(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路中に設けられ、排気中のパティキュレートを捕捉し堆積するフィルタと、
上記フィルタの上流側の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
エンジンの運転状態が、フィルタが連続再生可能な連続再生可能領域を外れた状態であることを検出する運転状態検出手段と、
上記フィルタに堆積した上記パティキュレートの堆積量を推定又は検出する堆積量推定手段と、
上記フィルタの上流側の排気温度を検出する排気温度検出手段と、
上記堆積量推定手段で推定又は検出された上記パティキュレートの堆積量が所定値を超え、かつ、上記運転状態検出手段で検出された上記連続再生可能領域外の状態の継続時間が所定時間以下である場合に、上記フィルタに捕捉された上記パティキュレートを燃焼させて上記フィルタを強制的に再生する強制再生手段と、
上記堆積量推定手段で推定又は検出された上記パティキュレートの堆積量が上記所定値以下であり、かつ、上記運転状態検出手段で検出された上記連続再生可能領域外の状態の継続時間が上記所定時間を超えた場合に、上記排気浄化触媒上における一酸化窒素の酸化反応を促進して上記排気温度を昇温する連続再生アシスト手段と、
上記堆積量推定手段で推定又は検出された上記パティキュレートの堆積量が上記所定値を超え、かつ、上記運転状態検出手段で検出された上記連続再生可能領域外の状態の継続時間が上記所定時間を超えた場合に、上記排気温度検出手段によって検出された排気温度に基づいて上記強制再生手段及び連続再生アシスト手段のいずれか一方のみを作動させる制御手段とをそなえ、
上記制御手段が、上記排気温度が所定温度以上のときに上記連続再生アシスト手段を作動させ、上記排気温度が上記所定温度未満のときに上記強制再生手段を作動させる
ことを特徴とする、排気浄化装置。
【請求項２】
上記排気温度検出手段が上記フィルタの上流側で、且つ、上記排気浄化触媒の下流側の排気温度を検出することを特徴とする、請求項１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等に用いて好適の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ガス中には、カーボンを主体とするパティキュレート（スート）が含まれており、従来より、このスートの大気中への排出を抑制するための技術が種々開発されている。
このような技術としては、例えば、ディーゼルエンジンの排気管に上流側から酸化触媒とパティキュレート捕集用フィルタ（ＤＰＦ）とを順に配置した連続再生式の排気浄化装置が知られている。
【０００３】
この排気浄化装置では、酸化触媒により排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ2を生成し（２ＮＯ+Ｏ2→２ＮＯ2）、ＤＰＦに捕集されたスート（カーボン：Ｃ）を酸化触媒で生成されたＮＯ2によって酸化（ＮＯ2+Ｃ→ＮＯ+ＣＯ，２ＮＯ2+Ｃ→２ＮＯ+ＣＯ2）している。つまり、この排気浄化装置では、排気ガス中に多く含まれるＮＯを酸化して酸化剤としての機能の高いＮＯ2に転換し、このＮＯ2の酸化機能を利用することで、比較的低い排気温度下でスートを燃焼させるようにしている。
【０００４】
このことにより、排気ガス自体の温度を利用して、別途電気ヒータやバーナ等の加熱装置を用いることなく堆積したスートを除去しＤＰＦを連続的に再生することが可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の排気浄化方法は触媒作用により比較的低い排気温度下でスートを燃焼・除去しうるようにしたものであり、その浄化機能は酸化触媒の酸化能力に依存したものとなっている。通常、この酸化能力は酸化触媒を取り囲む排気ガスの温度に依存するため、エンジンの低負荷領域等、排気温度がスート燃焼に必要な所定温度を下回るような場合には、スートを十分除去できず、ＤＰＦに残留スートが蓄積されることになる。
【０００６】
そして、ＤＰＦにスートが過剰に堆積すると、エンジン出力が低下するだけでなく、スート燃焼時の異常高温によってＤＰＦが溶損する虞がある。そのため、堆積したスートを何らかの手段によって除去する必要があり、このようなスートの除去方法としては、従来、強制再生法や連続再生アシスト法が開発され採用されている。
【０００７】
強制再生法は、ポスト噴射等により排気温度をスートのＯ2燃焼に必要な温度域まで昇温し、スートを強制的にＯ2燃焼させる方法である。しかし、この方法は余分な燃料消費を伴うため燃費が悪く、運用面で改善の余地がある。
連続再生アシスト法は、排気絞り等により排気温度を酸化触媒のＮＯ2転化効率がピークとなる最大変換温度域まで昇温することで、酸化触媒の触媒能力を最大限に発揮させ連続再生機能をアシストする方法である。しかし、この方法では、排気温度の変動が緩やかであるため、排気温度が上記最大変換温度域を大きく下回る場合には昇温に長時間を要し、大きく燃費を悪化させることになる。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、燃費を大幅に悪化させることなくフィルタを再生できるようにした、排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気浄化装置は、排気通路中に排気中のパティキュレートを捕捉し堆積するフィルタが設けられるとともに、このフィルタの上流側の排気通路に排気浄化触媒が設けられたエンジンの排気を浄化するものである。
そして、上記目的を達成するために、本排気浄化装置（請求項１）は、エンジンの運転状態が、フィルタが連続再生可能な連続再生可能領域を外れた状態であることを検出する運転状態検出手段と、フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量を推定又は検出する堆積量推定手段と、フィルタの上流側の排気温度を検出する排気温度検出手段とを備える。
【００１０】
また、制御条件は、以下の３通りに分類される。すなわち、（１）パティキュレートの堆積量が所定値を超え、かつ、連続再生可能領域外の状態の継続時間が所定時間以下である場合、（２）パティキュレートの堆積量が所定値以下であり、かつ、連続再生可能領域外の状態の継続時間が上記所定時間を超えた場合、（３）パティキュレートの堆積量が所定値を超え、かつ、連続再生可能領域外の状態の継続時間が上記所定時間を超えた場合、の３通りである。
（１）の場合、強制再生手段によって、フィルタに捕捉されたパティキュレートを燃焼させ、フィルタを強制的に再生する。また、（２）の場合、連続再生アシスト手段によって、排気浄化触媒上における一酸化窒素の酸化反応を促進し、排気温度を昇温する。
（３）の場合、制御手段によって、排気温度に基づき強制再生手段及び連続再生アシスト手段のいずれか一方のみを作動させる。つまり、排気温度が所定温度以上のときに連続再生アシスト手段を作動させ、排気温度が所定温度未満のときには強制再生手段を作動させる。
【００１１】
なお、排気温度検出手段はフィルタの上流側で、且つ、排気浄化触媒の下流側の排気温度を検出することが望ましい（請求項２）。  
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としての排気浄化装置について説明すると、図１は本排気浄化装置のそなえられるディーゼルエンジンの全体構成を示す模式図であり、図２〜図４はいずれもその制御に用いる制御マップを示す図である。また、図５〜図７はいずれもその作用を説明するためのフローチャートである。さらに、図８はその機能に着目した制御ブロック図である。
【００１４】
本実施形態に係るディーゼルエンジンは、図１に示すように、エンジン本体４０，吸気系２，排気系３，ＥＧＲ装置４４及び制御部（制御手段）１４等から構成されている。
吸気系２は、吸気管２０，コンプレッサ２１，インタークーラ２２及びスロットル（吸気絞り）２３等から構成されており、車外の空気がコンプレッサ２１によって吸気管２０内へ圧送されるとともに、インタークーラ２２によって冷やされ、エンジン本体４０へ導入されるようになっている。また、吸気管２０内に設けられたスロットル２３はアクチュエータ２４によってその開度が変動するようになっており、このスロットル２３の働きによってエンジン本体４０に流入する空気量が増減し、排気温度が調整されるようになっている。
【００１５】
エンジン本体４０は一般的な内燃機関として構成され、燃焼室４１，燃料噴射弁４２及びピストン４３等を有している。そして、燃料噴射弁４２から噴射された燃料と流入空気とが燃焼室４１内で混合されて燃焼し、その動力がピストン４３を介して取り出されるとともに、排気ガスが排気系３へ排出される。
ＥＧＲ装置４４は、ＥＧＲバルブ４６及びＥＧＲクーラ４５等から構成されており、排気ガスをＥＧＲ通路４７を介して一部吸気系２へ還流することで、ＮＯxの抑制を図るとともに、燃料利用効率を向上させるようになっている。つまり、燃焼室４１から排出された排気ガスはＥＧＲ通路４７によって一部取り出され、ＥＧＲクーラ４５によって冷却された後、再度燃焼室４１に導入される。そして、新たに燃料噴射弁４３から噴射された燃料と共に燃焼されることで、燃焼を緩慢にして高温下で生成されるＮＯxを低減するようになっている。なお、排気ガスの還流量が多すぎると燃焼室温度が下がりすぎ、黒煙の排出量が増大するため、ＥＧＲバルブ４６によってその還流量を最適に調節している。
【００１６】
排気系３は排気管（排気通路）３０，タービン３１，酸化触媒（排気浄化触媒）１１及びＤＰＦ（フィルタ）１２等から構成されており、排気ガスはコンプレッサ２１と一体に回転するタービン３１を駆動した後、排気管３０へ送り出される。そして、酸化触媒１１及びＤＰＦ１２等をそなえた外囲器１３に導入され、スート（パティキュレート）が燃焼・除去されるようになっている。
【００１７】
また、外囲器１３の上流側の排気管３０内には排気シャッタ３２が設けられており、その開度がアクチュエータ３３によって変動しうるようになっている。そして、このシャッタ３２によって外囲器１３に流入する排気ガス量を調整することでスート燃焼量が増減し、その燃焼熱によって外囲器１３内の温度を調節できるようになっている。
【００１８】
外囲器１３は、上流側の排気管３０と下流側の排気管３０とを接続するケースであり、その内部に、酸化触媒１１，ＤＰＦ１２，第１圧力センサ５１，第２圧力センサ５２及び温度（排気温度検出手段）センサ５３をそなえている。そして、上流側から流入した排気ガス中のスートをＤＰＦ１２によって捕集するとともに酸化触媒１１の触媒作用により燃焼・除去し、下流側の排気管３０へ送り出すようになっている。
【００１９】
なお、外囲器１３は断熱構造を有しており、外囲器１３周辺の冷たい外気によって外囲器１３内部の外周面近傍の温度が低下し、ＤＰＦ１２にスートの燃え残りが生じるのを極力防ぐようになっている。
酸化触媒１１は、ハニカム担体にＰｔ（白金）を主体とする酸化触媒成分を担持したもので、外囲器１３内部の排気通路の上流側に配設され、ディーゼルエンジンの排気中に比較的多く含まれるＮＯを酸化機能の高いＮＯ2に転換するようになっている。そして、このＮＯ2の酸化機能により、比較的低い温度下でも、排気温度がスートが自己着火しうる下限温度以上であれば、ＤＰＦ１２に捕集されたスートの主成分である煤（カーボン：Ｃ）を排気自体の温度を利用して燃焼・除去できるようになっている。
【００２０】
そして、この酸化触媒１１には、排気温度が２８０℃前後のときにＮＯ2転化効率が最大値となる（即ち、最大変換温度域が２８０℃前後である）ような材料を用いている。そのため、通常走行時では、排気温度が２７０℃〜３５０℃であれば、別途強制再生や再生アシスト等の制御を行なわなくても触媒作用のみによってスートが燃焼し、ＤＰＦ１２が連続再生されるようになっている。
【００２１】
ＤＰＦ１２は、コージェライトや炭化ケイ素等で形成された多孔質のセラミック製フィルタであり、外囲器１３内部の排気通路において酸化触媒１１の下流側に配設され、細孔によって排気ガス中のスートを捕捉するようになっている。
第１圧力センサ５１及び第２センサ５２は、それぞれＤＰＦ１２の前後圧を検出するためのものであり、第１圧力センサ５１は酸化触媒１１とＤＰＦ１２との間に設けられ、第２圧力センサ５２はＤＰＦの下流側に設けられている。そして、各センサ５１，５２の検出結果Ｐ１，Ｐ２を後述する制御部１４へ出力し、制御部１４に設けられた演算部６６（図８参照）よってＤＰＦ１２の前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）が算出されるようになっている。
【００２２】
温度センサ５３は、ＤＰＦ１２の入り口付近の温度Ｔｅを検出するためのものであり、酸化触媒１１とＤＰＦ１２との間に設けられ、検出結果を制御部１４へ出力するようになっている。
制御部１４は、図８に示すように、図示しない入出力装置，制御プログラム等の記憶に供される記憶部６２及び演算部６６等をそなえて構成されている。
【００２３】
また、図１及び図８に示すように、この制御部１４には、圧力センサ５１，５２，温度センサ５３，エンジン回転数センサ５４，アクセル開度センサ５５及び車速センサ５６が接続され、これらの検出結果が入力されるようになっている。
さらに、制御部１４にはエンジン回転数センサ５４及びアクセル開度センサ５５からの情報に基づき燃料噴射量Ｑを設定する燃料噴射量設定手段６１が設けられており、制御部１４では各センサの検出結果に基づいて排気管３０内の排気ガス流通量や燃料噴射弁４２から噴射される燃料噴射量Ｑ等を制御することで、ＤＰＦ１２に捕集されたスートを効率的に燃焼・除去するようになっている。
【００２４】
ところで、制御部１４の記憶部６２には、図２〜図４に示すような制御マップＭ１〜Ｍ３が記憶されており、各種センサの検出情報に基づいてＤＰＦ１２のスート堆積量を現在の運転の状況から、或いは、現在までの運転履歴から推定したり、現在ＤＰＦ１２が連続再生可能な状態にあるか否かを推定したりすることができるようになっている。
【００２５】
制御マップＭ１は現在の運転状況に基づいてスート堆積量（第１推定量）Ｅ１を推定できるようにしたものであり、図２に示すように、ＤＰＦ前後差圧（Ｐ１−Ｐ２），ＤＰＦ入口温度Ｔｅ及びエンジン回転数Ｎｅと、スート堆積量との関係を予め求めてマッピングしたものである。そして、この制御マップＭ１によって、スート堆積量をエンジン回転数Ｎｅ，ＤＰＦ入口温度Ｔｅ及びＤＰＦ前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）をパラメータとして求めることができる。
【００２６】
制御マップＭ２は運転履歴から現在のスート堆積量（第２推定量）Ｅ２を推定できるようにしたものであり、図３に示すように、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑと、前回の強制再生終了後からのスート堆積量の累積値との関係を予め求めてマッピングしたものである。そして、この制御マップＭ２によって、スート堆積量は燃料噴射量Ｑの増加関数として規定され、又、エンジン回転数Ｎｅの減少関数として規定されている。
【００２７】
したがって、制御マップＭ１及び制御マップＭ２がＤＰＦ１２に堆積したスートの堆積量を推定又は検出する堆積量推定手段として機能する。
制御マップＭ３は検出時の運転の状況に基づいてＤＰＦ１２が現在連続再生しうる状態にあるか否かを判断するマップであり、図４に示すように、エンジン回転数Ｎｅと、このエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度（負荷）θに基づいて設定される燃料噴射量Ｑとによって規定される運転状態と連続再生可能領域との関係を予め求めてマッピングしたものである。
【００２８】
この連続再生可能領域は、強制再生や再生アシスト等の制御を行なうことなく酸化触媒１１の作用によりＤＰＦ１２が連続的に再生しうる運転状態をいい、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑを座標軸とした平面内の特定の領域に限定される。例えば、エンジン回転数Ｎｅを一定として上記領域よりも燃料噴射量Ｑを増加させた場合には、供給される燃料Ｑに対して燃焼室４１内に供給される酸素（空気）の量が不足し、スートが発生し易くなり、スートの燃焼量よりもスートの発生量が多くなる。また、逆に、燃料噴射量Ｑを減少させた場合には、燃焼室４１内の温度が低下するため、スート発生量は少ないもののスートが燃焼しないため連続再生しない。
【００２９】
ところで、図８に示すように、制御部１４にはＤＰＦ１２を強制的に再生する強制再生手段６３と、ＤＰＦ１２が連続再生可能な温度まで排気温度を上昇させる連続再生アシスト手段６４とが機能的に設けられている。
強制再生手段６３は、上記の制御マップＭ１又は制御マップＭ２で推定又は検出されたスートの堆積量が所定値（例えば２５ｇ）を超えると、ＤＰＦ１２を強制的に再生制御するものである。具体的には、一時的に排気温度をスートのＯ2燃焼に必要な温度域まで昇温させ、触媒作用によらずにスートを強制的にＯ2燃焼させる制御であり、メイン噴射時期のリタードと、ＥＧＲ装置４４の作動（排気ガスの還流）と、ポスト噴射又は排気行程噴射とを組み合わせて強制再生制御が実行されるようになっている。
【００３０】
つまり、メイン噴射時期のリタードにより、燃焼室４１での燃焼が遅れて高温の燃焼ガスが排出され、排気温度の上昇が図られる。また、ＥＧＲ装置４４を作動させ排気ガスを還流させることにより、新気よりも高温の排気ガスが燃焼室４１に流入することになり、これにより排気温度の上昇が図られる。さらに、ポスト噴射によって、エンジン本体４０の膨張行程で燃焼室４１内に燃料が噴射されると、噴射された燃料は酸化触媒１１に到達し酸化される。
【００３１】
そして、これらの制御により、排気温度が連続再生時よりも高い温度域（例えば５００℃〜５５０℃以上）まで昇温し、ＤＰＦ１２に堆積したスートがＯ2により直接酸化（Ｏ2燃焼）される。また、この際、酸化触媒１１によって消費されなかった燃料はＤＰＦ１２上のスートに付着し、更にスートの燃焼を活性化させる。
【００３２】
また、上記連続再生アシスト手段６４は、エンジンが加減速状態にない通常走行時において連続再生可能領域外である運転状態が所定時間（例えば３０分）以上継続した場合（以下、このような運転状態を所定運転状態という）に、連続再生可能な領域まで排気温度を上昇させるような制御（連続再生アシスト制御）を実行するものである。
【００３３】
ここで、連続再生アシスト制御とは、具体的には、触媒能力を最大限発揮させるために、排気温度を酸化触媒１１のＮＯ2転化効率が最大となる変換ピーク温度域まで昇温させる制御であり、制御部１４によって、吸気スロットル２３を絞るとともにウェストゲート弁７１を開いたり、排気シャッタ３２の開度をある程度絞るような制御である。そして、このように吸気スロットル２３又は排気シャッタ３２の開度を絞ることにより新気の吸入量を抑制し、排気温度の上昇を図るようにしているのである。
【００３４】
なお、エンジンが加減速状態にあるか否かの判定は、アクセル開度θ又は車速Ｖの時間変化量に基づいて行なわれる。つまり、アクセル開度θ又は車速Ｖの時間変化量が、正の所定値を超えた場合には加速中と判定し、逆に負の所定値を下回る場合又はゼロである場合には減速中と判定している。
したがって、本実施形態では、エンジン回転数センサ５４，アクセル開度センサ５５，車速センサ５６によって運転状態検出手段が構成されることになる。
【００３５】
ところで、エンジンの運転状態によっては、強制再生手段６３による強制再生制御を実行する条件（以下、強制再生条件という）と、連続再生アシスト手段６４による連続再生アシスト制御を実行する条件（再生アシスト条件、即ち、所定運転状態が検出される運転条件）とが同時に成立する場合がある。
つまり、上記の制御マップＭ１又は制御マップＭ２によりスートの堆積量が所定値を超えたことが推定又は検出され、且つ、エンジンの運転状態が所定運転状態にあると判定された場合には、強制再生条件と再生アシスト条件とが両方とも成立することになる。
【００３６】
このような状況においても的確な制御を行なうべく、本装置には、図８に示すように、強制再生条件と再生アシスト条件との両方が成立した場合に、どちらの制御を実行するかを選択する選択手段６５が設けられている。ここで、選択手段６５は、強制再生条件と再生アシスト条件とが同時に成立した場合には、温度センサ５３により検出されるＤＰＦ１２の入口付近の温度Ｔｅに基づいて、どちらか一方の制御を選択・実行するとともに、他方の制御を禁止するようになっている。
【００３７】
具体的には、温度センサ５３により検出された温度Ｔｅが所定値（例えば２００℃）を超えていると、連続再生アシスト手段６４による連続再生アシスト制御を選択・実行するようになっている。なお、この場合には、強制再生制御は禁止されることになるので、この選択手段６５は強制再生手段６３の作動を禁止する禁止手段として機能するということもできる。
【００３８】
また、温度Ｔｅが所定値未満の場合には、選択手段６５は、強制再生手段６３による強制再生制御を選択・実行するようになっている。つまり、温度Ｔｅが所定値未満の場合には、連続再生アシスト制御によって排気温度を上昇させるのに長時間を要し燃費が大幅に悪化することになる。そのため、このような場合には昇温効果の高い強制再生制御を実行して昇温時間を短縮し燃費の悪化を防止している。また、温度Ｔｅが所定値以上であれば、過度な昇温制御を抑制してＤＰＦ１２の溶損を防止しうるようになっているのである。
【００３９】
本発明の一実施形態における排気浄化装置は上述のように構成されているので、ＤＰＦ１２の再生制御は、図５〜図７に示すフローチャートに沿って行なわれる。
つまり、制御部１４は、図５に示すように、ＤＰＦ再生制御に際して、まず、各種センサからの検出結果を取り込む（ステップＳ１）。そして、ステップＳ１０及びステップ２０において、それぞれ、再生アシスト条件を満たすか否か（再生アシスト判定）、及び、強制再生条件を満たすか否か（強制再生判定）を判定する。
【００４０】
ステップＳ１０における再生アシスト判定は、制御マップＭ３を用いて連続再生可能領域にあるか否かを判定することにより行なわれる。つまり、制御部１４は、図６に示すように、まずステップＳ１１で、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づいて現在ＤＰＦが連続再生可能な状態にあるか否かを判定する。そして、連続再生可能な場合は、ステップＳ１２でフラグ１を０に設定し、ステップＳ３０へ進む。
【００４１】
逆に、連続再生可能領域外である場合には、ステップＳ１３でタイマをカウントする。そして、ステップＳ１４でその時間をモニターし、３０分を超えない場合には、ステップＳ１２でフラグ１を０に設定し、ステップＳ３０へ進む。
一方、このような酸化触媒１１による浄化機能を超える運転状態が一定時間（例えば３０分）以上継続して行なわれている場合には、ステップＳ１５及びステップＳ１６において、加速性の面から運転状態を調べる。すなわち、ステップＳ１５で、アクセル開度θ又は車速Ｖの時間変化量が正の所定値を超え加速中と判定した場合は、排気温度の上昇によってスート燃焼の促進が期待されるため、加速が終了するまで制御を禁止する。また、ステップＳ１６で、アクセル開度θの時間変化量が負の所定値を下回る場合又はゼロである場合、或いは、車速Ｖの時間変化量が負の所定値を下回る場合には減速中と判定する。この場合、ステップＳ１７でスロットル２３を閉じＥＧＲ通路４７を全開とすることで、排気温度の低下を抑制するようにしている。
【００４２】
アクセル開度θ又は車速Ｖの時間変化量が所定範囲内である場合には、通常走行状態と判定し、ステップＳ１８でフラグ１を１に設定し、ステップＳ３０へ進む。
一方、ステップＳ２０における強制再生判定は、まず、制御マップＭ１，Ｍ２を用いて推定したスート堆積量Ｅ１，Ｅ２に基づいて強制再生条件を判定し、次いで、現在の運転条件から連続再生の可否を確認することで行なわれる。つまり、制御部１４は、図７に示すように、まず、ステップＳ２１及びステップＳ２２において、それぞれ第１推定量Ｅ１及び第２推定量Ｅ２を算出する。
【００４３】
そして、ステップＳ２３で、これらの推定量Ｅ１，Ｅ２の内少なくともどちらか一方が所定値を超えた場合には、ステップＳ２４において、現時点で運転条件が連続再生可能領域にあるか否かを判定する。これは、上記ステップＳ２３によって強制再生条件が成立した場合でも、その後の運転条件の変化によって連続再生可能領域に移る可能性があることを考慮したものであり、この判定は制御マップＭ３を用いて行なわれる。なお、上記所定値は一例として２５ｇに設定されている。
【００４４】
そして、ステップＳ２４によって連続再生可能領域外と判定した場合には、ステップＳ２５によってフラグ２を１に設定し、ステップＳ３０に進む。これに対して、連続再生可能内であれば強制再生の必要がないと判断し、ステップＳ２６によってフラグ２を０に設定し、ステップＳ３０に進む。
次に、制御部１４は、ステップＳ１０及びステップＳ２０で設定されたフラグに基づいて、ＤＰＦ再生制御の手法を選択する。
【００４５】
つまり、ステップＳ３０で、フラグ１とフラグ２とがともに１に設定されており、再生アシストの条件と強制再生の条件とがともに成立する場合には、ステップＳ４０でＤＰＦ入口温度Ｔｅが所定温度を上回るか否かを判定する。この所定温度は、一例として２００℃に設定されており、この所定温度を上回る場合には、ステップＳ７０で再生アシスト制御を行なう。逆に、この所定温度を下回る場合には、ステップＳ８０で強制再生制御を行なう。
【００４６】
また、ステップＳ３０で、フラグ１及びフラグ２のいずれか一方のみ１に設定されている場合には、その判定結果に従って再生アシスト制御及び強制再生制御のどちらかを選択する。すなわち、ステップＳ５０でフラグ１のみ１に設定されていると判定された場合、ステップＳ７０で再生アシスト制御が行なわれる。また、ステップＳ６０でフラグ２のみ１に設定されていると判定された場合には、ステップＳ８０で強制再生制御によりスートの燃焼・除去を行なう。
【００４７】
なお、強制再生制御を行なった場合、ＤＰＦ１２上のスートは完全に燃焼・除去されたと想定されるため、ステップＳ９０において、第２推定量はゼロに設定される。
また、フラグ１及びフラグ２がともに０に設定されている場合には、制御は禁止され、通常の運転状態が維持される。
【００４８】
したがって、本実施形態の排気浄化装置によれば、予め制御分岐の基準となる温度（所定温度）を設定しておき、再生アシスト条件と強制再生条件とが両立した場合、排気温度と上記所定温度との比較に基づいていずれの制御を行なうかを決定するようにしているため、燃費面において効率的なＤＰＦ再生が可能となっている。
【００４９】
つまり、ＤＰＦ入口温度Ｔｅ（排気温度）が上記所定温度よりも高い場合には、酸化触媒１１のＮＯ2転化効率が最大となる温度（目標温度）と現在の排気温度との差が小さいため、昇温に要する時間が短くて済む。そのため、強制再生によらずに再生アシスト制御を行なうようにすることで、余分な燃焼噴射により燃費を損なうことなく連続再生を実現することができる。逆に、上記目標温度付近の温度域で強制再生制御を行なうと、排気温度が高くなりすぎ酸化触媒１１やＤＰＦ１２等の溶損を招く虞があるため、このような事態を防止する観点からも、このような条件下では再生アシスト制御を行なうことが有効となる。
【００５０】
また、ＤＰＦ入口温度Ｔｅが上記所定温度よりも低い場合には、上記目標温度と現在の排気温度との差が大きいため、再生アシスト制御では昇温までに長時間を要し、かえって燃費を悪化させてしまう。そのため、強制再生制御によって排気温度を急激に昇温しスートをＯ2燃焼させることで、ポスト噴射による燃料消費を考慮しても、再生アシスト制御を行なう場合に比べて燃費を向上させることができる。
【００５１】
このとき、温度センサ５３が、酸化触媒１１の下流側且つＤＰＦ１２の上流側に配置され、酸化触媒１１による反応後の排気温度を検出するようにしているため、制御に必要な酸化触媒１１付近の温度がより正確に測定できる。そのため、ＤＰＦ再生制御において燃費面での効率をより一層向上させることができ、ＤＰＦ１２等の溶損防止の観点からもより有利である。
【００５２】
また、強制再生判定の際、互いに性質の異なる二種類のスートの推定堆積量Ｅ１，Ｅ２を用いて少なくとも一方の推定量が所定値（例えば２５ｇ）を超えたときに強制再生を行なうようにしているため、センサの故障による影響を最小限に防ぐことができる。
つまり、第１推定量Ｅ１は、強制再生の可否を判定する時点において各種センサから入力された検出情報に基づいて推定されるスート堆積量であり、判定時点までの運転状態の履歴に影響されることなく、現在の運転状況を正確に反映することができる。これ対して、第２推定量Ｅ２は、前回の強制再生が終了した時点から今回新たに強制再生の可否を判定する時点までの運転履歴における積算値として算出されるスート堆積量であるため、万一、判定時点で各種センサが故障しその機能が喪失しても、それまでに求めておいた積算値に基づいて強制再生可否の判断材料を提供することができるのである。
【００５３】
このとき、更に、連続再生の可能性を判定し、強制再生判定後にエンジンの運転状態が変わり連続再生可能となった場合には、フラグ２を０に設定して強制再生制御を禁止するようにしているため、強制再生インターバルを長くとることが可能となる。これにより、強制再生が行なわれる頻度を減らすことができ、ＤＰＦ１２の負担を減少させるとともに強制再生のための無駄な燃料消費を防止することができる。
【００５４】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、再生アシスト制御における排気温度の昇温のための手法は上述の実施形態のものに限定されず、又、強制再生制御の手法に関しても、排気温度をスートのＯ2燃焼に必要な温度まで昇温できる方法であればどのようなものでもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、所定運転状態と強制再生を行なうための条件とが同時に成立した場合に、所定運転状態における制御と強制再生とのどちらを選択するかを排気温度によって決めているため、運転状況に応じて最適な制御を行なうことができ、燃費面において効率的なフィルタ再生処理が可能となっている。
【００５６】
つまり、排気温度が所定温度よりも高い場合には、排気浄化触媒の触媒作用が最大となる温度と上記排気温度との差が小さいため、触媒作用によるフィルタの連続再生が可能か、或いは、排気浄化触媒の活性化により触媒作用を最大限発揮させることでフィルタの再生が可能であり、余分な燃料消費により燃費を損なうことなくフィルタの連続再生を実現することができる。
【００５７】
一方、排気温度が所定温度よりも低い場合には、触媒作用によりフィルタを再生することができず、或いは、排気浄化触媒の活性化を行なうことでかえって燃費を大きく悪化させてしまう。したがって、このような場合には強制再生を行なうことで、強制再生に伴う燃料消費を考慮しても燃費を大きく損なうことはない（請求項１）。
【００５８】
このとき、排気温度検出手段がフィルタの上流側で、且つ、排気浄化触媒の下流側の排気温度を検出するようにすることで、制御に必要な排気浄化触媒付近の温度をより正確に検出できる。そのため、フィルタの再生に当たって、燃費面での効率をより一層向上させることができ、フィルタや排気浄化触媒等の溶損を防止する観点からも有利である（請求項２）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するためのフローチャートの一例である。
【図６】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するためのフローチャートの一例である。
【図７】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するためのフローチャートの一例である。
【図８】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の機能に着目した制御ブロック図である。
【符号の説明】
１  排気浄化装置
１１  酸化触媒（排気浄化触媒）
１２  ＤＰＦ（フィルタ）
１４  制御部（制御手段）
５１，５２  圧力センサ
５３  温度センサ（排気温度検出手段）
５４  運転状態検出手段を構成するエンジン回転数センサ
５５  運転状態検出手段を構成するアクセル開度センサ
５６  運転状態検出手段を構成する車速センサ
５７  運転状態検出手段を構成するスロットル開度センサ
６３  強制再生手段
６４  連続再生アシスト手段
６５  選択手段（禁止手段）
Ｍ１，Ｍ２  制御マップ（堆積量推定手段）
Ｍ３  運転状態検出手段を構成する制御マップ
【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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