JP6777001B2 - 排気処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタの昇温を行なう排気処理装置に関する。

ディーゼルエンジン等の排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を浄化するために、排気管にＤＰＦ（Diesel particulate filter）等の排気処理装置が設けられる。排気処理装置は、粒子状物質を捕集するＤＰＦと、その上流に配置された酸化触媒(ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst)とを含む。ＤＰＦにおける粒子状物質の堆積量が多くなると、フィルタが目詰まりを起こして機能が低下する。このため、ＤＰＦを昇温させることによって粒子状物質を燃焼する、所謂、ＤＰＦの再生が行なわれる。

ＤＰＦの再生では、排気ガスに燃料を添加して、添加燃料を酸化触媒で反応させ、その反応熱によって排気ガスをＤＰＦの再生が可能な温度範囲まで昇温させる。そして、高温となった排気ガスをＤＰＦに流すことで、ＤＰＦ内のＰＭを燃焼させる。

たとえば、特開２００８−２８６０２７号公報（特許文献１）には、ＰＭ再生制御の実行時に、ＤＰＦの目標温度と燃料添加時のＤＰＦの温度（実温度）の差を算出し、その温度差を解消することができる燃料添加量の補正量を学習値として学習し、学習時の排気流れに応じて学習値を定常学習値もしくは過渡学習値として記憶することが開示されている。

特開２００８−２８６０２７号公報

しかしながら、燃料添加時のＤＰＦの温度は、ＤＰＦに堆積したＰＭの堆積量によって変化するため、単に、ＤＰＦの目標温度と実温度の温度差に基づいて燃料添加量の補正量（即ち、学習値）を決定すると、その学習値ではＤＰＦの温度を目標温度に補正することはできず、学習値の変動が大きくなるという問題が発生する。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＰＭの堆積量を考慮して適切な燃料添加量を決定し、かつ、ＤＰＦの再生を適切なタイミングで実行する排気処理装置を提供することである。

この発明のある局面に係る排気処理装置は、エンジンの排気通路に設けられる酸化触媒と、排気通路における酸化触媒よりも上流の位置に設けられ、排気通路内に燃料を添加する燃料添加装置と、排気通路における酸化触媒よりも下流の位置に設けられ、排気通路を流通する排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタの温度が目標温度になるように燃料添加装置による燃料添加量を制御する制御装置とを備える。制御装置は、目標温度に基づいて決定される基本値に、フィルタの温度と目標温度との温度差に基づいて決定される第１補正係数の今回値と、フィルタに捕集された粒子状物質の堆積量に基づいて決定される第２補正係数とを乗算することによって燃料添加量を決定する燃料添加量決定制御を実行する。第１補正係数の今回値は、第１補正係数の前回値に、前回の燃料添加量決定制御で決定された燃料添加量の添加により変化したフィルタの温度と目標温度との温度差に対応する第３補正係数を乗算して決定される。

このようにすると、フィルタの温度と目標温度との温度差に基づいて決定される第１補正係数とは、別に堆積量に基づいて第２補正係数が設定されるため、温度差に加えて堆積量を考慮した適切な燃料添加量を決定することができる。そのため、フィルタの温度を速やかに目標温度に到達させることができる。その結果、フィルタの再生を適切な時期に実行することができる。

好ましくは、制御装置は、堆積量が基準値よりも増加する場合に、フィルタを再生するための再生制御を実行する。制御装置は、フィルタの温度を目標温度に制御している間における第１補正係数の低下量が予め定められた値よりも大きくなると、基準値を減少させる。

フィルタの温度を目標温度に制御している間に第１補正係数が低下する場合には、粒子状物質の実際の堆積量が、第２補正係数の決定に用いられた粒子状物質の堆積量よりも多くなるようなズレが生じていると考えられる。そのため、第１補正係数の低下量が予め定められた値よりも大きくなると、基準値を減少させることによって、フィルタの再生を早期に実施することができる。そのため、実際の堆積量が想定以上であることによりフィルタの再生時にフィルタが過熱状態になることを抑制することができる。

さらに好ましくは、第２補正係数は、堆積量がしきい値よりも小さい場合には、等倍率よりも大きい係数となる。第２補正係数は、堆積量がしきい値よりも大きい場合には、等倍率よりも小さい係数となる。第２補正係数は、堆積量がしきい値と同じ値である場合には、等倍率となる。

このようにすると、粒子状物質の堆積量が多い場合には、燃料添加量を小さくすることによってフィルタの温度が目標温度よりも上昇することを抑制することができる。堆積量が少ない場合には、燃料添加量を大きくすることによってフィルタの温度を速やかに目標温度まで上昇させることができる。

さらに好ましくは、第３補正係数は、フィルタの温度が目標温度よりも低い場合には、等倍率よりも大きい係数となる。第３補正係数は、フィルタの温度が目標温度よりも高い場合には、等倍率よりも小さい係数となる。第３補正係数は、フィルタの温度が目標温度と同じ値である場合には、等倍率の係数となる。

このようにすると、フィルタの温度が目標温度よりも低い場合には、燃料添加量を大きくすることによってフィルタの温度を速やかに目標温度まで上昇させることができる。フィルタの温度が目標温度よりも高い場合には、燃料添加量を小さくすることによってフィルタの温度が目標温度よりも上昇することを抑制することができる。

この発明によると、ＰＭの堆積量を考慮して適切な燃料添加量を決定し、かつ、ＤＰＦの再生を適切なタイミングで実行する排気処理装置を提供することができる。

排気処理装置を搭載したエンジンの構成を示す図である。 燃料添加量、ＤＰＦ温度および第１補正係数と、ＰＭ堆積量との関係を示す図である。 第２補正係数、燃料添加量、ＤＰＦ温度および第１補正係数とＰＭ堆積量との関係を示す図である。 第１補正係数およびＰＭ堆積量の基準値と乖離量との関係を示す図である。 制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。 制御装置の動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、排気処理装置１を搭載したエンジン１０の構成を示した図である。図１に示すエンジン１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、たとえば、車両等の駆動源として搭載される。エンジン１０は、気筒１１と吸気通路８と排気通路７とを含む。気筒１１は、たとえば、複数個設けられる。

吸気通路８の一方端には、エアクリーナ等が設けられる。吸気通路８の他方端は、途中の分岐点から枝通路に分岐して各気筒に接続される。分岐点は、後述するＥＧＲ通路１８との合流位置よりも下流に設けられる。吸気通路８の一方端から分岐点との間にエアフローメータ２が設けられる。エアフローメータ２は、吸気通路８からエンジン１０に導入される新気の流量（吸入空気量）を測定し、空気流量情報を制御装置６に検知信号として発信する。エアフローメータ２の下流に吸気絞り弁１６が設けられる。吸気絞り弁１６の開度は、絞り弁センサ１７によって制御装置６に発信され、絞り弁センサ１７を介して制御装置６からの制御信号によって制御される。

各気筒１１は、シリンダ１１ａとピストン１１ｂとを含む。気筒１１には燃料噴射装置１３が設けられる。燃料噴射装置１３は、コモンレール１５を介して燃料ポンプ１４および燃料タンク１２に接続される。燃料噴射装置１３は、制御装置６によって制御されて、気筒１１内の燃焼室に燃料を供給する。

排気通路７は、第１通路７ａと、第２通路７ｂと、第３通路７ｃと、第４通路７ｄとを含む。第４通路７ｄの端部には、排気ガスを大気に放出する出口が形成される。

エンジン１０には、ＥＧＲ（排気ガス再循環）システムが設けられる。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路１８とＥＧＲ弁１９とを含む。ＥＧＲ通路１８は、排気通路７と吸気通路８を連通して、排気通路７に排出された排気ガスの一部を吸気通路８に戻す。ＥＧＲ弁１９は、制御装置６によって制御されて開度が調整され、ＥＧＲ通路１８によって循環するガス流量を調整する。制御装置６は、エアフローメータ２やＥＧＲ弁１９の開度により空気流量を検出する。

制御装置６は、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）と、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、外部との情報のやり取りを行なう入・出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。入力ポートには、絞り弁センサ１７等が接続される。

制御装置６は、入力ポートに接続された各機器から信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された絞り弁センサ１７、燃料噴射装置１３、燃料ポンプ１４、燃料添加装置３、ＥＧＲ弁１９等を制御する。

図１に示した排気処理装置１は、燃料添加装置３とＤＰＦ４と酸化触媒９とを含む。ＤＰＦ４は、セラミックまたはステンレス等から形成される。ＤＰＦ４は、第３通路７ｃに収納される。ＤＰＦ４は、排気ガスの通過を許容しつつ、通過する排気ガスから粒子状物質（以下、ＰＭと記載する）を捕集する。

燃料添加装置３と酸化触媒９とは、ＤＰＦ４を再生する再生機構として機能する。酸化触媒９は、ＤＰＦ４の上流の第２通路７ｂに収納される。酸化触媒９は、排気ガスが通過することを許容し、通過する排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）および炭素酸化物（ＣＯｘ）などを酸化するとともに、燃料添加装置３から供給された燃料を酸化する。

燃料添加装置３は、酸化触媒９の上流の第１通路７ａに設けられる。燃料添加装置３は、燃料ポンプ１４に接続され、制御装置６によって制御される制御弁を含む。燃料添加装置３の制御弁が開くことによって、燃料ポンプ１４から排気通路７内の排気ガスに燃料が添加される。燃料の添加量は、たとえば、制御弁を開く時間によって制御される。この燃料が酸化触媒９で酸化反応することによって生じる酸化熱によって、ＤＰＦ４に堆積したＰＭが酸化除去される（燃焼させられる）。これによりＤＰＦ４が再生される。

排気通路７の第３通路７ｃの入口には、第１圧力センサ５ａが設けられる。第１圧力センサ５ａは、酸化触媒９の上流側（第３通路７ｃの入口）の排気ガスの圧力を検出して、検出結果を示す信号を制御装置６に送信する。

排気通路７の第３通路７ｃの出口には、第２圧力センサ５ｂが設けられる。第２圧力センサ５ｂは、ＤＰＦ４の下流側（第３通路７ｃの出口）の排気ガスの圧力を検出して、検出結果を示す信号を制御装置６に送信する。

以上のような構成を有する排気処理装置１においては、上述したとおり、燃料添加装置３から排気通路７内の排気ガスに燃料が添加され、添加された燃料が酸化触媒９において酸化反応することによって生じる酸化熱によって、ＤＰＦ４の温度（以下、ＤＰＦ温度と記載する）が上昇させられる。

この場合において、制御装置６は、たとえば、排気処理装置１の状態に基づいて目標温度を設定する。制御装置６は、ＤＰＦ温度が目標温度になるように燃料添加量を決定し、決定された燃料添加量の燃料が排気通路７内に添加されるように燃料添加装置３を制御する。

制御装置６は、たとえば、ＤＰＦ４の再生を要すると判定する場合に、ＤＰＦ４の再生が可能な温度範囲内の所定の温度を目標温度として設定する。ＤＰＦ４に捕集されたＰＭの量（以下、堆積量あるいはＰＭ堆積量と記載する）が多くなると、フィルタ部分において目詰まりを起こして機能が低下する場合がある。そのため、制御装置６は、たとえば、ＤＰＦ４内のＰＭの堆積量が基準値以上となる場合に、ＤＰＦ４の再生を要すると判定する。ＤＰＦ温度が再生可能な温度範囲内になるまで上昇させられることによってＤＰＦ４内に堆積するＰＭが燃焼し、目詰まりが解消し、ＤＰＦ４が再生する。

制御装置６は、第１圧力センサ５ａと第２圧力センサ５ｂの検出結果を用いてＤＰＦ４の前後の圧力差を算出する。制御装置６は、算出された圧力差に基づいてＰＭの堆積量を推定する。たとえば、圧力差とＰＭの堆積量との関係を示すマップ、表あるいは数式等（以下、マップ等と記載する）が実験等によって適合され、制御装置６のメモリに予め記憶される。制御装置６は、算出された圧力差とメモリに記憶されたマップ等とを用いてＰＭの堆積量を算出する。

制御装置６は、目標温度が設定されると、目標温度に基づいて決定される燃料添加量の基本値と、基本値を補正するための補正係数とを乗算することによって燃料添加量を決定する。この補正係数は、たとえば、前回決定された燃料添加量の添加によって変化したＤＰＦ温度と目標温度との温度差によって決定することができる。以下の説明において、この温度差によって決定される補正係数を第１補正係数と記載する。

制御装置６は、たとえば、予め定められた時間が経過する毎に第１補正係数を算出する。制御装置６は、前回の計算において算出された第１補正係数（以下、第１補正係数の前回値と記載する）と温度差に対応する温度差補正係数とを乗算することによって今回の計算における第１補正係数（以下、第１補正係数の今回値と記載する）を算出するものとする。制御装置６は、予め定められた時間が経過する毎に第１補正係数の算出を行なう。

この場合において、第１補正係数の前回値の初期値は、たとえば、１である。また、温度差補正係数は、ＤＰＦ温度が目標温度よりも低い場合には、等倍率よりも大きい値となる。温度差補正係数は、ＤＰＦ温度が目標温度よりも高い場合には、等倍率よりも小さい値となる。そして、温度差補正係数は、ＤＰＦ温度が目標温度と同じ値である場合には、等倍率の値となる。制御装置６は、算出された第１補正係数の今回値を用いて上述の基本値を補正する。

上述したように第１補正係数の今回値を算出し、算出された第１補正係数の今回値を用いて基本値を補正することによってＤＰＦ温度を目標温度に到達あるいは維持させるための燃料添加量を決定することができる。たとえば、算出された第１補正係数の今回値を用いてＤＰＦ温度を目標温度に到達しなかった場合には、第１補正係数の今回値と温度差補正係数とが乗算されることにより次回の計算における第１補正係数が算出される。そのため、制御装置６は、第１補正係数の算出を繰り返すことによって、ＤＰＦ温度を目標温度に到達あるいは維持させることができる値に収束した第１補正係数を取得することができる。

しかしながら、燃料添加時のＤＰＦ温度は、ＤＰＦ４内に堆積したＰＭの堆積量によっても変化するため、単に、ＤＰＦの目標温度と実温度の温度差に基づいて燃料添加量の第１補正係数を決定すると、その第１補正係数ではＤＰＦ４の温度を目標温度に補正することはできず、第１補正係数の値の変動が大きくなるという問題が発生する。

図２は、燃料添加量、ＤＰＦ温度および第１補正係数と、ＰＭ堆積量との関係を示す図である。より具体的には、図２の上段のグラフは、燃料添加量（縦軸）とＰＭ堆積量（横軸）との関係を示す図である。図２の中段のグラフは、ＤＰＦ温度（縦軸）とＰＭ堆積量（横軸）との関係を示す図である。図２の下段のグラフは、第１補正係数（縦軸）とＰＭ堆積量（横軸）との関係を示す図である。

たとえば、図２の中段のグラフに示すように、第１補正係数の算出によってＤＰＦ温度が目標温度で維持されている場合を想定する。さらに、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）である場合を基準として、第１補正係数が等倍率（すなわち、１．０）に設定されることを想定する。

この場合において、ＤＰＦ４内のＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）よりも大きい場合、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）であるときと同量の燃料が添加されたときの温度の上昇量は、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）であるときよりも大きくなる傾向がある。その結果、図２の上段のグラフに示すように、ＤＰＦ温度を目標温度で維持するために必要となる燃料添加量は、ＰＭ堆積量が多いほど低下していくことになる。この場合、図２の下段のグラフに示すように、第１補正係数としては、等倍率よりも小さい値に収束することになる。

ＤＰＦ４内のＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）よりも小さい場合、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）であるときと同量の燃料が添加されたときの温度の上昇量は、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）であるときよりも小さくなる傾向がある。その結果、図２の上段のグラフに示すように、ＤＰＦ温度を目標温度で維持するために必要となる燃料添加量は、ＰＭ堆積量が少ないほど増加していくことになる。この場合、図２の下段のグラフに示すように、第１補正係数としては、等倍率よりも大きい値に収束することになる。

このように、燃料添加量とＰＭ堆積量とは、ＰＭ堆積量が多くなるほどＤＰＦ温度を目標温度で維持するのに必要な燃料添加量が小さくなり、ＰＭ堆積量が少なくなるほど必要な燃料添加量が大きくなる線形の関係を有する。そのため、第１補正係数とＰＭ堆積量とは、ＰＭ堆積量が多くなるほど第１補正係数が小さい値に収束し、ＰＭ堆積量が少なくなるほど第１補正係数が大きい値に収束する線形の関係を有する。

すなわち、第１補正係数をＤＰＦ温度と目標温度との温度差に基づいて決定してもＰＭ堆積量の多少によって温度差を十分解消することができず、第１補正係数の値の変動が大きくなる場合がある。結果的に、ＤＰＦ温度の制御精度が低下するため、ＤＰＦ４の再生時において、ＤＰＦ４の再生を適切な時期に実行することができない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、制御装置６が、目標温度に基づいて決定される基本値に、ＤＰＦ温度と目標温度との温度差に基づいて決定される第１補正係数の今回値と、ＤＰＦ４内のＰＭ堆積量に基づいて決定される第２補正係数とを乗算することによって燃料添加量を決定する燃料添加量決定制御を実行することを特徴とする。

このようにすると、温度差に加えてＰＭ堆積量を考慮した適切な燃料添加量を決定することができる。そのため、温度差に基づいて決定される第１補正係数がＰＭ堆積量によって変動することを抑制することができる。

具体的には、制御装置６は、燃料添加量＝基本値×第１補正係数×第２補正係数の式を用いて燃料添加量を決定する。基本値および第１補正係数の算出方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。なお、上述の温度差補正係数は「第３補正係数」に対応する。

第２補正係数は、ＰＭ堆積量がしきい値である場合に等倍率になるように設定される値である。第２補正係数は、ＰＭ堆積量が多くなるほど小さい値に設定され、ＰＭ堆積量が少なくなるほど大きい値に設定される。第２補正係数とＰＭ堆積量とは、たとえば、線形の関係になるように設定される。本実施の形態において、しきい値は、たとえば、基準値Ａ（０）であるものとして説明するが、特に基準値Ａ（０）であることに限定されるものではない。

図３は、第２補正係数、燃料添加量、ＤＰＦ温度および第１補正係数とＰＭ堆積量との関係を示す図である。具体的には、図３の最上段のグラフは、第２補正係数（縦軸）とＰＭ堆積量（横軸）との関係を示す図である。図３の上から２段目のグラフは、燃料添加量（縦軸）とＰＭ堆積量（横軸）との関係を示す図である。図３の上から３段目のグラフは、ＤＰＦ温度（縦軸）とＰＭ堆積量（横軸）との関係を示す図である。図３の最下段のグラフは、第１補正係数（縦軸）とＰＭ堆積量（横軸）との関係を示す図である。

たとえば、図３の上から３段目のグラフに示すように、第１補正係数の算出によってＤＰＦ温度が目標温度で維持されている場合を想定する。さらに、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）である場合に、第１補正係数および第２補正係数がそれぞれ等倍率（すなわち、１．０）に設定されることを想定する。

この場合において、ＤＰＦ４内のＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）よりも大きい場合には、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）である場合と比較して、同じ燃量添加量の燃料が添加されたときの温度の上昇量は、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）である場合よりも大きくなる傾向がある。そのため、ＰＭ堆積量の増加によって変化する温度の上昇量に合わせて第２補正係数が予め設定される。すなわち、図３の上段のグラフに示すように、第２補正係数は、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）よりも大きい領域においては、等倍率よりも小さい値に設定され、ＰＭ堆積量が大きくなるほど小さい値に設定される。

その結果、図３の上から２段目のグラフに示すように、第２補正係数によってＤＰＦ温度を目標温度で維持するために必要となる燃料添加量がＰＭ堆積量の増加に比例して低下するように決定される。このとき、図３の最下段のグラフに示すように、第１補正係数は、等倍率を維持する。

ＤＰＦ４内のＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）よりも小さい場合には、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）である場合と比較して、同じ燃料添加量の燃料が添加されたときの温度の上昇量は、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）である場合よりも小さくなる傾向がある。そのため、ＰＭ堆積量の減少によって変化する温度上昇量に合わせて第２補正係数が予め設定される。すなわち、図３の最上段のグラフに示すように、第２補正係数は、ＰＭ堆積量が基準値Ａ（０）よりも小さい領域においては、等倍率よりも大きい値に設定され、ＰＭ堆積量が小さくなるほど大きい値に設定される。

その結果、図３の上から２段目のグラフに示すように、第２補正係数によってＤＰＦ温度を目標温度で維持するために必要となる燃料添加量がＰＭ堆積量の低下に比例して増加するように決定される。このとき、図３の最下段のグラフに示すように、第１補正係数は、等倍率を維持する。なお、第２補正係数は、たとえば、実験等によって適合される。

このように第１補正係数と第２補正係数とを用いて燃料添加量を決定することによって、温度差を解消する燃料添加量を速やかに決定することができる。

一方、上述した説明においては、ＰＭ堆積量が精度高く推定されることを前提として説明したが、ＰＭ堆積量の推定値（以下、計算ＰＭと記載する）と実際のＰＭ堆積量（以下、実ＰＭと記載する）との間にずれが生じる場合がある。この場合、第２補正係数を用いて燃料添加量を決定しても、ＤＰＦ温度と目標温度とにずれが生じるため第１補正係数は、計算ＰＭと実ＰＭとの間にずれがないとした場合に決定される第１補正係数と異なる値に収束することになる。特に、実ＰＭが計算ＰＭよりも多い場合には、計算ＰＭと実ＰＭとの間にずれがない場合と比較して同じ燃料添加量の燃料が添加される場合の温度の上昇量が大きくなるため、第１補正係数は低下していくことになる。

図４は、第１補正係数およびＰＭ堆積量の基準値と実ＰＭ−計算ＰＭとの差分（以下、乖離量と記載する）との関係を示す図である。具体的には、図４の上段のグラフは、第１補正係数（縦軸）と乖離量（横軸）との関係を示す。図４の下段のグラフは、ＰＭ堆積量の基準値（縦軸）と乖離量（横軸）との関係を示す。

図４の上段のグラフにおいては、第１補正係数の算出を開始した時点における第１補正係数の初期値がＢ（０）である場合が想定される。この場合において、乖離量が多くなるほど第２補正係数を用いて決定される燃料添加量とＤＰＦ温度を目標温度に到達させるために必要となる燃料添加量とにずれが生じる。このずれは、第１補正係数がＢ（０）よりも小さい値に収束することで解消される。その結果、乖離量と第１補正係数とは線形に変化する関係となる。

このような場合において、ＰＭ堆積量の基準値としてＡ（０）を維持すると、乖離量がＣ（１）以上（図４の斜線領域）になるときには、基準値Ａ（０）で再生を要すると判定しても、想定以上に堆積したＰＭによってＤＰＦ４が再生時に過熱状態（ＯＴ：Over Temperature）になり得る。

そこで、本実施の形態においては、制御装置６は、さらに、ＤＰＦ温度を目標温度になるように制御している間における第１補正係数の低下量が予め定められた値（以下、ガード値とも記載する）よりも大きくなると、ＤＰＦ４の再生を要すると判定するためのしきい値である基準値を減少させるものとする。

具体的には、制御装置６は、第１補正係数の算出を開始した時点からの第１補正係数の低下量がガード値を超えると、乖離量が大きくなるほど基準値が小さくなるようにし、乖離量が小さくなるほど基準値が大きくなるように基準値を設定する。

図５を参照して、本実施の形態における制御装置６で実行される制御処理について説明する。図５は、制御装置６で実行される制御処理を示すフローチャートである。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置６は、第１補正係数がガード値よりも小さいか否かを判定する。ガード値としては、たとえば、第１補正係数の算出を開始した時点における第１補正係数Ｂ（０）から予め定められた値αだけ減算した値Ｂ（０）−αが設定される。第１補正係数がガード値よりも小さいと判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、制御装置６は、現在の第１補正係数から第１乖離量を算出する。制御装置６のメモリには、たとえば、図４に示すような、第１補正係数と乖離量との関係を示すマップ等が記憶される。制御装置６は、現在の第１補正係数とマップ等とを用いて第１乖離量を算出する。

Ｓ１０４にて、制御装置６は、第１補正係数がガード値である場合の第２乖離量を算出する。制御装置６は、ガード値と上述の第１補正係数と乖離量との関係を示すマップ等とを用いて第２乖離量を算出する。

Ｓ１０６にて、制御装置６は、第１乖離量から第２乖離量を減算した減算値を算出する。Ｓ１０８にて、制御装置６は、算出された減算値に基づいてＰＭ堆積量の基準値を算出する。

制御装置６は、たとえば、減算値の増加に比例して値が減少するように基準値を設定する。具体的には、制御装置６は、減算値に予め定められた値（負値）を乗算することによって基準値の低下量を算出する。制御装置６は、算出された基準値の低下量（負値）を基準値Ａ（０）に加算して新たな基準値を設定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る排気処理装置１の制御装置６の動作について図６を参照しつつ説明する。

図６は、制御装置６の動作を説明するための図である。具体的には、図６の上段のグラフは、第１補正係数（縦軸）と乖離量（横軸）との関係を示す。図６の下段のグラフは、ＰＭ堆積量の基準値（縦軸）と乖離量（横軸）との関係を示す。

図６に示すように、たとえば、燃料添加量の算出開始時点における第１補正係数がＢ（０）である場合を想定する。この場合は、Ｂ（０）−αがガード値として設定される。また、燃料添加量の算出開始時点において乖離量がゼロであった場合を想定する。

時間の経過とともに乖離量が大きくなるほど第１補正係数は、Ｂ（０）よりも小さい値に変化していくことになる。そして、乖離量がＣ（０）よりも大きくなる場合、第１補正係数は、Ｂ（０）−αよりも小さくなる（Ｓ１００にてＹＥＳ）。この場合、現在の第１補正係数から第１乖離量が算出される（Ｓ１０２）。さらに、ガード値Ｂ（０）−αから第２乖離量Ｃ（０）が算出される（Ｓ１０４）。第１乖離量から第２乖離量が減算され（Ｓ１０６）、減算された値を用いて基準値の低下量が算出される。算出された低下量を用いて新たな基準値が設定される（Ｓ１０８）。たとえば、第１乖離量がＣ（１）である場合には、新たな基準値としてＡ（１）が設定されることになる。

乖離量が増加するほど、基準値がＡ（０）よりも小さい値に減少させられるので、基準値をＡ（０）とした場合よりもＤＰＦ４の再生が開始される時期をより早期にすることができる。そのため、ＤＰＦ４内の実際のＰＭ堆積量が、再生時に過熱状態になり得るＰＭ堆積量になる前にＤＰＦ４の再生を開始することができる。そのため、ＤＰＦ４が過熱状態になることを抑制することができる。

以上のようにして、本実施の形態に係る排気処理装置１によると、ＤＰＦ温度と目標温度との温度差に基づいて決定される第１補正係数とは、別にＰＭ堆積量に基づいて第２補正係数を設定することによって、温度差に加えてＰＭ堆積量を考慮した適切な燃料添加量を決定することができる。そのため、ＤＰＦ温度を速やかに目標温度に到達させることができる。その結果、フィルタの再生を適切な時期に実行することができる。したがって、ＰＭの堆積量を考慮して適切な燃料添加量を決定し、かつ、ＤＰＦの再生を適切なタイミングで実行する排気処理装置を提供することができる。

さらに、ＤＰＦ温度を目標温度に制御している間に第１補正係数が低下する場合には、実際のＰＭ堆積量が、第２補正係数の決定に用いられたＰＭ堆積量よりも多くなるようなズレが生じていると考えられる。そのため、第１補正係数の低下量が予め定められた値よりも大きくなると、基準値を減少させることによって、ＤＰＦ４の再生を早期に実施することができる。そのため、実際のＰＭ堆積量が想定以上であることによりＤＰＦ４の再生時にＤＰＦ４が過熱状態になることを抑制することができる。

以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態においては、ＤＰＦ４内のＰＭの堆積量の推定方法として、ＤＰＦ４の前後の圧力差を算出し、算出された圧力差に基づいてＰＭの堆積量を推定するものとして説明したが、たとえば、エンジン１０の運転条件に基づいてエンジン１０からのＰＭの排出量を算出し、算出された排出量を積算することによってＰＭの堆積量を推定するようにしてもよい。制御装置６は、エンジン１０の運転条件に基づくＰＭの排出量を算出し、算出されたＰＭの排出量を積算することによってＤＰＦ４内のＰＭの堆積量を推定する。エンジン１０の運転条件とは、たとえば、エンジン回転数とエンジン１０の気筒への燃料噴射量とを含む。たとえば、エンジン回転数と燃料噴射量とＰＭの排出量との関係を示すマップ等が制御装置６のメモリに記憶される。たとえば、エンジン回転数と燃料噴射量とによって特定される複数の運転領域が設定され、設定された運転領域毎のＰＭの排出量が実験等によって適合されることによりマップ等が設定される。制御装置６は、現在の運転条件とマップ等とを用いてＰＭの排出量を取得する。このようにして、ＰＭの堆積量を推定することができる。

さらに上述の実施の形態においては、乖離量がＣ（０）よりも大きくなる場合に乖離量の増加に対して基準値を線形で減少させるものとして説明したが、特にこのような変化に限定されるものではない。たとえば、乖離量がＣ（０）よりも大きくなる場合に乖離量の増加に対して基準値を非線形で減少させるものとしてもよいし、基準値をＡ（０）よりも低い予め定められた値（たとえば、Ａ（１））で維持するようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、第２補正係数とＰＭ堆積量との関係および燃料添加量とＰＭ堆積量との関係が線形の関係となる場合を一例として説明したが、たとえば、これらの関係は、非線形の関係となる場合もある。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 排気処理装置、２ エアフローメータ、３ 燃料添加装置、５ａ 第１圧力センサ、５ｂ 第２圧力センサ、６ 制御装置、７ 排気通路、７ａ 第１通路、７ｂ 第２通路、７ｃ 第３通路、７ｄ 第４通路、８ 吸気通路、９ 酸化触媒、１０ エンジン、１１ 気筒、１１ａ シリンダ、１１ｂ ピストン、１２ 燃料タンク、１３ 燃料噴射装置、１４ 燃料ポンプ、１５ コモンレール、１６ 吸気絞り弁、１７ 絞り弁センサ、１８ ＥＧＲ通路、１９ ＥＧＲ弁。

Claims (4)

1. エンジンの排気通路に設けられる酸化触媒と、
   前記排気通路における前記酸化触媒よりも上流の位置に設けられ、前記排気通路内に燃料を添加する燃料添加装置と、
   前記排気通路における前記酸化触媒よりも下流の位置に設けられ、前記排気通路を流通する排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタの温度が目標温度になるように前記燃料添加装置による燃料添加量を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記目標温度に基づいて決定される基本値に、前記フィルタの温度と前記目標温度との温度差に基づいて決定される第１補正係数の今回値と、前記フィルタに捕集された前記粒子状物質の堆積量に基づいて決定される第２補正係数とを乗算することによって前記燃料添加量を決定する燃料添加量決定制御を実行し、
   前記第１補正係数の今回値は、前記第１補正係数の前回値に、前回の前記燃料添加量決定制御で決定された前記燃料添加量の添加により変化した前記フィルタの温度と前記目標温度との温度差に対応する第３補正係数を乗算して決定される、排気処理装置。
2. 前記制御装置は、前記堆積量が基準値よりも増加する場合に、前記フィルタを再生するための再生制御を実行し、前記フィルタの温度を前記目標温度に制御している間における前記第１補正係数の低下量が予め定められた値よりも大きくなると、前記基準値を減少させる、請求項１に記載の排気処理装置。
3. 前記第２補正係数は、前記堆積量がしきい値よりも小さい場合には、等倍率よりも大きい係数となり、前記堆積量が前記しきい値よりも大きい場合には、前記等倍率よりも小さい係数となり、前記堆積量が前記しきい値と同じ値である場合には、前記等倍率となる、請求項１または２に記載の排気処理装置。
4. 前記第３補正係数は、前記フィルタの温度が前記目標温度よりも低い場合には、等倍率よりも大きい係数となり、前記フィルタの温度が前記目標温度よりも高い場合には、前記等倍率よりも小さい係数となり、前記フィルタの温度が前記目標温度と同じ値である場合には、前記等倍率の係数となる、請求項１〜３のいずれかに記載の排気処理装置。

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