(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の燃焼を確実に行うことができるエンジン制御装置を提供する。【解決手段】パティキュレートフィルタ８０を有するエンジン１０を制御するエンジン制御装置１００を、排ガス温度検出手段８２と、排ガス中の酸素量を検出する酸素量検出手段と、パティキュレートフィルタの再生要否を判定する再生要否判定手段とを備え、パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、排ガスの温度を通常運転時に対して高温とする通常再生モードと、通常再生モードに対して排ガスの温度を低くしかつ排ガス中に含まれる酸素量を増加させた燃焼促進モードとを、排ガス温度検出手段及び酸素量検出手段の出力に基づいて切り換える構成とする。【選択図】図１
2011220260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを有するエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
前記パティキュレートフィルタに流入する前記排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに流入する前記排ガス中の酸素量を検出する酸素量検出手段と、
前記パティキュレートフィルタの再生要否を判定する再生要否判定手段と
を備え、
前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、前記排ガスの温度を通常運転時に対して高温とする通常再生モードと、前記通常再生モードに対して前記排ガス中に含まれる酸素量を増加させた燃焼促進モードとを、前記排ガス温度検出手段及び前記酸素量検出手段の出力に基づいて切り換えること
を特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの吸入空気量を調節するスロットルバルブと、
前記エンジンの排ガスによって駆動されタービン入口部に可変ノズルが設けられたターボチャージャとを備え、
前記通常再生モードにおいて、前記排ガスの温度を向上させる複数回のポスト燃料噴射を実行するとともに、通常運転時に対して前記スロットルバルブを閉じかつ前記ターボチャージャの可変ノズルを開くこと
を特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記燃焼促進モードにおいて、前記ポスト燃料噴射の回数又は燃料噴射量を低下させるとともに、前記通常再生モードに対して前記スロットルバルブを開きかつ前記ターボチャージャの可変ノズルを閉じること
を特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、前記排ガス中の酸素量が所定値以上である場合には前記通常再生モードを実行すること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、前記排ガスの温度が所定値未満である場合には前記通常再生モードを実行すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、前記排ガス中の酸素量が所定値未満でありかつ前記排ガスの温度が所定値以上である場合には前記燃焼促進モードを実行すること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタを有するエンジンを制御するエンジン制御装置に関し、特にパティキュレートフィルタに捕集されたＰＭの燃焼を確実に行うことができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のディーゼルエンジンには、燃焼時に発生するスート（煤）等の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が設けられる。このようなＤＰＦにおいて、特にいわゆる目封じ型のフィルタエレメントを用いるクローズドタイプの場合には、ＰＭの堆積量が増加すると性能が著しく低下する。これに対し、エンジンの燃料噴射制御において排気バルブの開弁直前又は開弁時にポスト噴射を行うことによって、ＤＰＦ表面に堆積したＰＭを高温で燃焼（酸化）処理する再生制御を行うことが知られている。
【０００３】
このようなＤＰＦの再生制御に関する従来技術として、例えば特許文献１には、ＤＰＦの温度がＰＭの燃焼に必要な温度に達するまでは、リッチ運転を行って排ガス中の酸素濃度を低下させるとともに、ポスト噴射によって排ガスの温度を高め、ＤＰＦを高温とした後にリーン運転に切り換えてＰＭを一気に燃焼させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、例えば全開走行などの高負荷時（燃料リッチ時）や、大気圧が低い高地走行時には、エンジンの排ガス中に含まれる酸素の量は通常の運転状態に対して低下してしまう。
このような場合には、エンジン制御としてはＰＭを燃焼するためにリーン運転を意図したとしても、実際にはＤＰＦに流入する排ガス中の酸素が不足して、ＰＭの燃焼に必要な酸素量が確保できず、未燃のＰＭがＤＰＦに残ってしまうことが懸念される。
本発明の課題は、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の燃焼を確実に行うことができるエンジン制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを有するエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記パティキュレートフィルタに流入する前記排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段と、前記パティキュレートフィルタに流入する前記排ガス中の酸素量を検出する酸素量検出手段と、前記パティキュレートフィルタの再生要否を判定する再生要否判定手段とを備え、前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、前記排ガスの温度を通常運転時に対して高温とする通常再生モードと、前記通常再生モードに対して前記排ガス中に含まれる酸素量を増加させた燃焼促進モードとを、前記排ガス温度検出手段及び前記酸素量検出手段の出力に基づいて切り換えることを特徴とするエンジン制御装置である。
これによれば、粒子状物質の燃焼に必要な酸素が不足する場合には酸素量を増加させた燃焼促進モードを実行することによって、粒子状物質を確実に燃焼させてパティキュレートフィルタを良好に再生することができる。また、排ガスが低温の場合には通常再生モードを実行することによって、パティキュレートフィルタの入口温度を確実に向上し、粒子状物質を確実に着火させることができる。
【０００７】
請求項２の発明は、前記エンジンの吸入空気量を調節するスロットルバルブと、前記エンジンの排ガスによって駆動されタービン入口部に可変ノズルが設けられたターボチャージャとを備え、前記通常再生モードにおいて、前記排ガスの温度を向上させる複数回のポスト燃料噴射を実行するとともに、通常運転時に対して前記スロットルバルブを閉じかつ前記ターボチャージャの可変ノズルを開くことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、複数回のポスト燃料噴射によってパティキュレートフィルタに入る排ガスの温度を向上させ、さらに、スロットルバルブを閉じかつターボチャージャの可変ノズルを開いて排ガスの流量を減少させることによって、パティキュレートフィルタの温度を確実に向上させ、粒子状物質を良好に着火させることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、前記燃焼促進モードにおいて、前記ポスト燃料噴射の回数又は燃料噴射量を低下させるとともに、前記通常再生モードに対して前記スロットルバルブを開きかつ前記ターボチャージャの可変ノズルを閉じることを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、ポスト燃料噴射の噴射回数低下又は噴射量低減によって、燃料の燃焼に費やされる酸素量を低減し、さらに、スロットルバルブを開きターボチャージャの可変ノズルを閉じて排ガスの流量を増やすことによって、パティキュレートフィルタへの酸素供給量を増やし、酸素不足による粒子状物質の燃焼不良を防止することができる。
【０００９】
請求項４の発明は、前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、前記排ガス中の酸素量が所定値以上である場合には前記通常再生モードを実行することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、通常再生モードにおいて粒子状物質の燃焼に必要な酸素が不足することがなく、パティキュレートフィルタの再生を確実かつ良好に行うことができる。
【００１０】
請求項５の発明は、前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、前記排ガスの温度が所定値未満である場合には前記通常再生モードを実行することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、排ガスの温度が低い場合には通常再生モードによって排ガス温度を高めることから、排ガスの温度が低い状態で燃焼促進モードが実行され粒子状物質の燃焼状態が悪化することを防止できる。
【００１１】
請求項６の発明は、前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判定された場合に、前記排ガス中の酸素量が所定値未満でありかつ前記排ガスの温度が所定値以上である場合には前記燃焼促進モードを実行することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン制御装置である。
これによれば、燃焼促進モードの実行により、粒子状物質燃焼用の酸素不足を解消し、パティキュレートフィルタを良好に再生することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の燃焼を確実に行うことができるエンジン制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用したエンジン制御装置の実施例を備えたエンジンのシステム構成を示す模式図である。
【図２】図１のエンジン制御装置におけるＤＰＦ再生モードの選択を示すフローチャートである。
【図３】一般的なディーゼルエンジンにおけるＤＰＦ再生中の排ガス中の酸素量推移を示す模式図である。
【図４】実施例のエンジンにおけるＤＰＦ再生時のＤＰＦ入口温度の推移の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の燃焼を確実に行うことができるエンジン制御装置を提供する課題を、ＤＰＦ再生時に、排ガス中の酸素濃度が低く排ガス温度が高い場合には、ＤＰＦへの酸素供給量を増やすＰＭ燃焼促進モードを実行することによって解決した。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明を適用したエンジン制御装置の実施例について説明する。
図１は、エンジンのシステム構成を示す模式図である。
エンジン１０は、ターボチャージャ２０、インテークシステム３０、エキゾーストシステム４０、燃料供給装置５０、ＥＧＲ装置６０、酸化触媒（ＤＯＣ）７０、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）８０、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ１００）等を備えて構成されている。
【００１６】
エンジン１０は、例えば、乗用車等の自動車の走行用動力源として用いられる４ストロークのディーゼルエンジンである。
エンジン１０は、クランクシャフト１１、ピストン１２、シリンダブロック１３、ヘッド１４、燃焼室１５、グロープラグ１６、グローコントローラ１７等を備えて構成されている。
クランクシャフト１１は、エンジン１０の出力軸である。
ピストン１２は、シリンダ内を往復運動し、コンロッドを介して燃焼圧力をクランクシャフト１１に伝達する部材である。
シリンダブロック１３は、ピストン１２が収容されるシリンダ部及びクランクシャフト１１が回転可能に支持されるクランクケース部を一体に形成したものである。
ヘッド１４は、シリンダブロック１３のピストン１２の冠側の端部に設けられ、吸気ポート、排気ポート及びこれらに設けられた吸気バルブ及び排気バルブを開閉する動弁駆動機構等を備えている。
燃焼室１５は、ピストン１２の冠面とヘッド１４のこれに対向する部分との間に形成されている。
グロープラグ１６は、先端部が燃焼室１５内に露出した状態でヘッド１４に設けられた予備加熱装置である。
グローコントローラ１７は、ＥＣＵ１００の制御に応じてグロープラグ１６への通電量を制御するものである。
【００１７】
ターボチャージャ２０は、エンジン１０の排ガス（既燃ガス）のエネルギを用いて、エンジン１０が吸入する燃焼用空気（新気）を圧縮するものである。
ターボチャージャ２０は、コンプレッサ２１、タービン２２、アクチュエータ２３、負圧制御弁２４等を備えている。
コンプレッサ２１は、燃焼用空気を圧縮する遠心型圧縮機である。
タービン２２は、コンプレッサ２１と同軸に設けられ、エンジン１０の排ガスによって駆動されるとともに、コンプレッサ２１を駆動するものである。タービン２２は、タービンホイールの周囲のノズルに設けられる可動式のべーンによってノズルを開閉し、ジオメトリを連続的に変更可能な可変ジオメトリ式のものである。
アクチュエータ２３は、タービン２２の可動ベーンを駆動する負圧式のアクチュエータである。
負圧制御弁２４は、図示しない負圧源からの負圧を、ＥＣＵ１００の制御に従ってアクチュエータ２３に導入する電磁弁である。
【００１８】
インテークシステム３０は、エンジン１０に燃焼用空気を導入するものである。
インテークシステム３０は、インテークダクト３１、エアクリーナ３２、エアフローメータ３３、インタークーラ３４、スロットルバルブ３５、アクチュエータ３６、インテークチャンバ３７、吸気圧センサ３８、インテークマニホールド３９等を備えて構成されている。
【００１９】
インテークダクト３１は、大気から燃焼用空気を導入し、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２１を経由してエンジン１０に供給する空気流路である。
エアクリーナ３２は、空気を濾過して埃等を除去するフィルタエレメントを備えている。エアクリーナ３２を通過した空気はターボチャージャ２０のコンプレッサ２１に導入され、圧縮される。
エアフローメータ３３は、エアクリーナ３２の出口部に設けられ、空気流量を検出するセンサを備えている。また、エアフローメータ３３には、吸気温度を検出する吸気温度センサが内蔵されている。
【００２０】
インタークーラ３４は、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２１を出た空気を、走行風との熱交換によって冷却する熱交換器である。
スロットルバルブ３５は、インタークーラ３４の下流側に設けられ、エンジン１０の吸入空気量を調節するものである。
アクチュエータ３６は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じてスロットルバルブ３５を開閉駆動するものである。
インテークチャンバ３７は、スロットルバルブ３５を通過した空気が導入される空気室であって、インテークマニホールド３９を介してエンジン１０の吸気ポートに接続されている。
吸気圧センサ３８は、インテークチャンバ３７に設けられ、エンジン１０の吸気圧力と実質的に等しいインテークチャンバ３７内の圧力を検出するものである。
インテークマニホールド３９は、インテークチャンバ３７からエンジン１０の各気筒の吸気ポートに空気を導入する分岐管路である。
【００２１】
エキゾーストシステム４０は、エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ４２等を備えて構成されている。
エキゾーストマニホールド４１は、エンジン１０の各気筒の排気ポートから排出される排ガスを集合させてターボチャージャ２０のタービン２２に導入する管路である。
エキゾーストパイプ４２は、タービン２２から出た排気を車外に排出する管路である。エキゾーストパイプ４２には、ＤＯＣ７０、ＤＰＦ８０等の排ガス後処理装置が設けられている。
【００２２】
燃料供給装置５０は、エンジン１０の燃焼室１５内に燃料を供給するものである。燃料供給装置５０は、サプライポンプ５１、吸入調量電磁弁５２、燃料温度センサ５３、コモンレール５４、燃圧センサ５５、インジェクタ５６等を備えたコモンレール式の高圧燃料噴射装置である。
【００２３】
サプライポンプ５１は、例えばインナカム式の圧送系を備え、燃料である軽油を加圧してコモンレール５４に供給するものである。
吸入調量電磁弁５２は、サプライポンプ５１の燃料の吸入量を調整するものであって、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて駆動される。
燃料温度センサ５３は、サプライポンプ５１における燃料の温度を検出するものである。
【００２４】
コモンレール５４は、サプライポンプ５１が吐出した高圧の燃料を貯留する蓄圧器である。
燃圧センサ５５は、コモンレール５４内の燃料の圧力（燃圧）を検出するものである。上述した吸入調量電磁弁５２は、燃圧センサ５５の出力を用いたフィードバック制御により、燃圧が例えばエンジン回転数及び負荷に応じて設定される所定の目標値となるようにその開度を調節される。
インジェクタ５６は、コモンレール５４から供給される燃料を各気筒の燃焼室１５内に噴射するものである。インジェクタ５６は、例えばピエゾ素子やソレノイド等のアクチュエータによって開閉される弁体を有し、ＥＣＵ１００からの噴射パルス信号に応じて開弁される。インジェクタ５６の噴射タイミング及び噴射量はＥＣＵ１００によって制御されている。
【００２５】
ＥＧＲ装置６０は、燃焼温度を抑制してＮＯｘの排出量を低減することを目的とし、エキゾーストマニホールド４１から抽出したエンジン１０の排ガスの一部を、インテークダクト３１内に還流させるものである。
ＥＧＲ装置６０は、ＥＧＲ通路６１、ＥＧＲ制御弁６２、ＥＧＲクーラ６３等を備えて構成されている。
ＥＧＲ通路６１は、エキゾーストマニホールド４１からインテークダクト３１に排ガスを導入する管路である。
ＥＧＲ制御弁６２は、ＥＣＵ１００の制御に応じてＥＧＲ通路６１の排ガス流量（ＥＧＲ量）を調節するものである。
ＥＧＲクーラ６３は、ＥＧＲ通路６１を流れる排ガスを走行風との熱交換によって冷却するものである。
【００２６】
ＤＯＣ７０は、エキゾーストパイプ４２に設けられ、排ガス中の主として炭化水素（ＨＣ）を酸化処理するものである。ＤＯＣ７０は、例えばコーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体の表面に、白金やパラジウム等の貴金属やアルミナ等の金属酸化物を担持させて形成されている。
ＤＯＣ７０には、入口部分の排ガス温度を検出する温度センサ７１が設けられている。
【００２７】
ＤＰＦ８０は、エキゾーストパイプ４２のＤＯＣ７０よりも下流側に設けられ、排ガスを濾過して粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタを備えている。ここで、ＰＭには、スート（煤）、有機溶剤可溶性成分（ＳＯＦ）、サルフェート（ＳＯ４）等が含まれる。
フィルタは、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形成し、ガス流路となる多数のセルを、入口側、出口側が互い違いとなるように端面に封をして形成されたいわゆるクローズドタイプ（ウォールフロータイプ）のものである。
ＤＰＦ８０は、入口圧力と出口圧力との間の差圧を検出する差圧センサ８１、及び、入口及び出口の排ガス温度をそれぞれ検出する温度センサ８２、８３を備えている。
差圧センサ８１は、ＤＰＦ８０へのスート堆積量の増加に伴いより大きい差圧を検出することから、エンジン制御ユニット１００と協働してスート堆積量推定手段として機能する。
【００２８】
ＥＣＵ１００は、上述したエンジン１０及びその補機類を統括的に制御するものであって、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス、及び、Ａ／Ｄ変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を備えている。
ＥＣＵ１００には、上述した各種センサのほか、アクセルペダルセンサ１０１、大気圧センサ１０２の出力が入力される。
アクセルペダルセンサ１０１は、ドライバが操作するアクセルペダルのポジションを検出することによって、ドライバ要求トルクを検出する要求トルク検出手段である。
大気圧センサ１０２は、車両の周囲雰囲気における大気圧を検出するものである。
【００２９】
ＥＣＵ１００は、アクセルペダルセンサ１０１の出力に応じて設定される要求トルクに応じて、スロットルバルブ３５の開度、燃料供給装置５０の燃料噴射量及び時期、燃圧等を制御する。
また、ＥＣＵ１００は、後述するＤＰＦ再生制御を行う機能を備えている。
【００３０】
次に、実施例におけるＤＰＦ再生制御について説明する。
本実施例においては、ポスト噴射によってＤＰＦ８０に流入する排ガス温度を高めてＤＰＦ８０に堆積したＰＭを燃焼処理する通常ＤＰＦ再生モード、及び、通常ＤＰＦ再生モードに対してＤＰＦ８０への酸素供給量を増加させたＰＭ燃焼促進モードを有する。
【００３１】
図２は、ＤＰＦ８０の再生時におけるモード選択を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：ＤＰＦ再生＞
ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ８０の差圧センサ８１の出力に基づいて算出されるＰＭの推定堆積量が所定値以上となると、ＤＰＦ再生制御の実行を決定する。
その後、ステップＳ０２に進む。
【００３２】
＜ステップＳ０２：酸素濃度判断＞
ＥＣＵ１００は、エンジン１０から排出される排ガス中の酸素濃度が、予め設定された閾値であるｘ％以上である場合は、通常ＤＰＦ再生モードを実行したとしてもＰＭの燃焼に十分な酸素をＤＰＦに供給可能であるものとしてステップＳ０４に進む。一方、酸素濃度がｘ％未満である場合は、ステップＳ０３に進む。
ここで、酸素濃度は、例えば、エンジン１０の運転状態（回転数、燃料噴射量、過給圧、大気圧、スロットル開度、燃料噴射量及び噴射時期などの各種パラメータ）から酸素濃度の推定値が読み出し可能な運転領域マップに基づいて推定することができる。また、エキゾーストシステム４０に、排ガス中の酸素濃度を検出するＯ２センサ（Ａ／Ｆセンサ）を設けて直接検出してもよい。
【００３３】
＜ステップＳ０３：ＤＰＦ入口温度判断＞
ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ８０の入口部の温度センサ８２が検出するＤＰＦ入口温度が、所定の閾値ｙ℃以下である場合には、ＤＰＦ入口温度を高めることが必要であるとしてステップＳ０４に進む。一方、ＤＰＦ入口温度がｙ℃超である場合には、ＰＭ燃焼促進モードを実行してもＰＭを良好に燃焼可能であると判断してステップＳ０５に進む。
【００３４】
＜ステップＳ０４：通常ＤＰＦ再生＞
ＥＣＵ１００は、ＰＭ燃焼促進モードフラグを０とし、通常ＤＰＦ再生モードによるＤＰＦ再生を実行し、一連の処理を終了（リターン）する。
＜ステップＳ０５：ＰＭ燃焼促進＞
ＥＣＵ１００は、ＰＭ燃焼促進モードフラグを１とし、ＰＭ燃焼促進モードによるＤＰＦ再生を実行し、一連の処理を終了する。
これらの各モードについて、以下詳細に説明する。
【００３５】
ところで、ＰＭの燃焼は、アレニウス型の反応速度式に律則するとされている。
この反応の速度定数ｋは、以下の式１によって表わされる。
【数１】
2011220260.tif 000003
Ａ：温度に無関係な定数（頻度因子）
Ｅ：活性化エネルギ（アレニウスパラメータとも称される）
Ｒ：気体定数
Ｔ：絶対温度[Ｋ]
ここで、活性化エネルギＥ及び気体定数Ｒは定数であるとみなせるため、ＰＭ燃焼に影響を及ぼすパラメータは、酸素量、絶対温度（雰囲気温度）と言い換えることができる。
【００３６】
ディーゼルエンジンは一般的に酸素過多（燃料リーン）状態で運転されるが、ＤＰＦ再生中は、排ガス温度を上昇させるため、スロットルバルブ３５を閉じて吸気絞りによってポンプ損失を増大され、さらに、メイン噴射時期の遅角、後燃え噴射（アフター噴射）の実施などによって、通常走行時に対して排ガス中の酸素量は減少する
また、ＤＰＦ再生中は、併せて排気行程噴射（ポスト噴射）を行うことにより、酸化触媒上で燃料を燃焼させ、触媒下流温度を上昇させている。触媒上での燃料燃焼においても酸素は消費されるため、ＤＰＦ入口での酸素濃度はさらに減少する。
【００３７】
図３は、再生中の酸素量推移を示す模式図であって、図３（ａ）は一般的な運転状態を示し、図３（ｂ）は低酸素運転状態を示している。
図３（ａ）に示すように、再生制御を実行すると、通常走行時に対してエンジン１０の出口における酸素量は減少する。そして、酸化触媒上での燃料燃焼によっても酸素量は減少するが、それでも通常はＤＰＦ上でのＰＭ燃焼による消費分は残存しており、ＰＭの燃焼に支障をきたすことはない。
【００３８】
これに対し、例えばシリンダ内での燃料燃焼による酸素消費が増える全開走行、高負荷走行時や、エンジンの吸入酸素量が少なくなる高地走行時などでは、排ガス中の酸素量が少なくなるために、図３（ｂ）に示すようにＰＭ燃焼に必要な酸素量を確保できない場合がある。この場合、通常の再生制御を継続してもＤＰＦ８０内には未燃のスートが残存したままとなってしまう。
【００３９】
こういった状況では、排ガス中の酸素量を増加させることによって、ＰＭ燃焼分の酸素量を確保することが、ＤＰＦの再生性能向上に有効である。
一方、ＰＭの燃焼速度はその曝露温度にも依存し、例えば５５０〜６００℃以下では燃焼速度が急激に低下することが一般に知られている。従って、酸素量を確保したとしても、ＤＰＦ入口の温度が低下してしまうと、再生性能の向上は見込めない。
従って、再生性能の向上には、本実施例のように排ガス中の酸素濃度及びＤＰＦ入口温度を用いた制御が有効になる。
【００４０】
本実施例における通常ＤＰＦ再生モードと、ＰＭ燃焼促進モードとの主要パラメータの相違を表１に示す。
【表１】
2011220260.tif 000004
【００４１】
表１に示すように、通常ＤＰＦ再生モードにおいては、ポスト噴射１、ポスト噴射２を実行するとともに、スロットルバルブ３５を通常運転時に対して閉じ、ターボチャージャ２０の可変ノズルを通常運転時に対して開く制御を行う。
ポスト噴射１は、上死点近傍でのメイン噴射及び膨張行程中のアフター噴射（後燃え噴射）に引き続いて、膨張行程の後期あるいは排気行程中に行われ、排ガス温度を上昇させるものである。
ポスト噴射２は、ポスト噴射１に引き続いて行われ、ＤＰＦ８０の入口温度を上昇させるものである。
また、通常ＤＰＦ再生モードにおいては、排ガス温度を上昇させるためメイン噴射の噴射時期を遅角（遅延）させ、さらにコモンレール内燃圧を減少させる。
【００４２】
一方、ＰＭ燃焼促進モードにおいては、ＤＯＣ７０での燃料燃焼による酸素消費を低減するため、ポスト噴射１は停止される。
また、ＰＭ燃焼促進モードにおいては、排ガスの流量を増加させてＤＰＦ８０への酸素供給量を増加させるため、通常ＤＰＦ再生モードに対してスロットルバルブ３５を開き、ターボチャージャ２０の可変ノズルを閉じる制御を行う。
なお、上述した制御によって、排ガスの温度は通常ＤＰＦ再生モードに対して低下する傾向となることから、ＤＰＦ８０の入口温度が低下してＰＭの着火不良や燃焼速度の低下、失火等が生じないよう、本実施例においては、ＤＰＦ８０入口での排ガス温度が閾値以下である場合にはＰＭ燃焼促進モードは禁止されるようになっている。
【００４３】
図４は、本実施例におけるＤＰＦ再生時のＤＰＦ入口温度の推移の一例を示す模式図である。図４において、横軸は時間を示し、縦軸はＤＰＦ入口温度を示している。なお、図４において、ＰＭ燃焼促進モードフラグのフラグ値も併記している。
図４に示すように、先ず、ＤＰＦ８０の入口温度が十分高温となり、ＰＭが着火する温度に到達するまでは、通常ＤＰＦ再生モードが実行される。その後、ＤＰＦ入口温度がｙ℃超かつ排ガス中の酸素濃度がｘ％未満となると、酸素不足によるＰＭの燃焼不良を防止するため、ＰＭ燃焼促進モードが実行される。ただし、ＰＭ燃焼促進モードの実行中は、排ガス温度の低下及び流量の増加によってＤＰＦ８０の入口における排ガスの温度は低下する。この排ガス温度がｙ℃以下となると、再び排ガスを昇温するため、通常ＤＰＦ再生モードが実行される。
例えば高負荷走行中や高地走行中にＤＰＦ再生制御を行った場合には、以上説明したように通常ＤＰＦ再生モードとＰＭ燃焼促進モードとが順次繰り返されることになる。
このようなＤＰＦ再生制御は、例えば、差圧センサ８１の出力に基づいて推定されるＰＭ堆積量の燃焼処理が終了したと判定されるまで実行され、その後、通常運転に復帰する。
【００４４】
以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）スート等のＰＭの燃焼に必要な酸素が不足する場合には酸素量を増加させたＰＭ燃焼促進モードを実行することによって、ＰＭを確実に燃焼させてＤＰＦ８０を良好に再生することができる。また、ＤＰＦ８０入口での排ガスが低温の場合には通常ＤＰＦ再生モードを実行することによって、ＤＰＦ８０の入口温度を確実に向上し、ＰＭを確実に着火、燃焼維持させることができる。
（２）通常ＤＰＦ再生モードにおいて、スロットルバルブ３５を閉じ、かつターボチャージャ２０の可変ノズルを開いてポンプ損失を増大させ、さらにポスト噴射１の後燃え噴射によって排ガス温度を向上させる。また、ポスト噴射２による燃料をＤＯＣにおいて燃焼させることにより、ＤＰＦ８０の温度を確実に向上させ、ＰＭを確実に着火、燃焼維持させることができる。
（３）ＰＭ燃焼促進モードにおいて、ポスト噴射１の噴射停止によって、燃料燃焼に費やされる酸素量を低減し、さらに、スロットルバルブ３５を開きターボチャージャ２０の可変ノズルを閉じて排ガスの流量を増やすことによって、ＤＰＦ８０への酸素供給量を増やし、酸素不足によるＰＭの燃焼不良を防止することができる。
（４）排ガス中の酸素濃度が低くかつ排ガスの温度が高い場合には、ＰＭ燃焼促進モードを実行することによって、酸素不足によるＤＰＦ８０の再生不良を防止することができる。また、排ガス中の酸素濃度が低い場合であっても、排ガス温度が低い場合には、通常ＤＰＦ再生モードを実行することによって、ＰＭの燃焼不良を防止することができる。
【００４５】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）エンジン及びその補機類の構成は、上述した実施例のものに限らず、適宜変更することができる。例えば、実施例ではエンジンの吸入空気量の絞りをスロットルバルブによって行っているが、これに代えて、バルブの開閉時期やリフト量を可変させるバルブスロットルを用いても良い。さらに、多段階燃料噴射において、実施例で説明したもの以外の他の噴射を付加してもよい。
（２）実施例では、ＰＭ燃焼促進モードにおいて２回目のポスト燃料噴射を停止しているが、これに限らず、噴射量を通常再生モードに対して低下させるようにしてもよい。
（３）実施例では、排ガス中の酸素濃度について判定した後に排ガスの温度について判定しているが、これに限らず、排ガスの温度を先に判定したり、同時に判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０    エンジン                  １１    クランクシャフト
１２    ピストン                  １３    シリンダブロック
１４    ヘッド                    １５    燃焼室
１６    グロープラグ              １７    グローコントローラ
２０    ターボチャージャ          ２１    コンプレッサ
２２    タービン                  ２３    アクチュエータ
２４    負圧制御弁
３０    インテークシステム        ３１    インテークダクト
３２    エアクリーナ              ３３    エアフローメータ
３４    インタークーラ            ３５    スロットルバルブ
３６    アクチュエータ            ３７    インテークチャンバ
３８    吸気圧センサ              ３９    インテークマニホールド
４０    エキゾーストシステム      ４１    エキゾーストマニホールド
４２    エキゾーストパイプ
５０    燃料供給装置              ５１    サプライポンプ
５２    吸入調量電磁弁            ５３    燃料温度センサ
５４    コモンレール              ５５    燃圧センサ
５６    インジェクタ
６０    ＥＧＲ装置                ６１    ＥＧＲ通路
６２    ＥＧＲ制御弁              ６３    ＥＧＲクーラ
７０    酸化触媒（ＤＯＣ）        ７１    温度センサ
８０    ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
８１    差圧センサ                ８２，８３    温度センサ
１００    エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
１０１    アクセルペダルセンサ    １０２    大気圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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