(57)【要約】【課題】ＤＰＦに捕集されたＰＭの変化を、主ＤＰＦの前後の差圧に基づいたＰＭ堆積量の測定値と、主ＤＰＦが配置された排気通路の上流側に排気通路に並列に設置した副排気通路に設けた副ＤＰＦの前後の差圧に基づいたＰＭ堆積量の推計値とを使い分けることにより、的確な強制再生の開始の判定が可能となる排気ガス浄化システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】主ＤＰＦ１１ｂの上流側の排気通路４に並行して、排気ガス温度によらず加熱可能な副酸化触媒１４ａと副ＤＰＦ１４ｂを備えた副排気通路１４ｆを設けると共に、前記副ＤＰＦ１４ｂの前後差圧ΔＰｍ２を検出する副差圧センサ１４ｃを配置し、制御装置２が、前記副ＤＰＦ１４ｂの前後差圧ΔＰｍ２を用いて、前記主ＤＰＦ１１ｂの強制再生の開始を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に主ＤＰＦと該主ＤＰＦの前後差圧を検出する主差圧センサとを備えると共に、前記主ＤＰＦで捕集された粒子状物質を燃焼除去する強制再生を制御する制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記主ＤＰＦの上流側の排気通路に並行して、排気ガス温度によらず加熱可能な副酸化触媒と副ＤＰＦを備えた副排気通路を設けると共に、前記副ＤＰＦの前後差圧を検出する副差圧センサを配置し、
前記制御装置が、前記副ＤＰＦの前後差圧を用いて、前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定することを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記制御装置が、前記主ＤＰＦの前後差圧と前記副ＤＰＦの前後差圧とを比較して、両者の差が予め設定した閾値以下の場合は、前記主ＤＰＦの前後差圧を用いて前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定し、両者の差が予め設定した閾値以上の場合は、前記副ＤＰＦの前後差圧を用いて前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定することを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化システム。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に主ＤＰＦと該主ＤＰＦの前後差圧を検出する主差圧センサと備え、前記主ＤＰＦの上流側の排気通路に並行して、排気ガス温度によらず加熱可能な副酸化触媒と副ＤＰＦを備えた副排気通路を設けると共に、前記副ＤＰＦの前後差圧を検出する副差圧センサを配置して構成した排気ガス浄化システムの制御方法において、
前記副ＤＰＦの前後差圧を用いて、前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定することを特徴とする排気ガス浄化システムの制御方法。
【請求項４】
前記主ＤＰＦの前後差圧と前記副ＤＰＦの前後差圧とを比較して、両者の差が予め設定した閾値以下の場合は、前記主ＤＰＦの前後差圧を用いて前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定し、両者の差が予め設定した閾値以上の場合は、前記副ＤＰＦの前後差圧を用いて前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定することを特徴とする請求項３記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化するＤＰＦを備えた排気ガス浄化システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（パティキュレートマター：以下、ＰＭ）の排出量は、一酸化窒素（以下、ＮＯ）と二酸化窒素（以下、ＮＯ2）とからなる窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）、一酸化炭素（以下、ＣＯ）、そして炭化水素（以下、ＨＣ）等と共に年々規制が強化されてきている。
【０００３】
このＰＭの排出量を低減するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter：以下、ＰＤＦ）と呼ばれるフィルタでＰＭを捕集し、大気へのＰＭの排出量を低減する技術が開発されている。このＤＰＦにはセラミック製モノリスハニカム型ウォールフロータイプや、繊維状のセラミックや金属を用いた繊維型タイプ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化装置は、エンジンの排気通路に設置され、ディーゼルエンジンの排気ガスからＰＭを除去し、排気ガスを浄化している。
【０００４】
しかし、ＤＰＦでは、ＰＭの捕集及び堆積に伴って壁面等の捕集部における目詰まりが進行し、ＤＰＦの排気抵抗の増大、即ち、前後差圧の増大により、エンジンの排出ガス圧力（排圧）が上昇するため、シリンダ内の燃焼の悪化、あるいは、燃費等の悪化が生じる。これを防ぐために、略定期的にＤＰＦに捕集したＰＭを燃焼及び除去してＤＰＦを再生する必要がある。即ち、ＰＭの捕集を継続しＤＰＦへの堆積量が上限に達すると、ＤＰＦの温度を上昇させて捕集したＰＭを燃焼除去する強制再生を行い、ＰＭ堆積量がほぼゼロの状態になるようにＤＰＦを再生する。
【０００５】
この排圧の上昇を検知し、ＤＰＦの強制再生制御の開始を判定するために、ＤＰＦの前後の差圧を検出して、この前後の差圧に基づいてＤＰＦへのＰＭ堆積量を推定する方法が用いられている。一般的には、ＤＰＦのＰＭ堆積量とその差圧の関係は、エンジンの標準的なＰＭ排出条件を用いて計測される図５のような関係にある。この関係は、「差圧−ＰＭ堆積量」のマップデータ等の形でエンジンの運転を制御する制御装置（ＥＣＵ）内に記憶されており、この関係を用いて差圧からＰＭ堆積量を推定している。
【０００６】
このＤＰＦの強制再生の開始の判定に関して、ＤＰＦをバイパスするバイパス通路を設けると共に、流路を切り換える切替弁を設け、切替弁がＤＰＦ流入位置にあるときに圧損推定手段によって推定された圧損の値と、切替弁がバイパス位置にあるときの圧損の値との差分からＤＰＦのＰＭ捕集量を推定する内燃機関の排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、ＤＰＦの差圧を正確に算出し、ＤＰＦのＰＭの堆積量を正確に推定するために、ＤＰＦの上流側の圧力を検出する圧力センサと、下流の排気通路における全圧力損失を導出し、全圧力損失を大気圧に加算することによりＤＰＦの下流の圧力を推定する圧力推定手段を備えて、これらの差圧からＤＰＦの前後差圧を算出する差圧算出装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
このＰＭ堆積量は、ＤＰＦに堆積したＰＭの主成分が固体粒子の煤となっている場合は、この煤はＤＰＦ上では安定であるので、「差圧−ＰＭ堆積量」の関係も標準条件の場合における「差圧−ＰＭ堆積量」の関係との違いは小さい。
【０００９】
しかしながら、アイドル運転時、あるいは、低回転・低負荷運転時のように、軽油や潤滑油の未燃成分等である可溶性有機分（Soluble Organic Fraction：以下、ＳＯＦ）の排出量が多い運転条件が継続した場合には、ＤＰＦにＳＯＦ含有比率の高いＰＭが堆積する。
【００１０】
このＳＯＦ含有比率の高いＰＭが、堆積後、短時間内で強制あるいは自発再生により燃焼除去される場合は問題が生じないで、ＤＰＦの差圧に基づいたＰＭ堆積量の推定は通常の場合は十分機能する。しかし、このＳＯＦ含有比率の高いＰＭがＤＰＦ中に長時間堆積した場合には、その間の排気ガスの温度の変動に伴うＤＰＦの温度の変化に伴ってＰＭの部分的燃焼やその他の化学反応により、堆積したＰＭ中のＳＯＦが化学変化等により変化する。この変化により、ＤＰＦの前後の差圧が堆積直後と比べて変化し、ＰＭ堆積量の推定に誤差を生じるようになる。つまり、ＤＰＦの熱履歴の影響を受ける。
【００１１】
従来技術では、このＳＯＦによる堆積量の誤差を考慮できなかったため、ＰＭ堆積量に対して、差圧が高くなるような変化をした場合には、制御装置（Engine Control Unit：ＥＣＵ）は、ＰＭ堆積量を多めに推定して強制再生を早めに実施することになるため、燃費が悪化する。一方、反対に差圧が低くなるような変化をした場合は、ＰＭ堆積量を少なめに推定して強制再生が遅れて実施されるため、過剰に堆積されたＰＭを短時間で燃焼除去することになり、ＤＰＦが過昇温してＤＰＦの溶損等の故障の可能性が高くなるという問題があった。なお、多くの場合、この差圧の変化は差圧の増加となることが多い。
【００１２】
従って、ＤＰＦの適切な運転には、このＳＯＦの熱履歴による変化を考慮して、ＰＭ堆積量を的確に把握して精度良く再生の開始を判定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−１３２２６８号公報
【特許文献２】特開２００８−１４４７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、主ＤＰＦに捕集されたＰＭの変化に対して、主ＤＰＦが配置された排気通路の上流側に排気通路に並列に設置した副排気通路に設けた副ＤＰＦの前後差圧に基づいたＰＭ堆積量の推定値とを用いることにより、ＳＯＦの熱履歴による変化を考慮に入れて、強制再生の開始の判定を的確に行うことができる排気ガス浄化システム及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に主ＤＰＦと該主ＤＰＦの前後差圧を検出する主差圧センサとを備えると共に、前記主ＤＰＦで捕集された粒子状物質を燃焼除去する強制再生を制御する制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記主ＤＰＦの上流側の排気通路に並行して、排気ガス温度によらず加熱可能な副酸化触媒と副ＤＰＦを備えた副排気通路を設けると共に、前記副ＤＰＦの前後差圧を検出する副差圧センサを配置し、前記制御装置が、前記副ＤＰＦの前後差圧を用いて、前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定するように構成される。
【００１６】
この構成によれば、排気通路に並列に設けられた副排気通路を流通する排気ガスに対して、副酸化触媒を加熱して活性化温度以上に維持することにより、副ＤＰＦに流入する排気ガスを昇温し、排気ガス中のＳＯＦの大部分を分解し、副ＤＰＦには、煤主体の固体粒子のみを捕集させることができる。そのため、副差圧センサでは、ＳＯＦの影響を受けずにＰＭ堆積量を推定することができるようになる。つまり、ＰＭ中のＳＯＦの熱履歴による化学変化等の影響を受けることなく、主ＤＰＦのＰＭ堆積量を推定できるので、精度よく主ＤＰＦの強制再生時期を判定できる。
【００１７】
つまり、固体粒子差圧検知デバイスを外部加熱される副酸化触媒と副ＤＰＦと副差圧センサで構成し、この固体粒子差圧検知デバイスを、主ＤＰＦの上流に並列に接続して、内燃機関の排出ガスの一部を分岐して導入し、この副ＤＰＦの前後差圧を、主ＤＰＦの前後差圧に基づく強制再生の開始の判定に用いることにより、主ＤＰＦの強制再生の開始の判定に際して、ＳＯＦの化学変化等によるＤＰＦ差圧の変化を考慮できる。
【００１８】
上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記主ＤＰＦの前後差圧と前記副ＤＰＦの前後差圧とを比較して、両者の差が予め設定した閾値以下の場合は、前記主ＤＰＦの前後差圧を用いて前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定し、両者の差が予め設定した閾値以上の場合は、前記副ＤＰＦの前後差圧を用いて前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定するように構成される。この構成によれば、副ＤＰＦの前後差圧の計測精度が劣る間は、主ＤＰＦの前後差圧を用いることでより精度よく主ＤＰＦの強制再生の開始時期を判定できる。
【００１９】
上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記副ＤＰＦの容量を前記主ＤＰＦの容量よりも小さく形成することにより、副ＤＰＦを通過させる排気ガス量を少なくし、副酸化触媒の容量も小さく形成することができるので、副酸化触媒を加熱するためのエネルギーが少なくて済むようになり、また、装置も小型化できる。
【００２０】
また、上記の目的を達成するための排気ガス浄化システムの制御方法は、内燃機関の排気通路に主ＤＰＦと該主ＤＰＦの前後差圧を検出する主差圧センサと備え、前記主ＤＰＦの上流側の排気通路に並行して、排気ガス温度によらず加熱可能な副酸化触媒と副ＤＰＦを備えた副排気通路を設けると共に、前記副ＤＰＦの前後差圧を検出する副差圧センサを配置して構成した排気ガス浄化システムの制御方法において、前記副ＤＰＦの前後差圧を用いて、前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定することを特徴とする方法である。
【００２１】
この方法によれば、副排気通路を流通する排気ガスに対して、副酸化触媒を加熱して活性化温度以上に維持することにより、副ＤＰＦに流入する排気ガスを昇温して、排気ガス中のＳＯＦの大部分を分解し、副ＤＰＦには、煤主体の固体粒子のみを捕集させることができる。そのため、副差圧センサでは、ＳＯＦの影響を受けずにＰＭ堆積量を推定することができるようになる。つまり、ＰＭ中のＳＯＦの熱履歴による化学変化等の影響を受けることなく、主ＤＰＦのＰＭ堆積量を推定できるので、精度よく主ＤＰＦの強制再生時期を判定できる。
【００２２】
上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記主ＤＰＦの前後差圧と前記副ＤＰＦの前後差圧とを比較して、両者の差が予め設定した閾値以下の場合は、前記主ＤＰＦの前後差圧を用いて前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定し、両者の差が予め設定した閾値以上の場合は、前記副ＤＰＦの前後差圧を用いて前記主ＤＰＦの強制再生の開始を判定する。この方法により、副ＤＰＦの前後差圧の計測精度が劣る間は、主ＤＰＦの前後差圧を用いることでより精度よく主ＤＰＦの強制再生時期を判定できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る排気ガス浄化システム及びその制御方法によれば、ＰＭがＤＰＦ上に長時間堆積して、その間の熱履歴により、ＰＭ中のＳＯＦ成分が化学変化等により変化してＤＰＦの前後差圧が大きく変化する場合があっても、ＤＰＦ上でのＰＭの変化を、ＤＰＦへの排気通路に並列に設置した副ＤＰＦの副差圧センサによりＳＯＦが殆ど含まれないＰＭによって生じる副ＤＰＦの前後差圧を用いることで、主ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量を的確に把握して精度良く強制再生の開始を判定することができる。
【００２４】
更に、主ＤＰＦの前後差圧と副ＤＰＦの前後差圧との差に基づいて、主差圧センサの測定値と、副差圧センサの測定値を用いて推定した推定値とを使い分けることにより、強制再生の開始判断をより的確に行うことができるようになる。
【００２５】
従って、早期の強制再生による燃費悪化や、遅延した強制生成によるＤＰＦの過昇温に起因するＤＰＦ溶損等の故障を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の排気ガス浄化システムの構成を示した図である。
【図２】固体粒子差圧検知デバイスの構成を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態の排気ガス浄化システムの制御方法を実施するための制御フローの一例を示した図である。
【図４】固体粒子差圧検知デバイスにおけるＰＭ堆積量とＤＰＦ差圧との関係を示した図である。
【図５】ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量とＤＰＦ差圧との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム及びその制御方法について、ＤＰＦを用いたディーゼルエンジンを例にして、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の実施の形態の排気ガス浄化システム１０の構成を示す。
【００２８】
図１に示すように、この排気ガス浄化システム１０が使用されるディーゼルエンジンは、エンジン本体１に接続される排気管（排気通路）４に、主排気絞り弁（排気ブレーキ）７と排気ガス後処理装置（排気ガス浄化装置）１１が設けられる。また、ＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）５が、排気管４と吸気管（吸気通路）８とを接続し、このＥＧＲ管５には、ＥＧＲ弁６とＥＧＲクーラー（図示しない）等が設けられる。
【００２９】
排気ガス後処理装置１１は、上流側の主酸化触媒１１ａと下流側の主ＤＰＦ１１ｂとから構成される。主酸化触媒１１ａは、例えば、ハニカム状のコーディエライト等のセラミックスからなる担体の表面に、ウォッシュコート層を形成し、このコート層に白金、ロジウム等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させて形成される。この主酸化触媒１１ａは排気ガス中の未燃ＨＣ（炭化水素）とＣＯ（一酸化炭素）等を酸化して、Ｈ2Ｏ（水）とＣＯ2（二酸化炭素）を生成させるとともに、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化してＮＯ2（二酸化窒素）に転換する。この反応の際に生成する熱により、排気ガスの温度が昇温される。
【００３０】
主ＤＰＦ１１ｂは、ウォールフロータイプと呼ばれるハニカムフィルタや、セラミック繊維を用いた繊維型フィルタ等で形成され、排気ガス中のＰＭ（粒子状物資）は、多孔質壁面あるいは繊維によって捕集され、主ＤＰＦ１１ｂ中に堆積する。このウォールフロータイプと呼ばれるハニカムフィルタは、例えば、多孔質のコーディエライト、あるいは、炭化ケイ素によって周囲を多孔質壁面で囲まれた多数の排気ガス通路（セル）が平行して形成され、その流路の入口側と出口側を千鳥状に目封じして形成される。
【００３１】
更に、排気ガスの温度を検出する温度センサとして、排気管４において、エンジン排気温度センサ１２ａが主酸化触媒１１ａの上流側に、ＤＰＦ入口側温度センサ１２ｂが主酸化触媒１１ａの下流側でかつ主ＤＰＦ１１ｂの入口側に、ＤＰＦ出口側温度センサ１２ｃが主ＤＰＦ１１ｂの出口側にそれぞれ設置される。更に、主ＤＰＦ１１ｂには入口側と出口側の差圧を検出する主差圧センサ１３が設置される。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置２への制御用信号として制御装置２に入力される。
【００３２】
主酸化触媒１１ａと主ＤＰＦ１１ｂの間の排気管４に並列に設けた副排気管１４ｆに、主ＤＰＦ１１ｂへのＰＭ堆積量に関して、ＳＯＦ成分の影響を除いたＰＭ堆積量を推定するための固体粒子差圧検知デバイス１４が設置される。
【００３３】
この固体粒子差圧検知デバイス１４は、図２に示すように、上流側から順に、副酸化触媒１４ａ、副ＤＰＦ１４ｂ、副排気絞り弁１４ｄを備えて形成される。この副酸化触媒１４ａは電気ヒーター等により外部から、排気ガス温度に寄らずに昇温可能な構造とする。また、副ＤＰＦ１４ｂの入口側と出口側の差圧を検出する副差圧センサ１４ｃと、副酸化触媒１４ａの温度を検出する酸化触媒温度センサ１４ｅが設けられる。この副酸化触媒１４ａと副ＤＰＦ１４ｂは、それぞれ主酸化触媒１１ａと主ＤＰＦ１１ｂを一定比率（例えば、体積比：１／１００）で縮小して形成され、その他の仕様は同様とする。
【００３４】
また、固体粒子差圧検知デバイス１４へ分岐する排気ガスの流量は、主排気絞り弁１１ｄの弁開度と副排気絞り弁１４ｄの弁開度の調整により、上記で設定した一定比率（例えば、体積比：１／１００）に対応したガス量になるようにする。このガス量の調整は、例えば、エンジンの定格運転等の条件で行う。
【００３５】
このように設定することにより、主ＤＰＦ１１ｂと副ＤＰＦ１４ｂの空間速度（＝体積／流量）が同一となり、それぞれに流入するＤＰＦの体積当たりのＰＭ流入量が等しくなる。そのため、副酸化触媒１４ａが無い場合には、主ＤＰＦ１１ｂと副ＤＰＦ１４ｂのＤＰＦの体積当たりのＰＭ堆積量が常に等しくなる。
【００３６】
この固体粒子差圧検知デバイス１４は、ＰＭからＳＯＦ（可溶性有機分）を除いた固体粒子のみによるＤＰＦ前後差圧を生成するため、副酸化触媒１４ａを常時、活性化温度以上の３００℃程度以上に維持するように適宜外部からの加熱を行う。これにより、ＳＯＦの大部分（９５％程度以上）が酸化し、副ＤＰＦ１４ｂにおいては、図４の点線Ｂに示すようになる。この前後差圧（ＤＰＦ差圧）と堆積したＰＭ量（ＰＭ堆積量）との関係は、副ＤＰＦ１４ｂには、主ＤＰＦ１１ｂとは違い、殆どＳＯＦが堆積されなくなるので、ＰＭが副ＤＰＦ１４ｂ上で熱履歴を受けても化学的に安定となり変化しなくなる。
【００３７】
固体粒子差圧検知デバイス１４を作動させ、副酸化触媒１４ａが加熱されて触媒が活性化した状態で、エンジンの標準ＰＭ排出条件において、主ＤＰＦ１１ｂと副ＤＰＦ１４ｂのそれぞれの「差圧−ＰＭ堆積量」の相関を計測して、図４のようなデータを記憶しておく。
【００３８】
次に、本発明に係る排気ガス浄化システム１０の制御方法を図３の制御フローを参照しながら説明する。この制御フローは、エンジンの始動開始と共に上級の制御フローから呼ばれて、主ＤＰＦ１１ｂの強制再生を制御し、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、上級の制御フローの終了と共に終了するものとして示してある。
【００３９】
エンジンが始動すると、この制御フローが呼ばれてスタートする。強制再生等により一旦ＰＭが除去された後では、エンジンは非再生時の制御による通常運転を継続する。この通常運転中に、排気ガス中のＰＭが主ＤＰＦ１１ｂと副ＤＰＦ１４ｂへ堆積する。
【００４０】
このＰＭの堆積に伴い、図４に示すように、主差圧センサ１３により測定される差圧ΔＰｍ１と、副差圧センサ１４ｃにより測定される差圧ΔＰｍ２とはそれぞれ上昇する。この非再生時の通常運転の間、制御装置２は、ステップＳ１１で、差圧ΔＰｍ１から図４の実線Ａに示す主ＤＰＦ１１ｂの差圧−ＰＭ堆積量特性から第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍを算出する。
【００４１】
同時に並行して、ステップＳ１２で、副ＤＰＦ１４ｂの差圧ΔＰｍ２から固体粒子の堆積量Ｗｓｐを算出する。そして、標準ＰＭによる固体粒子とＳＯＦの質量比ｋを事前にベンチテストなどで測定しておき、この算出された堆積量Ｗｓｐから、ＳＯＦの堆積量Ｗｓｏｆ＝ｋ×Ｗｓｐを推計する。更に、図４に示すように、このＳＯＦの堆積量Ｗｓｏｆから、主ＤＰＦ１１ｂに関する第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌ＝Ｗｓｐ＋Ｗｓｏｆを算出する。
【００４２】
次に、ステップＳ１３で、主差圧センサ１３の測定値を基に算出された第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍと、副差圧センサ１４ｃの測定値を基に推計された第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌを比較する。言い換えれば、第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍと第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌの差の絶対値が予め設定された閾値（例えば、１０％程度）ΔＷｃ以下であるか否かを判定する。
【００４３】
この比較の結果、その差が閾値ΔＷｃ以下であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１４で、通常の第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍを用いて、この第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍが許容最大ＰＭ堆積量Ｗｍａｘを超えるまで（ＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、非再生時の制御運転を継続し、超えた場合に（ＹＥＳ）、ステップＳ１６に行き、強制再生制御を開始する。
【００４４】
一方、ステップＳ１３で、第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍと第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌとの差が予め設定した閾値ΔＷｃより大きければ（ＮＯ）、主ＤＰＦ１１ｂに堆積したＰＭが通常の状態から変化しており、主差圧センサ１３による差圧がＳＯＦの影響を大きく受けていると判定する。
【００４５】
この場合には、ステップＳ１５で、主ＤＰＦ１１ｂの差圧センサ１３の測定値に基づく第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍに代えて、副ＤＰＦ１４ｂの副差圧センサ１４ｃの測定値に基づく第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌに変更する。また、許容最大ＰＭ堆積量として、主ＤＰＦ１１ｂ用の許容最大ＰＭ堆積量Ｗｍａｘ、あるいは、図３のステップＳ１５に示すように、それよりも低い副ＤＰＦ１４ｂ専用の第２許容最大ＰＭ堆積量Ｗｍａｘ１を用いて、第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌがこれらの判定用の値を超えるまで（ＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、非再生の制御を継続する。超えた場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１６に行き、強制再生制御を開始する。
【００４６】
この図３に示す制御フローの場合には、第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌの算出に用いる質量比ｋがエンジンのアイドル回転や低回転の範囲においても、完全に一定ではなく、多少変動してしまうので、第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌを常時使って、主ＤＰＦ１１ｂを強制再生するタイミングを決めず、第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍと第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌの差を所定値と比べて、差が大きい場合だけ、第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍの代わりに第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌで強制再生の開始を判定する。
【００４７】
上記のどちらの場合でも堆積したＰＭが許容最大ＰＭ堆積量に達したと判定されると、制御装置２は、ステップＳ１６以降の主ＤＰＦ１１ｂを強制再生するモードに移行する。
【００４８】
この強制再生モードでは、例えば、排気温度を２段階で昇温する。ステップＳ１６の第１エンジン排気昇温制御では、主酸素触媒１１ａのエンジン排気温度センサ１２ａで計測されるエンジン排気温度が、主酸化触媒１１ａの触媒活性温度（２５０℃程度）以下の場合には、制御装置２は先ず、燃料噴射の噴射回数（マルチ噴射）とその時期、噴射量と排気絞り、吸気絞りを制御し、エンジン出口排気ガス温度を上昇させ、主酸化触媒１１ａの入口のエンジン排気温度センサ１２ａで検出されるエンジン排気温度が主酸化触媒１１ａの触媒活性温度以上となるように制御する。
【００４９】
ステップＳ１７の判定で、エンジン排気温度が触媒活性温度以上に上昇した後（ＹＥＳ）、ステップＳ１８の第２エンジン排気昇温制御へ移行し、さらにポスト噴射を追加することにより、排気ガス中の未燃の炭化水素を増加させ、主酸化触媒１１ａでの酸化反応熱により排気ガスを加熱し、主ＤＰＦ１１ｂの入口排気ガス温度を上昇させる。つまり、主ＤＰＦ１１ｂに堆積した煤主体の微小粒子を燃焼させるために、制御装置２は、主ＤＰＦ１１ｂのＤＰＦ入口側温度センサ１２ｂで検出される温度を６００℃程度に維持するようにポスト噴射量、吸気絞り及び排気絞りを制御する。
【００５０】
このようにして昇温した排気ガスにより主ＤＰＦ１１ｂに堆積したＰＭは燃焼し、主ＤＰＦ１１ｂは再生される。この強制再生の際に、堆積したＰＭ中のＳＯＦの変成物も燃焼除去されるため、ＰＭ堆積量の判定に関しては、通常の主差圧センサ１３による制御へ復帰する。また、固体粒子差圧検知デバイス１４に流入する排気ガスも主酸化触媒１１ａにより同様に昇温されるので、副ＤＰＦ１４ｂも強制再生されるため、副ＤＰＦ１４ｂのＰＭ堆積量も、ＤＰＦ１１ｂと同様にリセットされる。
【００５１】
そして、ステップＳ１９でＤＰＦ再生が完了したか否かを判定し、完了していなければ（ＮＯ）、ステップＳ１８に戻って第２エンジン排気昇温制御を繰り返し、完了していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１１に戻り、非再生時の通常運転に戻る。そして、エンジンが運転停止される場合には、割り込みによりリターンに行き、上級の制御フローに戻り、上級の制御フローの終了と共に図３の制御フローも終了する。
【００５２】
なお、図３の制御フローでは、ＰＭ堆積量による強制再生の開始の判定を、主ＤＰＦ１１ｂの差圧センサ１３で測定された差圧ΔＰｍ１と、固体粒子差圧検知デバイス１４で測定された差圧ΔＰｍ２の両方を併用して行っているが、固体粒子差圧検知デバイス１４で測定された差圧ΔＰｍ２のみにより、ＰＭ堆積量による強制再生の開始の判定を行ってもよい。
【００５３】
上記の構成の排気ガス浄化システム１０及びその制御方法によれば、主ＤＰＦ１１ｂに捕集されたＰＭの変化を、主ＤＰＦ１１ｂの上流側から分岐して主ＤＰＦ１１ｂの上流側に合流する、排気管４に並列に設置した副排気管（副排気通路）１４ｆに設けた副ＤＰＦ１４ｂの前後差圧を計測する副差圧センサ１４ｃによりＳＯＦが殆ど含まれない固体粒子による前後差圧ΔＰｍ２を検知する。そして、主ＤＰＦ１１ｂの前後差圧ΔＰｍ１に基づいた第１ＰＭ堆積量Ｗｐｍと、副ＤＰＦ１４ｂの前後差圧ΔＰｍ２に基づいた第２ＰＭ堆積量Ｗｐｍｃａｌとを使い分けることにより、的確な強制再生の開始の判定を行って、早期の強制再生による燃費悪化や、遅れた強制再生による主ＤＰＦ１１ｂの過昇温による溶損等の故障を回避することができる。
【００５４】
つまり、主ＤＰＦ１１ｂの上流に接続し、エンジン排出ガスの一部を分岐し、外部加熱された副酸化触媒１４ａと副ＤＰＦ１４ｂで構成される固体粒子差圧検知デバイス１４で計測される差圧ΔＰｍ２を、主ＤＰＦ１１ｂで計測される差圧ΔＰｍ１と併用することにより、ＳＯＦの化学変化等によるＤＰＦの前後差圧の変化を検知し、ＰＭ堆積量の推定値ＷｐｍをＷｓｏｆ等で修正することにより、適切な再生制御を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の排気ガス浄化システム及びその制御方法は、ＰＭがＤＰＦ上に長時間堆積して、その間の熱履歴によりＰＭ中のＳＯＦ成分が化学変化等により変化し、ＤＰＦの前後差圧が大きく変化する場合があっても、ＤＰＦ上でのＰＭの変化を、ＤＰＦへの排気通路に並列に設置した副ＤＰＦの副差圧センサによりＳＯＦが殆ど含まれないＰＭによって生じる副ＤＰＦの前後差圧を検出することで、主ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量を的確に把握して精度良く強制再生の開始を判定することができる。そのため、自動車搭載等の内燃機関の排気ガス浄化システムやその制御方法として利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１  エンジン本体
２  制御装置（ＥＣＵ）
４  排気管
７  主排気絞り弁
１０  排気ガス浄化システム
１１  排気ガス後処理装置
１１ａ  主酸化触媒
１１ｂ  主ＤＰＦ
１１ｄ  主排気絞り弁
１２ａ  エンジン排気温度センサ
１２ｂ  ＤＰＦ入口側温度センサ
１２ｃ  ＤＰＦ出口側温度センサ
１３  主差圧センサ
１４  固体粒子差圧検知デバイス
１４ａ  副酸化触媒
１４ｂ  副ＤＰＦ
１４ｃ  副差圧センサ
１４ｄ  副排気絞り弁
１４ｅ  酸化触媒温度センサ
１４ｆ  副排気通路
ｋ  質量比
Ｗｍａｘ  許容最大ＰＭ堆積量
Ｗｍａｘ１  第２許容最大ＰＭ堆積量
Ｗｐｍ  第１ＰＭ堆積量
Ｗｐｍｃａｌ  第２ＰＭ堆積量
Ｗｓｐ  堆積量
Ｗｓｏｆ  ＳＯＦの堆積量
ΔＷｃ  予め設定した閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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