(57)【要約】【課題】本発明は、排ガス浄化装置に関し、フィルタの強制再生時においてフィルタ温度を安定させることができるようにする。【解決手段】フィルタの強制再生時に、エンジンの燃料主噴射後にシリンダ内に燃料を追加噴射して触媒の温度を上昇させる第１の追加燃料噴射と、第１の追加燃料噴射後に燃料を噴射して触媒に該燃料を供給する第２の追加燃料噴射とを実行可能な排ガス浄化装置において、エンジン回転数と負荷とに応じて第２の追加燃料噴射量を設定するとともに、触媒出口温度からの情報に基づいて第２の追加燃料噴射量を変更するように構成する。【選択図】        図２
2004293339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排ガスの流れの上流方向から順に酸化触媒及び該排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、
該フィルタの強制再生時に、該エンジンの主燃料噴射後にシリンダ内に燃料を追加噴射して該触媒の温度を上昇させる第１の追加燃料噴射と、該触媒が活性化温度まで上昇すると該第１の追加燃料噴射後に該シリンダ内に燃料を噴射して該触媒に該燃料を供給する第２の追加燃料噴射とを実行可能に構成された排ガス浄化装置において、
該触媒の出口温度を検出する温度検出手段と、
該エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
該エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
該第２の追加燃料噴射量を設定する設定手段とを備え、
該設定手段が、該回転数検出手段と該負荷検出手段とからの情報に応じて該第２の追加燃料噴射量を設定するとともに、該温度検出手段からの情報に基づいて該第２の追加燃料噴射量を変更する
ことを特徴とする、排ガス浄化装置。
【請求項２】
該設定手段による該第２の追加燃料噴射量の変更が、燃料噴射量が設定された第１の燃料噴射量マップと、該第１の燃料噴射量マップよりも燃料噴射量が少なく設定された第２の燃料噴射量マップとの切り替えにより実施されるとともに、該触媒出口温度が所定値未満の場合に、該第１の燃料噴射量マップにより該第２の追加燃料噴射量が設定され、該触媒出口温度が所定値以上の場合に、該第２の燃料噴射量マップにより該第２の追加燃料噴射量が設定されることを特徴とする、請求項１記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
エンジンから排出される排ガスの流れの上流方向から順に酸化触媒及び該排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、
該フィルタの強制再生時に、該エンジンの主燃料噴射後にシリンダ内に燃料を追加噴射して該触媒の温度を上昇させる追加燃料噴射と、該触媒が活性化温度まで上昇すると排気通路上に燃料を噴射して該触媒に該燃料を供給する燃料添加とを実行可能に構成された排ガス浄化装置において、
該触媒の出口温度を検出する温度検出手段と、
該エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
該エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
該燃料添加時の燃料添加量を設定する設定手段とを備え、
該設定手段が、該回転数検出手段と該負荷検出手段とからの情報に応じて該燃料添加量を設定するとともに、該温度検出手段からの情報に基づいて該燃料添加量を変更する
ことを特徴とする、排ガス浄化装置。
【請求項４】
該設定手段による該燃料添加量の変更が、燃料添加量が設定された第１の燃料添加量マップと、該第１の燃料添加量マップよりも燃料添加量が少なく設定された第２の燃料添加量マップとの切り替えにより実施されるとともに、該触媒出口温度が所定値未満の場合に、該第１の燃料添加量マップにより該燃料添加量が設定され、該触媒出口温度が所定値以上の場合に、該第２の燃料添加量マップにより該燃料添加量が設定される
ことを特徴とする、請求項３記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
該フィルタに供給される酸素の質量流量を検出又は算出する酸素質量流量検知手段を備え、
該フィルタ温度が所定温度に達した時点からの該酸素質量流量の積算値が所定値に達すると、該フィルタの強制再生を終了する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス浄化装置に関し、特にディーゼルエンジンに用いて好適の排ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジンの排気通路中に酸化触媒及びパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）を設け、排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）をフィルタで捕集するとともにフィルタに堆積したＰＭを燃焼させてフィルタを連続再生するようにした技術が知られている。
【０００３】
このように構成された排気浄化装置では、酸化触媒において排ガス中に含まれるＮＯを酸化させてＮＯ２  を生成し、このＮＯ２  とフィルタ内のＰＭとを反応させてＰＭを燃焼（酸化）させ、フィルタの連続再生を図っている。なお、ＮＯ２  はＮＯに比べて酸化剤としての機能が高く、比較的低い活性化エネルギでＰＭを酸化させる（つまり、比較的低温でＰＭを燃焼させる）ことができる。
【０００４】
ところで、エンジンの運転状態によっては、排ガス温度が酸化触媒の活性化温度まで上昇せずにＮＯが酸化されず、連続再生が実行されない場合がある。このような場合には、上記の連続再生とは別に強制的に再生を行なう必要がある。
このような強制再生としては、触媒に高温の排ガスを供給して触媒を活性化温度まで昇温させるとともに、燃料（ＨＣを主体とする軽油）を直接触媒に供給して燃料の酸化反応熱によりフィルタ温度を上昇させてＰＭを燃焼させる技術が知られている（例えば特許文献１）。
【０００５】
具体的には、特許文献１の技術では、フィルタ（ここでは触媒を担持した触媒付きフィルタ）の温度が触媒の活性化温度（例えば２５０℃）以下であれば、フィルタ温度に応じた量の追加燃料（第１の追加燃料）を噴射する。この追加燃料の噴射タイミングは膨張行程の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噴射することにより、追加燃料とシリンダ内の高温の燃焼ガスとが混合して排気ポートや排気通路内で追加燃料が燃焼し、排ガス温度が上昇する。
【０００６】
そして、高温の排ガスが触媒に供給されることで触媒温度が上昇し、触媒が活性化温度まで上昇すると、今度は上記の第１の追加燃料に加えて、さらに排気行程においても追加燃料（第２の追加燃料）を噴射する。排気行程に噴射された第２の追加燃料は、シリンダや排気ポート等で燃焼することなく触媒に達し、活性化温度に達した触媒において燃焼が行われる。これにより、触媒の下流側にあるフィルタが熱せられて、ＰＭが酸化可能な温度までフィルタが昇温されてＰＭの焼却（フィルタの再生）が実行される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２５９５３３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１の技術では、フィルタの温度に応じて第１の追加燃料の噴射量を変更しているものの、このような手法では、フィルタの温度をＰＭが最も効率よく燃焼する温度帯域（６００℃近傍）に安定して保持することが困難であるという課題があった。
【０００９】
つまり、上記特許文献１の技術は、触媒を活性化温度に保持するべく第１の追加燃料の噴射量をフィルタの温度に応じて変更しているものの、触媒が活性化温度に達すると第２の追加燃料が一定量に設定される。ここで、フィルタ温度に大きな影響を及ぼすのは第２の追加燃料量であるが、上記特許文献１の技術では、第２の追加燃料量を一定としているため、フィルタ温度を制御することができない。なお、フィルタ温度が高すぎるとＰＭが短時間で燃焼し、フィルタ温度が過昇温となってフィルタが溶損するおそれがあり、温度が低すぎると再生不良を招くことになる。
【００１０】
また、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて追加燃料の噴射量を制御することも考えられるが、この手法においてもフィルタを最適な温度に制御できない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、フィルタの強制再生時においてフィルタ温度を安定させることができるようにした、排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の排ガス浄化装置では、回転数検出手段と負荷検出手段とにより検出されたエンジン回転数及び負荷に応じて第２の追加燃料噴射量を設定するとともに、温度検出手段で検出された触媒の出口温度に基づいて燃料噴射量が変更される。これにより、触媒出口温度に応じた燃料噴射量が設定され、フィルタの温度が安定する。
【００１２】
この場合、該設定手段による該第２の追加燃料噴射量の変更が、燃料噴射量が設定された第１の燃料噴射量マップと、該第１の燃料噴射量マップよりも燃料噴射量が少なく設定された第２の燃料噴射量マップとの切り替えにより実施されるとともに、該触媒出口温度が所定値未満の場合に、該第１の燃料噴射量マップにより該第２の追加燃料噴射量が設定され、該触媒出口温度が所定値以上の場合に、該第２の燃料噴射量マップにより該第２の追加燃料噴射量が設定されるように構成するのが望ましい。
【００１３】
また、請求項３記載の本発明の排ガス浄化装置は、回転数検出手段と負荷検出手段とにより検出されたエンジン回転数及び負荷に応じて燃料添加量を設定するとともに、温度検出手段で検出された触媒の出口温度に基づいて燃料添加量が変更される。これにより、触媒出口温度に応じた燃料添加量が設定され、フィルタの温度が安定する。
【００１４】
この場合、該設定手段による該燃料添加量の変更が、燃料添加量が設定された第１の燃料添加量マップと、該第１の燃料添加量マップよりも燃料添加量が少なく設定された第２の燃料添加量マップとの切り替えにより実施されるとともに、該触媒出口温度が所定値未満の場合に、該第１の燃料添加量マップにより該燃料添加量が設定され、該触媒出口温度が所定値以上の場合に、該第２の燃料添加量マップにより該燃料添加量が設定されるように構成するのが望ましい。
【００１５】
また、フィルタ温度が所定温度に達した時点からの酸素質量流量の積算値が所定値に達すると、該フィルタの強制再生を終了するように構成してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式図である。本実施形態においてエンジン２は軽油（ＨＣ）を燃料とするディーゼルエンジンであり、このエンジン２は燃料を一旦各気筒共通の高圧蓄圧室（コモンレール）２ａに蓄えてから燃料噴射を行なうコモンレール式燃料噴射装置をそなえている。
【００１７】
また、このエンジン２の排気通路４上には、酸化触媒（以下、単に触媒という）６及びディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）８が排ガスの流れの上流側から上記の順に配設されている。また、これ以外にも、排気通路４上には過給機（ターボチャージャ）３が設けられるとともに、吸気通路７上にはインタクーラ５が設けられている。
【００１８】
詳細は図示しないが、フィルタ８は全体が多孔質材で形成されるとともに、上流側が開口し下流側が閉塞された第１通路８ａと、上流側が閉塞され下流側が開口する第２通路８ｂとが交互に隣接して配設されている。これにより、フィルタ６に供給された排ガスは、多孔質の壁部を介して第１通路８ａから第２通路８ｂに流入し、このときに排ガス中のＰＭ（カーボンＣを主体とする粒子状物質）が壁部において捕集されるようになっている。
【００１９】
また、酸化触媒６は、従来の技術の欄で述べたものと同様の機能を有するものであって、通常走行時は、排ガス中のＮＯを酸化触媒６でＮＯ２  に酸化し、このＮＯ２  を酸化剤としてフィルタ８に供給するものである。そして、フィルタ８ではこのＮＯ２  とＰＭとが反応することによりＰＭが燃焼して、フィルタ８の連続再生が図られるようになっている。
【００２０】
また、触媒６とフィルタ８との間には、触媒６の出口温度及びフィルタ８の入口温度を検出する温度センサ（温度検出手段）１０及び絶対圧を検出する圧力センサ（絶対圧検出手段）１２が設けられている。また、フィルタ８には、フィルタ８の上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサ（差圧検出手段）１４が設けられている。また、吸気通路７の上流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）１５も設けられている。
【００２１】
なお、本実施形態においては、圧力センサ１２と差圧センサ１４とをそれぞれ独立して設けているが、フィルタ８の上流側と下流側とにそれぞれ絶対圧を検出するセンサを設け、上記の圧力センサ１２と差圧センサ１４との機能を兼用させてもよい。つまり、上流側センサの検出値を絶対圧として検出するとともに、上流側センサの検出値と下流側センサの検出値とから差圧を算出するように構成してもよい。
【００２２】
また、各センサ１０，１２，１４，１５は制御手段としてのＥＣＵ１６にそれぞれ接続されている。ここで、ＥＣＵ１６は入出力装置，記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等），演算装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等を備えて構成されており、このＥＣＵ１６により、エンジン１の総合的な制御が実行されるようになっている。
【００２３】
また、図２に示すように、ＥＣＵ１６の入力側には、上述の各センサ１０，１２，１４以外にも、エンジン２の回転数Ｎｅを検出する回転数センサ（回転数検出手段）１８やアクセル開度２０を検出するアクセル開度センサが設けられている。
また、ＥＣＵ１６の出力側には、インジェクタ（燃料噴射弁）２２や図１に示すＥＧＲ弁２ｂ等の各種の出力デバイスが接統されており、これら出力デバイスに、ＥＣＵ１６からの制御信号が入力されるようになっている。
【００２４】
ＥＣＵ１６内には、図２に示すように、主燃料噴射量設定手段２４，強制再生開始判定手段２６，第１追加燃料噴射量設定手段２８，第２追加燃料噴射量設定手段３０及び強制再生終了判定手段３２等が設けられている。
このうち、主燃料噴射量設定手段２４は、通常走行時の燃料噴射量（主噴射量）ｑｍａｉｎを設定する手段である。この主燃料噴射量設定手段２４内にはエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃとをパラメータとする３次元のマップが格納されており、主燃料噴射量設定手段２４ではエンジン回転数センサ１８とアクセル開度センサ２０とからの情報に基づいて、主噴射量ｑｍａｉｎを設定するようになっている。なお、コモンレール式燃料噴射装置では、インジェクタ２２の駆動時間に応じて燃料噴射量が制御されるようになっており、主燃料噴射量設定手段２４では、設定された燃料噴射量となるようにインジェクタ２２の駆動時間を設定するようになっている。
【００２５】
また、強制再生開始判定手段２６は、フィルタ８の強制再生を開始するか否かを判定するものである。ここで、強制再生開始判定手段２６には、圧力センサ１０及び差圧センサ１４からの情報に基づいてＰＭの堆積量を推定（又は算出）するＰＭ堆積量推定手段２７が設けられている。そして、ＰＭ堆積量推定手段２７により推定されたＰＭ堆積量が所定値以上となると、強制再生開始判定手段２６では、フィルタ８が連続再生されずに目詰まりを生じていると判定して、フィルタ８の強制的な再生開始を判定するようになっている。
【００２６】
つまり、エンジン２の排気温度が低くなるような運転状態（主に低速，低負荷運転）では、排ガス温度が酸化触媒６の活性化温度まで上昇せずにＮＯが酸化されず、フィルタ８で連続再生が実行されない場合があり、この場合には、フィルタ８にＰＭが過剰に堆積してフィルタ８が目詰まりを起こしてしまう。そこで、この強制再生開始判定手段２６では、フィルタ８の圧力情報に基づいてフィルタ８の強制再生の開始を判定するようになっている。なお、ＰＭ堆積量を推定手法についてはすでに種々の手法が公知であるのでここでは詳しい説明は省略する。
【００２７】
ところで、本実施形態においては、強制再生の手法として、まず触媒６に高温の排ガスを供給して触媒６を活性化温度（例えば２５０℃）まで昇温させ、その後燃料を直接触媒６に供給して燃料の酸化反応熱によりフィルタ温度を上昇させてＰＭを燃焼させるようになっている。
そこで、強制再生開始判定手段２６により強制再生が開始されると、図３（ａ）に示すように、まず膨張行程において追加燃料（第１の追加燃料）の噴射を行い、この追加燃料の燃焼による熱で触媒６を昇温させるようになっている。
【００２８】
第１追加燃料噴射量設定手段２８は、このような第１の追加燃料噴射量ｑ１を設定するものであって、エンジン２の運転状態や温度センサ１０で得られる触媒出口温度に応じて第１の追加燃料ｑ１を設定するようになっている。なお、触媒の昇温制御時には、この第１追加燃料噴射以外にも主燃料噴射タイミングのリタードや、吸気の絞りも実行されるようになっている。
【００２９】
また、この第１の追加燃料の噴射タイミングは、図３（ａ）に示すように、膨張行程の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噴射することにより、追加燃料とシリンダ内の高温の燃焼ガスとが混合して排気ポートや排気通路内で追加燃料が燃焼し、高温の排ガスが触媒６に供給されて触媒６の温度が上昇するようになっている。
【００３０】
そして、温度センサ１０からの情報に基づいて、触媒出口温度（触媒６の温度）が活性化温度まで上昇したと判定されると、図３（ｂ）に示すように、今度は上記の第１の追加燃料の噴射後にさらに追加燃料（第２の追加燃料）が噴射されるようになっている。なお、この第２の追加燃料は、例えば排気行程において噴射されるようになっている。そして、このようなタイミングで噴射することにより、燃料がシリンダ内や排気通路等で燃焼することなく触媒６に達し、活性化温度に達した触媒６において燃焼が行なわれる。これにより、触媒６の下流側にあるフィルタ８が熱せられて、ＰＭが酸化可能な温度（６００℃）までフィルタ８が昇温されてＰＭの焼却（フィルタの再生）が実行されるようになっている。
【００３１】
第２追加燃料噴射量設定手段３０は、このような第２の追加燃料噴射量ｑ２を設定するものであって、エンジン回転数Ｎｅ，負荷（ここでは主噴射量ｑｍａｉｎ）及び触媒出口温度に応じて設定されるようになっている。
ここで、第２の追加燃料噴射量ｑ２の設定手法について説明すると、図２に示すように、第２追加燃料噴射量設定手段３０には特性の異なる２つのマップが設けられている。これらのマップには、いずれもエンジン回転数Ｎｅと負荷（主噴射量ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして第２の追加燃料噴射量がメモリされている。そして、第２追加燃料噴射量設定手段３０では温度センサ１０からの情報に応じて上記２つのマップのうちいずれか一方のマップを選択し、選択されたマップにより第２の追加燃料噴射量ｑ２を設定するようになっている。
【００３２】
ここで、２つのマップのうち、一方のマップは第２追加燃料噴射量が比較的多めに設定される増量マップ（第１の燃料噴射量マップ）であって、他方のマップは第２追加燃料噴射量が比較的少なめに設定される減量マップ（第２の燃料噴射量マップ）として構成されている。
そして、第２追加燃料噴射量設定手段３０では、温度センサ１０で得られる触媒出口温度（フィルタ入口温度）が所定の目標温度（ここでは６００℃）未満であれば、増量マップを選択して第２追加燃料噴射量ｑ２を設定し、触媒出口温度が上記所定温度以上であれば減量マップを選択して第２追加燃料噴射量ｑ２を設定するようになっている。
【００３３】
このように、触媒出口温度に基づく簡易的なフィードバック制御を実行することにより、触媒出口温度が例えば６００℃以上の高温時には、触媒６に供給されるＨＣ（燃料）が抑制されてフィルタ８のさらなる昇温を抑制でき、ＰＭの過燃焼を抑制してフィルタ８の溶損を確実に防止できるようになるとともに、触媒出口温度が例えば６００℃未満の時には供給されるＨＣを増大させることでフィルタ温度を増大させることができる。これにより、フィルタの温度（特にフィルタの中央温度）をＰＭが最も効率よく燃焼する６００℃近傍に保持することができるのである。
【００３４】
ここで、上記第２追加燃料噴射量設定手段３０に設けられた増量マップ及び減量マップについて簡単に説明すると、従来は、この第２追加燃料噴射量設定手段３０には１枚のマップが設けられていたのみであったが、このような１枚のマップではフィルタ８の温度を安定させるのが困難であった。そこで、従来のマップ値に例えばΔｑだけ増加させた値をメモリしたものを増量マップとして設定するとともに、従来のマップ値に例えばΔｑだけ減少させた値をメモリしたものを減量マップとして設定し、これらの２つのマップを温度条件に応じて切り替えるようにしているのである。したがって、第２追加燃料噴射量設定手段３０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷とに応じて第２の追加燃料噴射量ｑ２を設定するとともに、触媒出口温度に基づいて燃料噴射量ｑ２を変更しているということができる。
【００３５】
なお、負荷として用いる主噴射量ｑｍａｉｎは主燃料噴射量設定手段２４で設定されるので、この主燃料噴射量設定手段２４が負荷検出手段としての機能を兼ね備えていることになる。また、主噴射量ｑｍａｉｎの代わりにアクセル開度を負荷として用いてもよい。この場合には、アクセル開度センサ２０が負荷検出手段として機能する。また、第２追加燃料噴射量設定手段３０の構成は上述のものに限定されるものではなく、例えば第２追加燃料噴射量設定手段３０に基本となるマップを設け、このマップから得られる燃料噴射量に触媒出口温度に応じた補正を施し（例えば補正係数を乗じる）たものを第２の追加燃料噴射量として設定してもよい。
【００３６】
また、第２追加燃料噴射量設定手段３０に３枚のマップを設けさらに細かな制御を実行してもよい。具体的には、上記の増量マップ及び減量マップ以外に、増量マップよりもさらに燃料噴射量を多めに設定する第２増量マップを設け、触媒出口温度が例えば４００℃未満の時には第２増量マップを適用し、触媒出口温度が４００℃以上６００℃未満の時には増量マップを適用し、６００℃以上になると減量マップを適用するように構成してもよい。
【００３７】
さて、再び図２に戻って説明すると、強制再生終了判定手段３２は、フィルタ８の強制再生終了を判定するものであって、本実施形態では、例えばフィルタ温度（ここでは触媒出口温度を代用する）が所定温度（６００℃）に達した時点からフィルタ８に供給された酸素質量流量の積算値が所定値（目標値）に達すると、フィルタ８の強制再生が終了したと判定するようになっている。これはＰＭの燃焼量が酸素質量流量に対応しており、フィルタ８で消費された酸素質量流量からＰＭの燃焼量を推定することができるからである。
【００３８】
以下、強制再生の終了判定について詳しく説明すると、強制再生終了判定手段３２内には、酸素の質量流量を算出する酸素質量流量算出手段（酸素質量流量検知手段）３４が設けられている。そして、酸素質量流量算出手段３４では、ＡＦＳ１５からの情報に基づいて、例えば下式により酸素質量流量Ｏ２ｗを算出するようになっている。
Ｏ２ｗ＝（Ｑａｗ−ｑ・ａ）・ｂ
なお、上式において、ＱａｗはＡＦＳ１５から得られる吸気の質量流量、ｑはトータルの燃料噴射量（主噴射量＋追加燃料噴射量）、ａは当量比（１４．７）、ｂは酸素質量比である。つまり、吸気質量流量Ｑａｗから燃焼に用いた酸素量ｑ・ａを引いて、この値に酸素質量比ｂを乗じることで、フィルタ８で消費された酸素質量流量を算出することができるのである。
【００３９】
また、強制再生終了判定手段３２内には、酸素質量流量算出手段３４以外にもＰＭ燃焼量推定手段３６が設けられており、このＰＭ燃焼量推定手段３６では、上記の酸素質量流量算出手段３４で算出された酸素質量流量Ｏ２ｗに所定の係数を乗じることによりＰＭの燃焼量を算出するようになっている。これは、上述したように、フィルタ８で燃焼したＰＭの量は、フィルタ８内で消費された酸素量に略線形で対応しているからである。
【００４０】
そして、強制再生終了判定手段３２では、強制再生の開始時にＰＭ堆積量推定手段２７で推定されたＰＭの量を目標値として設定するとともに、ＰＭ燃焼量推定手段３６で推定されたＰＭ燃焼量が上記の目標値に達すると、フィルタ８の強制再生が終了したと判定するようになっているのである。なお、強制再生終了判定手段３２でフィルタ８の強制再生の終了が判定されると、具体的には第１及び第２の追加燃料噴射が中止されるとともに、主燃料噴射タイミングのリタードや、吸気の絞り等の付随する制御も中止されて、通常の運転状態に復帰するようになっている。
【００４１】
本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置は、上述のように構成されているので、図４に示すフローチャートに基づいてその作用を説明すると以下のようになる。
まず、ステップＳ１において各センサからの情報を取り込む。次に、ステップＳ２に進み、強制再生フラグＦが０か１かを判定する。ここで、強制再生フラグＦは強制再生を実行しているか否かを判定するために用いられるものであって、後述するように強制再生中はＦ＝１に設定され、強制再生を実行していないときにはＦ＝０に設定される。なお、最初の制御周期は、強制再生フラグはＦ＝０となっているため、この場合はステップＳ３に進む。
【００４２】
ステップＳ３では、圧力センサ１２及び差圧センサ１４からの情報に基づいてＰＭの堆積量を推定し、ＰＭ堆積量が所定値以上か否かを判定する。そして、ＰＭ堆積量が所定値以上であれば、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、フィルタ８が連続再生されずに目詰まりを生じていると判定されて、フィルタ８の強制再生開始が判定される。また、このとき強制再生フラグがＦ＝１に設定される。なお、ステップＳ３では、単に差圧センサ１４で得られるフィルタ８の出入口の圧力差が所定値以上になったか否かを判定するようにしてもよく、圧力差が所定値以上になった場合に、ステップＳ４で強制再生の開始を判定するようにしてもよい。
【００４３】
ステップＳ４で強制再生開始が判定されると、ステップＳ５に進み、触媒６の昇温制御が実行される。この触媒昇温制御は、図３（ａ）に示すように、主噴射後において追加燃料（第１の追加燃料）の噴射を行うものであり、この追加燃料の燃焼により触媒６の温度が上昇する。
次に、ステップＳ６において、触媒６の温度（実際には触媒出口温度）が活性化温度（約２５０℃）に達しているか否かが判定され、活性化温度未満であれば、リターンする。この場合、触媒６が活性化温度に達するまでは、次回以降の制御周期においてステップＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６のルーチンを繰り返し実行し、触媒６の昇温のみが実行される。
【００４４】
そして、ステップＳ６で触媒温度が活性化温度に達したと判定されると、ステップＳ７に進み、ＰＭの燃焼のための追加燃料噴射〔第２の追加燃料、図３（ｂ）参照〕が実行される。この場合、まずステップＳ７で触媒出口温度が所定温度（例えば６００℃）以上か否かを判定する。ここで、所定温度は、最も効率よくＰＭが燃焼する温度である。そして、触媒出口温度が所定温度未満であればステップＳ８に進み、増量マップを用いて第２の追加燃料噴射量ｑ２が設定される。また、触媒出口温度が所定温度以上であればステップＳ９に進み、減量マップを用いて第２の追加燃料噴射量ｑ２が設定される。つまり、触媒出口温度が所定温度未満であれば第２の追加燃料噴射量ｑ２が多めに設定され、所定温度以上であれば少なめに設定される。
【００４５】
次に、ステップＳ１０において、触媒出口温度が所定温度に達してからの酸素質量流量の積算値が算出される。なお、酸素質量流量は燃焼したＰＭの量に対応しているので、ステップＳ１０では燃焼したＰＭの積算量を算出してもよい。その後ステップＳ１１に進み、酸素質量流量が目標値に達したか否かが判定される。この目標値は、例えばフィルタ８の出入口の差圧に基づいて算出される強制再生開始時のＰＭ堆積量から求められる。また、ステップＳ１０でＰＭの燃焼量の積算量を算出している場合には、強制再生開始時のＰＭ堆積量が目標値となる。
【００４６】
そして、上記ステップＳ１１において、酸素質量流量（又はＰＭ燃焼量）が目標値に達していなければ、リターンして、ステップＳ１からステップＳ１１までの処理を繰り返し実行する。また、酸素質量流量（又はＰＭ燃焼量）が目標値に達するとステップＳ１１からステップＳ１２に進み、強制再生フラグをＦ＝０として、強制再生を終了する。
【００４７】
次に、図５を用いて本発明の作用及び効果について説明すると、強制再生が開始されると、まず触媒６を昇温するべく第１の追加燃料噴射が実行される。そして触媒６の出口温度が触媒活性化温度（２５０℃）に達すると（ｔ１  ）、触媒出口温度が所定温度（６００℃）に達するまで（ｔ２  ）は、第２追加燃料噴射量設定手段３０に設けられた２つのマップのうち増量マップにより第２の追加燃料噴射量が設定される。また、触媒出口温度が所定温度を超えると、今度は減量マップにより第２の追加燃料噴射量が設定される。これにより、線ａで示すように、触媒出口温度が下がり、その後所定温度以下となると（ｔ３  ）、再び増量マップに切り替えられて第２の追加燃料噴射量が設定される。したがって、触媒出口温度は６００℃を中心に振幅し、徐々に６００℃に収束する。
【００４８】
また、フィルタ８の中央は触媒出口よりも上流に位置しているので、中央温度は触媒出口温度よりも熱容量の影響で線ｂに示すように、フィルタ８の中央温度を高い精度で目標とする温度（６００℃）近傍に安定して保持することができる。
なお、線ｃ，線ｄはいずれも１枚のマップで第２の追加燃料噴射量を設定した場合のフィルタ温度特性であって、線ｃは高速走行時のフィルタ温度、線ｄは低速走行時のフィルタ温度である。これらの線ｃ，線ｄに示すように，従来のように１枚のマップで第２の追加燃料噴射量を設定した場合には、車両走行状態によっては、フィルタ８の許容温度を大きく超えてＰＭが過燃焼となりフィルタ８が溶損したり、フィルタ８の温度が上昇せずにＰＭが効率よく再生されないという問題があった。
【００４９】
これに対して、本発明によれば、触媒出口温度に基づく簡易的なフィードバック制御を実行することにより、車両の走行状態（エンジン２の運転状態）にかかわらず、フィルタ８の温度（特にフィルタの中央温度）をＰＭが最も効率よく燃焼する６００℃近傍に保持することができるという利点がある。また、触媒出口温度が例えば６００℃未満の時には燃料噴射量を増大させるので強制再生開始時のように触媒温度が低い状態であっても速やかに目標温度までフィルタ８を昇温させることができるという利点もある。
【００５０】
また、ＰＭ燃焼量推定手段３６で推定されたＰＭ燃焼量又は酸素質量流量算出手段３４で算出された酸素質量流量が目標値（強制再生の開始時に推定されたＰＭの堆積量又はこのＰＭを燃焼させるために必要な酸素質量流量）に達すると、フィルタ８の強制再生が終了したと判定するので、フィルタ８の再生終了を高い精度で判定することができる。
【００５１】
また、複数のマップを切り替えることで第２の追加燃料噴射量を変更するので、制御ロジックが非常にシンプルなものとなり、制御上の信頼性も高めることができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種種の変形が可能であり、例えば強制再生開始から所定時間経過した時点で、強制再生の終了を判定するようにしてもよい。
【００５２】
また、上述の実施形態では、第１の追加燃料噴射後にシリンダ内に第２の追加燃料噴射を行なうことで、フィルタ８へ燃料（ＨＣ）を供給するようなシステムに適用した場合について説明したが、これ以外にもエンジンの排気ポート又は排気管等の排気通路上に、フィルタ８へのＨＣ供給用のインジェクタ（第２インジェクタ）を設け、強制再生時には第２の追加燃料噴射に代えて上記第２インジェクタから排気通路に直接燃料（ＨＣ）を添加するように構成したシステム（燃料添加方式）を適用してもよい。
【００５３】
この場合にも、回転数センサ（回転数検出手段）で検出されたエンジン回転数Ｎｅと、負荷検出手段で検出された負荷情報ｑｍａｉｎとからの情報に応じて燃料添加量を設定するとともに、温度センサ１０（温度検出手段）からの触媒出口温度に基づいて燃料添加量を変更するように構成すればよい。具体的には、比較的多めの燃料添加量が設定された増量マップ（第１の燃料添加量マップ）と、第１の燃料添加量マップよりも燃料添加量が少なく設定された減量マップ（第２の燃料添加量マップ）とを設け、触媒出口温度が所定の目標温度（ここでは６００℃）未満であれば、増量マップにより燃料添加量を設定し、触媒出口温度が上記所定温度以上であれば減量マップを選択して燃料添加量を設定するように構成すればよい。
【００５４】
なお、このような燃料添加方式のシステムは、ハードウェア上は燃料添加用のインジェクタを追加する点のみが実施形態と異なり、これ以外の構成については上記実施形態のものと同様である。また、制御内容（ソフトウェア）は実施形態のものと実質的に同一であり、上記実施形態において第２の追加燃料噴射を燃料添加と読み替えるだけで対応可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の排ガス浄化装置によれば、簡易的なフィードバック制御を実行することによりエンジン運転状態や大気温度によらずフィルタの温度を安定させることができ、フィルタの溶損を防止できるとともにＰＭを効率よく燃焼させることができるという利点がある。また、強制再生開始後に速やかにフィルタを目標温度まで昇温させることができる利点がある（請求項１，３）。
また、複数のマップを切り替えることで第２の追加燃料噴射量を変更するので、制御ロジックが非常にシンプルなものとなり、制御上の信頼性も高めることができる利点がある（請求項２，４）。
【００５６】
また、フィルタ温度が所定温度に達した時点からの酸素質量流量の積算値が所定値に達すると、フィルタの強制再生を終了するので、フィルタの再生終了を高い精度で判定することができるという利点がある（請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の要部構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の追加燃料噴射タイミングについて説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の作用を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の作用を説明する図であって、触媒出口温度とフィルタ温度との特性について説明する図である。
【符号の説明】
２  エンジン
６  触媒（酸化触媒）
８  フィルタ
１０  温度センサ（温度検出手段）
１８  回転数センサ（回転数検出手段）
２４  負荷検出手段として機能する主燃料噴射量設定手段
３０  第２追加燃料噴射量設定手段（設定手段）
３４  酸素質量流量算出手段（酸素質量流量検知手段）
【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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