JP2019132217A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費に影響を与えることなく、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生すること。【解決手段】排気浄化装置は、エンジン（２）の排出する煤を捕集するＧＰＦ（１７）と、インジェクタ（１４）及びスパークプラグ（２６）を制御するＥＣＵ（３）と、を備える。ＥＣＵは、エンジン回転数及び吸入空気量に基づいて規定される再生促進領域（Ｒ）において、燃料噴射及び／又は点火を所定時間間隔で休止するフィルタ再生促進制御を実施する。【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。

車両用のエンジンにおいては、排気浄化装置の一部として、排気ガス中の粒子状物質（パティキュレート）を捕集する捕集フィルターが設けられることがある。このような捕集フィルターにおいては、内部に一定量の粒子状物質が溜まった場合に当該粒子状物質の燃焼を促進して捕集フィルターを再生処理する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、捕集フィルターに作用する排気ガス温度を上昇させるステップと、エンジンへの吸入空気量及び燃料噴射量を調節して、捕集フィルターに捕集された粒子状物質の燃焼を促進するステップとを、所定のタイミングで複数回切替える。

特開２００４−１９０６４１号公報

しかしながら、特許文献１では、捕集フィルター再生のためにエンジン回転数やエンジン負荷を増加させている結果、燃費に影響を与えるおそれがあった。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、燃費に影響を与えることなく、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の排気浄化装置は、エンジンの排出する煤を捕集する捕集フィルタと、燃料噴射装置及び点火装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップの再生促進領域において、燃料噴射及び／又は点火を所定時間間隔で休止するフィルタ再生促進制御を実施することを特徴とする。

本発明によれば、燃費に影響を与えることなく、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができる。

本実施の形態に係るエンジンの制御システムの全体構成図である。 エンジン回転数とエンジン負荷に基づく制御マップを示す図である。 本実施の形態に係るＧＰＦ再生制御フローの一例を示す図である。 本実施の形態に係るフィルタ再生促進判定フローの一例を示す図である。 本実施の形態に係るフィルタ再生促進制御フローの一例を示す図である。 本実施の形態におけるＧＰＦ温度（排気温度）の経時変化を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係るエンジンの制御システムが適用される車両として、四輪車を例にして説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明を二輪車等、他のタイプの車両に適用してもよい。

図１を参照して、本実施の形態に係るエンジンの制御システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの制御システムの全体構成図である。なお、エンジンの制御システムは、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、本実施の形態に係るエンジンの制御システム１は、内燃機関としてのエンジン２及びその周辺構成の動作を、ＥＣＵ３（Electronic Control Unit）で制御するように構成されている。詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、本願の制御装置を構成する。エンジン２は、例えば、直動式多気筒のＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）エンジンで構成される。エンジン２は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト２０を収容し、シリンダ２１及びシリンダヘッド２２等を備えて構成される。

シリンダ２１内には、ピストン２３が所定方向（図１では上下）に往復可能に収容されている。クランクシャフト２０とピストン２３とはコンロッド２４によって連結されている。エンジン２では、ピストン２３が所定方向に往復運動することでクランクシャフト２０がコンロッド２４を介して回転される。

シリンダヘッド２２の内部空間は、燃焼室２５を構成する。燃焼室２５の上部には、点火装置としてのスパークプラグ２６が設けられている。スパークプラグ２６は、ＥＣＵ３から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火し、燃焼室２５内の混合気を着火する。

シリンダヘッド２２には、燃焼室２５に連通する吸気ポート２７ａ及び排気ポート２７ｂが形成されている。また、シリンダヘッド２２には、吸気ポート２７ａ及び排気ポート２７ｂに対応して、吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂが設けられている。吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂの上端には、吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂが設けられている。

クランクシャフト２０、吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂには、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト２０の回転は、カムチェーンを介して吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂに伝達される。吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂが回転されることで、吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂは所定タイミングで燃焼室２５に向けて往復動される。

吸気ポート２７ａの上流端には、不図示の吸気マニホールドを介して吸気管１０が接続される。吸気管１０内の通路及び吸気ポート２７ａは、吸入空気の吸気路を構成する。吸気管１０の途中には、上流側からエアクリーナ１１、スロットルバルブ１２、及びサージタンク１３が設けられている。エアクリーナ１１及びスロットルバルブ１２の間の吸気管１０には、空気量センサ４０が設けられている。空気量センサ４０は、エアクリーナ１１を通過して吸気管１０内を流れる吸入空気量（質量流量）を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。

スロットルバルブ１２は、例えばバタフライバルブを含んで構成され、ＥＣＵ３の指令に応じて開閉されることで、吸気管１０内を流れる吸入空気の流量（吸入空気量）を調整する。サージタンク１３は、吸気管１０に比べて十分に大きい容積を有し、吸入空気の脈動を防止するものである。サージタンク１３には、吸気圧センサ４１が設けられている。吸気圧センサ４１は、サージタンク１３内の吸入空気の圧力（吸気圧）を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、上記した吸入空気量や吸気圧からエンジン負荷を推定することが可能である。

サージタンク１３の下流側における吸気管１０（又は吸気ポート２７ａ）には、燃料を噴射する燃料噴射装置としてのインジェクタ１４が設けられている。インジェクタ１４は、ＥＣＵ３の指令に応じて吸気管１０内（又は吸気ポート２７ａ内）に所定量の燃料を噴射する。すなわち、本実施の形態に係るエンジン２は、いわゆるポート噴射式のエンジンで構成される。

排気ポート２７ｂの下流端には、不図示の排気マニホールドを介して排気管１５が接続される。排気ポート２７ｂ及び吸気管１０内の通路は、排気ガスの排気路を構成する。排気管１５の途中には、排気浄化装置の一部として、排気ガスを浄化する触媒１６が設けられている。触媒１６は、例えば、三元触媒で構成され、排気ガス内の汚染物質（一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等）を無害な物質（二酸化炭素、水、窒素等）に変換する。エンジン２がディーゼルエンジンの場合、触媒１６には例えば酸化触媒が用いられる。

触媒１６の下流側の排気管１５は、エンジン２の燃焼によって発生する煤等の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する捕集フィルタとして、ＧＰＦ１７（Gasoline Particulate Filter）が設けられている。ＧＰＦ１７の前後（上流及び下流）には、温度センサ１８ａ、１８ｂが設けられている。温度センサ１８ａ、１８ｂは、ＧＰＦ１７の前後における排気ガス温度を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。

また、ＧＰＦ１７には、差圧センサ１９が設けられている。差圧センサ１９は、ＧＰＦ１７の前後の圧力差を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、当該圧力差からＧＰＦ１７の目詰まり状態、すなわち、ＰＭの捕集量を推定することが可能である。

このように構成されるエンジン２においては、エアクリーナ１１を通過した吸入空気が、スロットルバルブ１２でその流量が調整された後、サージタンク１３を通じて吸気ポート２７ａに流れ込む。このとき、インジェクタ１４から所定のタイミングで燃料が噴射され、吸気ポート２７ａ内で吸入空気と燃料が混合される。吸入空気と燃料の混合気は、吸気バルブ２８ａが開かれたタイミングで燃焼室２５内に流れ込み、燃焼室２５内で圧縮された後、スパークプラグ２６によって所定のタイミングで点火される。点火されて燃焼した後の排気ガスは、排気ポート２７ｂから排気管１５を通じて外に排出される。このとき、排気ガスは、触媒１６によって浄化され、ＧＰＦ１７によってＰＭが捕集された後、図示しないマフラによってその排気音が低減される。

また、エンジン２には、エンジン水温を検出する水温センサ４２と、クランクシャフト２０の位相を検出するクランクセンサ４３が設けられている。水温センサ４２及びクランクセンサ４３の各検出値は、ＥＣＵ３に出力される。クランクセンサ４３の出力からエンジン回転数を算出することが可能である。

また、車両には、車速を検出する車速センサ４４と、ブレーキペダル４５と、アクセルペダル４６とが設けられている。車速センサ４４の検出値は、ＥＣＵ３に出力される。ブレーキペダル４５は、車両に制動力を発生する制動手段を構成し、その踏み込み量（踏力）に応じた所定の電気信号をＥＣＵ３に出力する。アクセルペダル４６は、車両に加速力を発生する加速手段を構成し、その踏み込み量（踏力）に応じた所定の電気信号をＥＣＵ３に出力する。

ＥＣＵ３は、エンジン２内外の各種構成を含む車両全体の動作を統括制御する。ＥＣＵ３は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、上記した各種構成を制御する制御プログラム等が記憶されている。

例えばＥＣＵ３は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、スパークプラグ２６、インジェクタ１４、スロットルバルブ１２等の駆動の制御を実施する。詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度やエンジン回転数、エンジン負荷（吸入空気量）等に基づいてインジェクタ１４やスパークプラグ２６を制御し、後述するフィルタ再生促進制御を実施する。詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御を実施するために、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップ（図２参照）を予め記憶している。ＥＣＵ３は、当該制御マップに基づいて燃料噴射及び点火を制御することにより、ＧＰＦ１７の再生を促進することが可能である。

なお、本実施の形態における排気浄化装置は、上記したエンジン２及びその周辺構成（触媒１６、ＧＰＦ１７、ＥＣＵ３、各種センサ等）を含んで構成される。

ところで、ディーゼルエンジンの排気浄化装置においては、排気ガス中のＰＭを捕集する捕集フィルタとしてＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が設けられる。ＤＰＦでは、ＰＭの蓄積によって目詰まりが生じ得る。このため、ＤＰＦの温度を上昇させてＰＭを燃焼させることでＤＰＦの目詰まりを解消する、いわゆるフィルタ再生制御が実施される。

この種の制御として、例えば、ＤＰＦにおけるＰＭ蓄積量が所定量以上となった場合、ポスト噴射を実施して排気側に燃料を送り込み、ＰＭ燃焼を促進するものが提案されている。しかしながら、上記制御の場合、主噴射とは別にフィルタ再生のためだけに燃料を噴射するため、余計に燃料を消費してしまい、燃費に影響を与える要因と成り得る。また、昨今の排ガス規制の強化に伴い、ガソリンエンジンにおいても上記のような捕集フィルタを設けることが求められている。

そこで、本件発明者は、このような事情に鑑みて、ガソリンエンジンに捕集フィルタを適用した場合に、燃費に影響を与えることなく捕集フィルタを適切に再生することができる排気浄化装置に想到した。

具体的に本実施の形態において、ＥＣＵ３は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップの再生促進領域において、燃料噴射及び／又は点火を所定時間間隔で休止するフィルタ再生促進制御を実施する。ここで、「再生促進領域」とは、排気温度が比較的低く、エンジン２が比較的低負荷状態で運転している領域を表している。再生促進領域の詳細は後述する。また、「フィルタ再生促進制御」は、燃料噴射及び／又は点火を所定時間間隔で間引く「間引き制御」とも呼ぶことができる。

この構成によれば、低負荷走行時（市街地における低速走行等）の比較的安定した運転状況において、燃料噴射及び／又は点火を所定時間間隔で休止する（間引く）ことにより、触媒１６やＧＰＦ１７等の排気側の構成の温度を上昇させることができ、ＧＰＦ１７の自然再生を促進することが可能である。

例えば、点火を間引くことにより、燃焼室で燃焼することのない燃料を含む混合気を排気側に送り込むことができ、排気下流側の触媒１６で燃料を燃焼させることが可能である。この結果、ＧＰＦ１７の昇温を図ることができ、ＰＭを燃焼させて（除去して）ＧＰＦ１７の再生を促進することが可能である。また、燃料噴射を間引くことにより、空気のみを排気側に送り込むことができ、ＧＰＦ１７の昇温を図ることが可能である。

このように、ＧＰＦ１７の再生のためだけに燃料を噴射する必要がないため、燃費に影響を与えることなく、ＧＰＦ１７を適切に再生することができる。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係る制御マップについて説明する。図２は、エンジン回転数とエンジン負荷に基づく制御マップを示す図である。図２において、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸はエンジン負荷を示している。エンジン回転数及びエンジン負荷は、通常、アクセルペダルの踏み込みによって車速が上昇するに従って大きくなる。逆にエンジン回転数及びエンジン負荷は、減速によって車速が小さくなるに従って小さくなる。

上記したように、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御を実施するために、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップを予め記憶している。図２に示すように、制御マップは、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて複数の領域に区画されている。具体的に図２では、３つの領域が設けられており、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷の小さい領域から順に第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、第３領域Ａ３と呼ぶ。特に第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを合わせて再生促進領域Ｒと呼び、第３領域Ａ３は、再生促進禁止領域と呼ばれてもよい。

再生促進領域Ｒは、上記したように、排気温度が比較的低く、エンジン２が比較的低負荷状態で運転している領域を表しており、ＧＰＦ１７にＰＭが蓄積し得る領域である。すなわち、再生促進領域Ｒは、ＧＰＦ１７の積極的な再生を促すべき領域であるといえる。

再生促進領域Ｒの中でも、エンジン回転数及びエンジン負荷が小さい第１領域Ａ１は、特にＰＭがＧＰＦ１７に蓄積し易い領域といえ、ＧＰＦ１７の積極的な再生が必要な領域である。第１領域Ａ１に属するエンジン２の運転状況としては、例えば、アイドリング中であることや、車両が比較的低車速で走行をしている運転状態である場合が考えられる。

エンジン２の運転状況が第１領域Ａ１に属する場合、ＥＣＵ３は、点火のみを所定時間間隔で休止する。点火の休止は、例えば１サイクル中の所定の気筒で実施される。なお、所定の気筒は１つに限らず、２つ以上、更には全ての気筒であってもよい。

点火を休止することにより、燃焼室に導入された混合気（燃料）は燃焼することなく排気側に流れ込む。当該混合気は排気下流側の触媒１６で燃焼するため、触媒１６及びその下流のＧＰＦ１７の温度が上昇する。この結果、ＧＰＦ１７内のＰＭを燃焼させて除去することができ、ＧＰＦ１７の再生を促進することが可能である。

第１領域Ａ１よりエンジン回転数及び／又はエンジン負荷が大きい第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１よりも排気温度が高い状態であるが、未だＧＰＦ１７の再生に十分な温度までは達していない領域といえ、ＧＰＦ１７の積極的な再生が必要な領域である。第２領域Ａ２に属するエンジン２の運転状況としては、例えば、第１領域Ａ１よりも高車速で車両が走行している場合が考えられる。

エンジン２の運転状況が第２領域Ａ２に属する場合、ＥＣＵ３は、燃料噴射を所定時間間隔で休止する。燃料噴射の休止は、上記した点火の休止と同様に、例えば１サイクル中の所定の気筒で実施される。第２領域Ａ２では、第１領域Ａ１よりも排気温度が上昇しており、ＧＰＦ１７の温度も第１領域より高くなっている。

燃料噴射を休止することにより、空気のみが燃焼室内に導入され、比較的高温の排気ガスが排気側に流れ込む。この結果、排気下流側のＧＰＦ１７の昇温を図ることができ、ＧＰＦ１７の再生を促進することが可能である。すなわち、第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１のように燃料を排気側に供給することなく、空気の供給のみでＧＰＦ１７の昇温が可能な領域といえる。このように、燃料噴射を休止することで、燃費の向上も図ることが可能である。

第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２よりエンジン回転数及び／又はエンジン負荷が大きい第３領域Ａ３は、排気温度が十分に高い状態であり、ＧＰＦ１７の積極的な再生を促さなくても自然に再生し得る領域である。すなわち、第３領域Ａ３は、ＧＰＦ１７の再生促進が不要な領域（再生促進禁止領域）である。第３領域Ａ３に属するエンジン２の運転状況としては、例えば、車両が急加速している場合や高速走行中が考えられる。

エンジン２の運転状況が第３領域Ａ３に属する場合、ＥＣＵ３は、上記した燃料噴射及び／又は点火を休止するフィルタ再生促進制御をしない、又は強制終了する。すなわち、ＥＣＵ３は、通常通り、アクセルペダル４６の踏み込みに応じた要求トルクに基づいて燃料噴射及び点火を実施する。上記したように、第３領域では、燃料噴射や点火の休止によってＧＰＦ１７の再生を促進しなくとも、ＧＰＦ１７の温度が十分に高いと推定できるためである。

このように、本実施の形態では、上記制御マップに基づいて燃料噴射や点火の制御を切り換えることにより、ＧＰＦ１７の再生を促進することが可能である。なお、ＥＣＵ３は、上記したフィルタ再生促進制御を実施する場合、ＧＰＦ１７の温度に基づいて所定時間間隔を制御し、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷に基づいて燃料噴射及び／又は点火の休止回数を制御する。これらについての詳細は後述する。

次に、図３から図５を参照して、本実施の形態に係る制御フローについて説明する。図３は、本実施の形態に係るＧＰＦ再生制御フローの一例を示す図である。図４は、本実施の形態に係るフィルタ再生促進判定フローの一例を示す図である。図５は、本実施の形態に係るフィルタ再生促進制御フローの一例を示す図である。なお、以下に示す制御フローでは、特に明示が無い限り、動作（算出（演算）や判定等）の主体はＥＣＵとする。

図３に示すように、ＧＰＦ再生制御が開始されると、ステップＳＴ１０１において、ＥＣＵ３は、エンジン水温が所定温度以上であるか否かを判定する。エンジン水温は、水温センサ４２の出力から検出することができる。また、所定温度は、例えば、エンジン２の暖機が完了する温度に設定することが可能である。エンジン水温が所定温度以上である場合（ステップＳＴ１０１：）、エンジン２の暖機が完了したとして、ステップＳＴ１０２の処理に進む。エンジン水温が所定温度に満たない場合（ステップＳＴ１０１：ＮＯ）、制御は終了する。

ステップＳＴ１０２において、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進判定フローを実施する（図４参照）。詳細は後述するが、フィルタ再生促進判定フローは、フィルタ再生促進制御を実施するか否かを判定するフローである。次に、ステップＳＴ１０３の処理に進む。

ステップＳＴ１０３において、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御が可能であるか否かを判定する。具体的にＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御実施許可のフラグがあるか否かを判定する。フラグがある場合（ステップＳＴ１０３：ＹＥＳ）、フィルタ再生促進制御が可能であるとして、ステップＳＴ１０４の処理に進む。フラグがない場合（ステップＳＴ１０３：ＮＯ）、フィルタ再生促進制御ができないとして、制御は終了する。

ステップＳＴ１０４において、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状況が再生促進領域Ｒに属するか否かを判定する。エンジン２の運転状況が再生促進領域Ｒに属する場合、すなわち、エンジン２の運転状況が第１領域Ａ１又は第２領域Ａ２に属する場合（ステップＳＴ１０４：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０５の処理に進む。エンジン２の運転状況が再生促進領域Ｒに属さない場合、すなわち、エンジン２の運転状況が再生促進禁止領域（第３領域Ａ３）に属する場合（ステップＳＴ１０４：ＮＯ）、制御は終了する。

ステップＳＴ１０５において、ＥＣＵ３は、車速が一定か否かを判定する。車速は、車速センサ４４の出力から検出することができる。車速が一定である場合（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０６の処理に進む。車速が一定でない場合（ステップＳＴ１０５：ＮＯ）、制御は終了する。なお、ステップＳＴ１０５では、車速が一定であるか否かを判定する場合に限らず、車速が所定速度以下（例えばエンジン２がアイドリング中であること）であるか否かを判定してもよい。

ステップＳＴ１０６において、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御フローを実施する（図５参照）。次に、ステップＳＴ１０７の処理に進む。

ステップＳＴ１０７において、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御が完了したか否かを判定する。具体的にＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御完了のフラグがあるか否かを判定する。フラグがある場合（ステップＳＴ１０７：ＹＥＳ）、フィルタ再生促進制御が正常に完了したとして、ステップＳＴ１０８の処理に進む。フラグがない場合（ステップＳＴ１０７：ＮＯ）、フィルタ再生促進制御の完了前に途中で強制終了したとして、ステップＳＴ１０９の処理に進む。

ステップＳＴ１０８において、ＥＣＵ３は、燃料噴射及び点火の休止を禁止する第１禁止時間を設定し、当該第１禁止時間のカウントを開始する。ＥＣＵ３は、これ以後、カウントが満了するまで燃料噴射及び点火の休止を禁止する。すなわち、ＥＣＵ３は、第１禁止時間の間、フィルタ再生促進制御を禁止する。そして、制御は終了する。

ステップＳＴ１０９において、ＥＣＵ３は、第１禁止時間より短い第２禁止時間を設定し、当該第２禁止時間のカウントを開始する。ＥＣＵ３は、これ以後、カウントが満了するまで燃料噴射及び点火の休止を禁止する。すなわち、ＥＣＵ３は、第２禁止時間の間、フィルタ再生促進制御を禁止する。そして、制御は終了する。

本実施の形態では、特にステップＳＴ１０７において、フィルタ再生促進制御が完了したか否かを判定し、その判定結果に応じて、その後の禁止時間を設定している（ステップＳＴ１０８、１０９）。正常にフィルタ再生促進制御が完了した場合は、十分にＧＰＦ１７が昇温されたとして第１禁止時間を設けることにより、再度のフィルタ再生促進制御によってＧＰＦ１７の過熱を防止することが可能である。

一方、制御の途中で条件が外れて強制終了した場合は、ＧＰＦ１７の温度が低下し易い状態にあると推定することができる。このため、第１禁止時間より短い第２禁止時間を設けることで、より早期に再度のフィルタ再生促進制御が可能となり、ＧＰＦ１７の温度低下を抑制することが可能である。

次に、フィルタ再生促進判定フローについて説明する。当該判定フローは、図３のステップＳＴ１０２の処理に対応している。図４に示すように、判定が開始されると、ステップＳＴ２０１において、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状況が第３領域Ａ３に属するか否かを判定する。エンジン２の運転状況が第３領域Ａ３に属する場合（ステップＳＴ２０１：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２０２の処理に進む。エンジン２の運転状況が第３領域Ａ３に属さない場合（ステップＳＴ２０１：ＮＯ）、ステップＳＴ２０３の処理に進む。

ステップＳＴ２０２において、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御実施許可のフラグを立てずに当該制御を禁止するとして判定を終了し、図３のステップＳＴ１０３の処理に進む。

ステップＳＴ２０３において、ＥＣＵ３は、エンジン２の高負荷運転後の冷却時間が経過したか否かを判定する。エンジン２が高負荷運転から低負荷運転に移行した直後、すなわち第３領域Ａ３から第１領域Ａ１又は第２領域Ａ２に移行した直後において、ＧＰＦ１７はまだ比較的高温状態にあると考えられる。このため、所定の冷却時間を設け、ＧＰＦ１７の温度が安定するのを待ってからフィルタ再生促進制御を実施するようにしている。この結果、制御ハンチングやＧＰＦ１７の過熱を防止することが可能である。なお、ステップＳＴ２０３は、冷却時間に限らず、ＧＰＦ１７の温度に基づいて判定が実施されてもよい。

冷却時間が経過していない場合（ステップＳＴ２０３：ＮＯ）、ステップＳＴ２０２の処理に進む。冷却時間が経過した場合（ステップＳＴ２０３：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２０４の処理に進む。なお、冷却時間は、エンジン２の運転状況に応じて適宜変更が可能である。

ステップＳＴ２０４において、ＥＣＵ３は、所定の禁止時間が経過したか否かを判定する。所定の禁止時間とは、上記した第１禁止時間又は第２禁止時間のことである。所定の禁止時間が経過していない場合（ステップＳＴ２０４：ＮＯ）、ステップＳＴ２０２の処理に進む。所定の禁止時間が経過した場合（ステップＳＴ２０４：ＹＥＳ）、ステップＳＴ２０５の処理に進む。

ステップＳＴ２０５において、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御実施許可のフラグを立てて判定を終了し、図３のステップＳＴ１０３の処理に進む。

次に、フィルタ再生促進制御フローについて説明する。当該制御フローは、図３のステップＳＴ１０６の処理に対応している。図５に示すように、制御が開始されると、ステップＳＴ３０１において、ＥＣＵ３は、燃料噴射又は点火の休止条件を設定する。

ここで、休止条件とは、休止の所定時間間隔や休止回数である。休止の所定時間間隔は、ＧＰＦ１７の温度に基づいて設定することが可能である。例えばＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度が低い程、休止の所定時間間隔を短くすることが可能である。休止の所定時間間隔を短くすることで、早期にＧＰＦ１７を昇温させることが可能である。ＧＰＦ１７の温度が比較的高い場合は、休止の所定時間間隔を長くすることで、ＧＰＦ１７の昇温を緩慢化させることが可能である。

また、休止の所定時間間隔を設定するに際し、ＧＰＦ１７の時間に対する温度上昇率を考慮してもよい。具体的にＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度が目標温度（図６に示す温度Ｄ２）よりも低い所定温度（図６に示す温度Ｄ１）以上であり、且つ時間に対する温度上昇量が所定量以上である場合、休止の所定時間間隔を延長する。休止の所定時間間隔を長くとることで、温度の上昇率を低下させることができ、ＧＰＦ１７の温度上昇の緩慢化をはかることができる。この結果、ＧＰＦ１７の過熱を抑制することが可能である。なお、休止の所定時間間隔の設定例としては、１点火毎、２点火毎等が挙げられ、サイクル単位で設定可能である。

また、休止回数は、エンジン回転数及び／又はエンジン回転数に基づいて設定することが可能である。例えば、ＥＣＵ３は、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が小さい程、燃料噴射又は点火の休止回数を増やす。エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が小さい場合は、ＧＰＦ１７の温度が低いと推定できるため、休止回数を増やすことで、好適にＧＰＦ１７の昇温を促進することが可能である。

なお、上記した休止の所定時間間隔及び休止回数の設定は組み合わせて実施が可能である。ドライバビリティに対する影響を考慮して休止条件を設定することにより、適切にＧＰＦ１７の昇温制御を実施することが可能である。

休止条件を設定したら、ステップＳＴ３０２の処理に進む。ステップＳＴ３０２において、ＥＣＵ３は、車速が一定か否かを判定する。車速が一定である場合（ステップＳＴ３０２：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０３の処理に進む。車速が一定でない場合（ステップＳＴ３０２：ＮＯ）、ステップＳＴ３０７の処理に進む。なお、ステップＳＴ３０２では、車速が一定であるか否かを判定する場合に限らず、車速が所定速度以下であるか否かを判定してもよい。

ステップＳＴ３０３において、ＥＣＵ３は、燃料噴射及び／又は点火の休止を実施する。また、ＥＣＵ３は、スロットルバルブ１２の開度を調整する。前記休止に伴って低下し得るトルクを補填するためである。ここで、調整後のスロットルバルブ１２の開度は、「通常のスロットル開度」＋「休止に伴う補正開度」＋「実トルクの変動に伴うフィードバック補正開度」で設定することが可能である。上記したように、休止が実施されることでトルク低下が予想されるため、その低下分を見越してスロットル開度を調整する（増やす）ことにより、吸入空気量を増やすことができる。この結果、休止に伴うトルク変動を極力なくすことが可能である。

次にステップＳＴ３０４の処理に進む。ステップＳＴ３０４において、ＥＣＵ３は、休止回数ｎをｎ＋１にインクリメントする。そして、ステップＳＴ３０５の処理に進む。

ステップＳＴ３０５において、ＥＣＵ３は、休止回数が所定回数に達したか否かを判定する。休止回数が所定回数に達した場合（ステップＳＴ３０５：ＹＥＳ）、ステップＳＴ３０６の処理に進む。休止回数が所定回数に満たない場合（ステップＳＴ３０５：ＮＯ）、ステップＳＴ３０２の処理に戻る。

ステップＳＴ３０６において、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御が完了したことを示す制御完了フラグを立てる。そして、ステップＳＴ３０７の処理に進む。

ステップＳＴ３０７において、ＥＣＵ３は、スロットル開度を通常の開度に戻してフィルタ再生促進制御を終了する。そして、図３のステップＳＴ１０７の処理に進む。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係る制御（ＧＰＦ再生制御）を適用した場合のＧＰＦ温度（排気温度）の経時変化について説明する。図６は、本実施の形態におけるＧＰＦ温度（排気温度）の経時変化を示すタイムチャートである。

図６に示すように、ＧＰＦ１７の温度が比較的低い温度Ｄ０の場合において、所定のタイミングＴ１でフィルタ再生促進制御が開始されると、ＧＰＦ１７の温度は徐々に上昇する。Ｔ１以後、Ｔ２のタイミングでＧＰＦ１７の温度が所定の温度Ｄ１に達すると、休止条件が変更される。例えば、休止の所定時間間隔が延長される。これにより、Ｔ２以後はＧＰＦ１７の温度上昇率が低下し、昇温の緩慢化が図られる。その後、Ｔ３のタイミングでＧＰＦ１７の温度が目標温度Ｄ２に達する。そして、フィルタ再生促進制御が完了するまでＧＰＦ１７の温度はＤ２の状態で維持される。このように、ＧＰＦ１７の過熱が防止されている。その後、Ｔ４のタイミングでフィルタ再生促進制御が完了すると、ＧＰＦ１７内のＰＭが適切に除去される。このとき、所定の禁止時間（第１禁止時間）が設定されるため、Ｔ４以後は、ＧＰＦ１７の温度が徐々に低下していく。

以上説明したように、本実施の形態では、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップの再生促進領域において、燃料噴射及び／又は点火を所定時間間隔で休止するフィルタ再生促進制御を実施することにより、燃費に影響を与えることなく、ＧＰＦ１７を適切に再生することができる。特に、燃料噴射や点火の休止だけでＧＰＦ１７の自然再生を促進することができるため、ＧＰＦ１７におけるＰＭの蓄積量を監視する必要がなく、制御を簡略化することが可能である。

なお、上記実施の形態では、ポート噴射式のエンジン２を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。例えば、直噴式のエンジン２であってもよい。

また、上記実施の形態では、ガソリンエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。ディーゼルエンジンであっても、本制御を適用可能である。

また、上記実施の形態では、ＤＯＨＣエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。エンジン２は、ＳＯＨＣ（Single OverHead Camshaft）エンジンであってもよい。

また、上記実施の形態では、再生促進領域Ｒが２つの領域に分けられる場合について説明したが、これに限定されない。再生促進領域Ｒは、１つの領域で構成されてもよく、また、３つ以上の領域に分けられてもよい。

また、上記実施の形態では、制御マップにおいて各領域を規定する境界線が曲線で示される場合について説明したが、これに限定されない。当該境界線は適宜変更が可能であり、例えば、直線であってもよい。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、燃費に影響を与えることなく、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができるという効果を有し、特に、排気浄化装置に有用である。

１ ：エンジンの制御システム
２ ：エンジン
３ ：ＥＣＵ（制御装置）
１０ ：吸気管
１１ ：エアクリーナ
１２ ：スロットルバルブ
１３ ：サージタンク
１４ ：インジェクタ（燃料噴射装置）
１５ ：排気管
１６ ：触媒
１７ ：ＧＰＦ（捕集フィルタ）
１８ａ ：温度センサ
１８ｂ ：温度センサ
１９ ：差圧センサ
２０ ：クランクシャフト
２１ ：シリンダ
２２ ：シリンダヘッド
２３ ：ピストン
２４ ：コンロッド
２５ ：燃焼室
２６ ：スパークプラグ（点火装置）
２７ａ ：吸気ポート
２７ｂ ：排気ポート
２８ａ ：吸気バルブ
２８ｂ ：排気バルブ
２９ａ ：吸気カムシャフト
２９ｂ ：排気カムシャフト
４０ ：空気量センサ
４１ ：吸気圧センサ
４２ ：水温センサ
４３ ：クランクセンサ
４４ ：車速センサ
４５ ：ブレーキペダル
４６ ：アクセルペダル
Ａ１ ：第１領域（再生促進領域）
Ａ２ ：第２領域（再生促進領域）
Ａ３ ：第３領域（再生促進禁止領域）
Ｄ１ ：所定温度
Ｄ２ ：目標温度
Ｒ ：再生促進領域

Claims (10)

1. エンジンの排出する煤を捕集する捕集フィルタと、
   燃料噴射装置及び点火装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップの再生促進領域において、燃料噴射及び／又は点火を所定時間間隔で休止するフィルタ再生促進制御を実施することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記再生促進領域は、第１領域を有し、
   前記制御装置は、前記第１領域において、点火のみを所定時間間隔で休止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. 前記再生促進領域は、前記第１領域よりエンジン回転数及び／又はエンジン負荷が大きい第２領域を更に有し、
   前記制御装置は、前記第２領域において、燃料噴射を所定時間間隔で休止することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 前記制御装置は、前記再生促進領域よりエンジン回転数及び／又はエンジン負荷が大きい再生促進禁止領域において、前記フィルタ再生促進制御をしない、又は強制終了することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排気浄化装置。
5. 前記制御装置は、前記フィルタ再生促進制御が完了した場合、燃料噴射及び点火の休止を禁止する第１禁止時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
6. 前記制御装置は、前記フィルタ再生促進制御の完了前に強制終了した場合、前記第１禁止時間より短い第２禁止時間を設定し、当該第２禁止時間の間、燃料噴射及び点火の休止を禁止することを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
7. 前記制御装置は、前記フィルタ再生促進制御を実施する場合、前記捕集フィルタの温度に基づいて、前記所定時間間隔を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の排気浄化装置。
8. 前記制御装置は、前記捕集フィルタの温度が目標温度よりも低い所定温度以上であり、且つ時間に対する温度上昇量が所定量以上である場合、前記所定時間間隔を延長することを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
9. 前記制御装置は、前記フィルタ再生促進制御を実施する場合、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が小さい程、燃料噴射又は点火の休止回数を増やすことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の排気浄化装置。
10. 前記制御装置は、前記フィルタ再生促進制御を実施する場合、吸入空気量を増やすことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の排気浄化装置。

Images