JP4985442B2 - 排気浄化装置及び排気浄化方法 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置及び排気浄化方法、特にディーゼルエンジンの排気中のパティキュレートを捕集するフィルタの再生処理に関する。

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フィルタに堆積させ、フィルタの再生時期になると、燃料噴射弁によるメイン噴射直後の膨張行程または排気行程でポスト噴射を実行し、これによってフィルタの再生処理を行わせるものがある（特許文献１参照）。
特開２００３−３３６５２０公報

ところで、ディーゼルエンジンでは、空気過剰な雰囲気で運転するため、もともと排気温度が低い傾向にある。その一方でフィルタに堆積しているパティキュレートを燃焼させるには、フィルタの温度をパティキュレートが燃焼可能な温度まで上昇させることが必要となるため、フィルタの上流にフィルタと別体で酸化触媒を設けるかまたはフィルタ内に酸化触媒を担持させ、ポスト噴射により供給した未燃成分（ＨＣ）または一酸化炭素（ＣＯ）をこの酸化触媒により燃焼させることでフィルタの再生を助けるようにしている。

こうした酸化触媒付きのフィルタについて本発明者が今回実験してみたところ、触媒上流の排気温度と触媒温度との両方に目標値があり、触媒上流の目標排気温度と目標触媒温度との両方が得られるようにフィルタの再生処理のためのポスト噴射を行って初めて、フィルタの再生が最適に行われることを見出した。

従って、まずは触媒上流の目標排気温度と目標触媒温度の両方が得られるように、基本ポスト噴射量と基本目標ポスト噴射時期とを運転条件（エンジンの負荷と回転速度）に応じて設定しておくことである。

しかしながら、燃料噴射弁の経時劣化に伴う燃料噴射特性の変化やクランク角センサの経時劣化に伴うクランク角信号のずれ等により実際のポスト噴射時期が基本ポスト噴射時期からずれ、あるいは実際のポスト噴射量が基本ポスト噴射量からずれると、実際の触媒上流の排気温度が触媒上流の目標排気温度から外れ、あるいは実際の触媒温度が目標触媒温度から外れてしまう。こうした燃料噴射弁、クランク角センサの経時劣化によって目標触媒温度が得られないとフィルタの再生温度を確保できないことが起こり得る。また、燃料噴射弁、クランク角センサの経時劣化によって実ポスト噴射量が基本ポスト噴射量を超えたのでは燃費が悪化するし、実ポスト噴射時期が基本ポスト噴射時期より遅角したのではオイル希釈割合が悪化する。

そこで本発明は、燃料噴射弁、クランク角センサの経時劣化により実際のポスト噴射時期が基本ポスト噴射時期から外れあるいは実際のポスト噴射量が基本ポスト噴射量から外れてしまうことがあっても、フィルタの再生処理時に触媒上流の目標排気温度と目標触媒温度の両方が得られるようにした排気浄化装置及び排気浄化装置方法を提供することを目的としている。

本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（９）と、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ（１３）と、このフィルタ（１３）の上流にフィルタ（１３）と別体で設けられるかまたはフィルタ（１３）内に担持され排気中の未燃成分または一酸化炭素を燃焼させる触媒（１４）とを備え、前記フィルタ（１３）の再生時期になった場合に前記燃料噴射弁（９）を用いたメイン噴射直後の膨張行程または排気行程で前記燃料噴射弁（９）を用いたポスト噴射を行って前記フィルタ（１３）の再生処理を行わせるようにした排気浄化装置において、前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段（２５）を備え、運転条件に応じて前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量（ＱＰｂａｓｅ）と基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）とを算出し、前記ポスト噴射を行ってのフィルタ（１３）の再生処理開始後に前記検出される触媒温度（Ｔｃａｔ）に基づいて触媒昇温速度（ＶＴｕｐ）を算出し、この算出された触媒昇温速度（ＶＴｕｐ）が基本触媒昇温速度（ＶＴｕｐ０）と一致するように前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）を補正し、前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）を補正した後に、前記検出される触媒温度（Ｔｃａｔ）が目標触媒温度と一致しない場合に、前記検出される触媒温度が目標触媒温度に到達するように前記補正した後の基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）を維持しつつ前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量（ＱＰｂａｓｅ）を補正する、ように構成する。

本発明によれば、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（９）と、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ（１３）と、このフィルタ（１３）の上流にフィルタ（１３）と別体で設けられるかまたはフィルタ（１３）内に担持され排気中の未燃成分または一酸化炭素を燃焼させる触媒（１４）とを備え、フィルタ（１３）の再生時期になった場合に燃料噴射弁（９）を用いたメイン噴射直後の膨張行程または排気行程で燃料噴射弁（９）を用いたポスト噴射を行ってフィルタ（１３）の再生処理を行わせるようにした排気浄化装置において、触媒（１４）の温度を検出する触媒温度検出手段（２５）を備え、運転条件に応じてポスト噴射の基本ポスト噴射量（ＱＰｂａｓｅ）と基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）とを算出し、前記ポスト噴射を行ってのフィルタの再生処理開始後に前記検出される触媒温度（Ｔｃａｔ）に基づいて触媒昇温速度（ＶＴｕｐ）を算出し、この算出された触媒昇温速度（ＶＴｕｐ）が基本触媒昇温速度（ＶＴｕｐ０）と一致するようにポスト噴射の基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）を補正し、前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）を補正した後に、前記検出される触媒温度（Ｔｃａｔ）が目標触媒温度と一致しない場合に、前記検出される触媒温度が目標触媒温度に到達するように前記補正した後の基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）を維持しつつ前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量（ＱＰｂａｓｅ）を補正するので、燃料噴射弁（９）、クランク角センサ（２３）の経時劣化により、実際のポスト噴射量は基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致しているものの、実際のポスト噴射時期（ＩＴＰｒ）が基本ポスト噴射時期（ＩＴＰｂａｓｅ）からずれていることがあっても、フィルタ（１３）の再生処理時に触媒上流の目標排気温度と目標触媒温度の両方が得られることから、フィルタ（１３）の再生処理時に燃費やオイル希釈割合を悪化させることがなく、かつ触媒（１４）の酸化能力を活かして再生処理時のフィルタ（１３）の良好な再生温度を確保することができる。
また、燃料噴射弁（９）、クランク角センサ（２３）の経時劣化が生じても、触媒上流の目標排気温度と目標触媒温度の２つが得られるようにするには通常、触媒上流の排気温度を検出する手段と、触媒温度を検出する手段の２つが必要であるが、本発明によれば、触媒温度を検出する手段（２５）を備えるのみでよく触媒上流の排気温度を検出する手段は不要となっていることから、触媒上流の排気温度を検出する手段と触媒温度を検出する手段の２つを必要とする場合に比べてコストダウンを達成できる。

また、燃料噴射弁（９）、クランク角センサ（２３）の経時劣化が生じても、触媒上流の目標排気温度と目標触媒温度の２つが得られるようにするには通常、触媒上流の排気温度を検出する手段と、触媒温度を検出する手段の２つが必要であるが、本発明によれば、触媒温度を検出する手段（２５）を備えるのみでよく触媒上流の排気温度を検出する手段は不要となっていることから、触媒上流の排気温度を検出する手段と触媒温度を検出する手段の２つを必要とする場合に比べてコストダウンを達成できる。

本発明の実施の形態を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、ディーゼルエンジン１の吸気通路２には可変ノズル型のターボチャージャ３の吸気コンプレッサが備えられ、吸入空気は吸気コンプレッサによって過給され、インタークーラ４で冷却され、吸気絞り弁５を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１０へ流出する。

排気通路１０へ流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して吸気側に還流される。排気の残りは、可変ノズル型のターボチャージャ３の排気タービンを通り、排気タービンを駆動する。

エンジンコントロールユニット２１には、アクセルセンサ２２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏込量のこと）、クランク角センサ２３からのエンジン回転速度の各信号が入力されている。そしてコントロールユニット２１では、エンジン負荷（アクセル開度など）及びエンジン回転速度に基づいて、メイン噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号を燃料噴射弁９に出力する。また、エンジンコントロールユニット２１では、目標ＥＧＲ率と目標吸入空気量とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。なお、エンジンコントロールユニット２１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。

排気通路１０の排気タービン下流には、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）１３を配置してある。フィルタ１３のパティキュレート堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１ではメイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行うことにより、フィルタ１３の再生処理を行い、フィルタ１３に堆積しているパティキュレートを燃焼除去し、フィルタ１３を再生する。すなわち、目標となる再生温度が得られるようにエンジンの負荷と回転速度と（運転条件）に応じてポスト噴射量とポスト噴射時期とを予め定めており、そのときのエンジンの負荷と回転速度とに応じたポスト噴射量とポスト噴射時期とが得られるようにポスト噴射を行う。

フィルタ１３に堆積しているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を行わせるには再生処理時にフィルタ１３の許容温度を超えない範囲で少しでもパティキュレートの燃焼温度を高めてやることが必要となる。このため本実施形態ではフィルタ１３の上流に酸化触媒（貴金属）１４を配置してある。この酸化触媒１４によりフィルタ１３の再生処理のためのポスト噴射によって流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を燃焼させて排気の温度を高めフィルタ１３内のパティキュレートの燃焼を促進させる。なお、フィルタ１３を構成する担体に酸化触媒をコーティングしてもよい。このときには、パティキュレートが燃焼する際の酸化反応を促進してその分フィルタ４１のベッド温度を実質的に上昇させ、フィルタ１３内のパティキュレートの燃焼を促進させることとなる。

なお、触媒は酸化触媒に限られない。酸化機能を備える触媒（例えば三元触媒）であれば、酸化触媒に代えることができる。

さて、フィルタ１３の再生処理のためポスト噴射を行っているが、燃料噴射弁９の経時劣化に伴う燃料噴射特性の変化やクランク角センサ２３の経時劣化に伴うクランク角信号のずれ等により実際のポスト噴射時期（以下「実ポスト噴射時期」ともいう。）が基本ポスト噴射時期からずれ、あるいは実際のポスト噴射量（以下「実ポスト噴射量」ともいう。）が基本ポスト噴射量からずれると、実際の触媒１４上流の排気温度（触媒１４上流の排気温度を以下単に「排気温度」という。）が触媒１４上流の目標排気温度（以下単に「目標排気温度」という。）から外れ、あるいは実際の触媒温度が目標触媒温度から外れてしまう。こうした燃料噴射弁９、クランク角センサ２３の経時劣化によって目標触媒温度が得られないとフィルタ１３の再生温度を確保できないことが起こり得る。また、燃料噴射弁９、クランク角センサ２３の経時劣化によって実ポスト噴射量が基本ポスト噴射量を超えたのでは燃料過多となって燃費が悪化するし、実ポスト噴射時期が基本ポスト噴射時期より遅角したのではオイル希釈割合が悪化する。

このため、エンジンの負荷と回転速度とが一定の条件において実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより外れ、あるいは実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより外れた場合に排気温度、触媒温度、オイル希釈割合がどうなるかを実験し、その結果をまとめたのが図２である。すなわち、図２の上段、中段は、
〈１〉実ポスト噴射量が基本ポスト噴射量と一致する場合（実線参照）、
〈２〉実ポスト噴射量が基本ポスト噴射量より多い場合（破線参照）、
〈３〉実ポスト噴射量が基本ポスト噴射量より少ない場合（一点鎖線参照）
に、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより外れたとき、排気温度、触媒温度がどのように変化するかの特性を重ねて示している。また、図２の下段にポスト噴射時期に対するオイル希釈割合の特性を示している。

ここで、本実施形態では排気温度及び触媒温度に各目標値を設定しており、これら排気温度の目標値（目標排気温度）と触媒温度の目標値（目標触媒温度）とが得られるように基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅとをエンジンの負荷と回転速度に応じて設定している。

以下では、目標排気温度が６５０℃、目標触媒温度が６８０℃である場合で説明する。なお、目標排気温度と目標触媒温度との関係はこれに限定されるものでなく、エンジン１やフィルタ１３や酸化触媒１４の仕様が異なれば、目標排気温度と目標触媒温度の組合せは変わり得る。目標排気温度より目標触媒温度のほうが高くなることは変わらないが、例えば、目標排気温度を５５０℃、目標触媒温度を６００℃とする場合、目標排気温度を６００℃、目標触媒温度を６５０℃とする場合等が考えられる。

図２においてまず、実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致する場合（実線参照）に、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅと一致するとき、実際の排気温度（以下「実排気温度」ともいう。）Ｔｅｘｈが目標排気温度（６５０℃）と一致し、かつ実際の触媒温度（以下「実触媒温度」ともいう。）Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致している。

一方、実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致する場合（実線参照）に、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより早まる、例えばＡ１点になると、実排気温度Ｔｅｘｈは目標排気温度（６５０℃）より高くかつ実触媒温度Ｔｃａｔは目標触媒温度（６８０℃）より低くなる。これは、Ａ１点では実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角することで、燃焼室内で燃焼してしまうポスト噴射量の割合が増して実排気温度Ｔｅｘｈが目標排気温度（６５０℃）より上昇し、かつ実ポスト噴射時期ＩＴＰｒの基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅからの進角により燃焼室内で燃焼しないまま排気通路１０に出て排気通路１０で後燃えするポスト噴射量の割合が減り、これによって実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）より低下するためである。

この逆に、実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致する場合（実線参照）に、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅れる、例えばＣ１点になると、実排気温度Ｔｅｘｈは目標排気温度（６５０℃）より低くかつ実触媒温度Ｔｃａｔは目標触媒温度（６８０℃）より高くなる。これは、Ｃ１点では実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角することで、燃焼室内で燃焼してしまうポスト噴射量の割合が減って実排気温度Ｔｅｘｈが目標排気温度（６５０℃）より低下し、かつ実ポスト噴射時期ＩＴＰｒの基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅからの遅角により燃焼室内で燃焼しないまま排気通路１０に出て排気通路１０で後燃えするポスト噴射量の割合が増え、これによって実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）より上昇するためである。

次に、実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより多くなると、特性は実線より破線へと変化する。この場合、変化は基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側で排気温度に大きく現れ、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側で触媒温度に大きく現れている。すなわち、排気温度については、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側では実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合の特性（実線）と変わらないが、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側において実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合の特性（実線）よりも高くなっている。また、触媒温度については基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側では実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合の特性（実線）と変わらないが、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側において実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合の特性（実線）よりも高くなっている。このため例えば基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが少しだけ進角側にあるＤ１点では実触媒温度は目標触媒温度（６８０℃）に一致しているものの、実排気温度が目標排気温度（６５０℃）より高くなっている。

次に、実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより少なくなると、特性は実線より一点鎖線へと変化する。この場合も、変化は基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側で排気温度に大きく現れ、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側で触媒温度に大きく現れている。すなわち、排気温度については、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側では実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合の特性（実線）と変わらないが、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側において実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合の特性（実線）よりも低くなっている。また、触媒温度については基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側で実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合の特性（実線）と変わらないが、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側で実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合の特性（実線）よりも低くなっている。このため例えば基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが進角側にあるＢ１点では実排気温度Ｔｅｘｈが目標排気温度（６５０℃）より低くなっている。また、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが遅角側にあるＢ１’点では実触媒温度Ｔｃａｔが目標排気温度（６８０℃）より低くなっている。

オイル希釈割合については、上記〈１〉〜〈３〉のいずれの場合も同じ傾向を示すため、図２の下段に１つの特性で示している。すなわち、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅと一致する場合に実際のオイル希釈割合が所定値にあるとすると、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側にある場合に実際のオイル希釈割合が所定値よりも小さくなり、この逆に実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側にある場合に実際のオイル希釈割合が所定値よりも大きくなっている。

ここで、「オイル希釈」とは、ポスト噴射により燃料噴射弁９から噴かれた燃料がシリンダ壁に衝突して壁流となり、シリンダ壁に形成された壁流燃料がピストンリングとシリンダ壁の間をすり抜けてクランク室内に入り、クランク室内のオイルに混入していく現象のことである。図２の下段に示したようにポスト噴射時期が進角側にあるほどオイル希釈割合が小さくなるのは、ポスト噴射時期が進角側にあるほどピストン位置が上死点位置に近づいて燃料噴射弁９から噴かれた燃料が衝突するシリンダ壁面積が小さくなるためである。この逆に、ポスト噴射時期が遅角側にあるほどピストン位置が上死点位置より遠ざかり、燃料噴射弁９から噴かれた燃料が衝突するシリンダ壁面積が大きくなるため、オイル希釈割合が大きくなる。オイル希釈割合が大きくなるほど燃費が悪くなる。

本発明は、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒの基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅからのずれによって、あるいは実ポスト噴射量ＱＰｒの基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅからのずれによって、図２に示したように特に実触媒温度Ｔｃａｔが変化する特性を利用し、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅや基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを補正することにより、実排気温度Ｔｅｘｈと実触媒温度Ｔｃａｔとを各目標値へと戻すものである。すなわち、燃料噴射弁９、クランク角センサ２３等の経時劣化に起因して、実際のポスト噴射量ＱＰｒや実際のポスト噴射時期ＩＴＰｒが各基本値ＱＰｂａｓｅ、ＩＴＰｂａｓｅから外れることがあっても、ポスト噴射を最適条件で実行し、フィルタ１３の再生温度を確保して、燃費悪化、オイル希釈を防止するようにしている。

次に、本発明におけるフィルタ１３の再生処理方法を説明する。

ここでは、実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致していることを前提として、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅよりずれている場合をまず扱い、その後に実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅよりずれている場合に言及するものとする。

図３は実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致していることを前提として、
〔１〕実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅと一致している 場合（一点鎖線参照）、
〔２〕実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側にあ る場合（破線参照）、
〔３〕実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側にあ る場合（実線参照）
のフィルタ１３の再生処理開始後の実触媒温度の変化を重ねて示している。図３より実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側にある場合（例えば図２に示した上記Ａ１点にある場合）には、触媒温度の上昇の程度（この触媒温度の上昇の程度を、以下「触媒昇温速度」という。）が、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅと一致しているときの触媒昇温速度（この触媒昇温速度を、以下「基本触媒昇温速度」という。）より小さくなり、この反対に実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側にある場合（例えば図２に示した上記Ｃ１点の場合）に、触媒昇温速度が基本触媒昇温速度より大きくなっている。このことは、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒの基本ポスト噴射時ＩＴＰｂａｓｅからのずれが触媒昇温速度ＶＴｕｐの変化に現れることを意味している。

そこで、実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致していることを前提として、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒを基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側や遅角側にずらせた場合に、実際の触媒昇温速度（以下「実触媒昇温速度」ともいう。）ＶＴｕｐがどのように変化するのかを実験し、その実験データをまとめたところ、図４の下段に示したように、ポスト噴射時期と触媒昇温速度の関係を示す特性が得られた。なお、図４の上段には実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致している場合におけるポスト噴射時期に対する触媒温度の特性（図３中段の実線の特性と同じ）を合わせて示している。

この図４の下段に示す特性によれば、実際の触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より小さい場合に実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅよりも進角側にあると、この逆に実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より大きい場合に実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅよりも進角側にあると判定することができる。この判定結果より、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より小さい場合には、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅよりも進角側にあるのであるから、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを遅角側に補正することによって実ポスト噴射時期ＩＴＰｒを目標ポスト噴射時期へと戻す必要がある。また、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より大きい場合には、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅよりも遅角側にあるのであるから、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを進角側に補正することによって実ポスト噴射時期ＩＴＰｒを目標ポスト噴射時期へと戻す必要がある。

この場合、
ＩＴＰｍ＝ＩＴＰｂａｓｅ＋ＩＴＰｈ …（１）
ただし、ＩＴＰｍ ：目標ポスト噴射時期［ｄｅｇＡＴＤＣ］
ＩＴＰｂａｓｅ：基本ポスト噴射時期［ｄｅｇＡＴＤＣ］
ＩＴＰｈ ：ポスト噴射時期補正量［ｄｅｇ］
の式により、つまり基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅにポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈを加算することによって目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍを算出するものとする。ここで、ＩＴＰｂａｓｅ、ＩＴＰｍの単位は圧縮上死点を基点として遅角側に計測する値であるので、ポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈが正の値であるとき遅角補正量となり、この反対にポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈが負の値のとき進角補正量となる。

さて、上記（１）式のポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈは、次のように与えるものとする。すなわち、図４の下段に示す特性は漸増する特性であるので直線で近似すれば、このときのポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈを図５に示す特性で与えることができる。図５を具体的に説明すると、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致する場合には基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを補正する必要がないので、ポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈはゼロである。次に、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より小さい場合には基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを遅角補正する必要があるために、ポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈとして正の値を与える。この反対に、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より大きい場合には基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを進角補正する必要があるために、ポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈとして負の値を与える。実際のポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈの値は、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致していないと判定したタイミングにおけるポスト噴射で実際の触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致するように適合により設定する。

このようにして設定したポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈで基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを補正した値を上記（１）式のように目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとして算出し、その目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍを用い、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致していないと判定したタイミングにおいてポスト噴射を行えば、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致し、従って目標排気温度（６５０℃）と目標触媒温度（６８０℃）とが得られるはずである。

ただし、これは実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致していることを前提としている場合の話である。言い替えると、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致していないと判定したタイミングにおいて、ポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈで基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを補正した値を目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとして算出し、その目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍを用いてポスト噴射を行った後に、実際の触媒温度を検出した場合にその検出した実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致しないとすれば（あるいは実際の触媒温度を検出した場合にその検出した実触媒温度Ｔｃａｔに基づいて算出される実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致しないとすれば）、それは実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅから外れていることを意味している。

そこで、ポスト噴射時期補正を行ってのポスト噴射の後に、再び温度センサ２５により実触媒温度Ｔｃａｔを検出し、その検出した実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致しているか否かを判定し、実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致していない場合には、基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅの補正を行う。すなわち、実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）より高い場合には、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒは目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍに一致しているけれども実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより増大側にずれていると判断し、基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを減量補正した値を目標ポスト噴射量ＱＰｍとする。一方、実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）より低い場合には、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒは目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍに一致しているけれども実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより減少側にずれていると判断し、基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを増量補正した値を目標ポスト噴射量ＱＰｍとする。

あるいはポスト噴射時期補正を行ってのポスト噴射の後に、再び温度センサ２５により実際の触媒温度Ｔｃａｔを検出し、その検出した実触媒温度Ｔｃａｔに基づいて算出される実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致しているか否かを判定し、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致していない場合には、基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅの補正を行う。すなわち、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より大きい場合には、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒは目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍに一致しているけれども実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより増大側にずれていると判断し、基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを減量補正した値を目標ポスト噴射量ＱＰｍとする。一方、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より小さい場合には、実ポスト噴射時期は目標ポスト噴射時期に一致しているけれども実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより減少側にずれていると判断し、基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを増量補正した値を目標ポスト噴射量ＱＰｍとする。

以上をまとめると、本発明では、フィルタ１３の再生処理開始時にまず実触媒昇温速度ＶＴｕｐを求めて基本触媒昇温温度ＶＴｕｐ０と比較し、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温温度ＶＴｕｐ０よりずれているときには基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅの補正を行い、その補正後のポスト噴射時期（＝目標ポスト噴射時期）を用いてポスト噴射を行うことで、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温温度ＶＴｕｐ０と一致するようにする。このポスト噴射の後に再び実触媒温度Ｔｃａｔを検出し、その検出した実触媒温度Ｔｃａｔと目標触媒温度（６８０℃）を比較し実触媒温度がＴｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）よりずれている場合には今度は基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅの補正を行うことで、実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致するようにする。このようにして実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致するようにしたとき、実排気温度Ｔｅｘｈと実触媒温度Ｔｃａｔとが共に目標値に到達していることになる。このように、本発明は基本ポスト噴射時期の補正と基本ポスト噴射量の補正とをこの順に２段階で行うことで、実排気温度Ｔｅｘｈと実触媒温度Ｔｃａｔとを共に目標値に到達させることができる。このとき、温度上昇特性に優れかつオイル希釈の少ないポイント（図２のハッチング部）に収束させ易い、基本ポスト噴射時期の変更による修正を先に行い、基本ポスト噴射時期の修正だけでは修正が不十分な場合に基本ポスト噴射量の変更をも行うようにしたので、速やかに当該ポイントへ収束させることができ、また確実に当該ポイントに収束させることができる。

上記の触媒温度Ｔｃａｔとしては、本実施形態では酸化触媒１４の出口温度を採用するものとし、酸化触媒１４の出口温度を温度センサ２５により検出している。ただし、これに限られるものでなく、酸化触媒１４出口より下流側であればいずれの位置（例えばフィルタ１３位置）の温度を触媒温度Ｔｃａｔとして採用してもかまわない。さらに述べると、本実施形態ではフィルタ１３の再生処理のためのポスト噴射によって酸化触媒１４がＨＣ、ＣＯの供給を受け、これらＨＣ（未燃成分）とＣＯ（不完全燃焼ガス）を酸化触媒１４により燃焼（酸化）させることで上昇した高温のガスを下流のフィルタ１３に流し、この高温のガスでフィルタ１３内のパティキュレートを燃焼させるのであるが、パティキュレートが燃焼してもフィルタ１３の温度は触媒温度Ｔｃａｔから離れて急上昇するものでなく、フィルタ温度は触媒温度Ｔｃａｔとほぼ変わらないものとする。

エンジンコントロールユニット２１で行われるこのフィルタ１３の再生処理をフローチャートに基づいて説明する。

図６、図７、図８のフローチャートはフィルタ１３の再生処理を行うためのもので、一定周期で繰り返し実行する。具体的には、実行するタイミングは各気筒毎に圧縮上死点位置になったタイミングである。ただし、ポスト噴射を実行するタイミングはこのタイミングではなく、算出した目標ポスト噴射時期となったときである。フローを正確に書こうとすると複雑になるのでそうすることはせず、タイミングの相違する操作が混在することになっている。

図６においてステップ１では、エンジンの負荷、回転速度、温度センサ２５により検出される触媒温度（実触媒温度）Ｔｃａｔ、差圧センサ２６により検出されるフィルタ１３の圧力損失ΔＰを読み込む。

ステップ２では、フィルタ１３のパティキュレート堆積量（ＰＭ堆積量）を算出（予測）する。ここで、パティキュレート堆積量は、フィルタの圧力損失ΔＰと排気流量とから予測するようにしても良いし、エンジンの運転状態に応じた単位時間当たりのパティキュレートの堆積量を算出すると共に、このパティキュレートの堆積量を積算することにより予測しても良い。ここに挙げたパティキュレート堆積量を予測する方法は特開２００４−１９７７２２号公報に記載されているので、ここではその説明を省略する。

ステップ３、４、５は、ポスト噴射時期補正フラグ、ポスト噴射量補正フラグ、フィルタ再生フラグをみる。ここではポスト噴射時期補正フラグ＝０、ポスト噴射量補正フラグ＝０、フィルタ再生フラグ＝０であったとすると、このときステップ６に進み、パティキュレート堆積量と所定値ＰＭ１を比較する。パティキュレート堆積量が所定値ＰＭ１以下であるときはフィルタ１３の再生時期になっていないので、そのまま処理を終了する。

パティキュレート堆積量が所定値ＰＭ１を超えると、フィルタ１３の再生時期になったと判断し、フィルタ１３の再生処理を行わせるためステップ７に進んでフィルタ再生フラグ＝１とする。

このフィルタ再生フラグ＝１により、次回にはステップ５よりステップ８、９、１０、１１に進む。

ステップ８ではエンジンの負荷と回転速度から図９を内容とするマップを検索することにより基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを、図１０を内容とするマップを検索することにより基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅ［ｄｅｇＡＴＤＣ］をそれぞれ求め、これら求めた基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅ、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを目標ポスト噴射量ＱＰｍ、目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍ［ｄｅｇＡＴＤＣ］に移し、これら目標ポスト噴射量ＱＰｍと目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとを用いステップ９でポスト噴射を行う。図９に示したように基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅをエンジンの負荷と回転速度に応じた可変値としているのは、負荷と回転速度が相違しても排気温度を目標排気温度（６５０℃）にかつ触媒温度を目標触媒温度（６８０℃）に保つためである。すなわち、エンジン回転速度一定の条件で低負荷ほど基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを多くしているのは、低負荷で排気温度や触媒温度を上げるにはポスト噴射量を多く必要とするためである。また、図１０に示したようにエンジン回転速度一定の条件で基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを低負荷ほど進角している理由は、燃焼室内温度が低下する低負荷で進角させて燃焼室内での着火性を高めるためである。

ステップ１０では、堆積したパティキュレートが一気に燃えて触媒温度が急上昇しフィルタ１３が溶損しないように排気中の酸素濃度を所定濃度以下に抑制すべく、排気の空気過剰率λが１．３程度となるように制御する。基本的には、吸気絞り弁５の開度を小さくすることによって目標吸入空気量を減量する。ここで、目標吸入空気量は、図１１に示したように、通常時（フィルタ１３の再生処理を行わないとき）に所望のエンジントルクが得られるようにエンジンの負荷と回転速度に応じて予め定められている。図１１において、２本の実線が目標吸入空気量一定の線で、２本ある実線のうち右側にあるほうが目標吸入空気量が大きくなっている。この場合において、フィルタの再生処理時に吸気絞り弁５の開度を小さくした後の吸入空気量は破線で示したように右上方にずれることになる。

ステップ１１ではポスト噴射時期補正フラグ＝１とする。このポスト噴射時期補正フラグ＝１より次回にはステップ３より図８のステップ１２〜３２に進み、基本ポスト噴射時期を補正し、その補正後のポスト噴射時期を用いてポスト噴射を行う。すなわち、ステップ１２ではまず、ステップ１２に進んできたのが初めてか否かを判定する。ステップ１２に進んできたのが初めてであるときにはステップ１３に進みタイマを起動する。このタイマはポスト噴射を開始したタイミング（つまりフィルタ１３の再生処理開始タイミング）からの経過時間を計測するためのものである。

ステップ１４ではＴ１取得済みフラグ（エンジン始動時にゼロに初期設定）をみる。ここではＴ１取得済みフラグ＝０であるとして説明すると、ステップ１４よりステップ１５に進み、タイマ値と所定値ｔｍ１を比較する。所定値ｔｍ１は例えば図３に示したように、再生処理の開始タイミングより所定時間が経過して実触媒温度Ｔｃａｔが立ち上がり始める当たりの値に定めている。タイマを起動した当初はタイマ値は所定値ｔｍ１未満であるので、ステップ１７に進み図６ステップ８で算出済みの目標ポスト噴射量ＱＰｍと目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとを維持し、ステップ１８においてこの維持される目標ポスト噴射量ＱＰｍと目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとを用いてポスト噴射を実行する。

次回にはステップ１２、１４、１５よりステップ１７、１８と進み、ステップ１７、１８の操作を繰り返すと、やがてステップ１５でタイマ値が所定値ｔｍ１以上となる。このときには、ステップ１６に進んで温度センサ２５により検出される実触媒温度Ｔｃａｔを温度Ｔ１に移す。タイマ値が所定値ｔｍ１に到達するまでステップ１７、１８でのポスト噴射の実行を繰り返すと実触媒温度Ｔｃａｔが立ち上がってくるが、温度Ｔ１は図３に示したように実触媒温度Ｔｃａｔが立ち上がってくる当たりの触媒温度のサンプリング値である。これで温度Ｔ１を得たので、Ｔ１取得済みフラグ＝１とした後、ステップ１７、１８の操作を行う。

Ｔ１取得済みフラグ＝１より次回にはステップ１４よりステップ１９に進み、タイマ値と所定値ｔｍ２を比較する。所定値ｔｍ２は所定値ｔｍ１より例えば１０秒から３０秒程度が経過した時間である。タイマ値が所定値ｔｍ２に到達するまではステップ１７、１８の操作を繰り返す。この操作でさらに実触媒温度Ｔｃａｔが上昇して行く。

やがて、タイマ値が所定値ｔｍ２以上になるとステップ１９よりステップ２０に進み、温度センサ２５により検出される実触媒温度Ｔｃａｔを温度Ｔ２に移し、ステップ２１で実触媒昇温速度ＶＴｕｐを次の式により算出する。

ＶＴｕｐ＝Ｔ２−Ｔ１ …（２）
ここで、温度Ｔ２は図３に示したように、上昇している途中の実触媒温度Ｔｃａｔのサンプリング値であり、（２）式右辺は所定時間（ｔｍ２−ｔｍ１）当たりの触媒温度Ｔｃａｔの変化量（Ｔ２−Ｔ１）を表している。すなわち、（２）式は所定時間（ｔｍ２−ｔｍ１）当たりの実触媒温度Ｔｃａｔの変化量を実触媒昇温速度ＶＴｕｐとするものである。

ステップ２２ではこの実触媒昇温速度ＶＴｕｐと基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０とを比較する。ここで、基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０は図３に示したように、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅと一致している場合における、所定時間（ｔｍ２−ｔｍ１）当たりの実触媒温度Ｔｃａｔの変化量である。図３のように、実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより遅角側にある場合における実触媒昇温速度ＶＴｕｐは基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より大きくなり、この反対に実ポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅより進角側にある場合における実触媒昇温速度ＶＴｕｐは基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より小さくなる。

実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致する場合には、燃料噴射弁９の経時劣化に伴う燃料噴射特性の変化やクランク角センサ２３の経時劣化に伴うクランク角信号のずれ等が生じていない、つまり基本ポスト噴射時期、基本ポスト噴射量とも補正する必要がないと判断し、ステップ２３に進んでフィルタ１３の圧力損失ΔＰと再生終了判定値Ｐｒｅ−ＤＰＦを比較する。フィルタ１３の圧力損失ΔＰが再生終了判定値Ｐｒｅ−ＤＰＦを超えている間はステップ２４、２５の操作を繰り返す。基本ポスト噴射時期、基本ポスト噴射量とも補正する必要がない状態ではフィルタ１３の再生が最適に行われることから、フィルタ１３に堆積しているパティキュレートの燃焼により、フィルタ１３の圧力損失ΔＰが小さくなってゆく。やがて、再生終了判定値Ｐｒｅ−ＤＰＦ以下になったら、フィルタ１３の再生終了時期になったと判定し、フィルタ１３の再生処理を終了するためステップ２３からステップ２６、２７に進む。次回のフィルタの再生処理に備えるためステップ２６ではポスト噴射を中止し、ステップ２７ではポスト噴射時期補正フラグ＝０、フィルタ再生フラグ＝０、Ｔ１取得済みフラグ＝０とする。

フィルタ１３の再生終了時期の判定はこれに限らず、後述するようにフィルタ１３の再生を開始したタイミングからの時間を計測し、この計測時間が所定の時間に到達したときフィルタ１３の再生終了時期となったと判定させてもかまわない。

上記のポスト噴射時期補正フラグ＝０、フィルタ再生フラグ＝０により次回には図６においてステップ１、２、３、４、５、６と流れ、ステップ６で再びパティキュレート堆積量と所定値ＰＭ１とを比較することになる。

一方、ステップ２２で実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致しない場合にはステップ２８に進み、実触媒昇温速度ＶＴｕｐから上記の図５を内容とするテーブルを検索することによりポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈ［ｄｅｇ］を算出し、ステップ２９において、図６ステップ８で算出済みの目標ポスト噴射時期にこのポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈを加算した値を改めて目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとすることにより、目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍの補正を行う。

ステップ３０では図６ステップ８で算出済みの目標ポスト噴射量ＱＰｍをそのまま維持し、ステップ３１において、ポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈの分だけ補正された目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとこの維持される目標ポスト噴射量ＱＰｍとを用いてポスト噴射を行う。

図５に示したように、ポスト噴射時期補正量ＩＴＰｈ［ｄｅｇ］は、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より小さい場合に正の値、この反対に実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より大きい場合に負の値である。目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍの単位は圧縮上死点を基点として遅角側に計測する値であるから、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より小さい場合に基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅが遅角側に補正され、この遅角補正によって実触媒昇温速度ＶＴｕｐが大きくなって基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０へと近づいてゆく。この逆に、実触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０より大きい場合に基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅが進角側に補正され、この進角補正によって実触媒昇温速度ＶＴｕｐが大きくなって基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０へと近づいてゆく。

これで基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅの補正を終了するので、次には目標ポスト噴射量の補正を行わせるため、ステップ３２でポスト噴射時期補正フラグ＝０かつポスト噴射量補正フラグ＝１とする。

このポスト噴射量補正フラグ＝１により、次回には図６のステップ３より図７に進む。

図７においてステップ３３では、フィルタ１３の圧力損失ΔＰを再生終了判定値Ｐｒｅ−ＤＰＦと比較する。再生終了判定値Ｐｒｅ−ＤＰＦは排気流量が大きくなるほど大きくなる値で定めている。排気流量は、エンジンの負荷と回転速度をパラメータとするマップにして定めておき、このマップを検索することにより排気流量を求めればよい。

フィルタ１３の再生処理に入った当初はフィルタ１３の圧力損失ΔＰが再生終了判定値Ｐｒｅ−ＤＰＦより大きいので、ステップ３４以降に進む。

ステップ３４〜３９は基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを補正した後に、温度センサ２５により検出される実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致しない場合に、温度センサ２５により検出される実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）に到達するように前記補正した後の基本ポスト噴射時期（＝目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍ）を維持しつつ基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを補正する部分である。ただし、ここでは目標触媒温度（６８０℃）を中心にして許容幅をもたせた目標触媒温度上限値Ｔｃａｔ１と目標触媒温度下限値Ｔｃａｔ２とを設けており、実触媒温度Ｔｃａｔがこれら目標触媒温度上限値Ｔｃａｔ１と目標触媒温度下限値Ｔｃａｔ２との間に収まるように基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを補正するようにしている。もちろん、許容幅を設けず、実実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）付近で振れるように基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを補正することとしてもかまわない。

具体的にはステップ３４、３５で実触媒温度Ｔｃａｔと目標触媒温度（６８０℃）の上限値Ｔｃａｔ１、下限値Ｔｃａｔ２とを比較する。ここで、目標触媒温度上限値Ｔｃａｔ１としては目標触媒温度（６８０℃）に許容値（例えば２０℃）を加算した値を、また目標触媒温度下限値Ｔｃａｔ２としては目標触媒温度（６８０℃）から許容値（例えば２０℃）を減算した値を用いる。実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度上限値Ｔｃａｔ１（＝７００℃）を超えている場合には、燃料噴射弁９の経時劣化に伴う燃料噴射特性の変化やクランク角センサ２３の経時劣化に伴うクランク角信号のずれ等に起因して実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより大きくなっていると判断し、ステップ３４よりステップ３６に進み、図６ステップ８で算出済みの目標ポスト噴射量ＱＰｍを減量補正する。例えば、図６ステップ８で算出済みの目標ポスト噴射量ＱＰｍから所定値ΔＱＰ１を差し引いた値を改めて目標ポスト噴射量ＱＰｍとする、つまり次式により目標ポスト噴射量ＱＰｍを算出する。

ＱＰｍ←ＱＰｍ−ΔＱＰ１ …（３）
ステップ３９では図８ステップ２９で補正済みの目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍを維持し、ステップ４０において、この維持される目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍと、ステップ３６で減量補正された後の目標ポスト噴射量ＱＰｍとを用いてポスト噴射を行う。このポスト噴射で実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度上限値Ｔｃａｔ１以下に収まらなければステップ３６、３９、４０の操作を繰り返すことでやがて実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度上限値Ｔｃａｔ１以下となる。

一方、実触媒温度が目標触媒温度下限値Ｔｃａｔ２（＝６６０℃）を下回っている場合には、燃料噴射弁９の経時劣化に伴う燃料噴射特性の変化やクランク角センサ２３の経時劣化に伴うクランク角信号のずれ等に起因して実ポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅより小さくなっていると判断し、ステップ３４、３５よりステップ３７に進み、図６ステップ８で算出済みの目標ポスト噴射量ＱＰｍを増量補正する。例えば、図６ステップ８で算出済みの目標ポスト噴射量ＱＰｍに所定値ΔＱＰ２を加算した値を改めて目標ポスト噴射量ＱＰｍとする、つまり次式により目標ポスト噴射量ＱＰｍを算出する。

ＱＰｍ←ＱＰｍ＋ΔＱＰ２ …（４）
ステップ３９では図８ステップ２９で補正済みの目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍを維持し、ステップ４０において、この維持される目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍと、ステップ３７で増量補正された後の目標ポスト噴射量ＱＰｍとを用いてポスト噴射を行う。このポスト噴射で実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度下限値Ｔｃａｔ２以上とならなければステップ３７、３９、４０の操作を繰り返すことでやがて実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度下限値Ｔｃａｔ２以上となる。

上記ステップ３６、３９、４０の操作の繰り返しあるいはこれらステップ３７、３９、４０の操作の繰り返しで、実触媒温度Ｔｃａｔは目標触媒温度上限値Ｔｃａｔ１以下かつ目標触媒温度下限値Ｔｃａｔ２以上の範囲に収まることとなる。実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度上限値Ｔｃａｔ１以下かつ目標触媒温度下限値Ｔｃａｔ２以上の範囲に収まった後には目標ポスト噴射量のこれ以上の補正は必要ないので、ステップ３４、３５よりステップ３８、３９に進み、前回の目標ポスト噴射量ＱＰｍと前回の目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとを維持し、ステップ４０において、これら維持される目標ポスト噴射量ＱＰｍと目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍとを用いてポスト噴射を行う。ここでのポスト噴射の実行によって実排気温度Ｔｅｘｈが目標排気温度（６５０℃）と一致しかつ実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致している状態が保たれることから、フィルタ１３の再生が最適に行われる。フィルタ１３に堆積しているパティキュレートの燃焼により、フィルタ１３の圧力損失ΔＰが小さくなってゆき再生終了判定値Ｐｒｅ−ＤＰＦ以下になったら、フィルタ１３の再生終了時期になったと判定し、フィルタ１３の再生処理を終了するためステップ３３からステップ４１、４２に進む。次回のフィルタの再生処理に備えるためステップ４１ではポスト噴射とポスト噴射補正（目標ポスト噴射時期の補正及び目標ポスト噴射量の補正）とを中止し、ステップ４２ではポスト噴射量補正フラグ＝０、フィルタ再生フラグ＝０、Ｔ１取得済みフラグ＝０とする。

フィルタ１３の再生終了時期の判定はこれに限らず、フィルタ１３の再生を開始したタイミングからの時間を計測し、この計測時間が所定の時間に到達したときフィルタ１３の再生終了時期となったと判定させてもかまわない。

上記のポスト噴射量補正フラグ＝０、フィルタ再生フラグ＝０により次回には図６においてステップ１、２、３、４、５、６と流れ、ステップ６で再びパティキュレート堆積量と所定値ＰＭ１とを比較することになる。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態（請求項１、６に記載の発明）によれば、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁９と、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ１３と、このフィルタ１３の上流にフィルタ１３と別体で設けられ排気中の未燃成分または一酸化炭素を燃焼させる触媒１４とを備え、フィルタ１３の再生時期になった場合に燃料噴射弁９を用いたメイン噴射直後の膨張行程または排気行程で燃料噴射弁９を用いたポスト噴射を行ってフィルタ１３の再生処理を行わせるようにした排気浄化装置において、温度センサ２５（触媒温度検出手段）を備え、エンジンの負荷と回転速度（運転条件）に応じてポスト噴射の基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅとを算出し（図６のステップ８参照）、ポスト噴射を行ってのフィルタ１３の再生処理開始後に温度センサ２５により検出される触媒温度Ｔｃａｔに基づいて触媒昇温速度ＶＴｕｐを算出し（図８のステップ１６、２０、２１参照）、この算出された触媒昇温速度ＶＴｕｐが基本触媒昇温速度ＶＴｕｐ０と一致するようにポスト噴射の基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを補正する（図６のステップ８、図８のステップ２８、２９参照）ので、燃料噴射弁９、クランク角センサ２３の経時劣化により、実際のポスト噴射量ＱＰｒは基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅと一致しているものの、実際のポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅからずれていることがあっても、フィルタ１３の再生処理時に触媒１４上流の目標排気温度（６５０℃）と目標触媒温度（２８０℃）の両方が得られることから、フィルタ１３の再生処理時に燃費やオイル希釈割合を悪化させることがなく、かつ触媒１４の酸化能力を活かして再生処理時のフィルタ１４の良好な再生温度を確保することができる。

また、燃料噴射弁９、クランク角センサ２３の経時劣化が生じても、触媒１４上流の目標排気温度（６５０℃）と目標触媒温度（２８０℃）の２つが得られるようにするには通常、排気温度を検出する温度センサと触媒温度を検出する温度センサの２つが必要であるが、本実施形態（請求項１、６に記載の発明）によれば、触媒温度Ｔｃａｔを検出する温度センサ２５を備えるのみでよく触媒１４上流の排気温度Ｔｅｘｈを検出する温度センサは不要となっていることから、触媒１４上流の排気温度Ｔｅｘｈを検出する温度センサと触媒温度Ｔｃａｔを検出する温度センサの２つを必要とする場合に比べてコストダウンを達成できる。

本実施形態（請求項１、６に記載の発明）によれば、基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅを補正した後に、温度センサ２５により検出される実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）と一致しない場合に、温度センサ２５により検出される実触媒温度Ｔｃａｔが目標触媒温度（６８０℃）に到達するように前記補正した後の基本ポスト噴射時期（＝目標ポスト噴射時期ＩＴＰｍ）を維持しつつ基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅを補正するので（図６のステップ８、図７のステップ３４〜３９参照）、実際のポスト噴射時期ＩＴＰｒが基本ポスト噴射時期ＩＴＰｂａｓｅからずれ、かつ実際のポスト噴射量ＱＰｒが基本ポスト噴射量ＱＰｂａｓｅからずれていることがあっても、フィルタ１３の再生処理時に触媒１４上流の目標排気温度（６５０℃）と目標触媒温度（２８０℃）の両方が得られることから、フィルタ１３の再生処理時に燃費やオイル希釈割合を悪化させることがなく、かつ触媒１４の酸化能力を活かして再生処理時のフィルタの良好な再生温度を確保することができる。

請求項１の算出手段の機能は図６のステップ８により、触媒昇温速度算出手段の機能は図８のステップ１６、２０、２１により、基本ポスト噴射時期補正手段の機能は図７のステップ３４〜３９によりそれぞれ果たされている。

請求項６の算出処理手順は図６のステップ８により、触媒昇温速度算出処理手順は図８のステップ１６、２０、２１により、基本ポスト噴射時期補正処理手順は図７のステップ３４〜３９によりそれぞれ果たされている。

本発明の一実施形態を示す概略構成図。 ポスト噴射時期に対する排気温度、触媒温度、オイル希釈割合の特性図。 フィルタ再生処理開始後の実触媒温度の変化を示すタイミングチャート。 ポスト噴射時期に対する触媒昇温速度の特性図。 触媒昇温速度に対するポスト噴射時期補正量の特性図。 フィルタの再生処理を説明するためのフローチャート。 フィルタの再生処理を説明するためのフローチャート。 フィルタの再生処理を説明するためのフローチャート。 基本ポスト噴射量の特性図。 基本ポスト噴射時期の特性図。 目標吸入空気量の減量を説明するための図。

符号の説明

１ エンジン
９ 燃料噴射弁
１３ フィルタ
１４ 酸化触媒（触媒）
２１ エンジンコントロールユニット
２５ 温度センサ（触媒温度検出手段）

Claims (6)

1. 燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
   このフィルタの上流にフィルタと別体で設けられるかまたはフィルタ内に担持され排気中の未燃成分または一酸化炭素を燃焼させる触媒と
   を備え、
   前記フィルタの再生時期になった場合に前記燃料噴射弁を用いたメイン噴射直後の膨張行程または排気行程で前記燃料噴射弁を用いたポスト噴射を行って前記フィルタの再生処理を行わせるようにした排気浄化装置において、
   前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
   運転条件に応じて前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量と基本ポスト噴射時期とを算出する算出手段と、
   前記ポスト噴射を行ってのフィルタの再生処理開始後に前記検出される触媒温度に基づいて触媒昇温速度を算出する触媒昇温速度算出手段と、
   この算出された触媒昇温速度が基本触媒昇温速度と一致するように前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期を補正する基本ポスト噴射時期補正手段と
   を備え、
   前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期を補正した後に、前記検出される触媒温度が目標触媒温度と一致しない場合に、前記検出される触媒温度が目標触媒温度に到達するように前記補正した後の基本ポスト噴射時期を維持しつつ前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量を補正することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記算出された触媒昇温速度が基本触媒昇温速度より小さい場合に前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期を遅角側に補正することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記算出された触媒昇温速度が基本触媒昇温速度より大きい場合に前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期を進角側に補正することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
4. 前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期を補正した後に、前記検出される触媒温度が目標触媒温度より高い場合に、前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量を減量側に補正することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
5. 前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期を補正した後に、前記検出される触媒温度が目標触媒温度より低い場合に、前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量を増量側に補正することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
6. 燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
   排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
   このフィルタの上流にフィルタと別体で設けられるかまたはフィルタ内に担持され排気中の未燃成分または一酸化炭素を燃焼させる触媒と
   を備え、
   前記フィルタの再生時期になった場合に前記燃料噴射弁を用いたメイン噴射直後の膨張行程または排気行程で前記燃料噴射弁を用いたポスト噴射を行って前記フィルタの再生処理を行わせるようにした排気浄化方法において、
   前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段
   を備え、
   運転条件に応じて前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量と基本ポスト噴射時期とを算出する算出処理手順と、
   前記ポスト噴射を行ってのフィルタの再生処理開始後に前記検出される触媒温度に基づいて触媒昇温速度を算出する触媒昇温速度算出処理手順と、
   この算出された触媒昇温速度が基本触媒昇温速度と一致するように前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期を補正する基本ポスト噴射時期補正処理手順と
   を含み、
   前記ポスト噴射の基本ポスト噴射時期を補正した後に、前記検出される触媒温度が目標触媒温度と一致しない場合に、前記検出される触媒温度が目標触媒温度に到達するように前記補正した後の基本ポスト噴射時期を維持しつつ前記ポスト噴射の基本ポスト噴射量を補正することを特徴とする排気浄化方法。

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