JP5833864B2 - 内燃機関の排ガス処理方法および排ガス処理制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排ガス処理方法および排ガス処理制御システムに関し、特に内燃機関としてディーゼルエンジンを用いたディーゼルエンジンの排ガス処理方法および排ガス処理制御システムに関する。
内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）から排出される排ガスには、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）などの排ガス成分が含まれている。これらの排ガス成分が大気へ排出されると、大気汚染の原因になるため好ましくない。このような排ガス成分を排ガスから取り除くために、例えば、上記ＰＭ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。）がエンジンの排気通路内に設けられている。
この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ＰＭを捕集する。しかし、この多孔質基材に捕集できるＰＭの量には限界があり、これを超える量のＰＭ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ＰＭがＰＦに捕集された段階で、ＰＦの再生処理として、当該ＰＭ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、ＰＭを強制的に酸化・分解するＰＭ強制酸化処理が行われる。
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。この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ため、ＰＦ内のＰＭ堆積量に応じて適切なタイミングで行われることが望ましい。ＰＭ強制酸化処理を適切なタイミングで行うための方法の一例として、ＰＦの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力を測定し、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、ＰＭ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。
しかしながら、上述したように、排ガスにはＰＭ以外にもアッシュなどが含まれており、ＰＦにはアッシュも捕集される。このアッシュは、不燃の無機成分から構成されているため、上記ＰＭ強制酸化処理では分解されず、内燃機関の使用期間に応じＰＦ内に堆積し続ける。したがって、ＰＭ強制酸化処理によりＰＭが好適に除去されていても、下流側の排ガス圧力はアッシュの堆積により経時的に低下していく。したがって、ＰＦ差圧のみでＰＭ強制酸化処理の開始タイミングを定めると、アッシュの堆積による下流側の排ガス圧力低下によって、ＰＭの堆積量が適量に達する前にＰＭ強制酸化処理が始まってしまう。
このことに関連し、引用文献１には、アッシュ堆積量算出手段を備えたＰＭ排出量推定装置に関する発明が開示されている。この発明では、アッシュ堆積量算出手段によってＰＦ内に堆積したアッシュの堆積量を算出している。そして、上記アッシュ堆積量に基づいてアッシュ堆積量補正係数を算出しており、かかる補正係数によりＰＭ強制酸化処理の開始時期を補正している。これによって、ＰＦ内のアッシュ堆積量が増加した場合であっても、正確なＰＭ堆積量に基づいてＰＭ強制酸化処理の開始時期を定めることができる。
ところで、従来のＰＦのなかには、多孔質基材の表面にＰＭの酸化反応や燃焼反応を触媒する貴金属粒子などからなるＰＭ酸化触媒が担持されているものがある。かかるＰＭ酸化触媒が多孔質基材の表面に存在していることによって、比較的低温域からＰＭを効率よく酸化・分解することができる。
しかしながら、ＰＭ酸化触媒を有するか有しないかに拘わらず、従来の排ガス処理方法では、ＰＭ酸化触媒が担持されていない状態を想定してＰＭ強制酸化処理の終了時間（換言すればＰＭ強制酸化処理を継続する時間）を設定することが通常行われてきた。しかし、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力が高い状態で発揮されている場合ではＰＭ強制酸化処理の時間が必要以上に長く設定されがちとなる。このような状況では、本来必要とされない過剰なＰＭ強制酸化処理が行われてしまい、ＰＦの劣化や燃料消費率の悪化を招く虞がある。
従って、ＰＭ酸化触媒付きのＰＦにおいては、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を加味してＰＭ強制酸化処理の終了時間（ＰＭ強制酸化処理継続時間）を設定することが本来望ましいのであるが、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力はＰＦ内のアッシュ堆積量に左右される。このため、アッシュの堆積に応じて経時的に変化するＰＭ酸化触媒能力を正しく反映させつつＰＭ強制酸化処理の終了時間（継続時間）を設定することは困難であった。
従って、ＰＭ酸化触媒付きのＰＦにおいては、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を加味してＰＭ強制酸化処理の終了時間（ＰＭ強制酸化処理継続時間）を設定することが本来望ましいのであるが、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力はＰＦ内のアッシュ堆積量に左右される。このため、アッシュの堆積に応じて経時的に変化するＰＭ酸化触媒能力を正しく反映させつつＰＭ強制酸化処理の終了時間（継続時間）を設定することは困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アッシュ堆積量に応じて経時的に変化するＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を適切に反映させつつＰＭ強制酸化処理時間を決定することができる排ガス処理方法および該方法を適切に実施するための排ガス処理制御システムを提供することである。
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処理方法が提供される。
即ち、本発明に係る排ガス処理方法は、内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたＰＭ酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ（ＰＦ）が排気系に設けられた内燃機関の排ガス処理方法である。
そして、ここで開示される排ガス処理方法は、内燃機関の運転中にＰＦの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるＰＦ差圧を測定すること、ならびに、
上記測定されたＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内のＰＭ堆積量を推定し、該推定ＰＭ堆積量が所定の閾値を超えたときに上記ＰＦ内のＰＭを強制酸化する処理を開始することを包含する。
ここで開示される排ガス処理方法においては、上記ＰＦ差圧値に基づくＰＭ堆積量の推定は、以下の（Ａ）のように行われる。
（Ａ）先ず、該推定を行うために測定された上記ＰＦ差圧値から、上記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値若しくは直前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値を差し引く。これによって、ＰＭの堆積に起因するＰＦ差圧値を算出する。そして、上記ＰＭ堆積量の推定は、該算出したＰＭ堆積に起因するＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて決定される。
また、ここで開示される排ガス処理方法では、（Ｂ）上記ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定プロセスが、以下のステップ（１）〜（３）を含む。即ち、
（１）当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われている場合には当該ＰＭ強制酸化処理よりも１つ前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値或いは当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われていない場合には上記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）とに基づいてＰＦ内のアッシュ堆積厚さを推定する；
（２）該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている上記基材上のアッシュ堆積厚さと上記基材上に担持されたＰＭ酸化触媒による上記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したＰＭの減少速度との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるＰＭ減少速度を決定する；
（３）上記決定したＰＭ減少速度と上記推定したＰＭ堆積量とからＰＭ強制酸化処理に必要な時間を算出し、該ＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する；
また、ここで開示される排ガス処理方法の好ましい一態様では、上記アッシュ堆積厚さと上記ＰＭ減少速度との相関を示す上記検量線は、５５０〜６５０℃の範囲内にあるいずれかの温度条件でのＰＭ減少速度を基礎として作成されており、上記ＰＭ強制酸化処理は、上記ＰＦ内を５５０〜６５０℃に加熱することにより行われる。また、上記ＰＭ酸化触媒としては、酸化セリウム、或いは酸化ジルコニウム、或いは酸化アルミニウム、或いはこれらの２種又は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、酸化セリウム及び／又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。
即ち、本発明に係る排ガス処理方法は、内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたＰＭ酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ（ＰＦ）が排気系に設けられた内燃機関の排ガス処理方法である。
そして、ここで開示される排ガス処理方法は、内燃機関の運転中にＰＦの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるＰＦ差圧を測定すること、ならびに、
上記測定されたＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内のＰＭ堆積量を推定し、該推定ＰＭ堆積量が所定の閾値を超えたときに上記ＰＦ内のＰＭを強制酸化する処理を開始することを包含する。
ここで開示される排ガス処理方法においては、上記ＰＦ差圧値に基づくＰＭ堆積量の推定は、以下の（Ａ）のように行われる。
（Ａ）先ず、該推定を行うために測定された上記ＰＦ差圧値から、上記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値若しくは直前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値を差し引く。これによって、ＰＭの堆積に起因するＰＦ差圧値を算出する。そして、上記ＰＭ堆積量の推定は、該算出したＰＭ堆積に起因するＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて決定される。
また、ここで開示される排ガス処理方法では、（Ｂ）上記ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定プロセスが、以下のステップ（１）〜（３）を含む。即ち、
（１）当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われている場合には当該ＰＭ強制酸化処理よりも１つ前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値或いは当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われていない場合には上記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）とに基づいてＰＦ内のアッシュ堆積厚さを推定する；
（２）該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている上記基材上のアッシュ堆積厚さと上記基材上に担持されたＰＭ酸化触媒による上記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したＰＭの減少速度との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるＰＭ減少速度を決定する；
（３）上記決定したＰＭ減少速度と上記推定したＰＭ堆積量とからＰＭ強制酸化処理に必要な時間を算出し、該ＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する；
また、ここで開示される排ガス処理方法の好ましい一態様では、上記アッシュ堆積厚さと上記ＰＭ減少速度との相関を示す上記検量線は、５５０〜６５０℃の範囲内にあるいずれかの温度条件でのＰＭ減少速度を基礎として作成されており、上記ＰＭ強制酸化処理は、上記ＰＦ内を５５０〜６５０℃に加熱することにより行われる。また、上記ＰＭ酸化触媒としては、酸化セリウム、或いは酸化ジルコニウム、或いは酸化アルミニウム、或いはこれらの２種又は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、酸化セリウム及び／又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。
ここで開示される排ガス処理方法では、上記（Ａ）において、アッシュの堆積量に起因するＰＦ差圧を差し引いたＰＦ差圧値（ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値）に基づいてＰＭ堆積量を推定することによってＰＭ堆積量を推定している。そして、上記（Ｂ）のステップ（１）において、アッシュの堆積量に起因するＰＦ差圧に基づいてＰＦ内に堆積したアッシュ厚さを推定する。そして、ステップ（２）において、上記推定されたアッシュの堆積量と、アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるＰＭ減少速度を決定する。そして、ステップ（３）において、上記（Ａ）で推定したＰＭ堆積量と、上記ステップ（２）で決定したＰＭ減少速度に基づいてＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する。
ここで開示される排ガス処理方法によれば、アッシュの堆積により経時的に変化するＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を反映して、ＰＭ強制酸化処理におけるＰＭ減少速度を決定している。この酸化触媒能力の低下を反映したＰＭ減少速度と、ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値から推定したＰＭ堆積量とに基づいてＰＭ強制酸化処理の終了時間（即ちＰＭ強制酸化処理の継続時間）を決定しているため、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力に応じてＰＭ強制酸化処理の処理時間を適切に調整することができる。したがって、ここで開示される排ガス処理方法によれば、ＰＭ強制酸化処理の処理時間を必要以上に長く設定することによる燃料消費率の悪化やＰＦの破損を好適に防止することができるとともに、ＰＭ強制酸化処理の処理時間の不足によるＰＦの詰まりも好適に防止できる。
ここで開示される排ガス処理方法によれば、アッシュの堆積により経時的に変化するＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を反映して、ＰＭ強制酸化処理におけるＰＭ減少速度を決定している。この酸化触媒能力の低下を反映したＰＭ減少速度と、ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値から推定したＰＭ堆積量とに基づいてＰＭ強制酸化処理の終了時間（即ちＰＭ強制酸化処理の継続時間）を決定しているため、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力に応じてＰＭ強制酸化処理の処理時間を適切に調整することができる。したがって、ここで開示される排ガス処理方法によれば、ＰＭ強制酸化処理の処理時間を必要以上に長く設定することによる燃料消費率の悪化やＰＦの破損を好適に防止することができるとともに、ＰＭ強制酸化処理の処理時間の不足によるＰＦの詰まりも好適に防止できる。
また、本発明は、内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたＰＭ酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ（ＰＦ）が排気系に設けられた内燃機関の排ガスを処理するための制御システムも提供する。この制御システムは、上記内燃機関の運転中に上記ＰＦの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるＰＦ差圧を測定する手段と、上記測定されたＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内のＰＭ堆積量を推定し、該推定ＰＭ堆積量が所定の閾値を超えたときに上記ＰＦ内のＰＭを強制酸化する処理を開始するように構成された制御部とを備えている。
ここで、上記制御部は、（Ａ）上記ＰＭ堆積量の推定を、該推定を行うために測定された上記ＰＦ差圧値から、上記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値若しくは直前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値を差し引くことによって、ＰＭの堆積に起因するＰＦ差圧値を算出し、該算出したＰＭ堆積に起因するＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて決定する。
また、上記制御部は、（Ｂ）上記ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定を、以下のステップ：
（１）当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われている場合には当該ＰＭ強制酸化処理よりも１つ前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値或いは当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われていない場合には上記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）とに基づいてＰＦ内のアッシュ堆積厚さを推定する；
（２）該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている上記基材上のアッシュ堆積厚さと上記基材上に担持されたＰＭ酸化触媒による上記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したＰＭの減少速度との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるＰＭ減少速度を決定する；
（３）上記決定したＰＭ減少速度と上記推定したＰＭ堆積量とからＰＭ強制酸化処理に必要な時間を算出し、該ＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する；
に基づいて行うように構成されている。
ここで、上記制御部は、（Ａ）上記ＰＭ堆積量の推定を、該推定を行うために測定された上記ＰＦ差圧値から、上記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値若しくは直前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値を差し引くことによって、ＰＭの堆積に起因するＰＦ差圧値を算出し、該算出したＰＭ堆積に起因するＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて決定する。
また、上記制御部は、（Ｂ）上記ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定を、以下のステップ：
（１）当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われている場合には当該ＰＭ強制酸化処理よりも１つ前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値或いは当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われていない場合には上記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）とに基づいてＰＦ内のアッシュ堆積厚さを推定する；
（２）該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている上記基材上のアッシュ堆積厚さと上記基材上に担持されたＰＭ酸化触媒による上記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したＰＭの減少速度との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるＰＭ減少速度を決定する；
（３）上記決定したＰＭ減少速度と上記推定したＰＭ堆積量とからＰＭ強制酸化処理に必要な時間を算出し、該ＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する；
に基づいて行うように構成されている。
ここで開示される排ガス処理制御システムによれば、上記「（１）アッシュ堆積厚さの推定」、上記「（２）ＰＭ減少速度の決定」を実施できる制御部を備えている。そして、該制御部は、（２）において決定したＰＭ減少速度と、上記（Ａ）において推定したＰＭ堆積量とに基づいてＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定することができる。すなわち、上記制御部を備える排ガス処理制御システムによれば、上述の排ガス処理方法を好適に実施することができる。
また、本発明によれば、ここで開示される排ガス処理制御システムを備えることを特徴とする車両を提供することができる。上述のように、上記排ガス処理制御システムは、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力に応じてＰＭ強制酸化処理の処理時間を適切に調整する排ガス処理方法を実施することができるため、車両の燃料消費率を改善することができるとともに、ＰＦの目詰まりを好適に防止することができる。
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。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、当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当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。
＜排ガス処理制御システム＞
ここでは、先ず、図１を参照しながら本発明の一実施形態に係る排ガス処理制御システム１００について説明する。図１に示すように、排ガス処理制御システム１００は、内燃機関（エンジン）１と制御部（ＥＣＵ：Engine Control Unit）３０と排ガス浄化部４０とを備えている。
ここでは、先ず、図１を参照しながら本発明の一実施形態に係る排ガス処理制御システム１００について説明する。図１に示すように、排ガス処理制御システム１００は、内燃機関（エンジン）１と制御部（ＥＣＵ：Engine Control Unit）３０と排ガス浄化部４０とを備えている。
Ａ．内燃機関
図１に示す構成の排ガス処理制御システム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。本発明に係る排ガス処理制御システム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。
図１に示す構成の排ガス処理制御システム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。本発明に係る排ガス処理制御システム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。
内燃機関１は、複数の燃焼室２と、各燃焼室２に燃料を噴射する燃料噴射弁３とを備えている。各燃焼室２は、吸気マニホルド４および排気マニホルド５と連通している。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して、排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に接続されている。コンプレッサ７ａの入口は、吸入空気量検出器８を介してエアクリーナ９に接続されている。吸気ダクト６内にはスロットル弁（ＥＧＲバルブ）１０が配置されている。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（インタークーラー）１１が配置されている。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の入口に接続されている。排気タービン７ｂの出口は、排ガスが流通する排気通路（排気管）１２に接続されている。また、排気マニホルド５には排気系燃料噴射弁１３が設けられている。詳しく後述するが、該排気系燃料噴射弁１３は、ＰＭ強制酸化処理を実施する際に、ＰＦ８０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。
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは、排ガス再循環通路（以下、「ＥＧＲ通路」と称する。）１８を介して互いに連結されている。ＥＧＲ通路１８内には、電子制御式の制御弁１９が配置されている。また、ＥＧＲ通路１８の周りには、ＥＧＲ通路１８内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置２０が配置されている。
各燃料噴射弁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。ここでは燃料ポンプ２３は、吐出量可変な電子制御式の燃料ポンプである。ただし、燃料ポンプ２３の構成は特に限定される訳ではない。
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。例えば、ＰＦ８０の上流側若しくは下流側に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒粒子がハニカム状の基材に担持されてなる排ガス浄化用触媒が設けられていてもよい。
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。例えば、ＰＦ８０の上流側若しくは下流側に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒粒子がハニカム状の基材に担持されてなる排ガス浄化用触媒が設けられていてもよい。
ここで、上記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。パティキュレートフィルタ８０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ＰＭや、不燃成分からなるアッシュを捕集する。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、ＰＦ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。
Ｂ−１．多孔質基材
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、排ガスが流れる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、排ガスが流れる方向における上流側若しくは下流側の何れかが封止されている。この多孔質基材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、窒化ケイ素や、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。
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、該流路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ＰＭやアッシュは、排ガスが多孔質基材８２を通過する際に多孔質基材８２に捕捉される。
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、排ガスが流れる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、排ガスが流れる方向における上流側若しくは下流側の何れかが封止されている。この多孔質基材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、窒化ケイ素や、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。
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、該流路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ＰＭやアッシュは、排ガスが多孔質基材８２を通過する際に多孔質基材８２に捕捉される。
Ｂ−２．ＰＭ酸化触媒
また、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。ＰＭ酸化触媒は、上記多孔質基材８２に捕捉された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ＰＭの酸化・分解が容易になる。また、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、或いは酸化ジルコニウム、或いは酸化アルミニウム或いはこれらの２種又は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、酸化セリウム及び／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、ＰＭの酸化・分解がより容易になる。
また、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。ＰＭ酸化触媒は、上記多孔質基材８２に捕捉された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ＰＭの酸化・分解が容易になる。また、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、或いは酸化ジルコニウム、或いは酸化アルミニウム或いはこれらの２種又は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、酸化セリウム及び／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、ＰＭの酸化・分解がより容易になる。
Ｃ．差圧測定手段
ここで開示される排ガス処理制御システムは、上記内燃機関の運転中にＰＦの上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力を測定し、その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処理制御システムでは、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。差圧センサ５０は、一対の圧力センサ５２，５４を備えているとともに、後述の制御部３０に電気的に接続されている。上記一対の圧力センサの一方５２はＰＦ８０の上流側に取り付けられており、他方の圧力センサ５４はＰＦ８０の下流側に取り付けられている。圧力センサ５２，５４は、ＰＦ８０の上流側・下流側の排ガス圧力を測定し、該排ガス圧力を信号化して差圧センサ５０に送る。差圧センサ５０は、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差圧を測定し、当該ＰＦ差圧を後述の制御部３０に送る。
なお、上記差圧測定手段は、ＰＦ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、上述のような差圧センサ５０以外に、一対の圧力センサが制御部に直接接続されていてもよい。この場合、圧力センサがＰＦの上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力を測定し、その電気信号を制御部に送信する。そして、制御部が、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差圧を求めることができる。
ここで開示される排ガス処理制御システムは、上記内燃機関の運転中にＰＦの上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力を測定し、その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処理制御システムでは、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。差圧センサ５０は、一対の圧力センサ５２，５４を備えているとともに、後述の制御部３０に電気的に接続されている。上記一対の圧力センサの一方５２はＰＦ８０の上流側に取り付けられており、他方の圧力センサ５４はＰＦ８０の下流側に取り付けられている。圧力センサ５２，５４は、ＰＦ８０の上流側・下流側の排ガス圧力を測定し、該排ガス圧力を信号化して差圧センサ５０に送る。差圧センサ５０は、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差圧を測定し、当該ＰＦ差圧を後述の制御部３０に送る。
なお、上記差圧測定手段は、ＰＦ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、上述のような差圧センサ５０以外に、一対の圧力センサが制御部に直接接続されていてもよい。この場合、圧力センサがＰＦの上流側の排ガス圧力と下流側の排ガス圧力を測定し、その電気信号を制御部に送信する。そして、制御部が、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差圧を求めることができる。
Ｄ．制御部（ＥＣＵ）
制御部（ＥＣＵ）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、排ガス処理制御システム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を有している。また、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（例えば温度センサ１５ａ，１５ｂや吸入空気量センサ８など）などと電気的に接続されている。これによって、センサなどで検知した情報が、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などに接続しており、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。
制御部（ＥＣＵ）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、排ガス処理制御システム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を有している。また、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（例えば温度センサ１５ａ，１５ｂや吸入空気量センサ８など）などと電気的に接続されている。これによって、センサなどで検知した情報が、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などに接続しており、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。
また、ここで開示される排ガス処理制御システムの制御部は、測定されたＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内のＰＭ堆積量を推定する。そして、該推定ＰＭ堆積量が所定の閾値を超えたときにＰＭ強制酸化処理を開始する。このＰＭ強制酸化処理は、上記ＰＦ内に堆積したＰＭ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。
例えば、図１に示す構成の排ガス処理制御システム１００では、制御部３０は、入力ポートを介して上記差圧センサ５０に接続しており、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。この排ガス処理制御システム１００では、上記差圧センサ５０により測定されたＰＦ差圧値が制御部３０に送信される。制御部３０は、差圧センサ５０からのＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内のＰＭ堆積量を推定する（詳しくは後述する。）。そして、上記推定ＰＭ堆積量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。
例えば、図１に示す構成の排ガス処理制御システム１００では、制御部３０は、入力ポートを介して上記差圧センサ５０に接続しており、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。この排ガス処理制御システム１００では、上記差圧センサ５０により測定されたＰＦ差圧値が制御部３０に送信される。制御部３０は、差圧センサ５０からのＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内のＰＭ堆積量を推定する（詳しくは後述する。）。そして、上記推定ＰＭ堆積量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。
ここで、制御部３０は、上記ＰＭ強制酸化処理の開始時期と終了時期をより適切に定めるために、「（Ａ）ＰＭ堆積量の推定」と「（Ｂ）ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定」を含む排ガス処理方法を実施する。以下、当該制御部３０より実施される排ガス処理方法について説明する。
（Ａ）ＰＭ堆積量の推定
ここでは、制御部３０は、ＰＦ８０に堆積したＰＭの量（ＰＭ堆積量）に起因するＰＦ差圧値に基づいて、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（Ｐｎ）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（Ｐｎ−１）を差し引く。ＰＭ強制酸化処理終了直後のＰＦ８０内では、ＰＭのほぼ全てが除去されているため、ＰＭ強制酸化処理終了直後のＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）は、ＰＦ８０内のアッシュ堆積量に起因する。すなわち、上記ＰＭ堆積量を推定するために測定されたＰＦ差圧値（Ｐｎ）から、直前のＰＭ強制酸化処理終了直後のＰＦ差圧値（Ｐｎ−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（ＰＰＭ）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。
ここでは、制御部３０は、ＰＦ８０に堆積したＰＭの量（ＰＭ堆積量）に起因するＰＦ差圧値に基づいて、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（Ｐｎ）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（Ｐｎ−１）を差し引く。ＰＭ強制酸化処理終了直後のＰＦ８０内では、ＰＭのほぼ全てが除去されているため、ＰＭ強制酸化処理終了直後のＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）は、ＰＦ８０内のアッシュ堆積量に起因する。すなわち、上記ＰＭ堆積量を推定するために測定されたＰＦ差圧値（Ｐｎ）から、直前のＰＭ強制酸化処理終了直後のＰＦ差圧値（Ｐｎ−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（ＰＰＭ）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。
また、制御部３０には、標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）が予め設定されており、該検量線（近似式）と、上記ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）とに基づいてＰＦ８０内のＰＭ堆積量を推定することができる。
この「標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）」は、予備試験等によって予め定めるとよい。例えば、ＰＭ堆積量の異なる複数のＰＦを用意し、それぞれのＰＦにおいて上記ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）を算出した後に、ＰＦを分解してＰＭ堆積量の実測値を測定する。そして、算出したＰＦ差圧値（ＰＰＭ）と、ＰＭ堆積量の実測値との相関関係を調べることによって「標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）」が得られる。このようにして得られた「標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線」の一例を図３に示す。図３に示される検量線ではＰＦ差圧とＰＭ堆積量とが正の相関関係を示しており、ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）が高くなれば、ＰＦ８０内のＰＭ堆積量も多くなる。
この「標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）」は、予備試験等によって予め定めるとよい。例えば、ＰＭ堆積量の異なる複数のＰＦを用意し、それぞれのＰＦにおいて上記ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）を算出した後に、ＰＦを分解してＰＭ堆積量の実測値を測定する。そして、算出したＰＦ差圧値（ＰＰＭ）と、ＰＭ堆積量の実測値との相関関係を調べることによって「標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）」が得られる。このようにして得られた「標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線」の一例を図３に示す。図３に示される検量線ではＰＦ差圧とＰＭ堆積量とが正の相関関係を示しており、ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）が高くなれば、ＰＦ８０内のＰＭ堆積量も多くなる。
上述のように、上記ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）と、予め設定した検量線とに基づいて推定したＰＭ堆積量は、ＰＦ８０内のおける実際のＰＭ堆積量を正確に反映する。したがって、かかる推定ＰＭ堆積量に基づいてＰＭ強制酸化処理の開始時期を定めることによって、適切なタイミングでＰＭ強制酸化処理を開始させることができる。
（Ｂ）ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定
次に、制御部３０によるＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定について説明する。制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定するために、以下の「（Ｂ−１）アッシュ堆積厚さの推定」を経て、「（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定」を行う。そして、「（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定」において得られたＰＭ減少速度と、上記「（Ａ）ＰＭ堆積量の推定」において得られたＰＭ堆積量とに基づいて「（Ｂ−３）終了時期を決定」する。なお、「（Ｂ−１）アッシュ堆積厚さの推定」及び「（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定」は、上記「（Ａ）ＰＭ堆積量の推定」が実施される前に実施されていてもよい。
次に、制御部３０によるＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定について説明する。制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定するために、以下の「（Ｂ−１）アッシュ堆積厚さの推定」を経て、「（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定」を行う。そして、「（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定」において得られたＰＭ減少速度と、上記「（Ａ）ＰＭ堆積量の推定」において得られたＰＭ堆積量とに基づいて「（Ｂ−３）終了時期を決定」する。なお、「（Ｂ−１）アッシュ堆積厚さの推定」及び「（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定」は、上記「（Ａ）ＰＭ堆積量の推定」が実施される前に実施されていてもよい。
（Ｂ−１）アッシュ堆積厚さの推定
ここでは、制御部３０は、ＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを推定する。具体的には、現在のＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われている場合には、当該ＰＭ強制酸化処理よりも１つ前のＰＭ強制酸化処理（直前のＰＭ強制酸化処理）が終了した直後に測定したＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）を測定する。そして、該測定したＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）とに基づいてＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを推定する。上述したように、ＰＭ強制酸化処理の終了直後のＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）は、ＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ）であるため、予め設定した検量線（近似式）と、ＰＭ強制酸化処理終了直後のＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）（アッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ））とを比較することによりＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを正確に推定することができる。なお、制御部３０は、現在のＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われていない場合（初めてＰＭ強制酸化処理を行う場合）には、内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値（Ｐ０）をアッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ）として上記検量線とを比較する。
ここでは、制御部３０は、ＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを推定する。具体的には、現在のＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われている場合には、当該ＰＭ強制酸化処理よりも１つ前のＰＭ強制酸化処理（直前のＰＭ強制酸化処理）が終了した直後に測定したＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）を測定する。そして、該測定したＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）とに基づいてＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを推定する。上述したように、ＰＭ強制酸化処理の終了直後のＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）は、ＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ）であるため、予め設定した検量線（近似式）と、ＰＭ強制酸化処理終了直後のＰＦ差圧値（Ｐｎ−１）（アッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ））とを比較することによりＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを正確に推定することができる。なお、制御部３０は、現在のＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われていない場合（初めてＰＭ強制酸化処理を行う場合）には、内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値（Ｐ０）をアッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ）として上記検量線とを比較する。
上記「標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）」は、種々の予備試験によって定めることができる。例えば、アッシュのみが堆積している（例えば、ＰＭ強制酸化処理後の）ＰＦを複数用意し、それぞれのＰＦのアッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ）を測定する。そして、該アッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ）と、アッシュ堆積量との相関関係を調べることによって「標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線」を得ることができる。このようにして得られる「標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線」の一例を図４に示す。図４に示される検量線では、アッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ）とアッシュ堆積厚さとは正の相関関係を示しており、アッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧値（ＰＡＳＨ）が高くなるとアッシュ堆積厚さが多くなる。
（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定
次に、制御部３０は、上記「（Ｂ−１）アッシュ堆積厚さの推定」で得られたアッシュ堆積厚さと、予め設定されている基材上のアッシュ堆積厚さと基材上に担持されたＰＭ酸化触媒による基材上に堆積したアッシュ上に堆積したＰＭの減少速度との相関を示す検量線（近似式）との比較に基づいてＰＭ減少速度を決定する。ＰＭ減少速度とは、ＰＦ８０内に堆積している（基材上に堆積したアッシュ上に堆積している）ＰＭが、ＰＭ強制酸化処理中に減少する速度を示す。このＰＭ減少速度は、ＰＦ８０の多孔質基材８２に担持されているＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を反映して変化する。具体的には、ＰＦ８０内にアッシュが堆積していない場合には、ＰＭ酸化触媒の表面がＰＭに接触し易くなっているため、高い酸化触媒能力が発揮されＰＭ減少速度は速くなる。一方、ＰＦ８０内のアッシュ堆積厚みが増加すると、ＰＭ酸化触媒の表面がアッシュに覆われるため、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力が低下してＰＭ減少速度は遅くなる。制御部３０には、この「アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関を示す検量線（近似式）」が予め設定されている。
次に、制御部３０は、上記「（Ｂ−１）アッシュ堆積厚さの推定」で得られたアッシュ堆積厚さと、予め設定されている基材上のアッシュ堆積厚さと基材上に担持されたＰＭ酸化触媒による基材上に堆積したアッシュ上に堆積したＰＭの減少速度との相関を示す検量線（近似式）との比較に基づいてＰＭ減少速度を決定する。ＰＭ減少速度とは、ＰＦ８０内に堆積している（基材上に堆積したアッシュ上に堆積している）ＰＭが、ＰＭ強制酸化処理中に減少する速度を示す。このＰＭ減少速度は、ＰＦ８０の多孔質基材８２に担持されているＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を反映して変化する。具体的には、ＰＦ８０内にアッシュが堆積していない場合には、ＰＭ酸化触媒の表面がＰＭに接触し易くなっているため、高い酸化触媒能力が発揮されＰＭ減少速度は速くなる。一方、ＰＦ８０内のアッシュ堆積厚みが増加すると、ＰＭ酸化触媒の表面がアッシュに覆われるため、ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力が低下してＰＭ減少速度は遅くなる。制御部３０には、この「アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関を示す検量線（近似式）」が予め設定されている。
上記「アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関を示す検量線（近似式）」は、種々の予備試験によって求めることができる。例えば、アッシュ堆積量の異なる複数のＰＦを用意し、該ＰＦの基材上に堆積したアッシュのさらに上にＰＭを堆積させる。そして、これらのＰＦに対して、所定の温度でＰＭ強制酸化処理を所定時間（例えば１分間）行うことで減少したＰＭ堆積厚さ（ＰＭ減少速度）を測定する。そして、アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関関係を調べることによって、ＰＭ減少速度を決定するための検量線（近似式）を得ることができる。このようにして得られるＰＭ減少速度を決定するための検量線の一例を図５に示す。図５に示される検量線ではＰＭ減少速度とアッシュ堆積厚さとは負の相関関係を示している。この検量線によると、ＰＭ減少速度は、アッシュ堆積厚さの増加に伴って減少する。これは、アッシュによってＰＭ酸化触媒の表面が被覆されて、酸化触媒能力が低下していくためである。また、ＰＭ減少速度は、アッシュ堆積厚さが一定の値以上になると減少しなくなる。これは、ＰＭ酸化触媒上のアッシュ堆積厚さが一定値以上になると、アッシュ上に堆積したＰＭにＰＭ酸化触媒による酸化触媒機能が全く届かなくなり、ＰＭ減少速度がアッシュの持つ酸化能力によるＰＭ酸化速度に収束するためである。
また、ＰＭ減少速度は、上記ＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力だけではなく、ＰＭ強制酸化処理における加熱温度によっても変化する。このため、上記「アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関を示す検量線」は、ＰＭ強制酸化処理における加熱温度と同じ温度条件でのＰＭ減少速度を基礎として作成されていると好ましい。例えば、ＰＭ強制酸化処理が、ＰＦ内を５５０〜６５０℃に加熱することにより行われる場合、上記「アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関を示す検量線」の温度条件は、５５０〜６５０℃の範囲内にあるいずれかの温度条件を基礎として作成されているとよい。これによって、ＰＭ強制酸化処理におけるＰＭ減少速度をより正確に推定することができる。
また、図６に示すように、「ＰＭ酸化速度」と「アッシュ堆積厚み」に加えて「加熱温度」を加えた３つのパラメータからなる相関関係を調べ、当該相関関係を満たすような複数の検量線が制御部３０に予め設定されているとより好ましい。図６は、ｘ軸に「アッシュ堆積厚さ（μｍ）」、ｙ軸に「ＰＭ減少速度（μｍ／ｍｉｎ）」、ｚ軸に「加熱温度（℃）」を設定した３次元グラフである。この場合、制御部３０には、図６における斜線部分を構成する複数の検量線が予め設定されている。このとき、制御部３０は、ＰＦ８０に取り付けられた温度センサ１５ａ，１５ｂより得られたＰＦ８０の温度情報に基づいて、複数の検量線の中から適切な検量線を採用する。そして、ＰＦ８０の温度情報を考慮して採用された検量線とアッシュ堆積厚さとの比較に基づいて、より正確なＰＭ減少速度を決定することができる。
また、「ＰＭ減少速度（μｍ／ｍｉｎ）」は、排ガスの酸素濃度にも影響され得る。このため、「ＰＭ酸化速度」と「アッシュ堆積厚み」に加えて「排ガスの酸素濃度」を加えた３つのパラメータからなる相関関係を調べ、当該相関関係を満たすような複数の検量線が制御部３０に予め設定されていてもよい。この場合、排気系に酸素濃度を検知できるセンサを設け、該検知された酸素濃度に基づいて適切な検量線を採用する。そして、排ガスの酸素濃度を考慮して採用された検量線とアッシュ堆積厚さとの比較に基づいて、より正確なＰＭ減少速度を決定することができる。
（Ｂ−３）終了時期の決定
そして、制御部３０は、上記「（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定」において決定されたＰＭ減少速度と、「（Ａ）ＰＭ堆積量の推定」において推定されたＰＭ堆積量とからＰＭ強制酸化処理の終了時期を算出する。具体的には、ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）から推定されたＰＭ堆積量を、現在の酸化触媒能力を反映したＰＭ減少速度で割ることによって、ＰＦ８０からＰＭを適切に除去できる処理時間を算出することができる。そして、この適切な処理時間に基づいてＰＭ強制酸化処理の終了時期が決定される。なお、この際に、上記「ＰＭ減少速度」と上記「ＰＭ堆積量」以外のパラメータでＰＭ強制酸化処理の終了時期を補正することもできる。終了時期の補正のためのパラメータとしては、例えば、ＰＭ強制酸化処理中に測定されたＰＦ８０の温度情報やＰＦ差圧値、実際に排気系に噴射された燃料の量、排ガスの酸素濃度、排ガス流量などが挙げられる。
そして、制御部３０は、上記「（Ｂ−２）ＰＭ減少速度の決定」において決定されたＰＭ減少速度と、「（Ａ）ＰＭ堆積量の推定」において推定されたＰＭ堆積量とからＰＭ強制酸化処理の終了時期を算出する。具体的には、ＰＭ堆積量に起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）から推定されたＰＭ堆積量を、現在の酸化触媒能力を反映したＰＭ減少速度で割ることによって、ＰＦ８０からＰＭを適切に除去できる処理時間を算出することができる。そして、この適切な処理時間に基づいてＰＭ強制酸化処理の終了時期が決定される。なお、この際に、上記「ＰＭ減少速度」と上記「ＰＭ堆積量」以外のパラメータでＰＭ強制酸化処理の終了時期を補正することもできる。終了時期の補正のためのパラメータとしては、例えば、ＰＭ強制酸化処理中に測定されたＰＦ８０の温度情報やＰＦ差圧値、実際に排気系に噴射された燃料の量、排ガスの酸素濃度、排ガス流量などが挙げられる。
ここで開示される排ガス処理方法では、（Ａ）アッシュの堆積量に起因するＰＦ差圧を差し引いたＰＦ差圧値に基づいてＰＭ堆積量を推定することによって、ＰＭ強制酸化処理で除去できるＰＭの堆積量を推定する。次に、（Ｂ−１）アッシュ堆積厚さの推定し、（Ｂ−２）推定したアッシュ堆積厚さと予め設定した検量線（近似式）に基づいてＰＭ減少速度の決定を行う。そして、（Ｂ−２）で得られたＰＭ減少速度と（Ａ）で得られたＰＭ堆積量とに基づいて、（Ｂ−３）終了時期の決定を行う。ここで開示される排ガス処理方法によれば、アッシュの堆積により低下するＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を考慮してＰＭ減少速度を決定し、該ＰＭ減少速度に基づいてＰＭ強制酸化処理の処理時間を決定している。したがって、ＰＭ強制酸化処理の処理時間を必要以上に長く設定することによる燃料消費率（ｇ／ＫＷｈ）の悪化やＰＦの破損を好適に防止することができる。また、ＰＭ強制酸化処理の処理時間の不足によるＰＦの詰まりも好適に防止できる。
以上、ここで開示される排ガス制御システム１００及び排ガス処理方法について説明した。次に、上記排ガス処理方法の一例について図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。図７に示される制御は、「ａ．初回補正（Ｓ１）」、「ｂ．初回ＩＧ−ＯＮ（Ｓ２）」、「ｃ．初期差圧値（Ｐ０）測定（Ｓ３）」、「ｄ．ＩＧ−ＯＮ（Ｓ４）」、「ｅ．エンジンの運転（Ｓ５）」、「ｆ．のべオイル消費量の推定（Ｓ６）」、「ｇ．アッシュ堆積厚さ推定１（Ｓ７）」、「アッシュ堆積厚さに起因するＰＦ差圧推定値（Ｐ４）の推定（Ｓ７’）」、「ｈ．ＰＭ減少速度の決定（Ｓ８）」、「現在のＰＦ差圧値（Ｐ２）測定（Ｓ８’）」、「ｉ．ＰＭ堆積量の推定（Ｓ９）」、「ｊ．ＰＭ強制酸化処理の開始判定（Ｓ１０）」、「ｋ．ＰＭ強制酸化処理の開始（Ｓ１１）」、「ｌ．ＰＭ強制酸化処理の終了時期の推定（Ｓ１２）」、「ｍ．ＰＭ再生完了判定（Ｓ１３）」、「ｎ．ＰＭ強制酸化処理時間の経過判定（Ｓ１４）」、「ｏ．ＰＦ差圧値（Ｐ１）測定（Ｓ１５）」、「ｐ．アッシュ堆積厚さ推定２（Ｓ１６）」、「ｑ．ＩＧ−ＯＦＦ（Ｓ１７）」、「ｒ．ＰＦ状態の記憶（Ｓ１８）」の工程を含む。以下、各工程について説明する。
ａ．初回補正（Ｓ１）
図７に示すフローチャートでは、先ず、ＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さと、ＰＭ堆積量を０にする補正を行う（Ｓ１）。これによって、後述のアッシュ堆積厚さやＰＭ堆積量を正確に測定することができるようになる。
図７に示すフローチャートでは、先ず、ＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さと、ＰＭ堆積量を０にする補正を行う（Ｓ１）。これによって、後述のアッシュ堆積厚さやＰＭ堆積量を正確に測定することができるようになる。
ｂ．初回ＩＧ−ＯＮ（Ｓ２）
次に、制御部３０は、初回のイグニッション（ＩＧ）がＯＮになることをきっかけにして、排ガス処理制御を開始する。
次に、制御部３０は、初回のイグニッション（ＩＧ）がＯＮになることをきっかけにして、排ガス処理制御を開始する。
ｃ．初期差圧値（Ｐ０）測定（Ｓ３）
制御部３０は、制御開始後にＰＦ８０の初期差圧値（Ｐ０）を測定する。かかる初期差圧値（Ｐ０）は、ＰＦ８０にＰＭもアッシュも堆積していない状態のＰＦ差圧（多孔質基材８２の構造に由来するＰＦ差圧）を反映している。
制御部３０は、制御開始後にＰＦ８０の初期差圧値（Ｐ０）を測定する。かかる初期差圧値（Ｐ０）は、ＰＦ８０にＰＭもアッシュも堆積していない状態のＰＦ差圧（多孔質基材８２の構造に由来するＰＦ差圧）を反映している。
ｄ．ＩＧ−ＯＮの判定（Ｓ４）
そして、上記「初期差圧値（Ｐ０）の測定」が完了した時点で、イグニッションＯＮが継続しているか否かを判定する。ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０はイグニッションがＯＮになるまで監視を続ける。
そして、上記「初期差圧値（Ｐ０）の測定」が完了した時点で、イグニッションＯＮが継続しているか否かを判定する。ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０はイグニッションがＯＮになるまで監視を続ける。
ｅ．エンジン運転状態の調査（Ｓ５）
上記「ＩＧ−ＯＮの判定（Ｓ４）」の判定結果がＹＥＳになると、制御部３０は、稼働しているエンジン（内燃機関）の運転状態を調査する（Ｓ５）。ここで制御部３０による調査項目としては、例えば、エンジンの回転数、アクセル開度、エンジンに供給される燃料の量、排ガス温度、車両の走行速度、油温、水温などが挙げられる。これらのパラメータは、以下の制御において、補正値として用いることができる。
上記「ＩＧ−ＯＮの判定（Ｓ４）」の判定結果がＹＥＳになると、制御部３０は、稼働しているエンジン（内燃機関）の運転状態を調査する（Ｓ５）。ここで制御部３０による調査項目としては、例えば、エンジンの回転数、アクセル開度、エンジンに供給される燃料の量、排ガス温度、車両の走行速度、油温、水温などが挙げられる。これらのパラメータは、以下の制御において、補正値として用いることができる。
ｆ．のべオイル消費量の推定（Ｓ６）
次に、制御部３０は、内燃機関（エンジン）１の運転状態に基づいて、内燃機関１に供給されるオイルののべ消費量を推定する（Ｓ６）。例えば、ここで開示される制御を１回実施する時間を１サイクルとした場合に、エンジン回転数、車両の走行速度、エンジンに供給される燃料の量などに基づいて、該１サイクルにおいて内燃機関（エンジン）１に供給されるであろうオイルの量を推定する。一般的に、ＰＦ８０に堆積するアッシュはエンジンオイルの燃焼により生じる。このため、ここで得られた「のべオイル消費量の推定値」は、後述の「アッシュ堆積厚さ推定１（Ｓ７）」におけるアッシュ堆積厚さの値を補正するために用いることができる。
次に、制御部３０は、内燃機関（エンジン）１の運転状態に基づいて、内燃機関１に供給されるオイルののべ消費量を推定する（Ｓ６）。例えば、ここで開示される制御を１回実施する時間を１サイクルとした場合に、エンジン回転数、車両の走行速度、エンジンに供給される燃料の量などに基づいて、該１サイクルにおいて内燃機関（エンジン）１に供給されるであろうオイルの量を推定する。一般的に、ＰＦ８０に堆積するアッシュはエンジンオイルの燃焼により生じる。このため、ここで得られた「のべオイル消費量の推定値」は、後述の「アッシュ堆積厚さ推定１（Ｓ７）」におけるアッシュ堆積厚さの値を補正するために用いることができる。
ｇ．アッシュ堆積厚さ推定１（Ｓ７）
次に、制御部３０は、１回目のＰＦ８０に堆積したアッシュ厚さの推定（Ｓ７）を実施する。具体的には、上記「ｃ．初期差圧値（Ｐ０）の測定（Ｓ３）」にて得られたＰＦ８０の初期差圧値（Ｐ０）と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線とに基づいてＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを推定する。また、制御部３０は、このステップＳ７の直後に、上記推定したアッシュ堆積厚さに基づいて、アッシュ堆積厚さから推定されるアッシュ起因のＰＦ差圧値（Ｐ４）を推定するステップＳ７’を実施する。
次に、制御部３０は、１回目のＰＦ８０に堆積したアッシュ厚さの推定（Ｓ７）を実施する。具体的には、上記「ｃ．初期差圧値（Ｐ０）の測定（Ｓ３）」にて得られたＰＦ８０の初期差圧値（Ｐ０）と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線とに基づいてＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを推定する。また、制御部３０は、このステップＳ７の直後に、上記推定したアッシュ堆積厚さに基づいて、アッシュ堆積厚さから推定されるアッシュ起因のＰＦ差圧値（Ｐ４）を推定するステップＳ７’を実施する。
ｈ．ＰＭ減少速度の決定（Ｓ８）
次に、制御部３０は、ステップＳ８において、上記「１回目のアッシュ堆積厚さ推定（Ｓ７）」で得られたアッシュ堆積厚さと、「アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関を示す検量線（近似式）」に基づいて、現在のＰＦ８０にＰＭ強制酸化処理を行った場合のＰＭ減少速度を決定する。また、制御部３０は、このステップＳ８の直後に、現在のＰＦ８０におけるＰＦ差圧値（Ｐ２）を測定するステップＳ８’を実施する。
次に、制御部３０は、ステップＳ８において、上記「１回目のアッシュ堆積厚さ推定（Ｓ７）」で得られたアッシュ堆積厚さと、「アッシュ堆積厚さとＰＭ減少速度との相関を示す検量線（近似式）」に基づいて、現在のＰＦ８０にＰＭ強制酸化処理を行った場合のＰＭ減少速度を決定する。また、制御部３０は、このステップＳ８の直後に、現在のＰＦ８０におけるＰＦ差圧値（Ｐ２）を測定するステップＳ８’を実施する。
ｉ．ＰＭ堆積量の推定（Ｓ９）
次に、制御部３０は、ＰＦ８０におけるＰＭ堆積量を推定する（Ｓ９）。ここでは、上記ステップＳ８’で測定した現在のＰＦ差圧値（Ｐ２）から、上記ステップＳ７’で推定したアッシュ起因のＰＦ差圧値（Ｐ４）を差し引く。これによって、ＰＦ８０内に堆積したＰＭに起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）が算出される。そして、「標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）」と、上記ＰＭに起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）とに基づいてＰＦ８０におけるＰＭ堆積量を推定する。なお、このステップＳ９では、後述のステップＳ１３を経ていない場合（初回の制御を行っている場合）に、上記現在のＰＦ差圧値（Ｐ２）の代わりにステップＳ３で得られた初期差圧値（Ｐ０）を採用し（即ちＰ２＝Ｐ０）、Ｐ２＝Ｐ０以外の制御を行っている場合に上述の処理を実施する。
次に、制御部３０は、ＰＦ８０におけるＰＭ堆積量を推定する（Ｓ９）。ここでは、上記ステップＳ８’で測定した現在のＰＦ差圧値（Ｐ２）から、上記ステップＳ７’で推定したアッシュ起因のＰＦ差圧値（Ｐ４）を差し引く。これによって、ＰＦ８０内に堆積したＰＭに起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）が算出される。そして、「標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）」と、上記ＰＭに起因するＰＦ差圧値（ＰＰＭ）とに基づいてＰＦ８０におけるＰＭ堆積量を推定する。なお、このステップＳ９では、後述のステップＳ１３を経ていない場合（初回の制御を行っている場合）に、上記現在のＰＦ差圧値（Ｐ２）の代わりにステップＳ３で得られた初期差圧値（Ｐ０）を採用し（即ちＰ２＝Ｐ０）、Ｐ２＝Ｐ０以外の制御を行っている場合に上述の処理を実施する。
ｊ．ＰＭ強制酸化処理の開始時期判定（Ｓ１０）
制御部３０は、上記「ＰＭ堆積量の推定（Ｓ９）」において推定されたＰＦ８０におけるＰＭ堆積量に基づいてＰＭ強制酸化処理の開始時期を判定する（Ｓ１０）。具体的には、ＰＭ堆積量に対する閾値が制御部３０に予め設定されており、推定されたＰＭ堆積量が該閾値を上回ったか否かを判定する。ここでの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ５に戻り、エンジン運転状態の調査を再開する。
制御部３０は、上記「ＰＭ堆積量の推定（Ｓ９）」において推定されたＰＦ８０におけるＰＭ堆積量に基づいてＰＭ強制酸化処理の開始時期を判定する（Ｓ１０）。具体的には、ＰＭ堆積量に対する閾値が制御部３０に予め設定されており、推定されたＰＭ堆積量が該閾値を上回ったか否かを判定する。ここでの判定結果がＮＯであれば、ステップＳ５に戻り、エンジン運転状態の調査を再開する。
ｋ．ＰＭ強制酸化処理の開始（Ｓ１１）
上記「ＰＭ強制酸化処理の開始判定（Ｓ１０）」がＹＥＳになった場合、制御部３０はＰＭ強制酸化処理を開始する（Ｓ１１）。図１に示す構成の排ガス処理システム１００の場合、先ず、制御部３０が燃料噴射信号を作成し、排気系燃料噴射弁１３に送信する。これにより、排気系燃料噴射弁１３は、排気系（ここでは排気マニホルド５内）に燃料を噴射する。噴射された燃料は排気系内で燃焼されて、ＰＭが酸化により分解される程度の温度（例えば、５００℃〜７００℃）まで排ガスの温度を上昇させる。
上記「ＰＭ強制酸化処理の開始判定（Ｓ１０）」がＹＥＳになった場合、制御部３０はＰＭ強制酸化処理を開始する（Ｓ１１）。図１に示す構成の排ガス処理システム１００の場合、先ず、制御部３０が燃料噴射信号を作成し、排気系燃料噴射弁１３に送信する。これにより、排気系燃料噴射弁１３は、排気系（ここでは排気マニホルド５内）に燃料を噴射する。噴射された燃料は排気系内で燃焼されて、ＰＭが酸化により分解される程度の温度（例えば、５００℃〜７００℃）まで排ガスの温度を上昇させる。
ｌ．ＰＭ強制酸化処理の終了時期の推定（Ｓ１２）
ここで、制御部３０は、上記ＰＭ強制酸化処理の開始に伴い、上記「ＰＭ減少速度の決定（Ｓ８）」で得られたＰＭ減少速度と、「ＰＭ堆積量の推定（Ｓ９）」で得られたＰＭ堆積量とに基づいて、ＰＭ強制酸化処理の終了時期を推定する（Ｓ１２）。具体的には、ＰＭ堆積量をＰＭ減少速度で割ることによって、ＰＦ８０に堆積したＰＭが好適に除去されるまでの時間の予測値が算出される。制御部３０は、この予測値に基づいてＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する。
ここで、制御部３０は、上記ＰＭ強制酸化処理の開始に伴い、上記「ＰＭ減少速度の決定（Ｓ８）」で得られたＰＭ減少速度と、「ＰＭ堆積量の推定（Ｓ９）」で得られたＰＭ堆積量とに基づいて、ＰＭ強制酸化処理の終了時期を推定する（Ｓ１２）。具体的には、ＰＭ堆積量をＰＭ減少速度で割ることによって、ＰＦ８０に堆積したＰＭが好適に除去されるまでの時間の予測値が算出される。制御部３０は、この予測値に基づいてＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する。
ｍ．ＰＭ再生完了判定（Ｓ１３）
上記ＰＭ強制酸化処理が実施されている間、制御部３０は、現在のＰＦ差圧値と、制御部３０に設定された基準値とを対比し続ける。このとき、現在のＰＦ差圧値が、ステップＳ７’で推定したアッシュ起因のＰＦ差圧値（Ｐ４）とステップＳ３で測定した初期差圧値（Ｐ０）とを足した値（Ｐ３）を下回った場合（若しくは予め設定された許容値を下回った場合）に、ＰＦ８０に堆積していたＰＭが適切に除去されたと判定し（ＹＥＳ）、ＰＭ強制酸化処理を終了させ、ＰＦ８０のＰＦ差圧（Ｐ１）測定（Ｓ１５）に進む。
上記ＰＭ強制酸化処理が実施されている間、制御部３０は、現在のＰＦ差圧値と、制御部３０に設定された基準値とを対比し続ける。このとき、現在のＰＦ差圧値が、ステップＳ７’で推定したアッシュ起因のＰＦ差圧値（Ｐ４）とステップＳ３で測定した初期差圧値（Ｐ０）とを足した値（Ｐ３）を下回った場合（若しくは予め設定された許容値を下回った場合）に、ＰＦ８０に堆積していたＰＭが適切に除去されたと判定し（ＹＥＳ）、ＰＭ強制酸化処理を終了させ、ＰＦ８０のＰＦ差圧（Ｐ１）測定（Ｓ１５）に進む。
ｎ．ＰＭ強制酸化処理時間の経過判定（Ｓ１４）
一方、上記ＰＭ除去完了判定（Ｓ１３）がＮＯの間でも、上記「ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定（Ｓ１２）」で決定した終了時間を経過する（ＹＥＳ）と、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理を終了させる。なお、上記「ＰＭ除去完了判定（Ｓ１３）」と「ＰＭ強制酸化処理時間の経過判定（Ｓ１４）」の判定結果がＮＯである間は、ＰＭ強制酸化処理が継続される。
一方、上記ＰＭ除去完了判定（Ｓ１３）がＮＯの間でも、上記「ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定（Ｓ１２）」で決定した終了時間を経過する（ＹＥＳ）と、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理を終了させる。なお、上記「ＰＭ除去完了判定（Ｓ１３）」と「ＰＭ強制酸化処理時間の経過判定（Ｓ１４）」の判定結果がＮＯである間は、ＰＭ強制酸化処理が継続される。
ｏ．強制酸化処理直後のＰＦ差圧値（Ｐ１）測定（Ｓ１５）
上記ＰＭ強制酸化処理が終了すると、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理終了直後におけるＰＦ８０のＰＦ差圧値（Ｐ１）を測定する。かかるＰＭ強制酸化処理終了直後におけるＰＦ８０のＰＦ差圧値（Ｐ１）は、多孔質基材８２に堆積したアッシュの堆積厚さを反映しており、次項の「ｑ．２回目のアッシュ堆積厚さの推定」や、次回の制御における「ｉ．ＰＭ堆積量の推定（Ｓ９）」に用いられる。
上記ＰＭ強制酸化処理が終了すると、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理終了直後におけるＰＦ８０のＰＦ差圧値（Ｐ１）を測定する。かかるＰＭ強制酸化処理終了直後におけるＰＦ８０のＰＦ差圧値（Ｐ１）は、多孔質基材８２に堆積したアッシュの堆積厚さを反映しており、次項の「ｑ．２回目のアッシュ堆積厚さの推定」や、次回の制御における「ｉ．ＰＭ堆積量の推定（Ｓ９）」に用いられる。
ｐ．アッシュ堆積厚さ推定２（Ｓ１６）
次に、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理終了直後におけるＰＦ８０のＰＦ差圧（Ｐ２）に基づいて、上記ＰＭ強制酸化処理後のアッシュの堆積厚さを推定する（Ｓ１６）。ここでは、ＰＭ強制酸化処理終了直後におけるＰＦ８０のＰＦ差圧値（Ｐ１）と、上記「アッシュ堆積厚さ推定１（Ｓ７）」で用いた検量線と同種の検量線とに基づいてＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを推定する。
次に、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理終了直後におけるＰＦ８０のＰＦ差圧（Ｐ２）に基づいて、上記ＰＭ強制酸化処理後のアッシュの堆積厚さを推定する（Ｓ１６）。ここでは、ＰＭ強制酸化処理終了直後におけるＰＦ８０のＰＦ差圧値（Ｐ１）と、上記「アッシュ堆積厚さ推定１（Ｓ７）」で用いた検量線と同種の検量線とに基づいてＰＦ８０内のアッシュ堆積厚さを推定する。
ｑ．ＩＧ−ＯＦＦ（Ｓ１７）
そして、制御部３０は、イグニッションがＯＦＦになっているか否かを判定する。この判定結果がＮＯの場合、上記「ｅ．エンジン運転状態の調査（Ｓ５）」に戻り、制御を繰り返す。
そして、制御部３０は、イグニッションがＯＦＦになっているか否かを判定する。この判定結果がＮＯの場合、上記「ｅ．エンジン運転状態の調査（Ｓ５）」に戻り、制御を繰り返す。
ｒ．ＰＦ状態の記憶（Ｓ１８）
一方、上記「ＩＧ−ＯＦＦ（Ｓ１７）」がＹＥＳの場合、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理後に測定されたＰＦの状態を記憶した後に制御を終了する。このときに記憶される情報としては、例えば、ステップＳ１５において得られたＰＦ差圧値（Ｐ１）と、ステップＳ１６において得られたアッシュ堆積厚さが挙げられる。また、現状のＰＦ差圧値を測定し、現状のＰＦ差圧値からステップＳ１５において得られたＰＦ差圧値（Ｐ１）を差し引くことによって、現状のＰＭ堆積量を算出し、該算出されたＰＭ堆積量を記憶してもよい。
一方、上記「ＩＧ−ＯＦＦ（Ｓ１７）」がＹＥＳの場合、制御部３０は、ＰＭ強制酸化処理後に測定されたＰＦの状態を記憶した後に制御を終了する。このときに記憶される情報としては、例えば、ステップＳ１５において得られたＰＦ差圧値（Ｐ１）と、ステップＳ１６において得られたアッシュ堆積厚さが挙げられる。また、現状のＰＦ差圧値を測定し、現状のＰＦ差圧値からステップＳ１５において得られたＰＦ差圧値（Ｐ１）を差し引くことによって、現状のＰＭ堆積量を算出し、該算出されたＰＭ堆積量を記憶してもよい。
ここで開示される排ガス処理方法及び排ガス処理システムによれば、アッシュの堆積により低下するＰＭ酸化触媒の酸化触媒能力を考慮して、ＰＭ強制酸化処理の処理時間を決定している。したがって、ＰＭ強制酸化処理の処理時間を必要以上に長く設定することによる燃料消費率（ｇ／ＫＷｈ）の悪化やＰＦの破損を好適に防止することができる。また、ＰＭ強制酸化処理の処理時間の不足によるＰＦの詰まりも好適に防止できる。このため、より低コストでＰＦの詰まりを防止できるため、車両の燃費をより好適に改善することができる。
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
７ａ コンプレッサ
８ 吸入空気量検出器（吸入空気量センサ）
９ エアクリーナ
１０ スロットル弁（ＥＧＲバルブ）
１１ 冷却装置（インタークーラー）
１２ 排気通路（排気管）
１３ 排気系燃料噴射弁
１５ａ，１５ｂ 温度センサ
１８ 、排ガス再循環通路「ＥＧＲ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 上流側の圧力センサ
５４ 下流側の圧力センサ
８０ パティキュレートフィルタ（ＰＦ）
８２ 多孔質基材
８４ 流路
１００ 排ガス処理制御システム
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
７ａ コンプレッサ
８ 吸入空気量検出器（吸入空気量センサ）
９ エアクリーナ
１０ スロットル弁（ＥＧＲバルブ）
１１ 冷却装置（インタークーラー）
１２ 排気通路（排気管）
１３ 排気系燃料噴射弁
１５ａ，１５ｂ 温度センサ
１８ 、排ガス再循環通路「ＥＧＲ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 上流側の圧力センサ
５４ 下流側の圧力センサ
８０ パティキュレートフィルタ（ＰＦ）
８２ 多孔質基材
８４ 流路
１００ 排ガス処理制御システム
Claims (6)
- 内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたＰＭ酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ（ＰＦ）が排気系に設けられた内燃機関の排ガス処理方法であって、
前記内燃機関の運転中に前記ＰＦの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるＰＦ差圧値を測定すること、ならびに、
前記測定されたＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内のＰＭ堆積量を推定し、該推定ＰＭ堆積量が所定の閾値を超えたときに前記ＰＦ内のＰＭを強制酸化する処理を開始すること、
を包含し、ここで、
（Ａ）前記ＰＭ堆積量の推定は、
該推定を行うために測定された前記ＰＦ差圧値から、前記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値若しくは直前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値を差し引くことによって、ＰＭの堆積に起因するＰＦ差圧値を算出し、該算出したＰＭ堆積に起因するＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて決定されており、
（Ｂ）前記ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定は、以下のステップ：
（１）当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われている場合には当該ＰＭ強制酸化処理よりも１つ前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値或いは当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われていない場合には前記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）とに基づいてＰＦ内のアッシュ堆積厚さを推定する；
（２）該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている前記基材上のアッシュ堆積厚さと前記基材上に担持されたＰＭ酸化触媒による前記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したＰＭの減少速度との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるＰＭ減少速度を決定する；
（３）前記決定したＰＭ減少速度と前記推定したＰＭ堆積量とからＰＭ強制酸化処理に必要な時間を算出し、該ＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する；
を含むことを特徴とする、排ガス処理方法。 - 前記アッシュ堆積厚さと前記ＰＭ減少速度との相関を示す前記検量線は、５５０〜６５０℃の範囲内にあるいずれかの温度条件でのＰＭ減少速度を基礎として作成されており、前記ＰＭ強制酸化処理は、前記ＰＦ内を５５０〜６５０℃に加熱することにより行われる、請求項１に記載の排ガス処理方法。
- 前記ＰＭ酸化触媒として、酸化セリウム又は酸化ジルコニウム又は酸化アルミニウム又はこれらの２種又は３種からなる複合酸化物に貴金属を担持したものが使用される、請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
- 内燃機関の排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集可能な多孔質基材と該基材上の少なくとも一部に担持されたＰＭ酸化触媒とを備えるパティキュレートフィルタ（ＰＦ）が排気系に設けられた内燃機関の排ガスを処理する制御システムであって、
前記内燃機関の運転中に前記ＰＦの上流側排ガス圧力と下流側排ガス圧力との差により求められるＰＦ差圧を測定する手段と、
前記測定されたＰＦ差圧値に基づいてＰＦ内のＰＭ堆積量を推定し、該推定ＰＭ堆積量が所定の閾値を超えたときに前記ＰＦ内のＰＭを強制酸化する処理を開始するように構成された制御部と、
を備えており、ここで該制御部は、
（Ａ）前記ＰＭ堆積量の推定を、
該推定を行うために測定された前記ＰＦ差圧値から、前記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値若しくは直前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値を差し引くことによって、ＰＭの堆積に起因するＰＦ差圧値を算出し、該算出したＰＭ堆積に起因するＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧とＰＭ堆積量との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて決定し、
（Ｂ）前記ＰＭ強制酸化処理の終了時期の決定を、以下のステップ：
（１）当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われている場合には当該ＰＭ強制酸化処理よりも１つ前のＰＭ強制酸化処理が終了した直後に測定したＰＦ差圧値或いは当該ＰＭ強制酸化処理よりも前にＰＭ強制酸化処理が行われていない場合には前記内燃機関の使用開始時に測定されたＰＦ差圧値と、予め設定されている標準ＰＦ差圧と標準アッシュ堆積厚さとの相関を示す検量線（近似式）とに基づいてＰＦ内のアッシュ堆積厚さを推定する；
（２）該推定したアッシュ堆積厚さと、予め設定されている前記基材上のアッシュ堆積厚さと前記基材上に担持されたＰＭ酸化触媒による前記基材上に堆積したアッシュ上に堆積したＰＭの減少速度との相関を示す検量線（近似式）とに基づいて該推定したアッシュ堆積厚さにおけるＰＭ減少速度を決定する；
（３）前記決定したＰＭ減少速度と前記推定したＰＭ堆積量とからＰＭ強制酸化処理に必要な時間を算出し、該ＰＭ強制酸化処理の終了時期を決定する；
に基づいて行うように構成されていることを特徴とする、排ガス処理制御システム。 - 前記アッシュ堆積厚さと前記ＰＭ減少速度との相関を示す前記検量線は、５５０〜６５０℃の範囲内にあるいずれかの温度条件でのＰＭ減少速度を基礎として作成されており、前記ＰＭ強制酸化処理は、前記ＰＦ内を５５０〜６５０℃に加熱することを包含する、請求項４に記載の排ガス処理制御システム。
- 前記ＰＭ酸化触媒として、酸化セリウム又は酸化ジルコニウム又は酸化アルミニウム又はこれらの２種又は３種からなる複合酸化物に貴金属を担持したものが使用される、請求項４又は５に記載の排ガス処理制御システム。
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