(57)【要約】【課題】パティキュレートの燃え残りが発生しても、適切にＤＰＦ装置の再生を実施できる排気浄化装置を提供する。【解決手段】ＤＰＦ装置１３の再生終了後、メモリ２０ａに記憶されたオイルアッシュ量及びＤＰＦ特性Ｆ０から排気ガス流量Ｍ１における差圧ΔＰＭが推定され、差圧センサ２４から排気ガス流量Ｍ１における差圧ΔＰ１１が求められる。（ΔＰ１１−ΔＰＭ）≧ａの場合、（Ｓ１−Ｓ２）＜ｂであればパティキュレートの燃え残りが無いので、メモリ２０ａに記憶されたオイルアッシュ量を、（ΔＰ１１−ΔＰＭ）に基づいて算出される値に更新し、（Ｓ１−Ｓ２）≧ｂであればパティキュレートの燃え残りがあるので、燃料添加量の増量を行う。一方、（ΔＰ１１−ΔＰＭ）＜ａの場合、パティキュレートの燃え残りがないので、燃料添加量の減量を行う。【選択図】図３
2007023792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中のパティキュレートを処理する排気浄化装置において、
前記排気浄化装置は、
前記パティキュレートを捕捉するＤＰＦ装置と、
前記ＤＰＦ装置の前後の差圧を検出する差圧検出手段と、
前記排気ガスの流量を検出する排気ガス流量検出手段と、
堆積物の無い状態の前記ＤＰＦ装置における、前記差圧及び前記流量の関係である基準ＤＰＦ特性が記憶された制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記排気ガス流量検出手段により検出された流量に対する前記差圧検出手段により検出された差圧の実測変化率と、基準ＤＰＦ特性より得られる基準変化率とを比較し、前記実測変化率と前記基準変化率との差が所定値より小さい場合に、前記ＤＰＦ装置に前記パティキュレートの燃え残りがない、と判定することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記実測変化率は、前記排気ガスの任意の異なる２つの流量の差に対する、前記差圧検出手段により検出された前記２つの流量における前記差圧の差の比であり、
前記基準変化率は、前記２つの流量の差に対する、前記基準ＤＰＦ特性より得られた前記２つの流量における前記差圧の差の比であり、
前記制御手段は、２つの前記比の差が所定値よりも小さい場合に、前記ＤＰＦ装置に前記パティキュレートの燃え残りがない、と判定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気浄化装置は、前記ＤＰＦ装置に流入する前記排気ガスの温度を検出する、温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記排気ガス流量検出手段による検出値を、前記排気ガスの温度によって補正することを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気浄化装置は、
前記ＤＰＦ装置の上流に設けられた触媒と、
前記触媒の上流に設けられた燃料添加手段と
を備え、
前記制御手段は、前記ＤＰＦ装置における前記パティキュレートの燃え残りの有無に基づいて、次回の前記ＤＰＦ装置の再生における、前記燃料添加手段から噴射される燃料添加量を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排気浄化装置は、前記ＤＰＦ装置を加熱する電熱手段を備え、
前記制御手段は、前記ＤＰＦ装置における前記パティキュレートの燃え残りの有無に基づいて、次回の前記ＤＰＦ装置の再生における、前記電熱手段の加熱条件を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気浄化装置に係り、特に、エンジンから排出されるパティキュレートを処理する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ディーゼルエンジンから排出されたパティキュレート（主な成分はカーボン粒子）を処理するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）装置が開示されている。このＤＰＦ装置を車両の排気系に設けることにより、排気ガス中のパティキュレートはＤＰＦ装置に捕捉される。また、排気ガス中には、エンジンオイルが燃焼したときに発生するオイルアッシュが、微量であるが含まれており、パティキュレートと共にＤＰＦ装置に捕捉される。ＤＰＦ装置にパティキュレート及びオイルアッシュが捕捉されるとＤＰＦ装置の前後の差圧が上昇するため、ディーゼルエンジンの運転中にこの差圧を監視し、差圧が所定値以上になったらＤＰＦ装置の再生を行う。
特許文献１においてＤＰＦ装置の再生は、燃料の噴射時期を遅らせる、あるいは、通常の燃料噴射後に更に燃料を１回噴射することで、排気ガス温度を上昇させて、パティキュレートを燃焼除去することにより行われる。しかし、エンジン部品の無機成分等に由来するオイルアッシュについては、パティキュレートのように燃焼除去することができず、再生後もＤＰＦ装置へ捕捉されたままとなる。このため、再生によってパティキュレートを完全に除去したとしても、ＤＰＦ装置の前後の差圧は、捕捉されているオイルアッシュの分だけ高い値を示すようになる。ＤＰＦ装置の再生回数が多くなり、ＤＰＦ装置に捕捉されているオイルアッシュの量が多くなると、ＤＰＦ装置の前後の差圧が所定値以上であるものの、実際に捕捉されているパティキュレートの量があまり多くない状態になる。すると、ＤＰＦ装置の再生において、再生時間が必要以上に長くなってしまい、燃費低下を招いてしまう。
ＤＰＦ装置の前後の差圧だけでは、ＤＰＦ装置に捕捉されているパティキュレート及びオイルアッシュの割合が検出できない。そこで、特許文献１では、車両の走行距離やエンジンの運転履歴等に基づいて推定されたオイルアッシュの堆積量に基づき、再生開始の判定時にＤＰＦ装置の前後の差圧と比較する所定値を補正することにより、ＤＰＦ装置に実際に捕捉されているパティキュレートの量が常に一定となった時に、再生処理が行なわれるようにした。これにより、適正なタイミングで再生が開始され、燃費の悪化を防止することができる。
なお、ＤＰＦ装置に捕捉されたパティキュレートを焼却し、ＤＰＦ装置の再生を行う手段として、特許文献１に記載されたように、エンジンから排出される排気ガスの温度自体を上昇させる他にも、特許文献２に記載されたように、ＤＰＦ装置に電気ヒータを設け、ヒータを通電することでＤＰＦ装置を直接加熱し、再生を行なうものが知られている。また、特許文献３及び４に記載されたように、排気系のＤＰＦ装置の上流側に酸化触媒を配置すると共に、燃焼室内でのポスト噴射や、排気系に配置された燃料添加弁による燃料噴射にて、排気ガス中に燃料を添加し、酸化触媒上にて燃料成分を反応させて、高温のガスを下流のＤＰＦ装置に供給する技術が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０３１２３号公報
【特許文献２】特開平９−２８００３６号公報
【特許文献３】特開２００３−８３０３６号公報
【特許文献４】特開２００５−９０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ディーゼルエンジンの運転状況によっては、再生が完全には行えなかったり、再生の途中でディーゼルエンジンの運転を停止してしまったりすることによって、パティキュレートが燃え残る場合がある。ＤＰＦ装置の再生時、パティキュレートは一様に燃焼するわけではない。例えば、特許文献１の様な形式のＤＰＦ装置では、フィルタの前端或いは中心部より燃え始めるため、燃え残りもＤＰＦ装置内部に偏って発生し、パティキュレートの堆積むらとなる。ＤＰＦ装置の前後の差圧は、ＤＰＦ装置の内部に一様にパティキュレートが捕捉されている状態と、ＤＰＦ装置の内部に堆積むらがある状態とでは異なる値になるため、一旦燃え残りが発生すると、特許文献１の方法でも、捕捉しているパティキュレートの量を正確に反映することができなくなるといった問題点があった。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、パティキュレートの燃え残りが発生しても、適切にＤＰＦ装置の再生を実施できる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】
【０００６】
この発明に係る排気浄化装置は、排気ガス中のパティキュレートを処理する排気浄化装置において、排気浄化装置は、パティキュレートを捕捉するＤＰＦ装置と、ＤＰＦ装置の前後の差圧を検出する差圧検出手段と、排気ガスの流量を検出する排気ガス流量検出手段と、堆積物の無い状態のＤＰＦ装置における、差圧及び流量の関係である基準ＤＰＦ特性が記憶された制御手段とを備え、制御手段は、排気ガス流量検出手段により検出された流量に対する差圧検出手段により検出された差圧の実測変化率と、基準ＤＰＦ特性より得られる基準変化率とを比較し、実測変化率と基準変化率との差が所定値より小さい場合に、ＤＰＦ装置にパティキュレートの燃え残りがない、と判定することを特徴とする。
実測変化率は、排気ガスの任意の異なる２つの流量の差に対する、差圧検出手段により検出された２つの流量における差圧の差の比であり、基準変化率は、２つの流量の差に対する、基準ＤＰＦ特性より得られた２つの流量における差圧の差の比であり、制御手段は、２つの比の差が所定値よりも小さい場合に、ＤＰＦ装置にパティキュレートの燃え残りがない、と判定するようにしてもよい。
排気浄化装置は、ＤＰＦ装置に流入する排気ガスの温度を検出する、温度検出手段をさらに備え、制御手段は、排気ガス流量検出手段による検出値を、排気ガスの温度によって補正するようにしてもよい。
排気浄化装置は、ＤＰＦ装置の上流に設けられた触媒と、触媒の上流に設けられた燃料添加手段とを備え、制御手段は、ＤＰＦ装置におけるパティキュレートの燃え残りの有無に基づいて、次回のＤＰＦ装置の再生における、燃料添加手段から噴射される燃料添加量を調整するようにしてもよい。
排気浄化装置は、ＤＰＦ装置を加熱する電熱手段を備え、制御手段は、ＤＰＦ装置におけるパティキュレートの燃え残りの有無に基づいて、次回のＤＰＦ装置の再生における、電熱手段の加熱条件を調整するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、制御手段は、実測変化率と、基準変化率とを比較し、実測変化率と基準変化率との差が所定値より小さい場合に、ＤＰＦ装置にパティキュレートの燃え残りがない、と判定することにより、パティキュレートの燃え残りが発生しても、次回以降の再生において、新たに捕捉されたパティキュレートだけでなく燃え残ったパティキュレートも含めて燃焼除去できる条件を設定することができるので、適切にＤＰＦ装置の再生を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１に係る排気浄化装置の構成を図１に示す。４気筒エンジンのシリンダヘッド１には、吸気マニフォルド３及び排気マニフォルド４が接続されている。４つの気筒２のそれぞれには、気筒２内に燃料を噴射するインジェクションノズル９が設けられている。インジェクションノズル９は、高圧の燃料を微細な噴霧状態にして気筒２内に噴射する電磁弁である。それぞれのインジェクションノズル９は、共通のコモンレール８に接続されている。コモンレール８には、燃料通路５の一端が接続されている。燃料通路５の他端は、燃料供給ポンプ６に接続されている。コモンレール８は、燃料供給ポンプ６から高圧の燃料の供給を受けると共に、一部の燃料をリリーフ弁２５により排出し、排出通路２６を介して図示しない燃料タンク等の燃料供給系に戻すことで、常に内部に所定の圧力の高圧燃料が維持されるようになっている。燃料供給ポンプ６には、燃料通路７の一端が接続されている。燃料通路７の他端は、燃料タンクに接続されている。コモンレール８内の高圧燃料の圧力を利用し、インジェクションノズル９の開閉時間を制御することで、所望の量の燃料が気筒２内に噴射されるようになっている。
吸気マニフォルド３には、吸気通路１４が接続されている。吸気通路１４の入口１４ａには、吸入空気中に含まれる塵芥を除去するエアクリーナ１５が配置されている。エアクリーナ１５の下流には、順次、吸入空気量を調整するスロットル弁１６（絞り弁）、及び吸気負圧を検出する負圧センサ２１が設けられている。
【０００９】
排気マニフォルド４には、排気ガスが流通する排気通路１１が接続されている。また、排気マニフォルド４には、排気マニフォルド４の内部に燃料を供給する燃料添加ノズル１０が設けられている。燃料添加ノズル１０は、燃料通路２７を介して燃料供給ポンプ６と連通しており、コモンレール８内よりも低圧の燃料が供給されるようになっている。排気通路１１には、上流から下流に向って、酸化触媒１２及びＤＰＦ装置１３が設けられている。酸化触媒１２及びＤＰＦ装置１３間には、ＤＰＦ装置１３に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサ２３が設けられている。また、ＤＰＦ装置１３の前後の差圧を検出するための差圧センサ２４が設けられている。ここで、温度センサ２３は温度検出手段を構成し、差圧センサ２４は差圧検出手段を構成する。
【００１０】
また、制御手段としてＥＣＵ２０が設けられ、ＥＣＵ２０には、燃料供給ポンプ６、インジェクションノズル９、燃料添加ノズル１０、負圧センサ２１、エンジン回転数センサ１７、アクセルセンサ１８、温度センサ２３、及び差圧センサ２４が電気的に接続されている。エンジン回転数センサ１７は、エンジンのクランクシャフト端部付近に配置され、エンジン回転数を検出するセンサである。また、アクセルセンサ１８は、運転者により操作されるアクセルペダル１９の踏み角を検出するセンサである。ＥＣＵ２０は、運転者により操作されるアクセルペダル１９の踏み角と、エンジンの運転状態とに基づき、インジェクションノズル９を制御することによって燃料供給量を調整する。
また、ＥＣＵ２０は、排気ガス流量とＤＰＦ装置１３の前後の差圧との関係（以下、ＤＰＦ特性と称する）を表すマップ、後述するフローチャートにより算出される添加燃料の燃料添加量（初期値＝Ｑ０）、同添加燃料の増量又は減量演算の有無に関するＮ回分の情報、及びオイルアッシュ量又はオイルアッシュ量に相当する差圧（初期値＝０）を記憶したメモリ２０ａを備えている。マップには、図２のグラフに簡略化して示されるような、パティキュレート及びオイルアッシュを捕捉する前のＤＰＦ特性Ｆ０が設定されている。これにより、例えば、２つの任意の排気ガス流量Ｍ１，Ｍ２（Ｍ１＜Ｍ２）におけるＤＰＦ装置１３の前後の差圧はそれぞれ、ΔＰ０１及びΔＰ０２となる。このマップより、（Ｍ１，ΔＰ０１）及び（Ｍ２，ΔＰ０２）間における流量の差（Ｍ２−Ｍ１）に対する差圧の差（ΔＰ１２−ΔＰ１１）の比Ｓ０が算出できる。ここで、ＤＰＦ特性Ｆ０は、基準ＤＰＦ特性を構成する。排気ガス流量は、空気が気筒２内に吸入される際の吸気負圧と、エンジン回転数と、ＥＣＵ２０の制御による気筒２内へ噴射される燃料の噴射量とから算出される。ここで、負圧センサ２１、エンジン回転数センサ１７及びＥＣＵ２０は、排気ガス流量検出手段を構成する。なお、ＤＰＦ特性Ｆ０に基づいて、排気ガス流量から差圧を決定するためには、排気ガス流量を排気ガス温度に対して補正する必要がある。この補正方法については後述する。また、図２は、このような温度補正を反映させることによって厳密に示そうとすると、排気ガス温度に基づく１軸を追加した３次元のマップとなり、このマップにおいてＤＰＦ特性Ｆ０は湾曲面形状をなす。しかし、実施の形態１では、２点の運転状態の比較までしか行なわないため、図２に示した２次元のマップにて特に問題は無い。
【００１１】
次に、この実施の形態１に係る排気浄化装置の動作を説明する。
図１に示されるように、エンジンが始動すると、燃料供給ポンプ６は、燃料通路７，５を介して、図示しない燃料タンクから燃料をコモンレール８に供給し、コモンレール８内に所定の高圧燃料を維持する。
また、エンジンが始動すると、吸入空気が、吸気通路１４及び吸気マニフォルド３を介して各気筒２内に吸入される。この際、負圧センサ２１によって、各気筒２内に吸入される空気の負圧が検出される。各気筒２内では、図示しないピストンにより空気が圧縮されると共に、各インジェクションノズル９から燃料が噴射される。なお、燃料の供給量は、ＥＣＵ２０により制御され、インジェクションノズル９の開閉時間を変更することにより調整される。これにより、各気筒２内で燃焼が起こる。各気筒２内における燃焼により生じた排気ガスは、各気筒２から排出されて排気マニフォルド４に集められ、排気通路１１を流通する。排気通路１１を流通する排気ガスは、酸化触媒１２を通過後、ＤＰＦ装置１３に流入し、ＤＰＦ装置１３によって、排気ガス中に含まれるパティキュレート及びオイルアッシュといった固定微粒子が捕捉された後、車外に排出される。
【００１２】
エンジンが、前回のＤＰＦ装置１３の再生終了から所定時間稼動した後、ＥＣＵ２０は、例えば排気ガス温度が所定温度以上であるといった条件のように、エンジンの運転状態がＤＰＦ装置１３の再生に適した条件を備えていれば、燃料添加ノズル１０を作動させる。これにより、排気マニフォルド４内に燃料の供給が開始され、ＤＰＦ装置１３の再生が開始される。添加される燃料は、噴射１回当たりの所定の設定量が噴射され、複数回の噴射によって予め決められた燃料添加量の供給を完了する。燃料添加量の総量は、噴射回数の増減にて調整される。排気マニフォルド４内に供給された燃料は、排気ガスに同伴されて、酸化触媒１２に流入する。燃料は酸化触媒１２によって酸化し、この酸化反応の反応熱により、下流に流れる排気ガスの温度が上昇する。排気ガス温度が上昇して所定温度以上になると、ＤＰＦ装置１３に捕捉されているパティキュレートは燃焼除去される。一方、ＤＰＦ装置１３に捕捉されているオイルアッシュは燃焼除去されず、ＤＰＦ装置１３に捕捉されたままとなり、再生を繰り返す毎に、次第に堆積する。予め決められた量だけ、排気マニフォルド４内に燃料を供給した後、ＥＣＵ２０は、燃料添加ノズル１０の燃料噴射を停止することにより、ＤＰＦ装置１３の再生を終了する。ＤＰＦ装置１３の再生終了後、再生終了後のＤＰＦ特性と基準ＤＰＦ特性とを比較することにより、次回の再生において供給される燃料の供給量を決定する。
【００１３】
次に、図３のフローチャートを用いて、ＤＰＦ装置１３の再生において供給される添加燃料の供給量を決定する手順を説明する。
ＤＰＦ装置１３の再生が終了した直後、次回の再生時における燃料添加量の演算が開始される。まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ２０は、任意の運転状態にて、差圧センサ２４及び温度センサ２３による検出値から、排気ガス流量Ｍ１におけるＤＰＦ装置１３の前後の差圧ΔＰ１１、及び排気ガス温度を検知する。それとともに、メモリ２０ａに記憶されたオイルアッシュ量とＤＰＦ特性Ｆ０とに基づき、排気ガス流量Ｍ１における差圧ΔＰＭを推定する。ΔＰＭを推定する過程で、ＤＰＦ特性Ｆ０から排気ガス流量Ｍ１における差圧ΔＰ０１を求める必要があるが、この際、排気ガス流量Ｍ１を温度センサ２３によって検出された排気ガス温度に対して補正をする必要がある。この補正に用いるマップを図４に示す。横軸は、負圧センサ２１、エンジン回転数センサ１７及びＥＣＵ２０により検出された排気ガス流量を、縦軸は、温度センサ２３により検出された排気ガス温度を示している。横軸及び縦軸のそれぞれを任意の間隔で区分することによって、グラフ上に格子状の複数の区画が画定されている。各区画には、排気ガス温度によって補正された排気ガス流量に対するＤＰＦ装置１３の前後の差圧に相当する値が割り当てられている。尚、図４では、複数の区画は全て正方形の形状となっているが、横軸及び縦軸のそれぞれを区分する間隔は任意であり、この区画は必ずしも正方形である必要はない。図４において、排気ガス流量Ｍ１及び排気ガス温度Ｔ１からは、斜線で示された区画が決定され、この区画に割り当てられた差圧ΔＰ０１が、ＤＰＦ特性Ｆ０から求められた差圧となる。この差圧ΔＰ０１とメモリ２０ａに記憶されたオイルアッシュ量とから、排気ガス流量Ｍ１における差圧ΔＰＭが推定される。
【００１４】
次に、ＥＣＵ２０は、（ΔＰ１１−ΔＰＭ）が所定値ａ以上か否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、（ΔＰ１１−ΔＰＭ）が所定値ａ以上であると判定された場合には、ステップＳ３に進むが、その前準備として、新たに、排気流量がＭ２（Ｍ１≠Ｍ２、この例ではＭ１＜Ｍ２）の時における差圧ΔＰ１２及び排気ガス温度を検出する。図５に示されるように、ＥＣＵ２０は、メモリ２０ａに記憶されたマップ上に（Ｍ１，ΔＰ１１）及び（Ｍ２，ΔＰ１２）をプロットし、この２点間における流量の差（Ｍ２−Ｍ１）に対する差圧の差（ΔＰ１２−ΔＰ１１）の比であるＳ１を算出する。その後、ＥＣＵ２０は、（Ｓ１−Ｓ０）が所定値ｂ以上か否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、Ｓ０及びＳ１はそれぞれ、基準変化率及び実測変化率を構成する。
エンジン稼動中におけるＤＰＦ特性は、捕捉されたパティキュレート及びオイルアッシュといった固体微粒子の堆積状態の影響を受ける。ＤＰＦ装置１３に捕捉された固体微粒子の堆積状態は、エンジン稼動中に変化し続けるので、排気ガス流量検出手段及び差圧検出手段による検出値を利用して、メモリ２０ａに記憶されたマップ上にエンジン稼動中のＤＰＦ特性を厳密に表すことは難しい。そこで、任意の時点におけるエンジン稼動中の仮想的なＤＰＦ特性をＦ１とする。ここで、ＤＰＦ特性Ｆ１は、２点（Ｍ１，ΔＰ１１）及び（Ｍ２，ΔＰ１２）を含むものとする。固体微粒子がＤＰＦ装置１３内に一様に堆積している場合は、図５に示されるように、ＤＰＦ特性Ｆ１は、ＤＰＦ特性Ｆ０と比較して、線形状は変化せず、線が上側にスライドする。一方、固体微粒子がＤＰＦ装置１３内に偏った堆積むらのある状態で堆積している場合は、図６に示されるように、ＤＰＦ特性Ｆ１は、排気ガス流量の多い側で、ＤＰＦ特性Ｆ０と比較し、ＤＰＦ装置１３の前後の差圧が大きくなる傾向を示すように線形状が変化する。ＤＰＦ装置１３の再生の影響を受けないオイルアッシュは、ＤＰＦ装置１３内にて一様に堆積するため、ＤＰＦ特性の線形状が変化する場合は、パティキュレートの燃え残りが原因となっていることがわかる。
もし、再生によりパティキュレートが完全に焼却されて、オイルアッシュの堆積のみが差圧に影響している場合は、Ｓ１とＳ０とはほぼ等しくなるため、（Ｓ１−Ｓ０）は所定値ｂよりも小さくなる。一方８、パティキュレートが燃え残っている場合には、ＤＰＦ装置１３内に堆積むらのある状態でパティキュレートが堆積しているので、（Ｓ１−Ｓ０）は所定値ｂ以上となる。
【００１５】
ステップＳ３において、（Ｓ１−Ｓ０）の値が所定値ｂよりも小さいと判定された場合には、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ装置１３にはパティキュレートの燃え残りがなく、オイルアッシュのみが堆積していると判断する。この場合、（ΔＰ１１−ΔＰＭ）からオイルアッシュ量を算出することができ、その算出値をメモリ２０ａに上書きして記憶する。（ステップＳ４）。その後、ステップＳ１に移り、メモリ２０ａに記憶されたオイルアッシュ量に基づいて、同様の操作を繰り返す。なお、オイルアッシュ量は、差圧の算出にのみ用いられるため、差圧をオイルアッシュ量に換算せず、対応する差圧の値そのものを記憶しても良い。
一方、ステップＳ３において、（Ｓ１−Ｓ０）の値が所定値ｂ以上であると判定された場合、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ装置１３にパティキュレートの燃え残りがあると判断する。この場合、次回以降の再生時において、この燃え残ったパティキュレートも含めて燃焼除去する必要があるため、ＥＣＵ２０は、排気マニフォルド４内に添加する燃料添加量を所定量だけ増加する演算を行い（ステップＳ５）、メモリ２０ａに増加後の燃料添加量を上書きして記憶する（ステップＳ６）。尚、ここで燃料添加量の増加分を所定量としている理由は、後述する。
【００１６】
また、ステップＳ２において、（ΔＰ１１−ΔＰＭ）が所定値ａよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ７に移り、過去Ｎ回のＤＰＦ装置１３の再生後において、燃料添加量の増量または減量を行ったかどうかを判定する。Ｎとは、予め決められた任意の回数であり、任意の値が設定可能である。ここで、燃料の増量または減量はなし、と判断した場合は、ステップＳ８に移る。尚、Ｎ回の役割については後述する。ステップＳ８では、ＥＣＵ２０が、燃料添加量を所定量だけ減量する演算を行い、続くステップＳ６にて、メモリ２０ａに減量後の燃料添加量を上書きして記憶する。また、ステップＳ７にて、燃料の増量または減量はあり、と判断した場合は、ステップＳ８を省略して、ステップＳ６に処理が移る。この場合は、燃料添加量を変更する計算を行なっていないので、前回の燃料添加量がそのままメモリ２０ａに維持される。
【００１７】
その後、ＤＰＦ装置１３の再生終了後から所定時間だけエンジンが稼動したら、メモリ２０ａに記憶された燃料添加量で燃料の供給を開始することにより、再びＤＰＦ装置１３の再生が行われる。この再度のＤＰＦ装置１３の再生が終了したら、上述した手順で、次回の再生において供給される燃料の供給量を決定する。
ステップＳ５にて燃料噴射量の増量分を所定量としている。これは、パティキュレートの燃え残りの量の誤検出が生じた場合に、燃料噴射量の不要な増量が行なわれ、燃費の悪化や過熱による触媒の劣化が生じることを防止するため、１回当たりの燃料噴射量の増量分を制限することを目的とする。パティキュレートの燃え残りの形態は必ずしも一様ではないため、ステップＳ３においてパティキュレートの燃え残りが有ることを認識しても、その燃え残りの量を正確に算出することは難しい。さらに、エンジン運転状態の過渡状態等に起因し、各センサが誤検出を生じることもある。そこで、燃え残りの量に対応した分だけ燃料噴射量を増量し、次回のＤＰＦ装置１３の再生時に一度で燃え残りを焼却するのではなく、この実施の形態１では、次回を含めた複数回の再生にて、燃え残りを解消する処理方法を取っている。
具体的に、パティキュレートの燃え残りがあったと判定された場合（ステップＳ３において「ＮＯ」に相当）について、次回の燃料添加量の演算時のステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ７等の処理を例示する。ＤＰＦ装置１３の再生終了後、次回の再生における燃料添加量の演算が開始される。燃料添加量が増量されているため、次回のＤＰＦ装置１３の再生時には、新たに捕捉されたパティキュレートに加え、前回の燃え残りの一部も焼却される。前回の燃え残りが少量の場合、差圧ΔＰ１１は小さな値となり、ステップＳ２は「ＮＯ」となる。ステップＳ７では、前回燃料添加量の増量を行なっているので「ＹＥＳ」となり、ステップＳ８は省略され、１回分の所定量が増量された燃料添加量が維持される。これは、燃え残りを完全に焼却するための配慮で、例えば、Ｎ＝３と設定した場合、１回分の所定量が増量された燃料添加量でＤＰＦ装置１３の再生を３回行なった後、燃料添加量は減量される。
一方、前回の燃え残りが多量の場合、ステップＳ２及びステップ３を経て、ステップＳ５に至り、更に所定量だけ燃料添加量が増量される。
【００１８】
このように、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ装置１３の再生終了後、排気ガスの異なる２つの流量Ｍ１，Ｍ２において、流量の差（Ｍ２−Ｍ１）に対する、差圧センサ２４により検出された流量Ｍ１，Ｍ２における差圧の差（ΔＰ１２−ΔＰ１１）の比Ｓ１と、流量の差（Ｍ２−Ｍ１）に対する、ＤＰＦ特性Ｆ０より得られた流量Ｍ１，Ｍ２における差圧の差（ΔＰ０２−ΔＰ０１）の比Ｓ０との差（Ｓ１−Ｓ０）に基づいて、パティキュレートの燃え残りの有無を判定するようにしたので、パティキュレートの燃え残りがあった場合に、次回以降の再生において、新たに捕捉されたパティキュレートだけでなく燃え残ったパティキュレートも含めて燃焼除去することができる。
また、空気が気筒２内に吸入される際の吸気負圧とエンジン回転数と気筒２内へ噴射される燃料の噴射量とから算出された排気ガス流量に基づき、かつ、温度センサ２３によって検出された排気ガス温度に従い補正することにより、排気ガスの圧損の変化を考慮したＤＰＦ装置１３の前後の差圧が得られるので、パティキュレートの燃え残りの有無を精度よく判定することができる。
また、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ装置１３にパティキュレートの燃え残りがないと判定した場合、ＤＰＦ装置１３の再生において供給される燃料の供給量を減量し、燃え残りがあると判定した場合、燃料の供給量を増量するようにしたので、ＤＰＦ装置１３の再生において消費される燃料の供給量を最適化することができ、燃費を向上することができる。
【００１９】
実施の形態１では、排気ガス流量を、吸気負圧とエンジン回転数と燃料の噴射量とより算出しているが、これに限定するものではない。吸気通路１１にエアフローメータを有するエンジンでは、エアフローメータにより検出される吸気流量と、燃料の噴射量とにより、排気ガス流量を算出することができる。この場合には、エアフローメータとＥＣＵ２０とが、排気ガス流量検出手段となる。
【００２０】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る排気浄化装置を説明する。尚、以下の実施の形態において、図１の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る排気浄化装置は、実施の形態１に対して、燃料添加ノズル１０及び触媒１２のかわりに、電熱手段によってＤＰＦ装置１３を加熱することによりＤＰＦ装置１３を再生するようにしたものである。図７に示されるように、ＤＰＦ装置１３の上流に、電熱手段である電熱ヒータ３０が設けられ、電熱ヒータ３０は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。その他の構成については、実施の形態１と同じである。
【００２１】
次に、この実施の形態２に係る排気浄化装置の動作を、図７に基づいて説明する。エンジンが所定時間稼動した後、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ装置１３が予め設定された温度になるように、電熱ヒータ３０を作動させてＤＰＦ装置１３を加熱する。これにより、ＤＰＦ装置１３に捕捉されたパティキュレートは燃焼除去されて、ＤＰＦ装置１３が再生される。また、実施の形態１と同様に、ＤＰＦ装置１３に捕捉されたオイルアッシュは燃焼除去されずに、ＤＰＦ装置１３に捕捉されたままとなる。ＤＰＦ装置１３の再生が終了した後、ＥＣＵ２０は、実施の形態１と同様にしてパティキュレートの燃え残りの有無を判定する。さらに、パティキュレートの燃え残りの有無に基づいて、次回のＤＰＦ装置１３の再生において、電熱ヒータ３０がＤＰＦ装置１３を加熱する条件、例えば、加熱温度の調整を行う。
【００２２】
次に、この加熱条件の調整を行う手順について、図８のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１０〜Ｓ１３については、実施の形態１における図３のフロートチャート中のステップＳ１〜Ｓ４と同じである。ステップＳ１２において、（Ｓ１−Ｓ０）が所定値ｂ以上であると判定された場合には、ＥＣＵ２０は、次回の再生時において、燃え残ったパティキュレートも含めて燃焼除去する必要があるため、電熱ヒータ３０の設定温度を一定温度だけ低下する演算を行い（ステップＳ１４）、メモリ２０ａに低下後の設定温度を記憶する（ステップＳ１５）。ここで、パティキュレートの燃え残りがある場合に電熱ヒータ３０の設定温度を低下するのは、燃え残った分だけパティキュレートの量が多いためである。すなわち、電熱ヒータ３０の設定温度を比較的低目となるように加熱条件を調整すると、一部のパティキュレートのみが燃焼する。一部のパティキュレートが燃焼し始めると、その燃焼が順次残りのパティキュレートに伝わって、緩やかにパティキュレートが燃焼される。これにより、多量のパティキュレートが一気に燃焼して高熱を発し、ＤＰＦ装置１３が損傷してしまうことを防ぐことができる。
また、ステップＳ１１において、（ΔＰ１１−ΔＰＭ）が所定値ａよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ１６に移り、過去Ｎ回のＤＰＦ装置１３の再生後において、電熱ヒータ３０の設定温度の上昇または低下を行ったかどうかを判定する。設定温度の上昇・低下を行っていない場合には、ＥＣＵ２０は、電熱ヒータ３０の設定温度を一定温度だけ上昇する演算を行い（ステップＳ１７）、メモリ２０ａに上昇後の設定温度を記憶する（ステップＳ１５）。ここで、パティキュレートの燃え残りがない場合に電熱ヒータ３０の設定温度を上昇するのは、オイルアッシュの分だけパティキュレートの量が少ないためである。すなわち、パティキュレートが少ないときは、一部のパティキュレートを燃焼させても、その燃焼が残りのパティキュレートに伝わりにくい。このため、捕捉されているパティキュレートを一気に燃焼できるように、ＥＣＵ２０は電熱ヒータ３０の温度が比較的高めとなるように加熱条件を調整する。パティキュレートが少なければ、一気に燃焼させても高熱が発生せず、ＤＰＦ装置１３の損傷には至ることはない。尚、ステップＳ１６の役目は、図３のフローチャートにおけるステップＳ７と同じであるため、その説明は省略する。
その他の動作については、実施の形態１と同じである。
【００２３】
このように、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ装置１３にパティキュレートの燃え残りがないと判定した場合、次回のＤＰＦ装置１３の再生における電熱ヒータ３０の設定温度を上昇し、燃え残りがあると判定した場合、電熱ヒータ３０の設定温度を低下するようにしたので、ＤＰＦ装置１３の再生における電熱ヒータ３０の加熱条件を最適化することができるので、不適切な加熱条件によってＤＰＦ装置１３を損傷してしまうことを防ぐことができる。
【００２４】
尚、実施の形態２では、電熱ヒータ３０の加熱条件を加熱温度として説明したが、これに限定するものではない。加熱条件を、電熱ヒータ３０の作動時間としてもよい。この場合、パティキュレートの燃え残りがある場合には、一部のパティキュレートを燃焼させるために、作動時間を短縮する。一方、パティキュレートの燃え残りがない場合には、一部のパティキュレートが燃焼してもその燃焼が残りのパティキュレートに伝わりにくいため、電熱ヒータ３０による加熱によってパティキュレートの全てを燃焼できるように、作動時間を延長する。
【００２５】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る排気浄化装置を説明する。この実施の形態３に係る排気浄化装置は、実施の形態１に対して、ＤＰＦ装置１３にパティキュレート及びオイルアッシュが捕捉されている状態で、燃料噴射量を調整するようにしたものである。実施の形態３に係る排気浄化装置の構成は、実施の形態１と同じである。したがって、以下に、燃料噴射量の調整を行う手順について、図９のフローチャートを用いて説明する。
この手順が開始されると、ＥＣＵ２０は、走行距離が所定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０）。これにより、再生開始のタイミングが決定される。走行距離が所定値を超えた場合、すなわちＤＰＦ装置１３を再生するタイミングになった場合、ＥＣＵ２０は、温度センサ２３による検出値が所定値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２１）。これは、エンジン負荷が低い場合には、排気ガス温度が低いため、排気ガスに燃料を供給しても触媒が活性化せず、ＤＰＦ装置１３に捕捉されているパティキュレートが燃焼しないことがあるからである。したがって、ステップＳ２１は、エンジンの運転状態がＤＰＦ装置１３を再生できる状態であるかどうかを判断してから再生を行うようにするためのステップである。
温度センサ２３による検出値が所定値を超えており、ＤＰＦ装置１３の再生が行える状態の場合には、ステップＳ２２に移り、ＥＣＵ２０は、任意の運転状態にて、差圧センサ２４及び温度センサ２３による検出値から、排気ガス流量Ｍ１におけるＤＰＦ装置１３の前後の差圧ΔＰ１１、及び排気ガス温度を検知する。それとともに、実施の形態１で説明した方法と同様にして排気ガス流量Ｍ１における差圧ΔＰＭを推定する。
【００２６】
続くステップＳ２３〜Ｓ２６及びＳ２９〜Ｓ３０は、実施の形態１における図３のステップＳ２〜Ｓ５及びＳ７〜Ｓ８と同じである。ステップＳ２６またはＳ３０において、前回のＤＰＦ装置１３における燃料添加量が増量または減量されると、その燃料添加量で排気マニフォルド４内に燃料が添加されることにより、ＤＰＦ装置１３の再生が開始される（ステップＳ２７）。続くステップＳ２８で、その燃料添加量がメモリ２０ａに記憶され、走行距離のデータがリセットされ、一連の手順が終了する。
燃料添加が開始されてから所定時間が経過したら、ＥＣＵ２０は、燃料添加を停止することにより、ＤＰＦ装置１３の再生を終了する。この後、上記手順を繰り返して、次回の再生における燃料噴射量の調整が行われる。
この実施の形態３に係る排気浄化装置においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る排気浄化装置を説明する。この実施の形態４に係る排気浄化装置は、実施の形態２に対して、ＤＰＦ装置１３にパティキュレート及びオイルアッシュが捕捉されている状態で、燃料噴射量を調整するようにしたものである。実施の形態４に係る排気浄化装置の構成は、実施の形態２と同じである。したがって、以下に、燃料噴射量の調整を行う手順について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
この手順が開始されると、ＥＣＵ２０は、走行距離が所定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ４０）。これにより、再生開始のタイミングが決定される。その後のステップＳ４１〜ステップＳ４４は、実施の形態３における図９のステップＳ２２〜Ｓ２５と同じである。また、ステップＳ４５〜Ｓ４９については、図９のステップＳ２６〜Ｓ３０に対して、燃料添加量の減量を電熱ヒータ３０の設定温度の上昇に変え、燃料添加量の増量を電熱ヒータ３０の設定温度の低下に変えたものである。
この実施の形態４に係る排気浄化装置においても、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
実施の形態１〜４では、基準変化率と実測変化率との差からパティキュレートの燃え残りを判定するに当たり、異なる２つの排気ガス流量Ｍ１，Ｍ２間における、２つの傾きＳ０とＳ１との差から判定を行ったが、これに限定するものではない。３つ以上の排気ガス流量におけるＤＰＦ装置１３の前後の差圧の変化率の差から、判定を行ってもよい。
【００２９】
実施の形態１〜４では、排気ガス流量検出手段として、燃料供給ポンプ６及び負圧センサ２１を用いたが、これらに限定するものではない。排気ガス流量は、吸気負圧及び燃料噴射量だけではなく、エンジンの回転数やエンジン冷却水温度等を利用して算出することもできる。したがって、燃料供給ポンプ６及び負圧センサ２１の他に、エンジン回転数を検出するための回転数センサやエンジン冷却水温度を測定するための温度センサ等を含んだ各種機器の群から、適当に機器を選択してもよい。
【００３０】
実施の形態１〜４では、基準ＤＰＦ特性がマップの形式でメモリ２０ａに記憶されているが、これに限定するものではない。基準ＤＰＦ特性を数式の形でメモリ２０ａに記憶させてもよい。この場合、マップは必要なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る排気浄化装置の構成図である。
【図２】実施の形態１に係る排気浄化装置のＥＣＵに組み込まれた、基準ＤＰＦ特性を表すマップである。
【図３】実施の形態１に係る排気浄化装置において、燃料添加量を調整するための手順を表すフローチャートである。
【図４】排気ガス流量を排気ガス温度に対して補正する際に用いるマップである。
【図５】基準変化率と実測変化率との差を判定する方法を説明するためのマップである。
【図６】基準変化率と実測変化率との差を判定する方法を説明するためのマップである。
【図７】実施の形態２に係る排気浄化装置の構成図である。
【図８】実施の形態２に係る排気浄化装置において、電熱手段の加熱条件を調整する手順を表すフローチャートである。
【図９】実施の形態３に係る排気浄化装置において、燃料添加量を調整するための手順を表すフローチャートである。
【図１０】実施の形態４に係る排気浄化装置において、電熱手段の加熱条件を調整する手順を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
６  燃料供給ポンプ（排気ガス流量検出手段）、１０  燃料添加ノズル（燃料添加手段）、１２  酸化触媒、１３  ＤＰＦ装置、１７  エンジン回転数センサ（排気ガス流量検出手段）、２０  ＥＣＵ（制御手段、排気ガス流量検出手段）、２１  負圧センサ（排気ガス流量検出手段）、２３  温度センサ（温度検出手段）、２４  差圧センサ（差圧検出手段）、３０  電熱ヒータ（電熱手段）。
【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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【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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