(57)【要約】【課題】排気冷却処理と酸欠冷却処理を実行するＤＰＦの過昇温防止装置において、ＤＰＦの過昇温をより確実に防止すること。【解決手段】排気冷却処理、酸欠冷却処理のいずれによっても防止できないと判断した場合には、ＤＰＦへ流入する排気量を排気冷却処理における排気量よりもさらに増量させた増量強化冷却処理を実行する。その増量強化冷却処理は、排気量調整パラメーター（スロットル弁、ＥＧＲバルブ）以外の所定の増量強化パラ−メーターとしてのエンジン回転数ＮＥ、吸気圧を強制的に増加させているので、スロットル弁、ＥＧＲバルブを制御しても新気量が効果的に増量しない場合であっても、効果的に排気量を増量させることができる（図６（ｂ）参照）。したがって、ＤＰＦの温度を破損温度Ｔｘより低くすることができ（図６（ｄ）参照）、ＤＰＦの過昇温が防止できる。【選択図】図６
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【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た排気中の粒子性物質を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の過昇温を防止するための所定の冷却処理を実行するＤＰＦの過昇温防止装置であり、
前記冷却処理として、前記ＤＰＦでの熱を持ち去るために、予め定められた排気量調整パラメーターを制御することによって前記ＤＰＦへ流入する排気量を増量させる排気冷却処理を実行する排気冷却手段と、
前記冷却処理として、前記ＤＰＦでの発熱を抑えるために、前記ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる酸欠冷却処理を実行する酸欠冷却手段と、を備えるＤＰＦの過昇温防止装置において、
排気量を効果的に増量できるか否かを判断することによって、前記排気冷却処理で前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する第一の可否判断手段と、
酸素濃度を効果的に減少できるか否かを判断することによって、前記酸欠冷却処理で前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する第二の可否判断手段と、
前記第一、第二の可否判断手段によって、前記排気冷却処理及び前記酸欠冷却処理では前記ＤＰＦの過昇温が防止できないと判断された場合に、それら排気冷却処理、酸欠冷却処理に代えて、前記ＤＰＦでの熱を持ち去るために、前記排気量調整パラメーター以外の所定の増量強化パラ−メーターを制御することによって、前記ＤＰＦへ流入する排気量を前記排気冷却処理における排気量よりもさらに増量させた増量強化冷却処理を実行する増量強化冷却手段と、を備えることを特徴とするＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項２】
前記排気冷却手段は、内燃機関の吸気系に取り込まれる新気量を調整するスロットル弁の開度及び内燃機関の排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブの開度の少なくとも一つを前記排気量調整パラメーターとして制御して、新気量を増量させＥＧＲ量を減量させることによって、排気量を増量させるものであることを特徴とする請求項１に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項３】
前記増量強化冷却手段は、内燃機関の回転数及び吸気圧の少なくとも一つを前記増量強化パラメーターとして増加制御することによって、排気量を増量させるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に設けられた排気中の粒子性物質を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の過昇温を防止するための所定の冷却処理を実行するＤＰＦの過昇温防止装置であり、
前記冷却処理として、前記ＤＰＦでの熱を持ち去るために、前記ＤＰＦへ流入する排気量を増量させる排気冷却処理を実行する排気冷却手段と、
前記冷却処理として、前記ＤＰＦでの発熱を抑えるために、予め定められた酸素調整パラメーターを制御して、前記ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる酸欠冷却処理を実行する酸欠冷却手段と、を備えるＤＰＦの過昇温防止装置において、
排気量を効果的に増量できるか否かを判断することによって、前記排気冷却処理で前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する第一の可否判断手段と、
酸素濃度を効果的に減少できるか否かを判断することによって、前記酸欠冷却処理で前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する第二の可否判断手段と、
前記第一、第二の可否判断手段によって、前記排気冷却処理及び前記酸欠冷却処理では前記ＤＰＦの過昇温が防止できないと判断された場合に、それら排気冷却処理、酸欠冷却処理に代えて、前記酸素調整パラメーターの制御量を、酸素濃度を効果的に減少できるように補正して前記ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる補正酸欠冷却処理を実行する補正酸欠冷却手段と、を備えることを特徴とするＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項５】
前記酸欠冷却手段は、内燃機関の吸気系に取り込まれる新気量を調整するスロットル弁の開度及び内燃機関の排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブの開度、燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一つを前記酸素調整パラメーターとして制御することによって、前記酸欠冷却処理を実行するものであることを特徴とする請求項４に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項６】
前記酸欠冷却手段は、燃料噴射量及び燃料噴射時期を前記酸素調整パラメーターとして、主噴射に後続するポスト噴射を実行して、前記ポスト噴射を筒内で燃焼させることで、筒内の酸素を消費させることによって、酸素濃度を減少させるものであり、
前記補正酸欠冷却手段は、前記補正酸欠冷却処理として、燃料噴射時期を、前記酸欠冷却処理時の前記ポスト噴射における燃料噴射時期よりも早い筒内圧が高い時期に補正した補正ポスト噴射を実行するものであることを特徴とする請求項５に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項７】
前記補正酸欠冷却手段は、前記補正ポスト噴射として、さらに、燃料噴射量を、前記酸欠冷却処理時の前記ポスト噴射における燃料噴射量よりも多い量に補正することを特徴とする請求項６に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項８】
前記補正酸欠冷却手段は、前記酸素調整パラメーターとしてのスロットル弁の開度を前記酸欠冷却処理時よりも大きな開度に補正して、前記補正酸欠冷却処理を実行するものであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項９】
前記補正酸欠冷却手段は、前記酸素調整パラメーターとしてのＥＧＲバルブの開度が前記酸欠冷却処理時よりも小さな開度に補正して、前記補正酸欠冷却処理を実行するものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１０】
前記第二の可否判断手段は、酸素濃度を効果的に減少できるか否かの判断として、筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１１】
吸気温を取得する吸気温取得手段を備え、
前記第二の可否判断手段は、前記吸気温取得手段によって取得された吸気温に基づいて筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することを特徴とする請求項１０に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１２】
燃料の着火のし易さの指標として、筒内で燃焼させる燃料のセタン価を取得するセタン価取得手段を備え、
前記第二の可否判断手段は、前記セタン価取得手段によって取得されたセタン価に基づいて筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１３】
排気温を取得する排気温取得手段を備え、
前記第二の可否判断手段は、前記排気温取得手段によって取得された排気温に基づいて筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１４】
前記第一の可否判断手段による判断が可の場合には、前記排気冷却処理と前記酸欠冷却処理のうちの前記排気冷却処理を実行することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１５】
前記第一の可否判断手段による判断が否で、前記第二の可否判断手段による判断が可の場合には、前記排気冷却処理と前記酸欠冷却処理のうちの前記酸欠冷却処理を実行することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１６】
前記第一の可否判断手段は、
前記ＤＰＦの過昇温が防止できる必要排気量を算出する必要排気量算出手段と、
前記排気冷却処理を実行した場合における増量後排気量を内燃機関の運転条件に基づいて推定する増量後排気量推定手段と、
前記増量後排気量が前記必要排気量より小さいか否かを比較判断して、前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを決定する可否決定手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１７】
前記必要排気量算出手段は、前記ＤＰＦで捕集された粒子性物質の量であるＰＭ捕集量に基づいて前記必要排気量を算出することを特徴とする請求項１６に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１８】
前記ＤＰＦで捕集された粒子性物質の量であるＰＭ捕集量及び前記ＤＰＦの温度に基づいて、前記冷却処理の実行が必要か否かを判断する実行要否判断手段を備え、
その実行要否判断手段によって前記冷却処理の実行が必要と判断されたときのみ、前記冷却処理を実行することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項１９】
前記実行要否判断手段は、前記ＰＭ捕集量、前記ＤＰＦの温度に加えて、内燃機関が、前記ＤＰＦの過昇温が起こりやすい所定の運転状態であるか否かに基づいて、前記冷却処理の実行が必要か否かを判断することを特徴とする請求項１８に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項２０】
前記所定の運転状態は、減速状態であることを特徴とする請求項１９に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【請求項２１】
前記前記冷却処理の実行中に、前記ＤＰＦの温度に基づいて実行中の冷却処理の継続が必要か否かを判断する継続要否判断手段と、
前記継続要否判断手段によって継続が不要と判断された場合には、実行中の冷却処理を終了する冷却処理終了手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載のＤＰＦの過昇温防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気中の粒子性物質を捕集するＤＰＦの過昇温を防止するＤＰＦの過昇温防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される有害な物質を除去するために、内燃機関の排気通路に、排気中の粒子性物質を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を設けることがある。このＤＰＦによれば、排気中の粒子性物質を捕集することができるが、その捕集量が多くなってくるとその捕集能力が落ちてくるという問題がある。そこで、ＤＰＦを昇温して捕集された粒子性物質を燃焼除去する昇温処理が実行される。
【０００３】
一方、その昇温処理などが原因で、ＤＰＦが過昇温することがある。ＤＰＦが過昇温すると、ＤＰＦが破損するおそれがある。そこで、ＤＰＦが過昇温する可能性がある場合には、ＤＰＦを冷却する冷却処理を実行して過昇温を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１には、ＤＰＦでの熱を持ち去るために、そのＤＰＦへ流入する排気量を増量させる排気冷却処理を実行する技術が開示されている。その排気冷却処理は、例えば、内燃機関の吸気系に取り込まれる新気量を調整するスロットル弁の開度や内燃機関の排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブの開度など予め定められた排気量調整パラメーターを制御することによって、排気量を増量させている。
【０００５】
また、特許文献１には、排気冷却処理のほかに、ＤＰＦでの発熱を抑えるために、そのＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる酸欠冷却処理を実行する技術も開示されている。すなわち、ＤＰＦ周辺を酸欠状態にすることにより、ＤＰＦでの粒子性物質の燃焼速度を抑えて発熱を抑えることができる。この酸欠冷却処理は、例えば、スロットル弁の開度、ＥＧＲバルブの開度、燃料噴射量、燃料噴射時期など予め定められた酸素調整パラメーターを制御することによって、酸素濃度を減少させている。つまり、スロットル弁の開度やＥＧＲバルブの開度は新気量に影響を与えるので、それら開度を制御して新気量を減量させることによって、酸素濃度を減少させることができる。また、燃料噴射時期と燃料噴射量を酸素調整パラメーターとして、主噴射に後続するポスト噴射を実行することによって、筒内での酸素を消費させて酸素濃度を減少させることができる。
【０００６】
そして、特許文献１に開示されている技術では、状況に応じて、上記排気冷却処理と酸欠冷却処理とのいずれか一方を選択的に実行している。これによって、確実にＤＰＦを冷却することを狙ったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３８８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、内燃機関の運転状態などの冷却処理を実行するときの条件によっては、排気冷却処理と酸欠冷却処理のいずれによっても効果的にＤＰＦを冷却することができない場合がある。例えば、内燃機関の運転状態によっては、スロットル弁の開度やＥＧＲバルブの開度などの排気量調整パラメーターを制御しても、新気量が効果的に増量しないために、排気量が効果的に増量しない場合がある。このような場合に、排気冷却処理を実行しても、効果的に排気量を増量することができないので、ＤＰＦの過昇温を防止できない。
【０００９】
また、例えば、燃料の着火性が低い場合など筒内での燃焼が効果的になされない場合がある。このような場合に、ポスト噴射をしても、筒内で酸素を効果的に消費することができないうえに、さらにポスト噴射量の増減により酸素濃度を調整することもできなくなる。したがって、酸欠冷却処理を実行しても、効果的に酸素濃度を減少させることができないので、ＤＰＦの過昇温を防止できない。また、筒内での燃焼が効果的になされないと、燃焼されない未燃燃料の量が多くなる。その未燃燃料は、ＤＰＦの昇温させるために設けられた排気を昇温させる酸化触媒と反応して、その酸化触媒が過昇温するおそれもある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＤＰＦの過昇温を防止する冷却処理として、排気冷却処理と酸欠冷却処理を実行するＤＰＦの過昇温防止装置において、ＤＰＦの過昇温をより確実に防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気中の粒子性物質を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の過昇温を防止するための所定の冷却処理を実行するＤＰＦの過昇温防止装置であり、
前記冷却処理として、前記ＤＰＦでの熱を持ち去るために、予め定められた排気量調整パラメーターを制御することによって前記ＤＰＦへ流入する排気量を増量させる排気冷却処理を実行する排気冷却手段と、
前記冷却処理として、前記ＤＰＦでの発熱を抑えるために、前記ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる酸欠冷却処理を実行する酸欠冷却手段と、を備えるＤＰＦの過昇温防止装置において、
排気量を効果的に増量できるか否かを判断することによって、前記排気冷却処理で前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する第一の可否判断手段と、
酸素濃度を効果的に減少できるか否かを判断することによって、前記酸欠冷却処理で前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する第二の可否判断手段と、
前記第一、第二の可否判断手段によって、前記排気冷却処理及び前記酸欠冷却処理では前記ＤＰＦの過昇温が防止できないと判断された場合に、それら排気冷却処理、酸欠冷却処理に代えて、前記ＤＰＦでの熱を持ち去るために、前記排気量調整パラメーター以外の所定の増量強化パラ−メーターを制御することによって、前記ＤＰＦへ流入する排気量を前記排気冷却処理における排気量よりもさらに増量させた増量強化冷却処理を実行する増量強化冷却手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、第一、第二の可否判断手段が、排気冷却処理、酸欠冷却処理でＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する。そして、防止できないと判断した場合には、増量強化冷却手段が、ＤＰＦへ流入する排気量を排気冷却処理における排気量よりもさらに増量させた増量強化冷却処理を実行する。その増量強化冷却手段は、排気量調整パラメーター以外の所定の増量強化パラ−メーターを制御するので、排気量調整パラメーターを制御しても新気量が効果的に増量しない場合であっても、効果的に排気量を増量させることができる。したがって、排気量不足によるＤＰＦの過昇温が防止できない可能性を低減できる。また、効果的に酸素濃度を減少させることができず酸欠冷却処理を実行できない場合であっても、増量強化冷却処理による排気量でＤＰＦでの熱を持ち去ることができるので、酸素濃度過多によるＤＰＦの過昇温が防止できない可能性を低減できる。
【００１３】
また、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置において、前記排気冷却手段は、内燃機関の吸気系に取り込まれる新気量を調整するスロットル弁の開度及び内燃機関の排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブの開度の少なくとも一つを前記排気量調整パラメーターとして制御して、新気量を増量させＥＧＲ量を減量させることによって、排気量を増量させるものである。
【００１４】
このように、新気量を増量させることによって、排気量も増量させることができる。また、ＥＧＲ量を減量させることによって、排気のうち吸気に再循環される量が減少するので、結果として排気量を増量させることができる。
【００１５】
また、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置において、前記増量強化冷却手段は、内燃機関の回転数及び吸気圧の少なくとも一つを前記増量強化パラメーターとして増加制御することによって、排気量を増量させるものである。
【００１６】
このように、内燃機関の回転数や吸気圧を増加させることによって、排気量を増加させることができる。そして、内燃機関の回転数や吸気圧は、内燃機関の運転状態等にかかわらず、燃料噴射量や燃料噴射時期等を調整することによって増加させやすい。したがって、内燃機関の回転数や吸気圧を増加制御することによって、ＤＰＦへ流入する排気量を排気冷却処理における排気量よりもさらに増量させることができる。
【００１７】
また、排気冷却処理と酸欠冷却処理のいずれによっても効果的にＤＰＦを冷却することができない場合は、上記増量強化冷却処理のほか、以下のようにしてもよい。すなわち、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気中の粒子性物質を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の過昇温を防止するための所定の冷却処理を実行するＤＰＦの過昇温防止装置であり、
前記冷却処理として、前記ＤＰＦでの熱を持ち去るために、前記ＤＰＦへ流入する排気量を増量させる排気冷却処理を実行する排気冷却手段と、
前記冷却処理として、前記ＤＰＦでの発熱を抑えるために、予め定められた酸素調整パラメーターを制御して、前記ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる酸欠冷却処理を実行する酸欠冷却手段と、を備えるＤＰＦの過昇温防止装置において、
排気量を効果的に増量できるか否かを判断することによって、前記排気冷却処理で前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する第一の可否判断手段と、
酸素濃度を効果的に減少できるか否かを判断することによって、前記酸欠冷却処理で前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断する第二の可否判断手段と、
前記第一、第二の可否判断手段によって、前記排気冷却処理及び前記酸欠冷却処理では前記ＤＰＦの過昇温が防止できないと判断された場合に、それら排気冷却処理、酸欠冷却処理に代えて、前記酸素調整パラメーターの制御量を、酸素濃度を効果的に減少できるように補正して前記ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる補正酸欠冷却処理を実行する補正酸欠冷却手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、排気冷却処理、酸欠冷却処理でＤＰＦの過昇温を防止できないと判断した場合には、補正酸欠冷却手段が、酸素調整パラメーターの制御量を、酸素濃度を効果的に減少できるように補正してＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる補正酸欠冷却処理を実行する。したがって、筒内での燃焼が効果的になされない場合等、酸欠冷却処理では効果的に酸素濃度を減少させることができない場合であっても、補正酸欠冷却処理が実行されて、その酸素調整パラメーターの制御量が補正されるので、酸素濃度を効果的に減少させることができる。その結果、酸素濃度過多によるＤＰＦの過昇温が防止できない可能性を低減できる。また、排気量を効果的に増量できないことによって排気冷却処理ではＤＰＦの過昇温を防止できない場合であっても、酸素濃度を減少させた補正酸欠冷却処理が実行されるので、ＤＰＦでの発熱を抑えることができる。その結果、排気量不足によるＤＰＦの過昇温が防止できない可能性を低減できる。
【００１９】
また、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置において、前記酸欠冷却手段は、内燃機関の吸気系に取り込まれる新気量を調整するスロットル弁の開度及び内燃機関の排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブの開度、燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一つを前記酸素調整パラメーターとして制御することによって、前記酸欠冷却処理を実行するものである。
【００２０】
このように、スロットル弁の開度やＥＧＲバルブの開度を制御することによって、新気量を調整することができる。その新気量が少ないほど、ＤＰＦ周辺の酸素濃度も少なくなると考えられる。つまり、スロットル弁の開度やＥＧＲバルブの開度を制御することによって、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させることができる。また、燃料噴射量や燃料噴射時期を制御することによって、筒内での燃焼を制御することができる。筒内での燃焼によって、筒内に取り込まれた新気に含まれている酸素が消費されるので、その燃焼を制御することによってＤＰＦ周辺の酸素濃度を制御することができる。
【００２１】
また、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置において、前記酸欠冷却手段は、燃料噴射量及び燃料噴射時期を前記酸素調整パラメーターとして、主噴射に後続するポスト噴射を実行して、前記ポスト噴射を筒内で燃焼させることで、筒内の酸素を消費させることによって、酸素濃度を減少させるものであり、
前記補正酸欠冷却手段は、前記補正酸欠冷却処理として、燃料噴射時期を、前記酸欠冷却処理時の前記ポスト噴射における燃料噴射時期よりも早い筒内圧が高い時期に補正した補正ポスト噴射を実行するものである。
【００２２】
このように、ポスト噴射を実行することによって、主噴射で消費できなかった酸素を消費することができ、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させることができる。その際、燃料の着火性が低い等の理由によって燃焼が効果的になされない場合がある。この場合、ＤＰＦの酸素濃度を効果的に減少させることができないので、酸欠冷却処理ではＤＰＦの過昇温を防止できないことになる。そこで、補正酸欠冷却手段が、燃料噴射時期を早い筒内圧が高い時期に補正してポスト噴射を実行するので、筒内圧が低いときよりも酸素を消費しやすくできる。その結果、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができる。また、筒内でポスト噴射が効果的に燃焼するために未燃燃料の量が過度に多くならずに、ＤＰＦを昇温させるために設けられた排気を昇温させる酸化触媒の過昇温も抑制できる。
【００２３】
また補正酸欠冷却手段は、前記補正ポスト噴射として、さらに、燃料噴射量を、前記酸欠冷却処理時の前記ポスト噴射における燃料噴射量よりも多い量に補正する。
【００２４】
これにより、筒内での燃料の量が多くなって、その量が少ないときよりも酸素を消費しやすくできる。その結果、ＤＰＦ周辺の酸素濃度をより一層効果的に減少させることができる。
【００２５】
また補正酸欠冷却手段は、前記酸素調整パラメーターとしてのスロットル弁の開度を前記酸欠冷却処理時よりも大きな開度に補正して、前記補正酸欠冷却処理を実行するとしてもよい。
【００２６】
上述したように、酸欠冷却処理は、新気量を減少させることによって、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させることを狙ったものである。しかし、燃料の着火性が低い場合等、効果的に燃焼がなされない場合には、新気量を減少させたとしても、その新気に含まれる酸素が効果的に消費されないので、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができない。そこで、この場合には、補正酸欠冷却手段が、スロットル弁の開度を大きくして新気量を酸欠冷却処理時のときよりも増量させるので、筒内での燃焼を促進することができる。その結果、新気に含まれている酸素の消費も促進でき、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができる。
【００２７】
また補正酸欠冷却手段は、前記酸素調整パラメーターとしてのＥＧＲバルブの開度が前記酸欠冷却処理時よりも小さな開度に補正して、前記補正酸欠冷却処理を実行するとしてもよい。
【００２８】
上述したように、酸欠冷却処理では、新気量を減少させているが、ＥＧＲ量を多くすることによって新気量を減少させることができる。しかし、上述したように、効果的に燃焼がなされない場合には、新気量を減少させたとしても、その新気に含まれる酸素が効果的に消費されないので、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができない。そこで、この場合には、補正酸欠冷却手段が、ＥＧＲバルブの開度を小さくしてＥＧＲ量を酸欠冷却処理時のときよりも減量させて新気量を増量させているので、筒内での燃焼を促進することができる。その結果、新気に含まれている酸素の消費も促進でき、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができる。
【００２９】
また、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置において、前記第二の可否判断手段は、酸素濃度を効果的に減少できるか否かの判断として、筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断する。
【００３０】
このように、筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することによって、燃焼で消費される酸素量の指標とすることができる。つまり、筒内での燃焼が効果的になされていない場合には、その燃焼で効果的に酸素を消費することができず、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができないと判断することができる。
【００３１】
そして、筒内での燃焼が効果的になされているか否かは、以下のようにして判断することができる。すなわち、吸気温を取得する吸気温取得手段を備え、前記第二の可否判断手段は、前記吸気温取得手段によって取得された吸気温に基づいて筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断する。
【００３２】
これによれば、吸気温が高いほど筒内での燃焼が促進されると考えられるので、その吸気温に基づいて、筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することができる。
【００３３】
また、筒内での燃焼が効果的になされているか否かの判断に関して、燃料の着火のし易さの指標として、筒内で燃焼させる燃料のセタン価を取得するセタン価取得手段を備え、
前記第二の可否判断手段は、前記セタン価取得手段によって取得されたセタン価に基づいて筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断するとしてもよい。
【００３４】
これによれば、セタン価が高い燃料ほど筒内での燃焼が促進されると考えられるので、そのセタン価に基づいて、筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することができる。
【００３５】
また、筒内での燃焼が効果的になされているか否かの判断に関して、排気温を取得する排気温取得手段を備え、
前記第二の可否判断手段は、前記排気温取得手段によって取得された排気温に基づいて筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断するとしてもよい。
【００３６】
これによれば、筒内での燃焼が効果的になされている場合には排気温が高くなると考えられるので、その排気温に基づいて、筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することができる。
【００３７】
また、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置において、前記第一の可否判断手段による判断が可の場合には、前記排気冷却処理と前記酸欠冷却処理のうちの前記排気冷却処理を実行する。
【００３８】
これによれば、酸欠冷却処理が実行されると酸欠状態になってドライバビリティに影響を与えるおそれがあるので、排気冷却処理でＤＰＦの過昇温が防止できる場合には排気冷却処理を優先的に実行するようにしたものである。
【００３９】
また、前記第一の可否判断手段による判断が否で、前記第二の可否判断手段による判断が可の場合には、前記排気冷却処理と前記酸欠冷却処理のうちの前記酸欠冷却処理を実行する。
【００４０】
このように、排気冷却処理でＤＰＦの過昇温が防止できない場合には、酸欠冷却処理が実行されるので、ＤＰＦの過昇温が防止することができる。
【００４１】
また、前記第一の可否判断手段は、
前記ＤＰＦの過昇温が防止できる必要排気量を算出する必要排気量算出手段と、
前記排気冷却処理を実行した場合における増量後排気量を内燃機関の運転条件に基づいて推定する増量後排気量推定手段と、
前記増量後排気量が前記必要排気量より小さいか否かを比較判断して、前記ＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを決定する可否決定手段と、を備える。
【００４２】
これによれば、排気冷却処理を実行した場合に、排気量がどの程度増量するかは、内燃機関の運転状態によって変わってくると考えられる。そこで、増量後排気量推定手段が、内燃機関の運転条件に基づいて、排気冷却処理を実行した場合における増量後排気量を推定する。そして、可否決定手段が、その増量後排気量とＤＰＦの過昇温が防止できる必要排気量とを比較判断するので、各内燃機関の運転状態に応じて、排気冷却処理でＤＰＦの過昇温が防止できるか否かを判断することができる。
【００４３】
その必要排気量算出手段は、前記ＤＰＦで捕集された粒子性物質の量であるＰＭ捕集量に基づいて前記必要排気量を算出するものである。これにより、ＰＭ捕集量に応じた必要排気量を算出することができる。
【００４４】
また、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置において、前記ＤＰＦで捕集された粒子性物質の量であるＰＭ捕集量及び前記ＤＰＦの温度に基づいて、前記冷却処理の実行が必要か否かを判断する実行要否判断手段を備え、
その実行要否判断手段によって前記冷却処理の実行が必要と判断されたときのみ、前記冷却処理を実行する。
【００４５】
これによれば、ＰＭ捕集量やＤＰＦの温度が大きいほどＤＰＦが過昇温する可能性が高くなると考えられる。そして、ＤＰＦが過昇温する可能性が低いにもかかわらず冷却処理を実行すると、排気量が増量したり、酸欠状態になったりするので、ドライバビリティ等に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、実行要否判断手段が、ＰＭ捕集量及びＤＰＦの温度に基づいて冷却処理の実行が必要か否かを判断して、その実行が必要と判断されたときのみ冷却処理が実行されるので、不必要な冷却処理の実行を防止できる。
【００４６】
また、前記実行要否判断手段は、前記ＰＭ捕集量、前記ＤＰＦの温度に加えて、内燃機関が、前記ＤＰＦの過昇温が起こりやすい所定の運転状態であるか否かに基づいて、前記冷却処理の実行が必要か否かを判断する。
【００４７】
これによれば、ＤＰＦが過昇温するか否かは、内燃機関の運転状態によっても変わってくると考えられるので、実行要否判断手段が、内燃機関の運転状態に基づいて、冷却処理の実行が必要か否かを判断しているので、より正確に、その判断をすることができる。
【００４８】
そのＤＰＦの過昇温が起こりやすい所定の運転状態所定の運転状態は、減速状態とすることができる。このように、内燃機関が減速状態では、内燃機関の回転数の低下等によりＤＰＦへ流入する排気量が減少し、ＤＰＦが過昇温しやすい状態であると言える。したがって、より一層、適切な時期に冷却処理を実行することができる。
【００４９】
また、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置において、前記前記冷却処理の実行中に、前記ＤＰＦの温度に基づいて実行中の冷却処理の継続が必要か否かを判断する継続要否判断手段と、
前記継続要否判断手段によって継続が不要と判断された場合には、実行中の冷却処理を終了する冷却処理終了手段と、を備える。
【００５０】
これによれば、冷却処理が実行されてＤＰＦの温度が低下したにもかかわらず、不必要に冷却処理が継続されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】エンジンシステム１の概略構成を示した図である。
【図２】過昇温防止処理の手順を示したフローチャートである。
【図３】図２のＳ３０の排気冷却可否判定の手順の詳細を示したフローチャートである。
【図４】必要排気量Ｑ０を決定するためのマップの一例を示した図である。
【図５】図２のＳ６０の酸欠冷却可否判定の手順の詳細を示したフローチャートである。
【図６】第一実施形態の増量強化冷却処理の効果を説明するための図である。
【図７】第二実施形態の補正酸欠冷却処理の手順を示したフローチャートである。
【図８】第二実施形態の補正ポスト噴射を説明するための図である。
【図９】第二実施形態の補正酸欠冷却処理の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
（第一実施形態）
以下、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置の第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態は、請求項に係る発明のうち、排気冷却処理、酸欠冷却処理で過昇温が防止できない場合には増量強化冷却処理を実行する発明に係る実施形態である。
【００５３】
図１は、本実施形態のＤＰＦの過昇温防止装置が適用されるエンジンシステム１の概略構成を示した図である。このシステム１の制御対象とするエンジン１０としては、４輪自動車（例えばＡＴ車）に搭載される多気筒（例えば直列４気筒）のディーゼルエンジン（内燃機関）を想定している。そのディーゼルエンジン１０（以下エンジンという）は、インジェクタ（図示外）から燃焼室（図示外）に噴射された燃料は、その燃焼室で自己着火することによって動力を生み出すものである。
【００５４】
またエンジン１０には、シリンダ（図示外）内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサ６６が、例えば着火補助装置としてのグロープラグと一体にして設けられている。そしてこれにより、シリンダ内における燃焼状態の把握、すなわち着火時期や燃焼温度の推定、さらにはノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出等が可能とされている。なお、筒内圧センサ６６で検出された筒内圧は、ＥＣＵ７０に入力される。
【００５５】
また、エンジン１０の排気通路５１にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３０が設置され、その上流には酸化触媒（ＤＯＣ）２０が設置されている。ＤＰＦ３０は公知の構造のセラミック製フィルタであり、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側または出口側が互い違いとなるように目封じしてなる。エンジン１０から排出された排気は、ＤＰＦ３０の多孔性の隔壁を通過しながら下流へ流れ、その間にパティキュレート（粒子性物質、ＰＭ）が捕集されて次第に堆積する。
【００５６】
そして、ＤＰＦ３０で捕集されたＰＭの捕集量が多くなると、ＤＰＦ３０のＰＭの捕集能力が落ちてくる。そこで、定期的に（又は不定期にＰＭ捕集量に応じて）昇温処理が実行されて、捕集されたＰＭが燃焼し、酸化され、無害化した炭酸ガスとして排出されるようになっている。すなわち、ＤＰＦ３０が再生する。この昇温処理は、例えばエンジン１０の動力を得る（出力トルクを生成する）ためになされるメインの燃料噴射（主噴射）から所定時間遅れた時期に１回又は多段噴射のポスト噴射を実行することによって行われる。詳しくは、このポスト噴射により、排気温度を上昇させるとともに、後述するＤＯＣ２０に対して未燃燃料（炭化水素、ＨＣ）を添加してその反応熱で捕集ＰＭの燃焼、ひいてはＤＰＦ３０の再生を行うようにしている。
【００５７】
ＤＯＣ２０は公知の構造で、コーディエライトハニカム構造体等よりなるセラミック製担体の表面に酸化触媒を担持してなる。ＤＯＣ２０は、排気通路５１に供給される炭化水素（ＨＣ）を触媒反応により燃焼させて排気温度を上昇させ、ＤＰＦ３０を昇温する。なお、ＤＰＦ３０には酸化触媒が担持されていても、担持されていなくてもよい。本実施形態では、ＤＰＦ３０に酸化触媒が担持されていないものとして説明する。あるいは、酸化触媒が担持されたＤＰＦ３０を用い、その上流にＤＯＣ２０を設置しないシステム構成とすることもできる。
【００５８】
排気通路５１のＤＯＣ２０の上流側には、温度センサとしての排気温センサ６１が設置される。排気温センサ６１はＥＣＵ７０に接続されており、ＤＯＣ２０の入ガス温度を検出して、ＥＣＵ７０に出力する。ＥＣＵ７０は排気温センサ６１の出力に基づいて例えばＤＰＦ３０の温度（中心温度）を推定する。なお、ＤＰＦ３０の下流側にＤＰＦ３０の出ガス温度を検出する排気温センサを設けて、その出ガス温度と排気温センサ６１が検出する入ガス温度とに基づいて、ＤＰＦ３０の温度を推定してもよい。
【００５９】
また、排気通路５１には、ＤＰＦ３０にて捕集されたＰＭ捕集量を知るために、ＤＰＦ３０の前後差圧を検出する差圧センサ６７が接続される。差圧センサ６７の一端側はＤＰＦ３０上流の排気通路５１に、他端側はＤＰＦ３０下流の排気通路５１にそれぞれ接続されており、ＤＰＦ３０の前後差圧に応じた信号をＥＣＵ７０に出力する。
【００６０】
また、排気通路５１にはＡ／Ｆセンサ６２（空燃比センサ）が配置され、同センサ６２により計測されたＡ／Ｆ値の数値がＥＣＵ７０へと送られる。このＡ／Ｆセンサ６２は、例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（図示外）で吸蔵されたＮＯｘを還元するために、排気のＡ／Ｆ値を制御するために用いられたり、後述するＥＧＲ制御に用いられたりする。
【００６１】
さらに排気還流系として、排気通路５１から吸気通路５２へ、排気を再循環するためのＥＧＲ通路４１が設けられている。ＥＧＲ通路４１上には、ＥＧＲバルブ４２が配置され、ＥＣＵ７０からの指令でその開度が制御されることにより、排気の還流量であるＥＧＲ量が調節される。また必要に応じて、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ等も、ＥＧＲ通路４１に対して設けられる。こうした構成に基づき、ＥＧＲ通路４１を通じて排気ガスの一部を吸気系に再循環することにより燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を低減している。
【００６２】
エンジン１０の吸気通路５２には、吸気温を検出する吸気温センサ６３と新気量を検出するエアフロメータ６４が設置されて、吸気温、新気量をＥＣＵ７０に出力するようになっている。また、エアフロメータ６４下流の吸気通路５２には、エンジン１０に取り込まれる新気量の増減を調整するスロットル弁６５（吸気絞り弁）が設置されており、ＥＣＵ７０の指令で新気量を増減する。
【００６３】
さらに、本実施形態では、スロットル弁６５の上流の吸気通路５２に、圧縮した新気をエンジン１０に送り込む圧縮機６６が設けられている。この圧縮機６６は、排気のエネルギーを利用して高速回転されたタービン（図示外）のその回転力で駆動され、新気を圧縮して、すなわち吸気圧を増加して新気をエンジン１０に送り込むものである。これによって、見かけ上の排気量を超える出力を得ることができる。なお、これらタービンや圧縮機６６からなる構成は、いわゆるターボチャージャーと称されるものであって、タービンや圧縮機６６は、ＥＣＵ７０に接続され、ＥＣＵ７０の指令に基づいて新気を圧縮する。
【００６４】
またＥＣＵ７０には、エンジン回転数ＮＥを検出する回転数センサ８１が接続されている。その回転数センサ８１は、例えばエンジン１０から連結されたクランク（図示外）の回転角度を計測するクランク角センサとすればよい。そしてクランク角センサの検出値がＥＣＵ７０へ送られてＥＣＵ７０がエンジン１０の回転数ＮＥを算出している。
【００６５】
さらにＥＣＵ７０には、運転者の要求トルクを車両側に知らせるための運転操作部に相当するアクセルペダルの状態（変位量）を検出するアクセルセンサ８２が接続されている。これら、回転数センサ８１やアクセルセンサ８２は、例えば、エンジン１０の運転状態（加速状態、減速状態等）を検出するために用いられる。
【００６６】
ＥＣＵ７０は、通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算をおこなうＣＰＵ（図示外）や各種情報の記憶を行うメモリ（図示外）を備えている。そのＥＣＵ７０は、上記各種センサからの検出信号を基に運転状態を検出し、運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン１０への燃料噴射を制御する。また、スロットル弁６５の開度を制御して新気量を調整したり、ＥＧＲバルブ４２の開度を制御してＥＧＲ量を調整したりする。さらに、ＥＣＵ７０は、上記ＤＰＦ３０の昇温処理を実行して、ＤＰＦ３０を再生させる。
【００６７】
また、ＥＣＵ７０は、本発明の「ＤＰＦの過昇温防止装置」として機能し、上記昇温処理などが原因でＤＰＦ３０が過昇温となるのを防止するための所定の冷却処理を実行する。具体的には、冷却処理として、ＤＰＦ３０での熱を持ち去るために、スロットル弁６５の開度、ＥＧＲバルブ４２の開度（排気量調整パラメーター）を制御することによってＤＰＦ３０へ流入する排気量を増量させる排気冷却処理を実行する。また、別の冷却処理として、ＤＰＦ３０での発熱を抑えるために、スロットル弁６５の開度、ＥＧＲバルブ４２の開度、燃料噴射量及び燃料噴射時期（酸素調整パラメーター）を制御して、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を減少させる酸欠冷却処理を実行する。そして、これら排気冷却処理と酸欠冷却処理は、エンジン１０の運転状態等によって使い分けている。なお、排気冷却処理と酸欠冷却処理の詳細や実行時期等は、フローチャートを参照して後述する。
【００６８】
さらに本実施形態では、ＥＣＵ７０は、冷却処理として、上記排気冷却処理と酸欠冷却処理とは別の、ＤＰＦ３０へ流入する排気量を排気冷却処理における排気量よりもさらに増量させて、ＤＰＦ３０での熱を持ち去る増量強化冷却処理を実行する。この増量強化冷却処理は、排気冷却処理と酸欠冷却処理のいずれによってもＤＰＦ３０の過昇温が防止できないと判断される場合に実行される。そして、これら冷却処理は、具体的には、図２のフローチャートにしたがって実行される。
【００６９】
ここで、図２は、ＥＣＵ７０が実行するＤＰＦ３０の過昇温を防止する過昇温防止処理の手順を示したフローチャートである。この過昇温防止処理は、例えば、一定間隔で繰り返し実行される。以下、図２を参照しながら、この過昇温防止処理について説明する。
【００７０】
先ず、ステップＳ１０では、ＤＰＦ３０の温度、ＤＰＦ３０に捕集されたＰＭ捕集量及びエンジン１０の運転状態（加速減速状態）をそれぞれ取得する。具体的には、ＤＰＦ３０の温度は、排気温センサ６１が検出する排気温を取得する。また、排気温とＤＰＦ３０の温度（中心温度）との関係を予め実験等で求めて、その関係を定めたマップをＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておく。そして、取得した排気温と記憶されたマップとに基づいて、ＤＰＦ３０の温度を推定する。
【００７１】
また、ＰＭ捕集量は、差圧センサ６７が検出するＤＰＦ３０の前後差圧を取得する。ここで、ＤＰＦ３０で捕集されたＰＭ捕集量が多くなってＤＰＦ３０が詰まってくるほど、ＤＰＦ３０の前後差圧が大きくなってくると考えられる。そこで、ＤＰＦ３０の前後差圧とＰＭ捕集量との関係を予め実験等で求めて、その関係を定めたマップをＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておく。そして、取得したＤＰＦ３０の前後差圧と記憶されたマップとに基づいて、ＰＭ捕集量を推定する。
【００７２】
また、エンジン１０の運転状態（加速減速状態）は、回転数センサ８１が検出するエンジン回転数ＮＥと、アクセルセンサ８２が検出するアクセルペダルの操作量とをそれぞれ取得する。これらエンジン回転数ＮＥとアクセルペダルの操作量は、エンジン１０の運転状態（加速減速状態）に相当する情報となる。すなわち、例えば、エンジン回転数ＮＥが大きいほどエンジン１０は加速状態にあると言え、アクセルペダルの操作量が大きいほどエンジン１０は加速状態であると言える。
【００７３】
続くステップＳ２０では、ステップＳ１０で取得したＤＰＦ３０の温度、ＰＭ捕集量及びエンジン１０の運転状態に基づいて、ＤＰＦ３０の過昇温を防止するための冷却処理の実行が必要か否かを判断する。具体的には、例えば上記特許文献１（特開２００８−３８８２１号公報）に記載の方法と同様にして判断する。すなわち、（１）ＰＭ捕集量が所定閾値（例えば「１０ｇ」、必要に応じて可変値）よりも多い（ＰＭ捕集量＞閾値）、（２）ＤＰＦ３０の温度が所定閾値Ｔ０（例えば「６００℃」、必要に応じて可変値）よりも高い（ＤＰＦ温度＞閾値Ｔ０）、（３）エンジン１０が減速状態にある、の３つの条件を同時に満たすか否かを判断する。そして、全ての条件を同時に満たす場合には、ＤＰＦ３０の冷却処理の実行が必要であると判断し、３つの条件のうち一つでも満たさない場合には、冷却処理の実行は必要でないと判断する。
【００７４】
このように、ＰＭ捕集量を考慮して冷却処理の実行の必要性を判断しているのは、ＰＭ捕集量が少なければ昇温処理の際にＤＰＦ３０で燃焼するＰＭが少ないことになり、ＤＰＦ３０が過昇温となる可能性は低いからである。また、ＤＰＦ３０の温度を考慮して冷却処理の実行の必要性を判断しているのは、ＤＰＦ３０の温度がもともと低ければ、昇温処理が実行されても、ＤＰＦ３０が過昇温となる可能性は低いからである。また、エンジン１０の運転状態を考慮して冷却処理の実行の必要性を判断しているのは、エンジン１０が加速状態になる場合には、排気量が多いために、昇温処理が実行されても熱がいつまでもＤＰＦ３０に留まることがなく、ＤＰＦ３０が過昇温となる可能性は低いからである。このように、３つの条件によって、冷却処理の実行が必要か否かを判断することにより、適切な時期に冷却処理を実行することができる。なお、ステップＳ２０を実行するＥＣＵ７０が本発明の「実行要否判断手段」に相当する。
【００７５】
ここで、ステップＳ２０において、上記（１）〜（３）の条件を一つでも満たさない場合には、処理をステップＳ１００に進める。そして、ステップＳ１００において、冷却処理の実行は必要ないとして、現在冷却処理を実行している場合にはその冷却処理の実行を終了し、現在冷却処理を実行していない場合にはその状態を維持する。その後、図２の過昇温防止処理を終了する。このように、必要でないときには冷却処理を実行しないことにより、後述するように強制的に排気量を増量させたり、酸欠状態にしたりすることがないので、ドライバビリティが変わること等を防ぐことができる。
【００７６】
一方、ステップＳ２０において、上記（１）〜（３）の条件の全てを満たす場合には、冷却処理が必要であるとして、処理をステップＳ３０以下に進める。この場合、冷却処理として、排気冷却処理、酸欠冷却処理又は増量強化冷却処理を実行することになる。そこで、先ずステップＳ３０では、排気冷却処理を実行した場合にＤＰＦ３０の過昇温の防止を図れるか否かを判断する排気冷却可否判定を実行する。図３は、この排気冷却可否判定の手順の詳細を示したフローチャートである。なお、この排気冷却可否判定は、基本的には上記特許文献１（特開２００８−３８８２１号公報）に記載の方法と同じである。
【００７７】
すなわち、先ずステップＳ３１では、排気冷却処理の実行時に、排気によってＤＰＦ３０の熱を持ち去って過昇温を防止するために、ＤＰＦ３０の過昇温が防止できる必要排気量Ｑ０を算出する。ここで、この必要排気量Ｑ０を、ＤＰＦ３０の温度をＤＰＦ３０が過昇温しない安全な所定温度Ｔ１まで減少させるのに必要な排気量としたときに、ＰＭ捕集量が多いほど、昇温処理で燃焼するＰＭが多くなりＤＰＦ３０の温度が上昇しやすくなる。つまり、ＰＭ捕集量が多いほど、ＤＰＦ３０の温度が減少しにくくなるので、多くの必要排気量Ｑ０が必要であると考えられる。また、ＤＰＦ３０の温度が高いほど、上記所定温度Ｔ１まで減少させるときの温度の下げ幅が大きくなるので、多くの必要排気量Ｑ０が必要であると考えられる。つまり、必要排気量Ｑ０は、ＰＭ捕集量とＤＰＦ３０の温度とに基づいて定めることができる。
【００７８】
ここで図４は、ＰＭ捕集量、ＤＰＦ３０の温度に対する必要排気量Ｑ０としての適合値のマップの一例を示した図である。図４中、曲線Ｌ１〜Ｌ４は、各異なるＰＭ捕集量の場合（ＰＭ捕集量は「Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４」）について、それぞれ必要排気量Ｑ０とＤＰＦ３０の温度との関係を示している。すなわち、このマップによれば、ＤＰＦ３０の温度が高いほど、またＰＭ捕集量が多いほど、必要排気量Ｑ０として大きな値が対応付けられている。そして、ステップＳ３１では、ＰＭ捕集量、ＤＰＦ３０の温度と、このマップとに基づいて、必要排気量Ｑ０を算出する。なお、図４のマップは、実験等によって予め求めて、ＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておけばよい。なお、ステップＳ３１を実行するＥＣＵ７０が本発明の「必要排気量算出手段」に相当する。
【００７９】
続くステップＳ３２では、排気冷却処理を実行した場合における増量後排気量Ｑｕをエンジン１０の運転条件に基づいて推定する。具体的には、本実施形態では、排気冷却処理における排気量ＵＰ操作の一例として、スロットル弁６５を全開にするとともに、ＥＧＲバルブ４２を全閉にして、エンジン１０の吸気系に取り込まれる新気量を増量するとともに、エンジン１０の排気通路５１から吸気通路５２へ再循環されるＥＧＲ量を減量することとする。したがって、このステップＳ３２では、スロットル弁６５を全開、かつ、ＥＧＲバルブ４２を全閉にした時に得られる排気量（＝増量後排気量Ｑｕ）を、エンジン１０の運転状態に基づいて算出することになる。なおこの際、増量後排気量Ｑｕは、例えばエアフロメータ６４が検出する現在の新気量に基づいて算出することができる。なお、ステップＳ３２を実行するＥＣＵ７０が本発明の「増量後排気量推定手段」に相当する。
【００８０】
続くステップＳ３３では、必要排気量Ｑ０と増量後排気量Ｑｕとを比較して、増量後排気量Ｑｕが必要排気量Ｑ０よりも大きいか否かを判断する。そして、大きい場合には（Ｓ３３：ＹＥＳ）、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温を防止できるとして、ステップＳ３４で、排気冷却処理の実行可能を示す冷却可否判定フラグＦ１をオンにし（Ｆ１＝１）、この冷却可否判定フラグＦ１をＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておく。その後、図３の処理を抜けて、図２の処理に戻る。一方、ステップ３３において、増量後排気量Ｑｕが必要排気量Ｑ０よりも小さい場合には（Ｓ３３：ＮＯ）、ステップＳ３５で、冷却可否判定フラグＦ１をオフ（Ｆ１＝０）にし、この冷却可否判定フラグＦ１をＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておく。その後、図３の処理を抜けて、図２の処理に戻る。なお、ステップＳ３３〜Ｓ３５を実行するＥＣＵ７０が本発明の「可否決定手段」に相当する。また図２のステップＳ３０（＝図３のＳ３１〜Ｓ３５）を実行するＥＣＵ７０が本発明の「第一の可否判断手段」に相当する。
【００８１】
図２の説明に戻り、ステップＳ３０の判定が終わると、処理をステップＳ４０に進める。そして、ステップＳ４０では、ステップＳ３０の判定結果が、排気冷却実行可能、不能のどちらであるかを先の冷却可否判定フラグＦ１に基づいて判断する。ここで、冷却可否判定フラグＦ１がオンされており、排気冷却処理が実行可能である場合には、処理をステップＳ５０に進める。
【００８２】
ステップＳ５０では、排気冷却処理として、スロットル弁６５を全開、かつ、ＥＧＲバルブ４２を全閉にして、排気量を増量させる。これによって、必要排気量Ｑ０より大きな排気量（＝増量後排気量Ｑｕ）に増量されて、ＤＰＦ３０の熱を持ち去ることができる。よって、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。なお、スロットル弁６５の開度及びＥＧＲバルブ４２の開度が本発明の「排気量調整パラメーター」に相当する。また、ステップＳ５０を実行するＥＣＵ７０が本発明の「排気冷却手段」に相当する。その後、ステップＳ１０の処理に戻る。
【００８３】
このように、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるのであれば、後述する酸欠冷却処理よりも優先して排気冷却処理を実行することになる。これは、酸欠冷却処理は強制的に酸欠状態にするため、ドライバビリティが悪化する恐れがあるので、排気冷却処理を優先したものである。
【００８４】
一方、ステップＳ４０において、排気冷却処理が実行不能である場合には、処理をステップＳ６０に進める。そして、ステップＳ６０では、酸素濃度を効果的に減少できるか否かを判断することによって、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止を図れるか否かを判断する酸欠冷却可否判定を実行する。図５は、この酸欠冷却可否判定の手順の詳細を示したフローチャートである。
【００８５】
先ず、ステップＳ６１では、吸気温センサ６３から吸気温Ｔａを、排気温センサ６１から排気温Ｔｅを取得するとともに、燃料の着火のし易さの指標として、筒内で燃焼させる燃料（軽油）のセタン価Ｃを取得する。このセタン価Ｃは、例えば、エンジン１０の筒内での筒内圧を筒内圧センサ６６で計測して、その筒内圧から求める。そのために筒内圧とセタン価Ｃとの間の関係を予め実験等により求めておいてＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておけばよい。エンジン１０の筒内圧は、例えば上死点近傍での主噴射による圧力変化値とすれば熱発生率が高いので精度よくセタン価Ｃが推定できる。なお、燃料の着火性は、燃料燃焼時の筒内圧の圧力上昇の速度、燃焼時の筒内圧の最高値、燃料が噴射されてから着火するまでの期間、のいずれかに相当するものとしてもよい。なお、ステップＳ６１を実行するＥＣＵ７０が本発明の「吸気温取得手段」、「排気温取得手段」及び「セタン価取得手段」に相当する。
【００８６】
続くステップＳ６２では、（４）吸気温Ｔａが所定の基準吸気温Ｔａ０よりも大きい（Ｔａ＞Ｔａ０）、（５）排気温Ｔｅが所定の基準排気温Ｔｅ０より大きい（Ｔｅ＞Ｔｅ０）、（６）セタン価Ｃが所定の基準セタン価Ｃ０よりも大きい、の３つの条件を同時に満たすか否かを判断することによって、酸欠冷却処理を実行した場合に酸素濃度を効果的に減少させることができるか否かを判断する。すなわち、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温を防止できるか否かを判断する。そして、全ての条件を同時に満たす場合には、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温を防止できると判断し、３つの条件のうち一つでも満たさない場合には、酸欠冷却処理ではＤＰＦ３０の過昇温を防止できないと判断する。
【００８７】
このように、吸気温Ｔａを考慮して判断しているのは、吸気温Ｔａが大きいほど筒内での燃焼が促進され、筒内で消費される酸素量が多くなるためである。つまり、吸気温Ｔａが所定値以上であればＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を効果的に減少させることと考えることができるためである。
【００８８】
また、排気温Ｔｅを考慮して酸素濃度を効果的に減少させるか否かを判断しているのは、排気温Ｔｅが大きければ、筒内での燃焼が効果的になされたと考えられ、筒内で消費される酸素量が多くなるためである。つまり、排気温Ｔｅが所定値以上であればＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができると考えることができるためである。
【００８９】
また、セタン価Ｃを考慮して酸素濃度を効果的に減少させるか否かを判断しているのは、セタン価Ｃが大きければ、燃料が着火しやすいので、筒内での燃焼が効果的になされると考えられ、筒内で消費される酸素量が多くなるためである。つまり、セタン価Ｃが所定値以上であればＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができると考えることができるためである。
【００９０】
このように、筒内での燃焼で効果的に酸素を消費できるか否かを判断することによって、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができるか否か、つまり酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温を防止できるか否かを判断している。したがって、上記基準吸気温Ｔａ０、基準排気温Ｔｅ０及び基準セタン価Ｃ０は、筒内での燃焼が効果的になされるか否かの閾値として定められる。なお、セタン価Ｃは酸欠冷却処理の実行前に検出可能な検出値であり、吸気温Ｔａ、排気温Ｔｅは酸欠冷却処理の実行中に適宜検出する検出値である。
【００９１】
そして、ステップＳ６２において、上記（４）〜（６）の条件を全て満たす場合には（Ｓ６２：ＹＥＳ）、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温を防止できるとして、ステップＳ６３で、酸欠冷却処理の実行可能を示す冷却可否判定フラグＦ２をオンにし（Ｆ２＝１）、この冷却可否判定フラグＦ２をＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておく。その後、図５の処理を抜けて、図２の処理に戻る。一方、ステップＳ６２において、上記（４）〜（６）の条件を一つでも満たさない場合には（Ｓ６２：ＮＯ）、酸欠冷却処理ではＤＰＦ３０の過昇温を防止できないとして、ステップＳ６４で、冷却可否判定フラグＦ２をオフ（Ｆ２＝０）にし、この冷却可否判定フラグＦ２をＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておく。その後、図５の処理を抜けて、図２の処理に戻る。なお、図２のステップＳ６０（＝図５のＳ６１〜６４）を実行するＥＣＵ７０が本発明の「第二の可否判断手段」に相当する。
【００９２】
図２の説明に戻り、ステップＳ６０の判定が終わると、処理をステップＳ７０に進める。そして、ステップＳ７０では、ステップＳ６０の判定結果が、酸欠冷却実行可能、不能のどちらであるかを先の冷却可否判定フラグＦ２に基づいて判断する。ここで、冷却可否判定フラグＦ２がオンされており、酸欠冷却処理が実行可能である場合には、処理をステップＳ８０に進める。
【００９３】
そして、ステップＳ８０では、酸欠冷却処理として、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる酸欠操作を実行する。具体的には、主噴射に後続するポスト噴射を実行して、筒内における余剰酸素を消費させる。なお、ポスト噴射における燃焼噴射時期（以下「ポスト噴射時期」という）、燃料噴射量（以下「ポスト噴射量」という）は、例えば、エンジン１０の運転状態等に応じて適宜定めたり、主噴射の燃料噴射時期や燃料噴射量を基準として定めたりすることができる。さらに、ステップＳ８０では、酸欠冷却処理として、ＥＧＲバルブ４２を開く、スロットル弁６５を絞る、という操作の少なくとも一方を実行することで、エンジン１０に取り込まれる新気量を減量させて、エンジン１０に取り込まれる酸素量自体を減量させる。酸素量自体を減量させれば、排気される酸素量も減量され、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を減少させることができるからである。なお、ＥＧＲバルブ４２を全開すると、吸気系に再循環されるＥＧＲ量が増えるので、結果として新気量を減量させることができる。
【００９４】
このように、酸欠冷却処理を実行することにより、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を減少させることができ、ＤＰＦ３０での発熱を抑えることができる。よって、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。また、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温を防止できなくても、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。なお、酸欠冷却処理時に制御されるポスト噴射時期、ポスト噴射量、ＥＧＲバルブ４２の開度及びスロットル弁６５の開度が本発明の「酸素調整パラメーター」に相当する。また、ステップＳ８０を実行するＥＣＵ７０が本発明の「酸欠冷却手段」に相当する。ステップＳ８０の処理を実行したら、ステップＳ１０の処理に戻る。
【００９５】
一方、ステップＳ７０において、冷却可否判定フラグＦ２がオフとされており、酸欠冷却処理が実行不能である場合には、処理をステップＳ９０に進める。この場合、ポスト噴射を実行しても燃焼が効果的になされないために、効果的に酸素を消費できないことになる。また、ＥＧＲバルブ４２やスロットル弁６５を制御して新気量を減量させたとしても、筒内での燃焼が効果的になされないために、その新気に含まれている酸素が消費されない割合が多くなる。つまり、排気冷却処理だけでなく酸欠冷却処理によってもＤＰＦ３０の過昇温を防止できないことになる。
【００９６】
そこで、ステップＳ９０では、ＤＰＦ３０での熱を持ち去るために、ＤＰＦ３０へ流入する排気量を排気冷却処理における排気量よりもさらに増量させた増量強化冷却処理を実行する。具体的には、排気量調整パラメーター（スロットル弁６５の開度、ＥＧＲバルブ４２の開度）を制御して排気冷却処理時と同じように排気量を増量させつつ、さらに増量強化パラ−メーターとしてのエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧を強制的に増加させることによって排気量をさらに増量させる。ここで、エンジン回転数ＮＥは、例えば、主噴射における燃料噴射時期や燃料噴射量を制御することによって、増加させることができる。また、吸気圧は、圧縮機６６を作動させて新気を圧縮させることによって、増加させることができる。そして、これらエンジン回転数ＮＥや吸気圧をどの程度増加させるかは、上述の排気冷却可否判定で算出した必要排気量Ｑ０と増量後排気量Ｑｕとの差分（図３のＳ３１、Ｓ３２）に応じて決定する。つまり、増量後排気量Ｑｕを基準として必要排気量Ｑ０を確保できるように、エンジン回転数ＮＥや吸気圧を増加させる。
【００９７】
この際、エンジン回転数ＮＥを増加させることによってどの程度排気量を増量させることができるかを示したマップ及び吸気圧を増加させることによってどの程度排気量を増量させることができるかを示したマップを、予め実験等によって求めてＥＣＵ７０内のメモリ等に記憶しておく。そして、これらマップと必要排気量Ｑ０及び増量後排気量Ｑｕとに基づいて、目標エンジン回転数ＮＥ及び目標吸気圧を決定し、その目標エンジン回転数ＮＥ、目標吸気圧となるように燃料噴射時期、燃料噴射量及び圧縮機６６を制御する。
【００９８】
このように増量強化冷却処理を実行することによって、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる必要排気量Ｑ０を確保することができるので、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。ステップＳ９０の処理を実行したら、ステップＳ１０の処理に戻る。なお、ステップＳ９０を実行するＥＣＵ７０が本発明の「増量強化冷却手段」に相当する。
【００９９】
ここで、図６は、増量強化冷却処理を実行する本発明の効果を説明するための図であり、同図（ａ）はエンジン回転数ＮＥ、アクセルペダルの操作量等に基づいて定まる車両の車速の時間変化を示した図、同図（ｂ）は排気量の時間変化を示した図、同図（ｃ）はＤＰＦ３０周辺の酸素濃度の時間変化を示した図、同図（ｄ）はＤＰＦ３０の温度の時間変化を示した図である。そして、これら図６（ａ）〜（ｄ）の時間軸は共通となっている。また、図６には、本発明と対比するために、従来発明の時間変化（一点鎖線）も示している。
【０１００】
図６（ａ）に示すように、車速は、時間ｔ１〜ｔ２の区間では一定レベル以上となっているが、時間ｔ２〜ｔ３の区間で減速して、時間ｔ４の時点で冷却処理が必要であると判断されたとする（図２のＳ２０）。そのため、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かが判断されることになるが、図６（ｂ）に示すように、時間ｔ４の時点で、現在の排気量（実線）は必要排気量Ｑ０よりも少なく、かつ、増量後排気量Ｑｕも必要排気量Ｑ０より少ないとする。したがって、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できないと判断されることになる（図２のＳ３０、Ｓ４０）。
【０１０１】
この場合、従来では、冷却処理として酸欠冷却処理を実行することになるが、図６（ｃ）に示すように、酸欠冷却処理を実行しても、燃料の着火性等の理由で、筒内で燃焼が効果的に行われず過昇温を防止できる酸素濃度レベルｎ０まで、酸素濃度を減少できない場合がある。この場合、ＤＰＦ３０の温度を効果的に減少させることができずに、図６（ｄ）に示すように、酸欠冷却処理を実行する時間ｔ４〜ｔ５の区間で、ＤＰＦ３０の温度が、それが破損するおそれのある破損温度Ｔｘよりも大きくなってしまい、ＤＰＦ３０が過昇温となる。
【０１０２】
これに対し、本発明では、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できないと判断された場合には、次に酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かが判断される（図２のＳ６０）。そして、酸欠冷却処理でもＤＰＦ３０の過昇温が防止できないと判断された場合（図２のＳ６０、Ｓ７０）には、排気冷却処理と酸欠冷却処理の代わりに、排気冷却処理における排気量よりもさらに排気量を増量させた増量強化冷却処理が実行される（（図２のＳ９０）。これによって、図６（ｂ）に示すように、増量強化冷却処理を実行する時間ｔ４〜ｔ５の区間で、必要排気量Ｑ０よりも多くの排気量を確保することができる。その結果、図６（ｄ）に示すように、ＤＰＦ３０の温度を、破損温度Ｔｘより低くすることができ、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。なお、増量強化冷却処理を実行したとしても、図６（ｃ）に示すように、酸素濃度は、過昇温を防止できる酸素濃度レベルｎ０より依然として大きくなっているが、必要排気量Ｑ０よりも多くの排気量を確保できているので、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できると考えられる。
【０１０３】
図２の説明に戻り、冷却処理として、排気冷却処理（Ｓ５０）、酸欠冷却処理（Ｓ８０）、増量強化冷却処理（Ｓ９０）のいずれかが実行された場合には、その後、ステップＳ１０の処理に戻ることになる。そして、ステップＳ１０において、現在のＤＰＦ３０の温度等を取得して、ステップＳ２０において、取得した現在のＤＰＦ３０の温度等に基づいて、冷却処理の実行が必要か否かを判断する。この際、実行中の冷却処理によって、ＤＰＦ３０の温度が低下した場合には、ステップＳ２０において、冷却処理の実行は不要と判断されることになる。この場合、処理をステップＳ１００に進め、ステップＳ１００において、実行中の冷却処理の実行を終了し、図２のフローチャートの処理を終了する。これによって、冷却処理が実行されてＤＰＦ３０の温度が減少したにもかかわらず、不必要に冷却処理が継続されるのを防止できる。なお、ステップＳ２０を実行するＥＣＵ７０が本発明の「継続要否判断手段」に相当する。また、ステップＳ１００を実行するＥＣＵ７０が本発明の「冷却処理終了手段」に相当する。
【０１０４】
一方、ステップＳ２０において、依然としてＤＰＦ３０の温度が高くで、冷却処理の実行が必要であると判断された場合には、ステップＳ３０以下の処理に進むことになる。この場合、冷却処理の実行が継続される。この際、実行中の冷却処理が排気冷却処理の場合には、再度、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かが判断される（Ｓ３０）。そして、依然として排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できると判断された場合には（Ｓ４０）、その排気冷却処理の実行が継続される（Ｓ５０）。一方、その後のエンジン１０の運転状態等の変化によって、排気冷却処理ではＤＰＦ３０の過昇温が防止できないと判断された場合には（Ｓ４０）、ステップＳ６０以下の処理に進んで、排気冷却処理から、酸欠冷却処理と増量強化処理のいずれかに切り替わる（Ｓ８０又はＳ９０）。これによって、その後のエンジン１０の運転状態等の変化によっても、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。
【０１０５】
また、実行中の冷却処理が酸欠冷却処理の場合には、再度、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かが判断される（Ｓ３０）。そして、その後のエンジン１０の運転状態等の変化によって、排気冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できると判断された場合には（Ｓ４０）、酸欠冷却処理から排気冷却処理に切り替わる（Ｓ５０）。これによって、酸欠冷却処理は強制的に酸欠状態にするのでドライバビリティに悪影響を及ぼすおそれがあるところ、優先して排気冷却処理が実行されるので、ドライバビリティが悪くなるのを防止できる。一方、依然として排気冷却処理ではＤＰＦ３０の過昇温が防止できないと判断された場合には（Ｓ４０）、次に、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かが再度判断される（Ｓ６０）。そして、依然として過昇温が防止できると判断された場合には（Ｓ７０）、酸欠冷却処理の実行が継続される（Ｓ８０）。一方、その後のエンジン１０の運転状態等の変化によって、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できないと判断された場合には（Ｓ７０）、酸欠冷却処理から増量強化冷却処理に切り替わる（Ｓ９０）。これによって、その後のエンジン１０の運転状態等の変化によって、排気冷却処理、酸欠冷却処理のいずれによっても過昇温を防止できなくなったとしても、増量強化冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。
【０１０６】
また、実行中の冷却処理が増量強化冷却処理の場合には、再度、排気冷却処理又は酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かが判断される（Ｓ３０、Ｓ６０）。そして、その後のエンジン１０の運転状態等の変化によって、排気冷却処理又は酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できると判断された場合には、増量強化冷却処理から排気冷却処理又は酸欠冷却処理に切り替わる（Ｓ５０又はＳ８０）。なお、依然として排気冷却処理と酸欠冷却処理のいずれによってもＤＰＦ３０の過昇温が防止できないと判断された場合には、増量強化冷却処理の実行が継続される（Ｓ９０）。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態では、排気冷却処理だけでなく、燃料の着火性等によって酸欠冷却処理によってもＤＰＦ３０の過昇温を防止できない場合であっても、エンジン回転数ＮＥ等を強制的に増加させて必要排気量Ｑ０を確保した増量強化冷却処理が実行されるので、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。
【０１０８】
また、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かの判断に関して、燃料のセタン価Ｃ等を考慮することによって、筒内での燃焼が効果的になされているか否かを判断することができる。そして、筒内での燃焼が効果的になされていない場合には、その燃焼で効果的に酸素を消費することができず、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができないと判断することができる。
【０１０９】
（第二実施形態）
次に、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心にして説明する。なお、本実施形態は、請求項に係る発明のうち、排気冷却処理、酸欠冷却処理で過昇温が防止できない場合には補正酸欠冷却処理を実行する発明に係る実施形態である。
【０１１０】
本実施形態に係る発明の構成は、図１に示す第一実施形態のそれと同じである。また、本実施形態におけるＤＰＦ３０の過昇温を防止する過昇温防止処理は、図２のフローチャートにおいてステップＳ９０が他の処理ステップに置き換わったものである。ここで、図７は、ステップＳ９０に代えて実行される補正酸欠冷却処理の手順を示したフローチャートである。つまり、図２のステップＳ７０において、酸欠冷却処理ではＤＰＦ３０の過昇温を防止できないと判断した場合には、図７の補正酸欠冷却処理に移行することになる。以下、この補正酸欠冷却処理について説明するが、その前に、酸欠冷却処理時におけるポスト噴射について説明する。
【０１１１】
第一実施形態でも説明したように、酸欠冷却処理では、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を減少させるために、主噴射に後続するポスト噴射を実行して、筒内における余剰酸素を消費させる。ここで、図８（ａ）は、そのポスト噴射のポスト噴射時期やポスト噴射量を説明するための図である。なお、図８（ａ）の横軸は、噴射時期としてのクランク角ＣＡを示しており、各噴射を示した山の大きさは、各噴射における燃料量を示している。図８（ａ）に示すように、上死点ＴＤＣ付近で主噴射が実行される。なお、主噴射における燃焼を促進するために、主噴射に先立ってプレ噴射が実行される。そして、酸欠冷却処理時では、主噴射に後続してポスト噴射が実行される。このポスト噴射のポスト噴射時期ｘ１、ポスト噴射量ｙ１は、例えば、エンジン１０の運転状態等に応じて適宜定められ、又は主噴射の燃料噴射時期や燃料噴射量を基準として定められる。また、酸欠冷却処理では、ＥＧＲバルブ４２を開く、スロットル弁６５を絞る、という操作の少なくとも一方を実行することで、エンジン１０に取り込まれる新気量を減量させている。そのときのＥＧＲバルブ４２の開度をＺ１、スロットル弁６５の開度をＷ１とする。
【０１１２】
このような前提のもと、図７の補正酸欠冷却処理に移行すると、先ずステップＳ１１１では、酸欠冷却処理を実行したときにおけるポスト噴射のポスト噴射時期ｘ１を所定角度ｘだけ進角側に補正した補正ポスト噴射時期ｘ２を算出する。
【０１１３】
続くステップＳ１１２では、補正酸欠冷却処理として、主噴射に後続して、補正噴射時期ｘ２で補正ポスト噴射を実行して、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を減少させる。なお、このときの燃料噴射量は、酸欠冷却処理時におけるポスト噴射量ｙ１とする。ここで、図８（ｂ）は、補正ポスト噴射の噴射時期や噴射量を説明するための図である。図８（ｂ）に示すように、補正ポスト噴射は、補正ポスト噴射時期ｘ２で実行されているのがわかる。その補正ポスト噴射時期ｘ２は、図８（ａ）のポスト噴射時期ｘ１よりも主噴射よりの進角側となっており、それら差が所定角度ｘとなっている。このように、主噴射よりの補正ポスト噴射時期ｘ２で実行される補正ポスト噴射は、通常のポスト噴射実行時よりも筒内圧が高い状態で燃焼がなされると考えられる。そのため、通常のポスト噴射実行時よりも、筒内で燃料が効果的に燃焼し多くの酸素を消費させることができ、ひいてはＤＰＦ３０周辺の酸素濃度をより減少させることができる。
【０１１４】
一方で、ポスト噴射の噴射時期を一定角度進角側に補正したとしても、燃料の着火性やエンジン１０の運転状態によっては、依然として筒内での燃焼が効果的になされず、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができない場合もありうる。そこで、続くステップ１１３では、補正ポスト噴射によって、筒内での酸素の消費が十分なされるか否かを判断する。具体的には、例えば、排気温センサ６１が検出する排気温や、筒内圧センサ６６が検出する筒内圧に基づいて判断する。つまり、補正ポスト噴射で燃焼が効果的になされた場合には、排気温が高くなるため、その排気温が所定値以上であれば、燃焼が効果的になされたと判断することができる。また、補正ポスト噴射時における筒内圧が高ければ、その補正ポスト噴射における燃焼は効果的になされたと判断することができる。そして、燃焼が効果的になされていれば、酸素消費量が十分であると判断することができる。なお、酸素消費量が十分であるかは、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる酸素濃度まで減少できるか否かの観点で判断する。
【０１１５】
そして、ステップＳ１１３において、補正ポスト噴射における酸素消費量が十分であると判断した場合には（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、図７の補正酸欠冷却処理を抜けて、図２の処理に戻る。この場合、その補正ポスト噴射による補正酸欠冷却処理が実行されることになる。
【０１１６】
一方、ステップＳ１１３において、補正ポスト噴射における酸素消費量が不十分であると判断した場合には（Ｓ１１３：ＮＯ）、ステップＳ１１４において、さらに噴射時期を所定角度進角側に補正するとともに、補正ポスト噴射のポスト噴射量ｙ１を、所定量だけ増量させた補正ポスト噴射量ｙ２に補正する。この際、増量させる量は、例えば、元のポスト噴射量ｙ１の所定％としたり、元のポスト噴射量ｙ１にかかわらず所定絶対量としたりする。これによって、図８（ｃ）に示すように、補正ポスト噴射の燃焼規模が増大し、酸素消費量も増量する。
【０１１７】
さらに、ステップＳ１１４では、スロットル弁６５の開度を酸欠冷却処理時の開度Ｗ１よりも大きな開度Ｗ２に補正する。これによって、新気量が酸欠冷却処理時のときよりも増量させるので、筒内での燃焼を促進することができる。その結果、新気に含まれている酸素の消費も促進でき、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができる。
【０１１８】
さらに、ステップＳ１１４では、ＥＧＲバルブ４２の開度を酸欠冷却処理時の開度Ｚ１よりも小さな開度Ｚ２に補正する。これによって、ＥＧＲ量を酸欠冷却処理時のときよりも減量させて新気量を増量させることができるので、筒内での燃焼を促進することができる。その結果、新気に含まれている酸素の消費も促進でき、ＤＰＦ周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができる。
【０１１９】
なお、このときのスロットル弁６５の開度Ｗ２、ＥＧＲバルブ４２の開度Ｚ２は、例えば、予め定められた開度とし、または、元の開度Ｗ１、Ｚ１を基準として決定してもよい。
【０１２０】
このように、ステップＳ１１４では、補正ポスト噴射時期ｘ２だけでなく、補正ポスト噴射量ｙ２、スロットル弁の開度Ｗ２、ＥＧＲバルブ４２の開度Ｚ２に補正して、補正ポスト噴射を実行する。したがって、筒内での燃焼を促進させることができ、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができる。
【０１２１】
その後、ステップＳ１１３の処理に戻り、再度、排気温Ｔｅや筒内圧等に基づいて、補正ポスト噴射における酸素消費量が十分であるか否かを判断する（Ｓ１１３）。そして、十分である場合には（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、図７の補正酸欠冷却処理を抜けて図２の処理に戻る。
【０１２２】
一方、依然として、不十分である場合には（Ｓ１１３：ＮＯ）、再度、補正ポスト噴射量ｙ２、スロットル弁の開度Ｗ２、ＥＧＲバルブ４２の開度Ｚ２を補正する。なお、その補正量は、絶対量として予め定めておいたり、元の値ｙ２、Ｗ２、Ｚ２の所定％としたりする。このように、ステップＳ１１３、Ｓ１１４の処理をループすることにより、最終的に、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる酸素濃度レベルｎ０まで減少させることができる。その結果、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。なお、ステップＳ１１１〜Ｓ１１４を実行するＥＣＵ７０が本発明の「補正酸欠冷却手段」に相当する。
【０１２３】
ここで、図９は、補正酸欠冷却処理を実行する本発明の効果を説明するための図であり、同図（ａ）はエンジン回転数ＮＥ、アクセルペダルの操作量等に基づいて定まる車両の車速の時間変化を示した図、同図（ｂ）は排気量の時間変化を示した図、同図（ｃ）はＤＰＦ３０周辺の酸素濃度の時間変化を示した図、同図（ｄ）はＤＰＦ３０の温度の時間変化を示した図である。そして、これら図９（ａ）〜（ｄ）の時間軸は共通となっている。また、図９には、本発明と対比するために、従来発明の時間変化（一点鎖線）も示している。
【０１２４】
先に説明した図６と同じように、図９の時間ｔ４の時点で冷却処理の実行が必要であると判断されて、排気冷却処理、酸欠冷却処理のいずれによってもＤＰＦ３０の過昇温を防止できないと判断された場合には、補正酸欠冷却処理が実行される（図８）。これにより、図９（ｃ）に示すように、補正酸欠冷却処理が実行される時間ｔ４〜ｔ５の区間で、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度をＤＰＦ３０の過昇温を防止できる酸素濃度レベルｎ０より下のレベルまで減少させることができる。その結果、図９（ｄ）に示すように、ＤＰＦ３０の温度を破損温度Ｔｘより低くすることができるので、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。
【０１２５】
なお、従来では、排気量は必要排気量Ｑ０より小さく、酸素濃度はＤＰＦ３０の過昇温を防止できる酸素濃度レベルｎ０より大きいので、排気冷却処理、酸欠冷却処理のいずれを実行しても、ＤＰＦ３０の温度を効果的に減少させることができない。そのため、図９（ｄ）に示すように、ＤＰＦ３０の温度が破損温度Ｔｘより高くなってしまう。
【０１２６】
以上説明したように、本実施形態では、排気冷却処理、酸欠冷却処理のいずれによってもＤＰＦ３０の過昇温を防止できない場合であっても、酸素調整パラメーター（ポスト噴射時期、ポスト噴射量、スロットル弁６５の開度、ＥＧＲバルブ４２の開度）の制御量を、酸欠冷却処理時における制御量から補正した補正酸欠冷却処理が実行される。したがって、燃料の着火性等にかかわらず、ＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を効果的に減少させることができ、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる。
【０１２７】
なお、本発明のＤＰＦの過昇温防止装置は上記第一、第二実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、上記実施形態では、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かを、燃料のセタン価Ｃ等を考慮することによって、筒内での燃焼が効果的になされているか否かの観点で判断していた。しかしこれに限定されず、例えば、酸欠冷却処理を仮実行し、そのときの筒内やＤＰＦ３０周辺の酸素濃度を直接計測して、その酸素濃度の大きさに基づいて、酸欠冷却処理でＤＰＦ３０の過昇温が防止できるか否かを判断してもよい。ただしこの場合、上記実施形態のように、筒内での燃焼が効果的になされているか否かは判断していないので、新気量やポスト噴射等をどのように補正すれば、酸素濃度を効果的に減少させることができるかの判断がしにくいという欠点がある。
【０１２８】
また、上記第二実施形態では、図７の補正酸欠冷却処理において、補正ポスト噴射として、最初にポスト噴射時期を所定時期ｘだけ補正し、その後、燃焼状態に応じて、ポスト噴射量やスロットル弁６５の開度、ＥＧＲバルブ４２の開度を適宜調整していた。しかし、ＤＰＦ３０の過昇温を防止できる酸素濃度レベルｎ０より下のレベルの酸素濃度に減少できるのであれば、これら酸素調整パラメーター（ポスト噴射時期、ポスト噴射量、スロットル弁６５の開度、ＥＧＲバルブ４２の開度）をどのように補正してもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１  エンジンシステム
１０  ディーゼルエンジン（内燃機関）
２０  ＤＯＣ
３０  ＤＰＦ
４２  ＥＧＲバルブ
５１  排気通路
５２  吸気通路
６１  排気温センサ
６２  Ａ／Ｆセンサ
６３  吸気温センサ
６４  エアフロメータ
６５  スロットル弁
６６  圧縮機
６７  差圧センサ
７０  ＥＣＵ（ＤＰＦの過昇温防止装置）
８１  回転数センサ
８２  アクセルセンサ
Ｓ２０  実行要否判断手段、継続要否判断手段
Ｓ３０  第一の可否判断手段
Ｓ３１  必要排気量算出手段
Ｓ３２  増量後排気量推定手段
Ｓ３３〜Ｓ３５  可否決定手段
Ｓ５０  排気冷却手段
Ｓ６０  第二の可否判断手段
Ｓ６１  吸気温取得手段、排気温取得手段、セタン価取得手段
Ｓ８０  酸欠冷却手段
Ｓ９０  増量強化冷却手段
Ｓ１００  冷却処理終了手段
Ｓ１１１〜Ｓ１１４  補正酸欠冷却手段
【図１】
2011058407.tif 000003
【図２】
2011058407.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011058407.tif 000008
【図７】
2011058407.tif 000009
【図８】
2011058407.tif 000010
【図９】
2011058407.tif 000011