CN105986859A - 内燃机的排气净化系统 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的排气净化系统，其通过简便方法来计算过滤器中的局部的PM堆积量。在沿排气流动具有第一及第二区域的过滤器中实施预定升温处理时，作为第一氧化期间中的排气差压传感器检测值的第一差压下降量的大小相对于该期间的长度的比率越大越将第一区域的堆积量计算得较多，第一氧化期间为从第一区域的温度超过预定氧化开始温度至第二区域的温度超过该预定氧化开始温度的期间的至少一部分。作为第二氧化期间中的排气差压传感器的检测值的第二差压下降量中的相当于第二区域所对应的下降量的大小相对于该期间的长度的比率越大越将第二区域的堆积量计算得较多，第二氧化期间为该预定升温处理被实施的期间且第二区域的温度超过预定开始温度后的期间。

Description

内燃机的排气净化系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化系统。
背景技术
在内燃机中，为了对排气中的颗粒状物质(以下，称之为“PM”)向外部排放的情况进行抑制而在排气通道上设置有过滤器。在该过滤器中，由于随着内燃机的运转从而排气中的PM将被捕集并会逐渐堆积，因此为了防止其堵塞而实施了过滤器再生处理。例如，在柴油发动机中，由于在一般情况下排气的空燃比持续性地处于过稀侧的空燃比，因此向排气中供给未燃燃料并通过被设置于排气通道中的氧化催化剂等来实施氧化从而使排气温度上升，以此来实施堆积PM的氧化去除。
在此，一般情况下过滤器具有沿着排气气流的主体部分，由此来实施排气中的PM捕集。但是，过滤器中的PM的堆积状况不一定是均匀的，根据因排气的气流或内燃机中的负载推移等而形成的过滤器中的温度分布，从而有可能产生PM堆积量局部有所偏差的情况。如此，过滤器中的局部的PM堆积量的偏差有可能成为导致在上述过滤器再生处理时过滤器过度升温的原因，从而由于有可能会使过滤器劣化等故而不为优选。因此，在专利文献1中，公开了一种在过滤器的排气流动方向上配置多个电磁波发送接收单元，并利用其检测结果来对过滤器中的PM堆积量的空间分布(偏差)进行计测的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-137445号公报
专利文献2：日本特开2010-144514号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在这种使用电磁波的计测方法中，需要将用于发送接收电磁波的装置设置在过滤器附近处，因此内燃机的排气系统的设计较为复杂。此外，其制造成本也会上升。
本发明为鉴于上述问题点而完成的发明，其目的在于，提供一种通过简单的方法而适当地对过滤器中的局部的PM堆积量进行计算的技术。
用于解决课题的方法
在本发明中，为了解决上述课题，而着眼于过滤器的温度上升过程中的、成为局部的PM堆积量的计算对象的过滤器的部分区域中的PM的氧化速度。PM氧化速度具有与该部分区域中的PM堆积量相关的关系。因此，能够通过基于该相关的关系，从而根据该部分区域中的PM氧化速度来对该部分区域中的PM堆积量进行计算。而且，在本发明中，作为与该部分区域中的PM氧化速度有关的参数，而着眼于过滤器的温度上升过程中的氧化期间的长度与过滤器的上游侧和下游侧之间的排气差压。
具体而言，本发明为一种内燃机的排气净化系统，具备：过滤器，其被设置于内燃机的排气通道上，并对排气中的颗粒状物质进行捕集，所述过滤器具有作为该过滤器的一部分的第一区域和位于与该第一区域相比靠下游侧处的作为该过滤器的一部分的第二区域；升温单元，其以仅使堆积于所述第一区域以及所述第二区域中的颗粒状物质的一部分氧化的方式，来执行从所述过滤器的上游侧而使所述过滤器升温的预定升温处理；差压取得单元，其取得所述过滤器上游的排气通道与所述过滤器下游的排气通道之间的排气压力差；第一计算单元，其在所述预定升温处理被实施时，根据在第一氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第一差压下降量、与该第一氧化期间的长度，而对作为所述第一区域中的颗粒状物质的堆积量的第一堆积量进行计算，其中，所述第一氧化期间为，从该第一区域的温度超过所捕集到的颗粒状物质的氧化被开始的预定氧化开始温度起至所述第二区域的温度超过该预定氧化开始温度为止的期间中的至少一部分；第二计算单元，其根据在第二氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第二差压下降量、与该第二氧化期间的长度，而对作为所述第二区域的颗粒状物质的堆积量的第二堆积量进行计算，其中，所述第二氧化期间为，所述预定升温处理被实施的期间内且该第二区域的温度超过所述预定氧化开始温度之后的期间。而且，所述第一差压下降量的大小相对于所述第一氧化期间的长度的比率越增大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，所述第二差压下降量中的相当于与所述第二区域对应的差压下降量的第二区域部分下降量的大小相对于所述第二氧化期间的长度的比率越增大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多。
在上述内燃机中，通过在该排气通道上设置过滤器，从而实施排气中的PM的捕集。在此，在过滤器中，作为位于沿着排气的流动方向的构成该过滤器的部分的区域，而至少包括第一区域与第二区域。在过滤器中，只要第二区域位于第一区域的下游侧即可，并且也可以包括这些区域以外的该过滤器的部分区域。此外，优选为，第一区域与第二区域为互相邻接的区域。此外，作为本发明中的第一区域的温度以及第二区域的温度，虽然实际上在各个区域内在微观上形成有某种温度分布，但其为代表各个区域的温度。关于代表各个区域的温度的设定方法，能够采用各种方法，例如可以以各个区域中的排气流动方向上的中央点处的温度来代表各个区域的温度，作为其他方法，也可以以中央点以外的点、优选为各个区域中成为同义的位置的中央点以外的点的温度来代表各个区域的温度。
而且，升温单元实施从过滤器的上游侧使该过滤器升温的预定升温处理。因此，当预定升温处理被实施时，在过滤器中上游侧的第一区域将先升温，之后，第二区域升温。在此，预定升温处理为，如后文所述那样为了对在第一区域以及第二区域中所堆积的PM量、即在过滤器中局部堆积的PM堆积量进行计算，而使过滤器升温的处理，且为了该计算而以仅使过滤器的各个区域中所堆积的PM的一部分氧化燃烧的方式使过滤器升温。另外，用于预定升温处理的具体的升温方式能够采用已知的各种升温方式。例如，在氧化催化剂被配置于过滤器的上游侧的情况下、或在过滤器内装载有氧化催化剂的情况下，也可以通过对内燃机中的燃烧条件进行控制并使排气中含有未燃燃料成分，从而实现由其氧化热完成的过滤器的升温。此外，作为其他方法，也可以在排气通道上设置向排气中实施燃料添加的阀，并利用所添加的燃料的氧化热来实现过滤器的升温。此外，作为其他方法，也可以通过以与过滤器的上游端面的上游侧邻接的方式而设置的加热器或燃烧器来实现过滤器的升温。无论采用哪种升温方式，预定升温处理都是仅使过滤器的各个区域中的堆积PM的一部分氧化燃烧的升温处理，而并不是使过滤器整体所堆积的PM氧化燃烧的升温处理。
在此，在本发明所涉及的排气净化系统中，在作为过滤器的一部分的第一区域中所堆积的PM量、即第一堆积量通过第一计算单元而被计算出，作为过滤器的一部分的第二区域中所堆积的PM量、即第二堆积量通过第二计算单元而被计算出。在由第一计算单元以及第二计算单元所实现的各自的PM堆积量的计算中，考虑了实施上述预定升温处理时的、各区域中的PM的氧化速度与各区域中的PM堆积量的相关关系。
首先，第一计算单元对第一区域中的第一堆积量进行计算。当预定升温处理被实施时，位于上游侧的第一区域与第二区域相比而提前升温，从而将率先到达并超过预定氧化开始温度。该预定氧化开始温度为，使过滤器中所堆积的PM开始氧化的温度，且能够根据事先的实验或技术常识等而被适当设定。另外，当预定升温处理被执行时，在第一区域超过了预定氧化开始温度之后，第二区域将以相同方式到达并超过预定氧化开始温度。可以说，从该第一区域超过预定氧化开始温度之后至第二区域超过预定氧化开始温度为止的期间为，在过滤器中第一区域内的堆积PM的氧化燃烧正在进行，但第二区域内的堆积PM的氧化燃烧并未进行的期间。因此，在本发明中，将该期间的至少一部分设为第一氧化期间。
另外，过滤器中的第一区域以及第二区域的温度能够根据通过预定升温处理而向过滤器供给的热量与过滤器中的和热传递相关的各条件(例如，过滤器的热容量与排气流量等)来进行推断。此外，作为其他方法，也可以在第一区域以及第二区域中设置用于温度检测的传感器，从而分别对各个区域的温度进行检测。
在此，第一氧化期间中的第一差压下降量反映了通过预定升温处理而使第一区域中的堆积PM被氧化燃烧并由此使堆积PM减少的减少量。而且，如果考虑到产生该第一差压下降量的第一氧化期间的长度，则第一差压下降量的大小相对于第一氧化期间的长度的比率(以下，也称为“第一比率”)反映了预定升温处理中的第一区域内的堆积PM的氧化速度。而且，立足于过滤器中的堆积PM的氧化速度与堆积PM量的相关关系，从而使得第一计算单元能够根据上述第一比率而对第一区域中的第一堆积量进行计算。详细而言，立足于堆积PM的氧化速度具有堆积PM量越多越加速的倾向的情况，从而第一计算单元以第一比率越大则越将第一堆积量计算得较多的方式进行计算。另外，如果通过第一计算单元而被计算出的第一堆积量是立足于根据上述堆积PM的氧化速度而被计算的，则可以说所述第一堆积量为，堆积PM的氧化被实施的预定升温处理的执行时的堆积量。
接下来，对由第二计算单元实施的、第二区域中的第二堆积量的计算进行说明。在预定升温处理被实施了的状态下，在第二区域的温度超过预定氧化开始温度后的第二氧化期间中，第二区域中的堆积PM的氧化燃烧也将进行，而且位于上游侧的第一区域中的堆积PM的氧化燃烧也处于正在持续的状态。因此，在第二氧化期间中，通过预定升温处理而使第一区域以及第二区域中的各自的堆积PM被氧化燃烧。
因此，第二氧化期间中的第二差压下降量反映了通过预定升温处理而使第一区域以及第二区域中的堆积PM被氧化燃烧并由此使堆积PM减少的减少量。因此，在本发明中，将第二差压下降量之中的、由存在于第二区域的堆积PM氧化燃烧所产生的差压下降量设为第二区域部分下降量。而且，第二区域部分下降量的大小相对于第二氧化期间的长度的比率(以下，也称为“第二比率”)反映了预定升温处理中的第二区域内的堆积PM的氧化速度。因此，如上述那样，立足于堆积PM的氧化速度具有堆积PM量越多越加速的倾向的情况，从而第二计算单元以第二比率越大则越将第二堆积量计算得较多的方式进行计算。另外，如果通过第二计算单元而被计算出的第二堆积量是立足于根据上述堆积PM的氧化速度而被计算出的，则可以说所述第二堆积量为，堆积PM的氧化被实施的预定升温处理的执行时的堆积量。
在此，关于第二区域部分下降量，在将所述第二氧化期间设定为与所述第一氧化期间相同的长度的情况下，所述第二区域部分下降量也可以根据所述第二差压下降量与所述第一差压下降量的差分来进行计算。当将第二氧化期间设定为与第一氧化期间相同的长度时，则能够将第二氧化期间中的第一区域内的堆积PM的氧化量视为与第一氧化期间中的第一区域内的堆积PM的氧化量大致相同。因此，能够将第二差压下降量中的因第一区域内的堆积PM所产生的差压下降量视为与上述第一差压下降量同量，由此能够根据从第二差压下降量中减去第一差压下降量所得到的差压下降量而对第二区域部分下降量进行计算。
此外，作为其他方法，考虑第一氧化期间中的第一区域内的堆积PM的氧化燃烧速度与第二氧化期间中的第一区域内的堆积PM的氧化燃烧速度为相同程度，并通过在第一差压下降量上乘以第二氧化期间的长度相对于第一氧化期间的长度的比，从而对因第二氧化期间中的第一区域内的堆积PM的氧化燃烧所产生的差压下降量进行计算。因此，通过从第二差压下降量中减去该乘法运算结果，从而能够对第二区域部分下降量进行计算。
以此方式，在本发明所涉及的内燃机的排气净化系统中，能够利用过滤器的预定升温处理以及过滤器的上游侧与下游侧的排气差压来对在排气的流动方向上划分过滤器而形成的第一区域以及第二区域的各自的堆积PM量进行计算。通常情况下，过滤器中的预定升温处理能够利用在过滤器中实施的、与堆积PM的氧化去除处理有关的结构，而且，该排气差压为，在具有过滤器的排气净化系统中被广泛使用的参数。因此，该排气净化系统能够通过简便的方法而适当地对过滤器中的局部的PM堆积量进行计算。
在此，在上述的内燃机的排气净化系统中，在上述第一堆积量的计算时，在以此方式将第一氧化期间的长度设定为固定长度的情况下，由于上述第一比率中的分母成为固定值，因此第一差压下降量的大小将直接反映在第一氧化期间中的第一区域内的堆积PM的氧化速度上。同样地，在上述第二堆积量的计算时，在以此方式将第二氧化期间的长度设定为固定长度的情况下，由于上述第二比率中的分母成为固定值，因此第二区域部分下降量的大小将直接反映在第二氧化期间中的第二区域内的堆积PM的氧化速度上。因此，也可以采用如下方式，即，在所述第一氧化期间被设定为固定长度的期间的情况下，所述第一差压下降量越增大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，在所述第二氧化期间被设定为固定长度的期间的情况下，所述第二区域部分下降量越增大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多。另外，第一氧化期间的长度与第二氧化期间的长度不一定必须为相同长度。
在此，在上述的内燃机的排气净化系统中，也可以采用如下方式，即，在所述第一氧化期间中通过所述预定升温处理而向所述过滤器被供给的每单位时间的热量与在所述第二氧化期间中通过该预定升温处理而向该过滤器被供给的每单位时间的热量被设定为相同。即，在第一区域中的第一堆积量与第二区域中的第二堆积量的计算时，将由预定升温处理实现的向过滤器供给热量的条件设为固定条件。由此，由于在各堆积量的计算中，能够尽可能地使第一区域中的堆积PM的氧化条件与第二区域中的堆积PM的氧化条件接近，因此能够提高各堆积量的计算精度。
在此，在至上文为止的内燃机的排气净化系统中，作为利用通过第一计算单元而计算出的第一堆积量与通过第二计算单元而计算出的第二堆积量的排气净化处理的方式，能够列举出如下的三种方式。首先，作为第一方式，还可以在上述的内燃机的排气净化系统中，具备：整体推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量进行推断；再生单元，其在所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量超过了再生基准量时，实施使该过滤器升温从而将颗粒状物质氧化去除的过滤器再生处理。在该情况下，在所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量超过了与所述再生基准量相比而较少的部分计算基准量时，通过所述升温单元来实施所述预定升温处理，并且实施由所述第一计算单元进行的所述第一堆积量的计算以及由所述第二计算单元进行的所述第二堆积量的计算。在此基础上，还可以在该第一堆积量超过了第一基准堆积量或者该第二堆积量超过了第二基准堆积量的情况下，即使该过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量未超过该再生基准量，所述再生单元也执行所述过滤器再生处理。
在该排气净化处理的方式中，用于对过滤器中所堆积的PM进行氧化去除的过滤器再生处理，根据过滤器整体中所堆积的PM量而通过再生单元来执行。在此，在执行该过滤器再生处理之前的定时，即在过滤器整体中的PM堆积量超过了部分计算基准量时，对该时间点下的作为第一区域以及第二区域中的局部的PM堆积量的第一堆积量与第二堆积量进行计算。然后，将该计算出的第一堆积量与第二堆积量和各自所对应的第一基准堆积量或第二基准堆积量进行比较。在此，第一基准堆积量以及第二基准堆积量为，成为用于判断出如下情况的基准PM堆积量，即，即使第一区域中的PM堆积量或者第二区域中的PM堆积量超过了各自所对应的基准堆积量的状态下，也不实施过滤器再生处理，而且之后，当以过滤器整体的PM堆积量为基准而实施过滤器再生处理时，由于局部堆积了较多的PM从而有可能在过滤器中产生局部性的过度升温的情况。而且，第一基准堆积量以及第二基准堆积量被设为，即使在各区域中的PM堆积量为相同堆积量时实施了过滤器再生处理，在各区域中也不会导致局部性的过度升温的PM堆积量。例如，作为第一基准堆积量以及第二基准堆积量的设定值，也可以采用相对于与过滤器整体相关的上述再生基准量而乘以第一区域或第二区域的各自的容量相对于过滤器整体的容量的比率从而求出的值。根据上文，虽然在第一方式所涉及的排气净化处理中，作为过滤器整体仍未达到再生基准量，但是在第一堆积量超过了第一基准堆积量或者第二堆积量超过了第二基准堆积量的情况下，也执行过滤器再生处理。即，过滤器再生处理的执行被提前。
接下来，作为上述排气净化处理的第二方式，还可以在上述的内燃机的排气净化系统中，还具备：整体推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量进行推断；再生单元，其实施使该过滤器升温从而将颗粒状物质氧化去除的过滤器再生处理。在该情况下，还可以在所述过滤器整体中所堆积的颗粒状物质量超过了再生基准量时，通过所述升温单元来实施所述预定升温处理，并且实施由所述第一计算单元进行的所述第一堆积量的计算以及由所述第二计算单元进行的所述第二堆积量的计算，而且在该第一堆积量未超过第三基准堆积量且该第二堆积量未超过第四基准堆积量的情况下，后续于该预定升温处理，所述再生单元开始实施所述过滤器再生处理。
在该排气净化处理的方式中，在过滤器再生处理的执行条件成立时，即在过滤器整体的PM堆积量超过了再生基准量时，在该过滤器再生处理之前，对该时间点下的作为第一区域以及第二区域中的局部的PM堆积量的第一堆积量与第二堆积量进行计算。然后，在该计算出的第一堆积量与第二堆积量均未超过各自所对应的第三基准堆积量或者第四基准堆积量时，则能够判断为即使在之后实施了过滤器再生处理，也不会产生局部性的过度升温。因此，在该情况下，后续于为了第一堆积量等的计算而实施的预定升温处理，而开始执行过滤器再生处理。由此，能够在对过滤器再生处理时的过度升温的产生进行抑制的同时，对通过预定升温处理而被升温某种程度的过滤器实施过滤器再生处理，并能够减少过滤器再生处理所需的能量，即能够减少对过滤器整体中所堆积的PM进行氧化去除所需的能量。
在此，在上述的排气净化处理的方式所涉及的上述内燃机的排气净化系统中，也可以采用如下方式，即，还具备实施缓慢过滤器再生处理的缓慢再生单元，所述缓慢过滤器再生处理为，在至少所述第一堆积量超过所述第三基准堆积量、或者所述第二堆积量超过所述第四基准堆积量的情况下，该第一堆积量的相对于该第三基准堆积量的超过量越增大、或者该第二堆积量的相对于该第四基准堆积量的超过量越增大，则与所述过滤器再生处理相比越使向所述过滤器供给的每单位时间的热量减小的处理。即，在由于局部的大量的堆积PM而使过滤器会过度升温的情况下，将实施与由再生单元所实施的过滤器再生处理不同的、由缓慢再生单元实施的缓慢过滤器再生处理。而且，在该缓慢过滤器再生处理中，此时的向过滤器供给的每单位时间的热供给量根据该过度升温的可能达到的程度、即上述超过量来进行调节。由此，虽然过滤器整体的堆积PM去除所需的时间变长，但是能够在尽可能地抑制过滤器的过度升温的同时执行堆积PM的氧化去除。
接下来，作为上述排气净化处理的第三方式，还可以设为，在上述的内燃机的排气净化系统中，还具备：部分堆积量推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对作为所述第一区域中的颗粒状物质的堆积量的推断第一堆积量、以及作为所述第二区域中的颗粒状物质的堆积量的推断第二堆积量进行推断；整体推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量进行推断；再生单元，其在所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量超过了再生基准量时，实施使该过滤器升温从而将颗粒状物质氧化去除的过滤器再生处理。在该情况下，还可以设为，在所述过滤器再生处理结束后经过了预定时间时，通过所述升温单元来实施所述预定升温处理，并且实施由所述第一计算单元进行的所述第一堆积量的计算以及由所述第二计算单元进行的所述第二堆积量的计算，且根据该计算出的第一堆积量以及该计算出的第二堆积量而对由所述部分堆积量推断单元所推断出的所述推断第一堆积量以及所述推断第二堆积量进行补正。
在该排气净化处理的方式中，通过部分堆积量推断单元根据内燃机的运转状态而实施推断第一堆积量与推断第二堆积量的推断。由该部分堆积量推断单元实施的推断为，独立于由第一计算单元以及第二计算单元实施的计算的处理。另外，通过部分堆积量推断单元而推断出的推断第一堆积量以及推断第二堆积量，能够在排气净化系统中被用于各种目的的处理中。例如，能够列举出上述的过滤器再生处理与过滤器中的堵塞的判断处理等。
在此，由于由部分堆积量推断单元实施的推断为根据内燃机的运转状态而被实施的处理，因此能够通过与伴随于预定升温处理的、由第一计算单元以及第二计算单元所实施的计算相比更简便的方法而取得过滤器内的局部的PM堆积量。另一方面，在内燃机的运转状态发生变动等，根据该条件推断精度下降的可能性也较高。因此，为了尽可能地提高该部分堆积量推断单元的推断精度，而利用由第一计算单元以及第二计算单元的计算结果来对该推断结果进行补正。另外，在该排气净化处理的方式中，在过滤器再生处理结束之后经过了预定时间时，实施用于对推断结果进行补正的、由第一计算单元以及第二计算单元实施的计算。这是因为，考虑到在由第一计算单元以及第二计算单元实施的计算中，如上述那样，需要使第一区域以及第二区域中所堆积的PM部分氧化燃烧并使其反映在排气差压上，因此为了确切地使该反映被实施，从而优选为使某种程度的量的PM堆积在第一区域以及第二区域中。因此，作为预定时间而设定了形成这种PM堆积状态所需的时间。
在此，提到了有关对在过滤器中与第二区域相比更靠下游侧的第三区域内的PM堆积量进行计算的方式的一个示例。详细而言，在至上述为止的内燃机的排气净化系统中，也可以采用如下方式，即，所述过滤器具有位于与所述第二区域相比靠下游侧处的作为该过滤器的一部分的第三区域，所述第二氧化期间为，在所述预定升温处理被实施时，从所述第二区域的温度超过所述预定氧化开始温度起至所述第三区域的温度超过该预定氧化开始温度为止的期间中的至少一部分期间。在该情况下，所述内燃机的排气净化系统还具备第三计算单元，所述第三计算单元根据第三氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第三差压下降量、与该第三氧化期间的长度，而对作为所述第三区域中的颗粒状物质的堆积量的第三堆积量进行计算，其中，所述第三氧化期间为，所述预定升温处理被实施的期间内且该第三区域的温度超过了所述预定氧化开始温度后的期间，所述第三差压下降量中的相当于与所述第三区域对应的差压下降量的第三区域部分下降量的大小相对于所述第三氧化期间的长度的比率越增大，则所述第三计算单元越将所述第三堆积量计算得较多。
在此，即使对于这种过滤器中的三个部分区域的各自之中的PM堆积量的计算，也能够应用上述的两个部分区域中的计算的方式所示出的技术思想。例如，在上述内燃机的排气净化系统中，在将所述第一氧化期间设定为固定长度的期间的情况下，所述第一差压下降量越大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，在将所述第二氧化期间设定为固定长度的期间的情况下，所述第二区域部分下降量越大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多，在将所述第三氧化期间设定为固定长度的期间的情况下，所述第三区域部分下降量越大，则所述第三计算单元越将所述第三堆积量计算得较多。
此外，在上述内燃机的排气净化系统中，也可以在将所述第一氧化期间、所述第二氧化期间、所述第三氧化期间均设为相同长度的情况下，使所述第二区域部分下降量根据所述第二差压下降量与所述第一差压下降量的差分来计算，并使所述第三区域部分下降量根据所述第三差压下降量与所述第二差压下降量的差分来计算。此外，也可以将在所述第一氧化期间中通过所述预定升温处理而向所述过滤器所供给的每单位时间的热量、在所述第二氧化期间中通过该预定升温处理而向该过滤器所供给的每单位时间的热量、在所述第三氧化期间中通过该预定升温处理而向该过滤器所供给的每单位时间的热量均设为相同。
另外，在至上述为止的内燃机的排气净化系统中，也可以在将过滤器划分为第一区域以及第二区域的情况下，将第一区域设为过滤器的上游侧区域，将第二区域设为过滤器的下游侧区域。此外，也可以在将过滤器划分为第一区域、第二区域、第三区域的情况下，将第一区域设为过滤器的上游侧区域，将第二区域设为过滤器的中游侧区域、将第三区域设为过滤器的下游侧区域。
根据本发明，能够通过简便的方法而适当地对过滤器中的局部的PM堆积量进行计算。
附图说明
图1为表示本发明所涉及的内燃机的排气净化系统的概要结构的图。
图2为表示在图1所示的排气净化系统中将过滤器划分为两个区域的情况下的、在对过滤器的部分PM堆积量进行计算时所实施的升温处理的过滤器温度的推移以及过滤器前后的排气差压的推移的图。
图3为用于对图1所示的排气净化系统所具备的过滤器中的部分堆积PM量的计算方法进行说明的图。
图4A为在图1所示的排气净化系统中被执行的、与用于对过滤器的部分堆积量进行计算的处理有关的第一流程图。
图4B为在图1所示的排气净化系统中被执行的、与用于对过滤器的部分堆积量进行计算的处理有关的第二流程图。
图5为利用了图4A以及图4B所示的部分堆积量计算处理的、用于实施过滤器的再生处理的第一过滤器再生控制的流程图。
图6为利用了图4A以及图4B所示的部分堆积量计算处理的、用于实施过滤器的再生处理的第二过滤器再生控制的流程图。
图7为利用了图4A以及图4B所示的部分堆积量计算处理的、用于实施过滤器中的部分堆积量的推断处理的部分堆积量推断控制的流程图。
图8为表示在图1所示的排气净化系统中将过滤器划分为三个区域的情况下的、在对过滤器的部分PM堆积量进行计算时所实施的升温处理的过滤器温度的推移以及过滤器前后的排气差压的推移的图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的具体的实施方式进行说明。本实施例中所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别进行记载，则不表示将发明的技术范围仅限于此的含义。
实施例1
图1的上层(a)表示本发明所涉及的内燃机1的排气净化装置的概要结构。内燃机1为车辆驱动用的柴油发动机。在内燃机1上连接有排气通道2。在排气通道2上设置有对排气中的PM进行捕集的颗粒过滤器4(以下，仅称为“过滤器”)。该过滤器4为壁流型的过滤器，且在其基材上负载有氧化催化剂。此外，以如下方式配置有加热器3，即，在排气通道2的与过滤器4相比靠上游侧、且与过滤器4的上游端面大致邻接。该加热器3被构成为，能够对所邻接的过滤器4的上游端面进行加热，具体而言，其通过来自外部电源的供给电力而向过滤器4的上游端面供给热能，从而能够从过滤器4的上游侧使其升温。另外，虽然加热器3被配置在过滤器4的上游侧，但其形状与配置位置能够以不妨碍排气向过滤器4的流入的方式进行调整。
而且，在加热器3的上游侧处，设置有向流入过滤器4的排气中供给燃料(未燃燃料)的燃料供给阀5。此外，在能够对流入过滤器4的排气的温度进行检测的位置、即加热器3与过滤器4之间的排气通道2上设置有温度传感器7，而且，还设置有对流过过滤器4的下游侧的排气通道2的排气的温度进行检测的温度传感器9。而且，还设置有对隔着过滤器4的上游侧以及下游侧的排气通道2中的排气压力的差(以下，也仅称为“排气差压”)进行检测的差压传感器8。
此外，在内燃机的进气通道13上设置有能够对流过该进气通道13的进气流量进行计测的空气流量计10。而且，在内燃机1上还同时设置有电子控制单元(ECU)20，该ECU20为对内燃机1的运转状态等进行控制的单元。在该ECU20上电连接有上述的燃料供给阀5、温度传感器7、9、差压传感器8、空气流量计10、曲轴位置传感器11以及加速器开度传感器12等，燃料供给阀5依据来自ECU20的指示来实施向排气供给燃料的燃料供给控制，而且，由各传感器检测出的检测值被发送给ECU20。例如，曲轴位置传感器11对内燃机1的曲轴转角进行检测，加速器开度传感器12对搭载有内燃机1的车辆的加速器开度进行检测，并向ECU20发送。其结果为，ECU20根据曲轴位置传感器11的检测值而导出内燃机1的内燃机转速，并根据加速器开度传感器12的检测值而导出内燃机1的内燃机负载。此外，ECU20能够根据温度传感器7的检测值而对流入过滤器4的排气的温度进行检测，而且，还能够根据排气温度传感器9的检测值而对过滤器4的温度进行推断。此外，ECU20能够通过差压传感器8而对排气差压进行检测。此外，ECU20也能够根据空气流量计10的检测值以及燃料喷射量而取得排气流量。
在此，在本实施例中，如图1的下层(b)所示，将过滤器分割为在排气流动方向上位于上游侧的前区域4a与位于下游侧的后区域4b，并对各自的区域中的PM的部分堆积量进行计算。另外，在图1(b)中，空白的箭头标记表示排气的流动。此外，将前区域4a中的PM堆积量称为前区域堆积量PM_Fr，将后区域4b中的PM堆积量称为后区域堆积量PM_Rr。
在以上述方式构成的内燃机1的排气净化装置中，大体上是通过使排气中所包含的PM被过滤器4捕集从而抑制了向外部的排放的。另外，也可以设置未图示的排气净化用的催化剂(NOX净化用的催化剂等)。在此，过滤器4为壁流型的过滤器，且在过滤器4的基材上负载有具有氧化功能的氧化催化剂，例如负载有铂系金属PGM(Platinum Group Metals)。氧化催化剂以从过滤器内壁面以及过滤器基材的细孔内的上游侧跨至下游侧的方式而被负载。通过该氧化催化剂的氧化能力，能够使排气中的未燃燃料与NO氧化。另外，当NO被氧化成为NO2时，能够通过NO2本身的氧化能力来促进堆积于过滤器4中的PM的氧化去除。
在此，由于当过滤器4中所堆积的PM堆积至过滤器4的极限堆积量时排气通道2中的背压将上升，因此能够通过过滤器4的升温而将其氧化去除。在本说明书中，将用于实施该氧化去除的处理称为“过滤器再生处理”。具体而言，在过滤器再生处理中，通过从燃料供给阀5向排气中供给预定量的燃料而使过滤器4中所负载的氧化催化剂实施氧化，从而使过滤器4升温，由此实施过滤器4中所堆积的PM的氧化去除。
在此，在过滤器4的包括上游端面在内的前区域4a中，即使通过过滤器再生处理而从燃料供给阀5中供给了未燃燃料且该未燃燃料通过前区域4a中所负载的氧化催化剂而被氧化了，根据流过过滤器4的排气流量的条件，也存在该氧化反应热因排气的流动而容易向下游侧移动，从而难以将前区域4a自身的温度维持在能够氧化去除堆积PM的温度上的情况。因此，即使实施了过滤器再生处理，在前区域4a中PM也会产生燃烧剩余，并且之后在实施由过滤器4进行的PM捕集的过程中，也会产生前区域4a与后区域4b相比PM堆积量集中存在的情况。此外，作为另外的状况，还产生有如下情况，即，在执行了过滤器再生处理但因过滤器4中的排气流动的状况而使热量未充分地移动至后区域4b之时过滤器再生处理就已结束了的情况下，之后，在实施由过滤器4进行的PM捕集的过程中，后区域4b与前区域4a相比PM堆积量集中存在的情况。
也就是说，即使在过滤器4中实施了过滤器再生处理，过滤器4中的PM的堆积分布也会基于各种条件而发生变动。特别是，当作为过滤器4整体的堆积量较少却仍在过滤器4的部分区域中局部地堆积了大量的PM的状态下实施过滤器再生处理时，则有可能会在该区域中过滤器温度局部性地过度升温，从而使过滤器本身的劣化或使氧化催化剂劣化等。因此，在本实施例中，实施对过滤器4中的局部的PM堆积量、即前区域4a中的PM堆积量与后区域4b中的PM堆积量的计算，并以考虑各自的局部的PM堆积量的方式来实施过滤器再生处理。
因此，根据图2以及图3来对前区域4a中的PM堆积量与后区域4b中的PM堆积量的计算进行说明。另外，在本实施例中，为了将过滤器4整体的PM堆积量、前区域4a中的PM堆积量或者后区域4b中的PM堆积量区别开来，有时会将这些区域中的PM堆积量称为部分堆积量。图2的上层的(a)表示对各个区域中的PM堆积量进行计算时所实施的过滤器4的升温处理(以下，称为“计算时升温处理”)的各个区域的温度推移，下层(b)表示此时的差压传感器8的检测值的推移。此外，图3为用于对各区域中的PM堆积量的逻辑关系进行说明的图，上层(a)概要性地表示了过滤器4整体的PM堆积量与通过差压传感器8而被检测到的排气差压之间的相关关系，下层(b)概要地表示了过滤器4中的PM堆积量与堆积PM的氧化速度之间的相关关系。
在各个区域中的PM堆积量的计算时，如上述那样实施计算时升温处理。该处理为，从上游侧使过滤器4升温并通过该升温而使过滤器的各个区域中所堆积的PM的一部分氧化燃烧的处理。具体而言，通过利用加热器3来对过滤器4的上游侧端面进行加热，从而执行该计算时升温处理。此时，加热器3的对过滤器4的加热，如上所述以能够使堆积PM氧化燃烧的方式对供给能量实施控制。
而且，实施了该计算时升温处理时的前区域4a的温度推移在图2(a)中以线L1来表示，后区域4b的温度推移在图2(a)中以线L2来表示。另外，作为各个区域的温度推移，根据通过计算时升温处理而从加热器3对过滤器4所供给的热量、和过滤器4中的与热传递有关的各参数(例如，过滤器4的热容量、流过过滤器4的排气流量、过滤器4中的放热系数等)，并由ECU20来对各个区域的代表点处的温度推移进行推断。本实施例中的该代表点为，前区域4a以及后区域4b的排气流动方向的中央点。此外，作为其他方法，也可以在各个区域中埋入温度传感器从而直接对各个区域的温度进行计测。
具体而言，在定时T1处开始实施计算时升温处理，并且使位于上游侧的前区域4a的温度开始上升。此时，由于还未有大量的热传递到下游侧的后区域4b中，因此其温度的变动较小。而且，在定时T2处，前区域4a的温度将到达使堆积PM开始氧化燃烧的氧化开始温度Tpm。从此时起，后区域4b的温度也渐渐上升，在定时T3处后区域4b的温度也将到达氧化开始温度Tpm。之后，在定时T4处，计算时升温处理结束，各个区域的温度也将下降。
以此方式，当过滤器4的各个区域的温度超过氧化开始温度Tpm时，该处所堆积的PM将被氧化燃烧。由此，过滤器4中的PM的堆积状态发生变化。其结果为，PM的堆积状态的变化被反映在由差压传感器8检测的排气差压上。例如，如图2(b)所示，排气差压从前区域4a的温度到达至氧化开始温度Tpm的定时T2起开始下降，并且排气差压在实施计算时升温处理的期间随着各个区域中的堆积PM的氧化燃烧而下降。
具体而言，由于在定时T2～T3的期间中，超过氧化开始温度Tpm的区域仅为前区域4a，因此仅该区域中所堆积的PM发生氧化燃烧而产生排气差压的下降，而该下降量则被设为ΔdP_Fr。此外，在定时T3～T4的期间中，超过氧化开始温度Tpm的区域为前区域4a与后区域4b。因此，在定时T3～T4的期间中，两区域中所堆积的PM发生氧化燃烧从而产生排气差压的下降。因此，当将定时T3～T4的期间中的由前区域4a中的堆积PM的氧化燃烧所产生的排气差压的下降量设为ΔdP_Fr2、将由后区域4b中的堆积PM的氧化燃烧所产生的排气差压的下降量设为ΔdP_Rr时，在该期间中的排气差压的下降量则成为两个下降量的和(ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2)。
在此，着眼于实施了计算时升温处理时的、过滤器4的各个区域中的堆积PM的氧化速度。首先，在定时T2～T3的期间中，前区域4a中的堆积PM正在进行氧化燃烧。因此，在该期间中所产生的排气差压的下降量ΔdP_Fr所对应的过滤器4中的堆积PM的减少量ΔXpm(参照图3(a))表示前区域4a中的堆积PM的减少量。而且，由于该堆积PM的减少是在定时T2～T3的期间中产生的，因此在该期间内的前区域4a中的堆积PM的氧化速度能够采用减少量ΔXpm除以该期间的长度所得到的值Z0来表示。
在此，过滤器4中的堆积PM的氧化速度在物理学上满足下式1。Z0＝k[PM][O2]α[NO2]β(式1)Z0：氧化速度k：反应速度常数[PM]：PM堆积量[O2]α：氧量[NO2]β：二氧化氮量，而且，反应速度常数k满足下式2。k＝Aexp(-Ea/RT)(式2)A：频率因子Ea：活化能量R：气体常数T：氧化温度(绝对温度)
根据上述式1可理解出，过滤器4的前区域4a中的堆积PM的氧化速度Z0能够以与使PM堆积量或PM氧化的各种物质有关的参数的积来表示，特别是，具有与PM堆积量成比例的相关关系。而且，能够基于这种PM堆积量与氧化速度的相关关系并根据如图3(b)所示那样的、上述的氧化速度Z0来对前区域4a中的PM堆积量Ypm进行计算。在此，虽然氧化速度Z0是直接通过减少量ΔXpm除以定时T2～T3的期间的长度而得到的，但如果立足于减少量ΔXpm与排气差压的下降量ΔdP_Fr的相关关系，则氧化速度Z0对应于如下的前侧比率，所述前侧比率为，排气差压的下降量ΔdP_Fr的大小相对于该期间的长度的比率。该前侧比率相当于上述的第一比率。因此，如果考虑图3(b)所示的相关关系，则前侧比率越大，前区域4a中的PM堆积量越被计算为较多。
此外，后区域4b中的PM堆积量也能够根据定时T3～T4期间中的排气差压的下降量与该期间的长度而以与前区域4a的情况相同的方式来进行计算。但是，在该期间中，如上所述，不仅后区域4b中的堆积PM被氧化燃烧，前区域4a中的堆积PM也被氧化燃烧，其结果被反映在差压下降量ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2上。因此，为了对后区域4b中的PM堆积量进行计算，而需要利用差压下降量ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2中的、作为因后区域4b而下降的下降量的ΔdP_Rr。而且，与前区域4a的情况相同，后区域4b中的氧化速度对应于如下的后侧比率，所述后侧比率为，排气差压的下降量ΔdP_Rr的大小相对于定时T3～T4的期间的长度的比率。该后侧比率相当于上述的第二比率。因此，如果考虑图3(b)所示的关系，则后侧比率越大，后区域4b中的PM堆积量越被计算为较多。
在此，作为从定时T3～T4的期间中的排气差压的下降量ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2中提取下降量ΔdP_Rr的方法，能够例示出以下方法。作为第一提取方法，以如下方式来对定时T3～T4的期间进行设定，即，使在定时T3～T4的期间内在前区域4a中被氧化燃烧的PM堆积量成为与在定时T2～T3的期间内在前区域4a中被氧化燃烧的PM堆积量相同程度。作为该设定的一个示例，将定时T3～T4的期间设为与定时T2～T3的期间相同长度。在这种条件下被计测出的定时T3～T4的期间内的下降量ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2之中的下降量dP_Fr2与定时T2～T3的期间内的下降量ΔdP_Fr为相同量。因此，能够通过从定时T3～T4的期间内的下降量ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2中减去定时T2～T3的期间内的下降量ΔdP_Fr，从而对下降量ΔdP_Rr进行计算。
此外，作为第二提取方法，在假定了如下情况的条件下，对下降量ΔdP_Rr进行计算，即，使在计算时升温处理被实施的期间内的、定时T2～T3期间内的前区域4a中的堆积PM的氧化燃烧速度与定时T3～T4期间内的前区域4a中的堆积PM的氧化燃烧速度为相同程度。具体而言，在定时T2～T3期间内的下降量ΔdP_Fr上乘以定时T3～T4期间的长度相对于定时T2～T3的期间的长度的比，来对定时T3～T4期间中的、因前区域4a中的堆积PM的氧化燃烧而下降的下降量ΔdP_Fr2进行计算。然后，通过从定时T3～T4期间内的下降量ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2中减去该被计算出的下降量ΔdP_Fr2，从而对下降量ΔdP_Rr进行计算。
根据上文，在图1所示的内燃机1的排气净化系统中，能够通过计算时升温处理的执行且使用差压传感器8的检测值从而很容易地对过滤器4中的前区域4a与后区域4b中的PM堆积量进行计算。此外，优选为，在计算时升温处理中，以使从加热器3向过滤器4所供给的每单位时间的热量在至少T2～T3期间与T3～T4期间内相同的方式对加热器3进行控制。由此，由于能够将各个期间内的前区域4a与后区域4b中的堆积PM的氧化燃烧条件设为更接近相同的状态，因此能够提高上述的各个区域中的PM堆积量的计算精度。
部分堆积量计算处理
在此，根据图4A以及图4B来对用于对上述的前区域4a以及后区域4b中的部分堆积量进行计算的处理、即部分堆积量计算处理进行说明。在两图中，以分割部分堆积量计算处理的方式进行了记载。该部分堆积量计算处理通过执行被存储于ECU20的存储器中的控制程序而被实施。首先，在S101中，对是否存在有前区域4a以及后区域4b中的部分堆积量的计算要求进行判断。该计算要求为，在预定的控制中各个区域中的部分堆积量被设为必要时等而出现的要求。例如，在后文所述的图5、图6所示的过滤器再生控制、或图7所示的部分堆积量推断控制中，在呼出本部分堆积量计算处理时，该计算要求将被发出。在S101中作出肯定判断时向S102转移，在作出否定判断时，则结束本部分堆积量计算处理。
在S102中，对内燃机1是否处于能够实施部分堆积量的计算的状态进行判断。在如上述那样实施部分堆积量的计算的情况下，则需要实施计算时升温处理。此时，虽然产生了前区域4a以及后区域4b中的堆积PM的一部分的氧化燃烧，但为了避免计算精度的下降，优选为，在实施计算时升温处理的期间中不使其氧化燃烧条件发生较大变动。因此，也可以在例如来自内燃机1的排气的流量与温度较稳定的怠速运转时的情况下，判断为内燃机1处于能够实施部分堆积量的计算的状态。在S102中作出肯定判断时向S103转移，在作出否定判断时，则结束本部分堆积量计算处理。
接下来，在S103中，开始实施前区域4a以及后区域4b的温度推断。具体而言，如上述那样，ECU20根据加热器3的加热条件(例如，从加热器3对过滤器4所供给的每单位时间的热量等)、和过滤器4中的与热传递有关的各参数(例如，过滤器4的热容量、流过过滤器4的排气流量、过滤器4中的放热系数等)而开始进行温度推断。此时，也考虑代表前区域4a的温度的该区域内的位置与代表后区域4b的温度的该区域内的位置之间的间距。
接下来，在S104中，开始实施计算时升温处理，并向加热器3供给驱动电流。由此，在每单位时间的热供给量为固定的条件下，从加热器3向过滤器4供给热能。另外，该计算时升温处理中的每单位时间的热供给量如上述那样被设为如下值，即，可使过滤器4的温度到达能够使堆积PM燃烧的氧化开始温度Tpm的值。另外，该计算时升温处理开始的定时为，图2(a)中的定时T1。之后，在S105中，对所推断出的前区域4a的温度Tfr是否超过了氧化开始温度Tpm进行判断。在S105中作出肯定判断时向S106转移，而在作出否定判断时则再次重复执行S105的处理。另外，在S105中作出肯定判断的定时为，图2(a)中的定时T2。
接下来，在S106中，在前区域4a的温度超过了氧化开始温度Tpm时，开始进行对位于上游侧的前区域4a中的堆积PM氧化燃烧的第一氧化期间Δt1的计数。因此，第一氧化期间Δt1的起点为，图2(a)中的定时T2。然后，伴随着该计数而开始进行第一差压下降量ΔdP1的测量，所述第一差压下降量ΔdP1为，仅前区域4a内的堆积PM发生氧化燃烧所产生的排气差压的下降量。该第一差压下降量ΔdP1以作为第一氧化期间Δt1的起点的定时T2下的排气差压为起点来计测。当S106的处理结束时，向S107转移。
接下来，在S107中，对所推断出的后区域4b的温度Trr是否超过了氧化开始温度Tpm进行判断。在S107中作出肯定判断时向S108转移，当作出否定判断时，则再次重复执行S107的处理。另外，在S107中作出肯定判断的定时为，图2(a)中的定时T3。之后，在S108中，以后区域4b的温度超过了氧化开始温度Tpm的情况来决定第一氧化期间Δt1。即，第一氧化期间Δt1被决定为从上述起点即定时T2起至终点即定时T3为止的期间。与此同时，以定时T2下的排气差压为起点并以定时T3中的排气差压为终点来决定第一差压下降量ΔdP1。当S108的处理结束时，向S109转移。
在S109中，在后区域4b的温度超过了氧化开始温度Tpm时，开始对位于下游侧的后区域4b中的堆积PM氧化燃烧开始的第二氧化期间Δt2进行计数。因此，第二氧化期间Δt2的起点为，图2(a)中的定时T3。然后，伴随着该计数而开始实施后区域4b中的第二差压下降量ΔdP2的测量，所述第二差压下降量ΔdP2为，因所述堆积PM以及前区域4a中的堆积PM氧化燃烧所产生的排气差压的下降量。该第二差压下降量ΔdP2以作为第二氧化期间Δt2的起点的定时T3下的排气差压为起点来计测。当S109的处理结束时，向S110转移。
在S110中，对第二氧化期间Δt2是否超过了规定时间进行判断。作为该规定时间，只要作为因后区域4b中的堆积PM以及前区域4a中的堆积PM的氧化燃烧所产生的第二差压下降量ΔdP2而有意义的差压下降量得到计测，则能够设定任意时间。在本实施例中，将规定时间设为与第一氧化期间Δt1相同长度的时间。在S110中作出肯定判断时向S111转移，当作出否定判断时，则再次重复执行S110的处理。另外，在S110中作出肯定判断的定时为，图2(a)中的定时T4。之后，在S111中，以第二氧化期间Δt2超过了规定时间的情况来决定第二氧化期间Δt2。即，第二氧化期间Δt2被决定为从上述起点即定时T3起至终点即定时T4为止的期间，换言之，被决定为与第一氧化期间Δt1相同长度的期间。与此同时，以定时T3下的排气差压为起点并以定时T4中的排气差压为终点来决定第二差压下降量ΔdP2。当S111的处理结束时，向S112转移。
在S112中，根据第一差压下降量ΔdP1来决定作为用于对前区域4a中的PM堆积量进行计算的前区域下降量、即上述dP_Fr。具体而言，由于在第一氧化期间Δt1内仅前区域4a中的堆积PM发生氧化燃烧，因此前区域下降量dP_Fr为第一差压下降量ΔdP1本身。接下来，在S113中，根据第二差压下降量ΔdP2来决定作为对后区域4b中的PM堆积量进行计算的后区域下降量、即上述dP_Rr。具体而言，通过按照上述的第一提取方法而将第二氧化期间Δt2设为与第一氧化期间Δt相同的长度，从而能够将第二氧化期间Δt2中的前区域4a内的堆积PM的氧化量视为与第一氧化期间Δt1中的前区域4a内的堆积PM的氧化量为相同量。因此，后区域下降量dP_Rr为，从第二差压下降量ΔdP2中减去第一差压下降量ΔdP1而得到的值。
接下来，在S114中，根据相当于上述前侧比率的、前区域下降量dP_Fr的大小相对于第一氧化期间Δt1的长度的比率而如根据图3所说明的那样对前区域4a中的PM堆积量PM_Fr进行计算。具体而言，该比率越大，则越将前区域4a中的PM堆积量PM_Fr计算得较多。此外，根据相当于上述后侧比率的、后区域下降量dP_Rr相对于第二氧化期间Δt2的长度的比率而如根据图3所说明的那样对后区域4b中的PM堆积量PM_Rr进行计算。具体而言，该比率越大，则越将后区域4b中的PM堆积量PM_Rr计算得较多。
之后，在S115中，为了实施下一次的部分堆积量计算，而将第一氧化期间Δt1以及第二氧化期间Δt2的计数清除，进而将第一差压下降量ΔdP1以及第二差压下降量ΔdP2的测量值清除。
另外，虽然在上述的部分堆积量计算处理中，为了通过上述第一提取方法来提取后区域下降量ΔdP_Rr而将第二氧化期间Δt2设定为与第一氧化期间Δt1相同的长度，但也可以代替该方式而将第二氧化期间Δt2设为与第一氧化期间Δt1不同的时间。即使将两氧化期间设为不同的时间，只要在能够将第二氧化期间Δt2中的前区域4a内的堆积PM的氧化量视为与第一氧化期间Δt1中的前区域4a内的堆积PM的氧化量为相同量的情况下，通过上述第一提取方法来提取后区域下降量ΔdP_Rr即可。此外，在不能将视为相同量的情况下，只要通过上述第二提取方法来提取后区域下降量ΔdP_Rr即可。
此外，虽然在上述的部分堆积量计算处理中，将第一氧化期间Δt1设为从前区域4a的温度Tfr超过氧化开始温度Tpm之后至后区域4b的温度Trr超过氧化开始温度Tpm为止的期间(定时T2～T3的期间)，但是替代此方式，只要能够取得作为第一差压下降量ΔdP1而有意义的值，则也可以为定时T2～T3的期间中的一部分的期间。在该情况下，第一差压下降量ΔdP1成为与该一部分的期间相对应的差压下降量。此外，对于第二氧化期间Δt2而言，只要能够取得作为第二差压下降量ΔdP2而有意义的值，则也可以为后区域4b的温度Trr超过了氧化开始温度Tpm之后的任意期间。在该情况下，第二差压下降量ΔdP2成为与该任意期间相对应的差压下降量。
第一过滤器再生控制
在此，根据图5来对实施利用了上述的部分堆积量计算处理的过滤器4的过滤器再生处理的过滤器再生控制的第一示例进行说明。该过滤器再生控制通过执行被存储在ECU20的存储器中的控制程序而被实施。此外，作为实施该过滤器再生控制的前提，ECU20根据内燃机1的内燃机转速与内燃机负载等的运转状态而随时对过滤器4整体的PM堆积量进行推断。虽然该过滤器4的整体的PM堆积量的推断处理为与上述部分堆积量计算处理不同的处理，但因该推断处理是由现有技术实现的处理，因此省略其详细说明。此外，将过滤器4整体的PM堆积量称为整体PM堆积量X1。
在此，图5所示的过滤器再生控制中的S201～S206的处理为，用于执行过滤器再生处理的标准的一系列的处理。首先，在S201中，对过滤器4的整体PM堆积量X1是否超过了再生基准量R0进行判断。该再生基准量R0为，用于判断出PM堆积到了应该在过滤器4中执行过滤器再生处理的程度的阈值。当过滤器4整体的PM堆积量超过该再生基准量R0时，排气通道2中的排气压力上升，并且内燃机1的运转会受到不良的影响。在S201中作出肯定判断时向S202转移，而当作出否定判断时，则向S207转移。
接下来，在S202中，对用于使过滤器再生处理开始实施的开始条件是否成立进行判断。具体而言，作为该开始条件而能够列举出流入过滤器4的排气的温度为不妨碍有效的堆积PM的氧化去除的程度的较高的预定温度以上的这样一个示例。另外，流入过滤器4的排气的温度能够利用温度传感器7的检测值。因此，在S202中作出肯定判断时向S203转移，而当作出否定判断时，则结束本控制。
然后，在S203中，执行过滤器再生处理。具体而言，通过如上述那样从燃料供给阀5向排气中实施燃料供给，从而利用由被负载在过滤器4上的氧化催化剂所实现的氧化反应而使过滤器4升温至超过氧化开始温度Tpm的温度，并实现该温度的维持。为了维持该过滤器4的温度，而利用由温度传感器9所检测出的检测温度。当以此方式执行过滤器再生处理时，过滤器4中所堆积的PM将被氧化去除。因此，为了将通过该氧化去除而使PM堆积量减少的状态反映在整体PM堆积量X1上，而在S204中对整体PM堆积量X1进行更新。在该更新中，考虑通过过滤器再生处理而被氧化去除的每单位时间的PM量、与通过过滤器再生处理而使过滤器4的温度到达氧化开始温度Tpm之后的经过时间等。
然后，在S205中，对在S204中被更新的整体PM堆积量X1是否小于基准PM堆积量R2进行判断。该基准PM堆积量R2为，用于对过滤器再生处理的结束进行判断的阈值。然后，当在S205中作出肯定判断时向S206转移，而在作出否定判断时，则重复执行S204以后的处理。在以此方式重复执行S204以后的处理的情况下，在S203中开始的过滤器再生处理处于正在持续的状态。然后，在S206中，结束过滤器再生处理。另外，在该过滤器再生处理结束时，将表示执行了后文所述的部分堆积量计算处理的情况的执行标记设定为关闭(OFF)。
虽然以此方式通过S201～S206的处理而实施了过滤器4的堆积PM的氧化去除，但相对于此，在S201中作出否定判断的情况下，将实施包括上述部分堆积计算处理在内的S207～S210的一系列的处理。因此，在S207中，对整体PM堆积量X1是否超过了部分计算基准量R1进行判断。该部分计算基准量R1为小于再生基准量R0且大于基准PM堆积量R2的值，并为用于对是否执行后文所述的S209中所执行的部分堆积计算处理进行判断的阈值。在此，当作出肯定判断时向S208转移，而当作出否定判断时则结束本控制。
接下来，在S208中，根据上述执行标记而对是否执行了后文所述的S209中所执行的部分堆积计算处理并已经对前区域堆积量PM_Fr与后区域堆积量PM_Rr进行了计算进行判断。在本控制中，在一次过滤器再生处理与下一次过滤器再生处理之间的期间中，实施一次部分堆积量计算处理。因此，S208中的判断为，以该期间为对象而对是否已经实施了部分堆积量计算处理进行判断。当在S208中作出肯定判断时向S210转移，而当作出否定判断时则向S209转移。
然后，在S209中，执行部分堆积量计算处理，并将该执行标记设定为开启(ON)。通过该部分堆积量计算处理而对前区域堆积量PM_Fr与后区域堆积量PM_Rr进行计算。之后，在S210中，对前区域堆积量PM_Fr是否超过了第一基准堆积量Fr0或者后区域堆积量PM_Rr是否超过了第二基准堆积量Rr0实施判断。当至少一方超过了所对应的基准量时，则在S210中作出肯定判断，并在该情况下实施S202以后的处理。另一方面，如果两方均未超过所对应的基准量，则在S210中作出否定判断，并在该情况下结束本控制。在此，第一基准堆积量Fr0为用于判断出如下情况的阈值，即，即使在前区域4a中的PM堆积量超过了该第一基准堆积量Fr0的状态下，也不实施过滤器再生处理，而且当之后以过滤器整体的PM堆积量为基准而实施过滤器再生处理时，因在前区域4a处局部堆积了较多的PM从而有可能产生局部过度升温的情况，并且所述第一基准堆积量Fr0被设为，即使在前区域4a中的PM堆积量为第一基准堆积量Fr0时实施了过滤器再生处理，也不会导致在前区域4a中产生局部过度升温的情况的PM堆积量。此外，第二基准堆积量Rr0为用于判断出如下情况的阈值，即，设为尽管后区域4b中的PM堆积量超过了该第二基准堆积量Rr0，但也不实施过滤器再生处理，并且当之后以过滤器整体的PM堆积量为基准而实施过滤器再生处理时，因在后区域4b处局部堆积了较多的PM而有可能产生局部过度升温的情况，并且所述第二基准堆积量Rr0被设为，即使在后区域4b中的PM堆积量为第二基准堆积量Rr0时实施了过滤器再生处理，也不会导致在后区域4b中产生局部过度升温的情况的PM堆积量。
在以此方式构成的过滤器再生控制中，即使在过滤器4整体的PM堆积量未超过再生基准量R0的状态下，在前区域4a或者后区域4b中的至少任意一方中，当其部分堆积量超过可能产生局部过度升温的基准堆积量时，也将执行过滤器再生处理。通过以该方式提前执行过滤器再生处理，从而能够在局部过度升温显著化之前实施过滤器4整体的堆积PM的氧化去除，由此能够尽可能地避免由过滤器再生处理所导致的过滤器4的熔损或氧化催化剂的劣化等。
另外，当实施部分堆积量计算处理时，为了对各个区域的部分堆积量进行计算而实施计算时升温处理，并且由于各个区域中所堆积的PM的一部分被氧化燃烧了，因此过滤器4整体的PM堆积量将减少。因此，在该情况下，也可以将被氧化燃烧了的PM量反映在被随时推断的整体PM堆积量X1的值上。此外，如果计算时升温处理的PM的氧化量少到能够无视的程度，则也可以不使其反映在整体PM堆积量X1的值上。
第二过滤器再生控制
在此，根据图6来对实施利用了上述的部分堆积量计算处理的过滤器4的过滤器再生处理的过滤器再生控制的第二示例进行说明。该过滤器再生控制通过执行被存储在ECU20的存储器中的控制程序而被实施。此外，作为实施该过滤器再生控制的前提，与上述的第一示例相同，随时对过滤器4的整体的整体PM堆积量X1进行推断。而且，利用了用于在一次过滤器再生处理与下一次过滤器再生处理之间的期间中对是否实施了部分堆积量计算处理进行识别的执行标记。
首先，在S301中，对过滤器4的整体PM堆积量X1是否超过了再生基准量R0进行判断。该判断实质上与上述的S201的判断相同。在S301中作出肯定判断时向S302转移，而当作出否定判断时则结束本控制。接下来，在S302中，根据上述执行标记而对是否执行了后文所述的S303中所执行的部分堆积计算处理并已经对前区域堆积量PM_Fr与后区域堆积量PM_Rr进行了计算进行判断。该判断与上述的S208的判断实质相同。当在S302中作出肯定判断时向S304转移，而当作出否定判断时，则向S303转移。而且，在S303中，执行部分堆积量计算处理，并将该执行标记设定为ON。通过该部分堆积量计算处理，从而对前区域堆积量PM_Fr与后区域堆积量PM_Rr进行计算。
之后，在S304中，对前区域堆积量PM_Fr是否在第三基准堆积量Fr1以下且后区域堆积量PM_Rr是否在第四基准堆积量Rr1以下实施判断。在此，第三基准堆积量Fr1与上述S210中的第一基准堆积量Fr0不同，其为用于判断出如下情况的阈值，即，当在当前时间点下实施过滤器再生处理时，则有可能因在前区域4a中局部堆积了较多的PM而产生局部过度升温。同样地，第四基准堆积量Rr1也与上述S210中的第二基准堆积量Rr0不同，其为用于判断出如下情况的阈值，即，当在当前时间点下实施过滤器再生处理时，则有可能因在后区域4b中局部堆积了较多的PM而产生局部过度升温。即，第三基准堆积量Fr1以及第四基准堆积量Rr1作为如下堆积量而被设定，即，虽然在各个区域的PM堆积量与各自所对应的基准堆积量为相同量时或者不足该基准堆积量时，即使实施过滤器再生处理也不会发生局部过度升温，但在各个区域的PM堆积量超过了各自所对应的基准堆积量的情况下实施过滤器再生处理时，则有可能产生局部过度升温。当在S304中作出肯定判断时向S305转移，而当作出否定判断时则向S306转移。
在S305中，对作为在S304中作出肯定判断时的过滤器4的再生处理而被实施的标准过滤器再生处理的执行条件进行设定。在S304中作出肯定判断则意味着，即使在当前时间点下执行过滤器再生处理，在过滤器4中也不会产生局部过度升温。因此，标准过滤器再生处理的执行条件被设为，在堆积有超过了整体PM堆积量X1的PM的过滤器4中，从燃料供给阀5所供给的燃料被氧化燃烧并使过滤器4的温度迅速达到超过氧化开始温度Tpm的温度，且不致使所供给的燃料未被氧化而附着在过滤器4上的程度的、由燃料供给阀5所实现的燃料供给条件。该燃料供给条件也可以根据过滤器4的温度与排气流量等而变动。当在S305中设定了执行条件时，通过S307以后的处理来实施依据该执行条件的过滤器再生处理、即标准过滤器再生处理。
另一方面，在S306中决定如下条件，即作为在S304中作出肯定判断时的过滤器4的再生处理而被实施的缓慢过滤器再生处理的执行条件。在S304中作出否定判断意味着，当在当前时间点下执行过滤器再生处理时，在过滤器4中有可能会产生局部过度升温。因此，缓慢过滤器再生处理的执行条件被设为，在堆积有超过整体PM堆积量X1的PM的过滤器4中从燃料供给阀5供给燃料时，以能够抑制过滤器4中的局部过度升温的方式使过滤器4的温度缓慢上升的程度的、由燃料供给阀5所实现的燃料供给条件。因此，在前区域堆积量PM_Fr超过了第三基准堆积量Fr1的情况下，该超过量越大则越使从燃料供给阀5每单位时间所供给的燃料量减少，换言之，为了实施过滤器再生处理而减少向过滤器4所供给的每单位时间的热量。同样地，在后区域堆积量PM_Rr超过了第四基准堆积量Rr1的情况下，该超过量越大，则越使从燃料供给阀5每单位时间所供给的燃料量减少。当在S306中设定了执行条件时，则通过S307以后的处理而实施依据该执行条件的过滤器再生处理、即缓慢过滤器再生处理。
在S305或者S306的处理结束时，会实施S307以后的处理，但由于S307～S311的处理与上述的S202～S206的处理实质相同，因此省略其详细说明。
在以该方式构成的过滤器再生控制中，当过滤器4整体的PM堆积量超过再生基准量R0时，在实施过滤器4的再生处理之前，对前区域4a以及后区域4b的部分堆积量进行计算。而且，在过滤器4中不会产生局部过度升温的情况下，将后续实施标准过滤器再生处理。即，例如在不通过计算时升温处理而使被升温的过滤器的温度下降的条件下，后续实施标准过滤器再生处理。此时，由于过滤器4通过计算时升温处理而被升温至某种程度，因此通过标准过滤器再生处理从而能够减小使过滤器4升温的能量。此外，虽然在过滤器4中有可能产生局部过度升温的情况下通过缓慢过滤器再生处理而使过滤器4的温度上升缓慢，从而将使得堆积PM的氧化去除所需的时间变长，但是却能够避免过滤器4的局部过度升温。
部分堆积量推断控制
在此，根据图7来对利用了上述的部分堆积量计算处理的过滤器4的部分堆积量推断控制进行说明。该部分堆积量推断控制为，对前区域4a以及后区域4b的各自的部分堆积量进行推断的控制，并且通过执行被存储在ECU20的存储器中的控制程序而被实施。此外设定为，以与本控制并列的方式而反复执行与用于过滤器4的过滤器再生处理有关的控制、例如图5与图6所示的控制。而且，在本控制中，在一次过滤器再生处理与下一次过滤器再生处理之间的期间中，后文所述的S406中的部分堆积量计算处理仅实施一次。伴随于此，在过滤器再生处理结束时，在该时间点之前将表示执行了部分堆积量计算处理的执行标记设定为关闭(OFF)。
首先，在S401中，取得内燃机1的运转状态，接下来，在S402中，取得执行了前一次的本控制时的各个区域的推断输出值、即后文所述的S408中所输出的、前区域4a以及后区域4b的各自的部分堆积量的推断输出值。另外，将该前一次的推断输出值存储在ECU20内的存储器中。
接下来，在S403中，根据在S401中所取得的内燃机1的运转状态与在S402中所取得的前一次的推断输出值而对当前时间点下的前区域4a以及后区域4b的各自的部分堆积量进行推断。具体而言，预先通过事先的实验等而以控制映射图的形式将内燃机1的运转状态与在过滤器4的各区域中追加堆积的PM量的相关关系存储在ECU20的存储器内。然后，根据当前时间点的运转状态、即在S401中所取得的运转状态而访问该控制映射图从而对在各个区域中所堆积的PM堆积量进行计算，并将其加在前一次的各个区域的推断输出值上，并且将其作为本次的各区域的推断输出值而进行计算。当S403的处理结束时，向S404转移。
在S404中，对与本控制并列执行的过滤器4的过滤器再生处理结束之后是否经过了预定时间进行判断。该过滤器再生处理的结束定时为，例如图5所示的过滤器再生控制的处理S201的执行定时或者图6所示的过滤器再生控制的处理S311的执行定时。在此，该预定时间是指，过滤器再生处理结束之后至在该过滤器4中PM再次堆积并且PM堆积量到达能够执行部分堆积量计算处理的程度的量的时间。即，部分堆积量计算处理以考虑需要通过计算时升温处理而使各个区域的堆积PM的一部分氧化燃烧的方式来决定上述预定时间。在S404中作出肯定判断时向S405转移，而当作出否定判断时则向S408转移。
然后，在S405中，根据上述执行标记而对是否执行了后文所述的在S406中所执行的部分堆积计算处理进行判断并已经对前区域堆积量PM_Fr与后区域堆积量PM_Rr进行了计算进行判断。由于该判断与上述的S208等的判断实质相同，因此省略其详细说明。当在S405中作出肯定判断时向S407转移，而当作出否定判断时则向S406转移。然后，在S406中，执行部分堆积量计算处理并对前区域堆积量PM_Fr与后区域堆积量PM_Rr进行计算，并且将该执行标记设定为开启(ON)。
接下来，在S407中，根据被计算出的前区域堆积量PM_Fr与后区域堆积量PM_Rr而对在S403中所推断的前区域4a以及后区域4b的各自的部分堆积量进行补正。作为补正的一个示例，在所推断的部分堆积量与所计算的各个区域的堆积量之间存在偏差的情况下，以使所推断的部分堆积量接近于所计算的各个区域的堆积量的方式而将预定的补正值加到该推断的部分堆积量上。当S407的处理结束时，向S408转移。
在S408中，输出由本次的部分堆积量推断控制所推断的各个区域的部分堆积量的推断值。另外，在经过S407而到达S408的情况下，将被实施了S407的补正的各个区域的推断值作为本次的推断值而输出。此外，在S404中作出否定判断而到达S408的情况下，将在S403中推断出的各个区域的推断值作为本次的各个区域的推断值而输出。而且，在该S408中所输出的各个区域的推断值成为，在下一次的部分堆积量推断控制中的S402中成为取得对象的各个区域的推断输出值。
在以此方式而构成的部分堆积量推断控制中，能够根据内燃机1的运转状态而较容易地对各个区域中的部分堆积量进行推断。另一方面，由于较容易，故此推断值有可能与实际的部分堆积量相差悬殊。因此，以上述方式实施部分堆积量计算处理，并根据该计算结果而对所推断的部分堆积量进行补正。另外，由于该计算结果所反映的、被实施了补正的部分堆积量会被反映在下一次部分堆积量推断控制中所推断的部分堆积量上，因此如果实施一次补正，则该补正会被继续反映在之后的推断值上。由此，根据本部分堆积量推断控制，能够通过较容易的结构而推断出更准确的各个区域的部分堆积量。
另外，所推断出的各个区域的部分堆积量能够在内燃机1的排气净化系统中所执行的用于各种目的的控制中被使用。此外，当在过滤器4中执行过滤器再生处理时，在S407的补正中所使用的预定的补正值将被清除。
实施例2
接下来，根据图8来对沿着排气流动而将过滤器4划分为三个区域即前区域4A、中心区域4B、后区域4C的情况下的各个区域中的PM堆积量的计算进行说明。另外，对于本实施例中的过滤器4的区分，在图8的下层(c)中进行了图示。在此，图8的上层(a)表示计算时升温处理的各个区域的温度推移，线L11所示的推移为前区域4A的温度推移，线L12所示的推移为中心区域4B的温度推移，线L12所示的推移为后区域4C的温度推移。这些各个区域的温度推移，以与上述的实施例相同的方式，由ECU20根据从加热器3向过滤器4所供给的热量和过滤器4中的与热传递有关的各参数来进行推断。此外，图8的下半段(b)表示此时的差压传感器8的检测值的推移。
具体而言，在定时T11处开始实施计算时升温处理，并且开始使位于上游侧的前区域4A的温度上升。此时，由于在下游侧的中心区域4B、后区域4C中还未被传递有大量的热，因此其温度的变动较小。而且，在定时T12处，前区域4A的温度将到达氧化开始温度Tpm。从此时起，中心区域4B的温度也逐渐上升，并在定时T13处中心区域4B的温度也到达氧化开始温度Tpm。而且，从此时起，后区域4C的温度也逐渐上升，并在定时T14处后区域4C的温度也到达了氧化开始温度Tpm。之后，在定时T15处，结束计算时升温处理，从而各个区域的温度下降。
当过滤器4的各个区域的温度以此方式推移时，如果其温度超过氧化开始温度Tpm则该处所堆积的PM将被氧化燃烧，从而过滤器4中的PM的堆积状态将发生变化，并且该变化会被反映在由差压传感器8所检测出的排气差压上。具体而言，由于在定时T12～T13期间中超过了氧化开始温度Tpm的区域仅为前区域4A，因此仅该区域中所堆积的PM被氧化燃烧而产生排气差压的下降，而该下降量被设为ΔdP_Fr。此外，在定时T13～T14期间中，超过了氧化开始温度Tpm的区域为前区域4A与中心区域4B。因此，两区域中所堆积着的PM被氧化燃烧从而产生排气差压的下降。而且，在该期间中的、由前区域4A中的堆积PM的氧化燃烧所产生的排气差压的下降量被设为ΔdP_Fr2，而由该中心区域4B中的堆积PM的氧化燃烧所产生的排气差压的下降量则被设为ΔdP_Ce，由此定时T13～T14期间中的排气差压的下降量为两下降量之和(ΔdP_Ce+ΔdP_Fr2)。
而且，在定时T14～T15期间中，超过了氧化开始温度Tpm的区域为，包括后区域4C在内的整个区域。因此，在整个区域中所堆积的PM被氧化燃烧，从而产生排气差压的下降。而且，在该期间中的、由前区域4A中的堆积PM的氧化燃烧所产生的排气差压的下降量被设为ΔdP_Fr3，由中心区域4B中的堆积PM的氧化燃烧所产生的排气差压的下降量被设为ΔdP_Ce2，由后区域4C中的堆积PM的氧化燃烧所产生的排气差压的下降量被设为ΔdP_Rr。因此，定时T14～T15期间中的排气差压的下降量为这些下降量之和(ΔdP_Rr+ΔdP_Ce2+ΔdP_Fr3)。
而且，使用上述的实施例中所示的第一提取方法来对定时T13～T14期间内的排气差压的下降量之中的相当于中心区域4B所对应的差压下降量的ΔdP_Ce、以及定时T14～T15的期间内的排气差压的下降量之中的相当于后区域4C所对应的差压下降量的ΔdP_Rr进行计算。例如，在定时T12～T13期间、定时T13～T14期间、定时T14～T15期间为相同长度的情况下，能够将各个期间内的各个区域中的堆积PM的氧化量视为相同程度。因此，相当于中心区域4B所对应的差压下降量的ΔdP_Ce，能够通过从定时T13～T14期间内的排气差压的下降量中减去定时T12～T13期间内的排气差压的下降量来计算。而且，相当于后区域4C所对应的差压下降量的ΔdP_Rr，能够通过从定时T14～T15期间内的排气差压的下降量中减去定时T13～T14期间内的排气差压的下降量来计算。
而且，按照基于图3所示的计算逻辑并根据作为各个区域所对应的差压下降量的ΔdP_Fr、ΔdP_Ce、ΔdP_Rr与定时T12～T13期间的长度、定时T13～T14期间的长度、定时T14～T15期间的长度而对各个区域中的部分堆积量进行计算。此时，ΔdP_Fr的大小相对于定时T12～T13期间的长度的比率越大，则越将前区域4A中的部分堆积量计算得较多，ΔdP_Ce的大小相对于定时T13～T14期间的长度的比率越大，则越将中心区域4B中的部分堆积量计算得较多，ΔdP_Rr的大小相对于定时T14～T15期间的长度的比率越大，则越将后区域4C中的部分堆积量计算得较多。
而且，即使在像本实施例这样将过滤器4分割为三个区域并对各个区域中的部分堆积量进行计算的情况下，也能够利用所计算出的部分堆积量而实现与第一实施例中所公开的第一过滤器再生控制、第二过滤器再生控制、部分堆积量推断控制实质相当的控制。例如，也可以采用如下方式，即，在实施与第一过滤器再生控制相当的控制的情况下，通过对前区域4A、中心区域4B、后区域4C的各自的部分堆积量与各个区域所对应的基准堆积量(相当于第一基准堆积量Fr0等的PM堆积量的阈值)进行比较，从而提前执行过滤器再生处理。
符号说明
1、内燃机；2、排气通道；3、加热器；4、过滤器；4a、4A、前区域4b；4C、后区域；4B、中心区域；5、燃料供给阀；7、9、排气温度传感器；8、差压传感器；10、空气流量计；11、曲轴位置传感器；12、加速器开度传感器；13、进气通道；20、ECU。

Claims (11)

1.一种内燃机的排气净化系统，具备：
过滤器，其被设置于内燃机的排气通道上，并对排气中的颗粒状物质进行捕集，所述过滤器具有作为该过滤器的一部分的第一区域和位于与该第一区域相比靠下游侧处的作为该过滤器的一部分的第二区域；
升温单元，其以仅使堆积于所述第一区域以及所述第二区域中的颗粒状物质的一部分氧化的方式，来执行从所述过滤器的上游侧而使所述过滤器升温的预定升温处理；
差压取得单元，其取得所述过滤器上游的排气通道与所述过滤器下游的排气通道之间的排气压力差；
第一计算单元，其在所述预定升温处理被实施时，根据在第一氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第一差压下降量、与该第一氧化期间的长度，而对作为所述第一区域中的颗粒状物质的堆积量的第一堆积量进行计算，其中，所述第一氧化期间为，从该第一区域的温度超过所捕集到的颗粒状物质的氧化被开始的预定氧化开始温度起至所述第二区域的温度超过该预定氧化开始温度为止的期间中的至少一部分；
第二计算单元，其根据在第二氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第二差压下降量、与该第二氧化期间的长度，而对作为所述第二区域的颗粒状物质的堆积量的第二堆积量进行计算，其中，所述第二氧化期间为，所述预定升温处理被实施的期间内且该第二区域的温度超过所述预定氧化开始温度之后的期间，
在所述内燃机的排气净化系统中，所述第一差压下降量的大小相对于所述第一氧化期间的长度的比率越增大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，所述第二差压下降量中的相当于与所述第二区域对应的差压下降量的第二区域部分下降量的大小相对于所述第二氧化期间的长度的比率越增大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其中，
在所述第一氧化期间被设定为固定长度的期间的情况下，所述第一差压下降量越增大，则所述第一计算单元越将所述第一堆积量计算得较多，在所述第二氧化期间被设定为固定长度的期间的情况下，所述第二区域部分下降量越增大，则所述第二计算单元越将所述第二堆积量计算得较多。
3.如权利要求1或权利要求2所述的内燃机的排气净化系统，其中，
所述第二氧化期间被设定为与所述第一氧化期间相同的长度，所述第二区域部分下降量根据所述第二差压下降量与所述第一差压下降量的差分而被计算出。
4.如权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的内燃机的排气净化系统，其中，
在所述第一氧化期间中通过所述预定升温处理而向所述过滤器被供给的每单位时间的热量与在所述第二氧化期间中通过该预定升温处理而向该过滤器被供给的每单位时间的热量被设定为相同。
5.如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的内燃机的排气净化系统，其中，
还具备：
整体推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量进行推断；
再生单元，其在所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量超过了再生基准量时，实施使该过滤器升温从而将颗粒状物质氧化去除的过滤器再生处理，
在所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量超过了与所述再生基准量相比而较少的部分计算基准量时，通过所述升温单元来实施所述预定升温处理，并且实施由所述第一计算单元进行的所述第一堆积量的计算以及由所述第二计算单元进行的所述第二堆积量的计算，且在该第一堆积量超过了第一基准堆积量或者该第二堆积量超过了第二基准堆积量的情况下，即使该过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量未超过该再生基准量，所述再生单元也执行所述过滤器再生处理。
6.如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的内燃机的排气净化系统，其中，
还具备：
整体推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量进行推断；
再生单元，其实施使该过滤器升温从而将颗粒状物质氧化去除的过滤器再生处理，
在所述过滤器整体中所堆积的颗粒状物质量超过了再生基准量时，通过所述升温单元来实施所述预定升温处理，并且实施由所述第一计算单元进行的所述第一堆积量的计算以及由所述第二计算单元进行的所述第二堆积量的计算，而且在该第一堆积量未超过第三基准堆积量且该第二堆积量未超过第四基准堆积量的情况下，后续于该预定升温处理，所述再生单元开始实施所述过滤器再生处理。
7.如权利要求6所述的内燃机的排气净化系统，其中，
还具备实施缓慢过滤器再生处理的缓慢再生单元，所述缓慢过滤器再生处理为，在至少所述第一堆积量超过所述第三基准堆积量、或者所述第二堆积量超过所述第四基准堆积量的情况下，该第一堆积量的相对于该第三基准堆积量的超过量越增大、或者该第二堆积量的相对于该第四基准堆积量的超过量越增大，则与所述过滤器再生处理相比越使向所述过滤器供给的每单位时间的热量减小的处理。
8.如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的内燃机的排气净化系统，其中，
还具备：
部分堆积量推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对作为所述第一区域中的颗粒状物质的堆积量的推断第一堆积量、以及作为所述第二区域中的颗粒状物质的堆积量的推断第二堆积量进行推断；
整体推断单元，其根据所述内燃机的运转状态而对所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量进行推断；
再生单元，其在所述过滤器的整体中所堆积的颗粒状物质量超过了再生基准量时，实施使该过滤器升温从而将颗粒状物质氧化去除的过滤器再生处理；
在所述过滤器再生处理结束后经过了预定时间时，通过所述升温单元来实施所述预定升温处理，并且实施由所述第一计算单元进行的所述第一堆积量的计算以及由所述第二计算单元进行的所述第二堆积量的计算，且根据该计算出的第一堆积量以及该计算出的第二堆积量而对由所述部分堆积量推断单元所推断出的所述推断第一堆积量以及所述推断第二堆积量进行补正。
9.如权利要求1所述的内燃机的排气净化系统，其中，
所述过滤器具有位于与所述第二区域相比靠下游侧处的作为该过滤器的一部分的第三区域，所述第二氧化期间为，在所述预定升温处理被实施时，从所述第二区域的温度超过所述预定氧化开始温度起至所述第三区域的温度超过该预定氧化开始温度为止的期间中的至少一部分期间，
所述内燃机的排气净化系统还具备第三计算单元，所述第三计算单元根据第三氧化期间内通过所述差压取得单元而取得的作为排气压力差的下降量的第三差压下降量、与该第三氧化期间的长度，而对作为所述第三区域中的颗粒状物质的堆积量的第三堆积量进行计算，其中，所述第三氧化期间为，所述预定升温处理被实施的期间内且该第三区域的温度超过了所述预定氧化开始温度后的期间，
所述第三差压下降量中的相当于与所述第三区域对应的差压下降量的第三区域部分下降量的大小相对于所述第三氧化期间的长度的比率越增大，则所述第三计算单元越将所述第三堆积量计算得较多。
10.如权利要求9所述的内燃机的排气净化系统，其中，
所述第一氧化期间、所述第二氧化期间、所述第三氧化期间被设为互相相同的长度，所述第二区域部分下降量根据所述第二差压下降量与所述第一差压下降量的差分而被计算出，所述第三区域部分下降量根据所述第三差压下降量与所述第二差压下降量的差分而被计算出。
11.如权利要求9或权利要求10所述的内燃机的排气净化系统，其中，
在所述第一氧化期间中通过所述预定升温处理而向所述过滤器所供给的每单位时间的热量、在所述第二氧化期间中通过该预定升温处理而向该过滤器所供给的每单位时间的热量、在所述第三氧化期间中通过该预定升温处理而向该过滤器所供给的每单位时间的热量被设定为互相相同。
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