JP4092464B2

JP4092464B2 - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP4092464B2
Application number: JP2002189206A
Authority: JP
Inventors: 純一川島; 直哉筒本; 宗広田畑; 真大竹
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: EP1375877A2; EP1375877B1; US6851258B2; US20040000139A1; EP1375877A3; JP2004028045A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばディーゼルエンジンの排気パティキュレートを処理する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排気パティキュレートを処理するために、排気系にパティキュレートを捕集するフィルタを配置し、フィルタに所定量のパティキュレートが堆積したとき、フィルタ温度を上昇させてフィルタに堆積しているパテキュレートを燃焼処理する、いわゆるフィルタの再生処理を行うものが各種提案されている（特開２０００−１７９３２６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタの再生処理には概ね次の３つの要求を共に満たさなければならない。
【０００４】
（１）再生処理の開始に際しては、フィルタのベッド温度を、フィルタに堆積しているパティキュレートの自着火温度まで速やかに上昇させる必要がある。フィルタのベッドを昇温させるため例えばポスト噴射や燃料噴射時期の遅角が行われるが、速やかな昇温が要求されるのは、フィルタのベッド昇温期間が長引けばそれだけ燃費が悪化するからである。
【０００５】
（２）フィルタのベッド温度がパティキュレートの自着火温度に達してパティキュレートが燃焼する段階になると、フィルタのベッド温度が許容最高温度を超えないようにパティキュレートの燃焼速度を抑制する必要がある。これは、パティキュレートの燃焼速度が速いとフィルタに堆積している大量のパティキュレートが急激に燃焼してフィルタのベッド温度が許容最高温度を超え、これによってフィルタに熱劣化が生じて耐久性が低下しかねないからである。
【０００６】
（３）再生処理の終了間近に際しては、フィルタにパティキュレートの燃え残りが生じないようにする必要がある。これはフィルタに燃え残りが生じると、次のような問題点が生じるからである。
【０００７】
▲１▼フィルタの圧力損失が完全になくならないので、燃費が悪化する。
【０００８】
▲２▼燃え残り部分にパティキュレートが堆積すると堆積分布のアンバランスが生じ、次の再生処理時にその部分の急激燃焼によりフィルタの耐久性が低下する。
【０００９】
しかしながら、上記従来装置は再生処理の全期間に亘って排気温度が一定の目標温度になるように制御するものにすぎず、再生処理の開始から終了までを１つの温度で制御している。そのため、上記（１）の再生処理の開始に際しての、上記（２）のパティキュレートが燃焼する段階での、上記（３）の再生処理終了間近での各要求をともに満たすことができない。
【００１０】
例えば、従来装置において目標温度を高く設定すると、フィルタのベッド温度の上昇に要する期間は短縮できるものの、パティキュレートが燃焼を進行する段階でのフィルタのベッド温度が高くなりすぎてフィルタのベッド温度が許容最高温度を超えてしまいかねない（図２２の第１段目、第２段目、第４段目の一点鎖線参照）。かといって目標温度を低く設定したのでは再生処理の終了までの期間が長引いてしまう（図２２の第１段目、第２段目、第４段目の破線参照）。
【００１１】
そこで本発明は、上記３つの要求に合わせて再生処理期間を前期、中期、後期の３つに分割し、分割した各段階に対して最適な制御を行うこととした。すなわち、
再生処理前期：フィルタのベッド温度をパティキュレートの自着火温度へと急速に上昇させるため、目標温度を高く設定する。
【００１２】
再生処理中期：目標温度は再生処理前期より低く設定し、かつパティキュレートの燃焼速度を抑制するため排気中の目標酸素濃度を低濃度に設定した第１酸素濃度制御を行う。
【００１３】
再生処理後期：目標温度は再生処理前期より低く設定し、かつフィルタにパティキュレートが燃え残ることがないように、排気中の目標酸素濃度を高濃度に設定した第２酸素濃度制御を行う。
【００１４】
このように３段階の処理によって再生処理の上記３つの要求を共に満たす装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備え、フィルタの再生時期になるとフィルタの再生処理を行うエンジンの排気浄化装置において、フィルタの再生処理が急速昇温制御とこの急速昇温制御の経過後の酸素濃度制御とを含み、酸素濃度制御期間のフィルタ入口温度の目標値は一定であり、急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値は酸素濃度制御期間のフィルタ入口温度の目標値よりも高く、かつ酸素濃度制御期間はパティキュレートの燃焼速度を抑制するため排気中の目標酸素濃度を低濃度に設定した第１酸素濃度制御を行う第１酸素濃度制御期間と、第１酸素濃度制御期間の経過後にフィルタにパティキュレートが燃え残ることがないように排気中の目標酸素濃度を高濃度に設定した第２酸素濃度制御を行う第２酸素濃度制御期間とを含む。
【００１６】
請求項３９に記載の発明は、排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備え、フィルタの再生時期になるとフィルタの再生処理を行うエンジンの排気浄化装置において、フィルタの再生処理が昇温制御とこの昇温制御の経過後の酸素濃度制御とを含み、酸素濃度制御期間はパティキュレートの燃焼速度を抑制するため排気中の目標酸素濃度を低濃度に設定した第１酸素濃度制御を行う第１酸素濃度制御期間と、第１酸素濃度制御期間の経過後にフィルタにパティキュレートが燃え残ることがないように排気中の目標酸素濃度を高濃度に設定した第２酸素濃度制御を行う第２酸素濃度制御期間とを含む。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の効果によれば、次の効果が得られる。
【００１８】
（１）急速昇温制御期間ではフィルタ入口温度の目標値はフィルタのベッド温度をパティキュレートの自着火温度へと上昇させる目的から設定することができるので、その目標値を従来装置より高く設定することが可能となり、これによりフィルタのベッド温度をパティキュレートが自着火する温度にまで急速に上昇させることができる。
【００１９】
請求項１、３９に記載の効果によれば、次の効果が得られる。
【００２０】
（２）フィルタのベッド温度がパティキュレートが自着火する温度にまで達した後はフィルタ入口温度の目標値を急速昇温制御期間のときより低くした状態で第１酸素濃度制御が行われるが、この第１酸素濃度制御によればフィルタに堆積している大量のパティキュレートが急激に燃えることがないように排気中の目標酸素濃度を低濃度の酸素濃度に設定してあるので、フィルタのベッド温度が許容最高温度を上回ることがなく、これによりフィルタの耐久性が損なわれることがない。
【００２１】
なお、排気温度を低下させることによりパティキュレートの燃焼速度を抑制する方法もあるが、この排気温度によるパティキュレート燃焼速度制御方法だと、排気やフィルタの熱慣性の影響を受けて制御の応答性が悪く、パティキュレートが急激に燃えることが困難で、制御性が劣る。これに対して請求項１に記載の発明では、こうした排気温度によるパティキュレート燃焼速度制御方法でないため、排気やフィルタの熱慣性の影響を排除でき、制御応答性がよく制御の信頼性が高い。
【００２２】
（３）第２酸素濃度制御期間では、フィルタ入口温度の目標値を急速昇温制御期間のときより低くした状態で目標酸素濃度を第１酸素濃度制御期間より大きくして十分な酸素を供給することで、再生処理の終了間近にフィルタに残存するパティキュレートを迅速にかつ確実に燃え切らせることができる。
【００２３】
このように、請求項１に記載の発明では、再生処理の前期（急速昇温制御期間）、中期（第１酸素濃度制御期間）、後期（第２酸素濃度制御期間）に要求されるところを総て満たすことから、再生処理期間を短縮できると共に、ほぼ完全なフィルタ再生を図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
まず、図１において、１はディーゼルエンジンで、排気通路２と吸気通路３のコレクタ部３ａとを結ぶＥＧＲ通路４に、圧力制御弁（図示しない）からの制御圧力に応動するダイヤフラム式のＥＧＲ弁６を備えている。圧力制御弁は、エンジンコントローラ３１からのデューティ制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようにしている。
【００２６】
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置１０を備える。この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク（図示しない）、サプライポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒毎に設けられるノズル１７からなり、サプライポンプ１４により加圧された燃料は蓄圧室１６にいったん蓄えられたあと、蓄圧室１６の高圧燃料が気筒数分のノズル１７に分配される。
【００２７】
ノズル１７（燃料噴射弁）は、針弁、ノズル室、ノズル室への燃料供給通路、リテーナ、油圧ピストン、リターンスプリングなどからなり、油圧ピストンへの燃料供給通路に介装される三方弁（図示しない）が介装されている。三方弁（電磁弁）のＯＦＦ時には、針弁が着座状態にあるが、三方弁がＯＮ状態になると針弁が上昇してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。つまり三方弁のＯＦＦからＯＮへの切換時期により燃料の噴射開始時期が、またＯＮ時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室１６の圧力が同じであればＯＮ時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。
【００２８】
ＥＧＲ通路４の開口部下流の排気通路２に、排気の熱エネルギーを回転エネルギーに変換するタービン２２と吸気を圧縮するコンプレッサ２３とを同軸で連結した可変容量ターボ過給機２１を備える。タービン２２のスクロール入口に、アクチュエータ２５により駆動される可変ノズル２４が設けられ、エンジンコントローラ３１により、可変ノズル２４は低回転速度域から所定の過給圧が得られるように、低回転速度側ではタービン２２に導入される排気の流速を高めるノズル開度（傾動状態）に、高回転速度側では排気を抵抗なくタービン２２に導入させノズル開度（全開状態）に制御する。
【００２９】
上記のアクチュエータ２５は、制御圧力に応動して可変ノズル２６を駆動するダイヤフラムアクチュエータ２６と、このダイヤフラムアクチュエータ２６への制御圧力を調整する圧力制御弁２７とからなり、可変ノズル２４の実開度が目標ノズル開度となるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁２７に出力される。
【００３０】
アクセルセンサ３２、エンジン回転速度とクランク角度を検出するセンサ３３、水温センサ３４、エアフローメータ３５からの信号が入力されるエンジンコントローラ３１では、これらの信号に基づいて目標ＥＧＲ率と目標過給圧とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。
【００３１】
排気通路２には排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ４１が設置される。フィルタ４１のパティキュレートの堆積量が所定値に達すると、排気温度を上昇させてフィルタ４１に堆積しているパティキュレートを燃焼除去する。
【００３２】
フィルタ４１の圧力損失（フィルタ４１の上流と下流の圧力差）を検出するために、フィルタ４１をバイパスする差圧検出通路に差圧センサ３６が設けられる。
【００３３】
この差圧センサ３６により検出されるフィルタ４１の圧力損失ΔＰは、温度センサ３７からのフィルタ入口温度Ｔ１、温度センサ３８からのフィルタ出口温度Ｔ２と共にエンジンコントローラ３１に送られ、主にマイクロプロセッサで構成されるエンジンコントローラ３１では、これらに基づいてフィルタ４１の再生処理を行う。すなわち、フィルタ４１の再生処理の期間を時系列的に図２に示したように前期（ｔ１の時間）、中期（ｔ２の時間）、後期（ｔ３の時間）の３つの期間に分割し、分割した各期間毎に次のように排気の温度制御と排気中の酸素濃度制御とを行う。
【００３４】
なお、制御波形がどうなるかは図２２を参照しながら説明する。図２２において第２段目に本実施形態によるフィルタ入口温度の目標値の特性を実線で、これに対して同じく第２段目に比較のため従来装置による目標温度をフィルタ入口温度の目標値であると解した場合のの特性を一点鎖線と破線で示している。また、第３段目に本実施形態による排気中の目標酸素濃度の特性を示す。
【００３５】
〈１〉前期：フィルタ４１のベッド温度を目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへと急速に上昇させるため、フィルタ入口温度の目標値ｔＴ１を目標ベッド温度ｔＴｂｅｄより高く設定し、この目標値ｔＴ１が得られるように急速昇温制御を行う。
【００３６】
ここで、目標ベッド温度ｔＴｂｅｄは、フィルタ４１に堆積したパティキュレートが自着火して速やかに燃焼する温度（例えば４５０℃〜６５０℃）である。
【００３７】
ここでは目標値ｔＴ１として、図２２第２段目の実線で示したように従来装置である一点鎖線や破線の場合よりずっと高い温度を設定するので、目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへの昇温の仕方が図２２最下段の実線で示したように、一点鎖線や破線で示す従来装置の場合より急速に行われる。このため、本実施形態による昇温を「急速昇温」といっている。
【００３８】
ただし、この前期の時間内では排気中の目標酸素濃度は定めず、従って酸素濃度制御は行わない（図２２第３段目参照）。
【００３９】
目標値ｔＴ１が得られるように急速昇温制御を行うと、フィルタ４１のベッド温度が上昇して目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへと達するので、前期を終了して次の段階の中期に移行する。
【００４０】
〈２〉中期：フィルタ４１に堆積しているパティキュレートの燃焼速度を抑制するため、排気中の目標酸素濃度を図２２第３段目に示したように低濃度に設定し、この低濃度の目標酸素濃度が得られるように酸素濃度制御（第１酸素濃度制御）を行う。
【００４１】
また、中期になるとフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１を目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへと切換えて維持する。これは、目標ベッド温度ｔＴｂｅｄが得られているのに、さらに昇温制御を継続したのでは、ベッド温度を許容最高温度Ｔｍａｘを超えて上昇させてしまうので、これを避けるためである。
【００４２】
低濃度に設定した目標酸素濃度が得られるように排気中の酸素濃度制御を行うと、フィルタ４１に堆積したパティキュレートが急激に燃焼することなく燃焼が進行する。
【００４３】
〈３〉後期：再生処理の終了間近にフィルタ４１に残存するパティキュレートをもれなく燃やし切るため、排気中の目標酸素濃度を図２２第３段目のように中期の場合より高濃度に設定し、この高濃度の目標酸素濃度が得られるように酸素濃度制御（第２酸素濃度制御）を行う。
【００４４】
また、後期においても、フィルタ入口温度の目標値ｔＴ１は中期と変わらず目標ベッド温度ｔＴｂｅｄに維持する。
【００４５】
高濃度に設定した目標酸素濃度が得られるように排気中の酸素濃度制御を行うと、図２２第１段目の実線のように再生効率が高まり、完全再生である１００％へと近づいていく。
【００４６】
次に、エンジンコントローラ３１により行われるこれら制御の内容を詳述する。
【００４７】
図３のフローチャートは再生処理を行うためのメインルーチンで、このフローは一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００４８】
ステップ１では再生処理フラグをみる。この再生処理フラグの設定については、図４のフローにより説明する。
【００４９】
図４のフローは図３とは別に一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。図４においてステップ１１ではフィルタ４１の圧力損失ΔＰを差圧センサ３６の出力から読み込む。
【００５０】
ステップ１２では再生処理フラグをみる。再生処理フラグは後述する再生処理条件が成立したとき１となるフラグである。エンジン始動時にはゼロに初期設定されているので、再生処理条件の成立する前にはステップ１３、１４に進み、再生処理条件をみる。再生処理条件の成立は、フィルタ４１の圧力損失ΔＰが再生開始判定値ΔＰＨｍａｘを超えかつ再生実施条件にあることである。
【００５１】
ここで、再生実施条件は例えばエンジンの回転速度と燃料噴射量（エンジン負荷相当）により定まる運転条件が図１４に示した領域Ｒ１〜Ｒ４の領域にある場合に成立する。
【００５２】
アイドル時やアイドルに近い低負荷域である領域Ｒ５にある場合に再生実施条件が非成立であるとするのは、アイドル時はもともと排気温度が低く、ポスト噴射及び吸気絞りを行ってもフィルタ４１のベッド温度を目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへと上昇させることができないからである。
【００５３】
このため圧力損失ΔＰが再生開始判定値ΔＰＨｍａｘ以下のときやエンジンの運転条件が再生実施条件にないときにはそのまま今回の処理を終了する。
【００５４】
フィルタ４１の圧力損失ΔＰが再生開始判定値ΔＰＨｍａｘを超えかつエンジンの回転速度と燃料噴射量により定まる運転条件が再生実施条件にあるときには再生処理を行うことができると判断しステップ１５に進んで再生処理フラグ＝１とする。
【００５５】
この再生処理フラグ＝１により次回からはステップ１２よりステップ１３へと進むことができないため、そのまま処理を終了する。すなわち、再生処理フラグは、ステップ１５で１になった後は後述する再生処理の中断時にも１のままであり（図１１参照）、後述する再生処理の終了のタイミングで０にリセットされるようになっている（図５ステップ３１参照）。
【００５６】
図３に戻り、ステップ１で再生処理フラグ＝１であるときには再生処理を行うためステップ２以降に進む。ステップ２では再生フェーズを設定する。この再生フェーズの設定については図５のフローにより説明する。
【００５７】
図５のフローは再生処理の開始からの経過時間Ｔと設定時間ｔ１、ｔ２、ｔ３とを比較して、再生フェーズの前期、中期、後期を設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００５８】
ステップ２１では再生終了フラグをみる。再生終了フラグはゼロに初期設定されているので、ステップ２２に進み、再生中断フラグをみる。再生中断フラグもゼロに初期設定されており、図１１で後述するように再生処理の終了前に再生処理を継続できなくなったとき１となるフラグである。
【００５９】
いまは再生処理の開始直後にあるとして説明すると、再生中断フラグ＝０であるのでステップ２３に進み再生処理フラグをみる。再生処理フラグ＝０のときはそのまま今回の処理を終了する。
【００６０】
再生処理フラグ＝１であるときにはステップ２４に進み、タイマ値Ｔ（ゼロに初期設定）を、
Ｔ＝Ｔｚ＋ΔＴ…（１）
ただし、ΔＴ：演算周期（＝１０ｍｓ）、
Ｔｚ：タイマ値の前回値、
の式によりインクリメントする。このタイマは再生処理開始からの経過時間（つまり再生処理時間）計測するためのものである。
【００６１】
ステップ２５、２６ではこのタイマ値Ｔと設定時間ｔ１、ｔ２、ｔ３（図２参照）とに基づいて、次のように再生フェーズの各期間を設定する。
【００６２】
（１）Ｔ＜ｔ１であるとき：
ステップ２５よりステップ２７進み再生フェーズを前期に設定する。
【００６３】
（２）ｔ１≦Ｔ＜ｔ１＋ｔ２であるとき：
ステップ２５よりステップ２８に進み再生フェーズを中期に設定する。
【００６４】
（３）ｔ１＋ｔ２≦Ｔ＜ｔ１＋ｔ２＋ｔ３であるとき：
ステップ２５、２６よりステップ２９に進み再生フェーズを後期に設定する。
【００６５】
（４）ｔ１＋ｔ２＋ｔ３≦Ｔであるとき：
このときには再生処理の終了であると判断し、ステップ２５、２６よりステップ３０に進み再生終了フラグ＝１とする。また、次回の再生処理に備えるためステップ３１、３２で再生処理フラグ＝０かつタイマ値Ｔ＝０とする。
【００６６】
ステップ２５で用いる上記の設定時間ｔ１、ｔ２、ｔ３は一定値でもかまわないが、ここでは、ｔ１とｔ２については次のように可変値で設定している。
【００６７】
図６は再生処理開始時の実際のベッド温度に対するｔ１の設定例である。フィルタ４１を再生するにはフィルタ４１に堆積しているパティキュレートが自着火して燃焼し得る温度である目標ベッド温度ｔＴｂｅｄにまで上昇させなければならないが、ｔ１は再生処理の開始より目標ベッド温度ｔＴｂｅｄに上昇させるまでの時間である。この時間ｔ１は図６のように再生処理開始時のベッド温度が高くなるほど小さくなる。これは再生処理開始時のベッド温度が高ければフィルタのベッド温度を目標ベッド温度まで上昇させるに要する時間も短くて済むからである。
【００６８】
また、ｔＴｂｅｄ以上の温度域ではｔ１＝０である。これはｔＴｂｅｄ以上の温度域では昇温制御を行わなくともフィルタ４１に堆積しているパティキュレートが自着火して燃焼するので、このときにはｔ１をゼロとして次の段階の中期へと即座に移行させるためである。
【００６９】
また、再生処理開始時のベッド温度が所定値Ｔａより低い温度域では一定値としている。これは、Ｔａより低い温度域ではフィルタ４１を昇温させようとしても目標ベッド温度ｔＴｂｅｄにまで昇温できないので、一定値としたものである。
【００７０】
なお、図６において横軸の再生処理開始時の実際のベッド温度は、再生処理開始時にフィルタ４１の前後に設けた温度センサ３７、３８により検出される２つの温度Ｔ１、Ｔ２から、
Ｔｂｅｄ＝ｂ１・Ｔ１＋ｂ２・Ｔ２…（２）
ただし、Ｔｂｅｄ：再生処理開始時のベッド温度、
ｂ１、ｂ２：定数、
の式により推定（算出）すればよい。（２）式のｂ１、ｂ２は実験により決まる値である。
【００７１】
図７は再生処理開始時のパティキュレート堆積量（図ではＰＭ堆積量で略記）に対するｔ２の設定例である。フィルタ４１のベッド温度を目標ベッド温度ｔＴｂｅｄにまで上昇させた後は、フィルタ４１に堆積しているパティキュレートが自着火して燃焼する。この場合に、排気中の酸素濃度が十分に大きい状態（空燃比でいうと理論空燃比よりリーン側の所定値Ａ）ではフィルタ４１に堆積している大量のパティキュレートが急激に燃焼し、これによってフィルタ４１のベッド温度が許容最高温度Ｔｍａｘを超えて上昇し、フィルタ４１に熱劣化が生じて耐久性が低下しかねない。このため、フィルタ４１に堆積している大量のパティキュレートが急激には燃えない程度の低い酸素濃度（空燃比でいうと理論空燃比よりはリーン側で上記のＡよりはリッチ側の所定値Ｂ）に維持する時間（期間）がｔ２である。この時間ｔ２は再生開始時のパティキュレート堆積量が大きくなるほど長くなる。
【００７２】
また、再生開始時のパティキュレート堆積量が最大パティキュレート堆積量ｐｍａｘ以上ではｔ２を一定としている。
【００７３】
また、再生開始時のパティキュレート堆積量が所定値ｐ以下の堆積量のときｔ２＝０としている。これは、ｐ以下のパティキュレート堆積量の場合には、中期を省略して後期に移行し、その総てを一気に燃焼させてもフィルタ４１のベッド温度の上昇が少なく、フィルタ４１のベッド温度が許容最高温度Ｔｍａｘに達することはないので、中期の段階を省略して即座に後期へと移行させるためである。すなわち、所定値ｐは、中期を介さずとも後期においてフィルタ４１のベッド温度が許容最高温度を超えないパティキュレート堆積量の最大量付近に設定している。
【００７４】
ただし、所定量のパテキュレートが堆積している場合に限って再生処理を開始するものとすれば、再生処理開始時のパテキュレート堆積量がｐ以下である事態はあり得ない。従って、これはむしろ後述する再生処理再開時に意味があると考えられる。すなわち、中期の期間中に再生処理が中断されれば、フィルタのパティキュレート堆積量がｐ以下の状態にとどまる事態が考えられ、このときには再生処理の再開時のパティキュレート堆積量がｐ以下の状態になる。従って、中期の期間中の再生処理の中断により再生処理再開時のパティキュレート堆積量がｐ以下のときには、即座に後期に移行して高濃度の目標酸素濃度への酸素濃度制御を行わせることで、再生処理期間を短縮することができる。
【００７５】
なお、図７において、横軸の再生処理開始時のパティキュレート堆積量は、再生処理開始時のフィルタの圧力損失から図８を内容とするテーブルを検索することにより演算すればよい。
【００７６】
図５に戻り、ステップ２２で再生中断フラグ＝１であるとき（再生処理の中断中）にはステップ３６に進んで、
Ｔ＝Ｔｚ−ａ×ΔＴ…（３）
ただし、ａ：所定値、
の式により再生処理開始からの経過時間を表すタイマ値Ｔを更新する。
【００７７】
これは、一般的には再生処理中の中断時間は再生処理時間にカウントしていないのであるが、本実施形態では、再生処理中の中断に伴うフィルタのベッド温度の挙動に着目して次のようにタイマ値Ｔを補正するようにしている。
【００７８】
（１）前期：
図９において再生処理開始後に再生処理の中断の機会が一度もなければ、本実施形態の急速昇温制御により、再生処理開始よりｔ１が経過したタイミングで実際のベッド温度が目標ベッド温度ｔＴｂｅｄに達する。
【００７９】
これに対して再生処理開始後に再生実施条件が不成立となり、再生処理（急速昇温制御）が中止され、その後に再生処理の再開で急速昇温制御が実行されたとすると、ベッド温度は再生処理中断時の温度Ｔｃより低下し、再生処理再開時の温度Ｔｄより再び上昇して目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへと達する（一点鎖線参照）。すなわち、再生処理の中断に伴うベッド温度の低下により、目標ベッド温度ｔＴｂｅｄに達するまでの時間がｔ１よりｔ１´へと長引く。このため、再生処理の中断があるときにはｔ１´まで待って次の段階である中期へと移行させなければならないところ、再生処理の中断があるときにもｔ１が経過したタイミングで中期へと移行させたのでは、中期へと移行させるのが早すぎ、中期においてフィルタに堆積しているパティキュレートを十分に燃焼させることができなくなる。
【００８０】
そこで、前期の時間内に再生処理の中断があるときには中期に移行させるのを遅らせるため、上記（３）式の所定値ａに正の値を与えてタイマ値Ｔを小さくなる側に補正する。
【００８１】
（２）中期：
中期の期間中での再生処理の中断は、前期の期間中での再生処理の中断と少し異なる。すなわち、中期の期間中での中断初期においてはフィルタ４１の有する熱容量分でフィルタ４１に堆積しているパティキュレートの燃焼がしばらく持続し、燃焼がやんだ後にベッド温度が低下していく。
【００８２】
従って、このときにはパティキュレートの燃焼が持続する中断初期の期間とベッド温度が低下してゆく中断初期以降の期間との２つに分けて考える必要があり、この場合、中断初期の期間においては、再生処理の中断中といえどもパティキュレートの燃焼が継続しているのであるから、再生処理の中断のない場合の中期での再生処理中と同じである。このため、この中断初期の期間もタイマ値Ｔに加えるべきであり、加えないとしたら後期へと移行させるのが遅れてしまう。
【００８３】
そこで、中期の期間中での中断時間が中断初期の期間内にある場合には後期へと移行させるのを早めるため、上記（３）式の所定値ａに負の値を与えてタイマ値Ｔを大きくなる側に補正する。
【００８４】
一方、中断初期移行の期間ではベッド温度が低下するのであるから、これは前述した前期の期間中の再生処理の中断と同じ扱いとすればよい。
【００８５】
そこで、中期の期間中での中断時間が中断初期以降の期間にまで長くなったときには後期に移行させるのを遅らせるため、上記（３）式の所定値ａに正の値を与えてタイマ値Ｔを小さくなる側に補正する。
【００８６】
（３）後期：
後期の期間中での再生処理の中断は前述した中期の期間中での再生処理の中断と同様に扱えばよい。
【００８７】
こうした考えにより、図５において上記（３）式の所定値ａに次のようにして再生フェーズの各段階毎に異なる値を設定しておき、中断中にはその設定された所定値ａ１、ａ２、ａ３により上記（３）式によりタイマ値Ｔを補正する。
【００８８】
（１）前期（Ｔ＜ｔ１であるとき）：
ステップ２５よりステップ３３進み前期の期間中の中断に備えて所定値ａに所定値ａにａ１を入れる。
【００８９】
（２）中期（ｔ１≦Ｔ＜ｔ１＋ｔ２であるとき）：
ステップ２５よりステップ３４に進み中期の期間中の中断に備えて所定値ａにａ２を入れる。
【００９０】
（３）後期（ｔ１＋ｔ２≦Ｔ＜ｔ１＋ｔ２＋ｔ３であるとき）：
ステップ２５、２６よりステップ３５に進み後期の期間中の中断に備えて所定値ａにａ３を入れる。
【００９１】
上記の所定値ａ１は図１０左上に示したように前期での中断時間に関係なく正の一定値である。この結果、図１０左下に示したように前期においては中断がないとき（中断時間＝０）のタイマ値Ｔに対して中断時間が長くなるほど小さくなる側にタイマ値Ｔが補正される。
【００９２】
これに対して所定値ａ２（またはａ３）は図１０右上に示したように中期での中断時間に応じ、その中断時間が所定値ｔｂ以下の期間（中断初期の期間）では負の一定値で、その中断期間がｔｂを超える期間（中断初期以降の期間）になると正の一定値である。この場合、中期（または後期）におけるｔｂを超える期間での温度低下のほうが、前期における温度低下より激しいので、これに合わせて正の値の区間のａ２（またはａ３）のほうをａ１より大きくしている。
【００９３】
この結果、図１０右下に示したように中期（または後期）での中断がないときのタイマ値Ｔに対して中断時間が所定値ｔｂ以下のときにはタイマ値Ｔが大きくなる側に補正され、これに対して中期（または後期）での中断時間が所定値ｔｂを超えると、前期における中断と同じに中断時間が長くなるほど小さくなる側にタイマ値Ｔが補正される。
【００９４】
なお、上記の所定値ａ１、ａ２、ａ３、ｔｂ並びに図１０左下の所定値ｔｃ、図１０右下の所定値ｔｄの実際の値は、フィルタ４１の熱容量や放熱特性、エンジン１の排気温度の特性を考慮して実験的に求める必要がある。また、ａ２（またはａ３）の値は中断時間がｔｂ未満のときとｔｂ以上のときとで切り換える必要があり、そのためには中断のタイミングよりタイマを起動して中断時間を計測すればよい。
【００９５】
図１１のフローは図５のステップ２２において用いる再生中断フラグを設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００９６】
ステップ４１では再生中断フラグをみる。再生中断フラグはエンジン始動時にゼロに初期設定されているので、ステップ４２に進み、再生処理フラグをみる。再生処理フラグ＝１のときにはステップ４３に進み、再生実施条件が成立しているかどうかみる。再生実施条件が成立しているときにはそのまま今回の処理を終了するが、再生実施条件が成立していないときには再生処理を中断するためステップ４４に進み、再生中断フラグ＝１とする。
【００９７】
再生中断フラグ＝１より次回にはステップ４１よりステップ４５に進み、再生実施条件をみる。再生処理の中断中でも再生実施条件が成立しない間は中断を継続するためステップ４４の操作を実行し、これに対して中断中に再生実施条件が成立したときには再び再生処理を再開させるためステップ４６に進み再生中断フラグ＝０とする。
【００９８】
このようにして設定される再生中断フラグを図５のステップ２２で用いる。
【００９９】
なお、図示しないが、再生中断フラグ＝１により再生処理が中断される。すなわち、前期の期間中に再生処理が中断されると、上記〈１〉の急速昇温制御が中断され、また中期や後期の期間中に再生処理が中断されると、上記〈２〉や〈３〉の酸素濃度制御が中断される。
【０１００】
これに対して再生中断フラグが再びゼロになったときには再生処理が再開される。すなわち、急速昇温制御が中断されていればその中断されていた急速昇温制御が再開され、また酸素濃度制御が中断されていればその中断されていた酸素濃度制御が再開される。
【０１０１】
このため、中断後の再生処理再開時には次のようにしてｔ１、ｔ２を設定し直すようにしている。
【０１０２】
（ア）前期の期間中に中断がありその後に再生処理が再開されたとき：
再生処理再開時のベッド温度から図６を内容とするテーブルを検索することによりｔ１を、また再生処理再開時のパティキュレート堆積量から図７を内容とするテーブルを検索することによりｔ２を演算し、このｔ１、ｔ２を再生処理開始時に既に演算しているｔ１、ｔ２に置き代えて用いて図５のステップ２５での判定を行う。
【０１０３】
（イ）中期や後期の期間中に中断がありその後に再生処理が再開されたとき：再生処理再開時のパティキュレート堆積量から図７を内容とするテーブルを検索することによりｔ２を演算し、このｔ２を再生処理開始時に既に演算しているｔ２に置き代えて用いて図５のステップ２５での判定を行う。
【０１０４】
なお、上記（ア）、（イ）において図７の横軸の再生処理再開時のパテキュレート堆積量は、再生処理再開時のフィルタ圧力損失から図８を内容とするテーブルを検索することにより演算する。
【０１０５】
このようにして図５の再生フェーズの各段階の設定を総て終了したら図３に戻り、ステップ３では現在の処理タイミングが再生フェーズのいずれの段階にあるのかをみて、次のように各制御を行う。すなわち、前期であればステップ４に進みフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１を目標ベッド温度ｔＴｂｅｄより高く設定し、この目標値ｔＴ１が得られるように排気温度制御（急速昇温制御）を行う。
【０１０６】
中期であるときにはステップ５、７に進みフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１を目標ベッド温度ｔＴｂｅｄに切換えて維持する共に、排気中の目標酸素濃度を低濃度に設定した酸素濃度制御（第１酸素濃度制御）を行う。後期になるとステップ６、７に進みフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１は中期と同じく目標ベッド温度ｔＴｂｅｄに維持すると共に、排気中の目標酸素濃度を中期の場合より高濃度に設定した酸素濃度制御（第２酸素濃度制御）を行う。
【０１０７】
ここで、図３のステップ４〜７での制御を急速昇温制御と酸素濃度制御に分けてさらに説明する。
【０１０８】
〔１〕急速昇温制御：
〔１〕−１．急速昇温制御方法その１：
図１２は本実施形態によるフィルタ入口温度の制御結果とこれによってフィルタのベッド温度がどのように変化するのかを表している。すなわち、再生処理の開始時にはフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１として目標ベッド温度ｔＴｂｅｄよりも高い温度を設定し、前期の総ての期間に亘って、この目標値ｔＴ１が得られるように排気昇温手段を働かせる。
【０１０９】
前期の期間（ｔ１）が終了したら、フィルタ入口温度の目標値ｔＴ１を目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへと切換えて維持する。
【０１１０】
〔１〕−２．急速昇温制御方法その２：
図１３は前期の期間を前半と後半のほぼ２つに分け、前半部分で図１２の場合よりもさらに高い温度をフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１に設定し、後半部分で徐々に目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへと近づくよう目標値ｔＴ１を調整する（下段の実線参照）。そして、この目標値ｔＴ１が得られるように排気昇温手段を働かせる。
【０１１１】
これによって目標ベッド温度ｔＴｂｅｄへと上昇させるに要する時間を図１２の場合のｔ１よりｔ１´へと短縮することができ、さらに図１２の場合に生じていたベッド温度のオーバーシュートをも防止できる。比較のため図１３には図１２の場合を破線で示している。
【０１１２】
〔１〕−３．排気昇温手段：
排気温度は燃料噴射量（エンジン負荷相当）と回転速度により異なるので、図１４に示したように全運転領域を大きく５つに区分けし、区分けした各運転領域での排気温度に応じて、次のように排気昇温手段を働かせることにより、図１２に示したフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１を実現する。
【０１１３】
領域Ｒ１：全負荷付近の領域であり、この領域では排気温度が目標ベッド温度ｔＴｂｅｄとなり、排気昇温手段を働かせなくても自然にパティキュレートが燃焼して再生が行われるため、排気昇温手段は働かせない。
【０１１４】
領域Ｒ２：領域Ｒ１より低負荷側である領域Ｒ２〜Ｒ５ではフィルタ入口温度Ｔ１がその目標値ｔＴ１とならないため排気昇温手段を働かせる必要がある。このため領域Ｒ２ではまず排気昇温手段である燃料噴射装置１０から噴射される燃料の噴射時期（メイン噴射時期）を通常（再生処理前）よりも遅らせることによって排気温度を上昇させる。メイン噴射時期の遅角によってフィルタ入口温度Ｔ１はその目標値ｔＴ１へと上昇する。
【０１１５】
領域Ｒ３：メイン噴射時期の遅角だけではフィルタ入口温度Ｔ１をその目標値ｔＴ１にできない領域であり、メイン噴射時期の遅角に代わってポスト噴射（メイン噴射後にさらに膨張行程で噴射すること）を行うことによって排気を昇温させる。この膨張行程でのポスト噴射によりフィルタ入口温度Ｔ１はその目標値ｔＴ１へと上昇する。
【０１１６】
領域Ｒ４：ポスト噴射のみによってはフィルタ入口温度Ｔ１をその目標値ｔＴ１にできない領域であり、ポスト噴射に加えて、別の排気昇温手段である吸気絞り装置を用いて排気を昇温させる。この制御によりフィルタ入口温度Ｔ１はその目標値ｔＴ１へと上昇する。
【０１１７】
このため、図１においてコレクタ３ａ入口に、アクチュエータ４３により駆動される吸気絞り弁４２（吸気絞り装置）が設けられている。上記のアクチュエータ４３は、制御圧力に応動して吸気絞り弁４２を駆動するダイヤフラムアクチュエータ４４と、このダイヤフラムアクチュエータ４４への制御圧力を調整する圧力制御弁４５とからなり、吸気絞り弁４２が目標開度まで閉じられるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁４５に出力される。
【０１１８】
なお、本実施形態のように可変容量ターボ過給機２１やコモンレール式燃料噴射装置１０を備える場合には、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の領域でこれらも排気昇温手段として働かせ、目標値ｔＴ１へと昇温させることが可能である。例えば可変ノズル２４を開くとタービン２２の仕事が減るため吸入空気量が減って空気過剰率が小さくなり、これによってフィルタ入口温度Ｔ１が上昇する。また、コモンレール圧を低くすると噴射期間が長引いて燃焼期間が長くなる。すると、燃焼が悪化してエンジントルクが低下する。このエンジントルクの低下を補おうと燃料噴射量が増え、これによってフィルタ入口温度Ｔ１が上昇する。
【０１１９】
領域Ｒ５：アイドル時のように排気温度がもともと低い低負荷域であり、この領域では上記いずれの方法によってもフィルタ入口温度をその目標値ｔＴ１へと上昇させることができないので、再生処理は行わない（排気昇温手段は働かせない）。
【０１２０】
一方、図１３に示した目標値ｔＴ１は、図１４に示した昇温制御をベースとして、図１４に示した領域Ｒ３、Ｒ４において感度の高いポスト噴射量を時間とともに変化させることで達成することができる。例えば、エンジンの回転速度と負荷から所定のマップ（図示しない）を検索することによりベース排気温度（排気昇温手段を働かせない状態での排気温度のこと）Ｔｂａｓｅを、またエンジンの回転速度とエンジントルクとから図１５を内容とするマップを検索することにより排気温度を１℃上げるのに必要なポスト噴射増加量ΔＰｏｓｔを演算し、これらを用いて
ΔＱｐ＝ΔＰｏｓｔ×（ｔＴ１−Ｔｂａｓｅ）…（４）
ただし、ｔＴ１：フィルタ入口温度の目標値、
の式によりポスト噴射量の上乗せ量ΔＱｐを演算し、この上乗せ量ΔＱｐを図１４に示した領域Ｒ３、Ｒ４でのポスト噴射量に加えればよい。
【０１２１】
〔２〕酸素濃度制御：
〔２〕−１．中期の酸素濃度制御（第１酸素濃度制御）：
図１６にパティキュレート堆積量（ＰＭ堆積量）が多い状態（つまり中期）で再生処理を行ったときのフィルタ入口温度、排気中酸素濃度とフィルタ４１のベッド温度の最高温度との関係を示すと、パテキュレート堆積量が多いため曲線と曲線の間の間隔が短く、これは温度勾配が急であることを表している。
【０１２２】
このようにパティキュレート堆積量が多い状態では、低酸素濃度側に目標酸素濃度の制御範囲を設けることで、フィルタ４１のベッド温度の許容最高温度内でフィルタ４１の再生処理を行うことができる。
【０１２３】
ここで、排気中の目標酸素濃度は空燃比に換算すると理論空燃比よりリーン側（例えば空気過剰率で１．５程度）である。パティキュレート堆積量が多い状態で高濃度の酸素があると、パティキュレートの燃焼速度が大きいためにフィルタ４１に堆積しているパティキュレートが急激に燃えるので、これを抑えるため排気中の目標酸素濃度を低酸素濃度に設定している。
【０１２４】
また、目標酸素濃度の制御範囲に幅を設けているのは、バラツキと過渡時の制御遅れとを考慮したものである。
【０１２５】
〔２〕−２．後期の酸素濃度制御（第２酸素濃度制御）：
図１７には今度は、パティキュレート堆積量が少ない状態（つまり後期）で再生処理を行ったときのフィルタ入口温度、排気中酸素濃度とフィルタ４１のベッド温度の最高温度との関係を示し、パティキュレート堆積量が少ない状態では曲線と曲線の間隔が広がり（温度勾配が緩やかとなり）、かつベッド温度の許容最高温度の位置も図１６の場合より右方向に移動している。
【０１２６】
このため、パティキュレート堆積量が少ない状態では、排気中の酸素濃度を中期に比べ大きくしても、フィルタ４１の再生処理中のベッド温度の最高温度を許容最高温度以下に保つことができるので、後期には図中１）のように中期よりも目標酸素濃度を大きくする。これによって十分な酸素を供給してパティキュレートの燃焼速度を大きくし、フィルタ４１に燃え残っているパティキュレートの総てを短期間で完全に燃え切らせることが可能となる。さらに、図中２）のようにフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１をも上昇させることで、さらに再生処理時間の短縮とパティキュレートの再生効率の向上を図ることができる。
【０１２７】
〔２〕−３．酸素濃度制御の制御結果：
図１８に本実施形態による排気中酸素濃度の制御目標（目標酸素濃度）とその制御結果としての実際の排気中酸素濃度の変化を示す。図示のように中期に低酸素濃度に制御されていたものが、後期になると、それより高い酸素濃度へと切換えられている。なお、中期、後期を除く他の期間（前期を含む）では排気中酸素濃度が激しく変化している。これは、他の期間ではもともと排気中の酸素濃度制御を行っていないこと、また加速や減速が繰り返される過渡時のものであるからである。
【０１２８】
図１８は排気中の目標酸素濃度を低濃度から高濃度へと単純に２段階に切換えるものであるが、図１９のように、中期の後半部分で徐々に目標酸素濃度を大きくして後期の目標酸素濃度に滑らかにつなぐことにより、図１８の場合より再生処理期間の短縮を図ることも可能である。
【０１２９】
〔２〕−４．酸素濃度制御手段：
排気中の目標酸素濃度をｔＲＯ２［％］、この目標酸素濃度ｔＲＯ２が得られるときの空気過剰率を目標空気過剰率ｔλとすると、次式が成立する。
【０１３０】
ｔλ＝２１／（２１−ｔＲＯ２）…（５）
ただし、２１：新気中の酸素濃度［％］、
なお、（５）式は燃焼による作動ガスのモル増加を考慮していないが、制御精度をさらに向上させるためにこの効果を（５）式に入れることもできる。
【０１３１】
（５）式の目標空気過剰率ｔλを得るための制御には吸入新気量の制御と、燃料噴射の制御とがある。
【０１３２】
〔２〕−４−１．吸入新気量の制御：
（５）式の目標空気過剰率ｔλを得るための吸入新気量をｔＱａとすれば、燃料噴射量Ｑｆとの間に次式が成立する。
【０１３３】
ｔＱａ＝Ｑｆ×理論空燃比×ｔλ…（６）
（５）式を（６）式に代入すると次式が得られる。
【０１３４】
ｔＱａ＝Ｑａ×理論空燃比×２１／（２１−ｔＲＯ２）…（７）
従って、（７）式の目標吸入新気量ｔＱａが得られるように吸入新気量を制御する。
【０１３５】
この場合、吸入新気量制御手段により、カバーできる運転領域が図２０に示したように異なるので、吸入新気量制御手段に応じて次のように酸素濃度制御を行う。
【０１３６】
▲１▼吸入新気量制御手段が可変容量ターボ過給機２１のとき：
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８の領域では可変容量ターボ過給機２１により吸入新気量を制御する。例えば、可変ノズル２４の開度を小さくするとタービン２２の回転速度が高くなり、吸入新気量を増やす（酸素濃度を大きくする）ことができる。この逆に可変ノズル２４の開度を大きくするとタービン２２の回転速度が低くなり、吸入新気量を減らすことができる。
【０１３７】
▲２▼吸入新気量制御手段がＥＧＲ装置のとき：
Ｒ７、Ｒ８の領域ではＥＧＲ弁６（ＥＧＲ装置）により吸入新気量を制御する。例えば、ＥＧＲ率やＥＧＲ量を増加すれば吸入新気量を減らすことが、この逆にＥＧＲ率やＥＧＲ量を小さくすれば吸入新気量を増やすことができる。
【０１３８】
▲３▼吸入新気量制御手段が吸気絞り弁４２（吸気絞り装置）のとき：
Ｒ８の領域では吸気絞り弁４２により吸入新気量を制御する。例えば、吸気絞り弁４２を閉じれば吸入新気量を減らすことが、この逆に吸気絞り弁４２を戻せば吸入新気量を増やすことができる。
【０１３９】
〔２〕−４−２．燃料噴射の制御：
上記（５）式の目標空気過剰率ｔλを得るための目標燃料噴射量をｔＱｆとすれば、吸入新気量Ｑａとの間に次式が成立する。
【０１４０】
Ｑａ＝ｔＱｆ×理論空燃比×ｔλ…（８）
（５）式、（８）式を目標燃料噴射量ｔＱｆについて解くと次式が得られる。
【０１４１】
ｔＱｆ＝Ｑａ×（１／理論空燃比）×（２１−ｔＲＯ２）／２１…（９）
従って、（９）式の目標燃料噴射量ｔＱｆが得られるように燃料噴射を制御する。
【０１４２】
この場合、燃料噴射制御手段によりカバーできる運転領域が図２１に示したように異なるので、燃料噴射制御手段に応じて次のように酸素濃度制御を行う。
【０１４３】
領域Ｒ９：メイン噴射時期を遅角しつつ（９）式の目標燃料噴射量ｔＱｆが得られるように燃料噴射を制御する。
【０１４４】
領域Ｒ１０：メイン噴射時期の遅角とポスト噴射を行いつつ（９）式の目標燃料噴射量ｔＱｆが得られるように燃料噴射を制御する。ポスト噴射量を増加すれば燃料噴射量を増加する（酸素濃度を小さくする）ことができる。ポスト噴射はエンジンの膨張行程で行うため、トルク増加をあまり伴わずに噴射量の増加を行うことができる。そしてトルク増加分はメイン噴射量を減少してコントロールする。
【０１４５】
領域Ｒ１１：ポスト噴射と吸気絞りとメイン噴射時期とにより燃料噴射量を制御する。例えば吸気絞りを行うとポンピングロスが増加するため、これを補う分だけポスト噴射量を増加できる。また、このときのメイン噴射時期は噴射量を制御しない場合よりも進角側に制御する。
【０１４６】
〔２〕−４−３．排気中酸素濃度のフィードバック制御：
上記の〔２〕−４−１、〔２〕−４−２での制御はオープンループ制御であるが、フィードバック制御を行わせることもできる。例えばエアフローメータ３５出力より検出される実際の吸入新気量が上記（７）式の目標吸入新気量ｔＱａと一致するように、あるいは実際の燃料噴射量が上記（９）式の目標燃料噴射量ｔＱｆと一致するようにフィードバック制御する。
【０１４７】
また、排気通路２に排気中の実際の酸素濃度を検出するセンサ（例えば広域空燃比センサ）を設けておき、このセンサにより検出される排気中の実際の酸素濃度が目標酸素濃度と一致するようにフィードバック制御を行わせることもできる。
【０１４８】
ここで、本実施形態の作用を図２２を参照しながら説明すると、同図は上から再生効率、フィルタ入口温度の目標値、排気中の目標酸素濃度、フィルタのベッド温度の最高温度の動きをモデル的に示している。なお、第１段目、第２段目、第４段目においては本実施形態の場合を実線で、これに対して従来装置の場合を一点鎖線と破線で示している。
【０１４９】
（１）再生処理の前期：
前期には第２段目のようにフィルタ入口温度の目標値ｔＴ１（実線参照）が従来装置（一点鎖線と破線参照）より高く設定されるので、従来装置の場合よりフィルタ４１のベッド温度の最高温度が最下段のように目標ベッド温度ｔＴｂｅｄまでに急速に上昇している。
【０１５０】
（２）再生処理の中期：
▲１▼第３段目のように排気中の目標酸素濃度を低濃度側に設定して、フィルタ４１に堆積しているパティキュレートの燃焼速度を抑制するので、フィルタのベッド温度の最高温度が許容最高温度を上回ることがなく（最下段の実線参照）、これによりフィルタ４１の耐久性が損なわれることがない。
【０１５１】
▲２▼排気温度を低下させることによりパティキュレートの燃焼速度を抑制する方法もあるが、この排気温度によるパティキュレート燃焼速度制御方法だと、排気やフィルタ４１の熱慣性の影響を受けて制御の応答性が悪くなる。これに対して本実施形態では、こうした排気温度によるパティキュレート燃焼速度制御方法でないため排気やフィルタ４１の熱慣性の影響を排除でき、制御応答性がよく制御の信頼性が高い。
【０１５２】
▲３▼排気温度によるパティキュレート燃焼速度制御方法だと、パティキュレートの燃焼速度を抑えようと排気温度を低下させたとき、これに伴ってフィルタ４１のベッド温度が目標ベッド温度以下に低下するようだと再生不良が生じ得る。これに対して本実施形態では、目標ベッド温度を保ちつつ、パテキュレートの燃焼速度の抑制は酸素濃度制御で行うので、パテキュレートの燃焼中においても、フィルタ４１のベッド温度の最高温度が目標ベッド温度を下回ることがない。すなわち、本実施形態は、排気温度によるパティキュレート燃焼速度制御方法でないため、フィルタ４１のベッド温度を目標ベッド温度より低下させる必要がなく、これによってフィルタ周辺の温度低下による再生不良を防止できる。
【０１５３】
（３）再生処理の後期：
第３段目のように排気中の目標酸素濃度を中期の段階より大きくすることで、再生処理の終了間近にフィルタ４１に残存するパティキュレートの総てを迅速にかつ確実に燃え切らせることができ、これにより再生処理時間の短縮、ならびにほぼ完全なフィルタ再生を図ることができる。
【０１５４】
その結果、本実施形態では次の効果が得られる。
【０１５５】
（１）再生処理時間の短縮：
再生処理に要する燃料消費の増加を最小限とし、燃費悪化を抑制できる。再生処理中の高温維持時間が減少し、フィルタの熱劣化を抑制でき、排気性能の向上、寿命の延長が図れる。
【０１５６】
（２）完全再生の実現：
燃え残りのパティキュレートによる圧損上昇がなくなるので燃費悪化を防止できる。また、燃え残りパティキュレートの上に新たなパティキュレートが堆積して生じる不均一パティキュレート堆積は、局所的な急激なパティキュレート燃焼を引き起こし、その部分で耐久性が低下する可能性があるが、これを防止できる。
【０１５７】
また、本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、ｔ１（急速昇温制御期間）を再生処理開始時のフィルタのベッド温度に基づいて設定するので、ｔ１を、再生処理開始時のフィルタのベッド温度が相違しても精度良く与えることができる。
【０１５８】
また、本実施形態（請求項９に記載の発明）によれば、前期の期間（急速昇温制御期間）のフィルタ入口温度の目標値を、当初は中期、後期（酸素濃度制御期間）のフィルタ入口温度の目標値よりも高く設定し、その後に中期、後期のフィルタ入口温度の目標値まで徐々に低下するように設定するので（図１３参照）、パティキュレートが自着火する温度へと上昇させるに要する時間を短縮することができると共に、ベッド温度のオーバーシュートをも防止できる。
【０１５９】
また、本実施形態（請求項１５に記載の発明）によれば、中期の期間（第１酸素濃度制御期間）において排気中の目標酸素濃度を後期の期間（第２酸素濃度制御期間）の排気中の目標酸素濃度に向けて徐々に大きくするので（図１９参照）、排気中の目標酸素濃度をステップ的に切換える場合より再生処理期間を短縮できる。
【０１６０】
また、再生処理再開時のパティキュレート堆積量が所定値ｐ以下の場合には、低酸素濃度を目標とする酸素濃度制御（第１酸素濃度制御）を省略して高酸素濃度を目標とする酸素濃度制御（第２酸素濃度制御）に移行し、フィルタに残存するパティキュレートの総てを一気に燃焼させてもフィルタのベッド温度の上昇が少なく、フィルタのベッド温度が許容最高温度に達することはない。すなわち、本実施形態（請求項３４に記載の発明）によれば、低酸素濃度を目標とする酸素濃度制御の中断により再生処理再開時のパティキュレート堆積量が所定値ｐ以下のときには、即座に高酸素濃度を目標とする酸素濃度制御に移行させることで、再生処理期間を短縮することができる。
【０１６１】
急速昇温制御が中断されると、ベッド温度はその中断時の温度より低下し、再生処理再開時の温度より再び上昇してパティキュレートが自着火する温度へと上昇する。すなわち、急速昇温制御の中断に伴うベッド温度の低下により、パティキュレートが自着火する温度に達するまでの時間が中断がない場合より長引く。このため、急速昇温制御の中断があるときには中断がない場合より遅らせて次の段階である酸素濃度制御へと移行させなければならないところ、急速昇温制御の中断があるときにも中断がないときと同じタイミングで酸素濃度制御へと移行させたのでは、酸素濃度制御へと移行させるのが早すぎ、酸素濃度制御期間においてフィルタに堆積しているパティキュレートを十分に燃焼させることができなくなる。これに対して、本実施形態（請求項３６に記載の発明）によれば、急速昇温制御に中断があるとき、タイマ値Ｔ（再生処理開始からの経過時間）を、急速昇温制御が中断された時間に基づいて短くなる側に補正するので（図１０左下参照）、急速昇温制御が中断されることがあっても、適切なタイミングで酸素濃度制御へと移行させることができる。
【０１６２】
酸素濃度制御中の中断は、急速昇温制御中の中断と少し異なる。すなわち、酸素濃度制御中の中断初期においてはフィルタ４１の有する熱容量分でフィルタ４１に堆積しているパティキュレートの燃焼がしばらく持続し、燃焼がやんだ後にベッド温度が低下していく。従って、このときにはパティキュレートの燃焼が持続する中断初期の期間とベッド温度が低下してゆく中断初期以降の期間との２つに分けて考える必要があり、この場合、中断初期の期間においては、酸素濃度制御の中断中といえどもパティキュレートの燃焼が継続しているのであるから、酸素濃度制御の中断のない場合の酸素濃度制御中と同じである。このため、この中断初期の期間も急速昇温制御の終了からの経過時間や低酸素濃度を目標とする酸素濃度制御（第１酸素濃度制御）の終了からの経過時間に加えるべきであり、加えないとしたら高酸素濃度を目標とする酸素濃度制御（第２酸素濃度制御）へと移行させるのが遅れたり、再生処理の終了が遅れてしまう。
【０１６３】
これに対して、本実施形態（請求項３７に記載の発明）によれば、低酸素濃度を目標とする酸素濃度制御が中断された時間に基づいて、その中断時間が所定時間ｔｂまではタイマ値Ｔ（急速昇温制御の終了からの経過時間）を長くなる側に、またその中断時間が所定時間ｔｂを超えるとタイマ値Ｔを短くなる側に補正するので（図１０右下参照）、低酸素濃度を目標とする酸素濃度制御が中断されることがあっても、適切なタイミングで高酸素濃度を目標とする酸素濃度制御へと移行させることができる。
【０１６４】
また、本実施形態（請求項３８に記載の発明）によれば、高酸素濃度を目標とする酸素濃度制御が中断された時間に基づいて、その中断時間が所定時間ｔｂまではタイマ値Ｔ（第１酸素濃度制御の終了からの経過時間）を長くなる側に、またその中断時間が所定時間ｔｂを超えるとタイマ値Ｔを短くなる側に補正するので（図１０右下参照）、高酸素濃度を目標とする酸素濃度制御が中断されることがあっても適切なタイミングで再生処理を終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】再生処理期間の３つの段階を示す特性図。
【図３】再生処理の全体を説明するためのフローチャート。
【図４】再生処理フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図５】再生フェーズの設定を説明するためのフローチャート。
【図６】設定時間ｔ１の特性図。
【図７】設定時間ｔ２の特性図。
【図８】パティキュレート堆積量に対するフィルタ圧力損失の特性図。
【図９】急速昇温制御の途中で中断があった場合のフィルタのベッド温度の挙動を示す波形図。
【図１０】所定値ａ１、ａ２、ａ３の特性図。
【図１１】再生中断フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図１２】前期におけるフィルタ入口温度の目標値の設定方法を説明するための波形図。
【図１３】他の実施形態の前期におけるフィルタ入口温度の目標値の設定方法を説明するための波形図。
【図１４】排気昇温手段を説明するための領域図。
【図１５】排気温度を１℃上げるのに必要なポスト噴射増加量の特性図。
【図１６】パティキュレート堆積量が多い場合の再生処理時のベッド温度の最高温度の特性図。
【図１７】パティキュレート堆積量が少ない場合の再生処理時のベッド温度の最高温度の特性図。
【図１８】排気中の目標酸素濃度の設定方法を説明するための波形図。
【図１９】他の実施形態の排気中の目標酸素濃度の設定方法を説明するための波形図。
【図２０】吸入新気量制御手段を説明するための領域図。
【図２１】燃料噴射制御手段を説明するための領域図。
【図２２】本実施形態の作用効果を説明するための波形図。
【符号の説明】
１エンジン
２排気通路
３吸気通路
６ＥＧＲ弁
１０コモンレール式燃料噴射装置
１７ノズル（燃料噴射弁）
２１可変容量ターボ過給機
３１エンジンコントローラ
３３クランク角センサ
３６差圧センサ
３７、３８温度センサ
４１フィルタ
４２吸気絞り弁

Claims

排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備え、フィルタの再生時期になるとフィルタの再生処理を行うエンジンの排気浄化装置において、
フィルタの再生処理が急速昇温制御とこの急速昇温制御の経過後の酸素濃度制御とを含み、
酸素濃度制御期間のフィルタ入口温度の目標値は一定であり、
急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値は酸素濃度制御期間のフィルタ入口温度の目標値よりも高く、かつ
酸素濃度制御期間はパティキュレートの燃焼速度を抑制するため排気中の目標酸素濃度を低濃度に設定した第１酸素濃度制御を行う第１酸素濃度制御期間と、第１酸素濃度制御期間の経過後にフィルタにパティキュレートが燃え残ることがないように排気中の目標酸素濃度を高濃度に設定した第２酸素濃度制御を行う第２酸素濃度制御期間とを含むことを特徴とする排気浄化装置。
急速昇温制御期間を再生処理開始時のフィルタ温度に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間を再生処理開始時のフィルタ温度が高いほど短くなる傾向に設定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
第１酸素濃度制御期間を再生処理開始時のパティキュレート堆積量に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
第１酸素濃度制御期間を再生処理開始時のパティキュレート堆積量が大きいほど長くなる傾向に設定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
第１酸素濃度制御期間を再生処理開始時のパティキュレート堆積量が所定値以下のとき設定しないことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
所定値を、第１酸素濃度制御期間を介さずとも第２酸素濃度制御期間においてフィルタ温度が所定温度を超えないパティキュレート堆積量の最大量付近に設定することを特徴とする請求項６に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値を、急速昇温制御期間のほぼ全期間にわたって酸素濃度制御期間のフィルタ入口温度の目標値よりも高く設定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値を、当初は酸素濃度制御期間のフィルタ入口温度の目標値よりも高く設定し、その後に酸素濃度制御期間のフィルタ入口温度の目標値まで徐々に低下するように設定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値への昇温を、燃料噴射時期の遅角により達成することを特徴とする請求項８または９に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値への昇温を、ポスト噴射により達成することを特徴とする請求項８または９に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値への昇温を、ポスト噴射及び吸気絞りにより達成することを特徴とする請求項８または９に記載の排気浄化装置。
可変容量機構を有するターボ過給機を備え、急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値への昇温を、可変容量機構により達成することを特徴とする請求項８または９に記載の排気浄化装置。
コモンレール式燃料噴射装置を備え、急速昇温制御期間のフィルタ入口温度の目標値への昇温を、コモンレール圧を低くすることにより達成することを特徴とする請求項８または９に記載の排気浄化装置。
第１酸素濃度制御期間において排気中の目標酸素濃度を第２酸素濃度制御期間の排気中の目標酸素濃度に向けて徐々に大きくすることを特徴とする請求項８または９に記載の排気浄化装置。
酸素濃度制御期間における排気中の目標酸素濃度を吸入新気量を制御することにより達成することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
酸素濃度制御期間における排気中の目標酸素濃度を燃料噴射量を制御することにより達成することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
排気中の実際の酸素濃度が酸素濃度制御期間における排気中の目標酸素濃度と一致するようにフィードバック制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
可変容量機構を有するターボ過給機を備え、吸入新気量を可変容量機構により制御することを特徴とする請求項１６に記載の排気浄化装置。
吸入新気量をＥＧＲ制御装置により制御することを特徴とする請求項１６に記載の排気浄化装置。
吸入新気量を吸気絞り装置により制御することを特徴とする請求項１６に記載の排気浄化装置。
燃料噴射量をポスト噴射により制御することを特徴とする請求項１７に記載の排気浄化装置。
燃料噴射量をポスト噴射及び吸気絞りにより制御することを特徴とする請求項１７に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間では酸素濃度の制御を行わずにフィルタ入口温度を目標温度に制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間では酸素濃度の制御を行わずにフィルタ入口温度を目標温度に制御し、酸素濃度制御期間では排気中の実際の酸素濃度を目標酸素濃度にフィードバック制御することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間と再生処理の開始からの経過時間とを比較して酸素濃度制御へと切換えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
第１酸素濃度制御期間と急速昇温制御の終了からの経過時間とを比較して第２酸素濃度制御期間へと切り換えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
第２酸素濃度制御期間と第１酸素濃度制御の終了からの経過時間とを比較して再生処理の終了か否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
再生処理の開始後に再生実施条件を満たさなくなったとき再生処理を中断し、その後に再生実施条件を満たしたとき再生処理を再開することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
急速昇温制御期間を再生処理再開時のフィルタ温度に基づいて設定し直すことを特徴とする請求項２９に記載の排気浄化装置。
設定し直す急速昇温制御期間を再生処理再開時のフィルタ温度が高いほど短くなる傾向に設定することを特徴とする請求項３０に記載の排気浄化装置。
第１酸素濃度制御期間を再生処理再開時のパティキュレート堆積量に基づいて設定し直すことを特徴とする請求項２９に記載の排気浄化装置。
設定し直す第１酸素濃度制御期間を再生処理再開時のパティキュレート堆積量が大きいほど長くなる傾向に設定することを特徴とする請求項３２に記載の排気浄化装置。
設定し直す第１酸素濃度制御期間を再生処理再開時のパティキュレート堆積量が所定値以下のとき設定しないことを特徴とする請求項３２に記載の排気浄化装置。
所定値を、第１酸素濃度制御期間を介さずとも第２酸素濃度制御期間においてフィルタのベッド温度が所定温度を超えないパティキュレート堆積量の最大量付近に設定することを特徴とする請求項３４に記載の排気浄化装置。
再生処理の中断が急速昇温制御の中断であり、かつ急速昇温制御期間と再生処理の開始からの経過時間とを比較して酸素濃度制御へと切換える場合に、前記再生処理の開始からの経過時間を、急速昇温制御が中断された時間に基づいて短くなる側に補正することを特徴とする請求項２９に記載の排気浄化装置。
再生処理の中断が第１酸素濃度制御の中断であり、かつ第１酸素濃度制御期間と急速昇温制御の終了からの経過時間とを比較して第２酸素濃度制御期間へと切り換える場合に、第１酸素濃度制御が中断された時間に基づいて、その中断時間が所定時間までは前記急速昇温制御の終了からの経過時間を長くなる側に、またその中断時間が所定時間を超えると前記急速昇温制御の終了からの経過時間を短くなる側に補正することを特徴とする請求項２９に記載の排気浄化装置。
再生処理の中断が第２酸素濃度制御の中断であり、かつ第２酸素濃度制御期間と第１酸素濃度制御の終了からの経過時間とを比較して再生処理の終了と判定する場合に、第２酸素濃度制御が中断された時間に基づいて、その中断時間が所定時間までは前記第１酸素濃度制御の終了からの経過時間を長くなる側に、またその中断時間が所定時間を超えると前記第１酸素濃度制御の終了からの経過時間を短くなる側に補正することを特徴とする請求項２９に記載の排気浄化装置。
排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備え、フィルタの再生時期になるとフィルタの再生処理を行うエンジンの排気浄化装置において、
フィルタの再生処理が昇温制御とこの昇温制御の経過後の酸素濃度制御とを含み、
酸素濃度制御期間はパティキュレートの燃焼速度を抑制するため排気中の目標酸素濃度を低濃度に設定した第１酸素濃度制御を行う第１酸素濃度制御期間と、第１酸素濃度制御期間の経過後にフィルタにパティキュレートが燃え残ることがないように排気中の目標酸素濃度を高濃度に設定した第２酸素濃度制御を行う第２酸素濃度制御期間とを含むことを特徴とする排気浄化装置。