JP4930215B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設置されたパティキュレートフィルタにより排気中のパティキュレートを捕集し、捕集したパティキュレートを焼却してパティキュレートフィルタを再生する排気浄化装置に関する。

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気浄化装置が重要となっている。一例として、排気通路にパティキュレートフィルタを設置し、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集する排気浄化装置（例えば、特許文献１参照。）が知られている。パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを定期的に焼却除去してパティキュレートフィルタを再生することにより、パティキュレートフィルタの連続的な使用が可能である。

パティキュレートフィルタの再生は、例えばパティキュレートフィルタの上流と下流との差圧に基づいて算出されるパティキュレート堆積量が所定値を超えたときに、パティキュレートが燃焼する温度、例えば６００℃以上にパティキュレートフィルタを昇温させることにより行われる。しかし、主な機関出力となる主噴射よりも遅角側で噴射される後噴射、吸気絞り等の公知の手段を用いてパティキュレートフィルタを昇温しパティキュレートを燃焼させると燃費が低下する。

また、パティキュレートフィルタの昇温温度が低すぎると、パティキュレートの燃焼速度が遅くなりパティキュレートフィルタの再生時間が長くなるので燃費がさらに低下する。逆に、パティキュレートフィルタの昇温温度を高くするほどパティキュレートの燃焼速度は速くなり再生が短時間で終了するので、パティキュレートフィルタの再生に伴う燃費低下を低減できる。ただし、パティキュレートフィルタの温度が高過ぎると、パティキュレートフィルタの破損あるいはパティキュレートフィルタに担持した酸化触媒の劣化等をまねくことがある。

そこで、燃費低下を抑制し、かつ安全にパティキュレートフィルタを再生するために、所定の温度近傍にパティキュレートフィルタの温度を維持する必要がある。特許文献１では、昇温手段による昇温の実施と停止とを時間比率に応じて切り替えることにより、パティキュレートフィルタの昇温温度を所定温度に高精度に制御しようとしている。
特開２００４−３０１０１３号公報

しかしながら、特許文献１のように、昇温手段による昇温の実施と停止とを時間比率に応じて切り替えると、内燃機関の運転状態によっては昇温手段による昇温の実施と停止との切り替えに伴い機関出力が変動することがある。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、パティキュレートフィルタの昇温温度を高精度に制御しつつ、パティキュレートフィルタを昇温して再生するときの機関出力の変動を低減する排気浄化装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によると、第１昇温手段と、第１昇温手段よりもパティキュレートフィルタを高温に昇温するとともに昇温実施による機関出力の値が第１昇温手段と等しい第２昇温手段との少なくともいずれか一方によりパティキュレートフィルタを昇温し、パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレートを焼却除去する。このとき、パティキュレートフィルタの推定温度に応じて、第１昇温手段の実施期間と第２昇温手段の実施期間との比率を設定する。

これにより、昇温温度の異なる第１昇温手段と第２昇温手段とによる昇温実施期間の比率を調整すれば、第１昇温手段による昇温温度と第２昇温手段による昇温温度との間でパティキュレートフィルタの昇温温度を高精度に制御できる。

また、第１昇温手段による昇温と第２昇温手段による昇温とを設定した比率に応じて切り替えても、機関出力を変化させることなく、パティキュレートフィルタの昇温温度を容易に制御できる。

さらに、請求項１に記載の発明によると、第１昇温手段および第２昇温手段は、所定周期が繰り返される毎に所定周期の期間において設定した比率に応じて実施され、パティキュレートフィルタの推定温度に応じて、所定周期に対する第２昇温手段の実施期間のデューティ比を設定する。

つまり、第１昇温手段と第２昇温手段とを１セットとした昇温実施の周期は一定である。これにより、一定周期の期間内でデューティ比に応じて第１昇温手段と第２昇温手段とを切り替えればよいので、昇温手段の切り替え制御が容易である。

ところで、第１昇温手段と第２昇温手段とを１セットとした昇温実施の周期が目標温度に昇温されるパティキュレートフィルタの温度変化の応答性に対して長すぎると、第１昇温手段と第２昇温手段とを切り替えて昇温するときのパティキュレートフィルタの温度変動が大きくなので、パティキュレートフィルタの温度を高精度に制御できない。

そこで請求項２に記載の発明によると、第１昇温手段と第２昇温手段とを１セットとした昇温実施の周期は、目標温度に昇温されるパティキュレートフィルタの６３％応答時間（時定数）以下である。

これにより、昇温を開始してから時定数の応答時間内に第１昇温手段と第２昇温手段とによる昇温が切り替わるので、パティキュレートフィルタの温度変動が低減する。その結果、パティキュレートフィルタの温度を高精度に制御できる。

請求項２および請求項３に記載の発明によると、パティキュレートフィルタを昇温する目標温度をパティキュレート堆積量に基づいて算出する。
これにより、パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレート堆積量に応じて、パティキュレートフィルタを再生するために適切な目標温度にパティキュレートフィルタを昇温できる。

請求項４に記載の発明によると、パティキュレートフィルタの目標温度と推定温度との偏差の大きさに応じて、第１昇温手段の実施期間と第２昇温手段の実施期間との比率を設定する。

これにより、パティキュレートフィルタの目標温度と推定温度との偏差の大きさに応じて、パティキュレートフィルタを再生するために適切な目標温度にパティキュレートフィルタを高精度に昇温できる。また、例えば、パティキュレートフィルタの目標温度と推定温度との偏差が大きい場合に第２昇温手段の実施期間の比率を大きくすることにより、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近づけることができる。

請求項５に記載の発明によると、第１昇温手段および第２昇温手段が燃料噴射弁を制御してパティキュレートフィルタを昇温するとき、第２昇温手段は第１昇温手段よりも主噴射量を減少するとともに第１昇温手段よりも後噴射量を増加する。

後噴射量が多いほどパティキュレートフィルタを高温に昇温できるので、第１昇温手段よりも後噴射量の多い第２昇温手段によりパティキュレートフィルタの温度をより高く昇温できる。

また、第１昇温手段よりも後噴射量の多い第２昇温手段が第１昇温手段よりもパティキュレートフィルタを高温に昇温する一方、第２昇温手段の主噴射量は第１昇温手段の主噴射量よりも少ない。これにより、後噴射量の一部が内燃機関で燃焼し機関出力の一部となっても、第１昇温手段と第２昇温手段とで機関出力はほぼ等しくなる。

ところで、パティキュレートフィルタの温度が低く、パティキュレートフィルタの上流側に設置される酸化触媒、またはパティキュレートフィルタ自体に担持される酸化触媒が活性化していないと、後噴射で噴射される燃料が酸化触媒で十分に酸化反応せず未燃燃料としてパティキュレートフィルタを通過して排出される。

そこで請求項６に記載の発明によると、パティキュレートフィルタの推定温度が所定温度よりも低い場合、第１昇温手段による昇温のみ実施するように第１昇温手段と第２昇温手段との実施比率を設定する。
これにより、後噴射量が第２昇温手段よりも少ない第１昇温手段のみでパティキュレートフィルタを昇温し、未燃燃料がパティキュレートフィルタを極力通過しないようにしている。

請求項７に記載の発明によると、第１昇温手段および第２昇温手段が吸気絞り弁を制御してパティキュレートフィルタを昇温するとき、第２昇温手段は第１昇温手段よりも吸気量を絞る。

吸気量を絞り内燃機関に吸入される吸気量が減少すると、燃焼により昇温されるガス量が減少するので、排気温度は上昇する。そこで、第２昇温手段は、第１昇温手段よりも吸気量を絞ることにより、第１昇温手段よりもパティキュレートフィルタの温度をより高く昇温できる。

また、吸気量が所定量よりも減少しない範囲であれば、第１昇温手段と第２昇温手段とで吸気量が変化しても、機関出力はほぼ等しくなる。
請求項８に記載の発明によると、パティキュレートフィルタの上流側および下流側の少なくとも一方に設置された温度センサの出力に基づいてパティキュレートフィルタの温度を推定する。

パティキュレートフィルタの温度はパティキュレートフィルタに流入またはパティキュレートフィルタから流出する排気温度に応じて変化するので、温度センサの出力をパティキュレートフィルタの温度として推定するか、あるいは温度センサの出力に基づいてパティキュレートフィルタの温度を高精度に推定できる。また、温度センサの出力に対してパティキュレートフィルタの熱容量および温度が変化するときの応答性等を考慮すれば、パティキュレートフィルタの温度をさらに高精度に推定できる。

尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（排気浄化システム１０）
図１に示す排気浄化システム１０は、ディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」とも記載する。）１２の排気を浄化するものである。４気筒のエンジン１２の気筒毎に燃料噴射弁１４から燃料が噴射される。燃料噴射弁１４には、図示しないコモンレールから所定圧に蓄圧された燃料が供給される。エンジン１２の上流側には吸気管１００が接続され、エンジン１２の下流側には排気管１１０が接続されている。吸気管１００と排気管１１０とを接続するＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)管１２０にはＥＧＲ弁１６が設置されている。ＥＧＲ弁１６は、ＥＣＵ７０の指令で排気側から吸気側に還流する排気量（ＥＧＲ量）を制御する。

吸気管１００のＥＧＲ管１２０との接続箇所の上流側には、エアフロメータ２０と、エアフロメータ２０の下流側に吸気絞り弁２２とが設置されている。吸気絞り弁２２は吸気管１００からエンジン１２に吸入される吸気量を調整する。

排気管１１０のＥＧＲ管１２０との接続箇所の下流側には、酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst:ＤＯＣ)３０と、ＤＯＣ３０の下流側にパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter：ＤＰＦ）４０とが設置されている。

ＤＯＣ３０は公知の構造で、コーディエライトの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形成されている。ＤＯＣ３０は、排気管１１０に供給される未燃燃料である炭化水素（ＨＣ）を触媒反応により燃焼させて排気温度を上昇させ、ＤＰＦ４０を昇温する。ＤＰＦ４０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。本実施形態では、ＤＰＦ４０に酸化触媒が担持されていないものとして説明する。

排気浄化装置を構成するＤＰＦ４０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、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形成されている。エンジン１２から排出された排気は、ＤＰＦ４０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（Particulate Matter：ＰＭ）が捕集されてＤＰＦ４０に堆積する。

ＤＰＦ４０の上流側および下流側の排気管１１０には、それぞれ温度センサとしての排気温センサ５０が設置されている。排気温センサ５０はＤＰＦ４０の入ガス温度および出ガス温度を検出してＥＣＵ７０に出力する。排気温センサ５０は、ＤＰＦ４０の上流側および下流側の両側ではなく、いずれか一方に設置されていてもよい。

また、ＤＰＦ４０に捕集されたＰＭ堆積量を知るために、ＤＰＦ４０の上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサ６０がＤＰＦ４０の上流側および下流側の排気管１１０に接続されている。

排気浄化装置を構成するＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を中心とするマイクロコンピュータからなる。ＥＣＵ７０は、アクセル開度センサや回転数センサといった図示しない各種センサからの検出信号に基づいてエンジン１２の運転状態を検出し、エンジン運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して燃料噴射弁１４の燃料噴射を制御する。また、ＥＣＵ７０は、ＥＧＲ弁１６の弁開度を調整することによりＥＧＲ量を制御し、吸気絞り弁２２の弁開度を調整することによりエンジン１２への吸気量を制御する。

（ＥＣＵ７０の手段）
ＥＣＵ７０は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の記憶装置に記憶されている排気浄化の制御プログラムにより、下記の各手段として機能する。

（１）堆積量推定手段
ＥＣＵ７０は、差圧センサ６０の検出信号からＤＰＦ４０へのＰＭ堆積量を推定する。排気流量が一定の場合には、ＰＭ堆積量が多いほどＤＰＦ４０の上流と下流との差圧が増加するので、この関係を予め計測しておくことでＰＭ堆積量を知ることができる。差圧センサ６０を使用せず絶対圧センサを使用してもよい。あるいは、アクセル開度およびエンジン回転数等のエンジン運転状態に基づいてＰＭ堆積量を推定してもよい。

（２）温度推定手段
ＥＣＵ７０は、排気温センサ５０の検出信号に基づいてＤＰＦ４０の温度を推定する。ＤＰＦ４０の上流側または下流側の一方にだけ排気温センサ５０を設置し、ＤＰＦ４０の上流側または下流側の排気温度からＤＰＦ温度を推定することもできる。

（３）目標温度算出手段
ＥＣＵ７０は、差圧センサ６０の検出信号から推定したＰＭ堆積量からＤＰＦ４０を昇温する目標温度を算出する。ＥＣＵ７０は、例えば、ＰＭ堆積量が多い場合には、ＰＭが急激に燃焼してＤＰＦ４０の温度が急激に上昇することを防止するために、ＰＭ堆積量が少ない場合よりも目標温度を下げる。

（４）第１昇温手段、第２昇温手段
ＥＣＵ７０は、燃料噴射弁１４の後噴射量を制御して排気中の未燃成分であるＨＣを増量し、ＤＯＣ３０のＨＣ反応熱によりＤＰＦ４０を昇温する。後噴射は、主な機関出力となる主噴射よりも遅角側で噴射され、ＤＰＦ４０を再生するために実施される。

図２に示すように、第１昇温手段および第２昇温手段を実施せず後噴射を行わないＤＰＦ４０の非再生中に比べ、第１昇温手段および第２昇温手段を実施することにより、ＤＰＦ４０の温度は、第１昇温手段ではＴ１に昇温し、第２昇温手段ではＴ２に昇温する。ＤＰＦ４０の温度は後噴射量が多くなると上昇する。第２昇温手段による後噴射量は第１昇温手段による後噴射量よりも多く、Ｔ１＜Ｔ２である。

ただし、後噴射の燃料の一部はエンジン１２のシリンダ内で燃焼し機関出力を上昇させる要因となる。そこで、第１昇温手段よりも後噴射量の多い第２昇温手段では、主噴射量を第１昇温手段よりも減少している。これにより、第１昇温手段と第２昇温手段とによる昇温実施において機関出力は等しくなる。

（５）実施比率設定手段
ＥＣＵ７０は、目標温度に昇温するＤＰＦ４０の６３％応答時間（時定数）以下を所定周期とし、この所定周期の期間内で第１昇温手段の実施期間と第２昇温手段の実施期間との比率を設定する。具体的には、ＥＣＵ７０は、図３に示すように、所定周期τａに対する第２昇温手段の実施期間τ２のデューティ比を設定する。

図４に示すように、デューティ比を０％〜１００％の間で設定することにより、ＤＰＦ４０を昇温する目標温度をＴ１〜Ｔ２の間で高精度に設定できる。デューティ比は０％〜１００％の間で連続して変化させてもよいし、複数のデューティ比を設定し段階的に変化させてもよい。デューティ比が上昇し第１昇温手段の実施期間τ１に対して第２昇温手段の実施期間τ２の比率が上昇すると、ＤＰＦ４０の温度は上昇する。

第２昇温手段の後噴射量は、デューティ比１００％で第２昇温手段のみによる昇温を実施した場合にＤＰＦ４０の温度がエンジン１２の各運転条件において目標温度を上回る所定値となるように、エンジン回転数とアクセル開度との２次元マップから算出される。

また、ＥＣＵ７０は、排気温度が高い場合には後噴射による昇温要求が低いのでデューティ比を低下し、排気温度が低い場合には後噴射による昇温要求が高いのでデューティ比を上昇する。ただし、排気温度が所定温度（例えば２００℃）よりも低下しＤＯＣ３０の酸化触媒が活性化されていない場合には、後噴射でＤＯＣ３０に排出される未燃燃料がＤＯＣ３０で燃焼せず未燃燃料の状態でＤＰＦ４０を通過する。これを防止するために、ＥＣＵ７０は、排気温度が所定温度よりも低い場合にはデューティ比を例えば０％にし、第１昇温手段のみにより昇温してもよい。

（６）再生手段
ＥＣＵ７０は、ＰＭ堆積量が予め決められた所定値を超えた場合、第１昇温手段および第２昇温手段のいずれか一方を実施してＤＰＦ４０の温度を目標温度に昇温することにより、堆積したＰＭを焼却除去してＤＰＦ４０を再生する。

（ＤＰＦ４０の再生）
次に、ＤＰＦ４０の再生について説明する。図５および図６は、ＤＰＦ４０の再生ルーチンを示すフローチャートである。図５および図６に示す再生ルーチンは、タイマー割り込みにより、所定の周期Δτで実行される。図５および図６において「Ｓ」はステップを表している。

まず、図５のＳ３００においてＥＣＵ７０は、差圧センサ６０の検出信号からＤＰＦ４０の上流側と下流側との差圧を算出し、この差圧とエアフロメータ２０の出力から算出される排気流量とに基づいて、ＤＰＦ４０に堆積しているＰＭ堆積量Ｍｐｍを算出して推定する。

Ｓ３０２においてＥＣＵ７０は、ＰＭ堆積量が所定値１よりも大きいかを判定する。ＰＭ堆積量が所定値１よりも大きい場合、Ｓ３０４においてＥＣＵ７０は、ＸＲＧＮフラグをオンにし、Ｓ３１０に処理を移行する。

ＰＭ堆積量が所定値１以下の場合、Ｓ３０６においてＥＣＵ７０は、ＰＭ堆積量が所定値２よりも小さいかを判定する。ただし、所定値１＞所定値２である。ＰＭ堆積量が所定値２よりも小さい場合、Ｓ３０８においてＥＣＵ７０は、ＸＲＧＮフラグをオフにし、Ｓ３１０に処理を移行する。ＰＭ堆積量が所定値２以上の場合、ＥＣＵ７０はＸＲＧＮフラグを変更せずにＳ３１０に処理を移行する。

Ｓ３１０においてＥＣＵ７０は、ＸＲＧＮフラグがオンであるかを判定する。ＸＲＧＮフラグがオフであれば、ＥＣＵ７０は本ルーチンを終了する。ＸＲＧＮフラグがオンであれば、ＥＣＵ７０は図６のＳ３２０に処理を移行し、ＤＰＦ４０の再生処理を実施する。

ＸＲＧＮフラグは、ＤＰＦ４０に堆積するＰＭ堆積量が増加し所定値１を超えるとオンになり、ＤＰＦ４０に再生処理が実施されＤＰＦ４０に堆積するＰＭ堆積量が減少して所定値２より減少するまでオンの状態である。

Ｓ３２０においてＥＣＵ７０は、ＤＰＦ４０の上流側および下流側に設置されている排気温センサ５０の検出信号を読み込み、ＤＰＦ４０に流入する排気温Ｔｉｎ、ＤＰＦ４０から流出する排気温Ｔｅｘを検出する。Ｓ３２２においてＥＣＵ７０は、検出したＴｉｎ、ＴｅｘからＤＰＦ４０の推定温度Ｔｄｐｆを算出して推定する。

Ｓ３２４においてＥＣＵ７０は、ＰＭ堆積量からＤＰＦ４０を昇温する再生目標温度Ｔｔｒｇを算出し、Ｓ３２６において再生目標温度ＴｔｒｇとＤＰＦ４０の推定温度Ｔｄｐｆとの偏差ΔＴを算出する。

Ｓ３２８においてＥＣＵ７０は、ＤＰＦ４０の推定温度Ｔｄｐｆが２００℃よりも低いかを判定する。２００℃は酸化触媒の活性下限温度であり、Ｔｄｐｆ＜２００℃の場合、酸化触媒が活性化しておらず、ＨＣをＤＯＣ３０に供給しても昇温に対して効果が得られないと判断する。そこで、Ｓ３３０においてＥＣＵ７０は、Ｄｕｔｙ＝０％として第１昇温手段のみにより昇温を実施する比率設定にし、Ｓ３３８に処理を移行する。

Ｓ３２８においてＴｄｐｆ≧２００℃の場合、Ｓ３３２、Ｓ３３４においてＥＣＵ７０は、ΔＴの積算値ΔＴｓｕｍ＿ｏｌｄにＳ３２６で算出したΔＴを加算してΔＴｓｕｍとし、新たにΔＴｓｕｍをΔＴｓｕｍ＿ｏｌｄにする。

Ｓ３３６おいてＥＣＵ７０は、次式（１）から第２昇温手段を実施するデューティ比を算出する。
Ｄｕｔｙ＝ΔＴ×Ｋｐ＋ΔＴｓｕｍ×Ｋｉ ・・・（１）
式（１）においてＫｐ、Ｋｉはフィードバックゲインである。式（１）は、偏差ΔＴおよびΔＴｓｕｍの値に基づいてフィードバック制御しながら第２昇温手段のデューティ比を設定することを表している。

Ｓ３３８においてＥＣＵ７０は、積算カウンタτに再生ルーチンの実行周期Δτを加算する。
Ｓ３４０においてＥＣＵ７０は、積算カウンタτの値が次式（２）を満たすかを判定する。

τ＜τａ×Ｄｕｔｙ／１００ ・・・（２）
式（２）の右辺は、第２昇温手段の実施期間を表している。つまり、Ｓ３４０においてＥＣＵ７０は、第２昇温手段を実施してＤＰＦ４０を昇温している積算時間（τ）が、デューティ比によって設定された第２昇温手段を実施する所定の実施期間よりも短いかを判定している。

式（２）を満たし、積算時間（τ）が第２昇温手段の所定の実施期間よりも短い場合には、まだ第２昇温手段による昇温を実施する必要があるので、Ｓ３４２においてＥＣＵ７０は第２昇温手段による昇温を実施する。式（２）を満たさなければ、第２昇温手段による昇温を終了し第１昇温手段による昇温を実施する必要があると判断し、Ｓ３４４においてＥＣＵ７０は第１昇温手段による昇温を実施する。

そしてＳ３４６においてＥＣＵ７０は、第１昇温手段および第２昇温手段による昇温の実施期間の積算カウンタτの値が、第１昇温手段および第２昇温手段を１セットとして実施する所定周期τａ以上になったかを判定する。τ≧τａであれば、ＥＣＵ７０は、次の周期における昇温実施のために積算カウンタτを０クリアして本ルーチンを終了する。τ＜τａであれば、第１昇温手段および第２昇温手段による昇温の積算の実施期間（τ）が所定周期（τａ）に達していないと判断し、ＥＣＵ７０は積算カウンタτの値をそのままにして本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施形態では、ＤＰＦ４０の昇温を実施してもエンジン１２の出力の値が同じである第１昇温手段と第２昇温手段とによりＤＰＦ４０を昇温するので、第１昇温手段と第２昇温手段とによる昇温の実施を切り替えても、エンジン１２の出力は変化しない。

また、デューティ比に応じて昇温温度の異なる第１昇温手段と第２昇温手段とによる昇温の実施を切り替えるので、第１昇温手段による昇温温度Ｔ１と第２昇温手段による昇温温度Ｔ２との間でＤＰＦ４０の温度を高精度に制御できる。

また、第１昇温手段および第２昇温手段を１セットとする実施周期が一定値で変化しないので、デューティ比を変更することにより、ＤＰＦ４０の温度を容易に制御できる。
また本実施形態では、第１昇温手段と第２昇温手段とを１セットとした昇温実施の周期τａは、目標温度に昇温されるＤＰＦ４０の６３％応答時間（時定数）以下に設定されている。これにより、ＤＰＦ４０の昇温を開始してから時定数の期間内に第１昇温手段と第２昇温手段とによる昇温が切り替わるので、昇温されるときのＤＰＦ４０の温度変動が低減する。その結果、ＤＰＦ４０の温度を高精度に制御できる。

また、ＤＰＦ４０を昇温して再生する目標温度と排気温センサ５０から算出したＤＰＦ４０の温度との偏差の大きさに応じてデューティ比を設定するので、ＤＰＦ４０を目標温度に高精度に昇温できる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、後噴射量を調整することによりＤＰＦ４０を昇温した。これに対し、ＤＯＣ３０の上流の排気管１１０に燃料添加装置を設置し、排気管１１０に直接ＨＣを供給してよい。燃料添加装置から排気管１１０に添加する燃料量が増加するとＤＰＦ４０の温度は上昇する。また、エンジン１２の出力が増減しない範囲内で吸気絞り弁２２の絞り量を調整し、ＤＰＦ４０の温度を昇温してもよい。吸気絞り弁２２により吸気量が絞られて吸気流量が減少すると、エンジン１２から排気管１１０に排出される排気温度は上昇し、ＤＰＦ４０の温度も上昇する。

また、本実施形態のようにＥＧＲ弁１６を設置して排気の一部を吸気側に環流する構成の場合、ＥＧＲ弁１６でＥＧＲ量を制御することにより排気温度を調整し、エンジン１２の出力を増減させることなくＤＰＦ４０の昇温温度を制御してもよい。ＥＧＲ量が増加すると排気温度が上昇するので、ＤＰＦ４０の温度が上昇する。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

排気浄化システムを示す構成図。 ＤＰＦの非再生、再生による温度の違いを示す説明図。 第１昇温手段と第２昇温手段とによるデューティ比の設定を示す説明図。 デューティ比とＤＰＦの温度との関係を示す特性図。 再生ルーチンを示すフローチャート。 再生ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１０：排気浄化システム、１２：ディーゼルエンジン（内燃機関）、１４：燃料噴射弁、２２：吸気絞り弁、３０：ＤＯＣ（酸化触媒）、４０：ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ、排気浄化装置）、５０：排気温センサ（温度センサ）、６０差圧センサ、７０：ＥＣＵ（排気浄化装置、第１昇温手段、第２昇温手段、温度推定手段、堆積量推定手段、再生手段、実施比率設定手段、目標温度算出手段）、１００：吸気管、１１０：排気管

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路に設置され排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
   前記パティキュレートフィルタを昇温する第１昇温手段と、
   前記第１昇温手段よりも前記パティキュレートフィルタを高温に昇温するとともに昇温実施による機関出力の値が前記第１昇温手段と等しい第２昇温手段と、
   前記パティキュレートフィルタの温度を推定する温度推定手段と、
   前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堆積量推定手段と、
   前記堆積量推定手段で推定される前記パティキュレート堆積量が所定値を超えた場合、前記第１昇温手段および前記第２昇温手段の少なくともいずれか一方により前記パティキュレートフィルタの昇温を実施し、堆積したパティキュレートを焼却除去して前記パティキュレートフィルタを再生する再生手段と、
   前記温度推定手段で推定される前記パティキュレートフィルタの温度に応じて、前記第１昇温手段の実施期間と前記第２昇温手段の実施期間との比率を設定する実施比率設定手段と、
   を備え、
   前記第１昇温手段および前記第２昇温手段は、所定周期が繰り返される毎に前記所定周期の期間において前記比率に応じて実施され、
   前記実施比率設定手段は、前記温度推定手段で推定される前記パティキュレートフィルタの温度に応じて、前記所定周期に対する前記第２昇温手段の実施期間のデューティ比を設定する、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記パティキュレートフィルタを昇温する目標温度を前記パティキュレート堆積量に基づいて算出する目標温度算出手段をさらに備え、
   前記所定周期は前記目標温度に昇温される前記パティキュレートフィルタの６３％応答時間以下であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記パティキュレートフィルタを昇温する目標温度を前記パティキュレート堆積量に基づいて算出する目標温度算出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
4. 前記実施比率設定手段は前記目標温度と前記温度推定手段が推定する推定温度との偏差の大きさに応じて前記比率を設定することを特徴とする請求項２または３に記載の排気浄化装置。
5. 前記内燃機関の気筒毎に燃料を噴射する燃料噴射弁は、前記内燃機関の１回の熱サイクル中に主な機関出力となる主噴射と前記主噴射よりも遅角側で噴射される１回以上の後噴射とを実施する噴射形態を有し、
   前記第１昇温手段および前記第２昇温手段が前記燃料噴射弁を制御して前記パティキュレートフィルタを昇温するとき、前記第２昇温手段は、前記第１昇温手段よりも前記主噴射の噴射量を減少するとともに前記第１昇温手段よりも前記後噴射の噴射量を増加することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
6. 前記実施比率設定手段は、前記温度推定手段の推定する推定温度が所定温度よりも低い場合、前記第１昇温手段による昇温のみ実施するように前記比率を設定することを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
7. 前記内燃機関の吸気通路に前記吸気通路の吸気量を調整する吸気絞り弁が設置されており、
   前記第１昇温手段および前記第２昇温手段が前記吸気絞り弁を制御して前記パティキュレートフィルタを昇温するとき、前記第２昇温手段は前記第１昇温手段よりも吸気量を絞ることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
8. 前記温度推定手段は、前記パティキュレートフィルタの上流側および下流側の少なくとも一方に設置された温度センサの出力に基づいて前記パティキュレートフィルタの温度を推定することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の排気浄化装置。

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