JP4935390B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質（ＰＭ：Particulate Matter）が含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）を設ける技術が知られている。

かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、フィルタの温度を上昇させて捕集された微粒子物質を酸化除去することとしている（以下、「ＰＭ再生処理」という。）。

ここで、上記のＰＭ再生処理が行われた場合に、その終了時期は、フィルタの温度からＰＭ酸化率を求め、ＰＭ再生処理の開始時期における微粒子物質の堆積量から酸化除去された微粒子物質の量を減算することで決定される。すなわち、フィルタにおける微粒子物質の残存量を推定し、その推定値が所定量を下回ったかどうかで決定される。しかし、このシステムでは、実際にＰＭ堆積量がどこまで減少しているかは確認されない。

そうすると、ＰＭ再生処理の終了時においてフィルタに残存している微粒子物質の量がばらつき、ＰＭ再生処理によってフィルタの差圧を充分に回復させることができなくなる場合があった。

これに対し、ＰＭ再生処理におけるフィルタの差圧（圧力損失）の減少率の最大値を求め、この値に基づいてＰＭ再生開始時期やＰＭ再生終了時期を制御するようにし、オイルアッシュの堆積や、圧力損失センサのバラツキや経時劣化を受けづらくする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、上記の技術においても、ＰＭ再生処理が終了した時点でＰＭがフィルタに残存しているかどうかを確認しているわけではないので、ＰＭ再生処理によってフィルタの差圧を充分に回復させることができない場合があった。また、フィルタ前後の差圧の絶対値でフィルタに残存している微粒子物質の量を検出する場合には、アッシュの堆積や、フィルタ基材の圧力損失のバラツキなどにより検出精度が低下する場合があった。
特開２００３−２２２０１５号公報

本発明の目的とするところは、ＰＭ再生処理の終了後においてフィルタに残存する微粒子物質の量をより精度良く検出し、ＰＭ再生処理によってフィルタにおける微粒子物質の酸化除去が完了しているか否かをより精度良く判定できる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、フィルタに対するＰＭ再生処理が終了した後における、フィルタへの微粒子物質の堆積量の増加に対するフィルタ前後の差圧の増加に係る傾きである差圧増加率を取得し、この差圧増加率が所定値より大きい場合に微粒子物質の酸化除去が完了していると判定することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの温度を上昇させることにより該フィルタに蓄積した微粒子物質を酸化除去するＰＭ再生処理を行なう再生手段と、
前記フィルタへの微粒子物質の蓄積量の増加に対する前記フィルタ前後の差圧の増加に係る傾きである差圧増加率を取得する差圧増加率取得手段と、
前記再生手段によるＰＭ再生処理が行なわれた後に前記差圧増加率取得手段によって前記差圧増加率を取得し、前記差圧増加率が所定値より大きいときに前記微粒子物質の酸化除去が完了したと判定し、前記差圧増加率が前記所定値以下のときに前記酸化除去が未完了と判定する再生完了判定手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、ＰＭ再生処理を実施した際に、フィルタに堆積された微粒子物質の酸化除去が完了したかどうかは、ＰＭ再生処理の実施前におけるフィルタへの微粒子物質の堆積量からＰＭ再生処理による微粒子物質の酸化量を減じて、微粒子物質の残存量を推定する場合が多かった。しかし、この方法では、ＰＭ再生処理によって実際に微粒子物質がどこまで減少したかを正確に検知することが困難な場合があった。

また、ＰＭ再生処理の終了後に実際にフィルタ前後の差圧の絶対値を検出して微粒子物質の酸化除去の完了の判定を行う場合もあるが、アッシュの堆積またはブリッジの形成や、フィルタの基材自体の圧力損失のバラツキなどにより、判定の精度が低下する場合があった。

これに対し、本発明においては、ＰＭ再生処理後における、微粒子物質の堆積量が増加したことによるフィルタ前後の差圧の増加に係る傾きが、微粒子物質がＰＭ再生処理によってフィルタから完全に除去されているか否かで異なることに着目した。

すなわち、ＰＭ再生処理によって微粒子物質の酸化除去が完了している場合には、ＰＭ再生処理の終了後に、微粒子物質が残存しないフィルタ基材中に新たに微粒子物質が入り込んで堆積し始めるので、フィルタ前後の差圧が急激に増加する。これに対し、微粒子物質の酸化除去が未完了の場合には、例えばブリッジと呼ばれる微粒子物質の塊がフィルタのセル内に既に存在し、微粒子物質はこのブリッジ表面にさらに堆積することになるため、フィルタ前後の差圧の増加は緩やかになる。

従って、本発明においては、ＰＭ再生処理の終了後に、差圧増加率取得手段によって、フィルタへの微粒子物質の堆積量の増加に対するフィルタ前後の差圧の増加に係る傾きである差圧増加率を取得し、差圧増加率が所定値より大きい場合に再生完了判定手段が、微粒子物質の酸化除去が完了したと判定することとした。

これによれば、ＰＭ再生処理の終了後に実際の微粒子物質の残存量を検出して、微粒子物質の酸化除去が完了したか否かを判定できる。また、フィルタ前後の差圧の絶対値ではなく増加率を取得して判定を行うのでフィルタ基材による圧力損失のバラツキなどの誤差要因を排除できる。その結果、判定の精度を向上させることができる。

ここで所定値とは、差圧増加率がこれより大きい場合には、微粒子物質の酸化除去が完了していると判定できる閾値であり、予め実験などの手法で求められる。

また、本発明においては、前記再生完了判定手段は、前記ＰＭ再生処理の終了後に前記フィルタに蓄積した微粒子物質の量が該フィルタの容量に応じて定められる所定の判定可
能蓄積量以下である場合に、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの前記判定を行うようにしてもよい。

ここで、ＰＭ再生処理の終了した後に時間が経過し、多くの微粒子物質がフィルタに流入して堆積した状態で、ＰＭ再生処理の終了時において微粒子物質の酸化除去が完了していたか否かの判定する場合について考える。この場合は、ＰＭ再生処理が終了した後にフィルタに流入した微粒子物質の量が多い。そうすると、ＰＭ再生処理の終了時点で微粒子物質の酸化除去が完了していたとしても、その後に流入した微粒子物質がフィルタ基材の細孔だけでなく、フィルタ基材の表層へも堆積するので、微粒子物質の酸化除去が完了していた場合と未完了の場合における差圧増加率の差が小さくなってくる。そうすると、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの判定が困難となり、あるいは判定の精度が低下するおそれがある。

そこで、本発明においては、ＰＭ再生処理の終了後にフィルタに流入した微粒子物質の蓄積量が判定可能蓄積量となる前に限って、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの判定を行うこととした。

これにより、微粒子物質の酸化除去が完了していた場合と未完了の場合における差圧増加率の差が大きい状態でのみ、微粒子物質の酸化除去が完了していたか否かの判定を行うことができるので、当該判定の判定精度を向上させることができる。

ここで判定可能蓄積量は、ＰＭ再生処理の終了後にフィルタに蓄積した微粒子物質の量がこれより多い場合には、微粒子物質の酸化除去が完了している場合と未完了の場合における前記差圧増加率の差が小さくなり、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの判定の精度が低下する閾値としての微粒子物質の蓄積量である。この判定可能蓄積量は、フィルタの容量に応じて決定され、例えば、微粒子物質のフィルタの容量１リットル当たりの蓄積量が１ｇとなる蓄積量であってもよい。この場合はフィルタの容量がＣリットルの場合には、判定可能蓄積量はＣグラムとなる。

また、本発明においては、前記再生完了判定手段は、前記フィルタの温度が所定の判定可能温度以下である場合に、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの前記判定を行うようにしてもよい。

すなわち、フィルタの温度が高い場合には、フィルタ基材の細孔内の微粒子物質が早期に酸化され始める。従って、微粒子物質の酸化除去が完了している状態から微粒子物質がフィルタ基材の細孔に流入したとしても堆積せずに次々に酸化除去されてしまうため差圧増加率が小さくなってしまう。そうすると、ＰＭ再生処理の終了時において微粒子物質の酸化除去が完了している場合と未完成の場合の差圧増加率の差が小さくなり、ＰＭ再生処理の終了時において微粒子物質の酸化除去が完了しているか否かの判定に係る判定精度が低下するおそれがある。

そこで、本発明においては、前記フィルタの温度が所定の判定可能温度以下である場合に限って、ＰＭ再生処理の終了時において微粒子物質の酸化除去が完了しているか否かの判定を行うようにした。これによれば、再生完了判定手段は、ＰＭ再生処理の終了時において微粒子物質の酸化除去が完了している場合と未完成の場合の差圧増加率の差が大きい状況においてのみ、微粒子物質の酸化除去が完了しているか否かの判定を行うことができるので、当該判定の判定精度をより向上させることができる。

ここで判定可能温度は、フィルタの温度がこれより高い場合には、微粒子物質の酸化除去が完了している場合と未完了の場合における差圧増加率の差が小さくなり、微粒子物質
の酸化除去が完了か未完了かの判定の精度が低下する閾値としてのフィルタの温度である。

また、本発明においては、前記再生完了判定手段は、前記内燃機関の排気流量が所定の判定可能排気流量以上である場合に、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの前記判定を行うようにしてもよい。

ここで、内燃機関の排気流量が少ない場合には、フィルタ前後の差圧自体が小さくなり、前記差圧増加率の取得精度が低下する場合があった。そこで、本発明においては、内燃機関の排気流量が判定可能排気流量以上である場合に限って、再生完了判定手段が、微粒子物質の酸化除去が完了か否かの判定を行うようにした。

そうすれば、高精度で差圧増加率が取得可能な状態にのみ、微粒子物質の酸化除去が完了したか否かの判定を行うことができるので、当該判定の精度をより高くすることができる。

ここで、判定可能排気流量は、内燃機関の排気流量がこれ以上の場合には、再生完了判定手段が、微粒子物質の酸化除去が完了したか否かの判定を充分な精度で行うことができると判定される閾値としての排気流量である。判定可能排気流量は、例えば１０ｇ／ｓという値であってもよい。

また、本発明においては、前記再生完了判定手段により、前記微粒子物質の酸化除去が未完了と判定された場合には、前記再生手段により前記ＰＭ再生処理を再開するようにしてもよい。そうすれば、より確実に微粒子物質の酸化除去を完了させることができ、ＰＭ再生処理の終了時点における微粒子物質の蓄積状態を安定化することができる。その結果、ＰＭ再生処理の信頼性を向上させることができる。

また、この場合には、前記差圧増加率の値がより小さい場合における前記再開したＰＭ再生処理の処理時間は、前記差圧増加率の値がより大きい場合における前記再開したＰＭ再生処理の処理時間以上としてもよい。すなわち、差圧増加率が小さいほど、ＰＭ再生処理が終了した時点において酸化除去されずにフィルタに残存している微粒子物質の量が多いということであるので、ＰＭ再生処理を再開した場合の処理期間を長くする。

そうすれば、再開したＰＭ再生処理において過不足なく微粒子物質を酸化除去することができ、再開したＰＭ再生処理が、また微粒子物質の酸化除去が完了しないまま終了してしまうことや、再開したＰＭ再生処理が無駄に長期間行われることを抑制できる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、ＰＭ再生処理の終了後においてフィルタに残存する微粒子物質の量をより精度良く検出し、フィルタにおける微粒子物質の酸化除去が完了しているか否かをより精度良く判定することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関である。なお、図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。

図１において、内燃機関１には、内燃機関１から排出される排気が流通する排気通路としての排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５の途中には、酸化能を有する酸化触媒１０が設けられている。そして、酸化触媒１０の下流側には、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタ１１が配置されている。

また、排気管５における酸化触媒１０の上流側には、フィルタ１１に蓄積された微粒子物質を酸化除去するためのＰＭ再生処理において、排気管５を通過する排気に還元剤としての燃料を添加し、酸化触媒１０に燃料を供給する燃料添加弁１４が設けられている。また、フィルタ１１の上流と下流には、フィルタ１１の前後における排気圧力の差を検出することによってフィルタ１１前後の差圧（圧力損失）を検出する差圧センサ１５が備えられている。

以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３０が併設され
ている。このＥＣＵ３０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御する他、内燃機関１のフィルタ１１を含めた排気浄化システムに係る制御を行うユニットである。

ＥＣＵ３０には、図示しないエアフローメータ、クランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類の他、差圧センサ１５が電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ３０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３０には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における燃料添加弁１４などが電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３０によって制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ３０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。フィルタ１１のＰＭ再生処理を行うためのルーチンや、後述する再生完了判定ルーチンも、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されたプログラムの一つである。従って、ＥＣＵ３０は、本実施例において再生手段に相当する。

図２には、本実施例におけるフィルタ１１の内部構造を示す。図２（ａ）は排気管５の軸方向から見た図、図２（ｂ）は側面から見た断面図である。フィルタ１１は、ウォールフロー型のフィルタであり、多数のセル（貫通孔）２０の両端のうちの一方において交互にプラグ２１で栓詰めが施されている。そして互いに隣り会うセル２０の隔壁２２には、排ガスは通過できるが微粒子物質は通過できない程度の細孔が存在している。排気がフィルタ１１を通過する際に、この細孔の内部あるいはセル２０の壁面に微粒子物質が捕集されることによって排気中の微粒子物質が浄化される。

次に図３を用いて、フィルタ１１のＰＭ再生処理の終了後に、微粒子物質がフィルタ１１に流入した際のフィルタ１１内の状態と、フィルタ１１前後の差圧との関係について説明する。

まず、ＰＭ再生処理が終了した時点で、フィルタ１１における微粒子物質が略全部酸化除去された場合について考える。この場合は、さらにフィルタ１１に微粒子物質が流入す
ると、入口端が開放されている上流側のセル２０に流入した排気は必ず隔壁２２を通過するため、図３（ａ）に示すように、微粒子物質は隔壁２２における細孔内に直接捕集される。

従って、細孔が微粒子物質で埋まっていく状態となるので、この場合にはフィルタ１１への微粒子物質の蓄積量Ｗの増加ｄＷに対するフィルタ１１前後の差圧ΔＰの増加傾き（以下、「差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷ」という。）は比較的大きな値となる。

次に、ＰＭ再生処理が終了した時点で、フィルタ１１に微粒子物質が残存している場合について考える。この場合は、図３（ｂ）に示すように、セル２０内に、残存する微粒子物質がブリッジと呼ばれる塊を形成する場合がある。これは、もともとセル２０の隔壁２２の表面に微粒子物質が堆積していた状態から、ＰＭ再生処理において隔壁２２に接した部分が優先的に酸化除去され、セル２０の中央に中空の塊として微粒子物質が残存した結果形成されたものである。このブリッジ２３が形成された状態で、さらにフィルタ１１に微粒子物質が流入した場合には、微粒子物質は主にブリッジ２３の中空部分の内部に新たに堆積されるため、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷは比較的小さくなる。

このような理由により、ＰＭ再生処理が終了した時点で、フィルタ１１の微粒子物質が完全に酸化除去された（以下、「微粒子物質の酸化除去が完了した」ともいう。）場合と、微粒子物質が残存している（以下、「微粒子物質の酸化除去が未完了」ともいう。）場合とでは、その後に微粒子物質が流入した際の差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが異なる。

図４には、フィルタ１１のＰＭ再生処理が終了した後の、微粒子物質の新たな蓄積量Ｗとフィルタ前後の差圧ΔＰとの関係のグラフを示す。図４に実線で示すのは、ＰＭ再生処理の終了時に微粒子物質の酸化除去が完了していた場合についてのラインである。一方、破線で示すのは、ＰＭ再生処理の終了時に微粒子物質の酸化除去が未完了であった場合についてのラインである。なお、図４におけるラインの傾きが差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷに相当する。

図４に示すように、ＰＭ再生処理の終了後の微粒子物質の蓄積量Ｗが所定量（Ｗ１）より少ない領域では、微粒子物質の酸化除去が完了した場合は、未完了の場合と比較して差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが高い。そして、微粒子物質の蓄積量Ｗが所定量（Ｗ１）以上の領域では、両者の差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷは略等しくなる。

本実施例においては、微粒子物質の蓄積量Ｗが少ない領域における差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷの相違に着目し、この領域における差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが基準増加率(ｄΔＰ／
ｄＷ)１以上の場合に、ＰＭ再生処理の終了時において微粒子物質の酸化除去が完了して
いると判定することとした。

図５には、本実施例における再生完了判定ルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行されるルーチンである。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、ＰＭ再生処理の実行中かどうかが判定される。具体的には、ＰＭ再生処理中にはＯＮされるＰＭ再生フラグがＯＮかＯＦＦかによって判定してもよい。ここで、ＰＭ再生処理の実行中であると判定された場合には、本ルーチンをそのまま終了する。一方、ＰＭ再生処理の実行中でないと判定された場合には、Ｓ１０２に進む。

次に、Ｓ１０２においては、前回の本ルーチンの実行時からの微粒子物質のフィルタ１
１への流入量ｄＷを取得する。具体的には、内燃機関の運転状態と、本ルーチンの実行インターバル間の微粒子物質の流入量ｄＷとの関係を予め格納したマップから、前回の本ルーチンの実行時からの運転状態に対応した微粒子物質の流入量ｄＷを読み出すことによって取得する。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、差圧センサ１５の出力信号より、フィルタ１１の前後の差圧ΔＰを取得する。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが算出される。ここで、ｄΔＰは、今回の本ルーチン実施時のＳ１０３の処理において取得されたフィルタ前後の差圧ΔＰから、前回の同処理において取得されたフィルタ前後の差圧を差し引くことによって求められる。そして、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷは、ｄΔＰを今回の本ルーチン実施時のＳ１０２において取得されたｄＷで除することによって算出される。Ｓ１０４の処理が終了するとＳ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、Ｓ１０４において算出された差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷと、予め定められた基準増加率(ｄΔＰ／ｄＷ)１とが比較される。ここで、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが基準増加率(ｄΔＰ／ｄＷ)１より大きい場合にはＳ１０９に進む。一方、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが基準増加率(ｄΔＰ／ｄＷ)１以下の場合にはＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、微粒子物質がブリッジ等を形成してフィルタ１１に残存しており、酸化除去が未完了であると判定される。Ｓ１０６の処理が終了するとＳ１０７に進む。

Ｓ１０７においては、微粒子物質の酸化除去を完了させるために、再度ＰＭ再生処理を実施することを前提とし、その際の必要処理時間を導出する。具体的には、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷの値と、必要処理時間との関係を予め格納したマップから、Ｓ１０４で算出した差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷの値に対応した必要処理時間が読み出されることによって導出される。

ここで、上記のマップに格納される差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷの値と、必要処理時間との関係の例を図６に示す。図６（ａ）は、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが大きいほど必要処理時間を少なくした場合の例である。図６（ｂ）は、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷがある閾値より大きくなる場合に、必要処理時間が短くなるように２段階で切換えた場合の例である。Ｓ１０７の処理が終了するとＳ１０８に進む。

Ｓ１０８においては、Ｓ１０７において導出された必要処理時間に従って、ＰＭ再生処理が再度実行される。Ｓ１０８の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

一方、Ｓ１０９においては、充分に差圧増加率が大きく微粒子物質の酸化除去が完了していると判定される。Ｓ１０９の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、ＰＭ再生処理が終了した際に、微粒子物質の増加に対するフィルタ１１前後の差圧の増加の傾き（差圧増加率）に基づいて、微粒子物質の酸化除去が完了しているか否かを判定することとした。

これにより、フィルタ基材自体の圧力損失のバラツキや、アッシュの堆積などによる誤差要因を排除することができ、ＰＭ再生処理によって微粒子物質の酸化除去が完了したか否かをより正確に判定することができる。

また、本実施例において微粒子物質の酸化除去が未完了と判定された場合には、ＰＭ再
生処理を再開し、さらにその処理期間は、差圧増加率に応じて決定することとした。従って、フィルタ１１に残存している微粒子物質の量に応じてＰＭ再生処理の再処理時間を決定することができ、過不足なく、より確実に微粒子物質の酸化除去を完了させることができる。

なお、上記において特にＳ１０２〜Ｓ１０４の処理を実行するＥＣＵ３０は、本実施例における差圧増加率取得手段に相当する。また、Ｓ１０５、Ｓ１０６及びＳ１０９の処理を実行するＥＣＵ３０は、本実施例における再生完了判定手段に相当する。

次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例においては、ＰＭ再生処理が終了した後、フィルタ１１に流入した微粒子物質の蓄積量Ｗが判定可能蓄積量Ｗ１以下の場合に限って、微粒子物質の酸化除去が完了したか未完了かの判定を行なう例について説明する。

図７には、本実施例における再生完了判定ルーチン２のフローチャートを示す。本ルーチンと、実施例１で示した再生完了判定ルーチンとの相違点は、Ｓ１０２の処理とＳ１０３の処理との間に、Ｓ２０１及びＳ２０２の処理を挿入し、直近のＰＭ再生処理が終了した後の、フィルタ１１への微粒子物質の蓄積量Ｗが、判定可能蓄積量Ｗ１より多い場合には、Ｓ１０３以降の処理を行なわないようにしたことである。

具体的には、Ｓ１０２において、前回の本ルーチンの実行時からの微粒子物質のフィルタ１１への流入量ｄＷを取得した後に、Ｓ２０１において、過去のｄＷを積算することによって、直近のＰＭ再生処理が終了した後の、フィルタ１１への微粒子物質の蓄積量Ｗを算出する。

そして、Ｓ２０２において、フィルタ１１への微粒子物質の蓄積量Ｗが判定可能蓄積量Ｗ１より多いかどうかを判定する。ここで、微粒子物質の蓄積量Ｗが判定可能蓄積量Ｗ１より多いと判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。これは、図４からも分かるように、フィルタ１１における微粒子物質の蓄積量Ｗが判定可能蓄積量Ｗ１以上の場合には、微粒子物質の酸化除去が完了していた場合でも差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが低下し、微粒子物質の酸化除去が未完了の場合と同等になってしまうことによる。すなわち、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの判定の精度が低下してしまうからである。

一方、Ｓ２０２において、フィルタ１１への微粒子物質の蓄積量Ｗが判定可能蓄積量Ｗ１以下と判定された場合には、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷの値が、微粒子物質の酸化除去が完了した場合と未完了の場合とで、充分な差異を有すると判断されるので、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３以降の処理の内容については、図５に示した再生完了判定ルーチンと同等であるのでここでは説明を省略する。

以上、説明したように本実施例によれば、微粒子物質の酸化除去が完了した場合と、未完了の場合の差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷの差が大きく、高い判定精度が得られる場合にのみ、微粒子物質の酸化除去が完了したか否かの判定を行なうことができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例においては、ＰＭ再生処理の終了時の後、フィルタ１１の温度が判定可能温度Ｔ１以下の場合に限って、微粒子物質の酸化除去が完了したか未完了かの判定を行なう例について説明する。

図８には、本実施例における再生完了判定ルーチン３についてのフローチャートを示す
。

本ルーチンと、実施例１で示した再生完了判定ルーチンとの相違点は、Ｓ１０２の処理とＳ１０３の処理との間に、Ｓ３０１及びＳ３０２の処理を挿入し、フィルタ１１の温度が判定可能温度Ｔ１より高い場合には、本ルーチンを一旦終了するようにしたことである。

すなわち、Ｓ３０１においては、排気管５におけるフィルタ１１の下流に設置された図示しない温度センサの出力信号より、フィルタ１１の温度Ｔを取得する。そして、Ｓ３０２において、フィルタ１１の温度Ｔが判定可能温度Ｔ１より高いかどうかが判定される。

Ｓ３０２においてフィルタ１１の温度が判定可能温度Ｔ１より高いと判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。これは、フィルタ１１のフィルタ１１の温度が判定可能温度Ｔ１より高い場合には、フィルタ１１の細孔内に流入した微粒子物質が次々と酸化除去されてしまうので、ＰＭ再生処理の終了時において微粒子物質の酸化除去が完了していた場合でも差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷが低下し、微粒子物質の酸化除去が未完了の場合と同等になってしまうことによる。すなわち、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの判定の精度が低下してしまうからである。

一方、Ｓ３０２において、フィルタ１１の温度が判定可能温度Ｔ１以下と判定された場合には、差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷの値が、微粒子物質の酸化除去が完了した場合と未完了の場合とで、充分な差異を有すると判断されるので、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３以降の処理の内容については、図５に示した再生完了判定ルーチンと同等であるのでここでは説明を省略する。

以上、説明したように本実施例によっても、微粒子物質の酸化除去が完了した場合と、未完了の場合の差圧増加率ｄΔＰ／ｄＷの差が大きく、高い判定精度が得られる場合にのみ、微粒子物質の酸化除去が完了したか否かの判定を行なうことができる。

次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例においては、ＰＭ再生処理の終了時の後、内燃機関１からの排気流量が判定可能流量Ｆ１以上の場合に限って、微粒子物質の酸化除去が完了したか未完了かの判定を行なう例について説明する。

図９には、本実施例における再生完了判定ルーチン４についてのフローチャートを示す。

本ルーチンと、実施例１で示した再生完了判定ルーチンとの相違点は、Ｓ１０２の処理とＳ１０３の処理との間に、Ｓ４０１及びＳ４０２の処理を挿入し、内燃機関１からの排気流量が判定可能流量Ｆ１より少ない場合には、本ルーチンを一旦終了するようにしたことである。

すなわち、Ｓ４０１においては、内燃機関１からの排気流量Ｆを取得する。ここでは図示しないエアフローメータによって得られた吸入空気量から推定しても構わない。そして、Ｓ４０２において、内燃機関１からの排気流量Ｆが判定可能流量Ｆ１より少ないかどうかが判定される。

Ｓ４０２において内燃機関１からの排気流量Ｆが判定可能流量Ｆ１より少ないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。これは、内燃機関１からの排気流量Ｆが判定可能流量Ｆ１より少ない場合には、フィルタ１１前後の差圧が小さくなり、差圧ΔＰ
の取得精度が低下してしまうからである。

一方、Ｓ４０２において、内燃機関１からの排気流量Ｆが判定可能流量Ｆ１以上と判定された場合には、差圧ΔＰの取得精度が充分に高いと判断されるので、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３以降の処理の内容については、図５に示した再生完了判定ルーチンと同等であるのでここでは説明を省略する。

以上、説明したように本実施例によれば、差圧ΔＰの取得精度の高い場合にのみ、微粒子物質の酸化除去が完了したか未完了かの判定を行なうことができるので、判定の精度をより向上させることができる。

本発明の実施例１に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示した図である。 本発明の実施例１に係るフィルタの概略構成を示した図である。 微粒子物質の酸化除去が完了した場合と、未完了の場合とにおいて、さらに微粒子物質が流入した際のフィルタ内の状態について説明するための図である。 微粒子物質の酸化除去が完了した場合と、未完了の場合とにおける、差圧増加率の相違について説明するための図である。 本発明の実施例１における再生完了判定ルーチンについてのフローチャートである。 本発明の実施例１において、ＰＭ再生処理を再開する場合の、差圧増加率とＰＭ再生処理時間との関係の例を示すグラフである。 本発明の実施例２における再生完了判定ルーチン２についてのフローチャートである。 本発明の実施例３における再生完了判定ルーチン３についてのフローチャートである。 本発明の実施例４における再生完了判定ルーチン４についてのフローチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
５・・・排気管
１０・・・酸化触媒
１１・・・フィルタ
１４・・・燃料添加弁
１５・・・差圧センサ
２０・・・セル
２１・・・プラグ
２２・・・隔壁
２３・・・ブリッジ
３０・・・ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気中の微粒子物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタの温度を上昇させることにより該フィルタに蓄積した微粒子物質を酸化除去するＰＭ再生処理を行なう再生手段と、
   前記フィルタへの微粒子物質の蓄積量の増加に対する前記フィルタ前後の差圧の増加に係る傾きである差圧増加率を取得する差圧増加率取得手段と、
   前記再生手段によるＰＭ再生処理が行なわれた後に前記差圧増加率取得手段によって前記差圧増加率を取得し、前記差圧増加率が所定値より大きいときに前記微粒子物質の酸化除去が完了したと判定し、前記差圧増加率が前記所定値以下のときに前記酸化除去が未完了と判定する再生完了判定手段と、
   を備え、
   前記再生完了判定手段により、前記微粒子物質の酸化除去が未完了と判定された場合には、前記再生手段により前記ＰＭ再生処理を再開し、
   前記差圧増加率の値がより小さい場合における前記再開したＰＭ再生処理の処理時間は、前記差圧増加率の値がより大きい場合における前記再開したＰＭ再生処理の処理時間以上とすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記再生完了判定手段は、前記ＰＭ再生処理の終了後に前記フィルタに蓄積した微粒子物質の量が該フィルタの容量に応じて定められる所定の判定可能蓄積量以下である場合に、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの前記判定を行う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システム。
3. 前記再生完了判定手段は、前記フィルタの温度が所定の判定可能温度以下である場合に、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの前記判定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記再生完了判定手段は、前記内燃機関の排気流量が所定の判定可能排気流量以上である場合に、微粒子物質の酸化除去が完了か未完了かの前記判定を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

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