JP4270173B2 - ディーゼルエンジンの排気後処理装置 - Google Patents

Description

本発明はディーゼルエンジンの排気パティキュレートを処理する排気後処理装置、特に排気通路にエンジンから排出されるパティキュレートを捕集するフィルタを配置し、フィルタに所定量のパティキュレートが堆積したとき、フィルタ温度を昇温させてフィルタに堆積しているパティキュレートを燃焼処理する、いわゆるフィルタの再生処理を行うものに関する。

排気通路にＮＯｘ還元触媒を設け、この触媒を高いＮＯｘ浄化率が得られる所定の温度範囲に保つため、触媒の温度を推定しこの推定触媒温度に基づいて触媒を流れる排気流量を制御するものが提案されている（特許文献１参照）。
特開平１０−６８３１５号公報

上記の特許文献１の技術では、触媒入口の排気温度Ｔｇ１と触媒出口の排気温度Ｔｇ２から次式により推定触媒温度Ｔｃを算出している。

Ｔｃ＝ｐ×Ｔｇ１＋ｑ×Ｔｇ２（ｐ、ｑは実験から求めた係数）
しかしながら、上記の算出方法だと、触媒の温度推定をｐとｑの２つの係数で、図９に示すように、触媒担体の熱容量による入口温度上昇に対する出口温度上昇の時間的な応答遅れと、フィルタの再生による温度上昇や酸化触媒を担持したフィルタであれば触媒の反応による温度上昇分との２つの要素を様々な運転条件で適合しなければならず、実験適合に膨大な時間がかかり、また適合した結果も膨大なマップデータとなり触媒温度推定制御のためのデータ容量を大きくとらなければならない。かといって触媒温度推定制御のデータ容量を小さくすべく固定の定数にすると触媒温度推定の精度が落ちて、フィルタの再生処理時に異常な高温状態になり、触媒の熱劣化やフィルタの溶損の恐れがある。

本発明は、フィルタの上流または下流の一方の排気温度を第一排気温度として、またフィルタの上流または下流の他方の排気温度を第二排気温度としてそれぞれ検出し、前記第一排気温度から前記第一排気温度に対して温度変化が遅れるかまたは進む温度である仮フィルタ温度を算出し、前記第一排気温度に基づいて前記第一排気温度に対して温度変化が遅れるかまたは進む温度である第二排気温度の推定温度を算出し、フィルタから外気への放熱係数を排気流量に応じて算出し、この放熱係数で前記第二排気温度の推定温度を減少補正し、前記検出される第二排気温度と前記減少補正された前記第二排気温度の推定温度とに基づいて前記仮フィルタ温度を補正することにより推定フィルタ温度を算出し、この推定フィルタ温度に基づいて、排気温度を昇温させてフィルタの再生処理を行うように構成する。

本発明によれば、フィルタの入口温度（第一排気温度）と出口温度（第二排気温度）を検出し、フィルタの入口温度に基づいて仮フィルタ温度を推定し、フィルタの出口温度を検出した第二排気温度と、フィルタの入口温度に時間遅れを持たせた第二排気温度の推定温度との差温をとり、その差温を、推定したフィルタ温度にフィードバックすることで、フィルタ温度推定制御に多大なデータ容量をとることなくフィルタ温度を精度よく推定することが可能になり、フィルタ再生処理時の異常な高温による触媒の劣化やフィルタの溶損を回避することが可能になる。

しかも、フィルタから外気への放熱係数を排気流量に応じて算出し、この放熱係数で第二排気温度の推定温度を減少補正するようにしたので、排気流量の相違によりフィルタから外気への放熱量が異なる場合であっても精度よく第二排気温度の推定温度を算出できる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、１はディーゼルエンジンで、２は吸気通路、３は排気通路を示している。

燃料噴射装置は、サプライポンプ６、コモンレール７、インジェクタ８からなるコモンレール式噴射装置で、主にマイクロプロセッサで構成されるエンジンコントローラ１１により燃料噴射制御が行われる。すなわち、全負荷付近で多く発生するスモークを防止するため、エアフローメータ１５の出力から算出されるシリンダ吸入空気量Ｑａｃと、エンジン回転速度センサ１３からのエンジン回転速度Ｎｅとに応じて最大噴射量Ｑｆｍａｘを定めており、アクセルセンサ１４からのアクセル開度に応じた基本燃料噴射量をこの最大噴射量Ｑｆｍａｘで制限し、この制限後の燃料噴射量Ｑｆを最適な時期に燃料噴射装置を用いて噴射する。

排気通路３には排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ４を備える。フィルタ４のパティキュレートの捕集量（堆積量）が所定値に達すると、排気温度を上昇させてパティキュレートを燃焼除去する。また、フィルタ４の担体（セラミックあるいは金属等）には排気中のＨＣ及びＣＯを浄化する酸化触媒が担持されている。

フィルタ４の圧力損失（フィルタ４の上流と下流の圧力差）を検出するためにフィルタ４をバイパスする差圧検出通路に差圧センサ１２が設けられる。

この差圧センサ１２により検出されるフィルタ４の圧力損失は、エンジンコントローラ１１に送られ、エンジンコントローラ１１では、これに基づいてフィルタ４の再生処理を行う。すなわち、再生処理前には差圧センサ１２により検出した圧力損失ΔＰと再生開始判定値とを比較して再生開始時期になったかどうかを判定し、再生開始時期になったとき排気温度を上昇させてのフィルタ４の再生処理を開始する一方で、再生処理中に差圧センサ１２により検出した圧力損失ΔＰと再生終了判定値とを比較して再生終了時期になったかどうかを判定し、再生終了時期になったとき再生処理を終了する。

フィルタ４の再生処理は、燃料噴射装置から噴射される燃料の噴射時期を通常よりも遅らせたり、あるいは通常の噴射後にさらに１回噴射（ポスト噴射）することなどにより、排気温度を上昇させることで実行する。

フィルタ４１の再生処理を行うこうしたエンジンを前提として、本発明ではフィルタ４の再生処理中にフィルタ４の物理モデル化した温度特性と、フィルタ入口温度Ｔｉｎ（第一温度）及びフィルタ出口温度Ｔｏｕｔ（第二温度）とに基づいてフィルタ４のベッド温度を推定し、この推定ベッド温度がフィルタ限界温度を超えることがないようにフィルタ４の再生処理を行う。

図２はエンジンコントローラ１１により実行される推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２の算出に関わる機能をブロックで構成したもので、推定ベッド温度算出手段は、加重平均部３１及び３２と、乗算部３３と、減算部３４と、加算部３５と、加重平均係数算出部４１、４２と、放熱係数算出部（基本放熱係数算出部４３と、加重平均係数算出部４４と、加重平均部４５とからなる）と、図示しないが３１〜３５、４１〜４５の各処理を一定周期（例えば２０μｓ程度）毎に繰り返し実行させる手段とからなっている。

まず加重平均部３１では、温度センサ１６により検出されるフィルタ入口温度Ｔｉｎから次式によりフィルタ４の仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１を算出する。

Ｔｂｅｄ１＝Ｔｉｎ×Ｋ１＋Ｔｂｅｄ１（前回値）×（１−Ｋ１）
…（１）
ただし、Ｋ１ ；加重平均係数、
Ｔｂｅｄ１（前回値）；１演算周期前のＴｂｅｄ１、
（１）式はフィルタ入口温度Ｔｉｎに対して一次遅れで変化する温度をフィルタ４の仮ベッド温度として算出する式である。

ここで、フィルタ４は円柱状であり、この円柱状のフィルタ４において排気はフィルタ前面４ａより軸方向（図１では右方向）に流入しフィルタ後面４ｂより流出する構成であるので、単に「ベッド温度」といってもフィルタ前面４ａに近い部位の温度（フィルタ入口温度Ｔｉｎに近い）からフィルタ後面４ｂに近い部位の温度（フィルタ出口温度Ｔｏｕｔに近い）まで所定の幅を有している。ここではフィルタ前面４ａからフィルタ後面４ｂまでのうち温度が最も高くなる部位（軸方向中央よりは下流側の位置）の温度を「ベッド温度」という。

上記（１）式はフィルタ前面４から温度Ｔｉｎの排気が導入されたとき、フィルタ４のベッド温度がこれに応じてステップ的にＴｉｎへと上昇するのではなく、Ｔｉｎに対してフィルタ前面４ｂから最高温度になる部位（以下「最高温度部位」という）までの熱容量に応じた分だけベッド温度の上昇が遅れるので、この遅れを一次遅れで近似したもの、つまり最高温度部位の温度特性を物理モデルで表したものである。従って、（１）式において適合する値は加重平均係数Ｋ１で、このＫ１はフィルタ前面４ａから最高温度部位までの熱容量（一定値）及び排気流量（可変値）に依存して定まる。

このため、仮ベッド温度を算出するための時定数相当の値である上記の加重平均係数Ｋ１を、加重平均係数算出部４１において、排気流量Ｑｅｘｈから図３を内容とするテーブルを検索することにより求めている。図３のように排気流量Ｑｅｘｈが大きくなるほど加重平均係数Ｋ１を大きくしているのは、排気流量Ｑｅｘｈが大きくなるほどフィルタ４の最高温度部位の温度推定値である仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１がフィルタ入口温度Ｔｉｎに応答よく近づくことに対応させたものである。

次に、加重平均部３２では仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１から次式によりフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１を算出する。

Ｔｂｅｄｅ１＝Ｔｂｅｄ１×Ｋ２＋Ｔｂｅｄｅ１（前回値）×（１−Ｋ２）
…（２）
ただし、Ｋ２ ；加重平均係数、
Ｔｂｅｄｅ１（前回値）；１演算周期前のＴｂｅｄｅ１、
（２）式は仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１に対して一次遅れで変化する温度をフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１として算出する式である。これは、仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１に対して最高温度部位からフィルタ後面４ｂまでの熱容量に応じた分だけフィルタ４の出口温度の上昇がさらに遅れるので、この遅れを一次遅れで近似したもの、つまりフィルタ後面４ｂの温度特性を物理モデルで表したものである。従って、（２）式においても適合する値は加重平均係数Ｋ２で、このＫ２は最高温度部位からフィルタ後面４ｂまでの熱容量（一定値）及び排気流量（可変値）に依存して定まる。

このため、推定出口温度を算出するための時定数相当の値であるこの加重平均係数Ｋ２を、加重平均係数算出部４２において、排気流量Ｑｅｘｈから図４を内容とするテーブルを検索することにより求めている。図４のように排気流量Ｑｅｘｈが大きくなるほど加重平均係数Ｋ２を大きくしているのは、排気流量Ｑｅｘｈが大きくなるほどフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１が、フィルタ４の最高温度部位の温度推定値である仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１に応答よく近づくことに対応させたものである。

乗算部３３では、次式によりフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２を算出する。

Ｔｂｅｄｅ２＝Ｔｂｅｄｅ１×Ｋｅｍｉ …（３）
ただし、Ｋｅｍｉ；フィルタ４の放熱係数、
フィルタ４の雰囲気温度は大気（外気）であるため、フィルタ４の高温の担体より外気へと放熱が行われるので、（３）式はこのフィルタ４の担体から外気へと奪われる熱の分だけベッド温度が低下するのを反映させるようにしたものである。

（３）式の放熱係数Ｋｅｍｉは次のようにして求めている。すなわち、基本放熱係数算出部４３では排気流量Ｑｅｘｈから図５を内容とするテーブルを検索することにより基本放熱係数Ｋｅｍｉ０を、また加重平均係数算出部４４では排気流量Ｑｅｘｈから図６を内容とするテーブルを検索することにより、放熱の時定数相当の値である加重平均係数Ｋ３をそれぞれ求め、加重平均部４５においてこれら基本放熱係数Ｋｅｍｉ０と加重平均係数Ｋ３とを用いて次式により放熱係数Ｋｅｍｉを算出する。

Ｋｅｍｉ＝Ｋｅｍｉ０×Ｋ３＋Ｋｅｍｉ（前回値）×（１−Ｋ３）
…（４）
（４）式は基本放熱係数Ｋｅｍｉ０に対して一次遅れで変化する値をフィルタ４の放熱係数Ｋｅｍｉとして算出する式である。

ここで、基本放熱係数Ｋｅｍｉ０は１．０より小さい正の値であり、図５のように排気流量Ｑｅｘｈをパラメータとする可変値である。排気流量Ｑｅｘｈが小さいほどフィルタ４のベッドより奪われる熱が大きくなるので、基本放熱係数Ｋｅｍｉ０は排気流量Ｑｅｘｈが小さいほど小さくしている。

（４）式の加重平均係数Ｋ３は、図６のように排気流量Ｑｅｘｈが小さくなるほど大きくなる値である。これは、減速時に推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２の算出に誤差が生じたことに対応するものある。

これについて説明すると、図８はモード走行を行ったときのベッド温度の変化を示している。このうち上段は基本放熱係数Ｋｅｍｉ０をそのまま放熱係数Ｋｅｍｉとしたときのフィルタ４の推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２の変化を示し、基本放熱係数Ｋｅｍｉ０をそのまま放熱係数Ｋｅｍｉとしたときのフィルタ４の推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２は減速時に実ベッド温度より低い側に外れていっていることがわかる。

この原因を図７のモデル図を参照して説明すると、減速時に排気流量Ｑｅｘｈが図７上段に示したようにステップ的に小さくなった場合を考える。このとき、テーブル値である基本放熱係数Ｋｅｍｉ０も図７下段において実線で示したようにステップ的に小さくなる。このため、基本放熱係数Ｋｅｍｉ０をそのまま用いてフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２を算出したのでは、減速時に推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２が急激に小さくなる。

しかしながら、実際にはフィルタ４の出口温度は応答遅れをもって小さくなるので、フィルタ４の推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２が実際より低い側にシフトしてしまうためと思われる。

この場合、図７下段において破線で示したように基本放熱係数Ｋｅｍｉ０に対して一次遅れで変化する値を放熱係数Ｋｅｍｉとして与えてやれば、減速時にフィルタの推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２が、基本放熱係数Ｋｅｍｉ０をそのまま放熱係数Ｋｅｍｉとするよりも
ゆっくりと小さくなることから、図８下段に示したようにフィルタ４の推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２が実際より低い側にシフトすることを防止でき、実ベッド温度に近づけることができたのである。

図６のように排気流量Ｑｅｘｈが小さくなるほど加重平均係数Ｋ３を小さくしているのは次の理由からである。すなわち、排気流量Ｑｅｘｈが小さい領域よりも排気流量Ｑｅｘｈが大きい領域のほうが放熱の応答が緩やかになる、つまり放熱応答の時定数は大きくてよい（従って、時定数と逆数の関係にある加重平均係数Ｋ３は小さくてよい）ためである。

上記の図３〜図６で必要となる排気流量Ｑｅｘｈは排気温度センサにより検出してもよいし、エアフローメータ１５により検出される吸入空気流量で代用させることもできる。

減算部３４では、温度センサ１７により検出されるフィルタ４の出口温度Ｔｏｕｔ（検出される第二温度）からフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２（第二温度の推定温度）を差し引いて温度差ΔＴ（＝Ｔｏｕｔ−Ｔｂｅｄｅ２）を算出する。つまり、次式により温度差ΔＴを求める。

ΔＴ＝Ｔｏｕｔ−Ｔｂｅｄｅ２ …（５）
ここで、フィルタ４にパティキュレートが全く堆積しておらず、かつフィルタ４の担体に酸化触媒を全く担持していなければ、フィルタ４内でパティキュレートが燃焼することもなく、かつ酸化触媒により排気中のＨＣ、ＣＯが酸化（つまり燃焼）することもないので、このときにはフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２は、温度センサ１７により検出される実際のフィルタ出口温度Ｔｏｕｔに一致し、従って上記（５）式の温度差ΔＴはほぼゼロとなるはずである。

実際には再生処理時にフィルタ４のベッドに堆積しているパティキュレートが燃焼するほか、担体に担持している酸化触媒の触媒反応により排気中のＨＣ、ＣＯが燃焼するので、フィルタ４のベッドにおけるパティキュレートの燃焼に伴う第１の温度上昇分ΔＴ１と、排気中のＨＣ、ＣＯの酸化触媒反応（燃焼）に伴う第２の温度上昇分ΔＴ２とを合計した値ΔＴ（＝ΔＴ１＋ΔＴ２）を上記の仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１に加算した値を推定ベッド温度であるとして再構成する必要がある。

そこで、加算部３５では推定ベッド温度温度しての仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１に上記（５）式の温度差ΔＴを加えた値を推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２として、つまり次式により推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２を算出する。

Ｔｂｅｄ２＝Ｔｂｅｄ１＋ΔＴ …（６）
これに伴い上記（２）式右辺のＴｂｅｄ１をＴｂｅｄ２へと置き換えてやる必要があり、このとき上記（２）式は次のようになる。

Ｔｂｅｄｅ１＝Ｔｂｅｄ２×Ｋ２＋Ｔｂｅｄｅ１（前回値）×（１−Ｋ２）
…（２Ａ）
ただし、Ｋ２ ；加重平均係数、
Ｔｂｅｄｅ１（前回値）；１演算周期前のＴｂｅｄｅ１、
このように、フィルタ４の出口温度Ｔｏｕｔとフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２との差温ΔＴをとり、その差温ΔＴを推定ベッド温度にフィードバックすることで、推定ベッド温度の算出に多大なデータ容量をとることなく推定ベッド温度を精度よく算出することが可能になり、フィルタ再生処理時の異常な高温による触媒の劣化やフィルタ４の溶損を回避することが可能になる。

そして、上記の加重平均部３１及び３２、乗算部３３、減算部３４、加算部３５、加重平均係数算出部４１、４２、基本放熱係数算出部４３、加重平均係数算出部４４、加重平均部４５での各処理は一定周期（例えば２０μｓ程度）毎に繰り返し実行させる。

このようにして推定ベッド温度算出手段を構成したときに、定常状態において再生処理の開始より上記の仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１、推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２の各温度がどのように変化するのかを実験してみたところ、図９に示す結果が得られた。

ここで、定常状態や準定常状態において演算値（仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１、推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２の各温度）は実際値とよく一致することを確認している。ただし、図９はわかりやすいようにモデルで示している。

図９を解説すると、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２は再生処理の開始より所定の時間が経過した時刻ｔ１においてピークを採り、その後は低下して、仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１に対し一定の差（ΔＴ２）だけ高い値を維持して推移する。パティキュレートの燃焼に伴う温度上昇分ΔＴ１はフィルタ処理開始後にパティキュレートが活発に燃焼する時期にピークをとりその後は徐々に低下して全てのパティキュレートが燃焼した後にはゼロとなるはずであるので、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２と仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１の差はこうした現象をよく表していることになる。

一方、仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１と推定出口温度Ｔｂｅｄｅ２とが平行となったときの温度差ΔＴ２は、フィルタ４の再生運転時に排出されるＨＣ、ＣＯの酸化触媒反応（燃焼）に伴う第２の温度上昇分に相当する。すなわち、定常状態における排気中のＨＣ、ＣＯは一定であり、これに応じて推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２が仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１より一定値だけ高い温度になる。

このようにして、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２が得られると、この推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２はベッド最高温度を表すので、再生処理に際して、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２とフィルタ限界温度を比較し、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２がフィルタ限界温度を超えるときには排気中の酸素濃度を低下させる制御を行わせる。例えば、ベッドでの燃焼温度は排気中の酸素濃度に依存し、パティキュレート堆積量が同じであれば酸素濃度が低いときより酸素濃度が高いときのほうが燃焼温度が上昇するので、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２がフィルタ限界温度を超えるときには排気中の酸素濃度を低下させる制御を行う。排気中の酸素濃度を低下させるには吸入空気量を減らすか燃料噴射量を増やしてやればよい。吸入空気量を減らすには可変容量ターボ過給機２１を備えているときには可変ノズル２２の開度を大きくしてやればよいし、ＥＧＲ弁２３（ＥＧＲ装置）を備えているときにはＥＧＲ率やＥＧＲ量を増加させればよい。

ここで本実施形態の作用効果を図９を参照しながら説明する。

本実施形態によれば、フィルタ４の物理モデル化した温度特性と、フィルタ入口温度Ｔｉｎ（第一温度）及びフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１（第二温度の推定温度）とに基づいてフィルタ４の再生処理中の最高温度部位（フィルタ前面４ａとフィルタ後面４ｂの間の途中部位）の温度を推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２として算出するようにしたので、その算出した推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２により、フィルタ４のパティキュレート堆積量のいかんに拘わらず、堆積したパティキュレートの燃焼による温度上昇分ΔＴ１を含めた最高温度部位の温度を簡潔かつ正確に把握できることになった。

しかも、本実施形態によれば、フィルタ４から外気への放熱係数Ｋｅｍｉを排気流量Ｑｅｘｈに応じて算出し、この放熱係数Ｋｅｍｉでフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１（第二温度の推定温度）を減少補正するようにしたので、排気流量の相違によりフィルタ４から外気への放熱量が異なる場合であっても精度よくフィルタ４の推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１を算出できる。

また、放熱係数Ｋｅｍｉとして基本放熱係数Ｋｅｍｉ０をそのまま採用するのでは、減速時に推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２が実際値を外れて低下するのであるが、本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、放熱係数Ｋｅｍｉを、基本放熱係数Ｋｅｍｉ０に時間的な遅れを持たせて算出するので、特に減速時に推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２が実際値より外れて低下することを防止できる。

また、フィルタ４の温度特性つまり仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１、推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１（第二温度の推定温度）を一次遅れ処理（物理モデル）で求めるだけなので（請求項３に記載の発明）、一次遅れ処理に用いる加重平均係数Ｋ１、Ｋ２のみが適合値となり、この加重平均係数Ｋ１、Ｋ２の値はそれぞれフィルタ前面４ａから最高温度部位までのフィルタ４の熱容量（一定値）及び排気流量（可変値）に、また最高温度部位からフィルタ後面４ｂまでのフィルタ４の熱容量（一定値）及び排気流量（可変値）に依存して定まる。すなわち、適合値であるＫ１、Ｋ２は所定（一定）の排気流量時で考えれば、運転条件やフィルタ４のパティキュレート堆積量に依存することなく定まるので、テーブルやマップの適合に要する多大の工数を省略でき、かつフィルタ４の仕様の変更に対しても変更後のフィルタ４の熱容量に対応させればよいだけなので容易に対応できる。

実際には、排気流量は所定の排気流量を外れることがあることに対応し、本実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１（第二温度の推定温度）を、フィルタ４の入口温度Ｔｉｎ（第一温度）の一次遅れ処理値（仮ベッド温度Ｔｂｅｄ１）を用いて求めるとともに、その一次遅れ処理値の算出に用いる加重平均係数Ｋ１を排気流量Ｑｅｘｈに応じて設定するので、排気流量Ｑｅｘｈの相違に拘わらず、一遅れ処理値を精度良く算出できる。

同様にして、排気流量は所定の排気流量を外れることがあることに対応し、本実施形態（請求項６に記載の発明）によれば、推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１（第二温度の推定温度）を、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２の一次遅れ処理値（推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１）を用いて求めるとともに、その一次遅れ処理値（推定出口温度Ｔｂｅｄｅ１）の算出に用いる加重平均係数Ｋ２を排気流量Ｑｅｘｈに応じて設定するので、排気流量Ｑｅｘｈの相違に拘わらず、一遅れ処理値を精度良く算出できる。

本実施形態（請求項８に記載の発明）によれば、フィルタ４の担体に排気中のＨＣ、ＣＯを浄化する酸化触媒を有するからといって、推定ベッド温度算出手段の構成を変える必要がないばかりか、フィルタ４の担体に排気中のＨＣ、ＣＯを浄化する酸化触媒を有する場合においても、推定ベッド温度Ｔｂｅｄ２により、パティキュレート堆積量や負荷、回転速度で定まる運転条件の相違に拘わらず、堆積したパティキュレートの燃焼による温度上昇分ΔＴ１と、ＨＣ及びＣＯの触媒反応による温度上昇分ΔＴ２とを含めた最高温度部位の温度を簡潔かつ正確に把握できる。かつ、触媒が劣化したときにはその劣化状態での温度上昇分を簡潔かつ正確に把握できる。

実施形態ではフィルタ４の担体に酸化触媒を担持している場合で説明したが（請求項８に記載の発明）、フィルタ４の担体に酸化触媒を担持していない場合にも本発明の適用がある（請求項１に記載の発明）。

実施形態ではフィルタ前面４ａとフィルタ後面の４ｂ間の途中部位が、最高温度部位である場合で説明したが、これに限られるものでない。

実施形態ではフィルタ口温度を温度センサ１６により検出する場合で説明したが、運転条件により公知の手法を用いてフィルタ入口温度を推定するようにしてもかまわない。

本実施例はフィルタの入口温度に時間遅れを持たせて得た出口温度の推定温度と、検出した出口温度との差温を推定ベッド温度にフィードバック補正する場合で説明したが、本発明はこれに限らず、フィルタの出口温度に時間進みを持たせて得た入口温度の推定温度と、検出した入口温度との差温を推定ベッド温度にフィードバック補正してもよい（請求項９に記載の発明）。

請求項１に記載の発明の仮フィルタ温度算出手段の機能は図２の加重平均部３１により、推定温度算出手段の機能は図２の加重平均部３１、３２により、放熱係数算出手段の機能は図２の基本放熱係数算出部４３により、推定温度補正手段の機能は図２の乗算部３３により、推定フィルタ温度算出手段の機能は減算部３４、加算部３５により、再生処理実行手段の機能はエンジンコントローラ１１により果たされている。

本発明の一実施形態を示す概略構成図。 フィルタの推定ベッド温度算出手段のブロック図。 加重平均係数Ｋ１の特性図。 加重平均係数Ｋ２の特性図。 基本放熱係数Ｋｅｍｉ０の特性図。 加重平均係数Ｋ３の特性図。 減速時の放熱係数の変化を示す波形図。 モード走行時のフィルタのベッド温度の変化を示す波形図。 フィルタの再生処理時の温度変化図。

符号の説明

１ エンジン
３ 排気通路
４ フィルタ
１１ エンジンコントローラ
１２ 差圧センサ
１６ 温度センサ（第一温度または第二温度の検出手段）
１７ 温度センサ（第一温度または第二温度の検出手段）

Claims (11)

1. 排気中のパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタを備え、
   フィルタの上流または下流の一方の排気温度を第一排気温度として検出する第一排気温度検出手段と、
   フィルタの上流または下流の他方の排気温度を第二排気温度として検出する第二排気温度検出手段と、
   前記第一排気温度から前記第一排気温度に対して温度変化が遅れるかまたは進む温度である仮フィルタ温度を算出する仮フィルタ温度算出手段と、
   前記第一排気温度に基づいて前記第一排気温度に対して温度変化が遅れるかまたは進む温度である第二排気温度の推定温度を算出する推定温度算出手段と、
   フィルタから外気への放熱係数を排気流量に応じて算出する放熱係数算出手段と、
   この放熱係数で前記第二排気温度の推定温度を減少補正する推定温度補正手段と、
   前記検出される第二排気温度と前記減少補正された前記第二排気温度の推定温度とに基づいて前記仮フィルタ温度を補正することにより推定フィルタ温度を算出する推定フィルタ温度算出手段と、
   前記推定フィルタ温度に基づいて、排気温度を昇温させてフィルタの再生処理を行う再生処理実行手段と
   を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの排気後処理装置。
2. 前記放熱係数算出手段は前記放熱係数を、排気流量をパラメータとする可変値である基本放熱係数に時間的な遅れを持たせて算出することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
3. 前記第一排気温度はフィルタ入口温度であり、前記第二排気温度はフィルタ出口温度であり、前記推定温度算出手段は前記第二排気温度の推定温度をフィルタ入口温度に時間的な遅れを持たせて算出することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
4. 前記仮フィルタ温度算出手段は、前記フィルタ入口温度に時間的な遅れを持たせ、
   前記推定温度算出手段は、前記仮フィルタ温度に時間的な遅れを持たせ、
   これら算出手段による算出を一定周期ごとに繰り返す繰り返し実行手段と
   を備えることを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
5. 前記推定温度算出手段は、前記第二排気温度の推定温度を前記第一排気温度の一次遅れ処理値を用いて求めるとともに、その一次遅れ処理値の算出に用いる加重平均係数を排気流量に応じて設定することを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
6. 前記推定温度算出手段は、前記第二排気温度の推定温度を前記仮フィルタ温度の一次遅れ処理値を用いて求めるとともに、その一次遅れ処理値の算出に用いる加重平均係数を排気流量に応じて設定することを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
7. 前記再生処理実行手段は、前記推定フィルタ温度がフィルタ限界温度を越えないように再生処理を行うことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
8. フィルタの担体に排気中のＨＣ、ＣＯを浄化する酸化触媒を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
9. 前記第一排気温度はフィルタ出口温度であり、前記第二排気温度はフィルタ入口温度であり、前記推定温度算出手段はフィルタ入口温度に時間進みを持たせることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
10. 前記第一排気温度検出手段または第二排気温度検出手段はフィルタ出口温度として再生処理中のフィルタ出口温度の最高温度を検出することを特徴とする請求項３または９に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
11. 前記推定フィルタ温度は前記検出される第二排気温度と前記第二排気温度の推定温度との差温に基づいて求められることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。

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