内燃機関の排気浄化装置
【課題】 本発明は、運転者等の手動操作によりＰＭ強制再生処理を実行する内燃機関の排気浄化装置において、運転者等の不用意な若しくは誤った操作によるＰＭ強制再生処理の中断や車両の急発進等を防止することを課題とする。
【解決手段】本発明は、手動によりＰＭ強制再生処理を実行する内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ強制再生処理実行中は運転者等の車両走行操作を制限し、運転者等がＰＭ強制再生処理の実行中断要求を入力した場合に限りＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに車両走行操作の制限を解除するようにしたことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、手動によりＰＭ強制再生処理を実行する内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ強制再生処理実行中は運転者等の車両走行操作を制限し、運転者等がＰＭ強制再生処理の実行中断要求を入力した場合に限りＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに車両走行操作の制限を解除するようにしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を再生する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両などに搭載される内燃機関、特に圧縮着火式の内燃機関では、排気中のパティキュレート（以下、ＰＭと記す）を捕集するパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置が普及してきている。このような排気浄化装置としては、アイドリング停車条件（機関回転数が所定回転数以下、アクセルがオフ、ギヤがニュートラル、且つクラッチがオフ）が成立しているときに運転者が再生ボタンを操作することにより、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを強制的に燃焼除去するＰＭ強制再生処理を実行するものが提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５５９１４号公報
【特許文献２】特開平１０−１８８３４号公報
【特許文献３】特許第３００４３２４号公報
【特許文献４】特開平１０−７７８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の技術では、ＰＭ強制再生処理実行中にアイドリング停車条件が不成立になるとＰＭ強制再生処理が直ちに中止されて内燃機関が通常運転状態へ復帰するが、運転者の不用意な操作や誤操作によってアイドル停車条件が不成立となる場合がある。そのような場合には、車両の急発進や、ＰＭ強制再生処理の不要な中断が発生する可能性がある。
【０００４】
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、内燃機関および／または車両の状態が所定の再生条件を満たしている時にＰＭ強制再生処理を実行する内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ強制再生処理実行中の運転者等の不用意な操作や誤操作による車両の急発進やパティキュレートフィルタの再生効率悪化を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。本発明の特徴は、内燃機関および／または車両の状態が所定の再生条件を満たしている時にパティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を実行する内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ強制再生処理実行中は車両を走行させるための操作（以下、車両走行操作と記す）を制限する手段と、ＰＭ強制再生処理実行中に手動によりＰＭ強制再生処理の実行中断要求を入力する手段とを備え、実行中断要求が入力された場合に限りＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに車両走行操作の制限を解除する点にある。
【０００６】
具体的には、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、内燃機関および／または内燃機関を搭載した車両の状態が所定の再生条件を満たしている時に前記パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を強制的に再生するＰＭ強制再生処理を実行する再生処理手段と、ＰＭ強制再生処理実行時に車両走行操作を制限する制限手段と、ＰＭ強制再生処理の実行中断要求を手動により入力する中断要求入力手段と、中断要求入力手段が実行中断要求を入力した時にＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに前記制限手段による制限を解除する再生中断手段と、を
備える。
【０００７】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、ＰＭ強制再生処理が実行されているときは、中断要求入力手段が実行中断要求を入力しない限りＰＭ強制再生処理が継続されるとともに車両走行操作が制限されることになる。
【０００８】
すなわち、ＰＭ強制再生処理実行中に車両の運転者等が車両走行操作を行おうとしても、中断要求入力手段が実行中断要求を入力しない限りＰＭ強制再生処理が継続されるとともに車両走行操作が制限されることになる。
【０００９】
従って、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等が不用意に或いは誤って車両走行操作を行おうとしても、車両が走行することなくＰＭ強制再生処理が続行される。その結果、車両の急発進やＰＭ強制再生処理の不用意な中断が防止されるようになる。一方、車両の運転者等は、実行中断要求を入力することにより車両走行操作の制限を解除することができるため、ＰＭ強制再生処理の実行途中であっても必要に応じて車両を走行させることができる。
【００１０】
尚、本発明における中断要求入力手段は、車両走行操作以外の操作を実行中断要求として入力するものとする。このような中断要求入力手段としては、車両に設けられた専用のボタンやスイッチ等を例示することができる。また、本発明における再生条件としては、停車アイドル状態を例示することができる。
【００１１】
本発明において、再生中断手段は、中断要求入力手段が実行中断要求を入力した時に、先ず再生処理手段によるＰＭ強制再生処理の実行を中断し、次いでＰＭ強制再生処理実行中断から所定期間経過後に車両走行操作の制限を解除するようにしてもよい。
【００１２】
ＰＭ強制再生処理の実行が中断されたときに車両走行操作の制限が同時に解除されると、車両が急発進する場合がある。例えば、ＰＭ強制再生処理の実行時にアイドルアップ制御が行われる排気浄化装置においては、ＰＭ強制再生処理の実行中断と同時に車両走行操作の制限が解除されると、アイドル回転数が下がりきらない内に車両走行操作がなされて車両が急発進する可能性がある。
【００１３】
これに対し、ＰＭ強制再生処理の実行が中断された時点から所定期間が経過するまで車両走行操作の制限解除が遅延されるようにすれば、車両の急発進を抑制することが可能となる。
【００１４】
尚、ＰＭ強制再生処理の実行中断と車両走行操作の制限解除とに時間差が設けられた場合は、ＰＭ強制再生処理の実行中断要求が入力されても車両を直ちに走行させることができないため、運転者等に違和感を与える可能性がある。
【００１５】
そこで、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、前記した所定期間の長さを運転者等へ知らせる通知手段を更に備えるようにしてもよい。通知手段は、例えば、スピーカなどの音声出力装置を介して所定期間の長さを出力するように構成されてもよく、ディスプレイなどの表示装置を介して所定期間の長さを出力するように構成されてもよい。
【００１６】
また、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、ＰＭ強制再生処理実行時にパティキュレートフィルタに残存するＰＭ量を演算する演算手段を更に備え、演算手段の演算値に応じてＰＭ強制再生処理の実行方法及び実行中断方法を変更するようにしてもよい。
【００１７】
例えば、演算手段の演算値が所定値を超えている間は再生処理手段が内燃機関のアイド
ル回転数を高めるアイドルアップ制御を実行するとともに制限手段が車両走行操作を制限し、演算手段の演算値が所定値以下となった後は再生処理手段がアイドルアップ制御を終了するとともに制限手段が車両走行操作の制限を解除するようにしてもよい。
【００１８】
この場合、再生中断手段は、アイドルアップ制御が実行されている間は実行中断要求を入力した場合に限りＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに制限手段による制限を解除し、アイドルアップ制御が終了した後は実行中断要求を入力した場合及び車両走行操作がなされた場合にＰＭ強制再生処理の実行を中断する。
【００１９】
この場合、パティキュレートフィルタに残存するＰＭ量が少なくなると、運転者等が車両走行操作を行うだけで直ちに車両を走行させることが可能となる。その際、アイドルアップ制御が終了しているため、車両の急発進が抑制される。この結果、運転者等に対する利便性を高めることが可能となる。
【００２０】
本発明にかかる制限手段は、シフト操作とクラッチ操作とアクセル操作の少なくとも一つを制限するようにしてもよい。
【００２１】
制限手段がシフト操作を制限する方法としては、シフトポジションをニュートラルポジション又はパーキングポジションに固定する方法を例示することができる。この方法によれば、ＰＭ強制再生処理実行中にシフトポジションがニュートラルポジションやパーキングポジションから動力伝達可能なポジションへ操作されることがなくなるため、車両の急発進が防止される。
【００２２】
制限手段がクラッチ操作を制限する方法としては、クラッチの切断を規制する方法を例示することができる。この方法によれば、ＰＭ強制再生処理実行中にクラッチを切断することができなくなるため、シフト操作が困難なる。その結果、シフト操作を間接的に制限することが可能となる。
【００２３】
制限手段がアクセル操作を制限する方法としては、アクセル開度の増加を規制する方法、或いはアクセル開度の変化に対応した燃料噴射量の変化を規制する方法等を例示することができる。これらの方法によれば、内燃機関の機関回転数が無負荷状態で上昇するレーシング（空吹かし）が抑制されるため、パティキュレートフィルタへ流入する排気量が不要に急増することがなくなる。その結果、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制することが可能となる。
【００２４】
また、本発明は、内燃機関を搭載した車両が停車アイドル状態にある時に車両の運転者等が手動により再生要求を入力することを条件としてＰＭ強制再生処理を行う内燃機関の排気浄化装置に好適である。これは、内燃機関および／または車両が再生条件を満たしていることを条件に自動的にＰＭ強制再生処理および車両走行操作の制限が開始されると、車両の利便性が低下する可能性があるからである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、内燃機関および／または車両の状態が所定の再生条件を満たしている時にパティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等がＰＭ強制再生処理の実行中断要求を入力しない限り車両の走行が制限されるとともにＰＭ強制再生処理が継続して続行されるため、運転者等の不用意な操作や誤操作による車両の急発進やパティキュレートフィルタの再生効率悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図２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。
【００２８】
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。
【００２９】
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１２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）６が配置されている。インタークーラ６より下流の吸気通路４には吸気絞り弁１３が配置されている。
【００３０】
また、内燃機関１には排気通路７が接続されている。排気通路７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より下流の排気通路７にはパティキュレートフィルタ８が配置されている。パティキュレートフィルタ８は、排気中のＰＭを捕集するフィルタの担体に酸化触媒が担持されたものである。
【００３１】
タービンハウジング５１より上流の排気通路７には、該排気通路７内を流れる排気中へ燃料を添加する燃料添加弁９が配置されている。パティキュレートフィルタ８より下流の排気通路７には排気温度センサ１０が配置されている。
【００３２】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１１が併設されている。ＥＣＵ１１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。
【００３３】
ＥＣＵ１１は、上記した排気温度センサ１０やエアフローメータ１２等の各種センサに加え、再生ボタン１４、中断ボタン１５、アクセルポジションセンサ１６、及びシフトポジションセンサ１７と電気的に接続されている。
【００３４】
再生ボタン１４は、内燃機関１を搭載する車両の運転者等が手動ＰＭ強制再生処理を行うときに操作するボタンである。
【００３５】
中断ボタン１５は、運転者等がＰＭ強制再生処理の実行を中断するときに操作するボタンであり、本発明にかかる中断要求入力手段の一実施態様である。尚、再生ボタン１４と中断ボタン１５は一つのボタンで兼用されてもよい。例えば、ＰＭ強制再生処理が実行されていないときに再生ボタン１４が操作されると該再生ボタン１４がオン信号を出力し、ＰＭ強制再生処理実行中に再生ボタン１４が操作されると該再生ボタン１４がオフ信号を出力するようにしてもよい。
【００３６】
また、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３、燃料添加弁９、吸気絞り弁１３等に加え、報知ランプ１８、表示装置１９、及びシフトロック機構２０と電気的に接続されている。
【００３７】
報知ランプ１８は、車両の運転席近傍に設けられ、パティキュレートフィルタ８のＰＭ強制再生処理を手動により行う必要があるときに点灯するランプである。尚、報知ランプ
１８は、再生ボタン１４を点灯させるように構成されてもよい。
表示装置１９は、車両の運転席近傍に設けられ、手動ＰＭ強制再生処理に関わる情報を表示する装置である。この表示装置１９は、本発明にかかる通知手段の一実施態様である。
【００３８】
シフトロック機構２０は、手動ＰＭ強制再生処理の実行時にシフトポジションをニュートラルポジション又はパーキングポジションに固定する機構であり、本発明にかかる制限手段の一実施態様である。このシフトロック機構２０は、シフトレバーを機械的にニュートラルポジション或いはパーキングポジションに固定する機構であってもよく、あるいはシフトレバーがニュートラルポジション又はパーキングポジション以外へ操作されたときに変速機の変速動作を電気的に制限する機構であってもよい。
【００３９】
このように構成された内燃機関１では、ＥＣＵ１１が燃料噴射制御等の既知の制御に加え、本実施例の要旨となる手動再生制御を実行する。
【００４０】
手動再生制御では、ＥＣＵ１１は、先ずパティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量を演算する。ＰＭ捕集量を演算する方法としては、パティキュレートフィルタ８の前後差圧をＰＭ捕集量に換算する方法、機関負荷と機関回転数をパラメータとして内燃機関１から排出されるＰＭ量を求めそのＰＭ量を積算することによりＰＭ捕集量を算出する方法等を例示することできる。
【００４１】
ＥＣＵ１１は、ＰＭ捕集量が所定量以上であるか否かを判別する。ＰＭ捕集量が所定量以上である場合には、ＥＣＵ１１は報知ランプ１８を点灯させることにより、パティキュレートフィルタ８のＰＭ強制再生処理を実行する必要がある旨を運転者等に報知する。
【００４２】
報知ランプ１８の点灯中であって所定の再生条件が成立しているときに再生ボタン１４が操作されると、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理を実行する。前記した再生条件としては、機関回転数が所定回転数（例えば、８００ｒｐｍ程度）以下である、シフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションにある、アクセル開度が零である等の条件を例示することができる。
【００４３】
ＰＭ強制再生処理では、ＥＣＵ１１は、吸気絞り弁１３の開度を小さくし、アイドル回転数を所定のアイドルアップ回転数（例えば、１２００ｒｐｍ程度）まで高めるべく燃料噴射量を増量補正する制御（所謂、アイドルアップ制御）を行い、更に燃料添加弁９から排気中へ燃料を添加させる。
【００４４】
吸気絞り弁１３の開度が小さくされると、内燃機関１の吸入空気量が減少するため、それに応じて内燃機関１から排出される排気量も減少する。排気量が減少すると、排気の温度が上昇するとともに排気の流速が低下する。
【００４５】
アイドルアップ制御が行われると、燃料噴射弁３から噴射される燃料量が増加するため、それに応じて内燃機関１から排出される熱量が増加する。このような熱量の増加は、吸気絞り弁１３による排気量の減少に相乗して排気温度を一層上昇させる。
【００４６】
燃料添加弁９から排気中へ燃料が添加されると、添加燃料及び排気がパティキュレートフィルタ８へ流入する。パティキュレートフィルタ８へ流入した添加燃料は、パティキュレートフィルタ８に担持された触媒によって酸化される。その際、排気の流速低下により触媒の空間速度が低くなるため、添加燃料の酸化率が高くなる。添加燃料の酸化率が高くなると、添加燃料の酸化反応熱が増加する。
【００４７】
従って、パティキュレートフィルタ８は、少量且つ高温な排気によって加熱されると同時に添加燃料の酸化反応熱によっても加熱されることとなり、速やかにＰＭ酸化可能温度域まで昇温するようになる。
【００４８】
また、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理実行時にパティキュレートフィルタ８に残存するＰＭ量を演算する。例えば、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ８において酸化されたＰＭの総量（ＰＭ酸化量）を演算する。パティキュレートフィルタ８において単位時間当たりに酸化されるＰＭ量はパティキュレートフィルタ８の温度によって変化する。このため、パティキュレートフィルタ８の温度やＰＭ強制再生処理の実行時間とをパラメータとしてＰＭ酸化量を求めることができる。このようにしてＰＭ酸化量が算出されると、ＥＣＵ１１は、該ＰＭ酸化量がＰＭ強制再生処理実行開始時に算出されたＰＭ捕集量以上であるか否かを判別する。
【００４９】
前記ＰＭ酸化量が前記ＰＭ捕集量未満である場合には、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理を続行する。前記ＰＭ酸化量が前記ＰＭ捕集量以上である場合には、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理の実行を終了し、報知ランプ１８を消灯させる。
【００５０】
ところで、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等が不用意に又は誤ってアクセル操作やシフト操作を行う場合がある。ＰＭ強制再生処理実行中にアクセル操作やシフト操作が行われると、ＰＭ強制再生処理が不要に中断されてしまい、パティキュレートフィルタ８の再生処理を完了させることができなくなる可能性がある。
【００５１】
また、ＰＭ強制再生処理実行中はアイドルアップ制御が実行されるため、運転者等のシフト操作によりシフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションから動力伝達可能なポジションへ変更されると、車両が急発進してしまう可能性もある。
【００５２】
更に、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等のアクセル操作によってレーシング（空吹かし）等が行われると、パティキュレートフィルタ８に捕集されたＰＭが急激に燃焼してパティキュレートフィルタ８を過熱させる可能性もある。
【００５３】
これに対し、本実施例の手動再生制御では、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理実行中は、中断ボタン１５が操作されない限りシフト操作やアクセル操作等の車両走行操作が制限されるようにした。
【００５４】
このような制御によれば、ＰＭ強制再生処理実行中に車両の運転者等がシフト操作やアクセル操作を行ってもＰＭ強制再生処理が継続されるとともに車両の走行が制限されることになる。
【００５５】
従って、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等が不用意に或いは誤ってシフト操作やアクセル操作を行っても、車両の急発進やパティキュレートフィルタ８の過熱等を防止しつつＰＭ強制再生処理を続行することが可能となる。また、車両の運転者等は、中断ボタン１５を操作することによってＰＭ強制再生処理の実行中断及び車両走行操作の制限解除を任意に行うことができる。
【００５６】
以下、本実施例の手動再生制御について図２に沿って詳しく説明する。図２は、手動再生制御ルーチンを示すフローチャートである。手動再生制御ルーチンは、ＥＣＵ１１が所定の間隔で繰り返し実行するルーチンである。
【００５７】
手動再生制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は先ずＳ１０１においてパティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量ΣＰＭを演算する。
【００５８】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１１は前記Ｓ１０１で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが所定量Ａｐｍ以上であるか否かを判別する。
【００５９】
前記Ｓ１０２において前記ＰＭ捕集量ΣＰＭが所定量Ａｐｍより少ないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６０】
前記Ｓ１０２において前記ＰＭ捕集量ΣＰＭが所定量Ａｐｍ以上であると判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０３へ進み、報知ランプ１８を点灯させる。
【００６１】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１１は、再生ボタン１４がオンであるか否かを判別する。このＳ１０４において再生ボタン１４がオンではないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６２】
一方、Ｓ１０４において再生ボタン１４がオンであると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１０５へ進む。Ｓ1０５では、ＥＣＵ１１は、再生条件が成立しているか否かを判別
する。具体的には、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０５において、機関回転数が所定回転数以下であり、アクセルポジションセンサ１６の出力信号が零（アクセル開度が零）であり、且つシフトポジションセンサ１７の出力信号がニュートラルポジション又はパーキングポジションを示しているか否かを判別する。
【００６３】
前記Ｓ１０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１０６へ進む。
【００６４】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ１１は、車両走行操作を制限する。具体的には、ＥＣＵ１１は、シフトロック機構２０を作動させるとともに、アクセルポジションセンサ１６の出力信号に基づく燃料噴射量の増減を停止する。この場合、シフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションに固定されるとともに、アクセル開度が増減しても燃料噴射量が変化しなくなる。
【００６５】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１１はＰＭ強制再生処理を実行する。ＰＭ強制再生処理では、ＥＣＵ１１は、吸気絞り弁１３の開度を減少させ、アイドル回転数をアイドルアップ回転数まで上昇させるべく燃料噴射量を増量補正し、更に燃料添加弁９から排気中へ燃料を添加させる。
【００６６】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ１１は、中断ボタン１５がオフであるか否かを判別する。このＳ１０８において中断ボタン１５がオフであると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＥＣＵ１１は、ＰＭ酸化量ΣＯｐｍを演算する。
【００６７】
Ｓ１１０では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０９で算出されたＰＭ酸化量ΣＯｐｍが前記Ｓ１０１で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭ以上であるか否かを判別する。
【００６８】
前記１１０において前記ＰＭ酸化量ΣＯｐｍが前記ＰＭ捕集量ΣＰＭ未満であると判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記Ｓ１０６以降の処理を再度実行する。
【００６９】
前記１１０において前記ＰＭ酸化量ΣＯｐｍが前記ＰＭ捕集量ΣＰＭ以上である判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記Ｓ１１１へ進む。Ｓ１１１では、ＥＣＵ１１はＰＭ強制再生処理を終了する。すなわち、ＥＣＵ１１は、吸気絞り弁１３の開度を通常の開度に戻し、燃料噴射量を通常のアイドル回転数に対応した量に戻し、更に燃料添加弁９からの燃料
添加を停止する。
【００７０】
Ｓ１１２では、ＥＣＵ１１は、車両走行操作の制限を解除する。すなわち、ＥＣＵ１１は、シフトロック機構２０の作動を停止させるとともに、アクセルポジションセンサ１６の出力信号に基づく燃料噴射量の増減を再開する。
【００７１】
ＥＣＵ１１は、Ｓ１１３において報知ランプ１８を消灯させた後、本ルーチンの実行を終了する。
【００７２】
また、上記したＳ１０８において中断ボタン１５がオンであると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１１４へ進む。Ｓ１１４では、ＥＣＵ１１はＰＭ強制再生処理の実行を終了する。
【００７３】
Ｓ１１５では、ＥＣＵ１１は、タイマＴを起動する。タイマＴは所定時間をカウントダウンするタイマであり、所定時間はＰＭ強制再生処理の実行が終了された時点から機関回転数が通常のアイドル回転数へ低下する時点までに要する時間であり、予め実験的に求められている。
【００７４】
Ｓ１１６では、ＥＣＵ１１は、タイマＴの計時時間Ｔを表示装置１９から出力させる。この場合、運転者等は表示装置１９が出力した時間Ｔを見ることにより、車両走行操作の制限が解除されるまでに要する時間を認識することができる。
【００７５】
Ｓ１１７では、ＥＣＵ１１は、タイマＴの計時時間Ｔが“０”であるか否かを判別する。このＳ１１７において計時時間Ｔが“０”ではないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記Ｓ１１６以降の処理を再度実行する。一方、前記Ｓ１１７において計時時間Ｔが“０”であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１１８へ進む。
【００７６】
Ｓ１１８では、ＥＣＵ１１は、車両走行操作の制限を解除する。この場合、機関回転数が通常のアイドル回転数まで低下した後に車両走行操作の制限が解除されるため、車両の急発進を防止することが可能となる。
【００７７】
このようにＥＣＵ１１が手動再生制御ルーチンを実行することにより、ＰＭ強制再生処理実行中は中断ボタン１５が操作されない限りシフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションに固定され且つアクセル操作に対応した燃料噴射量の増減が禁止されるため、内燃機関１及び車両の状態は再生条件を満足する状態に維持される。その結果、運転者等が不用意に或いは誤ってシフト操作やアクセル操作を行おうとしてもＰＭ強制再生処理が好適に継続されることとなる。
【００７８】
ＰＭ強制再生処理実行中のシフト操作が制限されると、アイドルアップ制御が実行された状態でシフト操作されることがなくなるため、車両の急発進を防止することもできる。また、ＰＭ強制再生処理実行中のアクセル操作が制限されると、レーシング（空吹かし）等が発生しないため、パティキュレートフィルタ８の過熱を防止することもできる。
【００７９】
一方、運転者等はＰＭ強制再生処理実行中に中断ボタン１５を操作することにより、ＰＭ強制再生処理の実行を中断することができるとともにシフト操作及びアクセル操作の制限を解除することができる。その際、先ずＰＭ強制再生処理の実行が中断され、次いで機関回転数が通常のアイドル回転数まで低下した時点でシフト操作及びアクセル操作の制限が解除されるため、車両の急発進を防止することが可能となる。
【００８０】
更に、中断ボタン１５が操作されてからシフト操作及びアクセル操作の制限が解除され
るまでの所要時間が表示装置１９によって出力されるため、運転者等に与える違和感を軽減することができる。
【００８１】
尚、本実施例では、中断ボタン１５が操作された時点から機関回転数が通常のアイドル回転数（例えば、７００ｒｐｍ程度）へ低下する時点まで車両走行操作の制限が継続されるようにしているが、機関回転数が通常のアイドル回転数へ低下する前であっても燃料噴射量が通常のアイドル回転数に対応した噴射量へ減量される時まで制限が継続されれば足りる。
【００８２】
これは、燃料噴射量が通常のアイドル回転数に対応した噴射量へ減量されていれば、機関回転数が通常のアイドル回転数より高くとも、内燃機関１が発生するトルクは通常のアイドル回転時のトルクと同等となるため、車両の急発進を抑制することができるからである。
【００８３】
また、本実施例では、ＰＭ強制再生処理実行中のシフト操作を制限しているが、クラッチ操作を制限することにより、シフト操作を間接的に制限するようにしてもよい。
【実施例２】
【００８４】
次に、本発明の第２の実施例について図３に基づいて説明する。本実施例と前述した実施例１との差違は、実施例１では中断ボタン１５が操作されない限りシフト操作及びアクセル操作が制限される例について述べたが、本実施例では中断ボタン１５が操作されない場合であってもパティキュレートフィルタ８に残存するＰＭ量が所定量未満となった時点でアイドルアップ制御を終了するとともにシフト操作及びアクセル操作の制限を解除する点にある。
【００８５】
以下、本実施例における手動再生制御について図３に沿って説明する。図３は、手動再生制御ルーチンを示すフローチャートである。この手動再生制御ルーチンにおいて、Ｓ２０１〜Ｓ２０９は前述した図２のＳ１０１〜Ｓ１０９と同一の処理であり、Ｓ２１８〜Ｓ２２２はＳ１１４〜Ｓ１１８と同一の処理であるため、説明を省略する。
【００８６】
Ｓ２１０では、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０１にて算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭからＳ２０９にて算出されたＰＭ酸化量ΣＯｐｍを減算した値が所定量△ＰＭ以下であるか否かを判別する。
【００８７】
前記Ｓ２１０において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２０６以降の処理を再度実行する。
【００８８】
前記Ｓ２１０において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２１１においてアイドルアップ制御の実行を終了する。
【００８９】
Ｓ２１２では、ＥＣＵ１１は、車両走行操作の制限を解除する。すなわち、ＥＣＵ１１は、シフトロック機構２０の作動を停止するとともに、アクセルポジションセンサ１６の出力信号に基づく燃料噴射量の増減を許容する。
【００９０】
Ｓ２１３では、ＥＣＵ１１は、アクセルポジションセンサ１６及びシフトポジションセンサ１７の出力信号に基づいて、運転者等がシフト操作或いはアクセル操作を行ったか否かを判別する。
【００９１】
前記Ｓ２１３において運転者等がシフト操作或いはアクセル操作を行っていないと判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２１４へ進み、ＰＭ酸化量ΣＯｐｍを再度演算する。
【００９２】
Ｓ２１５では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ２０１で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭから前記Ｓ２１４で算出されたＰＭ酸化量ΣＯｐｍを減算した値が“０”であるか否かを判別する。
【００９３】
前記Ｓ２１５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は前述したＳ２１１以降の処理を再度実行する。
【００９４】
前記Ｓ２１５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２１６へ進み、ＰＭ強制再生処理の実行を終了する。
【００９５】
ＥＣＵ１１は、Ｓ２１７において報知ランプ１８を消灯させた後、本ルーチンの実行を終了する。
【００９６】
尚、前記Ｓ２１３において運転者等がシフト操作或いはアクセル操作を行ったと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２１４及びＳ２１５をスキップしてＳ２１６以降の処理を実行する。
【００９７】
この場合、運転者等は中断ボタン１５を操作しなくともシフト操作やアクセル操作を行うだけで直ちに車両を走行させることが可能となるため、運転者等に対する利便性が向上する。更に、シフト操作やアクセル操作によって車両が直ちに走行可能となっても、アイドルアップ制御が既に終了しているため、車両の急発進を抑制することが可能となる。
【００９８】
以上述べた実施例では、パティキュレートフィルタ８に残存するＰＭ量が多い時には、アイドルアップ制御を利用したＰＭ強制再生処理が実行されるとともに車両走行操作が制限されるため、パティキュレートフィルタ８の再生効率を高めることが可能になるとともに、ＰＭ強制再生処理の不要な中断、車両の急発進、及びパティキュレートフィルタ８の過昇温を抑制することが可能となる。更に、パティキュレートフィルタ８に残存するＰＭ量が少なくなった時には、アイドルアップ制御が終了されるとともに車両走行操作の制限が解除されるため、運転者等は車両走行操作を行うだけで直ちに車両を走行させることが可能となる。
【００９９】
従って、本実施例によれば、前述した実施例１と同様の効果を得ることが可能になるとともに、運転者等の利便性を高めることが可能となる。
【０１００】
また、上記した所定量△ＰＭが車両走行中に自動的に行われるＰＭ強制再生処理の適用範囲内となるように定められれば、運転者等の車両走行操作によって手動ＰＭ強制再生処理が中断されても車両走行時にパティキュレートフィルタ８を再生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】実施例１における手動再生制御ルーチンを示すフローチャート
【図３】実施例２における手動再生制御ルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
【０１０２】
１・・・・・内燃機関
８・・・・・パティキュレートフィルタ
９・・・・・燃料添加弁
１１・・・・ＥＣＵ
１４・・・・再生ボタン（再生要求入力手段）
１５・・・・中断ボタン（中断要求入力手段）
１９・・・・表示装置（通知手段）
２０・・・・シフトロック機構（制限手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を再生する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両などに搭載される内燃機関、特に圧縮着火式の内燃機関では、排気中のパティキュレート（以下、ＰＭと記す）を捕集するパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置が普及してきている。このような排気浄化装置としては、アイドリング停車条件（機関回転数が所定回転数以下、アクセルがオフ、ギヤがニュートラル、且つクラッチがオフ）が成立しているときに運転者が再生ボタンを操作することにより、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを強制的に燃焼除去するＰＭ強制再生処理を実行するものが提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５５９１４号公報
【特許文献２】特開平１０−１８８３４号公報
【特許文献３】特許第３００４３２４号公報
【特許文献４】特開平１０−７７８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の技術では、ＰＭ強制再生処理実行中にアイドリング停車条件が不成立になるとＰＭ強制再生処理が直ちに中止されて内燃機関が通常運転状態へ復帰するが、運転者の不用意な操作や誤操作によってアイドル停車条件が不成立となる場合がある。そのような場合には、車両の急発進や、ＰＭ強制再生処理の不要な中断が発生する可能性がある。
【０００４】
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、内燃機関および／または車両の状態が所定の再生条件を満たしている時にＰＭ強制再生処理を実行する内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ強制再生処理実行中の運転者等の不用意な操作や誤操作による車両の急発進やパティキュレートフィルタの再生効率悪化を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。本発明の特徴は、内燃機関および／または車両の状態が所定の再生条件を満たしている時にパティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を実行する内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ強制再生処理実行中は車両を走行させるための操作（以下、車両走行操作と記す）を制限する手段と、ＰＭ強制再生処理実行中に手動によりＰＭ強制再生処理の実行中断要求を入力する手段とを備え、実行中断要求が入力された場合に限りＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに車両走行操作の制限を解除する点にある。
【０００６】
具体的には、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、内燃機関および／または内燃機関を搭載した車両の状態が所定の再生条件を満たしている時に前記パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を強制的に再生するＰＭ強制再生処理を実行する再生処理手段と、ＰＭ強制再生処理実行時に車両走行操作を制限する制限手段と、ＰＭ強制再生処理の実行中断要求を手動により入力する中断要求入力手段と、中断要求入力手段が実行中断要求を入力した時にＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに前記制限手段による制限を解除する再生中断手段と、を
備える。
【０００７】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、ＰＭ強制再生処理が実行されているときは、中断要求入力手段が実行中断要求を入力しない限りＰＭ強制再生処理が継続されるとともに車両走行操作が制限されることになる。
【０００８】
すなわち、ＰＭ強制再生処理実行中に車両の運転者等が車両走行操作を行おうとしても、中断要求入力手段が実行中断要求を入力しない限りＰＭ強制再生処理が継続されるとともに車両走行操作が制限されることになる。
【０００９】
従って、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等が不用意に或いは誤って車両走行操作を行おうとしても、車両が走行することなくＰＭ強制再生処理が続行される。その結果、車両の急発進やＰＭ強制再生処理の不用意な中断が防止されるようになる。一方、車両の運転者等は、実行中断要求を入力することにより車両走行操作の制限を解除することができるため、ＰＭ強制再生処理の実行途中であっても必要に応じて車両を走行させることができる。
【００１０】
尚、本発明における中断要求入力手段は、車両走行操作以外の操作を実行中断要求として入力するものとする。このような中断要求入力手段としては、車両に設けられた専用のボタンやスイッチ等を例示することができる。また、本発明における再生条件としては、停車アイドル状態を例示することができる。
【００１１】
本発明において、再生中断手段は、中断要求入力手段が実行中断要求を入力した時に、先ず再生処理手段によるＰＭ強制再生処理の実行を中断し、次いでＰＭ強制再生処理実行中断から所定期間経過後に車両走行操作の制限を解除するようにしてもよい。
【００１２】
ＰＭ強制再生処理の実行が中断されたときに車両走行操作の制限が同時に解除されると、車両が急発進する場合がある。例えば、ＰＭ強制再生処理の実行時にアイドルアップ制御が行われる排気浄化装置においては、ＰＭ強制再生処理の実行中断と同時に車両走行操作の制限が解除されると、アイドル回転数が下がりきらない内に車両走行操作がなされて車両が急発進する可能性がある。
【００１３】
これに対し、ＰＭ強制再生処理の実行が中断された時点から所定期間が経過するまで車両走行操作の制限解除が遅延されるようにすれば、車両の急発進を抑制することが可能となる。
【００１４】
尚、ＰＭ強制再生処理の実行中断と車両走行操作の制限解除とに時間差が設けられた場合は、ＰＭ強制再生処理の実行中断要求が入力されても車両を直ちに走行させることができないため、運転者等に違和感を与える可能性がある。
【００１５】
そこで、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、前記した所定期間の長さを運転者等へ知らせる通知手段を更に備えるようにしてもよい。通知手段は、例えば、スピーカなどの音声出力装置を介して所定期間の長さを出力するように構成されてもよく、ディスプレイなどの表示装置を介して所定期間の長さを出力するように構成されてもよい。
【００１６】
また、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、ＰＭ強制再生処理実行時にパティキュレートフィルタに残存するＰＭ量を演算する演算手段を更に備え、演算手段の演算値に応じてＰＭ強制再生処理の実行方法及び実行中断方法を変更するようにしてもよい。
【００１７】
例えば、演算手段の演算値が所定値を超えている間は再生処理手段が内燃機関のアイド
ル回転数を高めるアイドルアップ制御を実行するとともに制限手段が車両走行操作を制限し、演算手段の演算値が所定値以下となった後は再生処理手段がアイドルアップ制御を終了するとともに制限手段が車両走行操作の制限を解除するようにしてもよい。
【００１８】
この場合、再生中断手段は、アイドルアップ制御が実行されている間は実行中断要求を入力した場合に限りＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに制限手段による制限を解除し、アイドルアップ制御が終了した後は実行中断要求を入力した場合及び車両走行操作がなされた場合にＰＭ強制再生処理の実行を中断する。
【００１９】
この場合、パティキュレートフィルタに残存するＰＭ量が少なくなると、運転者等が車両走行操作を行うだけで直ちに車両を走行させることが可能となる。その際、アイドルアップ制御が終了しているため、車両の急発進が抑制される。この結果、運転者等に対する利便性を高めることが可能となる。
【００２０】
本発明にかかる制限手段は、シフト操作とクラッチ操作とアクセル操作の少なくとも一つを制限するようにしてもよい。
【００２１】
制限手段がシフト操作を制限する方法としては、シフトポジションをニュートラルポジション又はパーキングポジションに固定する方法を例示することができる。この方法によれば、ＰＭ強制再生処理実行中にシフトポジションがニュートラルポジションやパーキングポジションから動力伝達可能なポジションへ操作されることがなくなるため、車両の急発進が防止される。
【００２２】
制限手段がクラッチ操作を制限する方法としては、クラッチの切断を規制する方法を例示することができる。この方法によれば、ＰＭ強制再生処理実行中にクラッチを切断することができなくなるため、シフト操作が困難なる。その結果、シフト操作を間接的に制限することが可能となる。
【００２３】
制限手段がアクセル操作を制限する方法としては、アクセル開度の増加を規制する方法、或いはアクセル開度の変化に対応した燃料噴射量の変化を規制する方法等を例示することができる。これらの方法によれば、内燃機関の機関回転数が無負荷状態で上昇するレーシング（空吹かし）が抑制されるため、パティキュレートフィルタへ流入する排気量が不要に急増することがなくなる。その結果、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制することが可能となる。
【００２４】
また、本発明は、内燃機関を搭載した車両が停車アイドル状態にある時に車両の運転者等が手動により再生要求を入力することを条件としてＰＭ強制再生処理を行う内燃機関の排気浄化装置に好適である。これは、内燃機関および／または車両が再生条件を満たしていることを条件に自動的にＰＭ強制再生処理および車両走行操作の制限が開始されると、車両の利便性が低下する可能性があるからである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、内燃機関および／または車両の状態が所定の再生条件を満たしている時にパティキュレートフィルタのＰＭ強制再生処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等がＰＭ強制再生処理の実行中断要求を入力しない限り車両の走行が制限されるとともにＰＭ強制再生処理が継続して続行されるため、運転者等の不用意な操作や誤操作による車両の急発進やパティキュレートフィルタの再生効率悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図２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。
【００２８】
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。
【００２９】
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１２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）６が配置されている。インタークーラ６より下流の吸気通路４には吸気絞り弁１３が配置されている。
【００３０】
また、内燃機関１には排気通路７が接続されている。排気通路７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より下流の排気通路７にはパティキュレートフィルタ８が配置されている。パティキュレートフィルタ８は、排気中のＰＭを捕集するフィルタの担体に酸化触媒が担持されたものである。
【００３１】
タービンハウジング５１より上流の排気通路７には、該排気通路７内を流れる排気中へ燃料を添加する燃料添加弁９が配置されている。パティキュレートフィルタ８より下流の排気通路７には排気温度センサ１０が配置されている。
【００３２】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１１が併設されている。ＥＣＵ１１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。
【００３３】
ＥＣＵ１１は、上記した排気温度センサ１０やエアフローメータ１２等の各種センサに加え、再生ボタン１４、中断ボタン１５、アクセルポジションセンサ１６、及びシフトポジションセンサ１７と電気的に接続されている。
【００３４】
再生ボタン１４は、内燃機関１を搭載する車両の運転者等が手動ＰＭ強制再生処理を行うときに操作するボタンである。
【００３５】
中断ボタン１５は、運転者等がＰＭ強制再生処理の実行を中断するときに操作するボタンであり、本発明にかかる中断要求入力手段の一実施態様である。尚、再生ボタン１４と中断ボタン１５は一つのボタンで兼用されてもよい。例えば、ＰＭ強制再生処理が実行されていないときに再生ボタン１４が操作されると該再生ボタン１４がオン信号を出力し、ＰＭ強制再生処理実行中に再生ボタン１４が操作されると該再生ボタン１４がオフ信号を出力するようにしてもよい。
【００３６】
また、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３、燃料添加弁９、吸気絞り弁１３等に加え、報知ランプ１８、表示装置１９、及びシフトロック機構２０と電気的に接続されている。
【００３７】
報知ランプ１８は、車両の運転席近傍に設けられ、パティキュレートフィルタ８のＰＭ強制再生処理を手動により行う必要があるときに点灯するランプである。尚、報知ランプ
１８は、再生ボタン１４を点灯させるように構成されてもよい。
表示装置１９は、車両の運転席近傍に設けられ、手動ＰＭ強制再生処理に関わる情報を表示する装置である。この表示装置１９は、本発明にかかる通知手段の一実施態様である。
【００３８】
シフトロック機構２０は、手動ＰＭ強制再生処理の実行時にシフトポジションをニュートラルポジション又はパーキングポジションに固定する機構であり、本発明にかかる制限手段の一実施態様である。このシフトロック機構２０は、シフトレバーを機械的にニュートラルポジション或いはパーキングポジションに固定する機構であってもよく、あるいはシフトレバーがニュートラルポジション又はパーキングポジション以外へ操作されたときに変速機の変速動作を電気的に制限する機構であってもよい。
【００３９】
このように構成された内燃機関１では、ＥＣＵ１１が燃料噴射制御等の既知の制御に加え、本実施例の要旨となる手動再生制御を実行する。
【００４０】
手動再生制御では、ＥＣＵ１１は、先ずパティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量を演算する。ＰＭ捕集量を演算する方法としては、パティキュレートフィルタ８の前後差圧をＰＭ捕集量に換算する方法、機関負荷と機関回転数をパラメータとして内燃機関１から排出されるＰＭ量を求めそのＰＭ量を積算することによりＰＭ捕集量を算出する方法等を例示することできる。
【００４１】
ＥＣＵ１１は、ＰＭ捕集量が所定量以上であるか否かを判別する。ＰＭ捕集量が所定量以上である場合には、ＥＣＵ１１は報知ランプ１８を点灯させることにより、パティキュレートフィルタ８のＰＭ強制再生処理を実行する必要がある旨を運転者等に報知する。
【００４２】
報知ランプ１８の点灯中であって所定の再生条件が成立しているときに再生ボタン１４が操作されると、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理を実行する。前記した再生条件としては、機関回転数が所定回転数（例えば、８００ｒｐｍ程度）以下である、シフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションにある、アクセル開度が零である等の条件を例示することができる。
【００４３】
ＰＭ強制再生処理では、ＥＣＵ１１は、吸気絞り弁１３の開度を小さくし、アイドル回転数を所定のアイドルアップ回転数（例えば、１２００ｒｐｍ程度）まで高めるべく燃料噴射量を増量補正する制御（所謂、アイドルアップ制御）を行い、更に燃料添加弁９から排気中へ燃料を添加させる。
【００４４】
吸気絞り弁１３の開度が小さくされると、内燃機関１の吸入空気量が減少するため、それに応じて内燃機関１から排出される排気量も減少する。排気量が減少すると、排気の温度が上昇するとともに排気の流速が低下する。
【００４５】
アイドルアップ制御が行われると、燃料噴射弁３から噴射される燃料量が増加するため、それに応じて内燃機関１から排出される熱量が増加する。このような熱量の増加は、吸気絞り弁１３による排気量の減少に相乗して排気温度を一層上昇させる。
【００４６】
燃料添加弁９から排気中へ燃料が添加されると、添加燃料及び排気がパティキュレートフィルタ８へ流入する。パティキュレートフィルタ８へ流入した添加燃料は、パティキュレートフィルタ８に担持された触媒によって酸化される。その際、排気の流速低下により触媒の空間速度が低くなるため、添加燃料の酸化率が高くなる。添加燃料の酸化率が高くなると、添加燃料の酸化反応熱が増加する。
【００４７】
従って、パティキュレートフィルタ８は、少量且つ高温な排気によって加熱されると同時に添加燃料の酸化反応熱によっても加熱されることとなり、速やかにＰＭ酸化可能温度域まで昇温するようになる。
【００４８】
また、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理実行時にパティキュレートフィルタ８に残存するＰＭ量を演算する。例えば、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ８において酸化されたＰＭの総量（ＰＭ酸化量）を演算する。パティキュレートフィルタ８において単位時間当たりに酸化されるＰＭ量はパティキュレートフィルタ８の温度によって変化する。このため、パティキュレートフィルタ８の温度やＰＭ強制再生処理の実行時間とをパラメータとしてＰＭ酸化量を求めることができる。このようにしてＰＭ酸化量が算出されると、ＥＣＵ１１は、該ＰＭ酸化量がＰＭ強制再生処理実行開始時に算出されたＰＭ捕集量以上であるか否かを判別する。
【００４９】
前記ＰＭ酸化量が前記ＰＭ捕集量未満である場合には、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理を続行する。前記ＰＭ酸化量が前記ＰＭ捕集量以上である場合には、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理の実行を終了し、報知ランプ１８を消灯させる。
【００５０】
ところで、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等が不用意に又は誤ってアクセル操作やシフト操作を行う場合がある。ＰＭ強制再生処理実行中にアクセル操作やシフト操作が行われると、ＰＭ強制再生処理が不要に中断されてしまい、パティキュレートフィルタ８の再生処理を完了させることができなくなる可能性がある。
【００５１】
また、ＰＭ強制再生処理実行中はアイドルアップ制御が実行されるため、運転者等のシフト操作によりシフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションから動力伝達可能なポジションへ変更されると、車両が急発進してしまう可能性もある。
【００５２】
更に、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等のアクセル操作によってレーシング（空吹かし）等が行われると、パティキュレートフィルタ８に捕集されたＰＭが急激に燃焼してパティキュレートフィルタ８を過熱させる可能性もある。
【００５３】
これに対し、本実施例の手動再生制御では、ＥＣＵ１１は、ＰＭ強制再生処理実行中は、中断ボタン１５が操作されない限りシフト操作やアクセル操作等の車両走行操作が制限されるようにした。
【００５４】
このような制御によれば、ＰＭ強制再生処理実行中に車両の運転者等がシフト操作やアクセル操作を行ってもＰＭ強制再生処理が継続されるとともに車両の走行が制限されることになる。
【００５５】
従って、ＰＭ強制再生処理実行中に運転者等が不用意に或いは誤ってシフト操作やアクセル操作を行っても、車両の急発進やパティキュレートフィルタ８の過熱等を防止しつつＰＭ強制再生処理を続行することが可能となる。また、車両の運転者等は、中断ボタン１５を操作することによってＰＭ強制再生処理の実行中断及び車両走行操作の制限解除を任意に行うことができる。
【００５６】
以下、本実施例の手動再生制御について図２に沿って詳しく説明する。図２は、手動再生制御ルーチンを示すフローチャートである。手動再生制御ルーチンは、ＥＣＵ１１が所定の間隔で繰り返し実行するルーチンである。
【００５７】
手動再生制御ルーチンでは、ＥＣＵ１１は先ずＳ１０１においてパティキュレートフィルタ８のＰＭ捕集量ΣＰＭを演算する。
【００５８】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１１は前記Ｓ１０１で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭが所定量Ａｐｍ以上であるか否かを判別する。
【００５９】
前記Ｓ１０２において前記ＰＭ捕集量ΣＰＭが所定量Ａｐｍより少ないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６０】
前記Ｓ１０２において前記ＰＭ捕集量ΣＰＭが所定量Ａｐｍ以上であると判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０３へ進み、報知ランプ１８を点灯させる。
【００６１】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１１は、再生ボタン１４がオンであるか否かを判別する。このＳ１０４において再生ボタン１４がオンではないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００６２】
一方、Ｓ１０４において再生ボタン１４がオンであると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１０５へ進む。Ｓ1０５では、ＥＣＵ１１は、再生条件が成立しているか否かを判別
する。具体的には、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０５において、機関回転数が所定回転数以下であり、アクセルポジションセンサ１６の出力信号が零（アクセル開度が零）であり、且つシフトポジションセンサ１７の出力信号がニュートラルポジション又はパーキングポジションを示しているか否かを判別する。
【００６３】
前記Ｓ１０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１０６へ進む。
【００６４】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ１１は、車両走行操作を制限する。具体的には、ＥＣＵ１１は、シフトロック機構２０を作動させるとともに、アクセルポジションセンサ１６の出力信号に基づく燃料噴射量の増減を停止する。この場合、シフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションに固定されるとともに、アクセル開度が増減しても燃料噴射量が変化しなくなる。
【００６５】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１１はＰＭ強制再生処理を実行する。ＰＭ強制再生処理では、ＥＣＵ１１は、吸気絞り弁１３の開度を減少させ、アイドル回転数をアイドルアップ回転数まで上昇させるべく燃料噴射量を増量補正し、更に燃料添加弁９から排気中へ燃料を添加させる。
【００６６】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ１１は、中断ボタン１５がオフであるか否かを判別する。このＳ１０８において中断ボタン１５がオフであると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１０９へ進む。Ｓ１０９では、ＥＣＵ１１は、ＰＭ酸化量ΣＯｐｍを演算する。
【００６７】
Ｓ１１０では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ１０９で算出されたＰＭ酸化量ΣＯｐｍが前記Ｓ１０１で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭ以上であるか否かを判別する。
【００６８】
前記１１０において前記ＰＭ酸化量ΣＯｐｍが前記ＰＭ捕集量ΣＰＭ未満であると判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記Ｓ１０６以降の処理を再度実行する。
【００６９】
前記１１０において前記ＰＭ酸化量ΣＯｐｍが前記ＰＭ捕集量ΣＰＭ以上である判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記Ｓ１１１へ進む。Ｓ１１１では、ＥＣＵ１１はＰＭ強制再生処理を終了する。すなわち、ＥＣＵ１１は、吸気絞り弁１３の開度を通常の開度に戻し、燃料噴射量を通常のアイドル回転数に対応した量に戻し、更に燃料添加弁９からの燃料
添加を停止する。
【００７０】
Ｓ１１２では、ＥＣＵ１１は、車両走行操作の制限を解除する。すなわち、ＥＣＵ１１は、シフトロック機構２０の作動を停止させるとともに、アクセルポジションセンサ１６の出力信号に基づく燃料噴射量の増減を再開する。
【００７１】
ＥＣＵ１１は、Ｓ１１３において報知ランプ１８を消灯させた後、本ルーチンの実行を終了する。
【００７２】
また、上記したＳ１０８において中断ボタン１５がオンであると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１１４へ進む。Ｓ１１４では、ＥＣＵ１１はＰＭ強制再生処理の実行を終了する。
【００７３】
Ｓ１１５では、ＥＣＵ１１は、タイマＴを起動する。タイマＴは所定時間をカウントダウンするタイマであり、所定時間はＰＭ強制再生処理の実行が終了された時点から機関回転数が通常のアイドル回転数へ低下する時点までに要する時間であり、予め実験的に求められている。
【００７４】
Ｓ１１６では、ＥＣＵ１１は、タイマＴの計時時間Ｔを表示装置１９から出力させる。この場合、運転者等は表示装置１９が出力した時間Ｔを見ることにより、車両走行操作の制限が解除されるまでに要する時間を認識することができる。
【００７５】
Ｓ１１７では、ＥＣＵ１１は、タイマＴの計時時間Ｔが“０”であるか否かを判別する。このＳ１１７において計時時間Ｔが“０”ではないと判定された場合は、ＥＣＵ１１は前記Ｓ１１６以降の処理を再度実行する。一方、前記Ｓ１１７において計時時間Ｔが“０”であると判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ１１８へ進む。
【００７６】
Ｓ１１８では、ＥＣＵ１１は、車両走行操作の制限を解除する。この場合、機関回転数が通常のアイドル回転数まで低下した後に車両走行操作の制限が解除されるため、車両の急発進を防止することが可能となる。
【００７７】
このようにＥＣＵ１１が手動再生制御ルーチンを実行することにより、ＰＭ強制再生処理実行中は中断ボタン１５が操作されない限りシフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションに固定され且つアクセル操作に対応した燃料噴射量の増減が禁止されるため、内燃機関１及び車両の状態は再生条件を満足する状態に維持される。その結果、運転者等が不用意に或いは誤ってシフト操作やアクセル操作を行おうとしてもＰＭ強制再生処理が好適に継続されることとなる。
【００７８】
ＰＭ強制再生処理実行中のシフト操作が制限されると、アイドルアップ制御が実行された状態でシフト操作されることがなくなるため、車両の急発進を防止することもできる。また、ＰＭ強制再生処理実行中のアクセル操作が制限されると、レーシング（空吹かし）等が発生しないため、パティキュレートフィルタ８の過熱を防止することもできる。
【００７９】
一方、運転者等はＰＭ強制再生処理実行中に中断ボタン１５を操作することにより、ＰＭ強制再生処理の実行を中断することができるとともにシフト操作及びアクセル操作の制限を解除することができる。その際、先ずＰＭ強制再生処理の実行が中断され、次いで機関回転数が通常のアイドル回転数まで低下した時点でシフト操作及びアクセル操作の制限が解除されるため、車両の急発進を防止することが可能となる。
【００８０】
更に、中断ボタン１５が操作されてからシフト操作及びアクセル操作の制限が解除され
るまでの所要時間が表示装置１９によって出力されるため、運転者等に与える違和感を軽減することができる。
【００８１】
尚、本実施例では、中断ボタン１５が操作された時点から機関回転数が通常のアイドル回転数（例えば、７００ｒｐｍ程度）へ低下する時点まで車両走行操作の制限が継続されるようにしているが、機関回転数が通常のアイドル回転数へ低下する前であっても燃料噴射量が通常のアイドル回転数に対応した噴射量へ減量される時まで制限が継続されれば足りる。
【００８２】
これは、燃料噴射量が通常のアイドル回転数に対応した噴射量へ減量されていれば、機関回転数が通常のアイドル回転数より高くとも、内燃機関１が発生するトルクは通常のアイドル回転時のトルクと同等となるため、車両の急発進を抑制することができるからである。
【００８３】
また、本実施例では、ＰＭ強制再生処理実行中のシフト操作を制限しているが、クラッチ操作を制限することにより、シフト操作を間接的に制限するようにしてもよい。
【実施例２】
【００８４】
次に、本発明の第２の実施例について図３に基づいて説明する。本実施例と前述した実施例１との差違は、実施例１では中断ボタン１５が操作されない限りシフト操作及びアクセル操作が制限される例について述べたが、本実施例では中断ボタン１５が操作されない場合であってもパティキュレートフィルタ８に残存するＰＭ量が所定量未満となった時点でアイドルアップ制御を終了するとともにシフト操作及びアクセル操作の制限を解除する点にある。
【００８５】
以下、本実施例における手動再生制御について図３に沿って説明する。図３は、手動再生制御ルーチンを示すフローチャートである。この手動再生制御ルーチンにおいて、Ｓ２０１〜Ｓ２０９は前述した図２のＳ１０１〜Ｓ１０９と同一の処理であり、Ｓ２１８〜Ｓ２２２はＳ１１４〜Ｓ１１８と同一の処理であるため、説明を省略する。
【００８６】
Ｓ２１０では、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０１にて算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭからＳ２０９にて算出されたＰＭ酸化量ΣＯｐｍを減算した値が所定量△ＰＭ以下であるか否かを判別する。
【００８７】
前記Ｓ２１０において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２０６以降の処理を再度実行する。
【００８８】
前記Ｓ２１０において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２１１においてアイドルアップ制御の実行を終了する。
【００８９】
Ｓ２１２では、ＥＣＵ１１は、車両走行操作の制限を解除する。すなわち、ＥＣＵ１１は、シフトロック機構２０の作動を停止するとともに、アクセルポジションセンサ１６の出力信号に基づく燃料噴射量の増減を許容する。
【００９０】
Ｓ２１３では、ＥＣＵ１１は、アクセルポジションセンサ１６及びシフトポジションセンサ１７の出力信号に基づいて、運転者等がシフト操作或いはアクセル操作を行ったか否かを判別する。
【００９１】
前記Ｓ２１３において運転者等がシフト操作或いはアクセル操作を行っていないと判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２１４へ進み、ＰＭ酸化量ΣＯｐｍを再度演算する。
【００９２】
Ｓ２１５では、ＥＣＵ１１は、前記Ｓ２０１で算出されたＰＭ捕集量ΣＰＭから前記Ｓ２１４で算出されたＰＭ酸化量ΣＯｐｍを減算した値が“０”であるか否かを判別する。
【００９３】
前記Ｓ２１５において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は前述したＳ２１１以降の処理を再度実行する。
【００９４】
前記Ｓ２１５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１はＳ２１６へ進み、ＰＭ強制再生処理の実行を終了する。
【００９５】
ＥＣＵ１１は、Ｓ２１７において報知ランプ１８を消灯させた後、本ルーチンの実行を終了する。
【００９６】
尚、前記Ｓ２１３において運転者等がシフト操作或いはアクセル操作を行ったと判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ２１４及びＳ２１５をスキップしてＳ２１６以降の処理を実行する。
【００９７】
この場合、運転者等は中断ボタン１５を操作しなくともシフト操作やアクセル操作を行うだけで直ちに車両を走行させることが可能となるため、運転者等に対する利便性が向上する。更に、シフト操作やアクセル操作によって車両が直ちに走行可能となっても、アイドルアップ制御が既に終了しているため、車両の急発進を抑制することが可能となる。
【００９８】
以上述べた実施例では、パティキュレートフィルタ８に残存するＰＭ量が多い時には、アイドルアップ制御を利用したＰＭ強制再生処理が実行されるとともに車両走行操作が制限されるため、パティキュレートフィルタ８の再生効率を高めることが可能になるとともに、ＰＭ強制再生処理の不要な中断、車両の急発進、及びパティキュレートフィルタ８の過昇温を抑制することが可能となる。更に、パティキュレートフィルタ８に残存するＰＭ量が少なくなった時には、アイドルアップ制御が終了されるとともに車両走行操作の制限が解除されるため、運転者等は車両走行操作を行うだけで直ちに車両を走行させることが可能となる。
【００９９】
従って、本実施例によれば、前述した実施例１と同様の効果を得ることが可能になるとともに、運転者等の利便性を高めることが可能となる。
【０１００】
また、上記した所定量△ＰＭが車両走行中に自動的に行われるＰＭ強制再生処理の適用範囲内となるように定められれば、運転者等の車両走行操作によって手動ＰＭ強制再生処理が中断されても車両走行時にパティキュレートフィルタ８を再生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】実施例１における手動再生制御ルーチンを示すフローチャート
【図３】実施例２における手動再生制御ルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
【０１０２】
１・・・・・内燃機関
８・・・・・パティキュレートフィルタ
９・・・・・燃料添加弁
１１・・・・ＥＣＵ
１４・・・・再生ボタン（再生要求入力手段）
１５・・・・中断ボタン（中断要求入力手段）
１９・・・・表示装置（通知手段）
２０・・・・シフトロック機構（制限手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関および／または前記内燃機関を搭載した車両が所定の再生条件を満たしている時に、前記パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を強制的に再生するＰＭ強制再生処理を実行する再生処理手段と、
ＰＭ強制再生処理実行時に前記内燃機関を搭載した車両を走行させるための操作を制限する制限手段と、
ＰＭ強制再生処理の実行中断要求を手動により入力する中断要求入力手段と、
前記中断要求入力手段が実行中断要求を入力した時に、ＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに前記制限手段による制限を解除する再生中断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記再生中断手段は、ＰＭ強制再生処理の実行を中断した時点から所定期間経過後に前記制限手段による制限を解除することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２において、前記所定期間の長さを知らせる通知手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一において、ＰＭ強制再生処理実行時にパティキュレートフィルタに残存するパティキュレートの量を演算する演算手段を更に備え、
前記再生処理手段は、前記演算手段の演算値が所定値を超えている間は前記内燃機関のアイドル回転数を高めるアイドルアップ制御を実行し、前記演算値が所定値以下となった後はアイドルアップ制御を終了し、
前記制限手段は、前記演算手段の演算値が所定値を超えている間は車両を走行させるための操作を制限し、前記演算値が所定値以下となった後は車両を走行させるための操作を許容し、
前記再生中断手段は、前記演算手段の演算値が所定値を超えている間は前記中断要求入力手段が実行中断要求を入力した場合にＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに前記制限手段による制限を解除し、前記演算値が所定値以下となった後は前記中断要求入力手段が実行中断要求を入力した場合及び前記車両を走行させるための操作がなされた場合にＰＭ強制再生処理の実行を中断することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一において、前記制限手段は、シフト操作とクラッチ操作とアクセル操作の少なくとも一つを制限することを内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関および／または前記内燃機関を搭載した車両が所定の再生条件を満たしている時に、前記パティキュレートフィルタのＰＭ捕集能力を強制的に再生するＰＭ強制再生処理を実行する再生処理手段と、
ＰＭ強制再生処理実行時に前記内燃機関を搭載した車両を走行させるための操作を制限する制限手段と、
ＰＭ強制再生処理の実行中断要求を手動により入力する中断要求入力手段と、
前記中断要求入力手段が実行中断要求を入力した時に、ＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに前記制限手段による制限を解除する再生中断手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記再生中断手段は、ＰＭ強制再生処理の実行を中断した時点から所定期間経過後に前記制限手段による制限を解除することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２において、前記所定期間の長さを知らせる通知手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一において、ＰＭ強制再生処理実行時にパティキュレートフィルタに残存するパティキュレートの量を演算する演算手段を更に備え、
前記再生処理手段は、前記演算手段の演算値が所定値を超えている間は前記内燃機関のアイドル回転数を高めるアイドルアップ制御を実行し、前記演算値が所定値以下となった後はアイドルアップ制御を終了し、
前記制限手段は、前記演算手段の演算値が所定値を超えている間は車両を走行させるための操作を制限し、前記演算値が所定値以下となった後は車両を走行させるための操作を許容し、
前記再生中断手段は、前記演算手段の演算値が所定値を超えている間は前記中断要求入力手段が実行中断要求を入力した場合にＰＭ強制再生処理の実行を中断するとともに前記制限手段による制限を解除し、前記演算値が所定値以下となった後は前記中断要求入力手段が実行中断要求を入力した場合及び前記車両を走行させるための操作がなされた場合にＰＭ強制再生処理の実行を中断することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一において、前記制限手段は、シフト操作とクラッチ操作とアクセル操作の少なくとも一つを制限することを内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−８３８２８（Ｐ２００６−８３８２８Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７１８９２（Ｐ２００４−２７１８９２）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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