JP6881011B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排気浄化装置に関する。

例えばディーゼルエンジンの排気浄化装置は一般的に、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタを含む。そしてフィルタに一定量以上のＰＭが堆積した場合、この堆積したＰＭを燃焼除去するため、フィルタ再生が行われる。フィルタ再生に際しては排気通路内または筒内に昇温用燃料が追加供給される。

特開２０１６−２２３３６７号公報 特開２０１５−６８２３３号公報 特開２００６−１８８９８８号公報 特表２０１６−５１４７９５号公報

排気浄化装置において、フィルタの下流側にＮＯｘ触媒が設けられる場合がある。そしてフィルタ再生時にフィルタ入口ガス温度が上昇されるが、このときにフィルタ入口ガス温度が高過ぎ、ＮＯｘ触媒にとって不都合となる場合があることが判明した。

すなわち、ＮＯｘ触媒の入口ガス温度にはハード上の要請から定まる許容上限値が存在する。しかし、仮にフィルタ入口ガス温度がその許容上限値より高く、フィルタからＮＯｘ触媒に至るまでの間に排気ガスの放熱量が少ないと、許容上限値より高温の排気ガスがＮＯｘ触媒に流入し、ＮＯｘ触媒に熱的ダメージを与える可能性がある。

他方、フィルタ側から見れば、フィルタ入口ガス温度をできるだけ高くする方が、フィルタ昇温の観点から有利である。

そこで本発明は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒へのダメージ抑制との両立を図ることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、
排気流れ方向上流側から順に配置されたフィルタおよびＮＯｘ触媒と、
前記フィルタを再生する自動再生を実行するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
自動再生開始時からの経過時間に応じて第１目標温度を決定すると共に、内燃機関の運転状態に応じて第２目標温度を決定し、
前記第１目標温度および前記第２目標温度のうちいずれか低い方を目標温度に設定し、 前記フィルタの入口ガス温度が前記目標温度に近づくよう前記フィルタの入口ガス温度を制御する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。

好ましくは、前記第２目標温度は、内燃機関の運転状態が高回転域にあるときに前記ＮＯｘ触媒の入口ガス温度の許容上限値にほぼ等しい最小値を有すると共に、内燃機関の運転状態が低回転側になるにつれ高くなる値に設定されている。

好ましくは、前記第１目標温度は、前記経過時間が長くなるにつれ増大する値であり、
前記第２目標温度の最小値は、前記第１目標温度の最大値より低い値である。

好ましくは、前記第２目標温度の最大値は、前記第１目標温度の最大値と等しい値である。

本発明によれば、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒へのダメージ抑制との両立を図ることができる。

内燃機関を示す概略図である。 再生開始タイミングを決定するためのマップを示す。 再生実行のためのスケジュールマップを示す。 エンジン回転数に応じたフィルタ入口ガス温度とＳＣＲ入口ガス温度との関係を示すグラフである。 通常再生時の第２目標入口ガス温度を決定するためのマップを示す。 試験結果を示すタイムチャートである。 ＰＴＯ再生時の第２目標入口ガス温度を決定するためのマップを示す。 ＰＭ焼却量を比較するためのグラフである。 自動再生の開始を決定するためのルーチンのフローチャートである。 自動再生実行ルーチンのフローチャートである。 自動再生実行ルーチンのフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

［装置構成］
図１は、本実施形態の排気浄化装置が適用された内燃機関を示す。内燃機関（エンジンともいう）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒（直列４気筒）ディーゼルエンジンである。本実施形態の車両は、ＰＴＯ（Power Take Off：動力取り出し装置）装置１９を備えた車両すなわちＰＴＯ車両であり、例えば消防車等の作業車両である。なおエンジン１はガソリンエンジンであってもよく、その気筒数、形式等に特に制限はない。

エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射装置５とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。

燃料噴射装置５は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた第１燃料噴射弁すなわちインジェクタ７と、インジェクタ７に接続されたコモンレール８とを備える。インジェクタ７は、シリンダ９内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタである。コモンレール８は、インジェクタ７から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。

吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー（ＭＡＦ）センサ等とも称される。

排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気通路４には、上流側から順に、酸化触媒２２、フィルタ２３、選択還元型ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６が設けられる。これらは排気後処理を実行する後処理部材をなす。フィルタ２３とＮＯｘ触媒２４の間の排気通路４には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁２５が設けられる。

酸化触媒２２は、排気中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温する。フィルタ２３は、連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）とも称され、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭとも称す）を捕集すると共に、その捕集したＰＭを貴金属と反応させて連続的に燃焼除去する。フィルタ２３には、ハニカム構造の基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられる。

ＮＯｘ触媒２４は、ＳＣＲとも称され、添加弁２５から添加された尿素水に由来するアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元浄化する。アンモニア酸化触媒２６は、ＮＯｘ触媒２４から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。なおＮＯｘ触媒２４は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＬＮＴ）であってもよい。

エンジン１はＥＧＲ装置３０をも備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（ＥＧＲガスという）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。

また、本実施形態は、それぞれ排気通路４に設けられた電子制御式の排気スロットルバルブ３７と、第２燃料噴射弁としての排気インジェクタ３８とを備える。本実施形態において、これらはタービン１４Ｔと酸化触媒２２の間の排気通路４に設けられ、排気スロットルバルブ３７より下流側に排気インジェクタ３８が配置される。但しこれらの設置位置は変更可能である。排気インジェクタ３８は、後述するフィルタ再生の際、排気通路４内に燃料を噴射する。

このエンジン１を制御するための制御装置が車両に搭載されている。制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット（ＥＣＵと称す）１００を有する。ＥＣＵ１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、筒内インジェクタ７、吸気スロットルバルブ１６、添加弁２５、ＥＧＲ弁３３、排気スロットルバルブ３７および排気インジェクタ３８を制御するように構成され、プログラムされている。なお特に断らない限り、吸気スロットルバルブ１６および排気スロットルバルブ３７は全開に制御されているものとする。

制御装置は、以下のセンサ類も有する。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ１３の他、エンジンの回転速度、具体的には毎分当たりの回転数（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサ４０と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１とが設けられる。また、酸化触媒２２、フィルタ２３、ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６の各々の入口部の排気ガス温度（入口ガス温度）を検出するための排気温センサ４２，４３，４４，４６が設けられている。また、フィルタ２３の入口部および出口部における排気圧の差圧（前後差圧）を検出するための差圧センサ４５が設けられている。また、運転者により手動操作される手動再生スイッチ４７が設けられている。これらセンサ類の出力信号はＥＣＵ１００に送られる。

ところでエンジン本体２は、クラッチ１７を介して変速機１８に接続されている。変速機１８にはエンジン動力を取り出すためのＰＴＯ装置１９が付設されている。ＰＴＯ装置１９には図示しない作業機器が接続可能であり、作業機器が接続された場合、取り出されたエンジン動力により作業機器が駆動される。

ＰＴＯ装置１９の作動状態を切り替えるためのＰＴＯスイッチ４８と、ＰＴＯ装置１９に送られるエンジン動力の大きさを調節するためのＰＴＯアクセル４９とが設けられる。これらＰＴＯスイッチ４８およびＰＴＯアクセル４９の出力信号もＥＣＵ１００に送られる。ＥＣＵ１００は、ＰＴＯスイッチ４８がオンのとき、ＰＴＯ装置１９を、エンジン動力取出可能な作動状態とし、ＰＴＯスイッチ４８がオフのとき、ＰＴＯ装置１９を、エンジン動力取出不可の停止状態とする。またＥＣＵ１００は、ＰＴＯスイッチ４８がオンのとき、ＰＴＯアクセル４９の操作量に応じて筒内インジェクタ７の燃料噴射量を制御し、エンジン１を制御する。すなわちＰＴＯアクセル４９は車両のアクセルペダルの代わりに用いられる。

［フィルタ再生］
次に、本実施形態のフィルタ再生について説明する。

ＥＣＵ１００は、フィルタ２３に堆積したＰＭを燃焼除去し、フィルタ２３を再生するために、フィルタ再生（またはフィルタ再生制御、以下同様）を実行する。ここでフィルタ再生は、手動再生スイッチ４７がドライバによりオンされたことにより実行される手動再生と、手動再生スイッチ４７がオンされない状態（オフの状態）で自動的に実行される自動再生とに大別される。また自動再生は、ＰＴＯ装置１９の停止時（ＰＴＯ停止時という）、具体的にはＰＴＯスイッチ４８のオフ時に行われる通常再生と、ＰＴＯ装置１９の作動時（ＰＴＯ作動時という）、具体的にはＰＴＯスイッチ４８のオン時に行われるＰＴＯ再生とに分類される。通常再生は車両の通常運転中（走行中または停止中）に行われる。他方ＰＴＯ再生は、作業機器によるＰＴＯ作業中に行われるため、車両の停止中に行われる。本実施形態は自動再生、すなわち通常再生とＰＴＯ再生について特徴がある。

まず、通常再生とＰＴＯ再生の開始条件について説明する。図２には、再生開始タイミングを決定するためのマップを示し、このマップはＥＣＵ１００に記憶されている。横軸は、前回の再生終了時期からの車両の走行距離Ｌ（ｋｍ）である。縦軸は、フィルタ２３の前後の差圧Ｐである。図中の線ａは、走行距離Ｌに応じて変化する差圧閾値Ｐｔｈを示し、線ｂは、差圧Ｐに拘わらず一定の走行距離閾値Ｌｔｈを示す。あくまで一例であるが、走行距離閾値Ｌｔｈは例えば７５０（ｋｍ）である。

基本的に、差圧センサ４５により検出された実際の差圧Ｐが差圧閾値Ｐｔｈ以上となるか、または前回の再生終了時期から計測される車両の実際の走行距離Ｌが距離閾値Ｌｔｈ以上に達した時、通常再生とＰＴＯ再生は開始される。例えば点ｃから出発して、走行距離Ｌが増えず（車両停止中）、差圧Ｐが差圧閾値Ｐｔｈに達した時（点ｄ）、再生が開始される。あるいは、差圧Ｐがほぼ一定のまま走行距離Ｌが距離閾値Ｌｔｈに達した時（点ｅ）、再生が開始される。このように通常再生とＰＴＯ再生は差圧条件と距離条件のいずれか一方が満たされたときに開始されるようになっている。

再生が開始されると、ＥＣＵ１００は、図３に示すスケジュールマップに従って再生を実行し、終了する。このスケジュールマップもＥＣＵ１００に記憶されている。横軸は、再生開始時からの経過時間ｔ（ｍｉｎ）である。縦軸は温度Ｔ（℃）である。

図中の線ａは、通常再生時におけるフィルタ２３の目標入口ガス温度ＴＧＮ１を示し、線ｂは、ＰＴＯ再生時におけるフィルタ２３の目標入口ガス温度ＴＧＰ１を示す。再生中、ＥＣＵ１００は、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが目標入口ガス温度ＴＧＮ１，ＴＧＰ１に近づくよう、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆを昇温制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、排気インジェクタ３８から昇温用燃料を噴射させ、この昇温用燃料を酸化触媒２２で燃焼させて、フィルタ２３に供給される排気ガスを昇温する。これによりフィルタ２３自体が昇温され、フィルタ内部に蓄積したＰＭが燃焼除去される。なお、排気インジェクタ３８から昇温用燃料を噴射することに代えてもしくは加えて、筒内インジェクタ７から昇温用燃料を追加で噴射するポスト噴射またはアフタ噴射を行ってもよい。

まず通常再生時について説明する。通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１は経過時間ｔに応じて変化し、本実施形態では、経過時間ｔが大きくなるにつれ段階的に上昇する。すなわち、０≦ｔ＜ｔ１のときＴＧＮ１＝Ｔ１で一定であり、ｔ１≦ｔ＜ｔ２のときＴＧＮ１はＴ１からＴ２まで比例的に上昇する。ｔ２≦ｔ＜ｔ３のときＴＧＮ１＝Ｔ２で一定であり、ｔ３≦ｔ＜ｔ４のときＴＧＮ１はＴ２からＴ３まで比例的に上昇する。ｔ４≦ｔ＜ｔ５のときＴＧＮ１＝Ｔ３で一定であり、ｔ＝ｔ５に達した時点で再生が終了する。あくまで一例であるが、Ｔ２は例えば６００（℃）である。

ＥＣＵ１００は、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆと、目標入口ガス温度ＴＧＮ１との温度差ΔＴ＝ＴＧＮ１−Ｔｄｐｆに基づき、排気インジェクタ３８の燃料噴射量をフィードバック制御する。具体的には温度差ΔＴが大きいほど燃料噴射量を増加し、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆを目標入口ガス温度ＴＧＮ１に早く近づけるようにする。これにより、スケジュールマップに従って再生を実行する限り、再生終了と同時にフィルタ２３内に蓄積したＰＭを漏れなく除去することができる。なおフィードバック制御は公知のＰＩＤ制御等によりなされる。

経過時間ｔはＥＣＵ１００に内蔵のタイマもしくはカウンタによりカウントされるが、このカウントは、温度差ΔＴが所定値以内のときのみ実行される。その理由は、温度差ΔＴが過大であるときには実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが目標入口ガス温度ＴＧＮ１に比べて著しく低く、ＰＭ燃焼量が少ないため、このときの時間も経過時間ｔに含めてしまうと再生終了時にＰＭの燃え残りが発生する可能性があるからである。

図中の線ｃは、カウントが実行される最小のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎを示す。この最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度ＴＧＮ１から所定の温度差を減じて得られる。この最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは図示の如くスケジュールマップに入力されていてもよいが、計算によって求めてもよい。

０≦ｔ＜ｔ１のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度Ｔ１から温度差ΔＴ１を減じて得られるＴ１Ｃで一定とされる。またｔ２≦ｔ＜ｔ３のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度Ｔ２から温度差ΔＴ２を減じて得られるＴ２Ｃで一定とされる。またｔ４≦ｔ＜ｔ５のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度Ｔ３から温度差ΔＴ３を減じて得られるＴ３Ｃで一定とされる。

ｔ１≦ｔ＜ｔ２のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、Ｔ１ＣからＴ２Ｃまで比例的に上昇する。ここでΔＴ１＜ΔＴ２であり、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎの上昇勾配は目標入口ガス温度ＴＧＮ１の上昇勾配より小さい。

同様に、ｔ３≦ｔ＜ｔ４のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、Ｔ２ＣからＴ３Ｃまで比例的に上昇する。ここでΔＴ２＜ΔＴ３であり、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎの上昇勾配は目標入口ガス温度ＴＧＮ１の上昇勾配より小さい。

このように、経過時間ｔが大きくなるほど、あるいは目標入口ガス温度ＴＧＮ１が高くなるほど、経過時間ｔがカウントされる最大温度差ΔＴ１〜ΔＴ３は拡大される。再生が進むにつれフィルタ温度は上昇するが、本実施形態はこうした傾向を踏まえて最大温度差ΔＴ１〜ΔＴ３を徐々に拡大し、経過時間ｔのカウントの適正化を図っている。

次に、ＰＴＯ再生時について説明する。ＰＴＯ再生時は通常再生時より単純であり、ＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１は経過時間ｔに拘わらずＴ４で一定である。ＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１は通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１より低く、Ｔ４＜Ｔ１である。またＰＴＯ再生は、通常再生より長い時間実行される。すなわち通常再生は経過時間ｔがｔ５に達するまで実行されるが、ＰＴＯ再生は経過時間ｔがｔ５より長いｔ６に達するまで実行される。あくまで一例であるが、例えばＴ４は５５０（℃）、ｔ６は２８（ｍｉｎ）である。

ＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１が通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１より低い理由は、熱害を防止または抑制するためである。すなわち、ＰＴＯ再生時には車両が停止しているため、排気管２１の下流端（テールパイプ）２１Ａから過度に高温の排気ガスが排出されると、その下流端付近の物体（タイヤ、路面等）が熱で溶損し、熱害を被る可能性がある。従ってこの熱害を抑制するため、ＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１を通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１より低下させている。

また、この目標温度低下分を補うため、ＰＴＯ再生の再生時間（ｔ６）を通常再生の再生時間（ｔ５）より長くしている。

フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆの具体的な昇温方法は通常再生時と同じである。ＥＣＵ１００は、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆと、目標入口ガス温度ＴＧＰ１との温度差ΔＴ＝ＴＧＰ１−Ｔｄｐｆに基づき、排気インジェクタ３８の燃料噴射量をフィードバック制御する。

また、経過時間ｔのカウントも、温度差ΔＴが所定値以内のときのみ実行される。図中の線ｄは、カウントが実行される最小のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎを示す。０≦ｔ＜ｔ６の全期間に亘って、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度Ｔ４から温度差ΔＴ４を減じて得られるＴ４Ｃで一定とされる。

［本実施形態の第１の特徴］
次に、本実施形態の第１の特徴について説明する。この第１の特徴は通常再生に関する。

図３に示したように、通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１は経過時間ｔが大きくなるにつれ上昇する。しかしこのとき、目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３が、下流側のＮＯｘ触媒２４にとって不都合であることが判明した。

すなわち、ＮＯｘ触媒２４の入口ガス温度（ＳＣＲ入口ガス温度という）Ｔｓｃｒにはハード上の要請から定まる許容上限値が存在し、この許容上限値は、目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３より低い。このため、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが最大値Ｔ３に等しく制御され、フィルタ２３から最大値Ｔ３に近い温度の排気ガスが排出されたとき、これが温度低下しないままＮＯｘ触媒２４に流入し、ＮＯｘ触媒２４に熱的ダメージを与える可能性がある。

他方、フィルタ側から見れば、フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆをできるだけ高くする方が有利である。その理由は、フィルタ温度を上昇させてＰＭ燃焼速度を高めることができるからである。また同時に酸化触媒２２自体の温度が高くなることにより、その前面部へのＰＭ付着を抑制できるからである。

ところで、図４に示すように、フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆがエンジン回転数Ｎｅに拘わらず一定であるとき、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒはエンジン回転数Ｎｅの上昇につれ上昇し、フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆに近づく傾向がある。すなわち、高回転側では、排気ガスの流速が速く、排気ガスがフィルタ２３からＮＯｘ触媒２４に至るまでの間に排気管２１に伝達する放熱量が少ない。このため、フィルタ入口ガス温度ＴｄｐｆからＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒへの温度低下量は少なくなり、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒはフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆより僅かに低い、比較的高い値となる。他方、低回転側では、排気ガスの流速が遅く、排気ガスがフィルタ２３からＮＯｘ触媒２４に至るまでの間に排気管２１に伝達する放熱量が多い。このため、フィルタ入口ガス温度ＴｄｐｆからＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒへの温度低下量は多くなり、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒはフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆより顕著に低い、比較的低い値となる。

本実施形態の場合、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値は、目標入口ガス温度ＴＧＮ１の中間値Ｔ２に等しい。従って、エンジンの高回転側で目標入口ガス温度ＴＧＮ１を最大値Ｔ３に定めてしまうと、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒが最大値Ｔ３付近の許容上限値を超えた値となってしまい、ＮＯｘ触媒２４にダメージを与える可能性がある。

しかしながら、目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３を一律に中間値Ｔ２に変更してしまうと、ＮＯｘ触媒２４のダメージを抑制できる代わりに、フィルタ昇温にとって不利である。

他方、エンジンが低回転側であれば、目標入口ガス温度ＴＧＮ１が最大値Ｔ３であっても、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒはそれより大分低下した値となるため、許容上限値を超えず、ＮＯｘ触媒２４にとって問題のない値となる可能性がある。

そこで本実施形態では、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒２４へのダメージ抑制との両立の観点から、エンジン運転状態に応じた別のフィルタ目標入口ガス温度ＴＧＮ２を定め、この目標入口ガス温度ＴＧＮ２にも基づいて通常再生を行うようにした。

すなわちＥＣＵ１００は、図３に示した前述のスケジュールマップから、経過時間ｔに応じた第１目標温度である第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１を決定する。その一方でＥＣＵ１００は、図５に示す所定のマップから、エンジン運転状態に応じた第２目標温度である第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２を決定する。ＥＣＵ１００は、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１および第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２のうちいずれか低い方を目標入口ガス温度ＴＧＮに設定する。そしてこの目標入口ガス温度ＴＧＮに近づくよう、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆを制御する。これが本実施形態の第１の特徴である。

図５に示すマップはＥＣＵ１００に記憶されている。マップの横軸はエンジン回転数Ｎｅであり、縦軸は燃料噴射量、特にインジェクタ７への指示噴射量としての目標燃料噴射量Ｑである。Ｑｍａｘは目標燃料噴射量Ｑの最大値である。

なおＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに基づき、図示しない燃料噴射量マップに従って、目標燃料噴射量Ｑを算出する。目標燃料噴射量Ｑは、エンジン負荷を表すパラメータであり、このパラメータについては目標燃料噴射量Ｑ以外にもアクセル開度等の任意のパラメータを採用できる。次いでＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに基づき、図５のマップに従って、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２を決定する。

図５のマップにおいては、エンジンの全運転領域がほぼ回転数方向に複数（六つ）の領域に分割され、各領域に、高回転側から低回転側に向かって徐々に高くなる第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２の値Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０が入力されている。このうち、最も高回転側の領域の値Ｔ５は、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２の最小値である。最小値Ｔ５は、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値に等しく、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１の中間値Ｔ２にも等しい。なお最小値Ｔ５は、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値にほぼ等しい値であればよく、許容上限値に等しい値であってもよいし、許容上限値付近の値であってもよい。最小値Ｔ５は当然に、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３より低い値である。最も低回転側の領域の値Ｔ１０は、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２の最大値である。最大値Ｔ１０は本実施形態の場合、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３と等しくされている。

例えば、図３に示すｔ４〜ｔ５の期間内では、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１として値Ｔ３が決定される。このときにエンジン運転状態が図５に示す最も高回転側のＴ５領域にある場合、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２としては値Ｔ５が決定される。Ｔ３とＴ５が比較され、Ｔ５の方が低いので、Ｔ５が目標入口ガス温度ＴＧＮに設定され、Ｔ５に近づくよう実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが制御される。

すると、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが最高でもＴ５までしか上昇しないため、実際のＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒも許容上限値以下に抑えられる。従って、ＮＯｘ触媒２４への熱的ダメージを回避できる。

他方、ｔ４〜ｔ５の期間内で、エンジン運転状態が図５に示す最も低回転側のＴ１０領域にある場合、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２としては値Ｔ１０が決定される。Ｔ３とＴ１０が比較され、両者は等しいので、Ｔ３（Ｔ１０でもよい）が目標入口ガス温度ＴＧＮに設定され、Ｔ３に近づくよう実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが制御される。

すると、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが最高でＴ３まで上昇する。これはＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値を超える温度である。しかしながら、エンジン運転状態が最も低回転側であり、排気ガスの流速が遅く、排気ガスがフィルタ２３からＮＯｘ触媒２４に至るまでの間に、排気管２１に比較的多く放熱し、排気ガス温度が大きく低下し、実際のＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒは許容上限値以下に抑えられる。従って、フィルタ２３には高温の排気ガスを供給してフィルタ昇温を確保する一方、ＮＯｘ触媒２４には許容上限値以下の温度の排気ガスを供給して、ＮＯｘ触媒２４への熱的ダメージを回避できる。

このように本実施形態の第１の特徴によれば、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒２４へのダメージ抑制との両立が可能となる。

上述の説明では、理解容易のため、ｔ４〜ｔ５の期間内で第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１がＴ３であり、且つ、エンジン運転状態が最も高回転側で第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２がＴ５の場合と、エンジン運転状態が最も低回転側で第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２がＴ１０の場合とだけを説明した。しかしながら、他の期間やエンジン運転状態のときにも同様の作用効果および利点を生じることが理解されるであろう。

本実施形態では、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２の最小値Ｔ５が第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１の中間値Ｔ２に等しいので、実際上、上記の制御が効いてくるのは、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１がその中間値Ｔ２以上となるｔ３以降の期間である。但し制御上は、上記の制御が常に実行されている。

本実施形態では、上記の制御を通常再生時にのみ行い、ＰＴＯ再生時には行わないようにしている。しかしながら必要であれば、上記の制御をＰＴＯ再生時にも行い、すなわち自動再生時に常に行うようにしても構わない。この場合、通常再生時とＰＴＯ再生時とで各パラメータの値をそれぞれに適した値に変更するのが好ましい。仮に経過時間ｔが長くなるにつれＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１が増大し、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値を超える場合、上記の制御は有益である。

本実施形態では、上記の制御をＰＴＯ車両に適用したが、ＰＴＯ車両以外の車両に適用してもよい。

図６は、上記の制御の効果を確認するために行った試験の結果を示す。横軸は時間ｔ、縦軸は温度Ｔである。試験に際し、エンジン回転数Ｎｅが所定時間毎に段階的に増加され、そのエンジン回転数Ｎｅが一定となる期間中に、エンジン負荷すなわち目標燃料噴射量Ｑが高い値から低い値まで減少されている。

第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１（図示せず）はＴ３に固定されている。第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２（図示せず）は、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑに基づき図５のマップから決定された値である。これらのうちいずれか低い方の値が、目標入口ガス温度ＴＧＮとして図中に表示されている。

エンジン回転数Ｎｅが低い初期のうちは、目標入口ガス温度ＴＧＮが、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値Ｔ２より高い最大値Ｔ３に設定されている。そしてエンジン回転数Ｎｅが高くなるにつれ、目標入口ガス温度ＴＧＮは最終的にＴ２まで段階的に低下し、これに対応して実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆも最終的にＴ２まで段階的に低下する。

しかしながら、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒは、常に許容上限値Ｔ２以下またはその近傍に保たれ、許容上限値Ｔ２を超えることが抑制されている。従って上記の制御は、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒２４へのダメージ抑制との両立を図る上で有効であることが確認された。

［本実施形態の第２の特徴］
次に、本実施形態の第２の特徴について説明する。この第２の特徴はＰＴＯ再生に関する。

図３に示したように、ＰＴＯ再生時には、基本的に目標入口ガス温度ＴＧＰ１が一定のＴ４に設定される。

しかし、試験を行った結果、ある特定のエンジン運転領域においてのみ、目標入口ガス温度ＴＧＰ１がＴ４だと温度が高過ぎ、熱害が発生することが判明した。

従って本実施形態では、その特定運転領域においてのみ、目標入口ガス温度をＴ４より低い温度に設定し、熱害を防止するようにしている。

すなわちＥＣＵ１００は、図３に示した前述のスケジュールマップから、経過時間ｔに応じた第１目標温度である第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１を決定する。なお第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１は実際には経過時間ｔによらない一定のＴ４である。その一方でＥＣＵ１００は、図７に示す所定のマップから、エンジン運転状態に応じた第２目標温度である第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２を決定する。ＥＣＵ１００は、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１および第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２のうちいずれか低い方を目標入口ガス温度ＴＧＰに設定する。そしてこの目標入口ガス温度ＴＧＰに近づくよう、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆを制御する。第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２は、熱害が発生するエンジンの特定運転領域において、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１＝Ｔ４より低い温度に設定されている。これが本実施形態の第２の特徴である。

図７に示すマップはＥＣＵ１００に記憶されている。マップの横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸は目標燃料噴射量Ｑである。Ｑｍａｘは目標燃料噴射量Ｑの最大値である。ＥＣＵ１００は、実際のエンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに基づき、図７のマップに従って、第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２を決定する。

図７のマップにおいて、エンジンの全運転領域は、ＰＴＯ再生が実行される実行領域Ａと、ＰＴＯ再生が停止もしくは禁止される停止領域Ｂとに二分割される。停止領域Ｂは実行領域Ａよりも高回転側に設定される。そして前述の特定運転領域Ｃは、実行領域Ａ内に設定されている。本実施形態の特定運転領域Ｃは、実行領域Ａ内における停止領域Ｂとの隣接箇所であって、中程度のエンジン負荷域に相当する極く限られた狭い領域とされる。狭い領域ではあるが、試験の結果、熱害が懸念された箇所である。但し特定運転領域Ｃをどこにどのように定めるかは任意であり、試験結果に応じて適切に設定される。

本実施形態では、実行領域Ａ内に、特定運転領域Ｃを含み且つ特定運転領域Ｃよりやや拡大された領域Ｄ（便宜上、小インターバル領域という）が設定されている。この小インターバル領域Ｄについては後に詳述する。

実行領域Ａのうち、特定運転領域Ｃ以外の領域（通常運転領域といい、便宜上Ｅで表す）では、目標入口ガス温度ＴＧＰ２が、Ｔ４に等しいＴ１１に設定されている。他方、特定運転領域Ｃでは、目標入口ガス温度ＴＧＰ２が、Ｔ４より低いＴ１２に設定されている。本実施形態において、Ｔ１１（＝Ｔ４）とＴ１２の温度差は僅かであり、熱害を回避し得る最小限の温度差に設定されている。かかる温度差に設定することにより、特定運転領域Ｃでも可能な限り目標入口ガス温度ＴＧＰ２を高め、ＰＭ燃焼速度の低下を最小限に止めることができる。

エンジン運転状態が実行領域Ａにあり、ＰＴＯ再生が実行されているとき、エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにあれば、第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２は第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１＝Ｔ４と等しいＴ１１に決定される。Ｔ４とＴ１１が比較され、両者は等しいので、Ｔ４（Ｔ１１でもよい）が目標入口ガス温度ＴＧＰに設定され、Ｔ４に近づくよう実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが制御される。つまり、エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにあるときには、目標入口ガス温度ＴＧＰが、通常通り、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１と等しく設定される。

他方、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにあれば、第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２は第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１＝Ｔ４より低いＴ１２に決定される。Ｔ４とＴ１２が比較され、Ｔ１２の方が低いので、Ｔ１２が目標入口ガス温度ＴＧＰに設定され、Ｔ１２に近づくよう実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが制御される。

つまり、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにあるときには、目標入口ガス温度ＴＧＰが、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１より低い値に設定される。これにより、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆ、ひいては最終的に排気管２１の下流端２１Ａから排出される排気ガスの温度を低下させることができ、熱害を防止することができる。

このように本実施形態の第２の特徴によれば、エンジン運転状態が特定運転領域にあるときの熱害を抑制することが可能となる。

［本実施形態の第３の特徴］
次に、本実施形態の第３の特徴について説明する。この第３の特徴もＰＴＯ再生に関する。

前述したように、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにあるときには、目標入口ガス温度ＴＧＰが、通常の第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１より低い値に設定される。

しかしこうすると、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにある条件下でＰＴＯ再生を実行したときに、エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにある条件下でＰＴＯ再生を実行した場合に比べ、ＰＭの焼却量が減少することが試験により判明した。

図８は、エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにある場合（線ａ）と特定運転領域Ｃにある場合（線ｂ）とでＰＭ焼却量を比較した結果である。横軸はＰＴＯ再生開始時からの経過時間ｔ（ｍｉｎ）、縦軸はフィルタ内のＰＭ堆積量Ｍ（ｇ／Ｌ）である。いずれの場合も、ＰＴＯ再生開始時（ｔ＝０）における初期ＰＭ堆積量Ｍ１は、図２を参照して説明した、ＰＴＯ再生開始条件が成立した時点でのＰＭ堆積量に略等しい。つまり本実施形態では、フィルタ内のＰＭ堆積量Ｍが初期ＰＭ堆積量Ｍ１まで増加したときに自動再生を開始するようにしている。

エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにある場合（線ａ）、図３に示したような再生スケジュールに則り、所定時間ｔ６までＰＴＯ再生を実行すると、ｔ６の時点でＰＭ堆積量Ｍはゼロとなり、初期ＰＭ堆積量Ｍ１のＰＭは全量焼却される。

しかしながら、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにある場合（線ｂ）だと、所定時間ｔ６までＰＴＯ再生を実行しても、初期ＰＭ堆積量Ｍ１のＰＭが全量焼却されず、燃え残りが生じる。この場合、ｔ６の時点でＰＭ堆積量Ｍはゼロより大きいＭ２であり、ΔＭ＝Ｍ１−Ｍ２のＰＭしか焼却されておらず、Ｍ２の燃え残りが生じる。

このようにＰＭ焼却量が減少する理由は必ずしも明らかでないが、一つには目標入口ガス温度ＴＧＰの低下が予想以上に効いていること、もう一つには、特定運転領域Ｃにおける排気ガスのＰＭの組成が燃え難い組成になっていることが考えられる。

この燃え残った状態でＰＴＯ再生を終了し、引き続きＰＴＯ作動を伴うエンジン運転（ＰＴＯ作動運転）を実行したとする。すると、フィルタ２３に次第にＰＭが蓄積していく。次回のＰＴＯ再生開始条件は、図２を参照して説明したように、Ｐ≧ＰｔｈまたはＬ≧Ｌｔｈが成立することである。つまり、差圧Ｐが次第に上昇して差圧閾値Ｐｔｈ以上に達するか、または走行距離Ｌが増えて距離閾値Ｌｔｈ以上に達することである。

燃え残り状態からＰＭ蓄積が開始された場合、その後、差圧Ｐが差圧閾値Ｐｔｈ以上に達して、通常より早いインターバルですなわちΔＭだけＰＭが溜まった時点で、次回のＰＴＯ再生が開始されれば、特段問題はない。予定通り、初期ＰＭ堆積量Ｍ１になった時点でＰＴＯ再生を開始できるからである。

しかし、そのＰＭ蓄積中はＰＴＯ作動中であり、車両が停止している。従って走行距離Ｌは増えず、もう一方の開始条件Ｌ≧Ｌｔｈを担保できない。仮に、差圧センサ４５が故障するなど、何等かの理由でＰ≧Ｐｔｈになったことを正確に検知できなくなった場合、初期ＰＭ堆積量Ｍ１を超えて多量のＰＭがフィルタ内に蓄積する可能性があり、所望のフィルタ再生を実行できなくなる可能性がある。

図２に示すように、ＰＴＯ作動時における燃え残り状態からのＰＭ蓄積が例えばｃ点から開始したとする。この場合、ｃ点から差圧上昇方向（上）に進み、差圧閾値Ｐｔｈ上のｄ点に達すれば、次回のＰＴＯ再生が開始され問題はない。しかし、車両停止中なので走行距離増大方向（右）に進むことはなく、距離閾値Ｌｔｈ上のｅ点に到達せず、一方の再生開始条件を担保できない。仮に差圧センサ４５の故障等によりＰ≧Ｐｔｈを正確に検知できなくなれば、フィルタ内に過剰な量のＰＭが蓄積する虞がある。

同様に、ＰＭ蓄積が例えばｆ点から開始しても、差圧上昇方向（上）のｇ点には到達し得るものの、走行距離増大方向（右）のｅ点には到達できず、一方の再生開始条件を担保できない。

そこで、本実施形態においてＥＣＵ１００は、特定運転領域ＣにおいてＰＴＯ再生が実行された場合、通常運転領域ＥにおいてＰＴＯ再生が実行された場合よりも、短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生を開始する。これが本実施形態の第３の特徴である。

こうすると、特定運転領域ＣにおけるＰＴＯ再生によりＰＭ焼却量が減少しても、その分、より早いタイミングで次回のＰＴＯ再生を開始することができ、次回のＰＴＯ再生開始までの間に過剰な量のＰＭが蓄積されるのを防止もしくは抑制し、所望のフィルタ再生を実行することができる。なおインターバルとは、あるフィルタ再生の終了時期から次のフィルタ再生の開始時期までの期間をいう。このインターバル中にフィルタへのＰＭ蓄積がなされる。

本実施形態において、ＥＣＵ１００は、特定運転領域ＣにおいてＰＴＯ再生が実行された後にも、差圧Ｐおよび走行距離Ｌに基づいて、図２のマップに従い、次回のＰＴＯ再生開始タイミングを決定する。但し前述したように、ＰＴＯ再生実行後にも引き続きＰＴＯ作動中だと、車両が停止状態にあり、走行距離Ｌが増加しない。そこでＥＣＵ１００は、ＰＴＯ再生終了時からの経過時間と仮想車速とに基づいて走行距離を計算する。

そしてＥＣＵ１００は、計算した走行距離が距離閾値Ｌｔｈに達した時に次回のＰＴＯ再生を開始する。なお距離閾値Ｌｔｈは、通常運転領域ＥにおいてＰＴＯ再生が行われた場合の距離閾値Ｌｔｈと同じである。

ここでは、車両が走行していないにも拘わらず、車両が走行していると仮定し、そのときの擬似的車速である仮想車速を予め実験的に求めておき、この仮想車速と、ＰＴＯ再生終了時からの経過時間とに基づいて走行距離を計算する点に特徴がある。

この点を詳細に説明する。まず図８に示すように、初期ＰＭ堆積量Ｍ１から特定運転領域ＣでのＰＴＯ再生が行われると、これにより焼却されるＰＭ量はΔＭで、ＰＭの燃え残り量すなわち残存量はＭ２である。この状態から、特定運転領域ＣでのＰＴＯ作動運転が行われると、次第にフィルタ内にＰＭが蓄積していく。ΔＭ蓄積するとＭ１に達するので、ΔＭ蓄積した時点で次回のＰＴＯ再生を開始すればよいことになる。

試験を通じ、特定運転領域ＣでのＰＴＯ作動運転により、ΔＭ蓄積する時間がｔｍ（ｈ）と判明している。従って距離閾値Ｌｔｈ（ｋｍ）を蓄積時間ｔｍ（ｈ）で除することにより、仮想車速Ｖｉ（ｋｍ／ｈ）を計算できる。Ｖｉ＝Ｌｔｈ／ｔｍである。時間ｔｍは、例えば８（Ｈｒ）であり、通常運転領域ＥでのＰＴＯ作動運転により初期ＰＭ堆積量Ｍ１が蓄積する時間（例えば２０（Ｈｒ））よりも短い。

こうすると、図２に示すように、仮にｃ点から、特定運転領域ＣでのＰＴＯ作動運転によるＰＭ蓄積が開始した場合、Ｌ＝Ｖｉ×ｔなので、経過時間ｔの増大に伴って走行距離Ｌが増加し、走行距離増大方向（右）に進む。そして差圧条件を無視すると、時間ｔｍが経過した時、走行距離Ｌは距離閾値Ｌｔｈに達し、ｅ点に到達し、ＰＴＯ再生が開始される。この時間ｔｍの経過時点で蓄積したＰＭ量はΔＭである。従って本実施形態では、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにある場合、通常のＭ１より少ないΔＭが蓄積された時点で、ＰＴＯ再生が開始されることとなる。そしてエンジン運転状態が通常運転領域Ｅにある場合に比べ、短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生が開始されることとなる。

因みに、エンジン運転状態が引き続き特定運転領域Ｃにあれば、次回のＰＴＯ再生によりΔＭのＰＭが焼却され、その後のインターバルでΔＭのＰＭが蓄積される。このように、ΔＭのＰＭの蓄積と焼却が繰り返され、通常運転領域Ｅにある場合に比べ高い頻度でＰＴＯ再生が実行される。

仮に差圧センサ４５が故障してＰ≧Ｐｔｈを正確に検知できなくなった場合でも、仮想車速Ｖｉによる走行距離Ｌの計算が実行されるので、長くとも時間ｔｍが経過するまでの間に１回、ＰＴＯ再生を実行することができ、フィルタにおけるＰＭの過剰蓄積を防止もしくは抑制できる。

なお、図２のｆ点まで通常の車両走行がなされ、ｆ点からＰＴＯ作動が開始することがある。この場合、ＰＴＯ作動中の仮想車速Ｖｉによる走行距離の計算は、ｆ点から開始される。このとき、通常の車両走行時に計測されたｆ点までの走行距離と、ＰＴＯ作動中に計算された走行距離とを合算してトータルの走行距離Ｌを計算するのが好ましい。

ところで、上記の制御（便宜上、小インターバル制御という）は、ＰＴＯ再生が特定運転領域Ｃで行われた場合に必須と考えられる。よってＰＴＯ再生が特定運転領域Ｃ外で行われた場合には必ずしも必須でないが、本実施形態では、万全を期し、図７に示す如き、特定運転領域Ｃを含んでより拡大された小インターバル領域ＤにおいてＰＴＯ再生が行われた場合、小インターバル制御を実行する。これにより、特定運転領域Ｃの周囲でＰＴＯ再生が行われた場合も、インターバルを短くして再生頻度を高め、信頼性を向上することができる。

また本実施形態では、小インターバル領域ＤでＰＴＯ再生が行われた後、引き続き小インターバル領域ＤでＰＴＯ作動運転が行われた場合、仮想車速Ｖｉと経過時間ｔを用いて擬似的な走行距離Ｌ（＝Ｖｉ×ｔ）を計算し、差圧Ｐだけでなく、この走行距離Ｌにも基づいて、次回のＰＴＯ再生開始タイミングを決定する。これにより、特定運転領域Ｃの周囲でＰＴＯ作動運転が行われた場合にも、ＰＴＯ再生開始タイミングを早めて信頼性を向上することができる。

なお、仮想車速Ｖｉは現実的な値を有し、例えば、車両が所定の排ガスモードで運転されエンジンが小インターバル領域Ｄ内の所定点で運転されているときの車速値を有する。

［フィルタ自動再生の処理］
次に、本実施形態のフィルタ自動再生に関してＥＣＵ１００が行う演算処理の内容をより具体的に説明する。

図９は、自動再生（通常再生およびＰＴＯ再生を含む）の開始を決定するためのルーチンである。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。図９のルーチンは、自動再生が実行されていないインターバル期間中に実行されるものである。

まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、判別フラグＦＧが１（オン）か否かが判断される。判別フラグＦＧは、後に理解されるが、前回行われた自動再生が小インターバル領域ＤでのＰＴＯ再生であるとき１とされ、そうでないとき０（オフ）とされるフラグである。

ＦＧ＝１の場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２に進んで、現在のエンジン運転状態が小インターバル領域Ｄにあり、かつ、ＰＴＯ作動中であるか否か、すなわち小インターバル領域ＤでのＰＴＯ作動運転中であるか否かが判断される。

イエスの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０３で、予め記憶しておいた一定値である仮想車速Ｖｉと、前回のＰＴＯ再生終了時からの経過時間ｔとを読み出す。なお経過時間ｔはＥＣＵ１００に内蔵のタイマまたはカウンタで常時計測されている。そしてＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４で、それら仮想車速Ｖｉと経過時間ｔを互いに乗じて擬似的な走行距離Ｌを算出する。このステップは、本実施形態の第３の特徴に関連する。

他方、ステップＳ１０１でＦＧ＝０の場合、またはステップＳ１０２でノーの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５に進んで、図示しない走行距離計（トリップメーター）の検出値に基づき、前回の自動再生終了時から現時点までの走行距離Ｌを算出する。

ステップＳ１０４またはＳ１０５の後、ステップＳ１０６に進み、ＥＣＵ１００は、図２のマップから、走行距離Ｌに対応した差圧閾値Ｐｔｈを算出する。

そしてステップＳ１０７において、ＥＣＵ１００は、差圧センサ４５により検出された実際の差圧Ｐを取得する。

次いでステップＳ１０８において、ＥＣＵ１００は、走行距離Ｌが距離閾値Ｌｔｈ以上か否かを判断する。

イエスの場合、ステップＳ１１０に進んで、ＥＣＵ１００は直ちに自動再生を開始し、ルーチンを終える。

他方、ステップＳ１０８がノーの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０９に進んで、実際の差圧Ｐが差圧閾値Ｐｔｈ以上か否かを判断する。

イエスの場合、ステップＳ１１０に進んで、ＥＣＵ１００は自動再生を開始し、ルーチンを終える。

他方、ノーの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０をスキップし、自動再生を開始することなくルーチンを終える。この場合、本ルーチンが再度繰り返し実行される。

このように、本ルーチンが、本実施形態の第３の特徴を含むことが理解されるであろう。

次に、図１０および図１１を参照して、自動再生開始後に実行される自動再生実行ルーチンを説明する。このルーチンもＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

まず最初に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０１において、ＰＴＯ作動中であるか否か、すなわち現在行われている自動再生がＰＴＯ再生か否かを判断する。

ノーの場合は通常再生と判断してステップＳ２０２に進む。他方、イエスの場合はＰＴＯ再生と判断してステップＳ３０２に進む。

通常再生と判断した場合、ＥＣＵ１００はステップＳ２０２において、現時点における再生開始時からの経過時間ＣＴを取得する。この経過時間ＣＴは、ＥＣＵ１００に内蔵のカウンタにより計測されている。なお経過時間ＣＴは図３のｔと同義である。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ２０３において、図３に示したマップから、経過時間ＣＴに対応した第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１を算出する。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ２０４において、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃを取得し、ステップＳ２０５において、取得したエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに対応した目標燃料噴射量Ｑを、図示しない目標燃料噴射量マップから算出する。

次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ２０６において、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに対応した第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２を、図５のマップから算出する。

次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ２０７において、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１および第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２のうち低い方を目標入口ガス温度ＴＧＮに決定する。このステップは、本実施形態の第１の特徴に関連する。

その後ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０８において、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆと、目標入口ガス温度ＴＧＮとの温度差ΔＴ＝ＴＧＮ−Ｔｄｐｆを算出すると共に、この温度差ΔＴに基づき、排気インジェクタ３８を制御する。より具体的には、温度差ΔＴに基づき、排気インジェクタ３８の燃料噴射量をフィードバック制御する。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ２０９において、算出した温度差ΔＴが、図３に示した経過時間ＣＴに対応した最大温度差ΔＴｎ以下か否かを判断する。ここで最大温度差ΔＴｎの最小値はΔＴ１、最大値はΔＴ３である。

イエスの場合、ステップＳ２１０に進んで経過時間ＣＴをカウントアップし、ステップＳ２１１に進む。他方、ノーの場合、ステップＳ２１０をスキップして経過時間ＣＴをカウントアップすることなく、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１でＥＣＵ１００は、経過時間ＣＴが終了時間ＣＴｆｉｎＮ以上に達したか否かを判断する。この終了時間ＣＴｆｉｎＮは図３のｔ５と同義である。達してなければそのままルーチンを終える。達していれば、ステップＳ２１２で再生を終了し、すなわち排気インジェクタ３８による燃料噴射を終了する。そしてステップＳ２１３で経過時間ＣＴと走行距離Ｌを初期化、すなわちゼロにリセットして、ルーチンを終える。

次に、ステップＳ２０１でイエスと判断した場合、すなわちＰＴＯ再生の場合を説明する。このときはまず、図１１に示すステップＳ３０２が実行される。

ＰＴＯ再生の場合も通常再生の場合とほぼ同様である。従って同一内容のステップについては符号を３００番台に変更して詳細な説明を割愛する。以下、相違点を中心に説明する。

ＥＣＵ１００はステップＳ３０２において経過時間ＣＴを取得し、ステップＳ３０３において図３に示したマップから、経過時間ＣＴに対応した第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１を算出する。もっとも本実施形態の場合、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１は経過時間ＣＴによらず一定である。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ３０４においてエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃを取得し、ステップＳ３０５において目標燃料噴射量Ｑを算出する。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ３０５Ａにおいて、エンジン運転状態が図７に示した実行領域Ａにあるか否かを判断する。ノーの場合、実行領域Ａになく停止領域Ｂにあることを意味するから、ＥＣＵ１００はステップＳ３１４に進んで、排気インジェクタ３８を無噴射の停止状態とし、ＰＴＯ再生を停止し、ルーチンを終える。なお、高回転側の停止領域Ｂでは、元々高温の排気ガスが少ない放熱量で排気管下流端から排出されがちなので、熱害防止の観点からＰＴＯ再生自体を停止している。

他方、ステップＳ３０５Ａがイエスの場合、すなわち実行領域Ａにある場合、ステップＳ３０５Ｂに進んでＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が図７に示した小インターバル領域Ｄにあるか否かを判断する。

小インターバル領域Ｄにあれば、ステップＳ３０５Ｃに進んで判別フラグＦＧが１（オン）とされ、小インターバル領域Ｄになければ、ステップＳ３０５Ｄに進んで判別フラグＦＧが０（オフ）とされる。

つまり、小インターバル領域ＤでＰＴＯ再生が実行されている場合は、判別フラグＦＧがオンとなり、その結果が図９のステップＳ１０１に反映され、小インターバル制御の実行トリガとされる。

他方、小インターバル領域Ｄ以外でＰＴＯ再生が実行されている場合は、判別フラグＦＧがオフとなり、その結果が図９のステップＳ１０１に反映される。その結果、通常通り、実際の走行距離Ｌに基づいて再生が開始される。

この後のステップは通常再生と同様で、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０６において、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに対応した第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２を、図７のマップから算出する。

次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ３０７において、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１および第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２のうち低い方を目標入口ガス温度ＴＧＰに決定する。このステップは、本実施形態の第２の特徴に関連する。

その後ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０８において、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆと、目標入口ガス温度ＴＧＰとの温度差ΔＴ＝ＴＧＰ−Ｔｄｐｆを算出すると共に、この温度差ΔＴに基づき、排気インジェクタ３８を制御する。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ３０９において、算出した温度差ΔＴが、図３に示した最大温度差ΔＴ４以下か否かを判断する。

イエスの場合、ステップＳ３１０に進んで経過時間ＣＴをカウントアップし、ステップＳ３１１に進む。他方、ノーの場合、ステップＳ３１０をスキップして経過時間ＣＴをカウントアップせずステップＳ３１１に進む。

ステップＳ３１１でＥＣＵ１００は、経過時間ＣＴが終了時間ＣＴｆｉｎＰ以上に達したか否かを判断する。この終了時間ＣＴｆｉｎＰは図３のｔ６と同義である。達してなければそのままルーチンを終え、達していれば、ステップＳ３１２で再生を終了し、ステップＳ３１３で経過時間ＣＴと走行距離Ｌを初期化してルーチンを終える。

ここで、小インターバル領域ＤでＰＴＯ再生が実行された場合（ステップＳ３０５Ｂ：イエス）、判別フラグＦＧがオンとなり、次のインターバル期間中に図９のステップＳ１０１がイエスとなる。よってインターバル期間中に小インターバル領域ＤでのＰＴＯ作動運転がなされている場合には（ステップＳ１０２：イエス）、仮想車速Ｖｉと経過時間ｔに基づき走行距離Ｌを計算する小インターバル制御が実現されることとなる。

他方、小インターバル領域Ｄ以外の領域でＰＴＯ再生が実行された場合だと（ステップＳ３０５Ｂ：ノー）、判別フラグＦＧがオフなので、次のインターバル期間中に図９のステップＳ１０１がノーとなる。よってインターバル期間中には原則通り、実際の走行距離に基づき走行距離Ｌが計算される（ステップＳ１０５）。

以上述べたように本発明の一の態様は、本実施形態の第１の特徴に関する。本実施形態では、自動再生開始時からの経過時間ｔに応じて第１目標温度ＴＧＮ１を決定すると共に、内燃機関の運転状態に応じて第２目標温度ＴＧＮ２を決定し、第１目標温度ＴＧＮ１および第２目標温度ＴＧＮ２のうちいずれか低い方を目標温度ＴＧＮに設定し、フィルタの入口ガス温度Ｔｄｐｆが目標温度ＴＧＮに近づくようフィルタの入口ガス温度Ｔｄｐｆを制御する。従って、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒２４へのダメージ抑制との両立を好適に図ることができる。

以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々考えられる。例えば、上述の各数値はあくまで一例であり、変更可能である。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 内燃機関（エンジン）
４ 排気通路
１９ ＰＴＯ装置
２３ フィルタ
２４ ＮＯｘ触媒
３８ 排気インジェクタ
４２，４３，４４，４６ 排気温センサ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (4)

1. 排気流れ方向上流側から順に配置されたフィルタおよびＮＯｘ触媒と、
   前記フィルタを再生する自動再生を実行するように構成された制御ユニットと、
   を備え、
   前記制御ユニットは、
   自動再生開始時からの経過時間に応じて第１目標温度を決定すると共に、内燃機関の運転状態に応じて第２目標温度を決定し、
   前記第１目標温度および前記第２目標温度のうちいずれか低い方を目標温度に設定し、
   前記フィルタの入口ガス温度が前記目標温度に近づくよう前記フィルタの入口ガス温度を制御する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記第２目標温度は、内燃機関の運転状態が高回転域にあるときに前記ＮＯｘ触媒の入口ガス温度の許容上限値にほぼ等しい最小値を有すると共に、内燃機関の運転状態が低回転側になるにつれ高くなる値に設定されている
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記第１目標温度は、前記経過時間が長くなるにつれ増大する値であり、
   前記第２目標温度の最小値は、前記第１目標温度の最大値より低い値である
   請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記第２目標温度の最大値は、前記第１目標温度の最大値と等しい値である
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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