JP2015078698A

JP2015078698A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2015078698A
Application number: JP2014255387A
Authority: JP
Inventors: 浩幹山城; Hiromoto Yamashiro
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: JP5846286B2

Abstract

【課題】排気浄化フィルタの再生処理の実行条件の適正化を図ることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】車両の低車速登坂走行時でない場合（ステップＳＴ３３でＮＯ判定された場合）には、ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量が第１基準量以上に達すると、ＤＰＦ再生処理を実行する（ステップＳＴ３４，ＳＴ４０）。車両の低車速登坂走行時において、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第１基準量以上で且つ第２基準量未満である場合（ステップＳＴ３６でＹＥＳ判定された場合）には、ＤＰＦ再生処理を禁止する（ステップＳＴ３７）。ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量が第２基準量以上に達すると（ステップＳＴ３１でＹＥＳ判定された場合）、車両の低車速登坂走行時であるか否かに拘わらずＤＰＦ再生処理を実行する（ステップＳＴ４１）。
【選択図】図７

Description

本発明は、自動車用ディーゼルエンジン等の内燃機関に搭載される排気浄化装置に係る。特に、本発明は、排気浄化フィルタ再生処理の実行条件の適正化を図るための改良に関する。

従来より、自動車等に搭載されるディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という場合もある）を駆動した際に排出される排気ガス中には、そのまま大気中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、カーボンを主成分とする粒子状物質（以下、ＰＭ（ＰａｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）という）は大気汚染の原因になる。

上記ＰＭが大気中に排出されることを阻止する装置として、ディーゼルエンジンの排気通路に配設されるパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」という場合もある）が知られている。つまり、排気通路を通過する排気ガス中に含まれるＰＭをこのフィルタによって捕集することで排気ガスの浄化を図っている。

このフィルタとしては、例えばＤＰＦ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）や、ＤＰＮＲ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘＲｅｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）触媒が知られている。

ところで、この種のフィルタを用いてＰＭの捕集を行う場合、捕集したＰＭの堆積量が増大するとフィルタの詰まりが生じてしまう。このフィルタの詰まりが生じた状況では、フィルタを通過する排気ガスの圧力損失が著しく増大し、それにともなうエンジンの排気背圧増大によってエンジン出力の低下を招いたり、燃料消費率の改善が十分に図れなくなる可能性がある。

このような課題を解消するため、従来より、フィルタに捕集されたＰＭの捕集量（堆積量）が所定量に達した際には、排気温度を上昇させる等の手法によりフィルタ温度を高温化することで、堆積しているＰＭを酸化（燃焼）させて除去するフィルタ再生処理を行うようにしている（例えば下記の特許文献１および特許文献２を参照）。

このフィルタ再生処理の具体例としては、インジェクタからの主燃料噴射（メイン噴射）後に少量の燃料を副次的に噴射（ポスト噴射）するものや、排気系に燃料添加弁を設けて燃料（添加剤）を供給するものが挙げられる。このような排気系への燃料供給にともなって排気温度が上昇することにより、フィルタに堆積したＰＭを酸化（燃焼）させることができる。

特開２００５−９０４５８号公報特開２００８−３０８９９６号公報

ところで車両のエンジンコンパートメント（エンジンルーム）内に収容されている各種部品の中には耐熱性が比較的低い部品が存在している。例えば合成樹脂材料によって成形された部品（例えばヒューズボックスなど）である。

そして、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況において、その雰囲気温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまうことは好ましくない。

このエンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況としては、車両の低車速登坂走行時であって上記フィルタ再生処理が行われている状態から、車両が停車し且つエンジンが停止した場合（所謂デッドソーク時）が挙げられる。つまり、低車速である場合には、エンジンコンパートメント内に流入する走行風が少ないために外部への放熱量が少なくなっており、また、登坂走行時にはエンジンに要求されるトルクが高いために燃焼室内での発熱量が多くなっている。そして、フィルタ再生処理時には、上述した如く排気系への燃料供給によって排気温度が上昇している。このような状況で車両が停車し且つエンジンが停止すると、エンジンコンパートメント内の熱が外部に放出されにくくなるばかりでなく、エンジンや排気系の各種部品からエンジンコンパートメント内に放射される熱量が多くなり、エンジンコンパートメント内の温度が上昇しやすくなる。そして、このような条件が揃う状況にあっては、エンジンコンパートメント内の温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまう可能性がある。

特に、近年、車両の空気抵抗係数（ＣＤ；ＣｏｎｓｔａｎｔＤｒａｇ）を改善するべくグリル開口面積（走行風取り入れ口の開口面積）の縮小が図られたり、車両仕向け地の拡大にともなって高温地域や勾配変化の多い地域で使用される機会が多くなってきていることも上記課題の発生要因となっている。

なお、上記特許文献２では、フィルタ再生処理中にフィルタ温度が所定値以上になった場合で且つ車速が所定値以下である場合にはフィルタ再生処理を中断することが開示されている。

しかしながら、この特許文献２に開示されている技術にあっては、フィルタにおけるＰＭ堆積量に関わりなく、温度条件のみによってフィルタ再生処理を中断させているため、ＰＭ堆積量が比較的多い場合においてもフィルタ再生処理が実行できなくなる可能性があり、実用性の面で未だ課題が残るものとなっている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気浄化フィルタの再生処理の実行条件の適正化を図ることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

−発明の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、エンジンコンパートメント内温度が上昇する状況または温度上昇が見込まれる状況にあっては、その温度の更なる上昇を抑制するための制御を行うようにしている。例えば、排気浄化フィルタにおけるＰＭ堆積量が所定量に達していたとしても排気浄化フィルタの再生処理を制限する。そして、この排気浄化フィルタにおけるＰＭ堆積量が上記所定量よりも多い許容限界量に達した場合には、エンジンコンパートメント内温度に関わりなく排気浄化フィルタの再生処理を実行するようにしている。つまり、上記ＰＭ堆積量が許容限界量に達するまではエンジンコンパートメント内温度を排気浄化フィルタの再生処理の実行条件とするのに対し、ＰＭ堆積量が許容限界量に達した場合にはこのエンジンコンパートメント内温度を排気浄化フィルタの再生処理の実行条件から外すようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタを備え、この排気浄化フィルタに捕集された粒子状物質を除去するフィルタ再生処理が実行可能な内燃機関の排気浄化装置を前提とする。この内燃機関の排気浄化装置に対し、上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第１の基準量以上で且つ第２の基準量未満であり、エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態にある場合には、フィルタ再生処理を非実行とする昇温抑制制御を行ってフィルタ再生処理の実行に起因するエンジンコンパートメント内温度の上昇を抑制する一方、上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が上記第２の基準量以上になった場合には、上記昇温抑制制御よりも上記フィルタ再生処理を優先して実行する。また、上記フィルタ再生処理を非実行とする昇温抑制制御が所定時間継続された時点で、フィルタ再生処理を開始する構成としている。

この特定事項により、エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態にある場合には、排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第１の基準量以上で且つ第２の基準量未満であることを条件に、上記昇温抑制制御（フィルタ再生処理の非実行）が優先的に行われることで、フィルタ再生処理の実行に起因するエンジンコンパートメント内温度の上昇を抑制する。例えば、エンジンコンパートメント内温度が上昇することのない運転状態または上昇量が比較的少ない運転状態にある場合には、排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定量（例えば上記第１の基準量）に達した時点でフィルタ再生処理が実行されるのに対し、エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態にある場合には、排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第１の基準量以上であっても、この粒子状物質の堆積量が第２の基準量未満であることを条件に、上記昇温抑制制御が優先的に行われる。これにより、フィルタ再生処理の実行に起因するエンジンコンパートメント内温度の上昇を抑制する。これにより、その後に、内燃機関が停止したとしても、エンジンコンパートメント内温度が過剰に上昇してしまうことを抑制でき、このエンジンコンパートメント内に配設された耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまうことが防止できる。また、排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第２の基準量以上になった場合には、フィルタ再生処理が優先して実行されるため、この粒子状物質の堆積量が過剰となって排気浄化フィルタの性能に悪影響を与えるといったことが回避される。また、上記フィルタ再生処理を非実行とする昇温抑制制御が行われた場合、排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第１の基準量以上となっている状態が継続されることになるが、このような状況が所定時間継続された時点で、フィルタ再生処理が開始されることになる。このため、排気浄化フィルタ内に比較的多量の粒子状物質が堆積し続けるといった状況を解消でき、排気浄化フィルタの性能を早期に回復させることが可能になる。

上記粒子状物質の堆積量が上記第２の基準量以上となってフィルタ再生処理を実行した場合の動作として具体的には、上記排気浄化フィルタからの粒子状物質の除去量が所定のフィルタ再生処理終了量に達するまで、上記昇温抑制制御よりも上記フィルタ再生処理を優先して実行するようにしている。

これにより、排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量を確実に削減することが可能となり、粒子状物質の堆積量が第１の基準量以上となるまでの時間（車両の走行距離）を長く確保することができる。このため、再度のフィルタ再生処理や昇温抑制制御が頻繁に行われてしまうといった状況を回避でき、排気浄化フィルタの性能を長期間に亘って十分に発揮させることができる。

また、排気浄化装置が車両に搭載された場合において、上記エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態としては、車速が所定値を下回っており且つ所定勾配を超える登坂路を走行している場合が挙げられる。それに加えて、内燃機関の燃料噴射量が所定量以上である状態が所定時間継続された場合も挙げられる。

車速が所定値を下回っている場合、エンジンコンパートメント内に流入する走行風が少ないために外部への放熱量が少なくなっている。また、所定勾配を超える登坂路を走行している場合、内燃機関に要求されるトルクが高いために燃焼室内での発熱量が多くなっている。また、内燃機関の燃料噴射量が所定量以上である状態が所定時間継続される場合にも、燃焼室内での発熱量が多くなっている。このような車両走行状態や内燃機関の運転状態に基づいて、エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態であるか否かを判定することにより、その判定精度を高めることができ、昇温抑制制御を実行する期間の最適化を図ることがことができる。

本発明では、排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定範囲で、エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態にある場合には、昇温抑制制御を実行し、粒子状物質の堆積量が所定範囲以上になった場合にはフィルタ再生処理を優先して実行するようにしている。このため、エンジンコンパートメント内温度が過剰に上昇してしまうことを抑制でき、また、粒子状物質の堆積量が過剰となって排気浄化フィルタに悪影響を与えるといったことも回避できる。

実施形態に係るエンジンおよびその制御系統の概略構成を示す図である。ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。低車速登坂判定動作の前半の手順を示すフローチャート図である。低車速登坂判定動作の後半の手順を示すフローチャート図である。温度推定カウンタのカウント動作の手順を示すフローチャート図である。ＤＰＦ再生処理制限動作の手順を示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。

−エンジンの構成−
まず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１およびその制御系統の概略構成図である。また、図２は、ディーゼルエンジン１の燃焼室３およびその周辺部を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。

燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、機関燃料通路２７等を備えて構成されている。

上記サプライポンプ２１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、機関燃料通路２７を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、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２３，２３，…に分配する。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。

吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）に形成された吸気ポート１５ａに接続される吸気マニホールド６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ４３、スロットルバルブ（吸気絞り弁）６２が配設されている。上記エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力する。

排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に対して、排気通路を構成する排気管７３が接続されている。また、この排気通路には排気浄化ユニット７７が配設されている。この排気浄化ユニット７７には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としてのＮＳＲ触媒(排気浄化触媒)７５、および、排気浄化フィルタとしてのＤＰＦ７６が備えられている。なお、排気浄化ユニット７７としてＤＰＮＲ触媒を適用してもよい。

なお、本実施形態における排気浄化ユニット７７は、エンジンコンパートメント内に配設されている。このため、後述するように排気浄化ユニット７７での蓄熱量が比較的多い状態において車両が停車し且つエンジン１が停止した場合には、排気浄化ユニット７７での蓄熱がエンジンコンパートメント内に放射されて、このエンジンコンパートメント内の温度が上昇しやすい状況になる。

上記ＮＳＲ触媒７５は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ₂若しくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ₂やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによって更に還元されてＮ₂となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ₂やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ₂ＯやＣＯ₂となる。即ち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整することにより、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やＨＣ成分の調整を上記インジェクタ２３からの燃料噴射動作（後述するポスト噴射）やスロットルバルブ６２の開度制御によって行うようになっている。

また、ＤＰＦ７６は、例えば多孔質セラミック構造体で成り、排気ガスが多孔質の壁を通過する際に、この排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するようになっている。また、このＤＰＦ７６には、ＤＰＦ再生処理時に、上記捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。

ここで、ディーゼルエンジンの燃焼室３およびその周辺部の構成について、図２を用いて説明する。この図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎に円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。

ピストン１３の頂面１３ａの上側には上記燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部に取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとにより区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。

上記ピストン１３は、コネクティングロッド１８によってエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動がコネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。また、燃焼室３に向けてグロープラグ１９が配設されている。このグロープラグ１９は、エンジン１の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。

上記シリンダヘッド１５には、上記吸気ポート１５ａおよび上記排気ポート７１がそれぞれ形成されていると共に、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６および排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７が配設されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ２３が取り付けられている。このインジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、上記コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射する。

さらに、図１に示す如く、このエンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２およびコンプレッサホイール５３を備えている。コンプレッサホイール５３は吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管７３内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ５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５２側に可変ノズルベーン機構（図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構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。

吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。

また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を適宜吸気系６に還流させて燃焼室３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ものである。また、このＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路８を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ８２とが設けられている。これらＥＧＲ通路８、ＥＧＲバルブ８１、ＥＧＲクーラ８２等によってＥＧＲ装置（排気還流装置）が構成されている。

−センサ類−
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。

例えば、上記エアフローメータ４３は、吸気系６内のスロットルバルブ６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ４１はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ４２はスロットルバルブ６２の開度を検出する。Ａ／Ｆ（空燃比）センサ４４ａ，４４ｂは、ＮＳＲ触媒７５の上流側および下流側にそれぞれ配設され、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。なお、Ａ／Ｆセンサの配設位置としては、ＮＳＲ触媒７５の上流側のみであってもよいし、ＮＳＲ触媒７５の下流側のみであってもよい。つまり、Ａ／Ｆセンサは、排気ガスの空燃比が検出または推定できるものであればよい。排気温センサ４５ａ，４５ｂは、同じくＮＳＲ触媒７５の上流側および下流側にそれぞれ配設され、排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。なお、排気温センサの配設位置も、ＮＳＲ触媒７５の上流側のみであってもよいし、ＮＳＲ触媒７５の下流側のみであってもよい。つまり、排気温センサは、排気ガスの温度が検出または推定できるものであればよい。また、差圧センサ（差圧トランスデューサ）４Ａは、上記ＤＰＦ７６の上流側（エンジン１側）と下流側との圧力差を検出する。この差圧センサ４Ａからの差圧信号に基づいてＤＰＦ７６でのＰＭ捕集量を求めることが可能である。具体的には、上記差圧が高くなるほどＰＭ捕集量が多いと判断される。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図３に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、上記レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、Ａ／Ｆセンサ４４ａ，４４ｂ、排気温センサ４５ａ，４５ｂ、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９、差圧センサ４Ａが接続されている。さらに、入力回路には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０、車両の走行速度を検出する車速センサ４Ｂなどが接続されている。

一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、上記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、スロットルバルブ６２、ＥＧＲバルブ８１、および、上記ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構（可変ノズルベーンの開度を調整するアクチュエータ）５４が接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ＲＯＭに記憶された各種マップに基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。

例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射（副噴射）とメイン噴射（主噴射）とを実行する。

上記パイロット噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する動作である。また、このパイロット噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。

上記メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）である。このメイン噴射での噴射量は、基本的には、エンジン回転速度、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、エンジン回転速度（クランクポジションセンサ４０の出力信号に基づいて算出されるエンジン回転速度；エンジン回転数）が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度センサ４７により検出されるアクセルペダルの踏み込み量）が大きいほど（アクセル開度が大きいほど）エンジン１のトルク要求値としては高く得られ、それに応じてメイン噴射での燃料噴射量としても多く設定されることになる。

具体的な燃料噴射形態の一例としては、ピストン１３が圧縮上死点に達する前に上記パイロット噴射（インジェクタ２３に形成された複数の噴孔からの燃料噴射）が実行され、燃料噴射が一旦停止された後、所定のインターバルを経て、ピストン１３が圧縮上死点近傍に達した時点で上記メイン噴射が実行されることになる。これにより燃料が自己着火によって燃焼し、この燃焼により発生したエネルギは、ピストン１３を下死点に向かって押し下げるための運動エネルギ（エンジン出力となるエネルギ）、燃焼室３内を温度上昇させる熱エネルギ、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１５を経て外部（例えば冷却水）に放熱される熱エネルギとなる。

燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール２２の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール２２からインジェクタ２３へ供給される燃料圧力の目標値、即ち目標レール圧は、エンジン負荷（機関負荷）が高くなるほど、および、エンジン回転速度（機関回転速度）が高くなるほど高いものとされる。この目標レール圧は例えば上記ＲＯＭに記憶された燃圧設定マップに従って設定される。なお、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの間で調整されるようになっている。

また、ＥＣＵ１００はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量および燃料噴射形態を決定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいてエンジン回転速度を算出するとともに、アクセル開度センサ４７の検出値に基づいてアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を求め、このエンジン回転速度およびアクセル開度に基づいて総燃料噴射量（パイロット噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）を決定する。

なお、上述したパイロット噴射およびメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。これらの噴射の機能は周知である。特に、ポスト噴射は、後述するＤＰＦ再生処理において排気ガスの昇温等を行う。また、このポスト噴射は、ＮＯｘ還元処理やＳ被毒回復制御にも利用される。

また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ８１の開度を制御し、吸気マニホールド６３に向けての排気還流量（ＥＧＲ量）を調整する。このＥＧＲ量は、予め実験やシミュレーション等によって作成されて上記ＲＯＭに記憶されたＥＧＲマップに従って設定される。このＥＧＲマップは、エンジン回転速度およびエンジン負荷をパラメータとしてＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を決定するためのマップである。

次に、上記排気浄化ユニット７７に対する各種処理動作について説明する。この処理動作としては、ＮＯｘ還元処理、Ｓ被毒回復制御、および、本実施形態の特徴とする動作であるＤＰＦ再生処理がある。以下、これら各種処理動作について順に説明する。

−ＮＯｘ還元処理−
一般に、ディーゼルエンジン１では、燃焼室３内で燃焼に供される燃料と空気との混合気の酸素濃度が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空燃比：燃焼Ａ／Ｆ）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比：排気Ａ／Ｆ）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、ＮＳＲ触媒７５は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸蔵し、酸素濃度が低ければＮＯｘをＮＯ₂若しくはＮＯに還元して放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限りＮＯｘを吸蔵することとなる。ただし、ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ吸蔵量には限界量が存在し、このＮＳＲ触媒７５が限界量のＮＯｘを吸蔵した状態では、排気中のＮＯｘがＮＳＲ触媒７５に吸蔵されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。

そこで、上記ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３によるポスト噴射を実行し、これにより、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分（ＨＣ等）の量を増大させるようにしている。これによりＮＳＲ触媒７５は、吸蔵していたＮＯｘをＮＯ₂若しくはＮＯに還元して放出し、自身のＮＯｘ吸蔵能力を回復（再生）するようになる。

なお、ＮＳＲ触媒７５の内部に吸蔵されているＮＯｘ量の推定動作としては、エンジン回転速度や各気筒内への燃料噴射量の履歴情報に基づいて総ＮＯｘ生成量を認識することにより行われる。そして、その推定ＮＯｘ量が、予め設定しておいた所定値（ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前の適宜値）を越えたときに、上記ポスト噴射の実行によるＮＯｘ還元処理を行って上述した如くＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ吸蔵能力を回復（再生）させる。

−Ｓ被毒回復制御−
上述した如く、ＮＳＲ触媒７５に流入する排気の空燃比をスパイク的に目標リッチ空燃比とすることで、このＮＳＲ触媒７５に保持されたＮＯｘを還元することが可能となっている。しかし、ＮＳＲ触媒７５では、ＮＯｘを保持する場合と同様のメカニズムでＳＯｘの吸収が生じており、一旦保持されたＳＯｘはＮＯｘよりも離脱し難く、酸素濃度が低下した還元雰囲気でＮＯｘの放出が行われてもＳＯｘは離脱せずに、次第にＮＳＲ触媒７５内に蓄積されていく。このような硫黄被毒（Ｓ被毒）は、ＮＳＲ触媒７５のＮＯｘ浄化率を低下させる原因となる。

ＮＳＲ触媒７５のＳ被毒を解消する方法としては、ＮＳＲ触媒７５の雰囲気温度をおよそ６００℃〜７００℃の高温域まで昇温させるとともに、ＮＳＲ触媒７５に流入する排気の酸素濃度を低くすることにより、ＮＳＲ触媒７５に吸収されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄）をＳＯ₃ ^-やＳＯ₄ ^-に熱分解し、次いでＳＯ₃ ^-やＳＯ₄ ^-を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応させて気体状のＳＯ₂ ^-に還元する方法が挙げられる。

本実施形態では、上述したポスト噴射の実行およびスロットルバルブ６２の開度制御により、未燃燃料成分をＮＳＲ触媒７５において酸化させ、酸化の際に発生する熱によってＮＳＲ触媒７５の床温を高めるようにするとともに、排気Ａ／ＦをリッチにすることでＳ被毒の解消を図るようにしている。

−ＤＰＦ再生処理−
上記ＥＣＵ１００は、ＰＭがＤＰＦ７６に捕集されている状態をＤＰＦ７６の前後の差圧を検出することにより検知している。詳しくは、排気ガス中のＰＭを取り除くための多孔質セラミック構造体から構成されるＤＰＦ７６の上流側（エンジン１側）と下流側との圧力差を上記差圧センサ４Ａによって検出し、この差圧センサ４Ａからの差圧信号に基づいて、演算または上記ＥＣＵ１００に記憶したマップによりＤＰＦ７６でのＰＭ捕集量を求めるようにしている。具体的には、上記差圧が大きくなるほどＰＭ捕集量が多いと判断される。

ＤＰＦ再生処理の基本動作としては、ＤＰＦ７６に堆積しているＰＭの堆積量が、ＰＭを除去する必要があると判定される閾値である規定量以上となった場合（上記差圧の値が所定値以上となった場合）に、インジェクタ２３のポスト噴射を実行する。これによって、排気管７３に供給された燃料等の還元剤は、ＮＳＲ触媒７５で酸化反応する。ＤＰＦ７６はそのときの酸化熱によって昇温され（例えば６５０℃程度に昇温され）、ＤＰＦ７６に捕集されたＰＭを燃焼させて除去できる。具体的には、上記パイロット噴射およびメイン噴射の実行後に近接ポスト噴射を実行する。この近接ポスト噴射によって排気ガスの温度が所定温度まで上昇した後に、遅角側のポスト噴射であるレイトポスト噴射を実行する。これにより、更に排気ガスの温度が上昇して、ＤＰＦ７６に堆積しているＰＭを酸化（燃焼）させて除去できる。なお、上記近接ポスト噴射は、例えばピストン１３の圧縮上死点後３０°で開始される。また、上記レイトポスト噴射は、例えばピストン１３の圧縮上死点後１００°で開始される。これら近接ポスト噴射およびレイトポスト噴射の噴射タイミングは上述したものには限定されず適宜設定される。

また、このＤＰＦ再生処理中にあっては、上記排気温センサ４５ａ，４５ｂによって検出される排気ガス温度、エアフローメータ４３によって検出される吸入空気量、ＤＰＦ再生処理の実行時間をパラメータとしてＰＭの除去量を算出し、このＰＭの除去量が所定量に達した時点でＤＰＦ再生処理を終了するようになっている。つまり、上記各ポスト噴射を終了し、通常の燃料噴射制御に復帰させる。

（ＤＰＦ再生処理制限制御）
次に、本実施形態の特徴とする制御であるＤＰＦ再生処理制限制御について説明する。このＤＰＦ再生処理制限制御は、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量、および、エンジンコンパートメント内の温度に相関のある値（後述する温度推定カウンタ）それぞれにおいて所定条件が成立した場合に、ＤＰＦ再生処理を制限（禁止）するものである。

まず、このＤＰＦ再生処理制限制御の概略を説明する。車両のエンジンコンパートメント内に収容されている各種部品の中には耐熱性が比較的低い部品が存在している。例えば合成樹脂材料によって成形された部品である。そして、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況において、その雰囲気温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまうことは好ましくない。

このエンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況としては、車両の低車速登坂走行時であって上記フィルタ再生処理が行われている状態から、車両が停車し且つエンジン１が停止した場合が挙げられる。そして、このような状況にあっては、エンジンコンパートメント内の温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況を、後述する温度推定カウンタのカウント値によって推測し、この温度推定カウンタのカウント値が所定値以上であって且つＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が所定範囲にある場合には、ＤＰＦ再生処理を制限し（ＤＰＦ再生処理を禁止し）、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況を回避することで、その後に、車両が停車し且つエンジン１が停止したとしても、エンジンコンパートメント内の温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまうことがないようにしている（本発明でいう昇温抑制制御）。また、このようにＤＰＦ再生処理を制限している状況であっても、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が所定の許容限界値に達した場合には、強制的にＤＰＦ再生処理を実行するようにしている。つまり、上記昇温抑制制御よりもフィルタ再生処理を優先して実行するようにしている。以下、具体的に説明する。

このＤＰＦ再生処理制限制御としては、低車速登坂判定動作、温度推定カウンタのカウント動作、ＤＰＦ再生処理制限動作が行われる。

上記低車速登坂判定動作は、車両の走行状況として、低車速であって且つ登坂路を走行している状況にあるか否かを判定する。つまり、エンジンコンパートメント内に流入する走行風が少ないために外部への放熱量が少ない状況であって且つエンジン１に要求されるトルクが高いために燃焼室３内での発熱量が多くなっている状況にあるか否かを判定する。

上記温度推定カウンタのカウント動作は、エンジンコンパートメント内の温度を推定するための動作であって、そのエンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況にあっては温度推定カウンタのカウント値を増加（インクリメント）していく。具体的には、上記低車速登坂走行を行っており且つＤＰＦ再生処理が実行されている場合に、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況にあるとして温度推定カウンタのカウント値を増加していく。また、上記低車速登坂走行ではない場合や、ＤＰＦ再生処理が実行されていない場合には、温度推定カウンタのカウント値は減算される。

上記ＤＰＦ再生処理制限動作は、上記温度推定カウンタのカウント値が所定値に達したことで、エンジンコンパートメント内の温度が所定温度にあると推定された場合には、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が許容上限値（許容上限堆積量）未満の所定範囲内にある場合に限り、ＤＰＦ再生処理を禁止するようにしている。

以下、それぞれの動作についてフローチャートに沿って説明する。

＜低車速登坂判定動作＞
図４および図５は、上記低車速登坂判定動作の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）がＯＮされた後、所定時間毎に実行される。

まず、ステップＳＴ１では、現在のインジェクタ２３に対する燃料指示噴射量（ＥＣＵ１００からの噴射量指令値）が所定量ＩＮＪ１を超えているか否かを判定する。この所定量ＩＮＪ１は、車両が所定勾配以上の登坂路を走行する場合に必要となるトルクを得るための値として、予め実験やシミュレーションに基づいて設定されている。また、燃料指示噴射量は、上述した如く、エンジン回転速度、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるようにＥＣＵ１００において決定される。

上記燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ１以下であり、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、後述するステップＳＴ１０（図５）以降の動作に移る。

上記燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ１を超えており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、上記ＥＣＵ１００に予め備えられている第１タイマをＯＮし、この第１タイマのカウントを開始する。この第１タイマは例えば５ｓｅｃでタイムアップするものである。この時間はこれに限定されるものではなく、任意に設定が可能である。

その後、ステップＳＴ３に移り、上記インジェクタ２３に対する燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ１以下となったか否かを判定する。

上記燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ１以下となることなく（上記所定量ＩＮＪ１を超えた燃料指示噴射量が維持されて）ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合にはステップＳＴ４に移り、上記第１タイマがタイムアップしたか否かを判定する。つまり、上記所定量ＩＮＪ１を超えた燃料指示噴射量が所定時間（５ｓｅｃ）維持されたか否かを判定する。

上記所定時間が未だ経過しておらず、ステップＳＴ４でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ３に戻り、上記インジェクタ２３に対する燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ１以下となったか否かを再び判定する。

そして、燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ１以下となることなく、上記所定時間が経過して上記第１タイマがタイムアップすると、ステップＳＴ４でＹＥＳ判定されて後述するステップＳＴ５に移る。

一方、上記所定時間が経過するまでに（上記第１タイマがタイムアップするまでに）燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ１以下になると、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定されて、後述するステップＳＴ１０以降の動作に移る。

上記ステップＳＴ５では、現在の路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ１を超えているか否かを判定する。この所定勾配ＳＬ１は任意の値に設定可能である。また、路面の登り勾配は、車両の加速度およびインジェクタ２３からの燃料指示噴射量をパラメータとして、上記ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶された演算式により算出される。また、Ｇセンサによって路面の登り勾配を求めるようにしてもよい。

上記路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ１を超えており、ステップＳＴ５でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ６に移る。一方、上記路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ１以下であり、ステップＳＴ５でＮＯ判定された場合には後述するステップＳＴ１０以降の動作に移る。

上記ステップＳＴ６では、現在の車速が所定車速Ｖ１未満であるか否かを判定する。この所定車速Ｖ１は、走行風がエンジンコンパートメント内に十分に流れ込むことができない（エンジンコンパートメント内の熱を十分に放出することができない）程度の値であって任意の値または予め実験やシミュレーションによって求められた値として設定されている。また、車速は、上記車速センサ４Ｂによって検出される。

上記車速が所定車速Ｖ１未満であり、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ７に移る。一方、上記車速が所定車速Ｖ１以上であり、ステップＳＴ６でＮＯ判定された場合には後述するステップＳＴ１０以降の動作に移る。

上記ステップＳＴ７では、現在の吸気温度が所定吸気温度Ｔｈａ１を超えているか否かを判定する。この所定吸気温度Ｔｈａ１は任意の値に設定可能である。また、吸気温度は、上記吸気温センサ４９によって検出される。

上記吸気温度が所定吸気温度Ｔｈａ１を超えており、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された場合にはステップＳＴ８に移る。一方、上記吸気温度が所定吸気温度Ｔｈａ１以下であり、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には後述するステップＳＴ１０以降の動作に移る。

上記ステップＳＴ８では、現在の冷却水温度が所定冷却水温度Ｔｈｗ１を超えているか否かを判定する。この所定冷却水温度Ｔｈｗ１は任意の値に設定可能である。また、冷却水温度は、上記水温センサ４６によって検出される。

上記冷却水温度が所定冷却水温度Ｔｈｗ１を超えており、ステップＳＴ８でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ９に移り、上記ＥＣＵ１００に記憶されている低車速登坂フラグをＯＮに設定する。

一方、上記冷却水温度が所定冷却水温度Ｔｈｗ１以下であり、ステップＳＴ８でＮＯ判定された場合には後述するステップＳＴ１０以降の動作に移る。

このように、ステップＳＴ１〜ＳＴ９の動作では、上記燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ１を超えた状態が所定時間継続したこと、路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ１を超えていること、車速が所定車速Ｖ１未満であること、吸気温度が所定吸気温度Ｔｈａ１を超えていること、冷却水温度が所定冷却水温度Ｔｈｗ１を超えていることの全ての条件（ＡＮＤ条件）が成立した場合に、ステップＳＴ９において低車速登坂フラグがＯＮに設定されることになる。つまり、車両の状態、エンジン１の駆動状態、環境条件として、エンジンコンパートメント内の温度が上昇しやすい状況である場合に低車速登坂フラグはＯＮに設定される。

次に、上記ステップＳＴ１，ＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ７，ＳＴ８の何れかでＮＯ判定された場合、または、上記ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合におけるステップＳＴ１０以降の動作について説明する。

ステップＳＴ１０（図５）では、現在の路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ２未満であるか否かを判定する。この所定勾配ＳＬ２は任意の値に設定可能であり、上記ステップＳＴ５における所定勾配ＳＬ１よりも小さい値、または、この所定勾配ＳＬ１と同一の値に設定される。

上記路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ２未満であり、ステップＳＴ１０でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１６に移り、低車速登坂フラグをＯＦＦに設定する。

一方、上記路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ２以上であり、ステップＳＴ１０でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１１に移り、現在の車速が所定車速Ｖ２を超えているか否かを判定する。この所定車速Ｖ２は、走行風がエンジンコンパートメント内に十分に流れ込むことができる（エンジンコンパートメント内の熱を十分に放出することができる）程度の値であって任意の値または予め実験やシミュレーションによって求められた値であり、上記ステップＳＴ６における車速Ｖ１よりも高い値、または、この車速Ｖ１と同一の値に設定される。

上記車速が所定車速Ｖ２を超えており、ステップＳＴ１１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１６に移り、低車速登坂フラグをＯＦＦに設定する。

一方、上記車速が所定車速Ｖ２未満であり、ステップＳＴ１１でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１２に移り、現在のインジェクタ２３に対する燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ２未満であるか否かを判定する。この所定量ＩＮＪ２は、車両が登坂路を走行する場合に必要となるトルクを得るための値よりも小さい値として、予め実験やシミュレーションによって設定されている。また、燃料指示噴射量は上述した如く、エンジン回転速度、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。

上記燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ２以上であり、ステップＳＴ１２でＮＯ判定された場合には、そのままリターンされる。

上記燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ２未満であり、ステップＳＴ１２でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１３に移り、上記ＥＣＵ１００に予め備えられている第２タイマをＯＮし、この第２タイマのカウントを開始する。この第２タイマは上記第１タイマと同様に、例えば５ｓｅｃでタイムアップするものである。この時間はこれに限定されるものではなく、任意に設定が可能である。

その後、ステップＳＴ１４に移り、上記インジェクタ２３に対する燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ２以上となったか否かを判定する。

上記燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ２以上となることなく（上記所定量ＩＮＪ２未満の燃料指示噴射量が維持されて）ステップＳＴ１４でＮＯ判定された場合にはステップＳＴ１５に移り、上記第２タイマがタイムアップしたか否かを判定する。つまり、上記所定量ＩＮＪ２未満の燃料指示噴射量が所定時間（５ｓｅｃ）維持されたか否かを判定する。

上記所定時間が未だ経過しておらず、ステップＳＴ１５でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１４に戻り、上記インジェクタ２３に対する燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ２以上となったか否かを再び判定する。

そして、燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ２以上となることなく、上記所定時間が経過して上記第２タイマがタイムアップすると、ステップＳＴ１５でＹＥＳ判定されてステップＳＴ１６に移り、低車速登坂フラグをＯＦＦに設定する。

一方、上記所定時間が経過するまでに（上記第２タイマがタイムアップするまでに）燃料指示噴射量が上記所定量ＩＮＪ２以上になると、ステップＳＴ１４でＹＥＳ判定されて、低車速登坂フラグがＯＦＦに設定されることなくリターンされる。

このように、ステップＳＴ１０〜ＳＴ１６の動作では、路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ２未満であること、車速が所定車速Ｖ２を超えていること、上記燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ２未満である状態が所定時間継続したことの何れかの条件（ＯＲ条件）が成立した場合に、ステップＳＴ１６において低車速登坂フラグがＯＦＦに設定されることになる。つまり、車両の状態およびエンジン１の駆動状態として、エンジンコンパートメント内の温度が上昇しにくい状況である場合に低車速登坂フラグはＯＦＦに設定される。

以上のルーチンが繰り返されることにより、車両の走行状況として、低車速であって且つ登坂路を走行している状況にあるか否かを判定する低車速登坂判定動作が行われ、低車速登坂走行状態であると判定された場合には低車速登坂フラグがＯＮに設定される一方、低車速登坂走行状態ではないと判定された場合には低車速登坂フラグがＯＦＦに設定されることになる。

＜温度推定カウンタのカウント動作＞
次に、温度推定カウンタのカウント動作について説明する。

図６は、上記温度推定カウンタのカウント動作の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）がＯＮされた後、所定時間毎（例えば１ｓｅｃ毎）に実行される。また、この温度推定カウンタのカウント動作は、上述した低車速登坂判定動作と同時並行される。

まず、ステップＳＴ２１では、上記低車速登坂判定動作において設定されている低車速登坂フラグ情報を読み込み、この低車速登坂フラグがＯＮとなっているか否かを判定する。つまり、現在の車両の走行状況として、低車速であって且つ登坂路を走行している状況（エンジンコンパートメント内の温度が上昇しやすい状況）にあるか否かを判定する。

上記低車速登坂フラグがＯＮとなっており、ステップＳＴ２１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２２に移り、現在、ＤＰＦ再生処理の実行中であるか否かを判定する。この判定は、上記ＥＣＵ１００からのＤＰＦ再生処理指令信号の認識、または、上述した排気ガス温度上昇のための燃料噴射（ポスト噴射）が実行されているか否かの判定により行われる。

ＤＰＦ再生処理の実行中であって、ステップＳＴ２２でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２３に移り、上記ＥＣＵ１００に予め備えられている温度推定カウンタのカウント値が上限値に達しているか否かを判定する。この温度推定カウンタは、上述した如く、エンジンコンパートメント内の温度の推定に利用されるものであって、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況にあるほど、または、エンジンコンパートメント内の温度の上昇が見込まれる状況にあるほど、そのカウント値としては大きくなるものである。従って、エンジンの始動時などであってエンジンコンパートメント内の温度が低い場合には、この温度推定カウンタのカウント値は「０」となっている。また、そのカウント値の上限値としては例えば「２００」に設定されている。この値はこれに限定されるものではなく、適宜設定される。

温度推定カウンタのカウント値が上限値に達しておらず、ステップＳＴ２３でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ２４において、そのカウント値が「１」だけカウントアップ（インクリメント）され、リターンされる。

一方、温度推定カウンタのカウント値が上限値に達しており、ステップＳＴ２３でＹＥＳ判定された場合には、温度推定カウンタのカウント値をカウントアップすることなく、そのままリターンされる。

このようにして、低車速登坂フラグがＯＮとなっており、且つＤＰＦ再生処理の実行中である場合には、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する状況にある（現在の運転状態が継続された場合に、車両が停車し且つエンジン１が停止すると、エンジンコンパートメント内の温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまう可能性がある）として、上記温度推定カウンタのカウント値がカウントアップされていく。

一方、上記低車速登坂フラグがＯＦＦとなっており、ステップＳＴ２１でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ２５に移り、上記温度推定カウンタのカウント値は下限値である「０」となっているか否かを判定する。

温度推定カウンタのカウント値が「０」ではなく、ステップＳＴ２５でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ２６において、そのカウント値が「１」だけカウントダウンされ、リターンされる。

一方、温度推定カウンタのカウント値が「０」となっており、ステップＳＴ２５でＹＥＳ判定された場合には、温度推定カウンタのカウント値をカウントダウンすることなく、そのままリターンされる。

また、仮に上記低車速登坂フラグがＯＮとなっていたとしても（ステップＳＴ２１でＹＥＳ判定されても）、ＤＰＦ再生処理の実行中でない場合にはステップＳＴ２２でＮＯ判定されることになり、この場合にも、上述したステップＳＴ２５以降の動作に移る。つまり、ステップＳＴ２５において、上記温度推定カウンタのカウント値は下限値である「０」となっているか否かを判定し、温度推定カウンタのカウント値が「０」ではなく、ステップＳＴ２５でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ２６において、そのカウント値が「１」だけカウントダウンされ、リターンされる。一方、温度推定カウンタのカウント値が「０」となっており、ステップＳＴ２５でＹＥＳ判定された場合には、温度推定カウンタのカウント値をカウントダウンすることなく、そのままリターンされる。

このようにして、低車速登坂フラグがＯＦＦとなっているか、または、ＤＰＦ再生処理の実行中でない（非実行中である）場合には、エンジンコンパートメント内の温度は上昇しないか、または、上昇量は比較的少ないとして、温度推定カウンタのカウント値が「０」となっていないことを条件に、温度推定カウンタのカウント値がカウントダウンされていく。

以上のルーチンが繰り返されることにより、低車速登坂フラグの状態およびＤＰＦ再生処理の実行状態に応じて温度推定カウンタのカウント値が変更される温度推定カウンタのカウント動作が行われる。

＜ＤＰＦ再生処理制限動作＞
次に、ＤＰＦ再生処理制限動作について説明する。

図７は、上記ＤＰＦ再生処理制限動作の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、イグニッションスイッチ（スタートスイッチ）がＯＮされた後、所定時間毎に実行される。また、このＤＰＦ再生処理制限動作は、上述した低車速登坂判定動作および温度推定カウンタのカウント動作と同時並行される。

まず、ステップＳＴ３１では、上記ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が許容上限値である第２基準量以上となっているか否かを判定する。この第２基準量は、予め実験やシミュレーションに基づいて設定されており、大気圧に応じて変更される。具体的には、次回のＤＰＦ再生処理の実行時においてＤＰＦ７６内部での温度勾配（ＤＰＦ７６の内部における単位長さ当たりの温度差であって、この温度勾配が所定値以上であると、ＤＰＦ再生処理の実行時にＤＰＦ７６にクラックが発生する可能性がある）が所定量以上とならないように第２基準量は設定される。また、大気圧が低いほど空気密度が低いため、排気系に空気が流れることによるＤＰＦ７６の冷却効果が小さくなるので、大気圧が低いほどＤＰＦ７６の温度は高くなりやすい。このため、大気圧が低いほど第２基準量は低く設定されることになる。

上記ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第２基準量未満であり、ステップＳＴ３１でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ３２に移り、上記ＥＣＵ１００に予め備えられている第３タイマがカウント中であるか（過去に実行されたルーチンにおいてステップＳＴ３８で第３タイマのカウントが開始され、そのカウントが継続中であるか）否かを判定する。

第３タイマがカウント中ではなく、ステップＳＴ３２でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ３３に移り、上記温度推定カウンタのカウント動作においてカウントされている温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上であるか否かを判定する。この所定値Ｂは任意の値であって例えば「１００」に設定される。この値はこれに限定されるものではない。

温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ未満、つまり、エンジンコンパートメント内の温度は未だ低い場合であって、ステップＳＴ３３でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ３４に移り、上記ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第１基準量以上となっているか否かを判定する。この第１基準量は、上記第２基準量よりも小さい値に設定されている。具体的には、この第１基準量も、予め実験やシミュレーションに基づいて設定されており、大気圧に応じて変更される。

ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第１基準量未満である場合には、ステップＳＴ３４でＮＯ判定され、ステップＳＴ３５に移ってＤＰＦ再生処理を非実行とする。つまり、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量としては、未だＤＰＦ再生処理を必要とする量には達していないとしてＤＰＦ再生処理を非実行とする。

一方、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第１基準量以上となっている場合には、ステップＳＴ３４でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ４０に移ってＤＰＦ再生処理を実行する。つまり、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ未満である場合には、仮にＤＰＦ再生処理を実行したとしても、エンジンコンパートメント内の温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまうことはないため、このＤＰＦ再生処理を許可する。

このようにしてＤＰＦ再生処理が実行された後、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第１基準量未満にまで減少すると、ステップＳＴ３４でＮＯ判定され、ステップＳＴ３５に移ってＤＰＦ再生処理を終了することになる。

一方、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上になっている場合には、ステップＳＴ３３でＹＥＳ判定されてステップＳＴ３６に移り、上記ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が上記第１基準量以上で且つ上記第２基準量未満の範囲内（第１基準量≦ＰＭ堆積量＜第２基準量）にあるか否かを判定する。

ここで、上記ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が上記範囲内にない場合、つまり、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上であるがＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第１基準量未満である場合（上記ステップＳＴ３１でＮＯ判定されているため、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量は第２基準量以上ではない）、ステップＳＴ３５に移り、ＤＰＦ再生処理を非実行とする。つまり、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上であっても、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量としては、未だＤＰＦ再生処理を必要とする量には達していないとしてＤＰＦ再生処理を非実行とする。

一方、上記ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が上記範囲内にあり、ステップＳＴ３６でＹＥＳ判定された場合、つまり、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上であり、且つＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が上記範囲内（第１基準量≦ＰＭ堆積量＜第２基準量）にある場合には、ステップＳＴ３７に移り、ＤＰＦ再生処理を禁止（非実行）する。つまり、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上であることで、エンジンコンパートメント内の温度が上昇しやすい状況にあり、このような状況でＤＰＦ再生処理を実行すると、その後に車両が停車し且つエンジン１が停止した場合に、エンジンコンパートメント内の温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまう可能性があるとして、ＤＰＦ再生処理を禁止する。

このようにしてＤＰＦ再生処理を禁止した後、ステップＳＴ３８に移り、上記ＥＣＵ１００に予め備えられている第３タイマをＯＮし、この第３タイマのカウントを開始する。この第３タイマは例えば６００ｓｅｃでタイムアップするものである。この時間はこれに限定されるものではなく、任意に設定が可能である。

ただし、この第３タイマは、そのタイムアップまでの間に上記温度推定カウンタのカウント値が「０」若しくは「０」に近い値まで減算されるだけの時間を確保する値として設定する必要がある。つまり、ステップＳＴ３７においてＤＰＦ再生処理が禁止されると、上記温度推定カウンタのカウント動作（図６のフローチャート）において、温度推定カウンタのカウント値はカウントダウンされていくため（ステップＳＴ２５）、一旦、上記所定値Ｂまで上昇した温度推定カウンタのカウント値が「０」若しくは「０」に近い値まで減算されるだけの時間を確保するように第３タイマは設定されている。

第３タイマがＯＮされた後、ステップＳＴ３９に移り、上記第３タイマがタイムアップしたか否かを判定する。つまり、ＤＰＦ再生処理が禁止された状態が所定時間維持されたか否かを判定する。

上記所定時間が未だ経過しておらず、ステップＳＴ３９でＮＯ判定された場合にはリターンされる。この場合、次回のルーチンでは、ステップＳＴ３２でＹＥＳ判定されることになり（ＰＭ堆積量が第２基準量に達していない場合）、ステップＳＴ３３およびステップＳＴ３６の判定を行うことなく、ＤＰＦ再生処理を禁止した状態で、第３タイマがタイムアップするのを待つことになる。

このような状態（ＤＰＦ再生処理が禁止された状態）が継続され、上記所定時間が経過して上記第３タイマがタイムアップすると、ステップＳＴ３９でＹＥＳ判定されてステップＳＴ４０に移り、ＤＰＦ再生処理を実行する。つまり、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が上記第１基準量以上となっている状態が継続されることを解消するべく、ＤＰＦ再生処理が実行されることになる。

このようにしてＤＰＦ再生処理が実行された場合、上記温度推定カウンタのカウント値は所定値Ｂ未満となっているため、ステップＳＴ３３ではＮＯ判定されることになり、上述したステップＳＴ３４以降の動作によって、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第１基準量未満となるまでＤＰＦ再生処理が継続されることになる。

一方、上記ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第２基準量以上となり、ステップＳＴ３１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４１に移り、ＤＰＦ再生処理が強制的に開始される。つまり、温度推定カウンタのカウント値に関わりなく、ＤＰＦ再生処理が実行される。

その後、ステップＳＴ４２に移り、ＤＰＦ再生処理におけるＰＭ燃焼量（ＰＭ除去量）が所定量Ａ（本発明でいうフィルタ再生処理終了量）以上となったか否かを判定する。この所定量Ａは任意の値が設定可能である。また、ＤＰＦ再生処理におけるＰＭ燃焼量は、上述した如く、上記排気温センサ４５ａ，４５ｂによって検出される排気ガス温度、エアフローメータ４３によって検出される吸入空気量、ＤＰＦ再生処理の実行時間をパラメータとして算出される。

そして、このＤＰＦ再生処理におけるＰＭ燃焼量が所定量Ａ以上に達するのを待ち、このＰＭ燃焼量が所定量Ａ以上に達すると、ステップＳＴ４２でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ４３においてＤＰＦ再生処理が終了する。

以上のＤＰＦ再生処理制限動作が繰り返され、上記温度推定カウンタのカウント値およびＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量に応じてＤＰＦ再生処理が実行されることになる。

以上説明したように、本実施形態では、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上であって、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が上記範囲内（第１基準量≦ＰＭ堆積量＜第２基準量）にある場合には、ＤＰＦ再生処理を禁止（非実行）するようにしている。つまり、エンジンコンパートメント内の温度が上昇しやすい状況にあっては、その後に車両が停車し且つエンジン１が停止した際に、エンジンコンパートメント内の温度が、耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまう可能性があることを考慮してＤＰＦ再生処理を禁止している。このため、エンジンコンパートメント内の温度が、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度を超えてしまうといった状況を回避することができる。また、ＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が第２基準量以上となった場合には、温度推定カウンタのカウント値に関わりなくＤＰＦ再生処理を実行するようにしている。これにより、ＤＰＦ再生処理を禁止したことに起因してＰＭ堆積量が過剰になるといったことが防止され、ＤＰＦ７６の性能を高く維持することができる。

（変形例１）
次に、変形例１について説明する。上述した実施形態では、エンジンコンパートメント内温度の上昇を抑制するための昇温抑制制御としては、ＤＰＦ再生処理を非実行（禁止）とするものであった。本変形例は、それに代えて、または、それに加えて、エンジンコンパートメント内に配設された図示しないラジエータファンを駆動して、エンジンコンパートメント内に外気を導入するものである。

つまり、図７に示すフローチャートにおけるステップＳＴ３６でＹＥＳ判定された場合、つまり、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上であり、且つＤＰＦ７６におけるＰＭ堆積量が上記範囲内（第１基準量≦ＰＭ堆積量＜第２基準量）にある場合には、ステップＳＴ３７に移って、ＤＰＦ再生処理を禁止（非実行）すると共に、ラジエータファンを強制的に駆動して、エンジンコンパートメント内に外気を導入する。または、ＤＰＦ再生処理を禁止することなく（実行を許可して）、ラジエータファンを強制的に駆動し、エンジンコンパートメント内に外気を導入する。

これにより、温度推定カウンタのカウント値が所定値Ｂ以上であることで、エンジンコンパートメント内の温度が上昇しやすい状況にあっても、ラジエータファンの駆動による外気の導入により、エンジンコンパートメント内の温度を低下させることができる。このため、その後に車両が停車し且つエンジン１が停止したとしても、エンジンコンパートメント内の温度を、上記耐熱性が低い部品の耐熱温度未満に抑えることができる。

（変形例２）
次に、変形例２について説明する。上述した実施形態では、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する運転状態を、燃料指示噴射量、路面の登り勾配、車速、吸気温度および冷却水温度によって判定するようにしていた。本変形例は、それに代えて、エンジンコンパートメント内に温度センサを配設しておき、その温度センサによって計測される温度に基づいてエンジンコンパートメント内の温度が上昇する運転状態であるか否かを判定するものである。

具体的に、温度センサの配設位置としては、上記耐熱性が低い部品の周辺に配設して、この部品の周辺温度が、その耐熱温度付近に達する状況では、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する運転状態であると判断し、上記ＤＰＦ再生処理が実行中であることを条件に、温度推定カウンタのカウントアップを行うようにする。

また、温度センサの配設位置としては、上記のものには限定されず、例えばエンジン周辺や排気系部品の周辺であってもよい。この場合、計測した温度に基づいて、上記耐熱性が低い部品の周辺温度を推定することが好ましい。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態および各変形例では、直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）については特に限定されるものではない。

また、上記実施形態および各変形例では、インジェクタ２３からのポスト噴射によってＤＰＦ再生処理用の燃料を供給するものとしていた。本発明はこれに限らず、排気系７（例えば排気マニホールド７２）に直接的に燃料を供給する燃料添加弁を備えさせ、この燃料添加弁から供給される燃料によってＤＰＦ再生処理を行うものであってもよい。

また、上記実施形態および各変形例では、上記温度推定カウンタのカウント値が所定値（上記Ｂ）未満である場合にＤＰＦ再生処理を開始するＰＭ堆積量と、上記温度推定カウンタのカウント値が所定値（上記Ｂ）以上である場合にＤＰＦ再生処理を禁止するＰＭ堆積量の下限量とを同一に設定していた（上記第１基準量）。本発明は、これに限らず、これら値が互いに異なるものであってもよい。例えば、前者のＰＭ堆積量を後者のＰＭ堆積量に比べて大きい値に設定することなどが挙げられる。

更に、上記実施形態および各変形例では、上記第２基準量をＰＭ堆積量の許容上限値としていた。本発明はこれに限らず、ＰＭ堆積量の許容上限値よりも所定量だけ少ない量を第２基準量として設定し、ＤＰＦ７６の損傷等を確実に防止できるようにしてもよい。

また、上記実施形態および各変形例では、低車速登坂フラグがＯＮに設定される条件として、上記燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ１を超えた状態が所定時間継続したこと、路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ１を超えていること、車速が所定車速Ｖ１未満であること、吸気温度が所定吸気温度Ｔｈａ１を超えていること、冷却水温度が所定冷却水温度Ｔｈｗ１を超えていることの全ての条件（ＡＮＤ条件）が成立した場合としていた。本発明はこれに限らず、上記燃料指示噴射量が所定量ＩＮＪ１を超えた状態が所定時間継続したこと、路面の登り勾配が所定勾配ＳＬ１を超えていること、車速が所定車速Ｖ１未満であることの各条件（ＡＮＤ条件）が成立した場合に、低車速登坂フラグをＯＮに設定するようにしてもよい。

また、上記実施形態および各変形例では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ２３を適用したエンジン１について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。

本発明は、自動車に搭載されるコモンレール式筒内直噴型多気筒ディーゼルエンジンにおいて、排気系に備えられたＤＰＦの再生処理に適用可能である。

１エンジン（内燃機関）
１２シリンダボア
２３インジェクタ
３燃焼室
４６水温センサ
４９吸気温センサ
４Ａ差圧センサ
４Ｂ車速センサ
７排気系
７６ＤＰＦ（排気浄化フィルタ）
７７排気浄化ユニット
１００ＥＣＵ

Claims

内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタを備え、この排気浄化フィルタに捕集された粒子状物質を除去するフィルタ再生処理が実行可能な内燃機関の排気浄化装置において、
上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第１の基準量以上で且つ第２の基準量未満であり、エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態にある場合には、フィルタ再生処理を非実行とする昇温抑制制御を行ってフィルタ再生処理の実行に起因するエンジンコンパートメント内温度の上昇を抑制する一方、
上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が上記第２の基準量以上になった場合には、上記昇温抑制制御よりも上記フィルタ再生処理を優先して実行し、
また、上記フィルタ再生処理を非実行とする昇温抑制制御が所定時間継続された時点で、フィルタ再生処理を開始する構成となっていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が上記第２の基準量以上となってフィルタ再生処理を実行した場合、上記排気浄化フィルタからの粒子状物質の除去量が所定のフィルタ再生処理終了量に達するまで、上記昇温抑制制御よりも上記フィルタ再生処理を優先して実行する構成となっていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
車両に搭載されるものであって、
上記エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態とは、車速が所定値を下回っており且つ所定勾配を超える登坂路を走行している場合であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
車両に搭載されるものであって、
上記エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態とは、車速が所定値を下回っており、所定勾配を超える登坂路を走行しており、且つ内燃機関の燃料噴射量が所定量以上である状態が所定時間継続された場合であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。