきい値Ｃ以上であると判定され（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、かつ、排気温度がしきい値Ｄ以下であると判定されるときに（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、第２再生制御を実行するステップ（Ｓ１１０）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図５
2018044522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒と、
一方端が前記気筒に接続される排気通路と、
前記排気通路に設けられる酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒よりも上流の位置に設けられ、前記排気通路内に燃料を添加する燃料添加装置と、
前記排気通路における前記酸化触媒よりも下流の位置に設けられ、前記排気通路を流通する排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに捕集された前記粒子状物質の堆積量が第１しきい値よりも大きく、かつ、第２しきい値よりも小さい場合に、前記排気通路内に燃料を添加する第１再生制御を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記堆積量が前記第２しきい値よりも大きい場合には、前記酸化触媒での前記排気ガスの温度の上昇量が所定値以下になる所定条件が成立するときに前記排気通路内に燃料を添加する第２再生制御を実行する、エンジン。
【請求項２】
前記エンジンは、
一方端が前記気筒に接続される吸気通路と、
前記吸気通路内の空気の流量を検出するための第１検出装置と、
前記酸化触媒よりも上流の位置に設けられ、前記排気通路内の排気温度を検出するための第２検出装置とをさらに備え、
前記所定条件は、前記第１検出装置によって検出される前記空気の流量が第３しきい値よりも大きく、かつ、前記第２検出装置によって検出される前記排気温度が第４しきい値よりも小さいという条件である、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記制御装置は、前記堆積量が前記第２しきい値よりも大きく、かつ、前記第１検出装置によって検出される前記空気の流量が前記第３しきい値よりも小さい場合には、前記空気の流量が増加するように前記エンジンを制御する、請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記制御装置は、前記堆積量が前記第２しきい値よりも大きく、かつ、前記第２検出装置によって検出される前記排気温度が前記第４しきい値よりも大きい場合には、前記エンジンの出力を低下させる、請求項２または３に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出される排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタの再生制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の排気ガス中の粒子状物質を浄化するために、排気管にＤＰＦ（Diesel  particulate  filter）システムが設けられる。ＤＰＦシステムは、粒子状物質を捕集するＤＰＦと、その上流に配置された酸化触媒(ＤＯＣ：Diesel  Oxidation  Catalyst)とを含む。ＤＰＦにおける粒子状物質の堆積量が多くなると、フィルタが目詰まりを起こして機能が低下する。このため、ＤＰＦを昇温させることによって粒子状物質を燃焼し、ＤＰＦの再生が行なわれる。
【０００３】
ＤＰＦの温度を上げるには、排気ガスに燃料を添加し、添加燃料と酸化触媒との反応熱（燃焼熱）によって排気ガスを昇温させる。しかしながら、このような場合にＤＰＦにおける温度分布に偏りがあると熱応力が発生し、ＤＰＦにかかる熱負荷が増加する場合がある。
【０００４】
このような問題に対して、たとえば、特開２００６−２６６２２０号公報（特許文献１）には、たとえば、排気浄化触媒の上流側の端部の温度に基づいて昇温初期の燃料の供給量を設定する技術が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６６２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フィルタの再生の機会が少ないと粒子状物質の堆積量はより増加する。そのため、フィルタの再生時において、多量の粒子状物質を燃焼させる場合には、ＤＰＦ内において多くの熱が発生する。このような場合にエンジンのアイドル状態が継続するなどして吸入空気量の少ない状態が継続すると、ＤＰＦ内に発生した熱が滞留し、特にＤＰＦの後部の温度が局所的に過温状態になるという問題がある。特許文献１においては、ＤＰＦの後部の温度が過温状態になる場合については考慮されておらず上述した問題を解決することはできない。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、粒子状物質を多量に堆積したＤＰＦの再生時にＤＰＦの後部の温度が過温状態になることを抑制するエンジンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に係るエンジンは、気筒と、一方端が気筒に接続される排気通路と、排気通路に設けられる酸化触媒と、排気通路における酸化触媒よりも上流の位置に設けられ、排気通路内に燃料を添加する燃料添加装置と、排気通路における酸化触媒よりも下流の位置に設けられ、排気通路を流通する排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタに捕集された粒子状物質の堆積量が第１しきい値よりも大きく、かつ、第２しきい値よりも小さい場合に、排気通路内に燃料を添加する第１再生制御を実行する制御装置とを備える。制御装置は、堆積量が第２しきい値よりも大きい場合には、酸化触媒での排気ガスの温度の上昇量が所定値以下になる所定条件が成立するときに排気通路内に燃料を添加する第２再生制御を実行する。
【０００９】
このようにすると、第２再生制御を実行することによって、酸化触媒での排気温度の上昇を緩やかにし、フィルタの後部において排気温度を再生に適した温度以上にすることができる。そのため、フィルタの後部における部分的な再生を実施することができる。フィルタの再生を部分的に実施することによって熱量の発生を抑制することができるため、フィルタの後部の温度が過温状態になることを抑制することができる。
【００１０】
好ましくは、エンジンは、一方端が気筒に接続される吸気通路と、吸気通路内の空気の流量を検出するための第１検出装置と、酸化触媒よりも上流の位置に設けられ、排気通路内の排気温度を検出するための第２検出装置とをさらに備える。所定条件は、第１検出装置によって検出される空気の流量が第３しきい値よりも大きく、かつ、第２検出装置によって検出される排気温度が第４しきい値よりも小さいという条件である。
【００１１】
このようにすると、所定条件が成立するときに排気通路内に燃料を添加することによって酸化触媒での排気ガスの温度の上昇量を所定値以下にすることができる。そのため、フィルタの後部における部分的な再生を実施することができる。
【００１２】
さらに好ましくは、制御装置は、堆積量が第２しきい値よりも大きく、かつ、第１検出装置によって検出される空気の流量が第３しきい値よりも小さい場合には、空気の流量が増加するようにエンジンを制御する。
【００１３】
このようにすると、空気の流量を増加させることができるため、所定条件が成立しやすくなり、第２再生制御の実行頻度を増加させることができる。
【００１４】
さらに好ましくは、制御装置は、堆積量が第２しきい値よりも大きく、かつ、第２検出装置によって検出される排気温度が第４しきい値よりも大きい場合には、エンジンの出力を低下させる。
【００１５】
このようにすると、排気温度を低下させることができるため、所定条件が成立しやすくなり、第２再生制御の実行頻度を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によると、粒子状物質を多量に堆積したＤＰＦの再生時にＤＰＦの後部の温度が過温状態になることを抑制するエンジンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＤＰＦシステムを搭載したエンジンの構成を示した図である。
【図２】ＤＰＦの再生時における排気処理装置を流通する排気ガスの温度変化を示す図である。
【図３】排気処理装置における点Ａ〜点Ｄの位置を示す図である。
【図４】第１再生制御を実行した場合の点Ａ〜点Ｄにおける排気ガスの温度変化の一例を示した図である。
【図５】本実施の形態に係るエンジンの制御装置によって実行される制御処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】第２再生制御の実行時における排気処理装置を流通する排気ガスの温度変化と未燃燃料の量の変化とを示す図である。
【図７】第２再生制御を実行した場合の点Ａ〜点Ｄにおける排気ガスの温度変化の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、ＤＰＦシステムを搭載したエンジン１０の構成を示した図である。図１に示すエンジン１０は、排気処理装置１を有するディーゼルエンジンである。エンジン１０は、たとえば、車両等の駆動源として搭載される。エンジン１０は、気筒１１と吸気通路８と排気通路７とを含む。気筒１１は、たとえば、複数個設けられる。
【００２０】
吸気通路８の一方端には、エアクリーナ等が設けられる。吸気通路８の他方端は、途中の分岐点から枝通路に分岐して各気筒に接続される。分岐点は、後述するＥＧＲ通路１８との合流位置よりも下流に設けられる。吸気通路８の一方端から分岐点との間にエアフローメータ２が設けられる。エアフローメータ２は、吸気通路８からエンジン１０に導入される新気の流量（吸入空気量）を測定し、空気流量情報を制御装置６に検知信号として発信する。エアフローメータ２の下流に吸気絞り弁１６が設けられる。吸気絞り弁１６の開度は、絞り弁センサ１７によって制御装置６に発信され、絞り弁センサ１７を介して制御装置６からの制御信号によって制御される。
【００２１】
各気筒１１は、シリンダ１１ａとピストン１１ｂとを含む。気筒１１には燃料噴射装置１３が設けられる。燃料噴射装置１３は、コモンレール１５を介して燃料ポンプ１４および燃料タンク１２に接続される。燃料噴射装置１３は、制御装置６によって制御されて、気筒１１内の燃焼室に燃料を供給する。
【００２２】
排気通路７は、第１通路７ａと、第２通路７ｂと、第３通路７ｃと、第４通路７ｄとを含む。第４通路７ｄの端部には、排気ガスを大気に放出する出口が形成される。
【００２３】
エンジン１０には、ＥＧＲ（排気ガス再循環）システムが設けられる。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路１８とＥＧＲ弁１９とを含む。ＥＧＲ通路１８は、排気通路７と吸気通路８を連通して、排気通路７に排出された排気ガスの一部を吸気通路８に戻す。ＥＧＲ弁１９は、制御装置６によって制御されて開度が調整され、ＥＧＲ通路１８によって循環するガス流量を調整する。制御装置６は、エアフローメータ２やＥＧＲ弁１９の開度により空気流量を検出する。
【００２４】
制御装置６は、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）と、各種処理を行なうＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）と、外部との情報のやり取りを行なう入・出力ポートとを含む。入力ポートには、絞り弁センサ１７等が接続される。
【００２５】
制御装置６は、入力ポートに接続された各機器から信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された絞り弁センサ１７、燃料噴射装置１３、燃料ポンプ１４、燃料添加装置３、ＥＧＲ弁１９等を制御する。
【００２６】
図１に示した排気処理装置１は、燃料添加装置３とＤＰＦ４と酸化触媒９とを含む。ＤＰＦ４は、セラミックまたはステンレス等から形成される。ＤＰＦ４は、第３通路７ｃに収納される。ＤＰＦ４は、排気ガスの通過を許容しつつ、通過する排気ガスから粒子状物質を捕集する。
【００２７】
燃料添加装置３と酸化触媒９とは、ＤＰＦ４を再生する再生機構として機能する。酸化触媒９は、ＤＰＦ４の上流の第２通路７ｂに収納される。酸化触媒９は、排気ガスが通過することを許容し、通過する排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）および炭素酸化物（ＣＯｘ）などを酸化するとともに、燃料添加装置３から供給された燃料を酸化する。この燃料の酸化反応によって生じる酸化熱によって、ＤＰＦ４に堆積した粒子状物質が酸化除去される（燃焼させられる）。
【００２８】
燃料添加装置３は、酸化触媒９の上流の第１通路７ａに設けられる。燃料添加装置３は、燃料ポンプ１４に接続され、制御装置６によって制御される制御弁を含む。燃料添加装置３の制御弁が開くことによって、燃料ポンプ１４から排気通路７内の排気ガスに燃料が添加される。燃料の添加量は、たとえば、制御弁を開く時間によって制御される。この燃料が酸化触媒９で反応した熱によって、ＤＰＦ４に堆積した粒子状物質が燃焼させられる。これによりＤＰＦ４が再生される。
【００２９】
排気通路７の第２通路７ｂの入口には、排気温度センサ５が設けられる。排気温度センサ５は、酸化触媒９のそれぞれ上流側（入口）の排気ガスのガス温度を検出して、検出結果を示す信号を制御装置６に送信する。
【００３０】
以上のような構成を有するＤＰＦシステムにおいては、ＤＰＦ４の再生時にＤＰＦ４の温度を上げるために、燃料添加装置３から排気管内の排気ガスに燃料を添加し、添加した燃料を酸化触媒９で酸化反応により燃焼させ、その燃焼熱が利用される。
【００３１】
図２は、ＤＰＦ４の再生時における排気処理装置１を流通する排気ガスの温度変化を示す図である。図２の上段には、排気処理装置１の構成が示される。図２の下段には、図２の上段に示す構成に対応した軸方向（排気ガスの流通方向）の位置と排気ガスの温度との関係を示す。図２の下段の図の横軸は、軸方向の位置を示す。図２の下段の図の縦軸は、排気ガスの温度を示す。
【００３２】
図２に示すように、燃料が添加された排気ガスの温度は、排気ガスが酸化触媒９に流入したときに燃焼熱が発生することによって上昇する。そのため、排気ガスがＤＰＦ４に流入する前に排気ガスの温度は、ＤＰＦ４における再生に適した温度範囲の下限値の温度Ｔｃ（０）以上になるまで上昇する。ＤＰＦ４の温度が排気ガスによって温度Ｔｃ（０）以上になることによってＤＰＦ４に堆積した粒子状物質が燃焼し、除去される。これにより、ＤＰＦ４の再生が進行する。
【００３３】
制御装置６は、たとえば、粒子状物質の堆積量がしきい値Ａを超える場合に燃料添加装置３を用いて燃料の添加を実行する。以下の説明において、このような制御を第１再生制御と記載する。
【００３４】
ＤＰＦ４の再生には、時間を要するため、粒子状物質の堆積量がしきい値Ａを超える場合であっても、他の要件によって燃料の添加が許可されない場合がある。他の要件とは、たとえば、暖機が未完了である場合や、エンジンの停止要求を受けた場合等を含む。そのため、粒子状物質の堆積量は、ＤＰＦ４の再生が要求されるしきい値Ａを超えて堆積する場合がある。特に、他の要件によってＤＰＦ４の再生の機会が少ないと粒子状物質の堆積量はより増加する。そのため、ＤＰＦ４の再生時において、多量の粒子状物質を燃焼させる場合には、ＤＰＦ４内において多くの熱が発生する。このような場合に、エンジン１０のアイドル状態が継続するなどして吸入空気量の少ない状態が継続すると、ＤＰＦ４内に発生した熱が滞留し、特にＤＰＦ４の後部の温度が局所的に過温状態になる場合がある。
【００３５】
図３は、排気処理装置１における点Ａ〜点Ｄの位置を示す図である。図３には、排気処理装置１の構成と、排気ガスの流通経路上に設定された点Ａ〜点Ｄが示される。
【００３６】
図４は、吸入空気量が少ない状態で粒子状物質の堆積量が多いＤＰＦ４に対して第１再生制御を実行した場合の点Ａ〜点Ｄにおける排気ガスの温度変化の一例を示した図である。図４の横軸は、時間を示す。図４の縦軸は排気温度を示す。
【００３７】
図４の細実線は、図３に示す点Ａの位置における排気ガスの温度変化を示す。図４の破線は、図３に示す点Ｂの位置における排気ガスの温度変化を示す。図４の一点鎖線は、図３に示す点Ｃの位置における排気ガスの温度変化を示す。図４の太実線は、図３に示す点Ｄの位置における排気ガスの温度変化を示す。
【００３８】
図４に示すように、点Ａ〜点Ｃにおいては、過温状態であると判定するためのしきい値Ｔｃ（１）を下回った状態で変化するが、ＤＰＦ４の後部の点Ｄの位置においては、時間ｔ（０）以降の一定時間において排気ガスの温度がしきい値Ｔｃ（１）を超えた状態となる。その結果、ＤＰＦ４の後部において温度分布の偏りが大きくなり、熱応力が発生することによって、ＤＰＦ４に係る熱負荷が増加する場合がある。
【００３９】
粒子状物質の堆積量が過度に増加しないように、ＤＰＦ４の再生の頻度を増加させることも考えられるが、再生の頻度が増加すると、燃料の添加の頻度が増加するため、燃費が悪化したり、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の成分が増加したりする場合がある。
【００４０】
そこで、本実施の形態においては、制御装置６は、ＤＰＦ４に捕集された粒子状物質の堆積量がしきい値Ａよりも大きく、かつ、しきい値Ｂよりも小さい場合に、排気通路７内に燃料を添加する第１再生制御を実行する。さらに、制御装置６は、堆積量がしきい値Ｂよりも大きい場合には、酸化触媒９での排気ガスの温度の上昇量が所定値以下になる所定条件が成立するときに排気通路７内に燃料を添加する第２再生制御を実行する。
【００４１】
このようにすると、第２再生制御を実行することによって、酸化触媒９での排気温度の上昇を緩やかにし、ＤＰＦ４の後部において排気温度を再生に適した温度以上にすることができる。そのため、ＤＰＦ４の後部における部分的な再生を実施することができる。ＤＰＦ４の再生を部分的に実施することによって熱量の発生を抑制することができるため、ＤＰＦ４の後部の温度が過温状態になることを抑制することができる。
【００４２】
図５を参照して、本実施の形態に係るエンジンの制御装置６で実行される制御処理について説明する。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期（＝単位時間）毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップは、基本的には制御装置６によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部が制御装置６内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。
【００４３】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置６は、粒子状物質の堆積量（以下、ＰＭ量と記載する）がしきい値Ａよりも大きいか否かを判定する。制御装置６は、たとえば、前回のＤＰＦ４の再生が完了した時点からのエンジンの運転時間がしきい値よりも長くなる場合にＰＭ量がしきい値Ａよりも大きいと判定してもよい。あるいは、たとえば、ＤＰＦ４の上流の圧力と下流の圧力とを圧力センサ等を用いて検出し、上流と下流との圧力差がしきい値よりも大きい場合にＰＭ量がしきい値Ａよりも大きいと判定してもよい。ＰＭ量がしきい値Ａよりも大きいと判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。
【００４４】
Ｓ１０２にて、制御装置６は、ＰＭ量が通常再生可能なＰＭ量であるか否かを判定する。制御装置６は、たとえば、ＰＭ量がしきい値Ｂ以下である場合に、ＰＭ量が通常再生可能なＰＭ量であると判定する。制御装置６は、ＰＭ量がしきい値Ｂよりも大きい場合には、ＰＭ量が通常再生可能なＰＭ量でないと判定する。しきい値Ｂは、しきい値Ａよりも大きい値である。ＰＭ量が通常可能なＰＭ量であると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。
【００４５】
Ｓ１０４にて、制御装置６は、第１再生制御を実行する。制御装置６は、燃料添加装置３を用いて第１の量の燃料を排気通路７内に添加する制御を第１再生制御として実行する。
【００４６】
Ｓ１０２にて、ＰＭ量が通常再生可能なＰＭ量でないと判定される場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。Ｓ１０６にて、制御装置６は、吸入空気量がしきい値Ｃ以上であるか否かを判定する。制御装置６は、エアフローメータ２によって検出される吸入空気量がしきい値Ｃ以上であるか否かを判定する。
【００４７】
しきい値Ｃは、添加された燃料を含む排気ガスがＤＰＦ４の後部に到達したときに排気ガスの温度が再生に適した温度範囲の下限値Ｔｃ（０）を超えるように設定される。しきい値Ｃは、たとえば、酸化触媒９での添加された燃料を含む排気ガスの温度の上昇量が所定値以下になるように設定される。本実施の形態において、しきい値Ｃは、予め定められた値である。
【００４８】
なお、排気ガスの温度の上昇量は、たとえば、酸化触媒９に流入する排気温度と酸化触媒９から流出する排気温度との差によって定義されてもよいし、単位時間当たりの排気温度の上昇量によって定義されてもよいし、所定の温度（たとえば、下限値Ｔｃ（０））になるまでの排気温度の上昇量によって定義されてもよい。吸入空気量がしきい値Ｃ以上であると判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。
【００４９】
Ｓ１０８にて、制御装置６は、排気温度がしきい値Ｄ以下であるか否かを判定する。制御装置６は、排気温度センサ５によって検出される排気温度がしきい値Ｄ以下であるか否かを判定する。
【００５０】
しきい値Ｄは、添加された燃料を含む排気ガスがＤＰＦ４の後部に到達したときに排気ガスの温度が再生に適した温度範囲の下限値Ｔｃ（０）を超えるように設定される。しきい値Ｄは、たとえば、酸化触媒９での添加された燃料を含む排気ガスの温度の上昇量が所定値となる場合を想定して、排気ガスがＤＰＦ４の後部に到達したときの温度が下限値Ｔｃ（０）になるように設定される。本実施の形態において、しきい値Ｄは、予め定められた値である。排気温度がしきい値Ｄ以下であると判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。
【００５１】
Ｓ１１０にて、制御装置６は、第２再生制御を実行する。制御装置６は、燃料添加装置３を用いて第２の量の燃料を排気通路７内に添加する制御を第２再生制御として実行する。なお、第２の量は、第１の量と同量であってもよいし、第１の量と異なる量に設定されてもよい。第２の量は、少なくとも酸化触媒９で反応しきれなかった未燃燃料が、排気ガスがＤＰＦ４を通過するまでに全て燃焼できる量に設定される。
【００５２】
なお、ＰＭ量がしきい値Ａ以下である場合や（Ｓ１００にてＮＯ）、吸入空気量がしきい値Ｃよりも小さい場合や（Ｓ１０６にてＮＯ）、排気温度がしきい値Ｄよりも大きい場合には（Ｓ１０８にてＮＯ）、制御装置６は、この処理を終了する。
【００５３】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態における制御装置６の動作について図６および図７を参照しつつ説明する。
【００５４】
たとえば、エンジン１０が頻繁に停止されたりするなど十分な再生機会が得られないことによって、ＤＰＦ４内の粒子状物質の堆積量がしきい値Ｂを超えている場合を想定する。
【００５５】
ＰＭ量がしきい値Ａよりも大きく（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、通常再生可能なＰＭ量でないため（Ｓ１０２にてＮＯ）、吸入空気量がしきい値Ｃ以上であるか否かが判定される（Ｓ１０６）。
【００５６】
吸入空気量がしきい値Ｃ以上であって（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、かつ、排気温度がしきい値Ｄ以下である場合には（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、第２再生制御が実行される（Ｓ１１０）。
【００５７】
図６は、第２再生制御実行時における排気処理装置１を流通する排気ガスの温度変化と未燃燃料の量の変化とを示す図である。図６の上段には、排気処理装置１の構成が示される。図６の中段には、上段に示す構成に対応した軸方向の位置と排気ガスの温度との関係を示す。図６の中段および下段の図の横軸は、それぞれ軸方向の位置を示す。図６の中段の図の縦軸は、排気ガスの温度を示す。図６の下段の図の縦軸は、未燃燃料の量を示す。
【００５８】
第２再生制御の実行により排気ガスに燃料が添加されるとともに、燃料が添加された排気ガスが酸化触媒９を通過する場合に、図６に示されるように、添加された燃料（未燃燃料）の一部が反応せずに酸化触媒９を通過するため、排気ガスの温度の上昇量が所定値以下に抑制される。
【００５９】
酸化触媒９を通過する排気ガスの温度の上昇量が所定値以下に抑制されることによって排気ガスがＤＰＦ４に流入した時点における排気ガスの温度が再生に適した温度範囲の下限値の温度Ｔｃ（０）よりも低くなる。その結果、ＤＰＦ４の前部における再生が抑制される（すなわち、粒子状物質の燃焼が抑制される）。
【００６０】
排気ガスの温度は、排気ガスがＤＰＦ４の後部に到達したときに温度Ｔｃ（０）よりも高くなる。その結果、ＤＰＦ４の後部において再生が促進する（すなわち、粒子状物質が燃焼する）。酸化触媒９を通過した排気ガスの未燃燃料の成分は、ＤＰＦ４を通過する際に全て燃焼する。このように第２再生制御の実行によりＤＰＦ４の前部の再生が抑制され、ＤＰＦ４の後部が部分的に再生することとなる。そのため、部分的な再生により発生する熱量は、ＤＰＦ４を全体的に再生する場合よりも発生量が抑制される。
【００６１】
図７は、第２再生制御を実行した場合の点Ａ〜点Ｄにおける排気ガスの温度変化の一例を示した図である。なお、図７のＡ〜Ｄは、第２再生制御を実行した場合の図４に示した排気処理装置１の構成における点Ａ〜点Ｄの位置における温度変化を示す。図７の細実線は、点Ａの位置における温度変化を示す。図７の破線は、点Ｂの位置における温度変化を示す。図７の一点鎖線は、点Ｃの位置における温度変化を示す。図７の太実線は、点Ｄの位置における温度変化を示す。
【００６２】
上述したように、第２再生制御の実行によりＤＰＦ４の前部の再生が抑制され、ＤＰＦ４の後部が部分的に再生することとなる。そのため、部分的な再生により発生する熱量は、ＤＰＦ４を全体的に再生する場合よりも発生量が抑制される。その結果、図７に示すように、点Ａ〜点Ｃについては、図４の点Ａ〜点Ｃにおける温度変化と同様に、排気ガスの温度は、過温状態であると判定するためのしきい値Ｔｃ（１）よりも下回った状態で変化し、点Ｄにおいては、時間ｔ（１）において局所的な温度上昇は発生するが、排気ガスの温度は、しきい値Ｔｃ（１）を下回った状態で変化するため、温度分布の偏りが抑制される。
【００６３】
なお、吸入空気量がしきい値Ｃよりも小さかったり（Ｓ１０６にてＮＯ）、排気温度がしきい値Ｄよりも大きい場合には（Ｓ１０８にてＮＯ）、吸入空気量がしきい値Ｃ以上であって、かつ、排気温度がしきい値Ｄ以下になるまで待機される。
【００６４】
以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンによると、吸入空気量がしきい値Ｃ以上であって、かつ、排気温度がしきい値Ｄ以下であるという所定条件が成立するときに第２再生制御が実行される。これにより、酸化触媒９での排気温度の上昇を緩やかにし、ＤＰＦ４の後部において排気温度を再生に適した温度範囲の下限値の温度Ｔｃ（０）以上にすることができる。そのため、ＤＰＦ４の後部における部分的な再生を実施することができる。ＤＰＦ４の再生を部分的に実施することによって熱量の発生を抑制することができるため、ＤＰＦ４の後部の温度が過温状態になることを抑制することができる。したがって、粒子状物質を多量に堆積したＤＰＦの再生時にＤＰＦの後部の温度が過温状態になることを抑制するエンジンを提供することができる。
【００６５】
以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態においては、所定条件が成立したときに第２再生制御を実行し、所定条件が成立しないときに第２再生制御を実行しないものとして説明したが、制御装置６は、たとえば、吸入空気量がしきい値Ｃよりも小さい場合、エアフローメータ２によって検出される吸入空気量が増加するようにエンジン１０を制御してもよい。たとえば、吸気絞り弁１６を閉じ側に制御することによってＥＧＲ通路１８を経由して吸気通路８に排気ガスの一部が還流されている場合には、吸気絞り弁１６を開状態にすることによって新気の量（吸入空気量）を増加させてもよい。このようにすると、エアフローメータ２によって検出される吸入空気量を増加させることができる。そのため、所定条件が成立しやすくなり、第２再生制御の実行頻度を増加させることができる。
【００６６】
さらに上述の実施の形態においては、所定条件が成立したときに第２再生制御を実行し、所定条件が成立しないときに第２再生制御を実行しないものとして説明したが、制御装置６は、たとえば、排気温度がしきい値Ｄよりも大きい場合、エンジン１０の出力を低下させてもよい。たとえば、エンジン１０をリーン状態で燃焼させるなどすることによってエンジン１０の出力の低下とともに排気温度を低下させることができる。このようにすると、排気温度を低下させることができるため、所定条件が成立しやすくなり、第２再生制御の実行頻度を増加させることができる。
【００６７】
さらに上述の実施の形態においては、しきい値Ｃおよびしきい値Ｄは、いずれも予め定められた値であるものとして説明したが、排気温度が一定状態である場合には、排気温度に基づいてしきい値Ｃを設定してもよい。たとえば、排気温度が一定状態である場合には、現在の排気温度と、再生に適した温度範囲の下限値Ｔｃ（０）との温度差を算出し、算出された温度差から排気ガスがＤＰＦ４の後部に到達した時点の排気ガスの温度がＴｃ（０）以上となるように排気温度の上昇量の下限値を決定し、決定された上昇量の下限値が得られる吸入空気量をしきい値Ｃとして設定してもよい。あるいは、吸入空気量が一定状態である場合には、吸入空気量から得られる酸化触媒９での排気温度の上昇量を算出し、算出された排気温度の上昇量から排気ガスがＤＰＦ４の後部に到達した時点の排気ガスの温度がＴｃ（０）以上となるように酸化触媒９に流入される排気ガスの温度を決定し、決定された排気ガスの温度をしきい値Ｄとして設定してもよい。
【００６８】
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１  排気処理装置、２  エアフローメータ、３  燃料添加装置、５  排気温度センサ、６  制御装置、７  排気通路、７ａ  第１通路、７ｂ  第２通路、７ｃ  第３通路、７ｄ  第４通路、８  吸気通路、９  酸化触媒、１０  エンジン、１１  気筒、１１ａ  シリンダ、１１ｂ  ピストン、１２  燃料タンク、１３  燃料噴射装置、１４  燃料ポンプ、１５  コモンレール、１６  吸気絞り弁、１９  ＥＧＲ弁、１７  ＥＧＲ弁センサ、１８  ＥＧＲ通路。
【図１】
2018044522.tif 000003
【図２】
2018044522.tif 000004
【図３】
2018044522.tif 000005
【図４】
2018044522.tif 000006
【図５】
2018044522.tif 000007
【図６】
2018044522.tif 000008
【図７】
2018044522.tif 000009