JP2008138547A

JP2008138547A - 内燃機関の排ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2008138547A
Application number: JP2006323845A
Authority: JP
Inventors: Megumi Shigahara; 恵信ヶ原; Kazuo Kurata; 和郎倉田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP4957216B2

Abstract

【課題】運転状況を把握し、安定したＤＰＦ昇温の実施が困難な状況では、強制再生の開始を制限する内燃機関の排ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】車両の内燃機関からの排ガス中の微粒子を捕集するフィルタを昇温することにより、フィルタの強制再生を行う際、車両及び内燃機関の運転状況として、低負荷状態の頻度が高い場合には（ステップＳ７〜Ｓ１１）、フィルタの強制再生の開始を制限する（ステップＳ２０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、運転状況に応じて、内燃機関の排ガス浄化装置の強制再生の開始を制限する装置に関する。

ディーゼルエンジンから排気される排ガスには、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）の他に、微粒子である煤などのパティキュレートマター（以下、ＰＭと称す）が含まれている。そのため、ディーゼルエンジンを搭載した自動車の排気系には、ＰＭの外部への排出を抑制するための排ガス浄化装置が設けられている。この種の排ガス浄化装置としては、ＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称す）と、このＤＰＦの上流側に配置され、未燃燃料（ＨＣ、ＣＯなど）と排ガス中の酸素とで酸化反応させる酸化触媒とを有するものが知られている。

このような排ガス浄化装置では、ＤＰＦが捕集したＰＭの内の煤を定期的に除去する強制再生処理が必要であり、ＤＰＦの強制再生処理として、ＤＰＦを昇温することにより煤を燃焼、除去することが行われている。強制再生処理の実施は、一般的に、ＤＰＦへの煤堆積量推定や前回の再生からの累積走行距離等により、ＤＰＦへの煤堆積量が所定レベルを越えたと判断された場合に行われる。昇温手法としては、エンジン排気温度の昇温、或いは、酸化触媒へのＨＣ供給による発熱等により、ＤＰＦ温度を概ね６００℃以上に昇温して、煤を燃焼、除去させている。例えば、ＤＰＦの再生処理中には、酸化触媒を高温に維持するため、主噴射の後の膨張行程で燃料を噴射（アフタ噴射）して、排気温度を高めており、さらに、その後の筒内で燃焼しない程度の遅いタイミングで燃料の噴射（ポスト噴射）を行って、未燃燃料を触媒に供給し、その未燃燃料による触媒の燃焼熱（反応熱）でＤＰＦの強制再生に必要な温度を得ている。

特開２００５−２１４２０３

ところで、例えば、車両がエンジン負荷の低いアイドル時、低速走行時、降坂走行時等の運転状況にある場合には、頻繁な燃料カットやエンジンの低負荷状態が継続したり、頻度が高くなったりするため、ＤＰＦ温度を十分に昇温することができなかったり、その昇温継続が困難になったりする場合がある。このような場合、従来の排ガス浄化装置では、強制再生の開始と中断を繰り返すことになるため、ＤＰＦの再生完了までの時間が異常に長時間化することがある。再生時間の長時間化は、単にＤＰＦ再生が完了せず、その間の燃費が大きく悪化するだけでなく、長期間のポスト噴射燃料によるエンジンオイルの希釈の問題も引き起こし、エンジンシステムの耐久性、信頼性を低下させるおそれがある。

このような問題に対処するため、特許文献１の排ガス浄化装置においては、衛星航行システム（ＧＰＳ）、交通テレメータ・システム、走行区間計算器、ナビゲーション・システム等から供給される、走行区間に関する情報データに基づいて、再生サイクルを制御することが示されている。この特許文献１に示された排ガス浄化装置は、走行区間の情報データに基づいて、ＤＰＦの再生を制御しているが、実際の車両の運転状況までは検知しておらず、ＤＰＦの強制再生の開始制限を適切に行うためには、不十分であった。より詳しく述べると、特許文献１の制御で用いられている走行区間の情報は、ナビゲーション・システム等から供給されるデータであり、実際に車両が走行する路面が完全舗装路であるか未舗装路であるか、あるいは、車両内の搭乗者数や荷物量はどの位であるか等の、走行抵抗に応じて変化する運転状況（エンジン負荷）を直接的に取り入れたデータではない。そのため、特許文献１では、強制再生の開始や中断を制御するにあたって、実際のエンジン負荷情報が正確に反映されているとはいいがたく、上述したＤＰＦ再生完了時間の長時間化等の問題を招く可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、運転状況を把握し、安定したＤＰＦ昇温の実施が困難な状況では、強制再生の開始を制限する内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置は、
車両の内燃機関からの排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積した微粒子が所定量以上となったとき、前記微粒子を燃焼除去して前記フィルタを強制再生する強制再生手段と、
前記車両及び／又は前記内燃機関の負荷状態を判定する負荷状態判定手段と、
前記負荷状態判定手段が所定の低負荷状態を所定頻度で判定したとき、前記強制再生手段による前記フィルタの強制再生の開始を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置は、
上記第１の発明に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記負荷状態判定手段が所定時間の期間中に前記所定の低負荷状態を判定した時間の割合を算出する時間割合算出手段をさらに備え、
前記時間割合算出手段により算出した時間の割合が所定割合以上であるとき、前記制限手段が前記強制再生の開始を制限することを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置は、
上記第２の発明に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記時間の割合が前記所定割合以上である期間を求める第１期間算出手段をさらに備え、
前記第１期間算出手段により算出した期間が所定回数以上連続するとき、前記制限手段が前記強制再生の開始を制限することを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置は、
上記第２又は第３の発明に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記時間の割合が前記所定割合と異なる他の所定割合以下であるとき、前記強制再生の開始の制限を解除する解除手段を備えることを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置は、
上記第４の発明に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記時間の割合が前記他の所定割合以下である期間を求める第２期間算出手段をさらに備え、
前記第２期間算出手段により算出した期間が前記所定回数と異なる他の所定回数以上連続するとき、前記解除手段が前記強制再生の開始の制限を解除することを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置は、
上記第１乃至第５のいずれかの発明に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記強制再生手段により前記フィルタが強制再生中であるか否かを判定する強制再生判定手段をさらに備え、前記強制再生判定手段が前記強制再生中であると判定したとき、前記負荷状態判定手段の判定結果にかかわらず、前記フィルタの強制再生を継続することを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置は、
上記第１乃至第５のいずれかの発明に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記負荷状態判定手段は、前記内燃機関におけるアクセル開度が所定開度以下であること、前記車両の速度が所定速度以上であること、前記内燃機関における燃料噴射量が所定量以下であること、前記内燃機関の目標トルクが所定トルク以下であること、前記内燃機関の回転数が所定回転数以上であることの中から１つ以上の条件を選択すると共に、選択した条件の何れか１つ以上、若しくは、全てが成立した場合に、低負荷状態と判定することを特徴とする。

第１の発明によれば、車両及び／又は内燃機関の運転状況として、例えばアイドル時、低速走行時、降坂走行時等、所定の低負荷状態の頻度が高い場合、つまり、低負荷状態における運転状況に継続性がある場合、フィルタの強制再生の開始を制限するので、安定したフィルタ昇温の実施が困難な状況では、フィルタの強制再生を禁止することとなり、その結果、無駄な昇温制御による燃料消費の増大やポスト噴射燃料によるエンジンオイルの希釈を防止することができる。

第２の発明によれば、所定時間の期間中における低負荷状態と判定する時間の割合を用いて、低負荷状態の頻度を判断するので、運転状況の変化により、フィルタ強制再生の開始制限の実施と解除が繰り返される状況を回避することができる。

第３の発明によれば、低負荷状態と判定する時間の割合が所定割合以上である期間が、所定回数以上連続するかどうかを確認することにより、低負荷状態の頻度を判断するので、車両及び／又は内燃機関の運転状況の継続性をより正確に判断することができる。

第４の発明によれば、フィルタ強制再生の開始制限の解除条件を、その実施条件とは別設定とするので、フィルタの強制再生の機会喪失を抑制し易くなる等の利点がある。

第５の発明によれば、低負荷状態と判定する時間の割合が他の所定割合以下である期間が、他の所定回数以上連続するかどうかを確認することにより、車両及び／又は内燃機関の運転状況の継続性をより正確に判断して、フィルタの強制再生の機会喪失を抑制し易くなる等の利点がある。

第６の発明によれば、強制再生判定手段の判定に基づき、フィルタの強制再生を適切に継続することができる。

第７の発明によれば、内燃機関におけるアクセル開度が所定開度以下であること、車両の速度が所定速度以上であること、内燃機関における燃料噴射量が所定量以下であること、内燃機関の目標トルクが所定トルク以下であること、内燃機関の回転数が所定回転数以上であることの中から１つ以上の条件を選択すると共に、選択した条件の何れか１つ以上、若しくは、全てが成立した場合に、低負荷状態と判定するので、車両及び／又は内燃機関の運転状況として、低負荷状態であることをより正確に判定することができる。

以下、図１〜図３を用いて、本発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置及びその強制再生方法を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。又、図２、図３は、当該排ガス浄化装置において、ＤＰＦの強制再生の開始制限制御を示すフローチャートである。

本実施例において、内燃機関としては、高圧縮により高温となった空気に軽油などの燃料を直接噴射し自然着火させて燃焼させるディーゼルエンジン１が採用される。

図１に示すように、ディーゼルエンジン１のシリンダヘッド２には、気筒毎に電磁式の燃料噴射ノズル３が燃焼室４に臨んで設けられ、燃料噴射ノズル３は、高圧パイプ５によりコモンレール６に接続される。このコモンレール６は、高圧パイプ７により燃料タンク８に接続され、この高圧パイプ７の途中に高圧ポンプ９が配置される。

シリンダヘッド２には、気筒毎に吸気ポート１０及び排気ポート１２がそれぞれ形成される。各吸気ポート１０と連通するようにして図示しない吸気マニホールドを介して吸気管（吸気通路）１１が接続される。又、各排気ポート１２と連通するようにして図示しない排気マニホールドを介して排気管（排気通路）１３が接続される。各吸気ポート１０及び各排気ポート１２には、吸気バルブ１４及び排気バルブ１５の先端がそれぞれ燃焼室４に臨んで設けられ、燃焼室４と各ポート１０、１２との開閉が行われる。

吸気管１１には、吸入空気量を調節する電磁式の吸気絞り弁１６が設けられる。さらに、吸入空気量を計測するエアフローセンサ１７が取り付けられる。又、排気管１３にはＥＧＲ管１８が接続され、このＥＧＲ管１８の終端が吸気管１１に接続される。ＥＧＲ管１８の途中に電磁式のＥＧＲ弁１９が配置される。

排気管１３には、排ガス浄化装置本体２０が介装される。この排ガス浄化装置本体２０は、直列に配置された第１酸化触媒２１、第２酸化触媒２２と、第２酸化触媒２２の後流側に配置されたディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）２３とを有する。この排ガス浄化装置本体２０では、第１酸化触媒２１、第２酸化触媒２２において酸化剤（ＮＯ₂）を生成し、生成された酸化剤によって下流のＤＰＦ２３に堆積した、パティキュレート又（ＰＭ）の内の微粒子である煤を常時連続的に酸化除去するように構成されている。

第１酸化触媒２１の上流側、第１酸化触媒２１と第２酸化触媒２２の間、ＤＰＦ２３の下流側には、第１温度センサ２４、第２温度センサ２５、第３温度センサ２６がそれぞれ設けられている。各温度センサ２４、２５、２６にて、第１酸化触媒２１に導入される排ガスの温度（エンジン１から排気される排ガスの温度）、第２酸化触媒２２に導入される排ガスの温度、ＤＰＦ２３から排気される排ガスの温度（ＤＰＦ２３の温度）がそれぞれ検出される。又、排気管１３には、ＤＰＦ２３の上流側の排ガス（ＤＰＦ２３に導入される排ガス）の圧力と、ＤＰＦ２３の下流側の排ガス（ＤＰＦ２３から排気される排ガス）の圧力との差圧を検出するＤＰＦ差圧センサ２７が設けられる。

車両にはエンジンの電子制御ユニットであるＥＣＵ３１が設けられる。このＥＣＵ３１において、入力側には、エアフローセンサ１７、第１温度センサ２４、第２温度センサ２５、第３温度センサ２６、ＤＰＦ差圧検出センサ２７、クランク角を検出するクランク角センサ２８、アクセルポジションセンサ２９、車両の速度を計測する車速センサ３０などが接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。クランク角センサ２８は内燃機関の回転速度を検出可能である。一方、出力側には、燃料噴射ノズル３、吸気絞り弁１６などが接続されており、これら燃料噴射ノズル３、吸気絞り弁１６などには、各種センサ類からの検出情報に基づいて演算された燃料噴射量及びスロットル開度などの最適値がそれぞれ出力される。これにより、燃料噴射ノズル３から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射される。

このＥＣＵ３１には、入出力装置、制御プラグラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマやカウンタ類が具備されている。このＥＣＵ３１により、各種入力情報に基づきエンジンの目標トルク等が算出されると共に、各種デバイス類が適正に制御され、エンジン１が総合的に運転制御される。

又、ＥＣＵ３１は、燃料噴射ノズル３により主燃焼用の主噴射を行った後、燃料噴射ノズル３により膨張行程又は排気行程において燃料の追加供給、すなわちポスト噴射（副噴射）を行うことで、ＤＰＦ２３に捕集された煤を強制的に燃焼除去して、ＤＰＦ２３を強制再生する制御を実行する（強制再生手段）。

ＥＣＵ３１は、ＤＰＦ２３の強制再生中には、エンジン回転数情報と負荷情報に基づきマップからポスト噴射時期を決定し、さらに第１温度センサ２４の検出結果（エンジン１からの排ガスの温度）に基づきマップからポスト噴射時期の補正値を決定する。このように、ＥＣＵ３１で排ガスの温度に応じた補正制御を行うことにより、所定量の未燃燃料（ＨＣ、ＣＯなど）を第１酸化触媒２１、第２酸化触媒２２へより確実に供給できるようになり、この未燃燃料が第１酸化触媒２１、第２酸化触媒２２で燃焼（酸化反応）する際の反応熱によってＤＰＦ２３の昇温が促進され、ＤＰＦ２３に堆積した煤の燃え残りを抑制することができる。

ここで、本実施例の排ガス浄化装置におけるＤＰＦの強制再生の開始制限制御を、図２、図３に示すフローチャートを用いて説明する。

最初に、本実施例の排ガス浄化装置におけるＤＰＦの強制再生の開始制限制御の概略を説明する。

本実施例においては、排ガス浄化装置におけるＤＰＦの強制再生の開始制限制御を行うため、まず、車両及び／又はエンジンの運転状況を取得することにより、低負荷条件における運転状況であるのかどうかを判定する（負荷状態判定手段：ステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ２２）。そして、この低負荷条件が成立する割合を所定のモニタ期間において求めると共に（時間割合算出手段：ステップＳ４〜Ｓ６）、複数のモニタ期間において、低負荷条件が成立する割合が連続して一定値以上であることを確認することにより（第１期間算出手段：ステップＳ７〜Ｓ１１）、低負荷条件の継続性を判定し、その結果、ＤＰＦの強制再生を新たに開始したり、あるいは、中断状態のＤＰＦの強制再生を再開したりすることを制限している（制限手段、強制再生判定手段：ステップＳ１８、Ｓ１９、Ｓ２０）。

又、この強制再生の開始制限を解除するために、強制再生の開始制限のための判定条件とは別設定の判定条件を設け、複数のモニタ期間において、低負荷条件が成立する割合が連続して他の一定値以下であることを確認することにより（第２期間算出手段、解除手段：ステップＳ１２〜Ｓ１７、Ｓ２１）、過剰な判定によるＤＰＦの強制再生の機会喪失を防いでいる。

次に、上述した制御について、更に詳細に説明する。

（ステップＳ１）
ＥＣＵ３１において、アクセルポジションセンサ２９におけるアクセル開度ＡＰＳ、車速センサ３０における車速Ｖsを読み込むと共に、各種センサ類の検出情報に基づいて演算された燃料噴射量Ｑfinを読み込み、車両、エンジンの運転状況を取得する。

（ステップＳ２）
読み込まれたアクセル開度ＡＰＳ、車速Ｖs及び燃料噴射量Ｑfinに対して、各々規定された条件を満たすか否かを判断する。具体的には、（１）アクセル開度ＡＰＳが第１所定値（例えば、０．０％）以下であるか、（２）車速Ｖsが第２所定値（例えば、３０ｋｍ／ｈ）以上であるか、（３）燃料噴射量Ｑfinが第３所定値（例えば、１０ｍｍ³／ｓｔ）以下であるか否かが判定される。なお、車速Ｖsを第２所定値（例えば、３０ｋｍ／ｈ）以上としたのは、渋滞等による低速走行を排除するためである。

そして、これらの（１）、（２）、（３）の３つの判定条件が全て成立するときのみ、エンジンへの負荷が低い低負荷条件が成立と判断して、ステップＳ３へ進み、（１）、（２）、（３）のいずれか１つでも条件を満たさない場合には、低負荷条件が不成立と判断して、ステップＳ４へ進む。

本実施例においては、低負荷条件成立の判定条件として、（１）アクセル開度ＡＰＳ、（２）車速Ｖs、（３）燃料噴射量Ｑfinを用いているが、これらの判定条件に、（４）エンジン目標トルクが第４所定値以下であること、（５）エンジン回転数が第５所定値以上であることを加えて、これらの判定条件の中から１つ以上の条件を用い、用いた条件の何れか１つ以上又は全てが成立した場合に、低負荷条件成立と判定するようにしてもよい。なお、ここで規定する低負荷条件が成立する状況としては、例えば、アイドル時、降坂走行時、低速走行時等が該当する。

（ステップＳ３）
上記（１）、（２）、（３）の３つの判定条件が全て成立する場合、低負荷条件が成立と判断して、低負荷条件成立カウンタｍ＝（ｍ−１）＋１の演算を行い、低負荷条件成立カウンタを１つ加算する。なお、初期状態では、ｍ＝０である。

（ステップＳ４）
（１）、（２）、（３）の条件全てを満たす場合には、低負荷条件成立カウンタを１つ加算した後、積算カウンタｎ＝（ｎ−１）＋１の演算を行い、積算カウンタを１つ加算する。（１）、（２）、（３）のいずれか１つでも条件を満たさない場合には、低負荷条件成立カウンタを加算することなく、積算カウンタｎ＝（ｎ−１）＋１の演算を行い、積算カウンタを１つ加算する。なお、初期状態では、ｎ＝０である。

（ステップＳ５）
演算した低負荷条件成立カウンタｍ及び積算カウンタｎを用いて、低負荷条件成立割合ｒ＝低負荷条件成立カウンタｍ／積算カウンタｎ×１００を求める。

（ステップＳ６）
積算カウンタｎが第６所定値（例えば、６０秒）であるか確認し、積算カウンタｎが第６所定値である場合にはステップＳ７へ進み、積算カウンタｎが第６所定値でない場合、即ち、第６所定値未満である場合には、積算カウンタｎが第６所定値となるまで、上記手順を繰り返す。つまり、第６所定値として設定された一定周期のモニタ期間の間、上記ステップＳ１〜Ｓ６を繰り返すことにより、低負荷条件成立の頻度を監視し、そのモニタ期間の時間平均の低負荷条件成立割合を求めることになる。このように、所定のモニタ期間を設けることにより、後述するＤＰＦ強制再生の開始制限が、運転状況の変化によって、その実施と解除が繰り返されることを回避することができる。

なお、本実施例においては、ＤＰＦ強制再生の開始制限の実施に更に判定条件を付しているが、単純な制御としては、モニタ期間の低負荷条件成立割合ｒが後述する第７所定値以上となった場合に、ＤＰＦ強制再生の開始制限を実施するようにしてもよい。又、ＤＰＦ強制再生の開始制限の解除にも、更に判定条件を付しているが、単純な制御としては、モニタ期間の低負荷条件成立割合ｒが後述する第９所定値以下となった場合に、ＤＰＦ強制再生の開始制限を解除するようにしてもよい。

（ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９）
ステップＳ５で求めた低負荷条件成立割合ｒが第７所定値（例えば、１５％）以上であるか確認し、低負荷条件成立割合ｒが第７所定値以上である場合にはセットカウンタＣｓを加算し、低負荷条件成立割合ｒが第７所定値未満である場合にはセットカウンタＣｓをリセットして、ステップＳ１０へ進む。

（ステップＳ１０、Ｓ１１）
セットカウンタＣｓが第８所定値（例えば、５回）以上であるか確認し、セットカウンタＣｓが第８所定値以上である場合には、ステップＳ１１へ進み、セットフラグＦｓを１として、ステップＳ１２へ進み、セットカウンタＣｓが第８所定値未満である場合には、ステップＳ１１を飛ばして、ステップＳ１２へ進む。つまり、ここでは、低負荷条件成立割合ｒが第７所定値以上となるモニタ期間が第８所定値（５回）以上連続した場合に、ＤＰＦ強制再生の開始制限を実施するためのセットフラグＦｓに１を設定している。このように、連続したモニタ期間において、後述するＤＰＦ強制再生の開始制限の実施要否を判断することにより、低負荷走行状態の継続性をより正確に判断することができる。

なお、ステップＳ７〜Ｓ９においては、セットカウンタＣｓのカウント方法として、低負荷条件成立割合ｒが第７所定値未満となる場合、セットカウンタＣｓをリセットしているが、これに限らず、セットカウンタＣｓを減算するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１０〜Ｓ１１においては、低負荷条件成立割合ｒが第７所定値以上となるモニタ期間について、連続ではなくとも、合計が第８所定値（５回）以上となるときに、セットフラグＦｓに１を設定することになる。

（ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４）
ステップＳ５で求めた低負荷条件成立割合ｒが、第７所定値より大きい第９所定値（例えば、４０％）以下であるか確認し、低負荷条件成立割合ｒが第９所定値以下である場合には、ステップＳ１３へ進み、クリアカウンタＣｃを加算して、ステップＳ１５へ進み、低負荷条件成立割合ｒが第９所定値より大きい場合には、ステップＳ１４へ進み、クリアカウンタＣｃをリセットして、ステップＳ１５へ進む。

（ステップＳ１５、Ｓ１６）
クリアカウンタＣｃが第１０所定値（例えば、３回）以上であるか確認し、クリアカウンタＣｃが第１０所定値以上である場合には、ステップＳ１６へ進み、クリアフラグＦｃを１として、ステップＳ１７へ進み、クリアカウンタＣｃが第１０所定値未満である場合には、ステップＳ１６を飛ばして、ステップＳ１７へ進む。つまり、ここでは、低負荷条件成立割合ｒが第９所定値以上となるモニタ期間が第１０所定値（３回）以上連続した場合に、ＤＰＦ強制再生の開始制限を解除するためのクリアフラグＦｃに１を設定している。

なお、ステップＳ１２〜Ｓ１４においては、クリアカウンタＣｃのカウント方法として、低負荷条件成立割合ｒが第９所定値より大きい場合、クリアカウンタＣｃをリセットしているが、これに限らず、クリアカウンタＣｃを減算するようにしてもよい。この場合、ステップＳ１５〜Ｓ１６においては、低負荷条件成立割合ｒが第９所定値より大きいモニタ期間について、連続ではなくとも、合計が第１０所定値（３回）以上となるときに、クリアフラグＦｃに１を設定することになる。

（ステップＳ１７、Ｓ２１）
クリアフラグＦｃが１であるか確認し、クリアフラグＦｃが１でない（０である）場合には、ステップＳ１８へ進む。クリアフラグＦｃが１である場合には、ステップＳ２１へ進み、ＤＰＦ強制再生の開始制限を解除して、ステップＳ２２へ進む。

（ステップＳ１８）
クリアフラグＦｃが１でない場合には、更に、セットフラグＦｓが１であるか確認し、セットフラグＦｓが１でない場合には、ステップＳ２２へ進み、セットフラグＦｓが１である場合には、ステップＳ１９へ進む。

つまり、ステップＳ１７〜Ｓ１８において、クリアフラグＦｃが１でなく、かつ、セットフラグＦｓが１である場合は、ＤＰＦ強制再生の開始制限を許容することを意味し、クリアフラグＦｃが１である場合には、セットフラグＦｓにかかわらず、ＤＰＦ強制再生の開始制限を解除すること（ＤＰＦ強制再生の開始を許容すること）を意味している。

このように、ＤＰＦ強制再生の開始制限に対して、実施条件となるセットフラグＦｓと解除条件となるクリアフラグＦｃを別々に設定し、セットフラグＦｓが成立するためのモニタ期間数を多く（例えば、５回）、クリアフラグＦｃが成立するためのモニタ期間数を少なく（例えば、３回）している。このことにより、例えば、セットフラグＦｓが、「成立（１）→不成立（０）」に変化しても、クリアフラグＦｃが不成立（０）の時には、ＤＰＦ強制再生の開始制限を継続することとなる。従って、セットフラグＦｓが比較的変化しやすい状況においても、クリアフラグＦｃの併用により、直近の運転状況を慎重に判断し，ＤＰＦ再生開始の制限制御を安定化させて、その動作のハンチングを防止すると共に、実施条件を成立し難く、解除条件を比較的成立しやすく設定して、フィルタの強制再生の機会喪失を防ぐことができる。

（ステップＳ１９、Ｓ２０）
セットフラグＦｓ、クリアフラグＦｃの確認後、ステップＳ１９でＤＰＦ再生中であるか確認し、ＤＰＦ再生中でない場合には、ステップＳ２０へ進み、ＤＰＦ強制再生の開始制限を実施して、ステップＳ２２へ進む。ＤＰＦ再生中である場合には、ステップＳ２０を飛ばして、ステップＳ２２へ進む。つまり、セットフラグＦｓが１であり、かつ、ＤＰＦ再生中でない場合には、新たなＤＰＦ強制再生の開始制限を実施することになる。この制限は、中断状態のＤＰＦ再生の再開も制限する。又、ＤＰＦ再生中である場合には、セットフラグＦｓが１であっても、ＤＰＦ再生を継続することになる。なお、ＤＰＦ再生中である場合には、セットフラグＦｓが１となった時点で、その再生制御を中断するようにしてもよい。

（ステップＳ２２）
ＤＰＦ再生中である場合、又は、セットフラグＦｓが１でない（０である）場合、クリアフラグＦｃが１でＤＰＦ開始制限が解除された場合、低負荷条件成立カウンタｍ及び積算カウンタｎを０として、ステップＳ１へ戻る。

ところで、図３のフローチャートでは、クリアフラグＦｃの状態を優先して開始制限の実施（ステップＳ２０）、解除（ステップＳ２１）を実行する場合の例であるが、例えば図４に示すように、セットフラグＦｓの状態を優先して制御を行うこともできる。以下、図４を参照しつつ、セットフラグＦｓの状態を優先する場合の例について説明する。なお、図４中ステップＳ６〜ステップＳ１６、ステップＳ２２は、上述した図３と同様である。

図４において、ステップＳ１６を経てステップＳ３１へ進むと、このステップＳ３１ではセットフラグＦｓが１であるか確認し、セットフラグＦｓが１である場合には、ステップＳ３２へ進む。ステップＳ３２ではＤＰＦ再生中であるか確認し、ＤＰＦ再生中でない場合にはステップＳ３３へ進み、ＤＰＦ強制再生の開始制限を実施して、ステップＳ２２へ進む。一方、ＤＰＦ再生中である場合にはステップＳ３３を飛ばして、ステップＳ２２へ進む。

ステップＳ３１でセットフラグＦｓが１でない（０である）と判定された場合には、ステップＳ３４へ進み、このステップＳ３４でクリアフラグＦｃが１であるか確認する。クリアフラグＦｃが１である場合にはステップＳ３５へ進み、ＤＰＦ強制再生の開始制限を解除して、ステップＳ２２へ進む。クリアフラグＦｃが１でない場合にはステップＳ３５を飛ばして、ステップＳ２２へ進む。

つまり、ステップＳ３１、Ｓ３４において、セットフラグＦｓが１である場合は、ＤＰＦ強制再生の開始制限を許容することを意味し、セットフラグＦｓが１でなく、かつ、クリアフラグＦｃが１である場合には、ＤＰＦ強制再生の開始制限を解除すること（ＤＰＦ強制再生の開始を許容すること）を意味している。従って、セットフラグＦｓが１である場合には、クリアフラグＦｃにかかわらず、ＤＰＦ強制再生の開始制限が実施され、又、ＤＰＦ強制再生の開始制限を解除するためには、セットフラグＦｓが１でなく（０であり）、かつ、クリアフラグＦｃが１である必要がある。

図４のフローチャートに基づいて制御を実施する場合も、セットフラグＦｓとクリアフラグＦｃの併用により、直近の運転状況を慎重に判断し，ＤＰＦ再生開始の制限制御を安定化させて、その動作のハンチングを防止すると共に、実施条件を成立し難く、解除条件を比較的成立しやすく設定して、フィルタの強制再生の機会喪失を防ぐことができる。

以上説明してきたように、上記制御を行うことにより、低負荷状況が継続し、安定したＤＰＦ昇温の実施が困難な状況において、ＤＰＦ強制再生の開始制限を実施することが可能となり、無駄な昇温制御による燃料消費の増大やポスト噴射燃料によるエンジンオイルの希釈を防止することができる。

本発明は、ディーゼルエンジンに特に好適なものであり、ディーゼルエンジンに適用することにより、運転状況に応じて、排ガス浄化装置におけるＤＰＦ強制再生の制御を適切に行うことができる。但し、本発明は、ディーゼルエンジン以外であっても適用可能である。

本発明に係る内燃機関の排ガス浄化装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。図１に示す排ガス浄化装置において、ＤＰＦの再生開始の制限制御を示すフローチャートである。図１に示す排ガス浄化装置において、ＤＰＦの再生開始の制限制御を示すフローチャートである。図１に示す排ガス浄化装置において、ＤＰＦの再生開始の制限制御の他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０排ガス浄化装置
２１第１酸化触媒
２２第２酸化触媒
２３ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
２９アクセルポジションセンサ
３０車速センサ
３１ＥＣＵ（制御装置）

Claims

車両の内燃機関からの排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積した微粒子が所定量以上となったとき、前記微粒子を燃焼除去して前記フィルタを強制再生する強制再生手段と、
前記車両及び／又は前記内燃機関の負荷状態を判定する負荷状態判定手段と、
前記負荷状態判定手段が所定の低負荷状態を所定頻度で判定したとき、前記強制再生手段による前記フィルタの強制再生の開始を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記負荷状態判定手段が所定時間の期間中に前記所定の低負荷状態を判定した時間の割合を算出する時間割合算出手段をさらに備え、
前記時間割合算出手段により算出した時間の割合が所定割合以上であるとき、前記制限手段が前記強制再生の開始を制限することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記時間の割合が前記所定割合以上である期間を求める第１期間算出手段をさらに備え、
前記第１期間算出手段により算出した期間が所定回数以上連続するとき、前記制限手段が前記強制再生の開始を制限することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記時間の割合が前記所定割合と異なる他の所定割合以下であるとき、前記強制再生の開始の制限を解除する解除手段を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項４に記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記時間の割合が前記他の所定割合以下である期間を求める第２期間算出手段をさらに備え、
前記第２期間算出手段により算出した期間が前記所定回数と異なる他の所定回数以上連続するとき、前記解除手段が前記強制再生の開始の制限を解除することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記強制再生手段により前記フィルタが強制再生中であるか否かを判定する強制再生判定手段をさらに備え、前記強制再生判定手段が前記強制再生中であると判定したとき、前記負荷状態判定手段の判定結果にかかわらず、前記フィルタの強制再生を継続することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内燃機関の排ガス浄化装置において、
前記負荷状態判定手段は、前記内燃機関におけるアクセル開度が所定開度以下であること、前記車両の速度が所定速度以上であること、前記内燃機関における燃料噴射量が所定量以下であること、前記内燃機関の目標トルクが所定トルク以下であること、前記内燃機関の回転数が所定回転数以上であることの中から１つ以上の条件を選択すると共に、選択した条件の何れか１つ以上、若しくは、全てが成立した場合に、低負荷状態と判定することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。