(57)【要約】【課題】  パティキュレート（ＰＭ）の堆積量の算出結果に影響を及ぼすデバイスに異常が発生した場合でも、ＰＭの過堆積状態を回避しながら、フィルタを適切に再生できる内燃機関の排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】  内燃機関３から排出されたＰＭの排出量ＱＥＸを算出する排出量算出手段２と、自然再生量パラメータＱＲＮを算出する自然再生量パラメータ算出手段２と、算出したＰＭ排出量を自然再生量パラメータで減少側に補正することによって、フィルタ１８に堆積したＰＭの堆積量ＳＱＰＭＤＰＦを推定する堆積量推定手段２と、推定されたＰＭ堆積量がしきい値ＳＱＲＥＦに達したときにフィルタ１８を強制的に再生するフィルタ再生手段６、２と、フィルタ１８に堆積したＰＭの堆積量の推定の精度に影響を及ぼすデバイス３３、３４が異常と判定されたときに、ＰＭ排出量の補正を禁止する補正禁止手段２を備える。【選択図】  図３
2006316746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気系に排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置であって、
前記排気系に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
前記内燃機関から排出されたパティキュレートの排出量を算出する排出量算出手段と、
前記フィルタで自然再生されるパティキュレートの自然再生量を表す自然再生量パラメータを算出する自然再生量パラメータ算出手段と、
当該算出された自然再生量パラメータにより前記算出されたパティキュレート排出量を減少側に補正することによって、前記フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量を推定する堆積量推定手段と、
当該推定されたパティキュレート堆積量が所定のしきい値に達したときに、前記フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼させることによって当該フィルタを強制的に再生するフィルタ再生手段と、
前記フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量の推定の精度に影響を及ぼすデバイスの異常を判定する異常判定手段と、
前記デバイスが異常と判定されたときに、前記堆積量推定手段によるパティキュレート排出量の補正を禁止する補正禁止手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンなどにおいて、排ガス中のパティキュレートをフィルタで捕集することによって排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の排ガス浄化装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関の排気通路には、上流側から順に、排気温度センサ、触媒コンバータおよび排気絞り弁が設けられている。この排ガス浄化装置では、内燃機関の暖機運転時などの低速低負荷運転時において、燃焼室への燃料の主噴射に加えて副噴射を実行するとともに、排気絞り弁を絞ることによって、昇温制御が行われる。この昇温制御により、副噴射された燃料の燃焼により排気を昇温するとともに、排気絞り弁の絞りにより排気を高温状態に維持することによって、排気通路内での未燃ＨＣの酸化を促進し、未燃ＨＣを低減するようにしている。このときの排気の昇温状態は、排気温度センサの検出結果に基づいて監視される。
【０００３】
また、この排ガス浄化装置では、排気温度センサの異常の有無が判定される。排気温度センサが異常と判定されたときには、燃料の副噴射および排気絞り弁の絞りをいずれも停止し、それにより、排気温度センサの異常に起因して誤った昇温制御が実行されることによる不具合、例えば排気の異常な昇温による触媒コンバータの熱劣化などを防止するようにしている。
【０００４】
しかし、この従来の排ガス浄化装置では、排気温度センサが異常と判定されたときに直ちに、燃料の副噴射および排気絞り弁の絞りによる昇温制御を停止する。このため、上記のような不具合は回避できるものの、排気が昇温されないことによって、未燃ＨＣの排出量が増大し、排ガス特性の悪化を招くおそれがある。
【０００５】
また、ディーゼルエンジンなどの排ガス浄化装置として、排気系にフィルタを設け、排ガス中のパティキュレート（以下「ＰＭ」という）をフィルタで捕集するものが、従来から知られている。また、フィルタにＰＭが過剰に堆積したときの、排圧の上昇によるエンジンの出力の低下や燃費の悪化を防止するために、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させることによってフィルタを再生することも、従来から知られており、例えば特許文献２に開示されている。
【０００６】
この排ガス浄化装置では、フィルタの入口および出口に温度センサをそれぞれ設けるとともに、フィルタに堆積したＰＭの量を、エンジンの回転数および負荷と、温度センサで検出されたフィルタの温度に応じて推定し、推定したＰＭの堆積量が所定のしきい値よりも大きくなったときに、フィルタの再生動作が行われる。
【０００７】
以上のように、この従来の排ガス浄化装置では、フィルタでのＰＭ堆積量が、温度センサで検出されたフィルタの温度に応じて推定される。このため、温度センサに異常が発生したときには、フィルタでのＰＭ堆積量を適正に推定できず、ＰＭ堆積量に基づく再生動作を適切に行えないことによって、フィルタでのＰＭの過堆積状態を防止できないおそれがある。この場合、例えば特許文献１に開示されるように、温度センサの異常の有無を判定し、異常と判定されたときに温度センサの検出結果に基づく制御を停止したとしても、やはりＰＭ堆積量を適正に推定できないため、ＰＭの過堆積状態を防止することができない。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量の推定の精度に影響を及ぼすデバイスに異常が発生した場合でも、パティキュレートの過堆積状態を確実に回避しながら、フィルタを適切に再生することができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１２３８７０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８０１１８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３から排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化する内燃機関３の排ガス浄化装置１であって、排気系に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ１８と、内燃機関３から排出されたパティキュレートの排出量（ＰＭ排出量ＱＥＸ）を算出する排出量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１）と、フィルタ１８で自然再生されるパティキュレートの自然再生量を表す自然再生量パラメータ（自然再生量ＱＲＮ）を算出する自然再生量パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２）と、当該算出された自然再生量パラメータにより算出されたパティキュレート排出量を減少側に補正することによって、フィルタ１８に堆積したパティキュレートの堆積量（ＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦ、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦ）を推定する堆積量推定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ５、６）と、推定されたパティキュレート堆積量が所定のしきい値ＳＱＲＥＦに達したときに、フィルタ１８に堆積したパティキュレートを燃焼させることによってフィルタ１８を強制的に再生するフィルタ再生手段（インジェクタ６、ＥＣＵ２、図３のステップ７、９）と、フィルタ１８に堆積したパティキュレートの堆積量の推定の精度に影響を及ぼすデバイス（第１および第２排ガス温度センサ３３、３４）の異常を判定する異常判定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３１）と、デバイスが異常と判定されたときに、堆積量推定手段によるパティキュレート排出量の補正を禁止する補正禁止手段（ＥＣＵ２、図３のステップ４）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、排ガス中のパティキュレートをフィルタで捕集する。また、内燃機関から排出されたパティキュレートの排出量を、排出量算出手段によって算出する。さらに、フィルタで自然再生されるパティキュレートの自然再生量を表す自然再生量パラメータを、自然再生量パラメータ算出手段によって算出するとともに、堆積量推定手段により、算出した自然再生量パラメータを用い、算出したパティキュレート排出量を減少側に補正することによって、フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量を推定する。そして、そのようにして推定されたパティキュレート堆積量が所定のしきい値に達したときに、フィルタ再生手段により、フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼させることによって、フィルタの再生が行われる。
【００１２】
以上のように、フィルタで自然再生されるパティキュレートの自然再生量を表す自然再生量パラメータを算出し、この自然再生量パラメータを用いてパティキュレート排出量を減少側に補正することにより、パティキュレート堆積量を推定するので、フィルタでの実際のパティキュレート堆積量を精度良く推定でき、推定したパティキュレート堆積量に基づいて、フィルタの再生に適切に行うことができる。
【００１３】
また、この排ガス浄化装置では、フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量の推定の精度に影響を及ぼすデバイスが異常であるか否かを、異常判定手段によって判定し、異常と判定されたときに、堆積量推定手段によるパティキュレート排出量の減少補正を禁止する。このように、上記のようなデバイスが異常と判定されたときに、パティキュレート排出量の減少補正を禁止するのは、以下の理由による。
【００１４】
例えば、（１）パティキュレート排出量の算出の精度に影響を及ぼすデバイス、例えばパティキュレート排出量の算出に用いるパラメータを検出するセンサが正常でないときには、その検出パラメータに応じて算出されるパティキュレート排出量の信頼性は低くなり、パティキュレート排出量が少なめに算出されるおそれがある。同様に、（２）自然再生量パラメータの算出の精度に影響を及ぼすデバイス、例えば自然再生量パラメータの算出に用いるパラメータを検出するセンサが正常でないときには、その検出パラメータに応じて算出される自然再生量パラメータの信頼性は低くなり、自然再生量パラメータが多めに算出されるおそれがある。さらに、（３）内燃機関から排出されるパティキュレートの排出量に影響を及ぼすデバイス、例えば内燃機関の燃焼状態に直接、関与する燃料噴射弁やＥＧＲ装置などが正常でないときには、上記のセンサが正常であっても、内燃機関から実際に排出されるパティキュレートの排出量が、排出量算出手段で算出されたパティキュレート排出量と異なってしまい、これを上回るおそれがある。
【００１５】
このため、上記のようなデバイスに異常が発生することにより、上記（１）〜（３）の少なくとも１つの事態が生じた場合には、算出したパティキュレート排出量を自然再生量パラメータで減少補正することによって推定されるパティキュレート堆積量の精度が低下し、実際のパティキュレート堆積量に対するずれが大きくなり、過小に推定されるおそれがある。その場合には、パティキュレート堆積量がしきい値に達しない結果、フィルタの再生が適時に実行されないことによって、フィルタにパティキュレートが過剰に堆積してしまう。本発明によれば、パティキュレート堆積量の推定の精度に影響を及ぼす上記のようなデバイスが異常と判定されたときに、堆積量推定手段による補正を禁止するので、そのようなデバイスに異常が発生した場合でも、パティキュレート堆積量を過小に推定する可能性が低くなり、したがって、パティキュレートの過堆積状態を確実に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明を適用した排ガス浄化装置１を、内燃機関３とともに示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両Ｖに搭載された、例えば４気筒（１つのみ図示）のディーゼルエンジンである。
【００１７】
エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５（排気系）がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６（フィルタ再生手段）が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。
【００１８】
インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、コモンレール（図示せず）を介して、高圧ポンプ６ａおよび燃料タンク（図示せず）に順に接続されている。燃料タンクの燃料は、高圧ポンプ６ａによって昇圧され、インジェクタ６から燃焼室３ｃに噴射される。燃料の圧力ＰＲＡＩＬは、コモンレールに設けられた燃料圧センサ３７によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される（図３参照）。インジェクタ６の開弁時間および開弁タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御され、それにより、燃料噴射量および噴射時期がそれぞれ制御される。
【００１９】
エンジン３の本体には、エンジン水温センサ２９が取り付けられている。エンジン水温センサ２９は、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２０】
エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ３０ａが取り付けられており、このマグネットロータ３０ａとＭＲＥピックアップ３０ｂによって、クランク角センサ３０が構成されている。クランク角センサ３０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。
【００２１】
吸気管４には、過給装置７が設けられている。この過給装置７は、ターボチャージャで構成された過給機８と、これに連結されたアクチュエータ９と、ベーン開度制御弁１０を備えている。
【００２２】
過給機８は、吸気管４に設けられた回転自在のコンプレッサブレード８ａと、排気管５に設けられた回転自在のタービンブレード８ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン８ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード８ａ、８ｂを一体に連結するシャフト８ｄとを有している。過給機８は、排気管５内の排ガスによりタービンブレード８ｂが回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード８ａが回転駆動されることによって、吸気管４内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。
【００２３】
アクチュエータ９は、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、各可変ベーン８ｃに機械的に連結されている。アクチュエータ９には、負圧ポンプから負圧供給通路（いずれも図示せず）を介して負圧が供給され、この負圧供給通路の途中にベーン開度制御弁１０が設けられている。ベーン開度制御弁１０は、電磁弁で構成されており、その開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ９への供給負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン８ｃの開度が変化することにより、過給圧が制御される。
【００２４】
吸気管４の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ１１およびスロットル弁１２が設けられている。インタークーラ１１は、過給装置７の過給動作により吸入空気の温度が上昇したときなどに、吸入空気を冷却するものである。スロットル弁１２には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ１２ａが接続されている。スロットル弁１２の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨは、アクチュエータ１２ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。また、スロットル弁開度ＴＨは、スロットル弁開度センサ３８によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００２５】
また、吸気管４には、過給機８の上流側にエアフローセンサ３１が、インタークーラ１１の下流側に過給圧センサ３９が、それぞれ設けられている。エアフローセンサ３１は、吸入空気量ＱＡを検出し、過給圧センサ３９は吸気管４内の過給圧ＰＡＣＴを検出し、それらの検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、吸気管４の吸気マニホルド４ａには、吸気温センサ３２が設けられている。吸気温センサ３２は、吸入空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２６】
吸気マニホールド４ａは、その集合部から分岐部にわたって、スワール通路４ｂとバイパス通路４ｃに仕切られており、これらの通路４ｂ、４ｃはそれぞれ、吸気ポートを介して各燃焼室３ｃに連通している。バイパス通路４ｃには、スワール装置１３が設けられており、このスワール装置１３は、スワール弁１３ａと、これを開閉するアクチュエータ１３ｂと、スワール制御弁１３ｃを備えている。スワール制御弁１３ｃの開度をＥＣＵ２で制御し、スワール弁１３ａの開度を変化させることによって、燃焼室３ｃ内に発生するスワールの強さが制御される。
【００２７】
また、エンジン３には、ＥＧＲ管１４ａおよびＥＧＲ制御弁１４ｂを有するＥＧＲ装置１４が設けられている。ＥＧＲ管１４ａは、吸気管４と排気管５の間に、具体的には、吸気マニホールド４ａの集合部のスワール通路４ｂと排気管５の過給機８よりも上流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ管１４ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管４にＥＧＲガスとして還流し、それにより、燃焼室３ｃ内の燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。
【００２８】
ＥＧＲ制御弁１４ｂは、ＥＧＲ管１４ａに取り付けられたリニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量が、ＥＣＵ２からの駆動信号によってリニアに制御されることによって、ＥＧＲガス量が制御される。
【００２９】
また、ＥＧＲ装置１４にはＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置１５が設けられている。ＥＧＲ冷却装置１５は、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂと、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に設けられたＥＧＲクーラ１５ｃを有している。ＥＧＲ管１４ａには、ＥＧＲクーラ１５ｃをバイパスするようにバイパス通路１５ａが設けられており、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂはバイパス通路１５ａの分岐部に取り付けられている。ＥＧＲ通路切替弁１５ｂは、ＥＣＵ２による制御によって、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ通路切替弁１５ｂよりも下流側の通路を、ＥＧＲクーラ１５ｃ側とバイパス通路１５ａ側に選択的に切り替える。
【００３０】
以上の構成により、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂがＥＧＲクーラ１５ｃ側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１５ｃで冷却された後、吸気管４に還流する。一方、バイパス通路１５ａ側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１５ｃで冷却されることなく、そのまま吸気管４に還流する。
【００３１】
また、排気管５の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、酸化触媒１７およびフィルタ１８が設けられている。酸化触媒１７は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。フィルタ１８は、排ガス中の煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することによって、大気中に排出されるＰＭを低減する。また、フィルタ１８の表面には、酸化触媒１７と同様の触媒（図示せず）が担持されている。
【００３２】
排気管５の酸化触媒１７の上流側およびフィルタ１８のすぐ上流側には、第１排ガス温度センサ３３（デバイス）および第２排ガス温度センサ３４（デバイス）が、それぞれ設けられている。第１排ガス温度センサ３３は、酸化触媒１７のすぐ上流側の排ガスの温度（以下「触媒前ガス温度」という）ＴＣＡＴＧを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、第２排ガス温度センサ３４（排気温度センサ）は、フィルタ１８のすぐ上流側の排ガスの温度（以下「フィルタ前ガス温度」という）ＴＤＰＦＧを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、排気管５には、フィルタ１８をまたぐように圧力導入通路５ａが接続されており、この圧力導入通路５ａに差圧センサ４０が設けられている。差圧センサ４０は、排気管５内のフィルタ１８の上下流間の圧力差（以下「フィルタ差圧」という）ＤＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３３】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３５からアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、大気圧センサ３６から大気圧ＰＡを表す検出信号が、車速センサ４１から車両Ｖの速度（車速）ＶＰを表す検出信号が、大気温センサ４２から大気の温度（大気温）ＴＡＡを表す検出信号が、それぞれ出力される。また、車両Ｖのダッシュボード（図示せず）には、フィルタ１８の状態を表示するための警告灯４３が設けられており、この警告灯４３はＥＣＵ２に接続されている。
【００３４】
ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。本実施形態では、ＥＣＵ２によって、排出量算出手段、自然再生量パラメータ算出手段、堆積量推定手段、フィルタ再生手段、異常判定手段、および補正禁止手段が構成されている。
【００３５】
前述した各種のセンサ２９〜４２からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料噴射量ＱＩＮＪやＥＧＲ量などの制御を含むエンジン３の各種の制御を実行するとともに、フィルタ１８に堆積したＰＭを燃焼させることによってフィルタ１８を強制的に再生するための再生制御処理を実行する。
【００３６】
図３は、この再生制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、エンジン３から排出された、１ＴＤＣ当たりすなわち１燃焼ごとのＰＭの排出量ＱＥＸを算出する。このＰＭ排出量ＱＥＸの算出は、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、ＰＭ排出量マップ（図示せず）からＰＭ排出量のマップ値を検索するとともに、このマップ値を、エンジン水温ＴＷ、大気圧ＰＡ、吸気温ＴＡおよび大気温ＴＡＡなどで補正することによって行われる。ＰＭ排出量マップは、エンジン３から排出されるＰＭの排出量を実験によって求め、その結果をエンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じてマップ化したものである。なお、燃料噴射量ＱＩＮＪは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、燃料噴射量マップ（図示せず）を検索することによって決定される。
【００３７】
次に、フィルタ１８におけるＰＭの自然再生量ＱＲＮを算出する（ステップ２）。ここで、フィルタ１８の自然再生とは、本処理で実行される強制再生と対比されるものであり、強制再生を行っていないエンジン３の運転中において、フィルタ１８に堆積したＰＭの一部が燃焼され、消失することをいう。
【００３８】
図４は、この自然再生量ＱＲＮの算出サブルーチンを示している。まず、そのステップ２１では、フィルタ温度ＴＤＰＦを算出する、このフィルタ温度ＴＤＰＦは、フィルタ１８の内部温度を表すものであり、吸入空気量ＱＡ、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧ、フィルタ差圧ＤＰおよび車速ＶＰなどに応じて求められる。
【００３９】
次に、算出したフィルタ温度ＴＤＰＦに応じ、対応するマップ（図示せず）を検索することによって、自然再生量ＱＲＮの基本値ＱＲＮＢＡＳＥを算出する（ステップ２２）。フィルタ１８の温度が高いほど、自然再生が行われやすく、自然再生量が多くなるという傾向があるので、このマップでは、基本値ＱＲＮＢＡＳＥは、フィルタ温度ＴＤＰＦが高いほど、より大きな値に設定されている。
【００４０】
次いで、酸素量補正係数ＫＯ２を算出する（ステップ２３）。この酸素量補正係数ＫＯ２は、フィルタ１８に供給される酸素量ＱＯ２ＤＰＦに応じ、対応するマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。フィルタ１８内の酸素量が多いほど、自然再生量が多くなるという傾向があるので、このマップでは、酸素量補正係数ＫＯ２は、酸素量ＱＯ２ＤＰＦが大きいほど、より大きな値に設定されている。なお、酸素量ＱＯ２ＤＰＦは、燃料噴射量ＱＩＮＪおよび吸入空気量ＱＡに応じて決定される。
【００４１】
次に、堆積量補正係数ＫＤＥＰＯを算出する（ステップ２４）。この堆積量補正係数ＫＤＥＰＯは、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦに応じ、対応するマップ（図示せず）を検索することによって算出される。このＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦは、後述するようにして算出されるものであり、その時点においてフィルタ１８に堆積しているＰＭの堆積量を表す。フィルタ１８に堆積しているＰＭ量が多いほど、自然再生量が多くなるという傾向があるので、このマップでは、堆積量補正係数ＫＤＥＰＯは、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦが大きいほど、より大きな値に設定されている。
【００４２】
次いで、ＣＲＴ補正項ＱＲＮＣＲＴを算出する（ステップ２５）。本実施形態のようにフィルタ１８の上流側に酸化触媒１７が配置されている場合には、酸化触媒１７での酸化によって生じたＮＯ２が、フィルタ１８に流入し、酸化剤として作用することによって、Ｏ２のみが酸化剤として存在する場合と比較して、ＰＭがより低い温度で燃焼し、自然再生が促進されるという効果（以下「ＣＲＴ効果」という）が認められる。ＣＲＴ補正項ＱＲＮＣＲＴは、このＣＲＴ効果による自然再生量に相当するものであり、エンジン回転数ＮＥ、燃料噴射量ＱＩＮＪ、触媒前ガス温度ＴＣＡＴＧ、前記ステップ２１で算出したフィルタ温度ＴＤＰＦ、およびＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦに応じて、算出される。
【００４３】
次に、ステップ２２〜２５で算出したパラメータを用い、基本値ＱＲＮＢＡＳＥに酸素量補正係数ＫＯ２および堆積量補正係数ＫＤＥＰＯを乗算し、さらにＣＲＴ補正項ＱＲＮＣＲＴを加算することによって、自然再生量ＱＲＮを算出し（ステップ２６）、本サブルーチンを終了する。
【００４４】
図３に戻り、上述したステップ２に続くステップ３では、排ガス温度センサ異常フラグＦ＿ＳＥＴＮＧが「１」であるか否かを判別する。この排ガス温度センサ異常フラグＦ＿ＳＥＴＮＧは、図５に示す、排ガス温度センサの異常判定処理において設定される。まず、ステップ３１では、第１排ガス温度センサ３３または第２排ガス温度センサ３４が異常であるか否かを判定する。
【００４５】
この判定は、例えば次のようにして行われる。すなわち、第１排ガス温度センサ３３の検出信号を常時、監視し、検出信号の電圧値がその出力範囲の上限値または下限値とほぼ等しい状態が、所定時間以上、継続したときには、ＥＣＵ２との間のショートまたは断線などにより、第１排ガス温度センサ３３に異常が発生していると判定する。同様の手法による判定を、第２排ガス温度センサ３４についても行い、その異常の有無を判定する。
【００４６】
あるいは、エンジン３のフューエルカット運転時に、第１および第２排ガス温度センサ３３、３４で検出された触媒前ガス温度ＴＣＡＴＧとフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧとの差を求め、この差が所定値よりも大きいときに、両温度センサ３３、３４がいずれも異常と判定してもよい。
【００４７】
以上の判定の結果、ステップ３１の答がＹＥＳで、両温度センサ３３、３４の少なくとも一方が異常のときには、排ガス温度センサ異常フラグＦ＿ＳＥＴＮＧを「１」にセットする（ステップ３２）。一方、ステップ３１の答がＮＯで、両温度センサ３３、３４がいずれも正常のときには、排ガス温度センサ異常フラグＦ＿ＳＥＴＮＧを「０」にセットし（ステップ３３）、本処理を終了する。
【００４８】
図３に戻り、前記ステップ３の答がＹＥＳのときには、ステップ２で算出した自然再生量ＱＲＮを値０にリセットし（ステップ４）、ステップ５に進む。一方、前記ステップ３の答がＮＯのときには、ステップ４をスキップし、ステップ５に進む。
【００４９】
このステップ５では、ステップ１で算出したＰＭ排出量ＱＥＸから、ステップ２または４で算出した自然再生量ＱＲＮを減算することによって、フィルタ１８に堆積した１ＴＤＣ当たりのＰＭの堆積量ＱＰＭＤＰＦを算出する。以上から明らかなように、ＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦは、第１および第２排ガス温度センサ３３、３４がいずれも正常のときには、ＰＭ排出量ＱＥＸから自然再生量ＱＲＮを減算することによって、すなわち自然再生量ＱＲＮで補正した値として、求められる。一方、両温度センサ３３、３４の少なくとも一方が異常と判定されたときには、ステップ４で自然再生量ＱＲＮが値０にリセットされることによって、ＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦがＰＭ排出量ＱＥＸに設定され、自然再生量ＱＲＮによる補正が実質的に禁止される。
【００５０】
次に、そのときまでに得られているＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦに、ステップ５で算出したＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦを加算することによって、今回のＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦを算出し、ＥＣＵ２のＥＥＰＲＯＭに記憶する（ステップ６）。このＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦは、フィルタ１８の再生が終了したときに値０にリセットされるものであり、したがって、その時点においてフィルタ１８に堆積しているＰＭの堆積量を表す。
【００５１】
次いで、算出したＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦが所定のしきい値ＳＱＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ７）。この答がＮＯで、ＳＱＰＭＤＰＦ＜ＳＱＲＥＦのときには、フィルタ１８におけるＰＭの堆積量がまだ少ないため、再生動作を実行しないものとして、再生実行フラグＦ＿ＲＥＯＮを「０」にセットし（ステップ８）、本処理を終了する。
【００５２】
一方、ステップ７の答がＹＥＳで、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦがしきい値ＳＱＲＥＦに達したときには、再生動作を開始するものとして、再生実行フラグＦ＿ＲＥＯＮを「１」にセットし（ステップ９）、本処理を終了する。
【００５３】
このように再生実行フラグＦ＿ＲＥＯＮが「１」にセットされると、エンジン３の膨張行程中や排気行程中に燃焼室３ｃに燃料を噴射するポスト噴射が実行される。また、このポスト噴射と併せて、スロットル弁開度およびＥＧＲガス量の減少制御や、過給圧の増大制御などを行うことによって、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＧを目標温度（例えば６００℃）になるように制御する。これにより、フィルタ１８を高温状態に制御し、堆積したＰＭを燃焼させることによって、フィルタ１８が強制的に再生される。
【００５４】
なお、この再生動作は、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦが所定の判定値よりも小さくなったときに、フィルタ１８に堆積したＰＭが十分に燃焼し、その再生が適切に行われたとして、終了される。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、フィルタ１８で自然再生されるＰＭの自然再生量ＱＲＮを、第１および第２排ガス温度センサ３３、３４で検出された触媒前ガス温度ＴＣＡＴＧ、ＤＰＦ前温度ＴＤＰＦＧなどに応じて算出し、この自然再生量ＱＲＮをＰＭ排出量ＱＥＸから減算し、補正する。それにより、その時点でのフィルタ１８におけるＰＭの堆積量を表すＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦを適正に算出でき、したがって、算出したＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦに基づいて、フィルタ１８の再生を適切に行うことができる。
【００５６】
また、第１および第２排ガス温度センサ３３、３４の少なくとも一方が異常と判定されたときには、自然再生量ＱＲＮを値０に設定し、ＰＭ排出量ＱＥＸからの自然再生量ＱＲＮの減算を実質的に行わず、ＰＭ堆積量ＱＰＭＤＰＦの補正を禁止するので、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦは、過小に算出されることがなく、安全側に算出される。したがって、フィルタ１８でのＰＭの過堆積状態を確実に回避しながら、フィルタ１８の再生を適切に行うことができる。
【００５７】
なお、上述した実施形態では、フィルタ１８におけるＰＭ堆積量の推定の精度に影響を及ぼすデバイスとして、第１および第２排ガス温度センサ３３、３４の異常を判定しているが、これに代えてまたはこれとともに、両センサ３３、３４以外のデバイスについて異常を判定し、その判定結果に応じて、自然再生量ＱＲＮによるＰＭ排出量ＱＥＸの減算補正を禁止してもよい。例えば、自然再生量ＱＲＮの算出は、前述したように、触媒前ガス温度ＴＣＡＴＧやＤＰＦ前ガス温度ＴＤＰＦＧだけでなく、フィルタ差圧ＤＰ、吸入空気量ＱＡ、アクセル開度ＡＰや車速ＶＰなどをパラメータとして、行われるので、これらのパラメータを検出する差圧センサ４０、エアフローセンサ３１、アクセル開度センサ３５や車速センサ４１の異常を判定してもよく、それにより、実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、前述したように、ＰＭ排出量ＱＥＸの算出は、ＰＭ排出量のマップ値を、エンジン水温ＴＷ、大気圧ＰＡ、吸気温ＴＡおよび大気温ＴＡＡなどのパラメータで補正することによって、行われる。すなわち、これらのパラメータを検出するエンジン水温センサ２９、大気圧センサ３６、吸気温センサ３２や大気温センサ４２などは、ＰＭ排出量ＱＥＸの算出結果、ひいてはＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦの精度に影響を及ぼすデバイスである。したがって、これらのデバイスの少なくとも１つについて異常を判定し、その判定結果に応じて、自然再生量ＱＲＮによる減算補正を禁止してもよい。それにより、これらのデバイスに異常が発生した場合でも、パティキュレート堆積量を過小に算出する可能性が低くなり、したがって、実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
さらに、エンジン３から実際に排出されるＰＭの排出量は、エンジン３の燃焼状態に直接、関与する、燃料噴射量ＱＩＮＪ、吸入空気量ＱＡ、ＥＧＲ量、ＥＧＲガスの冷却の有無、過給圧ＰＡＣＴおよびスワールの強さなどによって変化する。すなわち、これらを制御するインジェクタ６、高圧ポンプ６ａ、燃料圧センサ３７、スロットル弁１２、ＥＧＲ装置１４、ＥＧＲ冷却装置１５、過給装置７やスワール装置１３などは、エンジン３から実際に排出されるＰＭの排出量、ひいてはＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦの精度に影響を及ぼすデバイスである。したがって、これらのデバイスの少なくとも１つについて異常を判定し、その判定結果に応じて、自然再生量ＱＲＮによる減算補正を禁止してもよい。それにより、これらのデバイスに異常が発生した場合でも、パティキュレート堆積量を過小に算出する可能性が低くなり、したがって、実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、ＥＣＵ２のＥＥＰＲＯＭが異常のときには、これお記憶するＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦの精度に影響を及ぼし、あるいは、ＥＣＵ２の入力インターフェースなどが異常のときには、センサからの検出信号が適切に入力されず、ＰＭ排出量ＱＥＸや自然再生量ＱＲＮの精度、ひいてはＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦの精度に影響を及ぼすので、ＥＣＵ２の異常を判定してもよい。さらに、フィルタ１８に孔あきなどの異常が生じた場合には、エンジン３から排出されたＰＭの一部がフィルタ１８に堆積されなくなり、やはりＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦの精度に及ぼすので、フィルタ１８の異常を判定してもよい。
【００６１】
なお、エンジン３の構成や、ＰＭ排出量ＱＥＸおよび自然再生量ＱＲＮを算出するパラメータが、実施形態と異なる場合には、それに応じ、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦの精度に影響を及ぼす他のデバイスを対象として、異常判定を行ってもよいことはもちろんである。
【００６２】
また、第１または第２排ガス温度センサ３３、３４が異常と判定された場合、自然再生量ＱＲＮによる補正を禁止するとともに、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦがしきい値ＳＱＲＥＦ以上になったときにフィルタ１８の再生動作を実行しているが、自然再生量ＱＲＮによる補正の禁止と併せて、フィルタ１８の再生動作を禁止してもよい。その場合には、例えば、ＰＭ堆積量積算値ＳＱＰＭＤＰＦの算出を続行し、その値がしきい値ＳＱＲＥＦ以上になったときに、警告灯４３を点滅または点灯させ、運転者に高負荷運転などによるフィルタ１８の自然再生を促すことによって、ＰＭの過堆積状態を回避することができる。
【００６３】
また、実施形態では、ＰＭの自然再生量を表す自然再生量パラメータとして、自然再生量ＱＲＮを用い、ＰＭ排出量ＱＥＸから減算しているが、値１．０未満の補正係数を設定し、ＰＭ排出量ＱＥＸに乗算してもよい。さらに、実施形態では、フィルタ１８の再生動作として、燃料のポスト噴射を実行しているが、その手法は任意であり、ポスト噴射を用いずに再生動作を行ってもよいことはもちろんである。
【００６４】
さらに、実施形態は、本発明をディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ガソリンエンジンやクランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明を適用した排ガス浄化装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。
【図２】排ガス浄化装置の一部を示す図である。
【図３】フィルタの再生制御処理を示すフローチャートである。
【図４】自然再生量の算出サブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】排ガス温度センサの異常判定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１  排ガス浄化装置
２  ＥＣＵ（排出量算出手段、自然再生量パラメータ算出手段、堆積量推定手段、
フィルタ再生手段、異常判定手段、補正禁止手段）
３  内燃機関（エンジン）
５  排気管（排気系）
６  インジェクタ（フィルタ再生手段）
１８  フィルタ
３３  第１排ガス温度センサ（デバイス）
３４  第２排ガス温度センサ（デバイス）
ＱＥＸ  ＰＭ排出量（パティキュレートの排出量）
ＱＲＮ  自然再生量（自然再生量パラメータ）
ＱＰＭＤＰＦ  ＰＭ堆積量（パティキュレートの堆積量）
ＳＱＰＭＤＰＦ  ＰＭ堆積量積算値（パティキュレートの堆積量）
ＳＱＲＥＦ  しきい値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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