JP2006063905A

JP2006063905A - パティキュレートフィルタの粒子状物質残量推定方法およびパティキュレートフィルタの再生方法

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Publication number: JP2006063905A
Application number: JP2004248564A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Ogo; 知由小郷; Takeshi Hashizume; 剛橋詰
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-03-09
Also published as: EP1794422A1; US20070256408A1; CN101010495A; WO2006021868A1

Abstract

【課題】本発明は、パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量をより精度良く推定する。
【解決手段】フィルタ再生制御実行中において、規定時間がカウントされる毎に、該規定時間と単位時間当たりのＰＭ除去率と該規定時間のカウント開始時点でのＰＭ残量との積を該規定時間のカウント開始時点でのＰＭ残量から減算することで、規定時間が経過する毎のＰＭ残量を推定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生制御実行中における粒子状物質の残量を推定する粒子状物質残量推定方法、及び、パティキュレートフィルタの再生方法に関する。

排気中の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）を排気通路に備えた内燃機関においては、フィルタの温度を昇温させることで該フィルタに堆積したＰＭを酸化・除去するフィルタ再生制御が行われる。

また、特許文献１には、フィルタ再生制御の実行開始時のＰＭ堆積量に基づいてフィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量を推定する技術が開示されている。ここでは、フィルタ再生制御実行中における単位時間当たりのＰＭ除去量をフィルタ再生制御開始時のＰＭ堆積量に応じて定め、この単位時間当たりのＰＭ除去量を積算することで、フィルタ再生制御開始時のフィルタでのＰＭ堆積量（以下、単にＰＭ堆積量と称する）からの変化分を算出する。そして、算出された変化分とフィルタ再生制御開始時のＰＭ堆積量とからフィルタ再生制御実行中においてフィルタに堆積しているＰＭの残量（以下、単にＰＭ残量と称する）を推定する。また、フィルタ再生制御の実行開始時のＰＭ堆積量が多いほど、フィルタ再生制御実行中における単位時間当たりのＰＭ除去量を大きな値とする。
特開２００３−２９３７３３号公報特許第２６１６０７４号公報特開２０００−１７０５２１号公報

フィルタ再生制御において、その制御の終了時期をより好適な時期とするためには、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量を把握する必要がある。また、フィルタ再生制御が途中で停止されたとき、即ち、フィルタにＰＭが残った状態でフィルタ再生制御が停止されたときに、停止された時点でのＰＭ残量が把握されていない場合、その後のＰＭ堆積量を把握することも困難となるため、次回のフィルタ再生制御をより好適な時期に開始することが出来ない虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量をより精度良く推定することが可能な技術を提供することを課題とする。

第１の発明に係るフィルタのＰＭ残量推定方法は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＰＭを捕集するフィルタを昇温させることによって該フィルタに堆積したＰＭを酸化・除去するフィルタ再生制御の実行中におけるＰＭ残量を推定するフィルタのＰＭ残量推定方法であって、
前記フィルタ再生制御実行中における単位時間当たりのＰＭ除去率と、前記フィルタ再生制御の実行開始時におけるＰＭ堆積量と、前記フィルタ再生制御実行開始からの経過時間と、に基づいて、ＰＭ残量を推定することを特徴とする。

フィルタ再生制御よってフィルタに堆積したＰＭを除去する場合、単位時間当たりのＰＭ除去量はＰＭ堆積量に応じて変化する。即ち、フィルタ再生制御実行中においては、時間の経過と共にＰＭ堆積量は徐々に減少するため、単位時間当たりのＰＭ除去量もそれに伴って徐々に減少する。

そのため、再生開始時ＰＭ堆積量に応じて単位時間当たりのＰＭ除去量を定め、この単位時間当たりのＰＭ除去量を積算することで、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ除去量を算出した場合、実際のＰＭ除去量よりも多い値となる虞がある。そのため、このように算出したＰＭ除去量をフィルタ再生制御の実行開始時におけるＰＭ堆積量から減算することでフィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量を算出した場合、実際のＰＭ残量とずれが生じる虞がある。

そこで、本発明では、フィルタ再生制御実行中における単位時間当たりのＰＭ除去率を使用してフィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量を推定する。ここでのＰＭ除去率とは、単位ＰＭ堆積量あたりのＰＭ除去量のことである。つまり、単位時間当たりのＰＭ除去率とは、単位時間単位ＰＭ堆積量あたりのＰＭ除去量のことである。この単位時間当たりのＰＭ除去率は実験等によって予め定めることが出来る。

単位時間当たりのＰＭ除去率は、フィルタ再生制御実行中であって時間の経過と共にＰＭ堆積量が徐々に減少しても変化するものではない。そのため、本発明によれば、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量をより精度良く推定することが出来る。

本発明では、フィルタ再生制御の実行開始時に経過時間のカウントを開始し、規定時間がカウントされる毎に、該規定時間と単位時間当たりのＰＭ除去率と該規定時間のカウント開始時点でのＰＭ残量との積を該規定時間のカウント開始時点でのＰＭ残量から減算することで、規定時間が経過する毎のＰＭ残量を推定しても良い。

ここで、規定時間は、予め定められた値であって可及的に短い時間であるのが好ましい。例えば、この規定時間を、単位時間当たりのＰＭ除去率を定めている単位時間としても良い。

上記方法によれば、フィルタ再生制御の実行開始時から規定時間がカウントされた時点、即ち、フィルタ再生制御の実行開始時から規定時間が経過した時点でのＰＭ堆積量は、フィルタ再生制御の開始時におけるＰＭ堆積量から規定時間と単位時間当たりのＰＭ除去率とフィルタ再生制御の開始時におけるＰＭ堆積量との積を減算することで算出される。

そして、フィルタ再生制御の実行開始後時間の経過と共にＰＭ堆積量（ＰＭ残量）は徐々に減少するが、フィルタ再生制御の実行開始時から規定時間が経過した以降は、さらに規定時間がカウントされる毎、即ち規定時間が経過する毎に、該規定時間と単位時間当たりのＰＭ除去率とそのときの規定時間のカウント開始時点でのＰＭ残量とを乗算することによって、そのときの規定時間が経過する間にフィルタから除去されるＰＭ除去量が算出される。そして、このＰＭ除去量をそのときの規定時間のカウント開始時点でのＰＭ残量から減算することで、そのときの規定時間がカウントされた時点でのＰＭ残量が算出される。

このような方法によれば、フィルタ再生制御実行中において、規定時間の経過毎に除去されるＰＭ除去量をより精度良く算出することが出来るため、規定時間が経過する毎におけるＰＭ残量をより精度良く推定することが出来る。

本発明においては、単位時間当たりのＰＭ除去率が、フィルタに流入する排気の流量が
多いほど高い値に設定されるのが好ましい。

これは、フィルタに流入する排気の流量が多いほど、フィルタに堆積したＰＭに供給される熱量及び酸素量が多くなり、フィルタ再生制御によるＰＭの酸化・除去が促進し易くなるためである。

これにより、単位時間当たりのＰＭ除去率をより正確な値に設定することが出来、以って、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量をより精度良く推定することが出来る。

本発明においては、単位時間当たりのＰＭ除去率が、フィルタに流入する排気の酸素濃度が高いほど高い値に設定されるのが好ましい。

これは、フィルタに流入する排気の酸素濃度が高いほど、フィルタに堆積したＰＭに供給される酸素量が多くなり、フィルタ再生制御によるＰＭの酸化・除去が促進し易くなるためである。

本発明においては、単位時間当たりのＰＭ除去率が、フィルタの温度が高いほど高い値に設定されるのが好ましい。

これは、フィルタの温度が高いほど、フィルタ再生制御によるＰＭの酸化・除去が促進し易くなるためである。

また、第２の発明に係るフィルタの再生方法においては、フィルタ再生制御実行中に内燃機関の運転状態が変化した場合、上記第１の発明に係るフィルタのＰＭ残量推定方法であって、フィルタに流入する排気の流量およびフィルタに流入する排気の酸素濃度、フィルタの温度のうち少なくともいずれかに応じて単位時間当たりのＰＭ除去率を変更するフィルタのＰＭ残量推定方法によって、内燃機関の運転状態が変化した時点でのＰＭ残量を算出する。そして、この時点でのＰＭ残量と内燃機関の運転状態が変化した後の運転状態に応じて設定される単位時間当たりのＰＭ除去率とに基づいて残りのＰＭを酸化・除去するために必要なフィルタ再生制御の継続時間を算出し、該継続時間が規定継続時間以上のときはフィルタ再生制御を停止する。

内燃機関の運転状態が変化すると、フィルタに流入する排気の流量や酸素濃度、温度が変化する場合がある。また、それらの変化に伴ってフィルタの温度も変化する場合がある。そのため、フィルタ再生制御実行中に内燃機関の運転状態が変化した場合、変化する前と後とでは単位時間当たりのＰＭ除去率が異なった値となる虞がある。

そして、内燃機関の運転状態が変化することで単位時間当たりのＰＭ除去率が低下した場合、残りのＰＭを酸化・除去するために必要となるフィルタ再生制御の継続時間は長くなる。しかしながら、フィルタ再生制御の実行時間が過剰に長くなると燃費や排気エミッションの悪化を招く虞がある。

そこで、本発明では、内燃機関の運転状態が変化した時点でのＰＭ残量と内燃機関の運転状態が変化した後の運転状態に応じて設定される単位時間当たりのＰＭ除去率とに基づ
いて、残りのＰＭを酸化・除去するために必要なフィルタ再生制御の継続時間を算出する。そして、算出された継続時間が規定継続時間以上のときはフィルタ再生制御を停止する。

ここで、規定継続時間とは、フィルタ再生制御の実行時間が過剰に長いために燃費や排気エミッションの悪化を招く虞があると判断出来る閾値以下の時間である。

本発明によれば、フィルタ再生制御の実行時間が過剰に長くなることを抑制することが出来る。そのため、燃費や排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

本発明に係るパティキュレートフィルタの粒子状物質残量推定方法によれば、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量をより精度良く推定することが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜内燃機関及びその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関１の気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室には、吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路９に接続されている。また、気筒２には、該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。

吸気通路８には、吸入空気量を制御するスロットル弁１５と、吸入空気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１６とが設けられている。

排気通路９には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ１１が設けられている。このフィルタ１１には酸化触媒が担持されている。尚、フィルタ１１に担持される触媒は酸化機能を有していれば良く、例えば吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であっても良い。また、フィルタ１１自体には触媒が担持されず、フィルタ１１より上流側の排気通路９に触媒が配置された構成としても良い。

フィルタ１１より上流側の排気通路９には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁１２が設けられている。フィルタ１１より上流側であって燃料添加弁１２より下流側の排気通路９には、排気の酸素濃度に応じた電気信号を出力する酸素濃度センサ１４が設けられている。また、フィルタ１１より下流側の排気通路９には、排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ１３が設けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するためのＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、排気温度センサ１３や、酸素濃度センサ１４、エアフローメータ１６、クランク角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ１７、アクセル開度に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１８等の各種センサが電気配線を介して接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１０および燃料添加弁１２、スロットル弁１５が電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によって、これらが制御される。

＜フィルタ再生制御＞
本実施例においては、燃料噴射弁１０からの積算燃料噴射量等に基づいて推定されるフィルタ１１でのＰＭ堆積量が予め定められた再生開始ＰＭ堆積量Ｑｓｔとなったときに、堆積したＰＭを酸化・除去するフィルタ再生制御が開始される。本実施例に係るフィルタ再生制御においては、燃料添加弁１２から燃料が添加され、添加された燃料がフィルタ１１に担持された酸化触媒において酸化するときに発生する酸化熱によってフィルタ１１の温度が上昇する。その結果、フィルタ１１に堆積したＰＭが酸化し除去される。尚、フィルタ再生制御においては、燃料添加弁１２からの燃料添加の代わりに、燃料噴射弁１０によって主燃料噴射を行った後に副燃料噴射を行うことでフィルタ１１に担持された酸化触媒に燃料を供給しても良い。

＜フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量推定方法＞
フィルタ再生制御を行う場合、フィルタ再生制御の終了時期や、フィルタにＰＭが残った状態でフィルタ再生制御が停止されたときにおける次回のフィルタ再生制御の開始時期をより好適な時期とするために、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量を把握することが重要である。

ここで、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量の推移について図２に示すグラフに基づいて説明する。図２において、縦軸はＰＭ残量（ＰＭ堆積量）を表し、横軸はフィルタ再生制御の実行開始時からの経過時間を表している。

フィルタ再生制御によってフィルタ１１に堆積したＰＭを酸化させる場合、ＰＭ堆積量が多いほど該ＰＭの酸化によって発生する熱量も多くなる。そのため、酸化したＰＭの周囲に存在するＰＭの酸化がさらに促進されることになる。しかしながら、フィルタ再生制御の実行中においては、時間の経過と共にＰＭの酸化・除去が進みＰＭ堆積量が減少する。そして、ＰＭ堆積量が減少していくと該ＰＭの酸化によって発生する熱量も減少していくことになるため、酸化したＰＭの周囲に存在するＰＭの酸化が進み難くなる。つまり、フィルタ再生制御の実行中においては、時間の経過と共にＰＭ堆積量が徐々に減少してＰＭの酸化が促進され難くなるために、ＰＭ残量の単位時間当たりの減少量も時間の経過と共に減少することになる。従って、フィルタ再生制御の実行中において、ＰＭ残量は、図２に示されるように、時間の経過と共に指数関数的に減少することになる。

そこで、本実施例においては、フィルタ再生制御実行中における単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔを使用してフィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量を推定する。単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔとは、単位ＰＭ堆積量単位時間当たりのＰＭ除去量のことであり、内燃機関の運転状態が変化しなければフィルタ再生制御実行中において時間の経過にかかわらず一定の値となる。

以下、本実施例に係る具体的なフィルタ再生制御実行中のフィルタ残量推定方法について説明する。

本実施例では、フィルタ再生制御の実行開始時に、フィルタ再生制御実行開始時からの経過時間のカウントを開始する。そして、フィルタ再生制御の実行開始時から規定時間Δｔがカウントされた時点でのＰＭ残量Ｑ_１を、フィルタ再生制御の実行開始時点でのＰＭ堆積量、即ち再生開始ＰＭ堆積量Ｑｓｔから、規定時間Δｔと単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔと再生開始ＰＭ堆積量Ｑｓｔとの積を減算することで算出する。

そして、フィルタ再生制御の実行開始時から規定時間Δｔが経過した以降は、さらに規定時間Δｔがカウントされる毎に、その時点でのＰＭ残量を算出する。つまり、規定時間
Δｔがカウントされる毎に、該規定時間Δｔと単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔとそのときの規定時間Δｔのカウント開始時点でのＰＭ残量、即ち、前回の規定時間Δｔのカウント終了時点でのＰＭ残量Ｑ_ｎ−１とを乗算することによって、そのときの規定時間Δｔが経過する間にフィルタ１１から除去されるＰＭ除去量を算出する。そして、この算出されたＰＭ除去量をそのときの規定時間Δｔのカウント開始時点でのＰＭ残量Ｑ_ｎ−１から減算することで、そのときの規定時間Δｔがカウントされた時点でのＰＭ残量Ｑ_ｎを算出する。

ここで、本実施例に係る、フィルタ再生制御実行時におけるＰＭ残量を推定するＰＭ残量推定ルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、内燃機関１の運転中においてクランクシャフトが規定クランク角回転する毎に実行されるルーチンであって、ＥＣＵ２０に予め記憶されている。

本ルーチンでは、先ずＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、フィルタ再生制御が実行中であるか否かを判別する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０２に進んだＥＣＵ２０は、フィルタ再生制御の実行開始時から規定時間Δｔがカウントされたか否か、即ち、フィルタ再生制御の実行開始時から規定時間Δｔが経過したか否かを判別する。尚、上述したように、フィルタ再生制御の実行開始時にフィルタ再生制御実行開始時からの経過時間のカウントが開始される。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５進む。

Ｓ１０３に進んだＥＣＵ２０は、規定時間Δｔと単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔと再生開始ＰＭ堆積量Ｑｓｔとの積を再生開始ＰＭ堆積量Ｑｓｔから減算することで、現時点、即ち、フィルタ再生制御の実行開始時から規定時間Δｔがカウントされた時点でのＰＭ残量Ｑ_１を算出する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、Ｓ１０３において算出されたＰＭ残量Ｑ_１を記憶して本ルーチンの実行を一旦終了する。ここで記憶されたＰＭ残量Ｑ_１が次回の規定時間Δｔのカウント開始時点（つまり、２回目の規定時間Δｔのカウント開始時点）でのＰＭ残量となる。

一方、Ｓ１０５に進んだＥＣＵ２０は、フィルタ再生制御の実行開始時からの経過時間が規定時間Δｔより長いか否かを判別する。このＳ１０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はフィルタ再生制御の実行開始時からの経過時間が規定時間Δｔに達していないと判断して本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０６に進んだＥＣＵ２０は、前回の規定時間Δｔのカウント終了時から規定時間Δｔがカウントされたか否か、即ち、前回の規定時間Δｔのカウント終了時から規定時間Δｔが経過したか否かを判別する。このＳ１０６において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０７に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は前回の規定時間Δｔのカウント終了時からの経過時間が規定時間Δｔに達していないと判断して本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０７に進んだＥＣＵ２０は、規定時間Δｔと単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔと今回の規定時間Δｔのカウント開始時点でのＰＭ残量、即ち、前回の規定時間Δｔのカウント終了時点でのＰＭ残量Ｑ_ｎ−１との積を、前回の規定時間Δｔのカウント終了時点での
ＰＭ残量Ｑ_ｎ−１から減算することで、現時点、即ち今回の規定時間Δｔのカウント終了時点でのＰＭ残量Ｑ_ｎを算出する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８に進み、Ｓ１０７において算出されたＰＭ残量ＰＭ残量Ｑ_ｎを記憶して本ルーチンの実行を一旦終了する。ここで記憶されたＰＭ残量Ｑ_ｎが次回の規定時間Δｔのカウント開始時点（つまり、今回の規定時間のカウントがｎ回目であるとするとｎ＋１回目の規定時間Δｔのカウント開始時点）でのＰＭ残量となる。

以上説明したルーチンを実行することによって、フィルタ再生制御実行中において、規定時間Δｔが経過する毎のＰＭ残量をより精度良く推定することが出来る。

尚、本実施例に係る規定時間Δｔは、可及的に短い時間であるのが好ましい。また、例えば、単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔを１ｍｉｎ当りのＰＭ除去率として設定した場合に、規定時間Δｔを１ｍｉｎとしても良い。

＜単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔ設定方法＞
次に、本実施例に係る、フィルタ再生制御実行中における単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔの設定方法について説明する。

フィルタ再生制御実行時におけるＰＭの酸化・除去状況は、フィルタ１１に流入する排気の流量や酸素濃度、さらにフィルタ１１の温度に応じて変化する。そのため、本実施例では、これらの値に応じて単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔを変更する。つまり、フィルタ再生制御実行時においてＰＭの酸化・除去が促進し易い時ほど、単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔを高い値に設定する。

具体的には、フィルタ１１に流入する排気の流量が多いほど、ＰＭの酸化に供される排気からの熱量および酸素が多くなる。また、該排気の酸素濃度が高いほど、ＰＭに供給される排気からの酸素が多くなる。従って、フィルタ１１に流入する排気の流量が多いほど、また、該排気の酸素濃度が高いほど、ＰＭの酸化・除去が促進し易くなるため、単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔを高い値に設定する。同様に、フィルタ１１の温度が高いほど、ＰＭの酸化に供される熱量が多くなりＰＭの酸化・除去が促進し易くなるため、単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔを高い値に設定する。

このように、単位時間当たりのＰＭ除去率を設定することによって、単位時間当たりのＰＭ除去率をより正確な値に設定することが出来、以って、フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量をより精度良く推定することが可能となる。

尚、フィルタ１１に流入する排気の流量はエアフローメータ１６の検出値に基づいて推定される。また、フィルタ１１に流入する排気の酸素濃度は、酸素濃度センサ１４によって検出されるか、もしくは、吸入空気量と燃料噴射弁１０からの燃料噴射量とに基づいて推定しても良い。また、フィルタ１１の温度は排気温度センサ１３の検出値に基づいて推定される。

本実施例に係る、内燃機関及びその吸排気系の概略構成は上述した実施例１と同様であるため、その説明を省略する。

＜フィルタ再生方法＞
ここで、本実施例に係る、フィルタ再生制御実行中に内燃機関１の運転状態が変化した場合のフィルタ再生方法について説明する。

内燃機関１の運転状態が変化すると、フィルタ１１に流入する排気の流量や酸素濃度、フィルタ１１の温度が変化する場合がある。そのため、フィルタ再生制御実行中に内燃機関１の運転状態が変化した場合、単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔが変化する虞がある。

そして、フィルタ再生制御実行中に内燃機関１の運転状態が変化することで単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔが低下した場合、残りのＰＭを酸化・除去するために必要となるフィルタ再生制御の継続時間が長くなる。しかしながら、フィルタ再生制御の実行時間が過剰に長くなると燃費や排気エミッションの悪化を招く虞がある。

そこで、本実施例では、図４に示す制御ルーチンを実行することで、フィルタ再生制御実行中に内燃機関１の運転状態が変化した場合であってフィルタ再生制御の継続時間が過剰に長いと判断された場合はフィルタ再生制御を停止する。

図４は、本実施例に係る、フィルタ再生制御の停止または継続を制御するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、内燃機関１の運転中においてクランクシャフトが規定クランク角回転する毎に実行されるルーチンであって、ＥＣＵ２０に予め記憶されている。

本ルーチンでは、先ずＳ２０１において、ＥＣＵ２０は、フィルタ再生制御が実行中であるか否かを判別する。このＳ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ２０２に進んだＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が変化したか否かを判別する。このＳ２０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０７に進み、フィルタ再生制御を継続する。

Ｓ２０３に進んだＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態変化後における排気の流量および酸素濃度、フィルタ１１の温度に基づいて単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔの値を変更する。尚、排気の流量および酸素濃度、フィルタ１１の温度は、内燃機関１の運転状態に応じた値となるため、内燃機関１の運転状態と単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔとの関係を実験等によって求めてマップとし、このマップから単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔの値を導出しても良い。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０４に進み、Ｓ２０３にて変更された単位時間当たりのＰＭ除去率Ｒｔと、現時点、即ち内燃機関１の運転状態が変化した時点でのＰＭ残量Ｑｃｈとに基づいて、残りのＰＭを酸化・除去するために必要となるフィルタ再生制御の継続時間を算出する。尚、現時点でのＰＭ残量Ｑｃｈは、実施例１に係るフィルタ再生制御実行中のフィルタ残量推定方法によって推定される。

次に、ＥＣＵ２０はＳ２０５に進み、Ｓ２０４にて算出されたフィルタ再生制御の継続時間が規定継続時間ΔＴｃ以上であるか否かを判別する。ここで、規定継続時間ΔＴｃとは、フィルタ再生制御の実行時間が過剰に長いために燃費や排気エミッションの悪化を招く虞があると判断出来る閾値の時間である。Ｓ２０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０７に進む

Ｓ２０６に進んだＥＣＵ２０は、フィルタ再生制御を停止し、本ルーチンの実行を一旦停止する。

以上説明したルーチンを実行することによって、フィルタ再生制御の実行時間が過剰に
長くなることを抑制することが出来る。そのため、燃費や排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図。フィルタ再生制御実行中におけるＰＭ残量の推移を示すグラフ。本発明の実施例に係る、フィルタ再生制御実行時におけるＰＭ残量を推定するＰＭ残量推定ルーチンを示すフローチャート。本発明の実施例に係る、フィルタ再生制御の停止または継続を制御するルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・気筒
９・・・排気通路
１０・・燃料噴射弁
１１・・パティキュレートフィルタ
１２・・燃料添加弁
１３・・排気温度センサ
１４・・酸素濃度センサ
１５・・スロットル弁
１６・・エアフローメータ
１７・・クランクポジションセンサ
１８・・アクセル開度センサ
２０・・ＥＣＵ

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを昇温させることによって該パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生制御の実行中において、前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の残量を推定するパティキュレートフィルタの粒子状物質残量推定方法であって、
前記フィルタ再生制御実行中における単位時間当たりの粒子状物質除去率と、前記フィルタ再生制御の実行開始時における前記パティキュレートフィルタでの粒子状物質堆積量と、前記フィルタ再生制御実行開始からの経過時間と、に基づいて、前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の残量を推定することを特徴とするパティキュレートフィルタの粒子状物質残量推定方法。
前記フィルタ再生制御の実行開始時に経過時間のカウントを開始し、
規定時間がカウントされる毎に、該規定時間と前記単位時間当たりの粒子状物質除去率と該規定時間のカウント開始時点での粒子状物質の残量との積を該規定時間のカウント開始時点での粒子状物質の残量から減算することで、前記規定時間が経過する毎の粒子状物質の残量を推定することを特徴とする請求項１記載のパティキュレートフィルタの粒子状物質残量推定方法。
前記単位時間当たりの粒子状物質除去率は、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の流量が多いほど高い値に設定されることを特徴とする請求項１または２記載のパティキュレートフィルタの粒子状物質残量推定方法。
前記単位時間当たりの粒子状物質除去率は、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の酸素濃度が高いほど高い値に設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパティキュレートフィルタの粒子状物質残量推定方法。
前記単位時間当たりの粒子状物質除去率は、前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど高い値に設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のパティキュレートフィルタの粒子状物質残量推定方法。
前記フィルタ再生制御実行中に前記内燃機関の運転状態が変化した場合、前記内燃機関の運転状態が変化した時点での粒子状物質の残量を請求項３から５のいずれかに記載の粒子状物質残量推定方法によって算出し、さらに、算出された粒子状物質の残量と、前記内燃機関の運転状態が変化した後の前記内燃機関の運転状態に応じて設定される前記単位時間当たりの粒子状物質除去率とに基づいて残りの粒子状物質を酸化・除去するために必要な前記フィルタ再生制御の継続時間を算出し、該継続時間が規定継続時間以上のときは前記フィルタ再生制御を停止することを特徴とするパティキュレートフィルタの再生方法。