(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの径方向断面の中心部の下流側端面に近接して設けられ、前記中心部を通過した排気の温度を近接温度として検出する近接温度センサと、
前記フィルタの径方向断面の外周部及び前記中心部をそれぞれ通過した排気の混合気の温度を全域温度として検出する全域温度センサと、
前記近接温度センサで検出された前記近接温度及び前記全域温度センサで検出された前記全域温度に基づき、前記外周部のフィルタ温度を外周温度として演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする、排気浄化装置。
【請求項２】
前記演算手段が、前記近接温度から前記全域温度を減じた値が小さいほど前記外周温度の演算値を増大させる
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気通路を流通する排気流量を算出する排気流量算出手段を備え、
前記演算手段が、前記排気流量算出手段で算出された前記排気流量が多いほど前記外周温度の演算値を増大させる
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記演算手段が、前記近接温度に基づいて前記中心部のフィルタ温度を中心温度として演算する中心温度演算手段と、前記中心温度，前記近接温度及び前記全域温度に基づいて前記外周温度を演算する外周温度演算手段とを有するとともに、
前記中心温度演算手段で演算された前記中心温度と前記外周温度演算手段で演算された前記外周温度とのうち高温である何れか一方に基づいて、前記フィルタを再生させる間隔を設定する再生制御手段を備えた
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記中心温度演算手段で演算された前記中心温度が所定の温度を超えた場合に、前記中心部に故障が発生したと判定し、前記外周温度演算手段で演算された前記外周温度が所定の温度を超えた場合に、前記外周部に故障が発生したと判定する故障判定手段を備えた
ことを特徴とする、請求項４記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記フィルタを内蔵するケーシングの下流側端部に設けられ、下流側ほど流路断面積が縮小する錘形状に形成されたコーン部と、
前記コーン部に接続された下流排気通路とを備え、
前記全域温度センサが、前記コーン部及び前記下流排気通路の接続部近傍における前記下流排気通路の径方向断面の中心に設けられる
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１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、エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気中に含まれる粒子状物質（Particulate Matter；以下PMと略す）を除去するための浄化装置として、DPF（Diesel Particulate Filter；以下フィルタと略す）が知られている。排気通路上にフィルタを備えた車両では、フィルタ内に堆積したPMを除去するための制御の一つとして、強制再生制御を実施するものがある。
この強制再生制御とは、フィルタの温度を強制的に上昇させてフィルタ上のPMを焼却する制御である。フィルタの温度を上昇させるための具体的な手法としては、フィルタをヒーター等で加熱する手法や、フィルタの上流側の酸化触媒に炭化水素（未燃燃料，HC）等を供給して酸化熱を発生させることで排気温度を上昇させる手法等がある。
【０００３】
強制再生制御時のPMの燃焼に伴う発熱量は、フィルタ内に堆積しているPM量が多いほど増大する。また、フィルタ温度が上昇するほどPMの酸化反応性が向上し、フィルタの浄化速度が高くなる。一方、その発熱量が過大となりフィルタが過昇温してしまうと溶損，破損のおそれが生じ、好ましくない。そこで、フィルタの下流側に温度センサを設けて排気温度を監視することにより、フィルタの溶損を防止しつつ適切にフィルタを浄化する技術が提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、フィルタの外周部を通過した排気温度とフィルタケースの出口部分の排気温度とを検出し、これらの温度に基づいて過昇温の有無を判定する技術が開示されている。この技術では、フィルタの下流で計測された二種類の温度からフィルタの中心部を通過した排気温度を推定し、フィルタの外周部及び中心部における排気温度が所定の閾値を超えた場合に過昇温が発生したものと判定している。これにより、溶損の有無を確実に判定することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８８４９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の技術では、フィルタを通過した排気温度がフィルタの中心軸に対してほぼ等方的に分布するものと仮定して、フィルタの外周部の排気温度を単一のセンサで検出している。しかしながら、フィルタ内の温度分布は、必ずしもフィルタの中心軸に対して等方的ではなく、フィルタよりも上流側に接続される排気通路の形状や接続位置，フィルタ形状，ケーシング形状，流速分布，流路抵抗といった様々な要因による偏りが生じる。
【０００７】
例えば、車両の走行状態及び強制再生制御を模擬した試験によって得られたフィルタ内の温度分布の推移グラフを図７に示す。この試験では、図７中の凡例に示すように、径方向断面内の複数箇所に温度センサを設けたフィルタを用いて、強制再生制御時にそれぞれの温度センサで検出された最高温度を計測し、各温度センサの最高温度を再生サイクル毎にプロットした。
なお、図７中の白丸プロットＭは径方向断面内の中心部（フィルタ中心部）の温度推移である。黒三角で示されたプロットＫはフィルタ外周の上端部の温度であり、黒四角で示されたプロットＰはフィルタ外周の下端部の温度である。また、白三角で示されたプロットＪは排気流の下流に向かって左側部の温度であり、白四角で示されたプロットＱは排気流の下流に向かって右側部の温度である。
【０００８】
このグラフには、一回目から三回目までの強制再生時の最高温度がフィルタ中心部（プロットＭ）で検出されていることが示されている。一方、四回目の強制再生時の最高温度は、フィルタ右測部の（プロットＱ）で検出されている。さらに、五回目及び六回目の強制再生時の最高温度は、フィルタ上端部（プロットＫ）で検出されている。このように、フィルタ内の温度分布はフィルタの中心軸に対して異方的である。したがって、単一のセンサではフィルタの外周部の排気温度のうち最も高温となる部位の温度を検出できない場合があり、正確な過昇温の判定が困難であるという課題がある。
【０００９】
また、フィルタ内の温度分布は、フィルタの中心軸に対して異方的であるだけでなく、その偏りが動的に変化する。例えば、図７に示すグラフにおいて最高温度が検出された位置に着目すると、四回目以降の位置は強制再生制御の回数を重ねる毎に不規則に変化している。つまり、フィルタ内の温度分布の偏りは一定ではなく、動的に変化している。したがって、特許文献１の技術のようにセンサをフィルタ直後の外周側に固定したとしても、このようなフィルタ内の温度分布の動的な変動を正確に把握することができず、正確な過昇温の判定が難しい。
【００１０】
さらに、フィルタ外周部の温度分布は、長周期的に変動する特性を持つ。すなわち、図７に示すように、一回目から七回目までと九回目の強制再生時には、フィルタ中心部の温度と最高温度との差が比較的小さいが、八回目の強制再生時にはフィルタ中心部の温度と最高温度との差が著しく増大している。このようなフィルタ外周部における過昇温は、必ずしも全ての強制再生時に発現するものではないため、その発生の予測が困難であるという課題がある。
【００１１】
これらのような課題に対し、例えばフィルタ直後の外周側に同心円状に複数のセンサを配置して測温点を増やし、フィルタの外周部を通過した排気温度の分布の変動を正確に把握することも考えられる。しかしこの場合、測温点の数に応じてセンサに係るコストが上昇するほか、フィルタの周囲にセンサ及び配線用のスペースが必要となり、レイアウト的にも現実的ではない。
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、排気浄化装置に関し、必要最低限の個数のセンサでフィルタ内の鉛直断面内での過昇温をその発生位置に関わらず把握し、排気浄化システムの信頼性向上を図ることである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）ここで開示する排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの径方向断面の中心部の下流側端面に近接して設けられ、前記中心部を通過した排気の温度を近接温度として検出する近接温度センサとを備える。
また、前記フィルタの径方向断面の外周部及び前記中心部をそれぞれ通過した排気の混合気の温度を全域温度として検出する全域温度センサと、前記近接温度センサで検出された前記近接温度及び前記全域温度センサで検出された前記全域温度に基づき、前記外周部のフィルタ温度を外周温度として演算する演算手段とを備える。
【００１３】
なお、ここでいう前記外周温度とは、前記外周部を通過した排気の温度のうちの最高温度に対応する推定温度である。前記外周部で局所的な昇温が生じた場合、昇温した位置に関わらずその熱量を含む排気がフィルタ下流で混合され、前記全域温度が上昇する。一方、前記外周部で局所的な昇温が生じていなければ、このような前記全域温度の上昇は見られない。したがって、前記近接温度から前記全域温度への昇温の度合いに基づいて、前記外周部での局所的な昇温の有無やその昇温量を推定することが可能となる。
また、前記演算手段が、前記近接温度及び前記全域温度の差に基づいて前記外周温度を演算してもよい。あるいは、前記近接温度及び前記全域温度の比に基づいて前記外周温度を演算してもよい。あるいは、前記近接温度，前記全域温度及び前記昇温量の関係が規定されたマップを用いて前記外周温度を演算してもよい。
【００１４】
（２）また、前記演算手段が、前記近接温度から前記全域温度を減じた値が小さいほど前記外周温度の演算値を増大させることが好ましい。
（３）また、前記排気通路を流通する排気流量を算出する排気流量算出手段を備え、前記演算手段が、前記排気流量算出手段で算出された前記排気流量が多いほど前記外周温度の演算値を増大させることが好ましい。
【００１５】
（４）また、前記演算手段が、前記近接温度に基づいて前記中心部のフィルタ温度を中心温度として演算する中心温度演算手段と、前記中心温度，前記近接温度及び前記全域温度に基づいて前記外周温度を演算する外周温度演算手段とを有する。この場合、前記中心温度演算手段で演算された前記中心温度と前記外周温度演算手段で演算された前記外周温度とのうち高温である何れか一方に基づいて、前記フィルタを再生させる間隔を設定する再生制御手段を備えることが好ましい。
【００１６】
（５）また、前記中心温度演算手段で演算された前記中心温度が所定の温度を超えた場合に、前記中心部に故障が発生したと判定し、前記外周温度演算手段で演算された前記外周温度が所定の温度を超えた場合に、前記外周部に故障が発生したと判定する故障判定手段を備えることが好ましい。
（６）また、前記フィルタを内蔵するケーシングの下流側端部に設けられ、下流側ほど流路断面積が縮小する錘形状に形成されたコーン部と、前記コーン部に接続された下流排気通路とを備える。この場合、前記全域温度センサが、前記コーン部及び前記下流排気通路の接続部近傍における前記下流排気通路の径方向断面の中心に設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
開示の排気浄化装置によれば、フィルタの外周部を通過した排気の温度が反映された全域温度と、フィルタの中心部を通過した排気の温度が反映された近接温度との比較により、フィルタ内での最高温度を正確に演算することができ、フィルタの外周部での部分的な温度上昇をその位置に関わらず把握することができる。これにより、排気浄化システムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る排気浄化装置の構成を例示するブロック図である。
【図２】本排気浄化装置のセンサの配置を例示する図であり、（ａ）はフィルタの断面図、（ｂ）はフィルタの正面図である。
【図３】本排気浄化装置での演算に係るグラフの例である。
【図４】本排気浄化装置での強制再生制御で用いられるグラフの例である。
【図５】本排気浄化装置での制御内容を例示したフローチャートである。
【図６】本排気浄化装置の制御作用を説明するためのグラフであり、（ａ）は局所的な過昇温が生じていない場合の温度分布例、（ｂ）はフィルタ外周部に局所的な過昇温が生じた場合の温度分布例である。
【図７】強制再生時のフィルタ内の温度分布の変動を例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して排気浄化装置について説明する。なお、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．装置構成］
本実施形態の排気浄化装置は、図１に示す車載のエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒四サイクル型のエンジン１０に設けられた複数のシリンダのうち、一つのシリンダを示す。シリンダの頂部には、空気を燃焼室内に導入するための吸気通路８と、燃焼後の排気を車両の外部に排出するための排気通路９とが接続される。
【００２０】
吸気通路８には、エアフローセンサ４及びスロットルバルブ１１が設けられる。スロットルバルブ１１はその開度を変更することでシリンダ内に導入される空気の吸気量を変更するための弁である。また、エアフローセンサ４はシリンダ内への吸気量を検出するセンサであり、ここではスロットルバルブ１１を通過する吸気流量Ｖが検出される。ここで検出された吸気流量Ｖは、後述する制御装置５に伝達される。
排気通路９にはDPF１が介装される。DPF１は、ケーシング内に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ６が固定された濾過装置である。フィルタ６は、排気中に含まれるPMを捕集する機能と、捕集したPMを酸化させて除去する機能とを併せ持つ多孔質体（例えば、炭化ケイ素製やコージェライト製のセラミックフィルタ等）である。フィルタ６の内部は多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割され、この壁体にPMの粒径に見合った大きさの多数の細孔が形成される。PMは排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内，壁体表面に捕集され、排気中から濾過される。
【００２１】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、DPF１のケーシングは、中空円筒状に形成された円筒部１ａと、円筒部１ａの端面に固定された中空円錐台状のコーン部１ｂとを有する。円筒部１ａは、その内周面にサポート材１ｃを介して円筒状のフィルタ６を保持する部位である。フィルタ６は、その筒軸が円筒部１ａの筒軸に一致する位置で固定される。なお、フィルタ６の断面積（フィルタ６を排気の流通方向に対して垂直に切断したときにフィルタ６の外周面によって囲まれる部位の面積）は、排気通路９の通路断面積や下流排気通路７の通路断面積よりも大きい。
以下、フィルタ６の径方向断面の中心に近い部位のことをフィルタ中心部６ａと呼び、外縁に近い部位のことをフィルタ外周部６ｂと呼ぶ。フィルタ中心部６ａとフィルタ外周部６ｂとの境界は、図２（ａ），（ｂ）中に二点鎖線で示すように、フィルタ６よりも半径が小さい円筒を、その筒軸がフィルタ６の筒軸に一致するように配置したときの筒面として表現される。
【００２２】
コーン部１ｂは少なくとも円筒部１ａの下流側の端面に設けられ、好ましくは図１に示すように、円筒部１ａの上流側及び下流側の両端面に設けられる。円筒部１ａは排気通路９や下流排気通路７よりも拡径されており、コーン部１ｂがこれらの通路径の異なる部位間を接続している。なお、排気の流路抵抗を減少させるべく、コーン部１ｂをベルマウス形状（円筒の筒面を曲成して滑らかに拡径又は縮径させた中空回転体形状）に形成してもよい。
上流側のコーン部１ｂは排気通路９と円筒部１ａとを接続し、下流側のコーン部１ｂは円筒部１ａと下流排気通路７とを接続している。下流側のコーン部１ｂにおける流路中心軸は、下流排気通路７の流路中心軸及び円筒部１ａの筒軸に一致する位置で固定されている。以下、下流側のコーン部１ｂにおける流路中心軸のことを単に中心軸と呼ぶ。なお、コーン部１ｂの中心軸，下流排気通路７の流路中心軸，円筒部１ａの筒軸は必ずしも一致させる必要はない。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、下流側のコーン部１ｂの内側には、近接温度センサ２及び全域温度センサ３が挿入される。近接温度センサ２は、フィルタ中心部６ａの下流側端面に近接して設けられた熱電対センサであり、その先端２ａでフィルタ中心部６ａを通過した排気の温度を検出する。近接温度センサ２による測温点（すなわち、近接温度センサ２の先端２ａの位置）はフィルタ６の直下流であって、フィルタ中心部６ａの中央である。図２（ｂ）に示すように、近接温度センサ２は、先端２ａがコーン部１ｂの中心軸に接するように配置される。以下、近接温度センサ２で検出された排気温度のことを近接温度ｔnと呼ぶ。近接温度ｔnは後述する制御装置５に伝達される。
【００２４】
一方、全域温度センサ３は、フィルタ中心部６ａを通過した排気とフィルタ外周部６ｂを通過した排気とが混合したものの温度を検出する熱電対センサであり、その先端３ａで混合気の温度を検出する。全域温度センサ３による測温点（すなわち、全域温度センサ３の先端３ａの位置）は、コーン部１ｂと下流排気通路７との接続部の近傍であって、フィルタ中心部６ａの中央である。図２（ｂ）に示すように、全域温度センサ３も、その先端３ａがコーン部１ｂの中心軸に接するように配置される。以下、全域温度センサ３で検出された排気温度のことを全域温度ｔfと呼ぶ。全域温度ｔfも近接温度ｔnと同様に制御装置５に伝達される。
【００２５】
近接温度センサ２の先端２ａの位置は、フィルタ外周部６ｂ側の排気温度の影響を受けない程度にフィルタ６に近い位置とすることが好ましい。一方、全域温度センサ３は、フィルタ中心部６ａを通過した排気とフィルタ外周部６ｂを通過した排気とがミキシングされている位置にあればよいが、フィルタ６からの距離が遠く離れるほどコーン部１ｂや下流排気通路７から外部への熱損失が増大するため、ミキシングされた排気の温度を正確に計測しにくくなる。また、このような外部への熱損失は、コーン部１ｂや下流排気通路７の外縁側に近いほど大きくなる。したがって、フィルタ中心部６ａを通過した排気とフィルタ外周部６ｂを通過した排気とがミキシングされている位置のうち、可能な限りフィルタ６に近い位置とすることが好ましく、あるいは可能な限り排気流路の中心に近い位置とすることが好ましい。
本実施形態では、円筒部１ａから下流排気通路７に向かって縮径形成されたコーン部１ｂの出口近傍（コーン部１ｂと下流排気通路７との接続部近傍）に全域温度センサ３を配置することで、上記のような熱損失の影響を抑制しつつ程よくミキシングされた排気の温度を正確に計測している。
【００２６】
本実施形態のDPF１では、車両走行時に定期的にフィルタ６の温度を上昇させることによってPMを強制的に燃焼させる強制再生制御が実施される。フィルタ６の温度を上昇させるための具体的な手法は任意であり、例えば、フィルタ６の上流側に酸化触媒を介装させるとともにその酸化触媒に炭化水素（未燃燃料，HC）等の酸化剤を供給して酸化熱を発生させることで昇温させる手法や、フィルタ６をヒーター等で加熱する手法等を採用することができる。フィルタ６の強制再生制御は、制御装置５によって制御される。
【００２７】
［２．制御構成］
制御装置５（演算手段）は、エンジン１０を含む吸排気システムを統括管理する電子制御装置であり、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。この制御装置５では、上記の強制再生制御のほか、フィルタ中心部６ａのフィルタ温度やフィルタ外周部６ｂのフィルタ温度の推定演算が実施され、これらの温度に基づいて強制再生制御のインターバル（フィルタを再生させる間隔）が調整される。
【００２８】
上記の制御を実施すべく、制御装置５には、中心温度演算部５ａ（中心温度演算手段），外周温度演算部５ｂ（外周温度演算手段，排気流量算出手段），再生制御部５ｃ（再生制御手段）及び故障判定部５ｄ（故障判定手段）が設けられる。これらの中心温度演算部５ａ，外周温度演算部５ｂ，再生制御部５ｃ及び故障判定部５ｄの各機能は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、あるいはソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
【００２９】
中心温度演算部５ａは、近接温度センサ２で検出された近接温度ｔnに基づき、フィルタ中心部６ａのフィルタ温度を中心温度ＴCとして推定演算するものである。例えば、近接温度ｔnと中心温度ＴCとの対応関係を予め実験，試験等を通して把握しておき、この対応関係を用いて中心温度ＴCを推定する。あるいは、エアフローセンサ４で検出された吸気流量Ｖからフィルタ６を通過する排気流量ＶEXを推定し、近接温度ｔnと排気流量ＶEXとに基づいて中心温度ＴCを推定してもよい。ここで推定された中心温度ＴCは、外周温度演算部５ｂ，再生制御部５ｃ及び故障判定部５ｄに伝達される。
【００３０】
外周温度演算部５ｂは、中心温度演算部５ａで演算された中心温度ＴCと、近接温度センサ２で検出された近接温度ｔnと、全域温度センサ３で検出された全域温度ｔfとに基づき、フィルタ外周部６ｂのフィルタ温度を外周温度ＴOとして推定演算するものである。ここではまず、以下の式１に従って近接温度センサ２及び全域温度センサ３での検出値（指示値）の偏差Δｔが演算される。
Δｔ＝ｔn−ｔf  ・・・式１
【００３１】
また、外周温度演算部５ｂは、偏差Δｔを引数としたテーブル，マップ等から中心温度ＴCに対する外周温度ＴOの相違量ΔＴを演算する。例えば、偏差Δｔと相違量ΔＴとの対応関係を予め実験，試験等を通して把握しておき、この対応関係を用いて相違量ΔＴを演算する。図３中に実線で示すグラフは、相違量ΔＴを偏差Δｔの一次関数として表現したものであり、偏差Δｔが０であるときに相違量ΔＴが正の値Ｂをとり、偏差Δｔが正の値Ａであるときに相違量ΔＴが０となるものである。
【００３２】
なお、偏差Δｔは、近接温度ｔnから全域温度ｔfを減算した値であり、全域温度ｔfはフィルタ中心部６ａ及びフィルタ外周部６ｂをそれぞれ通過した排気の混合気の温度である。そのため、外周温度ＴOが高いほど偏差Δｔが減少し、外周温度ＴOが低いほど偏差Δｔが増大する。つまり、偏差Δｔと相違量ΔＴとの対応関係は、偏差Δｔが小さいほど相違量ΔＴが増大し、偏差Δｔが大きいほど相違量ΔＴが減少するような関係となる。したがって、具体的な偏差Δｔと相違量ΔＴとの対応関係は、図３に実線で示すような直線的な対応関係のものに限定されず、少なくとも偏差Δｔが増大するに連れて相違量ΔＴが減少する傾向を持つものであればよい。
【００３３】
続いて、外周温度演算部５ｂは、エアフローセンサ４で検出された吸気流量Ｖからフィルタ６を通過する排気流量ＶEXを推定し、排気流量ＶEXに応じて外周温度ＴOを加算補正するための補正量ΔＴ′を演算する。例えば、フィルタ６のケーシングからの熱損失影響が小さい場合には、排気流量ＶEXが多いほど偏差Δｔが増大する。したがって、図３中に破線で示すように、排気流量ＶEXが大きいほど補正量ΔＴ′を増大させればよい。
なお、ここでは外周温度演算部５ｂが排気流量ＶEXを算出する排気流量算出手段としての機能を持つこととしたが、エアフローセンサ４で検出された吸気流量Ｖから排気流量ＶEXを算出する演算部を別途設けてもよいし、中心温度演算部５ａにそのような機能を持たせてもよい。
【００３４】
その後、外周温度演算部５ｂは、以下の式２に従って中心温度ＴC，相違量ΔＴ及び補正量ΔＴ′を加算し、外周温度ＴOを演算する。ここで演算された外周温度ＴOは、再生制御部５ｃ及び故障判定部５ｄに伝達される。
ＴO＝ＴC＋ΔＴ＋ΔＴ′  ・・・式２
上記の外周温度ＴOの演算手法とは別の演算手法としては、相違量ΔＴ及び補正量ΔＴ′の加算値を総補正量ΔＴTとおき、偏差Δｔ，排気流量ＶEX及び総補正量ΔＴTの相関関係を予め実験，試験等を通して把握しておくことが考えられる。この場合、偏差Δｔ，排気流量ＶEX及び総補正量ΔＴTの相関関係を三次元マップとして外周温度演算部５ｂに記憶させておき、これを用いて総補正量ΔＴTを取得し、外周温度ＴOを以下の式３に従って演算すればよい。
ＴO＝ＴC＋ΔＴT  ・・・式３
【００３５】
再生制御部５ｃは、DPF１の強制再生制御を実施するものである。この再生制御部５ｃは、例えばフィルタ６に堆積したPM量を演算し、そのPM量が所定量を超えた場合に強制再生制御を実施する。あるいは、車両の走行距離を累積的に算出し、前回の強制再生時からの累積走行距離が所定距離を超えた場合に強制再生制御を実施する。強制再生制御の終了条件は、フィルタ６のPMの燃焼量が所定量以上となった（例えば、ほぼ全てのPMが焼却されたと判断された）ことや、フィルタ６の温度が所定温度以上の状態が所定時間継続したこと等である。
【００３６】
また、再生制御部５ｃは、強制再生制御の実施時に中心温度演算部５ａで演算された中心温度ＴCと、外周温度演算部５ｂで演算された外周温度ＴOとのうち、高温である何れか一方に基づいて、次回の強制再生制御までのインターバル（すなわち、前回の強制再生制御から次回の強制再生制御までの間隔）を設定する機能を持つ。ここでは、中心温度ＴC又は外周温度ＴOのうち高温側の一方の温度Ｔが高いほどインターバルが短縮され、温度Ｔが低いほどインターバルが延長される。
【００３７】
例えば、温度Ｔとインターバルの補正量ΔＬとの対応関係を規定したマップを再生制御部５ｃに記憶させておく。図４に示す例では、温度Ｔが第一温度ＴA未満である場合に、温度Ｔが低いほど補正量ΔＬが増大する特性となっている。また、温度Ｔが第二温度ＴB（ただし、ＴA＜ＴB）以上である場合には、温度Ｔが高いほど補正量ΔＬが減少し、温度Ｔが第一温度ＴA以上かつ第二温度ＴB未満である場合に補正量ΔＬが０となる特性である。つまり、温度Ｔが高いほど、フィルタ６の径方向断面のどこかでPMの過堆積やこれによる過昇温が生じた可能性があるため、補正量ΔＬを減少させてインターバルを短縮し、早めに強制再生制御を実施することにより、次回の強制再生時の過昇温を抑制する。
【００３８】
なお、具体的なインターバルの調整手法は、強制再生制御の具体的な手法に依存する。例えば、フィルタ６に堆積したPM量が所定量を超えた場合に強制再生制御を実施するものにあっては、強制再生制御の開始条件に含まれる所定量を補正量ΔＬ分だけ増加又は減少させることにより、インターバルが延長又は短縮されることになる。また、前回の強制再生時からの累積走行距離が所定距離を超えた場合に強制再生制御を実施するものであれば、条件判定に係る所定距離を補正量ΔＬ分だけ増大又は減少させることにより、インターバルが延長又は短縮される。
【００３９】
上記の第一温度ＴA及び第二温度ＴBは、図４中に表示するように、フィルタ６の強制再生時の標準的なフィルタ温度ＴTARGETを挟むようにその大小関係を設定してもよい。例えば、フィルタ６の強制再生時に良好なPM燃焼効率が得られるフィルタ温度ＴTARGETが800[℃]前後である場合、第一温度ＴAを600〜750 [℃]程度の範囲内に設定し、第二温度ＴBを820〜900 [℃]程度の範囲内に設定する。これにより、次回の強制再生時のフィルタ温度が標準的なフィルタ温度ＴTARGETの近傍に収束しやすくなる。
【００４０】
故障判定部５ｄは、フィルタ６の溶損や故障の可能性の有無を判定し、さらにフィルタ６の径方向断面においてその溶損，故障が発生した位置を判定するものである。例えば故障判定部５ｄは、強制再生制御の実施時に中心温度演算部５ａで演算された中心温度ＴCが所定の許容温度ＴMAX以上になった場合に、フィルタ中心部６ａで溶損又は故障が発生した可能性があると判定し、これを図示しないメモリ上に記録する。また、外周温度演算部５ｂで演算された外周温度ＴOが許容温度ＴMAX以上になった場合には、フィルタ外周部６ｂで溶損又は故障が発生した可能性があると判定し、これを図示しないメモリ上に記録する。
一方、中心温度ＴC及び外周温度ＴOがどちらも許容温度ＴMAX未満であれば、フィルタ６に溶損又は故障が発生した可能性がないと判定する。なお、許容温度ＴMAXの値は、上記の第二温度ＴBよりも高い所定値（例えば、1000 [℃]程度）とする。
【００４１】
［３．フローチャート］
図５のフローチャートは、制御装置５での外周温度ＴOの演算，インターバルの調整及び故障判定に関する制御内容を例示するものである。このフロー中では、制御用のフラグＦが使用されている。フラグＦは、強制再生制御が実施中であるか否かを意味するものであり、強制再生制御の実施中にＦ＝１に設定され、強制再生制御の非実施時にＦ＝０に設定される。このフラグＦの初期値はＦ＝０である。また、本フローは制御装置５の内部で繰り返し実施される。
【００４２】
ステップＡ１０では、近接温度センサ２で検出された近接温度ｔn，全域温度センサ３で検出された全域温度ｔf及びエアフローセンサ４で検出された吸気流量Ｖ等の情報が制御装置５に読み込まれる。続くステップＡ２０ではフラグＦがＦ＝１であるか否かが判定され、強制再生制御の実施中であるか否かが判定される。ここで、Ｆ＝１である場合にはステップＡ５０へ進み、Ｆ≠１（すなわちＦ＝０）である場合にはステップＡ３０へ進む。
【００４３】
ステップＡ３０では、再生制御部５ｃにおいて、強制再生制御の開始条件が成立するか否かが判定される。例えば、前回の強制再生時からの累積走行距離に基づいて強制再生の制御サイクルが設定される場合には、累積走行距離Ｌが所定距離Ｌ0（例えば、数百[km]）に補正量ΔＬを加算した値以上であるか否かが判定される。なお、補正量ΔＬは強制再生のインターバルを延長，短縮すべくステップＡ１５０やステップＡ１８０で設定される値である。
ここで開始条件が成立する場合にはステップＡ４０へ進み、フラグＦがＦ＝１に設定されて本フローが終了する。この場合、次回の制御周期ではステップＡ２０でＦ＝１であると判定され、ステップＡ５０へと進む。一方、ステップＡ３０で開始条件が成立しない場合には、開始条件が成立するまでフラグＦがＦ＝０に保持される。
【００４４】
ステップＡ５０では、再生制御部５ｃにおいて、フィルタ６の温度を強制的に上昇させてフィルタ６上のPMを焼却する強制再生制御が実施される。続くステップＡ６０〜Ａ１１０では、ステップＡ１０で読み込まれた各種情報に基づいてフィルタ温度に関する推定演算が実施される。まず、ステップＡ６０では、外周温度演算部５ｂにおいて、エアフローセンサ４で検出された吸気流量Ｖに基づいてフィルタ６を通過する排気流量ＶEXが推定される。また、ステップＡ７０では、中心温度演算部５ａにおいて、近接温度センサ２で検出された近接温度ｔnに基づいてフィルタ中心部６ａの中心温度ＴCが推定される。
【００４５】
ステップＡ８０では、外周温度演算部５ｂにおいて、近接温度ｔnから全域温度ｔfを減算した偏差Δｔが演算される。そしてステップＡ９０では、例えば図３に示すような対応関係に基づいて、中心温度ＴCと外周温度ＴOとの相違量ΔＴが演算される。また、ステップＡ１００では、ステップＡ６０で推定された排気流量ＶEXに応じた大きさの補正量ΔＴ′が演算される。
ステップＡ１１０では、ステップＡ７０，Ａ９０及びＡ１００で演算された中心温度ＴC，相違量ΔＴ及び補正量ΔＴ′が加算され、外周温度ＴOが演算される。ここまでのステップでフィルタ６の内部温度が把握され、これらの情報が図示しない記憶装置に記憶される。なお、このステップで前回の制御周期で得られた中心温度ＴC及び外周温度ＴOと、今回の演算周期で得られた中心温度ＴC及び外周温度ＴOとをそれぞれ比較し、今回の演算周期で得られた値が前回のものよりも大きい場合にのみ、その値を更新して記憶することとしてもよいし、あるいは、全ての演算周期で得られた値を記憶してもよい。
【００４６】
ステップＡ１２０は、ステップＡ１３０以降のフローで中心温度ＴCと外周温度ＴOとのうち高温である何れか一方を把握するためのステップであり、外周温度ＴOが中心温度ＴC以上であるか否かが判定される。ここで、ＴO≧ＴCである場合にはステップＡ１３０に進み、ＴO＜ＴCである場合にはステップＡ１６０に進む。
ステップＡ１３０では、再生制御部５ｃにおいて、外周温度ＴOに応じた補正量ΔＬが演算される。例えば、図４に示すような対応関係に基づく演算とする場合には、外周温度ＴOが第一温度ＴA未満であるときに補正量ΔＬが正の値とされ、次回の強制再生制御までのインターバルが延長される。また、外周温度ＴOが第一温度ＴA以上かつ第二温度ＴB未満であるときには、補正量ΔＬがΔＬ＝０とされ、外周温度ＴOが第二温度ＴB以上であるときには補正量ΔＬが負の値とされ、次回の強制再生制御までのインターバルが短縮される。
【００４７】
続くステップＡ１４０では、故障判定部５ｄにおいて、外周温度ＴOが許容温度ＴMAX以上であるか否かが判定される。ここで、ＴO≧ＴMAXである場合にはステップＡ１５０へ進み、フィルタ外周部６ｂで溶損又は故障が発生した可能性があると判定される。なおここでの判定結果は、図示しない記憶装置に記録され、制御がステップＡ１９０へ進む。一方、ＴO＜ＴMAXである場合には、フィルタ６に溶損又は故障が発生した可能性がないと判定され、そのままステップＡ１９０へ進む。
【００４８】
ステップＡ１６０〜Ａ１８０は、中心温度ＴCを用いてステップＡ１３０〜１５０と同様の制御を実施するステップである。すなわち、ステップＡ１６０では、再生制御部５ｃにおいて、中心温度ＴCに応じた補正量ΔＬが演算される。中心温度ＴCが高温であるほど補正量ΔＬが大きい正の値をとり、中心温度ＴCが低温であるほど補正量ΔＬが大きい負の値をとる。また、中心温度ＴCがフィルタ温度ＴTARGETの近傍値であれば、補正量ΔＬの絶対値が小さい値（例えば、ΔＬ＝０）とされる。
【００４９】
ステップＡ１７０では、故障判定部５ｄにおいて、中心温度ＴCが許容温度ＴMAX以上であるか否かが判定される。ここで、ＴC≧ＴMAXである場合にはステップＡ１５０へ進み、フィルタ中心部６ａで溶損又は故障が発生した可能性があると判定される。なおここでの判定結果は、図示しない記憶装置に記録され、制御がステップＡ１９０へ進む。一方、ＴC＜ＴMAXである場合には、フィルタ６に溶損又は故障が発生した可能性がないと判定され、そのままステップＡ１９０へ進む。
ステップＡ１９０では、強制再生制御の終了条件が成立したか否かが判定される。ここで、終了条件が成立したと判定された場合にはステップＡ２００へ進み、フラグＦがＦ＝０に設定される。一方、終了条件が成立しない場合にはフラグＦの状態が維持され、次回の制御周期で強制再生制御が継続される。
【００５０】
［４．作用，効果］
上述の排気浄化装置では、フィルタ外周部６ｂを通過した排気の温度が反映された全域温度ｔfと近接温度ｔnとの差を演算することにより、フィルタ６を通過した後で混合する前の排気温度分布、すなわち、外周温度ＴOから中心温度ＴCまでの温度のずれの大きさを正確に把握することができる。また、上述の排気浄化装置で演算される中心温度ＴCは、フィルタ中心部６ａの最高温度であり、外周温度ＴOはフィルタ外周部６ｂを代表する最高温度である。つまりここでは、フィルタ中心部６ａの中心温度ＴCとフィルタ外周部６ｂの外周温度ＴOとが切り分けられて、それぞれの温度が正確に把握される。
【００５１】
例えば、車両に搭載されたDPF１のフィルタ６内部での温度分布例を、図６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ａ）中の破線グラフはフィルタ６の径方向断面における温度分布であって、PMの過堆積，偏堆積がない場合の典型的な温度分布であり、実線グラフは同フィルタ６にPMを均等に過堆積させた場合の温度分布である。ここでは、実線のグラフが破線グラフを温度軸方向に伸縮変形させたような形状となっている。つまり、PMの堆積分布に偏りが生じなければ、フィルタ６の径方向断面の温度分布形状が保存されていることがわかる。
一方、図６（ｂ）中の実線グラフはPMをフィルタ外周部６ｂに偏堆積させた場合の温度分布例を示すものである。何らかの理由によりフィルタ６内のPMの堆積分布に偏りが生じると、フィルタ６の径方向断面の温度分布形状が変形し、フィルタ中心部６ａよりもフィルタ外周部６ｂが著しく高温となることがわかる。
【００５２】
このようなフィルタ外周部６ｂの過昇温は、例えば近接温度センサ２のみを用いた手法では検出することができない。また、全域温度センサ３のみを用いた手法を用いたとしても、図６（ａ）のような温度分布と図６（ｂ）のような温度分布とを区別することができない。
これに対し、上記の排気浄化装置では、フィルタ内での最高温度が何度であるのか、また、その最高温度が径方向断面のどの領域で生じたのかを正確に推定することができ、上記の温度分布を区別することができる。したがって、フィルタ外周部６ｂでの部分的な温度上昇をその位置に関わらず把握することができ、排気浄化システムの信頼性を向上させることができる。
【００５３】
また、上記の排気浄化装置では、近接温度ｔnから全域温度ｔfを減じた値Δｔが小さいほど、外周温度ＴOの補正値ΔＴが大きく見積もられるため、外周温度ＴOの最高値を正確に演算することができる。
また、上記の排気浄化装置では、エアフローセンサ４で検出された吸気流量Ｖからフィルタ６を通過する排気流量ＶEXを推定し、この排気流量ＶEXが大きいほど補正量ΔＴ′を増大させているため、排気流量ＶEXに応じた熱損失やフィルタ６内での温度分布形状の変化を考慮して、正確な外周温度ＴOを把握することができる。
また、上記の排気浄化装置では、中心温度ＴCを基準として外周温度ＴOを演算している。ここで、近接温度センサ２はフィルタ中心部６ａの下流側端面に近接して設けられているため、極めて正確な中心温度ＴCが演算される。このような正確な値を基準として外周温度ＴOを演算することにより、演算精度を向上させることができる。
【００５４】
さらに、上記の排気浄化装置では、正確に把握した外周温度ＴOと中心温度ＴCとの双方を用いてフィルタ６の再生インターバルを調整している。これにより、単にフィルタ６内での過昇温を検出するだけでなく、その過昇温の発生をも抑制することができる。例えば、フィルタ６内の最高温度が一回目の強制再生時に第二温度ＴB以上であった場合（例えば、図７に示すような場合）には、二回目の強制再生までのインターバルが短縮される。これにより、たとえPMがフィルタ６内に偏堆積していたとしても、PMが過剰に堆積される前に（PMの堆積量が少なめな状態で）強制再生制御が実施されることになり、確実に過昇温が防止される。したがって、フィルタ６の劣化を防止することができる。
【００５５】
また、上記の排気浄化装置では、中心温度ＴCが許容温度ＴMAX以上である場合には、フィルタ中心部６ａで溶損又は故障が発生した可能性があると判定され、外周温度ＴOが許容温度ＴMAX以上である場合には、フィルタ外周部６ｂで溶損又は故障が発生した可能性があると判定される。このように、二種類の温度に基づいてフィルタ６の劣化や故障を判定することで、溶損又は故障が発生した可能性がある位置を特定することができる。また、過昇温の発生位置に関わらず、正確にフィルタ６の劣化，故障を把握することができる。
【００５６】
また、上記の排気浄化装置では、全域温度センサ３がコーン部１ｂと下流排気通路７との接続部の近傍に設けられるため、程よく混合された排気の温度を全域温度ｔfとして検出することができ、全域温度ｔfの検出精度を向上させることができる。また、下流排気通路７よりもさらに下流側に全域温度センサ３を配置した場合と比較して、外部への熱損失の影響を小さくすることができ、外周温度ＴOの演算精度も向上させることができる。
【００５７】
［５．変形例等］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば、全域温度センサ３の設置位置を図２（ａ）に図示された位置よりも排気上流側又は排気下流側とすることも考えられる。全域温度センサ３は、フィルタ中心部６ａを通過した排気とフィルタ外周部６ｂを通過した排気とが混合した位置で排気温度を検出するものであればよく、具体的な配置は上述の実施形態のものに限定されない。
【００５８】
また、上述の実施形態では、再生制御部５ｃが強制再生制御の実施時に次回の強制再生制御までのインターバルを設定しているが、インターバルを設定する時期に関しては強制再生制御の実施時に限定されない。すなわち、強制再生制御時以外（例えば、車両の通常走行時や連続再生制御時など）にもフィルタ６の中心温度ＴCと外周温度ＴOとを随時演算し、これらの温度の高低に応じてインターバルを短縮又は延長させてもよい。これにより、フィルタ６の過昇温をより確実に防止することができる。
【００５９】
また、上述の実施形態では、全域温度センサ３をコーン部１ｂの出口近傍（ケーシングの下流端）に挿入したものを例示したが、外部への熱損失の影響を考慮して、コーン部１ｂの外周面全体に断熱層や遮熱面を設けてもよい。この場合、外部への熱損失を減少させることができ、全域温度ｔfの検出精度を向上させることができる。これにより、外周温度ＴOの演算精度を向上させることができ、延いてはフィルタ６の劣化を確実に防止することができる。
【００６０】
なお、コーン部１ｂの形状（DPF１のケーシングの形状）に関しては多様な変形例が考えられる。すなわち、フィルタ６を通過した後の排気の混合性を高めるべく、排気の流通を規制又は誘導するような形状に流路形状，壁体形状を形成することが考えられる。このような構造を上述の実施形態に適用することにより、外周温度ＴOの演算精度をさらに向上させることができ、フィルタ６の劣化をより確実に防止することができる。
【００６１】
また、上述の実施形態では、近接温度ｔnと全域温度ｔfとの差を演算し、この差を引数として中心温度ＴCに対する外周温度ＴOの相違量ΔＴを演算しているが、この構成に代えて、あるいは加えて、近接温度ｔnと全域温度ｔfとの比を用いてもよい。例えば、全域温度ｔfの近接温度ｔnに対する比をk（k=ｔf/ｔn）とおき、比kが大きいほど相違量ΔＴを増大させることが考えられる。このような制御でも、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
【００６２】
また、上述の実施形態では、図３に示すような対応関係を用いて相違量ΔＴを演算するものを例示したが、具体的な演算手法は多様に考えられ、例えば、偏差Δｔ及び相違量ΔＴの相関、又は、偏差Δｔ，排気流量ＶEX及び相違量ΔＴの相関を予め実験等で把握しておき、これらの相関をマップ化，モデル化して制御装置５内に記憶させておいてもよい。
【００６３】
また、上述の実施形態では、エアフローセンサ４での検出結果を用いて排気流量ＶEXを演算しているが、排気通路９に流量センサを設けて排気流量ＶEXを直接的に検出する構成としてもよい。
なお、上述のエンジン１０の燃焼形式は任意であり、上記の排気浄化装置はディーゼルエンジンの排気系にもガソリンエンジンの排気系にも適用可能である。したがって、例えばスロットルバルブ１１や図示しない点火プラグの有無，図示しないインジェクタの配設位置といった具体的なエンジンの構造は適宜設定，変更することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  DPF
１ａ  円筒部
１ｂ  コーン部
１ｃ  サポート材
２  近接温度センサ
３  全域温度センサ
４  エアフローセンサ
５  制御装置（演算手段）
５ａ  中心温度演算部（中心温度演算手段）
５ｂ  外周温度演算部（外周温度演算手段，排気流量算出手段）
５ｃ  再生制御部（再生制御手段）
５ｄ  故障判定部（故障判定手段）
６  フィルタ
６ａ  フィルタ中心部
６ｂ  フィルタ外周部
７  下流排気通路
【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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