(57)【要約】【課題】フィルタ再生制御中の触媒床温の過上昇を抑制しつつ、フィルタの外周部に堆積した微粒子の残留を抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】フィルタ再生制御中、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量が「０」に近い判定値ａ以下と少なくなったとき、目標床温がＰＭフィルタ２６の外周部に堆積したＰＭを燃焼しきることの可能な温度である最終温度に設定され、その目標床温（最終温度）に向けて触媒床温が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給量がそれまでよりも多くされる。このとき、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量は少なくなっているため、上記触媒への未燃燃料成分の供給に伴い、多くのＰＭが一気に燃焼して触媒床温が上昇を抑制できないほど急速に上昇することは抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられて排気中の微粒子を捕集するフィルタを備え、そのフィルタに担持された酸化触媒に未燃燃料成分を供給して触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに前記捕集された微粒子を燃焼させるフィルタ再生制御を実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタ再生制御の終期であって前記フィルタでの微粒子の堆積量が「０」に近い所定値以下になった後、前記目標床温を前記フィルタの外周部に堆積した微粒子を燃焼しきることの可能な温度である最終温度へと高くする設定手段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】
前記内燃機関は燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備え、前記触媒への未燃燃料成分の供給は内燃機関の駆動に寄与する前記インジェクタからの燃料噴射後になされる燃料噴射であるポスト噴射によって実現される
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記フィルタでの微粒子の堆積量が前記所定値に達したとき、目標床温を前記最終温度に切り換える請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記目標床温を前記最終温度に切り換えたとき、その目標床温の上昇量がフィルタ再生制御によるエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に当該制御を完了させる値となるよう、前記最終温度が定められる請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記設定手段は、前記フィルタでの微粒子の堆積量が前記所定値に達した後、その堆積量の減少に応じて目標床温を前記温度に達するまで徐々に同最終温度へと近づける請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記目標床温を前記最終温度に向けて変化させるとき、前記フィルタに堆積した微粒子の燃焼速度がフィルタ再生制御によるエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に当該制御が完了する値となるよう、前記目標床温の前記最終温度に向けての変化速度が定められる請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記最終温度は７２０℃以上の値である請求項３又は５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記最終温度については、７２０℃以上であって、前記目標床温を同最終温度に切り換えたときの目標床温の上昇量が７０℃以上となるよう定められる請求項４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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車載用ディーゼルエンジン等の内燃機関に適用される排気浄化装置として、排気中に含まれる煤を主成分とする微粒子（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するＰＭフィルタを排気系に設けたものが知られている。こうした排気浄化装置が設けられた内燃機関では、捕集した微粒子によってＰＭフィルタが目詰まりしないよう、その微粒子を燃焼させて除去する、いわゆるフィルタ再生制御が行われる。
【０００３】
上記フィルタ再生制御を実現するため、特許文献１では、内燃機関の排気系におけるＰＭフィルタの上流側にヒータ及びブロワを設け、ヒータによって排気を加熱するとともにブロワによってＰＭフィルタを通過する気体の流量を調節し、ＰＭフィルタに堆積した微粒子を燃焼させるようにしている。ただし、この場合にはヒータやブロワといった機器を追加する必要があり、こうした機器の追加に伴いコストアップや組み付け作業の複雑化といった問題は避けられなくなる。
【０００４】
このため、ＰＭフィルタを触媒が担持されたものとし、フィルタ再生制御として同触媒への未燃燃料成分（ＨＣ）の供給を行うことも提案されている。こうしたフィルタ再生制御では、触媒への未燃燃料成分の供給が行われると、同触媒上での未燃燃料成分の酸化反応により熱が発生して触媒床温が上昇し、その熱によってＰＭフィルタ等に堆積した微粒子が燃焼するようになる。従って、ヒータやブロワといった機器の追加によるコストアップや組み付け作業の複雑化を抑制しつつ、ＰＭフィルタに堆積した微粒子の燃焼を行うことが可能になる。
【特許文献１】特開平７−２２４６３７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フィルタ再生制御中におけるＰＭフィルタの触媒床温については、同ＰＭフィルタからの放熱量がフィルタ外周部ほど大となる関係から、ＰＭフィルタの中心部から外周部に向かうほど低くなる。このため、ＰＭフィルタの外周部においては、堆積した微粒子が燃焼しきらずに残留する可能性が高い。
【０００６】
ＰＭフィルタの外周部に堆積した微粒子を燃焼させるには、フィルタ再生制御における触媒床温の目標値である目標床温を高く設定すればよいと考えられる。なお、フィルタ再生制御においては、触媒床温が目標床温となるよう触媒に供給される未燃燃料成分の量が調整される。このため、フィルタ再生制御での目標床温が高くされるほど、それに合わせて触媒床温を上昇させるべく、触媒に供給される未燃燃料成分の量が多くされる。
【０００７】
しかし、フィルタ再生制御での目標床温を高くすると、そのときの状況によっては触媒床温の上昇を抑制できない状態となり、触媒床温の過上昇を招いてＰＭフィルタが破損するおそれのあることが確認された。これは、高い値に設定された目標床温に向けて触媒床温を上昇させるべく、触媒への未燃燃料成分の供給が行われるとき、ＰＭフィルタに微粒子が多く堆積していると、その微粒子が一気に燃焼して触媒床温が上昇を抑制できないほど急速に上昇するためと推測される。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、フィルタ再生制御中の触媒床温の過上昇を抑制しつつ、フィルタの外周部に堆積した微粒子の残留を抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関の排気系に設けられて排気中の微粒子を捕集するフィルタを備え、そのフィルタに担持された酸化触媒に未燃燃料成分を供給して触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに前記捕集された微粒子を燃焼させるフィルタ再生制御を実行する内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタ再生制御の終期であって前記フィルタでの微粒子の堆積量が「０」に近い所定値以下になった後、前記目標床温を前記フィルタの外周部に堆積した微粒子を燃焼しきることの可能な温度である最終温度へと高くする設定手段を備えた。
【００１０】
上記構成によれば、フィルタ再生制御によってフィルタに堆積した微粒子が燃焼させられ、同フィルタでの微粒子の堆積量が「０」に近い所定値以下になったとき、目標床温が上記最終温度へと高くされ、その目標床温に向けて触媒床温が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給量がそれまでよりも多くされる。このときには、フィルタでの微粒子の堆積量が少なくなっているため、上記触媒への未燃燃料成分の供給に伴い、多く微粒子が一気に燃焼して触媒床温が上昇を抑制できないほど急速に上昇することはない。その結果、触媒床温が過上昇することなく上記目標床温へと制御され、フィルタの外周部に堆積した微粒子が燃焼させられる。以上により、フィルタ再生制御中の触媒床温の過上昇を抑制しつつ、フィルタの外周部に微粒子が残留するのを抑制することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の内燃機関の発明において、前記内燃機関は燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備え、前記触媒への未燃燃料成分の供給は内燃機関の駆動に寄与する前記インジェクタからの燃料噴射後になされる燃料噴射であるポスト噴射によって実現されることを要旨とした。
【００１２】
上記構成によれば、触媒への未燃料成分の供給がインジェクタからのポスト噴射によって実現されるため、その供給のために新たな機器を追加する必要がなく、同機器の追加によるコストアップや取り付け作業の複雑化を回避することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記設定手段は、前記フィルタでの微粒子の堆積量が前記所定値に達したとき、目標床温を前記最終温度に切り換えるものとした。
【００１４】
上記構成によれば、フィルタ再生制御中にフィルタでの微粒子の堆積量が上記所定値以下へと少なくなると、目標床温が直ちに最終温度に設定され、その目標床温（最終温度）に向けて触媒床温が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。従って、フィルタでの微粒子の堆積量が所定値以下へと少なくなったとき、触媒床温を速やかに最終温度に調整してフィルタ外周部の微粒子を燃焼させることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記目標床温を前記最終温度に切り換えたとき、その目標床温の上昇量がフィルタ再生制御によるエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に当該制御を完了させる値となるよう、前記最終温度が定められるものとした。
【００１６】
目標床温を最終温度に切り換えたときの当該目標床温の上昇量は、その後の微粒子の燃焼速度に影響を及ぼし、微粒子の堆積量が「０」となってフィルタ再生制御が完了するまでの期間の長さにも影響を及ぼすようになる。詳しくは、上記目標床温の上昇量が大となるほど、フィルタに堆積した微粒子の燃焼速度が速められ、フィルタ再生制御が完了するまでの期間が短くなる。ここで、フィルタ再生制御では触媒への未燃燃料成分の供給を行う関係から、フィルタ再生制御の完了までの期間が長くなるほどエミッション及び燃費の面で不利になる。上記構成によれば、フィルタ再生制御がエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に完了するよう、目標床温を最終温度に切り換えた後のフィルタでの微粒子の燃焼速度、すなわち上記切り換え時の目標床温の上昇量が定められる。従って、フィルタ再生制御が過度に長く続けられ、エミッション悪化及び燃費悪化を招くのを抑制することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記設定手段は、前記フィルタでの微粒子の堆積量が前記所定値に達した後、その堆積量の減少に応じて目標床温を前記最終温度に達するまで徐々に同最終温度へと近づけるものとした。
【００１８】
上記構成によれば、フィルタ再生制御中にフィルタでの微粒子の堆積量が上記所定値以下へと少なくなると、目標床温がフィルタでの微粒子の堆積量の減少に応じて徐々に最終温度に近づけられ、その目標床温に向けて触媒床温が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。従って、フィルタに堆積する微粒子が所定値以下へと少なくなった後、その微粒子の堆積量の減少に応じて触媒への未燃燃料成分の供給量を多くし、触媒床温の過上昇を抑制しつつ触媒床温を最終温度へと調整することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の発明において、前記目標床温を前記最終温度に向けて変化させるとき、前記フィルタに堆積した微粒子の燃焼速度がフィルタ再生制御によるエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に当該制御が完了する値となるよう、前記目標床温の前記最終温度に向けての変化速度が定められるものとした。
【００２０】
目標床温を最終温度に向け変化させるときの変化速度は、フィルタに堆積した微粒子の燃焼速度に影響を及ぼし、微粒子の堆積量が「０」となってフィルタ再生制御が完了するまでの期間の長さにも影響を及ぼすようになる。詳しくは、上記目標床温の最終温度に向けての変化速度が大となるほど、フィルタに堆積した微粒子の燃焼速度が速められ、フィルタ再生制御が完了するまでの期間が短くなる。ここで、フィルタ再生制御では触媒への未燃燃料成分の供給を行う関係から、フィルタ再生制御の完了までの期間が長くなるほどエミッション及び燃費の面で不利になる。上記構成によれば、フィルタ再生制御がエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に完了するよう、目標床温を最終温度に向けて変化させる際の変化速度、すなわちフィルタでの微粒子の燃焼速度が定められる。従って、フィルタ再生制御が過度に長く続けられ、エミッション悪化及び燃費悪化を招くのを抑制することができる。
【００２１】
請求項７記載の発明では、請求項３又は５記載の発明において、前記最終温度は７２０℃以上の値であることを要旨とした。
目標床温を７２０℃以上に設定すれば、フィルタの外周部に堆積する微粒子を燃焼させられることが確認された。上記構成によれば、最終温度を７２０℃以上の値としているため、目標床温を最終温度とすることにより、フィルタの外周部に堆積した微粒子を確実に燃焼させて除去することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記最終温度については、７２０℃以上であって、前記目標床温を同最終温度に切り換えたときの目標床温の上昇量が７０℃以上となるよう定められることを要旨とした。
【００２３】
目標床温を最終温度に切り換えたとき、その目標床温の上昇量が７０℃以上であって同目標床温が７２０℃以上あれば、フィルタに堆積した微粒子の燃焼速度がエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内にフィルタ再生制御が完了する値となることが確認された。上記構成によれば、目標床温を最終温度に切り換えたときの目標床温の上昇量が７０℃以上となるよう、かつ同目標床温が７２０℃以上となるよう最終温度が定められるため、目標床温が最終温度に切り換えられた後、エミッションや燃費が過度に悪化するほどフィルタ再生制御が長く続けられるのを的確に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１実施形態］
以下、本発明を自動車用の内燃機関に適用した第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態の排気浄化装置が適用される内燃機関１０の構成を示している。この内燃機関１０は、コモンレール方式の燃料噴射装置を備えるディーゼル機関となっている。
【００２６】
内燃機関１０の吸気系を構成する吸気通路１２には、エアフローメータ１６及び吸気絞り弁１９が設けられている。また吸気通路１２は、吸気絞り弁１９の下流側にて分岐され、内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３に接続されている。一方、内燃機関１０の排気系を構成する排気通路１４は、分岐した状態で各気筒の燃焼室１３にそれぞれ接続されている。また排気通路１４の上記分岐した部分よりも下流には、ＰＭフィルタ２６が設けられている。
【００２７】
ＰＭフィルタ２６は、多孔質材料によって形成されており、排気中の煤を主成分とする微粒子（ＰＭ）が捕集されるようになっている。そして、ＰＭフィルタ２６には、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化する酸化触媒が担持されている。この酸化触媒によって触発される反応により、ＰＭフィルタ２６に捕集されたＰＭが燃焼（酸化）されて除去される。
【００２８】
なお排気通路１４の上記ＰＭフィルタ２６の上流側及び下流側には、ＰＭフィルタ２６に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ２８、及びＰＭフィルタ２６通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ２９がそれぞれ設けられている。また排気通路１４には、上記ＰＭフィルタ２６の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３０が設けられている。更に排気通路１４の上記ＰＭフィルタ２６の上流側及び下流側には、排気中の酸素濃度を検出する２つの酸素センサ３１、３２がそれぞれ設けられている。
【００２９】
更にこの内燃機関１０には、排気の一部を吸気通路１２内の空気に再循環させる排気再循環（以下、ＥＧＲと記載する）装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、排気通路１４と吸気通路１２とを連通するＥＧＲ通路３３を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３３の最上流部は排気通路１４に接続されている。またＥＧＲ通路３３にはＥＧＲ弁３６が設けられている。そしてＥＧＲ通路３３の最下流部は、吸気通路１２の上記吸気絞り弁１９の下流側に接続されている。
【００３０】
一方、内燃機関１０の各気筒には、燃焼室１３内に燃料を噴射するインジェクタ４０がそれぞれ設けられている。各気筒のインジェクタ４０は、高圧燃料供給管４１を介してコモンレール４２に接続されている。コモンレール４２には、燃料ポンプ４３を通じて高圧燃料が供給される。コモンレール４２内の高圧燃料の圧力は、同コモンレール４２に取り付けられたレール圧センサ４４によって検出されるようになっている。
【００３１】
こうした内燃機関１０の各種制御は、電子制御装置５０により実施されている。電子制御装置５０は、機関制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。
【００３２】
電子制御装置５０の入力ポートには、上述した各センサに加え、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５１、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２、吸気絞り弁１９の開度を検出する絞り弁センサ５３、内燃機関１０の吸気温度を検出する吸気温センサ５４、及び、同機関１０の冷却水温を検出する水温センサ５５等が接続されている。また電子制御装置５０の出力ポートには、上記吸気絞り弁１９やＥＧＲ弁３６、インジェクタ４０、及び燃料ポンプ４３等の駆動回路が接続されている。
【００３３】
電子制御装置５０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして上記吸気絞り弁１９の開度制御、上記ＥＧＲ弁３６の開度制御に基づくＥＧＲ制御、上記インジェクタ４０からの燃料噴射量、燃料噴射時期、及び燃料噴射圧の制御等の各種制御が電子制御装置５０により実施されている。
【００３４】
以上の如く構成された本実施形態では、上記ＰＭフィルタ２６でのＰＭによる目詰まりを防止すべく、ＰＭフィルタ２６に堆積したＰＭを燃焼（酸化）させて浄化する、いわゆるフィルタ再生制御が実施される。こうしたフィルタ再生制御では、上記ＰＭフィルタ２６に担持された酸化触媒に未燃燃料成分を供給することで、その未燃燃料成分の排気中や触媒上での酸化に伴う発熱により触媒を例えば６００℃以上に昇温させるとともに触媒周りのＰＭを燃焼させている。
【００３５】
なお、フィルタ再生制御での触媒への未燃燃料成分の供給は、内燃機関１０の駆動に寄与するインジェクタ４０からの燃料噴射の後、例えば排気行程中での燃料噴射であるポスト噴射等によって行われる。
【００３６】
ちなみに本実施形態では、フィルタ再生制御は、以下に示される条件すべての成立をもって開始される。
・フィルタ再生制御の要求時である。ここでのフィルタ再生制御要求は、機関運転状態から推定される排気系でのＰＭ堆積量が許容値以上になって同ＰＭフィルタ２６等での目詰りの発生が確認されたときになされる。
【００３７】
・上記入ガス温度センサ２８の検出値（入ガス温度ｔｈｃｉ）がフィルタ再生制御での触媒昇温可能な下限温度（例えば１５０℃）以上である。また機関運転状態の履歴、入ガス温度センサ２８の検出値、及び、出ガス温度センサ２９の検出値から推定されるＰＭフィルタ２６での触媒床温が、フィルタ再生制御での触媒昇温可能な下限温度以上である。これら下限温度には、未燃燃料成分の供給に伴って触媒床温を上昇させられるだけの酸化反応を生じさせることのできる排気温度及び触媒床温の下限値がそれぞれ設定されている。
【００３８】
・入ガス温度センサ２８の検出値が、フィルタ再生制御に伴う発熱による触媒の過昇温を回避し得る温度範囲の上限値未満である。
・出ガス温度センサ２９の検出値が、同じくフィルタ再生制御に伴う発熱による触媒の過昇温を回避し得る温度範囲の上限値未満である。
【００３９】
・排気に対する未燃燃料成分の供給が許可されている。すなわち、ポスト噴射による触媒への未燃燃料成分の供給を許容できる機関運転状態にある。この内燃機関１０では、エンジンストール中でなく、気筒判別が終了しており、且つアクセル開度の制限がなされていないのであれば、触媒への未燃燃料成分の供給が許可されるようになっている。
【００４０】
ここで、フィルタ再生制御の制御内容の詳細を図２及び図３に基づき説明する。
図２は、ＰＭフィルタ２６での触媒床温の上昇に伴い、触媒の表面に付着した未燃燃料（ＨＣ）及びＰＭの燃焼率がどのように推移するかを示すグラフである。同図から分かるように、触媒に付着した未燃燃料は触媒床温が比較的低い温度（３００℃前後）で燃焼し、触媒に付着したＰＭは触媒床温を６００℃以上に上昇させることで燃焼するようになる。しかし、フィルタ再生制御において、触媒床温をいきなり高い値まで上昇させると、ＰＭフィルタ２６の触媒に付着した未燃燃料やＰＭが大量に燃焼し、その際の熱を触媒が受けて触媒床温の過上昇に繋がるおそれがある。
【００４１】
このため、フィルタ再生制御では、ＰＭフィルタ２６の触媒の表面に付着した未燃燃料（ＨＣ）及びＰＭを段階的に燃焼すべく、触媒床温を例えば３００、６０５、６３０、６５０℃の順に段階的に昇温させ、上記のような触媒床温の過上昇を抑制するようにしている。具体的には、フィルタ再生制御中における触媒床温の目標値である目標床温が図３（ｂ）に示されるように３００、６０５、６３０、６５０℃の順に段階的に変更され、その目標床温に向けて触媒床温が上昇するようインジェクタ４０からのポスト噴射を通じて触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。
【００４２】
上述した目標床温の段階的な変更は、例えば次のように行われることとなる。すなわち、まず目標床温が３００℃に設定され、その目標床温に向けて触媒床温が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。こうした触媒床温の３００℃に向けての上昇により、ＰＭフィルタ２６の触媒に付着した未燃燃料成分の燃焼が図られる。
【００４３】
そして、触媒床温が３００℃に達すると、目標床温が６００℃まで上昇させられてその状態が保持時間ｔ２だけ保持される。この保持時間ｔ２は、例えば、触媒床温を３００℃から６００℃に切り換える時点（タイミングＴｃ）のＰＭ堆積量ｃが少ないほど短くされる。目標床温が６００℃に設定されている間は、その目標床温に対し触媒床温が一致するよう触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。
【００４４】
続いて、上記保持時間ｔ２が経過すると、目標床温が６３０℃まで上昇させられてその状態が保持時間ｔ３だけ保持される。この保持時間ｔ３は、例えば、触媒床温を６００℃から６３０℃に切り換える時点（タイミングＴｂ）のＰＭ堆積量ｂが少ないほど短くされる。目標床温が６３０℃に設定されている間は、その目標床温に対し触媒床温が一致するよう触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。
【００４５】
その後、上記保持時間ｔ３が経過すると、目標床温が６５０℃まで上昇され、その目標床温まで触媒床温が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。そして、ＰＭ堆積量が「０」になると、ＰＭフィルタ２６でのＰＭによる目詰まりの解消が完了したと判断され、フィルタ再生制御が終了させられる。
【００４６】
上記フィルタ再生制御においては、目標床温を段階的に上昇させることに伴い触媒周りに堆積したＰＭが燃焼し、ＰＭ堆積量は図３（ａ）に示されるように減少してゆく。ただし、フィルタ再生制御中におけるＰＭフィルタ２６の触媒床温については、同ＰＭフィルタ２６の中心部から外周部に向かうほど低くなる。また、ＰＭに含まれる炭素については、燃焼可能な温度が高く、燃料成分中に含まれるリン等との化合により更に燃焼可能な温度が高くなる。このため、ＰＭフィルタ２６の外周部では堆積したＰＭ（炭素）が燃焼しきらずに残留する可能性が高い。
【００４７】
こうしたフィルタ外周部のＰＭを燃焼させるには、フィルタ再生制御での目標床温を６５０℃から更に高くすれば良いと考えられる。しかし、フィルタ再生制御での目標床温を高くすると、そのときの状況によっては触媒床温の上昇を抑制できない状態となり、触媒床温の過上昇を招いてＰＭフィルタ２６が破損するおそれがある。これは、６５０℃よりも高い値に設定された目標床温に向けて触媒床温を上昇させるべく、触媒への未燃燃料成分の供給が行われるとき、ＰＭフィルタ２６に多くのＰＭが堆積していると、そのＰＭが一気に燃焼して触媒床温が上昇を抑制できないほど急速に上昇するためと推測される。
【００４８】
そこで本実施形態では、フィルタ再生制御の終期であってＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量が「０」に近い判定値ａまで減少したとき、目標床温を６５０℃よりも高い値であってＰＭフィルタ２６の外周部に堆積したＰＭを燃焼しきることの可能な温度である最終温度に切り換える。
【００４９】
この場合、フィルタ再生制御によってＰＭ堆積量が「０」に近い判定値ａ以下と少なくなったとき、目標床温が最終温度へと高くされ、その目標床温に向けて触媒床温が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給量がそれまでよりも多くされる。このときには、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量が少なくなっているため、上記触媒への未燃燃料成分の供給に伴い、多くのＰＭが一気に燃焼して触媒床温が上昇を抑制できないほど急速に上昇することはない。その結果、触媒床温が過上昇することなく上記目標床温へと制御され、ＰＭフィルタ２６の外周部に堆積したＰＭが燃焼させられる。
【００５０】
次に、フィルタ再生制御の目標床温として設定される上記最終温度について、図４及び図５を参照して詳しく説明する。
図４は、ＰＭフィルタ２６の触媒床温の変化に基づくＰＭフィルタ２６でのＰＭの残留率の変化を実験によって求め、その実験結果をグラフ化したものである。同図から分かるように、触媒床温が上昇するほどＰＭフィルタ２６でのＰＭの残留率が小となり、触媒床温が７２０℃以上であるときにはＰＭの残留率が「０％」になる。
【００５１】
また、図５は、触媒床温を所定値から上昇させたときの上昇量の変化に基づくＰＭフィルタ２６でのＰＭの燃焼速度の変化を実験によって求め、その実験結果をグラフ化したものである。同図から分かるように、上述した触媒床温の上昇量が大となるほど、ＰＭフィルタ２６でのＰＭの燃焼速度が大となる。従って、フィルタ再生制御の終期において、目標床温を６５０℃から最終温度へと切り換える際、そのときの目標床温の上昇量が大となるほど、ＰＭの燃焼速度が大となってフィルタ再生制御を開始してからＰＭ堆積量を「０」とするまでの期間が短くなる。なお、フィルタ再生制御では触媒への未燃燃料成分の供給を行う関係から、フィルタ再生制御の完了までの期間が長くなるほど、内燃機関１０のエミッション及び燃費の面では不利になる。
【００５２】
最終温度は、以上のことを考慮に入れて、例えば以下の［１］及び［２］の条件を満たす値に設定される。
［１］目標床温を最終温度に設定することで、ＰＭフィルタ２６の外周部も含めて同フィルタ２６の堆積したＰＭを除去しきることの可能な値であること。
【００５３】
［２］目標床温を６５０℃から最終温度に切り換えたとき、目標床温の上昇量がフィルタ再生制御によるエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に、フィルタ再生制御の開始からＰＭ堆積量が「０」となって当該制御を終了させることの可能な値となること。言い換えれば、上述した目標床温の上昇量、すなわちＰＭの燃焼速度が、エミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内にフィルタ再生制御を完了させることのできる値になること。
【００５４】
この実施形態では、上記［１］及び［２］の条件を満たす最終温度として、「７２０℃」という温度が採用される。この場合、目標床温を６５０℃から最終温度に切り換えたとき、目標温度の上昇量が「７０℃」という値になる。この「７０℃」という値については、目標温度を「７２０℃」へと上昇させた条件のもとで、上記［２］に記載したＰＭの燃焼速度を得ることの可能な値であることが実験によって確認されている。
【００５５】
次に、フィルタ再生制御の終期に目標床温を最終温度に設定する手順について、最終温度設定ルーチンを示す図６のフローチャートを参照して説明する。この最終温度設定ルーチンは、電子制御装置５０を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００５６】
同ルーチンにおいては、フィルタ再生制御中であることを条件に（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ＰＭ堆積量が判定値ａ以下であるか否かが判断される（Ｓ１０２）。ここで否定判定であれば、目標床温が上述したように３００、６０５、６３０、６５０℃という順で段階的に変化させられる（Ｓ１０６）。一方、肯定判定であれば、目標床温が最終温度である７２０℃に設定され（Ｓ１０３）、これにより目標床温が６５０℃から７２０℃へと切り換えられることとなる。続いて、ＰＭ堆積量が「０」であるか否かが判断され（Ｓ１０４）、ここで肯定判定であればフィルタ再生制御が終了される（Ｓ１０５）。
【００５７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）フィルタ再生制御中、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量が「０」に近い判定値ａ以下と少なくなったとき、目標床温がＰＭフィルタ２６の外周部に堆積したＰＭを燃焼しきることの可能な温度である最終温度に設定され、その目標床温（最終温度）に向けて触媒床温が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給量がそれまでよりも多くされる。このとき、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量は少なくなっているため、上記触媒への未燃燃料成分の供給に伴い、多くのＰＭが一気に燃焼して触媒床温が上昇を抑制できないほど急速に上昇するのを抑制することができる。また、ＰＭフィルタ２６の外周部に堆積したＰＭについては、上述した触媒への未燃燃料成分の供給によって燃焼しきることができるため、ＰＭフィルタ２６の外周部にＰＭが残留することはない。
【００５８】
（２）上記触媒への未燃燃料成分の供給については、インジェクタ４０のポスト噴射によって実行されるため、その供給のために新たな機器を追加する必要がなく、同機器の追加に伴うコストアップや取り付け作業の複雑化を回避することができる。
【００５９】
（３）フィルタ再生制御中、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量が判定値ａ以下になったとき、直ちに目標床温が最終温度に設定され、その目標床温に向けて触媒温度が上昇するよう触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。このため、上述したようにＰＭ堆積量が判定値ａ以下になったとき、触媒床温を速やかに最終温度に調整してＰＭフィルタ２６の外周部のＰＭを燃焼させることができる。
【００６０】
（３）最終温度は、上記［１］及び［２］の条件を満たす値、すなわち７２０℃に定められている。このように最終温度を定めれば、ＰＭフィルタ２６の外周部に堆積するＰＭを燃焼させられることが確認された。また、フィルタに堆積した微粒子の燃焼速度がエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内にフィルタ再生制御が完了する値となることも確認された。従って、ＰＭフィルタ２６の外周部に堆積したＰＭを確実に燃焼させて除去することができるとともに、目標床温が最終温度に切り換えられた後にエミッションや燃費が過度に悪化するほどフィルタ再生制御が長く続けられるのを的確に抑制することができる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図７及び図８に基づき説明する。
この実施形態は、目標床温を最終温度とする際、触媒床温が過上昇するのを一層好適に抑制することを目的として、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量の減少に応じて目標床温を最終温度に達するまで徐々に同最終温度に向けて近づけるようにしたものである。
【００６２】
図７は、この実施形態における最終温度設定ルーチンを示すフローチャートである。同ルーチンにおいては、フィルタ再生制御中であることを条件に（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ＰＭ堆積量が判定値ａ以下であるか否かが判断される（Ｓ２０２）。ここで否定判定であれば、目標床温が上述したように３００、６０５、６３０、６５０℃という順で段階的に変化させられる（Ｓ２０６）。一方、肯定判定であれば、目標床温がＰＭ堆積量の減少に応じて最終温度に近づくよう設定される（Ｓ２０３）。
【００６３】
より詳しくは、図８に示されるように、目標床温については、ＰＭ堆積量が判定値ａよりも減少するほど６５０℃よりも最終温度に近づけられ、ＰＭ堆積量が「０」よりも大であるうちに最終温度に到達させられる。なお、目標床温をＰＭ堆積量の減少に応じて最終温度に変化させるときの変化速度については、ＰＭフィルタ２６でのＰＭの燃焼速度が、フィルタ再生制御によるエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に当該制御を完了できる値となるよう定められている。
【００６４】
続いて、ＰＭ堆積量が「０」であるか否かが判断され（Ｓ２０４）、ここで肯定判定であればフィルタ再生制御が終了される（Ｓ２０５）。
この実施形態では、第１実施形態の（１）に記載した効果に加え、以下に示す効果が得られるようになる。
【００６５】
（４）フィルタ再生制御中にＰＭ堆積量が判定値ａ以下になると、ＰＭ堆積量の減少に応じて目標床温が最終温度に達するまで同最終温度に向けて徐々に上昇するよう、触媒への未燃燃料成分の供給が行われる。従って、ＰＭ堆積量が判定値ａ以下になった後、ＰＭ堆積量の減少に応じて触媒への未燃燃料成分の供給量を多くし、触媒床温の過上昇を抑制しつつ触媒床温を最終温度へと調整することができる。
【００６６】
（５）目標床温をＰＭ堆積量の減少に応じて最終温度に変化させるときの変化速度については、ＰＭフィルタ２６でのＰＭの燃焼速度が、フィルタ再生制御によるエミッション悪化及び燃費悪化を許容レベル未満に抑えることの可能な期間内に当該制御を完了できる値となるよう定められている。従って、フィルタ再生制御が過度に長く続けられ、エミッション悪化及び燃費悪化を招くのを抑制することができる。
【００６７】
［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・フィルタ再生制御中であってＰＭ堆積量が判定値ａ以上であるとき、そのＰＭ堆積量の減少に応じて目標床温を徐々に増加させてもよい。
【００６８】
・フィルタ再生制御中に触媒床温を目標床温に向けて上昇させる際、ＥＧＲ弁３６と吸気絞り弁１９との少なくとも一方を開閉制御し、触媒床温の目標床温に向けての上昇を補助するようにしてもよい。
【００６９】
・内燃機関１０の排気通路１４におけるＰＭフィルタ２６の上流に添加弁を設け、その添加弁からＰＭフィルタ２６上流への燃料添加により、触媒に未燃燃料成分を供給するようにしてもよい。なお、この場合はインジェクタ４０からのポスト噴射を必ずしも行う必要はない。
【００７０】
・最終温度を７２０℃とし、目標床温を最終温度としたときの目標床温の上昇量を７０℃としたが、これら「７２０℃」及び「７０℃」という値をＰＭフィルタ２６の触媒容量等に応じて適宜変更することも可能である。
【００７１】
・第１実施形態において、目標床温を最終温度に設定するのは、ＰＭ堆積量が判定値ａに達した後であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１実施形態の排気浄化装置が適用される内燃機関の全体構成を示す略図。
【図２】触媒床温の変化に対するＰＭフィルタの触媒周りでの未燃燃料（ＨＣ）及びＰＭの燃焼率の変化を示すグラフ。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、フィルタ再生制御でのＰＭ堆積量及び目標床温の推移を示すタイムチャート。
【図４】触媒床温の変化に伴うＰＭフィルタでのＰＭ残留率の変化を示すグラフ。
【図５】触媒床温の所定値からの上昇量の変化に対するＰＭフィルタでの燃焼速度の変化を示すグラフ。
【図６】第１実施形態における目標床温を最終温度に設定する手順を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態における目標床温を最終温度に設定する手順を示すフローチャート。
【図８】ＰＭ堆積量の減少に応じて目標床温を最終温度に向けて徐々に近づける際の目標床温の変化態様を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７３】
１０…内燃機関、１２…吸気通路、１３…燃焼室、１４…排気通路、１６…エアフローメータ、１９…吸気絞り弁、２６…ＰＭフィルタ、２８…入ガス温度センサ、２９…出ガス温度センサ、３０…差圧センサ、３１，３２…酸素センサ、３３…ＥＧＲ通路、３６…ＥＧＲ弁、４０…インジェクタ、４１…高圧燃料供給管、４２…コモンレール、４３…燃料ポンプ、４４…レール圧センサ、５０…電子制御装置（設定手段）、５１…ＮＥセンサ、５２…アクセルセンサ、５３…絞り弁センサ、５４…吸気温センサ、５５…水温センサ。
【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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