KR101760607B1

KR101760607B1 - 내연 기관의 배기 정화 시스템

Info

Publication number: KR101760607B1
Application number: KR1020160030191A
Authority: KR
Inventors: 다이치 이마이; 히로마사 니시오카; 기요시 후지와라; 요시오 야마시타
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-07-21
Also published as: JP6256393B2; BR102016005959A2; CN105986859A; KR20160111858A; EP3070282A1; MY177948A; US9988962B2; EP3070282B1; CN105986859B; JP2016173078A; RU2628150C1; US20160273436A1

Abstract

내연 기관의 배기 정화 시스템은 필터, 승온 장치, 차압 검출 장치와 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 필터는 상기 내연 기관의 배기 통로에 설치된다. 상기 필터는, 배기 중의 입자상 물질을 포집하도록 구성된다. 상기 필터는 상기 필터의 일부인 제1 영역과, 상기 제1 영역보다도 하류측에 위치하는 상기 필터의 일부인 제2 영역을 포함한다. 상기 승온 장치는, 상기 필터의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 퇴적하는 입자상 물질의 일부를 산화하도록, 상기 필터를 상류측으로부터 승온하는 소정 승온 처리를 실행하도록 구성된다. 상기 차압 검출 장치는, 상기 필터의 상류의 배기 통로와 상기 필터의 하류의 배기 통로와의 배기 압력차를 검출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한, 상기 제1 영역의 온도가, 퇴적하는 입자상 물질의 산화가 개시되는 소정 산화 개시 온도를 초과하고 나서, 상기 제2 영역의 온도가, 상기 소정 산화 개시 온도를 초과할 때까지의 기간의 적어도 일부의 기간인 제1 산화 기간에 있어서, 상기 차압 검출 장치에 의해 검출되는 배기 압력차의 저하량을 제1 차압 저하량으로서 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간의 길이와 상기 제1 차압 저하량에 기초하여, 상기 제1 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량을 제1 퇴적량으로서 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간의 길이에 대한 상기 제1 차압 저하량의 크기의 비율이 커질수록, 산출되는 상기 제1 퇴적량이 크도록, 상기 제1 퇴적량을 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한, 상기 제2 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과한 후의 제2 산화 기간에 있어서, 상기 차압 검출 장치에 의해 검출되는 배기 압력차의 저하량을 제2 차압 저하량으로서 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 산화 기간의 길이와 상기 제2 차압 저하량에 기초하여, 상기 제2 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량을 제2 퇴적량으로서 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 산화 기간의 길이에 대한, 상기 제2 차압 저하량 중 상기 제2 영역분의 차압 저하량에 상당하는 제2 영역 부분 저하량의 크기의 비율이 커질수록, 산출되는 상기 제2 퇴적량이 크도록, 상기 제2 퇴적량을 산출하도록 구성된다.

Description

내연 기관의 배기 정화 시스템{EXHAUST EMISSION CONTROL SYSTEM OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 내연 기관의 배기 정화 시스템에 관한 것이다.

내연 기관에 있어서 배기 중의 입자상 물질(이하, 「PM」이라고 함)이 외부로 방출되는 것을 억제하기 위해서, 배기 통로에 필터가 설치된다. 이 필터에는, 내연 기관의 운전과 함께 배기 중의 PM이 포집됨에 따라 퇴적해 가기 때문에, 그 클로깅을 방지하기 위해서 필터 재생 처리가 행해진다. 예를 들어, 디젤 엔진에서는, 일반적으로는 배기의 공연비가 계속적으로 희박측의 공연비이기 때문에, 배기중에 미연 연료를 공급하여 배기 통로에 설치된 산화 촉매 등에 의해 산화시켜서 배기 온도를 상승시키고, 이로써 퇴적 PM의 산화 제거가 행해진다.

여기서, 일반적으로 필터는 배기의 흐름을 따른 본체 부분을 갖고, 거기에서 배기 중의 PM 포집이 행해진다. 그러나, 필터에 있어서의 PM의 퇴적 상황은 반드시 균일하지는 않아, 배기의 흐름이나 내연 기관에서의 부하 추이 등에 기인하는 필터에 있어서의 온도 분포에 의해, 국소적으로 PM 퇴적량이 변동될 가능성이 있다. 이와 같이 필터에서의 국소적인 PM 퇴적량의 변동은, 상기 필터 재생 처리 시에 필터의 과승온을 초래할 원인으로 될 가능성이 있어, 필터를 열화 등 시킬 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 일본 특허공개 제2011-137445에는, 필터의 배기 흐름 방향으로 복수의 전자파 송수신 수단을 배치하고, 그 검출 결과를 이용하여 필터에 있어서의 PM 퇴적량의 공간 분포(변동)를 계측하는 기술이 개시되어 있다.

이와 같은 전자파를 사용하는 계측 방법에서는, 전자파의 송수신을 위한 장치를 필터 근방에 설치할 필요가 있어, 내연 기관의 배기계의 설계가 복잡해진다. 또한, 그 제조 비용도 상승한다.

본 발명은, 간편한 방법에 의해 필터에서의 국소적인 PM 퇴적량을 바람직하게 산출하는 기술을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 필터의 온도 상승 과정에 있어서의, 국소적인 PM 퇴적량의 산출 대상으로 되는 필터의 부분 영역에서의 PM의 산화 속도에 착안하였다. PM 산화 속도는, 당해 부분 영역에서의 PM 퇴적량과 상관을 갖고 있다. 그로 인해, 당해 상관에 기초함으로써 당해 부분 영역에서의 PM 산화 속도로부터 당해 부분 영역에서의 PM 퇴적량을 산출하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 본 발명에서는, 당해 부분 영역에서의 PM 산화 속도에 관련된 파라미터로서, 필터의 온도 상승 과정에서의 산화 기간의 길이와, 필터의 상류측과 하류측 사이의 배기 차압에 착안하고 있다.

본 발명의 하나의 형태에 관한 내연 기관의 배기 정화 시스템은, 필터, 승온 장치, 차압 검출 장치와 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 필터는 상기 내연 기관의 배기 통로에 설치된다. 상기 필터는, 배기 중의 입자상 물질을 포집하도록 구성된다. 상기 필터는 상기 필터의 일부인 제1 영역과, 상기 제1 영역보다도 하류측에 위치하는 상기 필터의 일부인 제2 영역을 포함한다. 상기 승온 장치는, 상기 필터의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 퇴적하는 입자상 물질의 일부를 산화하도록, 상기 필터를 상류측으로부터 승온하는 소정 승온 처리를 실행하도록 구성된다. 상기 차압 검출 장치는, 상기 필터의 상류의 배기 통로와 상기 필터의 하류의 배기 통로의 배기 압력차를 검출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한, 상기 제1 영역의 온도가, 퇴적하는 입자상 물질의 산화가 개시되는 소정 산화 개시 온도를 초과하고 나서, 상기 제2 영역의 온도가, 상기 소정 산화 개시 온도를 초과할 때까지의 기간의 적어도 일부의 기간인 제1 산화 기간에 있어서, 상기 차압 검출 장치에 의해 검출되는 배기 압력차의 저하량을 제1 차압 저하량으로서 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간의 길이와 상기 제1 차압 저하량에 기초하여, 상기 제1 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량을 제1 퇴적량으로서 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간의 길이에 대한 상기 제1 차압 저하량의 크기의 비율이 커질수록, 산출되는 상기 제1 퇴적량이 크도록, 상기 제1 퇴적량을 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한, 상기 제2 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과한 후의 제2 산화 기간에 있어서, 상기 차압 검출 장치에 의해 검출되는 배기 압력차의 저하량을 제2 차압 저하량으로서 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 산화 기간의 길이와 상기 제2 차압 저하량에 기초하여, 상기 제2 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량을 제2 퇴적량으로서 산출하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 산화 기간의 길이에 대한, 상기 제2 차압 저하량 중 상기 제2 영역분의 차압 저하량에 상당하는 제2 영역 부분 저하량의 크기의 비율이 커질수록, 산출되는 상기 제2 퇴적량이 크도록, 상기 제2 퇴적량을 산출하도록 구성된다.

상기 형태에 관한 내연 기관의 배기 정화 시스템에 의하면, 상기 내연 기관에는, 그 배기 통로에 필터가 설치됨으로써, 배기 중의 PM의 포집이 행해진다. 여기서, 필터에는, 배기의 흐름 방향을 따라 위치하는 상기 필터를 구성하는 부분적인 영역으로서, 적어도 제1 영역과 제2 영역이 포함된다. 필터에 있어서는, 제2 영역이 제1 영역의 하류측에 위치하면 되고, 이들 영역 이외의 상기 필터의 부분 영역이 포함되어도 된다. 또한, 제1 영역과 제2 영역은 서로 인접하고 있는 영역인 것이 바람직하다. 또한, 제1 영역의 온도 및 제2 영역의 온도로서는, 실제로는 각 영역 내에서는 미시적으로는 어떠한 온도 분포가 형성되지만, 각 영역을 대표하는 온도이다. 각 영역을 대표하는 온도 설정의 방법에 대해서는 다양한 방법을 채용할 수 있으며, 예를 들어 각 영역에서의 배기 흐름 방향에 있어서의 중앙점에서의 온도를 각 영역의 온도로서 대표시켜도 되고, 다른 방법으로서는, 중앙점 이외의 점에서, 바람직하게는 각 영역에서 동의의 위치로 되는 중앙점 이외의 점에서의 온도를 각 영역의 온도로서 대표시켜도 된다.

그리고, 승온 장치는, 필터를 그 상류측으로부터 승온시키는 소정 승온 처리를 행한다. 따라서, 소정 승온 처리가 행해지면, 필터에 있어서 상류측의 제1 영역이 먼저 승온하고, 그 후에 제2 영역이 승온해 가게 된다. 여기서, 소정 승온 처리는, 후술하는 바와 같이 제1 영역 및 제2 영역에서 퇴적되어 있는 PM량, 즉 필터에 있어서 국소적으로 퇴적되어 있는 PM 퇴적량을 산출하기 위해서, 필터를 승온시키는 처리이며, 당해 산출을 위해서, 필터의 각 영역에 퇴적되어 있는 PM의 일부만을 산화 연소시키도록 필터를 승온시킨다. 또한, 소정 승온 처리를 위한 구체적인 승온 장치로서는, 기지의 다양한 승온 장치를 채용할 수 있다. 예를 들어, 필터의 상류측에 산화 촉매가 배치되어 있는 경우나, 필터 내에 산화 촉매가 담지되어 있는 경우에는, 내연 기관에서의 연소 조건을 제어하여 배기 중에 미연 연료 성분을 포함함으로써, 그 산화 열에 의한 필터의 승온을 도모하는 승온 장치이어도 된다. 또한, 다른 방법으로서, 배기 통로에 배기에 연료 첨가를 행하는 밸브를 설치하여, 첨가되는 연료의 산화 열을 이용하여 필터의 승온을 도모하는 승온 장치이어도 된다. 또한, 다른 방법으로서, 필터의 상류 단부면의 상류측에 인접하여 설치된 히터나 버너에 의해, 필터의 승온을 도모하는 승온 장치이어도 된다. 어떠한 승온 장치라 해도, 소정 승온 처리는 필터 전체에 퇴적되어 있는 PM을 산화 연소시키는 것이 아니라, 필터의 각 영역에서의 퇴적 PM의 일부만을 산화 연소시키는 승온 처리를 실행한다.

여기서, 전자 제어 유닛에 의해, 필터의 일부인 제1 영역에서 퇴적되어 있는 PM량인 제1 퇴적량이 산출되고, 필터의 일부인 제2 영역에서 퇴적되어 있는 PM량인 제2 퇴적량이 산출된다. 전자 제어 유닛에 의한 각각의 PM 퇴적량의 산출에 있어서는, 상기 소정 승온 처리가 행해지고 있을 때의, 각 영역에서의 PM의 산화 속도와, 각 영역에서의 PM 퇴적량과의 상관이 고려되어 있다.

우선, 전자 제어 유닛은, 제1 영역에서의 제1 퇴적량을 산출한다. 소정 승온 처리가 행해지면, 상류측에 위치하는 제1 영역은, 제2 영역보다도 조기에 승온하고, 먼저 소정 산화 개시 온도에 도달해 초과하게 된다. 당해 소정 산화 개시 온도는, 필터에 퇴적한 PM이 산화되기 시작하는 온도이며, 사전의 실험이나 기술 상식 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 또한, 소정 승온 처리가 실행되고 있으면, 제1 영역이 소정 산화 개시 온도를 초과한 후에, 제2 영역이 동일하게 소정 산화 개시 온도에 도달해 초과하게 된다. 이 제1 영역이 소정 산화 개시 온도를 초과하고 나서 제2 영역이 소정 산화 개시 온도를 초과할 때까지의 기간은, 필터에 있어서 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화 연소는 진행되고 있지만, 제2 영역에서의 퇴적 PM의 산화 연소는 진행되지 않는 기간이라고 할 수 있다. 따라서, 당해 기간의 적어도 일부를, 제1 산화 기간으로 한다.

또한, 필터에 있어서의 제1 영역 및 제2 영역의 온도는, 소정 승온 처리에 의해 필터에 공급되는 열량이나, 필터에서의 열의 전파에 관련된 여러 조건(예를 들어, 필터의 열 용량이나 배기 유량 등)에 기초하여 추정할 수 있다. 또한, 다른 방법으로서, 제1 영역 및 제2 영역에 온도 검출을 위한 센서를 설치하고, 각 영역의 온도를 각각 검출하도록 해도 된다.

여기서, 제1 산화 기간에 있어서의 제1 차압 저하량은, 소정 승온 처리에 의해 제1 영역에서의 퇴적 PM이 산화 연소됨에 따른 퇴적 PM의 감소량을 반영하고 있다. 또한, 그 제1 차압 저하량이 발생한 제1 산화 기간의 길이를 고려하면, 제1 산화 기간의 길이에 대한 제1 차압 저하량의 크기의 비율(이하, 「제1 비율」이라고도 함)은, 소정 승온 처리에 있어서의 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화 속도를 반영하고 있다. 그리고, 필터에 있어서의 퇴적 PM의 산화 속도는 퇴적 PM량에 상관함을 근거로 하여, 전자 제어 유닛은, 제1 영역에서의 제1 퇴적량을, 상기 제1 비율에 기초하여 산출하는 것이 가능하게 된다. 상세하게는, 퇴적 PM의 산화 속도는 퇴적 PM량이 많아질수록 빨라지는 경향이 있음을 근거로 하여, 전자 제어 유닛은, 제1 비율이 커질수록 제1 퇴적량을 많아지도록 산출한다. 또한, 전자 제어 유닛에 의해 산출되는 제1 퇴적량은, 상기 퇴적 PM의 산화 속도에 기초하여 산출됨을 근거로 하면, 퇴적 PM의 산화가 행해지는 소정 승온 처리의 실행 시의 퇴적량이라고 할 수 있다.

다음으로, 전자 제어 유닛에 의한, 제2 영역에서의 제2 퇴적량의 산출에 대하여 설명한다. 소정 승온 처리가 행해지고 있는 상태에서 제2 영역의 온도가 소정 산화 개시 온도를 초과한 후의 제2 산화 기간에서는, 제2 영역에서의 퇴적 PM의 산화 연소도 진행하게 되고, 또한, 상류측에 위치하는 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화 연소도 계속되고 있는 상태에 있다. 따라서, 제2 산화 기간에서는, 소정 승온 처리에 의해, 제1 영역 및 제2 영역에서의 각각의 퇴적 PM이 산화 연소되게 된다.

따라서, 제2 산화 기간에 있어서의 제2 차압 저하량은, 소정 승온 처리에 의해 제1 영역 및 제2 영역에서의 퇴적 PM이 산화 연소된 것에 의한 퇴적 PM의 감소량을 반영하고 있다. 따라서, 제2 차압 저하량 중 제2 영역에 존재하는 퇴적 PM이 산화 연소함에 따른 차압 저하량을 제2 영역 부분 저하량으로 한다. 그리고, 제2 산화 기간의 길이에 대한 제2 영역 부분 저하량의 크기의 비율(이하, 「제2 비율」이라고도 함)은, 소정 승온 처리에 있어서의 제2 영역에서의 퇴적 PM의 산화 속도를 반영하고 있게 된다. 따라서, 상기와 같이 퇴적 PM의 산화 속도는 퇴적 PM량이 많아질수록 빨라지는 경향이 있음을 근거로 하여, 전자 제어 유닛은, 제2 비율이 커질수록, 제2 퇴적량을 많아지도록 산출한다. 또한, 전자 제어 유닛에 의해 산출되는 제2 퇴적량은, 상기 퇴적 PM의 산화 속도에 기초하여 산출되는 것을 근거로 하면, 퇴적 PM의 산화가 행해지는 소정 승온 처리의 실행 시의 퇴적량이라고 할 수 있다.

상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간과 상기 제2 산화 기간이 동일한 길이이도록, 상기 제2 산화 기간을 설정하도록 구성될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 차압 저하량과 상기 제1 차압 저하량의 차분에 기초하여 상기 제2 영역 부분 저하량을 산출하도록 구성될 수 있다. 제2 산화 기간을 제1 산화 기간과 동일한 길이로 설정하면, 제2 산화 기간에 있어서의 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화량과, 제1 산화 기간에 있어서의 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화량을 대략 동일하다고 간주할 수 있다. 따라서, 제2 차압 저하량 중 제1 영역에서의 퇴적 PM이 기인하는 차압 저하량은, 상기 제1 차압 저하량과 동일한 양으로 간주할 수 있고, 이로써, 제2 차압 저하량으로부터 제1 차압 저하량을 줄인 차압 저하량에 기초하여 제2 영역 부분 저하량을 산출할 수 있다.

또한, 다른 방법으로서, 제1 산화 기간에 있어서의 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화 연소 속도와 제2 산화 기간에 있어서의 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화 연소 속도가 동일 정도라고 생각하여, 제1 차압 저하량에, 제1 산화 기간의 길이에 대한 제2 산화 기간의 길이 비율을 곱함으로써 제2 산화 기간에 있어서의 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 기인하는 차압 저하량으로서 산출할 수 있다. 따라서, 제2 차압 저하량으로부터 당해 승산 결과를 차감함으로써 제2 영역 부분 저하량을 산출할 수 있다.

이와 같이 상기 형태에 관한 내연 기관의 배기 정화 시스템에서는, 필터를 배기의 흐름 방향으로 구분한 제1 영역 및 제2 영역의 각각의 퇴적 PM량을, 필터의 소정 승온 처리 및 필터의 상류측과 하류측의 배기 차압을 이용하여 산출할 수 있다. 필터에 있어서의 소정 승온 처리는, 통상 필터에서 행해지는 퇴적 PM의 산화 제거 처리에 관한 구성을 이용할 수 있고, 또한 당해 배기 차압은 필터를 갖는 배기 정화 시스템에 있어서 널리 이용되는 파라미터이다. 따라서, 당해 배기 정화 시스템은, 간편한 방법에 의해, 필터에서의 국소적인 PM 퇴적량을 적절하게 산출하는 것을 가능하게 한다.

상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 제1 퇴적량의 산출에 있어서, 제1 산화 기간의 길이가 일정한 길이로 되도록 설정되어 있는 경우, 상기 제1 비율에 있어서의 분모가 고정값으로 되기 때문에, 제1 차압 저하량의 크기가, 제1 산화 기간에 있어서의 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화 속도에 직접 반영되게 된다. 마찬가지로, 상기 제2 퇴적량의 산출에 있어서, 이와 같이 제2 산화 기간의 길이가 일정한 길이가 되도록 설정되어 있는 경우, 상기 제2 비율에 있어서의 분모가 고정값으로 되기 때문에, 제2 영역 부분 저하량의 크기가, 제2 산화 기간에 있어서의 제2 영역에서의 퇴적 PM의 산화 속도에 직접 반영되게 된다. 상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간이 일정한 길이의 기간으로 설정된 경우에, 상기 제1 차압 저하량이 커질수록, 산출되는 상기 제1 퇴적량이 크도록, 상기 제1 퇴적량을 산출하도록 구성될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 산화 기간이 일정한 길이의 기간으로 설정된 경우에, 상기 제2 영역 부분 저하량이 커질수록, 산출되는 상기 제2 퇴적량이 크도록, 상기 제2 퇴적량을 산출하도록 구성할 수 있다. 또한, 제1 산화 기간의 길이와 제2 산화 기간의 길이는 반드시 동일한 길이일 필요는 없다.

상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간에 있어서 상기 소정 승온 처리에 의해 상기 필터에 공급되는 단위 시간당 열량이, 상기 제2 산화 기간에 있어서 상기 소정 승온 처리에 의해 상기 필터에 공급되는 단위 시간당 열량과 동일하도록, 상기 승온 장치를 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 영역에서의 제1 퇴적량과 제2 영역에서의 제2 퇴적량의 산출에 있어서, 소정 승온 처리에 의한 필터로의 공급 열량의 조건을 일정한 것으로 한다. 이에 의해, 각 퇴적량의 산출에 있어서, 제1 영역에서의 퇴적 PM의 산화 조건과 제2 영역에서의 퇴적 PM의 산화 조건을 가급적으로 근접시킬 수 있기 때문에, 각 퇴적량의 산출 정밀도를 높이는 것이 가능하게 된다.

상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 운전 상태에 기초하여, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량을 추정하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 재생 기준량을 초과했을 때, 상기 필터를 승온시켜서 입자상 물질을 산화 제거하도록, 필터 재생 처리로서 상기 승온 장치를 제어하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 상기 재생 기준량보다도 적은 부분 산출 기준량을 초과했을 때, 상기 소정 승온 처리를 실행하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 퇴적량이 제1 기준 퇴적량을 초과하고 있거나, 또는 상기 제2 퇴적량이 제2 기준 퇴적량을 초과하고 있는 경우에는, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 상기 재생 기준량을 초과하지 않아도 상기 필터 재생 처리를 실행하도록 구성될 수도 있다.

이 형태에 관한 배기 정화 시스템에 의하면, 필터에 퇴적한 PM을 산화 제거하기 위한 필터 재생 처리가, 필터 전체에 퇴적한 PM량에 기초하여 전자 제어 유닛에 의해 실행된다. 여기서, 당해 필터 재생 처리가 실행되기 전의 타이밍, 즉 필터 전체에서의 PM 퇴적량이 부분 산출 기준량을 초과했을 때, 그 시점에서의 제1 영역 및 제2 영역에서의 국소적인 PM 퇴적량인 제1 퇴적량과 제2 퇴적량이 산출된다. 그리고, 그 산출된 제1 퇴적량과 제2 퇴적량은, 각각에 대응하는 제1 기준 퇴적량 또는 제2 기준 퇴적량과 비교된다. 여기서, 제1 기준 퇴적량 및 제2 기준 퇴적량은, 제1 영역에서의 PM 퇴적량 또는 제2 영역에서의 PM 퇴적량이, 각각에 대응하는 기준 퇴적량을 초과한 상태에서도 필터 재생 처리가 행해지지 않고, 그리고 그 후 필터 전체의 PM 퇴적량을 기준으로 하여 필터 재생 처리가 행해지면, 국소적으로 많이 퇴적한 PM에 의해 필터에 있어서 국소적인 과승온이 발생할 우려가 있다고 판단하기 위한 기준으로 되는 PM 퇴적량이다. 또한, 제1 기준 퇴적량 및 제2 기준 퇴적량은, 각 영역에서의 PM 퇴적량이 동 퇴적량일 때 필터 재생 처리가 행해졌다고 해도, 각 영역에서 국소적인 과승온을 초래할 경우가 없는 PM 퇴적량으로 된다. 예를 들어, 제1 기준 퇴적량 및 제2 기준 퇴적량의 설정값으로서는, 필터 전체에 관한 상기 재생 기준량에 대하여, 필터 전체의 용량에 대한 제1 영역 또는 제2 영역의 각각의 용량의 비율이 승산되어 구해진 값으로 하여도 된다. 이상으로부터, 이 형태에 관한 배기 정화 처리에서는, 필터 전체로서는 아직 재생 기준량에는 도달하지 않았지만, 제1 퇴적량이 제1 기준 퇴적량을 초과하고 있거나, 또는 제2 퇴적량이 제2 기준 퇴적량을 초과하고 있는 경우에는, 필터 재생 처리가 실행된다. 즉, 필터 재생 처리의 실행이 빨라지게 된다.

상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 운전 상태에 기초하여, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량을 추정하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 재생 기준량을 초과했을 때, 상기 소정 승온 처리를 실행하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 퇴적량이 제3 기준 퇴적량을 초과하지 않고, 또한 상기 제2 퇴적량이 제4 기준 퇴적량을 초과하지 않는 경우에는, 상기 소정 승온 처리의 실행에 이어서, 상기 필터를 승온시켜서 입자상 물질을 산화 제거하도록, 필터 재생 처리로서 상기 승온 장치를 제어하도록 구성될 수도 있다.

이 형태에 관한 배기 정화 시스템에 의하면, 필터 재생 처리의 실행 조건이 성립했을 때, 즉, 필터 전체에서의 PM 퇴적량이 재생 기준량을 초과했을 때, 그 필터 재생 처리 전에, 그 시점에서의 제1 영역 및 제2 영역에서의 국소적인 PM 퇴적량인 제1 퇴적량과 제2 퇴적량이 산출된다. 그리고, 그 산출된 제1 퇴적량과 제2 퇴적량의 모두가, 각각에 대응하는 제3 기준 퇴적량 또는 제4 기준 퇴적량을 초과하지 않았을 때는, 그 후에 필터 재생 처리가 행해져도 국소적인 과승온이 발생할 우려는 없다고 판단할 수 있다. 따라서, 그와 같은 경우에는, 제1 퇴적량 등의 산출을 위해 행해진 소정 승온 처리에 이어서 필터 재생 처리가 실행 개시된다. 이에 의해, 필터 재생 처리 시의 과승온의 발생을 억제하면서, 소정 승온 처리에 의해 어느 정도 승온되고 있는 필터에 대하여 필터 재생 처리를 행할 수 있어, 필터 재생 처리에 요하는 에너지, 즉 필터 전체에 퇴적되어 있는 PM을 산화 제거하는 데 요하는 에너지량을 저감할 수 있다.

상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 적어도 상기 제1 퇴적량이 상기 제3 기준 퇴적량을 초과하고 있거나, 또는 상기 제2 퇴적량이 상기 제4 기준 퇴적량을 초과하고 있는 경우에, 상기 제1 퇴적량의 상기 제3 기준 퇴적량에 대한 초과량이 커질수록, 또는 상기 제2 퇴적량의 상기 제4 기준 퇴적량에 대한 초과량이 커질수록, 상기 필터 재생 처리와 비교하여 상기 필터에 공급하는 단위 시간당 열량이 작도록, 완만 필터 재생 처리로서 상기 승온 장치를 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 국소적인 다량의 퇴적 PM에 의해 필터가 과승온할 우려가 있는 경우에는, 필터 재생 처리와는 상이한, 완만 필터 재생 처리가 행해진다. 그리고, 당해 완만 필터 재생 처리에서는, 그 때의 필터로의 단위 시간당 열 공급량이, 그 과승온의 우려의 정도, 즉 상기 초과량에 따라서 조정된다. 이에 의해, 필터 전체의 퇴적 PM 제거에 요하는 시간은 길어지지만, 필터의 과승온을 가급적으로 억제하면서 퇴적 PM의 산화 제거를 수행할 수 있다.

상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 운전 상태에 기초하여, 상기 제1 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량인 추정 제1 퇴적량, 및 상기 제2 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량인 추정 제2 퇴적량을 추정하도록 구성될 수도 있다.

상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 운전 상태에 기초하여, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량을 추정하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 재생 기준량을 초과했을 때, 상기 필터를 승온시켜서 입자상 물질을 산화 제거하도록, 필터 재생 처리로서 상기 승온 장치를 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 재생 처리가 종료한 후에 소정 시간이 경과했을 때, 상기 소정 승온 처리를 실행하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 퇴적량 및 상기 제2 퇴적량에 기초하여, 상기 추정 제1 퇴적량 및 상기 추정 제2 퇴적량을 보정하도록 구성될 수도 있다.

이 형태에 관한 배기 정화 시스템에 의하면, 내연 기관의 운전 상태에 기초하여 추정 제1 퇴적량과 추정 제2 퇴적량의 추정이 행해지고 있다. 이 추정은, 상기 제1 퇴적량과 상기 제2 퇴적량의 산출은 독립된 처리이다. 또한, 추정된 추정 제1 퇴적량 및 추정 제2 퇴적량은, 배기 정화 시스템에 있어서 다양한 목적의 처리에 이용할 수 있다. 예를 들어, 전술한 필터 재생 처리나, 필터에 있어서의 클로깅의 판정 처리 등을 예시할 수 있다.

여기서, 추정 제1 퇴적량과 추정 제2 퇴적량의 추정은, 내연 기관의 운전 상태에 기초하여 행해지는 처리이기 때문에, 소정 승온 처리를 수반하는 상기 제1 퇴적량과 상기 제2 퇴적량의 산출보다도 더 간편한 방법에 의해 필터 내의 국소적인 PM 퇴적량의 취득이 가능하다. 그 반면, 내연 기관의 운전 상태가 변동하는 등, 그 조건에 따라서는, 추정 정밀도가 저하될 가능성도 높다. 따라서, 추정 정밀도를 가급적으로 높이기 위해서, 산출한 제1 퇴적량 및 제2 퇴적량을 이용하여, 그 추정 결과가 보정된다. 또한, 필터 재생 처리가 종료하고 나서 소정 시간이 경과했을 때, 추정 결과를 보정하기 위한 제1 퇴적량 및 제2 퇴적량의 산출이 행해져도 된다. 이것은, 제1 퇴적량 및 제2 퇴적량의 산출에서는, 상기와 같이, 제1 영역 및 제2 영역에 퇴적되어 있는 PM을 부분적으로 산화 연소시키고, 그것을 배기 차압에 반영시킬 필요가 있기 때문에, 그 반영이 적확하게 행해지기 위해서는, 어느 정도의 양의 PM이 제1 영역 및 제2 영역에 퇴적되어 있는 것이 바람직하다고 생각되기 때문이다. 따라서, 소정 시간으로서, 이와 같은 PM 퇴적 상태가 형성되는 데 요하는 시간이 설정된다.

상기 형태에 관한 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 필터는, 상기 제2 영역보다도 하류측에 위치하는 상기 필터의 일부인 제3 영역을 가져도 된다. 상기 제2 산화 기간이 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한, 상기 제2 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과하고 나서, 상기 제3 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과할 때까지의 기간의 적어도 일부의 기간이도록, 상기 전자 제어 유닛은 상기 제2 산화 기간을 설정하도록 구성될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한 상기 제3 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과한 후의 제3 산화 기간에 있어서, 상기 차압 검출 장치에 의해 검출되는 배기 압력차의 저하량을 제3 차압 저하량으로서 산출하도록 구성될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제3 산화 기간의 길이와 상기 제3 차압 저하량에 기초하여, 상기 제3 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량을 제3 퇴적량으로서 산출하도록 구성될 수도 있다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제3 산화 기간의 길이에 대한, 상기 제3 차압 저하량 중 상기 제3 영역분의 차압 저하량에 상당하는 제3 영역 부분 저하량의 크기의 비율이 커질수록, 산출되는 상기 제3 퇴적량이 크도록, 상기 제3 퇴적량을 산출하도록 구성될 수도 있다.

또한, 이와 같은 필터에 있어서의 3개의 부분 영역의 각각에서의 PM 퇴적량의 산출에 대해서도, 전술까지의 2개의 부분 영역에서의 산출 형태에서 나타낸 기술 사상을 적용하여도 된다. 예를 들어, 상기 내연 기관의 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 제1 산화 기간이 일정한 길이의 기간으로 설정된 경우, 상기 제1 차압 저하량이 커질수록, 상기 제1 퇴적량을 많이 산출하고, 상기 제2 산화 기간이 일정한 길이의 기간으로 설정된 경우, 상기 제2 영역 부분 저하량이 커질수록, 상기 제2 퇴적량을 많이 산출하고, 상기 제3 산화 기간이 일정한 길이의 기간으로 설정된 경우, 상기 제3 영역 부분 저하량이 커질수록, 상기 제3 퇴적량을 많이 산출하여도 된다.

또한, 상기 내연 기관의 배기 정화 시스템에 있어서, 상기 제1 산화 기간, 상기 제2 산화 기간, 상기 제3 산화 기간은 모두 동일한 길이로 설정되는 경우, 상기 제2 영역 부분 저하량은, 상기 제2 차압 저하량과 상기 제1 차압 저하량과의 차분에 기초하여 산출되고, 상기 제3 영역 부분 저하량은, 상기 제3 차압 저하량과 상기 제2 차압 저하량의 차분에 기초하여 산출되어도 된다. 또한, 상기 제1 산화 기간에 있어서 상기 소정 승온 처리에 의해 상기 필터에 공급되는 단위 시간당 열량과, 상기 제2 산화 기간에 있어서 상기 소정 승온 처리에 의해 상기 필터에 공급되는 단위 시간당 열량과, 상기 제3 산화 기간에 있어서 상기 소정 승온 처리에 의해 상기 필터에 공급되는 단위 시간당 열량은 모두 동일해지도록 설정되어도 된다.

또한, 상술한 바까지의 내연 기관의 배기 정화 시스템에 있어서, 필터를 제1 영역 및 제2 영역으로 구분하는 경우에는, 제1 영역을 필터의 상류측 영역, 제2 영역을 필터의 하류측 영역으로 하여도 된다. 또한, 필터를 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역으로 구분하는 경우에는, 제1 영역을 필터의 상류측 영역, 제2 영역을 필터의 중류측 영역, 제3 영역을 필터의 하류측 영역으로 하여도 된다.

본 발명에 의하면, 간편한 방법에 의해, 필터에서의 국소적인 PM 퇴적량을 바람직하게 산출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점과, 기술적 및 산업적 의의는 첨부된 도면을 참조로 하기에 기술될 것이며, 도면에서의 유사 번호는 유사 요소를 나타내는 것이고, 여기서:
도 1a는, 본 발명에 관한 내연 기관의 배기 정화 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 1b는, 도 1a에 도시한 배기 정화 시스템의 필터 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a는, 도 1에 도시한 배기 정화 시스템에서, 필터를 2개의 영역으로 나눈 경우의, 필터의 부분 PM 퇴적량을 산출할 때 행해지는 승온 처리에 의한 필터 온도의 추이를 나타내는 도면이다.
도 2b는, 도 1에 도시한 배기 정화 시스템에서, 필터를 2개의 영역으로 나눈 경우의, 필터 전후에서의 배기 차압의 추이를 나타내는 도면이다.
도 3a는, 필터 전체에서의 PM 퇴적량과 차압 센서에 의해 검출되는 배기 차압과의 상관을 나타내는 도면이다.
도 3b는, 필터에서의 부분 PM 퇴적량과 퇴적 PM의 산화 속도와의 상관을 나타내는 도면이다.
도 4a는, 도 1에 도시한 배기 정화 시스템에서 실행되는, 필터의 부분 퇴적량을 산출하기 위한 처리에 관한 제1 흐름도이다.
도 4b는, 도 1에 도시한 배기 정화 시스템에서 실행되는, 필터의 부분 퇴적량을 산출하기 위한 처리에 관한 제2 흐름도이다.
도 5는, 도 4a 및 도 4b에 도시한 부분 퇴적량 산출 처리를 이용한, 필터의 재생 처리를 행하기 위한 제1 필터 재생 제어의 흐름도이다.
도 6은, 도 4a 및 도 4b에 도시한 부분 퇴적량 산출 처리를 이용한, 필터의 재생 처리를 행하기 위한 제2 필터 재생 제어의 흐름도이다.
도 7은, 도 4a 및 도 4b에 도시한 부분 퇴적량 산출 처리를 이용한, 필터에 있어서의 부분 퇴적량의 추정 처리를 행하기 위한 부분 퇴적량 추정 제어의 흐름도이다.
도 8a는, 필터를 3개의 영역으로 나눈 경우의, 필터의 부분 PM 퇴적량을 산출할 때 행해지는 승온 처리에 의한 필터 온도의 추이를 나타내는 도면이다.
도 8b는, 필터를 3개의 영역으로 나눈 경우의, 필터의 부분 PM 퇴적량을 산출할 때 행해지는 승온 처리에 의한 필터 전후에서의 배기 차압의 추이를 나타내는 도면이다.
도 8c는, 필터를 3개의 영역으로 나눈 경우의, 필터 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 형태에 대해 도면에 기초하여 설명한다. 본 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특별히 기재가 없는 한은 발명의 기술적 범위를 그들에만 한정하는 취지의 것은 아니다.

도 1a는, 본 발명에 관한 내연 기관(1)의 배기 정화 장치의 개략 구성을 나타낸다. 내연 기관(1)은 차량 구동용 디젤 엔진이다. 내연 기관(1)에는 배기 통로(2)가 접속되어 있다. 배기 통로(2)에는, 배기 중의 PM을 포집하는 파티큘레이트 필터(4)(이하, 단순히 「필터」라고 함)가 설치되어 있다. 이 필터(4)는, 월 플로 타입의 필터이며, 그 기재에는 산화 촉매가 담지되어 있다. 또한, 배기 통로(2)에 있어서의 필터(4)보다 상류측이며, 필터(4)의 상류 단부면에 거의 인접하도록 히터(3)가 배치되어 있다. 이 히터(3)는, 인접하는 필터(4)의 상류 단부면을 가열 가능하도록 구성되어 있으며, 구체적으로는, 외부 전원으로부터의 공급 전력에 의해 필터(4)의 상류 단부면에 열에너지를 공급하고, 필터(4)를 그 상류측으로부터 승온시킬 수 있다. 또한, 히터(3)는, 필터(4)의 상류측에 배치되어 있지만, 필터(4)로의 배기의 유입을 방해하는 경우가 없도록 그 형상이나 배치 위치가 조정되어 있다.

그리고, 히터(3)의 상류측에, 필터(4)에 유입되는 배기에 연료(미연 연료)를 공급하는 연료 공급 밸브(5)가 설치되어 있다. 또한, 필터(4)에 유입되는 배기 온도를 검출 가능하게 되는 위치, 즉, 히터(3)와 필터(4) 사이의 배기 통로(2)에 온도 센서(7)가 설치되고, 또한 필터(4)의 하류측의 배기 통로(2)를 흐르는 배기의 온도를 검출하는 온도 센서(9)가 설치되어 있다. 또한, 필터(4)를 사이에 둔 상류측 및 하류측의 배기 통로(2)에 있어서의 배기 압력의 차(이하, 단순히 「배기 차압」이라고도 함)를 검출하는 차압 센서(8)도 설치되어 있다.

또한, 내연 기관의 흡기 통로(13)에는, 상기 흡기 통로(13)를 흐르는 흡기 유량을 계측 가능한 에어플로우 미터(10)가 배치되어 있다. 그리고, 내연 기관(1)에는 전자 제어 유닛(ECU)(20)이 병설되어 있으며, 상기 ECU(20)는 내연 기관(1)의 운전 상태 등을 제어하는 유닛이다. 이 ECU(20)에는, 전술한 연료 공급 밸브(5)나 온도 센서(7, 9), 차압 센서(8), 에어플로우 미터(10), 크랭크 포지션 센서(11) 및 액셀러레이터 개방도 센서(12) 등이 전기적으로 접속되고, 연료 공급 밸브(5)는, ECU(20)로부터의 지시에 따라 배기로의 연료 공급을 행하고, 또한 각 센서에 의한 검출값이 ECU(20)에 전해지고 있다. 예를 들어, 크랭크 포지션 센서(11)는 내연 기관(1)의 크랭크 각을 검출하고, 액셀러레이터 개방도 센서(12)는 내연 기관(1)을 탑재한 차량의 액셀러레이터 개방도를 검출하여 ECU(20)로 보낸다. 그 결과, ECU(20)는, 크랭크 포지션 센서(11)의 검출값에 기초하여 내연 기관(1)의 기관 회전 속도를 도출하고, 액셀러레이터 개방도 센서(12)의 검출값에 기초하여 내연 기관(1)의 기관 부하를 도출한다. 또한, ECU(20)는, 온도 센서(7)의 검출값에 기초하여 필터(4)에 유입되는 배기 온도를 검출하고, 또한 배기 온도 센서(9)의 검출값에 기초하여 필터(4)의 온도를 추정할 수 있다. 또한, ECU(20)는, 차압 센서(8)를 통하여 배기 차압을 검출 가능하다. 또한, ECU(20)는, 에어플로우 미터(10)의 검출값 및 연료 분사량에 기초하여, 배기 유량을 취득하는 것도 가능하다.

여기서, 본 실시예에서는, 도 1b에 도시한 바와 같이, 필터(4)를 배기 흐름 방향으로 상류측에 위치하는 프론트 영역(4a)과, 하류측에 위치하는 리어 영역(4b)으로 분할하고, 각각의 영역에서의 PM의 부분 퇴적량이 산출된다. 또한, 도 1b에 있어서, 속이 빈 화살표가 배기의 흐름을 나타낸다. 또한, 프론트 영역(4a)에 있어서의 PM 퇴적량을 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr이라 하고, 리어 영역(4b)에 있어서의 PM 퇴적량을 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이라 한다.

상기와 같이 구성되는 내연 기관(1)의 배기 정화 장치에서는, 개략적으로는, 배기에 포함되는 PM은 필터(4)에 의해 포집되고, 외부로의 방출이 억제된다. 그 밖에, 도시되지 않는 배기 정화용 촉매(NOx 정화용 촉매 등)가 설치되어도 된다. 여기서, 필터(4)는 월 플로 타입의 필터이며, 필터(4)의 기재 상에는 산화능을 갖는 산화 촉매, 예를 들어 백금족 금속 PGM이 담지되어 있다. 산화 촉매는, 필터 내벽면 및 필터 기재의 세공 내의 상류측에서 하류측에 걸쳐 담지되어 있다. 이 산화 촉매의 산화능에 의해, 배기 중의 미연 연료나 NO를 산화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, NO가 산화되어 NO₂로 되면, NO₂ 자신의 산화능에 의해, 필터(4)에 퇴적한 PM의 산화 제거를 촉진시키는 것이 가능하게 된다.

여기서, 필터(4)에 퇴적한 PM은, 필터(4)에서의 한계 퇴적량까지 퇴적하면 배기 통로(2)에 있어서의 배압이 상승하기 때문에, 필터(4)의 승온에 의해 산화 제거된다. 당해 산화 제거를 위한 처리를, 본 명세서에서는, 「필터 재생 처리」라고 한다. 구체적으로, 필터 재생 처리에서는, 연료 공급 밸브(5)로부터 소정량의 연료가 배기 중에 공급되어, 필터(4)에 담지되어 있는 산화 촉매에 의해 산화됨으로써, 필터(4)가 승온되고, 그것에 의해 필터(4)에 퇴적되어 있는 PM의 산화 제거가 행해진다.

여기서, 필터 재생 처리에 의해 미연 연료가 연료 공급 밸브(5)로부터 공급되고, 당해 미연 연료가 프론트 영역(4a)에 담지되어 있는 산화 촉매에 의해 산화되어도, 필터(4)를 흐르는 배기 유량의 조건에 따라서는, 그 산화 반응열은 배기의 흐름에 의해 하류측으로 옮겨지기 쉬워, 프론트 영역(4a) 자신의 온도를, 퇴적 PM이 산화 제거로 되는 온도로 유지하기 어려워지는 경우가 있다. 따라서, 필터 재생 처리가 행해졌다고 해도, 프론트 영역(4a)에는 PM이 다 연소되지 않고 남고, 그 후, 필터(4)에 의한 PM 포집이 행해져 가는 과정에서, 프론트 영역(4a) 쪽이 리어 영역(4b)보다도 PM 퇴적량이 치우쳐 존재하는 경우도 발생할 수 있다. 또한, 다른 장면으로서는, 필터(4)에서의 배기 흐름의 상황에 따라서는, 필터 재생 처리가 실행되었지만 열이 리어 영역(4b)까지 충분히 이행되지 않는 동안에 필터 재생 처리가 종료되어 버린 경우, 그 후, 필터(4)에 의한 PM 포집이 행해져 가는 과정에서, 리어 영역(4b) 쪽이 프론트 영역(4a)보다도 PM 퇴적량이 치우쳐 존재하는 경우도 발생할 수 있다.

즉, 필터(4)에 의해 필터 재생 처리가 행해졌다고 해도, 필터(4)에 있어서의 PM의 퇴적 분포는, 다양한 조건에 따라 변동할 수 있다. 특히, 필터(4) 전체로서의 퇴적량은 비교적 적어도, 필터(4)가 부분적인 영역에서 국소적으로 다량의 PM이 퇴적되어 있는 상태에서 필터 재생 처리가 행해지면, 당해 영역에서 필터 온도가 국소적으로 과승온하고, 필터 그 자체의 열화나 산화 촉매의 열화 등이 염려된다. 따라서, 본 실시예에서는, 필터(4)에 있어서의 국소적인 PM 퇴적량, 즉 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량과, 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량의 산출이 행해지고, 각각의 국소적인 PM 퇴적량을 고려하여 필터 재생 처리가 행해진다.

따라서, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b에 기초하여, 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량과, 리어 영역(4b)에서의 PM의 퇴적량의 산출에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 필터(4) 전체에서의 PM 퇴적량과, 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량, 또는 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량을 구별하기 위해서, 이들 영역에서의 PM 퇴적량을 부분 퇴적량이라 칭하는 경우도 있다. 도 2a는, 각 영역에서의 PM 퇴적량을 산출할 때 행해지는 필터(4)의 승온 처리(이하, 「산출시 승온 처리」라고 함)에 의한 각 영역의 온도 추이를 나타내고, 도 2b는, 그 때의 차압 센서(8)의 검출값의 추이를 나타내고 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b는, 각 영역에서의 PM 퇴적량의 로직을 설명하기 위한 도면이며, 도 3a는, 필터(4) 전체에서의 PM 퇴적량과 차압 센서(8)에 의해 검출되는 배기 차압과의 상관을 개략적으로 나타내고 있으며, 도 3b는, 필터(4)에서의 PM 퇴적량과 퇴적 PM의 산화 속도와의 상관을 개략적으로 나타내고 있다.

각 영역에서의 PM 퇴적량의 산출에 있어서는, 상기와 같이 산출시 승온 처리가 행해진다. 당해 처리는, 필터(4)를 상류측으로부터 승온시켜서, 그 승온에 의해 필터의 각 영역에 퇴적되어 있는 PM의 일부를 산화 연소시키는 처리이다. 구체적으로는, 히터(3)에 의해 필터(4)의 상류 측단부면이 가열됨으로써, 당해 산출시 승온 처리가 실행된다. 그 때, 히터(3)로부터 필터(4)로의 가열은, 상기와 같이, 퇴적 PM을 산화 연소시키는 것이 가능하게 되도록 공급 에너지량이 제어된다.

그리고, 이 산출시 승온 처리가 행해졌을 때의 프론트 영역(4a)의 온도 추이가, 도 2a에 있어서 선 L1로 도시되고, 리어 영역(4b)의 온도 추이가 도 2a에 있어서 선 L2로 도시되어 있다. 또한, 각 영역의 온도 추이로서는, 산출시 승온 처리에 의해 히터(3)로부터 필터(4)에 대하여 공급되는 열량과, 필터(4)에 있어서의 열 전파에 관한 여러 파라미터[예를 들어, 필터(4)의 열 용량, 필터(4)를 흐르는 배기 유량, 필터(4)에서의 방열 계수 등]에 기초하여, 각 영역의 대표점에서의 온도 추이가 ECU(20)에 의해 추정된다. 본 실시예에 있어서의 당해 대표점은, 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)의 배기 흐름 방향의 중앙점이다. 또한, 다른 방법으로서, 각 영역에 온도 센서를 매립하여 직접 각 영역의 온도를 계측하여도 된다.

구체적으로는, 타이밍 T1에서 산출시 승온 처리가 개시됨과 함께, 상류측에 위치하는 프론트 영역(4a)의 온도가 상승을 개시한다. 이때, 하류측의 리어 영역(4b)에는 많은 열이 아직 전파되어 있지 않기 때문에, 그 온도의 움직임은 적다. 그리고, 타이밍 T2에 있어서, 프론트 영역(4a)의 온도가, 퇴적 PM이 산화 연소를 개시하는 산화 개시 온도 Tpm에 도달한다. 이 무렵부터 리어 영역(4b)의 온도도 점차 상승되어 가고, 타이밍 T3에 있어서 리어 영역(4b)의 온도도 산화 개시 온도 Tpm에 도달한다. 그 후, 타이밍 T4에 있어서, 산출시 승온 처리가 종료되고, 각 영역의 온도도 강하되어 간다.

이와 같이 필터(4)의 각 영역의 온도가 산화 개시 온도 Tpm을 초과하면, 거기에 퇴적되어 있는 PM이 산화 연소된다. 그것에 의해, 필터(4)에 있어서의 PM의 퇴적 상태가 변화한다. 그 결과, PM의 퇴적 상태의 변화가 차압 센서(8)에 의한 배기 차압에 반영된다. 예를 들어, 도 2b에 도시한 바와 같이, 배기 차압은, 프론트 영역(4a)의 온도가 산화 개시 온도 Tpm에 도달하는 타이밍 T2로부터 저하되기 시작하여, 산출시 승온 처리가 행해지고 있는 동안, 각 영역에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 수반되어 배기 차압이 저하되어 간다.

구체적으로는, 타이밍 T2 내지 T3의 기간에서는, 산화 개시 온도 Tpm을 초과한 것은 프론트 영역(4a)만이기 때문에, 당해 영역에 퇴적되어 있는 PM만이 산화 연소하여 배기 차압의 저하가 발생하고, 그 저하량은 ΔdP_Fr로 된다. 또한, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에서는, 산화 개시 온도 Tpm을 초과한 것은 프론트 영역(4a)과 리어 영역(4b)이다. 그로 인해, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에서는, 양 영역에 퇴적되어 있는 PM이 산화 연소하여 배기 차압의 저하가 발생하게 된다. 따라서, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 의한 배기 차압의 저하량이 ΔdP_Fr2로 되고, 리어 영역(4b)에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 의한 배기 차압의 저하량이 ΔdP_Rr로 되면, 동 기간에서의 배기 차압의 저하량은, 양 저하량의 합(ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2)으로 된다.

여기서, 산출시 승온 처리가 행해졌을 때의, 필터(4)의 각 영역에서의 퇴적 PM의 산화 속도에 주목한다. 우선, 타이밍 T2 내지 T3의 기간에서는, 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM이 산화 연소되고 있다. 따라서, 당해 기간에서 발생하는 배기 차압의 저하량 ΔdP_Fr에 대응하는 필터(4)에서의 퇴적 PM의 감소량 ΔXpm(도 3a 참조)은, 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 감소량을 나타내게 된다. 그리고, 이 퇴적 PM의 감소는, 타이밍 T2 내지 T3의 기간에 있어서 발생한 것이기 때문에, 당해 기간에서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화 속도는, 감소량 ΔXpm을 당해 기간의 길이로 나눈 값 Z0으로 나타낼 수 있다.

여기서, 필터(4)에 있어서의 퇴적 PM의 산화 속도는, 물리적으로는 이하의 식 (1)에 따른다.

(식 1)

Z0=k[PM][O₂]^α[NO₂]^β

Z0: 산화 속도

k: 반응 속도 상수

[PM]: PM 퇴적량

[O₂]^α: 산소량

[NO₂]^β: 이산화질소량

또한, 반응 속도 상수 k는, 이하의 식 (2)에 따른다.

(식 2)

k=Aexp(-Ea/RT)

A: 빈도 인자

Ea: 활성화 에너지

R: 기체 상수

T: 산화 온도(절대온도)

상기 식 (1)로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 필터(4)의 프론트 영역(4a)에 있어서의 퇴적 PM의 산화 속도 Z0은, PM 퇴적량이나 PM을 산화시키는 다양한 물질에 관한 파라미터의 곱으로 나타낼 수 있으며, 특히, PM 퇴적량에 비례하는 상관을 갖고 있다. 그리고, 이와 같은 PM 퇴적량과 산화 속도와의 상관에 기초하여, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기한 산화 속도 Z0으로부터, 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량 Ypm을 산출할 수 있다. 여기서, 산화 속도 Z0은, 직접적으로는 감소량 ΔXpm을 타이밍 T2 내지 T3의 기간의 길이로 나눈 것이지만, 감소량 ΔXpm과 배기 차압의 저하량 ΔdP_Fr과의 상관을 근거로 하면, 산화 속도 Z0은, 당해 기간의 길이에 대한 배기 차압의 저하량 ΔdP_Fr의 크기의 비율인 프론트측 비율에 대응한다. 이 프론트측 비율은, 상기한 제1 비율에 상당한다. 따라서, 도 3b에 도시한 상관을 고려하면, 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량은, 프론트측 비율이 커질수록 많아지도록 산출되게 된다.

또한, 리어 영역(4b)에 있어서의 PM 퇴적량도, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에서의 배기 차압의 저하량과, 당해 기간의 길이에 기초하여, 프론트 영역(4a)의 경우와 같이 산출할 수 있다. 단, 당해 기간에서는, 상기와 같이, 리어 영역(4b)에서의 퇴적 PM뿐만 아니라 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM도 산화 연소되고, 그 결과가, 차압 저하량 ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2에 반영되어 있다. 따라서, 리어 영역(4b)에 있어서의 PM 퇴적량을 산출하기 위해서는, 차압 저하량 ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2 중 리어 영역(4b)에 기인하는 분의 저하량인 ΔdP_Rr을 이용할 필요가 있다. 그리고, 프론트 영역(4a)의 경우와 동일하도록 리어 영역(4b)에서의 산화 속도는, 타이밍 T3 내지 T4의 기간 길이에 대한 배기 차압의 저하량 ΔdP_Rr의 크기의 비율인 리어측 비율에 대응한다. 이 리어측 비율은, 상기한 제2 비율에 상당한다. 따라서, 도 3b에 도시한 상관을 고려하면, 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량은, 리어측 비율이 커질수록 많아지도록 산출되게 된다.

여기서, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에서의 배기 차압의 저하량 ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2로부터, 저하량 ΔdP_Rr을 추출하는 방법으로서는, 이하의 방법을 예시할 수 있다. 제1 추출 방법으로서는, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에 있어서 프론트 영역(4a)에서 산화 연소되는 PM 퇴적량이, 타이밍 T2 내지 T3의 기간에 있어서 프론트 영역(4a)에서 산화 연소되는 PM 퇴적량과 동일 정도로 되도록, 타이밍 T3 내지 T4의 기간을 설정한다. 그 설정의 일례로서는, 타이밍 T3 내지 T4의 기간을, 타이밍 T2 내지 T3의 기간과 동일한 길이로 한다. 이와 같은 조건하에서 계측된 타이밍 T3 내지 T4의 기간에서의 저하량 ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2 중 저하량 dP_Fr2는, 타이밍 T2 내지 T3의 기간에서의 저하량 ΔdP_Fr과 동일한 양이 된다. 따라서, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에서의 저하량 ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2로부터 타이밍 T2 내지 T3의 기간에서의 저하량 ΔdP_Fr을 감산함으로써, 저하량 ΔdP_Rr을 산출할 수 있다.

또한, 제2 추출 방법으로서는, 산출시 승온 처리가 행해지고 있는 동안에서의, 타이밍 T2 내지 T3의 기간에 있어서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화 연소 속도가, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에 있어서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화 연소 속도와 동일 정도라는 상정하에 저하량 ΔdP_Rr이 산출된다. 구체적으로는, 타이밍 T2 내지 T3의 기간에서의 저하량 ΔdP_Fr에, 타이밍 T2 내지 T3의 기간 길이에 대한 타이밍 T3 내지 T4의 기간의 길이의 비율을 곱하여, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에 있어서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 기인하는 저하량 ΔdP_Fr2가 산출된다. 그리고, 타이밍 T3 내지 T4의 기간에서의 저하량 ΔdP_Rr+ΔdP_Fr2로부터, 당해 산출된 저하량 ΔdP_Fr2를 차감함으로써 저하량 ΔdP_Rr이 산출된다.

이상으로부터, 도 1에 도시한 내연 기관(1)의 배기 정화 시스템에서는, 필터(4)에 있어서의 프론트 영역(4a)과 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량을, 산출시 승온 처리의 실행과 함께 차압 센서(8)의 검출값을 사용하여 용이하게 산출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 산출시 승온 처리에 있어서, 히터(3)로부터 필터(4)에 공급되는 단위 시간당 열량은, 적어도 T2 내지 T3의 기간과, T3 내지 T4의 기간에서 동일해지도록 히터(3)를 제어하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 각 기간에서의 프론트 영역(4a)과 리어 영역(4b)에서의 퇴적 PM의 산화 연소 조건을 더 동일에 가까운 상태로 할 수 있기 때문에, 전술한 각 영역에서의 PM 퇴적량의 산출 정밀도를 높일 수 있다.

여기서, 전술한 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)에서의 부분 퇴적량을 산출하기 위한 처리인 부분 퇴적량 산출 처리에 대하여, 도 4a 및 도 4b에 기초하여 설명한다. 양 도면에는, 부분 퇴적량 산출 처리를 분할하여 기재하고 있다. 이 부분 퇴적량 산출 처리는, ECU(20)의 메모리에 저장되어 있는 제어 프로그램이 실행됨으로써 행해진다. 우선, S101에서는, 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)에서의 부분 퇴적량의 산출 요구가 있는지 여부가 판정된다. 당해 산출 요구는, 소정의 제어에 있어서, 각 영역에서의 부분 퇴적량이 필요하게 된 경우 등에 나오게 되는 것이다. 예를 들어, 후술하는 도 5, 도 6에 도시한 필터 재생 제어나, 도 7에 도시한 부분의 퇴적량 추정 제어에 있어서, 본 부분 퇴적량 산출 처리가 호출되는 경우, 당해 산출 요구가 나오게 된다. S101에서 긍정 판정되면 S102로 진행되고, 부정 판정되면 본 부분 퇴적량 산출 처리를 종료한다.

S102에서는, 내연 기관(1)이, 부분 퇴적량의 산출이 가능한 상태에 있는지 여부가 판정된다. 상기와 같이 부분 퇴적량의 산출을 행하는 경우, 산출시 승온 처리를 행할 필요가 있다. 이때, 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)에 있어서의 퇴적 PM의 일부의 산화 연소를 발생시키지만, 산출 정밀도의 저하를 피하기 위해서, 산출시 승온 처리를 행하는 기간에 있어서 그 산화 연소 조건이 크게 변동되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어 내연 기관(1)으로부터의 배기 유량이나 배기 온도가 안정되어 있는 아이들 운전 시의 경우에, 내연 기관(1)이 부분 퇴적량의 산출이 가능한 상태에 있다고 판정해도 된다. S102에서 긍정 판정되면 S103으로 진행되고, 부정 판정되면 본 부분 퇴적량 산출 처리를 종료한다.

다음으로, S103에서는, 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)의 온도 추정이 개시된다. 구체적으로는, 상기와 같이, 히터(3)에 의한 가열 조건[예를 들어, 히터(3)로부터 필터(4)에 대하여 공급되는 단위 시간당 열량 등]과, 필터(4)에 있어서의 열 전파에 관한 여러 파라미터[예를 들어, 필터(4)의 열 용량, 필터(4)를 흐르는 배기 유량, 필터(4)에서의 방열 계수 등]에 기초하여 ECU(20)가 온도 추정을 개시한다. 이때, 프론트 영역(4a)의 온도를 대표하는 당해 영역 내의 위치와, 리어 영역(4b)의 온도를 대표하는 당해 영역 내의 위치 사이의 이격 거리도 고려된다.

다음으로 S104에서는, 산출시 승온 처리가 개시되고, 히터(3)에 구동 전류가 공급된다. 이에 의해, 단위 시간당 열 공급량이 일정한 조건하에서, 히터(3)로부터 필터(4)로 열에너지가 공급된다. 또한, 이 산출시 승온 처리에서의 단위 시간당 열 공급량은, 상기와 같이 필터(4)의 온도가, 퇴적 PM이 연소 가능하게 되는 산화 개시 온도 Tpm에 도달할 수 있는 값으로 된다. 또한, 당해 산출시 승온 처리가 개시된 타이밍이, 도 2a에 있어서의 타이밍 T1이다. 그 후, S105에서, 추정되어 있는 프론트 영역(4a)의 온도 Tfr이, 산화 개시 온도 Tpm을 초과하고 있는지 여부가 판정된다. S105에서 긍정 판정되면 S106으로 진행되고, 부정 판정되면 다시 S105의 처리를 반복한다. 또한, S105에서 긍정 판정된 타이밍이, 도 2a에 있어서의 타이밍 T2이다.

다음으로 S106에서는, 프론트 영역(4a)의 온도가 산화 개시 온도 Tpm을 초과함으로써, 상류측에 위치하는 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM만이 산화 연소하는 제1 산화 기간 Δt1의 카운트가 개시된다. 따라서, 제1 산화 기간 Δt1의 시점은, 도 2a에 있어서의 타이밍 T2이다. 그리고, 당해 카운트와 함께, 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM만이 산화 연소하는 것에 기인하는 배기 차압의 저하량인 제1 차압 저하량 ΔdP1의 측정이 개시된다. 이 제1 차압 저하량 ΔdP1은, 제1 산화 기간 Δt1의 시점인 타이밍 T2에서의 배기 차압을 시점으로서 계측되어 가게 된다. S106의 처리가 종료하면, S107로 진행한다.

다음으로, S107에서는, 추정하고 있는 리어 영역(4b)의 온도 Trr이, 산화 개시 온도 Tpm을 초과하고 있는지 여부가 판정된다. S107에서 긍정 판정되면 S108로 진행되고, 부정 판정되면 다시 S107의 처리를 반복한다. 또한, S107에서 긍정 판정된 타이밍이, 도 2a에 있어서의 타이밍 T3이다. 그 후, S108에서는, 리어 영역(4b)의 온도가 산화 개시 온도 Tpm을 초과함으로써, 제1 산화 기간 Δt1이 결정된다. 즉, 제1 산화 기간 Δt1은, 상기 시점인 타이밍 T2로부터 종점으로 되는 타이밍 T3까지의 기간으로서 결정된다. 그와 동시에, 타이밍 T2에서의 배기 차압을 시점으로 하고 타이밍 T3에 있어서의 배기 차압을 종점으로 하여, 제1 차압 저하량 ΔdP1이 결정된다. S108의 처리가 종료되면, S109로 진행된다.

S109에서는, 리어 영역(4b)의 온도가 산화 개시 온도 Tpm을 초과함으로써, 하류측에 위치하는 리어 영역(4b)에서의 퇴적 PM이 산화 연소하기 시작하는 제2 산화 기간 Δt2의 카운트가 개시된다. 따라서, 제2 산화 기간 Δt2의 시점은, 도 2a에 있어서의 타이밍 T3이다. 그리고, 당해 카운트와 함께, 리어 영역(4b)에서의 퇴적 PM 및 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM이 산화 연소하는 것에 기인하는 배기 차압의 저하량인 제2 차압 저하량 ΔdP2의 측정이 개시된다. 이 제2 차압 저하량 ΔdP2는, 제2 산화 기간 Δt2의 시점인 타이밍 T3에서의 배기 차압을 시점으로 하여 계측되어 가게 된다. S109의 처리가 종료되면, S110으로 진행된다.

S110에서는, 제2 산화 기간 Δt2가 규정 시간을 초과하고 있는지 여부가 판정된다. 당해 규정 시간으로서는, 리어 영역(4b)에서의 퇴적 PM 및 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM이 산화 연소하는 것에 기인하는 제2 차압 저하량 ΔdP2로서 유의의 차압 저하량이 계측되는 한에 있어서, 임의의 시간을 설정할 수 있다. 본 실시예에서는, 규정 시간은, 제1 산화 기간 Δt1과 동일한 길이의 시간으로 한다. S110에서 긍정 판정되면 S111로 진행되고, 부정 판정되면 다시 S110의 처리를 반복한다. 또한, S110에서 긍정 판정된 타이밍이, 도 2a에 있어서의 타이밍 T4이다. 그 후, S111에서는, 제2 산화 기간 Δt2가 규정 시간을 초과함으로써, 제2 산화 기간 Δt2가 결정된다. 즉, 제2 산화 기간 Δt2는, 상기 시점인 타이밍 T3로부터 종점이 되는 타이밍 T4까지의 기간, 바꾸어 말하면 제1 산화 기간 Δt1과 동일한 길이가 기간으로서 결정된다. 그와 동시에, 타이밍 T3에서의 배기 차압을 시점으로 하고 타이밍 T4에 있어서의 배기 차압을 종점으로 하여, 제2 차압 저하량 ΔdP2가 결정된다. S111의 처리가 종료되면, S112로 진행된다.

S112에서는, 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량을 산출하기 위한 프론트 영역 저하량인 상기 ΔdP_Fr이, 제1 차압 저하량 ΔdP1에 기초하여 결정된다. 구체적으로는, 제1 산화 기간 Δt1에 있어서는 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM만이 산화 연소하기 때문에, 프론트 영역 저하량 ΔdP_Fr은, 제1 차압 저하량 ΔdP1 그 자체로 된다. 다음으로, S113에서는, 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량을 산출하기 위한 리어 영역 저하량인 상기 ΔdP_Rr이, 제2 차압 저하량 ΔdP2에 기초하여 결정된다. 구체적으로는, 전술한 제1 추출 방법에 따라, 제2 산화 기간 Δt2를 제1 산화 기간 Δt1과 동일한 길이로 한 것에 의해, 제2 산화 기간 Δt2에 있어서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화량은, 제1 산화 기간 Δt1에 있어서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화량과 동일한 양으로 간주할 수 있다. 따라서, 리어 영역 저하량 ΔdP_Rr은, 제2 차압 저하량 ΔdP2로부터 제1 차압 저하량 ΔdP1을 감산한 값으로 된다.

다음으로, S114에서는, 상기 프론트측 비율에 상당하는, 제1 산화 기간 Δt1의 길이에 대한 프론트 영역 저하량 ΔdP_Fr의 크기의 비율에 기초하여, 도 3b에 기초하여 설명한 바와 같이 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량 PM_Fr이 산출된다. 구체적으로는, 당해 비율이 커질수록, 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량 PM_Fr이 많아지도록 산출된다. 또한, 상기 리어측 비율에 상당하는, 제2 산화 기간 Δt2의 길이에 대한 리어 영역 저하량 ΔdP_Rr의 비율에 기초하여, 도 3b에 기초하여 설명한 바와 같이 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량 PM_Rr이 산출된다. 구체적으로는, 당해 비율이 커질수록, 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량 PM_Rr이 많아지도록 산출된다.

그 후, S115에서는, 다음번의 부분 퇴적량 산출을 위해서, 제1 산화 기간 Δt1 및 제2 산화 기간 Δt2의 카운터를 클리어하고, 또한, 제1 차압 저하량 ΔdP1 및 제2 차압 저하량 ΔdP2의 측정값을 클리어한다.

또한, 상기한 부분 퇴적량 산출 처리에서는, 상기 제1 추출 방법에 의해 리어 영역 저하량 ΔdP_Rr을 추출하기 위해서, 제2 산화 기간 Δt2를 제1 산화 기간 Δt1과 동일한 길이로 설정하였지만, 그 형태 대신에, 제2 산화 기간 Δt2를 제1 산화 기간 Δt1과 상이한 시간으로 하여도 된다. 가령 양 산화 기간을 상이한 시간으로 하여도, 제2 산화 기간 Δt2에 있어서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화량이 제1 산화 기간 Δt1에 있어서의 프론트 영역(4a)에서의 퇴적 PM의 산화량과 동일한 양으로 간주할 수 있는 경우에는, 상기 제1 추출 방법에 의해 리어 영역 저하량 ΔdP_Rr을 추출하면 된다. 또한, 동일한 양으로 간주할 수 없는 경우에는, 상기 제2 추출 방법에 의해 리어 영역 저하량 ΔdP_Rr을 추출하면 된다.

또한, 상기한 부분 퇴적량 산출 처리에서는, 제1 산화 기간 Δt1을, 프론트 영역(4a)의 온도 Tfr이 산화 개시 온도 Tpm을 초과하고 나서, 리어 영역(4b)의 온도 Trr이 산화 개시 온도 Tpm을 초과할 때까지의 기간(타이밍 T2 내지 T3의 기간)으로 하고 있지만, 그 형태 대신에, 제1 차압 저하량 ΔdP1로서 유의의 값이 얻어지는 한, 타이밍 T2 내지 T3의 기간 일부 기간이어도 된다. 이 경우, 제1 차압 저하량 ΔdP1은, 당해 일부의 기간에 대응한 차압 저하량으로 된다. 또한, 제2 산화 기간 Δt2에 대해서도, 제2 차압 저하량 ΔdP2로서 유의의 값이 얻어지는 한, 리어 영역(4b)의 온도 Trr이 산화 개시 온도 Tpm을 초과한 후 어느 하나의 기간이어도 된다. 이 경우, 제2 차압 저하량 ΔdP2는, 당해 어느 하나의 기간에 대응한 차압 저하량으로 된다.

여기서, 상기한 부분 퇴적량 산출 처리를 이용한 필터(4)의 필터 재생 처리를 행하는 필터 재생 제어의 제1 예에 대하여, 도 5에 기초하여 설명한다. 이 필터 재생 제어는, ECU(20)의 메모리에 저장되어 있는 제어 프로그램이 실행됨으로써 행해진다. 또한, 당해 필터 재생 제어가 행해지는 전제로서, ECU(20)는 내연 기관(1)의 기관 회전 속도나 기관 부하 등의 운전 상태에 기초하여, 필터(4)의 전체에서의 PM 퇴적량을 수시 추정하고 있다. 이 필터(4)의 전체에서의 PM 퇴적량의 추정 처리는, 상기 부분 퇴적량 산출 처리와는 상이한 처리이지만, 당해 추정 처리는 종래 기술에 의한 것이기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 필터(4) 전체에서의 PM 퇴적량은 전체 PM 퇴적량 X1이라 칭해진다.

여기서, 도 5에 도시한 필터 재생 제어에 있어서의 S201 내지 S206의 처리는, 필터 재생 처리를 실행하기 위한 표준적인 일련의 처리이다. 우선, S201에서는, 필터(4)의 전체 PM 퇴적량 X1이, 재생 기준량 R0을 초과하고 있는지 여부가 판정된다. 당해 재생 기준량 R0은, 필터(4)에 있어서 필터 재생 처리를 실행해야 할 정도로 PM이 퇴적되어 있다고 판단하기 위한 임계값이다. 필터(4) 전체에서의 PM 퇴적량이 이 재생 기준량 R0을 초과하면, 배기 통로(2)에서의 배기 압력이 상승하여 내연 기관(1)의 운전에 바람직하지 않은 영향이 미칠 수 있다. S201에서 긍정 판정되면 S202로 진행되고, 부정 판정되면 S207로 진행된다.

다음으로, S202에서는, 필터 재생 처리를 개시하기 위한 개시 조건이 성립하고 있는지 여부가 판정된다. 구체적으로는, 당해 개시 조건으로서는, 필터(4)에 유입되는 배기의 온도가, 효율적인 퇴적 PM의 산화 제거가 저해되지 않을 정도로 높은 소정 온도 이상인 것을 일례로서 들 수 있다. 또한, 필터(4)에 유입되는 배기 온도는, 온도 센서(7)에 의한 검출값을 이용할 수 있다. 따라서, S202에서 긍정 판정되면 S203으로 진행되고, 부정 판정되면 본 제어를 종료한다.

그리고, S203에서는 필터 재생 처리가 실행된다. 구체적으로는, 상기와 같이 연료 공급 밸브(5)로부터 배기에 연료 공급이 행해짐으로써, 필터(4)에 담지되어 있는 산화 촉매에 의한 산화 반응을 이용하여 필터(4)가 산화 개시 온도 Tpm을 초과한 온도까지 승온되고, 그 온도의 유지가 도모된다. 이 필터(4)의 온도 유지를 위해서, 온도 센서(9)에 의한 검출 온도가 이용된다. 이와 같이 필터 재생 처리가 실행되면, 필터(4)에 퇴적되어 있는 PM이 산화 제거되어 간다. 따라서, 그 산화 제거에 의해 PM 퇴적량이 감소되어 가는 상태를 전체 PM 퇴적량 X1에 반영시키기 위해, S204에서 전체 PM 퇴적량 X1이 갱신된다. 이 갱신에 있어서는, 필터 재생 처리에 의해 산화 제거되는 단위 시간당 PM량과, 필터 재생 처리에 의해 필터(4)의 온도가 산화 개시 온도 Tpm에 도달하고 나서의 경과 시간 등이 고려된다.

그리고, S205에서는, S204에서 갱신된 전체 PM 퇴적량 X1이, 기준 PM 퇴적량 R2 미만인지 여부가 판정된다. 당해 기준 PM 퇴적량 R2는, 필터 재생 처리의 종료를 판단하기 위한 임계값이다. 그리고, S205에서 긍정 판정되면 S206으로 진행되고, 부정 판정되면 S204의 처리가 반복된다. 이와 같이 S204의 처리가 반복될 경우에는, S203에서 개시된 필터 재생 처리가 계속되고 있는 상태에 있다. 그리고, S206에서는, 필터 재생 처리가 종료된다. 또한, 이 필터 재생 처리의 종료 시에, 후술하는 부분 퇴적량 산출 처리가 실행된 것을 나타내는 실행 플래그가 OFF로 설정된다.

이와 같이 S201 내지 S206의 처리에 의해 필터(4)의 퇴적 PM의 산화 제거가 행해지지만, 이에 반하여 S201에서 부정 판정된 경우에, 상기 부분 퇴적 산출 처리를 포함하는 S207 내지 S210의 일련 처리가 행해진다. 따라서, S207에서는, 전체 PM 퇴적량 X1이 부분 산출 기준량 R1을 초과하고 있는지 여부가 판정된다. 당해 부분 산출 기준량 R1은, 재생 기준량 R0보다 적고, 또한 기준 PM 퇴적량 R2보다 많은 값이며, 후술하는 S209에서 실행되는 부분 퇴적 산출 처리를 실행할지 여부를 판정하기 위한 임계값이다. 여기서 긍정 판정되면 S208로 진행되고, 부정 판정되면 본 제어를 종료한다.

다음으로, S208에서는, 후술하는 S209에서 실행되는 부분 퇴적 산출 처리가 실행되고, 이미 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr과 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 산출되어 있는지 여부가, 상기 실행 플래그에 기초하여 판정된다. 본 제어에서는, 하나의 필터 재생 처리와 다음 필터 재생 처리 사이의 기간에 한 번의 부분 퇴적량 산출 처리가 행해진다. 따라서, S208에 있어서의 판정은, 당해 기간을 대상으로, 이미 부분 퇴적량 산출 처리가 행해지고 있는지를 판정하는 것이다. S208에서 긍정 판정되면 S210으로 진행되고, 부정 판정되면 S209로 진행된다.

그리고, S209에서는, 부분 퇴적량 산출 처리가 실행되고, 그 실행 플래그가 ON으로 설정된다. 이 부분 퇴적량 산출 처리에 의해, 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr과 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 산출되게 된다. 그 후, S210에서, 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr이 제1 기준 퇴적량 Fr0을 초과하고 있는지, 또는 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 제2 기준 퇴적량 Rr0을 초과하고 있는지에 대하여 판정이 행해진다. 적어도 한쪽이 대응하는 기준량을 초과하였으면 S210은 긍정 판정됨으로써, 그 경우에는 S202 이후의 처리가 행해지게 된다. 한편, 양쪽 모두 대응하는 기준량을 초과하지 않으면 S210은 부정 판정됨으로써, 그 경우에는 본 제어를 종료한다. 여기서, 제1 기준 퇴적량 Fr0은, 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량이, 당해 제1 기준 퇴적량 Fr0을 초과한 상태에서도 필터 재생 처리가 행해지지 않고, 그리고 그 후 필터 전체의 PM 퇴적량을 기준으로 하여 필터 재생 처리가 행해지면, 프론트 영역(4a)에 국소적으로 많이 퇴적한 PM에 의해 국소적인 과승온이 발생할 우려가 있다고 판단하기 위한 임계값임과 함께, 프론트 영역(4a)에서의 PM 퇴적량이 제1 기준 퇴적량 Fr0일 때 필터 재생 처리가 행해졌다고 해도, 프론트 영역(4a)에 있어서 국소적인 과승온을 초래한 적이 없는 PM 퇴적량으로 된다. 또한, 제2 기준 퇴적량 Rr0은, 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량이, 당해 제2 기준 퇴적량 Rr0을 초과했음도 불구하고 필터 재생 처리가 행해지지 않는 것으로 하고, 그 후 필터 전체의 PM 퇴적량을 기준으로 하여 필터 재생 처리가 행해지면, 리어 영역(4b)에 국소적으로 많이 퇴적한 PM에 의해 국소적인 과승온이 발생할 우려가 있다고 판단하기 위한 임계값임과 함께, 리어 영역(4b)에서의 PM 퇴적량이 제2 기준 퇴적량 Rr0일 때 필터 재생 처리가 행해졌다고 해도, 리어 영역(4b)에 있어서 국소적인 과승온을 초래하는 것이 없는 PM 퇴적량으로 된다.

이와 같이 구성되는 필터 재생 제어에서는, 필터(4) 전체의 PM 퇴적량이 재생 기준량 R0을 초과하지 않는 상태이더라도, 프론트 영역(4a) 또는 리어 영역(4b) 중 적어도 어느 하나에 있어서 그 부분 퇴적량이 국소적인 과승온의 우려가 있는 기준 퇴적량을 초과하면, 필터 재생 처리가 실행되게 된다. 이와 같이 조기의 필터 재생 처리가 실행됨으로써, 국소적인 과승온이 현재화하기 전에 필터(4) 전체의 퇴적 PM의 산화 제거가 행해지게 되고, 이로써, 필터 재생 처리에 의한 필터(4)의 용손(溶損)이나 산화 촉매의 열화 등을 가급적으로 피할 수 있다.

또한, 부분 퇴적량 산출 처리가 행해지면, 각 영역의 부분 퇴적량을 산출하기 위해서 산출시 승온 처리가 행해져서, 각 영역에 퇴적되어 있는 PM의 일부가 산화 연소되기 때문에, 필터(4) 전체에서의 PM 퇴적량도 감소하게 된다. 따라서, 그 경우, 산화 연소된 PM량을, 수시 추정되고 있는 전체 PM 퇴적량 X1의 값에 반영시켜도 된다. 또한, 산출시 승온 처리에 의한 PM의 산화량이 얼마 되지 않아 무시할 수 있는 정도라면, 그것을 전체 PM 퇴적량 X1의 값에 반영시키지 않아도 된다.

여기서, 상기한 부분 퇴적량 산출 처리를 이용한 필터(4)의 필터 재생 처리를 행하는 필터 재생 제어의 제2 예에 대하여, 도 6에 기초하여 설명한다. 이 필터 재생 제어는, ECU(20)의 메모리에 저장되어 있는 제어 프로그램이 실행됨으로써 행해진다. 또한, 당해 필터 재생 제어가 행해지는 전제로서, 상기한 제1 예와 마찬가지로, 필터(4)의 전체에서의 전체 PM 퇴적량 X1을 수시 추정하고 있다. 또한, 하나의 필터 재생 처리와 다음 필터 재생 처리 사이의 기간에 있어서, 부분 퇴적량 산출 처리가 행해졌는지 여부를 식별하기 위한 실행 플래그가 이용된다.

우선, S301에서는, 필터(4)의 전체 PM 퇴적량 X1이, 재생 기준량 R0을 초과하고 있는지 여부가 판정된다. 당해 판정은 상기한 S201의 판정과 실질적으로 동일하다. S301에서 긍정 판정되면 S302로 진행되고, 부정 판정되면 본 제어를 종료한다. 다음으로, S302에서는, 후술하는 S303에서 실행되는 부분 퇴적량 산출 처리가 실행되고, 이미 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr과 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 산출되어 있는지 여부가, 상기 실행 플래그에 기초하여 판정된다. 당해 판정은 상기한 S208의 판정과 실질적으로 동일하다. S302에서 긍정 판정되면 S304로 진행되고, 부정 판정되면 S303으로 진행된다. 그리고, S303에서는, 부분 퇴적량 산출 처리가 실행되어, 그 실행 플래그가 ON으로 설정된다. 이 부분 퇴적량 산출 처리에 의해, 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr과 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 산출되게 된다.

그 후, S304에서는, 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr이 제3 기준 퇴적량 Fr1 이하이고, 또한 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 제4 기준 퇴적량 Rr1 이하인지에 대하여 판정이 행해진다. 여기서, 제3 기준 퇴적량 Fr1은, 상기 S210에 있어서의 제1 기준 퇴적량 Fr0과는 달리, 현시점에서 필터 재생 처리가 행해지면 프론트 영역(4a)에 국소적으로 많이 퇴적한 PM에 의해 국소적인 과승온이 발생할 우려가 있다고 판단하기 위한 임계값이다. 동일하게 제4 기준 퇴적량 Rr1도, 상기 S210에 있어서의 제2 기준 퇴적량 Rr0과는 달리, 현시점에서 필터 재생 처리가 행해지면 리어 영역(4b)에 국소적으로 많이 퇴적한 PM에 의해 국소적인 과승온이 발생할 우려가 있다고 판단하기 위한 임계값이다. 즉, 제3 기준 퇴적량 Fr1 및 제4 기준 퇴적량 Rr1은, 각 영역의 PM 퇴적량이 각각 대응하는 기준 퇴적량과 동일한 양일 때 또는 당해 기준 퇴적량 미만일 때 필터 재생 처리가 행해져도 국소적인 과승온의 염려는 없지만, 각 영역의 PM 퇴적량이 각각 대응하는 기준 퇴적량을 초과하고 있는 경우에 필터 재생 처리가 행해지면 국소적인 과승온이 발생할 우려가 있는 퇴적량으로서 설정된다. S304에서 긍정 판정되면 S305로 진행되고, 부정 판정되면 S306으로 진행된다.

S305에서는, S304에서 긍정 판정된 경우의 필터(4)의 재생 처리로서 행해지는 표준 필터 재생 처리의 실행 조건이 설정된다. S304에서 긍정 판정된 것은, 현시점으로 필터 재생 처리를 실행하여도, 필터(4)에 있어서 국소적인 과승온이 발생할 우려가 없음을 의미한다. 따라서, 표준 필터 재생 처리의 실행 조건은, 전체 PM 퇴적량 X1을 초과한 PM이 퇴적되어 있는 필터(4)에 있어서 연료 공급 밸브(5)로부터 공급되는 연료가 산화 연소하고, 필터(4)의 온도를 산화 개시 온도 Tpm을 초과한 온도까지 빠르게 도달시키고, 또한 공급된 연료가 필터(4) 상에 산화되지 않고 부착되어 버리지 않을 정도의, 연료 공급 밸브(5)에 의한 연료 공급 조건으로 된다. 당해 연료 공급 조건은, 필터(4)의 온도나 배기 유량 등에 따라서 변동시켜도 된다. S305에서 실행 조건이 설정되면, S307 이후의 처리에 의해 당해 실행 조건에 따른 필터 재생 처리, 즉, 표준 필터 재생 처리가 행해지게 된다.

한편, S306에서는, S304에서 부정 판정된 경우의 필터(4)의 재생 처리로서 행해지는 완만 필터 재생 처리의 실행 조건이 결정된다. S304에서 부정 판정된 것은, 현시점으로 필터 재생 처리를 실행하면, 필터(4)에 있어서 국소적인 과승온이 발생할 우려가 있음을 의미한다. 따라서, 완만 필터 재생 처리의 실행 조건은, 전체 PM 퇴적량 X1을 초과한 PM이 퇴적되어 있는 필터(4)에 있어서 연료 공급 밸브(5)로부터 연료가 공급되었을 때, 필터(4)에 있어서 국소적인 과승온이 억제되도록 필터(4)에 있어서의 온도 상승을 완만하게 할 정도의, 연료 공급 밸브(5)에 의한 연료 공급 조건으로 된다. 그로 인해, 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr이 제3 기준 퇴적량 Fr1을 초과하고 있는 경우에는, 그 초과량이 커질수록 연료 공급 밸브(5)로부터 단위 시간당 공급되는 연료량을 적게 하고, 바꾸어 말하면, 필터 재생 처리를 위해서 필터(4)에 공급되는 단위 시간당 열량을 적게 한다. 동일하게 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 제4 기준 퇴적량 Rr1을 초과하고 있는 경우에는, 그 초과량이 커질수록 연료 공급 밸브(5)로부터 단위 시간당 공급되는 연료량을 적게 한다. S306에서 실행 조건이 설정되면, S307 이후의 처리에 의해 당해 실행 조건을 따른 필터 재생 처리, 즉, 완만 필터 재생 처리가 행해지게 된다.

S305 또는 S306의 처리가 종료하면, S307 이후의 처리가 행해지지만, S307 내지 S311의 처리는, 상기한 S202 내지 S206의 처리와 실질적으로 동일하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성되는 필터 재생 제어에서는, 필터(4) 전체의 PM 퇴적량이 재생 기준량 R0을 초과하면, 필터(4)의 재생 처리가 행해지기 전에, 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)의 부분 퇴적량이 산출된다. 그리고, 필터(4)에 있어서 국소적인 과승온의 우려가 없는 경우에는, 계속해서 표준 필터 재생 처리가 행해진다. 즉, 예를 들어 산출시 승온 처리에 의해 승온된 필터의 온도가 저하되는 것 없이, 계속해서 표준 필터 재생 처리가 행해진다. 이때, 필터(4)는 산출시 승온 처리에 의해 어느 정도 승온되어 있기 때문에, 표준 필터 재생 처리에 의해 필터(4)를 승온시키는 에너지량을 저감할 수 있다. 또한, 그리고, 필터(4)에 있어서 국소적인 과승온의 우려가 있는 경우에는, 완만 필터 재생 처리에 의해 필터(4)의 온도 상승을 완만하게 함으로써 퇴적 PM의 산화 제거에 필요로 하는 시간이 길어지지만, 필터(4)의 국소적인 과승온을 피할 수 있다.

여기서, 상기한 부분 퇴적량 산출 처리를 이용한 필터(4)의 부분 퇴적량 추정 제어에 대하여, 도 7에 기초하여 설명한다. 이 부분 퇴적량 추정 제어는, 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)의 각각의 부분 퇴적량을 추정하는 제어이며, ECU(20)의 메모리에 저장되어 있는 제어 프로그램이 실행됨으로써 행해진다. 또한, 본 제어와는 병렬하여, 필터(4)를 위한 필터 재생 처리에 관한 제어, 예를 들어 도 5나 도 6에 도시한 제어가 반복 실행되어 있도록 한다. 그리고, 본 제어는, 하나의 필터 재생 처리와 다음의 필터 재생 처리 사이의 기간에, 후술하는 S406에서의 부분 퇴적량 산출 처리가 한번만 행해진다. 그것과 함께, 필터 재생 처리의 종료 시에는, 그 시점까지 부분 퇴적량 산출 처리가 실행됨을 나타내는 실행 플래그가 OFF로 설정된다.

우선, S401에서는, 내연 기관(1)의 운전 상태가 취득되고, 이어서 S402에서는, 전회의 본 제어가 실행되었을 때의 각 영역의 추정 출력값, 즉 후술하는 S408에서 출력된, 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)의 각각의 부분 퇴적량의 추정 출력값이 취득된다. 또한, 이 전회의 추정 출력값은, ECU(20) 내의 메모리에 저장되어 있다.

다음으로, S403에서는, S401에서 취득된 내연 기관(1)의 운전 상태와, S402에서 취득된 전회의 추정 출력값에 기초하여, 현시점에서의 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)의 각각의 부분 퇴적량이 추정된다. 구체적으로는, 내연 기관(1)의 운전 상태와, 필터(4)의 각 영역에 추가적으로 퇴적하는 PM량과의 상관을, 사전의 실험 등에 의해 제어 맵의 형태로 ECU(20)의 메모리 내에 저장해 둔다. 그리고, 현시점의 운전 상태, 즉 S401에서 취득된 운전 상태에 기초하여, 당해 제어 맵에 액세스하여 추가적으로 각 영역에서 퇴적하는 PM 퇴적량을 산출하고, 그것을 전회의 각 영역의 추정 출력값에 가산하여, 금회의 각 영역의 추정 출력값으로서 산출한다. S403의 처리가 종료되면, S404로 진행된다.

S404에서는, 본 제어와 병렬되어 실행되고 있는 필터(4)의 필터 재생 처리가 종료하고 나서 소정 시간이 경과하고 있는지 여부가 판정된다. 당해 필터 재생 처리의 종료 타이밍은, 예를 들어 도 5에 도시한 필터 재생 제어의 처리 S206 또는 도 6에 도시한 필터 재생 제어의 처리 S311의 실행 타이밍이다. 여기서, 당해 소정 시간이란, 필터 재생 처리가 종료하고 나서, 그 필터(4)에 있어서 다시 PM이 퇴적하고 PM 퇴적량이 부분 퇴적량 산출 처리를 실행 가능할 정도의 양에 도달할 때까지의 시간이다. 즉, 부분 퇴적량 산출 처리는, 산출시 승온 처리에 의해 각 영역의 퇴적 PM의 일부를 산화 연소시킬 필요가 있음을 고려하여, 상기 소정 시간이 결정된다. S404에서 긍정 판정되면 S405로 진행되고, 부정 판정되면 S408로 진행된다.

그리고, S405에서는, 후술하는 S406에서 실행되는 부분 퇴적 산출 처리가 실행되고, 이미 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr과 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 산출되어 있는지 여부가 상기 실행 플래그에 기초하여 판정된다. 당해 판정은 상기한 S208 등의 판정과 실질적으로 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다. S405에서 긍정 판정되면 S407로 진행되고, 부정 판정되면 S406으로 진행된다. 그리고, S406에서는, 부분 퇴적량 산출 처리가 실행되고, 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr과 리어 영역 퇴적량 PM_Rr이 산출됨과 함께, 그 실행 플래그가 ON으로 설정된다.

다음으로, S407에서는, S403에서 추정된 프론트 영역(4a) 및 리어 영역(4b)의 각각의 부분 퇴적량이, 산출된 프론트 영역 퇴적량 PM_Fr과 리어 영역 퇴적량 PM_Rr에 기초하여 보정된다. 보정의 일례로서는, 추정된 부분 퇴적량과 산출된 각 영역의 퇴적량의 사이에 어긋남이 존재하는 경우에는, 추정된 부분 퇴적량이 산출된 각 영역의 퇴적량에 근접하도록, 상기 추정된 부분 퇴적량에 소정의 보정값을 더한다. S407의 처리가 종료되면, S408로 진행한다.

S408에서는, 금회의 부분 퇴적량 추정 제어에 의한 각 영역의 부분 퇴적량의 추정값이 출력된다. 또한, S407을 거쳐서 S408에 도달한 경우에는, S407에서의 보정이 실시된 각 영역의 추정값이, 금회의 추정값으로서 출력된다. 또한, S404에서 부정 판정되어 S408에 도달한 경우에는, S403에서 추정된 각 영역의 추정값이, 금회의 각 영역의 추정값으로서 출력된다. 그리고, 이 S408에서 출력된 각 영역의 추정값이, 다음의 부분 퇴적량 추정 제어로의 S402에서 취득 대상으로 되는 각 영역의 추정 출력값으로 된다.

이와 같이 구성되는 부분 퇴적량 추정 제어에서는, 내연 기관(1)의 운전 상태에 기초하여 각 영역에서의 부분 퇴적량이 용이하게 추정하는 것이 가능하다. 한편으로, 그 용이함 때문에 추정값이 실제의 부분 퇴적량과 동떨어질 가능성이 있다. 따라서, 상기와 같이 부분 퇴적량 산출 처리가 행해지고, 그 산출 결과에 기초하여 추정된 부분 퇴적량이 보정된다. 또한, 당해 산출 결과가 반영된, 보정된 부분 퇴적량은, 다음의 부분 퇴적량 추정 제어에서 추정되는 부분 퇴적량에 반영되기 때문에, 한번 보정이 행해지면, 그 이후의 추정값에는 당해 보정이 계속해서 반영되게 된다. 이상으로부터, 본 부분 퇴적량 추정 제어에 의하면, 용이한 구성으로 더 정확한 각 영역의 부분 퇴적량을 추정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 추정된 각 영역의 부분 퇴적량은, 내연 기관(1)의 배기 정화 시스템에 있어서 실행되는 다양한 목적을 위한 제어에 이용할 수 있다. 또한, S407의 보정에서 사용되는 소정의 보정값은, 필터(4)에 있어서 필터 재생 처리가 실행되면 클리어된다.

다음으로, 필터(4)를 배기 흐름에 따라 3개의 영역인 프론트 영역(4A), 센터 영역(4B), 리어 영역(4C)으로 구분한 경우의, 각 영역에서의 PM 퇴적량의 산출에 대해서, 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서의 필터(4)의 구분에 대해서는, 도 8c에 도시하고 있다. 여기서, 도 8a는, 산출시 승온 처리에 의한 각 영역의 온도 추이를 나타내고, 선 L11에 의한 추이가 프론트 영역(4A)의 온도 추이이며, 선 L12에 의한 추이가 센터 영역(4B)의 온도 추이이며, 선 L13에 의한 추이가 리어 영역(4C)의 온도 추이이다. 이들 각 영역의 온도 추이는, 상기한 실시예와 동일한 바와 같이 히터(3)로부터 필터(4)에 대하여 공급되는 열량과, 필터(4)에 있어서의 열 전파에 관한 제 파라미터에 기초하여 ECU(20)가 추정한다. 또한, 도 8b는, 그 때의 차압 센서(8)의 검출값의 추이를 나타내고 있다.

구체적으로는, 타이밍 T11에서 산출시 승온 처리가 개시됨과 함께, 상류측에 위치하는 프론트 영역(4A)의 온도가 상승을 개시한다. 이때, 하류측의 센터 영역(4B), 리어 영역(4C)에는 많은 열이 아직 전파되지 않았기 때문에, 그 온도의 움직임은 적다. 그리고, 타이밍 T12에 있어서, 프론트 영역(4A)의 온도가 산화 개시 온도 Tpm에 도달한다. 이 때부터 센터 영역(4B)의 온도도 점차 상승해도 가고, 타이밍 T13에 있어서 센터 영역(4B)의 온도도 산화 개시 온도 Tpm에 도달한다. 또한, 이 무렵부터 리어 영역(4C)의 온도도 점차 상승되어 가고, 타이밍 T14에 있어서 리어 영역(4C)의 온도도 산화 개시 온도 Tpm에 도달한다. 그 후, 타이밍 T15에 있어서, 산출시 승온 처리가 종료되고, 각 영역의 온도도 강하되어 간다.

이와 같이 필터(4)의 각 영역의 온도가 추이되면, 그 온도가 산화 개시 온도 Tpm을 초과하면 거기에 퇴적되어 있는 PM이 산화 연소됨으로써, 필터(4)에 있어서의 PM의 퇴적 상태가 변화하기 때문에, 그 변화가 차압 센서(8)에 의한 배기 차압에 반영되게 된다. 구체적으로는, 타이밍 T12 내지 T13의 기간에서는, 산화 개시 온도 Tpm을 초과한 것은 프론트 영역(4A)만이기 때문에, 당해 영역에 퇴적되어 있는 PM만이 산화 연소하여 배기 차압의 저하가 발생하고, 그 저하량은 ΔdP_Fr로 된다. 또한, 타이밍 T13 내지 T14의 기간에서는, 산화 개시 온도 Tpm을 초과한 것은 프론트 영역(4A)과 센터 영역(4B)이다. 따라서, 양 영역에 퇴적되어 있는 PM이 산화 연소하여 배기 차압의 저하가 발생하게 된다. 그리고, 당해 기간에서의 프론트 영역(4A)에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 의한 배기 차압의 저하량은, ΔdP_Fr2로 되고, 센터 영역(4B)에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 의한 배기 차압의 저하량은, ΔdP_Ce로 되고, 이로써, 타이밍 T13 내지 T14의 기간에서의 배기 차압의 저하량은 양 저하량의 합(ΔdP_Ce+ΔdP_Fr2)으로 된다.

또한, 타이밍 T14 내지 T15의 기간에서는, 산화 개시 온도 Tpm을 초과한 것은 리어 영역(4C)을 포함하는 전체 영역이다. 따라서, 전체 영역에 퇴적되어 있는 PM이 산화 연소하여 배기 차압의 저하가 발생하게 된다. 그리고, 당해 기간에서의 프론트 영역(4A)에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 의한 배기 차압의 저하량은, ΔdP_Fr3으로 되고, 센터 영역(4B)에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 의한 배기 차압의 저하량은, ΔdP_Ce2로 되고, 리어 영역(4C)에서의 퇴적 PM의 산화 연소에 의한 배기 차압의 저하량은, ΔdP_Rr로 된다. 따라서, 타이밍 T14 내지 T15의 기간에서의 배기 차압의 저하량은 이 저하량의 합(ΔdP_Rr+ΔdP_Ce2+ΔdP_Fr3)으로 된다.

그리고, 상기한 실시예에서 나타낸 제1 추출 방법을 이용하여, 타이밍 T13 내지 T14의 기간에서의 배기 차압의 저하량 중 센터 영역(4B)분의 차압 저하량에 상당하는 ΔdP_Ce 및 타이밍 T14 내지 T15의 기간에서의 배기 차압의 저하량 중 리어 영역(4C)분의 차압 저하량에 상당하는 ΔdP_Rr을 산출한다. 예를 들어, 타이밍 T12 내지 T13의 기간, 타이밍 T13 내지 T14의 기간, 타이밍 T14 내지 T15의 기간이 동일한 길이인 경우에는, 각 기간에서의 각 영역에서의 퇴적 PM의 산화량을 동일 정도로 간주할 수 있다. 따라서, 센터 영역(4B)분의 차압 저하량에 상당하는 ΔdP_Ce는, 타이밍 T13 내지 T14의 기간에서의 배기 차압의 저하량으로부터 타이밍 T12 내지 T13의 기간에서의 배기 차압의 저하량을 감산함으로써 산출된다. 또한, 리어 영역(4C)분의 차압 저하량에 상당하는 ΔdP_Rr은, 타이밍 T14 내지 T15의 기간에서의 배기 차압의 저하량으로부터 타이밍 T13 내지 T14의 기간에서의 배기 차압의 저하량을 감산함으로써 산출된다.

그리고, 각 영역에 대응하는 차압 저하량인 ΔdP_Fr, ΔdP_Ce, ΔdP_Rr과, 타이밍 T12 내지 T13의 기간 길이, 타이밍 T13 내지 T14의 기간 길이, 타이밍 T14 내지 T15의 기간 길이에 기초하여, 도 3에 기초하여 도시한 산출 로직에 따라서, 각 영역에서의 부분 퇴적량이 산출된다. 이때, 타이밍 T12 내지 T13의 기간 길이에 대한 ΔdP_Fr의 크기의 비율이 커질수록, 프론트 영역(4A)에서의 부분 퇴적량은 많아지도록 산출되어, 타이밍 T13 내지 T14의 기간 길이에 대한 ΔdP_Ce의 크기의 비율이 커질수록, 센터 영역(4B)에서의 부분 퇴적량은 많아지도록 산출되고, 타이밍 T14 내지 T15의 기간 길이에 대한 ΔdP_Rr의 크기의 비율이 커질수록, 리어 영역(4C)에서의 부분 퇴적량은 많아지도록 산출된다.

그리고, 본 실시예와 같이 필터(4)를 3개의 영역으로 분할하고, 각 영역에서의 부분 퇴적량을 산출한 경우에도, 그 산출된 부분 퇴적량을 이용하여, 제1 실시예에 있어서 개시한 제1 필터 재생 제어, 제2 필터 재생 제어, 부분 퇴적량 추정 제어에 실질적으로 상당하는 제어를 실현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제1 필터 재생 제어에 상당하는 제어를 행하는 경우에는, 프론트 영역(4A), 센터 영역(4B), 리어 영역(4C)의 각각의 부분 퇴적량과 각 영역에 대응하는 기준 퇴적량(제1 기준 퇴적량 Fr0 등에 상당하는 PM 퇴적량의 임계값)을 비교함으로써, 조기의 필터 재생 처리를 실행하도록 해도 된다.

Claims

내연 기관의 배기 정화 시스템이며,
상기 내연 기관의 배기 통로에 설치되는 필터로서, 상기 필터는, 배기 중의 입자상 물질을 포집하도록 구성되며, 상기 필터의 일부인 제1 영역과, 상기 제1 영역보다도 하류측에 위치하는 상기 필터의 일부인 제2 영역을 포함하는 필터와,
상기 필터를 상류측으로부터 승온하도록 구성되는 승온 장치와,
상기 필터의 상류의 배기 통로와 상기 필터의 하류의 배기 통로와의 배기 압력차를 검출하도록 구성되는 차압 검출 장치와,
상기 필터의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 퇴적하는 입자상 물질의 일부를 산화하도록, 상기 필터를 승온하는 소정 승온 처리를 실행하도록 구성되고, 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한, 상기 제1 영역의 온도가, 퇴적하는 입자상 물질의 산화가 개시되는 소정 산화 개시 온도를 초과하고 나서, 상기 제2 영역의 온도가, 상기 소정 산화 개시 온도를 초과할 때까지의 기간의 적어도 일부의 기간인 제1 산화 기간에 있어서, 상기 차압 검출 장치에 의해 검출되는 배기 압력차의 저하량을 제1 차압 저하량으로서 산출하도록 구성되며, 상기 제1 산화 기간의 길이와 상기 제1 차압 저하량에 기초하여, 상기 제1 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량을 제1 퇴적량으로서 산출하도록 구성되고, 상기 제1 산화 기간의 길이에 대한 상기 제1 차압 저하량의 크기의 비율이 커질수록, 산출되는 상기 제1 퇴적량이 크도록, 상기 제1 퇴적량을 산출하도록 구성되며, 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한, 상기 제2 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과한 후의 제2 산화 기간에 있어서, 상기 차압 검출 장치에 의해 검출되는 배기 압력차의 저하량을 제2 차압 저하량으로서 산출하도록 구성되며, 상기 제2 산화 기간의 길이와 상기 제2 차압 저하량에 기초하여, 상기 제2 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량을 제2 퇴적량으로서 산출하도록 구성되며, 상기 제2 산화 기간의 길이에 대한, 상기 제2 차압 저하량 중 제2 영역분의 차압 저하량에 상당하는 제2 영역 부분 저하량의 크기의 비율이 커질수록, 산출되는 상기 제2 퇴적량이 크도록, 상기 제2 퇴적량을 산출하도록 구성되는, 전자 제어 유닛을,
포함하는 내연 기관의 배기 정화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간이 일정한 길이의 기간으로 설정된 경우에, 상기 제1 차압 저하량이 커질수록, 산출되는 상기 제1 퇴적량이 크도록, 상기 제1 퇴적량을 산출하도록 구성되며, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 산화 기간이 일정한 길이의 기간으로 설정된 경우에, 상기 제2 영역 부분 저하량이 커질수록, 산출되는 상기 제2 퇴적량이 크도록, 상기 제2 퇴적량을 산출하도록 구성되는, 내연 기관의 배기 정화 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간과 상기 제2 산화 기간이 동일한 길이이도록, 상기 제2 산화 기간을 설정하도록 구성되며, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 차압 저하량과 상기 제1 차압 저하량의 차분에 기초하여 상기 제2 영역 부분 저하량을 산출하도록 구성되는, 내연 기관의 배기 정화 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 산화 기간에 있어서 상기 소정 승온 처리에 의해 상기 필터에 공급되는 단위 시간당 열량이, 상기 제2 산화 기간에 있어서 상기 소정 승온 처리에 의해 상기 필터에 공급되는 단위 시간당 열량과 동일하도록, 상기 승온 장치를 제어하도록 구성되는, 내연 기관의 배기 정화 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 운전 상태에 기초하여, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량을 추정하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 재생 기준량을 초과했을 때, 상기 필터를 승온시켜서 입자상 물질을 산화 제거하도록, 필터 재생 처리로서 상기 승온 장치를 제어하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 상기 재생 기준량보다도 적은 부분 산출 기준량을 초과했을 때, 상기 소정 승온 처리를 실행하도록 구성되고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 퇴적량이 제1 기준 퇴적량을 초과하고 있거나, 또는 상기 제2 퇴적량이 제2 기준 퇴적량을 초과하고 있는 경우에는, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 상기 재생 기준량을 초과하지 않아도 상기 필터 재생 처리를 실행하도록 구성되는, 내연 기관의 배기 정화 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 운전 상태에 기초하여, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량을 추정하도록 구성되고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 재생 기준량을 초과했을 때, 상기 소정 승온 처리를 실행하도록 구성되고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 퇴적량이 제3 기준 퇴적량을 초과하지 않고, 또한 상기 제2 퇴적량이 제4 기준 퇴적량을 초과하지 않는 경우에는, 상기 소정 승온 처리의 실행에 이어서, 상기 필터를 승온시켜 입자상 물질을 산화 제거하도록, 필터 재생 처리로서 상기 승온 장치를 제어하도록 구성되는, 내연 기관의 배기 정화 시스템.
제6항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은, 적어도 상기 제1 퇴적량이 상기 제3 기준 퇴적량을 초과하고 있거나, 또는 상기 제2 퇴적량이 상기 제4 기준 퇴적량을 초과하고 있는 경우에, 상기 제1 퇴적량의 상기 제3 기준 퇴적량에 대한 초과량이 커질수록, 또는 상기 제2 퇴적량의 상기 제4 기준 퇴적량에 대한 초과량이 커질수록, 상기 필터 재생 처리와 비교하여 상기 필터에 공급하는 단위 시간당 열량이 작도록, 완만 필터 재생 처리로서 상기 승온 장치를 제어하도록 구성되는, 내연 기관의 배기 정화 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 운전 상태에 기초하여, 상기 제1 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량인 추정 제1 퇴적량, 및 상기 제2 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량인 추정 제2 퇴적량을 추정하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 운전 상태에 기초하여, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량을 추정하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 전체에 퇴적한 입자상 물질량이 재생 기준량을 초과했을 때, 상기 필터를 승온시켜서 입자상 물질을 산화 제거하도록, 필터 재생 처리로서 상기 승온 장치를 제어하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터 재생 처리가 종료한 후에 소정 시간이 경과했을 때, 상기 소정 승온 처리를 실행하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 퇴적량 및 상기 제2 퇴적량에 기초하여, 상기 추정 제1 퇴적량 및 상기 추정 제2 퇴적량을 보정하도록 구성되는, 내연 기관의 배기 정화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 필터는, 상기 제2 영역보다도 하류측에 위치하는 상기 필터의 일부인 제3 영역을 갖고,
상기 제2 산화 기간이 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한, 상기 제2 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과하고 나서, 상기 제3 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과할 때까지의 기간의 적어도 일부의 기간이도록, 상기 전자 제어 유닛은 상기 제2 산화 기간을 설정하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 소정 승온 처리의 실행 중이며 또한 상기 제3 영역의 온도가 상기 소정 산화 개시 온도를 초과한 후의 제3 산화 기간에 있어서, 상기 차압 검출 장치에 의해 검출되는 배기 압력차의 저하량을 제3 차압 저하량으로서 산출하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 제3 산화 기간의 길이와 상기 제3 차압 저하량에 기초하여, 상기 제3 영역에서의 입자상 물질의 퇴적량을 제3 퇴적량으로서 산출하도록 구성되며,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 제3 산화 기간의 길이에 대한, 상기 제3 차압 저하량 중 제3 영역분의 차압 저하량에 상당하는 제3 영역 부분 저하량의 크기의 비율이 커질수록, 산출되는 상기 제3 퇴적량이 크도록, 상기 제3 퇴적량을 산출하도록 구성되는, 내연 기관의 배기 정화 시스템.