JP5569690B2

JP5569690B2 - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP5569690B2
Application number: JP2010233633A
Authority: JP
Inventors: 一仁川島; 圭介田代; 正広津田; 賢治橋本; 希代香恒川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-10-18
Also published as: JP2012087649A

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、ディーゼルパティキュレートフィルタに堆積した微粒子状物質を強制的に除去するディーゼルパティキュレートフィルタの強制再生技術に関する。

ディーゼルエンジンの排気を浄化する排気後処理装置として、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）が知られている。フィルタは、排気通路に設けられ、排気中の微粒子状物質（パティキュレートマター、以下、ＰＭという）を捕集するものである。そして、フィルタに捕集されて堆積したＰＭを除去するために、例えばフィルタの上流に酸化触媒を設け、この酸化触媒に未燃燃料を流入させて酸化反応を起こさせ、これに伴う反応熱により一定時間排気温度を上昇させフィルタに捕集されたＰＭを燃焼除去させることでフィルタを強制的に再生させる技術である強制再生処理が知られている。

しかしながら、排気流れ分布を均一化した排気をフィルタに流入させてもフィルタの外周部からの放熱によりフィルタの外周部は温度が低下するので、一定時間排気温度を上昇させＰＭを燃焼除去させる強制再生処理では、内部のＰＭを燃焼除去させることができるが、温度低下を起こす外周部のＰＭを完全に燃焼除去させることができずＰＭが残留、所謂偏堆積が発生してしまう。また、一定時間排気温度を上昇させる強制再生処理では、フィルタに流入する排気の温度が同じであっても、排気の流量が異なるとフィルタ内の温度分布が変化するため、温度低下に伴う外周部のＰＭの偏堆積量が一定とならない。

このようなことから、フィルタに堆積するＰＭの偏堆積度が所定値を越えた場合に強制再生処理を実施しＰＭの偏堆積を解消する技術が知られている（特許文献１）。また、強制再生処理の終期にＰＭの堆積量が０に近い所定値以下となると、目標再生温度を外周部に堆積したＰＭを燃焼させることのできる温度としＰＭの偏堆積を解消する技術が知られている（特許文献２）。

特開２００９−２２８４９４号公報特開２００７−２２４７４２号公報

このように、上記特許文献１のＰＭの偏堆積を解消する強制再生処理では、ＰＭの偏堆積が検出されると強制再生処理を偏堆積が解消されるまで継続して行うようにしており、上記特許文献２のＰＭの偏堆積を解消する強制再生処理では、強制再生処理を実行する毎に目標再生温度を外周部に堆積したＰＭを燃焼させることのできる温度に昇温するようにしている。

しかしながら、一様な再生条件の下でＰＭの偏堆積が解消されるまで強制再生処理を継続して行うと再生効率が悪く強制再生処理の時間が増えるので強制再生処理に用いる燃料消費量が増えることになる。また、強制再生処理を実行する毎に目標再生温度を外周部に堆積したＰＭを燃焼させることのできる温度に昇温を行うとＰＭの偏堆積がない場合でも昇温することになり、強制再生処理に用いる燃料消費量が増えることになる。

このことより、強制再生処理での燃料消費量の増加は燃費の悪化に繋がり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃費が悪化することなく、フィルタ内に偏堆積したＰＭを除去することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の微粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの中心部の温度を検出する温度検出手段と、前記フィルタを昇温させて前記フィルタに堆積した微粒子状物質を燃焼させ前記フィルタを強制再生させる強制再生手段と、前記フィルタに堆積した微粒子状物質の総堆積量に応じて、前記温度検出手段にて検出される前記フィルタの中心部温度を所定温度まで昇温する強制再生処理を行うように前記強制再生手段を制御する強制再生制御手段と、前記フィルタの外周部への微粒子状物質の堆積量を推定する偏堆積量推定手段と、前記偏堆積量推定手段にて推定された微粒子状物質の堆積量が所定偏堆積量以上となり前記フィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定されると、前記フィルタの外周部の温度を前記所定温度以上にして前記強制再生制御手段による該フィルタの外周部の到達温度よりも高くする偏堆積強制再生処理を行う偏堆積強制再生制御手段とを備えることを特徴とする。

また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記内燃機関は、前記排気通路に前記フィルタに流入する排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を有し、前記強制再生手段は、前記内燃機関の排気中の酸素濃度を調整する酸素濃度調整手段を有し、前記偏堆積強制再生制御手段は、前記偏堆積量推定手段にて算出された堆積量に基づいて前記フィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定されると、前記酸素濃度検出手段にて検出される酸素濃度が前記強制再生処理時の酸素濃度に対して増加するように前記酸素濃度調整手段を制御する偏堆積強制再生処理を行うことを特徴とする。

また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１或いは２において、前記偏堆積量推定手段は、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と前記フィルタに流入する排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記強制再生処理毎に前記吸入空気量検出手段と前記酸素濃度検出手段での検出結果に基づいて前記フィルタに偏堆積した微粒子状物質の偏堆積量を算出する偏堆積量算出部と、前記強制再生処理毎に前記偏堆積量算出部にて算出される偏堆積量を積算し、前記偏堆積量の積算値が所定偏堆積量以上となると前記フィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定する偏堆積推定部からなることを特徴とする。

また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１或いは２において、前記偏堆積量推定手段は、前回の前記偏堆積強制再生処理実行後からの前記強制再生処理の処理回数が所定処理回数以上となると、前記フィルタに堆積した微粒子状物質の堆積量が所定偏堆積量以上となり微粒子状物質が偏堆積したと推定する偏堆積推定部からなることを特徴とする。
また、請求項５の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記偏堆積強制再生制御手段は、前記強制再生手段を制御して前記フィルタの外周部の温度を昇温させ、前記偏堆積強制再生処理を前記強制再生処理実行後に合わせて行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、偏堆積量推定手段にて推定されたフィルタの外周部に堆積した微粒子状物質の堆積量に応じて、フィルタの外周部の温度を強制再生制御手段によるフィルタの外周部の到達温度よりも高くする偏堆積強制再生処理を行うように強制再生手段を制御するようにしている。
このように、フィルタの外周部に堆積した微粒子状物質の堆積量に応じて偏堆積強制再生処理を行なうようにしているので、微粒子状物質の燃焼に用いる燃料を抑制することができ、燃費を悪化することなく効率よくフィルタの外周部に偏堆積した微粒子状物質を燃焼除去することができる。

特に、偏堆積強制再生制御手段は、偏堆積量推定手段にてフィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定されると、フィルタの外周部の温度を所定温度以上にする偏堆積強制再生処理を行うようにしており、フィルタ外周部の温度を強制再生時の中心部温度以上にしているので、確実にフィルタ外周部に偏堆積した微粒子状物質を燃焼除去することができる。

また、請求項２の発明によれば、偏堆積強制再生制御手段は、偏堆積量推定手段にてフィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定されると、酸素濃度検出手段にて検出される酸素濃度が強制再生処理時の酸素濃度に対して増加するように空気流量調整手段を制御するようにしており、フィルタに供給される酸素濃度が増加するのでフィルタ内での微粒子状物質の燃焼を良好に行うことができるので更に確実にフィルタ外周部に偏堆積した微粒子状物質を燃焼除去することができる。

また、請求項３の発明によれば、偏堆積量推定手段は、強制再生処理毎に吸入空気量検出手段と酸素濃度検出手段での検出結果に基づいてフィルタに偏堆積した微粒子状物質の偏堆積量を算出する偏堆積量算出部を有し、強制再生処理毎に偏堆積量算出部にて算出される偏堆積量を積算し、偏堆積量の積算値が所定偏堆積量以上となるとフィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定するようにしており、強制再生処理での燃え残りであるフィルタ外周部の微粒子状物質を正確に推定することができ、確実に偏堆積が発生した時に偏堆積強制再生制御を行うことができるので、不要な偏堆積強制再生による燃費を悪化することなく微粒子状物質を燃焼除去することができる。

また、請求項４の発明によれば、偏堆積量推定手段は、前回の偏堆積強制再生処理実行後からの強制再生処理の処理回数が所定処理回数以上となるとフィルタに堆積した微粒子状物質の堆積量が所定偏堆積量以上となり微粒子状物質が偏堆積したと推定するようにしており、簡易な構成で偏堆積の発生を推定することができる。
また、請求項５の発明によれば、偏堆積強制再生処理を強制再生処理実行後に合わせて行うようにしており、フィルタは強制再生処理にて昇温されているので改めて偏堆積強制再生処理での昇温が不要になるので、燃費を低減することができる。また、強制再生処理にて中心部の微粒子状物質を燃焼除去しているので、フィルタ外周部の温度を上昇させてもフィルタ中心部にて過昇温によるフィルタの破損を防止することができる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンの全体構成図である。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の強制再生処理制御ルーチンを示すフローチャートの一部である。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の強制再生処理制御ルーチンを示すフローチャートの残部である。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の外周部ＰＭ偏堆積量演算手順を示す制御ブロック図である。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の強制再生処理での外周部ＰＭ堆積量の変化を時系列で示す図である。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の強制再生処理時の強制再生温度の変化を時系列で示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジン（内燃機関）１の全体構成図を示している。
エンジン１は、例えばコモンレール式直列多気筒のディーゼルエンジンである。エンジン１のシリンダヘッド２には、燃焼室３に臨んで電磁式の燃料噴射ノズル４が気筒毎に設けられている。各燃料噴射ノズル４は高圧パイプ５によりコモンレール６に接続されるとともに、コモンレール６は高圧パイプ７を介して高圧ポンプ８に接続されている。高圧ポンプ８は燃料タンク９に貯留された燃料（軽油）をコモンレール６に供給する機能を有しており、コモンレール６に供給された燃料は高圧の状態で蓄えられ、各燃料噴射ノズル４から燃焼室３内に噴射される。

シリンダヘッド２には、気筒毎に燃焼室３と連通する吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成されており、吸気ポート１０には吸気管１２が、排気ポート１１には排気管（排気通路）１３が接続されている。また、シリンダヘッド２には、吸気ポート１０を開閉する吸気バルブ１４と、排気ポート１１を開閉する排気バルブ１５とが設けられている。

吸気管１２には、吸入空気量を調節する電磁式の吸気絞り弁（酸素濃度調整手段）１６と、その上流側に吸気流量を検出するエアフローセンサ（吸入空気量検出手段）１７が設けられている。
排気管１３と吸気管１２との間には、電磁開閉弁であるＥＧＲ弁１９を備えたＥＧＲ管１８が設けられている。ＥＧＲ管１８は、一端が排気ポート１１近傍で排気管１３に接続される一方、他端が吸気ポート１０近傍で吸気管１２に接続され、排気管１３と吸気管１２とを連通する。

排気管１３には、上流側から順番に、ディーゼル酸化触媒（以下、酸化触媒という）２０、フィルタ２１が連通するように設けられている。酸化触媒２０は、例えば、筒状のケースの中に第１の酸化触媒２２及び第２の酸化触媒２３が収容されて形成されている。第１の酸化触媒２２は排気上流側に設けられ、第２の酸化触媒２３は第１の酸化触媒２２と間隔をおいて下流側に設けられている。第１の酸化触媒２２及び第２の酸化触媒２３は、通路を形成する多孔質の壁にプラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒貴金属を担持して形成されており、排気中のＣＯ及びＨＣを酸化させてＣＯ_２及びＨ_２Ｏに変換させるとともに、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成する機能を有する。

フィルタ２１は、例えば、ハニカム担体の通路の上流側及び下流側を交互にプラグで閉鎖して、排気中のＰＭを捕集する機能を有しており、さらに、通路を形成する多孔質の壁にプラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒貴金属を担持して形成されている。
また、第１の酸化触媒２２と第２の酸化触媒２３との間には、第１の酸化触媒２２を通過した直後の排気温度を検出する排気温度センサ２４が備えられている。

酸化触媒２０とフィルタ２１との間には、酸化触媒２０より流出、即ちフィルタ２１に流入する排気の酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ（酸素濃度検出手段）２５が備えられている。
フィルタ２１の下流側には、フィルタ２１の中心部の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）２６が設けられている。更に、フィルタ２１の上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサ２７が設けられている。

電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという、強制再生制御手段、偏堆積量推定手段、偏堆積強制再生制御手段）３０は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成されている。
ＥＣＵ３０の入力側には、上述したエアフローセンサ１７、排気温度センサ２４、Ａ／Ｆセンサ２５、温度センサ２６及び差圧センサ２７の他に、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ３１、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルポジションセンサ３２、及び車速を検出する車速センサ３３等が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。

一方、ＥＣＵ３０の出力側には、燃料噴射ノズル４、吸気絞り弁１６及びＥＧＲ弁１９等の各種出力デバイスが接続されており、これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵ３０において演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、吸入空気量及びＥＧＲ量等がそれぞれ出力され、これにより、適正なタイミングで燃料噴射ノズル４、吸気絞り弁１６及びＥＧＲ弁１９等の制御が実施される。

また、上記のようにフィルタ２１の上流に酸化触媒２０が配置されていると、通常のエンジン運転時には、酸化触媒２０において生成されたＮＯ_２がフィルタ２１に流入し、フィルタ２１に捕集され堆積しているＰＭ中の炭素成分である煤と反応してこれを酸化させる。酸化した煤はＣＯ_２となり、フィルタ２１から除去され、これによりフィルタ２１が連続的に再生される連続再生が行われる。

一方、エンジン１の運転状況によっては、上記連続再生だけではフィルタ２１の再生が十分に行われない場合がある。そこで、ＥＣＵ３０は、差圧センサ２７にて検出される差圧よりフィルタ２１におけるＰＭの堆積量を算出する。そして、算出されたＰＭの堆積量が予め実験等にて設定された基準堆積量となると、フィルタ２１内の温度を強制再生温度に一定期間昇温させることにより強制的にＰＭを燃焼除去させる強制再生処理を行うようにもしている。

当該強制再生処理は、エンジン１の運転時における燃料の主噴射の後の例えば膨張行程以降に強制再生温度となるように燃料のポスト噴射（副噴射）を行い、未燃燃料（ＨＣ、ＣＯ等）を含んだ排気を排気管１３に排出させることによって行われる。排気中に混入された未燃燃料は、酸化触媒２０に流入して酸化され、酸化の反応熱によって排気温度を上昇させる。これにより、高温の排気が排気下流側のフィルタ２１に流入して当該フィルタ２１に堆積したＰＭを加熱し燃焼させ、フィルタ２１を強制的に再生させることが可能である（強制再生手段）。

ところで、フィルタ２１内のＰＭの堆積量が予め実験等にて設定された基準堆積量となり、強制再生処理を行いフィルタ２１内に堆積したＰＭを燃焼除去するようにしてもフィルタ２１の外周部はフィルタ２１の外周から放熱することにより、フィルタ２１外周部の温度は、中心部に対して低くなり一定期間の昇温ではフィルタ２１外周部のＰＭを完全に燃焼除去することができずＰＭが外周部に残留、所謂偏堆積することとなる。このようにフィルタ２１外周部へのＰＭの偏堆積は、排気圧の上昇を招き燃費が悪化するとともに、強制再生時にＰＭの燃焼によって過昇温が発生しフィルタ２１が溶損する虞がある。

そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、通常の強制再生処理（通常強制再生処理）に加えこのような問題点を解消する偏堆積強制再生処理を行うようにしており、以下、本発明の第１実施例に係る偏堆積強制再生処理の制御内容について説明する。
［第１実施例］
図２は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の強制再生処理制御ルーチンを示すフローチャートの一部である。また、図３は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の強制再生処理制御ルーチンを示すフローチャートの残部である。また、図４は、強制再生処理制御における外周部ＰＭ偏堆積量演算手順を示す制御ブロック図である。また、図５は、強制再生処理での外周部ＰＭ堆積量の変化を時系列で示す図である。図６は、強制再生処理時の強制再生温度の変化を時系列で示す図であり、実線はフィルタ２１の外周部温度推定値を、破線はフィルタ２１の中心部温度を、太実線及び太破線は偏堆積強制再生処理でのフィルタ外周部温度推定値及びフィルタ中心部温度を示す。

図２及び図３に示すように、始めにステップＳ１０では、通常強制再生処理開始条件となったか否か、即ち差圧センサ２７にて検出される差圧よりフィルタ２１におけるＰＭの堆積量が予め実験等により設定された基準堆積量以上か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で堆積量が基準堆積量以上であれば、ステップＳ１２に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で堆積量が基準堆積量より少なければ、当該ルーチンより抜ける。

ステップＳ１２では、エアフローセンサ１７にて検出されるエンジン１に流入する空気流量、噴射ノズル４により燃焼室３内に噴射される燃料量及びクランク角センサ３１にて検出されるクランク角とアクセルポジションセンサ３２にて検出されるアクセルペダルの踏込量と車速センサ３３にて検出される車速よりエンジン１の運転状況に基づいて前回の通常強制再生処理から今回の通常強制再生処理まで間にフィルタ２１の外周部に流入したＰＭの量である外周部ＰＭ流入量Ｍpmloado(n)を演算する。そして、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、フィルタ２１内に堆積したＰＭを燃焼除去すべく、ポスト噴射量を増加し、酸化触媒２０に流入する未燃燃料量を増加して、フィルタ２１の中心部温度（フィルタの中心部の温度）を所定温度（例えば６５０℃）にする、通常強制再生処理を実施する（図６（ｉ）に相当）。そして、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、通常強制再生処理終了条件が満たされているか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で通常強制再生処理終了条件が満たされていれば、ステップＳ１８に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で通常強制再生処理終了条件が満たされていなければ、ステップＳ１４へ戻り、通常強制再生処理を継続する。

ステップＳ１８では、外周部ＰＭ燃焼量Ｍpmburno(n)を演算する。詳しくは、図４に示すように、排気体積流量演算ブロックＢ１１にて、エアフローセンサ１７にて検出されるエンジン１に吸入される吸入空気量とＡ／Ｆセンサ２５にて検出されるよりＡ／Ｆ値より排気体積流量Ｖexを演算し、空気過剰率演算ブロックＢ１２と外周部代表点温度推定値演算ブロックＢ１３に供給する。次に、空気過剰率演算ブロックＢ１２にて、Ａ／Ｆセンサ２５にて検出されるよりＡ／Ｆ値より空気過剰率λを演算し、外周部通過酸素量演算ブロックＢ１４に供給する。次に外周部代表点温度推定値演算ブロックＢ１３にて、温度センサ２６にて検出されるフィルタ２１中心部の温度Ｔcrealと排気体積流量演算ブロックＢ１１にて演算された排気体積流量Ｖexより外周部代表点温度推定値（フィルタの外周部の温度）Ｔoを演算し、再生時外周部ＰＭ燃焼量演算ブロックＢ１５に供給する。また、外周部通過酸素量演算ブロックＢ１４にて、排気体積流量演算ブロックＢ１１にて演算された排気体積流量Ｖexと空気過剰率演算ブロックＢ１２にて演算された空気過剰率λより外周部通過酸素量Ｍo2を演算し、再生時外周部ＰＭ燃焼量演算ブロックＢ１５に供給する。そして、再生時外周部ＰＭ燃焼量演算ブロックＢ１５にて、外周部代表点温度推定値演算ブロックＢ１３にて演算された外周部代表点温度推定値Ｔoと外周部通過酸素量演算ブロックＢ１４にて演算された外周部通過酸素量Ｍo2より再生時外周部ＰＭ燃焼量Ｍpmburno(n)が演算される。そして、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、現在の外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreso(n)を演算する。詳しくは、図４に示すように、外周部ＰＭ偏堆積量演算ブロックＢ１６にて、ステップＳ１２にて演算された外周部ＰＭ流入量Ｍpmloado(n)と前回の通常強制再生処理時の外周部ＰＭ偏堆積量である外周部ＰＭ偏堆積量（前回値）Ｍpmreso(n-1)より、下記式（１）に基づいて現在のフィルタ２１外周部に偏堆積する外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreso(n)を演算する。そして、ステップＳ２２に進む。

Ｍpmreso(n)＝Ｍpmreso(n-1)＋(Ｍpmloado(n)-Ｍpmburno(n))・・・（１）
ステップＳ２２では、外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreo(n)が第１の所定偏堆積量（所定偏堆積量）以上か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreo(n)が第１の所定偏堆積量以上であれば、図５に示すように偏堆積強制再生処理実施フラグをＯＮにし、ステップＳ２４に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreo(n)が第１の所定偏堆積量未満であれば、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ２４では、偏堆積強制再生処理を実施する。詳しくは、図６に示すように、フィルタ２１の外周部代表点温度推定値が所定温度（例えば６５０℃）以上であって、フィルタ２１の通路に担持された触媒貴金属の耐熱温度（例えば９００〜９５０℃）未満となるようにポスト噴射量を増加し、酸化触媒２０に流入する未燃燃料を増加させ、フィルタ２１の外周部代表点温度推定値が上昇するようにし（図６（ｉｉ）)、外周部に偏堆積したＰＭを燃焼除去する。そして、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、ステップＳ１８での処理と同様に再度現在の外周部ＰＭ燃焼量Ｍpmburno(n)を演算する。そして、ステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８では、ステップＳ２０での処理と同様に再度現在の外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreso(n)を演算する。そして、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreo(n)が第２の所定偏堆積量未満か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreo(n)が第２の所定偏堆積量未満であれば、偏堆積強制再生処理実施フラグをＯＦＦにし、ステップＳ３２に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreo(n)が第２の所定偏堆積量以上であれば、ステップＳ２４に進み、偏堆積強制再生処理を継続する。

ステップＳ３２では、通常強制再生処理及び偏堆積強制再生処理の強制再生処理を終了する。そして、当該ルーチンより抜ける。
以上のように、本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、エンジン１に吸入される吸入空気量と排気のＡ／Ｆ値より排気体積流量Ｖexと空気過剰率λを演算する。そして、フィルタ２１中心部の温度Ｔcrealと排気体積流量Ｖexより外周部代表点温度推定値Ｔoを演算し、排気体積流量Ｖexと空気過剰率λより外周部通過酸素量Ｍo2を演算して、外周部代表点温度推定値Ｔoと外周部通過酸素量Ｍo2より再生時外周部ＰＭ燃焼量Ｍpmburno(n)を演算する。更に外周部ＰＭ流入量Ｍpmloado(n)と前回の通常強制再生処理時の外周部ＰＭ偏堆積量である外周部ＰＭ偏堆積量（前回値）Ｍpmreso(n-1)より、現在のフィルタ２１外周部に偏堆積する外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreso(n)を演算する。そして、演算結果が第１の所定偏堆積量以上であれば、ポスト噴射量を増加し、酸化触媒２０に流入する未燃燃料を増加させ、フィルタ２１の外周部代表点温度推定値を上昇して、フィルタ２１の外周部代表点温度推定値が所定温度以上であって、フィルタ２１の通路に担持された触媒貴金属の耐熱温度未満となるようしている。
このように、現在のフィルタ２１外周部に偏堆積するＰＭ量が第１の所定堆積量以上であれば、外周部代表点温度推定値を所定温度以上とする偏堆積強制再生処理を通常強制再生処理後に合わせて行っているので、通常強制再生処理にて既にフィルタ２１を昇温しており、偏堆積強制再生処理にて新たに昇温する必要がなく、またＰＭの偏堆積を精度良く推定しているので不要な偏堆積強制再生処理を防止することができるので燃費を悪化することなくフィルタ２１外周部に偏堆積したＰＭを燃焼除去することができる。
［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例に係る偏堆積強制再生処理の制御内容について説明する。

第２実施例では、上記第１実施例に対して、ステップＳ２４での偏堆積強制再生処理を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる偏定積強制再生処理に付いて説明する。
第２実施例での偏堆積強制再生処理は、ステップＳ２２にて偏堆積強制再生処理実施フラグをＯＮとなると、フィルタ２１に流入する排気中の酸素濃度を増加すべく、吸気絞り弁１６の開度を開きエンジン１に吸入する吸気量を増加させるとともに、フィルタ２１に流入する排気の温度低下を防止すべく、ポスト噴射量を増加し酸化触媒２０に流入する未燃燃料を増加して、フィルタ２１の外周部代表点温度推定値を上昇するようにする。

このように、第２実施例では、フィルタ２１に流入する排気の酸素濃度を増加するとともに、ポスト噴射量を増やして排気の温度低下を防止し、高温高酸素濃度としている。
従って、フィルタ２１の外周部に偏堆積したＰＭを良好に燃焼除去することができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は上記実施形態に限定されるものではない。

上記第１及び第２実施例では、外周部ＰＭ偏堆積量Ｍpmreso(n)を演算し、フィルタ２１に偏堆積したＰＭ量を判別して、偏堆積強制再生処理を行うようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、偏堆積強制再生処理以降の通常強制再生処理回数を積算して通常強制再生処理回数が所定処理回数となれば、偏堆積強制再生処理を実行するようにしても良い。このようにすることで、フィルタ２１の外周部に偏堆積したＰＭ量を推定するために用いるセンサ類が不要になるのでコストを低減しつつ、フィルタ２１の外周部に偏堆積したＰＭを良好に燃焼除去することができる。

また、上記第２実施例において排気中の酸素濃度を増加すべく、吸気絞り弁１６の開度を開きエンジン１に吸入される空気量を増加させるようにしているが、これに限定させるものではなく、フィルタ２１の上流に可変分配弁の設置或いはフィルタ２１の外周部に二次エアの供給を行うことによりフィルタ２１の外周部に流入する酸素濃度を増加させるようにしても良い。

また、上記第１及び第２実施例では、偏堆積強制再生処理は強制再生手段を制御してフィルタ２１の外周部の温度を昇温させるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、バーナーや電気ヒーター等でフィルタ２１を外部から加熱することにより外周部の温度を昇温させてもよい。

１エンジン（内燃機関）
４燃料噴射ノズル
１６吸気絞り弁（酸素濃度調整手段）
１７エアフローセンサ（吸入空気量検出手段）
２０酸化触媒
２１フィルタ
２５Ａ／Ｆセンサ（酸素濃度検出手段）
２６排気温度センサ（温度検出手段）
３０ＥＣＵ（強制再生制御手段、偏堆積量推定手段、偏堆積強制再生制御手段）

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の微粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの中心部の温度を検出する温度検出手段と、
前記フィルタを昇温させて前記フィルタに堆積した微粒子状物質を燃焼させ前記フィルタを強制再生させる強制再生手段と、
前記フィルタに堆積した微粒子状物質の総堆積量に応じて、前記温度検出手段にて検出される前記フィルタの中心部温度を所定温度まで昇温する強制再生処理を行うように前記強制再生手段を制御する強制再生制御手段と、
前記フィルタの外周部への微粒子状物質の堆積量を推定する偏堆積量推定手段と、
前記偏堆積量推定手段にて推定された微粒子状物質の堆積量が所定偏堆積量以上となり前記フィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定されると、前記フィルタの外周部の温度を前記所定温度以上にして前記強制再生制御手段による該フィルタの外周部の到達温度よりも高くする偏堆積強制再生処理を行う偏堆積強制再生制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記内燃機関は、前記排気通路に前記フィルタに流入する排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を有し、
前記強制再生手段は、前記内燃機関の排気中の酸素濃度を調整する酸素濃度調整手段を有し、
前記偏堆積強制再生制御手段は、前記偏堆積量推定手段にて算出された堆積量に基づいて前記フィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定されると、前記酸素濃度検出手段にて検出される酸素濃度が前記強制再生処理時の酸素濃度に対して増加するように前記酸素濃度調整手段を制御する偏堆積強制再生処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記偏堆積量推定手段は、
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と前記フィルタに流入する排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
前記強制再生処理毎に前記吸入空気量検出手段と前記酸素濃度検出手段での検出結果に基づいて前記フィルタに偏堆積した微粒子状物質の偏堆積量を算出する偏堆積量算出部と、
前記強制再生処理毎に前記偏堆積量算出部にて算出される偏堆積量を積算し、前記偏堆積量の積算値が所定偏堆積量以上となると前記フィルタに微粒子状物質が偏堆積したと推定する偏堆積推定部からなることを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記偏堆積量推定手段は、
前回の前記偏堆積強制再生処理実行後からの前記強制再生処理の処理回数が所定処理回数以上となると、前記フィルタに堆積した微粒子状物質の堆積量が所定偏堆積量以上となり微粒子状物質が偏堆積したと推定する偏堆積推定部からなることを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記偏堆積強制再生制御手段は、前記強制再生手段を制御して前記フィルタの外周部の温度を昇温させ、前記偏堆積強制再生処理を前記強制再生処理実行後に合わせて行うことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。