JP7251665B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。

車両用のエンジンにおいては、排気中に含まれるカーボン等の微粒子（パーティキュレート）をトラップで捕集するものが存在する（例えば、特許文献１参照）。このようなエンジンにおいては、パーティキュレートの堆積により排気圧力が過度に上昇してエンジン性能が低下するおそれがある。これを防止するため、堆積したパーティキュレートを所定の時期に燃焼させてトラップを再生する装置が設けられる。

特許文献１では、エンジン負荷や回転数に基づいてパーティキュレートの捕集量及び再燃焼量を求め、その結果に応じてトラップの再生時期を判断する。

特許第２６２３８７９号公報

しかしながら、エンジンの駆動状態を考慮せずに昇温制御を行ってしまうと、場合によってはトラップの再生温度まで達しない、トラップが過熱されてしまう等、トラップを適切に再生することができないことが想定される。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の排気浄化装置は、エンジンの排出する煤を捕集する捕集フィルタと、前記捕集フィルタの昇温制御を実施する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記捕集フィルタの強制再生を判定する強制再生判定部と、当該強制再生判定部が前記捕集フィルタの強制再生を判定した場合に、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて昇温制御を変更する昇温制御部と、を有し、前記昇温制御部は、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が低い低領域においては低領域用の昇温制御を実施し、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が高い高領域においては高領域用の昇温制御を実施し、前記昇温制御は、少なくとも点火時期を調整する制御を含み、前記昇温制御部は、前記高領域用の昇温制御を実施中に前記エンジンの運転状況が前記高領域から前記低領域に遷移した場合、前記捕集フィルタの温度が遷移後の領域で定められた所定温度に低下するまでは前記高領域用の昇温制御を維持することを特徴とする。

本発明によれば、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができる。

本実施の形態に係るエンジンの制御システムの全体構成図である。 エンジン回転数とエンジン負荷に基づく制御マップを示す図である。 本実施の形態に係るＧＰＦ再生制御フローの一例を示す図である。 本実施の形態に係る各種パラメータの経時変化を示すタイムチャートである。 本実施の形態に係る各種パラメータの経時変化を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１を参照して、本実施の形態に係るエンジンの制御システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの制御システムの全体構成図である。なお、エンジンの制御システムは、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、本実施の形態に係るエンジンの制御システム１は、内燃機関としてのエンジン２及びその周辺構成の動作を、ＥＣＵ３（Electronic Control Unit）で制御するように構成されている。詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、本願の排気浄化装置の一部である制御装置を構成する。エンジン２は、例えば、直動式多気筒のＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）エンジンで構成される。エンジン２は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト２０を収容し、シリンダ２１及びシリンダヘッド２２等を備えて構成される。

シリンダ２１内には、ピストン２３が所定方向（図１では上下）に往復可能に収容されている。クランクシャフト２０とピストン２３とはコンロッド２４によって連結されている。エンジン２では、ピストン２３が所定方向に往復運動することでクランクシャフト２０がコンロッド２４を介して回転される。

シリンダヘッド２２の内部空間は、燃焼室２５を構成する。燃焼室２５の上部には、点火装置としてのスパークプラグ２６が設けられている。スパークプラグ２６は、ＥＣＵ３から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火し、燃焼室２５内の混合気を着火する。

シリンダヘッド２２には、燃焼室２５に連通する吸気ポート２７ａ及び排気ポート２７ｂが形成されている。また、シリンダヘッド２２には、吸気ポート２７ａ及び排気ポート２７ｂに対応して、吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂが設けられている。吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂの上端には、吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂが設けられている。

クランクシャフト２０、吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂには、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト２０の回転は、カムチェーンを介して吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂに伝達される。吸気カムシャフト２９ａ及び排気カムシャフト２９ｂが回転されることで、吸気バルブ２８ａ及び排気バルブ２８ｂは所定タイミングで燃焼室２５に向けて往復動される。

吸気ポート２７ａの上流端には、不図示の吸気マニホールドを介して吸気管１０が接続される。吸気管１０内の通路及び吸気ポート２７ａは、吸入空気の吸気路を構成する。吸気管１０の途中には、上流側からエアクリーナ１１、スロットルバルブ１２、及びサージタンク１３が設けられている。エアクリーナ１１及びスロットルバルブ１２の間の吸気管１０には、空気量センサ４０が設けられている。空気量センサ４０は、エアクリーナ１１を通過して吸気管１０内を流れる吸入空気量（質量流量）を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。

スロットルバルブ１２は、例えばバタフライバルブを含んで構成され、ＥＣＵ３の指令に応じて開閉されることで、吸気管１０内を流れる吸入空気の流量（吸入空気量）を調整する。サージタンク１３は、吸気管１０に比べて十分に大きい容積を有し、吸入空気の脈動を防止するものである。サージタンク１３には、吸気圧センサ４１が設けられている。吸気圧センサ４１は、サージタンク１３内の吸入空気の圧力（吸気圧）を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、上記した吸入空気量や吸気圧からエンジン負荷を推定することが可能である。

サージタンク１３の下流側における吸気管１０（又は吸気ポート２７ａ）には、燃料を噴射する燃料噴射装置としてのインジェクタ１４が設けられている。インジェクタ１４は、ＥＣＵ３の指令に応じて吸気管１０内（又は吸気ポート２７ａ内）に所定量の燃料を噴射する。すなわち、本実施の形態に係るエンジン２は、いわゆるポート噴射式のエンジンで構成される。

排気ポート２７ｂの下流端には、不図示の排気マニホールドを介して排気管１５が接続される。排気ポート２７ｂ及び排気管１５内の通路は、排気ガスの排気路を構成する。排気管１５の途中には、排気浄化装置の一部として、排気ガスを浄化する触媒１６が設けられている。触媒１６は、例えば、三元触媒で構成され、排気ガス内の汚染物質（一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等）を無害な物質（二酸化炭素、水、窒素等）に変換する。エンジン２がディーゼルエンジンの場合、触媒１６には例えば酸化触媒が用いられる。

触媒１６の下流側の排気管１５は、エンジン２の燃焼によって発生する煤等の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する捕集フィルタとして、ＧＰＦ１７（Gasoline Particulate Filter）が設けられている。ＧＰＦ１７の前後（上流及び下流）には、温度センサ１８ａ、１８ｂが設けられている。温度センサ１８ａ、１８ｂは、ＧＰＦ１７の前後における排気ガス温度を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。

また、ＧＰＦ１７には、差圧センサ１９が設けられている。差圧センサ１９は、ＧＰＦ１７の前後の圧力差を検出し、その検出値をＥＣＵ３に出力する。ＥＣＵ３は、当該圧力差からＧＰＦ１７の目詰まり状態、すなわち、ＰＭの捕集量を推定することが可能である。

なお、本実施の形態における排気浄化装置は、上記したエンジン２及びその周辺構成（触媒１６、ＧＰＦ１７、ＥＣＵ３、各種センサ等）を含んで構成される。

上記のように構成されるエンジン２においては、エアクリーナ１１を通過した吸入空気が、スロットルバルブ１２でその流量が調整された後、サージタンク１３を通じて吸気ポート２７ａに流れ込む。このとき、インジェクタ１４から所定のタイミングで燃料が噴射され、吸気ポート２７ａ内で吸入空気と燃料が混合される。吸入空気と燃料の混合気は、吸気バルブ２８ａが開かれたタイミングで燃焼室２５内に流れ込み、燃焼室２５内で圧縮された後、スパークプラグ２６によって所定のタイミングで点火される。点火されて燃焼した後の排気ガスは、排気ポート２７ｂから排気管１５を通じて外に排出される。このとき、排気ガスは、触媒１６によって浄化され、ＧＰＦ１７によってＰＭが捕集された後、図示しないマフラによってその排気音が低減される。

また、エンジン２には、エンジン水温を検出する水温センサ４２と、クランクシャフト２０の位相を検出するクランクセンサ４３が設けられている。水温センサ４２及びクランクセンサ４３の各検出値は、ＥＣＵ３に出力される。クランクセンサ４３の出力からエンジン回転数を算出することが可能である。

また、車両には、車速を検出する車速センサ４４と、ブレーキペダル４５と、アクセルペダル４６とが設けられている。車速センサ４４の検出値は、ＥＣＵ３に出力される。ブレーキペダル４５は、車両に制動力を発生する制動手段を構成し、その踏み込み量（踏力）に応じた所定の電気信号をＥＣＵ３に出力する。アクセルペダル４６は、車両に加速力を発生する加速手段を構成し、その踏み込み量（踏力）に応じた所定の電気信号をＥＣＵ３に出力する。

ＥＣＵ３は、エンジン２内外の各種構成を含む車両全体の動作を統括制御する。ＥＣＵ３は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、上記した各種構成を制御する制御プログラム等が記憶されている。

ＥＣＵ３は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、エンジン周辺の各種構成の駆動を制御する。例えばＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７内のＰＭ蓄積量（捕集量）に基づいてＧＰＦ１７を強制再生するか否かを判断し、エンジン２の運転状況に基づいてインジェクタ１４やスパークプラグ２６、スロットルバルブ１２を駆動してＧＰＦ１７に対する所定の昇温制御を実施する。

詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、所定の昇温制御を実施するために、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップ（図２参照）を予め記憶している。ＥＣＵ３は、当該制御マップに基づいて燃料噴射及び点火等を制御することにより、ＧＰＦ１７を昇温させることが可能である。

例えばＥＣＵ３は、制御対象となる構成に応じて複数の機能ブロックを有している。具体的にＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の強制再生を判定する強制再生判定部３０と、当該強制再生判定部３０の判定結果に応じて所定の昇温制御を実施する昇温制御部３１とを有している。

なお、これらの機能ブロックは、便宜上あくまで一例を示すものであり、ＥＣＵ３は、これらの機能ブロックに限らず、他の機能ブロックを有してもよい。また、これらの機能ブロックを備えなくとも、ＥＣＵ３が包括的に以下の各種制御を実施してもよい。

強制再生判定部３０は、ＧＰＦ１７内のＰＭ蓄積量に基づいてＧＰＦ１７の強制再生を実施するか否かを判定する。ＧＰＦ１７内のＰＭ蓄積量は、例えば差圧センサ１９の検出値から推定することが可能である。すなわち、強制再生判定部３０は、差圧センサ１９の検出値に基づいて、ＧＰＦ１７の強制再生の有無（要否）を判定する。具体的に強制再生判定部３０は、ＰＭ蓄積量が所定量以上である場合、ＧＰＦ１７の強制再生が必要であると判定し、ＰＭ蓄積量が所定量に満たない場合、ＧＰＦ１７の強制再生は不要であると判定する。

なお、強制再生判定部３０は、ＧＰＦ１７の温度に基づいて強制再生の実施要否を判断してもよい。例えば、強制再生判定部３０は、ＧＰＦ１７の温度が所定温度に達しない場合、ＧＰＦ１７の強制再生が必要であると判定し、ＧＰＦ１７の温度が所定温度以上の場合、ＧＰＦ１７の強制再生は不要であると判定してもよい。また、ＧＰＦ１７の温度は、温度センサ１８ａ、１８ｂの検出値に限らず、燃料噴射量等、エンジン２の運転状態から推定してもよい。

昇温制御部３１は、ＧＰＦ１７の温度を上昇させるための制御（以下、昇温制御という）を実施するために、エンジン２内の各種構成の駆動を制御する。例えば、昇温制御部３１は、スパークプラグ２６の点火時期、インジェクタ１４の燃料噴射量や噴射時期、スロットルバルブ１２の開度を制御する。

昇温制御部３１は、複数の昇温制御を実施可能であり、強制再生判定部３０がＧＰＦ１７の強制再生を判定した場合に、エンジン回転数及びエンジン負荷によって規定される制御マップに基づいて所定の昇温制御を実施する。

ここで、複数の昇温制御について説明する。上記したように、昇温制御とは、ＧＰＦ１７の温度を上昇させるための制御であり、ＧＰＦ１７の温度を上昇させることができれば、どのような制御方法を採用してもよい。例えば、以下の制御方法が考えられる。

（１）まず、スパークプラグ２６の点火時期を遅くする点火遅角による昇温制御が挙げられる。点火を遅角させた場合には燃焼が終わる時間が遅くなるため、排気行程での温度が高くなる。この結果、ＧＰＦ１７の昇温を図ることが可能である。
（２）次に、空燃比をリーン化することによる昇温制御が挙げられる。空燃比をリーン化する方法としては、スロットルバルブ１２の開度を大きくして吸入空気量を増やすことが考えられる。排気温度が上昇した状態で酸素（吸入空気量）を増やすことで、ＧＰＦ１７に捕集されたＰＭを燃焼させて温度を上昇させることができる。
（３）次に、インジェクタ１４の燃料噴射を間引く（休止する）ことによる昇温制御が挙げられる。燃料噴射を間引くことにより、燃焼後の温かい空気のみを排気側に送り込むことができ、ＧＰＦ１７の昇温を図ることが可能である。
（４）次に、スパークプラグ２６の点火を間引いて（休止して）燃料噴射を継続することによる昇温制御が挙げられる。点火を間引くことにより、燃焼室で燃焼することのない混合気（燃料）を排気側に送り込むことができ、排気下流側の触媒１６で燃料を燃焼させることで間接的にＧＰＦ１７を昇温することが可能である。
また、これらの他に、ＧＰＦ１７に直にヒータ（不図示）を設けて当該ヒータの駆動を制御する方法が挙げられる。

昇温制御部３１は、上記した複数の昇温制御から適宜１つ又は複数の昇温制御を選択し、単独でもしくは複数の昇温制御を組み合わせて実施する。また、詳細は後述するが、昇温制御部３１は、上記した制御マップに基づいて、複数の昇温制御からいくつかの昇温制御を選択又は変更する。

本実施の形態において、昇温制御部３１は、ＧＰＦ１７の温度がＧＰＦ１７の再生制御を行う所定温度に維持されるように制御する。当該制御は、上記した昇温制御の数の増減や昇温制御そのものの値を変更することで行われる。当該制御を変更するタイミングとしては、上記所定温度から一定値外れた場合や温度変化の傾きが大きい場合等が考えられる。

ところで、従来の排気浄化装置においては、捕集フィルタ内のＰＭ蓄積量を監視し、ＰＭ蓄積量に応じて捕集フィルタの再生時期を判定し、昇温制御を実施するものが存在する。しかしながら、エンジンの駆動状態を考慮せずにＰＭ蓄積量のみで昇温制御を実施してしまうと、エンジンの駆動状態によっては捕集フィルタの温度が再生温度まで達しない、あるいは捕集フィルタが過熱されてしまう等、捕集フィルタを適切に再生することができないことが想定される。

そこで、本件発明者は、エンジンの駆動状態（運転状況）を考慮して、ＧＰＦ１７の再生を適切に行うことを着想した。本実施の形態において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７に強制再生が必要な場合、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて昇温制御を変更する。具体的に強制再生判定部３０がＧＰＦ１７の再生を判定した場合、昇温制御部３１は予め設定された制御マップを参照し、現在のエンジン２の運転状況が制御マップ上のどの領域に属するかに基づいて所定の昇温制御を選択又は変更を実施する。すなわち、昇温制御が所定条件に基づいて開始された上で、その後、エンジン２の状態に応じて昇温制御の内容を変更する。これにより、エンジン２の運転状況に応じて昇温制御が実施され、ＧＰＦ１７の強制再生を適切に行うことが可能である。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係る制御マップについて説明する。図２は、エンジン回転数とエンジン負荷に基づく制御マップを示す図である。図２において、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸はエンジン負荷を示している。エンジン回転数及びエンジン負荷は、通常、アクセルペダルの踏み込みによって車速が上昇するに従って大きくなる。逆にエンジン回転数及びエンジン負荷は、減速によって車速が小さくなるに従って小さくなる。なお、エンジン負荷は、吸入空気の量や圧力、充填効率等の他のパラメータであってもよい。

上記したように、ＥＣＵ３は、フィルタ再生促進制御を実施するために、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップを予め記憶している。図２に示すように、制御マップは、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて複数の領域に区画されている。図２では、横軸が５つ、縦軸が６つに区画され、合計３０箇所の領域に区画されている。各領域には番号が付されている。なお、この番号は特に何らかの順序を示すものではなく、各領域を特定するために便宜上付されたものである。また、領域の個数はこれに限定されず、昇温制御の精度に応じて適宜変更が可能である。

また、これらの領域は、エンジン回転数及びエンジン負荷の高低（ＧＰＦ１７のＰＭ堆積レベル）に応じて３種類に分類されている。具体的に、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷の小さい領域から順に（ＰＭ堆積レベルの大きい順に）第１領域、第２領域、第３領域の３種類の領域に分類される。図２では、分類毎に領域が異なるハッチングで示されている。本実施の形態では、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が比較的低い第１領域を低領域と呼び、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が比較的高い第２領域と第３領域とを合わせて高領域と呼ぶことにする。

第１領域は、排気温度が比較的低く、エンジン２が比較的低負荷状態で運転している領域を表しており、ＧＰＦ１７にＰＭが蓄積し易い領域である。すなわち、第１領域は、ＰＭ堆積レベルが大きく、ＧＰＦ１７の積極的な再生を促すべき領域（ＧＰＦ１７を昇温すべき領域）であるといえる。第１領域に属するエンジン２の運転状況としては、例えば、車両が信号で停止している場合やアイドリング中が考えられる。

第２領域は、第１領域と第３領域との間の領域であり、第１領域ほどＧＰＦ１７の積極的な再生は不要な領域である。すなわち、第２領域は、ＰＭ堆積レベルが中程度の領域といえる。第２領域に属するエンジン２の運転状況としては、例えば、車両が比較的小さい速度で一定走行している場合が考えられる。

第１領域及び第２領域よりエンジン回転数及び／又はエンジン負荷が大きい第３領域は、排気温度が十分に高い状態であり、ＧＰＦ１７の積極的な再生を促さなくても自然に再生し得る領域である。すなわち、第３領域は、３つの領域の中で最もＰＭ堆積レベルが小さく、ＧＰＦ１７の積極的な再生が不要な領域であるといえる。第３領域に属するエンジン２の運転状況としては、例えば、車両が急加速している場合や高速走行中が考えられる。

上記したように、本実施の形態では、ＥＣＵ３がＧＰＦ１７の強制再生が必要であると判定した場合、制御マップを参照し、現在のエンジン２の運転状況が制御マップ上のどの領域に属するかに基づいて所定の昇温制御を選択又は変更を実施する。例えば、昇温制御部３１は、低領域（第１領域）においては低領域用の昇温制御を実施し、高領域（第２領域又は第３領域）においては高領域用の昇温制御を実施する。

具体的に昇温制御部３１は、エンジン２の運転状況が低領域であるほど、昇温制御の数を増やす。低領域用の昇温制御の例としては、上記した複数の昇温制御の全てを組み合わせて実施することが考えられる。低領域では、ＧＰＦ１７の積極的な強制再生が必要なため、昇温制御を増やすことにより、適切にＧＰＦ１７を昇温させて再生を促すことが可能である。

一方、昇温制御部３１は、エンジン２の運転状況が高領域であるほど、昇温制御の数を減らす。高領域の昇温制御の例としては、上記した複数の昇温制御のうち、低領域で採用した昇温制御の数より少ない数の昇温制御を選択又は組み合わせて実施する。高領域では、低領域ほどＧＰＦ１７の積極的な強制再生が不要なため、昇温制御を低領域より少なくすることにより、ＧＰＦ１７の過昇温を防止して適切にＧＰＦ１７を再生することが可能である。

また、詳細は後述するが、昇温制御部３１は、高領域用の昇温制御を実施中にエンジン２の運転状況が高領域から低領域に遷移した場合、ＧＰＦ１７の温度が遷移後の領域で定められた所定温度に低下するまでは高領域用の昇温制御を維持する。高領域から低領域に遷移した場合はＧＰＦ１７の温度が低下しておらず、即座に低領域用の昇温制御に変更するとＧＰＦ１７が過昇温される可能性があるためである。これにより、ＧＰＦ１７の過昇温を防止することが可能である。

また、昇温制御部３１は、低領域用の昇温制御を実施中にエンジンの運転状況が低領域から高領域に遷移した場合、即座に高領域用の昇温制御に変更する。低領域から高領域に遷移した場合は昇温制御の数を減らすので、ＧＰＦ１７の過昇温が問題とならないためである。

また、昇温制御部３１は、ＧＰＦ１７の温度が領域毎に定められた所定温度に低下するまでに要する時間が短いほど昇温制御の数を増やすことが好ましい。ＧＰＦ１７の温度が低下するスピードが速い場合には、昇温制御の数を増やすことにより、早期にＧＰＦ１７を昇温することができ、好適にＧＰＦ１７を再生することが可能である。また、領域毎に定められた温度は、低領域であるほど高い温度に設定されることが好ましい。

次に、図４を参照して、本実施の形態に係る制御フローについて説明する。図４は、本実施の形態に係るＧＰＦ再生制御フローの一例を示す図である。なお、以下に示す制御フローでは、特に明示が無い限り、動作（算出（演算）や判定等）の主体はＥＣＵとする。

図４に示すように、ＧＰＦ再生制御が開始されると、ステップＳＴ１０１において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の強制再生が必要であるか否かを判定する。ＧＰＦ１７の強制再生が必要である場合（ステップＳＴ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０２の処理に進む。ＧＰＦ１７の強制再生が不要である場合（ステップＳＴ１０１：ＮＯ）、ステップＳＴ１０１の処理が繰り返される。

ステップＳＴ１０２において、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状況が高領域に属するか否かを判定する。エンジン２の運転状況が高領域に属する場合、すなわち、エンジン２の運転状況が第２領域又は第３領域に属する場合（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０３の処理に進む。エンジン２の運転状況が高領域に属しない場合、すなわち、エンジン２の運転状況が低領域である第１領域に属する場合（ステップＳＴ１０２：ＮＯ）、ステップＳＴ１０８の処理に進む。

ステップＳＴ１０３において、ＥＣＵ３は、昇温制御の数を減らして実施する。これにより、ＧＰＦ１７の温度を再生に適した温度に維持しつつも、過熱を防止することが可能である。そして、ステップＳＴ１０４の処理に進む。

ステップＳＴ１０４において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の強制再生が終了したか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度やＰＭ蓄積量、昇温時間等に基づいてＧＰＦ１７の強制再生終了を判定することが可能である。ＧＰＦ１７の強制再生が終了した場合（ステップＳＴ１０４：ＹＥＳ）、制御は終了する。ＧＰＦ１７の強制再生が終了していない場合（ステップＳＴ１０４：ＮＯ）、ステップＳＴ１０５の処理に進む。

ステップＳＴ１０５において、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状況が高領域から低領域に遷移したか否かを判定する。エンジン２の運転状況が高領域から低領域に遷移した場合（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０６の処理に進む。エンジン２の運転状況が高領域から低領域に遷移しない場合（ステップＳＴ１０５：ＮＯ）、ステップＳＴ１０３の処理に戻る。

ステップＳＴ１０６において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度が所定温度以下であるか否かを判定する。ＧＰＦ１７の温度が所定温度以下である場合（ステップＳＴ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０７の処理に進む。ＧＰＦ１７の温度が所定温度より高い場合（ステップＳＴ１０６：ＮＯ）、ステップＳＴ１０６の処理が繰り返される。すなわち、ステップＳＴ１０６の処理は、ＧＰＦ１７の温度が所定温度以下になるまで繰り返される。

ステップＳＴ１０７において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度が所定温度に低下するまでの時間に応じて昇温制御の数を決定して実行する。そして、ステップＳＴ１０９の処理に進む。

ステップＳＴ１０８において、ＥＣＵ３は、昇温制御の数を増やして実施する。これにより、ＧＰＦ１７が積極的に昇温され、再生が促進される。そして、ステップＳＴ１０９の処理に進む。

ステップＳＴ１０９において、ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の強制再生が終了したか否かを判定する。ＧＰＦ１７の強制再生が終了した場合（ステップＳＴ１０９：ＹＥＳ）、制御は終了する。ＧＰＦ１７の強制再生が終了していない場合（ステップＳＴ１０９：ＮＯ）、ステップＳＴ１１０の処理に進む。

ステップＳＴ１１０において、ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状況が低領域から高領域に遷移したか否かを判定する。エンジン２の運転状況が低領域から高領域に遷移した場合（ステップＳＴ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０３の処理に戻り、即座に昇温制御の数を減らして実施する（高領域用の昇温制御に変更する）。エンジン２の運転状況が低領域から高領域に遷移しない場合（ステップＳＴ１１０：ＮＯ）、ステップＳＴ１０８の処理に戻る。

このように、所定の昇温制御を実施中に制御マップに基づいて昇温制御を変更することにより、ＧＰＦ１７の温度を再生に適した温度に制御することができ、適切にＧＰＦ１７の再生を促すことが可能である。

次に、図４及び図５を参照して、本実施の形態に係る制御（ＧＰＦ再生制御）を適用した場合の各種パラメータの経時変化について説明する。図４及び図５は、昇温制御の実施中における各種パラメータの経時変化を示すタイムチャートであり、縦軸は上から順に、ＧＰＦ温度、昇温制御の数、属する領域を示している。図４は、エンジンの運転状況が高領域から低領域に遷移する例を示し、図５は、エンジンの運転状況が低領域から高領域に遷移する例を示している。

図４に示すように、昇温制御の数が少ない高領域用の昇温制御を実施中において、ＧＰＦ１７の温度はあらかじめ定められた所定温度より高い状態で維持されている。そして、Ｔ１のタイミングでエンジン２の運転状況が高領域から低領域に遷移しても、ＥＣＵ３は、Ｔ１のタイミングでは昇温制御を即座に変更しない。ＥＣＵ３は、ＧＰＦ１７の温度が所定温度になるまで高領域用の昇温制御を維持する。そして、Ｔ２のタイミングでＧＰＦ１７の温度が所定温度以下になると、ＥＣＵ３は、昇温制御の数を増やして低領域用の昇温制御に変更する。これにより、ＧＰＦ１７の昇温が促進され、ＧＰＦ１７の温度はＴ２以後、徐々に上昇する。なお、Ｔ１からＴ２の間におけるＧＰＦ１７の温度低下に要する時間が短いほど、ＥＣＵ３は、Ｔ２以後の低領域用の昇温制御において、昇温制御の数を増やすことが好ましい。この場合、ＧＰＦ１７の温度が低下しても早期にＧＰＦ１７の温度を所定温度まで昇温することが可能である。

図５に示すように、昇温制御の数が多い低領域用の昇温制御を実施中において、ＧＰＦ１７の温度は徐々に上昇している。そして、Ｔ３のタイミングでエンジン２の運転状況が低領域から高領域に遷移すると、ＥＣＵ３は、即座に昇温制御の数を減らして高領域用の昇温制御に変更する。これにより、ＧＰＦ１７の温度上昇率が低下し、ＧＰＦ１７の温度は緩やかに上昇しながら一定の温度に維持される。このようにして、ＧＰＦ１７の温度を制御することが可能である。

以上説明したように、本実施の形態では、ＧＰＦ１７に強制再生が必要な場合、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて昇温制御を変更することで、ＧＰＦ１７の温度を再生に適して温度に制御することができ、ＧＰＦ１７をエンジン２の運転状況に応じて適切に再生することが可能である。

なお、上記実施の形態では、ポート噴射式のエンジン２を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。例えば、直噴式のエンジン２であってもよい。

また、上記実施の形態では、ガソリンエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。ディーゼルエンジンであっても、本制御を適用可能である。

また、上記実施の形態では、ＤＯＨＣエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。エンジン２は、ＳＯＨＣ（Single OverHead Camshaft）エンジンであってもよい。

また、上記実施の形態では、制御マップが３つの領域に分類される場合について説明したが、これに限定されない。制御マップは、２つの領域又は４つ以上の領域に分類されてもよい。

また、上記実施の形態では、低領域用の昇温制御と高領域用の昇温制御とを切り替える（変更する）際に、昇温制御の数を変更する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、１つの昇温制御について、所定のパラメータを変化させてもよい。例えば、点火を間引く場合は、低領域において間引く頻度を増やし、高領域において間引く頻度を減らしてもよい。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができるという効果を有し、特に、車両用エンジンの排気浄化装置に有用である。

１ ：エンジンの制御システム
２ ：エンジン
３ ：ＥＣＵ（制御装置）
１０ ：吸気管
１１ ：エアクリーナ
１２ ：スロットルバルブ
１３ ：サージタンク
１４ ：インジェクタ（燃料噴射装置）
１５ ：排気管
１６ ：触媒
１７ ：ＧＰＦ（捕集フィルタ）
１８ａ ：温度センサ
１８ｂ ：温度センサ
１９ ：差圧センサ
２０ ：クランクシャフト
２１ ：シリンダ
２２ ：シリンダヘッド
２３ ：ピストン
２４ ：コンロッド
２５ ：燃焼室
２６ ：スパークプラグ（点火装置）
２７ａ ：吸気ポート
２７ｂ ：排気ポート
２８ａ ：吸気バルブ
２８ｂ ：排気バルブ
２９ａ ：吸気カムシャフト
２９ｂ ：排気カムシャフト
３０ ：強制再生判定部
３１ ：昇温制御部
４０ ：空気量センサ
４１ ：吸気圧センサ
４２ ：水温センサ
４３ ：クランクセンサ
４４ ：車速センサ
４５ ：ブレーキペダル
４６ ：アクセルペダル

Claims (4)

1. エンジンの排出する煤を捕集する捕集フィルタと、
   前記捕集フィルタの昇温制御を実施する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記捕集フィルタの強制再生を判定する強制再生判定部と、
   当該強制再生判定部が前記捕集フィルタの強制再生を判定した場合に、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて昇温制御を変更する昇温制御部と、を有し、
   前記昇温制御部は、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が低い低領域においては低領域用の昇温制御を実施し、エンジン回転数及び／又はエンジン負荷が高い高領域においては高領域用の昇温制御を実施し、
   前記昇温制御は、少なくとも点火時期を調整する制御を含み、
   前記昇温制御部は、前記高領域用の昇温制御を実施中に前記エンジンの運転状況が前記高領域から前記低領域に遷移した場合、前記捕集フィルタの温度が遷移後の領域で定められた所定温度に低下するまでは前記高領域用の昇温制御を維持することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記昇温制御部は、前記低領域用の昇温制御を実施中に前記エンジンの運転状況が前記低領域から前記高領域に遷移した場合、即座に前記高領域用の昇温制御に変更することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記昇温制御部は、複数の昇温制御を実施可能であり、前記エンジンの運転状況が低領域であるほど、昇温制御の数を増やすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 前記昇温制御部は、複数の昇温制御を実施可能であり、前記捕集フィルタの温度が前記領域毎に定められた所定温度に低下するまでに要する時間が短いほど昇温制御の数を増やすことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排気浄化装置。

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