(57)【要約】【課題】フィルタに堆積した粒子状物質が自然に酸化除去されるＰＭ連続再生域において、粒子状物質が長時間フィルタ内に放置されることに起因して、粒子状物質の酸化性が悪化したり、粒子状物質が酸化されたとしても、酸化した後のアッシュが比較的大きな塊を形成することによりフィルタから除去されづらくなったりすることを抑制する。【解決手段】内燃機関の運転状態がＰＭ強制再生域に属する場合には、フィルタ内における粒子状物質の堆積量が所定量Ｓ０以上となった場合に、ＰＭ強制再生を行い（Ｓ１０６）、内燃機関の運転状態がＰＭ連続再生域に属する場合には、内燃機関の運転状態がＰＭ連続再生域に所定時間Ｔ０以上連続して属した場合に、ＰＭ強制再生を行う（Ｓ１１０）。【選択図】図３
2005180241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに捕集された粒子状物質を強制的に酸化することにより除去し、該フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ強制再生手段と、
前記フィルタに捕集された粒子状物質の、該フィルタ内における堆積量を検出する堆積量検出手段と、を備え、
前記内燃機関の回転数及びトルクによって定まる運転状態が取りうる運転状態範囲には、
前記内燃機関の排気温度が低く、前記再生処理を行わない限り、前記フィルタに捕集された粒子状物質が酸化されず前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が増加する第１の運転状態範囲と、
前記内燃機関の排気温度が高く、前記再生処理を行わなくとも、前記フィルタに捕集された粒子状物質が酸化され前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が減少する第２の運転状態範囲と、が含まれる内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第１の運転状態範囲においては、前記堆積量検出手段によって検出された、前記フィルタ内における粒子状物質の堆積量が所定量以上となった場合に、前記フィルタ強制再生手段が前記再生処理を行い、
前記第２の運転状態範囲においては、前記内燃機関の運転状態が前記第２の運転状態範囲に連続して属した連続所属時間が所定時間以上になった場合に、前記フィルタ強制再生手段が前記再生処理を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記所定時間は、前記内燃機関の運転状態が前記第２の運転状態範囲に属した時点での、前記堆積量検出手段によって検出された前記フィルタ内における粒子状物質の堆積量に応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに捕集された粒子状物質を強制的に酸化することにより除去し、該フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ強制再生手段と、
前記フィルタに捕集された粒子状物質の、該フィルタ内における堆積量を検出する堆積量検出手段と、を備え、
前記内燃機関の回転数及びトルクによって定まる運転状態が取りうる運転状態範囲には、
前記内燃機関の排気温度が低く、前記再生処理を行わない限り、前記フィルタに捕集された粒子状物質が酸化されず前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が増加する第１の運転状態範囲と、
前記内燃機関の排気温度が高く、前記再生処理を行わなくとも、前記フィルタに捕集された粒子状物質が酸化され前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が減少する第２の運転状態範囲と、が含まれる内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第１の運転状態範囲においては、前記堆積量検出手段によって検出された、前記フィルタ内における粒子状物質の堆積量が所定量以上となった場合に、前記フィルタ強制再生手段が前記再生処理を行い、
前記第２の運転状態範囲においては、前回行った前記再生処理が終了した後、前記内燃機関の運転状態が前記第２の運転状態範囲に属した積算時間が所定時間以上になった場合に、前記フィルタ強制再生手段が前記再生処理を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする粒子状物質（ＰＭ）が含まれている。これらのＰＭの大気への放散を防止するために内燃機関の排気系にＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）を設ける技術が知られている。
【０００３】
かかるフィルタにおいては、捕集された粒子状物質が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気圧力が上昇し機関性能が低下するので、フィルタの上流側の排気温度を上昇させ、捕集した粒子状物質を酸化除去することでフィルタの排気浄化性能の再生を図るようにしている（以下この処理を「ＰＭ強制再生」という。）。
【０００４】
一方、内燃機関の回転数及びトルクによって定まる運転状態が属する運転状態範囲には、その排気温度が比較的低温となる運転状態範囲であって、ＰＭ強制再生を行わない限り、フィルタに堆積する粒子状物質の量が増加する運転状態範囲と、排気温度が比較的高温である運転状態範囲であって、ＰＭ強制再生を行わなくても、フィルタに堆積する粒子状物質の量が減少する運転状態範囲とがあることが知られており、前者をＰＭ強制再生域、後者をＰＭ連続再生域と称することがある。
【０００５】
そして、上述のＰＭ強制再生域においては、フィルタにおける粒子状物質の捕集量を積算し、ＰＭ連続再生域においては、フィルタにおける粒子状物質の捕集量の積算を中断し、積算された粒子状物質の捕集量が所定量以上となった場合に、ＰＭ強制再生を行う技術等が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかし、上記のＰＭ連続再生域においては、フィルタに堆積した粒子状物質は、ＰＭ強制再生を行わなくても酸化されて減少する傾向にあるものの、粒子状物質が酸化されるまでに長時間を要した場合には、粒子状物質が長時間酸化されずにフィルタ内に放置されるため、粒子状物質が酸化した後に残るアッシュが比較的大きな塊を形成し、フィルタから除去されずに堆積してしまうことがあった（以下、「アッシュ凝集による堆積」という。）。また、粒子状物質の酸化性そのものが悪化することがあった。
【特許文献１】特開２００３−１５５９１９号公報
【特許文献２】特開２００３−８３０３１号公報
【特許文献３】特開２０００−２１３３３２号公報
【特許文献４】特開２００２−３３２８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的とするところは、フィルタに堆積した粒子状物質が自然に酸化除去されるＰＭ連続再生域において、粒子状物質が長時間フィルタ内に放置され、その結果、粒子状物質の酸化性が悪化したり、アッシュ凝集による堆積が生じたりすることを抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、内燃機関の運転状態がＰＭ連続再生域に所定時間以上連続して属した場合には、ＰＭ連続再生領域においてもＰＭ強制再生を行うことを最
大の特徴とする。
【０００９】
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに捕集された粒子状物質を強制的に酸化することにより除去し、該フィルタの捕集能力の再生処理を行うフィルタ強制再生手段と、
前記フィルタに捕集された粒子状物質の、該フィルタ内における堆積量を検出する堆積量検出手段と、を備え、
前記内燃機関の回転数及びトルクによって定まる運転状態が取りうる運転状態範囲には、
前記内燃機関の排気温度が低く、前記再生処理を行わない限り、前記フィルタに捕集された粒子状物質が酸化されず前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が増加する第１の運転状態範囲と、
前記内燃機関の排気温度が高く、前記再生処理を行わなくとも、前記フィルタに捕集された粒子状物質が酸化され前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量が減少する第２の運転状態範囲と、が含まれる内燃機関の排気浄化システムであって、
前記第１の運転状態範囲においては、前記堆積量検出手段によって検出された、前記フィルタ内における粒子状物質の堆積量が所定量以上となった場合に、前記フィルタ強制再生手段が前記再生処理を行い、
前記第２の運転状態範囲においては、前記内燃機関の運転状態が前記第２の運転状態範囲に連続して属した連続所属時間が所定時間以上になった場合に、前記フィルタ強制再生手段が前記再生処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
こうすれば、内燃機関の運転状態が第２の運転領域に属するようになった後に、長時間連続して粒子状物質がフィルタ内に放置されることを抑制でき、粒子状物質の酸化性が悪化したり、アッシュ凝集による堆積が生じたりすることを抑制できる。
【００１１】
また、本発明においては、上記における所定時間は、前記内燃機関の運転領域が、前記第２の運転領域に属するようになった時点での、前記堆積量検出手段によって検出された、前記フィルタ内における粒子状物質の堆積量に応じて決定されるようにするとよい。
【００１２】
すなわち、内燃機関の運転状態が前記第２の運転状態範囲に属する場合でも、フィルタに捕集された粒子状物質が、前述のようにフィルタ内に長時間連続して留まると、酸化性が悪化したり、アッシュ凝集による堆積が生じたりする。そして、内燃機関の運転状態が前記第２の運転状態範囲に属している場合に、そのような事態が生じるまでの連続所属時間は、内燃機関の運転状態範囲が、第２の運転状態範囲に属するようになった時点での、フィルタ内における粒子状物質の堆積量によって変化する。具体的には、第２の運転状態範囲に属するようになった時点においてフィルタ内に堆積した粒子状物質の量が多い程、酸化性の悪化や、アッシュ凝集による堆積が生じるようになるまでの時間は短くなる。
【００１３】
そこで、本発明によれば内燃機関の運転状態が第２の運転状態範囲に属した時点での、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を、堆積量検出手段によって検出し、その堆積量に対応した連続所属時間が、内燃機関の運転状態が第２の運転状態範囲に属してから経過した場合には、ＰＭ強制再生を行うようにする。
【００１４】
ここにおいて、本発明におけるフィルタ強制再生手段が行う再生処理としては、内燃機関の吸気量を絞り、排気温度を上昇させることにより、フィルタに堆積した粒子状物質を酸化除去する処理を例示することができる。この場合、再生処理中は、内燃機関への吸気量が減少するため、車輌のドライバビリティに影響が出る可能性がある。
【００１５】
従って、本発明により、第２の運転状態範囲において最適な時期にＰＭ強制再生を行うことができる。その結果、無駄に早期にＰＭ強制再生を行うことにより内燃機関の吸気量を絞る回数が増加して車輌のドライバビリティが影響を受けることを抑制できる。また、同様に、ＰＭ強制再生を行うタイミングが遅れてしまい、一部の粒子状物質について酸化性が悪化したり、アッシュ凝集による堆積が生じたりすることを抑制できる。
【００１６】
また、第２の運転状態範囲においては、前回行ったＰＭ強制再生が終了した後、内燃機関の運転状態が第２の運転状態範囲に属した積算時間が所定時間以上になった場合に、前記フィルタ強制再生手段が前記再生処理を行うようにしてもよい。
【００１７】
このようにすれば、内燃機関の運転状態が変化することにより、前記第２の運転状態範囲に属することと、前記第１の運転状態範囲に属することとを交互に繰り返すような場合であっても、内燃機関の運転状態が第２の運転状態範囲に属した積算時間が所定時間以上になった場合には、ＰＭ強制再生が実施される。従って、粒子状物質がフィルタ内に長時間放置された結果、粒子状物質の酸化性が悪化したり、アッシュ凝集による堆積が生じたりすることを抑制できる。
【００１８】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にあっては、フィルタに堆積した粒子状物質が自然に酸化除去されるＰＭ連続再生域において、粒子状物質が長時間フィルタ内に放置されることに起因して、粒子状物質の酸化性が悪化したり、粒子状物質が酸化した後のアッシュが比較的大きな塊を形成することによりフィルタから除去されづらくなったりすることを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本実施例に係る内燃機関とその排気浄化システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する多気筒ディーゼル機関である。
【００２２】
内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。そして、コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。また、内燃機関１には、内燃機関１の出力軸である図示しないクランクシャフトの角度を検出するクランクポジションセンサ１１が備えられている。
【００２３】
また、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、この吸気枝管８の上流側は、さらに吸気通路９と接続されている。この吸気通路９には、吸気通路９を通過して内燃機関１に流入する吸入空気量を制御する吸気絞り弁１０が備えられている。また、吸気通路９のさらに上流側には、遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａと、該コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６とが取り付けられている。また、吸気通路９のさらに上流には、吸気通路９内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ３７が備えられている。
【００２４】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、この排気枝管１８は、前記遠心過給
機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。また、該タービンハウジング１５ｂは、排気通路１９と接続されている。この排気通路１９には、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００２５】
また、排気通路１９の途中には、排気ガス中の粒子状物質（例えば、煤）を捕集するフィルタ２０が配置されている。
【００２６】
このフィルタ２０としては、排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタや、白金（Ｐｔ）に代表される酸化触媒を担持したフィルタ、酸化触媒とカリウム（Ｋ）やセシウム（Ｃｓ）などに代表されるＮＯx吸蔵剤とが
担持されたフィルタを例示することができる。
【００２７】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５
は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００２８】
ＥＣＵ３５には、前述したクランクポジションセンサ１１、エアフローメータ３７の他、アクセルポジションセンサ３３が電気配線を介して接続され出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。このアクセルポジションセンサ３３は、運転者が操作するアクセルぺダル３２の動きと連動するアクセル開度に対応した信号を出力する。従って、アクセルポジションセンサ３３の出力信号より、ＥＣＵ３５において内燃機関１のトルクを検出することができる。同様に、クランクポジションセンサ１１の出力信号より、ＥＣＵ３５において内燃機関１の回転数を検出することができる。一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３の他、吸入空気量を制御する吸気絞り弁１０等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００２９】
また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの例としては、本実施例において後述するＰＭ強制再生ルーチンなどを挙げることができる。
【００３０】
ここで、従来のフィルタ２０のＰＭ強制再生について説明する。フィルタ２０においては、捕集された粒子状物質の堆積量が増加すると、フィルタ２０の目詰まりによって排気圧力が上昇し機関性能が低下する場合がある。従って、フィルタ２０における粒子状物質の堆積量が増加した場合には、例えば、ＥＣＵ３５の指令により吸気絞り弁１０を絞り、フィルタ２０の上流側の排気温度を上昇させ、捕集した粒子状物質を酸化除去する。このようなＰＭ強制再生によって、フィルタ２０の排気浄化性能の再生を図るようにしている。なお、この場合、フィルタ再生手段は、ＥＣＵ３５及び、吸気絞り弁１０を含んで構成される。
【００３１】
なお、本実施例においては、ＰＭ強制再生は上記した方法によるものとして説明する。しかし、本発明において行われるＰＭ強制再生の方法は、上記の方法に限られるものではない。例えば、ＰＭ強制再生時に、図示しない燃料供給手段によってフィルタ２０あるいは、フィルタ２０の排気上流側に配置された図示しない酸化触媒に還元剤としての燃料を供給することによって、フィルタ２０に堆積した粒子状物質を酸化除去させるような方法をとってもよい。この場合は、フィルタ再生手段は、ＥＣＵ３５及び、燃料供給手段を含んで構成される。
【００３２】
また、この場合の燃料供給手段は、具体的には、例えば排気通路１９に設けられ、直接
排気に燃料を噴射する図示しない燃料噴射弁であってもよいし、内燃機関の膨張行程や排気行程に燃料噴射弁３からいわゆる副噴射を行うものであってもよい。
【００３３】
一方、内燃機関の運転状態が属する運転状態範囲には、その排気温度が比較的低温となる運転状態範囲であって、ＰＭ強制再生を行わない限り、フィルタ２０に堆積する粒子状物質の量が増加する運転状態範囲と、排気温度が比較的高温である運転状態範囲であって、ＰＭ強制再生を行わなくても、フィルタ２０に堆積する粒子状物質の量が減少する運転状態範囲とがあることが知られており、前者をＰＭ強制再生域、後者をＰＭ連続再生域と称することがある。このＰＭ強制再生域と、ＰＭ連続再生域との関係について図２に示す。本実施例においては、ＰＭ強制再生域は本発明の第１の運転状態範囲に相当し、ＰＭ連続再生域は本発明の第２の運転状態範囲に相当する。
【００３４】
ＰＭ強制再生域は、図２に示すように比較的低負荷の運転状態範囲であり、排気の温度も比較的低温となる。従って、ＰＭ強制再生域においては、フィルタ２０において酸化される粒子状物質の量より、フィルタ２０に捕集される粒子状物質の量の方が多くなる場合が多い。従って、内燃機関の運転状態がＰＭ強制再生域に継続的に属した場合、フィルタ２０に堆積する粒子状物質の量は除々に増加する。
【００３５】
これに対し、ＰＭ連続再生域は、図２に示すように比較的高負荷の運転状態範囲であり、排気の温度も比較的高温となる。従って、ＰＭ連続再生域においては、フィルタ２０において酸化される粒子状物質の量の方が、フィルタ２０に捕集される粒子状物質の量より多くなる場合が多い。従って、内燃機関の運転状態がＰＭ連続再生域に継続的に属した場合、フィルタ２０に堆積する粒子状物質の量は除々に減少する。ここで、ＰＭ連続再生域の中でも、特に高負荷側の運転状態範囲においては、フィルタ２０に堆積する粒子状物質の量の減少速度は速く、低負荷側の運転状態範囲においては、フィルタ２０に堆積する粒子状物質の量の減少速度は遅くなるといえる。
【００３６】
なお、上記の説明は、夫々の運転状態範囲における一般的な傾向を述べたものである。従って、例えばフィルタ２０の熱容量の関係でフィルタ２０の温度上昇に遅れが生じるなどの理由により、内燃機関の運転状態がＰＭ連続再生域に属した直後などは、フィルタ２０に捕集された粒子状物質の堆積量が減少しない期間があり得る。
【００３７】
上記の従来のＰＭ強制再生においては、内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属する場合においては、フィルタ２０における粒子状物質の捕集量を積算し、積算された粒子状物質の捕集量が所定量以上となった場合に、ＰＭ強制再生を行うこととしている。一方、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属する場合においては、フィルタ２０における粒子状物質の捕集量の積算を中断している。これは、ＰＭ連続再生域においては、フィルタ２０に堆積した粒子状物質はＰＭ強制再生を行わなくても減少するという見識に基づく制御である。
【００３８】
しかし、上記のＰＭ連続再生域においても、比較的排気温度が低くなる領域では、フィルタに堆積された粒子状物質が酸化されるまでに長時間を必要とする場合があった。このような場合には、堆積された粒子状物質が長時間酸化されずにフィルタ２０内で放置されるため、粒子状物質の酸化性が悪くなったり、アッシュ凝集による堆積が生じたりする場合があった。
【００３９】
そこで、本実施例においては、ＰＭ強制再生域においてはフィルタ２０に捕集された粒子状物質の量を積算し、積算された粒子状物質の捕集量が所定量を越えた場合には、ＰＭ強制再生を実施し、一方、ＰＭ連続再生域においても、内燃機関１の運転状態が所定期間以上、ＰＭ連続再生域に連続して属した場合には、ＰＭ強制再生を行う。
【００４０】
図３には、本実施例におけるＰＭ強制再生ルーチンについて示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３５内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行されるルーチンである。
【００４１】
本ルーチンが実行されるとまずＳ１０１において内燃機関１の運転状態が検出される。具体的には、アクセルポジションセンサ３３の出力信号及び、クランクポジションセンサ１１の出力信号がＥＣＵ３５に読み込まれることにより内燃機関１におけるトルク及び回転数が検出される。
【００４２】
次に、Ｓ１０２に進み、内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域かどうかが判定される。ここで、ＰＭ強制再生域であると判定された場合には、Ｓ１０３に進み、変数Ｒに０が代入される。この変数Ｒは、その時の内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属するか、ＰＭ連続再生域に属するかを表す変数であり、内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属する場合は０が、ＰＭ連続再生域に属する場合は１が代入される。
【００４３】
なお、図３には示していないが、本ＰＭ強制再生ルーチンにおいては、Ｓ１０２で内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属すると判定された場合には、フィルタ２０における粒子状物質の堆積量（捕集量の積算値）を推定するために、吸入空気量の積算を開始または継続し、Ｓ１０２で内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属すると判定された場合には、吸入空気量の積算を中断するようにしている。この処理は従来から行われているものなので、図３から割愛している。
【００４４】
次に、Ｓ１０４に進み、フィルタ２０における粒子状物質の堆積量（捕集量の積算値）が推定される。具体的には、前回のＰＭ強制再生が終了してからの、内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属する期間における吸入空気量の積算値を算出することにより、粒子状物質の堆積量を推定する。すなわち、エアフローメータ３７の出力信号がＥＣＵ３５に読み込まれることにより、その時点での吸入空気量が検出され、その吸入空気量の値がＥＣＵ３５内で積算されることによって積算吸入空気量が求められる。そして、予め実験的に求められた、積算吸入空気量と、粒子状物質堆積量との関係を格納したマップから、積算吸入空気量に対応した粒子状物質堆積量を読み出すことにより、粒子状物質堆積量が推定される。なお、本実施例においては、堆積量検出手段は、ＥＣＵ３５及びエアフローメータ３７を含んで構成される。
【００４５】
なお、フィルタ２０内における粒子状物質の堆積量の推定方法は上記の方法に限られない。例えば、吸入空気量の積算値ではなく、燃料噴射量の積算値または、車輌の走行距離などから推定してもよい。また、フィルタ２０の排気系上流側及び、下流側に図示しない排気圧センサを設け、これらのセンサの排気圧の差から、フィルタ２０内における粒子状物質の堆積量を推定してもよい。
【００４６】
そして、Ｓ１０５に進み、Ｓ１０４にて推定された粒子状物質堆積量がＳ０以上かどうかが判定される。ここで、Ｓ０とは、フィルタ２０に堆積された粒子状物質量がそれ以上であると、フィルタの目詰まりによって排気圧力が上昇し機関性能が低下するおそれが生じると判断される粒子状物質の堆積量であり、予め実験的に求められた値である。Ｓ１０５において粒子状物質堆積量がＳ０以上であると判定された場合には、Ｓ１０６に進み、ＰＭ強制再生を実行したうえで、本ルーチンを一旦終了する。
【００４７】
また、Ｓ１０５において粒子状物質の堆積量がＳ０より少ないと判定された場合には、この時点においてＰＭ強制再生はまだ必要ないと判断できるので、そのまま本ルーチンを一旦終了する。
【００４８】
次に、Ｓ１０２において、内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属さないと判定された場合には、内燃機関１の運転状態はＰＭ連続再生域に属すると判断できるのでＳ１０７に進む。Ｓ１０７においては、変数Ｒの値が０かどうかが判定される。ここで、変数Ｒの値が０であると判定されたときには、前回の本ルーチンの実行時には、内燃機関１の運転状態はＰＭ強制再生域に属していたと判断されるので、Ｓ１１２に進み、変数Ｒに１を代入する。そして、Ｓ１１３に進みｔに０を代入することによりタイマリセットする。ここでｔは、ＰＭ連続再生域連続所属時間であり、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に連続して属している時間を表す。そして、Ｓ１１４に進み、タイマがスタートされる。すなわち、ＰＭ連続再生域連続所属時間ｔのカウントアップを開始する。
【００４９】
そして、Ｓ１１５に進み、今度は変数ＰＭに０を代入する。この変数ＰＭは、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属してから、ＰＭ強制再生が実施されるまでは０、ＰＭ連続再生域に属している場合であって、ＰＭ強制再生が行われた場合には１とされる変数である。Ｓ１１５の処理が実行されると本ルーチンを一旦終了する。
【００５０】
Ｓ１０７において、変数Ｒの値が１であると判定された場合には、前回の本ルーチンの実行時においても、内燃機関１の運転状態はＰＭ連続再生域に属していたと判断できるので、Ｓ１０８に進み、変数ＰＭの値が０かどうかが判定される。ここで、ＰＭが１であると判定された場合は、内燃機関１の運転状態が、ＰＭ連続再生域に属している間に、既に１回ＰＭ強制再生が行われた後であると判断できるので、そのまま本ルーチンを終了する。すなわち、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属し続けていた場合においては、１回ＰＭ強制再生を行えば、フィルタ２０に堆積された粒子状物質は強制的に酸化除去され、それ以降ＰＭ連続再生域に属し続けても、フィルタ２０に粒子状物質は堆積しないため、ＰＭ連続再生域においては１回ＰＭ強制再生を行えば充分であると考えられるからである。
【００５１】
一方、Ｓ１０８において変数ＰＭの値が０であると判定された場合には、内燃機関１は、ＰＭ連続再生域に属してから未だＰＭ強制再生が行われていないと判断される。その場合は、Ｓ１０９に進む。
【００５２】
Ｓ１０９においては、ＰＭ連続再生域連続所属時間ｔがＴ０以上かどうかが判定される。ここで、Ｔ０は、ＰＭ連続再生域において、これ以上粒子状物質がフィルタ２０内に放置され続けると、粒子状物質の酸化性が悪くなったり、アッシュ凝集による堆積が生じたりするおそれが出る時間であり、予め実験的に求められた時間である。ＰＭ連続再生域連続所属時間ｔがＴ０以上であると判定されたときには、ＰＭ強制再生を行う必要があると判断されるのでＳ１１０に進み、ＰＭ強制再生を行って、ＰＭ連続再生域においても、フィルタ２０に堆積している粒子状物質を強制的に酸化除去する。
【００５３】
Ｓ１１０の処理が終了すると、Ｓ１１１において変数ＰＭに１を代入した上で本ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ１０９において、ＰＭ連続再生域連続所属時間ｔがＴ０よりも小さいと判定された場合には、これ以上、ＰＭ連続再生域に内燃機関１の運転状態が属し続けても、フィルタ２０に堆積された粒子状物質の酸化性が悪化したり、アッシュ凝集による堆積が生じたりする可能性が低いと判断されるので、そのまま本ルーチンを一旦終了する。
【００５４】
以上説明したように、本実施例においては、内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属する場合には、吸入空気量を積算し、積算された吸入空気量の値からフィルタ２０における粒子状物質堆積量を推定し、その粒子状物質積算量がＳ０以上である場合には、ＰＭ強制再生を行う。一方、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属する場合には、基本
的には、フィルタ２０に堆積された粒子状物質の量は減少するため、吸入空気量の積算は中断する。しかし、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域にＴ０以上属し続けた場合には、ＰＭ強制再生を行うので、フィルタ２０に粒子状物質が長時間酸化されずに放置されることにより、粒子状物質の酸化性が悪くなったり、アッシュ凝集による堆積が生じたりすることを抑制できる。
【００５５】
なお、本実施例のＳ１０９におけるＴ０は、予め実験的に求められた一定の値を用いたが、これを、前回Ｓ１０４の処理が実施されたときに推定された粒子状物質堆積量に応じて変化させるようにしてもよい。これは、内燃機関１における運転状態がＰＭ連続再生域に属した時点でフィルタ２０に堆積されている粒子状物質の量によって、粒子状物質がフィルタ２０に滞在し続けた場合に、粒子状物質の酸化性が悪くなったり、アッシュ凝集による堆積が生じたりするようになるまでの時間は変化するからである。
【００５６】
具体的には、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属した時点でフィルタ２０に堆積した粒子状物質の量と、Ｔ０との関係をマップ化しておき、Ｓ１０９においては、前回のＳ１０４実行時に推定された粒子状物質の堆積量に応じたＴ０の値をマップから読み出してｔと比較するようにする。こうすれば、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属した時点における、フィルタ２０に堆積した粒子状物質の量に、より的確に対応した時間の経過時に、ＰＭ強制再生を行うことができる。
【００５７】
その結果、無駄に早期にＰＭ強制再生を行うことにより吸気絞り弁１０を絞る回数が増加し車輌のドライバビリティが影響を受けることや、ＰＭ強制再生を行うタイミングが遅れてしまい、一部の粒子状物質の酸化性が悪化したり、アッシュ凝集による堆積が生じたりすることを抑制できる。
【実施例２】
【００５８】
次に実施例２について説明する。本実施例における内燃機関１のハード構成については、実施例１において説明したものと同じであるので説明は省略する。
【００５９】
本実施例においては、ＰＭ強制再生域においては実施例１と同様、フィルタ２０に堆積した粒子状物質の量を推定し、粒子状物質の堆積量が所定量を越えた場合には、ＰＭ強制再生を実施し、一方、ＰＭ連続再生域においては、前回行ったＰＭ強制再生が終了した後、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属した積算時間が所定時間以上になった場合に、再生処理を行う制御を行う例について説明する。
【００６０】
図４には、本実施例におけるＰＭ強制再生ルーチンについて示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３５内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行されるルーチンである。
【００６１】
本ルーチンが実行されると、実施例１において説明した制御と同様、Ｓ２０１において内燃機関１の運転状態が検出され、Ｓ２０２において内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属するかどうかが判定される。ここで、ＰＭ強制再生域に属すると判定された場合には、Ｓ２０３に進み、タイムカウントが継続されている場合にはタイムカウントが中断される。このタイムカウントは、後述するように、本ルーチンにおいて、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属した積算時間をカウントするためのものである。従って、内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属している場合にはカウントを中断する。
【００６２】
なお、図４には示していないが、本ＰＭ強制再生ルーチンにおいては、Ｓ２０２で内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属すると判定された場合には、吸入空気量の積算を開始または継続し、Ｓ２０２で内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属すると判定さ
れた場合には、吸入空気量の積算を中断する。この処理については、従来から行われているものであるので図４から割愛している。
【００６３】
次に、Ｓ２０４からＳ２０７までの処理において、実施例１におけるＳ１０３からＳ１０６までの処理と同様の処理を行う。これらの処理の詳細については既に説明したので割愛する。そして、Ｓ２０７においてＰＭ強制再生が行われた後にはＳ２０８に進み、ｔに０が代入されてタイムカウントがリセットされる。すなわち本実施例では、ＰＭ強制再生の実施後において、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属した積算時間をカウントするため、ＰＭ強制再生が行われたときにはタイムカウントがリセットされる。Ｓ２０８の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。また、Ｓ２０６において粒子状物質堆積量がＳ０より少ないと判定された場合に本ルーチンを一旦終了することは、実施例１におけるＳ１０５の説明と同様である。
【００６４】
また、Ｓ２０２において、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属すると判定された場合には、Ｓ２０９に進み、変数Ｒの値が０かどうかが判定される。このＲは、実施例１におけるＳ１０７の説明におけるものと同じである。ここでＲ＝０と判定された場合には、Ｓ２１０に進み、タイムカウントを開始もしくは再開する。すなわち、Ｓ２０９において変数Ｒが０であると判定された場合には、前回の本ルーチンの実行時には、内燃機関１の運転状態はＰＭ強制再生域に属していたこととなり、今回の本ルーチンの実行までの間に、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属するようになったと考えられるので、ここで、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属した積算時間のカウントを開始もしくは再開するものである。
【００６５】
次に、Ｓ２１１において変数Ｒに１を代入する。このことにより、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属していることを示す。そしてＳ２１２に進み、ｔがＴ１以上であるかどうか判定される。ここでＴ１は、本ルーチンにおいて内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に、積算値としてこれ以上属すると、粒子状物質の酸化性が悪化したり、アッシュ凝集による堆積が生じたりするおそれが出る時間であり、予め実験的に求められた時間である。
【００６６】
従って、Ｓ２１２においてｔがＴ１以上である場合は、ＰＭ強制再生を行わないと、フィルタ２０内に堆積した粒子状物質の酸化性が悪くなったり、アッシュ凝集による堆積が生じたりする可能性があると判断されるので、Ｓ２１３に進み、ＰＭ強制再生を行う。
【００６７】
Ｓ２１３の処理が終了すると、Ｓ２１４において、Ｓ２０８と同様、ｔに０を代入してタイムカウントをリセットした後、本ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ２１２においてｔがＴ１より小さいと判定された場合には、まだＰＭ強制再生を行う必要はないと判断されるため、そのまま本ルーチンを一旦終了する。
【００６８】
また、Ｓ２０９においてＲ＝１であると判定された場合には、前回の本ルーチンの実行時にも既に内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属していたと判断できるので、タイムカウントの開始及び、変数Ｒに１を代入する処理はスキップしてＳ２１２に進む。
【００６９】
以上、説明したように本実施例においては、内燃機関１の運転状態がＰＭ強制再生域に属する場合には、吸入空気量を積算し、積算された吸入空気量の値からフィルタ２０における粒子状物質の堆積量を推定し、その粒子状物質の堆積量がＳ０以上である場合には、ＰＭ強制再生を行う。また、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に属する場合には、基本的には、フィルタ２０に堆積された粒子状物質の量は減少するため、吸入空気量の積算は中断する。しかし、内燃機関１の運転状態がＰＭ連続再生域に積算してＴ１以上属した場合には、ＰＭ強制再生を実施するので、フィルタ２０に粒子状物質が長時間酸化され
ずに放置されることにより、粒子状物質の酸化性が悪くなったり、アッシュ凝集による堆積が生じたりすることを抑制できる。
【００７０】
なお、本実施例のＳ２１２におけるＴ１は、予め実験的に求められた一定の値を用いたが、これを、前回Ｓ２０５が実行された際に推定された粒子状物質の堆積量に応じた値としてもよいことは実施例１についての説明と同様である。
【００７１】
上記までの実施例においては、ＰＭ強制再生域と、ＰＭ連続再生域におけるＰＭ強制再生は、実施されるタイミングが異なるのみであり、ＰＭ強制再生の処理内容としては同じ処理を行っている。すなわち、吸気絞り弁１０を絞ることにより排気の温度を上昇させ、フィルタ２０に堆積された粒子状物質を酸化除去させる際の、排気温度、及び排気の温度を上昇させる期間などは同一としている。
【００７２】
しかし、ＰＭ連続再生域においては、本来ＰＭ強制再生を行わなくても、フィルタ２０に堆積する粒子状物質の量は減少する。従って、ＰＭ連続再生域においてＰＭ強制再生を行う場合の排気温度を、ＰＭ強制再生域においてＰＭ強制再生を行う場合の排気温度より低く設定してもよい。同様に、ＰＭ連続再生域においてＰＭ強制再生を行う場合の排気温度を上昇させる期間を、ＰＭ強制再生域においてＰＭ強制再生を行う場合より短く設定してもよい。こうすれば、ＰＭ強制再生において吸気絞り弁１０が絞られることにより、車輌のドライバビリティが影響を受けることをさらに抑制できる。
【００７３】
また、上記の実施例１及び２においては、内燃機関１の運転状態が、ＰＭ強制再生域とＰＭ連続再生域の２つの運転状態範囲に区分けされる場合について説明したが、本発明は、このような場合に限って適用されるわけではない。例えば、内燃機関１の運転状態が３つ以上の運転状態範囲に区分けされた場合においても、その中でＰＭ強制再生域とＰＭ連続再生域とに相当する２つの運転状態範囲に対して適用できる。
【００７４】
さらに、上記の実施例１及び２においては、本発明をディーセルエンジンに対して適用した例について説明したが、本発明はガソリンエンジンにも、もちろん適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る内燃機関とその排気浄化システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１におけるＰＭ強制再生域と、ＰＭ連続再生域との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例１におけるＰＭ強制再生ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例２におけるＰＭ強制再生ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・コモンレール
５・・・燃料供給管
６・・・燃料ポンプ
８・・・吸気枝管
９・・・吸気通路
１０・・・吸気絞り弁
１１・・・クランクポジションセンサ
１５・・・遠心過給機
１５ａ・・・コンプレッサハウジング
１５ｂ・・・タービンハウジング
１６・・・インタークーラ
１８・・・排気枝管
１９・・・排気通路
２０・・・フィルタ
３２・・・アクセルペダル
３３・・・アクセルポジションセンサ
３５・・・ＥＣＵ
３７・・・エアフローメータ
【図１】
2005180241.tif 000003
【図２】
2005180241.tif 000004
【図３】
2005180241.tif 000005
【図４】
2005180241.tif 000006