(57)【要約】【課題】適切なタイミングでフィルタを再生することができる排気浄化装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、エンジン回転数および燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づいてＰＭの生成量を算出し、前回の触媒再生制御から現在までに堆積されたＰＭ量を推定堆積量として算出する（ステップＳ１１）。ＥＣＵは、推定積算量が所定値を超えたと判断した場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、触媒再生制御を実行する。次に、ＥＣＵは、排気ガス量Ｇａおよび排気温度Ｔ６ＰＭに基づいてＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部との温度差ΔＴを算出し、温度差ΔＴおよびＰＭフィルタ４４の下流端部における床温とに基づいてＰＭの燃え残り量を算出する（ステップＳ１４）。そして、ＥＣＵ１００は、所定値からＰＭの燃え残り量を減算する（ステップＳ１５）。【選択図】図６
2012036764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置され前記内燃機関から排出される排気ガスの粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気ガスに燃料を添加することが可能な燃料添加弁と、を備えた車両に設置され、前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定値を超えた場合に、前記燃料添加弁を制御して前記排気ガスに前記燃料を添加することにより前記フィルタを再生する排気浄化装置において、
前記フィルタの上流端部と下流端部との温度差を算出する温度差算出手段と、
前記温度差算出手段により算出された温度差と前記フィルタの床温に基づいて前記フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を算出する燃え残り量算出手段と、
前記燃え残り量算出手段により算出された燃え残り量に応じて前記フィルタを再生するタイミングを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関し、特に、排気ガスに燃料を添加することにより触媒機能の再生を実行する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関を搭載した車両においては、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵するためのＮＯｘ吸蔵還元型触媒あるいは炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化する酸化触媒により構成される触媒コンバータや、ＰＭ（Particulate Matter）を捕捉するためのパティキュレートフィルタ（以下、ＰＭフィルタという）を内部に有する触媒装置が排気管に設けられている。
【０００３】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、使用に伴ってＮＯｘが吸蔵されていくと、触媒としての機能が低下していく。そのため、吸蔵されたＮＯｘを分解し触媒の機能を再生させる再生制御を実行する必要がある。再生制御としては、例えば、排気管に設けられた燃料添加弁としてのインジェクタによって燃料などの還元剤を排気通路内に噴射し、燃料が混合された排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒に供給するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、ＮＯｘとともに硫黄酸化物（ＳＯｘ）も吸蔵するため、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に燃料を供給し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を高温にすることで、ＳＯｘを分解することも行われている。
【０００５】
一方、ＰＭフィルタは、使用に伴って内部にＰＭが堆積し通過抵抗が増大するため、適宜再生制御を実行する必要がある。再生制御としては、例えば、ＰＭフィルタに燃料などの炭化水素系液体を流入させて発熱反応を生じさせ、発生した熱によりＰＭを焼失させる方法が提案されている。
【０００６】
このＰＭフィルタに対する再生制御を実行するためのインジェクタを備えた排気浄化装置は、ＰＭフィルタにおけるＰＭの堆積量を推定し、この推定堆積量が予め定められた所定値に達した場合には、ＰＭフィルタに対する再生制御を開始するようになっている。ＰＭフィルタに対する再生制御を開始するための推定堆積量の所定値としては、ＰＭがＰＭフィルタに過剰に堆積することに起因して再生時にＰＭフィルタが過昇温状態となり、ＰＭフィルタの耐久性が低下することを防止する値に設定されている。
【０００７】
しかしながら、ＰＭフィルタの床温は内部において必ずしも一定ではない。例えば、ＰＭの燃焼により加熱された排気ガスが下流端部に流れていくため、上流端部よりも下流端部の床温の方が高くなる。また、ＰＭの燃焼度合いは、ＰＭフィルタの床温が低いほど低下する。このため、ＰＭフィルタに対する再生制御を実行したにもかかわらず、ＰＭフィルタの低温部にＰＭが燃え残る可能性が生じる。
【０００８】
そこで、ＰＭフィルタにおけるＰＭの推定堆積量を補正し、補正した推定堆積量に基づいて再生制御を実行する排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
この特許文献２に記載された従来の排気浄化装置は、排気流量に基づいてＰＭフィルタの低温部と高温部との温度差を推定し、この温度差に基づいてＰＭフィルタの低温部で燃え残ったＰＭの燃え残り量を算出し、この燃え残り量に応じて次回の再生制御を開始するタイミングを補正するようになっていた。
【００１０】
これにより、ＰＭフィルタにおけるＰＭの実堆積量と推定堆積量との誤差を低減し、ＰＭフィルタの過昇温状態に起因する耐久性低下を防止するようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−６４１８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述のような特許文献２に記載の従来の排気浄化装置にあっては、ＰＭフィルタの高温部と低温部における温度差を排気流量から算出するようになっているものの、ＰＭフィルタの高温部と低温部との温度差を変化させる要因を十分考慮するようなものではなかった。
【００１３】
そのため、例えば、ＰＭフィルタの低温部における温度の推定値に誤差が生じる場合、推定された燃え残り量に誤差が生じる可能性があり、ＰＭフィルタの低温部に堆積されたＰＭの実堆積量と推定堆積量とが十分に一致しない可能性があった。したがって、ＰＭフィルタに対する再生制御が適切なタイミングで行われない可能性があった。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、適切なタイミングでフィルタを再生することが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】
【００１５】
本発明に係る排気浄化装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の排気通路に設置され前記内燃機関から排出される排気ガスの粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気ガスに燃料を添加することが可能な燃料添加弁と、を備えた車両に設置され、前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定値を超えた場合に、前記燃料添加弁を制御して前記排気ガスに前記燃料を添加することにより前記フィルタを再生する排気浄化装置において、前記フィルタの上流端部と下流端部との温度差を算出する温度差算出手段と、前記温度差算出手段により算出された温度差と前記フィルタの床温に基づいて前記フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を算出する燃え残り量算出手段と、前記燃え残り量算出手段により算出された燃え残り量に応じて前記フィルタを再生するタイミングを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、フィルタの上流端部と下流端部における温度差を精度よく推定できるので、フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を精度よく推定できる。したがって、フィルタに対する再生制御のタイミングを最適化し、粒子状物質が過度に堆積された状態で再生制御を実行する場合に発生するフィルタの過昇温や、不要に再生制御を実行することに起因する燃費の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、適切なタイミングでフィルタを再生することができる排気浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る排気浄化装置を搭載した車両を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排気浄化装置およびその周辺の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る添加インジェクタの構成を示す概略構成図である。
【図４】本実施の形態に係る温度差算出マップである。
【図５】本発明の実施の形態に係る燃え残り量算出マップである。
【図６】本発明の実施の形態に係る再生制御補正処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係るＰＭフィルタの床温上昇挙動を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る補正量算出マップである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
なお、本実施の形態においては、本発明に係る排気浄化装置を４気筒のディーゼルエンジンを搭載した車両１に適用した場合について説明する。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１０は、シリンダヘッド１２と、不図示のシリンダブロックを備えており、シリンダヘッド１２およびシリンダブロックは、４つの気筒１１を形成している。また、各気筒１１には、ピストンにより燃焼室１１ａが画成されている。
【００２２】
シリンダヘッド１２には、４つの燃焼室１１ａにそれぞれ燃料を噴射するための４つの燃料噴射弁１３が設置されている。
【００２３】
燃料噴射弁１３は、高圧燃料を貯留するコモンレール１４と接続されており、コモンレール１４は、燃料タンク１５から供給された燃料を高圧燃料にして吐出する高圧燃料ポンプ１６と接続されている。
【００２４】
高圧燃料ポンプ１６は、吐出側に逆止弁を備えており、コモンレール１４から高圧燃料ポンプ１６への燃料の逆流を防止するようになっている。高圧燃料ポンプ１６からコモンレール１４へ供給される高圧燃料は、図示しないクランクシャフトの回転角に基づく燃料噴射弁１３の開弁により燃料噴射弁１３から対応する燃焼室１１ａへ噴射される。
【００２５】
車両１は、さらに、燃料フィルタ２８を介して燃料タンク１５内に貯留する燃料を吸入し、燃料圧レギュレータ２６に圧送する低圧燃料ポンプ２７を備えている。燃料タンク１５は、軽油など炭化水素系の燃料を貯留する公知の燃料タンクにより構成されている。
【００２６】
燃料圧レギュレータ２６は、低圧燃料ポンプ２７から吐出された燃料の圧力、すなわち燃圧が予め定められた設定値よりも高くなると、低圧燃料ポンプ２７から吐出された燃料の一部を燃料タンク１５に戻すようになっている。
【００２７】
また、燃料圧レギュレータ２６と高圧燃料ポンプ１６との間には、燃料分岐部２９が設置されており、低圧燃料ポンプ２７から吐出された燃料の一部は、後述する添加インジェクタ４１に供給されるようになっている。
【００２８】
シリンダヘッド１２には、各燃焼室１１ａに吸入空気を導入するためのインテークマニホールド１７が設けられており、インテークマニホールド１７は、各燃焼室１１ａに吸入空気を導入するための図示しない吸気弁を有している。また、インテークマニホールド１７には吸気管２０が接続されており、吸気管２０には、吸気の上流側から順にエアクリーナ２１と、ターボユニット２２のコンプレッサホイール２２ａと、吸気を冷却するためのインタークーラ２３と、吸入空気量を調整するための電動式の吸気絞り弁２４が配設されている。吸気管２０を通してインテークマニホールド１７へ吸入された空気は、図示しないクランクシャフトの回転角に応じて吸気弁が開弁した際に燃焼室１１ａへ導入される。
【００２９】
また、シリンダヘッド１２には、各燃焼室１１ａにおいて生成された排気ガスを排出するためのエキゾーストマニホールド１８が設けられており、エキゾーストマニホールド１８は、各燃焼室１１ａから排気ガスを排出するための図示しない排気弁が設けられている。各燃焼室１１ａにおいて生成された排気ガスは、図示しないクランクシャフトの回転角に応じて排気弁が開弁した際にエキゾーストマニホールド１８へ排気される。
【００３０】
エキゾーストマニホールド１８には、排気ガスを再循環させるためのＥＧＲ（Exhaust Gas recirculation）装置３０が接続されている。ＥＧＲ装置３０は、インテークマニホールド１７とエキゾーストマニホールド１８とを連通する連通管３１と、連通管３１の途中に配設されるＥＧＲクーラ３２および電動式のＥＧＲ弁３３とを備えている。ＥＧＲ装置３０は、エキゾーストマニホールド１８に排出された排気ガスの一部をＥＧＲクーラ３２により冷却し、インテークマニホールド１７へ再循環させるようになっている。また、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００は、ＥＧＲ弁３３の開度を制御することにより再循環される排気量を調節するようになっている。
【００３１】
エキゾーストマニホールド１８には、排気管４５が接続されており、排気管４５にはエキゾーストマニホールド１８の側から順にターボユニット２２のタービンホイール２２ｂと、触媒装置４２とが配設されている。
【００３２】
ターボユニット２２は、排気通路４６を流れる排気によって回転するタービンホイール２２ｂと、吸気通路１９に配置されたコンプレッサホイール２２ａと、タービンホイール２２ｂおよびコンプレッサホイール２２ａを連結するロータシャフト２２ｃと、を備えている。タービンホイール２２ｂが燃焼室１１ａから排出された排気ガスにより回転すると、この回転がロータシャフト２２ｃを介してコンプレッサホイール２２ａに伝達される。これにより、エンジン１０は、ピストンの移動に応じて発生する負圧のみならず、コンプレッサホイール２２ａの回転によって吸入空気を燃焼室１１ａに送り込むようになっている。
【００３３】
また、ターボユニット２２は、タービンホイール２２ｂの外周を囲い、タービンホイール２２ｂの回転方向に沿った排気経路を有しており、排気ガスはこの排気経路を通過してタービンホイール２２ｂに吹付けられる。排気経路には、リング状のノズルバックプレート２２ｅに対して複数のノズルベーン２２ｄが回動可能に設けられている。
【００３４】
また、車両１には、複数のノズルベーン２２ｄを同時に開閉動作させるためのアクチュエータ５８を備えている。ＥＣＵ１００は、排気経路の流通面積が変更されるようアクチュエータ５８を駆動してノズルベーン２２ｄの開度、すなわちＶＮ開度を制御することにより、タービンホイール２２ｂに吹付けられる排気ガスの流速を可変とする。これにより、タービンホイール２２ｂの回転速度が調整され、燃焼室１１ａへの吸入空気が所定の過給圧にて供給されることとなる。
【００３５】
排気管４５において、触媒コンバータ４３の上流側には、低圧燃料ポンプ２７に接続される添加インジェクタ４１が配設されている。添加インジェクタ４１は、還元剤としての燃料を噴射し、排気ガスに添加するようになっている。ここで、本実施の形態に係る添加インジェクタ４１は、本発明に係る燃料添加弁を構成する。
【００３６】
触媒装置４２は、触媒コンバータ４３と、触媒担持型のＰＭフィルタ４４とを有している。触媒コンバータ４３は、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化する酸化触媒やＮＯｘ吸蔵型のＮＯｘ触媒により構成されている。例えば、空燃比がリーン状態の場合における排気が内部を流通すると、この排気に含まれるＮＯｘを吸蔵するようになっている。一方、空燃比がリッチ状態の場合における排気が内部を流通すると、吸蔵したＮＯｘと排気に含まれる炭化水素や一酸化炭素とを反応させ、窒素、二酸化炭素、水に分解することにより排気を浄化するようになっている。
【００３７】
ＰＭフィルタ４４は、モノリス型やペレット型のフィルタにより構成されており、排気に含まれる微粒子（以下、ＰＭという）を捕集する。このＰＭフィルタ４４にも上述した吸蔵型のＮＯｘ触媒が備えられており、ＰＭフィルタ４４に捕捉されたＰＭは、当該触媒の酸化作用によって酸化されて除去されるようになっている。
【００３８】
図２に示すように、車両１は、電子制御装置としてのＥＣＵ１００を備えている。ＥＣＵ１００は、双方向性バスを介して互いに接続されているＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００ｃ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory、登録商標）１００ｄ、入力ポート１００ｅ、および出力ポート１００ｆなどを備えたマイクロコンピュータによって構成されている。
【００３９】
ＣＰＵ１００ａは、ＲＡＭ１００ｂの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭ１００ｃに記憶されたプログラムやＥＥＰＲＯＭ１００ｄに記憶されたデータに従って信号処理を行うことにより、エンジン１０の出力制御や、後述する触媒再生制御などの各種制御を実行するようになっている。したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ１００は、本発明に係る排気浄化装置を構成する。
【００４０】
また、車両１は、エンジン１０の回転数を測定するエンジン回転数センサ５２と、エンジン１０の吸入空気量を測定する吸入空気量センサ５３と、エンジン１０に吸入される空気の温度を測定する吸入空気温度センサ５４と、大気圧センサ５５と、吸気絞り弁２４の開度を測定するための絞り弁センサ３９と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３７と、を備えており、これらのセンサは、ＥＣＵ１００の入力ポート１００ｅに接続されている。
【００４１】
エンジン回転数センサ５２は、クランクシャフトの単位時間あたりの回転数を計測し、エンジン回転数としてＥＣＵ１００に出力するようになっている。吸入空気量センサ５３は、吸気管２０におけるエアクリーナ２１とコンプレッサホイール２２ａとの間に設けられており、吸気管２０内における吸入空気量に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。また、吸入空気温度センサ５４は、吸気管２０におけるエアクリーナ２１とコンプレッサホイール２２ａとの間に設けられており、吸気管２０内における吸気の温度である吸入空気温度に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。
【００４２】
大気圧センサ５５は、吸気管２０におけるエアクリーナ２１とコンプレッサホイール２２ａとの間に設けられており、大気圧に応じた信号をＥＣＵ１００に出力するようになっている。絞り弁センサ３９は、吸気絞り弁２４の開度に応じた出力電圧が得られるホール素子により構成されており、吸気絞り弁２４の開度を表す信号をＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００４３】
アクセル開度センサ３７は、ホール素子を用いた電子式のポジションセンサにより構成されており、車両１に搭載されたアクセルペダルが運転者により操作されると、アクセルペダルの位置を示すアクセル開度を表す信号を、ＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００４４】
車両１は、さらに、触媒コンバータ４３の上流における排気温Ｔ６を検出する排気温度センサ６１と、排気ガス量Ｇａを検出する排気ガス量センサ６２と、ＰＭフィルタ４４の下流端部においてＰＭフィルタ４４の床温を検出する触媒床温センサ６３と、ＰＭフィルタ４４の下流側に設置される空燃比センサ６４と、を備えており、これらのセンサは、ＥＣＵ１００の入力ポート１００ｅに接続されている。なお、排気温Ｔ６は、エンジン１０の運転条件から推定するようにしてもよい。また、空燃比センサ６４は、ＰＭフィルタ４４の上流側に設置されていてもよい。
【００４５】
ＥＣＵ１００の出力ポート１００ｆには、燃料噴射弁１３、高圧燃料ポンプ１６、吸気絞り弁２４、低圧燃料ポンプ２７、ＥＧＲ弁３３、添加インジェクタ４１などの開度を調節するためのソレノイドやアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ１００は、上述した各センサから入力される信号に基づいて、各ソレノイドやアクチュエータへの指令値、例えば燃料噴射弁１３に対する燃料噴射量や添加インジェクタ４１に対する燃料添加量を算出し、該指令値に応じた指令信号を出力ポート１００ｆから各ソレノイドやアクチュエータへ出力するようになっている。
【００４６】
そして、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁１３を用いた燃料の噴射時期制御および噴射量制御を実行したり、吸気絞り弁２４およびＥＧＲ弁３３を用いた吸入空気量制御およびＥＧＲ量制御を実行するようになっている。
【００４７】
ＰＭフィルタ４４は、ＰＭの堆積量が高くなるにしたがってＰＭフィルタ４４での圧力損失が増大する。そこで、ＥＣＵ１００は、触媒再生制御の一環として、ＰＭの堆積量が高くなると、堆積したＰＭを燃焼により浄化するＰＭ除去制御を実行するようになっている。
【００４８】
具体的には、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４４に堆積したＰＭの量が所定値を超えたと判断した場合には、添加インジェクタ４１による燃料添加を実行し、ＰＭフィルタ４４の触媒上で燃料の酸化反応を進行させる。これにより、ＰＭフィルタ４４の触媒床温が酸化反応の反応熱によって６００℃〜７００℃まで上昇し、ＰＭフィルタ４４に堆積したＰＭが燃焼されるようになっている。
【００４９】
なお、ＥＣＵ１００は、触媒再生制御の一環として、さらに、触媒コンバータ４３におけるＳＯｘの吸蔵量が所定値を超えたと判断した場合に、触媒コンバータ４３に吸蔵されているＳＯｘを還元するためのＳ被毒回復制御を実行したり、触媒コンバータ４３に吸蔵されているＮＯｘの量が所定値を超えたと判断した場合に、ＮＯｘ還元制御を実行したりするようになっている。
【００５０】
添加インジェクタ４１は、先端部が排気通路４６に突出するよう排気管４５に取り付けられている。添加インジェクタ４１は、図３に示すように、略円筒状に形成された金属製のハウジング６６と、ハウジング６６内に摺動可能に設けられたニードルバルブ６７とを備えている。
【００５１】
ハウジング６６は、ニードルバルブ６７を収容する円筒状のスリーブ６９と、中空半球状をなすサック部７０によって構成されている。また、ハウジング６６の先端側内周部分には、ニードルバルブ６７の先端部が離着座する弁座６８が形成されている。
【００５２】
低圧燃料ポンプ２７から吐出された燃料の一部は、サック部７０の内部空間に導入される。サック部７０の先端部分には、サック部７０の内部空間と排気通路４６とを連通する噴射孔７１が形成されている。
【００５３】
ニードルバルブ６７は、ソレノイドと接続されており、ＥＣＵ１００がこのソレノイドに通電している間は、ニードルバルブ６７が弁座６８から離れ、排気通路４６に燃料が添加されるようになっている。
【００５４】
ＥＣＵ１００は、添加インジェクタ４１を制御して排気通路４６に燃料を添加することにより、触媒コンバータ４３に吸蔵されたＮＯｘを還元し放出するとともに、ＰＭフィルタ４４に捕集されたＰＭを焼失する触媒再生制御を実行するようになっており、この触媒再生制御により、触媒コンバータ４３およびＰＭフィルタ４４の触媒機能が回復されるようになっている。
【００５５】
ＥＣＵ１００は、このように算出されたＰＭの推定積算量が所定値を超えたと判断すると、添加インジェクタ４１から排気通路４６に燃料を供給し、触媒再生制御を実行する。
【００５６】
ところで、触媒再生制御において添加インジェクタ４１から燃料が添加されると、ＰＭフィルタ４４は、添加された燃料や排気ガスに残留している炭化水素成分と触媒上で上流端部から発熱していくため、上流端部から下流端部に向かうにつれて床温が高温となり、上流端部と下流端部では床温に温度差が生じることになる。そのため、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４４の下流端部に設置された触媒床温センサ６３から入力される信号に基づいて触媒再生制御を実行した場合に、ＰＭフィルタ４４の上流端部における実際の床温と推定温度とに誤差が生じると、ＰＭフィルタ４４の上流端部にＰＭが残留する可能性が生じる。
【００５７】
そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、以下のようにＰＭフィルタ４４の上流端部における床温の推定精度を向上させ、ＰＭの推定堆積量と実堆積量との誤差を従来よりも低減し、触媒再生制御のタイミングを適切にするための再生制御補正処理を実行するようになっている。
【００５８】
再生制御補正処理において、ＥＣＵ１００は、添加インジェクタ４１による前回の燃料添加後から積算されたＰＭの推定堆積量が所定値を超えたか否かを判断する。
【００５９】
ＰＭの推定堆積量は、エンジン回転数センサ５２から入力されるエンジン回転数を表す信号や、燃料噴射弁１３からの燃料噴射量に基づいて算出される。また、所定値としては、添加インジェクタ４１により燃料が添加された際に、過剰に堆積されたＰＭの燃焼に起因してＰＭフィルタ４４が過昇温状態とならない値であり、かつ、不要な燃料添加による燃費の低下を抑制できる値が設定されている。
【００６０】
ＥＣＵ１００は、ＰＭの推定堆積量が所定値を超えたと判断した場合には、添加インジェクタ４１を制御して排気通路４６に燃料を所定時間添加するようになっている。
【００６１】
また、ＥＣＵ１００は、添加インジェクタ４１により燃料が添加され、ＰＭが燃焼すると、ＰＭフィルタ４４の上流端部やその近傍に燃え残ったＰＭの燃え残り量を計算するようになっている。
【００６２】
ＰＭの燃え残り量の計算において、ＥＣＵ１００は、排気温度センサ６１および排気ガス量センサ６２から、排気温度Ｔ６および排気ガス量Ｇａをそれぞれ取得する。
【００６３】
そして、ＥＣＵ１００は、予めＲＯＭ１００ｃに記憶されている温度差算出マップを参照して、ＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部との温度差ΔＴを算出する。温度差算出マップは、図４に示すように、排気ガス量Ｇａを排気温度Ｔ６により割った指標と、ＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部との温度差ΔＴとを対応づけたマップであり、指標が大きいほど温度差ΔＴが大きくなる傾向を有している。この指標と温度差ΔＴとの関係は、予め実験的な測定により求められている。したがって、ＥＣＵ１００は、本発明に係る温度差算出手段を構成する。
【００６４】
また、ＥＣＵ１００は、上記のように算出した温度差ΔＴと、触媒床温センサ６３から入力されるＰＭフィルタ４４の下流端部における床温とに基づいて、今回の燃料の添加においてＰＭフィルタ４４に残留したＰＭの燃え残り量を算出する。
【００６５】
ＰＭの燃え残り量は、予めＲＯＭ１００ｃに記憶されている燃え残り量算出マップを参照することにより取得される。この燃え残り量算出マップは、図５に示すように、温度差ΔＴおよびＰＭフィルタ４４の再生時における下流端部の床温と、燃え残り量とを対応づけた３次元マップにより構成されており、温度差ΔＴおよびＰＭフィルタ４４の下流端部における床温が低いほどＰＭの燃え残り量が多くなる傾向を有している。この燃え残り量算出マップは、予め実験的な測定により求められている。したがって、ＥＣＵ１００は、本発明に係る燃え残り量算出手段を構成する。
【００６６】
また、ＥＣＵ１００は、上述した触媒再生制御の実行開始の基準としての所定値からＰＭの燃え残り量を減算することにより、触媒再生制御の実行タイミングを補正するようになっている。したがって、ＥＣＵ１００は、本発明に係る補正手段を構成する。これにより、ＰＭの燃え残り量にかかわらず、ＰＭの堆積量が所定値を超えたならば触媒再生制御を開始することが可能になる。
【００６７】
図６は、本発明の実施の形態に係る再生制御補正処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下の処理は、ＥＣＵ１００を構成するＣＰＵ１００ａによって所定の時間間隔で実行されるとともに、ＣＰＵ１００ａによって処理可能なプログラムを実現する。
【００６８】
まず、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４４に堆積されるＰＭの推定堆積量を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数および燃料噴射弁１３からの燃料噴射量に基づいてＰＭの生成量を算出し、前回までの再生制御補正処理により算出された推定堆積量に、今回算出されたＰＭの生成量を加えることにより、現在のＰＭの推定堆積量を算出する。
【００６９】
なお、ＰＭの推定積算量は、ＲＡＭ１００ｂに記憶されている。また、エンジン１０が停止した場合には、ＲＡＭ１００ｂに記憶されている値がＥＥＰＲＯＭ１００ｄに移される。
【００７０】
次に、ＥＣＵ１００は、推定積算量が所定値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１２）。所定値は、上記のように、ＰＭフィルタ４４が過昇温せず、かつ、燃費の低下が抑制できる値に設定されている。
【００７１】
ＥＣＵ１００は、推定積算量が所定値を超えたと判断した場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３に移行する。一方、推定積算量が所定値を超えていないと判断した場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。
【００７２】
ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３に移行すると、添加インジェクタ４１により排気通路４６に燃料を所定時間添加することにより、触媒再生制御を実行する。
【００７３】
次に、ＥＣＵ１００は、ＰＭの燃え残り量を算出する（ステップＳ１４）。このＰＭの燃え残り量の算出は、上述したように、排気ガス量Ｇａおよび排気温度Ｔ６を取得すると、ＲＯＭ１００ｃに記憶されている温度差算出マップを参照して、ＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部との温度差ΔＴを算出する。
【００７４】
そして、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４４の下流端部における床温を取得すると、温度差ΔＴおよびＰＭフィルタ４４の下流端部における床温と、ＰＭの燃え残り量とを対応づけた燃え残り量算出マップを参照することにより、ＰＭの燃え残り量を算出する。
【００７５】
そして、ＥＣＵ１００は、所定値からＰＭの燃え残り量を減算する（ステップＳ１５）。これにより、次回の触媒再生制御において、ＰＭの実積算量が推定積算量を超えることに起因したＰＭフィルタ４４の過昇温を防止することができる。
【００７６】
以上のように、本発明の実施の形態に係る排気浄化装置は、ＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部における温度差ΔＴを精度よく推定できるので、ＰＭフィルタ４４におけるＰＭの燃え残り量を精度よく推定できる。したがって、ＰＭフィルタ４４に対する再生制御のタイミングを最適化し、ＰＭが過度に堆積された状態で触媒再生制御を実行する場合に発生するＰＭフィルタ４４の過昇温や、不要に触媒再生制御を実行することに起因する燃費の低下を抑制できる。
【００７７】
なお、以上の説明においては、ＥＣＵ１００が所定値からＰＭの燃え残り量を減算する場合について説明したが、これに限定されず、ＥＣＵ１００は、算出されたＰＭの燃え残り量を次回の触媒再生制御における推定積算量の初期値としてもよい。
【００７８】
また、以上の説明においては、ＥＣＵ１００が所定値からＰＭの燃え残り量を減算する場合について説明したが、これに限定されず、ＥＣＵ１００は、ＰＭの燃え残り量を算出するとともに、ＰＭの燃え残り量に応じてＥＧＲ弁３３を制御してＥＧＲ率を変化させ、ＰＭの生成量を低下させるようにしてもよい。これにより、ＰＭの燃え残り量が多くなる場合においても、触媒再生制御の頻度が高まることを抑制できる。
【００７９】
また、以上の説明においては、燃料が添加インジェクタ４１により排気ガスに添加される場合について説明したが、これに限定されず、燃料噴射弁１３が膨張行程において燃焼室１１ａに燃料を噴射することにより排気ガスに燃料が添加されるようにしてもよい。
【００８０】
また、以上の説明においては、ＥＣＵ１００が排気温度Ｔ６および排気ガス量Ｇａに基づいてＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部との温度差ΔＴを算出する場合について説明したが、これに限定されず、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４４の上流側と下流側にそれぞれ設置された排気温度センサから入力される信号に基づいてＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部との温度差ΔＴを算出するようにしてもよい。
【００８１】
また、以上の説明においては、ＥＣＵ１００が触媒床温センサ６３から入力される信号に基づいてＰＭフィルタ４４の下流端部における床温を算出する場合について説明したが、これに限定されず、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４４に流入する炭化水素量および排気ガス量Ｇａから求まるＰＭフィルタ４４の発熱量に基づいて触媒床温を推定するようにしてもよい。
【００８２】
また、ＥＣＵ１００は、以下に説明するように、ＰＭフィルタ４４にコーティングされている白金などの貴金属がグラデーションを有するよう分布している場合に、燃え残り量の算出を補正するようにしてもよい。
【００８３】
図７は、ＰＭフィルタ４４の内部の温度分布を示しており、図７（ａ）は、ＰＭフィルタ４４にコーティングされている貴金属が一様に分布している場合の温度分布を、図７（ｂ）は、ＰＭフィルタ４４にコーティングされている貴金属がグラデーションを有している場合の温度分布をそれぞれ表している。
【００８４】
図７（ｂ）において、大、中、小との記載は、貴金属担持密度の大きさを表しており、一例として、ＰＭフィルタ４４の上流端部における貴金属担持密度は４ｇ／Ｌ、中央部における貴金属担持密度は２ｇ／Ｌ、下流端部における貴金属担持密度は０．５ｇ／Ｌとなっている。
【００８５】
図７（ｂ）に実線８２として示すように、貴金属がグラデーションを有している場合におけるＰＭフィルタ４４の温度分布は、図７（ａ）に実線８１として示す貴金属が一様に分布している場合におけるＰＭフィルタ４４の温度分布と比較して、ＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部との温度差ΔＴはほぼ等しくなるものの、上流端部の近傍における温度差が大きくなり、中央部および下流端部における床温は、均一の場合と比較して高くなる傾向にある。
【００８６】
したがって、貴金属がグラデーションを有しているＰＭフィルタ４４においては、貴金属が一様に分布しているＰＭフィルタ４４と比較して、ＰＭの燃え残り量が低減する。
【００８７】
そのため、ＥＣＵ１００は、ＰＭフィルタ４４の上流端部と下流端部における貴金属担持密度の担持密度差に応じて補正量Ａを算出し、上述のように燃え残り量算出マップから算出されたＰＭの燃え残り量に補正量Ａを積算することにより、ＰＭの燃え残り量を補正するようになっている。
【００８８】
担持密度差と補正量Ａとの対応は、担持密度差が大きいほど補正量Ａが小さくなるよう定義されており、図８に示す補正量算出マップとして予めＲＯＭ１００ｃに記憶されている。なお、図８に示すように、補正量算出マップにおいては、担持密度差がある程度大きくなると、補正量Ａがほぼ一定の値をとるように定義されている。また、以上の説明においては、ＰＭフィルタ４４の貴金属担持密度が３段階に分かれている場合について説明したが、貴金属担持密度が２段階あるいは４段階以上の多段階に分かれている場合や、貴金属担持密度が上流端部から下流端部に向けて連続的に減少する場合においても、補正量算出マップは上記の補正量Ａと類似した傾向を有するようになっている。
【００８９】
以上のように、本発明に係る排気浄化装置は、適切なタイミングでフィルタを再生することができるという効果を奏するものであり、排気ガスに燃料を添加することにより触媒機能の再生を実行する排気浄化装置に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１  車両
１０  エンジン
１１  気筒
１３  燃料噴射弁
１５  燃料タンク
１９  吸気通路
２０  吸気管
２２  ターボユニット
２４  吸気絞り弁
２９  燃料分岐部
３０  ＥＧＲ装置
３３  ＥＧＲ弁
３９  絞り弁センサ
４１  添加インジェクタ
４２  触媒装置
４３  触媒コンバータ
４４  ＰＭフィルタ
４５  排気管
４６  排気通路
５２  エンジン回転数センサ
５３  吸入空気量センサ
５４  吸入空気温度センサ
５８  アクチュエータ
６１  排気温度センサ
６２  排気ガス量センサ
６３  触媒床温センサ
６４  空燃比センサ
６７  ニードルバルブ
１００  ＥＣＵ
【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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