JP5493268B2 - 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）を浄化するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の再生の開始を判定する場合に、ＰＭの堆積推定量を算出し、この堆積推定量が再生開始用閾値を超えたときに、再生開始と判定する排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムに関する。

車両搭載の内燃機関の排気通路に設けたディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の再生の要否の判断に際しては、図８に示すように、ＤＰＦの前後の差圧や車両の走行距離を使用している。ＰＭ堆積量が増加すると、それに伴ってＤＰＦ前後差圧ａが上昇するので、このＤＰＦ前後差圧ａが所定のＤＰＦ再生要求用差圧閾値ｂを超えたときに、フィルタをＰＭの燃焼温度以上に上昇させる再生制御が必要であると判断したり、あるいは、車両の走行距離ｃが所定のＤＰＦ再生要求用走行距離閾値ｄを超えたときに、再生制御が必要であると判断し、再生方法を決定した後ＤＰＦ再生要求を出力している。また、再生制御の終了の判断に際しては、再生制御のＤＰＦ再生時間ｅが所定のＤＰＦ再生終了用時間閾値ｆを超えた場合に再生終了と判断し、ＤＰＦ再生終了を出力している。

例えば、特開２００６−３１６７３３号公報に記載された内燃機関の排ガス浄化装置では、エンジン回転数と燃料噴射量とからＰＭ排出量マップを参照して求めたＰＭの排出量と燃焼するＰＭの再生量との差を積算して求めたＰＭ堆積量が、所定の第１しきい値に達したときに、フィルタの再生を行い、また、内燃機関の回転数を所定の回転数に上昇させたときの差圧を計測して、この計測差圧値から推定したＰＭ堆積量が、所定の第２しきい値以上のときには、ＰＭが過剰に堆積しているとして、再生を禁止している（例えば、特許文献１参照。）。この排ガス浄化装置では、内燃機関の回転数を増加させて排ガス量を増加し、排圧及び差圧を大きくすることで、計測差圧値に基づくＰＭの堆積量の推定精度を上げている。

しかしながら、これらの従来技術においては、ＰＭ堆積量の増減とＤＰＦ前後の差圧の増減との相関関係は高いとの考えに基づいているが、本発明者らの実験結果によれば、実験結果をモデル化した図６に示すように、ＰＭの堆積量が増加する時（実線）とＤＰＦの再生処理によってＰＭの堆積量が減少する時（点線）とでは、ＰＭ堆積量とＤＰＦ前後差圧の関係にヒステリシスがあり、１対１対応では無いことが見出され、直接の相関関係は低い傾向にあることが分かった。

この結果によると、ＤＰＦ前後の計測差圧値からＰＭ堆積量を推定して再生制御を開始する制御を行う場合には、計測差圧値が高いにも拘らず、実際のＰＭ堆積量が少ないという場合や、計測差圧値が低いにも拘らず、実際のＰＭ堆積量が多いという場合が発生する恐れがある。このような事態が生じると、無用な再生制御の頻度が増えたり、ＰＭの過捕集が生じて、その後の再生時の熱暴走によるフィルタの破損が生じたりする。

また、ＰＭ堆積量の推定精度が悪い状態において、このＰＭ堆積推定量を用いた再生制御の終了の判断を行う場合は、終了判定が早いときには、ＰＭ燃焼が未完了の状態で再生終了するので、排気圧力の増加による燃費の悪化の問題が発生し、終了判定が遅いときには、ＰＭの燃焼の完了後も再生制御が継続するので、この無用な再生制御による燃費の悪化の問題が発生する。

これに関連して、ＤＰＦの再生処理でも燃焼できずに残るアッシュの堆積量の推定値に基づいて、フィルタの有効容積の変化を判定し、この判定結果とフィルタの前後差圧の検出値とからＰＭの堆積を推定するパティキュレート堆積量推定装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

このパティキュレート堆積量推定装置では、ＰＭの堆積量が増大変化するときの堆積量に対する差圧の変化と、堆積量が減少するときの差圧の変化とが同一軌跡を辿らないとの考えのもと、差圧と堆積量のヒステリシス特性を実験的に求めて、増大変化時と減少変化時で差圧分をＰＭ堆積量に変換する特性を切り換えるようにして、推定精度を高めようとしている。この装置では、差圧と堆積量のヒステリシス特性として閉ループのヒステリシスを考えているために、単に特性の切り換えで対応している。

しかしながら、ＤＰＦの再生では、その時の内燃機関の運転状態の影響を受けるために、いつも同じＰＭ堆積状態になってから再生を開始できるとは限らず、また、同じＰＭ堆積状態になるまで再生を継続できるとは限らないので、必ずしも、同じヒステリシスの閉ループ内を移動しない。そのため、閉ループを考慮した差圧とＰＭ堆積量との対応関係を用いても、精度よくＰＭの堆積量を推定することは難しい。更に、ＤＰＦの製品の個体差によっても、差圧とＰＭ堆積量との関係にはバラツキがあるため、差圧計測値からＰＭ堆積量を推定する場合には誤差が大きくなるという問題がある。
特開２００６−３１６７３３号公報 特開２００７−１６６８４号公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＤＰＦを備え、ＰＭの堆積量の推定値が所定の再生開始用閾値を超えたときに再生制御を開始する排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムにおいて、ＰＭの堆積中と再生制御中でのＰＭの堆積量を精度よく推定できて、ＤＰＦ再生のための燃料消費量の抑制とＰＭの過剰堆積に起因するフィルタの破損の防止を図ることができる排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。

上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムの制御方法は、内燃機関の排気ガス中の微粒子状物質を浄化するディーゼルパティキュレートフィルタを内燃機関の排気通路に備え、このディーゼルパティキュレートフィルタの再生の開始を判定する場合に、微粒子状物質の堆積推定量を算出し、この堆積推定量が再生開始用閾値を超えたときに、再生開始と判定すると共に、エンジン運転状態に基づいて算出した堆積量増加速度に、予め設定された複数の異なる所定値から差圧推定値に基づいて１つ選択された差圧増加時用の所定値である第１係数を乗じて差圧増加速度を算出し、フィルタ温度指標温度に基づいて算出した差圧減少速度に、予め設定された複数の異なる所定値から前記差圧推定値に基づいて１つ選択された差圧減少時用の所定値である第２係数を乗じて堆積量減少速度を算出し、前記差圧増加速度と前記差圧減少速度の差に所定のインターバルの時間を乗算した結果を前記所定のインターバルごとに積算して、前記所定のインターバルの時間における差圧変化を反映した差圧推定値を算出すると共に、前記堆積量増加速度と前記堆積量減少速度の差に所定のインターバルの時間を乗算した結果を前記所定のインターバルごとに積算して、前記堆積推定量を算出する排気ガス浄化システムの制御方法であって、前記第１係数と前記第２係数は所定の差圧推定値において異なる値に設定されることを特徴とする方法である。

この方法では、差圧とＰＭの堆積量との直接の関係ではなく、差圧増加速度と堆積量増加速度の関係と、差圧減少速度と堆積量減少速度との関係を用いて、ＰＭの堆積推定量を算出する。これらの両速度間の関係は、予め、実験などによって求めておき、再生制御装置に入力しておく。また、エンジン運転状態は、通常は主としてエンジン回転数と燃料噴射量（又は、この燃料噴射量に直接関係する負荷）で表される。

この方法によれば、差圧センサ等で実測される差圧計測値を用いることなく、差圧推定値を媒介にして、ＰＭの堆積推定量を算出するので、差圧とＰＭの堆積量との関係を精度よく把握できなくても、ＰＭの堆積量を高精度で推定できる。従って、不要なＤＰＦ再生制御の頻度を減少することができて、再生のための燃料消費量を減少することができ、燃費の悪化を抑制することができる。また、ＰＭの過捕集を回避して熱暴走によるＤＰＦの溶損を防止できる。

また、エンジン回転数と燃料噴射量とフィルタ温度指標温度の３つのパラメータでＰＭの堆積推定量を算出するので、算出方法がシンプルな構成となり、再生制御装置における計算負荷が軽くなる。その上、差圧計測値を用いずに堆積推定量を算出するので、差圧センサが不要になり、システムが単純化すると共に、差圧センサ分のコストも低減できる。

更に、前記第１係数と前記第２係数を前記差圧推定値に従って変化させると、差圧増加速度と堆積量増加速度の関係と、差圧減少速度と堆積量減少速度との関係をより精密に表現できるので、ＰＭの堆積量をより精度よく推定できるようになる。

上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記堆積量増加速度を、フィルタ温度指標温度が所定の温度閾値以上のときにゼロとする。この所定の温度閾値としては、この温度より低い温度では、ＰＭは堆積するが、この温度を超えるとＰＭは燃焼して、堆積しなくなるという温度、所謂バランスポイント温度を採用する。

このフィルタ温度指標温度は、ＤＰＦ（フィルタ）の温度を表すための温度であり、ＤＰＦの内部で測定した温度を用いることが望ましいが、実際には内部温度の測定が難しいので、ＤＰＦに流入する排気ガスの温度で代用したり、ＤＰＦから流出する排気ガスの温度で代用したり、両者の温度の平均温度で代用したりする。

また、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気ガス中の微粒子状物質を浄化するディーゼルパティキュレートフィルタを内燃機関の排気通路に備えると共に、このディーゼルパティキュレートフィルタの再生のための制御を行う再生制御装置を備え、この再生制御装置が、再生制御の開始を判定する場合に、微粒子状物質の堆積推定量を算出し、この堆積推定量が再生開始用閾値を超えたときに、再生開始と判定すると共に、前記再生制御装置が、エンジン運転状態に基づいて算出した堆積量増加速度に、予め設定された複数の異なる所定値から差圧推定値に基づいて１つ選択された差圧増加時用の所定値である第１係数を乗じて差圧増加速度を算出し、フィルタ温度指標温度に基づいて算出した差圧減少速度に、予め設定された複数の異なる所定値から前記差圧推定値に基づいて１つ選択された差圧減少時用の所定値である第２係数を乗じて堆積量減少速度を算出し、前記差圧増加速度と前記差圧減少速度の差に所定のインターバルの時間を乗算した結果を前記所定のインターバルごとに積算して、前記所定のインターバルの時間における差圧変化を反映した差圧推定値を算出すると共に、前記堆積量増加速度と前記堆積量減少速度の差に所定のインターバルの時間を乗算した結果を前記所定のインターバルごとに積算して、前記堆積推定量を算出する排気ガス浄化システムであって、前記再生制御装置は、前記第１係数と前記第２係数は所定の差圧推定値において異なる値に設定されるように構成される。

この排気ガス浄化システムでは、ＰＭ堆積中とＤＰＦ再生制御中におけるＰＭ堆積量の増減速度とＤＰＦ前後差圧の増減速度との関係を考慮したＰＭの堆積量の推定計算を行い、ＰＭの堆積推定量が再生開始用閾値を超えたときにＤＰＦの再生制御が必要であると判定する。

このシステムによれば、実測される差圧計測値を用いることなく、差圧推定値を媒介にして、微粒子状物質（ＰＭ）の堆積推定量を算出するので、差圧計測値とＰＭの堆積量との関係が正確に把握できなくても、正確にＰＭの堆積量を推定できる。

更に、前記再生制御装置が、前記第１係数と前記第２係数を前記差圧推定値に従って変化させるように構成したり、前記堆積量増加速度を、フィルタ温度指標温度が所定の温度閾値以上のときにゼロとするように構成したりすると、ＰＭの堆積量をより精度よく推定できるようになる。

本発明に係る排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムによれば、実測される差圧計測値を用いることなく、堆積速度と差圧変化速度との関係がＰＭ堆積時とＤＰＦ再生時とで異なることを考慮して、差圧推定値を媒介にして、ＰＭの堆積推定量を算出するので、差圧計測値とＰＭの堆積量との直接の関係が正確に把握できなくても、ＰＭの堆積量を精度よく推定できる。

従って、不要なＤＰＦ再生制御の頻度を減少することができて、再生のための燃料消費量を減少することができ、燃費の悪化を抑制することができる。また、ＰＭの過捕集を回避して熱暴走によるＤＰＦの溶損を防止できる。

以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。

図１に、本発明の実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１は、エンジン（Ｅ）２の排気通路３に、排気ガス中の微粒子状物質（以下ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ）１０ａを有する排気ガス処理装置１０を設けて構成される。この排気ガス処理装置１０には、ＤＰＦ１０ａの他に、上流側酸化触媒やＮＯｘ浄化触媒や下流側酸化触媒等を配設する場合もある。

このＤＰＦ１０ａは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネル（排気ガス通路）の入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタ等で形成され、必要に応じて、このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒が担持される。排気ガス中のＰＭは、このフィルタの多孔質セラミックの壁で捕集される。

このＤＰＦ１０ａの上流側に、排気ガス温度センサ１１を設けて、ＤＰＦ１０ａに流入するフィルタ入口排気ガス温度Ｔｉを測定する。この測定値ＴｉをＤＰＦ１０ａの温度を示すフィルタ温度指標温度として使用する。このフィルタ温度指標温度は、ＤＰＦ１０ａの温度を代表する温度であり、ＤＰＦ１０ａの内部で測定した温度を用いることが望ましいが、実際には内部温度の測定が難しいので、ＤＰＦ１０ａに流入する排気ガスの温度Ｔｉで代用する。なお、ＤＰＦ１０ａから流出する排気ガスの温度を用いてもよく、ＤＰＦ１０ａに流入する排気ガスの温度ＴｉとＤＰＦ１０ａから流出する排気ガスの温度の平均を用いてもよい。

このフィルタ温度指標温度としてのフィルタ入口排気ガス温度Ｔｉは、ＤＰＦ１０ａの再生制御を行う再生制御装置２１に入力される。本発明では、ＤＰＦ１０ａの前後の差圧の計測値を再生制御に用いないので、ＤＰＦ１０ａの前後の差圧を計測するための差圧センサは設けない。しかし、ＤＰＦ１０ａの捕集限界を検出して警告を発生するような場合等で、差圧センサの検出値を再生開始や再生終了等とは別の用途で使用する場合には、その用途に応じて差圧センサを設ける。また、エンジンの運転状態等から高い計測精度で差圧計測値が得られる場合に限って、この計測精度の高い差圧計測値で、適宜、次に述べるようにして算出された差圧推定値ΔＰｅを補正するようにしてもよい。

この再生制御装置２１は、エンジン２の全体の運転制御を行うＥＣＭやＥＣＵと呼ばれる制御装置（ＥＣＭ）２０に組み込まれて構成される。この再生制御装置２１は、エンジン２の運転状態を表すエンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量（又は負荷）Ｑ、フィルタ入口排気ガス温度Ｔｉ等を入力し、次に述べるようなＰＭの堆積推定量Ａｅの算出を行って、再生制御を開始したり、終了したりする。

この再生制御は、ＤＰＦ１０ａの温度をＰＭの燃焼温度以上に昇温させる制御であり、シリンダ内燃焼噴射制御でマルチ噴射（多段遅延噴射）を行ってシリンダから排出される排気ガスの温度を上昇させたり、ポスト噴射（後噴射）を行ってシリンダ内では燃焼しない未燃燃料を排気管内に供給して、この未燃燃料を上流側酸化触媒や、ＤＰＦ１０ａに担持した酸化触媒で酸化して、この酸化熱により排気ガスやＤＰＦ１０ａの温度を上昇させたりする。なお、この再生制御では、排気ガスの温度を効率よく上昇させるために、吸気弁やＥＧＲ弁や排気弁等の操作を併用して、排気ガス流量を減少したり、排気ガスの空燃比をリッチ状態やストイキ状態にしたりする。

次に、この排気ガス浄化システム１の制御方法で用いる再生制御のためのＰＭの堆積量の推定方法について、図２のＰＭの堆積推定量の算定用フローと図３の算定用回路を参照しながら説明する。この算定用フローは、ＤＰＦ１０ａの差圧推定値ΔＰｅを媒介にしてＰＭの堆積推定量Ａｅを推定するためのフローであり、差圧推定値ΔＰｅと堆積推定量Ａｅの簡易推定モデルとなっている。なお，このＰＭの堆積推定量Ａｅの推定方法では、ＤＰＦ１０ａの差圧の計測値を使用しない点が大きな特徴となっている。

この図２の算定用フローは、エンジン２の運転開始と共にスタートする再生制御用のフローと並行し実施されるフローとして示してある。この算定用フローがスタートすると、ステップＳ１１で、前回のデータを所定の記憶場所から入力する。このデータとしては、前回の算定用フローの終了時のＰＭの堆積推定量Ａｅ、差圧推定値ΔＰｅ等がある。

次のステップＳ１２の算出用のデータの入力で、エンジン２の運転状態を表すエンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑ、フィルタ入口排気ガス温度Ｔｉを入力する。

次のステップＳ１３で、このエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとから、予め用意した第１マップデータＭ１を使用して堆積量増加速度Ｖａｉを算出する。即ち、エンジン運転状態に基づいて堆積量増加速度Ｖａｉを算出する。この堆積量増加速度Ｖａｉは、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとをベースとする３次元の基本堆積量増加速度算出用マップデータＭ１を使用して、基本堆積量増加速度Ｖａｉ０（＝Ｍ１（Ｎｅ，Ｑ））を求め、これにフィルタ入口排気ガス温度Ｔｉをベースとする２次元の補正係数用マップデータＭ２から求めた補正係数Ｃ１（＝Ｍ２（Ｔｉ））を乗じて補正して算出する。つまり、Ｖａｉ＝Ｖａｉ０（Ｎｅ，Ｑ）×Ｃ１（Ｔｉ）で算出する。これは、堆積増加速度Ｖａｉを、エンジンの運転状態を表すエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとフィルタ入口排気ガス温度Ｔｉとから算出することを意味する。

フィルタ温度指標温度であるフィルタ入口排気ガス温度Ｔｉが、バランスポイント温度Ｔｂより高ければ、ＰＭは燃焼して堆積しないとして、Ｃ１＝０とし、バランスポイント温度Ｔｂ以下であれば、ＰＭは燃焼せず堆積するとして、０＜Ｃ１≦１とする。つまり、堆積量増加速度Ｖａｉを、フィルタ入口排気ガス温度Ｔｉが所定の温度閾値Ｔｂ以上のときにゼロとする。このバランスポイント温度Ｔｂは、実験的に、フィルタ入口排気ガス温度Ｔｉを上昇して行ったときに、計測される差圧ΔＰの上昇が止まった時の温度Ｔｂから求められ、上流側酸化触媒やＤＰＦに担持させる触媒等にもよるが、例えば、３６０℃前後になる。

次のステップＳ１４で、この堆積量増加速度Ｖａｉに、第１係数Ｋ１を乗じて差圧増加速度Ｖｐｉを算出する。この第１係数Ｋ１を、差圧推定値ΔＰｅに従って変化させる。Ｖｐｉ＝Ｖａｉ×Ｋ１（ΔＰｅ）となる。この第１係数Ｋ１は、例えば、図６に示す例では、差圧推定値ΔＰｅがΔＰ２以下では、Ｋ１＝ａ１とし、差圧推定値ΔＰｅがΔＰ２より高い場合には、Ｋ１＝ａ２とする。言い換えれば、図６の実線部分の傾斜の差を比例係数Ｋ１の変化で取り入れる。

これは、差圧ΔＰ（差圧推定値ΔＰｅ）に関して部分的な狭い範囲で見れば、差圧増加速度Ｖｐｉが堆積増加速度Ｖａｉに比例するが、この比例係数Ｋ１は、全体的にみれば、差圧ΔＰ（差圧推定値ΔＰｅ）に依存して変化することを意味する。

次のステップＳ１５では、フィルタ入口排気ガス温度（フィルタ温度指標温度）Ｔｉに基づいて差圧減少速度Ｖｐｄを算出する。つまり、フィルタ入口排気ガス温度Ｔｉをベースとする２次元のマップデータ（差圧減少速度算出用マップ）Ｍ３から、差圧減少速度Ｖｐｄ（＝Ｍ３（Ｔｉ））を算出する。これはＰＭの燃焼速度がフィルタ入口排気ガス温度Ｔｉに関係することから実験的に導かれている。

次のステップＳ１６では、差圧減少速度Ｖｐｄに、第２係数Ｋ２を乗じて堆積量減少速度Ｖａｄを算出する。この第２係数Ｋ２を差圧推定値ΔＰｅに従って変化させる。Ｖａｄ＝Ｖｐｄ×Ｋ２（ΔＰｅ）となる。この比例係数Ｋ２は、例えば、図６に示す例では、差圧推定値ΔＰｅが、ΔＰ１以下では、Ｋ２＝ｂ１とし、ΔＰ１より高くΔＰ３以下の場合には、Ｋ２＝ｂ２とし、ΔＰ３より高い場合には、Ｋ２＝ｂ３とする。言い換えれば、図６の点線部分の傾斜の差を比例係数Ｋ２の変化で取り入れる。

これは、差圧ΔＰに関して部分的な狭い範囲で見れば、堆積減少速度Ｖａｄが差圧増加減少速度Ｖｐｄに比例するが、この比例係数Ｋ２は、全体的にみれば、差圧ΔＰに依存して変化することを意味する。

次のステップＳ１７で、差圧増加速度Ｖｐｉと差圧減少速度Ｖｐｄの差（Ｖｐｉ−Ｖｐｄ）を積算して、差圧推定値ΔＰｅを算出する。また、ステップＳ１８で、堆積量増加速度Ｖａｉと堆積量減少速度Ｖａｄの差（Ｖａｉ−Ｖａｄ）を積算して、堆積推定量Ａｅを算出する。図２のΔｔは、これらの数値の算出のインターバルの時間である。

ステップＳ１９では、ステップＳ１７とステップＳ１８で算出した差圧推定値ΔＰｅと堆積推定量Ａｅを前回の値と置き換えて、所定の記憶場所に出力して記憶する。これにより、次回のステップＳ１１で最初に入力される差圧推定値ΔＰｅと堆積推定量Ａｅとが置き換えられて最新のデータとなる。

このステップＳ１９が終了すると、ステップＳ１２に戻り、エンジン２の運転が終了するまで、繰り返しステップＳ１２〜ステップＳ１９を実施する。この実施により、差圧推定値ΔＰｅと堆積推定量Ａｅとが最新のデータとなって、記憶場所に出力されることになる。そして、エンジン２の運転が終了すると、この算出用フローに割り込みが発生して、再生制御のフローの終了と共に終了する。

なお、上記の第１〜第３のマップデータＭ１，Ｍ２，Ｍ３や補正係数Ｃ１や第１係数Ｋ１、第２係数Ｋ２等は、事前の実験等によって得られたデータを基に、予め設定し、再生制御装置２１に入力されている。

次に、この図２の算出用フローで算出された堆積推定量Ａｅを用いて再生制御の開始及び終了を行う再生制御について説明する。この再生制御用フローを図４に示す。また、図５に、この再生制御用回路を示す。この再生制御用フローは、エンジン２の運転を全般的に制御するエンジン制御用のフローと並行し実施されるフローとして示してある。通常は、エンジン２の運転開始と共に、この再生制御用フローも並行してスタートする。

この再生制御用フローがスタートすると、ステップＳ２１のデータ入力で再生開始用閾値Ａｃ１と再生終了用閾値Ａｃ２を入力する。この再生開始用閾値Ａｃ１，再生終了用閾値Ａｃ２は、事前の実験等によって得られたデータを基に、予め設定し、再生制御装置２１に入力されている。

次のステップＳ２２の堆積量のチェックでは、算定用フローで堆積推定量Ａｅを出力した記憶場所から堆積推定量Ａｅを入力し、堆積推定量Ａｅが所定の再生開始用閾値Ａｃ１以上か否かを判定する。以上である（ＹＥＳ）ときに、再生開始と判定し、ステップＳ３０の再生制御に行く。また、堆積推定量Ａｅが所定の再生開始用閾値Ａｃ１より少ない（ＮＯ）の場合は再生開始ではないと判断して、ステップＳ２３で、所定の時間（再生開始の判定のインターバルに関係する時間）経過させた後にステップＳ２２に戻る。

ステップＳ３０のステップＳ３１では、フィルタ温度のフィードバック制御の実行により、フィルタ昇温及びフィルタ温度を維持する。ステップＳ３２の条件成立までは、フィルタ温度のフィードバック制御を維持する。

ステップＳ３２の堆積量のチェックでは、記憶場所から堆積推定量Ａｅを入力して、堆積推定量Ａｅが所定の再生終了用閾値Ａｃ２以下になったか否かを判定する。堆積推定量Ａｅが所定の再生終了用閾値Ａｃ２より大きい場合（ＮＯ）は再生終了ではないと判断して、フィルタ温度フィードバック制御を維持する。この堆積推定量Ａｅが所定の再生終了用閾値Ａｃ２以下になった場合（ＹＥＳ）は、再生終了と判定し、ステップＳ３３の再生制御終了作業に行く。

このステップＳ３３で再生制御のための燃料噴射やＥＧＲ制御、吸気絞り制御、排気絞り制御等を元の通常運転用の制御に戻す終了作業が終了すると、ステップＳ２２に戻り、エンジン２の運転が終了するまで、繰り返しステップＳ２２〜ステップＳ３３を実施する。この実施により、堆積推定量Ａｅの値に応じて再生制御を開始したり終了したりして、ＤＰＦ１０ａのＰＭを燃焼除去して、ＤＰＦ１０ａを再生する。そして、エンジン２の運転が終了すると、この再生制御フローに割り込みが発生して、リターンし、エンジンの制御フローの終了と共に終了する。

この図２及び図４の制御フローに従った再生制御方法及びこれを含む排気ガス浄化システムの制御方法によれば、ＰＭ堆積時とＤＰＦ再生時のＰＭ堆積量の増減とＤＰＦ前後差圧の増減を考慮したＰＭ堆積量推定計算を行い、ＰＭの堆積推定量ＡｅがＤＰＦ１０ａの再生開始用閾値Ａｃ１以上になったときにＤＰＦ１０ａの再生制御が必要であると判断して再生制御を開始し、堆積推定量ＡｅがＤＰＦ１０ａの再生終了用閾値Ａｃ２以下になったときにＤＰＦ１０ａの再生制御は終了と判断して再生制御を終了する。

なお、再生制御でも燃焼除去できないアッシュは、ＤＰＦ１０ａのフィルタ洗浄を定期的に行うことにより除去できるので、堆積推定量Ａｅの算出におけるアッシュの影響もフィルタ洗浄で除去できる。

上記の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム１では、エンジン（内燃機関）２の排気ガス中のＰＭ（微粒子状物質）を浄化するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１０ａをエンジン２の排気通路３に備え、このＤＰＦ１０ａの再生の開始を判定する場合に、ＰＭの堆積推定量Ａｅを算出し、この堆積推定量Ａｅが再生開始用閾値Ａｃ１を超えたときに、再生開始と判定する。

更に、この排気ガス浄化システム１の制御方法において、エンジン運転状態Ｎｅ，Ｑに基づいて算出した堆積量増加速度Ｖａｉに、第１係数Ｋ１を乗じて差圧増加速度Ｖｐｉを算出し、フィルタ温度指標温度Ｔｉに基づいて算出した差圧減少速度Ｖｐｄに、第２係数Ｋ２を乗じて堆積量減少速度Ｖａｄを算出し、差圧増加速度Ｖｐｉと差圧減少速度Ｖｐｄの差を積算して、差圧推定値ΔＰｅを算出すると共に、堆積量増加速度Ｖａｉと堆積量減少速度Ｖａｄの差を積算して、堆積推定量Ａｅを算出する。また、第１係数Ｋ１と第２係数Ｋ２を差圧推定値ΔＰｅに従って変化させる。また、堆積量増加速度Ｖａｉを、フィルタ温度指標温度Ｔｉが所定の温度閾値Ｔｂ以上のときにゼロとする。

この排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム１によれば、実測される差圧計測値を用いることなく、差圧推定値を媒介にして、ＰＭの堆積推定量を算出するので、差圧計測値とＰＭの堆積量との関係が正確に把握できなくても、正確にＰＭの堆積量を推定できる。従って、ＰＭの過捕集を回避して熱暴走によるＤＰＦ１０ａの溶損を防止できると共に、不要なＤＰＦ再生制御の頻度を減少することができて、再生のための燃料消費量を減少することができ、燃費の悪化を抑制することができる。

なお、図７に、上記の制御方法を使用して計算シミュレーションした結果を示す、フィルタ入口排気ガス温度Ｔｉを変化させたときの差圧推定値ΔＰｅとＰＭの堆積推定量Ａｅの変化を示す。フィルタ入口排気ガス温度Ｔｉの上昇により、差圧推定値ΔＰｅとＰＭの堆積推定量Ａｅが減少するのを確認できた。なお、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑは一定としている。

本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。 本発明に係るＰＭの堆積推定量の算定用フローの一例を示す図である。 本発明に係るＰＭの堆積推定量の算定用回路を示す図である。 本発明に係るＤＰＦの再生制御用フローの一例を示す図である。 本発明に係るＤＰＦの再生制御用回路を示す図である。 本発明に係るＰＭの堆積推定量の算定方法の説明のための、ＤＰＦ前後差圧とＰＭ堆積量との関係を模式的に示す図である。 本発明に係るＰＭの堆積推定量の計算シミュレーションの結果を示す図である。 従来技術におけるＤＰＦの再生制御用回路を示す図である。

符号の説明

１ 排気ガス浄化システム
２ エンジン（内燃機関）
３ 排気通路
１０ 排気ガス処理装置
１０ａ ＤＰＦ（フィルタ）
１１ 排気ガス温度センサ
２０ 制御装置（ＥＣＭ）
２１ 再生制御装置
Ａｅ 堆積推定量
Ａｃ１ 再生開始用閾値
Ａｃ２ 再生終了用閾値
Ｃ１ 補正係数
Ｋ１ 第１係数
Ｋ２ 第２係数
Ｎｅ エンジン回転数
Ｍ１ 第１マップデータ（堆積量増加速度算出用マップ）
Ｍ２ 第２マップデータ（補正係数用マップ）
Ｍ３ 第３マップデータ（差圧減少速度算出用マップ）
Ｑ 燃料噴射量
Ｔｂ バランスポイント温度
Ｔｉ フィルタ入口温度
Ｖａｉ 堆積量増加速度
Ｖａｉ０ 基本堆積量増加速度
Ｖａｄ 堆積量減少速度
Ｖｐｉ 差圧増加速度
Ｖｐｄ 差圧減少速度
ΔＰ 差圧
ΔＰｅ 差圧推定値

Claims (4)

1. 内燃機関の排気ガス中の微粒子状物質を浄化するディーゼルパティキュレートフィルタを内燃機関の排気通路に備え、このディーゼルパティキュレートフィルタの再生の開始を判定する場合に、微粒子状物質の堆積推定量を算出し、この堆積推定量が再生開始用閾値を超えたときに、再生開始と判定すると共に、
   エンジン運転状態に基づいて算出した堆積量増加速度に、予め設定された複数の異なる所定値から差圧推定値に基づいて１つ選択された差圧増加時用の所定値である第１係数を乗じて差圧増加速度を算出し、
   フィルタ温度指標温度に基づいて算出した差圧減少速度に、予め設定された複数の異なる所定値から前記差圧推定値に基づいて１つ選択された差圧減少時用の所定値である第２係数を乗じて堆積量減少速度を算出し、
   前記差圧増加速度と前記差圧減少速度の差に所定のインターバルの時間を乗算した結果を前記所定のインターバルごとに積算して、前記所定のインターバルの時間における差圧変化を反映した差圧推定値を算出すると共に、
   前記堆積量増加速度と前記堆積量減少速度の差に所定のインターバルの時間を乗算した結果を前記所定のインターバルごとに積算して、前記堆積推定量を算出する排気ガス浄化システムの制御方法であって、
   前記第１係数と前記第２係数は所定の差圧推定値において異なる値に設定されることを特徴とする排気ガス浄化システムの制御方法。
2. 前記堆積量増加速度を、フィルタ温度指標温度が所定の温度閾値以上のときにゼロとすることを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
3. 内燃機関の排気ガス中の微粒子状物質を浄化するディーゼルパティキュレートフィルタを内燃機関の排気通路に備えると共に、このディーゼルパティキュレートフィルタの再生のための制御を行う再生制御装置を備え、この再生制御装置が、再生制御の開始を判定する場合に、微粒子状物質の堆積推定量を算出し、この堆積推定量が再生開始用閾値を超えたときに、再生開始と判定すると共に、
   前記再生制御装置が、
   エンジン運転状態に基づいて算出した堆積量増加速度に、予め設定された複数の異なる所定値から差圧推定値に基づいて１つ選択された差圧増加時用の所定値である第１係数を乗じて差圧増加速度を算出し、
   フィルタ温度指標温度に基づいて算出した差圧減少速度に、予め設定された複数の異なる所定値から前記差圧推定値に基づいて１つ選択された差圧減少時用の所定値である第２係数を乗じて堆積量減少速度を算出し、
   前記差圧増加速度と前記差圧減少速度の差に所定のインターバルの時間を乗算した結果を前記所定のインターバルごとに積算して、前記所定のインターバルの時間における差圧変化を反映した差圧推定値を算出すると共に、
   前記堆積量増加速度と前記堆積量減少速度の差に所定のインターバルの時間を乗算した結果を前記所定のインターバルごとに積算して、前記堆積推定量を算出する排気ガス浄化システムであって、
   前記再生制御装置は、
   前記第１係数と前記第２係数は所定の差圧推定値において異なる値に設定されることを特徴とする排気ガス浄化システム。
4. 前記再生制御装置が、前記堆積量増加速度を、フィルタ温度指標温度が所定の温度閾値以上のときにゼロとすることを特徴とする請求項３記載の排気ガス浄化システム。

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