JP2006070826A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、パティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を行う際に吸気絞り弁の開度を絞る内燃機関の排気浄化装置において、再生時間の短縮化及び再生効率の向上を図ることができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明は、吸気絞り弁の開度を絞ることによりパティキュレートフィルタの温度を上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを強制的に酸化除去する内燃機関の排気浄化装置において、外気温度が低くなるほど吸気絞り弁の開度を小さくすることにより、外気温度が低い時にはパティキュレートフィルタの温度をＰＭが酸化可能な温度域まで速やかに昇温させるとともに、外気温度が高い時には排気流量を増加させることによりＰＭ酸化率を向上させることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置に関し、特に吸気量を絞ってパティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を行う技術に関する。

近年、車両などに搭載される内燃機関の排気浄化装置として、パティキュレートフィルタを備えたものが普及してきている。この種の排気浄化装置では、パティキュレートフィルタの捕集能力を適宜再生させる必要がある。パティキュレートフィルタの捕集能力を再生させる方法としては、吸気絞り弁の開度を小さくすることによりパティキュレートフィルタへ流入する排気の温度を上昇させ、以てパティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレート（以下、ＰＭと記す）を強制的に酸化除去する方法が知られている。このような方法を実施する場合に、実際の排気温度と目標排気温度の温度差に基づいて吸気絞り弁の開度を制御する技術も提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
特開平６−１７３６３８号公報 特開２００２−２４２７３２号公報 実公平７−１００１４号公報

ところで、実際の排気温度と目標温度の温度差が同一であっても、外気温度が低くなるほど排気温度が上昇し難くなるとともに、外気温度が高くなるほど排気温度が上昇し易くなる。

このため、外気温度が低い時と外気温度が高い時の吸気絞り弁の開度が同一開度に制御されると、実際の排気温度が目標排気温度に収束し難くなり、再生時間の長期化や再生効率の低下を招く可能性がある。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は吸気絞り弁を利用してパティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの再生効率を好適に向上させることにより、再生時間の長期化を抑制する点にある。

本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。本発明の特徴は、吸気絞り弁の開度を絞ることによりパティキュレートフィルタの温度を上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを強制的に酸化除去する内燃機関の排気浄化装置において、外気温度が低くなるほど吸気絞り弁の開度を小さくすることにより、外気温度が低い時にはパティキュレートフィルタの温度をＰＭが酸化可能な温度域まで速やかに昇温させるとともに、外気温度が高い時には排気流量を増加させることによりＰＭ酸化率を向上させる点にある。

具体的には、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、内燃機関の吸入空気量を調整する吸気絞り弁と、吸気絞り弁の開度を小さくすることによりパティキュレートフィルタの温度を上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを強制的に酸化除去するＰＭ強制再生処理手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、外気温度を検出する手段を設け、ＰＭ強制再生処理手段は外気温度が低くなるほど吸気絞り弁の開度を小さくするようにしてもよ
い。

このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、ＰＭ強制再生処理が実行される際の外気温度が低い場合は、外気温度が高い場合に比して吸気絞り弁の開度が小さくされる。

吸気絞り弁の開度が小さくされると、内燃機関から排出される排気量が減少する。内燃機関の排気量が減少すると、単位量当たりの排気が持つ熱量が増加するため、排気温度が上昇する。この結果、外気温度が低い場合であってもパティキュレートフィルタの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで速やかに上昇するようになる。

一方、パティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理が実行される際の外気温度が高い場合は、外気温度が低い場合に比して吸気絞り弁の開度が大きくされる。

吸気絞り弁の開度が大きくされると、内燃機関から排出される排気量が増加する。内燃機関の排気量が増加すると単位量当たりの排気が持つ熱量が減少するが、外気温度が高いため排気からの放熱量が減少する。この結果、高温且つ多量な排気がパティキュレートフィルタへ流入することとなり、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭの酸化率が高められる。

従って、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、外気温度の高低に応じて吸気絞り弁の開度を異ならせることにより、パティキュレートフィルタの再生効率を向上させることが可能となり、再生時間の長期化を抑制することができる。

本発明において、酸化能を有する触媒がパティキュレートフィルタの上流に配置され、或いは酸化能を有する触媒がパティキュレートフィルタに担持されている場合は、触媒温度が活性温度未満である間は外気温度の高低に関わらず吸気絞り弁の開度が最小開度に固定され、触媒温度が活性温度以上となった後は外気温度の高低に応じて吸気絞り弁の開度が変更されるようにしてもよい。尚、ここでいう最小開度とは、吸気絞り弁が物理的に実現可能な最小の開度ではなく、内燃機関が失火しない範囲で実現可能な最小の開度を示すものとする。

酸化能を有する触媒がパティキュレートフィルタの上流に配置され或いはパティキュレートフィルタに担持されている場合は、ＰＭ強制再生処理が実行される時に触媒反応熱を利用してパティキュレートフィルタを速やかにＰＭ酸化可能温度まで昇温させることが可能となる。

しかしながら、触媒が未活性状態にあるときは触媒反応熱を利用できない上、排気の熱が触媒によって奪われる可能性もあるため、パティキュレートフィルタがＰＭ酸化可能温度へ到達するまでに時間がかかってしまう。その際、吸気絞り弁の開度が比較的大きくされると、触媒へ流入する排気の流量が増加するとともに排気の温度が低下するため、触媒が活性し難くなる。触媒が活性し難くなると、パティキュレートフィルタがＰＭ酸化可能温度へ到達するまでの所要時間が一層長引く可能性がある。

これに対し、触媒が未活性状態にあるときに吸気絞り弁の開度が最小開度に固定されると、触媒へ流入する排気の流量が減少するとともに排気の温度が高くなるため、触媒が速やかに活性温度域へ昇温するようになる。そして、触媒が活性した後に前述したような外気温度に応じた吸気絞り弁の開度制御が行われれば、パティキュレートフィルタが速やかにＰＭ酸化可能温度域まで昇温するようになるとともにＰＭ酸化率が好適に高められるようになる。その結果、パティキュレートフィルタの再生時間を短縮することが可能となる
。

以上述べた本発明の特徴は、手動によるＰＭ強制再生処理において効果的に活かされる。手動によるＰＭ強制再生処理は、ＰＭ強制再生処理を実行する必要がある旨を運転者等へ報知した後のアイドル運転時に運転者等がＰＭ強制再生処理の実行要求を入力することによって実行される。すなわち、手動によるＰＭ強制再生処理は内燃機関がアイドル運転状態にあるときに行われる。

内燃機関がアイドル運転状態にあるときは、吸気絞り弁の開度変化が車両の走行性能に影響し難いため、吸気絞り弁の開度を比較的大きく変更することが可能となる。従って、本発明にかかる吸気絞り弁の制御幅を拡大することができ、以て再生時間の短縮やＰＭ酸化率の向上に適した吸気絞り弁の開度を実現し易い。

本発明によれば、吸気絞り弁を利用してパティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、外気温度が低いときにパティキュレートフィルタの温度を速やかに上昇させることができるとともに、外気温度が高い時に高温且つ多量の排気をパティキュレートフィルタへ流入させることができる。その結果、パティキュレートフィルタの再生時間の短縮化と再生効率の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。

内燃機関１は、複数の気筒２を有し、各気筒２には気筒２内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁３が配置されている。

内燃機関１には吸気通路４が接続されている。吸気通路４には遠心過給器（ターボチャージャ）５のコンプレッサハウジング５０が配置されている。コンプレッサハウジング５０より上流の吸気通路４にはエアフローメータ１２が配置されている。コンプレッサハウジング５０より下流の吸気通路４には給気冷却器（インタークーラ）６が配置されている。インタークーラ６より下流の吸気通路４には吸気絞り弁１３が配置されている。

また、内燃機関１には排気通路７が接続されている。排気通路７の途中には、ターボチャージャ５のタービンハウジング５１が配置されている。タービンハウジング５１より下流の排気通路７にはパティキュレートフィルタ８が配置されている。パティキュレートフィルタ８は、排気中のＰＭを捕集するフィルタであり、このフィルタの担体には酸化触媒が担持されている。

タービンハウジング５１より上流の排気通路７には、該排気通路７内を流れる排気中へ燃料を添加する燃料添加弁９が配置されている。パティキュレートフィルタ８より下流の排気通路７には排気温度センサ１０が配置されている。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１１が併設されている。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される算術論理演算回路である。

ＥＣＵ１１は、上記した排気温度センサ１０やエアフローメータ１２等の各種センサに加え、外気温センサ１６や車両の室内に設けられた再生ボタン１５と電気的に接続されて
いる。また、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３、燃料添加弁９、吸気絞り弁１３等に加え、車両の室内に設けられた報知ランプ１４と電気的に接続され、それらを電気的に制御することができるようになっている。

ＥＣＵ１１は、各種センサの出力信号に基づいてＰＭ再生制御や吸気絞り弁制御を実行する。例えば、ＰＭ再生制御では、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量が所定量以上であるか否かを判別する。

ＰＭ捕集量が所定量以上である否かを判別する方法としては、パティキュレートフィルタ８の前後差圧が所定値以上である、前回のＰＭ強制再生処理実行時からの積算運転時間が所定時間以上である、前回のＰＭ強制再生処理実行時からの積算吸入空気量が所定量以上である、若しくは、前回のＰＭ強制再生処理実行時からの積算燃料噴射量が所定量以上である、等の条件が成立したときにＰＭ捕集量が所定量以上であると推定する既知の方法を利用することができる。

パティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量が所定量以上である場合には、ＥＣＵ１１は、報知ランプ１４を点灯させることにより、ＰＭ強制再生処理を実行する必要がある旨を車両の運転者等に報知する。

報知ランプ１４の点灯中であって内燃機関１がアイドル運転状態にあるときに再生ボタン１５が操作されると、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理を実行する。ＰＭ強制再生処理では、ＥＣＵ１１は、吸気絞り弁１３の開度を小さくするとともに燃料添加弁９から排気中へ燃料を添加させる。

吸気絞り弁１３の開度が小さくされると、内燃機関１の吸入空気量が減少するため、それに応じて内燃機関１から排出される排気量も減少する。排気量が減少すると、排気の温度が上昇するとともに排気の流速が低下する。

また、燃料添加弁９から排気中へ燃料が添加されると、添加燃料及び排気がパティキュレートフィルタ８へ流入する。パティキュレートフィルタ８へ流入した添加燃料は、パティキュレートフィルタ８に担持された触媒によって酸化される。その際、吸気絞り弁１３により排気の流速が低下させられているため、触媒の空間速度が低くなる。触媒の空間速度が低くなると、添加燃料の酸化率が高くなるため、添加燃料の酸化反応熱が増加する。

従って、パティキュレートフィルタ８は、少量且つ高温な排気によって加熱されると同時に添加燃料の酸化反応熱によっても加熱されることとなり、速やかにＰＭ酸化可能温度域まで昇温するようになる。

ところで、吸気絞り弁１３の開度は内燃機関１の運転状態（要求トルクや機関回転数）をパラメータとして決定されるが、内燃機関１の運転状態（要求トルクや機関回転数）が同一であっても外気温度が異なる場合が多々ある。

外気温度が低い場合は、吸入空気の温度が低くなるとともに、内燃機関１からパティキュレートフィルタ８へ至る排気通路７において排気から放出される熱量が多くなる。このため、外気温度が低い場合には、パティキュレートフィルタ８へ流入する排気の温度が低くなり易い。

一方、外気温度が高い場合は、吸入空気の温度が高くなるとともに、内燃機関１からパティキュレートフィルタ８へ至る排気通路７において排気から放出される熱量が少なくなる。このため、外気温度が高い場合には、パティキュレートフィルタ８へ流入する排気の
温度が高くなり易い。

従って、外気温度が低い場合と外気温度が高い場合において吸気絞り弁１３の開度が同一開度に制御されると、パティキュレートフィルタ８を好適に再生させることができない可能性がある。

例えば、外気温度が低い場合に吸気絞り弁１３の開度が比較的大きくされると、内燃機関１から排出される排気の温度が上昇し難くなるため、パティキュレートフィルタ８の温度がＰＭ酸化可能温度域まで速やかに上昇し難くなる場合がある。そのような場合には、パティキュレートフィルタ８の再生時間が長引いてしまう可能性がある。

また、外気温度が高い時に吸気絞り弁１３の開度が比較的小さくされると、内燃機関１から排出される排気の温度が高くなり易いもののパティキュレートフィルタ８を流通する排気量が過少になる場合がある。そのような場合には、パティキュレートフィルタ８においてＰＭの酸化率が低下してしまう可能性がある。

そこで、本実施例では、ＰＭ強制再生処理を行う際に、外気温度に応じて吸気絞り弁１３の開度を変更するようにした。具体的には、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理の実行時に、図２に示すようなＰＭ再生時吸気絞り弁制御ルーチンを実行する。このルーチンは、ＥＣＵ１１のＲＯＭに予め記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１１によって所定時間毎に実行される。

ＰＭ再生時吸気絞り弁制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は、先ずＳ１０１において、ＰＭ強制再生処理が実行中であるか否かを判別する。

前記Ｓ１０１においてＰＭ強制再生処理が実行中ではないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

一方、前記Ｓ１０１においてＰＭ強制再生処理が実行中であると判定された場合には、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ１１は、外気温センサ１６の出力信号（外気温度）Ｔｏｕｔを入力する。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ１１は、外気温度Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｂａｓｅと等しいか否かを判別する。基準温度Ｔｂａｓｅは、吸気絞り弁１３の目標開度を定める際に基準となる温度である。

前記Ｓ１０３において外気温度Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｂａｓｅと等しいと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では、ＥＣＵ１１は、先ず、内燃機関１の要求トルク（例えば、アクセル開度）と機関回転数をパラメータとして吸気絞り弁１３の基準目標開度θｂａｓｅを算出する。次いで、ＥＣＵ１１は、前記基準目標開度θｂａｓｅを目標開度θとして設定する。

上記した基準目標開度θｂａｓｅは、外気温度Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｂａｓｅと等しい環境のときに適した開度である。この基準開度θｂａｓｅと要求トルクと機関回転数との関係は、予め実験的に求められてマップ化されているようにしてもよい。

前記Ｓ１０３において外気温度Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｂａｓｅと等しくないと判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１０５へ進む。Ｓ１０５では、ＥＣＵ１１は、外気温度Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｂａｓｅより高いか否かを判別する。

前記Ｓ１０５において外気温度Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｂａｓｅより高いと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０６へ進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ１１は、先ず内燃機関１の要求トルクと機関回転数をパラメータとして吸気絞り弁１３の基準目標開度θｂａｓｅを算出する。次いで、ＥＣＵ１１は、前記基準目標開度θｂａｓｅに所定量αを加算して目標開度θを演算する。

前記αは正の値であり、外気温度Ｔｏｕｔと基準温度Ｔｂａｓｅの差が大きくなるほど大きくなる可変値であってもよく、或いは固定値であってもよい。

このように吸気絞り弁１３の開度が増大させられると、パティキュレートフィルタ８へ流入する排気流量が増加する。排気流量が増加すると排気温度が低下し易くなるが、外気温度Ｔｏｕｔが高いので排気からの放熱量が減少するため、パティキュレートフィルタ８へ流入する排気の温度は必要十分な高さとなる。

従って、外気温度Ｔｏｕｔが高い場合には吸気絞り弁１３の開度が増大させられることにより、高温且つ多量な排気がパティキュレートフィルタ８へ流入するようになり、以てパティキュレートフィルタ８に捕集されたＰＭの酸化率が向上する。

また、前記Ｓ１０５において外気温度Ｔｏｕｔが基準温度Ｔｂａｓｅより高くないと判定された場合（外気温度Ｔｏｕｔ＜基準温度Ｔｂａｓｅとなる場合）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０７へ進む。Ｓ１０７では、ＥＣＵ１１は、内燃機関１の運転状態が所定の運転領域Ａにあるか否かを判別する。

前記した運転領域Ａは、図３に示すように、要求トルクが小さく且つ機関回転数が低くなる運転領域であり、内燃機関１が失火しやすい運転領域である。

前記Ｓ１０７において内燃機関１の運転状態が前記運転領域Ａにあると判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０８へ進む。Ｓ１０８では、ＥＣＵ１１は、先ず基準目標開度θｂａｓｅを算出し、次いで前記基準目標開度θｂａｓｅに所定量βを加算して目標開度θを演算する。

前記βは正の値であり、外気温度Ｔｏｕｔが低く、要求トルクが小さく、且つ機関回転数が低くなるほど大きくなる可変値であってもよく、或いは固定値であってもよい。

この場合、吸気絞り弁１３の開度が増大するため、内燃機関１の吸入空気量が増大する。その結果、内燃機関１の気筒２内には可燃混合気を形成するために十分な量の酸素が供給されることになるため、内燃機関１が失火し難くなる。

また、前記Ｓ１０７において内燃機関１の運転状態が運転領域Ａにはないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＥＣＵ１１は、先ず内燃機関１の要求トルクと機関回転数をパラメータとして吸気絞り弁１３の基準目標開度θｂａｓｅを算出する。次いで、ＥＣＵ１１は、前記基準目標開度θｂａｓｅから所定量γを減算して目標開度θを演算する。

前記γは正の値であり、外気温度Ｔｏｕｔと基準温度Ｔｂａｓｅの差が大きくなるほど大きくなる可変値であってもよく、或いは固定値であってもよい。

このように吸気絞り弁１３の開度が減少すると、パティキュレートフィルタ８へ流入する排気流量が減少する。排気流量が減少すると排気温度が上昇し易くなる。その結果、パティキュレートフィルタ８及び触媒が排気の熱を受けて速やかに昇温する。更に、排気流
量の減少により触媒の空間速度が低下するため、燃料添加弁９から添加された燃料の酸化率が向上する。添加燃料の酸化率が向上すると、酸化反応熱量が増加するため、パティキュレートフィルタ８が一層昇温し易くなる。

従って、外気温度Ｔｏｕｔが低い場合には吸気絞り弁１３の開度が減少させられることにより、パティキュレートフィルタ８の温度がＰＭ酸化可能な温度域まで速やかに上昇するようになり、以てパティキュレートフィルタ８の再生時間を短縮することが可能となる。パティキュレートフィルタ８の再生時間が短縮されると、燃料添加弁９から添加すべき燃料量を少なくすることができ、燃費の向上を図ることも可能となる。

以上述べた実施例によれば、ＰＭ強制再生処理における吸気絞り弁１３の開度が外気温度Ｔｏｕｔに応じて変更されるため、パティキュレートフィルタ８の再生効率を向上させることができるとともに再生時間を短縮することが可能となる。

尚、本実施例では手動によるＰＭ強制再生処理が実行される際に外気温度に応じて吸気絞り弁１３の開度を変更する例について述べたが、所定条件が成立したときに自動的にＰＭ強制再生処理を実行する場合にも適用することが可能である。

但し、手動によるＰＭ強制再生処理はアイドル運転時に実行されるため、吸気絞り弁１３の開度変更が車両の走行性能に影響し難い。その結果、手動によるＰＭ強制再生処理においては吸気絞り弁１３の制御幅を大きくすることができるという利点がある。

また、手動によるＰＭ強制再生処理の実行時と自動によるＰＭ強制再生処理の実行時の双方において、外気温度に応じた吸気絞り弁１３の制御が行われるようにしてもよい。その際、手動ＰＭ強制再生処理実行時における吸気絞り弁１３の制御幅が自動ＰＭ強制再生処理実行時より大きくなるようにすることが好ましい。

手動ＰＭ強制再生処理は自動ＰＭ強制再生処理に比べてパティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量が多い時であり、且つ排気温度が低くなり易いアイドル運転時に実行される。このため、手動ＰＭ強制再生処理において吸気絞り弁１３の制御幅が拡大されれば、車両の運転性に与える影響を最小限に抑えつつ手動ＰＭ強制再生処理の実行時間を短縮することができる。
（他の実施例）

次に、本発明の他の実施例について図４に基づいて説明する。前述した実施例では、ＰＭ強制再生処理において吸気絞り弁１３の開度が外気温度Ｔｏｕｔに応じて変更される例について述べたが、ＰＭ強制再生処理において触媒が未活性状態となる可能性もある。

触媒が未活性状態にあるときにＰＭ強制再生処理が実行されると、触媒において酸化反応熱が殆ど発生しなくなるため、パティキュレートフィルタ８がＰＭ酸化可能温度域へ昇温し難くなる。特に、外気温度Ｔｏｕｔが高い場合には、吸気絞り弁１３の開度が比較的大きくされることによって排気温度が低くなり易いため、パティキュレートフィルタ８がＰＭ酸化可能温度域へ昇温するまでに長い時間を要する可能性がある。

そこで、触媒が未活性状態にある時には外気温度Ｔｏｕｔに関わらず吸気絞り弁１３の開度を最小開度に固定し、触媒が活性した後は外気温度Ｔｏｕｔに応じて吸気絞り弁１３の開度を変更することが好ましい。尚、ここでいう最小開度とは、吸気絞り弁１３が物理的に実現可能な最小の開度を示すのではなく、内燃機関１が失火しない範囲で実現可能な最小の開度を示すものとする。

吸気絞り弁１３の開度が最小開度に固定されると排気温度が高くなるため、触媒が速やかに活性温度へ昇温する。そして、触媒が活性した後に前述した実施例と同様に吸気絞り弁１３の開度が外気温度Ｔｏｕｔに応じて変更されれば、パティキュレートフィルタ８が速やかにＰＭ酸化可能温度域まで昇温するようになるとともにＰＭ酸化率が好適に高められるようになる。

以下、本実施例におけるＰＭ再生時吸気絞り弁制御について図４に沿って説明する。図４は、ＰＭ再生時吸気絞り弁制御ルーチンを示すフローチャートである。ＰＭ再生時吸気絞り弁制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は、先ずＳ２０１においてＰＭ強制再生処理が実行中であるか否かを判別する。

前記Ｓ２０１においてＰＭ強制再生処理が実行されていないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

前記Ｓ２０１においてＰＭ強制再生処理が実行されていると判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０２へ進み、触媒の温度Ｔｃａｔ（触媒がパティキュレートフィルタ８に担持されている場合にはパティキュレートフィルタ８の温度）を演算する。尚、触媒の温度として、排気温度センサ１０の出力信号を用いることもできる。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ２０２で算出された触媒温度Ｔｃａｔが酸化能の活性温度Ｔｒより高いか否かを判別する。

前記Ｓ２０３において触媒温度Ｔｃａｔが活性温度Ｔｒより高いと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０４へ進み、外気温度Ｔｏｕｔに応じて吸気絞り弁１３の開度を制御する。このＳ２０４の処理は、前述した実施例のＳ１０３〜Ｓ１０９の処理と同様であるため、説明を省略する。

Ｓ２０３において触媒温度Ｔｃａｔが活性温度Ｔｒより高くないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０５へ進む。Ｓ２０５では、ＥＣＵ１１は、内燃機関１の運転状態が運転領域Ａにあるか否かを判別する。

前記Ｓ２０５において内燃機関１の運転状態が運転領域Ａにあると判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０６へ進む。Ｓ２０６では、ＥＣＵ１１は、前述した実施例のＳ１０８の処理と同様に、基準目標開度θｂａｓｅに所定量βを加算して目標開度θを求める。

前記Ｓ２０５において内燃機関１の運転状態が運転領域Ａにないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０７へ進み、ＥＣＵ１１は、先ず、内燃機関１の要求トルクと機関回転数をパラメータとして吸気絞り弁１３の最小開度θｍｉｎを演算する。次いで、ＥＣＵ１１は、前記最小開度θｍｉｎを吸気絞り弁１３の目標開度θとして設定する。

このようなＰＭ再生時吸気絞り弁制御ルーチンによれば、触媒が未活性状態にある時には外気温度Ｔｏｕｔに関わらず吸気絞り弁１３の開度が最小開度に固定されるため、触媒を早期に活性させることが可能となる。そして、触媒が活性した後は、外気温度Ｔｏｕｔに応じて吸気絞り弁１３の開度を制御されるため、パティキュレートフィルタ８が速やかにＰＭ酸化可能温度域まで昇温するようになるとともにＰＭ酸化率が好適に高められるようになる。

尚、触媒を昇温させる際にＥＧＲガス量を増加或いは排気絞り弁の開度を減少させる方法が周知である。このため、本実施例のＰＭ再生時吸気絞り弁制御の実行時に上記したようなＥＧＲ制御や排気絞り制御が併用される場合が考えられる。

ＰＭ再生時吸気絞り弁制御と排気絞り制御が併行される場合には、例えば、触媒が未活性状態にある時には排気絞り弁の開度を減少させることにより排気温度の昇温を促進させ、触媒が活性した後には排気絞り弁の開度を増加させることによりパティキュレートフィルタ８へ流入する排気量を増加させるようにしてもよい。

また、ＰＭ再生時吸気絞り弁制御とＥＧＲ制御が併行される場合には触媒の活性状態に応じてＥＧＲガス量を変更することが好ましいが、その変更方法はＥＧＲ制御の実行形態によって異なる。例えば、ＥＧＲガスが内燃機関の排気系からＥＧＲクーラを経由して吸気系へ還流される場合には、触媒が未活性状態にある時は触媒が活性状態にある時よりＥＧＲガス量を減少させて排気温度の低下を抑制するようにしてもよい。また、ＥＧＲガスが内燃機関の排気系からＥＧＲクーラを経由せずに吸気系へ還流される場合には、触媒が未活性状態にある時は触媒が活性状態にある時よりＥＧＲガス量を増加させて排気温度の昇温を図るようにしてもよい。

上記した２つの実施例では、パティキュレートフィルタ８に触媒が担持されている場合のＰＭ再生時吸気絞り弁制御について述べたが、パティキュレートフィルタ８より上流の排気通路７に触媒が配置されている場合であっても前述した図２及び図４のＰＭ再生時吸気絞り弁制御ルーチンを適用することが可能である。

また、上記した２つの実施例では、外気温度センサの出力信号に基づいて吸気絞り弁１３の開度を制御する例について述べたが、外気温度センサの出力信号の代わりに吸気温度センサの出力信号を用いても同様の作用効果を得ることが可能である。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図 ＰＭ再生時吸気絞り弁制御ルーチンを示すフローチャート 内燃機関の要求トルクと機関回転数と運転領域Ａの説明する図 ＰＭ再生時吸気絞り弁制御ルーチンの他の実施例を示すフローチャート

符号の説明

１・・・・・内燃機関
８・・・・・パティキュレートフィルタ
１０・・・・排気温度センサ
１１・・・・ＥＣＵ
１３・・・・吸気絞り弁
１４・・・・報知ランプ
１５・・・・再生ボタン
１６・・・・外気温センサ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、内燃機関の吸入空気量を調整する吸気絞り弁と、吸気絞り弁の開度を小さくすることによりパティキュレートフィルタの温度を上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを強制的に酸化除去するＰＭ強制再生処理手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
   外気温度を検出する外気温検出手段を設け、ＰＭ強制再生処理手段は外気温度が低くなるほど吸気絞り弁の開度を小さくするようにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１において、パティキュレートフィルタより上流の排気通路に配置され又はパティキュレートフィルタに担持された酸化能を有する触媒と、
   前記触媒の温度を求める触媒温度取得手段と、を更に備え、
   前記ＰＭ強制再生処理手段は、触媒温度が活性温度未満である間は吸気絞り弁の開度を内燃機関が失火しない範囲で実現可能な最小の開度に固定し、触媒温度が活性温度以上になった後は外気温度に応じて吸気絞り弁の開度を変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項１又は２において、パティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を実行する必要があるか否かを判別する判別手段と、ＰＭ強制再生処理を実行する必要がある場合にその旨を報知する報知手段と、手動によりＰＭ強制再生処理の実行要求を入力する入力手段と、を更に備え、
   前記ＰＭ強制再生処理手段は、報知手段による報知後であって内燃機関がアイドル運転状態にあるときに前記入力手段がＰＭ強制再生処理実行要求を入力すると、ＰＭ強制再生処理を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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