(57)【要約】【課題】  本発明は、ＰＭの燃焼量推定値の実測値とのずれを排除することで、フィルタの破損を抑え、燃費増大を防止できるようにする。【解決手段】  排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ２１を備えた排ガス浄化装置において、フィルタに供給される酸素濃度を算出する酸素濃度演算手段Ａ２と、フィルタに供給される排ガス流量Ｇｅｘを算出する排ガス流量演算手段Ａ３と、フイルタの再生時に、排ガス流量を所定量低減した補正値Ｇｅｘ＾ｂを求め、該排ガス流量補正済み値Ｇｅｘ＾ｂと排ガス中の酸素濃度とから粒子状物質の酸化量積算値ＰＭＯｉを算出し、同酸化量積算値が所定の目標酸化量ＰＭＯに達すると、フィルタの再生終了を判定する再生終了判定手段Ａ４とを備えるように構成する。【選択図】図１
2005139915.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粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排ガス浄化装置において、
該フィルタに供給される排ガス中の酸素濃度を算出する酸素濃度演算手段と、
該フィルタに供給される排ガス流量を算出する排ガス流量演算手段と、
該フイルタ内を流れる排ガスの流速を算出する排ガス流速算出手段と、
該フイルタの再生時に、排ガス中の酸素濃度と排ガス流量と排ガス流速とに基づいて粒子状物質の酸化量積算値を算出し、同酸化量積算値が所定の目標酸化量に達すると、該フィルタの再生終了を判定する再生終了判定手段と、
を備えていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
該排ガス流速に応じた補正定数を算出する補正定数算出手段を備え、
該補正定数算出手段から得られた補正定数により排ガス流量を補正して排ガス流量補正値を求め、
該フィルタの再生時に、該排ガス流量補正値と排ガス中の酸素濃度とから粒子状物質の酸化量積算値を算出す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】
該再生終了判定手段は、酸化量積算値を下式により演算することを特徴とする請求項１記載の排ガス浄化装置。
ＰＭＯｉ＝ａ×Ｏ２ＥＸ×Ｇｅｘ＾ｂ＋ＰＭＯｉ−１
ただし、Ｏ２ｅｘ＝（Ｇａ×Ｏ２ＩＮ−Ｇｆ×Ｏ２Ｌ）／Ｇｅｘ
０≦ｂ＜１
ａ：定数
ｂ：排ガス流量補正定数
Ｇａ：吸入空気量
Ｏ２ｅｘ：排ガス中酸素濃度
Ｏ２ＩＮ：吸入空気酸素濃度
Ｇｆ：燃料供給量
Ｏ２Ｌ：理論酸素消費量
Ｇｅｘ：排ガス流量
ＰＭＯｉ：酸化量積算値
ＰＭＯｉ−１：前回計算までの酸化量積算値
【請求項４】
該排ガス流量補正定数は運転状態に応じて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５】
該補正定数の値が、排ガス流速が増大するにつれて減少するように設定されたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１つに記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンはその排ガス中の粒子状物質であるパティキュレート（パティキュレート）を捕集すべく、排気通路中にパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）を配備した排ガス浄化装置を採用している。ここで、フィルタは排ガス温度が６００℃以上になると、堆積するパティキュレートを自己着火して酸化（焼却）し、フィルタの再生を行なうことができるが、近年、排気通路中のフィルタの上流側に酸化触媒を配備することで、より低い排ガス温度でパティキュレートを酸化（焼却）できる、排ガス浄化装置が開発されている。
【０００３】
この排ガス浄化装置ではフィルタの上流側の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をフィルタ上においてパティキュレートと酸化反応させて、パティキュレートを燃焼させ、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パティキュレートを酸化させる（つまり、比較的低温でパティキュレートを燃焼させる）ことができる。
【０００４】
ところで、排気路に酸化触媒とフィルタを連続配備した排ガス浄化装置においては、排ガス温度が２５０℃を上回ると酸化触媒の活性化がなされ、フィルタ上のパティキュレートの燃焼を可能とするが、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、強制再生制御により酸化触媒の活性化を図り、堆積するパティキュレートを焼却し、フィルタの再生を行なっている。
【０００５】
ところで、この強制再生ではフィルタに堆積するパティキュレートの堆積量相当を燃焼により排除するが、焼却時間が短すぎるとフィルタ内の燃え残りパティキュレートが多くなり、排圧の上昇による燃費増大や、最悪の場合はフィルタの目詰まりが生じ、また、次回以降の強制再生において過剰堆積を招くことよりパティキュレートの過剰燃焼が生じ、これがフィルタの破損に繋がる。逆に、強制再生時間が長すぎると、不必要に加熱用燃料等のエネルギを消費し、燃費が増大するという問題がある。
【０００６】
このため、フィルタの強制再生制御においては、通常、排ガス温度が焼却可能温度に達してからの所定の経過時間、例えば、堆積量相当の焼却時間をカウントし、強制再生を終了するようにしている。  
しかし、実際の走行中に強制再生を実施する場合、エンジン回転数やエンジン負荷などの運転条件が時事刻々変化し、フィルタへ流入する排気の状態が変わるため、フィルタに堆積したパティキュレートを酸化させるのに要する時間も変化する。
【０００７】
そこで、特許文献１（特願２００３−０８３６５３号）に開示の技術では、強制再生開始からのパティキュレートの総燃焼量をフィルタに供給された酸素質量流量の積算値に所定係数を乗算した値に等しいとして処理しており、例えば、吸気量Ｑａより燃料噴射量ｑに理論酸素消費量α（１４．７）を乗算した消費空気量ｑ×αを減算し、その値（Ｑａ−ｑ×α）に酸素質量比β（≒０．２）を乗算してフィルタへ流入する排ガス中の酸素質量流Ｏ２を求める。更に、その酸素質量流量Ｏ２を累積することで堆積パティキュレートの燃焼量パティキュレートを算出し、その値が目標燃焼量に達することを演算した際にフィルタの強制再生の終了判定を行なうようにしている。
【０００８】
【特許文献１】特願２００３−０８３６５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１のように、パティキュレート（ＰＭ）の酸化による燃焼量（ΔＰＭ）を酸素質量流量のみで推定した場合、次のような問題が生じている。
【００１０】
即ち、図９（ａ）に示すように、排気系の排ガス流量が大きい高速時には、パティキュレートの酸化量推定値ｘ１に対してパティキュレートの酸化量実測値ｙ１が比較的小さくなり、中速時ｙ２、低速時ｙ３へと変化するに従い、パティキュレートの酸化量実測値が大きく変化することが明らかとなっており、そのずれについて本発明者等は検討を加えた。
【００１１】
ここで、パティキュレートの燃焼量を求める際に用いるフィルタに流入する酸素質量流量○２ｗは酸素濃度Ｏ２ｅｘと排ガス流量Ｇｅｘの乗算値となり、これは吸入空気量Ｑａと、燃料供給量に理論酸素消費量（１４．７）を乗算した値Ｏ２ｆとの減算値に酸素質量比δ（０．２）を乗算した値でもある。
○２ｗ＝Ｏ２ｅｘ×Ｇｅｘ＝（Ｑａ−Ｏ２ｆ）×δ
ところが、酸素質量流量○２ｗに関連する吸入空気量Ｑａや排ガス流量Ｇｅｘの値は次のように排ガス流速であるＳＶ値の変動に起因してずれを生じている。即ち、排ガス流量Ｇｅｘとフィルタ容積ＱＶの比であるＳＶ値（∝Ｇｅｘ／ＱＶ：Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）は、これが大きくなるほど排ガスのフィルタ通過時に燃焼に寄与しない酸素のすり抜けが生じる。この場合、フィルタ上を通過する酸素によるパティキュレートの燃焼反応は的確に成されず、燃焼効率が低下（図１０（ａ）の実線ｅ１参照）し、図１０（ｂ）に示すように、ＳＶ値が大きくなるほどＰＭ燃焼量（ΔＰＭ）が低減する。
【００１２】
ここで、ＳＶ値が大きくなるのに応じてパティキュレートの燃焼効率が低下する程度は排ガス温度が低下するほど顕著となっている。なお、排ガス温度が８００℃を上回ると、パティキュレートの酸化反応速度が高レベルを維持することにより、酸素のすり抜けの影響は低減し、図１０（ａ）に１点鎖線ｅ２で示すように燃焼効率はＳＶ値の影響をあまり受けなくなる。  
言い代えると、強制再生制御において、フィルタ上のパティキュレートの燃焼反応は排ガス温度の他にＳＶ値の影響、即ち、排ガス流量やフィルタ容積の影響を受ける。この点を考慮して、パティキュレートの再生時の燃焼量推定値を演算することにより、図９（ｂ）に示すように燃焼量推定値を実測値と同値に近づけることができるものと推考される。
【００１３】
本発明は、上述のような実情に応えるために成されたものであり、パティキュレートの燃焼量推定値の実測値とのずれを排除することで、フィルタの破損を抑え、燃費増大を防止できる排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の請求項１に係る排ガス浄化装置では、エンジンから排出される排ガスの粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排ガス浄化装置において、該フィルタに供給される排ガス中の酸素濃度を算出する酸素濃度演算手段と、該フィルタに供給される排ガス流量を算出する排ガス流量演算手段と、該フイルタ内を流れる排ガスの流速を算出する排ガス流速算出手段と、該フイルタの再生時に、排ガス中の酸素濃度と排ガス流量と排ガス流速とに基づいて粒子状物質の酸化量積算値を算出し、同酸化量積算値が所定の目標酸化量に達すると、該フィルタの再生終了を判定する再生終了判定手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る排ガス浄化装置では、請求項１記載の排ガス浄化装置において、該排ガス流速に応じた補正定数を算出する補正定数算出手段を備え、該補正定数算出手段から得られた補正定数により排ガス流量を補正して排ガス流量補正値を求め、該フィルタの再生時に、該排ガス流量補正値と排ガス中の酸素濃度とから粒子状物質の酸化量積算値を算出することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る排ガス浄化装置では、請求項１記載の排ガス浄化装置において、該再生終了判定手段は、酸化量積算値を下式により演算することを特徴とする。
【００１７】
ＰＭＯｉ＝ａ×Ｏ２ＥＸ×Ｇｅｘ＾ｂ＋ＰＭＯｉ−１
ただし、Ｏ２ｅｘ＝（Ｇａ×Ｏ２ＩＮ−Ｇｆ×Ｏ２Ｌ）／Ｇｅｘ
０≦ｂ＜１
ａ：定数
ｂ：排ガス流量補正定数
Ｇａ：吸入空気量
Ｏ２ｅｘ：排ガス中酸素濃度
Ｏ２ＩＮ：吸入空気酸素濃度
Ｇｆ：燃料供給量
Ｏ２Ｌ：理論酸素消費量
Ｇｅｘ：排ガス流量
ＰＭＯｉ：酸化量積算値
ＰＭＯｉ−１：前回計算までの酸化量積算値
請求項４に係る排ガス浄化装置では、請求項１記載の排ガス浄化装置において、再生終了判定手段で用いる排ガス流量補正定数は運転状態に応じて設定されることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に係る排ガス浄化装置では、請求項２乃至請求項４のいずれか１つに記載の排ガス浄化装置において、該補正定数の値が、排ガス流速が増大するにつれて減少するように設定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の請求項１乃至請求項５によれば、排ガス流量を所定量低減した補正値を求め、該排ガス流量補正済み値と排ガス中の酸素濃度とから粒子状物質の酸化量積算値を算出し、これが所定の目標酸化量に達するとフィルタの再生を終了していることより、排気系のフィルタ容積、排ガス流量の変動の影響による酸化量推定値と酸化量実測値とのずれを排除してパティキュレートの燃焼量推定値を演算でき、的確にフィルタの再生を終了できる。このため、パティキュレートの燃焼量推定値と、実測値とのずれを排除することができ、焼却時間が短すぎ燃え残りパティキュレートが多くなることによる、燃費増大や過剰燃焼によるフィルタの破損を抑え、強制再生時間が長すぎることによる燃費増大を防止できる。
【００２０】
特に、請求項２によれば、酸化量積算値を的確に演算できる。  
特に、請求項３によれば、酸化量積算値を的確に演算できる。  
特に、請求項４によれば、排ガス流量補正定数が的確に設定されるので、酸化量積算値を的確に演算できる。  
特に、請求項５によれば、補正定数が的確に設定されるので、酸化量積算値を的確に演算できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、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。図１は排ガス浄化装置の全体構成を示し、軽油を燃料とするディーゼルエンジン（以後単にエンジン１と記す）に装着される。  
エンジン１は燃焼室２より延出する排気路ＥＸを備え、この排気路ＥＸには排気マニホールド３、排気管４、その途中に配備される排気後処理装置５、その下流の図示しないマフラーを順次接続して形成される。また、排気路ＥＸ上には過給機（ターボチャージャ）７が設けられるとともに、吸気通路ＩＮ上にはインタクーラＩＣが設けられている。
【００２２】
エンジン１は直列４気筒エンジンであり、各気筒にはインジェクタ６が設けられている。各インジェクタ６にはこれに燃料を供給する燃料供給部８と、インジェクタ６により燃焼室２に燃料噴射を行う燃料噴射部９を備え、これらはエンジンＥＣＵ１１により駆動制御される。
【００２３】
燃料供給部８はエンジン駆動の高圧燃料ポンプ１２の高圧燃料をエンジンＥＣＵ１１内の燃圧制御手段１１１により駆動制御される燃圧調整部１３で定圧化した上でコモンレール１４に導き、コモンレール１４より分岐して延出する燃料管路１５を介し各インジェクタ６に供給する。インジェクタ６の電磁バルブ１６はエンジンＥＣＵ１１内の噴射制御手段１１２（図２参照）に接続され、同噴射制御手段１１２は演算された燃料噴射量、噴射時期に応じた出力Ｄｊ信号を電磁バルブ１６に出力し、インジェクタ６を噴射制御する。
【００２４】
ここで噴射制御手段１１２はエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル踏込量θａに応じた燃料噴射量Ｕｆを求める。更に噴射時期は、周知の基本進角値に運転条件に応じた補正を加えて導出される。その上で、演算された噴射時期及び燃料噴射量Ｕｆ相当のインジェクタ駆動時間をインジェクタドライバ１７にセットし、インジェクタドライバ１７の開閉出力で電磁バルブ１６を介しインジェクタ６の燃料噴射を制御する。
【００２５】
排気管４の途中の排気後処理装置５は金属筒状のケーシング１８を備え、その膨出部１８１の内側に排気路ＥＸに沿って酸化触媒１９及びディーゼルパティキュレートフィルタ（以後単にフィルタと記す）２１を直列状に備える。なお、酸化触媒１９及びフィルタ２１はそれぞれ膨出部１８１との間に各々を支持する金属網状体２２を介装している。
【００２６】
酸化触媒１９は触媒担持体１９１に担持され、触媒担持体１９１内の各排ガス通路ｒ１は両端部が開放され、排ガスを排気路ＥＸ上流より下流側に容易に通過させることができる。触媒担持体１９１はセラミック製で断面がハニカム構造を成すモノリシス型であり、互いに並列配備された多数の排ガス通路ｒ１を形成され、各通路の通路対向壁面に酸化触媒１９が触媒層を成して担持される。  
ＮＯ２を生成する機能部を成す酸化触媒１９は、エンジン１から排出される排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸素Ｏ２で酸化して高活性の二酸化窒素（ＮＯ２）に生成する触媒性能を備えるものが選択され、ここではプラチナ系酸化触媒が採用された。
【００２７】
フィルタ２１はセラミック製、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉを主成分とするコージェライトから成り、多数の排ガス通路ｒ２を排気路ＥＸの方向に向けて並列状に積層してなるハニカム構造体として形成される。ここで互いに隣合う各排ガス通路ｒ２は交互に排気路ＥＸ上流側と下流側のいずれか一方が端部２１１で閉鎖されるように形成される。これにより上流側に流入した排ガスは各排ガス通路ｒ２−１の通路対向壁ｂを透過して排気路ＥＸ下流側に出口を形成された各排ガス通路ｒ２−２に達し、排出され、その際、排ガス中よりパティキュレート（以後、単にＰＭと記す）を濾過する。
【００２８】
酸化触媒１９とフィルタ２１との間には、酸化触媒１９の出口温度及びフィルタ２１の入口温度を排気温度ｇｔとして検出する排気温度センサ２６が設けられている。また、フィルタ２１にはその上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサ２３が設けられている。なお、場合により、フィルタ２１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、差圧を算出するように構成してもよい。
【００２９】
エンジンＥＣＵ１１は不図示の入出力回路に多数のポートを有し、吸気通路ＩＮの吸気流量Ｑａを検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）２２と、フィルタ２１の差圧δｐを検出する差圧センサ２３と、エンジン１のアクセルペダル開度θａを検出するアクセルペダル開度センサ２４と、クランク角情報Δθを検出するクランク角センサ２５と、排気温度ｇｔを検出する排気温度センサ２６と、水温ｗｔを検出する水温センサ２７とが接続され、これらよりの検出信号を採り込む。ここでクランク角情報ΔθはエンジンＥＣＵ１１においてエンジン回転数Ｎｅの導出に用いられると共に燃料噴射時期制御に使用される。
【００３０】
図２に示すように、エンジンＥＣＵ１１は燃圧制御手段１１１、噴射制御手段１１２等の周知のエンジン制御処理機能を備え、更に、強制再生制御で用いる強制再生判定手段Ａ１、酸素濃度演算手段Ａ２、排ガス流量演算手段Ａ３、再生終了判定手段Ａ４としての制御機能を有する。
【００３１】
ここで、強制再生判定手段Ａ１はフィルタ２１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、強制再生判定手段Ａ１はＰＭの堆積量を推定（又は算出）するＰＭ堆積量推定部ａ１が設けられている。このＰＭ堆積量推定部ａ１はフィルタ２１に未燃焼のまま堆積されるＰＭ堆積量ＰＭｎを差圧センサ２３からの情報δｐに基づいて推定（又は算出）する。推定されたＰＭ堆積量ＰＭｎが所定値以上となると、強制再生判定手段Ａ１はフィルタ２１が連続再生されずに目詰まりを生じていると判定し、フィルタ２１の強制的な再生開始を判定する。なお、ＰＭ堆積量ＰＭｎの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。
【００３２】
酸素濃度演算手段Ａ２は、強制再生時において、フィルタに供給される排ガス中の酸素濃度Ｏ２ＥＸを算出する。ここで、酸素濃度Ｏ２ＥＸの演算式の一例を式（１）として下記する。  
Ｏ２ＥＸ＝（Ｇａ×Ｏ２ＩＮ−Ｇｆ×Ｏ２Ｌ）／Ｇｅｘ・・・・・・（１）
ただし、Ｇａ：吸入空気量
Ｏ２ＩＮ：吸入空気酸素濃度
Ｇｆ：燃料供給量
Ｏ２Ｌ：理論酸素消費量
Ｇｅｘ：排ガス流量
排ガス流量演算手段Ａ３は、強制再生時において、フィルタに供給される排ガス流量Ｇｅｘを算出する。ここで、吸入空気量Ｑａと燃料供給量Ｇｆに所定のガス変換定数βを乗算した値との加算値が式（２）のように算出される。
【００３３】
Ｇｅｘ＝Ｑａ＋Ｇｆ×β・・・・（２）
再生終了判定手段Ａ４は、強制再生時において、排ガス流量Ｇｅｘを取込み、所定の排ガス流量補正定数（以後、単にべき定数ｂと記す）を用いて排ガス流量Ｇｅｘをそのべき乗値Ｇｅｘ＾ｂ（Ｇｅｘ’）に低減修正し、排ガス流量補正済み値とする。次いで、排ガス流量補正済み値Ｇｅｘ＾ｂ（Ｇｅｘ’）と排ガス中の酸素濃度Ｏ２ＥＸとの乗算値を求める。更に、これらを積算して、即ち、前回計算の酸化量積算値ＰＭＯｉ−１に加算してＰＭの酸化量積算値ＰＭＯｉを算出し、同酸化量積算値ＰＭＯｉが所定の目標酸化量ＰＭＯに達すると、該フィルタの再生終了を判定する。ここで、酸化量積算値ＰＭＯｉの演算式の一例を式（３）として下記する。
【００３４】
ＰＭＯｉ＝ａ×Ｏ２ＥＸ×Ｇｅｘ＾ｂ＋ＰＭＯｉ−１・・・・（３）
ただし、ａは定数、ｂはべき定数（予めここでの排気系に適する値が０≦ｂ＜１の範囲で設定される）、ＰＭＯｉ−１は前回計算までの酸化量積算値、とする。
【００３５】
以下、詳しく説明すると、本願発明者らは、ＰＭの単位時間当りの燃焼量である酸化量積算値ＰＭＯｉを式（１）で求めた酸素濃度Ｏ２ＥＸに、式（２）で求めた排ガス流量Ｇｅｘを乗算して求めたが、この酸化量積算値ＰＭＯｉを算出した場合に、実測値との間にずれが生じていることを実験等により確認した（図９（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３６】
即ち、フィルタ上のＰＭの酸化速度は排気酸素流量と排ガス温のみでなく、フィルタでの排ガスの流速ＳＶ（∝Ｇｅｘ／ＱＶ）を考慮する必要があると判断される。ここで、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、酸化量推定値（符号ｘ１）に対し、ＳＶ値が大きい高速状態の排気系（排ガス量が比較的大きい）では、酸化に寄与せず素通りしている酸素の量が多いため、排気酸素流量の割に焼却が遅れ気味となり、酸化量実測値（符号ｙ１）が比較的小さくなり、ＳＶ値が小さい低速状態の排気系（排ガス量が比較的小さい）では酸化が十分に進み、酸化量推定値（符号ｘ１）と酸化量実測値（符号ｙ３）のずれが低減していると見做される。なお、図１０（ｂ）には、ＳＶ値とＰＭ酸化量ΔＰＭ（実測値）の関連を示す特性線図を示した。
【００３７】
このように酸化量推定値と酸化量実測値とにはずれがあり、推定値と実測値が一致するようにずれを修正するには、ＳＶ値が大きい排ガス量Ｇｅｘが比較的大きい（高速）ほど酸化量推定値を減少修正（図１０（ｂ）の符号Ｄ参照）することが望ましい。そこで、この修正を行う上で、図６に特性線を示したように、排ガス流量Ｇｅｘを減少修正するため、排ガス流量補正定数であるべき定数ｂ（０≦ｂ＜１）を用い、排ガス量Ｇｅｘを減少修正し、即ち、酸化量推定値（酸化量積算値ＰＭＯｉ）を減少修正し、実測値に近似させることが適切であると判断された。
【００３８】
即ち、ずれ修正処理のためには、各排気系に応じて酸化量を演算する要件の一つの排ガス流量Ｇｅｘを０≦ｂ＜１の範囲の適宜選択されたべき定数ｂで減少修正し（その修正特性を図６に示した）、求めた排ガス流量補正済み値Ｇｅｘ＾ｂ（Ｇｅｘ’）によって、酸化量積算値ＰＭＯｉ（推定値）を演算した場合、実測値とのずれを低減でき、適切な焼却時点を判断できることを見出した。
【００３９】
言い替えると、ＳＶ値が大きく（排ガス流量Ｇｅｘが比較的大きく）、酸化に寄与せず素通りしている酸素の量が多い状態での再生処理により焼却が遅れ気味の場合には、酸化量積算値ＰＭＯｉ（推定値）と実測値とのずれを排除できるべき定数ｂを０≦ｂ＜１の範囲で予め選択設定しておく。このべき定数ｂは、修正特性線図（図６に示した）を考慮し、排気系の特性に適する値として、予め、実験的に選択設定される。その上で、排ガス流量Ｇｅｘ１をべき定数ｂで減少修正Ｄすることで、実際の焼却状態と推定値のズレを排除できる。
【００４０】
このように、酸化量積算値ＰＭＯｉ（推定値）を減少修正することで、ＳＶ値が大きく排気酸素流量の割に焼却が遅れ気味となる焼却を考慮することができ、この減少修正値が目標値である堆積値ＰＭＯに達する時点では、適確な完全焼却を達成でき、その時点を適切に判断できると見做される。  
なお、ＳＶ値が小さく、酸化に寄与する酸素の量が多い状態での再生処理により焼却は確実に進むが、その焼却速度には限界値があり、例えば、図１０（ｂ）に示すようにΔＰＭ１が最大のＰＭ焼却量となる。  
ところで、噴射制御手段１１２は負荷相当の主噴射量ｑｍａｉｎを確保するための主燃料噴射量設定部として機能するが、この機能に加えて、本実施形態においては、強制再生指令を受けるとポスト噴射モードで追加燃料噴射作動するポスト噴射制御部として機能する。
【００４１】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ポスト噴射モードでは主噴射量ｑｍａｉｎと区分し、その後の第１追加燃料噴射量ｑ１を設定するものであって、エンジン１の運転状態や温度センサ２６で得られる触媒出口温度（排ガス温度Ｔｇと同一）に応じて、同温度を増減するため第１追加燃料噴射量ｑ１を設定するようになっている。なお、酸化触媒１９の昇温制御時には、この第１追加燃料噴射制御以外にも主燃料噴射タイミングのリタードや、不図示の吸気絞り弁の絞り操作を実行してもよい。
【００４２】
また、この追加燃料の噴射タイミングは、触媒が活性化する温度Ｔ１までは図３（ａ）に示すように、膨張行程の終期前の比較的早期に成され、これにより、追加燃料とシリンダ内の高温の燃焼ガスとが混合して追加燃料が燃焼し、高温の排ガスが酸化触媒１９に供給されて酸化触媒１９の温度が上昇するようになっている。
【００４３】
一方、温度センサ２６からの情報に基づいて、触媒出口温度（排ガス温度Ｔｇと同一）が活性化温度を上回ると判定されると、図３（ｂ）に示すように、今度は増量された第２追加燃料噴射量ｑ２が、例えば排気行程において噴射されるようになっている。この場合において第１追加燃料噴射量ｑ１をそのまま継続噴射してもよい。そして、このようなタイミングで第２追加燃料噴射量ｑ２の噴射が成されることにより、燃料がシリンダ内で燃焼することなく酸化触媒１９に達する。活性化温度に達した酸化触媒１９で燃料の燃焼が行なわれることで、排ガス温度の昇温が促進され、これにより、酸化触媒１９の下流側にあるフィルタ２１が熱せられて、ＰＭが酸化可能な温度（たとえば６００℃）前後まで昇温されて、ＰＭの焼却（フィルタの強制再生）が実行されるようになっている。
【００４４】
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７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。
【００４５】
ステップｓ３では、差圧センサ２３からの情報に基づいてＰＭの堆積量ＰＭｎを推定し、ステップｓ４でＰＭ堆積量ＰＭｎが所定値ＰＭ１以上か否かを判定する。そして、ＰＭ堆積量が所定値ＰＭ１以上であれば、ステップｓ５に進む。ステップｓ５では、フィルタ２１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２１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に設定されるため、次回の制御周期ではステップｓ２より後述のステップｓ６に制御順序が規制されることとなる。
【００４６】
ステップｓ５で強制再生開始が判定されると、ステップｓ６に進み、酸化触媒１９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、主噴射後の膨張行程において第１追加燃料噴射（不図示の増量マップによる追加燃料量での噴射）を行うものであり、この第１追加燃料の燃焼により酸化触媒１９の温度が上昇する。
【００４７】
次に、ステップｓ７において、酸化触媒１９の温度（ここでは排ガス温度Ｔｇ）が活性化温度Ｔ１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、メインルーチンにリターンし、次の周期での制御に移る。この場合、酸化触媒１９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、ｓ６、ｓ７のルーチンを繰り返し実行し、酸化触媒１９の昇温処理が実行される。
【００４８】
そして、ステップｓ７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ｓ８に進み、ここでＰＭ燃焼のための第２追加燃料噴射量ｑ２が不図示の追加燃料マップを用いて設定され、第２追加燃料噴射が実行される。これにより、第２追加燃料が酸化触媒１９において燃焼され、その下流側のフィルタ２１が熱せられて、ＰＭが酸化可能な温度（たとえば６００℃）前後まで昇温されて、ＰＭの焼却（フィルタの強制再生）が実行されるようになっている。
【００４９】
ＰＭの焼却が確実に実行され、ステップｓ９に達すると、ここでは、フィルタ２１に供給された排気中酸素濃度Ｏ２ＥＸを式（１）、（２）を用いて演算する。  
まず、式（２）で最新の吸入空気量Ｇａ、燃料供給量Ｇｆを用いて排ガス流量Ｇｅｘを演算し、式（１）で、最新の吸入空気量Ｇａ、吸入空気酸素濃度Ｏ２ＩＮ、燃料供給量Ｇｆ、理論酸素消費量Ｏ２Ｌ、排ガス流量Ｇｅｘを用いて排気中酸素濃度Ｏ２ＥＸを算出する。
【００５０】
更に、ステップｓ１０に達すると、式（３）で現在までのＰＭの酸化量（燃焼量）積算値ＰＭＯｉを求める。ここでは、予め選択設定しておいた酸化量積算値ＰＭＯｉ（推定値）と実測値とのずれを排除できる排ガス流量補正定数であるべき定数ｂを用い、排ガス流量補正済み値Ｇｅｘ＾ｂ（Ｇｅｘ’）を求め、これに排気中酸素濃度Ｏ２ＥＸＧｅｘと定数ａを乗算して、今回の酸化量を求め、これに前回計算までのＰＭの酸化量積算値ＰＭＯｉ−１を加算して、現在の酸化量（燃焼量）積算値ＰＭＯｉを求めている。
【００５１】
その後、ステップｓ１１に進み、現在の酸化量（燃焼量）積算値ＰＭＯｉが目標値ＰＭＯに達したか否かが判定される。この目標値ＰＭＯは例えばフィルタ２１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ＰＭ１（ステップｓ３参照）が適用される。なお、強制再生開始時のＰＭ堆積量は略一定値となるので、強制再生開始時のＰＭの堆積量を予め実験や試験等で求めておき、この値（固定値）を目標値としてもよい。
【００５２】
そして、ステップｓ１１において、酸化量（燃焼量）積算値ＰＭＯｉが目標値ＰＭＯ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、酸化量積算値ＰＭＯｉ（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。
【００５３】
このように、本実施形態では酸化触媒１９が活性化し、ＰＭ燃焼のための第２追加燃料噴射が実行され、追加燃料が酸化触媒１９において燃焼され、その下流側のフィルタ２１が熱せられ、ＰＭが酸化可能な温度（たとえば６００℃）前後に高められる運転域に入ると、即ち、強制再生が開始されると、式（３）で現在の酸化量積算値ＰＭＯｉ（ＰＭ燃焼量推定値）を算出し、その値が目標値ＰＭＯに達した時点で強制再生を終了している。ここで、所定のべき定数ｂは酸化量積算値ＰＭＯｉを実測値に修正するに最適な値として予め選択された値であり、これによりＳＶ値の影響、即ち、排気系のフィルタ容積、排ガス流量の変動の影響を考慮して、ＰＭの燃焼量推定値を演算でき、酸化量積算値ＰＭＯｉ（ＰＭ燃焼量推定値）の実測値とのずれを排除することで強制再生終了を適確に行なえる。このため、パティキュレートの燃焼量推定値と、実測値とのずれを排除することができ、焼却時間が短すぎ燃え残りパティキュレートが多くなることによる、燃費増大や過剰燃焼によるフィルタの破損を抑え、強制再生時間が長すぎることによる燃費増大を防止できる。
【００５４】
また、上述の実施形態において、酸化量積算値ＰＭＯｉ（推定値）と実測値とのずれを修正するに最適なべき定数ｂを固定値として予め選択設定されるものとしたが、これに代えて、図４、図８（上述のステップｓ９、ｓ１０間で実施）に示すように、そのときのエンジン回転数Ｎｅと軸トルクＴｑとに応じたべき定数ｂを所定のべき数マップｍｐ１によって設定しても良い。ここで、べき定数ｂは中回転中負荷域（白紙域）ｂ−２を基準として低回転低負荷域（複数縦線分散域）での値ｂ―１を用いて排ガス量Ｇｅｘを増加修正（ｂ−１＞ｂ−２）し、進み気味の焼却を考慮し、更に、高回転高負荷域（複数横線分散域）では値ｂ−３を用いて排ガス量Ｇｅｘを減少修正（ｂ−３＜ｂ−２）し、遅れ気味の焼却を考慮する。これにより、酸化量積算値ＰＭＯｉ（推定値）と実測値とのずれを修正するように構成しても良い。ここでは、運転域に応じて酸化量積算値ＰＭＯｉ（推定値）と実測値とのずれを増減修正し、より適確な完全焼却を達成でき、その時点を適切に判断できる。
【００５５】
更に、上述の各実施形態において、べき定数ｂは選択設定される固定値か、エンジン回転数Ｎｅと軸トルクＴｑとに応じたべき定数ｂとして設定していたが、これに代えて、排ガス温度Ｔｇに応じたべき定数ｂを、例えば、図５に示すべき数マップｍｐ２によって設定してもよい。この場合、排ガス温度が８００℃を上回ると、パティキュレートの酸化反応速度が高レベルを維持することより、酸素のすり抜けの影響は低減し、排ガス量Ｇｅｘの修正の必要は無く、ｂ＝１となる。６００℃以下では焼却は進まず、最大修正すべくｂ＝０とし、排ガス量Ｇｅｘの減少修正を最大（Ｇｅｘ＝１）にしても良い。ここでは、温度変動に応じて酸化量積算値ＰＭＯｉ（推定値）と実測値とのずれを修正でき、適確な完全焼却を達成でき、その時点を適切に判断できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
上述のところにおいて、排ガス制御装置はディーゼルエンジンの排気系に酸化触媒とＰＭフィルタを順次配設し、筒内インジェクタによる追加燃料噴射によって強制再生を行なっていたが、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）を添加する手段を駆動することでフィルタ強制再生を行なうことができる排ガス浄化装置にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【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】図１の排ガス浄化装置のエンジンＥＣＵの機能構成を示すブロック図である、
【図３】図１の排ガス浄化装置のエンジンＥＣＵが行なう追加燃料噴射タイミングについて説明する図で（ａ）は第１追加燃料噴射モード図、（ｂ）は第２追加燃料噴射モード図である。
【図４】図１の排ガス浄化装置のエンジンＥＣＵが行なう追加燃料噴射制御の変形例で用いるエンジン回転数―軸トルク相当べき数マップの特性線図である。
【図５】図１の排ガス浄化装置のエンジンＥＣＵが行なう追加燃料噴射制御の変形例で用いる排ガス温度相当べき数マップの特性線図である。
【図６】図１の排ガス浄化装置のエンジンＥＣＵが行なうべき数による排ガス流量の修正説明図である。
【図７】図１の排ガス浄化装置のエンジンＥＣＵが行なう排ガス浄化装置の追加燃料噴射制御を説明するフローチャートである。
【図８】図１の排ガス浄化装置のエンジンＥＣＵが行なう排ガス浄化装置の追加燃料噴射制御の他の変形例を説明する一部分フローチャートである。
【図９】排ガス浄化装置のＰＭ堆積量と実測値のずれ特性を説明する線図で、（ａ）は酸素流量の変化による特性を、（ｂ）はＳＶ値を考慮した、本発明の場合のＰＭ堆積量と実測値のずれ特性を示す。
【図１０】排ガス浄化装置の燃焼効率とＳＶ値の特性を排ガス温度をパラメータとして示す特性線図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    エンジン
２    燃焼室
６    インジェクタ
８    燃料供給部
９    燃料噴射部
１１    エンジンＥＣＵ
１１１    燃圧制御部
１３    燃圧調整部
１９    酸化触媒
２１    フィルタ
ｂ    排ガス流量補正定数（べき定数）
Ａ２    酸素濃度演算手段
Ａ３    排ガス流量演算手段
Ａ４    再生終了判定手段
Ｇａ    吸入空気量
Ｇｅｘ    排ガス流量
Ｇｅｘ＾ｂ（Ｇｅｘ’）    排ガス流量補正済み値
Ｇｆ    燃料供給量
Ｏ２ＥＸ    酸素濃度
Ｏ２ＩＮ    吸入空気酸素濃度
Ｏ２Ｌ    理論酸素消費量
ＰＭＯ    目標酸化量
ＰＭＯｉ    酸化量積算値
【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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