(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中の炭化水素を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒の排気下流側に設けられて排気中の粒子状物質を捕集可能なフィルタと、前記酸化触媒に炭化水素を供給して前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能な強制再生手段とを備える排気浄化装置であって、
前記フィルタの排気上流側と、排気下流側とを結ぶバイパス流路と、
前記バイパス流路に配置され、前記バイパス流路を流れる排気中の粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質量を検出可能な粒子状物質センサと、
前記フィルタの排気上流側と排気下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、   前記フィルタの排気上流側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記フィルタの排気上流側を流れる排気の温度を検出する排気温度検出手段と、  前記酸化触媒から排気下流側に流れる総排ガス量を検出する総排ガス量検出手段と、
前記差圧と、前記排気上流側の圧力と、前記排気の温度と、に基づいて、前記バイパス流路に流入する第１排ガス量を推定するセンサ側排ガス量推定手段と、   前記総排ガス量から前記第１排ガス量を減算することにより、前記フィルタに流入する第２排ガス量を算出するフィルタ側排ガス量推定手段と、
前記粒子状物質センサにより検出されたる前記粒子状物質量に基づいて、所定の時点からの前記粒子状物質センサに堆積された前記粒子状物質の増加量を検出するセンサ側増加量検出手段と、
前記第１排ガス量と前記第２排ガス量との比率と、前記粒子状物質センサにおける前記粒子状物質の前記増加量とに基づいて、前記フィルタに堆積している粒子状物質の前記所定の時点からの増加量を特定し、前記所定の時点における前記フィルタに堆積している粒子状物質量に、前記特定した前記フィルタに堆積している粒子状物質の前記所定の時点からの増加量を加算することにより、現時点の前記フィルタに堆積している粒子状物質量を推定するフィルタ側粒子状物質量推定手段と、
を有する排気浄化装置。
【請求項２】
前記センサ側排ガス量推定手段は、ダルシー・ワイズバッハの圧損式が示す関係に基づいて、前記第１排ガス量を推定する
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記フィルタ側粒子状物質量推定手段により推定された前記フィルタに堆積している前記粒子状物質量が所定の第１閾値を超えた場合に、前記強制再生手段により強制再生を実行させるフィルタ再生制御手段をさらに備える
請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記粒子状物質センサに堆積している粒子状物質量が所定の第２閾値を超えた場合に、前記粒子状物質センサのフィルタ部材を再生させるセンサ再生制御手段をさらに有する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系に設けられる粒子状物質（Particulate Matter：ＰＭ）を捕集するディーゼル・パティキュレイト・フィルタ（Diesel  Particulate  Filter：ＤＰＦ）に堆積しているＰＭ量を推定可能な排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の排気系に設けられる排気浄化触媒として、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化する酸化触媒（Diesel  Oxidation  Catalyst：ＤＯＣ）、排気中に含まれるＰＭを捕集するＤＰＦ等が知られている。
【０００３】
ＤＰＦに捕集されて堆積しているＰＭを除去してＤＰＦの機能を再生する方法としては、ＤＰＦの上流に配置された酸化触媒で炭化水素を酸化させることにより、強制的にガス温度を上昇させてＤＰＦに堆積しているＰＭを焼却する、所謂強制再生が知られている。
【０００４】
強制再生の実行を開始するための基準としては、例えば、ＤＰＦに堆積しているＰＭ量が所定の閾値を超えた場合等となっている。
【０００５】
ＤＰＦに捕集されて堆積しているＰＭ量を推定する方法としては、例えば、ＤＰＦの入口側と出口側とを繋ぐバイパス流路に、堆積しているＰＭ量に応じて静電容量を変化させるセンサ（ＰＭセンサ）を配置し、センサに堆積しているＰＭ量に基づいて、ＤＰＦのＰＭ量を推定する方法や、ＤＰＦが配置されている主排気ラインから分岐された副排気ラインに容量の小さいＤＰＦ（副ＤＰＦ）を配置し、副ＤＰＦの入口側と出口側の差圧に基づいて、ＤＰＦに堆積されたＰＭ量を推定する方法等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８４７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、ＤＰＦの入口側と出口側とを繋ぐバイパス流路に、堆積しているＰＭ量に応じて静電容量を変化させるセンサを配置し、センサに堆積しているＰＭ量に基づいて、ＤＰＦのＰＭ量を推定する方法においては、例えば、センサ側に流れる排ガス量と、ＤＰＦ側に流れる排ガス量との比率が一定であるとの前提でＤＰＦに堆積されているＰＭ量が推定されていた。
【０００８】
例えば、ＤＰＦやセンサにＰＭが堆積すると、センサ側と、ＤＰＦ側とに流れる排ガス量の比率が変化するので、センサ側と、ＤＰＦ側とに流れる排ガス量の比率が一定であるとの前提で推定されるＰＭ量は、実際のＰＭ量とずれてしまう。
【０００９】
例えば、推定されたＰＭ量に基づいて強制再生を実行するようにしている場合においては、推定されたＰＭ量が実際のＰＭ量とずれてしまっていると、強制再生がまだ必要のない時点に強制再生が行われてしまったり、或いは、強制再生が必要な時点に強制再生が行われなかったりする事態が発生する可能性がある。
【００１０】
本発明は、ＤＰＦに堆積しているＰＭ量を適切に推定することのできる技術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】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係る排気浄化装置は、排気中の炭化水素を酸化可能な酸化触媒と、酸化触媒の排気下流側に設けられて排気中の粒子状物質を捕集可能なフィルタと、酸化触媒に炭化水素を供給して前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能な強制再生手段とを備える排気浄化装置であって、フィルタの排気上流側と、排気下流側とを結ぶバイパス流路と、バイパス流路に配置され、バイパス流路を流れる排気中の粒子状物質を捕集し、捕集した粒子状物質量を検出可能な粒子状物質センサと、フィルタの排気上流側と排気下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、フィルタの排気上流側の圧力を検出する圧力検出手段と、フィルタの排気上流側を流れる排気の温度を検出する排気温度検出手段と、酸化触媒から排気下流側に流れる総排ガス量を検出する総排ガス量検出手段と、差圧と、排気上流側の圧力と、排気の温度と、に基づいて、バイパス流路に流入する第１排ガス量を推定するセンサ側排ガス量推定手段と、総排ガス量から第１排ガス量を減算することにより、フィルタに流入する第２排ガス量を推定するフィルタ側排ガス推定手段と、第１排ガス量と第２排ガス量との比率と、粒子状物質センサに捕集された粒子状物質量とに基づいて、フィルタに堆積している粒子状物質量を推定するフィルタ側粒子状物質量推定手段と、を有する。
【００１２】
上記排気浄化装置において、粒子状物質センサにより検出されたる粒子状物質量に基づいて、所定の時点からの粒子状物質センサに堆積している粒子状物質の増加量を検出するセンサ側増加量検出手段をさらに備え、フィルタ側粒子状物質量推定手段は、第１排ガス量と第２排ガス量との比率と、粒子状物質センサにおける粒子状物質の増加量とに基づいて、フィルタに堆積している粒子状物質の所定の時点からの増加量を特定し、所定の時点におけるフィルタに堆積している粒子状物質量に、特定したフィルタに堆積している粒子状物質の所定の時点からの増加量を加算することにより、現時点の前記フィルタに堆積している粒子状物質量を推定するようにしてもよい。
【００１３】
また、上記排気浄化装置において、センサ側排ガス量推定手段は、ダルシー・ワイズバッハの圧損式が示す関係に基づいて、第１排ガス量を推定するようにしてもよい。
【００１４】
また、上記排気浄化装置において、フィルタ側粒子状物質量推定手段により推定されたフィルタに堆積している粒子状物質量が所定の第１閾値を超えた場合に、強制再生手段により強制再生を実行させるフィルタ再生制御手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１５】
また、上記排気浄化装置において、粒子状物質センサに堆積している粒子状物質量が所定の第２閾値を超えた場合に、粒子状物質センサのフィルタ部材を再生させるセンサ再生制御手段をさらに有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＤＰＦに堆積しているＰＭ量を適切に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された車両のエンジンの排気系を示す模式的な構成図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るＰＭセンサの模式的な斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＰＭセンサの模式的な分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を構成する電子制御ユニット及び関連する構成要素を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置におけるＤＰＦ側堆積ＰＭ量推定処理のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置におけるＤＰＦの強制再生、及びＰＭセンサの強制再生のタイミングを説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る車両を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された車両のエンジンの排気系を示す模式的な構成図である。
【００２０】
車両におけるディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１００の排気管１１０内には、排気上流側から順に酸化触媒２１０、ＤＰＦ２２０が設けられている。
【００２１】
酸化触媒２１０は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒２１０は、後述する排気管内噴射装置１２０又はポスト噴射によって炭化水素（ＨＣ）が供給されると、これを酸化して排ガス温度を上昇させる。
【００２２】
ＤＰＦ２２０は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。ＤＰＦ２２０は、排気中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、堆積しているＰＭ量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆる強制再生が実行される。強制再生は、排気管内噴射装置１２０又はポスト噴射により酸化触媒２１０に未燃燃料（ＨＣ）を供給し、ＤＰＦ２２０に流入する排気温度をＰＭ燃焼温度（例えば、約６００℃）まで昇温することで行われる。また、ＤＰＦ２２０は、上流側の酸化触媒２１０で酸化されずにスリップした未燃焼のＨＣを酸化する能力を有している。
【００２３】
また、排気管１１０の酸化触媒２１０とＤＰＦ２２０との間と、ＤＰＦ２２０の排気下流との間には、バイパス流路１３０が形成されている。バイパス流路１３０には、バイパス流路１３０を流れる排ガス中のＰＭを捕集し、捕集して堆積したＰＭ量に応じたセンサ値（静電容量）を出力するＰＭセンサ６０が配置されている。ＰＭセンサ６０の詳細については後述する。
【００２４】
排気管１１０の酸化触媒２１０の排気上流には、排気管内噴射装置１２０が設けられている。排気管内噴射装置１２０は、強制再生手段の一例であって、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）４０から出力される指示信号に応じて、排気管１１０内に未燃燃料（主にＨＣ）を噴射することにより、ＤＰＦ２２０の強制再生を行う。なお、強制再生にエンジン１００の多段噴射によるポスト噴射を用いる場合は、この排気管内噴射装置１２０を省略してもよい。
【００２５】
また、排気管１１０内の酸化触媒２１０の排気上流側には、酸化触媒入口温度センサ５１が設けられ、酸化触媒２１０とＤＰＦ２２０との間には、ＤＰＦ入口温度センサ５２と圧力センサ５３とが設けられている。さらに、ＤＰＦ２２０の前後には、差圧センサ５４が設けられている。
【００２６】
酸化触媒入口温度センサ５１は、酸化触媒２１０に流入する排気上流側の排気温度を検出する。ＤＰＦ入口温度センサ５２は、排気温度検出手段の一例であって、酸化触媒２１０から流出した排ガス（ＤＰＦ２２０の排気上流側の排ガス）の温度（排気温度）を検出する。圧力センサ５３は、圧力検出手段の一例であり、酸化触媒２１０から流出した排ガス（ＤＰＦ２２０の排気上流側の排ガス）の圧力を検出する。差圧センサ５４は、ＤＰＦ２２０の排気上流側の排ガス圧力と排気下流側の排ガス圧力との差圧（ΔＰ）を検出する。
【００２７】
また、車両には、ＭＡＦセンサ５５と、アクセル開度センサ５６とが設けられている。ＭＡＦセンサ５５は、エンジン１００に吸入される空気量（ＭＡＦ）を検出する。アクセル開度センサ５６は、車両の運転者によるアクセル開度を検出する。アクセル開度は、エンジン１００における燃料噴射量Ｑに対応する。
【００２８】
上記した各種センサ５１〜５６の検出値は、電気的に接続されたＥＣＵ４０に出力される。
【００２９】
ＥＣＵ４０は、エンジン１００や、排気管内噴射装置１２０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。
【００３０】
図２（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るＰＭセンサの模式的な斜視図であり、図２（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＰＭセンサの模式的な分解斜視図である。
【００３１】
ＰＭセンサ６０は、複数のフィルタ層（フィルタ部材）６１と、複数枚の第１及び第２電極板６２，６３と、導電線６４，６５とを備えている。
【００３２】
フィルタ層６１は、例えば、多孔質セラミックス等の隔壁で区画されて排気流路をなす複数のセルの上流側と下流側とを交互に目封止し、これらセルを一方向に並列に配置した直方体状に形成されている。排ガス中に含まれるＰＭは、図２（Ｂ）中に破線矢印で示すように、排ガスが下流側を目封止されたセルＣ１１から上流側を目封止されたセルＣ１２に流れ込むことで、セルＣ１１の隔壁表面や細孔に捕集されて堆積する。なお、以下の説明では、セル流路方向をＰＭセンサ６０の長さ方向（図２（Ａ）中の矢印Ｌ）とし、セル流路方向と直交する方向を各ＰＭセンサ６０の幅方向（図２（Ａ）中の矢印Ｗ）とする。
【００３３】
第１及び第２電極板６２，６３は、例えば、平板状の導電性部材であって、その長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗの外形寸法をフィルタ層６１と略同一に形成されている。これら第１及び第２電極板６２，６３は、フィルタ層６１を挟んで交互に積層されると共に、導電線６４，６５を介してＥＣＵ４０に内蔵された図示しない静電容量検出回路にそれぞれ接続されている。
【００３４】
すなわち、第１電極板６２と第２電極板６３とを対向配置し、これら電極板６２，６３間にフィルタ層６１を挟持させたことで、セルＣ１１全体がコンデンサを形成するようになっている。このように、ＰＭセンサ６０では、平板状の電極板６２，６３によりセルＣ１１全体をコンデンサにしたことで、電極表面積を効果的に確保することが可能となり、検出可能な静電容量絶対値を高めることが可能になる。また、電極間距離がセルピッチとなり均一化されることで、初期静電容量のバラツキを効果的に抑制することができる。
【００３５】
なお、ＰＭセンサ６０のセルＣ１１に堆積したＰＭを燃焼除去する場合、すなわち、ＰＭセンサ６０を強制再生する場合には、電極板６２，６３に電圧を直接印加するか、あるいは、フィルタ層６１と電極板６２，６３との間に図示しないヒータ基板等を介設しておき、そのヒータ基板等に電力を加える。
【００３６】
図３は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を構成する電子制御ユニット及び関連する構成要素を示すブロック図である。
【００３７】
ＥＣＵ４０は、流動抵抗係数マップ４１と、総排ガス量検出手段、センサ側排ガス量推定手段、及びフィルタ側排ガス量推定手段の一例である経路別排ガス量推定部４２と、センサ側増加量検出手段の一例としてのセンサＰＭ量推定部４３と、フィルタ側粒子状物質量推定手段の一例としてのＤＰＦＰＭ量推定部４４と、フィルタ再生制御手段及びセンサ再生制御手段の一例としてのフィルタ再生制御部４５と、を一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００３８】
経路別排ガス量推定部４２は、式（１）に示すダルシー・ワイズバッハの圧損式の関係から導かれた式（２）を用いて、バイパス流路１３０に流入する排ガス量ｍ１［ｇ／ｓ］を推定する。ここで、バイパス流路１３０に流入する排ガス量ｍ１は、第１排ガス量に相当する。
【００３９】
ΔＰ＝α・ρ・ｖ２／２      ・・・（１）
ｍ１＝Ｓ｛２Ｐ・ΔＰ／（Ｒ’・Ｔ・α）｝１／２      ・・・（２）
なお、ΔＰ［ｋＰａ］は、差圧センサ５４により検出された差圧である。αは流動抵抗係数であり、流動抵抗係数マップ４１を参照することにより得られる。ρ［ｋｇ／ｍ３］は、排ガス密度である。ｖ［ｍ／ｓ］は、排ガスの流速である。Ｓ［ｍ２］は、ＰＭセンサ６０の排ガスが流れる部分の断面積であり、その値は、経路別排ガス量推定部４２に予め記憶されている。Ｐ［ｋＰａ］は、ＤＰＦ２２０の上流の排ガスの圧力であり、圧力センサ５３により検出される圧力である。Ｒ’は、排ガスの気体定数（例えば、気体１ｋｇあたりの値）であり、その値は、経路別排ガス量推定部４２に予め記憶されている。Ｔは、ＤＰＦ２２０の上流における排ガスの温度であり、ＤＰＦ入口温度センサ５２で検出される温度である。
【００４０】
ここで、式（１）に示すダルシー・ワイズバッファの圧損式から式（２）を導く過程について説明する。
【００４１】
排ガス密度ρは、ＰＭセンサ６０を通る排ガス体積流量Ｖ［ｍ３／ｓ］を用いて、以下の式（３）に示すように表される。
【００４２】
ρ＝ｍ１／Ｖ        ・・・（３）
また、排ガスの流速ｖは、ＰＭセンサ６０の断面積Ｓを用いて、以下の式（４）に示すように表される。
【００４３】
ｖ＝Ｖ／Ｓ        ・・・（４）
式（１）のρ、ｖに対して、式（３）、（４）を代入すると、以下の式（５）に示すようになる。
【００４４】
ΔＰ＝１／２・α・ｍ１・Ｖ／Ｓ２      ・・・（５）
排ガス体積流量Ｖは、気体の状態方程式により、ＤＰＦ２２０の上流の排ガス圧力Ｐ、排ガス温度Ｔを用いて、以下の式（６）に示すように表わされる。
【００４５】
Ｖ＝ｍ１・Ｒ’・Ｔ／Ｐ      ・・・（６）
この式（６）を式（５）に代入し、ｍ１について解くと、上記した式（２）が導出できる。
【００４６】
なお、経路別排ガス量推定部４２は、排ガス量ｍ１を推定する式（２）に示す流動抵抗係数αについては、センサＰＭ量推定部４３から通知される蓄積ＰＭ量に基づいて、流動抵抗係数マップ４１を参照することにより、取得している。
【００４７】
また、経路別排ガス量推定部４２は、ＤＰＦ２２０と、ＰＭセンサ６０とから流出した排ガスの合計、すなわち、総排ガス量ｍ３を推定する。ここで、総排ガス量ｍ３は、酸化触媒２１０から流出した排ガス量ｍ０と同量である。排ガス量ｍ３は、式（７）により算出される。
【００４８】
ｍ３＝ＭＡＦ＋Ｑ  ・・・（７）
ここで、ＭＡＦは、ＭＡＦセンサ５５により検出される検出値であり、Ｑは、アクセル開度センサ５６により検出される燃料噴射量である。
【００４９】
また、経路別排ガス量推定部４２は、式（８）により、ＤＰＦ２２０に流入した排ガス量ｍ２（第２排ガス量）を算出する。
【００５０】
ｍ２＝ｍ３−ｍ１      ・・・（８）
経路別排ガス量推定部４２は、算出したＰＭセンサ６０に流入した排ガス量ｍ１と、ＤＰＦ２２０に流入した排ガス量ｍ２とをＤＰＦＰＭ量推定部４４に通知する。
【００５１】
流動抵抗係数マップ４１は、ＰＭセンサ６０における流動抵抗係数αと、ＰＭセンサ６０に堆積しているＰＭ量（センサ側堆積ＰＭ量）との対応関係を示すマップである。このマップによると、ＰＭセンサ６０のセンサ側堆積ＰＭ量から、その際のＰＭセンサ６０における流動抵抗係数αを特定することができる。流動抵抗係数αは、センサ側堆積ＰＭ量が増加すると、増加する傾向がある。
【００５２】
流動抵抗係数αと、センサ側堆積ＰＭ量との対応関係は、例えば、ＰＭセンサ６０を用いて実験を行うことにより把握することができる。より具体的には、例えば、ＰＭセンサ６０のセンサ側堆積ＰＭ量を複数変えた場合のそれぞれにおいてガスを流して各種データを測定しておき、式（１）を変形した、以下の式（９）を用いることにより、それぞれに対応する流動抵抗係数αを算出することができる。
【００５３】
α＝２・ΔＰ／ρ・ｖ２        ・・・（９）
ここで、ΔＰ［Ｎ／ｍ２］は、ＰＭセンサ６０の上流と下流との差圧であり、ρ［ｋｇ／ｍ３］は、ガス密度であり、ｖ［ｍ／ｓ］は、ガス流速である。なお、ρは、実験におけるガス温度を計測しておくことにより、使用するガスの特性から把握でき、流速ｖは、実験におけるガス流量を測定しておき、ＰＭセンサ６０のガス流路の断面積Ｓで除算することにより把握できる。
【００５４】
センサＰＭ量推定部４３は、図示しない静電容量検出回路により検出されるＰＭセンサ６０の静電容量に基づいて、ＰＭセンサ６０に堆積しているＰＭ量（センサ側堆積ＰＭ量）を推定し、センサ側堆積ＰＭ量を経路別排ガス量推定部４２とフィルタ再生制御部４５とに通知する。ここで、センサ側堆積ＰＭ量は、初期状態（又は強制再生直後の状態）の静電容量との静電容量の差に対して所定の関係（例えば、比例関係）があるので、初期状態（又は強制再生直後の状態）の静電容量との静電容量の差を特定することにより、推定することができる。
【００５５】
また、センサＰＭ量推定部４３は、直前の推定時（処理タイミング）におけるセンサ側堆積ＰＭ量と、今回の推定時におけるセンサ側堆積ＰＭ量との差分、すなわち、直前の推定時から今回の推定時までに増加したＰＭ量（センサ側増加ＰＭ量）を逐次（たとえば、所定の時間おきに）特定し、センサ側増加ＰＭ量をＤＰＦＰＭ量推定部４４に通知する。なお、フィルタ再生制御部４５からＰＭセンサ６０が強制再生された旨の通知を受けた場合には、センサＰＭ量推定部４３は、直前の推定時におけるセンサ側堆積ＰＭ量を０に設定し、次の処理タイミングにおいては、０との差分をセンサ側増加ＰＭ量として特定する。
【００５６】
ＤＰＦＰＭ量推定部４４は、センサＰＭ量推定部４３から通知されるセンサ側増加ＰＭ量と、経路別排ガス量推定部４２から通知される排ガス量ｍ１，ｍ２とに基づいて、直前の推定時からのＤＰＦ２２０における増加ＰＭ量（ＤＰＦ側増加ＰＭ量）を推定する。本実施形態では、ＤＰＦＰＭ量推定量４４は、センサ側増加ＰＭ量に対して、ＤＰＦ２２０とＰＭセンサ６０とに流れる排ガス量の比率（ｍ２／ｍ１）を乗算することにより、ＤＰＦ側増加ＰＭ量を算出する。      
【００５７】
次いで、ＤＰＦＰＭ量推定部４４は、自身が記憶している、直前の推定時のＤＰＦ側堆積ＰＭ量に、推定したＤＰＦ側増加ＰＭ量をすることにより、その時点（現時点）におけるＤＰＦ推定ＰＭ量に更新し、更新後のＤＰＦ推定ＰＭ量をフィルタ再生制御部４５に通知する。なお、ＤＰＦＰＭ量推定部４４は、フィルタ再生制御部４５からＤＰＦ２２０の強制再生を行った旨の通知を受け取った場合には、ＤＰＦ側堆積ＰＭ量を０に設定する。
【００５８】
フィルタ再生制御部４５は、ＤＰＦＰＭ量推定部４４から通知されたＤＰＦ側堆積ＰＭ量が所定の閾値（第１閾値）を超えた場合に、ＤＰＦ２２０に対する強制再生の実行を制御する。強制再生では、フィルタ再生制御部４５は、ＤＰＦ２２０の入口温度が所定の目標温度となるように、排気管内噴射装置１２０により炭化水素を噴射させる。なお、ＤＰＦ２２０の強制再生処理においては、排ガスの一部がバイパス流路１３０にも流れることとなるので、ＰＭセンサ６０に堆積しているＰＭが燃焼される、すなわち、ＰＭセンサ６０も同様に強制再生されることとなる。
【００５９】
また、フィルタ再生制御部４５は、フィルタ側堆積ＰＭ量が所定の閾値（第２閾値）を超えた場合に、ＰＭフィルタ６０に対する強制再生の実行を制御する。ＰＭフィルタ６０に対する強制再生では、フィルタ再生制御部４５は、電極板６２，６３に電圧を直接印加するか、あるいは、フィルタ層６１と電極板６２，６３との間に開設されたヒータ基板に電力を加えることにより、ＰＭフィルタ６０の内部を加熱して、ＰＭセンサ６０内のＰＭを焼却する。
【００６０】
フィルタ再生制御部４５は、ＰＭフィルタ６０に対する強制再生を行った場合には、その旨をセンサＰＭ量推定部４３に通知し、ＤＰＦ２２０に対する強制再生を行った場合には、その旨をセンサＰＭ量推定部４３及びＤＰＦＰＭ量推定部４４に通知する。
【００６１】
次に、排気浄化装置により実行されるＤＰＦ側の堆積ＰＭ量を推定するＤＰＦ側堆積ＰＭ量推定処理について説明する。
【００６２】
図４は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置におけるＤＰＦ側堆積ＰＭ量推定処理のフローチャートである。
【００６３】
ＤＰＦ側堆積ＰＭ量推定処理は、例えば、車両の電源ＯＮ（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時に開始される。
【００６４】
経路別排ガス量推定部４２は、センサＰＭ量推定部４３から通知されるセンサ側堆積ＰＭ量に基づいて、流動抵抗係数マップ４１を参照することにより、演算に使用する流動抵抗係数αを取得する（Ｓ１１）。
【００６５】
次いで、経路別排ガス量推定部４２は、差圧センサ５４から差圧ΔＰを取得し（Ｓ１２）、ＤＰＦ入口温度センサ５２から温度Ｔを取得し、圧力センサ５３から排ガスの圧力Ｐを取得する（Ｓ１３）。
【００６６】
次いで、経路別排ガス量推定部４２は、ＭＡＦセンサ５５によるＭＡＦと、アクセル開度センサ５６によるアクセル開度に対応する燃料噴射量Ｑとにより、ＤＰＦ２２０と、ＰＭセンサ６０とから流出した総排ガス量ｍ３を推定する（Ｓ１４）。
【００６７】
次いで、経路別排ガス量推定部４２は、ダルシー・ワイズバッハの圧損式の関係から導かれた式（２）を用いて、バイパス流路１３０に流入する排ガス量ｍ１［ｇ／ｓ］を推定する（Ｓ１５）。
【００６８】
次いで、経路別排ガス量推定部４２は、式（８）により、ＤＰＦ２２０に流入した排ガス量ｍ２を算出し、算出したＤＰＦ２２０に流入した排ガス量ｍ２と、バイパス流路１３０に流入する排ガス量ｍ１と、をＤＰＦＰＭ量推定部４４に通知する（Ｓ１６）。
【００６９】
次いで、センサＰＭ量推定部４３は、ＰＭセンサ６０から検出される静電容量に基づいて、ＰＭセンサ６０に堆積しているＰＭ量（センサ側堆積ＰＭ量）を推定し、直前の推定時におけるセンサ側堆積ＰＭ量と、今回の推定時におけるセンサ側堆積ＰＭ量との差分、すなわち、直前の推定値から今回の推定時までに増加したＰＭ量（センサ側増加ＰＭ量）を特定し、センサ側増加ＰＭ量をＤＰＦＰＭ量推定部４４に通知する（Ｓ１７）。
【００７０】
次いで、ＤＰＦＰＭ量推定部４４は、センサＰＭ量推定部４３から通知されたセンサ側増加ＰＭ量と、経路別排ガス量推定部４２から通知された排ガス量ｍ１，ｍ２とに基づいて、直前の推定時からのＤＰＦ２２０における増加ＰＭ量（ＤＰＦ側増加ＰＭ量）を推定する（Ｓ１８）。
【００７１】
次いで、ＤＰＦＰＭ量推定部４４は、自身が記憶している、直前の推定時のＤＰＦ側堆積ＰＭ量に、ステップＳ１８で推定したＤＰＦ側増加ＰＭ量を加算することにより、その時点（現時点）におけるＤＰＦ推定ＰＭ量に更新し、更新後のＤＰＦ推定ＰＭ量をフィルタ再生制御部４５に通知し（Ｓ１９）、処理をステップＳ１１に進める。
【００７２】
このＤＰＦ側堆積ＰＭ量推定処理によると、ＤＰＦ２２０に流入する排ガス量ｍ２と、バイパス流路１３０に流入する排ガス量ｍ１との比率を推定し、その比率に基づいて、ＰＭセンサ６０に捕捉されたＰＭ量からＤＰＦ２２０に堆積しているＰＭ量を推定するようにしているので、ＤＰＦ２２０に流入した排ガス量ｍ２と、バイパス流路１３０に流入する排ガス量ｍ１との比率が変化した場合にあっても、ＤＰＦ２２０に堆積しているＰＭ量を適切に推定することができる。
【００７３】
図５は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置におけるＤＰＦの強制再生、及びＰＭセンサの強制再生のタイミングを説明するタイミングチャートである。なお、ＤＰＦ側堆積ＰＭ量の縦軸と、ＰＭセンサ側堆積ＰＭ量を示す縦軸とのスケールは、異なっている。
【００７４】
ここで、時刻Ｔ０においては、ＤＰＦ２２０と、ＰＭセンサ６０のそれぞれの堆積ＰＭ量は、０であるものとする。
【００７５】
排気浄化装置を搭載する車両のエンジン１００の動作が開始されると、ＤＰＦ２２０及びＰＭセンサ６０における堆積ＰＭ量は逐次増加する。なお、センサ側堆積ＰＭ量は、センサＰＭ量推定部４３により推定され、ＤＰＦ側堆積ＰＭ量は、ＤＰＦＰＭ量推定部４４により推定される。
【００７６】
この後、時刻Ｔ１では、センサ側堆積ＰＭ量が第２閾値に到達し、この結果、フィルタ再生制御部４５は、ＰＭセンサ６０に対する強制再生を実行する。この結果、ＰＭセンサ６０は再生されて、センサ側堆積ＰＭ量は、０となる。
【００７７】
更に、エンジン１００の動作が継続されると、時刻Ｔ２では、再びセンサ側堆積ＰＭ量が第２閾値に到達し、この結果、フィルタ再生制御部４５は、ＰＭセンサ６０に対する強制再生を実行する。この結果、ＰＭセンサ６０は再生されて、センサ側堆積ＰＭ量は、０となる。
【００７８】
更に、エンジン１００の動作が継続されると、時刻Ｔ３では、ＤＰＦ側堆積ＰＭ量が第１閾値に到達し、この結果、フィルタ再生制御部４５は、ＤＰＦ２２０に対する強制再生を実行する。ここで、ＤＰＦ２２０に対する強制再生においては、排ガスの一部がバイパス流路１３０にも流れることとなるので、ＰＭセンサ６０に対しての強制再生が行われることとなる。この結果、センサ側堆積ＰＭ量と、ＤＰＦ側堆積ＰＭ量とが０となる。
【００７９】
更に、エンジン１００の動作が継続されると、時刻Ｔ４では、再びセンサ側堆積ＰＭ量が第２閾値に到達し、この結果、フィルタ再生制御部４５は、ＰＭセンサ６０に対する強制再生を実行する。この結果、ＰＭセンサ６０は再生されて、センサ側堆積ＰＭ量は、０となる。
【００８０】
上記したように、本実施形態に係る排気浄化装置では、ＤＰＦ２２０に対する強制再生を適切なタイミングに実行することができる。
【００８１】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００８２】
例えば、上記実施形態では、ＤＰＦ堆積ＰＭ量推定処理においては、ステップＳ１７〜Ｓ１９の処理を実行する前に、常に、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を実行して、最新のｍ１，ｍ２を求めるようにしていたが、ｍ１，ｍ２の比率の変化があまりない場合には、一時的にステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を省略して、ステップＳ１６〜Ｓ１９の処理を繰り返し実行するようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、酸化触媒２１０と、ＤＰＦ２２０との間に、ＤＰＦ入口温度センサ５２を設けてＤＰＦ２２０の入口の排気温度を検出するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、酸化触媒２１０の入口に配置された酸化触媒入口温度センサ５１により検出された値に対して、酸化触媒２１０での発熱量を加味して、ＤＰＦ２２０の入口の排気温度を推定（検出）してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
４０  ＥＣＵ
４１  流動抵抗係数マップ
４２  経路別排ガス量推定部
４３  センサＰＭ量推定部
４４  ＤＰＦＰＭ量推定部
４５  フィルタ再生制御部
５２  ＤＰＦ入口温度センサ
５３  圧力センサ
５４  差圧センサ
５５  ＭＡＦセンサ
５６  アクセル開度センサ
６０  ＰＭセンサ
１００  エンジン
１１０  排気管
１２０  排気管内噴射装置
１３０  バイパス流路
２１０  酸化触媒
２２０  ＤＰＦ
【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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