(57)【要約】【課題】フィルタに堆積したＳＯＯＴ堆積量を正確に算出することができる堆積量推定装置及び堆積量推定方法を提供する。【解決手段】排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ１７におけるＳＯＯＴの堆積量を推定する堆積量推定装置であって、エンジン１の運転状態から、ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量をそれぞれ算出し、ＳＯＦ排出量を用いて、フィルタ１７よりも上流の排気通路を構成する排気通路部材に新たに付着したＳＯＦの付着量と、排気通路部材から離脱したＳＯＦの離脱量との差分であるＳＯＦ付着量を推定し、ＳＯＯＴ排出量を用いて、排気通路部材に新たに付着したＳＯＯＴの付着量と、排気通路部材から離脱したＳＯＯＴの離脱量との差分であるＳＯＯＴ付着量を推定し、ＳＯＯＴ排出量及びＳＯＯＴ付着量を用いて、フィルタ１７におけるＳＯＯＴ堆積量を推定する。【選択図】図１
2010019231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記フィルタにおけるＳＯＯＴの堆積量を推定する堆積量推定装置であって、
前記内燃機関の運転状態から、ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量をそれぞれ算出する排出量算出手段と、
前記ＳＯＦ排出量を用いて、前記フィルタよりも上流の排気通路を構成する排気通路部材に新たに付着したＳＯＦの付着量と、前記排気通路部材から離脱したＳＯＦの減少量との差分であるＳＯＦ付着量を推定するＳＯＦ付着量推定手段と、
前記ＳＯＯＴ排出量及びＳＯＦ付着量を用いて、前記排気通路部材に新たに付着したＳＯＯＴの付着量と、前記排気通路部材から離脱したＳＯＯＴの減少量との差分であるＳＯＯＴ付着量を推定するＳＯＯＴ付着量推定手段と、
前記ＳＯＯＴ排出量及び前記ＳＯＯＴ付着量を用いて、前記フィルタにおけるＳＯＯＴ堆積量を推定する堆積量推定手段とを備えたことを特徴とする堆積量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の堆積量推定装置において、
前記ＳＯＯＴ付着量推定手段は、
排気流量に応じて、前記ＳＯＯＴ付着量を推定することを特徴とする堆積量推定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の堆積量推定装置において、
前記ＳＯＦ付着量推定手段は、
排気温度及び排気流量とに基づき、前記ＳＯＦ付着量を推定することを特徴とする堆積量推定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の堆積量推定装置において、
前記ＳＯＯＴ付着量推定手段は、
前記ＳＯＦ付着量と排気流量とに基づき、ＳＯＯＴ付着率及びＳＯＯＴ減少率をそれぞれ算出し、
前記ＳＯＯＴ付着率を前記ＳＯＯＴ排出量に乗算した値から、前回の実行周期で推定したＳＯＯＴ付着量に前記ＳＯＯＴ減少率を乗算した値を減算して前記ＳＯＯＴ付着量を推定することを特徴とする堆積量推定装置。
【請求項５】
排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記フィルタにおけるＳＯＯＴの堆積量を推定する堆積量推定方法であって、
前記内燃機関の運転状態から、ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量をそれぞれ算出するとともに、
前記ＳＯＦ排出量を用いて、前記フィルタよりも上流の排気通路を構成する排気通路部材に新たに付着したＳＯＦの付着量と、前記排気通路部材から離脱したＳＯＦの減少量との差分であるＳＯＦ付着量を推定し、
前記ＳＯＯＴ排出量及びＳＯＦ付着量を用いて、前記排気通路部材に新たに付着したＳＯＯＴの付着量と、前記排気通路部材から離脱したＳＯＯＴの減少量との差分であるＳＯＯＴ付着量を推定し、
前記ＳＯＯＴ排出量及び前記ＳＯＯＴ付着量を用いて、前記フィルタにおけるＳＯＯＴ堆積量を推定することを特徴とする堆積量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積量推定装置及び堆積量推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル機関には、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を低減するために、ＰＭを物理的に捕集するＤＰＦ(Disel Particukate Filter)や、多孔質のフィルタ材にＮＯｘ吸蔵還元触媒を担持させたＤＰＮＲ（Diesel Particulate-Nox Reduction）触媒等の後処理装置が設けられている。
【０００３】
この後処理装置では、その性能を維持するために、フィルタに堆積したＰＭを除去する再生処理を行う。例えば、未燃焼燃料を排気中に添加することにより、ＮＯｘ浄化触媒に吸着したＮＯｘを還元及び放出させ、フィルタを高温にすることにより、フィルタに捕集されたＰＭを燃焼除去する。一般的に、この再生処理では、フィルタに蓄積したＰＭ堆積量を推定し、該堆積量が判定値を超えたタイミングで実行される。この再生処理を行うタイミングが遅いと、フィルタにおける圧力損失が増大し、再生するタイミングが早すぎると再生頻度が多くなり、燃費の悪化を招く。このため、特許文献１に記載された制御装置では、基準吸気量を実吸気量で除算した偏差率を求め、この偏差率に基づきＰＭ排出量を補正している。
【特許文献１】特開２００５−２５６７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、ＰＭは、ディーゼル機関から排出される粒子状の物質の総称であり、主に、炭素からなる煤（ＳＯＯＴ）、燃焼残留物や潤滑油の成分である可溶性有機物質（SOF：Soluble Organic Fraction）等からなる。このうち、ＳＯＯＴの燃焼温度は６００℃以上と高
く、ＳＯＯＴの堆積量が過大である場合にフィルタの再生処理が行われると、通常の再生処理での燃焼よりも発熱量が増大し、フィルタ等の部品が破損してしまう虞がある。
【０００５】
従って、上記した制御装置のように、ＳＯＦやＳＯＯＴを区別せずにＰＭとしてその堆積量を求めると、ＳＯＯＴ堆積量の増大に起因する異常燃焼を防止できない可能性がある。このため、ＳＯＯＴ堆積による異常燃焼を未然に防ぎ、且つ燃費の悪化を抑制するためには、フィルタ上に堆積するＳＯＯＴ量を正確に算出する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタに堆積したＳＯＯＴ堆積量を正確に算出することができる堆積量推定装置及び堆積量推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するための手段及び作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記フィルタにおけるＳＯＯＴの堆積量を推定する堆積量推定装置であって、前記内燃機関の運転状態から、ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量をそれぞれ算出する排出量算出手段と、前記ＳＯＦ排出量を用いて、前記フィルタよりも上流の排気通路を構成する排気通路部材に新たに付着したＳＯＦの付着量と、前記排気通路部材から離脱したＳＯＦの減少量との差分であるＳＯＦ付着量を推定するＳＯＦ付着量推定手段と、前記ＳＯＯＴ排出量及びＳＯＦ付着量を用いて、前記排気通路部材に新たに付着したＳＯＯＴの付着量と、前記排気通路部材から離脱したＳＯＯＴの減少量との
差分であるＳＯＯＴ付着量を推定するＳＯＯＴ付着量推定手段と、前記ＳＯＯＴ排出量及び前記ＳＯＯＴ付着量を用いて、前記フィルタにおけるＳＯＯＴ堆積量を推定する堆積量推定手段とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、フィルタよりも上流の排気通路を構成する流路構成部材に新たに付着したＳＯＯＴの付着量と、流路構成部材から離脱した減少量との差分であるＳＯＯＴ（煤）付着量を考慮して、フィルタにおけるＳＯＯＴ堆積量を推定するため、ＳＯＯＴ堆積量を正確に推定することができる。また、ＳＯＯＴ付着変化量を推定する際には、上記流路構成部材に付着したＳＯＦ（可溶性有機物質）付着量を用いる。即ち、ＳＯＯＴはＳＯＦに付着することにより流路構成部材に付着することが多いため、その特性を考慮してＳＯＯＴ付着変化量を推定することができる。このため、より正確にＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の堆積量推定装置において、前記ＳＯＯＴ付着量推定手段は、排気流量に応じて、前記ＳＯＯＴ付着量を推定することを要旨とする。
上記構成によれば、排気流量に応じて排気通路部材へのＳＯＯＴ付着量が推定される。このように排気流量を考慮することにより、排気中のＳＯＯＴの付着し易さ、及び付着したＳＯＯＴの離脱し易さを加味することができる。従って、ＳＯＯＴ付着量の精度を向上することにより、より正確にＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の堆積量推定装置において、前記ＳＯＦ付着量推定手段は、排気温度及び排気流量に基づき、前記ＳＯＦ付着量を推定することを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、排気温度と排気流量とに基づき排気通路部材へのＳＯＦ付着量が推定される。このように排気温度及び排気流量を考慮することにより、排気中のＳＯＦの付着し易さ、及び付着したＳＯＦの離脱し易さを加味することができる。従って、ＳＯＦ付着量の精度を向上することにより、ＳＯＯＴ堆積量をより正確に推定することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の堆積量推定装置において、前記ＳＯＯＴ付着量推定手段は、前記ＳＯＦ付着量と排気流量とに基づき、ＳＯＯＴ付着率及びＳＯＯＴ減少率をそれぞれ算出し、前記ＳＯＯＴ付着率を前記ＳＯＯＴ排出量に乗算した値から、前回の実行周期で推定したＳＯＯＴ付着量に前記ＳＯＯＴ減少率を乗算した値を減算して前記ＳＯＯＴ付着量を推定することを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、ＳＯＯＴ排出量を考慮して、新たにＳＯＯＴが付着した量と、既に付着していたＳＯＯＴが離脱した量との差分をＳＯＯＴ付着量を推定することができる。このため、ＳＯＯＴ付着量の精度を向上することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、前記フィルタにおけるＳＯＯＴの堆積量を推定する堆積量推定方法であって、前記内燃機関の運転状態から、ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量をそれぞれ算出するとともに、前記ＳＯＦ排出量を用いて、前記フィルタよりも上流の排気通路を構成する排気通路部材に新たに付着したＳＯＦの付着量と、前記排気通路部材から離脱したＳＯＦの減少量との差分であるＳＯＦ付着量を推定し、前記ＳＯＯＴ排出量及びＳＯＦ付着量を用いて、前記排気通路部材に新たに付着したＳＯＯＴの付着量と、前記排気通路部材から離脱したＳＯＯＴの減少量との差分であるＳＯＯＴ付着量を推定し、前記ＳＯＯＴ排出量及び前記ＳＯＯＴ付着量を用いて、前記フィルタにおけるＳＯＯＴ堆積量を推定することを要旨とする。
【００１５】
上記方法によれば、フィルタよりも上流の排気通路を構成する流路構成部材に新たに付着したＳＯＯＴの付着量と、流路構成部材から離脱した減少量との差分であるＳＯＯＴ（煤）付着量を考慮して、フィルタにおけるＳＯＯＴ堆積量を推定するため、ＳＯＯＴ堆積量を正確に推定することができる。また、ＳＯＯＴ付着変化量を推定する際には、上記流路構成部材に付着したＳＯＦ（可溶性有機物質）付着量を用いる。即ち、ＳＯＯＴはＳＯＦに付着することにより流路構成部材に付着することが多いため、その特性を考慮してＳＯＯＴ付着変化量を推定することができる。このため、より正確にＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図１０に従って説明する。図１は、本発明の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン及びそれらの周辺構成を示す概略図である。
【００１７】
エンジン１には、複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。また、シリンダヘッド２には、複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが設けられている。各燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、各気筒＃１〜＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には吸気ポートと、排気ポート６ａ〜６ｄとが、各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。
【００１８】
燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を噴射するコモンレール５に接続され、コモンレール５はサプライポンプ６に接続されている。サプライポンプ６は、燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール５に高圧燃料を供給する。コモンレール５に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に、同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。
【００１９】
吸気ポートには、インテークマニホールド７が接続されており、このインテークマニホールド７は、吸気通路３に接続されている。吸気通路３には、吸入空気量を調整するための吸気絞り弁８が設けられている。
【００２０】
排気ポート６ａ〜６ｄには、エキゾーストマニホールド９が接続され、エキゾーストマニホールド９には排気通路１０が接続されている。排気通路１０の途中には、排気圧を利用して気筒＃１〜＃４に吸入空気を過給するターボチャージャー１１が設けられている。ターボチャージャー１１と吸気絞り弁８との間の吸気通路３には、水冷式のインタークーラー１２が設けられている。このインタークーラー１２により、ターボチャージャー１１の過給によって昇温した吸入空気の冷却が図られる。
【００２１】
また、排気通路１０の途中にあって、ターボチャージャー１１の排気側タービンの下流側には、排気成分を浄化するコンバータ１５が設けられている。このコンバータ１５には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１６及びフィルタ１７が設けられている。尚、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１６に替えて、ＨＣを酸化する酸化触媒を設けるようにしてもよい。
【００２２】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒１６は、排気がリーン状態である場合に排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気がリッチ状態である場合に吸蔵したＮＯｘと、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）とを反応させてＮＯｘを還元する。また、フィルタ１７は、排気中のＰＭを捕集するフィルタであって、多孔質のセラミック構造体からなり、排気中のＰＭは細孔を通過する際に捕集される。捕集されたＰＭは、フィルタ１７の細孔や、上流側の表面に堆積する。
【００２３】
また、シリンダヘッド２には、燃料添加弁１３が設けられている。この燃料添加弁１３は、燃料供給管１４を介してサプライポンプ６に接続されており、燃料添加弁１３からは
第４気筒＃４の排気ポート６ｄ内にむけて燃料が噴射される。
【００２４】
また、エンジン１には、排気再循環装置（ＥＧＲ装置）が設けられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる。ＥＧＲ装置は、吸気通路３と排気通路１０（エキゾーストマニホールド９）とを連通するＥＧＲ通路２０、流量を制御するＥＧＲ弁２１、ＥＧＲクーラ等により構成されている。ＥＧＲ弁２１の開度が調節されることにより、排気通路１０から吸気通路３に導入されるＥＧＲ量が調整される。
【００２５】
エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサが設けられ、各種センサの出力は制御装置２５に入力される。吸気通路３に設けられたエアフロメータ３１からは、吸入空気量信号を入力し、吸気温度（外気温）を検出する吸気温度センサ３２からは、吸気温検出信号を入力する。また、制御装置２５に内蔵された大気圧センサ３３からは、気圧検出信号を入力する。さらに、絞り弁開度センサ３４は、吸気絞り弁８の開度を示す開度検出信号を入力する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒１６の下流に設けられた排気温度センサ３５からは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１６を通過した直後の排気温度信号を入力し、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ３６からは、水温検出信号を入力する。また、機関回転速度センサ３７からは、クランクシャフトの回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出する。アクセルセンサ３８からは、アクセル操作量を検出する。また、上記触媒１６とフィルタ１７との間の位置等に設けられた酸素センサ３９からは、排気中の酸素濃度を検出した酸素濃度検出信号を入力する。差圧センサ４０からは、フィルタ１７の上流側及び下流側の圧力差を検出する。
【００２６】
制御装置２５は、マイクロコンピュータから構成され、該マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、各種プログラムやマップ等を記憶したＲＯＭ、及び演算結果を一時保存するＲＡＭ、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。そして、この制御装置２５は、各種センサからの信号に基づいて内燃機関の運転状態を把握し、把握した運転状態に応じた指令信号を出力する。例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁１３の燃料噴射量制御及び噴射時間制御、サプライポンプ６の吐出圧力制御、吸気絞り弁８を開閉するアクチュエータ８ａの駆動制御、ＥＧＲ弁２１の開度制御等、エンジン１の各種制御等が制御装置２５によって行われる。
【００２７】
またＥＧＲ制御では、上記酸素センサ３９により検出される排気の酸素濃度に基づいてＥＧＲ弁２１の作動制御や吸気絞り弁８の作動制御が実行される。このとき、気筒内で燃焼したガスの空燃比からＥＧＲ量が求められ、該ＥＧＲ量と吸入空気量ＧＡとの比から現状のＥＧＲ率が算出される。
【００２８】
また、制御装置２５は、フィルタ１７に堆積するＰＭを燃焼除去する再生処理を行う。この再生処理は公知の方式を用いることができる。例えば、燃料添加弁１３により排気中に未燃燃料成分を添加し、排気をストイキ又はリッチ状態にする。排気がストイキ又はリッチ状態になったとき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１６に吸蔵されていたＮＯｘが脱離して、ＨＣやＣＯにより還元される。このとき発生する活性酸素は、ＰＭを酸化し、その酸化反応に伴う発熱によって、フィルタ１７の温度が上昇し、ＰＭが燃焼除去される。
【００２９】
また、制御装置２５は、上記再生処理の実行タイミングを判断するために、フィルタ１７上のＳＯＯＴ堆積量を推定する。このとき、エンジン１の運転状態に応じて算出したＳＯＯＴ排出量に加えて、排気ポート６ａからフィルタ手前までの排気用通路を構成する各部材（排気通路部材）に付着したＳＯＯＴの付着量も考慮する。即ち、ＳＯＯＴは、フィルタ１７に到達する前に、排気ポート６ａ〜６ｄの内壁、エキゾーストマニホールド９内側、排気通路１０の内壁及びＮＯｘ吸蔵還元触媒１６等にＳＯＦをバインダとして付着す
る。
【００３０】
ＳＯＯＴの付着形態について説明すると、先ず図２（ａ）に示すように、排気管等の排気通路部材の壁面１００に、排気中に気化したＳＯＦの一部が、凝結等により、液状のＳＯＦ１０１となって付着する。ＳＯＦ１０１の微小液滴が付着すると、排気中のＳＯＦが、その液滴に凝結し徐々に成長する。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、排気中に含有されるＳＯＯＴ１０２の一部は、壁面１００に付着したＳＯＦ１０１に吸着される。即ち、固体状であるＳＯＯＴ自体は壁面１００に付着しにくいが、ＳＯＦ１０１をバインダとする場合には壁面１００に付着しやすい。このため、排気ガス中で、ＳＯＦ１０１とＳＯＯＴ１０２とが一体となった微粒子が、ＳＯＦ１０１を介して壁面１００に付着することもある。このＳＯＦ１０１及びＳＯＯＴ１０２からなる付着物は、排気中のＳＯＦ及びＳＯＯＴ１０２を取り込んで次第に大きく成長する。
【００３２】
他方、排気通路部材に付着したＳＯＯＴ１０２の一部は、排気流量が大きい場合や、排気温度が高い場合、図２（ｃ）に示すように、壁面１００から剥がれ落ち、その周囲にＳＯＦ１０１を伴って離脱する。離脱したＳＯＦ１０１及びＳＯＯＴ１０２からなるＰＭ１０３は、フィルタ１７にて捕集される。
【００３３】
このように、ＳＯＯＴは、ＳＯＦを介して排気通路部材に付着するため、排気通路部材に付着するＳＯＯＴの付着量は、ＳＯＦの付着量に左右される。従って、ＳＯＦ付着量を予め算出し、そのＳＯＦ付着量を用いてＳＯＯＴ付着量を算出する。また、上記したフィルタ再生処理が実行された場合には、ＳＯＯＴが燃料除去された酸化量を求める。そして、エンジン１の運転状態に応じたＳＯＯＴ排出量から、ＳＯＯＴの付着量とＳＯＯＴ酸化量とを減算して、ＳＯＯＴ堆積量を推定する。そして、その推定されたＳＯＯＴ堆積量に基づいて、再生処理等の実行タイミングや実行条件を設定し、異常燃焼を防止するようにしている。
【００３４】
次に、このＳＯＯＴ堆積量を推定する処理の手順を図３に従って説明する。
まず、制御装置２５によって、機関回転速度センサ３７に基づく機関回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、ＥＧＲ率、吸気温度センサ３２に基づく吸気温度ＴＨＡ、水温センサ３６に基づく冷却水温ＴＨＷ、大気圧センサ３３に基づく気圧ＰＡと、上記ＲＯＭに格納された各マップに基づき、ＳＯＦ排出量が算出される（ステップＳ１）。
【００３５】
燃焼室から排出されるＳＯＦの質量は、機関回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆと相関性がある。即ち、機関回転速度ＮＥが大きくなるに伴い単位時間当たりのＳＯＦ排出量は減少し、且つ燃料噴射量Ｑｆが増大するにつれ、単位時間当たりのＳＯＦ排出量は減少する。この傾向に基づき、例えば図４（ａ）に示すように、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｆをパラメータとした場合の単位時間当たりのＳＯＦ排出量を、実験等を通じてマップ化し、該マップから実行周期中のＳＯＦ基本排出量を算出する。
【００３６】
次に、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｆに基づき算出されたＳＯＦ基本排出量を、ＥＧＲ率、吸気温度ＴＨＡ、冷却水温ＴＨＷ、気圧ＰＡに基づき補正する。図５に、燃焼室から排出されるＳＯＦ排出量とＥＧＲ率との相関性を示す。ＥＧＲ率が上昇すると、ＳＯＦ排出量は減少し、一定値に達した後、ＥＧＲ率の上昇に伴い増大する。
【００３７】
即ち、ＳＯＦは燃焼温度が高い程、減少傾向となる。このため、ＥＧＲ率が「０」、即ち燃焼室に戻されるＥＧＲ量が「０」である場合と比較して、ＥＧＲ率が増加すると、燃焼温度が一時的に上昇してＳＯＦが減少する。さらにＥＧＲ率が上昇すると、二酸化炭素
や水等といった不活性成分が燃焼室により流入され、燃焼室での燃焼温度が低下するため、ＳＯＦ排出量は増加する。このため、ＥＧＲ率に応じて変化する補正係数ＫＥ１を算出するための補正係数算出マップを予め設定し、該マップに基づき補正係数ＫＥ１を求め、該補正係数ＫＥ１をＳＯＦ基本排出量に乗算（又は加算）する等して、ＳＯＦ基本排出量を補正する。
【００３８】
また、図６に示すように、ＳＯＦ排出量は、吸気温度ＴＨＡが上昇すると、燃焼温度が上昇するために減少し、吸気温度ＴＨＡが低下すると燃焼温度が低下するために増加する。従って、吸気温度に応じて変化する補正係数を算出するための補正係数算出マップを予め設定し、このマップから補正係数ＫＴ２を求め、ＳＯＦ基本排出量に乗算（又は加算）する等して、ＳＯＦ基本排出量を補正する。同様の理由で、ＳＯＦ排出量は、冷却水温ＴＨＷが上昇すると減少し、冷却水温が低下すると増加する。このため、冷却水温ＴＨＷに応じて変化する補正係数を算出するための補正係数算出マップを予め設定し、該マップから補正係数ＫＴ２を求め、ＳＯＦ基本排出量に乗算（又は加算）する等して、ＳＯＦ基本排出量を補正する。
【００３９】
また、図７に示すように、気圧ＰＡが低下するに伴い、燃焼室に流入する吸気中の酸素濃度が小さくなることにより、ＳＯＦ排出量は増大する。従って、気圧ＰＡに応じて変化する補正係数ＫＰ１を算出するための補正係数算出マップを予め設定し、このマップから補正係数ＫＰ１を求める。そして、この補正係数ＫＰ１をＳＯＦ基本排出量に乗算（又は加算）する等して、ＳＯＦ基本排出量を補正する。
【００４０】
ＳＯＦ排出量を算出すると、図３に示すステップＳ２において、機関回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｆ、ＥＧＲ率、吸気温度ＴＨＡ、冷却水温ＴＨＷ、気圧ＰＡと、上記ＲＯＭに格納された各マップに基づき、ＳＯＯＴ排出量が算出される。
【００４１】
燃焼室から排出されるＳＯＯＴの質量は、ＳＯＦ排出量と同様に機関回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｆと相関性がある。即ち、機関回転速度ＮＥが増大するに伴い、単位時間当たりのＳＯＯＴ排出量は増大し、且つ燃料噴射量Ｑｆが増大すると単位時間当たりのＳＯＯＴ排出量は増大する。この傾向に基づき、例えば図４（ｂ）に示すように、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｆをパラメータとした場合の単位時間当たりのＳＯＯＴ排出量を、実験等を通じてマップ化し、該マップから実行周期中のＳＯＯＴ排出基本量を算出する。
【００４２】
次に、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｆに基づき算出されたＳＯＯＴ基本排出量を、ＥＧＲ率、吸気温度ＴＨＡ、冷却水温ＴＨＷ、気圧ＰＡに基づき補正する。図５に、燃焼室から排出されるＳＯＯＴ排出量とＥＧＲ率との相関性を示す。ＥＧＲ率が上昇すると、ＳＯＯＴ排出量は次第に増加し、ピーク値に達した後にＥＧＲ率がさらに上昇すると、次第に減少する。即ち、ＥＧＲ率を増加させることにより燃焼室の温度及びその周囲の温度がＳＯＯＴの発生温度範囲となり、且つＳＯＯＴが発生されるリッチ度合いである場合には、ＳＯＯＴが増加する。また、ＥＧＲ率を上昇させて燃焼温度が低下し、空燃比がＳＯＯＴが発生されないようなリーン状態になると、ＳＯＯＴが発生しにくくなると推定される。この傾向をＥＧＲ率をパラメータとしてマップ化し、該マップに基づき補正係数ＫＥ２を算出し、該補正係数ＫＥ２をＳＯＯＴ基本排出量に乗算（又は加算）する等して、ＳＯＯＴ基本排出量を補正する。
【００４３】
また、図６に示すように、ＳＯＯＴ排出量は、吸気温度ＴＨＡが上昇すると増加し、吸気温度ＴＨＡが低下すると減少する。従って、吸気温度ＴＨＡに応じて変化する補正係数ＫＴ３を算出するための補正係数算出マップを予め設定し、このマップから補正係数ＫＴ３を求め、ＳＯＯＴ基本排出量に乗算（又は加算）する等して、ＳＯＯＴ基本排出量を補正する。同様に、ＳＯＯＴ排出量は、冷却水温ＴＨＷが上昇すると増大し、冷却水温が低
下すると減少する。このため、冷却水温ＴＨＷに応じて変化する補正係数ＫＴ４を算出するための補正係数算出マップを予め設定し、該マップから補正係数ＫＴ４を求め、ＳＯＯＴ基本排出量に乗算（又は加算）する等して、ＳＯＯＴ基本排出量を補正する。
【００４４】
また、図７に示すように、気圧ＰＡが低下するに伴い、燃焼室に流入する吸気中の酸素濃度が小さくなることにより、ＳＯＯＴ排出量は増大する。従って、気圧ＰＡに応じて変化する補正係数ＫＰ２を算出するための補正係数算出マップを予め設定し、このマップから補正係数ＫＰ２を求める。そして、この補正係数ＫＰ２をＳＯＯＴ基本排出量に乗算（又は加算）する等して、ＳＯＯＴ基本排出量を補正する。
【００４５】
このように、今回の実行周期中のＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量を算出すると、排気温度ＴＨＣ及び排気流量ＦＥと、実験等を通じて設定されたマップとに基づき、ＳＯＦの単位時間当たりの付着量を示すＳＯＦ付着率が算出される（ステップＳ３）。本実施形態では、排気温度ＴＨＣは、排気温度センサ３５から読み込み、排気流量ＦＥは、本実施形態ではエアフロメータ３１が検出した吸入空気量ＧＡを用いる。
【００４６】
図８（ａ）は、実験等を通じて設定された、フィルタ上流におけるＳＯＦ付着率と、排気温度ＴＨＣ及び排気流量ＦＥとの相関性を示すマップである。ＳＯＦ付着率は、排気流量ＦＥが増大するほど小さくなり、且つ排気温度ＴＨＣが上昇するほど大きくなる。つまり、排気流量ＦＥが増大すると、排気中のＳＯＦは、排気が流れる勢いにより壁面に付着しにくくなる。また、排気温度ＴＨＣが上昇すると、排気中で微小液滴として存在するＳＯＦも気化され、排気中に気化したＳＯＦは内部エネルギーが上昇して、壁面に付着しにくくなる。また、ＳＯＦが一旦壁面に付着しても、排気温度ＴＨＣ及び排気流量ＦＥが大きいと、排気中のＳＯＦが、壁面に付着したＳＯＦに容易に凝結せず、壁面に付着したＳＯＦは微小液滴のまま成長しないと考えられる。
【００４７】
さらに、ステップＳ４において、排気温度ＴＨＣ及び排気流量ＦＥと、実験等を通じて設定されたマップとに基づき、ＳＯＦの減少率（離脱率）が算出される。図８（ｂ）は、ＳＯＦ減少率と、排気温度ＴＨＣ及び排気流量ＦＥとの相関性を示すマップである。ＳＯＦ減少率は、排気流量ＦＥが増大するほど大きくなり、且つ排気温度ＴＨＣが上昇するほど大きくなる。つまり、排気流量ＦＥが増大すると、上記排気通路部材の壁面に付着したＳＯＦは、排気の勢いにより離脱しやすくなる。また、排気温度ＴＨＣが上昇すると、壁面に付着した液状のＳＯＦは、雰囲気や壁面を介して熱エネルギーを吸収することにより、排気中に気化しやすくなる。尚、付着率を算出するためのマップ及び減少率を算出するためのマップは、排気ポート６ａ〜６ｄからフィルタ１７手前までの流路に対する付着率を示すマップでもよい。或いは、排気ポート６ａ〜６ｄから、排気通路１０及びＥＧＲ通路２０の分岐までの流路に対する第１付着率を算出するためのマップと、その分岐から排気通路１０を介してフィルタ１７手前までの流路に対する第２付着率を算出するためのマップとを別途設定してもよい。
【００４８】
ＳＯＦ付着率とＳＯＦ減少率が算出されると、これらのＳＯＦ付着率及びＳＯＦ減少率と前回の実行周期で算出したＳＯＦ付着量とに基づき、排気ポート６ａ〜６ｄから排気通路１０を介してフィルタ１７手前までの流路に対するＳＯＦ付着量が算出される（ステップＳ５）。ＳＯＦ付着量は、排気中のＳＯＦが排気通路部材に新たに付着した量と、既に付着していたＳＯＦが離脱した量との差分を示す。このＳＯＦ付着量は、式１を用いて算出される。尚、右辺の「SOF付着量´」は、前回の実行周期で算出したＳＯＦ付着量であ
る。
【００４９】
SOF付着量＝(SOF排出量・SOF付着率)−(SOF付着量´・SOF減少率)…(式１) 
また、ＥＧＲ率が大きい場合には、排気ポート６ａ〜６ｄから排出される排気ガスのうち、ＥＧＲ通路２０に流入する排気ガス量を考慮してもよい。即ち、ステップＳ１で算出されたＳＯＦ排出量は、排気通路１０に流入するＳＯＦ排出量と、ＥＧＲ通路２０に流入するＳＯＦ排出量とを含んでいる。このため、まず排気ポート６ａ〜６ｄから、排気通路１０とＥＧＲ通路との分岐までの流路のＳＯＦ付着量を、全体のＳＯＦ排出量を用いて算出し、該分岐からフィルタ１７手前までの流路のＳＯＦ付着量は、ＥＧＲ率に基づいて排気通路側に流入する排ガス中のＳＯＦ排出量を算出し、該ＳＯＦ排出量を用いて算出してもよい。また、上記したように、排気ポート６ａ〜６ｄから分岐までの第１付着率と、分岐からフィルタ１７手前までの第２付着率を算出している場合には、全体のＳＯＦ排出量に第１付着率を乗算し、排気通路側に流入するＳＯＦ排出量に他方の第２付着率を乗算する。
【００５０】
次に、ステップＳ５で算出したＳＯＦ付着量と、排気流量ＦＥとに基づき、実験等を通じて設定されたマップを用いて、ＳＯＯＴの単位時間当たりの付着量を示すＳＯＯＴ付着率が算出される（ステップＳ６）。ここで排気温度ＴＨＣに替えてＳＯＦ付着量を用いるのは、ＳＯＯＴの付着率は、ＳＯＦと比較して、排気温度ＴＨＣの影響を受けにくい一方、ＳＯＯＴの付着率とＳＯＦの付着量との相関性が高いためである。
【００５１】
図９（ａ）は、ＳＯＯＴ付着率と、ＳＯＦ付着量及び排気流量ＦＥとの相関性を示すマップである。ＳＯＯＴ付着率は、ＳＯＦ付着量が増大するほど大きくなり、排気流量ＦＥが増大するほど小さくなる。つまり、ＳＯＦ付着量が多ければ、ＳＯＯＴとＳＯＦとの接触面積が多くなるため、ＳＯＯＴがＳＯＦに吸着される量は多くなる。また、排気流量ＦＥが増大すると、排気中のＳＯＯＴが、壁面に付着したＳＯＦに安定して取り込まれにくくなる。
【００５２】
また、ＳＯＦ付着量と排気流量ＦＥとに基づき、ＳＯＯＴの単位時間当たりの離脱量を示すＳＯＯＴ減少率が算出される（ステップＳ７）。ＳＯＯＴ減少率も、その付着率と同様に、ＳＯＦと比較した場合に排気温度ＴＨＣの影響を受けにくい一方、ＳＯＯＴの付着率とＳＯＦの付着量との相関性が高い。
【００５３】
図９（ｂ）は、ＳＯＯＴ減少率と、ＳＯＦ付着量及び排気流量ＦＥとの相関性を示すマップである。ＳＯＯＴ減少率は、ＳＯＦ付着量が増大するほど小さくなり、排気流量ＦＥが増大するほど大きくなる。つまり、排気通路部材に付着したＳＯＦの液滴が多く、そのＳＯＦにＳＯＯＴが吸着していると、ＳＯＯＴの離脱量は減少する。また、排気流量ＦＥが増大すると、排気の風圧によりＳＯＯＴは壁面から剥離されやすくなる。尚、付着率を算出するためのマップ及び減少率を算出するためのマップは、排気ポート６ａ〜６ｄからフィルタ１７手前までの流路に対する付着率を示すマップでもよい。或いは、排気ポート６ａ〜６ｄから、排気通路１０及びＥＧＲ通路２０の分岐までの流路に対する第１付着率を算出するためのマップと、その分岐から排気通路１０を介してフィルタ１７手前までの流路に対する第２付着率を算出するためのマップとを別途設定してもよい。
【００５４】
さらに、ステップＳ２で求めたＳＯＯＴ排出量と、ＳＯＯＴ付着率及びＳＯＯＴ減少率と、前回の実行周期で算出したＳＯＯＴ付着量とを用いて、ＳＯＯＴ付着量が算出される（ステップＳ８）。ＳＯＯＴ付着量は、排気中のＳＯＯＴが排気通路部材に新たに付着した量と、既に付着していたＳＯＯＴが離脱した量との差分である。このＳＯＯＴ付着量は、式２を用いて算出される。尚、右辺の「SOOT付着量´」は、前回の実行周期で算出したＳＯＯＴ付着量である。
【００５５】
SOOT付着量＝(SOOT排出量・SOOT付着率)−(SOOT付着量´・SOOT減少率)…(式２)
また、ＥＧＲ率が大きい場合には、ステップＳ５と同様に、排気ポート６ａ〜６ｄから排出される排気ガスのうち、ＥＧＲ通路２０に流入する排気ガス量を考慮してもよい。即ち、ステップＳ２で算出されたＳＯＯＴ排出量は、排気通路１０に流入するＳＯＯＴ排出量と、ＥＧＲ通路２０に流入するＳＯＯＴ排出量とを含んでいる。このため、まず排気ポート６ａ〜６ｄから、排気通路１０とＥＧＲ通路との分岐までの流路のＳＯＯＴ付着量を、全体のＳＯＯＴ排出量を用いて算出し、該分岐からフィルタ手前までの流路のＳＯＯＴ付着量は、ＥＧＲ率に基づいて排気通路側に流入する排ガス中のＳＯＯＴ排出量を算出し、該ＳＯＯＴ排出量を用いて算出してもよい。また、排気ポート６ａ〜６ｄから分岐までの第１付着率と、分岐からフィルタ手前までの第２付着率を算出している場合には、全体のＳＯＯＴ排出量に第１付着率を乗算し、排気通路側に流入するＳＯＯＴ排出量に他方の第２付着率を乗算する。
【００５６】
ＳＯＯＴ付着量が算出されると、前回の実行周期で算出したＳＯＯＴ堆積量、排気ポート６ａ〜６ｄから排気通路１０に流入するＳＯＯＴ排出量、ＳＯＯＴ酸化量、及びステップＳ８で算出したＳＯＯＴ付着量を用いて、下記の式３に従って、今回の実行周期のＳＯＯＴの堆積量が算出される。尚、右辺の「SOOT堆積量´」は、前回の実行周期のＳＯＯＴ堆積量である。
【００５７】
SOOT堆積量＝SOOT堆積量´＋SOOT排出量−SOOT酸化量−SOOT付着量…(式３)
本実施形態では、ＳＯＯＴ酸化量は、前回の実行周期と今回の実行周期との間に再生処理が行われた際に、フィルタ温度をパラメータとする図１０に示す酸化速度マップを用いて算出される。また、排気温度ＴＨＣからフィルタ温度を推定し、このフィルタ温度と酸化速度マップとを用いて単位時間当たりのＳＯＯＴ酸化量を算出する。尚、再生処理が実行されていない場合には、ＳＯＯＴ酸化量は「０」となる。そして、式３のように、前回のＳＯＯＴ堆積量とＳＯＯＴ排出量とから、ＳＯＯＴの酸化量と、フィルタ上流に付着したＳＯＯＴ付着量とを減算する。
【００５８】
これにより、ＳＯＯＴ排出量及びフィルタ１７の再生処理による酸化量に加え、フィルタ上流に付着したＳＯＯＴの付着量を考慮して、ＳＯＯＴ堆積量が算出されるため、より正確にＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。また、フィルタ上流に付着したＳＯＯＴ付着量は、ＳＯＦ付着量に応じて算出される。このため、ＳＯＯＴの付着形態を考慮して、ＳＯＯＴ付着量を算出することができるので、より正確にＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。
【００５９】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、エンジン１の運転状態から、ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量をそれぞれ算出し、ＳＯＦ排出量を用いて、フィルタ１７よりも上流の排気通路部材に新たに付着したＳＯＦの付着量と、排気通路部材から離脱したＳＯＦの離脱量との差分であるＳＯＦ付着量を推定する。また、ＳＯＯＴ排出量及びＳＯＦ付着量を用いて、排気通路部材に新たに付着したＳＯＯＴの付着量と、排気通路部材から離脱したＳＯＯＴの離脱量との差分であるＳＯＯＴ付着量を推定する。さらに、ＳＯＯＴ排出量及びＳＯＯＴ付着量を用いて、フィルタ１７におけるＳＯＯＴ堆積量を推定する。従って、ＳＯＯＴ排出量だけでなく、今回の実行周期においてフィルタ上流の排気通路部材に付着しているＳＯＯＴ付着量を考慮して、フィルタ１７におけるＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。従って、ＳＯＯＴ付着量の精度を向上することにより、より正確にＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。
【００６０】
（２）上記実施形態では、ＳＯＦ付着量及び排気流量ＦＥに基づき、排気通路部材へのＳＯＯＴ付着量を推定する。即ち、ＳＯＯＴはＳＯＦを介して排気通路部材に付着するため、その特性を考慮してＳＯＯＴ付着量を推定することができる。また、排気流量ＦＥを考慮することにより、排気中のＳＯＯＴの付着し易さ、及び付着したＳＯＯＴの離脱し易さを加味することができる。従って、ＳＯＯＴ付着量の精度を向上することにより、より正確にＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。
【００６１】
（３）上記実施形態では、排気温度ＴＨＣ及び排気流量ＦＥに基づき、ＳＯＦ付着量を推定する。このため、排気中のＳＯＦの付着し易さ、及び付着したＳＯＦの離脱し易さを加味してＳＯＦ付着量を算出することができる。従って、ＳＯＦ付着量の精度を向上することにより、ＳＯＯＴ堆積量をより正確に推定することができる。
【００６２】
（４）上記実施形態では、ＳＯＦ付着量と排気流量ＦＥとに基づき、ＳＯＯＴ付着率及びＳＯＯＴ離脱率をそれぞれ算出し、ＳＯＯＴ付着率をＳＯＯＴ排出量に乗算した値から、前回の実行周期で算出したＳＯＯＴ付着量にＳＯＯＴ離脱率を乗算した値を減算してＳＯＯＴ付着量を推定する。このため、ＳＯＯＴ排出量を考慮して、新たにＳＯＯＴが付着した量と、既に付着していたＳＯＯＴが離脱した量との差分をＳＯＯＴ付着量を算出することができる。このため、より正確にＳＯＯＴ堆積量を算出することができる。
【００６３】
尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、燃料添加弁１３からの添加剤をエンジン１の燃料としたが、これに限らず、浄化作用の回復を可能とする添加剤（例えば尿素など）を用いてもよい。
【００６４】
・コンバータ１５は、フィルタ１７の上流に、酸化触媒や三元触媒などの各種の触媒を適宜単数あるいは複数設ける構成であってもよいし、フィルタの下流に各種触媒を設ける構成であってもよい。
【００６５】
・エンジン１には、排気を利用して吸気通路３内の吸入空気を過給するターボチャージャー１１を設けたが、これを省略してもよい。
・排気流量ＦＥの算出は、例えば排気通路に設けられ、排気流量を直接計測するセンサを用いる等、他の方法を用いてもよい。
【００６６】
・ステップＳ６及びステップＳ７において、ＳＯＦ付着量及び排気流量ＦＥに加えて、排気温度を用いてもよい。排気温度が高いと、ＳＯＯＴ付着率は減少し、ＳＯＯＴ減少率は増加する。このようにすると、さらに正確にＳＯＯＴ堆積量を推定することができる。
【００６７】
・ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量は、上記したパラメータ以外に、燃焼温度、空燃比に関与するパラメータを用いてもよい。燃焼温度が高い場合、ＳＯＦ排出量は減少し、ＳＯＯＴ排出量は増大する。また、空燃比が大きい、即ちリッチ状態になるほどＳＯＯＴは増大する。
【００６８】
・上記実施形態では、燃料添加弁１３から未燃燃料を添加して再生処理を行ったが、その他の公知の方式を用いることができる。例えば、燃料噴射弁４ａ〜４ｄによるポスト噴射（メイン噴射の実行時期から遅れた時期に再度行われる燃料噴射）を実行することで、フィルタ１７におけるＳＯＯＴ及びＳＯＦの燃焼除去を行ってもよい。
【００６９】
・エンジン１は、直列４気筒のディーゼルエンジンとしたが、その他の気筒数や気筒配列を備えるディーゼルエンジンにも、本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ディーゼルエンジン及びそれらの周辺構成を示す概略図。
【図２】（ａ）はＳＯＦが壁面に付着した状態、（ｂ）はＳＯＯＴがＳＯＦに吸着した状態、（ｃ）はＳＯＯＴが壁面から剥離した状態を示す模式図。
【図３】ＳＯＯＴ堆積量を算出するための処理手順を示すフローチャート。
【図４】（ａ）はＳＯＦ排出量、（ｂ）はＳＯＯＴ排出量を算出するためのマップ。
【図５】ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量とＥＧＲ率との相関性を示すグラフ。
【図６】ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量と吸気温度との相関性を示すグラフ。
【図７】ＳＯＦ排出量及びＳＯＯＴ排出量と気圧との相関性を示すグラフ。
【図８】（ａ）はＳＯＦ付着率、（ｂ）はＳＯＦ減少率を算出するためのマップ。
【図９】（ａ）はＳＯＯＴ付着率、（ｂ）はＳＯＯＴ減少率を算出するためのマップ。
【図１０】フィルタ温度から酸化速度を算出するためのマップ。
【符号の説明】
【００７１】
１…内燃機関としてのエンジン、１０…排気通路、１７…フィルタ、２５…堆積量推定装置、排出量算出手段、ＳＯＦ付着量推定手段、堆積量推定手段、ＳＯＯＴ付着量推定手段としての制御装置、１０１…ＳＯＦ、１０２…ＳＯＯＴ。
【図１】
2010019231.tif 000003
【図２】
2010019231.tif 000004
【図３】
2010019231.tif 000005
【図４】
2010019231.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010019231.tif 000009
【図８】
2010019231.tif 000010
【図９】
2010019231.tif 000011
【図１０】
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