WO2014115621A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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充宏 阿曽
正 内山
正文 野田
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus including a filter that collects particulate matter in exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
  • DPF diesel particulate filter
  • PM particulate matter
  • DPF has a limit on the amount of collected PM
  • forced regeneration unburned fuel (mainly HC) is supplied to the oxidation catalyst upstream of exhaust by in-pipe injection or post injection, and the exhaust gas temperature is raised to the PM combustion temperature by the heat generated by oxidation. Done.
  • unburned fuel mainly HC
  • Patent Document 1 discloses an exhaust purification system that performs forced regeneration to raise the temperature of the DPF by post-injection when the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the DPF exceeds a predetermined amount.
  • the regeneration interval it may be possible to suppress PM accumulation in the DPF by shortening the interval (hereinafter referred to as the regeneration interval) until the forced regeneration is restarted after the forced regeneration is completed. There are many opportunities for heating, and wasteful fuel consumption is required to raise the temperature.
  • the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to optimize the fuel supply amount during forced regeneration and to effectively improve the fuel consumption.
  • an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and detects a capacitance of the filter that collects particulate matter in the exhaust gas.
  • Electrostatic capacity detecting means that performs the forced regeneration that supplies fuel to the filter and burns and removes the particulate matter accumulated in the filter, and the filter regeneration means comprises: During the execution of forced regeneration, the supply of fuel is stopped when the rate of decrease of the detected capacitance per predetermined time is equal to or lower than a predetermined lower threshold value indicating a decrease in combustion efficiency of particulate matter.
  • the filter regeneration means decreases the fuel supply amount step by step when the rate of decrease of the detected capacitance per predetermined time becomes equal to or less than the predetermined lower threshold during the forced regeneration. After that, the fuel supply may be stopped.
  • the capacitance detection means may include a pair of electrodes that are disposed opposite to each other with at least one partition wall in the filter and form a capacitor.
  • the exhaust passage on the upstream side and the downstream side of the filter is connected to bypass the filter, and the particulate matter in the exhaust gas that is provided in the bypass passage and flows through the bypass passage.
  • a second filter for collecting, and the pair of electrodes may be arranged to face each other with at least one partition wall interposed in the second filter.
  • the pair of electrodes may function as a heater.
  • the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention it is possible to optimize the fuel supply amount at the time of forced regeneration and effectively improve the fuel consumption.
  • FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the change of the electrostatic capacitance at the time of the forced regeneration by the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention, and DPF differential pressure
  • (A) is a change in the amount of accumulated PM
  • (b) is an instruction signal for stopping fuel injection when the regeneration efficiency is reduced, during forced regeneration by the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention
  • c) is a time chart showing an instruction signal for gradually reducing the fuel injection amount when the regeneration efficiency is lowered. It is a flowchart which shows the control content by the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention. It is a typical whole block diagram which shows the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on other embodiment.
  • a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 is provided with an intake manifold 10a and an exhaust manifold 10b.
  • An intake passage 11 for introducing fresh air is connected to the intake manifold 10a, and an exhaust passage 12 for releasing exhaust gas to the atmosphere is connected to the exhaust manifold 10b.
  • the exhaust passage 12 is provided with an exhaust pipe injection device 13 and an exhaust aftertreatment device 14 in order from the exhaust upstream side.
  • the exhaust pipe injection device 13 injects unburned fuel (mainly HC) into the exhaust passage 12 in response to an instruction signal output from the ECU 20 described later.
  • this in-pipe injection device 13 may be omitted.
  • the exhaust aftertreatment device 14 is configured by arranging an oxidation catalyst 15 and a DPF 16 in order from the exhaust upstream side in a case 14a.
  • the oxidation catalyst 15 is formed, for example, by supporting a catalyst component on the surface of a ceramic carrier such as a cordierite honeycomb structure.
  • a ceramic carrier such as a cordierite honeycomb structure.
  • the DPF 16 is an example of the filter of the present invention. For example, a large number of cells partitioned by porous partition walls are arranged along the flow direction of the exhaust gas, and the upstream side and the downstream side of these cells are alternately arranged. It is formed by plugging.
  • the DPF 16 collects PM in the exhaust gas in the pores and surfaces of the partition walls, and when the amount of accumulated PM reaches a predetermined amount, so-called forced regeneration is performed to remove the PM.
  • forced regeneration unburned fuel (mainly HC) is supplied to the oxidation catalyst 15 by the exhaust pipe injection device 13 or post-injection, and the DPF 16 is raised to the PM combustion temperature (for example, about 600 ° C.) as the exhaust gas temperature rises. It is done by doing.
  • the DPF 16 of the present embodiment is provided with a pair of electrodes 17a and 17b that are disposed to face each other with at least one partition wall therebetween to form a capacitor.
  • the pair of electrodes 17a and 17b are electrically connected to the ECU 20, respectively.
  • the ECU 20 performs various controls such as fuel injection of the engine 10 and the exhaust pipe injection device 13, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. Further, the ECU 20 includes a capacitance calculating unit 21 and a regeneration control unit 22 as a part of functional elements. Each of these functional elements will be described as being included in the ECU 20 which is an integral hardware, but any one of these may be provided in separate hardware.
  • the capacitance calculation unit 21 and the electrodes 17a and 17b constitute the capacitance detection means of the present invention.
  • the regeneration control unit 22 and the exhaust pipe injection device 13 constitute the filter regeneration means of the present invention.
  • the electrostatic capacity calculator 21 calculates the PM deposition amount from the capacitance C between the pair of electrodes 17a and 17b in order to estimate the PM deposition amount of the DPF 16.
  • Capacitance C is based on the relationship of Equation 1 below, in which the dielectric constant ⁇ of the medium between the electrodes 17a and 17b and the distance d between the electrodes 17a and 17b are changed. Changes as you do.
  • the estimation accuracy can be improved by using the capacitance C for the estimation of the PM deposition amount, as compared with the differential pressure sensor whose sensitivity decreases at the end of the forced regeneration.
  • the regeneration control unit 22 controls the forced regeneration of the DPF 16 based on the capacitance C calculated by the capacitance calculation unit 21. More specific control contents will be described with reference to FIGS.
  • a capacitance C corresponding to the maximum amount of PM that can be collected in the DPF 16 that has been obtained in advance through experiments or the like is stored as an upper limit threshold C MAX .
  • the regeneration control unit 22 (in the case of post injection, the engine 10).
  • the fuel injection device outputs an instruction signal for injecting a predetermined amount of fuel (see time T1 in FIG. 3B). This instruction signal is continuously output at a predetermined interval until the forced regeneration end control described later is started.
  • time T2 indicates the time when the DPF 16 is heated to the PM combustion temperature (for example, 600 ° C.) due to the rise of the exhaust gas temperature, and combustion of the accumulated PM is started. .
  • forced regeneration end control when the PM accumulation amount is reduced to a predetermined amount, PM combustion does not proceed even if fuel injection is continued, and PM combustion efficiency (hereinafter referred to as regeneration efficiency) is significantly reduced. If fuel injection is continued in this state, regeneration efficiency commensurate with the fuel supply amount cannot be obtained.
  • the ECU 20 stores, as a lower limit threshold ⁇ C / ⁇ T MIN , an inclination amount ⁇ C / ⁇ T of the capacitance C that starts a significant decrease in the regeneration efficiency obtained in advance through experiments or the like (a rate of decrease of the capacitance C per predetermined time).
  • the reproduction control unit 22 obtains the inclination amount ⁇ C / ⁇ T of the capacitance C by a moving average based on the capacitance C calculated by the capacitance calculation unit 21, and the inclination amount ⁇ C / ⁇ T is determined as the lower limit threshold value.
  • ⁇ C / ⁇ T MIN see time T3 in FIG. 2
  • the fuel injection instruction signal is stopped (see time T3 in FIG. 3B).
  • the fuel injection amount is decreased stepwise. (Refer to times T3 to T4 in FIG. 3C).
  • the amount of fuel injection to be reduced and the period until the stop may be set to optimal values as appropriate according to the capacity of the DPF 16 and the like.
  • step (hereinafter, step is simply referred to as S) 100 it is determined whether or not the capacitance C proportional to the PM deposition amount has exceeded an upper limit threshold C MAX corresponding to the maximum PM deposition amount.
  • the control proceeds to S110.
  • the capacitance C is equal to or lower than the upper limit threshold C MAX (C ⁇ C MAX )
  • this control is returned.
  • an instruction signal for causing the exhaust pipe injecting device 13 (in the case of post injection, the fuel injection device of the engine 10) to perform a predetermined amount of fuel injection is output in order to start forced regeneration. Thereafter, the DPF 16 is heated to a PM combustion temperature (for example, about 600 ° C.), and combustion of PM accumulated in the DPF 16 is started.
  • a PM combustion temperature for example, about 600 ° C.
  • the start timing and end timing are controlled based on the differential pressure between the exhaust upstream side and downstream side of the DPF detected by the differential pressure sensor.
  • the differential pressure between the exhaust upstream side and downstream side of the DPF gradually decreases, and particularly at the end of forced regeneration, the sensitivity to the residual PM differential pressure tends to decrease (for example, , See area A in FIG. 2). Therefore, it is impossible to accurately grasp the PM remaining amount in the DPF, and it is necessary to secure a large safety factor to secure a large amount of fuel supply or shorten the regeneration interval.
  • the exhaust gas purification apparatus estimates the PM accumulation amount based on the electrostatic capacitance C having good sensitivity even in the final stage of forced regeneration, and the inclination amount ⁇ C / ⁇ T of the electrostatic capacitance C is The fuel injection is stopped when the lower limit threshold ⁇ C / ⁇ T MIN or less indicating a decrease in regeneration efficiency is reached. That is, it is possible to accurately grasp the time when the regeneration efficiency is remarkably reduced with respect to the fuel injection amount based on the electrostatic capacity C having good sensitivity, and to surely terminate the forced regeneration after the regeneration efficiency is lowered. It is configured.
  • the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment it is possible to suppress wasteful fuel consumption due to forced regeneration, and it is possible to effectively improve fuel efficiency. Further, by accurately grasping the PM remaining amount at the end of the forced regeneration, it is not necessary to ensure a large amount of fuel injection, and it is possible to ensure a long regeneration interval.
  • a bypass passage 18 that bypasses the DPF 16 may be connected to the exhaust passage 12, and the bypass passage 18 may include a measurement DPF 16 a (second filter) having a small capacity.
  • the pair of electrodes 17a and 17b may be disposed opposite to each other with at least one partition wall in the measurement DPF 16a, and the bypass passage 18 may be provided with an orifice 18a (throttle) for adjusting the flow rate of the exhaust gas.
  • a current may be applied to the pair of electrodes 17a and 17b to function as a heater.

Abstract

　内燃機関の排気浄化装置に関し、強制再生時における燃料供給量の最適化を図り、燃費を効果的に向上させる。　内燃機関（１０）の排気通路（１２）に設けられて、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ（１６）と、フィルタ（１６）の静電容量を検出する静電容量検出ユニット（１７ａ，１７ｂ，２１）と、フィルタ（１６）に燃料を供給して、フィルタ（１６）内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能なフィルタ再生ユニット（１３，２２）とを備え、フィルタ再生ユニット（１３，２２）は、強制再生の実行中に、検出される静電容量の所定時間当たりの減少率が、粒子状物質の燃焼効率の低下を示す所定の下限閾値以下になると、燃料の供給を停止する。

Description

内燃機関の排気浄化装置
　本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、内燃機関から排出される排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを備える排気浄化装置に関する。
　ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質（以下、ＰＭ）を捕集するフィルタとして、例えば、ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ（以下、ＤＰＦ）が知られている。
　ＤＰＦは、ＰＭ捕集量に限度があるため、堆積したＰＭを定期的に燃焼除去する強制再生を行う必要がある。強制再生は、排気管内噴射やポスト噴射によって、排気上流側の酸化触媒に未燃燃料（主にＨＣ）を供給し、酸化により発生する熱で排気ガス温度をＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。
　例えば、特許文献１には、ＤＰＦの排気上流側及び下流側の差圧が所定量以上になると、ポスト噴射によりＤＰＦを昇温する強制再生を行う排気浄化システムが開示されている。
特開２０１１－２４７１４５号公報
　ところで、強制再生によって堆積したＰＭの燃焼が進むと、ＤＰＦの排気上流側と下流側との差圧は次第に小さくなる。そのため、特に強制再生の終盤は、残存ＰＭの差圧への感度がなくなる為、ＤＰＦ内のＰＭ堆積量を正確に把握できなくなる課題がある。
　ＤＰＦ内にＰＭが残存することを防ぐためには、安全係数を比較的多めに確保して、燃料供給量を多く（燃料供給期間を長く）することが考えられるが、強制再生の終盤に、無駄な燃料消費を継続させるため、燃費を悪化させる虞がある。
　また、強制再生の終了後、新たに強制再生を再開するまでの間隔（以下、再生インターバルという）を短縮することで、ＤＰＦ内のＰＭ堆積を抑制することも考えられるが、再生可能温度へ昇温させる機会が多くなり、昇温のために無駄な燃料消費を行うので、これも燃費を悪化させる虜がある。
　本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、強制再生時における燃料供給量の最適化を図り、燃費を効果的に向上させることにある。
　上述の目的を達成するため、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられて、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記フィルタに燃料を供給して、当該フィルタ内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能なフィルタ再生手段と、を備え、前記フィルタ再生手段は、強制再生の実行中に、検出される前記静電容量の所定時間当たりの減少率が、粒子状物質の燃焼効率の低下を示す所定の下限閾値以下になると、燃料の供給を停止することを特徴とする。
　また、前記フィルタ再生手段は、強制再生の実行中に、検出される前記静電容量の所定時間当たりの減少率が、前記所定の下限閾値以下になると、燃料の供給量を段階的に減少させた後に、燃料の供給を停止するものであってもよい。
　また、前記静電容量検出手段は、前記フィルタ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されて、コンデンサを形成する一対の電極を含むものであってもよい。
　また、前記フィルタよりも排気上流側及び下流側の前記排気通路を接続して、当該フィルタを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられて、当該バイパス通路を流れる排気中の粒子状物質を捕集する第２のフィルタと、をさらに備え、前記一対の電極は、前記第２のフィルタ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されるものであってもよい。
　また、前記第２のフィルタの強制再生を実行する際は、前記一対の電極をヒータとして機能させてもよい。
　本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、強制再生時における燃料供給量の最適化を図り、燃費を効果的に向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置による強制再生時の静電容量、ＤＰＦ差圧の変化を示す図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置による強制再生時の、（ａ）はＰＭ堆積量の変化、（ｂ）は再生効率が低下した際に燃料噴射を停止させる指示信号、（ｃ）は再生効率が低下した際に燃料噴射量を段階的に減少させる指示信号を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置による制御内容を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す模式的な全体構成図である。
　以下、図１～４に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
　図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジン）１０には、吸気マニホールド１０ａと排気マニホールド１０ｂとが設けられている。吸気マニホールド１０ａには新気を導入する吸気通路１１が接続され、排気マニホールド１０ｂには排気ガスを大気に放出する排気通路１２が接続されている。さらに、排気通路１２には、排気上流側から順に排気管内噴射装置１３、排気後処理装置１４が設けられている。
　排気管内噴射装置１３は、後述するＥＣＵ２０から出力される指示信号に応じて、排気通路１２内に未燃燃料（主にＨＣ）を噴射する。なお、エンジン１０の多段噴射によるポスト噴射を用いる場合は、この排気管内噴射装置１３を省略してもよい。
　排気後処理装置１４は、ケース１４ａ内に排気上流側から順に酸化触媒１５、ＤＰＦ１６を配置して構成されている。
　酸化触媒１５は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒１５は、排気管内噴射装置１３又はポスト噴射によって未燃燃料（主にＨＣ）が供給されると、これを酸化して排気ガス温度を上昇させる。
　ＤＰＦ１６は、本発明のフィルタの一例であって、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気ガスの流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。ＤＰＦ１６は、排気ガス中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆる強制再生が実行される。強制再生は、排気管内噴射装置１３又はポスト噴射により酸化触媒１５に未燃燃料（主にＨＣ）を供給し、排気ガス温度の上昇によりＤＰＦ１６をＰＭ燃焼温度（例えば、約６００℃）まで昇温することで行われる。
　また、本実施形態のＤＰＦ１６には、少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されてコンデンサを形成する一対の電極１７ａ，１７ｂが設けられている。これら一対の電極１７ａ，１７ｂは、それぞれＥＣＵ２０と電気的に接続されている。
　ＥＣＵ２０は、エンジン１０や排気管内噴射装置１３の燃料噴射等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、ＥＣＵ２０は、静電容量演算部２１と、再生制御部２２とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ２０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
　なお、本実施形態において、静電容量演算部２１及び電極１７ａ，１７ｂは、本発明の静電容量検出手段を構成する。また、再生制御部２２及び排気管内噴射装置１３（又は、エンジン１０の図示しない燃料噴射装置）は、本発明のフィルタ再生手段を構成する。
　静電容量演算部２１は、ＤＰＦ１６のＰＭ堆積量を推定するために、一対の電極１７ａ，１７ｂ間の静電容量ＣからＰＭ堆積量を演算する。静電容量Ｃは、電極１７ａ，１７ｂ間の媒体の誘電率ε、電極１７ａ，１７ｂ間の距離ｄとする以下の数式１の関係を基本として、ＰＭの堆積により誘電率εや距離ｄが変化する事に伴って変化する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　例えば、電極１７ａ，１７ｂ間に導体性の炭素が堆積すると、これら電極１７ａ，１７ｂ間の距離ｄは実質的に短くなり、静電容量Ｃが増加する。また、電極１７ａ，１７ｂ間の媒体中にＰＭの堆積が進むと、誘電率εの増加に伴い静電容量Ｃも増加する。すなわち、静電容量ＣとＰＭ堆積量との間には比例関係があるため、静電容量Ｃを演算すればＰＭ堆積量を容易に推定することが可能になる。このように、本実施形態では、ＰＭ堆積量の推定に静電容量Ｃを用いることで、強制再生の終盤に感度が低下する差圧センサに比べて、推定精度を向上することができる。
　再生制御部２２は、静電容量演算部２１で演算される静電容量Ｃに基づいて、ＤＰＦ１６の強制再生を制御する。より具体的な制御内容を図２，３に基づいて説明する。
　まず、強制再生の開始制御から説明する。ＥＣＵ２０には、予め実験等により求めたＤＰＦ１６に捕集可能なＰＭの最大堆積量に相当する静電容量Ｃが、上限閾値ＣMAXとして記憶されている。再生制御部２２は、静電容量演算部２１で演算される静電容量Ｃが上限閾値ＣMAXを超えると（図２の時刻Ｔ１参照）、排気管内噴射装置１３（ポスト噴射の場合はエンジン１０の燃料噴射装置）に所定量の燃料を噴射させる指示信号を出力する（図３（ｂ）の時刻Ｔ１参照）。この指示信号は、後述する強制再生の終了制御が開始されるまで継続的に所定間隔で出力される。なお、図２，３中において、時刻Ｔ２は、排気ガス温度の上昇によりＤＰＦ１６がＰＭ燃焼温度（例えば、６００℃）まで昇温されて、堆積したＰＭの燃焼が開始される時刻を示している。
　次に、強制再生の終了制御を説明する。強制再生においては、ＰＭ堆積量が所定量まで減少すると、燃料噴射を継続してもＰＭの燃焼が進まなくなり、ＰＭの燃焼効率（以下、再生効率という）は著しく低下する。この状態で燃料噴射を継続すると、燃料供給量に見合う再生効率を得ることができなくなる。
　ＥＣＵ２０には、予め実験等により求めた再生効率の著しい低下が始まる静電容量Ｃの傾き量ΔＣ／ΔＴ（静電容量Ｃの所定時間当たりの減少率）が、下限閾値ΔＣ／ΔＴMINとして記憶されている。再生制御部２２は、静電容量演算部２１で演算される静電容量Ｃに基づいて、静電容量Ｃの傾き量ΔＣ／ΔＴを移動平均で求めると共に、この傾き量ΔＣ／ΔＴが下限閾値ΔＣ／ΔＴMIN以下になると（図２の時刻Ｔ３参照）、燃料噴射の指示信号を停止する（図３（ｂ）の時刻Ｔ３参照）。これにより、ＤＰＦ１６の再生効率が低下した後は、無駄な燃料供給が抑止されて、燃費を効果的に向上することができる。
　なお、図３（ｃ）に示すように、静電容量Ｃの傾き量ΔＣ／ΔＴが下限閾値ΔＣ／ΔＴMIN以下になった後は、燃料噴射量を段階的に減少させるように構成してもよい（図３（ｃ）の時刻Ｔ３～４参照）。この場合、燃料噴射の減少量や停止までの期間は、ＤＰＦ１６の容量等に応じて適宜最適な値に設定すればよい。
　次に、図４に基づいて、本実施形態の排気浄化装置による制御フローを説明する。なお、本制御はイグニッションキーのＯＮ操作と同時にスタートする。
　ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、ＰＭ堆積量と比例する静電容量Ｃが、ＰＭの最大堆積量に相当する上限閾値ＣMAXを超えたか否かが判定される。静電容量Ｃが上限閾値ＣMAXを超えた場合（Ｃ＞ＣMAX）、本制御はＳ１１０に進む。一方、静電容量Ｃが上限閾値ＣMAX以下の場合（Ｃ≦ＣMAX）、本制御はリターンされる。
　Ｓ１１０では、強制再生を開始すべく、排気管内噴射装置１３（ポスト噴射の場合はエンジン１０の燃料噴射装置）に所定量の燃料噴射を実行させる指示信号が出力される。その後、ＤＰＦ１６はＰＭ燃焼温度（例えば約６００℃）まで昇温されて、ＤＰＦ１６内に堆積したＰＭの燃焼が開始される。
　Ｓ１２０では、静電容量Ｃの傾き量ΔＣ／ΔＴ（所定時間当たりの静電容量Ｃの減少率）が、再生効率の低下を示す下限閾値ΔＣ／ΔＴMINに達したか否かが判定される。傾き量ΔＣ／ΔＴが下限閾値ΔＣ／ΔＴMIN以下になった場合（ΔＣ／ΔＴ≦ＣMIN）、本制御はＳ１３０に進む。一方、傾き量ΔＣ／ΔＴが下限閾値ΔＣ／ΔＴMINよりも大きい場合（ΔＣ／ΔＴ＞ＣMIN）、本制御はＳ１１０に戻される。すなわち、排気管内噴射装置１３による燃料噴射（又はポスト噴射）は継続される。
　Ｓ１３０では、無駄な燃料消費を抑制するために、排気管内噴射装置１３（ポスト噴射の場合はエンジン１０の燃料噴射装置）への燃料噴射の指示信号を停止、もしくは、燃料噴射量を段階的に減少させて、本制御はリターンされる。その後、Ｓ１００～１３０の各制御ステップは、イグニッションキーのＯＦＦ操作まで繰り返し実行される。
　次に、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置による作用効果を説明する。
　従来の強制再生は、差圧センサで検出されるＤＰＦの排気上流側と下流側との差圧に基づいて、開始時期及び終了時期を制御している。強制再生によりＰＭの燃焼が進むと、ＤＰＦの排気上流側と下流側との差圧は次第に小さくなり、特に強制再生の終盤は、残存ＰＭの差圧への感度が低下する傾向にある（例えば、図２の領域Ａ参照）。そのため、ＤＰＦ内のＰＭ残存量を正確に把握できず、安全係数を多めに確保して燃料供給量を多く確保するか、あるいは、再生インターバルを短縮する必要があった。
　これに対し、本実施形態の排気浄化装置は、強制再生の終盤においても感度が良好な静電容量Ｃに基づいて、ＰＭ堆積量を推定すると共に、静電容量Ｃの傾き量ΔＣ／ΔＴが、再生効率の低下を示す下限閾値ΔＣ／ΔＴMIN以下になると、燃料噴射を停止させている。すなわち、燃料噴射量に対して再生効率が著しく低下する時期を、感度が良好な静電容量Ｃに基づいて正確に把握すると共に、再生効率が低下する後は、強制再生を確実に終了させるように構成されている。
　したがって、本実施形態の排気浄化装置によれば、強制再生による無駄な燃料消費を抑制することが可能となり、燃費を効果的に向上することができる。また、強制再生の終盤におけるＰＭ残存量を的確に把握することで、燃料噴射量を多めに確保する必要がなくなり、再生インターバルも長く確保することが可能になる。
　なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
　例えば、図５に示すように、排気通路１２にＤＰＦ１６を迂回させるバイパス通路１８を接続し、このバイパス通路１８に容量の小さい計測用ＤＰＦ１６ａ（第２のフィルタ）を備えて構成してもよい。この場合、一対の電極１７ａ，１７ｂを計測用ＤＰＦ１６ａ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置すると共に、バイパス通路１８には排気ガスの流量を調整するオリフィス１８ａ（絞り）を設けてもよい。また、計測用ＤＰＦ１６ａの強制再生を実行する場合は、一対の電極１７ａ，１７ｂに電流を印加してヒータとして機能させてもよい。
　１０　エンジン
　１２　排気通路
　１３　排気管内噴射装置
　１４　排気後処理装置
　１５　酸化触媒
　１６　ＤＰＦ（フィルタ）
　２０　ＥＣＵ
　２１　静電容量演算部
　２２　再生制御部

Claims (5)

  1. 　内燃機関の排気通路に設けられて、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
    　前記フィルタの静電容量を検出する静電容量検出手段と、
    　前記フィルタに燃料を供給して、当該フィルタ内に堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能なフィルタ再生手段と、を備え、
    　前記フィルタ再生手段は、強制再生の実行中に、検出される前記静電容量の所定時間当たりの減少率が、粒子状物質の燃焼効率の低下を示す所定の下限閾値以下になると、燃料の供給を停止する
    　ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 　前記フィルタ再生手段は、強制再生の実行中に、検出される前記静電容量の所定時間当たりの減少率が、前記所定の下限閾値以下になると、燃料の供給量を段階的に減少させた後に、燃料の供給を停止する
    　請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 　前記静電容量検出手段は、前記フィルタ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されて、コンデンサを形成する一対の電極を含む
    　請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 　前記フィルタよりも排気上流側及び下流側の前記排気通路を接続して、当該フィルタを迂回するバイパス通路と、
    　前記バイパス通路に設けられて、当該バイパス通路を流れる排気中の粒子状物質を捕集する第２のフィルタと、をさらに備え、
    　前記一対の電極は、前記第２のフィルタ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置される
    　請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 　前記第２のフィルタの強制再生を実行する際は、前記一対の電極をヒータとして機能させる
    　請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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