(57)【要約】【課題】エアフロセンサを用いずに、シリンダ内に送られる燃焼前の燃焼用気体の吸気流量を精度良く推定可能な制御装置を提供する。【解決手段】ＤＯＣと、ＤＰＦと、ＤＯＣおよびＤＰＦを昇温するための排気スロットルバルブを含む昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、ＤＰＦを昇温することでＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定するように構成されている流量推定部を備え、流量推定部は、強制再生処理時における、エンジンの回転数を含むエンジンの運転状態を示す第１状態量および排気スロットルバルブの開度と、強制再生処理時における吸気流量である第１吸気流量と、の関係を表す第１の関係に基づいて、第１状態量および排気スロットルバルブの開度から第１吸気流量を推定するように構成されている。【選択図】  図４
2020041462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気流路に配置されるＤＯＣと、前記排気流路の前記ＤＯＣの下流側に配置されるＤＰＦと、前記ＤＯＣおよび前記ＤＰＦを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記ＤＰＦを昇温することで前記ＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記制御装置は、
前記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定するように構成されている流量推定部を備え、
前記流量推定部は、
前記強制再生処理時における、前記エンジンの回転数を含む前記エンジンの運転状態を示す第１状態量および前記排気スロットルバルブの開度と、前記強制再生処理時における前記吸気流量である第１吸気流量と、の関係を表す第１の関係に基づいて、前記第１状態量および前記排気スロットルバルブの開度から前記第１吸気流量を推定するように構成されている
制御装置。
【請求項２】
前記流量推定部は、
前記強制再生処理を行わない通常運転時における、前記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む前記エンジンの運転状態を示す第２状態量と、前記通常運転時における前記吸気流量である第２吸気流量と、の関係を表す第２の関係に基づいて、前記第２状態量から前記第２吸気流量を推定するように構成されている
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記エンジンは、
前記エンジンの吸気流路と前記排気流路とを接続するとともに前記エンジンから排出される排ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気流路に還流させるためのＥＧＲ流路と、
前記ＥＧＲ流路を流れる前記ＥＧＲガスの流量を調整可能に構成されているＥＧＲバルブと、をさらに備え、
前記流量推定部は、
前記第２状態量および前記ＥＧＲバルブの開度と、前記ＥＧＲ流路を流れる前記ＥＧＲガスの流量と、の関係を表す第３の関係に基づいて、前記第２状態量および前記ＥＧＲバルブの開度から前記ＥＧＲガスの流量を推定するように構成されている
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記ＤＰＦに堆積する前記ＰＭの堆積量を推定可能に構成されているＰＭ堆積量推定部と、
前記ＰＭ堆積量推定部によって推定された前記ＰＭの堆積量と、前記第１吸気流量の補正値である第１補正値と、の関係を表す第４の関係に基づいて、前記ＰＭ堆積量推定部によって推定された前記ＰＭの堆積量から推定される前記第１補正値に応じて前記流量推定部で推定された前記第１吸気流量を減らすように構成されている第１吸気流量補正部と、をさらに備える
請求項２又は３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記ＤＰＦに堆積する前記ＰＭの堆積量を推定可能に構成されているＰＭ堆積量推定部と、
前記ＰＭ堆積量推定部によって推定された前記ＰＭの堆積量と、前記第２吸気流量の補正値である第２補正値と、の関係を表す第５の関係に基づいて、前記ＰＭ堆積量推定部によって推定された前記ＰＭの堆積量から推定される前記第２補正値に応じて前記流量推定部で推定された前記第２吸気流量を減らすように構成されている第２吸気流量補正部と、をさらに備える
請求項２又は３に記載の制御装置。
【請求項６】
前記ＰＭ堆積量推定部は、
前記強制再生処理時において、前記第１吸気流量に応じた前記ＰＭの堆積量を推定するように構成されており、
前記通常運転時において、前記第１吸気流量とは異なる前記第２吸気流量に応じた前記ＰＭの堆積量を推定するように構成されている
請求項４又は５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記エンジンは、
前記エンジンの吸気流路と前記排気流路とを接続するとともに前記エンジンから排出される排ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気流路に還流させるためのＥＧＲ流路と、
前記ＥＧＲ流路を流れる前記ＥＧＲガスの流量を調整可能に構成されているＥＧＲバルブと、をさらに備え、
前記流量推定部は、
前記第２状態量および前記ＥＧＲバルブの開度と、前記ＥＧＲ流路を流れる前記ＥＧＲガスの流量と、の関係を表す第３の関係に基づいて、前記第２状態量および前記ＥＧＲバルブの開度から前記ＥＧＲガスの流量を推定するように構成されており、
前記ＰＭ堆積量推定部は、
前記強制再生処理時において、前記強制再生処理時における前記シリンダから排出される排ガスの排気流量である第１排気流量であって、前記第１吸気流量に対応する第１排気流量に応じた前記ＰＭの堆積量を推定するように構成されており、
前記通常運転時において、前記通常運転時における前記シリンダから排出される排ガスの排気流量である第２排気流量であって、前記第２吸気流量に対応する第２排気流量から前記ＥＧＲ流路を流れる前記ＥＧＲガスの流量を除いた排気流量に応じた前記ＰＭの堆積量を推定するように構成されている
請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記エンジンは、大気圧の値を取得するように構成されている大気圧取得装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記大気圧取得装置により取得された前記大気圧の値と、前記吸気流量の補正値である第３補正値と、の関係を表す第６の関係に基づいて、前記大気圧取得装置により取得された前記大気圧の値から推定される前記第３補正値に応じて、前記流量推定部で推定された前記吸気流量を増減するように構成されている第３吸気流量補正部をさらに備える
請求項１乃至７の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の制御装置と、
前記ＤＯＣと、
前記ＤＰＦと、
前記排気スロットルバルブを含む前記昇温手段と、を備える
エンジン。
【請求項１０】
エンジンの排気流路に配置されるＤＯＣと、前記排気流路の前記ＤＯＣの下流側に配置されるＤＰＦと、前記ＤＯＣおよび前記ＤＰＦを昇温するための昇温手段と、を備え、前記ＤＰＦを昇温することで前記ＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生処理を実行するためのエンジンの制御方法であって、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記エンジンの制御方法は、
前記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定する吸気流量推定ステップを備え、
前記吸気流量推定ステップは、
前記強制再生処理時における、前記エンジンの回転数を含む前記エンジンの運転状態を示す第１状態量および前記排気スロットルバルブの開度と、前記強制再生処理時における前記吸気流量である第１吸気流量と、の関係を表す第１の関係に基づいて、前記第１状態量および前記排気スロットルバルブの開度から前記第１吸気流量を推定する第１吸気流量推定ステップを含む
エンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気流路にＤＯＣおよびＤＰＦを備えるエンジンにおいて、昇温手段によりＤＰＦを昇温することでＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生処理を実行するための制御装置、該制御装置を備えるエンジンおよびエンジンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（ディーゼルエンジン）には、エンジンの排気流路に配置されるＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）と、排気流路のＤＯＣの下流側に配置されて排ガス中に含まれるススなどのＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と、を含む排ガス浄化装置が搭載されるものがある（特許文献１、２参照）。
【０００３】
ＤＰＦに捕集されたＰＭが蓄積してＤＰＦが目詰まりすると、ＰＭ捕集能力が低下したり排圧が上昇して燃費が悪化したりする虞があるため、ＰＭ堆積量が規定量に達するか、又は、エンジン運転時間が一定時間を経過する毎に、ＤＰＦに堆積したＰＭを除去する強制再生処理が行われる。
【０００４】
ＤＰＦの強制再生処理（自動再生処理）は、ＤＰＦの入口温度を強制的に昇温することで行われる。ＤＰＦ入口温度の強制昇温は、一般的にＤＯＣの入口温度をＤＯＣが活性を有する所定温度（２５０℃程度）まで昇温した後に、メイン燃焼噴射時期より遅れて燃料を噴射するレイトポスト噴射によって排ガス処理装置に未燃燃料を供給し、該未燃燃料をＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）で酸化発熱させることで行われる。
【０００５】
ＤＯＣの入口温度を上記所定温度まで昇温させるために、エンジンの吸気流路に設けられる吸気スロットルバルブやエンジンの排気流路に設けられる排気スロットルバルブの開度を絞ることや、メイン燃焼噴射時期よりも後、且つ、レイトポスト噴射時期よりも前に行われるアーリーポスト噴射における未燃燃料の噴射量や噴射タイミングを調整することが行われることがある。
【０００６】
上述したＤＰＦの強制再生処理を実行するためには、エンジンのシリンダ内に送られる燃焼前の燃焼用気体の吸気流量を把握する必要がある。従来は、吸気流路に設けられるエアフロメータにより吸気流路における流量を実測することで、正確な吸気流量を推定するようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２０６７２４号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３５２９号公報
【特許文献３】特開昭５５−１４２９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エアフロメータが故障した際には、正確な吸気流量を推定できなくなるので、ＤＰＦの強制再生処理だけでなく、エンジンの制御が適切に行われない虞がある。ところで、エアフロメータは高価格であるので、エアフロメータを搭載するエンジンの低価格化を妨げるという問題がある。このため、エアフロメータをエンジンに搭載するか否かに関わらず、エアフロメータを用いずに正確な吸気流量を取得することが望まれる。
【０００９】
なお、特許文献３には、吸気流路に設けられる吸気スロットルバルブを備えるエンジンにおいて、吸気流量はエンジンの回転数（機関回転速度）に正確に対応して変化するので、エンジンの回転数から吸気流量を求めて、求められた吸気流量に応じて燃料噴射弁を制御することが開示されている。
【００１０】
しかし、本発明者らは、排気流路に設けられる排気スロットルバルブを備えるエンジンでは、強制再生処理時に排気スロットルバルブの開度が絞られて体積効率が低下するので、特許文献３のような、エンジンの回転数（エンジンの運転状態）から、強制再生処理時におけるエンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定することが困難であることを見出した。
【００１１】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、エアフロセンサを用いずに、シリンダ内に送られる燃焼前の燃焼用気体の吸気流量を精度良く推定可能な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】
【００１２】
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる制御装置は、
エンジンの排気流路に配置されるＤＯＣと、上記排気流路の上記ＤＯＣの下流側に配置されるＤＰＦと、上記ＤＯＣおよび上記ＤＰＦを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、上記ＤＰＦを昇温することで上記ＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
上記昇温手段は、上記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
上記制御装置は、
上記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定するように構成されている流量推定部を備え、
上記流量推定部は、
上記強制再生処理時における、上記エンジンの回転数を含む上記エンジンの運転状態を示す第１状態量および上記排気スロットルバルブの開度と、上記強制再生処理時における上記吸気流量である第１吸気流量と、の関係を表す第１の関係に基づいて、上記第１状態量および上記排気スロットルバルブの開度から上記第１吸気流量を推定するように構成されている。
【００１３】
本発明者らは、通常運転時には排気スロットルバルブの開度が全開又は全開に近い状態になっているので、エンジンの運転状態に基づいて、通常運転時におけるエンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量である第２吸気流量を推定できるが、強制再生処理時には、排気スロットルバルブの開度が絞られて、背圧（排気流路の圧力）が上昇して体積効率が低下するので、エンジンの運転状態のみに基づいて、強制再生処理時におけるエンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量である第１吸気流量を推定することは困難であることを見出した。
また、本発明者らは鋭意検討の結果、上記第１吸気流量は、強制再生処理時におけるエンジンの回転数を含むエンジンの運転状態を示す第１状態量、および強制再生処理時における排気スロットルバルブの開度である第１開度から精度良く推定可能であることを見出した。
【００１４】
上記（１）の構成によれば、第１の関係、すなわち、上記第１状態量および上記第１開度と、上記第１吸気流量と、の関係に基づいて、第１状態量および第１開度から対応する第１吸気流量を精度良く推定可能である。ここで、強制再生処理時では、制御装置により排気スロットルバルブの開度を絞る（小さくする）制御が実行されている。第１開度、すなわち強制再生処理時における排気スロットルバルブの開度を、第１吸気流量を推定する際に用いることで、排気スロットルバルブの開度を絞ることで生じる体積効率の低下を考慮した第１吸気流量を推定可能である。よって、上記の構成によれば、エアフロセンサを用いずに、エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を精度良く推定可能である。
【００１５】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の制御装置において、上記流量推定部は、上記強制再生処理を行わない通常運転時における、上記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む上記エンジンの運転状態を示す第２状態量と、上記通常運転時における上記吸気流量である第２吸気流量と、の関係を表す第２の関係に基づいて、上記第２状態量から上記第２吸気流量を推定するように構成されている。
【００１６】
上述したように、通常運転時には排気スロットルバルブの開度が全開又は全開に近い状態になっているので、エンジンの運転状態に基づいて、通常運転時における吸気流量である第２吸気流量を推定できる。
上記（２）の構成によれば、第２の関係、すなわち、通常運転時におけるエンジンの回転数および燃料噴射量を含むエンジンの運転状態を示す第２状態量と、通常運転時におけるエンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量である第２吸気流量との関係に基づいて、第２状態量から対応する第２吸気流量を精度良く推定可能である。よって、上記の構成によれば、エアフロセンサを用いずに、通常運転時におけるエンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を精度良く推定可能である。
【００１７】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の制御装置において、上記エンジンは、上記エンジンの吸気流路と上記排気流路とを接続するとともに上記エンジンから排出される排ガスの一部をＥＧＲガスとして上記吸気流路に還流させるためのＥＧＲ流路と、上記ＥＧＲ流路を流れる上記ＥＧＲガスの流量を調整可能に構成されているＥＧＲバルブと、をさらに備え、上記流量推定部は、上記第２状態量および上記ＥＧＲバルブの開度と、上記ＥＧＲ流路を流れる上記ＥＧＲガスの流量と、の関係を表す第３の関係に基づいて、上記第２状態量および上記ＥＧＲバルブの開度から上記ＥＧＲガスの流量を推定するように構成されている。
【００１８】
上記（３）の構成によれば、第３の関係、すなわち、上記第２状態量およびＥＧＲバルブの開度と、ＥＧＲ流路を流れるＥＧＲガスの流量と、の関係に基づいて、第２状態量およびＥＧＲバルブの開度からＥＧＲ流路を流れるＥＧＲガスの流量を精度良く推定可能である。よって、制御装置は、ＥＧＲ流路を流れるＥＧＲガスの流量を考慮した制御を行うことができる。
【００１９】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載の制御装置は、上記ＤＰＦに堆積する上記ＰＭの堆積量を推定可能に構成されているＰＭ堆積量推定部と、上記ＰＭ堆積量推定部によって推定された上記ＰＭの堆積量と、上記第１吸気流量の補正値である第１補正値と、の関係を表す第４の関係に基づいて、上記ＰＭ堆積量推定部によって推定された上記ＰＭの堆積量から推定される上記第１補正値に応じて上記流量推定部で推定された上記第１吸気流量を減らすように構成されている第１吸気流量補正部と、をさらに備える。
【００２０】
上記（４）の構成によれば、第１吸気流量補正部は、ＰＭ堆積量推定部によって推定されたＰＭの堆積量から推定される第１補正値に応じて、流量推定部で推定された第１吸気流量を減らすように構成されている。ここで、ＤＰＦに堆積するＰＭの堆積量が増えると、エンジンの背圧が上昇して排気効率が低下するため、必然的に吸気効率や体積効率が低下する。第１補正値に応じて流量推定部で推定された第１吸気流量を減らすことで得られる補正後の第１吸気流量は、ＤＰＦに堆積するＰＭの堆積量により生じる体積効率の低下が反映された、より精度の高いものになる。よって、上記の構成によれば、第１吸気流量の推定精度を向上させることができる。
【００２１】
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載の制御装置は、上記ＤＰＦに堆積する上記ＰＭの堆積量を推定可能に構成されているＰＭ堆積量推定部と、上記ＰＭ堆積量推定部によって推定された上記ＰＭの堆積量と、上記第２吸気流量の補正値である第２補正値と、の関係を表す第５の関係に基づいて、上記ＰＭ堆積量推定部によって推定された上記ＰＭの堆積量から推定される上記第２補正値に応じて上記流量推定部で推定された上記第２吸気流量を減らすように構成されている第２吸気流量補正部と、をさらに備える。
【００２２】
上記（５）の構成によれば、第２吸気流量補正部は、ＰＭ堆積量推定部によって推定されたＰＭの堆積量から推定される第２補正値に応じて、流量推定部で推定された第２吸気流量を減らすように構成されている。第２補正値に応じて流量推定部で推定された第２吸気流量を減らすことで得られる補正後の第２吸気流量は、ＤＰＦに堆積するＰＭの堆積量により生じる体積効率の低下が反映された、より精度の高いものになる。よって、上記の構成によれば、第２吸気流量の推定精度を向上させることができる。
【００２３】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）又は（５）に記載の制御装置において、上記ＰＭ堆積量推定部は、上記強制再生処理時において、上記第１吸気流量に応じた上記ＰＭの堆積量を推定するように構成されており、上記通常運転時において、上記第１吸気流量とは異なる上記第２吸気流量に応じた上記ＰＭの堆積量を推定するように構成されている。
【００２４】
上記（６）の構成によれば、ＰＭ堆積量推定部は、強制再生処理時には第１吸気流量に応じたＰＭの堆積量を推定し、通常運転時には第１吸気流量とは異なる第２吸気流量に応じたＰＭの堆積量を推定する。つまり、強制再生処理時と通常運転時とでは、吸気流量の推定方法が異なり、ＰＭの堆積量を推定に用いられる吸気流量もまた、強制再生処理時と通常再生処理時とでは異なるものである。強制再生処理時と通常運転時との夫々に適した吸気流量の推定方法を用いることで、強制再生処理時における第１吸気流量および通常運転時における第２吸気流量の推定精度を向上させることができ、ひいては第１吸気流量および第２吸気流量により推定されるＰＭの堆積量の推定精度を向上させることができる。
【００２５】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の制御装置において、
上記エンジンは、上記エンジンの吸気流路と上記排気流路とを接続するとともに上記エンジンから排出される排ガスの一部をＥＧＲガスとして上記吸気流路に還流させるためのＥＧＲ流路と、上記ＥＧＲ流路を流れる上記ＥＧＲガスの流量を調整可能に構成されているＥＧＲバルブと、をさらに備え、
上記流量推定部は、上記第２状態量および上記ＥＧＲバルブの開度と、上記ＥＧＲ流路を流れる上記ＥＧＲガスの流量と、の関係を表す第３の関係に基づいて、上記第２状態量および上記ＥＧＲバルブの開度から上記ＥＧＲガスの流量を推定するように構成されており、
上記ＰＭ堆積量推定部は、上記強制再生処理時において、上記強制再生処理時における上記シリンダから排出される排ガスの排気流量である第１排気流量であって、上記第１吸気流量に対応する第１排気流量に応じた上記ＰＭの堆積量を推定するように構成されており、上記通常運転時において、上記通常運転時における上記シリンダから排出される排ガスの排気流量である第２排気流量であって、上記第２吸気流量に対応する第２排気流量から上記ＥＧＲ流路を流れる上記ＥＧＲガスの流量を除いた排気流量に応じた上記ＰＭの堆積量を推定するように構成されている。
【００２６】
上記（７）の構成によれば、ＰＭ堆積量推定部は、強制再生処理時には第１吸気流量に対応する第１排気流量に応じたＰＭの堆積量を推定し、通常運転時には第２吸気流量に対応する第２排気流量からＥＧＲ流路を流れるＥＧＲガスの流量を除いた排気流量（第３排気流量）に応じたＰＭの堆積量を推定する。つまり、強制再生処理時と通常運転時とでは、ＰＭの堆積量を推定に用いられる排気流量が異なるものである。強制再生処理時と通常運転時との夫々に適した排気流量によりＰＭの堆積量を推定することで、推定されるＰＭの堆積量の推定精度を向上させることができる。特に、通常運転時においては、ＥＧＲ流路に流れるＥＧＲガスの流量を排気流量から除くことで、推定されるＰＭの堆積量の推定精度の向上が図られる。
【００２７】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の何れかに記載の制御装置において、上記エンジンは、大気圧の値を取得するように構成されている大気圧取得装置をさらに備え、上記制御装置は、上記大気圧取得装置により取得された上記大気圧の値と、上記吸気流量の補正値である第３補正値と、の関係を表す第６の関係に基づいて、上記大気圧取得装置により取得された上記大気圧の値から推定される上記第３補正値に応じて、上記流量推定部で推定された上記吸気流量を増減するように構成されている第３吸気流量補正部をさらに備える。
【００２８】
上記（８）の構成によれば、第３吸気流量補正部は、大気圧の値（測定値）から推定される第３補正値に応じて、流量推定部で推定された吸気流量を増減するように構成されている。ここで、燃焼用気体の酸素密度は大気圧に比例する関係にあり、大気圧が低下すると一度に燃焼室に送られる酸素の量が減るため、必然的に吸気効率が低下する。反対に大気圧が上昇すると吸気効率が向上する。第３補正値に応じて流量推定部で推定された吸気流量（第１吸気流量、第２吸気流量）を増減することで得られる補正後の吸気流量は、大気圧の変動が反映された、より精度の高いものになる。よって、上記の構成によれば、吸気流量の推定精度を向上させることができる。
【００２９】
（９）本発明の少なくとも一実施形態にかかるエンジンは、上記（１）〜（８）の何れかに記載の制御装置と、上記ＤＯＣと、上記ＤＰＦと、上記排気スロットルバルブを含む上記昇温手段と、を備える。
【００３０】
上記（９）の構成によれば、エンジンは、制御装置により、強制再生処理時における吸気流量である第１吸気流量と、強制再生処理を行わない通常運転時における吸気流量である第２吸気流量と、を精度良く推定可能である。よって、上記の構成によれば、エンジンは、エアフロセンサを用いずに、エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を精度良く推定可能である。
【００３１】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態にかかるエンジンの制御方法は、
エンジンの排気流路に配置されるＤＯＣと、上記排気流路の上記ＤＯＣの下流側に配置されるＤＰＦと、上記ＤＯＣおよび上記ＤＰＦを昇温するための昇温手段と、を備え、上記ＤＰＦを昇温することで上記ＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生処理を実行するためのエンジンの制御方法であって、
上記昇温手段は、上記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
上記エンジンの制御方法は、
上記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定する吸気流量推定ステップを備え、
上記吸気流量推定ステップは、
上記強制再生処理時における、上記エンジンの回転数を含む上記エンジンの運転状態を示す第１状態量および上記排気スロットルバルブの開度と、上記強制再生処理時における上記吸気流量である第１吸気流量と、の関係を表す第１の関係に基づいて、上記第１状態量および上記排気スロットルバルブの開度から上記第１吸気流量を推定する第１吸気流量推定ステップを含む。
【００３２】
上記（１０）の方法によれば、第１吸気流量推定ステップでは、第１の関係、すなわち、上記第１状態量および上記第１開度と、上記第１吸気流量と、の関係に基づいて、第１状態量および第１開度から対応する第１吸気流量を精度良く推定可能である。ここで、強制再生処理時では、制御装置により排気スロットルバルブの開度を絞る（小さくする）制御が実行されている。第１開度、すなわち強制再生処理時における排気スロットルバルブの開度を、第１吸気流量を推定する際に用いることで、排気スロットルバルブの開度を絞ることで生じる体積効率の低下を考慮した第１吸気流量を推定可能である。よって、上記の方法によれば、エアフロセンサを用いずに、エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を精度良く推定可能である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、エアフロセンサを用いずに、シリンダ内に送られる燃焼前の燃焼用気体の吸気流量を精度良く推定可能な制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる制御装置を備えるエンジンの全体構成の一例を概略的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる制御装置の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御ロジックを説明するためのフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる制御装置を説明するためのデータフロー図である。
【図５】自動再生処理中のＤＰＦ入出口温度およびＤＯＣ入出口温度の温度変化を示したグラフである。
【図６】通常運転時および強制再生処理時における排気スロットルバルブの開度を説明するためのグラフである。
【図７】吸気流量の推定精度を説明するためのグラフである。
【図８】本発明の他の一実施形態にかかる制御装置の制御ロジックを説明するためのフロー図である。
【図９】本発明の他の一実施形態にかかる制御装置を説明するためのデータフロー図である。
【図１０】通常運転時および強制再生処理時におけるＰＭ堆積量の増減を説明するためのグラフである。
【図１１】空気過剰率とエンジンから排出されるＳｏｏｔ（ＰＭ）排出量との関係を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態にかかる制御装置を備えるエンジンの全体構成の一例を概略的に示す概略構成図である。
図１に示されるように、排ガス浄化装置５は、ＤＯＣ５１とＤＰＦ５２とを有している。制御装置３は、エンジン１の排気流路１５に設けられる排ガス浄化装置５の再生（回復）を、後述する昇温手段６を制御することにより実行するものである。
【００３７】
最初に、制御装置３を備えるエンジン１（ディーゼルエンジン）について説明する。
図示される実施形態では、図１に示されるように、エンジン１は、上述した制御装置３と、上述した排ガス浄化装置５と、シリンダヘッド及びシリンダブロックを含むシリンダ１１１とシリンダ１１１内に配置されるピストン１１２とにより画定される燃焼室１２を有するエンジン本体１１と、燃焼室１２に未燃燃料を噴射するための燃料噴射弁１３と、エンジン１の吸気流路１４と、エンジン１の排気流路１５と、エンジン１の吸気流路１４又は排気流路１５に設けられるスロットルバルブ２と、を主に備えている。図１に示される実施形態では、エンジン１は、ターボチャージャやスーパチャージャなどの過給機が設けられておらず、大気圧でシリンダ内に吸気するし自然吸気エンジン（ＮＡエンジン）からなる。
【００３８】
エンジン本体１１には、吸気流路１４と排気流路１５とが接続されている。エンジン１の吸気流路１４は、エンジン１の外部の空気（燃焼用気体）を燃焼室１２に送るための流路である。エンジン１の排気流路１５は、燃焼室１２から排出された排ガスをエンジン１の外部に排出するための流路である。
【００３９】
燃料噴射弁１３は、図１に示されるように、未燃燃料（高圧燃料）が蓄圧された不図示のコモンレールに接続されているとともに、上記未燃燃料を噴射可能に構成されている。そして、燃料噴射弁１３は、制御装置３により未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料噴射量が制御されるように構成されている。図示される実施形態では、燃料噴射弁１３はエンジン本体１１に取り付けられており、燃焼室１２に未燃燃料を噴射可能に構成されている。他の実施形態では、燃料噴射弁１３は、吸気流路１４の燃焼室１２近傍に取り付けられており、吸気流路１４に未燃燃料を噴射可能に構成されている。
【００４０】
通常運転時に行われるメイン噴射において、燃料噴射弁１３から燃焼室１２又は吸気流路１４に噴射された未燃燃料は、吸気流路１４を介して燃焼室１２に送られる空気（燃焼用気体）に混合された後に、燃焼室１２内で燃焼する。燃焼室１２で燃焼後の排ガスは、排気流路１５を通り、エンジン１の外部に排出される。
【００４１】
スロットルバルブ２は、図１に示されるような、吸気流路１４に設けられる吸気スロットルバルブ２１と、排気流路１５に設けられる排気スロットルバルブ２２と、を含む。図示されている実施形態では、エンジン１は、吸気スロットルバルブ２１および排気スロットルバルブ２２の両方を備えている。他の実施形態では、エンジン１は、吸気スロットルバルブ２１および排気スロットルバルブ２２のうちの、排気スロットルバルブ２２のみを備えている。
【００４２】
吸気スロットルバルブ２１および排気スロットルバルブ２２の夫々は、制御装置３から送られる信号に応じて作動する不図示のモータおよびアクチュエータを有し、制御装置３が指示する指示開度に応じた開度に変更可能に構成されている。吸気スロットルバルブ２１は、制御装置３が指示する指示開度に応じた開度にすることで、燃焼室１２に送られる空気（燃焼用気体）の流量を調整可能である。排気スロットルバルブ２２は、制御装置３が指示する指示開度に応じた開度にすることで、排気流路１５の排気スロットルバルブ２２よりも下流側を流れる排ガスの流量を調整可能である。
【００４３】
上述した排ガス浄化装置５は、図１に示されるように、エンジン本体１１から排出された排ガスを浄化するための装置であって、排気流路１５に配置される上述したＤＯＣ５１（ディーゼル酸化触媒）と、排気流路１５のＤＯＣ５１よりも下流側に配置される上述したＤＰＦ５２（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と、を含んでいる。ＤＰＦ５２は、エンジン本体１１から排出された排ガス中に含まれるスス等のＰＭ（粒子状物質）を捕集可能に構成されている。図示される実施形態では、ＤＯＣ５１は、排気流路１５の排気スロットルバルブ２２よりも下流側に配置されている。
【００４４】
ＤＯＣ５１は、ハニカム状に多数の通気孔を有するとともに、外形が円筒形状又は直方体状に成形して構成されているセラミックや金属等の本体と、本体の内側表面に担持された酸化触媒と、を含んでいる。ＤＯＣ５１は、酸化触媒により酸化反応を促進させることで、ＤＯＣ５１を通過する排ガス中の未燃燃料（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化してＤＰＦ５２に捕集されたＰＭとの反応によりＰＭを燃焼除去できる二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する機能を有している。また、ＤＯＣ５１は、ＤＰＦの強制再生時において、排ガス中に含まれる未燃燃料の酸化反応による生じる熱によって、ＤＯＣ５１を通過する排ガスを昇温し、ＤＰＦ５２の入口温度を昇温する機能を有している。
【００４５】
ＤＰＦ５２は、ハニカム状に多数の通気孔を有するとともに、外形が円筒形状又は直方体状に成形して構成されている。ＤＰＦ５２は、多数の通気孔のうち、互いに隣り合う通気孔が入口側と出口側で交互に閉じられて排ガスがろ過壁（フィルタ）を通過するように構成されている。このため、排ガスは、ＤＰＦ５２のろ過壁を通過する際にＰＭが除去される。なお、ＤＰＦ５２は、内側表面に酸化触媒を担持していてもよい。
【００４６】
排ガス浄化装置５に送られた排ガスは、ＤＯＣ５１において排ガス中に含まれる未燃燃料（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が除去され、ＤＰＦ５２において排ガス中に含まれるＰＭが除去された後に、エンジン１の外部に排出される。
ＤＰＦ５２で除去されたＰＭは、エンジン運転中（通常運転中）に燃焼室１２から排出される高温の排ガスによって一部が燃焼するが（連続再生）、残りのＰＭは、ＤＰＦ５２のろ過壁に蓄積していく。このため、制御装置３は、ＤＰＦ５２のろ過壁に蓄積するＰＭを強制的に燃焼させて、ろ過壁を再生させる強制再生処理を実行する必要がある。
【００４７】
図示される実施形態では、図１に示されるように、排気流路１５は、エンジン本体１１の排出口とＤＯＣ５１の上流側とを接続する第１排気管１５１と、ＤＯＣ５１の下流側とＤＰＦ５２の上流側とを接続する第２排気管１５２と、ＤＰＦ５２の下流側に接続されるとともに排ガスを排出するための出口開口を有する第３排気管１５３と、を含んでいる。上述した排気スロットルバルブ２２は、第１排気管１５１に配置されている。
【００４８】
第１排気管１５１には、図１に示されるように、燃焼室１２から排出される排ガスの圧力として、排気スロットルバルブ２２の近傍の圧力を検出する排圧センサ８１と、燃焼室１２から排出される排ガスの温度として、ＤＯＣ５１の入口温度を検出するＤＯＣ入口温度センサ８２と、が配置されている。第２排気管１５２には、図１に示されるように、ＤＰＦ５２の入口温度を検出するＤＰＦ入口温度センサ８３が配置されている。第３排気管１５３には、図１に示されるように、ＤＰＦ５２の出口温度を検出するＤＰＦ出口温度センサ８４が配置されている。ＤＰＦ５２には、ＤＰＦ入口圧力センサ８５、ＤＰＦ出口圧力センサ８６及びＤＰＦ差圧センサ８７が配置されている。これらのセンサ類で測定された排ガスの圧力、ＤＯＣ５１の入口温度、ＤＰＦ５２の入口温度、ＤＰＦ５２の出口温度及びＤＰＦ５２の差圧などに関する信号が入出力部３１（図２参照）を介して制御装置３に入力される。
【００４９】
また、図示される実施形態では、図１に示されるように、吸気流路１４は、吸気マニホールド１４１と、吸気マニホールドの上流側に接続される第１吸気管１４２と、吸気マニホールド１４１の下流側とエンジン本体１１の供給口とを接続する第２吸気管１４３と、を含んでいる。上述した吸気スロットルバルブ２１は、第１吸気管１４２に配置されている。
【００５０】
図示される実施形態では、制御装置３は、エンジン１を制御するためのＥＣＵ装置（電子制御ユニット）である。他の実施形態では、制御装置３は、ＥＣＵ装置の備える機能（プログラムや回路）の一つとして実装されていてもよい。また、上記ＥＣＵ装置とは別に、プロセッサを備える他の電子制御ユニットとして制御装置３を構成しても良い。制御装置３は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、及びＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータとして構成されていてもよい。また、制御装置３は、上述したセンタ類で測定された信号に基づく制御を、燃料噴射弁１３、吸気スロットルバルブ２１および排気スロットルバルブ２２などに対して実行可能に構成されている。
【００５１】
図２は、本発明の一実施形態にかかる制御装置の一例を示すブロック図である。
上述した昇温手段６は、図２に示されるように、燃料噴射弁１３および排気スロットルバルブ２２を含んでいる。なお、図２に示されるように、昇温手段６は、吸気スロットルバルブ２１又は後述する排気流路噴射弁１６の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。
【００５２】
制御装置３は、昇温手段６によりＤＰＦ５２を昇温することでＤＰＦ５２に堆積するＰＭを除去する上述した強制再生処理を実行可能に構成されている。なお、制御装置３は、強制再生処理の実行中だけでなく、通常運転中においても昇温手段６を制御可能に構成されている。
【００５３】
図示される実施形態では、制御装置３は、図２に示されるように、上述した入出力部３１と、記憶部３２と、燃料噴射弁１３による噴射の実行を制御するための噴射制御部３３と、スロットルバルブ２（吸気スロットルバルブ２１、排気スロットルバルブ２２）の絞りを制御するためのバルブ開度指示部３４と、通常運転実行部３５と、強制再生処理実行部３６と、強制再生処理実施要件判定部３７と、ＰＭ堆積量推定部３８と、流量推定部３９と、を備えている。
【００５４】
噴射制御部３３は、燃料噴射弁１３より噴射される未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料の噴射量を制御可能に構成されている。バルブ開度指示部３４は、スロットルバルブ２に対して、スロットルバルブ２の指示開度を指示するように構成されている。
【００５５】
図３は、本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御ロジックを説明するためのフロー図である。図４は、本発明の一実施形態にかかる制御装置を説明するためのデータフロー図である。
図３に示されるように、制御装置３は、強制再生処理を実行中である場合には（Ｓ１０１で「Ｙｅｓ」）、強制再生処理実行部３６が強制再生処理を実行する。より具体的には、強制再生処理実行部３６は、噴射制御部３３およびバルブ開度指示部３４に対して、強制再生処理時に対応する制御を実行するように指示するように構成されている。また、強制再生処理を実行中でない場合には（Ｓ１０１で「Ｎｏ」）、通常運転実行部３５が、通常運転時における制御を実行する。より具体的には、通常運転実行部３５は、噴射制御部３３およびバルブ開度指示部３４に対して、強制再生処理時に対応する制御を実行するように指示するように構成されている。
【００５６】
強制再生処理は、強制再生処理実施要件判定部３７が強制再生処理実施要件を満たすと判断した場合に開始される。強制再生処理実施要件判定部３７が強制再生処理実施要件を満たさないと判断した場合には通常運転を継続する。つまり、強制再生処理実施要件判定部３７は、強制再生処理実施要件を満たすか否かを判定可能に構成されている。また、強制再生処理実行部３６は、強制再生処理実施要件を満たしたときに強制再生処理（自動再生処理）を実行するように構成されている。なお、強制再生処理には、上述した強制再生処理実施条件を満たすことで制御装置３により自動的に実施される自動再生処理と、手動操作により実施される手動再生処理と、が含まれる。
【００５７】
強制再生処理実施条件としては、ＤＰＦ５２のろ過壁に蓄積されたＰＭの堆積量の推定値が規定値を超える場合、エンジン本体１１の運転時間が規定時間を超える場合、及び、燃料噴射弁１３の燃料噴射量の累計値が規定値を超える場合などが挙げられる。図示される実施形態では、強制再生処理実施要件判定部３７は、ＰＭの堆積量の推定値が規定値を超える場合、エンジン本体１１の運転時間が規定時間を超える場合、又は、燃料噴射弁１３の燃料噴射量の累計値が規定値を超える場合、の少なくとも何れか一つを満たすときに強制再生処理実施要件を満たすと判定する。
【００５８】
図示される実施形態では、強制再生処理実施要件判定部３７は、ＰＭ堆積量推定部３８に接続されており、ＰＭ堆積量推定部３８からＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量の推定値を取得可能に構成されている。ＰＭ堆積量推定部３８は、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量を推定するように構成されている。
【００５９】
図５は、自動再生処理中のＤＰＦ入出口温度およびＤＯＣ入出口温度の温度変化を示したグラフである。図６は、通常運転時および強制再生処理時における排気スロットルバルブの開度を説明するためのグラフである。
図５に示されるように、強制再生処理（自動再生処理）は、第１昇温処理と、第１昇温処理よりも後に実行される第２昇温処理と、を含んでいる。
【００６０】
第１昇温処理時において、強制再生処理実行部３６は、図５に示されるように、ＤＯＣ５１の入口温度が、ＤＯＣ５１が活性化する活性化温度（例えば、２５０℃）である第１温度Ｔ１まで昇温するように昇温手段６を制御する。図示される実施形態では、図６に示されるように、排気スロットルバルブ２２を昇温手段６とし、排気スロットルバルブ２２の開度Ｏを小さくして、排気流路１５の排気スロットルバルブ２２よりも下流側を流れる排ガスの流量を少なくすることでＤＯＣ５１の入口温度を上昇させている。
【００６１】
強制再生処理時における排気スロットルバルブ２２の開度を第１開度Ｏ１とし、通常運転時における排気スロットルバルブ２２の開度を第２開度Ｏ２とする。第２開度Ｏ２は、全開（１００％）又は全開に近い開度である。第１昇温処理における第１開度Ｏ１は、第２開度Ｏ２から絞られて第２開度Ｏ２よりも小さい開度ＯＦになっている。開度ＯＦは、図６に示される実施形態では、１０％以上２０％以下の範囲内に含まれる。
【００６２】
なお、他の実施形態では、燃料噴射弁１３を昇温手段６とし、アーリーポスト噴射でエンジン１の出力には影響を与えずにシリンダ１１１から排出される排ガスの温度を上昇させることで、シリンダ１１１よりも排ガスの流れ方向に下流側に位置するＤＯＣ５１の入口温度を上昇させてもよい。また、燃料を噴射するコモンレール圧を制御するコモンレール圧制御手段（不図示）を昇温手段６とし、コモンレール圧を制御することで実行しても良い。また、排気スロットルバルブ２２、燃料噴射弁１３、コモンレール圧制御手段（不図示）のうちの２つ以上を昇温手段６としてＤＯＣ５１の入口温度を上昇させてもよい。ここで、アーリーポスト噴射は、燃焼室１２に燃料を噴射する工程において、メイン燃料を噴射した直後の燃焼室１２内の圧力がまだ高い状態でメイン噴射より少量の燃料を噴射する１回目のポスト噴射である。アーリーポスト噴射では、後述するレイトポスト噴射とは異なり、メイン噴射よりも後、且つ、燃焼室１２における燃焼に寄与するタイミングで燃料が噴射される。
【００６３】
第２昇温処理時において、強制再生処理実行部３６は、図５に示されるように、第１昇温処理の完了後に、ＤＰＦ５２が第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２まで昇温するように昇温手段６を制御する。図示される実施形態では、図６に示されるように、排気スロットルバルブ２２を昇温手段６とし、排気スロットルバルブ２２の開度（第１開度Ｏ１）を開度ＯＦよりも大きい開度ＯＳまで開き、排気流路１５の排気スロットルバルブ２２よりも下流側を流れる排ガスの流量を増やしている。また、図示される実施形態では、燃料噴射弁１３をさらに昇温手段６とする。第２昇温処理中に、上述した噴射制御部３３は、燃料噴射弁１３に対してレイトポスト噴射を指示する。該レイトポスト噴射により、燃焼室１２から排気流路１５へ未燃燃料を流出させ、排出された未燃燃料がＤＯＣ５１に流入して酸化発熱することで、ＤＰＦ５２の入口温度を第２温度Ｔ２まで昇温している。また、第２温度Ｔ２までＤＰＦ５２を昇温することで、ＤＰＦ５２に堆積したＰＭを燃焼させることができる。なお、他の実施形態では、第２昇温処理中に、上述した噴射制御部３３は、燃料噴射弁１３に対してアーリーポスト噴射およびレイトポスト噴射を指示する。ここで、レイトポスト噴射は、アーリーポスト噴射の後の燃焼室１２内の燃焼に寄与しないタイミング（下死点近傍）で燃料を噴射する２回目のポスト噴射である。
【００６４】
なお、燃料噴射弁１３のレイトポスト噴射に変えて、またはこれと併せて排気流路１５に配置された排気流路噴射弁１６（図１参照）から未燃燃料を噴射させてもよい。この場合には、噴射制御部３３は、燃料噴射弁１３だけでなく、排気流路噴射弁１６による未燃燃料の噴射の実行を制御してもよい。つまり、噴射制御部３３は、排気流路噴射弁１６より噴出される未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料の噴射量を制御可能に構成されている。
【００６５】
流量推定部３９は、エンジン１のシリンダ１１１内に送られる燃焼用気体の吸気流量Ｉを推定するように構成されている。流量推定部３９は、図３に示されるように、強制再生処理時において、強制再生処理時における吸気流量Ｉである第１吸気流量Ｉ１を推定するように構成されている（Ｓ１０２）。また、流量推定部３９は、図３に示されるように、通常再生処理時において、通常運転時における吸気流量Ｉである第２吸気流量Ｉ２を推定するように構成されている（Ｓ１０５）。
【００６６】
本発明者らは、通常運転時には排気スロットルバルブ２２の開度が全開又は全開に近い状態になっているので、エンジン１の運転状態に基づいて、通常運転時における吸気流量Ｉである第２吸気流量Ｉ２を推定できるが、強制再生処理時には、排気スロットルバルブ２２の開度が絞られて、背圧（排気流路の圧力）が上昇して体積効率が低下するので、エンジン１の運転状態のみに基づいて、強制再生処理時における吸気流量Ｉである第１吸気流量Ｉ１を推定することは困難であることを見出した。
また、本発明者らは鋭意検討の結果、第１吸気流量Ｉ１は、図４に示されるように、強制再生処理時におけるエンジンの回転数を含むエンジンの運転状態を示す第１状態量Ｓ１、および強制再生処理時における排気スロットルバルブ２２の開度である第１開度Ｏ１から精度良く推定可能であることを見出した。
【００６７】
幾つかの実施形態では、上述した制御装置３は、上述した流量推定部３９を備えている。そして、上述した流量推定部３９は、強制再生処理時における、上述した第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１と、強制再生処理時における吸気流量Ｉである第１吸気流量Ｉ１と、の関係を表す第１の関係Ｒ１に基づいて、第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１から第１吸気流量を推定するように構成されている。
【００６８】
「第１の関係Ｒ１」は、第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１と、第１吸気流量Ｉ１との間の対応関係を示すものであり、第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１を入力とした際に、入力した第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１に対応する第１吸気流量Ｉ１を特定し、取得できるようになっていればよい。第１の関係Ｒ１には、実験等を行うことによって予め作成された、後述する第１マップ３２１、図や表、データベース、近似曲線などの推定式が含まれる。
【００６９】
図示される実施形態では、図４に示されるように、エンジン回転数を含む第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１を入力値とし、第１吸気流量Ｉ１を出力値とする第１マップ３２１（第１の関係Ｒ１）が記憶部３２（図２参照）に予め記憶されている。流量推定部３９は、第１マップ３２１により、第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１から第１吸気流量Ｉ１の推定値を取得する。なお、第１開度Ｏ１として、バルブ開度指示部３４がスロットルバルブ２に対して指示する指示開度を用いてもよい。この場合には、制御装置３の外部から排気スロットルバルブ２２の開度を取得しなくても良いので、第１吸気流量Ｉ１の推定を迅速に行うことができる。また、エンジン回転数には、エンジン本体１１に接続される不図示のシャフト（回転軸部材）の回転数を検出するエンジン回転数センサ９１（図１参照）から取得される計測値を用いてもよい。エンジン回転数センサ９１は、制御装置３に接続されており、上記計測値を制御装置３に送信するように構成されている。
【００７０】
上記の構成によれば、第１の関係Ｒ１、すなわち、第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１と、第１吸気流量Ｉ１と、の関係に基づいて、第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１から対応する第１吸気流量Ｉ１を精度良く推定可能である。ここで、強制再生処理時では、制御装置３により排気スロットルバルブ２２の開度を絞る（小さくする）制御が実行されている。第１開度Ｏ１、すなわち強制再生処理時における排気スロットルバルブ２２の開度を、第１吸気流量Ｉ１を推定する際に用いることで、排気スロットルバルブ２２の開度を絞ることで生じる体積効率の低下を考慮した第１吸気流量Ｉ１を推定可能である。よって、上記の構成によれば、エアフロセンサを用いずに、エンジン１のシリンダ１１１内に送られる燃焼用気体の吸気流量Ｉを精度良く推定可能である。
【００７１】
エアフロセンサを用いずに、エンジン１のシリンダ１１１内に送られる燃焼用気体の吸気流量Ｉを精度良く推定可能であるので、エアフロメータを搭載したエンジンにおいては、エアフロメータが故障したとしても正確な吸気流量を推定できるので、エンジンの信頼性を向上させることができる。また、エアフロメータをエンジンに搭載しないで、エンジンの低価格化を図ることもできる。
【００７２】
上述したように、通常運転時には排気スロットルバルブ２２の開度が全開又は全開に近い状態になっているので、エンジン１の運転状態に基づいて、通常運転時における吸気流量Ｉである第２吸気流量Ｉ２を推定できる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、上述した流量推定部３９は、強制再生処理を行わない通常運転時における、エンジンの回転数および燃料噴射量を含むエンジンの運転状態を示す第２状態量Ｓ２と、通常運転時における吸気流量Ｉである第２吸気流量Ｉ２と、の関係を表す第２の関係Ｒ２に基づいて、第２状態量Ｓ２から第２吸気流量Ｉ２を推定するように構成されている。ここで、燃料噴射量は、制御装置３の噴射制御部３３に制御される、燃料噴射弁１３より噴射される未燃燃料の噴射量である。つまり、制御装置３は、制御量として燃料噴射量を所持する。
【００７４】
「第２の関係Ｒ２」は、第２状態量Ｓ２と第２吸気流量Ｉ２との間の対応関係を示すものであり、第２状態量Ｓ２を入力とした際に、入力した第２状態量Ｓ２に対応する第２吸気流量Ｉ２を特定し、取得できるようになっていればよい。第２の関係Ｒ２には、実験等を行うことによって予め作成された、後述する第２マップ３２２、図や表、データベース、近似曲線などの推定式が含まれる。
【００７５】
図示される実施形態では、図４に示されるように、エンジン回転数および燃料噴射量を含む第２状態量Ｓ２を入力値とし、第２吸気流量Ｉ２を出力値とする第２マップ３２２（第２の関係Ｒ２）が記憶部３２（図２参照）に予め記憶されている。流量推定部３９は、第２マップ３２２により、第２状態量Ｓ２から第２吸気流量Ｉ２の推定値を取得する。
【００７６】
上記の構成によれば、第２の関係Ｒ２、すなわち、第２状態量Ｓ２と、第２吸気流量Ｉ２との関係に基づいて、第２状態量Ｓ２から対応する第２吸気流量Ｉ２を精度良く推定可能である。よって、上記の構成によれば、エアフロセンサを用いずに、通常運転時におけるエンジン１のシリンダ１１１内に送られる燃焼用気体の吸気流量（第２吸気流量Ｉ２）を精度良く推定可能である。
【００７７】
上述したように、強制再生処理時と通常運転時とでは、吸気流量Ｉの推定方法が異なる。このように強制再生処理時と通常運転時との夫々に適した吸気流量Ｉの推定方法を用いることで、強制再生処理時における第１吸気流量Ｉ１および通常運転時における第２吸気流量Ｉ２の推定精度を向上させることができる。
【００７８】
図示される実施形態では、図４に示されるように、上述した第１状態量Ｓ１は、上述した第２状態量Ｓ２に含まれる燃料噴射量を含んでいないが、第１吸気流量Ｉ１を推定する際に燃料噴射量が与える影響が少ないので、燃料噴射量を含まなくても第１吸気流量Ｉ１を精度良く推定可能である。特にＮＡエンジンの場合には、吸気流量はシリンダ１１１の容積により定まるので燃料噴射量が与える影響が少ない。
【００７９】
図７は、吸気流量の推定精度を説明するためのグラフである。図７に示されるように、第２吸気流量Ｉ２の推定値は、第２吸気流量Ｉ２の実測値に対して高い一致率を示した。図７に示す第２吸気流量Ｉ２と同様に、第１吸気流量Ｉ１の推定値は、第１吸気流量Ｉ１の実測値に対して高い一致率を示した。
【００８０】
幾つかの実施形態では、上述したエンジン１は、図１に示されるように、エンジン１のシリンダ１１１から排出された排ガスの一部をＥＧＲガスとして、シリンダ１１１よりも上流側に還流させるように構成されているＥＧＲ装置１７をさらに含んでいる。ＥＧＲ装置１７は、エンジン１の吸気流路１４と排気流路１５とを接続するとともにシリンダ１１１から排出される排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気流路１４に還流させるためのＥＧＲ流路１７１と、ＥＧＲ流路を流れるＥＧＲガスの流量を調整可能に構成されているＥＧＲバルブ１７２と、を含んでいる。
【００８１】
図示される実施形態では、ＥＧＲ流路１７１は、排気流路１５の排気スロットルバルブ２２および排ガス浄化装置５よりも上流側に一端が接続されて排気流路１５から分岐しているＥＧＲ管１７１Ａを含んでいる。ＥＧＲ管１７１Ａは、吸気流路１４の吸気スロットルバルブ２１よりも下流側に位置する吸気マニホールド１４１に他端が接続されている。また、ＥＧＲバルブ１７２は、制御装置３のバルブ開度指示部３４により開度が制御されることで、ＥＧＲ管１７１Ａを流れるＥＧＲガスの流量を制御するようになっている。
【００８２】
強制再生処理時には、ＥＧＲバルブ１７２が閉止されて、ＥＧＲガスがシリンダ１１１よりも上流側に還流しないので、シリンダ１１１から排出される排ガスは全量が排ガス浄化装置５に流れる。これに対して、通常運転時には、ＥＧＲバルブ１７２を開いて、ＥＧＲガスをシリンダ１１１よりも上流側に流すことが行われるので、シリンダ１１１から排出される排ガスの一部がＥＧＲガスとなり、排ガスの残りが排ガス浄化装置５に流れる。燃焼用気体の吸気流量や排ガスの排気流量の実状を把握するために、図３に示されるように、通常運転時において上述したＥＧＲ装置１７を備える場合には（Ｓ１０６で「Ｙｅｓ」）、ＥＧＲ流路１７１を流れるＥＧＲガスの流量ＥＦを取得する（Ｓ１０９）。
【００８３】
幾つかの実施形態では、上述した流量推定部３９は、通常運転時における、上述した第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥと、ＥＧＲ流路１７１を流れるＥＧＲガスの流量ＥＦと、の関係を表す第３の関係Ｒ３に基づいて、第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥからＥＧＲガスの流量ＥＦを推定するように構成されている。
【００８４】
「第３の関係Ｒ３」は、第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥとＥＧＲガスの流量ＥＦとの間の対応関係を示すものであり、第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥを入力とした際に、入力した第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥに対応するＥＧＲガスの流量ＥＦを特定し、取得できるようになっていればよい。第３の関係Ｒ３には、実験等を行うことによって予め作成された、後述する第３マップ３２３、図や表、データベース、近似曲線などの推定式が含まれる。
【００８５】
図示される実施形態では、図４に示されるように、エンジン回転数および燃料噴射量を含む第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥを入力値とし、ＥＧＲガスの流量ＥＦを出力値とする第３マップ３２３（第３の関係Ｒ３）が記憶部３２（図２参照）に予め記憶されている。流量推定部３９は、第３マップ３２３により、第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥからＥＧＲガスの流量ＥＦの推定値を取得する。
【００８６】
上記の構成によれば、第３の関係Ｒ３、すなわち、第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥと、ＥＧＲ流路１７１を流れるＥＧＲガスの流量ＥＦと、の関係に基づいて、第２状態量Ｓ２およびＥＧＲバルブ１７２の開度ＯＥからＥＧＲ流路１７１を流れるＥＧＲガスの流量ＥＦを精度良く推定可能である。よって、制御装置３は、ＥＧＲ流路１７１を流れるＥＧＲガスの流量ＥＦを考慮した制御を行うことができる。
【００８７】
図３に示されるように、強制再生時における吸気流量Ｉ１を推定（Ｓ１０２）した後は、推定した第１吸気流量Ｉ１に基づいて、演算部４１で他の状態量を取得し（Ｓ１０３）、第１吸気流量Ｉ１および他の状態量に応じた制御をエンジン１に対して行う（Ｓ１０４）。
【００８８】
また、図３に示されるように、ＥＧＲ装置１７を備えないエンジン１において（Ｓ１０６で「Ｎｏ」）、通常運転時における吸気流量Ｉ２を推定した後は（Ｓ１０５）、推定した第２吸気流量Ｉ２に基づいて、演算部４１で他の状態量を取得し（Ｓ１０７）、第２吸気流量Ｉ２および他の状態量に応じた制御をエンジン１に対して行う（Ｓ１０８）。
【００８９】
また、図３に示されるように、ＥＧＲ装置１７を備えるエンジン１において（Ｓ１０６で「Ｙｅｓ」）、ＥＧＲガスの流量ＥＦを取得した後は（Ｓ１０９）、推定した第２吸気流量Ｉ２およびＥＧＲガスの流量ＥＦに基づいて、演算部４１で他の状態量を取得し（Ｓ１１０）、第２吸気流量Ｉ２、ＥＧＲガスの流量ＥＦおよび他の状態量に応じた制御をエンジン１に対して行う（Ｓ１１１）。
【００９０】
ここで、演算部４１は、通常運転実行部３５、強制再生処理実行部３６および流量推定部３９のうちの少なくとも一つに含まれるものであってもよいし、制御装置３が通常運転実行部３５などとは別に備えるものであってもよい。また、他の状態量には、図４に示されるように、強制再生時におけるシリンダ１１１から排出される排ガスの排気流量Ｅである第１排気流量Ｅ１、通常運転時におけるシリンダ１１１から排出される排ガスの排気流量Ｅである第２排気流量Ｅ２、排ガス浄化装置５に送られる排ガスの排気流量である第３排気流量Ｅ３、強制再生時および通常運転時の夫々における空気過剰率などが含まれる。
【００９１】
第１排気流量Ｅ１は、第１吸気流量Ｉ１に対応しており、第１吸気流量Ｉ１に基づいて推定することができる。また、第２排気流量Ｅ２は、第２吸気流量Ｉ２に対応しており、第２吸気流量Ｉ２に基づいて推定することができる。
【００９２】
幾つかの実施形態では、吸気行程における第１吸気流量Ｉ１を所定期間経過後（排気行程までにかかる工程が経過した後）の第１排気流量Ｅ１とみなし、吸気行程における第２吸気流量Ｉ２を所定期間経過後（排気行程までにかかる工程が経過した後）の第２排気流量Ｅ２とみなす。他の幾つかの実施形態では、第１吸気流量Ｉ１に上記所定期間中の燃料噴射量を加えたものを所定期間経過後の第１排気流量Ｅ１とみなし、第２吸気流量Ｉ２に上記所定期間中の燃料噴射量を加えたものを所定期間経過後の第２排気流量Ｅ２とみなしてもよい。
【００９３】
また、幾つかの実施形態では、第１吸気流量Ｉ１を燃料噴射量で割ることで強制再生処理時における空燃比を算出し、強制再生処理時における空燃比および第１吸気流量Ｉ１に基づいて、第１排気流量Ｅ１を算出する。同様に、第２吸気流量Ｉ２を燃料噴射量で割ることで通常運転時における空燃比を算出し、通常運転時における空燃比および第２吸気流量Ｉ２に基づいて、第２排気流量Ｅ２を算出する。なお、空気過剰率は、上記算出された空燃比を理論空燃比で割ることで算出することができる。
【００９４】
制御装置３は、第１吸気流量Ｉ１、第２吸気流量Ｉ２、ＥＧＲガス流量ＥＦ、第１排気流量Ｅ１、第２排気流量Ｅ２、第１状態量Ｓ１、第２状態量Ｓ２、第１開度Ｏ１、ＥＧＲバルブの開度ＯＥ、体積効率、空燃比、空気過剰率などのうちの少なくとも一つ以上に基づいて、上述した昇温手段６を制御することで、強制再生処理およびエンジン１の制御を効果的に行うことができる。
【００９５】
仮に、推定される第１吸気流量Ｉ１よりも実際の吸気流量が多い場合には、強制再生処理時において排気流路１５の温度および圧力が高くなり過ぎて、エンジン本体１１の故障およびＤＯＣ５１の酸化触媒が熱によって破壊や損傷する虞がある。また、推定される第１吸気流量Ｉ１よりも実際の吸気流量が少ない場合には、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭが燃焼しきれずに残る虞がある。つまり、推定される第１吸気流量Ｉ１が実際の吸気流量との間の誤差が大きい場合には、強制再生処理およびエンジン１の制御が効果的に行われない虞がある。
【００９６】
図８は、本発明の他の一実施形態にかかる制御装置の制御ロジックを説明するためのフロー図である。図９は、本発明の他の一実施形態にかかる制御装置を説明するためのデータフロー図である。
幾つかの実施形態では、図８に示されるように、上述した第１吸気流量Ｉ１を推定した（Ｓ１０２）後、且つ、上述した第１吸気流量Ｉ１に基づいて、他の状態量を取得する（Ｓ１０３）前に、第１吸気流量Ｉ１の補正を行う（Ｓ２０１）。また、図８に示されるように、上述した第２吸気流量Ｉ２を推定した（Ｓ１０５）後、且つ、上述した第２吸気流量Ｉ２単独、又は上述した第２吸気流量Ｉ２およびＥＧＲガス流量ＥＦに基づいて、他の状態量を取得する（Ｓ１０７、Ｓ１１０）前に、第２吸気流量Ｉ２の補正を行う（Ｓ２０２）。
【００９７】
以下、第１吸気流量Ｉ１の補正および第２吸気流量Ｉ２の補正について説明する。
幾つかの実施形態では、図２に示されるように、上述した制御装置３は、上述した流量推定部３９で推定された吸気流量Ｉを補正するように構成されている流量補正部４０をさらに備えている。そして、流量補正部４０は、第１吸気流量補正部４０Ａを含んでいる。
【００９８】
第１吸気流量補正部４０Ａは、図９に示されるように、上述したＰＭ堆積量推定部３８によって推定されたＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量と、第１吸気流量Ｉ１の補正値である第１補正値Ｃ１と、の関係を表す第４の関係Ｒ４に基づいて、ＰＭ堆積量推定部３８によって推定されたＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量から推定される第１補正値Ｃ１に応じて流量推定部３９で推定された第１吸気流量Ｉ１を減らすように構成されている。ここで、第１補正値Ｃ１は、差分量からなり、第１吸気流量Ｉ１から第１補正値Ｃ１を減ずるようになっていてもよいし、比率や割合からなり、第１吸気流量Ｉ１に第１補正値Ｃ１を乗じるようになっていてもよい。
【００９９】
「第４の関係Ｒ４」は、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量と第１補正値Ｃ１の間の対応関係を示すものであり、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量を入力とした際に、入力したＰＭの堆積量に対応する第１補正値Ｃ１を特定し、取得できるようになっていればよい。第４の関係Ｒ４には、実験等を行うことによって予め作成された、後述する第４マップ３２４、図や表、データベース、近似曲線などの推定式が含まれる。
【０１００】
図示される実施形態では、図９に示されるように、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量を入力値とし、第１補正値Ｃ１を出力値とする第４マップ３２４（第４の関係Ｒ４）が記憶部３２（図２参照）に予め記憶されている。流量推定部３９は、第４マップ３２４により、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量（推定値）から第１補正値Ｃ１を取得し、第１補正値Ｃ１により第１吸気流量Ｉ１を補正する。
【０１０１】
上記の構成によれば、第１吸気流量補正部４０Ａは、ＰＭ堆積量推定部３８によって推定されたＰＭの堆積量から推定される第１補正値Ｃ１に応じて、流量推定部３９で推定された第１吸気流量Ｉ１を減らすように構成されている。ここで、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量が増えると、エンジン本体１１（エンジン１）の背圧が上昇して排気効率が低下するため、必然的に吸気効率や体積効率が低下する。第１補正値Ｃ１に応じて流量推定部３９で推定された第１吸気流量Ｉ１を減らすことで得られる補正後の第１吸気流量Ｉ１は、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量により生じる体積効率の低下が反映された、より精度の高いものになる。よって、上記の構成によれば、第１吸気流量Ｉ１の推定精度を向上させることができる。
【０１０２】
幾つかの実施形態では、図２に示されるように、上述した制御装置３は、上述した流量補正部４０を備えている。そして、流量補正部４０は、第２吸気流量補正部４０Ｂを含んでいる。
【０１０３】
第２吸気流量補正部４０Ｂは、図９に示されるように、上述したＰＭ堆積量推定部３８によって推定されたＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量と、第２吸気流量Ｉ２の補正値である第２補正値Ｃ２と、の関係を表す第５の関係Ｒ５に基づいて、ＰＭ堆積量推定部３８によって推定されたＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量から推定される第２補正値Ｃ２に応じて流量推定部３９で推定された第２吸気流量Ｉ２を減らすように構成されている。ここで、第２補正値Ｃ２は、差分量からなり、第２吸気流量Ｉ２から第２補正値Ｃ２を減ずるようになっていてもよいし、比率や割合からなり、第２吸気流量Ｉ２に第２補正値Ｃ２を乗じるようになっていてもよい。
【０１０４】
「第５の関係Ｒ５」は、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量と第２補正値Ｃ２の間の対応関係を示すものであり、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量を入力とした際に、入力したＰＭの堆積量に対応する第２補正値Ｃ２を特定し、取得できるようになっていればよい。第５の関係Ｒ５には、実験等を行うことによって予め作成された、後述する第５マップ３２５、図や表、データベース、近似曲線などの推定式が含まれる。
【０１０５】
図示される実施形態では、図９に示されるように、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量を入力値とし、第２補正値Ｃ２を出力値とする第５マップ３２５（第５の関係Ｒ５）が記憶部３２（図２参照）に予め記憶されている。流量推定部３９は、第５マップ３２５により、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量（推定値）から第２補正値Ｃ２を取得し、第２補正値Ｃ２により第２吸気流量Ｉ２を補正する。
【０１０６】
上記の構成によれば、第２吸気流量補正部４０Ｂは、ＰＭ堆積量推定部３８によって推定されたＰＭの堆積量から推定される第２補正値Ｃ２に応じて、流量推定部３９で推定された第２吸気流量Ｉ２を減らすように構成されている。ここで、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量が増えると、エンジン本体１１（エンジン１）の背圧が上昇して排気効率が低下するため、必然的に吸気効率や体積効率が低下する。第２補正値Ｃ２に応じて流量推定部３９で推定された第２吸気流量Ｉ２を減らすことで得られる補正後の第２吸気流量Ｉ２は、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭの堆積量により生じる体積効率の低下が反映された、より精度の高いものになる。よって、上記の構成によれば、第２吸気流量Ｉ２の推定精度を向上させることができる。
【０１０７】
幾つかの実施形態では、図１に示されるように、エンジン１は、大気圧の値を取得するように構成されている大気圧取得装置をさらに備えている。大気圧取得装置は、大気圧を測定する大気圧センサ９２を含んでいる。大気圧センサ９２は、制御装置３に接続されており、上記大気圧の値を制御装置３に送信するように構成されている。図２に示されるように、上述した流量補正部４０は、第３吸気流量補正部４０Ｃを含んでいる。
【０１０８】
第３吸気流量補正部４０Ｃは、図９に示されるように、上述した大気圧センサ９２（大気圧取得装置）により取得された大気圧の値と、吸気流量Ｉ（第１吸気流量Ｉ１、第２吸気流量Ｉ２を含む）の補正値である第３補正値Ｃ３と、の関係を表す第６の関係Ｒ６に基づいて、大気圧センサ９２により取得された大気圧の値から推定される第３補正値Ｃ３に応じて、流量推定部３９で推定された吸気流量Ｉを増減するように構成されている。ここで、第３補正値Ｃ３は、差分量からなり、大気圧が標準気圧などの基準圧よりも高い場合には吸気流量Ｉに第３補正値Ｃ３を加えるようになっており、且つ、大気圧が上記基準圧よりも低い場合には吸気流量Ｉから第３補正値Ｃ３を減ずるようになっていてもよい。また、第３補正値Ｃ３は、比率や割合からなり、吸気流量Ｉに第３補正値Ｃ３を乗じるようになっていてもよい。
【０１０９】
「第６の関係Ｒ６」は、大気圧の値と第３補正値Ｃ３の間の対応関係を示すものであり、大気圧の値を入力とした際に、入力した大気圧の値に対応する第３補正値Ｃ３を特定し、取得できるようになっていればよい。第６の関係Ｒ６には、実験等を行うことによって予め作成された、後述する第６マップ３２６、図や表、データベース、近似曲線などの推定式が含まれる。
【０１１０】
図示される実施形態では、図９に示されるように、大気圧の値を入力値とし、第３補正値Ｃ３を出力値とする第６マップ３２６（第６の関係Ｒ６）が記憶部３２（図２参照）に予め記憶されている。流量推定部３９は、第６マップ３２６により、大気圧の値（測定値）から第３補正値Ｃ３を取得し、第３補正値Ｃ３により吸気流量Ｉを補正する。なお、第６マップ３２６は、複数のマップからなり、第１吸気流量Ｉ１および第２吸気流量Ｉ２の夫々に対応するマップを有していてもよい。
【０１１１】
上記の構成によれば、第３吸気流量補正部４０Ｃは、大気圧の値（測定値）から推定される第３補正値Ｃ３に応じて、流量推定部３９で推定された吸気流量Ｉを増減するように構成されている。ここで、燃焼用気体の酸素密度は大気圧に比例する関係にあり、大気圧が低下すると一度に燃焼室に送られる酸素の量が減るため、必然的に吸気効率が低下する。反対に大気圧が上昇すると吸気効率が向上する。第３補正値Ｃ３に応じて流量推定部３９で推定された吸気流量Ｉ（第１吸気流量Ｉ１、第２吸気流量Ｉ２）を増減することで得られる補正後の吸気流量Ｉは、大気圧の変動が反映された、より精度の高いものになる。よって、上記の構成によれば、吸気流量Ｉの推定精度を向上させることができる。
【０１１２】
なお、幾つかの実施形態では、図２に示されるように、上述した流量補正部４０は、第１吸気流量補正部４０Ａと、第２吸気流量補正部４０Ｂと、第３吸気流量補正部４０Ｃと、のうちの複数を含んでいてもよい。また、図９に示されるように、流量補正部４０で補正後の第１吸気流量Ｉ１や第２吸気流量Ｉ２を用いて、演算部４１で第１排気流量Ｅ１などの他の状態量を取得してもよい。
【０１１３】
図１０は、通常運転時および強制再生処理時におけるＰＭ堆積量の増減を説明するためのグラフである。図１１は、空気過剰率とエンジンから排出されるＳｏｏｔ（ＰＭ）排出量との関係を説明するためのグラフである。
【０１１４】
図１０に示されるように、通常運転時において、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭは、燃焼室１２から排出される高温の排ガスによって一部が燃焼するが（連続再生）、残りのＰＭがＤＰＦ５２に蓄積していくので、ＤＰＦ５２におけるＰＭ堆積量は時間経過とともに徐々に増加する。図１１に示されるように、空気過剰率とシリンダ１１１から排出されるＳｏｏｔ（ＰＭ）排出量との間には図１１中曲線で示されるような対応関係がある。また、通常運転時における空気過剰率は、第２吸気流量Ｉ２から算出できる。また、ＤＯＣ５１の酸化触媒の性能は、排気流量Ｅや吸気流量Ｉに依存する。以上より、通常運転時におけるＰＭ堆積量は、第２吸気流量Ｉ２に基づいて推定することができる。
【０１１５】
図１０に示される実施形態では、ＤＰＦ５２におけるＰＭ堆積量が基準値ＳＶを超えたときに、強制再生処理を実行する。強制再生処理時におけるＰＭの燃焼速度は、排気流量Ｅや吸気流量Ｉに依存する。このため、強制再生処理時におけるＰＭ堆積量は、第１吸気流量Ｉ１に基づいて推定することができる。ここで、図２に示されるように、ＰＭ堆積量推定部３８は、流量推定部３９に接続されており、流量推定部３９から第１吸気流量Ｉ１および第２吸気流量Ｉ２を取得するように構成されている。
【０１１６】
幾つかの実施形態では、上述したＰＭ堆積量推定部３８は、強制再生処理時において、第１吸気流量Ｉ１に応じたＰＭの堆積量を推定するように構成されており、通常運転時において、第１吸気流量Ｉ１とは異なる第２吸気流量Ｉ２に応じたＰＭの堆積量を推定するように構成されている。この場合には、ＰＭ堆積量推定部３８は、強制再生処理時には第１吸気流量Ｉ１に応じたＰＭの堆積量を推定し、通常運転時には第１吸気流量Ｉ１とは異なる第２吸気流量Ｉ２に応じたＰＭの堆積量を推定する。つまり、強制再生処理時と通常運転時とでは、吸気流量Ｉの推定方法が異なり、ＰＭの堆積量を推定に用いられる吸気流量Ｉもまた、強制再生処理時と通常再生処理時とでは異なるものである。強制再生処理時と通常運転時との夫々に適した吸気流量Ｉの推定方法を用いることで、強制再生処理時における第１吸気流量Ｉ１および通常運転時における第２吸気流量Ｉ２の推定精度を向上させることができ、ひいては第１吸気流量Ｉ１および第２吸気流量Ｉ２により推定されるＰＭの堆積量の推定精度を向上させることができる。
【０１１７】
幾つかの実施形態では、上述したＰＭ堆積量推定部３８は、強制再生処理時において、強制再生処理時におけるシリンダ１１１から排出される排ガスの排気流量Ｅである第１排気流量Ｅ１であって、第１吸気流量Ｉ１に対応する第１排気流量Ｅ１に応じたＰＭの堆積量を推定するように構成されている。そして、ＰＭ堆積量推定部３８は、通常運転時において、通常運転時におけるシリンダ１１１から排出される排ガスの排気流量Ｅである第２排気流量Ｅ２であって、第２吸気流量Ｉ２に対応する第２排気流量Ｅ２からＥＧＲ流路１７１を流れるＥＧＲガスの流量ＥＦを除いた排気流量（第３排気流量Ｅ３）に応じたＰＭの堆積量を推定するように構成されている。ここで、第３排気流量Ｅ３は、通常運転時において排ガス浄化装置５に流れる排ガスの流量である。また、所定期間経過後の第１排気流量Ｅ１は、強制再生処理時において排ガス浄化装置５に流れる排ガスの流量とみなせる。
【０１１８】
上記の構成によれば、ＰＭ堆積量推定部３８は、強制再生処理時には第１吸気流量Ｉ１に対応する第１排気流量Ｅ１に応じたＰＭの堆積量を推定し、通常運転時には第２吸気流量Ｉ２に対応する第２排気流量Ｅ２からＥＧＲ流路１７１を流れるＥＧＲガスの流量ＥＦを除いた排気流量（第３排気流量Ｅ３）に応じたＰＭの堆積量を推定する。つまり、強制再生処理時と通常運転時とでは、ＰＭの堆積量を推定に用いられる排気流量Ｅが異なるものである。強制再生処理時と通常運転時との夫々に適した排気流量ＥによりＰＭの堆積量を推定することで、推定されるＰＭの堆積量の推定精度を向上させることができる。特に、通常運転時においては、ＥＧＲ流路１７１に流れるＥＧＲガスの流量ＥＦを第２排気流量Ｅ２から除くことで、推定されるＰＭの堆積量の推定精度の向上が図られる。
【０１１９】
なお、幾つかの実施形態では、制御装置３の演算部４１は、第１吸気流量Ｉ１および第２吸気流量Ｉ２に対して推定値の時系列変化が緩やかになるようなフィルタリング処理を施してもよい。この場合には、推定値からノイズや重要性の低いものを除去することができるので、結果として第１吸気流量Ｉ１および第２吸気流量Ｉ２の推定精度を向上させることができる。
【０１２０】
上述した幾つかの実施形態において、エンジン１は、図１に示されるように、上述した制御装置３と、上述したＤＯＣ５１と、上述したＤＰＦ５２と、上述した排気スロットルバルブ２２を含む昇温手段６と、を備えている。この場合には、エンジン１は制御装置３により、強制再生処理時における吸気流量Ｉである第１吸気流量Ｉ１と、強制再生処理を行わない通常運転時における吸気流量Ｉである第２吸気流量Ｉ２と、を精度良く推定可能である。よって、上記の構成によれば、エンジン１は、エアフロセンサを用いずに、エンジン１のシリンダ１１１内に送られる燃焼用気体の吸気流量Ｉを精度良く推定可能である。
【０１２１】
上述した幾つかの実施形態では、エンジン１が自然吸気エンジン（ＮＡエンジン）である場合について説明したが、本発明はターボチャージャやスーパチャージャなどの過給機を備えるエンジンについても適用することができる。この場合には、過給機を備えることで、第１吸気流量Ｉ１および第２吸気流量Ｉ２の推定精度が低下する虞がある。このため、第１吸気流量Ｉ１および第２吸気流量Ｉ２の推定精度を向上させるために、吸気流路１４のシリンダ１１１入口側の温度や圧力、排気流路１５のシリンダ１１１出口側の温度や圧力にさらに基づいて、第１吸気流量Ｉ１および第２吸気流量Ｉ２を推定するようにしてもよい。
【０１２２】
幾つかの実施形態にかかるエンジンの制御方法１００は、上述したＤＯＣ５１と、上述したＤＰＦ５２と、上述した排気スロットルバルブ２２を含む昇温手段６と、を備えるエンジン１において、ＤＰＦ５２を昇温することでＤＰＦ５２に堆積するＰＭを除去する強制再生処理を実行するため方法である。そして、エンジンの制御方法１００は、図３、８に示されるように、エンジン１のシリンダ１１１内に送られる燃焼用気体の吸気流量Ｉを推定する吸気流量推定ステップを備えている。そして、吸気流量推定ステップは、図３、８に示されるように、上述した第１吸気流量Ｉ１を推定する第１吸気流量推定ステップＳ１０２を含んでいる。図示される実施形態では、図３、８に示されるように、吸気流量推定ステップは、上述した第２吸気流量Ｉ２を推定する第２吸気流量推定ステップＳ１０５をさらに含んでいる。
【０１２３】
上記の方法によれば、第１吸気流量推定ステップＳ１０２では、第１の関係Ｒ１、すなわち、第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１と、第１吸気流量Ｉ１と、の関係に基づいて、第１状態量Ｓ１および第１開度Ｏ１から対応する第１吸気流量Ｉ１を精度良く推定可能である。ここで、強制再生処理時では、制御装置３により排気スロットルバルブ２２の開度を絞る（小さくする）制御が実行されている。第１開度Ｏ１、すなわち強制再生処理時における排気スロットルバルブ２２の開度を、第１吸気流量Ｉ１を推定する際に用いることで、排気スロットルバルブ２２の開度を絞ることで生じる体積効率の低下を考慮した第１吸気流量Ｉ１を推定可能である。よって、上記の構成によれば、エアフロセンサを用いずに、エンジン１のシリンダ１１１内に送られる燃焼用気体の吸気流量Ｉを精度良く推定可能である。
【０１２４】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【０１２５】
１          エンジン
１１          エンジン本体
１１１          シリンダ
１１２          ピストン
１２          燃焼室
１３          燃料噴射弁
１４          吸気流路
１５          排気流路
１６          排気流路噴射弁
１７          ＥＧＲ装置
２          スロットルバルブ
２１          吸気スロットルバルブ
２２          排気スロットルバルブ
３          制御装置
３１          入出力部
３２          記憶部
３３          噴射制御部
３４          バルブ開度指示部
３５          通常運転実行部
３６          強制再生処理実行部
３７          強制再生処理実施要件判定部
３８          ＰＭ堆積量推定部
３９          流量推定部
４０          流量補正部
４１          演算部
５          排ガス浄化装置
５１          ＤＯＣ
５２          ＤＰＦ
６          昇温手段
９１        エンジン回転数センサ
９２        大気圧センサ
Ｅ          排気流量
Ｅ１        第１排気流量
Ｅ２        第２排気流量
Ｅ３        第３排気流量
ＥＦ        ＥＧＲガス流量
Ｉ          吸気流量
Ｉ１        第１吸気流量
Ｉ２        第２吸気流量
Ｏ１        第１開度
ＯＥ        ＥＧＲバルブの開度
Ｓ１        第１状態量
Ｓ２        第２状態量
【図１】
2020041462.tif 000003
【図２】
2020041462.tif 000004
【図３】
2020041462.tif 000005
【図４】
2020041462.tif 000006
【図５】
2020041462.tif 000007
【図６】
2020041462.tif 000008
【図７】
2020041462.tif 000009
【図８】
2020041462.tif 000010
【図９】
2020041462.tif 000011
【図１０】
2020041462.tif 000012
【図１１】
2020041462.tif 000013