(57)【要約】【課題】フィルタの再生処理が中断された後のノーマル走行時におけるパティキュレート捕集量の推定精度が悪くならないようにする。【解決手段】ノーマル走行時にフィルタ（４１）の再生時期になったことが判定されたときフィルタの再生処理を行う手段（３１）と、フィルタの前回の再生処理時にその前回の再生処理を中断することなく完了した後のノーマル走行時には圧力損失検出手段（３６）により検出したフィルタの圧力損失に基づいて、またフィルタの前回の再生処理時にその前回の再生処理が中断した後のノーマル走行時にはパティキュレートの排出量に基づいてフィルタのパティキュレート捕集量を推定する手段（３１）と、フィルタの前回の再生処理後のノーマル走行時にこの推定したパティキュレート捕集量に基づいて前記フィルタの再生時期になったか否かを判定する手段（３１）とを備える。【選択図】    図１
2004308439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備える排気処理装置において、
フィルタの圧力損失を検出する圧力損失検出手段と、
ノーマル走行時にフィルタの再生時期になったことが判定されたとき、フィルタの再生処理を行うフィルタ再生処理手段と、
フィルタの前回の再生処理時に、その前回の再生処理が中断したのかそれともその前回の再生処理を中断することなく完了したのかを判定する前回再生処理中断・完了判定手段と、
この判定結果よりフィルタの前回の再生処理時にその前回の再生処理を中断することなく完了した後のノーマル走行時には前記検出したフィルタの圧力損失に基づいて、またフィルタの前回の再生処理時にその前回の再生処理が中断した後のノーマル走行時にはパティキュレートの排出量に基づいてフィルタのパティキュレート捕集量を推定するパティキュレート捕集量推定手段と、
フィルタの前回の再生処理後のノーマル走行時にこの推定したパティキュレート捕集量に基づいて前記フィルタの再生時期になったか否かを判定する再生時期判定手段と
を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記フィルタ再生処理手段は、フィルタのパティキュレート捕集量を全て燃やし切る再生処理である完全再生処理を行う完全再生処理手段であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記フィルタ再生処理手段は、フィルタのパティキュレート捕集量を全て燃やし切る再生処理である完全再生処理を行う完全再生処理手段と、フィルタのパティキュレート捕集量を増やしもせず減らしもしないような再生処理であるバランスポイント再生処理を行うバランスポイント再生処理手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
フィルタの再生処理が中断したことを表す情報と、フィルタの再生処理を中断することなく完了したことを表す情報とを蓄える情報記憶手段を備え、フィルタの前回の再生処理時にフィルタの再生処理が中断したのかそれともフィルタの再生処理を中断することなく完了したのかをこの情報記憶手段の情報により判定する場合に、バランスポイント再生処理が中断されたときにはフィルタの再生処理が中断したことを表す情報を蓄えさせないことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
フィルタの前回の再生処理がバランスポイント再生処理の場合には、前々回の再生処理が完全再生処理であったか否かを判定し、その判定結果より前々回の再生処理が完全再生処理であった場合に、その前々回の完全再生処理時に、その前々回の完全再生処理が中断したのかそれともその前々回の完全再生処理を中断することなく完了したのかを前記情報記憶手段の情報により判定し、この判定結果より前々回の完全再生処理時にその前々回の完全再生処理を中断することなく完了していれば前回のバランスポイント再生処理後のノーマル走行時に前記検出したフィルタの圧力損失に基づいて、また前々回の完全再生処理時にその前々回の完全再生処理が中断していれば前回のバランスポイント再生処理後のノーマル走行時にパティキュレートの排出量に基づいてフィルタのパティキュレート捕集量を推定することを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンの排気パティキュレートを処理する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排気パティキュレートを処理するために、排気系にパティキュレートを捕集するフィルタを配置し、フィルタに所定量のパティキュレートが堆積したとき、フィルタ温度を上昇させてフィルタに捕集しているパテキュレートを燃焼処理する、いわゆるフィルタの再生処理を行うものが各種提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８０１１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタに捕集されているパテキュレートを燃焼除去するには、フィルタ温度を高温（パティキュレートが燃焼し始めるのは３５０℃程度、活発に燃焼するのは例えば６５０℃以上）にする必要がある。このフィルタの再生に必要な温度は高車速時には昇温手段を用いなくても達成され、フィルタが再生（自然再生）されるのであるが、低車速時にはこの温度に達しない。そこで、自然再生が不可能な領域になると昇温手段を用いて排気温度を上昇させることになる。
【０００５】
しかしながら、運転条件が常にフィルタの再生に必要な温度が得られる状態にあるとは限らないので、再生処理に入った後に運転条件が高車速状態より低車速状態へと急変したときなどにはフィルタの再生が中断され、フィルタ内にパティキュレートの燃え残りが生じる。これは、排気温度がもともと低い低車速状態のような運転条件では、昇温手段を用いてもフィルタ温度をフィルタの再生に必要な温度にまで昇温できないため、パティキュレートを継続して燃焼させることができないためである。
【０００６】
これを図２に示すと、同図はフィルタの中心断面でみたパテキュレートの堆積分布である。フィルタの再生処理が中断されたときには図２（ｂ）に示したようにパティキュレートの偏在が生じている。これは、フィルタを円柱状に形成し、その軸心位置にフィルタの外形寸法よりも細い排気通路を接続したものでは、軸心位置が最も温度が高く外周に行くにつれて低温になるという大きな温度分布が径方向に生じるためフィルタ外周になるほどパティキュレートが多く燃え残るためである。一方、フィルタのパティキュレート捕集量を全て燃やし切る再生処理である完全再生処理が中断されることなく終了したときには図２（ａ）のようにフィルタ外周まで均等にパティキュレートが燃焼して消失しており、パティキュレートの偏在は生じていない。
【０００７】
一方、ノーマル走行時にフィルタの圧力損失ΔＰを検出し、この検出したフィルタの圧力損失とスライスレベルとの比較によりフィルタの再生時期になったか否かを判定するものがある。フィルタのパティキュレート捕集量が多くなるほどパティキュレートを燃焼させたきのフィルタ温度が上昇してゆくので（図３参照）、このものでは、フィルタの許容限界温度からフィルタのパティキュレート捕集量の限界量が定まり、パティキュレート捕集量がこの限界量のときの圧力損失がスライスレベルとして定められる。
【０００８】
このものでは、上記のように再生処理の中断によりパティキュレートの偏在が生じたとき、ノーマル走行時に実際よりパティキュレート捕集量が少なく見積もられることから、パティキュレート捕集量が限界量を超えたタイミングで再生時期になったと判定されて再生処理を開始することになり、フィルタ温度がフィルタの許容限界温度を超えて上昇し、フィルタの耐久性を損なう可能性がある。
【０００９】
これについてさらに図４を参照して説明すると、図４はフィルタの圧力損失ΔＰに対するパティキュレート捕集量の特性を示し、フィルタの前回の完全再生処理が中断されることなく行われた後のノーマル走行時には実線で示したようにパティキュレートが捕集されてゆく。従って、このノーマル走行時にはフィルタの圧力損失ΔＰがパティキュレート捕集量の限界量に対応するスライスレベルＳＬに達したときがフィルタの再生時期となる。ところが、前回の完全再生処理が中断された後のノーマル走行時にはフィルタ内のパティキュレートの偏在によりパティキュレートの捕集特性が実線より破線へと上方へ移動する。このためこのときにもフィルタの圧力損失ΔＰがスライスレベルＳＬに達するのを待つとすれば、破線と実線の間の量が捕集のし過ぎとなり、その分、フィルタ再生処理時のフィルタ温度を余計に上昇させてしまうのである。
【００１０】
そこで本発明は、フィルタの前回の再生処理が中断された後のノーマル走行時におけるパティキュレート捕集量の推定精度が悪くならないようにし、今回のフィルタ再生処理時にフィルタ温度が許容限界温度を超えることがないようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備える排気処理装置において、フィルタの圧力損失を検出する一方で、ノーマル走行時にフィルタの再生時期になったことが判定されたとき、フィルタの再生処理を行うと共に、フィルタの前回の再生処理時に、その前回の再生処理が中断したのかそれともその前回の再生処理を中断することなく完了したのかを判定し、この判定結果よりフィルタの前回の再生処理時にその前回の再生処理を中断することなく完了した後のノーマル走行時には前記検出したフィルタの圧力損失に基づいて、またフィルタの前回の再生処理時にその前回の再生処理が中断した後のノーマル走行時にはパティキュレートの排出量に基づいてフィルタのパティキュレート捕集量を推定し、フィルタの前回の再生処理後のノーマル走行時にこの推定したパティキュレート捕集量に基づいて前記フィルタの再生時期になったか否かを判定するように構成した。
【００１２】
【発明の効果】
フィルタの前回の再生処理時にその前回の再生処理が中断した場合にはフィルタ内にパティキュレートの偏在が生じるため、前回の再生処理中断後のノーマル走行時にフィルタの圧力損失に基づいてフィルタのパティキュレート捕集量を推定するのでは、実際よりパティキュレート捕集量を少なく見積もることになり、再生時期になったとの判定が遅れ、今回の再生処理時にフィルタ温度が許容限界温度を超えて上昇しフィルタの耐久性が損なわれる可能性があるのであるが、第１の発明によれば、このときフィルタの圧力損失に基づくのではなく、パティキュレートの排出量に基づいてフィルタのパティキュレート捕集量を推定するようにしたので、前回の再生処理中断後のノーマル走行時におけるパティキュレート捕集量の推定精度が、圧力損失に基づいてフィルタのパティキュレート捕集量を推定する場合よりよくなり、フィルタの再生時期になったとの判定タイミングを遅らせることがなくなり、今回の再生処理時にフィルタ温度が許容限界温度を超えて上昇することを防止することができる。
【００１３】
一方、ノーマル走行時にパティキュレートの排出量に基づいてフィルタへのパティキュレート捕集量が推定され、この推定されたパティキュレート捕集量に基づいてフィルタの再生時期になったことが判定され、フィルタの前回の再生処理を中断することなく完了したときには、その後のノーマル走行時に検出手段により検出されたフィルタの圧力損失に基づいて再生時期になったか否かが判定される。この圧力損失検出手段を用いたパティキュレート捕集量の推定方法によれば、エンジンの背圧が一定圧以上になることを確実に防止できる。
【００１４】
このように本発明によれば、エンジンの背圧が一定圧以上になることを確実に防止しつつ、フィルタの前回の再生処理が中断されることによってフィルタ内にパティキュレートの偏在が生じることがあっても、今回の再生処理時にフィルタ温度が許容限界温度を超えて上昇することを防止し、フィルタの耐久性を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【００１６】
図１において、１はディーゼルエンジンで、排気通路２と吸気通路３のコレクタ部３ａとを結ぶＥＧＲ通路４に、圧力制御弁（図示しない）からの制御圧力に応動するダイヤフラム式のＥＧＲ弁６を備えている。圧力制御弁は、エンジンコントローラ３１からのデューティ制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようにしている。
【００１７】
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置１０を備える。この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク（図示しない）、サプライポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒毎に設けられるノズル１７からなり、サプライポンプ１４により加圧された燃料は蓄圧室１６にいったん蓄えられ、この蓄圧室１６の高圧燃料が気筒数分のノズル１７へと分配される。
【００１８】
ノズル１７（燃料噴射弁）は、針弁、ノズル室、ノズル室への燃料供給通路、リテーナ、油圧ピストン、リターンスプリングなどからなり、油圧ピストンへの燃料供給通路に三方弁（図示しない）が介装されている。三方弁（電磁弁）のＯＦＦ時には針弁が着座状態にあるが、三方弁がＯＮ状態になると針弁が上昇してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。つまり三方弁のＯＦＦからＯＮへの切換時期により燃料の噴射開始時期が、またＯＮ時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室１６の圧力が同じであればＯＮ時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。
【００１９】
ＥＧＲ通路４の開口部下流の排気通路２に、排気の熱エネルギーを回転エネルギーに変換するタービン２２と吸気を圧縮するコンプレッサ２３とを同軸で連結した可変容量ターボ過給機２１を備える。タービン２２のスクロール入口に、アクチュエータ２５により駆動される可変ノズル２４が設けられ、エンジンコントローラ３１により、可変ノズル２４は低回転速度域から所定の過給圧が得られるように、低回転速度側ではタービン２２に導入される排気の流速を高めるノズル開度（傾動状態）に、高回転速度側では排気を抵抗なくタービン２２に導入させノズル開度（全開状態）に制御する。
【００２０】
上記のアクチュエータ２５は、制御圧力に応動して可変ノズル２６を駆動するダイヤフラムアクチュエータ２６と、このダイヤフラムアクチュエータ２６への制御圧力を調整する圧力制御弁２７とからなり、可変ノズル２４の実開度が目標ノズル開度となるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁２７に出力される。
【００２１】
コレクタ３ａ入口には、アクチュエータ４３により駆動される吸気絞り弁４２が設けられている。上記のアクチュエータ４３は、制御圧力に応動して吸気絞り弁４２を駆動するダイヤフラムアクチュエータ４４と、このダイヤフラムアクチュエータ４４への制御圧力を調整する圧力制御弁４５とからなり、吸気絞り弁４２が目標開度まで閉じられるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁４５に出力される。
【００２２】
アクセルセンサ３２、エンジン回転速度とクランク角度を検出するセンサ３３、水温センサ３４、エアフローメータ３５からの信号が入力されるエンジンコントローラ３１では、これらの信号に基づいて目標ＥＧＲ率と目標過給圧とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。
【００２３】
排気通路２には排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ４１を備える。フィルタ４１のパティキュレート捕集量が所定値に達すると、排気温度を上昇させてフィルタ４１に捕集しているパティキュレートを燃焼除去する。
【００２４】
フィルタ４１の圧力損失（フィルタ４１の上流と下流の圧力差）を検出するために、フィルタ４１をバイパスする差圧検出通路に差圧センサ３６が設けられる。
【００２５】
この差圧センサ３６により検出されるフィルタ４１の圧力損失ΔＰは、温度センサ３７からのフィルタ入口温度Ｔ１、温度センサ３８からのフィルタ出口温度Ｔ２と共にエンジンコントローラ３１に送られ、主にマイクロプロセッサで構成されるエンジンコントローラ３１では、これらに基づいてフィルタ４１のパティキュレート捕集量を全て燃やし切る再生処理である完全再生処理を行う。
【００２６】
この場合、基本的にはノーマル走行時に、センサ３６により検出されるフィルタの圧力損失ΔＰとスライスレベルとの比較によりフィルタ４１の再生時期になったか否かを判定する。フィルタ４１のパティキュレート捕集量が多くなるほどパティキュレートを燃焼させたきのフィルタ温度が上昇してゆくので（図３参照）、フィルタ４１の許容限界温度からフィルタ４１のパティキュレート捕集量の限界量が定まり、パティキュレート捕集量がこの限界量のときの圧力損失をスライスレベルとして定めている（図４参照）。
【００２７】
ところで、フィルタ４１に捕集されているパテキュレートを燃焼除去するには、フィルタ温度を高温（パティキュレートが燃焼し始めるのは３５０℃程度、活発に燃焼するのは例えば６５０℃以上）にする必要がある。このフィルタ４１の完全再生処理に必要な温度は高車速時には昇温手段を用いなくても達成され、フィルタ４１が再生（自然再生）されるのであるが、低車速時にはこの温度に達しない。そこで、自然再生が不可能な領域になると昇温手段を用いて排気温度を上昇させることになる。
【００２８】
しかしながら、完全再生処理に入った後に運転条件が高車速状態より低車速状態へと急変したときなどには完全再生処理が中断され、フィルタ４１内にパティキュレートの燃え残りが生じる。このときの燃え残りの状態はパティキュレートの偏在といわれる（図２参照）。これは、排気温度がもともと低い低車速状態のような運転条件では、昇温手段を用いてもフィルタ温度をフィルタ４１の完全再生処理に必要な温度にまで昇温できないため、パティキュレートを継続して燃焼させることができないためである。
【００２９】
このため、前回の完全再生処理の中断によりパティキュレートの偏在が生じた後のノーマル走行時には、実際よりパティキュレート捕集量が少なく見積もられることから、パティキュレート捕集量が限界量を超えたタイミングで再生時期になったと判定されて今回の完全再生処理を開始することになり、フィルタ温度がフィルタの許容限界温度を超えて上昇し、フィルタの耐久性を損なう可能性がある。
【００３０】
そこで、本実施形態では
（１）フィルタ４１の前回の完全再生処理時に、その前回の完全再生処理が中断したのかそれともその前回の完全再生処理を中断することなく完了したのかを判定し、
（２）この判定結果より前回の再生処理時にその前回の再生処理を中断することなく完了した後のノーマル走行時には前記圧力損失ΔＰに基づいて、また前回の再生処理時にその前回の完全再生処理が中断した後のノーマル走行時には排気中のパティキュレートの排出量に基づいてフィルタ４１のパティキュレート捕集量を推定し、
（３）前回の完全再生処理後のノーマル走行時にこの推定したパティキュレート捕集量に基づいてフィルタ４１の再生時期になったか否かを判定する。
【００３１】
エンジンコントローラ３１により行われるこれら制御の内容を、以下、フローチャートに基づいて詳述する。
【００３２】
図５、図６はフィルタ４１の再生処理を行うためのものである。このフローは処理を時間的に追って示したもので、一定周期で実行するものではない。
【００３３】
全体は図５に示すノーマル走行時の処理と、図６に示すフィルタ４１の再生処理とに別れ、さらにフィルタ４１の再生処理は、フィルタ４１のパティキュレート捕集量を全て燃やし切る再生処理である完全再生処理と（図６ステップ８〜２０参照）、フィルタ４１のパティキュレート捕集量を増やしもせず減らしもしないような再生処理であるバランスポイント再生処理（図６ステップ２１〜３２参照）とに分かれている。
【００３４】
まずノーマル走行時の処理から説明すると、エンジンの運転開始時にステップ１で、中断フラグＦ（情報記憶手段）＝０に初期設定し、ステップ２で中断フラグＦをみる。ここで、中断フラグＦはＦ＝０のとき▲１▼前回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断されることなく完了しているかまたは▲２▼前回の再生処理としてバランスポイント再生処理が行われていることを、Ｆ＝１のとき▲３▼前回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断されているかまたは▲４▼前々回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断され、前回の再生処理としてバランスポイント再生処理が行われていることを表す。
【００３５】
中断フラグＦ＝０であるときにはステップ３に進んでセンサ３６により検出されるフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいてフィルタ４１のパティキュレート捕集量ＰＭαを算出（推定）する。これは例えば、図７を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００３６】
一方、中断フラグＦ＝１のときにはステップ４、５に進み、フィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づかない方法を用いてパティキュレート捕集量を算出（推定）する。これは中断フラグＦ＝１のときにまでフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいてパティキュレート捕集量を算出すると、その算出精度が低下してしまうためである。フィルタの圧力損失ΔＰに基づかない方法には様々なものが公知になっているので、それら公知の方法を用いればよい。ここでは簡単な例を次に示すと、ステップ４でエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから図８を内容とするマップを検索して所定時間当たりのパティキュレート排出量ΔＰＭを求め、この値を用いて次式によりノーマル走行時おけるパティキュレート排出量ＰＭｅを算出する。
【００３７】
ＰＭｅ＝ＰＭｅ（前回）＋ΔＰＭ×演算周期…（１）
ただし、ＰＭｅ（前回）：ＰＭｅの前回値、
（１）式は、所定時間当たりのパティキュレート排出量ΔＰＭをノーマル走行時に積算するものである。ノーマル走行時間が長くなるほどノーマル走行時おけるパティキュレート排出量ＰＭｅが増えてゆく。
【００３８】
ステップ５では次式によりフィルタ４１内のパティキュレート捕集量ＰＭαを算出する。
【００３９】
ＰＭα＝ＰＭｅ＋ＰＭβ…（２）
ただし、ＰＭβ：フィルタ４１のパティキュレート残量、
（２）式においてフィルタ４１のパティキュレート残量ＰＭβを加算するのは次の理由による。すなわち、ステップ４、５に進んでくるのは中断フラグＦ＝１のときであり、中断フラグＦ＝１であるということは前述のように▲３▼前回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断されているかまたは▲４▼前々回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断され、前回の再生処理としてバランスポイント再生処理が行われている場合であり、これらの場合にはフィルタ４１にパティキュレートが残っているためである。
【００４０】
ステップ６ではパティキュレート捕集量ＰＭαと再生時期判断基準値である所定値ＰＭｘを比較する。パティキュレート捕集量ＰＭαが所定値ＰＭｘ未満であればフィルタ４１の再生時期になっていないので、ノーマル走行を続けるためステップ２に戻る。
【００４１】
パティキュレート捕集量ＰＭαが所定値ＰＭｘ以上になるとフィルタ４１の再生時期になったと判断し、ステップ６より図６のステップ７に進む。
【００４２】
ステップ７では運転条件が図９に示す完全再生域にあるか否かをみる。フィルタ４１に捕集されているパテキュレートを燃焼除去するには、フィルタ温度を高温（パティキュレートが燃焼し始めるのは３５０℃程度、活発に燃焼するのは例えば６５０℃以上）にする必要があり、完全再生域はこのフィルタ４１の再生に必要な温度を得てフィルタ４１に捕集されているパティキュレートを全て燃やしきることが可能な領域のことである。この完全再生域には昇温手段を用いなくてもフィルタ４１の再生に必要な温度が得られる領域（自然再生領域）と、昇温手段を用いて初めてフィルタ４１の再生に必要な温度が得られる領域とがある。ここで昇温手段は公知であり、例えば主噴射時期を遅角させる手段であったり、パイロット噴射を行う手段であったりする。
【００４３】
一方、バランスポイント（図では「ＢＰＴ」で略記）再生域とは、昇温手段を用いてもフィルタ４１の再生に必要な温度を得ることができないものの、フィルタ４１のパティキュレート捕集量が増えもせず減りもしないように排気中のパティキュレートを燃やすことができる領域である。実際にはアイドル近くになると排気温度が低すぎてバランスポイント再生処理すら行い得ない再生不可領域が存在する。
【００４４】
運転条件が完全再生域にあるときには図６のステップ８〜２０に示す完全再生処理に、これに対して運転条件がバランスポイント再生域にあるときにはステップ２１〜３２に示すバランスポイント再生処理に進む。
【００４５】
完全再生処理から説明すると、ステップ８では完全再生処理を開始する。この処理開始タイミングでタイマを起動する。このタイマは再生処理時間を計測するためのものである。
【００４６】
ステップ９ではこのタイマ値と所定値を比較する。この所定値はフィルタ４１の再生を完了する時間で、予め定めている。タイマ値が所定値以上であれば、ステップ１０でフィルタ４１に捕集されているパティキュレートが全て燃やし切ったと判断し、ステップ１１、１２、１３において中断フラグＦ＝０とすると共にフィルタ４１のパティキュレート残量ＰＭβ＝０としてノーマル走行時の処理、つまり図５のステップ２に戻る。
【００４７】
一方、タイマ値が所定値に達する前に運転条件が完全再生域から再生不可領域に移ったときにはタイマ値の計測が停止され、このときにはタイマ値が所定値未満となるためステップ１４に進んで再生処理が中断されたと判断し、ステップ１５で中断フラグＦをみる。このとき中断フラグＦ＝０になっていれば▲１▼前回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断されることなく完了しているかまたは▲２▼前回の再生処理としてバランスポイント再生処理が行われている。
【００４８】
▲１▼の場合には前回の完全再生処理後にフィルタ４１にパティキュレート残量はない。あるのは今回の完全再生処理の中断によりフィルタ４１に残留する分である。従って今回の完全再生処理の中断によってフィルタ４１に残留するパティキュレートのみが現時点でのパティキュレート残量となる。このため、Ｆ＝０のときにはステップ１６に進んでフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいてフィルタ４１のパティキュレート残量ＰＭβを算出する。▲２▼の場合には前回のバランスポイント再生処理後にフィルタ４１にパティキュレート残量があり、今回の完全再生処理の中断によりフィルタ４１に残留するパティキュレートが加わる。ただし、バランスポイント再生処理の中断によってはパティキュレートの偏在は生じていない。このため、このときにもステップ１６に進んでフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいてフィルタのパティキュレート残量ＰＭβを算出する。これらパティキュレート残量ＰＭβを算出するには図７に示すマップを用いればよい。
【００４９】
一方、中断フラグＦ＝１のときには▲３▼前回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断されているか、または▲４▼前々回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断され、前回の再生処理としてバランスポイント再生処理が行われている。
【００５０】
▲３▼の場合には前回の完全再生処理の中断でフィルタ４１にパティキュレートが残留している。そして、今回の完全再生処理が中断されると、今回の完全再生処理の中断によるパティキュレートの残留分が前回の完全再生処理の中断により残留しているパティキュレートに加わる。しかもこの場合、いずれの完全再生処理の中断においてもパティキュレートは偏在した状態で残留するのであり、パティキュレートの偏在が２度も重なっている。このため、圧力損失ΔＰに基づいてはフィルタ４１のパティキュレート残量を算出することができない。▲４▼の場合にも前々回の完全再生処理の中断でフィルタ４１にパティキュレートが残留し、前回のバランスポイント再生処理ではこの残留しているパティキュレートは消失しない。そして、今回の完全再生処理が中断されると、今回の完全再生処理の中断によるパティキュレートの残留分が前々回の完全再生処理の中断により残留しているパティキュレートに加わる。しかもこの場合、いずれの完全再生処理の中断においてもパティキュレートは偏在した状態で残留するのであり、パティキュレートの偏在が２度も重なっている。このため、圧力損失ΔＰに基づいてはフィルタ４１のパティキュレート残量を算出することができない。
【００５１】
そこでこのときにはステップ１７、１８に進み圧力損失ΔＰに基づかない他の方法によりパティキュレート残量を算出する。すなわち、ステップ１７ではフィルタ４１に捕集されているパティキュレートの再生速度に基づいてパティキュレート残量ＰＭβを算出する。例えば排気流量Ｑｅｘｈと排気温度Ｔｅｘｈ（＝フィルタ入り口温度Ｔ１）から図１０を内容とするマップを検索してパティキュレート再生速度を求め、これに再生処理の中断までの再生処理時間（タイマ値）を乗算して、つまり次式により再生処理中断までのパティキュレート再生量ＰＭｒを算出する。
【００５２】
ＰＭｒ＝パティキュレート再生速度×タイマ値…（３）
ここで、上記の排気流量Ｑｅｘｈはエンジン回転速度と燃料噴射量から所定のマップを検索して求めればよい。
【００５３】
ステップ１７ではパティキュレート捕集量ＰＭα（図５ステップ３またはステップ４、５で算出されている）からこの再生処理中断までのパティキュレート再生量ＰＭｒを差し引くことによってパティキュレート残量ＰＭβを算出する。
【００５４】
ステップ１９では完全再生処理が中断されたことを表すため中断フラグＦ＝１とした後、ステップ２０に進み再生処理中断後の再開処理を行う。これはそのときの運転条件により３つに分かれる。すなわち、完全再生処理の中断直後に運転条件が変化して完全再生域に移っていれば、再び完全再生処理を行わせるため図６のステップ８へと進ませる。完全再生処理の中断直後に運転条件がバランスポイント再生域に移っていればバランスポイント再生処理を行わせるため図６のステップ１８へと進ませる。運転条件が完全再生処理の中断直後にも再生不可領域にとどまるときにはノーマル走行時の処理を行わせるため図５のステップ２へと進ませる。
【００５５】
次に、バランスポイント再生処理を説明すると、この処理は完全再生処理とほぼ同様である。ステップ２１ではバランスポイント再生処理を開始する。この処理開始タイミングでタイマを起動する。このタイマはバランスポイント再生処理時間を計測するためのものである。
【００５６】
ステップ２２ではこのタイマ値とフィルタ４１の再生を完了する時間である所定値を比較する。タイマ値が所定値以上であれば、ステップ２３に進んでフィルタ４１に捕集されているパティキュレートを全て燃やし切ったと判断し、ステップ２４、２５、２６で中断フラグＦ＝０とすると共にフィルタ４１のパティキュレート残量ＰＭβ＝０とし、ノーマル走行時の処理、つまり図５のステップ２に戻る。
【００５７】
バランスポイント再生域に運転条件がとどまる限り完全再生処理が完了することはあり得ないのであるが、ステップ２３〜２６の操作は、バランスポイント再生処理を開始した直後に運転条件が変化して完全再生域に移ることがあり得ることを考慮して設けたものである。
【００５８】
一方、タイマ値が所定値に達する前に運転条件がバランスポイント再生域から再生不可領域に移ったときにはタイマ値の計測が停止され、このときにはタイマ値が所定値未満となるためステップ２７に進んでバランスポイント再生処理が中断されたと判断し、ステップ２８で中断フラグＦをみる。このとき中断フラグＦ＝０になっていれば▲１▼’前回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断されることなく完了しているかまたは▲２▼’前々回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断されることなく完了し、前回の再生処理としてバランスポイント再生処理が行われている。
【００５９】
▲１▼’の場合には前回の完全再生処理後にフィルタ４１にパティキュレート残量はない。あるのは今回のバランスポイント再生処理の中断によりフィルタ４１に残留する分である。従って今回のバランスポイント再生処理の中断によってフィルタ４１に残留するパティキュレートのみが現時点でのパティキュレート残量となる。このバランスポイント再生処理の中断ではパティキュレートの偏在は生じない。このため、Ｆ＝０のときにはステップ２９に進んでフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいてフィルタ４１のパティキュレート残量ＰＭβを算出する。▲２▼’の場合には前々回の完全再処理後にフィルタ４１にパティキュレート残量はない。前回のバランスポイント再生処理後にフィルタ４１にパティキュレート残量があり、今回のバランスポイント再生処理の中断によってもフィルタ４１にパティキュレートが残留する。バランスポイント再生処理の中断を２度続けてもパティキュレートの偏在は生じない。このため、このときにもステップ２９に進んでフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいてフィルタのパティキュレート残量ＰＭβを算出する。これらパティキュレート残量ＰＭβを算出するには図７に示すマップを用いればよい。
【００６０】
一方、中断フラグＦ＝１のときには▲３▼’前回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断されているか、または▲４▼’前々回の再生処理が完全再生処理でありこの完全再生処理が中断され、前回の再生処理としてバランスポイント再生処理が行われている。
【００６１】
▲３▼’の場合には前回の完全再生処理の中断でフィルタ４１にパティキュレートが残留している。そして、今回のバランスポイント再生処理が中断されると、今回のバランスポイント再生処理の中断によるパティキュレートの残留分が前回の完全再生処理の中断により残留しているパティキュレートに加わる。しかもこの場合、前回の完全再生処理の中断によりパティキュレートは偏在した状態のままで残留している。このため、圧力損失ΔＰに基づいてはフィルタ４１のパティキュレート残量を算出することができない。▲４▼’の場合にも前々回の完全再生処理の中断でフィルタ４１にパティキュレートが残留し、前回のバランスポイント再生処理ではこの残留しているパティキュレートは消失しない。そして、今回のバランスポイント再生処理が中断されると、今回のバランスポイント再生処理の中断によるパティキュレートの残留分が前々回の完全再生処理の中断により残留しているパティキュレートに加わる。しかもこの場合、前々回の完全再生処理の中断によりパティキュレートは偏在した状態のままで残留している。このため、圧力損失ΔＰに基づいてはフィルタ４１のパティキュレート残量を算出することができない。
【００６２】
そこでこのときにはステップ３０、３１に進み圧力損失ΔＰに基づかない他の方法によりパティキュレート残量を算出する。すなわち、ステップ３０ではフィルタ４１に捕集されているパティキュレートの再生速度に基づいてパティキュレート残量ＰＭβを算出する。例えば排気流量Ｑｅｘｈと排気温度Ｔｅｘｈ（＝フィルタ入り口温度Ｔ１）から図１０を内容とするマップを検索してパティキュレート再生速度を求め、これに再生処理の中断までの再生処理時間（タイマ値）を乗算して、つまり上記（３）式により再生処理中断までのパティキュレート再生量ＰＭｒを算出する。
【００６３】
ステップ３１ではパティキュレート捕集量ＰＭα（図５ステップ３またはステップ４、５で算出されている）からこの再生処理中断までのパティキュレート再生量ＰＭｒを差し引くことによってパティキュレート残量ＰＭβを算出する。
【００６４】
この場合、バランスポイント再生処理であるため、ステップ３０で求められるパティキュレート再生量ＰＭｒはほぼゼロとなり、従ってステップ３１でのパティキュレート残量ＰＭβはバランスポイント再生処理開始時のパティキュレート捕集量ＰＭαとほとんど変わらない。それでもステップ２８〜３１の操作を行ってパティキュレート残量を算出するようにしているのは、パティキュレート残量の算出精度を高めるためである。
【００６５】
ステップ３２では再生処理中断後の再開処理を行う。これはそのときの運転条件により３つに分かれる。すなわち、バランスポイント再生処理の中断直後に運転条件が変化して完全再生域に移っていれば、完全再生処理を行わせるため図６のステップ８へと進ませる。バランスポイント再生処理の中断直後に運転条件が再びにバランスポイント再生域に移っていれば、バランスポイント再生処理を再び行わせるため図６のステップ２１へと進ませる。運転条件がバランスポイント再生処理の中断直後にも再生不可領域にとどまるときにはノーマル走行時の処理を行わせるため図５のステップ２へと進ませる。
【００６６】
このように、バランスポイント再生処理は完全再生処理とほぼ同様であるが、完全再生処理にあるステップ１９に相当するステップがバランスポイント再生処理にはない。すなわち、バランスポイント再生処理が中断されたからといって中断フラグＦ＝１とはしない。これは次の理由による。完全再生処理の中断によってフィルタ４１内にパテキュレートの偏在が生じるのは、フィルタ４１の中心軸と外周とで大きな温度差があるためであることがわかっている。ところが、バランスポイント再生処理時にはフィルタ４１に捕集されているパティキュレートが活発に燃焼するのでないので、フィルタ４１の中心軸と外周とで大きな温度差がなく従ってフィルタ４１内にパティキュレートの偏在は生じない。すなわち、バランスポイント再生処理が中断されたときにはフィルタ４１内にパティキュレートの偏在が生じないためである。
【００６７】
ここで本実施形態の作用を説明する。
【００６８】
フィルタ４１の前回の再生処理が完全再生処理でありその前回の完全再生処理の開始後に運転条件の変化により再生不可領域へと移り前回の完全再生処理が中断した場合にはフィルタ４１内にパティキュレートの偏在が生じるため、前回の完全再生処理の中断後のノーマル走行時にセンサ３６により検出されるフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいてフィルタ４１のパティキュレート捕集量ＰＭαを算出（推定）するのでは、実際よりパティキュレート捕集量を少なく見積もることになり、再生時期になったとの判定が遅れ、今回の完全再生処理時にフィルタ温度が許容限界温度を超えて上昇しフィルタ４１の耐久性が損なわれる可能性がある。このとき、本実施形態（請求項１に記載の発明）では、フィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づくのではなく、パティキュレートの排出量に基づいてフィルタ４１のパティキュレート捕集量を算出（推定）するようにしたので（図５ステップ２、４、５参照）、前回の完全再生処理が中断した後のノーマル走行時におけるパティキュレート捕集量の算出精度が、圧力損失ΔＰに基づいてフィルタ４１のパティキュレート捕集量を推定する場合よりよくなり、フィルタ４１の再生時期になったとの判定タイミングを遅らせることがなくなり、フィルタ４１温度が許容限界温度を超えて上昇することを防止することができる。
【００６９】
一方、ノーマル走行時にパティキュレートの排出量に基づいてフィルタへのパティキュレート捕集量ＰＭαが算出され、この算出されたパティキュレート捕集量ＰＭαに基づいてフィルタ４１の再生時期になったことが判定され、フィルタ４１の前回の完全再生処理を中断することなく完了したときには（図５ステップ６、図６ステップ７〜１３参照）、その後のノーマル走行時にセンサ３６により検出されたフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいて再生時期になったか否かが判定される（図５ステップ２、３、６参照）。この圧力損失ΔＰに基づいたパティキュレート捕集量の算出方法によれば、エンジンの背圧が一定圧以上になることを確実に防止できる。
【００７０】
このように本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、エンジンの背圧が一定圧以上になることを確実に防止しつつ、フィルタ４１の前回の完全再生処理が中断されることによってフィルタ４１内にパティキュレートの偏在が生じることがあっても、今回の完全再生処理時にフィルタ温度が許容限界温度を超えて上昇することを防止し、フィルタ４１の耐久性を高めることができる。
【００７１】
本実施形態（請求項３に記載の発明）によれば、運転条件が完全再生域からバランスポイント再生域へと移り完全再生処理を行わせることができない運転条件においてはバランスポイント再生処理を行わせることで、フィルタ４１にパティキュレートが直ぐに限界量まで捕集されてしまうことを防止できる。
【００７２】
完全再生処理が中断した場合にはフィルタ４１内の温度差の大きな温度分布に起因してフィルタ４１内にパティキュレートの偏在が生じるのに対して、バランスポイント再生処理が中断した場合にはフィルタ４１内の温度差が小さくフィルタ４１内にパティキュレートの偏在が生じない。このため、バランスポイント再生処理が中断した場合にも完全再生処理が中断した場合と同じに中断フラグＦ＝１とした（情報記憶手段にフィルタの再生処理が中断したことを表す情報を蓄えた）のでは、実際にはパティキュレートの偏在が生じていないのに、その後のノーマル走行時にセンサ３６により検出されたフィルタの圧力損失ΔＰに基づいて再生時期になったか否かを判定できなくなるのであるが、本実施形態（請求項４に記載の発明）によれば、バランスポイント再生処理が中断されたときには中断フラグＦ＝１としない（フィルタの再生処理が中断したことを表す情報を蓄えさせない）ので（図６ステップ２７〜３２参照）、バランスポイント再生処理が中断した後のノーマル走行時にセンサ３６により検出されたフィルタ４１の圧力損失ΔＰに基づいて再生時期になったか否かを判定できることになり（図５ステップ２、３参照）、エンジンの背圧が一定圧以上になることを確実に防止できる。
【００７３】
本実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、フィルタ４１の前回の再生処理がバランスポイント再生処理の場合には、前々回の再生処理が完全再生処理であったか否かを判定し、その判定結果より前々回の再生処理が完全再生処理であった場合に、その前々回の完全再生処理時にその前々回の完全再生処理が中断したのかそれともその前々回の完全再生処理を中断することなく完了したのかを中断フラグＦの値（情報記憶手段の情報）により判定し、この判定結果より前々回の完全再生処理時にその前々回の完全再生処理を中断することなく完了していれば前回のバランスポイント再生処理後のノーマル走行時にセンサ３６により検出したフィルタの圧力損失ΔＰに基づいて、また前々回の完全再生処理時にその前々回の完全再生処理が中断していれば前回のバランスポイント再生処理後のノーマル走行時にパティキュレートの排出量に基づいてフィルタ４１のパティキュレート捕集量を算出（推定）するので、前回のバランスポイント再生処理後のノーマル走行時においてもパティキュレート捕集量を精度良く算出することができる。
【００７４】
実施形態では、フィルタ再生処理手段が、完全再生処理手段とバランスポイント再生処理手段とからなる場合で説明したが、バランスポイント再生処理手段はなくてもかまわない。
【００７５】
請求項１に記載のフィルタ再生処理手段の機能は図６ステップ７、８により、前回再生処理中断・完了判定手段の機能は図６ステップ９により、パティキュレート捕集量推定手段の機能は図５ステップ２、３、４、５により再生時期判定手段の機能は図５ステップ６により果たされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】フィルタ内のパティキュレートの堆積分布を示す特性図。
【図３】パティキュレート捕集量とフィルタのベッド温度との関係を示す特性図。
【図４】フィルタの圧力損失とパティキュレート捕集量の関係を示す特性図。
【図５】フィルタ再生処理を説明するためのフローチャート。
【図６】フィルタ再生処理を説明するためのフローチャート。
【図７】パティキュレート捕集量の特性図。
【図８】所定時間当たりのパティキュレート排出量の特性図。
【図９】運転領域図。
【図１０】パティキュレート再生速度の特性図。
【符号の説明】
１７  ノズル（燃料噴射弁）
３１  エンジンコントローラ
３６  差圧センサ（圧力損失検出手段）
４１  フィルタ
【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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