(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタ（ＰＦ）内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することで好適にＰＦ内の粒子状物質を除去することができる、排ガス浄化装置および排ガス浄化方法を提供する。【解決手段】粒子状物質を捕集するＰＦを設けた排ガス浄化装置であって、ＰＦの前後の差圧値を計測する差圧センサと、ＰＦ出ガス温度を計測する温度センサと、上記差圧センサおよび上記温度センサとそれぞれ電気的に接続されている制御部とを備えている。ここで、内燃機関始動時に、上記制御部は、上記差圧値および上記ＰＦ出ガス温度に基づいて、上記ＰＦ内が氷結または含水状態であるか否かを判定するＰＦ内部状態判定処理を行う。そして、該ＰＦ内部状態判定処理によって、上記ＰＦ内が氷結または含水状態であると判定されている間、上記制御部は上記ＰＦ内の粒子状物質を強制酸化する処理を行わないように制御する。【選択図】図３
2013160208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられる排ガス浄化装置であって、
該内燃機関に設けられる排気通路内を流れる排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ（ＰＦ）と、
該ＰＦよりも前記排気通路の上流側の圧力と前記ＰＦよりも前記排気通路の下流側の圧力との差圧を計測する差圧センサと、
前記ＰＦよりも前記排気通路の下流側の排ガスの温度を計測する温度センサと、
前記差圧センサおよび前記温度センサとそれぞれ電気的に接続されている制御部と、
を備えており、
ここで、前記制御部は、内燃機関の始動時に、前記差圧センサによって前記ＰＦの前後の差圧値の計測および前記温度センサによって前記ＰＦよりも排気通路の下流側の排ガス温度の計測をし、前記差圧値および前記排ガス温度に基づいて、前記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するＰＦ内部状態判定処理を行うように構成されている、排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記制御部は、内燃機関の停止直前における前記差圧センサによって計測された前記ＰＦの前後の差圧値を記憶するように構成されており、
ここで、前記ＰＦ内部状態判定処理は、前記始動時に計測された差圧値が前記停止直前に計測された差圧値の１．３倍以上であると判定され、および、前記始動時に計測された排ガス温度が７０℃以下であると判定されたときに、前記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であると判定するように構成されている、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ＰＦ内に堆積された粒子状物質が所定量を上回った時に、該粒子状物質を強制酸化する処理を行うように構成されており、
ここで、前記制御部は、前記ＰＦ内部状態判定処理によって、前記ＰＦの内部を氷結もしくは含水状態であると判定している間は、前記粒子状物質を強制酸化する処理を行わないように構成されている、請求項１または２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記制御部は、内燃機関の始動後、前記ＰＦ内部状態判定処理を連続的に行うように構成されており、
ここで、前記ＰＦ内部状態判定処理によって、前記ＰＦの内部を氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、前記粒子状物質を強制酸化する処理を行うように構成されている、請求項３に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ（ＰＦ）を排気通路に設けた内燃機関から排出される排ガスを浄化する方法であって、
前記ＰＦよりも前記排気通路の上流側の圧力と前記ＰＦよりも前記排気通路の下流側の圧力との差圧値を計測し、該差圧値が所定差圧値を上回ったときに前記ＰＦ内の粒状物質を強制酸化する強制酸化処理を含み、
ここで、内燃機関の始動時において、前記ＰＦよりも前記排気通路の上流側の圧力と前記ＰＦよりも前記排気通路の下流側の圧力との差圧値の計測、および、前記ＰＦよりも排気通路の下流側の排ガス温度を計測し、前記差圧値および前記排ガス温度によって、前記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判別するＰＦ内部状態判定処理を行い、該ＰＦ内部状態判定処理によって、前記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であると判定している間は、前記強制酸化処理を行わないことを特徴とする、排ガス浄化方法。
【請求項６】
前記強制酸化処理中に内燃機関が停止された際に、該停止後の内燃機関の再始動と共に、前記ＰＦ内部状態判定処理を連続的に行い、前記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、前記強制酸化処理を再開することを特徴とする、請求項５に記載の排ガス浄化方法。
【請求項７】
前記ＰＦ内部状態判定処理は、前記始動時に計測された差圧値が内燃機関停止直前に計測された差圧値の１．３倍以上であると判定され、および、前記始動時に計測された排ガス温度が７０℃以下であると判定されたとき、前記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であると判定することを特徴とする、請求項５または６に記載の排ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置および排ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関（典型的には、ディーゼルエンジン）から排出される排ガスには、炭素を主成分とする粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：以下、「ＰＭ」ともいう。）、不燃成分からなるアッシュ（ＡＳＨ）などが含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。そのため、粒子状物質の排出量は、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分と共に年々規制が強化されている。そこで、排ガスからこれらの粒子状物質を捕集して除去するための技術が従来から行われている。
【０００３】
例えば、上記粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ：以下「ＰＦ」ともいう。また、内燃機関としてディーゼルエンジンを用いる場合には、ＰＦのことをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）ともいう。）がエンジンの排気通路内に設けられている。上記ＰＦは、例えば、ハニカム形状の多孔質基材を備えており、該多孔質基材の表面で粒子状物質を捕集する。しかし、この多孔質基材に捕集できる粒子状物質の量には限界があり、これを超える量の粒子状物質がＰＦに堆積すると、ＰＦが目詰まりを起こして排気抵抗が大きくなる。これによって、燃料消費率（ｇ／ＫＷｈ）の悪化やＰＦの溶損などの弊害が生じるおそれがある。このため、一般的には、ある程度の粒子状物質がＰＦに捕集された段階で、ＰＦの再生処理として、当該粒子状物質がある程度堆積したＰＦを所定の温度（例えば、５５０℃〜６５０℃程度）に加熱することにより、粒子状物質を強制的に酸化・分解するＰＭ強制酸化処理が行われる。
【０００４】
上記ＰＦ再生のためのＰＭ強制酸化処理は、例えば、内燃機関の排気系内への燃料噴射などにより実施される。上記ＰＭ強制酸化処理は、処理時間が長くなると燃料消費率の悪化やＰＦの溶損の原因になり得る。そこで、上記ＰＦ内の粒子状物質による目詰まり状態を監視して、該目詰まり状態が所定の判定基準を超えたときに、上記ＰＭ強制酸化処理を行うことが望ましい。
【０００５】
このＰＦの粒子状物質による目詰まり検出方法には、ＰＦの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力とを測定し、その差圧（ＰＦ差圧）が一定の値を超えた場合にＰＭ強制酸化処理を行うといった方法が挙げられる。ＰＦ差圧は、ＰＦ内に堆積したＰＭの堆積量と相関関係を有しているため、ＰＦ差圧に基づいてＰＭ強制酸化処理の開始タイミングを定めることで、粒子状物質の堆積量に応じた適切なタイミングでＰＭ強制酸化処理を開始できる。
【０００６】
このＰＦ差圧を利用した目詰まり検出方法に関連して、引用文献１では、ディーゼルエンジンにおけるＤＰＦ（ＰＦ）の前後差圧、ＤＰＦ内部排気温度、ＤＰＦ入口排気圧力および排気流量を検出し、これらの検出結果から、ＤＰＦの圧損係数とＤＰＦを通過する排ガスのレイノルズ数を算出し、算出されたＤＰＦの圧損係数を、ＤＰＦ内部排気温度とレイノルズ数とから算出された判定値と比較することにより、ＤＰＦの目詰まり状態を検出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−０２３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、極寒冷地などの気温が低い地域では、内燃機関の停止後にＰＦの内部が氷結または含水状態になることが考えられる。このように、ＰＦの内部が氷結または含水状態の場合には、上記ＰＦ差圧は大きくなる。よって、上述したＰＦ差圧を利用した目詰まり検出方法では、ＰＦの内部が氷結または含水状態のとき、上記ＰＦ差圧が大きくなるため、ＰＦ内を粒子状物質（ＰＭ）が堆積された状態であると誤認識し、ＰＭ強制酸化処理を開始してしまうおそれが生じる。その結果、氷もしくは水によるＰＦ内の排ガス通路の閉塞によって、ＰＭ強制酸化処理で行う内燃機関からの燃料噴射などによる空気が、ＰＦ内に所定量入らないために、内燃機関の失火、ＨＣガスもしくは白煙の排出が生じ、機能不良が発生するおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決すべく創出されたものであり、ＰＦの内部が氷結または含水状態であるか否かを判定し、該判定によって上記ＰＦの内部が氷結または含水状態であると判定された場合は、ＰＭ強制酸化処理を行わないように排ガス浄化処理を制御することを目的としており、かかる目的を実現できる排ガス浄化装置および排ガス浄化方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成の排ガス浄化装置が提供される。すなわち、本発明にかかる排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられる排ガス浄化装置である。そして、ここで開示される排ガス浄化装置は、該内燃機関に設けられる排気通路内を流れる排ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタ（ＰＦ）と、該ＰＦよりも上記排気通路の上流側の圧力と上記ＰＦよりも上記排気通路の下流側の圧力との差圧を計測する差圧センサと、上記ＰＦよりも上記排気通路の下流側の排ガスの温度（以下、「ＰＦ出ガス温度」ともいう。）を計測する温度センサと、上記差圧センサおよび上記温度センサとそれぞれ電気的に接続されている制御部と、を備えている。ここで、上記制御部は、内燃機関の始動時に、上記差圧センサによって上記ＰＦの前後の差圧値の計測および上記温度センサによって上記ＰＦよりも排気通路の下流側の排ガス温度の計測をし、上記差圧値および上記排ガス温度に基づいて、上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するＰＦ内部状態判定処理を行うように構成されている。
【００１１】
上記ＰＦ内の水分が氷結状態、すなわち、上記ＰＦ内が氷によって閉塞されているとき、上記ＰＦの前後の差圧値は大きくなる。そして、上記ＰＦ内が氷結状態ではなくなる、すなわち、上記ＰＦ内の氷による閉塞がなくなり排ガスが該ＰＦ内を流れ始めるとき、該ＰＦ内の差圧値は小さくなる。そして、上記差圧値が小さくなると共に、ＰＦ出ガス温度は上昇する。このとき、上記ＰＦ内が含水状態のときは、上記ＰＦ出ガス温度は所定値以下（例えば、１００℃以下）となる。そして、上記ＰＦ内が含水状態ではなくなる、すなわち、上記ＰＦ内が乾燥状態であるとき、上記ＰＦ出ガス温度は所定値以上（例えば、１００℃以上）となる。このように、上記差圧値および上記ＰＦ出ガス温度を利用することによって、上記ＰＦ内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することができる。該判定によって、上記ＰＦ内の粒子状物質の強制酸化などの処理を行うか否かの判定材料の一つとすることができる。
【００１２】
また、ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、上記制御部は、内燃機関の停止直前における上記差圧センサによって計測された上記ＰＦの前後の差圧値を記憶するように構成されている。ここで、上記ＰＦ内部状態判定処理は、上記始動時に計測された差圧値が上記停止直前に計測された差圧値の１．３倍以上（好ましくは１．５倍以上、より好ましくは２倍以上）であると判定され、および、上記始動時に計測された排ガス温度（ＰＦ出ガス温度）が７０℃以下（好ましくは５０℃以下、より好ましくは３０℃以下）であると判定されたときに、上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であると判定するように構成されている。
【００１３】
上述したように、上記始動時に計測された差圧値が上記停止直前に計測された差圧値の１．３倍以上（好ましくは１．５倍以上、より好ましくは２倍以上）および上記始動時に計測されたＰＦ出ガス温度が７０℃以下（好ましくは５０℃以下、より好ましくは３０℃以下）のとき、より好適に上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することができる。
【００１４】
また、ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、上記ＰＦ内に堆積された粒子状物質が所定量を上回った時に、該粒子状物質を強制酸化する処理を行うように構成されている。そして、上記制御部は、上記ＰＦ内部状態判定処理によって、上記ＰＦの内部を氷結もしくは含水状態であると判定している間は、上記粒子状物質を強制酸化する処理を行わないように構成されている。
【００１５】
上記ＰＦ内部が氷結もしくは含水状態である場合に、上記粒子状物質を強制酸化する処理を行ったとき、氷もしくは水によるＰＦ内の排ガス通路の閉塞によって、上記粒子状物質を強制酸化する処理で行う内燃機関からの燃料噴射などによる空気が、ＰＦ内に所定量入らないために、ＨＣガスもしくは白煙の排出が生じ、機能不良が発生するおそれがある。したがって、かかる構成の排ガス浄化装置によって、上記ＰＦ内部が氷結もしくは含水状態の間は、上記粒子状物質を強制酸化する処理は行わないようにすることで、上記機能不良を防止することができる。
【００１６】
また、かかる構成によると、上記粒子状物質を強制酸化する処理中に内燃機関を停止し、該停止中に、上記ＰＦ内部が氷結もしくは含水状態になり、該状態後に内燃機関を始動しても、上記ＰＦ内部状態判定処理によって、上記ＰＦ内部が氷結もしくは含水状態であると判定し、該判定結果の間は上記強制酸化処理を行わないので上述のような機能不良となることを事前に防止することができる。
【００１７】
また、ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、内燃機関の始動後、上記ＰＦ内部状態判定処理を連続的に行うように構成されている。そして、上記制御部は、上記ＰＦ内部状態判定処理によって、上記ＰＦの内部を氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、上記粒子状物質を強制酸化する処理を行うように構成されている。かかる構成の排ガス浄化装置によって、より好適に上記粒子状物質を強制酸化する処理を行うことができる。また、上述した機能不良を防止し、適切に上記粒子状物質の強制酸化処理を行うことで燃料消費率の向上となる。
【００１８】
また、本発明は、上述した目的を実現するための他の側面として、以下の排ガス浄化方法が提供される。すなわち、排ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ（ＰＦ）を排気通路に設けた内燃機関から排出される排ガスを浄化する方法である。該方法は、上記ＰＦよりも上記排気通路の上流側の圧力と上記ＰＦよりも上記排気通路の下流側の圧力との差圧値を計測し、該差圧値が所定差圧値を上回ったときに上記ＰＦ内の粒状物質を強制酸化する強制酸化処理を含んでいる。そして、内燃機関の始動時において、上記ＰＦよりも上記排気通路の上流側の圧力と上記ＰＦよりも上記排気通路の下流側の圧力との差圧値の計測、および、上記ＰＦよりも排気通路の下流側の排ガス温度を計測し、上記差圧値および上記排ガス温度によって、上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判別するＰＦ内部状態判定処理を行い、該ＰＦ内部状態判定処理によって、上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であると判定している間は、上記強制酸化処理を行わないことを特徴とする。
【００１９】
上記ＰＦ内部が氷結もしくは含水状態である場合に、上記粒子状物質を強制酸化する処理を行ったとき、氷もしくは水によるＰＦ内の排ガス通路の閉塞によって、上記粒子状物質を強制酸化する処理で行う内燃機関からの燃料噴射などによる空気が、ＰＦ内に所定量入らないために、ＨＣガスもしくは白煙の排出が生じ、機能不良が発生するおそれがある。したがって、かかる構成の排ガス浄化方法によると、上記ＰＦ内部状態判定処理によって、上記ＰＦ内部が氷結もしくは含水状態の間は、上記強制酸化処理を行わないために、上記機能不良を事前に防止することができる。
【００２０】
また、ここで開示される排ガス浄化方法の好ましい一態様では、上記強制酸化処理中に内燃機関が停止された際に、該停止後の内燃機関の再始動と共に、上記ＰＦ内部状態判定処理を連続的に行い、上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、上記強制酸化処理を再開することを特徴とする。
【００２１】
かかる構成の排ガス浄化方法によると、上記ＰＦ内部状態判定処理によって、上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態ではないと判定した後に、上記強制酸化処理を行うため、より好適に上記粒子状物質を強制酸化することができる。また、上述した機能不良を防止し、適切に上記粒子状物質の強制酸化処理を行うことで燃料消費率の向上となる。
【００２２】
また、ここで開示される排ガス浄化方法の好ましい他の一態様では、上記ＰＦ内部状態判定処理は、上記始動時に計測された差圧値が内燃機関停止直前に計測された差圧値の１．３倍以上（好ましくは１．５倍以上、より好ましくは２倍以上）であると判定され、および、上記始動時に計測された排ガス温度が７０℃以下（好ましくは５０℃以下、より好ましくは３０℃以下）であると判定されたとき、上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であると判定することを特徴とする。
【００２３】
上述したように、上記始動時に計測された差圧値が上記停止直前に計測された差圧値の１．３倍以上（好ましくは１．５倍以上、より好ましくは２倍以上）および上記始動時に計測されたＰＦ出ガス温度が７０℃以下（好ましくは、５０℃以下、より好ましくは３０℃以下）のとき、より好適に上記ＰＦの内部が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置におけるパティキュレートフィルタ（ＰＦ）を模式的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるＰＦ内部状態判定処理の判定方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の内燃機関停止時の制御を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の内燃機関始動時の制御を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の内燃機関始動時の制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００２６】
＜排ガス浄化装置＞
ここでは、先ず、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。かかる排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられている。以下、図１を参照しながら内燃機関および排ガス浄化装置について説明する。
【００２７】
Ａ．内燃機関
図１に示す構成の排ガス浄化装置１００では、内燃機関１は、ディーゼルエンジンを主体として構成されている（内燃機関１には、エンジンを駆動するためのアクセルやその他の操作系を含む。）。以下、かかるディーゼルエンジン１の構成を簡単に説明する。なお、以下に説明するディーゼルエンジン１は、上記内燃機関１の一例に過ぎない。本発明にかかる排ガス浄化装置１００は、内燃機関１として、ディーゼルエンジン以外のエンジン（例えばガソリンエンジン等）を用いることもできる。
【００２８】
図１に示す構成の内燃機関１は、複数の燃焼室２と、燃焼室２のそれぞれに燃料を噴射する燃料噴射弁３とを備えている。各々の燃料噴射弁３は、燃料供給管２１を介してコモンレール２２に接続されている。コモンレール２２は、燃料ポンプ２３を介して燃料タンク２４に接続されている。燃料ポンプ２３は、コモンレール２２、燃料供給管２１、燃料噴射弁３を介して、燃料タンク２４内の燃料を燃焼室２へ供給する。
【００２９】
また、燃焼室２は、それぞれ吸気マニホルド４および排気マニホルド５が連通している。以下、吸気マニホルド４よりも上流側に設けられ、内燃機関１に空気（酸素）を供給する系を「吸気系」と称する。また、排気マニホルド５よりも下流側に設けられ、内燃機関１で生じた排ガスを外部に排出する系を「排気系」と称する。なお、上記吸気系と上記排気系とは、排ガス再循環通路１８を介して互いに連通されている。また、排ガス再循環通路１８には、電子制御式の制御弁１９が配置されており、該制御弁１９の開閉により再循環させる排ガスを調整することができる。また、排ガス再循環通路１８には、排ガス再循環通路１８内を流れるガスを冷却するための冷却装置（ＥＧＲ冷却装置）２０が配置されている。
【００３０】
Ａ−１．吸気系
次に、内燃機関１の吸気系について説明する。内燃機関１を吸気系に連通させる吸気マニホルド４には吸気ダクト６が接続されている。かかる吸気ダクト６は、排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａに接続されており、コンプレッサ７ａにはエアクリーナ９が接続されている。また、エアクリーナ９の下流側（内燃機関１側）には、エアフロメータ８が配置されている。エアフロメータ８は、吸気ダクト６へ供給される吸入空気量を検出するセンサである。吸気ダクト６におけるエアフロメータ８のさらに下流側には、スロットル弁１０が設けられている。このスロットル弁１０を開閉することで内燃機関１に供給される空気の量を調整できる。また、スロットル弁１０の近傍には、スロットル弁１０の開度を検出するスロットルセンサ（図示せず）が配置されているとよい。また、吸気ダクト６の周りには、吸気ダクト６内を流れる空気を冷却するための冷却装置１１が配置されている。
【００３１】
Ａ−２．排気系
次に、内燃機関１の排気系について説明する。内燃機関１を排気系に連通させる排気マニホルド５は、排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂに接続されている。該排気タービン７ｂには、排ガスが流通する排気通路１２が接続されている。また、排気マニホルド５には、排ガス中に燃料Ｆを噴射する排気系燃料噴射弁１３が設けられていている。詳しくは後述するが、排気系燃料噴射弁１３は、ＰＭ強制酸化処理を実施する際に、パティキュレートフィルタ（ＰＦ）８０を備えた排気系に燃料Ｆを噴射することによってＰＦ８０内の温度を上昇させる。
【００３２】
Ｂ．排ガス浄化部
排ガス浄化部４０は、上記内燃機関１に連通する排気系（ここでは、排気通路１２）に設けられている。図１に示す構成の排ガス浄化部４０では、排気通路１２の下流側にＰＦ８０が設けられている。なお、排ガス浄化部４０には、ＰＦ８０が備えられていればよく、その他排ガス浄化のための部材については本発明を特に限定するものではない。典型的には、図示していないが、ＰＦ８０の上流側または下流側に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒粒子が基材（例えば、ハニカム状基材）に担持されている排ガス浄化用触媒が設けられている。
【００３３】
ここで、パティキュレートフィルタ（ＰＦ）８０について、図２を参照しながら説明する。図２は、ＰＦ８０の構造を模式的に示した図である。ＰＦ８０は、排ガス中に含まれる炭素微粒子などの可燃成分からなる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。なお、内燃機関１としてディーゼルエンジンを用いている場合には、ＰＦ８０としてディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を用いるとよい。
【００３４】
Ｂ−１．多孔質基材
図２に示すように、ＰＦ８０は、ハニカム構造に形成された多孔質基材８２を有しており、排ガスの流動方向に沿って複数の流路８４が設けられている。かかるＰＦ８０に設けられている複数の流路８４は、排ガスの流動方向における上流側または下流側のいずれかが封止されている。多孔質基材８２は、多孔質構造を有した耐熱性素材で構成されていると好ましい。かかる耐熱性素材としては、コージェライト、炭化ケイ素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム、窒素ケイ素またはステンレス鋼などの耐熱性金属やその合金などが挙げられる。
【００３５】
ＰＦ８０に供給された排ガスは、先ず、下流側が封止された流路８４に流れ込む。そして、流路８４の下流側が封止されているため、多孔質基材８２を通過し、上流側が封止された流路８４に入り、該上流側が封止された流路８４の下流側から排出される。排ガスに含まれている粒子状物質は、排ガスが多孔質基材８２を通過する際に多孔質基材８２によって捕捉される。
【００３６】
Ｂ−２．ＰＭ酸化触媒
ＰＦ８０の多孔質基材８２の少なくとも一部には、ＰＭ酸化触媒が担持されている。該ＰＭ酸化触媒は、上記多孔質基材８２に捕捉された粒子状物質（ＰＭ）の酸化反応に対する酸化触媒能力を有する金属触媒粒子で構成されている。かかる金属触媒粒子としては、例えば、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）などの貴金属粒子や、該貴金属粒子を含んだ複合粒子などを好ましく用いることができる。これらの金属触媒粒子からなるＰＭ酸化触媒が多孔質基材８２上に担持されていることによって、多孔質基材８２に捕捉された粒子状物質の酸化・分解が容易になる。また、上記ＰＭ酸化触媒は、金属酸化物からなる担体に上記触媒金属粒子が担持されていることによって構成されているとより好ましい。上記ＰＭ酸化触媒としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、あるいはこれらの２種または３種からなる複合酸化物に貴金属を担持したものが好ましく用いられる。例えば、上記ＰＭ酸化触媒としては、酸化セリウムおよび／または酸化アルミニウムと、貴金属との凝集体が好ましく用いられる。このようなＰＭ酸化触媒は、上述の金属触媒粒子のみからなるＰＭ酸化触媒よりも高い酸化触媒能力を有しているため、粒子状物質の酸化・分解がより容易になる。
【００３７】
Ｃ．油温センサ
ここで開示される排ガス浄化装置は、内燃機関に油温センサが備えられている。図１に示す排ガス浄化装置１００では、後述する制御部３０に油温センサ５７が電気的に接続されている。油温センサ５７は、内燃機関１の潤滑油の温度（油温）を検出することができればよく、その具体的な構成は本発明を特に限定するものではない。例えば、油温センサ５７は、半導体素子から構成されており、油温と共に抵抗が変化する油温センサを使用することができる。また、油温センサ５７の配置位置は、内燃機関１の油温を測定できればよく、配置位置は特に限定されるものではない。
【００３８】
Ｄ．水温センサ
ここで開示される排ガス浄化装置は、内燃機関に水温センサが備えられている。図１に示す排ガス浄化装置１００では、後述する制御部３０に水温センサ５８が電気的に接続されている。水温センサ５８は、内燃機関１内の水温を検出することができればよく、その具体的な構成は本発明を特に限定するものではない。例えば、水温センサ５８は、油温センサ５７と同様に、半導体素子から構成されており、水温と共に抵抗が変化するものを使用することができる。また、水温センサ５８の配置位置は、内燃機関１の水温を測定できればよく、配置位置は限定されるものではない。
【００３９】
Ｅ．温度センサ
ここで開示される排ガス浄化装置は、内燃機関に温度センサが備えられている。図１に示す排ガス浄化装置１００では、ＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側に温度センサ５６が配置されている。また、温度センサ５６は後述する制御部３０に電気的に接続されている。この温度センサ５６によって、ＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側に流れる排ガスの温度（ＰＦ出ガス温度）を測定する。
【００４０】
Ｆ．差圧測定手段
本発明によって開示される排ガス浄化装置は、上記内燃機関の運転中にＰＦの上流側の排ガス圧力と該ＰＦの下流側の排ガス圧力とを測定し、その圧力差により求められるＰＦ差圧値を測定する手段（差圧測定手段）を備えている。図１に示す構成の排ガス浄化装置１００では、上記差圧測定手段として差圧センサ５０が設けられている。また、差圧センサ５０は後述する制御部３０に電気的に接続されている。差圧センサ５０は、一対である上流側圧力センサ５２と下流側圧力センサ５４とを備えている。上流側圧力センサ５２はＰＦ８０の上流側に取り付けられており、下流側圧力センサ５４はＰＦ８０の下流側に取り付けられている。また、上流側圧力センサ５２および下流側圧力センサ５４は、後述する制御部３０にそれぞれ電気的に接続されている。上流側圧力センサ５２および下流側圧力センサ５４は、それぞれＰＦ８０の上流側および下流側に流れる排ガスの圧力を測定する。そして、該圧力それぞれを信号化して差圧センサ５０に送る。差圧センサ５０は、ＰＦ８０の上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力との差により求められるＰＦ差圧値を測定し、該ＰＦ差圧値を後述する制御部３０に送る。
【００４１】
なお、上記差圧測定手段は、ＰＦ８０の差圧を測定することができればよく、その構成は本発明を限定するものではない。例えば、上述したような差圧センサ５０以外に、上流側圧力センサ５２および下流側圧力センサ５４が後述する制御部３０に直接接続されていてもよい。この場合、上流側圧力センサ５２がＰＦ８０の上流側の排ガス圧力を測定し、下流側圧力センサ５４がＰＦ８０の下流側の排ガス圧力を測定する。そして、その上流側の排ガス圧力および下流側の排ガス圧力によって得られたそれぞれの電気信号を、制御部３０に送信する。そして、制御部３０が、上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力との差によりＰＦ差圧値を求めることができる。
【００４２】
Ｇ．制御部（ＥＣＵ）
次に、ここで開示される排ガス浄化装置１００の制御部（ＥＣＵ）３０について説明する。制御部３０は、主としてデジタルコンピュータから構成されており、内燃機関１および排ガス浄化装置１００の稼働における制御装置として機能する。制御部３０は、例えば、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ、任意の演算や判別を行うＣＰＵ等を有している。
【００４３】
図１に示す構成の制御部３０には入力ポートが設けられており、内燃機関１や排ガス浄化部４０の各部位に設置されているセンサ（例えば、油温センサ５７、水温センサ５８、温度センサ５６、差圧センサ５０など）などと電気的に接続されている。これによって、各々のセンサで検知した情報が、上記入力ポートを経て電気信号としてＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵに伝達される。また、制御部３０には出力ポートも設けられている。制御部３０は、該出力ポートを介して、内燃機関１や、スロットル弁（ＥＧＲバルブ）１０などに接続されており、これらの部材に制御信号を送信することによって各部材の稼働を制御している。
【００４４】
また、ここで開示される排ガス浄化装置の制御部は、この種の装置に備えられている制御部と同様に、測定されたＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内の粒子状物質（ＰＭ）堆積量を推定する。そして、推定された該ＰＭ堆積量が所定の閾値を超えた場合に粒子状物質を強制酸化する処理（ＰＭ強制酸化処理）を開始する。なお、このＰＭ強制酸化処理は、上記ＰＦ内に堆積した粒子状物質を好適に酸化させることができる程度にＰＦを加熱するものであり、その具体的な態様は本発明を限定するものではない。また、制御部３０は、本発明を特徴付けるＰＦ内部状態判定処理も行うことができる。詳細は後述する。
【００４５】
＜ＰＭ堆積量の推定方法＞
先ず、本実施形態にかかる制御部３０で行われる、上述したＰＦ８０内の粒子状物質（ＰＭ）堆積量の推定方法について詳述する。なお、ここで開示されるＰＦ８０内のＰＭ堆積量の推定方法は、本発明を限定するものではないが、例えば、以下の方法によってＰＦ８０内のＰＭ堆積量を推定することができる。制御部３０は、入力ポートを介して差圧センサ５０に接続しており、差圧センサ５０により測定されたＰＦ差圧値（ΔＰｎ）が制御部３０へ送信される。制御部３０は、差圧センサ５０から測定されたＰＦ差圧値（ΔＰｎ）に基づいてＰＦ８０内のＰＭ堆積量を推定する。具体的には、ＰＭ堆積量を推定するために測定されたＰＦ差圧値（ΔＰｎ）から、直前のＰＭ強制酸化処理の終了直後に測定したＰＦ差圧値（ΔＰｎ−１）を差し引く。この直前のＰＭ強制酸化処理の終了直後のＰＦ差圧値（ΔＰｎ−１）は、ＰＦ８０内の粒子状物質がほぼ全て除去された状態であるといえる。よって、上記ＰＭ堆積量を推定するために測定されたＰＦ差圧値（ΔＰｎ）から、直前のＰＭ強制酸化処理の終了直後のＰＦ差圧値（ΔＰｎ−１）を差し引くことによって、ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ΔＰ）を得ることができる。なお、直前のＰＭ強制酸化処理が存在しない場合（初めてＰＭ強制酸化処理を行う場合）、ＰＭ堆積量を推定するために測定されたＰＦ差圧値（Ｐｎ）から、内燃機関１の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値（Ｐ０）を差し引くことによって、上記ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）を算出することができる。
【００４６】
＜ＰＭ強制酸化処理＞
次に、本実施形態にかかる制御部３０で行われる上述したＰＭ強制酸化処理について詳述する。かかるＰＭ強制酸化処理は、上述したＰＭ堆積量の推定方法によって得られたＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ΔＰ）が所定の閾値を超えた場合に、行われる処理である。制御部３０は、出力ポートを介して排気系燃料噴射弁１３に接続している。そして、上記ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ΔＰ）が所定の閾値を超えた場合、制御部３０が、燃料噴射信号を作成して排気系燃料噴射弁１３に送信する。そして、燃料噴射信号を受信した排気系燃料噴射弁１３は、排気マニホルド５内に燃料Ｆを噴射する。これによって、排気系に供給される排ガス温度が上昇し、ＰＭ強制酸化処理が開始される。
【００４７】
＜ＰＦ内部状態判定処理＞
次に、本実施形態にかかる制御部３０で行われるＰＦ内部状態判定処理について詳述する。上記ＰＦ内部状態判定処理は、ＰＦ内が氷結もしくは含水状態であるか否かの判別を行う処理である。上記ＰＦ内の水分が氷結状態、すなわち、上記ＰＦ内が氷によって閉塞されているとき、上記ＰＦの前後の差圧値は大きくなる。そして、上記ＰＦ内が氷結状態ではなくなる、すなわち、上記ＰＦ内の氷による閉塞がなくなり排ガスが該ＰＦ内を流れ始めるとき、該ＰＦ内の差圧値は小さくなる。そして、上記差圧値が小さくなると共に、ＰＦよりも排気通路の下流側の排ガス温度（以下、「ＰＦ出ガス温度」ともいう。）は上昇する。このとき、上記ＰＦ内が含水状態のときは、上記ＰＦ出ガス温度は所定値以下（例えば、１００℃以下）となる。そして、上記ＰＦ内が含水状態ではなくなる、すなわち、上記ＰＦ内が乾燥状態であるとき、上記ＰＦ出ガス温度は所定値以上（例えば、１００℃以上）となる。このように、上記差圧値および上記ＰＦ出ガス温度を利用することによって、上記ＰＦ内が氷結状態または含水状態であると判別することができる。
【００４８】
次に、図１に示す構成の排ガス浄化装置１００による、ＰＦ８０内が氷結状態または含水状態であるか否かの判別方法を、図３のフローチャートを参照して説明する。図３に示すように、ＰＦ内部状態判定処理は、「ＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ１０）」、「ＰＦ出ガス温度計測（Ｓ２０）」、「ＰＦ出ガス温度判定（Ｓ３０）」、「ＰＦ前後の差圧値判定（Ｓ４０）」、「ＰＦ内部：氷結または含水状態（Ｓ５０）」、「ＰＦ内部：乾燥状態（Ｓ６０）」の各工程を含む。以下、各工程について説明する。
【００４９】
なお、この図３に示す「ＰＦ内部状態判定処理」は、内燃機関（エンジン）１を停止する際に、制御部３０は、差圧センサ５０によってエンジン１停止直前のＰＦ８０前後の差圧値ΔＰＳＴＯＰを計測し、該測定後にエンジン１を停止しているものとする。そして、該停止後の次回エンジン始動時であることを想定している。
【００５０】
１−Ａ．ＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ１０）
ＰＦ内部状態判定処理開始後、先ず、ステップＳ１０では、ＰＦ８０内の差圧値ΔＰの計測を行う。具体的には、制御部３０は、差圧センサ５０によってＰＦ８０よりも排気通路１２の上流側の圧力とＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側の圧力との差圧値ΔＰを計測する。
【００５１】
１−Ｂ．ＰＦ出ガス温度計測（Ｓ２０）
ステップＳ２０では、ＰＦ８０の出ガス温度Ｔの計測を行う。制御部３０は、温度センサ５６によってＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側を流れる排ガスの温度、すなわち、ＰＦ出ガス温度Ｔを計測する。なお、本実施形態では、ＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ１０）の後に、ＰＦ出ガス温度計測（Ｓ２０）を行っているが、この順序は本発明を特に限定するものではなく、ＰＦ出ガス温度計測（Ｓ２０）の後に、ＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ１０）を行ってもよい。
【００５２】
１−Ｃ．ＰＦ出ガス温度判定（Ｓ３０）
上記ＰＦ出ガス温度Ｔを計測後、ステップＳ３０では、ＰＦ出ガス温度Ｔの判定を行う。具体的には、制御部３０は、ＰＦ８０内が氷結または含水状態であるか否かという温度所定値があらかじめ設定されており、上記ＰＦ出ガス温度Ｔが上記温度所定値以下であるか否かを判定する。上記出ガス温度Ｔが上記温度所定値以下の場合は、ＰＦ８０内は氷結または含水状態であると判定し、判定結果をＹＥＳとして次にステップＳ５０を実施する。一方、上記出ガス温度Ｔが上記温度所定値より大きい場合は、判定結果をＮＯとして次にステップＳ４０を実施する。なお、上記温度所定値は、７０℃であり、好ましくは５０℃、より好ましくは３０℃であるとよい。
【００５３】
１−Ｄ．ＰＦ前後の差圧値判定（Ｓ４０）
ステップＳ４０では、ステップＳ１０によって計測された差圧値ΔＰを用いて、ＰＦ内が氷結または含水状態であるか否かを判定する。具体的には、制御部３０は、差圧値ΔＰによるＰＦ８０内が氷結または含水状態であるか否かという差圧判定所定値があらかじめ設定されており、上記差圧値ΔＰが上記差圧判定所定値以上であるか否かを判定する。上記差圧値ΔＰが上記所定値以上の場合は、ＰＦ８０内は氷結または含水状態であると判定し、次にステップＳ５０を実施する。一方、上記差圧値ΔＰが上記所定値より小さい場合は、ＰＦ８０内は乾燥状態（氷結状態ではなく、かつ、含水状態ではない）であると判定し、次にステップＳ６０を実施する。なお、上記差圧判定所定値は、上記エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰ×１．３（すなわち、エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰとの増加率が３割）であり、好ましくは、エンジン停止前差圧値ΔＰＳＴＯＰ×１．５（すなわち、エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰとの増加率が５割）、より好ましくはエンジン停止前差圧値ΔＰＳＴＯＰ×２（すなわち、エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰとの増加率が１０割）である。
また、図３では、最初にＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ１０）を行っているが、ステップＳ４０の直前に、ステップＳ１０を行ってもよい。
【００５４】
１−Ｅ．ＰＦ内部：氷結または含水状態（Ｓ５０）
ステップＳ３０またはステップＳ４０によって、ＰＦ８０内が氷結もしくは含水状態であると判定された場合、制御部３０は、ＰＦ８０の内部状態は氷結または含水状態であると判定して、ＰＦ内部状態判定処理を終了する。
【００５５】
１−Ｆ．ＰＦ内部：乾燥状態（Ｓ６０）
ステップＳ５０によって、ＰＦ内が氷結もしくは含水状態ではないと判定された場合、制御部３０は、ＰＦ８０の内部状態は氷結状態ではなく、かつ、含水状態ではない、すなわち、乾燥状態であると判定して、ＰＦ内部状態判定処理を終了する。このように、ＰＦ８０内が乾燥状態であると判定された場合、上述した粒子状物質を強制酸化する処理を行うことができる。
【００５６】
以上、本発明にかかる排ガス浄化装置１００によって、ＰＦ８０内が氷結状態もしくは含水状態であるか否かについての判定処理（ＰＦ内部状態判定処理）をする手順について説明した。このように、ＰＦ前後の差圧および排ガス出ガス温度を計測し、それぞれ所定値と比較することによって、ＰＦ８０内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定することができる。
【００５７】
次に、上述した排ガス浄化装置１００において実行される排ガス浄化方法の一実施形態について、図４から図６のフローチャートを参照しながら説明する。図４は、本発明にかかる実施形態における内燃機関（エンジン）１の停止時における制御を説明するフローチャートである。また、図５および図６は、本発明にかかる実施形態における内燃機関１の始動時における制御を説明するフローチャートである。
【００５８】
なお、本実施形態を説明するにあたって、運転モードを定義しており、該運転モードとしては、「停止」、「通常」、「ＰＭ強制酸化」、「ＰＭ強制酸化禁止」がある。「停止」は、内燃機関を停止している運転モードである。「通常」は、ＰＭ強制酸化処理を行っていない、通常時の運転モードである。「ＰＭ強制酸化」は、上述したようなＰＭ強制酸化処理によって、ＰＦ内の粒子状物質（ＰＭ）を除去している運転モードである。「ＰＭ強制酸化禁止」は、ＰＦ内が氷結または含水状態であるため、ＰＭ強制酸化処理を禁止している運転モードである。
【００５９】
先ずは、エンジン１の停止時における、本発明にかかる排ガス浄化装置１００の制御について説明する。なお、この制御は、極寒冷地などの温度が低いときに、ＰＭ強制酸化処理中にエンジン１を停止することとする。図４に示すように、かかる排ガス浄化装置１００は、「ＰＭ強制酸化処理中にエンジン停止要求（Ｓ１００）」、「エンジン停止時のＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ１１０）」、「エンジン停止（Ｓ１２０）」の各工程を含む。以下、各工程について説明する。
【００６０】
２−Ａ．ＰＭ強制酸化処理中にエンジン停止要求（Ｓ１００）
先ず、ステップＳ１００において、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理中にエンジン停止要求信号を受信する。そして、該信号を受信後、ステップＳ１１０を実施する。
【００６１】
２−Ｂ．エンジン停止時のＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ１１０）
次に、ステップＳ１１０では、エンジン停止時のＰＦ前後の差圧値を計測する。具体的には、制御部３０は、差圧センサ５０によってＰＦ８０よりも排気通路１２の上流側の圧力とＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側の圧力とのエンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰを計測する。
【００６２】
２−Ｃ．エンジン停止（Ｓ１２０）
ステップＳ１１０によって、エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰを計測後、制御部３０は運転モードを「停止」にして、エンジンを停止する。
【００６３】
次に、エンジン１の始動時における、本発明にかかる排ガス浄化装置１００の制御について説明する。なお、この制御は上述した図４によって説明したステップを行い、エンジン１が停止されていることを前提とする。図５および図６に示すように、かかる排ガス浄化装置１００は、「エンジン始動（Ｓ２００）」、「エンジン内の油温および水温計測（Ｓ２１０）」、「ＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ２２０、Ｓ３００、Ｓ３４０）」、「ＰＦ出ガス温度計測（Ｓ２３０）」、「油温判定（Ｓ２４０）」、「水温判定（Ｓ２５０）」、「ＰＦ出ガス温度判定（Ｓ２６０）」、「ＰＦ前後の差圧値判定（Ｓ２７０）」、「運転モード：通常（Ｓ２８０、Ｓ３７０）」、「運転モード：ＰＭ強制酸化禁止（Ｓ２９０）」、「ＰＭ強制酸化処理開始判定（Ｓ３１０）」、「運転モード：ＰＭ強制酸化（Ｓ３２０）」、「ＰＭ強制酸化処理開始（Ｓ３３０）」、「ＰＭ強制酸化処理終了判定（Ｓ３５０）」、「ＰＭ強制酸化処理停止（Ｓ３６０）」の各工程を含む。以下、各工程について説明する。
【００６４】
３−Ａ．エンジン始動（Ｓ２００）
先ず、ステップＳ２００では、エンジンを始動する。制御部３０は、エンジンを始動するためのエンジン始動信号をセルモータ（図示せず）に送信し、エンジンを始動する。また、エンジン始動時の運転モードは「通常」である。
【００６５】
３−Ｂ．エンジン内の油温および水温計測（Ｓ２１０）
エンジン始動後、ステップＳ２１０によって、エンジン１内の油温ＴＯおよび水温ＴＷを計測する。具体的には、制御部３０は、油温センサ５７によってエンジン１内の油温ＴＯを計測し、水温センサ５８によってエンジン１内の水温ＴＷを計測する。
【００６６】
３−Ｃ．ＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ２２０）
ステップＳ２２０では、ＰＦ８０内が氷結または含水状態であるか否かの判定をするために、ＰＦ８０前後の差圧値ΔＰを計測する。制御部３０は、差圧センサ５０によってＰＦ８０よりも排気通路１２の上流側の圧力とＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側の圧力との差圧値ΔＰを計測する。
【００６７】
３−Ｄ．ＰＦ出ガス温度計測（Ｓ２３０）
ステップＳ２３０では、ＰＦ８０内が氷結または含水状態であるか否かの判定をするために、ＰＦ８０からの出ガス温度Ｔを計測する。制御部３０は、温度センサ５６によってＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側を流れる排ガスの温度、すなわち、ＰＦ出ガス温度Ｔを計測する。
なお、本実施形態では、ステップＳ２１０、ステップＳ２２０、ステップＳ２３０の順に各値の計測をしているが、この計測の順序は本発明を限定するものではない。例えば、ステップＳ２３０、ステップＳ２２０、ステップＳ２１０の順に計測してもよいし、ステップＳ２２０、ステップＳ２１０、ステップＳ２３０の順に計測してもよい。
【００６８】
３−Ｅ．油温判定（Ｓ２４０）
ステップＳ２４０では、ステップＳ２１０によって計測したエンジン１内の油温ＴＯに基づいて、油温判定を行う。該油温判定は、ＰＭ強制酸化処理を実施することが可能か否かを判定するための条件の一つである。制御部３０は、油温ＴＯによるＰＭ強制酸化処理を実施するか否かを判定するための油温所定値があらかじめ設定されており、上記油温ＴＯが上記油温所定値以上であるか否かを判定する。上記油温ＴＯが上記油温所定値以上の場合は、ＰＭ強制酸化処理を実施することが可能であると判定（ＹＥＳ）し、次にステップＳ２５０を実施する。一方、上記油温ＴＯが上記油温所定値より小さい場合は、ＰＭ強制酸化処理を実施することが不可能であると判定（ＮＯ）し、再度ステップＳ２１０を実施する。なお、上記油温所定値は特に限定するものではないが、例えば４０℃、好ましくは７０℃、より好ましくは８０℃である。
また、本実施形態では、ステップＳ２１０によってエンジン１内の油温ＴＯを計測しているが、ステップＳ２４０の直前に油温ＴＯを計測してもよい。
【００６９】
３−Ｆ．水温判定（Ｓ２５０）
次に、ステップＳ２５０では、ステップＳ２１０によって計測されたエンジン１内の水温ＴＷに基づいて、水温判定を行う。該水温判定は、上述した油温判定と同様に、ＰＭ強制酸化処理を実施することが可能か否かを判定するための条件の一つである。制御部３０は、水温ＴＷによるＰＭ強制酸化処理を実施するか否かを判定するための水温所定値があらかじめ設定されており、上記水温ＴＷが上記水温所定値以上であるか否かを判定する。上記水温ＴＷが上記水温所定値以上の場合は、ＰＭ強制酸化処理を実施することが可能であると判定（ＹＥＳ）し、次にステップＳ２６０を実施する。一方、上記水温ＴＷが上記水温所定値より小さい場合は、ＰＭ強制酸化処理を実施することが不可能であると判定（ＮＯ）し、再度ステップＳ２１０を実施する。なお、上記水温所定値は特に限定するものではないが、例えば４０℃、好ましくは７０℃、より好ましくは８０℃である。
また、本実施形態では、ステップＳ２１０によってエンジン１内の水温ＴＷを計測しているが、ステップＳ２５０の直前に水温ＴＷを計測してもよい。
【００７０】
３−Ｇ．ＰＦ出ガス温度判定（Ｓ２６０）
ステップＳ２６０では、ステップＳ２３０によって計測されたＰＦ８０の出ガス温度Ｔに基づいて、ＰＦ出ガス温度判定を行う。該ＰＦ出ガス温度判定は、ＰＦ８０内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するための条件である。具体的には、制御部３０は、ＰＦ８０内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するための温度所定値があらかじめ設定されており、上記ＰＦ出ガス温度Ｔが上記温度所定値を上回っているか否かを判定する。上記出ガス温度Ｔが上記温度所定値より大きい場合は、ＰＦ８０内は氷結もしくは含水状態ではないと判定し、判定結果をＹＥＳとして、次にステップＳ２７０を実施する。一方、上記出ガス温度Ｔが上記温度所定値以下の場合は、ＰＦ８０内はまだ氷結もしくは含水状態である、すなわち、ＰＭ強制酸化処理をしない状態であると判定し、判定結果をＮＯとして、次にステップＳ２９０を実施する。なお、上記温度所定値は、７０℃であり、好ましくは５０℃、より好ましくは３０℃であるとよい。
また、本実施形態では、ステップＳ２３０によって上記ＰＦ出ガス温度Ｔを計測しているが、ステップＳ２６０の直前に上記ＰＦ出ガス温度Ｔを計測してもよい。
【００７１】
３−Ｈ．ＰＦ前後の差圧値判定（Ｓ２７０）
ステップＳ２７０では、ステップＳ２２０によって計測されたＰＦ８０前後の差圧値ΔＰに基づいて、差圧値判定を行う。該差圧値判定は、ＰＦ８０内が氷結もしくは含水状態であるか否かを判定するための条件である。具体的には、制御部３０は、ＰＦ８０内が氷結または含水状態であるか否かを判定するための差圧所定値があらかじめ設定されており、上記差圧値ΔＰが上記差圧所定値を下回っているか否かを判定する。上記差圧値ΔＰが上記差圧所定値より小さい場合は、ＰＦ８０内は氷結もしくは含水状態ではない、すなわち、ＰＦ８０内は乾燥状態であると判定する。換言すると、ＰＭ強制酸化処理を実行することが可能であると判定する。よって、判定結果をＹＥＳとして、次に図６のステップＳ３００を実施する。一方、上記差圧値ΔＰが上記差圧所定値以上の場合は、ＰＦ８０内はまだ氷結または含水状態である、すなわち、ＰＭ強制酸化処理をしない状態であると判定する。よって、判定結果をＮＯとして、次にステップＳ２９０を実施する。また、本実施形態では、ステップＳ２２０によってＰＦ８０前後の差圧値ΔＰを計測しているが、ステップＳ２７０の直前に上記ＰＦ前後の差圧値ΔＰを計測してもよい。
【００７２】
なお、上記差圧所定値は、エンジン停止時に測定したエンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰ（図４のステップＳ１１０）用いる。上記差圧所定値は、上記エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰ×１．３（すなわち、エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰとの増加率が３割）であり、好ましくは、エンジン停止前差圧値ΔＰＳＴＯＰ×１．５（すなわち、エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰとの増加率が５割）、より好ましくはエンジン停止前差圧値ΔＰＳＴＯＰ×２（すなわち、エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰとの増加率が１０割）である。なお、上記エンジン停止差圧値ΔＰＳＴＯＰに値が存在しない場合は、制御部３０にあらかじめ上記差圧所定値の初期値ΔＰ０を設定しておき、上記差圧値ΔＰと上記初期値ΔＰ０を比較することによって判定してもよい。
【００７３】
３−Ｉ．運転モード：通常（Ｓ２８０）
ステップＳ２４０およびステップＳ２５０によって、判定結果がＮＯ、すなわち、ＰＭ強制酸化処理を実施することが不可能である、と判定された場合、制御部３０は、運転モードを「通常」として、再度ステップＳ２１０を実施する。
【００７４】
３−Ｊ．運転モード：ＰＭ強制酸化禁止（Ｓ２９０）
ステップＳ２６０およびステップＳ２７０によって、判定結果がＮＯ、すなわち、ＰＦ８０内が氷結または含水状態であると判定された場合、ＰＭ強制酸化処理を実施することが可能であっても、該処理を実施することは禁止である。よって、制御部３０は、運転モードを「ＰＭ強制酸化禁止」として、再度ステップＳ２１０を実施する。
【００７５】
３−Ｋ．ＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ３００）
上述したステップＳ２４０、ステップＳ２５０、ステップＳ２６０およびステップＳ２７０によって、ＰＭ強制酸化処理が可能、かつ、ＰＦ８０内が氷結もしくは含水状態ではない（乾燥状態）であると判定された場合、ステップＳ３００によって、後述するＰＭ強制酸化処理開始判定をするためのＰＦ８０前後の差圧値ΔＰＰＭーＳＴＡＲＴを計測する。制御部３０は、差圧センサ５０によってＰＦ８０よりも排気通路１２の上流側の圧力とＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側の圧力との差圧値ΔＰＰＭーＳＴＡＲＴを計測する。
【００７６】
３−Ｌ．ＰＭ強制酸化処理開始判定（Ｓ３１０）
ステップＳ３１０では、ステップＳ３００で計測した差圧値ΔＰＰＭーＳＴＡＲＴに基づいて、ＰＦ８０内の堆積された粒子状物質の除去をするためのＰＭ強制酸化処理の開始判定を行う。具体的には、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理を開始するか否かを判定するためのＰＭ強制酸化開始所定値（差圧値）があらかじめ設定されており、上記差圧値ΔＰＰＭーＳＴＡＲＴが上記所定値以上であるか否かを判定する。上記差圧値ΔＰＰＭーＳＴＡＲＴが上記所定値以上の場合は、ＰＦ８０内の堆積された粒子状物質を除去する必要があるため、ＰＭ強制酸化処理を開始すると判定し、判定結果をＹＥＳとして、次にステップＳ３２０を実施する。一方、上記差圧値ΔＰＰＭーＳＴＡＲＴが上記所定値より小さい場合、ＰＦ８０内の粒子状物質の堆積量はまだ除去するに至っていない、すなわち、ＰＭ強制酸化処理を開始しないと判定し、判定結果をＮＯとして、次にステップＳ３７０を実施する。
【００７７】
３−Ｍ．運転モード：ＰＭ強制酸化（Ｓ３２０）
ステップＳ３１０によって、ＰＦ８０内の粒子状物質の堆積量は除去するに至る量である、すなわち、ＰＭ強制酸化処理を開始すると判定された場合、該ＰＭ強制酸化処理を開始するために、制御部３０は、運転モードを「ＰＭ強制酸化」にする。
【００７８】
３−Ｎ．ＰＭ強制酸化処理開始（Ｓ３３０）
ステップＳ３３０では、ＰＭ強制酸化処理を開始する。具体的には、上述したように、制御部３０が、燃料噴射開始信号を作成して排気系燃料噴射弁１３に送信する。そして、燃料噴射開始信号を受信した排気系燃料噴射弁１３は、排気マニホルド５内に燃料Ｆを噴射する。これによって、排気系に供給される排ガス温度が上昇し、ＰＭ強制酸化処理を行う。
【００７９】
３−Ｏ．ＰＦ前後の差圧値計測（Ｓ３４０）
ステップＳ３３０によって、ＰＭ強制酸化処理を開始後、ステップＳ３５０によって、後述するＰＭ強制酸化処理終了判定（Ｓ３５０）を行うために、ＰＦ８０前後の差圧値ΔＰＰＭーＳＴＯＰを計測する。制御部３０は、差圧センサ５０によってＰＦ８０よりも排気通路１２の上流側の圧力とＰＦ８０よりも排気通路１２の下流側の圧力との差圧値ΔＰＰＭーＳＴＯＰを計測する。
【００８０】
３−Ｐ．ＰＭ強制酸化処理終了判定（Ｓ３５０）
ステップＳ３５０では、ＰＭ強制酸化処理中に、ステップＳ３４０の上記差圧値ΔＰＰＭーＳＴＯＰに基づいて、ＰＦ８０内の粒子状物質の堆積量を推定し、該推定によってＰＭ強制酸化処理の終了判定をする。具体的には、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理を終了するか否かを判定するためのＰＭ強制酸化終了所定値（差圧値）があらかじめ設定されており、上記差圧値ΔＰＰＭーＳＴＯＰが上記所定値を下回っているか否かを判定する。上記差圧値ΔＰＰＭーＳＴＯＰが上記所定値を下回った場合は、ＰＦ８０内の堆積された粒子状物質が除去された状態であり、ＰＭ強制酸化処理を終了すると判定し、判定結果をＹＥＳとして、次にステップＳ３６０を実施する。一方、上記差圧値ΔＰＰＭーＳＴＯＰが上記所定値以上の場合、ＰＦ８０内の堆積された粒子状物質はまだ除去できていない、すなわち、ＰＭ強制酸化処理を継続すると判定し、判定結果をＮＯとして、再度ステップＳ３４０を実施する。
【００８１】
３−Ｑ．ＰＭ強制酸化処理停止（Ｓ３６０）
ステップＳ３５０によって、ＰＦ８０内の粒子状物質の堆積量が除去された状態であると判定された場合、ステップＳ３６０によってＰＭ強制酸化処理の停止を行う。具体的には、制御部３０が、燃料噴射停止信号を作成して排気系燃料噴射弁１３に送信する。そして、上記燃料噴射停止信号を受信した排気系燃料噴射弁１３は、排気マニホルド５内への燃料Ｆの噴射を停止する。これによって、排気系に供給される排ガス温度の上昇が停止し、ＰＭ強制酸化処理の停止を行う。
【００８２】
３−Ｒ．運転モード：通常（Ｓ３７０）
ステップＳ３７０では、制御部３０は、運転モードを「通常」とする。これによって、エンジン１は、ＰＭ強制酸化処理を行わない通常の運転モードとなる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
ここで開示される排ガス浄化装置および排ガス浄化方法によれば、ＰＦ前後の差圧値およびＰＦ出ガス温度に基づいて、ＰＦ内が氷結もしくは含水状態であるか否かの判定を行っている。また、極寒冷地などの温度が低い地域では、ＰＭ強制酸化処理中に内燃機関を停止した場合、次回の内燃機関の始動時にＰＦ内が氷結もしくは含水状態でＰＭ強制酸化処理を行ってしまう。このように、氷もしくは水によるＰＦ内の排ガス通路の閉塞によって、ＰＭ強制酸化処理で行う内燃機関からの燃料噴射などによる空気が、ＰＦ内に所定量入らないために、内燃機関の失火、ＨＣガスもしくは白煙の排出が生じ、機能不良が発生するおそれがある。かかる構成の排ガス浄化装置および排ガス浄化方法によって、ＰＭ強制酸化処理中に内燃機関を停止した場合の次回の内燃機関の始動時に、上記ＰＦ内の氷結もしくは含水状態であるか否かの判定をし、ＰＦ内が氷結もしくは含水状態の場合は、ＰＭ強制酸化処理を行わないことができる。このことによって、内燃機関の失火、ＨＣガスもしくは白煙の排出による機能不良の発生を防止することができる。また、好適にＰＦ内の粒子状物質を除去できるため、燃料消費率の向上となる。
【符号の説明】
【００８４】
１  内燃機関（エンジン）
２  燃焼室
３  燃料噴射弁
４  吸気マニホルド
５  排気マニホルド
６  吸気ダクト
７  排気ターボチャージャ
８  エアフロメータ
９  エアクリーナ
１０  スロットル弁
１１  冷却装置
１２  排気通路
１３  排気系燃料噴射弁
１８  排ガス再循環通路
２０  ＥＧＲ冷却装置
２１  燃料供給管
２２  コモンレール
２３  燃料ポンプ
２４  燃料タンク
３０  制御部（ＥＣＵ：Engine Control Unit）
４０  排ガス浄化部
５０  差圧センサ
５２  上流側差圧センサ
５４  下流側差圧センサ
５６  温度センサ
５７  油温センサ
５８  水温センサ
８０  パティキュレートフィルタ（ＰＦ）
８２  多孔質基材
８４  流路
１００  排ガス浄化装置
【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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