JP4924058B2

JP4924058B2 - 内燃機関の排気浄化システム

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Publication number: JP4924058B2
Application number: JP2007014609A
Authority: JP
Inventors: 剛橋詰
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP2008180155A

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カーボンを主成分とする微粒子物質（ＰＭ：Particulate Matter）が含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）を設ける技術が知られている。

かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、フィルタの温度を上昇させて捕集された微粒子物質を酸化除去することとしている（以下、「ＰＭ再生処理」という。）。

ここで、フィルタのＰＭ再生処理中に、例えば内燃機関の運転状態が高機関負荷、高機関回転数になった場合には、前記フィルタに導入される排気の温度が高くなり、フィルタにおける微粒子物質の酸化反応が過剰に活発化するため、フィルタが過剰に高温になることがあった。また、例えばフィルタが高温の状態で内燃機関の運転状態が低機関負荷となった場合にも、フィルタに高酸素濃度の排気ガスが供給されるために微粒子物質が急激に酸化され、フィルタが過剰に高温になることがあった。（以下、これらの状態を「フィルタが過昇温する」という。)。

これに対して、内燃機関の排気通路に酸化触媒が配置され、その下流側にフィルタが配置され、前記フィルタの温度が所定温度以上で、且つ、フィルタに堆積された排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、フィルタに流入する排気中の酸素量をほぼ０として排気微粒子の燃焼を止め、フィルタの過昇温を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、触媒再生型のフィルタより上流側で排気ガス中に燃料を添加し、フィルタの触媒温度を上げてフィルタ内の微粒子物質を燃焼除去させる一方、フィルタの触媒温度を監視し、フィルタの溶損を回避し得るように燃料添加を停止する技術が提案されている(例え
ば、特許文献２参照。)。

しかし、これらの技術においては、フィルタ下流の排気温度を検出することによりフィルタの温度上昇を検出している。従って、フィルタが過昇温したことは検出できるが、フィルタの温度自体が過度に高くなる前の段階で過昇温を予測し、フィルタの過昇温の抑制制御を行うことは困難であった。
特開２００４−０５２６１１号公報特開２００３−１５５９１３号公報

本発明の目的とするところは、フィルタが過剰に高温になる前の段階で、フィルタが過昇温する可能性があることを検出し、フィルタの過昇温をより確実に抑制できる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、排気通路に設けられたフィルタと、フィルタの上流側に設けられた酸化触媒とを備える排気浄化システムにおいて、フィルタの下流側の温度の上昇傾きが、酸化触媒とフィルタの間の部分の温度の上昇傾きより大きい場合に、フィルタが過昇温する可能性があると判定することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関の排気通路に配置され、該排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの上流側に配置され、酸化能を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度を検出するフィルタ前温度検出手段と、
前記排気通路における前記フィルタの下流の温度を検出するフィルタ後温度検出手段と、
前記フィルタ後温度検出手段により検出された前記フィルタの下流の温度の上昇に係る傾きが、前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度の上昇に係る傾きより大きい場合に、前記フィルタが過昇温すると判定する過昇温判定手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、排気中の微粒子を捕集するフィルタと、フィルタの上流側に配置された酸化触媒とを備えた排気浄化システムにおいて、フィルタが昇温する場合としては、例えば以下の３つの場合が考えられる。第１に、内燃機関の加速によって排気温度が上昇した場合、第２に、微粒子物質の再生処理において適量の微粒子物質がフィルタ内で酸化反応した場合、第３に、多くの微粒子物質が一気にフィルタ内で酸化反応を起こしフィルタが過剰に昇温する過昇温が生じた場合である。

前者２つの場合については、一般にフィルタの熱容量は大きいので温度変化がフィルタの熱容量によってなまされるため、フィルタの下流側の温度上昇の傾きは、フィルタの上流側の温度上昇の傾きより小さくなる。これに対し、フィルタの過昇温が生じた場合については、フィルタの上流側の温度変化（フィルタに流入する排気の温度変化）に対して、フィルタ内部における微粒子物質の燃焼による急激な温度上昇が加えられるため、フィルタの上流側の温度上昇よりもフィルタの下流側の温度上昇の傾きが大きくなる。

本発明は、このようなフィルタの上流側と下流側の温度上昇の傾きの特性に着目し、フィルタの下流側の温度上昇の傾きが、フィルタの上流側の温度上昇の傾きよりも大きい場合に、フィルタの過昇温が生じる可能性があると判定する。

これにより、内燃機関の加速や再生処理の際のフィルタの温度上昇と、フィルタの過昇温の際の温度上昇とを、実際にフィルタの温度が過剰に高温になる前の段階で区別することができる。従って、より確実にフィルタの過昇温を回避することができる。

また、フィルタ前後の温度の絶対値は、前述のように運転状態などによる影響を受け易いのに対し、本発明においては、フィルタ前後の温度の上昇に係る傾きに着目しており、しかも、フィルタ前後の温度の上昇に係る傾きの比較結果に基づいて、フィルタの過昇温の可能性の判定を行うので、運転状態などの外乱要素をキャンセルことができ、より正確にフィルタの過昇温の可能性を検出することができる。

また、本発明においては、前記過昇温判定手段は、前記フィルタ後温度検出手段により検出された、前記フィルタの下流側の温度の上昇に係る傾きが、該傾きが検出される前の所定期間における、前記フィルタ前温度検出手段により検出された、前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度の上昇に係る傾きの最大値より大きい場合に、前記フィルタが過昇温
すると判定してもよい。

ここで、フィルタの上流側と下流側の温度変化の過程について考えると、まずフィルタの上流側の排気の温度が変化し、その温度変化にフィルタ自身の熱容量の影響や、フィルタに堆積された微粒子物質の酸化による影響が加わることによって、フィルタの下流側の温度変化が生じる。従って、フィルタの下流側の温度変化は、フィルタの上流側の温度変化に対して時間遅れを伴う。また前述のように、フィルタの熱容量によってフィルタの下流側の温度変化はフィルタの上流側の温度変化に対してなまされるので、フィルタの過昇温が生じるおそれがない場合には、フィルタの下流側の温度上昇の傾きは、フィルタの上流側の温度上昇の傾きと比較して小さくなる。

これに対して、フィルタの過昇温が生じる可能性がある場合には、フィルタの下流側の温度上昇の傾きは、フィルタの上流側の温度上昇の傾きと比較して大きくなる場合がある。従って、フィルタの下流側の温度上昇に係る傾きが、該傾きが検出される前の所定期間における、酸化触媒とフィルタの間の温度上昇に係る傾きの最大値より大きい場合に、フィルタが過昇温すると判定すれば、より確実にフィルタの過昇温の可能性を判定することができる。

また、本発明においては、前記過昇温判定手段は、前記フィルタ後温度検出手段により検出された、前記フィルタの下流側の温度の上昇に係る傾きが、該傾きが検出された時点より所定時間だけ前に前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度の上昇に係る傾きより大きい場合に、前記フィルタが過昇温すると判定してもよい。

すなわち、前述のようにフィルタの下流側の温度変化は、フィルタの上流側の温度変化に対して時間遅れを伴うので、簡単には、フィルタの下流の温度上昇に係る傾きと、該傾きが検出された時点の所定時間前の、フィルタの上流側の温度上昇に係る傾きとを比較してもよい。そして、フィルタの下流側の温度上昇に係る傾きが、所定時間だけ前におけるフィルタの上流側の温度上昇に係る傾きより大きい場合に、フィルタが過昇温すると判定してもよい。

これによれば、より簡単な手順で、フィルタの上流側と下流側における温度変化の時間差をキャンセルすることができ、より正確にフィルタの過昇温の可能性を判定することができる。

また、本発明においては、前記過昇温判定手段による判定は、前記内燃機関への吸入空気量が所定空気量以下の場合に行なわれるようにしてもよい。

すなわち、吸入空気量が有る程度以上多い場合には、フィルタからの排気による持ち去り熱量が多いためにフィルタの過昇温が生じる可能性が低くなるので、フィルタの過昇温を判定する必要性が低くなる。また、吸入空気量が多い条件においては、酸化触媒に供給された還元剤が酸化触媒をすり抜け、この還元剤がフィルタで発熱してフィルタ下流の温度を過度に上昇させてしまうおそれがある。

従って、本発明においては、内燃機関への吸入空気量が所定空気量以下の場合に限って、過昇温判定手段が前記フィルタの過昇温の可能性を判定することとしてもよい。そうすれば、より精度の良い判定が可能な状態においてのみ、過昇温判定手段によるフィルタの過昇温の可能性の判定を行うことができ、判定の信頼性をより向上させることができる。

なおここで、所定空気量とは、内燃機関への吸入空気量がこれより多い場合には、フィ
ルタの過昇温の可能性の判定の必要性がなくなるか、あるいは、酸化触媒をすり抜ける還元剤の量が増加しフィルタの下流側の温度上昇を促進してしまう、閾値としての吸入空気量である。この所定空気量は予め実験的に求めてもよい。

また、本発明においては、前記過昇温判定手段による判定は、前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度が所定温度以上の場合に行なわれるようにしてもよい。

すなわち、酸化触媒の温度が低い状態では、酸化触媒に供給された還元剤が酸化触媒をすり抜け易くなる。そうすると、酸化触媒をすり抜けた還元剤がフィルタで発熱し、フィルタの下流側の温度上昇を促進する。従って、酸化触媒の温度がある程度以上低い状態では、フィルタの過昇温の可能性の判定を精度良く行うことが困難となる場合がある。

従って、本発明においては、前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度が所定温度以上の場合に限って、過昇温判定手段によるフィルタの過昇温の可能性の判定を行うようにしてもよい。

そうすれば、より精度の良い判定が可能な状態においてのみ、過昇温判定手段によるフィルタの過昇温の可能性の判定を行うことができ、判定の信頼性をより向上させることができる。

なおここで、所定温度とは、酸化触媒とフィルタの間の温度がこれより低い場合には、酸化触媒をすり抜ける還元剤の量が増加し、フィルタの下流側の温度上昇を促進してしまう閾値としての温度であり、予め実験的に求めてもよい。

また、本発明においては、前記過昇温判定手段による判定は、前記フィルタに捕集された微粒子物質の堆積量が所定堆積量以上の場合に行なわれるようにしてもよい。

すなわち、フィルタに捕集された微粒子物質の堆積量が少ない場合には、フィルタの過昇温の可能性が低くなるので、フィルタの過昇温を判定する必要性が低くなる。従って、本発明においては、過昇温判定手段による判定は、フィルタに捕集された微粒子物質の堆積量が所定堆積量以上の場合であって、ある程度以上フィルタの過昇温の可能性がある場合に限って、フィルタの過昇温の可能性の判定を行うこととしてもよい。

そうすれば、本当に必要な場合に限ってフィルタの過昇温を判定することができ、無駄に複雑な制御が行なわれることを抑制できる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、フィルタが過剰に高温になることを事前に検出し、フィルタの過昇温をより確実に抑制できる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。なお、図１においては、内燃機関１の内部は省略されている。図１において、内燃機
関１には、燃焼室から排出される排気が流通する排気通路としての排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５の途中には、排気中の微粒子物質を浄化するフィルタユニット１０が配置されている。

本実施例におけるフィルタユニット１０の内部の上流側には、酸化能を有する酸化触媒１０ａが設けられており、その下流側に多孔質の基材からなるウォールフロー型のフィルタ１０ｂが設けられている。そして、フィルタユニット１０における、酸化触媒１０ａとフィルタ１０ｂとの間の部分及び、フィルタ１０ｂの下流部分には、それぞれの箇所における排気の温度を検出するフィルタ前温度センサ１５と、フィルタ後温度センサ１６とが配置されている。このフィルタ前温度センサ１５によって、酸化触媒１０ａから排出されてフィルタ１０ｂに導入される前の排気の温度が検出可能である。また、フィルタ後温度センサ１６によって、フィルタ１０ｂから排出された排気の温度が検出可能である。

排気管５におけるフィルタユニット１０の上流側には、フィルタ１０ｂに捕集され堆積した微粒子物質を酸化除去するＰＭ再生処理の際に、酸化触媒１０ａに還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁１２が配置されている。燃料添加弁１２から添加された燃料は、内燃機関１からの排気とともに酸化触媒１０ａに運ばれ酸化反応を起こす。その結果、酸化触媒１０ａから高温の排気が排出され、フィルタ１０ｂの温度を上昇させる。そのことによって、フィルタ１０ｂに堆積された微粒子物質が酸化除去される。

また、排気管５におけるフィルタユニット１０の下流側には、フィルタユニット１０の下流側の排気管５を通過する排気の流量を制御する排気絞り弁１７が配置されている。

一方、内燃機関１には吸気を導入するための吸気管６が接続されている。この吸気管６には、吸気管６を通過する新気の量を制御可能なスロットル弁１３が設けられている。

また、内燃機関１には、吸気管６と排気管５とを連通するＥＧＲ（排気再循環）通路３０が形成されている。このＥＧＲ通路３０は、排気の一部を適宜吸気管６に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路３０には、同通路３０内を流れるガス（ＥＧＲガス）の流れ方向に沿って上流から下流にかけ、ＥＧＲクーラ３１、ＥＧＲ弁３２が、順次配設されている。

ＥＧＲクーラ３１は、ＥＧＲ通路３０の周囲を取り巻くように設けられ、ＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ弁３２は、無段階に開閉される電子制御弁（開閉弁）であり、ＥＧＲガスの流量を自在に調整することができる。

以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０が併設さ
れている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御する他、内燃機関１のフィルタユニット１０に係る制御を行うユニットである。

ＥＣＵ２０には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサ、吸入空気量を検出するエアフローメータなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類の他、上述のフィルタ前温度センサ１５、フィルタ後温度センサ１６が電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における燃料添加弁１２、スロットル弁１３、ＥＧＲ弁３２及び排気絞り弁１７が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０によって制御されるようになっている。なお、上記のフィルタ前温度センサ１５は本実施例においてフィルタ前温度検出手段に相当する。また、フィルタ後温度センサ１６は、フィルタ後温度検出手段に相当する。

また、ＥＣＵ２０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。フィルタ１０ｂの微粒子物質を酸化除去するためのＰＭ再生処理を実行するＰＭ再生ルーチン（説明は省略）なども、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。なお、ＥＣＵ２０は、本実施例において過昇温判定手段に相当する。

ここでＰＭ再生処理を実行中に、例えば内燃機関１の運転状態が高機関負荷、高機関回転数になった場合には、酸化触媒１０ａに導入され排出される排気の温度が高くなり、フィルタ１０ｂにおける微粒子物質の酸化反応が活発化するため、フィルタ１０ｂが過昇温するおそれがある。また、例えばフィルタ１０ｂが高温の状態で内燃機関１の運転状態が低機関負荷となった場合にも、フィルタ１０ｂに高酸素濃度の排気ガスが供給されるために微粒子物質が急激に酸化され、フィルタ１０ｂが過昇温するおそれがある。

そのような場合に、フィルタ１０ｂの下流側の排気の温度を検出し、この温度が閾値を超えた場合にフィルタ１０ｂが過昇温していると判定するシステムがあるが、これでは、実際にフィルタ１０ｂが過昇温して初めてその事が正確に検出されるため、フィルタ１０ｂの過昇温を事前に抑制することは困難な場合があった。また、フィルタ１０ｂの下流側の排気の温度自体は、内燃機関１の運転状態に応じて変化するため、フィルタ１０ｂの過昇温を内燃機関１の加速による昇温やＰＭ再生時の正常な範囲の昇温と区別することが困難な場合があった。

図２には、フィルタ１０ｂの正常な範囲での温度上昇の場合と、フィルタ１０ｂが過昇温した場合の、フィルタ前温度センサ１５によって検出されたフィルタ１０ｂの上流側の排気温度（以下、「ＴＨＣＩ」という。）と、フィルタ後温度センサ１６によって検出されたフィルタ１０ｂの下流側の排気温度（以下、「ＴＨＣＯ」という。）の変化についてのグラフを示す。

図２（ａ）は、例えばＰＭ再生処理中におけるフィルタ１０ｂの正常な範囲での温度上昇についての、ＴＨＣＩとＴＨＣＯの変化についてのグラフである。ＰＭ再生処理においては燃料添加弁１２から還元剤としての燃料が酸化触媒１０ａに供給されるので、その反応熱によって酸化触媒１０ａの温度は上昇する。そうすると、それに伴ってＴＨＣＩも上昇する。

ＴＨＣＩが上昇すると、フィルタ１０ｂの温度も上昇し、フィルタ１０ｂに堆積された微粒子物質が適量酸化除去されるのでＴＨＣＯも上昇する。その際、フィルタ１０ｂの熱容量の影響で、図２（ａ）に示すようにＴＨＣＯの変化は、ＴＨＣＩと比較してなまされる。従って、少なくとも温度上昇の初期の段階では、ＴＨＣＩの温度上昇の傾きがＴＨＣＯの温度上昇の傾きより大きくなる。

図２（ｂ）は、フィルタ１０ｂが過昇温する場合の、ＴＨＣＩとＴＨＣＯの変化についてのグラフである。この場合には、ＴＨＣＩが上昇すると、フィルタ１０ｂの温度も上昇するが、フィルタ１０ｂに堆積された微粒子物質が多量に酸化し、その酸化熱がＴＨＣＩの温度上昇分に上乗せされるので、ＴＨＣＯの温度は急激に上昇する。そして、ＴＨＣＯの温度上昇の傾きがＴＨＣＩの温度上昇の傾きより大きくなる。

本実施例においては、上記のような、フィルタ１０ｂの前後の温度上昇の特性に着目した。そして、ＴＨＣＩとＴＨＣＯの上昇の傾きを検出し、ＴＨＣＯの上昇傾きがＴＨＣＩの上昇傾きより大きい場合に、フィルタ１０ｂが過昇温する可能性があると判定することにした。

図３には、本実施例におけるフィルタ１０ｂの過昇温の可能性の判定の第１の態様について示す。本態様においては、フィルタ後温度センサ１６により検出されたフィルタ１０ｂの下流の温度ＴＨＣＯの時点ｔ１における上昇の傾きｄＴＨＣＯ／ｄｔと、時点ｔ１−Δｔ１から時点ｔ１までの期間における酸化触媒１０ａとフィルタ１０ｂとの間の温度ＴＨＣＩの上昇の傾きの最大値（ｄＴＨＣＩ／ｄｔ）ｍａｘとを比較する。そして、ｄＴＨＣＯ／ｄｔ＞（ｄＴＨＣＩ／ｄｔ）ｍａｘが成立した場合に、フィルタ１０ｂで過昇温が生じる可能性があると判定する。

これによれば、まず、フィルタ１０ｂの温度が過剰に高温になる前の段階で、フィルタ１０ｂの過昇温の可能性を判定することができるので、より確実にフィルタ１０ｂの過昇温による劣化や溶損を回避することができる。

また、略同時期における、フィルタ１０ｂの前後の温度上昇の差に基づいて過昇温の可能性の判定を行うので、内燃機関１の運転状態などの影響を排除でき、より正確にフィルタ１０ｂの過昇温の可能性を判定することができる。

ここで、Δｔ１は、予め実験的に求められた一定値としてもよいし、内燃機関１の運転状態との関係において逐一マップから読み出すようにしてもよい。あるいは、時点ｔ１−Δｔ１が、ＴＨＣＩの温度上昇が開始した時点となるようにΔｔ１を設定してもよい。

また、この態様によれば、ＴＨＣＩの傾きの最大値を保管しておき、この値よりＴＨＣＯの傾きが大きい場合に、フィルタ１０ｂが過昇温すると判定するので、判定の漏れが少なく、より確実にフィルタ１０ｂの過昇温を回避することができる。

次に、フィルタの過昇温の可能性の判定に係る第２の態様について説明する。

この態様においては、図４に示すように、フィルタ後温度センサ１６により検出されたＴＨＣＯの時点ｔ２における傾きｄＴＨＣＯ／ｄｔと、時点ｔ２−Δｔ２においてフィルタ前温度センサ１５により検出されたＴＨＣＩの傾きｄＴＨＣＩ／ｄｔとを比較し、ｄＴＨＣＯ／ｄｔ＞ｄＴＨＣＩ／ｄｔが成立した場合に、フィルタ１０ｂで過昇温が生じる可能性があると判定する。

こうすれば、より簡単な方法によってフィルタ１０ｂの過昇温を判定することができる。ここで、Δｔ２の値は、予め実験的に求めた一定値としてもよいし、フィルタ１０ｂの容量と吸入空気量、または内燃機関１の運転状態との関係においてマップから読み出すようにしてもよい。

また、フィルタ１０ｂの容量が小さい場合には、Δｔ２を零としてもよい。すなわち、時点ｔ２におけるＴＨＣＯの傾きｄＴＨＣＯ／ｄｔと、同時点におけるＴＨＣＩの傾きｄＴＨＣＩ／ｄｔとを比較し、ｄＴＨＣＯ／ｄｔ＞ｄＴＨＣＩ／ｄｔが成立した場合に、フィルタ１０ｂで過昇温が生じる可能性があると判定してもかまわない。そうすれば、さらに簡単な方法によってフィルタ１０ｂの過昇温の可能性を判定することができる。

但し、この態様において過昇温判定を行うｔ２の範囲は、ＴＨＣＯまたはＴＨＣＩに係る温度上昇曲線におけるなるべく早期の範囲に限定してもよい。これは、ＴＨＣＯまたはＴＨＣＩに係る温度上昇曲線における後期においては、ＴＨＣＩが飽和状態に近づき、ＴＨＣＩの変化の傾きが小さくなるために、フィルタ１０ｂの過昇温を正確に判定しづらくなる（フィルタ１０ｂが過昇温する可能性がなくてもｄＴＨＣＯ／ｄｔ＞ｄＴＨＣＩ／ｄｔとなり得る）からである。

例えば、過昇温判定を行うｔ２の範囲は、図５（ａ）に示すように、ＴＨＣＯの変化曲線における変曲点に係る時点ｔ３より早期に限定してもよい。あるいは、図５（ｂ）に示すように、過昇温判定を行うｔ２の範囲は、時点（ｔ２-Δｔ２）が、ＴＨＣＩの変化曲
線における変曲点に係る時点ｔ４より早期となるような範囲に限定してもよい。

次に、上記の第１及び第２の態様で説明した、フィルタ１０ｂの過昇温の可能性の判定をさらに正確に行うために、上記判定を行う状態を制限する場合について説明する。

まず第１に、上記の判定を行うのは内燃機関１への吸入空気量が触媒すり抜け空気量Ｇａ１以下の場合としてもよい。すなわち、吸入空気量が多い状態においては、燃料添加弁１２から酸化触媒１０ａに供給した燃料が酸化触媒１０ａをすり抜け、フィルタ１０ｂにおいて発熱するおそれがある。そうすると、フィルタ１０ｂが昇温され、過昇温の可能性がある状態でないにも拘らずフィルタ１０ｂが過昇温すると判定されるおそれがあるからである。

ここで触媒すり抜け空気量Ｇａ１は、吸入空気量がこれより多い場合には、燃料添加弁１２から酸化触媒１０ａに供給した燃料の一部が酸化触媒１０ａをすり抜け、フィルタ１０ｂにおいて発熱することにより、過昇温の可能性がある状態でないにも拘らずフィルタ１０ｂが過昇温すると誤判定されるおそれが生じると考えられる閾値としての吸入空気量である。この触媒すり抜け空気量Ｇａ１は所定空気量に相当する。

また、上記の判定を行うのは酸化触媒１０ａとフィルタ１０ｂの間の温度ＴＨＣＩが燃料すり抜け温度Ｔ１以上の場合としてもよい。すなわち、酸化触媒１０ａの温度が低い状態においては、燃料添加弁１２から酸化触媒１０ａに供給した燃料が酸化触媒１０ａをすり抜け易く、フィルタ１０ｂにおいて発熱するおそれがある。そうすると、フィルタ１０ｂが昇温され、過昇温の可能性がある状態でないにも拘らずフィルタ１０ｂが過昇温すると判定されるおそれがあるからである。また、ＴＨＣＩが低い状態においては、そもそもフィルタ１０ｂの過昇温が生じる危険性が極めて少ないからである。

ここで触媒すり抜け温度Ｔ１は、ＴＨＣＩがこれより低い場合には、燃料添加弁１２から酸化触媒１０ａに供給した燃料の一部が酸化触媒１０ａをすり抜け、フィルタ１０ｂにおいて発熱することにより、過昇温の可能性がある状態でないにも拘らずフィルタ１０ｂが過昇温すると誤判定されるおそれが生じると考えられ、または、酸化触媒１０ａから排出される排気の温度が低くフィルタ１０ｂの過昇温が生じる危険性が極めて少ないと考えられる閾値としての温度である。この触媒すり抜け温度Ｔ１は所定温度に相当する。

さらに、上記の判定を行うのはフィルタ１０ｂに堆積された微粒子物質の量が危険堆積量以上である場合としてもよい。ここで危険堆積量は、フィルタ１０ｂに堆積された微粒子物質がこの量より少ない場合には、フィルタ１０ｂ内で微粒子物質が一気に酸化したとしてもフィルタ１０ｂが過昇温するに至らない閾値としての微粒子物質の堆積量である。すなわち、フィルタ１０ｂに堆積された微粒子物質の量が危険堆積量より少ない状態においては、フィルタ１０ｂにおいて微粒子物質が一気に酸化したとしても、フィルタ１０ｂの過昇温に至らないので、フィルタ１０ｂの過昇温の可能性の判定の必要性が低いからである。この危険堆積量は所定堆積量に相当する。

次に、上記の実施態様においてフィルタ１０ｂが過昇温すると判定された場合の対処方法について説明する。

まずは、ＥＧＲ弁３２を絞ることにより吸気管６に再循環されるＥＧＲガスの量を低下
させてもよい。これにより内燃機関１に導入される新気の量を増加させ、フィルタユニット１０に流入する排気の温度を低下させる。これによって、フィルタ１０ｂの過昇温を抑制できる。

同様に、スロットル弁１３の開度を増加させて内燃機関１に導入される新気の量を増加させてもよい。これによっても、フィルタユニット１０に流入する排気の温度を低下させることができ、フィルタ１０ｂの過昇温を抑制できる。

さらには、排気絞り弁１７の開度を減少させることにより、フィルタ１０ｂ内の排気の密度を増加させてもよい。そうすれば、フィルタ１０ｂの熱容量を上昇させることができ、フィルタ１０ｂのさらなる昇温を抑制することができる。

本発明の実施例における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。本発明の実施例における通常の温度上昇の場合と、過昇温の場合に係る、フィルタの上流側の温度上昇と、フィルタの下流側の温度上昇を示すグラフである。本発明の実施例におけるフィルタの過昇温の可能性の判定手法の第１の態様について説明するための図である。本発明の実施例におけるフィルタの過昇温の可能性の判定手法の第２の態様について説明するための図である。本発明の実施例におけるフィルタの過昇温の可能性の判定手法の第２の態様を実施する際の時間的範囲について説明するための図である。

符号の説明

１・・・内燃機関
５・・・排気管
６・・・吸気管
１０・・・フィルタユニット
１０ａ・・・酸化触媒
１０ｂ・・・フィルタ
１２・・・燃料添加弁
１３・・・スロットル弁
１５・・・フィルタ前温度センサ
１６・・・フィルタ後温度センサ
１７・・・排気絞り弁
２０・・・ＥＣＵ
３０・・・ＥＧＲ通路
３１・・・ＥＧＲクーラ
３２・・・ＥＧＲ弁

Claims

内燃機関の排気通路に配置され、該排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの上流側に配置され、酸化能を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度を検出するフィルタ前温度検出手段と、
前記排気通路における前記フィルタの下流の温度を検出するフィルタ後温度検出手段と、
前記フィルタ後温度検出手段により検出された前記フィルタの下流の温度の上昇に係る傾きが、前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度の上昇に係る傾きより大きい場合に、前記フィルタが過昇温すると判定する過昇温判定手段と、
を備え、
前記過昇温判定手段は、前記フィルタの過昇温の判定を行う範囲を、前記フィルタ後温度検出手段により検出された前記フィルタの下流側の温度の変化を示した変化曲線が下に凸から上に凸に変わる時点である変曲点より早期に限定し、前記フィルタの下流側の温度の変化を示した変化曲線の上昇に係る傾きが、該傾きが検出される前の所定期間における、前記フィルタ前温度検出手段により検出された、前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度の変化を示した変化曲線の上昇に係る傾きの最大値より大きい場合に、前記フィルタが過昇温すると判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
内燃機関の排気通路に配置され、該排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの上流側に配置され、酸化能を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度を検出するフィルタ前温度検出手段と、
前記排気通路における前記フィルタの下流の温度を検出するフィルタ後温度検出手段と、
前記フィルタ後温度検出手段により検出された前記フィルタの下流の温度の上昇に係る傾きが、前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度の上昇に係る傾きより大きい場合に、前記フィルタが過昇温すると判定する過昇温
判定手段と、
を備え、
前記過昇温判定手段は、前記フィルタ後温度検出手段により検出された、前記フィルタの下流側の温度の変化を示した変化曲線の上昇に係る傾きが、該傾きが検出された時点より所定時間だけ前に前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度の変化を示した変化曲線の上昇に係る傾きより大きい場合に、前記フィルタが過昇温すると判定し、
前記フィルタの過昇温の判定を行う範囲を、前記フィルタの下流側の温度の上昇に係る傾きが検出された時点よりも所定時間だけ前の時点が、前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度の変化曲線が下に凸から上に凸に変わる時点である変曲点より早期となる範囲に限定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
前記過昇温判定手段による判定は、前記内燃機関への吸入空気量が所定空気量以下の場合に行なわれることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
前記過昇温判定手段による判定は、前記フィルタ前温度検出手段により検出された前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度が所定温度以上の場合に行なわれることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
前記過昇温判定手段による判定は、前記フィルタに捕集された微粒子物質の堆積量が所定堆積量以上の場合に行なわれることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。