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JP4092458B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、排気ガス浄化装置に関し、詳細には、ディーゼルエンジン等の排気ガスからパティキュレートを除去するためのパティキュレートフィルターを含んで構成される排気ガス浄化装置における、このフィルターの再生に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン等の排気ガスから粒子状物質、すなわち、パティキュレート（以下「ＰＭ」と略す。）を除去するためのパティキュレートフィルターが知られている。このフィルターは、ＰＭが過剰に堆積する前にその再生を図るべく、堆積しているＰＭを除去するための処理を行う必要がある。ＰＭの除去は、一般的にＰＭを燃焼させることによっているが、ここで、特開平０５−３１２０２２号公報には、パティキュレートフィルターの再生時期を、直前にフィルターを再生させた際のＰＭの燃え残りを考慮して判断すべきことが記載されている。そして、同公報によれば、この燃え残りの量を、パティキュレートフィルターの中心部と外周部とに設置した温度センサからのフィルター温度検出信号に基づくファジー推論により推定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようにパティキュレートフィルターを再生させた際のＰＭの燃え残りを考慮するのは、燃え残ったＰＭが次回のフィルターの再生時期に影響を与えるからである。パティキュレートフィルターにおけるＰＭの燃焼が伝播燃焼の形態をとるため、燃焼中の諸条件により堆積しているＰＭが燃焼しきらずに燃え残ることがある。
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術には、燃え残りの量の推定に複数のパラメータ（パティキュレートフィルターの中心温度及び外周温度）が必要となるので、センサの増設に伴うコストの増大が避けられないうえ、ファジー推論の採用によりロジックが複雑となるという問題がある。
そこで、本発明は、パティキュレートフィルターの再生の始めに堆積しているＰＭの量をパラメータに採用することにより、燃え残りに限らず運転期間全般に渡ってＰＭの堆積量を簡単に推定し、フィルターを適時に再生させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明では、内燃機関に備えられる排気ガス浄化装置を、排気ガスからパティキュレート（ＰＭ）を除去するためのパティキュレートフィルターと、このフィルターに堆積しているパティキュレートの量を推定する堆積量推定手段と、推定されたパティキュレートの堆積量に基づいてフィルターが再生時期にあることを判断する再生時期判断手段と、フィルターを再生させる際に、堆積しているパティキュレートをフィルターから除去するための処理を行う再生制御手段とを含んで構成し、堆積量推定手段において、フィルターを再生させている期間にあるフィルター再生時に、この期間の始めに推定したパティキュレートの堆積量である開始時堆積量に応じた単位時間当たりの変化量を算出し、これに基づいてフィルター再生時におけるパティキュレートの堆積量を推定することとした。
【０００６】
パティキュレートフィルターを再生させているときのＰＭの堆積量を推定するためのパラメータに開始時堆積量を採用したのは、次の理由による。すなわち、前述のようにフィルターからのＰＭの除去は伝播燃焼として進行するが、燃焼初期に開始時堆積量だけあったＰＭは、その後の過渡状態での燃焼により減少していく。過渡状態では、開始時堆積量が多いときほど燃焼速度が高くなり、よって堆積量の減少も急速となる。このように、フィルターからのＰＭの除去は、開始時堆積量に依存して進行するのである。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、フィルター再生時におけるパティキュレートの堆積量を、開始時堆積量と、開始時堆積量に応じて定めた開始時堆積量からの変化分との和として推定することとし、開始時堆積量からの変化分を、この開始時堆積量に応じた単位時間当たりの変化量を積算して求めることとした。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、開始時堆積量が多いときほど開始時堆積量からの変化分を大きな値とすることとした。
請求項４に記載の発明では、フィルター再生時以外の通常時において、パティキュレートの堆積量を機関運転状態に基づいて推定することとした。
請求項５に記載の発明では、通常時におけるパティキュレートの堆積量を前回推定した量と、機関運転状態に応じた前回からの変化分との和として推定する場合に、この変化分を回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど大きな値とすることとした。
【０００９】
請求項６に記載の発明では、パティキュレートの堆積量が第１の所定値を上回った時にフィルターが再生時期にあると判断し、パティキュレートの堆積量が第１の所定値よりも小さな第２の所定値を下回った時にフィルターの再生を終了することとした。
請求項７に記載の発明では、第１の所定値を、直前のフィルター再生時の終わりに推定されたパティキュレートの堆積量である終了時堆積量が多いときほど小さな値に変更することとした。
【００１０】
請求項８に記載の発明では、第１の所定値を、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど小さな値に変更することとした。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、フィルター再生時におけるパティキュレートの堆積量を開始時堆積量に基づいて推定することとし、開始時堆積量に応じた単位時間当たりの変化量を算出し、これに基づいてフィルター再生時におけるパティキュレートの堆積量を推定することで、過渡状態でのパティキュレートの燃焼速度を反映させた堆積量の推定が可能となるとともに、堆積量の推定のために特別なセンサを追加する必要がなくなり、ロジックも簡単な構成で済ませることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、フィルター再生時におけるパティキュレートの堆積量を、開始時堆積量と、単位時間当たりの変化量を積算して求めた開始時堆積量からの変化分との和として簡単に推定することができる。
請求項３に係る発明によれば、開始時堆積量が多いときほど上記変化分を大きな値とすることで、パティキュレートの燃焼速度を反映させて堆積量を正確に推定することができる。
【００１３】
請求項４，５に係る発明によれば、機関運転状態に基づいて通常時におけるパティキュレートの堆積量を正確に推定することができる。
請求項６に係る発明によれば、パティキュレートの堆積量が第１及び第２の所定値を過ぎったことによりフィルターの再生の終始を定めることで、簡単ながら的確な期間にフィルターを再生させることができる。
【００１４】
請求項７に係る発明によれば、終了時堆積量が多いときほど第１の所定値を小さな値に変更し、再生終了から早い時期に次の再生を行うようにすることで、パティキュレートの均一な堆積を促し、再生時における堆積量の推定精度を高く維持することができる。
請求項８に係る発明によれば、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど第１の所定値を小さな値に変更することで、排気ガスが高温であり、パティキュレートを燃焼させるための排気ガスの温度上昇代が小さくて済むときに再生を行わせることができ、効率的である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を備えるディーゼルエンジン（以下「エンジン」と略す。）１の構成を示している。本排気ガス浄化装置は、ＮＯｘトラップ触媒２と、パティキュレートフィルター（以下「ＤＰＦ」と略す。）３とを含んで構成されており、ＮＯｘトラップ触媒２が上流側に位置している。
【００１６】
ＮＯｘトラップ触媒２は、排気ガスがリーンな空燃比であるときに排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）をトラップして、排気ガスから除去する。そして、排気ガスがリッチな空燃比となると、トラップしているＮＯｘを放出するとともに還元する性質を持つ。
ＤＰＦ３は、エンジン１から排出されるＰＭをろ過捕集することのできる程度に細かい多孔質セラミック等のハニカム状成型体であり、蜂の巣状の通路が入口若しくは出口側で交互に閉塞されている。また、通路壁面が未燃焼燃料成分や、一酸化炭素を浄化するための酸化触媒を触媒成分とする層でコーティングされている。
【００１７】
エンジン本体に接続された吸気通路１１には、導入部に図示しないエアクリーナが取り付けられており、ここで、吸入空気中に浮遊する粉塵等が除去される。そして、エアクリーナの直ぐ下流に設置された熱線式エアフローメータ３１により吸入空気量が検出される。エアフローメータ３１からの吸入空気量検出信号は、エンジンコントローラ（以下「ＥＣＵ」と略す。）２１に入力される。ＥＣＵ２１へは、この他に、ＮＯｘトラップ触媒２に設置した温度センサ３２からの触媒温度検出信号、クランク角センサ３３からのクランク角位置検出信号（これに基づいてエンジン回転数Ｎｅを算出する。）、アクセルセンサ３４からのアクセル開度検出信号、水温センサ３５からの冷却水温度検出信号が入力される。
【００１８】
吸気通路１１には、可変ノズル式ターボチャージャ１２のコンプレッサ部１２ａが介装されており、エアフローメータ３１を通過した吸入空気は、コンプレッサ部１２ａにより圧縮されて送り出される。コンプレッサ部１２ａにより圧送された吸入空気は、マニホールド部において各気筒に分配される。エンジン１では、サージタンク１３上流に絞り弁１４を設置し、これによりサージタンク１３内を負圧状態にすることができるようにしている。絞り弁１４は、ＥＣＵ２１からの制御信号に基づいて駆動するステッピングモータ等のアクチュエータにより開閉させる。
【００１９】
エンジン本体には、各気筒の燃焼室の上部略中央に臨ませて電子制御式燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という。）１５，１５…が設置されている。燃料は、燃料ポンプにより所定圧力に圧縮され、コモンレール１６を介して各インジェクタに１５供給される。インジェクタ１５は、ＥＣＵ２１からの制御信号に基づいて所定の時期に開駆動し、所定量の燃料を筒内に直接噴射する。
【００２０】
排気通路１７には、ターボチャージャ１２のタービン部１２ｂが設置されている。タービン部１２ｂのタービンホイールと、コンプレッサ部１２ａのコンプレッサホイールとはシャフトにより剛的に結合されており、タービン部１２ｂに流入した排気ガスがタービンホイールを回転させることでコンプレッサホイールが回転する。
【００２１】
また、タービン部１２ｂ上流の排気通路１７のうちマニホールド部の合流点よりも下流側をサージタンク１３と連通させて、排気還流（以下「ＥＧＲ」と略す。）のための通路１８を形成している。このＥＧＲ通路１８に制御弁１９を介装し、還流される排気ガスの量を調節することができるようにしている。ＥＧＲ弁１９もＥＣＵ２１により制御する。
【００２２】
タービン部１２ｂを通過した排気ガスは、ＮＯｘトラップ触媒２及びＤＰＦ３を経て大気中に放出される。このとき、ＤＰＦ３において排気ガスからＰＭが除去されるが、ＤＰＦ３にＰＭが過剰に堆積すると、目詰まりが生じて機関性能に支障をきたす。そこで、ＤＰＦ３に堆積しているＰＭを周期的に除去し、ＤＰＦ３を再生させる必要がある。
【００２３】
次に、本実施形態に係るＤＰＦ３の再生制御について、フローチャートを参照して説明する。
図２は、ＤＰＦ再生処理ルーチンのフローチャートを示している。ステップ（以下「Ｓ」と略す。）では、現時点においてＤＰＦ３に堆積しているＰＭの量Ｓｐｍ、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆを読み込む。パティキュレート堆積量Ｓｐｍは、後述するパティキュレート堆積量推定演算ルーチンで推定される。Ｑｆは、次のように設定される。
【００２４】
燃料噴射量設定ルーチンを示す図３において、Ｓ１０１では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｃｌを読み込む。Ｓ１０２では、読み込んだＮｅ及びＣｌに基づいて基本噴射量Ｍｑｄｒｖを演算する。Ｍｑｄｒｖは、図４に示すマップから検索して求め、Ｃｌが大きいときほど大きな値とされ、一定のＣｌに対してＮｅが高いときほど小さな値とされる。Ｓ１０３では、Ｍｑｄｒｖに水温等に応じた各種補正を施し、その結果を燃料噴射量Ｑｆとする。
【００２５】
Ｓ２では、エンジン回転数Ｎｅが下限値ＮＥｒｅｇＬと、上限値ＮＥｒｅｇＨとにより定められる所定の範囲内にあるか否かを判定する。この範囲内にあると判定した場合はＳ３へ進み、それ以外の場合は本ルーチンをリターンする。Ｓ３では、燃料噴射量Ｑｆが下限値ＱｆｒｅｇＬと、上限値ＱｆｒｅｇＨとにより定められる所定の範囲内にあるか否かを判定する。この範囲内にあると判定した場合はＳ４へ進み、それ以外の場合は本ルーチンをリターンする。Ｓ２，３は、エンジン１がＤＰＦ３を再生させることが可能な運転状態にあるか否かを判定するためのステップである。
【００２６】
Ｓ４では、ＤＰＦ３を再生させるべき時期となったことを判定するためのスライスレベルＳｐｍＳＬＨと、再生を終了させる際の許可を与えるためのスライスレベルＳｐｍＳＬＬとを演算する。これらのスライスレベルの演算については後述する。なお、ＳｐｍＳＬＨが「第１の所定値」に相当し、ＳｐｍＳＬＬが「第２の所定値」に相当する。
【００２７】
Ｓ５では、再生実行判定フラグＦｒｅｇの値が０であるか否かを判定する。Ｆｒｅｇには、後述するようにＤＰＦ再生時に１が代入され、それ以外の通常時に０が代入される。Ｆｒｅｇ＝０であると判定した場合はＳ６へ進み、それ以外の場合はＳ８へ進む。
Ｓ６では、パティキュレート堆積量ＳｐｍがスライスレベルＳｐｍＳＬＨを上回ったか否かを判定する。上回ったと判定した場合はＳ７へ進み、それ以外の場合は本ルーチンをそのままリターンする。
【００２８】
Ｓ７では、ＤＰＦ３に許容量を上回る量のＰＭが堆積しており、ＤＰＦ３の再生時期となったと判断する。そして、フラグＦｒｅｇに１を代入してから本ルーチンをリターンする。
一方、Ｓ５においてフラグＦｒｅｇが０ではなく、ＤＰＦ再生時にあると判定した場合はＳ８へ進み、パティキュレート堆積量ＳｐｍがスライスレベルＳｐｍＳＬＬを下回ったか否かを判定する。下回ったと判定した場合はＳ９へ進み、それ以外の場合は本ルーチンをそのままリターンする。
【００２９】
Ｓ９では、ＤＰＦ３に堆積していたＰＭの処理が進み、ＤＰＦ３が再生したと判断する。そして、フラグＦｒｅｇに０を代入してから本ルーチンをリターンする。
次に、パティキュレート堆積量推定演算ルーチンについて説明する。本ルーチンのフローチャートを示す図５において、Ｓ１１では、再生実行判定フラグＦｒｅｇを読み込む。
【００３０】
Ｓ１２では、フラグＦｒｅｇの値が１であるか否かを判定する。Ｆｒｅｇ＝１であると判定した場合はＳ１３ヘ進み、Ｆｒｅｇ＝０であると判定した場合はＳ１５へ進む。
Ｓ１３では、開始時堆積量Ｓｐｍｉを読み込む。Ｓｐｍｉは、ＤＰＦ３を再生させる際に、その始めに堆積していると推定されるＰＭの量であり、後述する開始時堆積量設定ルーチンで設定される。再生時では、堆積しているＰＭがＤＰＦ３から除去される。従って、再生時においてパティキュレート堆積量Ｓｐｍは、Ｓｐｍｉから次第に減少していくことになる。
【００３１】
Ｓ１４では、開始時堆積量Ｓｐｍｉに基づいて堆積量減量値Ｄｐｍを演算する。再生時におけるＤｐｍは、パティキュレート堆積量Ｓｐｍの単位時間当たりの減少量であり、図６（ａ）に示すようにＳｐｍｉが多いときほど大きな値（絶対値）に設定される。ただし、ここでのＤｐｍは負の値をとる。
一方、Ｓ１２においてＦｒｅｇ＝０であると判定した場合に、Ｓ１５では、機関運転状態としてエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆを読み込む。通常時では、ＰＭがＤＰＦ３に堆積していくので、パティキュレート堆積量Ｓｐｍは次第に増加していく。
【００３２】
Ｓ１６では、Ｎｅ及びＱｆに基づいて堆積量増量値Ｄｐｍを演算する。通常時におけるＤｐｍは、パティキュレート堆積量Ｓｐｍの単位時間当たりの増加量であり、図６（ｂ）に示すようにＮｅが高いときほど、またＱｆが多いときほど大きな値に設定される。
Ｓ１７では、前回のルーチンにおいて推定したパティキュレート堆積量Ｓｐｍに単位時間当たりの変化量Ｄｐｍを加えて、現時点でのＳｐｍを推定する（Ｓｐｍ＝Ｓｐｍ＋Ｄｐｍ）。
【００３３】
Ｓ１８では、パティキュレート堆積量Ｓｐｍを所定の範囲内に制限する。すなわち、Ｓｐｍが上限値ＳＰＭＨを上回る場合はＳｐｍをＳＰＭＨとし、Ｓｐｍが下限値ＳＰＭＬを下回る場合はＳｐｍをＳＰＭＬとする。推定したＳｐｍは、その都度記憶しておく。
次に、スライスレベル設定ルーチンについて説明する。本ルーチンのフローチャートを示す図７において、Ｓ２１では、機関運転状態としてのエンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆと、終了時堆積量Ｓｐｍｅを読み込む。Ｓｐｍｅは、ＤＰＦ３を再生させた際の燃え残りと推定されるＰＭの量であり、後述する終了時堆積量設定ルーチンで設定される。
【００３４】
Ｓ２２では、ＮｅとＱｆとの積をスライスレベル設定指標Ｓｐｍｊｄｇに設定する。Ｓｐｍｊｄｇは、エンジン回転数と燃料噴射量とに応じて割り付けたマップから検索して設定することもできる。
Ｓ２３では、スライスレベルＳｐｍＳＬＨを演算する。ＳｐｍＳＬＨは、設定指標Ｓｐｍｊｄｇと、終了時堆積量Ｓｐｍｅとに応じて割り付けた図８（ａ）に示すマップから検索する。ＳｐｍＳＬＨは、Ｓｐｍｊｄｇが大きいときほど、すなわち、Ｎｅが高く、かつＱｆが多いときほど小さな値に設定される。また、一定のＳｐｍｊｄｇに対して、Ｓｐｍｅが多いときほど小さな値に設定される。
【００３５】
Ｓ２４では、スライスレベルＳｐｍＳＬＬを演算する。ＳｐｍＳＬＬは、設定指標Ｓｐｍｊｄｇと、終了時堆積量Ｓｐｍｅとに応じて割り付けた図８（ｂ）に示すマップから検索する。ＳｐｍＳＬＬは、Ｓｐｍｊｄｇ及びＳｐｍｅに対してスライスレベルＳｐｍＳＬＨと同様な傾向で設定されるが、これらのパラメータＳｐｍｊｄｇ，Ｓｐｍｅが一定のもとで、ＳｐｍＳＬＨよりも小さな値とされる（ＳｐｍＳＬＬ＜ＳｐｍＳＬＨ）。
【００３６】
次に、開始時堆積量設定ルーチンについて説明する。本ルーチンのフローチャートを示す図９において、Ｓ３１では、再生実行判定フラグＦｒｅｇ、Ｆｒｅｇn-1 、及びパティキュレート堆積量Ｓｐｍを読み込む。Ｆｒｅｇn-1 は、前回のルーチンでの再生実行判定フラグである。
Ｓ３２では、フラグＦｒｅｇが１であるか否かを判定し、Ｓ３３では、フラグＦｒｅｇn-1 であるか否かを判定する。すなわち、これらのステップでは、ＤＰＦ３の再生時期となったと判断した直後であるか否かを判定する。そのように判断した直後であると判定した場合はＳ３４へ進み、それ以外の場合はＳ３５へ進む。
【００３７】
Ｓ３４では、現時点でのパティキュレート堆積量Ｓｐｍを開始時堆積量Ｓｐｍｉとする（Ｓｐｍｉ＝Ｓｐｍ）。
Ｓ３５では、前回に設定された開始時堆積量Ｓｐｍｉn-1 をＳｐｍｉとする（Ｓｐｍｉ＝Ｓｐｍｉn-1 ）。
次に、終了時堆積量設定ルーチンについて説明する。本ルーチンのフローチャートを示す図１０において、Ｓ４１では、Ｆｒｅｇ、Ｆｒｅｇn-1 及びＳｐｍを読み込む。
【００３８】
Ｓ４２及び４３では、Ｆｒｅｇと、Ｆｒｅｇn-1 とからＤＰＦ３の再生を終了させた直後であるか否かを判定する。終了直後であると判定した場合はＳ４４へ進み、それ以外の場合はＳ４５へ進む。
Ｓ４４では、現時点でのパティキュレート堆積量Ｓｐｍを終了時堆積量Ｓｐｍｅとする（Ｓｐｍｅ＝Ｓｐｍ）。
【００３９】
Ｓ３５では、前回に設定された終了時堆積量Ｓｐｍｅn-1 をＳｐｍｅとする（Ｓｐｍｅ＝Ｓｐｍｅn-1 ）。
次に、ＥＣＵ２１の動作をタイムチャートにより説明する。図１１は、パティキュレート堆積量Ｓｐｍの変化を示している。
ＥＣＵ２１は、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆ、及び直前の再生の際に燃え残ったと推定されるＰＭの量（終了時堆積量）Ｓｐｍｅに基づいてスライスレベルＳｐｍＳＬＨ，ＳｐｍＳＬＬを設定する（Ｓ４）。
【００４０】
通常時において、ＥＣＵ２１は、パティキュレート堆積量Ｓｐｍをエンジンの運転状態に基づいて推定する。すなわち、回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆに応じて定まる単位時間当たりの堆積量増量値Ｄｐｍを逐次に積算していくことで推定する（Ｓ１６）。時刻ｔ１においてＳｐｍがスライスレベルＳｐｍＳＬＨを上回ったと判定すると、ＤＰＦ３の再生時期となったと判断し、再生実行判定フラグＦｒｅｇを０から１に変更するとともに、その時のＳｐｍを開始時堆積量Ｓｐｍｉに設定する（Ｓ７，Ｓ３４）。
【００４１】
ＤＰＦ３を再生させる際にＥＣＵ２１は、堆積しているＰＭを除去するための処理を次のように行う。
まず、ＥＣＵ２１は、ＤＰＦ３に堆積しているＰＭを排気ガス中の酸素と酸化反応させて燃焼させるために、排気ガスの温度を上昇させるためのモードでエンジン１を運転させる。ＰＭを燃焼させるにはＤＰＦ３が所定の高温状態（例えば、６００℃以上）にあることが必要となるが、ディーゼルエンジンからの排気ガスの温度は、通常はこの温度未満となっているからである。このモードでは、機関出力のための燃料噴射後に更に燃料を噴射することで、排気ガスの空気過剰率を低くする（リッチにする）ことにより排気ガスを昇温させる。あるいは、絞り弁１４を制御したり、ＥＧＲ弁１９を制御したりすることで排気ガスを昇温させることも可能である。
【００４２】
ＤＰＦ３が所定の高温状態となると、ＥＣＵ２１は、ＤＰＦ３の再生を実行するためのモードに移らせる。すなわち、排気ガスの空気過剰率を高くする（リーンにする）ことでＤＰＦ３に酸素を供給し、ＤＰＦ３に堆積しているＰＭを燃焼させて除去する。
ＥＣＵ２１は、ＤＰＦ３を再生させているときのパティキュレート堆積量Ｓｐｍを開始時堆積量Ｓｐｍｉに基づいて推定する。すなわち、Ｓｐｍｉから、Ｓｐｍｉに応じて定まる単位時間当たりの堆積量減量値Ｄｐｍを逐次に減じていくことで推定する（Ｓ１４）。時刻ｔ２においてＳｐｍがスライスレベルＳｐｍＳＬＬを下回ったと判定すると、ＤＰＦ３が再生したと判断し、フラグＦｒｅｇを１から０に変更するとともに、その時のＳｐｍを終了時堆積量Ｓｐｍｅに設定する（Ｓ９，Ｓ４４）。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置によれば、第１に、ＤＰＦ３の再生期間において、パティキュレート堆積量Ｓｐｍを開始時堆積量Ｓｐｍｉに基づいて簡単に推定することができる。ＳｐｍをＳｐｍｉに基づいて推定することができるのは、ＤＰＦ３におけるＰＭの除去が伝播燃焼の形態で進行し、Ｓｐｍｉが多いときほどその速度が高くなる特性があるからである（図６）。従って、特別なセンサを追加する必要がなく、推定のためのロジックも簡素なもので済ませることができる。
【００４４】
第２に、ＤＰＦ３の再生時期の判断に際して、スライスレベルＳｐｍＳＬＨをエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆに応じて、これらが大きいときほど小さな値に変更するようにしたことで、効率的にＰＭを除去することができる。ＤＰＦ３の再生にはＤＰＦ３の温度を上げる必要があるところ、このような運転状態では排気ガスが高温となっている（排気温度は、機関出力におおむね比例する傾向がある。）ので、再生のための排気ガスの温度上昇代が小さくてよい。このときにＳｐｍＳＬＨが小さな値に設定されていれば、次の再生時期の判断が下り易くなる。すなわち、排気ガスの温度上昇代が小さく、燃費をそれ程悪化させなくて済む条件のもとでＤＰＦ３の再生が積極的に行われることとなる。
【００４５】
第３に、スライスレベルＳｐｍＳＬＨを終了時堆積量Ｓｐｍｅが多いときほど小さな値に変更することで、再生時におけるパティキュレート堆積量Ｓｐｍの推定精度を向上させることができる。再生の終了直後は、ＰＭの燃え残りが不均一に堆積している。再生後は、この燃え残りの上にＰＭが新たに堆積していくため、次の再生開始時におけるＰＭの堆積も不均一となる。ＰＭが不均一に堆積している状態では、燃焼が設定通りに進行せず、開始時堆積量Ｓｐｍｉに基づくＳｐｍの推定精度が低下してしまう。本装置によれば、燃え残りが多い場合に再生終了から早い時期に次のＤＰＦ３の再生が行われるので、再生を積極的に繰り返すとともに、溶損等の不具合を起こさせずに燃え残りをなくしていくことができる。従って、ＰＭを均一に堆積させ、再生時におけるＳｐｍの推定精度を高く維持することができる。
【００４６】
第４に、再生時以外の通常時では、エンジン１から排出されるパティキュレートの量がエンジン回転数Ｎｅと、燃料噴射量Ｑｆとに応じて変化するため、通常時におけるパティキュレート堆積量ＳｐｍをＮｅ及びＱｆに基づいて正確に推定することができる。
なお、本実施形態に関して、図５全体が堆積量推定手段を構成し、図２のＳ４〜７が再生時期判断手段を構成し、図２のＳ８，９と、排気ガスの昇温及びその後の再生の実行のための処理とが再生制御手段を構成する。
【００４７】
以上では、スライスレベルＳｐｍＳＬＨ，ＳｐｍＳＬＬをエンジンの運転状態と、終了時堆積量Ｓｐｍｅとに応じて変更させる例を説明した。しかしながら、これらのスライスレベルは、エンジンの運転状態のみにより決定するようにしてもよい。図１２は、その場合のスライスレベル設定ルーチンのフローチャートを示している。
【００４８】
ＥＣＵは、Ｓ５１において読み込んだエンジン回転数Ｎｅと、燃料噴射量Ｑｆとに基づいてスライスレベル設定指標Ｓｐｍｊｄｇを設定する（Ｓ５２）。そして、Ｓｐｍｊｄｇに基づいて、Ｓ５３においてスライスレベルＳｐｍＳＬＨを設定し、Ｓ５４においてスライスレベルＳｐｍＳＬＬを設定する。各スライスレベルＳｐｍＳＬＨ，ＳｐｍＳＬＬの設定は、図１３に示す通りであり、いずれもＳｐｍｊｄｇが大きいときほど小さな値とするとともに、一定のＳｐｍｊｄｇのもとでＳｐｍＳＬＨがＳｐｍＳＬＬよりも大きな値となるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を備えるディーゼルエンジンの構成
【図２】ＤＰＦ再生処理ルーチンのフローチャート
【図３】燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート
【図４】基本噴射量Ｍｑｄｒｖの設定
【図５】パティキュレート堆積量推定演算ルーチンのフローチャート
【図６】堆積量減量値Ｄｐｍ（再生時）及び堆積量増量値Ｄｐｍ（通常時）の変化
【図７】スライスレベル設定ルーチンのフローチャート
【図８】スライスレベルＳｐｍＳＬＨ，ＳｐｍＳＬＬの設定
【図９】開始時堆積量設定ルーチンのフローチャート
【図１０】終了時堆積量設定ルーチンのフローチャート
【図１１】パティキュレート堆積量Ｓｐｍの変化
【図１２】他の実施形態に係るスライスレベル設定ルーチンのフローチャート
【図１３】同上ルーチンでのスライスレベルＳｐｍＳＬＨ，ＳｐｍＳＬＬの設定
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン
２…ＮＯｘトラップ触媒
３…パティキュレートフィルター（ＤＰＦ）
１１…吸気通路
１４…絞り弁
１５…インジェクタ
１７…排気通路
１８…ＥＧＲ通路
１９…ＥＧＲ弁
２１…エンジンコントローラ（ＥＣＵ）

Claims (8)

  1. 内燃機関に備えられる排気ガス浄化装置であって、
    排気ガスからパティキュレートを除去するためのパティキュレートフィルターと、
    このフィルターに堆積しているパティキュレートの量を推定する堆積量推定手段と、
    前記堆積量推定手段により推定されたパティキュレートの堆積量に基づいて前記フィルターが再生時期にあることを判断する再生時期判断手段と、
    前記フィルターを再生させる際に、堆積しているパティキュレートをこのフィルターから除去するための処理を行う再生制御手段と、を含んで構成され、
    前記堆積量推定手段が、前記フィルターを再生させている期間にあるフィルター再生時において、この期間の始めに推定したパティキュレートの堆積量である開始時堆積量に応じた単位時間当たりの変化量を算出し、これに基づいてフィルター再生時におけるパティキュレートの堆積量を推定する排気ガス浄化装置。
  2. 前記堆積量推定手段が、フィルター再生時におけるパティキュレートの堆積量を、前記開始時堆積量と、前記開始時堆積量に応じて定めた開始時堆積量からの変化分との和として推定するものであり、
    前記開始時堆積量からの変化分を、前記単位時間当たりの変化量を積算して求める請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
  3. 前記堆積量推定手段が、開始時堆積量が多いときほど前記単位時間当たりの変化量を大きな値とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
  4. 前記堆積量推定手段が、フィルター再生時以外の通常時において、パティキュレートの堆積量を機関運転状態に基づいて推定する請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
  5. 前記堆積量推定手段が、前記通常時におけるパティキュレートの堆積量を前回推定した量と、機関運転状態に応じた前回からの変化分との和として推定する場合に、この変化分を回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど大きな値とする請求項４に記載の排気ガス浄化装置。
  6. 前記再生時期判断手段が、パティキュレートの堆積量が第１の所定値を上回った時にフィルターが再生時期にあると判断し、
    前記再生制御手段が、パティキュレートの堆積量が前記第１の所定値よりも小さな第２の所定値を下回った時にフィルターの再生を終了する請求項１〜５のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
  7. 前記再生時期判断手段が、前記第１の所定値を、前記堆積量推定手段により直前のフィルター再生時の終わりに推定されたパティキュレートの堆積量である終了時堆積量が多いときほど小さな値に変更する請求項６に記載の排気ガス浄化装置。
  8. 前記再生時期判断手段が、前記第１の所定値を、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど小さな値に変更する請求項６又は７に記載の排気ガス浄化装置。
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