(57)【要約】【課題】排ガス浄化フィルタの再生時における燃費悪化を防止することができる排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置を提供する。【解決手段】エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタに堆積した不燃成分の堆積状態を検出する不燃成分状態検出手段（ステップＳ３４，ステップＳ３５）と、不燃成分が排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生温度を制御するフィルタ再生温度制御手段（ステップＳ４〜Ｓ７）とを有する。【選択図】図６
2011069374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、
前記エンジンの排ガス中に含まれ、前記排ガス浄化フィルタに堆積した不燃成分の堆積状態を検出する不燃成分状態検出手段と、
前記不燃成分が前記排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生時の温度を制御するフィルタ再生温度制御手段と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項２】
前記不燃成分は、前記エンジンから排出されるAshである、
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項３】
前記不燃成分状態検出手段は、前記排ガス浄化フィルタが強制再生したか自然再生したかの再生履歴に基づいて、その排ガス浄化フィルタに堆積した不燃成分の堆積状態を検出する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項４】
前記フィルタ再生温度制御手段は、前記不燃成分が多いほど、前記排ガス浄化フィルタの再生時の温度を高温にする、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項５】
前記フィルタ再生温度制御手段は、前記排ガス浄化フィルタで捕捉しているパティキュレートの堆積量に基づいて再生時のフィルタ基本温度を設定し、その排ガス浄化フィルタに堆積した不燃成分の状態に基づいて、その再生時フィルタ基本温度を補正する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項６】
前記フィルタ再生温度制御手段は、前記排ガス浄化フィルタで捕捉しているパティキュレートの堆積量が多いほど、前記再生時フィルタ基本温度を低く設定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項７】
前記不燃成分状態検出手段は、前記排ガス浄化フィルタの強制再生時に、前記不燃成分の前記排ガス浄化フィルタの底部への堆積を検出し、前記排ガス浄化フィルタの自然再生時に、前記不燃成分の前記排ガス浄化フィルタの壁面への堆積を検出し、
前記フィルタ再生温度制御手段は、排ガス浄化フィルタの底部に堆積した不燃成分堆積量と、排ガス浄化フィルタの壁面に堆積した不燃成分堆積量とに基づいて、前記再生時フィルタ基本温度を補正する、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項８】
前記フィルタ再生温度制御手段は、排ガス浄化フィルタの不燃成分底部堆積量から算出した第１補正値と、排ガス浄化フィルタの不燃成分壁面堆積量から算出した第２補正値とに基づいて、前記再生時フィルタ基本温度を補正する、
ことを特徴とする請求項７に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項９】
前記第１補正値は、前記排ガス浄化フィルタの不燃成分底部堆積量が多いほど、大きい、
ことを特徴とする請求項８に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項１０】
前記第２補正値は、前記排ガス浄化フィルタの不燃成分壁面堆積量が多いほど、大きい、
ことを特徴とする請求項８に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項１１】
前記フィルタ再生温度制御手段は、前記再生時フィルタ基本温度を補正して求めた再生時目標温度が実現可能な温度を超えているときには、その実現可能な温度を再生時目標温度にする、
ことを特徴とする請求項５から請求項１０までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項１２】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタに堆積した排ガス不燃成分の堆積状態を検出する不燃成分状態検出工程と、
前記不燃成分が前記排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生時の温度を制御するフィルタ再生温度制御工程と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生温度制御方法。
【請求項１３】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出手段と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートの堆積量に基づいて再生時のフィルタ基本温度を設定する再生時フィルタ基本温度設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ手段と、
前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ手段と、
前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定手段と、
前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記再生時フィルタ基本温度を補正するフィルタ温度補正手段と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項１４】
前記第１補正値設定手段は、前記第１の積算値の増加に対して略一定の割合で増加するように第１補正値を設定し、
前記第２補正値設定手段は、前記第２の積算値の増加に対して増加割合が減少するように第２補正値を設定する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置。
【請求項１５】
前記第１カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が所定量よりも多いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が前記所定量よりも少ないエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置。
【請求項１６】
エンジンの排ガス温度を検出する排ガス温度検出手段を有し、
前記第１カウントアップ手段は、前記排ガス温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記排ガス温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置。
【請求項１７】
前記排ガス浄化フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、
前記第１カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置。
【請求項１８】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出工程と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートの堆積量に基づいて再生時のフィルタ基本温度を設定する再生時フィルタ基本温度設定工程と、
エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ工程と、
前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定工程と、
エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ工程と、
前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定工程と、
前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記再生時フィルタ基本温度を補正するフィルタ温度補正工程と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタを再生するときのフィルタ温度を制御する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンは、排ガスの浄化対策として排気通路に粒子状物質(Particulate Matter；以下「ＰＭ」という)を捕捉するディーゼルパーティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という)を装着している。ＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させてＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)を高温にすることで、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生する(例えば特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９７９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述した従来の方法では、車両の走行距離が増えるにつれてＤＰＦの再生に長時間を要することとなっていた。ＤＰＦの再生に長時間を要しては、燃費が悪化し、またエンジンオイルを燃料で希釈してしまう。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、排ガス浄化フィルタの再生時における燃費悪化を防止することができる排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、エンジン（１０）から排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタ（５２）と、前記エンジン（１０）の排ガス中に含まれ、前記排ガス浄化フィルタ（５２）に堆積した不燃成分の堆積状態を検出する不燃成分状態検出手段（ステップＳ３４，ステップＳ３５）と、前記不燃成分が前記排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生温度を制御するフィルタ再生温度制御手段（ステップＳ４〜Ｓ７）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
発明者らによれば車両の走行距離が増えるにつれて排ガス浄化フィルタに不燃成分が堆積し、この不燃成分の影響でＤＰＦの再生に長時間を要するようになっていることが見いだされた。そこで本発明では、不燃成分が排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生時の温度を制御するようにしたので、適切な温度にでき、走行距離が増えてフィルタに堆積する不燃成分が多くなっても、フィルタ再生に要する時間の増大を抑えることができ、フィルタの再生効率が低下することも防止できる。そのため燃費の悪化や、フィルタ再生時の燃料ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈を抑制できるのである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＤＰＦ再生時の目標ＢＥＤ温度を決めるための特性マップの一例を示す図である。
【図２】Ashの堆積によってＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度が遅くなる様子を示す図である。
【図３】ディーゼルエンジンの通常運転におけるＤＰＦの作用を説明する模式図である。
【図４】ディーゼルエンジンの高速走行におけるＤＰＦのAshの堆積状態を示す模式図である。
【図５】本発明による排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置の一実施形態を示す全体システム図である。
【図６】排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。
【図７】ＰＭ堆積量推定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】目標ＢＥＤ温度補正値ＴHOSを求める処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】底部堆積処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】壁面堆積処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】ＰＭ燃焼量の特性マップである。
【図１２】ＤＰＦに流入するAsh量の特性マップである。
【図１３】Ash影響補正値の特性マップである。
【図１４】本発明による効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。まず初めに本発明の理解を容易にするために図１〜図４を参照して発明者らの知見について説明する。
【００１１】
上述のように、ＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させてＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)を高温にすることで、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生している。この再生時のＤＰＦの目標温度(目標ＢＥＤ温度)は、あらかじめＲＯＭに格納された特性マップ(一例を図１に示す)に基づいて設定している。
【００１２】
ここで図１について説明する。図１は、ＤＰＦが新品であるとき(すなわちAshが堆積していないとき)の、ＤＰＦのＢＥＤ温度と、そのＢＥＤ温度から到達しうる最高ＤＰＦ温度との関係を、ＰＭ堆積量ごとにプロットしたグラフを示す図である。なお、到達しうる最高ＤＰＦ温度は以下のようにして求める。すなわち通常運転中のエンジンを急激にアイドル運転にすると、ＤＰＦ内を通流する排ガス量が急減して、排ガス通流による空冷効果が減り、ＤＰＦ内部の温度が急上昇する。このようにエンジンを通常運転から急激にアイドル運転にしたときに到達する温度が、到達しうる最高ＤＰＦ温度であることが発明者らによって確認されている。そこでこの温度を到達しうる最高ＤＰＦ温度とした。
【００１３】
図１によると、例えばＤＰＦのＰＭ堆積量が２ｇのときは、ＤＰＦのＢＥＤ温度が低ければ(例えばＴ1℃)、エンジンを通常運転から急激にアイドル運転にしても、最高ＤＰＦ温度はあまり高温にならない。ところがＤＰＦのＢＥＤ温度がある程度高温のときに(例えばＴ2℃)、エンジンを通常運転から急激にアイドル運転にすると、ＰＭの燃焼によってＤＰＦの最高温度が上昇することがわかる。
【００１４】
またＤＰＦのＢＥＤ温度が同じでも(例えばＴ1℃)、ＰＭ堆積量が多いほどＰＭが燃焼しやすいので、最高ＤＰＦ温度が高温になることがわかる。
【００１５】
さて最高ＤＰＦ温度が高温であると、ＤＰＦが溶損する可能性がある。そこで最高ＤＰＦ温度をＤＰＦ溶損温度以下にしなければならない。一方、ＤＰＦのＢＥＤ温度が高温であるほどＤＰＦを迅速に再生できる。ＤＰＦを再生するときは、後述のように燃料をポスト噴射して未燃燃料を酸化触媒に供給し排ガス温度を上昇させる。したがってＤＰＦの再生時間がかかるほど、燃費が悪化し、またエンジンオイルを燃料で希釈するおそれがある。したがってＤＰＦの再生時には、エンジン運転状態が変化してＤＰＦの温度が急上昇してもＤＰＦが溶損しないような範囲内で、できる限り高温にして再生時間を短くすることが望ましい。このような考えに基づき、ＤＰＦ再生時の目標ＢＥＤ温度を設定している。すなわち、最高ＤＰＦ温度の上限値は、ＤＰＦの仕様によって決まっている。そこで図１に基づいて、ＰＭ堆積量が２ｇのときは目標ＢＥＤ温度をＴ2g℃にし、ＰＭ堆積量が４ｇのときは目標ＢＥＤ温度をＴ4g℃にし、ＰＭ堆積量が６ｇのときは目標ＢＥＤ温度をＴ6g℃にする。
【００１６】
このように目標ＢＥＤ温度を設定して、実際のＢＥＤ温度が目標ＢＥＤ温度になるように燃料噴射量や噴射時期を制御してＰＭ強制燃焼制御(ＤＰＦ再生制御)をしている。
【００１７】
ところが運転状態によってはＤＰＦの再生に長時間を要することが本件発明者らによって知見された。発明者らは鋭意研究することで、この原因がエンジンオイル中の添加剤による不純物や、機械的摩耗から生じる金属粉などの不燃成分であるAsh(灰分)の影響であるとの知見を得た。すなわちAshの堆積によってＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度が遅くなり、図２に示すように、或るＢＥＤ温度におけるＤＰＦの最高温度が低下することが分かったのである。さらにＰＭ燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存するとの知見を得た。この点について図３，図４を参照して詳述する。なお図３は、ディーゼルエンジンの通常運転におけるＤＰＦの作用を説明する模式図であり、図３（Ａ）はＰＭを捕捉する様子を示し、図３（Ｂ）はＰＭを強制燃焼した後のAshの堆積状態を示す。図４は、ディーゼルエンジンの高速走行におけるＤＰＦのAshの堆積状態を示す模式図である。なお図３，図４においてＰＭを白丸で示し、Ashを黒丸で示す。
【００１８】
ＤＰＦは、例えばコージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造である。ＤＰＦには、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。図３（Ａ）に示すように、各流路の入口は、交互に目封じされる。入口が目封じされない流路は、出口が目封じされる。
【００１９】
ＤＰＦに流入した排ガスは、図中の矢印で示すように、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流へ排出される。通常運転時には、図３(Ａ)に示すように、排ガスに含まれるＰＭが、多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。捕捉されたＰＭの一部はＤＰＦで燃焼するものの、ＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)が高温でなければ燃焼量は少なく、ＰＭの燃焼量よりも堆積量のほうが多いこととなる。この状態が継続しＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去する。
【００２０】
ところが、排ガス温度を上昇させて堆積したＰＭを燃焼しても、Ashは燃焼しない。このAshは、図３(Ｂ)に示すようにＤＰＦの下流部(底部)に堆積する。
【００２１】
一方、高速走行時は、排ガス温度が高温で、ＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)も高温になる。この状態では、排ガスに含まれるＰＭがＤＰＦの多孔質薄壁の内側表面で捕捉されると、堆積することなく自然燃焼する。ところがAshは燃焼しない。そのため多孔質薄壁の内側表面には、図４に示すようにAshが堆積する。
【００２２】
このように、本件発明者らによって、ＤＰＦに堆積したＰＭを強制燃焼した場合と、高速走行などによって排ガス温度が高温になることでＰＭが自然燃焼する場合とで、Ashの堆積状態が異なることが知見された。そしてさらに発明者らによって、Ash堆積量が同じでもAshの堆積状態が異なると、ＤＰＦにおけるＰＭ燃焼速度が異なりＤＰＦの再生に要する時間が異なることが知見された。そのため、Ashの堆積状態が異なっているにもかかわらず、常に一律のＰＭ強制燃焼制御(ＤＰＦ再生制御)をしていたのでは、再生に長時間を要してしまう、ということを本件発明者らは見いだしたのである。
【００２３】
以上説明したように、発明者らによれば、Ashの堆積量が増えるとＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度が遅くなり、最高ＤＰＦ温度が低下することが知見された。さらにＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存することが知見された。そこで本発明では、Ashの堆積量及び堆積状態に応じてＤＰＦ再生時の目標ＢＥＤ温度を補正するようにしたのである。
【００２４】
以下では具体的な構成について説明する。図５は、本発明による排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置の一実施形態を示す全体システム図である。
【００２５】
排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置１は、ディーゼルエンジン１０と、吸気通路２１と、スロットルバルブ２２と、排気通路２３と、排ガス再循環装置(Exhaust Gas Recirculation；以下「ＥＧＲ装置」という)３０と、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst；以下「ＤＯＣ」という)４０と、ＤＰＦアッセンブリ５０と、センサ類６１〜６４と、コントローラ７０とを有する。
【００２６】
ディーゼルエンジン１０には、高圧ポンプ１４で高圧化されコモンレール１３に一旦蓄圧された燃料がインジェクタ１２から噴射タイミングに応じて噴射される。
【００２７】
ディーゼルエンジン１０から排出された排ガスの一部がＥＧＲ装置３０を介して吸気通路２１に還流する。ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１にＥＧＲクーラ３２とＥＧＲバルブ３３とを有する。ＥＧＲクーラ３２は排気通路２３から還流する排ガスを冷却する。ＥＧＲバルブ３３は開閉してＥＧＲ量を調整する。ＥＧＲバルブ３３は、コントローラ７０によってデューティ制御される。
【００２８】
ＤＯＣ４０は、ディーゼルエンジン１０の排気通路２３に設けられ、パラジウム、白金などの触媒による酸化作用で粒子状物質を減少させる。ＤＯＣ４０に未燃成分(炭化水素ＨＣ)が流入すると、触媒反応によって高温になった排ガスがＤＯＣ４０から流出する。
【００２９】
ＤＰＦアッセンブリ５０は、ＤＯＣ４０のさらに下流に設けられる。ＤＰＦアッセンブリ５０は、ＤＰＦハウジング５１にＤＰＦ５２を内蔵する。ＤＰＦ５２は、例えばコージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造である。ＤＰＦ５２には、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。各流路の入口は、交互に目封じされる。入口が目封じされない流路は、出口が目封じされる。ＤＰＦ５２に流入した排ガスは、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流へ排出される。排ガスに含まれるＰＭは多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。捕捉されたＰＭの一部はＤＰＦで燃焼するものの、ＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)が高温でなければ燃焼量は少なく、ＰＭの燃焼量よりも堆積量のほうが多いこととなる。この状態が継続しＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去する。
【００３０】
差圧センサ６１は、ＤＰＦハウジング５１の上流室５１ａ(ＤＰＦ５２の入口)及び下流室５１ｂ(ＤＰＦ５２の出口)の差圧を検出し、差圧信号をコントローラ７０に出力する。
【００３１】
ＤＰＦ入口温度センサ６２は、ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinを検出し、入口温度信号をコントローラ７０に出力する。
【００３２】
ＤＰＦ出口温度センサ６３は、ＤＰＦ５２の出口温度Ｔoutを検出し、出口温度信号をコントローラ７０に出力する。
【００３３】
クランク角センサ６４は、ディーゼルエンジン１０のクランクシャフト１１の回転速度を検出する。
【００３４】
コントローラ７０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００３５】
コントローラ７０は、エンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のＰＭ排出量マップに基づいてＰＭ排出量PMoutを検出する。そしてこのＰＭ排出量PMoutに基づいてＰＭ堆積量PMaを推定する。この推定方法の詳細は後述する。そしてコントローラ７０は、このＰＭ堆積量PMaに基づいてＤＰＦ再生時期を判定する。またコントローラ７０は、差圧センサ６１の差圧信号を入力する。コントローラ７０は、ＤＰＦ入口温度センサ６２の入口温度信号及びＤＰＦ出口温度センサ６３の出口温度信号を入力し、これらに基づきＤＰＦ５２のＢＥＤ温度を算出する。コントローラ７０は、エンジンの運転状態から最適な変速段(ギヤ比)を決定し、クランク角センサ６４の信号とあわせて、走行距離を算出する。
【００３６】
またコントローラ７０は、入力信号に基づいてインジェクタ１２及び高圧ポンプ１４を制御して燃料噴射量、噴射時期を調整する。コントローラ７０は、入力信号に基づいてスロットルバルブ２２の開度を調整する。コントローラ７０は、ＥＧＲバルブ３３をデューティ制御する。コントローラ７０は、これらをコントロールすることで空気過剰率（空燃比）を調整（λコントロール）して排ガス中に含まれる未燃成分(炭化水素ＨＣ)を調整し、ＤＯＣ４０から流出する排ガス温度を上昇させてＤＰＦのＢＥＤ温度を高温化してＤＰＦを再生する。
【００３７】
次にコントローラ７０の動作を中心として、本発明による排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置の具体的な動作を説明する。図６は、排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。なおコントローラ７０はこの処理を微少時間（例えば１０ミリ秒）毎に繰り返し実行している。
【００３８】
ステップＳ１において、コントローラ７０は、ＰＭの堆積量ＰＭａを推定する。具体的な推定方法は後述する。
【００３９】
ステップＳ２において、コントローラ７０は、ＰＭ堆積量ＰＭａを図１に示すマップに適用して再生時基本目標ＢＥＤ温度ＴBED0を算出する。このマップはあらかじめ実験を通じて設定され、あらかじめＲＯＭに格納されている。なおこの再生時基本目標ＢＥＤ温度ＴBED0が特許請求の範囲の「再生時フィルタ基本温度」に相当する。
【００４０】
ステップＳ３において、コントローラ７０は、目標ＢＥＤ温度補正値ＴHOSを算出する。具体的な算出方法は後述する。
【００４１】
ステップＳ４において、コントローラ７０は、再生時基本目標ＢＥＤ温度ＴBED0に目標ＢＥＤ温度補正値ＴHOSを加算して補正後目標ＢＥＤ温度ＴBED1を算出する。なおこの補正後目標ＢＥＤ温度ＴBED1が特許請求の範囲の「再生時フィルタ基本温度を補正して求めた再生時目標温度」に相当する。
【００４２】
ステップＳ５において、コントローラ７０は、補正後目標ＢＥＤ温度ＴBED1がＢＥＤ温度限界値Ｔlimitを超えていないか否かを判定する。超えていなければステップＳ６へ処理を移行し、そうでなければステップＳ７へ処理を移行する。なおＢＥＤ温度限界値Ｔlimitは本装置で実現可能なＢＥＤ温度であり、あらかじめ設定されている。
【００４３】
ステップＳ６において、コントローラ７０は、最終目標ＢＥＤ温度ＴBEDとして補正後目標ＢＥＤ温度ＴBED1を設定する。
【００４４】
ステップＳ７において、コントローラ７０は、最終目標ＢＥＤ温度ＴBEDとしてＢＥＤ温度限界値Ｔlimitを設定する。
【００４５】
図７は、ＰＭ堆積量推定処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００４６】
ステップＳ１１において、コントローラ７０は、エンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のＰＭ排出量マップに基づいてＰＭ排出量PMoutを検出する。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００４７】
ステップＳ１２において、コントローラ７０は、ＤＰＦのＢＥＤ温度及び前回検出されたＰＭ堆積量PMa(前回)を、あらかじめＲＯＭに格納された図１２に示す特性のマップに適用してＰＭ燃焼量PMburnを求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００４８】
ステップＳ１３において、コントローラ７０は、ＰＭ堆積量PMaを以下の式で算出する。
【００４９】
【数１】
2011069374.tif 000003
【００５０】
図８は、目標ＢＥＤ温度補正値ＴHOSを求める処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００５１】
ステップＳ３１において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinが基準温度を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２の入口温度（すなわちＤＰＦに流入する排ガス温度）が高温であればあるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しやすくなる。基準入口温度はこのことを判定する。基準入口温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば４５０℃である。ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinが基準温度を超えるときはステップＳ３２に処理を移行し、超えなければステップＳ３４に処理を移行する。
【００５２】
ステップＳ３２において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２のＢＥＤ温度Ｔbedが基準ＢＥＤ温度を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２のＢＥＤ温度（すなわちＤＰＦの内部温度）が高温であればあるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しやすくなる。基準ＢＥＤ温度はこのことを判定する。基準ＢＥＤ温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば６００℃である。ＤＰＦ５２のＢＥＤ温度Ｔbedが基準温度を超えるときはステップＳ３３に処理を移行し、超えなければステップＳ３４に処理を移行する。
【００５３】
ステップＳ３３において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２のＰＭ堆積量ＰＭaが基準堆積量を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２の内部にＰＭが堆積していればいるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しにくくなる。基準堆積量はこのことを判定する。基準堆積量はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば０グラムである。ＤＰＦ５２のＰＭ堆積量ＰＭaが基準堆積量を超えるときはステップＳ３４に処理を移行し、超えなければステップＳ３５に処理を移行する。
【００５４】
ステップＳ３４において、コントローラ７０は、底部堆積処理を実行する。詳細は後述する。
【００５５】
ステップＳ３５において、コントローラ７０は、壁面堆積処理を実行する。詳細は後述する。
【００５６】
ステップＳ３６において、コントローラ７０は、目標ＢＥＤ温度補正値ＴHOSを以下の式で求める。
【００５７】
【数２】
2011069374.tif 000004
【００５８】
図９は、底部堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００５９】
ステップＳ３４１において、コントローラ７０は、エンジン回転速度信号、変速段信号に基づいて、走行距離を算出する。
【００６０】
ステップＳ３４２において、コントローラ７０は、前回が壁面堆積モードであったか否かを判定する。前回が壁面堆積モードであったときはステップＳ３４３に処理を移行し、壁面堆積モードでなければ、この処理を一旦抜ける。
【００６１】
ステップＳ３４３において、コントローラ７０は、走行距離を、あらかじめＲＯＭに格納された図１２に示す特性のマップに適用してＤＰＦ５２に流入したAsh量(Ash0)を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００６２】
ステップＳ３４４において、コントローラ７０は、底部堆積Ash量Ash1を以下の式で求める。なおこの底部堆積Ash量Ash1が特許請求の範囲の「第１の積算値」に相当する。
【００６３】
【数３】
2011069374.tif 000005
【００６４】
ステップＳ３４５において、コントローラ７０は、底部堆積Ash量Ash1を、あらかじめＲＯＭに格納された図１３（Ａ）に示す特性のマップに適用して底部Ash影響補正値HOS1を求める。なおこの底部Ash影響補正値HOS1が特許請求の範囲の「第１補正値」に相当する。
【００６５】
ステップＳ３４６においてコントローラ７０は走行距離をリセットし、ステップＳ３４７において前回モードMODEzを１に変更する。
【００６６】
図１０は、壁面堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００６７】
ステップＳ３５１において、コントローラ７０は、エンジン回転速度信号、変速段信号に基づいて、走行距離を算出する。
【００６８】
ステップＳ３５２において、コントローラ７０は、前回が底部堆積モードであったか否かを判定する。前回が底部堆積モードであったときはステップＳ３５３に処理を移行し、底部堆積モードでなければ、この処理を一旦抜ける。
【００６９】
ステップＳ３５３において、コントローラ７０は、走行距離を、あらかじめＲＯＭに格納された図１２に示す特性のマップに適用してＤＰＦ５２に流入したAsh量(Ash0)を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００７０】
ステップＳ３５４において、コントローラ７０は、壁面堆積Ash量Ash2を以下の式で求める。なおこの壁面堆積Ash量Ash2が特許請求の範囲の「第２の積算値」に相当する。
【００７１】
【数４】
2011069374.tif 000006
【００７２】
ステップＳ３５５において、コントローラ７０は、壁面堆積Ash量Ash2を、あらかじめＲＯＭに格納された図１３（Ｂ）に示す特性のマップに適用して壁面Ash影響補正値HOS2を求める。なおこの壁面Ash影響補正値HOS2が特許請求の範囲の「第２補正値」に相当する。
【００７３】
ステップＳ３５６においてコントローラ７０は走行距離をリセットし、ステップＳ３５７において前回モードMODEzを２に変更する。
【００７４】
以上詳細に説明したように、発明者らによれば、Ashの堆積量が増えるとＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度が遅くなり、最高ＤＰＦ温度が低下することが知見された。さらにＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存することが知見された。そこでAshの堆積量及び堆積状態に応じてＤＰＦ再生時の目標ＢＥＤ温度を上げるようにしたのである。
【００７５】
従来は、図１４の破線に示すように、走行距離が増えてＤＰＦに堆積するAshが多くなると、ＤＰＦ再生に要する時間が増え、ＤＰＦの再生効率が低下していた。そのため燃費の悪化や、ＤＰＦ再生時の燃料ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈が懸念されていた。
【００７６】
ところが、本発明では、発明者の上記知見に基づいてAshの堆積量及び堆積状態に応じてＤＰＦ再生時の目標ＢＥＤ温度を上げるようにしたので、図１４の実線に示すように、走行距離が増えてＤＰＦに堆積するAshが多くなっても、ＤＰＦ再生に要する時間の増大を抑えることができ、ＤＰＦの再生効率が低下することも防止できるようになったのである。そのため燃費の悪化や、ＤＰＦ再生時の燃料ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈を抑制できるのである。
【００７７】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００７８】
例えば、ＤＰＦのＢＥＤ温度は、ＤＰＦにセンサを取り付けて検出してもよい。また各マップは一例に過ぎず、実験によって適宜選択すればよい。
【００７９】
また上記実施形態においては、エンジンとしてディーゼルエンジンを一例に挙げて説明してるが、ガソリンエンジンであってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置
１０ ディーゼルエンジン
５０ ＤＰＦアッセンブリ
５２ ＤＰＦ(ディーゼルパティキュレートフィルタ；排ガス浄化フィルタ)
６１ 差圧センサ
６２ ＤＰＦ入口温度センサ
６３ ＤＰＦ出口温度センサ
７０ コントローラ
ステップＳ７〜Ｓ８ フィルタ再生時期制御手段／フィルタ再生時期制御工程
ステップＳ２４，Ｓ２５ 不燃成分状態検出手段／不燃成分状態検出工程
【図１】
2011069374.tif 000007
【図２】
2011069374.tif 000008
【図３】
2011069374.tif 000009
【図４】
2011069374.tif 000010
【図５】
2011069374.tif 000011
【図６】
2011069374.tif 000012
【図７】
2011069374.tif 000013
【図８】
2011069374.tif 000014
【図９】
2011069374.tif 000015
【図１０】
2011069374.tif 000016
【図１１】
2011069374.tif 000017
【図１２】
2011069374.tif 000018
【図１３】
2011069374.tif 000019
【図１４】
2011069374.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、 前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出手段と、 前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートの堆積量に基づいて再生時のフィルタ基本温度を設定する再生時フィルタ基本温度設定手段と、 エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ手段と、 前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定手段と、 エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ手段と、 前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定手段と、 前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記再生時フィルタ基本温度を補正するフィルタ温度補正手段と、を有する排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項２】
前記第１補正値設定手段は、前記第１の積算値の増加に対して略一定の割合で増加するように第１補正値を設定し、 前記第２補正値設定手段は、前記第２の積算値の増加に対して増加割合が減少するように第２補正値を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項３】
前記第１カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が所定量よりも多いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、 前記第２カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が前記所定量よりも少ないエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項４】
エンジンの排ガス温度を検出する排ガス温度検出手段を有し、  前記第１カウントアップ手段は、前記排ガス温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、  前記第２カウントアップ手段は、前記排ガス温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項５】
前記排ガス浄化フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、 前記第１カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、 前記第２カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置。
【請求項６】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出工程と、 前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートの堆積量に基づいて再生時のフィルタ基本温度を設定する再生時フィルタ基本温度設定工程と、 エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ工程と、 前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定工程と、 エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ工程と、 前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定工程と、 前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記再生時フィルタ基本温度を補正するフィルタ温度補正工程と、を有する排ガス浄化フィルタの再生温度制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】  本発明は、エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出手段と、前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートの堆積量に基づいて再生時のフィルタ基本温度を設定する再生時フィルタ基本温度設定手段と、エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ手段と、前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定手段と、エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ手段と、前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定手段と、前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記再生時フィルタ基本温度を補正するフィルタ温度補正手段と、を有する排ガス浄化フィルタの再生温度制御装置である。