(57)【要約】【課題】アッシュによるパティキュレートフィルタの性能低下に対する影響を弱める。【解決手段】排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ２４を機関排気通路内に配置する。パティキュレートフィルタを移動促進温度まで昇温することによりパティキュレートフィルタの排気ガス流入通路の内周面上に堆積したアッシュが排気ガス流入通路の奥部に移動するのを促進する移動促進制御と、移動促進温度よりも高い減容温度までパティキュレートフィルタを昇温することによりパティキュレートフィルタ上のアッシュの容積を低減する減容制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタは多孔性の隔壁を介して交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を備えている、内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタを移動促進温度まで昇温することにより排気ガス流入通路の内周面上に堆積したアッシュが排気ガス流入通路の奥部に移動するのを促進する移動促進制御を行う移動促進手段と、移動促進温度よりも高い減容温度までパティキュレートフィルタを昇温することによりパティキュレートフィルタ上のアッシュの容積を低減する減容制御を行う減容手段と、を具備した内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
移動促進制御に引き続いて減容制御が行われる、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
移動促進制御が終了したときのパティキュレートフィルタの性能が許容下限よりも低いか否かが判別され、該性能が許容下限よりも低いと判別されたときには移動促進制御に引き続いて減容制御が行われ、該性能が許容下限よりも高いと判別されたときには減容制御が行われない、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
あらかじめ定められた計測期間においてパティキュレートフィルタの温度が減容温度以上になっている時間の積算時間が上限時間よりも短いか否かが判別され、該積算時間が上限時間よりも短いと判別されたときには移動促進制御に引き続いて減容制御が行われ、該積算時間が上限時間よりも長いと判別されたときには減容制御が行われない、請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
減容制御が終了したときのパティキュレートフィルタの性能があらかじめ定められた設定性能よりも高いか否かが判別され、パティキュレートフィルタの性能が設定性能よりも高いと判別されたときにはその後の減容制御が許容され、パティキュレートフィルタの性能が設定性能よりも低いと判別されたときにはその後の減容制御が禁止される、請求項１から４までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
排気ガス流入通路の内周面上に堆積したアッシュの量が上限量よりも多いか否かが判別され、前記アッシュの量が上限量よりも多いと判別されたときには移動促進制御が行われ、前記アッシュの量が上限量よりも少ないと判別されたときには移動促進制御が行われない、請求項１から５までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
移動促進温度が６５０℃から７５０℃までに設定され、減容温度が７５０℃から１２００℃までに設定される、請求項１から６までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
減容制御前のアッシュの容積に対する減容制御後のアッシュの容積の比が５０％よりも小さい、請求項１から７までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
パティキュレートフィルタの圧力損失がＰＭ除去制御用上限値よりも大きいときにパティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去制御を行うＰＭ除去手段を更に具備し、ＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われる、請求項１から８までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置した内燃機関が知られている。このパティキュレートフィルタは多孔性の隔壁を介して交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を備えている。その結果、排気ガスはまず排気ガス流入通路内に流入し、次いで隔壁を通過して排気ガス流出通路に流出する。したがって、排気ガス中に含まれる粒子状物質は隔壁内又は排気ガス流入通路の内周面を構成する隔壁表面上に捕集される。
【０００３】
パティキュレートフィルタ上に堆積している粒子状物質の量が多くなるにつれて、パティキュレートフィルタの圧力損失が大きくなる。パティキュレートフィルタの圧力損失が大きくなると、機関出力が低下するおそれがある。そこで、パティキュレートフィルタ上に堆積している粒子状物質の量が検出され、粒子状物質の量が上限値を越えたときに、粒子状物質をパティキュレートフィルタから除去するＰＭ除去制御を行う、内燃機関の排気浄化装置が公知である（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、排気ガス中にはアッシュと称される不燃性成分も含まれており、このアッシュは粒子状物質と共にパティキュレートフィルタに捕集される。ところが、ＰＭ除去制御が行われてもアッシュは燃焼せず又は気化しない。すなわち、アッシュはパティキュレートフィルタから除去されず、パティキュレートフィルタ上に残留する。その結果、パティキュレートフィルタの圧力損失は、パティキュレートフィルタ上に堆積しているアッシュの分だけ大きくなる。このため、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質の量が上限値を越えたということでＰＭ除去制御を行うと、パティキュレートフィルタ上に堆積している粒子状物質の量が比較的少ないにも関わらずＰＭ除去制御が行われるおそれがある。すなわち、ＰＭ除去制御の実行タイミングが最適なタイミングよりも早められるおそれがある。したがって、ＰＭ除去制御が好ましくなく頻繁に行われ、ＰＭ除去制御のために消費されるエネルギが増大するおそれがある。
【０００５】
そこで、特許文献１では、パティキュレートフィルタ上に堆積しているアッシュの量を求め、アッシュ量が多くなるほど大きくなるよう上限値を補正し、粒子状物質量が補正された上限値を越えたときにＰＭ除去制御を行うようにしている。その結果、ＰＭ除去制御の実行タイミングが遅くされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１２２５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、アッシュによるパティキュレートフィルタの圧力損失ないし性能に対する影響が維持されたまま、ＰＭ除去制御の実行タイミングが変更される。すなわち、アッシュによる影響を弱めるという考え方は特許文献１には開示も示唆すらもされていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタは多孔性の隔壁を介して交互に配置された排気ガス流入通路及び排気ガス流出通路を備えている、内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタを移動促進温度まで昇温することにより排気ガス流入通路の内周面上に堆積したアッシュが排気ガス流入通路の奥部に移動するのを促進する移動促進制御を行う移動促進手段と、移動促進温度よりも高い減容温度までパティキュレートフィルタを昇温することによりパティキュレートフィルタ上のアッシュの容積を低減する減容制御を行う減容手段と、を具備した内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００９】
好ましくは、移動促進制御に引き続いて減容制御が行われる。更に好ましくは、移動促進制御が終了したときのパティキュレートフィルタの性能が許容下限よりも低いか否かが判別され、該性能が許容下限よりも低いと判別されたときには移動促進制御に引き続いて減容制御が行われ、該性能が許容下限よりも高いと判別されたときには減容制御が行われない。更に好ましくは、あらかじめ定められた計測期間においてパティキュレートフィルタの温度が減容温度以上になっている時間の積算時間が上限時間よりも短いか否かが判別され、該積算時間が上限時間よりも短いと判別されたときには移動促進制御に引き続いて減容制御が行われ、該積算時間が上限時間よりも長いと判別されたときには減容制御が行われない。
【００１０】
好ましくは、減容制御が終了したときのパティキュレートフィルタの性能があらかじめ定められた設定性能よりも高いか否かが判別され、パティキュレートフィルタの性能が設定性能よりも高いと判別されたときにはその後の減容制御が許容され、パティキュレートフィルタの性能が設定性能よりも低いと判別されたときにはその後の減容制御が禁止される。
【００１１】
好ましくは、排気ガス流入通路の内周面上に堆積したアッシュの量が上限量よりも多いか否かが判別され、前記アッシュの量が上限量よりも多いと判別されたときには移動促進制御が行われ、前記アッシュの量が上限量よりも少ないと判別されたときには移動促進制御が行われない。
【００１２】
好ましくは、移動促進温度が６５０℃から７５０℃までに設定され、減容温度が７５０℃から１２００℃までに設定される。
【００１３】
好ましくは、減容制御前のアッシュの容積に対する減容制御後のアッシュの容積の比が５０％よりも小さい。
【００１４】
好ましくは、パティキュレートフィルタの圧力損失がＰＭ除去制御用上限値よりも大きいときにパティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去制御を行うＰＭ除去手段を更に具備し、ＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われる。
【発明の効果】
【００１５】
アッシュによるパティキュレートフィルタの性能に対する影響を弱めることができ、したがってＰＭ除去制御を最適なタイミングで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２Ａ】パティキュレートフィルタの正面図である。
【図２Ｂ】パティキュレートフィルタの側面断面図である。
【図３】ＰＭ除去制御を説明するためのタイムチャートである。
【図４Ａ】増大分ｑＰＭｉを示すマップである。
【図４Ｂ】減少分ｑＰＭｄを示すマップである。
【図５Ａ】圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの関係を示す線図である。
【図５Ｂ】圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの関係を示す線図である。
【図５Ｃ】圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの関係を示す線図である。
【図５Ｄ】圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの関係を示す線図である。
【図６Ａ】排気ガス流入通路の内周面上に堆積するアッシュを示すパティキュレートフィルタの部分拡大断面図である。
【図６Ｂ】排気ガス流入通路の奥部に堆積するアッシュを示すパティキュレートフィルタの部分拡大断面図である。
【図７】減容制御が行われた後のアッシュを示すパティキュレートフィルタの部分拡大断面図である。
【図８】ＰＭ除去制御、移動促進制御及び減容制御を説明するためのタイムチャートである。
【図９】ＰＭ除去制御、移動促進制御及び減容制御の実行タイミングの一例を示すタイムチャートである。
【図１０Ａ】２つの漸近線の切片の差を説明するための線図である。
【図１０Ｂ】２つの漸近線の切片の差を説明するための線図である。
【図１１】比Ｒの別の実施例を説明するための線図である。
【図１２】排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】粒子状物質堆積量ＱＰＭの算出を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】比Ｒの算出を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】パティキュレートフィルタの温度の変化の一例を示すタイムチャートである。
【図１７】本発明による別の実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１８】本発明による別の実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１９】カウンタ値ＣＶＲを算出するルーチンを示すフローチャートである。
【図２０】本発明による更に別の実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図２１】本発明による更に別の実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図２２】本発明による更に別の実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照すると、１は圧縮着火式内燃機関の本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ｃの出口に連結され、コンプレッサ７ｃの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６内には吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｔの入口に連結され、排気タービン７ｔの出口は排気後処理装置２０に連結される。
【００１８】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１３が配置される。また、ＥＧＲ通路１２内にはＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１４が配置される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１５を介してコモンレール１６に連結される。このコモンレール１６内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１７から燃料が供給され、コモンレール１６内に供給された燃料は各燃料供給管１５を介して燃料噴射弁３に供給される。図１に示される実施例ではこの燃料は軽油から構成される。別の実施例では、内燃機関はリーン空燃比のもとで燃焼が行われる火花点火式内燃機関から構成される。この場合には燃料はガソリンから構成される。
【００１９】
排気後処理装置２０は排気タービン７ｔの出口に連結された排気管２１と、排気管２１に連結された触媒コンバータ２２と、触媒コンバータ２２に連結された排気管２３とを具備する。触媒コンバータ２２内にはウォールフロー型のパティキュレートフィルタ２４が配置される。
【００２０】
触媒コンバータ２２には、パティキュレートフィルタ２４の温度を検出するための温度センサ２５が設けられる。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサが排気管２１に配置される。更に別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４から流出する排気ガスの温度を検出するための温度センサが排気管２３に配置される。これら排気ガスの温度はパティキュレートフィルタ２４の温度を表している。
【００２１】
触媒コンバータ２２には更に、パティキュレートフィルタ２４の圧力損失を検出するための圧力損失センサ２６が設けられる。図１に示される実施例では、圧力損失センサ２６はパティキュレートフィルタ２４の上流及び下流の圧力差を検出するための圧力差センサから構成される。別の実施例では、圧力損失センサ２６は排気管２１に取り付けられて機関背圧を検出するセンサから構成される。
【００２２】
一方、排気マニホルド５には燃料添加弁２７が取り付けられる。この燃料添加弁２７にはコモンレール１６から燃料が供給され、燃料添加弁２７から排気マニホルド５内に燃料が添加される。別の実施例では、燃料添加弁２７が排気管２１に配置される。
【００２３】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。エアフローメータ８、温度センサ２５、及び圧力差センサ２６の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル３９にはアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４０が接続され、負荷センサ４０の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４３が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４３からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０駆動装置、ＥＧＲ制御弁１３、バイパス制御弁１４ｄ、燃料ポンプ１７、及び燃料添加弁２７に接続される。
【００２４】
図２Ａ及び図２Ｂはウォールフロー型パティキュレートフィルタ２４の構造を示している。なお、図２Ａはパティキュレートフィルタ２４の正面図を示しており、図２Ｂはパティキュレートフィルタ２４の側面断面図を示している。図２Ａ及び図２Ｂに示されるようにパティキュレートフィルタ２４はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路７１ｉ，７１ｏと、これら排気流通路７１ｉ，７１ｏを互いに隔てる隔壁７２とを具備する。図２Ａに示される実施例では、排気流通路７１ｉ，７１ｏは、上流端が開放されかつ下流端が栓７３ｄにより閉塞された排気ガス流入通路７１ｉと、上流端が栓７３ｕにより閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路７１ｏとにより構成される。なお、図２Ａにおいてハッチングを付した部分は栓７３ｕを示している。したがって、排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは薄肉の隔壁７２を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは各排気ガス流入通路７１ｉが４つの排気ガス流出通路７１ｏによって包囲され、各排気ガス流出通路７１ｏが４つの排気ガス流入通路７１ｉによって包囲されるように配置される。別の実施例では、排気流通路は、上流端及び下流端が開放された排気ガス流入通路と、上流端が栓により閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路とにより構成される。
【００２５】
隔壁７２は多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。したがって、図２Ｂに矢印で示されるように、排気ガスはまず排気ガス流入通路７１ｉ内に流入し、次いで周囲の隔壁７２内を通って隣接する排気ガス流出通路７１ｏ内に流出する。このように隔壁７２は排気ガス流入通路７１ｉの内周面を構成する。なお、隔壁７２の平均細孔径は１０から２５μｍ程度である。
【００２６】
隔壁７２の両側面及び細孔内表面には排気浄化触媒が担持される。この排気浄化触媒は図１に示される実施例では酸化機能を有する触媒から構成される。酸化機能を有する触媒は白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄのような貴金属から構成される。別の実施例では、酸化機能を有する触媒はセリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、ランタンＬａのような卑金属を含む複合酸化物から構成される。更に別の実施例では、触媒はこれら貴金属及び複合酸化物の組み合わせから構成される。
【００２７】
さて、排気ガス中には主として固体炭素から形成される粒子状物質が含まれている。この粒子状物質はパティキュレートフィルタ２４上に捕集される。燃焼室２では酸素過剰のもとで燃焼が行われている。したがって、燃料噴射弁３及び燃料添加弁２７から燃料が２次的に供給されない限り、パティキュレートフィルタ２４は酸化雰囲気にある。また、パティキュレートフィルタ２４には酸化機能を有する触媒が担持されている。その結果、パティキュレートフィルタ２４に捕集された粒子状物質は順次酸化される。ところが、単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が単位時間当たりに酸化される粒子状物質の量よりも多くなると、パティキュレートフィルタ２４上に捕集されている粒子状物質の量が機関運転時間の経過と共に増大する。
【００２８】
そこで本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ２４から粒子状物質を除去するＰＭ除去制御が繰り返し行われる。その結果、パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質が除去され、パティキュレートフィルタ２４の圧力損失が低減される。
【００２９】
図１に示される実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質を酸化除去するためにパティキュレートフィルタ２４を酸化雰囲気に維持しながらパティキュレートフィルタ２４の温度をＰＭ除去温度まで上昇させ保持する昇温制御から構成される。昇温制御を実行するために、一実施例では、燃料添加弁２７から追加の燃料が添加され、この追加の燃料が排気通路又はパティキュレートフィルタ２４で燃焼される。別の実施例では、燃料噴射弁３から燃焼用燃料とは別に追加の燃料が圧縮行程又は排気行程に噴射され、この追加の燃料が燃焼室２、排気通路、又はパティキュレートフィルタ２４で燃焼される。ＰＭ除去温度は例えば６００℃から６５０℃までに設定される。
【００３０】
すなわち、図３に示されるように、時間ｔａ１において、パティキュレートフィルタ２４の圧力損失すなわち圧力差ＰＤがＰＭ除去制御用上限値ＵＰＤよりも大きくなると、ＰＭ除去制御すなわち昇温制御が開始される。したがって、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦがＰＭ除去温度ＴＰＭまで上昇され、保持される。その結果、圧力差ＰＤが小さくなる。また、パティキュレートフィルタ２４上に堆積している粒子状物質の量ＱＰＭも小さくなる。次いで、時間ｔａ２において、粒子状物質堆積量ＱＰＭがＰＭ除去制御用下限値ＬＱＰＭよりも小さくなると、ＰＭ除去制御が終了される。したがって、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが低下する。次いで、時間ｔａ３において、圧力差ＰＤが上限値ＵＰＤよりも大きくなるとＰＭ除去制御が開始される。次いで、時間ｔａ４において、粒子状物質堆積量ＱＰＭが下限値ＬＱＰＭよりも小さくなると、ＰＭ除去制御が終了される。このように、ＰＭ除去制御が繰り返し行われる。
【００３１】
粒子状物質堆積量ＱＰＭは、一実施例では、単位時間当たりの増大分ｑＰＭｉと単位時間当たりの減少分ｑＰＭｄとを機関運転状態に基づきそれぞれ求め、増大分ｑＰＭｉ及び減少分ｑＰＭｄの合計を積算して得られるカウンタ値により表される（ＱＰＭ＝ＱＰＭ＋ｑＰＭｉ−ｑＰＭｄ）。増大分ｑＰＭｉは図４Ａに示されるように燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎｅの関数としてマップの形であらかじめＲＯＭ３２（図１）に記憶されている。燃料噴射量ＱＦは機関負荷を表している。一方、減少分ｑＰＭｄは図４Ｂに示されるように吸入空気量Ｇａ及びパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの関数としてマップの形であらかじめＲＯＭ３２に記憶されている。吸入空気量Ｇａはパティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガス又は酸素の流量を表している。
【００３２】
別の実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質をＮＯｘにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガス中のＮＯｘ量を増大させるＮＯｘ増大制御から構成される。ＮＯｘ量を増大させるために例えばＥＧＲガス量が減少される。更に別の実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質をオゾンにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ２４上流の排気通路に連結されたオゾン供給器からオゾンをパティキュレートフィルタ２４に供給するオゾン供給制御から構成される。
【００３３】
ところで、排気ガス中にはアッシュも含まれており、このアッシュも粒子状物質と共にパティキュレートフィルタ２４に捕集される。このアッシュは主として硫酸カルシウムＣａＳＯ４、リン酸亜鉛カルシウムＣａ１９Ｚｎ２（ＰＯ４）１４のようなカルシウム塩から形成されることが本願発明者により確認されている。カルシウムＣａ，亜鉛Ｚｎ，リンＰ等は機関潤滑油に由来し、イオウＳは燃料に由来する。すなわち、硫酸カルシウムＣａＳＯ４を例にとって説明すると、機関潤滑油が燃焼室２内に流入して燃焼し、潤滑油中のカルシウムＣａが燃料中のイオウＳと結合することにより硫酸カルシウムＣａＳＯ４が生成される。
【００３４】
ところが、ＰＭ除去制御が行われても、アッシュは燃焼せず又は気化しない。すなわち、アッシュはパティキュレートフィルタ２４から除去されず、パティキュレートフィルタ２４上に残留する。その結果、パティキュレートフィルタ２４上に堆積しているアッシュの分だけパティキュレートフィルタ２４の圧力損失ないし圧力差ＰＤが増大する。
【００３５】
すなわち、パティキュレートフィルタ２４が新品の状態から機関運転が開始されると、図５Ａに示されるように、圧力差ＰＤはその初期値ＰＤ０から、粒子状物質堆積量ＱＰＭはその初期値ゼロから、曲線ＣＴ１に沿ってそれぞれ増大する。次いで、圧力差ＰＤが上限値ＵＰＤよりも大きくなると、ＰＭ除去制御が開始される。その結果、図５Ｂに示されるように、圧力差ＰＤは上限値ＵＰＤから、粒子状物質堆積量ＱＰＭは値ＱＰＭ１から、曲線ＣＲ１に沿ってそれぞれ減少する。次いで、粒子状物質堆積量ＱＰＭが下限値ＬＱＰＭよりも小さくなると、ＰＭ除去制御が終了される。その結果、図５Ｃに示されるように、圧力差ＰＤは値ＰＤ１から、粒子状物質堆積量ＱＰＭは下限値ＬＱＰＭから、曲線ＣＴ２に沿ってそれぞれ増大する。次いで、圧力差ＰＤが上限値ＵＰＤよりも大きくなると、ＰＭ除去制御が開始される。その結果、図５Ｄに示されるように、圧力差ＰＤは上限値ＵＰＤから、粒子状物質堆積量ＱＰＭは値ＱＰＭ２から、曲線ＣＲ２に沿ってそれぞれ減少する。次いで、粒子状物質堆積量ＱＰＭが下限値ＬＱＰＭよりも小さくなると、ＰＭ除去制御が終了される。このようにして、圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの増大及び減少が交互に繰り返される。
【００３６】
別の見方をすると、図５Ａは圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの１回目の増大作用を示しており、図５Ｂは圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの１回目の減少作用を示しており、図５Ｃは圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの２回目の増大作用を示しており、図５Ｄは圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの２回目の減少作用を示している。
【００３７】
このように、機関運転時間が長くなるにつれて、圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの増大作用が停止される時点すなわちＰＭ除去制御が開始される時点での粒子状物質堆積量ＱＰＭが減少し（ＱＰＭ１＞ＱＰＭ２）、圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭの増大作用が開始される時点での圧力差ＰＤが増大する（ＰＤ０＜ＰＤ１＜ＰＤ２）。その結果、ＰＭ除去制御の実行タイミングが最適なタイミングよりも早められるおそれがある。この場合、ＰＭ除去処理が好ましくなく頻繁に行われることになり、燃料消費量が好ましくなく増大する。
【００３８】
一方、おおまかに言うと、パティキュレートフィルタ２４上におけるアッシュは、図６Ａに示されるように排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に分散的に堆積しているアッシュＡ、及び、図６Ｂに示されるように排気ガス流入通路７１ｉの奥部ないし底部７１ｉｒに局所的に堆積しているアッシュＡの一方又は両方から形成されると考えられる。その上で、排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積しているアッシュＡはパティキュレートフィルタ２４の圧力損失ないし圧力差ＰＤに対する影響が大きい。これに対し、排気ガス流入通路７１ｉの奥部７１ｉｒに堆積しているアッシュＡはパティキュレートフィルタ２４の圧力損失ないし圧力差ＰＤに対する影響が小さい。
【００３９】
そうすると、内周面７１ｉｓ上に堆積しているアッシュＡが奥部７１ｉｒに移動されれば、アッシュの圧力差ＰＤに対する影響を弱められるということになる。この点、例えば機関高負荷運転時のようにパティキュレートフィルタ２４内に流入する排気ガスの量が多いときには、内周面７１ｉｓ上に堆積しているアッシュＡの一部が排気ガス流れによって奥部７１ｉｒに移動される場合がある。しかしながら、この場合、十分な量のアッシュを移動させることは困難である。
【００４０】
そこで図１に示される実施例では、ＰＭ除去温度よりも高い移動促進温度までパティキュレートフィルタ２４を昇温することにより排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積しているアッシュＡが排気ガス流入通路７１ｉの奥部７１ｉｒに移動するのを促進する移動促進制御が行われる。移動促進温度は６５０℃から７５０℃までに設定される。その結果、アッシュが加熱により収縮し、排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓに形成されているアッシュ層が破壊され、アッシュが内周面７１ｉｓから容易に剥離する。内周面７１ｉｓから剥離したアッシュは排気ガスによって奥部７１ｉｒに容易にかつ確実に移動される。このように移動促進制御が行われると、排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積しているアッシュの量が減少され、アッシュの圧力差ＰＤへの影響を小さく維持することができる。したがって、ＰＭ除去制御の実行タイミングを最適なタイミングに維持することができる。このため、燃料消費量の増加を確実に抑制することができる。
【００４１】
なお、移動促進制御が行われると、内周面７１ｉｓ上に堆積している粒子状物質も奥部７１ｉｒに移動される。このように移動された粒子状物質は後続のＰＭ除去処理時に除去される。
【００４２】
図１に示される実施例では、ＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われる。このようにすると、パティキュレートフィルタ２４の温度を上昇させるのに必要なエネルギを低減することができる。別の実施例では、ＰＭ除去制御から時間間隔をもって移動促進制御が行われる。
【００４３】
ところが、移動促進制御が繰り返し行われると、排気ガス流入通路７１ｉの奥部７１ｉｒに移動されたアッシュの量が多くなり、この多量のアッシュが排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に位置するおそれがある。アッシュが排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に位置するとアッシュの圧力差ＰＤへの影響を小さく維持できないおそれがある。
【００４４】
そこで図１に示される実施例では、移動促進温度よりも高い減容温度までパティキュレートフィルタを昇温することによりパティキュレートフィルタ上のアッシュの容積を低減する減容制御が行われる。減容温度は７５０℃から１２００℃まで、好ましくは７５０℃から９００℃に設定される。その結果、図７に示されるように、パティキュレートフィルタ２４上のアッシュＡの容積が減少される。したがって、アッシュが排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に位置するのが抑制され、アッシュの圧力差ＰＤへの影響をより小さく維持することができる。また、排気浄化触媒がアッシュによって覆われるのが抑制される。その結果、パティキュレートフィルタ２４の性能が回復ないし向上される。
【００４５】
上述した移動促進制御でもアッシュの容積が減少される。しかしながら、図１に示される実施例では、移動促進制御前のアッシュの容積に対する移動促進制御後のアッシュの容積の比は５０％よりも大きい。すなわち、移動促進制御ではアッシュの容積はわずかに減少されるに過ぎない。これに対し、減容制御前のアッシュの容積に対する減容制御後のアッシュの容積の比は５０％よりも小さい。すなわち、減容制御ではアッシュの容積が大幅に減少される。この点、別の見方をすると、容積比が５０％よりも大きくなるように移動促進温度が設定され、容積比が５０％よりも小さくなるように減容温度が設定される。なお、アッシュの容積はアッシュの存在する領域の面積によって表すこともできる。
【００４６】
図１に示される実施例では、移動促進制御に引き続いて減容制御が行われる。このようにすると、パティキュレートフィルタ２４の温度を上昇させるのに必要なエネルギを低減することができる。別の実施例では、移動促進制御から時間間隔をもって減容制御が行われる。
【００４７】
したがって、図１に示される実施例では、図８に示されるように、時間ｔｂ１においてパティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが上限値ＵＰＤよりも大きくなると、ＰＭ除去制御が開始され、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦがＰＭ除去温度ＴＰＭまで上昇され、ＰＭ除去温度ＴＰＭに保持される。その結果、圧力差ＰＤが低下する。次いで、時間ｔｂ２においてＰＭ除去制御が終了されると、移動促進制御が開始され、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰまで上昇され、移動促進温度ＴＴＰに保持される。その結果、圧力差ＰＤが更に低下する。次いで、時間ｔｂ３において移動促進制御が終了されると、減容制御が開始され、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲまで上昇され、減容温度ＴＶＲに保持される。その結果、圧力差ＰＤが更に低下する。次いで、時間ｔｂ４において減容制御が終了されると、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが低下する。
【００４８】
なお、移動促進制御及び減容制御において、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦを上昇させるために、ＰＭ除去制御と同様に、燃料添加弁２７又は燃料噴射弁３から追加の燃料が噴射される。
【００４９】
図１に示される実施例では、排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量があらかじめ定められた上限量よりも多いか否かが判別され、内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量が上限量よりも多いと判別されたときに、ＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われる。これに対し、内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量が上限量よりも多いと判別されないときには移動促進制御は行われない。その結果、移動促進制御を効果的に行うことができる。
【００５０】
また、図１に示される実施例では、移動促進制御が終了したときのパティキュレートフィルタ２４の性能が許容下限よりも低いと判別されたときに移動促進制御に引き続いて減容制御が行われる。その結果、減容制御を効果的に行うことができる。
【００５１】
したがって、図１に示される実施例では、図９にＸで示されるようにＰＭ除去制御が行われても移動促進制御及び減容制御が行われない場合もある。また、図９にＹで示されるようにＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われても減容制御が行われない場合もある。更に、図９にＺで示されるようにＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われ、移動促進制御に引き続いて減容制御が行われる場合もある。なお、別の実施例ではＰＭ除去制御が行われるごとに移動促進制御が行われる。更に別の実施例では、移動促進制御が行われるごとに減容制御が行われる。
【００５２】
排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量があらかじめ定められた上限量よりも多いか否かは例えば次のようにして判別される。すなわち、図１０Ａに示されるように、圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭは１回目の増大作用時には曲線ＣＴ１に沿って変化する。この曲線ＣＴ１の漸近線ＡＳＴ１は次式で表される。
ＰＤ＝Ａ１・ＱＰＭ＋（Ｂ１＋Ｃ１）
【００５３】
また、圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭは１回目の減少作用時には曲線ＣＲ１に沿って変化する。この曲線ＣＲ１の漸近線ＡＳＲ１は次式で表される。
ＰＤ＝Ａ１・ＱＰＭ＋Ｂ１
【００５４】
これら２つの式の切片の差はＣ１で表される。なお、Ｂ１はパティキュレートフィルタ２４自体の圧力損失を表しており、ＰＤ０に相当する。
【００５５】
同様に、図１０Ｂに示されるように、圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭはｉ回目の増大作用時には曲線ＣＴｉに沿って変化する（ｉ＝１，２，…）。この曲線ＣＴｉの漸近線ＡＳＴｉは次式で表される。
ＰＤ＝Ａｉ・ＱＰＭ＋（Ｂｉ＋Ｃｉ）
【００５６】
また、圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭはｉ回目の減少作用時には曲線ＣＲｉに沿って変化する。この曲線ＣＲｉの漸近線ＡＳＲｉは次式で表される。
ＰＤ＝Ａｉ・ＱＰＭ＋Ｂｉ
【００５７】
これら２つの式の切片の差はＣｉで表される。
【００５８】
切片の差Ｃｉは圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭのｉ回目の増大作用時にパティキュレートフィルタ２４に堆積した粒子状物質の量を表しており、あるいは、圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭのｉ回目の減少作用時にパティキュレートフィルタ２４から除去された粒子状物質の量を表している。この粒子状物質の量は、排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量が多くなるにつれて少なくなる。したがって、排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量が多くなるにつれて、差Ｃｉ又は比Ｒ（＝Ｃｉ／Ｃ１）が小さくなる。なお、図１０Ａは差Ｃｉ又は比Ｒが大きい場合を示しており、図１０Ｂは差Ｃｉ又は比Ｒが小さい場合を示している。
【００５９】
そこで、図１に示される実施例では、比Ｒがあらかじめ定められた下限値ＬＲよりも小さいときに、排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量があらかじめ定められた上限量よりも多いと判別され、比Ｒが下限値ＬＲよりも大きいときに内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量が上限量よりも少ないと判別される。
【００６０】
比Ｒは次のようにして算出することもできる。すなわち、図１１に示されるように、圧力差ＰＤはｉ回目の減少作用時によりＤｉ（＝ＵＰＤ−ＰＤ（ｉ＋１））だけ減少する。この減少分Ｄｉないし比Ｄｉ／Ｄ１は排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量が多くなるにつれて少なくなる。そこで、比ＲがＤｉ／Ｄ１の形で算出される。
【００６１】
別の実施例では、差Ｃｉ又は減少分Ｄｉがあらかじめ定められた下限値よりも小さいときに、排気ガス流入通路７１ｉの内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量があらかじめ定められた上限量よりも多いと判別され、差Ｃｉ又は減少分Ｄｉが下限値よりも大きいときに内周面７１ｉｓ上に堆積したアッシュの量が上限量よりも少ないと判別される。
【００６２】
移動促進制御が終了したときのパティキュレートフィルタ２４の性能が許容下限よりも低いか否かは例えば次のようにして判別される。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の性能はパティキュレートフィルタ２４の圧力損失ないし圧力差ＰＤによって表される。そこで図１に示される実施例では、パティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが許容下限値よりも大きいときにパティキュレートフィルタ２４の性能が許容下限よりも低いと判別され、パティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが許容下限値よりも小さいときにパティキュレートフィルタ２４の性能が許容下限よりも高いと判別される。この場合の許容下限値は図８にＰＤＸでもって示されている。
【００６３】
あるいは、パティキュレートフィルタ２４の性能はパティキュレートフィルタ２４に担持された排気浄化触媒の性能によって表される。排気浄化触媒の性能は排気浄化触媒のＮＯｘ浄化率、ＨＣ浄化率、及びＣＯ浄化率の少なくとも１つによって表される。そこで別の実施例では、排気浄化触媒のＮＯｘ浄化率、ＨＣ浄化率、及びＣＯ浄化率の少なくとも１つが許容下限値よりも低いときにパティキュレートフィルタ２４の性能が許容下限よりも低いと判別され、排気浄化触媒のＮＯｘ浄化率、ＨＣ浄化率、及びＣＯ浄化率の少なくとも１つが許容下限値よりも高いときにパティキュレートフィルタ２４の性能が許容下限よりも高いと判別される。
【００６４】
したがって、包括的に表現すると、パティキュレートフィルタ２４の性能がパティキュレートフィルタ２４の圧力損失、並びに排気浄化触媒のＮＯｘ浄化率、ＨＣ浄化率、及びＣＯ浄化率の少なくとも１つによって表されるということになる。
【００６５】
なお、減容温度を１２００℃までに設定すると、パティキュレートフィルタ２４自体が熱によって損傷するのが抑制される。また、減容温度を９００℃までに設定すると、排気浄化触媒が熱によって劣化するのが抑制される。
【００６６】
図１２及び図１３は図１に示される実施例における排気浄化制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図１２及び図１３を参照すると、ステップ１００ではパティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが上限値ＵＰＤよりも大きいか否かが判別される。ＰＤ＞ＵＰＤのときには次いでステップ１０１に進み、ＰＭ除去制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦがＰＭ除去温度ＴＰＭに設定される。図１に示される実施例では、パティキュレートフィルタ２４の実際の温度が目標値ＴＴＦになるようにパティキュレートフィルタ２４の温度が制御される。続くステップ１０２では粒子状物質堆積量ＱＰＭが下限値ＬＱＰＭよりも小さいか否かが判別される。粒子状物質堆積量ＱＰＭは図１４に示されるルーチンにおいて算出される。ＱＰＭ≧ＬＱＰＭのときにはステップ１０１に戻る。ＱＰＭ＜ＬＱＰＭのときには次いでステップ１０３に進む。したがって、ＰＭ除去制御が終了される。ステップ１０１においてＰＤ≦ＵＰＤのときには処理サイクルを終了する。この場合、ＰＭ除去制御が行われない。
【００６７】
ステップ１０３では比Ｒが下限値ＬＲよりも小さいか否かが判別される。比Ｒは図１５に示されるルーチンにおいて算出される。Ｒ＜ＬＲのときには次いでステップ１０４に進み、ＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦが移動促進温度ＴＴＰに設定される。続くステップ１０５ではパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されたか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されていないときにはステップ１０４に戻る。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されたときにはステップ１０６に進む。したがって、移動促進制御が終了される。ステップ１０３においてＲ≧ＬＲのときには処理サイクルを終了する。この場合、移動促進制御が行われない。
【００６８】
ステップ１０６ではパティキュレートフィルタ２４の性能を表す圧力差ＰＤが許容下限値ＰＤＸよりも大きいか否かが判別される。ＰＤ≧ＰＤＸのときには次いでステップ１０７に進み、移動促進制御に引き続いて減容制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦが減容温度ＴＶＲに設定される。続くステップ１０７ではパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されたか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されていないときにはステップ１０７に戻る。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されたときには処理サイクルを終了する。したがって、減容制御が終了される。ステップ１０６においてＰＤ≦ＰＤＸのときには処理サイクルを終了する。この場合、減容制御が行われない。なお、電子制御ユニット３０は排気浄化制御を行うようにプログラムされている。すなわち、電子制御ユニット３０はＰＭ除去制御、移動促進制御、及び減容制御を行うようにプログラムされている。
【００６９】
図１４は粒子状物質堆積量ＱＰＭを算出するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図１４を参照すると、ステップ１１０では増大分ｑＰＭｉが図４Ａのマップから算出される。続くステップ１１１では減少分ｑＰＭｄが図４Ｂのマップから算出される。続くステップ１１２では粒子状物質堆積量ＱＰＭが算出される（ＱＰＭ＝ＱＰＭ＋ｑＰＭｉ−ｑＰＭｄ）。
【００７０】
図１５は比Ｒの算出ルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図１５を参照すると、ステップ１２１では圧力差ＰＤが読み込まれる。続くステップ１２２では粒子状物質量ＱＰＭが読み込まれる。続くステップ１２３では、ＰＭ除去制御が実行から停止に切り換わったか否かが判別される。ＰＭ除去制御が実行から停止に切り換わっていないときには次いでステップ１２４に進み、ＰＭ除去制御が停止から実行に切り換わったか否かが判別される。ＰＭ除去制御が停止から実行に切り換わっていないときには処理サイクルを終了する。ＰＭ除去制御が停止から実行に切り換わったとき、すなわち圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭのｉ回目の増大作用が終了したときには、ステップ１２５に進み、ｉ回目の増大作用の曲線ＣＴｉの漸近線ＡＳＴｉが決定される。次いで、ＰＭ除去制御が実行から停止に切り換わったとき、すなわち圧力差ＰＤ及び粒子状物質堆積量ＱＰＭのｉ回目の減少作用が終了したときには、ステップ１２３からステップ１２６に進み、ｉ回目の減少作用の曲線ＣＲｉの漸近線ＡＳＲｉが決定される。続くステップ１２７では切片の差Ｃｉが算出される。続くステップ１２８では比Ｒが算出される（Ｒ＝Ｃｉ／Ｃ１）。続くステップ１２９ではパラメータｉが１だけインクリメントされる（ｉ＝ｉ＋１）。なお、パラメータｉは機関運転が初めて行われるときに１にセットされる。
【００７１】
次に、図１６を参照して本発明による別の実施例を説明する。
図１６はパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの変化の一例を示している。例えば加速運転が長時間にわたって行われると、高温の排気ガスが長時間にわたってパティキュレートフィルタ２４内に流入し、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲ以上に高くなる場合がある。このようにパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲ以上であると、パティキュレートフィルタ２４上のアッシュの容積が減少する。したがって、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが頻繁に減容温度ＴＶＲ以上になるような機関運転状態では、減容制御を行わなくてもアッシュの容積が十分に減少されることになる。むしろ、このとき減容制御を行なってもアッシュの容積を更に減少させるのは困難であり、エネルギを有効利用することができない。
【００７２】
そこで本発明による別の実施例では、あらかじめ定められた計測期間においてパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度以上になっている時間の積算時間が上限時間よりも短いか否かが判別され、積算時間が上限時間よりも短いときには移動促進制御に引き続いて減容制御を行い、積算時間が上限時間よりも長いときには減容制御を行わないようにしている。その結果、減容制御を効率的に行うことができる。
【００７３】
パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度以上になっている時間の積算時間が上限時間よりも短いか否かは例えば次のようにして算出される。すなわち、図１６に示されるように、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲ以上のときにカウンタ値ＣＶＲが増大され、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲよりも低いときにカウンタ値ＣＶＲが保持される。したがって、カウンタ値ＣＶＲは積算時間を表している。カウンタ値ＣＶＲが上限値ＵＣＶＲよりも小さいときには移動促進制御に引き続いて減容制御が行われ、カウンタ値ＣＶＲが上限値ＵＣＶＲよりも大きいときには減容制御が行われない。
【００７４】
本発明による別の実施例では、移動促進制御が終了したときに積算時間が上限時間よりも短いか否かが判別される。また、上述の計測期間は、前回の移動促進制御が終了してから今回の移動促進制御が終了するまでの間で減容制御が行われている期間を除いた期間である。すなわち、計測期間の開始点は、前回の移動促進制御に引き続いて減容制御が行われたときには前回の減容制御が終了した時点であり、前回の移動促進制御に引き続いて減容制御が行われていないときには前回の移動促進制御が終了した時点である。また、機関運転が開始されてから初めて移動促進制御が行われたときの計測期間の開始点は機関運転が初めて行われた時点である。一方、計測期間の終了点はいずれの場合も、今回の移動促進制御が終了した時点である。計測期間の開始点では、カウンタ値ＣＶＲがクリアされる（ＣＶＲ＝０）。
【００７５】
図１７及び図１８は本発明による別の実施例における排気浄化制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図１７及び図１８を参照すると、ステップ１００ではパティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが上限値ＵＰＤよりも大きいか否かが判別される。ＰＤ＞ＵＰＤのときには次いでステップ１０１に進み、ＰＭ除去制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦがＰＭ除去温度ＴＰＭに設定される。続くステップ１０２では粒子状物質堆積量ＱＰＭが下限値ＬＱＰＭよりも小さいか否かが判別される。粒子状物質堆積量ＱＰＭは図１４に示されるルーチンにおいて算出される。ＱＰＭ≧ＬＱＰＭのときにはステップ１０１に戻る。ＱＰＭ＜ＬＱＰＭのときには次いでステップ１０３に進む。したがって、ＰＭ除去制御が終了される。ステップ１０１においてＰＤ≦ＵＰＤのときには処理サイクルを終了する。この場合、ＰＭ除去制御が行われない。ステップ１０３では比Ｒが下限値ＬＲよりも小さいか否かが判別される。比Ｒは図１５に示されるルーチンにおいて算出される。Ｒ＜ＬＲのときには次いでステップ１０４に進み、ＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦが移動促進温度ＴＴＰに設定される。続くステップ１０５ではパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されたか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されていないときにはステップ１０４に戻る。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されたときにはステップ１０６ａに進む。したがって、移動促進制御が終了される。ステップ１０３においてＲ≧ＬＲのときには処理サイクルを終了する。この場合、移動促進制御が行われない。
【００７６】
ステップ１０６ａではカウンタ値ＣＶＲが上限値ＵＣＶＲよりも小さいか否かが判別される。カウンタ値ＣＶＲは図１９に示されるルーチンによって算出される。ＣＶＲ＜ＵＣＶＲのときには次いでステップ１０７に進み、移動促進制御に引き続いて減容制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦが減容温度ＴＶＲに設定される。続くステップ１０７ではパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されたか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されていないときにはステップ１０７に戻る。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されたときには処理サイクルを終了する。したがって、減容制御が終了される。ステップ１０６ａにおいてＣＶＲ≧ＵＣＶＲのときには処理サイクルを終了する。この場合、減容制御が行われない。
【００７７】
図１９はカウンタ値ＣＶＲの算出ルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図１９を参照すると、ステップ１２０では現時点が計測期間の開始点であるか否か、すなわちカウンタ値ＣＶＲの算出を開始すべきか否かが判別される。現時点が計測期間の開始点であるときには次いでステップ１２１に進み、カウンタ値ＣＶＲがクリアされる（ＣＶＲ＝０）。次いでステップ１２２に進む。これに対し、現時点が計測期間の開始点でないとき、すなわちカウンタ値ＣＶＲの算出を継続すべきときにはステップ１２０からステップ１２２にジャンプする。ステップ１２２ではパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲ以上か否かが判別される。ＴＦ≧ＴＶＲのときにはステップ１２３に進み、カウンタ値ＣＶＲが１だけインクリメントされる。これに対し、ＴＦ＜ＴＶＲのときには処理サイクルを終了する。すなわち、カウンタ値ＣＶＲが保持される。
【００７８】
次に、図２０を参照して本発明による更に別の実施例を説明する。
上述したように、減容制御が行われるとパティキュレートフィルタ２４上のアッシュの容積が減少され、パティキュレートフィルタ２４の性能が回復ないし向上される。しかしながら、例えばパティキュレートフィルタ２４上のアッシュの量が比較的多くなったときには、減容制御を行なってもパティキュレートフィルタ２４の性能が回復ないし向上されるのが困難となる。このような場合に減容制御を行うと、エネルギを有効利用することができない。
【００７９】
そこで本発明による更に別の実施例では、減容制御が終了したときのパティキュレートフィルタ２４の性能があらかじめ定められた設定性能よりも高いか否かが判別され、パティキュレートフィルタ２４の性能が設定性能よりも高いと判別されたときにはその後の減容制御を許容し、パティキュレートフィルタの性能が設定性能よりも低いと判別されたときにはその後の減容制御を禁止するようにしている。
【００８０】
パティキュレートフィルタ２４の性能はパティキュレートフィルタ２４の圧力損失ないし圧力差ＰＤによって表される。したがって、本発明による更に別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤがあらかじめ定められた設定値よりも大きいときにパティキュレートフィルタ２４の性能が設定性能よりも低いと判別され、パティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが設定値よりも小さいときにパティキュレートフィルタ２４の性能が設定性能よりも高いと判別される。この場合の設定値は図２０にＰＤＹでもって示されている。
【００８１】
すなわち、図２０に示される例では、時間ｔｃ１においてＰＭ除去制御が開始され、時間ｔｃ２において移動促進制御が開始され、時間ｔｃ３において減容制御が開始される。次いで、時間ｔｃ４において減容制御が終了し、このときの圧力差ＰＤが設定値ＰＤＹよりも大きくなっている。したがって、これ以降に減容制御は行われない。
【００８２】
図２１及び図２２は本発明による更に別の実施例における排気浄化制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図２１及び図２２を参照すると、ステップ１００ではパティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが上限値ＵＰＤよりも大きいか否かが判別される。ＰＤ＞ＵＰＤのときには次いでステップ１０１に進み、ＰＭ除去制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦがＰＭ除去温度ＴＰＭに設定される。続くステップ１０２では粒子状物質堆積量ＱＰＭが下限値ＬＱＰＭよりも小さいか否かが判別される。粒子状物質堆積量ＱＰＭは図１４に示されるルーチンにおいて算出される。ＱＰＭ≧ＬＱＰＭのときにはステップ１０１に戻る。ＱＰＭ＜ＬＱＰＭのときには次いでステップ１０３に進む。したがって、ＰＭ除去制御が終了される。ステップ１０１においてＰＤ≦ＵＰＤのときには処理サイクルを終了する。この場合、ＰＭ除去制御が行われない。ステップ１０３では比Ｒが下限値ＬＲよりも小さいか否かが判別される。比Ｒは図１５に示されるルーチンにおいて算出される。Ｒ＜ＬＲのときには次いでステップ１０４に進み、ＰＭ除去制御に引き続いて移動促進制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦが移動促進温度ＴＴＰに設定される。続くステップ１０５ではパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されたか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されていないときにはステップ１０４に戻る。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが移動促進温度ＴＴＰに一定時間ΔｔＴＰだけ保持されたときにはステップ１０６ｂに進む。したがって、移動促進制御が終了される。ステップ１０３においてＲ≧ＬＲのときには処理サイクルを終了する。この場合、移動促進制御が行われない。
【００８３】
ステップ１０６ｂではフラグＸＶＲがセットされているか否かが判別される。フラグＸＶＲは減容制御が許容されているときにセットされ（ＸＶＲ＝１）、それ以外はリセットされる（ＸＶＲ＝０）。フラグＸＶＲがセットされているときには次いでステップ１０７に進み、移動促進制御に引き続いて減容制御が行われる。すなわち、パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの目標値ＴＴＦが減容温度ＴＶＲに設定される。続くステップ１０７ではパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されたか否かが判別される。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されていないときにはステップ１０７に戻る。パティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦが減容温度ＴＶＲに一定時間ΔｔＶＲだけ保持されたときには次いでステップ１０９に進む。したがって、減容制御が終了される。ステップ１０９ではパティキュレートフィルタ２４の圧力差ＰＤが設定値ＰＤＹよりも大きいか否かが判別される。ＰＤ＞ＰＤＹのときには次いでステップ１０９ａに進み、フラグＸＶＲがリセットされる。ステップ１０６ｂにおいてフラグＸＶＲがリセットされているときには処理サイクルを終了する。この場合、減容制御が行われない。なお、フラグＸＶＲは機関運転が初めて行われるときにセットされている。
【００８４】
これまで述べてきた本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ２４に担持される排気浄化触媒が酸化機能を有する触媒から構成される。別の実施例では、排気浄化触媒はＮＯｘ選択還元触媒から構成される。このＮＯｘ選択還元触媒は、還元剤が含まれる酸化雰囲気において排気ガス中のＮＯｘを還元剤でもって還元する機能を有する。ＮＯｘ選択還元触媒は例えばチタニアから形成された担体上に酸化バナジウムを担持したバナジウム・チタニア触媒又はゼオライトから形成された担体上に銅を担持した銅ゼオライト触媒から構成される。この場合の還元剤として例えば尿素水溶液が用いられ、尿素水溶液はパティキュレートフィルタ２４上流の排気管２１に配置された添加弁から供給される。更に別の実施例では、排気浄化触媒はＮＯｘ吸蔵還元触媒から構成される。機関吸気通路、燃焼室２およびＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、このＮＯｘ吸蔵還元触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出し還元する機能を有する。
【００８５】
これまで述べてきた本発明による実施例を互いに組み合わせることもできる。例えば、一実施例では、移動促進制御が終了したときのパティキュレートフィルタ２４の性能が許容下限よりも低くかつ積算時間が上限時間よりも短いと判別されたときに移動促進制御に引き続いて減容制御が行われ、それ以外は減容制御が行われない。
【符号の説明】
【００８６】
１    機関本体
２１    排気管
２４    パティキュレートフィルタ
２６    圧力差センサ
７１ｉ    排気ガス流入通路
７１ｏ    排気ガス流出通路
７２    隔壁
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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