(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に循環させることが可能なＥＧＲ装置と、前記排気系に設けられ、前記排気に含まれるＰＭの捕捉並びに強制再生及び非強制再生を含む再生が可能な捕捉再生手段とを備えた内燃機関において、前記ＰＭの非強制再生時における、前記排気に含まれるＮＯｘを低減するための、内燃機関の制御装置であって、
前記捕捉再生手段の温度、前記捕捉再生手段における前記ＰＭの捕捉量及び前記吸気系に吸入された空気量のうち少なくとも一部を含む所定種類の条件に基づいて、前記ＰＭの非強制再生時における、前記ＰＭの再生に係る再生速度を特定する特定手段と、
前記特定された再生速度の高低が夫々前記循環量の大小に対応するように、前記特定された再生速度に応じて、前記ＮＯｘの排出量に対応付けられた、前記ＰＭの非強制再生時における前記ＥＧＲガスの循環量に対応する値を決定する決定手段と、
前記決定された値に基づいて前記ＥＧＲ装置を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）の捕捉及び再生が可能な、例えばＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等の捕捉再生手段及びＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）装置を備えた内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、ＥＧＲ率を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関の燃焼制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、ＤＰＦ温度が高過ぎるときは目標ＥＧＲ率を減少補正し、ＤＰＦ温度が低過ぎるときは目標ＥＧＲ率を増加補正することにより、ＤＰＦ温度を適正に調整することが可能であるとされている。
【０００３】
また、ＤＰＦの温度が、ＰＭの酸化反応が活性化する所定の活性温度域にあるときに、バイパス弁の弁開度を補正してＥＧＲクーラをバイパスする還流排気ガスの流量を多くする技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、ＤＰＦ再生のための昇温操作が困難な場合、ＥＧＲ量を減量し、ＰＭ堆積量の増加を抑制する技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
更に、フィルタ目詰まり可能性を堆積量変化率にて判断すると共に、ＤＰＦ温度が高過ぎる場合に目標ＥＧＲ率を減少させ、ＰＭの排出を抑制する技術も開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
尚、燃焼モデルから定まる燃焼速度定数に基づいて微粒子捕集手段の微粒子捕集量を逐次精度良く推定することによって、微粒子捕集量が所定レベルに達したときに、例えば排気を吸気通路に還流する手段等の再生手段により、的確なタイミングで微粒子捕集手段の再生制御を開始させる技術も提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−４２６６３号公報
【特許文献２】特開２００３−９７２７３号公報
【特許文献３】特開２００４−１９０６６７号公報
【特許文献４】特開２００６−２７４８６３号公報
【特許文献５】特開２００２−９７９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術では、ＤＰＦの温度維持に主眼が置かれており、ＤＰＦの温度が適正範囲にある場合のＥＧＲ量は、基本的にＤＰＦの温度とは無関係に設定される。従って、従来の技術では、低温域において生じるＰＭの過堆積による、フィルタの目詰まり又はＰＭの急激な燃焼によるフィルタの溶損等を回避すべく、ベースとなるＥＧＲ量に、安全側、即ち減量側のマージンを設定せざるを得ず、ＥＧＲガスの供給によるＮＯｘの低減効果を最大限に得ることが難しい。即ち、従来の技術には、場合によってはＮＯｘ排出量の低減が効率的に行われ難いという技術的な問題点がある。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ排出量を効率的且つ効果的に低減可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に循環させることが可能なＥＧＲ装置と、前記排気系に設けられ、前記排気に含まれるＰＭの捕捉並びに強制再生及び非強制再生を含む再生が可能な捕捉再生手段とを備えた内燃機関において、前記ＰＭの非強制再生時における、前記排気に含まれるＮＯｘを低減するための、内燃機関の制御装置であって、前記捕捉再生手段の温度、前記捕捉再生手段における前記ＰＭの捕捉量及び前記吸気系に吸入された空気量のうち少なくとも一部を含む所定種類の条件に基づいて、前記ＰＭの非強制再生時における、前記ＰＭの再生に係る再生速度を特定する特定手段と、前記特定された再生速度の高低が夫々前記循環量の大小に対応するように、前記特定された再生速度に応じて、前記ＮＯｘの排出量に対応付けられた、前記ＰＭの非強制再生時における前記ＥＧＲガスの循環量に対応する値を決定する決定手段と、前記決定された値に基づいて前記ＥＧＲ装置を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る「内燃機関」とは、一又は複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いは各種アルコール等の燃料、又は当該燃料を含む混合気の爆発或いは燃焼に伴って生じる力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的な又は機械的な伝達経路を経て駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。特に、本発明に係る内燃機関は、好適な一形態として、軽油を燃料とし、気筒内に吸入される気体（以下、適宜「吸気」と称する）が圧縮される過程において（例えば、圧縮端等において）燃料が噴射され、当該燃料が高温高圧の気筒内で自着火して燃焼を生じる、或いは、吸気と燃料との混合気が気筒内で圧縮される過程において高温高圧の気筒内で自着火して燃焼を生じる、例えばディーゼルエンジン等の圧縮自着火式内燃機関として構成される。
【００１２】
本発明に係る内燃機関には、ＥＧＲ装置が備わる。このＥＧＲ装置は、例えば排気ポート、排気マニホールド及び排気管（フロントパイプやリアパイプ等といった、気筒配列上生じるものを含む）等を適宜に含み得る概念としての排気系から、排気の一部を、不活性のＣＯ２を多量に含むＥＧＲガスとして、例えば吸気ポート、吸気マニホールド及び吸気管等を適宜に含み得る概念としての吸気系に、直接若しくは間接的に、又はＥＧＲバルブ等、ＥＧＲガスの循環量（以下、適宜「ＥＧＲ量」と略称する）を制御可能な弁体、弁機構、弁装置又は弁システム或いはそれに類する機構等の状態に応じて限定的に循環供給することが可能に構成される。定性的に言えば、当該ＥＧＲガスが、例えばエアフィルタ等を介して吸気系に導かれる吸入空気（即ち、新気）と幾らかなり混合され上述した吸気を形成することによって、吸気中の酸素濃度が低減せしめられ、ＮＯｘの排出量（ここでは、気筒からの排出量を指すが、内燃機関が排気系にＮＯｘ浄化用の手段を有さぬ場合には、車両外への排出量と一義的である）が低減せしめられる。
【００１３】
この際、排気系から吸気系へのＥＧＲガスの循環経路は、多種多様な構成を採ってよく、例えば、排気系と吸気系とを連通させるＥＧＲ通路等の管状部材を介してＥＧＲガスが導かれてもよい。また、例えばこのＥＧＲ通路の一部に、ＥＧＲガスを冷却可能なＥＧＲクーラ等の冷却手段が設けられていてもよく、更にはこの冷却手段をバイパスするパイパス通路が設けられていてもよい。このようにバイパス通路が設けられる場合には、好適な一形態として、ＥＧＲガスの供給経路を、冷却手段を含む通路とバイパス通路との間で二値的に、段階的に又は連続的に切り換えることが可能な切り換え手段が設けられていてもよい。この切り替え手段における供給経路の切り替えに要する駆動力は、例えば油圧アクチュエータ、電動アクチュエータ又は負圧ダイアフラム等の各種駆動力供給手段により、物理的な、機械的な、機構的な、電気的な、磁気的な又は化学的なプロセスを経て供給されてもよい。
【００１４】
一方、ＥＧＲガスによって吸気中のＣＯ２が増加すると、相対的に吸気中の酸素濃度は低下して燃料の燃焼性が低下する。また、ＮＯｘの排出を抑制すべく気筒内の急激な温度上昇を抑制すると、必然的に芯まで燃え切れない液滴が増加する。従って、気筒内の燃焼に際して燃料が所謂蒸し焼き状態になり易く、例えばこの未燃の個体炭素（例えば、スート（煤））にＳＯＦ（Solvable Organic Fraction）等のＨＣ（炭化水素）が付着すること等によって形成される粒子状物質（即ち、ＰＭ）の排出量（ここでは、気筒からの排出量）が増加する。即ち、ＥＧＲ装置を備える内燃機関において、ＮＯｘの排出量とＰＭの排出量とは総じて背反の関係にある。尚、本発明に係る「ＰＭ」とは、内燃機関で生成され排気中に含まれ得る粒子状物質を包括する概念であり、その化学的な組成は一意に限定されない趣旨である。例えば、ＰＭの組成は、排気が排気管を流れる過程において、各種触媒やフィルタ等の作用により適宜に変化し得る。
【００１５】
このような事情により生じるＰＭの、車外への排出量（前述した気筒からの排出量と区別するため、以下、適宜「車外排出量」等と称する）を低減する等の目的から、本発明に係る内燃機関には、ＰＭの捕捉及び再生が可能な、例えば酸化触媒が担持されたＤＰＦ、或いは例えばＤＰＦ及び当該ＤＰＦの上流側（排気の流れ方向を基準とした方向概念であって、この場合、内燃機関の気筒側）に配置された酸化触媒等を含む触媒装置等の形態を採り得る捕捉再生手段が備わる。捕捉再生手段の構成、とりわけその物理的、機械的、機構的、電気的、磁気的又は化学的な構成は、単体で構成されるにせよ、複合体として構成されるにせよ、ＰＭの捕捉及び再生が可能である限りにおいて何ら限定されない趣旨である。尚、「ＰＭの再生」とは、捕捉されたＰＭの酸化燃焼、及びそれに伴う捕捉再生手段に係るＰＭの捕捉機能の再生を包括する概念である。
【００１６】
例えば好適な一形態として、捕捉再生手段は、排気の入口側と出口側で互い違いに目封じされたハニカム状のフィルタを有する所謂ウォールフロー型のＤＰＦを備えていてもよい。この場合、排気中のＰＭは、当該ハニカム状のフィルタにより排気流れ方向に形成される複数の排気通路相互間を隔絶する壁体に阻まれ、当該壁体相互間を行き来することなく、例えば入口側又は出口側のフィルタ或いは当該壁体部（好適には、これもフィルタである）に捕捉される。この際、例えばフィルタに酸化触媒が担持されていれば、当該ＤＰＦにおいてＰＭの酸化燃焼が促され、ＰＭの捕捉及び再生がＤＰＦ自体で行われる。また、ＤＰＦの上流側に酸化触媒が別体として配置されていれば、当該酸化触媒により排気中のＮＯから酸化力が良好なＮＯ２が生成され、当該ＮＯ２によってＤＰＦに捕捉されたＰＭ（この場合、好適な一形態として、ＰＭ中のＳＯＦは酸化触媒により酸化され、捕捉されるＰＭは主としてスートとなる）の燃焼が促進される。また、例えば排気温度或いはＤＰＦ温度が、ＰＭの酸化が活性化する温度を超える運転領域では、この種の酸化触媒を有しておらずとも、ＤＰＦに捕捉されたＰＭの燃焼が好適に促進される。いずれにせよ捕捉再生手段の作用により、ＰＭの車外排出量は、少なくとも捕捉再生手段を有さぬ場合と較べて幾らかなり低減される。
【００１７】
ここで、ＥＧＲ量に対するＮＯｘの排出量及びＰＭの排出量の関係が相互に背反すること、及びＰＭが捕捉再生手段により捕捉され且つ再生され得ることに鑑みれば、また、例えば吸気温度の低下又は酸素濃度の低下等による燃焼性能の低下（失火を含む）並びにそれに起因する動力性能及びドライバビリティの低下といった、ＰＭの排出以外に考慮すべき事情を（そのような事情があるとして）別とすれば（但し、燃焼性能の低下は、ＰＭの排出量増加を招き得るため、無関係ではない）、ＥＧＲ量は、好適な一形態として、ＰＭの排出量若しくは排出速度、又は捕捉再生手段におけるＰＭの捕捉量（捕捉の態様次第では、堆積量と表現してもよい）若しくは捕捉（堆積）速度が、捕捉再生手段に係るＰＭの再生能力を超えることに起因する、例えば排気圧の上昇及びそれに伴う動力性能の低下、或いはフリクションロスの増加等といった不具合を少なくとも実践上顕在化させない範囲で可及的に多い方がよい。
【００１８】
ところが、捕捉再生手段に係るＰＭの再生能力は、内燃機関の動作期間中において一定でない場合が多い。従って、当該再生能力の度合いをＥＧＲ量に反映する旨の手立てを何ら有さぬ場合、少なくとも上述した不具合の発生を避ける等の目的から、ＥＧＲ量に対し、安全側（即ち、ＰＭの排出を抑制する側であって、詰まりは減少側）にマージンを付与する必要がある。従って、場合によっては、捕捉再生手段が、少なくとも実践上何らの問題も顕在化させない程度にＰＭの再生を行い得る状況であるにもかかわらずＥＧＲ量が過度に抑制されてＮＯｘの排出量が効率的に低減されない等といった事態が生じ得る。或いは、捕捉再生手段がＰＭの再生を行い難い状況であったとして、必ずしも事前に適合されたＥＧＲ量が最適であるかは不明であり、結局ＮＯｘの排出量が効率的に低減されないといった事態が生じ得る。
【００１９】
ここで、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えば、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により、ＰＭの非強制再生時における、ＰＭの再生速度が特定される。本発明に係る「再生速度」とは、例えば単位時間当たりの理論的な、実質的な、又は現実的なＰＭの再生量、或いは単位時間当たりに理論的に、実質的に、又は現実的に再生可能なＰＭの量等、定量的な指標値であってもよいし、後述する決定手段を少なくとも実践上過不足なく動作せしめ得る程度に段階的に分類された、再生速度の定性的な度合いであってもよい。或いは、特定される再生速度は、再生速度と相関する他の指標値によって代替され、間接的に特定されてもよい。
【００２０】
尚、本発明において「特定する」とは、特定対象そのもの或いは特定対象と相関する物理量又は物理状態を、直接的に又は何らかの検出手段を介して間接的に、例えば電気信号や物理変化等として取得又は検出すること、直接的に又は間接的に取得又は検出された、特定対象と相関する物理量又は物理状態に基づいて、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する値を選択すること、及び、それら取得若しくは検出又は選択された、特定対象と相関する物理量又は物理状態から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従って導出又は推定すること等を包括する広い概念である。従って、特定手段は、例えばＰＭの再生速度を検出可能なセンサ等の検出手段から当該再生速度に対応する電気信号を取得することにより再生速度を特定してもよいし、当該再生速度を規定し得る、例えば捕捉再生手段の温度等を、然るべき検出手段から取得し、予め設定されたアルゴリズムに従った数値演算や論理演算の結果として、或いはマップか適当な値を選択する等して再生速度を特定してもよい。再生速度を代替し得る上述した他の指標値についても同様の趣旨である。
【００２１】
ＰＭの再生速度が特定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る決定手段により、特定された再生速度に応じてＰＭの非強制再生時におけるＥＧＲガスの循環量に対応する値（以下、適宜「対応値」と略称する）が決定される。また、対応値が決定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段により、当該対応値に基づいてＥＧＲ装置が制御される。
【００２２】
ここで、「ＥＧＲガスの循環量に対応する値（即ち、対応値）」とは、例えば、ＥＧＲガスの循環量そのもの、或いはＥＧＲ率（好適な一形態として、吸入空気の量又は吸気の量に対するＥＧＲガスの比率）等を指す。また、「再生速度に応じて決定する」とは、再生速度と対応値との間に設定された何らかの対応関係に基づいて当該値が決定されることを包括する概念であって、例えば好適な一形態として、例えば予めマップ化された再生速度と対応値との対応関係（一対一、一対多、多対一又は多対多に対応付けられた関係）に従って決定すること、或いは、予め設定されたアルゴリズム、数値演算式又は論理演算式に基づいた数値演算や論理演算の結果として導出すること等を含む趣旨である。また、この場合、当該対応関係又は当該アルゴリズム、数値演算式若しくは論理演算式は、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいてＰＭの過剰な増加による不都合（例えば、捕捉再生手段におけるＰＭの捕捉機能低下に伴う排気圧の上昇、圧損の増大、フリクションロスの増加及び動力性能の低下等）を実践上顕在化させない範囲で可及的にＮＯｘの排出を抑制し得るよう定められていてもよい。
【００２３】
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲ量を、捕捉再生手段におけるＰＭの再生速度に応じて決定することができる。従って、例えば捕捉再生手段によってＰＭの再生が十分に行われ得る状況において可及的に大量のＥＧＲガスを循環させることが可能となる。また、例えばＰＭの再生が進行し難い状況において、例えばＰＭの目詰まり及び過堆積、並びにそれに起因する不具合の発生を防止することが可能となる。別言すれば、ＥＧＲ量がＰＭ再生速度のみに応じて決定されるにせよ、最終的には更に他の指標を勘案して決定されるにせよ、少なくともＰＭの再生能力が考慮されないことに起因する安全側のマージンは不要、或いは実質的に又は現実的に最小限でよく、ＮＯｘ排出量の低減に直結し得るＥＧＲ量を、より精細に制御することが可能となる。即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、ＮＯｘ排出量を効率的且つ効果的に低減することが可能となるのである。
【００２５】
尚、本発明に係る内燃機関の制御装置では、例えばＤＰＦ床温又は例えば排気系において捕捉再生手段を含む任意の区間の排気温等、ＰＭの再生速度を規定し得る捕捉再生手段の温度、捕捉再生手段に捕捉されたＰＭの量としての捕捉量（上述したように堆積量と言ってもよい）及び吸気系に吸入された空気量（即ち、ＥＧＲガスと混合される新気の量）のうち少なくとも一部を含む条件に基づいてＰＭの再生速度が特定される。捕捉再生手段の温度は、捕捉再生手段に物理的又は化学的不具合を生じさせ得る程度に高温でない限り、好適にはその上昇に応じてＰＭ再生速度は上昇し得る。また、ＰＭの堆積量が多過ぎると、ＰＭと酸素との接触が阻害され易くなり、ＰＭ再生速度は低下し易い。また、吸入空気量は、排気中の酸素濃度と相関するため、ＰＭ再生速度を好適に規定し得る。このように、これら各指標値は、ＰＭの再生速度と相関が高く、ＰＭの再生速度を高精度に特定することが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置では、特定された再生速度の高低がＥＧＲ量の大小に対応するように対応値が決定される。この決定された対応値に基づいてＥＧＲ装置が制御される。従って、好適な一形態として、ＰＭの再生速度の採り得る範囲の少なくとも一部（即ち、全域又は一部の領域）において、再生速度が高い程、ＥＧＲ量が段階的に若しくは連続的に、又は直線的に若しくは曲線的に増加せしめられ得、制御上の負荷を抑えつつ、効率的且つ効果的にＮＯｘの排出量を低減することが可能となり実践上有益である。
【００２８】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
【００３０】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３１】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ１００及びエンジン２００を備える。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述するＥＧＲ制御を実行することが可能に構成されている。
【００３３】
エンジン２００は、軽油を燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ディーゼルエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本のシリンダ２０２が並列配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる力が、不図示のピストンを紙面と垂直な方向に往復運動させ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフト（いずれも不図示）の回転運動に変換される構成となっている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。尚、本実施形態に係るエンジン２００は、シリンダ２０２が図１において紙面と垂直な方向に４本並列してなる直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、個々のシリンダ２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一のシリンダ２０２についてのみ説明することとする。
【００３４】
シリンダ２０２内における混合気の燃焼に際し、エアフィルタを介して外部から吸入された空気たる吸入空気は、吸気管２０３に導かれる。吸気管２０３には、吸入空気の量を調節可能なディーゼルスロットルバルブ２０４が配設されている。このディーゼルスロットルバルブ２０４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により上位に制御されるスロットルバルブモータ（不図示）から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、ディーゼルスロットルバルブ２０４を境にした吸気管２０３の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。
【００３５】
尚、エンジン２００は、ディーゼルエンジンであり、その出力は、ガソリン等を燃料とするエンジンにおける空燃比制御（吸入空気量に応じた制御）と異なり、噴射量の増減制御を介してコントロールされる。従って、ディーゼルスロットルバルブ２０４は、エンジン２００の動作期間において、基本的に全開位置（図示するディーゼルスロットルバルブ２０４の位置が全開位置に相当する）に制御される。また、このディーゼルスロットルバルブ２０４の下流側（気筒側）には、ディーゼルスロットルバルブ２０４を通過した吸入空気の温度たる吸気温を検出可能な第１吸気温センサ２０５が配設されている。第１吸気温センサ２０５は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸気温は、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００３６】
吸気管２０３は、第１吸気温センサ２０５の下流側（吸気の流れ方向を基準とする方向概念であって、この場合、シリンダ側）において吸気マニホールド２０６と連通しており、この吸気マニホールド２０６を介して更に、各シリンダに設けられた吸気ポート２０７に連通している。一方、吸気管２０３に導かれる吸入空気は、第１吸気温センサ２０５の下流側且つ吸気マニホールド２０６の上流側の合流位置において、後述するＥＧＲガスと混合され、吸気ポート２０７とシリンダ内部とを連通させることが可能に構成された不図示の吸気バルブの開弁時にシリンダ２０２内に吸気として吸入される。シリンダ２０２内には、筒内直噴型のユニットインジェクタ２０８から燃料たる軽油が噴射される構成となっており、噴射された燃料が各シリンダ内部で、当該吸気と混合され、上述した混合気となる。
【００３７】
尚、詳細は省略するが、燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されている。この燃料タンクに貯留される燃料は、不図示のフィードポンプの作用により燃料タンクから汲み出され、不図示の低圧配管を介して公知の各種態様を採り得高圧ポンプ（不図示）に圧送される構成となっている。この高圧ポンプは、コモンレール２０９に対し、燃料を供給することが可能に構成されている。
【００３８】
コモンレール２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される目標レール圧まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。尚、コモンレール２０９には、レール圧を検出することが可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。前述したユニットインジェクタ２０８は、シリンダ２０２毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリ２１０を介してコモンレール２０９に接続されている。
【００３９】
ここで、ユニットインジェクタ２０８の構成について補足すると、ユニットインジェクタ２０８は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。当該電磁弁は、コモンレール２０９の高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に当該加圧室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該加圧室と低圧通路とを相互に遮断する。
【００４０】
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により加圧室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２０９より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
【００４１】
尚、燃料は、個々のシリンダ２０２において、ユニットインジェクタ２０８を介し、目標噴射量に相当する燃料が、燃焼室内の急激な温度上昇を防止するための、或いは燃料と吸気とを十分に予混合するためのパイロット噴射と、目標噴射量とパイロット噴射量との差分に相当するメイン噴射とに分割して噴射される構成となっている。
【００４２】
上述した混合気は、圧縮工程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして、或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブ（不図示）の開弁時に排気ポート２１１を介して排気マニホールド２１２に導かれる構成となっている。この排気マニホールド２１２は、排気管２１３に連通しており、排気の大部分は、この排気管２１３に導かれる構成となっている。
【００４３】
一方、排気管２１３には、タービンハウジング２１４に収容される形でタービン２１５が設置されている。タービン２１５は、排気管２１３に導かれた排気の圧力（即ち、排気圧）により所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている。このタービン２１５の回転軸は、コンプレッサハウジング２１７に収容される形で吸気管２０３に設置されたコンプレッサ２１６と共有されており、タービン２１５が排気圧により回転すると、コンプレッサ２１６も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。
【００４４】
コンプレッサ２１６は、吸気管２０３に導かれる吸入空気を、その回転に伴う圧力により上述した吸気マニホールド２０６へ圧送供給することが可能に構成されており、このコンプレッサ２１６による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。即ち、タービン２１５とコンプレッサ２１６とにより、一種のターボチャージャが構成されている。尚、コンプレッサ２１６と吸気マニホールド２０６との間には、インタークーラが設置され、過給された吸入空気を冷却することによって過給効率が向上せしめられてもよい。
【００４５】
尚、吸気管２０３におけるコンプレッサ２１６の上流側には、エアフローメータ２１８及び第２吸気温センサ２１９が配設されている。エアフローメータ２１８は、吸気管２０３に導かれる吸入空気の量（吸入空気量）を検出する装置であり、所謂ホットワイヤー式と称される形態が採用されている。第２吸気温センサ２１９は、エアフローメータ２１８近傍の吸入空気の温度を検出することが可能に構成された温度センサである。第２吸気温センサ２１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸気温は、エアフローメータ２１８による吸入空気量の検出精度を向上させるべく使用される。
【００４６】
排気マニホールド２１２には、排気管２１３とは別にＥＧＲ通路２２０が連通している。ＥＧＲ通路２２０は、排気マニホールド２１２と吸気管２０３とを連通させる金属製且つ中空の管状部材であり、上述した合流位置において吸気管２０３と連通する構成となっている。ＥＧＲ通路２２０は、その一部の区間においてＥＧＲクーラ２２２が設置された冷却通路２２１とＥＧＲクーラ２２２が設置されないバイパス通路２２３とに分岐している。
【００４７】
ＥＧＲクーラ２２２は、ＥＧＲ通路２２０に設けられた冷却装置である。ＥＧＲクーラ２２２は、外周部にエンジン２００の冷却水配管が張り巡らされた金属製且つ中空の管状部材であり、ＥＧＲパイプ２２０に導かれ冷却通路２２１を介してＥＧＲクーラ２２２を通過する排気（即ち、本発明に係る「ＥＧＲガス」の一例であり、以下、「ＥＧＲガス」と称する）は、この冷却水との熱交換により冷却され、下流側（即ち、吸気管２０３側）へ導かれる構成となっている。ＥＧＲクーラ２２２には、夫々が上述したウォータジャケットに連通するインレットパイプ及びアウトレットパイプ接続されている。この際、冷却水は、インレットパイプから当該冷却水配管に流入し、アウトレットパイプを介して当該冷却水配管の外に排出される。排出された冷却水は、エンジン２００の冷却水循環系に還流され、所定の経路を経て再びインレットパイプから供給される。上述したバイパス通路２２３は、少なくともこのＥＧＲクーラ２２２をバイパスするように構成されている。
【００４８】
切り換えバルブ２２４は、ＥＧＲ通路２２０とバイパス通路２２３との分岐部位に設置された開閉可能な弁体と、当該弁体を駆動する駆動装置を含むバルブ機構である。切り換えバルブ２２４の弁体は、当該駆動装置により開閉状態が連続的に変化するように構成されており、当該開閉状態に応じて、冷却通路２２１とバイパス通路２２３との間のＥＧＲガスの流量比率を制御することが可能に構成されている。切り換えバルブ２２４の駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、切り換えバルブ２２４の弁体の開閉状態は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００４９】
ＥＧＲバルブ２２５は、冷却通路２２１とバイパス通路２２３との合流位置下流側（吸気管２０３側）においてＥＧＲ通路２２０に設置された開閉可能な弁体と、当該弁体を駆動する駆動装置を含むバルブ機構である。ＥＧＲバルブ２２５の弁体は、当該駆動装置により開閉状態が連続的に変化するように構成されており、当該開閉状態に応じて、ＥＧＲ通路２２０を流れるＥＧＲガスの流量、即ち、ＥＧＲ量を制御することが可能に構成されている。ＥＧＲバルブ２２５の駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＧＲバルブ２２５の弁体の開閉状態は、ＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。ＥＧＲ通路２２０、冷却通路２２１、ＥＧＲクーラ２２２、バイパス通路２２３、切り換えバルブ２２４及びＥＧＲバルブ２２５は、全体として、本発明に係る「ＥＧＲ装置」の一例を構成しており、以下の説明において、これら全体を総称する場合には適宜「ＥＧＲ装置」なる言葉を使用することとする。
【００５０】
排気管２１３におけるタービン２１５の下流側には、第１酸化触媒２２６、ＤＰＦ２２７及び第２酸化触媒２２８が設置されている。
【００５１】
第１酸化触媒２２６は、排気中のＣＯ、ＨＣ（主としてＳＯＦ）及びＮＯ等を酸化することが可能に構成された触媒コンバータである。
【００５２】
ＤＰＦ２２７は、排気中のＰＭを捕捉可能に構成されたフィルタである。ＤＰＦは、金属製の筐体にコージェライトやＳｉＣ等のセラミック担体によって構成されたフィルタが収容された構造を有する。このフィルタは、排気の流れる方向に伸長し且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の排気通路を形成している。この排気通路は、排気の入口側と出口側とのうち一方が、相互に隣接しないように互い違いに目封じされており、ＤＰＦ２２７は、所謂セラミックウォールフロー型のフィルタ構造を有している。尚、第１酸化触媒２２６及びＤＰＦ２２７により、本発明に係る「捕捉再生手段」の一例が構成される。
【００５３】
第２酸化触媒２２８は、ＤＰＦ２２７の下流側に設けられており、ＤＰＦ２２７のセラミック担体を通過する排気中の各主成分を酸化することが可能に構成されている。
【００５４】
排気管２１３には、第１排気温センサ２２９、第２排気温センサ２３０及び第３排気温センサ２３１が設置されている。第１排気温センサ２２９は、第１酸化触媒２２６の上流側に設置されており、第１酸化触媒２２６に流入する排気の温度（以下、適宜「流入排気温」と称する）を検出することが可能に構成されている。第２排気温センサ２３０は、第１酸化触媒２２６の下流側且つＤＰＦ２２７の上流側に設置されており、ＤＰＦ２２７に流入する排気の温度（以下、適宜「ＤＰＦ上流排気温」と称する）を検出することが可能に構成されている。第３排気温センサ２３１は、ＤＰＦ２２７の下流側且つ第２酸化触媒２２８の上流側に設置されており、ＤＰＦ２２７から排出される排気の温度（以下、適宜「ＤＰＦ下流排気温」と称する）を検出することが可能に構成されている。第１乃至第３排気温センサ各々は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、当該各々により検出される流入排気温、ＤＰＦ上流排気温及びＤＰＦ下流排気温は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００５５】
排気管２１３における、第１酸化触媒２２６とＤＰＦ２２７との間には、排気管２１３における排気の絶対圧（以下、適宜「排気絶対圧」と称する）を検出可能に構成された絶対圧センサ２３２が設置されている。絶対圧センサ２３２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気絶対圧は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。また、ＤＰＦ２２７と第２酸化触媒２２８との間には、絶対圧センサ２３２の設置位置との排気圧の差たる排気差圧を検出することが可能に構成された、差圧センサ２３３が設置されている。差圧センサ２３３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気差圧は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００５６】
＜実施形態の動作＞
エンジンシステム１０では、ＥＧＲ装置によってＥＧＲガスが吸気管２０３に循環供給される。ＥＧＲガスは不活性のＣＯ２を多量に含むため、シリンダ２０２内の燃料の燃焼に際しＮＯｘの発生が抑制される。また、ユニットインジェクタ２０８の作用により燃料の噴射回数を精細に制御することが可能となるため、エンジン２００では、シリンダ２０２内の急激な温度上昇が抑制されている。従って、総体的な傾向として、ＥＧＲ量が多い程、シリンダ２０２からのＮＯｘ排出量は低減される。一方で、ＮＯｘの発生を抑制するためにＣＯ２の濃度を増やせば、吸気における、吸気管２０３を介して導かれる吸入空気の割合が減少して酸素不足の傾向が強くなる。また、燃料の噴射回数を精細に制御して燃焼温度を低下させることによって、シリンダ２０２内部の燃焼温度も低下する。従って、シリンダ２０２内部では、完全燃焼する燃料の量が減少し、不完全燃焼による、ＣＯ及びＰＭ等の発生が促進される。即ち、ＥＧＲ量を増やし、ＮＯｘの排出量を低減する背反として、ＰＭの排出量が増加することとなる。このようなＣＯ及びＰＭ並びに抑制されたとは言え無視し得ぬ程度に存在するＮＯｘ（主としてＮＯ）を含む排気は、第１酸化触媒２２６に流入する。
【００５７】
第１酸化触媒２２６では、所定温度（概ね２５０℃程度）以上の温度領域において、ＣＯ、ＮＯ、及びＰＭのうちＳＯＦを含むＨＣの酸化燃焼が促進され、ＣＯ２、ＮＯ２及びＨ２Ｏ等が生成される。ここで、第１酸化触媒２２６では、ＨＣと共にＰＭを構成するスート（煤であり、個体炭素である）の酸化燃焼が促進されないため、第１酸化触媒２２６を通過した排気には、主としてスートを含むＰＭが残留する。このＰＭは、ＤＰＦ２２７によって捕捉される。
【００５８】
ＤＰＦ２２７は、前述したように、排気の流れ方向に沿って伸長する排気通路を有し、夫々の排気通路がセラミック担体により構成されている。このセラミック担体には微小な細孔が形成されており、排気中のＣＯ２やＮＯ２と言った気体は、相互に隣接する排気通路間を自由に行き来することができる。従って、入口側が目封じされていない排気通路から流入する排気は、排気通路壁体を通過して出口側が目封じされていない排気通路から排出される。一方、排気中のＰＭは、この細孔を通過することができない（そのように、細孔が形成されている）ため、例えば、目封じされた出口部分、或いは排気通路の壁体等で捕捉され堆積する。即ち、ＤＰＦ２２７によって、少なくとも車両外へのＰＭの排出が防止される。
【００５９】
一方、ＤＰＦ２２７単体の作用としては、ＰＭを捕捉するのみであり、現実的には、捕捉され堆積するＰＭの量は経時的に変化する。ＰＭの堆積量が過度に増加した場合、ＤＰＦ２２７が目詰まりし、排気圧が上昇して、圧損の増大、エンジン２００のフリクションロスの増加及び動力性能の低下といった問題が顕在化する場合がある。ここで、第１酸化触媒２２６では、上述したように排気中のＮＯがＮＯ２に酸化されるため、ＤＰＦ２２７に流入する排気には、酸化力の強いＮＯ２が多量に含まれる。ＤＰＦ２２７では、この潤沢に存在するＮＯ２の酸化作用によってＰＭを構成する主成分としてのスートの酸化燃焼が促進される。即ち、本実施形態に係るエンジンシステム１０では、第１酸化触媒２２６とＤＰＦ２２７との協調作用により、ＤＰＦ２２７においてＰＭの捕捉と再生とが連続的に（並行して）行われる、ＣＲＴ（Continuous Re-generation Trap）と称されるＰＭの連続再生が実現される。このようなＰＭの連続再生が実践上不足無く行われる限りにおいて、上述したＤＰＦ２２７の目詰まりに起因する問題は好適に防止される。
【００６０】
他方、第１酸化触媒２２６によるＮＯの酸化反応は、上述したように概ね２５０℃以上の温度領域で活性化する。ところが、ディーゼルエンジンの燃焼温度は相対的に低く、当該温度領域に達するエンジン２００の運転領域は、車両の加速時等、過渡的な条件に限定され易い。従って、上述したＰＭの連続再生は、エンジン２００の動作期間の全域においてはなされ難く、総じてＰＭは時間経過と共に堆積し易い。従って、エンジンシステム１０では、一定又は不定のタイミングにおいて、堆積したＰＭを強制的に酸化燃焼させる、所謂ＰＭの強制再生が実行される。この強制再生がなされるに際しては、通常の燃料の噴射に加え、この強制再生用の燃料のポスト噴射が実行される。この燃料のポスト噴射により、燃料が排気管２１３内で燃え進み、排気温が上昇する。排気温の上昇に伴ってＤＰＦ２２７の温度が所定温度（概ね、６００℃程度）以上の高温領域に達すると、堆積したＰＭは、排気中に残存する酸素との化学反応により燃焼する。
【００６１】
但し、このようなＰＭの強制再生は、過度にＰＭの堆積が進んだ状況においてなされると、堆積したＰＭの急速且つ激しい燃焼を招き、ＤＰＦ２２７のセラミック担体が溶けることによって、ＤＰＦ２２７の溶損を生じる可能性がある。ＤＰＦ２２７の溶損を防止するために、このようなＰＭの強制再生を頻繁に（即ち、ＰＭ過堆積となる以前に）行おうとした場合、排気温を上昇させるための燃料のポスト噴射を頻繁に行う必要が生じるため、エンジン２００の燃費は悪化する。即ち、ＥＧＲによるＮＯｘ排出量の抑制は、上述したＰＭの連続再生がなされ難い運転状況が継続する場合には特に、またＰＭの連続再生がなされる状況であるにせよ、捕捉されたＰＭの過堆積に伴って生じ得る実践上の不都合を回避しつつ行われる必要がある。そこで、ＮＯｘをより効率的且つ効果的に低減すべく、本実施形態では、ＥＣＵ１００によりＥＧＲ制御が実行される。ここで、図２を参照し、ＥＧＲ制御の詳細について説明する。ここに、図２は、ＥＧＲ制御のフローチャートである。
【００６２】
図２において、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲの実行条件であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。ＥＧＲの実行条件とは、ＥＧＲガスを幾らかなり吸気管２０３に循環させるべき条件を指し、言い換えればＥＧＲバルブ２２５を少なくとも全閉状態に制御しない旨の条件を指す。この種の実行条件は、適合の要素を含むため一義には規定されないが、本実施形態では、少なくともエンジン２００の始動時等、燃焼が不安定な運転領域においてＥＧＲガスの供給は停止される（即ち、始動時は実行条件に含まれない）。ＥＧＲの実行条件でない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１０１に係る処理が繰り返され、処理は実質的に待機状態となる。
【００６３】
一方、ＥＧＲの実行条件である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＤＰＦ２２７の温度たるＤＰＦ床温Ｔｄｐｆが推定される（ステップＳ１０２）。ＤＰＦ床温Ｔｄｐｆは、本発明に係る「捕捉再生手段の温度」の一例である。ＤＰＦ床温Ｔｄｐｆが推定されるに際し、ＥＣＵ１００は、第１温度センサ２２９、第２温度センサ２３０及び第３温度センサ２３１により検出される流入排気温、ＤＰＦ上流排気温及びＤＰＦ下流排気温、エアフローメータ２１８により検出される吸入空気量、第１吸気温センサ２０５により検出される吸気温、並びに絶対圧センサ２３２により検出される排気絶対圧を取得する。これら各検出値を取得すると、ＥＣＵ１００は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいてＤＰＦ床温Ｔｄｐｆを少なくとも実践上不足無い程度に導出し得るよう定められてなる演算アルゴリズムに基づいた数演算及び論理演算を実行し、ＤＰＦ床温Ｔｄｐｆを推定する。尚、ＤＰＦ床温Ｔｄｐｆの導出手法は、このような演算処理を伴うものに限定されない。例えば、予めこれら各検出値とＤＰＦ床温Ｔｄｐｆとの関係がマップ化され然るべき記憶手段（例えばＲＯＭやフラッシュメモリ）に記憶されている場合には、当該マップから取得された検出値に対応する値が選択的に取得されることによりＤＰＦ床温Ｔｄｐｆが推定されてもよい。
【００６４】
ＤＰＦ床温Ｔｄｐｆが推定されると、次に、ＰＭ再生速度算出用データが取得される（ステップＳ１０３）。ＰＭ再生速度算出用データとは、ＤＰＦ２２７におけるＰＭ再生の規模及び度合いを規定し得るものとしてのＰＭ再生速度Ｒｐｍ（即ち、本発明に係る「再生速度」の一例）の算出に供されるデータであり、本実施形態では、エアフローメータ２１８により検出される吸入空気量、及びＤＰＦ２２７におけるＰＭ堆積量がこれに該当する。
【００６５】
ここで、ＰＭ堆積量は、差圧センサ２３３により検出される排気差圧に基づいて推定される。定性的な傾向として、ＤＰＦ２２７にＰＭ過堆積或いはフィルタ目詰まり等が生じていなければ、ＤＰＦ２２７の前後で排気圧はほとんど変化しない。従って、排気差圧は小さくなる。また、ＰＭ過堆積或いはフィルタ目詰まり等が生じている場合、ＤＰＦ２２７上流側の排気圧が下流側と比較して上昇するため、排気差圧は大きくなる。ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて少なくとも実践上不足無い程度にＰＭ堆積量を推定し得るよう定められた排気差圧とＰＭ堆積量との関係を規定するマップが格納されており、ＥＣＵ１００は、当該マップから排気差圧に応じた一の値を選択的に取得することによってＰＭ堆積量を推定する。
【００６６】
ＰＭ再生速度算出用データが取得されると、ＰＭ再生速度が算出される（ステップＳ１０４）。ここで、本実施形態に係るＰＭ再生速度Ｒｐｍは、単位時間当たりのＰＭ再生量の推定値である。但し、単位時間当たりのＰＭ再生量とは、単位時間当たりに再生可能なＰＭの量、即ち、ＰＭの再生能力を規定する指標であって、必ずしもＰＭの実際の再生量とは一致しない。ＤＰＦ２２７に捕捉され堆積しているＰＭの量が少なければ、再生能力が高かろうが実際に再生される（即ち、燃焼する）ＰＭの絶対量は少ないからである。本実施形態では、ステップＳ１０３に係る処理において取得されたＰＭ堆積量及び吸入空気量、並びにステップＳ１０２に係る処理において取得されたＤＰＦ床温Ｔｄｐｆに基づいてＰＭ再生速度Ｒｐｍが算出される。
【００６７】
ここで、図３を参照し、ＤＰＦ床温ＴｄｐｆとＰＭ再生速度Ｒｐｍとの関係について説明する。ここに、図３は、ＤＰＦ床温Ｔｄｐｆに対するＰＭ再生速度Ｒｐｍの特性を表す模式図である。
【００６８】
図３において、ＤＰＦ床温Ｔｄｐｆに対するＰＭ再生速度Ｒｐｍの変化特性は、図示ＰＲＦ＿Ｒｐｍ（実線参照）として表される。図示する通り、例えばＴｄｐｆ１、Ｔｄｐｆ２（Ｔｄｐｆ２＞Ｔｄｐｆ１）、及びＴｄｐｆ３（Ｔｄｐｆ３＞Ｔｄｐｆ２）の三種類のＤＰＦ床温に対し、ＰＭ再生速度Ｒｐｍは夫々Ｒｐｍ１、Ｒｐｍ２（Ｒｐｍ２＞Ｒｐｍ１）、及びＲｐｍ３（Ｒｐｍ３＞Ｒｐｍ２）と変化し、ＰＭ再生速度Ｒｐｍは、ＤＰＦ床温Ｔｄｐｍの増加に対し増加する関数となる。
【００６９】
但し、図示する特性は、吸入空気量及びＰＭ堆積量が一定である場合の特性であり、実際のＰＭ再生速度Ｒｐｍは、吸入空気量及びＰＭ堆積量によって図示する特性から変化する。例えば、吸入空気量が多ければ、排気中の酸素濃度は高くなるから、ＰＭの燃焼は促進される。即ち、ＰＭ再生速度Ｒｐｍは上昇し得る。また、ＰＭ堆積量が多ければ、ＰＭが酸素と接触する面積が減少するから、ＰＭの燃焼は阻害される。従って、ＰＭ再生速度Ｒｐｍは減少し得る。本実施形態では、ＥＣＵ１００が、予めＲＯＭに図３に示す対応関係に相当するマップを保持しており、当該マップからＤＰＦ床温Ｔｄｐｆに対応するＰＭ再生速度Ｒｐｍを選択的に取得した後に、吸入空気量及びＰＭ堆積量に基づいた補正演算（補正演算に係る演算アルゴリズム又は演算式は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて少なくとも実践上不足ない程度の精度を有するように与えられている）を行うことによって、最終的にＰＭ再生速度Ｒｐｍが算出される。尚、ＰＭ再生速度の算出に係る手法はこれに限定されない。また、ステップＳ１０４に係る処理において取得されるＰＭ再生速度算出用データは、吸入空気量及びＰＭ堆積量に限定されず、当該データとして、それらに代えて又は加えて他の指標値が採用されてもよい。
【００７０】
ＰＭ再生速度Ｒｐｍが算出されると、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲ率の目標値たる目標ＥＧＲ率を算出する（ステップＳ１０５）。ここで、本実施形態におけるＥＧＲ率とは、吸入空気量に対するＥＧＲガスの比率を指し、本発明に係る「ＥＧＲガスの循環量に対応する値」の一例である。ここで、図４を参照し、目標ＥＧＲ率の詳細について説明する。ここに、図４は、目標ＥＧＲ率の設定に係るマップの模式図である。
【００７１】
図４において、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔは、ＰＭ再生速度Ｒｐｍに対し、図示ＰＲＦ＿Ｒｅｇｒｔ（実線参照）として示される特性を有する。即ち、ＰＭ再生速度ＲｐｍがＲｐｍＬＬ未満の領域において、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔは下限値ＲｅｇｒｔＬＬに維持され、また、ＰＭ再生速度ＲｐｍがＲｐｍＵＬ（ＲｐｍＵＬ＞ＲｐｍＬＬ）以上の領域において、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔは上限値ＲｅｇｒｔＵＬ（ＲｅｇｒｔＵＬ＞ＲｅｇｒｔＬＬ）に維持される。ＰＭ再生速度ＲｐｍがＲｐｍＬＬ以上、且つＲｐｍＵＬ未満の領域では、目標ＥＧＲ率ＲｅｇｒｔはＰＭ再生速度Ｒｐｍに対しリニアに増加する。
【００７２】
ここで、下限値ＲｅｇｒｔＬＬは、ＥＧＲガスの導入によるＰＭの排出量が、少なくとも実践上ＤＰＦ２２７におけるＰＭの堆積に影響しない旨のＥＧＲ率であり、上限値ＲｅｇｒｔＵＬは、ＤＰＦ２２７におけるＰＭの堆積とは異なる観点（例えば、ＥＧＲガス過多による燃焼性悪化を防止する観点等）から規定されるＥＧＲ率である。このような上下限値は別として、基本的にＰＭ再生速度Ｒｐｍが高ければ、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔは高く設定され、相対的に多くのＥＧＲガスが吸気管２０３に供給される。即ち、吸気に対するＥＧＲガスの比率が増加し、ＮＯｘ排出量が低減される。別言すれば、ＮＯｘ排出量の低減に伴うＰＭの増加がＰＭの過堆積を招かないように、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒｔが設定されているのである。但し、何らかの理由によりＰＭが過堆積したとして、ＰＭの強制再生は、第３温度センサ２３１により検出されるＤＰＦ下流排気温に基づいて、少なくともＤＰＦ２２７の溶損が生じないように行われ（例えば、燃料のポスト噴射に係る噴射量が制御される）、ＤＰＦ２２７の保護が好適に図られる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係るエンジンシステム１０によれば、ＤＰＦ床温Ｔｄｐｆ、吸入空気量及びＰＭ堆積量等により複合的に推定される、ＤＰＦ２２７におけるＰＭの再生能力を規定するＰＭ再生速度Ｒｐｍに基づいて目標ＥＧＲ率が設定される。従って、ＰＭ再生速度が高くＰＭの再生能力が十分に担保されている状況においては、相対的に多くのＥＧＲガスがシリンダ２０２内部に吸入されＮＯｘ排出量が抑制される。また、ＰＭ再生速度が低くＰＭの再生能力が相対的に低下している状況においても、ＰＭの過堆積を招かない範囲で可及的に多くのＥＧＲガスをシリンダ２０２内部に供給することができ、ＮＯｘ排出量が可及的に抑制される。
【００７４】
ここで特に、ＤＰＦ２２７におけるＰＭ再生能力とＥＧＲガスの循環量との対応関係が何ら規定されない場合、安全側の配慮、即ち、ＰＭ再生能力が低下している或いはＰＭ再生能力が低い運転領域であるにもかかわらず大量のＥＧＲガスが循環供給されることによるＰＭの過堆積、並びにそれに伴う圧損の増大、動力性能の低下、及びＤＰＦ２２７の溶損といった問題を生じさせない旨の配慮が必要となる。従って、ＰＭ再生能力をより低い側に見積もらざるを得ず、ＥＧＲ量を最適化することができずに、ＮＯｘ排出量の低減効果が本実施形態と較べて明らかに低くなる。即ち、このような場合と較べ、本実施形態は明らかにＮＯｘ排出量低減に係る高い利益を提供することができる。
【００７５】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行されるＥＧＲ制御のフローチャートである。
【図３】ＤＰＦ床温に対するＰＭ再生速度の特性を表す模式図である。
【図４】目標ＥＧＲ率の設定に係るマップの模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０３…吸気管、２０５…第１吸気温センサ、２０６…吸気マニホールド、２１２…排気マニホールド、２１８…エアフローメータ、２２０…ＥＧＲ通路、２２５…ＥＧＲバルブ、２２６…第１酸化触媒、２２７…ＤＰＦ、２２９…第１排気温センサ、２３０…第２排気温センサ、２３１…第３排気温センサ、２３２…絶対圧センサ、２３３…差圧センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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