(57)【要約】【課題】内燃機関の排出ガス浄化システムにおいて、有害物質の排出を抑え、フィルタ再生時における触媒の損傷を防止し、フィルタを効率的に再生し、燃料性能及びオイル潤滑性能の低下を防止する。【解決手段】内燃機関１，１０１の排出ガス浄化システムにて、燃料及び空気を含む未燃混合気と触媒４１との接触により生じる酸化熱を利用して、フィルタ４２に堆積された粒子状物質を燃焼除去し、これによって、フィルタ４２を再生する。内燃機関１，１０１は気筒１１の燃焼室１４内で圧縮着火を可能とするように構成される。かかる浄化システムでは、車両が減速状態にあるか又は気筒１１が休止状態にあり、かつフィルタ４２を再生する必要がある場合に、気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示し、フィルタ再生制御モードにて、吸気バルブ２０ａ及び排気バルブ２１ａの両方を閉じ、かつ圧縮着火を防いだ状態の燃焼室１４内で所定の期間Ｑ保持された未燃混合気を触媒４１に送る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される内燃機関と、
前記内燃機関からの排出ガスを浄化する浄化装置と
を備え、
前記内燃機関が、気筒と、前記吸気ポートを開閉可能とする吸気バルブと、前記燃焼室に連通する排気ポートを開閉可能とする排気バルブと、前燃焼室に燃料を供給可能とするインジェクタとを有し、
前記内燃機関が前記燃焼室内での圧縮着火を可能とするように構成され、
前記浄化装置が、前記排出ガス中の有害物質を酸化可能とする触媒と、前記触媒に対して前記排出ガスの流れの下流側に配置され、かつ前記排出ガス中の粒子状物質を捕集可能とするフィルタとを有し、
前記吸気ポートを通って前記燃焼室内に送られた空気及び前記インジェクタから前記燃焼室内に供給された前記燃料を含む未燃混合気と前記触媒との接触により生じる酸化熱を利用して、前記フィルタに堆積された前記粒子状物質を燃焼除去し、これによって、前記フィルタを再生する内燃機関の排出ガス浄化システムであって、
前記車両が減速状態にあるか否かを判定する減速判定部、又は前記気筒が少なくとも前記排気バルブを閉じた休止状態にあるか否かを判定する気筒休止判定部と、
前記フィルタを再生する必要があるか否かを判定する再生判定部と、
前記車両が減速状態にあると前記減速判定部が判定するか、又は前記気筒が前記休止状態にあると前記気筒休止判定部が判定し、これに加えて、前記フィルタを再生する必要があると前記再生判定部が判定した場合に、前記気筒に対するフィルタ再生制御を実行指示する再生指示部と、
前記再生指示部が前記気筒に対する前記フィルタ再生制御を実行指示したフィルタ再生制御モードにて、前記燃焼室内での圧縮着火を防ぐべく前記空気の流量を調節しながら前記空気を前記燃焼室に送るように前記吸気バルブを制御する再生用吸気制御部と、
前記フィルタ再生制御モードにて、前記気筒内のピストンが前記燃料の噴霧方向にて前記インジェクタ及び前記気筒のライナ壁の間に介在している期間にて前記燃焼室内に前記燃料を供給するように前記インジェクタを制御する再生用インジェクタ制御部と、
前記フィルタ再生制御モードにて、前記吸気バルブ及び排気バルブの両方を閉じ、かつ前記圧縮着火を防いだ状態の前記燃焼室内で所定の期間保持された前記未燃混合気を、前記排気ポートを通って前記触媒に送るように前記排気バルブを開く再生用排気制御部と
を備える内燃機関の排出ガス浄化システム。
【請求項２】
前記燃焼室の圧縮上死点における前記未燃混合気の温度を推定する再生用混合気温度推定部と、
前記フィルタ再生制御モードにて前記燃焼室内にて必要とされる空気の量である要求吸気量を算出する再生用吸気量算出部と
をさらに備え、
前記要求吸気量は、前記再生用混合気温度推定部により推定される未燃混合気の温度の推定値を前記未燃混合気の自然着火温度の予測値よりも低くするように定められ、
前記再生用吸気制御部は、前記再生用吸気量算出部により算出される要求吸気量の算出値に基づいて、前記吸気バルブのリフト量、作用角、及び開閉タイミングの少なくとも１つを制御するように構成されている、請求項１に記載の内燃機関の排出ガス浄化システム。
【請求項３】
前記内燃機関が中高負荷状態にあるか、又は低負荷状態にあるかを判定する負荷判定部と、
前記内燃機関が中高負荷状態にあると前記負荷判定部が判定した場合に、前記再生指示部が前記気筒に対する前記フィルタ再生制御を実行指示する前に、少なくとも１燃焼サイクル、前記燃焼室に対する吸気及び排気を行う一方で前記燃焼室への燃料供給を行わないように前記気筒に対する掃気制御を実行指示する掃気指示部と
をさらに備え、
前記再生指示部は、前記内燃機関が中高負荷状態にあると前記負荷判定部が判定した場合、前記掃気制御を実行した後に、前記気筒に対するフィルタ再生制御を実行指示し、かつ前記内燃機関が低負荷状態にあると前記負荷判定部が判定した場合、前記掃気制御を実行せずに、前記気筒に対するフィルタ再生制御を実行指示するように構成されている、請求項１又は２に記載の内燃機関の排出ガス浄化システム。
【請求項４】
アクセル開度を検出可能とするアクセル開度検出部と、
前記内燃機関の回転速度を検出可能とする回転速度検出部と、
前記アクセル開度検出部により得られるアクセル開度の検出値、及び前記回転速度検出部により得られる前記回転速度の検出値を用いて、前記内燃機関の負荷を算出可能とする負荷算出部と、
前記中高負荷状態を判定するための中高負荷範囲、及び前記低負荷状態を判定するための低負荷範囲を、前記内燃機関の回転速度及び前記内燃機関の負荷に基づいて設定する負荷条件設定部と
をさらに備え、
前記負荷判定部は、前記回転速度の検出値と、前記負荷算出部により得られる前記負荷の算出値とに基づいて定められる負荷状態が、前記負荷条件設定部にて設定される前記中高負荷範囲内にある場合に、前記内燃機関が前記中高負荷状態にあると判定し、かつ前記負荷状態が前記負荷条件設定部にて設定される前記低負荷範囲内にある場合に、前記内燃機関が前記低負荷状態にあると判定するように構成され、
前記負荷条件設定部は、前記内燃機関の水温が上昇するに従って、前記中高負荷範囲が小さくなり、かつ前記低負荷範囲が大きくなるように構成されている、請求項３に記載の内燃機関の排出ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関からの排出ガス中の粒子状物質をフィルタによって捕集し、さらに、フィルタを再生すべく、フィルタに堆積された粒子状物質を燃焼除去するように構成された内燃機関の排出ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排出ガス中には、スート（soot）、ＳＯＦ（SolubleOrganicFraction）、サルフェート（硫黄酸化物）等の粒子状物質（ＰＭ、ParticulateMatter）が含まれ、さらに、排出ガス中には、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）等の有害物質が含まれる。そのため、特に、自動車等の車両においては、排出ガス中の粒子状物質、有害物質等を低減可能とする排出ガス浄化装置が搭載されている。
【０００３】
排出ガス浄化装置は、排出ガス中の粒子状物質を捕集可能とするＧＰＦ（GasolineParticulateFilter）、ＤＰＦ（DieselParticulateFilter）等のフィルタを有する。さらに、排出ガス浄化装置は、排出ガス中の有害物質を酸化可能とする酸化触媒、三元触媒等の触媒を有する。主に、触媒はフィルタに対して排出ガス流の上流側に配置される。しかしながら、フィルタに捕集された粒子状物質が堆積すると、目詰まりが発生するおそれがある。そのため、目詰まりを解消してフィルタを再生すべく、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する様々なフィルタ再生技術が存在する。
【０００４】
フィルタ再生技術の一例としては、排気行程にて排気バルブを開いた状態で気筒内に追加的に燃料を噴射することによって、触媒を担持したフィルタに未燃燃料を供給し、触媒にて酸化反応を発生させ、フィルタに送られる気体の温度を酸化熱によって上昇させ、これによって、フィルタの粒子状物質を燃焼除去するものが挙げられる。かかるフィルタ再生技術の一例においては、燃焼行程（膨張行程）の後半から気筒内に追加的に燃料を噴射する場合もある（例えば、特許文献１、特に、その段落［００５９］及び［００６０］を参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４００７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記フィルタ再生技術の一例のように、排気行程にて追加的に燃料を噴射する場合、燃料が噴射された直後に液滴状態で触媒に到達するおそれがある。この場合、触媒にて十分な酸化反応が得られないおそれがあり、その結果、有害物質がフィルタを通過した後マフラーのテールパイプ部から大気中に放出されるおそれがある。また、液滴状態の燃料が触媒に均一に当たらずに、触媒にて局所的な温度上昇が発生するおそれがあり、その結果、触媒の一部において溶損等の損傷が生じるおそれがある。触媒の局所的な温度上昇のために、フィルタを効率的に再生できないおそれがある。
【０００７】
特に、気筒内に直接燃料を噴射する直噴式ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンにて、上記フィルタ再生技術の一例のように、燃焼行程の後半から気筒内に追加的に燃料を噴射する場合、中高負荷運転では排気温度（触媒温度）が高くなるので、少量の燃料によって、スートを燃焼させるように排気温度を上昇させることができる。その一方で、低負荷運転では排気温度が低くなるので、スートを燃焼させるように排気温度を上昇させるために追加的に噴射する燃料が増える。そのため、低負荷運転では燃費性能が悪化するおそれがある。また、燃焼行程の後半から気筒内に追加的に噴射される燃料の一部は気筒内で燃焼するおそれがある。この場合、排気温度を上昇させるための燃料が減少するので、減少した燃焼を補うためにさらに燃料を噴射することが必要になり、その結果、燃費性能が大幅に悪化するおそれがある。
【０００８】
さらに、気筒内に噴射された多量の燃料はシリンダライナ壁に付着するので、ピストンリングの合口隙間から漏れる燃料、ピストン上昇時にピストンリングの外周面により掻ききれなかった燃料等がクランク室に流入し、その結果、オイル希釈が発生するおそれがあり、潤滑トラブルが発生するおそれがあり、かつオイル性能が早期に劣化するおそれがある。シリンダライナ壁に付着した燃料はまた、ピストンの上昇時にピストンリングによって、ピストンの外周のクレビス部には燃料が溜まるおそれがある。このようにクレビス部に溜まった燃料は新気と混ざり難いので、燃料の気化及び霧化の促進が阻害されるおそれがある。
【０００９】
従って、上記フィルタ再生技術の一例によって低負荷運転時にフィルタ再生を行うことは困難であり、例えば、市街地の走行等によって、このような状態が長時間継続されると、粒子状物質が過剰に堆積され、最悪の場合、運転の継続が困難になるおそれもある。
【００１０】
このような実情を鑑みると、フィルタを再生可能に構成される内燃機関の排出ガス浄化システムにおいては、有害物質の排出を抑え、フィルタ再生時における触媒の損傷を防止し、フィルタを効率的に再生し、燃料性能及びオイル潤滑性能の低下を防止することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
課題を解決するために、一態様に係る内燃機関の排出ガス浄化システムは、車両に搭載される内燃機関と、前記内燃機関からの排出ガスを浄化する浄化装置とを備え、前記内燃機関が、気筒と、前記気筒内の燃焼室に連通する吸気ポートに送られる空気の流量を調節可能とするスロットルバルブと、前記吸気ポートを開閉可能とする吸気バルブと、前記燃焼室に連通する排気ポートを開閉可能とする排気バルブと、前燃焼室に燃料を供給可能とするインジェクタとを有し、前記内燃機関が前記燃焼室内での圧縮着火を可能とするように構成され、前記浄化装置が、前記排出ガス中の有害物質を酸化可能とする触媒と、前記触媒に対して前記排出ガスの流れの下流側に配置され、かつ前記排出ガス中の粒子状物質を捕集可能とするフィルタとを有し、前記吸気ポートを通って前記燃焼室内に送られた空気及び前記インジェクタから前記燃焼室内に供給された前記燃料を含む未燃混合気と前記触媒との接触により生じる酸化熱を利用して、前記フィルタに堆積された前記粒子状物質を燃焼除去し、これによって、前記フィルタを再生する内燃機関の排出ガス浄化システムであって、前記車両が減速状態にあるか否かを判定する減速判定部、又は前記気筒が少なくとも前記排気バルブを閉じた休止状態にあるか否かを判定する気筒休止判定部と、前記フィルタを再生する必要があるか否かを判定する再生判定部と、前記車両が減速状態にあると前記減速判定部が判定するか、又は前記気筒が前記休止状態にあると前記気筒休止判定部が判定し、これに加えて、前記フィルタを再生する必要があると前記再生判定部が判定した場合に、前記気筒に対するフィルタ再生制御を実行指示する再生指示部と、前記再生指示部が前記気筒に対する前記フィルタ再生制御を実行指示したフィルタ再生制御モードにて、前記燃焼室内での圧縮着火を防ぐべく前記空気の流量を調節しながら前記空気を前記燃焼室に送るように前記吸気バルブを制御する再生用吸気制御部と、前記フィルタ再生制御モードにて、前記気筒内のピストンが前記燃料の噴霧方向にて前記インジェクタ及び前記気筒のライナ壁の間に介在している期間にて前記燃焼室内に前記燃料を供給するように前記インジェクタを制御する再生用インジェクタ制御部と、前記フィルタ再生制御モードにて、前記吸気バルブ及び排気バルブの両方を閉じ、かつ前記圧縮着火を防いだ状態の前記燃焼室内で所定の期間保持された前記未燃混合気を、前記排気ポートを通って前記触媒に送るように前記排気バルブを開く再生用排気制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
一態様に係る内燃機関の排出ガス浄化システムによれば、有害物質の排出を抑えることができ、フィルタ再生時における触媒の損傷を防止することができ、フィルタを効率的に再生することができ、燃料性能及びオイル潤滑性能の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る排出ガス浄化システムを示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係るディーゼルエンジンの一部及び制御装置の構成図である。
【図３】第１実施形態に係る制御装置における掃気判定部の構成図である。
【図４】（ａ）エンジン水温が中レベルにある場合にて、第１実施形態に係る掃気判定部にて用いられる負荷閾値マップの一例を示す図であり、（ｂ）エンジン水温が高レベルにある場合にて、同マップの一例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る制御装置の掃気制御部の構成図である。
【図６】第１実施形態に係る制御装置の第１判定部の構成図である。
【図７】第１実施形態に係る制御装置の再生制御部の構成図である。
【図８】第１実施形態に係る制御装置の第２判定部の構成図である。
【図９】第１実施形態に係る排出ガス浄化システムの制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第１実施形態に係る排出ガス浄化システムにおけるディーゼルエンジンの中高負荷状態から減速する場合の制御の一例を説明するためのタイミング図である。
【図１１】第１実施形態に係る排出ガス浄化システムにおけるディーゼルエンジンの低負荷状態から減速する場合の制御の一例を説明するためのタイミング図である。
【図１２】第２実施形態に係る排出ガス浄化システムの制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第３実施形態に係る排出ガス浄化システムの直噴式ガソリンエンジンのシリンダヘッド周辺を部分的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１〜第３実施形態に係る排出ガス浄化システム（以下、単に「浄化システム」という）について以下に説明する。これらの実施形態に係る浄化システムは、自動車等の車両を走行駆動すべく車両に搭載される内燃機関、具体的には、４ストローク方式のレシプロエンジンに適用される。特に、第１及び第２実施形態に係る浄化システムは車両のディーゼルエンジンに適用され、第３実施形態に係る浄化システムは車両の直噴式ガソリンエンジン（以下、「直噴エンジン」という）に適用される。
【００１５】
［第１実施形態］
第１実施形態に係るディーゼルエンジンの浄化システムについて説明する。
【００１６】
［浄化システムの概略について］
図１を参照して本実施形態に係る浄化システムの概略について説明する。浄化システムは、ディーゼルエンジン１と、このディーゼルエンジン１に送られる空気を通す吸気経路２と、ディーゼルエンジン１から排出される排出ガスを通す排気経路３とを有する。図１において、吸気経路２を通過する空気の流れを矢印Ｆ１により示し、排気経路３を通過する空気の流れを矢印Ｆ２により示す。特に図示はしないが、ディーゼルエンジン１は複数の気筒１１を有する。なお、図１においては、ディーゼルエンジン１における複数の気筒１１のうち１つの断面が模式的に示されている。また、ディーゼルエンジンは１つの気筒を有するように構成することもできる。
【００１７】
浄化システムは、ディーゼルエンジン１からの排出ガスを浄化する浄化装置４を有する。浄化装置４は、炭化水素、一酸化炭素等のような排出ガス中の有害物質を酸化可能とする酸化触媒４１と、スート、ＳＯＦ、サルフェート等のような排出ガス中の粒子状物質を捕集可能とするパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」という）４２とを有する。酸化触媒４１は、フィルタ４２に対して排出ガス流の上流側に配置される。なお、浄化装置は、酸化触媒の代わりに、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物等のような排出ガス中の有害物質を酸化還元可能とする三元触媒を有してもよい。
【００１８】
かかる浄化システムは、少なくともディーゼルエンジン１を制御可能とする制御装置５を有する。浄化システムは、制御装置５の制御によってディーゼルエンジン１にて生成される未燃混合気と酸化触媒４１との接触により生じる酸化熱を利用して、フィルタ４２に堆積された粒子状物質を燃焼除去し、これによって、フィルタ４２を再生するようになっている。
【００１９】
［ディーゼルエンジン、吸気経路、及び排気経路の詳細について］
図１を参照してディーゼルエンジン１、吸気経路２及び排気経路３の詳細について説明する。ディーゼルエンジン１の各気筒１１の内周には筒形状のライナ壁１１ａが配置されている。ディーゼルエンジン１は、各気筒１１内にてその軸線方向に往復運動可能に構成されるピストン１２と、各気筒１１の頂部側に配置されるシリンダヘッド１３とを有する。このような気筒１１のライナ壁１１ａとピストン１２とシリンダヘッド１３とが燃焼室１４を画定している。ピストン１２は、その頂部を形成するトップランド１２ａを有し、ピストン１２の外周面にはピストンリング１２ｂが配置される。気筒１１のライナ壁１１ａとピストン１２のトップランド１２ａ及びピストンリング１２ｂとはクレビス部１１ｂを画定している。
【００２０】
ディーゼルエンジン１はまた、複数の気筒１１に対してそれらの底部側に配置されるクランクケース１５と、このクランクケース１５内のクランク室１５ａに配置されるクランクシャフト１６とを有する。クランクシャフト１６は、その長手方向に沿ったクランク軸線１６ａを中心に回転可能になっている。各ピストン１２は、コネクティングロッド１７を介してクランクシャフト１６に連結されている。ディーゼルエンジン１は、複数のピストン１２それぞれに対応する複数のコネクティングロッド１７を有する。かかるディーゼルエンジン１において、各ピストン１２の往復運動がクランクシャフト１６の回転運動に変換される。
【００２１】
吸気経路２は、複数の気筒１１にそれぞれ対応する複数の吸気側分岐管２ａを有するインテークマニホールドを備える。なお、図１においては、１つの吸気側分岐管２ａの断面のみを模式的に示す。吸気経路２は、吸気側分岐管２ａに対して空気の流れ（矢印Ｆ１により示す）の上流側に位置する吸気側コレクタ２ｂをさらに備える。吸気経路２を通る空気は、吸気側コレクタ２ｂを通過した後に、複数の吸気側分岐管２ａに分配される。インテークマニホールドは、吸気経路２の長手方向の一端側に配置される。吸気経路２、特に、吸気側分岐管２ａの長手方向の一端が、吸気ポート１８を介してディーゼルエンジン１のシリンダヘッド１３の吸気開口１３ａに接続され、空気は吸気経路２から吸気ポート１８を通って燃焼室１４に送られる。
【００２２】
排気経路３は、複数の気筒１１にそれぞれ対応する複数の排気側分岐管３ａを有するエキゾーストマニホールドを備える。なお、図１においては、１つの排気側分岐管３ａの断面のみを模式的に示す。排気経路３は、排気側分岐管３ａに対して排出ガスの流れ（矢印Ｆ２により示す）下流側に位置する排気側コレクタ３ｂをさらに備える。排気経路３を通る排出ガスは、複数の排気側分岐管３ａを通過した後に、排気側コレクタ３ｂに集約される。エキゾーストマニホールドは、排気経路３の長手方向の一端側に配置される。排気経路３、特に、排気側分岐管３ａの長手方向の一端は、排気ポート１９を介してシリンダヘッド１３の排気開口１３ｂに接続され、排出ガスは燃焼室１４から排気ポート１９を通って排気経路３に送られる。排気経路３の長手方向の他端側にマフラー（図示せず）が配置され、かかるマフラーのテールパイプ部（図示せず）は排気経路３の長手方向の他端に位置する。詳細は後述するが、浄化装置４は、排気経路３の長手方向の中間部に配置される。
【００２３】
ディーゼルエンジン１は、各気筒１１の吸気ポート１８に配置される吸気バルブ２０ａを有する吸気バルブ可変動機構２０と、各気筒１１の排気ポート１９に配置される排気バルブ２１ａを有する排気バルブ可変動機構２１とを含む。
【００２４】
吸気バルブ可変動機構２０は、吸気バルブ２０ａを、空気を通過可能とするように吸気ポート１８を開いた開放状態と、空気の通過を遮断するように吸気ポート１８を閉じた閉鎖状態との間でリフト移動させるように構成されている。吸気バルブ可変動機構２０は、吸気バルブ２０ａのリフト量を調節可能するように回転移動するカム（図示せず）を有する。一例として、吸気バルブ可変動機構２０はソレノイド方式とすることができ、この場合、カムは吸気バルブ２０ａの開閉に用いる油圧を制御することに用いられる。別の一例として、吸気バルブ可変動機構２０は、カムの回転移動により生じる力を吸気バルブ２０ａに伝えることによって、吸気バルブ２０ａを開閉させるように構成されてもよい。
【００２５】
排気バルブ可変動機構２１は、排気バルブ２１ａを、排出ガスを通過可能とするように排気ポート１９を開いた開放状態と、排出ガスの通過を遮断するように排気ポート１９を閉じた閉鎖状態との間でリフト移動させるように構成されている。排気バルブ可変動機構２１は、排気バルブ２１ａのリフト量を調節するように回転移動するカム（図示せず）を有する。一例として、排気バルブ可変動機構２１もまたソレノイド方式とすることができ、この場合、カムは排気バルブ２１ａの開閉に用いる油圧を制御することに用いられる。別の一例として、排気バルブ可変動機構２１は、カムの回転移動により生じる力を排気バルブ２１ａに伝えることによって、排気バルブ２１ａを開閉させるように構成されてもよい。
【００２６】
ディーゼルエンジン１は、各気筒１１の燃焼室１４内に燃料を直接噴射可能とするディーゼル式のインジェクタ２２を有する。インジェクタ２２はシリンダヘッド１３に取り付けられる。特に、インジェクタ２２は、吸気ポート１８に対して気筒１１の外周側に配置されるとよい。さらに、吸気経路２の長手方向の中間にはスロットルバルブ２３が配置されている。スロットルバルブ２３は、吸気経路２から吸気ポート１８を通って燃焼室１４に送られる空気の流量を調節可能とする。
【００２７】
ディーゼルエンジン１は、吸気経路２を通過する空気の圧力を増加させるように構成される過給機２４をさらに有する。本実施形態では、過給機２４は、排気経路３を通過する排出ガスの流れを利用して駆動するようになっている。しかしながら、過給機は、ディーゼルエンジンの出力、電動機等を利用して駆動するようになっていてもよい。
【００２８】
本実施形態のようにディーゼルエンジン１が４ストローク方式である場合、１回の燃焼サイクルにおいて、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程がかかる順番にて行われる。１回の燃焼サイクルにおいて、クランクシャフト１６は２回転する。そのため、１回の燃焼サイクルにおいて、クランク角は原則的には７２０°変化し、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、及び排気行程のそれぞれにおいて、クランク角は原則的には１８０°変化する。
【００２９】
［浄化装置の詳細について］
図１を参照して浄化装置４の詳細について説明する。浄化装置４は、上述した酸化触媒４１及びフィルタ４２を収容する浄化ケース４３を有する。かかる浄化ケース４３が排気経路３の中間部に配置される。また、酸化触媒４１は、排出ガス流の上流側及び下流側それぞれで開口する上流側及び下流側開口部４１ａ，４１ｂを有する。酸化触媒４１とフィルタ４２とは排出ガス流の方向にて互いに間隔を空けて配置されるとよい。
【００３０】
浄化装置４において、未燃混合気が、酸化触媒４１の上流側開口部４１ａに吹き付けられ、未燃混合気と酸化触媒４１との接触によって酸化反応が生ずる。この酸化反応の熱によって酸化触媒４１を通過するガスの温度が上昇し、さらに、温度上昇したガスが酸化触媒４１の下流側開口部４１ｂからフィルタ４２に送られる。かかるガスがフィルタ４２に到達したとき、ガスの温度は、フィルタ４２に堆積された粒子状物質、特に、スートを燃焼可能とする温度になっていると好ましい。例えば、フィルタ４２に到達したガスの温度は約６００℃〜約６５０℃であると好ましい。温度上昇したガスによって粒子状物質、特に、スートが燃焼除去され、これによって、フィルタ４２が再生されることとなる。
【００３１】
［制御装置の詳細について］
図１及び図２を参照して制御装置５の詳細について説明する。制御装置５は、ディーゼルエンジン１を制御可能な制御ユニットであるＥＣＵ（EngineControlUnit）５１を有する。特に、図示はしないが、ＥＣＵ５１は、ＣＰＵ（CentralProcessingUnit）、ＲＡＭ（RandomAccessMemory）、ＲＯＭ（ReadOnlyMemory）、フラッシュメモリ、入力インターフェース、出力インターフェース等の電子部品、かかる電子部品等を配置した電気回路等を含むとよい。
【００３２】
制御装置５は、ドライバのアクセルペダル６の踏込量（以下、「アクセル開度」という）を検出可能なアクセル開度センサ５２を有する。本実施形態では、アクセル開度センサ５２がアクセル開度検出部となっている。
【００３３】
制御装置５は、クランクシャフト１６のクランク角を検出可能なクランク角センサ５３とを有する。クランク角センサ５３は、クランクシャフト１６のクランク回転速度、すなわち、ディーゼルエンジン１のエンジン回転速度もまた検出できる。本実施形態では、クランク角センサ５３が回転速度検出部となっている。
【００３４】
制御装置５は、車速を検出可能な車速センサ５４と、ディーゼルエンジン１の冷却水の温度を検出可能な水温センサ５５とを有する。水温センサ５５は、例えば、シリンダヘッド１３に設けられるウォータージャケット（図示せず）に取り付けられるとよい。
【００３５】
制御装置５はまた、スロットルバルブ２３を通過する直前の空気の流量を検出可能なエアマスフローセンサ５６と、スロットルバルブ２３の開閉量を検出可能なスロットル開度センサ５７とを有する。エアマスフローセンサ５６は、吸気経路２上にてスロットルバルブ２３に対して空気の流れの上流側に位置する。
【００３６】
制御装置５は、吸気経路２の吸気側分岐管２ａを通過する空気の圧力及び温度をそれぞれ検出可能な吸気圧力センサ５８及び吸気温度センサ５９を有する。吸気圧力センサ５８及び吸気温度センサ５９は、各吸気側分岐管２ａに配置される。
【００３７】
制御装置５はまた、吸気バルブ可変動機構２０のカム角（以下、「吸気側カム角」という）を検出可能な吸気側カム角センサ６０と、排気バルブ可変動機構２１のカム角（以下、「排気側カム角」という）を検出可能な排気側カム角センサ６１とを有する。
【００３８】
制御装置５は、排気ポート１９及び酸化触媒４１間を通過する排出ガスの温度を検出可能な排気温度センサ６２を有する。排気温度センサ６２は、排気経路３における排気ポート１９及び酸化触媒４１間の領域に配置される。制御装置５は、酸化触媒４１及びフィルタ４２間を通過する排出ガスの温度を検出可能なフィルタ温度センサ６３を有する。フィルタ温度センサ６３は、浄化ケース４３内の酸化触媒４１及びフィルタ４２間の領域に配置される。なお、フィルタ温度センサ６３はフィルタ４２に取り付けられてもよい。制御装置５はまた、フィルタ４２を通過する前後の排出ガスの圧力差を検出可能なフィルタ差圧センサ６４を有する。
【００３９】
かかる制御装置５は、ディーゼルエンジン１において、内部ＥＧＲによって排出ガスを各気筒１１の燃焼室１４内に再導入可能とするように構成されている。しかしながら、ディーゼルエンジンが、排気経路上の排出ガスを吸気経路に送ることを可能に構成された外部ＥＧＲ装置を有する場合、制御装置は、外部ＥＧＲ装置によって、排気経路上の排出ガスを、吸気経路を通って各気筒の燃焼室内に再導入可能とするように構成されるとよい。
【００４０】
［ＥＣＵの詳細について］
図１及び図２を参照してＥＣＵ５１の詳細について説明する。ＥＣＵ５１は、吸気バルブ可変動機構２０と、排気バルブ可変動機構２１と、インジェクタ２２と、スロットルバルブ２３とに電気的に接続されている。ＥＣＵ５１は、アクセル開度センサ５２と、クランク角センサ５３と、車速センサ５４と、水温センサ５５と、エアマスフローセンサ５６と、スロットル開度センサ５７と、吸気圧力センサ５８と、吸気温度センサ５９と、吸気側カム角センサ６０と、排気側カム角センサ６１と、排気温度センサ６２と、フィルタ温度センサ６３と、フィルタ差圧センサ６４とに電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ５１は、後述する各種マップ、各種計算式等を格納する格納部５１ａと、後述する各種検出値、各種算出値、各種推定値、各種閾値等を記憶可能とする記憶部５１ｂとを有する。格納部５１ａはＲＯＭ等であるとよく、記憶部５１ｂはＲＡＭ等であるとよい。
【００４１】
ＥＣＵ５１は、ディーゼルエンジン１に対するトルクベース制御を実行するトルクベース制御部７１と、少なくとも１つの気筒１１に対する気筒休止制御を実行する気筒休止制御部７２と、少なくとも１つの気筒１１に対する燃料カット制御を実行する燃料カット制御部７３とを有する。ＥＣＵ５１はまた、少なくとも１つの気筒１１に対する掃気、特に、内部ＥＧＲ（ExhaustGasRecirculation）にて再導入される排出ガスの掃気を行う必要があるか否かを判定する掃気判定部７４と、少なくとも１つの気筒１１に対する掃気制御を実行する掃気制御部７５とを有する。さらに、ＥＣＵ５１は、フィルタ４２を再生する必要があるか否かを判定する第１判定部７６と、少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行する再生制御部７７と、フィルタ再生制御を継続する必要があるか否かを判定する第２判定部７８とを有する。
【００４２】
［トルクベース制御部、気筒休止制御部、及び燃料カット制御部の詳細について］
図２を参照してトルクベース制御部７１、気筒休止制御部７２、及び燃料カット制御部７３の詳細について説明する。トルクベース制御部７１により実行されるトルクベース制御においては、ディーゼルエンジン１が車両の運転状態に応じた目標トルクを出力するように制御される。特に、トルクベース制御においては、トルクベース制御部７１が、吸気バルブ可変動機構２０、排気バルブ可変動機構２１、インジェクタ２２、スロットルバルブ２３等を制御する。原則的に、トルクベース制御においては、各気筒１１にて通常の燃焼行程、排気行程、吸気行程、及び圧縮行程が行われる。
【００４３】
気筒休止制御部７２により実行される気筒休止制御においては、複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態となるように制御される。休止状態の気筒１１では、吸気バルブ２０ａが閉じ、排気バルブ２１ａが閉じ、インジェクタ２２からの燃料供給が停止され、かつ燃焼室１４内での圧縮着火が生じないようになっている。なお、休止状態の気筒においては、少なくとも排気バルブ２１ａが閉じていればよい。また、気筒休止制御はトルクベース制御と同時に実行可能である。特に、気筒休止制御は、低負荷運転時、アイドリング時等に実行されるとよい。
【００４４】
燃料カット制御部７３による燃料カット制御においては、複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１にてインジェクタ２２からの燃料噴射が停止される。
【００４５】
［掃気判定部の詳細について］
図３、図４（ａ）、及び図４（ｂ）を参照して掃気判定部７４の詳細について説明する。図３に示すように、掃気判定部７４は、ディーゼルエンジン１のエンジン負荷（％）を算出する負荷算出部７４ａを有する。例えば、エンジン負荷の算出においては、アクセル開度センサ５２により得られるアクセル開度の検出値（以下、単に「アクセル開度の検出値」という）と、クランク角センサ５３により得られるエンジン回転速度の検出値（以下、単に「エンジン回転速度の検出値」という）ωとが少なくとも用いられるとよい。図３、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示すように、掃気判定部７４は、中高負荷状態を判定するための中高負荷範囲Ｗ１と、低負荷状態を判定するための低負荷範囲Ｗ２とを、ディーゼルエンジン１の回転速度と、ディーゼルエンジン１の負荷に基づいて設定する負荷条件設定部７４ｂを有する。中高負荷範囲Ｗ１は、低負荷範囲Ｗ２よりも高い負荷の範囲に位置し、中高負荷範囲Ｗ１と低負荷範囲Ｗ２とは互いに隣接する。
【００４６】
負荷条件設定部７４ｂは、水温センサ５５から得られるエンジン水温の検出値（以下、単に「エンジン水温の検出値」という）が上昇するに従って、中高負荷範囲Ｗ１が小さくなり、かつ低負荷範囲Ｗ２が大きくなるように構成されている。このとき、中高負荷範囲Ｗ１と低負荷範囲Ｗ２との境界Ｅが、エンジン負荷の高い側に移動するとよい。なお、一例として、図４（ａ）における中高負荷範囲Ｗ１及び低負荷範囲Ｗ２は、エンジン水温の検出値が６０℃以上かつ８０℃以下の中レベルにある場合に設定されるものとし、かつ図４（ｂ）における中高負荷範囲Ｗ１及び低負荷範囲Ｗ２は、エンジン水温の検出値が８０℃よりも大きな場合に設定されるものとする。
【００４７】
再び図３に示すように、掃気判定部７４は、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあるか、又は低負荷状態にあるかを判定する負荷判定部７４ｃを有する。負荷判定部７４ｃは、エンジン回転速度の検出値ωと、負荷算出部７４ａにより得られるエンジン負荷の算出値（以下、単に「エンジン負荷の算出値」という）Ｎとに基づいて定められるエンジン負荷状態が中高負荷範囲Ｗ１にある場合に、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあると判定する。その一方で、負荷判定部７４ｃは、エンジン負荷状態が低負荷範囲Ｗ２にある場合に、ディーゼルエンジン１が低負荷状態にあると判定する。例えば、負荷判定部７４ｃは、エンジン負荷状態が中高負荷範囲Ｗ１にない場合に、エンジン負荷状態が低負荷範囲Ｗ２にあると判定することができる。
【００４８】
掃気判定部７４は、後述するようにフィルタ再生制御を実行指示するための条件が満たされた状態において、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあると負荷判定部７４ｃが判定した場合に、少なくとも１つの気筒１１に対する掃気制御を実行指示する掃気指示部７４ｄを有する。このような掃気指示部７４ｄが掃気制御を実行指示した場合に、ディーゼルエンジン１がトルクベース制御モードから掃気制御モードに移行して、掃気制御部７５が、少なくとも１つの気筒１１に対する掃気制御を実行する。その一方で、掃気指示部７４ｄは、後述するようにフィルタ再生制御を実行指示するための条件が満たされた状態において、ディーゼルエンジン１が低負荷状態にあると負荷判定部７４ｃが判定した場合には、掃気制御を実行指示しない。
【００４９】
［掃気制御部の詳細について］
図５を参照して掃気制御部７５の詳細について説明する。掃気制御部７５は、少なくとも１燃焼サイクル、少なくとも１つの気筒１１の燃焼室１４に対する吸気及び排気を行う一方で、この燃焼室１４への燃料供給を行わないように掃気制御を実行する。
【００５０】
掃気制御モードの実行期間は、ディーゼルエンジン１及び浄化装置４の状態に応じて定められるとよい。特に、掃気制御モードの実行期間は、ディーゼルエンジン１及び浄化装置４の状態に応じて変更可能であるとよい。例えば、掃気制御モードの実行期間は、フィルタ温度センサ６３から得られるフィルタ温度の検出値（以下、単に「フィルタ温度の検出値」という）がフィルタ４２を再生するための適切な温度となるまでの時間とすることができる。例えば、フィルタ４２を再生するための適切な温度は約６００℃〜約６５０℃とすることができる。また、掃気制御モードの実行期間は、できるだけ短くする観点においては、１燃焼サイクルであるとよいが、これに限定されず、十分な掃気を行う観点においては、２燃焼サイクル以上とすることもできる。しかしながら、掃気制御モードの実行期間は予め設定することもできる。
【００５１】
かかる掃気制御部７５は、掃気制御モードにてスロットルバルブ２３を制御可能とする掃気用スロットル制御部７５ａと、掃気制御モードにて吸気バルブ可変動機構２０を制御可能とする掃気用吸気制御部７５ｂと、掃気制御モードにて排気バルブ可変動機構２１を制御可能とする掃気用排気制御部７５ｃと、掃気制御モードにてインジェクタ２２を制御可能とする掃気用インジェクタ制御部７５ｄとを有する。
【００５２】
掃気用スロットル制御部７５ａは、掃気制御モードにおいて、掃気に適するように調節された流量の空気を気筒１１の燃焼室１４に送るべく、スロットルバルブ２３のスロットル開度を調節する。かかるスロットル開度の調節は、エアマスフローセンサ５６により得られる空気の流量の検出値（以下、「吸気流量の検出値」という）と、スロットル開度センサ５７により得られるスロットル開度の検出値（以下、「スロットル開度の検出値」という）とに基づいて行われるとよい。
【００５３】
掃気用吸気制御部７５ｂは、掃気制御モードの吸気行程にて、吸気バルブ２０ａを開くように吸気バルブ可変動機構２０を制御する。このときの吸気バルブ２０ａのリフト量、作用角、及び開閉タイミングは、掃気に適するように調節された流量の空気を気筒１１の燃焼室１４に送るべく制御されるとよい。
【００５４】
掃気用排気制御部７５ｃは、掃気制御モードの排気行程にて、排気バルブ２１ａを開くように排気バルブ可変動機構２１を制御する。このときの排気バルブ２１ａのリフト量、作用角、及び開閉タイミングは、掃気に適するように予め調節された流量の排出ガスを気筒１１の燃焼室１４から排気経路３に送るべく制御されるとよい。
【００５５】
掃気用インジェクタ制御部７５ｄは、掃気制御モードにて、気筒１１の燃焼室１４への燃料の供給を停止するようにインジェクタ２２を制御する。なお、掃気制御モードにおいては、燃焼室１４内での圧縮着火は発生しないようになっている。
【００５６】
［第１判定部の詳細について］
図６を参照して第１判定部７６の詳細について説明する。第１判定部７６は、ドライバ要求トルクを算出するドライバ要求トルク算出部７６ａを有する。具体的には、ドライバ要求トルク算出部７６ａは、アクセル開度の検出値に応じたドライバ要求トルクを算出する。特に、ドライバ要求トルク算出部７６ａは、予め設定されたドライバ要求トルクマップ又は計算式に基づいて、アクセル開度の検出値に応じたドライバ要求トルクを算出するとよい。
【００５７】
第１判定部７６は、ドライバ要求トルク算出部７６ａから得られるドライバ要求トルクの算出値（以下、単に「ドライバ要求トルクの算出値」という）Ｄに基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定する減速判定部７６ｂを有する。一例として、減速判定部７６ｂは、ドライバ要求トルクの算出値Ｄが０Ｎ・ｍである場合に、車両が減速状態にあると判定するとよい。別の一例として、減速判定部７６ｂは、ドライバ要求トルクの算出値Ｄの単位時間当たりの変化量ΔＤが予め設定された変化量の閾値ΔＤ０以上であった場合に、車両が減速状態にあると判定するとよい。さらに、減速判定部７６ｂは、ドライバ要求トルクの算出値Ｄと、エンジン回転速度の検出値ω、車速センサ５４から得られる車速の検出値、及びエンジン水温の検出値のうち少なくとも１つとに基づいて、車両が減速状態にあるか否かを判定してもよい。
【００５８】
第１判定部７６は、判定トルクを算出する判定トルク算出部７６ｃを有する。本実施形態において、判定トルクは、車両がドライバ要求トルクに応じたディーゼルエンジン１からのトルク出力を得る必要があるか否かを判定するためのトルクとして定義する。判定トルク算出部７６ｃは、予め設定された判定トルクマップ又は計算式に基づいて、アクセル開度の検出値と、エンジン回転速度の検出値ωとに応じた判定トルクを算出するとよい。
【００５９】
第１判定部７６は、車両が減速状態にあると減速判定部７６ｂが判定した場合に、ドライバ要求トルクの算出値Ｄが判定トルク算出部７６ｃにより得られる判定トルクの算出値（以下、単に「判定トルクの算出値」という）Ｊよりも小さいか否かを判定するトルク判定部７６ｄを有する。さらに、第１判定部７６は、複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にあるか否かを判定する気筒休止判定部７６ｅを有する。気筒休止判定部７６ｅは、エンジン回転速度の検出値ωと、吸気側カム角センサ６０から得られる吸気側カム角の検出値（以下、単に「吸気側カム角の検出値」という）、及び排気側カム角センサ６１から得られる排気側カム角の検出値以下、単に「排気側カム角の検出値」という）の少なくとも一方とに基づいて、複数の気筒１１のいずれが休止状態にあるかを判定する。
【００６０】
例えば、気筒休止判定部７６ｅは、エンジン回転速度の検出値ωの変化量Δωが予め設定されたエンジン回転速度の変化量の閾値Δω０以上であった場合に、少なくとも１つの気筒１１が休止状態にあると判定するとよい。さらに、気筒休止判定部７６ｅは、このような変化量Δωに基づく判定に加えて、吸気側カム角の検出値に基づいて吸気バルブ２０ａの閉鎖位置を判定すること、及び排気側カム角の検出値に基づいて排気バルブ２１ａの閉鎖位置を判定することの少なくとも一方によって、複数の気筒１１のいずれが休止状態にあるかを判定するとよい。
【００６１】
第１判定部７６は、フィルタ４２におけるスートの堆積量を推定するスート堆積量推定部７６ｆを有する。スート堆積量推定部７６ｆは、予め作成されたスート堆積量マップ又は計算式に基づいて、車両の運転条件、特に、ディーゼルエンジン１の運転条件とこの運転条件の継続時間とに応じたスート堆積量を推定するとよい。例えば、スート堆積量マップ又は計算式は、車両の運転条件、特に、ディーゼルエンジン１の各種運転条件、エンジン水温、車両外部の大気圧等の環境要因等に応じて予め実験等により求めた単位時間当たりのスート堆積量等を用いて作成されるとよい。なお、スート堆積量推定部７６ｆは、予め作成されたスート堆積用マップ又は計算式に基づいて、フィルタ差圧センサ６４から得られた排出ガス圧力差の検出値に応じたスート堆積量を推定してもよい。
【００６２】
第１判定部７６は、フィルタ４２を再生する必要があるか否かを判定する再生判定部７６ｇを有する。具体的には、再生判定部７６ｇは、スート堆積量推定部７６ｆにより得られたスート堆積量の推定値（以下、単に「スート堆積量の推定値」という）Ｃが所定のスート堆積量の閾値Ｃ０以上であるかを判定するとよい。スート堆積量の閾値Ｃ０は、実験等により得られたスート堆積量の実測値、フィルタ４２を通って車両外部に放出することを許容される粒子状物質の基準量、車両の運転条件、ディーゼルエンジン１の運転条件等に基づいて予め定められるとよい。
【００６３】
なお、再生判定部７６ｇは、車両が減速状態にあると減速判定部７６ｂが判定した場合に、フィルタ４２を再生する必要があるか否かを判定してもよい。また、再生判定部７６ｇは、車両が減速状態にあると減速判定部７６ｂが判定し、かつドライバ要求トルクの算出値Ｄが判定トルクの算出値Ｊよりも小さいとトルク判定部７６ｄが判定した場合に、フィルタ４２を再生する必要があるか否かを判定してもよい。
【００６４】
第１判定部７６は、車両が減速状態にあると減速判定部７６ｂが判定し、かつフィルタ４２を再生する必要があると再生判定部７６ｇが判定した場合に、少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示する再生指示部７６ｈを有する。特に、再生指示部７６ｈは、車両が減速状態にあると減速判定部７６ｂが判定し、ドライバ要求トルクの算出値Ｄが判定トルクの算出値Ｊよりも小さいとトルク判定部７６ｄが判定し、かつフィルタ４２を再生する必要があると再生判定部７６ｇが判定した場合に、少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示するとよい。
【００６５】
さらに、再生指示部７６ｈは、このようにフィルタ再生制御を実行指示するための条件が満たされた状態において、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあると掃気判定部７４の負荷判定部７４ｃが判定した場合、少なくとも１燃料サイクル実行される掃気制御部７５の掃気制御が完了した後、フィルタ再生制御を実行指示するとよい。この場合、ディーゼルエンジン１がトルクベース制御モードから掃気制御モードを経てフィルタ再生制御モードに移行して、再生制御部７７が、少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行する。
【００６６】
その一方で、再生指示部７６ｈは、フィルタ再生制御を実行指示するための条件が満たされた状態において、ディーゼルエンジン１が低負荷状態にあると掃気判定部７４の負荷判定部７４ｃが判定した場合、直ちに、フィルタ再生制御を実行指示するとよい。この場合、掃気判定部７４の掃気指示部７４ｄが掃気制御を実行指示せず、かつ掃気制御部７５が掃気制御を実行しない。そのため、ディーゼルエンジン１がトルクベース制御モードからフィルタ再生制御モードに直接移行して、再生制御部７７が、少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行する。
【００６７】
かかる再生指示部７６ｈにおけるフィルタ再生制御の実行指示について、少なくとも１つの気筒１１が休止状態にあると気筒休止判定部７６ｅが判定した場合には、再生指示部７６ｈは、休止状態にあった少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示せず、かつ複数の気筒１１のうち非休止状態にあった残りの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示する。その一方で、少なくとも１つの気筒１１が休止状態にないと気筒休止判定部７６ｅが判定した場合、すなわち、全ての気筒１１が非休止状態にあると気筒休止判定部７６ｅが判定した場合、再生指示部７６ｈは、非休止状態にあった全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示する。しかしながら、再生指示部７６ｈにおけるフィルタ再生制御の実行指示については、気筒休止判定部７６ｅの判定が行われず、全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御の実行指示が成されてもよい。なお、掃気指示部７４ｄにて掃気制御を実行指示される気筒１１もまた、このように再生指示部７６ｈにてフィルタ再生制御を実行指示される気筒１１と同様に定められる。
【００６８】
第１判定部７６は、フィルタ再生制御を継続する必要がないと再生判定部７６ｇが判定した場合に、少なくとも１つの気筒１１に対する燃料カット制御を実行指示する第１燃料カット指示部７６ｉをさらに有する。かかる第１燃料カット指示部７６ｉが燃料カット制御を実行指示した場合に、ディーゼルエンジン１がトルクベース制御モードから燃料カット制御モードに移行し、さらに、燃料カット制御部７３が、少なくとも１つの気筒１１に対する燃料カット制御を実行する。なお、第１燃料カット指示部７６ｉは、フィルタ再生制御を継続する必要がないと再生判定部７６ｇが判定した場合に、全ての気筒１１に対する燃料カット制御を実行指示してもよい。
【００６９】
［再生制御部について］
図７を参照して再生制御部７７について説明する。再生制御部７７は、フィルタ再生制御モードにてスロットルバルブ２３を制御可能とする再生用スロットル制御部７７ａと、フィルタ再生制御モードにて吸気バルブ可変動機構２０を制御可能とする再生用吸気制御部７７ｂと、フィルタ再生制御モードにて排気バルブ可変動機構２１を制御可能とする再生用排気制御部７７ｃと、フィルタ再生制御モードにてインジェクタ２２を制御可能とする再生用インジェクタ制御部７７ｄとを有する。
【００７０】
再生用スロットル制御部７７ａは、フィルタ再生制御モードにて、未燃混合気を生成するための空気を気筒１１の燃焼室１４に送るべく、スロットルバルブ２３のスロットル開度を調節する。かかるスロットル開度の調節は、吸気流量の検出値と、スロットル開度の検出値とに基づいて行われるとよい。
【００７１】
再生用吸気制御部７７ｂは、フィルタ再生制御モードにて、吸気バルブ２０ａを開くか又は吸気バルブ２０ａを開いた状態を維持するように吸気バルブ可変動機構２０を制御する。吸気バルブ２０ａが開いた状態で、未燃混合気を生成するための空気が、吸気経路２から吸気ポート１８を通って燃焼室１４内に送られる。なお、再生用吸気制御部７７ｂは、吸気側カム角の検出値に基づく吸気バルブ２０ａの位置を基準として、吸気バルブ可変動機構２０を制御するとよい。
【００７２】
再生用排気制御部７７ｃは、フィルタ再生制御モードにて、排気バルブ２１ａを閉じるか又は排気バルブ２１ａを閉じた状態を維持するように排気バルブ可変動機構２１を制御する。排気バルブ２１ａが閉じた状態では、未燃混合気を生成するために用いられる燃料及び空気を燃焼室１４内に充填することができる。再生用排気制御部７７ｃはまた、フィルタ４２を再生することに適した均質な未燃混合気が燃焼室１４内にて生成された状態で、排気バルブ２１ａを開くように排気バルブ可変動機構２１を制御する。このように排気バルブ２１ａを開くことによって、未燃混合気が、燃焼室１４から排気ポート１９を通って酸化触媒４１に送られることとなる。再生用排気制御部７７ｃは、排気側カム角の検出値に基づく排気バルブ２１ａの位置を基準として、排気バルブ可変動機構２１を制御するとよい。
【００７３】
再生用インジェクタ制御部７７ｄは、フィルタ再生制御モードにて、燃焼室１４内への燃料の供給を開始するか又は燃焼室１４内への燃料の供給を継続するようにインジェクタ２２を制御することができる。再生用インジェクタ制御部７７ｄは、フィルタ４２を再生することに適した未燃混合気を生成するための適切な量の燃料が燃焼室１４内に供給されたときに燃焼室１４内への燃料の供給を停止するようにインジェクタ２２を制御する。再生用インジェクタ制御部７７ｄは、燃料噴射の開始から停止までの間に燃料を連続的又は間欠的に噴射するようにインジェクタ２２を制御する。特に、フィルタ再生制御モードにて、再生用インジェクタ制御部７７ｄは、気筒１１内のピストン１２が燃料の噴霧方向にてインジェクタ２２と気筒１１のライナ壁１１ａとの間に介在している期間で燃焼室１４内に燃料を供給するようにインジェクタ２２を制御するとよい。
【００７４】
このような再生制御部７７において、未燃混合気を、吸気バルブ２０ａ及び排気バルブ２１ａの両方を閉じ、かつ燃焼室１４内の燃焼を行わない状態の燃焼室１４内で所定の保持期間Ｑ保持し、その後、排気バルブ２１ａを開くことによって、均質な未燃混合気を燃焼室１４から排気ポート１９を通って酸化触媒４１に送ることができる。保持期間Ｑは、フィルタ４２を再生することに適した未燃混合気を生成可能とするように定められる。
【００７５】
さらに、保持期間Ｑは、クランク角の変化量Ｋ（°）に基づいて定めることができる。すなわち、保持期間Ｑは、クランク角の変化量Ｋ（°）が変化する時間とすることができる。保持期間Ｑを定めるクランク角の変化量Ｋは３６０°以上であるとよく、さらに、クランク角の変化量Ｋは７２０°以上であると好ましい。特に、保持期間Ｑを一定にする場合には、保持期間Ｑを定めるクランク角の変化量Ｋを、エンジン回転速度の検出値ωに応じて変更するとよい。例えば、エンジン回転速度の検出値ωが１０００ｒｐｍである場合、クランク角の変化量Ｋを７２０°に変更し、かつエンジン回転速度の検出値ωが３０００ｒｐｍである場合、クランク角の変化量Ｋを２１６０°に変更するとよい。
【００７６】
再生制御部７７において、特に、再生用スロットル制御部７７ａ及び再生用吸気制御部７７ｂは、それぞれ、気筒１１内での圧縮着火の発生を防ぐようにスロットルバルブ２３及び吸気バルブ可変動機構２０を制御する。このようなスロットルバルブ２３及び吸気バルブ可変動機構２０の制御のために、再生用制御部７７は、気筒１１の圧縮上死点における未燃混合気の温度（Ｋ、絶対温度）を推定する再生用混合気温度推定部７７ｅを有する。さらに、再生用制御部７７は、フィルタ再生制御モードにて、燃焼室１４内にて必要とされる空気の量である要求吸気量（ｍ３、立法メートル）を算出する再生用吸気量算出部７７ｆを有する。要求吸気量は、気筒１１内での圧縮着火の発生を防ぐように吸気バルブ２０ａを閉じたときにおける気筒１１内の燃焼室の容積（ｍ３）に相当する。
【００７７】
再生用吸気量算出部７７ｆにより得られる要求吸気量の算出値（以下、単に「要求吸気量の算出値」という）Ｖ０は、再生用混合気温度推定部７７ｅにより推定される気筒１１の圧縮上死点における未燃混合気の温度の推定値Ｔｆを未燃混合気の自然着火温度の予測値Ｔｌｉｍ（Ｋ、絶対温度）よりも低くするように定められる。未燃混合気の自然着火絶対温度の予測値Ｔｌｉｍは、圧縮自着火の発生が予測される圧縮時の未燃混合気の温度（Ｋ、絶対温度）である。例えば、かかる予測値Ｔｌｉｍは、実験的、経験的、又は理論的に設定された値であるとよい。再生用吸気制御部７７ｂは、要求吸気量の算出値Ｖ０に基づいて、吸気バルブ２０ａのリフト量、作用角、及び開閉タイミングの少なくとも１つを制御する。さらに、再生用スロットル制御部７７ａ及び再生用吸気制御部７７ｂが、要求吸気量の算出値Ｖ０に基づいて、それぞれスロットルバルブ２３及び吸気バルブ可変動機構２０を制御してもよい。
【００７８】
このような未燃混合気の温度の推定値Ｔｆと、要求吸気量の算出値Ｖ０との関係は、次の（式１）により表すことができる。
【００７９】
Ｔｆ  ＝  Ｔ０・（Ｖ０／Ｖｆ）（ｋ−１）  ・・・  （式１）
【００８０】
（式１）において、Ｔ０は、吸気バルブ２０ａが閉じたときにおける気筒１１内の未燃混合気の温度（Ｋ、絶対温度）である。Ｖｆは、気筒１１内でピストン１２が上死点に位置しているときにおける気筒１１内の燃焼室１４の容積（ｍ３）である。ｋは比熱比である。空気の場合、ｋは１．４になる。
【００８１】
Ｔ０は、下記（式２）によって算出することができる。
【００８２】
Ｔ０  ＝  （Ａｅｘ・Ｂｅｘ・Ｔｅｘ＋Ａｉｎ・Ｂｉｎ・Ｔｉｎ）／２  ・・・  （式２）
【００８３】
（式２）において、Ｔｅｘは、内部ＥＧＲにより気筒１１内に再導入されるガス（以下、「内部ＥＧＲガス」という）のベース温度の検出値（Ｋ、絶対温度）である。内部ＥＧＲガスのベース温度の検出値は、排気温度センサ６２により得られる排気温度の検出値（Ｋ、絶対温度）に相当する。なお、掃気モードの終了後は吸気温度センサ５９にて得られるＴｉｎを使用してもよい。
【００８４】
Ａｅｘは、Ｔｅｘを補正するための補正係数である。Ａｅｘは、内部ＥＧＲガスの量が多くなるに従って大きくなる。Ａｅｘは、エンジン回転速度の検出値ωと、エンジン負荷の算出値Ｎとの関係から特定されるとよい。例えば、Ａｅｘを特定するために、マップ、特に、３次元マップが用いられるとよい。
【００８５】
Ｂｅｘは、Ｔｅｘを補正するための補正係数である。Ｂｅｘは、エンジン水温が低くなるに従って小さくなり、かつエンジン回転速度が低くなるに従って小さくなる。Ｂｅｘは、エンジン回転速度の検出値ωと、エンジン水温の検出値との関係から特定されるとよい。例えば、Ｂｅｘを特定するために、マップ、特に、３次元マップが用いられるとよい。
【００８６】
Ｔｉｎは、吸気ポート１８から気筒１１内に入る空気の温度（Ｋ、絶対温度）である。Ｔｉｎは、吸気温度センサ５９により得られる空気の温度の検出値に相当する。
【００８７】
Ａｉｎは、Ｔｉｎを補正するための補正係数である。Ａｉｎは、気筒１１内に入る空気の圧力が高くなるに従って大きくなり、かつエンジン回転数が高くなるに従って大きくなる。Ａｉｎは、エンジン回転速度の検出値ωと、吸気圧力センサ５８により得られる空気の圧力の検出値（以下、「吸気圧力の検出値」という）との関係から特定されるとよい。例えば、Ａｉｎを特定するために、マップ、特に、３次元マップが用いられるとよい。
【００８８】
Ｂｉｎは、Ｔｉｎを補正するための補正係数である。Ｂｉｎは、気筒１１内に入る空気の圧力が高くなるに従って大きくなり、かつエンジン水温が高くなるに従って大きくなる。Ｂｉｎは、エンジン水温の検出値と、吸気圧力の検出値との関係から特定されるとよい。例えば、Ｂｉｎを特定するために、マップ、特に、３次元マップが用いられるとよい。
【００８９】
次に、Ｖ０は、下記（式３）によって算出することができる。
【００９０】
Ｖ０  ＝  Ｌｐ・Ｌｗ・Ｖｃｙｌ  ・・・  （式３）
【００９１】
（式３）において、Ｖｃｙｌは、吸気バルブ２０ａが閉じたときにおける気筒１１内の燃焼室１４の容積（ｍ３）である。Ｖｃｙｌは、吸気圧力の検出値と、吸気側カム角の検出値とに基づいて算出される。具体的には、吸気側カム角の検出値に基づいて定められる吸気バルブ２０ａの閉タイミングにおける吸気圧力の検出値に基づいて、気筒１１内に送られる空気の量を算出する。
【００９２】
Ｌｐは、Ｖｃｙｌを補正するための補正係数である。Ｌｐは、気筒１１内に入る空気の圧力が高くなるに従って大きくなる。また、Ｌｐは、エンジン回転数に応じて変化する。Ｌｐは、エンジン回転速度の検出値ωと、吸気圧力の検出値との関係から特定されるとよい。例えば、Ｌｐを特定するために、マップ、特に、３次元マップが用いられるとよい。
【００９３】
Ｌｗは、Ｖｃｙｌを補正するための補正係数である。Ｌｗは、エンジン水温及びエンジン回転数と、気筒１１内の圧力との関係に基づいて算出される。本実施形態では、Ｌｗは、エンジン水温が高くなるに従って大きくなり、かつエンジン回転数が高くなるに従って大きくなる。Ｌｗは、エンジン回転速度の検出値ωと、エンジン水温の検出値との関係から特定されるとよい。例えば、Ｌｗを特定するために、マップ、特に、３次元マップが用いられるとよい。
【００９４】
［第２判定部について］
図８を参照して第２判定部７８の詳細について説明する。第２判定部７８は、フィルタ再生制御モードにて、フィルタ４２におけるスートの燃焼量を推定するスート燃焼量推定部７８ａを有する。スート燃焼量推定部７８ａは、フィルタ４２に堆積したスートが燃焼するために要する時間、フィルタ温度の検出値等に基づいてスートの燃焼量を推定するとよい。第２判定部７８はまた、スート堆積量の推定値Ｃと、スート燃焼量推定部７８ａにより得られたスートの燃焼量の推定値Ｂとの比率であるスート燃焼比率を算出するスート燃焼比率算出部７８ｂを有する。
【００９５】
第２判定部７８は、フィルタ再生制御モードにて排気バルブ２１ａを開いた後に、フィルタ４２を再生する必要があるか否かを判定する再生継続判定部７８ｃを有する。具体的には、再生継続判定部７８ｃは、スート燃焼比率算出部７８ｂにより得られたスートの燃焼比率の算出値Ｒ（＝Ｂ／Ｃ）が所定のスート燃焼比率の閾値Ｒ０よりも小さいか否かを判定する。例えば、スート燃焼比率の閾値Ｒ０は９０％とすることができる。
【００９６】
第２判定部７８はまた、フィルタ４２の再生を継続する必要があると再生継続判定部７８ｃが判定した場合に、少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を再び実行指示する再生継続指示部７８ｄを有する。このような再生継続判定部７８ｃがフィルタ再生制御を実行指示した場合、ディーゼルエンジン１がフィルタ再生制御モードに維持され、さらに、再生制御部７７が、フィルタ再生制御を実行していた少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を再び実行する。
【００９７】
かかる再生継続指示部７８ｄにおけるフィルタ再生制御の実行指示については、少なくとも１つの気筒１１が休止状態にあると気筒休止判定部７６ｅが判定した場合には、再生継続指示部７８ｄは、休止状態にあった少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示せず、かつ複数の気筒１１のうち非休止状態にあった残りの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示する。その一方で、少なくとも１つの気筒１１が休止状態にないと気筒休止判定部７６ｅが判定した場合、すなわち、全ての気筒１１が非休止状態にあると気筒休止判定部７６ｅが判定した場合、再生継続指示部７８ｄは、非休止状態にあった全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示する。
【００９８】
第２判定部７８は、フィルタ再生制御を継続する必要がないと再生継続判定部７８ｃが判定した場合に、フィルタ再生制御を実行していた少なくとも１つの気筒１１に対する燃料カット制御を実行指示する第２燃料カット指示部７８ｅをさらに有する。かかる第２燃料カット指示部７８ｅが燃料カット制御を実行指示した場合に、ディーゼルエンジン１がフィルタ再生制御モードから燃料カット制御モードに移行し、さらに、燃料カット制御部７３が、少なくとも１つの気筒１１に対する燃料カット制御を実行する。なお、第２燃料カット指示部７８ｅは、フィルタ再生制御を継続する必要がないと再生継続判定部７８ｃが判定した場合に、全ての気筒１１に対する燃料カット制御を実行指示してもよい。
【００９９】
［浄化システムの制御の一例について］
図９を参照して本実施形態に係る浄化システムの制御の一例について説明する。最初に、ディーゼルエンジン１はトルクベース制御モードにある（ステップＳ１）。次に、車両が減速状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。車両が減速状態にない場合（ＮＯ）、トルクベース制御モードを維持する（ステップＳ１）。車両が減速状態にある場合（ＹＥＳ）、ドライバ要求トルクの算出値Ｄが判定トルクの算出値Ｊよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３）。ドライバ要求トルクの算出値Ｄが判定トルクの算出値Ｊ以上である場合（ＮＯ）、トルクベース制御モードを維持する（ステップＳ１）。ドライバ要求トルクの算出値Ｄが判定トルクの算出値Ｊよりも小さい場合（ＹＥＳ）、フィルタ４２を再生する必要があるか否かを判定する（ステップＳ４）。フィルタ４２を再生する必要がない場合（ＮＯ）、トルクベース制御モードから燃料カット制御モードに移行する（ステップＳ５）。
【０１００】
フィルタ４２を再生する必要がある場合（ＹＥＳ）、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にある場合（ＹＥＳ）、トルクベース制御モードから掃気制御モードに移行する（ステップＳ７）。
掃気制御モードの完了後、複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にあるか否かを判定する（ステップＳ８）。その一方で、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態になく低負荷状態にある場合（ＮＯ）、直ちに、複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にあるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【０１０１】
複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にない場合、すなわち、全ての気筒１１が非休止状態にある場合（ＮＯ）、非休止状態にあった全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示し、トルクベース制御モードからフィルタ再生制御モードに移行する（ステップＳ９）。全ての気筒１１において、所定の保持期間Ｑ、吸気バルブ２０ａ及び排気バルブ２１ａの両方を閉じ、かつ燃焼を行わない状態の燃焼室１４内で未燃混合気を保持する（ステップＳ１０）。未燃混合気を、排気ポート１９を通って酸化触媒４１に送るように排気バルブ２１ａを開く（ステップＳ１１）。未燃混合気を用いて酸化触媒４１の温度を上昇させることによって、フィルタ４２に堆積された粒子状物質を燃焼除去する（ステップＳ１２）。フィルタ４２の再生を継続する必要があるか否かを判定する（ステップＳ１３）。フィルタ４２の再生を継続する必要がある場合（ＹＥＳ）、非休止状態にあった全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を再び実行指示し、フィルタ再生制御モードを継続する（ステップＳ９）。フィルタ４２の再生を継続する必要がない場合（ＮＯ）、フィルタ再生制御モードから燃料カット制御モードに移行する（ステップＳ５）。
【０１０２】
その一方で、複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にある場合（ＹＥＳ）、休止状態にあった少なくとも１つの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行せず、複数の気筒１１のうち非休止状態にあった残りの気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示して、トルクベース制御モードからフィルタ再生制御モードに移行する（ステップＳ１４）。非休止状態にあった気筒１１において、所定の保持期間Ｑ、吸気バルブ２０ａ及び排気バルブ２１ａの両方を閉じ、かつ燃焼を行わない状態の燃焼室１４内で未燃混合気を保持する（ステップＳ１５）。未燃混合気を、排気ポート１９を通って酸化触媒４１に送るように排気バルブ２１ａを開く（ステップＳ１６）。未燃混合気を用いて酸化触媒４１の温度を上昇させることによって、フィルタ４２に堆積された粒子状物質を燃焼除去する（ステップＳ１７）。フィルタ４２の再生を継続する必要があるか否かを判定する（ステップＳ１８）。フィルタ４２の再生を継続する必要がある場合（ＹＥＳ）、非休止状態にあった気筒１１のみに対するフィルタ再生制御を再び実行指示し、フィルタ再生制御モードを継続する（ステップＳ１４）。フィルタ４２の再生を継続する必要がない場合（ＮＯ）、トルクベース制御モードから燃料カット制御モードに移行する（ステップＳ５）。
【０１０３】
ここで、図１０を参照して、中高負荷状態から減速した場合におけるトルクベース制御モード、掃気制御モード、及びフィルタ再生制御モードの動作の一例を説明する。トルクベース制御モードの１サイクル中において、吸気バルブ２０ａは、吸気行程で開き、かつ圧縮行程から排気行程までの間にて閉じられる。排気バルブ２１ａは、吸気行程から燃焼行程までの間にて閉じられ、かつ排気行程で開く。インジェクタ２２は、圧縮行程から燃焼行程までの間にて燃焼室１４内に燃料を供給する。燃焼行程にて燃焼室１４内での圧縮着火が生じる。
【０１０４】
次に、掃気制御モードにおいて、吸気バルブ２０ａは、吸気行程で開き、かつ圧縮行程から排気行程までの間にて閉じられる。排気バルブ２１ａは、吸気行程から燃焼行程までの間にて閉じられ、かつ排気行程で開く。インジェクタ２２は燃料を供給しない。燃焼室１４内での圧縮着火もまた生じない。
【０１０５】
さらに、フィルタ再生制御モードにおいて、吸気バルブ２０ａは、１回目の吸気行程で開き、かつそれに続く１回目の圧縮行程から２回目の排気行程までの間で閉じられる。このように吸気バルブ２０ａを開く期間は、燃焼室１４内での圧縮着火を防ぐように調節される。排気バルブ２１ａは、１回目の吸気行程から２回目の燃焼行程までの間で閉じられ、かつ２回目の排気行程で開く。インジェクタ２２は、１回目の圧縮行程から１回目の燃焼行程までの間で燃焼室１４内に燃料を供給する。特に、インジェクタ２２は、気筒１１内のピストン１２が燃料の噴霧方向にてインジェクタ２２と気筒１１のライナ壁１１ａとの間に介在している期間で燃焼室１４内に燃料を供給する。燃焼室１４内での圧縮着火は生じない。この場合、保持期間Ｑは、７２０°のクランク角の変化量Ｋに基づいて定められる。すなわち、保持期間Ｑは、クランク角が７２０°変化する時間となっている。
【０１０６】
なお、図１１に示すように、低負荷状態から減速した場合におけるトルクベース制御モード及びフィルタ再生制御モードの動作の一例は、掃気制御モードに移行しない点を除いて、中高負荷状態から減速した場合におけるトルクベース制御モード、掃気制御モード、及びフィルタ再生制御モードの動作の一例と同様である。
【０１０７】
以上、本実施形態に係る浄化システムにおいては、ディーゼルエンジン１が気筒１１内での燃焼を定常的に行う必要がない車両の減速状態にて、フィルタ再生制御が実行されるので、ディーゼルエンジン１からのトルク出力を得るために気筒１１内での燃焼を行う必要がある状況を避けながら、フィルタ４２に堆積されたスート等の粒子状物質を効率的に除去することができる。また、フィルタ再生制御モードにおいて、燃焼室１４内での圧縮着火を防ぐべく空気の流量を調節しながら空気を燃焼室１４に送るように吸気バルブ２０ａを制御するので、未燃混合気を確実に生成することができる。よって、フィルタ４２を効率的に再生することができる。ひいては、燃料の一部が燃焼することを防ぐことができるので、燃料の供給量を抑えることができ、その結果、燃費性能の低下を防ぐことができる。さらに、フィルタ再生制御モードにおいては、未燃混合気を生成するときに、気筒１１内のピストン１２が燃料の噴霧方向にてインジェクタ２２及び気筒１１のライナ壁１１ａの間に介在している期間にて燃焼室１４内に燃料を供給し、かつかかる未燃混合気が、吸気バルブ２０ａ及び排気バルブ２１ａの両方を閉じ、かつ燃焼を行わない状態の気筒１１の燃焼室１４内で所定の保持期間Ｑ保持されるので、ディーゼルエンジン１が低負荷状態にある場合であっても、気筒１１のライナ壁１１ａ、気筒１１内のピストン１２の頂部等に付着した未燃燃料を燃焼室１４内で十分に気化及び霧化できて、その結果、かかる未燃混合気を燃料室１４内にて均質にすることができる。また、オイル潤滑性能の低下を防止することができる。そして、均質な未燃混合気を、排出ガスの流れの上流側で開口する酸化触媒４１の上流側開口部４１ａ全体に吹き付けることができるので、酸化触媒４１全体にて酸化反応を生じさせることができ、その結果、酸化触媒４１全体を均一に温度上昇させることができる。よって、酸化触媒４１の局所的な温度上昇を防ぐことができ、これによって、酸化触媒４１の一部において溶損等の損傷が生じることを防止できる。さらには、酸化触媒４１全体にて炭化水素、一酸化炭素等の有害物質に対する酸化反応を生じさせることができるので、有害物質の排出を抑えることができる。ひいては、例えば、車両のディーゼルエンジン１の低負荷状態が市街地にて長時間継続される状況であっても、フィルタ再生を行うことができ、その結果、粒子状物質が過剰に堆積することを防止でき、さらには、車両の運転継続が困難になることを防ぐことができる。
【０１０８】
本実施形態に係る浄化システムは、燃焼室１４の圧縮上死点における未燃混合気の温度を推定する再生用混合気温度推定部７７ｅと、要求吸気量を算出する再生用吸気量算出部７７ｆとをさらに備え、要求吸気量は、再生用混合気温度推定部７７ｅにより推定される未燃混合気の温度の推定値Ｔｆを未燃混合気の自然着火温度の予測値Ｔｌｉｍよりも低くするように定められ、再生用吸気制御部７７ｂは、要求吸気量の算出値Ｖｏに基づいて、吸気バルブ２０ａのリフト量、作用角、及び開閉タイミングの少なくとも１つを制御するように構成されている。そのため、フィルタ再生制御モードにて燃焼室１４内での圧縮着火を防ぐように、燃焼室１４に入る空気の流量を適切に調節することができる。
【０１０９】
本実施形態に係る浄化システムは、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあるか、又は低負荷状態にあるかを判定する負荷判定部７４ｃと、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあると負荷判定部７４ｃが判定した場合に、再生指示部７６ｈが気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示する前に、気筒１１に対する掃気制御を実行指示する掃気指示部７４ｄとをさらに備え、再生指示部７６ｈは、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあると負荷判定部７４ｃが判定した場合、掃気制御を実行した後に、気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示し、かつディーゼルエンジン１が低負荷状態にあると負荷判定部７４ｃが判定した場合、掃気制御を実行せずに、気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示するように構成されている。かかる浄化システムにおいては、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態から減速によってフィルタ再生制御モードに移行する場合、燃焼室１４内の背圧が高いために、内部ＥＧＲ温度、並びにピストン１２、気筒１１のライナ壁１１ａ、及びシリンダヘッド１３の表面のような燃焼室１４の壁面の温度が高くなる。その結果、燃焼室１４内の温度が圧縮着火可能な温度に達するおそれがある。これに対して、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態からフィルタ再生制御モードに移行する前に掃気制御を実行するので、燃焼室１４内の温度が圧縮着火しないように十分に低下した状態で、フィルタ再生を行うことができる。その一方で、ディーゼルエンジン１が低負荷状態からフィルタ再生制御モードに移行する場合、掃気制御を実行せずにフィルタ再生制御モードに即座に移行することができる。よって、フィルタ４２を効率的に再生することができる。
【０１１０】
本実施形態に係る浄化システムは、中高負荷範囲Ｗ１及び低負荷範囲Ｗ２をエンジン回転速度及びエンジン負荷に基づいて設定する負荷条件設定部７４ｂをさらに備え、負荷判定部７４ｃは、エンジン回転速度の検出値ω及びエンジン負荷の算出値Ｎに基づいて定められるエンジン負荷状態が、負荷条件設定部７４ｂにて設定される中高負荷範囲Ｗ１内にある場合に、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあると判定し、かつエンジン負荷状態が負荷条件設定部７４ｂにて設定される低負荷範囲Ｗ２内にある場合に、ディーゼルエンジン１が低負荷状態にあると判定するように構成され、負荷条件設定部７４ｂは、エンジン水温が上昇するに従って、中高負荷範囲Ｗ１が小さくなり、かつ低負荷範囲Ｗ２が大きくなるように構成されている。そのため、ディーゼルエンジン１の中高負荷状態と低負荷状態とを適切に判定できるので、上述した掃気制御の必要性を的確に判定できる。よって、フィルタ４２を効率的に再生することができる。
【０１１１】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの浄化システムについて説明する。第２実施形態に係る浄化システムは、以下に述べる点を除いて第１実施形態に係る浄化システムと同様である。
【０１１２】
［第１及び第２判定部について］
図６及び図８を参照して本実施形態に係る第１及び第２判定部７６，７８について説明する。図６に示すように、第１判定部７６の再生指示部７６ｈは、複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にあると気筒休止判定部７６ｅが判定し、かつフィルタ４２を再生する必要があると再生判定部７６ｇが判定した状態で、全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示する。なお、第１判定部７６は、減速判定部７６ｂ及びトルク判定部７６ｄを第１実施形態に係る浄化システムから取り除いたものとすることができる。さらに、図８に示すように、第２判定部７８の再生継続指示部７８ｄにおけるフィルタ再生制御の実行指示については、全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示する。
【０１１３】
［浄化システムの制御の一例について］
図１２を参照して本実施形態に係る浄化システムの制御の一例について説明する。複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にない場合、すなわち、全ての気筒１１が非休止状態にある場合（ＮＯ）、ディーゼルエンジン１は、それまでの運転モードを継続する。複数の気筒１１のうち少なくとも１つの気筒１１が休止状態にある場合（ＹＥＳ）、フィルタ４２を再生する必要があるか否かを判定する（ステップＳ２２）。フィルタ４２を再生する必要がない場合（ＮＯ）、それまでの運転モードを継続する。
【０１１４】
フィルタ４２を再生する必要がある場合（ＹＥＳ）、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ディーゼルエンジン１が中高負荷状態にある場合（ＹＥＳ）、トルクベース制御モードから掃気制御モードに移行する（ステップＳ２４）。掃気制御モードの完了後、全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示し、フィルタ再生制御モードに移行する（ステップＳ２５）。その一方で、ディーゼルエンジン１が中高負荷状態になく低負荷状態にある場合（ＮＯ）、直ちに、全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を実行指示し、フィルタ再生制御モードに移行する（ステップＳ２５）。
【０１１５】
全ての気筒１１において、未燃混合気を、吸気バルブ２０ａ及び排気バルブ２１ａの両方を閉じ、かつ燃焼を行わない状態の燃焼室１４内で所定の期間Ｑ保持する（ステップＳ２６）。未燃混合気を、排気ポート１９を通って酸化触媒４１に送るように排気バルブ２１ａを開く（ステップＳ２７）。未燃混合気を用いて酸化触媒４１の温度を上昇させることによって、フィルタ４２に堆積された粒子状物質を燃焼除去する（ステップＳ２８）。フィルタ４２の再生を継続する必要があるか否かを判定する（ステップＳ２９）。フィルタ４２の再生を継続する必要がある場合（ＹＥＳ）、全ての気筒１１に対するフィルタ再生制御を再び実行指示し、フィルタ再生制御モードを継続する（ステップＳ２５）。フィルタ４２の再生を継続する必要がない場合（ＮＯ）、フィルタ再生制御モードからフィルタ再生制御を実行する前の運転モードに移行する。
【０１１６】
以上、本実施形態に係る浄化システムにおいては、第１実施形態に係る浄化システムと同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る直噴エンジンの浄化システムについて説明する。第３実施形態に係る浄化システムは、以下に述べる点を除いて第１又は第２実施形態に係る浄化システムと同様である。また、本実施形態に係る浄化システムは、直噴エンジンがＨＣＣＩ燃焼を行っている状態で、第１又は第２実施形態に係る浄化システムと同様の制御を行うようになっている。本実施形態に係る浄化システムの制御の一例もまた、第１又は第２実施形態に係る浄化システムの制御の一例と同様である。
【０１１８】
［直噴エンジンについて］
図１３を参照して、直噴エンジン１０１について説明する。なお、図１３においては、直噴エンジン１０１における１つの気筒１１の断面のみが模式的に示されている。本実施形態に係る浄化システムは直噴エンジン１０１を有していて、かかる直噴エンジン１０１は、ディーゼル式のインジェクタ２２の代わりに、直噴式のインジェクタ１０２を有する点を除いて、第１又は第２実施形態に係るディーゼルエンジン１と同様とする。このインジェクタ１０２は、気筒１１の燃焼室１４内に燃料を直接噴射するように構成されている。
【０１１９】
また、直噴エンジン１０１は、各気筒１１の燃焼室１４内で火花放電を可能とする点火プラグ１０３を有する。点火プラグ１０３はシリンダヘッド１３に取り付けられる。特に、点火プラグ１０３は、吸気及び排気ポート１８，１９間に位置するとよい。かかる直噴エンジン１０１は、各気筒１１の燃焼室１４内でＨＣＣＩ（Homogeneous-ChargeCompressionIgnition）燃焼を可能とするように構成されている。なお、直噴エンジンは、過給機を有さないように構成することもできる。
【０１２０】
［制御装置について］
特に図示はしないが、制御装置において、点火プラグ１０３はＥＣＵに接続されている。制御装置のＥＣＵの掃気制御部は、掃気制御モードにて点火プラグ１０３を点火させないように制御する掃気用点火制御部を有する。ＥＣＵの再生制御部は、フィルタ再生制御モードにて点火プラグ１０３を点火させないように制御する再生用点火制御部を有する。なお、トルクベース制御モードの１サイクル中において、吸気バルブ２０ａは、インジェクタ２２は、吸気行程から圧縮行程までの間にて燃焼室１４内に燃料を供給する。
【０１２１】
以上、本実施形態に係る浄化システムにおいては、第１又は第２実施形態に係る浄化システムと同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その技術的思想に基づいて変形及び変更可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  ディーゼルエンジン、１１  気筒、１１ａ  ライナ壁、１２  ピストン、１４  燃焼室、１８  吸気ポート、１９  排気ポート、２０ａ  吸気バルブ、２１ａ  排気バルブ
２２  インジェクタ
４  浄化装置、４１  酸化触媒、４２  パティキュレートフィルタ（フィルタ）
５２  アクセル開度センサ（アクセル開度検出部）、５３  クランク角センサ（回転速度検出部）
７４ａ  負荷算出部、７４ｂ  負荷条件設定部、７４ｃ  負荷判定部、７４ｄ  掃気指示部
７６ｂ  減速判定部、７６ｅ  気筒休止判定部、７６ｇ  再生判定部、７６ｈ  再生指示部
７７ｂ  再生用吸気制御部、７７ｃ  再生用排気制御部、７７ｄ  再生用インジェクタ制御部、７７ｅ  再生用混合気温度推定部、７７ｆ  再生用吸気量算出部
１０１  直噴式ガソリンエンジン（直噴エンジン）、１０２  インジェクタ
Ｗ１  中高負荷範囲、Ｗ２  低負荷範囲
ω  エンジン回転速度の検出値、Ｎ  エンジン負荷の算出値、Ｖ０  要求吸気量の算出値、Ｔｆ  未燃混合気の温度の推定値、Ｔｌｉｍ  未燃混合気の自然着火温度の予測値、Ｑ  保持期間
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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