JP2005048740A - エンジンの排気浄化装置および微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量状態判定方法 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置および微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量状態判定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ディーゼルエンジンの微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量を、ＮＯｘによる微粒子の燃焼を考慮して、より正確に推定する。
【解決手段】エンジンの出力（Ｓ２０２）と排気空燃比（Ｓ２０１）とからマップ（Ｓ２０３）を参照してエンジンの単位時間当たりの排気微粒子排出量を求める。微粒子捕集フィルタの温度（Ｓ２０４）と排気流量（Ｓ２０５）とから、マップ（Ｓ２０６）を参照して、ＮＯｘによる排気微粒子の燃焼速度の基本値を求める。ＮＯｘトラップ触媒におけるＮＯｘ吸着割合を求め（Ｓ２１１〜Ｓ２１６）、これと排気空燃比とからマップ（Ｓ２１７）で補正係数を求め、燃焼速度の基本値に乗じる（Ｓ２０７）。補正された燃焼速度を、排気微粒子排出量から減算（Ｓ２１８）して、単位時間当たりの排気微粒子増減量を求め、これを順次積算（Ｓ２２４）して、排気微粒子堆積量（Ｓ２２７）とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、ディーゼルエンジンのようなエンジンから排出される排気微粒子を微粒子捕集フィルタによって捕集除去するエンジンの排気浄化装置に関し、さらには、その微粒子捕集フィルタの微粒子堆積状態の判定方法に関する。
排気有害成分として、特にディーゼルエンジンにおいては、排気中に含まれるカーボン等の排気微粒子（particulate matter：ＰＭ）が大きな問題となっており、従来から、この排気微粒子を種々の形式の微粒子捕集フィルタ（Diesel particulate filter：ＤＰＦ）でもって捕集除去することが考えられている。
そして、この種の微粒子捕集フィルタを用いる場合、排気微粒子の堆積量が所定量に達したときに、何らかの再生手段でもって、堆積している排気微粒子を燃焼させ微粒子捕集フィルタを強制的に再生する必要がある。従って、その前提としては、微粒子捕集フィルタにどの程度の排気微粒子が堆積しているかを推定する技術が必要である。
特許文献１には、エンジンの排気空燃比を検出し、この排気空燃比に応じて単位時間当たりの微粒子堆積量を算出するとともに、この単位時間当たりの微粒子堆積量を順次積算していって、その積算値が所定値に達したときに、微粒子捕集フィルタの再生時期が到来したものと判定する技術が開示されている。そして、この特許文献１の装置では、強制的な再生時には、再生時間が所定時間に達したときに再生が完了したものとみなし、積算していた微粒子堆積量を０にリセットするようにしている。
特開平３−２３３１２６号公報
微粒子捕集フィルタに堆積している排気微粒子が酸素によって燃焼するためには、比較的高い温度が必要である。これに対し、排気中のＮＯｘによる排気微粒子の酸化燃焼は、比較的低温の下でも生じる。つまり、エンジンから排出されたＮＯｘによって、比較的広い運転条件下で、排気微粒子が酸化燃焼し、堆積量を減らす方向に作用することになる。
上記特許文献１の技術は、このようなＮＯｘによる排気微粒子の燃焼が考慮されておらず、従って、それだけ排気微粒子堆積量の推定精度が低いものとなる。
特に、ディーゼルエンジンのように比較的リーンな空燃比の下で燃焼を行わせるエンジンにおいては、排気有害成分としてＮＯｘも大きな問題となることから、近年、微粒子捕集フィルタの上流側にＮＯｘトラップ触媒を設けた排気浄化装置が多く提案されている。このように微粒子捕集フィルタの上流にＮＯｘトラップ触媒を備えた構成では、ＮＯｘトラップ触媒の吸着能力が活発な状況では、微粒子捕集フィルタに流入するＮＯｘ量は少なく、また例えばＮＯｘトラップ触媒の吸着能力が飽和した状態では、微粒子捕集フィルタに多量のＮＯｘが流入する。従って、ＮＯｘによる排気微粒子の燃焼が必ずしも一定には進行せず、排気微粒子堆積量を正確に推定することが困難であった。
本発明は、排気通路に介装され、かつエンジンが排出する排気微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタと、この微粒子捕集フィルタの上流側に配置され、かつ排気中のＮＯｘを吸着するＮＯｘトラップ触媒と、を備えてなるエンジンの排気浄化装置において、
エンジンの運転条件に基づきエンジンから排出される排気微粒子の量を求める排出量推定手段と、エンジンから排出されるＮＯｘによって上記微粒子捕集フィルタの微粒子が燃焼する燃焼量を求める燃焼量推定手段と、上記ＮＯｘトラップ触媒のそのときのＮＯｘ吸着条件に応じて、上記燃焼量を補正する燃焼量補正手段と、上記排出量から補正された燃焼量を減じて微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量を推定する堆積量推定手段と、を備えていることを特徴としている。
特に、請求項２の発明は、エンジンの運転条件に基づきエンジンから単位期間当たりに排出される排気微粒子の量を求める排出量推定手段と、エンジンから排出されるＮＯｘによって上記微粒子捕集フィルタの微粒子が燃焼する単位期間当たりの燃焼量を求める燃焼量推定手段と、上記ＮＯｘトラップ触媒のそのときのＮＯｘ吸着条件に応じて、上記燃焼量を補正する燃焼量補正手段と、上記排出量から補正された燃焼量を減じて微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量の単位期間当たりの増減量を推定する増減量推定手段と、この増減量を積算して、そのときの微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量を求める積算手段と、を備えていることを特徴としている。
また、本発明に係る微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量状態判定方法は、
排気通路に介装され、かつエンジンが排出する排気微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタと、この微粒子捕集フィルタの上流側に配置され、かつ排気中のＮＯｘを吸着するＮＯｘトラップ触媒と、を備えてなるエンジンの排気浄化装置において、
エンジンの出力と空燃比とから単位時間当たりの微粒子排出量を求め、
微粒子捕集フィルタの温度と排気流量とからＮＯｘによる単位時間当たりの基本的な微粒子燃焼量を求めるとともに、ＮＯｘトラップ触媒におけるそのときのＮＯｘ吸着割合に応じて、この微粒子燃焼量を補正し、
上記微粒子排出量から上記微粒子燃焼量を減じて、微粒子堆積量の単位時間当たりの増減量を求め、
この増減量を積算して、微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量を求めることを特徴としている。
この発明によれば、微粒子捕集フィルタの上流側にＮＯｘトラップ触媒が配置されている構成においても、ＮＯｘによる排気微粒子の燃焼量を正確に見積もって、実際の排気微粒子の堆積状態を精度良く推定することが可能となる。従って、適切な時期に微粒子捕集フィルタの再生を実行することが可能となる。
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、この発明が適用されるディーゼルエンジン１の全体的構成を示している。このディーゼルエンジン１は、比較的多量の排気還流（ＥＧＲ）を行うもので、排気通路２と吸気通路３のコレクタ部３ａとを結ぶＥＧＲ通路４に、例えばステッピングモータにて開度が連続的に可変制御可能なＥＧＲ弁６を備えている。上記ＥＧＲ弁６の開度は、コントロールユニット５によって制御され、運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようになっている。たとえば、低速低負荷域ではＥＧＲ率が最大となり、回転速度、負荷が高くなるに従い、ＥＧＲ率が減少していく。
上記吸気通路３の吸気ポート近傍には、運転条件に応じて燃焼室内にスワールを生成するスワールコントロールバルブ９が設けられている。このスワールコントロールバルブ９は、図示せぬアクチュエータを介して上記コントロールユニットの制御信号に応じて開閉駆動されるもので、例えば低速低負荷域で閉じられ、燃焼室内にスワールが生成される。
ディーゼルエンジン１は、コモンレール式の燃料噴射装置１０を備えている。このコモンレール式の燃料噴射装置１０においては、サプライポンプ１１により加圧された燃料が高圧燃料供給通路１２を介して蓄圧室（コモンレール）１３にいったん蓄えられたあと、この蓄圧室１３から各気筒の燃料噴射ノズル１４に分配され、各燃料噴射ノズル１４の開閉に応じてそれぞれ噴射される。上記蓄圧室１３内の燃料圧力は、図示せぬプレッシャレギュレータによって可変的に調整されるようになっており、蓄圧室１３には、燃料圧力を検出するために燃料圧力センサ１５が設けられている。さらに、燃料温度を検出する燃料温度センサ１６がサプライポンプ１１の上流側に配置されている。なお、燃焼室には、公知のグロープラグ１８が配置されている。
また、このディーゼルエンジン１は、排気タービン２２とコンプレッサ２３とを同軸上に備えたターボ過給機２１を有している。上記排気タービン２２は、排気通路２のＥＧＲ通路４分岐点より下流側に位置し、かつこの排気タービン２２のスクロール入口に、容量調整手段としての可変ノズル２４を備えた容量可変型の構成となっている。すなわち、可変ノズル２４の開度を小さくした状態では、低速域のような排気流量の少ない条件に適した小容量の特性となり、可変ノズル２４の開度を大きくした状態では、高速域のような排気流量の多い条件に適した大容量の特性となる。上記可変ノズル２４は、制御圧力（制御負圧）に応動するダイヤフラム式のアクチュエータ２５によって駆動され、かつ上記制御圧力は、デューティ制御される圧力制御弁２６を介して生成される。なお、上記排気タービン２２の上流側に、排気空燃比を検出する広域型の空燃比センサ１７が配置されている。
また、上記排気タービン２２下流側の排気通路２には、排気中のＣＯやＨＣ等を酸化する酸化触媒２７と、ＮＯｘの処理を行うＮＯｘトラップ触媒２８と、が順に配置されている。上記ＮＯｘトラップ触媒２８は、流入する排気の排気空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸着し、流入する排気の酸素濃度を低下させると、吸着していたＮＯｘを放出して触媒作用により浄化処理するものである。上記ＮＯｘトラップ触媒２８の下流側には、さらに、排気微粒子（particulate matter：ＰＭ）を捕集除去する触媒付きの微粒子捕集フィルタ（Diesel particulate filter：ＤＰＦ）２９が設けられている。この微粒子捕集フィルタ２９としては、例えば、コーディエライト等の柱状のフィルタ材料にハニカム状の多数の微細な通路を形成するととともに、その端部を交互に閉塞してなるウォールフローハニカム構造（いわゆる目封じ型）のフィルタが用いられている。上記微粒子捕集フィルタ２９の入口側および出口側には、それぞれ入口側および出口側での排気温度を検出するフィルタ入口側温度センサ３０、フィルタ出口側温度センサ３１が、配置されている。さらに、排気微粒子の堆積に伴い微粒子捕集フィルタ２９の圧力損失が変化するので、微粒子捕集フィルタ２９の入口側と出口側との間の圧力差を検出する差圧センサ３２が設けられている。圧力差を直接に検出する差圧センサ３２に代えて、入口側および出口側にそれぞれ圧力センサを設けて圧力差を求めることも勿論可能である。なお、上記微粒子捕集フィルタ２９のさらに下流側には、図示せぬ排気消音器が配置されている。
また、吸気通路３に介装された上記コンプレッサ２３の上流側には、吸入空気量つまり新気量を検出するエアフロメータ３５が配設され、さらにその上流に、エアクリーナ３６が位置している。上記エアクリーナ３６の入口側には、外気圧つまり大気圧を検出する大気圧センサ３７が配置されている。上記コンプレッサ２３とコレクタ部３ａとの間には、過給された高温の空気を冷却するインタークーラ３８が設けられている。
さらに、上記吸気通路３のコレクタ部３ａ入口側に、新気量を制限する吸気絞弁４１が介装されている。この吸気絞弁４１は、ステッピングモータ等からなるアクチュエータ４２を介して、コントロールユニット５の制御信号により開閉駆動される。また、上記コレクタ部３ａには、過給圧を検出する過給圧センサ４４と、吸気温度を検出する吸気温度センサ４５と、が設けられている。
上記燃料噴射装置１０の噴射量や噴射時期、ＥＧＲ弁６の開度、可変ノズル２４の開度、などを制御するコントロールユニット５には、上述のセンサ類のほかに、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ４６、エンジン回転数を検出する回転数センサ４７、冷却水温度を検出する水温センサ４８、などのセンサ類の検出信号が入力されている。
次に、図２および図３は、上記コントロールユニット５によって実行される制御の内容、特に微粒子捕集フィルタ２９における排気微粒子堆積量を求める処理をブロック図として示したものであり、以下、これを説明する。なお、これらの機能の多くは、ソフトウェア的に処理されるものである。
先ず、図２は、排気流量QEXHを求める処理の流れを示しており、シリンダ内に流入する新気量QACとシリンダ内に噴射された燃料量QFTRQとをＳ１０１で加算し、かつこれにＳ１０２でエンジン回転数NEを乗じることにより、排気流量QEXHが求められる。
図３では、最終的にそのときの排気微粒子堆積量SPMを求めるのであるが、その処理の基本的な考え方としては、ディーゼルエンジン１からの単位時間当たりの排気微粒子排出量から、ＮＯｘによって酸化燃焼する燃焼量ならびに再生時に酸素によって燃焼する燃焼量を減算して、単位時間当たりの増加量もしくは減少量を求め、これを積算していくことによって、排気微粒子堆積量SPMを推定するようにしている。
ディーゼルエンジン１の単位時間当たりの排気微粒子排出量（排出速度）は、空燃比センサ１７によって検出される排気空燃比（正確には空気過剰率λ）LAMBDA（Ｓ２０１）と、ディーゼルエンジン１のそのときの出力PWR_ENG_RDC（Ｓ２０２）と、を入力として、Ｓ２０３で所定のマップMap_PMeoe_mgpsに基づいて求められる。その単位は、単位時間当たりの重量、例えば、ｍｇ／ｓである。上記出力PWR_ENG_RDCは、例えば、燃料噴射量等で示されるエンジン１のトルク（負荷）とエンジン回転速度とから求められる。
一方、Ｓ２０６においては、ＮＯｘが微粒子捕集フィルタ２９に流入したときの排気微粒子の基本的な燃焼速度を求めている。これは、微粒子捕集フィルタ２９の温度Tmp_bed_dpf（Ｓ２０４）と前述した排気流量QEXH（Ｓ２０５）とを入力として、図４に示すような特性の所定のマップMAP_PMreg_NOxから求められる。図４に示すように、ＮＯｘによる燃焼速度は、適宜な温度範囲で高く、これよりも低温側および高温側の双方で低くなる。また、排気流量QEXHが高いほど、燃焼速度は高くなる。この燃焼速度の単位も、例えば、ｍｇ／ｓである。上記の微粒子捕集フィルタ２９の温度Tmp_bed_dpfは、例えば、フィルタ入口側温度センサ３０およびフィルタ出口側温度センサ３１によって検出される微粒子捕集フィルタ２９の入口側排気温度と出口側排気温度との平均として与えられるが、微粒子捕集フィルタ２９自体の温度を直接に検出する別の温度センサを設けることも可能である。
ここで、前述したように、微粒子捕集フィルタ２９の上流側には、ＮＯｘトラップ触媒２８が配置されているので、このＮＯｘトラップ触媒２８の条件によって、微粒子捕集フィルタ２９に流入するＮＯｘの量が変化し、ＮＯｘによる排気微粒子燃焼速度が影響を受ける。そのため、Ｓ２１１〜Ｓ２１７で、ＮＯｘの流入量に関する補正係数KPMを求め、この補正係数KPMを、Ｓ２０７で、Ｓ２０６の出力に乗じて、ＮＯｘによる実際の微粒子燃焼速度を求めるようにしている。
具体的には、Ｓ２１１で、ＮＯｘトラップ触媒２８に吸着されているＮＯｘ吸着量S_NOx_mgが入力される。これは、例えば特願２００２−９６２３２号に記載されているような方法で、単位時間もしくは単位サイクル当たりのＮＯｘ吸着量およびＮＯｘ放出量を繰り返し加減算することにより、そのときにＮＯｘトラップ触媒２８に貯まっているＮＯｘ量として、逐次求められる。また、Ｓ２１２は、ＮＯｘトラップ触媒２８の温度Tmp_bed_noxであり、例えば、フィルタ入口側温度センサ３０の検出値を進み処理することによって与えられるが、処理の簡略化のために、フィルタ入口側温度センサ３０の検出温度をそのまま用いてもよい。勿論、ＮＯｘトラップ触媒２８の担体の温度を直接に検出する別の温度センサを設けることも可能である。ＮＯｘトラップ触媒２８に吸着しうるＮＯｘの最大量SNOX_MAXは、ＮＯｘトラップ触媒２８の温度Tmp_bed_noxによって変化する（温度が低いと最大量SNOX_MAXは低下する）ので、Ｓ２１３では、このＮＯｘトラップ触媒２８の温度Tmp_bed_noxから、図５に示すような特性の所定のマップTBL_SNOX_MAXに基づき、そのときにトラップ触媒２８に吸着可能なＮＯｘの最大量SNOX_MAXを求める。そして、Ｓ２１６において、Ｓ２１１から入力される実際のＮＯｘ吸着量S_NOx_mgを、この最大量SNOX_MAXによって除算する。これによって、その時点でＮＯｘトラップ触媒２８に吸着されているＮＯｘの割合（ＮＯｘ吸着割合R_NOX）がＳ２１６から出力される。なお、Ｓ２１４およびＳ２１５では、温度Tmp_bed_noxに応じた吸着可能な最大量SNOX_MAXが、所定の下限値（例えば０．００１）よりも小さくならないように処理している。
上記のＮＯｘ吸着割合R_NOXが「１」に近いと、ＮＯｘトラップ触媒２８の吸着能力が飽和に近いので、ディーゼルエンジン１から排出されたＮＯｘがそのまま微粒子捕集フィルタ２９に流入することになり、他方、ＮＯｘ吸着割合R_NOXが「０」に近いと、十分に吸着能力があるので、ディーゼルエンジン１から排出されたＮＯｘの多くがＮＯｘトラップ触媒２８に吸着され、微粒子捕集フィルタ２９には到達しないことになる。Ｓ２１７では、上記のＮＯｘ吸着割合R_NOXと、ディーゼルエンジン１の排気空燃比LAMBDAと、を入力として、図６に示す特性の所定のマップMAP_KPMregに基づき、前述した補正係数KPMを求める。図６に示すように、補正係数KPMは、ＮＯｘ吸着割合R_NOXがある程度小さい領域では、実質的に０となり、従って、Ｓ２０７でこれを乗じることにより、ＮＯｘによる実際の微粒子燃焼速度は、０ないしは非常に小さな値となる。また、ＮＯｘ吸着割合R_NOXがある程度大きな領域では、補正係数KPMは、最大値（例えば１）に近い値として与えられる。そして、排気空燃比（空気過剰率）LAMBDAが小さいと、ＮＯｘによる排気微粒子の燃焼速度は遅くなるので、補正係数KPMは相対的に小さくなり、排気空燃比（空気過剰率）LAMBDAが大きいと、ＮＯｘによる排気微粒子の燃焼速度は速くなるので、補正係数KPMは相対的に大きくなる。
上記のようにしてＳ２０７で算出されたＮＯｘによる排気微粒子の燃焼速度は、Ｓ２１８において、ディーゼルエンジン１の単位時間当たりの排気微粒子排出量（排出速度）から減算される。従って、このＳ２１８の出力は、ＮＯｘによる燃焼を考慮した排気微粒子の単位時間当たりの増減量に相当する。運転条件によっては、ＮＯｘによる排気微粒子の燃焼速度が排気微粒子の排出速度を上回ることもあり、その場合には、Ｓ２１８の出力は、負の値となる。
Ｓ２２１では、単位時間当たりの増減量に相当するＳ２１８の出力に、サンプリング時間に対応する定数dT_A4（Ｓ２２２）を乗算する。このＳ２２１の出力は、切換部として図示されるＳ２２３を介して、Ｓ２２４において、排気微粒子堆積量SPM（Ｓ２２７）の前回値と加算され、Ｓ２２７で、新たな排気微粒子堆積量SPMの値として出力される。なお、Ｓ２２５では、排気微粒子堆積量SPMの値が下限値「０」（Ｓ２２６）未満とならないように制限している。つまり、排気微粒子の燃焼により排気微粒子堆積量SPMが減算されていっても、負の値となることはない。
このようにして求められた排気微粒子堆積量SMPは、図外の処理によって所定の閾値と対比され、閾値に達していた場合には、強制的な微粒子捕集フィルタ２９の再生が行われる。この微粒子捕集フィルタ２９の再生は、種々の公知の方法で実現できるが、例えば、吸気絞弁４１を閉じて排気温度を上昇させる、あるいは、追加の燃料噴射を遅れて行う所謂ポスト噴射によって排気温度を上昇させる、などによって、堆積している排気微粒子を燃焼させることができる。
次に、上記の再生処理つまり排気熱および酸素による排気微粒子の意図的な燃焼の際の排気微粒子堆積量SPMの推定処理を説明する。
Ｓ２３１は、ＤＰＦ再生要求フラグF_DPF_regであり、アンド条件を示すＳ２３７の入力の一つとなる。このＤＰＦ再生要求フラグF_DPF_regは、現在、微粒子捕集フィルタ２９の再生制御を行っている状態であることを示す。
Ｓ２３４では、フィルタ入口側温度センサ３０により検出される入口側温度TMP_DPF_Pre（Ｓ２３２）が、再生に必要な最低温度SL_tmp_bed_dpf_min（Ｓ２３３）以上であるか否かを判定している。このＳ２３４の出力は、やはり、アンド条件を示すＳ２３７の入力の一つとなる。上記最低温度SL_tmp_bed_dpf_minは、固定値であってもよく、あるいは運転条件等に応じて設定するようにしてもよい。
同様に、Ｓ２３６では、そのときの排気空燃比（空気過剰率）LAMBDAが、Ｓ２３５における再生に必要な最低の空気過剰率LMBMIN_DPFreg（例えば１．０５）以上であるか否かを判定している。このＳ２３６の出力は、やはり、アンド条件を示すＳ２３７の入力の一つとなる。
アンド条件を示すＳ２３７では、これらの３つの条件が同時に成立した場合に、実際に再生中（つまり排気微粒子の燃焼中）であることを意味するフラグF_DPFreg_Enableを出力し、これによって、Ｓ２２３が切り換えられる。また、実際のディーゼルエンジン１の挙動としても、これらの３つの条件が同時に成立しているときには、十分な酸素と高い排気温度とによって、微粒子捕集フィルタ２９に堆積していた排気微粒子が燃焼し、堆積量が徐々に減少していくことになる。つまり、微粒子捕集フィルタ２９の再生が行われる。
Ｓ２４２では、フィルタ入口側温度センサ３０により検出される入口側温度TMP_DPF_Pre（Ｓ２４１）に応じて、再生時の酸素による排気微粒子燃焼速度を求める。具体的には、図７に示すような特性の所定のマップTSPD_DPFregを参照して、燃焼速度を求める。この燃焼速度の単位も、例えば、ｍｇ／ｓである。なお、この燃焼速度は、微粒子堆積量の減少を意味するので、Ｓ２４２の出力は、実際には、図７の特性を正負反転させた形で、負の値として出力される。
Ｓ２４３では、単位時間当たりの減少量に相当するＳ２４２の出力に、サンプリング時間に対応する定数dT_A4（Ｓ２２２）を乗算する。このＳ２４３の出力は、切換部として図示されるＳ２２３を介して、Ｓ２２４において、排気微粒子堆積量SPM（Ｓ２２７）の前回値と加算され、Ｓ２２７で、新たな排気微粒子堆積量SPMの値として出力される。つまり、排気微粒子堆積量SPMが再生に伴って徐々に減少していく。なお、前述したように、Ｓ２２５，Ｓ２２６で、排気微粒子堆積量SPMの値が負の値とならないように制限している。従って、一旦再生が行われた後の排気微粒子堆積量SPMの推定に誤差を生じることがない。
上記のように、本実施例では、微粒子捕集フィルタ２９における微粒子堆積量SPMの推定に際して、比較的低い温度の下でも行われるＮＯｘによる微粒子の燃焼を考慮し、特に、微粒子捕集フィルタ２９の上流に位置するＮＯｘトラップ触媒２８での吸着作用による影響をも考慮しているので、実際に微粒子捕集フィルタ２９に堆積している微粒子堆積量をより正確に推定することができる。従って、ＮＯｘによる微粒子の燃焼に起因した誤判定を回避でき、適切な時期に微粒子捕集フィルタ２９の再生を再現性よく実行することが可能となる。
なお、排気微粒子堆積量に応じて微粒子捕集フィルタ２９の圧力損失が変化するので、その前後圧力差を一つのパラメータとして排気微粒子堆積量を推定する方法が従来から知られている。本発明の排気微粒子堆積量の推定は、これとは方式が異なるので、この圧力差による推定と併用することも可能である。つまり、排気微粒子堆積量の推定を２つの方法で冗長的に行い、再生が必要な時期をより適切に判断することが可能である。上記実施例では、差圧センサ３２によって微粒子捕集フィルタ２９の前後圧力差が検出されるので、排気流量QEXHや微粒子捕集フィルタ２９の温度Tmp_bed_dpf（排気温度）などともに、微粒子捕集フィルタ２９の等価面積ひいては排気微粒子堆積量を求めることができる。
また、上記実施例では、ディーゼルエンジン１からの微粒子排出速度および酸素やＮＯｘによる微粒子燃焼速度を、いずれも単位時間当たりの量として求め、これを時間積分しているが、例えば、エンジン１のサイクル当たりの排出量ないしは燃焼量とし、エンジン回転毎に積算するようにしてもよい。また微粒子排出量と微粒子燃焼量とを別々に積算し、最終的に減算して堆積量を求めることも可能である。
この発明が適用されるディーゼルエンジンの構成を示す構成説明図。 排気流量を求める処理の機能ブロック図。 微粒子堆積量を求める処理の機能ブロック図。 Ｓ２０６のマップMAP_PMreg_NOxの特性を示す特性図。 Ｓ２１３のマップTBL_SNOX_MAXの特性を示す特性図。 Ｓ２１７のマップMAP_KPMregの特性を示す特性図。 Ｓ２４２のマップTSPD_DPFregの特性を示す特性図。
符号の説明
１…ディーゼルエンジン
１０…燃料噴射装置
１７…空燃比センサ
２１…ターボ過給機
２７…酸化触媒
２８…ＮＯｘトラップ触媒
２９…微粒子捕集フィルタ
３０…フィルタ入口側温度センサ
３１…フィルタ出口側温度センサ

Claims (8)

  1. 排気通路に介装され、かつエンジンが排出する排気微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタと、この微粒子捕集フィルタの上流側に配置され、かつ排気中のＮＯｘを吸着するＮＯｘトラップ触媒と、を備えてなるエンジンの排気浄化装置において、
    エンジンの運転条件に基づきエンジンから排出される排気微粒子の量を求める排出量推定手段と、エンジンから排出されるＮＯｘによって上記微粒子捕集フィルタの微粒子が燃焼する燃焼量を求める燃焼量推定手段と、上記ＮＯｘトラップ触媒のそのときのＮＯｘ吸着条件に応じて、上記燃焼量を補正する燃焼量補正手段と、上記排出量から補正された燃焼量を減じて微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量を推定する堆積量推定手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 排気通路に介装され、かつエンジンが排出する排気微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタと、この微粒子捕集フィルタの上流側に配置され、かつ排気中のＮＯｘを吸着するＮＯｘトラップ触媒と、を備えてなるエンジンの排気浄化装置において、
    エンジンの運転条件に基づきエンジンから単位期間当たりに排出される排気微粒子の量を求める排出量推定手段と、エンジンから排出されるＮＯｘによって上記微粒子捕集フィルタの微粒子が燃焼する単位期間当たりの燃焼量を求める燃焼量推定手段と、上記ＮＯｘトラップ触媒のそのときのＮＯｘ吸着条件に応じて、上記燃焼量を補正する燃焼量補正手段と、上記排出量から補正された燃焼量を減じて微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量の単位期間当たりの増減量を推定する増減量推定手段と、この増減量を積算して、そのときの微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量を求める積算手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  3. 上記単位期間は、単位時間であることを特徴とする請求項２記載のエンジンの排気浄化装置。
  4. 上記燃焼量補正手段は、ＮＯｘトラップ触媒にそのときに吸着しているＮＯｘ量を推定する手段と、ＮＯｘトラップ触媒に吸着可能な最大のＮＯｘ量に対し、そのときに吸着しているＮＯｘ量が占める割合を求める手段と、この割合に応じて、燃焼量を補正する手段と、を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
  5. ＮＯｘトラップ触媒の強制的な再生時における排気微粒子の燃焼量を求める第２の燃焼量推定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
  6. 推定した微粒子堆積量が所定量に達したときに、微粒子捕集フィルタの強制的な再生を行う再生手段を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
  7. 排気通路に介装され、かつエンジンが排出する排気微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタと、この微粒子捕集フィルタの上流側に配置され、かつ排気中のＮＯｘを吸着するＮＯｘトラップ触媒と、を備えてなるエンジンの排気浄化装置において、
    エンジンの出力と空燃比とから単位時間当たりの微粒子排出量を求め、
    微粒子捕集フィルタの温度と排気流量とからＮＯｘによる単位時間当たりの基本的な微粒子燃焼量を求めるとともに、ＮＯｘトラップ触媒におけるそのときのＮＯｘ吸着割合に応じて、この微粒子燃焼量を補正し、
    上記微粒子排出量から上記微粒子燃焼量を減じて、微粒子堆積量の単位時間当たりの増減量を求め、
    この増減量を積算して、微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量を求めることを特徴とする微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積状態判定方法。
  8. 上記微粒子燃焼量の補正の際に、さらにエンジンの空燃比による補正を行うことを特徴とする請求項７に記載の微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量状態判定方法。
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