(57)【要約】【課題】  パティキュレートフィルタを昇温して再生する際の温度上昇を、アッシュの堆積に対応して調整することにより、過昇温を防止して耐久性を向上させた排気浄化装置を提供する。【解決手段】  パティキュレートフィルタ（３６）に導入される排気中に所定量のＨＣを供給し、ＨＣの酸化反応熱によりパティキュレートフィルタ（３６）を昇温することにより、パティキュレートフィルタ（３６）の再生を行う再生制御手段（５４）と、パティキュレートフィルタ（３６）へのアッシュの堆積量を検出するアッシュ堆積量検出手段（５６）とを備え、再生制御手段（５４）は、パティキュレートフィルタ（３６）の再生を開始する際に、アッシュ堆積量に応じた度合いで、ＨＣの供給量を前記所定量まで漸増させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配置され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタに導入される排気中に所定量のＨＣを供給し、前記ＨＣの酸化反応熱により前記パティキュレートフィルタを昇温することにより、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを焼却して前記パティキュレートフィルタの再生を行う再生制御手段とを備えた排気浄化装置において、
前記パティキュレートフィルタへのアッシュの堆積量を検出するアッシュ堆積量検出手段を備え、
前記再生制御手段は、前記パティキュレートフィルタの再生を開始する際に、前記アッシュ堆積量検出手段によって検出されたアッシュ堆積量に応じた度合いで、前記ＨＣの供給量を前記所定量まで漸増させることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記再生制御手段は、前記アッシュ堆積量検出手段によって検出されたアッシュ堆積量が多いほど、前記ＨＣの供給量が前記所定量まで漸増するのに要する時間を長くすることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記再生制御手段は、前記エンジンの気筒内への主噴射の後の膨張行程または排気行程に燃料を噴射するポスト噴射を実行することにより、前記パティキュレートフィルタに導入される排気中にＨＣを供給することを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気通路に設けられ、前記パティキュレートフィルタに導入される排気中に燃料を添加する燃料添加弁を更に備え、
前記再生制御手段は、前記燃料添加弁を制御して前記パティキュレートフィルタに導入される排気中に所定量のＨＣを供給することを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
エンジンの排気通路に配置され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、前記エンジンの気筒内への主噴射の後の膨張行程または排気行程に燃料を噴射するポスト噴射を実行して排気中にＨＣを供給し、前記ＨＣの酸化反応熱により前記パティキュレートフィルタを昇温することにより、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを焼却して前記パティキュレートフィルタの再生を行う再生制御手段とを備えた排気浄化装置において、
前記パティキュレートフィルタへのアッシュの堆積量を検出するアッシュ堆積量検出手段を備え、
前記再生制御手段は、前記パティキュレートフィルタの再生を開始する際に、前記アッシュ堆積量検出手段によって検出されたアッシュ堆積量に応じた度合いで、前記ポスト噴射時の燃料噴射圧力を前記主噴射のときより低い所定圧力に漸減させることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項６】
前記再生制御手段は、前記アッシュ堆積量検出手段によって検出されたアッシュ堆積量が多いほど、前記所定圧力まで漸減するのに要する時間を短くすることを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気浄化装置に関し、より詳しくはエンジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジン等のエンジンの排気通路にパティキュレートフィルタを設け、エンジンから排出される排気中に含まれるパティキュレートをパティキュレートフィルタで捕集し、大気中にパティキュレートが放出されないようにする技術が知られている。
このようなパティキュレートフィルタでは、捕集したパティキュレートがパティキュレートフィルタ内に堆積することにより、次第に排気抵抗が増大するため、パティキュレートの堆積量が所定量に達したら、何らかの方法でパティキュレートを強制的に焼却してパティキュレートフィルタを再生する、即ちフィルタを強制再生する必要がある。
【０００３】
パティキュレートフィルタの強制再生の方法としては、パティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を配置するか、或いはパティキュレートフィルタに酸化触媒を担持させ、エンジンの膨張行程や排気行程で気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実行して排気通路にＨＣを供給することにより、酸化触媒でのＨＣの酸化反応熱によって排気温度を上昇させることが知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
また、特許文献１の排気浄化装置では、このようなパティキュレートフィルタの強制再生を行う際に、酸化触媒の温度が十分上昇していないうちにポスト噴射を行うと、酸化触媒の酸化能力が不足して白煙が発生してしまうので、強制再生を開始するときに、ポスト噴射の燃料量を、酸化触媒の温度上昇に合わせて、強制再生に必要な量まで漸増させるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１１４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エンジンの排気中にはパティキュレートのほかに、エンジンオイルやエンジン内で発生した摩耗粉、或いは強制再生によって残留したパティキュレートの灰分などに起因するアッシュと呼ばれる物質が含まれている。このアッシュもパティキュレートと共にパティキュレートフィルタに堆積していくが、パティキュレートとは異なり、パティキュレートフィルタの強制再生では焼却されず、パティキュレートフィルタ内に残留する。
【０００６】
パティキュレートフィルタはハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されている。このため、上流側に開口を有する通路から流入した排気は、各通路を形成している多孔質の壁を通過し、下流側に開口を有する通路からパティキュレートフィルタの下流側に流出するようになっている。
【０００７】
パティキュレートと共に排気中に含まれた状態でエンジンから排出されたアッシュは、一旦パティキュレートと共に、パティキュレートフィルタ内の各通路の上流側端部から下流側端部にかけてほぼ均一に堆積する。
パティキュレートが所定量堆積して強制再生が行われると、パティキュレートが燃焼する一方でアッシュは燃焼せず、パティキュレートの燃焼に伴い通路内にアッシュが浮遊する。そして、その後の排気の流入に伴い、通路内に浮遊するアッシュは、上流側に開口する通路の最下流側から堆積していく。
【０００８】
この結果、アッシュが堆積した分だけパティキュレートフィルタの有効捕集表面積が減少し、アッシュが堆積していない部分のみでパティキュレートの捕集が行われるようになる。パティキュレートフィルタの強制再生は、パティキュレートの堆積量が所定量に達したときに行われるようにしているので、パティキュレートフィルタ内に残留したアッシュの量が増大してくると、強制再生を開始するときのパティキュレートの厚さもそれに対応して増大していくことになる。
【０００９】
一方、パティキュレートフィルタを昇温してパティキュレートを焼却する際、パティキュレートの厚さが厚いほど、パティキュレートの自己着火によって燃焼速度が増大するため、パティキュレートの厚さが過度に厚くなった状態で強制再生を開始すると、パティキュレートフィルタの温度が急激に上昇して過昇温となるおそれがある。
特許文献１の排気浄化装置は、酸化触媒の温度上昇に合わせてポスト噴射の燃料量を漸増させるようにはしているが、これは酸化触媒の酸化能力不足による白煙の発生を防止することが目的であり、アッシュの堆積に伴うパティキュレートの燃焼速度の変化を考慮したものではない。
【００１０】
従って、特許文献１の排気浄化装置では、強制再生の開始時にアッシュの堆積量に対応した度合いでパティキュレートフィルタの温度上昇を調整するようにはしていないため、パティキュレートフィルタの急激な温度上昇を抑制することができず、パティキュレートフィルタが過昇温となって熱劣化し、耐久性が低下するおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パティキュレートフィルタを昇温して再生する際の温度上昇を、アッシュの堆積に対応して調整することにより、過昇温を防止して耐久性を向上させた排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配置され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタに導入される排気中に所定量のＨＣを供給し、前記ＨＣの酸化反応熱により前記パティキュレートフィルタを昇温することにより、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを焼却して前記パティキュレートフィルタの再生を行う再生制御手段とを備えた排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタへのアッシュの堆積量を検出するアッシュ堆積量検出手段を備え、前記再生制御手段は、前記パティキュレートフィルタの再生を開始する際に、前記アッシュ堆積量検出手段によって検出されたアッシュ堆積量に応じた度合いで、前記ＨＣの供給量を前記所定量まで漸増させることを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
より具体的には、前記再生制御手段は、前記アッシュ堆積量検出手段によって検出されたアッシュ堆積量が多いほど、前記ＨＣの供給量が前記所定量まで漸増するのに要する時間を長くすることを特徴とする（請求項２）。
また、前記再生制御手段は、前記エンジンの気筒内への主噴射の後の膨張行程または排気行程に燃料を噴射するポスト噴射を実行することにより、前記パティキュレートフィルタに導入される排気中にＨＣを供給することを特徴とする（請求項３）。
【００１３】
或いは、前記排気通路に設けられ、前記パティキュレートフィルタに導入される排気中に燃料を添加する燃料添加弁を更に備え、前記再生制御手段は、前記燃料添加弁を制御して前記パティキュレートフィルタに導入される排気中に所定量のＨＣを供給することを特徴とする（請求項４）。
請求項１乃至４の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの再生時には、排気中に所定量のＨＣを供給し、前記ＨＣの酸化反応熱により前記パティキュレートフィルタを昇温する。そして、パティキュレートフィルタの再生を開始する際には、アッシュの堆積量に応じた度合いでＨＣの供給量を前記所定量まで漸増させる。これにより、パティキュレートフィルタの温度上昇の度合いが、アッシュの堆積量に応じて調整される。
【００１４】
また、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配置され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、前記エンジンの気筒内への主噴射の後の膨張行程または排気行程に燃料を噴射するポスト噴射を実行して排気中にＨＣを供給し、前記ＨＣの酸化反応熱により前記パティキュレートフィルタを昇温することにより、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを焼却して前記パティキュレートフィルタの再生を行う再生制御手段とを備えた排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタへのアッシュの堆積量を検出するアッシュ堆積量検出手段を備え、前記再生制御手段は、前記パティキュレートフィルタの再生を開始する際に、前記アッシュ堆積量検出手段によって検出されたアッシュ堆積量に応じた度合いで、前記ポスト噴射時の燃料噴射圧力を前記主噴射のときより低い所定圧力に漸減させることを特徴とする（請求項５）。
【００１５】
より具体的には、前記再生制御手段は、前記アッシュ堆積量検出手段によって検出されたアッシュ堆積量が多いほど、前記所定圧力まで漸減するのに要する時間を短くすることを特徴とする（請求項６）。
請求項５及び６の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの再生時には、前記エンジンの気筒内への主噴射の後の膨張行程または排気行程に燃料を噴射するポスト噴射を実行して排気中にＨＣを供給し、前記ＨＣの酸化反応熱により前記パティキュレートフィルタを昇温する。そして、パティキュレートフィルタの再生を開始する際には、アッシュの堆積量に応じた度合いで、ポスト噴射時の燃料噴射圧力を主噴射時より低い所定圧力まで漸減させる。燃料噴射圧力が低いほど燃料は微粒子化しにくくなるので、ＨＣの酸化反応速度も低下することから、パティキュレートフィルタの温度上昇の度合いが、アッシュの堆積量に応じて調整される。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１乃至４の排気浄化装置によれば、再生開始時のパティキュレートフィルタの温度上昇の度合いが、アッシュの堆積量に応じて調整されるので、アッシュが堆積して再生開始時のパティキュレートの厚さが厚くなった場合でも、パティキュレートの自己着火に起因する急激な温度上昇が生じないようにパティキュレートフィルタの温度上昇の度合いを調整することが可能となる。この結果、パティキュレートフィルタ再生時の過昇温による熱劣化を防止して、耐久性の高い排気浄化装置を提供することが可能となる。
【００１７】
また、請求項５及び６の排気浄化装置によれば、アッシュの堆積量に応じた度合いで、ポスト噴射時の燃料噴射圧力を主噴射時より低い所定圧力まで漸減させることにより、再生開始時のパティキュレートフィルタの温度上昇の度合いが、アッシュの堆積量に応じて調整される。このため、アッシュが堆積して再生開始時のパティキュレートの厚さが厚くなった場合でも、パティキュレートの自己着火に起因する急激な温度上昇が生じないようにパティキュレートフィルタの温度上昇の度合いを調整することが可能となり、パティキュレートフィルタ再生時の過昇温による破損を防止して、耐久性の高い排気浄化装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る排気浄化装置が適用される４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）のシステム構成図を示しており、図１に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、図示しない燃料タンクから供給される燃料の軽油を高圧燃料噴射ポンプ４により加圧し、加圧された軽油が高圧燃料配管６を介してコモンレール２に供給される。コモンレール２に蓄えられた高圧の軽油は、各気筒に設けられたインジェクタ８に供給され、各インジェクタ８からそれぞれの気筒内に噴射される。
【００１９】
吸気通路１０にはターボチャージャ１２が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路１０からターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａへと流入し、コンプレッサ１２ａで過給された吸気はインタークーラ１４及び吸気制御弁１６を介して吸気マニホールド１８に導入される。また、吸気通路１０のコンプレッサ１２ａより上流側には、エンジン１への吸入空気流量を検出するための吸気流量センサ２０が設けられている。
【００２０】
一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド２２を介して排気管（排気通路）２４に接続されている。なお、排気マニホールド２２と吸気マニホールド１８との間には、ＥＧＲ弁２６を介して排気マニホールド２２と吸気マニホールド１８とを連通するＥＧＲ通路２８が設けられている。
排気管２４はターボチャージャ１２のタービン１２ｂを経た後、排気絞り弁３０を介して排気後処理装置３２に接続されている。タービン１２ｂはコンプレッサ１２ａと連結されており、排気管２４内を流動する排気を受けてコンプレッサ１２ａを駆動する。
【００２１】
排気後処理装置３２は、ケーシング内の上流側に酸化触媒３４が収容されると共に、この酸化触媒３４の下流側には、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）３６が収容されている。
酸化触媒３４は、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ2を生成し、このＮＯ2を酸化剤としてフィルタ３６に供給するものである。また、フィルタ３６は、ハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されている。
【００２２】
フィルタ３６に捕集され堆積しているパティキュレートは、酸化触媒３４から供給されたＮＯ2と反応して燃焼し、フィルタ３６の連続再生が行われるようになっている。
酸化触媒３４とフィルタ３６との間には、フィルタ３６の入口側の排気温度を検出する入口温度センサ３８と、フィルタ３６上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ４０とが設けられている。また、フィルタ３６の下流側には、フィルタ３６下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ４２と、フィルタ３６の出口側の排気温度を検出する出口温度センサ４４とが設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ４６は、エンジン１を含め、本発明に係る排気浄化装置の総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
ＥＣＵ４６の入力側には、各種制御を行うのに必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ２０、入口温度センサ３８、上流圧力センサ４０、下流圧力センサ４２、及び出口温度センサ４４のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ４８、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ５０、及びエンジン１が搭載された車両の走行距離を検出する走行距離センサ５２などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる高圧燃料噴射ポンプ４、各気筒のインジェクタ８、吸気制御弁１６、ＥＧＲ弁２６、及び排気絞り弁３０などの各種デバイス類が接続されている。
【００２４】
エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ８からの燃料供給制御もＥＣＵ４６によって行われる。エンジン１の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）は、回転数センサ４８によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ５０によって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ８の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ８が開弁駆動される。
【００２５】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、酸化触媒３４を用いた連続再生により、フィルタ３６に堆積したパティキュレートの焼却除去が行われるが、エンジン１の排気温度が低い運転状態、例えば低速、低負荷運転などでは排気温度が酸化触媒３４の活性化温度まで上昇せず、排気中のＮＯが酸化されずに連続再生が行われない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ３６内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ３６が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ３６におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜強制再生が行われる。
【００２６】
この強制再生制御は、図２に示すように、ＥＣＵ４６内の制御ブロックによって行われる。再生制御部（再生制御手段）５４は、回転数センサ４８、入口温度センサ３８、上流圧力センサ４０、下流圧力センサ４２、及び吸気流量センサ２０からの検出信号を受け、これら検出信号に基づき、フィルタ３６の強制再生が必要であると判断すると、酸化触媒３４を昇温して活性化させた後、エンジン１の排気行程で気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実行して排気内にＨＣを供給することにより、酸化触媒３４でのＨＣの酸化反応熱によって排気温度を上昇させ、フィルタ３６の強制再生を行う。
【００２７】
また、フィルタ３６へのアッシュの堆積は車両の走行距離に応じて増大することから、アッシュ堆積量検出部（アッシュ堆積量検出手段）５６は、走行距離センサ５２によって検出された車両の走行距離に基づき、フィルタ３６に堆積したアッシュの量を推定して検出する。再生制御部５４は、アッシュ堆積量検出部５６で検出されたアッシュ堆積量を受け、ポスト噴射を行ってフィルタ３６の強制再生時に、ポスト噴射で必要な燃料量まで漸増させる際の増加度合いをアッシュ堆積量に応じて決定する。
【００２８】
再生制御部５４及びアッシュ堆積量検出部５６によるフィルタ３６の強制再生制御は、図３及び図４に示すフローチャートに従い、所定の制御周期で実行される。
まず、図３のステップＳ２において、強制再生フラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。強制再生フラグＦ１は強制再生を実行中であるか否かを示すものであり、値が１であると強制再生を実行中であり、値が０であると強制再生を実行していないことを示す。強制再生フラグＦ１の初期設定値は０となっており、最初の制御周期ではステップＳ２からステップＳ４へと進む。
【００２９】
ステップＳ４では、フィルタ３６の強制再生が必要であるか否かの判断がなされる。具体的には、上流圧力センサ４０と下流圧力センサ４２の検出値から求めたフィルタ３６前後の差圧と、吸気流量センサ２０の検出値から算出したフィルタ３６への排気流量とに基づき、フィルタ３６へのパティキュレートの堆積量ＰＭを推定し、この推定堆積量ＰＭが強制再生開始判定値ＰＭ１以上である場合に、強制再生が必要であると判断している。
【００３０】
ステップＳ４で強制再生が必要であると判断した場合にはステップＳ６に進み、強制再生フラグＦ１の値を１とし、強制再生フラグＦ１が強制再生実行中であることを示すように変更する。一方、パティキュレートの推定堆積量ＰＭが強制再生開始判定値ＰＭ１未満である場合は、現時点での強制再生が不要であると判定し、この制御周期を終了し、次の制御周期において再びステップＳ２から処理を行う。
【００３１】
ステップＳ４で強制再生が必要であると判断してステップＳ６に進み、更にステップＳ８に進むと、入口温度センサ３８の検出値Ｔに基づき、酸化触媒３４の温度が２５０℃以上となって、酸化触媒３４が活性化しているか否かを判定する。
入口温度センサ３８の検出値Ｔが２５０℃未満であり、酸化触媒３４が活性化していないと判断すると、ステップＳ１２に進んで酸化触媒３４の昇温制御を行う。
【００３２】
この昇温制御は、酸化触媒３４に高温の排気を供給することにより、酸化触媒３０の温度を活性化温度の２５０℃まで昇温するものであり、吸気制御弁１６及び排気絞り弁３０を閉方向に制御すると共に、各気筒の膨張行程において第１の追加燃料噴射を行う。第１の追加燃料の噴射タイミングは、膨張行程終期よりも比較的早期であって、このようなタイミングで追加燃料を気筒内に噴射することにより、追加燃料と気筒内の高温の燃焼ガスとが混合して排気ポートや排気マニホールド２２内で追加燃料が燃焼し、高温の排気が酸化触媒３４に供給されることにより、酸化触媒３４の温度が上昇する。
【００３３】
ステップＳ１２で酸化触媒３４の昇温制御を行うと今回の制御周期を終え、次の制御周期で再びステップＳ２からの処理を行う。このとき、強制再生フラグＦ１の値は既に１となっているので、ステップＳ２からステップＳ８へ進み、酸化触媒３４の温度が２５０℃以上となって、酸化触媒３４が活性化しているか否かが再び判定される。従って、ステップＳ１２における第１の追加燃料の噴射により酸化触媒３４が活性化温度に達するまで、ステップＳ２からステップＳ１２の処理が制御周期毎に繰り返されることになる。
【００３４】
このようにして第１の追加燃料の噴射が繰り返され、酸化触媒３４の温度として入口温度センサ３８によって検出された入口側排気温度Ｔが２５０℃以上になると、ステップＳ８からステップＳ１０へ進む。
ステップＳ１０では、図４に示すフローチャートに従って、フィルタ３６の昇温制御が行われ、フィルタ３６に堆積したパティキュレートの焼却が行われる。フィルタ３６の昇温制御では、ポスト噴射として第２の追加燃料噴射をエンジン１の排気行程で行うことにより、第２の追加燃料が気筒内や排気マニホールド２２内で燃焼することなく酸化触媒３４に達し、活性化温度にある酸化触媒３４で燃焼する。この燃焼により排気温度がパティキュレートが最も効率よく燃焼する温度として、例えば６００℃まで上昇し、フィルタ３６に堆積したパティキュレートを焼却してフィルタ３６の強制再生が行われる。
【００３５】
まず、図４のステップＳ１０２では、図３のステップＳ６で強制再生フラグＦ１の値が１とされてから初めてステップＳ１０２に進んだか否かを判定する。
初めてステップＳ１０２に進んだと判断した場合にはステップＳ１０４に進み、回転数センサ４８によって検出されたエンジン回転数とＥＣＵ４６で決定される各気筒への主噴射量（負荷）とに基づき、マップから補正係数αを読み出して設定する。この補正係数αは、強制再生開始時にポスト噴射による燃料供給量をフィルタ３６の昇温に必要な所定の燃料量まで漸増させる際に要する時間に対応するランプ時間Ｔを、アッシュの堆積量に応じて補正するための補正時間の算出に使用する補正係数であり、実験等によりエンジン回転数と主噴射量（負荷）とをパラメータとして予めマップに記憶されている。
【００３６】
そしてステップＳ１０４からステップＳ１０６に進むと、前回のフィルタ３６の強制再生完了時にアッシュ堆積量検出部５６で検出したアッシュ堆積量Ａに、ステップＳ１０４で設定された補正係数αを乗算して補正時間を求め、この補正時間をアッシュが堆積していないときのランプ時間Ｔ０に加算することにより、今回の強制再生におけるランプ時間Ｔを求める。従って、このようにして設定されるランプ時間Ｔはアッシュ堆積量の増大と共に延長されることになる。
【００３７】
次にステップＳ１０８に進むと、ステップＳ１０６で求めたランプ時間で１を除することにより、ポスト噴射による燃料供給量をフィルタ３６の昇温に必要な所定の燃料量まで漸増させる際の変化率Ｒを算出する。従って、ランプ時間Ｔが増大するほど、即ちアッシュ堆積量が増大するほど変化率Ｒは小さい値となり、その結果としてポスト噴射による燃料供給量がフィルタ３６の昇温に必要な所定の燃料量まで漸増するのに要する時間が長くなる。
【００３８】
ステップＳ１０８で変化率Ｒを算出すると、今回の制御周期における図４のフローチャートに基づいたフィルタ３６の昇温制御を終え、図３のステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、上流圧力センサ４０と下流圧力センサ４２の検出値から求めたフィルタ３６前後の差圧と、吸気流量センサ２０の検出値から算出したフィルタ３６への排気流量とに基づき、フィルタ３６へのパティキュレートの堆積量ＰＭを推定し、この推定堆積量ＰＭが強制再生終了判定値ＰＭ２以下である場合に、強制再生が完了したと判断している。しかし、今回の制御周期ではフィルタ３６の昇温制御を開始したばかりであるので、推定堆積量ＰＭが強制再生終了判定値ＰＭ２以下とはならず、強制再生が完了したと判断せずに今回の制御周期を終える。
【００３９】
そして、次の制御周期で再びステップＳ２からステップＳ８を経てステップＳ１０でフィルタ３６の昇温制御が行われる。
このとき、図４のステップＳ１０２に進むのは、強制再生フラグＦ１の値が１となってから初めてではないので、ステップＳ１０２からステップＳ１１０へと処理が進む。
ステップＳ１１０では、ランプ制御完了フラグＦ２の値が１であるか否かを判断する。このランプ制御完了フラグＦ２は、ステップＳ１０６で設定されたランプ時間に対応した長さの時間をかけて、第２の追加燃料の噴射量を漸増させるランプ制御が完了したか否かを示すものであり、値が１であることによってランプ制御の完了を示す。ランプ制御完了フラグＦ２の初期値は０となっており、ランプ制御が完了するまではステップＳ１１０からステップＳ１１２に進むようになっている。
【００４０】
ステップＳ１１２では、ステップＳ１０８で求めた変化率Ｒに、一連のフィルタ昇温制御においてステップＳ１０２からステップＳ１１０を経てステップＳ１１２に進んだ回数ｎを乗算することにより、最終的にフィルタ３６の昇温に必要とされる第２の追加燃料の噴射量に対する今回の制御周期での第２の追加燃料の噴射量の割合Ｒ(ｎ)を算出し、次のステップＳ１１４に進む。
【００４１】
ステップＳ１１４では、今回の制御周期におけるエンジン運転状態に対応してフィルタ３６の温度を６００℃にするために必要とされる第２の追加燃料の燃料量Ｑ(ｎ)を、回転数センサ４８によって検出されたエンジン回転数とＥＣＵ４６で決定される主噴射量（負荷）とに基づき、予め記憶されたマップから読み出し、この燃料量Ｑ(ｎ)にステップＳ１１２で求めた割合Ｒ(ｎ)を乗じることにより、今回の制御周期における第２の追加燃料の噴射量Ｑｒ(ｎ)を求める。
【００４２】
次にステップＳ１１６に進むと、ステップＳ１１２で求めた割合Ｒ(ｎ)が１以上になったか否かを判定する。割合Ｒ(ｎ)が１未満である場合には、今回の制御周期で供給される第２の追加燃料量が、フィルタ３６の温度を６００℃にするために必要とされる第２の追加燃料の燃料量Ｑ(ｎ)には達していないことになる。この場合にはステップＳ１１４で求められた燃料量Ｑｒ(ｎ)の第２の追加燃料を、次のステップＳ１１８においてポスト噴射し、今回の制御周期におけるフィルタ昇温制御を終了し、図３のステップＳ１４に進む。
【００４３】
前述したように、ステップＳ１４では、フィルタ３６へのパティキュレートの堆積量ＰＭを推定し、この推定堆積量ＰＭが強制再生終了判定値ＰＭ２以下である場合に、強制再生が完了したと判断している。しかし、今回の制御周期ではステップＳ１０のフィルタ昇温制御で第２の追加燃料量が最終的に必要な量まで増大しておらず、パティキュレートの焼却は不十分なため、推定堆積量ＰＭが強制再生終了判定値ＰＭ２以下とはならず、強制再生が完了したと判断せずに今回の制御周期を終える。
【００４４】
そして、次の制御周期で再びステップＳ２からステップＳ８を経てステップＳ１０でフィルタ３６の昇温制御が行われる。このようにしてフィルタ昇温制御が繰り返されることにより、図４のステップＳ１１２で算出される割合Ｒ(ｎ)が徐々に増大し、ステップＳ１１４で算出される第２の追加燃料量が、制御周期毎にＲの変化率で増大していく。これに伴い、フィルタ３６の温度が徐々に上昇することになる。
【００４５】
前述したように、第２の追加燃料の変化率はアッシュ堆積量が多いほど小さく設定されるようになっているので、フィルタ３６の昇温速度もアッシュ堆積量の増大に従ってより緩やかになっていく。
このようにして、ステップ１１２で算出される割合Ｒ(ｎ)が徐々に増大し、ステップＳ１１６で１以上になったと判定されると、今回の制御周期で供給される第２の追加燃料量が、既にフィルタ３６の温度を６００℃にするために必要とされる第２の追加燃料の燃料量Ｑ(ｎ)に達していることになるので、これ以上ランプ制御によって第２の追加燃料量を漸増させる必要がないものとしてステップＳ１２０に進む。
【００４６】
ステップＳ１２０では、第２の追加燃料の噴射量がＱ(ｎ)に達し、これ以上のランプ制御が不要であるので、ランプ制御完了フラグＦ２の値を１とする。
次にステップＳ１２２に進むと、入口温度センサ３８の検出値Ｔに基づき、フィルタ３６に流入する排気の温度が６００℃以上であるか否かを判断する。
ステップＳ１２２で排気温度Ｔが６００℃以上であると判定するとステップＳ１２４に進み、排気温度Ｔが６００℃未満であると判定するとステップＳ１２６に進む。
【００４７】
ステップＳ１２４及びＳ１２６は、フィルタ３６に供給される排気の温度を６００℃に維持するように、第２の追加燃料の噴射量を設定するものである。即ち、前述のステップＳ１１４と同様に、今回の制御周期におけるエンジン運転状態に対応してフィルタ３６の温度を６００℃にするために必要とされる第２の追加燃料の燃料量Ｑ(ｎ)を、回転数センサ４８によって検出されたエンジン回転数とＥＣＵ４６で決定される主噴射量（負荷）とに基づき、予め記憶されたマップから読み出す。そして、この第２の追加燃料の燃料量Ｑ(ｎ)に基づき、フィルタ３６に供給される排気の温度が６００℃以上の場合はΔＱｔだけ減量したＱ(ｎ)−ΔＱｔをステップＳ１２４で設定し、６００℃未満の場合はΔＱｔだけ増量したＱ(ｎ)＋ΔＱｔをステップＳ１２６で設定する。
【００４８】
次のステップＳ１２８では、ステップＳ１２４またはステップＳ１２６で設定された第２の追加燃料の噴射量でポスト噴射が行われ、今回の制御周期でのフィルタ３６の昇温制御を終えて、図３のステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、前述の通り、フィルタ３６へのパティキュレートの推定堆積量ＰＭが強制再生終了判定値ＰＭ２以下であるか否かを判断する。図４の昇温制御でフィルタ３６の温度が上昇し、堆積したパティキュレートが焼却して、推定堆積量ＰＭが強制再生終了判定値ＰＭ２以下となるまでは、このステップＳ１４で今回の制御周期を終え、再び次の制御周期でステップＳ２から処理を行う。
【００４９】
そして、再びステップＳ２からステップＳ８を経てステップＳ１０でフィルタ３６の昇温制御が行われるが、このとき図４のステップＳ１０２に進むのは、強制再生フラグＦ１の値が１となってから初めてではなく、またランプ制御完了フラグＦ２の値が既に１となっているので、ステップＳ１０２からステップＳ１１０を経てステップＳ１２２へと処理が進む。
【００５０】
従って、ステップＳ１０２乃至ステップＳ１１８によるランプ制御の完了後は、ステップＳ１２２乃至ステップＳ１２８の処理が制御周期毎に繰り返され、フィルタ３６に流入する排気の温度が６００℃に保持される。この結果、フィルタ３６に堆積していたパティキュレートが焼却され、フィルタ３６の強制再生が行われる。
このようにしてフィルタ３６の強制再生が行われ、図３のステップＳ１４で推定堆積量ＰＭが強制再生終了判定値ＰＭ２以下になったと判断すると、フィルタ３６の強制再生が完了したので、ステップＳ１６に進んで強制再生フラグＦ１の値を０とすると共に、ランプ制御完了フラグＦ２の値を０とする。
【００５１】
そしてステップＳ１６からステップＳ１８に進み、走行距離センサ５２によって検出された車両の走行距離に基づき、フィルタ３６へのアッシュ堆積量を推定して検出する。このアッシュ堆積量は、次回にフィルタ３６の強制再生が必要となったときに、図４のステップＳ１０６でアッシュ堆積量に応じてランプ時間Ｔを算出する際に使用される。
このようにしてフィルタ３６の強制再生が完了すると、次の制御周期では強制再生フラグＦ１の値が０になっているので、ステップＳ２からステップＳ４へと処理が進み、再びパティキュレートの推定堆積量ＰＭが強制再生開始判定値ＰＭ１以上となるまで、ステップＳ２とステップＳ４の処理が繰り返される。
【００５２】
以上のように、フィルタ３６の強制再生が開始されると、フィルタ３６の強制再生に必要な第２の追加燃料の噴射量まで燃料量を漸増させるのに要する時間に対応したランプ時間が、アッシュ堆積量が多いほど長く設定されるので、アッシュ堆積量が多いほどポスト噴射による第２の追加燃料量の変化率は小さくなり、フィルタ３６の昇温速度が緩やかとなる。この結果、アッシュの堆積に伴って強制再生開始時のパティキュレートの厚みが増しても、パティキュレートの自己着火が回避され、フィルタ３６の過昇温の発生を防止することができる。
【００５３】
なお、再生制御部５４は、上述のようにしてポスト噴射を実行することによりフィルタ３６の強制再生を実施する際に、コモンレール２から各インジェクタ８に供給される燃料の圧力を、強制再生を行わないときよりも低下するように高圧燃料噴射ポンプ４を制御するのが望ましい。一般に、燃料は燃料噴射圧が高いほど微粒子化しやすく、また微粒子化するほど着火しやすいが、強制再生のためにポスト噴射がエンジン１の排気行程で行われたとき、強制再生を行っていないときの主噴射と同じ噴射圧で燃料を噴射すると、微粒子化した燃料が高温の気筒内で着火してしまう可能性がある。そこで、ポスト噴射による燃料が着火せずに確実に酸化触媒３４やフィルタ３６に到達するようにするために、燃料噴射圧を低下させるのである。
【００５４】
酸化触媒３４やフィルタ３６においても、燃料は微粒子化しているほど燃焼しやすいため、強制再生開始時の燃料噴射圧の低下速度を調整することによっても、フィルタ３６の昇温速度を調整することが可能である。
即ち、燃料噴射圧を早く低下させるほど燃焼速度は緩やかになり、フィルタ３６の昇温速度も緩やかになる。そこで、アッシュが堆積していないときに燃料噴射圧を所定圧力まで低下させるのに要する時間から、アッシュ堆積量と補正係数を乗算して得た補正量を減算して、強制再生開始時にそれまでの主噴射よりも燃料噴射圧を低下させるのに要する時間を設定するようにすればよい。このようにして設定された時間で、所定圧力までの低減量を除して単位時間あたりの圧力変化量を求め、この圧力変化量となるように高圧燃料噴射ポンプを制御する。
【００５５】
こうして強制再生開始時に、燃料噴射圧の低下速度をアッシュ堆積量が多いほど速めることにより、フィルタ３６の昇温速度が緩やかになるので、前述の第２の追加燃料によるポスト噴射の場合と同様に、アッシュが堆積してもフィルタ３６が過昇温となることが防止される。
なお、燃料噴射圧の変更は、強制再生開始後の主噴射とポスト噴射の両方で行うようにしてもよいし、主噴射は強制再生開始前と同じ噴射圧を維持すると共に、ポスト噴射のみ噴射圧を変更するようにしてもよい。
【００５６】
以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態ではフィルタ３６の強制再生を行う際に、フィルタに導入される排気中にＨＣを供給する方法として、インジェクタ８によるポスト噴射を採用したが、排気中へのＨＣの供給はこれに限られるものではない。例えば、排気管２４や排気後処理装置３２内に燃料を直接供給する燃料添加弁を設け、この燃料添加弁から供給される燃料の量を、上記実施形態と同様に制御することによっても同様の効果を得ることができる。この場合、強制再生開始時に燃料添加弁からの燃料供給量を上記実施形態と同様にランプ制御する。
【００５７】
また、上記実施形態においては、ポスト噴射による第２の追加燃料量を一定の変化率で変化させるようにしたが、第２の追加燃料量の変化の方法はこれに限定されるものではなく、時間の経過と共に変化率を増大或いは減少させるようにしてもよい。
更に、上記実施形態において、アッシュ堆積量は走行距離センサ５２で検出された車両の走行距離に基づき推定することにより検出したが、これに限られるものではなく、例えばパティキュレート堆積量と同様に、上流圧力センサ４０と下流圧力センサ４２の検出値に基づくフィルタ３６前後の圧力差と、吸気流量センサ２０の検出値に基づくフィルタ３６への排気流量とから推定するようにしてもよい。この場合、フィルタ３６の強制再生を完了した直後であれば、フィルタ３６に堆積しているパティキュレートがほとんど存在しないため、パティキュレートと同様にして推定したものがアッシュの堆積量を示すことになる。
【００５８】
また、上記実施形態では、フィルタ３６の強制再生開始及び終了の判定を、フィルタ３６へのパティキュレートの推定堆積量ＰＭに基づき行ったが、これに限られるものではなく、フィルタ３６前後の排気圧力差に基づき行ってもよいし、前回の強制再生実施後のエンジン１への燃料供給量の積算値に基づいて行ってもよく、種々知られている方法を採用することが可能である。
【００５９】
最後に、上記実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジン形式はこれに限定されるものではなく、フィルタを用いてパティキュレートの除去を行い、排気中へのＨＣの供給によりパティキュレートを焼却してフィルタの再生を行うエンジンであればどのようなものでも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の全体構成図である。
【図２】図１の排気浄化装置で行われる強制再生制御の制御ブロック図である。
【図３】図１の排気浄化装置で行われる強制再生制御のフローチャートである。
【図４】図３の強制再生制御におけるフィルタ昇温制御の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１  エンジン
３６  フィルタ（パティキュレートフィルタ）
５４  再生制御部（再生制御手段）
５６  アッシュ堆積量検出部（アッシュ堆積量検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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