JP2006274863A - 内燃機関燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の排気浄化用フィルタの目詰まりを確実に防止する。
【解決手段】 ディーゼルエンジンの運転経過に伴って生じる堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ］により排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を判断する（Ｓ１１４）。そして、この堆積量変化率が基準率Ａｕｐよりも高率である場合には（Ｓ１１４で「ｙｅｓ」）、ディーゼルエンジンの燃焼状態をＰＭ生成抑制側に調節している（Ｓ１１６）。このように堆積量変化率にて排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を判定しているので目詰まりが生じる可能性判断の確度を高めることができる。そして排気浄化用フィルタの目詰まりが生じる可能性が生じた場合には、ＰＭ生成を抑制している（Ｓ１１６）ので、確実に排気浄化用フィルタの目詰まりを防止することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排気中の粒子状物質を濾過すると共に堆積した粒子状物質を触媒機能により酸化することで再生可能な排気浄化用フィルタを排気系に設けた内燃機関の燃焼制御装置に関する。

内燃機関、特にディーゼルエンジンでは、排気中に含まれる粒子状物質が大気中に放出されないように、排気系に排気浄化用フィルタを配置する技術が用いられている。このような内燃機関では、排気浄化用フィルタに堆積した粒子状物質を除去して再生する必要があるので、或程度、粒子状物質が堆積すると排気浄化用フィルタを高温化して粒子状物質を酸化させて浄化する技術が存在している（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１の技術では、排気浄化用フィルタを再生する時に、粒子状物質の酸化量が、燃焼室側から排気浄化用フィルタに流入する粒子状物質量よりも小さい場合には、機関の空気過剰率を大きくしている。このことにより排気浄化用フィルタ再生中での粒子状物質堆積量の増加を防止して、排気浄化用フィルタが目詰まりしないようにしている。
特開２００３−２０９３３号公報（第３−４頁、図２）

しかし前記特許文献１の技術では、粒子状物質の酸化量と排出量との大小比較であるために、排出量自体の異常な増加を早期に判断することができない。このため排気浄化用フィルタの再生中に内燃機関の燃焼状態の変化により粒子状物質排出量が異常に多くなってきたにもかかわらず、酸化量が多いために正常であると判断してしまう可能性がある。したがって、再生制御が終了した後に、急速に粒子状物質堆積量が上昇し、正常と判定していたにもかかわらず、再生終了直後に排気浄化用フィルタに目詰まりを生じる可能性があり、確実に目詰まりを防止できるとは限らない。

本発明は、確実に排気浄化用フィルタの目詰まりを防止することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関燃焼制御装置は、排気中の粒子状物質を濾過すると共に堆積した粒子状物質を触媒機能により酸化することで再生可能な排気浄化用フィルタを排気系に設けた内燃機関の燃焼制御装置であって、前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量における内燃機関運転経過に伴う変化率を検出する堆積量変化率検出手段と、前記堆積量変化率検出手段により検出された変化率が、粒子状物質堆積量の増加側に設定された基準率よりも高率である場合には内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節する粒子状物質生成抑制手段とを備えたことを特徴とする。

このように粒子状物質生成抑制手段は、内燃機関の運転経過に伴って生じる、排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量の変化率により、目詰まりの可能性を判定している。本発明では、粒子状物質の排出量と酸化量とを大小比較するのではなく、更に粒子状物質堆積量そのものから判断するのでもなく、粒子状物質堆積量の変化率から判断している。そしてこの変化率が増加側に設定された基準率よりも高率である場合に、排気浄化用フィルタの目詰まりのおそれが生じたとして、内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節している。

このことから、排気浄化用フィルタの目詰まりが生じる可能性判断の確度を高めることができ、このことに基づいて内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することで、確実に排気浄化用フィルタの目詰まりを防止することができる。

請求項２に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１において、前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として前記排気浄化用フィルタでの排気流動抵抗を検出する排気流動抵抗検出手段と、内燃機関の運転状態に基づいて前記排気浄化用フィルタでの粒子状物質の推定堆積量を算出する推定堆積量算出手段とを備え、前記堆積量変化率検出手段は、前記推定堆積量算出手段にて算出される推定堆積量の変化量に対する、前記排気流動抵抗検出手段により検出される排気流動抵抗の変化量の程度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする。

推定堆積量の変化量に対する排気流動抵抗の変化量の程度は、前記基準率以下であれば、内燃機関の燃焼状態は、堆積量の推定計算において予想の範囲内である。しかし、推定計算では予想できない燃焼状態となって粒子状物質が大量に排出し始めると、排気浄化用フィルタ内の実際の堆積量は急速に上昇し、推定堆積量の変化量に対する排気流動抵抗の変化量の程度は上昇して基準率を超える。

したがって、このような物理量の変化率を検出することで、容易に高い確度で排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を検出でき、このことに基づいて内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することで、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項３に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１において、前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として、前記排気浄化用フィルタの排気流動抵抗を検出する排気流動抵抗検出手段と、内燃機関の積算回転回数を検出する機関積算回転回数検出手段とを備え、前記堆積量変化率検出手段は、前記機関積算回転回数検出手段にて検出される内燃機関の積算回転回数の増加量に対する、前記排気流動抵抗検出手段により検出される排気流動抵抗の増加量の程度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする。

内燃機関が予想できない燃焼状態となって粒子状物質を大量に排出し始めると、排気浄化用フィルタ内の実際の堆積量は急速に上昇し、内燃機関の積算回転回数の増加量に対する排気流動抵抗の増加量の程度が予想以上に上昇して基準率を超える。

したがって、このような物理量の変化率を検出することで、容易に高い確度で排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を検出でき、このことに基づいて内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することで、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項４に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１において、前記内燃機関は車両駆動用であり、前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として、前記排気浄化用フィルタの排気流動抵抗を検出する排気流動抵抗検出手段と、内燃機関が搭載された車両の走行距離を検出する走行距離検出手段とを備え、前記堆積量変化率検出手段は、前記走行距離検出手段にて検出される車両の走行距離の増加量に対する、前記排気流動抵抗検出手段により検出される排気流動抵抗の増加量の程度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする。

内燃機関が予想できない燃焼状態となって粒子状物質を大量に排出し始めると、排気浄化用フィルタ内の実際の堆積量は急速に上昇し、車両の走行距離の増加量に対する排気流動抵抗の増加量の程度が予想以上に上昇して基準率を超える。

したがって、車両に搭載された内燃機関の場合には、このような物理量の変化率を検出することで、容易に高い確度で排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を検出でき、このことに基づいて内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することで、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項５に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１において、前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として、前記排気浄化用フィルタの排気流動抵抗を検出する排気流動抵抗検出手段と、内燃機関の積算燃料噴射量を検出する積算燃料噴射量検出手段とを備え、前記堆積量変化率検出手段は、前記積算燃料噴射量検出手段にて検出される積算燃料噴射量の増加量に対する、前記排気流動抵抗検出手段により検出される排気流動抵抗の増加量の程度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする。

内燃機関が予想できない燃焼状態となって粒子状物質を大量に排出し始めると、排気浄化用フィルタ内の実際の堆積量は急速に上昇し、積算燃料噴射量の増加量に対する排気流動抵抗の増加量の程度が予想以上に上昇して基準率を超える。

したがって、このような物理量の変化率を検出することで、容易に高い確度で排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を検出でき、このことに基づいて内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することで、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項６に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項２〜５のいずれかにおいて、単位時間当たりの内燃機関への吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記排気浄化用フィルタの上流側と下流側との排気圧力差を検出する圧力差検出手段とを備え、前記排気流動抵抗検出手段は、前記圧力差検出手段にて検出された排気圧力差と前記吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量との比として、前記排気浄化用フィルタの排気流動抵抗を検出することを特徴とする。

このように排気流動抵抗は、排気浄化用フィルタの上流側と下流側との排気圧力差と吸入空気量との比として算出することができる。このことにより容易に排気流動抵抗が検出できるので、容易に高い確度で排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を検出でき、このことに基づいて内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することで、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項７に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１において、前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として、前記排気浄化用フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を備え、前記堆積量変化率検出手段は、前記フィルタ温度検出手段にて検出される前記排気浄化用フィルタの温度が基準温度よりも高くなる頻度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする。

内燃機関が予想できない燃焼状態となって粒子状物質を大量に排出し始めると、排気浄化用フィルタ内の実際の堆積量は急速に上昇し、再生時には大量の粒子状物質が酸化を開始することにより予想よりも短時間に大量の発熱を生じることが多くなる。したがって排気浄化用フィルタの温度が基準温度を超える頻度が高くなる。

したがって、排気浄化用フィルタの温度が基準温度よりも高くなる頻度として物理量の変化率を検出することで、容易に高い確度で排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を検出できる。そして、このことに基づいて内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することで、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項８に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項７において、前記フィルタ温度検出手段は、前記排気浄化用フィルタから流出した直後の排気の温度を、前記排気浄化用フィルタの温度として検出することを特徴とする。

このように排気浄化用フィルタの温度として排気浄化用フィルタから流出した直後の排気の温度を用いることができる。したがってこの排気温度が基準温度よりも高くなる頻度により容易に高い確度で排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性を検出できる。そして、このことに基づいて内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することで、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項９に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１〜８のいずれかにおいて、前記粒子状物質生成抑制手段は、ＥＧＲ率を低下させることにより内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することを特徴とする。

ＥＧＲ率の低下により、内燃機関に吸入される外気の比率を上昇させて、燃焼状態を粒子状物質が生成しにくい状態にすることができる。このことにより排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性が生じたときに、内燃機関の燃焼状態を粒子状物質の生成を抑制する側に調節できるので、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項１０に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項９において、前記粒子状物質生成抑制手段は、ＥＧＲバルブの目標開度の低下、目標ＥＧＲ率の低下、及びスロットル開度の増加のいずれか、又はこれらの２つ以上の組み合わせにより、ＥＧＲ率を低下させることを特徴とする。

ＥＧＲバルブの目標開度の低下、目標ＥＧＲ率の低下、スロットル開度の増加を実行することによって、内燃機関の燃焼状態を、粒子状物質の生成を抑制する側に調節でき、確実に排気浄化用フィルタの目詰まりを防止することができる。

請求項１１に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１〜８のいずれかにおいて、前記粒子状物質生成抑制手段は、燃料噴射状態を変更することにより内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することを特徴とする。

燃料噴射状態の変更により燃焼状態を粒子状物質が生成しにくい状態にすることができる。このことにより排気浄化用フィルタの目詰まりの可能性が生じたときに、内燃機関の燃焼状態を粒子状物質の生成を抑制する側に調節できるので、確実に目詰まりを防止することができる。

請求項１２に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１１において、前記粒子状物質生成抑制手段は、目標燃料噴射時期の変更、目標燃料噴射圧の増加、燃料噴射量の低下、及びパイロット噴射とメイン噴射とのインターバルの変更のいずれか、又はこれらの２つ以上の組み合わせにより、燃料噴射状態を変更することを特徴とする。

目標燃料噴射時期の変更、目標燃料噴射圧の増加、燃料噴射量の低下、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバルの変更を実行することによって、内燃機関の燃焼状態を粒子状物質の生成を抑制する側に調節でき、確実に排気浄化用フィルタの目詰まりを防止することができる。

請求項１３に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１〜８のいずれかにおいて、前記粒子状物質生成抑制手段は、ターボ過給圧を上昇させることにより内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することを特徴とする。

ターボ過給圧の上昇を実行することによって、内燃機関の燃焼状態を粒子状物質の生成を抑制する側に調節でき、確実に排気浄化用フィルタの目詰まりを防止することができる。

請求項１４に記載の内燃機関燃焼制御装置では、請求項１〜１３のいずれかにおいて、前記堆積量変化率検出手段により検出された変化率が、回復基準率よりも低率である場合には内燃機関の燃焼状態を、前記粒子状物質生成抑制手段による調節方向とは逆方向に調節する回復手段を備えたことを特徴とする。

前記粒子状物質生成抑制手段による粒子状物質の生成抑制制御はそのまま継続しても良いが、前記変化率が回復基準率よりも低率となった場合には、内燃機関の燃焼状態を、粒子状物質生成抑制手段による調節方向とは逆方向に調節するようにしても良い。

すなわち元の制御状態に近づけても、又は元の制御状態に戻しても排気浄化用フィルタの目詰まりが生じる可能性がなくなった状況下であれば、元に戻す方向に内燃機関の燃焼状態を調節しても良い。このことにより、主としてＮＯｘなど排気の他の成分との生成バランスが良好な状態に維持でき、排気浄化制御全体としてバランスのとれた制御が可能となる。

［実施の形態１］
図１は上述した発明が適用された車両用ディーゼルエンジンと、内燃機関燃焼制御装置の機能を果たす制御システムとの概略を表す構成説明図である。尚、本発明は希薄燃焼式ガソリンエンジンなどについて同様な触媒構成を採用した場合においても適用できる。

ディーゼルエンジン２は複数気筒、ここでは４気筒＃１，＃２，＃３，＃４からなる。尚、他の気筒数でも良い。各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は吸気弁６にて開閉される吸気ポート８及び吸気マニホールド１０を介してサージタンク１２に連結されている。そしてサージタンク１２は、吸気通路１３を介して、インタークーラ１４に連結され、更に過給機、ここでは排気ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａの出口側に連結されている。コンプレッサ１６ａの入口側はエアクリーナ１８に連結されている。サージタンク１２には、排気再循環（以下、「ＥＧＲ」と称する）経路２０のＥＧＲガス供給口２０ａが開口している。そしてサージタンク１２とインタークーラ１４との間の吸気通路１３には、スロットル弁２２が配置され、コンプレッサ１６ａとエアクリーナ１８との間には吸入空気量センサ２４（吸入空気量検出手段に相当）及び吸気温センサ２６が配置されている。

各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は排気弁２８にて開閉される排気ポート３０及び排気マニホールド３２を介して排気ターボチャージャ１６の排気タービン１６ｂの入口側に連結され、排気タービン１６ｂの出口側は排気通路３４に接続されている。尚、排気タービン１６ｂは排気マニホールド３２において第４気筒＃４側から排気を導入している。

この排気通路３４には、排気浄化触媒が収納されている３つの触媒コンバータ３６，３８，４０が配置されている。最上流の第１触媒コンバータ３６にはＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが収納されている。ディーゼルエンジン２の通常の運転時において排気が酸化雰囲気（リーン）にある時には、ＮＯｘはこのＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵される。そして還元雰囲気（ストイキあるいはストイキよりも低い空燃比）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵されたＮＯｘがＮＯとして離脱しＨＣやＣＯにより還元される。このことによりＮＯｘの浄化を行っている。

そして２番目に配置された第２触媒コンバータ３８にはモノリス構造に形成された壁部を有するフィルタ３８ａ（排気浄化用フィルタに相当）が収納され、この壁部の微小孔を排気が通過するように構成されている。この基体としてのフィルタ３８ａの微小孔表面にコーティングにてＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成されているので、排気浄化触媒として機能し前述したごとくにＮＯｘの浄化が行われる。更にフィルタ壁部には排気中の粒子状物質（以下「ＰＭ」と称する）が捕捉されて堆積する。この堆積したＰＭは、高温の酸化雰囲気とすることで、ＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始されると共に、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。このことによりＮＯｘの浄化と共にＰＭの酸化による浄化を実行している。尚、ここでは第１触媒コンバータ３６と第２触媒コンバータ３８とは一体化された構成で形成されている。

最下流の第３触媒コンバータ４０は、酸化触媒４０ａが収納され、ここではＨＣやＣＯが酸化されて浄化される。
尚、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａとフィルタ３８ａとの間には第１排気温センサ４４が配置されている。又、フィルタ３８ａと酸化触媒４０ａとの間において、フィルタ３８ａの近くには第２排気温センサ４６（フィルタ温度検出手段に相当）が、酸化触媒４０ａの近くには空燃比センサ４８が配置されている。

上記空燃比センサ４８は、ここでは固体電解質を利用したものであり、排気成分に基づいて排気の空燃比を検出し、空燃比に比例した電圧信号をリニアに出力するセンサである。又、第１排気温センサ４４と第２排気温センサ４６とはそれぞれの位置で排気温度ｔｈｃｉ，ｔｈｃｏを検出するものである。

フィルタ３８ａの上流側と下流側には差圧センサ５０（圧力差検出手段に相当）の配管がそれぞれ設けられ、差圧センサ５０はフィルタ３８ａの目詰まりの程度、すなわちＰＭの堆積度合を検出するためにフィルタ３８ａの上下流での差圧ΔＰを検出している。

尚、排気マニホールド３２には、ＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂが開口している。このＥＧＲガス吸入口２０ｂは第１気筒＃１側で開口しており、排気タービン１６ｂが排気を導入している第４気筒＃４側とは反対側である。

ＥＧＲ経路２０の途中にはＥＧＲガス吸入口２０ｂ側から、ＥＧＲガスを改質するための鉄系ＥＧＲ触媒５２が配置され、更にＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４が設けられている。尚、ＥＧＲ触媒５２はＥＧＲクーラ５４の詰まりを防止する機能も有している。そしてＥＧＲガス供給口２０ａ側にはＥＧＲ弁５６が配置されている。このＥＧＲ弁５６の開度調節によりＥＧＲガス供給口２０ａから吸気系へのＥＧＲガス供給量の調節が可能となる。

各気筒＃１〜＃４に配置されて、各燃焼室４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５８は、燃料供給管５８ａを介してコモンレール６０に連結されている。このコモンレール６０内へは電気制御式の吐出量可変燃料ポンプ６２から燃料が供給され、燃料ポンプ６２からコモンレール６０内に供給された高圧燃料は各燃料供給管５８ａを介して各燃料噴射弁５８に分配供給される。尚、コモンレール６０には燃料圧力を検出するための燃料圧センサ６４が取り付けられている。

更に、燃料ポンプ６２からは別途、低圧燃料が燃料供給管６６を介して添加弁６８に供給されている。この添加弁６８は第４気筒＃４の排気ポート３０に設けられて、排気タービン１６ｂ側に向けて燃料を噴射することにより排気中に燃料添加するものである。この燃料添加により後述する触媒制御モードが実行される。

電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称する）７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各種装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そしてＥＣＵ７０は前述した吸入空気量センサ２４、吸気温センサ２６、第１排気温センサ４４、第２排気温センサ４６、空燃比センサ４８、差圧センサ５０、ＥＧＲ弁５６内のＥＧＲ開度センサ、燃料圧センサ６４及びスロットル開度センサ２２ａの信号を読み込んでいる。更にアクセルペダル７２の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ７４、及びディーゼルエンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ７６から信号を読み込んでいる。更に、クランク軸７８の回転数ＮＥ（ｒｐｍ）を検出するエンジン回転数センサ８０、クランク軸７８の回転位相あるいは吸気カムの回転位相を検出して気筒判別を行う気筒判別センサ８２、車両の走行距離を検出するオドメーター８４から信号を読み込んでいる。

そしてこれらの信号から得られるエンジン運転状態に基づいて、ＥＣＵ７０は燃料噴射弁５８による燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御を実行する。更にＥＧＲ弁５６の開度制御、モータ２２ｂによるスロットル開度制御、燃料ポンプ６２の吐出量制御、及び添加弁６８の開弁制御により後述するＰＭ再生制御、Ｓ被毒回復制御あるいはＮＯｘ還元制御といった触媒制御やその他の各処理を実行する。

ＥＣＵ７０が実行する燃焼モード制御としては、通常燃焼モードと低温燃焼モードとの２種類から選択した燃焼モードを、運転状態に応じて実行する。ここで低温燃焼モードとは、低温燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップを用いて大量の排気再循環量により燃焼温度の上昇を緩慢にしてＮＯｘとスモークとを同時低減させる燃焼モードである。この低温燃焼モードは、低負荷低中回転領域にて実行し、空燃比センサ４８が検出する空燃比ＡＦに基づいてスロットル開度ＴＡの調節による空燃比フィードバック制御がなされている。これ以外の燃焼モードが、通常燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップを用いて通常のＥＧＲ制御（ＥＧＲしない場合も含める）を実行する通常燃焼モードである。

そして排気浄化触媒に対する触媒制御を実行する触媒制御モードとしては、ＰＭ再生制御モード、Ｓ被毒回復制御モード、ＮＯｘ還元制御モード及び通常制御モードの４種類のモードが存在する。

ＰＭ再生制御モードとは、ＰＭの推定堆積量（以下、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍで表す）がＰＭ再生基準値に到達すると、特に第２触媒コンバータ３８内のフィルタ３８ａに堆積しているＰＭを高温化により前述したごとく酸化により燃焼させてＣＯ2とＨ2Ｏにして排出するＰＭ浄化用昇温処理を実行するモードである。このモードでは、ストイキ(理論空燃比)よりも高い空燃比状態で添加弁６８からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）するが、更に燃料噴射弁５８による膨張行程あるいは排気行程における燃焼室４内への燃料噴射であるアフター噴射を加える場合がある。尚、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍがＰＭ再生基準値に到達していなくても、前述した差圧センサ５０が検出するフィルタ３８ａの上下流での差圧ΔＰが大きくなった場合についても、ＰＭ浄化用昇温処理を実行して、フィルタ３８ａに堆積しているＰＭを高温化により酸化により燃焼させて浄化している。上記ＰＭ堆積量ＰＭｓｍは、ディーゼルエンジン２の運転状態に基づいて燃焼室４から排出されるＰＭの単位時間当たりの排出量とフィルタ３８ａでの酸化による単位時間当たりの浄化量との差から、時間経過にしたがってフィルタ３８ａに堆積しているＰＭ量を推定した値である。

尚、ＰＭ再生制御モード内において間欠添加処理によるバーンアップ型昇温処理を実行しても良い。この間欠添加処理は、添加弁６８からの間欠的な燃料添加により空燃比をストイキ又はストイキよりもわずかに低い空燃比とする空燃比低下処理を、全く燃料添加しない期間を間に置いて行う。ここではストイキよりもわずかに低い空燃比とするリッチ化を行っている。この処理においても燃料噴射弁５８によるアフター噴射を加える場合がある。このことにより、ＰＭの焼き尽くし（バーンアップ）作用を生じさせて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａの前端面のＰＭ詰まりを解消したり、フィルタ３８ａ内に堆積したＰＭを焼き尽くす処理を行う。

Ｓ被毒回復制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａがＳ被毒してＮＯｘ吸蔵能力が低下した場合にＳ成分を放出させてＳ被毒から回復させるモードである。このモードでは、添加弁６８から燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６５０℃）する昇温処理を実行し、更に添加弁６８からの間欠的な燃料添加により空燃比をストイキ又はストイキよりもわずかに低い空燃比とする空燃比低下処理を行う。ここではストイキよりもわずかに低い空燃比とするリッチ化を行っている。このモードも燃料噴射弁５８によるアフター噴射を加える場合がある。

ＮＯｘ還元制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａに吸蔵されたＮＯｘを、Ｎ2、ＣＯ2及びＨ2Ｏに還元して放出するモードである。このモードでは、添加弁６８からの比較的時間をおいた間欠的な燃料添加により、触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）で空燃比をストイキ又はストイキよりも低下させる処理を行う。

尚、これら３つの触媒制御モード以外の状態が通常制御モードとなり、この通常制御モードでは添加弁６８からの燃料添加や燃料噴射弁５８によるアフター噴射はなされない。
次に図２にＥＣＵ７０により実行されるＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理のフローチャートを示す。本処理は一定の時間周期で割り込み実行される処理である。なお個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

本処理が開始されると、まず今回の本制御開始タイミングがＰＭ再生完了直後か否かが判定される（Ｓ１０２）。すなわち前述したＰＭ再生制御モードによりＰＭ浄化用昇温処理を実行してフィルタ３８ａに堆積したＰＭを酸化して浄化する処理を完了した直後か否かが判定される。

ＰＭ再生完了直後であれば（Ｓ１０２で「ｙｅｓ」）、式１のごとくベース圧力損失値Ｂｄｐｇａに現時点で差圧センサ５０で検出されているフィルタ３８ａの上下流の差圧ΔＰと、吸入空気量センサ２４にて検出される吸入空気量ＧＡ（ｇ／ｓ）との比［圧力損失：ΔＰ／ＧＡ］の値が設定される（Ｓ１０４）。

［式１］ Ｂｄｐｇａ ← ΔＰ／ＧＡ
更に、式２に示すごとく、ベースＰＭ堆積量Ｂｐｍに現時点でのＰＭ堆積量ＰＭｓｍを設定する（Ｓ１０６）。

［式２］ Ｂｐｍ ← ＰＭｓｍ
ステップＳ１０６の終了後、あるいはステップＳ１０２にて「ｎｏ」と判定された後に、現在のＰＭ堆積量ＰＭｓｍが判定基準値ＰＭｊ以上か否かが判定される（Ｓ１０８）。この判定基準値ＰＭｊは、ディーゼルエンジン２がＰＭ排出過多状態であることを精度良く判定するために設けられた値であり、或程度、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍが大きい状態であることを判定するための判定基準値である。

ここで、ＰＭｓｍ＜ＰＭｊであれば（Ｓ１０８で「ｎｏ」）、このまま、一旦本処理を終了する。
ＰＭｓｍ≧ＰＭｊであれば（Ｓ１０８で「ｙｅｓ」）、次に式３に示すごとく、圧力損失変化量ΔＤｐｇａを算出する（Ｓ１１０）。

［式３］ ΔＤｐｇａ ← ΔＰ／ＧＡ − Ｂｄｐｇａ
次に式４に示すごとく、ＰＭ堆積量変化量ΔＰＭを算出する（Ｓ１１２）。
［式４］ ΔＰＭ ← ＰＭｓｍ − Ｂｐｍ
次に圧力損失変化量ΔＤｐｇａとＰＭ堆積量変化量ΔＰＭとの比である堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ］（単位ＰＭ堆積量変化量当たりの圧力損失変化量とも言える）が、基準率Ａｕｐ以上か否かが判定される（Ｓ１１４）。

ここで基準率Ａｕｐは、推定計算しているＰＭ堆積量ＰＭｓｍの増加に比較してフィルタ３８ａでの圧力損失ΔＰ／ＧＡの上昇の程度が過剰であることを判断するために設けられたものである。

本実施の形態では基準率Ａｕｐは、図３のグラフ（ＰＭ堆積量ＰＭｓｍと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係）上で圧力損失ΔＰ／ＧＡの限界レベルとして表すと、例えば、一点鎖線で示されるごとく推移するように設定されている。この基準率Ａｕｐは一定値でも良く、あるいはマップによりＰＭ堆積量ＰＭｓｍ及び圧力損失ΔＰ／ＧＡの一方、又は両方に基づいて設定する値でも良い。

この基準率Ａｕｐは、予めＰＭ排出が予想範囲にある正常な燃焼状態において、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係（図３にて二点鎖線「正常値」で示す）から、ＰＭ堆積が許容できる上限値となるように設定されている。あるいは、エンジン燃焼状態をＰＭ増加が許容できる限界値となるように設定して実際にエンジンを運転し、推定値であるＰＭ堆積量ＰＭｓｍと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係から求めた値、あるいはマップ化した値である。

ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ＜Ａｕｐであれば（Ｓ１１４で「ｎｏ」）、このまま一旦本処理を終了する。
ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ≧Ａｕｐであれば（Ｓ１１４で「ｙｅｓ」）、ＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理の実行がなされて（Ｓ１１６）、本処理を一旦終了する。

ここでＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理とは、ＰＭを現状よりも抑制して通常の排出状態となるように燃焼制御を行う処理である。例えば次のような処理が挙げられる。
（１）ＥＧＲ弁５６の開度を現在のＥＧＲ制御よりも開き側に制御する。より具体的には、ＥＧＲ制御において、マイナスオフセット値を設けて、ＥＧＲ弁５６の目標開度や、目標ＥＧＲ率を小さくする。

（２）燃料噴射弁５８における目標噴射時期をＰＭ排出抑制側に変更する。噴射時期を進角するか遅角するかはエンジンにより異なるが、本実施の形態のディーゼルエンジン２では、進角することにより燃焼性を高くしてＰＭの排出を抑制する。

（３）燃料ポンプ６２を含めた燃料系の制御によりコモンレール６０における燃料圧力であるコモンレール圧を上昇させる。このことにより燃料噴射弁５８から噴射される燃料の霧化をより良好な状態にすることで燃焼性を高くしてＰＭの排出を抑制する。

（４）その他、燃料噴射弁５８からの燃料噴射量の低減、スロットル弁２２の開度増加、排気ターボチャージャ１６による過給圧の上昇などが挙げられる。更に、燃料噴射弁５８にてパイロット噴射が行われている場合にはパイロット噴射量の低減、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバルの変更などが挙げられる。更に、燃料噴射弁５８にてアフター噴射が行われている場合にはアフター噴射量の低減などが挙げられる。

以上に示した各手法の１つ又は２つ以上を組み合わせたＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理が行われることにより、燃焼室４側からフィルタ３８ａへのＰＭ排出が抑制される。

図３において[1]，[2]，[3]は、それぞれディーゼルエンジン２の燃焼状態が異常となってＰＭの排出量が可成り過剰となった場合を示す。[1]がＰＭ排出速度が最も多いことを示し、その次が[2]、次が[3]であることを示している。このため[1]の場合はＰＭｓｍ＝Ｍ１の時にΔＤｐｇａ／ΔＰＭ≧Ａｕｐとなる。[2]の場合にはＰＭｓｍ＝Ｍ２の時にΔＤｐｇａ／ΔＰＭ≧Ａｕｐとなる。[3]の場合にはＰＭｓｍ＝Ｍ３の時にΔＤｐｇａ／ΔＰＭ≧Ａｕｐとなる。

以後は、ＰＭの生成自体が抑制される燃焼状態となるので、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍの上昇に比較して、圧力損失ΔＰ／ＧＡの上昇の程度は過剰でなくなり、図３において[1][2][3]共に勾配が鈍くなる。この後、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍがＰＭ再生制御開始の基準堆積値を越えるか、あるいは圧力損失ΔＰ／ＧＡが限界値を超えることにより、ＰＭ再生制御が開始されて、フィルタ３８ａに堆積したＰＭは酸化により浄化される。

これ以後、ディーゼルエンジン２における燃焼状態はステップＳ１１６にて設定されたＰＭ抑制制御が継続されていることから、図３に示した正常値に近いパターンとなる。
上述した構成において、請求項との関係は、ＥＣＵ７０が堆積量変化率検出手段、粒子状物質生成抑制手段、排気流動抵抗検出手段、及び推定堆積量算出手段に相当する。ＥＣＵ７０が実行するＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理（図２）にて堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ］を算出するまでの処理が堆積量変化率検出手段としての処理に相当し、ステップＳ１１４での判定とステップＳ１１６の処理が粒子状物質生成抑制手段としての処理に相当する。ＥＣＵ７０で行われる圧力損失ΔＰ／ＧＡ（排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量である排気流動抵抗に相当）の計算が排気流動抵抗検出手段としての処理に、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍ（粒子状物質の推定堆積量に相当）の計算が推定堆積量算出手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理（図２）においては、ディーゼルエンジン２の運転経過に伴って生じる堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ］によりフィルタ３８ａの目詰まりの可能性を判断している（Ｓ１１４）。そして、この変化率が基準率Ａｕｐよりも高率である場合には（Ｓ１１４で「ｙｅｓ」）、ディーゼルエンジン２の燃焼状態を、ＰＭ生成を抑制する側に調節している（Ｓ１１６）。

このようにＰＭ堆積量変化量ΔＰＭに対する圧力損失ΔＰ／ＧＡの変化率である堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ］にてフィルタ３８ａの目詰まりの可能性を判定しているので、フィルタ３８ａの目詰まりが生じる可能性判断の確度を高めることができる。そしてフィルタ３８ａの目詰まりが生じる可能性が生じた場合には、前述したごとくにステップＳ１１６を実行しているので、確実にフィルタ３８ａの目詰まりを防止することができる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、前記実施の形態１とは、前述した図２の処理の代わりに、図４に示すＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理が実行される点が異なる。これ以外の構成については前記実施の形態１と同じである。したがって図１を参照して図４のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理について説明する。

図４の処理が開始されると、まず、今回の制御開始タイミングがＰＭ再生完了直後か否かが判定される（Ｓ２０２）。この処理は前記図２のステップＳ１０２と同じ処理である。

ＰＭ再生完了直後であれば（Ｓ２０２で「ｙｅｓ」）、前記図２のステップＳ１０４にて説明したごとく前記式１にて圧力損失ΔＰ／ＧＡが計算されてベース圧力損失値Ｂｄｐｇａに設定される（Ｓ２０４）。

更に、式５に示すごとくベース走行距離Ｂｄｉｓに現時点でオドメーター８４にて検出されている走行距離Ｄｉｓを設定する（Ｓ２０６）。
［式５］ Ｂｄｉｓ ← Ｄｉｓ
ステップＳ２０６の終了後、あるいはステップＳ２０２にて「ｎｏ」と判定された後に、現在のＰＭ堆積量ＰＭｓｍが判定基準値ＰＭｊ以上か否かが判定される（Ｓ２０８）。この判定は前記図２のステップＳ１０８と同じ処理である。

ここで、ＰＭｓｍ＜ＰＭｊであれば（Ｓ２０８で「ｎｏ」）、このまま、一旦本処理を終了する。
ＰＭｓｍ≧ＰＭｊであれば（Ｓ２０８で「ｙｅｓ」）、次に前記図２のステップＳ１１０にて説明したごとく前記式３にて圧力損失変化量ΔＤｐｇａを算出する（Ｓ２１０）。

次に式６に示すごとく、走行距離変化量ΔＤｉｓを算出する（Ｓ２１２）。
［式６］ ΔＤｉｓ ← Ｄｉｓ − Ｂｄｉｓ
次に圧力損失変化量ΔＤｐｇａと走行距離変化量ΔＤｉｓとの比である堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＤｉｓ］が、基準率Ｄｕｐ以上か否かが判定される（Ｓ２１４）。

ここで基準率Ｄｕｐは、走行距離Ｄｉｓの増加に比較してフィルタ３８ａでの圧力損失ΔＰ／ＧＡの上昇の程度が過剰であることを判定するために設けられたものである。
本実施の形態では基準率Ｄｕｐは、図５のグラフ（走行距離Ｄｉｓと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係）上で圧力損失ΔＰ／ＧＡの限界レベルとして表すと、例えば、一点鎖線で示されるごとく推移するように設定されている。この基準率Ｄｕｐは一定値でも良く、あるいはマップにより走行距離Ｄｉｓ及び圧力損失ΔＰ／ＧＡの一方、又は両方に基づいて設定する値でも良い。

この基準率Ｄｕｐは、予めＰＭ排出が予想範囲にある正常な燃焼状態において、走行距離Ｄｉｓと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係（図５にて二点鎖線「正常値」で示す）から、ＰＭ堆積が許容できる上限値となるように設定されている。あるいは、エンジン燃焼状態をＰＭ増加が許容できる限界値となるように設定して実際にエンジンを運転し、走行距離Ｄｉｓと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係から求めた値、あるいはマップ化した値である。

ΔＤｐｇａ／ΔＤｉｓ＜Ｄｕｐであれば（Ｓ２１４で「ｎｏ」）、このまま一旦本処理を終了する。
ΔＤｐｇａ／ΔＤｉｓ≧Ｄｕｐであれば（Ｓ２１４で「ｙｅｓ」）、ＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理を実行して（Ｓ２１６）、本処理を一旦終了する。

このＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理は前記図２のステップＳ１１６で述べたごとく実行されて、ＰＭの排出が抑制される。
図５において[4]，[5]は、それぞれディーゼルエンジン２の燃焼状態が異常となってＰＭの排出量が可成り過剰となった場合を示し、[6]はＰＭ排出量が過剰ではない場合を示す。このため[4]の場合はＤｉｓ＝Ｄ１の時にΔＤｐｇａ／ΔＤｉｓ≧Ｄｕｐとなる。[5]の場合にはＤｉｓ＝Ｄ２の時にΔＤｐｇａ／ΔＤｉｓ≧Ｄｕｐとなる。[6]の場合にはΔＤｐｇａ／ΔＤｉｓ＜Ｄｕｐの状態が継続する。

[4]，[5]の場合については、以後は、ＰＭの生成自体が抑制される燃焼状態となるので、走行距離Ｄｉｓの増加に比較して、圧力損失ΔＰ／ＧＡの上昇の程度は過剰でなくなり、図５において[4][5]共に勾配が鈍くなる。この後、[4]，[5]，[6]について、それぞれＰＭ堆積量ＰＭｓｍがＰＭ再生制御開始の基準堆積値を越えるか、あるいは圧力損失ΔＰ／ＧＡが限界値を超えることにより、ＰＭ再生制御が開始されて、フィルタ３８ａに堆積したＰＭは酸化により浄化される。

これ以後については、[4]，[5]についてはディーゼルエンジン２における燃焼状態は、ステップＳ２１６にて設定されたＰＭ抑制制御が継続されることから、図５に示した正常値に近いパターンとなる。

上述した構成において、請求項との関係は、ＥＣＵ７０が堆積量変化率検出手段、粒子状物質生成抑制手段、及び排気流動抵抗検出手段に相当し、オドメーター８４が走行距離検出手段に相当する。ＥＣＵ７０が実行するＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理（図４）にて堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＤｉｓ］を算出するまでの処理が堆積量変化率検出手段としての処理に相当し、ステップＳ２１４での判定とステップＳ２１６の処理が粒子状物質生成抑制手段としての処理に相当する。ＥＣＵ７０で行われる圧力損失ΔＰ／ＧＡの計算が排気流動抵抗検出手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理（図４）において、走行距離変化量（走行距離増加量）ΔＤｉｓに対する圧力損失ΔＰ／ＧＡの変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＤｉｓ］によりフィルタ３８ａの目詰まりの可能性を判断している（Ｓ２１４）。そして、この変化率が基準率Ｄｕｐよりも高率である場合には（Ｓ２１４で「ｙｅｓ」）、ディーゼルエンジン２の燃焼状態をＰＭの生成を抑制する側に調節している（Ｓ２１６）。

このことによりフィルタ３８ａの目詰まりが生じる可能性判断の確度を高めることができる。そしてフィルタ３８ａの目詰まりが生じる可能性が生じた場合には、前述したごとくにステップＳ２１６を実行しているので、確実にフィルタ３８ａの目詰まりを防止することができる。

［実施の形態３］
本実施の形態では、前記実施の形態１とは、前述した図２の処理の代わりに、図６に示すＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理が実行される点が異なる。これ以外の構成については前記実施の形態１と同じである。したがって図１を参照して図６のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理について説明する。

図６の処理が開始されると、まず、触媒床温判定条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ３０２）。ここで触媒床温判定条件は、（１）今回の制御開始タイミングがＰＭ再生中であること、（２）前述したごとくのバーンアップ型昇温処理などの通常よりもフィルタ３８ａを高温化する処理を実行しておらず安定したＰＭ再生処理が継続している状態であることの両条件（１）（２）を満足される場合には成立する。

前記条件（１）（２）の1つでも満足されていない場合には（Ｓ３０２で「ｎｏ」）、このまま一旦本処理を終了する。
前記条件（１）（２）がいずれも満足されていれば（Ｓ３０２で「ｙｅｓ」）、条件成立カウンタＣｐｍをインクリメントする（Ｓ３０６）。この条件成立カウンタＣｐｍの値はＥＣＵ７０内のバックアップメモリやフラッシュメモリ内に記憶される。

そしてフィルタ３８ａの直下に設けられた第２排気温センサ４６が検出する排気温度ｔｈｃｏが基準温度ＴＨｊ以上か否かが判定される（Ｓ３０８）。
この基準温度ＴＨｊは、ＰＭ再生制御時に、フィルタ３８ａにおいて通常よりも過剰な熱量が生じていることを判定するためのものであり、例えば８００〜９００℃に設定されている。ディーゼルエンジン２が予想よりもＰＭ排出速度が過多である状態では、フィルタ３８ａ内の実際のＰＭ堆積量は通常よりも高いレベルとなり、再生時には予想よりも大量の発熱を生じる。したがって燃焼室４から排出されるＰＭ量の過剰状態の有無を捉えるために、フィルタ３８ａの下流直下での排気の温度を第２排気温センサ４６にて検出し、この検出された排気温度ｔｈｃｏと基準温度ＴＨｊとを比較している。

ここでｔｈｃｏ＜ＴＨｊであれば（Ｓ３０８で「ｎｏ」）、過剰な発熱はないと判断して、このまま一旦本処理を終了する。
ｔｈｃｏ≧ＴＨｊであれば（Ｓ３０８で「ｙｅｓ」）、過剰な発熱があるとして過熱カウンタＣｔｈをインクリメントする（Ｓ３１０）。この過熱カウンタＣｔｈの値はＥＣＵ７０内のバックアップメモリやフラッシュメモリ内に記憶される。

次に条件成立カウンタＣｐｍが基準回数Ｃｐｍｊに達したか否かが判定される（Ｓ３１２）。基準回数Ｃｐｍｊは判定精度を上げるために設けられている。ここでＣｐｍ＜Ｃｐｍｊであれば（Ｓ３１２で「ｎｏ」）、ＰＭ再生制御が検出精度上必要な期間行われていないとして、このまま一旦本処理を終了する。

Ｃｐｍ＝Ｃｐｍｊとなれば（Ｓ３１２で「ｙｅｓ」）、ＰＭ再生制御が検出精度上必要な期間行われたとして、過熱カウンタＣｔｈが高頻度判定値Ｃｊ以上か否かが判定される（Ｓ３１４）。すなわち、条件成立カウンタＣｐｍにてカウントされた再生制御期間、ここでは基準回数Ｃｐｍｊに相当する期間において、フィルタ３８ａでの過熱状態の頻度が高頻度か否かが判定されることになる。例えば、基準温度ＴＨｊが８００〜９００℃に設定されている場合に、高頻度判定値Ｃｊの値としては、例えば基準回数Ｃｐｍｊの値の５０〜６０％の値が設定されている。

ここで高頻度でなければ、すなわちＣｔｈ＜Ｃｊであれば（Ｓ３１４で「ｎｏ」）、条件成立カウンタＣｐｍと過熱カウンタＣｔｈとを「０」に戻して（Ｓ３１８）、一旦本処理を終了する。

一方、Ｃｔｈ≧Ｃｊであれば（Ｓ３１４で「ｙｅｓ」）、ＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理の実行がなされる（Ｓ３１６）。このＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理は前記図２のステップＳ１１６で述べたごとく実行されて、ＰＭ排出が抑制される。

そして条件成立カウンタＣｐｍと過熱カウンタＣｔｈとを「０」に戻して（Ｓ３１８）、一旦本処理を終了する。
図７の実線は、ＰＭ再生制御において過熱の期間ａが短い例を表している。一点鎖線は過熱の期間「ｂ＋ｃ＋ｄ」が長い例を表している。

したがって、実線のような状態では、条件成立カウンタＣｐｍが基準回数Ｃｐｍｊに達した時に、Ｃｔｈ＜ＣｊであるのでＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理は実行されない。しかし、一点鎖線のような状態では、条件成立カウンタＣｐｍが基準回数Ｃｐｍｊに達した時に、Ｃｔｈ≧ＣｊとなるのでＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理が実行される。

上述した構成において、請求項との関係は、ＥＣＵ７０が堆積量変化率検出手段、及び粒子状物質生成抑制手段に相当し、第２排気温センサ４６がフィルタ温度検出手段に相当する。ＥＣＵ７０が実行するＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理（図６）のステップＳ３１２で「ｙｅｓ」と判定されて過熱カウンタＣｔｈの値が決定されるまでの処理が堆積量変化率検出手段としての処理に相当し、ステップＳ３１４の判定とステップＳ３１６の処理が粒子状物質生成抑制手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理（図６）では、過熱カウンタＣｔｈの値に現れる過熱頻度によりフィルタ３８ａの目詰まりの可能性を判断し（Ｓ３１４）、Ｃｔｈ≧Ｃｊである場合には（Ｓ３１４で「ｙｅｓ」）、ディーゼルエンジン２の燃焼状態をＰＭの生成を抑制する側に調節している（Ｓ３１６）。

このように過熱頻度によりフィルタ３８ａの目詰まりの可能性を判断しているので、目詰まりが生じる可能性判断の確度を高めることができる。そしてフィルタ３８ａの目詰まりが生じる可能性が生じた場合には、前述したごとくにステップＳ３１６を実行しているので、確実にフィルタ３８ａの目詰まりを防止することができる。

［実施の形態４］
本実施の形態では、前記実施の形態１とは、前述した図２の処理の代わりに、図８に示すＰＭ調節用エンジン燃焼制御処理が実行される点が異なる。これ以外の構成については前記実施の形態１と同じである。したがって図１を参照して図８のＰＭ調節用エンジン燃焼制御処理について説明する。

更に図８においては、ステップＳ１０２〜Ｓ１１６までの処理は、図２において示した同一符号の処理と同じである。図２と異なる処理は、ステップＳ１１８，Ｓ１２０である。

ステップＳ１１８は、ステップＳ１１４にて「ｎｏ」と判定された場合に実行される。すなわち、ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ＜Ａｕｐである場合には（Ｓ１１４で「ｎｏ」）、ΔＤｐｇａ／ΔＰＭが回復基準率Ａｄｎ以下か否かが判定される（Ｓ１１８）。

ここで回復基準率Ａｄｎは、推定計算しているＰＭ堆積量ＰＭｓｍの増加に比較してフィルタ３８ａでの圧力損失ΔＰ／ＧＡの上昇の程度が過少であることを判断するために設けられたものである。

本実施の形態では回復基準率Ａｄｎは、図９のグラフ（ＰＭ堆積量ＰＭｓｍと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係）上で圧力損失ΔＰ／ＧＡの下限の限界レベルとして表すと、例えば、二点鎖線で示す正常値より下の一点鎖線で示されるごとく推移するように設定されている。この回復基準率Ａｄｎは一定値でも良く、あるいはマップによりＰＭ堆積量ＰＭｓｍ及び圧力損失ΔＰ／ＧＡの一方、又は両方に基づいて設定する値でも良い。

この回復基準率Ａｄｎは、予めＰＭ排出が予想範囲にある正常な燃焼状態において、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係（二点鎖線の「正常値」）から、ＰＭ排出が許容できる下限値となるように設定されている。あるいは、エンジン燃焼状態をＰＭ排出減少が許容できる限界値となるように設定して実際にエンジンを運転し、推定値であるＰＭ堆積量ＰＭｓｍと圧力損失ΔＰ／ＧＡとの関係から求めた値、あるいはマップ化した値である。

燃焼室４での燃焼状態調節によりＰＭ排出量を低下させるとＮＯｘ排出量が増加することが判明している。したがってＰＭ排出が許容できる下限値とは、ＮＯｘ排出量が許容できる上限値に到達したか否かの判定をするためのものである。

ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ＞Ａｄｎであれば（Ｓ１１８で「ｎｏ」）、このまま一旦本処理を終了する。
ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ≦Ａｄｎであれば（Ｓ１１８で「ｙｅｓ」）、ＰＭ排出過少異常対策用燃焼調節処理の実行がなされて（Ｓ１２０）、本処理を一旦終了する。

ここでＰＭ排出過少異常対策用燃焼調節処理とは燃焼によるＰＭ生成を現状よりも促進させて通常のＰＭ排出状態となるように燃焼制御を行う処理である。これは前述したごとくＰＭの生成量とＮＯｘの生成量とは反比例する関係にあるため、ＮＯｘ排出量とのバランスをとるためである。例えば次のような処理が挙げられる。

（１）ＥＧＲ弁５６の開度を現在のＥＧＲ制御よりも閉じ側に制御する。より具体的には、ＥＧＲ制御において、プラスオフセット値を設けて、ＥＧＲ弁５６の目標開度や、目標ＥＧＲ率を大きくする。

（２）燃料噴射弁５８における目標噴射時期をＰＭ排出促進側に変更する。噴射時期を進角するか遅角するかはエンジンにより異なるが、本実施の形態のディーゼルエンジン２では、遅角することにより燃焼性を低下させてＰＭの排出を促進する。

（３）燃料ポンプ６２を含めた燃料系の制御によりコモンレール圧を低下させる。このことにより燃料噴射弁５８から噴射される燃料の霧化を悪化方向に調節することで燃焼性を低下させて、ＰＭの排出を促進する。

（４）その他、燃料噴射弁５８からの燃料噴射量の増加、スロットル弁２２の開度低下、排気ターボチャージャ１６による過給圧の低下などが挙げられる。更に、燃料噴射弁５８にてパイロット噴射が行われている場合にはパイロット噴射量の増加、パイロット噴射とメイン噴射とのインターバルの変更などが挙げられる。更に、燃料噴射弁５８にてアフター噴射が行われている場合にはアフター噴射量の増加などが挙げられる。

以上に示した各手法の１つ又は２つ以上を組み合わせたＰＭ排出過少異常対策用燃焼調節処理が行われることにより、燃焼室４からのＰＭの排出が促進され、この結果、ＮＯｘ排出量とバランスするように調節される。

図９において[10]はディーゼルエンジン２の燃焼状態が異常となってＰＭの排出量が過少、すなわちＮＯｘ排出量が多くなった場合を示す。このため[10]の場合、ＰＭｓｍ＝Ｍ１０の時にΔＤｐｇａ／ΔＰＭ≦Ａｄｎとなるので、ＰＭの生成自体が促進される燃焼状態となる。このため、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍの上昇に比較して圧力損失ΔＰ／ＧＡの上昇の程度は過少でなくなり、図９において勾配が大きくなる。この後、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍがＰＭ再生制御開始の基準堆積値を越えるか、あるいは圧力損失ΔＰ／ＧＡが限界値を超えることにより、ＰＭ再生制御が開始されて、フィルタ３８ａに堆積したＰＭは酸化により浄化される。

これ以後については、ディーゼルエンジン２における燃焼状態は、ステップＳ１２０にて設定されたＰＭ促進制御が有効にされていることから、図９に示した正常値に近いパターンとなる。

上述した構成において、請求項との関係は、ＥＣＵ７０が堆積量変化率検出手段、粒子状物質生成抑制手段、回復手段、排気流動抵抗検出手段、及び推定堆積量算出手段に相当する。ＥＣＵ７０が実行するＰＭ調節用エンジン燃焼制御処理（図８）にて堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ］を算出するまでの処理が堆積量変化率検出手段としての処理に相当し、ステップＳ１１４での判定とステップＳ１１６の処理が粒子状物質生成抑制手段としての処理に相当する。そしてステップＳ１１８での判定とステップＳ１２０の処理が回復手段としての処理に相当する。ＥＣＵ７０で行われる圧力損失ΔＰ／ＧＡの計算が排気流動抵抗検出手段としての処理に、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍの計算が推定堆積量算出手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態４によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の効果を生じる。
（ロ）．ＰＭ排出量が過少である場合には、ＮＯｘ排出量とのバランスが悪化することから、ΔＤｐｇａ／ΔＰＭ≦Ａｄｎとなった場合には、ディーゼルエンジン２の燃焼状態をＰＭ生成抑制ではなく促進する方向に調節してＰＭ排出量を戻している。

このことによりフィルタ３８ａの目詰まりが生じない状況下にて、主としてＮＯｘなど排気の他の成分との生成バランスが良好な状態に維持でき、排気浄化制御全体としてバランスのとれた制御が可能となる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態１のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理（図２）において、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍの代わりに、ディーゼルエンジンの積算回転回数ＳＵＭｎｅを用いても良い。したがってＰＭ堆積量変化量ΔＰＭの代わりにＰＭ再生制御完了直後からの積算回転回数増加量ΔＳＵＭｎｅを用いる。そして圧力損失変化量ΔＤｐｇａと積算回転回数増加量ΔＳＵＭｎｅとの比である堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＳＵＭｎｅ］が基準率Ｓｕｐ以上か否かを判定し、基準率Ｓｕｐ以上であればＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理を実行することによりＰＭを現状よりも抑制し通常のＰＭ排出状態となるようにする。

この場合、ＥＣＵにより別途実行されるディーゼルエンジンの回転回数の積算処理が、機関積算回転回数検出手段としての処理に相当する。
（ｂ）．前記実施の形態１のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理（図２）において、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍの代わりに、ディーゼルエンジンの燃焼室に噴射される燃料の積算燃料噴射量ＳＵＭｉｎｊを用いても良い。したがってＰＭ堆積量変化量ΔＰＭの代わりにＰＭ再生制御完了直後からの積算燃料噴射量増加量ΔＳＵＭｉｎｊを用いる。そして圧力損失変化量ΔＤｐｇａと積算燃料噴射量増加量ΔＳＵＭｉｎｊとの比である堆積量変化率［ΔＤｐｇａ／ΔＳＵＭｉｎｊ］が基準率Ｉｕｐ以上か否かを判定し、基準率Ｉｕｐ以上であればＰＭ排出過多異常対策用燃焼調節処理を実行することによりＰＭを現状よりも抑制し通常のＰＭ排出状態とする。

この場合、ＥＣＵにより別途実行されるディーゼルエンジンの燃焼室に噴射される燃料量の積算処理が、積算燃料噴射量検出手段としての処理に相当する。
（ｃ）．上記（ａ）に述べたディーゼルエンジンの積算回転回数ＳＵＭｎｅ及び（ｂ）に述べた積算燃料噴射量ＳＵＭｉｎｊについては、前記実施の形態４のＰＭ調節用エンジン燃焼制御処理（図８）に述べたごとくＰＭ排出過少異常対策用燃焼調節処理（Ｓ１２０）を実行する場合にも適用できる。前記実施の形態２の走行距離Ｄｉｓについても同様にＰＭ調節用エンジン燃焼制御処理（図８）に適用できる。

したがって、ディーゼルエンジンの積算回転回数ＳＵＭｎｅや積算燃料噴射量ＳＵＭｉｎｊ、あるいは走行距離Ｄｉｓを用いた場合においても、ＮＯｘなど排気の他の成分との生成バランスが良好な状態に維持でき、排気浄化制御全体としてバランスのとれた制御が可能となる。

（ｄ）．前記実施の形態３において、フィルタ温度検出手段としては、第２排気温センサ４６を用いてフィルタ３８ａ下流直下の排気温度ｔｈｃｏを検出して用いていたが、フィルタ３８ａ中に温度センサを設けている場合には、この温度センサをフィルタ温度検出手段として用いても良い。

（ｅ）．前記各実施の形態では、排気浄化用のフィルタ３８ａとしては、「ＤＰＮＲ」と称されるＮＯｘ浄化用触媒と捕集したパティキュレートを酸化する触媒とを担持したディーゼルパティキュレートフィルタが用いられていたが、ＮＯｘ浄化用触媒が存在しないフィルタでも良い。すなわち「ＤＰＦ」と称される捕集したパティキュレートを酸化する触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタを用いても良い。

実施の形態１の車両用ディーゼルエンジンと制御システムとの概略構成説明図。 実施の形態１のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理のフローチャート。 実施の形態１のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理にて用いられる基準率Ａｕｐに対応する限界レベルと制御の一例とを重ねて示すＰＭ堆積量ＰＭｓｍ−圧力損失ΔＰ／ＧＡ推移グラフ。 実施の形態２のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理のフローチャート。 実施の形態２のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理にて用いられる基準率Ｄｕｐに対応する限界レベルと制御の一例とを重ねて示す走行距離Ｄｉｓ−圧力損失ΔＰ／ＧＡ推移グラフ。 実施の形態３のＰＭ抑制用エンジン燃焼制御処理のフローチャート。 実施の形態３における触媒床温状態の一例を示すタイミングチャート。 実施の形態４のＰＭ調節用エンジン燃焼制御処理のフローチャート。 実施の形態４のＰＭ調節用エンジン燃焼制御処理にて用いられる基準率Ａｕｐ及び回復基準率Ａｄｎに対応する限界レベルと制御の一例とを重ねて示すＰＭ堆積量ＰＭｓｍ−圧力損失ΔＰ／ＧＡ推移グラフ。

符号の説明

２…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、６…吸気弁、８…吸気ポート、１０…吸気マニホールド、１２…サージタンク、１３…吸気通路、１４…インタークーラ、１６…排気ターボチャージャ、１６ａ…コンプレッサ、１６ｂ…排気タービン、１８…エアクリーナ、２０…ＥＧＲ経路、２０ａ…ＥＧＲガス供給口、２０ｂ…ＥＧＲガス吸入口、２２…スロットル弁、２２ａ…スロットル開度センサ、２２ｂ…モータ、２４…吸入空気量センサ、２６…吸気温センサ、２８…排気弁、３０…排気ポート、３２…排気マニホールド、３４…排気通路、３６…第１触媒コンバータ、３６ａ…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、３８…第２触媒コンバータ、３８ａ…フィルタ、４０…第３触媒コンバータ、４０ａ…酸化触媒、４４…第１排気温センサ、４６…第２排気温センサ、４８…空燃比センサ、５０…差圧センサ、５２…ＥＧＲ触媒、５４…ＥＧＲクーラ、５６…ＥＧＲ弁、５８…燃料噴射弁、５８ａ…燃料供給管、６０…コモンレール、６２…吐出量可変燃料ポンプ、６４…燃料圧センサ、６６…燃料供給管、６８…添加弁、７０…ＥＣＵ、７２…アクセルペダル、７４…アクセル開度センサ、７６…冷却水温センサ、７８…クランク軸、８０…エンジン回転数センサ、８２…気筒判別センサ、８４…オドメーター。

Claims (14)

1. 排気中の粒子状物質を濾過すると共に堆積した粒子状物質を触媒機能により酸化することで再生可能な排気浄化用フィルタを排気系に設けた内燃機関の燃焼制御装置であって、
   前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量における内燃機関運転経過に伴う変化率を検出する堆積量変化率検出手段と、
   前記堆積量変化率検出手段により検出された変化率が、粒子状物質堆積量の増加側に設定された基準率よりも高率である場合には内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節する粒子状物質生成抑制手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
2. 請求項１において、
   前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として前記排気浄化用フィルタでの排気流動抵抗を検出する排気流動抵抗検出手段と、
   内燃機関の運転状態に基づいて前記排気浄化用フィルタでの粒子状物質の推定堆積量を算出する推定堆積量算出手段と、
   を備え、
   前記堆積量変化率検出手段は、前記推定堆積量算出手段にて算出される推定堆積量の変化量に対する、前記排気流動抵抗検出手段により検出される排気流動抵抗の変化量の程度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
3. 請求項１において、
   前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として、前記排気浄化用フィルタの排気流動抵抗を検出する排気流動抵抗検出手段と、
   内燃機関の積算回転回数を検出する機関積算回転回数検出手段と、
   を備え、
   前記堆積量変化率検出手段は、前記機関積算回転回数検出手段にて検出される内燃機関の積算回転回数の増加量に対する、前記排気流動抵抗検出手段により検出される排気流動抵抗の増加量の程度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
4. 請求項１において、前記内燃機関は車両駆動用であり、
   前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として、前記排気浄化用フィルタの排気流動抵抗を検出する排気流動抵抗検出手段と、
   内燃機関が搭載された車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
   を備え、
   前記堆積量変化率検出手段は、前記走行距離検出手段にて検出される車両の走行距離の増加量に対する、前記排気流動抵抗検出手段により検出される排気流動抵抗の増加量の程度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
5. 請求項１において、
   前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として、前記排気浄化用フィルタの排気流動抵抗を検出する排気流動抵抗検出手段と、
   内燃機関の積算燃料噴射量を検出する積算燃料噴射量検出手段と、
   を備え、
   前記堆積量変化率検出手段は、前記積算燃料噴射量検出手段にて検出される積算燃料噴射量の増加量に対する、前記排気流動抵抗検出手段により検出される排気流動抵抗の増加量の程度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
6. 請求項２〜５のいずれかにおいて、
   単位時間当たりの内燃機関への吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記排気浄化用フィルタの上流側と下流側との排気圧力差を検出する圧力差検出手段と、
   を備え、
   前記排気流動抵抗検出手段は、前記圧力差検出手段にて検出された排気圧力差と前記吸入空気量検出手段にて検出された吸入空気量との比として、前記排気浄化用フィルタの排気流動抵抗を検出することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
7. 請求項１において、
   前記排気浄化用フィルタの粒子状物質堆積量を反映する物理量として、前記排気浄化用フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を備え、
   前記堆積量変化率検出手段は、前記フィルタ温度検出手段にて検出される前記排気浄化用フィルタの温度が基準温度よりも高くなる頻度として、前記物理量の変化率を検出することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
8. 請求項７において、前記フィルタ温度検出手段は、前記排気浄化用フィルタから流出した直後の排気の温度を、前記排気浄化用フィルタの温度として検出することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、前記粒子状物質生成抑制手段は、ＥＧＲ率を低下させることにより内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
10. 請求項９において、前記粒子状物質生成抑制手段は、ＥＧＲバルブの目標開度の低下、目標ＥＧＲ率の低下、及びスロットル開度の増加のいずれか、又はこれらの２つ以上の組み合わせにより、ＥＧＲ率を低下させることを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
11. 請求項１〜８のいずれかにおいて、前記粒子状物質生成抑制手段は、燃料噴射状態を変更することにより内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
12. 請求項１１において、前記粒子状物質生成抑制手段は、目標燃料噴射時期の変更、目標燃料噴射圧の増加、燃料噴射量の低下、及びパイロット噴射とメイン噴射とのインターバルの変更のいずれか、又はこれらの２つ以上の組み合わせにより、燃料噴射状態を変更することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
13. 請求項１〜８のいずれかにおいて、前記粒子状物質生成抑制手段は、ターボ過給圧を上昇させることにより内燃機関の燃焼状態を粒子状物質生成を抑制する側に調節することを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。
14. 請求項１〜１３のいずれかにおいて、
    前記堆積量変化率検出手段により検出された変化率が、回復基準率よりも低率である場合には内燃機関の燃焼状態を、前記粒子状物質生成抑制手段による調節方向とは逆方向に調節する回復手段を備えたことを特徴とする内燃機関燃焼制御装置。

Images