(57)【要約】【課題】  排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが可能な技術を提供することを課題とする。【解決手段】  吸入空気量や燃料噴射量等から算出される基準排気空燃比と、フィルタより下流側で測定される測定排気空燃比との差を算出し（Ｓ１０３）、この差が規定空燃比差以上であるときにフィルタが過昇温する可能性があると判定する。【選択図】  図２
2006316720.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且つ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路に設けられているかもしくは該パティキュレートフィルタに担持されている酸化機能を有する触媒と、
前記内燃機関における主燃料噴射を実行する主燃料噴射手段と、
規定条件が成立したときに前記触媒より上流側から前記触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、  
前記内燃機関に流入する吸入空気量および前記主燃料噴射手段によって噴射される主燃料噴射量、前記燃料供給手段によって供給される燃料供給量に基づいて、前記触媒に流入する排気の空燃比である基準排気空燃比を算出する基準排気空燃比算出手段と、
前記パティキュレートフィルタより下流側の排気の空燃比を測定する排気空燃比測定手段と、を備え、
前記基準排気空燃比算出手段によって算出される前記基準排気空燃比から前記排気空燃比測定手段によって測定された値である測定排気空燃比を減算した値が規定空燃比差以上の場合は、前記パティキュレートフィルタが過昇温する可能性があると判定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】
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段と、
該ＰＭ捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量および前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質捕集量分布、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の流量、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の温度に基づいて、前記パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路内の圧力の基準値である基準排気圧力を算出する基準排気圧力算出手段と、
前記パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路内の圧力を測定する排気圧力測定手段と、をさらに備え、
前記排気圧力測定手段によって測定された値である測定排気圧力から前記基準排気圧力算出手段よって算出される前記基準排気圧力を減算した値が規定圧力差以上の場合も、前記パティキュレートフィルタが過昇温する可能性があると判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段と、
該ＰＭ捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量および前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質捕集量分布、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の流量、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の温度に基づいて、前記排気通路内における前記パティキュレートフィルタより上流側と前記パティキュレートフィルタより下流側との圧力差の基準値である基準排気差圧を算出する基準排気差圧算出手段と、
前記排気通路内における前記パティキュレートフィルタより上流側と前記パティキュレートフィルタより下流側との圧力差を測定する排気差圧測定手段と、をさらに備え、
前記排気差圧測定手段によって測定された値である測定排気差圧から前記基準排気差圧算出手段よって算出される前記基準排気差圧を減算した値が規定差圧差以上の場合も、前記パティキュレートフィルタが過昇温する可能性があると判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段と、
前記主燃料噴射手段に対して主燃料噴射量を指示する主燃料噴射量指示手段と、
前記燃料供給手段に対して燃料供給量を指示する燃料供給量指示手段と、をさらに備え、
前記基準排気空燃比算出手段が、前記主燃料噴射量指示手段によって指示される主燃料噴射量の指示量を前記主燃料噴射手段によって噴射される主燃料噴射量とし、且つ、前記燃料供給量指示手段によって指示される燃料供給量の指示量を前記燃料供給手段によって供給される燃料供給量として、前記基準排気空燃比を算出するものであって、
該ＰＭ捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量が規定捕集量以下のときに、前記基準排気空燃比から前記測定排気空燃比を減算した値が前記規定空燃比差以上となっている場合は、前記主燃料噴射手段もしくは前記燃料供給手段の異常と判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記主燃料噴射手段に対して主燃料噴射量を指示する主燃料噴射量指示手段と、
前記燃料供給手段に対して燃料供給量を指示する燃料供給量指示手段と、をさらに備え、
前記基準排気空燃比算出手段が、前記主燃料噴射量指示手段によって指示される主燃料噴射量の指示量を前記主燃料噴射手段によって噴射される主燃料噴射量とし、且つ、燃料供給量指示手段によって指示される燃料供給量の指示量を前記燃料供給手段によって供給される燃料供給量として、前記基準排気空燃比を算出するものであって、
前記パティキュレートフィルタに流入する排気の温度が規定温度以下のときに、前記基準排気空燃比から前記測定排気空燃比を減算した値が前記規定空燃比差以上となっている場合は、前記主燃料噴射手段もしくは前記燃料供給手段の異常と判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記規定条件が成立していないときは前記主燃料噴射手段もしくは前記燃料供給手段の異常と判定されず、前記規定条件が成立しているときに前記主燃料噴射手段もしくは前記燃料供給手段の異常と判定された場合、前記燃料供給手段の異常と判定することを特徴とする請求項４または５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、内燃機関の排気通路に設けられ且つ排気中の粒子状物質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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に設けられ且つ排気中の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタより下流側の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、該酸素濃度検出手段によって検出される酸素濃度が閾値以下となった時に、フィルタの急速燃焼が発生したと判断する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この特許文献１には、酸素濃度検出手段によって検出される酸素濃度が急速に低下した時に、フィルタの急速燃焼が発生したと判断する技術も開示されている。さらに、特許文献１には、フィルタより上流側の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段をさらに備え、フィルタより上流側の酸素濃度とフィルタより下流側の酸素濃度との差が閾値以上となったとき時に、フィルタの急速燃焼が発生したと判断する技術も開示されている。
【特許文献１】特開２００４−６８８０４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６７２２号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２６３３号公報
【特許文献４】特開平８−４９５２６号公報
【特許文献５】特開２００３−１６１１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、フィルタを昇温させることで該フィルタに捕集されたＰＭを酸化・除去するフィルタ再生制御が行われる場合がある。また、内燃機関の運転状態が高負荷となり排気が昇温することによって、フィルタに捕集されたＰＭが酸化する場合がある。
【０００５】
このような場合、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進するとフィルタが過昇温する虞がある。そのため、フィルタが過昇温する可能性があるか否かを判別し、フィルタが過昇温する可能性があると判定された場合は、フィルタの昇温を抑制する昇温抑制制御を実行する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、吸入空気量や燃料噴射量等から算出される基準排気空燃比と、フィルタより下流側で測定される測定排気空燃比との差を算出し、この差が規定空燃比差以上であるときにフィルタが過昇温する可能性があると判定するものである。
【０００８】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられ且つ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
該パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路に設けられているかもしくは該パティキュレートフィルタに担持されている酸化機能を有する触媒と、
前記内燃機関における主燃料噴射を実行する主燃料噴射手段と、
規定条件が成立したときに前記触媒より上流側から前記触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、  
前記内燃機関に流入する吸入空気量および前記主燃料噴射手段によって噴射される主燃料噴射量、前記燃料供給手段によって供給される燃料供給量に基づいて、前記触媒に流入する排気の空燃比である基準排気空燃比を算出する基準排気空燃比算出手段と、
前記パティキュレートフィルタより下流側の排気の空燃比を測定する排気空燃比測定手段と、を備え、
前記基準排気空燃比算出手段によって算出される前記基準排気空燃比から前記排気空燃比測定手段によって測定された値である測定排気空燃比を減算した値が規定空燃比差以上の場合は、前記パティキュレートフィルタが過昇温する可能性があると判定する。
【０００９】
ここで、規定条件としては、フィルタにおけるＰＭ捕集量が規定捕集量以上となったときであって且つ触媒が活性化しているときを例示することが出来る。ここでの規定捕集量とは、内燃機関の運転状態への影響が過剰に大きくなる捕集量よりも少ない量であって、予め定められた量である。
【００１０】
規定条件が成立すると、燃料供給手段よって触媒に燃料が供給される。そして、供給された燃料が触媒において酸化することで発生する酸化熱によってフィルタが昇温するため、該フィルタに捕集されたＰＭが酸化・除去される。即ち、本発明においては、規定条件が成立したときにフィルタ再生制御が実行される。
【００１１】
規定条件が成立していない場合は、燃料供給手段による触媒への燃料供給は行われない。しかしながら、このようなときであっても、内燃機関の運転状態が高負荷となりフィルタに流入する排気の温度が上昇することで、該フィルタに捕集されたＰＭが酸化・除去される場合がある。
【００１２】
基準排気空燃比算出手段は、燃料供給手段による触媒への燃料供給が行われない場合は、燃料供給手段によって供給される燃料供給量を零とし、吸入空気量および主燃料噴射量に基づいて基準排気空燃比を算出する。一方、燃料供給手段による燃料の供給が行われているときは、該燃料供給手段によって供給される燃料供給量と主燃料噴射量との和を総燃料量とし、吸入空気量および該総燃料量に基づいて基準排気空燃比を算出する。
【００１３】
この基準排気空燃比は、フィルタに流入する排気の空燃比、即ち、フィルタより上流側の排気の空燃比の算出値である。そして、本発明では、排気空燃比測定手段が、フィルタより下流側の排気の空燃比を測定する。この排気空燃比測定手段の測定値を測定排気空燃比とする。
【００１４】
フィルタ再生制御が実行されたり、高負荷運転によって排気の温度が上昇したりすることで、フィルタにおいてＰＭが酸化した場合、該ＰＭの酸化のために酸素が消費される。そのため、フィルタより下流側の空燃比がフィルタより上流側の空燃比よりも小さい値となる。つまり、測定排気空燃比が基準排気空燃比よりも小さい値となる。
【００１５】
フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進した場合に該フィルタが過昇温する可能性が高くなる。そして、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進した場合、フィルタより下流側の排気の空燃比が急激に低下するため、ＰＭが徐々に酸化している場合に比べて、基準排気空燃比と測定排気空燃比との差が急激に大きくなる。
【００１６】
そこで、本発明では、基準排気空燃比から測定排気空燃比を減算した値が規定空燃比差以上の場合、フィルタが過昇温する可能性があると判定する。
【００１７】
ここで、規定空燃比差は、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進していると判断出来る閾値となる値である。この規定空燃比差を、基準排気空燃比、および、フィルタにおけるＰＭ捕集量、フィルタに流入する排気の流量、フィルタに流入する排気の温度、フィルタより上流側の排気通路内の圧力等に基づいて決定しても良い。
【００１８】
例えば、フィルタが過昇温する可能性があるか否かを、フィルタより下流側の酸素濃度に基づいて判別する場合、内燃機関の運転状態が変化することで排気の酸素濃度が変化しているときは、その判別が困難となる。しかしながら、本発明においては、基準排気空燃比から測定排気空燃比を減算した値に基づいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かを判別するため、内燃機関の運転状態によらずその判別を行うことが可能である。
【００１９】
また、フィルタより下流側の排気の温度に基づいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かを判別する場合、フィルタの熱容量は比較的大きいため、フィルタが過昇温する可能性があるとの判定が遅れる虞がある。しかしながら、本発明においては、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進した時点で、フィルタが過昇温する可能性があると判定出来る。そのため、フィルタが過昇温する可能性があるとの判定をより早期に行うことが可能である。
【００２０】
上記のように、本発明によれば、排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが出来る。
【００２１】
本発明においては、フィルタにおけるＰＭ捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段と、該ＰＭ捕集量推定手段によって推定されるＰＭ捕集量およびフィルタにおけるＰＭ捕集量分布、フィルタに流入する排気の流量、フィルタに流入する排気の温度に基づいて、フィルタより上流側の排気通路（以下、上流側排気通路と称する）内の圧力の基準値である基準排気圧力を算出する基準排気圧力算出手段と、上流側排気通路内の圧力を測定する排気圧力測定手段と、をさらに備えても良い。この場合、前記に加えて、排気圧力測定手段によって測定された値である測定排気圧力から基準排気圧力算出手段よって算出される基準排気圧力を減算した値が規定圧力差以上の場合も、フィルタが過昇温する可能性があると判定しても良い。
【００２２】
基準排気圧力算出手段は、フィルタにおけるＰＭ捕集量、および、フィルタにおけるＰＭ捕集量分布、フィルタに流入する排気の流量、フィルタに流入する排気の温度に基づいて基準排気圧力を算出する。この基準排気圧力は、フィルタにおいてＰＭが酸化していないと仮定した場合の上流側排気通路内の圧力の算出値である。そして、上記構成では、排気圧力測定手段が上流側排気通路内の圧力を測定する。この排気圧力測定手段の測定値を測定排気圧力とする。
【００２３】
フィルタにおいてＰＭが酸化した場合、その酸化熱によって排気の粘度が上昇するため、上流側排気通路内の圧力が上昇する。そのため、フィルタにおいてＰＭが酸化すると、測定排気圧力が基準排気圧力よりも大きい値となる。
【００２４】
そして、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進した場合、排気の粘度が急激に上昇するため、ＰＭが徐々に酸化している場合に比べて、基準排気圧力と測定排気圧力との差が急激に大きくなる。
【００２５】
そこで、上記構成では、測定排気圧力から基準排気圧力を減算した値が規定圧力差以上の場合は、フィルタが過昇温する可能性があると判定する。
【００２６】
ここで、規定圧力差は、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進していると判断出来る閾値となる値である。この規定圧力差を、基準排気空燃比、および、フィルタにおけるＰＭ捕集量、フィルタにおけるＰＭ捕集量分布、フィルタに流入する排気の流量、フィルタに流入する排気の温度、測定排気圧力等に基づいて決定しても良い。
【００２７】
上記構成によれば、測定排気圧力から基準排気圧力を減算した値に基づいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かを判別するため、前記と同様、内燃機関の運転状態によらずその判別を行うことが可能である。また、前記と同様、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進した時点で、フィルタが過昇温する可能性があると判定出来る。そのため、フィルタが過昇温する可能性があるとの判定をより早期に行うことが可能である。従って、排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが出来る。
【００２８】
本発明においては、フィルタにおけるＰＭ捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段と、該ＰＭ捕集量推定手段によって推定されるＰＭ捕集量およびフィルタにおけるＰＭ捕集量分布、フィルタに流入する排気の流量、フィルタに流入する排気の温度に基づいて、排気通路内におけるフィルタより上流側とフィルタより下流側との圧力差（以下、フィルタ前後差圧と称する）の基準値である基準排気差圧を算出する基準排気差圧算出手段と、フィルタ前後差圧を測定する排気差圧測定手段と、をさらに備えても良い。この場合、前記に加えて、排気差圧測定手段によって測定された値である測定排気差圧から基準排気差圧算出手段よって算出される基準排気差圧を減算した値が規定差圧差以上の場合も、フィルタが過昇温する可能性があると判定しても良い。
【００２９】
基準排気差圧算出手段は、フィルタにおけるＰＭ捕集量、および、フィルタにおけるＰＭ捕集量分布、フィルタに流入する排気の流量、フィルタに流入する排気の温度に基づいて基準排気差圧を算出する。この基準排気差圧は、フィルタにおいてＰＭが酸化していないと仮定した場合のフィルタ前後差圧である。そして、上記構成では、排気差圧測定手段がフィルタ前後差圧を測定する。この排気差圧測定手段の測定値を測定排気差圧とする。
【００３０】
上述したように、フィルタにおいてＰＭが酸化すると、その酸化熱によって排気の粘度が上昇するため、上流側排気通路内の圧力が上昇する。それにより、フィルタ前後差圧もより大きくなる。そのため、フィルタにおいてＰＭが酸化すると、測定排気差圧が基準排気差圧よりも大きい値となる。
【００３１】
そして、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進した場合、排気の粘度が急激に上昇するため、ＰＭが徐々に酸化している場合に比べて、基準排気差圧と測定排気差圧との差が急激に大きくなる。
【００３２】
そこで、上記構成では、測定排気差圧から基準排気差圧を減算した値が規定差圧差以上の場合は、フィルタが過昇温する可能性があると判定する。
【００３３】
ここで、規定差圧差は、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進していると判断出来る閾値となる値である。この規定差圧差を、基準排気空燃比、および、フィルタにおけるＰＭ捕集量、フィルタにおけるＰＭ捕集量分布、フィルタに流入する排気の流量、フィルタに流入する排気の温度、上流側排気通路内の圧力等に基づいて決定しても良い。
【００３４】
上記構成によれば、測定排気差圧から基準排気差圧を減算した値に基づいて、フィルタ
が過昇温する可能性があるか否かを判別するため、前記と同様、内燃機関の運転状態によらずその判別を行うことが可能である。また、前記と同様、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進した時点で、フィルタが過昇温する可能性があると判定出来る。そのため、フィルタが過昇温する可能性があるとの判定をより早期に行うことが可能である。従って、排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが出来る。
【００３５】
本発明においては、フィルタにおけるＰＭ捕集量を推定するＰＭ捕集量推定手段と、主燃料噴射手段に対して主燃料噴射量を指示する主燃料噴射量指示手段と、燃料供給手段に対して燃料供給量を指示する燃料供給量指示手段と、をさらに備えても良い。この場合、基準排気空燃比算出手段は、主燃料噴射量指示手段によって指示される主燃料噴射量の指示量を主燃料噴射手段によって噴射される主燃料噴射量とし、且つ、燃料供給量指示手段によって指示される燃料供給量の指示量を燃料供給手段によって供給される燃料供給量として、基準排気空燃比を算出する。そして、このような場合において、ＰＭ捕集量推定手段によって推定されるＰＭ捕集量が規定捕集量以下のときに、基準排気空燃比から測定排気空燃比を減算した値が規定空燃比差以上となっている場合は、主燃料噴射手段もしくは燃料供給手段の異常と判定しても良い。
【００３６】
ここで、規定捕集量は、フィルタにおけるＰＭの酸化が急激に促進した場合であってもフィルタが過昇温する可能性はほとんどないと判断出来るＰＭ捕集量の上限値以下の値である。つまり、フィルタにおけるＰＭ捕集量が規定捕集量以下の場合、ＰＭが酸化することによって、基準排気空燃比から測定排気空燃比を減算した値が規定空燃比差以上となる可能性は低い。この規定捕集量は実験等によって予め定められた値であっても良い。
【００３７】
主燃料噴射手段に異常が発生した場合、主燃料噴射量指示手段によって指示された主燃料噴射量の指示量より多い量の燃料が主燃料噴射手段から噴射される場合がある。また、燃料供給手段に異常が発生した場合、燃料供給量指示手段によって指示された燃料供給量の指示量より多い量の燃料が燃料供給手段から供給される場合がある。
【００３８】
上記構成においては、主燃料噴射量指示手段によって指示された主燃料噴射量の指示量より多い量の燃料が主燃料噴射手段から噴射された場合、または、燃料供給量指示手段によって指示された燃料供給量の指示量より多い量の燃料が燃料供給手段から供給された場合、測定排気空燃比が基準排気空燃比よりも必然的に小さい値となる。
【００３９】
従って、上記構成によれば、フィルタにおけるＰＭ捕集量が規定捕集量以下のときに、基準排気空燃比から測定排気空燃比を減算した値が規定空燃比差以上となっている場合、主燃料噴射量指示手段によって指示された主燃料噴射量の指示量より多い量の燃料が主燃料噴射手段から噴射されているか、もしくは、燃料供給量指示手段によって指示された燃料供給量の指示量より多い量の燃料が燃料供給手段から供給されていると判断することが出来る。即ち、このような場合は、主燃料噴射手段もしくは燃料供給手段の異常と判定することが出来る。
【００４０】
本発明において、上記のように、ＰＭ捕集量推定手段、および、主燃料噴射量指示手段、燃料供給量指示手段、をさらに備えている場合、基準排気空燃比算出手段は、主燃料噴射量指示手段によって指示される主燃料噴射量の指示量を主燃料噴射手段によって噴射される主燃料噴射量とし、且つ、燃料供給量指示手段によって指示される燃料供給量の指示量を燃料供給手段によって供給される燃料供給量として、基準排気空燃比を算出する。そして、このような場合において、フィルタに流入する排気の温度が規定温度以下のときに、基準排気空燃比から測定排気空燃比を減算した値が規定空燃比差以上の場合は、前記と同様、主燃料噴射手段もしくは燃料供給手段の異常と判定しても良い。
【００４１】
ここで、規定温度とは、触媒の活性温度の下限値より低い温度であっても良い。フィルタに流入する排気の温度が規定温度以下の場合、フィルタに触媒が担持されている場合であっても該触媒で燃料が酸化されない。そのため、フィルタの温度がＰＭの酸化が可能となる温度にまで上昇するのは困難である。また、フィルタより上流側に触媒が設けられている場合であっても、フィルタに流入する排気の温度が規定温度以下の場合はフィルタにおいてＰＭが酸化するのは困難である。従って、このような場合、フィルタにおいてＰＭの酸化はほとんど促進されないため、基準排気空燃比から測定排気空燃比を減算した値がＰＭの酸化によって規定空燃比差以上となる可能性は低い。尚、この規定温度は実験等によって予め定められた値である。
【００４２】
上記構成によれば、フィルタに流入する排気の温度が規定温度以下のときに、基準排気空燃比から測定排気空燃比を減算した値が規定空燃比差以上となっている場合、主燃料噴射量指示手段によって指示された主燃料噴射量の指示量より多い量の燃料が主燃料噴射手段から噴射されているか、もしくは、燃料供給量指示手段によって指示された燃料供給量の指示量より多い量の燃料が燃料供給手段から供給されていると判断することが出来る。即ち、このような場合は、主燃料噴射手段もしくは燃料供給手段の異常と判定することが出来る。
【００４３】
本発明において、上記のような主燃料噴射手段および燃料供給手段の異常判定方法によって、規定条件が成立していないときには主燃料噴射手段もしくは燃料供給手段の異常と判定されず、規定条件が成立しているときに主燃料噴射手段もしくは前記燃料供給手段の異常と判定された場合、燃料供給手段の異常と判定しても良い。
【００４４】
本発明においては、規定条件が成立していないときは燃料供給手段から燃料は供給されていない。そのため、規定条件が成立していないときに主燃料噴射手段もしくは燃料供給手段の異常と判定されなかった場合、主燃料噴射手段は正常であると判断出来る。
【００４５】
そして、これにより主燃料噴射手段は正常であると判断された場合において、規定条件が成立しているとき、即ち、主燃料噴射手段によって主燃料噴射が実行されており且つ燃料供給手段によって燃料供給が実行されているときに、主燃料噴射手段もしくは燃料供給手段の異常と判定された場合、燃料供給手段の異常であると判定することが出来る。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、排気中のＰＭを捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタが過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４８】
＜内燃機関とその吸排気系の概略構成＞
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【００４９】
内燃機関１は車両駆動用のディーゼル機関である。この内燃機関１には吸気通路３と排気通路２が接続されている。吸気通路３には、吸入空気量に対応する電気信号を出力するエアフロメータ１０、および、スロットル弁１１が設けられている。排気通路２には酸化
触媒５が設けられている。また、排気通路２における酸化触媒５より下流側には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ４が設けられている。このフィルタ４には酸化触媒やＮＯｘ触媒等の酸化機能を有する触媒が担持されていても良い。
【００５０】
酸化触媒５より上流側の排気通路２には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁１２が設けられている。フィルタ４より下流側の排気通路２には、排気の流量を制御する排気絞り弁１３が設けられている。
【００５１】
酸化触媒５より下流側且つフィルタ４より上流側の排気通路２には、排気の温度に対応した電気信号を出力する温度センサ６、および、フィルタ４より上流側の排気通路２内の圧力、即ち、上流側排気通路内の圧力に対応した電気信号を出力する圧力センサ７が設けられている。また、フィルタ４より下流側且つ排気絞り弁１３より上流側の排気通路２には、排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ９が設けられている。さらに、排気通路２には、フィルタ４より上流側の排気通路２内と、フィルタ４より下流側の排気通路２内との圧力の差、即ち、フィルタ前後差圧に対応した電気信号を出力する差圧センサ８が設けられている。
【００５２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）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の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１０や、温度センサ６、圧力センサ７、差圧センサ８、空燃比センサ９と電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
【００５３】
ＥＣＵ２０は、差圧センサ８の出力値からフィルタ４におけるＰＭ捕集量を推定する。また、ＥＣＵ２０は、エアフロメータ１０の出力値および排気絞り弁１３の開度からフィルタ４に流入する排気の流量を推定する。
【００５４】
また、ＥＣＵ２０は、スロットル弁１１や、内燃機関１の燃料噴射弁、燃料添加弁１２、排気絞り弁１３と電気的に接続されている。これらがＥＣＵ２０によって制御される。
【００５５】
＜フィルタ再生制御＞
次に、本実施例において、フィルタ４に捕集されたＰＭを酸化・除去すべく行われるフィルタ再生制御について説明する。本実施例では、フィルタ４におけるＰＭ捕集量が規定捕集量以上となったときであって且つ酸化触媒５が活性化しているときにフィルタ再生制御の実行が開始される。ここでの規定捕集量とは、内燃機関１の運転状態への影響が過剰に大きくなる捕集量よりも少ない量であって、予め定められた量である。
【００５６】
本実施例に係るフィルタ再生制御では、スロットル弁１１および排気絞り弁１３が閉弁方向に制御される。これにより、排気の流量を絞ると共に、内燃機関１から排出される排気の温度を上昇させる。そして、さらに、燃料添加弁１２から排気中に燃料を添加することで酸化触媒５に燃料を供給する。
【００５７】
供給された燃料が酸化触媒５において酸化することで発生する酸化熱によって排気の温度が上昇する。それに伴ってフィルタ４の温度が、ＰＭの酸化が可能となる温度（以下、ＰＭ酸化温度と称する）にまで上昇することによってＰＭが酸化・除去される。尚、フィルタ再生制御においては、燃料添加弁１２からの燃料添加量を制御することで、フィルタ４の温度をＰＭ酸化温度の下限値以上であって、予めさだめられた目標フィルタ温度に制御する。
【００５８】
また、本実施例においては、上記説明したフィルタ再生制御が実行されていないときで
あっても、内燃機関１の運転状態が高負荷となっているときに、排気の温度が上昇することによってフィルタ４の温度がＰＭ酸化温度に達する場合がある。このような場合も、フィルタ４においてＰＭが酸化・除去される。
【００５９】
＜フィルタ過昇温判定方法＞
フィルタ４の温度がＰＭ酸化温度となっているときにＰＭの酸化が急激に促進されると、フィルタ４が過昇温する虞がある。そこで、本実施例においては、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判別し、フィルタ４が過昇温する可能性があると判定された場合、該フィルタ４の過昇温を抑制すべくフィルタ過昇温抑制制御が実行される。
【００６０】
ここで、本実施例において、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判別する方法について説明する。本実施例では、ＥＣＵ２０が、フィルタ４に流入する排気の空燃比、即ち、フィルタ４より上流側の排気の空燃比である基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓを算出する。この基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓは、エアフロメータ１０によって検出される吸入空気量、および、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量、燃料添加弁１２からの燃料添加量に基づいて算出される。
【００６１】
このとき、フィルタ再生制御が実行されていない場合は、燃料添加弁１２から噴射される燃料添加量を零とし、吸入空気量および内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づいて基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓが算出される。一方、フィルタ再生制御が実行されている場合は、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量と燃料添加弁１２からの燃料添加量との和を総燃料量とし、吸入空気量および該総燃料量に基づいて基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓが算出される。
【００６２】
尚、本実施例では、ＥＣＵ２０から燃料噴射弁に指示される燃料噴射量の指示量を燃料噴射弁からの燃料噴射量とし、ＥＣＵ２０から燃料添加弁１２に指示される燃料添加量の指示量を燃料添加弁１２からの燃料添加量として、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓが算出される。
【００６３】
そして、本実施例では、空燃比センサ９によって、フィルタ４より下流側の排気の空燃比が測定される。この空燃比センサ９による測定値を測定排気空燃比Ａ／Ｆｍとする。
【００６４】
上述したように、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した場合に該フィルタ４が過昇温する可能性が高くなる。そして、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した場合、フィルタ４より下流側の排気の空燃比が急激に低下するため、ＰＭが徐々に酸化している場合に比べて、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓと測定排気空燃比Ａ／Ｆｍとの差が急激に大きくなる。
【００６５】
そこで、本実施例では、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓから測定排気空燃比Ａ／Ｆｍを減算した値が規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０以上の場合、フィルタ４が過昇温する可能性があると判定する。
【００６６】
ここで、規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０は、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進していると判断出来る閾値となる値である。この規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０は、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４に流入する排気の流量、温度センサ６によって検出されるフィルタ４に流入する排気の温度、圧力センサ７によって検出される上流側排気通路内の圧力に基づいて算出される。規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０と、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、上流側排気通路内の圧力との関係は実験等によって予め求めることが出来る。
【００６７】
＜フィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチン＞
以下、本実施例に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンについて、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で実行される。
【００６８】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓを算出する。
【００６９】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に進み、規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０を算出する。ここでは、規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０と、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、上流側排気通路内の圧力との関係を定めるマップをＥＣＵ２０に予め記憶させておき、該マップから規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０を導出しても良い。
【００７０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓから測定排気空燃比Ａ／Ｆｍを減算した値が規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０以上であるか否かを判別する。このＳ１０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０は、フィルタが過昇温する可能性があると判定しＳ１０４に進む。一方、Ｓ１０３において、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７１】
Ｓ１０４において、ＥＣＵ２０は、フィルタ再生制御を実行中であるか否かを判別する。このＳ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０６に進む。
【００７２】
Ｓ１０５に進んだＥＣＵ２０は、スロットル弁１１および排気絞り弁１３を開弁方向に制御することで排気の流量を増加させると共に、燃料添加弁１２による燃料添加を停止することで、フィルタ過昇温抑制制御を実行する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７３】
Ｓ１０６に進んだＥＣＵ２０は、スロットル弁１１および排気絞り弁１３を開弁方向に制御することで排気の流量を増加させることによって、フィルタ過昇温抑制制御を実行する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００７４】
上記説明したように、本実施例によれば、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓから測定排気空燃比Ａ／Ｆｍを減算した値に基づいて、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判別する。そのため、内燃機関１の運転状態によらずその判別を行うことが可能である。また、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した時点で、フィルタ４が過昇温する可能性があると判定出来る。そのため、フィルタ４が過昇温する可能性があるとの判定をより早期に行うことが可能である。このように、本実施例によれば、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが出来る。
【００７５】
尚、本実施例おいては、吸入空気量、および、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量、燃料添加弁１２からの燃料添加量、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、上流側排気通路内の圧力等に基づいて、フィルタ４においてＰＭが徐々に酸化していると仮定した場合におけるフィルタ４より下流側の排気の空燃比を算出し、この算出値と測定排気空燃比Ａ／Ｆｍとの差に基づいて、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判定しても良い。
【００７６】
また、本実施例に係るフィルタ再生制御では、燃料添加弁１２からの燃料添加に代えて
、内燃機関１において主燃料噴射に加えて副燃料噴射を行うことで酸化触媒５に燃料を供給しても良い。この場合、副燃料噴射は、主燃料噴射後であって、燃料の少なくとも一部が燃焼室内で燃焼せずに排気通路２に排出されるタイミングで実行される。また、この場合、ＥＣＵ２０は、吸入空気量および主燃料噴射量、副燃料噴射量に基づいて基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓを算出する。
【００７７】
また、本実施例では、酸化触媒５がフィルタ４より上流側の排気通路２に設けられている場合について説明したが、酸化触媒５がフィルタ４に担持された構成であっても良い。
【実施例２】
【００７８】
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は、上述した実施例１と同様であるためその説明を省略する。
【００７９】
＜燃料噴射弁および燃料添加弁の異常判定方法＞
本実施例においては、実施例１におけるフィルタ過昇温抑制制御に加えて、内燃機関１の燃料噴射弁および燃料添加弁１２の異常判定が行われる。以下、本実施例に係る内燃機関１の燃料噴射弁および燃料添加弁１２の異常判定方法について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で実行される。尚、本ルーチンは、実施例１に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンにＳ２０１からＳ２０３を加えたものである。そのため、Ｓ２０１からＳ２０３についてのみ説明し、その他のステップについての説明は省略する。
【００８０】
本ルーチンでは、Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０１に進む。Ｓ２０１において、ＥＣＵ２０は、フィルタ４におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍが規定捕集量Ｑ０以下であるか否かを判別する。ここで、規定捕集量Ｑ０は、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した場合であってもフィルタ４が過昇温する可能性はほとんどないと判断出来るＰＭ捕集量の上限値以下の値である。この規定捕集量Ｑ０は実験等によって予め定められた値である。このＳ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、Ｓ１０４に進む。
【００８１】
フィルタ４におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍが規定捕集量Ｑ０以下の場合、ＰＭが酸化することによって、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓから測定排気空燃比Ａ／Ｆｍを減算した値が規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０以上となる可能性は低い。ここで、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓは、ＥＣＵ２０からの指示量を内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量および燃料添加弁１２からの燃料添加量として算出された値である。つまり、Ｓ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０からの指示量より多い燃料が、内燃機関１の燃料噴射弁もしくは燃料添加弁１２から噴射もしくは添加されることによって、実際の排気空燃比が基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓよりも低くなっていると判断出来る。そこで、Ｓ２０２において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の燃料噴射弁もしくは燃料添加弁１２の異常と判定する。
【００８２】
尚、フィルタ再生制御が実行されていないとき、即ち、燃料添加弁１２から燃料添加が行われていないときに、Ｓ２０１において肯定判定された場合、内燃機関１の燃料噴射弁の異常と判定することが出来る。また、フィルタ再生制御が実行されていない状態ではＳ２０１において肯定判定されず、フィルタ再生制御の実行中にＳ２０１において肯定判定された場合、燃料添加弁１２の異常と判定することが出来る。
【００８３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３に進み、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓから測定排気空燃比Ａ／Ｆｍを減算した値が規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０よりも小さくなるように、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量もしくは燃料添加弁１２からの燃料添加量を補正する
。このとき、Ｓ２０２において内燃機関の燃料噴射弁の異常と判定された場合は、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正し、Ｓ２０２において燃料添加弁１２の異常と判定された場合は、燃料添加弁１２からの燃料添加量を補正する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００８４】
以上説明した制御ルーチンによれば、フィルタ過昇温制御に加えて、内燃機関１の燃料噴射弁および燃料添加弁１２の異常判定を行うことが出来る。
【００８５】
＜変形例＞
次に、本実施例に係る燃料噴射弁および燃料添加弁の異常判定方法の変形例について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で実行される。尚、本ルーチンは、図３に示す制御ルーチンにおけるＳ２０１をＳ３０１に置換えたものである。そのため、Ｓ３０１についてのみ説明し、その他のステップについての説明は省略する。
【００８６】
本ルーチンでは、Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０１に進む。Ｓ３０１において、ＥＣＵ２０は、温度センサ６によって検出される排気の温度、即ち、フィルタ４に流入する排気の温度Ｔｇａｓが規定温度Ｔ０以下であるか否かを判別する。ここで、規定温度Ｔ０は、酸化触媒５の活性温度の下限値より低い温度である。この規定温度Ｔ０は実験等によって予め定められた値である。このＳ３０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、Ｓ１０４に進む。
【００８７】
フィルタ４に流入する排気の温度Ｔｇａｓが規定温度Ｔ０以下の場合、フィルタ４においてＰＭの酸化はほとんど促進されないため、ＰＭが酸化することによって、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓから測定排気空燃比Ａ／Ｆｍを減算した値が規定空燃比差ΔＡ／Ｆ０以上となる可能性は低い。つまり、前記と同様、Ｓ３０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０からの指示量より多い燃料が、内燃機関１の燃料噴射弁もしくは燃料添加弁１２から噴射もしくは添加されることによって、実際の排気空燃比が基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓよりも低くなっていると判断出来る。そこで、Ｓ２０２において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の燃料噴射弁もしくは燃料添加弁１２の異常と判定する。
【００８８】
このような変形例に係る制御ルーチンによっても、フィルタ過昇温制御に加えて、内燃機関１の燃料噴射弁および燃料添加弁１２の異常判定を行うことが出来る。
【００８９】
尚、本実施例においても、酸化触媒５がフィルタ４に担持された構成であっても良い。
【００９０】
また、図１のように、酸化触媒５がフィルタ４より上流側の排気通路２に設けられている場合、上記本実施例の変形例における規定温度Ｔ０を、フィルタ４に捕集されたＰＭがほとんど酸化しない温度の上限値以下の値としても良い。このような構成の場合、フィルタ４に流入する排気の温度Ｔｇａｓが、酸化触媒４の活性温度の下限値以上であっても、フィルタ４に捕集されたＰＭがほとんど酸化しない温度の上限値以下であれば、フィルタ４においてＰＭの酸化はほとんど促進されない。
【実施例３】
【００９１】
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は、上述した実施例１と同様であるためその説明を省略する。
【００９２】
＜フィルタ過昇温判定方法＞
ここで、本実施例において、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判別する方法について説明する。本実施例では、ＥＣＵ２０が、上流側排気通路内の圧力の基準値で
ある基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓを算出する。この基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓは、フィルタ４においてＰＭが酸化していないと仮定した場合の上流側排気通路内の圧力である。ＥＣＵ２０は、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度に基づいて基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓを算出する。
【００９３】
そして、本実施例では、圧力センサ７によって、上流側排気通路内の圧力が測定される。この圧力センサ７による測定値を測定排気圧力Ｐｍとする。
【００９４】
フィルタ４においてＰＭが酸化した場合、その酸化熱によって排気の粘度が上昇するため、上流側排気通路内の圧力が上昇する。そのため、フィルタ４においてＰＭが酸化すると、測定排気圧力Ｐｍが基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓよりも大きい値となる。
【００９５】
上述したように、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した場合に該フィルタ４が過昇温する可能性が高くなる。そして、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した場合、排気の粘度が急激に上昇するため、ＰＭが徐々に酸化している場合に比べて、基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓと測定排気圧力Ｐｍとの差が急激に大きくなる。
【００９６】
そこで、本実施例では、測定排気圧力Ｐｍから基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓを減算した値が規定圧力差ΔＰ０以上の場合は、フィルタ４が過昇温する可能性があると判定する。
【００９７】
ここで、規定圧力差ΔＰ０は、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進していると判断出来る閾値となる値である。この規定圧力差ΔＰ０は、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、測定排気圧力Ｐｍに基づいて算出される。規定圧力差ΔＰ０と、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、測定排気圧力Ｐｍとの関係は実験等によって予め求めることが出来る。
【００９８】
＜フィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチン＞
以下、本実施例に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンについて、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で実行される。尚、本ルーチンは、実施例１に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンにおけるＳ１０２およびＳ１０３をＳ４０１からＳ４０３に置き換えたものである。そのため、Ｓ４０１から４０３についてのみ説明し、その他のステップについての説明は省略する。
【００９９】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１の次にＳ４０１に進む。Ｓ４０１において、ＥＣＵ２０は基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓを算出する。
【０１００】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０２に進み、規定圧力差ΔＰ０を算出する。ここでは、規定圧力差ΔＰ０と、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、測定排気圧力Ｐｍとの関係を定めるマップをＥＣＵ２０に予め記憶させておき、該マップから規定圧力差ΔＰ０を導出しても良い。
【０１０１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０３に進み、測定排気圧力Ｐｍから基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓを減算した値が規定圧力差ΔＰ０以上であるか否かを判別する。このＳ４０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０
は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１０２】
上記説明したように、本実施例によれば、測定排気圧力Ｐｍから基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓを減算した値に基づいて、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判別する。そのため、内燃機関１の運転状態によらずその判別を行うことが可能である。また、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した時点で、フィルタ４が過昇温する可能性があると判定出来る。そのため、フィルタ４が過昇温する可能性があるとの判定をより早期に行うことが可能である。このように、本実施例によれば、実施例１と同様、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが出来る。
【０１０３】
尚、本実施例おいては、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、測定排気圧力Ｐｍ等に基づいて、フィルタ４においてＰＭが徐々に酸化していると仮定した場合における上流側排気通路内の圧力を算出し、この算出値と測定排気圧力Ｐｍとの差に基づいて、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判定しても良い。
【０１０４】
また、本実施例に係るフィルタ再生制御でも、燃料添加弁１２からの燃料添加に代えて、内燃機関１において主燃料噴射に加えて副燃料噴射を行うことで酸化触媒５に燃料を供給しても良い。また、酸化触媒５がフィルタ４に担持された構成としても良い。
【実施例４】
【０１０５】
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は、上述した実施例１と同様であるためその説明を省略する。
【０１０６】
＜フィルタ過昇温判定方法＞
ここで、本実施例において、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判別する方法について説明する。本実施例では、ＥＣＵ２０によって、フィルタ前後差圧の基準値である基準排気差圧Ｐｄｂａｓｉｓが算出される。この基準排気差圧Ｐｄｂａｓｉｓは、フィルタ４においてＰＭが酸化していないと仮定した場合のフィルタ前後差圧である。ＥＣＵ２０は、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、および、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度に基づいて基準排気圧力Ｐｂａｓｉｓを算出する。
【０１０７】
そして、本実施例では、差圧センサ８によって、フィルタ前後差圧が測定される。この差圧センサ８による測定値を測定排気差圧Ｐｄｍとする。
【０１０８】
上述したように、フィルタ４においてＰＭが酸化した場合、その酸化熱によって排気の粘度が上昇するため、上流側排気通路内の圧力が上昇する。それにより、フィルタ前後差圧もより大きくなる。そのため、フィルタ４においてＰＭが酸化すると、測定排気差圧Ｐｄｍが基準排気差圧Ｐｄｂａｓｉｓよりも大きい値となる。
【０１０９】
また、上述したように、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した場合に該フィルタ４が過昇温する可能性が高くなる。そして、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した場合、排気の粘度が急激に上昇するため、ＰＭが徐々に酸化している場合に比べて、基準排気差圧Ｐｄｂａｓｉｓと測定排気差圧Ｐｄｍとの差が急激に大きくなる。
【０１１０】
そこで、本実施例では、測定排気差圧Ｐｄｍから基準排気差圧Ｐｄｂａｓｉｓを減算した値が規定差圧差ΔＰｄ０以上の場合は、フィルタ４が過昇温する可能性があると判定する。
【０１１１】
ここで、規定差圧差ΔＰｄ０は、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進していると判断出来る閾値となる値である。この規定差圧差ΔＰｄ０は、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、測定排気圧力Ｐｍに基づいて算出される。規定差圧差ΔＰｄ０と、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、測定排気圧力Ｐｍとの関係は実験等によって予め求めることが出来る。
【０１１２】
＜フィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチン＞
以下、本実施例に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンについて、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で実行される。尚、本ルーチンは、実施例１に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンにおけるＳ１０２およびＳ１０３をＳ５０１からＳ５０３に置き換えたものである。そのため、Ｓ５０１から５０３についてのみ説明し、その他のステップについての説明は省略する。
【０１１３】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１の次にＳ５０１に進む。Ｓ５０１において、ＥＣＵ２０は基準排気差圧Ｐｄｂａｓｉｓを算出する。
【０１１４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ５０２に進み、規定差圧差ΔＰｄ０を算出する。ここでは、規定差圧差ΔＰｄ０と、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、測定排気圧力Ｐｍとの関係を定めるマップをＥＣＵ２０に予め記憶させておき、該マップから規定差圧差ΔＰｄ０を導出しても良い。
【０１１５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ５０３に進み、測定排気差圧Ｐｄｍから基準排気差圧Ｐｄｂａｓｉｓを減算した値が規定差圧差ΔＰｄ０以上であるか否かを判別する。このＳ５０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１１６】
上記説明したように、本実施例によれば、測定排気差圧Ｐｄｍから基準排気差圧Ｐｄｂａｓｉｓを減算した値に基づいて、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判別する。そのため、内燃機関１の運転状態によらずその判別を行うことが可能である。また、フィルタ４におけるＰＭの酸化が急激に促進した時点で、フィルタ４が過昇温する可能性があると判定出来る。そのため、フィルタ４が過昇温する可能性があるとの判定をより早期に行うことが可能である。このように、本実施例によれば、実施例１と同様、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かをより好適に判別することが出来る。
【０１１７】
尚、本実施例おいては、フィルタ４におけるＰＭ捕集量、および、フィルタ４におけるＰＭ捕集量分布、フィルタ４に流入する排気の流量、フィルタ４に流入する排気の温度、基準排気空燃比Ａ／Ｆｂａｓｉｓ、測定排気圧力Ｐｍ等に基づいて、フィルタ４においてＰＭが徐々に酸化していると仮定した場合におけるフィルタ上下差圧を算出し、この算出値と測定排気差圧Ｐｄｍとの差に基づいて、フィルタ４が過昇温する可能性があるか否かを判定しても良い。
【０１１８】
また、本実施例に係るフィルタ再生制御でも、燃料添加弁１２からの燃料添加に代えて、内燃機関１において主燃料噴射に加えて副燃料噴射を行うことで酸化触媒５に燃料を供給しても良い。また、酸化触媒５がフィルタ４に担持された構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】本発明の実施例２に係るフィルタ過昇温抑制制御と燃料噴射弁および燃料添加弁の異常判定制御との制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】本発明の実施例２の変形例に係るフィルタ過昇温抑制制御と燃料噴射弁および燃料添加弁の異常判定制御との制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】本発明の実施例３に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】本発明の実施例４に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１２０】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・吸気通路
４・・・パティキュレートフィルタ
５・・・酸化触媒
６・・・温度センサ
７・・・圧力センサ
８・・・差圧センサ
９・・・空燃比センサ
１０・・エアフロメータ
１１・・スロットル弁
１２・・燃料添加弁
１３・・排気絞り弁
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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【図５】
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【図６】
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