後処理装置の昇温制御装置
【課題】 後処理装置の排気浄化触媒に対するＨＣ供給による触媒昇温の初期における触媒の過昇温を抑制する。
【解決手段】 昇温制御装置のＥＣＵ（１０）の目標ＨＣ供給量設定部（１０２）は、触媒（４２）の上流側端部の温度を表す触媒内上流温度センサ（６１）の出力に基づいて昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定する。軽油添加インジェクタ（５０）は、目標ＨＣ供給量に基づき触媒の上流側で排ガス中に軽油（ＨＣ）を供給する。
【解決手段】 昇温制御装置のＥＣＵ（１０）の目標ＨＣ供給量設定部（１０２）は、触媒（４２）の上流側端部の温度を表す触媒内上流温度センサ（６１）の出力に基づいて昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定する。軽油添加インジェクタ（５０）は、目標ＨＣ供給量に基づき触媒の上流側で排ガス中に軽油（ＨＣ）を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタと排気浄化触媒とを有する後処理装置の昇温制御装置に関し、特に、ＨＣ供給による触媒昇温の初期における触媒の過昇温を抑制するようにした昇温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気中に含まれているパティキュレート（以下、ＰＭという）を大気中に放出すると大気汚染を招くことから、エンジン排気系にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）を設けてＰＭを捕集するようにしているが、捕集されたＰＭの増加に伴う排圧上昇によりエンジン性能が低下するおそれがあるため、ＰＭを燃焼除去してＤＰＦを再生するようにしている。また、エンジン低負荷時には排気温度が低いので、ＤＰＦ再生時にＨＣなどの未燃焼料をＤＰＦの上流側の排気中に供給し、ＤＰＦに担持された酸化触媒により未燃焼料が酸化される際に生じる酸化熱を利用してＰＭを燃焼させることがある。但し、ＤＰＦ再生に好適な燃料供給量は吸入空気量や排気流量によっても変化し、このため、ＤＰＦ再生中にエンジン回転数が減少すると排気中の燃料濃度が過大になってＤＰＦ温度が過度に上昇するおそれがあり、また、排気流量が増加すると排気中の燃料濃度が過小になってＤＰＦ温度が充分に上昇せず、ＰＭが燃焼しない可能性がある。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の排気処理装置は、ＤＰＦの上流側および下流側に温度センサを設け、ＤＰＦへの燃料供給量を上流側温度センサにより検出された排気温度が上昇するにつれて減量する一方、吸入空気量検出手段により検出された吸入空気量の増加に伴って増量するように算出し、この様に算出した燃料供給量を下流側温度センサにより検出されたＤＰＦ温度に応じて補正して、ＤＰＦ再生時のエンジン運転状態に適した燃料供給を行うようにしている。
【特許文献１】特開平５−４４４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の排気浄化装置は、既述のように、上流側温度センサにより検出されたＤＰＦ上流側の排気温度に基づいて算出したＤＰＦへの燃料供給量を下流側温度センサにより検出されたＤＰＦ温度（実際はＤＰＦ下流側の排気温度）に応じて補正するが、ＤＰＦの上流側や下流側の排気温度はＤＰＦ再生時のＤＰＦ温度を必ずしも良好に反映するものではなく、ＤＰＦ再生時の燃料供給量を良好に制御することは実際には困難である。
【０００５】
また、排気浄化装置（後処理装置）の構成は種々であり、ＤＰＦと排気浄化触媒とを有する後処理装置の場合、排気浄化触媒にＨＣなどの未燃燃料を供給して触媒昇温を行うことがある。そして、この様な触媒昇温に際して、触媒の上流側や下流側の排気温度に基づくＨＣ供給制御を行うとすれば、触媒の上流側および下流側の排気温度が共に触媒温度を良好に代表するものではなく、特に、触媒各部の温度が均一化されるに至らない昇温過渡時（昇温過渡状態）にあっては排気温度と触媒温度との乖離が大きいので、触媒温度を良好に制御することは困難である（図３を参照）。
【０００６】
特に、昇温初期では触媒がその上流側端部から温度上昇し始めるので、触媒温度分布は触媒の上流側端部で触媒温度が高く且つ下流側端部で低いものとなる。このため、触媒の上流側端部の温度は、触媒の上流側や下流側の排気温度よりも相当高くなり、その様な排気温度に基づいて設定した目標ＨＣ供給量になるようにＨＣ供給を行うと、触媒とくにその上流側端部が過昇温し易くなり（図３を参照）、触媒がその分劣化するという不具合が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、後処理装置の排気浄化触媒に対するＨＣ供給による触媒昇温の初期における触媒の過昇温を抑制するようにした後処理装置の昇温制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンの排気管内に配されディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と排気浄化触媒とを有する後処理装置の昇温制御装置において、触媒内上流温度センサにより検出された排気浄化触媒の上流側端部の温度に基づいてＨＣ供給量設定手段により昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定し、この目標ＨＣ供給量に基づきＨＣ供給手段により排気浄化触媒の上流側で排ガス中にＨＣを供給することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１のものにおいて、ＨＣ供給量設定手段が、触媒内中心温度センサにより検出された排気浄化触媒の中心部の温度に基づいて昇温維持時の目標ＨＣ供給量を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、触媒内上流温度に基づいて昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定するので、後処理装置の排気浄化触媒の上流側での排ガス中へのＨＣ供給量を触媒の上流側端部における実際触媒温度に応じて精密に制御することができ、昇温初期に生じ易い触媒上流側端部の過昇温を確実に防止することができる。
すなわち、ＨＣ供給による昇温時、排気浄化触媒はその上流側端部から温度上昇し、次いで触媒の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、昇温初期（昇温過渡状態の初期）には触媒上流側端部の温度上昇が顕著であり、ＨＣ供給量が過大であると触媒上流側端部が過昇温され易い。この点、触媒内上流温度センサは触媒内部において触媒の上流側端部に設けられ、同センサの出力は触媒の上流側端部における温度を良好に反映するものとなっており、昇温初期の目標ＨＣ供給量をこのセンサ出力（触媒内上流温度）に基づいて設定することにより昇温初期の触媒上流側端部の過昇温を防止することができる（図２を参照）。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１のものにおいて、触媒内中心温度に基づいて昇温維持時の目標ＨＣ供給量を設定するので、昇温維持時の触媒温度を目標温度に良好に維持することができる。
すなわち、請求項１の発明による昇温初期の制御により触媒上流側端部に過昇温を来すことなく触媒昇温が行われた後、請求項２の発明による昇温維持時の制御が開始される。この昇温維持時（昇温過渡状態の中期ないし後期）においても触媒の上流側や下流側の排気温度は双方共に触媒温度を必ずしも良好に代表するものではなく、排気温度と触媒温度とが大きく乖離するため、排気温度に基づいてＨＣ供給制御（触媒温度制御）を実施したときの制御応答性は良好とはいえず、触媒温度を目標温度に安定に維持することは困難である（触媒下流側の排気温度に基づく昇温制御の場合に触媒温度（触媒内中心温度）が大きく変動することを図３に示す）。この点、触媒内中心温度センサは触媒内部において触媒の中心部に設けられ、同センサの出力は触媒中心部における温度すなわち触媒温度を良好に反映し、従って、昇温維持時の目標ＨＣ供給量をこのセンサ出力（触媒内中心温度）に基づいて設定することにより、昇温維持時の制御応答性を向上させて触媒温度を目標温度に安定に維持することができる（図２を参照）。
【００１２】
なお、昇温維持時には、触媒の上流側端部が排気流入により冷却されるので、触媒内上流温度センサにより検出される温度は実際の触媒温度（触媒内中心温度）よりも低めになるため、触媒内上流温度センサ出力よりも触媒内中心温度センサ出力の方が実際触媒温度を良好に反映し、従って、昇温維持時の目標ＨＣ供給量を触媒内中心温度センサ出力に基づいて設定することによってより良好な触媒温度制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による後処理装置の昇温制御装置を説明する。
図１において、参照符号１は、エンジンたとえばコモンレール式ディーゼルエンジンを示し、参照符号１０は、エンジン制御装置および昇温制御装置の主要部をなす電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を示す。
【００１４】
詳細な図示を省略するが、コモンレール式ディーゼルエンジン１は、ニードル弁ならびにこのニードル弁の先端側および基端側に設けられた燃料室および制御室を有した燃料インジェクタを気筒毎に備え、燃料室および制御室は燃料通路を介して蓄圧室に接続され、制御室は燃料戻し通路を介して燃料タンクに接続されている。そして、ＥＣＵ１０の制御下で、燃料インジェクタに設けられた電磁弁が開くと、蓄圧室内から供給された高圧燃料が燃料インジェクタを通じてエンジン１の燃焼室に噴射され、電磁弁が閉じると燃料噴射が終了するものとなっており、このように電磁弁の開閉弁時期を制御することで燃料噴射開始・終了時期（燃料噴射量）が調節される。
【００１５】
エンジン１は、吸気マニホールド１１に接続された吸気管１２と、排気マニホールド１３に接続された排気管１４とを有している。吸気管１２の途中には、過給機２０のコンプレッサ２１とインタークーラ３１と吸気スロットル弁３２が配されている。吸気スロットル弁３２の開度は、吸気スロットル弁駆動部３３を介してＥＣＵ１０により可変調整される。吸気スロットル弁３２の開度を絞ることにより排気温度を上昇させることができる。一方、排気管１４の途中には、過給機２０のタービン２２、排気ブレーキ１５、軽油添加インジェクタ５０、後処理装置４０および図示しないマフラが設けられている。
【００１６】
過給機２０のコンプレッサ２１とタービン２２は同期回転可能に連結され、エンジン１から排出される排気ガスの流れにより発生したタービン２２の回転力によりコンプレッサ２１を回転させ、コンプレッサ２１により加圧された吸気をエンジン１に供給するようになっている。この際、加圧されて高温になった空気はインタークーラ３１で冷却され、これにより吸入空気の密度を高めて充填効率を向上させてエンジン出力を増大するようにしている。
【００１７】
過給機２０にはタービン２２をバイパスする排気バイパス通路（図示略）が設けられ、このバイパス通路の途中に設けられた過給機２０のウエイストゲート２３をウエイストゲート駆動部２４を介してＥＣＵ１０により開閉制御して、タービン回転（コンプレッサ回転）を増減させて吸気管１２に供給される吸気の圧力を増減するようになっている。過給機ウエイストゲート２３を開くことにより排気温度を上昇させることができる。同様に、排気ブレーキ駆動部１６を介してＥＣＵ１０により排気ブレーキ１５を開閉可能になっており、排気ブレーキ１５を閉じることにより排気昇温可能である。
【００１８】
図１中、参照符号３６は、排気マニホールド１３から吸気管１２に延びるＥＧＲ通路を示し、このＥＧＲ通路３６を介して排ガスの一部を再還流ガスとしてエンジン１に供給するようになっている。ＥＧＲ通路３６の途中には、再還流ガスを冷却してエンジン１へのガス充填密度を高めるＥＧＲクーラ３７と、再還流ガスのエンジン１への供給および供給遮断のためのＥＧＲ弁３８が設けられている。ＥＧＲ弁３８は、ＥＧＲ弁駆動部３９を介してＥＣＵ１０により開閉制御または開度調整される。
【００１９】
後処理装置４０は、これに流入した排ガスに含まれるＮＯｘおよびＰＭを低減するものである。本実施形態の後処理装置４０は、ＰＭを捕集して燃焼除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４１と、ＤＰＦ４１の前段に配され軽油添加インジェクタ５０から供給された軽油（ＨＣ）を還元剤として用いて排ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵触媒（排気浄化触媒）４２と、ＤＰＦ４１の後段に配され例えば余剰のＨＣを酸化する後段触媒４３とを有している。
【００２０】
軽油添加インジェクタ５０は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に軽油（ＨＣ）を噴射するものであり、軽油添加インジェクタ駆動部５１を介してＥＣＵ１０により開閉制御されるものになっており、この際、軽油添加インジェクタ５０からの軽油の噴射量は、例えばエンジン回転数、燃料噴射量、および目標触媒温度と実際触媒温度との偏差に基づいて決定される。
図１中、参照符号６１は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において排ガス流れ方向にみて触媒４２の上流側端部（前部）に設けられた触媒内上流排気温度センサ（触媒内上流温度センサ）であり、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部に形成された図示しない孔を挿通する温度検出端を有し、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部における排気温度（触媒温度）を検出するようになっている。また、参照符号６２は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において触媒４２の中心部に設けられた触媒内中心排気温度センサ（触媒内中心温度センサ）であり、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の中心部に形成された図示しない孔を挿通する温度検出端を有し、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の中心部における排気温度（触媒温度）を検出するものとなっている。温度センサ６１、６２により検出された触媒温度データ（実際触媒温度）は触媒温度制御に供される。
【００２１】
更に、ＥＣＵ１０には負荷センサ７１、クランク角センサ７２などの各種センサが接続されている。負荷センサ７１は、図示しないアクセルペダルの踏込量すなわちアクセル開度をエンジン負荷として検出し、クランク角センサ７２は、エンジン１のクランクシャフト（図示略）の回転をエンジン回転数として検出するものである。
ＥＣＵ１０は、負荷センサ７１により検出されたエンジン負荷とクランク角センサ７２により検出されたエンジン回転数とに基づいてエンジン１の運転領域を判別し、エンジン運転域に応じてエンジン１の各インジェクタ（図示略）の電磁弁をオンオフして燃料噴射時期および燃料噴射量を制御するものになっている。
【００２２】
上記構成のディーゼルエンジン１は、公知のようにリーン空燃比で運転され、このリーン空燃比運転中、エンジン１から排出される排ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）がＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸蔵される。そして、ＮＯｘ吸蔵量が一定以上まで増大すると、エンジン１のリッチスパイク運転が行われ、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸蔵されていたＮＯｘが放出され、還元除去される。また、燃料中に含まれる硫黄分によりＮＯｘ吸蔵触媒４２がＳ被毒されるとＮＯｘ吸蔵触媒４２の排ガス浄化作用が低下するので、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸着されたＳ成分を還元除去するＳパージを行うべく、燃料噴射時期を遅角したり膨張行程後半で追加燃料を噴射し更には排気ブレーキ１５や過給機ウエイストゲート２３等の吸排気アクチュエータをオン動作させるなどの、排気温度（触媒温度）を上昇させるための昇温制御が実施される。
【００２３】
また、排ガス中に含まれるＰＭの大気中への排出量を低減するため、ＰＭがＤＰＦ４１により捕集されるが、ＰＭ捕集量が一定以上まで増大するとＤＰＦ４１の目詰まりによる排圧上昇によってエンジン運転性能が低下するおそれがあるので、捕集されたＰＭを燃焼除去してＤＰＦ４１を再生するため、昇温制御が実施される。
本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒４２のＳパージ時やＤＰＦ４１の再生時の昇温制御にあたり、ＥＣＵ１０の制御下で軽油添加インジェクタ５０を例えば所定のデューティ比で周期的に開作動させて排ガス中に軽油（ＨＣ）を噴射し、これによりＨＣ供給を行って排気温度（触媒温度）を上昇させるものとなっている。なお、排気昇温を更に促進するため、例えば排気ブレーキ１５を閉じると共に過給機ウエイストゲート２３を開くなど、排気ブレーキ１５、ウエイストゲート２３、吸気スロットル弁３２、ＥＧＲ弁３８等の吸排気アクチュエータを排気流量減少方向に制御するようにしてもよい。
【００２４】
上記の昇温制御自体は基本的には従来の昇温制御と変わるところはないが、本発明は、ＨＣ供給による昇温の初期（昇温過渡状態の初期）の目標ＨＣ供給量を触媒内上流温度センサ６１の出力（触媒内上流温度）に基づいて設定し、昇温維持時（昇温過渡状態の中期ないし終期）の目標ＨＣ供給量を触媒内中心温度センサ６２の出力（触媒内中心温度）に基づいて設定する点に特徴がある。
【００２５】
上記の昇温制御に関連して、図１に示すように、ＥＣＵ１０は、触媒内上流温度センサ６１及び触媒内中心温度センサ６２に接続された温度センサ選択部１０１を備えている。この温度センサ選択部１０１は、図２に例示するように、温度センサ６１により検出された触媒内上流温度が温度センサ６２により検出された触媒内中心温度よりも所定温度小さくなるまでは、昇温が初期段階にあると判定して触媒内上流温度センサ６１を目標ＨＣ供給量設定部１０２に接続し或いは温度センサ６１からの触媒内上流温度データを同設定部１０２に供給する一方、温度センサ６１により検出された触媒内上流温度が温度センサ６２により検出された触媒内中心温度よりも所定温度小さくなったときに、昇温初期が終了したと判定して触媒内中心温度センサ６２を目標ＨＣ供給量設定部１０２に接続し或いは温度センサ６２からの触媒内中心温度データを同設定部１０２に供給するものになっている。
【００２６】
図２において、破線および実線は、触媒内上流排気温度センサ６１および触媒内中心排気温度センサ６２により検出される触媒内上流温度および触媒内中心温度（ここではＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部における触媒の上流側端部および中心部での排ガス温度）を示し、一点鎖線および二点鎖線は触媒出口ガス温度および触媒入口ガス温度を示す。なお、図２中、触媒内上流温度を示す破線の一部を太くすることにより触媒内上流温度に基づいて昇温初期における昇温制御を実施することを表し、また、触媒内中心温度を示す実線の一部を太くすることにより触媒内中心温度に基づいて昇温維持時の昇温制御を実施することを表した。
【００２７】
本実施形態のＨＣ供給量設定部１０２は、例えば、エンジン回転数、燃料噴射量、および、目標触媒温度と温度センサ６１または６２により検出された実際触媒温度との偏差に基づいて、目標ＨＣ供給量（ここでは軽油添加インジェクタ５０からの軽油の目標噴射量）を設定するものになっている。例えば、エンジン回転数および燃料噴射量に応じて設定した基本ＨＣ供給量を、目標触媒温度と実際触媒温度との偏差に応じて設定した補正量にて補正して目標ＨＣ供給量を求めるようにしている。そして、目標軽油噴射量（目標ＨＣ供給量）に従って軽油添加インジェクタ駆動部５１が動作し、これにより、軽油添加インジェクタ５０（ＨＣ供給手段）から目標量の軽油（ＨＣ）が噴射されることになる。
【００２８】
さて、ＨＣ供給による昇温時、ＮＯｘ吸蔵触媒４２はその上流側端部から温度上昇し、次いで、触媒４２の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、昇温初期にはＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部の温度上昇が顕著になる。従って、一般には、ＨＣ供給量が過大になって触媒上流側端部が過昇温され易い。
例えば、図３に示すように触媒出口ガス温度に基づいてＨＣ供給制御を行う場合、ＨＣ供給による昇温の初期のＨＣ供給量が過大になって触媒の上流側端部が過昇温されてしまう。
【００２９】
図３において、一点鎖線および二点鎖線は触媒の下流側および上流側の温度センサ（共に図示略）によりそれぞれ検出される触媒出口ガス温度および触媒入口ガス温度を示し、また、実線および破線は触媒内中心温度および触媒内上流温度（例えば触媒内部における触媒の中心部および上流側端部での排ガス温度）を示す。なお、図３中、触媒出口ガス温度を示す一点鎖線を太くすることにより、触媒出口ガス温度に基づいて昇温制御を実施することを表した。
【００３０】
ＨＣ供給による昇温の初期には、ＮＯｘ吸蔵触媒４２はその上流側端部から温度上昇し、次いで、触媒４２の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、触媒出口ガス温度は、触媒温度とくに触媒上流側端部の温度（触媒内上流温度）の上昇に対して相当の遅れをもって上昇することになり、従って、触媒出口温度は実際の触媒温度を代表しない。それにも関わらず、図３の場合のように触媒出口ガス温度に基づいてＨＣ供給制御を行うと、触媒に対するＨＣ供給量が過大になり、触媒内上流温度が図３に示すように増大する。すなわち、触媒上流側端部が過昇温されてしまい、触媒が劣化することになる。特にＮＯｘ吸蔵触媒の場合、触媒がその一部でも過昇温による劣化をきたすと、触媒のＮＯｘ浄化性能の低下が問題になる。
【００３１】
この点、本発明の昇温制御装置は、触媒内上流温度センサ６１の出力（触媒内上流温度）に基づいて昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定して、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部の過昇温を防止するようにしている。温度センサ６１は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において触媒上流側端部に設けられ、そのセンサ出力は触媒上流側端部の実際温度を良好に反映するものとなっている。従って、温度センサ６１の出力に基づくＨＣ供給制御によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側での排ガス中へのＨＣ供給量を精密に制御することができ、同触媒４２の上流側端部の過昇温を確実に防止することができる。
【００３２】
本発明では触媒昇温の初期段階の終了後に昇温維持時の制御を開始するが、既述のように、この昇温維持時の制御では、触媒内中心温度センサ６２の出力に基づいて昇温維持時の目標ＨＣ供給量を設定して昇温維持時の触媒温度を目標温度に良好に維持するようにしている。
従来、図３に示すように触媒下流側の排気温度に基づく昇温制御を行うことがあるが、この場合、触媒温度を目標温度に安定に維持することは困難である。すなわち、昇温初期に限らず、昇温維持時（昇温過渡状態の中期ないし後期）においても、触媒の上流側や下流側の排気温度は双方共に触媒温度を必ずしも良好に代表するものではなく、排気温度と触媒温度とが大きく乖離するため、排気温度に基づいてＨＣ供給制御（触媒温度制御）を実施したときの制御応答性は良好とはいえず、触媒温度を目標温度に安定に維持することが困難になるからである。
【００３３】
この点、本発明において、触媒内中心温度センサ６２はＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において触媒４２の中心部に設けられ、同センサ６２の出力は触媒中心部における温度すなわち触媒温度を良好に反映し、従って、昇温維持時の目標ＨＣ供給量をこのセンサ出力に基づいて設定することにより、図２に示すように、昇温維持時の制御応答性を向上させて触媒温度を目標温度に安定に維持することができる。
【００３４】
なお、昇温維持時には、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部が排気流入により冷却されるので、触媒内上流温度センサ６１により検出される温度は実際の触媒温度（触媒内中心温度）よりも低めになるため、触媒内上流温度センサ６１の出力よりも触媒内中心温度センサ６２の出力の方が実際触媒温度を良好に反映し、従って、昇温維持時の目標ＨＣ供給量を触媒内中心温度センサ出力に基づいて設定することによってより良好な触媒温度制御を行うことができるのである。
【００３５】
上述のように、本発明のＨＣ供給による昇温制御では、ＨＣ供給量をきめ細かく制御するものとなっており、昇温のために要する合計ＨＣ供給量を抑制することができるので燃費が向上する。また、触媒温度をきめ細かく制御するので、触媒温度を目標温度に安定に維持することができ、従って、本発明は、触媒温度要件が厳格なＮＯｘ吸蔵触媒４２のＳパージを行うのに特に好適する。
【００３６】
以上で本発明の好適実施形態による昇温制御装置についての説明を終了するが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々に変形可能である。
例えば、上記実施形態では、ＨＣ供給手段として軽油添加インジェクタを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、メイン噴射に続く膨張行程で追加燃料を噴射するポスト噴射を行うことにより排気管内にＨＣを供給するようにしても良い。また、上記実施形態ではＤＰＦの前段に配される排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵触媒を用いたが、酸化触媒などのその他の触媒を前段触媒として用いても良い。また、後段触媒を設けることは必須ではない。また、上記実施形態では、触媒内上流温度が触媒内中心温度よりも所定温度小さくなったときに昇温初期の終了を判定するようにしたが、これに限定されず、例えば触媒内上流温度が触媒内中心温度に等しくなったときに昇温初期が終了したと判定するようにしても良く、また、昇温開始から所定時間が経過したときに昇温初期の終了を判定するようにしても良い。その他、本発明はその発明の範囲内において種々に変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態による後処理装置の昇温制御装置を示す概略図である。
【図２】図１に示した昇温制御装置による昇温制御の基礎となる触媒内上流温度および触媒内中心温度の時間的変化を、触媒入口ガス温度および触媒出口ガス温度の時間的変化と共に示す図である。
【図３】従来の昇温制御の基礎となる触媒出口ガス温度の時間的変化を、触媒入口ガス温度、触媒内上流温度および触媒内中心温度の時間的変化と共に示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ エンジン
１０ ＥＣＵ
４０ 後処理装置
４１ ＤＰＦ
４２ ＮＯｘ吸蔵触媒
５０ 軽油添加インジェクタ（ＨＣ供給手段）
６１ 触媒内上流温度センサ
６２ 触媒内中心温度センサ
１０１ 温度センサ選択部
１０２ 目標ＨＣ供給量設定部（ＨＣ供給量設定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタと排気浄化触媒とを有する後処理装置の昇温制御装置に関し、特に、ＨＣ供給による触媒昇温の初期における触媒の過昇温を抑制するようにした昇温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気中に含まれているパティキュレート（以下、ＰＭという）を大気中に放出すると大気汚染を招くことから、エンジン排気系にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）を設けてＰＭを捕集するようにしているが、捕集されたＰＭの増加に伴う排圧上昇によりエンジン性能が低下するおそれがあるため、ＰＭを燃焼除去してＤＰＦを再生するようにしている。また、エンジン低負荷時には排気温度が低いので、ＤＰＦ再生時にＨＣなどの未燃焼料をＤＰＦの上流側の排気中に供給し、ＤＰＦに担持された酸化触媒により未燃焼料が酸化される際に生じる酸化熱を利用してＰＭを燃焼させることがある。但し、ＤＰＦ再生に好適な燃料供給量は吸入空気量や排気流量によっても変化し、このため、ＤＰＦ再生中にエンジン回転数が減少すると排気中の燃料濃度が過大になってＤＰＦ温度が過度に上昇するおそれがあり、また、排気流量が増加すると排気中の燃料濃度が過小になってＤＰＦ温度が充分に上昇せず、ＰＭが燃焼しない可能性がある。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の排気処理装置は、ＤＰＦの上流側および下流側に温度センサを設け、ＤＰＦへの燃料供給量を上流側温度センサにより検出された排気温度が上昇するにつれて減量する一方、吸入空気量検出手段により検出された吸入空気量の増加に伴って増量するように算出し、この様に算出した燃料供給量を下流側温度センサにより検出されたＤＰＦ温度に応じて補正して、ＤＰＦ再生時のエンジン運転状態に適した燃料供給を行うようにしている。
【特許文献１】特開平５−４４４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の排気浄化装置は、既述のように、上流側温度センサにより検出されたＤＰＦ上流側の排気温度に基づいて算出したＤＰＦへの燃料供給量を下流側温度センサにより検出されたＤＰＦ温度（実際はＤＰＦ下流側の排気温度）に応じて補正するが、ＤＰＦの上流側や下流側の排気温度はＤＰＦ再生時のＤＰＦ温度を必ずしも良好に反映するものではなく、ＤＰＦ再生時の燃料供給量を良好に制御することは実際には困難である。
【０００５】
また、排気浄化装置（後処理装置）の構成は種々であり、ＤＰＦと排気浄化触媒とを有する後処理装置の場合、排気浄化触媒にＨＣなどの未燃燃料を供給して触媒昇温を行うことがある。そして、この様な触媒昇温に際して、触媒の上流側や下流側の排気温度に基づくＨＣ供給制御を行うとすれば、触媒の上流側および下流側の排気温度が共に触媒温度を良好に代表するものではなく、特に、触媒各部の温度が均一化されるに至らない昇温過渡時（昇温過渡状態）にあっては排気温度と触媒温度との乖離が大きいので、触媒温度を良好に制御することは困難である（図３を参照）。
【０００６】
特に、昇温初期では触媒がその上流側端部から温度上昇し始めるので、触媒温度分布は触媒の上流側端部で触媒温度が高く且つ下流側端部で低いものとなる。このため、触媒の上流側端部の温度は、触媒の上流側や下流側の排気温度よりも相当高くなり、その様な排気温度に基づいて設定した目標ＨＣ供給量になるようにＨＣ供給を行うと、触媒とくにその上流側端部が過昇温し易くなり（図３を参照）、触媒がその分劣化するという不具合が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、後処理装置の排気浄化触媒に対するＨＣ供給による触媒昇温の初期における触媒の過昇温を抑制するようにした後処理装置の昇温制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンの排気管内に配されディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と排気浄化触媒とを有する後処理装置の昇温制御装置において、触媒内上流温度センサにより検出された排気浄化触媒の上流側端部の温度に基づいてＨＣ供給量設定手段により昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定し、この目標ＨＣ供給量に基づきＨＣ供給手段により排気浄化触媒の上流側で排ガス中にＨＣを供給することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１のものにおいて、ＨＣ供給量設定手段が、触媒内中心温度センサにより検出された排気浄化触媒の中心部の温度に基づいて昇温維持時の目標ＨＣ供給量を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、触媒内上流温度に基づいて昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定するので、後処理装置の排気浄化触媒の上流側での排ガス中へのＨＣ供給量を触媒の上流側端部における実際触媒温度に応じて精密に制御することができ、昇温初期に生じ易い触媒上流側端部の過昇温を確実に防止することができる。
すなわち、ＨＣ供給による昇温時、排気浄化触媒はその上流側端部から温度上昇し、次いで触媒の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、昇温初期（昇温過渡状態の初期）には触媒上流側端部の温度上昇が顕著であり、ＨＣ供給量が過大であると触媒上流側端部が過昇温され易い。この点、触媒内上流温度センサは触媒内部において触媒の上流側端部に設けられ、同センサの出力は触媒の上流側端部における温度を良好に反映するものとなっており、昇温初期の目標ＨＣ供給量をこのセンサ出力（触媒内上流温度）に基づいて設定することにより昇温初期の触媒上流側端部の過昇温を防止することができる（図２を参照）。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１のものにおいて、触媒内中心温度に基づいて昇温維持時の目標ＨＣ供給量を設定するので、昇温維持時の触媒温度を目標温度に良好に維持することができる。
すなわち、請求項１の発明による昇温初期の制御により触媒上流側端部に過昇温を来すことなく触媒昇温が行われた後、請求項２の発明による昇温維持時の制御が開始される。この昇温維持時（昇温過渡状態の中期ないし後期）においても触媒の上流側や下流側の排気温度は双方共に触媒温度を必ずしも良好に代表するものではなく、排気温度と触媒温度とが大きく乖離するため、排気温度に基づいてＨＣ供給制御（触媒温度制御）を実施したときの制御応答性は良好とはいえず、触媒温度を目標温度に安定に維持することは困難である（触媒下流側の排気温度に基づく昇温制御の場合に触媒温度（触媒内中心温度）が大きく変動することを図３に示す）。この点、触媒内中心温度センサは触媒内部において触媒の中心部に設けられ、同センサの出力は触媒中心部における温度すなわち触媒温度を良好に反映し、従って、昇温維持時の目標ＨＣ供給量をこのセンサ出力（触媒内中心温度）に基づいて設定することにより、昇温維持時の制御応答性を向上させて触媒温度を目標温度に安定に維持することができる（図２を参照）。
【００１２】
なお、昇温維持時には、触媒の上流側端部が排気流入により冷却されるので、触媒内上流温度センサにより検出される温度は実際の触媒温度（触媒内中心温度）よりも低めになるため、触媒内上流温度センサ出力よりも触媒内中心温度センサ出力の方が実際触媒温度を良好に反映し、従って、昇温維持時の目標ＨＣ供給量を触媒内中心温度センサ出力に基づいて設定することによってより良好な触媒温度制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による後処理装置の昇温制御装置を説明する。
図１において、参照符号１は、エンジンたとえばコモンレール式ディーゼルエンジンを示し、参照符号１０は、エンジン制御装置および昇温制御装置の主要部をなす電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を示す。
【００１４】
詳細な図示を省略するが、コモンレール式ディーゼルエンジン１は、ニードル弁ならびにこのニードル弁の先端側および基端側に設けられた燃料室および制御室を有した燃料インジェクタを気筒毎に備え、燃料室および制御室は燃料通路を介して蓄圧室に接続され、制御室は燃料戻し通路を介して燃料タンクに接続されている。そして、ＥＣＵ１０の制御下で、燃料インジェクタに設けられた電磁弁が開くと、蓄圧室内から供給された高圧燃料が燃料インジェクタを通じてエンジン１の燃焼室に噴射され、電磁弁が閉じると燃料噴射が終了するものとなっており、このように電磁弁の開閉弁時期を制御することで燃料噴射開始・終了時期（燃料噴射量）が調節される。
【００１５】
エンジン１は、吸気マニホールド１１に接続された吸気管１２と、排気マニホールド１３に接続された排気管１４とを有している。吸気管１２の途中には、過給機２０のコンプレッサ２１とインタークーラ３１と吸気スロットル弁３２が配されている。吸気スロットル弁３２の開度は、吸気スロットル弁駆動部３３を介してＥＣＵ１０により可変調整される。吸気スロットル弁３２の開度を絞ることにより排気温度を上昇させることができる。一方、排気管１４の途中には、過給機２０のタービン２２、排気ブレーキ１５、軽油添加インジェクタ５０、後処理装置４０および図示しないマフラが設けられている。
【００１６】
過給機２０のコンプレッサ２１とタービン２２は同期回転可能に連結され、エンジン１から排出される排気ガスの流れにより発生したタービン２２の回転力によりコンプレッサ２１を回転させ、コンプレッサ２１により加圧された吸気をエンジン１に供給するようになっている。この際、加圧されて高温になった空気はインタークーラ３１で冷却され、これにより吸入空気の密度を高めて充填効率を向上させてエンジン出力を増大するようにしている。
【００１７】
過給機２０にはタービン２２をバイパスする排気バイパス通路（図示略）が設けられ、このバイパス通路の途中に設けられた過給機２０のウエイストゲート２３をウエイストゲート駆動部２４を介してＥＣＵ１０により開閉制御して、タービン回転（コンプレッサ回転）を増減させて吸気管１２に供給される吸気の圧力を増減するようになっている。過給機ウエイストゲート２３を開くことにより排気温度を上昇させることができる。同様に、排気ブレーキ駆動部１６を介してＥＣＵ１０により排気ブレーキ１５を開閉可能になっており、排気ブレーキ１５を閉じることにより排気昇温可能である。
【００１８】
図１中、参照符号３６は、排気マニホールド１３から吸気管１２に延びるＥＧＲ通路を示し、このＥＧＲ通路３６を介して排ガスの一部を再還流ガスとしてエンジン１に供給するようになっている。ＥＧＲ通路３６の途中には、再還流ガスを冷却してエンジン１へのガス充填密度を高めるＥＧＲクーラ３７と、再還流ガスのエンジン１への供給および供給遮断のためのＥＧＲ弁３８が設けられている。ＥＧＲ弁３８は、ＥＧＲ弁駆動部３９を介してＥＣＵ１０により開閉制御または開度調整される。
【００１９】
後処理装置４０は、これに流入した排ガスに含まれるＮＯｘおよびＰＭを低減するものである。本実施形態の後処理装置４０は、ＰＭを捕集して燃焼除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４１と、ＤＰＦ４１の前段に配され軽油添加インジェクタ５０から供給された軽油（ＨＣ）を還元剤として用いて排ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵触媒（排気浄化触媒）４２と、ＤＰＦ４１の後段に配され例えば余剰のＨＣを酸化する後段触媒４３とを有している。
【００２０】
軽油添加インジェクタ５０は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に軽油（ＨＣ）を噴射するものであり、軽油添加インジェクタ駆動部５１を介してＥＣＵ１０により開閉制御されるものになっており、この際、軽油添加インジェクタ５０からの軽油の噴射量は、例えばエンジン回転数、燃料噴射量、および目標触媒温度と実際触媒温度との偏差に基づいて決定される。
図１中、参照符号６１は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において排ガス流れ方向にみて触媒４２の上流側端部（前部）に設けられた触媒内上流排気温度センサ（触媒内上流温度センサ）であり、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部に形成された図示しない孔を挿通する温度検出端を有し、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部における排気温度（触媒温度）を検出するようになっている。また、参照符号６２は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において触媒４２の中心部に設けられた触媒内中心排気温度センサ（触媒内中心温度センサ）であり、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の中心部に形成された図示しない孔を挿通する温度検出端を有し、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の中心部における排気温度（触媒温度）を検出するものとなっている。温度センサ６１、６２により検出された触媒温度データ（実際触媒温度）は触媒温度制御に供される。
【００２１】
更に、ＥＣＵ１０には負荷センサ７１、クランク角センサ７２などの各種センサが接続されている。負荷センサ７１は、図示しないアクセルペダルの踏込量すなわちアクセル開度をエンジン負荷として検出し、クランク角センサ７２は、エンジン１のクランクシャフト（図示略）の回転をエンジン回転数として検出するものである。
ＥＣＵ１０は、負荷センサ７１により検出されたエンジン負荷とクランク角センサ７２により検出されたエンジン回転数とに基づいてエンジン１の運転領域を判別し、エンジン運転域に応じてエンジン１の各インジェクタ（図示略）の電磁弁をオンオフして燃料噴射時期および燃料噴射量を制御するものになっている。
【００２２】
上記構成のディーゼルエンジン１は、公知のようにリーン空燃比で運転され、このリーン空燃比運転中、エンジン１から排出される排ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）がＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸蔵される。そして、ＮＯｘ吸蔵量が一定以上まで増大すると、エンジン１のリッチスパイク運転が行われ、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸蔵されていたＮＯｘが放出され、還元除去される。また、燃料中に含まれる硫黄分によりＮＯｘ吸蔵触媒４２がＳ被毒されるとＮＯｘ吸蔵触媒４２の排ガス浄化作用が低下するので、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸着されたＳ成分を還元除去するＳパージを行うべく、燃料噴射時期を遅角したり膨張行程後半で追加燃料を噴射し更には排気ブレーキ１５や過給機ウエイストゲート２３等の吸排気アクチュエータをオン動作させるなどの、排気温度（触媒温度）を上昇させるための昇温制御が実施される。
【００２３】
また、排ガス中に含まれるＰＭの大気中への排出量を低減するため、ＰＭがＤＰＦ４１により捕集されるが、ＰＭ捕集量が一定以上まで増大するとＤＰＦ４１の目詰まりによる排圧上昇によってエンジン運転性能が低下するおそれがあるので、捕集されたＰＭを燃焼除去してＤＰＦ４１を再生するため、昇温制御が実施される。
本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒４２のＳパージ時やＤＰＦ４１の再生時の昇温制御にあたり、ＥＣＵ１０の制御下で軽油添加インジェクタ５０を例えば所定のデューティ比で周期的に開作動させて排ガス中に軽油（ＨＣ）を噴射し、これによりＨＣ供給を行って排気温度（触媒温度）を上昇させるものとなっている。なお、排気昇温を更に促進するため、例えば排気ブレーキ１５を閉じると共に過給機ウエイストゲート２３を開くなど、排気ブレーキ１５、ウエイストゲート２３、吸気スロットル弁３２、ＥＧＲ弁３８等の吸排気アクチュエータを排気流量減少方向に制御するようにしてもよい。
【００２４】
上記の昇温制御自体は基本的には従来の昇温制御と変わるところはないが、本発明は、ＨＣ供給による昇温の初期（昇温過渡状態の初期）の目標ＨＣ供給量を触媒内上流温度センサ６１の出力（触媒内上流温度）に基づいて設定し、昇温維持時（昇温過渡状態の中期ないし終期）の目標ＨＣ供給量を触媒内中心温度センサ６２の出力（触媒内中心温度）に基づいて設定する点に特徴がある。
【００２５】
上記の昇温制御に関連して、図１に示すように、ＥＣＵ１０は、触媒内上流温度センサ６１及び触媒内中心温度センサ６２に接続された温度センサ選択部１０１を備えている。この温度センサ選択部１０１は、図２に例示するように、温度センサ６１により検出された触媒内上流温度が温度センサ６２により検出された触媒内中心温度よりも所定温度小さくなるまでは、昇温が初期段階にあると判定して触媒内上流温度センサ６１を目標ＨＣ供給量設定部１０２に接続し或いは温度センサ６１からの触媒内上流温度データを同設定部１０２に供給する一方、温度センサ６１により検出された触媒内上流温度が温度センサ６２により検出された触媒内中心温度よりも所定温度小さくなったときに、昇温初期が終了したと判定して触媒内中心温度センサ６２を目標ＨＣ供給量設定部１０２に接続し或いは温度センサ６２からの触媒内中心温度データを同設定部１０２に供給するものになっている。
【００２６】
図２において、破線および実線は、触媒内上流排気温度センサ６１および触媒内中心排気温度センサ６２により検出される触媒内上流温度および触媒内中心温度（ここではＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部における触媒の上流側端部および中心部での排ガス温度）を示し、一点鎖線および二点鎖線は触媒出口ガス温度および触媒入口ガス温度を示す。なお、図２中、触媒内上流温度を示す破線の一部を太くすることにより触媒内上流温度に基づいて昇温初期における昇温制御を実施することを表し、また、触媒内中心温度を示す実線の一部を太くすることにより触媒内中心温度に基づいて昇温維持時の昇温制御を実施することを表した。
【００２７】
本実施形態のＨＣ供給量設定部１０２は、例えば、エンジン回転数、燃料噴射量、および、目標触媒温度と温度センサ６１または６２により検出された実際触媒温度との偏差に基づいて、目標ＨＣ供給量（ここでは軽油添加インジェクタ５０からの軽油の目標噴射量）を設定するものになっている。例えば、エンジン回転数および燃料噴射量に応じて設定した基本ＨＣ供給量を、目標触媒温度と実際触媒温度との偏差に応じて設定した補正量にて補正して目標ＨＣ供給量を求めるようにしている。そして、目標軽油噴射量（目標ＨＣ供給量）に従って軽油添加インジェクタ駆動部５１が動作し、これにより、軽油添加インジェクタ５０（ＨＣ供給手段）から目標量の軽油（ＨＣ）が噴射されることになる。
【００２８】
さて、ＨＣ供給による昇温時、ＮＯｘ吸蔵触媒４２はその上流側端部から温度上昇し、次いで、触媒４２の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、昇温初期にはＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部の温度上昇が顕著になる。従って、一般には、ＨＣ供給量が過大になって触媒上流側端部が過昇温され易い。
例えば、図３に示すように触媒出口ガス温度に基づいてＨＣ供給制御を行う場合、ＨＣ供給による昇温の初期のＨＣ供給量が過大になって触媒の上流側端部が過昇温されてしまう。
【００２９】
図３において、一点鎖線および二点鎖線は触媒の下流側および上流側の温度センサ（共に図示略）によりそれぞれ検出される触媒出口ガス温度および触媒入口ガス温度を示し、また、実線および破線は触媒内中心温度および触媒内上流温度（例えば触媒内部における触媒の中心部および上流側端部での排ガス温度）を示す。なお、図３中、触媒出口ガス温度を示す一点鎖線を太くすることにより、触媒出口ガス温度に基づいて昇温制御を実施することを表した。
【００３０】
ＨＣ供給による昇温の初期には、ＮＯｘ吸蔵触媒４２はその上流側端部から温度上昇し、次いで、触媒４２の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、触媒出口ガス温度は、触媒温度とくに触媒上流側端部の温度（触媒内上流温度）の上昇に対して相当の遅れをもって上昇することになり、従って、触媒出口温度は実際の触媒温度を代表しない。それにも関わらず、図３の場合のように触媒出口ガス温度に基づいてＨＣ供給制御を行うと、触媒に対するＨＣ供給量が過大になり、触媒内上流温度が図３に示すように増大する。すなわち、触媒上流側端部が過昇温されてしまい、触媒が劣化することになる。特にＮＯｘ吸蔵触媒の場合、触媒がその一部でも過昇温による劣化をきたすと、触媒のＮＯｘ浄化性能の低下が問題になる。
【００３１】
この点、本発明の昇温制御装置は、触媒内上流温度センサ６１の出力（触媒内上流温度）に基づいて昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定して、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部の過昇温を防止するようにしている。温度センサ６１は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において触媒上流側端部に設けられ、そのセンサ出力は触媒上流側端部の実際温度を良好に反映するものとなっている。従って、温度センサ６１の出力に基づくＨＣ供給制御によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側での排ガス中へのＨＣ供給量を精密に制御することができ、同触媒４２の上流側端部の過昇温を確実に防止することができる。
【００３２】
本発明では触媒昇温の初期段階の終了後に昇温維持時の制御を開始するが、既述のように、この昇温維持時の制御では、触媒内中心温度センサ６２の出力に基づいて昇温維持時の目標ＨＣ供給量を設定して昇温維持時の触媒温度を目標温度に良好に維持するようにしている。
従来、図３に示すように触媒下流側の排気温度に基づく昇温制御を行うことがあるが、この場合、触媒温度を目標温度に安定に維持することは困難である。すなわち、昇温初期に限らず、昇温維持時（昇温過渡状態の中期ないし後期）においても、触媒の上流側や下流側の排気温度は双方共に触媒温度を必ずしも良好に代表するものではなく、排気温度と触媒温度とが大きく乖離するため、排気温度に基づいてＨＣ供給制御（触媒温度制御）を実施したときの制御応答性は良好とはいえず、触媒温度を目標温度に安定に維持することが困難になるからである。
【００３３】
この点、本発明において、触媒内中心温度センサ６２はＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において触媒４２の中心部に設けられ、同センサ６２の出力は触媒中心部における温度すなわち触媒温度を良好に反映し、従って、昇温維持時の目標ＨＣ供給量をこのセンサ出力に基づいて設定することにより、図２に示すように、昇温維持時の制御応答性を向上させて触媒温度を目標温度に安定に維持することができる。
【００３４】
なお、昇温維持時には、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部が排気流入により冷却されるので、触媒内上流温度センサ６１により検出される温度は実際の触媒温度（触媒内中心温度）よりも低めになるため、触媒内上流温度センサ６１の出力よりも触媒内中心温度センサ６２の出力の方が実際触媒温度を良好に反映し、従って、昇温維持時の目標ＨＣ供給量を触媒内中心温度センサ出力に基づいて設定することによってより良好な触媒温度制御を行うことができるのである。
【００３５】
上述のように、本発明のＨＣ供給による昇温制御では、ＨＣ供給量をきめ細かく制御するものとなっており、昇温のために要する合計ＨＣ供給量を抑制することができるので燃費が向上する。また、触媒温度をきめ細かく制御するので、触媒温度を目標温度に安定に維持することができ、従って、本発明は、触媒温度要件が厳格なＮＯｘ吸蔵触媒４２のＳパージを行うのに特に好適する。
【００３６】
以上で本発明の好適実施形態による昇温制御装置についての説明を終了するが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々に変形可能である。
例えば、上記実施形態では、ＨＣ供給手段として軽油添加インジェクタを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、メイン噴射に続く膨張行程で追加燃料を噴射するポスト噴射を行うことにより排気管内にＨＣを供給するようにしても良い。また、上記実施形態ではＤＰＦの前段に配される排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵触媒を用いたが、酸化触媒などのその他の触媒を前段触媒として用いても良い。また、後段触媒を設けることは必須ではない。また、上記実施形態では、触媒内上流温度が触媒内中心温度よりも所定温度小さくなったときに昇温初期の終了を判定するようにしたが、これに限定されず、例えば触媒内上流温度が触媒内中心温度に等しくなったときに昇温初期が終了したと判定するようにしても良く、また、昇温開始から所定時間が経過したときに昇温初期の終了を判定するようにしても良い。その他、本発明はその発明の範囲内において種々に変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態による後処理装置の昇温制御装置を示す概略図である。
【図２】図１に示した昇温制御装置による昇温制御の基礎となる触媒内上流温度および触媒内中心温度の時間的変化を、触媒入口ガス温度および触媒出口ガス温度の時間的変化と共に示す図である。
【図３】従来の昇温制御の基礎となる触媒出口ガス温度の時間的変化を、触媒入口ガス温度、触媒内上流温度および触媒内中心温度の時間的変化と共に示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ エンジン
１０ ＥＣＵ
４０ 後処理装置
４１ ＤＰＦ
４２ ＮＯｘ吸蔵触媒
５０ 軽油添加インジェクタ（ＨＣ供給手段）
６１ 触媒内上流温度センサ
６２ 触媒内中心温度センサ
１０１ 温度センサ選択部
１０２ 目標ＨＣ供給量設定部（ＨＣ供給量設定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管内に配されディーゼルパティキュレートフィルタと排気浄化触媒とを有する後処理装置の昇温制御装置において、
上記排気浄化触媒の上流側端部の温度を検出する触媒内上流温度センサと、上記触媒内上流温度センサにより検出された温度に基づいて昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定するＨＣ供給量設定手段と、上記目標ＨＣ供給量に基づき上記排気浄化触媒の上流側で排ガス中にＨＣを供給するＨＣ供給手段とを備えることを特徴とする後処理装置の昇温制御装置。
【請求項２】
上記排気浄化触媒の中心部の温度を検出する触媒内中心温度センサを更に備え、上記ＨＣ供給量設定手段は、上記触媒内中心温度センサにより検出された温度に基づいて昇温維持時の目標ＨＣ供給量を設定することを特徴とする請求項１に記載の後処理装置の昇温制御装置。
【請求項１】
エンジンの排気管内に配されディーゼルパティキュレートフィルタと排気浄化触媒とを有する後処理装置の昇温制御装置において、
上記排気浄化触媒の上流側端部の温度を検出する触媒内上流温度センサと、上記触媒内上流温度センサにより検出された温度に基づいて昇温初期の目標ＨＣ供給量を設定するＨＣ供給量設定手段と、上記目標ＨＣ供給量に基づき上記排気浄化触媒の上流側で排ガス中にＨＣを供給するＨＣ供給手段とを備えることを特徴とする後処理装置の昇温制御装置。
【請求項２】
上記排気浄化触媒の中心部の温度を検出する触媒内中心温度センサを更に備え、上記ＨＣ供給量設定手段は、上記触媒内中心温度センサにより検出された温度に基づいて昇温維持時の目標ＨＣ供給量を設定することを特徴とする請求項１に記載の後処理装置の昇温制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２６６２２０（Ｐ２００６−２６６２２０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８８５１１（Ｐ２００５−８８５１１）
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
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