JP2008038822A - エンジンの燃料未燃分推定装置、排気浄化装置の温度推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの燃料未燃分や、ＤＰＦをはじめとする排気浄化装置の温度を、より高い精度で推定することのできるエンジンの燃料未燃分推定装置、及び排気浄化装置の温度推定装置を提供する。
【解決手段】制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいて燃料燃焼後にエンジン１０から排出される燃料未燃分（主にＨＣ量）やＤＰＦ１７の温度を推定する装置（ＥＣＵ５０）として、エンジン１０から直接的に排出された排気の温度を検出する排気温センサ１７ｂと、この排気温センサ１７ｂにより検出されるエンジン出ガス排気温度に基づいて、要求エンジン運転状態から推定した燃料未燃分の推定値についての推定誤差、すなわち要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態との運転状態誤差分を補償するプログラムと、を備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料燃焼後にエンジンから排出される燃料未燃分や、排気浄化装置の温度を推定する装置に関し、詳しくは制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御システムにあってその要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの燃料未燃分や排気浄化装置の温度を推定するエンジンの燃料未燃分推定装置、及び排気浄化装置の温度推定装置に関する。

この種の装置としては従来、例えば特許文献１に記載される装置がある。この装置は、ＰＭを捕集するＰＭ除去用フィルタとしてのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）搭載のディーゼルエンジンを制御対象とするエンジン制御システムにあって、エンジン運転状態を制御する際の制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの燃料未燃分やＤＰＦ温度を推定するものである。具体的には、この装置は、エンジン回転速度と一吸気行程あたりの筒内燃料噴射量とで区分される要求エンジン運転状態毎にその運転状態において発生する燃料未燃分やＤＰＦに作用する熱量を定めたマップを有して構成されており、実際の運転時においては、このマップを参照しつつ、実際の要求エンジン運転状態に基づいて上記燃料未燃分やＤＰＦ温度を求めるようにしている。
特開２００３−２５４０３８号公報

しかしながら、こうしたエンジン制御システムにおいて、要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態とは必ずしも一致するとは限らない。例えばこうしたエンジン制御システムにおいては通常、多気筒エンジンの場合は気筒（シリンダ）間で、またエンジンを大量生産した場合にはエンジン間でも、制御部品の特性について少なからずの個体差が生じる。また、制御部品の経年変化等に起因する特性変化も無視することができないものとなっている。具体的には、例えばインジェクタ等からなる燃料噴射弁の噴射量は、個体差や経年変化等により、制御目標値としての噴射量指令値（要求噴射量）と実際に噴射される燃料量との間でずれ（噴射量誤差）が生まれる。このような場合、上記特許文献１に記載の装置では、要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態との間に誤差が生まれることにより、この要求エンジン運転状態に基づいて推定される上記燃料未燃分やＤＰＦ温度についても少なからずの推定誤差が生じるようになる。そして、ＤＰＦ加熱時（例えば再生処理としてＤＰＦに捕集したＰＭを燃焼している時）においてＤＰＦ温度の推定誤差が大きい場合には、ＤＰＦの過昇温に起因してＤＰＦが破損（溶損）してしまうおそれすらある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、エンジンの燃料未燃分や、ＤＰＦをはじめとする排気浄化装置の温度を、より高い精度で推定することのできるエンジンの燃料未燃分推定装置、及び排気浄化装置の温度推定装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。

請求項１に記載の発明では、制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御システムにあってその要求エンジン運転状態に基づいて燃料燃焼後にエンジンから排出される燃料未燃分を推定するエンジンの燃料未燃分推定装置において、前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたエネルギーの大小を示す燃焼エネルギー相当値を検出する燃焼エネルギー検出手段と、前記燃焼エネルギー検出手段により検出される１乃至複数の燃焼エネルギー相当値に基づいて、前記燃料未燃分の推定値についての、前記要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態との運転状態誤差分を補償する運転状態誤差分補償手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明では、制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御システムにあって、燃料燃焼後に前記エンジンから排出される燃料未燃分に応じて変化する排気浄化装置の温度を、前記要求エンジン運転状態に基づいて推定する排気浄化装置の温度推定装置において、前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたエネルギーの大小を示す燃焼エネルギー相当値を検出する燃焼エネルギー検出手段と、前記燃焼エネルギー検出手段により検出される１乃至複数の燃焼エネルギー相当値に基づいて、前記排気浄化装置の温度推定値についての、前記要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態との運転状態誤差分を補償する運転状態誤差分補償手段と、を備えることを特徴とする。

周知のように、エンジンはシリンダ内で燃料を燃焼して出力（エネルギー）を生成している。したがって、図１５に示すように、シリンダ内での燃焼量が大きいほど、換言すれば燃料燃焼により生成されるエネルギーが大きいほど、燃料の燃え残りである燃料未燃分（可燃成分量）は少なくなる。発明者はこの点に着目し、燃焼エネルギー相当値と真のエンジン運転状態との間に強い相関関係を見出し、この燃焼エネルギー相当値に基づいて運転状態誤差分を補償する上記装置を発明した。これら請求項１又は１２に記載の発明によれば、前述の噴射量誤差をはじめとする各種の運転状態誤差があっても、その誤差分が上記運転状態誤差分補償手段により補償され、エンジンの燃料未燃分や、前述のＤＰＦをはじめとする排気浄化装置の温度を、より高い精度で推定することができるようになる。また、１つだけでなく２つ以上の燃焼エネルギー相当値を用いるようにすれば、より高い精度で、これらエンジンの燃料未燃分や排気浄化装置の温度を推定することも可能になる。

なお、請求項１２に記載の装置については、請求項１３に記載の発明のように、前記排気浄化装置が酸化触媒付きのＰＭ除去用フィルタである構成として特に有効である。ＤＰＦに代表されるこうした構成においては、酸化触媒へ未燃燃料を添加することにより、容易に触媒上で酸化反応が起こり発熱する。したがって、このような構成はフィルタ温度を簡易に上昇させる上で特に有益であり、上記請求項１２に記載の構成を実現する上でも、実用面からみて特に有効な構成となる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の装置において、前記燃焼エネルギー検出手段は、前記燃焼エネルギー相当値の１つとして前記エンジンから直接的に排出された排気の温度を検出するものであり、前記運転状態誤差分補償手段は、その排気温度が高くなるほど前記燃料未燃分の推定値が減少する方向への補償を行うものであることを特徴とする。

前記エンジンから直接的に（途中に大きな温度変化を生じさせるものを介さずに）排出された排気の温度は、前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたエネルギーの大小を示し（排気温度が大きいほど燃焼エネルギーも大きい）、しかも比較的高応答でそのエネルギー変化（ひいてはエンジン運転状態の変化）に追従する。発明者は、この点に着目し、上記装置を発明した。こうした構成であれば、上記真のエンジン運転状態、ひいては運転状態誤差分を的確に、しかも早期に求めることが可能になる。また、排気温センサは一般的な自動車等において用いられているため、こうした排気温度の検出は容易であり、上記構成は実用性も高い。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の装置において、前記燃焼エネルギー検出手段は、前記燃焼エネルギー相当値の１つとして前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたトルクの大小を示すトルク相当値を検出するものであり、前記運転状態誤差分補償手段は、そのトルク相当値が大きくなるほど前記燃料未燃分の推定値が減少する方向への補償を行うものであることを特徴とする。

前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたトルクも、前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたエネルギーの大小を示す（トルクが大きいほど燃焼エネルギーも大きい）。このため、こうした構成によっても、上記真のエンジン運転状態、ひいては運転状態誤差分を的確に求めることが可能になる。

そしてこの場合は、請求項４に記載の発明のように、前記トルク相当値が、前記エンジンでの燃料燃焼時の筒内圧力である構成とすることが有効である。近年、筒内圧力を検出するための筒内圧センサを備える自動車等も実用化が検討されている。このため、こうした構成であれば、上記請求項３に記載の構成をより容易且つ的確に実現することができる。

また、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置について、前記運転状態誤差分を取得するための構成を追加する場合には、請求項５に記載の発明のように、時々の要求エンジン運転状態に対応する前記燃焼エネルギー相当値の基本値を取得する燃焼エネルギー基本値取得手段と、前記燃焼エネルギー基本値取得手段により取得される燃焼エネルギー相当値の基本値と前記燃焼エネルギー検出手段により検出される燃焼エネルギー相当値の真値との差分値として前記運転状態誤差分を算出する運転状態誤差分算出手段と、を備える構成とすることが実用上有効である。こうした構成であれば、既存のマイクロコンピュータ等を用いて容易に実現することが可能である。

またこの場合、前記燃焼エネルギー基本値取得手段としては、例えば前記要求エンジン運転状態についての区分領域ごとに前記燃焼エネルギー相当値の基本値を定めるマップを参照しつつ、前記時々の要求エンジン運転状態に対応する燃焼エネルギー相当値の基本値を取得するものが特に有効である。こうした構成であれば、容易且つ的確に、前記時々の要求エンジン運転状態に対応する燃焼エネルギー相当値の基本値を取得することができるようになる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、前記運転状態誤差分補償手段により補償された前記燃料未燃分の推定値、又は同補償に用いた前記運転状態誤差分を、その時の要求エンジン運転状態に関連付けて所定の記憶装置に格納する燃料未燃分推定値格納手段を備え、前記燃料未燃分の推定値、又は運転状態誤差分として燃料未燃分推定値格納手段に格納されている値を用いることを特徴とする。

こうした構成であれば、予め実験等で得ておかなくとも、すなわち装置出荷後においても、要求エンジン運転状態の所定区分領域に対してそれぞれ前記燃料未燃分の推定値や同補償に用いた運転状態誤差分を関連付けるマップを容易に（自動的に）作成することができる。そして、過去に補償を行ったことのある要求エンジン運転状態については、その時に求めて所定の記憶装置に格納しておいた値（すなわちマップ上の値）を用いることで、燃焼エネルギー相当値の検出や燃料未燃分推定値又は運転状態誤差分の算出に際しての検出時間や演算時間等が必要なくなり、これら推定値や運転状態誤差分の取得時間が大幅に短縮されるようになる。このため、補正値を早期に取得することが可能になり、同時性の高い検出を行うことができるようになる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、前記運転状態誤差分補償手段により補償された前記燃料未燃分の推定値に基づいて前記エンジン制御システムの性能劣化の度合を判定するエンジン制御システム劣化度合判定手段を備えることを特徴とする。

自動車等のエンジン制御システムにおいては一般に、燃料未燃分の排出レベルは一定水準に保つ必要がある。このため、上記構成のように、燃料未燃分の推定値に基づいて（例えば閾値や許容範囲との比較により）エンジン制御システムの性能劣化の度合を判定する構成とすることは有益である。こうした構成によれば、エンジン制御システムの故障等を早期に検出したり異常動作を未然に防止したりすることができるようになる。

具体的には、例えば請求項８に記載の発明のように、前記エンジンの排気通路に対して、ＰＭ（粒子状物質）を捕集してその捕集したＰＭを除去するための再生処理として燃焼処理の施される触媒付フィルタが配設されている場合には、同フィルタの再生処理中にあって前記エンジン制御システム劣化度合判定手段により前記エンジン制御システムの性能劣化の度合が許容レベルよりも大きいと判定された場合にそのフィルタの再生処理を中止する再生処理中止手段をさらに備える構成とすることが有効である。

一般に、触媒付フィルタ（例えば前段に触媒を設けたフィルタ、あるいは触媒を担持させたフィルタ等）としては、例えば出力トルク生成のためのメイン噴射（通常は上死点付近）から所定時間遅れた時期になされるポスト噴射等によりその触媒（例えば酸化触媒）に対して未燃燃料を添加してその反応熱（例えば酸化反応による発熱）で捕集ＰＭの燃焼、ひいてはフィルタの再生を行うものが知られている。しかしこの場合において、例えば燃料噴射弁の故障等に起因して誤って触媒に対して過剰な未燃燃料が添加されるようなことがあると、前述の過昇温に起因したフィルタの破損（溶損）が懸念されるようになる。このため一般に、このようなフィルタでは、特にフィルタ温度の管理が重要視されている。この点、上記構成によれば、燃料未燃分の推定値に基づいてエンジン制御システムの異常の有無、ひいてはフィルタの過昇温の有無が判定されることで、フィルタの溶損等を未然に防止することが可能になる。

また、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンの排気通路に対して、ＰＭ（粒子状物質）を捕集するための触媒付フィルタが配設されている場合には、請求項９に記載の発明のように、前記運転状態誤差分補償手段により補償された前記燃料未燃分の推定値に基づいて前記フィルタの温度を推定するフィルタ温度推定手段をさらに備える構成とすることが有効である。

例えば酸化触媒を担持したＤＰＦ等においては、その触媒に添加される未燃燃料（例えばＨＣ）が多くなるほどＤＰＦにて触媒反応（酸化反応）が活発に起こり発熱するため、燃料未燃分の送入量が増すほどＤＰＦ本体の温度は上昇する。そこで、上記構成のように、高い精度で推定された前記燃料未燃分の推定値を用いるようにすれば、触媒上での燃料未燃分の反応による発熱分についてその温度上昇の度合をより高い精度で推定することが可能になり、ひいてはその温度上昇の度合に基づき上記フィルタの温度をより高い精度で推定することが可能になる。なお、フィルタの温度は、例えばフィルタ入口付近（上流側近傍）に設けた排気温センサ等の検出値に対し、上記燃料未燃分の触媒反応による温度上昇分を加算することによって容易に算出することができる。

また、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンの排気通路に対して、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を窒素と酸素に分解するような還元反応を促進する還元触媒が配設されている場合には、請求項１０に記載の発明のように、前記運転状態誤差分補償手段により補償された前記燃料未燃分の推定値に基づいて、前記還元触媒に対する還元剤の添加量としての前記燃料未燃分を推定する還元剤添加量推定手段をさらに備える構成とすることが有効である。

例えば自動車等で用いられるＮＯｘ吸蔵触媒等の還元触媒においては、ＮＯｘの還元剤として未燃燃料（例えばＨＣ）を用いているものがあり、これらの触媒では、還元剤の添加量として燃料未燃分の管理が重要となる。この点、上記構成によれば、燃料未燃分を高精度に推定することができるようになり、還元触媒の触媒反応を的確に制御することが可能になる。なお、還元触媒には、還元反応だけを促進する触媒のみならず、酸化反応と還元反応との両方を促進する触媒等も含まれる。すなわち、例えばＨＣ及びＣＯ等は酸化することにより、またＮＯｘ等は還元することにより、それぞれを無害化する三元触媒等も含まれる。

請求項１１に記載の発明では、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置において、前記要求エンジン運転状態には、少なくとも要求トルク値とエンジン回転速度とが含まれることを特徴とする。

前記エンジンでの燃料燃焼により生成されるエネルギーの大きさは、基本的には、上記要求トルク値とエンジン回転速度とに基づいて一意的に定まる。このため、エンジンの燃料未燃分や排気浄化装置の温度を精度よく推定する上では、前記要求エンジン運転状態として、これら要求トルク値とエンジン回転速度とが含まれる構成が有効である。なお、ディーゼルエンジンでは、前記要求トルク値として特に燃料噴射量の影響が大きい。

なお、これらの発明（装置）は、自動車に限られない広い分野（例えば船舶や航空機等）でのエンジンに対して適用可能なものであるが、特に自動車に適用（搭載）して有益であることは上述のとおりである。

［第１の実施形態］
以下、本発明に係るエンジンの燃料未燃分推定装置、及び排気浄化装置の温度推定装置を具体化した第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の各装置も、上記特許文献１に記載の装置と同様、制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御システムにあってその要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの燃料未燃分や排気浄化装置の温度を推定するものである。そして特に本実施形態では、こうした装置が、車両ディーゼルエンジン（内燃機関）についてのコモンレール式燃料噴射制御システムに搭載されている。

はじめに、図１を参照して、このシステムの構成について詳述する。

図１は、本実施形態に係る各装置の搭載された車両制御システムの概要を示す構成図である。

同図１に示されるように、このエンジン制御システムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えた４気筒のレシプロ式ディーゼルエンジン１０を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）５０等を有して構築されている。

エンジン１０は、４つのシリンダ（気筒）２０内にそれぞれピストン（図示略）が収容されて構成されており、シリンダ２０内の燃焼室での燃料燃焼により生成されるエネルギーに基づきシリンダ２０内でピストンを往復動させることにより、各ピストンの往復動に伴ってこれら各ピストンに対して設けられた図示しない出力軸としてのクランク軸がそれぞれ回転するようになっている。そして、シリンダ２０内の各燃焼室に対しては、各燃焼室にそれぞれ開口するように吸気管１１及び排気管１２（排気通路）が設けられており、図示しないカムによって駆動される吸気弁と排気弁とによりその開口部が開閉されるようになっている。

吸気管１１には、吸気管１１最上流部のエアクリーナ１３を通じて吸入される新気量を検出するためのエアフロメータ１４が設けられている。そして、このエアフロメータ１４の下流側には、吸入空気を冷却するインタークーラ１５が設けられている。さらにこのインタークーラ１５の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ１６ａとが設けられている。

他方、排気管１２には、排気中のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１７が排気浄化装置として配設されている。そして、このＤＰＦ１７の上流側には、排気温度を検出するための排気温センサ１７ｂが設けられており、この排気温センサ１７ｂの検出値と、当該燃料未燃分推定装置により推定されるエンジンの燃料未燃分（主にＨＣ量）とに基づいてＤＰＦ１７の温度（中心温度）を検出することができるようになっている。

ここでＤＰＦ１７は、例えばコーディエライト等の耐熱性セラミックからなる円筒状の多孔質隔壁構造にあってハニカム（蜂の巣）状の穴が交互に（市松状に）目封じされたウォールフロー型のフィルタ基材１７ａ（モノリス担体）により、例えばＰｔ等からなる酸化触媒が担持（詳しくは隔壁にコーティング）されて構成されている。そうして、エンジン１０からの排気がこのＤＰＦ１７（フィルタ基材１７ａ）の多孔質隔壁を通過する際には、排気中のＰＭが同ＤＰＦ１７に捕集され、定期的に（又は不定期にＰＭ捕集量に応じて）燃焼処理が行われることにより、その都度ＤＰＦ１７に捕集されたＰＭが燃焼され、無害化した炭酸ガスとして排出されるようになっている。また、このＤＰＦ１７は酸化触媒を担持していることで、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）と共に、ＨＣやＣＯを除去することができるようになっている。

さらに、このＤＰＦ１７を備える排気管１２には、ＤＰＦ１７入口付近の圧力とＤＰＦ１７出口付近の圧力との差圧を検出する差圧センサ１７ｃが設けられている。そして、この差圧センサ１７ｃにより検出される差圧は、ＤＰＦ１７による圧力損失に相当し、上記ＰＭ捕集によるＤＰＦ１７の目詰まりの度合を示すものとなる。このため、例えば所定のマップ（例えば予め実験等により測定したＤＰＦ出入口の差圧とＰＭ捕集量との関係を定めるマップ）を参照することにより、この差圧に基づいてＤＰＦ１７にて捕集されたＰＭの量（ＰＭ捕集量）を算出することができる。

一方、各シリンダ２０内において燃焼室には、それぞれ同燃焼室内での燃焼に供される燃料（軽油）を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁としてのインジェクタ２１と、同燃焼室内の圧力（筒内圧力）を検出するための筒内圧センサ２０ａとが、さらに設けられている。そして、これらインジェクタ２１は、高圧燃料配管を介して蓄圧配管としてのコモンレール２２に接続されており、このコモンレール２２には、図示しない燃料ポンプから高圧燃料が逐次圧送され、噴射圧力に相当する高圧燃料が蓄えられるようになっている。エンジン１０においては、これらインジェクタ２１の開弁駆動により各シリンダ２０に対して所要の量の燃料が随時噴射供給されている。すなわち、同エンジン１０の運転時には、吸気弁の開動作により吸入空気が吸気管１１からシリンダ２０の燃焼室内へ導入され、これがインジェクタ２１から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でシリンダ２０内のピストンにより圧縮されて着火（自己着火）、燃焼し、排気弁の開動作により燃焼後の排気が排気管１２へ排出されることになる。こうしたコモンレールシステムでは、燃料系の制御をエンジン制御用のＥＣＵ５０が行うため、基本的にはエンジン運転状態（例えば回転速度や負荷等）の影響を受けずに必要な時に必要な噴射量・噴射圧力で燃料を供給することができる。

さらにこのシステムにおいて、吸気管１１と排気管１２との間にはターボチャージャ１８が配設されている。このターボチャージャ１８は、吸気管１１（エアフロメータ１４とインタークーラ１５との間）に設けられた吸気コンプレッサ１８ａと、排気管１２の中途（ＤＰＦ１７の上流側）に設けられた排気タービン１８ｂとを有し、これらコンプレッサ１８ａ及びタービン１８ｂがシャフト１８ｃにて連結されている。すなわち、排気管１２を流れる排気によって排気タービン１８ｂが回転し、その回転力がシャフト１８ｃを介して吸気コンプレッサ１８ａに伝達され、この吸気コンプレッサ１８ａにより、吸気管１１内を流れる空気が圧縮されて過給が行われる。またこの時、過給された空気が上記インタークーラ１５によって冷却されることにより、吸入空気の充填効率が高められることになる。

また、排気の一部をＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ装置１９も、同じく吸気管１１と排気管１２との間に配設されている。このＥＧＲ装置１９は、基本的には、吸気管１１と排気管１２とを連通するように設けられたＥＧＲ配管１９ａと、このＥＧＲ配管１９ａの通路面積をバルブ開度により調節する電磁弁等からなるＥＧＲバルブ１９ｂと、当該配管内を通過するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１９ｃとによって構成されている。このＥＧＲ装置１９では、こうした構成に基づき、ＥＧＲ配管１９ａを通じて排気の一部を吸気系に再循環することにより燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を低減している。

また、図示しない車両には、上記各センサのほかにもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ（主回転速度センサ）及び気筒判別センサ（副回転速度センサ）等からなる回転速度センサ４１や、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ４２等が設けられている。

そして、こうしたシステムの中で電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ５０である。このＥＣＵ５０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備え、エンジン１０の運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づいて所望とされる態様で上記インジェクタ２１等の各種アクチュエータを操作することにより、上記エンジン１０に係る各種の制御を行うものである。また、このＥＣＵ５０に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、メインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）等といった各種の演算装置及び記憶装置によって構成されている。そして、ＲＯＭには、当該エンジン燃料未燃分やＤＰＦ温度の推定に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。

以上、本実施形態に係る車両制御システムの全体的な構成について説明した。次に、このシステムの動作について説明する。

このエンジン制御システムにおいては、ＥＣＵ５０による演算及び各種プログラムの実行のもと、エンジン１０の運転状態を最適な状態にするための制御目標値としての要求エンジン運転状態が逐次算出されている。具体的には、エンジン１０の運転状態に応じた最適な燃料噴射パターン、燃料噴射量、噴射時期、噴射圧力、点火時期、及びＥＧＲ量等が、要求トルク値やエンジン回転速度をはじめとする様々な条件に基づいて逐次算出されている。また、要求トルク値も、アクセル開度及びエンジン回転速度等に基づいて逐次算出されている。そして、このような都度の要求エンジン運転状態を満足（実現）すべく、エンジン１０の各種アクチュエータに対してそれぞれフィードバック制御が行われることで、要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態とが一致するように制御されている。なお、本実施形態では、実用性の高い構成の一例として、一般的なディーゼルエンジンのエンジン制御について本発明を適用した場合を想定し、空燃比についてはフィードバック制御を行わず、常にリーンな空燃比に設定されているものとする。したがって、エンジン１０のトルク値は、基本的には、燃料噴射量のみによって制御されている。

このように、上記システムでは要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態とを一致させるような制御を行っている。そして、本実施形態に係るエンジンの燃料未燃分推定装置は、要求エンジン運転状態に基づいて燃料燃焼後にエンジン１０から排出される燃料未燃分（主にＨＣ量）を推定するものである。しかしながら、実際には上記各種の制御部品の個体差や経年変化等により、これら要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態とが必ずしも一致しないことは前述したとおりであり、またこの運転状態のずれに起因して要求エンジン運転状態に基づいて推定される燃料未燃分に推定誤差が生じることも前述したとおりである。そこで、本実施形態の装置では、エンジン１０での燃料燃焼により生成されたエネルギー（燃焼エネルギー）の大小を検出することにより、その検出値に基づいて上記運転状態のずれに起因する推定誤差（運転状態誤差分）を補償するようにしている。具体的には、排気温センサ１７ｂ（図１）により、排気温度（燃焼エネルギー相当値）として上記燃焼エネルギーの大小を検出する。

以下、図２〜図５を併せ参照して、この運転状態誤差分の補償態様についてさらに説明する。なおここでは、特にＤＰＦ１７（図１）の再生処理時において発生する燃料未燃分を推定する場合について例示する。

まず、図２を参照しつつ、ＤＰＦ再生処理の一態様について説明する。なお、上述のように、一般のディーゼルエンジンでは、燃焼制御（特にトルク制御）としては燃料量のコントロールを主として、通常スロットルバルブ１６（図１）は一定開度（例えば略全開状態）に保持されている。しかし、ＤＰＦ１７の再生が必要になった場合には、排気温度の調整等のためにスロットルバルブ１６の開度も適宜に制御される。

例えば図２は、ＤＰＦ再生処理時の燃料噴射パターンの一態様を示すタイミングチャートである。同図２に示されるように、この例では１回の燃焼に際して複数回の燃料噴射（多段噴射）を行うことによって、ＤＰＦ１７の再生処理を行っている。すなわち、まずパイロット噴射（噴射形状Ｌ１）として少量の燃料を噴射することにより、着火直前における燃料と空気の混合を促進するとともに、着火時期の遅れを短縮してＮＯｘ発生の抑制や燃焼音・振動の低減を図る。そうして、このパイロット噴射の後、ＴＤＣ（上死点）付近で、出力トルク生成のためのメイン噴射（噴射形状Ｌ２）を行う。さらに、このメイン噴射から所定時間遅れた時期に２回のポスト噴射（噴射形状Ｌ３，Ｌ４）を燃焼がつながる程度の間隔を空けて行うことにより、排気温度を上昇させるとともにＤＰＦ１７の酸化触媒に対して未燃燃料（主にＨＣ）を添加してその反応熱（酸化反応による発熱）で捕集ＰＭの燃焼、ひいては同ＤＰＦ１７の再生を行うようにしている。なお、こうした燃料噴射パターンに限られず、燃料噴射パターンとしては、都度の要求トルク値、エンジン回転速度、ＤＰＦ捕集ＰＭ量、及びＤＰＦ温度等に基づいて最適なパターンが設定される。

次に、図３〜図５を参照しつつ、こうした再生処理時において発生する未燃燃料量（エンジンの燃料未燃分）の推定態様について説明する。

図３は、本実施形態の上記ＥＣＵ５０により実行される燃料未燃分の推定について、その処理手順を示すフローチャートである。なお、図３の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、少なくとも上記ＤＰＦ１７の再生処理時において、エンジン１０の各シリンダ２０についてそれぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。そして、この図３の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

同図３に示されるように、この一連の処理においては、まずステップＳ１１で、例えば所定のマップを参照しつつ、補正前の基本値として、その時の要求エンジン運転状態に応じた所定の基本エンジン出ガス排気温度及び基本エンジン出ガス燃料未燃分（燃料未燃分の推定値に相当）を取得する。図４に、これら基本値の取得に用いるマップの一例を示す。

同図４に示すように、このマップは、エンジン回転速度及び要求トルク値の各値が定まれば、それに対応する上記各基本値、すなわち基本エンジン出ガス排気温度及び基本エンジン出ガス燃料未燃分が一意的に定められる２次元マップであり、例えば予め実験等により各パラメータ間の対応関係を求めてマップ化したものである。すなわち、例えばエンジン回転速度が「Ａ」、要求トルク値が「Ｂ」であれば、図中に斜線でハッチングされた部分の値が、これら各基本値として得られることになる。

次に、ステップＳ１２で、排気温センサ１７ｂによりエンジン１０から直接的に排出された排気（エンジン出ガス）の温度として検出される真のエンジン出ガス排気温度と、先のステップＳ１１にて取得した基本エンジン出ガス排気温度との差分値（＝真のエンジン出ガス排気温度−基本エンジン出ガス排気温度）として、補正されたΔエンジン出ガス排気温度を取得する。

そして、続くステップＳ１３では、このΔエンジン出ガス排気温度と例えば所定のマップとに基づいて、先のステップＳ１１にて取得した基本エンジン出ガス燃料未燃分についての、上述の運転状態のずれに起因する燃料未燃分の推定誤差（運転状態誤差分）を補償するためのエンジン出ガス燃料未燃分補正値を取得する。図５に、この補正値の取得に用いるマップの一例を示す。

同図５に示すように、このマップは、上記Δエンジン出ガス排気温度によりエンジン出ガス燃料未燃分補正値が一意的に定められる１次元マップであり、例えば予め実験等により両者の対応関係を求めてマップ化したものである。詳しくは、先の図１５に示した燃焼エネルギー（燃焼量）と燃料未燃分との関係により、燃焼エネルギー（厳密には燃焼エネルギー相当値であるΔエンジン出ガス排気温度）が大きくなるほど、先のステップＳ１１にて取得した燃料未燃分推定値に対する補正量についてもこれを、よりマイナス側（減らす方）へ増量するような補正値が得られるようになっている。

こうしてエンジン出ガス燃料未燃分補正値が得られ、続くステップＳ１４で、この補正値により、例えば「基本エンジン出ガス燃料未燃分＋エンジン出ガス燃料未燃分補正値」なる演算を行うことにより、先のステップＳ１１にて取得した基本エンジン出ガス燃料未燃分についての上記運転状態誤差分を補償している。これにより、エンジン１０の燃料未燃分がより高い精度で推定されることになる。

また本実施形態では、こうして得られた燃料未燃分を用いて、例えば「排気温センサ１７ｂ（図１）の検出値（検出温度）＋燃料未燃分の触媒反応による温度上昇分」なる演算を行うことにより、ＤＰＦ１７の温度を求めるようにしている。なお、燃料未燃分の触媒反応による温度上昇分は、マップ等を用いることで容易に求めることができる。例えば予め実験等により該触媒反応による温度上昇分と燃料未燃分との対応関係（基本的には燃料未燃分が多くなるほど温度上昇分も大きくなる）を求めて、これをマップ化してＥＣＵ５０に保持させる構成等が有効であり、こうした構成であれば、図３の一連処理を通じて得た燃料未燃分からこの燃料未燃分による上記温度上昇分を容易に求めることができる。

もっとも、図３の一連処理を通じて得た燃料未燃分をＤＰＦ温度推定以外の用途に使用しない場合には、例えば図６に示すように、燃料未燃分自体は算出せず、ＤＰＦ温度のみを推定するようにしてもよい。以下、図６を参照して、この構成についてさらに説明する。なお、この図６のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、基本的には、先の図３のステップＳ１１〜Ｓ１４の処理に準ずるものとなるため、これら各処理についての詳しい説明は割愛する。

まずステップＳ２１で、補正前の基本値として、上述の基本エンジン出ガス排気温度、及び基本ＤＰＦ温度を取得するとともに、続くステップＳ２２で上述のΔエンジン出ガス排気温度を取得する。さらに続くステップＳ２３で、このΔエンジン出ガス排気温度に基づいてＤＰＦ温度補正値を算出することにより、続くステップＳ２４において、このＤＰＦ温度補正値に基づいて最初のステップＳ２１にて取得した基本ＤＰＦ温度（ＤＰＦ温度推定値）についての上述の運転状態誤差分を補償する。こうした構成であれば、燃料未燃分自体は算出せず、ＤＰＦ温度の推定誤差を補償することができる。なお、ここでＤＰＦ温度補正値は、燃料未燃分をＤＰＦ温度に換算したものであり、実質的には、上述のエンジン出ガス燃料未燃分補正値と同じものである。そして、上記基本ＤＰＦ温度も、このＤＰＦ温度補正値に対応するものであり、温度換算値として設定されている。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

（１）制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいて燃料燃焼後にエンジン１０から排出される燃料未燃分（主にＨＣ量）やＤＰＦ１７の温度を推定する装置（ＥＣＵ５０）として、エンジン１０から直接的に排出された排気の温度（燃焼エネルギー相当値）を検出する排気温センサ１７ｂ（燃焼エネルギー検出手段）と、この排気温センサ１７ｂにより検出されるエンジン出ガス排気温度に基づいて、要求エンジン運転状態から推定した燃料未燃分の推定値（基本エンジン出ガス燃料未燃分）についての推定誤差、すなわち要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態との運転状態誤差分を補償するプログラム（運転状態誤差分補償手段、図３のステップＳ１３，Ｓ１４）と、を備える構成とした。これにより、前述の噴射量誤差をはじめとする各種の運転状態誤差があっても、その誤差分が補償されるようになり、エンジンの燃料未燃分をより高い精度で推定することが可能になる。

（２）排気温センサ１７ｂによりエンジン１０から直接的に排出された排気（エンジン出ガス）の温度を検出し、排気温度が高くなるほど燃料未燃分の推定値（基本エンジン出ガス燃料未燃分）が減少する方向への補償を行うようにした（図５参照）。これにより、真のエンジン運転状態、ひいては運転状態誤差分を的確に、しかも早期に求めることが可能になる。

（３）また、こうした排気温センサは一般的な自動車等においても用いられているため、上記構成は実用性も高い。

（４）所定のマップ（図４）を参照して、時々の要求エンジン運転状態に対応するエンジン出ガス排気温度（燃焼エネルギー相当値）の基本値を取得するプログラム（燃焼エネルギー基本値取得手段、図３のステップＳ１１）と、このプログラムにより取得される基本エンジン出ガス排気温度と排気温センサ１７ｂにより検出される真のエンジン出ガス排気温度（燃焼エネルギー相当値の真値）との差分値として上記運転状態誤差分を算出するプログラム（運転状態誤差分算出手段、図３のステップＳ１２）と、を備える構成を、既存のマイクロコンピュータにより実現するようにしたことで、低コスト化や小型化が図られるようにもなる。

（５）図３のステップＳ１４にて補償された燃料未燃分推定値に基づいて、触媒付きのＰＭ除去用フィルタであるＤＰＦ１７の温度を推定するプログラム（フィルタ温度推定手段）を備える構成とした。これにより、ＤＰＦ１７の温度をより高い精度で推定することが可能になる。また、図６に示したような処理によりＤＰＦ温度の推定を行う構成であっても、基本的には、同様の効果又は準ずる効果が得られる。

（６）要求エンジン運転状態に要求トルク値とエンジン回転速度とが含まれるように構成した。これにより、エンジンの燃料未燃分やＤＰＦ１７の温度を精度よく推定することができるようになる。

［第２の実施形態］
次に、本発明に係るエンジンの燃料未燃分推定装置、及び排気浄化装置の温度推定装置を具体化した第２の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に係る各装置も、例えば先の図１に示したような車両制御システムに適用される。そして、そのシステムの構成は、本実施形態でも基本的には先の第１の実施形態で説明したものと同様のものになるため、ここではシステムの構成についての説明を割愛する。以下、本実施形態に係る各装置（特にエンジンの燃料未燃分推定装置）について第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

まず本実施形態でも、エンジン１０での燃料燃焼により生成されたエネルギー（燃焼エネルギー）の大小を検出することにより、その検出値に基づいて前述の運転状態誤差分（要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態とのずれ）を補償するようにしていることは、第１の実施形態と同様である。ただし本実施形態では、燃焼エネルギーの大小を検出するための燃焼エネルギー相当値として複数（２つ）のパラメータを用いることにより、燃料未燃分（主にＨＣ量）の推定精度をさらに高めている。具体的には、エンジン１０での燃料燃焼により生成されたトルクの値（厳密にはトルク値そのものではなく間接的にトルク値を示すトルク相当値）を検出する。筒内圧センサ２０ａによりエンジン１０での燃料燃焼時の筒内圧力として検出し、この検出値を前述のエンジン出ガス排気温度と共に燃焼エネルギー相当値として用いることとする。先の図１等と併せ主に図７〜図９を参照して、以下にこの推定態様をさらに詳しく説明する。

図７は、本実施形態のＥＣＵ５０（図１）により実行される燃料未燃分の推定について、その処理手順を示すフローチャートである。なお、この図７の一連の処理も、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、少なくともＤＰＦ１７の再生処理時において、エンジン１０の各シリンダ２０についてそれぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。そして、この図７の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

同図７に示されるように、この一連の処理においては、まずステップＳ３１で、例えば図８に示されるような所定の２次元マップ（例えば図４に例示したマップに準ずるもの）を参照しつつ、補正前の基本値として、その時の要求エンジン運転状態に対応する所定の基本エンジン出ガス排気温度及び基本エンジントルク値、並びに基本エンジン出ガス燃料未燃分（燃料未燃分の推定値に相当）を取得する。

次いで、先の図３のステップＳ１２，Ｓ１３の処理に準ずるステップＳ３２，Ｓ３３の処理を通じて、運転状態誤差分を補償するための補正値として第１エンジン出ガス燃料未燃分補正値を取得する。図９（ａ）は、この補正値の取得に用いるマップの一例であり、基本的には、図５に例示したマップと同様の相関関係を示すものである。ただし、この第１エンジン出ガス燃料未燃分補正値と後のステップで求める第２エンジン出ガス燃料未燃分補正値（トルク相当値による補正値）との関係によっては、例えば両者の間で重み付け（補正量の比率）の設定等を行うことにより各燃焼エネルギー相当値による補正量の大小を調整した方が推定精度が向上する場合があり、こうした場合においては、１つの燃焼エネルギー相当値のみによる補償で用いるマップ（図５）とは異なるマップで補償を行うことが望ましい。

次に、ステップＳ３４では、筒内圧センサ２０ａにより検出されるエンジン１０での燃料燃焼時の筒内圧力（真のエンジントルク値）と、先のステップＳ３１にて取得した基本エンジントルク値との差分値（＝真のエンジントルク値−基本エンジントルク値）として、補正されたΔエンジントルク値を取得する。

そして、続くステップＳ３５では、このΔエンジントルク値と例えば所定のマップとに基づいて、基本エンジン出ガス燃料未燃分についての、前述の運転状態のずれに起因する燃料未燃分の推定誤差（運転状態誤差分）を補償するための第２エンジン出ガス燃料未燃分補正値を取得する。図９（ｂ）に、この補正値の取得に用いるマップの一例を示す。

同図９（ｂ）に示すように、このマップは、上記Δエンジントルク値により第１エンジン出ガス燃料未燃分補正値が一意的に定められる１次元マップであり、例えば予め実験等により両者の対応関係を求めてマップ化したものである。詳しくは、先の図１５に示した燃焼エネルギー（燃焼量）と燃料未燃分との関係により、燃焼エネルギー（厳密には燃焼エネルギー相当値の１つであるΔエンジントルク値）が大きくなるほど、先のステップＳ３１にて取得した燃料未燃分推定値に対する補正量についてもこれを、よりマイナス側（減らす方）へ増量するような補正値が得られるようになっている。

こうして第１及び第２エンジン出ガス燃料未燃分補正値が得られ、続くステップＳ３６で、これら補正値により、例えば「基本エンジン出ガス燃料未燃分＋第１エンジン出ガス燃料未燃分補正値＋第２エンジン出ガス燃料未燃分補正値」なる演算を行うことにより、先のステップＳ３１にて取得した基本エンジン出ガス燃料未燃分についての上記運転状態誤差分を補償している。これにより、エンジン１０の燃料未燃分がより高い精度で推定されることになる。

以上詳述した本実施形態によれば、前記（１）〜（６）の効果と同様又は準ずる効果に加え、さらに以下の優れた効果が得られる。

（７）２つの燃焼エネルギー相当値を用いるようにしたことで、より高い精度で、エンジンの燃料未燃分（主にＨＣ量）やＤＰＦ温度を推定することが可能になる。

［第３の実施形態］
次に、本発明に係るエンジンの燃料未燃分推定装置、及び排気浄化装置の温度推定装置を具体化した第３の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に係る各装置も、例えば先の図１に示したような車両制御システムに適用される。そして、そのシステムの構成は、本実施形態でも基本的には先の第１の実施形態で説明したものと同様のものになるため、ここではシステムの構成についての説明を割愛する。以下、本実施形態に係る各装置（特にエンジンの燃料未燃分推定装置）について第２の実施形態との相違点を中心に説明する。

まず本実施形態でも、エンジン１０での燃料燃焼により生成されたエネルギー（燃焼エネルギー）の大小を検出することにより、その検出値に基づいて前述の運転状態誤差分（要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態とのずれ）を補償するようにしていることは、第１及び第２の実施形態と同様である。ただし本実施形態では、補償の際に求めた補正値（運転状態誤差分に相当）を、その時の要求エンジン運転状態に関連付けて所定の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭ）に格納しておき、それ以降、時々の要求エンジン運転状態に基づいてその時の要求エンジン運転状態に対応するものがある場合には、以前求めた補正値を上記記憶装置から読み出して用いることとする。これにより、補正値（運転状態誤差分）算出に係る演算負荷の軽減を図るとともに、補償のための補正値を早期に取得することができるようになる。先の図１等と併せ主に図１０を参照して、以下にこの推定態様をさらに詳しく説明する。

図１０は、本実施形態のＥＣＵ５０（図１）により実行される燃料未燃分の推定について、その処理手順を示すフローチャートである。この図１０において、ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理は、図７のステップＳ３１〜Ｓ３６と同様の処理であるため、ここでは処理内容についての詳しい説明は割愛する。なお、この図１０の一連の処理も、図７の処理と同様、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、少なくともＤＰＦ１７の再生処理時において、エンジン１０の各シリンダ２０についてそれぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。また、これも図７の処理と同様のことであるが、この図１０の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

同図１０に示されるように、この一連の処理においても、ステップＳ３１１で、その時の要求エンジン運転状態に対応する補正値が所定の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭ）に格納されていない旨（図中の「ＮＯ」に相当）判断されている間は、第２の実施形態と同様、ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理により燃料未燃分の推定誤差（運転状態誤差分）が補償されることになる。ただし本実施形態の装置では、この時にステップＳ３３，Ｓ３５で算出された第１及び第２エンジン出ガス燃料未燃分補正値（運転状態誤差分に相当）を、ステップＳ３５の直後のステップＳ３５１にて、その時の要求エンジン運転状態に関連付けてそれぞれ上記所定の記憶装置に格納するようにしている。したがって、ステップＳ３１〜Ｓ３６，Ｓ３５１の処理が繰り返し行われることで、例えば図１１に示すように、要求エンジン運転状態（要求トルク値及びエンジン回転速度）と過去に補償に用いた補正値（過去のエンジン出ガス燃料未燃分補正値）との関連付けを行うマップ（同図１１にはステップＳ３１で用いるマップにこの補正値を追加した場合を例示）が上記記憶装置内に自動的に作成されることになる。

他方、上記ステップＳ３１１で、その時の要求エンジン運転状態に対応する（関連付けられた）補正値が、先のステップＳ３５１で格納された補正値の中に存在する、すなわち過去の補償において求めたエンジン出ガス燃料未燃分補正値の中に存在する旨（図中の「ＹＥＳ」に相当）判断された場合には、ステップＳ３１２に進み、それら補正値を上記記憶装置から読み出して、続くステップＳ３６において、それら補正値を用いて燃料未燃分の推定誤差を補償する。

このように、本実施形態では、上記ステップＳ３１１にて過去に算出した補正値が有る旨判断された場合に、補正値算出に係る処理が、すなわちステップＳ３２〜Ｓ３５の処理が割愛される。これにより、演算負荷の軽減が図られ、しかも補償のための補正値を早期に取得することが可能になる。

以上詳述した本実施形態によれば、前記（１）〜（７）の効果と同様又は準ずる効果に加え、さらに以下の優れた効果が得られる。

（８）過去に補償に用いた補正値（運転状態誤差分に相当）を、その時の要求エンジン運転状態に関連付けて所定の記憶装置に格納するプログラム（燃料未燃分推定値格納手段、ステップＳ３５１）と、時々の要求エンジン運転状態に基づいてその時の要求エンジン運転状態に対応するものがある場合には上記記憶装置からその補正値を読み出すプログラム（ステップＳ３１１，Ｓ３１２）と、を備える構成とした。これにより、予め実験等で得ておかなくとも、すなわち装置出荷後でも、要求エンジン運転状態と過去に補償に用いた補正値との関連付けを行うマップ（図１１）を容易に（自動的に）作成することができるようになり、こうしたマップにより改めて補正値を求める必要がなくなる。すなわち、演算負荷の軽減等が図られるようになる。

（９）また一般に、ＤＰＦ再生処理の開始直後等の、エンジンの動作が安定しない過渡期においては、例えば図１２に示されるように、排気温センサ等の検出値が安定する（タイミングｔ２）までの時間が長くなり、燃焼エネルギー相当値として、エンジン出ガス排気温度を用いた場合の燃料未燃分の補正精度は低くなってしまう。この点、上記構成であれば、過去に補正値を求めたことのあるエンジン運転領域においては、過去に用いた補正値により、こうした安定待ちの時間も必要なくなり、エンジンの動作が安定しない過渡期であれ、同時性が高く、また高精度の補正を行うことができるようになる。

なお、この（９）に準ずる効果は、以下のような実施形態によっても得ることができる。すなわち、例えば図７に示した一連の処理を所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行しつつ、またこの際、同処理において算出される都度の補正値（第１及び第２エンジン出ガス燃料未燃分補正値）をその時の要求エンジン運転状態に関連付けて所定の記憶装置に逐次保存（既に値が存在する場合はその値を更新）しつつ、さらに図１３に示すような一連の処理を並列的に所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行するようにした構成においても、上述の構成と同様、同時性が高く、また精度も高い補正を行うことは可能である。以下、図７及び図１３を主に参照しつつこの構成についてさらに説明する。なお、図１３において、ステップＳ３１，Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３６の各処理は、それぞれ前述した図１０で同一の符号が付されたステップと同様の処理である。

すなわち同図１３に示すように、この一連の処理においても、図１０の処理と同様、時々の要求エンジン運転状態に基づいて上記所定の記憶装置内にその時の要求エンジン運転状態に対応する補正値がある場合には過去に補償に用いた補正値（運転状態誤差分に相当）を用いて燃料未燃分推定値の補償を行うようにしている。ただしこの時、図７に示した一連の処理も、この図１３の処理と並列的に実行され、都度の補正値が記憶装置に逐次保存（例えば図１１に示したようなマップが逐次更新）されているため、記憶装置内（マップ上）の補正値は常にその時のエンジン制御システムの状態に応じた最新の値に更新されることになる。したがって、こうした構成であれば、前記（９）に準ずる効果が得られるとともに、経年変化等に起因してエンジン制御システムの状態に変化（例えばアクチュエータの劣化等）があった場合であれ、時々のシステム状態に応じて更新された補正値（学習値）を用いることにより高い精度で燃料未燃分を推定することができるようになる。

［第４の実施形態］
次に、本発明に係るエンジンの燃料未燃分推定装置、及び排気浄化装置の温度推定装置を具体化した第４の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態に係る各装置も、例えば先の図１に示したような車両制御システムに適用される。そして、そのシステムの構成は、本実施形態でも基本的には先の第１の実施形態で説明したものと同様のものになるため、ここではシステムの構成についての説明を割愛する。

本実施形態では、上記第１〜第３の実施形態のいずれかの装置についてさらに、ＤＰＦ１７（図１）の再生処理に係るプログラムを追加した構成について説明する。具体的には、本実施形態の装置は、推定誤差（運転状態誤差分）補償後の燃料未燃分推定値に基づいてエンジン制御システムの性能劣化の度合を判定するプログラム（エンジン制御システム劣化度合判定手段）と、ＤＰＦ１７の再生処理中にあってエンジン制御システムの性能劣化の度合が許容レベルよりも大きいと判定された場合にＤＰＦ１７の再生処理を中止するプログラム（再生処理中止手段）と、を備える。以下、先の図１等と併せ主に図１４を主に参照しつつこの構成についてさらに説明する。

図１４は、本実施形態のＥＣＵ５０（図１）により実行されるエンジン制御システムの性能劣化判定及びその判定に基づくフェイルセーフ処理について、その処理手順を示すフローチャートである。なお、この図１４の一連の処理も、基本的には、ＥＣＵ５０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、少なくともＤＰＦ１７の再生処理時において、エンジン１０の各シリンダ２０についてそれぞれ所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。そして、この図１４の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ５０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

同図１４に示されるように、この一連の処理においては、まずステップＳ５１で、ＤＰＦ１７の再生が必要か否か、すなわちＤＰＦ再生の実行条件又は続行条件が満足されたか否かを判断する。例えばＤＰＦ１７のＰＭ捕集量が閾値以上か否か、あるいは前回再生実行から所定時間経過したか否か等を判断する。

そして、このステップＳ５１で上記条件を満足しない（ＤＰＦの再生は必要ない）旨判断された場合にはこの一連の処理を終了し、他方、同ステップＳ５１で上記条件を満足する（ＤＰＦの再生は必要ある）旨判断された場合には、続くステップＳ５２にて、例えば先の図２に示した態様で上記ＤＰＦ１７の再生処理を実行又は続行する。

ＤＰＦ再生処理の実行中においては、ステップＳ５２に続くステップＳ５３で、例えば先の図３、図７、図１０、図１３のいずれかに示した処理を通じて、推定誤差（運転状態誤差分）の補償されたエンジン出ガス燃料未燃分（燃料未燃分の推定値）を得る。

そして次に、続くステップＳ５４で、このエンジン出ガス燃料未燃分を閾値と比較する、詳しくは「エンジン出ガス燃料未燃分＞閾値」なる関係式を満足するか否かを判断することにより、このエンジン出ガス燃料未燃分の大小に基づいてエンジン制御システムの性能劣化の度合を判定する。

そして、このステップＳ５４で上記関係式を満足しない旨判断された場合には、エンジン制御システムの性能劣化の度合は小さいとして、一連の処理を終了することでＤＰＦ再生をそのまま続行し、他方、同ステップＳ５４で上記関係式を満足する旨判断された場合には、エンジン制御システムの性能劣化の度合は大きいとして、ステップＳ５５へ進み、同ステップＳ５５の処理としてＤＰＦ１７の再生処理を中止する。

なお、上記ステップＳ５４の判定に用いる閾値は、固定値であっても、可変値であってもよい。例えばＤＰＦ１７の温度に応じてこの閾値を可変とする（例えばＤＰＦ温度が高いほど閾値を小さくする）構成であれば、より確実にＤＰＦ１７の溶損等を防止することができるようになる。

以上詳述した本実施形態によれば、前記（１）〜（９）の効果と同様又は準ずる効果に加え、さらに以下の優れた効果が得られる。

（１０）推定誤差（運転状態誤差分）の補償された燃料未燃分の推定値に基づいてエンジン制御システムの性能劣化の度合を判定するプログラム（ステップＳ５４）と、ＤＰＦ１７の再生処理中にあってエンジン制御システムの性能劣化の度合が許容レベルよりも大きいと判定された場合にＤＰＦ１７の再生処理を中止するプログラム（ステップＳ５５）と、を備える構成とした。これにより、ＤＰＦ１７の溶損等を未然に防止することが可能になる。

［他の実施形態］
・上記第４の実施形態において、エンジン制御システムの性能劣化の度合が大きいと判断された場合のフェイルセーフ処理はＤＰＦ再生処理の中止に限られず、例えばダイアグコードを書き込んだり、あるいは警告灯等の報知装置によりその旨を運転者等に知らせたりしてセキュリティレベルの向上を図ることも可能である。この意味では、エンジン制御システムの性能劣化の度合を判定するタイミングはＤＰＦ再生処理中に限られず、例えば所定クランク角ごとに又は所定時間周期で、こうした判定を実行する構成なども有効である。

・上記第１の実施形態だけでなく上記第２〜第４の実施形態及びその変形例においても、推定誤差（運転状態誤差分）を補償した燃料未燃分推定値に基づき、図６の処理に準ずる態様でＤＰＦ１７の温度を推定することができる。

・上記フィルタ（例えばＤＰＦ１７）に設ける触媒については、未燃燃料（例えばＨＣ）と熱変化を伴うかたちで反応するものであれば、原理上、本発明の適用は可能であり、用途や未燃燃料の成分によっては上記酸化触媒に代替して酸化触媒以外の触媒を用いることもできる。

・また触媒の配設態様も、担持には限定されず、前段に触媒を備える触媒付フィルタについても、上記各実施形態と同様の態様をもってその温度の検出を行うことができる。

・上記各実施形態では、燃料未燃分の推定値に基づいて触媒での発熱量を推定してフィルタの温度を検出する場合について言及したが、燃料未燃分の推定値に基づいて触媒自体の温度を検出する場合にも、本発明は同様に適用することができる。

・特に上記ＤＰＦ１７に代えて排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を窒素と酸素に分解するような還元反応を促進するＮＯｘ吸蔵触媒等（還元触媒）を用いた場合には、例えば先の図３、図７、図１０、図１３のいずれかに示した処理を通じて推定誤差（運転状態誤差分）の補償された燃料未燃分の推定値に基づいて、該ＮＯｘ吸蔵触媒に対する還元剤の添加量としての燃料未燃分を推定するプログラム（還元剤添加量推定手段）などを、上述のプログラムと併せ、上記ＥＣＵ５０（図１）に搭載した構成も有効である。こうした構成であれば、還元剤添加量としての燃料未燃分を高精度に推定することができるようになる。

・上記各実施形態では、エンジンごとに排出される排気中の燃料未燃分を推定する場合を想定して説明を行ったが、同一のエンジン内でのシリンダごとの燃料未燃分を推定することも可能である。例えば図１のエンジン１０において、シリンダ２０の各々に設けられた筒内圧センサ２０ａの検出値で推定誤差（運転状態誤差分）の補償を行う場合は、シリンダごとのトルク相当値からシリンダごとの燃料未燃分を推定することができる。また、排気温度で補償を行う場合にあっても、排気管１２の合流前で排気温センサを各シリンダ２０の排気管（分岐路）にそれぞれ設けるようにすれば、シリンダごとの排気温度からシリンダごとの燃料未燃分を推定することができるようになる。

・上記各実施形態では、既存の車両構成を想定して別用途に用いられている既存のセンサ等を利用する場合について言及したが、本発明のために新たなセンサ等を設けるようにしてもよい。また燃焼エネルギー相当値としても、エンジンでの燃料燃焼により生成されたエネルギーの大小を示すものであればよく、上記エンジン出ガス排気温度（エンジンから直接的に排出された排気の温度）やエンジンでの燃料燃焼時の筒内圧力には限られない任意のパラメータを採用することができる。例えば配管にセンサを設けて排気管の温度を燃焼エネルギー相当値として測定するようにした場合にも、あるいは適宜のトルクセンサ等によりクランク軸のトルクを燃焼エネルギー相当値（特にトルク相当値）として直接的に測定するようにした場合にも、前記（１）に準ずる効果を得ることはできる。

・筒内圧センサ２０ａの検出値だけで推定誤差（運転状態誤差分）の補償を行う場合も、基本的には、上記第１の実施形態に準ずる形態をもって本発明を実施することができる。また、３つ以上の燃焼エネルギー相当値を用いる場合も、基本的には、上記第２の実施形態に準ずる形態をもって本発明を実施することができる。

・補正値の種類や補正に係る演算内容（図３のステップＳ１４等の処理内容）は任意であり、例えば四則演算（加減剰余）や微分・積分等の演算を任意に組み合わせてより精密な補正を行うようにしてもよい。

・上記各実施形態では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いるようにしたが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、一例として車両ディーゼルエンジンのコモンレールシステムに本発明を適用した場合について言及したが、火花点火式のガソリンエンジン（特に直噴エンジン）についても、基本的には同様に本発明を適用することができる。例えば上述のＮＯｘ吸蔵触媒は、ガソリンエンジン等においても実用されている。

・使用燃料としても軽油やガソリン（いずれも液体燃料）には限られず、天然ガス等の気体燃料を含めた各種の燃料を採用するエンジンについて本発明は適用可能である。

本発明に係るエンジンの燃料未燃分推定装置、及び排気浄化装置の温度推定装置の、第１の実施形態について、該装置の適用されたエンジン制御システムの概略を示す構成図。 ＤＰＦ再生時の燃料噴射パターンの一態様を示すタイミングチャート。 第１の実施形態の装置により実行される燃料未燃分の推定について、その処理手順を示すフローチャート。 第１の実施形態において基本値を取得する際に用いられるマップ。 第１の実施形態において補正値を取得する際に用いられるマップ。 ＤＰＦ温度推定態様の変形例を示すフローチャート。 本発明に係る各装置の第２の実施形態について、該装置により実行される燃料未燃分推定の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態において基本値を取得する際に用いられるマップ。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第２の実施形態において補正値を取得する際に用いられるマップ。 本発明に係る各装置の第３の実施形態について、該装置により実行される燃料未燃分推定の処理手順を示すフローチャート。 第３の実施形態において自動作成される要求エンジン運転状態と過去に補償に用いた補正値との関連付けを行うマップ。 燃焼エネルギー検出特性の一例を示すグラフ。 燃料未燃分推定態様の変形例を示すフローチャート。 本発明に係る各装置の第４の実施形態について、該装置により実行されるエンジン制御システムの性能劣化判定及びその判定に基づくフェイルセーフ処理について、その処理手順を示すフローチャート。 シリンダ内での燃焼量と燃料未燃分との関係を示すグラフ。

符号の説明

１０…エンジン、１７…ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、１７ａ…フィルタ基材、１７ｂ…排気温センサ、１７ｃ…差圧センサ、２０…シリンダ（気筒）、２０ａ…筒内圧センサ、２１…インジェクタ、５０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。

Claims (13)

1. 制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御システムにあってその要求エンジン運転状態に基づいて燃料燃焼後にエンジンから排出される燃料未燃分を推定するエンジンの燃料未燃分推定装置において、
   前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたエネルギーの大小を示す燃焼エネルギー相当値を検出する燃焼エネルギー検出手段と、
   前記燃焼エネルギー検出手段により検出される１乃至複数の燃焼エネルギー相当値に基づいて、前記燃料未燃分の推定値についての、前記要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態との運転状態誤差分を補償する運転状態誤差分補償手段と、
   を備えることを特徴とするエンジンの燃料未燃分推定装置。
2. 前記燃焼エネルギー検出手段は、前記燃焼エネルギー相当値の１つとして前記エンジンから直接的に排出された排気の温度を検出するものであり、前記運転状態誤差分補償手段は、その排気温度が高くなるほど前記燃料未燃分の推定値が減少する方向への補償を行うものである請求項１に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
3. 前記燃焼エネルギー検出手段は、前記燃焼エネルギー相当値の１つとして前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたトルクの大小を示すトルク相当値を検出するものであり、前記運転状態誤差分補償手段は、そのトルク相当値が大きくなるほど前記燃料未燃分の推定値が減少する方向への補償を行うものである請求項１又は２に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
4. 前記トルク相当値は、前記エンジンでの燃料燃焼時の筒内圧力である請求項３に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
5. 時々の要求エンジン運転状態に対応する前記燃焼エネルギー相当値の基本値を取得する燃焼エネルギー基本値取得手段と、
   前記燃焼エネルギー基本値取得手段により取得される燃焼エネルギー相当値の基本値と前記燃焼エネルギー検出手段により検出される燃焼エネルギー相当値の真値との差分値として前記運転状態誤差分を算出する運転状態誤差分算出手段と、
   を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
6. 前記運転状態誤差分補償手段により補償された前記燃料未燃分の推定値、又は同補償に用いた前記運転状態誤差分を、その時の要求エンジン運転状態に関連付けて所定の記憶装置に格納する燃料未燃分推定値格納手段を備え、前記燃料未燃分の推定値、又は運転状態誤差分として燃料未燃分推定値格納手段に格納されている値を用いる請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
7. 前記運転状態誤差分補償手段により補償された前記燃料未燃分の推定値に基づいて前記エンジン制御システムの性能劣化の度合を判定するエンジン制御システム劣化度合判定手段を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
8. 前記エンジンの排気通路には、ＰＭ（粒子状物質）を捕集してその捕集したＰＭを除去するための再生処理として燃焼処理の施される触媒付フィルタが配設されており、
   このフィルタの再生処理中にあって前記エンジン制御システム劣化度合判定手段により前記エンジン制御システムの性能劣化の度合が許容レベルよりも大きいと判定された場合にそのフィルタの再生処理を中止する再生処理中止手段をさらに備える請求項７に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
9. 前記エンジンの排気通路には、ＰＭ（粒子状物質）を捕集するための触媒付フィルタが配設されており、
   前記運転状態誤差分補償手段により補償された前記燃料未燃分の推定値に基づいて前記フィルタの温度を推定するフィルタ温度推定手段をさらに備える請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
10. 前記エンジンの排気通路には、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を窒素と酸素に分解するような還元反応を促進する還元触媒が配設されており、
    前記運転状態誤差分補償手段により補償された前記燃料未燃分の推定値に基づいて、前記還元触媒に対する還元剤の添加量としての前記燃料未燃分を推定する還元剤添加量推定手段をさらに備える請求項１〜９のいずれか一項に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
11. 前記要求エンジン運転状態には、少なくとも要求トルク値とエンジン回転速度とが含まれる請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエンジンの燃料未燃分推定装置。
12. 制御目標値としての要求エンジン運転状態に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御システムにあって、燃料燃焼後に前記エンジンから排出される燃料未燃分に応じて変化する排気浄化装置の温度を、前記要求エンジン運転状態に基づいて推定する排気浄化装置の温度推定装置において、
    前記エンジンでの燃料燃焼により生成されたエネルギーの大小を示す燃焼エネルギー相当値を検出する燃焼エネルギー検出手段と、
    前記燃焼エネルギー検出手段により検出される１乃至複数の燃焼エネルギー相当値に基づいて、前記排気浄化装置の温度推定値についての、前記要求エンジン運転状態と真のエンジン運転状態との運転状態誤差分を補償する運転状態誤差分補償手段と、
    を備えることを特徴とする排気浄化装置の温度推定装置。
13. 前記排気浄化装置が酸化触媒付きのＰＭ除去用フィルタである請求項１２に記載の排気浄化装置の温度推定装置。

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