(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の排気通路に配設され、流入する排気ガス中の微粒子を捕集するとともに、捕集された微粒子が燃焼により除去される微粒子捕集手段と、
上記微粒子捕集手段に流入する排気ガスの状態を制御して微粒子捕集手段の再生を促進する複数種類の再生手段と、
この複数種類の再生手段の中から一つあるいは複数組み合わせて再生を実行する再生制御手段と、
上記微粒子捕集手段に捕集された微粒子の燃焼特性を示す燃焼速度定数に基づいて、上記微粒子捕集手段に存在する微粒子捕集量を推定する微粒子捕集量推定手段と、
を備え、
上記燃焼速度定数は、上記再生手段の一つあるいは組み合わせからなる各再生条件毎に設定されており、
上記微粒子捕集量推定手段は、再生実行前に、各再生条件に対応する複数の燃焼速度定数に基づいて、上記微粒子捕集量を各再生条件毎に推定し、
上記再生制御手段は、この推定された複数の微粒子捕集量に基づき最適な再生条件を選択することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記再生手段の一つは、上記微粒子捕集手段の再生時に、上記微粒子捕集手段に流入する排気ガスを加熱する手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記再生手段の一つは、上記微粒子捕集手段の再生時に、機関の吸入空気量を減少させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記再生手段の一つは、上記微粒子捕集手段の再生時に、燃料の主噴射の後に一定量の燃料を噴射する手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記再生手段の一つは、排気ガスを排気通路から吸気通路に還流する手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記燃焼速度定数は、機関回転数と負荷とに対応して設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記微粒子捕集手段の上流側に、流入する排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成する酸化触媒手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記微粒子捕集量推定手段は、微粒子が燃焼する間に新たに捕集される微粒子の量を示す微粒子生成量をさらに考慮して、上記微粒子捕集手段に存在する微粒子捕集量を推定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記微粒子生成量は、上記再生手段の一つあるいは組み合わせからなる各再生条件毎に設定されていることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
上記微粒子生成量は、機関回転数と負荷とに対応して設定されることを特徴とする請求項８または９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特にディーゼル機関において問題となる排気微粒子（パティキュレート）を捕集して除去する内燃機関の排気浄化装置に関し、より詳しくは、捕集された微粒子を機関の運転中に連続的に燃焼除去するとともに、残存する微粒子捕集量を逐次正確に把握するようにして、必要な場合には適切な時期に強制的な再生を行うようにした排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディーゼル機関において、排気ガス中に含まれる排気微粒子の処理が大きな問題となっている。この排気微粒子の大部分は、カーボンと可溶性有機物質（ＳＯＦ）の合成物であり、その大きさは、通常、数μｍ〜数十μｍ程度のものである。この排気微粒子の大気中への放出を防止するためには、排気通路に、排気微粒子を捕集するフィルタ、いわゆるディーゼルパティキュレートフィルタを設けることが有効であるが、この種のフィルタは、排気微粒子の捕集に伴って、いわゆる目詰まりを生じることから、何らかの手段で捕集された排気微粒子を除去してフィルタを再生する必要があり、この再生をいかに行うかが大きな技術課題となっている。
【０００３】
フィルタで捕集された微粒子は、酸素の存在下で約６００℃以上に加熱されると、酸素と反応して容易に燃焼焼却できるが、排気ガスの熱のみでは一般に温度が不十分であり、微粒子を完全に燃焼させることは困難である。
【０００４】
そのため、強制的な加熱手段を用いてフィルタを再生させる方法が多く提案されており、例えば、実開平１−１４４４２７号公報には、フィルタを２つに区画するとともに、それぞれの前面に電気ヒータを配し、所定量の排気微粒子が捕集された段階で、各区画毎に電気ヒータに通電して加熱するとともに、この再生中の区画に流れる排気量を少量に制限するようにした構成が開示されている。
【０００５】
また、特開平６−１２３２１６号公報には、ディーゼルパティキュレートフィルタの圧力損失を圧力センサによって検出し、そのときの機関回転数と前回の強制再生時からの通算運転時間とを考慮して、異常な目詰まりやフィルタ素子の破損などを検出するようにした異常検出装置が開示されている。
【０００６】
また、特開平１１−１３４５５号公報には、エンジン運転状態に応じて微粒子発生量を高精度に検出し、単位時間当たりの微粒子発生量を積算することによって、フィルタの捕集量を推定し、これが所定値に達した段階で加熱手段を作動させてフィルタの再生を行うようにしたディーゼルパティキュレートフィルタ装置が開示されている。
【０００７】
一方、特許第３０１２２４９号公報には、より低温の排気温度の下で、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集された微粒子の燃焼が行われるようにしたフィルタ再生方法が開示されている。これは、排ガス中のＮＯとＯ２とから触媒作用によって二酸化窒素ＮＯ２を生成し、この酸化力の強いＮＯ２をフィルタ上の排気微粒子に作用させることで、微粒子を燃焼させるようにしたものであって、これにより、例えば２５０℃〜４００℃程度の排気温度の下で燃焼が可能となる。従って、運転中に、連続的に再生がなされることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ディーゼルパティキュレートフィルタを何らかの手段で強制的に再生するに際しては、フィルタにおける微粒子の捕集量、つまりフィルタに堆積している微粒子の量を精度良く検出することが重要である。一般に、微粒子捕集量が所定レベルに達した時点で電気ヒータによる加熱等の再生促進を開始するのであるが、実際に所定レベルに達する前に、当該レベルに達したと判断してしまうと、加熱手段によるフィルタの加熱回数が不必要に増加し、加熱手段に必要な電力等のエネルギの消費が増加するとともに、過度の加熱の繰り返しによってフィルタの耐久性が低下する。また、逆に、フィルタの微粒子捕集量が所定レベルに達した後に、遅れて当該レベルに達したと判断するようなことがあると、フィルタが目詰まり状態となって排気圧力損失が増加し、燃費が悪化する。
【０００９】
上記特開平６−１２３２１６号公報や特開昭６０−８５２１４号公報に示された構成では、車両の走行に伴って機関回転数や負荷が刻々と変動し、また、排気ガス流量の変化によりフィルタに作用する圧力も変動するため、微粒子捕集量の高精度な検出は到底不可能である。
【００１０】
また上記特開平１１−１３４５５号公報のように、微粒子の排出量に着目した方法では、上記特許第３０１２２４９号公報に開示されているように、フィルタに捕集された微粒子が運転中に連続的に燃焼するようにした、いわゆる連続燃焼方式のものにおいては、微粒子の連続的な燃焼除去量が反映されず、微粒子捕集量を精度よく把握することはできない。
【００１１】
この発明は、いわゆる連続燃焼方式のものにおいても、フィルタに残存する微粒子捕集量を正確に把握し得るようにし、必要な場合には適切な時期に強制的な再生を行うようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る内燃機関の排気浄化装置は、
機関の排気通路に配設され、流入する排気ガス中の微粒子を捕集するとともに、捕集された微粒子が燃焼により除去される微粒子捕集手段と、
上記微粒子捕集手段に流入する排気ガスの状態を制御して微粒子捕集手段の再生を促進する複数種類の再生手段と、
この複数種類の再生手段の中から一つあるいは複数組み合わせて再生を実行する再生制御手段と、
上記微粒子捕集手段に捕集された微粒子の燃焼特性を示す燃焼速度定数に基づいて、上記微粒子捕集手段に存在する微粒子捕集量を推定する微粒子捕集量推定手段と、
を備え、
上記燃焼速度定数は、上記再生手段の一つあるいは組み合わせからなる各再生条件毎に設定されており、
上記微粒子捕集量推定手段は、再生実行前に、各再生条件に対応する複数の燃焼速度定数に基づいて、上記微粒子捕集量を各再生条件毎に推定し、
上記再生制御手段は、この推定された複数の微粒子捕集量に基づき最適な再生条件を選択することを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明では、上記微粒子捕集量推定手段は、微粒子が燃焼する間に新たに捕集される微粒子の量を示す微粒子生成量をさらに考慮して、上記微粒子捕集手段に存在する微粒子捕集量を推定することを特徴としている。
そして、請求項９の発明では、上記微粒子生成量は、上記再生手段の一つあるいは組み合わせからなる各再生条件毎に設定されている。
【００１８】
請求項６の発明は、上記燃焼速度定数が、機関回転数と負荷とに対応して設定されることを特徴としている。
【００１９】
請求項１０の発明は、上記微粒子生成量が、機関回転数と負荷とに対応して設定されることを特徴としている。
【００２３】
請求項２の発明では、上記再生手段の一つは、上記微粒子捕集手段の再生時に、上記微粒子捕集手段に流入する排気ガスを加熱する手段である。
【００２４】
請求項３の発明では、上記再生手段の一つは、上記微粒子捕集手段の再生時に、機関の吸入空気量を減少させる手段である。
【００２５】
請求項４の発明では、上記再生手段の一つは、上記微粒子捕集手段の再生時に、燃料の主噴射の後に一定量の燃料を噴射する手段である。
【００２６】
請求項５の発明では、上記再生手段の一つは、排気ガスを排気通路から吸気通路に還流する手段である。
【００２７】
また請求項７の発明においては、上記微粒子捕集手段の上流側に、流入する排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成する酸化触媒手段をさらに備えている。
【００２８】
本発明において最も注目すべき点は、微粒子の燃焼除去量を、実験により予め設定される燃焼速度定数を用いて把握する点である。
【００２９】
図１は、予め実機内燃機関でカーボンＣと可溶性有機物質ＳＯＦ微粒子を付着させたパティキュレートフィルタを、モデルガス評価装置を用いて、雰囲気温度３００℃一定の条件で、一定混合ガス（ＮＯ２＋Ｎ２）雰囲気下に曝した場合の微粒子の燃焼特性を示している。なお、本発明はＮＯ２を用いた連続燃焼による再生に限定されるものではなく、種々の再生方法を適用できることは言うまでもない。
【００３０】
この図１は、縦軸がＣＯとＣＯ２の生成量であり、ＮＯ２を構成する酸素による微粒子の燃焼量が、時間の経過に伴って減少する挙動を表している。
【００３１】
ここで、微粒子燃焼量の減少は直線的な変化とならず、燃焼開始直後における単位時間当たりの微粒子燃焼量に比べ、時間が経過した後の単位時間当たりの微粒子燃焼量の方が、少なくなる傾向がある。
【００３２】
これは、単位時間当たりの微粒子燃焼量が、フィルタ上の微粒子量（微粒子捕集量）と比例関係にあることに起因しており（後述する式１の右辺参照）、燃焼に伴って微粒子捕集量が減少していくと、単位時間当たりの微粒子燃焼量が減少するため、結果として、単位時間当たりの微粒子燃焼量が徐々に変化することになる。
【００３３】
このことは、実機機関において、連続燃焼による微粒子燃焼量が、同じ運転条件であっても、微粒子捕集量によって異なることを示しており、この点が、連続燃焼時に微粒子捕集量の把握を困難にする理由である。
【００３４】
この問題を解決するために、フィルタに捕集された微粒子の燃焼特性を示す燃焼モデルを立てたので、以下、これを説明する。
【００３５】
時刻ｔにおける微粒子捕集量をＤ（ｔ）とし、フィルタに捕集された微粒子が単位時間内に燃焼する確率をＲとすると、単位時間当たりの微粒子燃焼量は、これらを乗じて、Ｒ・Ｄ（ｔ）となる。本実験の場合、雰囲気条件が一定のため、上記の燃焼確率Ｒは一定値である。
【００３６】
一方、フィルタに捕集された微粒子の単位時間当たりの変化量、すなわち、微粒子捕集量Ｄ（ｔ）の変化速度は、ｄＤ（ｔ）／ｄｔと記述できる。
【００３７】
微粒子捕集量Ｄ（ｔ）の変化は、燃焼による減少であるため、上記の単位時間当たりの微粒子燃焼量と、微粒子の単位時間当たりの変化量との関係は、次の微分方程式で示される。
【００３８】
ｄＤ（ｔ）／ｄｔ＝−Ｒ・Ｄ（ｔ）                …（１）
この微分方程式を解くと、
Ｄ（ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ（−Ｒ・ｔ）          …（２）
となる。この式２に、ｔ＝０を代入すると、
Ｄ（ｔ＝０）＝Ｄ０＝Ａ・ｅｘｐ（０）＝Ａ    …（３）
となって、Ａが、ｔ＝０の時の微粒子捕集量Ｄ、つまり初期微粒子捕集量Ｄ０として得られる。従って、式２および式３から、次のように燃焼モデルが導出される。
【００３９】
Ｄ（ｔ）＝Ｄ０・ｅｘｐ（−Ｒ・ｔ）          …（４）
ここで、上記のＲを、燃焼速度定数と呼ぶこととする。
【００４０】
以上の知見は、フィルタに捕集された微粒子の燃焼特性は、雰囲気が一定の場合、初期微粒子捕集量と燃焼速度定数とが判れば一義的に定まり、式４より、任意の時間の微粒子捕集量を予測できることを示している。
【００４１】
次に、実際の実験結果から燃焼速度定数Ｒを求める。まず、実験で観察された曲線をＧ（ｔ）とすると、これは燃焼した微粒子が気体になったときの濃度であり、微粒子燃焼量はＲ・Ｄ（ｔ）であるから、次の式５が得られる。
【００４２】
0003598961.tif 000002
ここで、Ｎは、実験条件（ガス流量）毎に定まる、気体濃度への変換係数である。
【００４３】
実際の実験で得られた曲線を、そのまま式５の形に近似すると、
Ｇ（ｔ）＝４０８．５３７５・ｅｘｐ（−０．０００１３７ｔ）  …（６）
となり、Ｒ＝０．０００１３７、Ｇ０＝４０８．５３７５であった。
【００４４】
なお、相関係数は０．９９８５と高く、このことは、モデルに対する誤差要因（例えば、微粒子捕集量Ｄ（ｔ）が変化するとＲが変化する現象など）がほとんど存在しないことを示している。
【００４５】
ところで、上記の式４は、連続燃焼による微粒子の減少のみを考慮したものであり、この式４により、フィルタに微粒子が新たに流入しないものと仮定した場合の微粒子捕集量を算出することができる。しかし、実機では、フィルタに捕集された微粒子の燃焼中もフィルタに微粒子が継続して流入するので、これを考慮する必要がある。単位時間当たりにフィルタに流入する微粒子量、すなわち、内燃機関の微粒子生成量をＢとすると、前述した式１は、次式７のようになる。
【００４６】
ｄＤ（ｔ）／ｄｔ＝Ｂ−Ｒ・Ｄ（ｔ）      …（７）
この式７の微分方程式を解くと、ある時刻ｔの微粒子捕集量Ｄ（ｔ）は次式８で表される。
【００４７】
Ｄ（ｔ）＝（Ｄ０−Ｂ／Ｒ）・ｅｘｐ（−Ｒ・ｔ）＋Ｂ／Ｒ    …（８）
従って、この式８によって、新たな微粒子の流入をも考慮したものとして、微粒子捕集量を高精度に推定することができる。
【００４８】
また、他の方法として、燃焼中のフィルタに微粒子が継続的に流入する場合の微粒子捕集量を、近似式を用いて算出することも可能である。
【００４９】
すなわち、単位時間後の微粒子捕集量を算出する場合、微粒子量を推定する際の時間軸における単位時間は微少として扱うことができるため、その間に流入する単位時間当たりの微粒子量Ｂを、予め初期微粒子捕集量Ｄ０に加えておき、式４を次式９のような近似式とすれば、次式により燃焼および流入の双方を考慮した微粒子捕集量の推定が可能である。
【００５０】
Ｄ（ｔ）＝（Ｄ０＋Ｂ）・ｅｘｐ（−Ｒ）    …（９）
なお、実際のエンジンコントロールユニットにおける推定の際の計算間隔を例えば１秒程度とすると、式８と式９による結果はほぼ等しくなる。また、一般に、式９の方が計算量が少なく、エンジンコントロールユニットにおける計算の負荷は小さなものとなる。
【００５１】
次に、燃焼速度定数Ｒと燃焼時の雰囲気との関係について説明する。
【００５２】
燃焼速度定数Ｒの物理的意味は、上述したように、微粒子の燃焼確率であるから、燃焼時の雰囲気が変われば燃焼確率が変化し、燃焼速度定数Ｒも変化する。燃焼速度定数Ｒが大きくなるほど、同じ微粒子捕集量で比較した場合の燃焼速度は速いと言える。
【００５３】
図２〜５は、種々の雰囲気条件と燃焼速度定数Ｒとの関係を示す。
【００５４】
図２は、雰囲気温度との関係を示しており、燃焼速度定数Ｒは温度が高いほど大きくなる。なお、この図から、ＮＯ２を構成する酸素による微粒子燃焼は２００℃付近から、Ｏ２による微粒子燃焼は４００℃付近から始まることが判る。また、Ｏ２による燃焼の方が傾きが急な理由は、今回の実験では、Ｏ２濃度がＮＯ２濃度の５００倍であることによる。
【００５５】
図３は、ＮＯ２濃度との関係を示しており、燃焼速度定数ＲはＮＯ２濃度が高いほど大きくなる。
【００５６】
図４は、Ｏ２濃度との関係を示しており、燃焼速度定数ＲはＯ２濃度が高いほど大きくなる。
【００５７】
図５は、フィルタの空間速度ＳＶとの関係を示しており、燃焼速度定数Ｒは空間速度ＳＶが高いほど大きくなる。
【００５８】
実機においては、上述した雰囲気条件および微粒子の質は、フィルタの強制的な再生促進のための制御によって、種々組み合わさった形で変化するが、これらの関係をまとめると以下のようになる。つまり、再生制御に伴う右側のパラメータによって左側のパラメータが影響を受ける。そして、この左側のパラメータの変化に対し、上述した傾向に従って燃焼速度定数Ｒが変化する。
【００５９】
▲１▼温度      ：ポスト噴射量、通電昇温、吸気絞り
▲２▼ＮＯ２量  ：ＥＧＲ量、温度（＝▲１▼）
▲３▼Ｏ２量    ：ＥＧＲ量
▲４▼排気流量  ：吸気絞り
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼モデルから定まる燃焼速度定数に基づいて微粒子捕集手段の微粒子捕集量を精度良く推定することができ、特に、再生を促進する手段に応じて予め燃焼速度定数を設定しておくことで、再生実行前に、再生に伴う微粒子捕集量の変化を一層正確に推定することが可能となり、最適な再生条件を選択することができる。
【００６１】
特に、請求項８の発明によれば、再生中に新たに流入する微粒子流入量をも考慮した形で微粒子捕集量を精度良く推定することができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例を説明する。
【００６４】
図６は、この発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼル機関の一実施例を示す構成説明図であって、機関本体１に接続された排気通路２に、カーボンＣと可溶性有機物質ＳＯＦを主成分とする排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ３が介装されているとともに、該フィルタ３の上流側に、酸化触媒４が配置されている。この酸化触媒４は、排気中のＮＯをＮＯ２に変換する作用を果たし、このＮＯ２がフィルタ３上に捕集された微粒子に接触することで、より低温から微粒子の連続的な燃焼が可能となっている。また、吸気通路５には、吸気流量ひいては排気流量を抑制するために吸気絞弁６が介装されている。そして、排気還流装置として、排気通路２から吸気通路５へと排気還流通路７が設けられ、かつ排気還流率を可変制御する排気還流制御弁８が介装されている。
【００６５】
また、このディーゼル機関は、いわゆるコモンレール式の燃料噴射装置９を備えている。すなわち、燃料タンク１０内の燃料が高圧に加圧された状態でコモンレール１１に蓄えられ、燃料噴射ノズル１２から噴射される。
【００６６】
さらに、上記フィルタ３には、その温度を高めるために、電気ヒータ１８が適宜位置に設けられている。
【００６７】
上記の燃料噴射ノズル１２、排気還流制御弁８、吸気絞弁６、添加剤制御弁１４、電気ヒータ１８は、いずれも再生手段として、エンジンコントロールユニット１５によって適宜に制御される。このエンジンコントロールユニット１５には、機関運転条件を示す回転数センサ１６やアクセル開度センサ１７等からの種々の検出信号が入力されており、これに基づいて、後述するように、パティキュレートフィルタ３における微粒子捕集量の推定ならびに再生制御が行われる。
【００６８】
図７は、機関運転条件、具体的には、機関回転数と燃料流量とに対応する微粒子生成量（単位時間当たりの生成量）Ｂを予め実験等により求めて割り付けた数値グラフ、図８は、同じく、機関回転数と燃料流量とに対応する燃焼速度定数Ｒを予め実験等により求めて割り付けた数値グラフである。
【００６９】
次に、この実施例の排気浄化装置における連続再生制御について説明する。
【００７０】
図９は、エンジンコントロールユニット１５において、微粒子捕集量を推定するルーチンを示すフローチャートである。なお、このルーチンは、エンジンコントロールユニット１５において、１秒間隔で繰り返し実行される。
【００７１】
先ず初めに、ステップ１において、各センサ信号の読み取りが行われる。なお、そのときの機関回転数を添字ａで、アクセル開度を添字ｂで示す。次に、ステップ２で、現在の機関運転状態に対応した微粒子生成量Ｂａｂと燃焼速度定数Ｒａｂとを、図７および図８の特性のマップから求める。
【００７２】
そして、ステップ３で、これらの微粒子生成量Ｂａｂと燃焼速度定数Ｒａｂとを用い、前述した式９に基づいて、微粒子捕集量Ｄ０を推定する。なお、ステップ３では、機関から排出される微粒子の全てがパティキュレートフィルタ３に捕集されるものとみなしているが、実際に捕集される割合は、生成量の９０％程度なので、より精度を高めるためには、マップから求めた生成量Ｂａｂの値に捕集率ηｐｍを乗じて捕集率修正後の生成量Ｂａｂを算出し、これから微粒子捕集量Ｄ０を演算することが望ましい。あるいは、図７のマップに予め設定される生成量Ｂａｂの値を、捕集率を考慮した値としておくようにしてもよい。
【００７３】
ステップ４では、ステップ３で計算した微粒子捕集量Ｄ０が、所定の上限値Ｄｌｍｔよりも低いか判断する。この上限値Ｄｌｍｔは、フィルタ３の目詰まりによる機関運転への悪影響が顕著になるレベルに設定される。ここで、Ｙｅｓであれば、この微粒子捕集量推定ルーチンが繰り返される。一方、上限値Ｄｌｍｔを越えている場合には、より微粒子が燃焼除去され易い制御を選択する図２０のルーチンに進む。
【００７４】
図２０のルーチンは、やはり、エンジンコントロールユニット１５において１秒毎に繰り返し実行される。
【００７５】
まず、ステップ１１で各センサ信号を読み取る。次に、ステップ１２において、複数の再生条件毎に設定される燃焼速度定数Ｒおよび微粒子生成量Ｂを用いて、いくつかの再生手段を適用した場合の微粒子捕集量Ｚｘをそれぞれ算出する。すなわち、図１０は、排気還流を行った条件下での機関回転数と燃料流量とに対応する微粒子生成量ＢＥを予め実験等により求めて割り付けた数値グラフ、図１１は、同じく、排気還流を行った条件下での機関回転数と燃料流量とに対応する燃焼速度定数ＲＥを予め実験等により求めて割り付けた数値グラフである。同様に、図１２および図１３は、排気還流とポスト噴射（燃焼行程後期での付加的な燃料噴射）を行った条件下での微粒子生成量ＢＥＰおよび燃焼速度定数ＲＥＰの数値グラフ、図１４および図１５は、排気還流とポスト噴射と吸気絞りとを行った条件下での微粒子生成量ＢＥＰＩおよび燃焼速度定数ＲＥＰＩの数値グラフ、図１６および図１７は、排気還流と吸気絞りとを行った条件下での微粒子生成量ＢＥＩおよび燃焼速度定数ＲＥＩの数値グラフ、図１８および図１９は、排気還流を行うとともに電気ヒータ１８への通電による昇温を行った条件下での微粒子生成量ＢＥＫおよび燃焼速度定数ＲＥＫの数値グラフ、である。つまり、微粒子生成量Ｂおよび燃焼速度定数Ｒの添え字Ｅ，Ｐ，Ｉ，Ｋ，Ｌは、それぞれ、Ｅ：ＥＧＲ、Ｐ：ポスト噴射、Ｉ：吸気絞り、Ｋ：通電昇温、を表している。
【００７６】
ステップ１２では、これらの微粒子生成量Ｂおよび燃焼速度定数Ｒを用いて、前述の式９に基づき、それぞれの再生条件での微粒子捕集量Ｚｘを推定するのである。なお、上記の再生手段の組み合わせは例示に過ぎず、これ以外の再生手段の組み合わせ、あるいは各再生手段単独での利用も可能である。
【００７７】
上記のようにステップ１２で複数の微粒子捕集量Ｚｘを求めた後に、ステップ１３で、最小のものを選択する。この微粒子捕集量Ｚｘが最小となる再生条件（再生手段の組み合わせ）が、そのときの運転条件においては、最も高い効率でフィルタ３の再生を行える再生条件となる。従って、図示せぬ他のルーチンによって、選択された再生手段、例えば電気ヒータ１８への通電等が実行される。
【００７８】
図２１のフローチャートは、この強制的な再生手段の実行中に行われる微粒子捕集量Ｚｘの推定ルーチンを示している。なお、このルーチンは、エンジンコントロールユニット１５において、１秒間隔で繰り返し実行される。
【００７９】
先ず初めに、ステップ２１において、各センサ信号の読み取りが行われる。次に、ステップ２２で、現在の機関運転状態に対応した微粒子生成量ＢＸａｂと燃焼速度定数ＲＸａｂとを、図１０〜図１９の中の対応するマップから求める。これは、勿論、上記ステップ１３で最適なものとして選択された再生条件、つまり、実行されている再生手段に対応するマップの値である。
【００８０】
そして、ステップ２３で、これらの微粒子生成量ＢＸａｂと燃焼速度定数ＲＸａｂとを用い、前述した式９に基づいて、微粒子捕集量Ｄ０を推定する。フィルタ３の捕集率ηｐｍを考慮した方が望ましいのは、前述した場合と同様である。
【００８１】
ステップ２４では、ステップ２３で計算した微粒子捕集量Ｄ０が、所定の上限値Ｄｌｍｔの３０％の値よりも低くなったか判断する。この値は、フィルタ３の再生が十分行われたとみなしうるレベルに相当する。ここで、ＮＯであれば、電気ヒータ１８の通電等の再生手段を継続しつつ、この微粒子捕集量推定ルーチンが繰り返される。一方、Ｄｌｍｔ・０．３の値よりも低くなった場合には、図９に示した通常の連続燃焼における微粒子捕集量推定ルーチンに戻る。そして、この場合、図示せぬ他のルーチンによって、実行中の再生手段、例えば電気ヒータ１８への通電等が停止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】微粒子を付着させたパティキュレートフィルタにおける微粒子燃焼挙動を示す特性図。
【図２】雰囲気温度と燃焼速度定数Ｒとの関係を示す特性図。
【図３】ＮＯ２濃度と燃焼速度定数Ｒとの関係を示す特性図。
【図４】Ｏ２濃度と燃焼速度定数Ｒとの関係を示す特性図。
【図５】対フィルタ容積ＳＶと燃焼速度定数Ｒとの関係との関係を示す特性図。
【図６】この発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼル機関の構成説明図。
【図７】機関回転数と燃料流量とに対応する微粒子生成量Ｂの数値グラフ。
【図８】機関回転数と燃料流量とに対応する燃焼速度定数Ｒの数値グラフ。
【図９】連続燃焼中に微粒子捕集量を推定するルーチンを示すフローチャート。
【図１０】排気還流を行った条件下での機関回転数と燃料流量とに対応する微粒子生成量ＢＥの数値グラフ。
【図１１】排気還流を行った条件下での機関回転数と燃料流量とに対応する燃焼速度定数ＲＥの数値グラフ。
【図１２】排気還流とポスト噴射を行った条件下での微粒子生成量ＢＥＰの数値グラフ。
【図１３】排気還流とポスト噴射を行った条件下での燃焼速度定数ＲＥＰの数値グラフ。
【図１４】排気還流とポスト噴射と吸気絞りとを行った条件下での微粒子生成量ＢＥＰＩの数値グラフ。
【図１５】排気還流とポスト噴射と吸気絞りとを行った条件下での燃焼速度定数ＲＥＰＩの数値グラフ。
【図１６】排気還流を行うとともに吸気絞りを行った条件下での微粒子生成量ＢＥＩの数値グラフ。
【図１７】排気還流を行うとともに吸気絞りを行った条件下での燃焼速度定数ＲＥＩの数値グラフ。
【図１８】排気還流を行うとともに電気ヒータ１８への通電による昇温を行った条件下での微粒子生成量ＢＥＫの数値グラフ。
【図１９】排気還流を行うとともに電気ヒータ１８への通電による昇温を行った条件下での燃焼速度定数ＲＥＫの数値グラフ。
【図２０】再生条件を選択するためのルーチンを示すフローチャート。
【図２１】再生手段による再生中の微粒子捕集量推定ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
３…パティキュレートフィルタ
４…酸化触媒
６…吸気絞弁
７…排気還流通路
９…燃料噴射装置
１５…エンジンコントロールユニット
１８…電気ヒータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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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