JP4706514B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気通路に排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置に関するものである。

従来より、ディーゼルエンジンの排気系には、該エンジンの気筒内の燃焼室から排出される排気微粒子（微粒子）を捕集するためのフィルタが設けられており、このフィルタを再生する手段として、例えば特許文献１に示すように、上記フィルタの排気上流側に配設された酸化触媒に未燃燃料を供給し、その触媒反応熱によって排気温度を高温にすることで上記フィルタに捕集された排気微粒子を燃焼除去するようにしたものが知られている。

より詳しくは、上記フィルタの上流側及び下流側にそれぞれ圧力センサが設けられていて、該圧力センサによって検出された圧力差が所定値以上の場合には、フィルタに一定量以上の排気微粒子が捕集されているものとして、通常の燃料噴射時期（圧縮行程の上死点付近）とは別に、排気弁が閉止する直前に気筒内の燃焼室へ燃料噴射（副噴射）を行う（フィルタ再生制御）ようにしている。これにより、燃料は未燃のまま燃焼室外に排出された後、酸化触媒に流入して、酸化される（燃焼）ため、該酸化触媒よりも下流側に位置するフィルタには極めて高温の排気ガスが流入し、この排気ガスの熱によってフィルタに捕集された排気微粒子が焼却されて、フィルタが再生されるようになっている。
特開平８−４２３２６号公報

ところで、上述のような構成のものでは、フィルタに捕集されている排気微粒子量が基準量以下になると、上記副噴射を止めて高温の排気ガスによるフィルタ再生を終了するようにしているが、図４に示すように、一般的に、フィルタ再生にかかる時間は極めて長く、その間に副噴射される燃料も多いため、このフィルタ再生によって燃費が悪化してしまうという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みて、副噴射によってフィルタ再生を行うエンジンの排気浄化装置において、フィルタ再生を行いつつ燃費の向上を図ることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、上記図４に示すように、フィルタは、フィルタ再生制御における副噴射の停止後でも、或る程度の期間は余熱により高温状態に保たれる点に着目し、フィルタの余熱によって燃焼される排気微粒子の燃焼量（余熱燃焼量）を考慮して副噴射の停止時期を早めるようにした。

具体的には、請求項１の発明では、排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、排気ガスの酸化反応を促すことで上記フィルタを加熱する酸化触媒と、上記フィルタに捕集される微粒子量に関連するパラメータ値を検出する第１パラメータ値検出手段と、エンジンの気筒内燃焼室に噴射される燃料の噴射量及び噴射時期を制御する噴射制御手段と、上記第１パラメータ値検出手段の検出結果に基づいて、上記フィルタに捕集された微粒子量が所定量以上であれば、圧縮行程上死点付近で噴射される主噴射に続いて、膨張行程若しくは排気行程で副噴射を追加して行うことにより上記フィルタに捕集された微粒子を燃焼させる再生手段と、を備えたエンジンの排気浄化装置を対象とする。

そして、上記フィルタの温度に関連するパラメータ値を検出する第２パラメータ値検出手段と、上記第２パラメータ値検出手段によって検出された上記フィルタの温度と、各フィルタ温度における微粒子燃焼量がマップ状に記憶されたデータとに基づいて、上記再生手段による副噴射を停止したときに上記フィルタの余熱で燃焼する微粒子の余熱燃焼量を算出する算出手段と、上記所定量よりも少ない微粒子量を基準量として予め設定する基準量設定手段と、上記基準量、上記余熱燃焼量及び上記第１パラメータ値検出手段により検出される微粒子量に基づいて、上記再生手段による副噴射を停止した後に上記フィルタに捕集されている微粒子量が上記基準量以下になるように該副噴射の停止時期を算出する停止時期算出手段と、をさらに備えているものとする。

この構成により、フィルタに捕集されている排気ガス中の微粒子がフィルタ再生の開始条件値である所定量以上になった場合には、燃料噴射制御手段による圧縮行程上死点付近での燃料の主噴射の後、続く膨張行程ないし排気行程でも再生手段によって燃料の後噴射を行うことで、その燃料が未燃燃料として酸化触媒に流入し、酸化されて燃焼することによって排気ガスの温度が高温状態となり、これにより、フィルタに捕集された排気微粒子が燃焼除去される（フィルタ再生）。

そして、上記フィルタの温度に基づいてフィルタの余熱で燃焼する微粒子の余熱燃焼量を算出するとともに、該余熱燃焼量や第１パラメータ値検出手段により検出される微粒子量に基づいてフィルタに捕集されている微粒子量が予め設定された基準量以下になるように再生手段による副噴射の停止時期を決めるようにしたため、フィルタの余熱による燃焼分も考慮して副噴射を早めに停止することができ、燃費の向上を図れる。

上述の構成において、上記算出手段は、上記再生手段による副噴射を停止したときの上記フィルタの温度が高いほど微粒子の燃焼量が多くなるように上記余熱燃焼量を算出するのが好ましい（請求項２の発明）。フィルタの余熱の温度が高いほど、その余熱によって燃焼する微粒子量は多くなるため、その分、算出手段によって算出される余熱燃焼量を多くすることで、より早く再生手段による副噴射を停止することができ、これによりさらなる燃費の向上を図れる。

以上のように、本発明によると、フィルタの温度に基づいて該フィルタの余熱によって燃焼する微粒子量（余熱燃焼量）を算出するとともに、該余熱燃焼量を考慮して再生手段による副噴射の停止時期を早めるようにしたため、フィルタの余熱によって行われるフィルタ再生分だけ、フィルタ再生のための燃料噴射量を減らすことができ、燃費を向上することができる。特に、上記余熱燃焼量を、フィルタの温度が高いほど多くなるように計算することで、該フィルタの温度が高く、その余熱によって多くの微粒子を燃焼させることができる場合には副噴射をより早い時期に停止させることができ、さらに燃費を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置を備えたエンジン制御システムＥの概略構成を示しており、このエンジンシステムＥは、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１０と、外部から吸入される空気が流通する吸気管３０と、上記エンジン１０から排出される排気ガスが流通する排気管４０と、コンプレッサ５１とタービン５２とが同軸上で連結されたターボ過給機５０と、上記エンジン１０を含む各車両機器の制御を行う制御装置（ＥＣＵ）７０と、を備えている。

上記エンジン１０は、内部に吸気ポート１１ａ及び排気ポート１１ｂが形成されたシリンダヘッド１１と、シリンダブロック１２とを備え、このシリンダブロック１２に形成されたシリンダ１３（気筒）にピストン１４が嵌挿されており、該シリンダ１３内において、シリンダヘッド１１及びピストン１４に囲まれた空間には、燃焼室１８が形成されている。また、上記エンジン１０は、該燃焼室１８内に燃料を噴射するインジェクター１５と、空気を該燃焼室１８内に吸入するための吸気弁１６と、燃焼ガスを該燃焼室１８外へ排出するための排気弁１７とを有している。

上記インジェクター１５は、燃料供給管１９を介してコモンレール２０に連結されていて、該燃料供給管１９及びコモンレール２０を介して燃料タンク（図示せず）から燃料が供給されるように構成されている。上記コモンレール２０には、該コモンレール２０内の燃料圧を検出するコモンレール圧センサ２１が配設されている。

なお、上記エンジン１０には、エンジン１０の冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ２２やエンジン回転速度Ｎを検出するクランク角センサ２３（第１パラメータ値検出手段）等も設けられている。

一方、上記吸気管３０は吸気マニホールド（図示せず）を介して吸気ポート１１ａにつながっていて、該吸気管３０の入口付近にはエアクリーナー３１が設けられている。そして、このエアクリーナー３１よりも下流側の部分には、上流側から順に吸気量センサ３２、ターボ過給機５０のコンプレッサ５１、インタークーラー３３、吸気絞り弁３４、吸気温度センサ３５、及び吸気圧力センサ３６が配設されている。

上記吸気量センサ３２は、エンジン１０に吸入される空気の量を検出するためのものであり、上記ターボ過給機５０は過給効率が可変とされた可変ターボである。また、上記吸気温度センサ３５及び吸気圧力センサ３６は、それぞれ、吸入した空気の温度及び圧力を検出するためのものである。

上記排気管４０は、排気マニホールド（図示せず）を介して排気ポート１１ｂにつながっていて、該排気管４０には、上流側から順にターボ過給機５０のタービン５２、第１排気温度センサ４１、酸化触媒部４２、第２排気温度センサ４３、第１排気圧力センサ４４（第１パラメータ値検出手段）、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ，以下、フィルタという）４５、第２排気圧力センサ４６（第１パラメータ値検出手段）、及び第３排気温度センサ４７（第２パラメータ値検出手段）が配設されている。ここで、上記酸化触媒部４２は、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒４２ａを備えていて、少なくとも、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成される反応を促すものである。また、上記フィルタ４５は、排気ガス中の微粒子（ＰＭ：パティキュレート、黒煙などの有害物質）を捕集するためのものである。なお、この実施形態では、酸化触媒部４２とフィルタ４５とを別々に設けているが、この限りではなく、該フィルタ４５に酸化触媒機能を持たせて、上記酸化触媒部４２を省略してもよいし、酸化触媒機能を有するフィルタ４５及び酸化触媒部４２の両方を設けてもよい。

上記第１排気温度センサ４１は、酸化触媒部４２に流入する直前の排気ガスの温度を検出するためのものであり、第２排気温度センサ４３及び第３排気温度センサ４７は、フィルタ４５に流入する直前及び該フィルタ４５から流出した直後の排気ガスの温度Ｔ１，Ｔ２をそれぞれ検出するためのものである。詳しくは後述するが、上記制御装置７０では、上記第２排気温度センサ４３によって検出された排気ガス温度Ｔ１に基づいて、フィルタ再生中のフィルタ４５での排気微粒子の燃焼量Ｍ３を算出する一方、上記第３排気温度センサ４７によって検出された排気ガス温度Ｔ２に基づいて、燃料の副噴射を停止した後のフィルタ４５の余熱による排気微粒子の燃焼量Ｍ４（余熱燃焼量）を算出するようになっている。

上記第１排気圧力センサ４４及び第２排気圧力センサ４６は、フィルタ４５に流入する直前及び該フィルタ４５から流出した直後の排気ガスの圧力（フィルタに捕集される微粒子量に関連するパラメータ値）をそれぞれ検出するものであり、後述するように、上記制御装置７０で、該排気圧力センサ４４，４６の各検出値からフィルタ４５の上下流間の差圧ΔＰを求めて、該フィルタ４５に捕集された排気微粒子量Ｍ１（以下、フィルタ捕集量）を算出する。このとき、上記制御装置７０は、その差圧ΔＰが大きいほど、フィルタ捕集量Ｍ１が多いと判断する。

上記吸気管３０における吸気圧力センサ３６の下流側の部分と排気管４０におけるタービン５２の上流側の部分とは、排気ガス再循環管（以下、ＥＧＲ管という）６０を介して連結されている。このＥＧＲ管６０には、上流側から順に冷却装置６１及びＥＧＲ制御弁６２が配設されている。上記冷却装置６１は、その内部に冷却水を導くことによって、ＥＧＲ管６０内を流れる再循環排気ガスを冷却するものである。

上記制御装置７０は、図２に示すように、上述の各センサ２２，…からの信号入力に応じて、インジェクター１５、吸気絞り弁３４、ターボ過給機５０、ＥＧＲ制御弁６２等を制御するもので、具体的な構成は図示しないが、制御信号の入出力を行う入出力部、データ等を記憶する記憶部（ＲＯＭ、及びＲＡＭ等）、中央処理装置部（ＣＰＵ）及びタイマカウンタ等を備えている。そして、この制御装置７０によるインジェクター１５を用いた燃料噴射制御には、エンジン出力発生のために気筒１３の圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射制御と、フィルタ４５の再生のための後噴射（副噴射）制御とがある。

主噴射制御は、基本的にはエンジン回転速度Ｎとエンジン負荷とに基づいて行われ、さらにエンジン水温や吸気温度等に基づいて補正される。なお、エンジン負荷については、アクセル開度θ（アクセルペダルの踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２４（図２にのみ図示する）から上記制御装置７０への入力信号に基づいて求められる。そして、この主噴射制御のために、上記制御装置７０には、燃焼室１８への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段７１が備えられている。

後噴射制御、すなわちフィルタ再生制御は、上記第１及び第２排気圧力センサ４４，４６、クランク角センサ２３、第１〜第３排気温度センサ４１，４３，４７、アクセル開度センサ２４等からの出力に基づいて行われる。このフィルタ再生制御のために、上記制御装置７０には、フィルタ捕集量算出手段７７、再生手段７２及び停止時期算出手段７３が備えられている。

上記フィルタ捕集量算出手段７７は、上記排気圧力センサ４４，４６で検出されたパラメータ値としての排気圧力からフィルタ４５の上下流間の差圧ΔＰを求めて、この差圧ΔＰに基づいて排気微粒子のフィルタ捕集量Ｍ１を算出するように構成されている。

上記再生手段７２は、上記フィルタ捕集量算出手段７７によって算出されるフィルタ捕集量Ｍ１が所定量以上である場合に、膨張行程若しくは排気行程で上記インジェクター１５を作動させて、酸化触媒部４２に未燃燃料が供給されるように燃料を噴射（副噴射）するフィルタ再生制御を実行する。このフィルタ再生制御における燃料噴射は、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射量及び燃料噴射時期が設定されるようになっている。

この再生手段７２によって、フィルタ再生は以下のとおり行われる。

まず、フィルタ捕集量Ｍ１が開始条件である所定量以上である場合に、圧縮行程上死点近傍における燃焼室１８への燃料の主噴射の後、続く膨張行程若しくは排気行程でインジェクター１５に燃焼室１８内へ燃料を噴射（後噴射）させる。

そして、この後噴射によって燃焼室１８内へ噴射された燃料は、未燃状態で酸化触媒部４２へ流れ、該酸化触媒部４２で、燃料中の未燃ＨＣが酸化して反応熱が発生し、その酸化反応熱によって排気ガスが昇温される。この排気ガスはフィルタ４５に流入してフィルタ４５を加熱する。その結果、該フィルタ４５に捕集されている排気微粒子が燃焼して（微粒子の着火温度は、例えば６００℃である）、フィルタ４５が再生する。

上記停止時期算出手段７３は、上記再生手段７２によるフィルタ再生制御の燃料噴射（副噴射）の停止時期を決めるものであり、上記フィルタ捕集量算出手段７７によって算出されたフィルタ捕集量Ｍ１に加えて、上記制御装置７０に備えられている各手段、すなわち、エンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２を算出する微粒子排出量算出手段７４、フィルタ４５での排気微粒子の燃焼量Ｍ３を算出する微粒子燃焼量算出手段７５、上記再生手段７３による副噴射を停止してからフィルタ４５の余熱によって燃焼する微粒子量Ｍ４（余熱燃焼量）を算出する余熱燃焼量算出手段７６及び上記フィルタ４５の微粒子量の目標値となる基準量を設定する微粒子基準量設定手段７７、からの出力を用いて副噴射の停止時期を決めるように構成されている。

ここで、上記微粒子排出量算出手段７４は、クランク角センサ２３及びアクセル開度センサ２４からの出力に基づいてエンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２を算出するように構成されている。一般的に、上記アクセル開度センサ２４によって検出されるアクセル開度θが大きいほど排気微粒子量Ｍ２は多くなり、また上記クランク角センサ２３によって検出されるエンジン回転速度Ｎが高回転速度域若しくは低回転速度域の場合にも、エンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２は多くなる。一方、上記エンジン回転速度Ｎが中間の回転速度域である場合には、エンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２は少なくなる。

また、上記微粒子燃焼量算出手段７５は、上記フィルタ４５の上流側に位置する第２排気温度センサ４３の出力に基づいて、該フィルタ４５における微粒子の燃焼量Ｍ３を算出するもので、該フィルタ４５の上流側の排気ガス温度Ｔ１が高いほど該フィルタ４５での微粒子燃焼量Ｍ３は多くなる。

さらに、上記余熱燃焼量算出手段７６は、上記フィルタ４５の下流側に位置する第３排気温度センサ４７の出力に基づいて該フィルタ４５の余熱による排気微粒子の燃焼量Ｍ４を予測するものであり、各フィルタ温度における微粒子燃焼量のデータがマップ状に記憶されていて、副噴射終了時のフィルタ４５の温度によってその後の微粒子燃焼量Ｍ４を予測できるようになっている。

そして、これらの各手段７４〜７８による算出結果及び設定内容を用いて、上記停止時期算出手段７３では、以下のようにして再生手段７２による副噴射の停止時期が決められる。

まず、上記フィルタ捕集量算出手段７７で上記排気圧力センサ４４，４６の出力に基づいて求められた排気微粒子のフィルタ捕集量Ｍ１に、上記微粒子排出量算出手段７４によって算出されたエンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２を足して、フィルタ再生制御を行わなかった場合にフィルタ４５内に存在する総排気微粒子量（Ｍ１＋Ｍ２）を求める。そして、この総排気微粒子量（Ｍ１＋Ｍ２）から、上記微粒子燃焼量算出手段７５によって算出されるフィルタ再生制御中のフィルタ４５での微粒子燃焼量Ｍ３を引いて、フィルタ再生制御中のフィルタ４５における排気微粒子量（Ｍ１＋Ｍ２−Ｍ３）を求める。さらに、上記余熱燃焼量算出手段７６によって、その時点で副噴射を停止した場合にフィルタ４５の余熱により燃焼すると予測される微粒子量（余熱燃焼量）Ｍ４を、上記フィルタ再生制御中のフィルタ４５における排気微粒子量（Ｍ１＋Ｍ２−Ｍ３）から引いて、余熱燃焼後の排気微粒子量（（Ｍ１＋Ｍ２−Ｍ３）−Ｍ４）を求める。そして、この余熱燃焼後の排気微粒子量（（Ｍ１＋Ｍ２−Ｍ３）−Ｍ４）が、上記微粒子基準量設定手段７７によって設定された基準量以下になるときを副噴射の停止時期とする。これにより、上記再生手段７２は、この停止時期に合わせて副噴射を停止することになる。なお、上記基準量は、好ましくはゼロであるが、これに限らず、フィルタ再生の開始条件である上記所定量よりも小さければどのような値に設定してもよい。

以上の構成により、従来のように、排気微粒子のフィルタ捕集量が基準量以下になるまでフィルタ再生制御における副噴射を継続して行うことなく、フィルタ４５の余熱によって排気微粒子が燃焼する分を考慮して早めに副噴射を停止することができるため、フィルタ再生用に噴射する燃料量を少なくすることができ、その分、燃費を向上することができる。

−再生制御−
次に、図３に示すフローチャートを用いながら、本実施形態に係るフィルタ再生制御及びその停止制御について説明する。まず、この図３のフローがスタートとする（スタート）と、ステップＳＡ１では、各センサ２３，２４，４３，４７，４４，４６から出力信号を取り込んで、エンジン回転速度Ｎ、アクセル開度θ、フィルタ４５の上下流間の差圧ΔＰ、フィルタ４５の上流排気温度Ｔ１及び下流排気温度Ｔ２を、それぞれ求める。続くステップＳＡ２では、上記差圧ΔＰに基づいて上記フィルタ４５に捕集されている排気微粒子量（フィルタ捕集量）Ｍ１を算出する。

次に、ステップＳＡ３において、上記ステップＳＡ２で求めたフィルタ捕集量Ｍ１が、フィルタ再生を開始するための条件値である所定量以上かどうかを判定し、この判定でフィルタ捕集量Ｍ１が所定量よりも小さいと判定された場合（ＮＯの場合）には、フィルタ再生が不要なため、ステップＳＡ１２に進んでフィルタ再生実行フラグがオンになっているか否かを判定する。なお、このステップＳＡ１２でフィルタ再生実行フラグがオンになっていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には後述するステップＳＡ５以降に進んでフィルタ再生を実行する一方、フィルタ再生実行フラグがオンになっていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、フィルタ再生を行う必要がないため、そのままこのフローを終了してスタートに戻る（リターン）。

上記ステップＳＡ３においてフィルタ捕集量Ｍ１が所定量以上であると判断された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ４以降に進んでフィルタ再生を行う。詳しくは、ステップＳＡ４でフィルタ再生制御の実行中であることを示すフィルタ再生実行フラグを立てた後、続くステップＳＡ５で燃焼室１８内に膨張行程若しくは排気行程で燃料を追加噴射（後噴射）して、フィルタ４５の再生を行う。

上記ステップＳＡ５で副噴射を行った後は、ステップＳＡ６以降に進んで、フィルタ４５の余熱によって残りの排気微粒子を燃焼可能かどうか判定することでフィルタ再生制御における燃料噴射の停止時期がどうかを判断する。

まず、ステップＳＡ６では、上記ステップＳＡ１で求められたエンジン回転速度Ｎ及びアクセル開度θに基づいてエンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２を算出する。ここで、アクセル開度θが大きいほど排気微粒子量Ｍ２は多くなり、またエンジン回転速度Ｎが高回転速度域若しくは低回転速度域の場合でも、エンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２は多くなる。一方、上記エンジン回転速度Ｎが中間の回転速度域である場合には、エンジン１０からの排気微粒子量Ｍ２は少なくなる。

そして、上記ステップＳＡ６に続くステップＳＡ７では、上記ステップＳＡ１で求められたフィルタ４５の上流排気温度Ｔ１に基づいて、該フィルタ４５での排気微粒子の燃焼量Ｍ３が算出される。この微粒子燃焼量Ｍ３は、例えば、排気ガス温度に対するフィルタ４５での排気微粒子の燃焼量を実験的に求めてマップ状に記憶されたデータベースから読み取ることによって求められる。また、上記ステップＳＡ７に続くステップＳＡ８では、上記ステップＳＡ１で得られたフィルタ４５の下流排気温度Ｔ２に基づいて、副噴射が停止した場合の該フィルタ４５の余熱による排気微粒子の燃焼量Ｍ４（余熱燃焼量）が算出される。この燃焼量Ｍ４も、上述の燃焼量Ｍ３と同様、例えば、実験的に求められたデータベースを用いて算出される。

さらに、ステップＳＡ９では、上記ステップＳＡ２で求められたフィルタ捕集量Ｍ１、上記ステップＳＡ６で求められたエンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２、上記ステップＳＡ７で求められたフィルタ再生中のフィルタ４５での排気微粒子の燃焼量Ｍ３及び上記ステップＳＡ８で求められたフィルタ４５の余熱による排気微粒子の燃焼量Ｍ４に基づいて、フィルタ再生制御における副噴射の停止時期を決める。すなわち、上記フィルタ捕集量Ｍ１にエンジン１０から排出される排気微粒子量Ｍ２を足して、フィルタ４５で微粒子が燃焼していない場合の該フィルタ４５における総排気微粒子量（Ｍ１＋Ｍ２）を求めるとともに、該総排気微粒子量（Ｍ１＋Ｍ２）からフィルタ再生中のフィルタ４５での排気微粒子の燃焼量Ｍ３を引いて、フィルタ再生制御による排気微粒子の低減量を考慮する。そして、フィルタ再生制御における副噴射を停止したときのフィルタ４５の余熱による排気微粒子の燃焼量Ｍ４をさらに引くことで、フィルタ再生制御終了後のフィルタ４５における最終的な排気微粒子量（（Ｍ１＋Ｍ２−Ｍ３）−Ｍ４）を求める。このフィルタ４５の余熱による微粒子燃焼分も考慮した排気微粒子量が、予め設定された基準量以下であれば（ＹＥＳの場合）、フィルタ再生制御における副噴射の停止時期であると判断する一方、該基準量よりも大きければ（ＮＯの場合）、まだフィルタ再生制御における副噴射の停止時期ではないと判断する。

上記ステップＳＡ９において副噴射の停止時期であると判断した場合（ＹＥＳの場合）に進むステップＳＡ１０では、上記ステップＳＡ４で立てたフィルタ再生実行フラグをオフにして、続くステップＳＡ１１で副噴射を停止する。そして、上記ステップＳＡ１１で副噴射を停止した後はスタートに戻って（リターン）、再びこのフローがスタートする。一方、上記ステップＳＡ９において副噴射の停止時期ではないと判断した場合（ＮＯの場合）には、このフローを終了してスタートに戻る（リターン）。

以上より、本実施形態によれば、フィルタ捕集量Ｍ１、エンジンから排出される排気微粒子量Ｍ２及びフィルタ４５での排気微粒子の燃焼量Ｍ３をそれぞれ算出するとともに、フィルタ４５の温度Ｔ２に基づいて副噴射を停止した後の該フィルタ４５の余熱による排気微粒子の燃焼量Ｍ４を算出し、この余熱による微粒子燃焼量Ｍ４を考慮してフィルタ再生制御における副噴射を早めに停止するようにしたため、副噴射される燃料量を確実に低減することができ、燃費の向上を図れる。しかも、上述のように、現時点における各微粒子量を算出するだけでなく、副噴射停止後のフィルタ４５の余熱による微粒子燃焼量も予測することで、フィルタ再生制御における副噴射を早めに停止した場合でも、フィルタ再生後のフィルタ捕集量Ｍ１を予め定めた基準量以下に制御することが可能になる。

また、上記フィルタ４５の余熱による排気微粒子の燃焼量Ｍ４は、副噴射を停止したときのフィルタ４５の温度が高いほど多くなるように算出されるため、該フィルタ４５の温度が高い場合には副噴射をより早く停止することができ、燃費をさらに向上することができる。

（参考実施形態）
参考実施形態は、図５及び図６に示すように、フィルタ４５に捕集されている微粒子量が規定量以下になったときの該フィルタ４５の温度に基づいて副噴射の停止時期を決めるようにしたものである。そのため、上述の実施形態とは、排気微粒子量を算出する各算出手段７３〜７７や設定手段７８の代わりに、フィルタ４５に捕集されている微粒子量が規定量以下になったかどうかを判定する規定量判定手段及びフィルタ４５による余熱燃焼が可能かどうかを判定する余熱燃焼手段が設けられている点が異なるだけなので、実施形態と異なる部分について以下で詳しく説明する。

すなわち、本参考実施形態における制御装置８０は、図５に示すように、上述の実施形態の制御装置７０と同様、各センサ２２，…からの信号入力に応じて、インジェクター１５、吸気絞り弁３４、ターボ過給機５０、ＥＧＲ制御弁６２等を制御するもので、インジェクター１５を用いた燃料噴射制御には、エンジン出力発生のために気筒１３の圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射制御と、フィルタ４５の再生のための後噴射（副噴射）制御とがある。

そして、上記制御装置８０には、この主噴射制御のために、燃焼室１８への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御手段８１が備えられているとともに、後噴射制御、すなわちフィルタ再生制御のために、フィルタ捕集量算出手段８５、再生手段８２、規定量判定手段８３及び余熱燃焼判定手段８４が備えられている。なお、この再生手段８２は、余熱燃焼判定手段８４の判定結果に基づいて副噴射を停止する点以外は、上述の実施形態と同じ構成であり、上記フィルタ捕集量算出手段８５の構成も実施形態と同じであるため、これらの説明については省略する。

上記規定量判定手段８３は、フィルタ４５に捕集されている微粒子量（フィルタ捕集量）が規定量以下になったかどうかを判定するためのものであり、排気圧力センサ４４，４６（第１パラメータ値検出手段）の出力に基づいて上記フィルタ捕集量算出手段８５により算出される排気微粒子のフィルタ捕集量Ｍ１を、規定量と比較するように構成されている。ここで、この規定量とは、上記再生手段８２によるフィルタ再生制御を開始する所定量よりも小さい値で、例えば、そのときのフィルタ４５の温度に対応するようにマップ状のデータベースから読み取るようにしてもよいし、予め設定できるようにしてもよい。また、上記規定量に対して基準量を設け、フィルタ４５の余熱による排気微粒子の燃焼によってフィルタ捕集量Ｍ１が基準量以下になるように該規定量を規定してもよい。

上記余熱燃焼判定手段８４は、上記規定量判定手段８３によってフィルタ捕集量Ｍ１が規定量以下になったと判定された場合に、フィルタ４５の余熱により排気微粒子を燃焼可能かどうかを判定するものであり、具体的には、該フィルタ４５の下流に位置する第３排気温度センサ４７（第２パラメータ値検出手段）により検出される下流排気温度Ｔ２（フィルタ温度）がフィルタ４５の余熱によって排気微粒子を燃焼できるような所定温度以上であるかどうかを判定するように構成されている。なお、本参考実施形態では、上記第３排気温度センサ４７で検出される排気ガス温度Ｔ２をフィルタ温度としているが、この限りではなく、例えばフィルタ４５の温度を直接、検出するようにしてもよい。

また、上記余熱燃焼判定手段８４は、上記フィルタ４５の温度が所定温度以上であると判定した場合には、上記再生手段８２に対して信号を出力して、該再生手段８２による副噴射を停止するように構成されている。

これにより、フィルタ４５の余熱で排気微粒子が燃焼する分だけ、早めに副噴射を停止させることができるため、燃費の向上を図れる。なお、上記所定温度は、好ましくは排気微粒子の規定量をすべて燃焼させることのできる温度に設定されるが、これに限らず、排気微粒子を基準量まで燃焼させるような温度に設定してもよいし、排気微粒子の一部のみが燃焼するような温度に設定してもよい。

−再生制御−
次に、図６に示すフローチャートを用いながら、本参考実施形態に係るフィルタ再生制御及びその停止制御について説明する。この図６のフローがスタートとする（スタート）と、上述の実施形態と同様、各センサ２３，２４，４３，４７，４４，４６からの出力に基づいて、エンジン回転速度Ｎ、アクセル開度θ、フィルタ４５の上下流間の差圧ΔＰ、フィルタ４５の上流排気温度Ｔ１及び下流排気温度Ｔ２を、それぞれ求め（ステップＳＢ１）、該差圧ΔＰに基づいて上記フィルタ４５に捕集されている排気微粒子量（フィルタ捕集量）Ｍ１を算出する（ステップＳＢ２）。

そして、上述の実施形態と同様、ステップＳＢ３で、上記フィルタ捕集量Ｍ１がフィルタ再生を開始する条件値としての所定量以上であるかどうかを判定し、この判定で該フィルタ捕集量Ｍ１が所定量よりも小さいと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳＢ１０に進んでフィルタ再生実行フラグがオンになっているか否かを判定する。なお、このステップＳＢ１０でフィルタ再生実行フラグがオンになっていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には後述するステップＳＢ５以降に進んでフィルタ再生を実行する一方、フィルタ再生実行フラグがオンになっていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、フィルタ再生を行う必要がないため、そのままこのフローを終了してスタートに戻る（リターン）。

上記ステップＳＢ３においてフィルタ捕集量Ｍ１が所定量以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、上述の実施形態と同様、フィルタ再生制御の実行中であることを示すフィルタ再生実行フラグを立てた後（ステップＳＢ４）、燃焼室１８内に膨張行程若しくは排気行程で燃料を追加噴射（後噴射）して、フィルタ４５の再生を行う（ステップＳＢ５）。

続いてステップＳＢ６では、上記ステップＳＢ２で算出されたフィルタ捕集量Ｍ１が規定量以下になったかどうかを判定する。この規定量は、フィルタ再生を開始する条件値としての上記所定量よりも小さい値に設定される。このステップＳＢ６で、フィルタ捕集量Ｍ１が規定量以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ７に進んでフィルタ４５の温度（フィルタ下流排気温度Ｔ２）が余熱によって微粒子を燃焼可能な所定温度以上であるかどうかを判定する一方、フィルタ捕集量Ｍ１が規定量以下ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、このままこのフローを終了してスタートに戻り（リターン）、副噴射を伴うフィルタ再生を継続して行う。

上記ステップＳＢ７において、フィルタ４５の温度、すなわちフィルタ下流排気温度Ｔ２が所定温度以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、フィルタの余熱によって微粒子の燃焼が可能であると判断し、フィルタ再生実行フラグをオフにする（ステップＳＢ８）とともに、再生手段８２による副噴射を停止する（ステップＳＢ９）。その後は、このフローを終了してスタートに戻る（リターン）。

一方、上記ステップＳＢ７でフィルタ４５の温度が余熱によって排気微粒子を燃焼可能な所定温度以上ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、フィルタ再生用の副噴射を停止できないため、このフローを終了してスタートに戻り（リターン）、副噴射を伴うフィルタ再生を継続して行う。

以上より、本参考実施形態によれば、フィルタ４５の再生制御によってフィルタ捕集量Ｍ１が規定量以下になった場合に、そのときの該フィルタ４５の温度（フィルタ下流排気温度Ｔ２）が余熱によって排気微粒子を燃焼可能な所定温度以上であれば、再生手段８２による副噴射を停止するようにしたため、フィルタ４５の余熱を利用して排気微粒子を燃焼させることができ、フィルタ再生制御で副噴射する燃料の量を低減することができる。これにより、燃費の向上を図れる。

また、フィルタ捕集量Ｍ１とフィルタ温度とによって、再生手段８２による副噴射の停止時期を決めることができるため、各微粒子量を算出する実施形態の場合よりも、制御装置の構成を簡略化することができ、制御も容易になる。

（その他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、排気圧力センサ４４，４６からの出力に基づいてフィルタ４５に捕集されている排気微粒子量（フィルタ捕集量）を算出するフィルタ捕集量算出手段７７，８５を設けているが、この限りではなく、例えば、再生手段７２，８２や停止時期算出手段７３、規定量判定手段８３等で、フィルタ捕集量Ｍ１を算出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第１及び第２排気圧力センサ４４，４６を用いて差圧ΔＰを求めているが、これに限らず、差圧センサを設けて、検出された差圧ΔＰを直接、制御装置７０へ入力するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明に係るエンジンの排気浄化装置では、フィルタの余熱による排気微粒子の燃焼を考慮して早めに副噴射を停止することにより、燃費の向上を図れるため、副噴射を行ってフィルタを再生するエンジンシステムに特に有用である。

本発明の実施形態に係るエンジンのオイル交換時期検知装置の概略構成図である。 制御装置の概略構成を示すブロック図である。 フィルタ再生制御のフローを示すフローチャートである。 従来のフィルタ再生制御実行時のフィルタ上流排気温度及びフィルタ下流排気温度の変化を示すグラフである。 参考実施形態に係る図２相当図である。 参考実施形態に係る図３相当図である。

Ｅ エンジンシステム（エンジンの排気浄化装置）
１０ ディーゼルエンジン
１５ インジェクター
１８ 燃焼室
２３ クランク角センサ（第１パラメータ値検出手段）
２４ アクセル開度センサ（第１パラメータ値検出手段）
４１ 第１排気温度センサ
４２ａ 酸化触媒
４３ 第２排気温度センサ
４４ 第１排気圧力センサ（第１パラメータ値検出手段）
４５ ＤＰＦ（フィルタ）
４６ 第２排気圧力センサ（第１パラメータ値検出手段）
４７ 第３排気温度センサ（第２パラメータ値検出手段）
７０、８０ 制御装置（ＥＣＵ）
７１、８１ 燃料噴射制御手段（噴射制御手段）
７２、８２ 再生手段
７３ 停止時期算出手段

Claims (2)

1. 排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
   排気ガスの酸化反応を促すことで上記フィルタを加熱する酸化触媒と、
   上記フィルタに捕集される微粒子量に関連するパラメータ値を検出する第１パラメータ値検出手段と、
   エンジンの気筒内燃焼室に噴射される燃料の噴射量及び噴射時期を制御する噴射制御手段と、
   上記第１パラメータ値検出手段の検出結果に基づいて、上記フィルタに捕集された微粒子量が所定量以上であれば、圧縮行程上死点付近で噴射される主噴射に続いて、膨張行程若しくは排気行程で副噴射を追加して行うことにより上記フィルタに捕集された微粒子を燃焼させる再生手段と、を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
   上記フィルタの温度に関連するパラメータ値を検出する第２パラメータ値検出手段と、
   上記第２パラメータ値検出手段によって検出された上記フィルタの温度と、各フィルタ温度における微粒子燃焼量がマップ状に記憶されたデータとに基づいて、上記再生手段による副噴射を停止したときに上記フィルタの余熱で燃焼する微粒子の余熱燃焼量を算出する算出手段と、
   上記所定量よりも少ない微粒子量を基準量として予め設定する基準量設定手段と、
   上記基準量、上記余熱燃焼量及び上記第１パラメータ値検出手段により検出される微粒子量に基づいて、上記再生手段による副噴射を停止した後に上記フィルタに捕集されている微粒子量が上記基準量以下になるように該副噴射の停止時期を算出する停止時期算出手段と、をさらに備えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 請求項１において、
   上記算出手段は、上記再生手段による副噴射を停止したときの上記フィルタの温度が高いほど微粒子の燃焼量が多くなるように上記余熱燃焼量を算出することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

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