(57)【要約】【課題】推定粒子状物質捕集量をより正確に補正ないし算出する。【解決手段】機関排気通路内に配置されたパティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質の量の推定値である推定粒子状物質捕集量ＰＭを機関運転状態に基づいて算出し、推定粒子状物質捕集量が上限量を越えたときにＰＭ除去制御を行う。パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するために基準昇温制御を行うと共に基準昇温制御中のパティキュレートフィルタの温度である実温度を検出する。パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量が基準初期捕集量であるときに基準昇温制御が行われたと仮定したときのパティキュレートフィルタの温度である基準温度があらかじめ求められて記憶されている。実温度及び基準温度に基づいて推定粒子状物質捕集量を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量の推定値である推定粒子状物質捕集量を機関運転状態又はパティキュレートフィルタの前後差圧に基づいて算出し、推定粒子状物質捕集量があらかじめ定められた上限量を越えたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去制御を行う、内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を除去するためにあらかじめ定められた基準状態のもとでパティキュレートフィルタの温度を上昇させる基準昇温制御を行うと共に基準昇温制御中のパティキュレートフィルタの温度である実温度を検出し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量があらかじめ定められた基準初期捕集量であるときに前記基準昇温制御が行われたと仮定したときのパティキュレートフィルタの温度である基準温度があらかじめ求められて記憶されており、前記実温度及び前記基準温度に基づいて前記推定粒子状物質捕集量を補正する、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記基準温度に対する前記実温度の差又は比に基づいて前記推定粒子状物質捕集量が補正される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記基準昇温制御が開始されたときの前記推定粒子状物質捕集量である推定初期捕集量が記憶されると共に、前記基準昇温制御により前記パティキュレートフィルタから実際に除去された粒子状物質の量である実除去量が前記実温度及び前記基準温度に基づいて算出され、前記推定初期捕集量に対する前記実除去量の比又は差に基づいて前記推定粒子状物質捕集量が補正される、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記基準初期捕集量がほぼゼロに設定される、請求項に１から３までのいずれか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量の単位時間当たりの増大分が機関運転状態に基づき繰り返し算出されると共にこれら増大分が積算されることにより前記推定粒子状物質捕集量が算出されるようになっており、前記増大分が前記実温度及び前記基準温度に基づき補正され、それにより前記推定粒子状物質捕集量が補正される、請求項１から４までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記推定粒子状物質捕集量が前記上限量よりも少なく設定された設定量を越えたときに前記基準昇温制御が開始される、請求項１から５までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記実温度が前記基準温度にほぼ一致したときに前記基準昇温制御が完了される、請求項１から６までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記基準昇温制御が完了されたときに前記推定粒子状物質捕集量が前記基準初期捕集量に補正される、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記基準昇温制御中に前記パティキュレートフィルタが前記基準状態にないと判断されたときには基準昇温制御が中止される、請求項１から８までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記基準昇温制御が中止されたときには、前記基準昇温制御が中止されるまでの前記実温度及び前記基準温度に基づいて、前記基準昇温制御が中止された時点での前記推定粒子状物質捕集量が補正される、請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記基準昇温制御が開始された後、前記パティキュレートフィルタの温度の上昇速度があらかじめ定められた設定速度を越えたときの前記上昇速度に基づいて前記推定粒子状物質捕集量が補正される、請求項９又は１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記推定粒子状物質捕集量が前記上限量よりも少なく設定された設定量を越えたときに前記基準昇温制御が開始されると共に前記実温度が前記基準温度にほぼ一致したときに前記基準昇温制御が完了され、前記基準昇温制御が中止された回数があらかじめ定められた上限回数を越えたときには前記設定量が減少される、請求項９から１１までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記基準状態が定常状態である、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
前記基準状態が、前記パティキュレートフィルタへの流入ガス量があらかじめ定められた設定ガス量よりも少ない定常状態である、請求項１３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
機関制御を変更することなく前記パティキュレートフィルタの温度を上昇させることが可能な機関独立昇温器を備え、前記基準昇温制御を行うために前記機関独立昇温器が用いられる、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１６】
前記機関独立昇温器が前記パティキュレートフィルタ上流の排気通路内又は前記パティキュレートフィルタ内に設けられた電気ヒータを備える、請求項１５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１７】
排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を除去するためにあらかじめ定められた基準状態のもとでパティキュレートフィルタの温度を上昇させる基準昇温制御を行うと共に基準昇温制御中のパティキュレートフィルタの温度である実温度を検出し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量があらかじめ定められた基準初期捕集量であるときに前記基準昇温制御が行われたと仮定したときのパティキュレートフィルタの温度である基準温度があらかじめ求められて記憶されており、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量の推定値である推定粒子状物質捕集量を前記実温度及び前記基準温度に基づいて算出し、推定粒子状物質捕集量があらかじめ定められた上限量を越えたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去制御を行う、内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量の推定値である推定粒子状物質捕集量を機関運転状態に基づいて算出し、推定粒子状物質捕集量があらかじめ定められた上限量を越えたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するためにパティキュレートフィルタの温度を上昇させる昇温制御を行う、内燃機関の排気浄化装置が従来から知られている。
【０００３】
ところが、推定粒子状物質捕集量は必ずしも正確に実際の粒子状物質捕集量を表していない。推定粒子状物質捕集量が実際の粒子状物質捕集量よりも少ない場合には、実際の粒子状物質捕集量が上限量を越えても昇温制御が開始されず、したがってパティキュレートフィルタの圧力損失が過度に大きくなるおそれがある。一方、推定粒子状物質捕集量が実際の粒子状物質捕集量よりも多い場合には、実際の粒子状物質捕集量が上限量を越える前に昇温制御が実行されるので、昇温制御が過度に頻繁に実行されるおそれがある。
【０００４】
そこで、昇温制御中に機関減速運転が行われたときには機関減速運転中のパティキュレートフィルタの温度の上昇速度を検出し、この温度上昇速度に基づいて推定粒子状物質捕集量を補正する、内燃機関の排気浄化装置が公知である（特許文献１参照）。具体的には、温度上昇速度が小さいときには推定粒子状物質捕集量が減少補正され、温度上昇速度が大きいときには推定粒子状物質捕集量が増大補正される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、昇温制御が行われたときのパティキュレートフィルタの温度の上昇速度は、昇温制御が開始されたときの粒子状物質捕集量だけでなく、例えば昇温制御中にパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量や温度にも依存する。具体的には、例えば、パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの量が多いときには、排気ガスによりパティキュレートフィルタから持ち去られる熱量が多くなるので、温度上昇速度は小さくなる。この場合、実際の粒子状物質捕集量が推定粒子状物質捕集量よりも多くても、推定粒子状物質捕集量は減少補正されるおそれがある。すなわち、特許文献１では、排気ガスによりパティキュレートフィルタから持ち去られる熱量を正確に把握しておらず、このため推定粒子状物質捕集量を必ずしも正確に補正ないし算出することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量の推定値である推定粒子状物質捕集量を機関運転状態又はパティキュレートフィルタの前後差圧に基づいて算出し、推定粒子状物質捕集量があらかじめ定められた上限量を越えたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去制御を行う、内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を除去するためにあらかじめ定められた基準状態のもとでパティキュレートフィルタの温度を上昇させる基準昇温制御を行うと共に基準昇温制御中のパティキュレートフィルタの温度である実温度を検出し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量があらかじめ定められた基準初期捕集量であるときに前記基準昇温制御が行われたと仮定したときのパティキュレートフィルタの温度である基準温度があらかじめ求められて記憶されており、前記実温度及び前記基準温度に基づいて前記推定粒子状物質捕集量を補正する、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の別観点によれば、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を除去するためにあらかじめ定められた基準状態のもとでパティキュレートフィルタの温度を上昇させる基準昇温制御を行うと共に基準昇温制御中のパティキュレートフィルタの温度である実温度を検出し、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量があらかじめ定められた基準初期捕集量であるときに前記基準昇温制御が行われたと仮定したときのパティキュレートフィルタの温度である基準温度があらかじめ求められて記憶されており、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量の推定値である推定粒子状物質捕集量を前記実温度及び前記基準温度に基づいて算出し、推定粒子状物質捕集量があらかじめ定められた上限量を越えたときに、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去制御を行う、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
推定粒子状物質捕集量をより正確に補正ないし算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による第１実施例の内燃機関の全体図である。
【図２Ａ】パティキュレートフィルタの正面図である。
【図２Ｂ】パティキュレートフィルタの側面断面図である。
【図３】ＰＭ除去制御を説明するタイムチャートである。
【図４】増大分ｄＰＭｉのマップを示す図である。
【図５】減少分ｄＰＭｄのマップを示す図である。
【図６】実温度及び基準温度を説明するタイムチャートである。
【図７】実除去量ＰＭＲＺのマップを示す図である。
【図８】基準昇温制御を説明するタイムチャートである。
【図９】基準昇温制御の中止を説明するタイムチャートである。
【図１０】本発明による第１実施例の推定粒子状物質捕集量ＰＭの算出作用を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明による第１実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】本発明による第１実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】本発明による第１実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明による第１実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】本発明による第２実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】実温度ＴＦの上昇速度を説明するタイムチャートである。
【図１７】実初期捕集量ＰＭ０Ｚのマップを示す図である。
【図１８】本発明による第３実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１９】本発明による第４実施例を説明するタイムチャートである。
【図２０】本発明による第４実施例の排気浄化制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図２１】本発明による別の実施例を説明する、増大分ｄＰＭｉのマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、１は圧縮着火式内燃機関の本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアフローメータ８が配置された吸気導入管８ａを介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。
【００１２】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は排気管１２を介して排気後処理装置１３に連結される。排気後処理装置１３はケーシング１４を備え、ケーシング１４内にはパティキュレートフィルタ１５が収容される。また、パティキュレートフィルタ１５上流のケーシング１４内には電気ヒータ１６が収容される。ケーシング１４には更に、パティキュレートフィルタ１５から流出する排気ガスの温度を検出する温度センサ１７と、パティキュレートフィルタ１５の前後差圧を検出する差圧センサ１８とが取り付けられる。温度センサ１７により検出される排気ガスの温度はパティキュレートフィルタ１５の温度を表している。
【００１３】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１９を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１９内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２０が配置される。また、ＥＧＲ通路１９周りにはＥＧＲ通路１９内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２１が配置される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管２２を介してコモンレール２３に連結され、このコモンレール２３は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２４を介して燃料タンク２５に連結される。燃料タンク２５内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ２４によってコモンレール２３内に供給され、コモンレール２３内に供給された燃料は各燃料供給管２２を介して燃料噴射弁３に供給される。なお、図示しない別の実施例では内燃機関１は火花点火式内燃機関から構成される。
【００１４】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。エアフローメータ８、温度センサ１７及び差圧センサ１８の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏み込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４２からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０の駆動用アクチュエータ、電気ヒータ１６、ＥＧＲ制御弁２０、及び燃料ポンプ２４に接続される。
【００１５】
図２Ａ及び図２Ｂはウォールフロー型パティキュレートフィルタ１５の構造を示している。なお、図２Ａはパティキュレートフィルタ１５の正面図を示しており、図２Ｂはパティキュレートフィルタ１５の側面断面図を示している。図２Ａ及び図２Ｂに示されるようにパティキュレートフィルタ１５はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路７１ｉ，７１ｏと、これら排気流通路７１ｉ，７１ｏを互いに隔てる隔壁７２とを具備する。図２Ａに示される実施例では、排気流通路７１ｉ，７１ｏは、上流端が開放されかつ下流端が栓７３ｄにより閉塞された排気ガス流入通路７１ｉと、上流端が栓７３ｕにより閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路７１ｏとにより構成される。なお、図２Ａにおいてハッチングを付した部分は栓７３ｕを示している。したがって、排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは薄肉の隔壁７２を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは各排気ガス流入通路７１ｉが４つの排気ガス流出通路７１ｏによって包囲され、各排気ガス流出通路７１ｏが４つの排気ガス流入通路７１ｉによって包囲されるように配置される。隔壁７２は多孔性を有しており、したがって図２Ｂに矢印で示されるように排気ガスはまず排気ガス流入通路７１ｉ内に流入し、次いで周囲の隔壁７２内を通って隣接する排気ガス流出通路７１ｏ内に流出する。図示しない別の実施例では、排気流通路は、上流端及び下流端が開放された排気ガス流入通路と、上流端が栓により閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路とにより構成される。この別の実施例でも排気ガス流入通路内に流入した排気ガスは隔壁を通過し、排気ガス流出通路内に流出する。
【００１６】
隔壁７２は多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。この隔壁７２には酸化機能を有する触媒が担持される。酸化機能を有する触媒として、白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄのような白金族の金属が用いられる。
【００１７】
パティキュレートフィルタ１５上流に配置された電気ヒータ１６もハニカム構造をなしており、排気ガスは電気ヒータ１６を通過可能になっている。したがって、電気ヒータ１６が作動されたときには、電気ヒータ１６を通過するガスが電気ヒータ１６により加熱される。この加熱されたガスは次いでパティキュレートフィルタ１５内に流入し、それによってパティキュレートフィルタ１５の温度が上昇される。図示しない別の実施例では電気ヒータ１６はパティキュレートフィルタ１５内に設けられる。
【００１８】
さて、排気ガス中には主として固体炭素から形成される粒子状物質が含まれている。この粒子状物質はパティキュレートフィルタ１５上に捕集される。一方、燃焼室２では酸素過剰のもとで燃焼が行われている。したがって、燃料噴射弁３から燃料が２次的に供給されない限り、パティキュレートフィルタ１５は酸化雰囲気にある。その結果、隔壁７２上に捕集された粒子状物質は順次酸化される。ところが、単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が単位時間当たりに酸化される粒子状物質の量よりも多くなると、パティキュレートフィルタ１５上に捕集されている粒子状物質の量が機関運転時間の経過と共に増大する。パティキュレートフィルタ１５上の粒子状物質捕集量が多くなると、パティキュレートフィルタ１５の圧力損失が大きくなってしまう。
【００１９】
そこで本発明による第１実施例では、パティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質の量の推定値である推定粒子状物質捕集量を算出し、推定粒子状物質捕集量があらかじめ定められた上限量を越えたときにパティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去制御を行うようにしている。その結果、粒子状物質がパティキュレートフィルタ１５から除去され、パティキュレートフィルタ１５の圧力損失が低く維持される。
【００２０】
すなわち、図３に示されるように、時間ｔａ１において、推定粒子状物質捕集量ＰＭが上限量ＰＭＵを越えると、ＰＭ除去制御が開始される。その結果、パティキュレートフィルタ１５上の粒子状物質が酸化除去され、推定粒子状物質捕集量ＰＭが減少する。次いで、時間ｔａ２において推定粒子状物質捕集量ＰＭが下限量例えばゼロに達すると、ＰＭ除去制御が完了される。次いで、時間ｔａ３において推定粒子状物質捕集量ＰＭが再び上限量ＰＭＵを越えるとＰＭ除去制御が再び開始される。このように、ＰＭ除去制御が繰り返し行われる。
【００２１】
本発明による第１実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質を酸化除去するためにパティキュレートフィルタ１５を酸化雰囲気に維持しながらパティキュレートフィルタ１５の温度をＰＭ除去温度まで上昇させ保持する昇温制御から構成される。昇温制御の一実施例では、燃料噴射弁３から燃焼用燃料とは別に追加の燃料が圧縮行程又は排気行程に噴射され、この追加の燃料が燃焼室２、パティキュレートフィルタ１５上流の排気通路内、又はパティキュレートフィルタ１５内で燃焼される。昇温制御の図示しない別の実施例では、パティキュレートフィルタ１５上流の排気通路内に配置された燃料添加弁から追加の燃料が添加され、この追加の燃料がパティキュレートフィルタ１５上流の排気通路内又はパティキュレートフィルタ１５内で燃焼される。昇温制御の図示しない更に別の実施例では、電気ヒータ１６が作動される。これらの場合、ＰＭ除去温度は例えば６００℃から６５０℃までに設定される。
【００２２】
図示しない更に別の実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質をＮＯｘにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ１５に流入する排気ガス中のＮＯｘ量を増大させるＮＯｘ増大制御から構成される。ＮＯｘ量を増大させるために例えばＥＧＲガス量が減少される。図示しない更に別の実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質をオゾンにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ１５上流の排気通路に連結されたオゾン供給器からオゾンをパティキュレートフィルタ１５に供給するオゾン供給制御から構成される。
【００２３】
一方、本発明による第１実施例では、推定粒子状物質捕集量ＰＭは機関運転状態に基づいて算出される。すなわち、粒子状物質捕集量の単位時間当たりの増大分ｄＰＭｉ及び単位時間当たりの減少分ｄＰＭｄがそれぞれ機関運転状態に基づき繰り返し算出され、これら増大分ｄＰＭｉ及び減少分ｄＰＭｄが積算されることにより推定粒子状物質捕集量ＰＭが算出される。すなわち、推定粒子状物質捕集量ＰＭは次式（１）により算出される。
ＰＭ＝ＰＭ＋ｄＰＭｉ−ｄＰＭｄ      （１）
【００２４】
ここで、増大分ｄＰＭｉは例えば機関負荷Ｌ及び機関回転数Ｎｅの関数として図４に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ３２内に記憶されている。また、減少分ｄＰＭｄは例えばパティキュレートフィルタ１５の温度ＴＦ及び推定粒子状物質捕集量ＰＭの関数として図５に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ３２内に記憶されている。なお、図４及び図５において増大分ｄＰＭｉ及び減少分ｄＰＭｄはそれぞれ、ドットの形で示されている。図示しない別の実施例では、推定粒子状物質捕集量ＰＭはパティキュレートフィルタ１５の前後差圧に基づいて算出される。この場合、前後差圧が大きくなるにつれて推定粒子状物質捕集量ＰＭは多くなる。
【００２５】
ところで、式（１）により算出される推定粒子状物質捕集量ＰＭはパティキュレートフィルタ１５に実際に捕集されている粒子状物質の量を正確に表していない場合もある。そこで本発明による第１実施例では、推定粒子状物質捕集量ＰＭを補正し、補正された推定粒子状物質捕集量が上限量ＰＭＵを越えたときにＰＭ除去制御を行うようにしている。その結果、ＰＭ除去制御が適切な時期に行われる。
【００２６】
すなわち、パティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質を除去するためにあらかじめ定められた基準状態のもとでパティキュレートフィルタ１５の温度を上昇させる基準昇温制御が行われる。また、基準昇温制御が開始されたときの推定粒子状物質捕集量ＰＭが推定初期捕集量ＰＭ０として記憶される。言い換えると、実温度は、推定粒子状物質捕集量ＰＭが推定初期捕集量ＰＭ０であるときに基準昇温制御が行われたときのパティキュレートフィルタ１５の温度ということになる。その上で、この基準昇温制御が行われたときのパティキュレートフィルタ１５の温度である実温度が検出される。
【００２７】
本発明による第１実施例では、基準状態は定常状態であり、特にパティキュレートフィルタ１５への流入ガス量があらかじめ定められた設定ガス量よりも少ない定常状態である。例えば、機関アイドル運転が行なわれているときにパティキュレートフィルタ１５が基準状態にあると判断され、それ以外はパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判断される。なお、機関アイドル運転が行われているときには、機関回転数Ｎｅがアイドル回転数に維持され、又は、吸入空気量がアイドル回転数に応じて定まるアイドル空気量に維持される。また、本発明による第１実施例では、基準昇温制御を行うために、あらかじめ定められた基準出力でもって電気ヒータ１６が作動される。すなわち、本発明による第１実施例の基準昇温制御では、パティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質を除去するために、機関アイドル運転中に電気ヒータ１６を用いてパティキュレートフィルタ１５の温度が上昇される。ここで、基準状態におけるパティキュレートフィルタ１５への流入ガス量が少なく設定されているので、基準昇温制御を行うために必要なエネルギ量が低減される。
【００２８】
ところで、本発明による第１実施例では、パティキュレートフィルタ１５の温度を上昇させるために、電気ヒータ１６が用いられる。この場合、機関制御を変更することなく、すなわち機関制御から独立して、パティキュレートフィルタ１５の温度を上昇させることができる。図示しない別の実施例では、機関制御を変更することなくパティキュレートフィルタ１５の温度を上昇させるために、パティキュレートフィルタ１５上流の排気通路内に配置された添加弁から燃料を排気ガス中に添加する技術が用いられる。図示しない更に別の実施例では、機関制御を変更することなくパティキュレートフィルタ１５の温度を上昇させるために、パティキュレートフィルタ１５上流の排気通路内に配置されたバーナが作動される。図示しない更に別の実施例では、パティキュレートフィルタ１５の温度を上昇させるために、例えば燃料噴射弁３から燃焼用燃料とは別に追加の燃料を圧縮行程又は排気行程に噴射し、この追加の燃料を燃焼室２、パティキュレートフィルタ１５上流の排気通路内、又はパティキュレートフィルタ１５内で燃焼させる技術が用いられる。ただし、この技術では機関制御を変更する必要がある。
【００２９】
一方、本発明による第１実施例では、パティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質の量があらかじめ定められた基準初期捕集量であるときに上述した基準昇温制御が行われたと仮定したときのパティキュレートフィルタ１５の温度である基準温度があらかじめ求められており、この基準温度が、基準昇温制御が開始されてからの時間の関数としてＲＯＭ３２内に記憶されている。また、本発明による第１実施例では、基準初期捕集量はほぼゼロに設定される。したがって、基準温度は、パティキュレートフィルタ１５に粒子状物質がほとんど捕集されていないときに基準昇温制御が行われたと仮定したときのパティキュレートフィルタ１５の温度ということになる。
【００３０】
図６は実温度ＴＦＡＣ及び基準温度ＴＦＲＦの一例を示している。図６において、実線は実温度ＴＦＡＣを、破線は基準温度ＴＦＲＦをそれぞれ表している。図６に示されるように、時間ｔｂ１において基準昇温制御が開始されると、基準温度ＴＦＲＦが上昇し、その後、電気ヒータ１６の出力に応じて定まる一定温度に保持される。一方、実温度ＴＦＡＣはまず、基準温度ＴＦＲＦにほぼ一致しながら、比較的ゆっくりと上昇する。次いで、時間ｔｂ２において実温度ＴＦＡＣの上昇速度が大きくなり、実温度ＴＦＡＣが基準温度ＴＦＲＦから逸脱する。言い換えると、基準温度ＴＦＲＦに対する実温度ＴＦＡＣの温度差ｄＴＦがゼロから大きくなる。これは、パティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質が酸化除去され始め、それにより熱が発生し始めるからである。次いで、パティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質の量が次第に少なくなり、したがって単位時間当たり除去される粒子状物質の量が次第に少なくなる。その結果、単位時間当たりの発熱量が次第に少なくなり、したがって温度差ｄＴＦが次第に小さくなる。次いで、時間ｔｂ３において実温度ＴＦＡＣが基準温度ＴＦＲＦにほぼ一致し、すなわち温度差ｄＴＦがほぼゼロになる。このとき、パティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質の量はほぼゼロになっている。
【００３１】
本発明による第１実施例では、実温度ＴＦＡＣが基準温度ＴＦＲＦにほぼ一致したとき、すなわち温度差ｄＴＦがほぼゼロになったときに、基準昇温制御が完了される。ここで、本発明による第１実施例では、基準温度ＴＦＲＦは粒子状物質捕集量がほぼゼロのときに基準昇温制御が行われたと仮定したときのパティキュレートフィルタ１５の温度であるので、パティキュレートフィルタ１５に実際に捕集されている粒子状物質の量はほぼゼロになったときに基準昇温制御が完了されると考えることもできる。あるいは、パティキュレートフィルタ１５に実際に捕集されていた粒子状物質がほぼすべて除去されたときに、基準昇温制御が完了される。なお、図６は、実温度ＴＦＡＣが基準温度ＴＦＲＦにほぼ一致した後も基準昇温制御が継続される例を示している。
【００３２】
基準昇温制御が行われたときのパティキュレートフィルタ１５の温度は基準昇温制御中の粒子状物質の酸化除去により発生した熱量を正確に表しており、この熱量は基準昇温制御により酸化除去された粒子状物質の量を正確に表している。本発明による第１実施例では、上述したように基準温度ＴＦＲＦはパティキュレートフィルタ１５に粒子状物質がほとんど捕集されていないときのパティキュレートフィルタ１５の温度であるので、このとき粒子状物質の酸化除去による発熱はほとんどない。したがって、基準温度ＴＦＲＦに対する実温度ＴＦＡＣの温度差ｄＴＦは、基準昇温制御により単位時間当たりにパティキュレートフィルタ１５から実際に酸化除去された粒子状物質の量を正確に表している。そうすると、温度差ｄＴＦの積算値は、基準昇温制御によりパティキュレートフィルタ１５から実際に除去された粒子状物質の量である実除去量を正確に表しているということになる。なお、温度差ｄＴＦの積算値は、実温度ＴＦＡＣを示す曲線と基準温度ＴＦＲＦを示す曲線とにより囲まれた領域Ａの大きさに対応する。なお、図６では領域Ａにハッチングが付されている。
【００３３】
本発明による第１実施例では、基準昇温制御中に、温度差ｄＴＦ（ｄＴＦ＝ＴＦＡＣ−ＴＦＲＦ）が繰り返し算出され（ｄＴＦ＝ＴＦＡＣ−ＴＦＲＦ）、温度差ｄＴＦの積算値ＳｄＴＦが繰り返し算出される（ＳｄＴＦ＝ＳｄＴＦ＋ｄＴＦ）。次いで、温度差積算値ＳｄＴＦから実除去量ＰＭＲＺが算出される。実除去量ＰＭＲＺは温度差積算値ＳｄＴＦの関数として図７に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ３２内に記憶されている。図示しない別の実施例では、基準温度ＴＦＲＦに対する実温度ＴＦＡＣの比（ＴＦＡＣ／ＴＦＲＦ）の積算値から実除去量ＰＭＲＺが算出される。
【００３４】
基準昇温制御が開始されるときにパティキュレートフィルタ１５に実際に捕集されている粒子状物質の量を実初期捕集量と称すると、基準昇温制御が完了したときの実除去量ＰＭＲＺは実初期捕集量を正確に表している。そこで本発明による第１実施例では、推定初期捕集量ＰＭ０を実除去量ＰＭＲＺと比較し、比較結果に基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭを補正している。すなわち、推定初期捕集量ＰＭ０が実除去量ＰＭＲＺにほぼ等しいと判断されないときには、推定粒子状物質捕集量ＰＭが実除去量ＰＭＲＺを用いて補正される。具体的には、実除去量ＰＭＲＺから補正係数ＫＰＭｉが更新される。補正係数ＫＰＭｉは例えば推定初期捕集量ＰＭ０に対する実除去量ＰＭＲＺの比（ＰＭＲＺ／ＰＭ０）の形で算出される。図示しない別の実施例では、補正係数ＫＰＭｉは推定初期捕集量ＰＭ０に対する実除去量ＰＭＲＺの差（ＰＭＲＺ−ＰＭ０）に基づいて算出される。次いで、図４にドットの形で示される各増大分ｄＰＭｉが補正係数ＫＰＭｉを用いて補正される（ｄＰＭｉ＝ｄＰＭｉ・ＫＰＭｉ）。すなわち、例えば推定初期捕集量ＰＭ０が実除去量ＰＭＲＺよりも少ないときには、推定粒子状物質捕集量ＰＭは実際の粒子状物質捕集量よりも少なくなっている。この場合、上述の補正係数ＫＰＭｉは１よりも大きくなり、したがって各増大分ｄＰＭｉが増大補正される。このように補正された増大分ｄＰＭｉを用いて推定粒子状物質捕集量ＰＭが算出される。図示しない別の実施例では、図４に示される各増大分ｄＰＭｉが補正されることなく積算され、このとき得られる積算値が補正係数ＫＰＭｉにより補正される。いずれにしても、このようにして補正された推定粒子状物質捕集量ＰＭは実際の粒子状物質捕集量を正確に表すようになる。なお、補正係数ＫＰＭｉの初期値は１である。
【００３５】
これに対し、推定初期捕集量ＰＭ０が実除去量ＰＭＲＺにほぼ等しいと判断されたときには、各増大分ｄＰＭｉは補正されない。
【００３６】
本発明による第１実施例では上述したように、基準昇温制御が完了されたときにパティキュレートフィルタ１５に実際に捕集されている粒子状物質の量はほぼゼロになっている。そこで、基準昇温制御が完了されたときに推定粒子状物質捕集量ＰＭがゼロに設定される。この点、基準昇温制御が完了されたときに式（１）により算出されている推定粒子状物質捕集量ＰＭがゼロでない場合もある。この意味で、本発明による第１実施例では、基準昇温制御が完了されたときに推定粒子状物質捕集量ＰＭがゼロに補正されるという見方もできる。
【００３７】
更に、本発明による第１実施例では、推定粒子状物質捕集量ＰＭが上述の上限量ＰＭＵよりも少なく設定された設定量ＰＭＸを越えたときに基準昇温制御が行われる。また、本発明による第１実施例では、前回の基準昇温制御が完了した後に行われたＰＭ除去制御の回数、又は、機関が初めて運転された後に行われたＰＭ除去制御の回数ＮＹがあらかじめ設定回数ＮＹＸを越えたときに基準昇温制御が行われる。すなわち、図８に示されるように、時間ｔｃ１においてＰＭ除去制御が完了されると、ＰＭ除去制御の実行回数ＮＹが１だけインクリメントされる。その結果、実行回数ＮＹが設定回数ＮＹＸを越える。また、推定粒子状物質捕集量ＰＭが増大する。次いで、時間ｔｃ２において推定粒子状物質捕集量ＰＭが設定量ＰＭＸを越えると、このとき実行回数ＮＹが設定回数ＮＹＸよりも多いので、基準昇温制御が開始される。その結果、推定粒子状物質捕集量ＰＭが減少する。次いで、時間ｔｃ３において基準昇温制御が完了されると、実行回数ＮＹがゼロに戻される。また、推定粒子状物質ＰＭが再び増大する。次いで、時間ｔｃ４においてＰＭ除去制御が再び開始される。次いで、時間ｔｃ５においてＰＭ除去制御が完了されると、実行回数ＮＹが１だけインクリメントされる。また、推定粒子状物質ＰＭが再び増大する。次いで、時間ｔｃ６において推定粒子状物質捕集量ＰＭが設定量ＰＭＸを越える。このとき実行回数ＮＹが設定回数ＮＹＸを越えていないので、基準昇温制御は行われない。このようにすると、基準昇温制御が頻繁に行われるのを阻止することができる。また、設定量ＰＭＸが少なく設定されるので、基準昇温制御を完了するのに要する時間を短縮することができ、したがって基準昇温制御に必要なエネルギ量を低減できる。
【００３８】
ところで、基準昇温制御が行われているときに、例えば機関加速運転が行われて機関運転がアイドル運転でなくなると、パティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判断される。本発明による第１実施例では、基準昇温制御が行われているときにパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判断されたときには基準昇温制御が中止される。すなわち、電気ヒータ１６が作動停止され、実温度ＴＦＡＣの検出が中止される。
【００３９】
すなわち、図９に示されるように、時間ｔｄ１において推定粒子状物質捕集量ＰＭが設定量ＰＭＸを越える。このとき、機関回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｅｉｄでありしたがって機関運転がアイドル運転であるのでパティキュレートフィルタ１５が基準状態にあると判断され、したがって基準昇温制御が開始される。次いで、時間ｔｄ２において、機関回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｅｉｄよりも高くなりしたがって機関運転がアイドル運転でなくなると、パティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判断され、基準昇温制御が中止される。次いで、時間ｔｄ３において推定粒子状物質捕集量ＰＭが設定量ＰＭＸを再び越える。このとき、パティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判断されるので、基準昇温制御は開始されない。
【００４０】
基準昇温制御が中止されたときには、パティキュレートフィルタ１５に捕集されていたほぼすべての粒子状物質が除去されず、したがって基準昇温制御が中止された時点での実除去量ＰＭＲＺは実初期捕集量を正確に表していない。そこで本発明による第１実施例では、基準昇温制御が中止されたときには、推定粒子状物質捕集量ＰＭの補正作用は行われない。また、基準昇温制御が中止されたときには、推定粒子状物質捕集量ＰＭはこの時点での推定粒子状物質捕集量ＰＭに保持される。
【００４１】
したがって、概念的に表現すると、推定粒子状物質捕集量ＰＭが実温度ＴＦＡＣに及び基準温度ＴＦＲＦ基づいて補正されるということになる。また、基準温度ＴＦＲＦに対する実温度ＴＦＡＣの差又は比に基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭが補正されるということにもなる。更に、推定初期捕集量ＰＭ０に対する実除去量ＰＭＲＺの比又は差に基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭが補正されるということにもなる。
【００４２】
この場合、基準状態という同一条件のもとで検出された実温度ＴＦＡＣ及び基準温度ＴＦＲＦに基づいて実除去量ＰＭＲＺが算出されるので実除去量ＰＭＲＺを正確に算出することができ、正確な実除去量ＰＭＲＺに基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭが補正されるので推定粒子状物質ＰＭを正確に補正することができる。
【００４３】
図示しない別の実施例では、基準初期捕集量はゼロよりも大きい値に設定される。この場合、上述の温度差積算値ＳｄＴＦは基準初期捕集量に対する実初期捕集量の差を正確に表している。したがって、温度差積算値ＳｄＴＦにより表される粒子状物質捕集量と基準初期捕集量とを合計することにより、実初期捕集量ないし実除去量ＰＭＲＺを正確に算出することができる。
【００４４】
図１０は上述した推定粒子状物質捕集量ＰＭを算出するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。
図１０を参照すると、ステップ１００では粒子状物質捕集量の単位時間当たりの増大分ｄＰＭｉが図４のマップを用いて算出される。続くステップ１０１では増大分ｄＰＭｉが補正係数ＫＰＭｉにより補正される（ｄＰＭｉ←ｄＰＭｉ・ＫＰＭｉ）。続くステップ１０２では粒子状物質捕集量の単位時間当たりの減少分ｄＰＭｄが図５のマップを用いて算出される。続くステップ１０３では式（１）により推定粒子状物質捕集量ＰＭが算出される。
【００４５】
図１１から図１４は上述した排気浄化制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。
図１１から図１４を参照すると、ステップ２００では現在、基準昇温制御が行われているか否かが判別される。現在、基準昇温制御が行われていないときには次いでステップ２０１に進み、前回の基準昇温制御が完了した後のＰＭ除去制御の実行回数ＮＹが設定回数ＮＹＸよりも多いか否かが判別される。ＮＹ＞ＮＹＸのときにはステップ２０２に進み、推定粒子状物質捕集量ＰＭが設定量ＰＭＸよりも多いか否かが判別される。ＰＭ＞ＰＭＸのときにはステップ２０３に進み、パティキュレートフィルタ１５が基準状態にあるか否かが判別される。パティキュレートフィルタ１５が基準状態にあると判別されたときにはステップ２１１に進む。これに対し、ステップ２０１においてＮＹ≦ＮＹＸのとき、ステップ２０２においてＰＭ≦ＰＭＸのとき、又は、ステップ２０３においてパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判別されたときにはステップ２０４に進む。
【００４６】
ステップ２０４では、現在、ＰＭ除去制御が行われているか否かが判別される。現在、ＰＭ除去制御が行われていないときには次いでステップ２０５に進み、図１０のルーチンにより算出された推定粒子状物質捕集量ＰＭが上限量ＰＭＵよりも多いか否かが判別される。ＰＭ≦ＰＭＵのときには処理サイクルを終了する。ＰＭ＞ＰＭＵのときには次いでステップ２０６に進み、ＰＭ除去制御が開始される。
【００４７】
ＰＭ除去制御が行われているときにはステップ２０４からステップ２０７に進み、推定粒子状物質捕集量ＰＭがゼロ以下であるか否かが判別される。ＰＭ＞０のときには処理サイクルを終了する。すなわち、ＰＭ除去制御が継続される。これに対し、ＰＭ≦０ときにはステップ２０７からステップ２０８に進み、ＰＭ除去制御が完了される。続くステップ２０９では推定粒子状物質捕集量ＰＭがゼロに設定される。続くステップ２１０ではＰＭ除去制御の実行回数ＮＹが１だけインクリメントされる。
【００４８】
一方、ＮＹ＞ＮＹＸでありかつＰＭ＞ＰＭＸでありかつパティキュレートフィルタ１５が基準状態にあると判別されたときには、ステップ２０３からステップ２１１に進む。ステップ２１１ではこのときの推定粒子状物質捕集量ＰＭが推定初期捕集量ＰＭ０として記憶される。続くステップ２１２では基準昇温制御が開始される。
【００４９】
基準昇温制御が行われているときにはステップ２００からステップ２２０に進み、温度差積算値ＳｄＴＦが算出される（ＳｄＴＦ＝ＳｄＴＦ＋ｄＴＦ）。続くステップ２２１では図７のマップを用いて実除去量ＰＭＲＺが算出される。続くステップ２２２ではパティキュレートフィルタ１５が基準状態にあるか否かが判別される。パティキュレートフィルタ１５が基準状態にあると判断されたとき、すなわちパティキュレートフィルタ１５が基準状態に保持されているときには次いでステップ２２３に進み、温度差ｄＴＦがほぼゼロであるか否かが判別される。ｄＴＦ≒０でないと判別されたときには処理サイクルを終了する。すなわち、基準昇温制御が継続される。これに対し、ｄＴＦ≒０であると判別されたときにはステップ２２３からステップ２２４に進み、基準昇温制御が完了される。続くステップ２２５では推定粒子状物質捕集量ＰＭがゼロに設定される。続くステップ２２６ではＰＭ除去制御の実行回数ＮＹがゼロにリセットされる。続くステップ２２７では、実除去量ＰＭＲＺが推定初期捕集量ＰＭ０にほぼ等しいか否かが判別される。ＰＭＲＺ≒ＰＭ０でないと判別されたときには次いでステップ２２８に進み、補正係数ＫＰＭｉが更新される。次いでステップ２２９に進む。これに対し、ＰＭＲＺ≒ＰＭ０であると判別されたときにはステップ２２７からステップ２２９にジャンプする。この場合、補正係数ＫＰＭｉは更新されない。
【００５０】
一方、基準昇温制御中にパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判別されたときには、ステップ２２２からステップ２３０に進み、基準昇温制御が中止される。次いでステップ２２９に進む。この場合も補正係数ＫＰＭｉは更新されない。
ステップ２２９では、温度差積算値ＳｄＴＦ及び実除去量ＰＭＲＺがゼロにリセットされる。
【００５１】
次に、本発明による第２実施例を説明する。以下では、上述した本発明による第１実施例との相違点を説明する。
本発明による第２実施例でも、第１実施例と同様に、基準昇温制御中に実除去量ＰＭＲＺが繰り返し算出される。したがって、基準昇温制御が中止された時点での実除去量ＰＭＲＺは、基準昇温制御が開始されてから基準昇温制御が中止されるまでにパティキュレートフィルタ１５から実際に除去された粒子状物質の量を正確に表している。そうすると、基準昇温制御が中止された時点での粒子状物質捕集量は、推定初期捕集量ＰＭ０から基準昇温制御が中止された時点での実除去量ＰＭＲＺを差し引いたもの（ＰＭ０−ＰＭＲＺ）により表される。
【００５２】
そこで本発明による第２実施例では、基準昇温制御が中止されたときには、基準昇温制御が中止された時点での推定粒子状物質捕集量ＰＭを、推定初期捕集量ＰＭ０から、基準昇温制御が中止された時点での実除去量ＰＭＲＺを差し引いたもの（ＰＭ０−ＰＭＲＺ）に補正している。その結果、推定粒子状物質捕集量ＰＭがより正確に補正される。
【００５３】
本発明による第２実施例では図１１から図１３及び図１５に示されるルーチンが実行される。すなわち、基準昇温制御中にパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判別されたときには、図１３のステップ２２２から図１５のステップ２３０に進み、基準昇温制御が中止される。続くステップ２３１では、推定粒子状物質捕集量ＰＭが推定初期捕集量ＰＭ０から基準昇温制御が中止された時点での実除去量ＰＭＲＺを差し引いたもの（ＰＭ０−ＰＭＲＺ）に補正される。次いで、図１３のステップ２２９に進む。
【００５４】
次に、本発明による第３実施例を説明する。以下では、上述した本発明による第１実施例との相違点を説明する。
上述したように、基準昇温制御が開始されると、実温度ＴＦＡＣはまずゆっくりと上昇し、次いで急激に上昇する。すなわち、図１６に示されるように、時間ｔｅ１において基準昇温制御が開始されると、実温度ＴＦＡＣはが比較的低い上昇速度ないし勾配ｖＴＦＡＣ０でもって上昇した後、時間ｔｅ２になると比較的高い上昇速度ｖＴＦＡＣ１でもって上昇する。言い換えると、時間ｔｅ２において実温度ＴＦＡＣの上昇速度ｖＴＦＡＣがあらかじめ定められた設定速度ｖＴＦＡＣＸを越え、比較的高い上昇速度ｖＴＦＡＣ１に到達する。これは、上述したように、パティキュレートフィルタ１５に捕集されている粒子状物質が酸化し始めるからである。
【００５５】
設定速度ｖＴＦＡＣＸを越えたときの上昇速度ｖＴＦＡＣ１は実初期捕集量を正確に表している。すなわち、図１７に示されるように、上昇速度ｖＴＦＡＣ１が多くなるにつれて実初期捕集量が多くなる。一方、実初期捕集量から、基準昇温制御が中止された時点での実除去量ＰＭＲＺを差し引いたものは、基準昇温制御が中止された時点での粒子状物質捕集量ＰＭＺを正確に表している。
【００５６】
そこで本発明による第３実施例では、基準昇温制御が中止されたときには設定速度ｖＴＦＡＣＸを越えたときの上昇速度ｖＴＦＡＣ１を算出し、上昇速度ｖＴＦＡＣ１から図１７に示されるマップを用いて実初期捕集量ＰＭ０Ｚを算出し、実初期捕集量ＰＭ０Ｚと基準昇温制御が中止された時点での実除去量ＰＭＲＺとから、基準昇温制御が中止された時点での粒子状物質捕集量ＰＭＺを算出している（ＰＭＺ＝ＰＭ０Ｚ−ＰＭＲＺ）。次いで、基準昇温制御が中止された時点で式（１）により算出されている推定粒子状物質捕集量ＰＭを、基準昇温制御が中止された時点での粒子状物質捕集量ＰＭＺと比較し、比較結果に基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭを補正している。すなわち、推定粒子状物質捕集量ＰＭが粒子状物質捕集量ＰＭＺにほぼ等しいと判断されないときには、推定粒子状物質捕集量ＰＭが、基準昇温制御が中止された時点での粒子状物質捕集量ＰＭＺに補正される。また、粒子状物質捕集量ＰＭＺから補正係数ＫＰＭｉが更新され、この補正係数ＫＰＭｉを用いて各増大分ｄＰＭｉが補正される（ｄＰＭｉ＝ｄＰＭｉ・ＫＰＭｉ）。この場合の補正係数ＫＰＭｉは例えば推定粒子状物質捕集量ＰＭに対する粒子状物質捕集量ＰＭＺの比（ＰＭＺ／ＰＭ）の形で算出される。このようにすると、基準昇温制御が中止されたときにも、推定粒子状物質捕集量ＰＭを正確に補正することができる。
【００５７】
このように本発明による第３実施例では、基準昇温制御が完了したときには実除去量ＰＭＲＺに基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭが補正され、基準昇温制御が中止されたとき、すなわち実除去量ＰＭＲＺを算出できないときには、設定速度ｖＴＦＡＣＸを越えたときの実温度ＴＦＡＣの上昇速度ｖＴＦＡＣ１に基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭが補正される。
【００５８】
本発明による第３実施例では図１１から図１３及び図１８に示されるルーチンが実行される。すなわち、基準昇温制御中にパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判別されたときには、図１３のステップ２２２から図１８のステップ２３０に進み、基準昇温制御が中止される。続くステップ２３１ａでは、設定速度ｖＴＦＡＣＸを越えたときの実温度ＴＦＡＣの上昇速度ｖＴＦＡＣ１が算出される。続くステップ２３２ａでは、図１７のマップを用いて実初期捕集量ＰＭ０Ｚが算出される。続くステップ２３３ａでは、基準昇温制御が中止された時点での粒子状物質捕集量ＰＭＺが算出される（ＰＭＺ＝ＰＭ０Ｚ−ＰＭＲＺ）。続くステップ２３４ａでは、この時点での推定粒子状物質捕集量ＰＭが、基準昇温制御が中止された時点での粒子状物質捕集量ＰＭＺにほぼ等しいか否かが判別される。ＰＭ≒ＰＭＺでないと判別されたときには次いでステップ２３５ａに進み、推定粒子状物質捕集量ＰＭが、基準昇温制御が中止された時点での粒子状物質捕集量ＰＭＺに補正される。続くステップ２３６ａでは補正係数ＫＰＭｉが更新される。次いで図１３のステップ２２９に進む。これに対し、ＰＭ≒ＰＭＺであると判別されたときにはステップ２３４ａからステップ図１３の２２９にジャンプする。この場合、推定粒子状物質捕集量ＰＭは補正されず、補正係数ＫＰＭｉは更新されない。
【００５９】
したがって、本発明による第２実施例と第３実施例とを包括的に表現すると、基準昇温制御が中止されたときには、基準昇温制御が中止されるまでの実温度ＴＦＡＣ及び基準温度ＴＦＲＦに基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭが補正されるということになる。
【００６０】
ところで、これまでの説明からわかるように、実初期捕集量ＰＭ０Ｚは、実除去量ＰＭＲＺによっても正確に表されるし、実温度ＴＦＡＣの増大された上昇速度ｖＴＦＡＣ１によっても正確に表される。しかしながら、本願発明者によれば、実初期捕集量ＰＭ０Ｚは、設定速度ｖＴＦＡＣＸを越えたときの実温度ＴＦＡＣの上昇速度ｖＴＦＡＣ１によるよりも、実除去量ＰＭＲＺによってより正確に表されることが確認されている。そこで本発明による第３実施例では、実除去量ＰＭＲＺに基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭを補正し、基準昇温制御が中止されたときすなわち実除去量ＰＭＲＺを算出できないときに限り、上昇速度ｖＴＦＡＣ１に基づいて推定粒子状物質捕集量ＰＭを補正するようにしている。
【００６１】
なお、図１８に示されるルーチンでは説明を省略したが、実温度ＴＦＡＣの上昇速度ｖＴＦＡＣが設定速度ｖＴＦＡＣＸを越える前に基準昇温制御が中止されたときには、上昇速度ｖＴＦＡＣ１を求めることができないので、上昇速度ｖＴＦＡＣ１に基づく実初期捕集量ＰＭ０Ｚの算出は行われない。この場合、例えば本発明による第２実施例におけるように、基準昇温制御が中止された時点での推定粒子状物質捕集量ＰＭは、推定初期捕集量ＰＭ０から、基準昇温制御が中止された時点での実除去量ＰＭＲＺを差し引いたもの（ＰＭ０−ＰＭＲＺ）に補正される。
【００６２】
次に、本発明による第４実施例を説明する。以下では、上述した本発明による第１実施例との相違点を説明する。
本発明による第１実施例では、基準昇温制御が中止されると、推定粒子状物質捕集量ＰＭの補正作用が行われず、好ましくない。ここで、基準昇温制御が中止されるのは、基準昇温制御により粒子状物質が設定量ＰＭＸだけ除去されるまでの間にパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判断されるからである。そうすると、基準昇温制御が完了するのに要する時間を短縮すれば、基準昇温制御が中止される危険性を低減できる。この点、設定量ＰＭＸを低減させると、基準昇温制御が完了するのに要する時間を短縮することができる。
【００６３】
そこで本発明による第４実施例では、基準昇温制御が中止された回数ＮＷが上限回数ＮＷＸを越えたときには、設定量ＰＭＸが例えば小さな設定量ｄＰＭＸだけ減少される。その結果、基準昇温制御が完了しやすくなり、推定粒子状物質捕集量ＰＭの補正作用が確実に行われる。
【００６４】
すなわち、図１９に示されるように、時間ｔｆ１において推定粒子状物質捕集量ＰＭが設定量ＰＭＸを越えると、基準昇温制御が開始される。次いで、時間ｔｆ２においてパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判断されると、基準昇温制御が中止される。また、基準昇温制御の中止回数ＮＷが１だけインクリメントされる。その結果、中止回数ＮＷが設定回数ＮＷＸを越える。このとき、設定量ＰＭＸが小さな設定ｄＰＭＸだけ減少される。次いで、時間ｔｆ３において推定粒子状物質捕集量ＰＭが設定量ＰＭＸを再び越える。このとき、パティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判断されるので、基準昇温制御は開始されない。
【００６５】
本発明による第４実施例では図１１から図１３及び図２０に示されるルーチンが実行される。すなわち、基準昇温制御中にパティキュレートフィルタ１５が基準状態にないと判別されたときには、図１３のステップ２２２から図２０のステップ２３０に進み、基準昇温制御が中止される。続くステップ２３１ｂでは、基準昇温制御の中止回数ＮＷが１だけインクリメントされる。続くステップ２３２ｂでは中止回数ＮＷが上限回数ＮＷＸを越えたか否かが判別される。ＮＷ≦ＮＷＸのときには図１３のステップ２２９に進む。これに対し、ＮＷ＞ＮＷＸのときには次いでステップ２３３ｂに進み、設定量ＰＭＸが設定量ｄＰＭＸだけ減少される（ＰＭＸ＝ＰＭＸ−ｄＰＭＸ）。次いで、図１３のステップ２２９に進む。
【００６６】
これまで述べてきた各実施例では、機関アイドル運転中に基準昇温制御が行われる。図示しない別の実施例では、パティキュレートフィルタ１５上流の排気通路内に２次空気を供給可能な２次空気供給器を設け、機関停止中に２次空気供給器によりパティキュレートフィルタ１５に一定量の空気を供給しながら基準昇温制御が行われる。このようにすると、基準状態が維持されるので、基準昇温制御が中止されない。すなわち、基準昇温制御が確実に完了される。したがって、推定粒子状物質捕集量ＰＭを確実に補正することができる。
【００６７】
また、これまで述べてきた各実施例では、基準状態が定常状態である。図示しない別の実施例では、基準状態が過渡状態である。この場合、パティキュレートフィルタ１５に流入するガス量が例えばあらかじめ定められたパターンにしたがって変動したときのパティキュレートフィルタの温度が基準温度としてあらかじめ求められている。基準昇温制御では、パティキュレートフィルタ１５に流入するガス量が上述のパターンにしたがって変動するときにパティキュレートフィルタ１５の温度が上昇される。
【００６８】
更に、これまで述べてきた各実施例では、図４にドットの形で示されるすべての増大分ｄＰＭｉが補正される。ところが、機関運転履歴によっては、式（１）により推定粒子状物質捕集量ＰＭを算出するために、一部の増大分ｄＰＭｉ、例えば図２１の領域Ｃに含まれる増大分ｄＰＭｉのみが用いられ、領域Ｃ外の増大分ｄＰＭｉが用いられない場合もある。そこで本発明による別の実施例では、推定粒子状物質捕集量ＰＭを算出するのに用いられた増大分ｄＰＭｉのみが補正され、それ以外の増大分ｄＰＭｉは補正されない。このようにすると、推定粒子状物質捕集量ＰＭが誤補正されるのを抑制することができる。
【００６９】
ところで、これまで述べてきた各実施例では、実温度ＴＦＡＣ及び基準温度ＴＦＲＦに基づいて算出された補正係数ＫＰＭｉを用いて推定粒子状物質捕集量ＰＭが補正される。この点、推定粒子状物質捕集量ＰＭが実温度ＴＦＡＣ及び基準温度ＴＦＲＦに基づいて算出されると考えることもできる。また、基準昇温制御が中止された時点での推定粒子状物質捕集量ＰＭが、本発明による第２実施例では実除去量ＰＭＲＺに基づいて算出され、本発明による第３実施例では実除去量ＰＭＲＺ及び実初期捕集量に基づいて算出される。そうすると、基準昇温制御が中止された時点での推定粒子状物質捕集量ＰＭが実温度ＴＦＡＣ及び基準温度ＴＦＲＦに基づいて算出されると考えることもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１    機関本体
２    燃焼室
３    燃料噴射弁
１２    排気管
１５    パティキュレートフィルタ
１６    電気ヒータ
１７    温度センサ
【図１】
2015224593.tif 000003
【図２Ａ】
2015224593.tif 000004
【図２Ｂ】
2015224593.tif 000005
【図３】
2015224593.tif 000006
【図４】
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【図５】
2015224593.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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