JP2008121571A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、フィルタ再生制御の実行時におけるフィルタの温度をより好適な温度に制御することを課題とする。
【解決手段】フィルタ再生制御の実行が開始された後、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が所定濃度差以下となったときにフィルタ再生制御の実行を停止させる。そして、所定の条件が成立し且つＰＭ捕集量が所定捕集量以上となったときに、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が所定濃度差以下となるまでフィルタを所定速度で徐々に昇温させ、この間にける流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が最大値となったときのフィルタの温度を次回のフィルタ再生制御における目標温度として設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気に含まれる粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する）を捕集するために排気通路にパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）を設ける技術が知られている。

特許文献１には、このようなフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタに捕集されたＰＭを燃焼させるべく、フィルタの入口側に燃焼用空気を送り込むと共に該燃焼用空気を加熱する技術が開示されている。この特許文献１には、ＰＭの燃焼を開始する前とＰＭの燃焼を行っているときとにおけるフィルタの出口側ガスのＣＯ_２濃度の差が所定の判定値よりも小さくなったことを条件として燃焼用空気の加熱を停止させることが記載されている。
特開２００４−３３９９９６号公報

フィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、フィルタを昇温させることでＰＭを酸化させ除去するフィルタ再生制御が行われる。フィルタ再生制御において、フィルタの温度を過剰に上昇させると該フィルタの劣化を促進させる虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、フィルタ再生制御の実行時におけるフィルタの温度をより好適な温度に制御することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明では、フィルタ再生制御の実行が開始された後、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が所定濃度差以下となったときにフィルタ再生制御の実行を停止させる。そして、所定の条件が成立し且つＰＭ捕集量が所定捕集量以上となったときに、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が所定濃度差以下となるまでフィルタを所定速度で徐々に昇温させ、この間にける流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が最大値となったときのフィルタの温度を次回のフィルタ再生制御における目標温度として設定する。

より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量であるＰＭ捕集量を算出するＰＭ捕集量算出手段と、
ＰＭ捕集量が所定捕集量以上となったときに、前記パティキュレートフィルタを目標温度まで昇温させることで該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を酸化させ除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生手段と、
前記パティキュレートフィルタに流入する排気のＣＯ_２濃度である流入側ＣＯ_２濃度を検出する流入側ＣＯ_２濃度検出手段と、
前記パティキュレートフィルタから流出する排気のＣＯ_２濃度である流出側ＣＯ_２濃度を検出する流出側ＣＯ_２濃度検出手段と、
前記フィルタ再生手段によってフィルタ再生制御の実行が開始された後、流入側ＣＯ_２
濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が所定濃度差以下となったときにフィルタ再生制御の実行を停止させる再生停止手段と、
所定の条件が成立し且つＰＭ捕集量が前記所定捕集量以上となったときに、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が前記所定濃度差以下となるまで前記パティキュレートフィルタを所定速度で徐々に昇温させ、この間にける流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が最大値となったときの前記パティキュレートフィルタの温度を次回のフィルタ再生制御における目標温度とすることを特徴とする。

ここで、所定捕集量とは、フィルタ再生制御の実行開始の閾値となるＰＭ捕集量であって、実験等によって予め定められた値である。

フィルタ再生制御が実行されることでフィルタに捕集されたＰＭが酸化されると流出側ＣＯ_２濃度が流入側ＣＯ_２濃度に比べて高くなる。そして、捕集されていたＰＭの酸化が終了すると、即ち、フィルタからのＰＭの除去が完了すると、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が零もしくは零近傍の値となる。

ここで、所定濃度差とは、フィルタにおいてＰＭの酸化が終了したと判断出来る閾値であり、実験等によって予め定められている。

従って、フィルタ再生制御の実行が開始された後、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が所定濃度差以下となったときにフィルタ再生制御の実行を停止させることにより、フィルタに捕集されていたＰＭの除去が完了した時点でフィルタ再生制御の実行を停止させることが出来る。これにより、フィルタ再生制御の実行期間が過剰に長くなることを抑制することが出来る。

また、本発明では、所定の条件が成立し且つＰＭ捕集量が所定捕集量以上となったときに、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が前記所定濃度差以下となるまで前記パティキュレートフィルタを所定速度で徐々に昇温させる。

ここで、所定の条件が成立したときとは、フィルタ再生制御における目標温度が前回設定されたときから所定の時間が経過していた場合やフィルタ再生制御における目標温度が前回設定されたときから通常のフィルタ再生制御が所定回数実行されていた場合等であってもよい。

また、ＰＭにはＳＯＦ（可溶性有機成分）およびＳｏｏｔ（煤）が含まれており、ＳＯＦはＳｏｏｔに比べて酸化し易い。そのため、ＰＭの酸化が急激に促進されないように徐々にフィルタの温度を上昇させていくと、先ずＳＯＦの酸化が促進され次にＳｏｏｔの酸化が促進されることになる。この場合、フィルタの温度を上昇させている間における流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差は、ＳＯＦの酸化が最も促進されたときに最初のピークを迎える（このときの流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差を第一ピーク値と称する）、その後、その一旦第一ピーク値よりも低下した後、Ｓｏｏｔの酸化が最も促進されたときに二回目のピークを迎える（このときの流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差を第二ピーク値と称する）そして、第二ピーク値は第一ピーク値に比べて大きい値となる。

ここで、所定速度とは、フィルタの温度を上昇させている間において、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差に上記のような第一ピーク値および第二ピーク値が生じるような温度の上昇速度である。この所定速度は、実験等によって予め定めることが出来る。

排気に含まれるＰＭが酸化され難いものであるほど（即ち、ＳＯＦやＳｏｏｔが酸化さ
れ難いものであるほど）、フィルタに捕集されたＰＭを酸化させるためにはフィルタをより高い温度まで昇温させる必要がある。この場合、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差における第一ピーク値および第二ピーク値が生じる温度がより高くなる。しかしながら、このような場合であっても、酸化され難いＳｏｏｔの酸化が最も促進されたときの流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差である第二ピーク値が生じたときの温度までフィルタを昇温させれば、該フィルタに捕集されたＰＭを酸化させきることが可能である。つまり、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が最大値となったときのフィルタの温度が、該フィルタに捕集されたＰＭを酸化させきることが可能な温度の最低値となる。

そこで、本発明では、上記のようにフィルタを所定速度で徐々に昇温させたときにおける流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が最大値となったときのフィルタの温度を次回のフィルタ再生制御における目標温度とする。

これにより、フィルタ再生制御において、フィルタの温度を過剰に上昇させることを抑制しつつ該フィルタに捕集されたＰＭを十分に除去することが可能となる。即ち、フィルタ再生制御の実行時におけるフィルタの温度をより好適な温度に制御することが出来る。

本発明においては、ＰＭ捕集量算出手段を第一ＰＭ捕集量算出手段とし、該第一ＰＭ捕集量算出手段の他に第二ＰＭ捕集量算出手段をさらに備えてもよい。この場合、第一ＰＭ捕集量算出手段は、内燃機関の運転状態とＰＭ捕集量との関係を示すマップを有し、該マップに基づいてＰＭ捕集量を算出するものである。また、第二ＰＭ捕集量算出手段は、フィルタ再生制御の実行が開始されてからその実行が停止されるまでの間における流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差の履歴に基づいて、該フィルタ再生制御の実行が開始された時点でのＰＭ捕集量を算出するものである。

フィルタ再生制御の実行中においては酸化されるＰＭの量が多いほど流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が大きくなる。そのため、フィルタ再生制御の実行が開始されてからその実行が停止されるまでの間における流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差の履歴に基づいて、フィルタ再生制御の実行中に酸化されたＰＭの量、即ち、フィルタ再生制御の実行が開始された時点でのＰＭ捕集量を算出することが出来る。

上記のように、第二ＰＭ捕集量算出手段は、フィルタにおいて実際にＰＭが酸化することで生じる流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差に基づいてフィルタ再生制御の実行が開始された時点でのＰＭ捕集量を算出する。そのため、フィルタ再生制御の実行が開始された時点でのＰＭ捕集量をより精度良く算出することが出来る。

そこで、上記の場合、第二ＰＭ捕集量算出手段によって算出されたＰＭ捕集量に基づいて、第一ＰＭ捕集量算出手段が有するマップにおける内燃機関の運転状態に対するＰＭ捕集量を補正する補正手段をさらに備えてもよい。

これにより、マップにおける内燃機関の運転状態に対するＰＭ捕集量をより正確なものとすることが出来る。従って、第一ＰＭ捕集量算出手段によってＰＭ捕集量をより精度よく算出することが可能となる。その結果、次回のフィルタ再生制御をより好適な時期に実行することが出来る。

本発明においては、フィルタ再生手段が、ＰＭ捕集量が所定捕集量以上となった後、内燃機関の運転が停止されてからフィルタ再生制御を実行するものであってもよい。

内燃機関からは排気と共にＰＭのみならずＨＣやＣＯ等の燃料成分が排出される。フィ
ルタ再生制御が実行されると、フィルタにおいて排気中のこれらの燃料成分が酸化される場合がある。この場合、これらの燃料成分の酸化が流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差に影響を与える虞がある。

上記によれば、内燃機関から燃料成分が排出されない状態でフィルタ再生制御が実行される。そのため、フィルタ再生制御の実行中にフィルタにおける燃料成分の酸化が流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差に影響を与えることを抑制することが出来る。従って、本発明におけるフィルタ再生制御の実行停止時期をより好適なものとすることが出来る。

本発明によれば、フィルタ再生制御の実行時におけるフィルタの温度をより好適な温度に制御することが出来る。

＜内燃機関の吸排気系の概略構成＞
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。

内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。この内燃機関１には、吸気通路３および排気通路２が接続されている。吸気通路３にはエアフローメータ１１が設けられている。排気通路２には排気中のＰＭを捕集するフィルタ５が設けられている。フィルタ５より上流側の排気通路２には前段触媒として酸化触媒４が設けられている。尚、本実施例において、前段触媒は酸化機能を有する触媒であればよく、酸化触媒４に代えて、三元触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等の触媒を設けてもよい。

酸化触媒４よりも上流側の排気通路２には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁６が設けられている。また、フィルタ５には該フィルタ５の温度を検出する温度センサ７が設けられている。さらに、酸化触媒４より下流側かつフィルタ５より上流側の排気通路２には、フィルタ５に流入する排気のＣＯ_２濃度（流入側ＣＯ_２濃度）を検出する上流側ＣＯ_２濃度センサ８が設けられている。フィルタ５より下流側の排気通路２には、フィルタ５から流出する排気のＣＯ_２濃度（流出側ＣＯ_２濃度）を検出する下流側ＣＯ_２濃度センサ９が設けられている。尚、本実施例においては、上流側ＣＯ_２濃度センサ８および下流側ＣＯ_２濃度センサ９がそれぞれ本発明に係る流入側ＣＯ_２濃度検出手段および流出側ＣＯ_２濃度検出手段に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０にはエアフローメータ１１および温度センサ７、上流側ＣＯ_２濃度センサ８、下流側ＣＯ_２濃度センサ９、内燃機関１のクランク角を検出するクランクポジションセンサ１２が電気的に接続されている。そして、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０はクランクポジションセンサ１２の出力信号に基づいて内燃機関１の回転数を算出する。

また、ＥＣＵ１０には燃料添加弁６および内燃機関１の燃料噴射弁が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれらが制御される。

＜フィルタ再生制御＞
本実施例においては、フィルタ５に捕集されたＰＭを除去すべくフィルタ再生制御が行われる。フィルタ再生制御では燃料添加弁６によって排気中に燃料が添加される。添加された燃料は酸化触媒４に供給され該酸化触媒４において酸化される。このときに生じる酸
化熱によって排気が昇温され、該排気によってフィルタ５が昇温される。そして、燃料添加弁６からの燃料添加量を制御することでフィルタ５の温度を目標温度に制御する。

このフィルタ再生制御は、フィルタ５におけるＰＭ捕集量が所定捕集量以上となったときに実行される。ＥＣＵ１０には、内燃機関１の運転状態（燃料噴射量および機関回転数、吸入空気量等）とフィルタ５におけるＰＭ捕集量との関係を示すマップが記憶されている。ＥＣＵ１０はこのマップに基づいてフィルタ５におけるＰＭ捕集量を算出する。

＜フィルタ再生制御の実行停止制御＞
ここで、本実施例に係るフィルタ再生制御の実行停止制御のルーチンについて図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定の間隔で繰り返し実行されるものである。

本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ず、Ｓ１０１において、フィルタ再生制御が実行中であるか否かを判別する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、本ルーチンの実行を一旦終了する。

フィルタ再生制御の実行中、フィルタ５においてＰＭが酸化されている場合、流出側ＣＯ_２濃度が流入側ＣＯ_２濃度に比べて高くなる。そして、捕集されていたＰＭの酸化が終了すると、流出側ＣＯ_２濃度と流入側ＣＯ_２濃度との差が零もしくは零近傍の値となる。

そこで、Ｓ１０２においては、流出側ＣＯ_２濃度から流入側ＣＯ_２濃度を減算することでＣＯ_２濃度差ΔＲｇを算出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３に進み、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇが所定濃度差ΔＲｇ０以下であるか否かを判別する。ここで、所定濃度差ΔＲｇ０とは、フィルタ５においてＰＭの酸化が行われていないと判断出来る閾値である。Ｓ１０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４に進む。一方、Ｓ１０３において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合、フィルタ再生制御の実行が継続される。

Ｓ１０４に進んだＥＣＵ１０は、燃料添加弁６による燃料添加を停止する。即ち、フィルタ再生制御の実行を停止する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

本ルーチンによれば、フィルタ５に捕集されていたＰＭの除去が完了した時点でフィルタ再生制御の実行を停止させることが出来る。そのため、フィルタ再生制御の実行期間が過剰に長くなることを抑制することが出来る。これにより、フィルタ５の劣化を抑制することが出来る。また、燃料添加弁６からの燃料添加量が過剰に多くなることを抑制することが出来るため、燃費の悪化を抑制することが出来る。

＜目標温度設定方法＞
ここで、本実施例に係るフィルタ再生制御における目標温度の設定方法について図３および４に基づいて説明する。

図３は、フィルタ５に捕集されたＰＭを除去すべく該フィルタ５の温度Ｔｆを上昇させるときに該フィルタ５の温度Ｔｆを所定速度ｖｕｐで徐々に上昇させた場合のＣＯ_２濃度差ΔＲｇの変化を示す図である。図３において、横軸はフィルタ５の温度Ｔｆを表し、縦軸はＣＯ_２濃度差ΔＲｇを表している。また、図３においては、実線が、フィルタ５に捕集されたＰＭが比較的酸化し易いものである場合を表しており、破線が、フィルタ５に捕
集されたＰＭが比較的酸化し難いものである場合を表している。

フィルタ５の温度Ｔｆを所定速度ｖｕｐで徐々に上昇させることでＰＭが酸化し始めるとＣＯ_２濃度差ΔＲｇが徐々に大きくなる。そして、先ず、フィルタ５の温度Ｔｆが、ＰＭのうちのＳＯＦの酸化が最も促進される温度に達すると、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇが第一ピーク値Ｐ１となる。その後、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇは、一旦第一ピーク値Ｐ１から低下し、フィルタ５の温度Ｔｆが、ＰＭのうちのＳｏｏｔの酸化が促進される温度となると再度上昇し始める。そして、フィルタ５の温度Ｔｆが、Ｓｏｏｔの酸化が最も促進される温度に達すると、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇが第二ピーク値Ｐ２となる。このとき、第二ピーク値Ｐ２は第一ピーク値Ｐ１よりも大きい値となる。その後は、フィルタ５の温度Ｔｆが更に上昇しても、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇは低下する。そして、捕集されていたＰＭの酸化が終了するとＣＯ_２濃度差ΔＲｇが所定濃度差ΔＲｇ０以下となる。つまり、第二ピーク値Ｐ２がフィルタ５の温度Ｔｆを所定速度ｖｕｐで徐々に上昇させている間におけるＣＯ_２濃度差ΔＲｇの最大値となる。

上述したように、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇの第二ピーク値Ｐ２は、フィルタ５の温度Ｔｆが、Ｓｏｏｔの酸化が最も促進される温度となったときに生じる。従って、フィルタ５を、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇが第二ピーク値Ｐ２となったとき、即ち、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇが最大値となったときの温度（以下、ピーク時温度と称する）Ｔｆｐまで昇温させれば、フィルタ５に捕集されたＰＭを酸化させきることが出来る。つまり、ピーク時温度Ｔｆｐが、フィルタ５に捕集されたＰＭを酸化させきることが可能な温度の最低値である。

ここで、ＰＭ（即ち、ＳＯＦやＳｏｏｔ）が比較的酸化され難いものである場合、フィルタ５の温度Ｔｆを所定速度で上昇させたときに、図３の破線に示すように、ＰＭが比較的酸化され易いものである場合に比べてＣＯ_２濃度差ΔＲｇの第一ピーク値Ｐ１および第二ピーク値Ｐ２が生じるフィルタ５の温度Ｔｆがより高くなる。即ち、ピーク時温度Ｔｆｐがより高い値となる。しかしながら、このような場合であっても、ピーク時温度Ｔｆｐまでフィルタ５を昇温させれば、フィルタ５に捕集されたＰＭを酸化させきることが出来る。

尚、フィルタ５に捕集されたＰＭを除去すべく該フィルタ５の温度Ｔｆを急激に上昇させると、ＳＯＦの酸化もＳｏｏｔの酸化が急速に促進されるため、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇに第一ピーク値Ｐ１および第二ピーク値Ｐ２が現れ難くなる。上記のようにフィルタ５の温度を徐々に上昇させるときの所定速度ｖｕｐとは、フィルタ５を昇温させている間において、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇに上記のような第一ピーク値Ｐ１および第二ピーク値Ｐ２が生じるような速度である。このような所定速度ｖｕｐは実験等によって予め求めることが出来る。

そこで、本実施例では、所定の条件が成立した状態でＰＭ捕集量が所定捕集量以上となったときに、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇが所定濃度差ΔＲｇ０以下となるまで所定速度ｖｕｐでフィルタ５を昇温させる。そして、この間にピーク時温度Ｔｆｐを検出し、該ピーク時温度Ｔｆｐを次回のフィルタ再生制御実行時の目標温度として設定する。

以下、本実施例に係るフィルタ再生制御における目標温度Ｔｆｔを設定するためのルーチンについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返し実行される。

本ルーチンでは、先ず、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０１において、所定条件が成立したか否かを判別する。ここで、所定条件としては、フィルタ再生制御における目標温度Ｔｆｔが前回設定されたときから所定の時間が経過していた場合やフィルタ再生制御における目標温
度Ｔｆｔが前回設定されたときから通常のフィルタ再生制御が所定回数実行されていた場合等を例示することが出来る。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ２０２に進んだＥＣＵ１０は、フィルタ５におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍが所定捕集量Ｑｐｍ０以上となったか否かを判別する。このＳ２０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ２０３に進んだＥＣＵ１０は、燃料添加弁６からの燃料添加を開始することで、フィルタ５の温度が予め定められた所定速度ｖｕｐ（例えば、２０〜３０℃／ｍｉｎ）で上昇するように該フィルタ５の昇温を開始する。ＥＣＵ１０は、フィルタ５を昇温させている間におけるＣＯ_２濃度差ΔＲｇの変化の履歴を記憶する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０４に進み、流出側ＣＯ_２濃度から流入側ＣＯ_２濃度を減算することでＣＯ_２濃度差ΔＲｇを算出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０５に進み、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇが所定濃度差ΔＲｇ０以下であるか否かを判別する。Ｓ２０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０６に進み。否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０４に戻る。

Ｓ２０６に進んだＥＣＵ１０は、燃料添加弁６による燃料添加を停止し、フィルタ５の昇温を停止させる。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２０７に進み、フィルタ５を昇温させていた間におけるピーク時温度Ｔｆｐを検出する。

次に、ＥＣＵ１０はＳ２０８に進み、Ｓ２０７において検出されたピーク時温度Ｔｆｐを次回のフィルタ再生制御における目標温度Ｔｆｔとして設定する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

本実施例によれば、フィルタ５に捕集されたＰＭが酸化され易いものであるか酸化され難いものであるかに関わらず、フィルタ再生制御におけるフィルタ５の目標温度Ｔｆｔが、該ＰＭを実際に酸化させきることが可能な温度の最低値であるピーク時温度Ｔｆｐに設定される。これにより、フィルタ再生制御の実行時において、フィルタ５の温度を過剰に上昇させることを抑制しつつ該フィルタ５に捕集されたＰＭを十分に除去することが可能となる。即ち、フィルタ再生制御の実行時におけるフィルタ５の温度をより好適な温度に制御することが出来る。

尚、通常のフィルタ再生制御の実行時においては、フィルタ５の温度を可及的に早く目標温度Ｔｆまで上昇させてもよい。

＜マップの補正＞
本実施例においては、ＥＣＵ１０に記憶された内燃機関１の運転状態とフィルタ５におけるＰＭ捕集量との関係を示すマップに基づいてフィルタ５におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍが算出される。そして、算出されたＰＭ捕集量Ｑｐｍが所定捕集量Ｑｐｍ０以上となったときにフィルタ再生制御が実行される。ここで、本実施例に係るマップの補正について説明する。

上述したように、フィルタ再生制御の実行中においては、フィルタ５においてＰＭが酸化されることでＣＯ_２濃度差ΔＲｇが生じる。そして、本実施例では、フィルタ再生制御の実行開始後、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇが所定濃度差ΔＲｇ０以下となったときに該フィルタ再生制御の実行を停止する。そのため、フィルタ再生制御の実行開始時から実行停止時までの間のＣＯ_２濃度差ΔＲｇの履歴に基づいて該フィルタ再生制御の実行中にフィルタ５において酸化されたＰＭの量を算出することが出来る。そして、このフィルタ再生制御の実行中にフィルタ５において酸化されたＰＭの量が、フィルタ再生制御の実行が開始された時点でのＰＭ捕集量である。

そこで、本実施例では、フィルタ再生制御の実行開始時から実行停止時までの間のＣＯ_２濃度差ΔＲｇの履歴に基づいてフィルタ再生制御の実行が開始された時点でのＰＭ捕集量を算出する。そして、このように算出されたＰＭ捕集量と、上記マップに基づいて算出されたフィルタ再生制御の実行開始時のＰＭ捕集量とが異なる場合、マップにおける内燃機関１の運転状態に対するＰＭ捕集量を補正する。つまり、このときのフィルタ再生制御の実行開始時のＰＭ捕集量が、マップに基づいて算出してもフィルタ再生制御の実行開始時から実行停止時までの間のＣＯ_２濃度差ΔＲｇの履歴に基づいて算出した値と同一となるように該マップを補正する。

フィルタ再生制御の実行中に生じるＣＯ_２濃度差ΔＲｇはフィルタ５においてＰＭが実際に酸化されることで生じるものである。従って、該ＣＯ_２濃度差ΔＲｇに基づいてフィルタ再生制御の実行開始時のＰＭ捕集量を算出することで該ＰＭ捕集量をより精度よく算出することが出来る。そのため、上記のようにマップを補正することで、マップにおける内燃機関１の運転状態に対するＰＭ捕集量をより正確なものとすることが出来る。その結果、次回のフィルタ再生制御をより好適な時期に実行することが出来る。

尚、本実施例に係るフィルタ再生制御おいては、燃料添加弁６による燃料添加に代えて、内燃機関１において主燃料噴射よりも後の時期に副燃料噴射を実行することで酸化触媒４に燃料を供給してもよい。また、酸化触媒４への燃料の供給を行わずに、ヒータやマイクロ波加熱装置等を用いてフィルタ５を昇温させてもよい。この場合、フィルタ再生制御の実行中に、燃料添加弁６から添加された燃料がフィルタ５に流入し酸化されることがないため、該燃料の酸化によるＣＯ_２濃度差ΔＲｇへの影響を抑制することが出来る。従って、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇに基づくフィルタ再生制御の実行開始時のＰＭ捕集量の算出精度を向上させることが出来る。

尚、本実施例において、上流側ＣＯ_２濃度センサ８によって流入側ＣＯ_２濃度を検出するが、吸入空気量および内燃機関１での燃料噴射量、燃料添加弁６からの燃料添加量等に基づいて流入側ＣＯ_２濃度を推定してもよい。また、上流側ＣＯ_２濃度センサ８に代えて、吸気通路３に吸気のＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２濃度センサが設けられている場合は、該ＣＯ_２濃度センサの検出値を用いて流入側ＣＯ_２濃度を推定してもよい。これらの場合、流入側ＣＯ_２濃度の推定を行うＥＣＵ１０が本発明に係る流入側ＣＯ_２濃度検出手段に相当する。

また、酸化触媒４のような酸化機能を有する触媒がフィルタ５に担持された構成としてもよい。このような構成の場合、フィルタ再生制御の実行時にフィルタ５中において該フィルタ５に担持された触媒（以下、担持触媒と称する）によってＰＭが酸化される。この場合、担持触媒の劣化が進行するとＰＭが酸化され難くなる。即ち、担持触媒の劣化度合いが高くなるほどフィルタ再生制御におけるフィルタ５の目標温度Ｔｆｔをより高くする必要がある。このような場合であっても、上述した本実施例に係るフィルタ再生制御の目標温度Ｔｆｔの設定方法によれば、ＰＭを実際に酸化させきることが可能な温度の最低値であるピーク時温度Ｔｆｐが検出され、該ピーク時温度Ｔｆｐがフィルタ５の目標温度Ｔ
ｆｔに設定される。そのため、本実施例によれば、担持触媒の劣化度合いに関わらず、フィルタ再生制御におけるフィルタ５の目標温度Ｔｆｔがピーク時温度Ｔｆｐに設定される。従って、フィルタ再生制御の実行時において、フィルタ５および担持触媒の温度を過剰に上昇させることを抑制しつつ該フィルタ５に捕集されたＰＭを十分に除去することが出来る。

＜変形例＞
ここで、本実施例の変形例について説明する。図５は、本変形例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本変形例においては、フィルタ５を加熱するための電気ヒータ１３が設けられている。この電気ヒータ１３は、ＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１０によってその作動が制御される。それ以外の構成は、図１に示す構成と同様であるためその説明を省略する。

本変形例においては、上記したフィルタ再生制御を、フィルタ５におけるＰＭ捕集量が所定捕集量以上となった後に内燃機関１の運転が停止してから、フィルタ５を電気ヒータ１３によって加熱することで実行する。

内燃機関１の運転停止後においては、フィルタ５に排気が流入しない、即ち、フィルタ５に燃料成分が流入することがない。そのため、内燃機関１の停止後にフィルタ再生制御を行った場合、該フィルタ再生制御の実行中にフィルタ５において燃料成分が酸化することでＣＯ_２濃度差ΔＲｇに影響を与えることが抑制される。また、電気ヒータ１３によってフィルタ５を昇温させることで、燃料添加弁６から添加された燃料が酸化することでＣＯ_２濃度差ΔＲｇに影響を与えることも抑制することが出来る。

従って、内燃機関１の運転停止後にフィルタ再生制御を実行した場合、ＣＯ_２濃度差ΔＲｇによってフィルタ５に捕集されていたＰＭの除去が完了した時点をより精度よく判断することが可能となる。そのため、上述したようなフィルタ再生制御の実行停止制御を実行することで、フィルタ再生制御の実行をより好適な時期に停止させることが出来る。

また、本変形例においては、上述したフィルタ再生制御における目標温度Ｔｆｔの設定方法も内燃機関１の運転停止後に実行する。この場合、上記の理由から、フィルタ再生制御の実行中におけるＰＭの酸化量とＣＯ_２濃度差ΔＲｇとの相関関係がより高くなる。従って、内燃機関１の運転停止後に、上記のような方法でフィルタ再生制御における目標温度Ｔｆｔを設定することで、該目標温度Ｔｆｔをより好適な値とすることが出来る。

また、本変形例においても、上述した内燃機関１の運転状態とフィルタ５におけるＰＭ捕集量との関係を示すマップの補正をする。内燃機関１の運転停止後にフィルタ再生制御を実行し、このときのＣＯ_２濃度差ΔＲｇの履歴に基づいてフィルタ再生制御の実行開始時点のＰＭ捕集量を算出することで、該ＰＭ捕集量をより精度よく算出することが出来る。従って、このように算出されたＰＭ捕集量に基づいてマップを補正することで、マップにおける内燃機関１の運転状態に対するＰＭ捕集量をより正確なものとすることが出来る。

尚、本変形例においては、図６に示すように、電気ヒータ１３に代えて酸化触媒４を過熱する電気ヒータ１４を設けると共に燃料添加弁６よりも上流側の排気通路２内に二次空気を供給する二次空気供給装置１５を設けてもよい。電気ヒータ１４および二次空気供給装置１５は、ＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１０によってその作動が制御される。

内燃機関１の運転停止後は排気通路２に排気が流れない。そこで、図６に示すような構
成において、内燃機関１の停止後にフィルタ再生制御を行う場合、電気ヒータによって酸化触媒４を活性温度まで加熱すると共に二次空気供給装置によって排気通路２内に二次空気を供給する。その上で、燃料添加弁６による燃料添加を実行する。

この場合、燃料添加弁６による燃料添加が行われるため、添加された燃料がフィルタ５に流入する虞がある。しかしながら、上記と同様、内燃機関１から排出される燃料成分がフィルタ再生制御の実行中にフィルタ５に流入し酸化されることが抑制される。従って、図６に示すような構成で内燃機関１の運転停止後にフィルタ再生制御を実行する場合であっても、内燃機関１の運転中にフィルタ再生制御を実行する場合に比べて、フィルタ再生制御の実行中におけるＰＭの酸化量とＣＯ_２濃度差ΔＲｇとの相関関係をより高くすることが出来る。

実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図。 実施例に係るフィルタ再生制御の実行停止制御のルーチンを示すフローチャート。 フィルタの温度を所定速度で徐々に上昇させた場合のＣＯ_２濃度差の変化を示す図。 実施例に係るフィルタ再生制御における目標温度を設定するためのルーチンを示すフローチャート。 実施例の変形例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図。 実施例の変形例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・排気通路
４・・・酸化触媒
５・・・パティキュレートフィルタ
６・・・燃料添加弁
７・・・温度センサ
８・・・上流側ＣＯ_２濃度センサ
９・・・下流側ＣＯ_２濃度センサ
１０・・ＥＣＵ
１１・・エアフローメータ
１２・・クランクポジションセンサ
１３・・電気ヒータ
１４・・電気ヒータ
１５・・二次空気供給装置

Claims (3)

1. 排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
   該パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量であるＰＭ捕集量を算出するＰＭ捕集量算出手段と、
   ＰＭ捕集量が所定捕集量以上となったときに、前記パティキュレートフィルタを目標温度まで昇温させることで該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を酸化させ除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生手段と、
   前記パティキュレートフィルタに流入する排気のＣＯ_２濃度である流入側ＣＯ_２濃度を検出する流入側ＣＯ_２濃度検出手段と、
   前記パティキュレートフィルタから流出する排気のＣＯ_２濃度である流出側ＣＯ_２濃度を検出する流出側ＣＯ_２濃度検出手段と、
   前記フィルタ再生手段によってフィルタ再生制御の実行が開始された後、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が所定濃度差以下となったときにフィルタ再生制御の実行を停止させる再生停止手段と、
   所定の条件が成立し且つＰＭ捕集量が前記所定捕集量以上となったときに、流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が前記所定濃度差以下となるまで前記パティキュレートフィルタを所定速度で徐々に昇温させ、この間にける流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差が最大値となったときの前記パティキュレートフィルタの温度を次回のフィルタ再生制御における目標温度とすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記ＰＭ捕集量算出手段を第一ＰＭ捕集量算出手段とし、
   該第一ＰＭ捕集量算出手段は、前記内燃機関の運転状態とＰＭ捕集量との関係を示すマップを有し、該マップに基づいてＰＭ捕集量を算出するものであって、
   フィルタ再生制御の実行が開始されてからその実行が停止されるまでの間における流入側ＣＯ_２濃度と流出側ＣＯ_２濃度との差の履歴に基づいて、該フィルタ再生制御の実行が開始された時点でのＰＭ捕集量を算出する第二ＰＭ捕集量算出手段と、
   該第二ＰＭ捕集量算出手段によって算出されたＰＭ捕集量に基づいて前記マップにおける前記内燃機関の運転状態に対するＰＭ捕集量を補正する補正手段と、
   をさらに備え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システム。
3. 前記フィルタ再生手段が、前記ＰＭ捕集量が前記所定捕集量以上となった後、前記内燃機関の運転が停止されてからフィルタ再生制御を実行することを特徴とする請求項１および２記載の内燃機関の排気浄化システム。
   

Images