JP2009036025A - 内燃機関の排気浄化装置及び粒子状物質排出量推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可変容量ターボチャージャの駆動を通じての過給圧の制御が行われる内燃機関において、同機関のＰＭ排出量を正確に推定する。
【解決手段】内燃機関１０から排出されるＰＭの量の推定値であるＰＭ排出量ＰＭｅとしては、機関定常運転時のＰＭ排出量である基準排出量ＰＭｅbaseに対し、過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂ及び吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂに基づき求められる第１補正係数Ｋ１等による補正を加えた値が採用される。機関過渡運転時には、過給圧Ｐｒ及び吸入空気量Ａｒがそれらの応答遅れに起因してそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値（ベース過給圧Ｐｂ及びベース吸入空気量Ａｂ）に対しずれた値になる。そして、そのずれ分だけ基準排出量ＰＭｅbaseが内燃機関１０のＰＭ排出量に対応する値として不適切な値になる。しかし、こうしたことは第１補正係数Ｋ１に基づく基準排出量ＰＭｅbaseの補正によって抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置、及び粒子状物質排出量推定方法に関する。

従来より、車載用ディーゼルエンジン等の内燃機関に適用される排気浄化装置として、排気系に煤を主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するフィルタを設けたものが知られている。こうした排気浄化装置では、フィルタにＰＭの堆積による目詰まりが生じ、それに起因してフィルタにおけるＰＭの捕集能力が低下したり機関出力が低下したりするおそれがある。このため、内燃機関からのＰＭ排出量を推定し、そのＰＭ排出量等に基づき求められるフィルタでのＰＭ堆積量が許容上限値まで上昇すると、同フィルタに堆積したＰＭを燃焼させて同フィルタの目詰まりを解消するフィルタ再生制御が実施される。

フィルタ再生制御を適切に実施するためには、フィルタでのＰＭ堆積量に影響を及ぼす内燃機関からのＰＭ排出量を正確に推定することが重要である。ＰＭ排出量の推定方法としては、例えば特許文献１に示される方法を採用することが考えられる。すなわち、機関運転状態に基づき定常運転時のＰＭ排出量である基準排出量を算出し、その基準排出量に対し同機関の吸入空気量における機関定常運転時の値に対する偏差に基づく補正を加え、その補正後の値をＰＭ排出量の推定値とする。このようにＰＭ排出量の推定を行うことで、機関過渡運転時など実際の吸入空気量がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値からずれるようなときでも、推定されたＰＭ排出量を正確な値とすることが可能になる。
特開２００５−２５６７２５公報（段落［０００９］、［００１０］、［００９７］、［００９９］〜［０１０１］、［０１１３］、［０１１４］、図５）

上述したＰＭ排出量の推定により、機関過渡運転時等において、推定されたＰＭ排出量を正確な値とすることが図られるようにはなる。
しかし、可変容量ターボチャージャの設けられた内燃機関においては、可変容量ターボチャージャの駆動を通じて過給圧が制御されることに関係して、推定されるＰＭ堆積量が不正確になるおそれのあることが確認された。これは、内燃機関のＰＭ排出量に関しては、吸入空気量の多少から影響を受けるだけでなく、過給圧の大小に応じて内燃機関の吸入空気の酸素密度が変化することからも影響を受けるためと推測される。

推定されるＰＭ排出量が上記のように不正確になると、それに基づき求められるフィルタでのＰＭ堆積量も不正確になり、同ＰＭ堆積量に基づき実施されるフィルタ再生制御を適切なタイミングで実施することができないという不具合に繋がることともなる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、可変容量ターボチャージャの駆動を通じての過給圧の制御が行われる内燃機関において、同機関のＰＭ排出量を正確に推定することのできる内燃機関の排気浄化装置、及び粒子状物質排出量推定方法を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、可変容量ターボチャージャの設けられた内燃機関の排気浄化装置であって、同機関の排気系に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、機関定常運転時の粒子状物質の排出量である基準排出量を同機関の吸入空気量における機関定常時の値に対する偏差に基づき補正して内燃機関からの粒子状物質の排出量とするＰＭ排出量推定手段とを備え、その排出量を用いて求められる前記フィルタでの粒子状物質の堆積量に基づき同フィルタに堆積した前記粒子状物質を除去するためのフィルタ再生制御を実施する内燃機関の排気浄化装置において、前記ＰＭ排出量推定手段は、前記基準排出量を内燃機関の過給圧が高いほど減量側に大きく補正し、同過給圧が低いほど増量側に大きく補正するものとした。

上記構成によれば、可変容量ターボチャージャの駆動に基づき内燃機関の過給圧が変化する。ここで、内燃機関からの粒子状物質の排出量（ＰＭ排出量）に関しては、過給圧が高くなって内燃機関の吸入空気における酸素密度が大となるほどそれに起因して減量してゆき、逆に過給圧が低くなって上記吸入空気の酸素密度が小となるほどそれに起因して増加してゆく。こうした過給圧の変化に基づくＰＭ排出量の変化に対応して、基準排出量が過給圧に基づき増減補正されるため、推定されるＰＭ排出量が過給圧の大小から影響を受けて不正確な値となることを抑制できる。

請求項２発明では、請求項１記載の発明において、前記可変容量ターボチャージャは、機関運転状態に基づき定められる目標過給圧に向けて内燃機関の過給圧を変化させるよう駆動制御されるものであり、前記ＰＭ排出量推定手段は、内燃機関の過給圧における機関定常時の値に対する比率を表す過給圧偏差比を求め、その過給圧偏差比が大となるほど前記基準排出量を減量側に大きく補正し、前記過給圧偏差比が小となるほど前記基準排出量を増量側に大きく補正するものであることを要旨とした。

内燃機関の過渡運転時には、機関運転状態の変化に伴い目標過給圧が変化し、その目標過給圧に追従して同機関の過給圧を変化させるべく可変容量ターボチャージャの駆動制御が行われる。ここで、機関過渡運転時において、内燃機関の過給圧がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値と同じであれば、機関定常運転時のＰＭ排出量として算出される基準排出量が過渡運転時の上記過給圧からの影響により不適切な値になることはない。しかし、機関過渡運転時には、目標過給圧の変化に対する過給圧の応答遅れ等に起因して、同過給圧がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値に対しずれた値となることから、そのずれ分だけ上記基準排出量が不適切な値となることは避けられない。

上記構成によれば、過給圧偏差比に基づく基準排出量の補正により、上述したように基準排出量が不適切な値となることが抑制される。
具体的には、機関過渡運転時における過給圧がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値よりも高いときには、過給圧が高くなって上記過給圧偏差比が大となるほど、機関定常運転時のＰＭ排出量として算出される基準排出量が減量側に大きく補正される。過給圧が上述したように高くなるということは、内燃機関の吸入空気における酸素密度が大となって同機関のＰＭ排出量が少なくなることを意味する。従って、上述した基準排出量の減量補正を通じて、機関過渡運転時の過給圧の影響を受けて基準排出量が不適切な値となることは的確に抑制される。

また、機関過渡運転時における過給圧がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値よりも低いときには、過給圧が低くなって上記過給圧偏差比が小となるほど、機関定常運転時のＰＭ排出量として算出される基準排出量が増量側に大きく補正される。過給圧が上述したように低くなるということは、内燃機関の吸入空気における酸素密度が小となって同機関のＰＭ排出量が多くなることを意味する。従って、上述した基準排出量の増量補正を通じて、機関過渡運転時の過給圧の影響を受けて基準排出量が不適切な値となることは的確に抑制される。

請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記ＰＭ排出量推定手段は、内燃機関の過給圧における標準大気状態のもとでの機関定常時の値に対する比率を前記過給圧偏差比として求めるものであり、前記目標過給圧は、標準大気状態のもとでの機関定常運転時に適した過給圧として算出されるベース過給圧に対し大気状態に基づく環境補正を加えた値であり、前記基準排出量は、標準大気状態のもとでの機関定常運転時における粒子状物質の排出量であることを要旨とした。

内燃機関のＰＭ排出量は、内燃機関の吸入空気の酸素密度に影響を及ぼす大気状態によっても変わってくる。上記構成によれば、内燃機関の過給圧は、標準大気状態に対する実際の大気状態の違いを加味して設定される目標過給圧に向けて調整されるため、その目標過給圧に向けて調整される過給圧も標準大気状態に対する実際の大気状態の違いを加味した値となる。従って、過給圧偏差比が標準大気状態に対する実際の大気状態の違いを加味した値となり、その過給圧偏差比に基づき基準排出量を補正することで、その基準排出量が大気状態の影響を受けて不適切な値となることは抑制される。

請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記内燃機関は、その排気の一部を同機関の吸気通路に流して再循環させるＥＧＲ機構を備えるものであり、前記ＰＭ排出量推定手段は、前記吸気通路内における前記ＥＧＲ機構を通じて排気の流入される部分よりも下流側のガス温度に基づき、そのガス温度が高いほど前記基準排出量を増量側に大きく補正し、同ガス温度が低いほど前記基準排出量を減量側に大きく補正することを要旨とした。

上記構成によれば、ＥＧＲ機構を通じて吸気通路に流される排気の温度に基づき、吸気通路におけるＥＧＲ機構を通じて排気の流入される部分よりも下流側のガス温度が変化し、それに合わせて内燃機関の吸入空気の温度も変化する。ここで、内燃機関のＰＭ排出量に関しては、上記ガス温度の上昇に伴い内燃機関の吸入空気の温度が上昇して同吸入空気の酸素密度が低くなるほどそれに起因して増量してゆき、上記ガス温度の低下に伴い内燃機関の吸入温度が低下して同吸入空気の酸素密度が高くなるほどそれに起因して減量してゆく。こうした上記ガス温度の変化に基づくＰＭ排出量の変化に対応して、基準排出量が上記ガス温度に基づき増減補正されるため、推定されるＰＭ排出量が上記ガス温度（ＥＧＲ機構を通じて吸気通路に流される排気の温度等）から影響を受けて不正確な値になることを抑制できる。

請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記ＰＭ排出量推定手段は、内燃機関の吸入空気量における標準大気状態のもとでの機関定常時の値に対する比率を表す吸入空気量偏差比を求め、その吸入空気量偏差比が大となるほど前記基準排出量を減量側に大きく補正し、前記吸入空気量偏差比が小となるほど前記基準排出量を増量側に大きく補正するものであり、前記内燃機関の吸入空気量は、目標吸入空気量に向けて変化するよう調整されるものであり、前記目標吸入空気量は、標準大気状態のもとでの機関定常運転時に適した吸入空気量として算出されるベース吸入空気量に対し大気状態に基づく環境補正を加えた値であり、前記基準排出量は、標準大気状態のもとでの機関定常運転時における粒子状物質の排出量であることを要旨とした。

内燃機関のＰＭ排出量は、内燃機関の吸入空気の酸素密度に影響を及ぼす大気状態によっても変わってくる。上記構成によれば、内燃機関の吸入空気量は、標準大気状態に対する実際の大気状態の違いを加味して設定される目標吸入空気量に向けて調整されるため、その目標吸入空気量に向けて調整される吸入空気量も標準待機状態に対する実際の大気状態の違いを加味した値となる。従って、吸入空気量偏差比が標準大気状態に対する実際の吸入空気量の違いを加味した値となり、その吸入空気量偏差比に基づき基準排出量を補正することで、その基準排出量が大気状態の影響を受けて不適切な値となることは抑制される。

請求項６記載の発明では、可変容量ターボチャージャの設けられた内燃機関からの粒子状物質の排出量を推定する粒子状物質排出量推定方法であって、機関定常運転時の粒子状物質の排出量である基準排出量を算出する処理と、同機関の吸入空気量における機関定常時の値に対する比率を表す吸入空気量偏差比を算出する処理と、同機関の過給圧における機関定常時の値に対する比率を表す過給圧偏差比を算出処理と、前記吸入空気量偏差比が大となるほど前記基準排出量を減量側に大きく補正し、同吸入空気量偏差比が小となるほど前記基準排出量を増量側に大きく補正するとともに、前記過給圧偏差比が大となるほど前記基準排出量を増量側に大きく補正し、同過給圧偏差比が小となるほど前記基準排出量を減少側に大きく補正する処理と、を実施し、前記基準排出量を前記吸入空気量偏差比及び前記過給圧偏差比に基づき補正した後の値を内燃機関の粒子状物質排出量の推定値とした。

内燃機関の過渡運転時において、可変容量ターボチャージャの駆動を通じて可変とされる内燃機関の過給圧がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値と同じであれば、更に内燃機関の吸入空気量がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値と同じであれば、機関定常運転時の粒子状物質の排出量（ＰＭ排出量）として算出される基準排出量が、過渡運転時の上記過給圧及び上記吸入空気量からの影響により不適切な値になることはない。しかし、機関過渡運転時には、過給圧及び吸入空気量の応答遅れ等に起因して、過給圧及び吸入空気量がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の各々の値に対しずれた値となることから、それらのずれ分だけ上記基準排出量が不適切な値となることは避けられない。

上記方法によれば、吸入空気量偏差比及び過給圧偏差比に基づく基準排出量の補正により、上述したように基準排出量が不適切な値となることが抑制される。
具体的には、機関過渡運転時における吸入空気量がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値よりも多いときには、吸入空気量が多くなって上記吸入空気偏差比が大となるほど、機関定常運転時のＰＭ排出量として算出される基準排出量が減量側に大きく補正される。吸入空気量が上述したように多くなるということは、内燃機関の吸入空気に含まれる酸素の量が多くなって同機関のＰＭ排出量が少なくなることを意味する。従って、上述した基準排出量の減量補正を通じて、機関過渡運転時の吸入空気量の影響を受けて基準排出量が不適切な値となることは的確に抑制される。

また、機関過渡運転時における吸入空気量がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値よりも少ないときには、吸入空気量が少なくなって上記吸入空気量偏差比が小となるほど、機関定常運転時のＰＭ排出量として算出される基準排出量が増量側に大きく補正される。吸入空気量が上述したように少なくなるということは、内燃機関の吸入空気に含まれる酸素の量が少なくなって同機関のＰＭ排出量が多くなることを意味する。従って、上述した基準排出量の増量補正を通じて、機関過渡運転時の吸入空気量の影響を受けて基準排出量が不適切な値となることは的確に抑制される。

一方、機関過渡運転時における過給圧がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値よりも高いときには、過給圧が高くなって上記過給圧偏差比が大となるほど、機関定常運転時のＰＭ排出量として算出される基準排出量が減量側に大きく補正される。過給圧が上述したように高くなるということは、内燃機関の吸入空気における酸素密度が大となって同機関のＰＭ排出量が少なくなることを意味する。従って、上述した基準排出量の減量補正を通じて、機関過渡運転時の過給圧の影響を受けて基準排出量が不適切な値となることは的確に抑制される。

また、機関過渡運転時における過給圧がそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値よりも低いときには、過給圧が低くなって上記過給圧偏差比が小となるほど、機関定常運転時のＰＭ排出量として算出される基準排出量が増量側に大きく補正される。過給圧が上述したように低くなるということは、内燃機関の吸入空気における酸素密度が小となって同機関のＰＭ排出量が多くなることを意味する。従って、上述した基準排出量の増量補正を通じて、機関過渡運転時の過給圧の影響を受けて基準排出量が不適切な値となることは的確に抑制される。

請求項７記載の発明では、請求項６記載の粒子状物質排出量推定方法において、内燃機関の吸気通路内におけるＥＧＲ機構を通じて排気の流入される部分よりも下流側のガス温度に基づき、そのガス温度が高いほど前記基準排出量を増量側に大きく補正し、同ガス温度が低いほど前記基準排出量を減量側に大きく補正する処理を実施することを要旨とした。

吸気通路におけるＥＧＲ機構を通じて排気の流入される部分よりも下流側のガス温度は上記排気の温度に基づき変化し、それに合わせて内燃機関の吸入空気の温度も変化する。ここで、内燃機関のＰＭ排出量に関しては、上記ガス温度の上昇に伴い内燃機関の吸入空気の温度が上昇して同吸入空気の酸素密度が低くなるほどそれに起因して増量してゆき、上記ガス温度の低下に伴い内燃機関の吸入空気の温度が低下して同吸入空気の酸素密度が高くなるほどそれに起因して減量してゆく。上記方法によれば、こうしたガス温度の変化に基づくＰＭ排出量の変化に対応して、基準排出量が上記ガス温度に基づき増減補正されるため、推定されるＰＭ排出量が上記ガス温度（ＥＧＲ機構を通じて吸気通路に流される排気の温度等）から影響を受けて不正確な値になることを抑制できる。

以下、本発明を自動車用の内燃機関に適用した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１は、本実施形態の制御装置が適用される内燃機関１０の構成を示している。この内燃機関１０は、コモンレール方式の燃料噴射装置、及び可変容量ターボチャージャ１１を備えるディーゼル機関となっており、大きくは吸気通路１２、燃焼室１３、及び排気通路１４を備えて構成されている。

内燃機関１０の吸気系を構成する吸気通路１２には、その最上流部に配設されたエアクリーナ１５から下流側に向けて順に、エアフローメータ１６、上記可変容量ターボチャージャ１１のコンプレッサ１７、インタークーラ１８、及び吸気絞り弁１９が配設されている。吸気通路１２における吸気絞り弁１９の下流側には、同通路１２内の圧力を検出する圧力センサ５７、及び同通路１２内のガス温度を検出する温度センサ５８が設けられている。また吸気通路１２は、吸気絞り弁１９の下流側に設けられた吸気マニホールド２０において分岐され、吸気ポート２１を介して内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３に接続されている。

一方、内燃機関１０の排気系を構成する排気通路１４では、各気筒の燃焼室１３にそれぞれ接続された排気ポート２２が排気マニホールド２３を介して上記可変容量ターボチャージャ１１の排気タービン２４に接続されている。この可変容量ターボチャージャ１１は、排気タービン２４に吹き付けられる排気の流速を可変ノズル２４ａの動作により変化させて同ターボチャージャ１１の回転速度を調整することで、吸気通路１２内の圧力（過給圧）を可変とするものである。また排気通路１４の排気タービン２４下流には、上流側から順に、ＮＯｘ触媒コンバータ２５、ＰＭフィルタ２６、酸化触媒コンバータ２７が配設されている。

ＮＯｘ触媒コンバータ２５には、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。このＮＯｘ触媒は、排気の酸素濃度が高いときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低いときにその吸蔵したＮＯｘを放出する。またＮＯｘ触媒は、上記ＮＯｘ放出時に、還元剤となる未燃燃料成分がその周囲に十分存在していれば、その放出されたＮＯｘを還元して浄化する。

ＰＭフィルタ２６は、多孔質材料によって形成されており、排気中の煤を主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）が捕集されるようになっている。このＰＭフィルタ２６にも、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５と同様に、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されており、排気中のＮＯｘの浄化が行われるようになっている。またこのＮＯｘ触媒によって触発される反応により、上記捕集されたＰＭが燃焼（酸化）されて除去されるようにもなっている。

酸化触媒コンバータ２７には、酸化触媒が担持されている。この酸化触媒は、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化する。
なお排気通路１４の上記ＰＭフィルタ２６の上流側及び下流側には、ＰＭフィルタ２６に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ２８、及びＰＭフィルタ２６通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ２９がそれぞれ配設されている。また排気通路１４には、上記ＰＭフィルタ２６の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３０が配設されている。更に排気通路１４の上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流側、及び上記ＰＭフィルタ２６と上記酸化触媒コンバータ２７との間には、排気中の酸素濃度を検出する２つの酸素センサ３１、３２がそれぞれ配設されている。

更にこの内燃機関１０には、排気の一部を吸気通路１２内の空気に再循環させる排気再循環（以下、ＥＧＲと記載する）機構が設けられている。ＥＧＲ機構は、排気通路１４と吸気通路１２とを連通するＥＧＲ通路３３を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３３の最上流部は、排気通路１４の上記排気タービン２４の排気上流側に接続されている。ＥＧＲ通路３３には、その上流側から、再循環される排気を改質するＥＧＲ触媒３４、その排気を冷却するＥＧＲクーラ３５、その排気の流量を調整するＥＧＲ弁３６が配設されている。そしてＥＧＲ通路３３の最下流部は、吸気通路１２の上記吸気絞り弁１９の下流側に接続されている。

一方、内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３には、同燃焼室１３内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ４０がそれぞれ配設されている。各気筒のインジェクタ４０は、高圧燃料供給管４１を介してコモンレール４２に接続されている。コモンレール４２には、燃料ポンプ４３を通じて高圧燃料が供給される。コモンレール４２内の高圧燃料の圧力は、同コモンレール４２に取り付けられたレール圧センサ４４によって検出されるようになっている。更に燃料ポンプ４３からは、低圧燃料供給管４５を通じて、低圧燃料が添加弁４６に供給されるようになっている。

こうした内燃機関１０の各種制御は、電子制御装置５０により実施されている。電子制御装置５０は、機関制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置５０の入力ポートには、上述した各センサに加え、次の各種センサが接続されている。すなわち、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５１、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２、吸気絞り弁１９の開度を検出する絞り弁センサ５３、同機関１０の冷却水温を検出する水温センサ５４、及びＥＧＲ弁３６の開度を検出するリフトセンサ５６等が上記入力ポートに接続されている。また電子制御装置５０の出力ポートには、上記可変容量ターボチャージャ１１の可変ノズル２４ａ、吸気絞り弁１９やＥＧＲ弁３６、インジェクタ４０、燃料ポンプ４３、添加弁４６等の駆動回路が接続されている。

電子制御装置５０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして上記可変容量ターボチャージャ１１による過給圧制御、上記吸気絞り弁１９及び上記ＥＧＲ弁３６の開度制御に基づく吸入空気量制御及びＥＧＲ制御、上記インジェクタ４０からの燃料噴射量、燃料噴射時期、及び燃料噴射圧の制御、並びに上記添加弁４６からの燃料添加の制御等の各種制御が電子制御装置５０により実施されている。

以下、上記燃料噴射量制御、過給圧制御、及び吸入空気量制御について、個別に詳しく説明する。
［燃料噴射量制御］
内燃機関１０の燃料噴射量制御に関しては、アクセル踏込量及び機関回転速度などの機関運転状態に基づき噴射量指令値を設定し、その噴射量指令値に対応した量の燃料が噴射されるようインジェクタ４０を駆動することによって実現される。従って、例えば加速のための機関過渡運転時などには、その加速要求を満たすために上記噴射量指令値が増量側の値へと変更される。このように噴射量指令値が増量側の値に変更されると、それに伴い燃料噴射量が増量して機関出力が高められ、上記加速要求が満たされるようになる。

［過給圧制御］
上記内燃機関１０の過給圧制御では、可変容量ターボチャージャ１１の可変ノズル２４ａを、機関運転状態に応じて設定された目標過給圧Ｐｔに基づくフィードバック制御もしくはオープン制御を通じて動作させ、それによって内燃機関の過給圧を上記目標過給圧Ｐｔに向けて調整することが行われる。上記目標過給圧Ｐｔは、機関運転状態に基づき算出されるベース過給圧Ｐｂに対し、大気圧補正項Ｐｈ１及び大気温度補正項Ｐｈ２等の大気状態に基づく環境補正項を加えた値である。すなわち、目標過給圧Ｐｔは、次の式「Ｐｔ＝Ｐｂ＋Ｐｈ１＋Ｐｈ２ …（１）」を用いて算出される。

ベース過給圧Ｐｂは、標準大気状態（この実施形態では大気温度２５度、大気圧１バスカル）での機関定常運転時であるとの想定のもと機関負荷及び機関回転速度に基づき、その機関運転状態での最適な過給圧に対応する値として算出される。なお、ここでの機関負荷としては例えば上記噴射量指令値が用いられ、機関回転速度としてはＮＥセンサ５１からの検出値に基づき求められた値が用いられる。

大気圧補正項Ｐｈ１は、標準大気圧のときに「０」とされ、標準大気圧に対する大気圧の上昇に伴い「０」から徐々に小さい値へと変化してゆくとともに、標準大気圧に対する大気圧の低下に伴い「０」から徐々に大きい値へと変化してゆくよう算出される。これは、大気圧が標準大気圧よりも高くなるほど内燃機関１０における吸入空気の酸素密度が大になることに対応して同機関１０の過給圧を低下させるとともに、大気圧が標準大気圧よりも低くなるほど吸入空気の酸素密度が小となることに対応して同機関１０の過給圧を上昇させるためである。このように大気圧に応じて内燃機関１０の過給圧を増減させることで、同機関１０での燃料の燃焼を大気圧からの影響を受けることなく良好に保つことができるようになる。なお、大気圧補正項Ｐｈ１の算出で用いられる大気圧としては、例えば機関始動開始直前に圧力センサ５７に基づき検出される吸気通路１２内の圧力を利用することが考えられる。

大気温度補正項Ｐｈ２は、標準大気温度のときに「０」とされ、標準大気温度に対する大気温度の上昇に伴い「０」から徐々に大きい値へと変化してゆくとともに、標準大気温度に対する大気温度の低下に伴い「０」から徐々に小さい値へと変化してゆくよう算出される。これは、大気温度が標準大気温度よりも高くなるほど内燃機関１０における吸入空気の酸素密度が小になることに対応して同機関１０の過給圧を上昇させるとともに、大気温度が標準大気温度よりも低くなるほど吸入空気の酸素密度が大となることに対応して同機関１０の過給圧を低下させるためである。このように大気温度に応じて内燃機関１０の過給圧を増減させることで、同機関１０での燃料の燃焼を大気温度からの影響を受けることなく良好に保つことができるようになる。なお、大気温度補正項Ｐｈ２の算出で用いられる大気温度としては、例えば機関始動開始直前に温度センサ５８に基づき検出される吸気通路１２内の空気温度を利用することが考えられる。

［吸入空気量制御］
上記内燃機関１０の吸入空気量制御では、ＥＧＲ弁３６及び吸気絞り弁１９を機関運転状態に応じて設定された目標吸入空気量Ａｔに基づくフィードバック制御を通じて動作させ、それによって内燃機関の吸入空気量Ａｒを目標吸入空気量Ａｔに近づけることが行われる。上記目標吸入空気量Ａｔは、機関運転状態に基づき算出されるベース吸入空気量Ａｂに対し、大気圧補正項Ａｈ１及び大気温度補正項Ａｈ２等に基づく補正を加えた値である。すなわち、目標吸入空気量Ａｔは、次の式「Ａｔ＝Ａｂ＋Ａｈ１＋Ａｈ２ …（２）」を用いて算出される。

ベース吸入空気量Ａｂは、標準大気状態での機関定常運転時であるとの想定のもと機関負荷（噴射量指令値）及び機関回転速度に基づき、その機関運転状態での最適な吸入空気量に対応する値として算出される。

大気圧補正項Ａｈ１は、標準大気圧のときに「０」とされ、標準大気圧に対する大気圧の上昇に伴い「０」から徐々に小さい値へと変化してゆくとともに、標準大気圧に対する大気圧の低下に伴い「０」から徐々に大きい値へと変化してゆくよう算出される。これは、大気圧が標準大気圧よりも高くなるほど内燃機関１０における吸入空気の酸素密度が大になることに対応して同機関１０の吸入空気量を減少させるとともに、大気圧が標準大気圧よりも低くなるほど吸入空気の酸素密度が小となることに対応して同機関１０の吸入空気量を上昇させるためである。このように大気圧に応じて内燃機関１０の吸入空気量を増減させることで、同機関１０での燃料の燃焼を大気圧からの影響を受けることなく良好に保つことができるようになる。

大気温度補正項Ｐｈ２は、標準大気温度のときに「０」とされ、標準大気温度に対する大気温度の上昇に伴い「０」から徐々に大きい値へと変化してゆくとともに、標準大気温度に対する大気温度の低下に伴い「０」から徐々に小さい値へと変化してゆくよう算出される。これは、大気温度が標準大気温度よりも高くなるほど内燃機関１０における吸入空気の酸素密度が小になることに対応して同機関１０の吸入空気量を上昇させるとともに、大気温度が標準大気温度よりも低くなるほど吸入空気の酸素密度が大となることに対応して同機関１０の吸入空気量を低下させるためである。このように大気温度に応じて内燃機関１０の吸入空気量を増減させることで、同機関１０での燃料の燃焼を大気温度からの影響を受けることなく良好に保つことができるようになる。

次に、ＰＭフィルタ２６でのＰＭによる目詰まりを防止すべく、同ＰＭフィルタ２６に堆積したＰＭを燃焼（酸化）させて浄化するフィルタ再生制御について説明する。
フィルタ再生制御に関しては、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量ＰＭｓが許容値以上になって同ＰＭフィルタ２６等での目詰まりの発生が確認されたことなど、各種条件の成立をもって開始される。フィルタ再生制御が開始されると、内燃機関の排気温度を上昇させつつ、添加弁４６から排気通路１４への燃料添加等によりＮＯｘ触媒コンバータ２５やＰＭフィルタ２６のＮＯｘ触媒に未燃燃料成分を供給することで、触媒床温を上記ＰＭの燃焼に必要な値（例えば６００〜７００℃）まで上昇される。これにより、ＰＭフィルタ２６に堆積したＰＭが燃焼して除去される。そして、上記フィルタ再生制御の実行を通じて、ＰＭフィルタ２６でのＰＭ堆積量ＰＭｓが（例えば「０」）まで減少すると、ＰＭフィルタ２６に堆積したＰＭの除去が完了した旨判断され、同フィルタ再生制御が終了される。

フィルタ再生制御の開始の判断基準となる上記ＰＭ堆積量ＰＭｓは、所定の計算周期をもって、次の式「（今回のＰＭｓ）←（前回のＰＭｓ）＋ＰＭ排出量ＰＭｅ−ＰＭ酸化量ＰＭｃ …（３）」を用いた計算を実行することによって求められる。

なお、式（３）において、ＰＭ排出量ＰＭｅは前回のＰＭ堆積量ＰＭｓの計算から今回のＰＭ堆積量ＰＭｓの計算までの間に内燃機関１０から排出されるＰＭの量の推定値であって、ＰＭ酸化量ＰＭｃは前回のＰＭ堆積量ＰＭｓの計算から今回のＰＭ堆積量ＰＭｓの計算までの間にＰＭフィルタ２６から取り除かれるＰＭの量である。ちなみに、ＰＭ酸化量ＰＭｃは、実験等を通じて予め設定されたマップを参照して、ＰＭフィルタ２６のフィルタ温度、及び内燃機関１０の吸入空気量に基づき求められる。

式（３）から分かるようにフィルタ再生制御の開始の判断基準となるＰＭ堆積量ＰＭｓはＰＭ排出量ＰＭｅから影響を受けるため、フィルタ再生制御を適切に実施するためには上記ＰＭ排出量ＰＭｅを正確に推定することが重要である。ここで、本実施形態におけるＰＭ排出量ＰＭｅの推定方法について、ＰＭ排出量推定ルーチンを示す図２のフローチャートを参照して説明する。なお、ＰＭ排出量推定ルーチンは、電子制御装置５０を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

上記ＰＭ排出量ＰＭｅは、基準排出量ＰＭｅbase、第１補正係数Ｋ１、及び第２補正係数Ｋ２に基づき、次の式「ＰＭｅ＝ＰＭｅbase・Ｋ１・Ｋ２ …（４）」を用いて推定される。そして、ＰＭ排出量推定ルーチンにおいては、まず式（４）で用いられる各項の算出処理、すなわち基準排出量ＰＭｅbaseの算出処理（Ｓ１０１）、第１補正係数Ｋ１の算出処理（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）、及び第２補正係数Ｋ２の算出処理（Ｓ１０５）が順に実行される。以下、上記各算出処理について個別に詳しく述べる。

［基準排出量ＰＭｅbaseの算出処理（Ｓ１０１）］
この処理では、機関負荷（噴射量指令値）及び機関回転速度に基づき基準排出量ＰＭｅbaseが算出される。この基準排出量ＰＭｅbaseは、標準大気状態のもとでの機関定常運転時における内燃機関１０からのＰＭの排出量を表す値であって、機関負荷及び機関回転速度の変化に対し図３に矢印で示されるような変化傾向を有する。

［第１補正係数Ｋ１の算出処理（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）］
この一連の処理では、まず、過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂの算出が行われる（Ｓ１０２）。同過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂは、内燃機関１０における吸入空気の酸素密度に関係するパラメータである同機関１０の実際の過給圧Ｐｒと、そのときの機関運転状態で標準大気状態のもと定常運転を行った場合の過給圧であるベース過給圧Ｐｂとに基づき、過給圧Ｐｒのベース過給圧Ｐｂに対する比率として算出される値である。そして、大気状態が基準大気状態と異なったり機関過渡運転が行われたりして過給圧Ｐｒがベース過給圧Ｐｂからずれた状態では、過給圧Ｐｒがベース過給圧Ｐｂよりも大きくなるほど過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂが大きくなってゆき、過給圧Ｐｒがベース過給圧Ｐｂよりも小さくなるほど過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂが小さくなってゆく。

続いて、吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂの算出が行われる（Ｓ１０３）。同過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂは、内燃機関１０における吸入空気の酸素密度に関係するパラメータである同機関１０の実際の吸入空気量Ａｒと、そのときの機関運転状態で標準大気状態のもと定常運転を行った場合の吸入空気量であるベース吸入空気量Ａｂとに基づき、吸入空気量Ａｒのベース吸入空気量Ａｂに対する比率として算出される値である。そして、大気状態が基準大気状態と異なったり機関過渡運転が行われたりして吸入空気量Ａｒがベース吸入空気量Ａｂからずれた状態では、吸入空気量Ａｒがベース吸入空気量Ａｂよりも大きくなるほど上記偏差比Ａｒ／Ａｂが大きくなってゆき、吸入空気量Ａｒがベース吸入空気量Ａｂよりも小さくなるほど同偏差比Ａｒ／Ａｂが小さくなってゆく。

過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂ及び吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂの算出後、それらに基づき第１補正係数Ｋ１の算出が行われる（Ｓ１０５）。こうして算出された第１補正係数Ｋ１は、過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂ及び吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂの変化に対し図４に矢印で示されるような変化傾向を有する。

すなわち、第１補正係数Ｋ１に関しては、過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂが大となるほど小となってゆき、過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂが小となるほど大となってゆく。これは、過給圧Ｐｒがベース過給圧Ｐｂよりも高くなって内燃機関１０の吸入空気の酸素密度が大となるほど同機関１０から排出されるＰＭの量が少なくなることに対応して、ＰＭ排出量ＰＭｅ（基準排出量ＰＭｅbase）を減量補正するためである。更に、過給圧Ｐｒがベース過給圧Ｐｂよりも低くなって内燃機関１０の吸入空気の酸素密度が小となるほど同機関１０から排出されるＰＭの量が多くなることに対応して、ＰＭ排出量ＰＭｅ（基準排出量ＰＭｅbase）を増量補正するためでもある。

また、第１補正係数Ｋ１に関しては、吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂが大となるほど小となってゆき、逆に吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂが小となるほど大となってゆく。これは、吸入空気量Ａｒがベース吸入空気量Ａｂよりも多くなって内燃機関１０に吸入される酸素の量が多くなるほど同機関１０から排出されるＰＭの量が少なくなることに対応して、ＰＭ排出量ＰＭｅ（基準排出量ＰＭｅbase）を増量補正するためである。更に、過給圧Ｐｒがベース過給圧Ｐｂよりも低くなって内燃機関１０の吸入される酸素の量が小となるほど同機関１０から排出されるＰＭの量が多くなることに対応して、ＰＭ排出量ＰＭｅ（基準排出量ＰＭｅbase）を増量補正するためでもある。

［第２補正係数Ｋ２の算出処理（Ｓ１０５）］
この処理では、吸気通路１２における吸気絞り弁１９の下流側の部分を通過するガスの温度（以下、インマニ内ガス温度という）に基づき、第２補正係数Ｋ２が算出される。このように算出された第２補正係数Ｋ２は、インマニ内ガス温度の変化に対して図５に矢印で示されるような変化傾向を有する。

すなわち、第２補正係数Ｋ２に関しては、インマニ内ガス温度が高くなるほど大となってゆき、インマニ内ガス温度が低くなるほど小となってゆく。これは、インマニ内ガス温度が高いほど内燃機関１０の吸入空気の温度が高くなり、その吸入空気の温度上昇に伴い同空気の酸素密度が小となるほど同機関１０から排出されるＰＭの量が多くなることに対応して、ＰＭ排出量ＰＭｅ（基準排出量ＰＭｅbase）を増量補正するためである。また、インマニ内ガス温度が高いほど内燃機関１０の吸入空気の温度が低くなり、その吸入空気の温度低下に伴い同空気の酸素密度が大となるほど同機関１０から排出されるＰＭの量が少なくなることに対応して、ＰＭ排出量ＰＭｅ（基準排出量ＰＭｅbase）を減量補正するためである。

以上のように、基準排出量ＰＭｅbaseの算出処理（Ｓ１０１）、第１補正係数Ｋ１の算出処理（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）、及び第２補正係数Ｋ２の算出処理（Ｓ１０５）を実行した後、それら基準排出量ＰＭｅbase、第１補正係数Ｋ１、及び第２補正係数Ｋ２に基づき、上記式（４）を用いてＰＭ排出量ＰＭｅの算出が行われる（Ｓ１０６）。

次に、内燃機関１０の過渡運転時におけるＰＭ排出量ＰＭｅの算出態様について、図６のタイムチャートを参照して説明する。同図における（ａ）〜（ｅ）は、内燃機関１０の過渡運転時におけるアクセル踏込量、ＰＭ排出量、燃料噴射量、過給圧、及び吸入空気量の推移を示している。

アクセル踏込量の急変させたことに伴う機関過渡運転時（タイミングＴ１以降）には、そのアクセル踏込量に応じて燃料噴射量も急変する。例えば、加速のためにアクセル踏込量を図６（ａ）に示されるように増加させた場合には、機関負荷を表す燃料噴射量が図６（ｂ）に示されるように増量され、それに伴い過給圧が増加するとともに吸入空気量も増量される。

ここで、ＰＭ排出量に関しては、図６（ｃ）に示されるように、上記加速のための機関過渡運転時（実線）にはそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合（破線）に比べて増加する傾向がある。なお、図中の破線で示される機関定常運転時のＰＭ排出量は、標準大気状態のもとでは、図２のＰＭ排出量推定ルーチンにおけるステップＳ１０１で算出される基準排出量ＰＭｅbaseと等しい値となる。そして、上述したようにＰＭ排出量が機関過渡運転時に機関定常運転時と比較して増加するのは、次の理由による。

燃料噴射量は、機関過渡運転時の噴射量指令値の変化に対しほぼ遅れなく変化する。一方、過給圧Ｐｒは、図６（ｄ）に破線で示される機関過渡運転時の目標過給圧Ｐｔの変化に対し、同図に実線あるいは二点鎖線で示されるようにある程度の応答遅れを有して変化する。なお、図中において、実線はフィードバック制御時の過給圧Ｐｒの推移を示し、二点鎖線はオープン制御時における過給圧Ｐｒの推移を示している。また、吸入空気量Ａｒも、図６（ｅ）に破線で示される機関過渡運転時の目標吸入空気量Ａｔの変化に対し、同図に実線で示されるようにある程度の応答遅れを有して変化する。これら過給圧Ｐｒ及び吸入空気量Ａｒの応答遅れの分だけ、燃料噴射量に対する内燃機関１０の吸入空気の酸素量（質量や体積）の比率が変化し、それによってＰＭ排出量が機関定常運転時とは異なるものとなる。従って、上記加速のための機関過渡運転時には、過給圧Ｐｒ及び吸入空気量Ａｒの減少側への応答遅れに起因して、燃料噴射量に対する吸入空気の酸素量（質量や体積）の比率が減少側に変化し、機関定常運転時に比べてＰＭ排出量の増量傾向が強くなる。

以上の理由により、上記加速のための機関過渡運転時のＰＭ排出量は、図６（ｃ）に実線で示されるように推移し、その時々の機関運転状態で定常運転を行ったと仮定した場合の推移（破線）に比べて増加することとなる。

この実施形態では、内燃機関１０から排出されるＰＭの量の推定値であるＰＭ排出量ＰＭｅとして、上記式（４）に示されるように基準排出量ＰＭｅbaseに対し第１補正係数Ｋ１等による補正を加えた値を採用している。このようにＰＭ排出量ＰＭｅの算出（推定）を行うことで、機関過渡運転時にも同ＰＭ排出量ＰＭｅを内燃機関１０からのＰＭの排出量に対応した値とすることができ、同排出量の推定値として不適切な値となることが抑制される。

次に、ＰＭ排出量ＰＭｅが機関過渡運転時に不適切な値となることを抑制できる理由について説明する。
基準大気状態のもとでの機関過渡運転時において、過給圧Ｐｒ及び吸入空気量Ａｒがそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値と同じであれば、基準大気状態のもとでの機関定常運転時のＰＭ排出量として算出される基準排出量ＰＭｅbaseが内燃機関１０からのＰＭの排出量として不適切な値になることはない。なお、基準大気状態のもとで機関定常運転を行った場合の過給圧及び吸入空気量の値とは、それぞれベース過給圧Ｐｂ及びベース吸入空気量Ａｂと等しい値のことを意味する。

しかし、機関過渡運転時には、その際の目標過給圧Ｐｔ及び目標吸入空気量Ａｔの変化に対する過給圧Ｐｒ及び吸入空気量Ａｒの応答遅れに起因して、同過給圧Ｐｒ及び吸入空気量Ａｒがそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値に対しずれた値となることから、そのずれ分だけ基準排出量ＰＭｅbaseが不適切な値となることは避けられない。なお、上記目標過給圧Ｐｔ及び目標吸入空気量Ａｔは、基準大気状態のもとでは、上記式（１）の大気圧補正項Ｐｈ１及び大気温度補正項Ｐｈ２、並びに上記式（２）の大気圧補正項Ａｈ１及び大気温度補正項Ａｈ２の関係から、それぞれベース過給圧Ｐｂ及びベース吸入空気量Ａｂと等しい値になる。

式（４）の第１補正係数Ｋ１は、上述した機関過渡運転時における基準排出量ＰＭｅbaseの不適切な値への移行を抑制するためのもの、言い換えれば機関過渡運転時に基準排出量ＰＭｅbaseをＰＭ排出量として適切な値に向けて変化させるべく補正を行うためのものである。この第１補正係数Ｋ１は、過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂ及び吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂに基づき、図４に示されるように求められる。

従って、標準大気状態のもとでの機関過渡運転時、過給圧Ｐｒがベース過給圧Ｐｂよりも高くなって過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂが大となるほど、第１補正係数Ｋ１が小さくなって基準排出量ＰＭｅbaseが同第１補正係数Ｋ１により減量側に大きく補正され、推定されるＰＭ排出量ＰＭｅがより減量側の値になる。上記機関過渡運転時の過給圧Ｐｒが上述したようにベース過給圧Ｐｂよりも高くなるということは、内燃機関１０の吸入空気における酸素密度が大となって燃料噴射量に対する吸入空気の酸素量（質量）の比率が大となり、ＰＭ排出量が少なくなることを意味する。従って、上記第１補正係数Ｋ１による基準排出量ＰＭｅbaseの減量補正を通じて、推定されるＰＭ排出量ＰＭｅが機関過渡運転時の上記過給圧Ｐｒの影響を受けて内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値になることは的確に抑制される。

また、標準大気状態のもとでの機関過渡運転時、過給圧Ｐｒがベース過給圧Ｐｂよりも低くなって過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂが小となるほど、第１補正係数Ｋ１が大きくなって基準排出量ＰＭｅbaseが同第１補正係数Ｋ１により増量側に大きく補正され、推定されるＰＭ排出量ＰＭｅがより増量側の値になる。上記機関過渡運転時の過給圧Ｐｒが上述したようにベース過給圧Ｐｂよりも低くなるということは、内燃機関１０の吸入空気における酸素密度が小となって燃料噴射量に対する吸入空気の酸素量（質量）の比率が小となり、ＰＭ排出量が多くなることを意味する。従って、上記第１補正係数Ｋ１による基準排出量ＰＭｅbaseの増量補正を通じて、推定されるＰＭ排出量ＰＭｅが機関過渡運転時の上記過給圧Ｐｒの影響を受けて内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値になることは的確に抑制される。

一方、標準大気状態のもとでの機関過渡運転時、吸入空気量Ａｒがベース吸入空気量Ａｂよりも多くなって吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂが大となるほど、第１補正係数Ｋ１が小さくなって基準排出量ＰＭｅbaseが同第１補正係数Ｋ１により減量側に大きく補正され、推定されるＰＭ排出量ＰＭｅがより減量側の値になる。上記機関過渡運転時の吸入空気量Ａｒが上述したようにベース吸入空気量Ａｂよりも多くなるということは、内燃機関１０の吸入空気における酸素量が多くなって燃料噴射量に対する吸入空気の酸素量（体積）の比率が大となり、ＰＭ排出量が少なくなることを意味する。従って、上記第１補正係数Ｋ１による基準排出量ＰＭｅbaseの減量補正を通じて、推定されるＰＭ排出量ＰＭｅが機関過渡運転時の上記吸入空気量Ａｒの影響を受けて内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値になることは的確に抑制される。

また、標準大気状態のもとでの機関過渡運転時、吸入空気量Ａｒがベース吸入空気量Ａｂよりも少なくなって吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂが小となるほど、第１補正係数Ｋ１が大きくなって基準排出量ＰＭｅbaseが同第１補正係数Ｋ１により増量側に大きく補正され、推定されるＰＭ排出量ＰＭｅがより増量側の値になる。上記機関過渡運転時の吸入空気量Ａｒが上述したようにベース吸入空気量Ａｂよりも少なくなるということは、内燃機関１０の吸入空気における酸素量が少なくなって燃料噴射量に対する吸入空気の酸素量（体積）の比率が小となり、ＰＭ排出量が多くなることを意味する。従って、上記第１補正係数Ｋ１による基準排出量ＰＭｅbaseの増量補正を通じて、推定されるＰＭ排出量ＰＭｅが機関過渡運転時の上記吸入空気量Ａｒの影響を受けて内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値になることは的確に抑制される。

ところで、推定したＰＭ排出量ＰＭｅが不適切な値となる要因としては、上述した機関過渡運転の実行の他、次の［１］〜［３］に示されるものもあげられる。［１］可変容量ターボチャージャ１１の製造及び組み付け誤差。［２］ＥＧＲ機構を通じての吸気通路１２への排気の流入に伴うインマニ内ガス温度の変動。［３］大気圧や大気温度といった大気状態の標準大気状態に対する変化。以下、［１］〜［３］に示される各要因によってＰＭ排出量ＰＭｅが不適切な値となることの対処について、それら各要因毎に個別に説明する。

［１］可変容量ターボチャージャ１１の製造及び組み付け誤差
可変容量ターボチャージャ１１の製造及び組み付け誤差により、内燃機関の過給圧が適正値からずれると、その分だけ内燃機関１０の吸入空気の酸素密度も適正値からずれるため、燃料噴射量に対する上記吸入空気の酸素量（質量）の比率が変わり、ＰＭ排出量ＰＭｅが内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値となる。しかし、圧力センサ５７によって検出される過給圧Ｐｒに、可変容量ターボチャージャ１１の製造及び組み付け誤差に起因する過給圧の適正値からのずれが反映されると、そのずれの分だけ過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂが増減し、更には第１補正係数Ｋ１も上記ずれの分だけ増減することとなる。そして、この第１補正係数Ｋ１の分のＰＭ排出量ＰＭｅ（基準排出量ＰＭｅbase）の補正を通じて、同ＰＭ排出量ＰＭｅが上記誤差による影響を受けＰＭ排出量として不適切な値となることは抑制される。

［２］ＥＧＲに伴うインマニ内ガス温度の変動
ＥＧＲ機構を通じて吸気通路１２に流入する排気は、吸気通路１２に流れ込む空気（新気）に比べて高温であり、機関運転状態やＥＧＲクーラ３５での冷却度合いによって温度変化の生じるものである。従って、ＥＧＲの実行に基づき、ＥＧＲ通路３３から吸気通路１２に排気が流入すると、インマニ内ガス温度が変動することとなり、それに合わせて内燃機関１０の吸入空気の温度も変化する。このように吸入空気の温度が変化して同吸入空気の酸素密度が変化すると、燃料噴射量に対する上記吸入空気の酸素量（質量）の比率が変わり、内燃機関１０から排出されるＰＭの量も変化する。その結果、式（４）を用いて推定されるＰＭ排出量ＰＭｅが内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値となるおそれがある。

ここで、内燃機関１０から排出されるＰＭの量に関しては、インマニ内ガス温度の上昇に伴い内燃機関１０の吸入空気の温度が上昇して同吸入空気の酸素密度が低くなるほどそれに起因して増量してゆき、インマニ内ガス温度の低下に伴い内燃機関１０の吸入空気の温度が低下して同吸入空気の酸素密度が高くなるほどそれに起因して減量してゆく。こうしたインマニ内ガス温度の変化に対するＰＭ排出量の変化に対応すべく、式（４）を用いて推定されるＰＭ排出量ＰＭｅでは、インマニ内ガス温度に基づき算出された第２補正係数Ｋ２に基づく補正が行われる。すなわち、インマニ内ガス温度に基づき図５に示されるように変化する第２補正係数Ｋ２を用いて基準排出量ＰＭｅbaseを補正した値がＰＭ排出量ＰＭｅとして求められる。このように、インマニ内ガス温度の変化に基づくＰＭ排出量の変化に対応してＰＭ排出量ＰＭｅが求められるため、そのＰＭ排出量ＰＭｅがＥＧＲの実行に伴い吸気通路１２に流入する排気の温度から影響を受け、内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値になることは抑制される。

［３］大気圧や大気温度といった大気状態の標準大気状態に対する変化
大気圧が標準大気圧と異なっていたり、大気温度が標準大気温度と異なっていたりするなど、大気状態が標準大気状態と異なっている場合には、内燃機関１０の吸入空気の酸素密度も標準大気状態のときの値とは異なるものとなる。このように大気状態によって吸入空気の酸素密度が変わると、燃料噴射量に対する上記吸入空気の酸素量（質量）の比率が変わり、内燃機関１０から排出されるＰＭの量も変化する。その結果、式（４）を用いて推定されるＰＭ排出量ＰＭｅが内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値となるおそれがある。これは、式（４）から分かるように、ＰＭ排出量ＰＭｅは、標準大気状態での機関定常運転時のＰＭ排出量として求められる基準排出量ＰＭｅbaseを用いて算出されるものであり、その基準排出量ＰＭｅbaseが大気状態の標準大気状態に対する変化によって内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値になるためである。

ＰＭ排出量ＰＭｅが大気状態の標準大気状態に対する変化に起因して不適切な値となることは、基準排出量ＰＭｅbaseを第１補正係数Ｋ１で補正した値をＰＭ排出量ＰＭｅとすることによって抑制される。

ここで、上記第１補正係数Ｋ１を算出するための過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂ及び吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂはそれぞれ、大気状態の標準大気状態に対する変化を反映した値となる。すなわち、過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂに関しては、過給圧Ｐｒが大気状態に対応した値となり、ベース過給圧Ｐｂが標準大気状態に対応した値であることから、それらの比である過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂには大気状態の標準大気状態からの変化が反映される。なお、過給圧Ｐｒが大気状態に対応した値となるのは、その過給圧Ｐｒを目標過給圧Ｐｔに向けて変化させる過給圧制御を行う際、同目標過給圧Ｐｔが式（１）から分かるように上記ベース過給圧Ｐｂに対し大気状態を加味した値として設定されるためである。また、吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂに関しては、吸入空気量Ａｒが大気状態に対応した値となり、ベース吸入空気量Ａｂが標準大気圧に対応した値であることから、それらの比である吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂには大気状態の標準大気状態からの変化が反映される。なお、吸入空気量Ａｒが大気状態に対応した値となるのは、その吸入空気量Ａｒを目標吸入空気量Ａｔに向けて変化させる吸入空気量制御を行う際、同目標吸入空気量Ａｔが式（２）から分かるように上記ベース吸入空気量Ａｂに対し大気状態を加味した値として設定されるためである。

このように大気状態の標準大気状態に対する変化を反映した値である過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂ及び吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂに基づき第１補正係数Ｋ１が算出され、標準大気状態に対応する値として算出される基準排出量ＰＭｅbaseを上記第１補正係数Ｋ１に基づき補正した値がＰＭ排出量ＰＭｅとされる。上記のように基準排出量ＰＭｅbaseを上記第１補正係数Ｋ１に基づき補正してＰＭ排出量ＰＭｅとすることで、そのＰＭ排出量ＰＭｅ（補正後の基準排出量ＰＭｅbase）が大気状態の標準大気状態からの変化の影響を受けて内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値となることは抑制される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１０から排出されるＰＭの量の推定値であるＰＭ排出量ＰＭｅとして、式（４）に示されるように基準排出量ＰＭｅbaseに対し第１補正係数Ｋ１等による補正を加えた値を採用している。機関過渡運転時には、過給圧Ｐｒ及び吸入空気量Ａｒがそれらの応答遅れに起因してそのときの機関運転状態で定常運転を行った場合の値（基準大気状態にあってはベース過給圧Ｐｂ及びベース吸入空気量Ａｂ）に対しずれた値になる。そして、そのずれ分だけ機関定常運転時のＰＭ排出量である式（４）の基準排出量ＰＭｅbaseが、内燃機関１０のＰＭ排出量に対応する値として不適切な値になる。しかし、式（４）の第１補正係数Ｋ１は、上述した機関過渡運転時における基準排出量ＰＭｅbaseの不適切な値へ移行を抑制するためのものとして、過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂ及び吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂに基づき図４に示されるように求められる。このため、式（４）に基づき推定されるＰＭ排出量ＰＭｅは、機関過渡運転時であっても内燃機関１０から排出されるＰＭの量に対応した値となる。従って、機関過渡運転時、ＰＭ排出量ＰＭｅが同機関過渡運転時の上記過給圧Ｐｒ及び吸入空気量Ａｒから影響を受け、同機関１０からのＰＭ排出量の推定値として不適切な値となることを抑制できる。

（２）可変容量ターボチャージャ１１の製造及び組み付け誤差等により、内燃機関の過給圧が適正値からずれると、その分だけ内燃機関１０の吸入空気の酸素密度も適正値からずれ、ＰＭ排出量ＰＭｅが内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値となるおそれがある。しかし、上記誤差等に起因する過給圧の適正値からのずれは、圧力センサ５７によって検出される過給圧Ｐｒに反映される。その結果、過給圧の適正値からのずれの分だけ過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂが増減し、更には第１補正係数Ｋ１も上記ずれの分だけ増減することとなる。そして、この第１補正係数Ｋ１の分の補正をＰＭ排出量ＰＭｅ（基準排出量ＰＭｅbase）に加えることにより、同ＰＭ排出量ＰＭｅが上記誤差等による影響を受けＰＭ排出量として不適切な値となることは抑制されるようになる。

（３）ＥＧＲの実行に伴い吸気通路１２に排気が流入すると、その排気の温度の変動に基づくインマニ内ガス温度の変動に起因して、内燃機関１０の吸入空気の温度、言い換えれば同吸入空気の酸素密度が変化し、同機関１０から排出されるＰＭの量も変化する。これにより、式（４）を用いて推定されるＰＭ排出量ＰＭｅが同機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値となるおそれがある。しかし、ＰＭ排出量ＰＭｅは、式（４）から分かるように、インマニ内ガス温度に基づき図５に示されるように変化する第２補正係数Ｋ２に基づき基準排出量ＰＭｅbaseを補正した値である。この補正により、上記ＰＭ排出量ＰＭｅがＥＧＲの実行に伴い吸気通路１２に流入する排気の温度から影響を受け、内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値になることを抑制できる。

（４）内燃機関１０から排出されるＰＭの量は、同機関１０の吸入空気の酸素密度に影響を及ぼす大気状態によって変わる。このため、式（４）を用いて推定されるＰＭ排出量ＰＭｅは、大気状態の標準大気状態からの変化に起因して、内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値となるおそれがある。しかし、こうしたことは上記ＰＭ排出量ＰＭｅを求める際、第１補正係数Ｋ１に基づき基準排出量ＰＭｅbaseを補正することによって抑制される。ここで、第１補正係数Ｋ１を算出するための過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂ及び吸入空気量偏差比Ａｒ／Ａｂはそれぞれ、大気状態の標準大気状態に対する変化を反映した値となる。従って、上記のように第１補正係数Ｋ１に基づき基準排出量ＰＭｅbaseを補正してＰＭ排出量ＰＭｅとすることで、そのＰＭ排出量ＰＭｅ（補正後の基準排出量ＰＭｅbase）は大気状態の標準大気状態からの変化を加味した値となる。このため、上記ＰＭ排出量ＰＭｅが大気状態の標準大気状態からの変化の影響を受け、内燃機関１０から排出されるＰＭの量として不適切な値となることは抑制されるようになる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ＰＭ排出量ＰＭｅを算出するに当たり、基準排出量ＰＭｅbaseに対するインマニ内ガス温度に基づく補正を省略してもよい。この場合、上記式（４）の第２補正係数Ｋ２が省略されることとなる。

・ＰＭ排出量ＰＭｅを算出する際、必ずしも大気状態の標準大気状態に対する変化を加味する必要はない。この場合、第１補正係数Ｋ１を求めるための過給圧偏差比を、過給圧Ｐｒの目標過給圧Ｐｔに対する比率（Ｐｒ／Ｐｔ）として算出する。更に、第１補正係数Ｋ１を求めるための吸入空気量偏差比を、吸入空気量Ａｒの目標吸入空気量Ａｔに対する比率（Ａｒ／Ａｔ）として算出する。これにより、ＰＭ排出量ＰＭｅを大気状態の標準大気状態に対する変化を加味せず算出することが可能になる。

・第１補正係数Ｋ１を求めるために過給圧偏差比Ｐｒ／Ｐｂを用いる代わりに、過給圧Ｐｒを用いてもよい。この場合、過給圧Ｐｒが上昇するほど第１補正係数Ｋ１が小さい値となるよう算出され、逆に過給圧Ｐｒが上昇するほど第１補正係数Ｋ１が大きい値となるよう算出される。このように第１補正係数Ｋ１を算出しても、上記（２）に準じた効果は得られるようになる。

・式（４）における基準排出量ＰＭｅbaseの第１補正係数Ｋ１及び第２補正係数Ｋ２の乗算による補正を、第１補正係数Ｋ１及び第２補正係数Ｋ２にそれぞれ対応する第１補正量及び第２補正量の基準排出量ＰＭｅbaseへの加算による補正に代えてもよい。

本実施形態の排気浄化装置が適用される内燃機関の全体構成を示す略図。 ＰＭ排出量の算出手順を示すフローチャート。 機関負荷及び機関回転速度の変化に対するＰＭ排出量の変化傾向を示す説明図。 過給圧偏差比及び吸入空気量偏差比の変化に対する第１補正係数の変化傾向を示す説明図。 インマニ内ガス温度の変化に対する第２補正係数の変化を示すグラフ。 （ａ）〜（ｅ）は、機関過渡運転時におけるアクセル踏込量、燃料噴射量、ＰＭ排出量、過給圧、及び吸入空気量の変化を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１１…可変容量ターボチャージャ、１２…吸気通路、１３…燃焼室、１４…排気通路、１５…エアクリーナ、１６…エアフローメータ、１７…コンプレッサ、１８…インタークーラ、１９…吸気絞り弁、２０…吸気マニホールド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３…排気マニホールド、２４…排気タービン、２４ａ…可変ノズル、２５…ＮＯｘ触媒コンバータ、２６…ＰＭフィルタ、２７…酸化触媒コンバータ、２８…入ガス温度センサ、２９…出ガス温度センサ、３０…差圧センサ、３１…酸素センサ、３２…酸素センサ、３３…ＥＧＲ通路、３４…ＥＧＲ触媒、３５…ＥＧＲクーラ、３６…ＥＧＲ弁、４０…インジェクタ、４１…高圧燃料供給管、４２…コモンレール、４３…燃料ポンプ、４４…レール圧センサ、４５…低圧燃料供給管、４６…添加弁、５０…電子制御装置（ＰＭ排出量推定手段）、５１…ＮＥセンサ、５２…アクセルセンサ、５３…絞り弁センサ、５４…水温センサ、５６…リフトセンサ、５７…圧力センサ、５８…温度センサ。

Claims (7)

1. 可変容量ターボチャージャの設けられた内燃機関の排気浄化装置であって、同機関の排気系に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、機関定常運転時の粒子状物質の排出量である基準排出量を同機関の吸入空気量における機関定常時の値に対する偏差に基づき補正して内燃機関からの粒子状物質の排出量とするＰＭ排出量推定手段とを備え、その排出量を用いて求められる前記フィルタでの粒子状物質の堆積量に基づき同フィルタに堆積した前記粒子状物質を除去するためのフィルタ再生制御を実施する内燃機関の排気浄化装置において、
   前記ＰＭ排出量推定手段は、前記基準排出量を内燃機関の過給圧が高いほど減量側に大きく補正し、同過給圧が低いほど増量側に大きく補正するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記可変容量ターボチャージャは、機関運転状態に基づき定められる目標過給圧に向けて内燃機関の過給圧を変化させるよう駆動制御されるものであり、
   前記ＰＭ排出量推定手段は、内燃機関の過給圧における機関定常時の値に対する比率を表す過給圧偏差比を求め、その過給圧偏差比が大となるほど前記基準排出量を減量側に大きく補正し、前記過給圧偏差比が小となるほど前記基準排出量を増量側に大きく補正するものである
   請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記ＰＭ排出量推定手段は、内燃機関の過給圧における標準大気状態のもとでの機関定常時の値に対する比率を前記過給圧偏差比として求めるものであり、
   前記目標過給圧は、標準大気状態のもとでの機関定常運転時に適した過給圧として算出されるベース過給圧に対し大気状態に基づく環境補正を加えた値であり、
   前記基準排出量は、標準大気状態のもとでの機関定常運転時における粒子状物質の排出量である
   請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記内燃機関は、その排気の一部を同機関の吸気通路に流して再循環させるＥＧＲ機構を備えるものであり、
   前記ＰＭ排出量推定手段は、前記吸気通路内における前記ＥＧＲ機構を通じて排気の流入される部分よりも下流側のガス温度に基づき、そのガス温度が高いほど前記基準排出量を増量側に大きく補正し、同ガス温度が低いほど前記基準排出量を減量側に大きく補正する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記ＰＭ排出量推定手段は、内燃機関の吸入空気量における標準大気状態のもとでの機関定常時の値に対する比率を表す吸入空気量偏差比を求め、その吸入空気量偏差比が大となるほど前記基準排出量を減量側に大きく補正し、前記吸入空気量偏差比が小となるほど前記基準排出量を増量側に大きく補正するものであり、
   前記内燃機関の吸入空気量は、目標吸入空気量に向けて変化するよう調整されるものであり、
   前記目標吸入空気量は、標準大気状態のもとでの機関定常運転時に適した吸入空気量として算出されるベース吸入空気量に対し大気状態に基づく環境補正を加えた値であり、
   前記基準排出量は、標準大気状態のもとでの機関定常運転時における粒子状物質の排出量である
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 可変容量ターボチャージャの設けられた内燃機関からの粒子状物質の排出量を推定する粒子状物質排出量推定方法であって、
   機関定常運転時の粒子状物質の排出量である基準排出量を算出する処理と、
   同機関の吸入空気量における機関定常時の値に対する比率を表す吸入空気量偏差比を算出する処理と、
   同機関の過給圧における機関定常時の値に対する比率を表す過給圧偏差比を算出処理と、
   前記吸入空気量偏差比が大となるほど前記基準排出量を減量側に大きく補正し、同吸入空気量偏差比が小となるほど前記基準排出量を増量側に大きく補正するとともに、前記過給圧偏差比が大となるほど前記基準排出量を増量側に大きく補正し、同過給圧偏差比が小となるほど前記基準排出量を減少側に大きく補正する処理と、
   を実施し、
   前記基準排出量を前記吸入空気量偏差比及び前記過給圧偏差比に基づき補正した後の値を内燃機関の粒子状物質排出量の推定値とする
   ことを特徴とする粒子状物質排出量推定方法。
7. 請求項６記載の粒子状物質排出量推定方法において、
   内燃機関の吸気通路内におけるＥＧＲ機構を通じて排気の流入される部分よりも下流側のガス温度に基づき、そのガス温度が高いほど前記基準排出量を増量側に大きく補正し、同ガス温度が低いほど前記基準排出量を減量側に大きく補正する処理を実施する
   ことを特徴とする粒子状物質排出量推定方法。

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