JP2011106340A - 内燃機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＯＦの除去を適切に行うことにより、フィルタの圧力損失が過大になるのを回避しながら、より少ない燃料量で効率良くフィルタの再生を行い、内燃機関の燃費を向上させることができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】本発明のエンジン３の排ガス浄化装置１は、ＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴおよびＳＯＦ堆積量ＭＳＯＯＴを算出し（ステップ５，６）、これらに基づいて、パティキュレート堆積量ＭＰＭを算出する（ステップ７）。また、パティキュレート堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上で、かつＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦ以上のときに、フィルタ温度ＴＤＰＦをＳＯＯＴ燃焼温度ＴＳＯＯＴよりも低く、ＳＯＦ燃焼温度ＴＳＯＦよりも高いＳＯＦ除去温度ＴＳＯＦＲＥＭに制御して、ＳＯＦを除去する（ステップ１０〜１２）。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排ガス浄化装置に関し、特に、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタに堆積したＳＯＯＴおよびＳＯＦを除去する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。

従来の内燃機関の排ガス浄化装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、ディーゼルエンジンであり、その排気管には、排ガス中のパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集するためのフィルタが設けられている。この排ガス浄化装置では、所定の運転時間ごとに、フィルタの温度をＳＯＦの発火点以上に制御することによって、フィルタに捕集され、堆積したＰＭに含まれるＳＯＦを除去するＳＯＦ除去制御を実行する。また、このＳＯＦ除去制御の後に、検出されたフィルタの前後差圧と排ガスの体積流量に応じて、フィルタに堆積したＰＭの堆積量を算出する。そして、算出されたＰＭ堆積量が所定の上限値以上であり、かつ所定のＳＯＯＴ除去制御実行条件が成立しているときには、フィルタの温度をＳＯＯＴの発火点以上に制御することによって、フィルタに捕集されたＰＭに含まれるＳＯＯＴを除去するＳＯＯＴ除去制御を実行する。

また、従来の他の排ガス浄化装置として、特許文献２に開示されたものが知られている。この内燃機関も特許文献１と同様にディーゼルエンジンであり、その排気管には、排ガス中のＰＭを捕集するためのフィルタが設けられている。この排ガス浄化装置では、フィルタに堆積したＰＭに含まれるＳＯＦおよびＳＯＯＴの堆積量をそれぞれ算出し、算出されたＳＯＦ堆積量が所定の上限値以上のときに、ＳＯＦ除去制御を実行する。同様に、算出されたＳＯＯＴ堆積量が所定の上限値以上のときに、ＳＯＯＴ除去制御を実行する。

特許第４２９１６２７号公報 特開２００６−２９１７８８号公報

しかし、特許文献１の排ガス浄化装置では、ＳＯＦ除去制御を実行した後、ＰＭ堆積量が所定の上限値以上になっているときに、ＳＯＯＴ除去制御を実行するので、ＳＯＦ除去制御の直後にＳＯＯＴ除去制御が実行されることがある。また、特許文献２の排ガス浄化装置では、ＳＯＯＴ除去制御とＳＯＦ除去制御が互いに独立したタイミングで実行されるので、特許文献１の排ガス浄化装置と同様、ＳＯＦ除去制御の直後にＳＯＯＴ除去制御が実行されることがある。ＳＯＯＴの発火点はＳＯＦの発火点よりも高いので、フィルタの温度がＳＯＯＴの発火点以上になると、ＳＯＯＴおよびＳＯＦの両方が燃焼する。したがって、特許文献１および２の排ガス浄化装置では、ＳＯＦ除去制御の直後にＳＯＯＴ除去制御が実行されたときに、ＳＯＦ除去制御に用いた燃料が無駄になり、内燃機関の燃費が悪化してしまう。さらに、特許文献２の排ガス浄化装置では、パティキュレート全体の量を考慮しておらず、ＳＯＯＴの堆積量とＳＯＦの堆積量をそれぞれ別個に判定するので、例えば、ＳＯＯＴの堆積量がＳＯＯＴしきい値に近く、かつＳＯＦの堆積量がＳＯＦしきい値に近い状態になることがある。その状態では、フィルタの圧力損失が過大になるため、内燃機関の出力を維持するために、より多くの燃料が内燃機関に供給されるので、燃費がさらに悪化する。

また、特許文献１の排ガス浄化装置では、ＳＯＦ堆積量およびＳＯＯＴ堆積量を算出せず、ＰＭ堆積量のみを算出するので、ＳＯＦ除去制御を実行する前の時点では、ＰＭ堆積量に占めるＳＯＦ堆積量およびＳＯＯＴ堆積量のそれぞれの割合が不明である。このため、例えば、算出されたＰＭ堆積量が所定値以上のときに、ＳＯＯＴ堆積量が過大であるために、熱暴走（パティキュレートが燃焼する際にフィルタが過熱する現象）が発生するおそれがあると判定し、そのことを警告するＤＰＦランプが点灯されることがある。しかし、熱暴走は、燃焼の温度が高いＳＯＯＴの堆積量が過大なときに発生するものであり、燃焼の温度が低いＳＯＦの場合には、その堆積量が多くても熱暴走が発生するおそれはない。このため、特許文献１の排ガス浄化装置では、ＳＯＦ堆積量の割合が高いためにＰＭ堆積量が所定値以上になっているときに、熱暴走が発生するおそれがないにもかかわらず、ＤＰＦランプが誤って点灯されることがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、フィルタの圧力損失が過大になるのを回避しながら、より少ない燃料量で効率良くフィルタの再生を行うことができ、それにより、内燃機関の燃費を向上させることができ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。

上記の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明は、内燃機関３から排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することにより、排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置１であって、排気通路（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ８と、フィルタ８に捕集され、堆積したパティキュレートに含まれるＳＯＯＴの量を、ＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴとして算出するＳＯＯＴ堆積量算出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ５）と、フィルタ８に堆積したパティキュレートに含まれるＳＯＦの量を、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦとして算出するＳＯＦ堆積量算出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ６、図４）と、算出されたＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴおよびＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦに基づいて、フィルタ８に堆積したパティキュレートの量をパティキュレート堆積量ＭＰＭとして算出するパティキュレート堆積量算出手段（ＥＣＵ２、図２のステップ７）と、フィルタ８の温度（フィルタ温度ＴＤＰＦ）を、ＳＯＯＴの燃焼温度（ＳＯＯＴ燃焼温度ＴＳＯＯＴ）よりも低く、かつＳＯＯＴの燃焼温度よりも低いＳＯＦの燃焼温度（ＳＯＦ燃焼温度ＴＳＯＦ）以上の温度に制御することによって、フィルタ８に堆積したＳＯＦを除去するＳＯＦ除去制御を実行するＳＯＦ除去制御手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１２）と、を備え、ＳＯＦ除去制御手段は、算出されたパティキュレート堆積量ＭＰＭが所定のＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上であり、かつＳＯＦ堆積量がＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦ以上であるときに、ＳＯＦ除去制御を実行する（図２のステップ１０〜１２）ことを特徴とする。

この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、ＳＯＯＴ堆積量およびＳＯＦ堆積量をそれぞれ算出する。また、算出されたＳＯＯＴ堆積量およびＳＯＦ堆積量に基づいて、パティキュレート堆積量を算出する。したがって、パティキュレート堆積量を適切に算出できるとともに、算出されたパティキュレート堆積量は圧力損失の度合を良好に表す。

また、パティキュレート堆積量がＰＭしきい値以上であり、かつＳＯＦ堆積量がＳＯＦしきい値以上であるときに、ＳＯＦ除去制御を実行するので、ＳＯＦ堆積量が低減され、それに伴い、パティキュレート堆積量も低減される。これにより、圧力損失が過大になるのを回避することができる。

ＳＯＦは、ＳＯＯＴと比較し、燃焼温度（発火点）が低いという特性を有する。本発明によれば、ＳＯＦ除去制御を、フィルタの温度をＳＯＯＴの燃焼温度よりも低く、ＳＯＦの燃焼温度以上の温度に制御することによって行うので、より少ない燃料量で効率良くＳＯＦおよびパティキュレートを除去することができ、それにより、内燃機関の燃費を向上させることができる。

さらに、パティキュレート堆積量が所定のＰＭしきい値以上で、かつＳＯＦ堆積量が所定のＳＯＦしきい値以上のときに、ＳＯＦ除去制御を実行するので、ＳＯＦ堆積量が過大な状態で、パティキュレート堆積量が所定のＰＭしきい値以上になることはない。このため、このような状態を熱暴走が発生するおそれがあると誤って判定し、ＤＰＦランプが誤点灯されるという事態を回避することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置１において、フィルタ８の温度をＳＯＯＴの燃焼温度以上の温度に制御することによって、フィルタ８に堆積したＳＯＯＴを除去するＳＯＯＴ除去制御を実行するＳＯＯＴ除去制御手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１３）をさらに備え、ＳＯＯＴ除去手段は、パティキュレート堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上であり、かつＳＯＦ堆積量がＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦよりも小さいと判定されたときに、フィルタ８の温度制御を実行する（図２のステップ１０，１１，１３）ことを特徴とする。

パティキュレート堆積量がＰＭしきい値以上で、かつＳＯＦ堆積量がＳＯＦしきい値よりも小さいことは、ＳＯＯＴ量が比較的大きいことを示す。このため、この状態で仮にＳＯＦ除去制御を実行しても、すぐにＳＯＯＴ除去制御を実行することが必要になる。また、ＳＯＯＴの燃焼温度はＳＯＦの燃焼温度よりも高いため、ＳＯＯＴ除去制御によってＳＯＦも同時に除去されるので、ＳＯＦ除去制御を実行した後、すぐにＳＯＯＴ除去制御を実行すると、ＳＯＦ除去制御に用いた燃料が無駄になり、内燃機関の燃費が悪化する。本発明によれば、パティキュレート堆積量がＰＭしきい値以上で、かつＳＯＦ堆積量がＳＯＦしきい値よりも小さいときに、フィルタの温度をＳＯＯＴの燃焼温度以上の温度に制御することによってＳＯＯＴ除去制御を実行するので、それにより、ＳＯＦおよびＳＯＯＴを同時に除去し、より少ない燃料量で効率良くフィルタの再生を行うことができる。また、ＳＯＯＴ除去制御を実行することによって、ＳＯＯＴ堆積量の過大化を回避でき、熱暴走を防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置１において、パティキュレート堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦよりも小さいときに、ＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御を禁止する除去制御禁止手段（ＥＣＵ２、図２のステップ１０）と、ＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦを、フィルタ８に堆積したパティキュレートによる内燃機関３の出力（エンジン回転数ＮＥ）の低下度合が所定値よりも小さくなるように設定するＰＭしきい値設定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ８，９）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、パティキュレート堆積量がＰＭしきい値よりも小さいときに、ＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御の実行を禁止するので、フィルタの圧力損失が小さくフィルタの再生をまだ行う必要がない状態において、ＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御が実行されることを回避することができる。また、ＰＭしきい値を、フィルタに堆積したパティキュレートによる内燃機関の出力の低下度合が所定値よりも小さくなるように設定するので、フィルタの圧力損失に起因する内燃機関の出力の低下が抑制され、ドライバビリティを向上させることができる。

本願の請求項４に係る発明は、請求項１または３に記載の内燃機関の排ガス浄化装置１において、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ１１）と、内燃機関３の出力を得るための燃料のメイン噴射の終了後、燃料をアフター噴射するアフター噴射手段（燃料噴射弁６）と、アフター噴射よりも後の内燃機関３の膨張行程中または排気行程中において、燃料をポスト噴射するポスト噴射手段（燃料噴射弁６）と、をさらに備え、ＳＯＦ除去制御手段は、前記ポスト噴射を、前記検出された内燃機関の運転状態にかかわらず実行する（図５のステップ４５）とともに、内燃機関の運転状態がアイドル運転状態または中高負荷運転状態であると判定されたときに、アフター噴射を禁止し（図５のステップ４３）、内燃機関３の運転状態が低負荷運転状態であると判定されたときに、アフター噴射を実行すること（図５のステップ４４）を特徴とする。

この構成によれば、ポスト噴射を内燃機関の運転状態にかかわらず実行し、アフター噴射を、判定された内燃機関の運転状態に応じて実行する。内燃機関が低負荷運転状態のときには、アフター噴射を実行するので、それにより、排ガスの温度を高め、フィルタをＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御が可能な温度まで昇温することによって、フィルタの再生を適切に行うことができる。

これに対し、内燃機関がアイドル運転状態のときには、アフター噴射を実行すると、内燃機関の出力が変動するおそれがある。本発明によれば、内燃機関がアイドル運転状態のときにアフター噴射を禁止するので、内燃機関の出力変動を回避し、ドライバビリティを向上させることができる。また、内燃機関が中高負荷運転状態のときには、アフター噴射を実行しなくても、内燃機関への吸入空気量を制御することによって、フィルタを、ＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御が可能な温度まで昇温することが可能である。本発明によれば、内燃機関が中高負荷運転状態のときにアフター噴射を禁止するので、不要なアフター噴射が実行されることを回避し、燃費をさらに向上させることができる。

本実施形態による排ガス浄化装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。 排ガス浄化装置によって実行される制御処理のメインフローを示すフローチャートである。 距離時間積算値の算出処理を示すフローチャートである。 ＳＯＦ堆積量の算出処理を示すフローチャートである。 ＳＯＦ除去制御中のアフター噴射を実行するか否かを判定する実行判定処理を示すフローチャートである。 ＰＭしきい値のマージン量を設定するためのマップである。 内燃機関の運転状態を判定するためのマップである。 フィルタの再生処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による排ガス浄化装置１を内燃機関３とともに示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば車両（図示せず）に搭載された４気筒タイプのディーゼルエンジンである。

エンジン３の各気筒３ａには、吸気管４および排気管５が接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６が、燃焼室３ｂに臨むように取り付けられている。インジェクタ６は、燃焼室３ｂの天壁に配置されており、燃料タンク（図示せず）から供給された燃料を燃焼室３ｂに噴射する。インジェクタ６の開閉は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御され、それにより、開弁タイミングによって燃料噴射時期が、開弁時間によって燃料噴射量が制御される。

エンジン３のクランクシャフト３ｃには、クランク角センサ１１が設けられている。クランク角センサ１１は、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、パルス信号であるＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号を出力する。

ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒３ａにおいて、ピストン３ｄが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のような４気筒タイプの場合には、クランクシャフト３ｃが１８０°回転するごとに出力される。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角度（例えば３０°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、吸気管４には、インテークシャッタ９が設けられている。インテークシャッタ９には、これを駆動するアクチュエータ１０が連結されている。アクチュエータ１０は、モータとギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御信号によって駆動される。それにより、インテークシャッタ９の開度が変化することによって、気筒３ａに吸入される吸入空気量ひいては排ガスの流量が制御される。

また、排気管５には、上流側から順に、酸化触媒７およびフィルタ８が設けられている。酸化触媒７は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。フィルタ８は、排ガス中の固体炭素成分であるＳＯＯＴや有機可溶成分であるＳＯＦなどのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することによって、大気中に排出されるＰＭを低減する。また、フィルタ８の表面には、酸化触媒７と同様の触媒（図示せず）が坦持されている。

フィルタ８のすぐ上流側にはＤＰＦ温度センサ１２が設けられている。ＤＰＦ温度センサ１２は、フィルタ８のすぐ上流側の排ガスの温度をフィルタ８の温度（以下「フィルタ温度」という）ＴＤＰＦとして検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＣＵ２には、外気温センサ１３から外気温ＴＡＴを表す検出信号が、水温センサ１４から、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、車速センサ１５から、エンジン３を搭載した車両の速度（以下「車速」という）ＶＰを表す検出信号が、アクセル開度センサ１６から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。

また、ＥＣＵ２には、ＤＰＦランプ１７が接続されている。このＤＰＦランプ１７は、フィルタ８に堆積したパティキュレートの量（以下「ＰＭ堆積量」という）が非常に多くなったときに、熱暴走が発生するおそれがあるとして、そのことを点灯により車両の運転者に知らせるためのものである。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ１１〜１６からの検出信号は、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＥＣＵ２は、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、エンジン３の運転状態およびフィルタ８の状態を判別するとともに、その判別結果に応じて、各種の制御を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、ＳＯＯＴ堆積量算出手段、ＳＯＦ堆積量算出手段、パティキュレート堆積量算出手段、ＳＯＦ除去制御手段、ＳＯＯＴ除去制御手段、除去制御禁止手段およびＰＭしきい値設定手段に相当する。

図２は、ＥＣＵ２で実行される制御処理のメインフローを示す。本処理は所定の周期ΔＴで実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、距離時間積算値ΣＬＳＵＭを算出する。この距離時間積算値ΣＬＳＵＭは、エンジン３からＳＯＦが排出されるような状況において、車両が走行した距離と時間との積を積算したものである。その算出処理については後述する。

次に、ステップ２において、算出された距離時間積算値ΣＬＳＵＭが所定のしきい値ＬＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、距離時間積算値ΣＬＳＵＭが所定のしきい値ＬＲＥＦに達したときには、ステップ１４において、距離時間積算値ΣＬＳＵＭを０にリセットし、本処理を終了する。

一方、上記ステップ２の答がＮＯで、距離時間積算値ΣＬＳＵＭが所定のしきい値ＬＲＥＦに達していないときには、ステップ３において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、メイン噴射による燃料噴射量（以下「メイン噴射量」という）ＱＦＭＡＩＮを算出する。このメイン噴射は、エンジン３の圧縮行程中に燃料を噴射し、燃料の燃焼によって出力を得るためのものである。また、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、ステップ４において、エンジン回転数ＮＥおよびメイン噴射量ＱＦＭＡＩＮに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、エンジン３から排出される、今回処理サイクル相当のＳＯＯＴの排出量（以下「ＳＯＯＴ排出量」という）ＥＸＳＯＯＴを算出する。

次に、ステップ５において、算出されたＳＯＯＴの排出量を、前回までに算出されたフィルタ８に堆積したＳＯＯＴの量（以下「ＳＯＯＴ堆積量」という）ＭＳＯＯＴに加算することによって、今回のＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴを算出する。

次に、ステップ６において、フィルタ８に堆積しているＳＯＦの量（以下「ＳＯＦ堆積量」という）ＭＳＯＦを算出する。その算出処理については後述する。次に、ステップ７において、算出されたＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦを前記ステップ５で算出されたＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴに加算した値（＝ＭＳＯＦ＋ＭＳＯＯＴ）を、ＰＭ堆積量ＭＰＭとして算出する。

次に、ステップ８において、前記ステップ１で算出された距離時間積算値ΣＬＳＵＭに応じ、図６に示すマップを検索することによって、マージン量ＭＰＭＭＧＮを算出する。このマージン量ＭＰＭＭＧＮは、フィルタ８に堆積しているオイルアッシュの堆積量に相当する。このマップでは、マージン量ＭＰＭＭＧＮは、距離時間積算値ΣＬＳＵＭが大きいほど、より大きな値に設定されている。

次に、ステップ９において、所定の基本値ＭＰＭＢＡＳＥ（例えば３０ｇ）と上記ステップ８で算出されたマージン量ＭＰＭＭＧＮとの差（＝ＭＰＭＢＡＳＥ−ＭＰＭＭＧＮ）を、ＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦとして算出する。前述したように、マージン量ＭＰＭＭＧＮは、距離時間積算値ΣＬＳＵＭが大きいほど、より大きな値に設定されているので、ＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦは、距離時間積算値ΣＬＳＵＭが大きいほど、より小さな値に設定される。これは以下の理由による。

距離時間積算値ΣＬＳＵＭが大きいほど、フィルタ８におけるオイルアッシュの堆積量はより多くなる。また、フィルタ８の圧力損失は、オイルアッシュの堆積量が多いほど、より大きくなる。したがって、ＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦを、距離時間積算値ΣＬＳＵＭが大きいほど、より小さな値に設定し、ＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御が開始されるときのＰＭ堆積量ＭＰＭをより少なくすることによって、上記のようなオイルアッシュの堆積量の増加に伴う圧力損失の増大を抑制することができる。

次に、ステップ１０において、前記ステップ７で算出されたＰＭ堆積量ＭＰＭが、このＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この答がＮＯで、ＰＭ堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦに達していないときには、そのまま本処理を終了する。一方、上記ステップ１０の答がＹＥＳで、ＰＭ堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上になったときには、ステップ１１において、前記ステップ６で算出されたＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦが、所定のＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦ（例えば５ｇ）以上であるか否かを判別する。

この答がＹＥＳで、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦ以上のときには、ステップ１２において、ＳＯＦ除去制御を実行する。このＳＯＦ除去制御は、メイン噴射に加え、エンジン３の膨張行程中または排気行程中に燃料を噴射するポスト噴射を実行することによって行われる。このポスト噴射により供給された排ガス中の未燃燃料が酸化触媒７における酸化反応で燃焼することで排ガスを昇温し、フィルタ温度ＴＤＰＦをＳＯＦ燃焼温度ＴＳＯＦ（約３００℃）以上のＳＯＦ除去温度ＴＳＯＦＲＥＭ（例えば３５０℃）に制御することによって、ＳＯＦが燃焼し、除去される。このＳＯＦ除去制御の後、前記ステップ１４に進み、距離時間積算値ΣＬＳＵＭを０にリセットし、本処理を終了する。

一方、上記ステップ１１の答がＮＯで、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦよりも小さいときには、ステップ１３において、ＳＯＯＴ除去制御を実行する。このＳＯＯＴ除去制御は、メイン噴射に加え、ポスト噴射をＳＯＦ除去制御の場合よりも大きな噴射量で実行することによって行われる。また、フィルタ温度ＴＤＰＦをＳＯＯＴ燃焼温度ＴＳＯＯＴ（約６００℃）以上のＳＯＯＴ除去温度ＴＳＯＯＴＲＥＭ（例えば６５０℃）に制御することによって、ＳＯＦおよびＳＯＯＴが同時に燃焼・除去される。前記ステップ１４を経て、本処理を終了する。

図３は、図２のステップ１で実行される距離時間積算値ΣＬＳＵＭの算出処理を示す。本処理ではまず、ステップ２１において、検出された車速ＶＰと本処理の実行周期ΔＴを用い、次式（１）によって距離時間積ＬＳＵＭを算出する。
ＬＳＵＭ＝ＶＰ・ΔＴ２ ・・・・（１）
ここで右辺中のＶＰ・ΔＴは今回の処理サイクル相当の車両の走行距離を表し、ΔＴは走行時間を表す。

次に、ステップ２２において、検出された外気温ＴＡＴが所定のしきい値ＴＡＴＲＥＦ（例えば５℃）以下であるか否かを判別するとともに、ステップ２３において、検出されたエンジン水温ＴＷが所定のしきい値ＴＷＲＥＦ（例えば１５℃）以下であるか否かを判別する。

これらのステップ２２，２３の答のいずれかがＹＥＳで、ＴＡＴ≦ＴＡＴＲＥＦまたはＴＷ≦ＴＷＲＥＦのときには、外気温ＴＡＴおよび／またはエンジン水温ＴＷが低いために、エンジン３からＳＯＦが排出されている状況であるとして、ステップ２４において、前記ステップ２１で算出された距離時間積ＬＳＵＭを、前回までに算出された距離時間積算値ΣＬＳＵＭに加算することによって、今回までの距離時間積算値ΣＬＳＵＭを算出し、本処理を終了する。

一方、上記ステップ２２、２３の答がいずれもＮＯで、ＴＡＴ＞ＴＡＴＲＥＦかつＴＷ＞ＴＷＲＥＦのときには、前記ステップ２４をスキップし、距離時間積ＬＳＵＭを加算することなく本処理を終了する。

図４は、図２のステップ４で実行されるＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦの算出処理を示す。本処理ではまず、図３のステップ２２および２３と同様、ステップ３１において、外気温ＴＡＴがしきい値ＴＡＴＲＥＦ以下であるか否かを判別するとともに、ステップ３２において、エンジン水温ＴＷがしきい値ＴＷＲＥＦ以下であるか否かを判別する。

これらのステップ３１，３２の答のいずれかがＹＥＳで、ＴＡＴ≦ＴＡＴＲＥＦまたはＴＷ≦ＴＷＲＥＦのときには、外気温ＴＡＴおよび／またはエンジン水温ＴＷが低いために、エンジン３からＳＯＦが排出されているとして、ステップ３３において、エンジン回転数ＮＥおよびメイン噴射量ＱＦＭＡＩＮに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、今回の処理サイクルにおいてエンジン３から排出されるＳＯＦの排出量（以下「ＳＯＦ排出量」という）ＥＸＳＯＦを算出し、ステップ３５に進む。

一方、上記ステップ３１，３２の答がいずれもＮＯで、ＴＡＴ＞ＴＡＴＲＥＦかつＴＷ＞ＴＷＲＥＦのときには、ステップ３４において、ＳＯＦ排出量ＥＸＳＯＦを０に設定し、ステップ３５に進む。

ステップ３３または３４に続くステップ３５では、検出されたフィルタ温度ＴＤＰＦに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、今回の処理サイクルにおいてフィルタ８から除去されるＳＯＦの量（以下「ＳＯＦ除去量」という）ＭＳＯＦＲＥＭを算出する。このマップでは、ＳＯＦ除去量ＭＳＯＦＲＥＭは、フィルタ温度ＴＤＰＦが高いほど、より大きな値に設定されている。

次に、ステップ３６において、ＳＯＦ排出量ＥＸＳＯＦおよびＳＯＦ除去量ＭＳＯＦＲＥＭを用い、次式（２）によって今回のＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦを算出し、本処理を終了する。
ＭＳＯＦ＝ＭＳＯＦ＋ＥＸＳＯＦ−ＭＳＯＦＲＥＭ ・・・・（２）

図５は、ＳＯＦ除去制御中のアフター噴射を実行するか否かを判定する実行判定処理を示す。本処理ではまず、ステップ４１において、エンジン回転数ＮＥおよびメイン噴射量ＱＦＭＡＩＮに応じ、図７に示すマップを検索することによって、エンジン３が中高負荷運転状態、低負荷運転状態およびアイドル運転状態のいずれに該当するかを判定する。このマップでは、エンジン回転数ＮＥおよびメイン噴射量ＱＦＭＡＩＮがいずれも小さな領域が、アイドル運転状態として設定され、エンジン回転数ＮＥが中程度以上で、かつメイン噴射量ＱＦＭＡＩＮが小さな領域が、低負荷運転状態として設定され、その他の領域、すなわち、メイン噴射量ＱＦＭＡＩＮが中程度以上の領域が、中高負荷運転状態として設定されている。

次に、ステップ４２において、判定されたエンジン３の運転状態が中高負荷運転状態またはアイドル運転状態であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、エンジン３がアイドル運転状態または中高負荷運転状態のときには、アフター噴射を禁止するものとし、そのことを表すために、ステップ４３においてアフター噴射フラグＦ＿ＡＦＴを「０」にセットし、ステップ４５に進む。

一方、上記ステップ４２の答がＮＯで、エンジン３の運転状態が低負荷運転状態のときには、アフター噴射を実行するものとし、そのことを表すために、ステップ４４においてアフター噴射フラグＦ＿ＡＦＴを「１」にセットし、ステップ４５に進む。

ステップ４３または４４に続くステップ４５では、判定されたエンジン３の運転状態にかかわらずポスト噴射を実行するために、ポスト噴射フラグＦ＿ＰＯＳＴを「１」にセットし、本処理を終了する。

図８は、フィルタ８の再生処理によって得られる動作例を示している。この例では、時点ｔ０においてエンジン３が始動され、その後の時間ｔの経過とともに、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦおよびＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴが増加し、これらの和であるＰＭ堆積量ＭＰＭも増加する。ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦを上回っても（ｔ１）、ＰＭ堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦに達していないため（図２のステップ１０：ＮＯ）、ＳＯＦ除去制御もＳＯＯＴ除去制御も実行されず、その後、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦ、ＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴおよびＰＭ堆積量ＭＰＭは増加し続ける。

そして、ＰＭ堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦに達すると（ｔ２）、すでにＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦを上回っていることと合わせて、図２のステップ１０，１１の答がいずれもＹＥＳになることで、ＳＯＦ除去制御フラグＦ＿ＳＯＦが「１」にセットされ、ＳＯＦ除去制御が開始される（図２のステップ１２）。

このＳＯＦ除去制御により、フィルタ温度ＴＤＰＦがＳＯＦ燃焼温度ＴＳＯＦよりも高いＳＯＦ除去温度ＴＳＯＦＲＥＭに制御されることによって、フィルタ８に堆積したＳＯＦが燃焼・除去され、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦが０になる（ｔ３）。このＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦの減少分と等しい量だけ、ＰＭ堆積量ＭＰＭも減少する。一方、ＳＯＯＴ堆積量は、ＳＯＯＴ燃焼温度ＴＳＯＯＴがＳＯＦ除去温度ＴＳＯＦＲＥＭよりも高いことから、ＳＯＦ除去制御が実行されても変化しない。このため、時点ｔ３において、ＰＭ堆積量ＭＰＭはＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴに等しくなる。

その後、ＳＯＦ除去制御により減少したＰＭ堆積量ＭＰＭが再び増加し、ＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦに再び達すると（ｔ４）、この時点ではまだＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦに達していないため（ステップ１１：ＮＯ）、ＳＯＯＴ除去制御実行フラグＦ＿ＳＯＯＴが「１」にセットされ、ＳＯＯＴ除去制御が開始される（図２のステップ１３）。

このＳＯＯＴ除去制御により、フィルタ温度ＴＤＰＦがＳＯＦ燃焼温度ＴＳＯＦおよびＳＯＯＴ燃焼温度ＴＳＯＯＴよりも高いＳＯＯＴ除去温度ＴＳＯＯＴＲＥＭに制御されることによって、フィルタ８に堆積したＳＯＦおよびＳＯＯＴが燃焼・除去され、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦおよびＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴがいずれも０になり、ＰＭ堆積量ＭＰＭも０になる（ｔ５）。

以上のように、本実施形態によれば、ＰＭ堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上であり、かつＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦ以上であるときに、ＳＯＦ除去制御を実行するので、圧力損失が過大になるのを回避することができる。また、ＳＯＦ除去制御を、フィルタ温度ＴＤＰＦをＳＯＯＴ燃焼温度ＴＳＯＯＴよりも低く、ＳＯＦ燃焼温度ＴＳＯＦよりも高いＳＯＦ除去温度ＴＳＯＦＲＥＭに制御することによって行うので、より少ない燃料量で効率良くＳＯＦおよびＰＭを燃焼・除去することができ、それにより、燃費を向上させることができる。

また、ＰＭ堆積量がＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上で、かつＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値ＭＳＯＦＲＥＦ以上のときに、ＳＯＦ除去制御を実行するので、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦが過大な状態で、ＰＭ堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上になることはない。このため、このような状態を熱暴走が発生するおそれがあると誤って判定し、ＤＰＦランプ１７が誤点灯されるという事態を回避することができる。

また、ＰＭ堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦ以上で、かつＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦがＳＯＦしきい値よりも小さいときに、フィルタ温度ＴＤＰＦをＳＯＯＴ燃焼温度ＴＳＯＯＴよりも高いＳＯＯＴ除去温度ＴＳＯＯＴＲＥＭに制御することによってＳＯＯＴ除去制御を実行するので、それにより、ＳＯＦおよびＳＯＯＴを同時に燃焼・除去し、より少ない燃料量で効率良くフィルタ８の再生を行うことができる。また、ＳＯＯＴ除去制御を実行することによって、ＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴの過大化を回避でき、熱暴走を防止することができる。

さらに、ＰＭ堆積量ＭＰＭがＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦよりも小さいときに、ＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御の実行を禁止するので、フィルタ８の圧力損失が小さくフィルタ８の再生をまだ行う必要がない状態において、ＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御が実行されることを回避することができる。また、ＰＭしきい値ＭＰＭＲＥＦを、距離時間積算値ΣＬＳＵＭが大きいほど、より小さな値に設定するので、オイルアッシュ堆積量の増加に伴う圧力損失の増大を抑制し、それにより、エンジン３の出力を確保することができる。

また、エンジン３が低負荷運転状態のときにアフター噴射を実行するので、それにより、排ガスの温度を高め、フィルタ温度ＴＤＰＦをＳＯＦ除去制御およびＳＯＯＴ除去制御が可能な温度に高めることによって、フィルタの再生を適切に行うことができる。また、エンジン３がアイドル運転状態のときにアフター噴射を禁止するので、エンジン３の出力変動を回避し、ドライバビリティを向上させることができる。さらに、エンジン３が中高負荷運転状態のときにアフター噴射を禁止するので、不要なアフター噴射が実行されることを回避し、燃費をさらに向上させることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、ＰＭ堆積量ＭＰＭを、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦとＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴとの和に等しい値として算出しているが、これに限らず、ＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴおよびＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦに基づいて算出すればよい。例えば、上記の和に所定の加算項を加えたものや、所定の係数を乗算したものを、ＰＭ堆積量ＭＰＭとして算出してもよい。

また、実施形態では、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦおよびＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴを算出するパラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよびメイン噴射量ＱＦＭＡＩＮを用いているが、これに加えてまたは代えて、ＳＯＦ堆積量およびＳＯＯＴ堆積量に相関する他のパラメータを用いてもよい。また、ＳＯＦ堆積量ＭＳＯＦおよびＳＯＯＴ堆積量ＭＳＯＯＴの算出をそれぞれ積算によって行っているが、他の適当な方法で行ってもよい。

また、実施形態では、アフター噴射およびポスト噴射を、気筒３ａに取り付けられたインジェクタ６からの燃料の噴射により行っているが、これに代えて、排気管５に別個のインジェクタを取り付け、そのインジェクタから排気管５に未燃燃料を供給してもよい。

また、実施形態では、エンジン３の運転状態を判定するパラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよびメイン噴射量ＱＦＭＡＩＮを用いているが、これに加えてまたは代えて、エンジン３の運転状態を表す他のパラメータ、例えば吸入空気量や要求トルクＰＭＣＭＤを用いてもよい。

また、実施形態では、フィルタ温度ＴＤＰＦを検出するＤＰＦ温度センサ１２を、フィルタ８のすぐ上流側に配置しているが、フィルタ８に直接、配置してもよい。また、フィルタ温度ＴＤＰＦを、このようにＤＰＦ温度センサ１２で検出するのに代えて、エンジン３の運転状態などから推定してもよい。

また、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外のガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 排ガス浄化装置
２ ＥＣＵ（ＳＯＯＴ堆積量算出手段、ＳＯＦ堆積量算出手段、
パティキュレート堆積量算出手段、ＳＯＦ除去制御手段、
ＳＯＯＴ除去制御手段、除去制御禁止手段、ＰＭしきい値設定手段）
３ エンジン（内燃機関）
５ 排気管（排気通路）
６ 燃料噴射弁（アフター噴射手段、ポスト噴射手段）
８ フィルタ
１１ クランク角センサ（運転状態検出手段）
ＭＳＯＯＴ ＳＯＯＴ堆積量
ＭＳＯＦ ＳＯＦ堆積量
ＭＰＭ パティキュレート堆積量
ＴＳＯＯＴ ＳＯＯＴ燃焼温度（ＳＯＯＴの燃焼温度）
ＴＳＯＦ ＳＯＦ燃焼温度（ＳＯＦの燃焼温度）
ＴＤＰＦ フィルタ温度（フィルタの温度）
ＭＰＭＲＥＦ ＰＭしきい値
ＭＳＯＦＲＥＦ ＳＯＦしきい値

Claims (4)

1. 内燃機関から排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することにより、排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
   排気通路に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
   当該フィルタに捕集され、堆積したパティキュレートに含まれるＳＯＯＴの量を、ＳＯＯＴ堆積量として算出するＳＯＯＴ堆積量算出手段と、
   前記フィルタに堆積したパティキュレートに含まれるＳＯＦの量を、ＳＯＦ堆積量として算出するＳＯＦ堆積量算出手段と、
   前記算出されたＳＯＯＴ堆積量およびＳＯＦ堆積量に基づいて、前記フィルタに堆積したパティキュレートの量をパティキュレート堆積量として算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
   前記フィルタの温度を、前記ＳＯＯＴの燃焼温度よりも低く、かつ前記ＳＯＯＴの燃焼温度よりも低い前記ＳＯＦの燃焼温度以上の温度に制御することによって、前記フィルタに堆積したＳＯＦを除去するＳＯＦ除去制御を実行するＳＯＦ除去制御手段と、を備え、
   当該ＳＯＦ除去制御手段は、前記算出されたパティキュレート堆積量が所定のＰＭしきい値以上であり、かつ前記ＳＯＦ堆積量が所定のＳＯＦしきい値以上であるときに、前記ＳＯＦ除去制御を実行することを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
2. 前記フィルタの温度を前記ＳＯＯＴの燃焼温度以上の温度に制御することによって、前記フィルタに堆積したＳＯＯＴを除去するＳＯＯＴ除去制御を実行するＳＯＯＴ除去制御手段をさらに備え、
   当該ＳＯＯＴ除去制御手段は、前記パティキュレート堆積量が前記ＰＭしきい値以上であり、かつ前記ＳＯＦ堆積量が前記ＳＯＦしきい値よりも小さいときに、前記ＳＯＯＴ除去制御を実行することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
3. 前記パティキュレート堆積量が前記ＰＭしきい値よりも小さいときに、記ＳＯＦ除去制御および前記ＳＯＯＴ除去制御を禁止する除去制御禁止手段と、
   前記ＰＭしきい値を、前記フィルタに堆積したパティキュレートによる前記内燃機関の出力の低下度合が所定値よりも小さくなるように設定するＰＭしきい値設定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
4. 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記内燃機関の出力を得るための燃料のメイン噴射の終了後、燃料をアフター噴射するアフター噴射手段と、
   当該アフター噴射よりも後の前記内燃機関の膨張行程中または排気行程中において、燃料をポスト噴射するポスト噴射手段と、をさらに備え、
   前記ＳＯＦ除去制御手段は、前記ポスト噴射を、前記検出された内燃機関の運転状態にかかわらず実行するとともに、前記アフター噴射を、前記内燃機関の運転状態が低負荷運転状態のときに実行し、前記内燃機関の運転状態がアイドル運転状態または中高負荷運転状態のときに禁止することを特徴とする、請求項１または３に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。

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