JP2007162474A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、排気浄化装置のＰＭ再生処理を複数の方法によって実行可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＰＭ再生処理を効率的に行うことを課題とする。
【解決手段】本発明は、ＰＭ捕集量が第１所定量以上であり且つ第１所定量より多い第２所定量以下であることを条件に排気浄化装置を所定温度以上まで昇温させる第１再生処理と、ＰＭ捕集量が第２所定量を超えている時に内燃機関・車両のアイドル停車状態を条件に排気浄化装置を所定温度以上まで昇温させる第２再生処理とを実行可能な排気浄化システムにおいて、第２再生処理が行われている時に所定の移行条件が成立すると第２再生処理から第１再生処理へ移行させることにより、運転者の利便性低下、燃費の悪化、或いは排気浄化装置の過昇温を抑制しつつ効率的なＰＭ再生処理を行えるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関し、特にＰＭ捕集能を有する排気浄化装置に捕集されたＰＭを酸化及び除去するための再生技術に関する。

パティキュレートフィルタに代表される排気浄化装置を利用する場合には、該排気浄化装置に捕集されたＰＭを酸化及び除去するためのＰＭ再生処理を適宜行う必要がある。ＰＭ再生処理の実行方法として、車両走行時に排気浄化装置をＰＭ酸化可能な温度域まで強制的に昇温させる方法が一般的であったが、排気浄化装置がＰＭを過捕集した場合等のように車両走行時にＰＭ再生処理を行えない場合には車両が停車状態にあり且つ内燃機関がアイドル運転状態にあることを条件にＰＭ再生処理を行う方法も提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
特開２００３−１５５９１４号公報 特開２００４−１９４９６号公報 特開２００３−１８４５３８号公報 特開２００３−２０６７２３号公報 特開２００３−８３０３１号公報 特開２００３−２１４１４４号公報

本発明は、排気浄化装置のＰＭ再生処理を複数の方法によって実行可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＰＭ再生処理を効率的に行うことを目的とする。

本発明は、上記したような課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられたＰＭ捕集能を有する排気浄化装置と、排気浄化装置のＰＭ捕集量が第１所定量以上であり且つ第１所定量より多い第２所定量以下であることを条件に排気浄化装置を所定温度以上まで昇温させて該排気浄化装置に捕集されたＰＭを酸化させる第１再生処理手段と、ＰＭ捕集量が第２所定量を超えている時に内燃機関および／または内燃機関を搭載した車両が所定状態にあることを条件に排気浄化装置を所定温度以上まで昇温させて該排気浄化装置に捕集されたＰＭを酸化させる第２再生処理手段と、第２再生処理手段による再生処理が行われている時に所定の移行条件が成立すると第２再生処理手段による再生処理から第１再生処理手段による再生処理へ移行する移行手段と、を備えるようにした。

第２再生処理手段による再生処理（以下、「第２再生処理」と称する）は排気浄化装置のＰＭ捕集量が第２所定量以上の多量な時に行われるため、第２再生処理の実行期間は比較的長くなる。特に、排気浄化装置のＰＭ捕集量が略零となるまで第２再生処理が行われると、第２再生処理の実行期間が非常に長くなる。

第２再生処理の実行期間中は、内燃機関および／または車両の状態が所定の状態に制限される。このため、第２再生処理の実行期間が長くなると、内燃機関および／または車両が所定状態に制限される期間も長くなる。

内燃機関および／または車両が所定状態に制限される期間が長くなると、運転者の利便性が損なわれる可能性がある。更に、第２再生処理は、排気浄化装置を所定温度以上まで
昇温させるために燃料等を必要とするので、第２再生処理の実行期間が長びくと燃費が悪化する。

これに対し、排気浄化装置に捕集されたＰＭを酸化及び除去するための処理（以下、「ＰＭ再生処理」と称する）が第２再生処理の実行途中で第１再生処理手段による再生処理（以下、「第１再生処理」と称する）へ移行すると、上記の制限期間が短くなるため、運転者の利便性低下や燃費の悪化を抑制しつつ排気浄化装置のＰＭ再生処理を行うことができる。

但し、第１再生処理へ移行後は上記した制限が解除されるため、内燃機関および／または車両の状態によっては排気浄化装置に捕集されているＰＭが一斉に酸化して排気浄化装置を過昇温させる可能性がある。

そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、第２再生処理実行中において所定の移行条件が成立した場合に限り、第２再生処理から第１再生処理への移行を許容するようにした。ここでいう移行条件とは、ＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行しても排気浄化装置が過昇温しない条件である。

このような内燃機関の排気浄化システムによれば、排気浄化装置の過昇温を抑制しつつ排気浄化装置のＰＭ再生処理を実行することができるとともに、運転者の利便性低下や燃費の悪化も抑制することができる。

本発明における移行条件の具体例としては、（１）排気浄化装置に残留しているＰＭ量（以下、単に「ＰＭ残留量」と記す）が第１所定量より少ない、（２）内燃機関および／または車両が所定状態から逸脱し且つその際のＰＭ残留量が第１所定量より少ない、（３）内燃機関および／または車両が所定状態から逸脱し且つその際の内燃機関の吸入空気量が一定量以上である、等の条件を例示することができる。

移行条件として上記（１）の条件が採用された場合には、第２再生処理の実行中にＰＭ残留量が第１所定量を下回ると、ＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ自動的に移行される。

この場合、第１再生処理へ移行後に内燃機関および／または車両が排気浄化装置に残留しているＰＭを一斉に酸化させるような状態に陥っても、ＰＭ残留量が少ないため、排気浄化装置の過昇温が抑制される。

従って、ＰＭ残留量が第１所定量より少なくなった時点でＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行されると、運転者の利便性低下、燃費の悪化、及び排気浄化装置の過昇温を抑制しつつ排気浄化装置のＰＭ再生処理を行うことが可能となる。

移行条件として上記（２）の条件が採用された場合には、内燃機関および／または車両が所定状態から逸脱した時点で第２再生処理の実行が中止される。その際、ＰＭ残留量が第１所定量より少なければ、第２再生処理の実行中止と同時に第１再処理が開始される。

このように第２再生処理の実行中止後に直ちに第１再生処理が開始されると、排気浄化装置が昇温した状態で第１再処理が開始されることになる。このため、第１再生処理において排気浄化装置を昇温させるために必要となるエネルギが少なくなる。

従って、内燃機関および／または車両が所定状態から逸脱した時にＰＭ残留量が第１所定量より少ないことを条件にＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行される
と、燃費の悪化を抑制しつつＰＭ再生処理を継続することが可能となる。更に、第１再生処理の開始後に内燃機関および／または車両が排気浄化装置に残留しているＰＭを一斉に酸化させるような状態に陥っても、排気浄化装置の過昇温を抑制することもできる。

移行条件として上記（３）の条件が採用された場合には、内燃機関および／または車両が所定状態から逸脱した時点で第２再生処理の実行が中止される。その際、内燃機関の吸入空気量が一定量以上であれば、第２再生処理の実行中止と同時に第１再処理が行われる。

内燃機関の吸入空気量が多くなると、排気浄化装置を通過する排気の量も多くなる。ＰＭ再生処理が行われている時に排気浄化装置を通過する排気の量が多くなると、排気浄化装置から排気へ伝達される熱量（すなわち、排気浄化装置が排気によって奪われる熱量）が多くなる。このため、内燃機関の吸入空気量が一定量以上であることを条件にＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行されると、ＰＭ残留量が所定量以上であっても排気浄化装置が過昇温し難くなる。

従って、内燃機関および／または車両が所定状態から逸脱した時に内燃機関の吸入空気量が一定量以上であることを条件にＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行されれば、排気浄化装置の過昇温を抑制しつつＰＭ再生処理を継続することができる。

本発明における移行条件として上記（２）の条件が採用された場合に、第２再生処理手段は、ＰＭ残留量が前記第１所定量より少なくなるまで内燃機関および／または車両が所定状態から逸脱しなければ、ＰＭ残留量が前記第１所定量より少ない基準量以下となった時点で第２再生処理の実行を終了するようにしてもよい。

ＰＭ残留量が零となるまで第２再生処理が行われると、第２再生処理の実行期間が非常に長くなる。これに対し、ＰＭ残留量が前記第１所定量より少なくなった時点で第２再生処理の実行を終了させる方法が考えられるが、そのような方法においては第２再生処理の実行終了後の早い時期にＰＭ残留量が第１所定量以上となる場合がある。その場合には、第２再生処理の実行終了後の早い時期に再びＰＭ再生処理（第１再生処理又は第２再生処理）が実行されることになるため、制御の煩雑化や燃費の悪化を招く可能性がある。

そこで、ＰＭ残留量が第１所定量より少ない基準量以下となるまで第２再生処理が継続されるようにすれば、第２再生処理の実行終了時からＰＭ残留量が第１所定量以上となるまでの期間が長くなる。依って、第２再生処理の実行終了後に再びＰＭ再生処理（第１再生処理又は第２再生処理）が行われるまでのインターバルが長くなり、制御の煩雑化や燃費の悪化が抑制される。

本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、第２再生処理の実行頻度を取得する取得手段と、取得手段により取得された実行頻度が高くなるほど前記した基準量を減量補正する補正手段と、を更に備えるようにしてもよい。

第２再生処理の実行頻度が高くなると、運転者の利便性低下や燃費悪化が助長される。そのような場合に前記した基準量が減量補正されると、第２再生処理の実行終了時から再びＰＭ再生処理（第１再生処理又は第２再生処理）が実行されるまでの期間が長くなる。その結果、制御の煩雑化や燃費の悪化が抑制され易くなる。

また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、第２再生処理実行中に内燃機関および／または前記車両が所定状態から逸脱し、その際に上記したような移行条件が不成立であると、第２再生処理手段が再生処理を中止するとともに第１再生処理手段が排
気浄化装置の温度を低下させつつ第１再生処理を行うようにしてもよい。

このような構成によれば、移行条件が成立しない時に内燃機関および／または車両が所定状態から逸脱しても、排気浄化装置の過昇温を抑制しつつＰＭ再生処理を継続することができる。

尚、本発明において、内燃機関および／または車両が所定状態にある場合としては、内燃機関がアイドル運転状態にあり且つ前記車両が停車状態にある場合を例示することができる。

本発明によれば、排気浄化装置のＰＭ再生処理を複数の方法によって実行可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、複数の方法を適当に組み合わせることにより、排気浄化装置のＰＭ再生処理を効率的に行うことが可能となる。

以下、本発明にかかる内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図３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において、内燃機関１は、軽油を燃料として運転される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、複数のシリンダ２を有し、各シリンダ２にはシリンダ２内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁３が設けられている。

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には排気浄化装置８が配置されている。排気浄化装置８は、酸化能を有する触媒が担持されたパティキュレートフィルタ、又は酸化能を有する触媒とパティキュレートフィルタが直列に配置された浄化装置である（以下、「パティキュレートフィルタ８」と称する）。

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、再生ボタン１４、アクセルポジションセンサ１６、及びシフトポジションセンサ１
７と電気的に接続されている。更に、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３、燃料添加弁９、吸気絞り弁１３等に加え、報知ランプ１８と電気的に接続されている。

このように構成された内燃機関１では、ＥＣＵ１１が燃料噴射制御等の既知の制御に加え、本発明の要旨となるＰＭ再生処理を実行する。

ＰＭ再生処理では、ＥＣＵ１１は、先ずパティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量ΣＰＭを演算する。ＰＭ捕集量ΣＰＭを演算する方法としては、パティキュレートフィルタ８の前後差圧をＰＭ捕集量ΣＰＭに換算する方法、機関負荷と機関回転数をパラメータとして内燃機関１から排出されるＰＭ量を求めそのＰＭ量を積算することによりＰＭ捕集量ΣＰＭを算出する方法等を例示することできる。

ＥＣＵ１１は、ＰＭ捕集量ΣＰＭが第１所定量ΣＰＭ１以上且つ第２所定量ΣＰＭ２（＞ΣＰＭ１）以下であるか否かを判別する。ＰＭ捕集量ΣＰＭが第１所定量ΣＰＭ１以上且つ第２所定量ΣＰＭ以下である場合（ΣＰＭ１≦ΣＰＭ≦ΣＰＭ２）には、ＥＣＵ１１は、車両の走行中に自動的にＰＭ再生処理（第１再生処理）を行う。

第１再生処理の具体的な実行方法としては、燃料添加弁９から排気中へ燃料を添加させる方法を例示することができる。燃料添加弁９から排気中へ添加された燃料（以下、「添加燃料」と記す）は、パティキュレートフィルタ８の酸化触媒において酸化される。パティキュレートフィルタ８は、添加燃料の酸化反応熱により昇温する。その際、ＥＣＵ１１は、排気温度センサ１０の測定値が所定の目標温度（ＰＭが酸化可能な温度）となるように、燃料添加弁９からの燃料添加量をフィードバック制御する。

このように第１再生処理が行われると、パティキュレートフィルタ８の温度がＰＭを酸化可能な温度域に維持されるため、パティキュレートフィルタ８に捕集されているＰＭが酸化及び除去される。

ところで、内燃機関１がアイドル運転状態にある場合や極低負荷運転状態にある場合のように排気温度が低くなる場合には、添加燃料の酸化反応熱のみでパティキュレートフィルタ８をＰＭ酸化可能な温度域まで速やかに昇温させることが困難となる。このため、ＥＣＵ１１は、ＰＭ捕集量ΣＰＭが第１所定量ΣＰＭ１以上となった時に内燃機関１がアイドル運転状態或いは極低負荷運転状態にあれば、第１再生処理の実行を禁止する。

上記したような第１再生処理の実行禁止が頻発すると、パティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量が前記第２所定量ΣＰＭ２より多くなる場合がある。パティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量ΣＰＭが第２所定量ΣＰＭ２より多い状態で第１再生処理が実行されると、内燃機関１が減速アイドル運転された場合等にパティキュレートフィルタ８に捕集されているＰＭが一斉に酸化してパティキュレートフィルタ８を過昇温させる可能性がある。

そこで、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量ΣＰＭが第２所定量ΣＰＭ２を超えた場合には、報知ランプ１８を点灯或いは点滅させることにより、内燃機関１及び車両が所定状態となる条件下でＰＭ再生処理（第２再生処理）を行う必要がある旨を運転者に報知する。

報知ランプ１８が点灯又は点滅している時に、内燃機関１および／または車両が所定状態となり且つ再生ボタン１４が操作されると、ＥＣＵ１１は第２再生処理を実行する。

前記した所定状態としては、内燃機関１がアイドル運転状態にあり且つ車両が停車状態
にある状態（以下、「アイドル停車状態」と称する）を例示することができる。

アイドル停車状態が成立しているか否かを判別する条件としては、機関回転数が所定回転数（例えば、８００ｒｐｍ程度）以下である、アクセルポジションセンサ１６の出力信号が零（アクセル開度＝０）を示している、車速が零である、シフトポジションセンサ１７の出力信号がニュートラルポジション又はパーキングポジションを示している等の条件を例示することができる。

第２再生処理の具体的な実行方法としては、吸気絞り弁１３の開度を減少させ、アイドル回転数を所定のアイドルアップ回転数（例えば、１２００ｒｐｍ程度）まで高めるべく燃料噴射量を増量補正し、更に燃料添加弁９から排気中へ燃料を添加させる方法を例示することができる。

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、単位排気量当たりの熱量が増加するため、排気温度が上昇する。

アイドルアップ制御が行われると、燃料噴射弁３から噴射される燃料量が増加するため、それに応じて内燃機関１から排出される熱量が増加する。このような熱量の増加は、吸気絞り弁１３による排気量の減少に相乗して排気温度を一層上昇させる。

燃料添加弁９から排気中へ燃料が添加されると、添加燃料パティキュレートフィルタ８の酸化触媒において酸化されるため、その際に発生する酸化反応熱によりパティキュレートフィルタ８が加熱される。

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。

尚、ＥＣＵ１１は、第２再生処理の実行中も第１再生処理の実行時と同様に、排気温度センサ１０の測定値に基づいて燃料添加弁９からの燃料添加量をフィードバック制御する。

また、上記した第２再生処理実行中に車両が走行させられると、パティキュレートフィルタ８に捕集されている多量のＰＭが一斉に酸化してパティキュレートフィルタ８を過昇温させる可能性がある。このため、ＥＣＵ１１は、第２再生処理の実行期間中は、報知ランプ１８を点灯或いは点滅させることにより、車両の走行を控えるよう運転者へ促すようにしている。

第２再生処理の他の実行方法として、吸気絞り弁１３の開度を減少させる代わりに若しくは吸気絞り弁１３の開度を減少させると同時に排気絞り弁の開度を減少させる方法や、燃料添加弁９から排気中へ燃料を添加する代わりに若しくは燃料添加弁９から排気中への燃料添加と併行して燃料噴射弁３の燃料噴射時期を遅角させ或いは燃料噴射弁３からポスト噴射させる方法を例示することができる。

ところで、上記した第２再生処理をパティキュレートフィルタ８のＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が零となるまで実行されると、第２再生処理の実行期間が非常に長くなる。第２再生処理実行期間が長くなると、燃料添加弁９が燃料添加を行う期間、及び運転者が車両の走行制限を受ける期間も長くなる。その結果、燃費の悪化や運転者の利便性低下を招く可能性がある。

そこで、本実施例におけるＰＭ再生処理では、ＥＣＵ１１は、第２再生処理の実行中にパティキュレートフィルタ８のＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が所定の基準量より少なくなると、ＰＭ再生処理を第２再生処理から第１再生処理へ移行するとともに、報知ランプ１８を消灯させて車両の走行制限を解除するようにした。

上記した基準量は、第１所定量ΣＰＭ１と同量であってもよいが、第１所定量ΣＰＭ１より少ない量（以下、「第３所定量ΣＰＭ３」と称する）に定められることが好ましい。

これは、基準量が第１所定量ΣＰＭ１と同量であると、ＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が基準量より少なくなった時点で直ちに第１再生処理を実行することができない場合に、第２再生処理の実行終了後の早い時期にＰＭ捕集量ΣＰＭが第２所定量ΣＰＭ２を超えてしまい、第２再生処理の実行頻度が増加するからである。

図２は、第２再生処理を実行した場合のＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）と再生時間を計測した結果を示す図である。図２において、時間ｔ１は第２再生処理の実行開始からＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第１所定量ΣＰＭ１となるまでの所要時間を示しており、時間ｔ２は第２再生処理の実行開始からＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第３所定量ΣＰＭ３となるまでの所要時間を示しており、時間ｔ３は第２再生処理の実行開始からＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が零となるまでの所要時間を示している。

第２再生処理の実行開始からＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第３所定量ΣＰＭ３となるまでの所要時間ｔ２は、第２再生処理の実行開始からＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が零となるまでの所要時間ｔ３に比して非常に短くなる。

このため、ＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第３所定量ΣＰＭ３まで減少した時点でＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行されると、第２再生処理の実行期間が短縮される。第２再生処理の実行期間が短縮されると、運転者の利便性低下や燃費の悪化を抑制することができる。

また、ＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行した後に、内燃機関１および／または車両の状態がパティキュレートフィルタ８の残留ＰＭを一斉に酸化させるような状態に陥っても、ＰＭ残留量が少ないためパティキュレートフィルタ８の過昇温が抑制される。

従って、本実施例におけるＰＭ再生処理によれば、パティキュレートフィルタ８の過昇温、運転者の利便性低下、ＰＭ再生効率の低下、及び燃費の悪化を抑制しつつパティキュレートフィルタ８に捕集されたＰＭを酸化・除去することができる。

以下、本実施例におけるＰＭ再生処理について図３のフローチャートに沿って詳説する。図３のフローチャートは、ＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。このＰＭ再生処理ルーチンは、予めＥＣＵ１１のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１１によって所定期間毎に繰り返し実行される。

ＰＭ再生処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１１は、先ずＳ１０１においてパティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量ΣＰＭを演算する。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０１で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが第２所定量ΣＰＭ２を超えているか否かを判別する。

前記Ｓ１０２において肯定判定された場合（ΣＰＭ＞ΣＰＭ２）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ１１は、報知ランプ１８を点灯（或いは点滅）させる。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ１１は、再生ボタン１４がオンにされたか否かを判別する。Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０３以降の処理を再度実行する。一方、Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ１１は、車両及び内燃機関１がアイドル停車状態にあるか否かを判別する。前記Ｓ１０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、前述したＳ１０３以降の処理を再度実行する。一方、前記Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０６へ進む。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ８の第２再生処理を実行する。

Ｓ１０７では、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量（ＰＭ残留量）ΣＰＭを再度演算する。

Ｓ１０８では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０７で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが第３所定量ΣＰＭ３以下まで減少しているか否かを判別する。

前記Ｓ１０８において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０６へ戻り、第２再生処理の実行を継続する。一方、前記Ｓ１０８において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０９〜Ｓ１１１においてＰＭ再生処理を第２再生処理から第１再生処理へ移行する。

詳細には、ＥＣＵ１１は、先ずＳ１０９において第２再生処理の実行を終了する。続いて、ＥＣＵ１１は、Ｓ１１０において報知ランプ１８を消灯させる。更に、ＥＣＵ１１は、Ｓ１１１において第１再生処理の実行を開始する。

Ｓ１１２では、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量（ＰＭ残留量）ΣＰＭを再び演算する。

Ｓ１１３では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１１２で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが零になったか否かを判別する。

前記Ｓ１１３において否定判定された場合（ΣＰＭ≠０）は、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１１１へ戻り、第１再生処理の実行を継続する。一方、前記Ｓ１１３において肯定判定された場合（ΣＰＭ＝０）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１１４へ進む。

Ｓ１１４では、ＥＣＵ１１は、第１再生処理の実行を終了させる。ＥＣＵ１１は、Ｓ１１４の処理を実行し終えると、本ルーチンの実行を終了する。

また、前記したＳ１０２において否定判定された場合（ΣＰＭ≦ΣＰＭ２）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１１５へ進む。Ｓ１１５では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０１で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが第１所定量ΣＰＭ１以上であるか否かを判別する。

前記Ｓ１１５において否定判定された場合（ΣＰＭ＜ΣＰＭ１）は、ＥＣＵ１１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１１５において肯定判定された場合は、Ｅ
ＣＵ１１は、Ｓ１１１〜Ｓ１１４において第１再生処理を実行する。

このようにＥＣＵ１１がＰＭ再生処理ルーチンを実行することにより、本発明に係る第１再生処理手段、第２再生処理手段、及び移行手段が実現される。その結果、パティキュレートフィルタ８の過昇温、運転者の利便性低下、ＰＭ再生効率の低下、及び燃費の悪化を抑制しつつパティキュレートフィルタ８に捕集されたＰＭを酸化・除去することができる。

従って、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムによれば、第１再生処理と第２再生処理を適当に組み合わせることにより、パティキュレートフィルタ８のＰＭ再生処理を効率的に行うことが可能となる。

尚、本実施例では、第３所定量ΣＰＭ３として固定値を用いる例について述べたが、第３所定量ΣＰＭ３は可変値であってもよい。その際、第３所定量ΣＰＭ３は、第２再生処理の実行頻度に基づいて変更されることが好ましい。

第２再生処理の実行頻度は、第１再生処理が好適に行われない場合に高くなる。たとえば、車両が渋滞路などを低速・低負荷で走行する状態が継続されると、第１再生処理を実行することができずに第２再生処理を実行する必要が生じる。このような事態が頻発すると、第２再生処理の実行頻度が高くなる。第２再生処理の実行頻度が高くなると、燃費が悪化するとともに、車両の走行が制限される機会が増加して利便性が低下する。

そこで、ＥＣＵ１１は、第２再生処理の実行頻度を演算し、算出された実行頻度が高くなるほど第３所定量ΣＰＭ３を少なく補正するようにしてもよい。尚、第３所定量ΣＰＭ３の補正は、連続的に行われてもよく、或いは離散的に行われてもよい。

第３所定量ΣＰＭ３が少なくなると、第２再生処理の実行終了時におけるＰＭ残留量が少なくなる。この場合、第２再生処理実行終了後に第１再生処理を実行できなくとも、ＰＭ捕集量が再び第２所定量ΣＰＭ２を越えるまでの期間を長くすることができる。その結果、第２再生処理の実行頻度を低下させることができる。

一方、第３所定量ΣＰＭ３が多くなると、第２再生処理の実行終了時におけるＰＭ残留量が比較的多くなるが、第２再生処理の実行終了後に第１再生処理が実行される可能性が高いため、第２再生処理の実行頻度が高くなり難くなる。

このようにＥＣＵ１１が第２再生処理の実行頻度に基づいて第３所定量ΣＰＭ３を補正すると、本発明に係る取得手段、及び補正手段が実現される。

次に、本発明の第２の実施例について図４に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した実施例１では第２再生処理の実行途中にＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第３所定量ΣＰＭ３以下まで低下すると、ＰＭ再生処理が第２再生処理から自動的に第１再生処理へ移行される例について述べたが、本実施例では第２再生処理の実行途中に車両及び内燃機関１がアイドル停車状態から逸脱した場合に限り、その時点のＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第３所定量ΣＰＭ３以下であることを条件にＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行される例について述べる。

図４は、本実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。図４に
おいて、Ｓ２０１〜Ｓ２０７の処理は、前述した第１の実施例におけるＰＭ再生処理ルーチン（図３を参照）のＳ１０１〜Ｓ１０７と同様である。

Ｓ２０８では、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０７で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが零ではないか否かを判別する。前記Ｓ２０８において否定判定された場合（ΣＰＭ＝０）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２１７〜Ｓ２１８において第２再生処理の実行を終了する。一方、前記Ｓ２０８において肯定判定された場合（ΣＰＭ≠０）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０９へ進む。

Ｓ２０９では、ＥＣＵ１１は、車両及び内燃機関１がアイドル停車状態から逸脱したか否かを判別する。前記Ｓ２０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０６へ戻って第２再生処理の実行を継続する。一方、前記Ｓ２０９において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２１０へ進む。

Ｓ２１０では、ＥＣＵ１１は、第２再生処理の実行を終了する。続いて、ＥＣＵ１１は、Ｓ２１１において報知ランプ１８を消灯させる。

Ｓ２１２では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ２０７で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが第３所定量ΣＰＭ３以下であるか否かを判別する。

前記Ｓ２１２において否定判定された場合（ΣＰＭ＞ΣＰＭ３）は、ＥＣＵ１１は、本ルーチンの実行を終了する。すなわち、車両及び内燃機関１がアイドル停車状態から逸脱した時点でのＰＭ捕集量ΣＰＭが第３所定量ΣＰＭ３を上回っている場合は、パティキュレートフィルタ８のＰＭ再生処理が中止される。その結果、パティキュレートフィルタ８の過昇温が抑制される。

一方、前記Ｓ２１２において肯定判定された場合（ΣＰＭ≦ΣＰＭ３）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２１３へ進み、第１再生処理の実行を開始する。すなわち、車両及び内燃機関１がアイドル停車状態から逸脱した時点でのＰＭ捕集量ΣＰＭが第３所定量ΣＰＭ３以下である場合には、パティキュレートフィルタ８のＰＭ再生処理が第２再生処理から第１再生処理へ移行される。

この場合、パティキュレートフィルタ８の過昇温を抑制しつつＰＭ再生処理を続けることができる。また、第２再生処理の実行終了後に直ちに第１再生処理が開始されると、パティキュレートフィルタ８が既にＰＭ酸化可能な温度域に昇温した状態で第１再生処理が開始されるため、パティキュレートフィルタ８を昇温させるための燃料が不要となり、燃費が向上する。また、第１再生処理の実行開始後に、車両及び内燃機関１がパティキュレートフィルタ８に残留しているＰＭを一斉に酸化させるような状態に陥っても、ＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が少ないため、パティキュレートフィルタ８の過昇温が防止される。

Ｓ２１４では、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ８のＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）を再度演算する。

Ｓ２１５では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ２１４で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが零まで減少しているか否かを判別する。前記Ｓ２１５において否定判定された場合（ΣＰＭ≠０）は、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ２１３へ戻って第１再生処理の実行を継続する。一方、前記Ｓ２１５において肯定判定された場合（ΣＰＭ＝０）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２１６へ進み、第１再生処理の実行を終了する。

また、前記Ｓ２０２において否定判定された場合（ΣＰＭ≦ΣＰＭ２）は、ＥＣＵ１１
は、Ｓ２１９へ進む。Ｓ２１９の処理は、前述した第１の実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンのＳ１１５と同様である。

以上述べたようにＥＣＵ１１が図４に示すＰＭ再生処理ルーチンを実行することにより、第２再生処理の実行途中で車両及び内燃機関１がアイドル停車状態から逸脱した場合であっても、その際のＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第３所定量ΣＰＭ３以下であることを条件にＰＭ再生処理が継続されることになる。その結果、再生効率の低下が抑制される。

従って、本実施例における内燃機関の排気浄化システムによれば、パティキュレートフィルタ８の過昇温や燃費の悪化を抑えつつ、ＰＭ再生処理の効率低下も最小限に抑えることができる。

尚、本実施例では、車両及び内燃機関１がアイドル停車状態から逸脱した時点でＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第３所定量ΣＰＭ３を上回っていると、第２再生処理の実行終了後に第１再生処理が実行されない例について述べたが、その際の吸入空気量Ｇａが所定量より多いことを条件に第１再生処理が実行されるようにしてもよく、或いはパティキュレートフィルタ８の目標温度を低下させることを条件に第１再生処理が実行されるようにしてもよい。

吸入空気量Ｇａが比較的多い時は、パティキュレートフィルタ８が排気により奪われる熱量が増加するため、パティキュレートフィルタ８が過昇温し難い。依って、車両及び内燃機関１がアイドル停車状態から逸脱した時点でＰＭ残留量（ＰＭ捕集量ΣＰＭ）が第３所定量ΣＰＭ３を上回っていても吸入空気量Ｇａが所定量より多ければ、過昇温を抑制しつつ第１再生処理を行うことができる。

また、第１再生処理実行時におけるパティキュレートフィルタ８の目標温度が低くされると、パティキュレートフィルタ８において単位時間当たりに酸化されるＰＭ量が減少するため、パティキュレートフィルタ８の過昇温を抑制しつつ第１再生処理を行うことができる。

本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 第２再生処理実行時におけるＰＭ残留量と再生時間とを計測した結果を示す図である。 実施例１におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。 実施例２におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・・・内燃機関
８・・・・・パティキュレートフィルタ（排気浄化装置）
９・・・・・燃料添加弁
１１・・・・ＥＣＵ
１２・・・・エアフローメータ
１３・・・・吸気絞り弁
１４・・・・再生ボタン
１８・・・・報知ランプ

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、ＰＭ捕集能を有する排気浄化装置と、
   前記排気浄化装置のＰＭ捕集量が第１所定量以上であり且つ第１所定量より多い第２所定量以下であることを条件に前記排気浄化装置を所定温度以上まで昇温させて該排気浄化装置に捕集されたＰＭを酸化させる第１再生処理手段と、
   ＰＭ捕集量が前記第２所定量を超えている時に前記内燃機関および／または前記内燃機関を搭載した車両が所定状態にあることを条件に前記排気浄化装置を所定温度以上まで昇温させて該排気浄化装置に捕集されたＰＭを酸化させる第２再生処理手段と、
   前記第２再生処理手段による再生処理が行われている時に所定の移行条件が成立すると、前記第２再生処理手段による再生処理から前記第１再生処理手段による再生処理へ移行する移行手段と、
   を備える内燃機関の排気浄化システム。
2. 請求項１において、前記移行条件は、前記排気浄化装置に残留しているＰＭ量が前記第１所定量より少なくなることである内燃機関の排気浄化システム。
3. 請求項１において、前記移行条件は、前記内燃機関および／または前記車両が所定状態から逸脱し、且つ前記排気浄化装置に残留しているＰＭ量が前記第１所定量より少ないことである内燃機関の排気浄化システム。
4. 請求項１において、前記移行条件は、前記内燃機関および／または前記車両が所定状態から逸脱し、且つ前記内燃機関の吸入空気量が一定量以上となることである内燃機関の排気浄化システム。
5. 請求項３において、前記第２再生処理手段は、前記移行条件が成立しない場合は、前記排気浄化装置に残留しているＰＭ量が前記第１所定量より少ない第３所定量以下となったことを条件に再生処理の実行を終了する内燃機関の排気浄化システム。
6. 請求項５において、前記第２再生処理手段による再生処理の実行頻度を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された実行頻度が高くなるほど前記第３所定量を減量補正する補正手段と、
   を更に備える内燃機関の排気浄化システム。
7. 請求項１〜６の何れか一において、前記第２再生処理手段による再生処理実行中に前記内燃機関および／または前記車両が所定状態から逸脱し、その際に前記移行条件が不成立であると、前記第２再生処理手段が再生処理を中止するとともに前記第１再生処理手段が前記排気浄化装置の温度を低下させつつ再生処理を行う内燃機関の排気浄化システム。

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