JP4285080B2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特にパティキュレートフィルタを再生する制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では、排気エミッションの向上が要求されており、特に軽油を燃料とする圧縮着火式のディーゼルエンジンでは、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯx に加え、排気ガス中に含まれる煤やＳＯＦ等の排気微粒子を除去することが必要になる。このため、内燃機関本体の気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路にパティキュレートフィルタを配置し、ここで排気ガス中の排気微粒子を捕集している。
【０００３】
パティキュレートフィルタは、多孔質の隔壁に、流入した排気ガスを透過させ、その際に、隔壁の表面や細孔で排気ガス中の排気微粒子を捕集する。捕集量が過剰に増えると、パティキュレートフィルタにおける流通抵抗の増大で内燃機関本体の背圧が上昇し出力の低下等をもたらす。このため、パティキュレートフィルタに捕集された排気微粒子を適宜、除去する再生処理を実行して、パティキュレートフィルタの排気微粒子捕集能力を回復させる必要がある。
【０００４】
パティキュレートフィルタの再生処理を内燃機関の運転中に可能としたものとして、パティキュレートフィルタに白金等の酸化触媒を設けて、酸化触媒の酸化作用を利用したものがある。再生処理は、膨張行程中に燃料を噴射するポスト噴射や吸気弁を絞ることにより、また、通常の燃料噴射の時期を遅角するリタードによるものである。
【０００５】
下記特許文献１および特許文献２には、排気微粒子の捕集量が増大による前記通気抵抗の増大でパティキュレートフィルタの入口と出口との間の差圧が増大することを利用して、再生開始時期等を判断するものが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１８９６５４号公報
【特許文献２】
特開平８−３０３２９０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ポスト噴射等のパティキュレートフィルタの再生処理は、出力トルクを変化させる方向に作用するから、再生開始や再生終了の前後において正味に取出される軸出力トルクがスムーズにつながらず、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【０００８】
本発明は前記実情に鑑みなされたもので、再生開始時や再生終了時における乗員の違和感を軽減することのできる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、内燃機関本体の気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路の途中に、前記排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタであって、捕集された排気微粒子を除去する再生処理を行うことにより排気微粒子を捕集可能に再生されるパティキュレートフィルタを有しており、前記再生処理の開始時期を、パティキュレートフィルタにおける排気微粒子の捕集状態を示す捕集状態量を監視して判断する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記捕集状態量が、前記再生処理を開始すべき再生開始基準値に達すると、前記再生処理の開始を許可する再生開始許可手段と、
内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上であることを条件として前記再生処理の開始を留保する再生開始留保手段とを具備せしめる。
【００１０】
出力トルクが無負荷釣り合い状態の出力トルク以下であれば、内燃機関本体の軸出力トルクは実質的に０であり、再生開始前後での軸出力トルクの変動は小さい。したがって、内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上のときには再生処理の開始を留保することで、軸出力トルクが変動しやすい条件の元で再生処理が開始されるのを減らすことができる。これにより、乗員の違和感を軽減することができる。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、さらに上記構成において、前記捕集状態量が、前記再生開始基準値よりも捕集量が多なる再生開始強制値に達すると、再生処理開始の留保状態を解除する再生開始留保解除手段を具備せしめる。
【００１２】
捕集状態量が再生開始基準値に達した後、再生開始の留保が続き過ぎると、排気微粒子の捕集量が過剰になり、内燃機関本体の背圧が上昇したり、再生処理時における急速燃焼等の原因となる。再生開始強制値に達したら再生処理の開始を強制することで、排気微粒子の捕集量が過剰になるのを回避することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、内燃機関本体の気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路の途中に、前記排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタであって、捕集された排気微粒子を除去する再生処理を行うことにより排気微粒子を捕集可能に再生されるパティキュレートフィルタを有しており、前記再生処理の終了時期を、パティキュレートフィルタにおける排気微粒子の捕集状態を示す捕集状態量を監視して判断する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記捕集状態量が、前記再生処理を終了すべき再生終了基準値に達すると、前記再生処理の終了を許可する再生終了許可手段と、
内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上であることを条件として前記再生処理の終了を留保する再生終了留保手段とを具備せしめる。
【００１４】
出力トルクが無負荷釣合い状態の出力トルク以下であれば、内燃機関本体の軸出力トルクは実質的に０であり、再生終了前後での軸出力トルクの変動は小さい。したがって、内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上のときには再生処理の終了を留保することで、軸出力トルクが変動しやすい条件の元で再生処理が終了するのを減らすことができる。これにより、乗員の違和感を軽減することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、請求項２の発明の構成において、前記捕集状態量が、前記再生終了基準値よりも捕集量が少なる再生終了強制値に達すると、再生処理終了の留保状態を解除する再生終了留保解除手段を具備せしめる。
【００１６】
捕集状態量が再生終了基準値に達した後、再生終了の保留が続き過ぎると、不必要な再生処理（ポスト噴射等）が行われることになり、燃費等が悪化する。再生終了強制値に達したら再生処理の終了を強制することで、前記不必要な再生処理を回避することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、請求項１または３の発明の構成において、内燃機関本体が暖機後か否かを判定して、否定判断されたときのみ、前記再生開始留保手段または前記再生終了留保手段を有効とする留保制御手段を具備せしめる。
【００１８】
冷間状態を脱するとフリクショントルクが安定し、出力トルクの制御性が向上するので、再生開始時および終了時における軸出力トルクの変化は、冷間状態のときに比して小さくすることができる。したがって、軸出力トルクのつなぎをスムーズにする一定の効果を確保しつつ、再生の開始時期または終了時期の自由度を広げることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明では、請求項１ないし４の発明の構成において、前記閾値は、無負荷釣り合い状態のときのトルク値とする。
【００２０】
出力トルクが無負荷釣り合い状態のときのトルク値以下であれば、軸出力トルクは実質的に０であり、乗員が受ける違和感を略皆無とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明を適用した第１実施形態になるディーゼルエンジンの構成を示す。ディーゼルエンジンは、エンジン本体１に、吸入空気が流通する吸気通路２と、エンジン本体１の気筒からの排気ガスが流通する排気通路３とが接続され、排気通路３の途中にはパティキュレートフィルタ４が設けてある。
【００２２】
パティキュレートフィルタ４は、コーディエライトや炭化珪素等の多孔質セラミック製のハニカム体の流路を目封じしてフィルタ本体を形成したもので、入口４ａから流入したエンジン本体１の各気筒からの排気ガスが、多孔質の隔壁を透り、出口４ｂから下流へと流れる。このとき、パティキュレートフィルタ４では、排気ガスに含まれる排気微粒子が捕集され、運転時間を経るとともに堆積していく。また、パティキュレートフィルタ４のフィルタ本体の表面には、白金やパラジウム等の貴金属を主成分とする酸化触媒が担持されている。酸化触媒の作用で、所定の温度条件下で排気微粒子を酸化、除去することで、再び排気微粒子を捕集可能な状態にパティキュレートフィルタ４が再生される。排気微粒子を除去する再生処理は、ポスト噴射、吸気弁絞り、リタード等の公知の方法によりなされる。なお、以下、パティキュレートフィルタ４の再生処理を伴う燃焼モードのことを再生燃焼といい、再生処理を伴わない燃焼モードのことを通常燃焼という。
【００２３】
エンジン本体１のインジェクタ等、エンジン各部を制御するＥＣＵ５１が設けられている。ＥＣＵ５１はマイクロコンピュータを中心に構成された一般的なものであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。
【００２４】
ＥＣＵ５１には、一般的なディーゼルエンジンにおいてエンジン各部の状態を判断するための種々のセンサからの信号が入力している。排気通路３には、パティキュレートフィルタ４の直上流側で分岐する第１の分岐通路３１ａと、パティキュレートフィルタ４の直下流側で分岐する第２分岐通路３１ｂとが接続され、両分岐通路３１ａ，３１ｂに介設された差圧センサ５２が、パティキュレートフィルタ４の入口４ａと出口４ｂとの間の差圧（以下、適宜、フィルタ差圧という）を検出するようになっている。フィルタ差圧は、パティキュレートフィルタ４における微粒子の捕集量（以下、適宜、ＰＭ捕集量という）が増大すると圧力損失が大きくなって増大する圧力である。
【００２５】
また、吸気通路２にはエアフローメータ５３が設けられ、その出力から吸入空気の流量（以下、適宜、吸気量という）が知られるようになっている。
【００２６】
また、回転数センサ５４の出力からエンジン回転数が知られるようになっている。また、水温センサ５５からは冷却水の温度（以下、適宜、冷却水温という）が知られ、油温センサ５６からはエンジンオイルの温度（以下、適宜、油温という）が知られる。
【００２７】
図２、図３に、パティキュレートフィルタ４の再生処理に関し、ＥＣＵ５１で実行される制御内容を示す。これらは、タイマ割り込みにて所定周期で立ち上がるプログラムである。図２の処理はパティキュレートフィルタ４における排気微粒子の捕集状態を監視する処理である。先ずステップＳ１１０では、フィルタ差圧、吸気量等を読み込み、これらに基づいて捕集状態量であるＰＭ捕集量ｍを演算する。演算は、公知の手法、例えば、フィルタ差圧、吸気量を入力として、ＰＭ捕集量ｍが対応するマップにしたがって演算する。ＰＭ捕集量が多いほどフィルタ差圧が大きくなり、フィルタ差圧は同じＰＭ捕集量であれば吸気量が多いほど高くなるから、前記マップはフィルタ差圧、吸気量が大きいほどＰＭ捕集量が多くなる傾向のマップとなる。
【００２８】
ステップＳ１２０では、現在、再生処理が実行されていない状態すなわち通常燃焼であれば、ＰＭ捕集量ｍを再生開始基準値ｍA と比較し、ＰＭ捕集量ｍが再生開始基準値ｍA よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１２０が肯定判断されると、ステップＳ１３０で、通常燃焼と再生燃焼との間の切り換えの許可（以下、適宜、通常／再生燃焼切換え許可という）をする旨の通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 をセットする。この場合の通常／再生燃焼切換え許可は、通常燃焼から再生燃焼への切り換えである。
【００２９】
一方、現在、再生処理が実行されている状態すなわち再生燃焼であれば、ステップＳ１２０で、ＰＭ捕集量ｍを再生終了基準値ｍC と比較し、ＰＭ捕集量ｍが再生終了基準値ｍC よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１２０が肯定判断されると、ステップＳ１３０で、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 をセットする。この場合の通常／再生燃焼切換え許可は、再生燃焼から通常燃焼への切り換えである。
【００３０】
なお、ステップＳ１２０が否定判断されると、ステップＳ１３０をスキップし、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 はセットされない。また、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 は、後述する通常／再生燃焼切換え（ステップＳ２４０）が実施されると、リセットされる。
【００３１】
ここで、再生開始基準値ｍA は、低すぎると再生処理の頻度が過多となり、高すぎるとエンジン本体１の背圧が上昇したり、再生処理時に急速燃焼のおそれがあるため、これらを考慮して設定する。また、再生終了基準値ｍC は、高すぎると再生処理の頻度が過多となり、低すぎると無意味な再生処理が行われるおそれがあるため、これらを考慮して設定する。
【００３２】
図３は通常／再生燃焼切換えのフローであり、前記図２の処理の後で起動する。ステップＳ２１０は再生開始許可手段および再生終了許可手段としての処理で、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 がセットされているか否かを判定する。否定判断されれば本フローを終了する。ステップＳ２１０が肯定判断されるとステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０は留保制御手段としての処理で、暖機後であるか否かすなわち冷間状態を脱したか否かを判定する。暖機後であるか否かは、冷却水温若しくは油温を予め設定した閾値と比較して、閾値よりも高ければ暖機後と判断し、低ければ未だ暖機中であると判断する。
【００３３】
エンジンがまだ暖機中でありステップＳ２２０が否定判断されると、ステップＳ２３０に進む。ステップＳ２３０は再生開始留保手段および再生終了留保手段としての処理で、出力トルクが無負荷釣合い状態のトルク値（以下、適宜、無負荷釣合いトルクという）よりも小さいか否かを判定する。
【００３４】
判定は例えば次のように行われる。エンジン全体の温度が低い状態ではエンジンのフリクショントルクが大きくなるためこれとバランスするトルクである無負荷釣合いトルクは大きな値が与えられる。フリクショントルクはまた、エンジン回転数が高いほど大きくなるため、エンジン回転数が高いほど無負荷釣合いトルクは大きな値が与えられる。そこで、冷却水温や油温、およびエンジン回転数で規定される運転状態を入力として、その運転状態のときの無負荷釣合いトルクを与える燃料噴射量（以下、適宜、無負荷釣合い時噴射量という）が対応するマップをＥＣＵ５１のＲＯＭに記憶しておき、マップにしたがって現在の冷却水温や油温、およびエンジン回転数に対応する無負荷釣合い時噴射量を読み出し、これと現在の燃料噴射量を比較する。現在の燃料噴射量が無負荷釣合い時噴射量よりも少なければ出力トルクが無負荷釣合いトルクよりも小さいと判断する。
【００３５】
出力トルクが無負荷釣合いトルクよりも小さいか否かを判定するステップＳ２３０が肯定判断されると、ステップＳ２４０で通常／再生燃焼切換えを実施する。すなわち、現在が通常燃焼であれば、通常燃焼から再生燃焼に切換え、再生を開始せしめる。現在が再生燃焼であれば、再生燃焼から通常燃焼に切換え、再生を終了せしめる。
【００３６】
一方、出力トルクが無負荷釣合いトルクよりも小さいか否かを判定するステップＳ２３０が否定判断されると、通常／再生燃焼切換え（ステップＳ２４０）は非実施となる。したがって、ＰＭ捕集量ｍが再生開始基準値ｍA を上回っておりステップＳ２１０が肯定判断される場合でも、パティキュレートフィルタ４の再生処理は開始されない。また、ＰＭ捕集量ｍが再生終了基準値ｍC を下回っておりステップＳ２１０が肯定判断される場合でも、パティキュレートフィルタ４の再生処理は終了されない。
【００３７】
さて、出力トルクが無負荷釣合いトルク以下であれば、出力トルクはフリクショントルクとバランスするだけであるから、通常／再生燃焼切換えにより出力トルクが変化しても軸出力トルクが大きく変化することはない。したがって、出力トルクが無負荷釣合いトルク以上のときには通常／再生燃焼切換えを留保して、通常／再生燃焼切換えを実行するタイミングを、ギア位置変更時や、アクセルオフによる減速等で出力トルクが無負荷釣り合いトルク以下となるときに限定することで、軸出力トルクがスムーズにつながらずに運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００３８】
また、暖機後であるか否かを判定するステップＳ２２０が肯定判断されたときには通常／再生燃焼切換え（ステップＳ２４０）を実行するようにしている。暖機後には、温度等、エンジンの状態が過渡的な状態にある冷間状態の間と異なり、フリクショントルクがエンジン全体の温度等の影響を受けることなく安定し、出力トルクの制御性が向上する。すなわち、軸出力トルクがスムーズにつながるように燃料噴射量等の制御条件を設定するのが容易となる。これにより、再生開始時および終了時における軸出力トルクの変化は、冷間状態のときに比して小さくすることができる。したがって、軸出力トルクのつなぎをスムーズにする一定の効果を確保しつつ、再生の開始時期または終了時期の自由度を広げることができる。したがって、本実施形態のように、ＰＭ捕集量が再生開始基準値ｍA を上回ると即、再生を開始し、また、再生終了基準値ｍC を下回ると即、再生を終了させることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
図４、図５に本発明を適用した第２実施形態になるディーゼルエンジンのＥＣＵで実行される制御を示す。このＥＣＵで実行される制御を除き、構成は第１実施形態と実質的に同じであり、第１実施形態との相違点を中心に説明する。また、ＥＣＵも含め、エンジン各部については同じ番号を付して説明するものとする。
【００４０】
ＰＭ捕集量ｍを再生開始基準値ｍA または再生終了基準値ｍC と比較するステップＳ１２０が肯定判断されると、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１では、現在、通常燃焼であれば、ＰＭ捕集量ｍが再生開始強制値ｍB よりも大きいか否かを判定する。再生開始強制値ｍB は再生開始基準値ｍA よりも大きな値に設定される。また、現在、再生燃焼であれば、ＰＭ捕集量ｍが再生終了強制値ｍD よりも小さいか否かを判定する。再生終了強制値ｍD は再生終了基準値ｍC よりも小さな値に設定される。
【００４１】
ステップＳ１２１が否定判断されると、ステップＳ１３０で第１実施形態と同様に通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 をセットする。ステップＳ１２１が肯定判断されると、ステップＳ１４０に進み、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 をセットする。なお、ＰＭ捕集量ｍが再生開始強制値ｍB を上回る場合には既に再生開始基準値ｍA を上回っており、また、ＰＭ捕集量ｍが再生終了強制値ｍD を下回る場合には既に再生終了基準値ｍC を下回っているので、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされる場合には、既に通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 もセットされている。
【００４２】
なお、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 および通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 は、ともに通常／再生燃焼切り換え（ステップＳ２４０）が実行されると、リセットされる。
【００４３】
図５は通常／再生燃焼切換えの内容を示すフローで、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 がセットされているか否かを判定するステップＳ２１０が肯定判断されると、ステップＳ２１１に進む。ステップＳ２１１は再生開始留保解除手段および再生終了留保解除手段としての処理で、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされているか否かを判定する。ステップＳ２１１が否定判断されると、エンジン暖機後か否かを判定するステップＳ２２０に進み、以下、第１実施形態と同様の処理を実行する。
【００４４】
通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされているか否かを判定するステップＳ２１１が肯定判断されると、ステップＳ２４０で通常／再生燃焼切換えを実施する。
【００４５】
図６、図７は、それぞれＰＭ捕集量の経時変化を示すもので、図６がパティキュレートフィルタ４で排気微粒子の捕集による排気微粒子の堆積と、再生処理による排気微粒子の除去とが繰り返される様子を示し、図７が再生処理が終了する前後の様子を拡大して示すものである。
【００４６】
ＰＭ捕集量ｍが再生開始捕集量ｍA （Ａ点）に達すると、先ず通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 がセットされる。そして、エンジン暖機が完了するか、出力トルクが無負荷釣合いトルクを下回ると、通常燃焼から再生燃焼に切り換わり、再生処理が開始される。
【００４７】
これに対して通常燃焼から再生燃焼に切り換わる条件が整わず（ステップＳ２２０，Ｓ２３０）にそのまま推移すると、その間にもＰＭ捕集量が増大していくことになる。そして、ＰＭ捕集量ｍが再生開始強制値ｍB に達すると（Ｂ点）、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされて、再生が強制的に開始される。これにより、ＰＭ捕集量が過剰に増え続けるのを回避することができる。したがって、再生開始強制値ｍB は、急速燃焼などの不具合を回避し得るＰＭ捕集量の上限値を考慮して設定する。また、再生開始基準値ｍA は、低すぎると再生の頻度が多くなり、一方、高すぎると再生開始強制値ｍB に対する余裕が圧縮されて、出力トルクが無負荷釣合いトルクを下回るタイミングを図って通常／再生燃焼切り換えを実施するという、本排気ガス浄化装置の特徴部分が十分には活かしきれない。再生開始基準値ｍA はこれらを考慮して設定するのがよい。
【００４８】
次に、再生処理が進行して、ＰＭ捕集量ｍが減少し、再生終了基準値ｍC に達すると（Ｃ点）、先ず通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 が出力される。そして、出力トルクが無負荷釣合いトルクを下回ると、再生燃焼から通常燃焼に切り換わり、再生が終了する。
【００４９】
これに対して再生燃焼から通常燃焼に切り換わる条件が整わず（ステップＳ２２０，Ｓ２３０）にそのまま推移すると、その間にもＰＭ捕集量ｍがさらに減少していくことになる。そして、ＰＭ捕集量ｍが再生終了強制値ｍD に達すると（Ｄ点）、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされて、再生が終了する。これにより、無意味な再生処理が続くのを回避することができる。したがって、再生終了強制値ｍD は、無意味な再生処理を回避し得るＰＭ捕集量の下限値を考慮して設定する。また、再生終了基準値ｍC は、高すぎると再生の頻度が多くなり、一方、低すぎると再生終了強制値ｍD に対する余裕が圧縮されて、出力トルクが無負荷釣合いトルクを下回るタイミングを図って通常／再生燃焼切り換えを実施するという、本排気ガス浄化装置の特徴部分が十分には活かしきれない。再生終了基準値ｍC はこれらを考慮して設定するのがよい。
【００５０】
なお、前記各実施形態では、ＰＭ捕集量と基準値（再生開始基準値、再生終了基準値）との比較により通常／再生燃焼切換えが許可されていても、所定の留保条件が成立していれば（ステップＳ２３０）、通常／再生燃焼切換えは実施されないが、これは、通常燃焼から再生燃焼への切り換えおよび再生燃焼から通常燃焼への切り換えの両方についてそうなっている。通常燃焼から再生燃焼への切り換え、若しくは再生燃焼から通常燃焼への切り換えのいずれかについては、従来どおり、通常／再生燃焼切り換えの留保なしにＰＭ堆積量が基準値に達したら通常／再生燃焼切り換えを実施するのでもよい。
【００５１】
また、エンジン暖機後であれば、再生開始や再生終了を留保することなく、通常／再生燃焼切換えを実施しているが、エンジン暖機後であっても、出力トルクが無負荷釣合いトルクよりも大きければ、通常／再生燃焼切換えを留保するようにするのもよい。エンジン暖機後であっても通常／再生燃焼切換えに基因した軸出力トルクの変化で運転者が違和感を感じることがあるからである。この場合の制御は、図５で説明すると、ステップＳ２２０を省略して、ステップＳ２３０が肯定判断された場合に、ステップＳ２４０を実行するようにすればよい。
【００５２】
また、ステップＳ２３０では出力トルクと比較する閾値を無負荷釣合いトルクにとって、乗員が違和感を感じるのを実質的に皆無となるようにしているが、必ずしもこれに限定されるものではない。ここで、前記閾値を無負荷釣合いトルク以上にとることも排除するものではないが、閾値は無負荷釣合いトルクに近い方が、乗員が違和感を感じる頻度を下げることができるのは勿論である。
【００５３】
また、ＰＭ捕集量を再生開始基準値等と比較することにより再生の開始等を許可するようにしているが、ＰＭ捕集量でなくとも、パティキュレートフィルタ４における排気微粒子の捕集状態を表す捕集状態量であれば、再生の開始等を許可するか否かを判定するのに用いることができる。例えばフィルタ差圧でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置を適用した第１の実施形態になる内燃機関の構成図である。
【図２】前記内燃機関の各部を制御するＥＣＵで実行される制御内容を示す第１のフローチャートである。
【図３】前記内燃機関の各部を制御するＥＣＵで実行される制御内容を示す第２のフローチャートである。
【図４】本発明の排気ガス浄化装置を適用した第２の実施形態になる内燃機関の、各部を制御するＥＣＵで実行される制御内容を示す第１のフローチャートである。
【図５】前記内燃機関の各部を制御するＥＣＵで実行される制御内容を示す第２のフローチャートである。
【図６】前記制御内容を説明する第１の図である。
【図７】前記制御内容を説明する第２の図である。
【符号の説明】
１ エンジン本体（内燃機関本体）
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ パティキュレートフィルタ
５１ ＥＣＵ（再生開始許可手段、再生終了許可手段、再生開始留保手段、再生終了留保手段、再生開始留保解除手段、再生終了留保解除手段、留保制御手段）
５２ 差圧センサ
５３ エアフローメータ
５４ 回転数センサ
５５ 水温センサ
５６ 油温センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特にパティキュレートフィルタを再生する制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では、排気エミッションの向上が要求されており、特に軽油を燃料とする圧縮着火式のディーゼルエンジンでは、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯx に加え、排気ガス中に含まれる煤やＳＯＦ等の排気微粒子を除去することが必要になる。このため、内燃機関本体の気筒から排出された排気ガスが流通する排気通路にパティキュレートフィルタを配置し、ここで排気ガス中の排気微粒子を捕集している。
【０００３】
パティキュレートフィルタは、多孔質の隔壁に、流入した排気ガスを透過させ、その際に、隔壁の表面や細孔で排気ガス中の排気微粒子を捕集する。捕集量が過剰に増えると、パティキュレートフィルタにおける流通抵抗の増大で内燃機関本体の背圧が上昇し出力の低下等をもたらす。このため、パティキュレートフィルタに捕集された排気微粒子を適宜、除去する再生処理を実行して、パティキュレートフィルタの排気微粒子捕集能力を回復させる必要がある。
【０００４】
パティキュレートフィルタの再生処理を内燃機関の運転中に可能としたものとして、パティキュレートフィルタに白金等の酸化触媒を設けて、酸化触媒の酸化作用を利用したものがある。再生処理は、膨張行程中に燃料を噴射するポスト噴射や吸気弁を絞ることにより、また、通常の燃料噴射の時期を遅角するリタードによるものである。
【０００５】
下記特許文献１および特許文献２には、排気微粒子の捕集量が増大による前記通気抵抗の増大でパティキュレートフィルタの入口と出口との間の差圧が増大することを利用して、再生開始時期等を判断するものが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１８９６５４号公報
【特許文献２】
特開平８−３０３２９０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ポスト噴射等のパティキュレートフィルタの再生処理は、出力トルクを変化させる方向に作用するから、再生開始や再生終了の前後において正味に取出される軸出力トルクがスムーズにつながらず、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【０００８】
本発明は前記実情に鑑みなされたもので、再生開始時や再生終了時における乗員の違和感を軽減することのできる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、内燃機関本体の気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路の途中に、前記排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタであって、捕集された排気微粒子を除去する再生処理を行うことにより排気微粒子を捕集可能に再生されるパティキュレートフィルタを有しており、前記再生処理の開始時期を、パティキュレートフィルタにおける排気微粒子の捕集状態を示す捕集状態量を監視して判断する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記捕集状態量が、前記再生処理を開始すべき再生開始基準値に達すると、前記再生処理の開始を許可する再生開始許可手段と、
内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上であることを条件として前記再生処理の開始を留保する再生開始留保手段とを具備せしめる。
【００１０】
出力トルクが無負荷釣り合い状態の出力トルク以下であれば、内燃機関本体の軸出力トルクは実質的に０であり、再生開始前後での軸出力トルクの変動は小さい。したがって、内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上のときには再生処理の開始を留保することで、軸出力トルクが変動しやすい条件の元で再生処理が開始されるのを減らすことができる。これにより、乗員の違和感を軽減することができる。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、さらに上記構成において、前記捕集状態量が、前記再生開始基準値よりも捕集量が多なる再生開始強制値に達すると、再生処理開始の留保状態を解除する再生開始留保解除手段を具備せしめる。
【００１２】
捕集状態量が再生開始基準値に達した後、再生開始の留保が続き過ぎると、排気微粒子の捕集量が過剰になり、内燃機関本体の背圧が上昇したり、再生処理時における急速燃焼等の原因となる。再生開始強制値に達したら再生処理の開始を強制することで、排気微粒子の捕集量が過剰になるのを回避することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、内燃機関本体の気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路の途中に、前記排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタであって、捕集された排気微粒子を除去する再生処理を行うことにより排気微粒子を捕集可能に再生されるパティキュレートフィルタを有しており、前記再生処理の終了時期を、パティキュレートフィルタにおける排気微粒子の捕集状態を示す捕集状態量を監視して判断する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記捕集状態量が、前記再生処理を終了すべき再生終了基準値に達すると、前記再生処理の終了を許可する再生終了許可手段と、
内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上であることを条件として前記再生処理の終了を留保する再生終了留保手段とを具備せしめる。
【００１４】
出力トルクが無負荷釣合い状態の出力トルク以下であれば、内燃機関本体の軸出力トルクは実質的に０であり、再生終了前後での軸出力トルクの変動は小さい。したがって、内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上のときには再生処理の終了を留保することで、軸出力トルクが変動しやすい条件の元で再生処理が終了するのを減らすことができる。これにより、乗員の違和感を軽減することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、請求項２の発明の構成において、前記捕集状態量が、前記再生終了基準値よりも捕集量が少なる再生終了強制値に達すると、再生処理終了の留保状態を解除する再生終了留保解除手段を具備せしめる。
【００１６】
捕集状態量が再生終了基準値に達した後、再生終了の保留が続き過ぎると、不必要な再生処理（ポスト噴射等）が行われることになり、燃費等が悪化する。再生終了強制値に達したら再生処理の終了を強制することで、前記不必要な再生処理を回避することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、請求項１または３の発明の構成において、内燃機関本体が暖機後か否かを判定して、否定判断されたときのみ、前記再生開始留保手段または前記再生終了留保手段を有効とする留保制御手段を具備せしめる。
【００１８】
冷間状態を脱するとフリクショントルクが安定し、出力トルクの制御性が向上するので、再生開始時および終了時における軸出力トルクの変化は、冷間状態のときに比して小さくすることができる。したがって、軸出力トルクのつなぎをスムーズにする一定の効果を確保しつつ、再生の開始時期または終了時期の自由度を広げることができる。
【００１９】
請求項５記載の発明では、請求項１ないし４の発明の構成において、前記閾値は、無負荷釣り合い状態のときのトルク値とする。
【００２０】
出力トルクが無負荷釣り合い状態のときのトルク値以下であれば、軸出力トルクは実質的に０であり、乗員が受ける違和感を略皆無とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明を適用した第１実施形態になるディーゼルエンジンの構成を示す。ディーゼルエンジンは、エンジン本体１に、吸入空気が流通する吸気通路２と、エンジン本体１の気筒からの排気ガスが流通する排気通路３とが接続され、排気通路３の途中にはパティキュレートフィルタ４が設けてある。
【００２２】
パティキュレートフィルタ４は、コーディエライトや炭化珪素等の多孔質セラミック製のハニカム体の流路を目封じしてフィルタ本体を形成したもので、入口４ａから流入したエンジン本体１の各気筒からの排気ガスが、多孔質の隔壁を透り、出口４ｂから下流へと流れる。このとき、パティキュレートフィルタ４では、排気ガスに含まれる排気微粒子が捕集され、運転時間を経るとともに堆積していく。また、パティキュレートフィルタ４のフィルタ本体の表面には、白金やパラジウム等の貴金属を主成分とする酸化触媒が担持されている。酸化触媒の作用で、所定の温度条件下で排気微粒子を酸化、除去することで、再び排気微粒子を捕集可能な状態にパティキュレートフィルタ４が再生される。排気微粒子を除去する再生処理は、ポスト噴射、吸気弁絞り、リタード等の公知の方法によりなされる。なお、以下、パティキュレートフィルタ４の再生処理を伴う燃焼モードのことを再生燃焼といい、再生処理を伴わない燃焼モードのことを通常燃焼という。
【００２３】
エンジン本体１のインジェクタ等、エンジン各部を制御するＥＣＵ５１が設けられている。ＥＣＵ５１はマイクロコンピュータを中心に構成された一般的なものであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。
【００２４】
ＥＣＵ５１には、一般的なディーゼルエンジンにおいてエンジン各部の状態を判断するための種々のセンサからの信号が入力している。排気通路３には、パティキュレートフィルタ４の直上流側で分岐する第１の分岐通路３１ａと、パティキュレートフィルタ４の直下流側で分岐する第２分岐通路３１ｂとが接続され、両分岐通路３１ａ，３１ｂに介設された差圧センサ５２が、パティキュレートフィルタ４の入口４ａと出口４ｂとの間の差圧（以下、適宜、フィルタ差圧という）を検出するようになっている。フィルタ差圧は、パティキュレートフィルタ４における微粒子の捕集量（以下、適宜、ＰＭ捕集量という）が増大すると圧力損失が大きくなって増大する圧力である。
【００２５】
また、吸気通路２にはエアフローメータ５３が設けられ、その出力から吸入空気の流量（以下、適宜、吸気量という）が知られるようになっている。
【００２６】
また、回転数センサ５４の出力からエンジン回転数が知られるようになっている。また、水温センサ５５からは冷却水の温度（以下、適宜、冷却水温という）が知られ、油温センサ５６からはエンジンオイルの温度（以下、適宜、油温という）が知られる。
【００２７】
図２、図３に、パティキュレートフィルタ４の再生処理に関し、ＥＣＵ５１で実行される制御内容を示す。これらは、タイマ割り込みにて所定周期で立ち上がるプログラムである。図２の処理はパティキュレートフィルタ４における排気微粒子の捕集状態を監視する処理である。先ずステップＳ１１０では、フィルタ差圧、吸気量等を読み込み、これらに基づいて捕集状態量であるＰＭ捕集量ｍを演算する。演算は、公知の手法、例えば、フィルタ差圧、吸気量を入力として、ＰＭ捕集量ｍが対応するマップにしたがって演算する。ＰＭ捕集量が多いほどフィルタ差圧が大きくなり、フィルタ差圧は同じＰＭ捕集量であれば吸気量が多いほど高くなるから、前記マップはフィルタ差圧、吸気量が大きいほどＰＭ捕集量が多くなる傾向のマップとなる。
【００２８】
ステップＳ１２０では、現在、再生処理が実行されていない状態すなわち通常燃焼であれば、ＰＭ捕集量ｍを再生開始基準値ｍA と比較し、ＰＭ捕集量ｍが再生開始基準値ｍA よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１２０が肯定判断されると、ステップＳ１３０で、通常燃焼と再生燃焼との間の切り換えの許可（以下、適宜、通常／再生燃焼切換え許可という）をする旨の通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 をセットする。この場合の通常／再生燃焼切換え許可は、通常燃焼から再生燃焼への切り換えである。
【００２９】
一方、現在、再生処理が実行されている状態すなわち再生燃焼であれば、ステップＳ１２０で、ＰＭ捕集量ｍを再生終了基準値ｍC と比較し、ＰＭ捕集量ｍが再生終了基準値ｍC よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１２０が肯定判断されると、ステップＳ１３０で、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 をセットする。この場合の通常／再生燃焼切換え許可は、再生燃焼から通常燃焼への切り換えである。
【００３０】
なお、ステップＳ１２０が否定判断されると、ステップＳ１３０をスキップし、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 はセットされない。また、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 は、後述する通常／再生燃焼切換え（ステップＳ２４０）が実施されると、リセットされる。
【００３１】
ここで、再生開始基準値ｍA は、低すぎると再生処理の頻度が過多となり、高すぎるとエンジン本体１の背圧が上昇したり、再生処理時に急速燃焼のおそれがあるため、これらを考慮して設定する。また、再生終了基準値ｍC は、高すぎると再生処理の頻度が過多となり、低すぎると無意味な再生処理が行われるおそれがあるため、これらを考慮して設定する。
【００３２】
図３は通常／再生燃焼切換えのフローであり、前記図２の処理の後で起動する。ステップＳ２１０は再生開始許可手段および再生終了許可手段としての処理で、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 がセットされているか否かを判定する。否定判断されれば本フローを終了する。ステップＳ２１０が肯定判断されるとステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０は留保制御手段としての処理で、暖機後であるか否かすなわち冷間状態を脱したか否かを判定する。暖機後であるか否かは、冷却水温若しくは油温を予め設定した閾値と比較して、閾値よりも高ければ暖機後と判断し、低ければ未だ暖機中であると判断する。
【００３３】
エンジンがまだ暖機中でありステップＳ２２０が否定判断されると、ステップＳ２３０に進む。ステップＳ２３０は再生開始留保手段および再生終了留保手段としての処理で、出力トルクが無負荷釣合い状態のトルク値（以下、適宜、無負荷釣合いトルクという）よりも小さいか否かを判定する。
【００３４】
判定は例えば次のように行われる。エンジン全体の温度が低い状態ではエンジンのフリクショントルクが大きくなるためこれとバランスするトルクである無負荷釣合いトルクは大きな値が与えられる。フリクショントルクはまた、エンジン回転数が高いほど大きくなるため、エンジン回転数が高いほど無負荷釣合いトルクは大きな値が与えられる。そこで、冷却水温や油温、およびエンジン回転数で規定される運転状態を入力として、その運転状態のときの無負荷釣合いトルクを与える燃料噴射量（以下、適宜、無負荷釣合い時噴射量という）が対応するマップをＥＣＵ５１のＲＯＭに記憶しておき、マップにしたがって現在の冷却水温や油温、およびエンジン回転数に対応する無負荷釣合い時噴射量を読み出し、これと現在の燃料噴射量を比較する。現在の燃料噴射量が無負荷釣合い時噴射量よりも少なければ出力トルクが無負荷釣合いトルクよりも小さいと判断する。
【００３５】
出力トルクが無負荷釣合いトルクよりも小さいか否かを判定するステップＳ２３０が肯定判断されると、ステップＳ２４０で通常／再生燃焼切換えを実施する。すなわち、現在が通常燃焼であれば、通常燃焼から再生燃焼に切換え、再生を開始せしめる。現在が再生燃焼であれば、再生燃焼から通常燃焼に切換え、再生を終了せしめる。
【００３６】
一方、出力トルクが無負荷釣合いトルクよりも小さいか否かを判定するステップＳ２３０が否定判断されると、通常／再生燃焼切換え（ステップＳ２４０）は非実施となる。したがって、ＰＭ捕集量ｍが再生開始基準値ｍA を上回っておりステップＳ２１０が肯定判断される場合でも、パティキュレートフィルタ４の再生処理は開始されない。また、ＰＭ捕集量ｍが再生終了基準値ｍC を下回っておりステップＳ２１０が肯定判断される場合でも、パティキュレートフィルタ４の再生処理は終了されない。
【００３７】
さて、出力トルクが無負荷釣合いトルク以下であれば、出力トルクはフリクショントルクとバランスするだけであるから、通常／再生燃焼切換えにより出力トルクが変化しても軸出力トルクが大きく変化することはない。したがって、出力トルクが無負荷釣合いトルク以上のときには通常／再生燃焼切換えを留保して、通常／再生燃焼切換えを実行するタイミングを、ギア位置変更時や、アクセルオフによる減速等で出力トルクが無負荷釣り合いトルク以下となるときに限定することで、軸出力トルクがスムーズにつながらずに運転者に違和感を与えるのを防止することができる。
【００３８】
また、暖機後であるか否かを判定するステップＳ２２０が肯定判断されたときには通常／再生燃焼切換え（ステップＳ２４０）を実行するようにしている。暖機後には、温度等、エンジンの状態が過渡的な状態にある冷間状態の間と異なり、フリクショントルクがエンジン全体の温度等の影響を受けることなく安定し、出力トルクの制御性が向上する。すなわち、軸出力トルクがスムーズにつながるように燃料噴射量等の制御条件を設定するのが容易となる。これにより、再生開始時および終了時における軸出力トルクの変化は、冷間状態のときに比して小さくすることができる。したがって、軸出力トルクのつなぎをスムーズにする一定の効果を確保しつつ、再生の開始時期または終了時期の自由度を広げることができる。したがって、本実施形態のように、ＰＭ捕集量が再生開始基準値ｍA を上回ると即、再生を開始し、また、再生終了基準値ｍC を下回ると即、再生を終了させることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
図４、図５に本発明を適用した第２実施形態になるディーゼルエンジンのＥＣＵで実行される制御を示す。このＥＣＵで実行される制御を除き、構成は第１実施形態と実質的に同じであり、第１実施形態との相違点を中心に説明する。また、ＥＣＵも含め、エンジン各部については同じ番号を付して説明するものとする。
【００４０】
ＰＭ捕集量ｍを再生開始基準値ｍA または再生終了基準値ｍC と比較するステップＳ１２０が肯定判断されると、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１では、現在、通常燃焼であれば、ＰＭ捕集量ｍが再生開始強制値ｍB よりも大きいか否かを判定する。再生開始強制値ｍB は再生開始基準値ｍA よりも大きな値に設定される。また、現在、再生燃焼であれば、ＰＭ捕集量ｍが再生終了強制値ｍD よりも小さいか否かを判定する。再生終了強制値ｍD は再生終了基準値ｍC よりも小さな値に設定される。
【００４１】
ステップＳ１２１が否定判断されると、ステップＳ１３０で第１実施形態と同様に通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 をセットする。ステップＳ１２１が肯定判断されると、ステップＳ１４０に進み、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 をセットする。なお、ＰＭ捕集量ｍが再生開始強制値ｍB を上回る場合には既に再生開始基準値ｍA を上回っており、また、ＰＭ捕集量ｍが再生終了強制値ｍD を下回る場合には既に再生終了基準値ｍC を下回っているので、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされる場合には、既に通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 もセットされている。
【００４２】
なお、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 および通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 は、ともに通常／再生燃焼切り換え（ステップＳ２４０）が実行されると、リセットされる。
【００４３】
図５は通常／再生燃焼切換えの内容を示すフローで、通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 がセットされているか否かを判定するステップＳ２１０が肯定判断されると、ステップＳ２１１に進む。ステップＳ２１１は再生開始留保解除手段および再生終了留保解除手段としての処理で、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされているか否かを判定する。ステップＳ２１１が否定判断されると、エンジン暖機後か否かを判定するステップＳ２２０に進み、以下、第１実施形態と同様の処理を実行する。
【００４４】
通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされているか否かを判定するステップＳ２１１が肯定判断されると、ステップＳ２４０で通常／再生燃焼切換えを実施する。
【００４５】
図６、図７は、それぞれＰＭ捕集量の経時変化を示すもので、図６がパティキュレートフィルタ４で排気微粒子の捕集による排気微粒子の堆積と、再生処理による排気微粒子の除去とが繰り返される様子を示し、図７が再生処理が終了する前後の様子を拡大して示すものである。
【００４６】
ＰＭ捕集量ｍが再生開始捕集量ｍA （Ａ点）に達すると、先ず通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 がセットされる。そして、エンジン暖機が完了するか、出力トルクが無負荷釣合いトルクを下回ると、通常燃焼から再生燃焼に切り換わり、再生処理が開始される。
【００４７】
これに対して通常燃焼から再生燃焼に切り換わる条件が整わず（ステップＳ２２０，Ｓ２３０）にそのまま推移すると、その間にもＰＭ捕集量が増大していくことになる。そして、ＰＭ捕集量ｍが再生開始強制値ｍB に達すると（Ｂ点）、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされて、再生が強制的に開始される。これにより、ＰＭ捕集量が過剰に増え続けるのを回避することができる。したがって、再生開始強制値ｍB は、急速燃焼などの不具合を回避し得るＰＭ捕集量の上限値を考慮して設定する。また、再生開始基準値ｍA は、低すぎると再生の頻度が多くなり、一方、高すぎると再生開始強制値ｍB に対する余裕が圧縮されて、出力トルクが無負荷釣合いトルクを下回るタイミングを図って通常／再生燃焼切り換えを実施するという、本排気ガス浄化装置の特徴部分が十分には活かしきれない。再生開始基準値ｍA はこれらを考慮して設定するのがよい。
【００４８】
次に、再生処理が進行して、ＰＭ捕集量ｍが減少し、再生終了基準値ｍC に達すると（Ｃ点）、先ず通常／再生燃焼切換え許可フラグＦ1 が出力される。そして、出力トルクが無負荷釣合いトルクを下回ると、再生燃焼から通常燃焼に切り換わり、再生が終了する。
【００４９】
これに対して再生燃焼から通常燃焼に切り換わる条件が整わず（ステップＳ２２０，Ｓ２３０）にそのまま推移すると、その間にもＰＭ捕集量ｍがさらに減少していくことになる。そして、ＰＭ捕集量ｍが再生終了強制値ｍD に達すると（Ｄ点）、通常／再生燃焼切換え要求フラグＦ2 がセットされて、再生が終了する。これにより、無意味な再生処理が続くのを回避することができる。したがって、再生終了強制値ｍD は、無意味な再生処理を回避し得るＰＭ捕集量の下限値を考慮して設定する。また、再生終了基準値ｍC は、高すぎると再生の頻度が多くなり、一方、低すぎると再生終了強制値ｍD に対する余裕が圧縮されて、出力トルクが無負荷釣合いトルクを下回るタイミングを図って通常／再生燃焼切り換えを実施するという、本排気ガス浄化装置の特徴部分が十分には活かしきれない。再生終了基準値ｍC はこれらを考慮して設定するのがよい。
【００５０】
なお、前記各実施形態では、ＰＭ捕集量と基準値（再生開始基準値、再生終了基準値）との比較により通常／再生燃焼切換えが許可されていても、所定の留保条件が成立していれば（ステップＳ２３０）、通常／再生燃焼切換えは実施されないが、これは、通常燃焼から再生燃焼への切り換えおよび再生燃焼から通常燃焼への切り換えの両方についてそうなっている。通常燃焼から再生燃焼への切り換え、若しくは再生燃焼から通常燃焼への切り換えのいずれかについては、従来どおり、通常／再生燃焼切り換えの留保なしにＰＭ堆積量が基準値に達したら通常／再生燃焼切り換えを実施するのでもよい。
【００５１】
また、エンジン暖機後であれば、再生開始や再生終了を留保することなく、通常／再生燃焼切換えを実施しているが、エンジン暖機後であっても、出力トルクが無負荷釣合いトルクよりも大きければ、通常／再生燃焼切換えを留保するようにするのもよい。エンジン暖機後であっても通常／再生燃焼切換えに基因した軸出力トルクの変化で運転者が違和感を感じることがあるからである。この場合の制御は、図５で説明すると、ステップＳ２２０を省略して、ステップＳ２３０が肯定判断された場合に、ステップＳ２４０を実行するようにすればよい。
【００５２】
また、ステップＳ２３０では出力トルクと比較する閾値を無負荷釣合いトルクにとって、乗員が違和感を感じるのを実質的に皆無となるようにしているが、必ずしもこれに限定されるものではない。ここで、前記閾値を無負荷釣合いトルク以上にとることも排除するものではないが、閾値は無負荷釣合いトルクに近い方が、乗員が違和感を感じる頻度を下げることができるのは勿論である。
【００５３】
また、ＰＭ捕集量を再生開始基準値等と比較することにより再生の開始等を許可するようにしているが、ＰＭ捕集量でなくとも、パティキュレートフィルタ４における排気微粒子の捕集状態を表す捕集状態量であれば、再生の開始等を許可するか否かを判定するのに用いることができる。例えばフィルタ差圧でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置を適用した第１の実施形態になる内燃機関の構成図である。
【図２】前記内燃機関の各部を制御するＥＣＵで実行される制御内容を示す第１のフローチャートである。
【図３】前記内燃機関の各部を制御するＥＣＵで実行される制御内容を示す第２のフローチャートである。
【図４】本発明の排気ガス浄化装置を適用した第２の実施形態になる内燃機関の、各部を制御するＥＣＵで実行される制御内容を示す第１のフローチャートである。
【図５】前記内燃機関の各部を制御するＥＣＵで実行される制御内容を示す第２のフローチャートである。
【図６】前記制御内容を説明する第１の図である。
【図７】前記制御内容を説明する第２の図である。
【符号の説明】
１ エンジン本体（内燃機関本体）
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ パティキュレートフィルタ
５１ ＥＣＵ（再生開始許可手段、再生終了許可手段、再生開始留保手段、再生終了留保手段、再生開始留保解除手段、再生終了留保解除手段、留保制御手段）
５２ 差圧センサ
５３ エアフローメータ
５４ 回転数センサ
５５ 水温センサ
５６ 油温センサ
Claims (5)
- 内燃機関本体の気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路の途中に、前記排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタであって、捕集された排気微粒子を除去する再生処理を行うことにより排気微粒子を捕集可能に再生されるパティキュレートフィルタを有しており、前記再生処理の開始時期を、パティキュレートフィルタにおける排気微粒子の捕集状態を示す捕集状態量を監視して判断する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記捕集状態量が、前記再生処理を開始すべき再生開始基準値に達すると、前記再生処理の開始を許可する再生開始許可手段と、
内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上であることを条件として前記再生処理の開始を留保する再生開始留保手段と、
前記捕集状態量が、前記再生開始基準値よりも捕集量が多なる再生開始強制値に達すると、再生処理開始の留保状態を解除する再生開始留保解除手段とを具備することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 内燃機関本体の気筒から排出される排気ガスが流通する排気通路の途中に、前記排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタであって、捕集された排気微粒子を除去する再生処理を行うことにより排気微粒子を捕集可能に再生されるパティキュレートフィルタを有しており、前記再生処理の終了時期を、パティキュレートフィルタにおける排気微粒子の捕集状態を示す捕集状態量を監視して判断する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記捕集状態量が、前記再生処理を終了すべき再生終了基準値に達すると、前記再生処理の終了を許可する再生終了許可手段と、
内燃機関本体の出力トルクが所定の閾値以上であることを条件として前記再生処理の終了を留保する再生終了留保手段とを具備することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項２記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記捕集状態量が、前記再生終了基準値よりも捕集量が少なる再生終了強制値に達すると、再生処理終了の留保状態を解除する再生終了留保解除手段を具備せしめた内燃機関の排気ガス浄化装置。
- 請求項１または３いずれか記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、内燃機関本体が暖機後か否かを判定して、否定判断されたときのみ、前記再生開始留保手段または前記再生終了留保手段を有効とする留保制御手段を具備せしめた内燃機関の排気ガス浄化装置。
- 請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記閾値は、無負荷釣り合い状態のときのトルク値である内燃機関の排気ガス浄化装置。
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