JP4357275B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気中に含まれる粒子状物質を除去する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。

従来、排気中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭ（パティキュレートマター）と称する。）を捕集するパティキュレートフィルタを備えた、内燃機関の排気浄化装置が知られている。かかる装置においては、パティキュレートフィルタに堆積するＰＭが増加すると、圧力損失が増大してしまうなどの弊害が生じる。そのため、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを、適時、除去する必要がある。例えば、酸化雰囲気の下、パティキュレートフィルタの温度を高めることで、ＰＭを酸化除去する方式が知られている。そして、パティキュレートフィルタの温度を高める方式の一つとして、酸化機能を有する触媒に燃料を供給することにより、燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用したものが知られている。

このようにＰＭを除去する処理は、内燃機関がアイドル運転中であっても行われる場合がある（例えば、特許文献１参照）。この場合、アイドル運転中は排気通路の温度が低いため、排気通路に燃料（ＨＣ）が付着する。そして、排気通路に燃料が付着した状態で、アイドル運転が終了し、排気流量が急激に増えると、燃料は排気通路から剥がされて下流へと流される。そのため、ＰＭを除去する処理が継続されているときに、アイドル運転が終了されると、ＰＭを除去するために供給される燃料に、更に排気通路から剥がされた燃料が加わるため、過剰に燃料が流れることになる。従って、触媒によって、燃料を全て酸化しきれずに、燃料（ＨＣ）が大気に放出されるという不具合が生じ得る。

なお、触媒の温度が低下したら、触媒への燃料の供給を停止する技術が知られている。しかし、触媒の温度が高くても、排気マニホルド，ターボ、及びその他の排気通路の温度が低い場合があるため、かかる技術によっては、上記の不具合は解決されない。その他に関連する技術としては、特許文献２〜４に開示されたものがある。
特開２００２−２３５５９０号公報 特開平１１−６２５５９号公報 特開平０６−１２９２３８号公報 特開２００２−３８９３９号公報

本発明の目的は、燃料（ＨＣ）が大気に放出されることを防止することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明は、燃料（ＨＣ）が排気通路に付着している状態で、排気流量が増えることによって、排気通路に付着した燃料が剥がれる状況が生じた場合には、フィルタの再生処理を強制終了又は中断する構成を採用した。この構成を採用したことにより、過剰に燃料が流れてしまうことを抑制することができる。

より具体的な本発明の内燃機関の排気浄化装置としては、
排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
排気通路上に設けられた酸化機能を有する部材と、を備えると共に、
前記酸化機能を有する部材に燃料を供給し、当該燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去することによって、該フィルタの再生処理がなされる内燃機関の排気浄化装置において、
前記再生処理とアイドル運転が重なって行われた場合であって、かつ、アイドル運転が先に終了した場合には、
アイドル運転の終了時に、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されることを特徴とするものを挙げることができる。

ここで、「酸化機能を有する部材」の好適な例としては、燃料を酸化する触媒が挙げられる。なお、この酸化機能を有する部材とフィルタについては、１部材で、両者の機能（酸化機能と粒子状物質を捕集する機能）を有する場合も含まれる。この具体例としては、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタや吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタ等を挙げることができる。以上について、以下も同様である。

また、「再生処理とアイドル運転が重なって行われた場合」には、再生処理が行われている最中にアイドル運転が開始された場合，アイドル運転の最中に再生処理が開始された場合、及び再生処理とアイドル運転が同時に開始された場合がある。以下、同様である。

また、酸化機能を有する部材への燃料供給の方法の好適な例としては、ポスト噴射，ビゴム噴射、及び排気通路への燃料添加が挙げられる。なお、「ポスト噴射」とは、内燃機関において、圧縮行程で行われる通常の主燃料噴射に加えて、排気行程中や膨張行程中に行われる副噴射を意味する。また、「ビゴム噴射」とは、圧縮行程で行われる通常の主燃料噴射に加えて、吸気行程もしくは排気行程の上死点近傍で行われる副噴射を意味する。以上について、以下も同様である。

本発明の構成によれば、アイドル運転の終了後は、酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されるため、当該部材に過剰に燃料が送られることはない。

また、他のより具体的な本発明の内燃機関の排気浄化装置としては、
排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
排気通路上に設けられた酸化機能を有する部材と、を備えると共に、
前記酸化機能を有する部材に燃料を供給し、当該燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去することによって、該フィルタの再生処理がなされる内燃機関の排気浄化装置において、
前記酸化機能を有する部材に向けて供給された燃料の量を検出又は推定する推定手段を備え、
前記再生処理とアイドル運転が重なって行われた場合であって、かつ、アイドル運転が先に終了すると共に、再生処理とアイドル運転が重なって行われ始めてからアイドル運転終了までに前記推定手段によって検出又は推定された燃料の量が所定量を超えた場合には、
アイドル運転の終了時に、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されることを特徴とするものが挙げられる。

本発明の構成によれば、推定手段によって、再生処理とアイドル運転が重なって行われ始めてからアイドル運転終了までの間に、酸化機能を有する部材に向けて供給された燃料の量を検出（直接的に検出）又は推定することができる。ここで、酸化機能を有する部材に向けて供給された燃料の量を直接的に検出する方法としては、例えば、以下の方法がある。すなわち、供給される燃料の通路に設けた流量計から計測する方法が挙げられる。また、燃料を排気通路に添加する添加弁を備えた構成の場合において、１回の添加量が定量
である場合には、当該定量値及び添加回数から直接的に検出できる。そして、推定手段による推定方法の具体例としては、例えば、単純に再生処理とアイドル運転が重なって行われた時間（期間）から推定する方法や、これに燃料噴射量を加味した時間（期間）から推定する方法などを挙げることができる。そして、本発明によれば、当該燃料の量が所定量を超えた場合には、アイドル運転の終了後に、酸化機能を有する部材への燃料の供給を停止させることができる。従って、当該部材に過剰に燃料が送られることはない。また、当該部材に過剰に燃料が送られるおそれがないのであれば、当該部材への燃料の供給は停止されない。従って、燃料の酸化反応による発熱を持続させることができ、また、フィルタの再生処理をそのまま継続させることができる。

また、他のより具体的な本発明の内燃機関の排気浄化装置としては、
排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
排気通路上に設けられた酸化機能を有する部材と、を備えると共に、
前記酸化機能を有する部材に燃料を供給し、当該燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去することによって、該フィルタの再生処理がなされる内燃機関の排気浄化装置において、
前記再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われた場合であって、かつ、再生処理の継続中に、排気流量が所定量以上であるという条件と、排気流量の変化率が所定量以上であるという条件のいずれも満たした場合には、
いずれの条件も満たした時に、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されることを特徴とするものが挙げられる。

ここで、「再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われた場合」には、再生処理が行われている最中に排気流量が所定量以下の状態の運転が開始された場合，排気流量が所定量以下の状態の運転の最中に再生処理が開始された場合、及び再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が同時に開始された場合がある。以下、同様である。

また、「排気流量が所定量以下」における所定量は、予め設定した固定値であっても良いし、環境条件等に応じて変更される値であっても良い。「排気流量が所定量以上」における所定量についても同様である。そして、「排気流量が所定量以下」における所定量と「排気流量が所定量以上」における所定量は同じ値であっても良いし、異なる値であっても良い。また、「排気流量の変化率が所定量以上」における所定量についても、予め設定した固定値であっても良いし、環境条件等に応じて変更される値であっても良い。更に、「排気流量が所定量以上」における所定量と「排気流量の変化率が所定量以上」における所定量を関連付けて、排気流量における所定量に応じて、排気流量の変化率における所定量を変更させても良い。以上について、以下も同様である。

また、「排気流量が所定量以上であるという条件」や、「排気流量の変化率が所定量以上であるという条件」を満たしているか否かの判定は、「排気流量」や「排気流量の変化率」を直接的に検出した値に基づいて行っても良いし、他の検出値から間接的に算出または推定した値に基づいて行っても良い。

本発明の構成によれば、排気流量が所定量以上であるという条件と、排気流量の変化率が所定量以上であるという条件のいずれも満たした後は、酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されるため、当該部材に過剰に燃料が送られることはない。

また、他のより具体的な本発明の内燃機関の排気浄化装置としては、
排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
排気通路上に設けられた酸化機能を有する部材と、を備えると共に、
前記酸化機能を有する部材に燃料を供給し、当該燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去することによって、該フィルタの再生処理がなされる内燃機関の排気浄化装置において、
前記酸化機能を有する部材に向けて供給された燃料の量を検出又は推定する推定手段を備え、
前記再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われた場合であって、かつ、再生処理の継続中に、排気流量が所定量以上であるという条件と、排気流量の変化率が所定量以上であるという条件のいずれも満たすと共に、再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われ始めてから上記いずれの条件も満たすまでに前記推定手段によって検出又は推定された燃料の量が所定量を超えた場合には、
上記いずれの条件も満たした時に、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されることを特徴とするものが挙げられる。

本発明の構成によれば、推定手段によって、再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われ始めてから、排気流量が所定量以上であるという条件と、排気流量の変化率が所定量以上であるという条件のいずれも満たすまでの間に、酸化機能を有する部材に向けて供給された燃料の量を検出（直接的に検出）又は推定することができる。ここで、酸化機能を有する部材に向けて供給された燃料の量を直接的に検出する方法としては、例えば、以下の方法がある。すなわち、供給される燃料の通路に設けた流量計から計測する方法が挙げられる。また、燃料を排気通路に添加する添加弁を備えた構成の場合において、１回の添加量が定量である場合には、当該定量値及び添加回数から直接的に検出できる。そして、推定手段による推定方法の具体例としては、例えば、単純に再生処理と再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われた時間（期間）から推定する方法や、これに燃料噴射量を加味した時間（期間）から推定する方法などを挙げることができる。そして、本発明によれば、当該燃料の量が所定量を超えた場合には、上記いずれの条件も満たした時に、酸化機能を有する部材への燃料の供給を停止させることができる。従って、当該部材に過剰に燃料が送られることはない。また、当該部材に燃料が過剰に送られるおそれがないのであれば、当該部材への燃料の供給は停止されない。従って、燃料の酸化反応による発熱を持続させることができ、また、フィルタの再生処理をそのまま継続させることができる。

ここで、前記酸化機能を有する部材よりも上流側の排気通路に付着した燃料の量を推定する第２の推定手段を有し、
前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止された後に、該第２の推定手段によって推定された燃料の量が所定量を下回ったときに、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が再開されると好適である。

これにより、酸化機能を有する部材に対して、燃料が過剰に送られるおそれがなくなった後に、フィルタの再生処理を再開することができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、燃料（ＨＣ）が大気に放出されることを防止できる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみ
に限定する趣旨のものではない。

図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置について説明する。図１は排気浄化装置を備えた内燃機関の概略図である。図２はフィルタの再生処理を示すフローチャートである。図３は本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの再生処理がなされる場合に実行されるフローチャートである。

＜排気浄化装置を備えた内燃機関の概要＞
本実施例に係る排気浄化装置を備えた内燃機関１０は、機関本体１と、機関本体１に新気を送り込む吸気管２と、機関本体１から排出される排気を放出する排気管３と、排気を浄化する排気浄化装置４とを備えている。本実施例では、排気浄化装置４として、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタを採用している。従って、排気浄化装置４は、排気中に含まれるＰＭを捕集するフィルタとしての機能と、排気中に含まれるＨＣを酸化する酸化機能を有する。

＜フィルタの再生処理＞
本実施例に係る排気浄化装置４においては、圧力損失の増大を防止する等を目的として、適時、排気浄化装置４で捕集したＰＭを酸化除去する処理（以下、フィルタの再生処理と称する。）が行われている。より具体的には、内燃機関１０の動作を制御する不図示のＥＣＵが、パティキュレートフィルタ前後の差圧や機関の運転履歴等に基づいて、適当なタイミングで、排気浄化装置４に燃料を供給させる処理を行っている。

図２を参照して、フィルタの再生処理の動作を簡単に説明する。不図示のＥＣＵによって、上記のように、適時、フィルタの再生処理が開始される（ステップＳ１００）。すなわち、上記の通り、ＥＣＵは、排気浄化装置４に燃料が供給されるように制御する。そして、ＥＣＵは、何時フィルタの再生処理を終了するか（燃料供給を停止するか）の判定を行う（ステップＳ２００）。この判定は、パティキュレートフィルタ前後の差圧，燃料供給量，燃料供給が開始されてからの経過時間、あるいは当該経過時間に触媒温度を加味した時間など、適宜公知技術を採用することができる。そして、ＥＣＵは、この判定に基づき、フィルタの再生処理を終了（燃料供給を停止）させる（ステップＳ３００）。

このようにして、排気浄化装置４に供給された燃料がＮＯｘ触媒により酸化される際に発生する熱によって、パティキュレートフィルタの温度が高くなり、このパティキュレートフィルタに堆積されたＰＭが酸化除去される。ここで、排気浄化装置４への燃料供給の方法の好適な例としては、ポスト噴射，ビゴム噴射、及び排気通路への燃料添加が挙げられる。

＜フィルタの再生処理とアイドル運転が重なった場合の処理＞
本実施例においては、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なって行われる場合がある。すなわち、フィルタの再生処理が行われている最中にアイドル運転が開始される場合，アイドル運転の最中にフィルタの再生処理が開始される場合、及びフィルタの再生処理とアイドル運転が同時に開始される場合がある。このような場合、アイドル運転中は、排気管３や、その他の排気通路（排気マニホルド，ターボが備えられる場合にはターボ、及び触媒等）の温度が低いために、各個所（触媒よりも上流側の各個所）に燃料が付着する。

そのため、アイドル運転が終了して排気流量が急激に増加すると、排気管３に付着していた燃料は、排気管３から剥がれる。従って、このような状況で、フィルタの再生処理が継続していた場合には、当該再生処理のために排気浄化装置４へと供給される燃料に、更
に排気管３から剥がされた燃料が加わる。以上のことから、過剰に燃料が流れて、ＮＯｘ触媒により燃料を全て酸化しきれなくなるおそれがある。

そこで、本実施例に係る内燃機関１０の排気浄化装置４においては、アイドル運転が終了した場合には、フィルタの再生処理を強制的に終了し、又は当該再生処理を中断する制御を行うようにしている。以下、図３を参照して、この制御手順について説明する。なお、この制御は、不図示のＥＣＵが、各種入力センサから送られる入力信号に基づいて演算処理を行い、各種アクチュエータに出力信号（命令信号）を送ることにより行われる。

＜フィルタの再生処理を強制的に終了等するか否かを決定する制御手順＞
フィルタの再生処理が開始されると（上述した図２に示すステップＳ１００）、図３に示すフローチャートが実行される。すなわち、再生処理を強制的に終了する（再生処理中止）か否か、あるいは、再生処理を中断するか否かの判定制御が開始される（ステップＳ１０）。まず、ＥＣＵは、現在、アイドル運転中であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。アイドル運転中でない場合には、ＥＣＵは、再生処理が終了するまでの間に、アイドル運転が開始されるか否かを監視する（ステップＳ５０、及びステップＳ２０）。なお、ステップＳ５０においては、上述した図２に示すフローチャートにおけるステップＳ３００に基づいて、フィルタの再生処理が終了したか否かの判定を行う。フィルタの再生処理が終了するまでの間に、アイドル運転がなされない場合には、ＥＣＵは、本制御処理を終了する（ステップＳ７０）。

一方、フィルタの再生処理が開始されたときにアイドル運転中であった場合（フィルタの再生処理とアイドル運転が同時に開始された場合も含む）、及びフィルタの再生処理中にアイドル運転が開始された場合には、ＥＣＵは、フィルタの再生処理が終了する前に、アイドル運転が終了するか否かを監視する（ステップＳ３０，及びステップＳ６０）。なお、ステップＳ６０においては、上述した図２に示すフローチャートにおけるステップＳ３００に基づいて、フィルタの再生処理が終了したか否かの判定を行う。

そして、アイドル運転が終了する前に、フィルタの再生処理が終了された場合には、ＥＣＵは、本制御処理を終了する（ステップＳ７０）。一方、フィルタの再生処理が終了する前に、アイドル運転が終了された場合には、ＥＣＵは、フィルタの再生処理を強制終了するか、あるいは、当該再生処理を中断する（ステップＳ４０）。つまり、ＥＣＵは、排気浄化装置４への燃料供給を停止させる。

＜フィルタの再生処理を強制処理等する制御により得られる効果＞
本実施例においては、上記の通り、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なって行われた場合であって、先に、アイドル運転が終了された場合には、排気浄化装置４への燃料供給が停止される。そのため、アイドル運転終了後に、排気流量が急激に増えて、排気管３等の排気通路に付着していた燃料が剥がされて排気浄化装置４へと流れても、この排気浄化装置４に過剰に燃料が送られてしまうことはない。従って、排気浄化装置４により全ての燃料を酸化することができる。以上のことから、酸化しきれなかった燃料の大気への放出を防止することができる。

＜制御に用いられる入力データやアクチュエータについての具体例＞
上記制御においては、ＥＣＵは、アイドル運転中であるか否か、及びアイドル運転が終了されたか否かを判定しなければならない（ステップＳ２０及びステップＳ３０）。これらの判定は、各種公知技術を採用することができる。例えば、排気流量，機関回転数，吸入空気量，吸気マニホルド内圧力，アクセル踏み込み量及び車速などから判定できる。これらから上記の判定を行う手法は公知であるので、詳細説明は省略し、簡単に説明する。

排気流量は、エアフロメータにより検出される吸入空気量と燃料噴射量から算出することができる。そして、この排気流量が所定量以下の場合に、アイドル運転中であると判定することができ、所定量を超えたときにアイドル運転が終了したと判定することができる。また、機関回転数は回転センサにより、吸入空気量はエアフロメータにより、吸気マニホルド内圧力は吸気圧力センサにより、アクセル踏み込み量はスロットル開度センサにより、車速は車速センサにより、それぞれ検出することができる。そして、機関回転数と吸入空気量との関係，機関回転数と吸気マニホルド内圧力との関係，機関回転数とアクセル踏み込み量との関係、及び機関回転数と車速との関係などから、上記の判定を行うことができる。

また、フィルタの再生処理を行うための、排気浄化装置４への燃料供給は、既に説明した通り、ポスト噴射，ビゴム噴射、及び排気通路への燃料添加などにより行われる。そして、当該燃料供給が、ポスト噴射やビゴム噴射により行われる場合であって、フィルタの再生処理を強制的に終了する、あるいは、当該再生処理を中断すると判断した場合（ステップＳ４０）には、ＥＣＵは、これらの噴射を停止あるいは噴射量を低減させるべく、燃料噴射弁に命令信号を発信する。また、当該燃料供給が、排気通路への燃料添加により行われる場合であって、フィルタの再生処理を強制的に終了する、あるいは、当該再生処理を中断すると判断した場合（ステップＳ４０）には、ＥＣＵは、排気通路への燃料添加を行う添加弁に対して燃料添加を停止させる命令信号を発信する。

＜フィルタの再生処理の再開＞
排気浄化装置４への過剰な燃料供給を防止するために、フィルタの再生処理を強制的に終了しても構わないが、この場合、フィルタの再生が途中で終わってしまうことになる。従って、排気浄化装置４に過剰な燃料が送られる状況では、フィルタの再生処理を一旦中断しておき、この状況が回避された後に、フィルタの再生処理を再開するほうが望ましい。つまり、排気管３等の排気通路に付着された燃料の量が十分に低減された後は、フィルタへの再生処理を再開しても、排気浄化装置４に過剰な燃料が送られることはない。

そこで、フィルタの再生処理を中断（排気浄化装置４への燃料供給を停止）した後に、排気浄化装置４よりも上流側の排気管３等の排気通路に付着する燃料の量を推定し、推定量が所定量以下になったときに、当該再生処理を再開する制御がなされると良い。当該制御は、上述した不図示のＥＣＵにより行われる。

この制御の好適な例をいくつか挙げる。ＥＣＵは、フィルタの再生処理を中断してからの経過時間をカウンタやタイマにより計測し、経過時間が所定時間（一定値でも良いし、排気浄化装置４に供給された燃料の総量や環境等に応じて変動する変動値でも良い）を超えたときに、当該再生処理を再開させると好適である。また、ＥＣＵは、フィルタの再生処理を中断後、排気流量が所定量（一定値でも良いし、排気浄化装置４に供給された燃料の総量や環境等に応じて変動する変動値でも良い）を超えてからの経過時間をカウンタやタイマにより計測し、経過時間が一定時間を超えたときに、当該再生処理を再開させることも好適である。更に、ＥＣＵは、排気温度と排気流量から、逐次、排気管３から剥離される燃料の量をマップを用いて導出し、導出された燃料量の積算値から求められる燃料の量（例えば、排気浄化装置４に供給された燃料の総量から当該積算値を引いた値）が一定量を下回ったときに、当該再生処理を再開させることも好適である。

以上の制御を行うことにより、排気浄化装置４に過剰な燃料が送られるおそれがなくなった後に、速やかに、フィルタの再生処理を再開することができる。また、これにより、排気浄化装置４における触媒温度の低下を抑制することができる。

図４には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なった場合であって、アイドル運転が先に終了した場合には、フィルタの再生処理を強制的に終了し、又は当該再生処理を中断する制御を行うようにした。しかし、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なって行われる間に、排気浄化装置４に向けて供給された燃料が少なければ、排気管３等の排気通路に付着する燃料の量は少ないので、フィルタの再生処理を中止・中断する必要はない。

そこで、本実施例におけるフィルタの再生処理を強制的に終了又は中断するか否かを決定する制御においては、上記実施例１における制御に対して、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なって行われている間に、排気浄化装置４に向けて供給された燃料（排気管３等の排気通路に付着する燃料に関連する）の量に応じて、フィルタの再生処理を強制的に終了又は中断するか否かを判定するステップを更に加えた。なお、当該燃料の量は、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なって行われている時間（期間）に、おおよそ比例するので、本実施例では、当該時間に基づいて、上記判定を行うようにした。なお、逐次変化する燃料噴射量を加味すれば、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なって行われている間に、排気浄化装置４に向けて供給された燃料の量をより正確に算出することができる。また、排気浄化装置４に向けて供給された燃料の通路に流量計を設けておけば、上記期間内に供給された燃料の量を直接的に検出することが可能である。更に、排気通路内に燃料を添加する添加弁を備える構成の場合に、１回の添加量が定量であれば、上記期間中に添加された回数から供給された燃料の量を直接的に検出することが可能である。

その他、排気浄化装置及びこれを備えた内燃機関の基本的構成や、基本的な制御手順は、実施例１と同一なので、同一の部分については、適宜、その説明は省略する。以下、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なった場合において行われる制御手順について、特に上記実施例１と異なる点について、図４を参照して説明する。図４は本発明の実施例２に係る内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの再生処理がなされる場合に実行されるフローチャートである。

＜フィルタの再生処理を強制的に終了等するか否かを決定する制御手順＞
本実施例においては、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なって行われ始めたときに、不図示のＥＣＵは、タイマを開始する（ステップＳ１０，ステップＳ２０，ステップＳ８０）。これにより、ＥＣＵは、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なって行われ始めてからの経過時間を測定する。そして、先にアイドル運転が終了した場合には、ＥＣＵは、それまでの経過時間が所定時間Ｔ１を超えているか否かを判定する（ステップＳ９０）。ここで、所定時間Ｔ１は、予め設定された固定値であっても良いし、排気流量，触媒温度、その他の環境条件に応じて変動する変動値であっても良い。

そして、当該経過時間が所定時間Ｔ１以下の場合には、排気浄化装置４に過剰な燃料が送り込まれるおそれはないので、ＥＣＵは、本制御処理を終了する（ステップＳ７０）。一方、当該経過時間が所定時間Ｔ１を超えていた場合には、排気浄化装置４に過剰な燃料が送り込まれるおそれがあるので、ＥＣＵは、フィルタの再生処理を強制終了するか、あるいは、当該再生処理を中断する（ステップＳ４０）。つまり、ＥＣＵは、排気浄化装置４への燃料供給を停止させる。

なお、フィルタの再生処理を中断した場合において、その後、フィルタの再生処理を再開する場合の制御等については、上記実施例１と同様であるので、その説明は省略する。

＜本実施例における制御により得られる効果＞
本実施例においては、上記実施例１における制御により得られる効果に加え、次の効果がある。すなわち、本実施例では、排気浄化装置４に対して燃料が過剰に送られるおそれ
がないのであれば、アイドル運転終了後もフィルタの再生処理を継続して行うことができ、また、触媒温度の低下を抑制することができる。

図５には、本発明の実施例３が示されている。上記各実施例においては、フィルタの再生処理とアイドル運転が重なった場合において、アイドル運転が先に終了した場合に、排気浄化装置４に対して燃料が過剰に送られることを防止するために、適宜、フィルタの再生処理を強制終了等する制御について説明した。

しかし、排気管３に付着した燃料が排気管３から剥がれて、剥がれた燃料がフィルタの再生処理のために供給される燃料に加わることによって、排気浄化装置４に燃料が過剰に送られてしまう現象は、上記の場合以外にも起こり得る。その一例を挙げる。内燃機関を搭載した自動車が平坦な道を低速で走行している場合には、排気管３等の排気通路の温度は低い。従って、その間にフィルタの再生処理が行われると、排気浄化装置４に向けて供給される燃料の一部は排気管３等の排気通路に付着する。この状態で自動車が加速されると、排気流量が急激に増えるため、排気管３等の排気通路に付着した燃料は剥がれて排気と共に下流へと流される。このとき、フィルタの再生処理が継続されていると、排気浄化装置４に供給される燃料に、剥がれた燃料が加わり、排気浄化装置４に対して燃料が過剰に送られることになる。

従って、このような場合においても、フィルタの再生処理を強制的に終了し、又は、当該再生処理を中断するのが望ましい。そこで、本実施例では、かかる場合において、フィルタの再生処理を強制的に終了等する制御を行う場合について説明する。

ところで、フィルタの再生処理のために排気浄化装置４に供給される燃料の一部が、排気管３等の排気通路に付着する状況にあるか否か、及び排気管３等の排気通路に付着した燃料が剥がされる状況にあるか否かを判定する手法としては、様々なものが考えられ得る。すなわち、如何なる入力データを用いて、どのように上記の判定を行うかは、様々なものが考えられ得る。本実施例では、最も有効かつ直接的に判定可能と考えられる排気流量を入力データとして用いる場合について図５を参照して説明する。図５は本発明の実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの再生処理がなされる場合に実行されるフローチャートである。

なお、排気浄化装置及びこれを備えた内燃機関の基本的構成については、上記実施例１と同様であるので、その説明は省略する。また、制御手順についても、上記実施例１や実施例２と同一のステップについては、同一の符号を付して、適宜、その説明は省略する。

＜フィルタの再生処理を強制的に終了等するか否かを決定する制御手順＞
フィルタの再生処理が開始されると（上述した図２に示すステップＳ１００）、図５に示すフローチャートが実行される。すなわち、再生処理を強制的に終了する（再生処理中止）か否か、あるいは、再生処理を中断するか否かの判定制御が開始される（ステップＳ１０）。まず、ＥＣＵは、現在、排気流量が低い状態での運転であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。なお、排気流量が低い状態とは、例えば、排気流量が所定量（予め設定された固定値であっても良いし、環境等に応じて変動する変動値であっても良い）以下の状態である。そして、排気流量が低い状態での運転ではない場合には、ＥＣＵは、再生処理が終了するまでの間に、排気流量が低い状態になるか否かを監視する（ステップＳ５０、及びステップＳ２１）。フィルタの再生処理が終了するまでの間に、排気流量が低い状態にならない場合には、ＥＣＵは、本制御処理を終了する（ステップＳ７０）。

一方、フィルタの再生処理が開始されたときに排気流量が低い状態での運転であった場
合（フィルタの再生処理と同時に排気流量が低い状態になった場合も含む）、及びフィルタの再生処理中に排気流量が低い状態になった場合には、ＥＣＵは、フィルタの再生処理と排気流量が低い状態での運転が重なって行われ始めたときにタイマを開始する（ステップＳ８０）。

そして、ＥＣＵは、フィルタの再生処理が終了する前に、排気流量が高い状態かつ排気流量変化率が所定値Ｘを超えた状態になったか否かを監視する（ステップＳ３１，ステップＳ３２及びステップＳ６０）。なお、排気流量が高い状態とは、例えば、排気流量が所定量（予め設定された固定値であっても良いし、環境等に応じて変動する変動値であっても良い）以上の状態である。また、排気流量変化率とは、単位時間当たりの排気流量量の変化率である。そして、所定値Ｘは、予め設定された固定値であっても良いし、環境等に応じて変動する変動値であっても良い。また、この所定値Ｘは、排気流量量に応じて異なる値を用いても良い。

そして、排気流量が高い状態かつ排気流量変化率が所定値Ｘを超えた状態にはならずに、フィルタの再生処理が終了された場合には、ＥＣＵは、本制御処理を終了する（ステップＳ７０）。一方、フィルタの再生処理が終了する前に、排気流量が高い状態かつ排気流量変化率が所定値Ｘを超えた状態となった場合には、ＥＣＵは、それまでの経過時間が所定時間Ｔ２を超えているか否かを判定する（ステップＳ９１）。ここで、所定時間Ｔ２は、予め設定された固定値であっても良いし、排気流量，触媒温度、その他の環境条件に応じて変動する変動値であっても良い。この所定時間Ｔ２は、上記の経過時間の間に供給された燃料の量を推定するために用いられるものであるが、上記実施例２でも説明したように、当該燃料の量を他の方法で検出又は推定することも可能である。

そして、当該経過時間が所定時間Ｔ２以下の場合には、排気浄化装置４に過剰な燃料が送り込まれるおそれはないので、ＥＣＵは、本制御処理を終了する（ステップＳ７０）。一方、当該経過時間が所定時間Ｔ２を超えていた場合には、排気浄化装置４に過剰な燃料が送り込まれるおそれがあるので、ＥＣＵは、フィルタの再生処理を強制終了するか、あるいは、当該再生処理を中断する（ステップＳ４０）。つまり、ＥＣＵは、排気浄化装置４への燃料供給を停止させる。

＜フィルタの再生処理を強制処理等する制御により得られる効果＞
本実施例においては、上記の通り、フィルタの再生処理と排気流量が低い状態での運転が重なって行われた場合であって、フィルタの再生処理の継続中に、排気流量が高い状態かつ排気流量変化率が所定値Ｘを超えた状態ととなり、かつ、フィルタの再生処理と排気流量が低い状態での運転が重なった状態が所定時間Ｔ２以上続いた場合には、排気浄化装置４への燃料供給が停止される。そのため、排気流量が高い状態かつ排気流量変化率が所定値Ｘを超えたことで、排気管３に付着していた燃料が剥がされて排気浄化装置４へと流れても、この排気浄化装置４に過剰に燃料が送られてしまうことはない。従って、排気浄化装置４により全ての燃料を酸化することができる。以上のことから、酸化しきれなかった燃料の大気への放出を防止することができる。また、本実施例では排気浄化装置４に対して燃料が過剰に送られるおそれがないのであれば、排気流量が低い状態から、排気流量が高い状態かつ排気流量変化率が所定値Ｘを超えた後もフィルタの再生処理を継続して行うことができ、また、触媒温度の低下を抑制することができる。

＜その他＞
フィルタの再生処理を中断した場合において、その後、フィルタの再生処理を再開する場合の制御等については、上記実施例１と同様であるので、その説明は省略する。

なお、上記実施例１の中でも説明したように、ＥＣＵが、アイドル運転中であるか否か
、及びアイドル運転が終了されたか否かを判定する場合には、排気流量に基づいて行うこともできる。従って、本実施例３における制御は、上記実施例１における制御に相当する場合も含んでいる。ただし、本実施例３では、アイドル運転ではなく、低速運転から高速運転に移行するような場合の制御も含まれる点で、上記実施例１とは異なっている。逆に、実施例１では、ＥＣＵが、アイドル運転中であるか否か、及びアイドル運転が終了されたか否かを判定する場合には、排気流量以外の入力データに基づいて行うことができる点で、本実施例３とは異なっている。

図１は排気浄化装置を備えた内燃機関の概略図である。 図２はフィルタの再生処理を示すフローチャートである。 図３は本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの再生処理がなされる場合に実行されるフローチャートである。 図４は本発明の実施例２に係る内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの再生処理がなされる場合に実行されるフローチャートである。 図５は本発明の実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの再生処理がなされる場合に実行されるフローチャートである。

符号の説明

１ 機関本体
２ 吸気管
３ 排気管
４ 排気浄化装置
１０ 内燃機関

Claims (5)

1. 排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
   排気通路上に設けられた酸化機能を有する部材と、を備えると共に、
   前記酸化機能を有する部材に燃料を供給し、当該燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去することによって、該フィルタの再生処理がなされる内燃機関の排気浄化装置において、
   前記再生処理とアイドル運転が重なって行われた場合であって、かつ、アイドル運転が先に終了した場合には、
   アイドル運転の終了時に、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
   排気通路上に設けられた酸化機能を有する部材と、を備えると共に、
   前記酸化機能を有する部材に燃料を供給し、当該燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去することによって、該フィルタの再生処理がなされる内燃機関の排気浄化装置において、
   前記酸化機能を有する部材に向けて供給された燃料の量を検出又は推定する推定手段を備え、
   前記再生処理とアイドル運転が重なって行われた場合であって、かつ、アイドル運転が先に終了すると共に、再生処理とアイドル運転が重なって行われ始めてからアイドル運転終了までに前記推定手段によって検出又は推定された燃料の量が所定量を超えた場合には、
   アイドル運転の終了時に、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
   排気通路上に設けられた酸化機能を有する部材と、を備えると共に、
   前記酸化機能を有する部材に燃料を供給し、当該燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去することによって、該フィルタの再生処理がなされる内燃機関の排気浄化装置において、
   前記再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われた場合であって、かつ、再生処理の継続中に、排気流量が所定量以上であるという条件と、排気流量の変化率が所定量以上であるという条件のいずれも満たした場合には、
   いずれの条件も満たした時に、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
   排気通路上に設けられた酸化機能を有する部材と、を備えると共に、
   前記酸化機能を有する部材に燃料を供給し、当該燃料が酸化反応する際に発生する熱を利用して、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去することによって、該フィルタの再生処理がなされる内燃機関の排気浄化装置において、
   前記酸化機能を有する部材に向けて供給された燃料の量を検出又は推定する推定手段を備え、
   前記再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われた場合であって、かつ、再生処理の継続中に、排気流量が所定量以上であるという条件と、排気流量の変化率が所定量以上であるという条件のいずれも満たすと共に、再生処理と排気流量が所定量以下の状態の運転が重なって行われ始めてから上記いずれの条件も満たすまでに前記推定手段によって検出又は推定された燃料の量が所定量を超えた場合には、
   上記いずれの条件も満たした時に、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止さ
   れることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記酸化機能を有する部材よりも上流側の排気通路に付着している燃料の量を推定する第２の推定手段を有し、
   前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が停止された後に、該第２の推定手段によって推定された燃料の量が所定量を下回ったときに、前記酸化機能を有する部材への燃料の供給が再開されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

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