JP4883104B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（以下、エンジンともいう）の排気ガスを浄化する排気浄化装置に関し、さらに詳しくは、ディーゼルエンジンの排気ガスをパティキュレートフィルタを用いて浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を駆動したときに排出される排気ガス中には、そのまま大気に排出することが好ましくない物質が含まれている。特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、カーボンを主成分とする粒子状物質（以下、ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）という場合もある）、ＳＯＯＴ（煤）、ＳＯＦ（可溶性有機成分：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）などが含まれており、大気汚染の原因になる。

排気ガス中に含まれるＰＭを浄化する装置としては、パティキュレートフィルタをディーゼルエンジンの排気通路に設け、排気通路を通過する排気ガス中に含まれるＰＭを捕集することによって、大気中に放出されるエミッションの量を低減する排気浄化装置が知られている。パティキュレートフィルタとしては、例えばＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）や、ＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）触媒が用いられている。

パティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」ともいう）を用いてＰＭの捕集を行う場合、捕集したＰＭの堆積量が多くなってフィルタの詰りが生じると、フィルタを通過する排気ガスの圧力損失が増大し、これに伴うエンジンの排気背圧増大によってエンジン出力低下や燃費の低下が発生する。

このような点を解消するため、従来、フィルタに捕集されたＰＭの捕集量（堆積量）が所定量に到達したときに、触媒床温を高温化することによってフィルタ上のＰＭを酸化（燃焼）してフィルタを再生している。具体的には、例えば、主燃料噴射（メイン噴射）後に少量の燃料を副次的に噴射（ポスト噴射）することで、フィルタの上流側（排気ガス流れの上流側）の酸化触媒の温度（排気温度）を上昇させ、この後に、フィルタ再生用のポスト噴射を実行してフィルタに堆積したＰＭを酸化（燃焼）させることによってフィルタを再生している（例えば、特許文献１参照）。

ところで、フィルタに堆積したＰＭをポスト噴射にて燃焼させるには、エンジンの燃焼室内（筒内）を筒内で燃焼させずに、酸化触媒で熱反応させてフィルタ（ＤＰＦ）に高温の排気ガスを流すことが必要であるため、ポスト噴射の噴射時期を主燃料噴射に対して遅角させている。このため、ポスト噴射された燃料の一部がピストンからオイルパンに流れるので、オイル希釈（エンジンオイルへの燃料混入による希釈）が進行する。

このような点を解消するため、フィルタ再生の持続時間（ポスト噴射の持続時間）をタイマカウンタでカウントし、そのカウント値が最大持続時間（オイルの燃料希釈量が許容限界となるポスト噴射の持続時間）に達した時点で、フィルタ再生を所定期間（具体的には、エンジンオイルに混入した燃料が十分に揮発してオイル希釈が回復するまでの期間）だけ禁止している（以下、この処理を「再生禁止制御」ともいう）。

特開２００８−２０２５７３号公報 特開２００５−２９９４５６号公報 特開２００６−００９５９７号公報 特開２００３−１２０３９０号公報

上記した再生禁止制御では、フィルタ再生（再生燃焼モード）が実施されている場合にフィルタ再生持続時間をカウントアップし、通常燃焼モードをリセット条件としてタイマカウンタをリセットしている。

ところが、フィルタ再生要求がある状態であっても再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行する場合がある。すなわち、フィルタ再生要求がある状態でも、例えば触媒昇温が十分に上昇していない等の理由によりＰＭ燃焼条件が成立しなくなった場合、再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行する。そして、このようにフィルタ再生要求がある状態で通常燃焼モードに移行した場合、従来制御では、通常燃焼モードに移行した時点でタイマカウンタがリセットされ、これまでにカウントされていたフィルタ再生持続時間のカウント値がキャンセルされるため、実際のオイルの燃料希釈量とフィルタ再生持続時間のカウント値との間の関係がくずれてしまう（実際の燃料希釈量に対してフィルタ再生持続時間のカウント値が小さくなる）。こうした状況になると、実際のオイルの燃料希釈量が許容限界を超えても、フィルタ再生禁止状態とはならずフィルタ再生が継続されるため、オイル希釈を抑制することができなくなる。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、オイルの燃料希釈に影響を及ぼすフィルタ再生の持続時間をカウンタにてカウントし、そのフィルタ再生持続時間のカウント値に基づいてフィルタ再生を禁止する制御を実行する排気ガス浄化装置において、上記フィルタ再生持続時間を精度良くカウントすることが可能な技術を実現する。

本発明は、内燃機関の排気通路に配設され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記内燃機関の噴射時期を制御することにより主噴射燃料噴射後に再生燃料噴射を行って前記フィルタに堆積した粒子状物質を除去するフィルタ再生を行うフィルタ再生制御手段と、前記フィルタ再生の持続時間をカウントするカウンタとを備えた排気浄化装置を前提とし、このような排気浄化装置において、前記フィルタの再生要求があり、前記フィルタ再生を開始してからフィルタ完全再生完了に至るまでの期間でかつフィルタ再生禁止以外の期間を、フィルタ不完全再生状態であると判定し、前記フィルタ不完全再生状態中に前記フィルタ再生が実施されている場合は前記カウンタをカウントアップし、前記フィルタ不完全再生状態中にフィルタ再生以外の状態になった場合には、前記カウンタを保持して現在の持続時間カウント値を保持するように構成されているとともに、前記カウンタのフィルタ再生持続時間カウント値が最大持続時間に達した時点で前記フィルタ再生を一定期間禁止し、そのフィルタ再生禁止状態中は前記カウンタをリセットして当該フィルタ再生持続時間カウント値を０にすることを技術的特徴としている。

このような技術的特徴により、フィルタ再生要求に応じてフィルタ再生を開始した後、例えば触媒昇温が十分に上昇していない等の理由によりＰＭ燃焼条件が成立しなくなって一時的に再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行しても、現在のフィルタ再生持続時間のカウント値が保持されるので、実際のオイルの燃料希釈量とフィルタ再生持続時間（ポスト噴射の持続時間）のカウント値との関係がくずれることがない。これによって、フィルタ再生持続時間のカウント値が最大持続時間に達したことを適正に判定することが可能となり、オイル希釈を確実に抑制することができる。

本発明において、フィルタ不完全再生状態中にフィルタ再生が実施されている場合はカウンタをカウントアップする。また、フィルタ不完全再生状態以外の場合、つまり、フィルタ完全再生完了時からフィルタ再生を開始するまでの通常燃焼モード時、及び、フィルタ再生禁止時の通常燃焼モード時には、フィルタ再生持続時間をカウントするカウンタをリセットする。

本発明によれば、オイルの燃料希釈に影響を及ぼすフィルタ再生の持続時間をカウントし、そのフィルタ再生持続時間のカウント値に基づいてフィルタ再生を禁止する制御において、上記フィルタ再生持続時間を精度良くカウントすることができるので、オイル希釈を確実に抑制することができる。

本発明を適用するディーゼルエンジンの一例を示す概略構成図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 ＰＭ発生量ｐｍａを求めるマップを示す図である。 ＰＭ燃焼量ｐｍｂを求めるマップを示す図である。 エンジン運転状態に基づいて推定した推定ＰＭ堆積量ＰＭｓの変化と、差圧に基づいて推定した推定ＰＭ堆積量ＰＭｄの変化とを示すタイミングチャートである。 フィルタ再生持続時間のカウント処理の内容を示すフローチャートである。 フィルタ不完全再生状態の期間を示すタイミングチャートである。 フィルタ再生持続時間のカウント処理の一例を概念的に示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−エンジン−
本発明を適用するディーゼルエンジンの概略構成を図１を参照して説明する。

この例のディーゼルエンジン１（以下、「エンジン１」という）は、例えばコモンレール式筒内直噴４気筒エンジンであって、エンジン１の各気筒の燃焼室１ａには、同燃焼室１ａ内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）２がそれぞれ配置されている。各気筒のインジェクタ２はコモンレール１１に接続されている。コモンレール１１にはサプライポンプ１０が接続されている。

サプライポンプ１０は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後に燃料通路１０ａを介してコモンレール１１に供給する。コモンレール１１は、サプライポンプ１０から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２に分配する。インジェクタ２は所定電圧が印加されたときに開弁して、燃焼室１ａ内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ２の開閉（燃料噴射量・噴射時期）はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００によってデューティ制御される。

エンジン１には吸気通路３及び排気通路４が接続されている。吸気通路３には、上流部（吸入空気流れの上流部）から下流側に向けて順に、エアクリーナ９、エアフローメータ３３、後述するターボチャージャ６のコンプレッサインペラ６３、インタークーラ８、及び、スロットルバルブ５が配置されている。スロットルバルブ５はスロットルモータ５１によってスロットル開度が調整される。スロットルバルブ５のスロットル開度はスロットル開度センサ４１によって検出される。なお、吸気通路３は、スロットルバルブ５の下流側に配置の吸気マニホールド３ａにて各気筒に対応して分岐している。

排気通路４は、エンジン１の各気筒の燃焼室１ａと繋がる排気マニホールド４ａによって各気筒毎に分岐した状態から１つに集合するように構成されている。

排気通路４には、排気ガス中に含まれるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）を酸化して浄化するＣＣＯ（酸化触媒コンバータ）２１とＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ２２とが順に配置され、燃焼室１ａでの燃焼により生じた排気が送り込まれる。

ＣＣＯ２１の上流側（排気ガス流れの上流側）の排気通路４にＡ／Ｆセンサ３６及び第１排気温センサ３７が配置されており、この第１排気温センサ３７の出力信号からＣＣＯ
２１に入る排気ガスの温度を検出することができる。また、ＣＣＯ２１とＤＰＦ２２との間の排気通路４に第２排気温センサ３８が配置されており、この第２排気温センサ３８の出力信号からＤＰＦ２２に入る排気ガスの温度（フィルタ温度（床温））を検出することができる。さらにＤＰＦ２２の上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出する差圧センサ３９が設けられている。

これらＡ／Ｆセンサ３６、第１排気温センサ３７、第２排気温センサ３８、及び、差圧センサ３９の各出力信号はＥＣＵ１００に入力される。

エンジン１にはターボチャージャ６が装備されている。ターボチャージャ６は、ロータシャフト６１を介して連結されたタービンホイール６２とコンプレッサインペラ６３とを備えている。

コンプレッサインペラ６３は吸気通路３内部に臨んで配置され、タービンホイール６２は排気通路４内部に臨んで配置されている。このようなターボチャージャ６は、タービンホイール６２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサインペラ６３を回転させることにより吸入空気を過給する。この例のターボチャージャ６は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール６２側に可変ノズルベーン機構６４が設けられており、この可変ノズルベーン機構６４の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。なお、ターボチャージャ６での過給によって昇温した吸入空気は、吸気通路３に配置したインタークーラ８によって強制冷却される。

また、エンジン１にはＥＧＲ装置７が装備されている。ＥＧＲ装置７は、排気通路４を流れる排気ガスの一部を吸気通路３に還流させて、各気筒の燃焼室１ａへ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させる装置である。ＥＧＲ装置７は、吸気マニホールド３ａと排気マニホールド４ａとを接続するＥＧＲ通路７１を備えている。このＥＧＲ通路７１には、ＥＧＲガス流れの上流側から順に、ＥＧＲ通路７１を通過（還流）するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ７３、及び、ＥＧＲバルブ７２が設けられており、このＥＧＲバルブ７２の開度を調整することによって、排気通路４（排気マニホールド４ａ）から吸気通路３（吸気マニホールド３ａ）に導入されるＥＧＲガス量（排気還流量）を調整することができる。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図２に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４、及び、タイマカウンタ１１０などを備えている。

ＲＯＭ１０２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１０３はＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１０４はエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。タイマカウンタ１１０は、エンジン１の各所制御の実行時の制御時間、及び、後述するフィルタ再生持続時間などをカウント（計時）する。

これらＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、バックアップＲＡＭ１０４、及び、タイマカウンタ１１０はバス１０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース１０５及び出力インターフェース１０６と接続されている。

入力インターフェース１０５には、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトの回転数を検出するエンジン回転数センサ３１、エンジン水温（冷却水温）を検出する水温センサ３２、エアフローメータ３３、吸気マニホールド３ａに配置され、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ３４、吸気マニホールド３ａに配置され、吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ３５、Ａ／Ｆセンサ３６、第１排気温センサ３７、第２排気温センサ３８、差圧センサ３９、コモンレール１１内の高圧燃料の圧力を検出するレール圧センサ４０、スロットル開度センサ４１、アクセル開度センサ４２、及び、車速センサ４３などが接続されており、これらの各センサからの信号がＥＣＵ１００に入力される。

出力インターフェース１０６には、インジェクタ２、サプライポンプ１０、スロットルバルブ５のスロットルモータ５１、ターボチャージャ６の可変ノズルベーン機構６４、及び、ＥＧＲバルブ７２などが接続されている。

ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン１のスロットルバルブ５の開度制御、及び、燃料噴射量・噴射時期制御（インジェクタ２の開閉制御）などを含むエンジン１の各種制御を実行する。さらに、ＥＣＵ１００は、下記の［ＤＰＦ再生制御］、及び、［ＰＭ量推定処理の選択制御（フィルタ不完全再生状態の判定処理も含む）］を実行する。

以上のＥＣＵ１００により実行されるプログラムによって本発明の排気浄化装置の制御が実現される。

−ＤＰＦ再生制御−
＜ＰＭ堆積量推定＞
ＥＣＵ１００は、下記の２通りの処理（１）及び（２）でＰＭ堆積量を推定する。

（１）エンジン運転状態に基づくＰＭ量推定処理
この例では、ＰＭ発生量ｐｍｅ及びＰＭ燃焼量ｐｍｃを用いて推定ＰＭ堆積量ＰＭｓを算出する。

ＰＭ発生量ｐｍｅは、単位時間当たり（例えば推定処理の１制御周期の間）にエンジン１の全燃焼室から排出されるＰＭの量であって、エンジン回転数センサ３１の出力信号から得られるエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｖ（指令値）に基づいて図３のマップを参照して求める。

ＰＭ燃焼量ｐｍｃは、単位時間当たり（例えば推定処理の１制御周期の間）にＤＰＦ２２に堆積されているＰＭが酸化燃焼される量であって、第２排気温センサ３８の出力信号から得られる排気ガス温度Ｔｈｅｇ（フィルタ温度に相当）及びエアフローメータ３３の出力信号から得られる吸入吸気量Ｇａに基づいて図４のマップ（ＰＭの酸化速度マップ）を参照して求める。

そして、これらＰＭ発生量ｐｍｅ及びＰＭ燃焼量ｐｍｃを用いて推定ＰＭ堆積量ＰＭｓを、演算式［ＰＭｓ←ＰＭｓ（前回値）＋ｐｍｅ−ｐｍｃ］に基づいて逐次算出（積算）していく。ここで、フィルタ再生開始時のＰＭｓ（前回値）は、再生開始判定値Ｔｈｐｍｓｓ（図５参照）に相当する値である。また、フィルタ完全再生完了後の通常燃焼モード開始時（フィルタ再生を実施していない第１回目の通常燃焼モード開始時も含む）のＰＭｓ（前回値）は初期値「０」である。

図３に示すマップは、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｖをパラメータとし、ＰＭ発生量ｐｍｅを実験・計算等によって求めた値をマップ化したものであって、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶されている。なお、図３のマップにおいて、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｖがマップ上の各ポイント間の値になるときには、補間処理にてＰＭ発生量ｐｍｅを算出する。

図４に示すマップは、排気ガス温度Ｔｈｅｇ及び吸入空気量Ｇａをパラメータとし、ＰＭ燃焼量ｐｍｃを実験・計算等によって求めた値をマップ化したものであって、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶されている。なお、図４のマップにおいて、排気ガス温度Ｔｈｅｇ及び吸入空気量Ｇａがマップ上の各ポイント間の値になるときには、補間処理にてＰＭ燃焼量ｐｍｃを算出する。

（２）差圧に基づくＰＭ量推定処理
まず、排気浄化装置においては、ＤＰＦ２２へのＰＭの堆積が進行するにしたがって、その堆積ＰＭが排気ガスの流れの妨げとなり、排気ガスの流動抵抗が増加する。これに伴って排気通路４に配置のＤＰＦ２２の上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差圧ΔＰが大きくなる。このＤＰＦ２２前後の差圧ΔＰは、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭの燃焼除去が進行して、ＤＰＦ２２に堆積しているＰＭ堆積量が減少するにしたがって小さくなる。このようにＤＰＦ２２前後の差圧ΔＰとＤＰＦ２２に堆積しているＰＭ堆積量との間に相関関係があるので、差圧ΔＰからＤＰＦ２２のＰＭ堆積量を推定することができる。

このような点を利用し、この例では、排気通路４（ＤＰＦ２２）に設けた差圧センサ３９の出力信号から得られる差圧ΔＰに基づいてマップを参照して、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭの堆積量（推定ＰＭ堆積量ＰＭｄ）を推定する。

なお、推定ＰＭ堆積量の算出に用いるマップは、上記したＤＰＦ２２前後の差圧ΔＰとＰＭ堆積量との相関関係を考慮して、実験・計算等によって適合した値をマップ化したものであって、ＥＣＵ１００のＲＯＭ１０２内に記憶されている。

＜フィルタ再生（ＤＰＦ再生）処理＞
ＥＣＵ１００は、エンジン１の通常燃焼モード時に、上記したエンジン運転状態に基づくＰＭ量推定処理、及び、差圧に基づくＰＭ量推定処理の各処理によって推定ＰＭ堆積量ＰＭｓ及びＰＭ推定量ＰＭｄを推定している。これら推定ＰＭ堆積量ＰＭｓ及びＰＭ推定量ＰＭｄは時間の経過とともに上昇していく。ＥＣＵ１００は、その上昇する推定ＰＭ堆積量ＰＭｓまたは推定ＰＭ堆積量ＰＭｄが、再生開始判定値（限界ＰＭ堆積量に相当する値）ＴｈｐｍｓｓまたはＴｈｐｍｄｓ（図５参照）にまで上昇した否かを判定し、これら推定ＰＭ堆積量ＰＭｓまたは推定ＰＭ堆積量ＰＭｄのうちのいずれか一方が再生開始判定値ＴｈｐｍｓｓまたはＴｈｐｍｄｓに達した時点でＤＰＦ２２の再生開始時期であると判断する。

例えば図５に示すように、推定ＰＭ堆積量ＰＭｄが先に再生開始判定値Ｔｈｐｍｄｓに達した場合、その時点で、ＤＰＦ２２の再生開始時期であると判断してフィルタ再生要求を発生し、そのフィルタ再生要求に応じてフィルタ再生を開始する（図７参照）。なお、通常燃焼モード中において、推定ＰＭ堆積量ＰＭｓまたは推定ＰＭ堆積量ＰＭｄのいずれか一方が再生開始判定値ＴｈｐｍｓｓまたはＴｈｐｍｄｓに達した時点で、それら２つの推定ＰＭ堆積量ＰＭｓ及びＰＭｄは初期化［０］される。

フィルタ再生時には、エンジン運転のための燃料噴射（インジェクタ２から燃焼室１ａへの燃料噴射）である主燃料噴射（メイン噴射）を行った後に、ＣＣＯ昇温燃料噴射（ポスト噴射）を実行する。このＣＣＯ昇温燃料噴射によってインジェクタ２から噴射された燃料は、排気通路４に送出されてＣＣＯ２１に達する。ＣＣＯ２１に燃料成分が到達すると、ＨＣやＣＯ等の成分が排気ガス中や触媒上で酸化反応され、その酸化反応に伴う発熱でＣＣＯ２１（排気ガス）の温度が上昇し、この温度上昇によってＤＰＦ２２の温度が上昇する。そして、このようなＣＣＯ昇温燃料噴射を行った後に、所定のタイミングでＤＰＦ再生燃料噴射を実行することにより、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭが燃焼・除去され、ＤＰＦ２２のＰＭ堆積量が減少していく。

このようなフィルタ再生中において、ＥＣＵ１００は、上記したエンジン運転状態に基づくＰＭ量推定処理を選択してＰＭ堆積量ＰＭｓ［ＰＭｓ←ＰＭｓ（前回値）＋ｐｍｅ−ｐｍｃ］を推定しており、その推定ＰＭ堆積量ＰＭｓが再生完了判定値Ｔｈｐｍｓｅ（図５参照）にまで低下した時点で、ＤＰＦ２２の再生が完全に完了（フィルタ完全再生完了）したと判断してフィルタ再生を終了する。なお、上述したように、フィルタ再生時の推定ＰＭ堆積量ＰＭｓの初期値［ＰＭｓ（前回値）］は、再生開始判定値Ｔｈｐｍｓｓに相当する値とする。

ここで、この例では、ポスト噴射にてフィルタ再生を実施しているので、ポスト噴射による燃料噴射によってオイル希釈（エンジンオイルへの燃料混入）が進むため、フィルタ再生の最大持続時間を制限し、その最大持続時間に達した後は、フィルタ再生要求があっても、オイル内に混入した燃料が十分に揮発するまでの期間はフィルタ再生を禁止している（フィルタ再生禁止）。

具体的には、ＥＣＵ１００は、フィルタ再生中（オイル希釈に影響を与える特定の燃焼モード中）に、タイマカウンタ１１０にてフィルタ再生の持続時間をカウントし、そのフィルタ再生持続時間のカウント値Ｔ_iが最大持続時間（オイルの燃料希釈量が許容限界となるポスト噴射の持続時間）に達した時点でフィルタ再生を一定期間禁止する。そして、このようなフィルタ再生禁止状態のときには、後述するように、タイマカウンタ１１０をリセット（カウンタ値Ｔ_i＝０）する。

なお、フィルタ再生禁止期間については、エンジンオイルに混入した燃料が十分に揮発する時間（フィルタ再生を実施できる程度にまでオイル希釈が回復するのに要する時間）を実験・計算等によって取得し、その結果を基に適合した値を設定する。

また、ＥＣＵ１００は、フィルタ再生要求がある状態のときでも、ＰＭの燃焼条件が成立しなくなった場合には、エンジン１の燃焼モードを、再生燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える。具体的には、例えばアイドル運転や低速走行が長く継続されている状況で、ＣＣＯ２１が温まっておらず、ポスト噴射を実施してもフィルタ温度が十分に上昇しなくてＰＭ燃焼が起こりにくい状態のときには、ＰＭ燃焼条件不成立と判定して、燃焼モードを再生燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える。

このようにフィルタ再生途中で、再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行した場合であっても、後述するフィルタ不完全再生状態中である場合は、タイマカウンタ１１０をリセットせずに、タイマカウンタ１１０のカウント値を現在値に保持する。この点については後述する。

−フィルタ再生持続時間のカウント処理−
次に、タイマカウンタ１１０を用いてフィルタ再生持続時間のカウント処理を行う制御の一例について図６のフローチャートを参照して説明する。図６の処理ルーチンはＥＣＵ１００において所定周期（例えば数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ程度）毎に繰り返して実行される。

ステップＳＴ１０１において、上記したエンジン運転状態に基づくＰＭ量推定処理によって推定している現在のＰＭ堆積量ＰＭｓに基づいて、フィルタ再生が完全に完了（フィルタ完全再生完了）しているか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合は、現在のＤＰＦ２２のＰＭ堆積状態は「フィルタ完全再生状態」であると判定する（ステップＳＴ１０２）。ステップＳＴ１０１の判定結果が否定判定である場合（フィルタ完全再生完了状態でない場合）はステップＳＴ１０３に進む。

ステップＳＴ１０３では、フィルタ再生要求がなく、通常燃焼モードであるか否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合はステップＳＴ１０８に進む。ステップＳＴ１０３の判定結果が否定判定である場合（フィルタ再生要求があり、通常燃焼モードではない場合）はステップＳＴ１０４に進む。

ステップＳＴ１０４においては、現在の状態がフィルタ再生禁止状態であるか否かを判定し、その判定結果が否定判定である場合は、「フィルタ不完全再生状態」であると判定する（ステップＳＴ１０５）。ステップＳＴ１０４の判定結果が肯定判定である場合（現在の状態がフィルタ再生禁止状態である場合）はステップＳＴ１０８に進む。

ここで、「フィルタ不完全再生状態」について図７を参照して説明する。

まず、図７に示すように、タイミングｔ１の時点でフィルタ再生要求があると、その再生要求に応じてフィルタ再生が開始される。このフィルタ再生開始時点ｔ２でフィルタ不完全再生状態がＯＮとなる。このフィルタ不完全再生状態は、フィルタ再生禁止状態がＯＮにならない限りで継続される。そして、このフィルタ不完全再生状態中に、ＰＭ燃焼条件が成立しなくなってエンジン１の燃焼モードが再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行しても（ｔ３〜ｔ４の期間）、フィルタ不完全再生状態がＯＦＦになることはなく、フィルタ不完全再生状態は継続される。ただし、フィルタ再生禁止状態となる期間ｔ５〜ｔ６は、フィルタ不完全再生状態はＯＦＦになる。

このように、「フィルタ不完全再生状態」とは、フィルタ再生要求がある状態で、フィルタ再生を開始してからフィルタ完全再生完了に至るまでの期間でかつフィルタ再生禁止期間以外の状態のことである。

図６のフローチャートに戻ってカウント処理の説明を続ける。ステップＳＴ１０６においては、特定の燃焼モード（オイル希釈に影響を与える燃焼モード；ＣＣＯ２１の床温上昇ための燃焼モード、フィルタ再生燃焼モード）以外であるか否かを判定する。ステップＳＴ１０６の判定結果が否定判定である場合（特定の燃焼モードである）はステップＳＴ１０７に進み、タイマカウンタ１１０をカウントアップする（Ｔ_i＝Ｔ_i-1＋１）。この後にリターンする。

一方、ステップＳＴ１０６の判定結果が肯定判定である場合（通常燃焼モードである場合）はステップＳＴ１０８に進む。ステップＳＴ１０８では、現在の状態が「フィルタ不完全再生状態」であるか否かを判定する。

ステップＳＴ１０８の判定結果が肯定判定である場合、フィルタ不完全再生状態中であるので、一時的に再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行しても、再生燃焼モードに直ぐに戻る可能性があるため、エンジンオイルに混入した燃料が揮発する程の状態ではないと判断して、タイマカウンタ１１０のリセットを実行せずに、現在のフィルタ差再生持続時間のカウント値Ｔ_iを保持（Ｔ_i＝Ｔ_i-1）する（ステップＳＴ１０９）。この後にリターンする。

ステップＳＴ１０８の判定結果が否定判定である場合は、フィルタ完全禁止状態ではなく、通常燃焼モード（フィルタ完全再生完了からフィルタ再生開始までの通常燃焼モードまたはフィルタ再生禁止状態での通常燃焼モード）であり、エンジンオイルに混入した燃料が揮発するので、タイマカウンタ１１０のリセットし（ステップＳＴ１１０）、フィルタ差再生持続時間のカウント値Ｔ_iを初期化（Ｔ_i＝０）する。この後にリターンする。

以上のフィルタ再生持続時間のカウント処理の一例について図８を参照して説明する。

まず、フィルタ完全再生完了からフィルタ再生開始時点ｔ２までは、フィルタ不完全再生状態になっていない状況下での通常燃焼モードであるので、タイマカウンタ１１０はリセットされる。

次に、ｔ２のタイミングでフィルタ再生が開始されると、フィルタ不完全再生状態となり、タイマカウンタ１１０のカウントアップが開始される。

ここで、フィルタ再生途中でＰＭの燃焼条件が成立しなくなった場合、燃焼モードが再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行する（ｔ３）。このとき、従来制御では、通常燃焼モードに移行した時点ｔ３で、タイマカウンタ１１０がリセットされてフィルタ差再生持続時間のカウント値Ｔ_iが「０」になる。これに対し、この例の制御では、「フィルタ不完全再生状態中である」という条件が成立しているときに、燃焼モードが再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行しても、タイマカウンタ１１０を保持処理して、現在のフィルタ差再生持続時間のカウント値Ｔ_iを保持（Ｔ_i＝Ｔ_i-1）するので、実際のオイルの燃料希釈量とフィルタ再生持続時間（ポスト噴射の持続時間）のカウント値との関係がくずれることはない。この後、燃焼モードが再生燃焼モードに戻った時点ｔ４でタイマカウンタ１１０のカウントアップが再開される。

そして、タイマカウンタ１１０のカウント値Ｔ_iが最大持続時間に達した時点ｔ５でフィルタ再生を一定期間（ｔ５〜ｔ６）禁止する。このフィルタ再生禁止状態中はタイマカウンタ１１０はリセットされる。次に、フィルタ再生禁止状態を開始した時点ｔ５から、エンジンオイルに混入した燃料が十分に揮発する時間（フィルタ再生を実施できる程度にまでオイル希釈が回復するのに要する時間）が経過した時点ｔ６で、フィルタ不完全再生状態となってタイマカウンタ１１０がカウントアップが開始される。この後、フィルタ完全再生完了となった時点ｔｎで、フィルタ不完全再生状態がＯＦＦになるとともに、燃焼モードが通常燃焼モードとなって、タイマカウンタ１１０がリセットされる。

なお、この例において、タイマカウンタ１１０のカウント値Ｔ_iに演算処理の１制御周期（時間）を乗算した値が最大持続時間に達したか否かを判定するようにしてもよいし、タイマカウンタ１１０のカウント値Ｔ_iそのものが、最大持続時間に対応する最大カウント値に達したか否かを判定するようにしてもよい。

以上のように、この例の制御によれば、フィルタ再生要求に応じてフィルタ再生を開始した後（フィルタ不完全再生状態中）に、例えば触媒昇温が十分に上昇していない等の理由によりＰＭ燃焼条件が成立しなくなって、燃焼モードが一時的に再生燃焼モードから通常燃焼モードに移行しても、現在の持続時間カウント値Ｔ_iが保持されるので、実際のオイルの燃料希釈量とフィルタ再生持続時間（ポスト噴射の持続時間）のカウント値Ｔ_iとの関係がくずれることがない。これによって、フィルタ再生持続時間のカウント値Ｔ_iが最大持続時間に達したことを適正に判定することが可能となり、オイル希釈を確実に抑制することができる。

−他の実施形態−
以上の例では、パティキュレートフィルタとしてＤＰＦを用いているが、本発明はこれに限られることなく、ＤＰＮＲ触媒を用いた排気浄化装置にも適用することができる。

以上の例では、本発明の排気浄化装置を筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒内直噴６気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用できる。

さらに、本発明の排気浄化装置は、高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼に供して機関運転を行う運転領域が、全運転領域の大部分を占める希薄燃焼式ガソリンエンジンにも適用可能である。また、車両用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。

本発明は、内燃機関（エンジン）の排気ガスを浄化する装置に利用可能であり、さらに詳しくは、ディーゼルエンジンの排気ガスをパティキュレートフィルタを用いて浄化する排気浄化装置に利用することができる。

１ エンジン
２ インジェクタ
３ 吸気通路
４ 排気通路
２１ ＣＣＯ
２２ ＤＰＦ
１００ ＥＣＵ
１１０ タイマカウンタ

Claims (1)

1. 内燃機関の排気通路に配設され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記内燃機関の噴射時期を制御することにより主噴射燃料噴射後に再生燃料噴射を行って前記フィルタに堆積した粒子状物質を除去するフィルタ再生を行うフィルタ再生制御手段と、前記フィルタ再生の持続時間をカウントするカウンタとを備えた排気浄化装置において、
   前記フィルタの再生要求があり、前記フィルタ再生を開始してからフィルタ完全再生完了に至るまでの期間でかつフィルタ再生禁止以外の期間を、フィルタ不完全再生状態であると判定し、前記フィルタ不完全再生状態中に前記フィルタ再生が実施されている場合は前記カウンタをカウントアップし、前記フィルタ不完全再生状態中にフィルタ再生以外の状態になった場合には、前記カウンタを保持して現在の持続時間カウント値を保持するように構成されているとともに、
   前記カウンタのフィルタ再生持続時間カウント値が最大持続時間に達した時点で前記フィルタ再生を一定期間禁止し、そのフィルタ再生禁止状態中は前記カウンタをリセットして当該フィルタ再生持続時間カウント値を０にすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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