CN111502851B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种内燃机的排气净化装置，其提高在内燃机的排气通路配置的过滤器上堆积的PM的量的算出精度。内燃机的排气净化装置具备：过滤器，配置于内燃机的排气通路并捕集废气中的颗粒状物质；差压传感器，检测过滤器的前后的差压或比过滤器靠上游侧的排气通路内的压力与大气压的差压；温度传感器，配置于比过滤器靠下游侧的排气通路，并检测从过滤器流出的废气的温度；及堆积量算出部，算出堆积于过滤器的颗粒状物质的量。堆积量算出部基于差压来算出颗粒状物质的量的第一推定值，基于向过滤器的氧供给所产生的废气的温度的上升量来算出颗粒状物质的量的第二推定值，基于该第一推定值及该第二推定值来算出颗粒状物质的量。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
以往，已知有为了改善废气排放而将捕集废气中的颗粒状物质(PM)的过滤器设置于内燃机的排气通路的技术。
然而，如果在过滤器堆积的PM的量增多，则过滤器发生孔眼堵塞，背压上升。因此，在PM的堆积量多时，为了防止内燃机的损伤而有时需要进行内燃机的输出限制等。而且，在PM的堆积量多时如果将过滤器上的PM燃烧除去，则过滤器的温度过度上升，过滤器可能会劣化。
因此，为了根据PM的堆积量而适当地控制内燃机，希望能够高精度地算出PM的堆积量。关于此，专利文献1记载了在过滤器的下游侧的排气通路设置温度传感器，在将PM燃烧除去时基于通过温度传感器检测的废气的温度来算出PM的堆积量的技术。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2005-226547号公报
发明内容
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而，通过温度传感器检测的过滤器下游侧的废气的温度由于温度传感器的个体变动、外气温等而变动。因此，在专利文献1记载的方法中，难以高精度地算出PM的堆积量。
因此，鉴于上述课题，本发明的目的在于提高在内燃机的排气通路配置的过滤器上堆积的PM的量的算出精度。
【用于解决课题的方案】
本公开的主旨如以下所述。
(1)内燃机的排气净化装置具备：过滤器，配置于内燃机的排气通路并捕集废气中的颗粒状物质；差压传感器，检测所述过滤器的前后的差压或比该过滤器靠上游侧的所述排气通路内的压力与大气压的差压；温度传感器，配置于比所述过滤器靠下游侧的所述排气通路，并检测从该过滤器流出的废气的温度；及堆积量算出部，算出堆积于所述过滤器的颗粒状物质的量，所述堆积量算出部基于所述差压来算出所述颗粒状物质的量的第一推定值，基于向所述过滤器的氧供给所产生的所述废气的温度的上升量来算出所述颗粒状物质的量的第二推定值，基于该第一推定值及该第二推定值来算出所述颗粒状物质的量。
(2)根据上述(1)记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部算出所述第一推定值的范围与所述第二推定值的范围重复的范围内的值作为所述颗粒状物质的量。
(3)根据上述(2)记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部算出所述第一推定值的范围与所述第二推定值的范围重复的范围内的最大值作为所述颗粒状物质的量。
(4)根据上述(2)或(3)记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部在所述第一推定值的范围与所述第二推定值的范围重复的范围的幅度为规定值以上的情况下，不基于所述第一推定值及所述第二推定值算出所述颗粒状物质的量。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部在向所述过滤器流入的废气的流量为规定流量以上时，基于通过所述差压传感器检测到的所述差压来算出所述第一推定值。
(6)根据上述(5)记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部在所述废气的流量为所述规定流量以上且该流量的变动量为规定值以下时，基于通过所述差压传感器检测到的所述差压来算出所述第一推定值。
(7)根据上述(1)～(6)中任一项记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部基于执行了燃料切断控制时的所述废气的温度的上升量来算出所述第二推定值，所述燃料切断控制是停止向所述内燃机的燃烧室的燃料供给的控制。
(8)根据上述(1)～(7)中任一项记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部仅在向所述过滤器的氧供给开始时的所述过滤器的温度为规定温度以上的情况下算出所述第二推定值。
(9)根据上述(1)～(8)中任一项记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部在所述第一推定值的算出时期与所述第二推定值的算出时期之差为规定时间以上的情况下、在所述第一推定值的算出时期与所述第二推定值的算出时期之间向所述内燃机的燃烧室供给的吸入空气量的合计为规定量以上的情况下、或者在所述第一推定值的算出时期与所述第二推定值的算出时期之间向所述内燃机的燃烧室供给的燃料量的合计为规定量以上的情况下，不基于所述第一推定值及所述第二推定值算出所述颗粒状物质的量。
(10)根据上述(1)～(9)中任一项记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述堆积量算出部在不基于所述第一推定值及所述第二推定值算出所述颗粒状物质的量的情况下，基于所述内燃机的运转状态来算出所述颗粒状物质的量。
(11)根据上述(1)～(10)中任一项记载的内燃机的排气净化装置，其中，所述内燃机的排气净化装置还具备在比所述过滤器靠上游侧的所述排气通路配置的催化剂，所述堆积量算出部在向所述过滤器供给氧时向所述催化剂供给燃料的情况下，考虑向所述过滤器流入的废气中的氧浓度来算出所述第二推定值。
【发明效果】
根据本发明，能够提高在内燃机的排气通路配置的过滤器上堆积的PM的量的算出精度。
附图说明
图1是概略性地表示适用本发明的第一实施方式的内燃机的排气净化装置的内燃机的图。
图2是ECU的功能框图。
图3是表示过滤器的前后的差压与PM堆积量的关系的图。
图4是表示向高温的过滤器供给了氧时的流出废气的温度的上升量与PM堆积量的关系的图。
图5是表示本发明的第一实施方式的堆积量算出处理的控制例程的流程图。
图6是表示用于基于过滤器的前后的差压及流入废气的流量而算出第一推定值的映射的图。
图7是表示PM堆积量为规定量时的流出废气的温度的上升量与燃料切断控制开始时的过滤器的温度的关系的图。
图8是表示用于基于流出废气的温度的上升量与向过滤器的氧供给开始时的过滤器的温度而算出第二推定值的映射的图。
图9是表示用于基于流出废气的温度的上升量及流入废气中的氧浓度而算出第二推定值的映射的图。
图10是表示用于基于流出废气的温度的上升量、向过滤器的氧供给开始时的过滤器的温度、流入废气中的氧浓度而算出第二推定值的映射的图。
图11A是表示本发明的第二实施方式的堆积量算出处理的控制例程的流程图。
图11B是表示本发明的第二实施方式的堆积量算出处理的控制例程的流程图。
图12是表示本发明的第三实施方式的堆积量算出处理的控制例程的流程图。
图13是表示第一推定值的范围与第二推定值的范围的重复的一例的图。
【标号说明】
22 排气管
23 过滤器
40 差压传感器
41 温度传感器
51 堆积量算出部
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，在以下的说明中，对于同样的构成要素标注同一参照编号。
<第一实施方式>
以下，参照图1～图10，说明本发明的第一实施方式。
<内燃机的结构>
图1是概略地表示适用本发明的第一实施方式的内燃机的排气净化装置的内燃机的图。内燃机是火花点火式内燃机，具体而言，是以汽油为燃料的汽油发动机。内燃机搭载于车辆。
内燃机具备包括汽缸体2及汽缸盖4的发动机主体1。在汽缸体2的内部形成有多个汽缸。在各汽缸配置有沿汽缸的轴线方向进行往复运动的活塞3。在活塞3与汽缸盖4之间形成有燃烧室5。
在汽缸盖4形成有进气口7及排气口9。进气口7及排气口9连接于燃烧室5。内燃机还具备配置在汽缸盖4内的进气门6及排气门8。进气门6对进气口7进行开闭，排气门8对排气口9进行开闭。
内燃机还具备火花塞10及燃料喷射阀11。火花塞10配置在汽缸盖4的内壁面的中央部，根据点火信号而产生火花。燃料喷射阀11配置在汽缸盖4的内壁面周边部，根据喷射信号而将燃料向燃烧室5内喷射。在本实施方式中，使用理论空燃比为14.6的汽油作为燃料。
内燃机还具备进气支管13、平衡水箱14、进气管15、空气滤清器16及节气门18。各汽缸的进气口7分别经由对应的进气支管13而连结于平衡水箱14，平衡水箱14经由进气管15而连结于空气滤清器16。进气口7、进气支管13、平衡水箱14、进气管15等形成将空气向燃烧室5引导的进气通路。节气门18配置于平衡水箱14与空气滤清器16之间的进气管15内，由节气门驱动执行器17(例如DC电动机)驱动。节气门18通过节气门驱动执行器17而转动，由此能够根据其开度来变更进气通路的开口面积。
内燃机还具备排气歧管19、排气管22、催化剂20及过滤器23。各汽缸的排气口9连结于排气歧管19。排气歧管19具有连结于各排气口9的多个支部和这些支部集合而成的集合部。排气歧管19的集合部连结于内置有催化剂20的上游侧壳体21。上游侧壳体21经由排气管22连结于内置有过滤器23的下游侧壳体24。排气口9、排气歧管19、上游侧壳体21、排气管22、下游侧壳体24等形成将燃烧室5内的由于混合气的燃烧而产生的废气排出的排气通路。
内燃机的各种控制基于在内燃机设置的各种传感器的输出等而由电子控制单元(ECU)31执行。ECU31由数字计算机构成，具备经由双向性总线32而相互连接的RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微型处理器)35、输入端口36及输出端口37。
向ECU31输入各种传感器的输出。在本实施方式中，气流计39、差压传感器40、温度传感器41、负载传感器43及曲轴角传感器44的输出向ECU31输入。
气流计39配置于进气通路，具体而言配置于比节气门18靠上游侧的进气管15内。气流计39检测在进气通路中流动的空气的流量。气流计39电连接于ECU31，气流计39的输出经由对应的AD转换器38向输入端口36输入。
差压传感器40配置于排气通路，检测比过滤器23靠上游侧的排气通路内的压力与比过滤器23靠下游侧的排气通路内的压力的差压，即过滤器23的前后的差压。差压传感器40电连接于ECU31，差压传感器40的输出经由对应的AD转换器38向输入端口36输入。
温度传感器41配置于比过滤器23靠下游侧的排气通路(具体而言排气管22)，检测从过滤器23流出的废气的温度。温度传感器41电连接于ECU31，温度传感器41的输出经由对应的AD转换器38向输入端口36输入。
负载传感器43连接于在搭载有内燃机的车辆设置的加速踏板42，检测加速踏板42的踏入量。负载传感器43电连接于ECU31，负载传感器43的输出经由对应的AD转换器38向输入端口36输入。CPU35基于负载传感器43的输出来算出发动机负载。
曲轴角传感器44每当内燃机的曲轴旋转规定角度(例如15度)时产生输出脉冲。曲轴角传感器44电连接于ECU31，曲轴角传感器44的输出向输入端口36输入。CPU35基于曲轴角传感器44的输出来计算发动机转速。
另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路45连接于火花塞10、燃料喷射阀11及节气门驱动执行器17，CPU35对它们进行控制。具体而言，CPU35控制火花塞10的点火时期、从燃料喷射阀11喷射的燃料的喷射时期及喷射量、以及节气门18的开度。
<内燃机的排气净化装置>
以下，说明本发明的第一实施方式的内燃机的排气净化装置(以下，简称为“排气净化装置”)。
排气净化装置具备在内燃机的排气通路配置的催化剂20及过滤器23。如图1所示，催化剂20配置于比过滤器23靠上游侧的排气通路。催化剂20对废气中的有害物质进行净化。例如，催化剂20是能够将废气中的烃(HC)、一氧化碳(CO)及氮氧化物(NOx)同时净化的三效催化剂。
过滤器23捕集废气中的颗粒状物质(PM)。在本实施方式中，过滤器23是汽油颗粒过滤器(GPF)。
当包含PM的废气向过滤器23流入时，PM堆积于过滤器23。当堆积于过滤器23的PM的量增多时，产生过滤器23的闭塞(孔眼堵塞)。其结果是，通过了过滤器23的废气的排出受到妨碍，背压上升。
另一方面，在过滤器23的温度高时如果向过滤器23供给氧，则堆积于过滤器23的PM被氧化而燃烧除去。该现象称为过滤器23的再生。通过进行过滤器23的再生，能够使堆积于过滤器23的PM的量减少。
排气净化装置还具备堆积量算出部51及发动机控制部52。图2是ECU31的功能框图。在本实施方式中，ECU31具有堆积量算出部51及发动机控制部52。堆积量算出部51及发动机控制部52是通过ECU31的CPU35执行ECU31的ROM34中存储的程序而实现的功能块。
堆积量算出部51算出堆积于过滤器23的PM的量(以下，称为“PM堆积量”)。当PM堆积于过滤器23时，过滤器23发生孔眼堵塞，比过滤器23靠上游侧的排气通路内的压力高于比过滤器23靠下游侧的排气通路内的压力。而且，PM堆积量越多，则过滤器23的前后的差压越增大。因此，可考虑基于过滤器23的前后的差压来算出PM堆积量的方法(以下，称为“差压法”)。
然而，过滤器23的前后的差压与PM堆积量的关系根据PM的堆积状态而变化。图3是表示过滤器23的前后的差压与PM堆积量的关系的图。图中的实线表示未进行过滤器23的再生时的差压与PM堆积量的关系。另一方面，图中的单点划线表示进行了过滤器23的再生时的差压与PM堆积量的关系。
在过滤器23捕集PM时，PM首先堆积于过滤器23的壁的内部。在图3的例子中，在PM堆积量从0增加为D1时，PM堆积于过滤器23的壁的内部。此时，过滤器23的前后的差压的上升量(图中的斜率)增大。
当过滤器23的壁的内部由PM填充时，接下来PM堆积于过滤器23的壁的表面。在图3的例子中，由于PM堆积于过滤器23的壁的表面而PM堆积量从D2逐渐增加。此时，与PM堆积于过滤器23的壁的内部时相比，过滤器23的前后的差压的上升量减小。
另外，在PM堆积量为D3时如果进行PM的再生，则PM堆积量从D3减少为D2。而且，伴随着PM堆积量的减少而过滤器23的前后的差压下降。此时，在过滤器23的壁的内部堆积的PM首先被燃烧除去。因此，过滤器23的前后的差压的下降量增大。然后，如果包含PM的废气再次向过滤器23流入，则如单点划线所示，PM堆积量从D2逐渐增加。
从图3可知，当进行过滤器23的再生时，PM的堆积状态变化，过滤器23的前后的差压与PM堆积量的关系变化。因此，通过差压法算出的PM堆积量产生误差。
另外，在由于向过滤器23的氧供给而PM燃烧时，由于反应热而过滤器23的温度上升。其结果是，从过滤器23流出的废气(以下，称为“流出废气”)的温度也上升。
图4是表示向高温的过滤器23供给了氧时的流出废气的温度的上升量与PM堆积量的关系的图。如图4所示，流出废气的温度的上升量与PM堆积量成比例地增大。因此，可考虑基于向过滤器23的氧供给引起的流出废气的温度的上升量而算出PM堆积量的方法(以下，称为“温度法”)。
然而，通过温度传感器41检测的流出废气的温度由于温度传感器41的个体变动、外气温等而变动。而且，在过滤器23的温度低时如果向过滤器23供给氧，则能抑制PM的燃烧，流出废气的温度的上升量的变动增大。因此，通过温度法算出的PM堆积量产生误差。
因此，PM堆积量的算出方法还有改善的余地。因此，在本实施方式中，基于通过差压法算出的PM堆积量和通过温度法算出的PM堆积量，算出最终的PM堆积量。由此，能够提高PM堆积量的算出精度。以下，说明通过堆积量算出部51进行的PM堆积量的具体的算出方法。
堆积量算出部51基于过滤器23的前后的差压来算出PM堆积量的第一推定值。第一推定值相当于通过差压法算出的PM堆积量。而且，堆积量算出部51基于向过滤器23的氧供给产生的流出废气的温度的上升量来算出第二推定值。即，堆积量算出部51基于向过滤器23供给了氧时的流出废气的温度的上升量来算出第二推定值。第二推定值相当于通过温度法算出的PM堆积量。
在内燃机中，在满足规定的执行条件时，执行停止向燃烧室5的燃料供给的燃料切断控制。规定的执行条件例如在加速踏板42的踏入量为0或大致为0(即，发动机负载为0或大致为0)且发动机转速为比怠速时的转速高的规定的转速以上时满足。
当执行燃料切断控制时，从进气通路向排气通路供给空气，向过滤器23供给氧。此时，废气中的氧浓度成为最大。因此，在本实施方式中，堆积量算出部51基于执行了燃料切断控制时的流出废气的温度的上升量来算出PM堆积量的第二推定值。由此，在向过滤器23供给的废气中的氧浓度为大致恒定时算出第二推定值，因此能够提高第二推定值的可靠度。
堆积量算出部51基于第一推定值及第二推定值来算出PM堆积量。由此，与通过差压法及温度法的任一方来算出PM堆积量的情况相比，能够提高PM堆积量的算出精度。
发动机控制部52基于通过堆积量算出部51算出的PM堆积量来控制内燃机。在PM堆积量多时如果进行过滤器23的再生，则过滤器23的温度过度上升，过滤器23可能会劣化。因此，例如，发动机控制部52在PM堆积量为规定量以上的情况下，为了抑制排气温度的上升而对内燃机的输出进行限制。需要说明的是，发动机控制部52可以在PM堆积量为规定量以上的情况下，禁止燃料切断控制或限制燃料切断控制的连续执行时间。
另外，当PM堆积量增多时，过滤器23发生孔眼堵塞，背压上升。因此，发动机控制部52在PM堆积量为规定量以上的情况下，也可以为了使PM堆积量迅速减少而进行PM的再生。具体而言，发动机控制部52在PM堆积量为规定量以上的情况下，也可以执行将向燃烧室5供给的混合气的目标空燃比设定为比理论空燃比稀的稀空燃比的稀控制。当执行稀控制时，向过滤器23供给氧，促进PM的燃烧。
<堆积量算出处理>
以下，参照图5的流程图，详细说明用于算出PM堆积量的控制。图5是表示本发明的第一实施方式的堆积量算出处理的控制例程的流程图。本控制例程由ECU31以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S101中，堆积量算出部51使用映射或计算式，基于通过差压传感器40检测到的差压来算出PM堆积量的第一推定值。差压越大，则第一推定值越增大。
接下来，在步骤S102中，堆积量算出部51判定是否执行了燃料切断控制。在判定为未执行燃料切断控制的情况下，本控制例程结束。另一方面，在判定为执行了燃料切断控制的情况下，本控制例程进入步骤S103。
在步骤S103中，堆积量算出部51基于向过滤器23的氧供给产生的流出废气的温度的上升量来算出PM堆积量的第二推定值。流出废气的温度的上升量越大，则第二推定值越增大。
例如，堆积量算出部51通过从执行燃料切断控制时通过温度传感器41检测到的温度的最大值减去燃料切断控制开始时通过温度传感器41检测到的温度，来算出流出废气的温度的上升量。需要说明的是，堆积量算出部51也可以通过从燃料切断控制开始起经过了规定时间时通过温度传感器41检测到的温度减去燃料切断控制开始时通过温度传感器41检测到的温度，来算出流出废气的温度的上升量。
接下来，在步骤S104中，堆积量算出部51基于第一推定值及第二推定值来算出PM堆积量。例如，堆积量算出部51算出PM堆积量作为第一推定值及第二推定值的平均值。在步骤S104之后，本控制例程结束。
需要说明的是，在步骤S103中，堆积量算出部51也可以判定燃料切断控制是否执行了规定时间以上。而且，在步骤S103中，堆积量算出部51也可以判定是否执行了将向燃烧室5供给的混合气的目标空燃比设定为比理论空燃比稀的稀空燃比的稀控制。即，堆积量算出部51也可以基于执行了稀控制时的流出废气的温度的上升量来算出PM堆积量的第二推定值。
另外，即使PM堆积量恒定，过滤器23的前后的差压也会受到向过滤器23流入的废气(以下，称为“流入废气”)的流量的影响。因此，在步骤S101中，堆积量算出部51例如可以使用图6所示那样的映射，基于过滤器23的前后的差压DP及流入废气的流量FA来算出第一推定值E1。由此，能够提高第一推定值的可靠度。这种情况下，流入废气的流量FA基本上与吸入空气流量成比例，因此，例如，堆积量算出部51基于通过气流计39检测到的吸入空气流量来算出流入废气的流量FA。
另外，即使PM堆积量恒定，流出废气的温度的上升量也会受到向过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度的影响。图7是表示PM堆积量为规定量时的流出废气的温度的上升量与燃料切断控制开始时的过滤器23的温度的关系的图。图中，PM堆积量为5g时的关系由实线表示，PM堆积量为3g时的关系由虚线表示，PM堆积量为1g时的关系由单点划线表示。
如图7所示，在燃料切断控制开始时的过滤器23的温度低时，流出废气的温度几乎不上升。另一方面，燃料切断控制开始时的过滤器23的温度越高，则流出废气的温度的上升量越大。
因此，在步骤S103中，堆积量算出部51可以使用例如图8所示那样的映射，基于流出废气的温度的上升量IA和向过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度FT、例如执行了燃料切断控制时的过滤器23的温度，来算出第二推定值E2。由此，能够提高第二推定值的可靠度。这种情况下，堆积量算出部51基于在向过滤器23的氧供给开始时通过温度传感器41检测到的温度，算出向过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度。需要说明的是，也可以将通过温度传感器41检测到的温度看作是过滤器23的温度。
另外，为了使流入废气的温度上升，在向过滤器23供给氧时存在向催化剂20供给燃料的情况。例如，在各汽缸的膨胀行程中通过进行从燃料喷射阀11喷射燃料的后置喷射而能够向催化剂20供给燃料(未燃燃料)。而且，在比催化剂20靠上游侧的排气通路设置燃料喷射阀，通过从该燃料喷射阀向排气通路供给燃料也能够向催化剂20供给燃料。
当向催化剂20供给燃料时，氧与燃料发生反应，在催化剂20中消耗氧。其结果是，流入废气中的氧浓度变化。流出废气的温度的上升量根据流入废气中的氧浓度而变动。具体而言，流入废气中的氧浓度越高，则流出废气的温度的上升量越大。
因此，堆积量算出部51在向过滤器23供给氧时向催化剂20供给燃料的情况下，可以考虑流入废气中的氧浓度来算出第二推定值。由此，能够抑制在向催化剂20供给燃料时第二推定值的可靠度下降的情况。
这种情况下，例如，堆积量算出部51基于流入废气中的氧浓度对流出废气的温度的上升量进行校正，基于校正后的上升量来算出第二推定值。流入废气中的氧浓度基于向催化剂20的燃料供给量来算出。
需要说明的是，堆积量算出部51可以使用图9所示那样的映射，基于流出废气的温度的上升量IA及流入废气中的氧浓度OC来算出第二推定值E2。而且，堆积量算出部51可以使用图10所示那样的三维映射，基于流出废气的温度的上升量IA、向过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度FT、流入废气中的氧浓度OC来算出第二推定值E2。
需要说明的是，内燃机的结构没有限定为上述的结构。因此，汽缸排列、燃料的喷射方式、进排气系统的结构、动阀机构的结构、增压器的有无那样的内燃机的具体的结构可以与图1所示的结构不同。例如，燃料喷射阀11可以构成为向进气口7内喷射燃料。
另外，当过滤器23由于PM而发生孔眼堵塞时，比过滤器23靠上游侧的排气通路内的压力升高。其结果是，PM堆积量越多，则比过滤器23靠上游侧的排气通路内的压力与大气压的差压越大。因此，差压传感器40可以取代检测过滤器23的前后的差压而检测比过滤器23靠上游侧的排气通路内的压力与大气压的差压。
<第二实施方式>
第二实施方式的排气净化装置除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的排气净化装置的结构及控制相同。因此，以下，关于本发明的第二实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
在流入废气的流量小的情况下，PM堆积量变化时的过滤器23的前后的差压的变化量减小。因此，优选在流入废气的流量大时，基于通过差压传感器40检测到的差压来算出第一推定值。而且，在流入废气的流量的变动量大的情况下，第一推定值的误差可能会增大。
因此，在第二实施方式中，堆积量算出部51在流入废气的流量为规定流量以上且流入废气的流量的变动量为规定值以下时，基于通过差压传感器40检测到的差压来算出第一推定值。由此，能够提高第一推定值的可靠度。
另外，如图7所示，在向过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度低时，由于向过滤器23的氧供给而流出废气的温度几乎不上升。因此，在第二实施方式中，堆积量算出部51仅在向过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度为规定温度以上的情况下，基于流出废气的温度的上升量来算出第二推定值。换言之，堆积量算出部51在过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度小于规定温度的情况下，不算出第二推定值。由此，能够提高第二推定值的可靠度。
另外，在第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期分离的情况下，存在在先前的算出时期与之后的算出时期之间实际的PM堆积量变动的情况。因此，在第二实施方式中，堆积量算出部51在第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期之差为规定时间以上的情况下，不基于第一推定值及第二推定值算出PM堆积量。由此，能够进一步提高PM堆积量的算出精度。
然而，在不算出PM堆积量的情况下，在内燃机中无法进行与PM堆积量相应的适当的控制。因此，优选即使算出精度下降也能够始终算出PM堆积量。因此，在第二实施方式中，堆积量算出部51在不基于第一推定值及第二推定值算出PM堆积量的情况下，基于内燃机的运转状态来算出PM堆积量。由此，能够防止PM堆积量的算出频度的下降。
<堆积量算出处理>
图11A及图11B是表示本发明的第二实施方式的堆积量算出处理的控制例程的流程图。本控制例程由ECU31以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S201中，堆积量算出部51基于内燃机的运转状态来算出PM堆积量。具体而言，堆积量算出部51基于发动机负载及发动机转速来算出PM堆积量的变化量，通过将该变化量累计来算出PM堆积量。基于负载传感器43的输出来算出发动机负载，基于曲轴角传感器44的输出来算出发动机转速。
接下来，在步骤S202中，堆积量算出部51判定流入废气的流量是否为规定流量以上。规定流量被预先确定。流入废气的流量基于通过气流计39检测到的吸入空气流量来算出。在步骤S202中判定为流入废气的流量为规定流量以上的情况下，本控制例程进入步骤S203。
在步骤S203中，堆积量算出部51判定流入废气的流量的变动量是否为规定值以下。规定值被预先确定。流量的变动量被作为例如在规定时间的期间算出的流量的最大值与最小值之差算出。在步骤S203中，在判定为流入废气的流量的变动量为规定值以下的情况下，本控制例程进入步骤S204。
在步骤S204中，与图5的步骤S101同样，堆积量算出部51算出PM堆积量的第一推定值。接下来，在步骤S205中，堆积量算出部51将第一标志F1设定为1。第一标志F1是在算出了第一推定值时设定为1的标志。第一标志F1的初始值为0。
在步骤S205之后，本控制例程进入步骤S206。另一方面，在步骤S202中判定为流入废气的流量小于规定流量的情况下，或者在步骤S203中判定为流入废气的流量的变动量大于规定值的情况下，本控制例程跳过步骤S204及步骤S205而进入步骤S206。这种情况下，第一推定值未被算出。
在步骤S206中，与图5的步骤S103同样，堆积量算出部51判定是否执行了燃料切断控制。在判定为执行了燃料切断控制的情况下，本控制例程进入步骤S207。
在步骤S207中，堆积量算出部51判定燃料切断控制开始时的过滤器23的温度是否为规定温度以上。规定温度被预先确定。燃料切断控制开始时的过滤器23的温度基于在燃料切断控制开始时通过温度传感器41检测到的流出废气的温度来算出。在步骤S207中判定为燃料切断控制开始时的过滤器23的温度为规定温度以上的情况下，本控制例程进入步骤S208。
在步骤S208中，与图5的步骤S103同样，堆积量算出部51算出PM堆积量的第二推定值。接下来，在步骤S209中，堆积量算出部51将第二标志F2设定为1。第二标志F2是在算出了第二推定值时设定为1的标志。第二标志F1的初始值为0。
在步骤S209之后，本控制例程进入步骤S210。另一方面，在步骤S206中判定为未执行燃料切断控制的情况下、或者在步骤S207中判定为燃料切断控制开始时的过滤器23的温度小于规定温度的情况下，本控制例程跳过步骤S208及步骤S209而进入步骤S210。这种情况下，第二推定值未被算出。
在步骤S210中，堆积量算出部51判定第一标志F1及第二标志F2是否为1。在判定为第一标志F1及第二标志F2为1的情况下，本控制例程进入步骤S211。
在步骤S211中，堆积量算出部51判定第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期之差是否为规定时间以上。规定时间被预先确定。需要说明的是，第一推定值的算出时期及第二推定值的算出时期分别使用最后算出时的值。在步骤S211中判定为第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期之差小于规定时间的情况下，本控制例程进入步骤S212。
在步骤S212中，与图5的步骤S104同样，堆积量算出部51基于第一推定值及第二推定值来算出PM堆积量。其结果是，PM堆积量被从在步骤S20中算出的值改写为在步骤S212中算出的值。这种情况下，发动机控制部52基于根据第一推定值及第二推定值而算出的PM堆积量来控制内燃机。
接下来，在步骤S213中，堆积量算出部51将第一标志F1及第二标志F2清零。在步骤S213之后，本控制例程结束。
另一方面，在步骤S210中判定为第一标志F1及第二标志F2中的至少一方为0的情况下、或者在步骤S211中判定为第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期之差为规定时间以上的情况下，本控制例程结束。这种情况下，发动机控制部52基于根据内燃机的运转状态而算出的PM堆积量来控制内燃机。
需要说明的是，在步骤S211中，堆积量算出部51可以判定在第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期之间向燃烧室5供给的吸入空气量的合计是否为规定量以上。即，堆积量算出部51在第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期之间向燃烧室5供给的吸入空气量的合计为规定量以上的情况下，可以不基于第一推定值及第二推定值来算出PM堆积量。吸入空气量的合计基于气流计39的输出来算出。
另外，在步骤S211中，堆积量算出部51也可以判定在第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期之间向燃烧室5供给的燃料量的合计是否为规定量以上。即，堆积量算出部51在第一推定值的算出时期与第二推定值的算出时期之间向燃烧室5供给的燃料量的合计为规定量以上的情况下，也可以不基于第一推定值及第二推定值来算出PM堆积量。燃料量的合计基于从ECU31向燃料喷射阀11输出的指令值来算出。
另外，步骤S201～步骤S203、步骤S207及步骤S211中的4个以下的任意的步骤也可以省略。而且，本控制例程与图5的控制例程同样地可以变更。
<第三实施方式>
第三实施方式的排气净化装置除了以下说明的点之外，基本上与第一实施方式的排气净化装置的结构及控制相同。因此，以下，关于本发明的第三实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
如上所述，在通过差压法算出的相当于PM堆积量的第一推定值和通过温度法算出的相当于PM堆积量的第二推定值产生误差。而且，误差的幅度根据为了算出PM堆积量而使用的参数的值变动。
因此，在第三实施方式中，堆积量算出部51算出第一推定值及第二推定值作为具有幅度的值。而且，堆积量算出部51算出第一推定值的范围与第二推定值的范围重复的范围内的值作为PM堆积量。即，堆积量算出部51在第一推定值的范围与第二推定值的范围不重复的情况下，不基于第一推定值及第二推定值算出PM堆积量。通过如上所述算出PM堆积量，能够提高PM堆积量的算出精度。
另外，在第一推定值及第二推定值的误差大的情况下，第一推定值的范围与第二推定值的范围重复的范围的幅度(以下，称为“重复范围”)增大。因此，堆积量算出部51在重复范围的幅度为规定值以上的情况下，不基于第一推定值及第二推定值算出PM堆积量。由此，能够进一步提高PM堆积量的算出精度。
另外，在第三实施方式中，与第二实施方式同样，堆积量算出部51在不基于第一推定值及第二推定值算出PM堆积量的情况下，基于内燃机的运转状态来算出PM堆积量。由此，能够防止PM堆积量的算出频度的下降。
<堆积量算出处理>
图12是表示本发明的第三实施方式的堆积量算出处理的控制例程的流程图。本控制例程由ECU31以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S301中，与图11A的步骤S201同样，堆积量算出部51基于内燃机的运转状态来算出PM堆积量。
接下来，在步骤S302中，与图5的步骤S101同样，堆积量算出部51算出PM堆积量的第一推定值。此时，堆积量算出部51算出第一推定值作为具有幅度的值(例如3～5g)。在基于流入废气的流量来算出第一推定值的情况下，流入废气的流量越小，则第一推定值的范围越宽。
接下来，在步骤S303中，与图5的步骤S103同样，堆积量算出部51判定是否执行了燃料切断控制。在判定为执行了燃料切断控制的情况下，本控制例程进入步骤S304。
在步骤S304中，与图5的步骤S103同样，堆积量算出部51算出PM堆积量的第二推定值。此时，堆积量算出部51算出第二推定值作为具有幅度的值。向过滤器23的氧供给产生的流出废气的温度的上升量越小，则第二推定值的范围越宽。而且，在基于向过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度来算出第二推定值的情况下，向过滤器23的氧供给开始时的过滤器23的温度越低，则第二推定值的范围越宽。
接下来，在步骤S305中，堆积量算出部51判定第一推定值的范围与第二推定值的范围是否重复。在判定为第一推定值的范围与第二推定值的范围重复的情况下，本控制例程进入步骤S306。
在步骤S306中，堆积量算出部51判定重复范围的幅度是否为规定值以上。规定值被预先确定。在步骤S306中判定为重复范围的幅度小于规定值的情况下，本控制例程进入步骤S307。
在步骤S307中，堆积量算出部51基于第一推定值及第二推定值来算出PM堆积量。具体而言，堆积量算出部51算出第一推定值的范围与第二推定值的范围重复的范围内的值作为PM堆积量。
例如，堆积量算出部51算出第一推定值的范围与第二推定值的范围重复的范围的最大值(图13的例子中的值X)作为PM堆积量。由此，能够抑制PM堆积量被比实际的值少地估计的情况。其结果是，在实际的PM堆积量成为过剩之前在内燃机中能够执行所需的控制。在步骤S307之后，本控制例程结束。
需要说明的是，步骤S301及步骤S306中的至少一方也可以省略。而且，本控制例程与图5的控制例程同样地可以变更。
<其他的实施方式>
以上，说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明没有限定为上述实施方式，在权利要求书的记载内可以实施各种修正及变更。例如，可以从排气净化装置省略催化剂20。
另外，内燃机可以是以轻油为燃料的柴油发动机。这种情况下，在内燃机的排气通路配置氧化催化剂作为催化剂20，配置柴油颗粒过滤器(DPF)作为过滤器23。
另外，检测流入废气的温度的上游侧温度传感器可以配置于比过滤器23靠上游侧的排气通路。这种情况下，堆积量算出部51可以通过从由温度传感器41检测到的温度减去由上游侧温度传感器检测到的温度来算出流出废气的温度的上升量。
另外，上述的实施方式可以任意地组合实施。例如，在将第二实施方式与第三实施方式组合的情况下，在图11A的步骤S204及步骤S208中算出第一推定值及第二推定值作为具有幅度的值，在图11B的步骤S211与步骤S212之间执行图12的步骤S305及步骤S306。

Claims (10)

1.一种内燃机的排气净化装置，具备：
过滤器，配置于内燃机的排气通路并捕集废气中的颗粒状物质；
差压传感器，检测所述过滤器的前后的差压或比该过滤器靠上游侧的所述排气通路内的压力与大气压的差压；
温度传感器，配置于比所述过滤器靠下游侧的所述排气通路，并检测从该过滤器流出的废气的温度；及
堆积量算出部，算出堆积于所述过滤器的颗粒状物质的量，
所述堆积量算出部基于所述差压来算出所述颗粒状物质的量的第一推定值，基于向所述过滤器的氧供给所产生的所述废气的温度的上升量来算出所述颗粒状物质的量的第二推定值，基于该第一推定值及该第二推定值来算出所述颗粒状物质的量，
所述堆积量算出部基于执行了燃料切断控制时的所述废气的温度的上升量来算出所述第二推定值，所述燃料切断控制是停止向所述内燃机的燃烧室的燃料供给的控制。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述堆积量算出部算出所述第一推定值的范围与所述第二推定值的范围重复的范围内的值作为所述颗粒状物质的量。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述堆积量算出部算出所述第一推定值的范围与所述第二推定值的范围重复的范围内的最大值作为所述颗粒状物质的量。
4.根据权利要求2或3所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述堆积量算出部在所述第一推定值的范围与所述第二推定值的范围重复的范围的幅度为规定值以上的情况下，不基于所述第一推定值及所述第二推定值算出所述颗粒状物质的量。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述堆积量算出部在向所述过滤器流入的废气的流量为规定流量以上时，基于通过所述差压传感器检测到的所述差压来算出所述第一推定值。
6.根据权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述堆积量算出部在所述废气的流量为所述规定流量以上且该流量的变动量为规定值以下时，基于通过所述差压传感器检测到的所述差压来算出所述第一推定值。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述堆积量算出部仅在向所述过滤器的氧供给开始时的所述过滤器的温度为规定温度以上的情况下算出所述第二推定值。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述堆积量算出部在所述第一推定值的算出时期与所述第二推定值的算出时期之差为规定时间以上的情况下、在所述第一推定值的算出时期与所述第二推定值的算出时期之间向所述内燃机的燃烧室供给的吸入空气量的合计为规定量以上的情况下、或者在所述第一推定值的算出时期与所述第二推定值的算出时期之间向所述内燃机的燃烧室供给的燃料量的合计为规定量以上的情况下，不基于所述第一推定值及所述第二推定值算出所述颗粒状物质的量。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述堆积量算出部在不基于所述第一推定值及所述第二推定值算出所述颗粒状物质的量的情况下，基于所述内燃机的运转状态来算出所述颗粒状物质的量。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述内燃机的排气净化装置还具备在比所述过滤器靠上游侧的所述排气通路配置的催化剂，
所述堆积量算出部在向所述过滤器供给氧时向所述催化剂供给燃料的情况下，还基于向所述过滤器流入的废气中的氧浓度来算出所述第二推定值。
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