JP4595521B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気通路に排気中の粒子状物質であるＰＭ（Particulate Matter）を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置に関し、特にそのフィルタの再生技術に関する。

従来より、特許文献１に示されるように、排気通路にＰＭ捕集用フィルタを配置し、所定の再生時期に、所定の再生条件にて、フィルタの温度を上昇させる再生処理を行ってフィルタに捕集されているＰＭを燃焼除去することが行われている。
特開２００２−８９３２７号公報

ところで、再生中に、高負荷運転から低負荷運転（アイドル運転）に移行するなどして、再生条件から外れた場合には、再生が困難となることから再生を中止するが、フィルタの状態によっては、通常燃焼（リーン燃焼）に戻すことで、燃え残っているＰＭが過剰酸素下において一気に燃焼し、過昇温を招くことがある。その一方、ＰＭが燃え残っていない場合などは、リーン燃焼に戻しても昇温する心配はなく、逆に過剰酸素下でフィルタの冷却を促進できる。

本発明は、このような問題点に鑑み、再生中に再生条件から外れた場合に、最適な運転によってフィルタの過昇温を回避できるようにすることを目的とする。

このため、本発明では、フィルタの再生中に再生条件から外れた場合に、フィルタに堆積しているＰＭの燃焼による酸化反応熱量、及び、フィルタと排気ガスとの負の熱伝達量を、フィルタからの放熱量が大きくなる第１の運転をした場合とフィルタでの発熱量が小さくなる第２の運転をした場合とのそれぞれについて算出し、これらの算出値に基づいて判定したフィルタの状態に応じ、前記フィルタからの放熱量が大きくなる第１の運転と、前記フィルタでの発熱量が小さくなる第２の運転と、のいずれか一方を選択する構成とする。

本発明によれば、フィルタの状態、具体的には、フィルタの温度やＰＭ堆積量によって、フィルタからの放熱量（フィルタと排気ガスとの負の熱伝達量）を優先的に大きくするか、フィルタでの発熱量（フィルタに堆積しているＰＭの燃焼による酸化反応熱量）を優先的に小さくするかして、フィルタがより温度低下する方向に制御することにより、フィルタの過昇温を確実に防止できる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関（ここではディーゼルエンジン）のシステム図である。
ディーゼルエンジン１の吸気通路２には可変ノズル型の過給機（ターボチャージャ）３の吸気コンプレッサが備えられ、吸入空気は吸気コンプレッサによって過給され、インタークーラ４で冷却され、吸気絞り弁５を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１０へ流出する。

排気通路１０へ流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ装置により、すなわち、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して、吸気側へ還流される。排気の残りは、可変ノズル型の過給機３の排気タービンを通り、これを駆動する。
ここで、排気通路１０の排気タービン下流には、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（以下「ＤＰＦ」という）１３を設け、これにより排気中のＰＭを捕集する。

コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２、吸入空気量Ｑａ検出用のエアフローメータ２３、エンジン冷却水温Ｔｗ検出用の水温センサ２４から、信号が入力されている。
また、ＤＰＦ１３での圧力損失の検出のためＤＰＦ１３の前後差圧ΔＰを検出する差圧センサ２５、ＤＰＦ１３の入口側及び出口側の排気温度Ｔin、Ｔout を検出する排気温度センサ２６、２７、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの空燃比（酸素濃度）を検出する空燃比センサ（Ｏ２センサ）２８が設けられ、これらの信号もコントロールユニット２０に入力されている。

コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁９による燃料噴射の燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射弁９への燃料噴射指令信号、吸気絞り弁５への開度指令信号、ＥＧＲ弁１２への開度指令信号、過給機３の可変ノズル機構１５へのノズル開度指令信号等を出力する。
ここにおいて、コントロールユニット２０では、ＤＰＦ１３でのＰＭの捕集によりＰＭ堆積量が増加すると、排気抵抗が増加して、運転性が悪化することから、ＰＭ堆積量を推定して、これに基づいて再生時期を判断し、再生時期と判断されたときに、所定の再生条件（再生可能な運転状態）にて、再生処理を行うようにしており、かかるＤＰＦ再生制御について、以下に詳細に説明する。

図２はコントロールユニット２０にて実行されるＤＰＦ再生制御のメインルーチンのフローチャートであり、所定時間毎に繰り返し実行される。
Ｓ１では、再生中フラグの値を判定し、０（非再生中）の場合にＳ２へ進む。
Ｓ２では、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量（Ｃ）を推定する。
具体的には、差圧センサ２５の信号を読込んで、ＤＰＦ１３の前後差圧ΔＰを検出する。また、エアフローメータ２３により検出される吸入空気流量Ｑａと燃料噴射弁９への燃料噴射量指示値Ｑｆとから所定のマップを参照するなどして、排気ガス流量ＳＶを推定する。そして、ＤＰＦ前後差圧ΔＰと排気ガス流量ＳＶとから所定のマップを参照するなどして、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量を推定する。ここで、ＰＭ堆積量の増加と共にＤＰＦ前後差圧が大きくなるので、ＤＰＦ前後差圧が大きくなるほどＰＭ堆積量を多く推定するが、ＤＰＦ前後差圧は、排気ガス流量に応じても変化し、同一のＰＭ堆積量のときは、排気ガス流量が増加するほど、大きくなる。よって、排気ガス流量によりＰＭ堆積量の推定値を補正するようにしている。

Ｓ３では、Ｓ２で推定したＰＭ堆積量を再生時期判断用の所定値＃ＰＭＨと比較して、ＰＭ堆積量≧＃ＰＭＨになったか否かを判定する。
ＰＭ堆積量＜＃ＰＭＨの場合は、再生時期ではないと判断して、Ｓ１４へ進み、通常制御（ディーゼルエンジンでの通常のリーン燃焼）を行う。
ＰＭ堆積量≧＃ＰＭＨの場合は、再生時期（要再生）と判断して、Ｓ４へ進む。

Ｓ４では、再生中フラグを１にセットして、Ｓ５へ進む。また、Ｓ１での判定で再生中フラグ＝１（再生中）の場合も、Ｓ５へ進む。
Ｓ５では、再生条件が成立しているか否かを判定する。すなわち、現在の運転条件が再生条件（再生可能な運転状態）を満足しているかどうかの判定を行い、アイドル運転時、減速運転時、又は極低車速（例えば20km/h未満）の時は、再生条件非成立として、Ｓ１１へ進むが、これら以外の時は、再生条件成立として、ＤＰＦ１３の再生を実施すべく、Ｓ６、Ｓ７へ進む。

Ｓ６では、ＤＰＦ１３の再生のため、エンジンの燃焼方式を、ディーゼルエンジンでの通常のリーン燃焼から、分割リタード燃焼に切換える。分割リタード燃焼とは、特願２００３−１９３３１０号にて提案されている燃焼方式で、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも１回の予備燃焼とを行わせ、前記予備燃焼は、少なくとも１つが圧縮行程近傍で起こるように、また、前記主燃焼は、前記予備燃焼が終了した後に開始するように、燃料噴射を制御する燃焼方式である。

Ｓ７では、空燃比（数値としては空気過剰率「λ」で表す）を比較的リッチ（例えばλ＝０．９〜１．４）に設定して制御する。
ここで、ＤＰＦ１３の再生のための分割リタード燃焼について詳述する。
ＤＰＦの再生を行う場合、排気λを０．９〜１．４の間で制御し、且つＤＰＦの温度を６００℃以上にする必要がある。

分割リタード燃焼では、図４に示すように、主噴射を分割することで、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる予備燃焼とを行わせ、前記予備燃焼は、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍で起き、また、前記主燃焼は、前記予備燃焼が終了した後に開始するように、燃料噴射（ａ、ｂ）を制御する。
すなわち、圧縮行程でまず燃料を噴射し（ａ）、ＴＤＣ近傍での筒内温度（圧縮端温度）を高めるための予備燃焼を行う。運転条件に応じて、予備燃焼の熱発生が起こる噴射量は異なるが、少なくとも予備燃焼の熱発生が確認でき、主燃焼のための燃料噴射時の筒内温度が自己着火可能な温度を上回るために必要な量の燃料を噴射する。また、各運転条件において予想される圧縮端温度に応じて予備燃焼のための燃料噴射量、及び時期を変えることで、予備燃焼の安定性を向上できる。

続いて、予備燃焼が終了してから、主燃焼が開始するように、主燃焼のための燃料をＴＤＣ以降に噴射する（ｂ）。
つまり、予備燃焼によって筒内温度を高めることで、主燃焼のリタード限界を広げて、目標温度への制御性を向上させる一方、予備燃焼が確実に終了した後に主燃焼の燃料を噴射することで、主燃焼のための着火遅れ期間を確保し、主燃焼の予混合燃焼割合を高くして、スモークの排出を抑制する。

予備燃焼の開始時期から主燃焼の開始時期までの間隔は、エンジン回転数にもよるが、少なくとも２０°ＣＡ以上は離れていないと、予備燃焼（予備燃焼による熱発生）が完全には終了しない。このような間隔の設定により、主燃焼の悪化を抑制して、スモークの悪化を防ぐことができる。また、膨張行程で主燃焼が開始することから、燃焼速度は非常に遅く、主燃焼の燃焼終了は５０°ＡＴＤＣ以降となる。主燃焼の終了時期をできるだけ遅くすることで、主燃焼が緩慢になり、燃焼騒音の悪化を抑制できる。

このような分割リタード燃焼を実現すれば、リッチ条件を実現した際にも、高排温で、且つ低スモークな燃焼を実現できる。更に、ＨＣについても非常に低い値を示す。
また、予備燃焼によって主燃焼のリタード限界が広がることから、主噴射の噴射時期をリタードしても低λ条件での燃焼は安定し、高い排気温度の実現が可能となる。
尚、負荷が低い状態では、目標排温を達成するための主燃焼の燃焼時期が非常にリタードするため、予備燃焼が一度だけでは主燃焼の噴射時期の筒内温度を高く維持できない場合もある。その場合は予備燃焼を複数回行い、それぞれの熱発生が重ならないようにすることで、低負荷条件であっても低スモークと高排温との両立を図ることができる。

Ｓ６、Ｓ７でのＤＰＦ１３の再生中は、Ｓ８にて、Ｓ２と同様に、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量（Ｃ）を推定する。
Ｓ９では、Ｓ８で推定したＰＭ堆積量を再生完了判断用の所定値＃ＰＭＬ（＜＃ＰＭＨ）と比較して、ＰＭ堆積量≦＃ＰＭＬになったか否かを判定する。
ＰＭ堆積量＞＃ＰＭＬの場合は、再生完了ではないと判断して、リターンする。

ＰＭ堆積量≦＃ＰＭＬの場合は、再生完了と判断して、Ｓ１０へ進み、再生中フラグを０にリセットして、リターンする。
一方、再生中に、再生条件から外れた場合、具体的には、アイドル運転などに移行した場合は、再生中止のため、Ｓ５からＳ１１へ進む。
Ｓ１１では、ＤＰＦ１３の温度Ｔdpf を推定する。すなわち、排気温度センサ２６、２７の信号よりＤＰＦ入口側排気温度Ｔin及び出口側排気温度Ｔout を検出し、これらよりＤＰＦ温度Ｔdpf を推定する。具体的には、次式により推定する。

Ｔdpf ＝ｋ×Ｔin＋（１−ｋ）×Ｔout 但し、０≦ｋ≦１である。
Ｓ１２では、ＤＰＦ温度Ｔdpf が所定温度＃ＴＭＰ以下（ＤＰＦ１３の再生が実質的に開始されていない状態、若しくは、後述する再生中止制御によりＤＰＦ１３の温度が十分に低下した状態）か否かを判定する。
ＤＰＦ温度Ｔdpf ≦＃ＴＭＰの場合は、ディーゼルエンジンでの通常のリーン燃焼に切換えても、何ら問題はないので、Ｓ１４に進み、通常制御（ディーゼルエンジンでの通常のリーン燃焼）へ移行する。このとき、Ｓ１５で、再生中フラグを０にリセットする。

ＤＰＦ温度Ｔdpf ＞＃ＴＭＰの場合は、Ｓ１３へ進み、再生中止制御（図３のサブルーチン）を実行する。
図３は、図２のフローのＳ１３にて実行される再生中止制御のサブルーチンのフローチャートである。
このフローでは、ＤＰＦ１３の状態に応じて、予め定めた第１の運転と第２の運転のうちから、いずれか一方を選択して、選択された運転に切換える。

第１の運転は、ＤＰＦ１３からの放熱量（ＤＰＦ１３と排気ガスとの負の熱伝達量）が第２の運転と比較して大きくなる運転であり、言い換えれば、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの温度が低く、余剰酸素が多い運転であり、簡単に言えばリーン運転である。第１の運転（リーン運転）の場合、排気ガスの温度が低いことから、ＤＰＦ１３が排気ガスによって冷却され、ＤＰＦ１３からの放熱量は大きくなるが、ＤＰＦ１３の状態によっては、余剰酸素によって、ＤＰＦ１３での発熱量（ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭの燃焼による酸化反応熱量）が放熱量を上回る場合があり得る。

第２の運転は、ＤＰＦ１３での発熱量（ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭの燃焼による酸化反応熱量）が第１の運転と比較して小さくなる運転であり、言い換えれば、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの温度が高く、余剰酸素が少ない運転であり、簡単に言えばリッチ運転である。第２の運転（リッチ運転）の場合、余剰酸素が少ないことから、ＤＰＦ１３での発熱量は小さくなるが、ＤＰＦ１３の状態によっては、排気ガスの温度が高いことから、ＤＰＦ１３からの放熱量（ＤＰＦ１３と排気ガスとの負の熱伝達量）が発熱量を下回る場合があり得る。

尚、再生中の低λでの分割リタード燃焼との比較では、第１及び第２の運転は、主噴射を分割せず、その噴射タイミングもリタードせずに、ディーゼルエンジンでの通常の噴射タイミング（ＴＤＣ近傍）とする。空燃比については、第１の運転では、ディーゼルエンジンでの通常のリーン燃焼と同程度若しくはこれよりはリッチ（第２の運転よりはリーン）な空燃比とし、第２の運転では、再生中の分割リタード燃焼時と同程度若しくはこれよりはリーン（ディーゼルエンジンでの通常のリーン燃焼よりはリッチ）な空燃比とする。

Ｓ１０１では、ＤＰＦ１３の温度Ｔdpf をＳ１１と同様に推定する。また、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量ＣをＳ２、Ｓ８と同様に推定する。また、排気ガス流量ＳＶをエアフローメータ２３により検出される吸入空気流量Ｑａと燃料噴射弁９への燃料噴射量指示値Ｑｆとから推定する。
Ｓ１０２では、第１の運転（リーン運転）又は第２の運転（リッチ運転）をした場合の、ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭの燃焼による酸化反応速度（燃焼速度）ＳＰＤ１、ＳＰＤ２をそれぞれ予測演算する。

酸化反応速度ＳＰＤは、次式により演算できる。
ＳＰＤ＝ｋ×ｅｘｐ（−Ｅａ／Ｒ／Ｔdpf ）×Ｃ×Ｏ
但し、 ｋ：反応速度定数、
Ｅａ：活性化エネルギー（一定）
Ｒ：ガス定数
Ｔdpf ：ＤＰＦ温度
Ｃ：ＰＭ堆積量
Ｏ：ＤＰＦに流入する排気ガス中の酸素濃度 である。

ここで、ｋ、Ｅａ、Ｒは、一定であるので、酸化反応速度ＳＰＤは、次式のように、ＤＰＦ温度Ｔdpf と、ＰＭ堆積量Ｃと、酸素濃度Ｏとの関数として、演算できる。
ＳＰＤ＝ｆ（Ｔdpf 、Ｃ、Ｏ）・・・（１）
従って、上記（１）式に、現時点のＤＰＦ温度Ｔdpf 、現時点のＰＭ堆積量Ｃ、及び、第１の運転をした場合の酸素濃度（予測値）Ｏ＝Ｏ１を代入することで、第１の運転をした場合の酸化反応速度ＳＰＤ１＝ｆ（Ｔdpf 、Ｃ、Ｏ１）を演算する。

また、上記（１）式に、現時点のＤＰＦ温度Ｔdpf 、現時点のＰＭ堆積量Ｃ、及び、第２の運転をした場合の酸素濃度（予測値）Ｏ＝Ｏ２を代入することで、第２の運転をした場合の酸化反応速度速度ＳＰＤ２＝ｆ（Ｔdpf 、Ｃ、Ｏ２）を演算する。
Ｓ１０３では、第１の運転（リーン運転）又は第２の運転（リッチ運転）をした場合の、ＤＰＦ１３と排気ガスとの負の熱伝達速度ｑ１、ｑ２をそれぞれ予測演算する。

ＤＰＦ１３と排気ガスとの負の熱伝達速度は、次式により演算できる。
ｑ＝α×（Ｔdpf −Ｔgas ）×ＳＶ×Ａ
但し、 α：熱伝達率（一定）
Ｔdpf ：ＤＰＦ温度
Ｔgas ：ＤＰＦに流入する排気ガス温度
ＳＶ：排気ガス流量
Ａ：ＤＰＦの実効表面積 である。

ここで、α、Ａは、一定であるので、熱伝達速度ｑは、次式のように、ＤＰＦ温度Ｔdpf と、排気ガス温度Ｔgas と、排気ガス流量ＳＶの関数として、演算できる。
ｑ＝ｆ（Ｔdpf 、Ｔgas 、ＳＶ）・・・（２）
従って、上記（２）式に、現時点のＤＰＦ温度Ｔdpf 、第１の運転をした場合の排気ガス温度（予測値）Ｔgas ＝Ｔgas １、現時点の排気ガス流量ＳＶを代入することで、第１の運転をした場合の熱伝達速度ｑ１＝ｆ（Ｔdpf 、Ｔgas １、ＳＶ）を演算する。

また、上記（２）式に、現時点のＤＰＦ温度Ｔdpf 、第２の運転をした場合の排気ガス温度（予測値）Ｔgas ＝Ｔgas ２、現時点の排気ガス流量ＳＶを代入することで、第２の運転をした場合の熱伝達量ｑ２＝ｆ（Ｔdpf 、Ｔgas ２、ＳＶ）を演算する。
Ｓ１０４では、Ｓ１０２で求めた第１及び第２の運転をした場合の酸化反応速度ＳＰＤ１、ＳＰＤ２をそれぞれ時間積分して、第１及び第２の運転をした場合の酸化反応熱量（発熱量）ＱＧＥＮ１、ＱＧＥＮ２を求める。

ＱＧＥＮ１＝Σ（ＳＰＤ１）
ＱＧＥＮ２＝Σ（ＳＰＤ２）
Ｓ１０５では、Ｓ１０３で求めた第１及び第２の運転をした場合の熱伝達速度ｑ１、ｑ２をそれぞれ時間積分して、第１及び第２の運転をした場合の熱伝達量（放熱量）ＱＲＡＤ１、ＱＲＡＤ２を求める。

ＱＲＡＤ１＝Σ（ｑ１）
ＱＲＡＤ２＝Σ（ｑ２）
Ｓ１０６では、第１の運転をした場合の熱収支（発熱量ＱＧＥＮ１と放熱量ＱＲＡＤ１との差；ＱＧＥＮ１−ＱＲＡＤ１）を求め、また、第２の運転をした場合の熱収支（発熱量ＱＧＥＮ２と放熱量ＱＲＡＤ２との差；ＱＧＥＮ２−ＱＲＡＤ２）を求める。これらの熱収支（発熱量と放熱量との差）は、各運転の場合の温度上昇傾向を示すことになり、熱収支（発熱量と放熱量との差）がプラス側に大きくなれば、ＤＰＦ１３の温度が上昇することになり、マイナス側になれば、ＤＰＦ１３の温度が下降することになる。

従って、Ｓ１０６では、ＱＧＥＮ１−ＱＲＡＤ１＜ＱＧＥＮ２−ＱＲＡＤ２か否かを判定し、ＹＥＳであれば、第１の運転をした方がＤＰＦ１３の温度が下がる方向となるため、Ｓ１０７へ進んで、第１の運転（リーン運転）を選択する。
Ｓ１０６での判定で、ＮＯであれば、ＱＧＥＮ１−ＱＲＡＤ１＞ＱＧＥＮ２−ＱＲＡＤ２であり、第２の運転をした方がＤＰＦ１３の温度が下がる方向となるため、Ｓ１０８へ進んで、第２の運転（リッチ運転）を選択する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３の再生中に再生条件から外れた場合に、ＤＰＦ１３の状態に応じ、ＤＰＦ１３からの放熱量（ＤＰＦ１３と排気ガスとの負の熱伝達量）が大きくなる第１の運転と、ＤＰＦ１３での発熱量（ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭの燃焼による酸化反応熱量）が小さくなる第２の運転と、のいずれか一方を選択することにより、ＤＰＦ１３がより温度低下する方向に制御することが可能となり、ＤＰＦ１３の過昇温を確実に防止できる。

また、本実施形態によれば、前記第１の運転は、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの温度が低く、余剰酸素が多い運転（リーン運転）とし、前記第２の運転は、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの温度が高く、余剰酸素が少ない運転（リッチ運転）とすることにより、簡単且つ確実に実施できる。
また、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３の状態は、ＤＰＦ１３の温度と、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量とに基づいて判定することにより、的確に判定できる。

また、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３の状態は、ＤＰＦ１３の温度と、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量とに基づき、ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭの燃焼による酸化反応熱量、及び、ＤＰＦ１３と排気ガスとの負の熱伝達量を、前記第１の運転をした場合と前記第２の運転をした場合とのそれぞれについて算出し、これらの算出値に基づいて判定することにより、的確に判定できる。

また、本実施形態によれば、前記第１の運転をした場合の、前記酸化反応熱量と前記熱伝達量との差と、前記第２の運転をした場合の、前記酸化反応熱量と前記熱伝達量との差とを比較し、前記差が小さい方の運転を選択することにより、ＤＰＦ１３の温度を確実に低下させることができる。
また、本実施形態によれば、前記ＰＭの燃焼による酸化反応熱量は、ＤＰＦ１３の温度（Ｔdpf ）と、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量（Ｃ）と、ＤＰＦ１３に流入する排気ガス中の酸素濃度（Ｏ）とから予測することにより、的確に予測できる。

また、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３と排気ガスとの負の熱伝達量は、ＤＰＦ１３の温度（Ｔdpf ）と、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの温度（Ｔgas ）と、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの流量（ＳＶ）とから予測することにより、的確に予測できる。
また、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３の温度（Ｔdpf ）は、ＤＰＦ１３の入口側及び出口側に設けた排気温度センサ２６、２７により検出される排気温度から予測することにより、的確に予測できる。但し、ＤＰＦ１３のベッド温度を直接検出できる場合は、そのようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量（Ｃ）は、ＤＰＦ１３の前後差圧（ΔＰ）と、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの流量（ＳＶ）とから予測することにより、的確に予測できる。
また、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３に流入する排気ガス中の酸素濃度（Ｏ）は、前記第１及び第２の運転別に定めることにより、簡単に実施できる。

また、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの温度（Ｔgas ）は、前記第１及び第２の運転別に定めることにより、簡単に実施できる。
また、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの流量（ＳＶ）は、エンジン吸気系に設けたエアフローメータ２１の検出値と、燃料噴射弁９への燃料噴射量指示値とから予測することにより、的確に予測できる。

本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図 ＤＰＦ再生制御のメインルーチンのフローチャート 再生中止制御のサブルーチンのフローチャート 分割リタード燃焼の燃焼形態を示す図

符号の説明

１ ディーゼルエンジン
２ 吸気通路
３ 可変ノズル型の過給機
５ 吸気絞り弁
９ 燃料噴射弁
１０ 排気通路
１１ ＥＧＲ通路
１２ ＥＧＲ弁
１３ ＤＰＦ
１５ 可変ノズル機構
２０ コントロールユニット
２１ 回転数センサ
２２ アクセル開度センサ
２３ エアフローメータ
２４ 水温センサ
２５ 差圧センサ
２６、２７ 排気温度センサ
２８ 空燃比センサ

Claims (11)

1. 排気通路に排気中のＰＭを捕集するフィルタを備える一方、所定の再生条件にて前記フィルタに捕集されているＰＭを燃焼除去する再生手段を備える内燃機関の排気浄化装置において、
   前記フィルタの再生中に再生条件から外れた場合に、前記フィルタに堆積しているＰＭの燃焼による酸化反応熱量、及び、前記フィルタと排気ガスとの負の熱伝達量を、フィルタからの放熱量が大きくなる第１の運転をした場合とフィルタでの発熱量が小さくなる第２の運転をした場合とのそれぞれについて算出し、これらの算出値に基づいて判定したフィルタの状態に応じ、前記フィルタからの放熱量が大きくなる第１の運転と、前記フィルタでの発熱量が小さくなる第２の運転と、のいずれか一方を選択する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記第１の運転は、前記フィルタに流入する排気ガスの温度が低く、余剰酸素が多い運転であり、
   前記第２の運転は、前記フィルタに流入する排気ガスの温度が高く、余剰酸素が少ない運転である
   ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記フィルタの状態は、前記フィルタの温度と、前記フィルタのＰＭ堆積量とに基づいて判定する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記第１の運転をした場合の、前記酸化反応熱量と前記熱伝達量との差と、前記第２の運転をした場合の、前記酸化反応熱量と前記熱伝達量との差とを比較し、前記差が小さい方の運転を選択する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記ＰＭの燃焼による酸化反応熱量は、前記フィルタの温度と、前記フィルタのＰＭ堆積量と、前記フィルタに流入する排気ガス中の酸素濃度とから予測する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記フィルタと排気ガスとの負の熱伝達量は、前記フィルタの温度と、前記フィルタに流入する排気ガスの温度と、前記フィルタに流入する排気ガスの流量とから予測する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記フィルタの温度は、前記フィルタの入口側及び出口側に設けた排気温度センサにより検出される排気温度から予測する
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記フィルタのＰＭ堆積量は、前記フィルタの前後差圧と、前記フィルタに流入する排気ガスの流量とから予測する
   ことを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記フィルタに流入する排気ガス中の酸素濃度は、前記第１及び第２の運転別に定められる
   ことを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 前記フィルタに流入する排気ガスの温度は、前記第１及び第２の運転別に定められる
    ことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
11. 前記フィルタに流入する排気ガスの流量は、エンジン吸気系に設けたエアフローメータの検出値と、燃料噴射弁への燃料噴射量指示値とから予測する
    ことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。

Images