(57)【要約】【課題】  パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の排気微粒子（ＰＭ）の堆積量を演算し、強制再生の時期を判断する排気処理装置の演算精度を向上することである。【解決手段】  ＰＭ堆積量をエンジン１からのＰＭ排出量とＮＯ2との酸化によるＰＭ減少量との差分に基づいて演算するものにおいて、ＰＭ減少量を算出する際に、ＤＰＦ３に流入するＮＯ2に加えて、ＤＰＦ３に堆積したＰＭに吸着したＮＯ2による減少量をＰＭ堆積量やＤＰＦ３の温度に基づいて算出することにより、ＰＭ減少量を高精度に把握する。これにより、ＰＭ堆積量の演算精度を向上する。【選択図】        図１
2006063970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路の途中に、排ガス中の排気微粒子を捕集し捕集された排気微粒子が堆積するパティキュレートフィルタを有し、排気微粒子の堆積量に基づいて前記パティキュレートフィルタを再生する内燃機関の排気浄化装置であって、
堆積排気微粒子が除去される前記パティキュレートフィルタの再生の態様として、堆積排気微粒子とＮＯxとの酸化反応を含み、
前記排気微粒子の堆積量を、内燃機関からの排気微粒子の排出による増加量および堆積排気微粒子のＮＯxとの酸化反応による減少量とに基づいて演算する堆積量推定手段を備えており、
前記堆積量推定手段が、
堆積排気微粒子とＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量を、
現在における堆積排気微粒子の周囲の雰囲気中に存在するＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量と、過去に前記パティキュレートフィルタに流入して堆積排気微粒子に吸着し、現在において堆積排気微粒子に吸着状態で残存しているＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量とに基づいて演算する堆積排気微粒子減少量演算手段を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記堆積排気微粒子減少量演算手段は、
現在における堆積排気微粒子の周囲の雰囲気中に存在するＮＯxの濃度値に基づきＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量の基本値を演算するＰＭ減少量基本値演算手段と、
堆積排気微粒子への新たなＮＯxの吸着と、吸着状態にあったＮＯxの堆積排気微粒子からの脱離の履歴を検出するＮＯx吸着・脱離履歴検出手段と、
前記ＰＭ減少量基本値演算手段により演算された前記基本値を補正するために、前記ＮＯx吸着・脱離履歴検出手段が検出する現在までの吸着・脱離履歴データに基づいて補正値を演算するＰＭ減少量補正値演算手段とを具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記ＮＯx吸着・脱離履歴検出手段は、
前記パティキュレートフィルタに流入するＮＯxのうち堆積排気微粒子へ吸着するＮＯx吸着量と、過去に堆積排気微粒子に一旦吸着したＮＯxのうち堆積排気微粒子より脱離するＮＯx脱離量とを演算するＮＯx吸着・脱離量演算手段を有し、
前記ＰＭ減少量補正値演算手段は、
前記ＮＯx吸着・脱離量演算手段によるＮＯx吸着・脱離量履歴データに基づいて、現在における、堆積排気微粒子へのＮＯxの吸着状態が残存維持されているＮＯx吸着量の総量を求め、このＮＯx吸着量の総量に基づいて前記補正値を演算することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガス中の排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、パティキュレートフィルタに捕集し堆積した排気微粒子の堆積量の推定精度の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車などに搭載される内燃機関の排気通路にパティキュレートフィルタを配置し、ここで、排ガス中の排気微粒子を捕集するものがある。
【０００３】
パティキュレートフィルタは、流入した排ガスに多孔質の隔壁を透過させ、その際に、隔壁の表面や細孔で排ガス中の排気微粒子を捕集する。捕集されて堆積する量が過剰に増えると、パティキュレートフィルタにおける流通抵抗の増大で内燃機関の背圧が上昇し、出力の低下などをもたらす。このため、パティキュレートフィルタに堆積した排気微粒子をパティキュレートフィルタから除去してパティキュレートフィルタを再生し、パティキュレートフィルタの排ガス流下能力を回復させる必要がある。一般的には、パティキュレートフィルタへの排気微粒子の堆積状態を監視し、堆積量が所定値を超えたら、ポスト噴射等を行ってパティキュレートフィルタを昇温させることで、排気微粒子を燃焼除去する強制再生を実施している。
【０００４】
排気微粒子の堆積量は、例えば、内燃機関から排出される排気微粒子の量をパティキュレートフィルタによる捕集量とし、これを積算して算出することができる。このとき、下記特許文献１に開示されるように、パティキュレートフィルタに堆積した排気微粒子は排ガス中のＮＯxによって低温で燃焼（酸化）することから、堆積量を正確に推定するには、酸化反応による減少分を把握することが必要となる。
【０００５】
例えば、下記特許文献２には、運転中に、堆積排気微粒子とＮＯxとの酸化反応によりパティキュレートフィルタを再生するものにおいて、内燃機関の運転状態から知られる排気微粒子の排出量と、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの温度から知られる排気微粒子の燃焼量との差分を積算して排気微粒子の現在の堆積量を求めることが記載されている。
【特許文献１】特開平１−３１８７１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２８０１１８号公報
【０００６】
なお、特許文献１、２は、堆積した排気微粒子を、パティキュレートフィルタに流入する排ガス中のＮＯxとの酸化反応により除去してパティキュレートフィルタを連続再生する方法に関するものである。連続再生方式では、通常、パティキュレートフィルタの前段に触媒を配置するなどにより、ＮＯxとの酸化反応が促進されるようにしているが、一般的な強制再生方式によるパティキュレートフィルタにおいても、流入する排ガス中のＮＯxとの酸化反応により排気微粒子が除去されるのは同様である。また、特許文献２は、排気微粒子とＮＯxとの酸化反応は低温すぎると十分に進行しないことを考慮して、一般的な強制再生方式を併用するもので、求められた堆積量が所定値を越えたら強制的に排ガスの温度を上昇させて堆積した排気微粒子を除去するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の方法で排気微粒子の現在の堆積量を算出する際に、特許文献１に開示されるＮＯxの酸化反応のみを考慮して排気微粒子の燃焼量を算出すると、排気微粒子の燃焼量が過小に計算されて堆積量の推定精度が低下してしまう場合があることが判明した。これは、特許文献１には、パティキュレートフィルタに現在流入している排ガス中のＮＯxとの酸化反応しか開示されていないが、実際には、過去に流入した排ガス中のＮＯxの一部が堆積排気微粒子に吸着しており、このＮＯxとの反応によっても、排気微粒子が減少するためである。その結果、堆積排気微粒子の推定量が実際の堆積量よりも多くなり、パティキュレートフィルタの再生が頻繁になされて燃費が大きく悪化してしまうおそれがあった。
【０００８】
このように、従来の方法は堆積排気微粒子の燃焼状態を把握するのに十分正確ではなく、排気微粒子の堆積量を正確に知ることはできない。
【０００９】
本発明は、前記実情に鑑みなされたもので、パティキュレートフィルタにおける排気微粒子の堆積量を正確に知ることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明では、内燃機関の排気通路の途中に、排ガス中の排気微粒子を捕集し捕集された排気微粒子が堆積するパティキュレートフィルタを有し、排気微粒子の堆積量に基づいて前記パティキュレートフィルタを再生する。
この内燃機関の排気浄化装置は、堆積排気微粒子が除去される前記パティキュレートフィルタの再生の態様として、堆積排気微粒子とＮＯxとの酸化反応を含み、
前記排気微粒子の堆積量を、内燃機関からの排気微粒子の排出による増加量および堆積排気微粒子のＮＯxとの酸化反応による減少量とに基づいて演算する堆積量推定手段を備えており、前記堆積量推定手段は、
堆積排気微粒子とＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量を、
現在における堆積排気微粒子の周囲の雰囲気中に存在するＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量と、過去に前記パティキュレートフィルタに流入して堆積排気微粒子に吸着し、現在において堆積排気微粒子に吸着状態で残存しているＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量とに基づいて演算する堆積排気微粒子減少量演算手段を有している。
【００１１】
排気微粒子を酸化せしめるＮＯxは排ガスとともに新たにパティキュレートフィルタに流入するものだけではなく、過去にパティキュレートフィルタに流入して堆積排気微粒子に吸着状態におかれていたものが含まれる。すなわち、排気微粒子を酸化せしめるＮＯxには、堆積した排気微粒子と接触し、僅かな反応遅れ時間をまって堆積排気微粒子を酸化反応せしめるものと、堆積排気微粒子に吸着状態におかれることで比較的、長い反応遅れ時間をまって堆積排気微粒子を酸化反応せしめるものとの２種類が存在する。したがって、ＮＯxの吸着の履歴に基づいて知られる、現在において堆積排気微粒子に吸着状態で残存しているＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量を、排気微粒子の堆積量の演算に反映させることで、さらに、排気微粒子の堆積量を正確に知ることができる。
【００１２】
従来方法のように、現在流入している排気中のＮＯxのみに基づいて堆積排気微粒子の減少量を算出するのでなく、本発明によれば、堆積排気微粒子に吸着しているＮＯxを考慮するので、過去に流入した排気の影響を反映させることができる。よって、排気微粒子の堆積量を精度よく推定することができ、パティキュレートフィルタを必要以上に頻繁に再生して燃費が悪化するのを防止できる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１の発明の構成において、
前記堆積排気微粒子減少量演算は、
現在における堆積排気微粒子の周囲の雰囲気中に存在するＮＯxの濃度値に基づきＮＯxとの酸化反応による堆積排気微粒子の減少量の基本値を演算するＰＭ減少量基本値演算手段と、
堆積排気微粒子への新たなＮＯxの吸着と、吸着状態にあったＮＯxの堆積排気微粒子からの脱離の履歴を検出するＮＯx吸着・脱離履歴検出手段と、
前記ＰＭ減少量基本値演算手段により演算された前記基本値を補正するために、前記ＮＯx吸着・脱離履歴検出手段が検出する現在までの吸着・脱離履歴データに基づいて補正値を演算するＰＭ減少量補正値演算手段とを具備する。
【００１４】
具体的には、排ガスとともに新たにパティキュレートフィルタに流入するＮＯxによる堆積排気微粒子の減少量の基本値を、過去にパティキュレートフィルタに流入して堆積排気微粒子に吸着状態におかれていたＮＯxに応じた補正値を基に補正する。基本値は、現在の雰囲気中のＮＯx濃度に基づいて、補正値はＮＯxの吸着残量に基づいて算出することができる。現在のＮＯxの吸着残量は、過去に流入した排気によるＮＯx吸着・脱離の履歴を検出することから知られ、ＮＯxの吸着残量を考慮して堆積排気微粒子の減少量の総量を算出することで、堆積排気微粒子の酸化反応による減少量を高精度に求めることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項１または２の発明の構成において、
前記ＮＯx吸着・脱離履歴検出手段は、
前記パティキュレートフィルタに流入するＮＯxのうち堆積排気微粒子へ吸着するＮＯx吸着量と、過去に堆積排気微粒子に一旦吸着したＮＯxのうち堆積排気微粒子より脱離するＮＯx脱離量とを演算するＮＯx吸着・脱離量演算手段を有し、
前記ＰＭ減少量補正値演算手段は、
前記ＮＯx吸着・脱離量演算手段によるＮＯx吸着・脱離量履歴データに基づいて、現在における、堆積排気微粒子へのＮＯxの吸着状態が残存維持されているＮＯx吸着量の総量を求め、このＮＯx吸着量の総量に基づいて前記補正値を演算する。
【００１６】
新たにパティキュレートフィルタに流入したＮＯxは、堆積排気微粒子と接触してこれを酸化させるが、その一部は一旦吸着状態におかれる。また、一旦吸着状態におかれていたＮＯxのうち酸化に寄与しないまま脱離するものもある。この吸着量と脱離量の差分が、吸着状態が残存維持されているＮＯxとなるので、その履歴から現在のＮＯx吸着量の総量を正確に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に、本発明の実施の形態になる内燃機関の排気浄化装置を示す。内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、適宜、単にエンジンという）１は車両の動力源として搭載されたものとして説明する。エンジン１の排気ポートから排出される排気ガスが流通する排気通路２にはパティキュレートフィルタ（以下、適宜、ＤＰＦという）３が設けてある。
【００１８】
ＤＰＦ３は、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルをＤＰＦ３の両端の入口側または出口側が互い違いとなるように目封じしてなる。セル壁表面には、Ｐｔ等の酸化触媒が塗布されている。排気通路２を流通する排ガスが、ＤＰＦ３の前記セル間の多孔性の隔壁を通過しながら下流へ流れ、その間に排気微粒子（以下、適宜、ＰＭという）が捕集されて次第に堆積する。
【００１９】
排気通路２には、ＤＰＦ３の直上流と直下流とにそれぞれ排気温センサ４４ａ，４４ｂが設置されており、それぞれの検出信号をＥＣＵ４１に出力する。排気温センサ４４ａ，４４ｂにより、ＤＰＦ３内の温度（以下、適宜、ＤＰＦ温度という）を得る。２箇所で温度を検出するのは精度の向上のためであり、ＤＰＦ温度は、排気温センサ４４ａ，４４ｂの検出温度の平均処理やフィルタ処理により求められる。
【００２０】
また、ＥＣＵ４１には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４２や、アクセルバルブの開度を検出するアクセル開度センサ４３等、図示しないものも含め一般的なディーゼルエンジンに取付けられるセンサが接続されている。これらセンサからの出力信号を基にエンジン１やＤＰＦ３の作動状態を検出するようになっている。
【００２１】
ＥＣＵ４１はマイクロコンピュータを中心として構成されたもので、前記各種センサの出力信号から知られる各部の状態に応じた燃料噴射量、噴射時期等を算出して、エンジン１の各部を制御する。また、ＤＰＦ３におけるＰＭの堆積状態を監視してＤＰＦ３の強制再生を実行する時期か否かを判断する。強制再生はポスト噴射などの公知の手段が用いられる。
【００２２】
図２にＥＣＵ４１で実行されるＰＭ堆積量の演算処理のフローチャートを示す。本フローチャートに示された演算処理はタイマ割り込みなどにより所定の制御周期（例えば１秒）で実行される。ステップＳ１００では、各センサの出力を読込む。ステップＳ１０１では、エンジン１から排出されるＰＭの排出量（ＰＭ排出量）を算出する。ＰＭ排出量は前記制御周期を単位として排出される量である。図３はエンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係を示すもので、ＰＭ排出量は、エンジン回転数が高いほど、またエンジン出力トルクが大きいほど多くなる。本排気浄化装置では、エンジン回転数センサおよびアクセル開度センサの出力値に対してＰＭ排出量が対応するＰＭ排出量マップが、予め実験などにより求められたデータに基づいて作成されており、ＥＣＵ４１のメモリに記憶してある。ＰＭ排出量マップは、エンジン回転数が高いほど、アクセル開度が大きいほど大きなＰＭ排出量が与えられるようになっている。かかる前記ＰＭ排出量マップを参照してＰＭ排出量を算出する。また、ＰＭ排出量はエンジン１の加速状態や、環境条件に依存するため、アクセル開度の変化量や、外気温、大気圧に基づいて補正するのもよい。
【００２３】
ＰＭ堆積量は、エンジン１からのＰＭの排出による増加量を知るためのもので、ここでは、例えば排出されたＰＭの全量がＤＰＦ３に堆積するものとみなしている（ＰＭ堆積量＝ＰＭ増加量）。さらに、ＤＰＦ３におけるパティキュレート捕集効率を係数としてＰＭ排出量に乗ずることもでき、より正確なＰＭ増加量を求めることができる。
【００２４】
本ステップでは、さらにＰＭ総排出量を積算する。具体的には、前回のＰＭ総排出量に今回のＰＭ排出量を加算してＰＭ総排出量を更新することによりＰＭ総排出量を得る。
【００２５】
ステップＳ１０２はＰＭ減少量基本値演算手段としての処理で、基本値としてのＰＭ減少量基本量を算出する。ＰＭ減少量基本量は、排ガスとの反応により減少したＰＭの量であり、各回の、排ガスとの反応によるＰＭの減少速度（ＰＭ酸化速度）の基本値を積算したものである。具体的には、前回のＰＭ減少量基本量に今回のＰＭ酸化速度の基本値を加算してＰＭ減少量基本量を更新することによりＰＭ減少量基本量を得る。ＰＭ燃焼速度の基本値は、前記制御周期を単位時間とする速度に規格化されており、前回から今回までの１制御周期の期間におけるＰＭの酸化反応による減少量に相当する。なお、以下の説明においてＰＭ酸化速度の基本値を単にＰＭ酸化速度という。ＥＣＵ４１のメモリにはＰＭ酸化速度を求めるためのＰＭ酸化速度マップが記憶されている。ＰＭ酸化速度マップは、各種条件、例えばＤＰＦ温度、エンジン１からの排ガス中のＮＯ2濃度に対してＰＭ酸化速度が対応するマップである。ＰＭ酸化速度マップではＰＭ酸化速度の影響因子として排ガス中のＮＯ2濃度を考慮しているが、ディーゼルエンジンの排ガス中にはＮＯx（窒素酸化物）としてＮＯ2を含む複数の種類が含まれている。本実施形態ではＰＭの酸化に影響するＮＯxとして特に反応性が高くＰＭの酸化に影響するＮＯ2を例として説明するが、本発明はＮＯ2だけに限定するものではない。
【００２６】
ＰＭ酸化速度マップは予め実験などにより求められたデータに基づいて作成され、ＤＰＦ温度が高いほど速いＰＭ酸化速度が与えられる。ＰＭ酸化速度は図４に示すように、ＰＭと反応するＮＯ2の濃度が高いほど速くなる。ＰＭ酸化速度マップは、ＮＯ2の濃度が高いほど速いＰＭ酸化速度が与えられるようになっている。
【００２７】
なお、ＰＭ酸化速度は、ＤＰＦ温度とＮＯ2濃度以外にも、排ガス中の酸素濃度やＰＭ堆積量など公知のＰＭ酸化速度の影響因子を考慮した上で算出される。
【００２８】
ＮＯ2濃度は、エンジン１の作動状態に対してＮＯ2濃度が対応するＮＯ2濃度マップにしたがって算出される。ＮＯ2濃度マップも予め実験などにより得られたデータに基づいて作成される。
【００２９】
ステップＳ１０３，Ｓ１０４は、排気温センサ４４ａ，４４ｂとともに構成されるＮＯx吸着・脱離履歴検出手段としての処理である。ステップＳ１０３では、ＤＰＦ３の堆積ＰＭへのＮＯ2の吸着量（ＮＯ2吸着量）を算出する。ＮＯ2吸着量は各回のＮＯ2吸着速度を積算したもので、具体的には、前回のＮＯ2吸着量に今回のＮＯ2吸着速度を加算してＮＯ2吸着量を更新することによりＮＯ2吸着量を得る。ＮＯ2吸着速度は前記制御周期を単位時間とする速度に規格化されており、前回から今回までの１制御周期の期間におけるＮＯ2の吸着量に相当する。ＥＣＵ４１のメモリにはＮＯ2吸着速度を求めるためのＮＯ2吸着速度マップが記憶されている。ＮＯ2吸着速度マップは、各種条件におけるＮＯ2吸着速度を予め算出したもので、例えばＰＭ堆積量をパラメータとして含む。図５に示すように、ＰＭ堆積量が多いほどＮＯ2吸着速度が速くなり、ＮＯ2吸着速度マップはＰＭ堆積量が多いほど速いＮＯ2吸着速度が与えられる。また、ＮＯ2吸着速度マップは前記ＰＭ堆積量とともにＤＰＦ温度をパラメータとしており、ＤＰＦ温度が高いほど速いＮＯ2吸着速度が与えられる。
【００３０】
なお、ＮＯ2吸着速度を求めるときのＰＭ堆積量は前回のＰＭ堆積量が用いられる。
【００３１】
ステップＳ１０４では、ＤＰＦ３の堆積ＰＭからのＮＯ2の脱離量（ＮＯ2脱離量）を算出する。ＮＯ2脱離量は各回のＮＯ2脱離速度を積算したもので、具体的には、前回のＮＯ2脱離量に今回のＮＯ2脱離速度を加算してＮＯ2脱離量を更新することによりＮＯ2脱離量を得る。ＮＯ2脱離速度は前記制御周期を単位時間とする速度に規格化されており、前回から今回までの１制御周期の期間におけるＮＯ2の脱離量に相当する。ＥＣＵ４１のメモリにはＮＯ2脱離速度を求めるためのＮＯ2脱離速度マップが記憶されている。ＮＯ2脱離速度マップは各種条件におけるＮＯ2脱離速度を予め算出したもので、例えばＤＰＦ温度をパラメータとしており、ＤＰＦ温度が高いほど速いＮＯ2脱離速度が与えられる。
【００３２】
ステップＳ１０５〜Ｓ１０７は前記ステップＳ１０２とともに堆積微粒子減少量演算手段としての処理であり、ＮＯ2の吸着および脱離の履歴に基づいてＰＭに残存するＮＯ2との酸化反応によるＰＭの減少量を演算する。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３で算出されたＮＯ2吸着量からステップＳ１０４で算出されたＮＯ2脱離量を減じて、減算値をＮＯ2吸着残量とする。
【００３３】
ステップＳ１０６はＰＭ減少量補正値演算手段としての処理であり、ステップＳ１０５で算出されたＮＯ2吸着残量に基づいて補正値であるＰＭ減少量補正量を算出する。ＥＣＵ４１のメモリにはＰＭ減少量補正量を求めるためのＰＭ減少量補正量マップが記憶されている。ＰＭ減少量補正量マップはＮＯ2吸着残量をパラメータとしており、図６に示すように、ＮＯ2吸着残量が多いほど大きなＰＭ減少量補正量が与えられる。堆積ＰＭに吸着したＮＯ2は、堆積ＰＭと燃焼反応を生じさせるから、ＮＯ2吸着残量に応じて、ＰＭ酸化速度の上昇に寄与するからである。
【００３４】
ステップＳ１０７はＰＭ減少量補正値演算手段としての処理で、ステップＳ１０２で算出されたＰＭ減少量基本量に、ステップＳ１０６で算出されたＰＭ減少量補正量を加算して、加算値をＰＭ減少量とする。堆積ＰＭに吸着したＮＯ2に基因した酸化反応が考慮されていない前記ＰＭ減少量基本量に、堆積ＰＭに吸着したＮＯ2に基因した酸化反応を考慮した補正を行うことで、ＰＭ減少量を高精度に求めることができる。
【００３５】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０１で算出されたＰＭ総排出量からステップＳ１０７で算出されたＰＭ減少量を減じて、減算値をＤＰＦ３におけるＰＭ堆積量とする。
【００３６】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で算出したＰＭ堆積量が予め設定した所定値に達したか否かを判定する。所定値は強制的なＤＰＦ３の再生を必要とするＰＭ堆積量であり、ＤＰＦ３の圧力損失の増大、また再生時や車輌減速時の急速燃焼によるＤＰＦ３などの損傷のおそれを考慮して設定される。
【００３７】
ＰＭ堆積量がまだ所定値に達しておらずステップＳ１０９が否定判断されると、リターンに抜ける。肯定判断されると、ステップＳ１１０でＤＰＦ３の再生、すなわち、ポスト噴射等による強制再生を実行し、リターンに抜ける。
【００３８】
なお、ＰＭ減少量補正量はＰＭ燃焼量基本量に加算する補正量としたが、ＰＭ減少量基本量に乗ずる補正係数でもよい。
【００３９】
図７により本発明の作用について説明する。図中、ＰＭ酸化速度を把握するのに堆積ＰＭに吸着したＮＯ2に基因した燃焼を考慮しない従来技術を併せて示している。排気中のＮＯ2濃度が時間ｔ１のときに図のようにステップ状に減少した場合について、ＰＭ酸化速度の推定値の変化とそれに伴うＰＭ堆積量の時間推移を本発明と従来技術とで比較して示している。そして、時間ｔ１前の排気中のＮＯ2濃度が高い状態ではＮＯ2の新たな吸着が脱離を上回り、ＮＯ2吸着残量は漸増する。時間ｔ１を過ぎると、ＮＯ2の脱離が新たな吸着を上回り、ＮＯ2吸着残量は漸減する。本発明では、同様のプロファイルでＰＭ酸化速度補正量が与えられる。
【００４０】
ＮＯ2に基因するＰＭ酸化速度は、従来技術による推定では、排気中のＮＯ2による燃焼しか考慮されていないので、排気中ＮＯ2濃度と同様のプロファイルで変化するのに対して、本発明では、堆積ＰＭに吸着したＮＯ2のＰＭ酸化への寄与が加味されるので、ＰＭ酸化速度は、時間ｔ１前では漸増し、時間ｔ１を過ぎると、排気中ＮＯ2濃度自体は低値で推移しても、ＰＭ酸化速度は、従来技術ほどには大きく減少しない。そして、推定されるＰＭ堆積量は、堆積ＰＭに吸着したＮＯ2によるＰＭ酸化速度の上昇分、本発明の方が従来技術よりも小さなものとなる。両者の差は、排気中ＮＯ2濃度が低下し、ＰＭの酸化に寄与するＮＯ2のうち吸着したＮＯ2の割合が大きくなる時間ｔ１を過ぎてから、より大きなものとなる。
【００４１】
ＤＰＦ３に流入したＮＯ2のうち、第１のグループは、堆積ＰＭと接触すると、ごく短時間の反応遅れ時間（第１の反応遅れ時間という）をまって実質的に即座にＰＭと反応し、第２のグループは、堆積ＰＭと接触すると一旦、堆積ＰＭに吸着して吸着状態におかれ、堆積ＰＭと接触後、第１の反応時間よりも長い反応時間（第２の反応遅れ時間という）をまってＰＭと反応する。この第２のグループの挙動を端的に示しているのが時間ｔ１以後であり、堆積ＰＭに吸着したＮＯ2を消費しながらＰＭが酸化され除去されていく。なお、第１の反応遅れ時間は１０秒程度であり、第２の反応遅れ時間は１分程度である。
【００４２】
このように、本発明では、堆積ＰＭに吸着したＮＯ2を消費しながらＰＭが燃焼するという、実際のＤＰＦ３内におけるＰＭの酸化反応に即した演算を行っているので、ＰＭ堆積量の推定精度を従来技術に比して向上させることができる。これにより、ＤＰＦ３を適正な時期に強制再生せしめることができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、ＰＭ排出量、ＰＭ減少量等の算出が所定の制御周期（例えば１秒）毎に実行され、それに同期して各値が更新される場合を例に説明したが、その他、所定時間範囲（例えば１秒間）の平均値をとって各値を算出するようにしてもよい。
【００４４】
（第２実施形態）
図８に本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態において一部を別の構成としたもので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。排気通路２には、ＤＰＦ３の前後差圧を検出する差圧センサ４５が接続され、ＤＰＦ３の前後差圧（以下，単に差圧という）の検出信号をＥＣＵ４１Ａに出力する。また、差圧はこれに基づいてＰＭ堆積量を演算するためのもので、ＰＭ堆積量を演算するために、差圧とともに、吸気通路５に設けられたエアーフローメータ４６の出力信号が用いられる。
【００４５】
図９はＥＣＵ４１ＡにおけるＰＭ堆積量の演算処理を示すもので、ステップＳ２００では各センサ出力を読込む。ステップＳ２０１では排気流量を算出する。
【００４６】
ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で算出した排気流量が予め設定した所定値を超えているか否かを判定する。肯定判断されると、ステップＳ２０３でエンジンが定常運転状態か否かを判定する。定常運定状態か否かは、エンジン回転数、アクセル開度等の変動量の大小に基づいて判断される。前記変動量が予め設定した所定値以下であれば定常運転状態と判断する。肯定判断されると、ステップＳ２０４に進む。否定判断されると、ステップＳ２０５に進む。
【００４７】
エンジンが定常運転状態で排気流量が所定値を超えていると判断されたときに実行されるステップＳ２０４では、ＤＰＦ３の差圧およびＤＰＦ３を流通する排ガスの流量（排気流量）に基づいてＰＭ堆積量を算出する。ＤＰＦ３に堆積したＰＭは差圧を上昇させ、差圧は排気流量が大きいほど高くなる。差圧および排気流量に対してＰＭ堆積量を対応付けるＰＭ堆積量マップが、予め実験的に得られたデータに基づいて作成され、ＥＣＵ４１のメモリに記憶してある。排気流量は前記エアーフローメータ４６により知られる吸入空気量や排気温センサ４４ａ，４４ｂにより知られるＤＰＦ温度などから演算される。
【００４８】
ステップＳ２０２，Ｓ２０３のいずれかが否定判断された場合に実行されるステップＳ２０５は、第１実施形態のごとくＰＭ排出量からＰＭ減少量を減じてＰＭ堆積量の増分を算出し、その積算によりＰＭ堆積量を求めるものであるが、差圧および排気流量に基づいて算出されたＰＭ堆積量（ステップＳ２０４）の最後の算出値にＰＭ堆積量の増分を積算していくことで、ＰＭ堆積量を求めるものである。すなわち、ステップＳ２０２，Ｓ２０３のいずれかが否定判断される期間、エンジンが定常運転状態ではないか排気流量が少ない期間になると、その期間におけるＰＭ堆積量の増分をＰＭ排出量およびＰＭ減少量により算出するということになる。このように、２種類の演算を選択できるようにしているのは、エンジン１が定常運転状態になかったり排気流量が少量のときには、差圧および排気流量に基づいて行うＰＭ堆積量の演算は、演算誤差がＰＭ排出量とＰＭ減少量との差分をＰＭ堆積量とする演算に比して大きくなることを考慮して、ＰＭ堆積量の精度が大きく低下する期間が現れないようにするためである。
【００４９】
ここで、ステップＳ２０５のＰＭ減少量は、第１実施形態のステップＳ１０２〜Ｓ１０７と同様にＰＭへのＮＯ2の吸着および脱離の履歴に基づいて算出されるが、所定期間である、算出に反映されるＰＭへのＮＯ2の吸着および脱離の履歴は、差圧および排気流量に基づいてＰＭ堆積量を算出する場合、ＰＭ排出量からＰＭ減少量を減じてＰＭ堆積量の増分を算出し、その積算によりＰＭ堆積量を算出する場合、のいずれの場合にも常時、算出され、後者におけるＰＭ減少量の算出時に反映される。
【００５０】
また、本発明は前記各実施形態に記載のものに限らず、本発明の趣旨に反しない限り、種々の実施態様が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態になる内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。
【図２】前記排気浄化装置を構成するＥＣＵで実行される制御内容を示すフローチャートである。
【図３】前記ＥＣＵで実行される制御内容を説明する第１のグラフである。
【図４】前記ＥＣＵで実行される制御内容を説明する第２のグラフである。
【図５】前記ＥＣＵで実行される制御内容を説明する第３のグラフである。
【図６】前記ＥＣＵで実行される制御内容を説明する第４のグラフである。
【図７】前記排気浄化装置の作動を従来の技術と比較して説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態になる内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。
【図９】前記排気浄化装置を構成するＥＣＵで実行される制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１  エンジン（内燃機関）
２  排気通路
３  ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
４１  ＥＣＵ（ＮＯx吸着・脱離履歴検出手段、堆積微粒子減少量演算手段、PM減少量基本値演算手段、PM減少量補正値演算手段）
４２  エンジン回転数センサ
４３  アクセル開度センサ
４４ａ，４４ｂ  排気温センサ
４５  差圧センサ
４６  エアーフローメータ
５  吸気通路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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