(57)【要約】【課題】  排気ガスの状態と相関を有する物理量を検出する検出手段の誤検出を防止可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  第一の状態で排気通路４のＣＯ２を吸収し、第二の状態で前記排気通路にＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材１８を備えた内燃機関１に適用される内燃機関の制御装置であって、前記ＣＯ２吸放出材のＣＯ２吸放出量を推定するＣＯ２吸放出量推定手段２２と、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２が導かれる位置に配置され、排気ガスの状態と相関を有する物理量を検出する検出手段１３、１９、２１と、前記ＣＯ２吸放出材のＣＯ２の吸放出に伴って生じる前記物理量の変化が相殺されるように前記ＣＯ２吸放出量に基づいて前記検出手段の検出値及び前記検出値に基づいて推定される推定値を補正する補正手段２２と、を備える。【選択図】      図４
2005291124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の状態で排気通路のＣＯ２を吸収し、第二の状態で前記排気通路にＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関に適用され、
前記ＣＯ２吸放出材のＣＯ２吸放出量を推定するＣＯ２吸放出量推定手段と、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２が導かれる位置に配置され、排気ガスの状態と相関を有する物理量を検出する検出手段と、前記ＣＯ２吸放出材のＣＯ２の吸放出に伴って生じる前記物理量の変化が相殺されるように前記ＣＯ２吸放出量に基づいて前記検出手段の検出値及び前記検出値に基づいて推定される推定値を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ＣＯ２吸放出材が前記排気通路に配置されるとともに前記排気通路にパティキュレートフィルタが設けられ、
前記検出手段は、前記物理量として前記ＣＯ２吸放出材及び前記パティキュレートフィルタの上流側と下流側との排気ガスの圧力差を検出する圧力差検出手段であり、
前記補正手段は、前記圧力差検出手段の検出値から推定される前記パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレート量を前記ＣＯ２吸放出量に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記物理量として排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段であり、
前記補正手段は、前記ＮＯｘ濃度検出手段の検出値を前記ＣＯ２吸放出量に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記物理量として排気ガスの温度を検出する排気温度検出手段であり、
前記補正手段は、前記排気温度検出手段の検出値を前記ＣＯ２吸放出量に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ＣＯ２吸放出材が前記排気通路に配置され、
前記ＣＯ２吸放出材の上流側と下流側との排気ガスの圧力差を検出する圧力差検出手段と、前記排気温度検出手段の検出値と前記圧力差検出手段の検出値とに基づいて前記ＣＯ２吸放出材を診断する診断手段と、を備えたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
第一の状態で排気通路のＣＯ２を吸収し、第二の状態で排気通路にＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関に適用され、
前記ＣＯ２吸放出材がＣＯ２を吸放出しているか否かを判定する吸放出判定手段と、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２が導かれる位置に配置され、排気ガスの状態と相関を有する物理量を検出する検出手段と、前記吸放出判定手段が前記ＣＯ２吸放出材がＣＯ２を吸放出していると判定した場合に前記検出手段による前記物理量の検出を禁止する検出禁止手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記第一の状態と前記第二の状態とが互いに異なる温度範囲に対応付けられており、
前記吸放出判定手段は、前記ＣＯ２吸放出材の温度が前記第一の状態又は前記第二の状態に対応付けられた温度範囲にあるか否かを判断して前記ＣＯ２吸放出材がＣＯ２を吸放出しているか判定することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気中のＣＯ２を吸放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の燃焼器の排気管にＣＯ２吸収材と排ガス浄化触媒とを配置し、ＣＯ２吸収材に排気ガス中のＣＯ２を吸収させる排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。その他、５００℃付近の温度域でＣＯ２を吸収し、６８０℃以上の温度域でＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材が知られている（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６２６３１号公報
【非特許文献１】東芝レビューＶｏｌ．５６、Ｎｏ．８（２００１）ｐ．１１−１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＣＯ２吸放出材は排気通路のＣＯ２を吸放出するので、ＣＯ２吸放出材がＣＯ２を吸放出しているときは排気ガスの状態が変化する。そのため、ＣＯ２吸放出材の下流の排気通路に設けられた排気温度センサやＮＯｘ濃度センサ等の検出手段が誤った値を検出するおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、排気ガスの状態と相関を有する物理量を検出する検出手段の誤検出を防止可能な内燃機関の制御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】
【０００５】
本発明の第一の内燃機関の制御装置は、第一の状態で排気通路のＣＯ２を吸収し、第二の状態で前記排気通路にＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関に適用され、前記ＣＯ２吸放出材のＣＯ２吸放出量を推定するＣＯ２吸放出量推定手段と、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２が導かれる位置に配置され、排気ガスの状態と相関を有する物理量を検出する検出手段と、前記ＣＯ２吸放出材のＣＯ２の吸放出に伴って生じる前記物理量の変化が相殺されるように前記ＣＯ２吸放出量に基づいて前記検出手段の検出値及び前記検出値に基づいて推定される推定値を補正する補正手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の第一の内燃機関の制御装置によれば、補正手段がＣＯ２の吸放出に伴う物理量の変化を相殺するように検出値及び推定値を補正するので、ＣＯ２吸放出材から吸放出されたＣＯ２によって変化する前の物理量を取得することができる。このようにＣＯ２の吸放出による物理量への影響を打ち消し、誤検出を防止する。
【０００７】
なお、本発明における「相殺」の概念は、ＣＯ２吸放出材のＣＯ２の吸放出に伴う物理量の変化を完全に打ち消す場合に限らず、物理量の変化を部分的に、又は不完全に打ち消す場合も含む。
【０００８】
本発明の第一の内燃機関の制御装置は、前記ＣＯ２吸放出材が前記排気通路に配置されるとともに前記排気通路にパティキュレートフィルタが設けられ、前記検出手段は、前記物理量として前記ＣＯ２吸放出材及び前記パティキュレートフィルタの上流側と下流側との排気ガスの圧力差を検出する圧力差検出手段であり、前記補正手段は、前記圧力差検出手段の検出値から推定される前記パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレート量を前記ＣＯ２吸放出量に基づいて補正してもよい（請求項２）。パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレート量が増加すると、パティキュレートフィルタでの圧力損失が上昇し、パティキュレートフィルタの上流側と下流側との圧力差が増大する。一方、例えばＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出された場合は、排気ガスの流量が増加するので、ＣＯ２吸放出材の下流側の排気ガスの圧力が上昇し、ＣＯ２が放出されていない場合と比較して圧力差が小さく検出されるおそれがある。そのため、パティキュレートフィルタの上流側と下流側の圧力差に基づいてパティキュレート量を推定している場合、ＣＯ２放出時にパティキュレート量を誤って推定する可能性がある。そこで、補正手段は、ＣＯ２吸放出材のＣＯ２吸放出時にＣＯ２の吸放出により変化した圧力差がパティキュレート量の推定値へ与える影響を相殺するように、パティキュレート量を補正する。従って、誤ったパティキュレート量の推定が防止できる。
【０００９】
本発明の第一の内燃機関の制御装置において、前記検出手段は、前記物理量として排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段であり、前記補正手段は、前記ＮＯｘ濃度検出手段の検出値を前記ＣＯ２吸放出量に基づいて補正してもよい（請求項３）。例えばＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出されている場合、ＮＯｘ濃度検出手段には内燃機関から排出された排気ガスとＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２とが流入する。そのため、内燃機関から排出されたＮＯｘが放出されたＣＯ２によって希釈され、ＮＯｘ濃度が低く検出されるおそれがある。そこで、補正手段がＣＯ２吸放出量に基づいて検出値を補正することで、ＮＯｘ濃度の誤検出を防止することができる。
【００１０】
本発明の第一の内燃機関の制御装置は、前記排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられていてもよい（請求項４）。吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、吸蔵ＮＯｘ量が所定量に達する毎に吸蔵したＮＯｘを還元して浄化性能を維持している。本発明の制御装置によれば、ＮＯｘ濃度の誤検出が防止できるので、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘ量を精度よく取得することができる。そのため、ＮＯｘ還元を適切に実行して排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１１】
本発明の第一の内燃機関の制御装置において、前記検出手段は、前記物理量として排気ガスの温度を検出する排気温度検出手段であり、前記補正手段は、前記排気温度検出手段の検出値を前記ＣＯ２吸放出量に基づいて補正してもよい（請求項５）。ＣＯ２吸放出材はＣＯ２を吸放出する際に吸発熱反応を示す。例えばＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出される場合は、吸熱反応を示すので排気ガスが冷却され、排気ガス温度が低下するおそれがある。ＣＯ２吸放出材の吸発熱量は反応時のＣＯ２吸放出量に比例するため、ＣＯ２吸放出時に補正手段がＣＯ２吸放出量に基づいて排気温度検出手段の検出値を補正することで排気ガス温度の誤検出を防止することができる。
【００１２】
本発明の第一の内燃機関の制御装置は、前記ＣＯ２吸放出材が前記排気通路に配置され、前記ＣＯ２吸放出材の上流側と下流側との排気ガスの圧力差を検出する圧力差検出手段と、前記排気温度検出手段の検出値と前記圧力差検出手段の検出値とに基づいて前記ＣＯ２吸放出材を診断する診断手段と、を備えていてもよい（請求項６）。上述したように、例えばＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出された場合は、ＣＯ２吸放出材の上流側と下流側との圧力差が小さくなるとともに排気ガスの温度が低下する。そこで、ＣＯ２吸放出材からＣＯ２が吸放出される条件において圧力差と排気ガス温度とが変化したか否かを観察することで、ＣＯ２吸放出材の異常や劣化等を診断することができる。
【００１３】
本発明の第二の内燃機関の制御装置は、第一の状態で排気通路のＣＯ２を吸収し、第二の状態で排気通路にＣＯ２を放出するＣＯ２吸放出材を備えた内燃機関に適用され、前記ＣＯ２吸放出材がＣＯ２を吸放出しているか否かを判定する吸放出判定手段と、前記ＣＯ２吸放出材から放出されたＣＯ２が導かれる位置に配置され、排気ガスの状態と相関を有する物理量を検出する検出手段と、前記吸放出判定手段が前記ＣＯ２吸放出材がＣＯ２を吸放出していると判定した場合に前記検出手段による前記物理量の検出を禁止する検出禁止手段と、を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項７）。
【００１４】
本発明の第二の内燃機関の制御装置によれば、ＣＯ２吸放出材がＣＯ２を吸放出していると判定した場合、検出禁止手段によって物理量の検出が禁止されるので、検出手段の誤検出が防止できる。
【００１５】
なお、本発明における「検出の禁止」の概念は、検出手段による物理量の検出を禁止することに限定されない。例えば、物理量は検出してもよいが、検出した物理量に基づく推定値の算出、検出した物理量に基づく内燃機関の制御、内燃機関の運転に関するパラメータの補正及び検出した物理量に基づく内燃機関の運転に利用するパラメータのフィードバック学習等、検出した物理量を利用するこれらの動作を禁止することも検出の禁止の概念に含まれる。
【００１６】
本発明の第二の内燃機関の制御装置は、前記第一の状態と前記第二の状態とが互いに異なる温度範囲に対応付けられており、前記吸放出判定手段は、前記ＣＯ２吸放出材の温度が前記第一の状態又は前記第二の状態に対応付けられた温度範囲にあるか否かを判断して前記ＣＯ２吸放出材がＣＯ２を吸放出しているか判定してもよい（請求項８）。このように所定の温度範囲においてＣＯ２吸放出材からＣＯ２が吸放出されるのであれば、ＣＯ２吸放出材の温度によってＣＯ２が吸放出されているか否か判定できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上に説明したように、本発明によれば、ＣＯ２が吸放出されていると判断された場合に検出手段の検出を禁止するので、誤検出が防止できる。また、補正手段が検出値や検出値に基づく推定値を補正するので、ＣＯ２の吸放出時でも吸放出されたＣＯ２によって変化する前のＮＯｘ濃度や排気ガス温度等を取得することができる。そのため、例えばＮＯｘ濃度やパティキュレート堆積量を精度よく取得し、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元などの機能再生処理を適切に実行できるので、排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に本発明の制御装置が適用される内燃機関の一例を示す。図１において内燃機関１は、燃焼室２に吸気を取り込むための吸気通路３と、燃焼室２から排気ガスを所定の排気位置まで導くための排気通路４と、これら通路３、４を燃焼室２に対してそれぞれ開閉するための吸気バルブ５及び排気バルブ６とを備えている。吸気通路３には、外部から内燃機関１内へ吸入された新気量に対応した信号を出力する新気量センサ７と、新気量を調整するためのスロットル弁８とが設けられている。排気通路４には、排気ガスに燃料を添加するための燃料添加弁９と、ターボチャージャ１０のタービン１０ａと、タービン１０ａに流入する排気ガスの流速を変化させる可変ノズル１０ｂと、排気ガスの空燃比に対応した信号を出力する空燃比センサ１１と、排気浄化装置１２と、排気ガスのＮＯｘ濃度に対応した信号を出力するＮＯｘ濃度センサ１３とが設けられている。排気通路４は、排気の一部を吸気通路３へ導入可能なようにＥＧＲクーラ１４及びＥＧＲ弁１５を介してＥＧＲ通路１６によって吸気通路３と接続されている。
【００１９】
排気浄化装置１２は、排気を浄化するための排気浄化触媒１７と、ＣＯ２吸放出材１８と、排気浄化装置１２の上流側と下流側との圧力差に対応した信号を出力する差圧センサ１９と、排気浄化触媒１７とＣＯ２吸放出材１８との間の排気ガスの温度に対応した信号を出力する第一の排気温度センサ２０と、ＣＯ２吸放出材１８の下流の排気ガスの温度に対応した信号を出力する第二の排気温度センサ２１とを備えている。排気浄化触媒１７には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタが利用される。排気浄化触媒１７としては、この他に例えばパティキュレートフィルタや、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等が利用される。ＣＯ２吸放出材１８は、例えばリチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３）等のリチウムの複合酸化物を主体として構成され、第一の温度範囲（例えば４００℃〜５８０℃）でＣＯ２を吸収し、第二の温度範囲（例えば６００℃〜７００℃）でＣＯ２を放出する特性を備えた公知のものである。なお、以降、第一の温度範囲を吸収温度域、第二の温度範囲を放出温度域と記述することもある。また、各センサから出力される信号を検出値と記述することもある。
【００２０】
ＮＯｘ濃度センサ１３、差圧センサ１９及び第一、第二の排気温度センサ２０、２１等の各センサは、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２２に接続されている。ＥＣＵ２２は、内燃機関１の運転状態を制御する周知のコンピュータであり、これらセンサの出力信号を参照して内燃機関１を制御している。例えば、ＥＣＵ２２は、ＮＯｘ濃度センサ１３の検出値を積算して排気浄化触媒１７に吸蔵されたＮＯｘ量を推定し、この吸蔵ＮＯｘ量が所定量以上であると判断した場合に、燃料添加弁９の動作を制御して排気ガスに燃料を添加し、排気ガスの空燃比をストイキ又はリッチにしてＮＯｘを還元させる。またＥＣＵ２２は、差圧センサ１９の検出値に基づいて排気浄化触媒１７に堆積しているパティキュレート（ＰＭ）量を推定し、この推定したＰＭ量が所定量以上であると判断した場合、燃料添加弁９の動作を制御して排気ガスに燃料を添加し、堆積したＰＭが酸化除去される温度まで排気浄化触媒１７を昇温する。さらにＥＣＵ２２は、これらのセンサの検出値を利用して内燃機関１の運転に使用するパラメータの補正やフィードバック学習を行っている。なお、これら補正や学習の具体的な方法については周知の補正方法や学習方法と同様でよく、ここでは詳細を省略する。
【００２１】
ＣＯ２吸放出材１８のＣＯ２吸放出時は、ＣＯ２吸放出材１８の下流の排気ガスの状態が変化する。例えばＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されている場合、ＣＯ２吸放出材１８の下流側では放出されたＣＯ２分排気ガス流量が増加するので、ＣＯ２吸放出材１８の下流の圧力が上昇する。そのため、差圧センサ１９の検出値が低下し、ＰＭ量が誤って推定されるおそれがある。そこで、ＥＣＵ２２は、図２の制御ルーチンを実行し、ＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されているときの差圧センサ１９の誤検出を防止する。図２の制御ルーチンは内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。ＥＣＵ２２は、図２の制御ルーチンを実行することにより検出禁止手段として機能する。
【００２２】
図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、まずステップＳ１１で内燃機関１の回転数や負荷などの運転状態を取得する。なお、回転数や負荷は、例えば不図示のクランク角センサの出力信号、内燃機関１へ供給された燃料量及び新気量等から取得される。次のステップＳ１２においてＥＣＵ２２は、ＣＯ２吸放出材１８の温度（床温）を内燃機関１の回転数や負荷などから推定する。次のステップＳ１３においてＥＣＵ２２は、推定した床温が放出温度域にあるか否かを判断する。床温が放出温度域にあると判断した場合はステップＳ１４へ進み、ＥＣＵ２２は差圧センサ１９の検出を禁止する。なお、この検出の禁止によって差圧センサ１９の検出値に基づくＰＭ堆積量の推定等差圧センサ１９の検出値に基づいて行われる種々の制御、補正及び学習が禁止されてもよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、床温が放出温度域にないと判断した場合はステップＳ１５へ進み、ＥＣＵ２２は差圧センサ１９の検出を許可する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２３】
このように、ＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されているときは検出が禁止されるので、誤検出が防止できる。そのため、差圧センサ１９の検出値に基づいて行われる種々の制御、補正及び学習が誤って実行されることがない。図３に、図２の制御ルーチンの変形例を示す。図３の制御ルーチンも内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図３において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２４】
図３の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、まずステップＳ１１で内燃機関１の運転状態を取得する。続くステップＳ１２においてＥＣＵ２２は、ＣＯ２吸放出材１８に吸収されている吸収済みＣＯ２量を推定する。吸収済みＣＯ２量は、例えば以下に示した方法によって推定される。ＣＯ２吸放出材１８に吸放出されるＣＯ２量（ＣＯ２吸放出量）は、ＣＯ２吸放出材１８の温度、ＣＯ２吸放出材１８が配置されている場所の排気圧、雰囲気ガスのＣＯ２分圧等に基づいて推定できる。この推定したＣＯ２吸放出量を前回推定した吸収済みＣＯ２量に吸収時は加算、放出時は減算していくことで、その時点での吸収済みＣＯ２量を推定できる。
【００２５】
次のステップＳ２２においてＥＣＵ２２は、吸収済みＣＯ２量が０よりも大きいか否かを判断する。吸収済みＣＯ２量が０よりも大きいと判断した場合はステップＳ１２へ進み、以降図２と同様の処理をした後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、吸収済みＣＯ２量が０以下であると判断した場合はステップＳ１５へ進み、ＥＣＵ２２は差圧センサ１９の検出を許可する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２６】
吸収済みＣＯ２量が０以下即ちＣＯ２吸放出材１８にＣＯ２が吸収されていないのであれば、床温が放出温度域にあってもＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されることがない。そのため、この場合は床温が放出温度域であっても差圧センサ１９の検出値に基づく制御、補正及び学習が誤って実行されることがない。従って、このように検出を許可することで、制御、補正及び学習を禁止する期間が短縮できる。
【００２７】
図４に、ＥＣＵ２２が排気浄化触媒１７に堆積したＰＭ量を推定するために実行する制御ルーチンを示す。図４の制御ルーチンでは、ＣＯ２吸放出材１８のＣＯ２放出時でもＰＭ堆積量が推定可能なように、ＥＣＵ２２はＣＯ２吸放出材１８から吸放出されるＣＯ２吸放出量を推定し、この推定したＣＯ２吸放出量と差圧センサ１９の検出値とに基づいてＰＭ堆積量を補正する。ＥＣＵ２２は、図４の制御ルーチンを実行することによりＣＯ２吸放出量推定手段及び補正手段として機能する。図４の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図４において図２及び図３と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００２８】
図４の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、床温が放出温度域にあるか否かを判断する（ステップＳ１３）まで図３の制御ルーチンと同様の処理を行う。床温が放出温度域にあると判断した場合はステップＳ３１へ進み、ＥＣＵ２２はＣＯ２吸放出材１８の雰囲気ＣＯ２分圧を推定する。雰囲気ＣＯ２分圧は、例えば内燃機関１の回転数及び負荷、吸入された新気量、ＥＧＲ率又はＥＧＲされた排気ガス量などに基づいて求められる。次のステップＳ３２においてＥＣＵ２２は、ＣＯ２吸放出材１８から放出されるＣＯ２の放出速度（単位時間当たりのＣＯ２放出量）を算出する。ＣＯ２放出速度は、推定した床温、ＣＯ２吸放出材１８の雰囲気ＣＯ２分圧及び吸収済みＣＯ２量等に基づいて算出される。
【００２９】
次のステップＳ３３においてＥＣＵ２２は、排気浄化装置１２へ流入する排気ガス流量を算出する。排気ガス流量は、例えば新気量、内燃機関１へ供給された燃料量等に基づいて算出される。続くステップＳ３４においてＥＣＵ２２は、差圧センサ１９の検出値、ＣＯ２放出速度及び排気ガス流量等に基づいて補正後ＰＭ堆積量を推定する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、ステップＳ２２で吸収済みＣＯ２量が０以下であると判断した場合及び床温が放出温度域ではないと判断した場合はステップＳ３５へ進み、ＥＣＵ２２は差圧センサ１９の検出値と排気ガス流量とからＰＭ堆積量を推定する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３０】
図４のステップＳ３４でＰＭ堆積量を推定するために使用する推定式を図５（ａ）に示す。また、ステップＳ３５で使用する推定式を図５（ｂ）に示す。なお、これらの式中で使用されている記号の意味は、図５（ｃ）の表に示した通りである。これらの式は、図５（ｄ）に示した公知のオリフィスの式を変形したものである。算出された流量係数αと有効開口面積Ａとの積αＡはＰＭ堆積量に応じて変化するため、予め実験等で積αＡとＰＭ堆積量との関係を求めておくことで、積αＡからＰＭ堆積量を推定することができる。
式中で使用する数値は、上流圧力Ｐｈｉｇｈ及び下流圧力Ｐｌｏｗが差圧センサ１９の検出値から、新気量の質量流量率ｍ’ａｉｒが新気量センサ７の検出値から、燃料質量流量率ｍ’ｆｕｅｌが内燃機関１に供給した燃料供給量から、ＣＯ２放出量の質量流量率ｍ’ＣＯ２が算出したＣＯ２放出速度から、上流温度Ｔｈｉｇｈが負荷や回転数から、それぞれ取得される。なお、気体定数Ｒ及び比熱比Ｋは、既知の値を使用する。図５（ａ）と図５（ｂ）とから明らかなように、ＣＯ２放出時に使用する図５（ａ）の式では右辺の分子にＣＯ２吸放出材１８から放出されたＣＯ２量が加算されている。このようにＰＭ堆積量の推定に使用する式を変えて、ＣＯ２放出時におけるＰＭ堆積量の推定値を補正する。
【００３１】
以上に説明したように図４の制御ルーチンでは、ＣＯ２吸放出材１８から吸放出されるＣＯ２量に基づいてＰＭ堆積量が補正されるので、ＣＯ２放出時でも誤ったＰＭ堆積量が推定されることがない。
【００３２】
ＣＯ２吸放出材１８のＣＯ２の吸放出は、第二の排気温度センサ２１の検出値にも影響を与える。例えば、ＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されている場合、吸熱反応がＣＯ２吸放出材１８上で起こるため、ＣＯ２吸放出材１８の下流の排気ガス温度が低下する。そこで、ＥＣＵ２２は図６の制御ルーチンを実行して第二の排気温度センサ２１の誤検出を防止し、排気浄化触媒１７の誤った温度制御や補正制御などを回避する。図６の制御ルーチンは、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図６において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３３】
図６の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、推定した床温が放出温度域にあるか否か判断する（ステップＳ１３）まで図２の制御ルーチンと同様の処理を行う。床温が放出温度域にあると判断した場合はステップＳ４１へ進み、ＥＣＵ２２は第二の排気温度センサ２１の検出を禁止する。なお、この検出の禁止によって第二の排気温度センサ２１の検出値に基づく触媒１７の温度制御等、第二の排気温度センサ２１に基づいて行われる制御、補正及び学習が禁止されてもよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、床温が放出温度域にないと判断した場合はステップＳ４２へ進み、ＥＣＵ２２は第二の排気温度センサ２１の検出を許可する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３４】
このように、図６の制御ルーチンを実行することにより、ＣＯ２吸放出材１８のＣＯ２放出時は、検出を禁止して排気ガス温度の誤検出を防止する。そのため、第二の排気温度センサに基づいて行われる種々の制御、補正及び学習が誤って実行されることがない。図７に、図６の制御ルーチンの変形例を示す。図７の制御ルーチンも内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図７において図３及び図６と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３５】
図７の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、推定した床温が放出温度域にあるか否か判断する（ステップＳ１３）まで図３の制御ルーチンと同様の処理を行う。床温が放出温度域にあると判断した場合はステップＳ４１へ進み、ＥＣＵ２２は第二の排気温度センサ２１の検出を禁止する。なお、この検出に禁止によって第二の排気温度センサ２１に基づいて行われる制御、補正及び学習が禁止されてもよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、床温が放出温度域にないと判断した場合及びステップＳ２２で吸収済みＣＯ２量が０以下であると判断した場合はステップＳ４２へ進み、ＥＣＵ２２は第二の排気温度センサ２１の検出を許可する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３６】
このようにＣＯ２吸放出材１８に吸収されているＣＯ２量が０以下であると判断した場合にも第二の排気温度センサ２１の検出を許可することで、第二の排気温度センサ２１の検出値に基づく制御、補正及び学習を禁止する期間が短縮できる。
【００３７】
図８の制御ルーチンでは、ＣＯ２放出時においても第二の排気温度センサ２１の検出値に基づいて触媒１７の温度制御等が実施可能なようにＣＯ２吸放出材１８から放出されるＣＯ２量に応じて第二の排気温度センサ２１の検出値を補正する。図８の制御ルーチンも、内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図８において図４と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図８制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、ＣＯ２吸放出材１８の雰囲気ＣＯ２分圧を推定する（ステップＳ３１）まで図４の制御ルーチンと同様の処理を行う。次のステップＳ５１においてＥＣＵ２２は、ＣＯ２吸放出材１８の吸熱速度（単位時間あたりの吸熱量）を算出する。ＣＯ２吸放出材１８の吸熱量は、ＣＯ２吸放出材１８から放出されるＣＯ２放出量に比例する。そこで、まず床温、雰囲気ＣＯ２分圧及び吸収済みＣＯ２量などに基づいてＣＯ２放出速度を求め、このＣＯ２放出速度を参照して吸熱速度を算出する。続くステップＳ３３においてＥＣＵ２２は、内燃機関１の吸入新気量及び燃料供給量などから排気ガス流量を算出する。
【００３９】
次のステップＳ５２においてＥＣＵ２２は、ＣＯ２吸放出材１８における排気ガス温度の低下量を算出する。排気ガス温度低下量は、例えば吸熱速度、排気ガス流量及び排気ガスの単位重量当たりの熱容量等に基づいて算出される。続くステップＳ５３においてＥＣＵ２２は、排気ガス温度低下量で第二の排気温度センサ２１の検出値を補正し、補正後排気温度センサ値を算出する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。算出された補正後排気温度センサ値は、ＥＣＵ２２が図８とは異なる制御ルーチンで実行している触媒１７の温度制御ルーチン等第二の排気温度センサ２１の検出値に基づいて行われる制御、補正及び学習に利用される。
【００４０】
なお、ステップＳ２２で吸収済みＣＯ２量が０以下であると判断した場合及びステップＳ１３で床温が放出温度域にないと判断した場合はステップＳ５４へ進み、ＥＣＵ２２は排気ガス温度低下量に０を代入する。次にステップＳ５３の処理を行い、その後今回の制御ルーチンを終了する。
【００４１】
以上に説明したように図８の制御ルーチンでは、ＣＯ２吸放出材１８から放出されるＣＯ２量に応じて第二の排気温度センサ２１の検出値が補正される。そのため、この補正された排気温センサ出力値によって触媒１７の温度制御等第二の排気温度センサ２１の検出値に基づいて行われる種々の制御、補正及び学習を中断することなく実行することができる。
【００４２】
ＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出された場合、上述したように第二の排気温度センサ２１の検出値が低下するとともに差圧センサ１９の検出値が減少する。そこで、ＥＣＵ２２は、図９の制御ルーチンを実行してＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されていると予想される場合にこのような変化が検出されたか否かを判断し、ＣＯ２吸放出材１８の異常の有無を診断する。ＥＣＵ２２は、図９の制御ルーチンを実行することにより診断手段として機能する。図９の制御ルーチンは内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図９において図８と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４３】
図９の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、吸収済みＣＯ２量を推定する（ステップＳ２１）まで図８と同様の処理を行う。次のステップＳ６１においてＥＣＵ２２は吸収済みＣＯ２量がＣＯ２吸放出材１８の異常診断を実行可能な判定量よりも多いか否かを判断する。なお、判定量には、例えばＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出された場合に差圧センサ１９及び第二の排気温度センサ２１の出力値を後述する判定排気温度や判定差圧以下に変化させることが可能な程度のＣＯ２量が設定される。吸収済みＣＯ２量が判定量よりも多いと判断した場合はステップＳ１２へ進み、ＥＣＵ２２は床温を推定する。続くステップＳ１３においてＥＣＵ２２は、床温が放出温度域にあるか否かを判断する。床温が放出温度域にあると判断した場合はステップＳ６２に進み、ＥＣＵ２２は差圧センサ１９の検出値と第二の排気温度センサ２１の検出値とを取得する。
【００４４】
次のステップＳ６３においてＥＣＵ２２は、第二の排気温度センサ２１の検出値が判定排気温度よりも低いか否かを判断する。なお、判定排気温度には、例えばＣＯ２吸放出材１８から上述した判定量のＣＯ２が放出された場合に低下すると予想される排気ガス温度が設定される。第二の排気温度センサ２１の検出値が判定排気温度より低いと判断した場合はステップＳ６４へ進み、ＥＣＵ２２は差圧センサ１９の検出値が判定差圧よりも小さいか否か判断する。なお、判定差圧には、例えばＣＯ２吸放出材１８から上述した判定量のＣＯ２が放出された場合に減少すると予想される差圧が設定される。差圧センサ１９の検出値が判定差圧よりも小さいと判断した場合はステップＳ６５へ進み、ＥＣＵ２２はＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されたと判定し、ＣＯ２吸放出材１８には異常が無いと診断する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４５】
一方、第二の排気温度センサ２１の検出値が判定排気温度以上であると判断した場合はステップＳ６６へ進み、ＥＣＵ２２は差圧センサ１７の検出値が判定差圧よりも小さいか否か判断する。差圧センサ１７の検出値が判定差圧以上であると判断した場合はステップＳ６７へ進み、ＥＣＵ２２はＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されなかったと判定し、ＣＯ２吸放出材１８に異常があると診断する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、ステップＳ６１、ステップＳ１３、ステップＳ６４のそれぞれで否定判断した場合及びステップＳ６６で肯定判断した場合はステップＳ６８へ進み、ＥＣＵ２２はＣＯ２吸放出材１８の診断を中断する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４６】
以上に説明したように図９の制御ルーチンを実行することで、ＣＯ２吸放出材１８の異常の有無を診断することができる。なお、図９の制御ルーチンでは、排気温度の低下又は差圧の減少のどちらか一方しか検出されない場合、ＣＯ２吸放出材１８の異常以外の原因によってこれらの変化が生じた可能性があるため、診断を中止する。排気温度低下のみが検出された場合は、例えば外部から一時的に強く冷却された可能性がある。一方、差圧減少のみが検出された場合は、例えば実際にＰＭ堆積量が増加した可能性がある。そこで、このような場合には診断を中断し、ＣＯ２吸放出材１８の誤診断を防止する。
【００４７】
ＣＯ２吸放出材１８のＣＯ２吸放出は、ＮＯｘ濃度センサ１３の検出値にも影響を与える。例えばＣＯ２吸放出材１８からＣＯ２が放出されている場合、放出されたＣＯ２によって排気ガス流量が増加し、ＣＯ２吸放出材１８の下流のＮＯｘ濃度が低下する。そのため、ＮＯｘ濃度センサ１３は、内燃機関１から排出された時点での濃度より低いＮＯｘ濃度を検出する。そこで、ＥＣＵ２２は図１０の制御ルーチンを実行してＣＯ２放出時にＮＯｘ濃度センサ１３の検出を禁止して誤検出を防止する。図１０の制御ルーチンは内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１０において図２と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
図１０の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、床温が放出温度域にあるか否か判断する（ステップＳ１３）まで図２の制御ルーチンと同様の処理を行う。床温が放出温度域にあると判断した場合はステップＳ７１へ進み、ＥＣＵ２２はＮＯｘ濃度センサ１３の検出を禁止する。なお、この検出の禁止によってＮＯｘ濃度センサ１３の検出値に基づく触媒１７の触媒機能の診断等ＮＯｘ濃度センサ１３の検出値に基づいて行われる種々の制御、補正及び学習が禁止されてもよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、床温が放出温度域にないと判断した場合はステップＳ７２へ進み、ＥＣＵ２２はＮＯｘ濃度センサ１３の検出を許可する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４９】
このように図１０の制御ルーチンを実行することにより、ＣＯ２放出時はＮＯｘ濃度センサ１３の検出が禁止されるので、誤検出が防止できる。そのため、ＮＯｘ濃度センサ１３の検出値に基づいて行われる種々の制御、補正及び学習の誤った実行が防止できる。図１１に図１０の制御ルーチンの変形例を示す。図１１の制御ルーチンも内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１１において図３及び図１０と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
図１１の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、床温が放出温度域にあるか否か判断する（ステップＳ１３）まで図３の制御ルーチンと同様の処理を行う。床温が放出温度域にあると判断した場合はステップＳ７１へ進み、ＥＣＵ２２はＮＯｘ濃度センサ１３の検出を禁止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、床温が放出温度域にないと判断した場合及びステップＳ２２で吸収済みＣＯ２量が０以下であると判断した場合はステップＳ７２へ進み、ＥＣＵ２２はＮＯｘ濃度センサ１３の検出を許可する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５１】
このようにＣＯ２吸放出材１８に吸収されているＣＯ２量が０以下であると判断した場合にもＮＯｘ濃度センサ１３の検出を許可するので、ＮＯｘ濃度センサ１３に基づいて行われる種々の制御、補正及び学習を禁止する期間を短縮することができる。
【００５２】
図１２の制御ルーチンでは、ＣＯ２放出時においてもＮＯｘ濃度センサ１３の検出値に基づいて種々の制御、補正及び学習が実行可能なようにＣＯ２吸放出材１８から放出されるＣＯ２量に応じてＮＯｘ濃度センサ１３の検出値を補正する。図１２の制御ルーチンは内燃機関１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図１２において図４と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
図１２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２２は、内燃機関１の吸入新気量や燃料供給量などから排気ガス流量を算出する（ステップＳ３３）まで、図４の制御ルーチンと同様の処理を行う。次のステップＳ８１においてＥＣＵ２２は、ＮＯｘ濃度センサ１３の検出値を補正するための補正値を算出する。補正値は、例えば以下に示す方法によって算出される。ＣＯ２吸放出材１８から放出されるＣＯ２量をＧＣＯ２、内燃機関１から排出された排気ガス流量をＧｅｘ、内燃機関１から排出されたＮＯｘガス流量をＧＮＯｘとすると、ＣＯ２吸放出材１８のＣＯ２放出時におけるＮＯｘ濃度センサ１３の出力値はＧＮＯｘ／（Ｇｅｘ＋ＧＣＯ２）になる。一方、放出されたＣＯ２によって低下する前のＮＯｘ濃度は、ＧＮＯｘ／Ｇｅｘである。そのため、ＮＯｘ濃度センサ１３の検出値に（Ｇｅｘ＋ＧＣＯ２）／Ｇｅｘを乗ずることで放出されたＣＯ２によって低下する前のＮＯｘ濃度に検出値を変換することができる。そこで、補正値として（Ｇｅｘ＋ＧＣＯ２）／Ｇｅｘが算出される。続くステップＳ８２においてＥＣＵ２２は、ＮＯｘ濃度センサ１３の検出値に補正値を乗じて補正後ＮＯｘ濃度センサ値を算出する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５４】
なお、ステップＳ２２で吸収済みＣＯ２量が０以下であると判断した場合及びステップＳ１３で床温が放出温度域にないと判断した場合はステップＳ８３へ進み、ＥＣＵ２２は補正値に１を代入する。次にステップＳ８２の処理を行い、その後今回の制御ルーチンを終了する。
【００５５】
このように図１２の制御ルーチンでは、ＣＯ２放出時にＣＯ２吸放出材１８から放出されるＣＯ２に基づいてＮＯｘ濃度センサ１３の出力値が補正される。そのため、補正後ＮＯｘ濃度センサ値を利用して種々の制御、補正及び学習を中断することなく実施できる。
【００５６】
なお、図２〜図４及び図６〜図１２の各制御ルーチンは、各々個別に実行してもよいし、複数の制御ルーチンを組み合わせて実行してもよい。組み合わせて実行する場合には、優先順位に基づいて各制御ルーチンを順に実行してもよいし、複数の制御ルーチンを並列的に実行してもよい。
【００５７】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、ＣＯ２吸放出材が設けられる位置は排気通路に限定されない。排気ガス中のＣＯ２が吸放出可能な位置に設けられていればよく、例えばＥＧＲ通路に設けられていてもよい。検出値の補正や検出の禁止を行うセンサは温度センサ、ＮＯｘ濃度センサ、差圧センサに限定されない。ＣＯ２吸放出材の下流に設けられ、排気ガスの状態と相関を有する物理量を検出する種々のセンサの検出値を補正してよい。また、ＣＯ２吸放出材のＣＯ２吸放出時にこれら種々のセンサによる検出を禁止してもよい。
【００５８】
各種センサの検出値の補正や検出の禁止はＣＯ２吸放出材からＣＯ２が放出されている場合に限定されない。例えばＣＯ２吸放出材にＣＯ２が吸収されている場合に、検出値の補正や検出の禁止をしてもよい。ＣＯ２吸放出材にＣＯ２が吸収されている場合は排気ガスの流量が減少するので、例えば差圧センサの検出値が上昇する可能性がある。また、ＮＯｘ濃度センサの検出値が上昇する可能性もある。そこで、ＣＯ２吸収時は、ＣＯ２放出時とは逆の補正を検出値に行うことで、さらに制御、補正及び学習の精度を向上させることができる。また、ＣＯ２吸収時に検出を禁止することで、誤検出をより確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の制御装置が適用される内燃機関の一例を示す図。
【図２】差圧センサの検出を制御するために実行する差圧センサ検出制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図３】差圧センサ検出制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図４】パティキュレート堆積量を推定するために実行するＰＭ堆積量推定制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図５】図４の制御ルーチンで使用する式を示す図。
【図６】第二の排気温度センサの検出を制御するために実行する排気温度センサ検出制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図７】排気温度センサ検出制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図８】第二の排気温度センサの検出値を補正するために実行する排気温度補正制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図９】ＣＯ２吸放出材の異常の有無を診断するために実行するＣＯ２吸放出材診断制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図１０】ＮＯｘ濃度センサの検出を制御するために実行するＮＯｘ濃度センサ検出制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【図１１】ＮＯｘ濃度センサ検出制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図１２】ＮＯｘ濃度センサの検出値を補正するために実行するＮＯｘ濃度補正制御ルーチンの手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６０】
１  内燃機関
４  排気通路
１３  ＮＯｘ濃度センサ（ＮＯｘ濃度検出手段、検出手段）
１７  排気浄化触媒（パティキュレートフィルタ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
１８  ＣＯ２吸放出材
１９  差圧センサ（圧力差検出手段、検出手段）
２１  第二の排気温度センサ（排気温度検出手段、検出手段）
２２  エンジンコントロールユニット（ＣＯ２吸放出量推定手段、補正手段、診断手段、吸放出判定手段、検出禁止手段）
【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】
2005291124.tif 000009
【図８】
2005291124.tif 000010
【図９】
2005291124.tif 000011
【図１０】
2005291124.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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