JP2010077854A - 排気浄化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パティキュレートフィルタの強制再生が必要となった場合に、強制再生処理が完了するまでの残り時間を精度よく求めることが可能な排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ３６は、手動強制再生制御を開始すると、パティキュレートが燃焼可能となる所定温度にフィルタ３２の温度が達するまでの第１期間では、フィルタ３２の温度を上記所定温度まで昇温するための残り時間と、フィルタ３２の温度が上記所定温度に達してからパティキュレートの焼却が完了するまでの残り時間とに基づき、強制再生処理完了までの残り時間を表示ユニットに表示させる。またＥＣＵ３６は、フィルタ３２の温度が上記所定温度に達してからパティキュレートの焼却が完了するまでの第２期間では、パティキュレートの焼却が完了するまでに要する残り時間に基づき、強制再生処理完了までの残り時間を表示ユニットに表示させる。
【選択図】図３

Description

本発明は排気浄化装置に関し、特にエンジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置に関する。
従来より、ディーゼルエンジン等のエンジンの排気通路にパティキュレートフィルタを設け、エンジンから排出された排気中に含まれるパティキュレートをパティキュレートフィルタで捕集し、大気中にパティキュレートが放出されないようにする技術が知られている。
このようなパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置では、例えばその上流側に酸化触媒が配置される。そして、この酸化触媒により排気中のＮＯ（一酸化窒素）が酸化して生成されたＮＯ２（二酸化窒素）を酸化剤とし、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを連続的に酸化除去する連続再生が行われるようになっている。しかしながら、エンジンの排気温度が低い運転状態が継続して酸化触媒によるＮＯ２の生成が十分に行われないなどの理由により、連続再生が良好に行われない場合がある。このような状態が継続すると、捕集したパティキュレートが堆積することによって次第にパティキュレートフィルタにおける排気流動抵抗が増大するため、堆積したパティキュレートを何らかの方法で強制的に焼却してパティキュレートフィルタを再生する、いわゆる強制再生を行う必要がある。
パティキュレートフィルタの強制再生では、例えば、エンジンの膨張行程や排気行程で気筒内に燃料を噴射する、いわゆるポスト噴射が行われる。このようなポスト噴射を行って排気通路に供給したＨＣを、パティキュレートフィルタ上流の酸化触媒で酸化させることにより、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を上昇させる。このような排気温度の上昇により、パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレートが燃焼し、パティキュレートフィルタから除去される。このようにして強制再生処理を実行することにより、パティキュレートフィルタに堆積していたパティキュレートの除去が完了すると、パティキュレートフィルタの強制再生が終了する。
パティキュレートフィルタの強制再生処理は、エンジンが強制再生処理を実行可能な運転状態にあるときに、必要に応じて自動的に開始されるようになっている。しかし、例えばエンジンが車両の動力源として用いられている場合、車両の運転形態などによっては、エンジンが強制再生処理を実行可能な運転状態とはなりにくい場合がある。そこで、このような状態が長期間継続して、強制再生処理が実行されないような事態を回避するため、パティキュレートフィルタの強制再生が必要である旨の表示が行われる。この場合、この表示に対応して車両の運転者などが強制再生処理を実行するための操作を行うことによって、パティキュレートフィルタの強制再生処理が手動により開始される。
このような手動により開始される強制再生処理は、パティキュレートフィルタの強制再生を確実に行うために車両停車時に実行されるのが一般的であり、車両の運転者はパティキュレートフィルタの強制再生が完了するまで待機状態となる。このため、運転者は強制再生が終了するまでにはどの程度の残り時間があるのかを把握する必要が生じる場合がある。
パティキュレートフィルタの強制再生に要する時間は、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の堆積量によって変動することから、精度よく強制再生の所要時間を推定するためには、例えば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の堆積量を精度よく求める必要がある。パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量を精度よく求めるようにした排気浄化装置は、例えば特許文献１によって提案されている。
特許文献１の排気浄化装置で求められるパティキュレートの堆積量は、パティキュレートフィルタの強制再生を実行する前の堆積量であり、求められた堆積量に基づき、強制再生処理の実施時間や排気温度などが定められるようになっている。特許文献１の排気浄化装置では、エンジンの回転数及び負荷などに基づいてエンジンからのパティキュレートの排出量を求めると共に、パティキュレートフィルタの温度及び排気流量などに基づいてパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの燃焼量を求める。そして、パティキュレートの排出量から燃焼量を減じることにより、単位時間あたりのパティキュレートの堆積量を求め、これを積算することによりパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量を求めている。
特開２００５−５４６３２号公報
特許文献１の排気浄化装置では、上述のようにして求められたパティキュレートの堆積量に基づき強制再生処理の実施時間が設定されるものの、この実施時間は単に強制再生処理開始前のパティキュレートの堆積量に基づいて設定されるものである。パティキュレートフィルタの強制再生では、上述のようにパティキュレートフィルタに流入する排気温度を、パティキュレートが燃焼可能な温度まで上昇させる必要があり、排気温度がこのような温度以上に上昇するとパティキュレートの燃焼が始まる。従って、単にパティキュレートの堆積量に基づいて強制再生処理の実施時間を求めるだけでは、パティキュレートフィルタの強制再生が必要となってから、その強制再生が完了するまでの時間を精度よく求めることはできない。
また、特許文献１の排気浄化装置では、パティキュレートフィルタの強制再生処理の開始から終了までの全体の時間を求めることはできても、強制再生処理が開始されてから後に、強制再生処理完了までの残り時間を求めることはできない。このため、求められた時間を例えば車両において表示するようにした場合、強制再生処理を開始してから終了するまでの全体の所要時間を把握することはできても、残りの時間があとどのくらいであるのかを把握することはできない。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パティキュレートフィルタの強制再生が必要となった場合に、強制再生処理が完了するまでの残り時間を精度よく求めることが可能な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、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、上記パティキュレートフィルタの強制再生が必要になると、上記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が燃焼可能な所定温度以上に上記パティキュレートフィルタを昇温して上記パティキュレートフィルタを強制再生するための強制再生処理を実行する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記強制再生処理を開始すると、上記パティキュレートフィルタを上記所定温度に昇温するまでの残り時間である昇温時間と、上記パティキュレートフィルタの温度が上昇して上記所定温度に達した後の上記パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの焼却を完了するまでの残り時間である再生時間とをそれぞれ推定し、推定した上記昇温時間及び再生時間に基づき、上記強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定することを特徴とする（請求項１）。
このように構成された排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの強制再生が必要になると、制御手段は強制再生処理を実行する。この強制再生処理において制御手段は、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が燃焼可能な所定温度以上にパティキュレートフィルタを昇温し、パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレートを燃焼させて、パティキュレートフィルタを強制再生する。
このとき制御手段は強制再生処理を開始すると、パティキュレートフィルタを所定温度まで昇温するまでの残り時間である昇温時間と、パティキュレートフィルタの温度が上昇して所定温度に達した後のパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの焼却を完了するまでの残り時間である再生時間とをそれぞれ推定し、推定した昇温時間及び再生時間に基づき、強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定する。
また、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記強制再生処理を開始した後、上記パティキュレートフィルタの温度が上昇して上記所定温度に達するまでの第１期間では、上記パティキュレートフィルタを上記所定温度に昇温するまでの残り時間を上記昇温時間として繰り返し更新すると共に、更新された上記昇温時間と上記再生時間との和を求めることにより、上記残り時間を推定し、上記パティキュレートフィルタの温度が上昇して上記所定温度に達した後、上記パティキュレートフィルタの再生が完了するまでの第２期間では、上記パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの焼却を完了するまでの残り時間を上記再生時間として繰り返し更新し、更新された上記再生時間を上記残り時間とすることを特徴とする（請求項２）。
このように構成された排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの温度が上昇して所定温度に達するまでの第１期間と、パティキュレートフィルタの温度が上昇して所定温度に達した後、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートが焼却されて再生が完了するまでの第２期間とで、強制再生処理を完了するまでの残り時間の推定方法が切り換えられる。
即ち、第１期間ではパティキュレートが燃焼可能な温度までパティキュレートフィルタの温度が上昇しておらず、強制再生処理によるパティキュレートフィルタでのパティキュレートの燃焼は実質的に発生しない。従って、強制再生処理完了までの残り時間は、主としてパティキュレートフィルタの温度上昇に従って減少方向に変化することになる。制御手段は、これに対応し、パティキュレートフィルタをパティキュレートが燃焼可能な所定温度に昇温するまでの残り時間を昇温時間として繰り返し更新すると共に、更新された昇温時間と再生時間との和を求めることにより、強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定する。
一方、第２期間では既にパティキュレートフィルタの温度が上記所定温度以上に上昇しているので、パティキュレートフィルタを上記所定温度に昇温するまでの残り時間は存在しない。従って、強制再生処理を完了するまでの残り時間は、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの燃焼が進行するのに従って減少方向に変化することになる。制御手段は、これに対応し、パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレートが焼却されて再生を完了するまでの残り時間を再生時間として繰り返し更新し、更新された再生時間を強制再生処理を完了するまでの残り時間とする。
また、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記第１期間において上記残り時間を推定する際には、予め設定された固定値を上記再生時間として用いることを特徴とする（請求項３）。
上述のように、第１期間においては、強制再生処理によるパティキュレートフィルタでのパティキュレートの燃焼は実質的に発生しない。また、パティキュレートフィルタの強制再生が必要となる場合には、パティキュレートフィルタにある程度の量のパティキュレートが堆積しており、強制再生処理の開始時にパティキュレートの堆積量が大きくばらつくことはない。従って、上記第１期間において強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定する際には、予め設定された固定値を再生時間として用いても、大きな誤差を生じることなく残り時間を推定することが可能となる。
或いは、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記第１期間において上記残り時間を推定する際には、過去に所定回数実行した上記強制再生処理において実際に要した上記再生時間の平均値を上記再生時間として用いることを特徴とする（請求項４）。
このように構成された排気浄化装置によれば、何らかの要因により実際の再生時間にばらつきが生じるようなことがあっても、過去に所定回数実行した強制再生処理において実際に要した再生時間の平均値を、第１期間における強制再生処理完了までの残り時間の推定の際に再生時間として用いるので、上記残り時間を精度よく求めることが可能となる。
或いは、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記第１期間において上記残り時間を推定する際には、上記パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量に基づき上記再生時間を求めることを特徴とする（請求項５）。
強制再生処理を開始する際に、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量が強制再生処理を実行するごとに異なる場合、第１期間において強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定する際に用いる再生時間も、強制再生処理を実行するごとに異なるものとなる。このような場合であっても、第１期間において制御手段が、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量に基づき再生時間を求めることにより、上記残り時間を精度よく求めることが可能となる。
具体的には上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記強制再生処理を開始した後、上記パティキュレートフィルタの温度を上記所定温度まで上昇させるために必要な温度変化幅を所定周期ごとに繰り返し求めると共に、上記パティキュレートフィルタの実際の温度変化率を上記所定周期ごとに繰り返し求め、上記温度変化幅を上記温度変化率で除することにより、上記昇温時間を求めることを特徴とする（請求項６）。
このように構成された排気浄化装置によれば、第１期間において強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定する際に、パティキュレートフィルタの実際の温度変化に対応して昇温時間を求めるので、求められた昇温時間の精度を高めることができる。
また具体的には上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記第２期間において上記残り時間を推定する際には、上記パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの残留量を所定周期ごとに繰り返し求めると共に、上記強制再生処理によるパティキュレートの燃焼速度を上記所定周期ごとに繰り返し求め、上記パティキュレートの残留量を上記燃焼速度で除することにより、上記再生時間を求めることを特徴とする（請求項７）。
このように構成された排気浄化装置によれば、第２期間において強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定する際に、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの燃焼状態に対応して再生時間を求めるので、求められた再生時間の精度を高めることが可能となる。
更に具体的には上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記第２期間における上記パティキュレートフィルタへの単位時間あたりの酸素供給量を積算して求めた酸素供給量積算値に基づき、上記第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を求め、上記燃焼量を上記第２期間開始後の経過時間で除することにより、上記燃焼速度を求めることを特徴とする（請求項８）。
パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの燃焼量は、パティキュレートフィルタへの酸素供給量によって影響を受ける。従って、このように構成された排気浄化装置によれば、第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を精度よく求めることができるので、パティキュレートの燃焼量から求められるパティキュレートの燃焼速度の精度を高めることが可能となる。
具体的には上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記パティキュレートフィルタの強制再生処理を完了してから次回の強制再生処理が必要となるまでの間にわたり、上記エンジンからの単位時間あたりのパティキュレート排出量を積算することにより、上記次回の強制再生処理の開始時に上記パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量を開始時堆積量として求め、上記開始時堆積量から上記燃焼量を減じることにより上記パティキュレートの残留量を求めることを特徴とする（請求項９）。
パティキュレートフィルタの強制再生処理が完了した後に次回の強制再生処理が必要となるまでの間のエンジンの運転状態の変動などにより、強制再生処理の開始時にパティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量が、強制再生処理を実行するたびに異なる可能性がある。そこで、上述のようにして開始時堆積量を求めることにより、強制再生処理の開始時にパティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量が強制再生処理を実行するたびに異なったとしても、開始時堆積量を精度よく求めることができる。更に、第２期間におけるパティキュレートの燃焼量も、上述のように精度よく求めることができるので、第２期間においてパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの残留量を精度よく求めることが可能となる。
また、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、推定した上記残り時間に基づく表示を行うための表示手段を有し、上記第１期間が開始してから所定の基準時間が経過するまでは、上記残り時間に基づく表示に代えてメッセージを上記表示手段に表示させ、上記基準時間経過後に、上記残り時間に基づく表示を上記表示手段に行わせることを特徴とする（請求項１０）。
このように構成された排気浄化装置によれば、制御手段は推定した強制再生処理完了までの残り時間に基づく表示を表示手段に行わせる。ここで、強制再生処理の開始により第１期間が開始してから所定の基準時間が経過するまでは、残り時間に基づく表示に代えてメッセージを上記表示手段に表示させ、基準時間経過後に、残り時間に基づく表示を表示手段に行わせる。
また、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、推定した上記残り時間に基づく表示を行うための表示手段を有し、上記第２期間が開始してから所定の基準時間が経過するまでは、上記第１期間における推定を引き続き行って求めた上記残り時間に基づく表示を上記表示手段に行い、上記基準時間経過後に、上記第２期間における推定を行って求めた上記残り時間に基づく表示を上記表示手段に行わせることを特徴とする（請求項１１）。
このように構成された排気浄化装置によれば、制御手段は推定した強制再生処理完了までの残り時間に基づく表示を表示手段に行わせる。ここで、第１期間において推定した残り時間の表示から、第２期間において推定した残り時間の表示に切り換える際に、第２期間が開始してから所定の基準時間が経過するまでは、第１期間における推定を引き続き行って求めた残り時間に基づく表示を表示手段に行い、基準時間経過後に、第２期間における推定を行って求めた残り時間に基づく表示を表示手段に行わせる。
また、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、表示手段を有し、推定した上記残り時間に一次遅れフィルタ処理を施して得られた時間に基づく表示を上記表示手段に行わせることを特徴とする（請求項１２）。
強制再生処理完了までの残り時間は、昇温時間或いは再生時間の推定によって求められるため、求められた残り時間に不規則なばらつきが生じる可能性がある。そこで、このように構成された排気浄化装置によれば、推定した上記残り時間に一次遅れフィルタ処理を施して得られた時間に基づく表示を表示手段に行わせるようにしたので、表示手段に表示される残り時間の不規則な変動が抑制され、表示手段による表示を見やすくすることができる。
また、上記排気浄化装置において、上記エンジンは車両に搭載され、上記制御手段は、上記車両の運転者により所定の操作がなされたときに上記強制再生処理を開始することを特徴とする（請求項１３）。
このように構成された排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの強制再生を行うために車両の運転者が所定の操作を行うと、制御手段が強制再生処理を実行する。従って、例えば制御手段が推定した強制再生処理完了までの残り時間を表示するようにした場合には、運転者が強制再生処理完了までの残り時間を精度よく確認することが可能となり、それまでの時間を有効に活用することができる。
本発明の排気浄化装置によれば、強制再生処理を開始したときに、パティキュレートフィルタを所定温度に昇温するまでの残り時間である昇温時間と、パティキュレートフィルタの温度が上昇して所定温度に達した後のパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの焼却を完了するまでの残り時間である再生時間とをそれぞれ推定する。そしてこれら昇温時間及び再生時間に基づき、強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定するようにしたので、強制再生処理完了までの残り時間を精度よく求めることができる。
また、請求項２の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの温度が上昇して所定温度に達するまでの第１期間と、パティキュレートフィルタの温度が上昇して所定温度に達した後、パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートが焼却されて再生が完了するまでの第２期間とで、強制再生処理を完了するまでの残り時間の推定方法を切り換え、それぞれの期間において時間に変化を生じさせる要因に対応して残り時間を推定するようにしたので、強制再生処理完了までの残り時間を、強制再生処理の進行状況に合わせて精度よく求めることができる。
また、第１期間においては強制再生処理によるパティキュレートフィルタでのパティキュレートの燃焼は実質的に発生しない。また、パティキュレートフィルタの強制再生が必要となる場合には、パティキュレートフィルタにある程度の量のパティキュレートが堆積しており、強制再生処理の開始時にパティキュレートの堆積量が大きくばらつくことはない。従って、請求項３の排気浄化装置のように、第１期間において強制再生処理完了までの残り時間を推定する際に、予め設定された固定値を再生時間として用いるようにした場合も、大きな誤差を生じることなく強制再生処理完了までの残り時間を推定することが可能となる。また、この場合には、第１期間において強制再生処理完了までの残り時間を推定する際に、再生時間を求めるための演算が不要となるので、制御手段の演算負荷を軽減すると共に、再生時間を求めるための情報を記憶するための記憶装置の容量を低減することが可能となる。
また、請求項４の排気浄化装置のように、過去に所定回数実行した強制再生処理において実際に要した再生時間の平均値を、第１期間における強制再生処理完了までの残り時間の推定の際に再生時間として用いるようにした場合には、何らかの要因により実際の再生時間にばらつきが生じるようなことがあっても、上記残り時間を精度よく求めることが可能となる。
また、請求項５の排気浄化装置のように、第１期間において強制再生処理完了までの残り時間を推定する際に、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量に基づき再生時間を求めるようにした場合には、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量が強制再生を実行するたびに異なっていても、これに対応し、強制再生処理を完了するまでの残り時間を精度よく求めることが可能となる。
また、請求項６の排気浄化装置のように、パティキュレートフィルタの温度を所定温度まで上昇させるために必要な温度変化幅と、パティキュレートフィルタの実際の温度変化率とを用いて第１期間における昇温時間を求めるようにした場合には、第１期間において強制再生処理完了までの残り時間を推定する際に、パティキュレートフィルタの実際の温度変化に対応して昇温時間を精度よく求めることができ、結果として強制再生処理を完了するまでの残り時間を精度よく求めることが可能となる。
また、請求項７の排気浄化装置のように、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの残留量と、強制再生処理によるパティキュレートの燃焼速度とを用いて第２期間における再生時間を求めることにより、第２期間においてパティキュレートの燃焼状態に対応して再生時間を精度よく求め、結果として強制再生処理を完了するまでの残り時間を精度よく求めることが可能となる。
また、請求項８の排気浄化装置のように、第２期間におけるパティキュレートフィルタへの単位時間あたりの酸素供給量の積算値から求めた、第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を用いて燃焼速度を求めるようにした場合には、パティキュレートの燃焼量に影響を及ぼす上記酸素供給量が演算に反映されることにより、第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を精度よく求めることができる。従って、パティキュレートの燃焼量に基づいて求められるパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの燃焼速度の精度も高めることが可能となる。この結果、強制再生処理を完了するまでの残り時間を一層精度よく求めることが可能となる。
また、請求項９の排気浄化装置のように、エンジンからの単位時間あたりのパティキュレート排出量に基づき、強制再生開始時においてパティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量を開始時堆積量として求めるようにした場合には、エンジンの運転状態に変動があったとしても開始時堆積量を精度よく求めることが可能である。第２期間におけるパティキュレートの燃焼量も、上述のように精度よく求めることが可能であるので、この開始時堆積量から第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を減じて第２期間におけるパティキュレートの残留量を求めることにより、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの残留量を精度よく求めることが可能となる。この結果、強制再生処理を完了するまでの残り時間をより一層精度よく求めることが可能となる。
また、強制再生処理が開始され、強制再生処理完了までの残り時間の推定を開始したときに、演算により精度よく残り時間を得るまでに時間を要する場合がある。そこで、請求項１０の排気浄化装置のように、強制再生処理の開始により第１期間が開始してから所定の基準時間が経過するまでは、残り時間に基づく表示に代えてメッセージを表示手段に表示させるようにした場合、第１期間の開始後、演算により適正な残り時間を得るまでに誤った残り時間に基づく表示が表示手段になされるのを確実に防止することが可能となる。
また、第１期間における強制再生処理完了までの残り時間の推定から、第２期間における強制再生処理完了までの残り時間の推定に移行した場合、演算により精度よく再生時間を得るまでに時間を要する場合がある。そこで、請求項１１の排気浄化装置のように、第２期間が開始してから所定の基準時間が経過するまでは、第１期間における推定を引き続き行って求めた残り時間に基づく表示を表示手段に行い、基準時間経過後に、第２期間における推定を行って求めた残り時間に基づく表示を表示手段に行わせるようにした場合、第２期間における演算により適正な再生時間を得るまでに誤った残り時間に基づく表示が表示手段になされるのを確実に防止することが可能となる。
また、請求項１２の排気浄化装置のように、推定された強制再生処理完了までの残り時間に一次遅れフィルタ処理を施して得られた時間に基づく表示を表示手段に行わせるようにした場合には、推定された強制再生処理完了までの残り時間に不規則なばらつきが瞬間的に生じたとしても、表示手段に表示される残り時間の不規則な変動を抑制することが可能となり、表示手段による表示を見やすくすることができる。
また、請求項１３の排気浄化装置によれば、車両の運転者が所定の操作を行うと、強制再生処理を実行するので、例えば制御手段が推定した強制再生処理完了までの残り時間を表示するなどして運転者に上記残り時間を告知すれば、運転者が強制再生処理完了までの残り時間を精度よく確認することが可能となり、強制再生処理が完了するまでの時間を有効に活用することができる。
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化装置が適用された、４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１を中心とするエンジンシステムの全体構成図である。本実施形態において、このエンジンシステムは車両に搭載されており、エンジン１は車両の動力源として用いられる。
エンジン１は各気筒に共通に設けられた高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料が、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給され、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に噴射される。
吸気管６にはターボチャージャ８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気管６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入される。吸気管６のコンプレッサ８ａより上流側には、エンジン１に吸入される空気の質量流量を検出するための吸気量センサ１６が設けられている。
一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１８を介して排気管２０に接続されている。なお、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲ弁２２を介して排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２４が設けられており、ＥＧＲ弁２２の開度を変更することにより排気マニホールド１８から吸気マニホールド１４への排気還流量を調整可能となっている。
排気管２０は、ターボチャージャ８のタービン８ｂが介装されると共に、排気ブレーキとして作動する排気絞り弁２６を介して排気後処理装置２８に接続されている。タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と機械的に連結されており、排気管２０内を流動する排気を受けたタービン８ｂがコンプレッサ８ａを駆動するようになっている。
排気後処理装置２８には、酸化触媒３０が収容されると共に、この酸化触媒３０の下流側に、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン１の排気を浄化するパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）３２が収容されている。
この酸化触媒３０は、流入する排気中に含まれるＮＯを酸化させてＮＯ２を生成し、このＮＯ２を酸化剤としてフィルタ３２に供給する機能を有している。また、フィルタ３２はハニカム型のセラミック体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、それぞれ隣接する通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン１の排気が内部を流通することによって排気中のパティキュレートを捕集する。フィルタ３２の上流側には、フィルタ３２に流入する排気の温度を検出する排気温度センサ３４が設けられている。
酸化触媒３０で排気中のＮＯから生成されたＮＯ２はフィルタ３２に流入し、フィルタ３２に捕集されて堆積したパティキュレートに対して酸化剤として作用することにより、フィルタ３２に堆積しているパティキュレートを酸化して除去し、フィルタ３２を連続再生すると共にＮ２やＣＯ２などとなって大気中に排出される。
ＥＣＵ３６は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
ＥＣＵ３６の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気量センサ１６及び排気温度センサ３４のほかに、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ３８、及びアクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル開度センサ４０などの各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ３６の入力側には、後述するフィルタ３２の強制再生処理を手動により開始するための手動再生スイッチ４２が接続されている。この手動再生スイッチ４２は、車両の運転者が操作できるように運転席近傍に設けられている。
一方、ＥＣＵ３６の出力側には、演算した制御量に基づいて制御が行われる各気筒のインジェクタ４、吸気制御弁１２、ＥＧＲ弁２２及び排気絞り弁２６などの各種デバイス類が接続されている。また、ＥＣＵ３６の出力側には、様々なメッセージや数値などの情報を表示可能な表示ユニット４４が接続されている。この表示ユニット４４は、運転席前方のメータユニット（図示せず）内に設けられ、車両の運転者が表示内容を確認することができるようになっている。
例えばＥＣＵ３６は、エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ４からの燃料供給制御を行う。エンジン１の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）は、回転数センサ３８によって検出されたエンジン１の回転数とアクセル開度センサ４０によって検出されたアクセルペダルの踏込量とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ４の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ４が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン１の運転に必要な燃料量が供給される。
更に、ＥＣＵ３６は、このような各気筒への燃料供給制御のほか、フィルタ３２を強制再生して機能回復させるための制御も行う。
フィルタ３２に捕集されて堆積したパティキュレートは、前述したように酸化触媒３０によって生成されてフィルタ３２に流入するＮＯ２を酸化剤とした連続再生によって酸化除去される。しかしながら、エンジン１のアイドル運転時などのように、排気温度が低い運転状態が長時間続いた場合などでは、このような連続再生だけでは堆積したパティキュレートが十分に酸化除去されない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ３２内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ３２が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ３２を強制再生する必要がある。そこでＥＣＵ３６は、フィルタ３２におけるパティキュレートの堆積状況に応じてフィルタ３２を強制再生するための自動強制再生制御を実行する。
以下では、このような自動強制再生制御の詳細について、図２に基づき説明する。なお図２は、ＥＣＵ３６がエンジン１の運転中に所定の制御周期で繰り返し実行する自動強制再生制御のフローチャートである。
自動強制再生制御が開始されると、まずステップＳ１において、ＥＣＵ３６はフラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。フラグＦ１はフィルタ３２の強制再生が必要であるか否かを示すものであり、その値が１であると強制再生が必要であることを示し、値が０であると強制再生が不要であることを示す。自動強制再生制御開始時のフラグＦ１の初期設定値は０となっているので、自動強制再生制御開始後の最初の制御周期では、ＥＣＵ３６がステップＳ１からステップＳ２に処理を進める。
ステップＳ２において、ＥＣＵ３６はフィルタ３２の強制再生が必要であるか否かの判定を行う。ＥＣＵ３６は、回転数センサ３８によって検出されたエンジン１の回転数と、エンジン１の負荷に対応したエンジン１への燃料供給量とに基づき、エンジン１からの単位時間あたりのパティキュレート排出量を求め、フィルタ３２の強制再生処理完了時を起点として、この単位時間あたりのパティキュレート排出量を積算することにより、フィルタ３２におけるパティキュレート堆積量を求めている。ＥＣＵ３６は、このパティキュレート堆積量を開始判定値と比較することにより、フィルタ３２の強制再生が必要であるか否かの判定を行う。即ち、パティキュレート堆積量が開始判定値に達すると、ＥＣＵ３６はフィルタ３２の強制再生が必要であると判定する。
なお、強制再生が必要であるか否かの判定方法は、これに限定されるものではなく、様々な公知の手法を用いることができる。即ち、例えばフィルタ３２の上流側と下流側とにそれぞれ設けた排気圧力センサの検出値の差が所定値以上となったときにフィルタ３２の強制再生が必要であると判定するようにしてもよい。
ステップＳ２において、現時点でのフィルタ３２の強制再生が不要であると判定した場合、ＥＣＵ３６はステップＳ３に処理を進めてフィルタ３２の強制再生処理を停止状態とした後、この制御周期を終了する。
次の制御周期において、ＥＣＵ３６は再びステップＳ１から処理を開始するが、フラグＦ１の値は依然として０のままであるので、ＥＣＵ３６は再びステップＳ２でフィルタ３２の強制再生が必要であるか否かの判定を行う。従って、ステップＳ２でフィルタ３２の強制再生が必要ではないと判定する限り、ＥＣＵ３６は制御周期ごとにステップＳ１乃至Ｓ３の処理を繰り返し、フィルタ３２の強制再生処理は行われない。
一方、パティキュレート堆積量が開始判定値に達し、ステップＳ２においてフィルタ３２の強制再生が必要と判定した場合、ＥＣＵ３６はこの堆積量を、今回の強制再生処理開始時におけるフィルタ３２のパティキュレート堆積量である開始時堆積量として記憶すると共に処理をステップＳ４に進め、フラグＦ１の値を１とする。
ＥＣＵ３６は、次のステップＳ５に処理を進めると、フィルタ３２におけるパティキュレートの残留量を予め設定された終了判定値と比較することにより、フィルタ３２の強制再生が完了したか否かを判定する。ここでの判定に用いられるパティキュレートの残留量は、上述した開始時堆積量を初期値として、自動強制再生制御において制御周期ごとに生じるパティキュレートの燃焼量を順次減じていくことによって求められる。制御周期ごとのパティキュレートの燃焼量は、後述するフィルタ３２の昇温により、パティキュレートが燃焼可能な温度までフィルタ３２の温度が上昇した後に、フィルタ３２に単位時間あたりに供給された酸素供給量を制御周期ごとに積算して得られた酸素供給量積算値に基づき求めることができる。
こうして求められるフィルタ３２におけるパティキュレートの残留量が終了判定値まで減少すると、ＥＣＵ３６はフィルタ３２の強制再生が完了したと判定するが、強制再生処理が開始された当初はパティキュレートの残留量が終了判定値まで減少していないので、ＥＣＵ３６はフィルタ３２の強制再生が完了していないと判定して処理をステップＳ６に進める。
ステップＳ６においてＥＣＵ３６は、エンジン１及び車両が、フィルタ３２の強制再生処理を実行可能な運転状態にあるか否かを判定する。フィルタ３２の強制再生処理では、フィルタ３２をパティキュレートが燃焼可能な所定温度以上に昇温する必要があるため、エンジン１の運転や車両の走行に大きな影響を及ぼすことのない状態において強制再生処理を行う必要がある。そこでＥＣＵ３６は、このような判定をステップＳ６において行っている。具体的には、エンジン１の回転数が所定回転数領域にあると共にエンジン１の負荷が所定負荷領域にあり、且つ車両が所定車速以上で走行しているときに、ＥＣＵ３６はフィルタ３２の強制再生処理が可能であると判定する。
ステップＳ６においてフィルタ３２の強制再生処理が可能ではないと判定した場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ３に進め、フィルタ３２の強制再生処理を停止状態とした後に、この制御周期を終了する。従って、この場合にはフィルタ３２の強制再生処理は行われない。一方、ステップＳ６においてフィルタ３２の強制再生処理が可能であると判定した場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ７に進める。
ステップＳ７においてＥＣＵ３６は、フィルタ３２の強制再生処理を実行し、その制御周期を終了する。次の制御周期において、ＥＣＵ３６は再びステップＳ１から処理を開始するが、フラグＦ１の値は既に１となっているので、処理はステップＳ１から直接ステップＳ５に進むようになる。そして、ＥＣＵ３６はステップＳ５において、上述したようにしてフィルタ３２の強制再生が完了したか否かを判定する。従って、ステップＳ５においてフィルタ３２の強制再生が完了したと判定するまでは、処理がステップＳ１からステップＳ５を経てステップＳ６に進められ、強制再生処理が可能ではないと判定した場合には強制再生処理が停止される一方、強制再生処理が可能であると判定した場合にはフィルタ３２の強制再生処理が実行される。
ステップＳ６で制御周期ごとに実行されるフィルタ３２の強制再生処理の詳細は以下の通りである。まず、フィルタ３２の強制再生処理が開始されると、ＥＣＵ３６は酸化触媒３０が活性化しているか否かを判定する。酸化触媒３０が活性化していない場合には、吸気制御弁１２や排気絞り弁２６の閉方向への制御と共に、各気筒の膨張行程においてインジェクタ４から第１の追加燃料噴射を行って、酸化触媒３０を活性化温度まで昇温する。酸化触媒３０が既に活性化している場合、或いはこのような昇温によって酸化触媒３０が活性化すると、ＥＣＵ３６はフィルタ３２に流入する排気の温度を、パティキュレートが燃焼可能な再生温度（例えば６００℃）に維持するように、インジェクタ４から第２の追加燃料を排気行程で各気筒に噴射させる。このような噴射タイミングで第２の追加燃料が各気筒に噴射されることにより、第２の追加燃料は気筒内や排気マニホールド１８内で燃焼することなく酸化触媒３０に達し、酸化触媒３０で酸化される。フィルタ３２に流入する排気の温度は、この酸化によりパティキュレートが燃焼可能な再生温度まで上昇し、フィルタ３２に堆積しているパティキュレートが燃焼してフィルタ３２から除去される。
こうしてフィルタ３２の強制再生処理が行われることにより、ステップＳ５において、パティキュレートの残留量が終了判定値まで減少してフィルタ３２の強制再生が完了したと判定すると、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ５からステップＳ８に進める。フィルタ３２の強制再生が完了したことから、ＥＣＵ３６はステップＳ８でフラグＦ１の値を０とした後、ステップＳ３に処理を進めてフィルタ３２の強制再生処理を停止する。
次の制御周期において、ＥＣＵ３６は再びステップＳ１から処理を開始するが、フラグＦ１の値は０に変更されているので、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２に進め、フィルタ３２の強制再生が必要であるか否かの判定を行う。フィルタ３２の強制再生が完了した当初は、開始時堆積量が開始判定値に達していない。このため、ＥＣＵ３６はフィルタ３２の強制再生が不要であると判定して処理をステップＳ３に進め、引き続きフィルタ３２の強制再生処理を停止状態とする。従って、再びフィルタ３２におけるパティキュレート堆積量が開始判定値に達しない限り、ＥＣＵ３６は制御周期ごとにステップＳ１乃至Ｓ３の処理を繰り返し、フィルタ３２の強制再生処理は行われない。
以上のようにしてＥＣＵ３６が自動強制再生制御を実行することにより、フィルタ３２におけるパティキュレート堆積量が増大した場合に、フィルタ３２に堆積したパティキュレートが焼却され、フィルタ３２による排気浄化機能が良好に維持される。
但し、上述したように、自動強制再生制御で実際にフィルタ３２の強制再生処理が行われるためには、エンジン１及び車両がフィルタ３２の強制再生処理を実行可能な運転状態になければならない。しかしながら、車両の運転形態などによっては、フィルタ３２の強制再生が必要となったにもかかわらず、長い期間にわたってエンジン１及び車両がフィルタ３２の強制再生処理を実行可能な運転状態とならない場合が起こりうる。
このような場合を想定し、ＥＣＵ３６は上述した自動強制再生制御のステップＳ２において、フィルタ３２の強制再生が必要であると判定したときに、表示ユニット４４にフィルタ３２の強制再生が必要となった旨の表示を行う。車両の運転者は、このような表示を確認することにより、フィルタ３２の強制再生が必要であることを認識し、手動再生スイッチ４２を操作することによって、手動でフィルタ３２の強制再生処理を開始することができるようになっている。この場合、運転者は一旦車両を停車させた上で、手動再生スイッチ４２を操作すると、ＥＣＵ３６が手動強制再生制御を開始する。
手動再生スイッチ４２の操作により手動でフィルタ３２の強制再生処理を開始するようにした場合においても、ＥＣＵ３６が行う手動強制再生制御によるフィルタ３２の強制再生処理の手順は、上述した自動強制再生制御によるフィルタ３２の強制再生処理と同様である。即ち、手動によりフィルタ３２の手動強制再生制御が開始されると、酸化触媒３０を活性化温度まで昇温した上で、フィルタ３２に流入する排気の温度を、パティキュレートが燃焼可能な再生温度（例えば６００℃）に維持し、フィルタ３２に堆積しているパティキュレートを燃焼させてフィルタ３２から除去する。
また、手動で開始されたフィルタ３２の強制再生処理の完了判定も、自動強制再生制御と同様にして行われる。即ち、前述したようにＥＣＵ３６は、強制再生処理完了時を基点として積算されたエンジン１からのパティキュレート排出量をフィルタ３２おけるパティキュレートの堆積量として求めており、手動により強制再生処理が開始されたときのパティキュレート堆積量を手動強制再生制御における開始時堆積量とする。そして、この開始時堆積量から強制再生処理におけるパティキュレートの燃焼量を減じることによって、フィルタ３２におけるパティキュレートの残留量を求め、求められたパティキュレートの残留量が予め設定された終了判定値まで減少したときに、ＥＣＵ３６はフィルタ３２の強制再生が完了したと判定し、手動強制再生制御を終了してフィルタ３２の強制再生処理を停止する。
運転者による手動再生スイッチ４２の操作によって開始されるフィルタ３２の強制再生処理は以上のようにして行われるが、この場合の強制再生処理は、上述したように車両を停車した状態で行われる。このため、その車両の運転者はフィルタ３２の強制再生処理が完了するまで待機状態となる。そこで、ＥＣＵ３６は手動で開始された強制再生処理が完了するまでの残り時間を表示ユニット４４に表示し、フィルタ３２の強制再生が完了するまでの時間を運転者が有効に活用できるようにしている。
以下では、ＥＣＵ３６がこのような表示を行うために実行する強制再生時間表示制御について、図３に基づき詳細に説明する。図３は、ＥＣＵ３６がエンジン１の運転中に所定の制御周期で繰り返し実行する強制再生時間表示制御のフローチャートである。
強制再生時間表示制御が開始されると、ＥＣＵ３６はステップＳ１１で手動により開始されたフィルタ３２の強制再生処理を実行中であるか否かを判定する。そして、手動により開始されるフィルタ３２の強制再生処理が実行されていない場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ１２に進め、タイマＴＭ１及びＴＭ２をそれぞれリセットする。これらタイマＴＭ１及びＴＭ２は、後述する表示切り換えの際に使用されるものであって、ここではその際の使用に備えてリセット状態とされる。
次にＥＣＵ３６は処理をステップＳ１３に進めてフラグＦ２の値を０とした後、ステップＳ１４でフラグＦ３の値を０とする。フラグＦ２は、その値によりタイマＴＭ１が作動中であるか否かを示すものであり、フラグＦ３は、その値によりタイマＴＭ２が作動中であるか否かを示すものである。即ち、フラグＦ２の値が０のときにはタイマＴＭ１がリセット状態にあることを示し、値が１のときにはタイマＴＭ１がカウント中であることを示す。また同様に、フラグＦ３の値が０のときにはタイマＴＭ２がリセット状態にあることを示し、値が１のときにはタイマＴＭ２がカウント中であることを示す。上述のように、タイマＴＭ１及びＴＭ２はいずれもリセット状態にあるので、フラグＦ２及びＦ３は、いずれも値が０とされる。
次のステップＳ１５に処理を進めると、ＥＣＵ３６は強制再生処理完了までの残り時間ｔｃを０（分）とする。処理がステップＳ１５に進んだ場合、手動により開始される強制再生処理が行われていないので、残り時間ｔｃの値は０とされる。ＥＣＵ３６は、このようにして値が０とされた残り時間ｔｃを、ステップＳ１６において表示ユニット４４に表示させ、その制御周期を終了する。
次の制御周期においても、ＥＣＵ３６はステップＳ１１から処理を開始し、依然として手動により開始される強制再生処理が実行されていない場合には、上述したようにステップＳ１２乃至Ｓ１６の処理が行われる。従って、手動により開始される強制再生処理が実行されていない状態では、ステップＳ１１乃至Ｓ１６の処理が繰り返され、表示ユニット４４には強制再生処理完了までの残り時間ｔｃとして０（分）が表示される。
手動再生スイッチ４２が操作されることにより、手動でフィルタ３２の強制再生処理が開始されると、ＥＣＵ３６はステップＳ１１で手動により開始されたフィルタ３２の強制再生を実行中であると判定し、処理をステップＳ１７に進める。
ステップＳ１７においてＥＣＵ３６は、排気温度センサ３４が検出したフィルタ３２に流入する排気の温度Ｔｆが所定の基準温度Ｔｏ以上となったか否かを判定する。本実施形態では、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆをフィルタ３２の温度と見なしており、この基準温度Ｔｏは、フィルタ３２に堆積しているパティキュレートが燃焼可能なフィルタ３２の下限温度として予め求められている所定温度に相当する。従って、ＥＣＵ３６は排気温度Ｔｆが上昇して基準温度Ｔｏに達することにより、フィルタ３２の温度が上記所定温度に達したと判定する。
手動再生スイッチ４２の操作によって強制再生処理が開始された当初は、排気温度が十分上昇しておらず、排気温度Ｔｆは基準温度Ｔｏに達していないので、ＥＣＵ３６はステップＳ１７の判定により処理をステップＳ１８に進める。
ステップＳ１８においてＥＣＵ３６は、フラグＦ２の値が１であるか否かを判定する。このときフラグＦ２の値は０となっているので、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ１９に進め、タイマＴＭ１のカウントをスタートさせる。
タイマＴＭ１のカウントがスタートしたので、ＥＣＵ３６はステップＳ２０においてフラグＦ２の値を１とし、更に次のステップＳ２１において、タイマＴＭ１がカウントした時間ｔｍ１が第１基準時間ｔｓ１に達したか否かを判定する。タイマＴＭ１がカウントした時間ｔｍ１が第１基準時間ｔｓ１に達していない場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２２に進め、演算中である旨のメッセージを表示ユニット４４に表示する。
ＥＣＵ３６は、ステップＳ２２による処理の後にその制御周期を終えると、次の制御周期においてステップＳ１１から再び処理を開始する。このとき、既に手動により開始された強制再生処理が実行されているものの、依然として排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達していない場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ１８に進め、フラグＦ２の値が１であるか否かを判定する。
フラグＦ２の値は既に１となっているので、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ１８からステップＳ２１に進め、タイマＴＭ１がカウントした時間ｔｍ１が第１基準時間ｔｓ１に達したか否かを判定する。そして、タイマＴＭ１がカウントした時間ｔｍ１が第１基準時間ｔｓ１に達していない場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２２に進める。従って、手動により強制再生処理が開始された後、タイマＴＭ１がカウントした時間ｔｍ１が第１基準時間ｔｓ１に達するまでの間は、ステップＳ２４の処理によって、演算中である旨のメッセージが表示ユニット４４に表示されることになる。
タイマＴＭ１がカウントした時間ｔｍ１が第１基準時間ｔｓ１に達すると、ＥＣＵ３６はステップＳ２１における判定により処理をステップＳ２３に進め、フィルタ３２の強制再生処理完了までの残り時間ｔｒを求めるための演算処理Ｂを実行する。
上述のように、手動により強制再生処理が開始されるとタイマＴＭ１のカウントが開始されることから、タイマＴＭ１がカウントした時間ｔｍ１は、手動により強制再生処理が開始された後に経過した時間を表すことになる。手動により強制再生処理が開始された当初はステップＳ２３における演算処理Ｂの実行に必要な情報量が十分に得られず、強制再生処理完了までの残り時間ｔｒを精度よく求めることができない。このため、手動により強制再生処理が開始された直後から、演算処理Ｂによって求められた強制再生処理完了までの残り時間ｔｒに基づく表示を、後述する方法によって表示ユニット４４に行ってしまうと、誤った残り時間が表示ユニット４４に表示されるおそれがある。
そこで、手動により強制再生処理が開始されてから第１基準時間が経過するまでの間、即ち演算処理Ｂによる演算が適正に行われるようになるまでの間、上述のように演算処理Ｂにより求められた残り時間ｔｒに基づく残り時間に代えて演算中である旨のメッセージを表示ユニット４４に表示することにより、誤った残り時間が表示ユニット４４に表示されるのを防止している。そして、手動により強制再生処理が開始された後、タイマＴＭ１がカウントした時間ｔｍ１が第１基準時間ｔｓ１に達すると、ステップＳ２３において、フィルタ３２の強制再生処理完了までの残り時間ｔｒを求めるための演算処理Ｂを実行する。
ステップＳ２３で演算処理Ｂを実行する場合には、手動により強制再生処理が開始されたものの、排気温度Ｔｆは基準温度Ｔｏに達していないので、フィルタ３２において強制再生処理によるパティキュレートの燃焼は実質的に発生していない状態にある。従って、手動による強制再生処理が開始されてから、排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達するまでの期間である第１期間においては、強制再生処理完了までの残り時間は主として排気温度の上昇によるフィルタ３２の昇温の進行と共に減少していくことになる。
そこで、ステップＳ２３で行われる演算処理ＢにおいてＥＣＵ３６は、排気温度Ｔｆを基準温度Ｔｏまで上昇させてフィルタ３２を上記所定温度に昇温するまでの残り時間を昇温時間として求めると共に、フィルタ３２に堆積しているパティキュレートが燃焼を開始してからパティキュレートの焼却が完了するまでの残り時間として再生時間を求め、これら昇温時間と再生時間の和を、強制再生処理完了までの残り時間ｔｒとして求める。
ここで昇温時間の求め方について更に具体的に説明すると、まずＥＣＵ３６は基準温度Ｔｏと、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆとの偏差を、フィルタ３２の温度を上記所定温度まで昇温するのに必要な温度変化幅として求めると共に、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆに基づき、排気温度Ｔｆの変化率ΔＴｆを求める。次にＥＣＵ３６は、基準温度Ｔｏと排気温度Ｔｆとの偏差である温度変化幅を排気温度Ｔｆの変化率ΔＴｆで除することにより昇温時間を求める。このようにして第１期間における昇温時間を求めることにより、フィルタ３２の実際の温度変化に対応し、昇温時間を精度よく求めることが可能となる。
次に、ステップＳ２３の演算処理Ｂにおける再生時間の求め方について、以下に具体的に説明する。
上述したように、演算処理Ｂが行われる第１期間では、排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達しておらず、フィルタ３２において強制再生処理によるパティキュレートの燃焼は実質的に生じていない。従って、この場合にはフィルタ３２におけるパティキュレートの燃焼状態に基づき再生時間を求めることができない。一方、パティキュレートの焼却を完了するのに要する時間は、フィルタ３２におけるパティキュレートの堆積量と密接な関係がある。即ち、パティキュレートの堆積量が多い場合には、パティキュレートの燃焼速度が速まるものの、焼却されるパティキュレートの総量が多いため、パティキュレートの焼却を完了するためには比較的長い時間がかかる。一方、パティキュレートの堆積量が少ない場合には、パティキュレートの燃焼速度が低下するものの、焼却されるパティキュレートの総量が少ないため、パティキュレートの焼却を完了するためには比較的短い時間ですむ。
このようなパティキュレートの堆積量と、焼却の完了に要する時間である再生時間との関係が予め実験などにより求められており、求められた関係に基づいてパティキュレートの堆積量に対応する再生時間が設定された再生時間マップをＥＣＵ３６が記憶している。図４は、このようなパティキュレートの堆積量と再生時間との関係の一例を示すグラフである。
ＥＣＵ３６は、自動強制再生制御において説明したように、フィルタ３２の強制再生が必要であるか否かの判定を行うために、回転数センサ３８によって検出されたエンジン１の回転数と、エンジン１の負荷に対応するエンジン１への燃料供給量とに基づき、エンジン１からの単位時間あたりのパティキュレート排出量を求め、前回のフィルタ３２の強制再生処理完了時を基点とし、単位時間あたりのパティキュレート排出量を積算している。このパティキュレート排出量の積算値は、その時点のフィルタ３２におけるパティキュレートの堆積量に相当するので、ＥＣＵ３６はこの積算値を用い、再生時間マップから対応する再生時間を読み出す。
このように、第１期間においてフィルタ３２に捕集されているパティキュレートの堆積量に基づき再生時間を求めるようにした場合には、フィルタ３２に捕集されているパティキュレートの堆積量が、手動によって強制再生処理を開始するたびに異なっていても、再生時間を精度よく求めることが可能となる。
こうしてステップＳ２３における演算処理Ｂにより、強制再生処理完了までの残り時間ｔｒを求めると、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２４に進め、ステップＳ２３で求められた残り時間ｔｒに一次遅れフィルタの処理を施し、残り時間ｔｒ’を求める。ステップＳ２３の演算処理Ｂによって求められる残り時間ｔｒは、上述のように主に排気温度Ｔｆの上昇に対応して変化していく。このとき、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆは排気の流動状態などによって影響を受けるので、この排気温度Ｔｆに基づいて求められる残り時間ｔｒについても、瞬間的に値が不規則にばらつく可能性がある。そこで、演算処理Ｂで求められた残り時間ｔｒに対し、下記式（１）で表されるような一次遅れフィルタの処理を施すことにより、残り時間ｔｒに瞬間的に生じる不規則なばらつきによる表示の乱れを抑制するようにしている。
ｔｒ’ｎ＝（１−ａ）・ｔｒ’ｎ−１＋ａ・ｔｒｎ ・・・ （１）
なお、上記式（１）において、添字ｎは今回の制御周期における値を示し、添字ｎ−１は前回の制御周期における値を示す。また係数ａは予め実験などによって設定される重み付け係数であり、０より大きく１より小さい所定値（例えば０．８）に設定される。
また、表示する残り時間の不規則なばらつきを防止する方法は、このような一次遅れフィルタの適用に限定されるものではなく、様々な手法を適用することが可能である。例えば、演算処理Ｂで求められた残り時間ｔｒの増大時と減少時とでヒステリシスを持たせ、離散化処理を施すことによって残り時間ｔｒ’を求めるようにしてもよい。
ＥＣＵ３６はステップＳ２４において、残り時間ｔｒに一次遅れフィルタの処理を施すことにより残り時間ｔｒ’を求めると、ステップＳ２５に処理を進めて残り時間ｔｒ’を整数化し、表示用の残り時間ｔｃを求める。本実施形態では、表示ユニット４４による残り時間の表示を分単位で行っており、整数で残り時間を表示するために、ステップＳ２５において残り時間ｔｒ’の整数化を行う。
次にＥＣＵ３６は処理をステップＳ１６に進め、ステップＳ２５で求められた残り時間ｔｃを表示ユニット４４に表示して、その制御周期を終了する。
次の制御周期においてＥＣＵ３６は、再びステップＳ１１から処理を開始し、手動により開始された強制再生処理を実行中であることから処理をステップＳ１７に進める。そして、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆが依然として基準温度Ｔｏに達していない場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ１８に進め、上述したようにステップＳ２１の処理を経てステップＳ２３で演算処理Ｂを実行する。従って、手動によりフィルタ３２の強制再生が開始されてから排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達するまでの間、即ち第１期間のうち、この第１期間が開始してから第１基準時間ｔｓ１が経過した後においては、ステップＳ２３における演算処理Ｂによって求められた強制再生処理完了までの残り時間ｔｒに基づき、表示ユニット４４による残り時間ｔｃの表示が行われる。
手動強制再生制御によってフィルタ３２の昇温が進み、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達すると、ＥＣＵ３６はステップＳ１７からステップＳ２６に処理を進め、フラグＦ３の値が１であるか否かを判定する。このときフラグＦ３の値は０となっているので、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２７に進め、タイマＴＭ２のカウントをスタートさせる。
タイマＴＭ２のカウントがスタートしたので、ＥＣＵ３６はステップＳ２８においてフラグＦ３の値を１とし、更に次のステップＳ２９において、タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２が第２基準時間ｔｓ２に達したか否かを判定する。タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２が第２基準時間ｔｓ２に達していない場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２３に進め、上述した演算処理Ｂを行うことによって、強制再生処理完了までの残り時間ｔｒを求める。
この場合、既に排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏ以上となっているので、演算処理Ｂにおける昇温時間は０（分）となる。従って、このときに演算処理Ｂで求められる残り時間ｔｒは、再生時間マップからパティキュレートの堆積量に対応して読み出された再生時間となる。
ＥＣＵ３６は、こうしてステップＳ２３の演算処理Ｂにより強制再生処理完了までの残り時間ｔｒを求めると、上述したようにしてステップＳ２４におけるフィルタ処理及びステップＳ２５での整数化を実行して残り時間ｔｃを求めた後、この残り時間ｔｃをステップＳ１６で表示ユニット４４に表示する。
ＥＣＵ３６は、こうしてステップＳ１６による処理を行った後にその制御周期を終えると、次の制御周期においてステップＳ１１から再び処理を開始する。この場合、既に手動により開始された強制再生処理が実行されていて排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏ以上となっているので、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２６に進め、フラグＦ３の値が１であるか否かを判定する。フラグＦ３の値は既に１となっているので、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２６からステップＳ２９に進め、タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２が第２基準時間ｔｓ２に達したか否かを判定する。
タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２が第２基準時間ｔｓ２に達していない場合、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２３に進める。従って、排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏ以上となった後、タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２が第２基準時間ｔｓ２に達するまでの間は、ステップＳ２３の演算処理Ｂによって求められた強制再生処理完了までの残り時間ｔｒに基づき求められた残り時間ｔｃが、表示ユニット４４に表示されることになる。
そして、タイマＴＭ２のカウントが進み、タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２が第２基準時間ｔｓ２に達すると、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２９からステップＳ３０に進め、残り時間ｔｒの演算を演算処理Ｂから演算処理Ａに切り換える。
上述のように排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達してからタイマＴＭ２のカウントが開始されることから、タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２は、排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達した後に経過した時間を表すことになる。
排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達した場合には、パティキュレートの燃焼が可能となる所定温度以上となる温度へのフィルタ３２の昇温が完了しており、フィルタ３２におけるパティキュレートの燃焼が始まっているので、上述したようなステップＳ２３における演算処理Ｂによる残り時間の演算は実情に合致しなくなる。このため、ＥＣＵ３６は演算処理Ｂとは異なる演算処理Ａによる残り時間の演算に切り換えるが、排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達した直後は演算処理Ａによる残り時間の演算が精度よく行えない場合がある。
そこで、排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達した後に経過した時間が第２基準時間ｔｓ２に達するまでの間、即ち演算処理Ａによる演算が適正に行われるようになるまでの間は、上述したように演算処理Ａによって求められた残り時間ｔｒに基づく残り時間ｔｃの表示に代えて、第１期間のときに用いた演算処理Ｂを引き続き行うことによって求められた残り時間ｔｒに基づく残り時間ｔｃの表示を行うことにより、誤った残り時間が表示ユニット４４に表示されるのを防止するようにしている。そして、排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達した後、タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２が第２基準時間ｔｓ２に達すると、ステップＳ３０において、フィルタ３２の強制再生処理完了までの残り時間ｔｒを求めるための演算処理Ａを実行する。
ステップＳ３０で演算処理Ａを実行する場合、既に排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏ以上となることにより、フィルタ３２においてパティキュレートが燃焼している。従って、排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏ以上となってフィルタ３２におけるパティキュレートの燃焼が開始してから、パティキュレートが焼却されてフィルタ３２の強制再生処理が完了するまでの期間である第２期間においては、強制再生処理完了までの残り時間はフィルタ３２におけるパティキュレートの燃焼の進行と共に減少していくことになる。
そこで、ステップＳ３０で行われる演算処理ＡにおいてＥＣＵ３６は、フィルタ３２に堆積しているパティキュレートの焼却が完了するまでの残り時間として再生時間を求め、これを、強制再生処理完了までの残り時間ｔｒとする。
ここで再生時間の求め方について具体的に説明すると、前述したようにＥＣＵ３６は、前回の強制再生処理完了時を基点として積算されたエンジン１からのパティキュレート排出量をフィルタ３２におけるパティキュレートの堆積量として求めており、前回の強制再生処理完了後、最初にステップＳ１１で手動により開始されたフィルタ３２の強制再生処理を実行中であると判定したときのパティキュレートの堆積量を手動強制再生制御における開始時堆積量とする。ＥＣＵ３６は、この開始時堆積量を初期値として、手動強制再生制御において制御周期ごとに生じるパティキュレートの燃焼量を順次減じていくことにより、フィルタ３２におけるパティキュレートの残留量を求める。更にＥＣＵ３６は、こうして求められたパティキュレートの残留量を手動強制再生制御によるパティキュレートの燃焼速度で除することによって再生時間を求める。
このように、フィルタ３２におけるパティキュレートの残留量と、手動強制再生制御によるパティキュレートの燃焼速度とを用いて第２期間における再生時間を求めることにより、第２期間における再生時間をパティキュレートの燃焼状態に対応して精度よく求めることが可能となる。
また、エンジン１からの単位時間あたりのパティキュレート排出量に基づき、手動強制再生制御における開始時堆積量を求めることにより、エンジン１の運転状態に変動があったとしても開始時堆積量を精度よく求めることが可能である。
なお、このような再生時間の演算で用いられる制御周期ごとのパティキュレートの燃焼量は、前述したように、パティキュレートが燃焼可能な温度までフィルタ３２の温度が上昇した後、即ち第２期間において、フィルタ３２に単位時間あたりに供給された酸素供給量を１制御周期の間に積算して得られた酸素供給量積算値に基づき求めることができる。
このようにして第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を求めることにより、パティキュレートの燃焼量に影響を及ぼす酸素供給量が演算に反映され、第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を精度よく求めることが可能となる。
更に、エンジン１の運転状態に変動があったとしても上述のように開始時堆積量が精度よく求められると共に、第２期間におけるパティキュレートの燃焼量も精度よく求められるので、第２期間においてパティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの残留量についても、これらに基づき精度よく求めることが可能となる。
また、手動強制再生制御によるパティキュレートの燃焼速度は、上述のようにして第２期間において求められる制御周期ごとのパティキュレートの燃焼量を積算し、これを第２期間開始後に経過した時間で除することにより求められる。
上述のように、フィルタ３２に供給された酸素供給量に基づき、精度よく第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を求めることができるので、結果として、このパティキュレートの燃焼量に基づくパティキュレートの燃焼速度についても精度よく求めることが可能となる。
このようにしてステップＳ３０における演算処理Ａにより強制再生処理完了までの残り時間ｔｒを求めると、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ２４に進め、ステップＳ３０で求められた残り時間ｔｒに対し、前述したようにして一次遅れフィルタの処理を施すことにより、残り時間ｔｒ’を求める。ステップＳ３０の演算処理Ａによって求められる残り時間ｔｒについても演算によって求められるものであるため、何らかの理由により瞬間的に残り時間ｔｒの不規則なばらつきが生じる可能性がある。そこで、演算処理Ａによって求められる残り時間ｔｒについても同様に、ステップＳ２４において一次遅れフィルタの処理を施すことにより、残り時間ｔｒの瞬間的なばらつきによる表示の乱れを抑制するようにしている。
ＥＣＵ３６はステップＳ２４において残り時間ｔｒに一次遅れフィルタの処理を施して残り時間ｔｒ’を求めると、ステップＳ２５に処理を進め、残り時間ｔｒ’を整数化し、表示用の残り時間ｔｃを求める。次にＥＣＵ３６は処理をステップＳ１６に進め、ステップＳ２５で求められた残り時間ｔｃを表示ユニット４４に表示して、その制御周期を終了する。
次の制御周期においてＥＣＵ３６は再びステップＳ１１から処理を開始し、手動により開始された強制再生処理を実行中であることから、処理をステップＳ１７に進める。そして、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆは既に基準温度Ｔｏ以上となっており、フラグＦ３の値は１となっているので、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ１７からステップＳ２６を経由してステップＳ２９に進める。
ステップＳ２９でＥＣＵ３６は、タイマＴＭ２がカウントした時間ｔｍ２が第２基準時間ｔｓ２以上となったか否かを判定するが、前述のように時間ｔｍ２は既に第２基準時間ｔｓ２以上となっているので、ＥＣＵ３６は処理をステップＳ３０に進め、上述のようにして演算処理Ａによる残り時間ｔｒの演算を行う。
従って、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達した後、即ち第２期間においては、ステップＳ３０における演算処理Ａによって求められた強制再生処理完了までの残り時間ｔｒに基づき、表示ユニット４４による残り時間ｔｃの表示が行われる。但し、第１期間から第２期間に切り換わってから第２基準時間ｔｓ２が経過するまでの間は、前述したように第１期間にあるときに用いられる演算処理Ｂを引き続き行って求められた強制再生処理完了までの残り時間ｔｒに基づき、表示ユニット４４による残り時間ｔｃの表示が行われる。
手動強制再生制御が行われることによってフィルタ３２に堆積しているパティキュレートが焼却され、前述のようにパティキュレートの残留量が予め設定された終了判定値まで減少すると、ＥＣＵ３６はフィルタ３２の強制再生が完了したと判定し、フィルタ３２の強制再生処理を停止する。この結果、ステップＳ１１においてＥＣＵ３６は、手動によって開始されたフィルタ３２の強制再生処理を実行中ではないと判定し、処理をステップＳ１２に進める。
ステップＳ１２でＥＣＵ３６は、次回手動により開始される強制再生処理に対応して行われる表示の切り換えに備えてタイマＴＭ１及びＴＭ２をリセットする。また、これらタイマＴＭ１及びＴＭ２のリセットに対応し、ＥＣＵ３６は次のステップＳ１３においてフラグＦ２の値を０とすると共に、ステップＳ１４でフラグＦ３の値を０とする。更にＥＣＵ３６は、上述のように手動により開始されたフィルタ３２の強制再生処理が完了したことから、ステップＳ１５で強制再生処理完了までの残り時間ｔｃを０（分）とする。
次にＥＣＵ３６は、ステップＳ１６で残り時間ｔｃを表示ユニット４４に表示し、その制御周期を終了する。従って、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達してから、手動により開始されたフィルタ３２の強制再生処理が完了するまでの第２期間においては、上述のように第２基準時間ｔｓ２が経過するまでの間を除き、強制再生処理完了までの残り時間が、演算処理Ａで求められた再生時間に基づいて表示ユニット４４に表示され、フィルタ３２の強制再生処理が完了すると、表示ユニット４４には０（分）が表示される。
次の制御周期においても、ＥＣＵ３６はステップＳ１１から処理を開始し、依然として手動による強制再生処理が開始されていない場合には、上述したようにステップＳ１２乃至Ｓ１６の処理が行われる。従って、次に手動によるフィルタ３２の強制再生処理が開始されるまでの間は、ステップＳ１１乃至Ｓ１６の処理が繰り返され、表示ユニット４４には強制再生処理完了までの残り時間ｔｃとして０（分）が表示される。
以上のようにしてＥＣＵ３６が強制再生時間表示制御を行うことにより、手動によってフィルタ３２の強制再生処理を開始したときに、フィルタ３２の温度が上昇してパティキュレートが燃焼可能な所定温度に達するまでの第１期間においては、フィルタ３２を上記所定温度まで昇温するのに要する昇温時間と、フィルタ３２の温度が上記所定温度に達した後にパティキュレートが焼却されるのに要する再生時間との和に基づき求められた強制再生制御完了までの残り時間を表示ユニット４４に表示するようにしたので、第１期間にあるときのフィルタ３２の強制再生処理完了までの残り時間を、実際の手動強制再生制御の進行に合わせて精度よく表示することができる。
また、フィルタ３２の温度が上昇してパティキュレートが燃焼可能な所定温度に達してから、フィルタ３２に堆積しているパティキュレートの焼却が完了するまでの第２期間においては、フィルタ３２におけるパティキュレートの残留量をパティキュレートの燃焼速度で除することにより求めた再生時間に基づき求められた強制再生処理完了までの残り時間を表示ユニット４４に表示するようにしたので、第２期間にあるときのフィルタ３２の強制再生処理完了までの残り時間についても、実際の手動強制再生制御の進行に合わせて精度よく表示することができる。
更に、第１期間と第２期間とで強制再生処理を完了するまでの残り時間の演算方法を切り換え、それぞれの期間において所要時間に変化を生じさせる要因に対応して残り時間を求めるようにしたので、強制再生処理完了までの残り時間を、手動強制再生制御の進行状況に合わせて精度よく求め、表示ユニット４４に表示させることができる。
従って、運転者は手動により開始したフィルタ３２の強制再生処理が完了するまでの残り時間を精度よく確認することが可能となり、この強制再生処理が完了するまでの時間を有効に活用することが可能となる。
また、手動による強制再生処理の開始により第１期間が開始してから第１基準時間ｔｓ１が経過するまでの間は、演算処理Ｂにより求められた残り時間ｔｒに基づく表示に代えて、演算中である旨のメッセージを表示ユニット４４に表示するようにしたので、演算処理Ｂにおいて適正な残り時間が得られるようになるまでに誤った残り時間に基づく表示が表示ユニット４４になされるのを確実に防止することができる。
更に、第１期間に対応した演算処理Ｂによる強制再生処理完了までの残り時間の演算から、第２期間に対応した演算処理Ａによる強制再生処理完了までの残り時間の演算に移行する場合に、第２期間が開始してから第２基準時間ｔｓ２が経過するまでの間は、第１期間に対応した演算処理Ｂを引き続き行うことによって求められた残り時間ｔｒに基づく残り時間ｔｃを表示ユニット４４に表示するようにしたので、演算処理Ａによる演算において適正な再生時間が得られるようになるまでに誤った残り時間に基づく表示が表示ユニット４４になされるのを確実に防止することができる。
更に、演算処理Ａ或いは演算処理Ｂによって求められた強制再生制御完了までの残り時間ｔｒに一次遅れフィルタ処理を施して得られた時間ｔｒ’に基づいて、表示ユニット４４に強制再生処理完了までの残り時間ｔｃを表示させるようにしたので、演算処理Ａ或いは演算処理Ｂにおける演算結果に不規則なばらつきが生じるようなことがあっても、表示ユニット４４に表示される残り時間の不規則な変動を抑制し、表示ユニット４４による残り時間の表示を見やすくすることができる。
以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、演算処理Ｂにより第１期間において強制再生処理完了までの残り時間を求める際、上記実施形態においては、単位時間あたりのパティキュレート排出量の積算値を、その時点のフィルタ３２におけるパティキュレートの堆積量とし、この積算値に対応する再生時間を再生時間マップから読み出すようにした。しかしながら、第１期間において強制再生処理完了までの残り時間を求めるために使用する再生時間としては、予め設定された固定値を用いるようにしてもよい。
この場合には、手動により強制再生処理を開始する際のパティキュレートの堆積量が強制再生処理を開始するたびに異なる場合に、残り時間の精度が低下するものの、上述したような演算を行う必要がないので、ＥＣＵ３６の演算負荷を軽減すると共に、再生時間マップを記憶するためのメモリ容量を低減することが可能となる。また、手動により強制再生処理を開始する必要が生じる場合には、前述したようにフィルタ３２にある程度のパティキュレートが堆積し、フィルタ３２の強制再生処理を行う必要がある状態にあるので、第１期間において再生時間を固定とした場合にも、求められる残り時間に大きな誤差を生じることはない。
また、固定値を用いる場合よりも演算誤差を低減する方法として、それまでに実施した手動強制再生制御により、実際に発生した再生時間、即ち排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達してからパティキュレートの焼却が完了するまでに実際に要した時間をＥＣＵ３６が記憶し、過去の所定回数分（例えば３回分）の実際の再生時間の平均値を、今回の第１期間における残り時間の演算で再生時間として用いるようにしてもよい。このようにすることにより、何らかの要因により実際の再生時間にばらつきが生じるようなことがあっても、第１期間において強制再生処理完了までの残り時間を精度よく求めることが可能となる。
また、上記実施形態では、求められた強制再生処理完了までの残り時間を表示ユニット４４に表示するようにしたが、例えばフィルタ３２の強制再生と連携して制御される機器の制御などに、情報として用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、図３のステップＳ２４において、演算処理Ｂまたは演算処理Ａによって求められた残り時間ｔｒに一次遅れフィルタ処理を施した上で、表示ユニット４４に表示するようにしたが、表示の際に値の瞬間的なばらつきの発生が許容される場合や、演算処理Ｂ及び演算処理Ａにより大きなばらつきを生じることなく残り時間ｔｒを求めることが可能な場合などには、一次遅れフィルタ処理を省略するようにしてもよい。同様に、ステップＳ２５の整数化についても、表示ユニット４４の仕様などに応じて省略してもよい。特に整数化については、求められた残り時間を他の機器の制御など、表示以外の目的で用いる場合には、省略するのが好ましい場合もある。
また、上記実施形態では、手動により強制再生処理が開始された後、第１基準時間ｔｓ１が経過するまでは演算中である旨のメッセージを表示ユニット４４に表示するようにしたが、例えば演算処理Ｂの演算を、手動による強制再生処理の開始後に直ちに精度よく実行可能である場合などでは、演算中である旨の表示を省略し、直ちに演算処理Ｂによって求められた残り時間ｔｒに基づく残り時間ｔｃを表示ユニット４４に表示するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、演算処理Ｂによって求められた残り時間ｔｒに基づく表示から、演算処理Ａによって求められた残り時間ｔｒに基づく表示に切り換える際に、第２基準時間ｔｓ２が経過するまでは、引き続き演算処理Ｂを実行することにより求められた残り時間ｔｒに基づき、表示ユニット４４に残り時間ｔｃを表示するようにしたが、例えば演算処理Ａによる演算を、第２期間の開始後に直ちに精度よく実行可能である場合などでは、直ちに演算処理Ａによって求められた残り時間ｔｒに基づく残り時間ｔｃの表示に切り換えるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、排気温度センサ３４が検出した排気温度Ｔｆが基準温度Ｔｏに達したときに、パティキュレートが燃焼可能な温度の下限値である所定温度にフィルタ３２の温度が達したと判定するようにしたが、異なる部分の温度、或いは温度以外の情報により、フィルタ３２の温度が上記所定温度に達したと判定するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、インジェクタ４からの追加燃料噴射で燃料を供給することにより排気を昇温させてフィルタ３２の強制再生を行うようにしたが、フィルタ３２の強制再生の方法については、これに限定されるものではなく、様々な公知の方法を適用することが可能である。
また、上記実施形態では、エンジン１を４気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジン１の形式及び気筒数については、これに限定されるものではなく、強制再生を必要とするフィルタ３２を備えたエンジンであれば、様々なエンジンを用いることができる。
本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの全体構成図である。 ＥＣＵが行う自動強制再生制御のフローチャートである。 ＥＣＵが行う強制再生時間表示制御のフローチャートである。 パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量と、堆積したパティキュレートを焼却するのに要する再生時間との関係の一例を示すグラフである。
符号の説明
１ エンジン
３２ パティキュレートフィルタ
３６ ＥＣＵ（制御手段）
４４ 表示ユニット（表示手段）

Claims (13)

  1. エンジンの排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
    上記パティキュレートフィルタの強制再生が必要になると、上記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が燃焼可能な所定温度以上に上記パティキュレートフィルタを昇温して上記パティキュレートフィルタを強制再生するための強制再生処理を実行する制御手段とを備え、
    上記制御手段は、上記強制再生処理を開始すると、上記パティキュレートフィルタを上記所定温度に昇温するまでの残り時間である昇温時間と、上記パティキュレートフィルタの温度が上昇して上記所定温度に達した後の上記パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの焼却を完了するまでの残り時間である再生時間とをそれぞれ推定し、推定した上記昇温時間及び再生時間に基づき、上記強制再生処理を完了するまでの残り時間を推定することを特徴とする排気浄化装置。
  2. 上記制御手段は、
    上記強制再生処理を開始した後、上記パティキュレートフィルタの温度が上昇して上記所定温度に達するまでの第１期間では、上記パティキュレートフィルタを上記所定温度に昇温するまでの残り時間を上記昇温時間として繰り返し更新すると共に、更新された上記昇温時間と上記再生時間との和を求めることにより、上記残り時間を推定し、
    上記パティキュレートフィルタの温度が上昇して上記所定温度に達した後、上記パティキュレートフィルタの再生が完了するまでの第２期間では、上記パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの焼却を完了するまでの残り時間を上記再生時間として繰り返し更新し、更新された上記再生時間を上記残り時間とすることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 上記制御手段は、上記第１期間において上記残り時間を推定する際には、予め設定された固定値を上記再生時間として用いることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
  4. 上記制御手段は、上記第１期間において上記残り時間を推定する際には、過去に所定回数実行した上記強制再生処理において実際に要した上記再生時間の平均値を上記再生時間として用いることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
  5. 上記制御手段は、上記第１期間において上記残り時間を推定する際には、上記パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量に基づき上記再生時間を求めることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
  6. 上記制御手段は、上記強制再生処理を開始した後、上記パティキュレートフィルタの温度を上記所定温度まで上昇させるために必要な温度変化幅を所定周期ごとに繰り返し求めると共に、上記パティキュレートフィルタの実際の温度変化率を上記所定周期ごとに繰り返し求め、上記温度変化幅を上記温度変化率で除することにより、上記昇温時間を求めることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
  7. 上記制御手段は、上記第２期間において上記残り時間を推定する際には、上記パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの残留量を所定周期ごとに繰り返し求めると共に、上記強制再生処理によるパティキュレートの燃焼速度を上記所定周期ごとに繰り返し求め、上記パティキュレートの残留量を上記燃焼速度で除することにより、上記再生時間を求めることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
  8. 上記制御手段は、上記第２期間における上記パティキュレートフィルタへの単位時間あたりの酸素供給量を積算して求めた酸素供給量積算値に基づき、上記第２期間におけるパティキュレートの燃焼量を求め、上記燃焼量を上記第２期間開始後の経過時間で除することにより、上記燃焼速度を求めることを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
  9. 上記制御手段は、上記パティキュレートフィルタの強制再生処理を完了してから次回の強制再生処理が必要となるまでの間にわたり、上記エンジンからの単位時間あたりのパティキュレート排出量を積算することにより、上記次回の強制再生処理の開始時に上記パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの堆積量を開始時堆積量として求め、上記開始時堆積量から上記燃焼量を減じることにより上記パティキュレートの残留量を求めることを特徴とする請求項８に記載の排気浄化装置。
  10. 上記制御手段は、推定した上記残り時間に基づく表示を行うための表示手段を有し、上記第１期間が開始してから所定の基準時間が経過するまでは、上記残り時間に基づく表示に代えてメッセージを上記表示手段に表示させ、上記基準時間経過後に、上記残り時間に基づく表示を上記表示手段に行わせることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
  11. 上記制御手段は、推定した上記残り時間に基づく表示を行うための表示手段を有し、上記第２期間が開始してから所定の基準時間が経過するまでは、上記第１期間における推定を引き続き行って求めた上記残り時間に基づく表示を上記表示手段に行い、上記基準時間経過後に、上記第２期間における推定を行って求めた上記残り時間に基づく表示を上記表示手段に行わせることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
  12. 上記制御手段は、表示手段を有し、推定した上記残り時間に一次遅れフィルタ処理を施して得られた時間に基づく表示を上記表示手段に行わせることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
  13. 上記エンジンは車両に搭載され、
    上記制御手段は、上記車両の運転者により所定の操作がなされたときに上記強制再生処理を開始することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012097681A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Tadano Ltd Ｄｐｆの制御装置

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