(57)【要約】【課題】酸化触媒に還元剤を供給することにより、フィルタの温度を上昇させ、フィルタの再生処理を実施する内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記フィルタの再生処理中に前記内燃機関が加速した場合でも、前記フィルタの温度をより正確に目標温度に制御できる技術を提供する。【解決手段】再生処理中における内燃機関の加速中に、フィルタにおいて酸化されなかった未燃還元剤量を算出し（Ｓ１０９〜Ｓ１１４）、再生処理中における内燃機関の加速後には、算出された未燃還元剤量を、本来フィルタの温度を目標温度に制御するために供給される基本還元剤量から差し引いた量の還元剤を（Ｓ１０８）、還元剤供給手段からフィルタに供給する（Ｓ１０７）。【選択図】図３
2006046146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられて前記内燃機関の排気中の微粒子物質を捕集するとともに、酸化触媒を担持しまたは別体として有するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの上流側から前記フィルタに還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備え、
前記フィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去する再生処理においては、前記還元剤供給手段から前記フィルタに還元剤を供給することにより、前記フィルタの温度を上昇させる内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記再生処理中において前記フィルタが制御されるべき目標温度と、前記フィルタ温度検出手段により検出されたフィルタの温度との差に基いて前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給すべき基本還元剤量を算出する基本還元剤量算出手段と、
前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に、前記フィルタが制御されるべき目標温度と、前記フィルタ温度検出手段により検出されたフィルタの温度との差に基いて、前記加速中の前記フィルタにおける未燃還元剤量を算出する未燃還元剤量算出手段と、
をさらに備え、
前記再生処理中における前記内燃機関の加速後には、前記基本還元剤量算出手段により算出された基本還元剤量から前記未燃還元剤量算出手段により算出された未燃還元剤量を減じた量の還元剤を、前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に、前記フィルタが制御されるべき目標温度と、前記フィルタ温度検出手段により検出されたフィルタの温度との差が所定値より大きい場合には、前記再生処理中における前記内燃機関の加速後にも、前記基本還元剤量の還元剤を前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給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システム。
【請求項３】
前記再生処理中における前記内燃機関の加速後に、前記基本還元剤量算出手段により算出された基本還元剤量から、前記未燃還元剤量算出手段により算出された未燃還元剤量を複数回に分割して減じ、該基本還元剤量から未燃還元剤量を分割して減じた量の還元剤を、前記分割の分割数に応じた回数に亘って前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給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システム。
【請求項４】
前記再生処理中における前記内燃機関の加速後、前記基本還元剤量算出手段により算出された基本還元剤量から前記未燃還元剤量算出手段により算出された未燃還元剤量を減じた量の還元剤を、前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給し終わるまでに、前記内燃機関が再加速した場合には、該未燃還元剤量を消去した上で、未燃還元剤量算出手段によって、該再加速中における未燃還元剤量を新たに算出することを特徴とする請求項１または３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に前記未燃還元剤量算出手段により算出された前記未燃還元剤量が、所定量より多い場合には、該所定量をもって、前記未燃還元剤量算出手段により算出された前記未燃還元剤量とすることを特徴とする請求項１、３または４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質が含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質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。）を設ける技術が知られている。
【０００３】
かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下する。これに対し、フィルタの温度を上昇させることにより、捕集された微粒子物質を酸化除去し、フィルタの排気浄化性能の再生を図るようにしている（以下、「フィルタの再生処理」という。）。
【０００４】
ここで、上記再生処理においてフィルタの温度を上昇させる方法として、フィルタに酸化能を有する酸化触媒を担持しまたは、フィルタの上流側に酸化能を有する酸化触媒を配置し、再生処理時に、該酸化触媒に還元剤としての燃料を供給する方法が知られている。このことにより、該酸化触媒において前記燃料の酸化反応を起し、フィルタの温度を上昇させることができる。
【０００５】
そして、上記のフィルタの温度を再生処理に適した温度に維持するためには、前記還元剤の添加量の制御が必要となる。そこで、例えば、前記還元剤の単位時間当たりの供給量は、前記内燃機関への吸入空気量とフィルタ入口温度とに基いて基本的に設定され、且つフィルタ入口温度とフィルタ出口温度との関係に基いて前記還元剤の供給量が減量補正される技術などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかし、上記の技術においても、前記フィルタの再生処理中に、内燃機関が加速した場合などにおいては、該加速中にフィルタに供給された還元剤が、該加速中に酸化反応を完了することができずに加速終了後に酸化され、加速終了後にフィルタの温度が過度に上昇してしまうなどの現象が生じる場合があった。結果として、前記フィルタの温度を精度良く制御することが困難となる場合があった。
【特許文献１】特開平０５−２２２９１６号公報
【特許文献２】特開平０５−０４４４３４号公報
【特許文献３】特開平０９−００４４３７号公報
【特許文献４】特開平１１−０６２５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的とするところは、酸化触媒に還元剤を供給することにより、フィルタの温度を上昇させ、フィルタの再生処理を実施する内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記フィルタの再生処理中に前記内燃機関が加速した場合でも、前記フィルタの温度をより正確に目標温度に制御できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、酸化触媒を担持しまたは別体として有するフィルタに、還元剤供給手段から還元剤を供給することにより、再生処理を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に、前記フィルタにおいて酸化されなか
った未燃還元剤量を算出し、前記再生処理中における前記内燃機関の加速後には、本来、前記フィルタの温度を目標温度に制御するために供給される基本還元剤量から前記未燃還元剤量を差し引いた量の還元剤を、前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給することを最大の特徴とする。
【０００９】
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられて前記内燃機関の排気中の微粒子物質を捕集するとともに、酸化触媒を担持しまたは別体として有するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの上流側から前記フィルタに還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備え、
前記フィルタに堆積した微粒子物質を酸化除去する再生処理においては、前記還元剤供給手段から前記フィルタに還元剤を供給することにより、前記フィルタの温度を上昇させる内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記再生処理中において前記フィルタが制御されるべき目標温度と、前記フィルタ温度検出手段により検出されたフィルタの温度との差に基いて前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給すべき基本還元剤量を算出する基本還元剤量算出手段と、
前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に、前記フィルタが制御されるべき目標温度と、前記フィルタ温度検出手段により検出されたフィルタの温度との差に基いて、前記加速中の前記フィルタにおける未燃還元剤量を算出する未燃還元剤量算出手段と、
をさらに備え、
前記再生処理中における前記内燃機関の加速後には、前記基本還元剤量算出手段により算出された基本還元剤量から前記未燃還元剤量算出手段により算出された未燃還元剤量を減じた量の還元剤を、前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給することを特徴とする。
【００１０】
ここで、フィルタの再生処理を実施する場合、その時のフィルタの温度と、再生処理において制御されるべきフィルタの目標温度との差に基き、前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給する基本還元剤量が算出される。そして、該基本還元剤量に相当する量の還元剤が前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給される。
【００１１】
しかし、フィルタの再生処理中に内燃機関が加速した場合、フィルタに多量に供給された還元剤が加速中に酸化しきらず、未燃燃料となる場合があった。その場合、内燃機関の加速が終了した後に前記未燃燃料の酸化反応が生じることにより、フィルタの温度が、加速終了後に過度に上昇してしまう場合があった。これにより、フィルタの温度を精度良く制御することが困難になる場合があった。
【００１２】
そこで、本発明においては、フィルタ再生処理中に内燃機関が加速した場合には、加速中の、フィルタの目標温度と、実際のフィルタ温度との差から、前記基本還元剤量のうち、フィルタでまだ酸化されていない還元剤の量である未燃還元剤量を算出する。そして、当該フィルタ再生処理中において内燃機関の加速が終了した後は、前記基本還元剤量から前記未燃還元剤量を差し引いた量の還元剤をフィルタに供給することとする。そうすれば、前記加速中にフィルタで酸化されていない還元剤が、内燃機関の加速後にフィルタで酸化された場合に、合計で基本還元剤量に相当する量の還元剤をフィルタにおいて酸化させることができる。その結果、内燃機関の加速後におけるフィルタ温度をより精度良く目標温度に制御することができる。
【００１３】
そうすれば、フィルタ再生処理中に内燃機関が加速した場合にも、加速終了後にフィルタ温度が目標温度から大きく外れることを抑制でき、フィルタの再生処理をより確実に行うことができる。
【００１４】
また、本発明においては、前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に、前記フィルタが制御されるべき目標温度と、前記フィルタ温度検出手段により検出されたフィルタの温度との差が所定値より大きい場合には、前記再生処理中における前記内燃機関の加速後にも、前記基本還元剤量の還元剤を前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給するようにしてもよい。
【００１５】
ここで、上記所定値とは、前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に、前記フィルタが制御されるべき目標温度と、前記フィルタ温度検出手段により検出されたフィルタの温度との差がこれより大きい場合には、前記再生処理の最初におけるフィルタの昇温中であり、未だフィルタの温度が定常状態に達していないと判断できる閾値としての温度差とする。
【００１６】
そうすると、前記目標温度と、前記フィルタの温度との差が前記所定値より大きい場合には、前記再生処理中において、フィルタ温度を昇温させている途中であり、まだ定常状態に達していない可能性が高いと判断できる。このような場合には、前述した、内燃機関の加速中及び加速後の制御を行ったとしても、フィルタの温度を目標温度に近づけることが困難になると考えられる。従って、このような場合には、内燃機関の加速後にも通常どおり前記基本還元剤量の還元剤をフィルタに供給し、フィルタの温度が定常状態となることを促進することとした。
【００１７】
こうすれば、本当に効果のある場合にのみ、内燃機関の加速終了後に、前記基本還元剤量から前記未燃還元剤量を差し引いた量の還元剤をフィルタに供給することができ、無駄に複雑な制御が行われることを抑制できる。また、前記フィルタが昇温中であり定常状態に達していない状態で、前記フィルタに基本還元剤量以外の量の還元剤を供給することにより、逆にフィルタの温度が定常状態になる時間を遅らせてしまうことを抑制できる。
【００１８】
また、本発明においては、前記再生処理中における前記内燃機関の加速後に、前記基本還元剤量算出手段により算出された基本還元剤量から、前記未燃還元剤量算出手段により算出された未燃還元剤量を複数回に分割して減じ、該基本還元剤量から未燃還元剤量を分割して減じた量の還元剤を、前記分割の分割数に応じた回数に亘って前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給するようにしてもよい。
【００１９】
すなわち、本発明における制御を行わない場合には、前記内燃機関の加速中に酸化反応を起さなかった未燃燃料が、前記内燃機関の加速後に酸化反応を起すことにより、前記フィルタの温度が過度に昇温してしまう場合があったが、この場合でも、前記未燃還元剤が一時に酸化反応を起すわけではなく、その反応時期にはバラツキが生じる。従って、フィルタの温度も瞬時にして上昇するのではなく、所定の時間幅を持って上昇し下降する。
【００２０】
そこで、本発明における制御を行う場合にも、内燃機関の加速中に算出された前記未燃還元剤量の全てを前記基本還元剤量から一度に減じるのではなく、前記未燃還元剤量を適宜分割し、分割された未燃還元剤量を前記基本還元剤量から減じた量の還元剤を前記前記分割数に応じた回数に亘ってフィルタに供給するようにする。
【００２１】
そうすれば、内燃機関の加速後に、前記未燃還元剤が酸化反応を起す場合の時間分布により近づけた分布で、基本還元剤量から未燃還元剤量を減じることができるので、フィルタの温度を、より精度よく目標温度に近づけることができる。また、一回の還元剤供給時についてのみ、供給還元剤量が極端に少なくなることを抑制でき、フィルタ温度の目標温度への収束性を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明においては、前記再生処理中における前記内燃機関の加速後、前記基本還
元剤量算出手段により算出された基本還元剤量から前記未燃還元剤量算出手段により算出された未燃還元剤量を減じた量の還元剤を、前記還元剤供給手段から前記フィルタに供給し終わるまでに、前記内燃機関が再加速した場合には、該未燃還元剤量を消去した上で、未燃還元剤量算出手段によって、該再加速中における未燃還元剤量を新たに算出するようにしてもよい。
【００２３】
すなわち、フィルタの再生処理中における内燃機関の加速後に、内燃機関の加速中に算出された未燃還元剤量を、前記基本還元剤量から減じた量の還元剤をフィルタに供給する制御が行われている途中に、前記内燃機関が再加速した場合には、前回の加速中に算出された未燃還元剤量はクリアして、再加速中において、新たに未燃還元剤量を算出するようにした。
【００２４】
そうすれば、内燃機関の各加速動作において、独立に未燃還元剤量を算出でき、当該加速が終了した後には、さらに前の加速における未燃還元剤の影響をうけることなく、当該加速時における未燃還元剤量のみを基本還元剤量から減じることができる。その結果、フィルタの再生処理中において、内燃機関の加速状態が複雑に変化したとしても、簡単なフローによって、より正確にフィルタの温度を目標温度に制御することができる。
【００２５】
また、本発明においては、前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に前記未燃還元剤量算出手段により算出された前記未燃還元剤量が、所定量より多い場合には、該所定量をもって、前記未燃還元剤量算出手段により算出された前記未燃還元剤量とするようにしてもよい。
【００２６】
すなわち、前記内燃機関の加速中における未燃還元剤量が過剰に多くなった場合、内燃機関の加速後において、基本還元剤量から減じられる還元剤の量が異常に多くなるおそれがある。本発明において、基本還元剤量から未燃還元剤量を減じる制御は、フィルタの温度に対する補正であることを考慮すると、未燃還元剤量として扱う値にはある上限を設けることが望ましい。換言すると、補正量としての未燃還元剤量が上限以上に多くなると、フィルタの温度を目標温度に適切に制御することが困難になる場合がある。
【００２７】
そこで、本発明においては、前記再生処理中における前記内燃機関の加速中に、前記未燃還元剤量算出手段によって算出された前記未燃還元剤量が、所定量より多い場合には、前記所定量をもって前記未燃還元剤量とすることとした。
【００２８】
そうすれば、フィルタの温度を目標温度に適切に制御可能な範囲でのみ、前記基本還元剤量から前記未燃還元剤量を減じる制御を行うことができる。結果として、フィルタの温度を、より正確に目標温度に制御することができる。
【００２９】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明にあっては、酸化触媒に還元剤を供給することにより、フィルタの温度を上昇させ、フィルタの再生処理を実施する内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記フィルタの再生処理中に前記内燃機関が加速した場合でも、前記フィルタの温度をより正確に目標温度に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関である。なお、図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。
【００３３】
図１において、内燃機関１には、内燃機関１から排出される排気が流通する排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５の途中には、排気中の微粒子物質（例えば、煤）を浄化するフィルタ１０が配置されている。
【００３４】
本実施例におけるフィルタ１０は、多孔質の基材からなるウォールフロー型のパティキュレートフィルタに酸化触媒が担持されたものである。但し、フィルタ１０は、必ずしも酸化触媒を担持していないものでもよく、その場合には例えば、排気管５における排気浄化装置１０の上流側に、独立して酸化触媒を設けてもよい。
【００３５】
排気管５におけるフィルタ１０の上流側には、フィルタ１０の再生処理の際に、フィルタ１０に還元剤としての燃料を供給する燃料添加弁１２が配置されている。燃料添加弁１２から添加された燃料は、内燃機関１からの排気とともにフィルタ１０に担持された酸化触媒において酸化反応を起こす。その結果、フィルタ１０の温度が上昇する。なお、燃料添加弁１２は、本実施例における還元剤供給手段を構成する。
【００３６】
また、排気管５における、フィルタ１０の下流側には、フィルタ１０から排出される排気の温度を検出するフィルタ温度センサ１７が備えられている。ここで、フィルタ温度センサ１７により検出された、フィルタ１０から排出される排気の温度は、フィルタ１０の温度と略同一であるので、これをもって、フィルタ１０の温度とすることができる。ここで、本実施例におけるフィルタ温度検出手段は、フィルタ温度センサ１７を含んで構成される。
【００３７】
以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０が併設さ
れている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御する他、内燃機関１の排気浄化装置１０に係る制御を行うユニットである。
【００３８】
ＥＣＵ２０には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサ、吸入空気量を検出するエアフローメータなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類の他、本実施例におけるフィルタ温度センサ１７などが電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における燃料添加弁１２が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０によって制御されるようになっている。
【００３９】
また、ＥＣＵ２０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。フィルタ１０の微粒子物質を酸化除去することにより、フィルタ１０における背圧を低減するための再生処理ルーチン（説明は省略）や、後述する、本発明におけるフィルタ再生時燃料添加ルーチンも、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。
【００４０】
ここで、上記内燃機関１においては、先述のとおり、フィルタ１０によって排気中の微粒子物質を捕集することにより排気浄化を行っている。しかし、フィルタ１０中に捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタ１０の目詰まりが生じ、その結果、内燃機関１の背圧が上昇し、運転性能が劣化するおそれがある。
【００４１】
そこで、内燃機関１においては、所定期間毎に、あるいは、フィルタ１０に所定量以上の微粒子物質が捕集されたことが検出される毎に、フィルタ１０内の微粒子物質を酸化除去する再生処理が行われる。
【００４２】
この再生処理においては、燃料添加弁１２から、還元剤としての燃料がフィルタ１０上の酸化触媒に供給される。このことにより、酸化触媒において燃料の酸化反応が起こり、酸化触媒及び、酸化触媒を担持したフィルタ１０の温度も上昇し、フィルタ１０の温度が微粒子物質の着火温度以上になる。そのことにより、フィルタ１０内の微粒子物質を酸化除去させることができる。
【００４３】
また、上記の再生処理においては、フィルタ１０の温度が制御されるべき目標温度が設定されている。そして、フィルタ温度検出センサ１７の出力により取得されるフィルタ１０の実際の温度と、前記目標温度との差ΔＴに基いて、燃料添加弁１２からフィルタ１０に供給される基本燃料量が決定される。この基本燃料量と、ΔＴとの関係は実験的に求められ、予めマップ化されている。従って、基本燃料量は、このマップから、目標温度及びフィルタ１０の実際の温度の差ΔＴに対応する基本燃料量の値が読み出されることにより決定される。ここで、本実施例における基本還元剤量算出手段は、ＥＣＵ２０によって構成される。また、本実施例においては、フィルタ１０に供給すべき還元剤として燃料を用いているため、ここでいう基本燃料量は基本還元剤量を意味している。
【００４４】
次に図２を用いて、上記した内燃機関１の再生処理中における加速状態と、フィルタ１０の温度との関係について説明する。図２は、内燃機関１におけるフィルタ１０の再生処理時における内燃機関１の機関回転数と、それに伴う燃料添加弁１２からの燃料供給量及び、フィルタ１０の温度との関係を示している。
【００４５】
図２における時点ｔ１以前は、機関回転数は比較的小さい値で安定している。この場合は基本還元剤量算出手段であるＥＣＵ２０により算出された基本燃料量に相当する燃料を燃料添加弁１２から添加することにより、フィルタ１０の温度は図２中破線で示す目標温度に制御されている。
【００４６】
次に、時点ｔ１において、内燃機関１が加速することにより、機関回転数が急激に高くなる場合について考える。この場合は、吸入空気量及び、排気流量が急激に増加するため、フィルタ１０から排気によって持ち去られる熱量が増加し、フィルタ１０の温度は目標温度に対して低くなる。そうすると、基本還元剤量算出手段であるＥＣＵ２０は、フィルタ温度センサ１７によって検出されたフィルタ１０の実際の温度と目標温度との差に基いて、基本燃料量を増加させる。結果として燃料供給量が増加する。
【００４７】
そして、上記の時点ｔ１と時点ｔ２との間には、多量の燃料が燃料添加弁１２から短期間に添加されるため、そのうちの一部については、時点ｔ１とｔ２の間にフィルタ１０上で酸化反応が終了せず、未燃のまま残される場合がある。そしてその場合、時点ｔ２の後、機関回転数が安定してから、未燃のままフィルタ１０上に残された燃料が酸化されるため、時点ｔ２の後、フィルタ１０の温度は目標温度と比較して高い温度まで上昇する。
【００４８】
このように、燃料添加弁１２からの燃料添加量を、基本還元剤量算出手段であるＥＣＵ２０により算出された基本還元剤量のみに基いて決定すると、フィルタ１０の再生処理中
において内燃機関１が加速した場合に、フィルタ１０の温度が不安定になり、特に加速後において、目標温度に正確に制御することが困難になる場合がある。
【００４９】
そこで、本発明においては、図２における時点ｔ１と時点ｔ２の間に燃料添加弁１２からフィルタ１０に供給された燃料のうち、時点ｔ１と時点ｔ２の間に酸化されなかった未燃燃料の量を推定し、時点ｔ２以降に燃料添加弁１２からフィルタ１０に供給する基本燃料量から、前述の未燃燃料の量を差し引いて供給することとした。なお、本実施例においては、フィルタ１０に供給する還元剤として燃料を用いているので、ここでいう未燃燃料量は未燃還元剤量を意味する。また、本実施例における未燃還元剤量算出手段は、ＥＣＵ２０によって構成される。
【００５０】
図３には、本実施例におけるフィルタ再生時燃料添加ルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンはＥＣＵ２０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、フィルタ１０の再生処理中に所定期間毎に実行されるルーチンである。
【００５１】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、フィルタ１０の再生処理時における目標温度と、その時のフィルタ１０の実際の温度との差ΔＴが検出される。具体的には、フィルタ温度センサ１７の出力信号がＥＣＵ２０に読み込まれ、予め準備されたマップから読み出された目標温度から減算することにより検出される。
【００５２】
次に、Ｓ１０２に進み、基本還元剤量算出手段であるＥＣＵ２０によって基本燃料量ＦＢが算出される。具体的には、ΔＴと基本燃料量ＦＢとの関係を格納した前述のマップから、Ｓ１０１において検出されたΔＴに対応する基本燃料量ＦＢを読み出すことにより算出される。
【００５３】
次に、Ｓ１０３に進み、Ｓ１０１で検出されたΔＴがＴ０より大きいかどうかが判定される。ここでＴ０は、フィルタ１０の目標温度と、フィルタ１０の実際の温度との差ΔＴの値がこれより大きい場合は、フィルタ１０は、再生処理の初期段階における昇温中であると判定される閾値としての温度差であり、例えば３０℃〜５０℃の間で定義してもよい。すなわち、フィルタ１０の再生処理において、フィルタ１０が昇温中で未だ定常状態に達していない場合には、本実施例におけるフィルタ再生時燃料添加ルーチンを実行させても、フィルタ１０の温度を目標温度に正確に制御することは困難と判断できるので、そのような場合には本ルーチンによる制御を適用しない。
【００５４】
従って、Ｓ１０３において、ΔＴがＴ０より大きいと判定される場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。ΔＴがＴ０以下と判定される場合には、Ｓ１０４に進む。
【００５５】
Ｓ１０４においては、本ルーチンによる制御が適用される内燃機関１が加速中であるかどうかが判定される。具体的には、図示しないエアフローメータの出力より、吸入空気量の変化が所定量以上かどうか、あるいは、図示しないアクセルポジションセンサの出力が所定値以上かどうかなどによって判定してもよい。
【００５６】
Ｓ１０４において、内燃機関１が加速中であると判定された場合には、加速中に燃料添加弁１２からフィルタ１０に添加された燃料のうちの未燃燃料の量を算出すべくＳ１０９に進む。一方、加速中でないと判定された場合には、内燃機関１の加速が終了したか、あるいは定常運転状態であると判断できるので、Ｓ１０５に進む。
【００５７】
Ｓ１０９においては、フィルタ１０の目標温度と、この時点でのフィルタ１０の実際の温度の差ΔＴを、フィルタ温度センサ１７の出力に基いて再度検出する。そして、Ｓ１１０に進み、Ｓ１０９で得られたΔＴと、この時点での吸入空気量Ｇａより、燃料添加弁１
２からフィルタ１０に添加された燃料のうち、フィルタ１０で酸化されていない未燃燃料量Ｑを算出する。
【００５８】
ここで、未燃燃料量Ｑは、フィルタ１０の目標温度と、フィルタ１０の実際の温度との差ΔＴが大きいほど多いと考えられる。また、この時点での吸入空気量Ｇａが多いほど、Ａ／Ｆ比を等しくするために燃料添加弁１２から供給される燃料の量は多くなる。従って、Ｓ１１０において、この処理の実行時点における未燃燃料量Ｑは下記の計算式で算出することができる。
【００５９】
未燃燃料量Ｑ＝（目標温度−フィルタ１０の実際の温度）×α×Ｇａ    （１）
【００６０】
上記の数式において、αは比例定数であり、予め実験的に求められる。Ｓ１１０において、この処理の実行時点における未燃燃料量Ｑを算出すると、Ｓ１１１に進む。
【００６１】
Ｓ１１１においては、Ｓ１１０において算出された、Ｓ１１０の実行時点における未燃燃料量Ｑを加速期間にわたって積算するべく、未燃燃料量Ｑの合計値である合計未燃燃料量ＱＴを算出する。具体的には、前回の本ルーチン実行時における合計未燃燃料量ＱＴに対し、今回の本ルーチンのＳ１１０の実行時に算出された未燃燃料量Ｑを加算し、新たな合計未燃燃料量ＱＴを算出する。Ｓ１１１の処理が終了するとＳ１１２に進む。
【００６２】
Ｓ１１２においては、算出された合計未燃燃料量ＱＴが本ルーチンにおいて未燃燃料量として扱いうる最大値であるＱＭＡＸ以下かどうかが判定される。そして、ＱＴがＱＭＡＸ以下である場合は、Ｓ１１３に進み、ＱＴをそのままＱＴの値として保存する。一方、ＱＴがＱＭＡＸより大きい場合には、Ｓ１１４に進み、ＱＴにＱＭＡＸの値を代入した上で保存する。ここでＱＭＡＸは、本ルーチンにおいて後述する処理において、基本燃料量ＦＢから合計未燃燃料量ＱＴを差し引いた値を燃料添加弁１２から添加した場合に、制御が不安定とならない閾値としての合計未燃燃料量としてもよい。
【００６３】
ここで、Ｓ１０４の説明に戻る。Ｓ１０４において加速中でないと判定された場合には、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５においては前回の本ルーチンの実行時には、Ｓ１０４において加速中と判定されたかどうかを判定する。換言すると、今回の本ルーチンの実行が、内燃機関１の加速が終了した直後の実行かどうかが判定される。ここで、前回は加速中であったと判定された場合には、Ｓ１０８に進む。そして、基本燃料量ＦＢから、前回の本ルーチンの実行時、換言すると加速中の最後の本ルーチンの実行時における合計未燃燃料量ＱＴを差し引く。そして、Ｓ１０７に進み、基本燃料量ＦＢから加速中の最後の実行時における合計未燃燃料量ＱＴを差し引いた量の燃料を燃料添加弁１２から添加し、本ルーチンを一旦終了する。
【００６４】
このように、加速中における合計未燃燃料量ＱＴを、基本燃料量ＦＢから差し引くことにより、加速後のフィルタ１０の温度が未燃燃料の酸化によって過度に上昇し、目標温度に正確に制御できなくなることを抑制できる。
【００６５】
一方、Ｓ１０５において、前回も加速中でなかったと判定された場合、換言すると、今回の本ルーチンの実施が定常運転中に行われたと判定された場合には、Ｓ１０６に進み、ＱＴの値をクリアした後、Ｓ１０７に進み、Ｓ１０２で算出されたままの基本燃料量ＦＢの燃料を燃料添加弁１２から添加する。Ｓ１０７の処理が実行されると、本ルーチンを一旦終了する。
【００６６】
以上、説明したとおり、本実施例に係るフィルタ再生時燃料添加ルーチンにおいては、内燃機関１の加速中の各時点における未燃燃料量を積算して合計未燃燃料量を算出し、加
速後に、基本還元剤量算出手段であるＥＣＵ２０によって算出された基本燃料量から差し引いてフィルタ１０に添加する。これにより、内燃機関１の加速中における未燃燃料が加速後にフィルタ１０内で酸化され、フィルタ１０の温度を過度に上昇させることを抑制できる。その結果、内燃機関１の加速後において、フィルタ１０の温度が目標温度となるようにより正確に制御することができる。
【００６７】
また本実施例においては、フィルタ１０の目標温度と実際の温度との差が所定値（Ｔ０）より大きい場合には、未燃燃料量の算出を行わず、基本燃料量に相当する燃料を燃料添加弁１２から添加する。従って、再生処理の初期段階における昇温途中など、内燃機関１の加速に起因せずにフィルタ１０の温度が目標温度に対してずれが大きくなっている場合には、基本燃料量の燃料をそのまま燃料添加弁１２から添加するようにした。これにより、本当に効果のある場合にのみ、内燃機関１の加速終了後に、基本燃料量から合計未燃燃料量を差し引いた量の燃料をフィルタ１０に供給することができ、無駄に複雑な制御が行われることを抑制できる。また、フィルタ１０が昇温中であり定常状態に達していない状態で、フィルタ１０に基本燃料量と異なる量の燃料を供給することにより、逆にフィルタの温度が定常状態になる時間を遅らせてしまうことを抑制できる。
【００６８】
さらに、本実施例においては、内燃機関１の加速時に積算された合計未燃燃料量が、本ルーチンにおいて未燃燃料量として扱いうる最大値（ＱＭＡＸ）より大きい場合には、加速後は、基本燃料量から本ルーチンにおいて未燃燃料量として扱いうる最大値（ＱＭＡＸ）を差し引いた量の燃料を燃料噴射弁１２から添加する。そうすれば、加速後における燃料添加量の補正量が過多になって、制御が不安定になることを抑制できる。
【実施例２】
【００６９】
次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例における内燃機関１及びその排気系、制御系のハード構成は、実施例１で説明したものと同じであるので説明は省略する。本実施例におけるフィルタ再生時燃料添加ルーチンは、フィルタ１０の再生処理中に内燃機関１が加速した場合、加速後の一回目の本ルーチン実行時に合計未燃燃料量ＱＴを基本燃料量ＦＢから一回で差し引くのではなく、複数回に分割して差し引く例であって、加えて、内燃機関１が一旦加速した後であって、この加速中に積算した合計未燃燃料量ＱＴによる基本燃料量ＦＢの補正が完了する前に、内燃機関１が再加速した場合には、前回の加速中に積算算出した合計未燃燃料量ＱＴをクリアする例である。
【００７０】
図４は、本実施例におけるフィルタ再生時燃料添加ルーチンについてのフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、フィルタ１０の再生処理中に、所定期間毎にＥＣＵ２０によって繰り返し実行される。
【００７１】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１からＳ１０３の処理が実行されるが、これらの処理は、実施例１における処理と同様であるのでここでは説明を省略する。そして、次に、Ｓ２０１において、内燃機関１の加速後の燃料添加量補正期間中であるかどうかが判定される。ここで、燃料添加量補正期間とは、内燃機関１の加速後において、基本燃料量ＦＢから合計未燃燃料量ＱＴを差し引いて燃料添加量を補正する期間をいう。すなわち、本ルーチンにおいては、先述のように、フィルタ１０の再生処理中に内燃機関１が加速した場合、加速後の一回目の本ルーチン実行時に合計未燃燃料量ＱＴを基本燃料量ＦＢから一回で差し引くのではなく、複数回に分割して差し引くので、加速終了後の本ルーチンの数回の実行にわたって、基本燃料量ＦＢから合計未燃燃料量ＱＴの一部が差し引かれる補正が行われる。Ｓ２０１においては、今回の本ルーチンの実行において、そのような補正が行われる予定かどうかが判定される。
【００７２】
具体的には、例えば、この時点における合計未燃燃料量ＱＴの値が、前回の本ルーチン
の実行開始時における合計未燃燃料量ＱＴより小さく、且つ０より大きいかどうかを判定してもよい。これは、内燃機関１の加速後の燃料添加量補正期間中であれば、合計未燃燃料量ＱＴは、本ルーチンの実行の度に、後述するＳ２０９の処理によって減少している筈であり、且つ０ではない筈であるという判断に基く。
【００７３】
ここで、Ｓ２０１において加速後の燃料添加量補正期間中であると判定された場合には、Ｓ２０４に進む。Ｓ２０４においては、内燃機関１が加速中かどうかが判定される。ここでは、実施例１におけるＳ１０４の処理と同じ方法で判定してもよい。そして、Ｓ２０４において内燃機関１が加速中と判断された場合は、加速後の燃料添加量補正期間中に再加速したと判断される。この場合には、Ｓ２０５に進み、合計未燃燃料量ＱＴを一旦クリアする。そして、Ｓ１０９〜Ｓ１１４の処理において、再加速中の合計未燃燃料量ＱＴの積算を新たに開始する。ここで、Ｓ１０９〜Ｓ１１４の処理の内容は実施例１において説明したものと同等であるので説明は省略する。
【００７４】
一方、Ｓ２０４において加速中でないと判定された場合、すなわち、加速後の燃料添加量補正期間中であって、加速されていない状態と判断された場合には、Ｓ２０６に進む。Ｓ２０６の処理の内容については後述する。また、Ｓ２０１において加速後の燃料添加量補正期間中でないと判定された場合には、Ｓ２０２に進む。Ｓ２０２においても、内燃機関１が加速中かどうかが判定される。ここでも、判定方法は実施例１におけるＳ１０４と同じでもよい。
【００７５】
Ｓ２０２において加速中と判定された場合には、Ｓ１０９〜Ｓ１１４の処理に進む。すなわち、この場合は、加速後の燃料添加量補正期間ではない期間において、内燃機関１が再加速した場合に該当する。そして、この場合には合計未燃燃料量ＱＴはクリアするまでもなく０となっているので、Ｓ２０５ではなくＳ１０９に進み、新たに、今回の加速における合計未燃燃料量ＱＴの積算を開始する。
【００７６】
一方、Ｓ２０２において加速中でないと判定された場合には、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３においては、合計未燃燃料量ＱＴの値が０より大きいかどうかが判定される。ここで、合計未燃燃料量ＱＴの値が０より大きいと判定された場合には、Ｓ２０４において加速中でないと判定された場合と同様、Ｓ２０６に進む。
【００７７】
Ｓ２０６においては、合計未燃燃料量ＱＴを所定値Ａで除した分割未燃燃料量ＱＴ／Ａが閾値Ｃよりより大きいかどうかが判定される。ここでＡは、合計未燃燃料量ＱＴをどの程度分割した上で燃料供給量を補正するかを決定する値であり、本実施例においては例えばＡ＝２と設定する。また、閾値Ｃの値は、合計未燃燃料量ＱＴを分割して少しずつ補正した場合に、合計未燃燃料量ＱＴの残量がどの程度になれば、分割せずに合計未燃燃料量ＱＴの残量を一気に補正するかを決定する値である。
【００７８】
Ｓ２０６において分割未燃燃料量ＱＴ／Ａが閾値Ｃより大きいと判定された場合には、Ｓ２０７に進み、Ｓ１０２で算出された基本燃料量ＦＢから、分割された分割未燃燃料量ＱＴ／Ａを差し引く、そして、Ｓ２０９に進んで合計未燃燃料量ＱＴから分割未燃燃料量ＱＴ／Ａを差し引いたものを新たな合計未燃燃料量ＱＴする。そして、その上で、Ｓ１０７に進み、燃料添加弁１２からＳ２０７で算出された燃料量ＦＢを添加する。
【００７９】
一方、Ｓ２０６で分割未燃燃料量ＱＴ／Ａが閾値Ｃ以下であると判定された場合には、合計未燃燃料量ＱＴの残量を一気に補正してもよいと判断されるので、Ｓ２０８に進み、基本燃料量ＦＢから合計未燃燃料量の残量ＱＴを差し引く。そして、Ｓ２１０に進んで合計未燃燃料量ＴＱの値をクリアする。そして、その上で、Ｓ１０７に進み、Ｓ２０８で算出された燃料量ＦＢを燃料添加弁１２から添加する。
【００８０】
また、Ｓ２０３において合計未燃燃料量ＱＴ＝０と判定された場合には、加速後における燃料添加量補正期間が終了していると判断されるので、Ｓ１０７に進み、Ｓ１０２で算出された基本燃料量ＦＢをそのまま燃料添加弁１２から添加する。
【００８１】
以上、説明したように、本実施例におけるフィルタ再生時燃料添加ルーチンにおいては、加速中に算出された合計未燃燃料量を分割した分割未燃燃料量を基本燃料量から差し引き、基本燃料量から分割未燃燃料量を差し引いた量の燃料を燃料添加弁１２から添加することにより、燃料添加量を少しずつ補正する。従って、基本燃料量から一度に合計未燃燃料量を差し引くことによって補正する場合と比較して、フィルタ１０の温度を目標温度に安定させ易い。また、加速後の燃料添加量補正期間中に、さらに再加速する場合には、合計未燃燃料量の残量をクリアしてから、新たに未燃燃料量の積算を開始するので、内燃機関１の各加速動作に対して独立に未燃燃料量の補正を行うことができる。その結果、フィルタ１０の再生処理中において、内燃機関１の加速状態が複雑に変化したとしても、簡単なフローによって、より正確にフィルタ１０の温度を目標温度に制御することができる。
【００８２】
なお、上記の説明において基本還元剤量算出手段であるＥＣＵ２０は、目標温度とフィルタ１０の実際の温度の差ΔＴに基いて、基本燃料量（基本還元剤量）ＦＢを算出したが、基本燃料量（基本還元剤量）ＦＢの算出の仕方はこの方法に限られない。例えば、吸入空気量Ｇａと、フィルタ１０の入口付近の温度とに基いて算出してもよい。
【００８３】
また、上記の実施例２において、分割未燃燃料量はＱＴ／Ａなる数式によって定義され、加速後の燃料添加量補正期間中、基本燃料量ＦＢから差し引く燃料量はフィルタ再生時燃料添加ルーチンの実行毎に変化した。しかし、分割未燃燃料量の定義はこれに限定されるものではない。例えば、加速終了時の合計未燃燃料量ＱＴを単純に等量分割してもよいし、合計未燃燃料量ＱＴにかかわらず、一定燃料量ずつ基本燃料量ＦＢから差し引いて補正するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の機関回転数と、機関回転数の変化に伴う燃料供給量及び、フィルタ温度の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１に係るフィルタ再生時燃料添加ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例２に係るフィルタ再生時燃料添加ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・内燃機関
５・・・排気管
１０・・・フィルタ
１２・・・燃料添加弁
１７・・・フィルタ温度センサ
２０・・・ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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