JP6132803B2 - 内燃機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排ガス中の粒子状物質、ＮＯｘ又はＳＯｘを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。

従来、内燃機関の排ガス浄化装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンタイプの内燃機関における排ガスを浄化するものであり、ＤＰＦ及びＮＯｘ浄化触媒を備えている。この排ガス浄化装置の場合、排ガス中の粒子状物質がＤＰＦによって捕集され、排ガス中のＮＯｘがＮＯｘ浄化触媒によって捕捉される。

また、この排ガス浄化装置では、ＤＰＦにおける粒子状物質の堆積量が所定値に達した場合において、内燃機関の運転領域がＤＰＦの再生困難領域にないときには、ＤＰＦの再生制御が所定時間、実行される。この再生制御では、ＤＰＦに堆積した粒子状物質を燃焼させるために、ポスト噴射が実行される。一方、内燃機関の運転領域がＤＰＦの再生困難領域にあるときには、ＤＰＦの再生制御を中止するとともに、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されたＮＯｘを還元するために、ＮＯｘ還元制御が所定時間、実行される。

特許第４５９７８７６号公報

上記特許文献１の内燃機関の排ガス浄化装置によれば、ＤＰＦの再生制御の実行／中止を、内燃機関の運転領域に応じて決定しており、ＤＰＦにおける粒子状物質の燃焼状態を考慮していない関係上、ＤＰＦ再生用のポスト噴射燃料量が過剰になったり、これとは逆に、過少になったりするおそれがある。その場合、ポスト噴射燃料量が過剰なときには、燃費が悪化したり、オイルダイリューションが発生したりすることになる。

また、ＤＰＦの再生制御の開始以降、ＤＰＦにおける粒子状物質の燃焼状態を考慮することなく、所定時間が経過するまで再生制御を継続する関係上、ＤＰＦの再生効率が低下するおそれがあると同時に、燃費の悪化度合いや、オイルダイリューションの発生度合いが大きくなるおそれがある。

さらに、ＮＯｘ還元制御においても、ＮＯｘ浄化触媒におけるＮＯｘの除去状態を考慮していない関係上、排ガスを還元雰囲気に制御するための燃料量が過剰なときには、燃費が悪化することになる。これに加えて、ＮＯｘ還元制御の開始以降、ＮＯｘ浄化触媒におけるＮＯｘの除去状態を考慮することなく、所定時間が経過するまでＮＯｘ還元制御を継続する関係上、ＮＯｘの除去効率が低下するおそれがあると同時に、燃費の悪化度合いが大きくなるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタの再生制御や、ＮＯｘ／ＳＯｘを触媒から除去する制御を効率よく実行することができ、良好な燃費を確保することができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の排ガス中の粒子状物質をフィルタ７によって捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼させることでフィルタ７を再生する内燃機関３の排ガス浄化装置１であって、フィルタ７における粒子状物質の堆積量であるスート堆積量ｍＳｏｔを取得するスート堆積量取得手段（ＥＣＵ２、ステップ３，２０，３２）と、フィルタ７を再生するための再生制御を実行する再生制御実行手段（ＥＣＵ２、ステップ４３）と、再生制御の実行中における粒子状物質の燃焼速度（スート燃焼速度ＢＲ）を推定する燃焼速度推定手段（ＥＣＵ２、ステップ２２）と、再生制御の実行中、推定された燃焼速度（スート燃焼速度ＢＲ）が所定速度Ｂｒｅｆ以下である状態の発生時間の総和が所定時間（値ΔＴ・Ｃｒｅｆ）以上になった場合において、スート堆積量ｍＳｏｔが所定値ｍ３未満のときに、再生制御を終了する再生終了手段（ＥＣＵ２、ステップ２３〜２６，２８，４１，４４）と、再生制御の実行中、推定された燃焼速度（スート燃焼速度ＢＲ）が所定速度Ｂｒｅｆ以下である状態の発生時間の総和が所定時間（値ΔＴ・Ｃｒｅｆ）以上になった場合において、スート堆積量ｍＳｏｔが所定値ｍ３以上のときに、再生制御を一時的に中断する再生中断手段（ＥＣＵ２、ステップ２３〜２７，４２，４４）と、再生制御が一時的に中断されている場合において、フィルタ７の状態が再生制御を再開すべき状態にあるか否かを判定する再生再開判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１２，１４，３０，３１）と、再生再開判定手段の判定結果に基づき、フィルタ７の状態が再生制御を再開すべき状態にあるときに、再生制御を再開する再生再開手段（ＥＣＵ２、ステップ４２，４３）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、内燃機関の排ガス中の粒子状物質をフィルタによって捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼させることでフィルタが再生される。また、フィルタを再生するための再生制御の実行中における粒子状物質の燃焼速度が推定され、再生制御の実行中、推定された燃焼速度が所定速度以下である状態の発生時間の総和が所定時間以上になった場合において、スート堆積量が所定値未満のときには、再生制御が終了される。それにより、フィルタの状態がその再生効率が低下するような状態にある場合において、スート堆積量が比較的、少ないときには、再生制御が終了されることになる。

一方、再生制御の実行中、推定された燃焼速度が所定速度以下である状態の発生時間の総和が所定時間以上になった場合において、スート堆積量が所定値以上のときに、再生制御を一時的に中断し、そのように再生制御が一時的に中断されている場合において、フィルタの状態が再生制御を再開すべき状態にあるか否かを判定するとともに、フィルタの状態が再生制御を再開すべき状態にあるときに、再生制御が再開される。それにより、フィルタの状態がその再生効率が低下するような状態にある場合において、スート堆積量が比較的、多いときには、フィルタの再生制御を一時的に中断するとともに、フィルタの状態がその再生効率が良好な状態になったときに、再生制御が再開されることになる。以上のように、フィルタの再生制御が再生効率の良い条件下においてのみ実行されることによって、良好な燃費を確保することができる。これに加えて、再生制御においてポスト噴射を実行する場合には、オイルダイリューションの発生を抑制することができる（なお、本明細書における「スート堆積量を取得」や「酸化物捕捉量を取得」における「取得」は、センサなどによりこれらの値を直接検出することに限らず、これらの値を他のパラメータに応じて算出／推定することを含む）。

請求項２に係る発明は、内燃機関３の排ガス中のＮＯｘ及びＳＯｘの一方である所定酸化物を排ガス浄化触媒６によって捕捉し、捕捉した所定酸化物を還元することで排ガス浄化触媒６から除去する内燃機関３の排ガス浄化装置であって、排ガス浄化触媒６における所定酸化物の捕捉量である酸化物捕捉量（ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘ）を取得する酸化物捕捉量取得手段（ＥＣＵ２、ステップ５１，７０，８２）と、排ガス浄化触媒６から所定酸化物を除去するための除去制御を実行する除去制御実行手段（ＥＣＵ２、ステップ９２）と、除去制御の実行中における所定酸化物の除去速度（ＮＯｘ除去速度ＲＳ）を推定する除去速度推定手段（ＥＣＵ２、ステップ７２）と、除去制御の実行中、推定された除去速度（ＮＯｘ除去速度ＲＳ）が所定速度Ｒｒｅｆ以下である状態の発生時間の総和が所定時間（値ΔＴ・Ｃｒｅｆ２）以上になった場合において、酸化物捕捉量（ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘ）が所定値ｓ３未満のときに、除去制御を終了する除去終了手段（ＥＣＵ２、ステップ７２〜７６，７８，９０，９３）と、除去制御の実行中、推定された除去速度（ＮＯｘ除去速度ＲＳ）が所定速度Ｒｒｅｆ以下である状態の発生時間の総和が所定時間（値ΔＴ・Ｃｒｅｆ２）以上になった場合において、酸化物捕捉量（ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘ）が所定値ｓ３以上のときに、除去制御を一時的に中断する除去中断手段（ＥＣＵ２、ステップ７２〜７７，９１，９３）と、除去制御が一時的に中断されている場合において、排ガス浄化触媒６の状態が除去制御を再開すべき状態にあるか否かを判定する除去再開判定手段（ＥＣＵ２、ステップ５７，５９，８０，８１）と、除去再開判定手段の判定結果に基づき、排ガス浄化触媒６の状態が除去制御を再開すべき状態にあるときに、除去制御を再開する除去再開手段（ＥＣＵ２、ステップ９１，９２）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、内燃機関の排ガス中のＮＯｘ及びＳＯｘの一方である所定酸化物を排ガス浄化触媒によって捕捉し、捕捉した所定酸化物が還元されることで排ガス浄化触媒から除去される。また、排ガス浄化触媒から所定酸化物を除去するための除去制御の実行中における所定酸化物の除去速度が推定され、除去制御の実行中、推定された除去速度が所定速度以下である状態の発生時間の総和が所定時間以上になった場合において、酸化物捕捉量が所定値未満のときには、除去制御が終了される。それにより、排ガス浄化触媒の状態が所定酸化物の除去効率が低下するような状態にある場合において、酸化物捕捉量が比較的、少ないときには、除去制御が終了されることになる。

一方、除去制御の実行中、推定された除去速度が所定速度以下である状態の発生時間の総和が所定時間以上になった場合において、酸化物捕捉量が所定値以上のときに、除去制御を一時的に中断し、そのように除去制御が一時的に中断されている場合において、排ガス浄化触媒の状態が除去制御を再開すべき状態にあるか否かを判定するとともに、排ガス浄化触媒の状態が除去制御を再開すべき状態にあるときには、除去制御が再開される。それにより、排ガス浄化触媒の状態が所定酸化物の除去効率が低下するような状態にある場合において、酸化物捕捉量が比較的、多いときには、排ガス浄化触媒の除去制御を一時的に中断するとともに、排ガス浄化触媒の状態が酸化物捕捉量の除去効率が良好な状態になったときには、除去制御が再開されることになる。以上のように、排ガス浄化触媒の除去制御が所定酸化物の除去効率の良い条件下においてのみ実行されることによって、良好な燃費を確保することができる。また、所定酸化物としてのＳＯｘを除去するためにポスト噴射を実行する場合には、オイルダイリューションの発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る排ガス浄化装置及びこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。 フィルタ再生判定処理を示すフローチャートである。 中断終了判定処理を示すフローチャートである。 再開判定処理を示すフローチャートである。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の排ガス浄化装置による制御結果の一例を示すタイミングチャートである。 第１実施形態の排ガス浄化装置による運転負荷が異なる場合の制御結果の一例を示すタイミングチャートである。 第２実施形態の排ガス浄化装置によるＮＯｘ還元判定処理を示すフローチャートである。 中断終了判定処理を示すフローチャートである。 再開判定処理を示すフローチャートである。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排ガス浄化装置について説明する。図１は、本実施形態の排ガス浄化装置１及びこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。

このエンジン３は、図示しない車両に動力源として搭載されたディーゼルエンジンタイプのものであり、複数組（１組のみ図示）の気筒３ａ及びピストン３ｂを備えている。このエンジン３のシリンダヘッド３ｃには、燃料噴射弁４が気筒３ａ毎に燃焼室に臨むように取り付けられている（１つのみ図示）。これらの燃料噴射弁４は、コモンレールを介して、高圧ポンプ及び燃料タンク（いずれも図示せず）に接続されている。高圧ポンプによって昇圧された燃料は、コモンレールを介して燃料噴射弁４に供給され、燃料噴射弁４から気筒３ａ内の燃焼室に噴射される。

燃料噴射弁４は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２は、燃料噴射弁４の開閉タイミングを制御することによって、燃料噴射制御処理を実行する。この燃料噴射制御処理は、燃料噴射弁４による燃料の噴射量及び噴射時期を制御するものであり、その具体的な制御手法については後述する。

また、エンジン３には、クランク角センサ２０が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータ及びＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。

一方、排ガス浄化装置１は、ＥＣＵ２と、エンジン３の排気通路５に上流側から順に設けられた排ガス浄化触媒６及びフィルタ７などを備えている。この排ガス浄化触媒６は、排ガス中のＮＯｘを酸化雰囲気下で捕捉するとともに、捕捉したＮＯｘを還元雰囲気下で還元するタイプのものである。

また、フィルタ７は、ＣＳＦ（Catalyzed Soot Filter）タイプのもの、すなわち、ディーゼル・パーティキュレート・フィルター（ＤＰＦ）に酸化触媒成分を付加することによって、粒子状物質を捕集するフィルター機能と、酸化機能とを併せ持つようにしたタイプのものである。

さらに、排気通路５には、差圧センサ２１、ＬＡＦセンサ２２及び排気温センサ２３が設けられている。この差圧センサ２１は、排気通路５におけるフィルタ７の上流側と下流側との間の差圧ＤＰｅｘを検出するためのものであり、２つの検出素子２１ａ，２１ｂを備えている。上流側の検出素子２１ａは、排ガス浄化触媒６とフィルタ７との間の部位に設けられ、下流側の検出素子２１ｂは、フィルタ７よりも下流側の部位に設けられている。ＥＣＵ２は、この差圧センサ２１の検出信号に基づき、差圧ＤＰｅｘを算出する。

また、ＬＡＦセンサ２２は、排ガス浄化触媒６よりも上流側に配置され、ジルコニア及び白金電極などで構成されているとともに、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気通路５内を流れる排ガス中の酸素量Ｏ２ｍａｓｓ及び酸素濃度Ｏ２ｃｎをリニアに検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ２２の検出信号に基づき、酸素量Ｏ２ｍａｓｓ及び酸素濃度Ｏ２ｃｎを算出する。

さらに、排気温センサ２３も、排ガス浄化触媒６とフィルタ７の間に配置されており、排気通路５内を流れる排ガス温度を検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この排気温センサ２３の検出信号に基づき、フィルタ７の温度であるフィルタ温度Ｔｆを算出する。

一方、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２４及び警告ランプ９が電気的に接続されている。このアクセル開度センサ２４は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、警告ランプ９は、車両のインストルメント・パネル内に設けられており、後述するように、フィルタ再生判定処理において、多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積していると判定された場合、それを運転者に報知するために、ＥＣＵ２によって点灯される。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２４の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、各種の制御処理などを実行する。具体的には、以下に述べるように、フィルタ再生判定処理や燃料噴射制御処理などを実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、スート堆積量取得手段、再生制御実行手段、再生終了手段、再生中断手段、再生再開判定手段、再生再開手段、及び燃焼速度推定手段に相当する。

次に、図２を参照しながら、フィルタ再生判定処理について説明する。このフィルタ再生判定処理は、フィルタ７の再生制御処理を実行すべきか否かなどを判定するものであり、ＥＣＵ２によって所定の制御周期ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。なお、以下の説明において算出又は設定される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。

同図に示すように、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、スート多量フラグＦ＿Ｓｏｔ＿ＮＧが「１」であるか否かを判別する。このスート多量フラグＦ＿Ｓｏｔ＿ＮＧは、多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積しているか否かを表すものであり、その値は、後述するように設定される。

このステップ１の判別結果がＮＯのとき、すなわち前回の制御タイミングで多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積していなかったときには、ステップ２に進み、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。この再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮは、フィルタ７の再生制御の実行条件が成立しているか否かを表すものであり、その値は、以下に述べるように設定される。

このステップ２の判別結果がＮＯのとき、すなわち前回の制御タイミングでフィルタ７の再生制御の実行条件が成立していなかったときには、ステップ３に進み、スート堆積量ｍＳｏｔを算出する。このスート堆積量ｍＳｏｔは、フィルタ７における粒子状物質の堆積量であり、具体的には、差圧ＤＰｅｘに応じて、図示しないマップを検索することによって算出される。

次いで、ステップ４に進み、ｍ２＜ｍＳｏｔ＜ｍ４が成立しているか否かを判別する。この場合、２つの値ｍ２，ｍ４を含めて、以下の説明で述べる値ｍ１〜ｍ５は、ｍ１＜ｍ２＜ｍ３＜ｍ４＜ｍ５が成立するように設定されるスート堆積量ｍＳｏｔの所定値である。

ステップ４の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ５に進み、フィルタ温度Ｔｆが所定温度Ｔｆ２以上であるか否かを判別する。この所定温度Ｔｆ２は、フィルタ７の再生制御を実行した際、フィルタ７に堆積した粒子状物質を迅速かつ効率よく燃焼させることが可能な温度に設定されている。

ステップ５の判別結果がＹＥＳのときには、フィルタ７の再生制御の実行条件が成立していると判定して、それを表すために、ステップ６に進み、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ４又は５の判別結果がＮＯのときには、ステップ７に進み、スート堆積量ｍＳｏｔが所定値ｍ４以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ｍＳｏｔ＜ｍ４が成立しているときには、フィルタ７の再生制御の実行条件が成立していないと判定して、それを表すために、ステップ８に進み、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ７の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ９に進み、スート堆積量ｍＳｏｔが所定値ｍ５以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ｍ４≦ｍＳｏｔ＜ｍ５が成立しているときには、フィルタ７の再生制御の実行条件が成立していると判定して、前述したように、ステップ６を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ９の判別結果がＹＥＳのときには、フィルタ７の再生制御を実行できないほど、多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積していると判定して、それを運転者に報知するために、ステップ１０に進み、警告ランプ９を点灯する。

次いで、多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積していることを表すために、ステップ１１で、スート多量フラグＦ＿Ｓｏｔ＿ＮＧを「１」に設定した後、本処理を終了する。このように、ステップ１１で、スート多量フラグＦ＿Ｓｏｔ＿ＮＧが「１」に設定されると、次回以降の制御タイミングにおいて前述したステップ１の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、そのまま本処理を終了する。

一方、前述したステップ２の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち前回の制御タイミングでフィルタ７の再生制御の実行条件が成立していたときには、ステップ１２に進み、再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥが「１」であるか否かを判別する。この再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥは、フィルタ７の再生制御の中断中であるか否かを表すものであり、その値は後述するように設定される。

このステップ１２の判別結果がＮＯで、フィルタ７の再生制御の中断中でないときには、ステップ１３に進み、中断終了判定処理を実行する。この中断終了判定処理は、フィルタ７の再生制御の中断及び終了を判定するものであり、具体的には、図３に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ２０で、スート堆積量ｍＳｏｔを算出する。このステップ２０では、エンジン３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰなど）やＲＡＭ内に記憶されているスート堆積量ｍＳｏｔの前回値（前回の制御タイミングで算出された値）に応じて、前回の制御タイミングと今回の制御タイミングとの間で燃焼したと推定される粒子状物質の量を所定の演算手法で算出し、これをスート堆積量ｍＳｏｔの前回値から減算することによって、スート堆積量ｍＳｏｔが算出される。

次いで、ステップ２１に進み、スート堆積量ｍＳｏｔが所定値ｍ１よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、フィルタ７の再生制御を終了すべきであると判定して、それを表すために、ステップ２８に進み、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮを「０」に設定すると同時に、再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥ及び再生効率悪化カウンタの計数値ＣＴも「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２１の判別結果がＮＯで、ｍＳｏｔ≧ｍ１が成立しているときには、ステップ２２に進み、スート燃焼速度ＢＲを算出する。このスート燃焼速度ＢＲは、フィルタ７の再生制御の実行中、フィルタ７に堆積した粒子状物質が燃焼する速度であり、具体的には、酸素量Ｏ２ｍａｓｓ、フィルタ温度Ｔｆ及びスート堆積量ｍＳｏｔに応じ、所定の演算手法によって算出される。

次いで、ステップ２３に進み、スート燃焼速度ＢＲが所定速度Ｂｒｅｆ以下であるか否かを判別する。この所定速度Ｂｒｅｆは、フィルタ７の再生効率が悪化していることを表す値に設定されている。この判別結果がＮＯのときには、後述するステップ２５に進む。

一方、ステップ２３の判別結果がＹＥＳのときには、フィルタ７の再生効率が悪化した状態にあると判定して、ステップ２４に進み、再生効率悪化カウンタの計数値ＣＴを、その前回値ＣＴｚと値１の和ＣＴｚ＋１に設定する。すなわち、再生効率悪化カウンタの計数値ＣＴを値１インクリメントする。

以上のステップ２３又は２４に続くステップ２５で、再生効率悪化カウンタの計数値ＣＴが所定値Ｃｒｅｆよりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、フィルタ７の再生制御を継続すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ２５の判別結果がＮＯのとき、すなわちＣＴ≧Ｃｒｅｆが成立し、フィルタ７の再生効率が悪化した状態の発生時間の総和が値ΔＴ・Ｃｒｅｆ以上になったときには、ステップ２６に進み、スート堆積量ｍＳｏｔが所定値ｍ３よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、フィルタ７の再生制御を終了すべきであると判定して、前述したように、ステップ２８を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２６の判別結果がＮＯで、ｍＳｏｔ≧ｍ３が成立しているときには、フィルタ７の再生制御の中断条件が成立しており、フィルタ７の再生制御を一時的に中断すべきであると判定して、それを表すために、ステップ２７に進み、再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥを「１」に設定すると同時に、再生効率悪化カウンタの計数値ＣＴを「０」に設定した後、本処理を終了する。

図２に戻り、ステップ１３で、中断終了判定処理を以上のように実行した後、同図のフィルタ再生判定処理を終了する。

一方、前述したステップ１２の判別結果がＹＥＳで、フィルタ７の再生制御の中断中であるときには、ステップ１４に進み、再開判定処理を実行する。この再開判定処理は、中断状態にあるフィルタ７の再生制御を再開すべきであるか否かを判定するものであり、具体的には、図４に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ３０で、フィルタ温度Ｔｆが所定温度Ｔｆ１以上であるか否かを判別する。この所定温度Ｔｆ１は、フィルタ７の再生制御を再開した際にフィルタ７に堆積した粒子状物質を迅速かつ効率よく燃焼させることが可能な温度であって、前述した所定温度Ｔｆ２よりも低い温度に設定されている。

このステップ３０の判別結果がＹＥＳのときには、フィルタ７の再生制御を再開すべきであると判定して、それを表すために、ステップ３１に進み、再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥを「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ３０の判別結果がＮＯで、Ｔｆ＜Ｔｆ１が成立しているときには、ステップ３２に進み、前述したステップ３と同じ手法により、スート堆積量ｍＳｏｔを算出する。

次いで、ステップ３３に進み、スート堆積量ｍＳｏｔが前述した所定値ｍ５以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ｍＳｏｔ＜ｍ５が成立しているときには、フィルタ７の再生制御の中断状態を維持すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ３３の判別結果がＹＥＳのときには、フィルタ７の再生制御を実行できないほど、多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積していると判定して、それを運転者に報知するために、ステップ３４に進み、前述したステップ１０と同様に、警告ランプ９を点灯する。

次いで、多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積していることを表すために、ステップ３５で、前述したステップ１１と同様に、スート多量フラグＦ＿Ｓｏｔ＿ＮＧを「１」に設定した後、本処理を終了する。

図２に戻り、ステップ１４で、再開判定処理を以上のように実行した後、同図のフィルタ再生判定処理を終了する。なお、以上の再開判定処理を、フィルタ７の再生制御を中断したタイミングから所定時間が経過したとき、又は所定距離分、走行したときに実行するように構成してもよい。

次に、図５を参照しながら、燃料噴射制御処理について説明する。この燃料噴射制御処理は、燃料噴射弁４による燃料の噴射量及び噴射時期を制御するものであり、ＥＣＵ２によってＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。

同図に示すように、まず、ステップ４０で、前述したスート多量フラグＦ＿Ｓｏｔ＿ＮＧが「０」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積していないときには、ステップ４１に進み、前述した再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、フィルタ７の再生制御の実行条件が成立しているときには、ステップ４２に進み、前述した再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥが「０」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、フィルタ７の再生制御の中断条件が不成立であるときには、フィルタ７の再生制御を実行すべきであると判定して、ステップ４３に進み、フィルタ再生制御処理を実行する。

このフィルタ再生制御処理では、メイン噴射に加えて、フィルタ７に堆積した粒子状物質を燃焼させるために、ポスト噴射が実行される。その際、エンジン３の運転状態、フィルタ温度Ｔｆ及びスート堆積量ｍＳｏｔなどに基づき、フィルタ７に堆積した粒子状物質を迅速かつ効率よく燃焼させることができるように、ポスト噴射量及びその噴射時期が決定される。ステップ４３で、フィルタ再生制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ４０〜４２のいずれかの判別結果がＮＯのとき、すなわち多量の粒子状物質がフィルタ７に堆積しているとき、フィルタ７の再生制御の実行条件が不成立であるとき、又はフィルタ７の再生制御の中断条件が成立しているときには、ステップ４４に進み、通常制御処理を実行する。この通常制御処理では、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰなどに応じて、燃料噴射弁４による燃料の噴射量及び噴射時期が決定される。ステップ４４で、通常制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

次に、図６を参照しながら、以上の本実施形態の各種制御処理を実行したときの制御結果の一例（以下「本制御結果例」という）について説明する。同図において、実線で示すデータが本制御結果例を示しており、破線で示すデータは、比較のために、特許文献１と同じ手法でフィルタ再生制御を実行したときの制御結果の一例（以下「比較制御結果例」という）を示している。また、同図において、ＶＰは車速を、ＯＤはエンジンオイルに混入した燃料量をそれぞれ表している。

同図の例では、時刻ｔ０のタイミングで前述した各種制御処理が開始されている。この場合、時刻ｔ０では、スート堆積量ｍＳｏｔがｍ４≦ｍＳｏｔ＜ｍ５の範囲内にあり、前述したステップ９の判別結果がＮＯとなることで、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮ＝１となる。そのタイミングでは、再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥ＝０＆スート多量フラグＦ＿Ｓｏｔ＿ＮＧ＝０となっていることで、図５のステップ４３のフィルタ再生制御処理が開始される。

それ以降、時間の経過に伴って、スート堆積量ｍＳｏｔが減少するものの、時刻ｔ０〜ｔ１の間では、車速ＶＰが小さく、エンジン３が低負荷運転状態になることで、スート燃焼速度ＢＲが所定速度Ｂｒｅｆを下回る状態が多発し、それに伴って、再生効率悪化カウンタの計数値ＣＴが増大する。そして、ＣＴ≧Ｃｒｅｆが成立したタイミング（時刻ｔ１）では、スート堆積量ｍＳｏｔ＞ｍ３が成立し、前述したステップ２６の判別結果がＮＯとなることで、ステップ２７で、再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥが「１」に設定される。その結果、ステップ４２の判別結果がＮＯとなることで、フィルタ再生制御処理が中断され、通常制御処理が実行される。

このように通常制御処理が実行されると、それ以降、エンジン３の運転時間が長くなるのに伴って、スート堆積量ｍＳｏｔが増大する。そして、エンジン３が高負荷運転状態に移行し、フィルタ温度Ｔｆ≧Ｔｆ１が成立したタイミング（時刻ｔ３）では、前述したステップ３０の判別結果がＹＥＳとなることで、ステップ３１で、再生中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥが「０」に設定される。その結果、フィルタ再生制御処理が再開されることで、スート堆積量ｍＳｏｔが減少し始めるとともに、エンジン３が高負荷運転状態にあることで、スート燃焼速度ＢＲ＞Ｂｒｅｆが成立し、再生効率悪化カウンタの計数値ＣＴが増大しない状態となる。

そして、制御の進行に伴い、時刻ｔ４で、ｍＳｏｔ＜ｍ１が成立すると、前述したステップ２１の判別結果がＹＥＳとなることで、ステップ２８で、２つのフラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮ，Ｆ＿ＰＡＵＳＥがいずれも「０」に設定される。それにより、燃料噴射制御処理では、フィルタ再生制御処理が終了し、通常制御処理が実行される。

一方、比較制御結果例の場合、時刻ｔ０以降、フィルタ再生制御処理が継続して実行されることで、時刻ｔ２で、スート堆積量ｍＳｏｔ＜ｍ１が成立し、フィルタ再生制御処理を終了しているので、本制御結果例よりもフィルタ再生制御処理に要する時間が短いことが判る。しかし、比較制御結果例の場合、エンジン３が低負荷運転状態にあるにもかかわらず、フィルタ再生制御処理を実行してしまう関係上、スート燃焼速度ＢＲを上昇させるために、ポスト噴射量を増大させる必要があり、それに起因して、エンジンオイルに混入した燃料量ＯＤが、本制御結果例と比べて、かなり増大していることが判る。すなわち、本制御結果例の方が、比較制御結果例と比べて、フィルタ再生制御処理を効率よく実行できており、良好な燃費を確保できているとともに、オイルダイリューションの発生を抑制できていることが判る。

次に、図７を参照しながら、エンジン３の運転負荷が異なる条件下において、本実施形態の各種制御処理を実行したときの制御結果について説明する。同図において、実線で示すデータが低負荷運転時の制御結果の一例（以下「低負荷例」という）を、１点鎖線で示すデータが中負荷運転時の制御結果の一例（以下「中負荷例」という）を、破線で示すデータが高負荷運転時の制御結果の一例（以下「高負荷例」という）をそれぞれ示している。

同図に示すように、低負荷例の場合、前述した図６の本制御結果例と同様に、時刻ｔ１０以降、フィルタ再生制御処理が実行され、時刻ｔ１１で、ＣＴ≧Ｃｒｅｆ＆ｍＳｏｔ＞ｍ３が成立することで、フィルタ再生制御処理が中断される。そして、時刻ｔ１５で、フィルタ温度Ｔｆ＞Ｔｆ１が成立すると、フィルタ再生制御処理が再開されることで、スート堆積量ｍＳｏｔが減少し始める。そして、制御の進行に伴い、時刻ｔ１６で、ｍＳｏｔ＜ｍ１が成立すると、フィルタ再生制御処理が終了する。

また、中負荷例の場合、時刻ｔ１０以降、フィルタ再生制御処理が実行され、スート堆積量ｍＳｏｔが減少する。そして、時刻ｔ１２以降、ＢＲ＜Ｂｒｅｆの状態が継続することで、再生効率悪化カウンタの計数値ＣＴが増大し、時刻ｔ１４で、ＣＴ≧Ｃｒｅｆが成立する。そのタイミングでは、スート堆積量ｍＳｏｔ＜ｍ３が成立することで、燃料噴射制御処理において、フィルタ再生制御処理が終了し、通常制御処理が実行される。

さらに、高負荷例の場合、時刻ｔ１０以降、フィルタ再生制御処理が実行され、スート堆積量ｍＳｏｔが減少する。そして、時刻ｔ１３で、スート堆積量ｍＳｏｔ＜ｍ１が成立することによって、燃料噴射制御処理において、フィルタ再生制御処理が終了し、通常制御処理が実行される。以上のように、エンジン３の高負荷運転中又は中負荷運転中のときには、低負荷運転中と比べて、スート燃焼速度ＢＲが大きくなることで、フィルタ再生制御処理が中断されることなく、継続して実行されることが判る。

以上のように、第１実施形態の排ガス浄化装置１によれば、ステップ５の判別結果がＹＥＳのとき、又はステップ９の判別結果がＮＯのときには、再生実行条件フラグＦ＿ＲＧＮ＿ＯＮが「１」に設定されることで、フィルタ再生制御処理が実行される。このフィルタ再生制御処理の実行中、ステップ２５の判別結果がＮＯとなった場合、すなわちスート燃焼速度ＢＲが所定速度Ｂｒｅｆ以下になった状態の発生時間の総和が値ΔＴ・Ｃｒｅｆ以上になり、フィルタ７の再生効率が悪化した状態が多発している場合には、フィルタ再生制御処理を中断すべきであると判定する。そして、そのようにフィルタ再生制御処理を中断すべきである場合において、スート堆積量ｍＳｏｔが所定値ｍ３未満のときには、フィルタ再生制御処理が終了される。それにより、フィルタ７の再生効率が悪化した状態にある場合において、スート堆積量が比較的、少ないときには、再生制御が終了されることになる。

また、フィルタ再生制御処理を中断すべきである場合において、スート堆積量ｍＳｏｔが所定値ｍ３以上のときには、フィルタ再生制御処理を一時的に中断する。そして、そのようにフィルタ再生制御処理が一時的に中断されている場合において、フィルタ温度Ｔｆが所定温度Ｔｆ１以上であるとき、すなわちフィルタ７を効率よく再生できる状態になったときに、フィルタ再生制御処理が再開される。それにより、フィルタ７の再生効率が悪化した状態にある場合において、スート堆積量が比較的、多いときには、フィルタ再生制御処理を一時的に中断するとともに、フィルタ再生制御処理の中断中、フィルタ７を効率よく再生できる状態になったときに、フィルタ再生制御処理が再開されることになる。以上のように、フィルタ再生制御処理が再生効率の良い条件下においてのみ実行されることによって、良好な燃費を確保でき、オイルダイリューションの発生を抑制することができる。

さらに、フィルタ再生制御処理の実行中、スート燃焼速度ＢＲはフィルタ７の再生効率の高低を適切に表すものであり、そのようなスート燃焼速度ＢＲを用いて、フィルタ再生制御処理の中断を判定することによって、高い判定精度を確保することができ、フィルタ７の再生効率を向上させることができる。その結果、さらに良好な燃費を確保することができ、オイルダイリューションの発生をさらに抑制することができる。

なお、第１実施形態は、フィルタとして、ＣＳＦタイプのフィルタ７を用いた例であるが、本発明のフィルタはこれに限らず、排ガス中の粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質を燃焼させることで再生されるものであればよい。例えば、フィルタとして、ＤＰＦを用いてもよい。

また、第１実施形態は、スート堆積量ｍＳｏｔの所定値ｍ１〜ｍ５を、ｍ１＜ｍ２＜ｍ３＜ｍ４＜ｍ５が成立するように設定した例であるが、所定値ｍ１〜ｍ５を、ｍ１＜ｍ３＜ｍ２＜ｍ４＜ｍ５が成立するように設定してもよい。

次に、第２実施形態に係る排ガス浄化装置について説明する。この排ガス浄化装置は、排ガス中のＮＯｘを、排ガス浄化触媒６で捕捉するとともに、排ガス浄化触媒６で捕捉されたＮＯｘを還元し除去するＮＯｘ還元制御処理などを実行ものである。

この排ガス浄化装置の場合、機械的な構成及び電気的な構成は、第１実施形態の排ガス浄化装置１と同一であるので、以下、同じ構成については、同じ符号を付すとともに、その説明は省略する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、酸化物捕捉量取得手段、除去制御実行手段、除去終了手段、除去中断手段、除去再開判定手段、除去再開手段、及び除去速度推定手段に相当する。

以下、図８を参照しながら、ＮＯｘ還元判定処理について説明する。このＮＯｘ還元判定処理は、ＮＯｘ還元制御処理を実行すべきか否かなどを判定するものであり、ＥＣＵ２によって前述した制御周期ΔＴで実行される。

同図に示すように、まず、ステップ５０で、還元実行条件フラグＦ＿ＲＥＤＵＣＴが「１」であるか否かを判別する。この還元実行条件フラグＦ＿ＲＥＤＵＣＴは、ＮＯｘ還元制御の実行条件が成立しているか否かを表すものであり、その値は、以下に述べるように設定される。

このステップ５０の判別結果がＮＯのとき、すなわち前回の制御タイミングでＮＯｘ還元制御の実行条件が成立していなかったときには、ステップ５１に進み、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘを算出する。このＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘは、排ガス浄化触媒６に捕捉されたＮＯｘ総量であり、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じて、前回の制御タイミングと今回の制御タイミングとの間に捕捉されたＮＯｘ量を算出し、これをＮＯｘ総量の前回値（前回の制御タイミングで算出された値）に加算することによって算出される。

次いで、ステップ５２に進み、ｓ２＜ｓＮＯｘ＜ｓ４が成立しているか否かを判別する。この場合、２つの値ｓ２，ｓ４を含めて、以下の説明で述べる値ｓ１〜ｓ４は、ｓ１＜ｓ２＜ｓ３＜ｓ４が成立するように設定されるＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘの所定値である。

ステップ５２の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ５３に進み、触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｃ２以上であるか否かを判別する。この所定温度Ｔｃ２は、ＮＯｘ還元制御を実行した際、排ガス浄化触媒６からＮＯｘを迅速かつ効率よく除去することが可能な温度に設定されている。

ステップ５３の判別結果がＹＥＳのときには、ＮＯｘ還元制御の実行条件が成立していると判定して、それを表すために、ステップ５４に進み、還元実行条件フラグＦ＿ＲＥＤＵＣＴを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ５２又は５３の判別結果がＮＯのときには、ステップ５５に進み、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが所定値ｓ４以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ｓＮＯｘ＜ｓ４が成立しているときには、ＮＯｘ還元制御の実行条件が成立していないと判定して、それを表すために、ステップ５６に進み、還元実行条件フラグＦ＿ＲＥＤＵＣＴを「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ５５の判別結果がＹＥＳのときには、ＮＯｘ還元制御の実行条件が成立していると判定して、前述したように、ステップ５４を実行した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ５０の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち前回の制御タイミングでＮＯｘ還元制御の実行条件が成立していたときには、ステップ５７に進み、還元中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥ２が「１」であるか否かを判別する。この還元中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥ２は、ＮＯｘ還元制御の中断中であるか否かを表すものであり、その値は後述するように設定される。

このステップ５７の判別結果がＮＯで、ＮＯｘ還元制御の中断中でないときには、ステップ５８に進み、中断終了判定処理を実行する。この中断終了判定処理は、ＮＯｘ還元制御の中断及び終了を判定するものであり、具体的には、図９に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ７０で、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘを算出する。このステップ７０では、エンジン３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰなど）に応じて、前回の制御タイミングと今回の制御タイミングとの間で排ガス浄化触媒６から除去されたと推定されるＮＯｘ量を所定の演算手法で算出し、これをＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘの前回値から減算することによって、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが算出される。

次いで、ステップ７１に進み、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが所定値ｓ１よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＮＯｘ還元制御を終了すべきであると判定して、それを表すために、ステップ７８に進み、還元実行条件フラグＦ＿ＲＥＤＵＣＴを「０」に設定すると同時に、還元中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥ２及び除去効率悪化カウンタの計数値ＣＴ２を「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ７１の判別結果がＮＯで、ｓＮＯｘ≧ｓ１が成立しているときには、ステップ７２に進み、ＮＯｘ除去速度ＲＳを算出する。このＮＯｘ除去速度ＲＳは、ＮＯｘ還元制御の実行中、排ガス浄化触媒６からＮＯｘが除去される速度であり、具体的には、酸素濃度Ｏ２ｃｎ、触媒温度Ｔｃ及びＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘに応じ、所定の演算手法によって算出される。

次いで、ステップ７３に進み、ＮＯｘ除去速度ＲＳが所定速度Ｒｒｅｆ以下であるか否かを判別する。この所定速度Ｒｒｅｆは、ＮＯｘの除去効率が悪化していることを表す値に設定されている。この判別結果がＮＯのときには、後述するステップ７５に進む。

一方、ステップ７３の判別結果がＹＥＳのときには、ＮＯｘの除去効率が悪化した状態にあると判定して、ステップ７４に進み、除去効率悪化カウンタの計数値ＣＴ２を、その前回値ＣＴ２ｚと値１の和ＣＴ２ｚ＋１に設定する。すなわち、除去効率悪化カウンタの計数値ＣＴ２を値１インクリメントする。

以上のステップ７３又は７４に続くステップ７５で、除去効率悪化カウンタの計数値ＣＴ２が所定値Ｃｒｅｆ２よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＮＯｘ還元制御を継続すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ７５の判別結果がＮＯのとき、すなわちＣＴ２≧Ｃｒｅｆ２が成立し、ＮＯｘ除去効率が悪化した状態の発生時間の総和が値ΔＴ・Ｃｒｅｆ２以上になったときには、ステップ７６に進み、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが所定値ｓ３よりも小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ＮＯｘ還元制御を終了すべきであると判定して、前述したように、ステップ７８を実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ７６の判別結果がＮＯで、ｓＮＯｘ≧ｓ３が成立しているときには、ＮＯｘ還元制御の中断条件が成立しており、ＮＯｘ還元制御を一時的に中断すべきであると判定して、それを表すために、ステップ７７に進み、還元中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥ２を「１」に設定すると同時に、除去効率悪化カウンタの計数値ＣＴ２を「０」に設定した後、本処理を終了する。

図８に戻り、ステップ５８で、中断終了判定処理を以上のように実行した後、同図のＮＯｘ還元判定処理を終了する。

一方、前述したステップ５７の判別結果がＹＥＳで、ＮＯｘ還元制御の中断中であるときには、ステップ５９に進み、再開判定処理を実行する。この再開判定処理は、中断中のＮＯｘ還元制御を再開すべきであるか否かを判定するものであり、具体的には、図１０に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ８０で、触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｃ１以上であるか否かを判別する。この所定温度Ｔｃ１は、ＮＯｘ還元制御を実行した際、排ガス浄化触媒６からＮＯｘを迅速かつ効率よく除去することが可能な温度であって、前述した所定温度Ｔｃ２よりも低い温度に設定されている。

このステップ８０の判別結果がＹＥＳのときには、ＮＯｘ還元制御を再開すべきであると判定して、それを表すために、ステップ８１に進み、還元中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥ２を「０」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ８０の判別結果がＮＯで、Ｔｃ＜Ｔｃ１が成立しているときには、ステップ８２に進み、前述したステップ５１と同じ手法により、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘを算出する。

次いで、ステップ８３に進み、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが前述した所定値ｓ４以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ｓＮＯｘ＜ｓ４が成立しているときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ８３の判別結果がＹＥＳのときには、ＮＯｘ還元制御を再開すべきであると判定して、前述したように、ステップ８１を実行した後、本処理を終了する。

図８に戻り、ステップ５９で、再開判定処理を以上のように実行した後、同図のＮＯｘ還元判定処理を終了する。

次に、図１１を参照しながら、燃料噴射制御処理について説明する。この燃料噴射制御処理は、燃料噴射弁４による燃料の噴射量及び噴射時期を制御するものであり、ＥＣＵ２によってＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。

同図に示すように、まず、ステップ９０で、前述した還元実行条件フラグＦ＿ＲＥＤＵＣＴが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、ＮＯｘ還元制御の実行条件が成立しているときには、ステップ９１に進み、前述した還元中断フラグＦ＿ＰＡＵＳＥ２が「０」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＮＯｘ還元制御の中断条件が不成立であるときには、ＮＯｘ還元制御を実行すべきであると判定して、ステップ９２に進み、ＮＯｘ還元制御処理を実行する。

このＮＯｘ還元制御処理では、排ガスが還元雰囲気になるように、燃料噴射弁４の燃料噴射量及び噴射時期が制御される。その際、エンジン３の運転状態、触媒温度Ｔｃ及びＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘなどに基づき、排ガス浄化触媒６からＮＯｘを迅速かつ効率よく除去することができるように、燃料の噴射量及び噴射時期が決定される。ステップ９２で、ＮＯｘ還元制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、前述したステップ９０，９１のいずれかの判別結果がＮＯのとき、すなわちＮＯｘ還元制御の実行条件が不成立であるとき、又はＮＯｘ還元制御の中断条件が成立しているときには、ステップ９３に進み、通常制御処理を実行する。この通常制御処理では、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰなどに応じて、燃料噴射弁４による燃料の噴射量及び噴射時期が決定される。ステップ９３で、通常制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

以上のように、第２実施形態の排ガス浄化装置によれば、ステップ５３又はステップ５５の判別結果がＹＥＳのときには、還元実行条件フラグＦ＿ＲＥＤＵＣＴが「１」に設定されることで、ＮＯｘ還元制御処理が実行される。このＮＯｘ還元制御処理の実行中、ステップ７５の判別結果がＮＯとなった場合、すなわちＮＯｘ除去速度ＲＳが所定速度Ｒｒｅｆ以下になった状態の発生時間の総和が値ΔＴ・Ｃｒｅｆ２以上になり、ＮＯｘ還元効率が悪化した状態が多発している場合には、ＮＯｘ還元制御処理を中断すべきであると判定する。そして、そのようにＮＯｘ還元制御処理を中断すべきである場合において、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが所定値ｓ３未満のときには、ＮＯｘ還元制御処理が終了される。それにより、ＮＯｘ還元効率が悪化した状態にある場合において、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが比較的、少ないときには、再生制御が終了されることになる。

また、ＮＯｘ還元制御処理を中断すべきである場合において、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが所定値ｓ３以上のときには、ＮＯｘ還元制御処理を一時的に中断する。そして、そのようにＮＯｘ還元制御処理が一時的に中断されている場合において、触媒温度Ｔｃが所定温度Ｔｃ１以上であるとき、すなわちＮＯｘを効率よく還元できる状態になったときに、ＮＯｘ還元制御処理が再開される。それにより、ＮＯｘ還元効率が悪化した状態にある場合において、ＮＯｘ捕捉量ｓＮＯｘが比較的、多いときには、ＮＯｘ還元制御処理を一時的に中断するとともに、ＮＯｘ還元制御処理の中断中、ＮＯｘを効率よく還元できる状態になったときには、ＮＯｘ還元制御処理が再開されることになる。以上のように、ＮＯｘ還元制御処理がＮＯｘ還元効率の良い条件下においてのみ実行されることによって、良好な燃費を確保することができる。

さらに、ＮＯｘ還元制御処理の実行中、ＮＯｘ除去速度ＲＳはＮＯｘ還元効率の高低を適切に表すものであり、そのようなＮＯｘ除去速度ＲＳを用いて、ＮＯｘ還元制御処理の中断を判定することによって、高い判定精度を確保することができ、ＮＯｘ還元効率を向上させることができる。その結果、さらに良好な燃費を確保することができる。

なお、第２実施形態は、排ガス浄化触媒６で捕捉した所定酸化物としてのＮＯｘを還元制御した例であるが、排ガス浄化触媒６においてサルファ被毒が発生している場合には、ＳＯｘを排ガス浄化触媒６から除去するために、ＳＯｘの還元制御を実行してもよい。その場合、ＳＯｘ還元判定処理及び燃料噴射制御処理を、前述した図８〜１１の制御処理と同様の手法で実行すればよい。

このようにＳＯｘの還元制御を実行した場合、燃料噴射制御処理では、排ガスを還元雰囲気に制御するための空燃比リッチ化制御とポスト噴射制御とが、交互に実施されることになる。したがって、ＳＯｘ還元制御が、前述したＮＯｘ還元制御と同様に、ＳＯｘ還元効率の良い条件下においてのみ実行されることによって、良好な燃費を確保することができ、オイルダイリューションの発生を抑制することができる。これに加えて、ＳＯｘ除去速度を用いて、ＳＯｘ還元制御処理の中断を判定することによって、高い判定精度を確保することができ、ＳＯｘ還元効率を向上させることができる。その結果、さらに良好な燃費を確保することができ、オイルダイリューションの発生をさらに抑制することができる。

また、第２実施形態は、ＮＯｘ還元制御処理として、燃料噴射量を増大することで、排ガスを還元雰囲気に制御した例であるが、これに代えて、ＥＧＲ装置によるＥＧＲ量を増大することで、排ガスを還元雰囲気に制御してもよい。

さらに、第２実施形態は、触媒として、排ガス浄化触媒６を用いた例であるが、本発明の触媒はこれに限らず、ＮＯｘ／ＳＯｘを捕捉し、捕捉したＮＯｘ／ＳＯｘを還元することで除去するものであればよい。例えば、触媒として、ディーゼル酸化触媒、又は三元触媒などを用いてもよい。

一方、第１及び第２実施形態は、内燃機関として、ディーゼルエンジンタイプのものを用いた例であるが本発明の内燃機関はこれに限らず、ガソリンエンジンや天然ガスエンジンなどの内燃機関であればよい。

また、第１及び第２実施形態は、排ガス浄化装置を車両用の内燃機関に適用した例であるが、本発明の排ガス浄化装置はこれに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器用の内燃機関にも適用可能である。

１ 排ガス浄化装置
２ ＥＣＵ（スート堆積量取得手段、再生制御実行手段、再生終了手段、再生中断 手段、再生再開判定手段、再生再開手段、燃焼速度推定手段、酸化物捕捉量取 得手段、除去制御実行手段、除去終了手段、除去中断手段、除去再開判定手段 、除去再開手段、除去速度推定手段）
３ 内燃機関
６ 排ガス浄化触媒
７ フィルタ
ｍＳｏｔ スート堆積量
ｍ３ 所定値
ＢＲ スート燃焼速度（粒子状物質の燃焼速度）
Ｂｒｅｆ 所定速度
ｓＮＯｘ ＮＯｘ捕捉量（酸化物捕捉量）
ｓ３ 所定値
ＲＳ ＮＯｘ除去速度（所定酸化物の除去速度）
Ｒｒｅｆ 所定速度

Claims (2)

1. 内燃機関の排ガス中の粒子状物質をフィルタによって捕集し、当該捕集した粒子状物質を燃焼させることで当該フィルタを再生する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
   前記フィルタにおける前記粒子状物質の堆積量であるスート堆積量を取得するスート堆積量取得手段と、
   前記フィルタを再生するための再生制御を実行する再生制御実行手段と、
   当該再生制御の実行中における前記粒子状物質の燃焼速度を推定する燃焼速度推定手段と、
   前記再生制御の実行中、前記推定された燃焼速度が所定速度以下である状態の発生時間の総和が所定時間以上になった場合において、前記スート堆積量が所定値未満のときに、前記再生制御を終了する再生終了手段と、
   前記再生制御の実行中、前記推定された燃焼速度が前記所定速度以下である状態の発生時間の総和が前記所定時間以上になった場合において、前記スート堆積量が前記所定値以上のときに、前記再生制御を一時的に中断する再生中断手段と、
   前記再生制御が一時的に中断されている場合において、前記フィルタの状態が当該再生制御を再開すべき状態にあるか否かを判定する再生再開判定手段と、
   当該再生再開判定手段の判定結果に基づき、前記フィルタの状態が前記再生制御を再開すべき状態にあるときに、当該再生制御を再開する再生再開手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
2. 内燃機関の排ガス中のＮＯｘ及びＳＯｘの一方である所定酸化物を排ガス浄化触媒によって捕捉し、当該捕捉した所定酸化物を還元することで当該排ガス浄化触媒から除去する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
   前記排ガス浄化触媒における前記所定酸化物の捕捉量である酸化物捕捉量を取得する酸化物捕捉量取得手段と、
   前記排ガス浄化触媒から前記所定酸化物を除去するための除去制御を実行する除去制御実行手段と、
   当該除去制御の実行中における前記所定酸化物の除去速度を推定する除去速度推定手段と、
   前記除去制御の実行中、前記推定された除去速度が所定速度以下である状態の発生時間の総和が所定時間以上になった場合において、前記酸化物捕捉量が所定値未満のときに、前記除去制御を終了する除去終了手段と、
   前記除去制御の実行中、前記推定された除去速度が前記所定速度以下である状態の発生時間の総和が前記所定時間以上になった場合において、前記酸化物捕捉量が前記所定値以上のときに、前記除去制御を一時的に中断する除去中断手段と、
   前記除去制御が一時的に中断されている場合において、前記排ガス浄化触媒の状態が当該除去制御を再開すべき状態にあるか否かを判定する除去再開判定手段と、
   当該除去再開判定手段の判定結果に基づき、前記排ガス浄化触媒の状態が前記除去制御を再開すべき状態にあるときに、当該除去制御を再開する除去再開手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。

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