(57)【要約】【課題】  パティキュレートの堆積形態とは異なるアッシュの堆積形態を考慮することにより、フィルタによって捕集したパティキュレートの堆積量を精度よく推定し、フィルタの過剰な再生や再生不良を防止できるようにした内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】  排気中に含まれるアッシュがパティキュレートフィルタ（２）に堆積することにより減少するパティキュレートフィルタ（２）の有効捕集表面積に対応した補正係数（Ｓ）を求める補正係数算出手段（６０）と、パティキュレートフィルタ（２）前後の排気圧力差に基づきパティキュレートフィルタ（２）におけるパティキュレートの堆積量を推定すると共に、前記補正係数（Ｓ）により前記堆積量の推定に補正を行う堆積量推定手段（５６）と、推定されたパティキュレートの堆積量に基づき、パティキュレートフィルタ（２）の強制再生を行う強制再生手段とを備える。【選択図】      図２
2006274978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配置され、排気中のパティキュレートを捕集して堆積させ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の前後の排気圧力差を検出する差圧検出手段と、
不燃成分のアッシュが前記パティキュレートフィルタに堆積することにより減少する前記パティキュレートフィルタの有効捕集表面積に対応した補正係数を求める補正係数算出手段と、
前記差圧検出手段によって検出された前記排気圧力差に基づき前記パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量を推定すると共に前記補正係数算出手段によって求められた補正係数により前記堆積量の推定に補正を行う堆積量推定手段と、
前記堆積量推定手段によって推定されたパティキュレートの堆積量に基づき、前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを燃焼させて前記パティキュレートフィルタの強制再生を行う強制再生手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記パティキュレートフィルタに流入する排気の流量を検出する排気流量検出手段を更に備え、
前記堆積量推定手段は、前記パティキュレートフィルタの前後の排気圧力差と前記パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積量と前記パティキュレートフィルタへの排気流量との関係を、前記補正係数算出手段によって求められた補正係数を用いて補正し、補正後の前記関係に基づき、前記差圧検出手段によって検出された前記排気圧力差と前記排気流量検出手段によって検出された前記排気流量とを用いて前記パティキュレートの堆積量を推定す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】
前記堆積量推定手段は、前記排気圧力差をΔＰ、前記パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積量をＰＭ、前記パティキュレートフィルタへの排気流量をＱｅ、前記補正係数をＳ、ＡとＢとＣとＤを予め実験により求められる定数とするとき、式
ΔＰ＝Ａ・(ＰＭ／ＳD＋Ｂ)・(Ｑｅ／ＳD)C
により表される関係に基づき前記パティキュレートの堆積量を推定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記補正係数算出手段は、前記強制再生手段による前記パティキュレートフィルタの強制再生が完了したとき、前記式におけるパティキュレート量ＰＭ＝０として、前記式から補正係数Ｓを求めることを特徴とする請求項３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し、より詳しく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を備えた内燃機関の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内燃機関の排気通路にパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）を設け、内燃機関から排出される排気中に含まれるパティキュレートをフィルタで捕集し、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。
このようなフィルタでは、捕集したパティキュレートがフィルタ内に堆積することにより、排気抵抗が増大するため、適宜堆積したパティキュレートを何らかの方法で強制的に焼却して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】
フィルタの強制再生の方法としては、排気通路に設けた燃料添加弁から排気中にＨＣを供給したり、内燃機関の膨張行程や排気行程で気筒内に燃料を噴射することにより排気通路にＨＣを供給して排気温度を上昇させることが知られている。
このような強制再生は、フィルタに堆積したパティキュレートの推定量が所定量を超えたときに実施するようにしており、パティキュレート堆積量の推定はフィルタ前後の排気圧力差やフィルタへの排気流量などに基づき行われる。このとき、パティキュレート堆積量の推定が精度よく行われないと、必要以上にフィルタの強制再生が実施されることにより燃料が消費されて燃費の悪化を招いたり、強制再生が十分に行われずにフィルタのパティキュレート捕集能力が低下したままの状態が継続したりするという問題が生じる可能性がある。
【０００４】
一方、排気中にはパティキュレートのほかに、エンジンオイルや内燃機関内で発生した摩耗粉などに起因した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、フィルタの強制再生では焼却されず、フィルタ内に残留する。フィルタ内に残留したアッシュの量が増大してくると、フィルタに堆積するパティキュレートの量を正確に推定することが困難となり、フィルタの強制再生を適正な時期に実施することができなくなるといった問題が生じる。
【０００５】
そこで、フィルタの強制再生完了直後にはフィルタにパティキュレートがほとんど堆積していないことから、このときのフィルタ前後の排気圧力差とフィルタへの排気流量とに基づき推定した堆積量をアッシュの堆積量と見なし、このアッシュ推定堆積量で補正したパティキュレートの推定堆積量に基づき強制再生の実施時期を判定することにより、このような問題の発生を防止するようにした排気浄化装置が提案されている（例えば特許文献１或いは特許文献２等）。
【０００６】
より具体的には、フィルタ前後の排気圧力差とフィルタへの排気流量とに基づき推定した堆積量から、フィルタの強制再生時に推定したアッシュの堆積量を減算してパティキュレートの堆積量を推定し、このようにして推定されたパティキュレート堆積量が所定の判定値を上回ると強制再生を実施するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−８３０３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２１１６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１或いは特許文献２の排気浄化装置では、アッシュをパティキュレートと同等のものとして考え、強制再生完了直後にパティキュレートの堆積量と全く同じ方法によってアッシュの堆積量を推定し、フィルタ前後の排気圧力差とフィルタへの排気流量とに基づき推定した堆積量から、アッシュの推定堆積量を減算してパティキュレートの堆積量を推定している。
【０００８】
即ち、このようなアッシュ堆積量の推定は、アッシュがパティキュレートと同様の形態でフィルタ内に堆積するものであるとの前提に基づいてなされている。
しかしながら、実際にはフィルタにおけるアッシュの堆積形態はパティキュレートの堆積形態と全く異なるものである。ここで、フィルタにおけるパティキュレートの堆積形態とアッシュの堆積形態との違いについて、図４及び図５を用いて以下に説明する。
【０００９】
図４はフィルタ２にアッシュが堆積していない状態でのパティキュレートの堆積状態を示す概念図である。フィルタ２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２ａ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２ａからフィルタ２内に流入した排気は、矢印で示すように、各通路２ａを形成している多孔質の壁２ｂを通過し、下流側に開口を有する通路２ａからフィルタ２の下流側に流出するようになっている。
【００１０】
そして、フィルタ２の多孔質の壁２ｂには何も堆積していない状態からフィルタ２への排気の流入を開始したとすると、排気がこの壁２ｂを通過する際に、排気中に含まれるパティキュレート４が多孔質の壁２ｂによって捕捉され、図４に示すように多孔質の壁２ｂ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。
一方、図５はフィルタ２にアッシュ６が堆積した状態でのパティキュレート４の堆積状態を示す概念図である。図５において、フィルタ２は図４で説明したフィルタと同じものであり、図４と共通する部分については図４と同じ符号を用いて説明する。
【００１１】
アッシュ６は、パティキュレート４と共に排気中に含まれた状態で内燃機関から排出され、一旦はパティキュレート４と同様に、排気が多孔質の壁２ｂを通過する際に多孔質の壁２ｂによって捕捉され、壁２ｂ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。その後、パティキュレート４が所定量堆積してフィルタ２の強制再生が行われると、パティキュレート４が燃焼する一方でアッシュ６は燃焼せず、パティキュレート４の燃焼に伴い通路２ａ内にアッシュ６が浮遊する。そして、その後の排気の流入に伴い、通路２ａ内に浮遊するアッシュ６は、上流側に開口する通路２ａの最下流側から堆積していく。
【００１２】
この結果、アッシュ６が堆積した分だけフィルタ２の有効捕集表面積が減少し、図５に示すようにアッシュ６が堆積していない部分のみでパティキュレート４の捕集が行われるようになる。従って、パティキュレート４が所定の厚さまで堆積したときにフィルタ２の強制再生を行う必要があるものとして、図５においてアッシュ６が通路２ａのほぼ半分を占めるとすれば、図４の場合に比べてほぼ半分の量のパティキュレート４が堆積したときにフィルタ２の強制再生を行う必要があることになる。
【００１３】
このように、フィルタにおけるパティキュレートの堆積状態とアッシュの堆積状態とは全く異なるものであることから、特許文献１或いは特許文献２の排気浄化装置のように、アッシュがパティキュレートと同様の形態でフィルタ内に堆積するものであるとの前提に基づいて、パティキュレートの堆積量を推定した場合には、推定量に大きな誤差が生じてしまうことになる。
【００１４】
このため、特許文献１或いは特許文献２の排気浄化装置では、必要以上の頻度でフィルタの強制再生が行われることによって燃費が悪化したり、十分なフィルタの再生が行われずにフィルタの捕集能力が低下したままとなるといった問題が生じる。
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、パティキュレートの堆積形態とは異なるアッシュの堆積形態を考慮することにより、フィルタによって捕集したパティキュレートの堆積量を精度よく推定し、フィルタの過剰な再生や再生不良を防止できるようにした内燃機関の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】
【００１５】
上記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、排気通路に配置され、排気中のパティキュレートを捕集して堆積させ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の前後の排気圧力差を検出する差圧検出手段と、不燃成分のアッシュが前記パティキュレートフィルタに堆積することにより減少する前記パティキュレートフィルタの有効捕集表面積に対応した補正係数を求める補正係数算出手段と、前記差圧検出手段によって検出された前記排気圧力差に基づき前記パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量を推定すると共に前記補正係数算出手段によって求められた補正係数により前記堆積量の推定に補正を行う堆積量推定手段と、前記堆積量推定手段によって推定されたパティキュレートの堆積量に基づき、前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを燃焼させて前記パティキュレートフィルタの強制再生を行う強制再生手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。
【００１６】
このように構成した内燃機関の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの前後の排気圧力差に基づきパティキュレートの堆積量を推定する際に、アッシュがパティキュレートフィルタに堆積することにより減少するパティキュレートフィルタの有効捕集表面積に対応した補正係数による補正が行われ、補正後のパティキュレート堆積量に基づきパティキュレートフィルタの強制再生が行われる。
【００１７】
より具体的には、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の流量を検出する排気流量検出手段を更に備え、前記堆積量推定手段は、前記パティキュレートフィルタの前後の排気圧力差と前記パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積量と前記パティキュレートフィルタへの排気流量との関係を、前記補正係数算出手段によって求められた補正係数を用いて補正し、補正後の前記関係に基づき、前記差圧検出手段によって検出された前記排気圧力差と前記排気流量検出手段によって検出された前記排気流量とを用いて前記パティキュレートの堆積量を推定することを特徴とする（請求項２）。
【００１８】
更に、前記堆積量推定手段は、前記排気圧力差をΔＰ、前記パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積量をＰＭ、前記パティキュレートフィルタへの排気流量をＱｅ、前記補正係数をＳ、ＡとＢとＣとＤを予め実験により求められる定数とするとき、式
ΔＰ＝Ａ・(ＰＭ／ＳD＋Ｂ)・(Ｑｅ／ＳD)C
により表される関係に基づき前記パティキュレートの堆積量を推定することを特徴とする（請求項３）。
【００１９】
また、前記補正係数算出手段は、前記強制再生手段による前記パティキュレートフィルタの強制再生が完了したとき、前記式におけるパティキュレート量ＰＭ＝０として、前記式から補正係数Ｓを求めることを特徴とする（請求項４）。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至４の内燃機関の排気浄化装置によれば、アッシュがパティキュレートフィルタに堆積することにより減少するパティキュレートフィルタの有効捕集表面積に対応した補正係数によって補正されたパティキュレート堆積量は、パティキュレートの堆積形態とは異なるアッシュの堆積形態に対応して補正されたものとなり、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレート量を精度よく推定することができる。また、パティキュレートフィルタの強制再生が必要となる時期を精度よく判定して、パティキュレートフィルタの過剰な再生や再生不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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１０は各気筒に共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）１２を備えており、コモンレール１２に蓄えられた高圧の軽油を各気筒に設けられたインジェクタ１４に供給し、各インジェクタ１４からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。
【００２２】
吸気通路１６にはターボチャージャ１８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１６からターボチャージャ１８のコンプレッサ１８ａへと流入し、コンプレッサ１８ａで過給された吸気はインタークーラ２０及び吸気制御弁６４を介して吸気マニホールド２２に導入される。また、吸気通路１６のコンプレッサ１８ａより上流側には、エンジン１０への吸入空気流量を検出するための吸気流量センサ２４が設けられている。
【００２３】
一方、エンジン１０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２６を介して排気管（排気通路）２８に接続されている。なお、排気マニホールド２６と吸気マニホールド２２との間には、ＥＧＲ弁３０を介して排気マニホールド２６と吸気マニホールド２２とを連通するＥＧＲ通路３２が設けられている。
排気管２８はターボチャージャ１８のタービン１８ｂを経た後、排気絞り弁６６を介して排気後処理装置３４に接続されている。タービン１８ｂはコンプレッサ１８ａと連結されており、排気管２８内を流動する排気を受けてコンプレッサ１８ａを駆動する。
【００２４】
また、排気後処理装置３４は、ケーシング内の上流側に酸化触媒３６が収容されると共に、この酸化触媒３６の下流側には、排気中のパティキュレートを捕捉するパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）２が収容されている。
酸化触媒３６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２に供給するものである。また、フィルタ２は前述したものと同じものであって、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。
【００２５】
フィルタ２に堆積しているパティキュレートは、酸化触媒３６から供給されたＮＯ2と反応して燃焼し、フィルタ２の連続再生が行われるようになっている。
酸化触媒３６とフィルタ２との間には、酸化触媒３６の出口側の排気温度を酸化触媒３６の温度として検出する触媒温度センサ４０と、フィルタ２上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ４２とが設けられている。また、フィルタ２の下流側には、フィルタ２下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ４４と、フィルタ２の出口側の排気温度をフィルタ２の温度として検出するフィルタ温度センサ４６とが設けられている。
【００２６】
ＥＣＵ４８は、エンジン１０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。
ＥＣＵ４８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、吸気流量センサ２４、触媒温度センサ４０、上流圧力センサ４２、下流圧力センサ４４、及びフィルタ温度センサ４６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各気筒のインジェクタ１４、ＥＧＲ弁３０、吸気制御弁６４及び排気絞り弁６６などの各種デバイス類が接続されている。
【００２７】
エンジン１０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１４からの燃料供給制御もＥＣＵ４８によって行われる。エンジン１０の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）は、回転数センサ５０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５２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１４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１４が開弁駆動される。
【００２８】
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３６を用いた連続再生により、フィルタ２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１０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３６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２内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ２が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ２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。
【００２９】
この強制再生の制御は、図２に示すように、ＥＣＵ４８内の各制御ブロックによって行われる。
差圧検出部（差圧検出手段）５４は、上流圧力センサ４２によって検出されたフィルタ２上流側の排気圧力と、下流圧力センサ４４によって検出されたフィルタ２下流側の排気圧力とから、フィルタ２前後の排気圧力差を求め、これを堆積量推定部（堆積量推定手段）５６に送出する。
【００３０】
一方、排気流量検出部（排気流量検出手段）５８は、吸気流量センサ２４によって検出された吸入空気流量とＥＣＵ４８によって決定されたエンジン１０への燃料供給量に基づき、このときの触媒温度センサ４０と上流圧力センサ４２の検出値を用いた計算によって排気流量を求めることにより、フィルタ２に流入する排気の流量を検出し、これを堆積量推定部５６に送出する。
【００３１】
堆積量推定部５６は、差圧検出部５４によって検出されたフィルタ２前後の排気圧力差と、排気流量検出部５８によって検出されたフィルタ２への排気流量を用いてフィルタ２に堆積しているパティキュレートの堆積量を推定する。
この堆積量推定部５６によるパティキュレート堆積量の推定方法について、以下に具体的に説明する。
【００３２】
堆積量推定部５６は、フィルタ２前後の排気圧力差、フィルタ２へのパティキュレート堆積量及びフィルタ２への排気流量との関係を表す下式（１）に基づきパティキュレート堆積量の推定を行う。
ΔＰ＝Ａ・(ＰＭ／ＳD＋Ｂ)・(Ｑｅ／ＳD)C  …  （１）
なお、上記式（１）において、ΔＰはフィルタ２前後の排気圧力差、ＰＭはフィルタ２へのパティキュレート堆積量、Ｑｅはフィルタ２への排気流量を示し、Ｓはアッシュの堆積により減少するフィルタ２の有効捕集表面積に対応して減少する補正係数、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤはそれぞれ実験によって得られる定数である。
【００３３】
上記式（１）のうちＰＭ／ＳDの部分は、パティキュレートの堆積によるフィルタ２前後の排気圧力差が、パティキュレートの堆積量が同一の場合にはフィルタ２の有効捕集表面積の減少、即ちＳの減少に伴って増大することに対応したものである。
また、Ｑｅ／ＳDの部分は、フィルタ２前後の排気圧力差が、排気流量が同一の場合にはフィルタ２の有効捕集表面積の減少、即ちＳの減少に伴って増大することに対応したものである。
【００３４】
堆積量推定部５６は、このような式（１）を変形することにより得られる下式（２）を予め記憶しており、この式（２）に検出されたフィルタ２前後の排気圧力差及びフィルタ２への排気流量を代入してパティキュレートの堆積量を算出する。
ＰＭ＝[(ΔＰ／Ａ)／(Ｑｅ／ＳD)C−Ｂ]・ＳD  …  （２）
ここで補正係数Ｓは、補正係数算出部（補正係数算出手段）６０によって求められる。補正係数算出部６０は、後述する強制再生部（強制再生手段）６２によるフィルタ２の強制再生が完了したことを受け、補正係数Ｓの算出を行う。フィルタ２の強制再生が完了した状態では、フィルタ２にパティキュレートがほとんど堆積していないものとして、上記式（２）にＰＭ＝０を代入すると共に、このとき検出されたフィルタ２前後の排気圧力差及びフィルタ２への排気流量を式（２）に代入して補正係数Ｓを逆算し、堆積量推定部５６へ送出する。
【００３５】
堆積量推定部５６で式（２）により求められたパティキュレートの推定堆積量は強制再生部６２に送られ、強制再生部６２ではパティキュレートの推定堆積量が予め設定された強制再生開始判定値以上になると、フィルタ２の強制再生が必要であると判断して、燃料噴射弁１４から各気筒への燃料供給を制御することにより、フィルタ２の強制再生を実施する。強制再生の実施により、パティキュレートの推定堆積量が予め設定された強制再生終了判定値以下になると、フィルタの強制再生が完了したと判定して強制再生を終了すると共に、補正係数算出部６０に強制再生が完了した旨の通知を行う。
【００３６】
以上のようなフィルタ２の強制再生制御は、図３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、フィルタ２へのパティキュレート堆積量ＰＭを、前述した式（２）により推定する。次に、ステップＳ４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Ｓ４からステップＳ６へと進む。
【００３７】
ステップＳ６では、ステップＳ２で推定したパティキュレート堆積量ＰＭを、予め設定された強制再生開始判定値ＰＭ1と比較することにより、フィルタ２の強制再生が必要であるか否かの判断がなされる。即ち、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以上である場合に、強制再生が必要であると判断している。この場合にはステップＳ８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。
【００３８】
ステップＳ６で強制再生が必要であると判断してステップＳ８に進み、強制再生フラグＦ１の値を１とした後、ステップＳ１０に進むと、触媒温度センサ４０の検出値に基づき、酸化触媒３６の温度Ｔｃが２５０℃以上となって、酸化触媒３６が活性化したか否かを判定する。
触媒温度Ｔｃが２５０℃未満である場合には、ステップＳ１２に進み、酸化触媒３６の昇温制御が行われる。
【００３９】
この昇温制御は、酸化触媒３６に高温の排気を供給することにより、酸化触媒３６の温度を活性化温度（例えば２５０℃）まで昇温するものであり、吸気制御弁６４及び排気絞り弁６６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２６内で追加燃料が燃焼し、高温の排気が酸化触媒３６に供給されることにより、酸化触媒３６の温度が上昇する。
【００４０】
次にステップＳ２０に進むと、今回の制御周期においてステップＳ２で推定されたパティキュレートの堆積量ＰＭが、強制再生終了判定値ＰＭ2以下であるか否かを判定する。上述のように酸化触媒３６は十分活性化していない状況であるため、パティキュレートの焼却は行われておらず、推定堆積量ＰＭは強制再生終了判定値ＰＭ2より大であると判定されて今回の制御周期を終え、次の制御周期で再びステップＳ２から制御を行う。
【００４１】
この場合、既に強制再生フラグＦ１の値は１となっているので、ステップＳ２でパティキュレート堆積量の推定を行った後、ステップＳ４からステップＳ１０へと進み、酸化触媒３６の温度Ｔｃが２５０℃未満である場合には、再びステップＳ１２で第１追加燃料の噴射による触媒昇温制御が行われる。従って、酸化触媒３６の温度Ｔｃが２５０℃未満である間は、ステップＳ１２による第１追加燃料の噴射が行われることになる。
【００４２】
このようにして第１追加燃料の噴射が繰り返され、酸化触媒３６の温度Ｔｃが２５０℃以上になると、ステップＳ１０からステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、触媒温度センサ４０の検出値に基づき、酸化触媒３６の温度Ｔｃが所定温度以上であるか否かが判定される。この所定温度は、フィルタ２でパティキュレートが最も効率よく燃焼する温度であり、本実施形態では６００℃を所定温度としている。
【００４３】
ステップＳ１４で触媒温度Ｔｃが６００℃以上であると判定するとステップＳ１６に進み、触媒温度Ｔｃが６００℃未満であると判定するとステップＳ１８に進む。
ステップＳ１６及びＳ１８は、フィルタ２に供給される排気の温度を６００℃に維持するように、第２の追加燃料を各気筒に噴射するものであって、第２の追加燃料は排気行程で噴射されるようになっている。このような噴射タイミングで第２の追加燃料が各気筒に噴射されることにより、第２の追加燃料は気筒内や排気マニホールド２６内で燃焼することなく酸化触媒３６に達し、活性化温度にある酸化触媒３６及びフィルタ２で燃焼する。この燃焼により排気温度が６００℃まで上昇し、フィルタ２に堆積したパティキュレートが焼却される。
【００４４】
第２の追加燃料は回転数センサ５０によって検出されたエンジン回転数とＥＣＵ４８で決定される主噴射量（負荷）とをパラメータとするマップに記憶されており、このマップは第２の追加燃料噴射量が比較的多めに設定された増量マップと、比較的少なめに設定された減量マップの２種類が用意されている。そして、ステップＳ１６では触媒温度Ｔｃが６００℃以上あるため、減量マップを用いて比較的少なめの第２の追加燃料を噴射し、ステップＳ１８では触媒温度Ｔｃが６００℃未満であるため、増量マップを用いて比較的多めの第２の追加燃料を噴射する。これによって酸化触媒３６から排出されてフィルタ２に供給される排気の温度が６００℃に維持される。
【００４５】
ステップＳ１６又はＳ１８で第２の追加燃料を噴射すると、ステップＳ２０に進み、今回の制御周期においてステップＳ２で推定されたパティキュレートの堆積量ＰＭが、強制再生終了判定値ＰＭ2以下であるか否かの判定を行う。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より大である場合には、依然としてフィルタ２の強制再生が必要であると判断し、この制御周期を終えて、次の制御周期で再びステップＳ２から制御を行う。従って、ステップＳ２０で強制再生終了判定値ＰＭ2と比較されるパティキュレートの推定堆積量ＰＭは、制御周期毎に更新されることになる。
【００４６】
ステップＳ２０で、パティキュレートの堆積量ＰＭが強制再生終了判定値ＰＭ2以下となり、フィルタ２の強制再生が完了したと判断されると、ステップＳ２２に進み、強制再生フラグＦ１の値を０としてステップＳ２４に進む。このようにして強制再生フラグＦ１の値が０になると、次の制御周期ではステップＳ４からステップＳ６へと進むので、再びフィルタ２の強制再生が必要となるまでは、ステップＳ２からステップＳ６の処理が繰り返され、制御周期毎に更新されるパティキュレートの推定堆積量に基づき、強制再生の要否が判断される。
【００４７】
ステップＳ２４では、強制再生が完了したことを受け、フィルタ２にパティキュレートがほとんど堆積していないものとして、前述の式（２）にＰＭ＝０を代入すると共に、このとき検出されたフィルタ２前後の排気圧力差及びフィルタ２への排気流量を式（２）に代入して補正係数Ｓを逆算する。こうして算出された補正係数Ｓは、次回以降の制御周期におけるステップＳ２でのパティキュレート堆積量の推定に使用される。
【００４８】
以上のように、フィルタ２前後の排気圧力差とフィルタ２への排気流量とを用いてフィルタ２へのパティキュレート堆積量を推定する際に、アッシュの堆積により減少するフィルタ２の有効捕集表面積に対応して減少する補正係数Ｓを用いて補正を行うことにより、パティキュレートの体制形態とは異なるアッシュの堆積形態に対応した、精度の高いパティキュレート堆積量の推定が可能となる。
【００４９】
そして、精度の高いパティキュレートの推定堆積量に基づきフィルタ２の強制再生実施時期を判定することにより、適正な強制再生が実施され、過剰な強制再生の実施による燃費の悪化や、不十分な強制再生によるフィルタ２の捕集能力低下を防止することが可能となる。
以上で本発明の一実施形態に係る内燃機関の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。
【００５０】
例えば、上記の実施形態では式（２）に基づく補正係数Ｓの逆算を、フィルタ２の強制再生完了後は必ず実施するようにしたが、数回の強制再生実施毎に１回行うようにしてもよい。また、補正係数Ｓの逆算は強制再生完了直後の１回のみ行うようにしたが、フィルタ２の強制再生を完了した後、数回の制御サイクルにわたって補正係数Ｓを逆算し、それらを平均化して最終的な補正係数Ｓの値を決定するようにしてもよい。
【００５１】
また、フィルタ２前後の排気圧力差は、上流圧力センサ４２によって検出されたフィルタ２上流側の排気圧力と、下流圧力センサ４４によって検出されたフィルタ２下流側の排気圧力とに基づき検出するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えばフィルタ２前後の差圧を直接検出するようにしてもよい。
更に、排気流量については、吸気流量センサ２４によって検出された吸気流量と、各気筒へ供給された燃料量に基づき検出するようにしたが、これに限られるものではなく、例えば排気管２８或いは排気後処理装置３４内に排気流量センサを設けて、直接排気流量を検出するようにしてもよい。
【００５２】
また、フィルタ２の強制再生については、第１の追加燃料噴射により酸化触媒３６を活性化した後、第２の追加燃料噴射によって排気温度を上昇させてフィルタ２のパティキュレートを焼却するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば排気管２８或いは排気後処理装置３４に燃料添加装置を設け、排気中に直接燃料を噴射するようにしてもよいし、排気管２８或いは排気後処理装置３４に設けた電気ヒータによって排気を昇温するようにしてもよい。
【００５３】
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、パティキュレートの焼却により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】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の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】フィルタに捕捉されたパティキュレートの堆積状況を示す概念図である。
【図５】フィルタに捕捉されたパティキュレートとアッシュの堆積状況を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５５】
２  フィルタ
１０  エンジン
２８  排気管（排気通路）
５４  差圧検出部（差圧検出手段）
５６  堆積量推定部（堆積量推定手段）
５８  排気流量検出部（排気流量検出手段）
６０  補正係数算出部（補正係数算出手段）
６２  強制再生部（強制再生手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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