(57)【要約】【課題】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堆積している粒子状物質の量をより正確に求めることができる技術を提供する。【解決手段】パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従いフィルタ前後差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらずフィルタ前後差圧の上昇率が減少する場合には、差圧の上昇率が減少する前の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるほど、差圧の上昇率が減少した後の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるとしてパティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段（Ｓ１１４）を備える。【選択図】図４
2008121573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらず該差圧検出手段により検出される差圧の上昇率が減少する場合には、差圧の上昇率が減少する前の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるほど、差圧の上昇率が減少した後の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるとして該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質の量を予め記憶している記憶手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程のときに、前記差圧手段により検出される差圧に基づいて粒子状物質の堆積量の増加率を算出する堆積量増加率算出手段と、
前記堆積量増加率算出手段により得られる粒子状物質の堆積量の増加率に基づいて前記記憶手段により記憶されている粒子状物質の量を補正する補正手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらず該差圧検出手段により検出される差圧の上昇率が減少する場合には、前記補正手段により補正される粒子状物質の量に基づいて前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関における燃焼状態が変化するときに粒子状物質を除去し、その後の前記差圧手段により検出される差圧の上昇過程から粒子状物質の堆積量を推定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排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関の燃料が新たに補給されたときに粒子状物質を除去することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記内燃機関の潤滑油が交換されたときに粒子状物質を除去することを特徴とする請求項３に記載の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】
排気通路にパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという。）を備えることにより、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭという。）を捕集することができる。このフィルタに捕集されたＰＭの量が多くなると、排気の抵抗が大きくなるため、燃費の悪化等が発生する。そのため、フィルタに捕集されたＰＭを除去する所謂フィルタの再生を行う必要がある。このフィルタの再生は、該フィルタに捕集されているＰＭの量が適量のときに行なうことが望ましい。そのためには、フィルタに捕集されているＰＭの量を正確に把握する必要がある。
【０００３】
ここで、フィルタよりも上流側と下流側との圧力差（以下、フィルタ前後差圧という。）と、ＰＭ堆積量との関係を予め求めておけば、該フィルタ前後差圧を測定することでＰＭ堆積量を推定することができる。しかしながら、実際に堆積したＰＭ量とフィルタ前後差圧と関係が途中で途切れる状態（ここでは便宜上、以下、飽和状態という）となる場合がある。したがって、ＰＭがある堆積量を超えた場合には、フィルタ前後差圧に基づいて正確なＰＭ堆積量を検出することは困難になる。
【０００４】
その理由を以下に説明する。フィルタの隔壁内部の細孔内に堆積したＰＭは触媒作用によって比較的容易に酸化される。しかし、触媒から離れて隔壁の表面に堆積したＰＭは、その隔壁表面に接している部分は比較的容易に酸化されるが、隔壁表面に接していない部分は酸化され難い。その結果、堆積したＰＭの層内に空洞やひび割れ等の空間が生じる。このような空間が堆積したＰＭ層に無数に形成されるために、フィルタに流入した排気は堆積したＰＭの層を通過し、かつ前記細孔も通り抜ける。したがってＰＭ堆積量が増加しても、フィルタ前後の差圧はほとんど上昇しなくなると考えられる。
【０００５】
すなわち、細孔部に詰まりが生じている状態でＰＭが留まっている間は、フィルタ前後差圧がＰＭ堆積量にほぼ比例して増加していく。しかし、排気中のＰＭ量が増加すると細孔部に堆積したＰＭの一部が酸化しても隔壁面にＰＭが堆積し始める。すると上述のようにフィルタ前後差圧が飽和状態となり、隔壁面におけるＰＭの堆積がさらに進行するのにもかかわらず、フィルタ前後差圧は増大しない状態となる。
【０００６】
ここで、フィルタに堆積しているＰＭの量が少ない場合にはフィルタ前後差圧に応じてＰＭ堆積量を推定し、フィルタに堆積しているＰＭの量が多く且つ前記飽和状態となっている場合には単位時間あたりのＰＭ発生量又は内燃機関の運転状態を考慮してＰＭ堆積量を推定する技術が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−７６５８９号公報
【特許文献２】特許第３７５７８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、内燃機関の運転状態等によってＰＭ推定量を推定する場合には、予め実験等により得られるＰＭ排出量に基づいて推定が行なわれる。この場合、内燃機関の燃料噴射弁、ＥＧＲ弁、スロットル等の製造ばらつきや、市場で流通している燃料の性状のばらつき等により、ＰＭの排出量が変わるので、これらのばらつきを考慮し、実際よりも多めにＰＭ排出量を見積もっている。そのため、フィルタの再生が行なわれる間隔が短くなり、燃
費の悪化等が起こる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、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堆積している粒子状物質の量をより正確に求めることが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】
【０００９】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらず該差圧検出手段により検出される差圧の上昇率が減少する場合には、差圧の上昇率が減少する前の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるほど、差圧の上昇率が減少した後の粒子状物質の堆積量の増加率が高くなるとして該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
フィルタ前後差圧が飽和状態となる前には粒子状物質の量の増加に対しフィルタ前後差圧が増加するが、この関係は内燃機関を構成する部材の製造ばらつき等を含んだものとして得ることができる。そして、フィルタ前後差圧が飽和状態となっても、内燃機関から排出される粒子状物質は変わらないため、飽和状態となった後も、飽和状態となる前と同じように粒子状物質が堆積するはずである。
【００１１】
つまり、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前に粒子状物質の堆積量の増加率を求めておけば、飽和状態となった後の粒子状物質の堆積量の増加率も求めることができる。この増加率に基づけば、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を求めることができる。なお、「増加率」は単位時間あたりの増加量としても良い。
【００１２】
また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質の量を予め記憶している記憶手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程のときに、前記差圧手段により検出される差圧に基づいて粒子状物質の堆積量の増加率を算出する堆積量増加率算出手段と、
前記堆積量増加率算出手段により得られる粒子状物質の堆積量の増加率に基づいて前記記憶手段により記憶されている粒子状物質の量を補正する補正手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が増加するのに従い前記差圧検出手段により検出される差圧が上昇する過程を経た後、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量がさらに増加するにもかかわらず該差圧検出手段により検出される差圧の上昇率が減少する場合には、前記補正手段により補正される粒子状物質の量に基づいて前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する堆積量推定手段と、
を備えることを特徴としても良い。
【００１３】
内燃機関から排出される粒子状物質の量は実験値として予め求めることができるが、全ての内燃機関において実験を行なうのは大変なため、他の内燃機関で得られた値が用いられる。そのため、製造ばらつき等による誤差を生じ得る。そこで補正手段は、堆積量増加率算出手段により得られる実際の粒子状物質の堆積量の増加率が、維持粒子状物質特性記憶手段に記憶されている粒子状物質の量と照らし合わせてどれだけずれているのかを算出し、その分を補正する。
【００１４】
そして、フィルタ前後差圧が飽和状態となっても、内燃機関から排出される粒子状物質の量は変わらないため、飽和状態となる前に得られた補正値を飽和状態となった後にもそのまま用いることができる。
【００１５】
つまり、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後に、記憶手段に記憶されている粒子状物質の量を、補正手段により補正することで、パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質の量をより正確に求めることができる。
【００１６】
本発明においては、前記内燃機関における燃焼状態が変化するときに粒子状物質を除去し、その後の前記差圧手段により検出される差圧の上昇過程から粒子状物質の堆積量を推定することができる。
【００１７】
「内燃機関における燃焼状態が変化するとき」とは、例えば機関回転数や機関負荷が同じであっても燃焼状態が変化し、内燃機関から単位時間当たりに排出される粒子状物質の量が変化することを意味する。このような場合には、フィルタ前後差圧の上昇と、捕集された粒子状物質の量の増加との関係が変わるため、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後の粒子状物質の堆積量の推定値もそれに合わせて変える必要がある。つまり、燃焼状態が変化した後の粒子状物質の堆積量の増加率を推定する上で、燃焼状態が変化する前の粒子状物質の堆積量の増加率は考慮する必要が無い。しかも、それまでに捕集された粒子状物質を除去することにより、飽和状態となるまでにより多くの時間がかかるので、粒子状物質の堆積量の増加率の推定精度を高めることができる。
【００１８】
本発明においては、前記内燃機関の燃料が新たに補給されたときに粒子状物質を除去することができる。
【００１９】
性状の異なる燃料が補給されると、内燃機関の燃焼状態が変化することがある。そのため、内燃機関から排出される粒子状物質の量も変化することがある。これに対し、燃料が補給された後に、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物資を除去すれば、燃料性状が変化した後の粒子状物質の排出量のみを考慮して粒子状物質の堆積量の増加率を推定することができる。これにより、粒子状物質の量の増加率の推定精度を高めることができる。
【００２０】
本発明においては、前記内燃機関の潤滑油が交換されたときに粒子状物質を除去することができる。
【００２１】
潤滑油が交換されると該潤滑油の粘度が変化することがあり、これにより、内燃機関の燃焼状態が変化することがある。そのため、内燃機関から排出される粒子状物質の量も変化することがある。これに対し、潤滑油が交換された後に、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物資を除去すれば、潤滑油を交換した後の粒子状物質の排出量のみを考慮して粒子状物質の堆積量の増加率を推定することができる。これにより、粒子状物質の堆積量の増加率の推定精度を高めることができる。
【００２２】
他にも、内燃機関を構成している部品や該内燃機関に付属する部品を交換したとき、気
圧や気温が閾値以上変化したとき等に燃焼状態が変化するとしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、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堆積している粒子状物質の量をより正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。この内燃機関１には、該内燃機関１の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁１１が備えられている。
【００２６】
また、内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。この吸気通路２の途中には、スロットル４が設けられている。このスロットル４は電動アクチュエータにより開閉される。スロットル４よりも上流の吸気通路２には、該吸気通路２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ５が設けられている。このエアフローメータ５により、内燃機関１の吸入新気量が測定される。
【００２７】
一方、排気通路３の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒６１（以下、ＮＯx触媒６１という。）を担持したパティキュレートフィルタ６（以下、フィルタ６という。）が備えられている。ＮＯx触媒６１は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元
する機能を有する。また、フィルタ６は、排気中に含まれるＰＭを捕集する。
【００２８】
さらに、本実施例では、ＮＯx触媒６１よりも上流の排気通路３を流通する排気中に還
元剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁７を備えている。ここで、燃料添加弁７は、後述するＥＣＵ２０からの信号により開弁して燃料を噴射する。そして、燃料添加弁７から排気通路３内へ噴射された燃料は、排気通路３の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、該ＮＯx触媒６１に吸蔵されていたＮＯxを還元する。
【００２９】
また、燃料添加弁７から噴射された燃料がＮＯx触媒６１で反応すると、反応熱により
フィルタ６の温度が上昇される。そして、フィルタ６の温度がＰＭの酸化に必要となる温度まで上昇した後に燃料添加弁７からの燃料の噴射を停止させると、該フィルタ６がリーン雰囲気となって該フィルタ６に捕集されているＰＭが酸化される。つまり、フィルタ６の再生を行なうことができる。このようにフィルタ６の温度を上昇させるときには、該フィルタ６の温度が目標温度となるように、燃料添加弁７から噴射する燃料量が決定される。
【００３０】
さらに、排気通路３には、フィルタ６の上流側と下流側との圧力の差（以下、フィルタ前後差圧という。）を検出する差圧センサ８が取り付けられている。なお、本実施例においては差圧センサ８が、本発明における差圧検出手段に相当する。
【００３１】
また、フィルタ６よりも上流の排気通路３には、該排気通路３内を流れる排気の温度に応じた信号を出力する温度センサ９が取り付けられている。この温度センサ９の出力信号に基づいてフィルタ６及びＮＯx触媒６１の温度を検出することができる。さらに、フィ
ルタ６よりも下流の排気通路３には、該排気通路３内を流れる排気の空燃比に応じた信号
を出力する空燃比センサ１０が取り付けられている。
【００３２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００３３】
このＥＣＵ２０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１２を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１３、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１４が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１１および燃料添加弁７が電気配線を介して接続され、該ＥＣＵ２０により燃料噴射弁１１および燃料添加弁７の開閉時期が制御される。
【００３４】
ここで、フィルタ６におけるＰＭ堆積量が所定の量に達するまでは、差圧センサ８により検出されるフィルタ前後差圧とフィルタ６のＰＭ堆積量とが略比例する関係にある。しかし、所定の量を超えてフィルタ６へのＰＭの堆積が継続すると両者の関係は比例しなくなり、ＰＭ堆積量が増加しても差圧がそれ以上大きくならない場合がある。
【００３５】
これに対し本実施例では、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前のフィルタ前後差圧の上昇率に基づいて、飽和状態となった後にフィルタ６に堆積するＰＭ量を推定する。
【００３６】
ここで、図２は、フィルタ前後差圧の推移を示したタイムチャートである。フィルタ前後差圧は吸入空気量と排気の温度とに影響を受けるため、この影響を打ち消すように該吸入空気量と排気の温度とに応じた補正を加えている。これにより、機関回転数及び機関負荷が変わったとしても、フィルタ前後差圧の推移に影響は出ない。そして、（１）で示した一点鎖線から、（２）で示した実線、さらに（３）で示した点線となるほど、圧力上昇率が高くなっている。つまり、単位時間あたりのＰＭ排出量が多くなっている。
【００３７】
次に図３は、フィルタ６に流入するＰＭの量（入ガスＰＭ量）とフィルタ前後差圧との関係を示した図である。入ガスＰＭ量の代わりに、内燃機関１から排出されるＰＭ量としても良い。なお、フィルタ前後差圧は、図２の場合と同様に吸入空気量と排気の温度とに応じた補正を加えている。また、図３中の（１）、（２）、（３）で示す点は、図２中の同符号で示した線に夫々対応している。
【００３８】
つまり、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前の圧力上昇率が高いほど、単位時間当たりにフィルタ６に流入するＰＭ量（以下、入ガスＰＭ量という。）が多くなっている。この入ガスＰＭ量は、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後でも変わらないと考えられる。このようなことから、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後にフィルタ６に捕集されたＰＭ量を求めることができる。さらに、フィルタ前後差圧が飽和する前に差圧センサ８に基づいて得られるＰＭ捕集量を加えることにより、フィルタ６に堆積しているＰＭの総量を求めることができる。
【００３９】
そいて本実施例においては、内燃機関１から排出されるＰＭ量を予め求めてマップ化しておく。そして、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前にこのマップを補正し、飽和状態となった後には補正後のマップを用いて内燃機関１から排出されるＰＭ量を求める。この内燃機関１から排出されるＰＭ量に基づいて、フィルタ６に堆積しているＰＭ量を求める。なお、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前にフィルタ６に堆積しているＰＭ量は、フィルタ前後差圧に基づいて得ることができる。
【００４０】
次に、本実施例におけるフィルタ６の再生時期を求めるフローを説明する。図４は、本
実施例におけるフィルタ６の再生時期を求めるフローを示したフローチャートである。本ルーチンは単位時間毎に繰り返し実行される。
【００４１】
ステップＳ１０１では、ＰＭ堆積量（Ｘ（ｉ），Ｘ（ｉ−１），Ｙ（ｉ），Ｙ（ｉ−１））が初期化され０とされる。ＰＭ堆積量（Ｘ（ｉ），Ｘ（ｉ−１），Ｙ（ｉ），Ｙ（ｉ−１））については後述する。なお、（ｉ）は今回ルーチンの値を示し、（ｉ−１）は前回ルーチンの値を示す。
【００４２】
ステップＳ１０２では、吸入空気量Ｇ、排気温度Ｔ、フィルタ前後差圧ΔＰが読み込まれる。吸入空気量Ｇはエアフローメータ５から、排気温度Ｔは温度センサ９から、フィルタ前後差圧ΔＰは差圧センサ８から夫々得ることができる。吸入空気量Ｇはフィルタ６を通過する排気の流量の代わりとして求められ、排気温度Ｔはフィルタ６の温度の代わりとして求められる。
【００４３】
ステップＳ１０３では、フィルタ前後差圧ΔＰを吸入空気量Ｇ及び排気温度Ｔで補正して、基準機関運転状態に準じたフィルタ前後差圧Ａ（ｉ）が算出される。つまり、吸入空気量Ｇ及び排気温度Ｔに応じてフィルタ前後差圧ΔＰが変化してしまうので、この影響を取り除き基準運転状態でのフィルタ前後差圧を求める。補正後のフィルタ前後差圧Ａ（ｉ）は次式により求める。
Ａ（ｉ）＝ΔＰ／（Ｇ／Ｔ１／２）
この補正後のフィルタ前後差圧Ａ（ｉ）はＥＣＵ２０に記憶される。
【００４４】
ステップＳ１０４では、補正後のフィルタ前後差圧Ａ（ｉ）に基づいてフィルタ６のＰＭ堆積量Ｘ（ｉ）が算出される。補正後のフィルタ前後差圧Ａ（ｉ）とフィルタ６のＰＭ堆積量Ｘ（ｉ）との関係は予め実験等により求めてマップ化しておく。
【００４５】
ステップＳ１０５では、燃料噴射量Ｑ、機関回転数Ｎｅ、及び前回のルーチンで得られたＰＭ堆積量Ｘ（ｉ−１）が読み込まれる。
【００４６】
ステップＳ１０６では、前回ルーチンから今回ルーチンまでのフィルタ６のＰＭ堆積量Ｘ（ｉ）の増加分ΔＸと、補正後のフィルタ前後差圧Ａ（ｉ）の増加分ΔＡとが次式により算出される。これらは単位時間当たりの値として算出される。
ΔＡ＝Ａ（ｉ）−Ａ（ｉ−１）
ΔＸ＝Ｘ（ｉ）−Ｘ（ｉ−１）
【００４７】
ステップＳ１０７では、機関排出ＰＭ量ＰＭｅ、第１ＰＭ捕集効率Ｋ１、第２ＰＭ捕集効率Ｋ２、酸化ＰＭ量ＰＭｄが算出される。
【００４８】
機関排出ＰＭ量ＰＭｅは、単位時間当たりに内燃機関１から排出されるＰＭ量の推定値であり、燃料噴射量Ｑ及び機関回転数Ｎｅに基づいて算出される。機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑと機関排出ＰＭ量ＰＭｅとの関係は予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ２０に記憶させておく。このマップを以下、入ガスＰＭマップという。そして、本実施例では入ガスＰＭマップを記憶しているＥＣＵ２０が、本発明における記憶手段に相当する。
【００４９】
ここで、内燃機関１から排出されるＰＭは、全てがフィルタ６に捕集されるとは限らない。つまり、フィルタ６の捕集効率が１００％となるとは限らない。そしてフィルタ６の捕集効率は、フィルタ６を通過する排気の流速が速くなるほど低下する。排気の流速は、内燃機関１から単位時間当たりに排出されるガス量と相関があり、さらにこのガス量は内燃機関１の吸入空気量Ｇ及び機関回転数Ｎｅと相関がある。
【００５０】
そこで、第１ＰＭ捕集効率Ｋ１は、吸入空気量Ｇ及び機関回転数Ｎｅに基づいて算出される。吸入空気量Ｇ及び機関回転数Ｎｅと第１ＰＭ捕集効率Ｋ１との関係は予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ２０に記憶させておく。
【００５１】
また、フィルタ６の捕集効率はフィルタ６に捕集されているＰＭ量によっても変化する。フィルタ６に捕集されているＰＭ量が多くなるほど、該フィルタ６内の排気の通路面積が減少するため捕集効率が高くなる。
【００５２】
そこで、第２ＰＭ捕集効率Ｋ２は、前回のルーチンで得られたＰＭ堆積量Ｘ（ｉ−１）に基づいて算出される。ＰＭ堆積量Ｘ（ｉ−１）と第２ＰＭ捕集効率Ｋ２との関係は予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ２０に記憶させておく。
【００５３】
酸化ＰＭ量ＰＭｄは、単位時間当たりにフィルタ６で酸化されるＰＭ量である。フィルタ６に堆積しているＰＭは、フィルタ６の再生処理を行なわなくても、該フィルタ６の温度に応じて酸化される。つまり、フィルタ６の温度が高くなるほど酸化ＰＭ量ＰＭｄは多くなる。また、フィルタ６を通過する排気の量が多くなるほど、酸化ＰＭ量ＰＭｄは多くなる。そして、フィルタ６を通過する排気の量は、内燃機関１の吸入空気量Ｇ及び機関回転数Ｎｅと相関がある。
【００５４】
そのため、酸化ＰＭ量ＰＭｄは、吸入空気量Ｇ、機関回転数Ｎｅ、及び排気温度Ｔに基づいて算出される。吸入空気量Ｇ、機関回転数Ｎｅ、及び排気温度Ｔと酸化ＰＭ量との関係は予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ２０に記憶させておく。
【００５５】
ステップＳ１０８では、前回ルーチンから今回ルーチンまでにフィルタ６に流入した実際のＰＭ量（実入ガスＰＭ量ＰＭｅｒ）が算出される。
【００５６】
ここで、ＰＭ堆積量Ｘ（ｉ）の増加分ΔＸは、新たに堆積したＰＭ量から酸化したＰＭ量を減じることにより求められる。これは、実入ガスＰＭ量ＰＭｅｒに第１ＰＭ捕集効率Ｋ１及び第２ＰＭ捕集効率Ｋ２を乗じた値から、酸化ＰＭ量ＰＭｄを減じた値と等しくなる。つまり、
ΔＸ＝ＰＭｅｒ×Ｋ１×Ｋ２−ＰＭｄ
とすることができる。この式を変形すると
ＰＭｅｒ＝（ΔＸ＋ＰＭｄ）／（Ｋ１×Ｋ２）
となる。なお、本実施例ではステップＳ１０８の処理を実行するＥＣＵ２０が、本発明における堆積量増加率算出手段に相当する。
【００５７】
ステップＳ１０９では、入ガスＰＭマップを修正するための修正係数Ｋ３を求め、入ガスＰＭマップを修正する。修正係数Ｋ３は次式により算出される。  
Ｋ３＝ＰＭｅｒ／ＰＭｅ
この修正係数Ｋ３により、機関排出ＰＭ量ＰＭｅが予め実験等により得られた値からどれだけずれているのかを求め、入ガスＰＭマップを修正する。つまり、フィルタ前後差圧が飽和状態になるまでの機関排出ＰＭ量ＰＭｅを補正する。ここで、機関排出ＰＭ量ＰＭｅは、燃料噴射量Ｑ及び機関回転数Ｎｅに基づいて算出されるため、機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑと修正係数Ｋ３との関係をＥＣＵ２０に記憶させておく。このマップに基づいて、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後の機関排出ＰＭ量ＰＭｅを補正する。なお、本実施例においてはステップＳ１０９の処理を実行するＥＣＵ２０が、本発明における補正手段に相当する。
【００５８】
ステップＳ１１０では、補正後のフィルタ前後差圧Ａ（ｉ）の増加分ΔＡが所定量より
も少ないか否か判定される。
【００５９】
本ステップでは、フィルタ前後差圧が飽和状態となったか否か判定される。そのため、所定量は略０としてもよい。
【００６０】
ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ戻る。
【００６１】
ステップＳ１１１では、フィルタ前後差圧が飽和状態となったときのＰＭ堆積量（飽和時ＰＭ堆積量Ｘｔ）が算出される。この飽和時ＰＭ堆積量Ｘｔには、ステップＳ１０４で算出されるフィルタ６のＰＭ堆積量Ｘ（ｉ）が代入される。
【００６２】
ステップＳ１１２では、燃料噴射量Ｑ、吸入空気量Ｇ、機関回転数Ｎｅ、及び排気温度Ｔが読み込まれる。
【００６３】
ステップＳ１１３では、機関排出ＰＭ量ＰＭｅ、第１ＰＭ捕集効率Ｋ１、第２ＰＭ捕集効率Ｋ２、修正係数Ｋ３、及び酸化ＰＭ量ＰＭｄが算出される。ここでは、ステップＳ１０７と同様にして算出される。修正係数Ｋ３は、ステップＳ１０９で得られた値が用いられる。
【００６４】
ステップＳ１１４では、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後に新たにフィルタ６に堆積したＰＭ量（飽和後ＰＭ堆積量Ｙ（ｉ））が算出される。
【００６５】
飽和後ＰＭ堆積量Ｙ（ｉ）は、前回のルーチンで得られた飽和後ＰＭ堆積量Ｙ（ｉ−１）に、前回ルーチンから今回ルーチンまでの間に新たに堆積したＰＭ量を加え、さらに前回ルーチンから今回ルーチンまでの間に酸化したＰＭ量を減じて求められる。つまり、飽和後ＰＭ堆積量Ｙ（ｉ）は次式により算出することができる。
Ｙ（ｉ）＝Ｙ（ｉ−１）＋ＰＭｅ×Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３−ＰＭｄ
【００６６】
ステップＳ１１５では、フィルタ６に堆積しているＰＭ量が所定値Ｚよりも多いか否か判定される。本ステップでは、フィルタ６の再生処理が必要か否か判定される。つまり所定値Ｚは、フィルタ６の再生がまだ必要でないＰＭ堆積量の上限値とすることができる。フィルタ６に堆積しているＰＭ量は、飽和時ＰＭ堆積量Ｘｔと飽和後ＰＭ堆積量Ｙ（ｉ）とを合わせた値として算出することができる。
【００６７】
なお、本実施例ではステップＳ１１４の処理を実行するＥＣＵ２０が、本発明における堆積量推定手段に相当する。
【００６８】
ステップＳ１１５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ戻る。
【００６９】
ステップＳ１１６では、フィルタ再生フラグがＯＮとされる。このフィルタ再生フラグがＯＮとされると、内燃機関１の運転状態がフィルタ６の再生に適した状態となったときにフィルタ６の再生が行なわれる。
【００７０】
このようにして、予め設定されている入ガスＰＭマップを、フィルタ前後差圧が飽和状態となる前の堆積量の変化に基づいて修正することができるため、飽和状態後の堆積量の推移をより正確に算出することができる。これにより、フィルタ６の再生を適正な時期に行うことができる。
【実施例２】
【００７１】
本実施例では、内燃機関１の燃料が新たに補給された場合、又は内燃機関１の潤滑油が交換された場合に、強制的にフィルタ６の再生を行う。そして、その後実施例１と同様にしてフィルタ６に堆積しているＰＭ量を求める。
【００７２】
つまり、燃料が補給された場合や、潤滑油が交換された場合には、内燃機関１の燃焼状態が変化し得るため、該内燃機関１から単位時間当たりに排出されるＰＭ量も変わり得る。そのため、燃焼状態が変化する前と、変化する後と、では図２に示した関係、つまりフィルタ前後差圧の上昇率も変わる。そのため、フィルタ前後差圧の上昇率が一定とならなくなり、フィルタ前後差圧が飽和状態となった後の入ガスＰＭ量の推定がし難くなる。
【００７３】
このような場合であっても、フィルタ６の再生を行うことにより、図２の関係がリセットされるので、入ガスＰＭ量の推定を容易に行なうことができる。
【００７４】
なお、内燃機関１における燃焼状態が変わる他の状況のときであってもフィルタ６の再生を強制的に行なっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。
【図２】フィルタ前後差圧の推移を示したタイムチャートである。
【図３】フィルタに流入するＰＭの量（入ガスＰＭ量）とフィルタ前後差圧との関係を示した図である。
【図４】実施例におけるフィルタの再生時期を求めるフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１     内燃機関
２     吸気通路
３     排気通路
４     スロットル
５     エアフローメータ
６     パティキュレートフィルタ
７     燃料添加弁
８     差圧センサ
９     温度センサ
１０   空燃比センサ
１１   燃料噴射弁
１２   アクセルペダル
１３   アクセル開度センサ
１４   クランクポジションセンサ
２０   ＥＣＵ
６１   吸蔵還元型ＮＯx触媒
【図１】
2008121573.tif 000003
【図２】
2008121573.tif 000004
【図３】
2008121573.tif 000005
【図４】
2008121573.tif 000006