JP2023147843A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】酸化触媒で未燃燃料を反応させて排気を昇温する場合において、運転状態に応じた排気の偏流によって温度分布のばらつきが発生している酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えることなく、かつ、できるだけ高い温度となるように、燃料添加弁から添加する燃料量を適切な燃料量とすることができる、内燃機関の制御システムを提供する。【解決手段】制御装置は、粒子状物質捕集フィルタの再生の必要が有るか否かを判定するフィルタ再生判定部と、運転状態に応じた目標触媒床温を設定する目標触媒床温設定部と、運転状態と目標触媒床温に基づいて燃料添加量を求める燃料添加量算出部と、燃料添加量に基づいて燃料添加弁から燃料を添加する燃料添加実行部とを有し、目標触媒床温を設定する際、運転状態に応じて設定された理想目標触媒床温を、運転状態に応じて設定された触媒床温ばらつき温度を用いて補正して目標触媒床温を設定する。【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気には、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等が含まれている。例えば、内燃機関としてディーゼルエンジンを搭載した車両では、排気浄化装置として、排気の上流側から下流側に向かって、第１酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）、粒子状物質捕集フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）、ＳＣＲ触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）、第２酸化触媒等が搭載されている。炭化水素（ＨＣ）は、酸化機能を有する第１酸化触媒、粒子状物質捕集フィルタでの酸化反応によって、水（Ｈ₂Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ₂）へと浄化される。一酸化炭素（ＣＯ）は、酸化機能を有する第１酸化触媒、粒子状物質捕集フィルタでの酸化反応によって、二酸化炭素（ＣＯ₂）へと浄化される。粒子状物質（ＰＭ）は、粒子状物質捕集フィルタにて捕集され、大気中に放出されない。窒素酸化物（ＮＯｘ）は、排気管内に添加（噴射）した尿素水から生成されたアンモニアと、還元機能を有する尿素ＳＣＲでの還元反応によって、窒素（Ｎ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）へと浄化され、余剰アンモニアが発生した場合は第２酸化触媒での酸化反応によって浄化される。なお、ＤＰＦとＳＣＲ触媒を別々に設けることなく、ＳＣＲ触媒とＤＰＦを一体化したＳＣＲ－ＤＰＦを設ける場合もある。

排気中の粒子状物質は、粒子状物質捕集フィルタに捕集され、当該粒子状物質捕集フィルタ内に堆積していく。粒子状物質捕集フィルタに所定量以上の粒子状物質が堆積した場合、粒子状物質捕集フィルタが目詰まりして内燃機関の排気に影響が出る。そこで、粒子状物質捕集フィルタに所定量以上の粒子状物質が堆積した場合では、一時的に排気温度を強制的に上昇させて粒子状物質捕集フィルタに捕集されている粒子状物質を燃焼焼却しており、いわゆる「ＤＰＦ再生」を行っている。

ＤＰＦ再生の際の排気の昇温方法の一つとして、酸化触媒の上流側の排気経路に設けられた燃料添加弁から排気経路内に未燃燃料を添加（噴射）し、当該未燃燃料を酸化触媒で反応（酸化）させて排気を強制的に昇温する方法がある。この方法では、酸化触媒で昇温した排気で、酸化触媒の下流側に配置されたＤＰＦに堆積している粒子状物質を燃焼焼却している。この排気の強制的な昇温については、燃料添加弁から添加する燃料が不足している場合では排気温度が所望する温度まで上昇しなかったりＤＰＦ再生の時間が非常に長くなったりするので好ましくない。また燃料添加弁から添加する燃料が過剰の場合では酸化触媒の温度（触媒床温）や排気温度が必要以上に上昇し、触媒の蒸散や劣化等を招くので好ましくない。従って、燃料添加弁から供給する燃料量を過不足なく適切に求める必要がある。

例えば特許文献１には、酸化触媒が劣化した場合であっても、ＰＭフィルタ（粒子状物質捕集フィルタ）の再生のために酸化触媒に供給する未燃燃料の供給量を適正化することができる排気浄化装置の制御装置が開示されている。制御装置は、酸化触媒に供給された未燃燃料のうち、酸化触媒からスリップしてＰＭフィルタに到来するＨＣスリップ量を推定するＨＣスリップ量推定部と、ＰＭフィルタを排気の流れ方向に沿って仮想的に複数のセルに分割してＰＭフィルタに流入する排気の温度及び流量とＨＣスリップ量とに基づいて複数のセルのそれぞれの温度を推定する温度分布推定部と、それぞれのセルの推定温度と目標温度に対する偏差とに基づいて酸化触媒に供給する未燃燃料の供給量を算出する目標燃料供給量算出部と、を備えている。

特開２０２１－１２４０４３号公報

特許文献１に記載の排気浄化装置の制御装置では、ＰＭフィルタ（粒子状物質捕集フィルタ）における排気の流入側の端面の全面に対して、流入される排気の温度が均一の温度であると想定している。つまり、酸化触媒から流出される排気の温度は、排気の流れ方向に直交する面内で均一の温度であると想定している。

しかし実際には、燃料添加弁から排気経路内に燃料を添加して酸化触媒で反応させて排気を昇温する場合、運転状態に応じた排気の偏流によって、添加した燃料が均一に分散されずに偏りが発生し、酸化触媒の面方向（排気の流れ方向に対して直交する方向）で「温度のむら」が発生している（触媒床温分布のばらつきが発生している）。この「触媒床温分布のばらつき」によって、酸化触媒の面方向において、周囲の床温よりも温度が高い部分と、周囲の床温よりも温度が低い部分と、が発生する。そして、排気の流れ方向に直交する面内において温度の高い部分と低い部分が生じている排気がＤＰＦに流入され、ＤＰＦ再生の再生性の低下を招いている。

このＤＰＦ再生の再生性をより向上させるために、周囲の床温よりも温度が低い部分をより高い温度にするように、燃料添加弁から添加する燃料量を増量する方法が考えられる。しかし、添加する燃料量を増量した場合、周囲の床温よりも温度が高い部分の温度がさらに上昇し、酸化触媒の貴金属の蒸散等が助長され、酸化触媒の性能低下を招く可能性があるので好ましくない。従来では、燃料添加弁から添加する燃料量は、「触媒床温分布のばらつき」で最も大きなばらつき温度（ばらつき温度＝触媒床温分布中での最高温度－触媒床温分布中での平均温度）を考慮して決定されている。具体的には、従来では、燃料添加弁からの燃料量を決める際の触媒床温の目標温度である目標触媒床温は、理想的な目標触媒床温から最も大きなばらつき温度を減算した温度に設定され、この目標触媒床温に基づいて燃料添加弁からの燃料量が決められている。

なお、触媒床温分布のばらつき温度は、排気の偏流に起因するので、排気の流量や温度の変化に応じて変化する。すなわち、触媒床温分布のばらつき温度は、内燃機関の運転状態に応じて変化する（運転状態が変化すると排気の流量や温度が変化し、触媒床温分布のばらつき温度が変化する）。一般的に、排気流量が多いほどばらつき温度は小さくなる。また一般的に、目標触媒床温は、排気流量が多いほど高い温度に設定されている。しかし従来では、上述したように、目標触媒床温を、理想的な目標触媒床温から最も大きなばらつき温度を減算した温度に設定しているので、ばらつき温度が小さな運転状態の場合では、目標触媒床温を必要以上に低い温度に設定してしまっており、ＤＰＦ再生の再生性の低下を招いている。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、酸化触媒で未燃燃料を反応させて排気を昇温する場合において、運転状態に応じた排気の偏流によって温度分布のばらつきが発生している酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えることなく、かつ、できるだけ高い温度となるように、燃料添加弁から添加する燃料量を適切な燃料量とすることができる、内燃機関の制御システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、内燃機関の排気経路に設けられた酸化触媒と、前記排気経路における前記酸化触媒の下流側に設けられた粒子状物質捕集フィルタと、前記酸化触媒の上流側の前記排気経路内に燃料を添加可能な燃料添加弁と、前記燃料添加弁を制御する制御装置と、を有する、内燃機関の排気浄化システムである。前記制御装置は、前記内燃機関の排気温度を上昇させて前記粒子状物質捕集フィルタを再生する必要が有るか否かを判定するフィルタ再生判定部と、前記粒子状物質捕集フィルタを再生する必要が有ると判定した場合に、前記内燃機関の運転状態に応じた前記酸化触媒の目標温度である目標触媒床温を設定する目標触媒床温設定部と、前記運転状態と前記目標触媒床温に基づいて前記燃料添加弁からの燃料の添加量である燃料添加量を求める燃料添加量算出部と、算出した前記燃料添加量に基づいて前記燃料添加弁から燃料を添加する燃料添加実行部と、を有している。そして前記制御装置は、前記目標触媒床温設定部にて前記目標触媒床温を設定する際、前記運転状態に応じて設定された理想的な前記目標触媒床温である理想目標触媒床温を、前記運転状態に応じて設定された触媒床温ばらつき温度であって前記燃料添加弁から燃料を添加した場合において前記酸化触媒の位置に応じた触媒温度の温度分布に基づいたばらつき温度である前記触媒床温ばらつき温度、を用いて補正して前記目標触媒床温を設定することで、前記燃料添加弁からの燃料の添加によって前記運転状態に応じた触媒床温のばらつきが発生しても、前記酸化触媒のいずれの位置であっても前記理想目標触媒床温を超えないように前記燃料添加弁から燃料を添加する、内燃機関の排気浄化システムである。

次に、第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の排気浄化システムであって、前記制御装置は、さらに前記目標触媒床温設定部にて、前記触媒床温ばらつき温度で補正した前記目標触媒床温を、時刻に対応させて記憶装置に記憶し、所定時間間隔に対する前記運転状態の変動量である過渡変動量に応じた前記触媒床温の温度変化の遅れ時間を算出し、算出した前記遅れ時間に対応する前記目標触媒床温を前記記憶装置から読み出して前記目標触媒床温に設定する、内燃機関の排気浄化システムである。

次に、第３の発明は、上記第２の発明に係る内燃機関の排気浄化システムであって、前記過渡変動量は、前記内燃機関の排気流量の変動量と、前記内燃機関の排気温度の変動量と、の少なくとも一方を含む、内燃機関の排気浄化システムである。

第１の発明によれば、運転状態に応じた理想目標触媒床温を、運転状態に応じた触媒床温ばらつき温度で補正した目標触媒床温と、内燃機関の運転状態とに基づいて燃料添加量を算出する。これにより、酸化触媒で未燃燃料を反応させて排気を昇温する場合において、運転状態に応じた排気の偏流によって温度分布のばらつきが発生している酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えないように燃料添加量を適切に求めることができる。また、運転状態に応じた触媒床温ばらつき温度で理想目標触媒床温を補正するので、必要以上に低い温度へと補正することがないので、目標触媒床温をできるだけ高い温度へと補正することが可能であり、燃料添加弁から添加する燃料添加量を適切に求めることができる。

運転状態が変動する過渡状態では、排気温度や排気流量が変動するが、排気温度や排気流量は、運転状態の変動に応じて瞬時に変化するものではなく、過渡の変動量に応じた遅れ時間を伴って滑らかに変動する。第２の発明によれば、過渡状態では、過渡変動量に応じた遅れ時間を考慮して目標触媒床温を設定する。これにより、過渡状態であっても、温度分布のばらつきが発生している酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えることなく、かつ、できるだけ高い温度となるように、燃料添加弁から添加する燃料量を適切な燃料量とすることができる、

第３の発明によれば、過渡変動量を適切に求めることが可能となり、遅れ時間を適切に求めることができる。

内燃機関システムの全体構成の例を説明する図である。 図１に示すＩＩ－ＩＩ断面図であり、図１に示す内燃機関システムの酸化触媒の面方向において、燃料添加弁から燃料を添加した際の触媒床温分布のばらつきの例を説明する図である。 内燃機関の運転状態（回転数、燃料噴射量）に応じた理想的な目標触媒床温が設定された［理想目標触媒床温］の例を説明する図である。 内燃機関の運転状態（回転数、燃料噴射量）に応じた触媒床温のばらつき温度が設定された［触媒床温ばらつき温度］の例を説明する図である。 図３の［理想目標触媒床温］と図４の［触媒床温ばらつき温度］に基づいた、本願の［目標触媒床温］の例を説明する図である。 図５に対して、従来の［目標触媒床温］の例を説明する図である。 燃料添加弁から燃料を添加した際の触媒床温の変化の例を説明する図である。 第１の実施の形態の、燃料添加弁からの燃料添加量の算出等を行う、制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。 内燃機関の運転状態の変動量である過渡変動量（排気流量変動量、排気温度変動量）に応じた遅れ時間が設定された［過渡時遅れ時間］の例を説明する図である。 第１の実施の形態における減速時の動作の例を説明する図である。 第１の実施の形態における加速時の動作の例を説明する図である。 第２の実施の形態の、燃料添加弁からの燃料添加量の算出等を行う、制御装置の処理手順の例を説明するフローチャートである。 第２の実施の形態における減速時の動作の例を説明する図である。

●［内燃機関システム１の全体構成（図１）］
以下、本発明の排気浄化システム２を含む内燃機関システム１について、図面を参照しながら説明する。まず図１を用いて、内燃機関システム１の全体構成の例について説明する。なお図１の例における内燃機関システム１の内燃機関１０は、ディーゼルエンジンを例としている。また排気浄化システム２は、制御装置５０と、第１酸化触媒４２と、粒子状物質捕集フィルタ４３と、燃料添加弁６１Ａとを有する。以下、内燃機関システム１の構成等について、吸気側から排気側へと順に説明する。

吸気管１１Ａには、空気流量検出装置３１が設けられている。空気流量検出装置３１は、例えば吸気流量センサであり、内燃機関１０が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また空気流量検出装置３１には、吸気温度検出装置３２Ａ、大気圧検出装置３３Ａが設けられている。吸気温度検出装置３２Ａは、例えば吸気温度センサであり、吸気（この場合、外気）の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。大気圧検出装置３３Ａは、例えば圧力センサであり、大気圧に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また吸気管１１Ａは、過給機８０のコンプレッサ８２に接続されている。

過給機８０のコンプレッサ８２の流入側には吸気管１１Ａが接続されており、コンプレッサ８２の吐出側には吸気管１１Ｃが接続されている。コンプレッサ８２は、排気によって回転駆動されるタービン８１によって回転駆動され、吸気管１１Ａから流入された吸気を、吸気管１１Ｃへと圧送する。またコンプレッサ８２の上流側となる吸気管１１Ａには圧力検出装置３３Ｂが設けられている。圧力検出装置３３Ｂは、コンプレッサ８２にて圧縮する前の空気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

吸気管１１Ｃの下流側は吸気マニホルド１１Ｄに接続されている。吸気管１１Ｃには、圧力検出装置３３Ｃ、インタークーラ８４、スロットル装置６４、吸気温度検出装置３２Ｂが設けられている。圧力検出装置３３Ｃは、例えば圧力センサであり、コンプレッサ８２にて圧送した吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。またインタークーラ８４は、コンプレッサ８２から圧送された吸気の温度を低下させて酸素密度を大きくする。またスロットル装置６４は、制御装置５０からの制御信号に基づいて目標スロットル開度へとスロットル弁の開度を調整する。また吸気温度検出装置３２Ｂは、例えば吸気温度センサであり、インタークーラ８４にて低下された吸気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

吸気マニホルド１１Ｄの下流側は内燃機関１０の各シリンダへと吸気を導く吸気ポートに接続されている。吸気マニホルド１１Ｄへと導かれた吸気は、内燃機関１０の各シリンダに吸引されて、インジェクタから噴射された燃料とともに燃焼に使用される。また吸気マニホルド１１Ｄには、圧力検出装置３３Ｄが設けられている。圧力検出装置３３Ｄは、例えば圧力センサであり、吸気マニホルド１１Ｄ内の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

内燃機関１０には、回転検出装置３４Ａ、気筒検出装置３４Ｂが設けられている。回転検出装置３４Ａは、例えばクランクシャフトの回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転角度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また気筒検出装置３４Ｂは、例えばカムシャフトの回転センサであり、例えば１番気筒のピストンが圧縮上死点に達した時点で検出信号を制御装置５０に出力する。また内燃機関１０には、内燃機関１０の負荷を調整可能な負荷装置６３が設けられている。負荷装置６３は、例えばオルタネータであり、制御装置５０からの負荷制御信号（発電制御信号）に基づいて、内燃機関１０の負荷を変更する。また内燃機関１０には、クーラント温度検出装置３２Ｃが設けられている。クーラント温度検出装置３２Ｃは、例えば水温センサであり、内燃機関を冷却するクーラント（冷却水）の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

アクセル踏込量検出装置３８は、例えば、アクセル踏込量センサであり、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。またイグニションスイッチ３９は、運転者からの内燃機関の始動や停止の指示の入力装置であり、運転者は、停止中の内燃機関を始動させる場合や、運転状態の内燃機関を停止させる場合に、イグニションスイッチ３９を操作する。

制御装置５０は、回転検出装置３４Ａからの検出信号に基づいた内燃機関の回転数と、アクセル踏込量検出装置３８からの検出信号に基づいたアクセルペダルの踏込量に基づいて要求負荷を算出し、要求負荷に応じた燃料量を算出する。そして制御装置５０は、回転検出装置３４Ａと気筒検出装置３４Ｂからの検出信号に基づいて、所定のタイミングでインジェクタを制御して、要求負荷に応じた燃料量を内燃機関１０のシリンダ内に噴射する。

内燃機関１０の排気ポートには、排気マニホルド１２Ａが接続されている。内燃機関１０からの排気は、排気マニホルド１２Ａ、排気管１２Ｂ、過給機８０のタービン８１、へと導かれてタービン８１を回転駆動して排気管１２Ｃへ吐出される。内燃機関１０（この場合、ディーゼルエンジン）からの排気には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。

排気マニホルド１２Ａまたは排気管１２Ｂには、排気の一部を吸気に戻すためのＥＧＲ配管１３の流入側が接続されている。そしてＥＧＲ配管１３の流出側は、吸気管１１Ｃまたは吸気マニホルド１１Ｄに接続されている。そしてＥＧＲ配管１３には、ＥＧＲ配管の開度を調整するＥＧＲ弁１３Ａが設けられている。制御装置５０は、内燃機関１０の運転中は、ＥＧＲ弁１３Ａの開度を調整することで、ＥＧＲガスの流量を調整することができる。

排気マニホルド１２Ａの流出側には排気管１２Ｂが接続されている。また排気管１２Ｂの下流側には過給機８０のタービン８１の流入側が接続されている。そしてタービン８１の流出側には排気管１２Ｃが接続されており、排気管１２Ｃの下流側には排気浄化装置４０が接続されている。

排気浄化装置４０は、ＥＧＲ配管１３と排気管１２Ｂ（または排気マニホルド１２Ａ）との接続個所よりも下流側の排気管（この場合、排気管１２Ｂの下流側）に設けられている。そして排気浄化装置４０は、上流側排気浄化装置４１と、上流側排気浄化装置４１の下流側に配置される下流側排気浄化装置４５とから構成されている。上流側排気浄化装置４１は、上流側から、第１酸化触媒４２（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）、粒子状物質捕集フィルタ４３（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）を有している。下流側排気浄化装置４５は、上流側から、尿素ＳＣＲ４６（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction、ＳＣＲ触媒）、第２酸化触媒４７（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）を有している。

第１酸化触媒４２は、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を酸化反応させて浄化する。粒子状物質捕集フィルタ４３は、排気に含まれている粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、排気のみを下流側へと流出させる。なお粒子状物質捕集フィルタ４３は、一酸化炭素や炭化水素を酸化反応させて浄化する機能も有している。

第１酸化触媒４２の上流側（上流側排気浄化装置４１の上流側）の排気管１２Ｃには、燃料添加弁６１Ａと、排気温度検出装置３６Ａ（例えば、排気温度センサ）等が設けられている。燃料添加弁６１Ａは、燃料を添加可能（噴射可能）であり、捕集した粒子状物質が堆積した粒子状物質捕集フィルタ４３を再生する際（粒子状物質を燃焼焼却する際）に、第１酸化触媒４２内で酸化反応させて排気の温度を上昇させるための燃料（反応液に相当）を、排気管１２Ｃ内に噴射する。また燃料添加弁６１Ａから噴射された燃料を衝突させて分散させる分散装置６１Ｂが、排気管１２Ｃ内に配置されている。なお燃料添加弁６１Ａには、図示省略した燃料タンクから燃料が供給されている。また、第１酸化触媒４２の下流側、且つ、粒子状物質捕集フィルタ４３の上流側には、排気温度検出装置３６Ｂ（例えば、排気温度センサ）が設けられている。

粒子状物質捕集フィルタ４３の下流側には、排気温度検出装置３６Ｃ（例えば、排気温度センサ）が設けられている。また、上流側排気浄化装置４１内における、第１酸化触媒４２の下流側、且つ、粒子状物質捕集フィルタ４３の上流側の排気圧力と、粒子状物質捕集フィルタ４３の下流側の排気圧力と、の差圧（圧力差）を検出する差圧検出装置３５（例えば、差圧センサ）が設けられている。

制御装置５０は、差圧検出装置３５からの検出信号に基づいて粒子状物質捕集フィルタ４３の上流側と下流側の圧力差を検出し、検出した圧力差に応じて粒子状物質捕集フィルタ４３内に捕集されている粒子状物質の堆積量を推定することができる。そして制御装置５０は、推定した堆積量が閾値を超えた場合に、燃料添加弁６１Ａから燃料（反応液に相当）を噴射して排気温度を上昇させて粒子状物質捕集フィルタ４３内に堆積している粒子状物質を燃焼焼却して粒子状物質捕集フィルタ４３を再生する。その際、後述するように、制御装置５０は、内燃機関１０の運転状態に応じた、第１酸化触媒４２の床温の目標温度である目標触媒床温を求め、求めた目標触媒床温となるように燃料添加弁６１Ａから燃料を噴射する。

また、下流側排気浄化装置４５は、上流側から、尿素水添加弁６２Ａ、分散装置６２Ｂ、尿素ＳＣＲ４６、第２酸化触媒４７等が設けられている。尿素ＳＣＲ４６は、粒子状物質捕集フィルタ４３の下流側に排気管１２Ｄを介して連結されている。尿素水添加弁６２Ａは、尿素水を添加可能（噴射可能）であり、粒子状物質捕集フィルタ４３の下流側、且つ、尿素ＳＣＲ４６の上流側、となる排気管１２Ｄに配置されて、所定のタイミングにて、排気中に尿素水（反応液に相当）を噴射する。噴射された尿素水（液体の添加剤）は、分散装置６２Ｂに衝突して飛散して微粒化され、排気管１２Ｄ内で拡散して尿素ＳＣＲ４６に達する。なお尿素水添加弁６２Ａには、図示省略した尿素水タンクから尿素水が供給されている。尿素ＳＣＲ４６は、添加された尿素水から生成されたアンモニアガスを用いて、排気に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化する。

また尿素ＳＣＲ４６の上流側の排気管１２Ｄには、ＮＯｘ検出装置３７Ａ（例えばＮＯｘセンサ）が設けられている。また尿素ＳＣＲ４６の下流側の排気管１２Ｅには、ＮＯｘ検出装置３７Ｂ（例えばＮＯｘセンサ）、排気温度検出装置３６Ｄ（例えば排気温度センサ）が設けられている。ＮＯｘ検出装置３７Ａ、３７Ｂは、排気中のＮＯｘの濃度に応じた検出信号を制御装置５０に出力し、排気温度検出装置３６Ｄは、排気の温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。制御装置５０は、ＮＯｘ検出装置３７Ａ、３７Ｂ、排気温度検出装置３６Ｄらの検出信号に基づいて、尿素ＳＣＲ４６のＮＯｘ浄化率を算出し、算出したＮＯｘ浄化率に基づいて尿素水添加弁６２Ａを制御する。

第２酸化触媒４７は、尿素ＳＣＲ４６の下流側に、排気管１２Ｅを介して連結されている。第２酸化触媒４７は、排気中に残留するアンモニアガスを酸化して浄化する。なお第２酸化触媒４７は、一酸化炭素や炭化水素を酸化反応させて浄化する機能も有している。

制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３（記憶装置）、タイマ５４、ＥＥＰＲＯＭ５５等を備えた公知のものである。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５３に記憶された各種プログラムやマップに基づいて、種々の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ５２は、ＣＰＵでの演算結果や各検出装置から入力されたデータ等を一時的に記憶し、ＥＥＰＲＯＭ５５は、不揮発性記憶装置であり、例えば、内燃機関１０の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。

そして、制御装置５０は、入力された検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出することができる。また、制御装置５０は、検出した内燃機関１０の運転状態や、アクセル踏込量検出装置３８からの検出信号に基づいた運転者からの要求に応じて、燃料をシリンダ内に噴射するインジェクタ、燃料添加弁６１Ａ、尿素水添加弁６２Ａ、ＥＧＲ弁１３Ａ等の各種のアクチュエータを制御する制御信号を出力する。なお制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、フィルタ再生判定部５１Ａ、目標触媒床温設定部５１Ｂ、燃料添加量算出部５１Ｃ、燃料添加実行部５１Ｄ等を有しているが、これらの詳細については後述する。

制御装置５０は、粒子状物質捕集フィルタ４３に捕集された粒子状物質が所定量以上堆積したと判定した場合、燃料添加弁６１Ａから燃料を添加し、添加した燃料を第１酸化触媒４２にて酸化反応させて排気の温度を上昇させる。そして温度が上昇された排気は、粒子状物質捕集フィルタ４３に流入して、堆積している粒子状物質を燃焼焼却する。このとき、燃料添加弁６１Ａから添加された燃料は分散装置６１Ｂにて分散されて第１酸化触媒４２の流入面に到達する。第１酸化触媒４２の流入面に到達した燃料は、分散装置６１Ｂにて分散されているが、排気の偏流によって第１酸化触媒４２の流入面に均一には分散されない。

●［第１酸化触媒４２の温度分布の例（図２）］
図２は、ケース４２Ｃに収容された図１に示す第１酸化触媒４２のＩＩ－ＩＩ断面を示している。そして図２は、所定の運転状態であるときに燃料添加弁６１Ａから燃料を添加した場合の温度分布の例を示しており、点線は等温線を示している。図２に示す例では、符号Ａ１の周囲の領域の温度が最も高く、符号Ａ２の周囲の領域の温度が最も低く、数１０℃の温度差がある。この温度分布は、第１酸化触媒４２の軸方向におけるどの断面も、ほぼ同様となっている。従って、第１酸化触媒４２から流出されて粒子状物質捕集フィルタ４３に流入する排気も、この温度分布とほぼ同様の状態で流入される。このように第１酸化触媒４２の面方向（排気の流れる方向に直交する方向）において、周囲の温度（床温）よりも温度が高い部分と、周囲の温度（床温）よりも温度が低い部分とが発生している。そして、この排気が粒子状物質捕集フィルタ４３に流入され、粒子状物質捕集フィルタの再生性の低下を招いている。

●［第１酸化触媒４２の目標触媒床温など（図３～図７）］
なお、燃料を添加して第１酸化触媒４２で排気を昇温する際、触媒を劣化させないために、第１酸化触媒４２の床温の上限が設定されている。この上限を超えないように、内燃機関の運転状態に応じた、理想的な目標触媒床温である［理想目標触媒床温］が設定されている。例えば図３の例に示す［理想目標触媒床温］マップは、実際の車両やシミュレーション等を用いて、運転状態（この場合、内燃機関の回転数と、インジェクタからの燃料噴射量）に応じた、理想的な目標触媒床温である理想目標触媒床温（ＴＲｍｎ）が設定されている。なお、触媒床温は、触媒温度と同義語である。

内燃機関の運転状態に応じた［理想目標触媒床温］と、運転状態（排気温度等）から、燃料添加弁からの燃料添加量を求め、求めた燃料添加量を燃料添加弁から添加すればよいのであるが、実際には上述したように第１酸化触媒にて温度分布が発生しており、均一な温度になっていない。つまり、第１酸化触媒の面方向において、一部の領域では理想目標触媒床温になっているが、一部の領域では理想目標触媒床温を超える温度となっており、一部の領域では理想目標触媒床温よりも低い温度となっている。最も温度が高い領域の温度が、理想目標触媒床温を超えないように燃料添加量を求めるために、図４に示す［触媒床温ばらつき温度］を用いる。

図４の例に示す［触媒床温ばらつき温度］マップは、実際の車両やシミュレーション等を用いて、運転状態（この場合、内燃機関の回転数と、インジェクタからの燃料噴射量）に応じた、第１酸化触媒の面方向における温度分布のばらつきである触媒床温ばらつき温度（ΔＴｍｎ）が設定されている。なお［触媒床温ばらつき温度］マップ中の触媒床温ばらつき温度ΔＴｍｎには、「第１酸化触媒の面方向における床温最高温度」から「第１酸化触媒の面方向における床温平均温度」を減算した値が設定されている。例えば図２の温度分布（第１酸化触媒の面方向における温度分布）の例において、符号Ａ１の位置の床温が最高温度であり、全体の平均温度がＴａｖであるとき、この場合の触媒床温ばらつき温度（ΔＴｍｎ）＝「符号Ａ１の位置の温度（床温最高温度）」－Ｔａｖ（床温平均温度）、とされている。

図５の例に示すように、本願の［目標触媒床温］マップは、運転状態に応じた［理想目標触媒床温］（図３参照）の値（ＴＲｍｎ）を、運転状態に応じた［触媒床温ばらつき温度］（図４参照）の値（ΔＴｍｎ）で補正している。例えば運転状態（回転数、燃料噴射量）が（Ｎ２、Ｑ２）の場合、図５に示す本願の［目標触媒床温］からＴＲ２２－ΔＴ２２が求められる。この目標触媒床温ＴＲ２２－ΔＴ２２の温度と、運転状態（排気温度など）に基づいて燃料添加弁からの燃料添加量を求めれば、触媒床温ばらつき温度による最も温度が高い領域ではΔＴ２２だけ温度が高くなるので、（ＴＲ２２－ΔＴ２２）＋ΔＴ２２＝ＴＲ２２となり、その運転状態における理想目標触媒床温ＴＲ２２を超えない。

従来では、図４に示す［触媒ばらつき温度］のΔＴｍｎの中で最大の触媒床温ばらつき温度であるΔＴｍａｘを抽出して、図３に示す［理想目標触媒床温］のＴＲｍｎを、このΔＴｍａｘで一律補正して、図６に示す従来の［目標触媒床温］マップを設定していた。この従来の方法では、どのような運転状態であっても、理想目標触媒床温を超えることはないが、運転状態によっては、必要以上に目標触媒床温が低くなる場合がある。

図７の例は、運転状態（回転数、燃料噴射量）＝（Ｎ２、Ｑ２）の場合の例を示しており、時刻Ｚ１以降にて燃料添加弁から燃料を添加した場合の例を示している。なお、（回転数、燃料噴射量）＝（Ｎ２、Ｑ２）の場合、理想目標触媒床温＝ＴＲ２２（図３参照）であり、触媒床温ばらつき温度＝ΔＴ２２（図４参照）である。また図７は、ΔＴｍａｘ（触媒床温ばらつき温度の最大値）＞ΔＴ２２の場合の例を示している。

図７中に実線にて示す「Ｇ１」は、本願の例を示している。燃料添加弁からの燃料添加量は、図５に示す本願の［目標触媒床温］から求めたＴＲ２２－ΔＴ２２と、運転状態（排気温度など）に基づいて求められている。この場合、第１酸化触媒の温度分布における最も温度の高い領域の温度は、理想目標触媒床温ＴＲ２２（図３参照）を超えず、かつ、ほぼ理想目標触媒床温ＴＲ２２と同じ温度となる。

図７中に一点鎖線にて示す「Ｇ２」では、燃料添加弁からの燃料添加量は、図３に示す［理想目標触媒床温］から求めたＴＲ２２と、運転状態（排気温度など）に基づいて求められており、触媒床温ばらつき温度の補正を行わない例を示している。この場合、第１酸化触媒の温度分布における最も温度の高い領域の温度は、理想目標触媒床温ＴＲ２２（図３参照）を超えて、この運転状態の触媒床温ばらつき温度であるΔＴ２２（図４参照）だけ高い温度となるので好ましくない。

図７中に二点鎖線にて示す「Ｇ３」は、従来の例を示している。燃料添加弁からの燃料添加量は、図６に示す従来の［目標触媒床温］から求めたＴＲ２２－ΔＴｍａｘと、運転状態（排気温度など）に基づいて求められている。この場合、第１酸化触媒の温度分布における最も温度の高い領域の温度は、理想目標触媒床温ＴＲ２２（図３参照）を超えないが、理想目標触媒床温ＴＲ２２よりもかなり低い温度となる（ΔＴｍａｘ＞ΔＴ２２より）ので好ましくない。

●［第１の実施の形態における制御装置５０の処理手順など（図８～図１１）］
次に図８に示すフローチャートを用いて、第１の実施の形態における、制御装置５０の処理手順の例について説明する。制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、所定時間間隔（例えば、数１０［ｍｓ］～数１００［ｍｓ］間隔）にて、図８に示す処理を起動し、ステップＳ１１０に処理を進める。

ステップＳ１１０にて制御装置５０は、ＤＰＦ再生実行フラグがＯＮであるか否かを判定する。なおＤＰＦ再生実行フラグは、図８のステップＳ１２５にてＯＮに設定され、ステップＳ１３５またはステップＳ１８５にてＯＦＦに設定されるフラグであり、粒子状物質捕集フィルタの再生（粒子状物質の燃焼焼却）を開始する際（ステップＳ１２５）にＯＮに設定され、再生が完了（ステップＳ１８５）または中止（ステップＳ１３５）の際にＯＦＦに設定されるフラグである。制御装置５０は、ＤＰＦ再生実行フラグがＯＮに設定されている場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１３０へ処理を進め、ＤＰＦ再生実行フラグがＯＮに設定されていない場合（Ｎｏ）はステップＳ１２０へ処理を進める。

ステップＳ１２０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、ＤＰＦ再生実行条件が成立しているか否かを判定する。制御装置５０は、ＤＰＦ再生実行条件が成立している場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１２５へ処理を進め、ＤＰＦ再生実行条件が成立していない場合（Ｎｏ）は図８に示す処理を終了する。なおＤＰＦ再生実行条件は、粒子状物質捕集フィルタに所定量以上の粒子状物質が堆積している、などをはじめとして複数の条件があるが、既存の条件と同様であるので詳細な説明は省略する。

ステップＳ１２５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、ＤＰＦ再生実行フラグをＯＮに設定してステップＳ１４０へ処理を進める。

ステップＳ１３０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、ＤＰＦ再生中止条件が成立しているか否かを判定する。制御装置５０は、ＤＰＦ再生中止条件が成立している場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１３５へ処理を進め、ＤＰＦ再生中止条件が成立していない場合（Ｎｏ）はステップＳ１４０へ処理を進める。なおＤＰＦ再生中止条件は、複数の条件があるが、既存の条件と同様であるので詳細な説明は省略する。

ステップＳ１３５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、ＤＰＦ再生実行フラグをＯＦＦに設定して図８に示す処理を終了する。

ステップＳ１４０へ処理を進めた場合、制御装置５０は、内燃機関の運転状態に基づいて目標触媒床温を設定し、ステップＳ１４５へ処理を進める。

例えば、制御装置５０の記憶装置に、図３に示す［理想目標触媒床温］マップと図４に示す［触媒床温ばらつき温度］マップが記憶されている場合、制御装置５０は、内燃機関の運転状態（この場合、内燃機関の回転数とインジェクタからの燃料噴射量）と、［理想目標触媒床温］マップとに基づいて、まず理想目標触媒床温（ＴＲｍｎ）を求める。次に制御装置５０は、内燃機関の運転状態（この場合、内燃機関の回転数とインジェクタからの燃料噴射量）と、［触媒床温ばらつき温度］マップとに基づいて、触媒床温ばらつき温度（ΔＴｍｎ）を求める。そして制御装置５０は、「理想目標触媒床温（ＴＲｍｎ）」－「触媒床温ばらつき温度（ΔＴｍｎ）」を求めて目標触媒床温（ＴＲｍｎ－ΔＴｍｎ）を求める。

また例えば、制御装置５０の記憶装置に、図５に示す本願の［目標触媒床温］マップが記憶されている場合、制御装置５０は、内燃機関の運転状態（この場合、内燃機関の回転数とインジェクタからの燃料噴射量）と、［目標触媒床温］マップとに基づいて、目標触媒床温（ＴＲｍｎ－ΔＴｍｎ）を求める。

ステップＳ１４５にて制御装置５０は、時刻に対応させて目標触媒床温を記憶装置に記憶し、ステップＳ１５０へ処理を進める。例えば、現在時刻が「Ｚａｂ」、ステップＳ１４０にて求めた目標触媒床温が「ＴＲａｂ－ΔＴａｂ」の場合、制御装置５０は、時刻に対応させた目標触媒床温（Ｚａｂ、ＴＲａｂ－ΔＴａｂ）を記憶装置に記憶する。

ステップＳ１５０にて制御装置５０は、所定時間間隔に対する運転状態の変動量である過渡変動量と、当該過渡変動量に応じた触媒床温の遅れ時間（ＴＤｍｎ）を算出してステップＳ１５５へ処理を進める。

例えば制御装置５０の記憶装置には、図９に示す［過渡時遅れ時間］マップが記憶されている。［過渡時遅れ時間］マップには、過渡変動量に対応させて触媒床温の温度変化の遅れ時間が設定されており、図９の例では、｜排気流量変動量（ΔＥＱｍ）｜と｜排気温度変動量（ΔＥＴｎ）｜に対応させて遅れ時間（ＴＤｍｎ）が設定されている。この場合、制御装置５０は、内燃機関の運転状態から排気流量を推定（算出）し、所定時間間隔に対する｜排気流量変動量（ΔＥＱｍ）｜と、｜排気温度変動量（ΔＥＴｎ）｜を求め、これらと［過渡時遅れ時間］マップに基づいて、遅れ時間（ＴＤｍｎ）を求める。

ステップＳ１５５にて制御装置５０は、現在時刻から遅れ時間ＴＤｍｎだけ前の時刻に対応する目標触媒床温を記憶装置から読み出し、ステップＳ１６０へ処理を進める。

ステップＳ１６０にて制御装置５０は、読み出した目標触媒床温と、内燃機関の運転状態（排気温度など）に基づいて燃料添加弁からの燃料添加量を算出し、ステップＳ１６５へ処理を進める。

例えば図１０に示す［減速時の動作］の例は、運転者が時刻Ｚ１１にてアクセルペダルの踏込量を減少させた減速時（減速する過渡時）の例を示している。減速による内燃機関の「回転数」と「インジェクタからの燃料噴射量」の減少に伴って、「理想目標触媒床温」と「目標触媒床温」と「燃料添加弁からの燃料添加量」が減少し、「触媒床温ばらつき温度」が増加している。減速した場合には回転数が減少するので排気流量が減少する。そして一般的に、排気流量が減少すると理想目標触媒床温及び目標触媒床温は減少し、触媒床温ばらつき温度は増加することに起因する。

そして制御装置５０は、上述したように数１０［ｍｓ］～数１００［ｍｓ］の時間間隔で図８の処理を起動しており、例えば図１０中の時刻Ｚ１２から時刻Ｚ１３の時間間隔よりも非常に短い時間間隔で図８の処理を起動している。

図１０の例では、制御装置５０は、時刻Ｚ１２に図８の処理を起動した際、ステップＳ１４５にて時刻「Ｚ１２」に対応させた目標触媒床温「ＴＳ１２」である（Ｚ１２、ＴＳ１２）を記憶装置に記憶している。そして制御装置５０は、時刻Ｚ１３に図８の処理を起動した際、ステップＳ１４５にて時刻「Ｚ１３」に対応させた目標触媒床温「ＴＳ１３」である（Ｚ１３、ＴＳ１３）を記憶装置に記憶する。しかし制御装置５０は、時刻「Ｚ１３」では、この「ＴＳ１３」を用いて燃料添加弁からの燃料添加量を求めず、遅れ時間「ＴＤａｂ」を求め、時刻「Ｚ１３」よりも遅れ時間「ＴＤａｂ」だけ前の時刻となる「時刻Ｚ１２」に対応する（Ｚ１２、ＴＳ１２）を記憶装置から読み出し、読み出した（Ｚ１２、ＴＳ１２）における目標触媒床温「ＴＳ１２」と、運転状態と、に基づいて燃料添加弁からの燃料添加量を算出する。

減速時の過渡（図１０参照）では、排気温度が徐々に減少するので、触媒床温も徐々に減少するが、瞬時に減少するのではなく、所定時間間隔の変動量である過渡変動量に応じて徐々に減少するので、過渡変動量に応じた遅れ時間を伴って減少する。目標触媒床温の変化も過渡変動量に応じた遅れ時間だけ遅れて変化しており、これをステップＳ１４５～Ｓ１５５にて実現している。これにより、図１０に示すように「目標触媒床温」及び「燃料添加弁からの燃料添加量」を、「本願」では「従来」よりも高い適切な値に設定することが可能となり、「ＰＭ堆積量」は、「本願」では「従来」よりも速く減少し、ＤＰＦの再生性が向上している。

また、例えば図１１に示す［加速時の動作］の例は、運転者が時刻Ｚ２１にてアクセルペダルの踏込量を増加させた加速時（加速する過渡時）の例を示している。加速による内燃機関の「回転数」と「インジェクタからの燃料噴射量」の増加に伴って、「理想目標触媒床温」と「目標触媒床温」と「燃料添加弁からの燃料添加量」が増加し、「触媒床温ばらつき温度」が減少している。加速した場合には回転数が増加するので排気流量が増加する。そして一般的に、排気流量が増加すると理想目標触媒床温及び目標触媒床温は増加し、触媒床温ばらつき温度は減少することに起因する。

そして制御装置５０は、上述したように数１０［ｍｓ］～数１００［ｍｓ］の時間間隔で図８の処理を起動しており、例えば図１１中の時刻Ｚ２２から時刻Ｚ２３の時間間隔よりも非常に短い時間間隔で図８の処理を起動している。

図１１の例では、制御装置５０は、時刻Ｚ２２に図８の処理を起動した際、ステップＳ１４５にて時刻「Ｚ２２」に対応させた目標触媒床温「ＴＳ２２」である（Ｚ２２、ＴＳ２２）を記憶装置に記憶している。そして制御装置５０は、時刻Ｚ２３に図８の処理を起動した際、ステップＳ１４５にて時刻「Ｚ２３」に対応させた目標触媒床温「ＴＳ２３」である（Ｚ２３、ＴＳ２３）を記憶装置に記憶する。しかし制御装置５０は、時刻「Ｚ２３」では、この「ＴＳ２３」を用いて燃料添加弁からの燃料添加量を求めず、遅れ時間「ＴＤｃｄ」を求め、時刻「Ｚ２３」よりも遅れ時間「ＴＤｃｄ」だけ前の時刻となる「時刻Ｚ２２」に対応する（Ｚ２２、ＴＳ２２）を記憶装置から読み出し、読み出した（Ｚ２２、ＴＳ２２）における目標触媒床温「ＴＳ２２」と、運転状態と、に基づいて燃料添加弁からの燃料添加量を算出する。

加速時の過渡（図１１参照）では、排気温度が徐々に増加するので、触媒床温も徐々に増加するが、瞬時に増加するのではなく、所定時間間隔の変動量である過渡変動量に応じて徐々に増加するので、過渡変動量に応じた遅れ時間を伴って増加する。目標触媒床温の変化も過渡変動量に応じた遅れ時間だけ遅れて変化しており、これをステップＳ１４５～Ｓ１５５にて実現している。これにより、図１１に示すように「目標触媒床温」及び「燃料添加弁からの燃料添加量」を、「本願」では「従来」よりも低い適切な値に設定することが可能となり、第１酸化触媒の面方向における床温の温度分布におけるいずれの位置であっても「理想目標触媒床温」を超えないようにすることができる。

ステップＳ１６５にて制御装置５０は、算出した燃料添加量を最終燃料添加量に設定してステップＳ１７０へ処理を進める。

ステップＳ１７０にて制御装置５０は、最終燃料添加量の燃料を燃料添加弁から添加（噴射）し、ステップＳ１７５へ処理を進める。なおステップＳ１７０の燃料添加弁から燃料を添加（噴射）する処理は、既存の処理と同等であるので説明を省略する。

ステップＳ１７５にて制御装置５０は、燃料添加弁からの燃料の添加によって上昇された排気温度によるＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）の減量分であるＰＭ減量分（粒子状物質捕集フィルタ内に堆積しているＰＭ堆積量の中で燃焼焼却されたＰＭ量）を算出する。そして制御装置５０は、「ＰＭ堆積量」－「ＰＭ減量分」を新たな「ＰＭ堆積量」へと更新してステップＳ１８０へ処理を進める。なおステップＳ１７５のＰＭ堆積量を減算する処理は、既存の処理と同等であるので説明を省略する。

ステップＳ１８０にて制御装置５０は、更新したＰＭ堆積量が再生終了堆積量未満であるか否かを判定する。なお再生終了堆積量は、予め設定された値であり、燃焼焼却によって減少されたＰＭ堆積量が、ここまで減少すればＤＰＦ再生を終了するべき、として設定された値である。制御装置５０は、ＰＭ堆積量が再生終了堆積量未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１８５へ処理を進め、ＰＭ堆積量が再生終了堆積量以上である場合（Ｎｏ）は図８に示す処理を終了する。

ステップＳ１８５へ処理を進めた場合、制御装置５０は、ＤＰＦ再生実行フラグをＯＦＦに設定して、図８に示す処理を終了する。

以上、第１の実施の形態では、運転状態に応じた排気の偏流によって温度分布のばらつきが発生している第１酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えることなく、かつ、できるだけ高い温度となるように、燃料添加弁から添加する燃料量を適切な燃料量とすることができる。なお、内燃機関の運転状態が定常状態（過渡状態ではない状態）の場合は、ステップＳ１４０にて、温度分布のばらつきが発生している第１酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えることなく、かつ、できるだけ高い温度となるように、燃料添加弁から添加する燃料量を適切な燃料量とすることができる。さらに、内燃機関の運転状態が過渡状態の場合は、排気温度や触媒床温の応答遅れ時間を考慮して、ステップＳ１４５～Ｓ１７０にて、温度分布のばらつきが発生している第１酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えることなく、かつ、できるだけ高い温度となるように、燃料添加弁から添加する燃料量を適切な燃料量とすることができる。

●［第２の実施の形態における制御装置５０の処理手順など（図１２～図１３）］
次に図１２に示すフローチャートを用いて、第２の実施の形態における、制御装置５０の処理手順について説明する。制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、所定時間間隔（例えば、数１０［ｍｓ］～数１００［ｍｓ］間隔）にて、図１２に示す処理を起動し、ステップＳ１１０に処理を進める。

第１の実施の形態では、記憶装置に（時刻、目標触媒床温）を記憶したが、第２の実施の形態では、記憶装置に（時刻、燃料添加量、排気温度）を記憶する点が異なる。このため、図１２に示す第２の実施の形態のフローチャートは、図８に示す第１の実施の形態のフローチャートに対して、ステップＳ１４２Ｂが追加されている。また、ステップＳ１４５がステップＳ１４５Ｂに変更され、ステップＳ１５５がステップＳ１５５Ｂに変更され、ステップＳ１６０がステップＳ１６０Ｂに変更され、ステップＳ１６５がステップＳ１６５Ｂに変更されている。以下、これらの変更点について主に説明する。

ステップＳ１４２Ｂに処理を進めた場合、制御装置５０は、ステップＳ１４０にて求めた目標触媒床温と、内燃機関の運転状態（排気温度など）に基づいて燃料添加弁からの燃料添加量を算出し、ステップＳ１４５Ｂへ処理を進める。

ステップＳ１４５Ｂにて制御装置５０は、時刻に対応させて燃料添加量及び排気温度を記憶装置に記憶し、ステップＳ１５０へ処理を進める。例えば、現在時刻が「Ｚａｂ」、ステップＳ１４２Ｂにて求めた燃料添加量が「ＱＳａｂ」、排気温度が「ＥＴａｂ」の場合、制御装置５０は、時刻に対応させた燃料添加量及び排気温度（Ｚａｂ、ＱＳａｂ、ＥＴａｂ）を記憶装置に記憶する。

ステップＳ１５５Ｂにて制御装置５０は、現在時刻から遅れ時間ＴＤｍｎだけ前の時刻に対応する燃料添加量及び排気温度を記憶装置から読み出し、ステップＳ１６０Ｂへ処理を進める。

ステップＳ１６０Ｂにて制御装置５０は、読み出した排気温度と現在の排気温度との差に基づいて、読み出した燃料添加量を補正し、ステップＳ１６５Ｂへ処理を進める。

例えば図１３に示す［減速時の動作］の例は、運転者が時刻Ｚ３１にてアクセルペダルの踏込量を減少させた減速時（減速する過渡時）の例を示している。減速による内燃機関の「回転数」と「インジェクタからの燃料噴射量」の減少に伴って、「理想目標触媒床温」と「目標触媒床温」と「燃料添加弁からの燃料添加量」が減少し、「触媒床温ばらつき温度」が増加している。減速した場合には回転数が減少するので排気流量が減少する。そして一般的に、排気流量が減少すると理想目標触媒床温及び目標触媒床温は減少し、触媒床温ばらつき温度は増加することに起因する。

そして制御装置５０は、上述したように数１０［ｍｓ］～数１００［ｍｓ］の時間間隔で図１２の処理を起動しており、例えば図１３中の時刻Ｚ３２から時刻Ｚ３３の時間間隔よりも非常に短い時間間隔で図１２の処理を起動している。

図１３の例では、制御装置５０は、時刻Ｚ３２に図１２の処理を起動した際、ステップＳ１４５Ｂにて時刻「Ｚ３２」に対応させた燃料添加量「ＱＳ１２」及び排気温度「ＥＴ３２」である（Ｚ３２、ＱＳ３２、ＥＴ３２）を記憶装置に記憶している。そして制御装置５０は、時刻Ｚ３３に図１２の処理を起動した際、ステップＳ１４５Ｂにて時刻「Ｚ３３」に対応させた燃料添加量「ＱＳ３３」及び排気温度「ＥＴ３３」である（Ｚ３３、ＱＳ３３、ＥＴ３３）を記憶装置に記憶する。しかし制御装置５０は、時刻「Ｚ３３」では、この「ＱＳ３３」の燃料添加量を用いず、遅れ時間「ＴＤｅｆ」を求め、時刻「Ｚ３３」よりも遅れ時間「ＴＤｅｆ」だけ前の時刻となる「時刻Ｚ３２」に対応する（Ｚ３２、ＱＳ３２、ＥＴ３２）を記憶装置から読み出し、読み出した（Ｚ３２、ＱＳ３２、ＥＴ３２）における燃料添加量「ＱＳ３２」を、読み出した排気温度「ＥＴ３２」と現在の運転状態の排気温度との差に基づいて補正する。

減速時の過渡（図１３参照）では、排気温度が徐々に減少するので、触媒床温も徐々に減少するが、瞬時に減少するのではなく、所定時間間隔の変動量である過渡変動量に応じて徐々に減少するので、過渡変動量に応じた遅れ時間を伴って減少する。目標触媒床温の変化及び燃料添加量の変化も過渡変動量に応じた遅れ時間だけ遅れて変化しており、これをステップＳ１４５Ｂ～Ｓ１５５Ｂにて実現している。これにより、図１３に示すように「目標触媒床温」及び「燃料添加弁からの燃料添加量」を、「本願」では「従来」よりも高い適切な値に設定することが可能となり、「ＰＭ堆積量」は、「本願」では「従来」よりも速く減少し、ＤＰＦの再生性が向上している。

ステップＳ１６５Ｂにて制御装置５０は、ステップＳ１６０Ｂにて補正した燃料添加量を最終燃料添加量に設定してステップＳ１７０へ処理を進める。

なお、ステップＳ１４５Ｂにて、記憶装置には時刻に対応させた燃料添加量及び排気温度（時刻、燃料添加量、排気温度）を記憶したが、排気温度を省略して、ステップＳ１６０Ｂの補正を省略してもよい。この場合、ステップＳ１６５Ｂでは読み出した燃料添加量を最終燃料添加量に設定する。

以上、第２の実施の形態も、第１の実施の形態と同様に、運転状態に応じた排気の偏流によって温度分布のばらつきが発生している第１酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えることなく、かつ、できるだけ高い温度となるように、燃料添加弁から添加する燃料量を適切な燃料量とすることができる。また、定常状態、さらに過渡状態においても、第１の実施の形態と同様に、運転状態に応じた排気の偏流によって温度分布のばらつきが発生している第１酸化触媒のいずれの位置であっても目標触媒床温を超えることなく、かつ、できるだけ高い温度となるように、燃料添加弁から添加する燃料量を適切な燃料量とすることができる。

なお、図８及び図１２におけるステップＳ１２０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、内燃機関の排気温度を上昇させて粒子状物質捕集フィルタを再生する必要が有るか否かを判定する、フィルタ再生判定部５１Ａ（図１参照）に相当している。

また、図８におけるステップＳ１４０～Ｓ１５５の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）、図１２におけるステップＳ１４０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、粒子状物質捕集フィルタを再生する必要が有ると判定した場合に、内燃機関の運転状態に応じた（第１）酸化触媒の目標温度である目標触媒床温設定する、目標触媒床温設定部５１Ｂ（図１参照）に相当している。

また、図８におけるステップＳ１６０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）、図１２におけるステップＳ１４２Ｂ～Ｓ１６０Ｂの処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、運転状態と目標触媒床温に基づいて燃料添加弁からの燃料の添加量である燃料添加量を求める、燃料添加量算出部５１Ｃ（図１参照）に相当している。

また、図８及び図１２におけるステップＳ１７０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、算出した燃料添加量に基づいて燃料添加弁から燃料を添加する、燃料添加実行部５１Ｄ（図１参照）に相当している。

●［その他］
本発明の、内燃機関の排気浄化システム２は、本実施の形態で説明した構成、外観、構造、処理手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

本実施の形態の説明では、運転状態に応じた［理想目標触媒床温］、［触媒床温ばらつき温度］、［目標触媒床温］を、内燃機関の回転数とインジェクタからの燃料噴射量に応じて設定したが、内燃機関の回転数とインジェクタからの燃料噴射量に限定せず、どのような運転状態に応じて設定してもよい。また過渡変動量に応じた［過渡時遅れ時間］を、排気流量の変動量と排気温度の変動量に応じて設定したが、排気流量の変動量と排気温度の変動量の少なくとも一方を含む過渡変動量に応じて設定するようにしてもよい。

本実施の形態の説明では、燃料添加弁から添加する燃料噴射量について説明したが、燃料添加弁を省略し、インジェクタからのアフタ噴射（燃焼されずに未燃燃料として排気経路に流出される噴射）の噴射量に、本発明を適用してもよい。

本発明の、内燃機関の排気浄化システム２は、ディーゼルエンジンを搭載した車両に限定されず、ディーゼルエンジンを搭載した種々の機器に、本発明を適用することができる。

また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等が記載してある場合、等号を含んでも含まなくてもよい。

１ 内燃機関システム
２ 排気浄化システム
１０ 内燃機関
１１Ａ、１１Ｃ 吸気管
１１Ｄ 吸気マニホルド
１２Ａ 排気マニホルド
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ 排気管
１３ ＥＧＲ配管
１３Ａ ＥＧＲ弁
３１ 空気流量検出装置
３２Ａ、３２Ｂ 吸気温度検出装置
３２Ｃ クーラント温度検出装置
３３Ａ 大気圧検出装置
３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ 圧力検出装置
３４Ａ 回転検出装置
３４Ｂ 気筒検出装置
３５ 差圧検出装置
３６Ａ～３６Ｄ 排気温度検出装置
３７Ａ、３７Ｂ ＮＯｘ検出装置
３８ アクセル踏込量検出装置
３９ イグニションスイッチ
４０ 排気浄化装置
４１ 上流側排気浄化装置
４２ 第１酸化触媒
４３ 粒子状物質捕集フィルタ
４５ 下流側排気浄化装置
４６ 尿素ＳＣＲ
４７ 第２酸化触媒
５０ 制御装置
５１ ＣＰＵ
５１Ａ フィルタ再生判定部
５１Ｂ 目標触媒床温設定部
５１Ｃ 燃料添加量算出部
５１Ｄ 燃料添加実行部
６１Ａ 燃料添加弁
６１Ｂ 分散装置
６２Ａ 尿素水添加弁
６２Ｂ 分散装置
６３ 負荷装置（オルタネータ）
８０ 過給機
８１ タービン
８２ コンプレッサ
８４ インタークーラ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気経路に設けられた酸化触媒と、
   前記排気経路における前記酸化触媒の下流側に設けられた粒子状物質捕集フィルタと、
   前記酸化触媒の上流側の前記排気経路内に燃料を添加可能な燃料添加弁と、
   前記燃料添加弁を制御する制御装置と、
   を有する、内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の排気温度を上昇させて前記粒子状物質捕集フィルタを再生する必要が有るか否かを判定するフィルタ再生判定部と、
   前記粒子状物質捕集フィルタを再生する必要が有ると判定した場合に、前記内燃機関の運転状態に応じた前記酸化触媒の目標温度である目標触媒床温を設定する目標触媒床温設定部と、
   前記運転状態と前記目標触媒床温に基づいて前記燃料添加弁からの燃料の添加量である燃料添加量を求める燃料添加量算出部と、
   算出した前記燃料添加量に基づいて前記燃料添加弁から燃料を添加する燃料添加実行部と、
   を有しており、
   前記制御装置は、
   前記目標触媒床温設定部にて前記目標触媒床温を設定する際、
   前記運転状態に応じて設定された理想的な前記目標触媒床温である理想目標触媒床温を、前記運転状態に応じて設定された触媒床温ばらつき温度であって前記燃料添加弁から燃料を添加した場合において前記酸化触媒の位置に応じた触媒温度の温度分布に基づいたばらつき温度である前記触媒床温ばらつき温度、を用いて補正して前記目標触媒床温を設定することで、前記燃料添加弁からの燃料の添加によって前記運転状態に応じた触媒床温のばらつきが発生しても、前記酸化触媒のいずれの位置であっても前記理想目標触媒床温を超えないように前記燃料添加弁から燃料を添加する、
   内燃機関の排気浄化システム。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記制御装置は、
   さらに前記目標触媒床温設定部にて、
   前記触媒床温ばらつき温度で補正した前記目標触媒床温を、時刻に対応させて記憶装置に記憶し、
   所定時間間隔に対する前記運転状態の変動量である過渡変動量に応じた前記触媒床温の温度変化の遅れ時間を算出し、
   算出した前記遅れ時間に対応する前記目標触媒床温を前記記憶装置から読み出して前記目標触媒床温に設定する、
   内燃機関の排気浄化システム。
3. 請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システムであって
   前記過渡変動量は、
   前記内燃機関の排気流量の変動量と、前記内燃機関の排気温度の変動量と、の少なくとも一方を含む、
   内燃機関の排気浄化システム。

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