(57)【要約】【課題】過剰な温度上昇やＴＨＣの放出を抑制しながら、排気経路が延長されたり、外気温度が低下しても、フィルタ入口温度を目標温度に到達できる排気ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】エンジン１の排気経路５内に配置されている酸化触媒１８およびフィルタ１９と、燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置１３と、ポスト噴射を含む前記燃料噴射パターンを設定できるように構成されている制御装置（５０）と、を備えている排気ガス浄化装置であって、ポスト噴射量の上限値は、外気温度が低くなるにつれておよび／または前記排気経路５の経路長さが長くなるにつれて増大するように設定される。【選択図】図９
2015017565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気経路内に配置されている酸化触媒およびフィルタと、
燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置と、
ポスト噴射を含む前記燃料噴射パターンを設定できるように構成されている制御装置と、を備えている排気ガス浄化装置であって、
ポスト噴射量の上限値は、外気温度が低くなるにつれておよび／または前記排気経路の経路長さが長くなるにつれて増大するように設定される、排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記外気温度が所定外気温度よりも低い場合および／または前記経路長さが所定経路長さよりも長い場合に、前記ポスト噴射量が緩やかに変化するように、フィルタ処理を用いて前記ポスト噴射量が作成される、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記酸化触媒と前記フィルタとの間の排気ガスの温度であるフィルタ入口温度を検出するフィルタ入口温度センサ、または前記酸化触媒の入口における前記排気ガスの温度である触媒入口温度を検出する触媒入口圧力センサと、
前記排気経路の入口における前記排気ガスの温度である初期排気温度を検出する初期排気温度センサと、を備えており、
前記制御装置は、前記初期排気温度と前記フィルタ入口温度との間の温度差に基づいて、または前記初期排気温度と前記触媒入口温度との間の温度差に基づいて、前記経路長さを推定する、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記酸化触媒と前記フィルタとの間の前記排気ガスの圧力であるフィルタ入口圧力を検出する入口圧力センサと、
前記排気経路の入口における前記排気ガスの圧力である初期排気圧力を検出する初期排気圧力センサと、を備えており、
前記制御装置は、前記初期排気圧力と前記フィルタ入口圧力との間の圧力差に基づいて、前記経路長さを推定する、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記酸化触媒の入口における前記排気ガスの圧力である触媒入口圧力を検出する触媒入口圧力センサと、
前記排気経路の入口における前記排気ガスの圧力である初期排気圧力を検出する初期排気圧力センサと、を備えており、
前記制御装置は、前記初期排気圧力と前記触媒入口圧力との間の圧力差に基づいて、前記経路長さを推定する、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気経路内に配置されている酸化触媒およびフィルタと、燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置と、ポスト噴射を含む前記燃料噴射パターンを設定できるように構成されている制御装置と、を備えている排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化触媒およびフィルタを有するディーゼル微粒子捕集フィルタが知られている。特許文献１も、このようなディーゼル微粒子捕集フィルタを備える排気ガス浄化装置の一例を開示している。
【０００３】
特許文献１の排気ガス浄化装置は、フィルタの再生において排気ガスの温度を高めるために、ポスト噴射を実行する。ポスト噴射が実行されると、排気経路内に燃料が供給され、その燃料が酸化触媒で燃焼する。フィルタの上流において排気ガスの温度が高められ、高温の排気ガスがフィルタを加熱する。この結果、フィルタに捕捉された粒子状物質が燃焼するので、フィルタが再生される。また、特許文献１の排気ガス浄化装置では、フィルタの温度が目標温度になるように、ポスト噴射量が補正される。つまり、フィルタの温度を目標温度まで上昇させ、かつ目標温度に維持するために、フィードバック制御によりポスト噴射量の制御が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８７６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポスト噴射量の制御において過剰な温度上昇やＴＨＣの放出を抑制するために、ポスト噴射量に上限値を設定することが検討されている。この上限値は、例えば、特定の外気温度の下で特定のエンジンを運転することによって実験的に得られるデータに基づいて、決定されている。
【０００６】
一方、エンジンの仕様変更により排気経路が延長されたり、エンジンの使用環境により外気温度が大きく低下すると、排気経路からの放熱量が増加する。放熱量が増加すると、フィルタの温度を目標温度まで上昇させ、かつ目標温度に維持するために、ポスト噴射量自体を増大させる必要がある。しかし、ポスト噴射量の上限値は、特定の経路長さの排気経路および特定の外気温度に基づいて作成されている。このため、ポスト噴射量の増大が上限値によって阻まれ、フィルタの温度が目標温度に到達しない可能性がある。一方、上限値が設定されないと、過剰な温度上昇が発生したり、ＴＨＣの放出が発生する可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、過剰な温度上昇やＴＨＣの放出を抑制しながら、排気経路が延長されたり、外気温度が低下しても、フィルタ入口温度を目標温度に到達できる排気ガス浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る排気ガス浄化装置は、エンジンの排気経路内に配置されている酸化触媒およびフィルタと、燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置と、ポスト噴射を含む前記燃料噴射パターンを設定できるように構成されている制御装置と、を備えている排気ガス浄化装置であって、ポスト噴射量の上限値は、外気温度が低くなるにつれておよび／または前記排気経路の経路長さが長くなるにつれて増大するように設定される。
【０００９】
前記排気ガス浄化装置では、前記外気温度が所定外気温度よりも低い場合および／または前記経路長さが所定経路長さよりも長い場合に、前記ポスト噴射量が緩やかに変化するように、フィルタ処理を用いて前記ポスト噴射量が作成される。
【００１０】
前記排気ガス浄化装置は、前記酸化触媒と前記フィルタとの間の排気ガスの温度であるフィルタ入口温度を検出するフィルタ入口温度センサ、または前記酸化触媒の入口における前記排気ガスの温度である触媒入口温度を検出する触媒入口圧力センサと、前記排気経路の入口における前記排気ガスの温度である初期排気温度を検出する初期排気温度センサと、を備えており、前記制御装置は、前記初期排気温度と前記フィルタ入口温度との間の温度差に基づいて、または前記初期排気温度と前記触媒入口温度との間の温度差に基づいて、前記経路長さを推定する。
【００１１】
前記排気ガス浄化装置は、前記酸化触媒と前記フィルタとの間の前記排気ガスの圧力であるフィルタ入口圧力を検出する入口圧力センサと、前記排気経路の入口における前記排気ガスの圧力である初期排気圧力を検出する初期排気圧力センサと、を備えており、前記制御装置は、前記初期排気圧力と前記フィルタ入口圧力との間の圧力差に基づいて、前記経路長さを推定する。
【００１２】
前記排気ガス浄化装置は、前記酸化触媒の入口における前記排気ガスの圧力である触媒入口圧力を検出する触媒入口圧力センサと、前記排気経路の入口における前記排気ガスの圧力である初期排気圧力を検出する初期排気圧力センサと、を備えており、前記制御装置は、前記初期排気圧力と前記触媒入口圧力との間の圧力差に基づいて、前記経路長さを推定する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る排気ガス浄化装置は、過剰な温度上昇やＴＨＣの放出を抑制しながら、排気経路が延長されたり、外気温度が低下しても、フィルタ入口温度を目標温度に到達できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るエンジンの構成を示す図である。
【図２】エンジンの冷却水回路の構成を示す図である。
【図３】燃料噴射パターンの一例を示す図である。
【図４】制御モードの一覧表を示す図である。
【図５】自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域を示す図である。
【図６】堆積量の時間変化の一例を示す図である。
【図７】制御モードの遷移を示すフロー図である。
【図８】アフタ噴射量およびポスト噴射量を設定する制御ロジックを示すブロック図である。
【図９】ステーショナリ再生モードにおいて、ポスト噴射量に係る基本上限値および補正上限値、およびフィルタ係数を設定する処理フローを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置を搭載するディーゼルエンジン１を説明する。ディーゼルエンジン（以下、エンジン）１は、駆動機構１００に接続されている。駆動機構１００は、エンジン１によって駆動される走行装置および／または作業装置を示している。エンジン１および駆動機構１００は、例えば、バックホーまたはトラクターのような作業車両に搭載される。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るエンジン１の構成を示す図である。エンジン１は、吸気経路２、吸気スロットル弁３、シリンダブロック４、排気経路５、排気スロットル弁６、フィルタユニット７、ＥＧＲ管８、ＥＧＲスロットル弁９、過給機１０、クランク軸１１、および燃料噴射装置１３を備えている。
【００１７】
エンジン１は４気筒であり、シリンダブロック４は４つの燃焼室１２を有している。吸気経路２は、外部に開放されている吸気管２ａと、吸気管２ａを４つの燃焼室１２に接続する吸気マニホールド２ｂとからなっている。外気（吸気ガス）は、吸気経路２を介して燃焼室１２に導入される。吸気スロットル弁３は、吸気管２ａ上に配置されており、吸気経路２の開度を変更する。排気経路５は、外部に開放されている排気管５ａと、４つの燃焼室１２を排気管５ａに接続する排気マニホールド５ｂとからなっている。排気ガスは、排気経路５を介して燃焼室１２から大気中に排出される。排気スロットル弁６は、排気管５ａ上に設けられており、排気経路５の開度を変更する。ＥＧＲ管（ＥＧＲ経路）８は、排気経路５を吸気経路２に接続している。排気ガスの一部は、ＥＧＲ管８を介して吸気経路２に導入され、吸気ガスに合流する。ＥＧＲスロットル弁９はＥＧＲ管８上に設けられており、ＥＧＲ管８の開度を変更する。後述のＥＧＲクーラー２４（図３）は、ＥＧＲスロットル弁９の下流側で、ＥＧＲ管８上に設けられている。過給機１０は、排気管５ａ上に配置されている排気タービン１０ａと、吸気管２ａ上に配置されている圧縮機１０ｂとを備えている。燃料噴射装置１３は、コモンレール方式を採用しており、燃料噴射パターンにしたがって、各燃焼室１２に燃料を供給する。
【００１８】
フィルタユニット７は、排気経路５上に設けられている。フィルタユニット７は、ディーゼル微粒子捕集フィルタであり、酸化触媒１８およびフィルタ１９を備えている。酸化触媒１８は、排気経路５内でフィルタ１９の上流側に配置されている。排気ガスが排気経路５に沿って排出されるとき、排気ガスは酸化触媒１８を通過した後、フィルタ１９を通過する。排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）は、フィルタ１９に捕捉される。
【００１９】
ＥＣＵ（制御装置）５０は、エンジン１の運転に関係する各種装置を制御するように構成されている。
【００２０】
回転速度入力装置１４は、目標回転速度を指定するための操作機器である。本実施形態では、回転速度入力装置１４は、エンジン１の運転状態を変更するアクセルレバー群を示している。
【００２１】
警告装置１５は、オペレータへの各種の警告を実行する。本実施形態では、警告装置１５は、複数の異なる警告を表示できる多数のランプ群から構成されている。
【００２２】
ステーショナリ再生ボタン１６は、手動の入力操作によって、制御モードをステーショナリ再生モードに変更する指令（ステーショナリ再生モード指令）を発生させる入力装置である。ステーショナリ再生ボタン１６は押しボタンであり、指令「有」の状態と、指令「無」の状態とを指定できる。制御モードの内容は、後述する。
【００２３】
図１において、エンジン１は、環境温度センサ３１、吸気温度センサ３２、初期排気温度センサ３３、触媒入口温度センサ３４、フィルタ入口温度センサ３５、およびＥＧＲ温度センサ３６を備えている。環境温度センサ３１は、圧縮機１０ｂおよび出口８ｂの上流側で、吸気経路２内の吸気ガスの温度（環境温度）を検出する。吸気温度センサ３２は、圧縮機１０ｂおよびＥＧＲ管８の出口８ｂの下流側で、吸気経路２内の吸気ガスの温度（吸気温度）を検出する。初期排気温度センサ３３は、排気スロットル弁６、排気タービン１０ａ、およびＥＧＲ管８の入口８ａの上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（初期排気温度）を検出する。触媒入口温度センサ３４は、排気スロットル弁６および排気タービン１０ａの下流側かつ酸化触媒１８の上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（触媒入口温度）を検出する。フィルタ入口温度センサ３５は、酸化触媒１８の下流側かつフィルタ１９の上流側で、排気経路５内の排気ガスの温度（フィルタ入口温度）を検出する。ＥＧＲ温度センサ３６は、ＥＧＲクーラー２４の下流側かつＥＧＲスロットル弁９の上流側で、ＥＧＲ管８内の排気ガスの温度（ＥＧＲ温度）を検出する。
【００２４】
図１において、エンジン１は、差圧センサ４０、大気圧センサ４１、吸気圧力センサ４２、初期排気圧力センサ４３、および触媒入口温度センサ４４を備えている。差圧センサ４０は、フィルタ入口圧力センサ４０ａ、およびフィルタ出口圧力センサ４０ｂを備えている。フィルタ入口圧力センサ４０ａは、酸化触媒１８の下流側かつフィルタ１９の上流側で、排気経路５内の圧力を検出する。フィルタ出口圧力センサ４０ｂは、フィルタ１９の下流側で、排気経路５内の圧力を検出する。差圧センサ４０は、フィルタ入口圧力センサ４０ａおよびフィルタ出口圧力センサ４０ｂによる検出情報に基づいて、フィルタ１９の両側間の差圧を検出する。大気圧センサ４１は、エンジン１の外部における圧力（大気圧）を検出する。吸気圧力センサ４２は、圧縮機１０ｂおよびＥＧＲ管８の出口８ｂの下流側で、吸気経路２内の吸気ガスの圧力（吸気圧力）を検出する。初期排気圧力センサ４３は、排気スロットル弁６、排気タービン１０ａ、およびＥＧＲ管８の入口８ａの上流側で、排気経路５内の排気ガスの圧力（初期排気圧力）を検出する。触媒入口温度センサ４４は、排気タービン１０ａの下流側かつ酸化触媒１８の上流側で、排気経路５内の排気ガスの圧力（フィルタ入口圧力）を検出する。
【００２５】
図１において、エンジン１は、回転速度センサ５１を備えている。回転速度センサ５１は、クランク軸１１の回転速度（エンジン回転速度）を検出する。
【００２６】
図２は、エンジン１の冷却水回路２０の構成を示す図である。冷却水回路２０は、水経路２１、水ポンプ２２、水ジャケット２３、ＥＧＲクーラー２４、およびラジエータ２５を備えている。水ポンプ２２は水経路２１に沿ってエンジン１の冷却水を流す。水ジャケット２３はシリンダブロック４内に形成されている。また、エンジン１は、水温センサ２６を備えている。水温センサ２６は、水ジャケット２３の下流側かつラジエータ２５の上流側で水経路２１を流れる冷却水の温度（冷却水温度）を検出する。
【００２７】
堆積量の推定方法を説明する。堆積量は、フィルタ１９に堆積しているＰＭの量を示している。ＥＣＵ５０は、２通りの推定方法に基づいて、堆積量を推定できる。２通りの推定方法は、計算式推定方法および差圧式推定方法である。
【００２８】
計算式推定方法は、エンジンの運転条件に基づいて、堆積量を推定する方法である。計算式推定方法では、エンジンの運転条件に基づいてＰＭ排出量およびＰＭ再生量が推定され、得られたＰＭ排出量およびＰＭ再生量に基づいて堆積量が推定される。ＰＭ排出量は、単位時間において、エンジン１から排出されるＰＭの量を示している。ＰＭ再生量は、単位時間において、再生によりフィルタ１９から除去されるＰＭの量を示している。堆積量は、ＰＭ排出量からＰＭ再生量を減じることによって得られる。ＰＭ排出量およびＰＭ再生量は、いずれも、エンジンの運転条件に基づいて推定される。ＰＭ排出量は基本的にエンジン回転速度および１サイクルの総噴射量に基づいて推定される。ＰＭ再生量は排気ガスの流量およびフィルタ入口温度センサ３５によって検出されるフィルタ入口温度に基づいて推定される。エンジンの運転条件は、温度センサ３１−３６によって検出される温度群、圧力センサ４１−４５によって検出される圧力群、回転速度センサ５１によって検出されるエンジン回転速度、および燃料噴射装置１３から噴射される総噴射量に基づいて、特定される。
【００２９】
差圧式推定方法は、フィルタ１９の両側間の差圧に基づいて、堆積量を推定する方法である。堆積量が増加するにつれてフィルタ１９の目詰まりが増加し、フィルタ１９の差圧が大きくなる。逆に、堆積量が低下するにつれてフィルタ１９の差圧が小さくなる。つまり、差圧式推定方法は、差圧と堆積量との間の相関関係を利用して、堆積量を推定する。なお、厳密には、堆積量は、差圧センサ４０によって得られる差圧に、排気ガスの流量による補正を加えることによって得られている。排気ガスの流量は、エンジンの運転条件に基づいて推定される。
【００３０】
図３から図７を参照して、フィルタ１９の再生を説明する。以下において、各種の温度（℃）および堆積量（ｇ／Ｌ）の数値が列挙されているが、これらの数値は本実施形態において用いられた一例としての数値にすぎない。なお、堆積量の単位ｇ／Ｌは、単位体積あたりのＰＭの重量を示している。
【００３１】
フィルタ１９の再生は、酸素によるＰＭの燃焼および二酸化窒素によるＰＭの酸化によって、行われる。燃焼または酸化により、フィルタ１９に堆積したＰＭが除去される。酸素によるＰＭの燃焼は、ＰＭの自己着火による燃焼を示している。自己着火は、ＰＭの温度がＰＭの燃焼温度（４００℃）を超える場合に発生する。二酸化窒素はＰＭに対して酸化剤として機能する。酸化触媒１８の温度が所定の活性化温度（３００℃）を超えると、酸化触媒１８が活性化し、排気ガス中の窒素酸化物から高活性な二酸化窒素が生成される。フィルタ１９は酸化触媒１８の下流側に設けられているので、酸化触媒１８の周辺で生成された二酸化窒素がフィルタ１９を通過する。このため、フィルタ１９に堆積したＰＭが酸化され、除去される。なお、触媒入口温度が高温（５５０℃）以上になると、二酸化窒素が生成されなくなるため、酸素による燃焼のみによって再生が行われる。
【００３２】
触媒入口温度が活性化温度よりも低い場合、二酸化窒素による酸化および酸素による燃焼は発生しない。このため、エンジン１は、触媒入口温度を高めるために、排気絞りおよび燃料噴射パターンの変更を利用する。
【００３３】
図３は、燃料噴射パターンの一例を示す図である。図３において、横軸は噴射時期を示しており、縦軸は噴射量を示している。燃料噴射パターンは、噴射時期および噴射量によって規定された燃料噴射の形態を示している。図３に示される燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射を含んでいる。メイン噴射の噴射期間は上死点（ＴＤＣ）を含んでいる。プレ噴射は、着火性確保のために実行される。メイン噴射は、主燃焼のために実行される。アフタ噴射は触媒入口温度を上昇させるために実行され、ポスト噴射はフィルタ入口温度を上昇させるために実行される。
【００３４】
吸気スロットル弁３に吸気絞りを実行させることにより、エンジン１に掛かる負荷が増大するので、燃料の噴射量（メイン噴射量）が増大する。この結果、触媒入口温度が上昇する。また、燃料噴射装置１３に実行させる燃料噴射パターンを変更することにより、トルクを増大させることなく、燃料の総噴射量を増やすことができる。具体的には、メイン噴射のリタードおよび／またはアフタ噴射の使用が行われる。この結果、フィルタ入口温度が上昇する。その上ポスト噴射を含むように燃料噴射パターンが設定されると、更に燃料の総噴射量が増大する。この場合、ポスト噴射で供給された燃料が酸化触媒１８で燃焼し、フィルタ入口温度が触媒入口温度に対して大きく上昇する。
【００３５】
図４は、制御モードの一覧表を示す図である。エンジン１は、６つの可能な制御モードを備えている。６つの制御モードは、自己再生モード、アシスト再生モード、リセット再生モード、ステーショナリ待機モード、ステーショナリ再生モード、およびメンテナンス待機モードからなっている。エンジン１が起動されているとき、６つの制御モードのうちのいずれか１つが選択されており、選択された制御モードに基づいてＥＣＵ５０はエンジン１を制御する。これらの制御モードのそれぞれについて、制御条件、開始条件、および終了条件が設定されている。制御条件は、燃料噴射パターンの構成、吸気絞りの絞り量、および目標回転速度の構成からなっている。燃料噴射パターンの構成は、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射の有無、ならびに、これらの噴射の噴射量および噴射時期を示している。目標回転速度の構成は、目標回転速度の有無およびその大きさを示している。
【００３６】
自己再生モードは、フィルタ１９を再生するための特別な制御を実行しない制御モードである。自己再生モードでは、通常運転が実行される。図３に示されるように、自己再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射およびメイン噴射からなっている。通常運転（自己再生モード）中に触媒入口温度が活性化温度よりも高くなれば、フィルタ１９の再生が自動的に行われる。
【００３７】
アシスト再生モードは、ポスト噴射を使用することなくフィルタ１９を再生するための制御モードである。アシスト再生モードでは、触媒入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、かつ吸気絞りが使用される。図３に示されるように、アシスト再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、およびアフタ噴射からなっている。また、アシスト再生モードにおけるメイン噴射の噴射時期は、自己再生モードにおけるメイン噴射の噴射時期よりも遅延している。メイン噴射の噴射時期の遅延およびアフタ噴射の使用は、トルク発生に寄与する燃料量の割合を低下させ、温度上昇に寄与する燃料量の割合を増大させる。また、吸気絞りは、エンジン１に掛かる負荷を増大させるので、メイン噴射量を増大させる。図３に示されるように、メイン噴射は、圧縮行程および膨張行程に実行される。つまり、アシスト再生モードでは、圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増加されている。このため、触媒入口温度が上昇する。
【００３８】
アシスト再生モードは、活性化温度よりも高く燃焼温度よりも低いアシスト目標温度（３５０℃）に触媒入口温度を到達させることを目的としている。触媒入口温度が活性化温度に到達すると、フィルタ１９が緩やかに再生される。しかし、アシスト再生モードでは作業の実行が許可されており、回転速度の変動が想定される。回転速度が変動するとメイン噴射量も変動し、触媒入口温度も変動する。このため、回転速度が低く保たれている場合、触媒入口温度がアシスト目標温度に到達しない。
【００３９】
リセット再生モードは、ポスト噴射を使用してフィルタ１９を急速に再生するための制御モードである。リセット再生モードでは、フィルタ入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、かつ吸気絞りが使用される。図３に示されるように、リセット再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射からなっている。つまり、リセット再生モードにおける制御条件は、アシスト再生モードにおける制御条件に加えて、ポスト噴射の使用を含んでいる。触媒入口温度が活性化温度を超えているときにポスト噴射が実行されると、酸化触媒１８で燃料が燃焼する。この結果、排気ガスが更に加熱され、フィルタ入口温度が更に上昇する。
【００４０】
リセット再生モードは、堆積量がほとんどゼロになるように、燃焼温度よりも高いリセット目標温度（６００℃）にフィルタ入口温度を到達させることを目的としている。フィルタ入口温度がリセット目標温度（６００℃）に到達すると、フィルタ１９が比較的短時間で再生される。しかし、リセット再生モードでも作業の実行が許可されており、回転速度の変動が想定される。このため、回転速度が低く保たれている場合、フィルタ入口温度がリセット目標温度に到達しない。
【００４１】
自己再生モード、アシスト再生モード、およびリセット再生モードでは、上述したように回転速度が固定されていないため、触媒入口温度またはフィルタ入口温度が良好に上昇しない場合がある。このような場合、フィルタ１９の再生が良好に行われない。このため、フィルタ１９の再生が確実に行われるように、ステーショナリ再生モードが設けられている。
【００４２】
ステーショナリ再生モードは、回転速度を所定回転速度に維持しかつポスト噴射を使用して、フィルタ１９を急速に再生するための制御モードである。ステーショナリ再生モードでは、フィルタ入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、吸気絞りが使用され、かつ目標回転速度が所定回転速度に維持される。つまり、ステーショナリ再生モードでは、リセット再生モードにおいて実行される制御に加えて、回転速度が固定されている。所定回転速度は、本実施形態では２２００ｒｐｍである。ステーショナリ再生モードの制御条件は、フィルタ入口温度が燃焼温度（４００℃）よりも高いステーショナリ目標温度（６００℃）に到達するように、設定されている。本実施形態では、ステーショナリ目標温度は、リセット目標温度に等しい。
【００４３】
フィルタ入口温度が高くなると、堆積量が減少する速度が増大する。ただし、フィルタ入口温度が高くなりすぎると、フィルタ１９が溶けたり、割れてしまう虞がある。このため、ステーショナリ再生モードの実行時間が短時間である所定時間Ｈ５ａ（３０分）になるように、ステーショナリ目標温度（６００℃）の高さが設定されている。同様に、リセット再生モードの実行時間も短時間である所定時間Ｈ３ａ（３０分）になるように、リセット目標温度の高さも設定されている。
【００４４】
ステーショナリ待機モードは、ステーショナリ再生モードの実行を待機するための制御モードである。自己再生モード、アシスト再生モード、およびリセット再生モードで、フィルタ１９の再生が良好に行われない場合、上述したようにステーショナリ再生モードを実行する必要がある。しかしながら、ステーショナリ再生モードでは回転速度が所定回転速度に保たれる。作業中に突然ステーショナリ再生モードが実行されることは、急激な回転速度の変動を招くため、好ましくない。このため、オペレータからの指令を待機するために、ステーショナリ待機モードが設けられている。ステーショナリ待機モードでは、ＥＣＵ５０は、ステーショナリ警告を発するように、警告装置１５を作動させる。ステーショナリ警告は、オペレータにステーショナリ再生モードの実行を促す警告である。ＥＣＵ５０は、具体的には警告ランプを点灯させる。オペレータはステーショナリ警告を受けると、作業を中止し、必要に応じてエンジン１を搭載する作業車両を作業場所から別の場所に移動させる。その後、オペレータは、ステーショナリ再生ボタン１６を介してステーショナリ再生指示を入力する。ステーショナリ再生指示が入力されると、ステーショナリ再生モードが開始される。
【００４５】
ＥＧＲ（排気再循環）は、自己再生モードでは使用可能である。一方、アシスト再生モード、リセット再生モード、およびステーショナリ再生モードでは、ＥＧＲは使用されない。これらの制御モードでは総噴射量が増量されており、未燃炭化水素の発生量も増加する。つまり、未燃炭化水素がＥＧＲ管８に付着するのを防止するために、これらの制御モードではＥＧＲが使用されない。
【００４６】
図５は、自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域を示す図である。図５において、横軸はエンジン１の回転速度を示しており、縦軸は負荷（トルク）を示している。図５にエンジン１の出力特性カーブが描かれており、この出力特性カーブ内の領域が、自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域に分割されている。第１境界線Ｌ１は、自己再生領域と再生可能領域との境界を示している。第２境界線Ｌ２は、再生可能領域と再生不可能領域との境界を示している。第１境界線Ｌ１は、通常運転における触媒入口温度が活性化温度（３００℃）であるときの回転速度−トルクカーブを示している。つまり、自己再生領域は、触媒入口温度が活性化温度以上である領域を示している。回転速度およびトルクが自己再生領域内にあるとき、特別な制御を行うことなくフィルタ１９が再生されている。つまり、自己再生領域は、自己再生モードにおいて必ずフィルタ１９が再生される領域を示している。第２境界線Ｌ２は、通常運転における触媒入口温度が再生限界温度にあるときの回転速度−トルクカーブを示している。リセット再生モードの実行により触媒入口温度が上昇する。しかし、通常運転における触媒入口温度が低すぎるとリセット再生モードが実行されても触媒入口温度が活性化温度に到達しない。再生限界温度は、活性化温度に到達可能な触媒入口温度の下限値を示している。再生可能領域は、触媒入口温度が活性化温度より低く、再生限界温度以上である領域を示している。回転速度およびトルクが再生可能領域内にあるとき、アシスト再生モードまたはリセット再生モードが実行されれば、フィルタ１９の再生が可能である。再生不可能領域は、触媒入口温度が再生限界温度よりも低い領域を示している。回転速度およびトルクが再生不可能領域内にあるとき、アシスト再生モードおよびリセット再生モードのいずれが実行されても、フィルタ１９の再生は不可能である。
【００４７】
ステーショナリ再生モードでは、回転速度が所定回転速度Ｒ０に維持される。図５において、回転速度が所定回転速度Ｒ０以上である場合、再生不可能領域は存在しない。このため、ステーショナリ再生モードでは、触媒入口温度が必ず活性化温度に到達し、フィルタ１９の再生が必ず行われる。所定回転速度Ｒ０は、図５に示されるような実験的に得られた出力特性カーブに基づいて特定される。
【００４８】
図６を参照して、制御モードの変更に応じた堆積量の時間変化の一例を説明する。図６は、堆積量の時間変化の一例を示す図である。図６において、横軸はエンジン１の連続運転時間（ｈｒ）であり、縦軸は堆積量（ｇ／Ｌ）である。なお、説明の便宜を考慮して制御の遅れによる時間差は無視している。
【００４９】
時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで、自己再生モード（通常運転）が実行されており、堆積量が増加している。時刻Ｔ１に堆積量がアシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）に到達しており、制御モードが自己再生モードからアシスト再生モードに変更される。堆積量がアシストしきい値Ａ２以上になることは、アシスト再生モードの開始条件の１つである。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで、アシスト再生モードの制御により、堆積量が減少している。時刻Ｔ２に堆積量が許容しきい値Ａ１（６ｇ／Ｌ）に到達しており、制御モードがアシスト再生モードから自己再生モードに変更される。堆積量が許容しきい値Ａ１よりも小さくなることは、自己再生モードの開始条件の１つである。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで自己再生モードが実行されており、堆積量が増加する。また、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までアシスト再生モードが実行されており、堆積量が減少する。このように、基本的には、自己再生モードおよびアシスト再生モードが交互に繰り返し実行される。この結果、堆積量の増大が抑制される。
【００５０】
時刻Ｔ５は、時刻Ｔ４よりも後の時刻を示している。時刻Ｔ５から時刻Ｔ６まで自己再生モードが実行されており、堆積量が増加している。時刻Ｔ６に連続運転時間が許容連続時間Ｈｄ（１００時間）に到達しており、制御モードが自己再生モードからリセット再生モードに変更される。連続運転時間が許容連続時間Ｈｄを超えることは、リセット再生モードの開始条件の１つである。時刻Ｔ６から時刻Ｔ７までリセット再生モードが実行されており、堆積量が大きく減少し、ほとんどゼロになっている。リセット再生モードが終了すると、連続運転時間が０時間にリセットされる。時刻Ｔ０および時刻Ｔ６は、連続運転時間が０時間の時刻を示している。
【００５１】
時刻Ｔ８は、時刻Ｔ７よりも後の時刻を示している。時刻Ｔ８から時刻Ｔ９まで制御モードが自己再生モードに保たれており、堆積量が増加している。時刻Ｔ９に堆積量がアシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）に到達しており、制御モードが自己再生モードからアシスト再生モードに変更される。時刻Ｔ９から時刻Ｔ１０まで制御モードがアシスト再生モードに保たれている。しかし、アシスト再生モードが実行されているにも拘わらず、堆積量が増加している。上述したように、例えば回転速度が低い場合にこのような状況が発生する。このため、時刻Ｔ１０に、堆積量がステーショナリしきい値Ａ３（１０ｇ／Ｌ）に到達しており、制御モードがアシスト再生モードからステーショナリ待機モードに変更される。ステーショナリ待機モードでは、ステーショナリ警告が発せられている。オペレータは、ステーショナリ警告に応じて、ステーショナリ再生モードを実行させるために例えば作業の中止を決定する。時刻Ｔ１１に、ステーショナリ再生モード指令が手動で入力されており、制御モードがステーショナリ待機モードからステーショナリ再生モードに変更される。時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までステーショナリ再生モードが実行されており、堆積量が大きく減少し、許容しきい値Ａ１（６ｇ／Ｌ）よりも小さくなっている。
【００５２】
次に、メンテナンス待機モードを説明する。制御モードがステーショナリ再生モードに変更されれば、通常、フィルタ１９の再生は確実に行われる。しかし、ステーショナリ再生モードへの変更は手動により行われる。このため、ステーショナリ再生モードが実行されないまま、エンジン１の駆動が継続すると、堆積量が過剰になってしまう。堆積量が過剰になっているときにリセット再生モードまたはステーショナリ再生モードが実行されると、フィルタ１９上のＰＭが連鎖的に燃焼する虞がある。以下、この連鎖的な燃焼を、急激な再生と呼ぶ。急激な再生に伴って高熱が発生するため、その高熱によりフィルタ１９が溶けてしまう、あるいは割れてしまう虞がある。そこで、過剰な堆積の発生時にフィルタ１９の再生を禁止するための制御モードとして、メンテナンス待機モードが設けられている。
【００５３】
堆積量がメンテナンスしきい値を超えている場合、制御モードがメンテナンス待機モードに変更される。メンテナンスしきい値Ａ４（１２ｇ／Ｌ）は、アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）およびステーショナリしきい値Ａ３（１０ｇ／Ｌ）よりも大きな値である。ステーショナリ待機モードと同様に、オペレータからの指令を待機するために、メンテナンス待機モードが設けられている。メンテナンス待機モードでは、ＥＣＵ５０は、メンテナンス警告を発するように、警告装置１５を作動させる。メンテナンス警告は、オペレータにエンジン１のメンテナンスの実行を促す警告である。ＥＣＵ５０は、具体的には警告ランプを点灯させる。オペレータはメンテナンス警告を受けると、必要に応じてエンジン１を搭載する作業車両を作業場所から別の場所に移動させ、エンジン１の駆動を停止させる。
【００５４】
図７は、制御モードの遷移を示すフロー図である。図７において、ＥＣＵ５０は、制御モードとして、自己再生モードＭ１、アシスト再生モードＭ２、リセット再生モードＭ３、ステーショナリ待機モードＭ４、ステーショナリ再生モードＭ５、およびメンテナンス待機モードＭ６のいずれか１つを選択する。各制御モードは、所定の開始条件が満たされると開始され、所定の終了条件が満たされると終了し、別の制御モードに移行する。基本的には、堆積量の増加または減少に伴って、制御モードの遷移が発生する。
【００５５】
図７において、実線および破線の矢印で示される条件は、堆積量の判定条件を含んでいる。堆積量の推定は、上述したように、計算式推定方法および差圧式推定方法に基づいて行われる。堆積量が増加すると差圧式推定方法による推定の精度は低下するため、堆積量が比較的大きい場合には差圧式推定方法は用いられない。一方、堆積量が比較的小さい場合には、計算式推定方法および差圧式推定方法の双方が用いられる。実線の矢印は、計算式推定方法および差圧式推定方法の双方が用いられる場合を示している。破線の矢印は、計算式推定方法のみが用いられる場合を示している。また、二点鎖線の矢印で示される条件は、堆積量以外の判定条件を示している。
【００５６】
エンジン１が起動されたとき、まず、自己再生モードＭ１が制御モードとして選択される。
【００５７】
自己再生モードＭ１において条件Ｃ１が満たされる場合、制御モードが自己再生モードＭ１からアシスト再生モードＭ２に変更される。条件Ｃ１は「堆積量≧アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）」である。アシスト再生モードＭ２において条件Ｃ２または条件Ｃ３が満たされる場合、制御モードは、アシスト再生モードＭ２から自己再生モードＭ１に変更される。条件Ｃ２は「アシスト再生モードＭ２の実行時間≧所定時間Ｈ２ａ（３０分）」である。条件Ｃ３は、「堆積量＜許容しきい値Ａ１（６ｇ／Ｌ）」である。
【００５８】
自己再生モードＭ１において条件Ｃ４が満たされる場合、制御モードが自己再生モードＭ１からリセット再生モードＭ３に変更される。条件Ｃ４は「連続運転時間≧許容連続時間Ｈｄ（１００時間）」である。アシスト再生モードＭ２において条件Ｃ５または条件Ｃ６が満たされる場合、制御モードがアシスト再生モードＭ２からリセット再生モードＭ３に変更される。条件Ｃ５は「連続運転時間≧許容連続時間Ｈｄ（１００時間）」である。条件Ｃ６は「堆積量≧アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）、かつアシスト再生モードＭ２の実行時間≧所定時間Ｈ２ｃ（１０分）」である。また、リセット再生モードＭ３において条件Ｃ７または条件Ｃ８が満たされる場合、制御モードがリセット再生モードＭ３から自己再生モードＭ１に変更される。条件Ｃ７は「リセット再生モードの有効時間≧所定時間Ｈ３ｂ（２５分）」である。リセット再生モードＭ３の有効時間は、リセット再生モードＭ３の実行中にフィルタ入口温度がリセット目標温度（６００℃）以上に保たれる時間を示している。ＥＣＵ５０は、フィルタ入口温度センサ３５の検出情報に基づいて、有効時間を計測する。条件Ｃ８は「リセット再生モードの実行時間≧所定時間Ｈ３ａ（３０分）」である。
【００５９】
アシスト再生モードＭ２において条件Ｃ９が満たされる場合、制御モードがアシスト再生モードＭ２からステーショナリ待機モードＭ４に変更される。条件Ｃ９は「堆積量≧ステーショナリしきい値Ａ３（１０ｇ／Ｌ）」である。リセット再生モードＭ３において条件Ｃ１０または条件Ｃ１１が満たされる場合、制御モードがリセット再生モードＭ３からステーショナリ待機モードＭ４に変更される。条件Ｃ１０は「堆積量≧ステーショナリしきい値Ａ３（１０ｇ／Ｌ）」である。条件Ｃ１１は「堆積量≧アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）、かつリセット再生モードの実行時間≧所定時間Ｈ３ｃ（１０分）」である。
【００６０】
ステーショナリ待機モードＭ４において条件Ｃ１２が満たされる場合、制御モードはステーショナリ待機モードＭ４からステーショナリ再生モードＭ５に変更される。条件Ｃ１２は「ステーショナリ再生モード指令：有」であり、オペレータによってステーショナリ再生ボタン１６を介してステーショナリ再生指示が入力されることを示している。
【００６１】
ステーショナリ再生モードＭ５において条件Ｃ１３または条件Ｃ１４が満たされる場合、制御モードはステーショナリ再生モードＭ５から自己再生モードＭ１に変更される。条件Ｃ１３は「ステーショナリ再生モードＭ５の有効時間≧所定時間Ｈ５ｂ（２５分）」である。ステーショナリ再生モードＭ５の有効時間は、ステーショナリ再生モードＭ５においてフィルタ入口温度がステーショナリ目標温度（６００℃）以上に保たれる時間を示している。条件Ｃ１４は「ステーショナリ再生モードＭ５の実行時間≧所定時間Ｈ５ａ（３０分）」である。なお、ステーショナリ再生モードＭ５では回転速度が所定回転速度（２２００ｒｐｍ）に保たれているため、外気温度が特別に低い場合などを除き、条件Ｃ１３が満たされる。
【００６２】
ステーショナリ待機モードＭ４において条件Ｃ１５または条件Ｃ１６が満たされる場合、制御モードはステーショナリ待機モードＭ４からメンテナンス待機モードＭ６に変更される。条件Ｃ１５は「ステーショナリ待機モードＭ４の実行時間≧所定時間Ｈ４ａ（１０時間）」である。条件Ｃ１６は「堆積量≧リカバリしきい値Ａ４（１２ｇ／Ｌ）」である。また、ステーショナリ再生モードＭ５において条件Ｃ１７が満たされる場合、制御モードはステーショナリ再生モードＭ５からメンテナンス待機モードＭ６に変更される。条件Ｃ１７は「堆積量≧アシストしきい値Ａ２（８ｇ／Ｌ）、かつステーショナリ再生モードの実行時間≧所定時間Ｈ５ａ（３０分）」である。
【００６３】
図８、図９を参照して、アフタ噴射量およびポスト噴射量の設定を説明する。上述したように、アシスト再生モード、リセット再生モード、およびステーショナリ再生モードでは、アフタ噴射および／またはポスト噴射が実行される。アフタ噴射量は、アフタ噴射で噴射される燃料の噴射量であり、ポスト噴射量は、ポスト噴射で噴射される燃料の噴射量である。アフタ噴射量およびポスト噴射量は、次のように決定される。
【００６４】
図８は、アフタ噴射量およびポスト噴射量を設定する制御ロジックを示すブロック図である。ＥＣＵ５０は、図８に示される制御ロジックに基づいて、アフタ噴射量およびポスト噴射量を設定する。概略的には、アフタ噴射量ＱＡは、アフタ基本量ＱＡｂにアフタ補正量ＱＡｃを加えることによって得られる。同様に、ポスト噴射量ＱＰは、ポスト基本量ＱＰｂにポスト補正量ＱＰｃを加えることによって得られる。ここで、ＥＣＵ５０は、アフタ補正量ＱＡｃおよびポスト補正量ＱＰｃを作成するための排気温度ガバナ部１５０を備えている。また、アフタ噴射量ＱＡおよびポスト噴射量ＱＰはリミット処理を受ける。つまり、アフタ噴射量ＱＡおよびポスト噴射量ＱＰのそれぞれに対して、初期排気温度およびフィルタ入口温度の過剰な昇温を防止するために、またはＴＨＣ（炭化水素）の放出を防止するために、上限値が設定されている。アフタ基本量ＱＡｂの上限値は基本上限値ＱＡｂＵであり、アフタ補正量ＱＡｃの上限値は補正上限値ＱＡｃＵである。同様に、ポスト基本量ＱＰｂの上限値は基本上限値ＱＰｂＵであり、ポスト補正量ＱＰｃの上限値は補正上限値ＱＰｃＵである。以下、より詳しく説明する。
【００６５】
アフタ噴射量の設定を説明する。
【００６６】
まず、アフタ基本量の初期値ＱＡｂ０が、エンジン１の回転速度と、通常運転時の総噴射量（トルク）とに基づいて、決定される。通常運転時の総噴射量は、通常運転時に設定される燃料噴射パターンにおける燃料の総噴射量を意味している。通常運転時には、アフタ噴射およびポスト噴射は行われない。このため、通常運転時の総噴射量は、メイン噴射およびプレ噴射の総噴射量であり、エンジン１のトルクに対応している。ＥＣＵ５０は、アフタ噴射量マップＤＡを記憶しており、アフタ噴射量マップＤＡは、回転速度と、総噴射量と、アフタ基本量の初期値ＱＡｂ０との対応関係を示している。アフタ噴射量マップＤＡに基づいて、回転速度および通常運転時の総噴射量に対応するアフタ基本量の初期値ＱＡｂ０が特定される。次に、アフタ基本量ＱＡｂが基本上限値ＱＡｂＵを超えないように、アフタ基本量の初期値ＱＡｂ０は、リミット処理ＬＰＡｂを受ける。アフタ基本量の初期値ＱＡｂ０が基本上限値ＱＡｂＵ以下であるとき、最終値としてのアフタ基本量ＱＡｂはアフタ基本量の初期値ＱＡｂ０に等しく設定される。アフタ基本量の初期値ＱＡｂ０が基本上限値ＱＡｂＵよりも大きいとき、最終値としてのアフタ基本量ＱＡｂは基本上限値ＱＡｂＵに設定される。
【００６７】
排気温度ガバナ部１５０は、センサ入力値および運転条件に基づく算出値に基づいて、アフタ補正量の初期値ＱＡｃ０を作成する。各種のセンサ入力値は、初期排気温度、触媒入口温度、フィルタ入口温度、環境温度、および大気圧からなっている。運転条件に基づく算出値は、排気ガスの空気過剰率および排気ガス流量からなっている。ＥＣＵ５０は、各種のセンサ３１−３６、４１−４５によって得られる検出値に基づいて、空気過剰率および排気ガス流量の推定値を算出できる。次に、アフタ補正量ＱＡｃが補正上限値ＱＡｃＵを超えないように、アフタ補正量の初期値ＱＡｃ０は、リミット処理ＬＰＡｃを受ける。アフタ補正量の初期値ＱＡｃ０が補正上限値ＱＡｃＵ以下であるとき、最終値としてのアフタ補正量ＱＡｃはアフタ補正量の初期値ＱＡｃ０に等しく設定される。アフタ補正量の初期値ＱＡｃ０が補正上限値ＱＡｃＵよりも大きいとき、最終値としてのアフタ補正量ＱＡｃは補正上限値ＱＡｃＵに設定される。
【００６８】
最後に、アフタ噴射量ＱＡが、アフタ基本量ＱＡｂにアフタ補正量ＱＡｃを加えることによって得られる量に設定される。
【００６９】
ポスト噴射量の設定を説明する。
【００７０】
まず、ポスト基本量の初期値ＱＰｂ０が、エンジン１の回転速度と、通常運転時の総噴射量（トルク）とに基づいて、決定される。ＥＣＵ５０は、ポスト噴射量マップＤＰを記憶しており、ポスト噴射量マップＤＰは、回転速度と、総噴射量と、ポスト基本量の初期値ＱＰｂ０との対応関係を示している。ポスト噴射量マップＤＰに基づいて、回転速度および通常運転時の総噴射量に対応するポスト基本量の初期値ＱＰｂ０が特定される。次に、ポスト基本量ＱＰｂが基本上限値ＱＰｂＵを超えないように、ポスト基本量の初期値ＱＰｂ０は、リミット処理ＬＰＰｂを受ける。ポスト基本量の初期値ＱＰｂ０が基本上限値ＱＰｂＵ以下であるとき、最終値としてのポスト基本量ＱＰｂはポスト基本量の初期値ＱＰｂ０に等しく設定される。ポスト基本量の初期値ＱＰｂ０が基本上限値ＱＰｂＵよりも大きいとき、最終値としてのポスト基本量ＱＰｂは基本上限値ＱＰｂＵに設定される。
【００７１】
さらに、ポスト基本量ＱＰｂは、階段状の急激な変化が滑らかとなるように、フィルタ処理ＦＰＰｂを受ける。
【００７２】
排気温度ガバナ部１５０は、センサ入力値および運転条件に基づく算出値に基づいて、アフタ補正量の初期値ＱＡｃ０だけでなく、ポスト補正量の初期値ＱＰｃ０を作成する。次に、ポスト補正量ＱＰｃが補正上限値ＱＰｃＵを超えないように、ポスト補正量の初期値ＱＰｃ０は、リミット処理ＬＰＰｃを受ける。ポスト補正量の初期値ＱＰｃ０が補正上限値ＱＰｃＵ以下であるとき、最終値としてのポスト補正量ＱＰｃはポスト補正量の初期値ＱＰｃ０に等しく設定される。ポスト補正量の初期値ＱＰｃ０が補正上限値ＱＰｃＵよりも大きいとき、最終値としてのポスト補正量ＱＰｃは補正上限値ＱＰｃＵに設定される。
【００７３】
最後に、ポスト噴射量ＱＰが、ポスト基本量ＱＰｂにポスト補正量ＱＰｃを加えることによって得られる量に、設定される。
【００７４】
次に、ポスト噴射量に係る基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵの設定を説明する。アフタ基本量ＱＡｂおよびアフタ補正量ＱＡｃは、初期排気温度の過剰な上昇を防止するために設けられている。ポスト噴射量ＱＡｃおよびポスト噴射量ＱＰｃは、フィルタ入口温度の過剰な上昇を防止するために設けられている。本実施形態では、アフタ噴射量に係る基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵは、定数に設定されており、不変である。一方、ポスト噴射量に係る基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵは、以下で説明するように、可変に設定される。
【００７５】
ポスト噴射量に係る基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵは、温度低下要因の有無に応じて変更される。温度低下要因は、初期排気温度またはフィルタ入口温度を低下させる要因を意味している。初期排気温度またはフィルタ入口温度が低下するにつれて、基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵが高くなるように設定される。
【００７６】
温度低下要因として、エンジン１のレイアウトおよび外気温度が用いられている。エンジンのレイアウトの相違によって、排気経路５の長さ（経路長さ）に相違が発生する。経路長さが長くなるにつれて、排気経路５の通過中に排気ガスから放熱される熱量が増大する。本実施形態では、排気経路５の長さが最も短いレイアウトが、複数の可能なレイアウトの中から、基準レイアウトに設定されている。経路長さが基準長さよりも長い場合に、レイアウト違いが発生する。基準長さは、基準レイアウトにおける排気経路５の長さである。レイアウト違いの発生は、後述のレイアウト判定条件に基づいて検出される。レイアウト違い（エンジンのレイアウトの相違）は、フィルタ入口温度を低下させる要因の１つである。
【００７７】
また、外気温度が低下するにつれて、エンジン１からの放熱量自体が増加するので、初期排気温度が低下する。外気温度は、環境温度センサ３１により検出される。外気温度の低さも、初期排気温度を低下させる要因の１つである。
【００７８】
本実施形態では、基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵは２段階で変更される。温度低下要因が存在しないとき、基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵはそれぞれ、低基本上限値Ｌｂおよび低補正上限値Ｌｃに設定される。少なくとも１つの温度低下要因が存在するとき、基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵはそれぞれ、高基本上限値Ｈｂおよび高補正上限値Ｈｃに設定される。高基本上限値Ｈｂは低基本上限値Ｌｂよりも高く、高補正上限値Ｈｃは低補正上限値Ｌｃよりも高い。
【００７９】
ポスト噴射量のフィルタ処理ＦＰＰｂにおいて、フィルタ係数ＣＦは、温度低下要因の有無に応じて変更される。本実施形態では、フィルタ係数ＣＦは２段階で変更される。少なくとも１つの温度低下要因が存在するとき、フィルタ係数ＣＦは所定値Ｃ０に設定される。所定値はゼロではない。温度低下要因が存在しないとき、フィルタ係数ＣＦは０に設定される。つまり、この場合、フィルタ処理ＦＰＰｂが実質的に実行されない。
【００８０】
図９を参照して、ステーショナリ再生モードにおける、ポスト噴射量に係る基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵ、およびフィルタ係数ＣＦの設定を説明する。ステーショナリ再生モードではポスト噴射が実行されるため、これらの設定が必要である。
【００８１】
図９は、ステーショナリ再生モードにおいて、ポスト噴射量に係る基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵ、およびフィルタ係数ＣＦを設定する処理フローを示すフロー図である。図９のフロー図に含まれる各処理（ステップ）は、ＥＣＵ５０が実行する処理である。ステップＳ１は、ステーショナリ再生要求の発生を示している。再生要求は、再生モード毎に設定されており、ステーショナリ再生要求はステーショナリ再生モードの実行を求める再生要求を示している。同様に、リセット再生モードの実行を求める再生要求や、ステーショナリ再生モードの実行を求める再生要求も存在する。概略的には、ステーショナリ再生要求の発生に基づいて、ステップＳ２−Ｓ６が実行され、ステップＳ７においてステーショナリ再生モードが開始される。
【００８２】
ステップＳ２は、ステップＳ１の次に実行される。ステップＳ２では、レイアウト違いおよび／または低外気温が発生しているか否かが、判定される。つまり、ステップＳ２では、温度低下要因が存在しているか否かが判定される。ステップＳ２で、レイアウト違いおよび／または低外気温が発生している場合、ステップＳ３が実行される。一方、ステップＳ２で、レイアウト違いおよび／または低外気温が発生していない場合、ステップＳ６が実行される。
【００８３】
ステップＳ３−Ｓ５は順に実行される。ステップＳ３では、ＥＣＵ５０は、フィルタ係数ＣＦを所定値Ｃ０に設定する。この結果、ポスト基本量が設定されるときに、フィルタ処理が実行される。ステップＳ４では、ＥＣＵ５０は、ポスト基本量の基本上限値ＱＰｂＵを高基本上限値Ｈｂに設定する。ステップＳ５では、ＥＣＵ５０は、ポスト補正量の補正上限値ＱＰｃＵを高補正上限値Ｈｃに設定する。ステップＳ４、Ｓ５により、ポスト噴射量ＱＰの上限値が緩和され、ポスト噴射量ＱＰが増大できる。
【００８４】
ステップＳ６では、ＥＣＵ５０は、フィルタ係数ＣＦ、ポスト基本量の基本上限値ＱＰｂＵ、ポスト補正量の補正上限値ＱＰｃＵをリセットする。すなわち、ＥＣＵ５０は、フィルタ係数ＣＦを０に設定し、基本上限値ＱＰｂＵを低基本上限値Ｌｂに設定し、かつ補正上限値ＱＰｃＵを低補正上限値Ｌｃに設定する。フィルタ係数ＣＦが０に設定されているので、フィルタ処理は実質的に実行されない。
【００８５】
ステップＳ７は、ステップＳ５またはステップＳ６の次に実行される。ステップＳ７では、上述したようにステーショナリ再生モードが開始される。
【００８６】
次に、レイアウト判定条件を説明する。本実施形態は、次の３つのレイアウト判定条件を備えている。いずれかのレイアウト判定条件が満たされる場合、ＥＣＵ５０は、エンジン１の経路長さが基準長さよりも長く、エンジン１にレイアウト違いが発生していると判断する。つまり、エンジン１の経路長さが基準長さよりも長いため、基本上限値ＱＰｂＵおよび補正上限値ＱＰｃＵを増量側に変更する必要があると、ＥＣＵ５０が判断する。
【００８７】
第１のレイアウト判定条件は、初期排気温度とフィルタ入口温度との間の温度差（温度低下幅）に基づいて、設定されている。初期排気温度は、排気経路５の入口における排気ガスの温度であり、初期排気温度センサ３３によって検出される。フィルタ入口温度は、フィルタ入口温度センサ３５によって検出される。第１のレイアウト判定条件は、上述の温度差が第１所定温度差よりも大きいこと、である。
【００８８】
第２のレイアウト判定条件は、初期排気温度と触媒入口温度との間の温度差（温度低下幅）に基づいて、設定されている。触媒入口温度は、触媒入口温度センサ３４によって検出される。第２のレイアウト判定条件は、上述の温度差が第２所定温度差よりも大きいこと、である。
【００８９】
第３のレイアウト判定条件は、初期排気圧力とフィルタ入口圧力との間の圧力差（圧力低下量）に基づいて、設定されている。初期排気圧力は、初期排気圧力センサ４３によって検出される。フィルタ入口圧力は、フィルタ入口圧力センサ４０ａによって検出される。第３のレイアウト判定条件は、上述の圧力差が第３所定圧力差よりも大きいこと、である。
【００９０】
第４のレイアウト判定条件は、初期排気圧力と触媒入口圧力との間の圧力差（圧力低下量）に基づいて、設定されている。触媒入口圧力は、触媒入口圧力センサ４４によって検出される。第４のレイアウト判定条件は、上述の圧力差が第４所定圧力差よりも大きいこと、である。
【００９１】
本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、次の構成により、次の効果を有している。
【００９２】
（１）本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、エンジン１の排気経路５内に配置されている酸化触媒１８およびフィルタ１９と、燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置１３と、ポスト噴射を含む燃料噴射パターンを設定できるように構成されている制御装置（ＥＣＵ５０）と、を備えている。ポスト噴射量ＱＰの上限値は、外気温度が低くなるにつれておよび／または排気経路５の経路長さが長くなるにつれて増大するように設定される。
【００９３】
本実施形態では、ポスト噴射量ＱＰは、ポスト基本量ＱＰｂにポスト補正量ＱＰｃを加えることによって得られており、基本上限値ＱＰｂＵがポスト基本量ＱＰｂの上限を規定しており、補正上限値ＱＰｃＵがポスト補正量ＱＰｃの上限を規定している。このため、ポスト噴射量ＱＰの上限値は、ポスト基本量ＱＰｂの基本上限値ＱＰｂＵにポスト補正量ＱＰｃの補正上限値ＱＰｃＵを加えることによって得られる。
【００９４】
本実施形態では、ポスト噴射量ＱＰの上限値は、高上限値と低上限値との間の２段階で変更される。高上限値は、ポスト基本量ＱＰｂにおける高基本上限値Ｈｂおよびポスト補正量ＱＰｃにおける高補正上限値Ｈｂからなっている。低上限値は、ポスト基本量ＱＰｂにおける低基本上限値Ｌｂおよびポスト補正量ＱＰｃにおける低補正上限値Ｌｃからなっている。外気温度が所定外気温度よりも低い場合および／または経路長さが所定経路長さよりも長い場合に、ポスト噴射量ＱＰの上限値は高上限値に設定される。それ以外の場合に、ポスト噴射量ＱＰの上限値は低上限値に設定される。ポスト噴射量ＱＰの上限値は、２段階ではなく、外気温度が低くなるにつれておよび／または前記排気経路５の経路長さが長くなるにつれて、多段階で変更されてもよい。
【００９５】
外気温度が低くなるにつれておよび／または前記排気経路５の経路長さが長くなるにつれて、初期排気温度およびフィルタ入口温度が低下する。初期排気温度およびフィルタ入口温度の低下に応じて、ポスト噴射量ＱＰの上限値が増大するので、上限値によってフィルタ入口温度の上昇が阻害されにくい。また、ポスト噴射量ＱＰの上限値は設定され続けるので、過剰な温度上昇やＴＨＣの放出は抑制される。このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、過剰な温度上昇やＴＨＣの放出を抑制しながら、排気経路が延長されたり、外気温度が低下しても、フィルタ入口温度を目標温度に到達できる。
【００９６】
（２）本実施形態に係る排気ガス浄化装置では、外気温度が所定外気温度よりも低い場合および／または経路長さが所定経路長さよりも長い場合に、ポスト噴射量が緩やかに変化するように、フィルタ処理を用いてポスト噴射量が作成される。
【００９７】
ポスト噴射量の上限値が増加すると、ポスト噴射量が急激に増加する可能性がある。このような場合にフィルタ処理が行われるので、ポスト噴射量の急激な変化が抑制される。このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、ポスト噴射量の急激な変化によるＴＨＣの放出を抑制できる。
【００９８】
（３）本実施形態に係る排気ガス浄化装置では、制御装置（ＥＣＵ５０）は、初期排気温度とフィルタ入口温度との間の温度差に基づいて、または初期排気温度と触媒入口温度との間の温度差に基づいて、経路長さを推定する。
【００９９】
本実施形態では、制御装置（ＥＣＵ５０）は、フィルタ入口温度についての温度差が第１所定温度差よりも大きいか否かに基づいて、経路長さが基準長さよりも長いか否かを判断する。また、制御装置（ＥＣＵ５０）は、触媒入口温度についての温度差が第２所定温度差よりも大きいか否かに基づいて、経路長さが基準長さよりも長いか否かを判断する。つまり、２段階で得られる温度差の情報に基づいて、２段階で経路長さが推定されている。これに代えて、多段階で得られる温度差の情報に基づいて、多段階で経路長さが推定されてもよい。
【０１００】
このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、排気経路５の経路長さを直接検出することなく、経路長さの大きさを把握できる。
【０１０１】
（４）本実施形態に係る排気ガス浄化装置では、制御装置（ＥＣＵ５０）は、初期排気圧力とフィルタ入口圧力との間の圧力差に基づいて、経路長さが基準長さよりも長いか否かを判断する。
【０１０２】
本実施形態では、制御装置（ＥＣＵ５０）は、圧力差が第３所定圧力差よりも大きいか否かに基づいて、経路長さが基準長さよりも長いか否かを判断する。つまり、２段階で得られる圧力差の情報に基づいて、２段階で経路長さが推定されている。これに代えて、多段階で得られる圧力差の情報に基づいて、多段階で経路長さが推定されてもよい。
【０１０３】
このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、排気経路５の経路長さを直接検出することなく、経路長さの大きさを把握できる。
【０１０４】
（５）本実施形態に係る排気ガス浄化装置では、制御装置（ＥＣＵ５０）は、初期排気圧力と触媒入口圧力との間の圧力差に基づいて、経路長さが基準長さよりも長いか否かを判断する。
【０１０５】
このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、排気経路５の経路長さを直接検出することなく、経路長さの大きさを把握できる。
【０１０６】
なお、本実施形態は、ステーショナリ再生モードにおいてポスト噴射量の上限値を設定しているが、ポスト噴射が実行される他の再生モードにおいてポスト噴射量の上限値を設定してもよい。また、アフタ噴射量の上限値が、ポスト噴射量の上限値と同様に設定されてもよい。
【０１０７】
本実施形態に係るエンジン１は、４気筒、過給機１０、および排気スロットル弁６を有している。しかし、気筒の数、過給機の有無、および排気スロットル弁の有無は、排気ガス浄化装置が適用されるエンジンを限定しない。異なる数の気筒を有し、過給機および排気スロットル弁を有しないエンジンに、排気ガス浄化装置が適用されてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１  エンジン
５  排気経路
１３  燃料噴射装置
１８  酸化触媒
１９  フィルタ
５０  ＥＣＵ（制御装置）
３３  初期排気温度センサ
３５  フィルタ入口温度センサ
４０ａ  フィルタ入口圧力センサ
４３  初期排気圧力センサ
４４  触媒入口圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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