(57)【要約】【課題】排気通路にＰＭフィルタが設置されている場合に、排気通路のＰＭフィルタ下流の滞留水量又は乾燥状態を推測し、これに応じた制御を行う。【解決手段】本発明は排気通路に排ガス中の微粒子を捕集するＰＭフィルタが設置され、ＰＭフィルタの下流に機器が設置されている構成の内燃機関に適用される。本発明の内燃機関の制御装置は、ＰＭフィルタの上流側の排ガス温又は該温度に相関する値である第１相関値と、下流側の排ガス温又は該温度に相関する値である第２相関値と、ＰＭフィルタの温度変化又は該温度変化に相関する値である第３相関値とを取得する。取得された第１〜第３相関値に応じて、ＰＭフィルタ下流の排気通路内の滞留水量又は該滞留水量に相関する滞留水量相関値が算出される。算出された滞留水量相関値に応じて、ＰＭフィルタ下流の機器が制御される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置され、排ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集用フィルタと、
前記排気通路の前記微粒子捕集用フィルタの下流に設置された機器と、
前記微粒子捕集用フィルタの上流の排ガス温又は該温度に相関する値を、第１相関値として取得する第１取得手段と、
前記微粒子捕集用フィルタの下流の排ガス温又は該温度に相関する値を、第２相関値として取得する第２取得手段と、
前記微粒子捕集用フィルタの温度変化又は該温度変化に相関する値を、第３相関値として取得する第３取得手段と、
前記第１相関値と、前記第２相関値と、前記第３相関値とに応じて、前記微粒子捕集用フィルタの下流の前記排気通路内の滞留水量又は該滞留水量に相関する値を滞留水量相関値として算出する手段と、
前記滞留水量相関値に応じて、前記機器を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記機器は、排ガス中の特定成分の濃度又は量に応じた出力を発する排ガスセンサであって、
前記制御手段は、前記滞留水量相関値に応じて、前記排ガスセンサを加熱する制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記機器は、排ガスの一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気通路に還流させるＥＧＲ装置のＥＧＲ弁であって、
前記制御手段は、前記滞留水量相関値に応じて、前記ＥＧＲ弁の開閉を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記機器は、排ガスを浄化するためのＳＣＲシステムであって、
前記制御手段は、前記滞留水量相関値に応じて、前記ＳＣＲシステムの触媒の温度を上昇させる制御を実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記機器は、排ガスを浄化するためのＳＣＲシステムであって、
前記制御手段は、前記滞留水量相関値に応じて、前記ＳＣＲシステムの触媒に流入する排ガス流量を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関する。より具体的には内燃機関の排気通路に微粒子捕集用フィルタを有する内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路には、排気特性を検出するための種々のセンサが設置されている。これらのセンサの中には、内蔵するヒータ等によって素子部を所定の活性温度に昇温させた状態で使用されるものがある。しかし内燃機関の始動時、排気通路内に滞留水が存在する状態で素子部の加熱が行われると、加熱されている素子部に滞留水が飛散して、センサが熱衝撃により破損する場合がある。このため、例えば、排気通路内が乾燥状態となるのを待って素子部の加熱を開始するなど、センサの破損を回避するための制御が行われる。
【０００３】
ここで、内燃機関の始動時の排気通路内が乾燥状態となったか否かを推定する手法は、例えば、特許文献１に開示されている。具体的に特許文献１では、内燃機関の始動時に排気管内に残留している水量と、始動後に排気管内で凝縮し増減する水量とが、内燃機関の外気温及び冷却水温等に応じて推定される。そして、これらの水量から排気通路内に滞留する滞留水量が推定される。特許文献１では推定された水分量が所定の値以下となった場合に乾燥状態と判定され、センサの加熱が開始される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２５３５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、外気温や水温と、滞留水の増減量との関係が予めＥＣＵに記憶されており、この関係に基づいて滞留水量が算出されている。しかし排気通路内の滞留水量は内燃機関の運転状態に左右されやすく、特許文献１のような外気温と水温とを用いた滞留水量の推定では、排気通路内の乾燥状態を正確に判定することは難しい。
【０００６】
また排気通路に微粒子（以下「ＰＭ」）を捕集するための微粒子捕集用フィルタ（以下、「ＰＭフィルタ」とも称する）が設置されている場合、始動時にＰＭフィルタから多くの凝縮水が発生する。しかし特許文献１では、センサ上流でＰＭフィルタ等から発生する凝縮水については一切考慮されていない。従って特許文献１のような滞留水量の推定手法では、ＰＭフィルタのような多くの凝縮水を発生させる機器が設置されている場合の、その機器の下流側における滞留水量を正しく推定することは難しく、その機器の下流側の排気通路内の乾燥状態を推測することは困難である。
【０００７】
また排気通路のＰＭフィルタ下流には、各種センサの他、排気通路内の滞留水量がその性能に影響するような種々の機器が設置されている。これら各種機器や各種センサの、滞留水が発生する状況下での制御を効率的又は効果的に実行するためには、その設置位置における排気通路の乾燥状態を高い精度で把握できることが望ましい。
【０００８】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、排気通路にＰＭフィルタが設置されている場合に、排気通路のＰＭフィルタ下流の滞留水量又は乾燥状態を推測し、これに応じた制御ができるよう改良した内燃機関の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するための内燃機関の制御装置であって、内燃機関の排気通路には、排ガス中の微粒子を捕集するＰＭフィルタ（微粒子捕集用フィルタ）が設置され、ＰＭフィルタの下流には機器が設置されている。この制御装置は、第１相関値を取得する第１取得手段と、第２相関値を取得する第２取得手段と、第３相関値を取得する第３取得手段とを備えている。第１相関値は、排気通路のＰＭフィルタの上流の排ガス温又は該温度に相関する値である。第２相関値は、排気通路のＰＭフィルタの下流の排ガス温又は該温度に相関する値である。第３相関値は、ＰＭフィルタの温度変化又は該温度変化に相関する値である。更に、この制御装置は、取得された第１相関値と、第２相関値と、第３相関値とに応じて、ＰＭフィルタ下流の排気通路内の滞留水量又は該滞留水量に相関する滞留水量相関値を算出する手段と、算出された滞留水量相関値に応じて、機器を制御する制御手段とを備えている。なお、本発明において「滞留水量」は液体の状態で存在する水分の量を意味するものとする。
【００１０】
本発明において、上記の機器が、排ガス中の特定成分の濃度又は量に応じた出力を発する排気ガスセンサである場合、制御手段は、滞留水量相関値に応じて、排気ガスセンサを加熱する制御を実行するものとしてもよい。
【００１１】
本発明において、上記の機器が、排ガスの一部をＥＧＲガスとして内燃機関の吸気通路に還流させるＥＧＲ装置のＥＧＲ弁である場合、制御手段は、滞留水量相関値に応じて、ＥＧＲ弁の開閉を制御するものとしてもよい。
【００１２】
本発明において、上記の機器が、排ガスを浄化するためのＳＣＲシステムである場合、制御手段は、滞留水量相関値に応じて、ＳＣＲシステムの触媒の温度を上昇させる制御を実行するものとしてもよい。
【００１３】
本発明において、上記の機器が、排ガスを浄化するためのＳＣＲシステムである場合、制御手段は、水量相関値に応じて、ＳＣＲシステムの触媒に流入する排ガス流量を制御するものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＰＭフィルタ下流の排気通路内の滞留水量又はこれに相関する値の算出において、ＰＭフィルタ上流及び下流の温度と、ＰＭフィルタの温度変化とが用いられる。ここでＰＭフィルタは通過する全排ガスに接し、全排ガスと熱エネルギの授受を行う。従って、ＰＭフィルタ下流の排気通路内の滞留水量は、排ガスの温度とＰＭフィルタの温度変化とによって、高い精度で推定することができる。従って、本発明によれば、ＰＭフィルタ下流側の排気通路の滞留水量又は乾燥状態をより正確に把握することができ、滞留水による影響を受けるＰＭフィルタ下流の種々の機器に対し、滞留水量又は乾燥状態に応じた適切な制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施の形態における、排ガスのＰＭフィルタ通過時の熱エネルギの授受について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態における、ＰＭフィルタ通過時に排ガスが失う熱エネルギの変化と、ＰＭフィルタが得る熱エネルギの変化とについて説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００１７】
実施の形態．
［本実施の形態のシステムの全体構成］
図１は、この発明の実施の形態１におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。図１のシステムは車両等に搭載されて用いられる。図１のシステムは内燃機関２を備えている。図１の例において内燃機関２はディーゼル機関である。排気通路４には酸化触媒６が設置され、酸化触媒６の下流にはＰＭフィルタ８（微粒子捕集用フィルタ）が設置されている。ＰＭフィルタ８は排ガスに含まれる微粒子状の物質（ＰＭ）を捕集するためのフィルタである。
【００１８】
図１の内燃機関２の排気通路４には各種センサが設置される。具体的には、酸化触媒６の上流には空燃比センサ１０が設置されている。空燃比センサ１０は排ガスの空燃比に応じた出力を発する空燃比検出用のセンサである。排気通路４の酸化触媒６の下流かつＰＭフィルタ８の上流かつＰＭフィルタ８の入口近傍には温度センサ１２が設置され、ＰＭフィルタ８の下流かつＰＭフィルタ８の出口近傍にはＰＭセンサ１４、温度センサ１６、ＮＯｘセンサ１８が設置されている。温度センサ１２、１６は、排ガスの温度（排ガス温）に応じた出力を発する温度検出用のセンサである。ＰＭセンサ１４は排ガス中のＰＭ量に応じた出力を発する微粒子検知用のセンサであり、本発明の「排ガスセンサ」に相当する。またＮＯｘセンサ１８は排ガス中のＮＯｘ量に応じた出力を発するセンサであり、このセンサも本発明の「排ガスセンサ」に相当する。
【００１９】
このシステムは制御装置２０を備えている。制御装置２０の入力側には、空燃比センサ１０、温度センサ１２、１６、ＰＭセンサ１４、ＮＯｘセンサ１８の他、内燃機関２の各種センサが接続されている。また、制御装置２０の出力側には、内燃機関２の各種の機器が接続されている。制御装置２０は、各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、各種の機器を作動させることにより、内燃機関２の運転に関する種々の制御を実行する。
【００２０】
なお、上記のシステムに用いられている空燃比センサ１０及びＰＭセンサ１４、ＮＯｘセンサ１８等のセンサは、セラミック部に形成された素子部を有し、素子部にはヒータが内蔵されている。これらのセンサは、各成分の検出時には、ヒータにより素子部が活性温度にまで昇温された状態で用いられる。
【００２１】
［本実施の形態における制御概要］
本実施の形態において制御装置２０が行う制御には、内燃機関２の始動時にＰＭフィルタ８の下流の排気通路４内が乾燥状態となったか否かを判定する乾燥判定と、その乾燥判定結果に応じたＰＭセンサ１４とＮＯｘセンサ１８の素子割れ防止のための制御が含まれている。
【００２２】
（１）乾燥判定
図２は、本実施の形態のシステムにおける、排ガスのＰＭフィルタ８通過時の熱エネルギの授受について説明するための図である。図２では、時刻tにおけるＰＭフィルタ８に流入する排ガス温（以下「上流排ガス温」とも称する）をTin(t)［℃］、ＰＭフィルタ８の温度をTm(t)［℃］、ＰＭフィルタ８が放出する熱量をE［J］、ＰＭフィルタ８の下流に排出される排ガス温（以下「下流排ガス温」）をTout(t)［℃］として、熱エネルギの授受の例を示す。またここでは、排ガスの流量をGa［g/s］、排ガスの比熱をCgas［J/gK］、ＰＭフィルタ８の物体比熱を［J/gK］、ＰＭフィルタ８の物体重量をW［g］とする。
【００２３】
図２のように、排ガスがＰＭフィルタ８を通過する際、ほぼ全ての排ガスはＰＭフィルタ８の表面に接触する。従って、全排ガスは、ＰＭフィルタ８を通過する際にＰＭフィルタ８と熱エネルギを授受すると考えられる。従って、排ガスの熱エネルギのＰＭフィルタ８通過前後の熱エネルギの変化量は、ＰＭフィルタ８との間で授受された熱エネルギ量と、排ガスの水分の凝縮（即ち、液化）又は蒸発による熱エネルギ量と、ＰＭフィルタ８から放熱される熱エネルギ量の和に相当する。
【００２４】
ここでＰＭフィルタ８を通過する排気ガスが時間Δtの間に失う熱エネルギは、上流排ガス温Tin(t)と下流排ガス温Tout(t)とガス流量Gaとに応じて、次式（１）により算出される。
排ガスが失う熱エネルギ＝｛Tin(t)-Tout(t)｝・Ga・Cgas・Δt      ・・・（１）
【００２５】
また時間Δtの間にＰＭフィルタ８が得る熱エネルギは、ＰＭフィルタ８のΔtの間の温度変化（Tm（t＋Δt）-Tm（t））に応じて次式（２）により算出される。
ＰＭフィルタ８が得る熱エネルギ＝｛Tm(t+Δt)-Tm(t)｝C・W    ・・・（２）
【００２６】
また乾燥又は凝縮による熱エネルギは、次式（３）により算出される。
乾燥又は凝縮による熱エネルギ＝Q（V-L）      ・・・（３）
式（３）において、Lは凝縮による液化量［ｇ］であり、Vは蒸発量［ｇ］である。また、Qは蒸発熱であり、その値は、ここでは２２６６［J/gK］である。式（３）により算出される熱エネルギが負の値であれば凝縮水が発生している状態であり、正の値であれば滞留水が蒸発している状態である。
【００２７】
上記（１）〜（３）より、排ガスが失うエネルギ［｛Tin(t)-Tout(t)｝・Ga・Cgas・Δt］は次式（４）により算出することができる。
｛Tin(t)-Tout(t)｝・Ga・Cgas・Δt＝｛Tm(t+Δt)-Tm(t)｝C・W+Q(V-L)+Ｅ  ・・（４）
【００２８】
ところで上記式（４）において蒸発又は液化による熱エネルギQ(V-L)の値が正負であるかによって、現在、滞留水が蒸発している状態であるか、凝縮水が発生している状態であるかがわかる。そこで、本実施の形態では上記式（４）を変形し、熱エネルギQ(V-L)と相関する値として、次式（５）により凝縮水発生係数ΔQを算出する。
ΔQ＝K1｛Tin(t)-Tout(t)｝・Ga・Δt-K2｛Tm(t+Δt)-Tm(t)｝−K3・E    ・・（５）
ここでK1、K2、K3は所定の定数である。
【００２９】
図３は、本実施の形態における、ＰＭフィルタ８通過時に排ガスが失う熱エネルギの変化と、ＰＭフィルタ８が得る熱エネルギの変化とについて説明するための図であり、凝縮水発生係数ΔQの算出式（５）における第１項と第２項の値の変化を表す図である。また図３は測定データを一例として示すものである。図３において、線ａ１、線ａ２は、式（５）の両辺をΔtで割った時の、第１項の値と、第２項の値の反数と、をそれぞれ表している。
【００３０】
式（５）における放熱量の時間変化分は無視できるものとすると、図３において線ａ１と線ａ２との差分が、凝縮水が発生している状態か蒸発している状態かを表し、線ａ１が線ａ２より小さいときには凝縮水が発生し、線ａ２が線ａ１より小さい時には滞留水が蒸発している状態である。また差分面積のうち斜線部ｂ１は凝縮水量を、斜線部ｂ２は蒸発水量に相当する。そして線ａ１と線ａ２の差分がゼロとなったとき、即ちΔQがゼロとなったとき凝縮と蒸発とが平衡状態となっており、排気通路４内に滞留水が存在しない乾燥状態となったことを判断することができる。
【００３１】
誤判定を避けるため本実施の形態では、式（５）により算出される凝縮水発生係数ΔQが基準値α以下となる時間が、一定時間以上続いた場合に、乾燥状態となったことを判定する。これにより確実に乾燥状態となった場合にのみ乾燥状態の判定を行うことができる。なお、基準値αはゼロ近傍の値であり、誤差等に対する余裕分を考慮して適宜設定し制御装置２０に記憶しておく。一定時間は、判定精度及び判定時間等を考慮して適宜設定される。
【００３２】
なおＰＭフィルタ８の温度Tmは、ＰＭフィルタ８の下流の排ガス温Toutと相関を有する。この相関関係は予め、実験やシミュレーション等のデータに基づいて求めることができる。本実施の形態では、この相関関係に基づいて、温度Tmと下流排ガス温Toutとの関係をあらかじめ設定し、制御装置２０に記憶しておく。実際の制御においては、この関係に従って、下流排ガス温Toutに応じたＰＭフィルタ８の温度Tmが算出される。
【００３３】
また、内燃機関２の始動直後は、ＰＭフィルタ８下流側での凝縮水の発生や蒸発が起こらない。即ち、凝縮水発生係数ΔQはゼロとなる。これはＰＭフィルタ８の上流で凝縮水が発生しているが、ＰＭフィルタ８に到達した時点では排ガスが乾燥状態となっているためである。従ってＰＭフィルタ８において凝縮水の発生が開始する前の期間の判定によって乾燥状態であると判定されるのを避けるため、内燃機関２の始動後、基準時間Tstartの経過を待って乾燥判定を行うものとする。ＰＭフィルタ８で凝縮水の発生が開始するまでの時間は外気温と停止時間とに応じて異なり、凝縮水発生開始までの時間と外気温や停止時間との関係は、実験やシミュレーション等のデータに基づいて求められる。本実施の形態では、この関係に基づいて基準時間Tstartと外気温と停止時間との関係を予め設定し、制御装置２０に記憶しておく。実際の制御においては、この関係に従って、外気温及び停止時間に応じた基準時間Tstartが設定される。
【００３４】
（２）排気ガスセンサのヒータの通電制御
制御装置２０は、排気通路４内が乾燥状態となっていることが認められた場合、ＰＭフィルタ８下流のＰＭセンサ１４及びＮＯｘセンサ１８の加熱を開始する。つまり制御装置２０は、内燃機関２の始動後、上記乾燥判定において乾燥状態であることが認められるまでの間、ＰＭセンサ１４とＮＯｘセンサ１８のヒータへの通電を停止した状態とし、素子部のヒータによる加熱を禁止する。一方、乾燥判定により乾燥状態であることが認められた場合には、ＰＭセンサ１４及びＮＯｘセンサ１８のヒータへの通電及び制御を開始し、ＰＭセンサ１４及びＮＯｘセンサ１８のそれぞれの素子部を活性温度にまで昇温する。これにより内燃機関２の始動時、滞留水が存在している状態での加熱によるセンサの素子割れが回避される。
【００３５】
［本実施の形態の具体的な制御］
図４は、本発明の実施の形態において制御装置２０が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図４のルーチンは内燃機関２の始動時に毎回実行されるルーチンである。図４のルーチンでは内燃機関２が始動すると、まずステップＳ１０において内燃機関２の始動時の各種データが取り込まれる。ここで取得されるデータは、例えば、内燃機関２の始動時の外気温、前回（即ち直近）の内燃機関２が停止時からの経過時間である。
【００３６】
次に、ステップＳ１２において基準時間Tstartを算出する。基準時間Tstartは乾燥判定を開始する判定の基準となる時間であり、ステップＳ１０において取り込まれた外気温と停止時間とに応じて、制御装置２０に記憶されている関係に従って算出される。
【００３７】
次に、ステップＳ１４において始動後の経過時間Tが基準時間Tstartに達したか否かが判別される。経過時間Tが基準時間Tstartに達したことが認められない場合、経過時間Tが基準時間Tstartに達するまで、ステップＳ１４の判別が一定時間ごとに繰り返される。
【００３８】
ステップＳ１４において、経過時間Tが基準時間Tstartに達したことが認められると、次に、ステップＳ１６において各種データの取り込みが実行される。具体的にはここでは、温度センサ１２の出力に応じて上流排ガス温Tin(t)が取得される。また温度センサ１６の出力に応じて下流排ガス温Tout(t)が取得される。また図示しないエアフロメータの出力に応じて、吸入空気量がガス流量Gaとして取得される。
【００３９】
次に、ステップＳ１８においてＰＭフィルタ８の温度Tm(t)を算出する。ＰＭフィルタ８の温度Tm(t)は、ステップＳ１６において取得された下流排ガス温Toutに応じて、予め制御装置２０に記憶された関係に従って算出される。
【００４０】
次に、ステップＳ２０において凝縮水発生係数ΔQが算出される。ここで制御装置２０には上記式（５）が予め記憶されており、この式に従って、ステップＳ１６、Ｓ１８で取得された各種データに応じた凝縮水発生係数ΔQが算出される。なお、式（５）においてＰＭフィルタ８の温度Tm(t+Δt)には、今回、ステップＳ１８で算出されたＰＭフィルタ８の温度が用いられ、温度Tm(t)には、前回のステップＳ１８で算出されたＰＭフィルタ８の前回温度Tm(t-Δt)が用いられる。Δtはごく短時間であるから、このようにΔt分前のデータを用いても、凝縮水発生係数ΔQに現れる差分は少なく、現状に即した凝縮水発生係数ΔQを算出することができる。
【００４１】
次に、ステップＳ２２において凝縮水発生係数ΔQの絶対値が基準値α以下であるか否かが判別される。基準値αは予め制御装置２０に記憶された判定の基準値である。ステップＳ２２において｜ΔQ｜≦αの成立が認められない場合は、ステップＳ１６に戻される。ステップＳ２２において｜ΔQ｜≦αの成立が認められるまで、ステップＳ１６〜Ｓ２２の演算処理が一定時間Δtごとに繰り返される。
【００４２】
一方、ステップＳ２２において｜ΔQ｜≦αの成立が認められると、次に、ステップＳ２４においてカウンタcountの値に１が加算される。カウンタcountは、内燃機関２の始動直後の初期値においてゼロであり、｜ΔQ｜≦αの成立が認められた回数をカウントする値である。カウンタcountは凝縮水発生係数ΔQがゼロ近傍の値となってからの時間と相関する。ステップＳ１６〜Ｓ２２又は、ステップＳ１６〜Ｓ２６の処理が繰り返される場合には、これらの処理は一定時間Δtごとに繰り返され、一定時間ΔtごとにステップＳ１６のデータの取り込みが実行される。従って｜ΔQ｜≦αの成立が最初に認められるような状態となってからの経過時間はカウンタcount×Δtである。
【００４３】
次に、ステップＳ２４においてカウンタcountがβより大きいか否かが判別される。また、ここでは基準値βは、｜ΔQ｜≦αが成立する状態が一定時間続いたことを判定するための値であり、一定時間をΔtで割った値に一致するように設定されている。従って、カウンタcountが基準値β以上か否かが判別されることで、｜ΔQ｜≦αの成立が最初に認められてからの経過時間が一定時間に達したか否かが判別される。
【００４４】
ステップＳ２４においてcount≧βの成立が認められない場合、処理はステップＳ１６に戻る。ステップＳ２４におけるcount≧βの成立が認められるまで、ステップＳ１６〜Ｓ２４の処理が一定時間Δtごとに繰り返される。
【００４５】
一方、ステップＳ２４においてcount≧βの成立が認められると、次にヒータ制御が開始される。具体的にはＰＭセンサ１４及びＮＯｘセンサ１８のそれぞれのヒータへの通電が開始され、ヒータへの通電制御によってＰＭセンサ１４及びＮＯｘセンサ１８の素子部が所定の活性温度範囲に維持される。これによりＰＭセンサ１４によるＰＭ量の検出や、ＮＯｘセンサによりＮＯｘ濃度の検出が開始可能な状態となる。その後、今回の処理は一旦終了する。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排ガス温の変化とＰＭフィルタ８での温度変化に基づいてＰＭフィルタ８の下流の滞留水の有無を判断することができる。従って、より正確にＰＭフィルタ８下流側の乾燥状態を検知することができ、早期にかつ適正なタイミングでＰＭセンサ１４やＮＯｘセンサ１８等のＰＭフィルタ８下流のヒータ制御を開始することができる。これにより従来の制御と比較して、内燃機関２の始動後、大幅に早い段階で、排ガスセンサを使用可能な状態とすることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態においてステップＳ１６の処理が実行されることで、本発明の「第１取得手段」と「第２取得手段」とが実現し、ステップＳ１８の処理が実行されることで「第３取得手段」が実現する。また、ステップＳ２０の処理が実行されることで本発明の「算出する手段」が実現し、ステップＳ２２〜Ｓ２８の処理が実行されることで「制御手段」が実現する。
【００４８】
［本実施の形態の他の例について］
なお、本実施の形態においては排気通路の乾燥状態が認められた場合にＰＭセンサ１４及びＮＯｘセンサ１８のヒータ制御を開始する場合について説明した。しかしながら本発明はこれに限られるものではない。ＰＭフィルタ８の下流にＰＭセンサ１４やＮＯｘセンサ１８以外にも、乾燥状態でヒータ通電を開始することが好ましい他のセンサが設置されている場合には、同様に、本実施の形態を適用し、乾燥状態であることが認められた場合にヒータの通電を開始するものとすればよい。
【００４９】
また、本実施の形態においては、乾燥判定により乾燥状態が認められた後、ヒータの通電制御を開始する場合について説明した。しかし本発明はこれに限定されない。本発明は、乾燥状態又は滞留水量がある程度少ない状態で使用されることが望ましい他の内燃機関の機器が、ＰＭフィルタ８の下流に設置されている構成を有するシステムに適用することができる。
【００５０】
具体的に例えば、本発明は、図１の構成に加え、排気ガスの一部を吸気通路に還流させるＥＧＲ装置を備え、ＰＭフィルタ８の下流にＥＧＲクーラが設置されている構成を有するシステムに好ましく適用することができる。この場合例えば、ＥＧＲ弁の制御に、本実施の形態の乾燥判定を適用し、凝縮水発生係数ΔQが基準値α以下の状態となったことが認められた場合にＥＧＲ弁を開弁する制御を行う。なおこの場合、乾燥判定において判別の基準となる基準値αは、乾燥判定がセンサのヒータ通電制御に適用される場合と同じ値に限られない。ＥＧＲクーラにおいて許容される滞留水量等に応じて、適宜基準値αの具体的な値を設定すればよい。
【００５１】
また、例えば、ＳＣＲシステムの浄化性能は、排ガス中の水分量が多くなると低下する。従って、本発明は、図１の構成に加え、ＰＭフィルタ８の下流側にＳＣＲシステムが設置された構成を有するシステムに好ましく適用することができる。この場合、本実施の形態の乾燥判定により凝縮水発生係数ΔQが基準値α以下の状態となったことが認められた場合に、ＮＯｘ排出を抑制する制御を行う。ここでも基準値αはＳＣＲシステムにおいて必要な浄化性能が維持される範囲で、許容される滞留水量に応じて適宜設定される。あるいは、ＮＯｘ排出を抑制する制御に替えて、排ガス温、ガス流量を変化させて触媒温度を制御することで、浄化性能を向上させる制御を行ってもよく、ガス流量を変化させることで滞留水を排水又は乾燥させやすい状態とする制御を行ってもよい。
【００５２】
また、本発明は、ＳＣＲシステムの浄化性能を維持する上記の制御を実行するか否かが、凝縮水発生係数ΔQと基準値αとの比較により判定される場合に限られるものではない。例えば、凝縮水発生係数ΔQに応じて、まずＳＣＲシステムのＮＯｘ浄化能力に相関する値を算出し、この値が所定の閾値以下となった場合に、上記のＳＣＲシステムの浄化性能を維持するための制御を実行するものとしてもよい。なお凝縮水発生係数ΔQと浄化能力に相関する値との関係は、予め実験やシミュレーション等によるデータに基づいて求めることができる。具体的な制御においては、この関係を制御装置２０に記憶しておき、これを用いて浄化能力に相関する値を算出すればよい。
【００５３】
本実施の形態の乾燥判定は、内燃機関２の始動時におけるＰＭフィルタ８の下流の排気通路４内の滞留水量が、その制御に影響を与えるような他の機器にも適用することができる。このような機器としては、具体的には、例えば、尿素添加弁、ＡＳＣ、尿素ミキサ、三元触媒、マフラ、廃熱回収器及び排ガス温センサ等が挙げられる。
【００５４】
また、本実施の形態では、ＰＭフィルタ８下流の排気通路４内の乾燥状態を推定する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではない。本実施の形態における凝縮水発生係数ΔQの算出は、排ガスがある機器を通過する際に、ほぼ全ての排ガスがその機器表面に接して熱の授受を行うような機器に同様に適用することができる。このような機器には、例えば触媒等が挙げられる。触媒に適用する場合にも、触媒上流の排ガス温と下流の排ガス温、及び触媒の温度変化に応じて、式（５）により凝縮水発生係数ΔQを算出し、これに基づいて乾燥判定を行えばよい。
【００５５】
また、本実施の形態ではＰＭフィルタ８の温度Tmは、下流排ガス温Toutと相関を有することから下流排ガス温Toutに基づいてＰＭフィルタ８の温度Tmを算出する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限られるものではない。例えば、ＰＭフィルタ８の温度は、下流排ガス温Toutと概ね一致すると考えられることから、ＰＭフィルタ８の温度Tmとして、取得された下流排ガス温Toutをそのまま用いるものであってもよい。あるいはＰＭフィルタ８の温度Tmは下流排ガス温Toutから推定されるものに限らず、他の部分の温度等から推定される値を用いてもよい。またＰＭフィルタ８に温度を検知するためのセンサを設置し、直接ＰＭフィルタ８の温度を検出する構成としてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、ＰＭフィルタ８の上流と下流とにそれぞれ温度センサ１２、１６を設置し、この出力に基づいて、上流排ガス温Tinと下流排ガス温Toutを検出する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、他の部分の温度変化等に基づいて、上流、下流排ガス温Tin、Toutをそれぞれ算出するものとしてもよい。
【００５７】
また、本発明は、本実施の形態において用いられる各温度Tin、Tout、Tmに替えて、上流排ガス温と下流排ガス温とＰＭフィルタ８の温度とのそれぞれ相関する温度相関値を算出し、これを用いるものであってもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、凝縮水発生係数ΔQの絶対値が基準値α以下であるか否かにより、ＰＭフィルタ８下流の排気通路４内が乾燥状態であるか否かを判別する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限るものではない。上述したように凝縮水発生係数ΔQは、排気通路４内の滞留水量と相関を有する値である。従って、凝縮水発生係数ΔQに基づいて、排気通路４内の滞留水量又はそれに相関する値を算出することもできる。算出された滞留水量又はその相関値は、滞留水量が影響する内燃機関２の種々の機器の制御に用いることができる。
【００５９】
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【符号の説明】
【００６０】
２  内燃機関
４  排気通路
６  酸化触媒
８  ＰＭフィルタ
１０  空燃比センサ
１２  温度センサ
１４  ＰＭセンサ
１６  温度センサ
１８  ＮＯｘセンサ
２０  制御装置
【図１】
2014238049.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014238049.tif 000005
【図４】
2014238049.tif 000006