JP2014222028A - Ｐｍ堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ前後差圧からＰＭ堆積量を推定できない運転状態が続くときに過堆積状態となるのを防止し、フィルタユニットの過熱等を防止できるＰＭ堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化システムを提供する。
【解決手段】第１の推定処理と第２の推定処理を選択的に採用してＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置であり、第１の推定処理では、差圧センサの検出差圧に基づいてＰＭ堆積量に対応するＤＰＦ差圧値ｄｐ１および第１のＰＭ堆積量ｐｍｄｐを算出し、第２の推定処理では、エンジン運転条件に基づいて第２のＰＭ堆積量ｐｍｄｐおよびそれに対応するＤＰＦ差圧値ｄｐ２を算出するとともに、第１の推定処理の採用頻度である差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが所定値ｔｈｆ以下であるか否かを判定し、頻度ｄｐｆｒｑが所定値ｔｈｆ以下に低下していると、第２のＰＭ堆積量ｐｍｄｐを増量補正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＰＭ堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化システムに関し、特にフィルタユニット内のＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置とそれを備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。

車両用内燃機関の排気浄化システムにおいては、排出ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するフィルタユニットの前後差圧を差圧センサや絶対圧センサ等により検出し、その差圧からフィルタユニット内のＰＭ堆積量を推定することで、排気の圧損上昇時にフィルタユニットを再生処理するものが知られている。

このようなシステムに装備されるＰＭ堆積量推定装置としては、フィルタユニットの前後差圧に基づいてＰＭ堆積量を計算する第１推定手段と、エンジンの運転状態検出情報からＰＭ堆積量の一定期間毎の増加量（ＰＭ発生量）を計算し累計する第２推定手段とを、排出ガス流量に応じ選択してＰＭ堆積量を計算するものがある。この装置では、差圧センサの検出誤差が大きくなる排ガス流領域にて第２推定手段を用い、その際、第１推定手段による推定ＰＭ堆積量を累計開始の初期値としてＰＭ推定精度を高めている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−７７７６１号公報

しかしながら、上述のような従来のＰＭ堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化システムでは、エンジンの運転条件に基づくＰＭ堆積量推定処理の精度が、差圧センサの検出値に基づくＰＭ堆積量の推定処理の精度と比べて専ら低い精度となる。そのため、差圧センサからのＰＭ堆積量の推定処理を採用する機会が少ない運転状態が続くと、実ＰＭ堆積量と推定ＰＭ堆積量との差が大きくなってしまうという問題があった。

すなわち、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）ユニットの前後差圧が精度良く取得できないような走行パターンが継続するような場合には、推定精度が低いエンジン運転状態からの推定ＰＭ発生量を使用し続けながらＤＰＦユニット内の一定時間毎のＰＭ堆積量の増加量が計算され累計されるため、ＰＭ堆積量の推定誤差が積算されてしまい、実ＰＭ堆積量と推定ＰＭ堆積量との間に乖離が生じてしまう。そして、例えばＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対しマイナス側に乖離してしまうと、ＤＰＦユニットの過昇温や過熱を招くおそれがあった。

特に、粗悪燃料の使用により実ＰＭ排出量が多くなる傾向が強い使用環境にあっては、ＤＰＦ前後差圧の検出精度の低下時にのみエンジンの運転条件からＰＭ堆積量を補間する処理を行ったとしても、ＤＰＦ前後差圧が精度良く取得できない走行パターンが継続する場合に、ＤＰＦユニットの過昇温や過熱による損傷を招く可能性があった。

そこで、本発明は、フィルタ前後差圧からＰＭ堆積量を推定できない運転状態が長く続くときにＰＭの過堆積状態となることを未然に防止して、フィルタユニットの過昇温や過熱による損傷を確実に防止できるＰＭ堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化システムを提供することを目的とする。

本発明に係るＰＭ堆積量推定装置は、上記目的達成のため、（１）それぞれ内燃機関の排気浄化用のフィルタユニット内におけるＰＭ堆積量を推定可能な第１の推定処理と第２の推定処理とを選択的に採用して、前記ＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置であって、前記第１の推定処理では、差圧センサもしくは圧力センサによって検出される前記フィルタユニットの前後差圧に基づいて前記ＰＭ堆積量に対応する第１の推定値を算出し、前記第２の推定処理では、前記内燃機関の運転条件に基づいて前記ＰＭ堆積量に対応する第２の推定値を算出するとともに、前記第１の推定処理の採用頻度が予め設定された補正要求頻度以下であるか否かを判定し、該採用頻度が前記補正要求頻度以下に低下しているときには前記第２の推定値を増量補正することを特徴とする。

この構成により、第２の推定処理で第２の推定値が算出されるときには、第１の推定処理の採用頻度が予め設定された補正要求頻度以下であるか否かが判定され、その採用頻度が補正要求頻度以下に低下しているときには第２の推定値が増量補正される。したがって、ＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対しマイナス側に乖離してしまうことが有効に抑制され、ＰＭの過堆積によるフィルタユニットの過昇温や過熱による損傷が未然に防止されることになる。

本発明のＰＭ堆積量推定装置においては、（２）前記第１および第２の推定処理のうち前記第１の推定処理が採用される特定条件が成立するか否かを判定するとともに、該判定の結果に基づいて前記第１の推定処理の採用頻度が前記補正要求頻度以下であるか否かを判定するようにしてもよい。

この場合、特定条件の成立判定周期に応じて第１の推定処理の採用頻度が補正要求頻度以下であるか否かが周期的にチェックされることになり、ＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対しマイナス側に大きく乖離してしまうことが確実に防止される。また、ＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対しプラス側に乖離する場合であっても、その推定値を大きくすることで、推定誤差が過度に大きくなる前にフィルタユニットの再生処理等を促すことが可能になる。

本発明のＰＭ堆積量推定装置においては、（３）前記第２の推定値を増量補正するとき、前記第２の推定値を補正係数を用いて増量補正し、前記補正係数は、前記補正要求頻度以下の前記第１の推定処理の採用頻度が小さくなるほど大きい値に設定されてもよい。

この場合、ＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対しマイナス側に大きく乖離してしまうことがより的確に防止されるとともに、ＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対しプラス側に乖離する場合であっても、推定誤差が大きくなる前にフィルタユニットの再生処理等を的確に促すことができる。

本発明のＰＭ堆積量推定装置においては、（４）前記特定条件が、前記フィルタユニット内を通過する排気の流量が予め設定された閾値流量以上であるという条件を含むものであってもよい。

この場合、差圧センサの検出差圧に基づくフィルタユニット内のＰＭ堆積量の推定精度が高まる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、（５）上記（１）ないし（４）のうちいずれかの構成を有するＰＭ堆積量推定装置を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、前記フィルタユニットと、前記差圧センサもしくは圧力センサと、前記ＰＭ堆積量推定装置の推定結果に基づいて前記フィルタユニットを再生処理する再生処理機構と、を備えたものである。

この構成により、第２の推定処理で第２の推定値が算出されるときには、第１の推定処理の採用頻度が補正要求頻度以下であるか否かが判定され、その採用頻度が補正要求頻度以下に低下しているときには第２の推定値が増量補正される。したがって、ＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対しマイナス側の誤差を生じるときには、ＰＭの過堆積によるフィルタユニットの過昇温や過熱による損傷が未然に防止され、ＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対しプラス側の誤差を生じるときには、その誤差を過度に増大させることなく再生処理機構によるフィルタユニットの再生処理を実行させることができる。

本発明の内燃機関の排気浄化システムにおいては、（６）前記フィルタユニットが、ディーゼルパティキュレートフィルタを含んで構成され、前記再生処理機構が、前記フィルタユニット内に堆積されたＰＭを酸化させる再生処理を実行するものであってもよい。

この場合、ディーゼルエンジンで粗悪燃料が使用されたりしても、ＰＭの過堆積によるフィルタユニットの過昇温や過熱による損傷を未然に有効に防止できることになる。

本発明によれば、第１の推定処理の採用頻度が補正要求頻度以下であるときには第２の推定値を増量補正するようにしているので、ＰＭ堆積量の推定値が実ＰＭ堆積量に対し乖離してしまうことによってＰＭの過堆積が生じるのを抑制し、フィルタユニットの過昇温や過熱による損傷を未然に防止できるＰＭ堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るＰＭ堆積量推定装置を備えた内燃機関の排気浄化システムの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るＰＭ堆積量推定装置で使用される増量補正用の１次元補正係数マップの説明図である。 本発明の一実施形態に係るＰＭ堆積量推定装置で実行されるＤＰＦ前後差圧値の算出処理の概略手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るＰＭ堆積量推定装置で実行されるＤＰＦ前後差圧活用許可頻度の算出処理の概略手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るＰＭ堆積量推定装置で実行される第１および第２の推定処理の概略手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（一実施形態）
図１ないし図５は、本発明の一実施形態に係るＰＭ堆積量推定装置および同装置を備えた内燃機関の排気浄化システムを示す図である。なお、本実施形態は、本発明を差圧センサ付きのフィルタユニットを備えた多気筒内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）に適用したものである。

まず、その構成について説明する。

図１に示す本実施形態のエンジン１０は、複数、例えば４つの気筒１１を有している。このエンジン１０には、各気筒１１内の図示しない燃焼室に吸気通路１３を通して空気を吸入させる吸気装置１４と、燃焼室内に燃料（例えば軽油）を噴射する燃料噴射ノズル１５ａを有するコモンレール式の燃料噴射装置１５と、燃焼室からの排出ガスを外部に排気させる排気装置１７とが装備されている。また、図示しないが、エンジン１０には、その排気の一部を吸気側に還流させ再循環させるＥＧＲ装置（排気再循環機構）と、排気装置１７内の排気エネルギを利用して吸気装置１４内の空気を圧縮し、エンジン１０の各気筒１１内の燃焼室に空気を過給する排気ターボ過給機とが、装備されている。さらに、エンジン１０には、燃焼室に吸気通路１３を通して空気を吸入させるときに開弁する吸気弁と、燃焼室からの排出ガスを排気装置１７側に排出させるときに開弁する排気弁と、これら吸気弁および排気弁をクランク軸の回転角に応じてそれぞれに開閉動作させる動弁機構とが、設けられている。

吸気装置１４は、吸気マニホールド１４ａとそれより上流側の吸気管１４ｂとを有している。詳細を図示しないが、吸気装置１４は、さらに、吸気管１４ｂの上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナと、排気ターボ過給機のコンプレッサより下流側の吸気通路内で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラと、エンジン１０内への吸気流量を調整可能なディーゼルスロットル開度制御アクチュエータとを備えている。これらの構成自体は公知のものと同様である。

燃料噴射装置１５は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、この低圧ポンプからの燃料を高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧して吐出する高圧燃料ポンプ４６と、この高圧燃料ポンプ４６からの燃料が導入されるコモンレール４５とを備えている。

この燃料噴射装置１５の燃料噴射ノズル１５ａは、例えば電磁駆動されるニードル弁で構成され、コモンレール４５を通して供給される燃料（例えば軽油）を、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０からの噴射指令信号に対応するタイミングおよび噴射期間で燃焼室内に噴射するようになっている。

吸気装置１４の上流側には、新気の吸入空気量を検出するエアフローメータ４８（流量センサ）が設けられており、コモンレール４５にはその内部の燃料圧力を検出する燃料圧力センサ４９が装着されている。

なお、各燃焼室は、ピストンより上方側の各気筒１１の内部に形成されており、ピストンの往復運動に伴って燃焼室の容積が変化するとともにクランク軸が回転する。このクランク軸の回転角度位置はクランク角センサ２３によって検出され、図示しないアクセルペダルの踏込み率であるアクセル開度は、アクセル開度センサ２４によって検出されるようになっている。

排気装置１７は、排気マニホールド３８と、それより下流側の排気通路３１ａを形成する排気管３１と、排気管３１に装着された触媒３２およびＤＰＦユニット３３（フィルタユニット）を含んで構成された排気浄化ユニット４０と、を含んで構成されている。

図１中では詳細断面構造を図示せず、その排気通過方向における配置の前後関係のみを模式的に示すが、ＤＰＦユニット３３は、例えば多孔質のセラミック基材の出入り口を交互に栓詰め等により目塞ぎして、エンジン１０の排出ガスが各通路を形成する基材の壁を通過して隣の通路から出る下流側に流れるように構成されており、エンジン１０の排気中に含まれるＰＭ、例えば煤（ＳＯＯＴ）等を基材中で捕集する機能を有している。

触媒３２は、例えばエンジン１０の排出ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化させてＰＭを低温燃焼させる二酸化窒素（ＮＯ_２）を生成したり、排出ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させて浄化したりすることができる貴金属触媒からなる酸化触媒である。この触媒３２は、後述する燃料添加等により排出ガス中のＨＣが増量されるときにその酸化反応によって排出ガス温度を上昇させ、ＤＰＦユニット３３内をＰＭの自燃温度以上の高温に昇温させることができるようになっている。

また、ＤＰＦユニット３３の多孔質のセラミック基材には、少なくとも排気通路の内壁面上に分散されて貴金属触媒が担持されており、ＤＰＦユニット３３は、この貴金属触媒の近傍領域においては、多孔質のセラミック基材の内壁面上に堆積するＰＭをその自燃温度未満の低温であっても連続的に酸化除去することができるようになっている。

勿論、排気浄化ユニット４０は、ＤＰＦユニット３３のようなパティキュレート（微粒子）フィルタを含む他の任意の構成とすることができる。例えば、ＤＰＦユニット３３の多孔質のセラミック基材に貴金属触媒とＮＯｘ吸蔵材とを含むＮＯｘ吸蔵・還元型の触媒を担持させて、排気浄化ユニット４０内に導入される排出ガスの空燃比がリーン（酸化雰囲気）となる通常運転時にはＮＯｘ（ＮＯ_２やＮＯ）を吸蔵させる一方、排気浄化ユニット４０内に導入される排出ガスの空燃比が理論空燃比かそれ以上にリッチ（還元雰囲気）となるときには、そのＮＯｘ吸蔵材に吸蔵していたＮＯｘを還元・放出させることもできる。

排気装置１７には、さらに、ＥＣＵ５０からの燃料添加指令信号に応じて開閉し、低圧燃料ポンプで汲み上げた燃料の一部を排気マニホールド３８または排気管３１内に噴射することができる燃料添加弁３９が併設されている。

この燃料添加弁３９は、ＥＣＵ５０からの燃料添加指令信号に応じて開閉する電磁弁を内蔵しており、低圧燃料ポンプから供給される燃料を、ＥＣＵ５０からの指令信号に対応する噴射時期に一定の噴射率で噴射できるようになっている。また、燃料添加弁３９は、エンジン１０の特定の気筒１１、例えば第４気筒の排気行程で添加燃料を噴射するようになっている。

そして、燃料添加弁３９による燃料添加が選択的に実行され、エンジン１０の排出ガス中に未燃燃料が投入されるとき、その投入量に応じて触媒３２により排出ガス中の未燃燃料が酸化反応して排気温度が例えばＰＭの自燃温度以上に高まり、ＤＰＦユニット３３の内部の温度が例えばＤＰＦユニット３３のセラミック基材内に侵入し捕集されているＰＭを除去する再生処理が実行されるようになっている。

すなわち、燃料添加弁３９およびＥＣＵ５０は、ＤＰＦユニット３３の内部の温度をＰＭの自燃温度以上の高温の再生処理温度（例えば摂氏６００度程度）に上昇させてＰＭを除去する再生処理機構として機能するようになっている。また、ＥＣＵ５０は、燃料添加弁３９による燃料添加時の燃料量を制御することで、再生処理温度を低温再生処理温度と高温再生処理温度とに切り替えることができるようになっている。

ＤＰＦユニット３３の再生処理は、ＥＣＵ５０により、エンジン１０の燃料噴射条件を切替え制御することで、実行することもできる。燃料噴射条件を切替え制御するとは、燃料添加弁３９による燃料添加を実行すること以外に、ＤＰＦユニット３３に捕集されたＰＭの堆積量が所定量以上になったことを条件に、燃料噴射装置１５により燃焼室内へのポスト噴射を実行させたり、アフタ噴射またはリッチ燃料噴射を実行させたりすることであり、これらのうち少なくとも１つの燃料噴射が実行されることでエンジン１０の排気温度が高められる。したがって、燃料添加弁３９および燃料噴射装置１５のうち少なくとも一方とＥＣＵ５０とによって再生処理機構が構成されてもよい。

排気浄化ユニット４０には、触媒３２およびＤＰＦユニット３３の上流側と下流側の間の差圧、すなわち、触媒３２およびＤＰＦユニット３３を通過するガスの前後差圧を検出する差圧センサ３４が装着されているとともに、ＤＰＦユニット３３の内部の温度を検出する温度センサ４２が装着されている。なお、以下の説明では、排気浄化ユニット４０の触媒３２およびＤＰＦユニット３３の意で、単にＤＰＦユニット３３という。

差圧センサ３４は、ＤＰＦユニット３３の入口側（上流側）のガスの圧力を導入する第１ガス圧力導入管部３４ａと、ＤＰＦユニット３３の出口側（下流側）のガスの圧力を導入する第２ガス圧力導入管部３４ｂと、第１および第２ガス圧力導入管部３４ａ，３４ｂからの上流側および下流側のガス圧力を受圧してこれらの圧力の差である前後差圧を検出するセンサ本体部３４ｃとによって構成されている。

なお、差圧センサ３４に代えて、ＤＰＦユニット３３の上流側と下流側でそれぞれガス圧力を検出する上流側および下流側の絶対圧センサ（圧力センサ）を設け、ＥＣＵ５０が両絶対圧センサの検出値の差として算出した差圧を把握するようにしてもよい。また、ＤＰＦユニット３３の上流側にのみその設置位置でのガス圧力を検出する絶対圧センサを設置し、ＤＰＦユニット３３の下流側のガスの圧力をＥＣＵ５０によって大気圧等をパラメータとする推定処理により求めて、ＥＣＵ５０がその上流側のガス圧力の検出値および下流側のガス圧力の推定値の差として算出した差圧を把握するようにしてもよい。

前述の燃料添加弁３９による燃料添加、エンジン１０の燃料噴射条件の切替え制御、低圧燃料ポンプの通電制御、燃料噴射ノズル１５ａによる燃料噴射制御、ディーゼルスロットル開度制御やＥＧＲ弁の開度制御等は、ＥＣＵ５０により実行される。

ＥＣＵ５０は、具体的なハードウェア構成は図示しないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリでもよい）を含み、さらに、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路と、アクチュエータ類の駆動回路等を有する出力インターフェース回路とを含んで構成されている。

ＥＣＵ５０の入力インターフェース回路には、前述のクランク角センサ２３、アクセル開度センサ２４、差圧センサ３４、温度センサ４２、エアフローメータ４８および燃料圧力センサ４９の他に、エンジン１０の内部の潤滑油の温度を検出する油温センサ２６や、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ２７等が接続されている。ＥＣＵ５０の出力インターフェース回路には、燃料添加弁３９、低圧燃料ポンプ、燃料噴射ノズル１５ａ、ディーゼルスロットル弁、ＥＧＲ弁等のアクチュエータ類が接続されている。

このＥＣＵ５０は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムを実行することにより、各種センサ情報やバックアップメモリに記憶された設定情報等に基づき、ＤＰＦユニット３３の再生処理に関連して、以下の複数の処理機能を発揮できるようになっている。

ＥＣＵ５０は、その機能的には、第１推定処理部５１、第２推定処理部５２および再生時期判定処理部５３を含んで構成されている。

第１推定処理部５１は、後述する差圧活用条件が成立するとき、差圧センサ３４の検出差圧と、温度センサ４２の検出温度およびエアフローメータ４８の検出吸入空気量とに基づいて、ＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量の推定値に対応するＤＰＦ差圧値ｄｐを算出する第１の堆積量推定処理を実行するようになっている。なお、ここでのＤＰＦ差圧値ｄｐは、ＤＰＦユニット３３内におけるＰＭ堆積量の推定値であってもよい。また、この第１推定処理部５１で算出されるＤＰＦ差圧値ｄｐを第１の推定量推定値ともいう。

第２推定処理部５２は、後述する差圧活用条件が成立しないとき、少なくともエンジン１０の運転条件に基づいてＤＰＦユニット３３内におけるＰＭ堆積量を推定する第２の堆積量推定処理を実行するようになっている。また、第２推定処理部５２は、差圧活用条件が成立しない期間中はＰＭ排出量の推定値を積算し、その期間以前のＰＭ堆積量ｐｍｄｐに加算することで現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐを推定するようになっている。さらに、第２推定処理部５２は、推定算出したＰＭ堆積量ｐｍｄｐを基にＤＰＦ差圧値ｄｐ２を逆算するとともに、第１推定処理部５１でＤＰＦ差圧値ｄｐ１を算出する第１の推定処理の採用頻度が予め設定された補正要求頻度ｔｈｆ以下であるか否かを判定する。そして、第１の推定処理の採用頻度が補正要求頻度ｔｈｆ以下に低下しているときには、現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐを後述する補正処理により増量補正するようになっている。なお、この第２推定処理部５２で算出されるＰＭ堆積量ｐｍｄｐまたはＤＰＦ差圧値ｄｐを第２の推定量推定値ともいう。

再生時期判定処理部５３は、差圧活用条件が成立するか否かによって第１推定処理部５１および第２推定処理部５２のいずれかを選択し、それぞれＤＰＦユニット３３内におけるＰＭ堆積量を推定可能な第１の推定処理と第２の推定処理とを選択的に実行させて、ＤＰＦユニット３３内におけるＰＭ堆積量の推定値に対応するＤＰＦ差圧値ｄｐを算出させる。そして、再生時期判定処理部５３は、ＤＰＦ差圧値ｄｐが予め設定された再生要求堆積量に達するか否かを所定時間毎に判定することで、ＤＰＦユニット３３における再生処理の要否を判定するようになっている。

より具体的には、ＥＣＵ５０は、再生時期判定処理部５３の機能により、予め設定された差圧活用条件が成立する否かを所定の演算周期で繰返し判定することによって、エンジン１０の運転状態が差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎを所要の検出精度で取得することができる状態であるか否かを判定するようになっている。

ここにいう差圧活用条件は、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎをＤＰＦ前後差圧として採用するための特定条件であって、所要の推定精度および信頼度での第１の推定処理を可能にする次の複数の採用条件Ｃ１−Ｃ７を含み、これらの条件がすべて成立する状態である場合に成立する。また、ＥＣＵ５０は、差圧活用許可条件をｄｐｕｓｅとして把握し、採用条件Ｃ１−Ｃ７が全て成立するときにｄｐｕｓｅ＝ＯＮと判定し、それ以外の不成立時にはｄｐｕｓｅ＝ＯＦＦと判定するようになっている。

Ｃ１：吸入空気量が所定値以上であるとき（ＤＰＦユニット３３内を通過する排気の流量が予め設定された閾値流量以上であるとき）
Ｃ２：ＤＰＦ差圧の変化量が所定値以下であるとき
Ｃ３：排気温が所定値以上であるとき
Ｃ４：触媒水入りによる差圧上昇影響がないとき
Ｃ５：関連部品が異常でないとき
ｉ） ＤＰＦ差圧異常でないとき
ii） ＰＭ燃焼制御不可でないとき
iii）差圧センサまたは絶対圧センサ（差圧検出部）異常でないとき
iv） エアフローメータ（吸気流量検出部）異常でないとき
ｖ） 排気温センサが異常でないとき
vi） 燃料添加弁異常でないとき
Ｃ６：燃料添加制御を行っていないとき、または、ポスト噴射制御を行っていないとき
Ｃ７：差圧センサの０点学習が完了しているとき
ＥＣＵ５０は、差圧活用条件ｄｐｕｓｅが成立するとき（ｄｐｕｓｅ＝ＯＮのとき）、第１推定処理部５１の機能により、ＤＰＦユニット３３における再生処理の要否を判定するためのＤＰＦ差圧値として差圧センサ３４の検出差圧を採用して、次に述べる第１の推定処理を実行する。

この第１の推定処理においては、ＥＣＵ５０は、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎに基づいて、ＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量ｐｍｄｐがそのＰＭを除去する再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量に達するか否かを、所定時間毎に判定する。

ＥＣＵ５０は、まず、例えば差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎを、次の〔１〕式を用いて基準状態でのＤＰＦ差圧値ｄｐ１に変換する。

ｄｐ１＝ｄｐｓｅｎ／（Ｇａ×（Ｔ／５７３）） ・・・〔１〕
ここで、Ｔ［Ｋ］は、温度センサ４２の検出温度をケルビンで表した温度値であり、Ｇａは吸入空気流量［ｇ／ｓ］である。

この場合、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎは、現在の吸入空気量Ｇａをエンジン１０の通常運転時の典型的な状態であるフィルタ内部温度が摂氏３００度である場合の流量に置き換えたときの、単位流量当りの検出差圧に相当する再生要求判定用のＤＰＦ差圧値ｄｐ１に置き換えられる。これにより、エンジン１０の運転状態変化による差圧センサ３４の検出差圧の変動成分が除かれたＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量の影響が的確に反映されたＤＰＦ差圧値ｄｐとなる。

ＥＣＵ５０は、このように、エンジン１０の運転中に時々刻々と変化する吸入空気量Ｇａ（それに対応する排出ガス流量）やフィルタ内部温度Ｔに影響されて変動する検出差圧ｄｐｓｅｎを、基準状態でのＤＰＦ差圧値ｄｐ１に変換することで、その基準状態での再生要求堆積量に対応する再生要求差圧値ｄｐｔｈ（再生処理の開始時期の判定差圧）と比較可能な現在のＰＭ堆積量に対応する差圧値ｄｐを算出するようになっている。

また、ＥＣＵ５０は、算出したＤＰＦ差圧値ｄｐ１が再生要求差圧値ｄｐｔｈに達したときには、ＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量が再生要求堆積量に達したと判定して、燃料添加弁３９による燃料の添加等の実行時期および噴射量を算出し、その算出結果に対応する燃料添加指令信号を燃料噴射ノズル１５ａの電磁弁部に出力して、ＤＰＦユニット３３の再生処理を実行させるようになっている。

さらに、ＥＣＵ５０は、少なくとも高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎに基づいてＤＰＦユニット３３内におけるアッシュの残量を推定し（複数回の高温再生処理におけるアッシュ量に基づいて補正してもよい）、その推定値である推定Ａｓｈ量に基づいて前述の再生要求差圧値ｄｐｔｈを補正できるようになっている。なお、ここにいうアッシュとは、ＤＰＦユニット３３の再生処理温度では燃えずにＤＰＦユニット３３内に残留し易い粉体状物質であり、主に排出ガス中の潤滑油に含まれるカルシウム（Ｃａ）成分とＤＰＦフィルタ上にＰＭと共に吸着される燃料中の硫黄（Ｓ）成分が結合して生成される硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）等で構成されるものである。また、推定Ａｓｈ量の算出には、従来の任意のアッシュ量推定方法を用いることができる。

一方、ＥＣＵ５０は、差圧活用条件ｄｐｕｓｅが成立しないとき（ｄｐｕｓｅ＝ＯＦＦのとき）、ＤＰＦユニット３３における再生処理の要否を判定するためのＤＰＦ差圧値として、差圧センサ３４の検出差圧を直接使用せず、第２推定処理部５２による第２の推定処理を実行する。

この場合、ＥＣＵ５０の第２推定処理部５２は、例えば、エンジン１０の要求負荷やエンジン回転速度に基づき、エンジン１０の負荷が増大しエンジン回転速度が大きくなるにつれて増大する所定時間毎のＰＭ排出量をＰＭ排出量マップＭ１を参照して推定する。また、第２推定処理部５２は、推定済みのＰＭ排出量からＤＰＦユニット３３内のＰＭが前述の触媒により連続的に酸化除去される量を差し引いて、ＰＭ堆積量の加算値を算出し、この算出値を前回算出されたＰＭ堆積量に加算して現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐを算出するようになっている。これにより、第２推定処理部５２は、差圧活用条件ｄｐｕｓｅが成立しない期間中、ＰＭ排出量を積算することになり、この差圧活用条件不成立期間（差圧活用不許可期間）の直前のＰＭ堆積量に対しＰＭ排出量の積算値を加算することで、現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐを推定することができる。

さらに、ＥＣＵ５０は、算出した現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐおよび前述の推定Ａｓｈ量とＤＰＦ差圧値との関係を対応付けた２次元マップＭ２を参照し、現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐの推定値に対応する差圧値ｄｐｍａｐをＤＰＦ差圧値ｄｐ２として算出するようになっている。すなわち、ＥＣＵ５０は、差圧活用許可条件ｄｐｕｓｅが不成立となる運転条件下では、エンジン１０の運転条件に基づき所定時間毎のＰＭ排出量を積算し、差圧活用許可期間に算出済みの最新のＤＰＦ差圧値ｄｐ１（第１の推定値）に加算することで、前後の期間におけるＤＰＦ差圧値ｄｐ１を補間するＤＰＦ差圧値ｄｐ２（第２の推定値）を算出する。

なお、差圧算出用の２次元マップＭｐは、エンジン１０における予めの実験結果を基に、各運転状態におけるＰＭ堆積量ｐｍｄｐおよび推定Ａｓｈ量とその状態で差圧センサ３４により検出されるＤＰＦ前後差圧との関係を対応付けたものであり、現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐおよび推定Ａｓｈ量に基づいて現在のＤＰＦ差圧値を逆算することができる。

ところで、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎの検出精度が低い運転条件が長時間継続すると、第２推定処理部５２により第２の推定値としてのＤＰＦ差圧値ｄｐ２が繰返し算出される。そのため、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎに基づくＤＰＦ差圧値ｄｐ１が再度信用できるようになるまで、ＰＭ堆積量の推定誤差が蓄積されていき、ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量から乖離する可能性がある。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ５０により、ＤＰＦ差圧値ｄｐ２を基に算出するＰＭ堆積量が実ＰＭ堆積量を反映できなくなったと判定できるほど差圧活用条件ｄｐｕｓｅの成立頻度が低いか否かを判定し、その成立頻度が所定値以下のときには、エンジン１０の運転状態を基にＤＰＦ差圧値ｄｐ２を算出する第２の堆積量推定処理において、所定時間毎のＰＭ堆積量の加算値ｄｌｐｍを増量補正するようになっている。

ここでの増量補正は、所定時間毎のＰＭ堆積量の加算値ｄｌｐｍに対し、エンジン１０の構成から考えられるＰＭ排出量のばらつき分程度の補正係数ｍｐｍを乗算する処理である。また、補正係数ｍｐｍは、差圧活用条件ｄｐｕｓｅの成立頻度の算出値ｄｐｆｒｑ（第１の推定処理の採用頻度）を基に、図２に示すような１次元補正係数マップＭ３を参照して算出・設定される１以上の係数である。

この補正係数ｍｐｍは、図２に示すように、補正要求頻度ｔｈｆ以下の範囲内では、第１の推定処理の採用頻度ｄｐｆｒｑが小さくなるほど大きい係数値に設定され、補正要求頻度ｔｈｆを超える範囲内では固定値に設定される。

ＥＣＵ５０は、このように、所定時間毎のＰＭ堆積量の加算値ｄｌｐｍに補正係数ｍｐｍを乗算して、所定時間毎の推定ＰＭ排出量であるＰＭ堆積量の加算値ｄｌｐｍを多く見積もることで、差圧センサ３４の検出差圧からＰＭ堆積量を精度良く推定できない運転状態が長く続くときに、ＰＭ過堆積状態となることを未然に防止する。すなわち、ＤＰＦユニット３３内の実ＰＭ堆積量が推定算出されるＰＭ堆積量ｐｍｄｐ（ｐｍｄｐ（ｉ）＝ｐｍｄｐ（ｉ−１）＋ｄｌｐｍ×ｍｐｍ）より大きくなる状態が続き、ＤＰＦユニット３３内がＰＭ過堆積状態に陥ることを未然に防止することができる。なお、ここでのｉは、処理の実行回数を示す整数である。

次に、それぞれＥＣＵ５０で実行される差圧算出処理と、差圧活用許可頻度の算出処理と、エンジン１０の運転条件に基づく推定ＰＭ排出量の算出および推定ＰＭ堆積量の補間処理とについて、説明する。

ＥＣＵ５０で実行される差圧算出処理は、図３に示すような手順で、所定時間毎に繰り返し実行される。

図３に示すように、この差圧算出処理では、まず、差圧活用許可条件ｄｐｕｓｅがＯＮか否かが判定され（ステップＳ１１）、差圧活用条件ｄｐｕｓｅが成立する場合（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎがＤＰＦ差圧値ｄｐ１として採用される（ステップＳ１２）。

一方、差圧活用条件ｄｐｕｓｅが成立しない場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）、現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐおよび推定Ａｓｈ量に基づいて２次元マップＭ２から算出したＤＰＦ差圧値ｄｐｍａｐがＤＰＦ差圧値ｄｐ２として採用される（ステップＳ１３）。

ＥＣＵ５０で実行される差圧活用許可頻度の算出処理は、図４に示すような手順で、所定時間毎に繰り返し実行される。

図４に示すように、この差圧活用許可頻度の算出処理では、まず、公知のエンジンストール判定処理（例えば、エンジンスイッチがＯＮ位置にある状態でエンジン１０の回転が停止したことで判定する処理）が実行される期間外であるか否かが判定される。

このとき、エンジンストール判定処理の期間外（エンジン１０が停止していない状態）であれば（ステップＳ２１でＹＥＳの場合）、次いで、差圧活用許可頻度の算出用カウンタのカウント値ｔｉｍ（ｉ）が、例えば直前のカウント値ｔｉｍ（ｉ−１）に差圧活用許可頻度算出処理の周期である演算周期を加算した値にインクリメントされる（ステップＳ２２）。

次いで、差圧活用許可条件ｄｐｕｓｅがＯＮか否かが判定される（ステップＳ２３）。そして、このとき、差圧活用許可時間をカウントする差圧活用許可時間カウンタのカウント値ｄｐｔｉｍ（ｉ）が、例えば直前のカウント値ｄｐｔｉｍ（ｉ−１）に差圧活用許可頻度算出処理の周期である演算周期を加算した値にインクリメントされる（ステップＳ２４）。

次いで、所定時間毎の差圧活用許可頻度を算出するために、まず、差圧活用許可時間カウンタのカウント値ｄｐｔｉｍ（ｉ）（以下、ｄｐｉｍと記す）がその所定時間に対応する所定値を超えるか否かが判定される（ステップＳ２５）。

この判定ステップＳ２５は、ステップＳ２２で差圧活用条件ｄｐｕｓｅが成立しない場合（ＮＯの場合）やステップＳ２１でエンジンストール判定処理の期間内である場合（ＮＯの場合）にも、それぞれの判定ステップに次いで実行される。

差圧活用許可時間カウンタのカウント値ｄｐｔｉｍが所定値を超える場合、差圧活用許可時間カウンタが所定時間に対応するカウント値ｔｉｍに達したことになる。この場合、次いで、差圧活用許可時間カウンタのカウント値ｄｐｔｉｍを所定時間のカウント値ｔｉｍで除算することで、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが算出される（ステップＳ２６）。

次いで、次の差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑの算出のために各カウンタのカウント値ｄｐｔｉｍ、ｔｉｍが、クリアされる（ステップＳ２６）。

ＥＣＵ５０で実行される、エンジン１０の運転条件に基づく推定ＰＭ排出量の算出処理および推定ＰＭ堆積量の補間処理は、図５に示すような手順で、所定時間毎に繰り返し実行される。

図５に示すように、このＰＭ排出量の算出およびＰＭ堆積量の補間処理では、まず、エンジン１０の要求負荷やエンジン回転速度に基づき、エンジン１０の負荷が増大しエンジン回転速度が大きくなるにつれて増大する所定時間毎のＰＭ排出量ｅｎｇｐｍ（ＰＭ堆積量の所定時間毎の増加量に対応する量）がＰＭ排出量マップＭ１を参照して算出される。また、推定済みのＰＭ排出量ｅｎｇｐｍからＤＰＦユニット３３内のＰＭが触媒３２により連続的に酸化除去される酸化除去量ｐｍｂｕｒｎを差し引いて、ＰＭ堆積量の加算値ｄｌｐｍが算出される（ステップＳ３１）。

次いで、差圧活用条件ｄｐｕｓｅが成立するか否かによって第１、第２の堆積量推定処理である２種類のＰＭ堆積量ｐｍｄｐの算出処理を切り替えるためのＤＰＦ差圧参照許可フラグｄｐｆｌｇが、「１」、すなわち、ＯＮであるか否かが判定される（ステップＳ３２）。

このとき、ＤＰＦ差圧参照許可フラグｄｐｆｌｇが、「１」であれば（ステップＳ３２でＹＥＳの場合）、次いで、ＰＭ再生処理要求時でない（ＰＭ再生処理要求時外である）か否かが判定される（ステップＳ３３）。

そして、ＰＭ再生処理要求時外であれば（ステップＳ３３でＹＥＳの場合）、次いで、差圧活用条件ｄｐｕｓｅの成立頻度の算出値ｄｐｆｒｑを基に、差圧活用許可頻度１次元補正係数マップＭ３から補正係数ｍｐｍが算出・設定される（ステップＳ３４）。

判定ステップＳ３２でＤＰＦ差圧参照許可フラグｄｐｆｌｇが、「０」、すなわち、ＯＦＦであった場合、差圧活用条件ｄｐｕｓｅが成立しておらず、第１の堆積量推定処理の結果であるＤＰＦ差圧値ｄｐ１がＤＰＦ差圧値ｄｐとして入力されない。すなわち、差圧活用不許可状態となる。

判定ステップＳ３２で差圧活用不許可状態となった場合（ＮＯの場合）、差圧活用条件ｄｐｕｓｅの成立頻度の算出値ｄｐｆｒｑを考慮することなく、補正係数ｍｐｍが所定の固定値、例えば１に設定される（ステップＳ３５）。また、ステップＳ３３で、ＰＭ再生処理要求時外であると判定された場合（ＮＯの場合）、すなわち、ＰＭ再生処理が要求されているときにも、差圧活用条件ｄｐｕｓｅの成立頻度の算出値ｄｐｆｒｑを考慮することなく、補正係数ｍｐｍが所定の固定値、例えば１に設定される（ステップＳ３５）。

補正係数ｍｐｍが算出されると、次いで、差圧活用許可条件ｄｐｕｓｅがＯＮであるか否かが判定される（ステップＳ３６）。

このとき、差圧活用許可条件ｄｐｕｓｅ＝ＯＮであれば（ステップＳ３６でＹＥＳの場合）、次いで、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが補正要求頻度ｔｈｆを超えるか否か、あるいは、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが補正要求頻度ｔｈｆ以下であるか否かが判定される（ステップＳ３７）。

そして、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが補正要求頻度ｔｈｆを超えていれば（ステップＳ３７でＹＥＳの場合）、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎに対応するＤＰＦ差圧値ｄｐ１と前述の推定Ａｓｈ量とを基に、２次元マップＭ２かそれと同等な堆積量推定マップを参照して、現在のＰＭ堆積量ｐｍｄｐ（ｉ）が算出される（ステップＳ３８；第１の推定処理）。

一方、ステップＳ３６で差圧活用許可条件ｄｐｕｓｅ＝ＯＦＦであった場合（ＮＯの場合）、および、ステップＳ３７で差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが補正要求頻度ｔｈｆ以下であった場合（ＮＯの場合）には、補正係数ｍｐｍを用いた増量補正が行われる。

すなわち、所定時間毎のＰＭ堆積量の加算値ｄｌｐｍが前回算出された推定ＰＭ堆積量値ｐｍｄｐ（ｉ−１）に加算されて現在の推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐ（ｉ）が算出されるとともに、その際に、所定時間毎のＰＭ堆積量の加算値ｄｌｐｍに補正係数ｍｐｍを乗じる処理（ｐｍｄｐ（ｉ）＝ｐｍｄｐ（ｉ−１）＋（ｄｌｐｍ×ｍｐｍ ）とする処理）がなされる（ステップＳ３９；第２の推定処理）。

このように、本実施形態の内燃機関の排気浄化システムにおいては、ＥＣＵ５０によって、排ガス流量が小さい等の理由で差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎの誤差が大きくなるときにエンジン１０の運転条件に基づいて所定時間毎のＰＭ堆積量の増加量ｄｌｐｍを算出し、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎを使用できないために通常の第１の堆積量推定処理が実行できない差圧活用不許可期間におけるＰＭ堆積量の変化量を、第２の堆積量推定処理を用いて算出し補間する。そして、このことを前提に、差圧センサ３４で検出されるＤＰＦ差圧ｄｐｓｅｎが信用できた頻度である差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑを周期的に算出する制御と、その差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが補正要求頻度相当の所定値以下の場合に所定時間毎のＰＭ排出量（現在値）に補正係数ｍｐｍを乗算する制御と、その補正係数ｍｐｍを差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑに応じて可変設定する制御とを実行するようになっている。

なお、差圧センサ３４に代えて、ＤＰＦユニット３３の上流側と下流側でそれぞれガス圧力を検出する上流側および下流側の絶対圧センサ（圧力センサ）を設ける場合、ＥＣＵ５０は、両絶対圧センサの検出値の差として検出差圧を算出する機能を有する差圧検出部を併有することになる。また、ＤＰＦユニット３３の上流側にのみその上流側位置でのガス圧力を検出する圧力センサを設け、ＤＰＦユニット３３の下流側のガスの圧力をＥＣＵ５０によって大気圧等をパラメータとする推定処理により求める場合、ＥＣＵ５０は、その上流側のガス圧力の検出値および下流側のガス圧力の推定値の差として検出差圧を算出する差圧検出部を有することになる。さらに、本発明にいう差圧センサや圧力センサは、直接的にガス圧力を検出可能な圧力検知素子を有するものに限らず、他の検出値や推定値から間接的にガス圧力を求めるものであってもよく、ＥＣＵ５０およびそれに接続する各種センサ類によって、そのような差圧センサもしくは圧力センサの機能を有する差圧検出機構が構成されていればよい。よって、第１推定処理部５１では、差圧センサ３４に代わる圧力センサ等（差圧検出機構）によって間接的に検出されるＤＰＦ前後差圧と、温度センサ４２の検出温度およびエアフローメータ４８の検出吸入空気量とに基づいて、ＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量に対応するＤＰＦ差圧値ｄｐが第１の堆積量推定値として算出されてもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態のＰＭ堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化システムでは、ＥＣＵ５０により、エンジン１０の運転条件に応じてＤＰＦユニット３３内におけるＰＭ堆積量を推定可能な第１の推定処理と第２の推定処理とを選択的に採用して、ＰＭ堆積量が推定される。

そして、第１の推定処理では、差圧センサ３４の検出差圧ｄｐｓｅｎに基づいてＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量に対応するＤＰＦ差圧値ｄｐ１および推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが第１の推定値として算出される。また、第２の推定処理では、エンジン１０の運転条件に基づいて推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐおよびＤＰＦ差圧値ｄｐ２が第２の推定値として算出されるとともに、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが予め設定された補正要求頻度ｔｈｆ以下であるか否かが判定され、その採用頻度が補正要求頻度ｔｈｆ以下に低下しているときには第２の推定値ｄｐ２が増量補正される。

したがって、差圧活用許可条件Ｃ１−Ｃ７が成立しない運転状態が続き、エンジン１０の運転条件に基づいて補間計算される推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐの誤差が積算されて、推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量に対しマイナス側に乖離してしまうことが有効に抑制される。その結果、ＰＭの過堆積によるＤＰＦユニット３３の過昇温や過熱による損傷が未然に防止できることになる。

また、本実施形態においては、第１および第２の推定処理のうち第１の推定処理が採用される差圧活用許可条件Ｃ１−Ｃ７が成立するか否かを判定し、その判定結果に基づいて差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが補正要求頻度ｔｈｆ以下であるか否かを判定するようにしている。したがって、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑの成立判定周期に応じて差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが補正要求頻度ｔｈｆ以下であるか否かが周期的に的確にチェックされることになり、推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量に対しマイナス側に大きく乖離してしまうことが確実に防止される。

さらに、推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量に対しプラス側に乖離する場合でも、その推定値を大きくすることで、推定誤差が過度に大きくなる前にＤＰＦユニット３３の再生処理等を実行することが可能になり、推定誤差が大きい運転期間を短縮できる。

加えて、本実施形態では、第２の推定値ｄｐ２を増量補正するときの補正係数ｍｐｍが、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑが補正要求頻度ｔｈｆ以下の範囲内で小さい頻度になるほど大きい係数値に設定される。したがって、推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量に対しマイナス側に大きく乖離してしまうことがより的確に防止されるとともに、推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量に対しプラス側に乖離する場合であっても、推定誤差が大きくなる前の早期にＤＰＦユニット３３の再生処理等を的確に実行させることができる。

また、本実施形態では、差圧活用許可条件ｄｐｆｒｑが、ＤＰＦユニット３３内を通過する排気の流量が予め設定された閾値流量以上であるという条件Ｃ１を含むので、差圧センサ３４の検出差圧に基づくＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量の推定精度が十分に高まる。

このように、本実施形態の内燃機関の排気浄化システムでは、推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量に対しマイナス側の誤差を生じるときには、ＰＭの過堆積によるＤＰＦユニット３３の過昇温や過熱による損傷が未然に防止され、推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量に対しプラス側の誤差を生じるときには、その誤差を過度に増大させることなくＤＰＦユニット３３の再生処理を実行させることができる。

また、本実施形態の排気浄化システムにおいては、ＤＰＦユニット３３が、ＤＰＦフィルタを含んで構成され、燃料添加弁３９およびＥＣＵ５０によって構成される再生処理機構が、ＤＰＦユニット３３内に堆積されたＰＭを酸化させる高温再生処理を実行する。したがって、ディーゼルエンジンで粗悪燃料が継続的に使用されたりしても、ＰＭの過堆積によるＤＰＦユニット３３の過昇温や過熱による損傷を未然に有効に防止できることになる。

なお、上述の一実施形態においては、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑを差圧活用許可時間カウントｄｐｔｉｍを用いて演算の繰返し周期に対応する所定時間毎にその所定時間（全時間）内における頻度値として算出したが、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑは、演算の繰返し周期に対応する所定時間のうち一部の時間内における頻度値としてもよい。

すなわち、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑは、所定時間毎の頻度値でなく、演算の繰返し周期（例えば、Ｎ秒）に対応する所定時間のうち演算実行直前の特定の時間（例えば、ｍ秒；ただし、ｍ＜Ｎ）内の差圧活用許可頻度（特定の時間のうちの差圧活用許可時間／特定の時間）として求めてもよい。例えば、演算の繰返し周期が数秒程度のＮ秒であり、演算実行直前の特定の時間がＮ秒より短いｍ秒とすると、このＮ秒毎に直前のｍ秒内における差圧活用許可頻度（ｍ秒のうちの差圧活用許可時間／ｍ秒）として求めてもよい。

この場合、差圧活用許可頻度ｄｐｆｒｑの算出やそれを用いる処理の演算周期を容易に最適化できるとともに、その頻度値を補正精度の高まる値に設定できる。

また、上述の一実施形態では、内燃機関をディーゼルエンジンとし、フィルタユニットがＤＰＦフィルタを内蔵するものとした。しかし、本発明のＰＭ堆積量推定装置は、ＰＭ（粒子状物質、微粒子）を捕集し再生除去処理する他のフィルタユニットを用いる内燃機関の排気浄化システムにも適用可能である。

また、エンジン１０の運転状態から所定時間毎のＰＭ排出量ｅｎｇｐｍを算出する処理、その所定時間毎のＰＭ排出量ｄｌｐｍを用いて所定時間毎のＰＭ堆積量の増加量ｄｌｐｍを算出する処理等が、前述のような処理以外の従来の処理方法に置き換え得ることはいうまでもない。

以上のように、本発明によれば、推定ＰＭ堆積量ｐｍｄｐが実ＰＭ堆積量に対し乖離してしまうことによってＰＭの過堆積が生じるのを抑制し、ＤＰＦユニット３３の過昇温や過熱による損傷を未然に防止することができる。かかる本発明は、フィルタユニット内のＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置とそれを備えた内燃機関の排気浄化システム全般に有用である。

１０…エンジン（内燃機関）、１１…気筒、１３…吸気通路、１５…燃料噴射装置、１５ａ…燃料噴射ノズル、１７…排気装置、２３…クランク角センサ（エンジン回転速度センサ）、２４…アクセル開度センサ、２６…油温センサ、２７…水温センサ、３１…排気管、３１ａ…排気通路、３２…触媒、３３…ＤＰＦユニット（フィルタユニット）、３４…差圧センサ（圧力センサ、差圧検出機構）、３４ａ…第１ガス圧力導入管部、３４ｂ…第２ガス圧力導入管部、３４ｃ…センサ本体部、３８…排気マニホールド、３９…燃料添加弁（再生処理機構）、４０…排気浄化ユニット、４２…温度センサ、４５…コモンレール、４６…高圧燃料ポンプ、４８…エアフローメータ、４９…燃料圧力センサ、５０…ＥＣＵ（ＰＭ堆積量推定装置、再生処理機構）、５１…第１推定処理部、５２…第２推定処理部、５３…再生時期判定処理部、Ｃ１−Ｃ７…採用条件（特定条件）、ｄｐ１…ＤＰＦ差圧値（第１の推定値）、ｄｐ２…ＤＰＦ差圧値（第２の推定値）、ｄｐｆｌｇ…差圧参照許可フラグ、ｄｐｆｒｑ…差圧活用許可頻度（第１の推定処理の採用頻度）、ｄｐｔｉｍ…差圧活用許可時間カウンタ、ｄｐｕｓｅ…差圧活用許可条件（特定条件）、ｅｎｇｐｍ…ＰＭ排出量（ＰＭ堆積量の所定時間毎の増加量に対応する量）、Ｍ１…ＰＭ排出量マップ、Ｍ２…２次元マップ、Ｍ３…１次元補正係数マップ、ｍｐｍ…補正係数、ｐｍｂｕｒｎ…酸化除去量、ｐｍｄｐ…推定値（ＰＭ堆積量の推定値）、ｔｈｆ…補正要求頻度（所定値）、ｔｉｍ…差圧活用許可頻度カウンタ

Claims (6)

1. それぞれ内燃機関の排気浄化用のフィルタユニット内におけるＰＭ堆積量を推定可能な第１の推定処理と第２の推定処理とを選択的に採用して、前記ＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置であって、
   前記第１の推定処理では、差圧センサもしくは圧力センサによって検出される前記フィルタユニットの前後差圧に基づいて前記ＰＭ堆積量に対応する第１の推定値を算出し、
   前記第２の推定処理では、前記内燃機関の運転条件に基づいて前記ＰＭ堆積量に対応する第２の推定値を算出するとともに、前記第１の推定処理の採用頻度が予め設定された補正要求頻度以下であるか否かを判定し、該採用頻度が前記補正要求頻度以下に低下しているときには前記第２の推定値を増量補正することを特徴とするＰＭ堆積量推定装置。
2. 前記第１および第２の推定処理のうち前記第１の推定処理が採用される特定条件が成立するか否かを判定するとともに、該判定の結果に基づいて前記第１の推定処理の採用頻度が前記補正要求頻度以下であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のＰＭ堆積量推定装置。
3. 前記第２の推定値を増量補正するとき、前記第２の推定値を補正係数を用いて増量補正し、
   前記補正係数は、前記補正要求頻度以下の前記第１の推定処理の採用頻度が小さくなるほど大きい値に設定されることを特徴とする請求項２に記載のＰＭ堆積量推定装置。
4. 前記特定条件が、前記フィルタユニット内を通過する排気の流量が予め設定された閾値流量以上であるという条件を含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＰＭ堆積量推定装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載されたＰＭ堆積量推定装置を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記フィルタユニットと、
   前記差圧センサもしくは圧力センサと、
   前記ＰＭ堆積量推定装置の推定結果に基づいて前記フィルタユニットを再生処理する再生処理機構と、を備えた内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記フィルタユニットが、ディーゼルパティキュレートフィルタを含んで構成され、
   前記再生処理機構が、前記フィルタユニット内に堆積されたＰＭを酸化させる再生処理を実行することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。

Images