(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタの再生時における燃料の消費量を減少させることができるフィルタの再生方法を提供する。【解決手段】エンジン１の排気通路４に設けられたフィルタ８内に所定の吸収温度域でＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収材を配置し、フィルタ８に捕集したパティキュレートを除去する必要が生じた場合に、ＣＯ２吸収材の温度を吸収温度域まで昇温し、該吸収温度域におけるＣＯ２吸収材のＣＯ２の吸収に伴って生じる熱をフィルタ８に捕集されたパティキュレートの酸化に利用する。【選択図】      図３
2005016423.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たパティキュレートフィルタ内又はその近傍に所定の吸収温度域でＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収材を配置し、前記パティキュレートフィルタに捕集したパティキュレートを除去する必要が生じた場合に、前記ＣＯ２吸収材の温度を前記吸収温度域まで昇温し、該吸収温度域における前記ＣＯ２吸収材のＣＯ２の吸収に伴って生じる熱を前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートの酸化に利用することを特徴とするパティキュレートフィルタの再生方法。
【請求項２】
前記ＣＯ２吸収材として、前記吸収温度域でＣＯ２を吸収するとともに、その吸収したＣＯ２を所定の放出温度域で放出するＣＯ２吸収放出材を配置し、前記ＣＯ２の吸収に伴って生じる熱を前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートの酸化に利用した後、前記ＣＯ２吸収放出材の温度を前記放出温度域に調整することを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタの再生方法。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタ内又はその近傍に所定の吸収温度域でＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収材を配置し、前記パティキュレートフィルタに捕集したパティキュレートを除去する必要が生じた場合に、前記ＣＯ２吸収材の温度を前記吸収温度域まで昇温するとともに、前記ＣＯ２吸収材に流入する排気ガスのＣＯ２の濃度を上げ、その後、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスのＣＯ２の濃度を下げることを特徴とするパティキュレートフィルタの再生方法。
【請求項４】
前記パティキュレートフィルタ及び前記ＣＯ２吸収材の上流側の前記排気通路で燃料を燃焼させることにより、前記ＣＯ２吸収材の温度を前記吸収温度域まで昇温するとともに、前記ＣＯ２吸収材に流入する排気ガスのＣＯ２の濃度を上げることを特徴とする請求項３に記載のパティキュレートフィルタの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出されるパティキュレート用のフィルタの再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化触媒を担持した内燃機関用のパティキュレートフィルタの再生方法として、内燃機関の膨張行程の終期に燃焼室へ燃料を噴射（ポスト噴射）して排気通路内に燃焼を生じさせ、その燃焼熱でパティキュレート（粒子状物質）を自己着火させる方法が知られている（特許文献１参照）。その他に本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２〜４がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０４−４７１１５号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６２６３１号公報
【特許文献３】
特開平１１−２６２６３２号公報
【特許文献４】
特開２００１−３３６４１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の技術では、再生の開始から終了までポスト噴射によってパティキュレートフィルタを昇温しているので、再生時の燃料の消費量が多い。
【０００５】
そこで、本発明は、パティキュレートフィルタの再生時における燃料の消費量を減少させることができるフィルタの再生方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のパティキュレートフィルタの再生方法は、内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタ内又はその近傍に所定の吸収温度域でＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収材を配置し、前記パティキュレートフィルタに捕集したパティキュレートを除去する必要が生じた場合に、前記ＣＯ２吸収材の温度を前記吸収温度域まで昇温し、該吸収温度域における前記ＣＯ２吸収材のＣＯ２の吸収に伴って生じる熱を前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートの酸化に利用することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この発明によれば、パティキュレートの酸化で発生するＣＯ２をＣＯ２吸収材が吸収することによりＣＯ２吸収材が発熱し、その熱によりパティキュレートの酸化が促進されてＣＯ２が発生し、これがＣＯ２吸収材に吸収されるというサイクルが実現される。これにより、パティキュレートの酸化に必要な熱量の少なくとも一部をＣＯ２吸収材の熱でまかなうことができ、パティキュレートフィルタ再生時の燃料の消費量を減少させることができる。
【０００８】
なお、ＣＯ２吸収材の位置は、ＣＯ２の吸収により生じた熱をパティキュレートの酸化に利用できる限り、特に制限はない。例えば、パティキュレートフィルタに担持させてもよいし、パティキュレートフィルタの上流側又は下流側に配置してもよい。
【０００９】
本発明の第１のパティキュレートフィルタの再生方法において、前記ＣＯ２吸収材として、前記吸収温度域でＣＯ２を吸収するとともに、その吸収したＣＯ２を所定の放出温度域で放出するＣＯ２吸収放出材を配置し、前記ＣＯ２の吸収に伴って生じる熱を前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートの酸化に利用した後、前記ＣＯ２吸収放出材の温度を前記放出温度域に調整してもよい（請求項２）。この場合、ＣＯ２吸収材を放出温度域に保持することにより、パティキュレートフィルタの再生中に蓄えたＣＯ２を放出させ、次回の再生時におけるＣＯ２の吸収に備えることができる。
【００１０】
本発明の第２のパティキュレートフィルタの再生方法は、内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタ内又はその近傍に所定の吸収温度域でＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収材を配置し、前記パティキュレートフィルタに捕集したパティキュレートを除去する必要が生じた場合に、前記ＣＯ２吸収材の温度を前記吸収温度域まで昇温するとともに、前記ＣＯ２吸収材に流入する排気ガスのＣＯ２の濃度を上げ、その後、前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスのＣＯ２の濃度を下げることにより、上述した課題を解決する（請求項３）。
【００１１】
この発明によれば、本発明の第１の再生方法と同様に、パティキュレートの酸化で発生するＣＯ２をＣＯ２吸収材が吸収することによりＣＯ２吸収材が発熱し、その熱によりパティキュレートの酸化が促進されてＣＯ２が発生し、これがＣＯ２吸収材に吸収されるというサイクルが実現されるから、パティキュレートフィルタ再生時の燃料の消費量を減少させることができる。しかも、昇温時にはＣＯ２の濃度を上げてＣＯ２の吸収によりＣＯ２吸収材が発熱しやすい雰囲気とするから、上述したサイクルが早期に開始されやすい。また、昇温後はパテイュキュレートフィルタに流入する排気ガスのＣＯ２の濃度を下げることによりパティキュレートの酸化が促進され、その酸化に伴ってＣＯ２が発生するから、上述したサイクルが効率的に繰り返される。
【００１２】
本発明の第２のパティキュレートフィルタの再生方法において、前記パティキュレートフィルタ及び前記ＣＯ２吸収材の上流側の前記排気通路で燃料を燃焼させることにより、前記ＣＯ２吸収材の温度を前記吸収温度域まで昇温するとともに、前記ＣＯ２吸収材に流入する排気ガスのＣＯ２の濃度を上げてもよい（請求項４）。この場合、内燃機関の膨張行程の終期に燃焼室に燃料を噴射（いわゆるポスト噴射）する操作や、排気通路に還元剤を添加する操作等のＣＯ２吸収材の上流側の排気通路で燃料を燃焼させる操作だけで、ＣＯ２吸収材の昇温と排気ガスのＣＯ２濃度の上昇とを実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を内燃機関としてのディーゼルエンジン１に適用した一実施形態を示している。エンジン１のシリンダ２には吸気通路３及び排気通路４が接続され、吸気通路３には吸気濾過用のエアフィルタ５、排気エネルギを利用して吸気圧を高める過給機６のコンプレッサ６ａ、吸気量調節用の絞り弁７が、排気通路４には過給機６のタービン６ｂがそれぞれ設けられている。エンジン１の排気浄化装置１９には、排気通路４のタービン６ｂよりも下流側に配置され、パティキュレートフィルタ８を内蔵したケーシング９、フィルタ８の温度を検出する温度センサ１０がそれぞれ設けられている。また、各シリンダ２には、シリンダ２内に燃料を噴射するインジェクタ１１がそれぞれに設けられ、各インジェクタ１１は加圧された燃料を蓄えるコモンレール１２に接続されている。
【００１４】
エンジン１の運転状態はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１３により制御される。ＥＣＵ１３はマイクロプロセッサ及びその主記憶装置として機能するＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を組み合わせたコンピュータとして構成される。ＥＣＵ１３は、各種センサからの出力信号を参照して、インジェクタ１１からの燃料噴射量等を調整することにより、エンジン１の運転状態を制御する。なお、この他エンジン１には、ＥＧＲクーラ１４やＥＧＲバルブ１５が設けられている。
【００１５】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、フィルタ８は、多数のセル（貫通孔）２１…２１を有するハニカム状に形成されている。セル２１…２１はそれぞれ、両端のうち一方においてプラグ２２で栓詰めがされている。プラグ２２は、入口端２１ａにおいて栓詰めされているセル２１と、出口端２１ｂにおいて栓詰されているセル２１が交互に配列されるように設けられている。互いに隣り合うセル２１、２１間の隔壁２３には、排気ガスは通過できるがパティキュレート（ＰＭ）は通過できない程度の微細な孔（不図示）が多数形成されている。また、隔壁２３には酸化触媒として白金（Ｐｔ）が担持されている。
【００１６】
なお、フィルタ８の外壁２０及び隔壁２３には適宜な材料を利用することができる。例えば、セラミックを利用してよい。その他、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、コーディエライト、層状酸化物を利用してもよい。
【００１７】
フィルタ８は更に、吸収温度域ではＣＯ２を吸収し、吸収温度域より高温の放出温度域ではＣＯ２を放出するＣＯ２吸収放出材を隔壁２３に担持している。ＣＯ２吸収放出材として、リチウムの複合酸化物、例えばリチウムシリケート（Ｌｉ４ＳｉＯ４）を利用してよい。リチウムシリケートの吸収温度域は４５０〜５５０°Ｃであり、この温度域にはフィルタ８に捕集されたＰＭが酸化する温度が含まれている。
【００１８】
ＣＯ２吸収放出材は、図３（ａ）に示すように、ＣＯ２の吸収反応に伴って発熱反応をおこす。図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、ＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収速度及び熱放出速度は、ＣＯ２吸収放出材の温度がａ°Ｃ〜ｂ°Ｃ〜ｃ°Ｃと変化するに従って変化し、温度ａ°Ｃ〜ｂ°Ｃにおいて最も吸収速度及び熱放出速度が大きくなる。温度ａ、ｂはＣＯ２吸収放出材の材質により異なるが、例えばリチウムシリケートでは、ａ＝５００°Ｃ、ｂ＝５５０°Ｃである。
【００１９】
以上の構成を有するエンジン１の動作について説明する。図４は、ＥＣＵ１３が実行する再生制御ルーチンの手順を示すフローチャートである。この処理は、エンジン１の運転開始後、所定の周期で繰り返し実行される。
【００２０】
まず、ＥＣＵ１３は、フィルタ８を再生する必要が生じたか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定は、公知の種々の判定方法を用いてよい。例えば、燃料の噴射量の積算値からＰＭの堆積量を推定し、その推定した堆積量が所定のレベルに達したか否かにより判定する。本実施形態では、後述する時間ΔＴに基づく劣化判定（ステップＳ７）を正確に行なうために、フィルタ８の再生開始時点におけるフィルタ８のＰＭの堆積量が常に一定値になるように再生開始の条件を設定する。また、同様にΔＴに基づく劣化判定を正確に行なうために再生開始時にはＣＯ２吸収放出材のＣＯ２吸収量は常に一定値とされる（ステップＳ１１参照）。ＥＣＵ１３は、ステップＳ１でフィルタ８を再生する必要がないと判定した場合は、ルーチンを終える。
【００２１】
フィルタ８を再生する必要があると判定した場合は、フィルタ８を昇温する操作を実行する（ステップＳ２）。フィルタ８の昇温には種々の方法を利用してよいが、例えば、エンジン１の膨張行程の終期においてインジェクター１１から燃料を噴射（ポスト噴射）するように、インジェクター１１からの燃料噴射量の制御を実行する。ポスト噴射により、未燃燃料が排気通路４にて燃焼し、図５（ｂ）のｐｈａｓｅ１において実線Ｌ３で示すように、フィルタ８の温度は上昇する。フィルタ８の温度がＣＯ２吸収放出材の吸収温度域に到達すると、ＣＯ２の吸収に伴って生じる熱によりフィルタ８の温度は更に上昇する。また、未燃燃料が燃焼することにより、フィルタ８に流入する排気ガスは、ポスト噴射を行なわない場合に比較してＣＯ２濃度が高くなるとともに、Ｏ２濃度が低くなる。
【００２２】
ステップＳ３では、フィルタを再生できる状態までフィルタ８の昇温が完了したか否かを判定する。例えば、図５（ｂ）に示す目標温度ｄ°Ｃまでフィルタ８の温度が上昇したか否かを判定する。目標温度ｄ°Ｃはフィルタ８に担持されたＣＯ２吸収放出材の吸収温度域内で、かつ、フィルタ８に捕集されたＰＭを酸化できる温度域内で適宜に設定してよい。例えば、ＣＯ２の吸収反応（発熱反応）が最も激しくなるａ°Ｃ〜ｂ°Ｃ（図３（ｂ）、図３（ｃ）参照）内で設定してよい。また、フィルタ８の温度は、本実施形態のように温度センサ１０により直接検出してもよいし、ポスト噴射を実行した頻度等のフィルタ８の温度に相関するパラメータから推定してもよい。フィルタ８の温度が目標温度ｄ°Ｃに達していないと判定した場合は、ステップＳ２に戻り昇温操作を継続する。
【００２３】
目標温度ｄ°Ｃに到達したと判定した場合は、昇温操作を停止して以降のステップに進む。この時点は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のｐｈａｓｅ１が終了し、ｐｈａｓｅ２が開始される時刻ｔ１に相当する。図５（ａ）に示すように、ｐｈａｓｅ２では、ポスト噴射が停止されることにより、フィルタ８に流入する排気ガスのＣＯ２濃度が低下してＰＭの酸化反応が活性化され、その酸化により発生したＣＯ２は発生する傍からＣＯ２吸収放出材に吸収されるため、酸化雰囲気が維持されてＰＭの酸化が連続して生じる。また、図５（ｂ）に示すように、ＰＭの酸化による発熱及びＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収による発熱により、昇温操作を停止したｐｈａｓｅ２においてもフィルタ８の温度はＰＭが酸化される温度に維持され、ＰＭの酸化が進行する。なお、ｐｈａｓｅ２においてＰＭの酸化が進行し、ＰＭの残存量が微量になる、ＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収量が限界値付近に達する等の理由により、ＰＭの酸化が終了すると、フィルタ８の温度は低下する。
【００２４】
ＥＣＵ１３は、ステップＳ４にて時刻ｔ１からの経過時間ΔＴの測定を開始する。ステップＳ５では、ΔＴの測定終了条件が満たされたか否かを判定し、満たされたと判定した場合は、ΔＴの測定を終了する（ステップＳ６）。ΔＴの測定終了条件は適宜に設定してよいが、本実施形態ではフィルタ８の温度が図５（ｂ）に示すクライテリア床温まで低下したか否かにより判定する。クライテリア床温は、例えばＰＭを酸化できる温度の下限値を設定してよい。
【００２５】
ＣＯ２吸収放出材が劣化すると、図５（ｂ）に点線Ｌ４で示すように、劣化していない場合（実線Ｌ３）に比較してΔＴは短くなる。ＥＣＵ１３は、ΔＴが所定の閾値よりも小さいか否か判定し（ステップＳ７）、小さいと判定した場合はフィルタ８が劣化したことを示す劣化フラグをたてる（ステップＳ８）。ΔＴが所定の閾値よりも小さくないと判定した場合は、ステップＳ８をスキップする。
【００２６】
その後、ＥＣＵ１３は、ＣＯ２吸収放出材の吸収したＣＯ２の放出を開始する条件が満たされたか否かを判定し（ステップＳ９）、満たされたと判定するまで待機する。この条件は適宜に設定してよく、例えばステップＳ６から一定時間が経過したことを条件としてもよい。放出開始条件が満たされたと判定した場合は、フィルタ８の温度を放出温度域まで上昇、維持する操作（ステップＳ１０）を、ステップＳ１１にてＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の放出完了条件が満たされたと判定されるまで繰り返し実行し、ルーチンを終える。放出完了条件として、例えば放出開始から所定の時間が経過したか否かを設定してよい。なお、フィルタ８の再生開始時におけるＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収量を常に一定とし、ΔＴに基づく劣化判定を正確に行なえるように、ステップＳ１１では、ＣＯ２が十分に放出されるように条件設定することが望ましい。
【００２７】
ＥＣＵ１３は、再度再生制御ルーチンを実行する際や、フィルタ８が劣化したことをユーザに警告するルーチン等の各種のルーチンを実行する際に、ステップＳ８でたてた劣化フラグを適宜参照して利用する。例えば、再生制御ルーチンのステップＳ１において、劣化フラグが立っている場合には、フィルタ８の再生を繰り返す時間間隔が短くなるように再生開始条件を変更してもよい。ステップＳ３において、劣化フラグが立っている場合には、目標温度を高く設定したり、フィルタ８の温度が目標温度に達してから所定時間が経過した後に昇温操作を停止するようにして、ポスト噴射により与える熱量を増加させてもよい。また、ΔＴの長さから劣化度を特定し、その劣化度に応じて再生を繰り返す時間間隔や目標温度を変化させるようにしてもよい。なお、本実施形態において、温度センサ１０に代えて、フィルタ８の下流側の排気ガス温度を検出する温度センサを設けてもよい。
【００２８】
（第２の実施形態）
図６（ａ）に本発明の第２の実施形態を示す。但し、本実施形態において、第１の実施形態との共通部分には同一の参照符号を使用し、それらの詳細な説明は省略する。本実施形態においても図１と同様にエンジン１の排気通路４にフィルタ８が設けられている。本実施形態ではフィルタ８の下流側に排気ガスのＣＯ２濃度を検出するＣＯ２センサ３０が設けられる一方で、温度センサ１０は省略されている。
【００２９】
本実施形態においても図４の再生制御ルーチンと同様のルーチンがＥＣＵ１３により実行されるが、本実施形態では、ＣＯ２センサ３０の検出するＣＯ２濃度に基づいてフィルタ８の劣化を判定する。図６（ｂ）に実線Ｌ１０で示すように、ｐｈａｓｅ１からｐｈａｓｅ２に移る時刻ｔ１付近では、ＣＯ２吸収放出材によるＣＯ２の吸収及びポスト噴射の停止により、フィルタ８の下流側のＣＯ２濃度は一旦低くなる。その後、ＰＭの酸化によりＣＯ２濃度は高くなり、ＰＭの酸化が進行している間ＣＯ２濃度は高く維持される。その後、ＰＭの酸化が終了するとＣＯ２濃度は低くなる。ＣＯ２吸収放出材が劣化すると、ＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収反応、発熱反応が弱まり、点線Ｌ１１で示すようにＣＯ２濃度が高く維持される時間は短くなる。
【００３０】
ＥＣＵ１３は、ｐｈａｓｅ２においてＣＯ２濃度がクライテリア濃度よりも低い値からクライテリア濃度よりも高くなる時刻ｔ３から、再度クライテリア濃度よりも低くなる時間ｔ４までの期間をΔＴとして測定し、ΔＴが所定の閾値よりも短い場合に、フィルタ８が劣化したと判定する。このような劣化判定を実現するためには、ＥＣＵ１３は、図４の再生制御ルーチンのステップＳ３とステップＳ４との間において、ＣＯ２センサ３０の検出したＣＯ２濃度がクライテリア濃度よりも一旦低くなってから再度クライテリア濃度よりも高くなったか否かを判定し、判定が肯定された場合にステップＳ４に進むステップを実行すればよい。また、ステップＳ５においてＣＯ２センサ３０の検出したＣＯ２濃度がクライテリア濃度よりも低くなったときに、ΔＴの測定終了条件が満たされたと判定すればよい。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同様に、時刻ｔ１からΔＴの測定を開始してもよい。
【００３１】
（第３の実施形態）
図７（ａ）に本発明の第３の実施形態を示す。但し、本実施形態において、第１の実施形態との共通部分には同一の参照符号を使用し、それらの詳細な説明は省略する。本実施形態においても図１と同様にエンジン１の排気通路４にフィルタ８が設けられている。本実施形態ではフィルタ８の上流側と下流側との差圧を検出する圧力検出センサ３５が設けられる一方で、温度センサ１０は省略されている。
【００３２】
本実施形態においても図４の再生制御ルーチンと同様のルーチンがＥＣＵ１３により実行されるが、本実施形態では、圧力検出センサ３５の検出する差圧に基づいてフィルタ８の劣化を判定する。図７（ｂ）は、劣化していない場合の差圧の変化を実線Ｌ１５で、劣化した場合の差圧の変化を実線Ｌ１６で示している。図７（ｂ）に示すように、時刻ｔ１でポスト噴射を停止し、ＰＭの酸化が始まると、ＰＭの酸化に伴ってフィルタ８の上流側と下流側との差圧は減少する。フィルタ８が劣化すると、ＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収反応、発熱反応が弱まり、差圧がクライテリア差圧になるまでの時間は、劣化してない場合に比較して長くなる。
【００３３】
本実施形態では、時刻ｔ１から圧力検出センサ３５の検出した差圧がクライテリア差圧になるまでの時間をΔＴとして測定し、ΔＴが所定の閾値よりも長い場合にフィルタ８が劣化したと判定する。このような劣化判定を実現するためには、ＥＣＵ１３は、図４の再生制御ルーチンのステップＳ５において、圧力検出センサ３５の検出した差圧がクライテリア差圧になったか否かにより、再生が所定の状態まで進行したか否かを判定し、ステップＳ６においては、ΔＴが閾値よりも大きいか否かを判定すればよい。
【００３４】
（第４の実施形態）
図８に本発明の第４の実施形態を示す。但し、本実施形態において、第１の実施形態との共通部分には同一の参照符号を使用し、それらの詳細な説明は省略する。本実施形態においても図１と同様にエンジン１の排気通路４にフィルタ８が設けられている。図８に示すように、本実施形態ではフィルタ８の下流側の排気ガス中の特定の物質の濃度を検出するガス濃度センサ４０が設けられるとともに、フィルタ８の上流側と下流側との差圧を検出する圧力検出センサ３５が設けられている。ガス濃度センサ４０は、種々の物質の濃度を検出するものでよいが、例えば空燃比センサである。
【００３５】
本実施形態においても、ＥＣＵ１３により図４の再生制御ルーチンが実行される。但し、本実施形態では、フィルタ８の劣化判定のために実行されるステップＳ４〜Ｓ８までのステップは省略される。また、ＥＣＵ１３は、図９に示す劣化判定ルーチンを実行する。このルーチンは、エンジン１の運転開始後、再生制御ルーチンと並行して、所定の周期で繰り返し実行される。
【００３６】
ステップＳ２０では、ＥＣＵ１３は、ＣＯ２吸収放出材によりＣＯ２の吸収又は放出が行なわれる運転領域にエンジン１があるか否かを判定する。この判定は、例えば温度センサ１０の検出する温度が吸収温度域又は放出温度域にあるか否かにより判定してよい。ステップＳ２１では、圧力検出センサ３５の検出した差圧に基づいて、フィルタ８のＰＭの堆積量を推定し、前回推定量との差からＰＭの燃焼量を推定する。ステップＳ２２では、その推定したＰＭの燃焼量に基づいて、ＰＭの燃焼によって生じた熱の熱量Ｑ１を計算する。ステップＳ２３では、温度センサ１０の検出した温度の前回からの変化量に基づいて、フィルタ８の受熱量Ｑ２を計算する。ステップＳ２４では、ＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収に伴って発生する熱の熱量Ｑ４を下記の式により計算する。
【数１】
Ｑ４＝Ｑ２−Ｑ１＋Ｑ３
【００３７】
上式において、Ｑ３はフィルタ８から排気ガスやケーシング９の外部に放出される放熱量であり、排気ガス温度に相関するパラメータや温度センサ１０の検出した温度等の種々のパラメータに基づいて適宜に推定してよい。なお、上式において、熱量Ｑ４は、ＣＯ２吸収放出材がＣＯ２を吸収して発熱している場合には正に、ＣＯ２を放出して吸熱している場合には負になる。
【００３８】
ステップＳ２５では、劣化判定ルーチンの１周期においてＣＯ２吸収放出材が発生すべき熱量として設定された閾値よりもＣＯ熱量Ｑ４が小さいか否かを判定する。閾値よりも小さいと判定した場合は劣化フラグをたてる（ステップＳ２６）。小さくないと判定した場合は、ステップＳ２６をスキップする。
【００３９】
ステップＳ２７では、熱量Ｑ４に基づいて、ＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収量又は放出量を推定する。ステップＳ２８では、ステップＳ２１にて推定したＰＭの燃焼量から算出されるＰＭの燃焼に伴うＣＯ２の発生量と、ステップＳ２７で推定したＣＯ２の吸収量又は放出量とに基づいて、フィルタ８の上流側から下流側にかけての排気ガスのＣＯ２濃度の変化量を推定する。ステップＳ２９では、推定したＣＯ２濃度の変化量に基づいて、ガス濃度検出センサ４０の検出した特定の物質の濃度をフィルタ８の影響を除去するように補正する。
【００４０】
なお、温度センサ１０に代えてフィルタ８の下流側の排気ガス温度を検出する温度センサを設けてもよい。この場合、排気ガスの温度上昇から排気ガスが受けた熱量を推定し、その熱量からＰＭの燃焼により排気ガスが受けた熱量を差し引いて、ＣＯ２吸収放出材の発熱により排気ガスが受けた熱量を計算し、ＣＯ２吸収放出材の発熱量、ＣＯ２吸収量を推定すればよい。また、排気ガスの温度からフィルタ８の温度を推定して上述のようにＣＯ２吸収放出材の発熱量、ＣＯ２吸収量を推定してもよい。
【００４１】
発明は以上の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の形態で実施してよい。例えば、エンジン１はディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジンであってもよい。フィルタ８は、ＮＯｘを吸蔵還元する触媒を担持させたものであってもよい。
【００４２】
昇温手段は、ＣＯ２吸収材を昇温できるものであればその形態は問わない。例えば、フィルタ８の上流側の排気通路４に還元剤（燃料）を添加する添加装置を設け、添加した還元剤の燃焼熱を利用してフィルタ８を昇温してもよい。電熱ヒータ等の発熱装置をフィルタ８に隣接して設け、フィルタ８を昇温してもよい。
【００４３】
フィルタ８の劣化は、ＰＭの酸化反応の状態と相関性を有する種々のパラメータに基づいて、種々の方法により判定してよい。例えば、図１０に示すように、フィルタ８の上流側及び下流側に排気ガスの温度を検出する温度センサ４０、４０をそれぞれ設けてもよい。この場合、ＰＭの酸化反応が激しいほど下流側の温度は上流側の温度よりも高くなるから、例えば、フィルタ８の再生を開始してから所定時間経過したときの上流側と下流側との温度差の大小によりフィルタ８の劣化を判定してもよいし、フィルタ８の再生を開始してから上流側と下流側との温度差が所定値以下になるまでの時間に基づいてフィルタ８の劣化を判定してもよい。
【００４４】
また、図１１に示すように、所定の期間Ｔ２においてフィルタ８の再生が行なわれた頻度に基づいて、フィルタ８の劣化を判定してもよい。
【００４５】
各種センサの検出する温度、ＣＯ２濃度、差圧が所定の基準値になるまでの時間によりフィルタ８の劣化を判別する例を示したが、検出される物理量と経過時間との関係に基づいて種々の方法により劣化を判別してよい。例えば、第２の実施形態において、時刻ｔ１からの所定期間内におけるＣＯ２濃度の最大値が所定の基準値以下であるときにフィルタ８が劣化したと判定してもよいし、第３の実施形態において、ｐｈａｓｅ２の圧力差の低下の変化率が所定の基準値以下であるときにフィルタ８が劣化したと判定してもよい。
【００４６】
フィルタ８の劣化判定（ステップＳ４〜Ｓ８）やＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の放出（ステップＳ９〜Ｓ１１）は、複数回のフィルタの再生に１回の割合で実行してもよい。この場合、ＣＯ２の放出を行なう必要があるか否かは、例えば吸収済みのＣＯ２量（ＣＯ２吸収総量）を推定することにより判定してよい。ＣＯ２吸収総量の推定は、図１２に示す変形例のように行なってよい。
【００４７】
図１２の変形例では、図１と同様にエンジン１の排気通路４にフィルタ８が設けられている。図１２に示すように、本変形例ではフィルタ８の上流側のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２センサ３０が設けられるとともに、フィルタ８の上流側及び下流側の圧力をそれぞれ検出する圧力検出センサ４５が設けられている。
【００４８】
図１３はＥＣＵ１３が実行するＣＯ２吸収総量推定ルーチンの手順を示すフローチャートである。このルーチンはエンジン１の運転開始後、所定の周期で繰り返し実行される。
【００４９】
まず、ＥＣＵ１３は、ＣＯ２吸収放出材によりＣＯ２の吸収又は放出が行なわれる運転領域にエンジン１があるか否かを判定する（ステップＳ４０）。この判定は、例えば温度センサ１０の検出する温度が吸収温度域又は放出温度域にあるか否かにより判定してよい。ステップＳ４１では、温度センサ１０の出力信号に基づいてＣＯ２吸収放出材の温度を特定する。ステップＳ４２では、圧力検出センサ３５の検出した圧力と、ＣＯ２センサ３０の検出したＣＯ２濃度とに基づいて、ＣＯ２吸収放出材の雰囲気のＣＯ２の分圧を計算する。なお、分圧の計算においてＰＭの酸化によるＣＯ２濃度の上昇の影響やフィルタ８の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差の影響を適宜に考慮してよい。ステップＳ４３では、前回のＣＯ２吸収総量推定ルーチンの実行により得られたＣＯ２吸収総量をＥＣＵ１３の記憶領域から読み込んで取得する。
【００５０】
ステップＳ４４では、ステップＳ４１〜Ｓ４３にて取得したＣＯ２吸収放出材の温度、雰囲気のＣＯ２の分圧、前回のＣＯ２吸収総量に基づいて、ＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収速度又は放出速度を特定する。例えば、温度、分圧、吸収済みのＣＯ２量をパラメータとしてＣＯ２の吸収速度又は放出速度を求めるマップや推定式に従って、ＣＯ２の吸収速度又は放出速度を特定する。ステップＳ４５では、前回のＣＯ２吸収総量と、特定した吸収速度又は放出速度とに基づいて、現在のＣＯ２吸収総量を推定する。
【００５１】
図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示すように、ＣＯ２の吸収速度は、ＣＯ２吸収放出材の温度、雰囲気のＣＯ２の分圧、吸収済みのＣＯ２量に応じて変化する。放出速度についても同様である。従って、ステップＳ４４において、ＣＯ２吸収放出材の温度、雰囲気のＣＯ２の分圧、吸収済みのＣＯ２量に基づいてＣＯ２の吸収速度又は放出速度を特定することにより、ＣＯ２吸収総量が精度よく推定される。
【００５２】
なお、ＣＯ２吸収放出材は、排気浄化装置の過熱防止等の温度調整に利用することもできる。例えば、排気浄化触媒の上流側にＣＯ２吸収放出材を設け、排気浄化触媒の温度が高くなった場合にＣＯ２を放出すれば、ＣＯ２により触媒内の燃焼反応が抑えられ、温度上昇が抑制される。この場合、上述の推定方法によりＣＯ２吸収総量が把握されれば、過熱防止に必要十分なＣＯ２が吸収されているか否かを判定することができる。これにより、例えば、ＣＯ２吸収放出材にＣＯ２を吸収させるための昇温操作が必要以上に行なわれる事態が防止され、燃費の向上が図られる。
【００５３】
ＣＯ２吸収放出材の温度、ＣＯ２濃度、雰囲気の圧力は、各種のセンサにより検出して取得するものに限られず、これらに相関するパラメータから推定してもよい。例えば、エンジン１の運転状態に相関するパラメータから推定してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、パティキュレートの酸化で発生するＣＯ２をＣＯ２吸収材が吸収することによりＣＯ２吸収材が発熱し、その熱によりパティキュレートの酸化が促進されてＣＯ２が発生し、これがＣＯ２吸収材に吸収されるというサイクルが実現される。これにより、パティキュレートの酸化に必要な熱量の少なくとも一部をＣＯ２吸収材の熱でまかなうことができ、パティキュレートフィルタ再生時の燃料の消費量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるエンジンの構成を示す図。
【図２】図１のエンジンの排気通路に設けられるフィルタを示す図。
【図３】図２のフィルタに担持されるＣＯ２吸収放出材のＣＯ２の吸収反応を示す図。
【図４】図１のエンジンのＥＣＵが実行する再生制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図５】図４の再生制御ルーチンが実行されている間のフィルタの状態を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す図。
【図８】本発明の第４の実施形態を示す図。
【図９】第４の実施形態においてＥＣＵが実行する劣化判定ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図１０】本発明の変形例を示す図。
【図１１】本発明の変形例を示す図。
【図１２】本発明の変形例を示す図。
【図１３】図１２の変形例においてＥＣＵが実行するＣＯ２吸収総量推定ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図１４】ＣＯ２吸収放出材のＣＯ２吸収速度の変化を示す図。
【符号の説明】
１  エンジン（内燃機関）
４  排気通路
８  フィルタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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