JP2016223442A - 排気浄化システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＥＣＵやパティキュレートフィルタの交換等に起因して、ＥＣＵによって求められるＰＭ堆積量と実際のＰＭ堆積量とが乖離した場合に、パティキュレートフィルタの過昇温を招く可能性がある状態でフィルタ再生処理が実行されることを抑制することを課題とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関の運転履歴から推定される推定ＰＭ堆積量と差圧センサの測定値から演算されるＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上である場合に、前記差圧センサの測定値がパティキュレートフィルタにＰＭのみが堆積している状態の値であると仮定し、その測定値が所定の上限値以下であれば、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去する処理である第一再生処理を実行し、且つ前記測定値が前記所定の上限値より大きければ、前記第一再生処理を実行せずに第二再生処理を実行するようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は、排気浄化システムの制御装置に関し、特に内燃機関の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタを具備する排気浄化システムに適用される制御装置に関する。

内燃機関の排気通路にパティキュレートフィルタを配置する排気浄化システムにおいて、内燃機関の運転履歴等からパティキュレートフィルタのＰＭ（Particulate Matter）堆積量やアッシュ堆積量を演算し、そのＰＭ堆積量がある閾値に達すると、パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭを酸化及び除去するためのフィルタ再生処理を実行する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−０５７４４３号公報 米国特許第６４０５５２８号明細書

ところで、上記した排気浄化システムを搭載した車両の使用途中において、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量やアッシュ堆積量を演算するための制御装置（例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit））が交換されたり、パティキュレートフィルタが交換さ
れたりする可能性がある。制御装置が交換されると、交換後の制御装置により演算されるＰＭ堆積量やアッシュ堆積量が、実際のＰＭ堆積量やアッシュ堆積量から乖離する可能性がある。例えば、制御装置が交換された場合は、交換後の制御装置に保持されるアッシュ堆積量及びＰＭ堆積量が零にリセットされた状態となる。そのため、パティキュレートフィルタにＰＭやアッシュが堆積した状態で制御装置が交換された場合は、交換後の制御装置によって演算されるＰＭ堆積量とパティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量とが乖離する可能性がある。

また、パティキュレートフィルタが交換された場合も、制御装置により演算されるＰＭ堆積量やアッシュ堆積量が、交換後のパティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量やアッシュ堆積量から乖離する可能性がある。例えば、パティキュレートフィルタが交換された場合は、制御装置に保持されているアッシュ堆積量と交換後のパティキュレートフィルタに堆積しているアッシュの量とが相違する可能性がある。その結果、制御装置に保持されているアッシュ堆積量に基づいて演算されるＰＭ堆積量は、パティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量から乖離する可能性がある。

上記したように、制御装置により演算されるＰＭ堆積量やアッシュ堆積量が、実際のＰＭ堆積量やアッシュ堆積量と乖離すると、実際のＰＭ堆積量が過剰に多い状態でフィルタ再生処理が実行される可能性がある。そのような場合は、フィルタ再生処理の実行中にパティキュレートフィルタが過昇温する虞がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御装置やパティキュレートフィルタの交換等に起因して、制御装置により演算されるＰＭ堆積量とパティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量とが乖離した場合に、パティキュレートフィルタの過昇温を招く可能性がある状態でフィルタ再生処理が実行されることを抑制可能な技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の運転履歴から推定される推定ＰＭ堆積量と差圧センサの測定値から演算されるＰＭ堆積量とに間に、所定の閾値以上の乖離が生じた場合に、前記差圧センサの測定値がパティキュレートフィルタにＰＭのみが堆積している状態の値であると仮定し、その測定値が所定の上限値以下であれば、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去する処理である第一再生処理を実行し、且つ前記測定値が前記所定の上限値より大きければ、前記第一再生処理を実行せずに、第二再生処理を実行するようにした。

詳細には、本発明に係わる排気浄化システムの制御装置は、内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタより上流の排気圧力と前記パティキュレートフィルタより下流の排気圧力との差である前後差圧を測定する差圧センサと、を備えた排気浄化システムに適用される制御装置である。そして、制御装置は、前記内燃機関の運転履歴に基づいて、前記パティキュレートフィルタに堆積しているアッシュの量であるアッシュ堆積量を演算する第一演算手段と、前記差圧センサの測定値と前記第一演算手段により演算されたアッシュ堆積量とに基づいて、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭの量であるＰＭ堆積量を演算する第二演算手段と、前記内燃機関の運転履歴に基づいて、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭ量の推定値である推定ＰＭ堆積量を推定する推定手段と、前記第二演算手段により演算されたＰＭ堆積量と前記推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上である場合に、前記差圧センサの測定値が所定の上限値以下であれば、前記パティキュレートフィルタを所定の第一再生温度まで昇温させることにより、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去する処理である第一再生処理を実行し、前記差圧センサの測定値が前記所定の上限値より大きければ、前記第一再生処理を実行せずに、前記パティキュレートフィルタを前記所定の第一再生温度より低く、且つＰＭが酸化可能な温度である第二再生温度まで昇温させる処理である第二再生処理を実行する制御手段と、を備える。

なお、ここでいう「所定の閾値」は、第二演算手段により演算されたＰＭ堆積量と推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が該所定の閾値以上になると、第二演算手段により演算されるＰＭ堆積量と推定手段により推定されるＰＭ堆積量との少なくとも一方が実際のＰＭ堆積量から乖離しており、且つその状態で第一再生処理が実行されるとパティキュレートフィルタの過昇温を招く可能性があると考えられる値である。この「所定の閾値」は、予め実験等を利用した適合作業によって求めておくものとする。また、「所定の上限値」は、ＰＭのみがパティキュレートフィルタに堆積しており、且つパティキュレートフィルタの前後差圧が該所定の上限値以下であるときに第一再生処理が実行されると、パティキュレートフィルタが過昇温しないと考えられる前後差圧である。つまり、パティキュレートフィルタの前後差圧が所定の上限値以下であれば、たとえパティキュレートフィルタにＰＭのみが堆積している状態であっても、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ、第一再生処理を行うことができる最大の前後差圧である。この「所定の上限値」は、予め実験的に求めておくものとする。なお、パティキュレートフィルタの前後差圧は、該パティキュレートフィルタを通過する排気の流量に応じて変化する。そこで、前記所定の上限値は、差圧センサがパティキュレートフィルタの前後差圧を測定した時点の排気流量に対応した値となるように変更されてもよい。また、前記所定の上限値を変更する代わりに、差圧センサの測定値が補正されてもよい。

制御装置又はパティキュレートフィルタの交換等に起因して、第一演算手段により演算されるアッシュ堆積量と実際のアッシュ堆積量との間に乖離が生じた場合は、第二演算手段により演算されるＰＭ堆積量と推定手段により推定されるＰＭ堆積量との少なくとも一
方が実際のＰＭ堆積量と相違している可能性がある。そのような状態において、第二演算手段により演算されるＰＭ堆積量、又は推定手段により推定されるＰＭ堆積量に基づいて、第一再生処理の実行可否が判定されると、実際のＰＭ堆積量が過剰に少ない状態で第一再生処理が行われたり、又は実際のＰＭ堆積量が過剰に多い状態で第一再生処理が実行されたりする可能性がある。ここで、実際のＰＭ堆積量が過剰に少ない状態で第一再生処理が行われた場合にはパティキュレートフィルタを過昇温させる可能性が低いが、実際のＰＭ堆積量が過剰に多い状態で第一再生処理が行われた場合にはパティキュレートフィルタを過昇温させる可能性が高い。よって、実際のＰＭ堆積量が過剰に多い状態で第一再生処理が実行される事態を回避する必要がある。

これに対し、本発明の排気浄化システムの制御装置は、第二演算手段によって演算されたＰＭ堆積量と推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上になると、パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭの量が最も多い状態を想定して、第一再生処理の実行可否を判定するようにした。詳細には、本発明の排気浄化システムの制御装置は、第二演算手段によって演算されたＰＭ堆積量と推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上となる場合に、パティキュレートフィルタにアッシュが堆積しておらず、且つＰＭのみが堆積していると仮定する。このような仮定のもとでは、差圧センサの測定値は、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭの量に相関するとみなすことができる。

ここで、差圧センサの測定値がパティキュレートフィルタにＰＭのみが堆積している状態における前後差圧を示しているとみなした場合に、その測定値に相関するＰＭ堆積量を「最大ＰＭ堆積量」と定義すると、該最大ＰＭ堆積量は、実際のＰＭ堆積量以上の多めに見積もられた量になる。そして、パティキュレートフィルタにＰＭのみが堆積しており、且つパティキュレートフィルタの前後差圧が前記所定の上限値と等しいと仮定した場合に、その所定の上限値に相関するＰＭ堆積量を「限界ＰＭ堆積量」と定義すると、差圧センサの測定値が前記所定の上限値以下である場合（最大ＰＭ堆積量が限界ＰＭ堆積量以下である場合）の実際のＰＭ堆積量は、限界ＰＭ堆積量以下になる。その際の限界ＰＭ堆積量（所定の上限値）は、前述したように、パティキュレートフィルタを過昇温させることなく第一再生処理を行うことができるＰＭ堆積量（前後差圧）の最大値であるため、実際のＰＭ堆積量が限界ＰＭ堆積量以下であるときに第一再生処理が実行されると、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ、該パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭを酸化及び除去することができる。一方、差圧センサの測定値が前記所定の上限値より大きい場合（最大ＰＭ堆積量が限界ＰＭ堆積量より多い場合）は、実際のＰＭ堆積量が限界ＰＭ堆積量より多い可能性があるため、そのような状態で第一再生処理が実行されると、パティキュレートフィルタが過昇温する可能性がある。しかしながら、本発明の排気浄化システムの制御装置は、差圧センサの測定値が前記所定の上限値より大きい場合には第一再生処理を実行しないため、パティキュレートフィルタの過昇温を防止することができる。

なお、本発明の排気浄化システムの制御装置において、前記制御手段は、第二演算手段によって演算されたＰＭ堆積量と推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上である場合に、差圧センサの測定値から前記最大ＰＭ堆積量を演算してもよい。その場合、前記制御手段は、前記最大ＰＭ堆積量が前記限界ＰＭ堆積量以下であれば第一再生処理を実行し、前記最大ＰＭ堆積量が前記限界ＰＭ堆積量より大きければ第一再生処理を実行しなければよい。このような構成によれば、差圧センサの測定値と前記所定の上限値とを比較する方法と同様の効果を得ることができる。

ところで、第二演算手段によって演算されたＰＭ堆積量と推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上であり、且つ差圧センサの測定値が前記所定の上限
値より大きい場合において、第一再生処理が実行されない状態が続くと、パティキュレートフィルタの圧力損失が過剰に大きくなる可能性があるとともに、パティキュレートフィルタの正確なＰＭ堆積量を把握できない状態が続くことになる。そのため、第二演算手段によって演算されたＰＭ堆積量と推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上であり、且つ差圧センサの測定値が前記所定の上限値より大きい場合は、前記した第一再生処理とは異なる方法によって、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去することが望ましい。

そこで、前記制御手段は、前記第二演算手段により演算されたＰＭ堆積量と前記推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上であり、且つ前記差圧センサの測定値が所定の上限値より大きい場合は、前記パティキュレートフィルタを前記所定の第一再生温度より低く、且つＰＭが酸化可能な温度である第二再生温度まで昇温させる処理である第二再生処理を実行するようにした。このような第二再生処理が実行された場合は第一再生処理が実行された場合に比べ、パティキュレートフィルタにおいて単位時間あたりに酸化されるＰＭの量を少なく抑えることができるため、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去することができる。なお、第二再生処理の実行によって差圧センサの測定値が前記所定の上限値以下に低下した際には、第二再生処理から第一再生処理に切り替えるようにしてもよい。

また、前記第一再生処理として、内燃機関のフューエルカット運転要求が発生したときに、フューエルカット運転を所定の第一再生期間実行することにより、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去する処理が行われる排気浄化システムにおいては、前記制御手段は、内燃機関のフューエルカット運転要求が発生したときに、前記第二演算手段により演算されたＰＭ堆積量と前記推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上であり、且つ前記差圧センサの測定値が所定の上限値より大きければ、フューエルカット運転を前記第一再生期間より短い第二再生期間実行する方法により前記第二再生処理を実行するようにしてもよい。このような構成によれば、第二再生処理が実行された場合は第一再生処理が実行された場合に比べ、フューエルカット運転期間が短くなるため、フューエルカット運転期間中にパティキュレートフィルタにおいて酸化されるＰＭの量を少なく抑えることができる。その結果、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去することができる。

また、前記制御手段は、前記第一再生処理を終了した際の差圧センサの測定値から実際のアッシュ堆積量を求めるようにしてもよい。そして、前記制御手段は、実際のアッシュ堆積量に基づいて、第一演算手段によって演算されたアッシュ堆積量を修正してもよい。このようにアッシュ堆積量が更新されると、制御装置又はパティキュレートフィルタの交換に起因する、アッシュ堆積量の演算値と実際のアッシュ堆積量とのずれを解消することができる。その結果、第二演算手段によって演算されるＰＭ堆積量と実際のＰＭ堆積量とのずれを解消することもできる。

本発明によれば、制御装置やパティキュレートフィルタの交換等に起因して、制御装置により演算されるＰＭ堆積量とパティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量とが乖離した場合に、パティキュレートフィルタの過昇温を招く可能性がある状態で第一再生処理が実行されることを抑制することができる。

本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。 ＥＣＵが交換された場合において、実際のＰＭ堆積量ΣＰＭ０と、差圧センサの測定値から求められるＰＭ堆積量ΣＰＭ１と、内燃機関の運転履歴から推定されるＰＭ堆積量ΣＰＭ２との関係を示す図である。 パティキュレートフィルタが交換された場合において、実際のＰＭ堆積量ΣＰＭ０と、差圧センサの測定値から求められるＰＭ堆積量ΣＰＭ１と、内燃機関の運転履歴から推定されるＰＭ堆積量ΣＰＭ２との関係を示す図である。 所定の上限値ΔＰｌｍｔの設定例を示す図である。 第二再生処理の実行方法を示すタイミングチャートである。 パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭを酸化及び除去する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 他の実施形態において、パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭを酸化及び除去する際にＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 許可フラグのオンとオフとを切り換える際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を備えた圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。内燃機関１は、図示しない気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁２を備えている。また、内燃機関１には、気筒内で燃焼されたガス（排気）が流通するための通路を有する排気管３が接続されている。排気管３の途中には、フィルタケーシング４が配置されている。フィルタケーシング４は、筒状のケーシング内にパティキュレートフィルタを収容している。パティキュレートフィルタは、排気中に含まれるＰＭを捕集するためのフィルタであり、より具体的には、上流端が栓により閉塞された通路と下流端が栓により閉塞された通路とを交互に配置したウォールフロー型のフィルタである。このパティキュレートフィルタには、酸化機能を有する触媒（例えば、三元触媒、吸蔵還元型触（ＮＳＲ（NO_X Storage Reduction）触媒）、又は酸化触媒であり、以下では「酸化触媒」と称する）が担持さ
れている。なお、酸化触媒は、フィルタケーシング４より上流の排気管３に配置される触媒ケーシング内に収容されてもよい。

前記フィルタケーシング４には、パティキュレートフィルタより上流の排気圧力とパティキュレートフィルタより下流の排気圧力との差（前後差圧）を測定する差圧センサ５が取り付けられている。なお、差圧センサ５は、フィルタケーシング４より上流の排気管３内の圧力とフィルタケーシング４より下流の排気管３内の圧力との差を測定するように構成されてもよい。また、パティキュレートフィルタより上流の排気圧力を測定する圧力センサと、パティキュレートフィルタより下流の排気圧力を測定する圧力センサと、をフィルタケーシング４又は排気管３に取り付け、それらの差を後述するＥＣＵ８が演算することで、前後差圧を求めてもよい。

前記フィルタケーシング４より下流の排気管３には、フィルタケーシング４から流出する排気の温度を測定する排気温度センサ６が取り付けられている。また、フィルタケーシング４より上流の排気管３には、該排気管３内を流れる排気に燃料を添加するための燃料添加弁７が取り付けられている。なお、前述した酸化触媒がフィルタケーシング４より上流の排気管３に配置される場合には、前記燃料添加弁７は、前記酸化触媒より上流の排気管３に配置されるものとする。

このように構成された内燃機関１には、本発明に係わる制御装置としてのＥＣＵ８が併設されている。ＥＣＵ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を具備する電子制御ユニットである。ＥＣＵ８は、前述した差圧センサ５や排気温度センサ６に加え、アクセルポジションセンサ１０やクランクポジションセンサ１１等の各種センサと電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ１０は、アクセルペダル９の操作量（アクセル開度）を測定するセンサである。クランクポジションセンサ１１は、クランクシャフトの回転位置を測定するセンサである。

また、ＥＣＵ８は、燃料噴射弁２や燃料添加弁７等の各種機器と電気的に接続されており、前述した各種センサの測定値に基づいて各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ８は、アクセルポジションセンサ１０やクランクポジションセンサ１１等の測定値をパラメータとして、１サイクルあたりに気筒内へ噴射する燃料量（目標燃料噴射量）を演算し、その目標燃料噴射量に従って燃料噴射弁２を制御する。また、ＥＣＵ８は、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が所定の再生閾値を超えたときに、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去するための第一再生処理を実行する。ここでいう「再生閾値」は、パティキュレートフィルタに実際に堆積しているＰＭの量が該所定の再生閾値以下であれば、パティキュレートフィルタの過昇温を招くことなく、第一再生処理を実行することができるＰＭ堆積量の最大値からマージンを差し引いた量である。

ここで、第一再生処理の実行手順について説明する。先ず、ＥＣＵ８は、差圧センサ５の測定値（前後差圧）に基づいて、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を演算する。パティキュレートフィルタの圧力損失（前後差圧）とＰＭ堆積量との間には、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が多くなるほど前後差圧が大きくなるという相関がある。よって、パティキュレートフィルタの前後差圧とＰＭ堆積量との相関を予め求めておけば、差圧センサ５の測定値を引数としてＰＭ堆積量を求めることができる。ただし、パティキュレートフィルタの前後差圧は、該パティキュレートフィルタを通過する排気流量によっても変化する。よって、前後差圧と排気流量とＰＭ堆積量との相関を予め求めておき、差圧センサ５の測定値と排気流量とを引数として、ＰＭ堆積量を求めることが好適である。パティキュレートフィルタを通過する排気流量は、内燃機関１の吸入空気量と燃料噴射量との総和に相関する。そのため、エアフローメータ等のセンサによって測定される吸入空気量と燃料噴射量とを加算することにより、パティキュレートフィルタを通過する排気流量を求めることができる。

なお、内燃機関１の排気には、潤滑オイルに含まれる添加剤の成分等に由来する不燃性物質であるアッシュが含まれる可能性がある。排気中のアッシュは、ＰＭと同様にパティキュレートフィルタに捕集されて堆積する。そのため、パティキュレートフィルタの前後差圧は、前述したＰＭ堆積量及び排気流量に加え、アッシュ堆積量によっても変化する。よって、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量を精度良く求めるためには、差圧センサ５の測定値と排気流量とを引数としてパティキュレートフィルタに堆積しているＰＭとアッシュとの総堆積量を求め、その総堆積量からアッシュ堆積量を減算する必要がある。

パティキュレートフィルタのアッシュ堆積量は、内燃機関１の運転履歴（例えば、内燃機関１の累積運転時間、内燃機関１を搭載した車両の累積走行距離、又は燃料噴射量の積算値等）に相関する。そのため、内燃機関１の運転履歴に基づいて、パティキュレートフィルタのアッシュ堆積量を求めることができる。また、第一再生処理の終了直後は、パティキュレートフィルタからＰＭが除去されているとみなすことができる。そのため、第一再生処理の終了直後における差圧センサ５の測定値と排気流量とをパラメータとして、実際のアッシュ堆積量を求めることができる。そして、第一再生処理が実行される度に求められる実際のアッシュ堆積量に基づいて、内燃機関１の運転履歴から求められたアッシュ堆積量を修正することにより、パティキュレートフィルタのアッシュ堆積量を精度良く求
めることができる。なお、上記した方法によってＥＣＵ８がアッシュ堆積量を求めることにより、本発明に係わる「第一演算手段」が実現される。また、ＥＣＵ８が前述の総堆積量からアッシュ堆積量を減算する方法によってＰＭ堆積量を求めることにより、本発明に係わる「第二演算手段」が実現される。

上記した方法によってＰＭ堆積量を求める処理は、内燃機関１の運転期間中に繰り返し実行される。そして、ＰＭ堆積量が所定の再生閾値を超えると、ＥＣＵ８は、第一再生処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ８は、燃料添加弁７から排気中へ燃料を添加させることにより、その添加燃料が前記酸化触媒で酸化される際に発生する反応熱を利用して、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭが効率的に酸化されると想定される目標温度（本発明における「第一再生温度」に相当）までパティキュレートフィルタを昇温させる。なお、ＥＣＵ８は、第一再生処理の実行中において、排気温度センサ６の測定値からパティキュレートフィルタの温度を演算し、その演算値が前記目標温度に収束するように燃料添加弁７から添加される燃料量をフィードバック制御してもよい。このように燃料添加弁７から添加される燃料量がフィードバック制御されると、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを効率的に酸化及び除去することができる。

なお、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量は、内燃機関１の運転履歴に基づいて推定されてもよい。例えば、ＥＣＵ８は、燃料噴射量、吸入空気量、及び機関回転数等をパラメータとして、単位時間あたりに内燃機関１から排出されるＰＭの量（ＰＭ排出量）を演算する。そして、ＥＣＵ８は、前記ＰＭ排出量を積算し、その積算値をパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量（推定ＰＭ堆積量）としてもよい。また、内燃機関１から排出されたＰＭが所定の割合でパティキュレートフィルタに捕集されるという観点にたつと、前記所定の割合に相当する係数（以下、「捕集係数」と称する）をＰＭ排出量に乗算し、その計算結果の積算値を推定ＰＭ堆積量としてもよい。その場合の所定の割合は、固定値であってもよいが、排気の流速に応じて変更される可変値（例えば、排気の流速が速くなるほど小さくされる値）であってもよい。このように、ＥＣＵ８が内燃機関１の運転履歴に基づいてＰＭ堆積量を求めることにより、本発明に係わる「推定手段」が実現される。

ところで、内燃機関１を搭載する車両の使用途中において、フィルタケーシング４又はＥＣＵ８が交換される可能性がある。フィルタケーシング４又はＥＣＵ８が交換されると、その交換後にＥＣＵ８によって求められるＰＭ堆積量と実際のＰＭ堆積量とが乖離する可能性がある。例えば、ＥＣＵ８が交換された場合は、交換後のＥＣＵ８に保持されるアッシュ堆積量及びＰＭ堆積量が零にリセットされた状態となる。そのため、パティキュレートフィルタにＰＭ及びアッシュが堆積した状態でＥＣＵ８が交換された場合は、交換後のＥＣＵ８によって求められるＰＭ堆積量が実際のＰＭ堆積量から乖離する可能性がある。

ここで、パティキュレートフィルタにＰＭ及びアッシュが堆積した状態でＥＣＵ８が交換された場合における、差圧センサ５の測定値（前後差圧）と、交換後のＥＣＵ８によって求められるＰＭ堆積量と、の関係を図２に示す。図２中のΣＰＭ０は、パティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量を示す。図２中のΣＰＭ１は、交換後のＥＣＵ８が前後差圧とアッシュ堆積量（零）とに基づいて求めるＰＭ堆積量（以下、「第一ＰＭ堆積量」と称する）を示す。図２中のΣＰＭ２は、交換後のＥＣＵ８が内燃機関１の運転履歴に基づいて求める推定ＰＭ堆積量（以下、「第二ＰＭ堆積量」と称する）を示す。また、図２中の実線は、交換後のＥＣＵ８によって認識される、前後差圧とＰＭ堆積量との相関を示す。一方、図２中の一点鎖線は、前後差圧と実際のＰＭ堆積量との相関を示す。

ＥＣＵ８が交換された場合において、交換後のＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１は、アッシュ堆積量が零であると想定して求められる。そのため、交換後の
ＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１は、図２に示すように、実際のＰＭ堆積量ΣＰＭ０より多くなる。また、交換後のＥＣＵ８によって求められる第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２は、実際のＰＭ堆積量ΣＰＭ０より少ない零となる。このように、ＥＣＵ８が交換された場合は、交換後のＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１、及び第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２の双方が実際のＰＭ堆積量ΣＰＭ０と異なる値になる。さらに、交換後のＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との間にも乖離が生じる。ここで、図２に示したような例において、交換後のＥＣＵ８が第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２に基づいて、第一再生処理の実行可否を判定すると、実際のＰＭ堆積量が前述の所定の再生閾値より多い状態で第一再生処理が実行される可能性がある。その結果、第一再生処理の実行中にパティキュレートフィルタが過昇温する虞がある。

また、フィルタケーシング４が中古のフィルタケーシング４に交換された場合は、ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量と交換後のパティキュレートフィルタに堆積しているアッシュの量とが相違する。例えば、交換後のパティキュレートフィルタのアッシュ堆積量が交換前のパティキュレートフィルタのアッシュ堆積量より少なく、且つ交換後のパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が交換前のパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量より多い場合は、ＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１及び第二ＰＭ堆積量が実際のＰＭ堆積量より少なくなる可能性がある。

ここで、交換後のパティキュレートフィルタのアッシュ堆積量が交換前のパティキュレートフィルタのアッシュ堆積量より少なく、且つ交換後のパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が交換前のパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量より多くなる条件の下で、パティキュレートフィルタが交換された場合における、差圧センサ５の測定値（前後差圧）と、パティキュレートフィルタの交換後にＥＣＵ８によって求められるＰＭ堆積量と、の関係を図３に示す。図３中の実線は、ＥＣＵ８によって認識される、前後差圧と交換後のパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量との相関を示す。一方、図２中の一点鎖線は、前後差圧と交換後のパティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量との相関を示す。

パティキュレートフィルタが交換された場合において、ＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１は、交換後のパティキュレートフィルタのアッシュ堆積量が交換前のパティキュレートフィルタのアッシュ堆積量と等しいと想定して求められる。そのため、ＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１は、交換後のパティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量ΣＰＭ０より少なくなる。また、内燃機関１の運転履歴から推定される第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２は、交換前のパティキュレートフィルタを想定した値になる。そのため、ＥＣＵ８によって推定される第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２も、交換後のパティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量ΣＰＭ０より少なくなる。さらに、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との間にも乖離が生じる。ここで、図３に示したような例において、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１、又は第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２に基づいて、第一再生処理の実行可否が判定されると、実際のＰＭ堆積量が前記した所定の再生閾値より多い状態で第一再生処理が実行される可能性がある。その結果、第一再生処理の実行中にパティキュレートフィルタが過昇温する虞がある。なお、図３は、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１が第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２より少なくなる例を示しているが、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１が第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２より多くなる場合もあり得る。そのような場合においても、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１、及び第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２が実際のＰＭ堆積量ΣＰＭ０より少なければ、図３に示す例と同様の問題が発生する。

前述の図２、３に示したような傾向を踏まえると、ＥＣＵ８又はパティキュレートフィルタの交換等に起因して、前記第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と前記第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との少なくとも一方が実際のＰＭ堆積量から乖離した場合には、前記第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と前記第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との間にも乖離が生じると考えられる。そこで、本実施
形態では、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との間に所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上の乖離が生じた場合は、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との少なくとも一方が実際のＰＭ堆積量から乖離している可能性があると判定する。そして、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との少なくとも一方が実際のＰＭ堆積量から乖離している可能性があると判定された場合に、ＥＣＵ８は、それら２つのＰＭ堆積量ΣＰＭ１、ΣＰＭ２の何れか一方と前記再生閾値とを比較して、第一再生処理を実行するか否かを判定する処理を行わないようにした。すなわち、本実施形態では、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との間に所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上の乖離が生じた場合は、差圧センサ５の測定値と所定の上限値ΔＰｌｍｔとを比較して、第一再生処理を実行するか否かを判定するようにした。

ここでいう「所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ」は、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差ΔΣＰＭが該所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上になると、ＥＣＵ８又はパティキュレートフィルタの交換等に起因して、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との少なくとも一方が実際のＰＭ堆積量から乖離しているとみなすことができる値であり、且つその状態で第一再生処理が実行されるとパティキュレートフィルタの過昇温を招く可能性があると考えられる値である。このような所定の閾値は、予め実験等を利用した適合作業によって求められた値である。「所定の上限値ΔＰｌｍｔ」は、パティキュレートフィルタの前後差圧が該所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下であれば、パティキュレートフィルタにＰＭのみが堆積している状態であっても、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ、第一再生処理を行うことができる前後差圧の最大値に相当する。具体的には、図４に示すように、パティキュレートフィルタのアッシュ堆積量が零であり、且つパティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が所定の限界ＰＭ堆積量ΣＰＭｌｍｔと等しい場合におけるパティキュレートフィルタの前後差圧を前記所定の上限値ΔＰｌｍｔに設定してもよい。ここでいう「限界ＰＭ堆積量」は、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が該限界ＰＭ堆積量ΣＰＭｌｍｔ以下であれば、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ、第一再生処理を行うことができるＰＭ堆積量の最大値であり、例えば、前記した再生閾値と等しい量である。ところで、パティキュレートフィルタの前後差圧は、前述したようにパティキュレートフィルタを通過する排気流量によっても変化するため、パティキュレートフィルタを通過する排気流量によって前記所定の上限値ΔＰｌｍｔが変更されてもよく、又はパティキュレートフィルタを通過する排気流量によって差圧センサ５の測定値を補正してもよい。

ここで、差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下であれば、ＰＭのみがパティキュレートフィルタに堆積しているとの仮定のもとで差圧センサ５の測定値から求められるＰＭ堆積量（最大ＰＭ堆積量）は、パティキュレートフィルタにＰＭのみが堆積しており、且つパティキュレートフィルタの前後差圧が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔと等しいときのＰＭ堆積量（限界ＰＭ堆積量）以下になる。ここで、前記最大ＰＭ堆積量は、実際のＰＭ堆積量と同等以上の多めに見積もられた量であるため、該最大ＰＭ堆積量が前記限界ＰＭ堆積量以下（差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下）であれば、パティキュレートフィルタの実際のＰＭ堆積量が前記最大ＰＭ堆積量以下となる。そのため、差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下であれば、パティキュレートフィルタを過昇温させることなく、第一再生処理を行うことができると言える。そこで、本実施形態では、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が前記所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上である場合に、差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下であれば、第一再生処理が行われるようにした。

一方、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が前記所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上である場合に、差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔより大きければ、実際のＰＭ堆積量が限界ＰＭ堆積量より多い可能性がある。そのような状
態で第一再生処理が実行されると、パティキュレートフィルタの過昇温を招く可能性がある。そこで、本実施形態では、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が前記所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上である場合に、差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔより大きければ、第一再生処理が行われないようにした。

上記したように、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が前記所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上である場合に、差圧センサ５の測定値と前記所定の上限値ΔＰｌｍｔとを比較する方法によって第一再生処理の実行可否が判定されると、パティキュレートフィルタの過昇温を招く可能性がある状態で第一再生処理が実行されることが抑制される。なお、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が前記所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上であり、且つ差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔより大きい場合に、第一再生処理が実行されない状態が続くと、パティキュレートフィルタの圧力損失が過剰に大きくなって、内燃機関１の背圧を増加させてしまう可能性がある。そこで、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が前記所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上であり、且つ差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔより大きい場合は、第一再生処理の実行時における目標温度より低い温度であって、且つＰＭの酸化可能な温度（本発明における「第二再生温度」に相当）までパティキュレートフィルタを昇温させることで、単位時間あたりに酸化されるＰＭの量を少なく抑えつつ、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去する処理（第二再生処理）を実行するようにした。このような第二再生処理は、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭの全てが酸化及び除去されるまで実行されてもよいが、図５に示すように、差圧センサ５の測定値が前記所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下に低下するまで実行し、その後はパティキュレートフィルタの温度を前記第一再生温度まで上昇させることにより、第一再生処理を実行してもよい。このように第二再生処理と第一再生処理とを組み合わせて実行すると、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭの量をより速やかに酸化及び除去することができる。

また、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が前記所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上である場合に、第一再生処理又は第二再生処理が行われることで、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭの全てが酸化及び除去されると、ＥＣＵ８は、第一再生処理又は第二再生処理を終了して、該ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量を更新するものとする。つまり、ＥＣＵ８は、第一再生処理の終了直後における差圧センサ５の測定値と排気流量とをパラメータとしてパティキュレートフィルタに実際に堆積しているアッシュの量を求め、その実際のアッシュ堆積量に基づいてＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量を修正するものとする。このように、ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量が更新されると、その更新後にＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１や第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２が実際のＰＭ堆積量に近似した値になるため、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との何れか一方と前記再生閾値とを比較することによって、第一再生処理の実行可否が判定されても、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ第一再生処理を行うことが可能になる。

以下、本実施例においてパティキュレートフィルタに捕集されているＰＭを酸化及び除去する手順について図６に沿って説明する。図６は、パティキュレートフィルタに捕集されているＰＭを酸化及び除去する際にＥＣＵ８が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ８のＲＯＭに記憶されており、内燃機関１の運転期間中にＥＣＵ８によって繰り返し実行される処理ルーチンである。

図６の処理ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ１０１の処理において、差圧センサ５の測定値とＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量とから第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１を演算する。具体的には、ＥＣＵ８は、前述したように、差圧センサ５の測定値と排気流量（吸
入空気量と燃料噴射量との総和）とを引数として、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭとアッシュの総堆積量を求め、その総堆積量からアッシュ堆積量を減算することにより、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１を演算する。この演算に用いられるアッシュ堆積量は、第一再生処理又は第二再生処理の前回の終了直後における差圧センサ５の測定値と排気流量とに基づいて更新されて、ＥＣＵ８に保持されている値である。また、ＥＣＵ８は、Ｓ１０１の処理において、内燃機関１の運転履歴から第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２を演算する。具体的には、ＥＣＵ８は、前述したように、燃料噴射量、吸入空気量、及び機関回転数等をパラメータとして演算されるＰＭ排出量を積算することにより、第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２を演算する。なお、ＥＣＵ８は、ＰＭ排出量に前述の捕集係数を乗算して、その計算結果を積算する方法により、第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２を演算してもよい。

Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０１の処理で演算された第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差の絶対値が前述した所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上であるか否かを判別する。Ｓ１０２の処理で肯定判定された場合は、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との少なくとも一方が実際のＰＭ堆積量から乖離している可能性がある。そのような場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０３の処理へ進む。

Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ８は、差圧センサ５の測定値（前後差圧）ΔＰを読み込む。続いて、ＥＣＵ８は、Ｓ１０４の処理へ進み、前記Ｓ１０３の処理で読み込まれた前後差圧ΔＰが前述した所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下であるか否かを判別する。Ｓ１０４の処理において肯定判定された場合は、パティキュレートフィルタに実際に堆積しているＰＭの量が前述の限界ＰＭ堆積量ΣＰＭｌｍｔ以下であるとみなすことができる。そのため、前記前後差圧ΔＰが前記所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下であれば、パティキュレートフィルタを過昇温させることなく、第一再生処理を実行することができるとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ８は、Ｓ１０５の処理へ進み、第一再生処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ８は、燃料添加弁７から排気中に燃料を添加させる。燃料添加弁７から添加された燃料は、パティキュレートフィルタに担持された酸化触媒、又はフィルタケーシング４より上流に配置された酸化触媒で酸化されて反応熱を発生させる。その結果、添加燃料の反応熱によりパティキュレートフィルタが加熱される。その際、ＥＣＵ８は、排気温度センサ６の測定値からパティキュレートフィルタの温度を演算して、その温度が前記第一再生温度となるように燃料添加弁７から添加される燃料量をフィードバック制御する。このようにして第一再生処理が実行されると、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭが酸化及び除去される。

ＥＣＵ８は、Ｓ１０５の処理を実行した後に、Ｓ１０６の処理へ進む。Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ８は、パティキュレートフィルタに堆積していた全てのＰＭが酸化されたか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ８は、単位時間あたりにおける差圧センサ５の測定値の変化量が所定の判定値以下になれば、パティキュレートフィルタに堆積していた全てのＰＭが酸化及び除去されたと判定する。なお、別法として、第一再生処理の実行時間をパラメータとして、パティキュレートフィルタに堆積していた全てのＰＭが酸化及び除去されたか否かを判別してもよい。つまり、パティキュレートフィルタに堆積している全てのＰＭが酸化及び除去されるまでに要する時間（所要再生時間）は、第一再生処理が開始される時点におけるＰＭ堆積量に相関する。そのため、ＰＭ堆積量と所要再生時間との相関を予め求めておけば、それらの相関から最大ＰＭ堆積量に見合った所要再生時間を求めることができる。そして、第一再生処理の実行時間が前記所要再生時間に達すると、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭの全てが酸化及び除去されたと判定すればよい。Ｓ１０６の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０５の処理へ戻り、第一再生処理を継続して実行する。一方、Ｓ１０６の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０７の処理へ進む。

Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ８は、燃料添加弁７から排気中への燃料添加を停止させることにより、第一再生処理を終了する。続いて、ＥＣＵ８は、Ｓ１０８の処理へ進み、ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量を更新する。具体的には、ＥＣＵ８は、第一再生処理が終了した直後における差圧センサ５の測定値を読み込むとともに、その時点でパティキュレートフィルタを通過する排気流量（吸入空気量と燃料噴射量との総和）を演算する。そして、ＥＣＵ８は、差圧センサ５の測定値と排気流量とパラメータとして、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭとアッシュとの総堆積量を演算する。なお、第一再生処理の終了直後は、パティキュレートフィルタのＰＭ堆積量が零であるとみなすことができるため、前記総堆積量が実際のアッシュ堆積量に等しいとみなすことができる。よって、ＥＣＵ８は、前記総堆積量を実際のアッシュ堆積量とみなして、該ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量の値を更新する。このようにして、ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量が更新されると、それ以降にＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１及び第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２の精度を高めることができる。

なお、前記Ｓ１０４の処理において否定判定された場合は、パティキュレートフィルタに実際に堆積しているＰＭの量が前述の限界ＰＭ堆積量ΣＰＭｌｍｔより多い可能性がある。つまり、前記Ｓ１０４の処理において否定判定された場合は、第一再生処理の実行に起因して、パティキュレートフィルタを過昇温させる可能性がある。そこで、ＥＣＵ８は、Ｓ１０９の処理へ進み、第二再生処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ８は、パティキュレートフィルタの温度が前記第一再生温度より低い第二再生温度まで昇温するように、燃料添加弁７から添加される燃料量を制御する。このようにして第二再生処理が実行されると、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭが酸化及び除去されることになるが、その際のＰＭ酸化速度（単位時間あたりに酸化されるＰＭの量）は第一再生処理が実行される場合より遅くなる。その結果、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭが徐々に酸化されることになる。よって、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制しつつ、該パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去することができる。

ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０９の処理を実行した後に、Ｓ１１０の処理へ進む。Ｓ１１０の処理では、ＥＣＵ８は、パティキュレートフィルタに堆積していた全てのＰＭが酸化されたか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ８は、前述のＳ１０６の処理と同様の方法を用いることにより、パティキュレートフィルタに堆積していた全てのＰＭが酸化されたか否かを判別する。Ｓ１１０の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０９の処理へ戻り、第二再生処理を継続して実行する。一方、Ｓ１１０の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１１１の処理へ進む。

Ｓ１１１の処理では、ＥＣＵ８は、燃料添加弁７から排気中への燃料添加を停止させることにより、第二再生処理を終了する。そして、ＥＣＵ８は、Ｓ１０８の処理へ進み、該ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量を更新する。なお、ＥＣＵ８は、第二再生処理の実行中に差圧センサ５の測定値（前後差圧）ΔＰが前記所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下に低下すると、その時点で第二再生処理から第一再生処理へ移行してもよい。

また、前記Ｓ１０２の処理において否定判定された場合は、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１及び第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２が実際のＰＭ堆積量から乖離していないとみなすことができるため、ＥＣＵ８は、通常どおりに再生処理を実行する。すなわち、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０２処理において否定判定された場合は、Ｓ１１２の処理へ進み、前記Ｓ１０１の処理で求められた第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１が前述した所定の再生閾値ΣＰＭｒｅｇより大きいか否かを判別する。Ｓ１１２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１１２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０５の処理へ進み、第一再生処理を実行する。

以上述べたようにＥＣＵ８が図６の処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる「制御手段」が実現される。よって、ＥＣＵ８又はパティキュレートフィルタの交換等に起因して、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との少なくとも一方が実際のＰＭ堆積量から乖離した場合に、パティキュレートフィルタを過昇温させることなく、該パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去することができる。さらに、パティキュレートフィルタに堆積している全てのＰＭが酸化及び除去された際の差圧センサ５の測定値に基づいて実際のアッシュ堆積量を求めることにより、ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量を更新することができるため、それ以降にＥＣＵ８によって求められる第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１及び第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２の精度を高めることができる。

＜他の実施形態＞
前述の実施形態では、本発明を圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）に適用する例について述べたが、本発明を火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）に適用することもできる。火花点火式の内燃機関の排気温度は、圧縮着火式の内燃機関の排気温度より高いため、火花点火式の内燃機関の運転期間中に、パティキュレートフィルタの温度がＰＭの酸化可能な温度まで上昇する機会が多い。よって、火花点火式の内燃機関における第一再生処理は、パティキュレートフィルタの温度がＰＭの酸化可能な温度であり、且つ減速運転時等のフューエルカット運転要求が発生したときに、フューエルカット運転を所定期間実行（燃料噴射を所定期間停止）する方法によって行われる。このような方法によって第一再生処理が行われると、パティキュレートフィルタが酸化雰囲気に曝されるため、該パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭが酸化及び除去される。なお、ここでいう「所定期間」は、フューエルカット運転の実行期間が該所定期間以下であれば、パティキュレートフィルタを過昇温させることなく、該パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去することができる期間であり、本発明の「第一再生期間」に相当する。

上記した方法で第一再生処理が行われる火花点火式の内燃機関において、ＥＣＵ８又はパティキュレートフィルタの交換等に起因して、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との少なくとも一方が実際のＰＭ堆積量から乖離すると、前述した圧縮着火式の内燃機関の場合と同様に、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との間にも乖離が生じる。そこで、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上である場合に、差圧センサ５の測定値（前後差圧）ΔＰが前記所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下であれば、上記した方法による第一再生処理を実行し、差圧センサ５の測定値（前後差圧）ΔＰが前記所定の上限値ΔＰｌｍｔより大きければ、上記した方法による第一再生処理を実行しなければよい。そして、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上であり、且つ差圧センサ５の測定値（前後差圧）ΔＰが前記所定の上限値ΔＰｌｍｔより大きい場合には、前記第一再生期間より短い第二再生期間のフューエルカット運転を実行する方法で第二再生処理を実行することにより、フューエルカット運転期間中に酸化されるＰＭの量を少なく抑えればよい。なお、第二再生期間は、差圧センサ５の測定値（前後差圧）ΔＰが大きくなるほど、且つパティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、短い期間に設定されてもよい。このように第二再生期間が定められると、第二再生処理の実行中にパティキュレートフィルタが過昇温することを、より確実に抑制することができる。

ここで、火花点火式の内燃機関において、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去する手順について図７に基づいて説明する。図７は、内燃機関１のフューエルカット運転が開始されたことをトリガとして、ＥＣＵ８によって実行される処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ８のＲＯＭ等に記憶されているものとする。

図７の処理ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ２０１の処理において、排気温度センサ６の測定値からパティキュレートフィルタの温度を演算し、その温度が所定温度以上であるか否かを判別する。ここでいう所定温度は、パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭが酸化し得る最低の温度である。Ｓ２０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ２０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２０２の処理へ進む。

Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ８は、許可フラグがオンであるか否かを判別する。ここでいう許可フラグは、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ未満である場合、及び第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上であって、且つ差圧センサ５の測定値（前後差圧）ΔＰが所定の上限値ΔＰｌｍｔ以下である場合に、オンにされるフラグである。なお、第一ＰＭ堆積量ΣＰＭ１と第二ＰＭ堆積量ΣＰＭ２との差が所定の閾値ΔΣＰＭｔｈｒｅ以上であって、且つ差圧センサ５の測定値（前後差圧）ΔＰが所定の上限値ΔＰｌｍｔより大きい場合は、許可フラグがオフにされるものとする。この許可フラグのオンとオフとの切り換え手順については、後述する。

前記Ｓ２０２の処理において肯定判定された場合は、フューエルカット運転が前記第一再生期間にわたって実行されても、パティキュレートフィルタが過昇温しないとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ８は、Ｓ２０３の処理へ進み、フューエルカット運転が開始されてから前記第一再生期間が経過したか否かを判別する。Ｓ２０３の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、該Ｓ２０３の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ２０３の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２０５の処理へ進み、フューエルカット運転を終了させる。

また、前記Ｓ２０２の処理において否定判定された場合は、フューエルカット運転が前記第一再生期間にわたって実行されると、パティキュレートフィルタが過昇温する可能性があるとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ８は、Ｓ２０４の処理へ進み、フューエルカット運転が開始されてから前記第二再生期間が経過したか否かを判別する。Ｓ２０４の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、該Ｓ２０４の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ２０４の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２０５の処理へ進み、フューエルカット運転を終了させる。

なお、上記した図７の処理ルーチンの実行途中において、Ｓ２０５の処理が実行される前に、内燃機関１のフューエルカット運転が終了された場合は、ＥＣＵ８は、本処理ルーチンの実行を終了するものとする。

次に、上記した許可フラグのオンとオフとを切り換える手順について、図８に沿って説明する。図８は、上記した許可フラグのオンとオフとを切り換える際にＥＣＵ８によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ８のＲＯＭに記憶されており、内燃機関１の運転期間中にＥＣＵ８によって繰り返し実行される処理ルーチンである。なお、図８の処理ルーチンにおいて、前述した図６の処理ルーチンと同様の処理には、同一の符合を付している。

図８の処理ルーチンでは、前述した図６の処理ルーチンのＳ１０５乃至Ｓ１１２の処理の代わりに、Ｓ３０１乃至Ｓ３０２の処理が実行される。また、前述した図６の処理ルーチンでは、Ｓ１０２の処理において否定判定された場合に、Ｓ１１２の処理が実行されるが、図８の処理ルーチンでは、Ｓ１０２の処理において否定判定された場合に、Ｓ３０１の処理が実行される。

詳細には、図８の処理ルーチンにおいて、Ｓ１０２の処理で否定判定された場合、及びＳ１０４の処理で肯定判定された場合に、ＥＣＵ８は、Ｓ３０１の処理へ進み、上記した許可フラグをオンにする。一方、Ｓ１０４の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ３０２の処理へ進み、上記した許可フラグをオフにする。

以上述べた手順によれば、火花点火式の内燃機関において、ＥＣＵ８又はパティキュレートフィルタが交換された場合に、パティキュレートフィルタを過昇温させることなく、該パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去することができる。さらに、パティキュレートフィルタに堆積している全てのＰＭが酸化及び除去された際の差圧センサ５の測定値に基づいて実際のアッシュ堆積量を求めることにより、ＥＣＵ８に保持されているアッシュ堆積量を更新することもできる。

１ 内燃機関
２ 燃料噴射弁
３ 排気管
４ フィルタケーシング
５ 差圧センサ
６ 排気温度センサ
７ 燃料添加弁
８ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタと、
   前記パティキュレートフィルタより上流の排気圧力と前記パティキュレートフィルタより下流の排気圧力との差である前後差圧を測定する差圧センサと、
   を備えた排気浄化システムに適用される制御装置であって、
   前記内燃機関の運転履歴に基づいて、前記パティキュレートフィルタに堆積しているアッシュの量であるアッシュ堆積量を演算する第一演算手段と、
   前記差圧センサの測定値と前記第一演算手段により演算されたアッシュ堆積量とに基づいて、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭの量であるＰＭ堆積量を演算する第二演算手段と、
   前記内燃機関の運転履歴に基づいて、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭ量の推定値である推定ＰＭ堆積量を推定する推定手段と、
   前記第二演算手段により演算されたＰＭ堆積量と前記推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が所定の閾値以上である場合に、前記差圧センサの測定値が所定の上限値以下であれば、前記パティキュレートフィルタを所定の第一再生温度まで昇温させることにより、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去する処理である第一再生処理を実行し、前記差圧センサの測定値が前記所定の上限値より大きければ、前記第一再生処理を実行せずに、前記パティキュレートフィルタを前記所定の第一再生温度より低く、且つＰＭが酸化可能な温度である第二再生温度まで昇温させる処理である第二再生処理を実行する制御手段と、
   を備える排気浄化システムの制御装置。
2. 前記第一再生処理は、前記内燃機関のフューエルカット運転要求が発生したときに、フューエルカット運転を所定の第一再生期間実行することにより、前記パティキュレートフィルタに堆積しているＰＭを酸化及び除去する処理であり、
   前記第二再生処理は、前記第二演算手段により演算されたＰＭ堆積量と前記推定手段により推定された推定ＰＭ堆積量との差が前記所定の閾値以上である場合に、前記差圧センサの測定値が前記所定の上限値より大きければ、前記内燃機関のフューエルカット運転要求が発生したときに、フューエルカット運転を前記第一再生期間より短い第二再生期間実行する処理である請求項１に記載の排気浄化システムの制御装置。
3. 前記制御手段は、前記第一再生処理を終了した際の前記差圧センサの測定値から前記パティキュレートフィルタに実際に堆積しているアッシュの量を演算し、そのアッシュの量に基づいて前記第一演算手段により演算されたアッシュ堆積量を修正する請求項１又は２に記載の排気浄化システムの制御装置。

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