JP2005226483A - 内燃機関における排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不浄物質を捕集する捕集手段の再生のために行なわれる堆積状態の推定の精度を向上する。
【解決手段】捕集器２５は、排気ガスに含まれる黒煙粒子（不浄物質）を捕集する。差圧検出器２６は、捕集器２５における上流側と下流側との圧力差を検出する。制御コンピュータ２１は、差圧の情報から捕集器２５における黒煙粒子の堆積量を推定すると共に、エンジン作動状態の情報（アクセル開度検出器１９によって得られる踏み込み角検出情報及びクランク角度検出器２０によって得られるクランク角度検出情報）から捕集器２５における黒煙粒子の堆積量を推定する。制御コンピュータ２１は、前記２種類の推定堆積量に基づいて、通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理の一方を選択する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気ガスに含まれる不浄物質を捕集する捕集手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置に関するものである。

内燃機関で発生する排気ガス中の不浄物質（黒煙粒子等）を捕集する手段を排気通路上に設ける構成は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、黒煙粒子を捕集するフィルタの捕集機能を再生させるために、捕集した黒煙粒子を加熱して焼き切る手段が開示されている。特許文献１に開示の装置では、再生トラブル（例えば、異常高温）を回避するため、再生終了時におけるフィルタの前後の差圧を検出し、この検出結果に基づいてフィルタに堆積した黒煙粒子のうちの燃え残り量を推定している。推定した燃え残り量が多いときには、次回の再生開始までの期間を短くし、推定した燃え残り量が少ないときには、次回の再生開始までの期間を長くしている。
特開平５−２３１１３１号公報

黒煙粒子を加熱して除去する再生過程では、６００°Ｃ程度の高温でフィルタを加熱するが、フィルタの周辺部から外部へ放熱が起きているために、フィルタの中心部が周辺部よりも高温になる。温度が高いほど黒煙粒子の燃焼が速くなるので、フィルタの中心部が周辺部よりも再生されやすい。その結果、フィルタの中心部ほど黒煙粒子の堆積密度が低くなるという偏堆積状態が生じる。

しかし、フィルタの前後の差圧を検出する手段では、偏堆積状態の有無を検出することはできない。つまり、偏堆積状態における堆積量と偏堆積ではない状態における堆積量とが同じである場合には、偏堆積状態における差圧が偏堆積ではない状態における差圧よりも低く検出されるが、差圧の情報のみからでは偏堆積の有無の区別はできない。これは、堆積状態の推定精度が悪いことを意味する。そのため、偏堆積のために燃え残り量が多い場合でも差圧が低く検出され、次回の再生開始までの期間が長くなってしまう。これは、再生トラブルをもたらす。

本発明は、再生のために行なわれる堆積状態の推定の精度を向上することを目的とする。

そのために本発明は、排気ガスに含まれる不浄物質を捕集する捕集手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置を対象とし、請求項１の発明では、前記捕集手段における上流と下流との差圧の情報を用いて前記捕集手段における不浄物質の堆積量を推定する第１の堆積量推定手段と、エンジン作動状態の情報を用いて前記捕集手段における不浄物質の堆積量を推定する第２の堆積量推定手段と、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報と、前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報とに基づいて、前記捕集手段における再生処理を制御する再生処理制御手段とを備えた排気ガス浄化装置を構成した。

不浄物質が偏堆積している状態から堆積が開始された場合における堆積量は、偏堆積ではない状態から不浄物質の堆積が開始された場合における堆積量よりも多い。エンジン作動状態の情報（例えば、回転数情報及びトルク情報）を用いて推定された堆積量と、差圧の情報を用いて推定された堆積量とは、前記した堆積量の違いを把握する情報として利用できる。推定された堆積量の違いが大きい場合には、推定された堆積量の違いが小さい場合の再生処理の能力（つまり、不浄物質を除去する能力）よりも大きい能力の再生処理を行なうといったように、再生処理を適正に選択することができる。

請求項２の発明では、請求項１において、前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値と、前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値との差に基づいて、前記捕集手段における再生処理を制御するものとした。

エンジン作動状態の情報を用いて推定された堆積量の変化値と、差圧の情報を用いて推定された堆積量の変化値とは、前記した堆積量の違いを把握する情報として好適である。
請求項３の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１項において、前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報と、前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報とに基づいて、前記捕集手段の再生処理時の処理時間及び捕集手段の温度の少なくとも１つを制御するものとした。

再生処理の能力（つまり、不浄物質を除去する能力）は、捕集手段の再生処理時の処理時間あるいは捕集手段の温度を変更することによって変えられる。推定された堆積量の違いが大きい場合には、推定された堆積量の違いが小さい場合よりも再生処理時の処理時間を長くしたり、推定された堆積量の違いが小さい場合よりも捕集手段の温度を高くしたりすることにより、再生処理を適正に選択することができる。

請求項４の発明では、請求項１において、前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報と、前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報とに基づいて、通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理の一方を選択して前記捕集手段における再生処理を制御するものとした。

通常堆積用再生処理は、例えば、捕集手段の温度を所定の温度にして不浄物質を除去する処理であり、偏堆積用再生処理は、捕集手段の温度を前記の所定の温度よりも高い所定の温度にして不浄物質を除去する処理である。あるいは通常堆積用再生処理は、例えば、再生処理時の処理時間を所定の処理時間にして不浄物質を除去する処理であり、偏堆積用再生処理は、再生処理時の処理時間を前記の所定の処理時間よりも長い所定の処理時間にして不浄物質を除去する処理である。推定された堆積量の違いが大きい場合には偏堆積用再生処理が選択され、推定された堆積量の違いが小さい場合には通常堆積用再生処理が選択される。

請求項５の発明では、請求項４において、前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値が前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値よりも予め設定された閾値以上に大きい場合に、前記偏堆積用再生処理を選択するものとした。

再生処理制御手段は、第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値が第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値よりも前記閾値に達した場合には、偏堆積状態にあるとの判定を行なって偏堆積用再生処理を選択する。第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値が第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値よりも予め設定された閾値に達しない場合には、通常堆積用再生処理が選択される。

請求項６の発明では、請求項４及び請求項５のいずれか１項において、前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段又は前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量が予め設定された基準値に達した場合に、通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理の一方を選択して前記捕集手段における再生処理を制御するものとした。

基準値は、再生処理開始に適した堆積量であってもよいし、再生処理開始に適した堆積量よりも少ない堆積量であってもよい。基準値を再生処理開始に適した堆積量よりも少ない堆積量とした場合には、推定堆積量が基準値になってから再生処理を開始するのが望ましい。

請求項７の発明では、請求項６において、前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量が前記基準値に達した場合には、通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理に基づいて前記捕集手段における再生処理を遂行するものとした。

第１の堆積量推定手段は、差圧に基づいて堆積量を推定する。差圧に基づいて推定された堆積量が基準値に達したときに再生処理の選択を行なう構成は、過剰堆積を回避する上で有効である。

本発明は、再生のために行なわれる堆積状態の推定の精度を向上できるという優れた効果を奏する。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、内燃機関１０は、複数の気筒１２を備えており、気筒１２に対応するシリンダヘッド１３には気筒１２毎に燃料噴射ノズル１４が取り付けられている。燃料噴射ノズル１４は、各気筒１２内に燃料を噴射する。１１は、燃料噴射ノズル１４を含む燃料噴射装置を表す。

シリンダヘッド１３にはインテークマニホールド１５が接続されている。インテークマニホールド１５は、吸気通路１６に接続されている。吸気通路１６は、エアクリーナ１７に接続されている。吸気通路１６の途中にはスロットル弁１８が設けられている。スロットル弁１８は、エアクリーナ１７を経由して吸気通路１６に吸入される空気流量を調整するためのものである。スロットル弁１８は、図示しないアクセルペダルの操作に伴って開度調整される。

アクセルペダルの踏み込み角は、アクセル開度検出器１９によって検出される。図示しないクランクシャフトの回転角度（クランク角度）は、クランク角度検出器２０によって検出される。アクセル開度検出器１９によって得られた踏み込み角検出情報、及びクランク角度検出器２０によって得られたクランク角度検出情報は、制御コンピュータ２１に送られる。制御コンピュータ２１は、踏み込み角検出情報及びクランク角度検出情報に基づいて、燃料噴射ノズル１４における噴射開始時期及び噴射終了時期を制御する。

シリンダヘッド１３にはエキゾーストマニホールド２２が接続されている。気筒１２から排出される排気ガスは、エキゾーストマニホールド２２及び排気通路２３を経由して大気に放出される。

吸気通路１６にはエアフローメータ２４が配設されている。エアフローメータ２４は、吸気通路１６内における空気流量を検出する。
排気通路２３上には捕集器２５が介在されている。捕集器２５は、排気ガスに含まれる黒煙粒子（不浄物質）を捕集する捕集手段である。排気通路２３には差圧検出器２６が接続されている。差圧検出器２６は、捕集器２５における上流側と下流側との圧力差を検出する差圧検出手段である。

エアフローメータ２４によって検出された空気流量Ｆの情報は、制御コンピュータ２１に送られる。又、差圧検出器２６によって検出された差圧ΔＰの情報は、制御コンピュータ２１に送られる。

制御コンピュータ２１は、図３にフローチャートで示す再生処理制御プログラムを実行する。以下、図３のフローチャートに基づいて再生処理制御を説明する。内燃機関１０は、作動状態にあるとする。

制御コンピュータ２１は、差圧ΔＰ及びエンジン作動状態の各情報を所定の周期で取り込んでいる（ステップＳ１）。本実施形態では、エンジン作動状態の情報は、アクセル開度検出器１９によって得られる踏み込み角検出情報及びクランク角度検出器２０によって得られるクランク角度検出情報のことである。制御コンピュータ２１は、差圧ΔＰの情報から捕集器２５における黒煙粒子の堆積量Ｍｘを推定すると共に、エンジン作動状態の情報から捕集器２５における黒煙粒子の堆積量Ｍｙを推定する（ステップＳ２）。制御コンピュータ２１は、エンジン回転数とトルクとを変数とするマップを用いて黒煙粒子発生量の瞬時値を求め、この瞬時値を時間積分して推定堆積量Ｍｙを求める。制御コンピュータ２１は、クランク角度検出器２０によって得られるクランク角度の時間変化からエンジン回転数を求め、アクセル開度検出器１９によって得られる踏み込み角検出情報とエンジン回転数との積としてトルクを求める。

制御コンピュータ２１は、推定堆積量Ｍｘが予め設定された基準値Ｍmaxに達したか否かを判定する（ステップＳ３）。推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達していない場合（ステップＳ３においてＮＯ）、制御コンピュータ２１は、ステップＳ１へ移行する。推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、制御コンピュータ２１は、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達したときの推定堆積量Ｍｘの変化値ΔＭｘ（本実施形態では微分値）及び推定堆積量Ｍｙの変化値ΔＭｙ（本実施形態では微分値）を算出する（ステップＳ４）。

制御コンピュータ２１は、算出した変化値ΔＭｘと変化値ΔＭｙとの差（ΔＭｘ−ΔＭｙ）と、予め設定された閾値α（＞０）との大小関係を判定する（ステップＳ５）。差（ΔＭｘ−ΔＭｙ）が閾値α以上である場合、制御コンピュータ２１は、偏堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ６）。差（ΔＭｘ−ΔＭｙ）が閾値αに満たない場合、制御コンピュータ２１は、通常堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ７）。通常堆積用再生処理は、捕集器２５内を所定の温度（例えば６００°Ｃ）に加熱するための制御を所定時間にわたって行なう処理である。偏堆積用再生処理は、捕集器２５内を通常堆積用再生処理時の場合よりも高温に加熱するための制御を前記所定時間にわたって行なう処理である。基準値Ｍmaxは、再生処理開始に適した堆積量である。

通常堆積用再生処理及び偏堆積用再生処理は、燃料噴射ノズル１４における燃料噴射期間を長くして燃料噴射量を増大させる等により排気ガス温度を高めて黒煙粒子（不浄物質）を除去する処理である。制御コンピュータ２１は、クランク角度検出器２０によって得られるクランク角度検出情報に基づいて算出したエンジン回転数情報、燃料噴射期間情報、エアフローメータ２４によって得られる空気流量情報等に基づいて、排気通路２３における排気ガス温度Ｔｘを推定する。

制御コンピュータ２１及びエアフローメータ２４は、排気ガスの温度を推定する排気ガス温度推定手段を構成する。
制御コンピュータ２１は、エアフローメータ２４によって検出された空気流量Ｆと推定された排気ガス温度Ｔｘとの積を算出する。空気流量Ｆと推定された排気ガス温度Ｔｘとの積Ｆ×Ｔｘは、排気ガスエネルギーの推定値を表す。空気流量検出手段としてのエアフローメータ２４及び制御コンピュータ２１は、排気ガス温度推定手段及び排気ガスのエネルギーを推定する排気ガスエネルギー推定手段を構成する。推定された排気ガスエネルギーは、捕集器２５内の温度を反映する。

通常堆積用再生処理の場合には、制御コンピュータ２１は、捕集器２５に捕集された黒煙粒子を焼き切るのに必要な温度（例えば６００°Ｃ）に対応する排気ガスエネルギーとなるように、燃料噴射を制御する。このような通常堆積用再生処理が前記所定時間遂行される。偏堆積用再生処理の場合には、制御コンピュータ２１は、通常堆積用再生処理の場合の加熱温度（例えば６００°Ｃ）よりも高い温度に対応する排気ガスエネルギーとなるように、燃料噴射を制御する。このような偏堆積用再生処理が前記所定時間遂行される。

差圧検出器２６及び制御コンピュータ２１は、捕集器２５における上流と下流との差圧の情報を用いて捕集器２５における黒煙粒子（不浄物質）の堆積量を推定する第１の堆積量推定手段を構成する。アクセル開度検出器１９、クランク角度検出器２０及び制御コンピュータ２１は、エンジン作動状態情報を用いて捕集器２５における黒煙粒子の堆積量を推定する第２の堆積量推定手段を構成する。又、制御コンピュータ２１は、推定堆積量Ｍｘ，Ｍｙに基づいて、通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理の一方を選択して捕集器２５における再生処理を制御する再生処理制御手段である。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１−１）図２（ａ）のグラフにおける線Ｄ１は、黒煙粒子が偏堆積していない状態から堆積が開始された場合であって、差圧ΔＰに基づいて推定された堆積量Ｍｘの推移の例を表す。図２（ｂ）のグラフにおける線Ｅ１は、黒煙粒子が偏堆積していない状態から堆積が開始された場合であって、エンジン作動状態の情報（本実施形態ではエンジン回転数情報及びトルク情報）に基づいて推定された堆積量Ｍｙの推移の例を表す。図２（ｃ）のグラフにおける線Ｄ２は、黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合であって、差圧ΔＰに基づいて推定された堆積量Ｍｘの推移の例を表す。図２（ｄ）のグラフにおける線Ｅ２は、黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合であって、エンジン作動状態の情報に基づいて推定された堆積量Ｍｙの推移の例を表す。各グラフにおけるＴｏは、再生開始時刻を表し、図２（ｃ），（ｄ）におけるＴ１は、推定堆積量ＭｘがＭmaxに達したときの時刻を表す。図２（ｃ）におけるＭｏは、黒煙粒子の偏堆積量（残存量）を表す。なお、線Ｄ１，Ｅ１，Ｄ２，Ｅ２は、推定堆積量の推移の傾向を示すものであって、正確な推移を示すものではない。

黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合の堆積量（未飽和状態での堆積量）は、黒煙粒子が偏堆積ではない状態から堆積が開始された場合における堆積量よりも常に多い。この堆積量の違いは、堆積開始前の偏堆積の量（残存量）程度である。エンジン作動状態の情報（本実施形態ではエンジン回転数情報及びトルク情報）を用いて推定された堆積量Ｍｙと、差圧ΔＰの情報を用いて推定された堆積量Ｍｘとは、前記した堆積量の違い（つまり、偏堆積状態から堆積開始したか否かの違い）を把握する情報として利用できる。

黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合の実際の堆積量の変化（堆積速度）と、黒煙粒子が偏堆積ではない状態から堆積が開始された場合の実際の堆積量の変化（堆積速度）とが同じである場合を想定してみる。このような場合、黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合の差圧ΔＰの変化は、黒煙粒子が偏堆積ではない状態から堆積が開始された場合の差圧ΔＰの変化よりも大きい。つまり、黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合の推定堆積量の変化値ΔＭｘは、黒煙粒子が偏堆積ではない状態から堆積が開始された場合の変化値ΔＭｘよりも大きい。しかし、エンジン作動状態の情報（本実施形態ではエンジン回転数情報及びトルク情報）を用いて推定された堆積量Ｍｙの変化は、黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合と、黒煙粒子が偏堆積ではない状態から堆積が開始された場合とで殆ど違いを生じない。

従って、差圧ΔＰの情報を用いて推定された堆積量Ｍｘの変化値ΔＭｘと、エンジン作動状態の情報を用いて推定された堆積量Ｍｙの変化値ΔＭｙとの差が大きいか否かを把握すれば、前記した堆積量の違いを把握することができる。つまり、偏堆積状態から堆積開始されたか否かは、推定された堆積量Ｍｘの変化値ΔＭｘと、推定された堆積量Ｍｙの変化値ΔＭｙとの差に基づいて、把握できる。これは、再生のために行なわれる堆積状態の推定（偏堆積状態から堆積開始したときの堆積状態か、あるいは偏堆積ではない状態から堆積開始したときの堆積状態かという推定）の精度が従来よりも向上することを意味する。

（１−２）黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合、差圧に基づく推定堆積量Ｍｘは、同時刻におけるエンジン作動状態情報（本実施形態では、エンジン回転数情報及びトルク情報）に基づく推定堆積量Ｍｙよりも多くなると見なせる。従って、黒煙粒子が偏堆積の状態から堆積が開始された場合、差圧ΔＰに基づいて推定された堆積量Ｍｘが予め設定された基準値Ｍmaxに達する時は、エンジン作動状態情報に基づいて推定された堆積量が基準値Ｍmaxに達する時よりも早い。再生処理開始時に過剰堆積が生じているとすると、再生処理に伴って異常高温となるおそれがある。異常高温状態は、捕集器２５の捕集機能を破壊するおそれがある。差圧ΔPに基づいて推定された堆積量Ｍｘが予め設定された基準値Ｍmaxに達したときに再生処理の選択を行なう構成は、過剰堆積を回避する上で有効である。

次に、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図５の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第２の実施形態における制御コンピュータ２１Ａは、図５にフローチャートで示す再生処理制御プログラムを実行する。

第２の実施形態における再生処理制御プログラムでは、第１の実施形態における再生処理制御プログラムにおけるステップＳ４，Ｓ５の代わりに、ステップＳ８を遂行する点のみが第１の実施形態と異なる。以下においては、この異なるステップＳ８についてのみ説明する。

推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達すると、制御コンピュータ２１Ａは、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達したときの推定堆積量Ｍｙと基準値Ｍmaxとの差（Ｍmax−Ｍｙ）が予め設定された閾値β（＞０）以上か否かを判定する。差（Ｍmax−Ｍｙ）が閾値βに達している場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、制御コンピュータ２１Ａは、偏堆積用再生処理を遂行する。差（Ｍmax−Ｍｙ）が閾値βに満たない場合（ステップＳ８においてＮＯ）、制御コンピュータ２１Ａは、通常堆積用再生処理を遂行する。

図４（ｂ）のグラフにおける線Ｄ３は、黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合であって、差圧ΔＰに基づいて推定された堆積量Ｍｘの推移の例を表す。図４（ｃ）のグラフにおける線Ｅ３は、黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合であって、エンジン作動状態の情報に基づいて推定された堆積量Ｍｙの推移の例を表す。なお、線Ｄ３，Ｅ３は、堆積量の推移の傾向を示すものであって、正確な推移を示すものではない。

図４（ｃ）におけるＭｙ１は、推定堆積量ＭｘがＭmaxに達したとき（時刻Ｔ１）の推定堆積量Ｍｙを表す。ステップＳ８は、差（Ｍmax−Ｍｙ１）が閾値βに達したか否かを判定するステップである。

黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合の堆積量（未飽和状態での堆積量）は、黒煙粒子が偏堆積ではない状態から堆積が開始された場合における堆積量よりも常に多い。この堆積量の違いは、堆積開始前の偏堆積の量（残存量）程度である。第２の実施形態は、この堆積量の違いを差（Ｍmax−Ｍｙ１）から把握しようとするものである。つまり、差（Ｍmax−Ｍｙ１）が大きすぎる場合には、黒煙粒子が偏堆積状態から堆積開始したものとの判定が行われ、偏堆積用再生処理が選択される。

第２の実施形態においても、再生のために行なわれる堆積状態の推定（偏堆積状態から堆積開始した堆積状態か、あるいは偏堆積ではない状態から堆積開始した堆積状態かという推定）の精度が従来よりも向上する。

次に、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図７の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第３の実施形態における制御コンピュータ２１Ｂは、図７にフローチャートで示す再生処理制御プログラムを実行する。

第３の実施形態における再生処理制御プログラムでは、第１の実施形態における再生処理制御プログラムにおけるステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５の代わりに、ステップＳ９〜Ｓ１３を遂行する点が第１の実施形態と異なる。以下においては、この異なるステップＳ９〜Ｓ１３についてのみ説明する。

推定堆積量Ｍｘが予め設定された基準値Ｍｄ（＜Ｍmax）に達した場合（ステップＳ９においてＹＥＳ）、制御コンピュータ２１Ｂは、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍｄに達したときの推定堆積量Ｍｘの変化値ΔＭｘｄ及び推定堆積量Ｍｙの変化値ΔＭｙｅを算出する（ステップＳ１０）。変化値ΔＭｘｄ，ΔＭｙｅは、微分値である。制御コンピュータ２１Ｂは、算出した変化値ΔＭｘｄと変化値ΔＭｙｅとの差（ΔＭｘｄ−ΔＭｙｅ）と、予め設定された閾値γ（＞０）との大小関係を判定する（ステップＳ１１）。

差（ΔＭｘｄ−ΔＭｙｅ）が閾値γ以上である（ステップＳ１１においてＹＥＳ）との判定が行われたとする。制御コンピュータ２１Ｂは、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達したか否かを判定し（ステップＳ１２）、推定堆積量Ｍｘが予め設定された基準値Ｍmaxに達した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）には偏堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ６）。差（ΔＭｘｄ−ΔＭｙｅ）が閾値γに満たない（ステップＳ１１においてＮＯ）との判定が行われたとする。制御コンピュータ２１Ｂは、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達したか否かを判定し（ステップＳ１３）、推定堆積量Ｍｘが予め設定された基準値Ｍmaxに達した場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）には通常堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ７）。

図６（ｂ）のグラフにおける線Ｄ４は、黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合であって、差圧ΔＰに基づいて推定された堆積量Ｍｘの推移の例を表す。図６（ｃ）のグラフにおける線Ｅ４は、黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合であって、エンジン作動状態の情報に基づいて推定された堆積量Ｍｙの推移の例を表す。図６（ｂ），（ｃ）におけるＴ２は、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍｄに達したときの時刻を表し、Ｔ３は、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達したときの時刻を表す。なお、線Ｄ４，Ｅ４は、堆積量の推移の傾向を示すものであって、正確な推移を示すものではない。

第３の実施形態では、偏堆積用再生処理又は通常堆積用再生処理の選択は、推定堆積量Ｍｘが再生開始に適した基準値Ｍmaxよりも小さい基準値Ｍｄに達したときに行われる。そして、再生処理は、推定堆積量Ｍｘが再生開始に適した基準値Ｍmaxに達したときに開始される。

推定堆積量Ｍｘが再生開始に適した基準値Ｍmaxに向けて推移する途中においても、黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合の差圧ΔＰの変化は、黒煙粒子が偏堆積ではない状態から堆積が開始された場合の差圧ΔＰの変化よりも大きい。従って、黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合には、推定堆積量Ｍｘが再生開始に適した基準値Ｍmaxに向けて推移する途中においても、推定堆積量Ｍｘの変化値ΔＭｘと、推定堆積量Ｍｙの変化値ΔＭｙとに差があることを把握することができる。その結果、第３の実施形態においても、再生のために行なわれる堆積状態の推定（偏堆積状態から堆積開始した堆積状態か、あるいは偏堆積ではない状態から堆積開始した堆積状態かという推定）の精度が従来よりも向上する。

次に、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図９の第４の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第４の実施形態における制御コンピュータ２１Ｃは、図９にフローチャートで示す再生処理制御プログラムを実行する。

第４の実施形態における再生処理制御プログラムでは、第１の実施形態における再生処理制御プログラムにおけるステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５の代わりに、ステップＳ１４，Ｓ１５を遂行する点のみが第１の実施形態と異なる。以下においては、この異なるステップＳ１４，Ｓ１５についてのみ説明する。

制御コンピュータ２１Ｃは、推定堆積量Ｍｙが基準値Ｍmaxに達したか否かを判定する（ステップＳ１４）。推定堆積量Ｍｙが基準値Ｍmaxに達した場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、制御コンピュータ２１Ｃは、推定堆積量Ｍｙが基準値Ｍmaxに達したときの推定堆積量Ｍｘと基準値Ｍmaxとの差（Ｍｘ−Ｍmax）が予め設定された閾値δ（＞０）に達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。差（Ｍｘ−Ｍmax）が閾値δ以上である場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、制御コンピュータ２１Ｃは、偏堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ６）。差（Ｍｘ−Ｍmax）が閾値δに満たない場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、制御コンピュータ２１Ｃは、通常堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ７）。

図８（ｂ）のグラフにおける線Ｄ５は、黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合であって、差圧ΔＰに基づいて推定された堆積量Ｍｘの推移の例を表す。図８（ｃ）のグラフにおける線Ｅ５は、黒煙粒子が偏堆積している状態から堆積が開始された場合であって、エンジン作動状態の情報に基づいて推定された堆積量Ｍｙの推移の例を表す。図８（ａ）におけるＭｘ１は、推定堆積量Ｍｙが基準値Ｍmaxに達したときの推定堆積量Ｍｘの値を表す。図８（ｂ），（ｃ）におけるＴ４は、推定堆積量Ｍｙが基準値Ｍmaxに達したときの時刻を表す。ステップＳ１５は、差（Ｍｘ１−Ｍmax）が閾値δに達したか否かを判定するステップである。なお、線Ｄ５，Ｅ５は、堆積量の推移の傾向を示すものであって、正確な推移を示すものではない。

第４の実施形態では、偏堆積用再生処理又は通常堆積用再生処理の選択、及び再生処理は、推定堆積量Ｍｙが再生開始に適した基準値Ｍmaxに達したときに行われる。
黒煙粒子が捕集器２５において偏堆積している状態から黒煙粒子の堆積が開始された場合の堆積量（未飽和状態での堆積量）は、黒煙粒子が偏堆積ではない状態から堆積が開始された場合における堆積量よりも常に多い。この堆積量の違いは、堆積開始前の偏堆積の量（残存量）程度である。第４の実施形態は、この堆積量の違いを差（Ｍｘ１−Ｍmax）から把握しようとするものである。つまり、差（Ｍｘ１−Ｍmax）が大きすぎる場合には、黒煙粒子が偏堆積状態から堆積開始したものとの判定が行われ、偏堆積用再生処理が選択される。

第４の実施形態においても、再生のために行なわれる堆積状態の推定（偏堆積状態から堆積開始した堆積状態か、あるいは偏堆積ではない状態から堆積開始した堆積状態かという推定）の精度が従来よりも向上する。

次に、図１０及び図１１の第５の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
内燃機関１０Ｄは、複数の気筒１２Ａ，１２Ｂを備えており、複数の気筒１２Ａ，１２Ｂは２群に分けられている。一方の群の気筒１２Ａに対応するシリンダヘッド１３Ａには気筒１２Ａ毎に燃料噴射ノズル１４Ａが取り付けられており、他方の群の気筒１２Ｂに対応するシリンダヘッド１３Ｂには気筒１２Ｂ毎に燃料噴射ノズル１４Ｂが取り付けられている。燃料噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂは、各気筒１２Ａ，１２Ｂ内に燃料を噴射する。１１Ｄは、燃料噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂを含む燃料噴射装置を表す。

シリンダヘッド１３Ａ，１３Ｂにはインテークマニホールド１５Ｄが接続されている。インテークマニホールド１５Ｄは、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂに接続されている。分岐吸気通路１６Ａの途中には過給機２７Ａのコンプレッサ部２７１が介在されており、分岐吸気通路１６Ｂの途中には過給機２７Ｂのコンプレッサ部２７１が介在されている。過給機２７Ａ，２７Ｂは、排気ガス流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャーである。

分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂは、基幹吸気通路２８に接続されている。基幹吸気通路２８は、エアクリーナ１７に接続されている。過給機２７Ａ，２７Ｂとインテークマニホールド１５Ｄとの間の分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂの途中にはスロットル弁１８Ａ，１８Ｂが設けられている。スロットル弁１８Ａ，１８Ｂは、エアクリーナ１７及び基幹吸気通路２８を経由して分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂに吸入される空気流量を調整するためのものである。スロットル弁１８Ａ，１８Ｂは、図示しないアクセルペダルの操作に伴って開度調整される。

アクセルペダルの踏み込み角は、アクセル開度検出器１９によって検出される。図示しないクランクシャフトの回転角度（クランク角度）は、クランク角度検出器２０によって検出される。アクセル開度検出器１９によって得られた踏み込み角検出情報、及びクランク角度検出器２０によって得られたクランク角度検出情報は、制御コンピュータ２１Ｄに送られる。制御コンピュータ２１Ｄは、踏み込み角検出情報及びクランク角度検出情報に基づいて、燃料噴射装置１１Ｄを構成する燃料噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂにおける噴射開始時期及び噴射終了時期を制御する。

基幹吸気通路２８に吸入された空気は、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂに分流し、分岐吸気通路１６Ａ，１６Ｂを流れる空気は、インテークマニホールド１５Ｄ内で合流する。つまり、過給機２７Ａ，２７Ｂのコンプレッサ部２７１から送り出される吸気は、インテークマニホールド１５Ｄ内で合流して気筒１２Ａ，１２Ｂに供給される。

シリンダヘッド１３Ａにはエキゾーストマニホールド２２Ａが接続されており、シリンダヘッド１３Ｂにはエキゾーストマニホールド２２Ｂが接続されている。エキゾーストマニホールド２２Ａは、過給機２７Ａのタービン部２７２を介して排気通路２３Ａに接続されている。エキゾーストマニホールド２２Ｂは、過給機２７Ｂのタービン部２７２を介して排気通路２３Ｂに接続されている。気筒１２Ａ，１２Ｂから排出される排気ガスは、エキゾーストマニホールド２２Ａ，２２Ｂ及び排気通路２３Ａ，２３Ｂを経由して大気に放出される。

過給機２７Ａのコンプレッサ部２７１より上流（吸気上流）の分岐吸気通路１６Ａにはエアフローメータ２４Ａが配設されている。過給機２７Ｂのコンプレッサ部２７１より上流（吸気上流）の分岐吸気通路１６Ｂにはエアフローメータ２４Ｂが配設されている。空気流量検出手段としてのエアフローメータ２４Ａは、分岐吸気通路１６Ａ内における空気流量を検出し、空気流量検出手段としてのエアフローメータ２４Ｂは、分岐吸気通路１６Ｂ内における空気流量を検出する。

排気通路２３Ａ，２３Ｂ上には捕集器２５Ａ，２５Ｂが介在されている。捕集器２５Ａ，２５Ｂは、排気ガスに含まれる黒煙粒子（不浄物質）を捕集する捕集手段である。
排気通路２３Ａには差圧検出器２６Ａが接続されており、排気通路２３Ｂには差圧検出器２６Ｂが接続されている。差圧検出器２６Ａは、捕集器２５Ａにおける上流側と下流側との圧力差を検出する差圧検出手段であり、差圧検出器２６Ｂは、捕集器２５Ｂにおける上流側と下流側との圧力差を検出する差圧検出手段である。

エアフローメータ２４Ａによって検出された第１の空気流量Ｆ１の情報、及びエアフローメータ２４Ｂによって検出された第２の空気流量Ｆ２の情報は、制御コンピュータ２１Ｄに送られる。又、差圧検出器２６Ａによって検出された第１の差圧ΔＰ１の情報、及び差圧検出器２６Ｂによって検出された第２の差圧ΔＰ２の情報は、制御コンピュータ２１Ｄに送られる。

制御コンピュータ２１Ｄは、図１１にフローチャートで示す再生処理制御プログラムを実行する。
制御コンピュータ２１Ｄは、差圧ΔＰ１，ΔＰ２及びエンジン作動状態の各情報（本実施形態では、踏み込み角検出情報及びクランク角度検出情報）を所定の周期で取り込んでいる（ステップＳ１６）。制御コンピュータ２１Ｄは、差圧ΔＰ１の情報から捕集器２５Ａにおける黒煙粒子の堆積量Ｍａｘを推定すると共に、差圧ΔＰ２の情報から捕集器２５Ｂにおける黒煙粒子の堆積量Ｍｂｘを推定する（ステップＳ１７）。又、制御コンピュータ２１Ｄは、エンジン作動状態の情報から捕集器２５Ａ，２５Ｂにおける黒煙粒子の堆積量Ｍｙを推定する（ステップＳ１７）。

制御コンピュータ２１Ｄは、推定堆積量Ｍａｘ又は推定堆積量Ｍｂｘが予め設定された基準値Ｍmaxに達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。推定堆積量Ｍａｘ及び推定堆積量Ｍｂｘが基準値Ｍmaxに達していない場合（ステップＳ１８においてＮＯ）、制御コンピュータ２１Ｄは、ステップＳ１６へ移行する。推定堆積量Ｍａｘ又は推定堆積量Ｍｂｘが基準値Ｍmaxに達したとする（ステップＳ１８においてＹＥＳ）。この場合、制御コンピュータ２１Ｄは、推定堆積量Ｍａｘ又は推定堆積量Ｍｂｘが基準値Ｍmaxに達したときの推定堆積量Ｍａｘ，Ｍｂｘ，Ｍｙの変化値ΔＭａｘ，ΔＭｂｘ，ΔＭｙ（本実施形態では微分値）を算出する（ステップＳ１９）。

制御コンピュータ２１Ｄは、算出した変化値ΔＭａｘと変化値ΔＭｙとの差（ΔＭａｘ−ΔＭｙ）と、予め設定された閾値α（＞０）との大小関係を判定する（ステップＳ２０）。差（ΔＭａｘ−ΔＭｙ）が閾値α以上である場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御コンピュータ２１Ｄは、偏堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ６）。差（ΔＭａｘ−ΔＭｙ）が閾値αに満たない場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御コンピュータ２１Ｄは、算出した変化値ΔＭｂｘと変化値ΔＭｙとの差（ΔＭｂｘ−ΔＭｙ）と、予め設定された閾値α（＞０）との大小関係を判定する（ステップＳ２１）。差（ΔＭｂｘ−ΔＭｙ）が閾値α以上である場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、制御コンピュータ２１Ｄは、偏堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ６）。差（ΔＭｂｘ−ΔＭｙ）が閾値αに満たない場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、制御コンピュータ２１Ｄは、通常堆積用再生処理を遂行する（ステップＳ７）。

制御コンピュータ２１Ｄは、クランク角度検出器２０によって得られるクランク角度検出情報に基づいて算出したエンジン回転数情報、燃料噴射期間情報、エアフローメータ２４Ａ，２４Ｂによって得られる空気流量情報等に基づいて、排気通路２３Ａ，２３Ｂにおける排気ガス温度Ｔｘを推定する。制御コンピュータ２１Ｄは、エアフローメータ２４Ａ，２４Ｂによって検出された空気流量Ｆ１，Ｆ２の平均値（Ｆ１＋Ｆ２）／２と推定された排気ガス温度Ｔｘとの積を算出する。平均値（Ｆ１＋Ｆ２）／２と推定された排気ガス温度Ｔｘとの積Ｔｘ×（Ｆ１＋Ｆ２）／２は、捕集器２５Ａ，２５Ｂの排気ガスエネルギーの推定値を表す。推定された排気ガスエネルギーＴｘ×（Ｆ１＋Ｆ２）／２は、捕集器２５Ａ，２５Ｂ内の温度を反映する。

通常堆積用再生処理の場合には、制御コンピュータ２１Ｄは、捕集器２５Ａ，２５Ｂに捕集された黒煙粒子を焼き切るのに必要な温度（例えば６００°Ｃ）に対応する排気ガスエネルギーとなるように、燃料噴射を制御する。このような通常堆積用再生処理が所定時間遂行される。偏堆積用再生処理の場合には、制御コンピュータ２１は、通常堆積用再生処理の場合の加熱温度（例えば６００°Ｃ）よりも高い温度に対応する排気ガスエネルギーとなるように、燃料噴射を制御する。このような偏堆積用再生処理が前記所定時間遂行される。

捕集器２５Ａ，２５Ｂを並列に備えた排気ガス浄化装置においても、再生のために行なわれる堆積状態の推定の精度を向上することができる。
本発明では以下のような実施形態も可能である。

（１）第１の実施形態における変化値ΔＭｘとして、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達したときの推定堆積量Ｍｘの値（つまり、Ｍmax）と、これより所定時間前の推定堆積量Ｍｘ２との差（Ｍmax−Ｍｘ２）を採用してもよい。同様に、変化値ΔＭｙとして、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達したときの推定堆積量Ｍｙの値Ｍｙ２と、これより前記した所定時間前の推定堆積量Ｍｙ３との差（Ｍｙ２−Ｍｙ３）を採用してもよい。

（２）第１の実施形態における変化値ΔＭｘ，ΔＭｙとして、推定堆積量Ｍｘが基準値Ｍmaxに達するまでの途中の変化値の平均を採用してもよい。
（３）偏堆積用再生処理として、通常堆積用再生処理における加熱温度（例えば、６００°Ｃ）と同じ温度で通常堆積用再生処理における加熱時間よりも長くするようにしてもよい。

（４）再生処理してすぐの差圧の変化値ΔＭｘとΔＭｙとを比較して偏堆積の状態を推定してもよい。この場合、偏堆積があると判定された場合、再生時に偏堆積用再生処理を行なうようにしたり、それ以外にも、偏堆積があると判定された場合、再生開始時を決める基準値Ｍmaxの値を通常時より低めの値に変更するように制御することもできる。

（５）推定堆積量Ｍｘと推定堆積量Ｍｙとの差に基づいて通常堆積用再生処理と偏堆積用再生処理とをどちらかを選択する代わりに、推定堆積量Ｍｘと推定堆積量Ｍｙとの差に基づいて捕集器の再生処理時の処理時間あるいは捕集器の温度等を連続可変的に制御してもよい。

前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
〔１〕前記捕集手段は、黒煙粒子を捕集する手段である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置
〔２〕排気ガスに含まれる不浄物質を捕集する捕集手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化方法において、
エンジン作動状態情報を用いて前記捕集手段における不浄物質の堆積量を推定すると共に、前記捕集手段における上流と下流との差圧の情報を用いて前記捕集手段における不浄物質の堆積量を推定し、前者又は後者の推定された堆積量が予め設定された基準値に達した場合、前者の推定された堆積量の変化値と、後者の推定された堆積量の変化値との差に基づいて、前記通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理のいずれか一方を選択すると共に、選択された再生処理に基づいて前記捕集手段における再生処理を遂行する内燃機関における排気ガス浄化方法。

第１の実施形態を示す排気ガス浄化装置の全体構成図。 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、再生処理制御を説明するためのグラフ。 再生処理制御プログラムを示すフローチャート。 第２の実施形態を示し、（ａ）は、排気ガス浄化装置の構成図。（ｂ），（ｃ）は、再生処理制御を説明するためのグラフ。 再生処理制御プログラムを示すフローチャート。 第３の実施形態を示し、（ａ）は、排気ガス浄化装置の構成図。（ｂ），（ｃ）は、再生処理制御を説明するためのグラフ。 再生処理制御プログラムを示すフローチャート。 第４の実施形態を示し、（ａ）は、排気ガス浄化装置の構成図。（ｂ），（ｃ）は、再生処理制御を説明するためのグラフ。 再生処理制御プログラムを示すフローチャート。 第５の実施形態を示す排気ガス浄化装置の構成図。 再生処理制御プログラムを示すフローチャート。

符号の説明

１０，１０Ｄ…内燃機関。１９…第２の堆積量推定手段を構成するアクセル開度検出器。２０…第２の堆積量推定手段を構成するクランク角度検出器。２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…第１の堆積量推定手段、第２の堆積量推定手段及び再生処理制御手段を構成する制御コンピュータ。２５，２５Ａ，２５Ｂ…捕集手段としての捕集器。２６，２６Ａ，２６Ｂ…第１の堆積量推定手段を構成する差圧検出器。ΔＰ…差圧。Ｍｘ，Ｍｙ…推定堆積量。Ｍmax，Ｍｄ…基準値。ΔＭｘ，ΔＭｙ…変化値。α…閾値。

Claims (7)

1. 排気ガスに含まれる不浄物質を捕集する捕集手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置において、
   前記捕集手段における上流と下流との差圧の情報を用いて前記捕集手段における不浄物質の堆積量を推定する第１の堆積量推定手段と、
   エンジン作動状態の情報を用いて前記捕集手段における不浄物質の堆積量を推定する第２の堆積量推定手段と、
   前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報と、前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報とに基づいて、前記捕集手段における再生処理を制御する再生処理制御手段とを備えた内燃機関における排気ガス浄化装置。
2. 前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値と、前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値との差に基づいて、前記捕集手段における再生処理を制御する請求項１に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
3. 前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報と、前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報とに基づいて、前記捕集手段の再生処理時の処理時間及び捕集手段の温度の少なくとも１つを制御する請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
4. 前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報と、前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の情報とに基づいて、通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理の一方を選択して前記捕集手段における再生処理を制御する請求項１に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
5. 前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値が前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量の変化値よりも予め設定された閾値以上に大きい場合に、前記偏堆積用再生処理を選択する請求項４に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
6. 前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段又は前記第２の堆積量推定手段によって推定された堆積量が予め設定された基準値に達した場合に、通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理の一方を選択して前記捕集手段における再生処理を制御する請求項４及び請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
7. 前記再生処理制御手段は、前記第１の堆積量推定手段によって推定された堆積量が前記基準値に達した場合には、通常堆積用再生処理又は偏堆積用再生処理に基づいて前記捕集手段における再生処理を遂行する請求項６に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。

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