JP4760685B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の再生制御を行う内燃機関の制御装置に関する。

例えばディーゼル機関の排気通路には、排気中の微粒子状物質（ＰＭ）を捕集する排気浄化装置としてのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が備えられている。そして、ディーゼル機関の制御装置では、ＤＰＦ内のＰＭ堆積量を推定し、同推定される堆積量が所定以上となると、ＤＰＦの温度を上昇させることで堆積されたＰＭを焼却除去する再生制御がなされる。ここでＤＰＦの温度を上昇させる手法としては、圧縮上死点よりも十分遅角したタイミングで再生制御専用の燃料噴射（ポスト噴射）を行なうことで排気系において燃料を燃焼させる手法や、燃料の噴射開始時期を遅角操作することで排気温を上昇させる手法等が周知である。

ＤＰＦを再生させるべくその温度を上昇させる際には、ＤＰＦの温度の過度の上昇を回避することが望まれる。このため、ＤＰＦ再生制御時の燃料噴射制御は、ＤＰＦの温度がＰＭの燃焼にとって適切な温度となるように適合されている。

更に、例えば下記特許文献１に見られるように、ＤＰＦの下流に配置された排気温センサによって検出される排気温を目標排気温度にフィードバック制御することで、ＤＰＦの温度を間接的にフィードバック制御することも提案されている。また、同特許文献１では、ＤＰＦの上流に酸化触媒を備える構成において、酸化触媒及びＤＰＦ間に設けられた排気温センサによって検出される排気温を目標排気温度にフィードバック制御することで、ＤＰＦの温度を間接的にフィードバック制御することも提案されている。
特開２００３−１７２１８５号公報

ところで、燃料噴射弁の固体差や経年変化によって実際の噴射特性が上記適合に際して想定された基準となる特性から離間する場合、再生制御時の燃料噴射量が適切なものからずれるおそれがあり、ＤＰＦの温度が再生制御時の適切な温度からずれるおそれがある。

この場合、上記排気温に基づくＤＰＦの温度の制御をしようとしても、以下の不都合を生じるおそれがある。すなわち、燃料噴射制御態様を変更することでＤＰＦの温度を変化させる際や、ディーゼル機関の過渡運転時にあっては、ＤＰＦの温度が変化することとなる。しかし、ＤＰＦの熱容量が大きいために、ＤＰＦの温度が変化したとしても、その変化がＤＰＦの下流の排気温度に現れるまでに大きな時間遅れが生じる。このため、下流の排気温をフィードバック制御したのでは、ＤＰＦの温度が適切な値から大きくずれるおそれがある。また、酸化触媒及びＤＰＦ間に設けられた排気温センサの検出値を用いる場合であっても、酸化触媒の熱容量が大きいために、この排気温センサによって検出される排気温、すなわちＤＰＦが浸される排気の温度を所望に制御することは困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の排気浄化装置の再生制御に際し、同排気浄化装置の温度をより適切に制御することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、前記内燃機関は、ディーゼル機関であり、前記排気浄化装置は、ディーゼルパテキュレートフィルタであり、前記再生制御に際し、前記排気浄化装置の目標温度を設定する設定手段と、前記再生制御に際し、前記目標温度に応じて設定される目標空燃比に実際の空燃比をフィードバック制御すべく、前記空燃比を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段と、前記再生制御に際し、該再生制御とって適切な吸気量となるように、前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節する調節手段を操作する手段と、前記内燃機関の燃料噴射弁に対する指令噴射量であって且つ前記内燃機関の出力トルクの生成に寄与するメイン噴射を含む指令噴射量のベース値を算出する手段とを備え、前記目標空燃比は、前記指令噴射量のベース値と前記適切な吸気量との双方に関連付けられて設定されることを特徴とする。

上記発明では、排気浄化装置の目標温度に応じて目標空燃比を設定するために、目標空燃比を、排気浄化装置を目標温度に制御する際に想定される値に設定することができる。そして実際の空燃比を目標空燃比に制御することで、排気浄化装置の温度をより適切に制御することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記操作手段は、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の燃料噴射弁を操作することを特徴とする。

上記発明では、実際の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御すべく燃料噴射弁を操作することで、燃料噴射量を目標空燃比を実現する上で適切な値とすることができ、ひいては排気浄化装置の温度を適切な温度とすることができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記操作手段は、前記内燃機関の実際の空燃比及び前記内燃機関の吸気量の検出値に基づき実際の噴射量を算出する手段を備え、該算出される噴射量と目標噴射量との差に基づき、前記燃料噴射弁を操作することを特徴とする。

例えば実際の空燃比と目標空燃比との差に基づく比例項や積分項によって燃料噴射弁の操作量を直接設定する場合には、オーバーシュート等を回避する観点から大きなゲインを設定することができない。このため、実際の空燃比を目標空燃比に制御する際の応答性を向上させることが困難である。この点、上記発明では、実際の噴射量及び目標噴射量の差に基づき実際の空燃比を目標空燃比に間接的に制御するために、制御の応答性を高めることができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記再生制御に際し、前記排気浄化装置の目標温度を可変設定する設定手段を更に備え、前記ベース値は、前記可変設定される目標温度に応じて設定されることを特徴とする。

上記発明では、目標噴射量を目標温度に応じて設定するために、目標噴射量を、排気浄化装置の温度を目標温度とする上で適切な値とすることができる。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記操作手段は、前記算出される噴射量と目標噴射量との差に基づき前記燃料噴射弁の基本となる操作量としての前記ベース値についての補正量を算出するものであって且つ、前記燃料噴射弁の基本となる操作量は、実際の空燃比を前記目標空燃比に制御するためのフィードフォワード操作量として適合されてなることを特徴とする。

実際の空燃比を目標空燃比とすることで排気浄化装置の温度を所望の温度に間接的に制御するうえでは、燃料噴射量のみならず、燃料噴射開始時期や、１燃焼サイクル内における燃料噴射段数が重要な要素となる。このため、フィードフォワード制御を併用することなく総噴射量を目標噴射量にフィードバック制御するのみでは、排気浄化装置の温度を所望に制御することが困難である。一方、実際の空燃比と目標空燃比との差に基づき、総噴射量を目標噴射量としつつ噴射態様までをも補正することも困難である。この点、上記構成では、実際の空燃比を目標空燃比に制御するために適合されたフィードフォワード操作量を用い、総噴射量と目標噴射量との差に基づきこれをフィードバック補正することで、排気浄化装置の温度を簡易な制御によって適切に制御することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記操作手段は、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節する調節手段を操作することを特徴とする。

燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する排気浄化装置の温度制御のずれを補償すべく噴射量を補正する際には、内燃機関の出力トルクの変化を抑制することが望まれる。このため、噴射量補正によって上記フィードバック制御をする際には、そのゲインを大きくすることが困難であり、制御の応答性が低下することが懸念される。これに対し、吸気量の変化によるトルクの変化は小さい。上記発明では、この点に着目し、実際の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御するために調節手段を操作することで、制御の応答性を高くする設定が容易となる。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記操作手段は、実際の空燃比と前記目標空燃比との差に基づき、前記調節手段の基本となる操作量についての補正量を算出するものであって且つ、前記調節手段の基本となる操作量は、前記適切な吸気量とするための操作量として適合されてなることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記操作手段は、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節する調節手段を操作する流量操作手段と、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する噴射量操作手段とを備えて且つ、前記内燃機関の高負荷運転時には前記流量操作手段を用い、前記内燃機関の低負荷運転時には前記噴射量操作手段を用いることを特徴とする。

排気浄化装置の温度は、空燃比に加えて、トルクの生成に寄与した噴射エネルギＥｔｒｑ及び排気の熱容量Ｃｇａｓの比に依存する。このため、この比を調節することで、排気浄化装置の温度を制御することができる。ここで、高負荷の場合には低負荷の場合と比較して、噴射エネルギＥｔｒｑが大きいために、噴射量の変化による比の変化は小さくなる。このため、この場合には、吸気量を操作することで制御の応答性を高めることができる。一方、低負荷の場合には高負荷の場合と比較して、噴射量の変化による上記比の変化は大きくなる。このため、この場合には、噴射量を操作することで、制御の応答性を高めることができる。

請求項１０記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記操作手段は、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節する調節手段を操作する流量操作手段と、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する噴射量操作手段とを備えて且つ、前記内燃機関の高負荷運転時には前記流量操作手段を用い、前記内燃機関の低負荷運転時には前記噴射量操作手段及び前記流量操作手段の双方を用いることを特徴とする。

排気浄化装置の温度は、空燃比に加えて、トルクの生成に寄与した噴射エネルギＥｔｒｑ及び排気の熱容量Ｃｇａｓの比に依存する。このため、この比を調節することで、排気浄化装置の温度を制御することができる。ここで、高負荷の場合には低負荷の場合と比較して、噴射エネルギＥｔｒｑが大きいために、噴射量の変化による比の変化は小さくなる。このため、この場合には、吸気量を操作することで制御の応答性を高めることができる。一方、低負荷の場合には高負荷の場合と比較して、噴射量の変化による上記比の変化は大きくなる。このため、この場合には、噴射量を操作することで、制御の応答性を高めることができる。

ただし、噴射量を変化させる場合には、内燃機関の出力トルクの変化を抑制することが望まれる。このため、噴射量補正によって、上記フィードバック制御をする際には、そのゲインを大きくすることが困難であり、制御の応答性を十分に高めることが困難となる懸念がある。これに対し、吸気量の変化によるトルクの変化は小さい。

上記発明では、この点に鑑み、低負荷の場合において噴射量及び吸気量を操作することで、これらいずれか一方のみを操作する場合と比較して、制御性を高めることができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関の排気系の酸素濃度を検出する検出手段の検出結果によって、前記内燃機関の実際の空燃比を間接的に把握することを特徴とする。

排気中の酸素濃度と空燃比との間には相関関係がある。このため、排気系の酸素濃度を検出する検出手段の検出結果を用いることで、空燃比を把握することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を車載ディーゼル機関の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、ディーゼル機関１０の吸気通路１２の上流には、エアクリーナ１４、エアフローメータ１６、及びスロットルバルブ１８等が設けられている。また、吸気通路１２は、各気筒（ここでは、１番気筒＃１〜４番気筒＃４の４気筒を例示）の燃焼室２０と連通可能とされている。これら燃焼室２０には、コモンレール２２に蓄えられた高圧の燃料が燃料噴射弁２４を介して噴射される。これにより、燃焼室２０内の燃料と空気との混合気が燃焼に供され、ディーゼル機関１０の回転力が生成される。

一方、燃焼に供された空気である排気は、排気通路２６に排出される。排気通路２６には、排気中の微粒子状物質（ＰＭ）を捕集する酸化触媒付きのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ２８）が設けられている。また、ＤＰＦ２８の下流には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３０が設けられている。

また、吸気通路１２と排気通路２６とには、これらを連通可能とする排気還流通路（ＥＧＲ通路３２）が設けられており、吸気通路１２とＥＧＲ通路３２との間の流路面積がＥＧＲバルブ３４によって調節可能となっている。

上記エンジンシステムは、ディーゼル機関１０の運転状態を検出するセンサとして、上述したものに加えて、ディーゼル機関１０のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ３６等を備えている。また、エンジンシステムは、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ３８等、ユーザによる要求を検出する各種センサを備えている。

電子制御装置（ＥＣＵ４０）は、ディーゼル機関１０の運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づき、燃料噴射弁２４等の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の出力特性（出力トルク、排気特性）を制御する。

ここで、上記燃料噴射弁２４の操作については、燃料噴射弁２４に対する噴射量の指令値（指令噴射量）を、図２（ａ）に示す噴射期間の指令値（指令噴射期間）に変換することで行なう。図２（ａ）は、コモンレール２２内の燃圧及び指令噴射量と指令噴射期間との関係を定めるマップを示す。図示されるように、同一噴射量であれば、燃圧が高いほど噴射期間は短く設定され、燃圧が一定であれば噴射量が多いほど噴射期間が長く設定される。こうして指令噴射期間が設定されると、図２（ｂ）に示すように、指令噴射期間に渡って通電処理がなされることで、燃料噴射弁２４から燃料が噴射される。このように本実施形態では、通電期間によって噴射量が一義的に決定される。これは、燃料噴射弁２４として、通電の有無という２値的な操作によって開弁操作及び閉弁操作がなされるオンオフ弁を想定しており、ノズルニードルのリフト量を連続的に調節可能なものを想定していないことによる。

また、ＥＣＵ４０は、周知の手法にてＤＰＦ２８内のＰＭ堆積量を推定し、推定されるＰＭ堆積量が所定以上となるときには、ＤＰＦ２８の温度を上昇させて堆積されたＰＭを燃焼によって消失させる再生制御を行う。詳しくは、再生制御では、図３に示すように、メイン噴射Ｍに加えて、アフタ噴射Ａ、及び２段のポスト噴射Ｐ１、Ｐ２からなる多段噴射制御となる。ここで、メイン噴射Ｍは、ディーゼル機関の出力トルクの生成に寄与して且つ多段噴射中の最大の噴射量を有する。また、アフタ噴射は、ＰＭを再燃焼させる。更に、ポスト噴射Ｐ１，Ｐ２は、排気の温度を制御して、ＤＰＦ２８を再生させるものであり、メイン噴射Ｍよりも遅角側での噴射となる。これら多段噴射によれば、未燃燃料がＤＰＦ２８内で燃焼することなどから、ＤＰＦ２８内の温度を上昇させることができる。そして、この際の多段噴射を、アクセルペダルの操作量に応じた要求トルクを生成して且つＤＰＦ２８の温度を所望の温度とすることができるように適合しておくことで、走行中の出力トルクをユーザの要求するトルクとしつつも再生制御をすることが可能となる。

ただし、燃料噴射弁２４の噴射特性が、上記適合に際して想定した基準となる噴射特性からずれるときには、上記多段噴射制御によってＤＰＦ２８の温度を所望に制御することができなくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、再生制御に際してのＤＰＦ２８の目標温度に応じて目標空燃比を設定して且つ、実際の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御することで、ＤＰＦ２８の温度を間接的に目標温度に制御する。以下、これについて説明する。

＜原理説明＞
ディーゼル機関１０の空燃比は、１燃焼サイクル内における噴射量に対する吸気量の比である。ここで、１燃焼サイクル内の噴射量は、１燃焼サイクル内で噴射した燃料のエネルギＥｔｏｔａｌと相関を有する。また、１燃焼サイクル内の空気量は、排気のうちの燃料に起因するもの以外の質量エネルギと相関を有し、ひいては、その熱容量Ｃａと相関を有する。このため、適当な係数Ｋ１を用いることで、空燃比Ａ／Ｆは、エネルギＥｔｏｔａｌ及び熱容量Ｃａを用いて以下の式にて表すことができる。

Ａ／Ｆ＝Ｋ１×Ｃａ／Ｅｔｏｔａｌ
ここで、通常、燃料質量と比較して吸気質量が１桁大きい量であることに鑑みれば、上記の式において、熱容量Ｃａは、排気の熱容量Ｃｇａｓにて近似することができる。すなわち、空燃比Ａ／Ｆは、以下の式（ｃ１）にて表現することができる。

Ａ／Ｆ＝Ｋ１×Ｃｇａｓ／Ｅｔｏｔａｌ …（ｃ１）
一方、１燃焼サイクル内で噴射した燃料のエネルギＥｔｏｔａｌから、ディーゼル機関１０の出力トルクの生成に寄与したエネルギＥｔｒｑを減算したエネルギは、熱エネルギＥｅｘとなる。熱エネルギＥｅｘは、燃焼室２０内において、ディーゼル機関１０に吸入される空気の温度を上昇させ、また、未燃燃料の酸化発熱により排気の温度を上昇させる。一方、ＤＰＦ２８の温度が定常状態であるときには、排気の温度とＤＰＦ２８の温度とは等しいと考えられる。そして、この際には、吸気の温度に対する排気の温度上昇量ΔＴｄｐｆは、所定の係数Ｋ２を用いて以下の式（ｃ２）にて表現することができる。

ΔＴｄｐｆ＝Ｋ２×Ｅｅｘ／Ｃｇａｓ …（ｃ２）
上記の式（ｃ２）における熱エネルギＥｅｘを上記の式（ｃ１）に代入することで、下記の式（ｃ３）を得る。

Ａ／Ｆ＝Ｋ１／｛（Ｅｔｒｑ／Ｃｇａｓ）＋（ΔＴｄｐｆ／Ｋ２）｝ …（ｃ３）
以上より、空燃比Ａ／Ｆ及び比「Ｅｔｒｑ／Ｃｇａｓ」を一定とすることができれば、排気の温度上昇量ΔＴｄｐｆを一定とすることができる。このため、ＤＰＦ２８の温度上昇を回避することができる。実際、図４に示すように、ＤＰＦ２８の温度は、ディーゼル機関１０の出力トルクと相関を有する負荷と空燃比Ａ／Ｆとに依存して変化する。詳しくは、負荷が一定であれば、空燃比が大きいほどＤＰＦ２８の温度が低下する。これは、負荷一定を比「Ｅｔｒｑ／Ｃｇａｓ」一定と見なすと、空燃比が大きいほど排気の温度上昇量ΔＴｄｐｆが小さくならなければならないという上記の式（ｃ３）の要請と一致する。また、図４に示されるように、空燃比が一定のときには、負荷が大きいほどＤＰＦ２８の温度が低くなる。これは、比「Ｅｔｒｑ／Ｃｇａｓ」が大きくなるとき、空燃比を一定とするためには排気の温度上昇量ΔＴｄｐｆが低下しなければならないという上記の式（ｃ３）の要請と一致する。

ここで、ディーゼル機関１０の出力トルクは、都度の要求トルクに追従するように制御されている。このため、再生制御時において、都度の要求トルクに応じた出力制御がなされるときの空燃比と吸気量とを設定することで、排気の温度上昇量ΔＴｄｐｆを制御することができ、ひいてはＤＰＦ２８の温度を制御することができる。

なお、空燃比と排気中の酸素濃度との間には、図５に示すように相関関係がある。このため、酸素濃度を制御することで、間接的に空燃比を制御することができる。このため、本実施形態では、上記酸素濃度センサ３０によって検出される酸素濃度を目標値にフィードバック制御することで、実際の空燃比を目標空燃比に間接的にフィードバック制御する。

＜再生制御＞
図６に、ＥＣＵ４０の行なう処理のうち、特に再生制御に関する処理を示す。

トルク相当量算出部Ｂ２は、アクセルペダルの操作量と回転速度とに基づき、アクセルペダルの操作量に応じた要求トルクを定量化した物理量であるトルク相当量Ｑｔｒｑを算出する。このトルク相当量Ｑｔｒｑの定量化の手法は任意であるが、本実施形態では、再生制御を行わず噴射燃料の全てがディーゼル機関１０の出力トルクの生成を目的とする通常運転時における噴射量を定める量とする。

目標温度算出部Ｂ４は、周知の手法で推定されるＤＰＦ２８内のＰＭ堆積量に基づき、ＤＰＦ２８の温度の目標値（目標温度ＴＨｔｒｇ）を算出する。ここで、目標温度ＴＨｔｒｇは再生制御時の要求に応じて任意に設定可能であるが、本実施形態では、ＰＭ堆積量が多いほどＰＭの燃焼速度が上昇することに鑑み、ＰＭ堆積量が多いほど目標温度ＴＨｔｒｇを低く設定する。

目標酸素濃度算出部Ｂ６は、排気中の酸素濃度の目標値（目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇ）を算出する部分である。目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇは、上記の式（ｃ３）に鑑み、ディーゼル機関１０の運転状態と、目標温度ＴＨｔｒｇとに基づき、その運転状態においてＤＰＦ２８の温度を目標温度とすることのできる値に設定される。ここで、目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇを算出するための運転状態にかかるパラメータとしては、燃料噴射に際してトルクや排気量、更にはこれらと相関を有するパラメータが望ましい。本実施形態では、運転状態に関するパラメータとしてのトルク相当量Ｑｔｒｇ及び回転速度ＮＥと、目標温度ＴＨｔｒｇとに基づき、目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇを算出する。なお、本実施形態では、トルク相当量Ｑｔｒｇ及び回転速度ＮＥに基づく２次元マップを、目標温度ＴＨｔｒｇの２つの異なる値に対応した２枚用意することで目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇを算出する。ここで、目標温度ＴＨｔｒｇの２つの値としては、目標温度ＴＨｔｒｇの下限値近傍の値（例えば「５００°Ｃ」）及び上限値近傍の値（例えば「７００°Ｃ」）とすることが望ましい。

基本スロットル開度算出部Ｂ８は、ディーゼル機関１０の運転状態に基づき、基本となるスロットルバルブ１８の開度（基本スロットル開度θｂ）を算出する。ここで、基本スロットル開度θｂは、ディーゼル機関１０の都度の運転状態に応じて、再生制御にとって適切な吸気量とするための開度の適合値である。この基本スロットル開度θｂは、先の図３に例示した再生制御のための各噴射段の指令噴射量のベース値及び目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇと関係付けられており、これら基本スロットル開度θｂ及び指令噴射量のベース値が、目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇを実現するためのフィードフォワード操作量となっている。ここで、指令噴射量のベース値及び目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇとの上記関係付けは、基本スロットル開度θｂを算出する際に用いるパラメータとして、指令噴射量のベース値や目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇを定めるパラメータを用いることで行なうことができる。本実施形態では、トルク相当量Ｑｔｒｑ及び回転速度ＮＥに応じて基本スロットル開度θｂを設定することで、指令噴射量のベース値及び目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇとの関係付けを行なう。

開度補正量算出部Ｂ１０は、上記酸素濃度センサ３０によって検出される実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御するための基本スロットル開度θｂの補正量（開度補正量Δθ）を算出する。開度補正量Δθの算出手法は任意であるが、本実施形態では特に比例積分制御を用いる。

最終スロットル開度算出部Ｂ１２は、基本スロットル開度θｂ及び開度補正量Δθの和として、最終的なスロットル開度θを算出する。

噴射量ベース値算出部Ｂ１４は、先の図３に示した再生制御時の各噴射段の指令噴射量のベース値を算出する。すなわち、メイン噴射のベース値ＱＭｂ、アフタ噴射のベース値ＱＡｂ、ポスト噴射のベース値ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを算出する。これら各ベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂは、ＤＰＦ２８の温度を目標温度ＴＨｔｒｇに制御するための、また出力トルクを要求トルクに制御するための、更には、実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇに制御するためのフィードフォワード操作量である。これは、ベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを、基本スロットル開度θｂ及び目標酸素濃度Ｑ２ｔｒｇと関係付けることで実現することができる。ベース値ＱＭｂ、ＱＡｂ、ＱＰ１，ＱＰ２を算出する際、ディーゼル機関１０に対する要求トルク及びその相当値や目標温度ＴＨｔｒｇに加えて、基本スロットル開度θｂ及び目標酸素濃度Ｑ２ｔｒｇを算出する際に用いるパラメータを用いることが望ましい。本実施形態では、トルク相当量Ｑｔｒｑ、目標温度ＴＨｔｒｇ及び回転速度ＮＥを用いてベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを算出する。詳しくは、本実施形態では、トルク相当量Ｑｔｒｇ及び回転速度ＮＥに基づく２次元マップを、目標温度ＴＨｔｒｇの２つの異なる値に対応した２枚ずつ用意することでベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを算出する。ここで、目標温度ＴＨｔｒｇの２つの値としては、目標温度ＴＨｔｒｇの下限値近傍の値（例えば「５００°Ｃ」）及び上限値近傍の値（例えば「７００°Ｃ」）とすることが望ましい。

なお、実際には、ディーゼル機関１０に対する要求トルク及び目標温度ＴＨｔｒｇを実現するためのフィードフォワード制御の操作量としては、上記ベース値ＱＭｂ、ＱＡｂ、ＱＰ１，ＱＰ２のみならず、これら各噴射の噴射開始時期が含まれるため、これらについても予め適合しておく。

総噴射量算出部Ｂ１６は、上記メイン噴射、アフタ噴射及びポスト噴射による実際の噴射量の総量（実総噴射量Ｑｔｏｔａｌ）を算出する。本実施形態では、上記エアフローメータ１６によって検出される実吸気量ＧＮ及び酸素濃度センサ３０によって検出される実酸素濃度Ｃｅｘに基づき、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌを算出する。具体的には、下記の式（ｃ４）に示す関係式に基づき、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌを算出する。

Ｃｅｘ
＝｛ＧＮ／１０００×Ｋａｉｒ／０．９×１／１００−Ｄｆ×Ｑｔｏｔａｌ×Ｋｃｏｎ｝
／｛Ｄｆ×Ｑｔｏｔａｌ＋ＧＮ／１０００｝
…（ｃ４）

上記の式（ｃ４）において、実吸気量ＧＮの単位は、「ｍｇ／ｃｙｌ（ｃｙｌ：１燃焼サイクル）」であり、実酸素濃度Ｃｅｘの単位は百分率である。また、係数Ｋａｉｒは、大気の体積酸素濃度（百分率）であり、「０．９」は体積を質量に換算するための係数であり、係数Ｋｃｏｎは、単位燃料あたりの酸素消費量であり、係数Ｄｆは、燃料の密度「ｇ／ｍｍ３」である。上記の式（ｃ４）において、分子第１項は、吸気量ＧＮに含まれる酸素の質量を示し、分子第２項は、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌが全て酸化した場合の消費酸素質量を示す。上記の式（ｃ４）を、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌについて解くと、以下の式（ｃ５）となる。

Ｑｔｏｔａｌ＝
ＧＮ／１０００
×（Ｋａｉｒ／０．９−Ｃｅｘ）／（Ｋｃｏｎ×１００＋Ｃｅｘ）
×１／Ｄｆ …（ｃ５）

総噴射量算出部Ｂ１６では、上記の式（ｃ５）を用いて、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌを算出する。

基本吸気量算出部Ｂ１８は、ディーゼル機関１０の都度の運転状態において、上記各噴射の噴射量のベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂによって目標酸素濃度Ｑ２ｔｒｇを実現するために要求されると想定される吸気量である基本吸気量ＱＮｂを算出する。この基本吸気量ＧＮｂは、上記基本スロットル開度θｂの設定によって実現されると想定される吸気量ともなっている。基本吸気量ＧＮｂは、上記ベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを算出する際に用いるパラメータを用いて算出することが望ましい。本実施形態では、トルク相当量Ｑｔｒｑ、目標温度ＴＨｔｒｇ及び回転速度ＮＥに基づき、基本吸気量ＧＮｂを算出する。詳しくは、本実施形態では、トルク相当量Ｑｔｒｇ及び回転速度ＮＥに基づく２次元マップを、目標温度ＴＨｔｒｇの２つの異なる値に対応した２枚用意することで基本吸気量ＧＮｂを算出する。ここで、目標温度ＴＨｔｒｇの２つの値としては、目標温度ＴＨｔｒｇの下限値近傍の値（例えば「５００°Ｃ」）及び上限値近傍の値（例えば「７００°Ｃ」）とすることが望ましい。

目標総噴射量算出部Ｂ２０は、上記各噴射のベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂによって実現される総噴射量（目標総噴射量Ｑｔｒｇ）を算出する。本実施形態では、目標総噴射量Ｑｔｒｇを、目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇ及び基本吸気量ＧＮｂに基づき算出する。なお、この算出手法は、総噴射量算出部Ｂ１６による実総噴射量Ｑｔｏｔａｌの算出手法と同様であり、目標総噴射量Ｑｔｒｇは、下記の式（ｃ６）によって算出される。

Ｑｔｒｇ＝
ＧＮｂ／１０００
×（Ｋａｉｒ／０．９−Ｏ２ｔｒｇ）／（Ｋｃｏｎ×１００＋Ｏ２ｔｒｇ）
×１／Ｄｆ …（ｃ５）

噴射量補正量算出部Ｂ２２では、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌを目標総噴射量Ｑｔｒｇにフィードバック制御するための噴射量の補正量を算出する。本実施形態では、メイン噴射、アフタ噴射、及び２段のポスト噴射のそれぞれの補正量を算出する。本実施形態では、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌ及び目標総噴射量Ｑｔｒｇの差に基づく比例項及び積分項の和として総補正量を算出し、総補正量を、メイン噴射、アフタ噴射、及び２段のポスト噴射のそれぞれに割り振る。詳しくは、上記総補正量を等量分割して各噴射の補正量とする。

最終噴射量算出部Ｂ２４は、上記各噴射のベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂに上記各補正量を加算することで、最終的なメイン噴射の噴射量ＱＭ、アフタ噴射の噴射量ＱＡ、ポスト噴射の噴射量ＱＰ１，ＱＰ２を算出する。

図７に、本実施形態にかかるＤＰＦ２８の再生制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、ＤＰＦ２８の再生制御中であるか否かを判断する。そして、再生制御中であると判断されるときには、ステップＳ１２において、目標温度ＴＨｔｒｇを算出する。続くステップＳ１４においては、目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇを算出する。更に、ステップＳ１６においては、実酸素濃度Ｃｅｘを取得する。続くステップＳ１８においては、実酸素濃度Ｃｅｘに対する目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇの差に基づき、開度補正量Δθを算出する。ステップＳ２０においては、基本スロットル開度θｂを算出する。ステップＳ２２においては、最終スロットル開度θを、基本スロットル開度θｂ及び開度補正量Δθの和として算出する。ステップＳ２４においては、実吸気量ＧＮを取得する。ステップＳ２６においては、基本吸気量ＧＮｂを算出する。ステップＳ２８においては、目標総噴射量Ｑｔｒｇを算出する。ステップＳ３０においては、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌを算出する。ステップＳ３２においては、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌを目標総噴射量Ｑｔｒｇにフィードバック制御するための総補正量ＱＦＢを算出する。ステップＳ３４においては、各噴射段の指令噴射量のベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを算出する。ステップＳ３６においては、上記総補正量ＱＦＢに基づき、ベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを補正する。すなわち、図８に示すように、各ベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを、総補正量ＱＦＢの等量分割値「ＱＦＢ／４」にて補正する。

なお、先の図７のステップＳ３６の処理が完了するときや、ステップＳ１０において否定判断されるときには、この一連の処理を一旦終了する。

上記処理によれば、酸素濃度センサ３０によって検出される実酸素濃度Ｃｅｘを用いるために、燃料噴射弁２４の噴射特性のずれによる噴射量の過剰な状態を迅速に検出することができる。図９に、噴射量の過剰を検出するに際し、ＤＰＦ２８の下流の排気温度を用いる場合と酸素濃度センサ３０を用いる場合とを対比して示す。詳しくは、図９（ａ）は、ポスト噴射Ｐ１，Ｐ２の噴射量の総量の推移を示し、図９（ｂ）は、酸素濃度の推移を示し、図９（ｃ）は、ＤＰＦ２８の温度の推移を示す。詳しくは、図９（ｂ）において、実線にて実酸素濃度Ｃｅｘの推移を示し、一点鎖線にて目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇの推移を示す。また、図９（ｃ）において、実線にてＤＰＦ２８の温度を示し、一点鎖線にて目標温度ＴＨｔｒｇを示し、２点鎖線にてＤＰＦ２８の下流側の排気温度の推移を示す。

図示されるように、再生制御開始に伴い、ポスト噴射が実施される。この際、燃料噴射弁２４の噴射特性が、ベース値ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを定める際に想定された基準となる特性からずれている場合、実際の噴射量は、ベース値ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂよりも増大する。このため、実際の噴射量が、ＤＰＦ２８の温度を目標温度ＴＨｔｒｇとする上での噴射量に対して過剰となる。このため、ＤＰＦ２８の温度が目標温度ＴＨｔｒｇを超えて上昇する。しかし、ＤＰＦ２８の熱容量は大きいため、ＤＰＦ２８の下流の排気温度が目標温度ＴＨｔｒｇを超えるまでには、長い遅延時間が生じる。このため、ＤＰＦ２８の下流側の排気温度が目標温度ＴＨｔｒｇを超えることを検出したときには、既にＤＰＦ２８の温度が目標温度ＴＨｔｒｇを大きく上回って上昇している。これに対し、本実施形態では、酸素濃度センサ３０によって実酸素濃度Ｃｅｘを検出するために、ポスト噴射量が過剰である状況を、極めて迅速に検出することができる。これは、酸素濃度センサ３０の出力の応答遅れが極めて小さいことによる。このため、図１０に示すように、ＤＰＦ２８の温度が目標温度ＴＨｔｒｇを大きく上回ることを好適に回避することができる。

図１０（ａ）は、総噴射量の推移を示し、図１０（ｂ）は、酸素濃度の推移を示し、図１０（ｃ）は、ＤＰＦ２８の温度の推移を示す。詳しくは、図１０（ｂ）において、実線にて実酸素濃度Ｃｅｘを示し、一点鎖線にて目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇを示す。また、図１０（ｃ）において、実線にてＤＰＦ２８の温度を示し、一点鎖線にて目標温度ＴＨｔｒｇを示す。

図示されるように、実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御することで、ＤＰＦ２８の温度を目標温度ＴＨｔｒｇに好適に制御することができる。これに対し、ＤＰＦ２８の下流側の排気温度を目標温度ＴＨｔｒｇにフィードバック制御する場合を破線にて示す。図示されるように、この場合、ＤＰＦ２８の温度が過度に上昇する。

図１１に、ＤＰＦ２８の下流側の排気温度を目標温度ＴＨｔｒｇにフィードバック制御する場合と、本実施形態の場合とにおける酸素濃度及びＤＰＦ２８の温度を示す。図示されるように、ＤＰＦ２８の下流側の排気温度を目標温度ＴＨｔｒｇにフィードバック制御する場合、噴射特性のばらつきに起因して、ＤＰＦ２８の温度の制御性が低下する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）再生制御がなされるとき、ディーゼル機関１０の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御することでＤＰＦ２８の温度を間接的に制御した。これにより、燃料噴射弁２４の噴射特性のずれに起因したＤＰＦ２８の温度のずれを好適に抑制することができる。

（２）再生制御に際し、ＤＰＦ２８の目標温度ＴＨｔｒｇに応じて設定される目標空燃比に実際の空燃比をフィードバック制御した。これにより、目標空燃比を、ＤＰＦ２８を目標温度ＴＨｔｒｇに制御する際に想定される空燃比に設定することができる。そして実際の空燃比を目標空燃比に制御することで、ＤＰＦ２８の温度をより適切に制御することができる。

（３）目標空燃比の設定に際し、トルク相当量Ｑｔｒｑを加味した。これにより、目標空燃比を、ＤＰＦ２８の温度を目標温度に制御するうえでより適切な値とすることができる。

（４）上記フィードバック制御をすべく、ディーゼル機関１０の燃料噴射弁２４を操作した。これにより、燃料噴射量を目標空燃比を実現する上で適切な値とすることができ、ひいてはＤＰＦ２８の温度を適切な温度とすることができる。

（５）実総噴射量Ｑｔｏｔａｌと目標総噴射量Ｑｔｒｇとの差に基づき、燃料噴射弁２４を操作した。これにより、制御の応答性を高めることができる。これに対し、例えば実際の空燃比と目標空燃比との差に基づく比例項や積分項によって燃料噴射弁２４の操作量を直接設定する場合には、オーバーシュート等を回避する観点から大きなゲインを設定することができず、応答性が低下する懸念がある。

（６）目標総噴射量Ｑｔｒｇを、目標温度ＴＨｔｒｇに応じて設定した。これにより、目標総噴射量Ｑｔｒｇを、ＤＰＦ２８の温度を目標温度とする上で適切な値とすることができる。

（７）実際の空燃比を目標空燃比に制御するためのフィードフォワード操作量として、燃料噴射弁２４に対する指令噴射量のベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを設定した。これにより、ＤＰＦ２８の温度を簡易な制御によって適切に制御することができる。これに対し、実際の空燃比を目標空燃比とすべく実総噴射量Ｑｔｏｔａｌを目標総噴射量Ｑｔｒｇにフィードバック制御するのみでは、ＤＰＦ２８の温度を所望に制御することが困難である。

（８）上記フィードバック制御をすべく、スロットルバルブ１８の開度を操作した。燃料噴射弁２４の噴射特性のずれに起因するＤＰＦ２８の温度制御のずれを補償すべく噴射量を補正する際には、ディーゼル機関１０の出力トルクの変化を抑制することが望まれる。このため、噴射量補正によって上記フィードバック制御をする際には、そのゲインを大きくすることが困難であり、制御の応答性が低下することが懸念される。これに対し、吸気量の変化によるトルクの変化は小さい。本実施形態では、この点に着目し、実際の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御するためにスロットルバルブ１８の開度を操作することで、制御の応答性を高くする設定が容易となる。

（９）実際の空燃比を目標空燃比に制御するためのフィードフォワード操作量としての基本スロットル開度θｂを設定した。これにより、実際の空燃比を目標空燃比に制御する際の応答性を高めることができる。

（１０）酸素濃度センサ３０によって検出される排気中の酸素濃度によって、ディーゼル機関１０の実際の空燃比を間接的に把握した。これにより、空燃比を適切に把握することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１２に、本実施形態にかかるＤＰＦ２８の再生制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、先の図７のステップＳ１０同様の処理を行なうステップＳ４０において、再生制御中であると判断されるときには、ステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２においては、ディーゼル機関１０が高負荷運転状態であるか否かを判断する。ここでは、負荷として定量化されるパラメータを、高負荷の境界を定める閾値αと比較する。負荷を定めるパラメータとしては、例えばアクセルペダルの操作量でもよく、また、トルク相当量Ｑｔｒｑでもよい。なお、閾値αは、回転速度に応じて可変設定することが望ましい。これは、ディーゼル機関１０のフリクションが回転速度に応じて変化し、トルクの生成のために要求される燃料量がフリクションによって変化するためである。このように閾値αを回転速度に応じて可変設定することで、フリクションによる噴射量の変化に応じた適切な閾値αを設定することができる。

この処理は、実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御するための操作量として、スロットルバルブ１８の開度を用いるか、噴射量を用いるかを定めるためのものである。すなわち、高負荷運転時においては、噴射量を変化させたときの上記の式（ｃ３）に記載された比「Ｅｔｒｑ／Ｃｇａｓ」の変化が小さくなる。このため、こうした場合には、制御の応答性を高めるべく、スロットルバルブ１８の開度を操作量とする。これに対し、低負荷運転時においては、噴射量を変化させたときの上記の式（ｃ３）に記載された比「Ｅｔｒｑ／Ｃｇａｓ」の変化が大きくなる。このため、こうした場合には、噴射量を操作量とする。

以上の理由から、上記ステップＳ４２において高負荷運転時であると判断されるときには、ステップＳ４４において、実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御すべく、スロットルバルブ１８の開度を操作する。これに対し、高負荷運転時でないと判断されるときには、ステップＳ４６において、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌを目標総噴射量Ｑｔｒｇに制御することで、実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御する。

なお、ステップＳ４４、Ｓ４６の処理が完了するときや、ステップＳ４０において否定判断されるときには、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（１０）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１１）実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御するための操作量として、ディーゼル機関１０の高負荷運転時にはスロットルバルブ１８の開度を用い、低負荷運転時には噴射量を用いた。これにより、都度の運転状態において制御の応答性を高める上で適切な操作量を用いることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１３に、本実施形態にかかるＤＰＦ２８の再生制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１３において、先の図１２に示した処理と対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

図示されるように、本実施形態では、実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御するための操作量として、ディーゼル機関１０の低負荷運転時にはスロットルバルブ１８の開度及び噴射量の双方を用いる（ステップＳ４２：ＮＯ、ステップＳ４４，Ｓ４６）。これに対し、ディーゼル機関１０の高負荷運転時には、スロットルバルブ１８の開度を用いる（ステップＳ４２：ＹＥＳ、ステップＳ４４）。

これは、低負荷運転時の制御の応答性をより向上させるための設定である。すなわち、上述したように、燃料噴射量を変化させるとディーゼル機関１０の出力トルクが変化するため、噴射量を操作量とする際には、ゲインを大きくすることについて制約が生じる。これに対し、吸気量の変化による出力トルクの変化は小さい。このため、低負荷運転時においても、実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御すべくスロットルバルブ１８の開度を併せ用いることで、その制御性をいっそう向上させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（１０）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１２）実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御するための操作量として、ディーゼル機関１０の高負荷運転時にはスロットルバルブ１８の開度を用い、低負荷運転時にはスロットルバルブ１８の開度及び噴射量の双方を用いた。これにより、制御性をいっそう高めることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・目標総噴射量Ｑｔｒｇの算出手法としては、上記各実施形態で例示したものに限らず、例えば各噴射の指令噴射量のベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂ及び回転速度に基づき算出してもよい。ただし、上記各実施形態で例示したように、基本吸気量ＧＮｂを設定することで実総噴射量Ｑｔｏｔａｌの算出手法と同一の手法を用いて目標総噴射量Ｑｔｒｇを算出するなら、実総噴射量Ｑｔｏｔａｌ及び目標総噴射量Ｑｔｒｇの差の算出値の信頼性をいっそう高めることができると考えられる。

・上記実施形態では、目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇや基本吸気量ＧＮｂ、各噴射のベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂを目標温度ＴＨｔｒｇに応じて算出するに際し、目標温度ＴＨｔｒｇに応じた２枚のマップを用いたが、これに限らず、３枚以上のマップであってもよい。

・実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御するための操作量として、ディーゼル機関１０の全運転領域において、スロットルバルブ１８の開度及び噴射量のいずれか一方を用いても上記フィードバック制御をすることはできる。

・再生制御時の燃料噴射態様としては先の図３に例示したものに限らない。例えばパイロット噴射を加えてもよく、また、アフタ噴射を除いてもよい。更には、ポスト噴射を１段としてもよい。更に、噴射開始時期を遅角することで排気温度を上昇させてもよい。

・目標温度ＴＨｔｒｇを可変設定しない構成であってもよい。この場合、目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇや基本吸気量ＧＮｂ、各噴射のベース値ＱＭｂ，ＱＡｂ，ＱＰ１ｂ，ＱＰ２ｂは、ＤＰＦ２８の温度を、予め定められる固定された目標温度に制御する上で適切なものとなるように適合すればよい。

・ＤＰＦ３０としては、酸化触媒付きのものに限らない。酸化触媒のないＤＰＦの上流に酸化触媒を別体として設けてもよい。

・実酸素濃度Ｃｅｘを目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇにフィードバック制御する際の操作量としては、燃料噴射弁２４の操作量やスロットル開度θに限らない。例えば、スロットル開度θに代えて実吸気量ＧＮを操作量としてもよい。この場合、基本スロットル開度θｂに代えて、基本吸気量ＧＮｂをフィードフォワード操作量として用いればよい。

・酸素濃度センサ３０によって検出される酸素濃度を用いる代わりに、空燃比センサの検出値を用いてもよい。この場合、目標酸素濃度Ｏ２ｔｒｇに代えて、目標空燃比とすることが望ましい。

・燃料噴射弁２４としては、例えば米国特許第６５２０４２３号明細書に記載されているように、ノズルニードルのリフト量を連続的に調節することで噴射率を制御可能なものとしてもよい。ただし、この場合には、特に噴射量の総補正量ＱＦＢを等量分割したのでは適切な制御ができないことがあるため、総補正量ＱＦＢの各噴射量への割り振りを適合することが望ましい。

・内燃機関のとしては、ディーゼル機関１０等の圧縮着火式内燃機関に限らず、例えばガソリン機関等の火花点火式内燃機関であってもよい。この場合であっても、排気浄化装置の再生制御に際して排気浄化装置の温度を上昇させる要求がある場合には、本発明の適用が有効である。

第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる燃料噴射制御態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる再生制御時の燃料噴射態様を示すタイムチャート。 ディーゼル機関の負荷及び空燃比とＤＰＦ温度との関係を示す図。 空燃比と排気酸素濃度との関係を示す図。 同実施形態にかかる再生制御の処理を示すブロック図。 上記再生制御の処理手順を示す流れ図。 同再生制御における噴射量の補正処理の手順を示す流れ図。 酸素濃度又は排気温度の検出に基づくＤＰＦ温度の検出態様を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかるＤＰＦの温度制御態様を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかるＤＰＦの温度制御の効果を示す図。 第２の実施形態にかかる再生制御の処理手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかる再生制御の処理手順を示す流れ図。

符号の説明

１０…ディーゼル機関、１８…スロットルバルブ（調節手段の一実施形態）、２４…燃料噴射弁、２８…ＤＰＦ（排気浄化装置の一実施形態）、３０…酸素濃度センサ、４０…ＥＣＵ（内燃機関の制御装置の一実施形態）。

Claims (11)

1. 内燃機関の排気系に設けられる排気浄化装置の再生制御を行う内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関は、ディーゼル機関であり、
   前記排気浄化装置は、ディーゼルパテキュレートフィルタであり、
   前記再生制御に際し、前記排気浄化装置の目標温度を設定する設定手段と、
   前記再生制御に際し、前記目標温度に応じて設定される目標空燃比に実際の空燃比をフィードバック制御すべく、前記空燃比を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段と、
   前記再生制御に際し、該再生制御とって適切な吸気量となるように、前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節する調節手段を操作する手段と、
   前記内燃機関の燃料噴射弁に対する指令噴射量であって且つ前記内燃機関の出力トルクの生成に寄与するメイン噴射を含む指令噴射量のベース値を算出する手段とを備え、
   前記目標空燃比は、前記指令噴射量のベース値と前記適切な吸気量との双方に関連付けられて設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記目標空燃比が前記指令噴射量のベース値に関連付けられて設定されるとは、前記目標空燃比が、前記内燃機関のトルクと関連付けられて設定されることであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記操作手段は、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の燃料噴射弁を操作することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記操作手段は、前記内燃機関の実際の空燃比及び前記内燃機関の吸気量の検出値に基づき実際の噴射量を算出する手段を備え、該算出される噴射量と目標噴射量との差に基づき、前記燃料噴射弁を操作することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記再生制御に際し、前記排気浄化装置の目標温度を可変設定する設定手段を更に備え、
   前記ベース値は、前記可変設定される目標温度に応じて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記操作手段は、前記算出される噴射量と目標噴射量との差に基づき前記燃料噴射弁の基本となる操作量としての前記ベース値についての補正量を算出するものであって且つ、前記燃料噴射弁の基本となる操作量は、実際の空燃比を前記目標空燃比に制御するためのフィードフォワード操作量として適合されてなることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記操作手段は、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節する調節手段を操作することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記操作手段は、実際の空燃比と前記目標空燃比との差に基づき、前記調節手段の基本となる操作量についての補正量を算出するものであって且つ、前記調節手段の基本となる操作量は、前記適切な吸気量とするための操作量として適合されてなることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記操作手段は、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節する調節手段を操作する流量操作手段と、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する噴射量操作手段とを備えて且つ、前記内燃機関の高負荷運転時には前記流量操作手段を用い、前記内燃機関の低負荷運転時には前記噴射量操作手段を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記操作手段は、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の吸気通路内の流路面積を調節する調節手段を操作する流量操作手段と、前記アクチュエータとしての前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する噴射量操作手段とを備えて且つ、前記内燃機関の高負荷運転時には前記流量操作手段を用い、前記内燃機関の低負荷運転時には前記噴射量操作手段及び前記流量操作手段の双方を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記内燃機関の排気系の酸素濃度を検出する検出手段の検出結果によって、前記内燃機関の実際の空燃比を間接的に把握することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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