JP2008196394A - 車載内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の操作入力により実行されるフィルタの手動再生処理の所要時間を短縮することができる車載内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】車載内燃機関の排気浄化装置は、車両の走行時に所定条件下で自動的にＰＭフィルタの再生処理を行う自動再生処理と、警告に対応した運転者の操作入力により車両の停車時にＰＭフィルタの再生処理を行う手動再生処理とを制御する。手動再生処理時に設定されるＰＭフィルタの目標温度Ｔｔ（破線Ｙ）は、自動再生処理時に設定されるＰＭフィルタの目標温度Ｔｔ（実線Ｘ）よりも高温側に設定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関から排出される粒子状物質を捕集するためのフィルタを排気通路に配置した車載内燃機関の排気浄化装置に関するものである。

従来、内燃機関から排出される粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのフィルタを排気通路に配置し、外部へ排出されるＰＭの量を低減するようにした車載内燃機関の排気浄化装置が広く知られている。こうした排気浄化装置では、フィルタにより捕集されたＰＭの堆積量に比例して排気圧力が上昇し、燃費の悪化等を招くといった問題があるため、フィルタの上流側と下流側との差圧を検出する等によりＰＭの堆積量を推定している。そして、ＰＭの堆積量が増加したときに、フィルタの温度を上昇させることによりＰＭを燃焼除去してフィルタの再生処理を行うようにしている。

また、上記のように自動的に行われるフィルタの再生処理（以下、自動再生処理という）では、ＰＭの除去が十分に行われない場合があるため、特許文献１に示すように、運転者の操作入力により車両の停車時にフィルタの再生処理を行うようにした排気浄化装置が提案されている。このように運転者の操作入力によるフィルタの再生処理（以下、手動再生処理という）が実行可能な排気浄化装置では、ＰＭの堆積量が増加すると、フィルタの再生処理が必要である旨の警告が発される。そして、運転者がこの警告に促されて手動再生処理の開始操作を行うと、自動再生処理時と同様にフィルタの温度を上昇させることによりＰＭが燃焼除去され、車両の停車中におけるフィルタの再生処理が行われる。このようにして、特許文献１に示されるような排気浄化装置では、自動再生処理と手動再生処理とを併用することによりフィルタに堆積したＰＭを効率よく除去し、燃費の悪化等を抑制するようにしている。
特開２００５−１７１９７２号公報

ところで、上記のような排気浄化装置の手動再生処理は、自動再生でＰＭを除去しきれないような場合に行われるため、ＰＭの堆積量が過多となっている状態で実行されることになる。このため、手動再生処理を完了するまでに数十分程度の時間を要することがあり、このような長時間の間、車両の停車状態で待機することは、運転者にとって負担となり得る。また、手動再生処理に長時間を要すると、運転者が手動再生処理を未完了の状態で終了させてしまう可能性も高まる。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転者の操作入力により実行されるフィルタの手動再生処理の所要時間を短縮することができる車載内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の車載内燃機関の排気浄化装置の発明は、排気通路に配置されて内燃機関から排出される粒子状物質を捕集するフィルタと、同フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、前記フィルタの温度を上昇させることにより前記粒子状物質を燃焼させて前記フィルタの再生処理を行う再生手段と、車両の走行時に、前記堆積量推定手段による推定堆積量に基づき前記再生手段を制御して前記再生処理を実行する自動再生制御手段と、前記堆積量推定手段による推定堆積量に基づき前記再生処理が必要である旨の警告を発するとともに、運転者の操作入力により車両の停車時に前記再生手段を制御して前記再生処理を実行する手動再生制御手段と、前記再生処理の実行に際して前記フィルタの目標温度を設定する目標温度設定手段とを備え、前記目標温度設定手段は、前記手動再生制御手段による再生処理時に設定される前記目標温度を、前記自動再生制御手段による再生処理時に設定される前記目標温度よりも高温側に設定することをその要旨としている。

フィルタの再生処理の実行に際して設定されるフィルタの目標温度は、フィルタが過熱状態となって損傷してしまうことを防止するために、再生処理中にフィルタが所定の昇温限界温度を超えることがないような温度に設定される。車両の走行時に粒子状物質の推定堆積量に基づいて行われるフィルタの自動再生処理中においては、内燃機関の運転状態が過渡的に変化して排気流量や排気温度の変動が大きくなることがあり、特に減速時等の排気流量が減少するときには、粒子状物質の燃焼熱が放出され難くなりフィルタが過熱状態となり易い。このため、自動再生処理時のフィルタの目標温度は、フィルタの昇温限界温度に対して余裕を持たせた低めの温度に設定する必要がある。

これに対し、運転者の操作入力により車両の停車時に行われるフィルタの手動再生処理中においては、内燃機関がアイドル状態にあることから、燃焼が安定して排気流量や排気温度の変動が少ない状態となっている。このため、手動再生処理時のフィルタの目標温度は、フィルタの昇温限界温度に近い高めの温度に設定することが可能となる。

そこで、同構成によれば、手動再生処理時に設定される目標温度を、自動再生処理時に設定される目標温度よりも高温側に設定しているため、フィルタの損傷を抑えつつ、効率よくフィルタの再生処理を行うことができる。すなわち、自動再生処理時においては、フィルタの目標温度を相対的に低く設定して、排気流量や排気温度の変動に起因するフィルタの過熱を抑えることができる一方、手動再生処理時においては、フィルタの目標温度を相対的に高く設定して粒子状物質の燃焼速度を速めることができる。このように、手動再生処理時においては、燃焼が安定した状態となっていることから、フィルタの目標温度を自動再生処理時の目標温度よりも高くすることができ、これにより手動再生処理の所要時間を短縮化することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、前記目標温度設定手段は、前記堆積量推定手段による粒子状物質の推定堆積量に基づいて前記目標温度を設定することをその要旨としている。

再生処理の実行に際しては、フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が多いときほど、粒子状物質の燃焼熱によってフィルタの昇温は促進される。このため、堆積量が多いときほどフィルタの目標温度を低くするようにしても、粒子状物質を燃焼させるために必要な温度を確保することができる。そこで、同構成によれば、フィルタに堆積した粒子状物質の推定堆積量に基づいてフィルタの目標温度を設定するようにしているため、フィルタの再生処理を効率よく行うことができるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、前記目標温度設定手段は、粒子状物質の推定堆積量が多くなるほど、前記手動再生制御手段による再生処理時の前記目標温度と前記自動再生制御手段による再生処理時の前記目標温度との差が大きくなるように前記目標温度を設定することをその要旨としている。

再生処理の実行に際しては、フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が多いほど、内燃機関の運転状態の変化に起因する粒子状物質の燃焼熱の変化が大きくなる。自動再生処理時においては、内燃機関の運転状態が大きく変化し得るため、粒子状物質の堆積量が多い場合に粒子状物質の燃焼熱の変化が大きくなる可能性がある。このため、自動再生処理時のフィルタの目標温度は、昇温限界温度に対して余裕を大きくとった低い温度に設定しておく必要がある。一方、手動再生処理時においては、内燃機関の運転状態が安定しているため、粒子状物質の堆積量が多い場合であっても粒子状物質の燃焼熱の変化が小さい。このため、手動再生処理時のフィルタの目標温度は、昇温限界温度に対して自動再生処理時ほどの余裕をとる必要がなくなる。従って、粒子状物質の堆積量が多い場合には、自動再生処理時のフィルタの目標温度に対して、手動再生処理時のフィルタの目標温度を高く設定することができる。

これに対し、粒子状物質の堆積量が少ない場合には、内燃機関の運転状態の変化によっても粒子状物質の燃焼熱の変化は小さいものとなる。このため、自動再生処理時のフィルタの目標温度に対して、手動再生処理時のフィルタの目標温度をあまり高く設定することができなくなる。

そこで、同構成によれば、粒子状物質の推定堆積量が多くなるほど、手動再生処理時に設定される目標温度と自動再生処理時に設定される目標温度との差が大きくなるようにしているため、上記のような運転状態に起因する粒子状物質の燃焼熱の影響を考慮したフィルタの目標温度を設定することができる。このため、手動再生処理時においては、粒子状物質の堆積量が多い状態、すなわち再生処理の初期状態からフィルタの目標温度を相対的に高く設定して粒子状物質の燃焼を促進することができるため、手動再生処理の所要時間をより短縮化することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、前記再生手段は、内燃機関の燃料噴射弁からのポスト噴射により前記フィルタの再生処理を行うことをその要旨としている。

同構成によれば、フィルタの再生処理は、内燃機関の燃料噴射弁からのポスト噴射、すなわち内燃機関の駆動に寄与する主燃料噴射の時期から遅れた時期に再度行われる燃料噴射により行われるため、ポスト噴射による燃料の酸化熱によってフィルタを昇温させ、フィルタに堆積した粒子状物質の燃焼除去を好適に行うことができるようになる。

以下、図１〜４を参照して、本発明に係る車載内燃機関の排気浄化装置を具体化した実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る排気浄化装置を搭載した内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の構成図である。エンジン１０は、各気筒１１に形成される燃焼室１２と、燃焼室１２に吸入空気を送り込む吸気通路１３と、燃焼室１２での燃焼により生じた排気が排出される排気通路１４とを備えている。

吸気通路１３には、その通路面積を可変とする吸気絞り弁１５が設けられる。吸気絞り弁１５は、アクチュエータ１６により駆動され、その開度が制御されることにより燃焼室１２に吸入される空気量を調整する。吸気通路１３に吸入された空気は、燃焼室１２に設けられた燃料噴射弁１７より噴射された燃料と混合して混合気となり、燃焼室１２で燃焼する。また、吸気通路１３には、燃焼室１２に吸入される空気量を検出するためのエアフローメータ３１が設けられている。

排気通路１４には、粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタとしてのＰＭフィルタ１８が設けられ、燃焼室１２での燃焼により生じた排気が送り込まれる。ＰＭフィルタ１８は、多孔質材料によって形成されており、これにより排気中のＰＭを捕集するようにしている。また、ＰＭフィルタ１８には、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化する酸化触媒が担持されている。この酸化触媒によって触発される反応により、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭが燃焼（酸化）して除去される。

排気通路１４のＰＭフィルタ１８の上流側及び下流側には、ＰＭフィルタ１８に流入する排気の温度を検出する第１温度センサ３２、及びＰＭフィルタ１８通過後の排気の温度を検出する第２温度センサ３３がそれぞれ設けられている。また、排気通路１４には、ＰＭフィルタ１８の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３４が設けられている。さらに、排気通路１４のＰＭフィルタ１８の下流側には、排気の流量を制限する排気絞り弁１９が設けられている。排気絞り弁１９は、アクチュエータ２０により駆動され、排気絞り弁１９の作動時には、排気の流量が減少される。

こうしたエンジン１０の各種制御は、電子制御装置５０により実施されている。電子制御装置５０は、機関制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置５０の入力ポートには、上述した各センサに加え、吸気絞りセンサ３５、ＮＥセンサ３６、車速センサ３７、アクセルセンサ３８、シフト位置センサ３９、手動再生スイッチ４０が接続されている。吸気絞りセンサ３５は、吸気絞り弁１５の開度を検出する。ＮＥセンサ３６は、エンジン１０の機関回転速度を検出し、車速センサ３７は、車両の走行速度を検出する。アクセルセンサ３８は、アクセルペダル２１の操作量を検出し、シフト位置センサ３９は、運転者により切り替え操作されるシフトレバー装置２２の操作位置を検出する。手動再生スイッチ４０は、運転者により操作され、その操作入力によって、後述するＰＭフィルタ１８の手動再生処理が行われる。

電子制御装置５０の出力ポートには、吸気絞り弁１５、燃料噴射弁１７、及び排気絞り弁１９等の駆動回路が接続されている。また、出力ポートには、警告灯４１が接続されている。警告灯４１は、所定の条件下で運転者にＰＭフィルタ１８の再生処理が必要である旨の警告を発し、手動再生スイッチ４０の操作入力による手動再生処理の実行を促すために設けられる。

電子制御装置５０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。このようにして、吸気絞り弁１５の開度制御、燃料噴射弁１７からの燃料噴射制御等の各種制御が電子制御装置５０により実施される。

また、本実施形態のエンジン１０の排気浄化装置では、エンジン１０の運転によりＰＭフィルタ１８で捕集されたＰＭを除去するために、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭを燃焼させて浄化するフィルタ再生制御が実施される。こうしたフィルタ再生制御は、ＰＭフィルタ１８に担持された酸化触媒に未燃燃料成分を供給することで行われる。そして、未燃燃料成分の排気中や酸化触媒上での酸化に伴う発熱によりＰＭフィルタ１８の温度を上昇させ、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭを燃焼除去させる。フィルタ再生制御時の未燃燃料成分の供給は、燃料噴射弁１７からのポスト噴射、すなわちエンジン１０の駆動に寄与する主燃料噴射の時期から遅れた時期に再度行われる燃料噴射によって行われる。フィルタ再生制御を実施するためのポスト噴射は、再生手段に相当する。

上記のフィルタ再生制御による再生処理は、２つの態様でもって行われるようになっている。１つは、車両の走行時に自動的に実行される自動再生処理であり、もう１つは、運転者の操作入力により車両の停車時に実行される手動再生処理である。

自動再生処理は、自動再生制御手段としての電子制御装置５０により実行され、車両の走行時にＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭの推定堆積量ＰＭａが第１所定量Ｄ１を超えたときに、上記フィルタ再生制御を自動的に行うものである。一方、手動再生処理は、手動再生制御手段としての電子制御装置５０により実行され、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭの推定堆積量ＰＭａが第２所定量Ｄ２を超えたときに警告灯４１により警告を発するとともに、運転者による手動再生スイッチ４０の操作入力により車両の停車時に上記フィルタ再生制御を行うものである。

手動再生処理は、車両の走行中における自動再生処理だけではＰＭフィルタ１８の再生が十分に行われないような場合に行われ、車両の停車時においてもフィルタ再生制御を実行することでＰＭの燃焼除去を確実に行うようにするものである。このため、手動再生処理開始時に用いられる第２所定量Ｄ２は、自動再生処理開始時に用いられる第１所定量Ｄ１よりも大きい値に設定されている。また、ＰＭフィルタ１８におけるＰＭの推定堆積量ＰＭａは、差圧センサ３４により検出されるＰＭフィルタ１８の上流側と下流側との差圧によって推定される。すなわち、ＰＭの堆積量の増加に伴って前記差圧が大きくなることを利用し、この差圧に基づいてＰＭの堆積量を推定している。差圧センサ３４の検出値によりＰＭの堆積量を推定する電子制御装置５０は、堆積量推定手段に相当する。

また、上記のフィルタ再生制御が実行される際には、目標温度設定手段としての電子制御装置５０により、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔが設定される。電子制御装置５０は、再生処理が行われるときのＰＭフィルタ１８の温度が目標温度Ｔｔとなるように、機関回転数や主燃料噴射量等のパラメータを参照してポスト噴射の噴射量を制御する。ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、ＰＭの燃焼が促進されるように高く設定されることが望ましいが、フィルタが過熱状態となって損傷してしまうことを防止するために、再生処理中にＰＭフィルタ１８が所定の昇温限界温度を超えることがないような温度に設定される。

図２は、自動再生処理時及び手動再生処理時におけるＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔを示した図である。同図に示すように、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、ＰＭの推定堆積量ＰＭａに基づいて設定される。実線Ｘは自動再生処理時の目標温度Ｔｔを示しており、破線Ｙは手動再生処理時の目標温度Ｔｔを示している。自動再生処理時においては、推定堆積量ＰＭａの少ない領域で目標温度ＴｔがＴａに設定され、推定堆積量ＰＭａの増加に伴って目標温度Ｔｔが低くなる。そして、推定堆積量ＰＭａの多い領域では、目標温度ＴｔがＴｂに設定される。一方、手動再生処理時においては、推定堆積量ＰＭａの少ない領域で目標温度Ｔｔが自動再生処理時と同様のＴａに設定され、推定堆積量ＰＭａの増加に伴って目標温度Ｔｔが低くなる。そして、推定堆積量ＰＭａの多い領域では、目標温度ＴｔがＴｂよりも高温側のＴｃに設定される。

このように、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、ＰＭの推定堆積量ＰＭａが多いときほど低くなるように設定されている。これは、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭの堆積量が多いときほど、ＰＭの燃焼熱によってＰＭフィルタ１８の昇温が促進されるからである。すなわち、同図に示すようにＰＭの堆積量の増加に伴って目標温度Ｔｔを低くするようにしても、ＰＭを燃焼させるために必要な温度を確保することができ、ＰＭフィルタ１８が過熱状態となることを抑制することができる。

また、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、図２に示すように、自動再生処理時と手動再生処理時とにおいて異なる態様で設定されており、手動再生処理時の目標温度Ｔｔが自動再生処理時の目標温度Ｔｔよりも高温側に設定されている。これは、各再生処理が実行されるときのエンジン１０の運転状態の相違によるものである。すなわち、ＰＭフィルタ１８の自動再生処理は、車両の走行中に行われるため、エンジン１０の運転状態が過渡的に変化して排気流量や排気温度の変動が大きくなることがある。特に車両の減速時等の排気流量が減少する場合には、ＰＭの燃焼熱が放出され難くなりＰＭフィルタ１８が過熱状態となり易い。このため、自動再生処理時のＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、ＰＭフィルタ１８の昇温限界温度に対して余裕を持たせた低めの温度に設定する必要がある。

一方、ＰＭフィルタ１８の手動再生処理は、車両の停車中に行われるため、エンジン１０がアイドル状態にあり、燃焼が安定して排気流量や排気温度の変動が少ない状態となっている。このため、手動再生処理時のＰＭフィルタ１８の目標温度は、ＰＭフィルタ１８の昇温限界温度に近い高めの温度に設定することが可能となる。

このような理由から、手動再生処理時の目標温度Ｔｔは、自動再生処理時の目標温度Ｔｔよりも高温側に設定されており、これによりＰＭフィルタ１８の損傷を抑えつつ、効率よくＰＭフィルタ１８の再生処理を行うようにしている。すなわち、自動再生処理時においては、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔを相対的に低く設定して、排気流量や排気温度の変動に起因するＰＭフィルタ１８の過熱を抑えるようにする一方、手動再生処理時においては、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔを相対的に高く設定して、ＰＭフィルタ１８の過熱を抑えながらＰＭの燃焼速度を速めるようにしている。

また、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、図２に示すように、ＰＭの推定堆積量ＰＭａが多くなるほど、手動再生処理時の目標温度Ｔｔと自動再生処理時の目標温度Ｔｔとの差が大きくなるように設定されている。これは、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭの堆積量が多いほど、エンジン１０の運転状態の変化に起因するＰＭの燃焼熱の変化が大きくなるためである。

すなわち、自動再生処理時においては、エンジン１０の運転状態が大きく変化し得るため、ＰＭの堆積量が多い場合にＰＭの燃焼熱の変化が大きくなる可能性がある。このため、自動再生処理時の目標温度Ｔｔは、昇温限界温度に対して余裕を大きくとった低い温度に設定しておく必要がある。一方、手動再生処理時においては、エンジン１０の運転状態が安定しているため、ＰＭの堆積量が多い場合であってもＰＭの燃焼熱の変化が小さい。このため、手動再生処理時の目標温度Ｔｔは、昇温限界温度に対して自動再生処理時ほどの余裕をとる必要がなくなる。従って、ＰＭの堆積量が多い場合には、手動再生処理時の目標温度Ｔｔと自動再生処理時の目標温度Ｔｔとの差が大きくなるように設定される。これに対し、ＰＭの堆積量が少ない場合には、エンジン１０の運転状態の変化によってもＰＭの燃焼熱の変化は小さいものとなる。従って、手動再生処理時の目標温度Ｔｔと自動再生処理時の目標温度Ｔｔとの差が小さくなるように設定される。

次に、電子制御装置５０が実行する再生処理の制御について説明する。まず、自動再生処理の制御について説明する。図３は電子制御装置５０によって実行される自動再生処理ルーチンのフローチャートである。自動再生処理ルーチンは、車両の走行時に実行される。自動再生処理ルーチンが開始されると、電子制御装置５０は、ＰＭフィルタ１８におけるＰＭの堆積量を推定する（ステップＳ１１０）。ＰＭの堆積量は、差圧センサ３４により検出されるＰＭフィルタ１８の上流側と下流側との差圧に基づいて推定される。

次いで、電子制御装置５０は、ステップＳ１１０で推定されたＰＭの推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ１を超えたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ１を超える場合には、ＰＭの堆積によって排気圧力が上昇し、燃費が悪化するおそれがある。このため、推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ１を超える場合には、ＰＭフィルタ１８の再生処理を行うべくステップＳ１３０に進む。一方、推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ１を超えていない場合には、燃費の悪化が懸念されないため、ステップＳ１１０からこのルーチンを繰り返し行う。

そして、推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ１を超える場合には、設定されたＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔに基づき、自動再生処理を実行する（ステップＳ１３０）。すなわち、電子制御装置５０は、推定堆積量ＰＭａから図２に示されるマップを用いて目標温度Ｔｔを設定し、ＰＭフィルタ１８が目標温度Ｔｔとなるように燃料噴射弁１７を制御してポスト噴射を行う。また、ポスト噴射によってもＰＭフィルタ１８の温度を上昇させることが困難な場合には、排気絞り弁１９の開度を小さくすることにより排気温度を上昇させる。そして、ＰＭフィルタ１８の温度上昇により堆積したＰＭを燃焼除去し、ＰＭフィルタ１８を再生させる。ＰＭの堆積量は燃焼に伴って減少していくため、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは順次設定変更される。

次いで、電子制御装置５０は、ＰＭフィルタ１８の再生処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１４０）。再生処理の完了は、推定堆積量ＰＭａが０になる、又は所定量以下になることをもって判定される。再生処理が完了していない場合には、ステップＳ１３０に戻り、推定堆積量ＰＭａから目標温度Ｔｔを再度設定して、ポスト噴射及び排気絞り弁１９の制御により再生処理を継続して行う。一方、ＰＭフィルタ１８の再生処理が完了した旨判定されたときは、ポスト噴射等による自動再生処理を終了し（ステップＳ１５０）、車両が停車状態となるまでこの自動再生処理ルーチンを繰り返し行う。

次に、手動再生処理の制御について説明する。図４は電子制御装置５０によって実行される手動再生処理ルーチンのフローチャートである。手動再生処理ルーチンは、車両の停車時に実行される。なお、車両の停車は、車両の走行速度が０でありアクセルペダル２１の操作量が０であること、及びシフトレバー装置２２がＮ（ニュートラル）レンジ又はＰ（パーキング）レンジにあること等によって判別される。手動再生処理ルーチンが開始されると、電子制御装置５０は、ＰＭフィルタ１８におけるＰＭの堆積量を推定する（ステップＳ２１０）。ＰＭの堆積量は、差圧センサ３４により検出されるＰＭフィルタ１８の上流側と下流側との差圧に基づいて推定される。

次いで、電子制御装置５０は、ステップＳ２１０で推定されたＰＭの推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ２を超えたか否かを判定する（ステップＳ２２０）。推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ２を超える場合には、ＰＭの堆積が過多となって排気圧力が上昇し、燃費が大幅に悪化するおそれがある。このため、推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ２を超える場合には、ＰＭフィルタ１８の再生処理の実行を運転者に促すべくステップＳ２３０に進む。一方、推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ２を超えていない場合には、燃費の悪化が懸念されないため、このルーチンを終了する。

そして、推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ２を超える場合には、警告灯４１を点灯させて、運転者に警告を発する（ステップＳ２３０）。すなわち、電子制御装置５０は、運転者に対して、ＰＭフィルタ１８の再生処理が必要である旨告知する。なお、運転者に対する警告は、ブザー等の音による警告であってもよい。

次いで、電子制御装置５０は、運転者による手動再生スイッチ４０の操作入力があったか否かを判定する（ステップＳ２４０）。電子制御装置５０は、運転者による操作入力があるまでこのステップを繰り返して待機する。

そして、手動再生スイッチ４０の操作入力があると、警告灯４１を消灯させるとともに、設定されたＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔに基づき、手動再生処理を実行する（ステップＳ２５０）。すなわち、電子制御装置５０は、推定堆積量ＰＭａから図２に示されるマップを用いて目標温度Ｔｔを設定し、ＰＭフィルタ１８が目標温度Ｔｔとなるように燃料噴射弁１７を制御してポスト噴射を行う。ポスト噴射を行う際には、エンジン１０のアイドル回転数を通常時のアイドル回転数よりも増加させるように制御し、排気流量の増加によってＰＭフィルタ１８の温度を効果的に上昇させる。そして、ＰＭフィルタ１８の温度上昇により堆積したＰＭを燃焼除去し、ＰＭフィルタ１８を再生させる。ＰＭの堆積量は燃焼に伴って減少していくため、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは順次設定変更される。

次いで、電子制御装置５０は、ＰＭフィルタ１８の再生処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ２６０）。再生処理の完了は、推定堆積量ＰＭａが０になる、又は所定量以下になることをもって判定される。再生処理が完了していない場合には、ステップＳ２５０に戻り、推定堆積量ＰＭａから目標温度Ｔｔを再度設定して、ポスト噴射の制御により再生処理を継続して行う。一方、ＰＭフィルタ１８の再生処理が完了した旨判定されたときは、手動再生処理を終了し（ステップＳ２７０）、この手動再生処理ルーチンを終了する。

なお、ステップＳ２５０における手動再生処理の実行中に、車両が停車状態から走行状態に移行したときには、手動再生処理ルーチンが終了してＰＭフィルタ１８の手動再生処理が中断される。このときは、自動再生処理ルーチンが開始されるため、ＰＭの推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ１を超えている場合には自動再生処理が開始されることになる。また、ステップＳ２４０において運転者による手動再生スイッチ４０の操作入力がない場合には、車両が停車状態から走行状態に移行しても引き続き警告灯４１を点灯させて、手動再生処理の実行を運転者に要求する。

このようにして、電子制御装置５０は、自動再生処理ルーチン及び手動再生処理ルーチンの実行によって、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭを燃焼除去し、ＰＭフィルタ１８の再生を行う。再生処理を行う際のＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、再生処理が効率よく行われるように、自動再生処理時と手動再生処理時とにおいて異なる態様で設定される。

上記実施形態の車載内燃機関の排気浄化装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、手動再生処理時に設定されるＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔを、自動再生処理時に設定されるＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔよりも高温側に設定している。手動再生処理が行われる車両の停車時には、エンジン１０の運転状態が安定しているため、手動再生処理時の目標温度Ｔｔを自動再生処理時の目標温度Ｔｔより高温側に設定しても、ＰＭフィルタ１８の過熱を抑えることができる。このため、手動再生処理時においては、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔを相対的に高く設定してＰＭの燃焼速度を速めることができ、手動再生処理の所要時間を短縮化することができる。従って、ＰＭフィルタ１８の損傷を抑えつつ、効率よくＰＭフィルタ１８の再生処理を行うことができる。

（２）上記実施形態では、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭの推定堆積量ＰＭａに基づいて設定され、ＰＭの推定堆積量ＰＭａが多いときほど低くなるように設定されている。再生処理の実行に際しては、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭの堆積量が多いときほど、ＰＭの燃焼熱によってＰＭフィルタ１８の昇温は促進されるため、堆積量が多いときほどＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔを低くするようにしても、ＰＭを燃焼させるために必要な温度を確保することができる。このため、ＰＭフィルタ１８の過熱を抑えるとともに、再生処理を効率よく行うことができる。

（３）上記実施形態では、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔは、ＰＭの推定堆積量ＰＭａが多くなるほど、手動再生処理時の目標温度Ｔｔと自動再生処理時の目標温度Ｔｔとの差が大きくなるように設定されている。手動再生処理が行われる車両の停車時には、エンジン１０の運転状態が安定しているため、ＰＭの堆積量が多い場合であってもＰＭの燃焼熱の変化が小さい。このため、ＰＭの堆積量が多い場合には、自動再生処理時のＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔに対する手動再生処理時のＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔの増加幅を大きく設定することができる。従って、手動再生処理時においては、ＰＭの堆積量が多い状態、すなわち再生処理の初期状態からＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔを相対的に高く設定してＰＭの燃焼を促進することができるため、手動再生処理の所要時間をより短縮化することができる。

（４）上記実施形態では、ＰＭフィルタ１８の再生処理は、燃料噴射弁１７からのポスト噴射により行われる。このため、ポスト噴射による燃料の酸化熱によってＰＭフィルタ１８を昇温させ、ＰＭフィルタ１８に堆積したＰＭの燃焼除去を好適に行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、手動再生処理ルーチンにおいて、車両の停車時に所定の条件下で警告灯４１を点灯させるようにしているが、車両の走行時に警告灯４１を点灯させるようにしてもよい。すなわち、車両の走行時にＰＭの推定堆積量ＰＭａが所定量Ｄ２を超える場合には、車両の走行時でも警告灯４１を点灯させ、運転者に手動再生スイッチ４０の操作入力を促すようにしてもよい。この場合、運転者が手動再生スイッチ４０を操作すると、車両が停車状態になることを待ってＰＭフィルタ１８の再生処理が実行される。

・上記実施形態では、ＰＭフィルタ１８の目標温度Ｔｔを、ＰＭの推定堆積量ＰＭａに基づいて設定するようにしているが、その他のパラメータ、例えば燃料噴射弁１７からの主燃料噴射量の値を併用して設定するようにしてもよい。

・上記実施形態では、推定堆積量ＰＭａが多くなるほど、手動再生処理時の目標温度Ｔｔと自動再生処理時の目標温度Ｔｔとの差が大きくなるように設定されているが、手動再生処理時の目標温度Ｔｔが自動再生処理時の目標温度Ｔｔよりも高温側に設定されていれば、このように設定されていなくてもよい。

・上記実施形態では、差圧センサ３４により検出されるＰＭフィルタ１８の上流側と下流側との差圧によって、ＰＭの堆積量を推定するようにしているが、第１温度センサ３２及び第２温度センサ３３による排気温度の検出結果も利用して、より精度よくＰＭの堆積量を推定するようにしてもよい。

・上記実施形態では、第２所定量Ｄ２を第１所定量Ｄ１よりも大きい値に設定しているが、第２所定量Ｄ２と第１所定量Ｄ１とを同じ値に設定してもよい。
・上記実施形態では、ＰＭフィルタ１８に酸化触媒が担持されているが、酸化触媒が担持されていないＰＭフィルタと、そのＰＭフィルタの排気上流に配置された酸化触媒とを個別に設けるようにしてもよい。この場合、排気中の未燃燃料成分が酸化触媒により酸化して排気温度が上昇し、これによりＰＭフィルタ１８の温度が上昇される。

・上記実施形態では、燃料噴射弁１７からのポスト噴射により、未燃燃料成分の供給を行うようにしているが、排気通路１４におけるＰＭフィルタ１８の上流に、燃料噴射弁１７とは別に添加弁を設け、その添加弁から未燃燃料成分を供給するように構成してもよい。

・本発明は、ディーゼルエンジンに限らず、希薄燃焼式ガソリンエンジン等について同様な触媒構成を採用した場合にも適用できる。

本発明に係る排気浄化装置を搭載した車載内燃機関の構成図。 自動再生処理時及び手動再生処理時におけるＰＭフィルタの目標温度を示すグラフ。 電子制御装置により実行される自動再生処理ルーチンのフローチャート。 電子制御装置により実行される手動再生処理ルーチンのフローチャート。

符号の説明

１０…エンジン、１２…燃焼室、１３…吸気通路、１４…排気通路、１７…燃料噴射弁、１８…ＰＭフィルタ、１９…排気絞り弁、２１…アクセルペダル、２２…シフトレバー装置、３２…第１温度センサ、３３…第２温度センサ、３４…差圧センサ、３７…車速センサ、３８…アクセルセンサ、３９…シフト位置センサ、４０…手動再生スイッチ、４１…警告灯、５０…電子制御装置。

Claims (4)

1. 排気通路に配置されて内燃機関から排出される粒子状物質を捕集するフィルタと、
   同フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
   前記フィルタの温度を上昇させることにより前記粒子状物質を燃焼させて前記フィルタの再生処理を行う再生手段と、
   車両の走行時に、前記堆積量推定手段による推定堆積量に基づき前記再生手段を制御して前記再生処理を実行する自動再生制御手段と、
   前記堆積量推定手段による推定堆積量に基づき前記再生処理が必要である旨の警告を発するとともに、運転者の操作入力により車両の停車時に前記再生手段を制御して前記再生処理を実行する手動再生制御手段と、
   前記再生処理の実行に際して前記フィルタの目標温度を設定する目標温度設定手段とを備え、
   前記目標温度設定手段は、前記手動再生制御手段による再生処理時に設定される前記目標温度を、前記自動再生制御手段による再生処理時に設定される前記目標温度よりも高温側に設定する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記目標温度設定手段は、前記堆積量推定手段による粒子状物質の推定堆積量に基づいて前記目標温度を設定する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項２に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記目標温度設定手段は、粒子状物質の推定堆積量が多くなるほど、前記手動再生制御手段による再生処理時の前記目標温度と前記自動再生制御手段による再生処理時の前記目標温度との差が大きくなるように前記目標温度を設定する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置において、
   前記再生手段は、内燃機関の燃料噴射弁からのポスト噴射により前記フィルタの再生処理を行う
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。

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