JP5621969B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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、ＤＰＦという）が知られている。ＤＰＦ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、ＤＰＦに捕集されて堆積したＰＭを除去するために、ＤＰＦ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排気温度を上昇させＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼・除去させることでＤＰＦを強制的に再生させる技術が知られている。

例えば、強制再生の開始から所定期間に亘り、メイン噴射後の膨張行程等でポスト噴射を行い、ポスト噴射により発生した未燃燃料をＤＰＦの上流側に位置する酸化触媒で燃焼させ、ＤＰＦの入口温度を所定温度に保持した後、ＤＰＦの出口温度を上記所定温度よりも高い温度となるように強制再生をフィードバック制御するようにし、ＤＰＦの中心部に堆積したＰＭを徐々に燃焼させることでＰＭの急速な燃焼によるＤＰＦの過昇温を防止し、所定期間の経過後にＰＭが減少しＤＰＦが過昇温するおそれが解消された後に、ＤＰＦの出口温度を高めの所定温度よりも高い温度に保持することで引き続きＤＰＦの過昇温を防止しつつＤＰＦの周辺部に堆積したＰＭを燃え残りなく確実に燃焼除去する技術が知られている（特許文献１）。

特開２００８−１３３７６４号公報

このように、上記特許文献１の内燃機関の排気浄化装置では、強制再生の開始から予め試験等により決定された所定期間に亘りＤＰＦの入口温度を所定温度で保持した後に、ＤＰＦの出口温度を所定温度よりも高い温度とし、ＤＰＦに堆積したＰＭを過昇温の発生を抑制し、確実に燃焼除去するようにしている。
しかしながら、ＤＰＦに堆積するＰＭの堆積量は、内燃機関の運転状況や強制再生の間隔により大きく異なる。

このことより、予め再生処理期間や再生温度を設定するとＰＭの堆積量が少ない場合には堆積したＰＭが完全に燃焼除去された後も強制再生が継続して行われることとなる。また、ＰＭの堆積量が多い場合にはＰＭの急激な燃焼によりＤＰＦに過昇温が生じる可能性がある。
従って、ＰＭの完全燃焼後の強制再生の継続は、ポスト噴射期間の継続であり、燃費の悪化、更にはポスト噴射によりシリンダ壁面への燃料の付着量が増え、シリンダに付着した燃料と潤滑油が混ざり潤滑油の燃料希釈、所謂オイルダイリューションが発生する。また、ＤＰＦの過昇温は、ＤＰＦの劣化を早めることとなりいずれも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、ＰＭの堆積量に応じて最適な強制再生条件とし、燃費の悪化及びオイルダイリューションを低減しつつ、過昇温によるＤＰＦの劣化を防止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、前記フィルタを昇温させて該フィルタに堆積した微粒子状物質を燃焼させ該フィルタを強制再生させる強制再生手段と、前記フィルタの出口温度を検出する出口温度検出手段と、前記フィルタに堆積した微粒子状物質の総堆積量を算出する総堆積量算出手段と、前記強制再生を実行する際の目標再生温度と、該目標再生温度に対応する前記微粒子状物質の基準堆積量とが複数設定され、前記総堆積量が該基準堆積量のいずれかに達すると、対応した該目標再生温度に前記フィルタを昇温させ段階的に強制再生を実行する強制再生制御手段とを備え、前記強制再生制御手段は、更に前記出口温度検出手段にて検出される出口温度に基づいて、前記目標再生温度と前記出口温度との偏差が所定温度偏差より小さければ前記フィルタに過昇温が発生していないと判定し、次回の強制再生時の再生条件のうち該目標再生温度に対応する前記基準堆積量に所定量を加算するよう変更し、前記段階的な強制再生における過昇温の発生していない各段階の開始を早めることで処理時間を短縮するよう補正す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、前記強制再生制御手段は、前記目標再生温度と前記出口温度との偏差が所定温度偏差以上であれば前記フィルタに過昇温が発生したとして、該温度偏差が該所定温度偏差となった時点での総堆積量と該目標再生温度に対応する前記基準堆積量との偏差より補正量を算出し、次回の強制再生時に該基準堆積量より該補正量を減算して前記段階的な強制再生における過昇温の発生した各段階の開始を遅らせることを特徴とする。

また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記強制再生制御手段は、前記目標再生温度と前記出口温度との偏差が所定温度偏差より小さければ、次回の強制再生時に該目標再生温度に第１の所定温度を加算す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３において、前記強制再生制御手段は、前記目標再生温度と前記出口温度との偏差が所定温度偏差以上であれば、次回の強制再生時に該目標再生温度より第２の所定温度を減算することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、強制再生を実行する目標の温度である目標再生温度と、目標再生温度に対応し目標再生温度を切り換える微粒子状物質の堆積量である基準堆積量とが複数設定され、総堆積量算出手段にて算出される総堆積量が複数設定される基準堆積量のいずれかに達すると、基準堆積量に対応した目標再生温度にフィルタを昇温させ強制再生を実行し、総堆積量の推移に応じて目標再生温度を段階的に高温側に切り換え、更に出口温度検出手段にて検出される出口温度に基づいて、目標再生温度と出口温度との偏差が所定温度偏差より小さければフィルタに過昇温が発生していないと判定し、次回実施される強制再生時のうち該目標再生温度に対応する基準堆積量に所定量を加算するよう変更し、段階的な強制再生における過昇温の発生していない各段階の開始を早めることで処理時間を短縮するよう補正する。

これにより、フィルタの出口温度によって次回の強制再生の再生条件を最適にすることができ、強制再生に用いる燃料の量を最適にすることができるので、燃費の悪化を抑制しつつ、オイルダイリューションを抑制することができる。また、フィルタの出口温度によって次回の強制再生の再生条件を最適にすることができ、フィルタでの過昇温の発生を抑制することができるので、ＤＰＦの劣化を防止することができる。

特に、目標再生温度と出口温度との偏差である温度偏差が所定温度偏差より小さければ、その目標再生温度に対応する基準堆積量に所定量を加算しており、次回の強制再生時には微粒子状物資の堆積量に対して今回の再生よりも目標再生温度を高温側に早期に切り換えることができるので、強制再生の期間を短縮することができる。

これにより、強制再生に用いる燃料の量を低減することができるので、燃費の悪化を抑制しつつ、オイルダイリューションを抑制することができる。
また、請求項２の発明によれば、目標再生温度と出口温度との偏差である温度偏差が所定温度偏差以上であればフィルタに過昇温が発生したとして、圧力差検出手段にて検出される圧力差に基づいて温度偏差が所定温度偏差となった時点での微粒子状物質の堆積量である過昇温時推定堆積量を算出し、目標再生温度での基準堆積量と過昇温時推定堆積量との偏差である堆積量偏差より補正量を算出し、次回の強制再生時にはその目標再生温度に対応する基準堆積量より補正量を減算して段階的な強制再生における過昇温の発生した各段階の開始を遅らせる。

これにより、フィルタの出口温度が目標再生温度よりも所定温度偏差以上高くなる過昇温が発生すると、目標再生温度での基準堆積量より補正量を減算して段階的な強制再生における過昇温の発生した各段階の開始を遅らせ、フィルタに堆積している微粒子状物質が少なくなるまで目標再生温度を高温側に切り換わらないようにしているので、次回よりフィルタの過昇温が発生することを防止し、フィルタの劣化を防止することができる。

また、請求項３の発明によれば、目標再生温度と出口温度との偏差である温度偏差が所定温度偏差より低ければ、目標再生温度に第１の所定温度を加算しており、次回の強制再生時には強制再生の温度を高くすることができるので、フィルタに堆積した微粒子状物資を短期間に燃焼することができ、強制再生の期間を短縮することができる。
これにより、強制再生に用いる燃料の量を低減することができるので、燃費の悪化を抑制しつつ、オイルダイリューションを抑制することができる。

また、請求項４の発明によれば、目標再生温度と出口温度との偏差である温度偏差が所定温度偏差以上であれば、目標再生温度に第２の所定温度を減算しており、次回の強制再生時には強制再生の温度を低くすることができるので、次回より強制再生時のフィルタの過昇温を防止し、フィルタを保護することができる。

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燃料噴射制御装置の通常の強制再生処理を時系列で示す図である。 本発明の第１実施例に係る強制再生処理条件の切換制御ルーチンを示すフローチャートの一部である。 本発明の第１実施例に係る強制再生処理条件の切換制御ルーチンを示すフローチャートの残部である。 本発明の第１実施例に係る強制再生処理条件の切換制御において一例としてステップＢにて過昇温のない場合の強制再生処理を時系列で示す図である。 本発明の第１実施例に係る強制再生処理条件の切換制御において一例としてステップＢにて過昇温のある場合の強制再生処理を時系列で示す図である。 本発明の第１実施例に係る堆積量偏差と補正量との関係を示す図である。 本発明の第２実施例に係る強制再生処理条件の切換制御ルーチンを示すフローチャートの一部である。 本発明の第２実施例に係る強制再生処理条件の切換制御ルーチンを示すフローチャートの残部である。 本発明の第２実施例に係る強制再生処理条件の切換制御において一例としてステップＢにて過昇温のない場合の強制再生処理を時系列で示す図である。 本発明の第２実施例に係る強制再生処理条件の切換制御において一例としてステップＢにて過昇温のある場合の強制再生処理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。図２は、通常の強制再生処理を時系列で示している。なお、図２の上段はＰＭ堆積量の変化と目標再生温度の基準堆積量を、下段は各基準堆積量での目標再生温度の変化を示し、ステップＡ，Ｂ，Ｃは目標再生温度が一定である強制再生処理の範囲を示している。

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、ＤＯＣという）２０、ＤＰＦ（フィルタ）２１が連通するように設けられている。ＤＯＣ２０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。

ＤＰＦ２１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。ＤＰＦ２１の下流側には、ＤＰＦ２１通過直後の排気温度を検出する排気温度センサ（出口温度検出手段）２５が設けられている。更に、ＤＰＦ２１の上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサ（圧力差検出手段）２６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、総堆積量算出手段、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２４，２５及び差圧センサ２６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吸気絞り弁１６、燃料噴射ノズル４及びＥＧＲ弁１９等の制御が実施される。

また、上記のようにＤＰＦ２１の上流にＤＯＣ２０が配置されていると、通常のエンジン運転時には、ＤＯＣ２０において生成されたＮＯ_２がＤＰＦ２１に流入し、ＤＰＦ２１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、ＤＰＦ２１から除去され、これによりＤＰＦ２１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ＤＰＦ２１の再生が十分に行われない場合がある。そこで、ＥＣＵ３０は、図２に示すように、差圧センサ２６にて検出される差圧よりＤＰＦ２１におけるＰＭの堆積量である総堆積量を算出する。算出された総堆積量が予め実験にて設定され、エンジン１のバラツキ及び運転パターンのバラツキ等を考慮し、複数（本実施形態では３つ）設定された目標再生温度を切り換えるタイミングとなる堆積量である基準堆積量（図２の(i)，(ii)，(iii)，(iv)に該当）のいずれかとなると、基準堆積量に対応した強制再生温度の目標値である目標再生温度（図２のＴ1，Ｔ2，Ｔ3に該当）となるように強制再生温度を昇温させる。強制再生温度を総堆積量に応じて段階的に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を行うようにもしている。

当該強制再生は、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、ＤＯＣ２０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ＤＰＦ２１に流入して当該ＤＰＦ２１に堆積したＰＭを加熱し燃焼させ、ＤＰＦ２１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、予め実験等にて設定された設定値にエンジン１のバラツキや運転パターンのバラツキを考慮して、ＤＰＦ２１にて過昇温が発生しないような強制再生温度及び再生時間となるように基準堆積量が設定されている。このように基準堆積量は、各種のバラツキを考慮しているため、過昇温が発生しないように強制再生温度が低く設定され、ＤＰＦ２１に堆積したＰＭを完全に除去できるように再生時間が長く設定されており、燃費が悪化するという問題がある。
［第１実施例］
そこで、本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化装置では、このような問題点を解消しつつ強制再生を行うようにしており、以下、本発明の第１実施例に係る強制再生処理条件の切換制御内容について説明する。

図３は、本発明の第１実施例に係る強制再生処理条件の切換制御ルーチンを示すフローチャートの一部を示し、図４は、強制再生処理条件の切換制御ルーチンを示すフローチャートの残部を示している。図５は、一例として過昇温のない場合の強制再生処理を時系列で示し、図６は、一例として過昇温のある場合の強制再生処理を時系列で示している。なお、図５及び図６の上段はＰＭ堆積量の変化と目標再生温度の基準堆積量を、下段は各基準堆積量での目標再生温度の変化を示し、ステップＡ，Ｂ，Ｃは目標再生温度が一定である強制再生処理の範囲を示している。また、上段の実線は補正前ＰＭ堆積量を、二点鎖線は補正後ＰＭ堆積量を示し、下段の実線は目標再生温度、破線は実再生温度、一点鎖線が補正後目標再生温度をそれぞれ示している。図７は、堆積量偏差と補正量との関係を示す。

図３及び図４に示すように、始めにステップＳ１０では、差圧センサ２６にて検出される差圧よりＤＰＦ２１におけるＰＭの堆積量である総堆積量が予め実験等により設定された基準堆積量ａ以上か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で総堆積量が基準堆積量ａ以上であれば、ステップＳ１２に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で総堆積量が基準堆積量ａより少なければ、再度ステップＳ１０の処理を行う。

ステップＳ１２では、目標再生温度Ｔ1で図５或いは図６に記載のステップＡの強制再生処理を開始する（図５及び図６の(i)に該当）。そして、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、差圧センサ２６にて検出される差圧よりＤＰＦ２１におけるＰＭの堆積量である総堆積量が予め実験等により設定された基準堆積量ｂ以下になったか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で総堆積量が基準堆積量ｂ以下になっていれば、ステップＳ１６に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で総堆積量が基準堆積量ｂ以下になっていなければ、再度ステップＳ１４の処理を行う。

ステップＳ１６では、目標再生温度Ｔ2で図５或いは図６に記載のステップＢの強制再生処理を開始する（図５及び図６の(ii)に該当）。そして、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、排気温度センサ２５にて検出される温度である実再生温度Ｔxから現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＢ）の目標再生温度Ｔ2を減算し、温度偏差ΔＴを算出する。そして、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ステップＳ１８にて算出された温度偏差ΔＴが予め実験等により設定された所定温度偏差以上か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で温度偏差ΔＴが所定温度偏差以上であれば、ＤＰＦ２１が過昇温しているとして、ステップＳ２２に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で温度偏差ΔＴが所定温度偏差より小さければ、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ２２では、温度偏差ΔＴが所定温度偏差以上となった、即ち、ＤＰＦ２１で過昇温が発生した時点のＤＰＦ２１におけるＰＭの堆積量である過昇温時総堆積量Ｄxを算出する（図６(v）に該当）。そして、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＢ）の基準堆積量ｂからステップＳ２２で算出した過昇温時総堆積量Ｄxを減算して、堆積量偏差ΔＤを算出する。そして、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、図７の堆積量偏差と補正量との関係図とステップＳ２４にて算出した堆積量偏差ΔＤより、補正量ｘを算出する。そして、ステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＢ）の基準堆積量ｂからステップＳ２６で算出した補正量ｘを減算して、補正後基準堆積量ｂ”を算出する。そして、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、次回の強制再生時に現ステップと同一のステップ（ここではステップＢ）の目標再生温度を切り換える基準堆積量をステップＳ２８で算出した補正後基準堆積量ｂ”としステップＡをステップＡ”として強制再生時間を延長する（図６(ii")に該当）。そして、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２では、強制再生処理を終了し（図５及び図６の(iv)に該当）、当該ルーチンより抜ける。

次に、ステップＳ３４では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＢ）の基準堆積量ｂに予め実験等により設定された所定量を加算して、補正後基準堆積量ｂ’を算出する。そして、ステップＳ３６に進む。
ステップＳ３６では、次回の強制再生時に現ステップと同一のステップ（ここではステップＢ）の目標再生温度を切り換える基準堆積量をステップＳ３４で算出した補正後基準堆積量ｂ’とし強制再生処理ステップＡをステップＡ’として強制再生時間を短縮する（図５(ii')に該当）。そして、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８では、差圧センサ２７にて検出される差圧よりＤＰＦ２１におけるＰＭの堆積量である総堆積量が予め実験等により設定された基準堆積量ｃ以下になったか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で総堆積量が基準堆積量ｃ以下になっていれば、ステップＳ４０に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で総堆積量が基準堆積量ｃ以下になっていなければ、ステップＳ１８へ戻る。

ステップＳ４０では、目標再生温度Ｔ3で図５或いは図６に記載のステップＣの強制再生処理を開始する（図５及び図６の(iii)に該当）。そして、ステップＳ４２に進む。
ステップＳ４２では、排気温度センサ２５にて検出される温度である実再生温度Ｔxから現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＣ）の目標再生温度Ｔ3を減算し、温度偏差ΔＴを算出する。そして、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４では、ステップＳ４２にて算出されて温度偏差ΔＴが予め実験等により設定された所定温度偏差以上か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で温度偏差ΔＴが所定温度偏差以上であれば、ＤＰＦ２１が過昇温しているとして、ステップＳ４６に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で温度偏差ΔＴが所定温度偏差より小さければ、ステップＳ５６に進む。

ステップＳ４６では、温度偏差ΔＴが所定温度偏差以上となった、即ち、ＤＰＦ２１で過昇温が発生した時点のＤＰＦ２１におけるＰＭの堆積量である過昇温時総堆積量Ｄxを算出する。そして、ステップＳ４８に進む。
ステップＳ４８では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＣ）の基準堆積量ｃからステップＳ４６で算出した過昇温時総堆積量Ｄxを減算して、堆積量偏差ΔＤを算出する。そして、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、図７の堆積量偏差と補正量との関係図とステップＳ４８にて算出した堆積量偏差ΔＤより、補正量ｘを算出する。そして、ステップＳ５２に進む。
ステップＳ５２では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＣ）の基準堆積量ｃからステップＳ５０で算出した補正量ｘを減算して、補正後基準堆積量ｃ”を算出する。そして、ステップＳ５４に進む。

ステップＳ５４では、次回の強制再生時に現ステップと同一のステップ（ここではステップｃ）の目標再生温度を切り換える基準堆積量をステップＳ５２で算出した補正後基準堆積量ｃ”としステップＢの強制再生時間を延長する。そして、ステップＳ３２へ戻る。
次に、ステップＳ５６では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＣ）の基準堆積量ｃに予め実験等により設定された所定量を加算して、補正後基準堆積量ｃ’を算出する。そして、ステップＳ５８に進む。

ステップＳ５８では、次回の強制再生時に現ステップと同一のステップ（ここではステップＣ）の目標再生温度を切り換える基準堆積量をステップＳ５６で算出した補正後基準堆積量ｃ’とし強制再生処理ステップＢの強制再生時間を短縮する。そして、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、差圧センサ２６にて検出される差圧よりＤＰＦ２１におけるＰＭの堆積量である総堆積量が予め実験等により設定された基準堆積量ｄ以下になったか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で総堆積量が基準堆積量ｄ以下になっていれば、ステップＳ３２へ戻り、判別結果が偽（Ｎｏ）で総堆積量が基準堆積量ｄ以下になっていなければ、ステップＳ４２へ戻る。

このように、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、強制再生処理時に実再生温度Ｔxから目標再生温度を減算して算出される温度偏差ΔＴが所定温度偏差以上である場合には、ＤＰＦ２１で過昇温が発生したとして、次回の強制再生時には過昇温が発生したステップの開始を遅らせ強制再生時間を延長するようにしている。また、温度偏差ΔＴが所定温度偏差より小さい場合には、過昇温が発生していないとして次回の強制再生時には過昇温の発生していないステップの開始を早め強制再生時間を短縮するように強制再生条件の切り換えを行い最適な処理時間で強制再生を行うようにしている。

従って、強制再生を実行する毎に最適な処理時間で強制再生処理を行うことができ、強制再生に用いる燃料の量を最適にすることができるので、燃費の悪化を抑制しつつ、オイルダイリューションを抑制することができる。
また、本実施例では、前回の強制再生時の実再生温度Ｔxと目標再生温度との温度偏差ΔＴに基づいて強制再生時間の補正を行なうので、事前にＤＰＦ２１にて過昇温が発生しないように再生条件を設定することが可能となる。更に、目標再生温度を低い値から順次高くなるように切換えており、再生途中で過昇温になった場合には、次のステップに移行せずに強制再生を終了させるので、例え強制再生初期に過昇温が発生したとしてもＤＰＦ２１の保護を確実に図ることができ、過昇温によるＤＰＦ２１の劣化を防止することができる。
［第２実施例］
次に本発明の第２実施例に係る強制再生処理条件の切換制御内容について説明する。

図８は、本発明の第２実施例に係る強制再生処理条件の切換制御ルーチンを示すフローチャートの一部を示し、図９は、強制再生処理条件の切換制御ルーチンを示すフローチャートの残部を示している。図１０は、一例として過昇温のない場合の強制再生処理を時系列で示し、図１１は、一例として過昇温のある場合の強制再生処理を時系列で示している。なお、図１０及び図１１の上段はＰＭ堆積量の変化と目標再生温度の基準堆積量を、下段は各基準堆積量での目標再生温度の変化を示し、ステップＡ，Ｂ，Ｃは目標再生温度が一定である強制再生処理の範囲を示している。また、上段の実線は補正前ＰＭ堆積量を、二点鎖線は補正後ＰＭ堆積量を示し、下段の実線は目標再生温度、破線は実再生温度、一点鎖線が補正後目標再生温度をそれぞれ示している。

第２実施例では、上記第１実施例に対して、強制再生条件を基準堆積量の補正から目標再生温度の補正に変更しており、以下に上記第１実施例と異なる点に付いて説明する。
図８及び図９に示すように、ステップＳ１０〜Ｓ２０では、第１実施例と同様にＤＰＦ２１に堆積しているＰＭの総堆積量より強制再生を開始（ステップＡ）し、総堆積量が基準堆積量ｂとなると目標再生温度をＴ2とする（ステップＢ）。また、排気温度センサ２５にて検出される温度である実再生温度Ｔxから目標再生温度Ｔ2を減算して温度偏差ΔＴを算出する。当該温度偏差ΔＴが予め実験等により設定された所定温度偏差以上か、否かを判別し、判別結果が真（Ｙｅｓ）で温度偏差ΔＴが所定温度偏差以上であれば、ＤＰＦ２１が過昇温しているとして、ステップＳ２２’に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で温度偏差ΔＴが所定温度偏差より小さければ、ステップＳ３４’に進む。

ステップＳ２２’では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＢ）の目標再生温度Ｔ2から第２の所定温度を減算して補正後目標再生温度Ｔ2"を算出する。そして、ステップＳ３０’に進む。
ステップＳ３０’では、次回の強制再生時に現ステップと同一のステップ（ここではステップＢ）の目標再生温度をステップＳ２２’にて算出した補正後目標再生温度Ｔ2"としステップＢをステップＢ”として強制再生温度を低下させる（図１１(ii)〜(iii")に該当）。そして、ステップＳ３２に進む。

次に、ステップＳ３４’では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＢ）の目標再生温度Ｔ2に第１の所定温度を加算して補正後目標再生温度Ｔ2'を算出する。そして、ステップＳ３６’に進む。
ステップＳ３６’では、次回の強制再生時に現ステップと同一のステップ（ここではステップＢ）の目標再生温度をステップＳ３４’にて算出した補正後目標再生温度Ｔ2'としステップＢをステップＢ’として強制再生温度を上昇させる（図１０(ii)〜(iii')に該当）。そして、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８〜Ｓ４４までは、第１実施例と同様に、ＤＰＦ２１に堆積しているＰＭの総堆積量が基準堆積量ｃとなると目標再生温度をＴ3とする（ステップＣ）。また、排気温度センサ２５にて検出される温度である実再生温度Ｔxから目標再生温度Ｔ3を減算して温度偏差ΔＴを算出する。当該温度偏差ΔＴが予め実験等により設定された所定温度偏差以上か、否かを判別し、判別結果が真（Ｙｅｓ）で温度偏差ΔＴが所定温度偏差以上であれば、ＤＰＦ２１が過昇温しているとして、ステップＳ４６’に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で温度偏差ΔＴが所定温度偏差より小さければ、ステップＳ５６’に進む。

ステップＳ４６’では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＣ）の目標再生温度Ｔ3から第２の所定温度を減算して補正後目標再生温度Ｔ3"を算出する。そして、ステップＳ５４’に進む。
ステップＳ５４’では、次回の強制再生時に現ステップと同一のステップ（ここではステップＣ）の目標再生温度をステップＳ４６’にて算出した補正後目標再生温度Ｔ3"として強制再生温度を低下させる。そして、ステップＳ３２に進む。

次に、ステップＳ５６’では、現在の強制再生処理のステップ（ここではステップＣ）の目標再生温度Ｔ3に第１の所定温度を加算して補正後目標再生温度Ｔ3'を算出する。そして、ステップＳ５８’に進む。
ステップＳ５８’では、次回の強制再生時に現ステップと同一のステップ（ここではステップＣ）の目標再生温度をステップＳ５６’にて算出した補正後目標再生温度Ｔ3'として強制再生温度を上昇させる。そして、ステップＳ６０に進む。

このように、本発明の第２実施例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、排気温度センサ２５にて検出される温度である実再生温度Ｔxから目標再生温度を減算して温度偏差ΔＴを算出する。当該温度偏差ΔＴが所定温度偏差以上であれば、過昇温しているとして目標再生温度から第２の所定温度を減算して補正後目標再生温度を算出し、温度偏差ΔＴが所定温度偏差より低ければ目標再生温度に第１の所定温度を加算して補正後目標再生温度を算出し、次回の強制再生時には目標再生温度を補正後目標再生温度として強制再生を行うようにしている。

従って、過昇温が発生していない場合には、再生温度を高くしてＤＰＦ２１に堆積したＰＭを短期間に燃焼することで強制再生処理時間を短縮し、過昇温が発生した場合には、再生温度を低くして過昇温が発生しないようにしているので、最適な処理時間で強制再生処理を行うことができ、強制再生に用いる燃料の量を最適にすることができるので、第１実施例と同様に燃費の悪化を抑制しつつ、オイルダイリューションを抑制することができる。

また、第１実施例と同様に本実施例でも、前回の強制再生時の実再生温度Ｔxと目標再生温度との温度偏差ΔＴに基づいて強制再生時間の補正を行なうので、事前にＤＰＦ２１にて過昇温が発生しないように再生条件を設定することが可能となる。更に、目標再生温度を低い値から順次高くなるように切換えており、再生途中で過昇温になった場合には、次のステップに移行せずに強制再生を終了させるので、例え強制再生初期に過昇温が発生したとしてもＤＰＦ２１の保護を確実に図ることができ、過昇温によるＤＰＦ２１の劣化を防止することができる。

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実施例では、差圧センサ２６にて検出される差圧よりＤＰＦ２１におけるＰＭの堆積量である総堆積量を算出しているが、これに限定されるものではなく、ＤＰＦ２１に堆積しているＰＭの堆積量がある程度の精度で分かればよく、前回の再生処理からの経過時間や走行距離、またはＤＰＦ２１を通過する排気流量の積算からＰＭの総堆積量を推定しても良い。

また、上記第１実施例における基準堆積量ｂ、ｃの補正、あるいは第２実施例における目標再生温度Ｔ2、Ｔ3の補正とは独立して、更に、強制再生の間隔である再生インターバルを補正してもよい。詳しくは、再生期間（ステップＡ〜Ｃ）においてＤＰＦ２１で過昇温が発生した場合に、このときの実再生温度Ｔxの最高到達温度が高くなるに従って、次回の再生時における基準堆積量ａを少なくするよう補正する。このように基準堆積量ａを補正することで、再生インターバルを変更することになり、次回の再生開始時におけるＰＭの堆積量を抑え、過昇温をより確実に防止することができる。

１ エンジン（内燃機関）
４ 燃料噴射ノズル
２０ ＤＯＣ
２１ ＤＰＦ（フィルタ）
２４ 排気温度センサ
２５ 排気温度センサ（出口温度検出手段）
２６ 差圧センサ（圧力差検出手段）
３０ ＥＣＵ（総堆積量算出手段、強制再生制御手段）

Claims (4)

1. 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、
   前記フィルタを昇温させて該フィルタに堆積した微粒子状物質を燃焼させ該フィルタを強制再生させる強制再生手段と、
   前記フィルタの出口温度を検出する出口温度検出手段と、
   前記フィルタに堆積した微粒子状物質の総堆積量を算出する総堆積量算出手段と、
   前記強制再生を実行する際の目標再生温度と、該目標再生温度に対応する前記微粒子状物質の基準堆積量とが複数設定され、前記総堆積量が該基準堆積量のいずれかに達すると、対応した該目標再生温度に前記フィルタを昇温させ段階的に強制再生を実行する強制再生制御手段とを備え、
   前記強制再生制御手段は、更に前記出口温度検出手段にて検出される出口温度に基づいて、前記目標再生温度と前記出口温度との偏差が所定温度偏差より小さければ前記フィルタに過昇温が発生していないと判定し、次回の強制再生時の再生条件のうち該目標再生温度に対応する前記基準堆積量に所定量を加算するよう変更し、前記段階的な強制再生における過昇温の発生していない各段階の開始を早めることで処理時間を短縮するよう補正することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記強制再生制御手段は、前記目標再生温度と前記出口温度との偏差が所定温度偏差以上であれば前記フィルタに過昇温が発生したとして、該温度偏差が該所定温度偏差となった時点での総堆積量と該目標再生温度に対応する前記基準堆積量との偏差より補正量を算出し、次回の強制再生時に該基準堆積量より該補正量を減算して前記段階的な強制再生における過昇温の発生した各段階の開始を遅らせることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記強制再生制御手段は、前記目標再生温度と前記出口温度との偏差が所定温度偏差より小さければ、次回の強制再生時に該目標再生温度に第１の所定温度を加算することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記強制再生制御手段は、前記目標再生温度と前記出口温度との偏差が所定温度偏差以上であれば、次回の強制再生時に該目標再生温度より第２の所定温度を減算することを特徴とする、請求項１或いは３に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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