JP6717250B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、従来の内燃機関の制御装置として、パティキュレートフィルタに堆積して付着したアッシュをパティキュレートフィルタから剥離させるために、パティキュレートフィルタよりも排気流れ方向下流側の排気通路に設けたシャット弁を開閉させるように構成されたものが開示されている。

特開２０１４−０５１８９６号公報

しかしながら、前述した特許文献１のものは、パティキュレートフィルタに付着したアッシュの付着力を考慮していなかったため、シャット弁を開閉させてもアッシュをパティキュレートフィルタから十分に剥離させることができないおそれがあった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、アッシュをパティキュレートフィルタから剥離させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、機関本体と、機関本体の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられて排気通路を閉塞させるシャット弁と、を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置が、フィルタに付着したアッシュの付着力と相関関係にあるパラメータに基づいて、アッシュの付着力を推定する付着力推定部と、シャット弁によって排気通路を一時的に閉塞することで、排気通路をシャット弁から排気流れ方向上流側に向かって伝播する圧力波を生成する圧力波生成制御部と、を備える。そして圧力波生成制御部が、シャット弁によって排気通路を一時的に閉塞するときは、アッシュの付着力に基づいて、機関本体から排出される排気の流量を制御するか、又はシャット弁の作動速度を制御するように構成される。

本発明のこの態様によれば、アッシュをパティキュレートフィルタから剥離させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。 図２Ａは、パティキュレートフィルタの正面図である。 図２Ｂは、パティキュレートフィルタの側面断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態による圧力変動量の制御について説明するフローチャートである。 図４は、フィルタ再生制御の合計実施時間に基づいて、アッシュ付着力を推定するためのテーブルである。 図５Ａは、最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできるシャット弁４４を使用している場合の圧力波生成処理の内容について説明するフローチャートである。 図５Ｂは、最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできないシャット弁４４を使用している場合の圧力波生成処理の内容について説明するフローチャートである。 図６は、アッシュ付着力に基づいて、シャット弁によって排気通路を一時的に閉塞する前の目標排気流速ｔＶ１を設定するためのテーブルである。 図７は、アッシュ付着力に基づいて、シャット弁によって排気通路を一時的に閉塞するときのシャット弁４４の作動速度を設定するためのテーブルである。 図８は、本発明の第２実施形態による圧力変動量の制御について説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関１００及び内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００の概略構成図である。

内燃機関１００は、機関本体１と、燃料噴射装置２と、吸気装置３と、排気装置４と、を備える。

機関本体１は、各気筒１０に形成される燃焼室内で燃料を圧縮自己着火燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。

燃料噴射装置２は、電子制御式の燃料噴射弁２０と、コモンレール２１と、サプライポンプ２２と、燃料タンク２３とを備え、燃料噴射弁２０から噴射する燃料の噴射量（噴射時間）、噴射圧及び噴射時期を変更することができるように構成されている。

燃料噴射弁２０は、各気筒１０の燃焼室に臨むように各気筒１０に１つ設けられる。燃料噴射弁２０の開弁時間（噴射時間）及び開弁時期（噴射時期）は電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更され、燃料噴射弁２０が開弁されると燃料噴射弁２０から燃焼室内に燃料が噴射される。各燃料噴射弁２０は、インジェクションパイプ２４を介してコモンレール２１に接続される。

コモンレール２１は、圧送パイプ２５を介して燃料タンク２３に接続される。圧送パイプ２５の途中には、燃料タンク２３に貯蔵された燃料を加圧してコモンレール２１に供給するためのサプライポンプ２２が設けられる。コモンレール２１は、サプライポンプ２２から圧送されてきた高圧燃料を一時的に貯蔵する。燃料噴射弁２０が開弁されると、コモンレール２１に貯蔵された高圧燃料がインジェクションパイプ２４を介して燃料噴射弁２０から燃焼室内に噴射される。コモンレール２１には、コモンレール２１内の燃料圧力（以下「レール圧力」という。）、すなわち燃料噴射弁２０から燃焼室内に噴射される燃料の圧力（噴射圧）を検出するためのレール圧センサ２１１が設けられる。

サプライポンプ２２は、吐出量を変更することができるように構成されており、サプライポンプ２２の吐出量は、電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更される。サプライポンプ２２の吐出量を制御することで、コモンレール２１内の燃料圧力（レール圧力）、すなわち燃料噴射弁２０の噴射圧が制御される。

吸気装置３は、筒内に吸気を導くための装置であって、吸気通路３０と、吸気マニホールド３１と、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３２と、を備える。

吸気通路３０は、一端がエアクリーナ３４に接続され、他端が吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａに接続される。吸気通路３０には、上流から順にエアフローメータ２１２、可変容量型の排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５１、インタークーラ３５及び吸気絞り弁３６が設けられる。

エアフローメータ２１２は、エアクリーナ３４を介して吸気通路３０に吸入された吸気の流量（以下「吸気量」という。）を検出する。

コンプレッサ５１は、コンプレッサハウジング５１ａと、コンプレッサハウジング５１ａ内に配置されたコンプレッサホイール５１ｂと、を備える。コンプレッサホイール５１ｂは、同軸上に取り付けられた排気ターボチャージャ５のタービンホイール５２ｂによって回転駆動され、コンプレッサハウジング５１ａ内に流入してきた吸気を圧縮して吐出する。排気ターボチャージャ５のタービン５２には、タービンホイール５２ｂの回転速度を制御するための可変ノズル５２ｃが設けられており、可変ノズル５２ｃによってタービンホイール５２ｂの回転速度が制御されることで、コンプレッサハウジング５１ａ内から吐出される吸気の圧力（過給圧）が制御される。

インタークーラ３５は、コンプレッサ５１によって圧縮されて高温になった吸気を、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。

スロットル弁３６は、吸気通路３０の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド３１に導入する吸気量を調整する。吸気絞り弁３６は、スロットルアクチュエータ３６ａによって開閉駆動され、スロットルセンサ２１３によってその開度（吸気絞り弁開度）が検出される。

吸気マニホールド３１は、機関本体１に接続され、吸気通路３０から流入してきた吸気を各気筒１０に均等に分配する。吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａには、筒内に吸入される吸気の圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ２１４と、筒内に吸入される吸気の温度（吸気温）を検出するための吸気温センサ２１５と、が設けられる。

ＥＧＲ通路３２は、排気マニホールド４１と吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａとを連通し、各気筒１０から排出された排気の一部を圧力差によって吸気コレクタ３１ａに戻すための通路である。以下、ＥＧＲ通路３２に流入した排気のことを「ＥＧＲガス」という。ＥＧＲガスを吸気コレクタ３１ａ、ひいては各気筒１０に還流させることで、燃焼温度を低減させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑えることができる。ＥＧＲ通路３２には、上流から順にＥＧＲクーラ３７と、ＥＧＲ弁３８と、が設けられる。

ＥＧＲクーラ３７は、ＥＧＲガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。

ＥＧＲ弁３８は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット２００によって制御される。ＥＧＲ弁３８の開度を制御して吸気コレクタ３１ａに還流させるＥＧＲガスの流量を調節することで、ＥＧＲ率（吸気中に占めるＥＧＲガスの割合）が制御される。

排気装置４は、筒内の排気を外部に排出するための装置であって、排気マニホールド４１と、排気通路４２と、を備える。

排気マニホールド４１は、機関本体１に接続されており、各気筒１０から排出された排気を纏めて排気通路４２に導入する。

排気通路４２には、上流から順に排気ターボチャージャ５のタービン５２と、排気後処理装置４３と、シャット弁４４と、が設けられる。

タービン５２は、タービンハウジング５２ａと、タービンハウジング５２ａ内に配置されたタービンホイール５２ｂと、を備える。タービンホイール５２ｂは、タービンハウジング５２ａ内に流入してきた排気のエネルギによって回転駆動され、同軸上に取り付けられたコンプレッサホイール５１ｂを駆動する。

タービンホイール５２ｂの外側には、前述した可変ノズル５２ｃが設けられている。可変ノズル５２ｃは絞り弁として機能し、可変ノズル５２ｃのノズル開度（弁開度）は電子制御ユニット２００によって制御される。可変ノズル５２ｃのノズル開度を変化させることでタービンホイール５２ｂを駆動する排気の流速をタービンハウジング５２ａ内で変化させることができる。すなわち、可変ノズル５２ｃのノズル開度を変化させることで、タービンホイール５２ｂの回転速度を変化させて吸気圧（過給圧）を変化させることができる。具体的には、可変ノズル５２ｃのノズル開度を小さくする（可変ノズル５２ｃを絞る）と、排気の流速が上がってタービンホイール５２ｂの回転速度が増大し、吸気圧が増大する。

排気後処理装置４３は、機関本体１から排出される排気中の有害物質を取り除いた上で排気を外気に排出するための装置であって、触媒装置６１と、ウォールフロー型のパティキュレートフィルタ７１と、を備える。

触媒装置６１は、担体に排気浄化触媒を担持させたものである。排気浄化触媒は、例えば酸化触媒（二元触媒）や三元触媒であり、これらに限らず内燃機関１００の種類や用途に応じて適当な触媒を用いることができる。本実施形態では、排気浄化触媒として酸化触媒を用いる。排気浄化触媒として酸化触媒を用いた場合は、排気中の有害物質であるハイドロカーボン（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）が酸化触媒によって酸化除去される。

パティキュレートフィルタ７１は、その内部に導入された排気中のパティキュレート（粒子状物質）を捕集する。

図２Ａ及び図２Ｂは、ウォールフロー型のパティキュレートフィルタ７１の構造について説明する図である。図２Ａはパティキュレートフィルタ７１の正面図であり、図２Ｂはパティキュレートフィルタ７１の側面断面図である。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、パティキュレートフィルタ７１はハニカム構造をしており、互いに平行に延びる複数個の排気流通路７１１，７１２と、排気流通路７１１，７１２を互いに隔てる隔壁７１３と、を備える。

本実施形態では、排気流通路７１１，７１２は、上流端が開放されかつ下流端が栓７１５により閉塞された排気流入通路７１１と、上流端が栓７１４により閉塞されかつ下流端が開放された排気流出通路７１２と、により構成される。なお、図２Ａにおいてハッチングを付した部分が栓７１４を示す。したがって、排気流入通路７１１及び排気流出通路７１２は薄肉の隔壁７１３を介して交互に配置される。言い換えると排気流入通路７１１及び排気流出通路７１２は各排気流入通路７１１が４つの排気流出通路７１２によって包囲され、各排気流出通路７１２が４つの排気流入通路７１１によって包囲されるように配置される。

隔壁７１３は多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。したがって、図２Ｂに矢印で示すように、排気はまず排気流入通路７１１内に流入し、次いで周囲の隔壁７１３内を通って隣接する排気流出通路７１２内に流出する。このように隔壁７１３は排気流入通路７１１の内周面を構成する。

隔壁７１３の両側面及び細孔内表面には酸化機能を有する触媒（パティキュレート酸化即売）が担持される。酸化機能を有する触媒は白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄのような貴金属から構成される。酸化機能を有する触媒は、これに限らず例えばセリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、ランタンＬａのような卑金属を含む複合酸化物から構成しても良いし、貴金属及び複合酸化物の組み合わせから構成しても良い。

図１に戻り、排気後処理装置４３には、パティキュレートフィルタ７１の温度（以下「フィルタ温度」という。）を検出するためのフィルタ温度センサ２１６と、パティキュレートフィルタ７１の前後差圧（以下「フィルタ前後差圧」という。）を検出するための差圧センサ２１７と、が設けられる。

シャット弁４４は、排気後処理装置４３よりも排気流れ方向下流側の排気通路４２に設けられる。シャット弁４４は、排気通路４２を開閉すると共に、その開閉速度を調整することができる電磁弁である。シャット弁４４の開閉速度は、電子制御ユニット２００によって制御される。このようなシャット弁４４を、排気後処理装置４３よりも排気流れ方向下流側の排気通路４２に設けた理由については後述する。

電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス２０１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２０３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２０４、入力ポート２０５及び出力ポート２０６を備える。

入力ポート２０５には、前述したレール圧センサ２１１やエアフローメータ２１２、スロットルセンサ２１３、吸気圧センサ２１４、吸気温センサ２１５、フィルタ温度センサ２１６、差圧センサ２１７などの出力信号が、対応する各ＡＤ変換器２０７を介して入力される。また、入力ポート２０５には、アクセルペダル２２１の踏み込み量（以下「アクセル踏込量」という。）Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１８の出力電圧が、対応するＡＤ変換器２０７を介して入力される。さらに入力ポート２０５には、機関回転速度Ｎなどを算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１９の出力信号が入力される。このように入力ポート２０５には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。

出力ポート２０６には、対応する駆動回路２０８を介して燃料噴射弁２０、サプライポンプ２２、スロットルアクチュエータ３６ａ、ＥＧＲ弁３８及び可変ノズル５２ｃなどの各制御部品が電気的に接続される。

電子制御ユニット２００は、入力ポート２０５に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート２０６から出力する。

ウォールフロー型のパティキュレートフィルタ７１は、パティキュレートを捕集し続けるとやがて目詰まりを起こす。そのため本実施形態では、パティキュレートフィルタ７１が目詰まりを起こす前に、捕集したパティキュレートを強制的に燃焼除去してパティキュレートフィルタ７１を再生するようしている。具体的には、パティキュレートフィルタ７１の前後差圧が予め設定された所定の許容上限値以上になったときに、排気温度を所定の再生目標温度（例えば６５０℃）まで昇温させるフィルタ再生制御が実施されるように、電子制御ユニット２００を構成している。

しかしながら、パティキュレートには、アッシュと呼ばれる主にエンジンオイルに含まれる硫黄成分から生成される硫黄酸化物が含まれており、このパティキュレート中のアッシュは、前述したフィルタ再生制御を実施しても燃焼除去させることができない。そのため、フィルタ再生制御を定期的に実施したとしても、パティキュレートフィルタ７１には徐々にアッシュが堆積していくことになる。

このアッシュがパティキュレートフィルタ７１の排気流入通路７１１の上流端側に多量に堆積して付着してしまうと、背圧が増加して機関出力が低下するおそれがある。また排気流入通路７１１の上流端側から下流端側に亘ってアッシュが全体的に体積して付着してしまうと、排気流入通路７１１上にパティキュレート酸化触媒を担持させている場合には、堆積したアッシュによって、パティキュレートとパティキュレート酸化触媒との接触が阻害されてしまうので、フィルタ再生制御時におけるパティキュレートの酸化速度が低下するおそれがある。

そこで従来から、パティキュレートフィルタ７１よりも排気流れ方向下流側の排気通路４２にシャット弁４４を設け、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞することで、排気通路４２内にシャット弁４４から排気流れ方向上流側に向かって伝播する圧力波を生じさせ、その圧力波による衝撃でパティキュレートフィルタ７１に堆積して付着したアッシュをパティキュレートフィルタ７１から剥離させて、排気流入通路７１１の下流端側に押し込むことが行われていた。

しかしながら、発明者らの鋭意研究の結果、パティキュレートフィルタ７１にアッシュが堆積した状態でフィルタ再生制御が繰り返し実施されると、パティキュレートフィルタ７１とアッシュとの付着力（以下「アッシュ付着力」という。）が徐々に増加していくことがわかった。そのため、排気通路４２内に圧力波を生じさせたとしても、アッシュ付着力に対してその圧力波によってパティキュレートフィルタ７１に加えられる衝撃力が小さいと、アッシュをパティキュレートフィルタ７１から十分に剥離させることができないことがわかった。

この圧力波によってパティキュレートフィルタ７１に加えられる衝撃力は、排気通路４２内に生じさせた圧力波の振幅が大きくなるほど大きくなる。換言すれば、排気通路４２内で生じる圧力変動量が大きくなるほど大きくなる。したがって、アッシュをパティキュレートフィルタ７１から剥離させるには、アッシュ付着力に応じて、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞したときの圧力変動量を制御する必要がある。

ここで、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞したときに、排気通路４２内で生じる圧力変動量に影響を与えるパラメータは、シャット弁４４の作動速度を最大にしてシャット弁４４を開閉させたときの時間（以下「最短開閉時間」という。）Ｔｍｉｎ［ｍｓ］と、脈動間隔Ｔｐｕｌ［ｍｓ］と、の関係に応じて変化する。脈動間隔Ｔｐｕｌは、パティキュレートフィルタ７１からシャット弁４４までの距離をＸとし、空気中の圧力波の伝播速度をＣとすると、２Ｘ／Ｃで表される時間であり、内燃機関１００の仕様、すなわち距離Ｘに応じて定まる一定値である。なお脈動間隔Ｔｐｕｌは、換言すれば、シャット弁４４を閉じたときに発生して上流に伝播する圧力波が、シャット弁４４からパティキュレートフィルタ７１まで伝播し、その後パティキュレートフィルタ７１フィルタで反射してシャット弁４４まで戻ってくるまでの時間である。

最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできる場合は、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞したときに排気通路４２内で生じる圧力変動量に影響を与えるパラメータは、シャット弁４４を閉じる前の排気流速Ｖ１と、シャット弁４４を閉じた後の排気流速Ｖ２と、の差（以下「流速変化量」という。）ΔＶとなる。そして流速変化量ΔＶが大きくなるほど、圧力変動量も大きくなる。

一方、最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできず、最短開閉時間Ｔｍｉｎが脈動間隔Ｔｐｕｌよりも長くなってしまう場合は、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞したときに排気通路４２内で生じる圧力変動量に影響を与えるパラメータは、シャット弁４４の開閉時間、すなわちシャット弁４４の作動速度となる。そしてシャット弁４４の作動速度を速くしてシャット弁４４の開閉時間を短くするほど、圧力変動量が大きくなる。

このように、使用するシャット弁４４の性能によって圧力変動量に影響を与えるパラメータが変化する。そこで本実施形態では、仮に最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできるシャット弁４４を使用している場合は、アッシュ付着力に応じてシャット弁４４を閉じる前の排気流速Ｖ１を制御することで、圧力変動量を制御する。一方で、仮に最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできないシャット弁４４を使用している場合は、アッシュ付着力に応じてシャット弁４４の作動速度を制御することで、圧力変動量を制御する。

以下、図３を参照して、この本実施形態による圧力変動量の制御について説明する。

図３は、本実施形態による圧力変動量の制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、このルーチンを所定の演算周期で繰り返し実行する。

ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、後述する圧力波生成処理を実施してアッシュをパティキュレートフィルタ７１から剥離させてからのフィルタ再生制御の実施回数が、予め設定された所定回数以上か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、フィルタ再生制御の実施回数が所定回数以上であれば、パティキュレートフィルタ７１に一定量以上のアッシュが堆積して付着していると推定できるため、アッシュをパティキュレートフィルタ７１から剥離させるべく、ステップＳ２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、フィルタ再生制御の実施回数が所定回数未満であれば、今回の処理を終了する。

ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、アッシュ付着力と相関関係にあるパラメータに基づいて、アッシュ付着力を推定する。アッシュ付着力は、基本的にアッシュに加えられた熱量が多くなるほど大きくなる傾向にある。したがって、アッシュ付着力と相関関係にあるパラメータとしては、例えば後述する圧力波生成処理を実施してアッシュをパティキュレートフィルタ７１から剥離させてからのフィルタ再生制御の合計実施時間や、フィルタ再生制御実施中のフィルタ温度の時間積分値の合計値などが挙げられる。アッシュ付着力は、アッシュをパティキュレートフィルタ７１から剥離させてからのフィルタ再生制御の合計実施時間が長くなるほど大きくなる。またアッシュ付着力は、アッシュをパティキュレートフィルタ７１から剥離させてからのフィルタ再生制御実施中のフィルタ温度の時間積分値の合計値が大きくなるほど大きくなる。本実施形態では電子制御ユニット２００は、予め実験等によって作成した図４のテーブルを参照し、アッシュをフィルタから剥離させてからのフィルタ再生制御の合計実施時間に基づいて、アッシュ付着力を推定している。

ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、圧力波生成処理を実施する。圧力波生成処理の詳細については、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできるシャット弁４４を使用している場合と、最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできないシャット弁４４を使用している場合とで、それぞれ場合分けして説明する。

図５Ａは、最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできるシャット弁４４を使用している場合の圧力波生成処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ３１１において、電子制御ユニット２００は、図６のテーブルを参照し、アッシュ付着力に基づいて、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞する前の目標排気流速ｔＶ１を設定する。図６のテーブルに示すように、目標排気流速ｔＶ１は、アッシュ付着力が大きいときほど速くなる。

ステップＳ３１２において、電子制御ユニット２００は、排気流速が目標排気流速ｔＶ１となるように、目標排気流速ｔＶ１に基づいて、例えばスロットル開度等を調整して排気の流量を制御する。

ステップＳ３１３において、電子制御ユニット２００は、シャット弁４４の開閉時間が少なくとも脈動間隔Ｔｐｕｌ以下となるように、シャット弁４４を全開状態から全閉状態として排気通路４２を一時的に閉塞し、その後シャット弁４４を全開状態に戻す。

図５Ｂは、最短開閉時間Ｔｍｉｎを脈動間隔Ｔｐｕｌ以下にできないシャット弁４４を使用している場合の圧力波生成処理の内容について説明するフローチャートである。

ステップＳ３２１において、電子制御ユニット２００は、図７のテーブルを参照し、アッシュ付着力に基づいて、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞するときのシャット弁４４の目標作動速度を設定する。図７のテーブルに示すように、シャット弁４４の目標作動速度は、アッシュ付着力が大きいときほど速くなる。

ステップＳ３２２において、電子制御ユニット２００は、ステップＳ３で設定した目標作動速度でシャット弁４４を全開状態から全閉状態として排気通路４２を一時的に閉塞し、その後シャット弁４４を全開状態に戻す。

以上説明した本実施形態によれば、機関本体１と、機関本体１の排気通路４２に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ７１（フィルタ）と、パティキュレートフィルタ７１よりも排気流れ方向下流側の排気通路４２に設けられて排気通路４２を閉塞させるシャット弁４４と、を備える内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００（制御装置）が、パティキュレートフィルタ７１に付着したアッシュの付着力と相関関係にあるパラメータに基づいて、アッシュの付着力を推定する付着力推定部と、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞することで、排気通路４２をシャット弁４４から排気流れ方向上流側に向かって伝播する圧力波を生成する圧力波生成制御部と、を備える。そして圧力波生成制御部は、シャット弁４４によって排気通路４２を一時的に閉塞するときは、アッシュの付着力に基づいて、機関本体１から排出される排気の流量を制御するか、又はシャット弁４４の作動速度を制御するように構成されている。

これにより、排気通路４２内にアッシュ付着力に応じた圧力変動を生じさせて、アッシュをパティキュレートフィルタ７１から剥離させることができる。そのため、パティキュレートフィルタ７１から剥離させたアッシュを、排気流入通路７１１の下流端側に押し込んだり、排気流入通路７１１の上流端側から排気流れ方向とは反対側に移動させて排気流入通路７１１から除去したりすることができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、圧力波生成処理を１度実施してもアッシュを十分に剥離できていないと判断できるときは、繰り返し圧力波生成処理を実施する点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図８は、本実施形態による圧力変動量の制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、このルーチンを所定の演算周期で繰り返し実行する。

なお図８において、ステップＳ１からステップＳ３までは、第１実施形態と同様の処理を実施しているので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ２１において、電子制御ユニット２００は、差圧センサ２１７によって、圧力波生成処理を実施した直後のフィルタ前後差圧を検出する。

ステップＳ２２において、電子制御ユニット２００は、フィルタ再生制御を実施する。

ステップＳ２３において、電子制御ユニット２００は、差圧センサ２１７によって、圧力波生成処理に続いてフィルタ再生制御を実施した直後のフィルタ前後差圧を検出する。

ステップＳ２４において、電子制御ユニット２００は、ステップＳ４１で検出したフィルタ前後差圧と、ステップＳ４３で検出したフィルタ前後差圧と、の差分（以下「前後差圧変化量」という。）が所定値以上か否かを判定する。

前後差圧変化量が所定値以上であれば、圧力波生成処理を実施したことによって、パティキュレートとパティキュレート酸化触媒との接触が阻害していたアッシュがパティキュレートフィルタ７１から剥離され、フィルタ再生制御時におけるパティキュレートの酸化速度が通常通りになっていると判断できる。

一方で前後差圧変化量が所定値未満であれば、アッシュがパティキュレートフィルタ７１から十分に剥離されておらず、アッシュがパティキュレートフィルタ７１に付着していて、パティキュレートとパティキュレート酸化触媒との接触を阻害していると判断できる。その結果、フィルタ再生制御時におけるパティキュレートの酸化速度が低下しており、前後差圧変化量が少なくなっていると判断できる。

そのため電子制御ユニット２００は、前後差圧変化量が所定値以上であれば、今回の処理を終了する。一方で電子制御ユニット２００は、前後差圧変化量が所定値未満であれば、ステップＳ３の処理に戻り、圧力波生成処理を再度実施する。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができると共に、アッシュをより確実にパティキュレートフィルタ７１から剥離させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば上記の各実施形態において、パティキュレートフィルタ７１よりも排気流れ方向上流側の排気通路４２にＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えている場合は、圧力波生成処理を実施する前に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄被毒回復制御を実施するようにしても良い。硫黄被毒回復制御は、排気の空燃比をストイキよりもリーンにすると共に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を例えば６００℃以上の高温として、ＮＯｘ吸蔵還元触媒から硫黄成分を放出するための制御である。これにより、アッシュに硫黄成分が供給され、これによりアッシュ付着力が減少するため、圧力波生成処理によって、アッシュをより確実にパティキュレートフィルタ７１から剥離させることができる。

また、上記の各実施形態では、フィルタ再生制御の実施回数が予め設定された所定回数以上のときに圧力波生成処理を実施するようにしていたが、これに限らず、例えば走行距離が所定距離以上になったときや、燃料消費量が所定量以上になったときに、圧力波生成処理を実施するようにしても良い。

また、上記の各実施形態では、燃料を圧縮自己着火燃焼させるように機関本体１を構成していたが、火花点火燃焼させるように構成しても良い。

１ 機関本体
４２ 排気通路
４４ シャット弁
７１ パティキュレートフィルタ（フィルタ）
１００ 内燃機関
２００ 電子制御ユニット（制御装置）

Claims (1)

1. 機関本体と、
   前記機関本体の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路に設けられて当該排気通路を閉塞させるシャット弁と、
   を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
   前記フィルタに付着したアッシュの付着力と相関関係にあるパラメータに基づいて、前記アッシュの付着力を推定する付着力推定部と、
   前記シャット弁によって前記排気通路を一時的に閉塞することで、前記排気通路を前記シャット弁から排気流れ方向上流側に向かって伝播する圧力波を生成する圧力波生成制御部と、
   を備え、
   前記圧力波生成制御部は、
   前記シャット弁によって前記排気通路を一時的に閉塞するときは、前記アッシュの付着力に基づいて、前記機関本体から排出される排気の流量を制御するか、又は前記シャット弁の作動速度を制御する、
   内燃機関の制御装置。

Images