JP2005214178A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃費悪化を抑制しかつフィルタ温度を過剰に昇温させることなくフィルタ再生処理を実行することができる技術を提供する。
【解決手段】微粒子及び灰分を捕集するフィルタと、フィルタの温度を目標温度にしつつフィルタ内を酸化雰囲気とすることにより微粒子を酸化除去してフィルタを再生するフィルタ再生処理をフィルタに堆積した微粒子量が所定量より多い場合に開始するフィルタ再生処理手段とを備え、フィルタ再生処理手段は、前記目標温度を設定する目標温度設定手段を有し、目標温度設定手段はフィルタに堆積した灰分量に基づいて目標温度を設定する。これによりフィルタに灰分が堆積することにより単位体積あたりの堆積微粒子量が増加しても、微粒子の酸化反応速度を低下させることができ、フィルタが過剰に昇温することを防止することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ディーゼル機関等の内燃機関の排気ガスを浄化するパティキュレートフィルタの再生処理技術に関する。
近年、内燃機関にて駆動される自動車等から大気中へ排出される煤等の微粒子（ＰＭ：Particulate Matter、以下、「ＰＭ」という場合もある。）を低減する技術が望まれている。このような要求に対し、内燃機関の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」という場合もある。）を配置し、内燃機関から排出されるＰＭをフィルタにより捕集する技術が知られている。
しかし、ＰＭがフィルタにより過度に捕集されると、フィルタが目詰まりを起こし、この目詰まりが排気抵抗の増加を生じさせ、内燃機関の出力低下を生じさせる。そのため、フィルタに捕集され堆積したＰＭを酸化及び除去する、フィルタ再生処理を実行することが必要である。フィルタ再生処理を実行する方法としては、内燃機関の膨張行程あるいは排気行程で燃料を噴射するいわゆるポスト噴射を行うことにより、ＰＭが酸化可能な温度である約６５０℃までフィルタを昇温させつつフィルタ内を酸化雰囲気（すなわち、酸素過剰な雰囲気）とすることにより、ＰＭを酸化及び除去する方法が一般的である。そして、フィルタ再生処理を実施する時期を、フィルタの前後差圧に基づいて堆積したＰＭ量を推定し、この推定した堆積ＰＭ量が所定値を超えたときとすることが知られている。
しかし、フィルタには、内燃機関が運転されるにつれて、次第にＰＭ以外にもフィルタ再生処理では燃焼させることのできないエンジンオイルや燃料中の物質、あるいは酸化スケール等の灰分が捕集されていく。そして、この灰分が増大していくとフィルタの前後差圧も大きくなる。
それゆえ、フィルタの前後差圧に基づいて堆積したＰＭ量を推定すると、堆積した灰分の分、ＰＭが余計に堆積していると推定され、実際には堆積したＰＭ量が少なくてもフィルタ再生処理が行われることとなる。その結果、フィルタ再生処理を実行するインターバルが短縮し、燃費の悪化を招くことになる。
これに対して、特許文献１には、フィルタ再生処理直後のフィルタの前後差圧からフィルタ内に残存する灰分を求め、前後差圧に基づいて推定した堆積量からこの灰分を除いた堆積量が所定値を超えたときに次回のフィルタ再生処理を開始する技術が提案されている。
特開２００３−８３０３６号公報 特開平５−２８８０３７号公報 特開平８−６１０４４号公報 特開平７−１８９６５６号公報
しかしながら、灰分がフィルタに捕集されて堆積するに従い、ＰＭを捕集することが可能な容量が減少するので、前後差圧に基づいて推定した堆積量から灰分を除いた堆積量が所定値を超えたときにフィルタ再生処理を開始するのでは、灰分が堆積していない場合よりも単位体積あたりのＰＭ堆積量が増加していることから、フィルタ再生時のＰＭの酸化反応によりフィルタの温度が過剰に昇温するおそれがある。そして、フィルタの温度が過
剰に昇温することに起因してフィルタの溶損、破損を生じさせてしまうおそれがある。
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃費悪化を抑制しかつフィルタ温度を過剰に昇温させることなくフィルタ再生処理を実行することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、内燃機関の排気通路に配置され排気ガス中に含まれる微粒子及び灰分を捕集するフィルタと、当該フィルタに捕集され堆積した微粒子量を把握する堆積微粒子量把握手段と、前記フィルタに捕集され堆積した灰分量を把握する堆積灰分量把握手段と、前記フィルタの温度を目標温度にしつつフィルタ内を酸化雰囲気とすることにより前記微粒子を酸化除去してフィルタを再生するフィルタ再生処理を、前記堆積微粒子量把握手段が把握したフィルタに堆積した微粒子量が所定量より多い場合に開始するフィルタ再生処理手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタ再生処理手段は、前記目標温度を設定する目標温度設定手段を有し、当該目標温度設定手段は、前記堆積灰分量把握手段が把握したフィルタに堆積した灰分量に基づいて目標温度を設定することを特徴とする。
ここで、堆積微粒子量把握手段としては、前回のフィルタ再生処理終了時からの機関回転数及び負荷の積算値あるいは燃料噴射量の積算値に基づいてフィルタに堆積した微粒子量を推定することにより把握するものである。
堆積灰分量把握手段としては、フィルタ再生処理直前のフィルタの前後差圧とフィルタ再生処理直後のフィルタの前後差圧の差に基づいて、又はフィルタ再生処理直後のフィルタの前後差圧に基づいてフィルタに堆積した灰分の量を推定又は算出することにより把握するものであることを例示することができる。
フィルタが微粒子あるいは灰分を捕集可能な容量は一定であるため、同量の微粒子が堆積している場合、フィルタに堆積した灰分量に応じて単位体積あたりの微粒子堆積量が異なる。そして、単位体積あたりの微粒子堆積量が異なると、微粒子の酸化反応速度も異なり、単位体積あたりの微粒子堆積量が多くなるのに従い、微粒子の酸化反応速度が速くなるため、その反応熱によりフィルタの温度が急激に上昇するおそれがある。これに対して、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、フィルタ再生処理手段は、前記目標温度を設定する目標温度設定手段を有し、当該目標温度設定手段が、前記堆積灰分量把握手段が把握したフィルタに堆積した灰分量に基づいて前記目標温度を設定する。そして、微粒子の酸化反応による温度上昇分を考慮してフィルタ再生処理時のフィルタの目標温度を設定することにより、微粒子の酸化反応速度が速くなることに伴いフィルタの温度が過剰に昇温することを防止することができる。
さらに、フィルタ再生処理手段は、常に、フィルタに堆積した微粒子量が所定量以上となった時にフィルタ再生処理を開始するので、フィルタに堆積した灰分量が増加しても、フィルタ再生処理間のインターバルが短くならないようにすることができる。それゆえ、フィルタ再生処理に伴う燃費悪化を抑制することができる。
そして、前記目標温度設定手段は、前記堆積灰分量把握手段が把握したフィルタに堆積した灰分量が閾値以上である場合には、前記フィルタに堆積した灰分量が閾値より少ない場合の目標温度よりも低くなるように目標温度を設定することが好適である。フィルタに堆積した微粒子量が同じ量であるとき、フィルタに堆積した灰分量が閾値以上である場合は、フィルタに堆積した灰分量が閾値より少ない場合よりも単位体積あたりの微粒子堆積量が多くなる。それゆえ、このように目標温度を設定することにより、微粒子の酸化反応
速度を低くすることができ、フィルタの温度が過剰に昇温することを防止することができる。
なお、前記閾値は、前記所定量の微粒子がフィルタに堆積した状態で、フィルタに灰分が堆積していない場合の目標温度でフィルタ再生処理を実行しても、フィルタが溶損するほど過剰に昇温しない堆積灰分量の最大値であることが好適である。
また、前記目標温度設定手段は、前記堆積灰分量把握手段が把握したフィルタに堆積した灰分量が閾値以上である場合には、前記フィルタ再生処理開始から所定期間だけ、フィルタに堆積した灰分量が閾値より少ない場合の目標温度よりも低くなるように目標温度を設定することが好適である。フィルタ再生処理時のフィルタの目標温度が低いと微粒子の酸化反応速度は遅くなるため単位時間あたりの微粒子の酸化除去量が減少する。そのため、目標温度を低くしてフィルタ再生処理を行うとフィルタ再生処理に要する時間が長くなり、燃費の悪化を生じさせてしまう。それゆえ、フィルタ再生処理の全期間に亘って目標温度を低くするのではなく、所定期間だけ目標温度を低くすることにより燃費の悪化を抑えることができる。
そして、前記所定期間は、前記堆積微粒子量把握手段にて把握された微粒子量が基準値以下になるまでの期間であることが好適である。ここで、基準値とは、フィルタに堆積している灰分量が前記閾値である状態で、フィルタに灰分が堆積していない場合の目標温度でフィルタ再生処理をしても、フィルタが溶損するほど過剰に昇温しない堆積微粒子量の最大値であることが好適である。
そして、前記堆積微粒子量把握手段は、前記フィルタ再生処理開始後に酸化除去された微粒子量を算出する除去微粒子量算出手段を有し、前記所定量から当該除去微粒子量算出手段にて算出された微粒子量を減算してフィルタに堆積している微粒子量を算出することが好適である。これにより、フィルタ再生処理中における堆積微粒子量を精度よく把握することができる。
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、フィルタ温度を過剰に昇温させることなくフィルタ再生処理を実行することができる。また、フィルタに堆積した灰分量が増加したとしても、フィルタ再生処理間のインターバルが短くなることがないので、燃費悪化を抑制することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
図１は、本発明の実施例に係る排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関であり、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、蓄圧室（コモンレール）４と接続され、このコモンレール４は燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。
また、内燃機関１には、吸気通路７が接続されており、この吸気通路７はエアクリーナボックス８に接続されている。前記エアクリーナボックス８より下流の吸気通路７には、当該吸気通路７内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ９が取り付けられている。
吸気通路７における前記エアフローメータ９より下流の部位には、過給器１０のコンプレッサハウジング１０ａが設けられている。コンプレッサハウジング１０ａより下流の吸気通路７には、インタークーラ１１が取り付けられている。更にインタークーラ１１より下流の吸気通路７には、当該吸気通路７内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１２が設けられ、この吸気絞り弁１２には、吸気絞り用アクチュエータ１３が取り付けられている。
また、内燃機関１には、排気通路１４が接続され、この排気通路１４は、下流にてマフラーと接続されている。排気通路１４の途中には、過給機１０のタービンハウジング１０ｂが配置されており、排気通路１４における前記タービンハウジング１０ｂより下流の部位には、気筒２から排出される排気ガス中のＰＭを捕集するためのフィルタ１５が配置されている。なお、フィルタ１５は、パティキュレートフィルタに酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、三元触媒などが担持されたものであってもよい。
フィルタ１５より下流の排気通路１４には、当該排気通路１４内を流通する排気ガスの空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１６と、当該排気通路１４内を流通する排気ガスの温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ１７とが取り付けられている。また、フィルタ１５の上流側及び下流側には、排気通路１４内の圧力に対応した電気信号を出力する上流側圧力センサ１８及び下流側圧力センサ１９を備えている。
また、内燃機関１の１番気筒（＃１）の排気ポートには、当該排気ポート内を流通する排気ガス中に還元剤たる燃料を添加する燃料添加弁２０が取り付けられ、この燃料添加弁２０は燃料通路２１を介して前記燃料ポンプ６と接続されている。
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２２が併設されている。このＥＣＵ２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる算術論理演算回路である。
ＥＣＵ２２には、前述したエアフローメータ９、空燃比センサ１６、排気温度センサ１７、上流側圧力センサ１８、下流側圧力センサ１９に加え、内燃機関１に取り付けられたクランクポジションセンサ２３及び水温センサ２４や、内燃機関１を搭載した車両の室内に取り付けられたアクセルポジションセンサ（図示省略）等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ２２に入力されるようになっている。
一方、ＥＣＵ２２には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１３、燃料添加弁２０等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２２が燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１３及び燃料添加弁２０を制御することが可能になっている。
例えば、ＥＣＵ２２は、一定時間毎に実行すべき基本ルーチンにおいて、各種センサの出力信号の入力、機関回転数の演算、燃料噴射量の演算、燃料噴射時期の演算などを実行する。基本ルーチンにおいてＥＣＵ２２が入力した各種信号やＥＣＵ２２が演算して得られた各種制御値は、ＥＣＵ２２のＲＡＭに一時的に記憶される。
更に、ＥＣＵ２２は、各種のセンサやスイッチからの信号の入力、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサ２３からのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理において、ＲＡＭから各種制御値を読み出し、それら制御値に従って燃料噴射弁３等を制御する。
また、フィルタ再生処理手段としても機能するＥＣＵ２２は、クランクポジションセンサ２３に基づく割り込み処理、或は一定時間毎の割り込み処理として、定期的に以下に述べるようなフィルタ再生処理を実行する。
このフィルタ再生処理は、ＥＣＵ２２が、フィルタ１５のフィルタ再生処理条件（以下、「フィルタ再生処理条件」と記す。）が成立したときに実行開始する。当該フィルタ再生処理条件としては、フィルタ１５に捕集され堆積したＰＭ量が、所定量以上であるという条件を例示することができる。なお、当該所定量は、ＰＭがフィルタ１５に堆積することによりフィルタ１５の目詰まりを起こし、この目詰まりが排気抵抗の増加を生じさせ、エンジンの出力低下を生じさせてしまう量よりも低目に設定される堆積量であり、内燃機関毎に予め定められる量である。
また、ＥＣＵ２２は、前回のフィルタ再生処理終了時からの燃料噴射量の積算値又は機関回転数及び負荷の積算値からフィルタ再生処理終了後にフィルタに堆積したＰＭ量を推定することができる。つまり、ＥＣＵ２２は堆積微粒子量把握手段を有しており、当該堆積微粒子量把握手段が把握した堆積ＰＭ量が前記所定量以上であると判別することにより、フィルタ１５に堆積したＰＭ量が前記所定量以上であるか否かを判別する。
そして、フィルタ再生処理条件が成立としていると判別した場合には、ＥＣＵ２２が、フィルタ１５の温度をＰＭが酸化反応を行う高温の目標温度まで昇温させるための昇温処理を実行するとともに、フィルタ１５へ流入する排気ガスを酸素過剰な雰囲気、つまりフィルタ１５内を酸化雰囲気とするための空燃比処理を行う。
昇温処理の実行方法としては、例えば、（１）排気ガス温度を上昇させて排気ガスの熱をフィルタ１５へ伝達させる方法と、（２）フィルタ１５が触媒が担持されたものである場合は、当該触媒において未燃燃料を酸化させ、その際に発生する反応熱によりフィルタ１５自体を昇温させる方法とを例示することができる。
上記した（１）の具体的な方法としては、内燃機関１における燃料噴射弁３からの燃料噴射時期を遅角させ混合気の燃焼時期を遅角させる方法、内燃機関１の膨張行程時に、気筒２の燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射（副噴射）させて燃焼期間を長引かせる方法、等を例示することができる。
上記した（２）の具体的な方法としては、燃料添加弁２０から排気ガス中へ燃料を添加させる方法、内燃機関１の排気行程時に、気筒２の燃料噴射弁３から副噴射させる方法、等を例示することができる。
空燃比処理は、前述した昇温処理の実行方法として、燃料噴射弁３から副噴射させる方法、又は、燃料添加弁２０から排気ガス中へ燃料を添加させる方法が採用された場合に、フィルタ１５に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比となるように、燃料噴射弁３から副噴射される燃料量又は燃料添加弁２０から排気ガス中へ添加される燃料量を調整する制御である。
そして、このようなフィルタ再生処理が実行されると、フィルタ１５に堆積したＰＭが酸化され、フィルタ１５からＰＭが除去されることになる。そして、フィルタ再生処理開
始から所定時間（以下、「処理期間」という。）経過した時点でフィルタ再生処理の実行を終了する。なお、当該処理期間は、フィルタ１５に堆積したＰＭが全て除去されるように予め定められるものであるが、フィルタの温度によりＰＭの酸化反応速度が異なり堆積したＰＭが全て酸化除去されるまでの期間が異なるので、当該処理期間は、フィルタ再生処理時のフィルタの温度と予め実験等により作成されたマップに基づいて変更され得る。
ところで、フィルタ１５には、内燃機関が運転されるにつれて、次第にフィルタ再生処理では燃焼させることのできないエンジンオイルや燃料中の物質、あるいは酸化スケール等の灰分が捕集されていく。そして、灰分がフィルタに捕集されて堆積するに従い、ＰＭを捕集することが可能な容量が減少する。それゆえ、上述したフィルタ再生処理条件が成立したときにフィルタ再生処理を開始すると、堆積したＰＭ量はほぼ一定なので、灰分が堆積している分、単位体積あたりの堆積ＰＭ量が増加する。
そのため、フィルタ再生処理を、フィルタ１５に灰分が堆積していない状態で実行するのと同じ様に、灰分が多く堆積している状態でも実行すると、単位体積あたりのＰＭ堆積量が増加しているのでＰＭの酸化反応速度が速くなりフィルタの温度が急激に昇温するおそれがある。そして、フィルタの温度が急激に昇温すると、フィルタの温度が過剰に昇温し、フィルタの溶損あるいは破損を生じさせてしまうおそれがある。
そこで、本実施例においては、フィルタ１５に灰分が閾値以上堆積しているか否かを判別し、灰分が閾値以上堆積していると判別した場合には、フィルタ再生処理時の目標温度、つまり上述した昇温処理での目標温度を、ＰＭが酸化除去される最低温度（例えば、約４００℃）以上であってフィルタ１５に灰分が堆積していない状態で実行するフィルタ再生処理時の目標温度（例えば、約６５０℃）よりも低い温度に低下させるようにする。
この目標温度を低下させた昇温処理を行うとともに上述した空燃比処理を行うフィルタ再生処理のことを、以下「低温度再生処理」といい、目標温度を低下させない、つまりフィルタ１５に灰分が堆積していない状態で実行するフィルタ再生処理時の目標温度と同じ目標温度とする昇温処理を行うとともに上述した空燃比処理を行うフィルタ再生処理のことを、以下「通常再生処理」という。
ここで、フィルタ１５に灰分が閾値以上堆積しているか否かを判別する手法としては、フィルタ再生処理前後のフィルタ１５の前後差圧の差が所定値以上であること、フィルタ再生処理実行後のフィルタ１５の前後差圧が所定値以上であることを例示することができる。なお、前記閾値とは、前記所定量のＰＭがフィルタ１５に堆積した状態で通常再生処理を実行するとフィルタ１５の温度を過剰に昇温させてしまう堆積灰分量よりも低目に設定される値であり、前記所定量のＰＭがフィルタ１５に堆積した状態で通常再生処理を実行してもフィルタ１５の温度を過剰に昇温させてしまわない量の最大値であることが好ましい。
ところで、フィルタ再生処理時のフィルタの目標温度が低いとＰＭの酸化反応速度は遅くなるため単位時間あたりのＰＭの酸化除去量が減少する。そのため、フィルタ１５に堆積したＰＭ量が同じであるとすると、全ての堆積ＰＭを酸化除去するのに要する時間は、低温度再生処理の方が通常再生処理よりも長くなる。その結果、フィルタ再生処理として低温度再生処理を前記処理期間全てに亘って行うのでは燃費が悪化するおそれがある。それゆえ、堆積したＰＭを全て酸化除去するのに低温度再生処理を継続して行うのではなく、図２に示したように所定期間低温度再生処理を行いフィルタ１５内のＰＭを一部酸化除去し、その後通常再生処理に切り換えるのが好適である。そして、当該所定期間は、低温度再生処理によりＰＭの堆積量が基準値以下となるまでの期間であることが好適である。なお、基準値とは、通常再生処理の実行によるＰＭの酸化反応に伴い温度上昇してもフィ
ルタが溶損するほど過剰に昇温しない堆積ＰＭ量の最大値であることが好適である。
なお、低温度再生処理開始から堆積ＰＭ量が基準値以下になるまでの期間である所定期間は、フィルタ１５に堆積した灰分量に応じて変動するので、当該灰分量と当該所定期間の相関関係を予め実験等により導き出しマップとしてＥＣＵ２２内のＲＯＭに記憶しておく。そして、ＥＣＵ２２が低温度再生処理を実行する際には、当該マップから所定期間を算出し、低温度再生処理開始から当該所定期間が経過した時に通常再生処理を実行するようにする。
あるいは、ＥＣＵ２２は、フィルタ再生処理時のフィルタの温度からＰＭの酸化反応速度を推定することができるので、再生処理開始後に酸化除去されたＰＭ量を算出できる。それゆえ、フィルタ再生処理開始時の堆積ＰＭ量である前記所定量から、再生処理開始後に酸化除去されたＰＭ量を減算することによりフィルタに堆積しているＰＭ量を算出することができる。つまり、ＥＣＵ２２が有する前記堆積微粒子量把握手段は、除去微粒子量算出手段を有し、堆積微粒子量把握手段は前記所定量から除去微粒子量算出手段にて算出される酸化除去されたＰＭ量を減算することにより、フィルタ再生処理開始後における堆積ＰＭ量を算出することができる。したがって、低温度再生処理開始後逐次堆積ＰＭ量を算出し、当該算出した堆積ＰＭ量が基準値以下となるまでの期間だけ低温度再生処理を継続し、その後通常再生処理に切り換えるようにしても良い。
具体的に、本実施例においては、ＥＣＵ２２が、以下の処理に従って、通常再生処理、低温度再生処理の選択をする。なお、この処理は、クランクポジションセンサに基づく割り込み処理、或は一定時間毎の割り込み処理として、定期的に実行されるものである。以下、図３のフローチャート図に沿って説明する。
この制御ルーチンは、予めＥＣＵ２２のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、先ず、ステップ（以下、単に「Ｓ」という場合もある。）１０１において上述したフィルタ再生処理条件が成立しているか否かを判別する。そして、フィルタ再生処理条件が成立していると判別された場合は、Ｓ１０２へ進み、成立していないと判別された場合は、本ルーチンの実行を終了する。
Ｓ１０２においては、前回のフィルタ再生処理前後におけるフィルタ１５の前後差圧の差を算出する。これは、フィルタ再生処理前後に行われる基本ルーチンにおいてＥＣＵ２２に入力されＲＡＭに一時的に記憶された上流側圧力センサ１８及び下流側圧力センサ１９の出力信号に基づいて算出するものである。なお、当該基本ルーチンにおいては、フィルタ１５の前後差圧を精度よく検出できるように排気圧のバラツキが少ない定常運転時等に検出することが好適である。
その後Ｓ１０３に進み、フィルタ１５に灰分が閾値以上堆積しているか否かを判別すべく、Ｓ１０２にて算出した前後差圧の差が所定値以上であるか否かを判別する。そして、肯定判別された場合、つまりフィルタ１５に灰分が閾値以上堆積していると判別された場合はＳ１０４へ進み低温度再生処理を実行する。これは、上述したように通常再生処理を行うとフィルタ１５が過剰に昇温するおそれがあるからである。
一方、否定判別された場合、つまりフィルタ１５に灰分が閾値よりも少なく堆積していると判別された場合は、Ｓ１０７へ進み通常再生処理を実行する。これは、上述したように通常再生処理を行ってもフィルタ１５が過剰に昇温するおそれがないため、フィルタ再生処理初期から通常再生処理を実行し早期にフィルタ再生処理を終了させるためである。
このように、Ｓ１０３における判別処理の結果により、低温度再生処理を実行するか通
常再生処理を実行するかを選択する。これは言い換えればフィルタ再生処理時のフィルタの目標温度を低温再生処理の目標温度にするのか通常再生処理の目標温度にするのかを設定するものなので、本ステップが目標温度設定手段として機能する。
Ｓ１０５においては、現時点の堆積ＰＭ量を算出する。これは上述したようにして算出するものである。その後、Ｓ１０６へ進み、Ｓ１０５にて算出した堆積ＰＭ量が前記基準値以下であるか否かを判別する。そして、否定判別された場合は、Ｓ１０４以降の処理を再度実行し、肯定判別された場合は、Ｓ１０７へ進み通常再生処理を実行する。
Ｓ１０８においては、フィルタ再生処理終了条件が成立しているか否かが判別される。判別する手法としては、上述した処理期間が経過したか否か、あるいは前記堆積微粒子量把握手段が算出した堆積ＰＭ量が零となったか否かにより判別することを例示することができる。そして、本ステップで肯定判別された場合はＳ１０９にてフィルタ再生処理を終了し本制御を終了する。一方、否定判別された場合は、再度Ｓ１０７以降の処理を繰り返す。
このようにして低温度再生処理か通常再生処理かを選択することによりフィルタの過剰昇温を防止することができる。また、フィルタ再生処理初期に低温度再生処理を実行しても当該処理によりＰＭの一部が酸化除去され堆積ＰＭ量が基準値以下になったら通常再生処理に切り換えられるので、継続して低温度再生処理を実行する場合と比べて早期にフィルタ再生処理を終了することができるので、低温度再生処理を行うことに起因する燃費悪化を抑制することができる。
さらに、フィルタ再生処理は、常に、フィルタ再生処理条件が成立したとき、つまり、フィルタ１５に堆積したＰＭ量が所定量以上となった時に実行開始されるので、フィルタ再生処理間のインターバルを、フィルタに堆積した灰分量に拘らず、一定とすることができる。
なお、上述した実施例においては、フィルタ再生処理初期に低温度再生処理を行う場合、所定期間が経過するまでは低温度再生処理を継続して行うことについて説明したが、低温度再生処理開始後の堆積ＰＭ量に応じてフィルタ再生処理の昇温処理での目標温度を変化させても良い。つまり、初期に堆積したＰＭが徐々に酸化除去されるにつれて当該目標温度を徐々に上昇させても良い。
また、上述した実施例においては、フィルタ１５に堆積した灰分量が閾値以下か否かにより通常再生処理あるいは低温度再生処理のいずれかを行うようにしているが、フィルタ１５に堆積した灰分量に応じてフィルタ再生処理の昇温処理での目標温度を変化させても良い。つまり、フィルタ１５に堆積した灰分量が閾値より小さな値であっても、フィルタ再生処理の昇温処理での目標温度を、フィルタ１５に堆積した灰分量が閾値である場合の目標温度よりも高い温度であって、フィルタ１５に灰分が堆積していない状態での目標温度よりも低い温度に設定しても良い。
なお、本実施例においては、上流側圧力センサ１８、下流側圧力センサ１９を備えてフィルタ１５の上流側と下流側で別々に圧力を検出し、その圧力差を算出しているが、上流側圧力センサ１８及び下流側圧力センサ１９の代わりに、フィルタ１５の上流側と下流側の圧力差を検出することができる差圧センサを備え、当該差圧センサの出力値に基づいてフィルタ１５に堆積した灰分量を算出しても良い。
実施例に係る排気浄化装置及び当該排気浄化装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例に係るフィルタ再生処理におけるフィルタの温度変化を示した図である。 実施例に係るフィルタ再生処理に関するフローチャート図である。
符号の説明
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ 蓄圧室（コモンレール）
５ 燃料供給管
６ 燃料ポンプ
７ 吸気通路
８ エアクリーナボックス
９ エアフローメータ
１０ 過給機
１１ インタークーラ
１２ 吸気絞り弁
１３ 吸気絞り用アクチュエータ
１４ 排気通路
１５ フィルタ
１６ 空燃比センサ
１７ 排気温度センサ
１８ 上流側圧力センサ
１９ 下流側圧力センサ
２０ 還元剤添加弁
２１ 燃料通路
２２ ＥＣＵ
２３ クランクポジションセンサ
２４ 水温センサ

Claims (5)

  1. 内燃機関の排気通路に配置され排気ガス中に含まれる微粒子及び灰分を捕集するフィルタと、
    当該フィルタに捕集され堆積した微粒子量を把握する堆積微粒子量把握手段と、
    前記フィルタに捕集され堆積した灰分量を把握する堆積灰分量把握手段と、
    前記フィルタの温度を目標温度にしつつフィルタ内を酸化雰囲気とすることにより前記微粒子を酸化除去してフィルタを再生するフィルタ再生処理を、前記堆積微粒子量把握手段が把握したフィルタに堆積した微粒子量が所定量より多い場合に開始するフィルタ再生処理手段と、
    を備える内燃機関の排気浄化装置において、
    前記フィルタ再生処理手段は、前記目標温度を設定する目標温度設定手段を有し、
    当該目標温度設定手段は、前記堆積灰分量把握手段が把握したフィルタに堆積した灰分量に基づいて目標温度を設定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記目標温度設定手段は、前記堆積灰分量把握手段が把握したフィルタに堆積した灰分量が閾値以上である場合には、前記フィルタに堆積した灰分量が閾値より少ない場合の目標温度よりも低くなるように目標温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記目標温度設定手段は、前記堆積灰分量把握手段が把握したフィルタに堆積した灰分量が閾値以上である場合には、前記フィルタ再生処理開始から所定期間だけ、フィルタに堆積した灰分量が閾値より少ない場合の目標温度よりも低くなるように目標温度を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記所定期間は、前記堆積微粒子量把握手段にて把握された微粒子量が基準値以下になるまでの期間であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 前記堆積微粒子量把握手段は、前記フィルタ再生処理開始後に酸化除去された微粒子量を算出する除去微粒子量算出手段を有し、前記所定量から当該除去微粒子量算出手段にて算出された微粒子量を減算してフィルタに堆積している微粒子量を算出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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