JP4655003B2 - 排気浄化装置の過昇温防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンから排出される排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集してその捕集したＰＭを除去するための再生処理として燃焼処理の施されるフィルタに対し、所定の冷却処理を施してその過昇温の防止を図る排気浄化装置の過昇温防止装置に関する。

報道等で周知のように、特にディーゼルエンジンの排気中に多く含まれるＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）は、環境保護の観点から問題視されている。そこで近年、その対策として、ＰＭを捕集するフィルタ、いわゆるＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を備える排気浄化装置が提案され、これを車両へ搭載することが検討されている。ＤＰＦは、ＰＭに特化して排気浄化性に優れ、このＤＰＦを車両に搭載すれば、走行中定期的に（又は不定期にそのＰＭ捕集量に応じて）燃焼処理を施すことにより、その都度フィルタに捕集したＰＭを燃焼させて無害化された炭酸ガスとしてこれを排出することが可能になる。しかも、この燃焼によりフィルタ自体も再生されるため、こうしたＤＰＦは、繰り返し再生させることによって継続的に使用することも可能である。また、ＤＰＦに触媒を担持させた触媒付きのＤＰＦであれば、例えばメインの燃料噴射後のポスト噴射による昇温作用（触媒反応による発熱）を利用してより低い排気温度でＰＭを燃焼除去することが可能になり、ひいてはＰＭ除去に際しての燃焼安定性が高められることになる。

しかしながら、ＤＰＦの再生処理（ＰＭ燃焼処理）時にＤＰＦの温度を過剰に（許容温度を超えて）上昇させてしまうとＤＰＦが破損（溶損）するおそれがある。特に、ＤＰＦへ流入する排気量が少なくなるようなエンジン運転状態、例えばＤＰＦ搭載の車両が高速走行から急に減速した場合のエンジンアイドル状態においては、排気によって持ち去られる熱量が少なくなるため、こうしたＤＰＦの過昇温が生じ易くなる。

そこで従来、例えば特許文献１に記載のように、ＤＰＦ（排気微粒子フィルタ）周辺の酸素濃度を減少させることによりＤＰＦを冷却する装置が提案されている。この装置では、新気量（ひいては吸気量）調整用のスロットル弁（吸気絞り弁）を絞るとともにＥＧＲ弁を全開にして新気量を減らすことで、ＰＭ燃焼のために必要となる排気中の酸素量を減らすようにしている。これにより、ＤＰＦが酸欠状態になるため、ＰＭ燃焼速度は低下する。そして、ＰＭ燃焼による温度上昇が抑えられることで、ＤＰＦ温度も次第に低下していくようになる。この装置では、このようにして、ＤＰＦを冷却し、ひいては同ＤＰＦの過昇温を防止している。
特開２００２−１８８４９３号公報

このように、上記特許文献１に記載の装置によれば、ＤＰＦへ流入する排気量が少なくなるようなエンジン運転状態にあっても、確かにＤＰＦを冷却することができるようになる。しかしこの装置では、冷却に時間がかかり、しかもその冷却中、ＤＰＦを継続的に酸欠状態に保つためには長時間スロットル弁を絞った状態に維持する必要があることにより、自動車等に搭載した場合に良好な運転性（ドライバビリティ）を保つことが困難である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、極力良好な運転性（ドライバビリティ）を維持しながら、実効性の高い冷却処理を施すことのできる排気浄化装置の過昇温防止装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。

請求項１に記載の発明では、エンジンから排出される排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集してその捕集したＰＭを除去するための再生処理として燃焼処理の施されるフィルタに対し、所定の冷却処理を施してその過昇温の防止を図る装置であって、前記フィルタ周辺の酸素濃度を減少させることにより前記フィルタを冷却する酸欠冷却手段と、前記フィルタへ流入する排気量を増量することにより前記フィルタを冷却する排気量増量冷却手段と、所定条件の成立に基づき、前記所定の冷却処理として、前記酸欠冷却手段による酸欠冷却処理と前記排気量増量冷却手段による排気量増量冷却処理とのいずれか一方を選択的に実行する冷却処理選択実行手段と、を備えることを特徴とする。

ところでフィルタの冷却処理としては、前述の酸欠冷却処理のほかにも、排気量を増量することによりその排気流でフィルタの熱を奪い去るような方法が考えられる。そして、こうした排気量増量による冷却処理であれば、冷却処理実行中においても高い運転性（ドライバビリティ）が維持されることになる。しかしながら、エンジンの運転状態等によっては、冷却に必要とされる排気量の確保が困難になることもあり、こうした冷却処理の実行可能な条件は限られていた。発明者は、この点に鑑みて、上記冷却処理選択実行手段を設け、上記排気量増量冷却処理と前述の酸欠冷却処理とのいずれか一方を所定条件（例えばエンジン運転状態や排気流量の大小等についての所定条件）の成立に基づいて選択的に実行する装置を発明した。このような構成であれば、所定条件を適切に設定することで、これら２つの冷却処理の利点を生かしつつ、また欠点を補いながら、好適な冷却処理が行われるようになる。

請求項１に記載の発明では加えて、前記エンジンが所定の運転状態にあるか否かに基づいて同フィルタに対する冷却処理の実行が必要か否かを判断する冷却処理実行判断手段と、前記排気量増量冷却手段により排気量を増量した場合に前記フィルタが過昇温に至るか否かを、その増量に先立って判断する排気量増量実行判断手段と、をさらに備え、前記冷却処理選択実行手段は、前記冷却処理実行判断手段により冷却処理の実行が必要である旨判断された場合に前記所定の冷却処理を実行するものであって且つ、前記排気量増量実行判断手段により過昇温に至らない旨判断された場合には前記酸欠冷却手段による酸欠冷却処理よりも前記排気量増量冷却手段による排気量増量冷却処理を優先的に実行するものであることを特徴とする。

ところで、上記特許文献１に記載の装置についてその冷却時間の短縮を図ろうとした場合には、例えばフィルタ（例えばＤＰＦ）へ流入する排気量が少なくなるようなエンジン運転状態（例えばアイドル状態）を脱するや否や直ちに（例えば運転者のアクセル踏込み量に応じて）その排気量を増量してフィルタの冷却を行うような構成が考えられる。しかしながら、このような装置では、まだフィルタの温度が高いうちに酸欠状態のフィルタに対して大量の排気が注がれることになるため、急激な酸素濃度の上昇に伴い、捕集ＰＭが激しく燃焼して急激にフィルタを加熱し易くなる。そして、このような加熱がなされると、フィルタの温度が許容温度を超えてフィルタが破損（溶損）してしまうおそれがある。この点、上記構成では、所定のエンジン運転状態（例えばフィルタへ流入する排気量が少なくなるようなエンジン運転状態）での冷却処理の実行時において、排気量増量によるフィルタ冷却の実行に先立ち、フィルタ流入排気量を増量した場合にフィルタが過昇温に至るか否かを判断するようにしている（排気量増量実行判断手段）。そして、この排気量増量実行判断手段により過昇温に至らない旨判断された場合にのみ、排気量増量冷却手段により排気量増量冷却処理を行うようにしている。このため、上記構成によれば、上述の排気量増量に起因したフィルタの過昇温は好適に防止されることになる。しかも、冷却速度の遅い酸欠冷却処理よりも冷却速度の速い排気量増量冷却処理を優先的に実行することで、冷却時間の短縮が図られることにもなる。さらに、排気量増量冷却処理を優先的に実行することにより運転性（ドライバビリティ）の悪化を招く酸欠冷却処理の実行時間が短時間に抑えられ、運転性の改善が図られるようになる。

具体的には、請求項２に記載の発明のように、前記冷却処理選択実行手段を、前記冷却処理実行判断手段により冷却処理の実行が必要である旨判断されて冷却処理を開始する時において前記排気量増量実行判断手段により過昇温に至らない旨判断された場合には、前記排気量増量冷却手段により排気量増量冷却処理を実行するものとして構成することが有効である。

このように、冷却処理の開始時において既に、上記排気量増量冷却処理を実行しても過昇温に至らない条件にある場合には、最初から該排気量増量冷却処理を実行することで、速やかにフィルタを冷却することができる。

また、この冷却処理選択実行手段についてはこれを、請求項３に記載の発明のように、既に冷却処理が開始され、前記酸欠冷却手段により酸欠冷却処理を実行している最中に前記排気量増量実行判断手段により過昇温に至らない旨判断された場合にあっては、冷却手段を前記酸欠冷却手段から前記排気量増量冷却手段へ切り替えるものとして構成することも有効である。

このような構成であれば、例えばフィルタへ流入する排気量が少なくなるようなエンジン運転状態（アイドル状態等）において、まず酸欠冷却手段により酸欠冷却処理を実行して、上記排気量増量冷却処理を実行しても過昇温に至らない程度にフィルタを十分冷却してから、あるいは同酸欠冷却処理の実行後、上述の酸素量増量によるフィルタ昇温作用を加味してもフィルタを許容温度内で安全に冷却し得るだけの排気量が得られるエンジン運転状態になってから、上記排気量増量冷却手段により排気量増量冷却処理を実行する（冷却手段を切り替える）ことにより、速やかフィルタを冷却することができるようになる。

またこの冷却処理選択実行手段は、さらに請求項４に記載の発明のように、既に冷却処理が開始され、前記排気量増量冷却手段により排気量増量冷却処理を実行している最中に前記排気量増量実行判断手段により過昇温に至る旨判断された場合にあっては、冷却手段を前記排気量増量冷却手段から前記酸欠冷却手段へ切り替えるものとして構成することも有効である。

エンジンの運転状況によっては、上記排気量増量冷却処理の実行後にエンジンの運転状態が変わり、フィルタを安全に冷却し得るだけの排気量が確保できなくなる場合がある。この点、上記構成によれば、こうした場合にも、冷却手段を酸欠冷却手段へ切り替える（酸欠冷却処理を実行する）ことで、上記フィルタの過昇温をより確実に防止することが可能になる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、前記排気量増量実行判断手段が、前記排気量増量冷却手段により前記増量を実行した時に前記フィルタへ流入する増量後の排気量として許容排気量が得られるか否かを前記エンジンの運転状態に基づき判断する増量後排気量判断手段と、該増量後排気量判断手段により増量後排気量として許容排気量が得られる旨判断された場合には前記フィルタが過昇温に至らない旨判断し、同増量後排気量判断手段により増量後排気量が許容排気量に満たない旨判断された場合には前記フィルタが過昇温に至る旨判断するフィルタ過昇温判断手段と、によって構成されるものであることを特徴とする。

前述のように、エンジンの運転状態（特にエンジン回転速度や過給機の過給量等）によって、前記フィルタへ流入する排気量は多くなったり少なくなったりする。例えばエンジン回転速度や過給量の大きい運転領域では、エンジンへの吸入空気量、ひいてはエンジンからの排気流量が大きくなるため、排気通路に設けられた前記フィルタへ流入する排気量は多くなる。そして、前記フィルタへ流入する排気量が大きくなるほど、その排気による冷却効果が大きくなることも前述したとおりである。したがって、上記構成によれば、例えばユーザによりフィルタが過昇温に至らない範囲の排気量が上記許容排気量として予め任意に設定されることで、排気量増量冷却処理を実行した時に過昇温に至るか否かを的確に判断することができるようになる。しかもこうした構成であれば、特別な装置等を必要とせず、既存のマイクロコンピュータ等で容易に実現することができるため、実用性の面からみても上記構成は有益である。

なお、この請求項５に記載の構成を実現する場合、前記許容排気量は、例えば予め実験等により求めて設定することができる。ただし、フィルタの過昇温をより的確に防止する上では、請求項６に記載の発明のように、前記フィルタの時々の温度及びＰＭ捕集量に応じて前記許容排気量を可変とする許容排気量可変手段を備える構成とすることが有効である。例えばフィルタ温度やＰＭ捕集量が大きいほど、ＰＭの燃焼等によりフィルタは過昇温し易くなり、その過昇温防止のために必要な排気量も大きくなる。この点、上記構成であれば、これらフィルタ温度やＰＭ捕集量が大きいほど、前記許容排気量に対してより大きな値を自動設定することで、適切な時期に適切な冷却手段によって、フィルタに対する上記冷却処理を実行することが可能になる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、前記冷却処理実行判断手段が、前記フィルタの時々の温度及びＰＭ捕集量も加味して前記フィルタに対する冷却処理の実行が必要か否かを判断するものであることを特徴とする。

上述のように、フィルタ温度やＰＭ捕集量が大きいほど、ＰＭの燃焼等によりフィルタは過昇温し易くなる。このため、これらフィルタ温度やＰＭ捕集量に基づいて判断するようにすれば、冷却処理の必要な時期をより適切に判断することが可能になる。この点、上記構成では、前記エンジンが所定の運転状態にあるか否かと併せ、前記フィルタの時々の温度及びＰＭ捕集量も加味して冷却処理の実行が必要か否かを判断するようにしている。このため、必要性に応じて冷却処理をより適切な時期に実行することが可能になり、ひいては効率のよいフィルタ冷却が実現可能となる。

請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、前記冷却処理実行判断手段にてエンジン運転状態についての判断指標とする前記所定の運転状態が減速状態であることを特徴とする。

前述のように、例えば高速走行時、運転者がアクセルペダルへの踏込みをやめることによりエンジンが減速された場合には、エンジン回転速度の低下等によりフィルタへ流入する排気量が減少し、フィルタの過昇温が生じ易くなる。この点、上記構成では、前記エンジンが減速状態にあるか否かに基づいて冷却処理の必要性を判断するようにしているため、特にこうしたフィルタの過昇温が生じ易くなる場合を冷却処理の必要な時期として適切に判断することが可能になり、ひいてはより効率的なフィルタ冷却が実現可能となる。

請求項９に記載の発明では、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置において、前記フィルタの温度が高いか否かに基づいて同フィルタに対する冷却処理の継続が必要か否かを判断する冷却処理継続判断手段をさらに備え、前記冷却処理選択実行手段が、前記冷却処理の非実行時において、前記冷却処理実行判断手段により冷却処理の実行が必要である旨判断された場合には前記所定の冷却処理を実行し、前記冷却処理の実行中において、前記冷却処理継続判断手段により冷却処理の継続が必要ない旨判断された場合にはその実行中の冷却処理を停止するものであることを特徴とする。

こうした構成によれば、前記冷却処理継続判断手段によりフィルタが十分に冷却されたと判断されるまで、前記酸欠冷却処理及び前記排気量増量冷却処理のいずれか一方による冷却処理を継続的に実行することが可能になり、ひいては前述のフィルタ過昇温をより確実に防止することが可能になる。また、こうした構成であれば、冷却処理継続判断手段により冷却処理の終了時期が適切に判断されるようになり、フィルタを冷却し過ぎることによる熱効率の低下等についてもこれを、的確に抑制することが可能になる。

請求項１０に記載の発明では、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置において、前記排気量増量冷却手段が、前記エンジンの吸気系へ取り込まれる新気量、及び、前記エンジンの排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量の少なくとも一方を調整するものであることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明では、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置において、前記酸欠冷却手段が、前記エンジンの吸気系へ取り込まれる新気量、及び、前記エンジンの排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量、及び、前記エンジンへ供給する燃料供給量、の少なくとも１つを調整するものであることを特徴とする。

これらの構成によれば、前記フィルタへ流入する排気量やフィルタ周辺の酸素濃度を的確に調整することが可能となる。

以下、本発明に係る排気浄化装置の過昇温防止装置を具体化した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、この過昇温防止装置が、車両ディーゼルエンジン（内燃機関）についてのコモンレール式燃料噴射制御システムに搭載されているものとする。

はじめに、図１を参照して、このシステムの構成について詳述する。

図１は、本実施形態に係る排気浄化装置の過昇温防止装置が搭載された車両制御システムの概要を示す構成図である。なお、本実施形態のエンジンとしては、自動車用の多気筒レシプロエンジンを想定しているが、この図１においては、説明の便宜上１つのシリンダのみを図示している。

同図１に示されるように、このシステムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジン１０や、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）６０等によって構築されている。

エンジン１０においては、シリンダブロック１１等で形成されたシリンダ（気筒）１２内にピストン１３が収容され、そのピストン１３の往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するようになっている。

シリンダブロック１１には、図示しない冷却水路が設けられており、その冷却水によりエンジン１０が冷却されている。また、シリンダブロック１１の上端面にはシリンダヘッド１５が固定されており、そのシリンダヘッド１５とピストン１３頂面との間には燃焼室１６が形成されている。

シリンダヘッド１５には、燃焼室１６に開口する吸気ポート１７と排気ポート１８とが形成されており、これら吸気ポート１７及び排気ポート１８は、それぞれ図示しないカムによって駆動される吸気弁２１と排気弁２２とにより開閉されるようになっている。そして、吸気ポート１７には外気を吸入するための吸気管２３（吸気通路）が接続され、排気ポート１８には、燃焼ガスを排出するための排気管２４（排気通路）が接続されている。

吸気管２３には、吸気管２３最上流部のエアクリーナ（図示略）を通じてエンジン１０の吸気系に取り込まれる新気量を検出するためのエアフロメータ３１が設けられている。そして、このエアフロメータ３１の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁３２（吸気絞り弁）と、このスロットル弁３２の開度や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ３２ａとがさらに設けられている。

他方、排気管２４には、排気中のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３５が排気浄化装置として配設されている。そして、このＤＰＦ３５の上流側には、排気の酸素濃度の変化に対してリニアに出力を変化させるリニア検出式の酸素濃度センサとしてのＡ／Ｆセンサ３３ａと、排気温度を検出する排気温度センサ３４ａとが設けられている。さらに、同ＤＰＦ３５の下流側にも、排気温度を検出する排気温度センサ３４ｂが設けられており、これら排気温度センサ３４ａ，３４ｂの検出値に基づいて、ＤＰＦ３５の温度（中心温度）を検出することができるようになっている。

ここでＤＰＦ３５は、例えばコーディエライト等の耐熱性セラミックからなる円筒状の多孔質隔壁構造にあってハニカム（蜂の巣）状の穴が交互に（市松状に）目封じされたウォールフロー型のフィルタ基材（モノリス担体）により、例えばＰｔ等からなる酸化触媒が担持（詳しくは隔壁にコーティング）されて構成されている。そうして、エンジン１０からの排気がこのＤＰＦ３５（フィルタ基材）の多孔質隔壁を通過する際には、排気中のＰＭが同ＤＰＦ３５に捕集され、定期的に（又は不定期にＰＭ捕集量に応じて）燃焼処理が行われることにより、その都度ＤＰＦ３５に捕集されたＰＭが燃焼し、酸化され、無害化した炭酸ガスとして排出されるようになっている。なお、ＤＰＦ３５の再生処理は、例えばエンジン１０の動力を得る（出力トルクを生成する）ためになされるメインの燃料噴射から所定時間遅れた時期に１回又は多段噴射のポスト噴射を実行することによって行われる。詳しくは、このポスト噴射により、排気温度を上昇させるとともにＤＰＦ３５の酸化触媒に対して未燃燃料（ＨＣ）を添加してその反応熱で捕集ＰＭの燃焼、ひいては同ＤＰＦ３５の再生を行うようにしている。

このＤＰＦ３５を備える排気管２４には、ＤＰＦ３５入口付近の圧力とＤＰＦ３５出口付近の圧力との差圧を検出する差圧センサ３７がさらに設けられている。そして、この差圧センサ３７により検出される差圧は、ＤＰＦ３５による圧力損失に相当し、上記ＰＭ捕集によるＤＰＦ３５の目詰まりの度合を示すものとなる。このため、この差圧を参照することにより、ＤＰＦ３５にて捕集されたＰＭの量（ＰＭ捕集量）を検出することができる。

一方、シリンダ１２内において燃焼室１６には、同燃焼室１６内での燃焼に供される燃料（軽油）を直接的にシリンダ１２内へ噴射供給する電磁駆動式のインジェクタ（燃料噴射弁）２７が配設されている。なお、ここでは便宜上１つのシリンダ（シリンダ１２）に設けられたインジェクタ２７のみを図示しているが、このようなインジェクタは、エンジン１０の各シリンダに対して設けられている。そして、このインジェクタ２７を含めたエンジン１０の各インジェクタは、図示しない高圧燃料配管を介して蓄圧配管としてのコモンレールに接続されており、このコモンレールには、図示しない燃料ポンプから高圧燃料が逐次圧送され、噴射圧力に相当する高圧燃料が蓄えられるようになっている。すなわちエンジン１０の運転時には、吸気弁２１の開動作により吸入空気が吸気管２３から燃焼室１６内へ導入され、これがインジェクタ２７から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でピストン１３により圧縮されて着火（自己着火）、燃焼し、排気弁２２の開動作により燃焼後の排気が排気管２４へ排出されることになる。こうしたコモンレールシステムでは、燃料系の制御をエンジン制御用のＥＣＵ６０が行うため、基本的にはエンジン運転状態（例えば回転速度や負荷等）の影響を受けずに必要な時に必要な噴射量・噴射圧力で燃料を供給することができる。

さらに、このシステムは、排気の一部をＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ装置も備える。このＥＧＲ装置は、基本的には、吸気管２３と排気管２４とを連通するように設けられたＥＧＲ配管４１と、このＥＧＲ配管４１の通路面積をバルブ開度により調節する電磁弁等からなるＥＧＲ弁４２とによって構成されている。また、ＥＧＲ配管４１には、当該配管内を通過するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ（図示略）が設けられている。このＥＧＲ装置では、こうした構成に基づき、ＥＧＲ配管４１を通じて排気の一部を吸気系に再循環し、燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減している。

また、図示しない車両には、上記各センサのほかにもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば、エンジン回転速度を検出するためのセンサで、クランク角センサ（主回転速度センサ）及び気筒判別センサ（副回転速度センサ）等からなる回転速度センサ５１や、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ５２等が設けられている。

そして、こうしたシステムの中で電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ６０である。このＥＣＵ６０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備え、エンジン１０の運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づいて所望とされる態様で上記インジェクタ２７等の各種アクチュエータを操作することにより、上記エンジン１０に係る各種の制御を行うものである。また、このＥＣＵ６０に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、メインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）等といった各種の演算装置及び記憶装置によって構成されている。そして、ＲＯＭには、ＤＰＦ３５の過昇温防止に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データや実験データをはじめとする各種の制御データが、それぞれ予め格納されている。

以上、本実施形態に係る車両制御システムの全体的な構成について説明した。次に、このシステムの動作について説明する。

このシステムにおいては、例えばエンジン１０の運転状態に応じた最適な燃料噴射パターン、燃料噴射量、噴射時期、噴射圧力等が、ＥＣＵ６０による演算及び各種プログラムの実行のもとに、エンジン回転速度やスロットル弁の開度、さらにはＡ／Ｆセンサ３３ａ等により検出される空燃比等のエンジン運転情報に基づいて逐次算出され、これら算出された各パラメータに基づいてエンジン１０に対しフィードバック制御が行われている。

ところで、本実施形態に係る排気浄化装置の過昇温防止装置も、前述した特許文献１に記載の装置と同様、ＰＭ除去用フィルタ、すなわち上記ＤＰＦ３５に対し、所定の冷却処理を施してその過昇温の防止を図るものである。ただし、本実施形態の装置では、酸素濃度の低減操作（酸欠操作）だけでなく、必要に応じて排気量の増量操作（排気流量ＵＰ操作）も適切に行うことにより、極力良好な運転性（ドライバビリティ）を維持しながら、同ＤＰＦ３５の過昇温防止を図るようにしている。以下、図２〜図６を併せ参照して、このＤＰＦ３５に対する過昇温防止の一態様について詳述する。

図２及び図３は、本実施形態の上記ＥＣＵ６０により実行されるＤＰＦ３５に対する過昇温の防止についてその処理手順を示すフローチャートである。なお、これら各図の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ６０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることによって、例えば所定時間ごと又は所定クランク角ごとに逐次行われる。そして、これら各図の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ６０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

まず図２の一連の処理では、ＤＰＦ３５に対する冷却処理の実行が必要か否かを判断する。すなわち、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を通じて、
・ＤＰＦ３５に捕集されているＰＭ量（ＰＭ捕集量）が閾値（例えば所定値「１０ｇ」、必要に応じて可変値）よりも多い（ＰＭ捕集量＞閾値）。
・ＤＰＦ３５の温度（例えば中心温度）が閾値Ｔ０（例えば所定値「６００℃」、必要に応じて可変値）よりも高い（ＤＰＦ温度＞閾値Ｔ０）。
・エンジン１０（ひいては車両）が減速状態にある。
の３つの条件を同時に満たすか否かを判断し、ここで全ての条件を同時に満たす旨判断された場合には、ＤＰＦ３５に対する冷却処理の実行が必要であるとして、続くステップＳ１４にて、冷却処理実行フラグに「１」を設定（冷却処理実行フラグ＝１）した後、この図２の一連の処理を終了する。他方、ステップＳ１１〜Ｓ１３において、これら３つの条件のうち１つでも満たさない旨判断された場合には、ＤＰＦ３５に対する冷却処理の実行は必要ないとして、そのまま図２の一連の処理を終了し、冷却処理実行フラグの値は初期値として設定された「０」のまま変更されない。

なお、ＰＭ捕集量、ＤＰＦ温度（中心温度）は、例えば次のような方法で求める。すなわち、ＰＭ捕集量は、例えば所定のマップ（例えば予め実験等により測定したＤＰＦ出入口の差圧とＰＭ捕集量との関係を定めるマップ）を参照することにより、差圧センサ３７の検出値等に基づいて算出する。一方、ＤＰＦ温度は、例えば所定のマップ（例えば予め実験等により測定した排気温度とＤＰＦ温度との関係を定めるマップ）を参照することにより、例えば排気温度センサ３４ａ，３４ｂの検出値等に基づいて算出する。

また、エンジン１０が減速状態にあるか否かは、例えば回転速度センサ５１及びアクセル開度センサ５２の検出値（エンジン回転速度及びアクセル開度）に基づいて判断する。詳しくは、例えば高速走行時、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）が小さくなった（例えばアクセル開度が全閉になった）場合にエンジン１０が減速状態にあると判断する。

一方、図３の一連の処理では、先の図２の一連の処理による判断結果を参照しつつ、同図２の一連の処理により冷却処理の実行が必要である旨判断された場合には、所定の冷却処理を実行する。すなわち、ステップＳ２１で、先の図２の一連の処理による判断結果としての冷却処理実行フラグを参照し、先の図２のステップＳ１４でこの冷却処理実行フラグに「１」が設定されるまでは、そのまま一連の処理を終了している。そしてその後、冷却処理実行フラグに「１」が設定されると、続くステップＳ２２に進み、冷却処理を開始する。

ここからは、図４及び図５も併せ参照して説明を続ける。なお、図４及び図５は、それぞれＤＰＦ３５に対する過昇温の防止についてその一態様を示すタイミングチャートである。そして、図４において、（ａ）はエンジン回転速度、（ｂ）はアクセル開度、（ｃ）は排気流量（ＤＰＦ３５へ流入する排気量に相当）、（ｄ）は排気の酸素濃度（ＤＰＦ３５周辺の酸素濃度に相当）、（ｅ）はＤＰＦ３５の温度（中心温度）について、それぞれその推移を示している。また、図５において、（ａ）はエンジン回転速度（図４（ａ）と同じものを説明の便宜上図示）、（ｂ）は各冷却操作（排気流量ＵＰ操作及び酸欠操作）の実行の有無、（ｃ）はＥＧＲ弁４２の開度、（ｄ）はスロットル弁３２の開度について、それぞれその推移を示している。

例えば図４に示されるように、タイミングｔ１〜ｔ２の期間において高速走行している車両（自動車）がタイミングｔ２で急に減速されたとする。この時、ＰＭ捕集量が先の閾値（図２のステップＳ１１）よりも多くて、且つ、ＤＰＦ３５の温度が先の閾値Ｔ０（図２のステップＳ１２）よりも高い（図４（ｅ）参照）場合には、先の図２のステップＳ１４で冷却処理実行フラグに「１」が設定されることになる。

すなわちこの場合には、先のステップＳ２１（図３）に続くステップＳ２２で、排気量増量冷却処理としての排気流量ＵＰ操作を実行した時にＤＰＦ３５へ流入する排気量（増量後排気量Ｑｕ）を、エンジン１０の運転状態に基づいて算出する。詳しくは、本実施形態では、排気流量ＵＰ操作の一例として、スロットル弁３２を全開にするとともに、ＥＧＲ弁４２を全閉にして、エンジン１０の吸気系へ取り込まれる新気量を増量するとともに、エンジン１０の排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量を減量することとする。したがって、同ステップＳ２２では、スロットル弁３２を全開、且つ、ＥＧＲ弁４２を全閉にした時に得られる排気流量（＝増量後排気量Ｑｕ）を、エンジン１０の運転状態に基づいて算出することになる。なおこの際、排気流量は、例えばエアフロメータ３１の検出値に基づいて算出することができる。

次に、ステップＳ２３において、上記ステップＳ２２で算出した増量後排気量Ｑｕと閾値Ｑ０とを比較することにより、増量後排気量Ｑｕとして許容排気量（閾値Ｑ０よりも多い量）が得られるか否かを判断する。もっとも、閾値Ｑ０で定められる許容排気量は、ＤＰＦ３５が過昇温に至らない排気量として設定されるため、ステップＳ２３での判断結果は、排気流量ＵＰ操作した場合にＤＰＦ３５が過昇温に至るか否かをも示すものとなる。そして、この比較判断に際しては、例えば所定のマップを参照しつつ、ＤＰＦ３５の時々の温度及びＰＭ捕集量に応じて閾値Ｑ０を可変とする。図６に、この閾値Ｑ０の可変設定に際して用いるマップの一例を示す。

同図６に示すように、このマップは、ＤＰＦ３５の温度及びＰＭ捕集量の各値が定まれば、それに対応する閾値Ｑ０が一意的に定められるマップであり、例えば予め実験等により各パラメータ間の対応関係、ひいては閾値Ｑ０としての適合値を求めてマップ化したものである。同図６中、曲線Ｌ１〜Ｌ４は、各異なるＰＭ捕集量の場合（ＰＭ捕集量は「Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４」）について、それぞれ閾値Ｑ０とＤＰＦ温度との関係を示している。すなわち、このマップによれば、ＤＰＦ温度が高いほど、またＰＭ捕集量が多いほど、閾値Ｑ０として大きな値が、換言すれば許容排気量としてより多い量が設定されることになる。

ところで、先のタイミングｔ２（図４）では、車両が高速走行から急に減速され、その後、車両は、タイミングｔ３で、排気流量の少なくなるエンジンアイドル状態になる（図４（ｃ）中の実線Ｌ１１）。したがってこの場合、上記ステップＳ２３では、増量後排気量Ｑｕ（図４（ｃ）中の一点鎖線Ｌ１２）が閾値Ｑ０よりも少ない旨（換言すれば、排気流量ＵＰ操作の実行によりＤＰＦ３５が過昇温に至る旨）判断され、ステップＳ２３１へ移行することになる。

続くステップＳ２３１では、排気流量ＵＰ操作は実行せず（実行中の場合は停止して）、ＤＰＦ３５の冷却処理として、酸欠冷却処理としての酸欠操作を実行する（図５（ｂ）中の実線Ｌ２１）。具体的には、図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ＥＧＲ弁４２を全開にするとともに、スロットル弁３２を絞り、さらに所望の燃料供給量によるポスト噴射を実行することにより、Ａ／Ｆセンサ３３ａにて検出される排気の酸素濃度が目標値（例えば所定値「５％」、必要に応じて可変値）になるように制御する（図４（ｄ）中の実線Ｌ３１）。なお、酸素濃度の目標値としては、例えば予め実験等により求めた酸素濃度、すなわちＤＰＦ３５が急速燃焼しない程度の酸素濃度が設定される。

このように、酸素濃度を減らすことで、ＤＰＦ３５が酸欠状態になり、ＰＭ燃焼速度は低下する。そして、ＰＭ燃焼による温度上昇が抑えられることで、ＤＰＦ温度は次第に低下していくようになる（図４（ｅ）中の実線Ｌ４１）。

続くステップＳ２４では、ＤＰＦ３５の温度が高いか否かに基づいて同ＤＰＦ３５に対する冷却処理の継続が必要か否かを判断する。具体的には、ＤＰＦ３５の温度が閾値Ｔ２（例えば所定値「４００℃」、必要に応じて可変値）よりも低いか否かを判断する。そして、このステップＳ２４で、ＤＰＦ３５の温度が閾値Ｔ２以上である旨判断された場合には、まだ冷却処理の継続が必要であるとして、冷却処理を継続して実行することになる。

すなわち上述の酸欠操作は、同ステップＳ２４で、冷却処理の継続が必要ない旨判断されるか、あるいは先のステップＳ２３で排気流量ＵＰ操作を実行してもＤＰＦ３５が過昇温に至らない旨判断されるかするまで継続的に実行されることになる。本実施形態では、低速走行から中速走行へ移行するタイミングｔ５（図４、図５）で、冷却操作が酸欠操作から排気流量ＵＰ操作へ切り替えられることになる。

なお、ここでは説明の便宜上、図４及び図５のタイミングチャートに従って、冷却処理の開始時においてステップＳ２３で過昇温に至る旨判断され、まず酸欠操作が実行される場合だけについて詳しく説明するが、例えばエンジン運転状態の相違等により、冷却処理の開始時においてステップＳ２３で過昇温に至らない旨判断された場合には、続くステップＳ２３２で排気流量ＵＰ操作の方が先に実行されることになる。

ここで、本実施形態の装置との対比のため、エンジン減速後の再加速時に酸欠操作を止める場合、すなわち運転者によりアクセルペダルが踏み込まれてエンジンアイドル状態から抜けるタイミングｔ４で酸欠操作を止める場合について説明する。

図５（ｂ）中に破線Ｌ２２で示されるように、この場合は、タイミングｔ４で酸欠操作が止められる。このため、アクセル開度（図４（ｂ））に応じて排気流量（図４（ｃ））が増加し、ＤＰＦ３５の温度が高いうちに酸欠状態のＤＰＦ３５に対して大量の排気が注がれることで、図４（ｄ）中に破線Ｌ３２で示されるように、急激に酸素濃度が上昇し、捕集ＰＭが激しく燃焼して急激にＤＰＦ３５を加熱し易くなる。そして、このような加熱がなされると、図４（ｅ）中に破線Ｌ４２で示されるように、ＤＰＦ３５の温度が耐熱限界の許容温度Ｔ１を超え、同ＤＰＦ３５が破損（溶損）してしまうおそれがある。また、タイミングｔ４で、冷却操作を酸欠操作から排気流量ＵＰ操作へ切り替えた場合にも、基本的には同様の懸念が発生する。

この点、本実施形態の装置では、図３のステップＳ２２，Ｓ２３で、エンジン運転状態、ＤＰＦ温度、及びＰＭ捕集量等に基づいて、捕集ＰＭの燃焼による加熱によりＤＰＦ３５が過昇温に至るか否かを判断するようにしている。このため、同ステップＳ２２，Ｓ２３で過昇温に至る旨判断されている間は酸欠操作が継続的に実行されることになる。

上述のように、本実施形態の装置では、タイミングｔ２〜ｔ５（図４、図５）の期間、酸欠操作が実行され続け、先のステップＳ２３（図３）で排気流量ＵＰ操作を実行してもＤＰＦ３５が過昇温に至らない旨判断されることにより、続くステップＳ２３２で、冷却操作を酸欠操作から排気流量ＵＰ操作へ切り替える。すなわち図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、排気流量ＵＰ操作として、スロットル弁３２を全開にするとともに、ＥＧＲ弁４２を全閉にする。そして、この排気流量ＵＰ操作が実行されると、図４（ｅ）に示すように、ＤＰＦ３５はより速い冷却速度で速やかに冷却されるようになる。

この排気流量ＵＰ操作は、先のステップＳ２４（図３）で、冷却処理の継続が必要ない旨判断されるか、あるいは先のステップＳ２３で排気流量ＵＰ操作を実行するとＤＰＦ３５が過昇温に至る旨判断されて酸欠操作へ切り替えられるかするまで継続的に実行される。すなわち、ステップＳ２４で冷却処理の継続が必要ない旨判断されるまでは、排気流量ＵＰ操作と酸欠操作とのいずれかにより、ＤＰＦ３５に対する冷却処理が継続的に実行されることになる。

そして、同ステップＳ２４で、例えばタイミングｔ６（図４、図５）で冷却処理の継続が必要ない（ＤＰＦ３５の温度が閾値Ｔ２よりも低い）旨判断された場合には、ＤＰＦ３５に対する冷却処理（過昇温防止）は完了したとして、続くステップＳ２５で実行中の冷却処理（図４、図５では排気流量ＵＰ操作）を停止し、さらに続くステップＳ２６で冷却処理実行フラグに「０」を設定（フラグの初期化）した後、図３の一連の処理を終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

（１）ＤＰＦ３５に対して所定の冷却処理を施すことによりその過昇温の防止を図る装置（ＥＣＵ６０）として、ＤＰＦ３５周辺の酸素濃度を減少させることにより同ＤＰＦ３５を冷却するプログラム（酸欠冷却手段、図３のステップＳ２３１）と、ＤＰＦ３５へ流入する排気量を増量することにより同ＤＰＦ３５を冷却するプログラム（排気量増量冷却手段、図３のステップＳ２３２）と、ＰＭ捕集量が多いか否か、及び、ＤＰＦ温度が高いか否か、及び、エンジン１０が所定の運転状態（減速状態）にあるか否かに基づいて同ＤＰＦ３５に対する冷却処理の実行が必要か否かを判断するプログラム（冷却処理実行判断手段、図２のステップＳ１１〜Ｓ１４）と、ステップＳ２３２の処理により排気量を増量した場合にＤＰＦ３５が過昇温に至るか否かを判断するプログラム（排気量増量実行判断手段、図３のステップＳ２３）と、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理により冷却処理の実行が必要である旨判断された場合に酸欠操作と排気流量ＵＰ操作とのいずれか一方を実行するものであって且つ、ステップＳ２３の処理により過昇温に至らない旨判断された場合には酸欠操作（酸欠冷却処理）よりも排気流量ＵＰ操作（排気量増量冷却処理）を優先的に実行するプログラム（冷却処理選択実行手段、図３のステップＳ２３，Ｓ２３１，Ｓ２３２）と、を備える構成とした。これにより、ＤＰＦ３５へ流入する排気量が少なくなるようなエンジン運転状態、すなわち減速状態でも、極力良好な運転性（ドライバビリティ）を維持しながら、実効性の高い冷却処理を施すことができるようになる。

（２）ステップＳ１１〜Ｓ１４（図２）の処理により冷却処理の実行が必要である旨判断されて冷却処理を開始する時においてステップＳ２３の処理（図３）により過昇温に至らない旨判断された場合には、ステップＳ２３２の処理（図３）により排気流量ＵＰ操作を実行するようにした。これにより、ＤＰＦ３５をより速やかに冷却することができるようになる。

（３）また、既に冷却処理が開始され、ステップＳ２３１の処理（図３）により酸欠操作を実行している最中にステップＳ２３の処理（図３）により過昇温に至らない旨判断された場合にあっては、冷却操作を酸欠操作から排気流量ＵＰ操作へ切り替える（図３のステップＳ２３２）ようにした。これにより、ＤＰＦ３５をより速やかに冷却することができるようになる。

（４）また、同じく既に冷却処理が開始され、ステップＳ２３２の処理（図３）により排気流量ＵＰ操作を実行している最中にステップＳ２３の処理（図３）により過昇温に至る旨判断された場合にあっては、冷却操作を排気流量ＵＰ操作から酸欠操作へ切り替える（図３のステップＳ２３１）ようにした。これにより、ＤＰＦ３５の過昇温をより確実に防止することが可能になる。

（５）図３のステップＳ２３の処理については、ステップＳ２３２の処理（図３）により排気流量ＵＰ操作を実行した時にＤＰＦ３５へ流入する増量後排気量Ｑｕとして許容排気量が得られるか否かをエンジン１０の運転状態に基づき判断するプログラム（増量後排気量判断手段）と、このプログラムにより増量後排気量Ｑｕとして許容排気量が得られる旨判断された場合にはＤＰＦ３５が過昇温に至らない旨判断し、同プログラムにより増量後排気量Ｑｕが許容排気量に満たない旨判断された場合にはＤＰＦ３５が過昇温に至る旨判断するプログラム（フィルタ過昇温判断手段）と、によって実行するようにした。これにより、ＤＰＦ３５が過昇温に至るか否かを的確に判断することができるようになる。しかもこうした構成であれば、特別な装置等を必要とせず、既存のマイクロコンピュータ等（例えばＥＣＵ６０）で容易に実現することができるため、実用性の面からみても有益である。

（６）図３のステップＳ２３において、ＤＰＦ３５の時々の温度及びＰＭ捕集量に応じて閾値Ｑ０（ひいては許容排気量）を可変とするプログラム（許容排気量可変手段）を用いるようにした（図６参照）。これにより、適切な時期に適切な冷却手段によってＤＰＦ３５に対する上記冷却処理を実行することが可能になる。

（７）ＤＰＦ３５に対する冷却処理の実行が必要か否かを判断する際（図２のステップＳ１１〜Ｓ１４）には、ＤＰＦ３５の時々の温度及びＰＭ捕集量も加味して判断するようにした。これにより、必要性に応じて冷却処理をより適切な時期に実行することが可能になり、ひいては効率のよいフィルタ冷却が実現可能となる。

（８）ＤＰＦ３５に対する冷却処理の実行が必要か否かを判断する際（図２のステップＳ１１〜Ｓ１４）に、ステップＳ１３の処理でエンジン運転状態についての判断指標とする所定の運転状態を減速状態とした。これにより、特にＤＰＦ３５の過昇温が生じ易くなる場合を冷却処理の必要な時期として適切に判断することが可能になり、ひいてはより効率的なフィルタ冷却が実現可能となる。

（９）ＤＰＦ３５の温度が高いか否かに基づいて同ＤＰＦ３５に対する冷却処理の継続が必要か否かを判断するプログラム（冷却処理継続判断手段、図３のステップＳ２４）をさらに備え、冷却処理の非実行時において、ステップＳ２３の処理（図３）により冷却処理の実行が必要である旨判断された場合には、排気流量ＵＰ操作と酸欠操作とのいずれかにより冷却処理を実行し、冷却処理の実行中において、ステップＳ２４の処理（図３）により冷却処理の継続が必要ない旨判断された場合にはその実行中の冷却処理を停止する（図３のステップＳ２５）ようにした。これにより、ステップＳ２４でフィルタが十分に冷却されたと判断されるまで、排気流量ＵＰ操作と酸欠操作とのいずれか一方による冷却処理を継続的に実行することが可能になり、ひいては前述のフィルタ過昇温をより確実に防止することが可能になる。また、ステップＳ２４の処理により冷却処理の終了時期が適切に判断されるようになるため、ＤＰＦ３５を冷却し過ぎることによる熱効率の低下等についてもこれを、的確に抑制することが可能になる。

（１０）排気流量ＵＰ操作を実行する際（図３のステップＳ２３２）には、エンジン１０の吸気系へ取り込まれる新気量、及び、エンジン１０の排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量の両方を調整するようにした。これにより、ＤＰＦ３５へ流入する排気量を的確に調整することが可能となる。

（１１）酸欠操作を実行する際（図３のステップＳ２３１）には、エンジン１０の吸気系へ取り込まれる新気量、及び、エンジン１０の排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量、及び、エンジン１０へ供給する燃料供給量（例えばポスト噴射量）を調整するようにした。これにより、ＤＰＦ３５周辺の酸素濃度を的確に調整することが可能となる。

本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

・前述の増量後排気量Ｑｕによらず、冷却処理開始時にはまず酸欠操作を実行して、その後、排気流量ＵＰ操作を継続的に実行することにより、ＤＰＦ３５を目的の温度まで冷却することも可能である。以下、先の図１等と併せ図７及び図８（図２及び図３に対応するフローチャート）も参照して、こうした場合のＤＰＦ３５に対する過昇温防止の一態様について詳述する。なお、これら各図の一連の処理も、基本的には、ＥＣＵ６０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることによって、例えば所定時間ごと又は所定クランク角ごとに逐次行われる。また、図７において、ステップＳ１１〜Ｓ１４の各処理は、それぞれ前述した図２で同一の符号が付されたステップでの処理と同様の処理である。

すなわちこの場合、まず図７の一連の処理では、ステップＳ１１〜Ｓ１３（図２のステップＳ１１〜Ｓ１３と同様）で、ＤＰＦ３５に対する冷却処理の実行が必要か否かを判断し、ここで冷却処理の実行が必要である旨判断された場合には、続くステップＳ１４で、前述の冷却処理実行フラグに「１」を設定するとともに、さらに続くステップＳ１５で、排気流量ＵＰ操作が実行されたか否か（ひいては実行中か否か）を示す排気流量ＵＰ実行フラグに対し、初期値としての「０」を設定する。

一方、図８の一連の処理では、先の図３の一連の処理の同様、図７のステップＳ１４で冷却処理実行フラグに「１」が設定されるとともに冷却処理が開始される。ただし、この冷却処理の開始時においては、前述の増量後排気量Ｑｕによらず、ステップＳ３０１（図３のステップＳ２１と同様）、及びステップＳ３０２を経て、続くステップＳ３０３で、まず酸欠操作を実行する。そして、ステップＳ３０４，Ｓ３０５（図３のステップＳ２２，Ｓ２３と同様）を通じて、排気流量ＵＰ操作を実行してもＤＰＦ３５が過昇温に至らない旨判断されるまで、この酸欠操作を継続的に実行し、ステップＳ３０５で過昇温に至らない旨判断された場合には、続くステップＳ３０６（図３のステップＳ２３２と同様）で、排気流量ＵＰ操作を実行するとともに、さらに続くステップＳ３０７で排気流量ＵＰ実行フラグに「１」を設定する。そして、ここで排気流量ＵＰ実行フラグに「１」が設定されると、以後、ステップＳ３０２で排気流量ＵＰ操作が実行された旨（実行中である旨）判断されるようになり、ステップＳ３０８（図３のステップＳ２４と同様）でＤＰＦ３５が十分に冷却されたと判断されるまで、排気流量ＵＰ操作が継続的に実行されることになる。そうして、ステップＳ３０８でＤＰＦ３５が十分に冷却されたと判断された場合には、ステップＳ３０９（図３のステップＳ２５と同様）で、実行中の冷却処理（排気流量ＵＰ操作）を停止し、さらに続くステップＳ３１０で、冷却処理実行フラグ及び排気流量ＵＰ実行フラグに「０」を設定（フラグの初期化）した後、図８の一連の処理を終了する。

例えばエンジン１０が減速状態になった場合などには通常、図４及び図５に例示したようなパラメータ推移となるため、こうした構成（図７及び図８）でも、所期の目的を達成する（例えば前記（１）の効果に準ずる効果を得る）ことは可能である。

・図２のステップＳ１３の処理でエンジン運転状態についての判断指標とする所定の運転状態は、減速状態に限られず、他の運転状態で冷却処理を実行する構成としても、本発明は実施可能である。そしてこの場合は、判断指標とするエンジン運転状態に応じて上記実施形態の構成を適宜に変更することが有効である。

・図２のステップＳ１２においてＤＰＦ３５の温度が高いか否かを判断するための構成は、ＤＰＦ温度の検出値を直接的に見てその高低を判断する上述の構成に限られず、例えば排気温度の高低やＤＰＦ再生処理実行の有無によって間接的にＤＰＦ３５の温度が高いか否かを判断する構成等の採用も有効である。

・上記実施形態では、図３のステップＳ２３において、ＤＰＦ３５の時々の温度及びＰＭ捕集量に応じて閾値Ｑ０（ひいては許容排気量）を可変とするようにしたが、これらＤＰＦ温度及びＰＭ捕集量以外のパラメータ、例えば排気温度等も加味して、閾値Ｑ０を可変とする構成にしてもよい。また、閾値Ｑ０（ひいては許容排気量）を、ユーザにより予め設定された固定値としてもよい。

・上記実施形態では、図３のステップＳ２３において、増量後排気量Ｑｕとして許容排気量が得られるか否かに基づいてＤＰＦ３５が過昇温に至るか否かを判断するようにした。しかしこれに限られず、排気流量ＵＰ操作実行時の各種の環境パラメータ、例えばＤＰＦ温度や、ＰＭ捕集量、エンジン運転状態、排気温度等を許容範囲（例えば実験値）と比較することによってＤＰＦ３５が過昇温に至るか否かを判断するようにしてもよい。

・上記実施形態では、ＤＰＦ３５の上流側に設けられた酸素濃度センサ（Ａ／Ｆセンサ３３ａ）によってＤＰＦ３５上流側の酸素濃度を検出するようにしたが、この酸素濃度センサをＤＰＦ３５の下流側に設けて、あるいはＤＰＦ３５の上流側と下流側との両方に酸素濃度センサを設けて、ＤＰＦ３５下流側の酸素濃度を検出するようにしてもよい。ただし、ＤＰＦ３５に担持された酸化触媒により酸素が消費されることで通常、「ＤＰＦ３５上流側の酸素濃度＞ＤＰＦ３５下流側の酸素濃度」となるため、ＤＰＦ３５下流側の酸素濃度を基準に酸欠操作を行う場合には、目標酸素濃度を上記実施形態の装置よりも小さな値に設定することが望ましい。

・ＰＭ捕集量を求める方法は、上述のＤＰＦ出入口の差圧を用いる方法に限られず、別の方法も適宜採用可能である。例えば上記回転速度センサ５１及びアクセル開度センサ５２の検出値等から求められる都度のエンジン運転状態等に基づいて、ＰＭ捕集量を算出するようにしてもよい。具体的には、所定のマップ等を用いることによりエンジン１０の運転状態に基づいてＤＰＦ３５へ流入するＰＭ量を求めることができる。したがって、この流入ＰＭ量から酸化ＰＭ量（触媒温度等から算出）を減算することにより、単位時間あたりのＰＭ捕集量を算出し、それを順次積算していくことで、都度のＰＭ捕集量を算出することができる。

・上記実施形態では、排気流量ＵＰ操作において、新気量及びＥＧＲ量の両方を調整するようにしたが、これら新気量及びＥＧＲ量の一方を調整することによって排気流量を増量するようにしてもよい。また、この操作において排気流量を増量する態様は任意であり、例えば動力アシスト装置を備える過給機（例えば電動過給機）を有して構成される制御システムにあっては、過給機の駆動量を調整することによって排気流量を増量するようにしてもよい。

・上記実施形態では、酸欠操作において、新気量及びＥＧＲ量及び燃料供給量の全てを調整するようにしたが、これら新気量及びＥＧＲ量及び燃料供給量の２つ又は１つを調整することによってＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させるようにしてもよい。また、この操作においてＤＰＦ周辺の酸素濃度を減少させる態様は任意であり、エンジンの仕様やシステム構成等に応じて他の態様も適宜採用可能である。

・上記酸欠操作及び排気流量ＵＰ操作を実行する際の制御態様は任意であり、例えば所定の目標値に各アクチュエータをオープンループで制御する構成であっても、あるいは各センサの検出値に基づいて各アクチュエータをフィードバック制御する構成であってもよい。

・フィルタ（ＤＰＦ３５）はコーディエライト製のものに限られず、炭化珪素や窒化珪素等からなるフィルタについても本発明は同様に適用可能である。ただし、コーディエライト製のフィルタは、安価である反面、他の材料（炭化珪素等）よりも耐熱性に劣るという特徴を有するため、本発明はコーディエライト製のフィルタについて適用して特に有益である。

・要は、所定条件（上記条件に限られず、例えばエンジン運転状態や排気流量の大小等についての所定条件であってもよい）の成立に基づき、酸欠操作（酸欠冷却処理）と排気流量ＵＰ操作（排気量増量冷却処理）とのいずれか一方を選択的に実行するプログラム等（冷却処理選択実行手段）を備える構成であれば、極力良好な運転性（ドライバビリティ）を維持しながら、実効性の高い冷却処理を施すという所期の目的は達成されることになる。

・上記実施形態では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いるようにしたが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。

・上記実施形態では、一例として車両ディーゼルエンジンのコモンレールシステムに本発明を適用した場合について言及したが、同様のＰＭ除去用フィルタを用いる場合には、火花点火式のガソリンエンジン（特に直噴エンジン）について本発明を適用することもできる。

本発明に係る排気浄化装置の過昇温防止装置の一実施形態について、該装置の適用された車両制御システムの概略を示す構成図。 同装置によるＤＰＦに対する過昇温の防止（特にその必要性の判断）についてその処理手順を示すフローチャート。 同装置によるＤＰＦに対する過昇温の防止についてその処理手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ同装置によるＤＰＦに対する過昇温の防止についてその一態様を示すタイミングチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ同装置によるＤＰＦに対する過昇温の防止についてその一態様を示すタイミングチャート。 同装置において許容排気量の可変設定に際して用いるマップ。 ＤＰＦに対する過昇温防止（特にその必要性の判断）の変形例についてその処理手順を示すフローチャート。 ＤＰＦに対する過昇温防止の変形例についてその処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０…エンジン、１２…シリンダ（気筒）、２３…吸気管、２４…排気管、２７…インジェクタ（燃料噴射弁）、３１…エアフロメータ、３２…スロットル弁、３２ａ…スロットル開度センサ、３３ａ…Ａ／Ｆセンサ、３４ａ、３４ｂ…排気温度センサ、３５…ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、４２…ＥＧＲ弁、５１…回転速度センサ、５２…アクセル開度センサ、６０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。

Claims (11)

1. エンジンから排出される排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集してその捕集したＰＭを除去するための再生処理として燃焼処理の施されるフィルタに対し、所定の冷却処理を施してその過昇温の防止を図る装置であって、
   前記フィルタ周辺の酸素濃度を減少させることにより前記フィルタを冷却する酸欠冷却手段と、
   前記フィルタへ流入する排気量を増量することにより前記フィルタを冷却する排気量増量冷却手段と、
   所定条件の成立に基づき、前記所定の冷却処理として、前記酸欠冷却手段による酸欠冷却処理と前記排気量増量冷却手段による排気量増量冷却処理とのいずれか一方を選択的に実行する冷却処理選択実行手段と、
   前記エンジンが所定の運転状態にあるか否かに基づいて同フィルタに対する冷却処理の実行が必要か否かを判断する冷却処理実行判断手段と、
   前記排気量増量冷却手段により排気量を増量した場合に前記フィルタが過昇温に至るか否かを、その増量に先立って判断する排気量増量実行判断手段と、
   を備え、
   前記冷却処理選択実行手段は、前記冷却処理実行判断手段により冷却処理の実行が必要である旨判断された場合に前記所定の冷却処理を実行するものであって且つ、前記排気量増量実行判断手段により過昇温に至らない旨判断された場合には前記酸欠冷却手段による酸欠冷却処理よりも前記排気量増量冷却手段による排気量増量冷却処理を優先的に実行するものであることを特徴とする排気浄化装置の過昇温防止装置。
2. 前記冷却処理選択実行手段は、前記冷却処理実行判断手段により冷却処理の実行が必要である旨判断されて冷却処理を開始する時において前記排気量増量実行判断手段により過昇温に至らない旨判断された場合には、前記排気量増量冷却手段により排気量増量冷却処理を実行するものである請求項１に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
3. 前記冷却処理選択実行手段は、前記酸欠冷却手段により酸欠冷却処理を実行している最中に前記排気量増量実行判断手段により過昇温に至らない旨判断された場合にあっては、冷却手段を前記酸欠冷却手段から前記排気量増量冷却手段へ切り替えるものである請求項１又は２に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
4. 前記冷却処理選択実行手段は、前記排気量増量冷却手段により排気量増量冷却処理を実行している最中に前記排気量増量実行判断手段により過昇温に至る旨判断された場合にあっては、冷却手段を前記排気量増量冷却手段から前記酸欠冷却手段へ切り替えるものである請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
5. 前記排気量増量実行判断手段は、
   前記排気量増量冷却手段により前記増量を実行した時に前記フィルタへ流入する増量後の排気量として許容排気量が得られるか否かを前記エンジンの運転状態に基づき判断する増量後排気量判断手段と、
   前記増量後排気量判断手段により増量後排気量として許容排気量が得られる旨判断された場合には前記フィルタが過昇温に至らない旨判断し、同増量後排気量判断手段により増量後排気量が許容排気量に満たない旨判断された場合には前記フィルタが過昇温に至る旨判断するフィルタ過昇温判断手段と、
   によって構成されるものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
6. 前記フィルタの時々の温度及びＰＭ捕集量に応じて前記許容排気量を可変とする許容排気量可変手段を備える請求項５に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
7. 前記冷却処理実行判断手段は、前記フィルタの時々の温度及びＰＭ捕集量も加味して前記フィルタに対する冷却処理の実行が必要か否かを判断するものである請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
8. 前記冷却処理実行判断手段にてエンジン運転状態についての判断指標とする前記所定の運転状態は減速状態である請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
9. 前記フィルタの温度が高いか否かに基づいて同フィルタに対する冷却処理の継続が必要か否かを判断する冷却処理継続判断手段をさらに備え、
   前記冷却処理選択実行手段は、前記冷却処理の非実行時において、前記冷却処理実行判断手段により冷却処理の実行が必要である旨判断された場合には前記所定の冷却処理を実行し、前記冷却処理の実行中において、前記冷却処理継続判断手段により冷却処理の継続が必要ない旨判断された場合にはその実行中の冷却処理を停止するものである請求項１〜８のいずれか一項に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
10. 前記排気量増量冷却手段は、前記エンジンの吸気系に取り込まれる新気量、及び、前記エンジンの排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量の少なくとも一方を調整するものである請求項１〜９のいずれか一項に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。
11. 前記酸欠冷却手段は、前記エンジンの吸気系に取り込まれる新気量、及び、前記エンジンの排気通路から吸気通路へ再循環されるＥＧＲ量、及び、前記エンジンへ供給する燃料供給量、の少なくとも１つを調整するものである請求項１〜１０のいずれか一項に記載の排気浄化装置の過昇温防止装置。

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