(57)【要約】【課題】  燃料性状により変化する炭素質（ＤＳ）成分および有機溶剤可溶（ＳＯＦ）成分の排出特性に応じてＤＰＦの再生時期を制御する。【解決手段】  使用している燃料の比重を検出する比重検出手段および検出された比重に基づいて、セタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段（Ｓ２）を備え、機関運転状態および燃料性状検出手段（Ｓ２）により検出された燃料性状とに基づいてパーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレートの堆積量を成分と共に演算し（Ｓ３）、演算された堆積量および成分に基づいてＤＰＦの再生動作を制御する。【選択図】    図２
2005048709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたパーティキュレート捕集フィルタと、
前記パーティキュレート捕集フィルタに装着され捕集フィルタに所定量以上堆積したパーティキュレートを燃焼除去して捕集フィルタを再生する再生手段と、
セタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、
機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいて前記パーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレートの堆積量を演算する堆積量演算手段と、
前記堆積量演算手段により演算された堆積量に基づいて前記再生手段の再生動作を制御する再生動作制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記燃料性状検出手段は、使用している燃料の比重を検出する比重検出手段を備え、この比重検出手段により検出された燃料の比重に基づいて、セタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記堆積量演算手段は、前記パーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレートの堆積量を成分と共に演算し、
前記再生動作制御手段は、前記堆積量演算手段により演算された堆積量および成分に基づいて前記再生手段の再生動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記堆積量演算手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいてパーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレートの総堆積量および総堆積量中の有機溶剤可溶成分比率とを演算可能であり、
前記再生動作制御手段は、前記堆積量演算手段で演算された総堆積量中の有機溶剤可溶成分量に応じて再生処理時間を短縮することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記堆積量演算手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいてパーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレート中の炭素質成分量を演算可能であり、
前記再生動作制御手段は、前記堆積量演算手段で演算された炭素質成分量が所定量に達した際に起動されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記堆積量演算手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいてパーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレート中の有機溶剤可溶成分量を演算可能であり、  前記再生動作制御手段は、前記堆積量演算手段で演算された有機溶剤可溶成分量に所定量に達した際に起動されることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記再生動作制御手段は、前記再生手段の燃焼除去時間を炭素質成分の堆積時における再生時に比較して短時間に設定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記堆積量演算手段は、前記運転状態検出手段により排気ガス温度履歴または機関運転履歴からパーティキュレート捕集フィルタの温度が、前回の再生動作から所定温度以上の状態が所定時間連続している場合には、有機溶剤可溶成分量の堆積量を零と演算することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記内燃機関の排気浄化装置は、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、燃料供給量を検出する燃料供給量検出手段と、実空燃比を検出する実空燃比検出手段と、を備え、
前記比重検出手段は、検出された吸入空気量と燃料供給量と実空燃比とにより燃料の比重を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気浄化装置として、排気中のＰＭ（ＰａｒｔｉｃｕＩａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ；粒子状物質）を構成する有機溶剤可溶（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ；ＳＯＦ）成分（以下、ＳＯＦ成分若しくはＳＯＦという）およびドライスート（ＤｒｙＳｏｏｔ）とよばれる炭素質成分（以下、ＤＳ成分という）の排出量を推定し、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ；ディーゼルパティキュレートフィルタ）に捕集される各堆積量を積算する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、内燃機関の運転状態がＳＯＦ捕集領域であると判定された場合には、ＳＯＦ捕集率に流量分配率を乗じて、ＳＯＦ捕集率の増分を求め、今までのＳＯＦ堆積量に加算してＳＯＦ堆積量を求めるようにしている。
【特許文献１】特開平７−３４８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＰＭを構成するＳＯＦ成分およびＤＳ成分の排出量は、運転状態および燃料性状によって変動し、低・中負荷の運転状態では、燃料のセタン価が低いほどＳＯＦ成分の排出量が多く、セタン価が高くなるにつれてＳＯＦ成分の排出量が減少し、ＤＳ成分の排出量が増加する排出特性となる（図６（Ａ）参照）。また、高負荷の運転状態では、ＳＯＦ成分の排出はほとんどなく、燃料のセタン価が高くなるにつれてＤＳ成分の排出量が増加する排出特性となる（図６（Ｂ）参照）。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、燃料性状については考慮されておらず、ＤＰＦに捕集されるＳＯＦ成分およびＤＳ成分の堆積量の推定に誤差を生じるものであった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、燃料性状により変化する炭素質（ＤＳ）成分および有機溶剤可溶（ＳＯＦ）成分の排出特性に応じてＤＰＦの再生時期を制御可能な内燃機関の排気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】
【０００７】
本発明は、排気通路に設けられたパーティキュレート捕集フィルタと、前記パーティキュレート捕集フィルタに装着され捕集フィルタに所定量以上堆積したパーティキュレートを燃焼除去して捕集フィルタを再生する再生手段と、使用している燃料のセタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいて前記パーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレートの堆積量を成分と共に演算する堆積量演算手段と、前記堆積量演算手段により演算された堆積量および成分に基づいて前記再生手段の再生動作を制御する再生動作制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、使用している燃料のセタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段を備え、機関運転状態および燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいてパーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレートの堆積量を成分と共に演算し、演算された堆積量および成分に基づいてＤＰＦの再生動作を制御するため、ＤＰＦに捕集されるＳＯＦ成分およびＤＳ成分の堆積量を正確に推定でき、ＤＰＦの再生を適切なタイミングで行え、その寿命を長期化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの構成図であり、軽油を燃料とするディーゼルエンジンを例にして構成したものである。
【００１１】
図１において、１はディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記述する）を示し、３はこのエンジン１の排気通路を示す。
【００１２】
エンジン１の排気通路３の上流側部分を構成する排気出口通路３ａは、過給機のタービン３ｂに接続されており、その下流に、排気後処理装置としてのパーティキュレート捕集フィルタ２１（以下、ＤＰＦと称する）を内部に収容したケーシング２０が配置されている。このＤＰＦ２１には、酸化触媒（貴金属）を担持させて、流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を酸化する機能を持たせてある。上記ケーシング２０の入口部には、実空燃比検出手段となる空燃比センサ３７が設けられている。この空燃比センサ３７は、例えば、酸素イオン伝導性固体電解質を用いて、排気中の酸素濃度を検出し、酸素濃度から空燃比を求める。なお、排気通路３のＤＰＦの下流若しくは上流に、排気浄化のため、排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときトラップしたＮＯｘを離脱浄化するＮＯｘトラップ触媒を配置してもよい。ＮＯｘトラップ触媒には、酸化触媒（貴金属）を担持させて、流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を酸化する機能を持たせる。また、ＤＰＦ２１にＮＯｘトラップ触媒を担持させて一体に構成してもよい。
【００１３】
吸気通路２の吸気コレクタ２ｃと排気出口通路３ａとの間には、排気の一部を還流するためのＥＧＲ通路４が設けられており、ここに、ステッピングモータにて開度が連続的に制御可能なＥＧＲ弁５が介装されている。
【００１４】
吸気通路２は、上流位置にエアクリーナ２ａを備え、その出口側に、吸入空気量検出手段となるエアフロメ一夕７が設けられている。そして、エアフロメ一夕７の下流に、過給機のコンプレッサ２ｂが配置されているとともに、このコンプレッサ２ｂと吸気コレクタ２ｃとの間に、アクチュエータ（例えばステッピングモータ式）によって開閉駆動される吸気絞り弁６が介装されている。
【００１５】
エンジン１の燃料供給系は、ディーゼル用燃料である軽油を蓄える燃料タンク６０と、燃料をエンジン１の燃料噴射装置１０へ供給するための燃料供給通路１６と、エンジン１の燃料噴射装置１０からのリターン燃料（スピル燃料）を燃料タンク６０に戻すための燃料戻り通路１９と、を備えている。
【００１６】
このエンジン１の燃料噴射装置１０は、公知のコモンレール式燃料噴射装置であって、サプライポンプ１１と、コモンレール（蓄圧室）１４と、気筒毎に設けられた燃料噴射弁１５と、から大略構成され、サプライポンプ１１により加圧された燃料が燃料供給通路１２を介してコモンレール１４にいったん蓄えられたあと、コモンレール１４内の高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁１５に分配される。
【００１７】
上記コモンレール１４には、該コモンレール１４内の燃料の圧力および温度を検出するために、圧力センサ３４および温度センサ３５が設けられている。また、コモンレール１４内の燃料圧力を制御するために、サプライポンプ１１からの吐出燃料の部が、一方向弁１８を具備したオーバーフロー通路１７を介して燃料供給通路１６に戻されるようになっている。詳しくは、オーバーフロー通路１７の流路面積を変える圧力制御弁１３が設けられており、この圧力制御弁１３がエンジンコントロールユニット３０からのデューティ信号に応じてオーバーフロー通路１７の流路面積を変化させる。これにより、サプライポンプ１１からコモンレール１４への実質的な燃料吐出量が調整され、コモンレール１４内の燃料圧力が制御される。
【００１８】
燃料噴射弁１５は、エンジンコントロールユニット３０からのＯＮ−ＯＦＦ信号によって開閉される電子式の噴射弁であって、ＯＮ信号によって燃料を燃焼室に噴射し、ＯＦＦ信号によって噴射を停止する。そして、燃料噴射弁１５へ印加されるＯＮ信号の期間が長いほど燃料噴射量が多くなり、またコモンレール１４の燃料圧力が高いほど燃料噴射量が多くなる。
【００１９】
エンジンコントロールユニット３０には、吸入空気量を検出するエアフロメータ７の信号（Ｑａ）、水温センサ３１の信号（水温Ｔｗ）、クランク角度検出用クランク角センサ３２の信号（エンジン回転数Ｎｅの基礎となるクランク角度信号）、気筒判別用クランク角センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙ１）、コモンレール１４の燃料圧力を検出する圧力センサ３４の信号（コモンレール圧力ＰＣＲ）、燃料温度を検出する温度センサ３５の信号（燃料温度ＴＦ）、負荷に相当するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３６の信号（アクセル開度（負荷）Ｌ）、空燃比センサ３７の信号（Ｏ２）（排気空燃比（以下排気λといい、数値としては空気過剰率で表す）を検出する）、ＤＰＦ２１の温度を検出するＤＰＦ温度センサ３８の信号（ＤＰＦ温度Ｔｄ）、がそれぞれ入力される。
【００２０】
コントロールユニット３０は、水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力ＰＣＲ、エアフロメータ７の信号Ｑａ、燃料温度ＴＦ、アクセル開度Ｌ、空燃比センサの信号Ｏ２、をそれぞれ読み込み、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索することによりコモンレール１４の目標基準圧力ＰＣＲＯを求め、この目標基準圧力ＰＣＲＯが得られるように圧力制御弁１３のフィードバック制御を実行することで、コモンレール圧力制御を行う。
【００２１】
コントロールユニット３０は、また、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁１５によるメイン噴射及び所定の運転条件においてメイン噴射後（膨張行程又は排気行程）に行うポスト噴射の燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射弁１５への燃料噴射指令信号、吸気絞り弁６への開度指令信号、ＥＧＲ弁５への開度指令信号等を出力する。
【００２２】
コントロールユニット３０は、さらに、ＤＰＦ２１に捕集されて堆積したＰＭの浄化（ＤＰＦ再生）のための排気浄化制御を行う。
【００２３】
図２〜図４および図８はコントロールユニット３０にて定期的に実行されるＤＰＦ２１による排気浄化制御のフローチャートである。先ず図２のフローに沿って説明する。尚、図８のフローでリターンとなると、図２のフローのスタートに戻る。
【００２４】
ステップＳ１では、各種センサ信号を読込み、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ、ＤＰＦ温度Ｔｄ、空燃比センサ３７の信号Ｏ２（排気λ）を検出する。また、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｌとをパラメータとするマップから演算されている燃料噴射量（メイン噴射量）Ｑを読込む。さらに、水温Ｔｗ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力ＰＣＲ、エアフロメータ７の信号Ｑａ、燃料温度ＴＦ、を夫々読み込む。
【００２５】
ステップＳ２では、供給している燃料性状（セタン価、燃料比重）を検知する。燃料性状の検知は、例えば、実公平３−４５１８１号公報に示すように、燃料タンク内に、錘に作用する重力により落下する振り子を設けるとともに、粘度により左右される振り子の落下時間を計測する機構を設け、その落下時間から粘度を求め、検出した粘度に対して、そのときの燃料温度に基づく補正を加えて、セタン価等を判定する構成でも、特開平１１−１０７８２０号公報に示すように、ディーゼルエンジンの筒内圧センサによる着火時期検出手段を備えて、市場での燃料のセタン価のばらつき等により、目標とする着火時期と実着火時期とが異なる場合に、実着火時期の目標着火時期に対する差分によりセタン価等の燃料性状を判定する構成でもよい。
【００２６】
ここでは、セタン価等の燃料性状が燃料の密度つまり比重に相関していることに着目して、使用している燃料の比重を検出する比重検出手段により検出された比重に基づいて、セタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出するように構成する。この燃料性状の判定方法については、後述する図３の燃料性状判定のフローチャートに基づき説明する。
【００２７】
ステップＳ３では、ＤＰＦ２１に捕集されて堆積しているＰＭ堆積量ＷＰＭを計算する。ＰＭ堆積量の計算は、排気圧力センサ等によりＤＰＦ入口側排気圧力を検出し、現在の運転状態（エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑ）での基準排気圧力との比較により、ＰＭ堆積量を推定してもよいが、ここでは、後述する図４〜図７のＰＭ堆積量演算手段により計算する。
【００２８】
ステップＳ４では、ＤＰＦ再生モード中であることを示すｒｅｇ１フラグが立っているか否かを判定する。ｒｅｇ１フラグが立っていない場合（ｒｅｇ１フラグ＝０）の場合はステップＳ５へ進み、ｒｅｇ１フラグが立っている場合（ｒｅｇ１フラグ＝１）の場合は、後述する図８のＤＰＦ再生モードの制御へ進む。
【００２９】
ステップＳ５では、ステップＳ３で計算したＤＰＦ２１のＰＭ堆積量がＤＰＦ再生時期である所定量ＰＭ１未満であるか否かを判定する。ＰＭ堆積量がＤＰＦ再生時期を示す所定量ＰＭ１を超えている（ＰＭ堆積量≧ＰＭ１）と判定された場合は、ステップＳ９へ進み、ステップＳ９でＲｅｇ１フラグを１にして、ＤＰＦ再生要求を出し、今回の処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ６では、ＤＰＦ２１のＳＯＦ堆積量ＷＳＯＦを演算する。ＳＯＦ堆積量ＷＳＯＦは、新たに演算してもよいが、ここでは、ステップＳ３で計算したＷＳＯＦを読み込む。
【００３１】
ステップＳ７では、排気ガス温度履歴、または機関運転履歴、若しくはＤＰＦ温度センサ３８の温度Ｔｄの履歴から、ＤＰＦ２１の温度が、前回のＤＰＦ再生、またはＳＯＦ離脱から、所定温度以上の状態が所定時間連続している場合には、ＷＳＯＦ＝０とする。これは、ＳＯＦ成分が揮発性のある未燃焼ＨＣであることから、比較的低温（２００℃〜３００℃）で燃焼されて離脱される（ＳＯＦ離脱）ため、このような温度条件が所定時間連続する場合には、ＳＯＦ堆積量ＷＳＯＦを零とするものである。この場合の所定温度と所定時間は、予め試験的に実行することにより設定することができる。
【００３２】
ステップＳ８では、ステップＳ６およびステップＳ７で検知したＤＰＦ２１のＳＯＦ堆積量ＷＳＯＦがＤＰＦ再生時期である所定量ＳＯＦ１未満であるか否かを判定する。ＳＯＦ堆積量がＤＰＦ再生時期を示す所定量ＳＯＦ１を超えている（ＳＯＦ堆積量≧所定量ＳＯＦ１）と判定された場合は、ステップＳ９へ進み、Ｒｅｇ１フラグを１にセットし、次サイクル時のステップＳ４の判定により図８に示すＤＰＦ２１のＤＰＦ再生モードの制御へ進む。
【００３３】
次に、上記ステップＳ２の燃料性状検知の制御ルーチンの詳細を、図３のフローチャートに基づいて説明する。この制御によって、使用されている燃料の性状が精度良く検出される。
【００３４】
以下、この燃料性状検知の制御ルーチンを説明する。ステップＳ１１では、吸入空気量を検出するエアフロメータ７の信号Ｑａに基づいて、該信号Ｑａの値をパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の吸入空気量Ｑａｉｒのテーブルデータを検索する。そしてステップＳ１２に進む。
【００３５】
ステップＳ１２では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定される主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑｍａｉｎを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップＳ１３に進む。
【００３６】
なお、主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑｍａｉｎは、前記の方法でなくても、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定される燃料噴射装置の燃料噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求め、この燃料噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄとコモンレール圧力ＰＣＲとをパラメータとして設定される主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑｍａｉｎを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求めるようにしてもよい。
【００３７】
ステップＳ１３では、空燃比センサ３７の信号Ｏ２に基づいて、該信号Ｏ２の値をパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている実空燃比ＡＦｒｅａ１のテーブルデータを検索する。そして、ステップＳ１４に進む。
【００３８】
ステップＳ１４では、燃料性状を検出するのに適した条件か否かを判定する。
【００３９】
例えば、通常、自動車用エンジンにおいては、ＮＯｘ低減のためにＥＧＲ弁５等からなる排気還流装置を備えているのが一般的であるが、運転条件により排気が還流している状態では、排気空燃比がリッチ側にシフトしてしまうため、実空燃比を正確に求めるためには排気還流の補正が必要になる。従って、補正によって実空燃比の検出精度が悪化することの懸念もあるため、実空燃比の検出指令を出すのは、排気還流を停止する領域に限定することが望ましい。
【００４０】
ステップＳ１４で検出条件に適していなければ、燃料性状の検出は実施せずに処理を終了する。ステップＳ１４で検出条件に適していれば、ステップＳ１５に進む。
【００４１】
ステップＳ１５では、ステップＳ１１で求めた吸入空気流量ＱａｉｒとステップＳ１３で求めた実空燃比ＡＦｒｅａ１とに基づいて、実燃料供給重量Ｇｍａｉｎを求める。具体的には、吸入空気流量Ｑａｉｒを実空燃比ＡＦｒｅａｌで除して実燃料供給重量Ｇｍａｉｎとする（Ｇｍａｉｎ＝Ｑａｉｒ÷ＡＦｒｅａ１）。そして、求めた実燃料供給重量ＧｍａｉｎとステップＳ１２で求めた主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑｍａｉｎとに基づいて実比重Ｇｆｕｅｌを求める。具体的には、実燃料供給重量Ｇｍａｉｎを主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑｍａｉｎで除して実比重Ｇｆｕｅ１とする（Ｇｆｕｅ１＝Ｇｍａｉｎ÷Ｑｍａｉｎ）。そして、ステップＳ１６に進む。
【００４２】
ステップＳ１６では、上記の実比重Ｇｆｕｅ１と燃料温度ＴＦとから標準比重（基準温度、例えば標準温度２０℃での比重）Ｇｓｔｄを求める。具体的には、実比重Ｇｆｕｅｌと燃料温度ＴＦとをパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている標準比重Ｇｓｔｄのマップを検索して、対応する値を求める。そして、ステップＳ１７に進む。
【００４３】
ステップＳ１７では、上記の標準比重Ｇｓｔｄをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている燃料性状、例えばセタン価Ｃｎｕｍｂｅｒのテーブルデータを検索する。
【００４４】
以上のステップにより、吸入空気量と燃料供給量と実空燃比とから比重を検出するので、燃料性状を正確に実用的な方法で判定でき、また、燃料供給量検出手段として、検出されたエンジン回転数と負荷とからマップデータとして燃料噴射量を求めることにより、本来エンジンに備えられた機能を流用することができ、コストを増加させることもない。さらに、吸入空気流量を実空燃比で除して実燃料供給重量を求め、この実燃料供給重量を主燃料噴射量（燃料供給量）で除して実比重を求めることにより、実空燃比を精度良く、かつコストの増加なしで検出でき、しかも、燃料温度を考慮して標準比重とした上で燃料性状を求めるので、より精度良く燃料性状を検出できる特徴を有する。
【００４５】
次に、上記ステップＳ３のＤＰＦへのＰＭ堆積量検出の制御ルーチンの詳細を、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００４６】
先ず、ステップＳ３１で、ステップＳ２で検知した燃料性状（例えば、セタン価ＣＮ）の燃料に対する単位時間当たりに機関より排出されるドライスート排出量Δｄｒｙを、機関回転数及び負荷をパラメータとして求める。なお、ドライスートとはパーティキュレートＰＭの一部を構成する炭素粒子であり、パーティキュレートＰＭはドライスートと後述のＳＯＦにより構成される。また、前記ドライスート排出量Δｄｒｙは、図５に示すように、ＲＯＭに予め記憶されているマップより求められ、機関回転数が高い程また負荷としてのトルクが大きい程ドライスート排出量Δｄｒｙも大きくなる。このマップは、供給燃料の燃料性状、例えば、セタン価ＣＮが低い燃料に対するものからセタン価ＣＮが高い燃料に対するものまで、セタン価ＣＮ毎に設定される。機関１の低・中負荷運転時のドライスート排出量Δｄｒｙは、低いセタン価領域から高いセタン価領域まで連続させて示すと、図６（Ａ）のように、低セタン価ＣＮでは排出量が比較的に少なく、セタン価ＣＮが高くなるに連れて燃料の着火性が向上して着火遅れ期間が短縮化することにより、次第にドライスート排出量が増加する特性に基づいて、各セタン価ＣＮのマップに反映させて設定している。同様に、機関１の高負荷運転時のドライスート排出量Δｄｒｙは、低いセタン価領域から高いセタン価領域まで連続させて示すと、図６（Ｂ）のように、低セタン価ＣＮでは排出量が比較的に少ないが低・中負荷運転時よりも多く、セタン価ＣＮが高くなるに連れて燃料の着火性が向上して着火遅れ期間が更に短縮化することにより、次第にドライスート排出量が増加する特性に基づいて、各セタン価ＣＮのマップに反映させて設定している。
【００４７】
なお、上記ドライスート排出量Δｄｒｙのマップは、セタン価ＣＮ毎に設定するものであるが、標準的なセタン価（例えば、ＣＮ＝６０）に対する基準マップと供給燃料により増減するセタン価ＣＮに対するセタン価補正係数を記憶させたセタン価補正係数マップ（図６（Ｃ））を設定し、ドライスート排出量Δｄｒｙの演算時に基準マップの排出量とセタン価補正係数マップに記憶されているセタン価に対応する係数とを乗算してドライスート排出量Δｄｒｙを求めてもよい。
【００４８】
ステップＳ３２では、上記ドライスート排出量Δｄｒｙにフィルタ捕集効率ηｄｒｙと、該当のフィルタ部材２１への流量分配率αとを乗じて、ドライスート堆積量の増分を求め、今でのドライスート堆積量Ｗ１ｄｒｙに加算する。
【００４９】
次に、ステップＳ３３では、ステップＳ２で検知した燃料性状（例えば、セタン価ＣＮ）の燃料に対する機関運転状態がＳＯＦ捕集領域にあるか、ＳＯＦ離脱領域にあるかを、ＲＯＭに記憶された、図７のＳＯＦ捕集・離脱マップに基づいて判定する。ここで、機関運転状態が低負荷・低回転領域である程ＳＯＦは効率良く捕集され、また機関運転状態が高負荷・高回転領域である程ＳＯＦが大量に離脱する。前記ＳＯＦ捕集・離脱マップは、供給燃料の燃料性状、例えば、セタン価ＣＮが低い燃料に対するものからセタン価ＣＮが高い燃料に対するものまで、セタン価ＣＮ毎に設定される。即ち、機関の低・中負荷運転時の各セタン価ＣＮ毎のＳＯＦ捕集・離脱マップに設定されるＳＯＦ捕集域および離脱域は、低いセタン価領域から高いセタン価領域まで連続して示すと、図６（Ａ）のように、低セタン価ＣＮでは着火性が悪くＳＯＦ排出量が多く、セタン価ＣＮが高くなるに連れて燃料の着火性が向上してＳＯＦ排出量が減少することから、この特性に基づいて、各セタン価ＣＮ毎のマップに反映させて設定している。同様に、機関の高負荷運転時の各セタン価ＣＮ毎のＳＯＦ捕集・離脱マップに設定されるＳＯＦ捕集域および離脱域は、図６（Ｂ）に示すように、セタン価ＣＮに関らずＳＯＦの排出がほとんど少ないため、ＳＯＦ離脱域がセタン価ＣＮ毎に相違するよう設定される。
【００５０】
なお、このＳＯＦ捕集・離脱マップについても、標準的なセタン価（例えば、ＣＮ＝６０）に対する基準マップと供給燃料により増減するセタン価ＣＮに対するセタン価補正係数を記憶させたセタン価補正係数マップ（図６（Ｃ））を設定し、ＳＯＦ捕集域・離脱域の演算時に基準マップの排出量とセタン価補正係数マップに記憶されているセタン価ＣＮに対応する係数とを乗算してＳＯＦ捕集域・離脱域を求めてもよい。
【００５１】
尚、ＳＯＦとはパーティキュレートの一部を構成するミスト状のＨＣであり、このＳＯＦの含有量により燃焼伝播が異なり、もってＤＰＦ２１の再生能力に影響を及ぼす物質である。そして、ＳＯＦ捕集領域であると判定された場合には、ステップＳ３４にて、図７のマップから読取ったＳＯＦ捕集率βＳＯＦに、該当するフィルタ部材２１への流量分配率αを乗じて、ＳＯＦ捕集率の増分を求め、今までのＳＯＦ堆積量Ｗ１ＳＯＦにα×βＳＯＦを乗じてＳＯＦ捕集量の増量分を求め、今までのＳＯＦ堆積量Ｗ１ＳＯＦに加算する。従ってＳＯＦ捕集量ＷＳＯＦはＷＳＯＦ＝Ｗ１ＳＯＦ×（１＋α×βＳＯＦ）となる。
【００５２】
即ち、ステップＳ３４及びステップＳ３５が有機溶剤可溶成分堆積量演算手段の機能を奏するものである。また、ＳＯＦ離脱領域であると判定された場合には、ステップＳ３５にて、図７のマップからＳＯＦ離脱率γＳＯＦを読取り、該当するＤＰＦ２１への流量分配率αを考慮し、今までのＳＯＦ堆積量Ｗ１ＳＯＦにα×γＳＯＦを乗じてＳＯＦ捕集量の減量分を求める。従って、最終的なＳＯＦ堆積量ＷＳＯＦは、今までのＳＯＦ堆積量Ｗ１ＳＯＦに（１−α×γＳＯＦ）を乗じることにより求められる。
【００５３】
次に，ステップＳ３６にて、フィルタ部材２１へのパーティキュレート堆積量ＷＰＭ、即ち、ドライスート堆積量ＷｄｒｙとＳＯＦ堆積量ＷＳＯＦとを加算してＤＰＦへのＰＭ堆積量ＷＰＭが演算される。
【００５４】
次に、図８のＤＰＦ再生モードの制御について説明する。図２の基本フローのステップＳ５の判定で所定量ＰＭ１にＰＭ堆積量が達した、またはステップＳ８の判定でＳＯＦ堆積量が所定量ＳＯＦ１に達したとされて、ステップＳ９によりＲｅｇ１フラグ＝１と設定されると、これを受けて基本フローのステップＳ４の判定により、図８のフローが開始される。  ステップＳ１０１では、必要ならば、ＤＰＦ温度をＰＭの燃焼に必要な温度となるよう燃焼状態の切り替えを行い、ステップＳ１０２へ進む。
【００５５】
ステップＳ１０２では、ＤＰＦ再生のため、排気λをリーンに制御する。ここで、目標とする排気λは、図９に基づき、ＤＰＦ２１に堆積していると考えられるＰＭ堆積量に応じて設定されている。尚、目標の排気λはＰＭ堆積量が多いほど小（リッチ側）とする。ＰＭ堆積量が多いほどＤＰＦ再生中のＰＭ燃焼伝播が激しくなり、溶損しやすくなるためである。制御は、吸気絞り弁６を用いて行い、基本的には、図１０に示す目標吸入空気量になるように制御し、排気λが目標値から乖離している場合は、更に調整して、排気λを目標値に制御する。
【００５６】
ステップＳ１０３では、ＤＰＦ温度が所定温度（再生中の目標下限温度、例えば、６００℃）Ｔ２１を超えているか否かを再度判定する。ステップＳ１０２での排気λの制御によってＤＰＦ温度がＴ２１より低くなる可能性があるためである。ＤＰＦ温度がＴ２１より低い場合は、ステップＳ１０４へ進む。
【００５７】
ステップＳ１０４では、メイン燃料噴射時期をリタード（遅角）させて、排気温度の上昇を図り、次いで、ステップＳ１０５で噴射時期の遅角による出力トルク変動を噴射量を増量調整することで補正する。
【００５８】
ステップＳ１０６では、ＤＰＦ温度が再生中の目標上限温度（例えば、７００℃）Ｔ２２未満か否かを判定する。ＤＰＦ温度がＴ２２より高い場合は、ステップＳ１０７へ進む。
【００５９】
ステップＳ１０７では、メイン燃料噴射時期を進角させて、排気温度の低下を図り、ＤＰＦ再生中、ＰＭの燃焼によってＤＰＦ温度が過度に上昇し、これによってＤＰＦ２１が溶損することを避ける。次いで、ステップＳ１０８で噴射時期の進角による出力トルク変動を噴射量を減量調整することで補正する。
【００６０】
尚、噴射量が変動することで排気λが変動するが、その後ステップＳ１０２で再度吸入空気量を調整することで、目標の排気λとＤＰＦ温度とを実現する。
【００６１】
ステップＳ１０９では、ＤＰＦ再生モード（目標の排気λとＤＰＦ温度）にて所定時間ｔｄｐｆｒｅｇ１経過したかを判定し、経過した場合は、ＤＰＦ２１に堆積したＰＭは確実に燃焼除去されるので、ＤＰＦ再生完了と見なして、ステップＳ１１０へ進む。
【００６２】
前記所定時間ｔｄｐｆｒｅｇ１は、図１１に示すように、ＰＭ堆積量がＰＭ１に達したときに、ＰＭを構成するＤＳ成分とＳＯＦ成分との割合が運転状態により相違する。例えば、（Ａ）のケースでは、低負荷運転状態が連続した場合であり、ＳＯＦ成分が上限値ＳＯＦ１に達し、残余のＰＭがＤＳ成分であり、このような場合の所定時間は、図１２に線Ａで示すように、比較的短時間に設定する。また、（Ｃ）のケースでは、高負荷運転状態が連続した場合であり、ＳＯＦ成分がほとんどなく、大半はＤＳ成分で占められており、このような場合の所定時間は、図１２に線Ｃで示すように、比較的長時間に設定する。さらに、上記（Ａ）と（Ｃ）の中間の（Ｂ）のケースでは、図１２に線Ｂで示すように、中間的な時間に設定する。
【００６３】
従って、前記所定時間ｔｄｐｆｒｅｇ１は、ステップＳ５でＰＭ堆積量がＤＰＦ再生時期を示す所定量ＰＭ１を超えている（ＰＭ堆積量≧ＰＭ１）と判定された場合には、図１２のケース（Ａ）からケース（Ｃ）までの間で、ＳＯＦ／ＳＯＦ１の比率に応じて設定される。また、ステップＳ８でＳＯＦ堆積量がＤＰＦ再生時期を示す所定量ＳＯＦ１を超えている（ＳＯＦ堆積量≧所定量ＳＯＦ１）と判定された場合には、図１２のＳＯＦ／ＳＯＦ１の比率が１となるので、前記所定時間ｔｄｐｆｒｅｇ１はケース（Ａ）と同様の短時間に設定される。
【００６４】
ステップＳ１１０では、ＤＰＦ再生が完了したので、ステップＳ１０１で燃焼を切り替えた場合には、燃焼状態を元に戻し、ステップＳ１１１へ進む。
【００６５】
ステップＳ１１１では、ＤＰＦ再生が完了したので、ｒｅｇ１フラグを０にする。
【００６６】
なお、上記実施形態において、ＰＭ堆積量が所定量ＰＭ１を超えた場合とＳＯＦ堆積量が所定量ＳＯＦ１を超えた場合とでＳＯＦ／ＳＯＦ１の比率に応じてＤＰＦ２１の再生時間を異ならせるものについて説明したが、図示しないが、ＰＭ堆積量が所定量ＰＭ１を超えた場合とＳＯＦ堆積量が所定量ＳＯＦ１を超えた場合とで、ＤＰＦ２１の再生温度を異ならせるようにしてもよい。
【００６７】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００６８】
（ア）排気通路に設けられたパーティキュレート捕集フィルタと、前記パーティキュレート捕集フィルタに装着され捕集フィルタに所定量以上堆積したパーティキュレートを燃焼除去して捕集フィルタを再生する再生手段と、使用している燃料のセタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいて前記パーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレートの堆積量を成分と共に演算する堆積量演算手段と、前記堆積量演算手段により演算された堆積量および成分に基づいて前記再生手段の再生動作を制御する再生動作制御手段と、を備える。このため、ＤＰＦに捕集されるＳＯＦ成分およびＤＳ成分の堆積量を正確に推定でき、ＤＰＦの再生を適切なタイミングで行え、その寿命を長期化できる。
【００６９】
（イ）堆積量演算手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいてパーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレートの総堆積量および総堆積量中の有機溶剤可溶成分比率とを演算可能であり、再生動作制御手段は、前記堆積量演算手段で演算された総堆積量中の有機溶剤可溶成分量に応じて再生処理時間を短縮するため、ＤＰＦの再生を堆積成分に応じて適切に行うことができる。
【００７０】
（ウ）堆積量演算手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいてパーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレート中の有機溶剤可溶成分量を演算可能であり、  前記再生動作制御手段は、前記堆積量演算手段で演算された有機溶剤可溶成分量に所定量に達した際に起動されるため、ＤＰＦに有機溶剤可溶成分が堆積することによりその機能が低下することを確実に防止できる。
【００７１】
（エ）再生動作制御手段は、有機溶剤可溶成分の所定量以上の堆積時の再生手段の燃焼除去時間（再生時間）を比較的短時間に設定することにより、同一の再生温度によりＤＰＦを再生することができ、堆積成分毎に再生温度を変える必要がなく、再生制御が簡単化できる。
【００７２】
（オ）堆積量演算手段は、前記運転状態検出手段により排気ガス温度履歴または機関運転履歴からパーティキュレート捕集フィルタの温度が、前回の再生動作から所定温度以上の状態が所定時間連続している場合には、有機溶剤可溶成分量の堆積量を零と演算するため、ＤＰＦ中の有機溶剤可溶成分の堆積量を正確に推定することができる。
【００７３】
（カ）吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、燃料供給量を検出する燃料供給量検出手段と、実空燃比を検出する実空燃比検出手段と、を備え、比重検出手段は、検出された吸入空気量と燃料供給量と実空燃比とにより燃料の比重を検出するため、吸入空気量と燃料供給量と実空燃比とから比重を検出するので、燃料性状を正確に実用的な方法で判定でき、また、燃料供給量検出手段として、検出されたエンジン回転数と負荷とからマップデータとして燃料噴射量を求めることにより、本来エンジンに備えられた機能を流用することができ、コストを増加させることもない。さらに、吸入空気流量を実空燃比で除して実燃料供給重量を求め、この実燃料供給重量を主燃料噴射量（燃料供給量）で除して実比重を求めることにより、実空燃比を精度良く、かつコストの増加なしで検出でき、しかも、燃料温度を考慮して標準比重とした上で燃料性状を求めるので、より精度良く燃料性状を検出できる。
【００７４】
（第２実施形態）
図１３は、本発明を適用した内燃機関の排気浄化装置の第２実施形態を示すコントロールユニット３０にて定期的に実行されるＤＰＦによる排気浄化制御のフローチャートである。本実施形態においては、ＰＭを構成するＤＳ成分またはＳＯＦ成分のいずれか一方でも上限値に達する時点でＤＰＦの再生を実施するようにしたものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００７５】
本実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置が適用されるエンジンシステムの構成は第１実施形態と同様であり、エンジンコントロールユニット３０で定期的に実行される排気浄化制御のフローチャートの一部が、図１３に示すように、若干相違する。
【００７６】
即ち、第１実施形態の処理手順（フローチャート）でＤＰＦ２１に捕集されて堆積しているＰＭ堆積量を計算するステップＳ３をＤＰＦ２１へのＤＳ成分の堆積量を検知するステップＳ２１に代え、ＰＭ堆積量を上限値ＰＭ１と比較判断するステップＳ５をＤＳ成分の堆積量を上限値ＤＳ１と比較するステップＳ２２に代える構成が相違している。
【００７７】
即ち、図１３において、ステップＳ２１でのＤＰＦ２１へのＤＳ成分の堆積量を検知は、ＰＭ堆積量を検知する図４のステップＳ３１およびＳ３２で構成され、このステップＳ３１およびＳ３２のドライスート堆積量Ｗｄｒｙ＝Ｗ１ｄｒｙ＋α×Δｄｒｙ×ηｄｒｙがここで演算される。そして、ステップＳ２２において、ドライスート堆積量Ｗｄｒｙとその上限値ＤＳ１とが比較判定される。
【００７８】
上記のステップＳ３の処理がステップＳ２１に変化したことによって、ステップＳ６のＤＰＦ２１のＳＯＦ堆積量ＷＳＯＦを演算する処理が、ステップＳ３で計算したＷＳＯＦを読み込むことから、図４のステップＳ３３〜Ｓ３５の処理を実行することに変更され、ＳＯＦ堆積量ＷＳＯＦ＝Ｗ１ＳＯＦ×（１＋α×βＳＯＦ）、または、ＷＳＯＦ＝Ｗ１ＳＯＦ×（１−α×γＳＯＦ）が演算される。
【００７９】
また、ステップＳ２２およびステップＳ８でのＤＳ堆積量およびＳＯＦ堆積量の各上限値ＤＳ１およびＳＯＦ１は、ＤＳ成分とＳＯＦ成分との和がＰＭ上限値ＰＭ１を超えないように、夫々の上限堆積量を低めに設定することが望ましい。
【００８０】
また、ステップＳ１０９における所定時間ｔｄｐｆｒｅｇ１は、ＤＳ成分堆積量の上限値ＤＳ１（ステップＳ２２）とＳＯＦ成分堆積量の上限値ＳＯＦ１（ステップＳ８）のどちらの判定で再生フラグｒｅｇ１を立てたかにより設定される。即ち、ＳＯＦ成分堆積量の上限値ＳＯＦ１での判定で再生フラグｒｅｇ１を立てた場合の所定時間ｔｄｐｆｒｅｇ１は、ＤＳ成分堆積量の上限値ＤＳ１での判定で再生フラグｒｅｇ１を立てた場合に比して短時間とすることが望ましい。
【００８１】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（カ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００８２】
（キ）堆積量演算手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状とに基づいてパーティキュレート捕集フィルタに捕集され堆積するパーティキュレート中の炭素質成分量を演算可能であり、
前記再生動作制御手段は、前記堆積量演算手段で演算された炭素質成分量が所定量に達した際に起動されるため、ＤＰＦを炭素質成分量に応じて適切な時期に再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの構成図。
【図２】本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施形態のコントローラにより実行される排気浄化制御のフローチャート。
【図３】燃料性状検知の制御ルーチンの詳細を示すフローチャート。
【図４】ＤＰＦへのＰＭ堆積量検出の制御ルーチンの詳細を示すフローチャート。
【図５】低・中負荷時における単位時間当たりのドライスート排出量を示す特性図。
【図６】低・中負荷時（Ａ）および高負荷時（Ｂ）の各セタン価毎のドライスートおよびＳＯＦ排出量を示す特性図と、各セタン価毎のドライスートおよびＳＯＦ排出量の補正係数を示す特性図（Ｃ）。
【図７】低・中負荷時における単位時間当たりのＳＯＦ排出量を示す特性図。
【図８】ＤＰＦ再生モードの制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】ＰＭ堆積量に対する再生中の目標排気λを示すテーブル。
【図１０】ＤＰＦ溶損防止のための目標吸入空気量を示すマップ。
【図１１】ＤＰＦに堆積するドライスートとＳＯＦとの割合をケース別に示す図。
【図１２】ＤＰＦの再生時間を示すマップ。
【図１３】本発明の内燃機関の排気浄化装置の第２実施形態のコントローラにより実行される排気浄化制御のフローチャート。
【符号の説明】
【００８４】
１  ディーゼルエンジン
７  エアフロメータ
１０  燃料噴射装置
２１  ＤＰＦ
３０  エンジンコントロールユニット
３４  圧力センサ
３６  アクセル開度センサ
３７  空燃比センサ  １
【図１】
2005048709.tif 000003
【図２】
2005048709.tif 000004
【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】
2005048709.tif 000009
【図８】
2005048709.tif 000010
【図９】
2005048709.tif 000011
【図１０】
2005048709.tif 000012
【図１１】
2005048709.tif 000013
【図１２】
2005048709.tif 000014
【図１３】
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