(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒作用により燃焼する触媒付フィルタと、該触媒付フィルタの上流側に、排気ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化させて排気ガス温度を昇温させる酸化触媒と、前記触媒付フィルタの目詰まりに対する再生処理を行う再生制御手段を備えた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、
該再生制御手段が、エンジンの排気ガス温度が前記酸化触媒の活性化温度より低いエンジン運転条件における前記触媒付フィルタの再生時に、エンジンの燃料噴射制御により排気ガス温度を昇温させて前記酸化触媒を活性化し、前記触媒付フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼除去すると共に、前記燃料噴射制御による排気ガス温度の昇温を、酸化触媒を加熱し白煙の発生を回避する予備加熱段階と、粒子状物質を燃焼可能な温度で燃焼させる段階の二段階以上の多段階で行うように構成されることを特徴とする連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項２】
前記燃料噴射制御が、主噴射の遅延操作と後噴射操作を実行することを特徴とする請求項１記載の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項３】
ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒作用により燃焼する触媒付フィルタと、該触媒付フィルタの上流側に排気ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化させて排気ガス温度を昇温させる酸化触媒を有して形成される連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、
エンジンの排気ガス温度が前記酸化触媒の活性化温度より低いエンジン運転条件における前記触媒付フィルタの再生時に、前記触媒付フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼除去するために、エンジンの燃料噴射制御により排気ガス温度を昇温させて前記酸化触媒を活性化し、前記触媒付フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼除去すると共に、前記燃料噴射制御による排気ガス温度の昇温を、酸化触媒を加熱し白煙の発生を回避する予備加熱段階と、粒子状物質を燃焼可能な温度で燃焼させる段階の二段階以上の多段階で行うように構成されることを特徴とする連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法。
【請求項４】
前記燃料噴射制御が、主噴射の遅延操作と後噴射操作を実行することを特徴とする請求項１記載の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法。
【請求項５】
前記再生時において、最初に燃料の主噴射を遅延操作することにより、排気ガス温度を昇温させ、前記触媒付フィルタへ流入する排気ガスの温度が所定の第１目標温度値に到達した後に、燃料の後噴射操作を加えて、排気ガス温度を更に昇温させることを特徴とする請求項４記載の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法。
【請求項６】
前記燃焼の後噴射操作において、規定量の燃料の後噴射を行って前記触媒付フィルタへ流入する排気ガスの温度が所定の第２目標温度値に到達した後に、燃料の後噴射の噴射量を増加して、排気ガス温度を更に昇温させることを特徴とする請求項５記載の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法。
【請求項７】
エンジンの運転時に前記触媒付フィルタに蓄積される粒子状物質の量と燃焼除去される粒子状物質の量をエンジンの運転状態から推定して、累積計算して粒子状物質の蓄積推定量を算出し、該粒子状物質の蓄積推定量が所定の蓄積量を超えたか否かを、再生開始の判定に使用することを特徴とする請求項３、４、５又は６のいずれか１項に記載の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法。
【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粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置及びその再生制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ，ＣＯそしてＨＣ等と共に年々規制が強化されてきており、このＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ：以下ＤＰＦとする）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する技術が開発されている。
【０００３】
このＰＭを捕集するＤＰＦにはセラミック製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型フィルタタイプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化装置は、他の排気ガス浄化装置と同様に、エンジンの排気管の途中に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化して排出している。
【０００４】
しかし、このＰＭ捕集用のＤＰＦは、ＰＭの捕集に伴って目詰まりが進行し、捕集したＰＭの量に比例して排気ガス圧力（排圧）が上昇するので、このＤＰＦからＰＭを除去する必要があり、幾つかの方法及び装置が開発されている。
【０００５】
その一つとして、連続再生型ＤＰＦと呼ばれる、フィルタに担持させたγアルミナ、Ｐｔ、ゼオライト等の触媒の作用によってＰＭの燃焼開始温度を低下させ，排気ガスによってＰＭを焼却する装置が提案されている。
【０００６】
この連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）装置の場合には、触媒を活性化させるための温度（例えば約２５０℃以上）にＤＰＦに流入する排気ガス温度を昇温させればよいことになる。
【０００７】
この排気ガス中のＰＭ浄化のメカニズムは図１１に示すようなエンジンの運転領域（トルクとエンジン回転数）（Ｃ１），（Ｃ２）により異なる。
【０００８】
先ず、領域（Ｃ１）では，触媒付フィルタ４の触媒作用による（４ＣｅＯ2 ＋Ｃ→２ＣｅＯ3 ＋ＣＯ2 ，２ＣｅＯ3 ＋Ｏ2 →４ＣｅＯ2 ）の反応で炭素（Ｃ：ＰＭ）を二酸化炭素（ＣＯ2 ）に酸化し、領域（Ｃ２）では、（Ｃ＋Ｏ2 →ＣＯ2 ）の反応で炭素（Ｃ：ＰＭ）を二酸化炭素（ＣＯ2 ）に酸化している。
【０００９】
そして、図１１に示すようなエンジンの運転領域（トルクとエンジン回転数）（Ｃ１），（Ｃ２）で、触媒付フィルタ４に捕集されたＰＭを浄化することにより、触媒付フィルタ４を連続的に再生しながら排気ガスＧ中のＰＭを浄化している。なお、この（Ｃ１）と（Ｃ２）の区分を図１１で模式的に示しているが、必ずしも明確な境界線が有るわけではなく、徐々に主となる反応が変化していくものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この連続再生型ＤＰＦ装置においては、図１１のエンジンの運転領域（Ｄ）に相当するような排気温度が低い場合においては、触媒の温度が下がって触媒活性が低下するので、上記の反応が生ぜず、ＰＭを酸化してフィルタを再生できないため、ＰＭの堆積が継続されて、フィルタが目詰まりしてしまうという問題がある。
【００１１】
特に、アイドル運転時や低負荷運転時及び下り坂におけるエンジンブレーキ作動運転時等においては、燃料が殆ど燃焼しない状態となり、低温の排気ガスが触媒付きフィルタに流れ込むため、触媒の温度が下がり触媒活性が低下する。そして、このフィルタの再生不可能な運転時間中にＰＭがフィルタに堆積し、排気圧が上昇するという問題がある。
【００１２】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、ＰＭの堆積状態を監視しながら、エンジンの排気ガス温度を制御することにより、フィルタの目詰まりを確実に防止しながら効率よくＰＭを除去できる連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置及びその制御方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
〔連続再生型ＤＰＦ装置〕
以上のような目的を達成するための連続再生型パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）装置は、次のように構成される。
【００１４】
１）ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒作用により燃焼する触媒付フィルタと、該触媒付フィルタの上流側に、排気ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化させて排気ガス温度を昇温させる酸化触媒と、前記触媒付フィルタの目詰まりに対する再生処理を行う再生制御手段を備えた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、該再生制御手段が、エンジンの排気ガス温度が前記酸化触媒の活性化温度より低いエンジン運転条件における前記触媒付フィルタの再生時に、エンジンの燃料噴射制御により排気ガス温度を昇温させて前記酸化触媒を活性化し、前記触媒付フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼除去すると共に、前記燃料噴射制御による排気ガス温度の昇温を、酸化触媒を加熱し白煙の発生を回避する予備加熱段階と、粒子状物質を燃焼可能な温度で燃焼させる段階の二段階以上の多段階で行うように構成される。
【００１５】
この構成によれば、連続再生型の触媒付フィルタの上流側に設けた酸化触媒により、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や未燃燃料（ＨＣ）等を酸化して、触媒付フィルタに流入する排気ガス温度を昇温させることができるので、比較的低い排気ガス温度のエンジン運転状態でも、触媒付きフィルタの温度を上昇することができ、捕集している粒子状物質（ＰＭ）を燃焼除去できる。
【００１６】
そして、通常運転において、捕集された粒子状物質が燃焼除去されない低トルク、低回転速度のエンジンの運転状態（Ａ）においては、触媒付きフィルタが目詰まりしてきた時に下記のような、主噴射のタイミングの遅延（リタード）操作や後噴射（ポストインジェクション）等の燃料噴射制御を行うことにより、排気ガス温度を上昇させて、ＰＭを燃焼除去する。
【００１８】
この構成によれば、従来技術における連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置では、排気ガス温度が低く、捕集された粒子状物質が燃焼除去されない低トルク、低回転速度のエンジンの運転状態においても、主噴射のタイミングの遅延（リタード）操作や後噴射（ポストインジェクション）等の燃料噴射制御を行うことにより、排気ガス温度が上昇し、酸化触媒が活性化され、この酸化触媒を通過した排気ガス温度を更に上昇できる。
【００１９】
そのため、触媒付きフィルタが昇温し、この触媒付きフィルタに捕集された粒子状物質が触媒付きフィルタの触媒作用により燃焼除去されるので、長時間のアイドリング運転時や、低速運転及びエンジンブレーキを作動させるような下り坂走行運転時においても、触媒付きフィルタは目詰まりすることなく、排気ガス中の微粒子物質の捕集が継続して行われるようになる。
【００２０】
また、加熱ヒータを使用せずに、燃料噴射の主噴射のタイミングの遅延操作や後噴射で、排気ガス温度を制御することにより粒子状物質の燃焼を制御するようにしているので、この燃料噴射を既設の燃料噴射制御装置により行えるようになり、加熱用のヒータや電源等の新たな機器や新たな制御装置を追設する必要がなくなり、装置全体をコンパクトにできる。そのため、簡便に車両に取り付けることができる装置となる。
【００２２】
この構成によれば、排気ガス温度の昇温を、二段階以上の多段階で行うにより、触媒付きフィルタに堆積していたＰＭが連鎖反応的に急激に燃焼して暴走的な燃焼が発生するのを防止し、触媒付きフィルタの温度が溶損温度以上になって損傷することを回避できる。
【００２３】
２）また、上記の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、前記燃料噴射制御が、主噴射の遅延操作と後噴射操作を含むように構成される。
【００２４】
この構成によれば、燃料噴射制御として、主噴射の遅延操作と後噴射操作とを採用しているので、既存の燃料噴射制御装置のプログラムの変更のみで対応することができ、比較的簡単にエンジンの低トルク、低回転数領域でもフィルタ再生が可能となる。
【００２５】
〔再生制御方法〕
そして、この連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法は、次のような方法として構成される。
【００２６】
１）ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒作用により燃焼する触媒付フィルタと、該触媒付フィルタの上流側に排気ガス中のＨＣ及びＣＯを酸化させて排気ガス温度を昇温させる酸化触媒を有して形成される連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、エンジンの排気ガス温度が前記酸化触媒の活性化温度より低いエンジン運転条件における前記触媒付フィルタの再生時に、前記触媒付フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼除去するために、エンジンの燃料噴射制御により排気ガス温度を昇温させると共に、前記燃料噴射制御による排気ガス温度の昇温を、酸化触媒を加熱し白煙の発生を回避する予備加熱段階と、粒子状物質を燃焼可能な温度で燃焼させる段階の二段階以上の多段階で行う方法として構成される。
【００２７】
以上の方法によれば、従来技術における連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法においては、排気ガス温度が低く、酸化触媒の活性が低い、捕集された粒子状物質が燃焼除去されないような低トルク、低回転速度のエンジンの運転状態において、主噴射のタイミングの遅延（リタード）操作や後噴射（ポストインジェクション）等の燃料噴射制御を行うことにより、排気ガス温度が上昇し、酸化触媒が活性化して、捕集された粒子状物質が触媒付きフィルタの触媒作用により燃焼除去されるので、アイドリング運転時や、低速運転時及びエンジンブレーキを作動させるような下り坂走行運転時においても、触媒付きフィルタは目詰まりすることなく、排気ガス中の微粒子物質の捕集が継続して行われるようになる。
【００２９】
この方法によれば、排気ガス温度の昇温を、二段階以上の多段階で行うにより、触媒付きフィルタに堆積していたＰＭが連鎖反応的に急激に燃焼して、触媒付きフィルタの温度が溶損温度以上になって損傷することを回避できる。
【００３０】
２）上記の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法において、前記燃料噴射制御が、主噴射の遅延操作と後噴射操作を含むように構成される。
【００３１】
この方法によれば、燃料噴射として、主噴射のタイミングの遅延操作や後噴射を採用しているので、既存の燃料噴射制御装置のプログラムの変更のみで対応することができ、比較的簡単にエンジンの低トルク、低回転数領域でも触媒付きフィルタの再生が可能となる。
【００３２】
３）上記の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法で前記再生時において、最初に燃料の主噴射を遅延操作することにより、排気ガス温度を昇温させ、前記触媒付フィルタへ流入する排気ガスの温度が所定の第１目標温度値に到達した後に、燃料の後噴射操作を加えて、排気ガス温度を更に昇温させるように構成される。
【００３３】
この方法によれば、再生モード運転の開始時に、主噴射のタイミングの遅延操作による排気ガスの温度上昇を行って酸化触媒を予熱して、酸化触媒を活性化してから、後噴射を行うので、再生開始時に発生しがちな白煙の発生を防止できる。
【００３４】
４）上記の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法において、前記燃焼の後噴射操作において、規定量の燃料の後噴射を行って前記触媒付フィルタへ流入する排気ガスの温度が所定の第２目標温度値に到達した後に、燃料の後噴射の噴射量を増加して、排気ガス温度を更に昇温させるように構成される。
【００３５】
この方法によれば、２段階または多段階で、触媒付フィルタへの入る排気ガスの温度を上昇させるので、堆積していたＰＭの連鎖的な急激燃焼による温度急上昇を防止することができ、触媒付フィルタの溶損が回避される。
【００３６】
５）上記の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の再生制御方法において、エンジンの運転時に前記触媒付フィルタに蓄積される粒子状物質の量と燃焼除去される粒子状物質の量をエンジンの運転状態から推定して、累積計算して粒子状物質の蓄積推定量を算出し、該粒子状物質の蓄積推定量が所定の蓄積量を超えたか否かを、再生開始の判定に使用するように構成される。
【００３７】
この方法によれば、粒子状物資の累積状態を推定計算しながら、この粒子状物資の累積推定値が所定の蓄積量を超えた時に、再生モード運転に入れるので、触媒付きフィルタの再生を最適なタイミングで行うことができるようになる。
【００３８】
そのため、燃費の悪化を防止しながら、効率よく粒子状物質を捕集及び燃焼除去することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置（以下連続再生型ＤＰＦ装置とする）について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
〔装置の構成〕
図１に、この実施の形態の連続再生型ＤＰＦ装置の構成を示す。この連続再生型ＤＰＦ装置１は、エンジンＥの排気通路２に設けられ、上流側から酸化触媒３と触媒付フィルタ４が設けられた装置である。
【００４１】
そして、触媒付フィルタ４の再生制御用に、酸化触媒３の排気入口側に第１排気圧センサ５１が、また、酸化触媒３と触媒付フィルタ４の間に第１温度センサ５３が、触媒付フィルタ４の排気出口側に第２排気圧センサ５２と第２温度センサ５４が設けられる。
【００４２】
これらのセンサの出力値は、エンジン運転の全般的な制御を行うと共に、触媒付フィルタ４の再生制御も行うエンジンの制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）５０に入力され、この制御装置５０から出力される制御信号により、エンジンの燃料噴射装置５が制御される。
【００４３】
また、酸化触媒３は、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）やγアルミナ、ゼオライト等の酸化触媒を担持させて形成され、触媒付フィルタ４は、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、アルミナ等の無機繊維をランダムに積層したフェルト状のフィルタ等で形成され、このフィルタの部分にＰｔ、γアルミナ、ゼオライト等の触媒を担持して形成される。
【００４４】
そして、触媒付フィルタ４のフィルタに、モノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタを採用した場合には、排気ガスＧ中の粒子状物質（以下ＰＭとする）は多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）され、繊維型フィルタタイプを採用した場合には、フィルタの無機繊維でＰＭを捕集する。
【００４５】
〔再生制御方法〕
次に以上の構成の連続再生型ＤＰＦ装置１における再生制御方法について説明する。
【００４６】
この再生制御方法は図２〜図７に例示するようなフローに従って行われる。
【００４７】
例示したこれらのフローは説明し易いように、エンジンＥの制御フローと並行して、繰り返し呼ばれて実施される再生制御フローとして示している。つまり、エンジンＥの運転制御中は並行してこのフローが一定時間毎に繰り返し呼ばれて実行され、エンジンＥの制御が終了するとこのフローも呼ばれなくなり実質的に触媒付フィルタ４の再生制御も終了するものとして構成している。
【００４８】
〔再生制御方法の概略〕
本発明の再生制御フローでは、再生モード運転の開始を、第１排気圧センサ５１で検出する排圧Ｐｅが所定の第１排圧判定値Ｐｅmax 以上になった時だけでなく、触媒付フィルタ４へのＰＭの蓄積量、即ち、ＰＭ累積推定値ＰＭｓが所定のＰＭ判定値ＰＭmax 以上になった時にも行うように構成される。
【００４９】
図２に例示する再生制御フローでは、最初に、ステップＳ２１で、ＰＭ累積推定値ＰＭｓが所定のＰＭ判定値ＰＭmax 以上であるか、あるいは、排圧Ｐｅが所定の第１排圧判定値Ｐｅmax 以上であるかを判定し、いずかであれば、ステップＳ３０の再生モード運転に移行し、いずれでもない場合にはリターンする。
【００５０】
ステップＳ３０の再生モード運転のフローは、ステップＳ３１のＥＧＲ（排気再循環）のカット、ステップＳ３２の燃料噴射の主噴射（メイン）のタイミングを遅延（リタード）して予備加熱する昇温第１段階、ステップＳ３３の後噴射（ポストインジェクション）を行い、燃料を規定量噴射してＰＭ燃焼開始する昇温第２段階、ステップＳ３４の後噴射の噴射量の増量を行ってＰＭ燃焼する昇温第３段階、ステップＳ３５の後噴射の噴射量の更なる増量を行ってＰＭの一掃を行う昇温第４段階と、ステップＳ３６の再生モード運転終了の一連の操作で構成される。
【００５１】
以下、各ステップについて詳述する。
【００５２】
〔ＰＭの累積値の推定〕
図２のステップＳ２１の再生モード運転への移行の判断に使用されるＰＭ累積推定値ＰＭｓの算定について詳述する。このＰＭ累積推定値ＰＭｓは図３に例示するようなＰＭ累積推定フローに従って行われる。
【００５３】
この図３のＰＭ累積推定フローでは、このフローがスタートすると、最初に、ステップＳ１１で、エンジンＥの運転状態を示すトルクＱとエンジン回転数Ｎｅ、及び、第１温度センサ５３で計測されるＤＰＦ入口温度Ｔ１とを入力する。
【００５４】
次のステップＳ１２で、このトルクＱとエンジン回転数Ｎｅとからバランスポイント（ＢＰ）におけるＤＰＦ入口温度Ｔｂを予め入力されたマップデータＭｔｂ（Ｑ，Ｎｅ）から算定する。
【００５５】
このバランスポイントとは、フィルタ再生運転等を行わない通常の運転時において、排気ガス温度が低く、触媒活性が低いために、捕集されたＰＭが燃焼しないで、ＰＭが蓄積する領域（図９のＡ部分）と、排気ガス温度が高く、捕集されたＰＭが触媒作用により燃焼し、蓄積したＰＭが減少する領域（図９のＢ部分）との境となる部分で、触媒付きフィルタ４へのＰＭの蓄積も減少もないバランスしている状態にある部分（図９のＣ線上）のことを言う。
【００５６】
そして、ステップＳ１３において、計測されたＤＰＦ入口温度Ｔｅが、バランスポイントにおけるＤＰＦ入口温度Ｔｂ以下であるか否か、つまり、エンジンＥの運転状態が低トルク、低回転速度のＰＭが蓄積する領域（図９のＡ部分）内であるか否かを判定する。
【００５７】
このステップＳ１３の判定で、計測されたＤＰＦ入口温度ＴｅがバランスポイントにおけるＤＰＦ入口温度Ｔｂ以下、即ち、ＰＭの蓄積領域（Ａ）内であれば、ステップＳ１４で、予め入力された図９（ｂ）のＰＭａ（Ｑ，Ｎｅ）マップから、トルクＱとエンジン回転数Ｎｅに対応するフィルタへのその時間毎の堆積ＰＭ量を算出し、ＰＭ累積推定値ＰＭｓに加算累積して、リターンする。
【００５８】
また、このステップＳ１３の判定で、計測されたＤＰＦ入口温度ＴｅがバランスポイントのＤＰＦ入口温度Ｔｂより高い、即ち、ＰＭ減少領域（図９のＢ部分）内であれば、ステップＳ１５で予め入力された図９（ｃ）のＰＭｂ（Ｑ，Ｎｅ）マップから、トルクＱとエンジン回転数Ｎｅに対応する除去されるＰＭ量を算出して、ＰＭ累積推定値ＰＭｓに減算累積し、ステップＳ１６に行く。
【００５９】
このステップＳ１６では、ＰＭ累積推定値ＰＭｓがゼロより大きいか否か、即ち、ＰＭが堆積している状態にあるか否かを判定し、このステップＳ１６の判定でＰＭ累積推定値ＰＭｓがゼロより小さい場合には、ステップＳ１７でＰＭ累積推定値ＰＭｓをゼロとしてリターンし、ゼロより大きい場合には、そのままリターンする。
【００６０】
〔再生モード運転の開始の判断〕
図２のステップＳ２１で、ＰＭ累積推定値ＰＭｓが所定のＰＭ判定値ＰＭmax 以上であるか、あるいは、排圧Ｐｅが所定の第１排圧判定値Ｐｅmax 以上であるかを判定するが、より詳細には、このＰＭ累積推定値ＰＭｓの判定においては、ＰＭ累積推定値ＰＭｓが図１０（ａ）に示すように、ＰＭ１〜ＰＭ２の間にあり、且つ、エンジンの運転状態（トルクＱ，エンジン回転数Ｎｅ）が図１０（ｂ）のバランスポイントより下の斜線部分（Ａ）にある場合と、ＰＭ累積推定値ＰＭｓが図１０（ａ）のＰＭ２〜ＰＭ３の間にある場合に（この場合にはエンジンの運転状態（トルクＱ，エンジン回転数Ｎｅ）が図１０（ｃ）の斜線部分（Ａ＋Ｂ）、即ち、全運転状態にある時）、再生モード運転に入るように制御される。
【００６１】
〔昇温第１段階：予備加熱〕
そして、図２のステップＳ３２では、燃料噴射の主噴射（メイン）のタイミングを遅延操作（リタード）して、この遅延操作により排気温度を上昇させるが、このステップＳ３２では、図４の詳細なフローに示すように、ステップＳ３２ａで、主噴射の遅延操作して、この遅延操作により排気温度を上昇させ、次のステップＳ３２ｂで、第１温度センサ５３で測定されたＤＰＦ入口温度（排気温度）Ｔｅが所定の第１目標温度Ｔｅ１（例えば２００〜２５０℃）を超えているか否かを判定し、超えていなければ、ステップＳ３２ｃで燃料噴射の主噴射の遅延量を増加して、この遅延操作によりＤＰＦ入口温度Ｔｅを第１目標温度Ｔｅ１以上に上昇させる。
【００６２】
そして、ステップＳ３２ｂでＤＰＦ入口温度Ｔｅが所定の第１目標温度Ｔｅ１を超えて、所定の第１時間値ｔ１以上経過した場合には、ステップＳ３３に行く。
【００６３】
この排気温度の上昇により、予備加熱を行って酸化触媒３を加熱し、この触媒の温度を上げて活性化させることにより、後噴射による白煙の発生を回避する。
【００６４】
なお、この主噴射の遅延操作は再生モード運転の終了まで継続される。
【００６５】
〔昇温第２段階：ＰＭ燃焼開始〕
また、図２のステップＳ３３では、後噴射（ポストインジェクション）を行い、規定量の燃料を後噴射して、更に、ＤＰＦ入口温度Ｔｅが第２目標温度Ｔｅ２になるまで排気温度を上昇させる。この第２目標温度Ｔｅ２は、図９に示すようなＰＭが燃焼可能な温度で、バランスポイントにおけるＤＰＦ入口温度Ｔｂよりも所定の温度（例えば５０℃）高い温度で約２５０℃〜３５０℃程度である。
【００６６】
このステップＳ３３では、図５の詳細なフローに示すように、ステップＳ３３ａで、規定量の後噴射を行い、更に、ＤＰＦ入口温度Ｔｅを第２目標温度Ｔｅ２まで上昇させ、次のステップＳ３３ｂで、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第２排圧値Ｐｅ２ｂ（あるいは第２差圧値ΔＰｅ２）以下になるまで、後噴射のタイミング（噴射時期）を制御して、第２目標温度Ｔｅ２を維持する。また、噴射量を制御して維持するようにしてもよい。
【００６７】
この排圧Ｐｅは酸化触媒３の排気入口側に第１排気圧センサ５１で計測された排圧値であり、この差圧ΔＰｅは第１排気圧センサ５１で計測された排圧Ｐｅと触媒付フィルタ４の排気出口側の第２排気圧センサ５２で計測された排圧Ｐｅｂとの差ΔＰｅ＝Ｐｅ−Ｐｅｂである。
【００６８】
そして、ステップＳ３３ｃで、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第２排圧値Ｐｅ２（あるいは第２差圧値ΔＰｅ２）以下になったか、あるいは、目標温度Ｔｅ２を所定の第２時間値ｔ２（例えば３００ｓ）の間維持したかのいずれかであるか否かを判定し、いずれかであればステップＳ３４に移行し、いずれでもない場合にはステップＳ３３ｂに戻る。
【００６９】
この後噴射により、触媒付きフィルタ４の温度を上昇させて、ＰＭの燃焼を開始させる。
【００７０】
そして、ＰＭの燃焼が開始されたことを、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第２排圧値Ｐｅ２（あるいは第２差圧値ΔＰｅ２）以下になることで確認する。
【００７１】
〔昇温第３段階：ＰＭ燃焼〕
図２の次のステップＳ３４では、後噴射の噴射量の増量を行い、排気温度を上昇させ、ＰＭ燃焼に適した温度になるように、つまり、ＤＰＦ入口温度Ｔｅが第２目標温度Ｔｅ２より高い第３目標温度Ｔｅ３になるように制御する。この第３目標温度Ｔｅ３はバランスポイントにおけるＤＰＦ入口温度Ｔｂよりも所定の温度（例えば１５０℃）高い温度で約３５０℃〜５００℃程度である。
【００７２】
このステップＳ３４では、図６の詳細なフローに示すように、ステップＳ３４ａで、後噴射の噴射量の増量を行い、次のステップＳ３４ｂで、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第３排圧値Ｐｅ３（あるいは第３差圧値ΔＰｅ３）以下になるまで、後噴射の噴射量を制御し、第３目標温度Ｔｅ３を維持する。
【００７３】
そして、ステップＳ３４ｃで、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第３排圧値Ｐｅ３（あるいは第３差圧値ΔＰｅ３）以下になったか、あるいは、目標温度Ｔｅ３を所定の第３時間値ｔ３（例えば６００ｓ）の間維持したかのいずれかであるか否かを判定し、いずれかであれば、ステップＳ３５に移行し、いずれでもない場合には、ステップＳ３４ｂに戻る。
【００７４】
このステップＳ３４では、後噴射の噴射量の制御により、最適な温度でＰＭの燃焼を行う。
【００７５】
〔昇温第４段階：ＰＭ一掃〕
図２のステップＳ３５では、後噴射の噴射量の更なる増量を行い、ＤＰＦ入口温度Ｔｅが第４目標温度Ｔｅ４（例えば６００℃）になるように制御する。
【００７６】
このステップＳ３５では、図７の詳細なフローに示すように、ステップＳ３５ａで、後噴射の噴射量の増量を行い、次のステップＳ３５ｂで、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第４排圧値Ｐｅ４（あるいは第４差圧値ΔＰｅ４）以下になるまで、後噴射の噴射量を制御し、第４目標温度Ｔｅ４を維持する。
【００７７】
そして、ステップＳ３５ｃでは、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第４排圧値Ｐｅ４（あるいは第４差圧値ΔＰｅ４）以下になったか、あるいは、第４目標温度Ｔｅ４を所定の第４時間値ｔ４（例えば３００ｓ）の間維持したかのいずれかであるか否かを判定し、いずれかであれば、ステップＳ３６に移行し、いずれでもない場合には、ステップＳ３５ｂに戻る。
【００７８】
この昇温操作により、フィルタに捕集されているＰＭの一掃を図る。
【００７９】
〔再生モード運転の終了〕
そして、図２に示すステップＳ３６で、再生モード運転を終了し、燃料噴射を正常に戻すと共に、ＰＭ計算累積値ＰＭｓをゼロにリセットする。
【００８０】
なお、この再生終了時に排圧Ｐｅをチェックしてメモリーし、所定の排圧値Ｐｅmax より大きくなったら、警告ランプを点灯し、フィルタの寿命が来たことを運転者に知らせる。
【００８１】
〔その他〕
また、上記のフローの各段階において、ＤＰＦ入口温度Ｔｅを監視し、限界温度（Ｔｅmax ：例えば７００℃）以上となった場合には、後噴射を中止すると共に、主噴射の遅延操作を解除して、再生モード運転を中断し、これにより、ＰＭの燃焼による急激な温度上昇によるフィルタの溶損を回避する。
【００８２】
それと共に、触媒付フィルタ４の排気出口側に設けた第２温度センサ５４で測定する温度Ｔｅｂが所定の温度以上になった場合は、自動的にトルクを減少させる等の、触媒付きフィルタ４の溶損を防止するエンジン運転操作を行う。
【００８３】
そして、この再生処理が中断した場合には、前回の再生終了時の排圧Ｐｅ’と、今回の再生開始時の排圧Ｐｅ”と、再生中断時の排圧ＰｅとからＰＭの残量ＰＭｓ’を推定して、このＰＭの残量ＰＭｓ’をＰＭ累積推定値ＰＭｓの積算開始時の値として採用する。
【００８４】
また、第１排圧値Ｐｅmax と、第２排圧値Ｐｅ２（あるいは第２差圧値ΔＰｅ２）と、第３排圧値Ｐｅ３（あるいは第３差圧値ΔＰｅ３）と、第４排圧値Ｐｅ４（あるいは第４差圧値ΔＰｅ４）の関係は、この順で順次小さくなる。つまり、Ｐｅmax ＞Ｐｅ２＞Ｐｅ３＞Ｐｅ４（あるいはΔＰｅ２＞ΔＰｅ３＞ΔＰｅ４）の関係にある。
【００８５】
〔再生の時系列〕
以上のような連続再生型ＤＰＦ装置１の再生制御方法によれば、以下のようにして、図８に示すようなＤＰＦ入口温度Ｔｅの時系列で触媒付きフィルタ４の再生が行われる。
【００８６】
通常の走行状態又はアイドル運転状態等のエンジン運転中にＰＭが堆積され、ＰＭ累積推定値ＰＭｓが所定の判定値ＰＭmax より大きくなるか、排圧Ｐｅが所定の第１排圧値Ｐｅmax より大きくなると、図２のステップＳ２１の判定により、ステップＳ３０の再生モードに移行する。
【００８７】
この再生モード開始時点ｔｓにおいて、ステップＳ３１でＥＧＲ（排気再循環）をカットすると共に、ステップＳ３２で燃料噴射の主噴射（メイン）のタイミングを遅延操作（リタード）して、この遅延操作により排気温度を上昇させる。
【００８８】
そして、ＤＰＦ入口温度Ｔｅが所定の第１目標温度Ｔｅ１（約２００〜２５０℃）を超えると、ステップＳ３３で、後噴射（ポストインジェクション）を行い、規定量の後噴射をして、更に、ＤＰＦ入口温度Ｔｅを第２目標温度Ｔｅ２（約３５０℃）まで上昇させ、ＰＭの燃焼を開始させる。
【００８９】
そして、ＰＭの燃焼が開始されたことを、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第２排圧値Ｐｅ２（あるいは第２差圧値ΔＰｅ２）以下になることで確認すると、ステップＳ３４で、後噴射の噴射量の増量を行い、排気温度が、ＰＭ燃焼に適した温度になる、ＤＰＦ入口温度Ｔｅが第３目標温度Ｔｅ３（約５００℃）を維持するように制御し、ＰＭ燃焼に最適な温度でＰＭの燃焼を行う。
【００９０】
そして、蓄積したＰＭの殆どが燃焼したことを排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第３排圧値Ｐｅ３（あるいは第３差圧値ΔＰｅ３）以下になったことで確認し、ステップＳ３５で、後噴射の噴射量の更なる増量を行い、フィルタに捕集されているＰＭの一掃を行う。
【００９１】
そして、排圧Ｐｅ（あるいは差圧ΔＰｅ）が所定の第４排圧値Ｐｅ４（あるいは第４差圧値ΔＰｅ４）以下になることで、ＰＭの燃焼が終了したことを確認し、ステップＳ３６で、再生モード運転を終了し、燃料噴射を正常に戻すと共に、ＰＭ計算累積値ＰＭｓをゼロにリセットする。
【００９２】
この一連の再生制御により、触媒付きフィルタ４の再生を行う。
【００９３】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）装置及びその再生制御方法によれば、次のような効果を奏することができる。
【００９４】
連続再生方式の触媒付フィルタの上流側に設けた酸化触媒により、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や未燃燃料（ＨＣ）等のガス成分を酸化して、触媒付フィルタに流入する排気ガス温度を昇温させることができるので、比較的低い排気ガス温度のエンジン運転状態でも、触媒付きフィルタの温度を上昇することができ、捕集している粒子状物質（ＰＭ）を燃焼除去できる。
【００９５】
そして、通常運転において、捕集された粒子状物質が燃焼除去されない低トルク、低回転数等のエンジンの運転状態においては、燃料噴射の主噴射の時期の遅延操作や後噴射によって排気ガス温度を上昇させることにより、ＰＭを燃焼除去できる。
【００９６】
そのため、長時間のアイドリング運転時や、低速運転時及びエンジンブレーキを作動させるような下り坂走行運転時のような、排気ガス温度が低く、また、捕集されたＰＭが燃焼除去されない低トルク、低回転数等のエンジン運転状態においても、触媒付きフィルタを目詰まりさせることなく、継続して排気ガス中のＰＭ捕集を行うことができる。
【００９７】
また、加熱ヒータを使用せずに、燃料噴射の主噴射の遅延や後噴射で排気ガス温度を制御することによりＰＭの燃焼を制御し、しかも、この燃料噴射は既設の燃料噴射制御装置により行えるので、加熱用のヒータや電源等の新たな機器やその制御装置を不要とすることができ、従って、装置をコンパクトにすることができる。
【００９８】
そして、２段階または多段階で、触媒付フィルタへの入る排気ガスの温度を上昇させるので、堆積していたＰＭの連鎖的な急激燃焼による温度急上昇を防止することができ、触媒付フィルタの溶損を回避できる。
【００９９】
その上、計算によるＰＭの累積推定値に基づいて、再生モード運転に入るので、触媒付きフィルタの再生処理を最適なタイミングで行うことができる。そのため、燃費の悪化を防止しながら、連続的に継続して効率よくＰＭを捕集及び燃焼除去処理することができる。
【０１００】
更に、再生モード運転の開始時に、主噴射のタイミングの遅延操作による排気ガスの温度上昇を行い酸化触媒を予熱してこの触媒を活性化してから、後噴射を行うので、再生開始時に発生しがちな白煙の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の連続再生型パティキュレートフィルタ装置の構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の連続再生型パティキュレートフィルタ装置の再生制御方法を示すフロー図である。
【図３】ＰＭ累積推定値を推定計算するフロー図である。
【図４】燃料噴射の主噴射の遅延による予備加熱の昇温第１段階のフロー図である。
【図５】燃料噴射の規定量の後噴射によるＰＭ燃焼開始の昇温第２段階のフロー図である。
【図６】燃料噴射の後噴射の増量によるＰＭ燃焼の昇温第３段階のフロー図である。
【図７】燃料噴射の後噴射の更なる増量によるＰＭ一掃の昇温第４段階のフロー図である。
【図８】再生モード運転におけるＤＰＦ入口温度の時間経過を示す時系列図である。
【図９】ＰＭ累積推定値の算定に使用するＰＭ量のマップデータを示す図で、（ａ）はバランスポイントを示す図で、（ｂ）はＰＭ蓄積領域（Ａ）のマップデータがある部分を示す図で、（ｃ）はＰＭ除去領域（Ｂ）のマップデータがある部分を示す図である。
【図１０】再生モード運転開始におけるＰＭ累積推定値の判定用の図で、（ａ）は判定に使用する数値と再生インターバルの関係を示す図で、（ｂ）はＰＭ１≦ＰＭｓ＜ＰＭ２の時のエンジン運転領域（Ｂ）を示す図で、（ｃ）はＰＭ２≦ＰＭｓ＜ＰＭ３の時のエンジン運転領域（Ａ＋Ｂ）を示す図である。
【図１１】従来技術の連続再生型パティキュレートフィルタ装置における、エンジンの運転領域（トルクとエンジン回転数）と排気ガス中のＰＭ浄化のメカニズムとの関係を示す図である。
【符号の説明】
Ｅ  エンジン
１  連続再生型パティキュレートフィルタ装置
２  排気通路
３  酸化触媒
４  触媒付フィルタ
５  燃料噴射装置
５０  制御装置（ＥＣＵ）
５１  第１排気圧センサ
５２  第２排気圧センサ
５３  第１温度センサ
５４  第２温度センサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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