JP4453602B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Description

本発明は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を再生させる技術に関する。

従来、パティキュレートフィルタ下流の排気通路に設けられた排気絞り弁の開度を絞ることによりパティキュレートフィルタ内の圧力を高めつつ該パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を再生（高圧ＰＭ再生処理）させる方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１−３１７３３３号公報 実開平４−００８７１８号公報 特開２００３−１２０２６３号公報

ところで、車両走行時のように内燃機関の運転状態が刻々と変化する時に高圧ＰＭ再生処理が行われるとパティキュレートフィルタが過昇温する可能性が高いため、車両走行時等に高圧ＰＭ再生処理を行うことが困難であった。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は高圧ＰＭ再生処理を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、車両走行時等のように内燃機関の運転状態が変化し易い時であってもパティキュレートフィルタの過昇温を抑えつつ高圧ＰＭ再生処理を行える技術を提供することにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を再生させる際にパティキュレートフィルタ内の圧力を高めて高圧ＰＭ再生処理を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、高圧ＰＭ再生処理実行時にパティキュレートフィルタの温度が所定の上限温度に達する可能性に応じてパティキュレートフィルタ内の圧力を
調整することにより、車両走行時のように内燃機関の運転状態が変化し易い時であってもパティキュレートフィルタが過昇温しない範囲で高圧ＰＭ再生処理を行えるようにした。

詳細には、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタより下流の排気通路に設けられた排気絞り弁と、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを酸化除去する
ためのＰＭ再生処理を行うＰＭ再生手段と、ＰＭ再生処理実行時に排気絞り弁の開度を減少させてパティキュレートフィルタ内の圧力を高める高圧化手段と、高圧化手段によりフィルタ内の圧力が高められている時の機関運転状態とパティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が予め定められた高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属するか否かを判別する判別手段と、判別手段により機関運転状態とパティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属すると判別された時は高圧化手段によるパティキュレートフィルタ内圧力の高圧化を解除し、判別手段により機関運転状態とパティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属していないと判別された時はパティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性が高いほどパティキュレートフィルタ内圧力が低くなるように高圧化手段を制御しつつＰＭ再生処理を継続させる制御手段と、を備えるようにした。

高圧化手段は、ＰＭ再生処理が行われている時に排気絞り弁の開度を減少させてパティキュレートフィルタ内の圧力（酸素分圧）を高める。パティキュレートフィルタ内の圧力が高められた状態でＰＭ再生処理（高圧ＰＭ再生処理）が行われると、ＰＭの酸化反応速度が向上するため、ＰＭ再生処理を短縮することができる。

ところで、ＰＭの酸化反応速度が向上すると単位時間当たりに発生する酸化反応熱の量が増加するため、高圧ＰＭ再生処理中は通常のＰＭ再生処理（排気絞り弁の開度を減少させずに行われるＰＭ再生処理）中に比べ、パティキュレートフィルタの温度が高くなり易い。特に、車両走行時のように内燃機関の運転状態が変化し易い時には、排気量や排気温度の変化によってパティキュレートフィルタが過昇温する可能性が高い。このため、車両走行時等に高圧ＰＭ再生処理を行うことは困難であった。

これに対し、本発明の排気浄化システムでは、高圧ＰＭ再生処理が行われている時に判別手段が機関運転状態とパティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が所定の高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属しているか否かを判別する。ここでいう高圧ＰＭ再生処理禁止領域は、パティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が極めて高い機関運転状態とパティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方を定めた領域である。高圧ＰＭ再生処理禁止領域に含まれる機関運転状態には、パティキュレートフィルタへ流入する排気量が過剰に少なくなる運転領域や、内燃機関の負荷が高くなる運転領域が含まれる。また、高圧ＰＭ再生処理禁止領域に含まれるパティキュレートフィルタの状態には、パティキュレートフィルタ自体の温度が上限温度近くまで上昇している状態、又はパティキュレートフィルタのＰＭ捕集量が過剰に多い状態等が含まれる。このような高圧ＰＭ再生処理禁止領域では、パティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が極めて高いため、高圧ＰＭ再生処理を直ちに中断（高圧化手段によるパティキュレートフィルタ内圧力の高圧化を直ちに解除）される。また、ここでいう上限温度は、パティキュレートフィルタが熱劣化を起こし始める温度であってもよいが、パティキュレートフィルタの熱劣化を確実に予防するためにはパティキュレートフィルタが熱劣化を起こし始める温度より低い温度に設定されることが好ましい。パティキュレートフィルタの熱劣化とは、パティキュレートフィルタ自体の熱劣化に加え、パティキュレートフィルタに担持或いは並設された触媒等の熱劣化をも含むものとする。

判別手段により機関運転状態とパティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属していないと判別された時は、制御手段は、パティキュレートフィルタの温度が上限に達する可能性が高いほどパティキュレートフィルタ内圧力が低くなるように高圧化手段を制御しつつ、ＰＭ再生処理を継続させる。このため、パティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性が高いほど、パティキュレートフィルタにおけるＰＭの酸化反応速度が低下するとともに単位時間当たりに発生する酸化反応熱の量が減少することになる。その結果、パティキュレートフィルタの温度が上限温度へ達
し難くなる。

このようにパティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が高いほどパティキュレートフィルタ内の圧力が低下させられると、車両走行時のように内燃機関の運転状態が変化し易い時に高圧ＰＭ再生処理が行われてもパティキュレートフィルタの過昇温を抑制することができる。依って、高圧ＰＭ再生処理を実行可能な運転領域が拡大される。

本発明において、制御手段は、（１）パティキュレートフィルタへ流入する排気量が少ないほど、（２）パティキュレートフィルタ自体の温度が上限温度に近いほど、または（３）パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭ量（パティキュレートフィルタに残存しているＰＭ量）が多いほど、パティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が高いと判定することができる。

本発明においてパティキュレートフィルタ内の圧力を低下させる方法としては、排気絞り弁の開度を増加させる、吸気絞り弁の開度を減少させる、パティキュレートフィルタ上流の排気通路から吸気通路へ還流されるＥＧＲガス量を多くする、可変容量型ターボチャージャの容量を大きくする、パティキュレートフィルタを迂回するバイパス通路へ流入する排気量を多くする、等の方法を例示することができる。

本発明において、制御手段は、判別手段により機関運転状態とパティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属していないと判別された場合であっても、パティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が高い時は直ちに高圧ＰＭ再生処理を中断（すなわち、高圧化手段によるパティキュレートフィルタ内圧力の高圧化を解除）するようにしてもよい。

パティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が高くなった時点で高圧ＰＭ再生処理が中止されると、パティキュレートフィルタ内圧力が急激に低下するため、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制し易くなる。

尚、高圧ＰＭ再生処理が中止された後は、ＰＭ再生処理自体が中止されてもよく、或い
は通常のＰＭ再生処理を継続してもよい。

一方、本発明の制御手段は、パティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が高い時に、高圧ＰＭ再生処理を直ちに中止せずに、パティキュレートフィルタ内の圧力を低下させつつ高圧ＰＭ再生処理を継続させるようにしてもよい。

その際、制御手段は、パティキュレートフィルタへ流入する排気量と、パティキュレートフィルタ自体の温度と、パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭ量と、内燃機関の負荷との少なくとも１つをパラメータとして、パティキュレートフィルタ内圧力を低下させるようにしてもよい。

パティキュレートフィルタへ流入する排気量が少なくなると、排気がパティキュレートフィルタから持ち去る熱量が減少するため、パティキュレートフィルタの温度が上がり易くなる。

これに対し、パティキュレートフィルタへ流入する排気量が少なくなるほどパティキュレートフィルタ内圧力が低くされれば、パティキュレートフィルタが上限温度に達する可能性を低下させつつ高圧ＰＭ再生処理を継続することが可能となる。

パティキュレートフィルタ自体の温度が高くなると、パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭの酸化反応速度が高くなるため、パティキュレートフィルタの温度が上がり易くなる。更に、パティキュレートフィルタ自体の温度が高くなると、少量の酸化反応熱によってパティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性もある。

これに対し、パティキュレートフィルタ自体の温度が高くなるほどパティキュレートフィルタ内圧力が低くされれば、パティキュレートフィルタが上限温度に達する可能性を低下させつつ高圧ＰＭ再生処理を継続することが可能となる。

パティキュレートフィルタに捕集（残存）されているＰＭ量が多くなると、単位時間当たりに酸化されるＰＭ量が多くなるとともに単位時間当たりに発生する酸化反応熱の量が多くなるため、パティキュレートフィルタの温度が上がり易くなる。

これに対し、パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭ量が多くなるほどパティキュレートフィルタ内圧力が低くされれば、パティキュレートフィルタが上限温度に達する可能性を低下させつつ高圧ＰＭ再生処理を継続することが可能となる。

内燃機関の負荷が高くなると、パティキュレートフィルタへ流入する排気の温度が高くなる。パティキュレートフィルタへ流入する排気の温度が高くなると、排気からパティキュレートフィルタへ伝わる熱量が増加するとともにパティキュレートフィルタから排気へ伝わる熱量が減少するため、パティキュレートフィルタの温度が上がり易くなる。

これに対し、内燃機関の負荷が高くなるほどパティキュレートフィルタ内圧力が低くされれば、パティキュレートフィルタが上限温度に達する可能性を低下させつつ高圧ＰＭ再生処理を継続することが可能となる。

本発明に係る排気浄化システムは、ＰＭ再生処理実行中にパティキュレートフィルタに残存しているＰＭ量を推定する推定手段を更に備えるようにしてもよい。この場合、制御手段は、推定手段により推定されたＰＭ量が少なくなるにつれてパティキュレートフィルタ内圧力が高くなるように高圧化手段を制御してもよい。

パティキュレートフィルタに残存しているＰＭ量が少なくなると単位時間当たりに発生する酸化反応熱の量も少なくなるため、パティキュレートフィルタに残存しているＰＭ量が少なくなるにつれてパティキュレートフィルタ内圧力が高められればパティキュレートフィルタが上限温度に達する可能性を低下させつつ高圧ＰＭ再生処理を行うことができる。

ＰＭ再生処理実行中にパティキュレートフィルタの残存ＰＭ量を推定する方法としては、パティキュレートフィルタの温度とパティキュレートフィルタへ流入する排気量とをパラメータとして単位時間当たりに酸化するＰＭ量（或いはＰＭ酸化速度）を推定し、その推定値とＰＭ再生処理の実行時間とから残存ＰＭ量を求める方法が考えられる。

しかしながら、単位時間当たりに酸化するＰＭ量はパティキュレートフィルタ内圧力の影響も受けるため、本発明に係る推定手段はパティキュレートフィルタ温度及びパティキュレートフィルタへ流入する排気量に加えてパティキュレートフィルタ内圧力も考慮してパティキュレートフィルタの残存ＰＭ量を推定するようにした。

このような推定方法によれば、パティキュレートフィルタの残存ＰＭ量を正確に推定することが可能となるため、高圧ＰＭ再生処理実行時のパティキュレートフィルタ内圧力を実際の残存ＰＭ量に適した高さとすることや、高圧ＰＭ再生処理の実行終了時期を適当な時期（例えば、残存ＰＭ量が略零となる時期）とすることも可能になる。

本発明に係る排気浄化システムは、高圧ＰＭ再生処理実行中に内燃機関の運転状態がフューエルカット領域に入ると、フューエルカットを実施せずに所定量の燃料噴射を継続する燃料噴射手段を備えるようにしてもよい。

高圧ＰＭ再生処理実行中は排気絞り弁の開度が絞られているため、フューエルカットが実施されるとドライバビリティの悪化を招く可能性がある。すなわち、排気絞り弁の開度が絞られている時は内燃機関に作用する排気圧力が高いため、内燃機関のフリクションが大きくなっている。そのような状況下で燃料噴射が停止されると、内燃機関に対して不要に大きな制動力（所謂、排気ブレーキ）が作用し、ドライバビリティが悪化する。

これに対し、高圧ＰＭ再生処理実行中に内燃機関の運転状態がフューエルカット領域へ入った場合に、フューエルカットが実施されずに所定量の燃料噴射が継続されると、内燃機関が排気ブレーキに抗するトルクを発生するため、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。更に、所定量の燃料噴射によって排気温度が高温に保たれるため、フューエルカット領域においても高圧ＰＭ再生処理が継続されるという効果も得られる。

尚、内燃機関に作用する制動力はパティキュレートフィルタ内の圧力が高くなるほど大きくなるため、前記した所定量はパティキュレートフィルタ内の圧力が高くなるほど多くされることが好ましい。

このようにパティキュレートフィルタ内の圧力に比例して燃料噴射量が増減されると、内燃機関が制動力に比例したトルクを発生するため、内燃機関に作用する制動力が変化した場合であってもドライバビリティの悪化を最小限に抑えることが可能となる。

ところで、高圧ＰＭ再生処理実行中に排気ブレーキの作動要求が発生する場合も想定される。そのような場合に排気絞り弁の開度が更に小さくされると、パティキュレートフィルタ内圧力が過剰に高くなってパティキュレートフィルタの過昇温を招く可能性がある。

これに対し、本発明に係る排気浄化システムは、パティキュレートフィルタ上流の排気通路に流量調整弁を配置するとともに、排気絞り弁又は前記流量調整弁の開度を減少させて排気ブレーキを生起させる排気ブレーキ手段を備えるようにしてもよい。

排気ブレーキ手段は、ＰＭ再生処理実行中に排気ブレーキの作動要求が発生すると、パティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性に応じて排気絞り弁と流量調整弁の何れを用いて排気ブレーキを生起させるか選択する。

例えば、パティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が高い場合には、排気ブレーキ手段は、流量調整手段の開度を減少させて排気ブレーキを生起させる。

この場合、流量調整弁より上流の排気圧力が上昇するとともに流量調整弁より下流の排気圧力が低下するため、パティキュレートフィルタ内の圧力を低下させつつ内燃機関に作用する排気圧力を高めることが可能となる。その結果、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ排気ブレーキを生起させることが可能となる。

パティキュレートフィルタの温度が上限温度に達する可能性が低い場合には、排気ブレーキ手段は、排気絞り弁の開度を減少させて排気ブレーキを生起させる。

この場合、排気絞り弁より上流の排気圧力が高くなるため、パティキュレートフィルタ内の圧力を高めつつ内燃機関に作用する排気圧力も高めることが可能となる。その結果、排気ブレーキを生起させることができる上、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を早期に再生することも可能となる。

尚、高圧ＰＭ再生処理実行中に排気ブレーキの作動要求が発生した場合には、排気ブレーキ手段は、パティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性の高さに拘わらず流量調整手段の開度を減少させて排気ブレーキを生起させるようにしてもよい。

本発明によれば、車両走行時等のように内燃機関の運転状態が変移し易い時であっても、パティキュレートフィルタの過昇温を抑えつつ高圧ＰＭ再生処理を行うことが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図１２に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。

図１において、内燃機関１は、軽油を燃料として運転される圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。内燃機関１は、複数のシリンダ２を有し、各シリンダ２にはシリンダ２内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁３が設けられている。

内燃機関１には吸気通路４が接続されている。吸気通路４には遠心過給器（ターボチャージャ）５のコンプレッサハウジング５０が配置されている。コンプレッサハウジング５０より上流の吸気通路４にはエアフローメータ６が配置されている。コンプレッサハウジング５０より下流の吸気通路４には給気冷却器（インタークーラ）７が配置されている。インタークーラ７より下流の吸気通路４には吸気絞り弁８が配置されている。

内燃機関１には排気通路９が接続されている。排気通路９の途中には、ターボチャージャ５のタービンハウジング５１が配置されている。タービンハウジング５１より上流の排気通路９には、該排気通路９を流れる排気中へ燃料を添加する燃料添加弁１０が配置されている。タービンハウジング５１より下流の排気通路９にはパティキュレートフィルタ１１が配置されている。

パティキュレートフィルタ１１の基材には、酸化能を有する触媒が担持されている。酸化能を有する触媒としては、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を例示することができる。尚、パティキュレートフィルタ１１の基材に酸化能を有する触媒が担持される代わりに、該パティキュレートフィルタ１１の直上流に酸化能を有する触媒が配置されるようにしてもよい。

パティキュレートフィルタ１１より下流の排気通路９には、排気絞り弁１２が配置されている。パティキュレートフィルタ１１より下流且つ排気絞り弁１２より上流の排気通路９には、排気温度センサ１３と排気圧力センサ１４が設けられている。更に、排気通路９には、パティキュレートフィルタ１１より上流の排気圧力と下流の排気圧力との差圧（以下、フィルタ前後差圧と称する）を検出する差圧センサ１５が設けられている。

内燃機関１には、ＥＣＵ１６が併設されている。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される算術論理演算回路である。ＥＣＵ１６は、上記したエアフローメータ６、排気温度センサ１３、排気圧力センサ１４、差圧センサ１５等の各種センサと電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１６は、燃料噴射弁３、吸気絞り弁８、燃料添加弁１０、排気絞り弁１２等と電気的に接続されている。

このように構成された内燃機関１では、ＥＣＵ１６が燃料噴射制御等の既知の制御に加え、本発明の要旨となるＰＭ再生制御を実行する。

ＰＭ再生制御では、ＥＣＵ１６は、パティキュレートフィルタ１１に捕集されているＰＭ量（ＰＭ捕集量）が所定の上限量以上であるか否かを判別する。前記した上限量は、パティキュレートフィルタ１１が捕集可能なＰＭ捕集量の最大値より若干少ない量である。

パティキュレートフィルタ１１のＰＭ捕集量が上限量に達しているか否かを判別する方法としては、前回のＰＭ再生処理実行時からの経過時間が一定時間以上である、前回のＰＭ再生処理実行時からの車両走行距離が一定距離以上である、或いは差圧センサ１５の出力信号が所定値以上である、等を例示することができる。

ＥＣＵ１６は、上記したような方法によりパティキュレートフィルタ１１のＰＭ捕集量が上限量に達していると判定した場合に、ＰＭ再生処理を実行する。ＰＭ再生処理では、ＥＣＵ１６は、燃料添加弁１１から排気中へ燃料を添加させることにより、パティキュレートフィルタ１０をＰＭ酸化可能な温度域まで昇温させる。更に、ＥＣＵ１６は、排気絞り弁１２の開度を減少させる。

ＰＭ再生処理が行われている時に排気絞り弁１２の開度が減少させられると、パティキュレートフィルタ１１の内部圧力（酸素分圧）が上昇する。パティキュレートフィルタ１１の内部圧力（以下、フィルタ内圧力と記す）が高められた状況下でＰＭ再生処理（高圧ＰＭ再生処理）が行われると、パティキュレートフィルタ１１に捕集されているＰＭの酸化反応速度が高くなるため、ＰＭ再生処理の実行時間を短縮することが可能となる。

このようにＥＣＵ１６がＰＭ再生処理中に排気絞り弁１２の開度を減少させることにより、本発明に係る高圧化手段が実現される。

ところで、ＰＭの酸化反応速度が向上すると単位時間当たりに発生するＰＭ酸化反応熱の量が増加するため、高圧ＰＭ再生処理中は通常のＰＭ再生処理（排気絞り弁１２の開度を減少させずに行われるＰＭ再生処理）中に比べ、パティキュレートフィルタ１１の温度が高くなり易い。

特に、車両走行時のように内燃機関１の運転状態が変化し易い時には、排気量や排気温度の変化によってパティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性が高い。このため、高圧ＰＭ再生処理を実行可能な運転領域は、アイドル運転領域のような定常運転領域に限られるという問題がある。

これに対し、本実施例のＰＭ再生制御では、ＥＣＵ１６は、高圧ＰＭ再生処理実行期間においてパティキュレートフィルタ１１の温度（以下、フィルタ温度と記す）が所定の上限温度に達する可能性の高さに応じてフィルタ内圧力を調整するようにした。

前記した上限温度は、パティキュレートフィルタ１１が熱劣化する温度とパティキュレートフィルタ１１に担持された触媒が熱劣化する温度との何れか低い方の温度より若干低い温度である。

フィルタ温度が上限温度に達する可能性が高い場合としては、パティキュレートフィルタ１１へ流入する排気量（以下、流入排気量と記す）が少ない時、フィルタ温度が高い時、パティキュレートフィルタ１１に捕集又は残存しているＰＭ量（以下、ＰＭ残量と記す）が多い時、または内燃機関１の負荷（以下、機関負荷と記す）が高い時を例示することができる。

流入排気量が少なくなると、排気がパティキュレートフィルタ１１から持ち去る熱量が減少するため、フィルタ温度が上昇し易くなる。この傾向は、流入排気量が少なくなるほど顕著となる。

フィルタ温度が高くなると、パティキュレートフィルタ１１に捕集されているＰＭの酸化反応速度が高くなるため、フィルタ温度が上昇し易くなる。この傾向は、フィルタ温度が高くなるほど顕著となる。

ＰＭ残量が多くなると、単位時間当たりに発生する酸化反応熱の量が多くなるため、フ
ィルタ温度が上昇し易くなる。この傾向は、ＰＭ残量が多くなるほど顕著となる。

機関負荷が高くなると、パティキュレートフィルタ１１へ流入する排気の温度が高くなる。パティキュレートフィルタ１１へ流入する排気の温度が高くなると、排気からパティキュレートフィルタ１１へ伝わる熱量が増加するとともにパティキュレートフィルタ１１から排気へ伝わる熱量が減少するため、フィルタ温度が上昇し易くなる。この傾向は、機関負荷が高くなるほど顕著となる。

依って、流入排気量が少なくなるほど、フィルタ温度が高くなるほど、ＰＭ残量が多くなるほど、または機関負荷が高くなるほど、フィルタ温度が上限値に達する可能性が高くなる。これに対し、フィルタ温度が上限値に達する可能性が高いほど、フィルタ内圧力が低くされれば、フィルタ温度が上限温度まで上昇することを予防することができる。

そこで、ＥＣＵ１６は、流入排気量が少なくなるほど、フィルタ温度が高くなるほど、ＰＭ残量が多くなるほど、または機関負荷が高くなるほどフィルタ内圧力が低くなるように排気絞り弁１２を制御するようにした。

以下、高圧ＰＭ再生処理実行期間におけるフィルタ内圧力の制御方法について述べる。高圧ＰＭ再生処理実行期間において、ＥＣＵ１６は、先ず流入排気量とＰＭ残量とをパラメータとして目標フィルタ内圧力の基準値（以下、基本目標圧力と記す）を求める。

図２は、流入排気量Ｆｅｘとパティキュレートフィルタ１１に捕集或いは残存しているＰＭ量（以下、ＰＭ残量と記す）ΣＰＭと基本目標圧力Ｐｆｂとの関係を示すマップである。

図２に示すマップにおいて、基本目標圧力Ｐｆｂは、流入排気量Ｆｅｘが少ないほど且つＰＭ残量ΣＰＭが多くなるほど低く設定されるとともに、流入排気量Ｆｅｘが多くなるほど且つＰＭ残量ΣＰＭが少なくなるほど高く設定される。

尚、ここでいう流入排気量Ｆｅｘとしてはエアフローメータ６の出力信号を用いることができる。ＰＭ残量ΣＰＭは、ＰＭ酸化速度（単位時間当たりに酸化されるＰＭ量）と高圧ＰＭ再生処理実行時間との乗算値をＰＭ再生処理実行開始時のＰＭ捕集量から減算することにより求めることができる。

ＰＭ酸化速度は、フィルタ温度が高くなるほど且つ流入排気量（パティキュレートフィルタ１１へ流入する酸素量）が多くなるほど高くなるため、フィルタ温度と流入排気量とをパラメータとして求めることができる。その際、フィルタ温度としては、排気温度センサ１３の出力信号を用いることができる。

ところで、ＰＭ酸化速度は、フィルタ温度及び流入排気量に加え、フィルタ内圧力の影響も受ける。すなわち、ＰＭ酸化速度は、フィルタ温度及び流入排気量が同一であっても、フィルタ内圧力が高くなるほど高くなる。

これに対し、本実施例のＥＣＵ１６は、フィルタ温度及び流入排気量に基づいて求められたＰＭ酸化速度（以下、基本ＰＭ酸化速度と記す）を、フィルタ内圧力に基づいて補正するようにした。

図３は、フィルタ内圧力Ｐｆと圧力補正係数αとの関係を示すマップである。図３に示すマップにおいて、圧力補正係数αは、１以上の値であってフィルタ内圧力Ｐｆが高くなるほど大きな値となるように設定される。

ＥＣＵ１６は、図３に示すマップに従って圧力補正係数αを求めると、前記した基本ＰＭ酸化速度に圧力補正係数αを乗算してＰＭ酸化速度（＝基本ＰＭ酸化速度＊α）を算出する。

このようにしてＰＭ酸化速度が求められると、ＰＭ残量を精度良く推定することが可能となる。尚、本実施例では、フィルタ温度及び流入排気量により定まる基本ＰＭ酸化速度をフィルタ内圧力に基づいて補正する例について述べたが、フィルタ温度と流入排気量とフィルタ内圧力とＰＭ酸化速度との関係を予めマップ化しておくようにしてもよい。

次に、ＥＣＵ１６は、フィルタ温度と機関負荷に基づいて基本目標圧力Ｐｆｂを補正することにより、フィルタ内圧力の目標値（以下、目標圧力と記す）Ｐｆｔを決定する。

図４は、フィルタ温度Ｔｅｍｐｆに基づく補正係数（以下、温度補正係数と記す）Ａを決定するためのマップである。図４のマップにおいて、温度補正係数Ａは、“１”以下の正数であってフィルタ温度Ｔｅｍｐｆが高くなるほど小さくなるように設定される。

図５は、機関負荷Ａｃｃｐに基づく補正係数（以下、負荷補正係数と記す）Ｂを決定するためのマップである。ここでいう機関負荷Ａｃｃｐとしては、アクセルポジションセンサ１７の出力信号を用いることができる。図５に示すマップにおいて、負荷補正係数Ｂは、“１”以下の正数であって機関負荷Ａｃｃｐが高くなるほど小さくなるように設定される。

前述した図２〜図５に示したマップにより基本目標圧力Ｐｆｂ、温度補正係数Ａ、及び負荷補正係数Ｂが定められると、ＥＣＵ１６は、基本目標圧力Ｐｆｂと温度補正係数Ａと負荷補正係数Ｂを乗算して目標圧力Ｐｆｔ（＝Ｐｆｂ＊Ａ＊Ｂ）を算出する。次いで、ＥＣＵ１６は、実際のフィルタ内圧力Ｐｆが前記目標圧力Ｐｆｔと一致するように排気絞り弁１２の開度を調整する。

このような方法による排気絞り弁１２の開度調整が高圧ＰＭ再生処理実行期間中に繰り返し実行されると、流入排気量が少ない時、フィルタ温度が高い時、ＰＭ残量が多い時、または機関負荷が高い時のようにフィルタ温度が上限温度まで上昇する可能性が高い時にはフィルタ内圧力が低下させられ、流入排気量が多い時、フィルタ温度が低い時、ＰＭ残量が少ない時、または機関負荷が低い時のようにフィルタ温度が上限温度まで上昇する可能性が低い時にはフィルタ内圧力が高められるようになる。依って、本発明に係る制御手段が実現される。

尚、流入排気量が過剰に少ない時、フィルタ温度が上限温度に近い時、ＰＭ残量が過剰に多い時、或いは機関負荷が非常に高い場合には、パティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性が高くなるため、そのような時にはＥＣＵ１６は高圧ＰＭ再生処理を直ちに中断（排気絞り弁１２の開度を通常の開度に戻す）することが好ましい。

図６、図７は、高圧ＰＭ再生処理の中断条件（高圧ＰＭ再生処理禁止領域）を定めたマップである。先ず図６は、流入排気量ＦｅｘとＰＭ残量ΣＰＭとフィルタ温度Ｔｅｍｐｆとをパラメータとした禁止条件を定めたマップである。図６の例では、流入排気量ＦｅｘとＰＭ残量ΣＰＭとから特定されるポイントがフィルタ温度Ｔｅｍｐｆ毎に定められた境界線Ｌ１〜Ｌｎ（ｎ：自然数）より下方の領域にあるときは高圧ＰＭ再生処理が中断されるようになっている。各境界線Ｌ１〜Ｌｎは、流入排気量Ｆｅｘが少なく且つＰＭ残量ΣＰＭが多い時に高圧ＰＭ再生処理が解除されるように定められている。

また、フィルタ温度ＴｅｍｐｆがＡの時の境界線Ｌ１は、フィルタ温度ＴｅｍｐｆがＢ
（＜Ａ）の時の境界線Ｌｎに比べ、流入排気量が多く且つＰＭ残量が少ない時であっても高圧ＰＭ再生処理が禁止されるように定められている。

図７は、機関負荷Ａｃｃｐと機関回転数Ｎｅとをパラメータとする禁止条件を定めたマップである。機関負荷Ａｃｃｐが高い時に排気絞り弁１２の開度が絞られていると、フィルタ温度Ｔｅｍｐｆが上限温度に達する可能性が高くなる上に内燃機関１のドライバビリティが悪化する可能性がある。機関回転数Ｎｅがある程度高い時は内燃機関１から排出される排気量が多くなるため、そのような時に排気絞り弁１２の開度が絞られていると、フィルタ内圧力Ｐｆが過剰に高くなる可能性がある。依って、図７に示す例では、機関負荷Ａｃｃｐが高く且つ機関回転数Ｎｅが高い領域では、高圧ＰＭ再生処理が禁止されるようになっている。

ところで、上記したような高圧ＰＭ再生処理が行われている時に、内燃機関１の運転状態がフューエルカット領域に入る場合がある。排気絞り弁１２の開度が絞られている状態でフューエルカットが実行されると、内燃機関１に対して不要な排気ブレーキが作用するため、内燃機関１のドライバビリティが悪化する可能性がある。

これに対し、フューエルカット期間中は排気絞り弁１２の開度を通常の開度に戻す方法が考えられる。フューエルカット期間中に排気絞り弁１２の開度が通常開度に戻されると、不要な排気ブレーキの発生を防止することができるが、低温の空気が多量にパティキュレートフィルタ１１を通過するようになるため、パティキュレートフィルタ１１の温度がＰＭ酸化可能な温度より低くなる可能性がある。

フューエルカット期間中にパティキュレートフィルタ１１の温度がＰＭ酸化可能な温度より低くなると、フューエルカット終了後のＰＭ再生処理を再開する時にパティキュレートフィルタ１１をＰＭ酸化可能な温度域まで再度昇温させる必要が生じ、燃費の悪化等を招く虞がある。

そこで、本実施例のＰＭ再生制御では、ＥＣＵ１６は、高圧ＰＭ再生処理実行中に機関運転状態がフューエルカット領域に入ると、フューエルカットを実行せずに所定量の燃料噴射を継続するようにした。

高圧ＰＭ再生処理実行中のフューエルカット領域において所定量の燃料噴射が継続されると、内燃機関１が排気ブレーキに抗するトルクを発生するため、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。更に、所定量の燃料噴射によって排気温度が高温に保たれるため、フューエルカット領域においてもパティキュレートフィルタ１１に捕集されているＰＭを酸化させることができる。

尚、内燃機関１に作用する制動力はフィルタ内圧力Ｐｆが高くなるほど大きくなるため、前記した所定量（燃料噴射量Ｑｆ／ｃ）は図８に示すようにフィルタ内圧力Ｐｆが高くなるほど多くされることが好ましい。

フィルタ内圧力Ｐｆに比例して燃料噴射量Ｑｆ／ｃが増減されると、内燃機関１が排気ブレーキの制動力に比例したトルクを発生するようになるため、ドライバビリティの悪化を最小限に抑えることができる。

このように高圧ＰＭ再生処理実行中に機関運転状態がフューエルカット領域に入った時に、ＥＣＵ１６がフィルタ内圧力Ｐｆに比例した燃料噴射量Ｑｆ／ｃを燃料噴射弁３から噴射させることにより、本発明に係る燃料噴射手段が実現される。

以下、本実施例における高圧ＰＭ再生処理について図９〜図１２に沿って説明する。図９は、高圧ＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。図１０は、ＰＭ残量算出ルーチンを示すフローチャートである。図１１は、フューエルカット制御ルーチンを示すフローチャートである。これら高圧ＰＭ再生処理ルーチン、ＰＭ残量算出ルーチン、及びフューエルカット制御ルーチンは、ＥＣＵ１６のＲＯＭに予め記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１６によって一定時間毎に繰り返し実行される。

先ず、図９の高圧ＰＭ再生処理ルーチンでは、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０１においてＰＭ再生処理の実行中であるか否かを判別する。

Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０６へ進み、排気絞り弁１２の開度を通常の開度に制御して本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０２へ進み、流入排気量Ｆｅｘ（エアフローメータ６の出力信号）、ＰＭ残量ΣＰＭ、フィルタ温度Ｔｅｍｐｆ（排気温度センサ１３の出力信号）、機関負荷Ａｃｃｐ（アクセルポジションセンサ１７の出力信号）、機関回転数Ｎｅ、及びフィルタ内圧力Ｐｆ（排気圧力センサ１４の出力信号）を読み込む。

前記したＰＭ残量ΣＰＭは、図１０に示したＰＭ残量算出ルーチンに基づいて求められる。ＰＭ残量算出ルーチンにおいて、ＥＣＵ１６は、先ずＳ２０１においてＰＭ再生処理の実行中であるか否かを判別する。

Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、本ルーチンの実行を一旦終了する。Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ２０２において流入排気量Ｆｅｘ（エアフローメータ６の出力信号）と、フィルタ温度Ｔｅｍｐｆ（排気温度センサ１３の出力信号）と、フィルタ内圧力Ｐｆ（排気圧力センサ１４の出力信号）を読み込む。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ２０２で読み込んだ流入排気量Ｆｅｘとフィルタ温度Ｔｅｍｐｆをパラメータとして基本ＰＭ酸化速度△ΣＰＭｂを演算する。

Ｓ２０４では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ２０２で読み込んだフィルタ内圧力Ｐｆと前述した図３のマップとに基づいて圧力補正係数αを演算する。

Ｓ２０５では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ２０３で算出された基本ＰＭ酸化速度△ΣＰＭｂと前記Ｓ２０２で算出された圧力補正係数αとを乗算してＰＭ酸化速度△ΣＰＭ（＝△ΣＰＭｂ＊α）を演算する。

Ｓ２０６では、ＥＣＵ１６は、本ルーチンの前回実行時から現時点までの経過時間ｔを前記Ｓ２０５で算出されたＰＭ酸化速度△ΣＰＭに乗算することにより、本ルーチンの前回実行時から現時点までに酸化されたＰＭ量（＝△ΣＰＭ＊ｔ）を算出する。続いて、ＥＣＵ１６は、本ルーチンの前回実行時に算出されたＰＭ残量ΣＰＭｏｌｄから前記のＰＭ量△ΣＰＭ＊ｔを減算することにより、現時点におけるＰＭ残量ΣＰＭ（＝ΣＰＭｏｌｄ−△ΣＰＭ＊ｔ）を演算する。

ここで、図９の高圧ＰＭ再生処理ルーチンに戻り、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０３において、前記Ｓ１０２で読み込まれた流入排気量Ｆｅｘ、フィルタ温度Ｔｅｍｐｆ、ＰＭ残量ΣＰＭ、及び機関負荷Ａｃｃｐをパラメータとして高圧ＰＭ再生処理禁止条件が成立しているか否かを判別する。

すなわち、ＥＣＵ１６は、流入排気量Ｆｅｘとフィルタ温度ＴｅｍｐｆとＰＭ残量ΣＰＭと前述した図６のマップとに基づいてパティキュレートフィルタ１１の状態が高圧ＰＭ再生処理禁止領域にあるか否かを判別するとともに、機関負荷Ａｃｃｐと前述した図７のマップとに基づいて機関負荷Ａｃｃｐが高圧ＰＭ再生処理禁止領域にあるか否かを判別する。

パティキュレートフィルタ１１の状態が高圧ＰＭ再生処理禁止領域にあり、または機関負荷Ａｃｃｐが高圧ＰＭ再生処理禁止領域にあると判別された場合には、ＥＣＵ１６は、Ｓ１０６へ進んで排気絞り弁１２の開度を通常の開度に制御する。

この場合、高圧ＰＭ再生処理が中断されるため、パティキュレートフィルタ１１の過昇温や内燃機関１のドライバビリティ悪化が防止される。

一方、パティキュレートフィルタ１１の状態が高圧ＰＭ再生処理禁止領域になく、且つ、機関負荷Ａｃｃｐが高圧ＰＭ再生処理禁止領域にないと判別された場合には、ＥＣＵ１６は、高圧ＰＭ再生処理禁止条件が成立していないとみなしてＳ１０４へ進む。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ１６は、目標圧力Ｐｆｔを演算する。具体的には、ＥＣＵ１６は、前述したように、流入排気量ＦｅｘとＰＭ残量ΣＰＭとフィルタ温度と機関負荷Ａｃｃｐと図２のマップと図４〜図５のマップとに基づいて、目標圧力Ｐｆｔを算出する。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ１６は、実際のフィルタ内圧力Ｐｆ（排気圧力センサ１４の出力信号）が前記目標圧力Ｐｆｔと一致するように排気絞り弁１２の開度を制御する。

例えば、ＥＣＵ１６は、目標圧力Ｐｆｔから実際のフィルタ内圧力Ｐｆを減算して偏差△Ｐｆ（＝Ｐｆｔ−Ｐｆ）を求める。ＥＣＵ１６は、前記偏差△Ｐｆと図１２に示すマップとから排気絞り弁１２の開度補正量△θを求める。

図１２に示すマップでは、前記偏差△Ｐｆが正の値であるとき（Ｐｆｔ＞Ｐｆ）は、開度補正量△θは、負の値となり且つ前記偏差△Ｐｆが大きくなるほど小さくなる（｜△θ｜が大きくなる）ように設定されている。一方、前記偏差△Ｐｆが負の値であるとき（Ｐｆｔ＜Ｐｆ）は、開度補正量△θは、正の値となり且つ前記偏差△Ｐｆが小さくなるほど大きくなる（｜△θ｜が大きくなる）ように設定されている。

偏差△Ｐｆと図１２に示すマップとから排気絞り弁１２の開度補正量△θが定まると、ＥＣＵ１６は、前記開度補正量△θだけ排気絞り弁１２の開度を調整（△θが正値の時は開弁、△θが負値の時は閉弁）すべく排気絞り弁１２を制御する。

ＥＣＵ１６が図９及び図１０に示したルーチンを高圧ＰＭ再生処理期間中に繰り返し実行することにより、流入排気量Ｆｅｘが少ない時、フィルタ温度Ｔｅｍｐｆが高い時、ＰＭ残量ΣＰＭが多い時、または機関負荷Ａｃｃｐが高い時のようにフィルタ温度が上限温度まで上昇する可能性が高い時にはフィルタ内圧力Ｐｆが低くなるため、車両が走行状態にある場合であってもパティキュレートフィルタ１１の過昇温を抑制しつつ高圧ＰＭ再生処理を行うことが可能となる。一方、流入排気量が多い時、フィルタ温度が低い時、ＰＭ残量が少ない時、または機関負荷が低い時のようにフィルタ温度が上限温度まで上昇する可能性が低い時にはフィルタ内圧力Ｐｆが高くなるため、ＰＭ再生処理の実行時間を短縮することが可能となる。

次に、図１１に示したフューエルカット制御ルーチンでは、ＥＣＵ１６は、Ｓ３０１に
おいてフューエルカット条件が成立しているか否かを判別する。フューエルカット条件としては、アクセル開度（アクセルポジションセンサ１７の出力信号）が“０”であり且つ機関回転数が所定回転数以上である条件を例示することができる。

前記Ｓ３０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ３０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ３０２へ進む。

Ｓ３０２では、ＥＣＵ１６は、高圧ＰＭ再生処理が実行中であるか否かを判別する。前記Ｓ３０２において否定判定された場合には、ＥＣＵ１６は、Ｓ３０６においてフューエルカット（燃料噴射の停止）を実行した後、本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ３０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ３０３へ進む。Ｓ３０３では、ＥＣＵ１６は、フィルタ内圧力（排気圧力センサ１４の出力信号）Ｐｆを読み込む。

Ｓ３０４では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ３０３において読み込まれたフィルタ内圧力Ｐｆと前述した図８のマップとに基づいて、燃料噴射量Ｑｆ／ｃを演算する。

Ｓ３０５では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ３０４で算出された燃料噴射量Ｑｆ／ｃを燃料噴射弁から噴射させる。

このように高圧ＰＭ再生処理実行中にフューエルカット条件が成立した場合に、フューエルカットが実行されずにフィルタ内圧力Ｐｆに応じた量Ｑｆ／ｃの燃料噴射が継続されると、不要な排気ブレーキの発生を抑制することができるとともにフィルタ温度ＴｅｍｐｆをＰＭ酸化可能な温度域に保つことが可能となる。

依って、高圧ＰＭ再生処理実行中にフューエルカット条件が成立しても、内燃機関１のドライバビリティ悪化を抑制することができるとともに、高圧ＰＭ再生処理を継続することが可能となる。

以上述べた実施例によれば、車両走行時のように内燃機関１の運転状態が変化し易い時であってもパティキュレートフィルタ１１の過昇温を抑制しつつ高圧ＰＭ再生処理を行うことができるとともに、高圧ＰＭ再生処理に起因したドライバビリティの悪化を抑制することも可能となる。

次に、本発明に係る排気浄化システムの第２の実施例について図１３〜図１４に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

図１３は、本実施例における内燃機関１の概略構成を示す図である。図１３において、パティキュレートフィルタ１１より上流の排気通路９には、流量調整弁１８が設けられている。この流量調整弁１８はＥＣＵ１６によって電気的に制御されるようになっている。また、ＥＣＵ１６には、排気ブレーキスイッチ１９が接続されている。

ＥＣＵ１６は、排気ブレーキスイッチ１９がオンにされると、排気絞り弁１２の開度を減少させる。排気絞り弁１２の開度が減少させられると、排気圧力の上昇により内燃機関１に作用するフリクションが増加するため、内燃機関１の回転に制動力（排気ブレーキ）が作用する。

ところで、高圧ＰＭ再生処理実行中に排気ブレーキを発生させるべく排気絞り弁１２の
開度が更に減少させられると、フィルタ内圧力Ｐｆが過剰に高くなると同時に流入排気量Ｆｅｘが過剰に少なくなる可能性がある。フィルタ内圧力Ｐｆが過剰に高くなると同時に流入排気量Ｆｅｘが過剰に少なくなると、ＰＭ酸化速度の上昇と排気がパティキュレートフィルタ１１から持ち去る熱量の減少との相乗効果によってパティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性が高くなる。

これに対し、本実施例のＥＣＵ１６は、高圧ＰＭ再生処理実行中に排気ブレーキスイッチ１９がオンになると、排気ブレーキの発生（フィルタ内圧力Ｐｆの上昇）によってパティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性があるか否かを予測する。

例えば、ＥＣＵ１６は、（１）流入排気量Ｆｅｘが所定流量未満である条件と、（２）ＰＭ残量ΣＰＭが所定ＰＭ量以上である条件と、（３）フィルタ温度Ｔｅｍｐｆが所定温度以上である条件のうち少なくとも一つが成立している場合には、パティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性があると予測する。一方、上記した（１）〜（３）の条件の何れも満たされていない場合には、ＥＣＵ１６は、パティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性がないと予測する。

尚、ＥＣＵ９は、図１４に示すようなマップに基づいてパティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性があるか否かを判別するようにしてもよい。図１４に示すマップは、流入排気量ＦｅｘとＰＭ残量ΣＰＭとフィルタ温度Ｔｅｍｐｆとをパラメータとして排気絞り弁１２の開度を減少不可能な領域（排気絞り禁止領域）を定めたマップである。図１４において、流入排気量ＦｅｘとＰＭ残量ΣＰＭとから特定されるポイントがフィルタ温度Ｔｅｍｐｆ毎に定められた境界線Ｍ１〜Ｍｎ（ｎ：自然数）より下方の領域にあるときは排気絞り弁１２の開度が減少不可能になっている。このようなマップにより排気絞り弁１２の開度が減少不可能であると判定された場合には、ＥＣＵ９は、パティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性があるとみなすものとする。

上記したような方法によりパティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性がないと予測された場合には、ＥＣＵ１６は、排気絞り弁１２の開度を減少させることにより排気ブレーキを発生させる。一方、パティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性があると予測された場合には、ＥＣＵ１６は、流量調整弁１８の開度を減少させることにより排気ブレーキを発生させる。

このように排気絞り弁１２と流量調整弁１８とを選択的に利用して排気ブレーキを発生させることにより、パティキュレートフィルタ１１の過昇温を抑制しつつ排気ブレーキを発生させることが可能となる。

以下、本実施例における排気ブレーキ制御について図１４に沿って説明する。図１４は、排気ブレーキ制御ルーチンを示すフローチャートである。この排気ブレーキ制御ルーチンは、予めＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１６によって所定時間毎に繰り返し実行される。

排気ブレーキ制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１６は、先ずＳ４０１において排気ブレーキスイッチ１９がオンであるか否かを判別する。

前記Ｓ４０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ４０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１６は、Ｓ４０２へ進む。

Ｓ４０２では、ＥＣＵ１６は、ＰＭ再生処理（高圧ＰＭ再生処理又は通常のＰＭ再生処
理）の実行中であるか否かを判別する。前記Ｓ４０２において否定判定された場合（高圧ＰＭ再生処理と通常のＰＭ再生処理の何れも実行されていない場合）は、ＥＣＵ１６は、Ｓ４０６へ進み、排気絞り弁１２の開度を減少させることにより排気ブレーキを発生させる。

一方、前記Ｓ４０２において肯定判定された場合には、ＥＣＵ１６は、Ｓ４０３へ進み、流入排気量Ｆｅｘと、ＰＭ残量ΣＰＭと、フィルタ温度Ｔｅｍｐｆを読み込む。

Ｓ４０４では、ＥＣＵ１６は、前記Ｓ４０３で読み込んだ流入排気量ＦｅｘとＰＭ残量ΣＰＭとフィルタ温度Ｔｅｍｐｆとに基づいて、排気ブレーキの発生させることによりパティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性があるか否かを予測する。

前記Ｓ４０４においてパティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性はないと予測された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ４０６へ進む。Ｓ４０６では、ＥＣＵ１６は、排気絞り弁１２の開度を減少させて排気ブレーキを発生させる。

一方、前記Ｓ４０４においてパティキュレートフィルタ１１が過昇温する可能性があると予測された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ４０５へ進む。

Ｓ４０５では、ＥＣＵ１６は、流量調整弁１８の開度を減少させる。この場合、流量調整弁１８より上流の排気圧力が上昇するとともに流量調整弁１８より下流の排気圧力が低下するため、フィルタ内圧力Ｐｆを低下させつつ排気ブレーキを発生させることが可能となる。その結果、パティキュレートフィルタ１１の過昇温を抑制しつつ排気ブレーキを生起させることが可能となる。

このようにＥＣＵ１６が排気ブレーキ制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る排気ブレーキ手段が実現される。依って、高圧ＰＭ再生処理の実行中であっても、パティキュレートフィルタ１１の過昇温を防止しつつ排気ブレーキを発生させることが可能となる。

以上述べた第１及び第２の実施例では、高圧ＰＭ再生処理実行中にフィルタ内圧力を低下させる方法として、排気絞り弁１２の開度を増加させる例について述べたが、これに限られるものではない。

例えば、フィルタ内圧力を低下させる場合に、吸気絞り弁８の開度を減少させるようにしてもよい。この場合、吸入空気量の減少に伴ってパティキュレートフィルタ１１へ流入する排気量が減少するため、フィルタ内圧力が低下する。

また、パティキュレートフィルタより上流の排気通路から吸気通路へ排気を還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路を流れるガス量を調整するＥＧＲ弁とを備えた内燃機関においては、フィルタ内圧力を低下させる場合にＥＧＲ弁の開度を増加させるようにしてもよい。この場合、ＥＧＲガス量の増加によってパティキュレートフィルタへ流入する排気量が減少するため、フィルタ内圧力が低下する。

また、パティキュレートフィルタより上流の排気通路から排気絞り弁より下流の排気通路へ排気を導くバイパス通路と、該バイパス通路を流れるガス量を調整する流量調整弁とを備えた内燃機関においては、フィルタ内圧力を低下させる場合に前記流量調整弁の開度を増加させるようにしてもよい。この場合、パティキュレートフィルタ及び排気絞り弁を迂回して流れる排気量が増加するとともにパティキュレートフィルタへ流入する排気量が減少するため、フィルタ内圧力が低下する。

また、可変容量型の遠心過給器を備えた内燃機関においては、フィルタ内圧力を低下させる場合に前記遠心過給器の容量を増加させるようにしてもよい。この場合、過給圧の低下に伴って吸入空気量が減少するため、パティキュレートフィルタへ流入する排気量が減少する。その結果、フィルタ内圧力が低下する。

実施例１における内燃機関の概略構成を示す図である。 基本目標圧力を定めるためのマップを示す図である。 圧力補正係数を定めるためのマップを示す図である。 温度補正係数を定めるためのマップを示す図である。 負荷補正係数を定めるためのマップを示す図である。 流入排気量とＰＭ残量とフィルタ温度に基づいて定まる高圧ＰＭ再生処理禁止領域を示す図である。 機関負荷と機関回転数に基づいて定まる高圧ＰＭ再生処理禁止領域を示す図である。 フューエルカット領域における燃料噴射量を定めるためのマップを示す図である。 実施例１における高圧ＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１におけるＰＭ残量算出ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１におけるフューエルカット制御ルーチンを示すフローチャートである。 排気絞り弁の開度補正量を定めるためのマップを示す図である。 実施例２における内燃機関の概略構成を示す図である。 流入排気量とＰＭ残量とフィルタ温度に基づいて定まる排気絞り禁止領域を示す図である。 実施例２における排気ブレーキ制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・・・内燃機関
６・・・・・エアフローメータ
８・・・・・吸気絞り弁
９・・・・・排気通路
１１・・・・パティキュレートフィルタ
１２・・・・排気絞り弁
１３・・・・排気温度センサ
１４・・・・排気圧力センサ
１５・・・・差圧センサ
１６・・・・ＥＣＵ
１８・・・・流量調整弁
１９・・・・排気ブレーキスイッチ

Claims (11)

1. 排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタと、
   前記パティキュレートフィルタより下流の排気通路に設けられた排気絞り弁と、
   前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを酸化除去するためのＰＭ再生処理を行うＰＭ再生手段と、
   前記ＰＭ再生処理の実行時に前記排気絞り弁の開度を減少させてパティキュレートフィルタ内の圧力を高める高圧化手段と、
   前記高圧化手段により前記パティキュレートフィルタ内の圧力が高められている時の機関運転状態と前記パティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が予め定められた高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属するか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段により機関運転状態と前記パティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が前記高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属すると判別された時は前記高圧化手段によるパティキュレートフィルタ内圧力の高圧化を解除し、前記判別手段により機関運転状態が前記高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属していないと判別された時は前記パティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性が高いほどパティキュレートフィルタ内圧力が低くなるように前記高圧化手段を制御しつつ前記ＰＭ再生処理を継続させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 請求項１において、前記制御手段は、前記パティキュレートフィルタへ流入する排気量が少ないほど、前記パティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性が高いと判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
3. 請求項１又は２において、前記制御手段は、前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど、前記パティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性が高いと判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
4. 請求項１〜３の何れか一において、前記制御手段は、前記パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭ量が多いほど、前記パティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性が高いと判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
5. 請求項１〜４の何れか一において、前記制御手段は、前記内燃機関の負荷が高いほど、
   前記パティキュレートフィルタの温度が上限値に達する可能性が高いと判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
6. 請求項１において、前記判別手段は、前記パティキュレートフィルタへ流入する排気量と前記パティキュレートフィルタの温度と前記パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭ量と前記内燃機関の負荷との少なくとも１つが所定の許容範囲から外れていることを条件に、機関運転状態と前記パティキュレートフィルタの状態との少なくとも一方が高圧ＰＭ再生処理禁止領域に属すると判別することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
7. 請求項１〜６の何れか一において、ＰＭ再生処理実行中に前記パティキュレートフィルタに残存しているＰＭ量を推定する推定手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記推定手段により推定されたＰＭ量が少なくなるにつれて前記パティキュレートフィルタ内の圧力が高くなるように前記高圧化手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
8. 請求項７において、前記推定手段は、前記パティキュレートフィルタの温度と、前記パティキュレートフィルタへ流入する排気量と、前記パティキュレートフィルタ内の圧力とをパラメータとして前記パティキュレートフィルタに残存しているＰＭ量を推定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
9. 請求項１〜８の何れか一において、前記高圧化手段が前記排気絞り弁の開度を減少させている期間に前記内燃機関の運転状態がフューエルカット領域に入ると所定量の燃料噴射を継続する燃料噴射手段を更に備え、
   前記所定量は、前記パティキュレートフィルタ内の圧力が高くなるほど多くされることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
10. 請求項１〜９の何れか一において、前記制御手段は、前記パティキュレートフィルタ内の圧力を低下させるときに、前記排気絞り弁の開度が増加するように前記高圧化手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
11. 請求項１〜１０の何れか一において、前記パティキュレートフィルタより上流の排気通路に配置された流量調整弁と、
    前記排気絞り弁又は前記流量調整弁の開度を減少させて排気ブレーキを作用させる排気ブレーキ手段と、を更に備え、
    前記排気ブレーキ手段は、ＰＭ再生処理実行中に排気ブレーキを作用させる時に、前記パティキュレートフィルタの温度が前記上限温度に達する可能性が高ければ前記流量調整手段の開度を減少させ、前記パティキュレートフィルタの温度が前記上限温度に達する可能性が低ければ前記排気絞り弁の開度を減少させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。

Images