JP2005240672A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＰＦ再生時にＤＰＦ温度を速やかに上昇させて目標温度近傍に維持し、高温によるＤＰＦの破損あるいは酸化触媒の劣化を防止するとともに燃費悪化を抑制して、安全かつ効率よくＤＰＦ再生を行うことのできる排ガス浄化装置を実現する。
【解決手段】 ディーゼルエンジンの排気通路２に設置したＤＰＦ３の上流にＤＯＣ４を配置し、ＥＣＵ６によりポスト噴射等の昇温手段を操作して、ＤＰＦ３上に堆積したＰＭを燃焼除去する。ＥＣＵ６は、ＤＰＦ３へ流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ）と上記昇温手段の操作量（Ｃ）を基に推定したＤＰＦ温度と目標温度との比較結果を基に昇温操作量を補正する第１補正手段と、ＤＰＦ３から排出される排気の情報（Ｄ）を基に推定したＤＰＦ温度と目標温度との比較結果を基に昇温操作量を補正する第２補正手段を有し、高応答で精度よい再生制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気通路にパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排ガス浄化装置に関し、詳しくはパティキュレートフィルタの昇温再生を効率よく行うことのできる排ガス浄化装置に関する。

近年、環境対策として、内燃機関からの排出ガスを触媒やフィルタで処理し、有害成分の放出を抑制する排ガス浄化装置が重要となっている。一例として、排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと記載）を設置し、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（以下、ＰＭと記載）を捕集する排ガス浄化装置が知られている。ＤＰＦは、堆積したＰＭを定期的に消却除去することで再生され、連続的な使用が可能である。

ＤＰＦの再生は、ＤＰＦの前後差圧を基に算出されるＰＭ堆積量が所定値に到達した時に、ＰＭが燃焼する温度、例えば６００℃以上にＤＰＦ温度を昇温させることにより行われる。この時、昇温手段としては、ポスト噴射や燃料噴射時期の遅角、吸気絞り等の手段が用いられるが、これら昇温手段はいずれも燃費悪化を伴う不具合がある。

図１６に示すように、再生中のＤＰＦ温度が低いとＰＭの燃焼速度が低下して、再生に要する時間が増えるため、燃料消費量が増加する。一方、再生温度を高くするとＰＭの燃焼速度が速くなり、再生が短時間で終了するため、ＤＰＦの再生に伴う燃費悪化を小さくすることができる。ただし、ＤＰＦ温度が高すぎると、過昇温によるＤＰＦの破損あるいは担持した酸化触媒の劣化等を引き起こす。従って、燃費悪化を抑制し、かつ安全にＤＰＦを再生するためには、適正な範囲内にＤＰＦ温度を維持する必要があり、通常は、ＤＰＦ上流あるいは下流の排気温度を検出し、その温度が目標温度近傍となるように昇温手段を操作している。

従来技術として、例えば、特許文献１があり、酸化触媒（以下、ＤＯＣと記載）がＤＰＦの上流に直列に配置された構成において、ＤＰＦ上流（ＤＯＣ下流）の排気温度をＤＰＦ温度として検出する。そして、図１７のように、ＤＰＦ温度（ＤＰＦ上流排気温度）が所定値（例えば、５００℃）を越えたら昇温を停止し、所定値（例えば、５００℃）を下回ったら昇温を再開するようにしている。
特開平１１−１０１１２２号公報

ところが、特許文献１の技術では、昇温手段（例えば、ポスト噴射）の実施・停止を切り替える操作しか行わないために、次のような問題が生じる。すなわち、ポスト噴射を実施していても、運転状態の変化といった外乱の影響でＤＰＦ温度が低くなった場合（例えば、４５０℃以下）、ＤＰＦ上のＰＭの燃焼速度が遅いため、ポスト噴射により燃費だけは悪化するがＤＰＦの再生はほとんど進行しないという状態になってしまう。上記従来技術では、再生中であるにも関わらず、ＤＰＦ温度が目標温度から大きくずれた場合、再び目標温度近傍に昇温させるまでに長時間を要し燃費の悪化をまねく。

ＤＰＦ温度は、酸化触媒の作用によるＨＣの酸化反応による発熱と、排気あるいは周囲に奪われる熱との収支のバランスにより、その温度が決まる。従って、ＤＰＦを多量の排気が通過する場合や、減速時等のＨＣが供給されない状況では、放熱量がＨＣ反応熱による発熱量を上回り、ＤＰＦ温度が低下することになる。そして、一旦ＤＰＦ温度が低下した場合には、再び昇温を開始しても目標温度に達するには長い時間を要する。これを図１７により説明する。

図１７中のＡの時点において、昇温を停止すると、低温の排気が流入する上にＨＣ反応熱がなくなるため、上流側に配置されたＤＯＣ温度が急激に低下する。ただし、ＤＰＦはＤＯＣに対して大きな熱容量を持ちＤＰＦ温度の変化はＤＯＣ温度の変化に対して時間遅れがあるため、検出温度はすぐには低下せず、その間にＤＯＣ温度はさらに低下する。従って、ＤＰＦ温度の低下により、図１７中のＢの時点で昇温を再開しても、ＤＰＦにはＤＯＣを通過した冷えた排気が流入するために、ＤＰＦ温度の低下はすぐには止まらない。そして、昇温再開の結果ＤＯＣが再び高温になった後に、ＤＰＦの温度が上昇し始めることとなる。

このように、再生中に、ＤＰＦ温度が所定温度より低い状態（例えば、４５０℃以下）が続くと、再生が長引いて燃費が悪化する原因となる。これを回避するためには、ＤＰＦ再生時には速やかに所定温度（目標温度、例えば５００℃）まで昇温し、目標温度近傍にＤＰＦ温度を維持することが望まれる。

そこで、本発明の目的は、ＤＰＦ再生時にＤＰＦ温度を速やかに上昇させて目標温度近傍に維持し、高温によるＤＰＦの破損あるいは酸化触媒の劣化を防止するとともに燃費悪化を抑制して、安全かつ効率よくＤＰＦ再生を行うことのできる排ガス浄化装置を実現することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設置されるパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタを昇温するための昇温手段と、
上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定手段と、
上記パティキュレート堆積量推定手段で推定されるパティキュレート堆積量が所定値を超えた時に、上記昇温手段を操作して上記パティキュレートフィルタの温度を目標温度に昇温し、堆積したパティキュレートを焼却除去する上記パティキュレートフィルタの昇温制御手段を備える。

上記昇温制御手段は、上記パティキュレートフィルタへ流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ）と上記昇温手段の操作量（Ｃ）を基に、上記パティキュレートフィルタの温度を推定し、この推定した温度と目標温度との比較結果を基に上記昇温手段の操作量を補正する第１補正手段を有している。

上記昇温制御手段は、パティキュレート堆積量が所定値を超えた時に上記昇温手段を操作して、上記パティキュレートフィルタの温度が目標温度（例えば６００℃）となるように上記昇温手段を操作する。この時、第１補正手段で補正することによって、外乱等により目標温度から外れた上記パティキュレートフィルタの温度を速やかに目標温度に戻すことができる。第１補正手段は、上記パティキュレートフィルタ上流の情報を基に補正を行なうので、外乱により上記パティキュレートフィルタが受ける影響を事前に検出し、パティキュレートフィルタの温度変化を前もって予測して、実測値が変化する前に、昇温操作量を補正することができる。よって、温度制御の応答性が向上し、燃費悪化を抑制して、安全で効率よい再生を行うことができる。

請求項２の発明のように、具体的には、上記第１補正手段において、上記パティキュレートフィルタへ流入する排気の情報（Ａ）を、排気流量と排気温度とし、上記エンジン運転条件（Ｂ）を、エンジン回転数とアクセル開度あるいは燃料噴射量とすることができる。

請求項３の発明では、上記第１補正手段は、上記パティキュレートフィルタへ流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ）と上記昇温手段の操作量（Ｃ）を基に、現在の状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が長期間維持された場合に最終的に上記パティキュレートフィルタが収束する温度Ｔ０を算出し、上記パティキュレートフィルタの熱容量による温度変化の遅れを考慮して第１温度推定値を算出する。ここで、「現在の状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が長期間維持された場合」とは、現在の状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が、定めた範囲内の変動で、所定の十分長い時間維持された場合を示す。

現在の状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を基にＨＣ排出量とこれによる発熱量を算出し、上記パティキュレートフィルタの温度を予測することができる。この時、上記パティキュレートフィルタの熱容量による伝達遅れを考慮して第１温度推定値を算出するとより精度よい温度推定が可能である。

請求項４の発明では、上記第１補正手段は、算出された上記温度Ｔ０に対する上記パティキュレートフィルタの温度変化の時間遅れを、むだ時間とｎ次遅れに分離し、これらのうちｎ次遅れを考慮して上記第１温度推定値を算出する。

第１温度推定値は、流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ） と昇温手段の操作量（Ｃ）から算出される上記温度Ｔ０（収束温度）の変化に対するＤＰＦ温度変化の時間遅れを、「むだ時間」と「ｎ次遅れ」に分離して（図１９参照）、これらのうちｎ次遅れによる時間遅れを考慮した値とすることができる。温度Ｔ０がステップ変化した場合、温度Ｔ０が変化してからＤＰＦ温度が温度Ｔ０に収束するまでの期間は、ＤＰＦ温度変化がほとんど生じない不感期間と、その不感期間に対して大きく温度変化する期間とに選別できることが実験的に確認できる。この不感期間をむだ時間、不感期間以降をｎ次遅れの伝達関数で表現し、このうちの「ｎ次遅れ」により遅らせた値（温度予測値）は、むだ時間だけ先のＤＰＦ温度を表すことになる（図２０参照）。すなわち、この温度予測値に基づいて上記第１温度推定値を算出し、目標温度とを比較することで、今後生じる熱量不足分を容易に予測できる。そして、昇温操作量の補正により不測分の熱量を投与することで応答性よい温度制御が可能となる。

請求項５の発明では、上記第１補正手段は、推定したパティキュレートフィルタ温度と目標温度との差に応じて上記昇温操作手段の操作量を増減するように、第１補正量の算出を行なう。

推定温度と目標温度との差に応じて、上記第１補正量を大きくし、上記昇温操作手段の操作量を増減することで、速やかに上記パティキュレートフィルタの温度を目標温度まで昇温することができ、応答性が向上する。

請求項６の発明では、上記第１補正手段に加えて、上記パティキュレートフィルタから排出される排気の情報（Ｄ）を基に、上記パティキュレートフィルタの温度を推定し、この推定した温度と目標温度との比較結果を基に上記昇温手段の操作量を補正する第２補正手段を設ける。

実際の上記パティキュレートフィルタ温度を反映する上記パティキュレートフィルタ下流の情報を基に補正を行なう第２補正手段により、目標温度に対する定常的なずれを低減し、再生時の温度制御精度を向上させることができる。よって、この第２補正手段と上記第１補正手段を組み合わせることで、高応答かつ高精度な補正が可能となる。

請求項７の発明のように、具体的には、上記第２補正手段において、上記排出される排気の情報（Ｄ）は、上記パティキュレートフィルタから排出される排気の温度とすることができる。実測が可能な出ガス温度を用いることで精度よい補正が可能である。

請求項８の発明では、上記第２補正手段は、上記パティキュレートフィルタから排出される排気温度をエンジン運転条件を基に補正することにより、または、上記パティキュレートフィルタの温度変化に対する上記パティキュレートフィルタから排出される排気温度変化の伝達関数の逆関数により、第２温度推定値を算出する。

上記パティキュレートフィルタ温度の変化が上記パティキュレートフィルタから排出される排気温度に反映されるまでには、時間遅れがあるので、これをエンジン運転条件を基に、あるいは伝達関数の逆関数を用いて補正することで、精度よい温度推定が可能である。

請求項９の発明では、上記第２補正手段は、推定したパティキュレートフィルタ温度と目標温度との差に応じて上記昇温操作手段の操作量を増減するように、第２補正量の算出を行なう。

推定温度と目標温度との差に応じて、上記第２補正量を大きくし、上記昇温操作手段の操作量を増減することで、速やかに上記パティキュレートフィルタの温度を目標温度まで昇温することができ、応答性が向上する。

請求項１０の発明では、上記第１補正手段または第２補正手段において、上記目標温度は一定の所定値とするか、または昇温中のパティキュレート残存量に応じて変更する。

上記目標温度は一定の所定値とすることもできるが、昇温中のパティキュレート残存量に応じて変更することもできる。例えば、パティキュレート残存量が少ない場合には過昇温のおそれが小さいので、目標温度を高くして応答性を高めることができる。

請求項１１の発明は、上記課題を解決するための他の構成で、内燃機関の排気通路に設置されるパティキュレートフィルタと、上記パティキュレートフィルタを昇温するための昇温手段と、
上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定手段と、
上記パティキュレート堆積量推定手段で推定されるパティキュレート堆積量が所定値を超えた時に、上記昇温手段を操作して上記パティキュレートフィルタの温度を目標温度に昇温し、堆積したパティキュレートを焼却除去する上記パティキュレートフィルタの昇温制御手段を備える排気浄化装置であって、
上記昇温制御手段が、上記目標温度を昇温中のパティキュレート残存量に応じて設定変更する目標温度設定手段を有する。

上記昇温制御手段は、昇温手段を操作する際に、目標温度を昇温中のパティキュレート残存量に応じて変更し、これに応じて操作量を制御する。これにより、制御性を向上させ、安全性を確保しつつ、応答性を改善して燃費悪化を抑制できる。

請求項１２の発明は、上記目標温度変更手段は、上記目標温度が、昇温中のパティキュレート残存量が少ないほど大きな値となるように変更する。

例えば、パティキュレート残存量が少ない場合には過昇温のおそれが小さいので、目標温度を高くして応答性を高めることができ、パティキュレート残存量が多い場合には過昇温を防止するために、目標温度を低くして安全性を高めることができるので、安全な再生と燃費悪化の抑制を両立できる。

請求項１３の発明において、上記パティキュレートフィルタは、上流に酸化触媒を備えるセラミック製フィルタか、酸化触媒が担持されたセラミック製フィルタの少なくとも一方とする。

上記パティキュレートフィルタの上流に別体として、または上記パティキュレートフィルタと一体に酸化触媒を設けると、排気中のＨＣを酸化反応させ、その反応熱で上記パティキュレートフィルタを容易に昇温させることができるので望ましい。

請求項１４の発明において、上記昇温手段は、排気温度を昇温するか、または排気中のＨＣを増量して上記酸化触媒でのＨＣ反応熱によりパティキュレートフィルタを昇温する。

上記昇温手段により、排気温度または排気中に供給されるＨＣ量を容易に制御できるので、上記第１、第２補正手段で補正された操作量で昇温操作を実施することで、上記パティキュレートフィルタの温度制御を効果的に行うことができる。

請求項１５の発明において、上記昇温手段は、ポスト噴射、燃料噴射時期の遅角、吸気絞りおよびＥＧＲ量の増量の操作のいずれかまたは複数の操作の組み合わせにより排気中のＨＣを増量する。

具体的には、これらポスト噴射、燃料噴射時期の遅角、吸気絞りおよびＥＧＲ量の増量といった操作により、排気温度または排気中に供給されるＨＣ量を制御し、本発明の効果を容易に得ることができる。

請求項１６の発明において、上記パティキュレート堆積量推定手段は、上記パティキュレートフィルタの前後差圧またはエンジンの運転状態に基づいて、あるいはこれらの組み合わせによりパティキュレート堆積量を推定する。

上記パティキュレート堆積量は、上記パティキュレートフィルタの前後差圧またはエンジンの運転状態に基づいて容易に推定され、これを基に上記再生制御を行うことで本発明の効果が容易に得られる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。図２はディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成を示すもので、ディーゼルエンジン１の排気通路２を構成する排気管２ａ、２ｂ間にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３が設置されている。ＤＰＦ３上流の排気管２ａには酸化触媒（ＤＯＣ）４が設置されている。ＤＰＦ３は公知の構造のセラミック製フィルタであり、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側または出口側が互い違いとなるように目封じしてなる。エンジン１から排出された排気ガスは、ＤＰＦ３の多孔性の隔壁を通過しながら下流へ流れ、その間にパティキュレート（ＰＭ）が捕集されて次第に堆積する。

ＤＯＣ４は公知の構造で、コーディエライトハニカム構造体等よりなるセラミック製担体の表面に酸化触媒を担持してなる。ＤＯＣ４は、排気通路２に供給される炭化水素（ＨＣ）を触媒反応により燃焼させて排気温度を上昇させ、ＤＰＦ３を昇温する。ＤＰＦ３には酸化触媒が担持されていても、担持されていなくてもよい。あるいは、酸化触媒が担持されたＤＰＦ３を用い、その上流にＤＯＣ４を設置しない装置構成とすることもできる。

ＤＯＣ４上流の排気管２ａには排気温センサ５１が、ＤＰＦ３下流の排気管２ｂには、排気温センサ５２がそれぞれ設置される。排気温センサ５１、５２はＥＣＵ６に接続されており、ＤＰＦ３に流入する排気の温度またはＤＰＦ３から排出される排気の温度を検出して、ＥＣＵ６に出力する。エンジン１の吸気管１１には、エアフローメータ（吸気量センサ）５３が設置されて吸気量をＥＣＵ６に出力するようになっている。エアフローメータ５３下流の吸気管１１には、吸気絞り弁１２が設置されており、ＥＣＵ６の指令で吸気量を増減する。また、エンジン１の吸気管１１は、ＥＧＲバルブ７を備えたＥＧＲ配管７１によって、ＤＯＣ４の上流側の排気管２ａと連通しており、ＥＧＲバルブ７はＥＣＵ６の指令で吸気に還流する排気量（ＥＧＲ量）を増減する。

排気管２ａ、２ｂには、ＤＰＦ３にて捕集されたパティキュレートの量（ＰＭ堆積量）を知るために、ＤＰＦ３の前後差圧を検出する差圧センサ８が接続される。差圧センサ８の一端側はＤＰＦ３上流の排気管２ｂに、他端側はＤＰＦ３下流の排気管２ｃにそれぞれ圧力導入管８１、８２を介して接続されており、ＤＰＦ３の前後差圧に応じた信号をＥＣＵ６に出力する。

ＥＣＵ６には、さらに、アクセル開度センサやエンジン回転数センサといった図示しない各種センサが接続されている。ＥＣＵ６は、これらセンサからの検出信号を基に検出されるエンジンの運転条件に応じて、最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出し、エンジン１への燃料噴射を制御する。また、エンジンの運転条件と上述した各種センサ出力に基づいてＤＰＦ３の再生制御を行い、ポスト噴射等を行なってＤＰＦ３を目標温度まで昇温する。また、吸気絞り弁１２の弁開度を調節することで吸気量を、ＥＧＲバルブ７の弁開度を調節することでＥＧＲ量を制御する。

次に、ＤＰＦ３の再生制御について説明する。ＥＣＵ６は、排気温度を昇温し、さらに排気中のＨＣを増量してＤＯＣ４でのＨＣ反応熱によりＤＰＦ３を昇温する手段（昇温手段）と、ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量を推定する手段（パティキュレート堆積量推定手段）と、ＰＭ堆積量が予め決められた所定値を超えた時に、昇温手段を操作してＤＰＦ３の温度を目標温度に昇温し、堆積したＰＭを焼却除去してＤＰＦ３を再生する手段（昇温制御手段）を有している。

昇温手段として、具体的には、ポスト噴射、燃料噴射時期遅角（リタード）、吸気絞り、ＥＧＲ増量等の操作が行なわれる。これらの操作により、排気通路２に供給される未燃ＨＣがＤＯＣ４で酸化反応により発熱し、または、エンジン１から排出される排気温度が上昇して、ＤＰＦ３に高温の排気を供給する。また、図３に他の装置構成の例として示すように、ＤＯＣ４上流の排気管２ａに燃料添加装置９を配設して、直接ＨＣを供給することもできる。昇温手段としては、これらのうちいずれか１つの操作を行っても、複数の操作を組み合わせることもできる。

パティキュレート堆積量推定手段は、例えば、差圧センサ８で検出されるＤＰＦ３の前後差圧からＰＭ堆積量を推定する。図４に示すように、排気流量が一定の場合には、ＰＭ堆積量が多いほどＤＰＦ前後差圧が増加するので、この関係を予め調べておくことでＰＭ堆積量を知ることができる。あるいは、各種センサ出力から知られるエンジン運転条件を基にＰＭ排出量を算出し、これを積算してＰＭ堆積量を推定することもできる。これらの方法を組み合わせることもできる。

図１は、本発明の第１の実施の形態の特徴部分を示すブロック線図で、ＥＣＵ６の昇温制御手段は、昇温手段による基本昇温操作量を算出する基本昇温操作量算出手段と、この算出された基本昇温操作量を補正する第１補正手段および第２補正手段を有している。基本昇温操作量算出手段は、上記各種センサで検出されるエンジンの運転条件、例えばエンジン回転数やアクセル開度を基に、ＤＰＦ３の温度を目標温度に昇温するための基本昇温操作量を算出する。第１補正手段はＤＰＦ３上流の情報から、第２補正手段はＤＰＦ３下流の情報から、それぞれ第１補正量、第２補正量を算出し、これらを基に補正した昇温操作量で昇温手段を操作することにより、ＤＰＦ温度を制御する。

目標温度は、ここでは、一定の所定値（例えば６００℃）とする。基本昇温操作量は、各運転条件において昇温操作を十分な時間実施した場合に、ＤＰＦ３の温度が目標温度となる操作量とし、例えば、基本昇温操作量算出手段が、エンジン回転数とアクセル開度のマップとして有する。

あるいは、目標温度を、昇温中のパティキュレート残存量に応じて変更することもできる。この場合、基本昇温操作量算出手段は、基本昇温操作量を算出する際に、目標温度をパティキュレート残存量（ＰＭ堆積量）を基に設定変更する手段（目標温度設定手段）を有し、パティキュレート残存量が少ないほど目標温度を大きな値とする。例えば、パティキュレート量＞４ｇの時には、目標温度を６００℃とし、パティキュレート量≦４ｇの時には、目標温度を６５０℃とする。または、これを多段階に変えてもよい。

例えば、ＤＰＦ３上のＰＭ堆積量が多い場合には、これが急速に燃焼するとＤＰＦ温度が過大となり、酸化触媒やフィルタ破損の可能性がある。この場合には、安全面から目標温度を低くする。一方、ＰＭ堆積量が少ない場合には、ＤＰＦ温度が過大となることがない。そこで、短時間でパティキュレートを燃焼除去して燃費悪化を抑制するために、目標温度を高くする。このように、目標温度をパティキュレート残存量に応じて変更することで、フィルタの安全な再生と燃費悪化の抑制を両立することが可能となる。

昇温操作量は、具体的には、ポスト噴射（あるいは噴射時期の遅角等）の昇温手段の操作の実施・停止の時間比率（以下、昇温Ｄｕｔｙ比と記述）とする。図５はポスト噴射の場合で、エンジン運転のためのメイン噴射の後に少量の燃料を追加噴射しており、所定の繰返し周期τa の間で昇温を実施する時間をτ１（τ１≦τa ）とした時、昇温Ｄｕｔｙ比＝τ１／τａで表される。繰返し周期τa は一定時間（例えば１秒）とするか、あるいはエンジン回転数に同期した時間のいずれでもよい。昇温操作量（昇温Ｄｕｔｙ比）を変更することで、エンジン１から排出される排出ＨＣ量を増減し（図６）、さらに、ＤＰＦ温度を操作することができる（図７）。すなわち、昇温Ｄｕｔｙ比を増加すればＤＰＦ温度は上昇し、減少すればＤＰＦ温度は低下するので（図８）、この関係からＤＰＦ温度が目標温度となるような昇温Ｄｕｔｙ比（Ａ）を基本昇温操作量とすればよい。

また昇温操作量をポスト噴射量（あるいは噴射時期の遅角量等）としてもよい。この場合も、ポスト噴射量（あるいは噴射時期の遅角量等）とエンジン排出ＨＣ量、ＤＰＦ温度は同様の関係にあり、ポスト噴射量を増加させればＤＰＦ温度は上昇し、減少させればＤＰＦ温度は低下する。

ところで、この基本昇温操作量による再生制御のみでは、外乱（例えば運転状態の変化等）が発生した場合にＤＰＦ温度が目標温度から外れやすい。目標値から外れたＤＰＦ温度を目標温度に速やかに戻すためには、昇温操作量を補正することが望ましく、過剰な補正を防止するには、ＤＰＦ温度情報を基にして補正量を算出するのがよい。しかし、ＤＰＦ温度をよく反映しており実測が可能なＤＰＦ出ガス温度を用いて、昇温操作量をフィードバック制御した場合、応答性を改善するためにフィードバックゲインを上げ過ぎると、ＤＰＦ温度が不安定となり（図９）、ＤＰＦ過昇温や燃費悪化をまねくおそれがある。これは、ＤＰＦ温度は運転条件の変化などの外乱により変化するが、熱容量が大きいためＤＰＦの温度変化は緩慢となり、外乱が発生してからその影響がＤＰＦ出ガス温度に反映されるまでに大きな時間遅れが生じるためである。また、同様の理由で昇温操作量（例えば昇温Ｄｕｔｙ比）の変化に対する温度変化にも、ＤＰＦ中心温度とＤＰＦ出ガス温度の間に時間遅れが生じる（図１０）。従って、ＤＰＦ出ガス温度のフィードバックのみでは高応答な制御は困難である。

そこで、本発明では、図１１に示すように、例えば運転状態の変化によりＤＰＦ温度が目標温度から外れた場合に、目標温度に維持するのに必要な熱量に対し、実際にＤＰＦ３に投与される熱量の過不足分（補助投与熱）を算出し、それに応じて投与する熱量を補正することで、ＤＰＦ温度を目標温度近傍に精度良く維持する。この補助投与熱による補正は、ＤＰＦ３上流の情報を基にした第１の補正（第１補正手段）と、ＤＰＦ３下流の情報を基にした第２の補正（第２補正手段）からなる（図１２）。ＤＰＦ３上流の情報を基にした第１補正手段により、運転条件の変化によるＤＰＦ温度の変動を抑制することができ、また、昇温開始初期には、速やかに目標温度まで昇温する。さらに、ＤＰＦ３下流の情報を基にした第２補正手段により、目標温度に対する定常的なずれを低減することができる。

図１において、第１補正手段は、ＤＰＦ３上流の情報（ＤＰＦ３へ流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ）と昇温手段の昇温操作量（Ｃ））を基に、ＤＰＦ３の温度を推定する第１温度推定値算出手段と、この推定した温度（第１温度推定値）と目標温度との比較結果を基に第１補正量を算出する第１補正量算出手段を有する。詳しくは、ＤＰＦ３へ流入する排気の情報（Ａ）は、排気流量とＤＰＦ３上流の排気温度であり、エンジン運転条件（Ｂ）は、エンジン回転数とアクセル開度あるいは燃料噴射量である。詳しくは、第１温度推定値算出手段は、ＤＰＦ３へ流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ）と昇温手段の昇温操作量（Ｃ）を基に、現在の状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が長時間に渡り、維持された場合に最終的にＤＰＦ３が収束する温度Ｔ０をまず算出する。この際、「現在の状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が長期間維持された場合」とは、ほぼ同一の状態（変動が定めた範囲内）が所定の十分長い時間維持された場合ということであり、多少の変動は許容される。そして、現在の温度から温度Ｔ０への温度変化をＤＰＦ３の熱容量による温度変化の遅れを考慮して推定し、第１温度推定値を算出する。

具体的には、第１温度推定値算出手段は、エンジン回転数、アクセル開度あるいは燃料噴射量、吸気量、昇温操作量、ＤＰＦ上流排気温度から、第１温度推定値を算出する。ＤＰＦ温度は、主にＨＣの酸化反応による発熱と排気に奪われる熱との収支のバランスにより、その温度が決まる。また、ＤＰＦ３の熱容量による温度変化の遅れが生じる。従って、エンジン排出ＨＣ量とＤＰＦ３上流の排気温度、排気流量（Ａ）からＤＰＦ温度を算出できる。エンジン排出ＨＣ量は、運転状態（例えばエンジン回転数、アクセル開度あるいは噴射量（Ｂ））と昇温操作量（Ｃ）を基に算出でき、排気流量は吸気量を基に算出できる。

第１補正量算出手段は、ＤＰＦ上流の情報から算出したＤＰＦ温度予測値（第１温度推定値）と目標温度の偏差から、例えば公知のＰＩＤ制御にて補正する。より応答性の高い補正を行うためには、状態量に基づく補正を行ってもよい。詳しくは、第１補正量を、第１温度推定値と目標温度との差に応じて昇温操作手段の操作量が増減するように、具体的には、第１温度推定値と目標温度との差（絶対値）が大きいほど、昇温手段の操作量の補正量（絶対値）が増えるように算出する。これにより、外乱によるＤＰＦの急激な温度変化を事前に検出、補正する。

第１補正手段により、第１温度推定値（上流の情報から前もって予測した温度）を用いて、実測値（例えばＤＰＦ３下流の排気温度）が変化する前に、昇温操作量を補正することで、ＤＰＦ３の温度制御の応答性が向上する。すなわち、外乱が発生した時点で、外乱によりＤＰＦ温度が受ける影響を推定した補正を実施し、応答性の高い温度制御が可能となる。

ただし、ＤＰＦ３上流の情報を基にした第１補正手段だけでは、ＤＰＦ温度の予測値（第１温度推定値）のみで温度を制御することになり、誤差が生じて制御精度が低下する場合がある。この原因としては、例えば、触媒性能の経時変化や構成部品（たとえば各種センサ）のバラツキがある。このため、好ましくは、これと同時に、実際のＤＰＦ温度を反映しているＤＰＦ下流の情報（ＤＰＦ３から排出される排気の情報（Ｄ）を基にした第２補正手段による補正を行なう。

第２補正手段は、ＤＰＦ３から排出される排気の情報（Ｄ）を基に、ＤＰＦ３の温度を推定する第２温度推定値算出手段と、この推定した温度（第２温度推定値）と目標温度との比較結果を基に第２補正量を算出する第２補正量算出手段を有する。詳しくは、ＤＰＦ３から排出される排気の情報（Ｄ）は、ＤＰＦ３から排出される排気温度である。あるいはＤＰＦ３から排出される排気温度とＤＰＦへ流入する排気の温度の両方を基に温度の推定を行なってもよい。

第２温度推定値算出手段は、詳しくは、ＤＰＦ３下流の排気温度をエンジン運転条件（例えば、エンジン回転数とアクセル開度または燃料噴射量）を基に補正して第２温度推定値を求める。あるいは、ＤＰＦ３下流の排気温度を基に時間遅れを補正して第２温度推定値を算出してもよい。詳しくは、ＤＰＦ３の温度変化に対するＤＰＦ３から排出される排気の温度変化の伝達関数を求め、その逆関数によりＤＰＦ３の温度を推定する。または、ＤＰＦ入ガス温度とＤＰＦ出ガス温度を基に第２温度推定値を算出してもよい。

第２補正量算出手段は、下流の情報から算出したＤＰＦ温度推定値（第２温度推定値）と目標温度の偏差から、たとえばＰＩ制御にて補正する。より応答性の高い補正を行うためには、状態量に基づく補正を行ってもよい。詳しくは、第２補正量を、推定した第２温度推定値と目標温度との差に応じて昇温操作手段の操作量が増減するように、具体的には、第２温度推定値と目標温度との差（絶対値）が大きいほど、昇温操作手段の操作量の補正量（絶対値）を増やすように算出する。

図１３は、第１の実施の形態に基づく再生制御のフローチャート図である。ＥＣＵ６は、まず、ステップ１０１で、エアフローメータ５３で検出される吸気量ＧＡ、差圧センサ８で検出されるＤＰＦ前後差圧ＰＤＰＦを読込むとともに、ＤＰＦ３の上下流に配置した排気温センサ５１、５２から上流側排気温センサ出力ＴＨＩＮ、下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸを読み込む。ステップ１０２では、吸気量ＧＡと下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸを基にＤＰＦ３を通過する排気流量を算出し、排気流量とＤＰＦ前後差圧ＰＤＰＦを基に、ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量ＭＰＭを算出する。排気流量に対してＤＰＦ３の前後差圧とＰＭ堆積量は上述した図４の関係にあり、これを利用してＰＭ堆積量を推定することができる。

ステップ１０３では、算出したＰＭ堆積量ＭＰＭを所定値１（例えば３ｇ／Ｌ）と比較し、ＤＰＦ３の再生が必要か否かを判定する。そして、ＭＰＭ＞所定値１ならば、ＤＰＦ３再生の必要ありと判断し、ＤＰＦ昇温を実施する。昇温手段としては、例えば、ポスト噴射が用いられ、ステップ１０３以降においてベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂ（基本昇温操作量）の算出と補正を行う。ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定値１以下ならば、昇温Ｄｕｔｙ比Ｄを０％として昇温を実施せずに本処理を終了する。

ステップ１０４では、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰを読み込み、ステップ１０５に進む。ステップ１０５では、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰを基に、ベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂを算出する（基本昇温操作量算出手段）。ベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂは、例えば、各運転状態でＤＰＦ温度が再生の目標温度である一定の所定値２（例えば６５０℃）となる昇温Ｄｕｔｙ比とする（図８中のＡ）。

ステップ１０６では、ＤＰＦ３上流の情報に基づくＤＰＦ温度の推定を行ない、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、昇温Ｄｕｔｙ比の前回算出値Ｄｏｌｄ、吸気量ＧＡ、上流側排気温センサ出力ＴＨＩＮを基に、第１温度推定値Ｔ１を算出する（第１温度推定値算出手段）。例えば、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰと、昇温Ｄｕｔｙ比の前回算出値Ｄｏｌｄを基に、エンジン１から排出されるＨＣ量を算出し、その反応熱に基づくＤＰＦ３の温度と、上流側排気温センサ出力ＴＨＩＮから、第１温度推定値Ｔ１（ＤＰＦ温度予測値）を算出する。この時、ＤＰＦ３と排気の間の熱伝達は、ＤＰＦ３を通過する排気流量により変化するため、吸気量ＧＡから算出される排気流量を基に排気に奪われる熱量を算出する。

ステップ１０７では、第１温度推定値Ｔ１と目標温度である所定値２（例えば６５０℃）の偏差Ｅ１を算出し、この偏差Ｅ１に応じて第１補正値（第１補正量）Ｃ１を算出する（第１補正量算出手段）。例えば、
Ｃ１＝ＫＰ１×Ｅ１＋ＫＩ１×ΣＥ１＋ＫＤ×ΔＥ１／Δｔ
（ＫＰ１、ＫＩ１、ＫＤ：補正ゲイン）
として、偏差の大きさと積算値と時間変化量に応じて第１補正値Ｃ１を算出する。

ステップ１０８では、ＤＰＦ３下流の情報に基づくＤＰＦ温度の推定を行ない、エンジン回転数ＮＥ、下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸを基に、第２温度推定値Ｔ２を算出する（第２温度推定値算出手段）。例えば、下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸに、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰに基づく補正（例えば、補正量をエンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰのマップで持つ）を加えた値を第２温度推定値Ｔ２（ＤＰＦ温度推定値）として求める。あるいは、ＤＰＦ温度変化と排気温度変化の間の関係を伝達関数で求め、その逆関数から求めてもよい。

ステップ１０９では、第２温度推定値Ｔ２と目標温度である所定値２（例えば６５０℃）の偏差Ｅ２を算出し、偏差Ｅ２に応じて第２補正値（第２補正量）Ｃ２を算出する。例えば、Ｃ２＝ＫＰ２×Ｅ２＋ＫＩ２×ΣＥ２（ＫＰ２、ＫＩ２：補正ゲイン）として、偏差の大きさと積算値に応じて第２補正値Ｃ２を算出する。

ステップ１１０では、前回算出値した昇温Ｄｕｔｙ比ＤをＤｏｌｄとしてメモリに記録する。次いで、ステップ１１１で、ステップ１０５で算出したベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂを、ステップ１０７で算出した第１補正値Ｃ１と、ステップ１０９で算出した第２補正値Ｃ２により補正した昇温Ｄｕｔｙ比Ｄ（＝Ｄｂ＋Ｃ１＋Ｃ２）を算出する。

このようにして、上流側および下流側の情報を基に補正した昇温Ｄｕｔｙ比Ｄにより、昇温手段を操作することで、目標温度からのＤＰＦ温度のずれを抑制することができる。図１４に、本実施の形態による温度制御効果を示す。昇温操作量の補正を行なわない場合（点線）に比べて、フィードフォワードに基づく第１補正手段（第１の補正）により、昇温開始から速やかに目標温度近傍までＤＰＦ温度が上昇し、さらに、フィードバックに基づく第２補正手段（第２の補正）により、目標温度近傍にＤＰＦ温度を維持して高い応答性と制御精度を実現する。

以上のように、フィードフォワードに基づく第１補正手段とフィードバックに基づく第２補正手段とを組み合わせることで、外乱等による急激な温度変化に対する応答性と精度を両立した温度制御を行うことができる。よって、酸化触媒の劣化やＤＰＦの破損を防止しつつ、ＰＭの未燃焼による燃費の悪化を抑制して、安全で効率よいＤＰＦ３の再生制御が可能になる。

図１５に、本発明の第２の実施の形態を示す。図１５は、ＥＣＵ６による再生制御のフローチャートで、装置構成、特徴部分のブロック線図は、上記第１の実施の形態と同様である。上記図１３のフローチャートに示した第１の実施の形態では、ＤＰＦ温度の目標温度を一定の所定値としたが、本例ではＰＭ堆積量に応じて目標温度を設定変更する（目標温度設定手段）。ＥＣＵ６は、まず、ステップ２０１で、吸気量ＧＡ、ＤＰＦ前後差圧ＰＤＰＦ、上流側排気温センサ出力ＴＨＩＮ、下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸを読み込む。ステップ２０２では、吸気量ＧＡと下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸを基に算出される排気流量とＤＰＦ前後差圧ＰＤＰＦを基に、ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量ＭＰＭを算出する。

ステップ２０３では、算出したＰＭ堆積量ＭＰＭを所定値１（例えば３ｇ／Ｌ）と比較し、ＤＰＦ３の再生が必要か否かを判定する。そして、ＭＰＭ＞所定値１ならば、ＤＰＦ３再生の必要ありと判断し、ステップ２０４へ進む。ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定値１以下ならば、昇温Ｄｕｔｙ比Ｄを０％として昇温を実施せずに本処理を終了する。

ステップ２０４では、目標温度ＴＴの切替えのために、算出したＰＭ堆積量ＭＰＭを、所定値２（例えば２ｇ／Ｌ）と比較する。ここで、所定値２＜所定値１である。そして、ＭＰＭ＜所定値２ならば、ステップ２１４で目標温度ＴＴ＝所定値３（例えば６００℃）とし、ステップ２０６へ進む。ＭＰＭが所定値２以上ならば、ステップ２０５で目標温度ＴＴ＝所定値４（例えば６５０℃）とし、ステップ２０６へ進む。ここで、所定値３＜所定値４である。

ステップ２０６では、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰを読み込み、ステップ２０７に進む。ステップ２０７では、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰを基に、ベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂを算出する（基本昇温操作量算出手段）。ベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂは、例えば、各運転状態でＤＰＦ温度が、再生の目標温度である所定値３（例えば６００℃）または所定値４（例えば６５０℃）となる昇温Ｄｕｔｙ比とする。

ステップ２０８では、ＤＰＦ３上流の情報に基づいて、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、昇温Ｄｕｔｙ比の前回算出値Ｄｏｌｄ、吸気量ＧＡ、上流側排気温センサ出力ＴＨＩＮを基に、第２温度推定値Ｔ１を算出する。ステップ２０９では、第１温度推定値Ｔ１と目標温度である所定値３（例えば６００℃）または所定値４（例えば６５０℃）との偏差Ｅ１を算出し、この偏差Ｅ１に応じて第１補正値Ｃ１を算出する。例えば、
Ｃ１＝ＫＰ１×Ｅ１＋ＫＩ１×ΣＥ１＋ＫＤ×ΔＥ１／Δｔ
（ＫＰ１、ＫＩ１、ＫＤ：補正ゲイン）
として、偏差の大きさと積算値と時間変化量に応じて第１補正値Ｃ１を算出する。

ステップ２１０では、ＤＰＦ３下流の情報に基づいて、エンジン回転数ＮＥ、下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸを基に、第２温度推定値Ｔ２を算出する。ステップ２１１では、第２温度推定値Ｔ２と目標温度である所定値３（例えば６００℃）または所定値４（例えば６５０℃）との偏差Ｅ２を算出し、偏差Ｅ２に応じて第２補正値Ｃ２を算出する。例えば、Ｃ２＝ＫＰ２×Ｅ２＋ＫＩ２×ΣＥ２（ＫＰ２、ＫＩ２：補正ゲイン）として、偏差の大きさと積算値に応じて第２補正値Ｃ２を算出する。

ステップ２１２では、前回算出値した昇温Ｄｕｔｙ比ＤをＤｏｌｄとしてメモリに記録する。次いで、ステップ２１３で、ステップ２０７で算出したベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂを、ステップ２０９で算出した第１補正値Ｃ１と、ステップ２１１で算出した第２補正値Ｃ２により補正した昇温Ｄｕｔｙ比Ｄ（＝Ｄｂ＋Ｃ１＋Ｃ２）を算出する。

このように、再生中にＰＭ堆積量に応じて目標温度を多段階に切替えることで、残存しているＰＭ量が少ない時には目標温度を高くしてより高応答とし、残存しているＰＭ量が多い時には目標温度を低くして、安全性を高めることで、よりきめ細かい制御が可能である。

図１８〜図２０に本発明の第３の実施の形態を示す。装置構成は上記第１の実施の形態と同様である。図１８は、本実施の形態の特徴部分を示すブロック線図であり、第１補正手段における第１温度推定値算出手段の詳細を示している。本実施の形態では、第１補正量算出の基になる第１温度推定値を算出するに際し、ＤＰＦ３上流の情報（ＤＰＦ３へ流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ）と昇温手段の昇温操作量（Ｃ））から求めた収束温度Ｔ０に対する温度変化の時間遅れを、むだ時間とｎ次遅れに分離し、このうちのｎ次遅れを考慮して、ＤＰＦ３の温度（第１温度推定値）を推定する。

具体的には、エンジン回転数、アクセル開度あるいは燃料噴射量、吸気量、昇温操作量、ＤＰＦ上流排気温度から、最終的にＤＰＦ３が収束する温度Ｔ０を算出し、この収束温度Ｔ０変化に対して、ｎ次遅れのみを考慮した補正前温度推定値を算出する補正前温度推定値算出手段を有する。図１９に示すように、収束温度Ｔ０の変化に対するＤＰＦ３の温度変化の時間遅れは、「むだ時間」と「ｎ次遅れ」に分離して表現できる。すなわち、温度Ｔ０がステップ変化した場合、温度Ｔ０が変化してからＤＰＦ温度が温度Ｔ０に収束するまでの期間は、ＤＰＦ温度変化がほとんど生じない不感期間と、その不感期間に対して大きく温度変化する期間とに選別できることが実験的に確認できる。この不感期間をむだ時間、不感期間以降をｎ次遅れの伝達関数で表現すると、図２０に示すように、このうちの「ｎ次遅れ」により遅らせた値（温度予測値）は、むだ時間だけ先のＤＰＦ温度を表すことになる。

従って、現在の状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）から、図１９、２０の関係を用いて、むだ時間だけ先のＤＰＦ温度を予測して補正前温度推定値とし、これを基に第１温度推定値を算出することができる。そして、この第１温度推定値と目標温度との比較結果を基に、上記第１の実施の形態と同様にして第１補正量を算出し、昇温操作量の補正を行なう。このように、状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の現在までの履歴により、今後生じる熱量不足分を予測して、昇温操作量を補正し、予め不足分に応じた熱量を投与することで、応答性を向上させることができる。

図２１〜図２２に本発明の第４の実施の形態を示す。装置構成は上記第１の実施の形態と同様である。図２１は、本実施の形態の特徴部分を示すブロック線図であり、本実施の形態では、補正前温度推定値を基に第１温度推定値を算出するにあたり、さらに、第１温度推定値の精度向上のために、実測できるＤＰＦ下流排気温度を基に、第１温度推定値を補正する。すなわち、ＤＰＦ下流排気温度は、ＤＰＦ温度を反映しているため、この実測値を第１温度推定値の補正に用いることが望ましいが、ＤＰＦ温度変化を表す第１温度推定値に対して、ＤＰＦ下流排気温度の温度変化には時間遅れがあるため、直接比較することはできない。

そこで、ＤＰＦ温度変化に対するＤＰＦ下流排気温度変化の伝達関数を用い、第１温度推定値から、ＤＰＦ下流排気温度を推定する排気温度推定値算出手段を設ける。そして、算出したＤＰＦ下流排気温度推定値と下流側排気温センサによる実測値の偏差に応じて、その偏差が低減するように第１温度推定値を補正する。

この第１温度推定値と目標温度との偏差を基に第１補正量を算出し、昇温操作量に対して補正を行うことで、より応答性を向上させることができる。

図２２は、本実施の形態に基づく再生制御のフローチャート図である。ＥＣＵ６は、まず、ステップ３０１で、エアフローメータ５３で検出される吸気量ＧＡ、差圧センサ８で検出されるＤＰＦ前後差圧ＰＤＰＦを読込むとともに、ＤＰＦ３の上下流に配置した排気温センサ５１、５２から上流側排気温センサ出力ＴＨＩＮ、下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸを読み込む。ステップ３０２では、吸気量ＧＡと下流側排気温センサ出力ＴＨＥＸを基にＤＰＦ３を通過する排気流量を算出し、排気流量とＤＰＦ前後差圧ＰＤＰＦを基に、ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量ＭＰＭを算出する。排気流量に対してＤＰＦ３の前後差圧とＰＭ堆積量は上述した図４の関係にあり、これを利用してＰＭ堆積量を推定することができる。

ステップ３０３では、算出したＰＭ堆積量ＭＰＭを所定値１（例えば３ｇ／Ｌ）と比較し、ＤＰＦ３の再生が必要か否かを判定する。そして、ＭＰＭ＞所定値１ならば、ＤＰＦ３再生の必要ありと判断し、ＤＰＦ昇温を実施する。昇温手段としては、例えば、ポスト噴射が用いられ、ステップ３０３以降においてベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂ（基本昇温操作量）の算出と補正を行う。ＰＭ堆積量ＭＰＭが所定値１以下ならば、昇温Ｄｕｔｙ比Ｄを０％として昇温を実施せずに本処理を終了する。

ステップ３０４では、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰを読み込み、ステップ３０５に進む。ステップ１０５では、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰを基に、ベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂを算出する（基本昇温操作量算出手段）。ベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂは、例えば、各運転状態でＤＰＦ温度が再生の目標温度である一定の所定値２（例えば６５０℃）となる昇温Ｄｕｔｙ比とする（図８中のＡ）。

ステップ３０６では、ＤＰＦ３上流の情報に基づくＤＰＦ温度の推定を行ない、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰ、昇温Ｄｕｔｙ比の前回算出値Ｄｏｌｄ、吸気量ＧＡ、上流側排気温センサ出力ＴＨＩＮを基に、補正前温度推定値Ｔ３を算出する（補正前温度推定値算出手段）。例えば、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＰと、昇温Ｄｕｔｙ比の前回算出値Ｄｏｌｄを基に、エンジン１から排出されるＨＣ量を算出し、その反応熱に基づくＤＰＦ３の温度と、上流側排気温センサ出力ＴＨＩＮから、補正前温度推定値Ｔ３を算出する。この時、ＤＰＦ３と排気の間の熱伝達による温度変化をむだ時間と２次遅れによる伝達関数で表現し、時間遅れを２次遅れのみとすることで、むだ時間だけ先のＤＰＦ温度を予測する。

ステップ３０７では、補正前温度推定値Ｔ３を基に、ＤＰＦ下流排気温度推定値Ｔ４を算出する（排気温度推定値算出手段）。補正前温度推定値Ｔ３に対して、むだ時間による遅れを補正することで現在のＤＰＦ温度を推定し、さらにその値を基に、ＤＰＦ温度変化に対するＤＰＦ下流排気温度変化の関係を表す伝達関数を用いて、ＤＰＦ下流排気温度Ｔ４を推定する。

ステップ３０８では、補正前温度推定値Ｔ３とＴＨＥＸの偏差Ｅ３から、第１温度推定値Ｔ１を算出する。この時、偏差Ｅ３に応じて、例えば、下記式により、第１温度推定値Ｔ１の値を補正する。

Ｔ１＝Ｔ３＋ΣＥ３×ＫＣ（ＫＣ：補正ゲイン）
ステップ３０９では、算出された第１温度推定値Ｔ１と目標温度である所定値（例えば６５０℃）の偏差Ｅ１を算出し、この偏差Ｅ１に応じて、第１補正値Ｃ１（第１補正量）を算出する（第１補正量算出手段）。例えば、
Ｃ１＝ＫＰ１×Ｅ１＋ＫＩ１×ΣＥ１＋ＫＤ×ΔＥ１／Δｔ
（ＫＰ１、ＫＩ１、ＫＤ：補正ゲイン）
として、偏差の大きさと積算値と時間変化量に応じて第１補正値Ｃ１を算出する。

ステップ３１０では、前回算出値した昇温Ｄｕｔｙ比Ｄを、Ｄｏｌｄとしてメモリに記録する。次いで、ステップ３１１で、ステップ３０５で算出したベース昇温Ｄｕｔｙ比Ｄｂを、ステップ３０９で算出した第１補正値Ｃ１により補正した昇温Ｄｕｔｙ比Ｄ（＝Ｄｂ＋Ｃ１）を算出する。

このようにすれば、第１温度推定値の精度が向上し、より高応答できめ細かい制御が可能である。

本発明の第１の実施の形態の特徴部分を示すブロック線図である。 本発明を適用した排気浄化装置の全体構成図である。 本発明を適用した排気浄化装置の他の例を示す全体構成図である。 排気流量に対するＤＰＦ前後差圧とＰＭ堆積量の関係を示す図である。 昇温の実施・停止をＤｕｔｙ比（＝τ１／τa ）によって切替えることを説明するための図である。 昇温操作量（Ｄｕｔｙ比）とエンジン排出ＨＣ量の関係を示す図である。 エンジン排出ＨＣ量とＤＰＦ温度の関係を示す図である。 昇温Ｄｕｔｙ比とＤＰＦ温度の関係を示す図である。 ＤＰＦ温度のフィードバック制御を実施した場合のフィードバックゲインの影響を示す図である。 昇温操作量の変更に対してＤＰＦ温度および出ガス温度の変化に時間遅れが生じることを示す図である。 第１の実施の形態による昇温操作量の補正効果を説明するための図である。 第１の実施の形態の第１補正手段と第２補正手段による昇温操作量の補正効果を説明するための図である。 第１の実施の形態におけるＥＣＵによる再生制御のフローチャート図である。 本実施の形態によるＤＰＦ温度の制御効果を示す図である。 第２の実施の形態におけるＥＣＵによる再生制御のフローチャート図である。 再生時のＤＰＦ温度とＰＭ燃焼速度および再生による燃費悪化の関係を示した図である。 昇温手段の停止後・昇温再開した時のＤＰＦ温度の変化を示す図である。 本発明の第３の実施の形態の特徴部分を示すブロック線図である。 収束温度の変化に対するＤＰＦ温度変化の時間遅れを示す図である。 収束温度の変化に対するＤＰＦ温度変化と、ｎ次遅れのみを考慮した温度予測値の関係を示す図である。 本発明の第４の実施の形態の特徴部分を示すブロック線図である。 第４の実施の形態におけるＥＣＵによる再生制御のフローチャート図である。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１１ 吸気管
１２ 吸気絞り弁
２ 排気通路
２ａ、２ｂ、２ｃ 排気管
３ パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４ 酸化触媒（ＤＯＣ）
５１、５２ 排気温センサ
５３ エアフローメータ
６ ＥＣＵ
７ ＥＧＲバルブ
８ 差圧センサ

Claims (16)

1. 内燃機関の排気通路に設置されるパティキュレートフィルタと、上記パティキュレートフィルタを昇温するための昇温手段と、
   上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定手段と、
   上記パティキュレート堆積量推定手段で推定されるパティキュレート堆積量が所定値を超えた時に、上記昇温手段を操作して上記パティキュレートフィルタの温度を目標温度に昇温し、堆積したパティキュレートを焼却除去する上記パティキュレートフィルタの昇温制御手段を備える排気浄化装置であって、
   上記昇温制御手段が、上記パティキュレートフィルタへ流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ）と上記昇温手段の操作量（Ｃ）とを基に、上記パティキュレートフィルタの温度を推定し、この推定した温度と目標温度との比較結果を基に上記昇温手段の操作量を補正する第１補正手段を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 上記第１補正手段において、上記パティキュレートフィルタへ流入する排気の情報（Ａ）は、上記パティキュレートフィルタへ流入する排気流量と排気温度であり、上記エンジン運転条件（Ｂ）は、エンジン回転数とアクセル開度あるいは燃料噴射量である請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 上記第１補正手段は、上記パティキュレートフィルタへ流入する排気の情報（Ａ）とエンジン運転条件（Ｂ）と上記昇温手段の操作量（Ｃ）を基に、現在の状態（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が長期間維持された場合に最終的に上記パティキュレートフィルタが収束する温度Ｔ０を算出し、上記パティキュレートフィルタの熱容量による温度変化の遅れを考慮して第１温度推定値を算出する請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 上記第１補正手段は、算出された上記温度Ｔ０に対する上記パティキュレートフィルタの温度変化の時間遅れを、むだ時間とｎ次遅れに分離し、これらのうちｎ次遅れを考慮して上記第１温度推定値を算出する請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 上記第１補正手段は、推定したパティキュレートフィルタ温度と目標温度との差に応じて上記昇温操作手段の操作量を増減するように、第１補正量の算出を行なう請求項１ないし４のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 上記昇温制御手段が、上記パティキュレートフィルタから排出される排気の情報（Ｄ）を基に、上記パティキュレートフィルタの温度を推定し、この推定した温度と目標温度との比較結果を基に上記昇温手段の操作量を補正する第２補正手段を有する請求項１ないし５のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 上記第２補正手段において、上記パティキュレートフィルタから排出される排気の情報（Ｄ）は、上記パティキュレートフィルタから排出される排気温度である請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 上記第２補正手段は、上記パティキュレートフィルタから排出される排気温度をエンジン運転条件を基に補正することにより、または、上記パティキュレートフィルタの温度変化に対する上記パティキュレートフィルタから排出される排気温度変化の伝達関数の逆関数により、第２温度推定値を算出する請求項６または７記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 上記第２補正手段は、推定したパティキュレートフィルタ温度と目標温度との差に応じて上記昇温操作手段の操作量を増減するように、第２補正量の算出を行なう請求項６ないし８のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 上記第１補正手段または第２補正手段において、上記目標温度を一定の所定値とする、または昇温中のパティキュレート残存量に応じて変更する請求項１ないし９のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
11. 内燃機関の排気通路に設置されるパティキュレートフィルタと、上記パティキュレートフィルタを昇温するための昇温手段と、
    上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定手段と、
    上記パティキュレート堆積量推定手段で推定されるパティキュレート堆積量が所定値を超えた時に、上記昇温手段を操作して上記パティキュレートフィルタの温度を目標温度に昇温し、堆積したパティキュレートを焼却除去する上記パティキュレートフィルタの昇温制御手段を備える排気浄化装置であって、
    上記昇温制御手段が、上記目標温度を昇温中のパティキュレート残存量に応じて設定変更する目標温度設定手段を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
12. 上記目標温度設定手段は、上記目標温度が、昇温中のパティキュレート残存量が少ないほど大きな値となるように設定変更する請求項１１記載の内燃機関の排気浄化装置。
13. 上記パティキュレートフィルタは、上流に酸化触媒を備えるセラミック製フィルタか、酸化触媒が担持されたセラミック製フィルタの少なくとも一方である請求項１ないし１２のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
14. 上記昇温手段は、排気温度を昇温するかまたは排気中のＨＣを増量して上記酸化触媒でのＨＣ反応熱によりパティキュレートフィルタを昇温する請求項１ないし１３のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
15. 上記昇温手段は、ポスト噴射、燃料噴射時期の遅角、吸気絞りおよびＥＧＲ量の増量の操作のいずれかまたは複数の操作の組み合わせにより排気中のＨＣを増量する請求項１４記載の内燃機関の排気浄化装置。
16. 上記パティキュレート堆積量推定手段は、上記パティキュレートフィルタの前後差圧またはエンジン運転条件に基づいて、あるいはこれらの組み合わせによりパティキュレート堆積量を推定する請求項１ないし１５のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。

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