JP2019070343A

JP2019070343A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2019070343A
Application number: JP2017196210A
Authority: JP
Inventors: 中村　貴志; Takashi Nakamura; 貴志中村; 紀靖小橋; Noriyasu Kobashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2037-10-06
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Abstract

【課題】誤ったＰＭ堆積量の算出値が示されることを抑えることができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置１００は、内燃機関の排気通路２０を流れる排気に含まれるＰＭをＰＭフィルタ３１によって捕集するＰＭ捕集機能を有し、内燃機関の運転状態に基づいてＰＭフィルタ３１に捕集されているＰＭの総量であるＰＭ堆積量を算出する。内燃機関の排気浄化装置１００は、上記ＰＭ捕集機能が機能していない場合、ＰＭ堆積量の算出を中止する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

特許文献１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられているＰＭフィルタを有している。ＰＭフィルタは、排気に含まれる粒子状物質（以下「ＰＭ」という。ＰＭは、Particulate Matterの略。）を捕集する。ＰＭは、内燃機関の機関本体において燃料が燃焼されることにより生成される煤や、潤滑油が燃焼されることにより生成される灰などを含んでいる。特許文献１に記載の内燃機関の排気浄化装置では、機関本体から排気通路に排出される排気に含まれるＰＭの量を内燃機関の運転状態に応じて算出し、この算出したＰＭの量を所定時間毎に積算することによって、ＰＭフィルタに捕集されているＰＭの総量であるＰＭ堆積量を算出している。内燃機関の排気浄化装置は、算出したＰＭ堆積量に応じて、ＰＭフィルタに捕集されているＰＭを燃焼除去するためのフィルタ再生制御を実行する。

特開２００９‐３６１８３号公報

内燃機関のメンテナンス時などにおいてＰＭフィルタの取り付けを忘れた場合や、何らかの要因によってＰＭフィルタに異常が生じた場合など、内燃機関の排気浄化装置としてＰＭフィルタによるＰＭの捕集がほとんどできない場合が生じることもある。この場合、内燃機関の排気浄化装置が算出するＰＭ堆積量は、ＰＭをほとんど捕集できていないという実際の排気浄化装置の状態を示すものではなくなる。

上記課題を解決するための内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路を流れる排気に含まれるＰＭをＰＭフィルタによって捕集するＰＭ捕集機能を有し、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ＰＭフィルタに捕集されているＰＭの総量であるＰＭ堆積量を算出する内燃機関の排気浄化装置であって、前記ＰＭ捕集機能が機能していない場合、前記ＰＭ堆積量の算出を中止する。

内燃機関の排気浄化装置においてＰＭ捕集機能が機能していないにも拘わらず、ＰＭ堆積量の算出を行った場合、算出されたＰＭ堆積量は、ＰＭをほとんど捕集できていないという実際の排気浄化装置の状態を示すものではなくなる。上記構成では、内燃機関の排気浄化装置におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合、ＰＭ堆積量の算出を中止する。したがって、上記構成によれば、内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭをほとんど捕集できていないという状態が生じたとしても、誤ったＰＭ堆積量の算出値が示されることを抑えることができる。

また、上記内燃機関の排気浄化装置では、前記排気通路における前記ＰＭフィルタが配置される位置よりも排気上流側の圧力を検出する圧力センサを有し、前記圧力センサからの出力信号に基づいて算出された前記排気上流側の圧力が、前記ＰＭフィルタが配置されているとしたときの前記排気上流側の圧力未満であるときに前記ＰＭ捕集機能が機能していない場合とすることが望ましい。

内燃機関の排気通路にＰＭフィルタが配置されている場合には、ＰＭフィルタが配置されていない場合に比べて圧力損失が増大する。そのため、ＰＭフィルタが配置されていないときには、該ＰＭフィルタが配置されているときに比して、ＰＭフィルタが配置される位置よりも排気上流側の圧力が低くなる傾向にある。

上記構成では、ＰＭフィルタが配置される位置よりも排気上流側の圧力を検出する圧力センサを有し、該圧力センサからの出力信号に基づいて算出された圧力が、ＰＭフィルタが配置されているとしたときの圧力未満であるときにＰＭ捕集機能が機能していない場合とする。このように、圧力センサの出力信号に基づいて算出された排気上流側の圧力を考慮することによって、内燃機関の排気浄化装置においてＰＭ捕集機能の状態を適切に把握することが可能になる。

また、上記内燃機関の排気浄化装置では、前記排気通路における前記ＰＭフィルタが配置される位置よりも排気上流側の排気の圧力を検出する圧力センサを有し、前記圧力センサからの出力信号に基づいて前記ＰＭフィルタに捕集されているＰＭの総量であるＰＭ堆積量を算出し、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＰＭ堆積量を第１堆積量とし、前記圧力センサからの出力信号に基づいて算出されるＰＭ堆積量を第２堆積量としたとき、前記第１堆積量から前記第２堆積量を減算した減算値が所定値以上であるときに前記ＰＭ捕集機能が機能していない場合とすることが望ましい。

内燃機関の排気浄化装置におけるＰＭフィルタによってＰＭを捕集することで、内燃機関の排気通路における圧力損失は増大する。そのため、ＰＭフィルタのＰＭ堆積量が多いときほど排気通路においてＰＭフィルタが配置される位置よりも排気上流側における排気の圧力は高くなる傾向にある。

上記構成では、ＰＭフィルタが配置される位置よりも排気上流側の圧力を検出する圧力センサからの出力信号に基づいてＰＭフィルタに捕集されているＰＭ堆積量を算出する。圧力センサからの出力信号に基づいて算出されるＰＭ堆積量は、内燃機関の排気浄化装置におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合、量の変化はほぼ生じないこととなる。一方で、内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＰＭ堆積量は、内燃機関の運転中には量の変化が生じる。そのため、内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＰＭ堆積量である第１堆積量から圧力センサからの出力信号に基づいて算出されるＰＭ堆積量である第２堆積量を減算した減算値は、内燃機関の排気浄化装置におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合に大きくなる傾向にある。この減算値が所定値以上であることに基づいて内燃機関の排気浄化装置におけるＰＭ捕集機能の有無を判定することができる。このように、内燃機関の運転状態に基づいて算出されたＰＭ堆積量と、圧力センサの出力信号に基づいて算出されたＰＭ堆積量とを比較することで、内燃機関の排気浄化装置においてＰＭ捕集機能の状態を適切に把握できる。

第１実施形態の内燃機関の排気浄化装置の構成を示す模式図。制御装置の機能ブロック図。内燃機関の排気浄化装置が実行するフィルタ再生制御に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。（ａ）〜（ｅ）は、フィルタ再生制御における各パラメータの推移を示すタイミングチャート。第２実施形態の内燃機関の排気浄化装置における制御装置の機能ブロック図。内燃機関の排気浄化装置が実行するフィルタ再生制御に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。（ａ）〜（ｆ）は、フィルタ再生制御における各パラメータの推移を示すタイミングチャート。

（第１実施形態）
内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、本実施形態では、内燃機関としてのガソリンエンジンに排気浄化装置を適用した例を説明する。

図１に示すように、内燃機関の機関本体１０には、燃焼室１０Ａが設けられている。機関本体１０には、燃焼室１０Ａに燃料を供給するための複数の燃料噴射弁１１が設けられている。内燃機関の排気浄化装置１００は、機関本体１０に連結されている排気通路２０を有している。排気通路２０には、燃焼室１０Ａから排気が排出される。排気通路２０は、機関本体１０に連結されている第１排気管２１と、第１排気管２１の排気下流側の端部に連結されている第１触媒コンバータ２２とを有している。第１触媒コンバータ２２の内部には、三元触媒３０が配置されている。三元触媒３０は、排気に含まれている炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して、水や二酸化炭素を生成する。また、三元触媒３０は、排気に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して、窒素を生成する。

第１触媒コンバータ２２には、その排気下流側の端部に第２排気管２３が連結されている。第２排気管２３には、その排気下流側の端部に第２触媒コンバータ２４が連結されている。第２触媒コンバータ２４の内部には、ＰＭフィルタ３１が配置されている。ＰＭフィルタ３１は、排気に含まれているＰＭを捕集する。内燃機関の排気浄化装置１００は、排気通路２０を流れる排気に含まれるＰＭをＰＭフィルタ３１によって捕集することでＰＭ捕集機能を発揮する。ＰＭには、機関本体１０において燃料が燃焼されることにより生成される煤や、機関本体１０において潤滑油が燃焼されることにより生成される灰などが含まれている。第２排気管２３には、排気温度センサ４０と、該排気温度センサ４０よりも排気下流側に配置されている圧力センサ４１とが設けられている。排気温度センサ４０は、第２排気管２３内の排気の温度、すなわち、排気通路２０において三元触媒３０が配置されている位置よりも排気下流側であって、ＰＭフィルタ３１が配置されている位置よりも排気上流側の排気の温度を検出し、該温度に対応した信号を出力する。圧力センサ４１は、第２排気管２３内の排気の圧力、すなわち、排気通路２０において三元触媒３０が配置されている位置よりも排気下流側であって、ＰＭフィルタ３１が配置されている位置よりも排気上流側の排気の圧力を検出し、該圧力に対応した信号を出力する。第２触媒コンバータ２４には、その排気下流側の端部に第３排気管２５が連結されている。また、内燃機関の排気浄化装置１００は、報知ランプ４５も有している。

内燃機関の排気浄化装置１００は、制御装置６０を有している。制御装置６０には、排気温度センサ４０、及び圧力センサ４１からの出力信号が入力される。また、制御装置６０には、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ４２、及び内燃機関の出力軸の回転速度を検出する回転速度センサ４３等からの出力信号も入力される。制御装置６０は、ＰＭフィルタ３１に捕集されたＰＭを燃焼除去するフィルタ再生制御を実行する。

図２に示すように、制御装置６０は、機能部として、噴射弁制御部６１、ＰＭ量推定部６２、堆積量算出部７３、圧力算出部７４、捕集機能判定部６７、開始要求判定部６８、実行部６９、ＰＭ再生量推定部７０、終了要求判定部７１、及び報知部７２を有している。

噴射弁制御部６１は、例えば、アクセルセンサ４２及び回転速度センサ４３からの出力信号に基づいて、燃料噴射弁１１から噴射される燃料量の目標値である目標燃料噴射量を算出する。そして、算出した目標燃料噴射量分の燃料が噴射されるように燃料噴射弁１１を制御する。なお、目標燃料噴射量が理論空燃比となる燃料量よりも多い場合には、燃焼室１０Ａにおいて燃料が全て燃焼されず、未燃燃料を含んだ排気が排気通路２０の第１排気管２１に排出される。

ＰＭ量推定部６２は、機関回転速度、及び噴射弁制御部６１によって算出された目標燃料噴射量に基づいて、単位時間当たりに機関本体１０から排気通路２０に排出されるＰＭの量であるＰＭ排出量を算出する。燃料噴射量が多いときほど、排気に含まれるＰＭの量は多くなる傾向にある。また、機関回転速度が速いときほど単位時間当たりに排出される排気の量が多くなることから、単位時間当たりに排気通路２０に排出されるＰＭの量は多くなる傾向にある。このように、内燃機関の運転状態に応じて、排気に含まれるＰＭの量は変化する。ＰＭ量推定部６２には、機関回転速度及び燃料噴射量と、ＰＭ排出量との関係を示すマップが記憶されている。このマップは、予め実験やシミュレーションによって求められている。

堆積量算出部７３は、ＰＭ量推定部６２によって算出されたＰＭ排出量を上記単位時間毎に積算する。そしてＰＭ排出量を積算したときに、該積算値を記憶するとともにＰＭ堆積量として出力することで上記単位時間毎にＰＭ堆積量を算出する。また、堆積量算出部７３は、フィルタ再生制御の実行中には、上記積算値を求めた際に、後述するＰＭ再生量推定部７０によって算出されたＰＭ再生量を該積算値から減算する。そして、ＰＭ再生量が減算された後の積算値を記憶するとともにＰＭ堆積量として出力することで上記単位時間毎にＰＭ堆積量を算出する。ＰＭ堆積量は、ＰＭフィルタ３１に捕集されているＰＭの総量であり、上記の通り内燃機関の運転状態に基づいて算出される。また、堆積量算出部７３は、後述する捕集機能判定部６７によって、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定されたときには、ＰＭ堆積量の算出を中止する。本実施形態では、堆積量算出部７３は、ＰＭ排出量の積算を行わないことにより、ＰＭ堆積量の算出を中止する。

圧力算出部７４は、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて、第２排気管２３内の排気の圧力を算出する。すなわち、圧力算出部７４は、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて、排気通路２０におけるＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側の圧力を算出する。ＰＭフィルタ３１が配置されている場合には、ＰＭフィルタ３１が配置されていない場合に比べて、排気通路２０における圧力損失が増大する。そのため、ＰＭフィルタ３１が配置されていないときには、該ＰＭフィルタ３１が配置されているときに比して、圧力算出部７４によって算出される圧力は低くなる傾向にある。

捕集機能判定部６７は、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能しているか否かを判定する。捕集機能判定部６７は、圧力算出部７４によって算出された上記圧力が所定圧未満であることに基づいて内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定する。本実施形態では、「ＰＭ捕集機能が機能していない」とは、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭフィルタ３１の取り付けを忘れた場合が該当する。所定圧としては、排気通路２０にＰＭフィルタ３１が取り付けられているとしたときの、ＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側の圧力における最低圧力と同じ圧力が設定されている。そのため、上記圧力が所定圧未満であることは、ＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側の圧力が、ＰＭフィルタ３１が配置されているとしたときの排気上流側の圧力未満であることを意味している。所定圧は、予め実験やシミュレーションによって求められて記憶されている。

開始要求判定部６８、フィルタ再生制御の開始要求があるか否かを判定する。開始要求判定部６８は、堆積量算出部７３によって算出されたＰＭ堆積量が第１所定量以上であり、且つ、捕集機能判定部６７によって内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していると判定されているときに、フィルタ再生制御の開始要求があると判定する。第１所定量は、ＰＭフィルタ３１におけるＰＭの堆積量の許容上限値よりも若干少ない量に設定されている。第１所定量は、予め実験やシミュレーションによって求められて制御装置６０に記憶されている。

実行部６９は、開始要求判定部６８によってフィルタ再生制御の開始要求があると判定されているときにフィルタ再生制御を開始する。また、フィルタ再生制御を開始した後、後述する終了要求判定部７１によってフィルタ再生制御の終了要求があると判定されているときに、フィルタ再生制御を終了する。フィルタ再生制御では、例えば、目標燃料噴射量が理論空燃比となる燃料量よりも多くなるように噴射弁制御部６１を制御することで、排気通路２０に未燃燃料を含んだ排気が排出されるようにする。未燃燃料は、三元触媒３０において酸化反応により燃焼し、排気の温度を上昇させる。ＰＭを燃焼可能なほど高温になった排気がＰＭフィルタ３１に流れると、ＰＭフィルタ３１に捕集されたＰＭは燃焼して除去される。なお、以下では、ＰＭが燃焼可能な排気の温度を再生温度という。

ＰＭ再生量推定部７０は、フィルタ再生制御によって燃焼除去されたＰＭの量であるＰＭ再生量を算出する。本実施形態では、ＰＭ再生量推定部７０は、排気温度センサ４０からの出力信号に基づいて算出される第２排気管２３内の排気の温度に基づき、フィルタ再生制御によって燃焼除去されたＰＭの量であるＰＭ再生量を算出する。なお、第２排気管２３内の排気の温度とＰＭ再生量との関係を示すマップは予め実験やシミュレーションによって求められて記憶されている。

終了要求判定部７１は、フィルタ再生制御の終了要求があるか否かを判定する。終了要求判定部７１は、フィルタ再生制御の開始後、堆積量算出部７３によって算出されたＰＭ堆積量が第２所定量以下となっているときに終了要求があると判定する。第２所定量は、ＰＭフィルタ３１におけるＰＭの堆積量の許容上限値よりも相応に少ない量であって、第１所定量よりも少ない量に設定されている。第２所定量は、予め実験やシミュレーションによって求められて制御装置６０に記憶されている。

報知部７２は、捕集機能判定部６７によって、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定されたときに、報知ランプ４５を点灯させて異常を報知する。

図３のフローチャートを参照して、制御装置６０が実行するフィルタ再生制御に係る一連の処理の流れについて説明する。この一連の処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

図３に示すように、制御装置６０がこの一連の処理を開始すると、まず圧力算出部７４が第２排気管２３内の排気の圧力を算出する（ステップＳ３００）。その後、ステップＳ３０１の処理において、捕集機能判定部６７は、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能しているか否かを判定する。圧力算出部７４によって算出された上記圧力が所定圧以上であり、ＰＭ捕集機能が機能していると判定された場合には（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、次に、開始要求判定部６８がフィルタ再生制御の開始要求があるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。堆積量算出部７３によって算出されたＰＭ堆積量が第１所定量以上であり、且つ、捕集機能判定部６７によって内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していると判定されていて、フィルタ再生制御の開始要求があると判定された場合には（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、実行部６９がフィルタ再生制御を開始する（ステップＳ３０３）。その後、終了要求判定部７１がフィルタ再生制御の終了要求があるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の処理において、フィルタ再生制御の開始直後は、フィルタ再生制御が開始されてからのＰＭ再生量が少ないことから、堆積量算出部７３によって算出されたＰＭ堆積量は第２所定量を超えており、終了要求がないと判定される（ステップＳ３０４：ＮＯ）。終了要求がないと判定された場合には、制御装置６０は、ステップＳ３０４の処理を繰り返し実行する。その後、相応の時間が経過して、フィルタ再生制御が開始されてからのＰＭ再生量が多くなり、堆積量算出部７３によって算出されたＰＭ堆積量が第２所定量以下となると、終了要求があると判定される（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）。この場合には、次のステップＳ３０５の処理に移行する。ステップＳ３０５の処理では、実行部６９がフィルタ再生制御を終了する。これにより、フィルタ再生制御に係る一連の処理を終了する。

また、ステップＳ３０２の処理において、ＰＭ堆積量が第１所定量未満であるときには、開始要求判定部６８はフィルタ再生制御の開始要求がないと判定する（ステップＳ３０２：ＮＯ）。この場合には、制御装置６０は、以降のステップＳ３０３〜ステップＳ３０５までの処理、すなわちフィルタ再生制御を実行せずに、この一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ３０１の処理において、圧力算出部７４によって算出された上記圧力が所定圧未満であり、捕集機能判定部６７がＰＭ捕集機能が機能していないと判定した場合には（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ステップＳ３０７の処理に移行して、堆積量算出部７３はＰＭ排出量の積算を中止してＰＭ堆積量の算出を中止する。そして、堆積量算出部７３は、ＰＭ堆積量の算出を中止すると、それまでのＰＭ排出量の積算値に拘わらずＰＭ堆積量を「０」に設定する（ステップＳ３０８）。以降は、堆積量算出部７３はＰＭ堆積量として「０」を出力する。その後、報知部７２が報知ランプ４５を点灯して内燃機関の排気浄化装置１００の機能異常を報知する（ステップＳ３０９）。これにより、フィルタ再生制御に係る一連の処理が終了する。

図４を参照して、本実施形態の作用効果について説明する。
（１）図４（ａ）に示すように、機関本体１０から排気通路２０に排出されるＰＭ排出量は、内燃機関の運転状態に応じて変化する。図４（ｂ）に実線で示すように、内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＰＭ堆積量は、時間の経過に伴って増大する。また、図４（ｃ）に実線で示すように、内燃機関の排気浄化装置１００において、ＰＭフィルタ３１が取り付けられており、ＰＭ捕集機能が機能している場合には、排気通路２０に排出されるＰＭがＰＭフィルタ３１に捕集されることから、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出される排気上流側の圧力は時間の経過に伴って増大する。内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能している場合、ＰＭ堆積量の推移と圧力の推移とは相関している。なお、図４（ｃ）に実線で示すように、内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能している場合、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出される排気上流側の圧力は常に上記所定圧以上となっている。

フィルタ再生制御に係る一連の処理が開始されたタイミングｔ４１において、図４（ｃ）に実線で示すように圧力は所定圧以上であることから、ＰＭ捕集機能が機能していると判定される。また、図４（ｂ）に実線で示すようにＰＭ堆積量は第１所定量未満であることから、フィルタ再生制御の開始要求はないと判定される。そのため、タイミングｔ４１においては、図４（ｅ）に実線で示すようにフィルタ再生制御は実行されない。その後、タイミングｔ４１から相応の時間が経過したタイミングｔ４２においてフィルタ再生制御に係る一連の処理が開始されると、ＰＭ堆積量が第１所定量以上となっていることから、開始要求があると判定されて、図４（ｅ）に実線で示すようにフィルタ再生制御が開始される。これにより、ＰＭフィルタ３１に捕集されているＰＭが燃焼除去され、図４（ｃ）に実線で示すように上記圧力は減少する。また、図４（ｂ）に示すように、フィルタ再生制御の実行中はＰＭ堆積量が減少する。

そして、ＰＭ堆積量が第２所定量以下となったタイミングｔ４３において、図４（ｅ）に実線で示すようにフィルタ再生制御が終了される。その後は、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、機関本体１０から排気通路２０にＰＭが排出され、ＰＭフィルタ３１にＰＭが捕集されることにより、ＰＭ堆積量及び上記圧力は増大する。

次に、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していない場合について説明する。
図４（ｃ）に一点鎖線で示すように、内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合には、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出される上記排気上流側の圧力は所定圧未満となり、該圧力は排気通路２０に排出されるＰＭによっては変化することはない。そのため、タイミングｔ４１において、フィルタ再生制御に係る一連の処理が開始されると、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定される。この場合には、図４（ｄ）に一点鎖線で示すように報知ランプ４５が点灯する。これにより、内燃機関の排気浄化装置１００の機能異常が報知される。また、ＰＭ捕集機能が機能していないと判定されたタイミングｔ４１において、図４（ｂ）に一点鎖線で示すように、ＰＭ堆積量の算出が中止され、ＰＭ堆積量として「０」が設定される。これにより、タイミングｔ４１以降はＰＭ堆積量は「０」となる。内燃機関の排気浄化装置１００の機能異常が報知されたタイミングｔ４１以降は、ＰＭ堆積量が第１所定量以上とならず、フィルタ再生制御の開始要求を満たさないことから、図４（ｅ）に一点鎖線で示すように、フィルタ再生制御は実行されない。

このように、本実施形態では、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していない場合、ＰＭ堆積量の算出を中止する。そのため、内燃機関の排気浄化装置１００において、ＰＭをほとんど捕集できていないという状態が生じたとしても、誤ったＰＭ堆積量が示されることを抑えることができる。そのため、本実施形態では、ＰＭ堆積量が第１所定量以上であることに基づいてフィルタ再生制御を実行する際に、ＰＭをほとんど捕集できていないという状態であるにも拘わらず、フィルタ再生制御が誤って実行されるといったフィルタ再生制御の誤実行を抑えることができる。

（２）本実施形態では、ＰＭフィルタ３１が配置されている位置よりも排気上流側の圧力を検出する圧力センサ４１を有し、ＰＭフィルタ３１が配置されている位置よりも排気上流側の圧力がＰＭフィルタ３１が配置されているとしたときの排気上流側の圧力未満であるときにＰＭ捕集機能が機能していない場合としている。内燃機関の排気通路２０にＰＭフィルタ３１が配置されている場合には、ＰＭフィルタ３１が配置されていない場合に比べて圧力損失が増大する。そのため、ＰＭフィルタ３１が配置されていないときには、該ＰＭフィルタ３１が配置されているときに比して、ＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側の圧力が低くなる傾向にある。本実施形態では、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出されたＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側の圧力が所定圧未満であって、ＰＭフィルタ３１が配置されているとしたときの該ＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側の圧力未満であるときにＰＭ捕集機能が機能していない場合としている。このように、圧力センサ４１の出力信号に基づいて算出された排気上流側の圧力を考慮することによって、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能の状態を適切に把握することが可能になる。

（３）内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合、堆積量算出部７３は、ＰＭ堆積量の算出を中止すると、それまでのＰＭ排出量の積算値に拘わらずＰＭ堆積量を「０」に設定するようにしている。内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭフィルタ３１の取付けを忘れ、ＰＭ捕集機能が機能していない場合、ＰＭ堆積量は「０」となることから、内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＰＭ堆積量を、実際のＰＭ堆積量に合わせることが可能になる。

（第２実施形態）
内燃機関の排気浄化装置の第２実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。本実施形態では、フィルタ再生制御に係る一連の処理の流れが第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の構成については、共通の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、制御装置６０は、機能部として、噴射弁制御部６１、ＰＭ量推定部６２、第１堆積量算出部６３、第２堆積量算出部６４、偏差算出部６５、許可条件判定部６６、捕集機能判定部６７、開始要求判定部６８、実行部６９、ＰＭ再生量推定部７０、終了要求判定部７１、及び報知部７２を有している。

第１堆積量算出部６３は、ＰＭ量推定部６２によって算出されたＰＭ排出量を上記単位時間毎に積算する。そしてＰＭ排出量を積算したときに、該積算値を記憶するとともに第１堆積量として出力することで上記単位時間毎に第１堆積量を算出する。また、第１堆積量算出部６３は、フィルタ再生制御の実行中には、上記積算値を求めた際に、後述するＰＭ再生量推定部７０によって算出されたＰＭ再生量を該積算値から減算する。そして、ＰＭ再生量が減算された後の積算値を記憶するとともに第１堆積量として出力することで上記単位時間毎に第１堆積量を算出する。第１堆積量は、ＰＭフィルタ３１に捕集されているＰＭの総量であり、上記の通り内燃機関の運転状態に基づいて算出される。また、第１堆積量算出部６３は、後述する捕集機能判定部６７によって、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定されたときには、第１堆積量の算出を中止する。本実施形態では、第１堆積量算出部６３は、ＰＭ排出量の積算を行わないことにより、第１堆積量の算出を中止する。

第２堆積量算出部６４は、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて、ＰＭフィルタ３１に捕集されているＰＭの総量であるＰＭ堆積量を算出する。内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が正常に機能している場合、ＰＭフィルタ３１によってＰＭを捕集することで、排気通路２０における圧力損失は変化する。すなわち、ＰＭフィルタ３１のＰＭ堆積量が多くなるほど、排気通路２０においてＰＭフィルタ３１よりも排気上流側における排気の圧力が高くなる傾向にある。一方で、内燃機関のメンテナンス時などにおいてＰＭフィルタ３１の取り付けを忘れた場合や、何らかの要因によってＰＭフィルタ３１に異常が生じた場合など、内燃機関の排気浄化装置１００としてＰＭフィルタ３１によるＰＭの捕集がほとんどできない場合が生じることもある。このように内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していない場合には、ＰＭの捕集がほとんどできないことから排気通路２０における圧力損失は変化し難い。そのため、排気通路２０にＰＭが排出されている状況であっても、排気通路２０においてＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側における排気の圧力は変化し難くなる傾向にある。このように、排気通路２０においてＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側における排気の圧力と、ＰＭフィルタ３１のＰＭ捕集機能に応じた実際のＰＭ堆積量とは相関することから、圧力センサ４１によって第２排気管２３内の排気の圧力を検出することで、ＰＭフィルタ３１のＰＭ捕集機能に応じたＰＭ堆積量を算出することができる。なお、第２堆積量算出部６４には、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出される第２排気管２３の圧力と、ＰＭフィルタ３１のＰＭ捕集機能に応じたＰＭ堆積量との関係を示すマップが記憶されている。このマップは、予め実験やシミュレーションによって求められたものである。以下では、第２堆積量算出部６４によって圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出されたＰＭ堆積量を第２堆積量という。なお、第２堆積量は、第１堆積量と同じ算出周期で算出される。

偏差算出部６５は、第１堆積量算出部６３によって算出された第１堆積量から第２堆積量算出部６４によって算出された第２堆積量を減算した減算値を算出する。
許可条件判定部６６は、許可条件が成立しているか否かの判定を行う。許可条件は、第１堆積量算出部６３によって算出された第１堆積量が第１所定量以上である場合に許可条件が成立していると判定する。

捕集機能判定部６７は、許可条件判定部６６によって許可条件が成立していると判定されているときに、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能しているか否かを判定する。捕集機能判定部６７は、偏差算出部６５によって算出された上記減算値が所定値以上であることに基づいて内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定する。なお、「ＰＭ捕集機能が機能していない」とは、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭフィルタ３１の取り付けを忘れた場合などのようにＰＭ捕集機能が完全にない場合や、ＰＭフィルタ３１は取り付けられているが何らかの要因によってＰＭフィルタ３１によるＰＭの捕集がほとんどできない場合を含む。本実施形態では、ＰＭ捕集機能が機能していない場合において、第１堆積量が第１所定量となったときにおける上記減算値、すなわち第１堆積量が第１所定量となったときの第２堆積量を該第１堆積量から減算した減算値を予め実験やシミュレーションによって求めて、この減算値と同じ値を所定値として設定している。

開始要求判定部６８、フィルタ再生制御の開始要求があるか否かを判定する。開始要求判定部６８は、第１堆積量算出部６３によって算出された第１堆積量が上記第１所定量よりも多い第２所定量以上であり、且つ、捕集機能判定部６７によって内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していると判定されているときに、フィルタ再生制御の開始要求があると判定する。第２所定量は、ＰＭフィルタ３１におけるＰＭの堆積量の許容上限値よりも若干少ない量に設定されている。第２所定量は、予め実験やシミュレーションによって求められて制御装置６０に記憶されている。

終了要求判定部７１は、フィルタ再生制御の終了要求があるか否かを判定する。終了要求判定部７１は、フィルタ再生制御の開始後、第１堆積量算出部６３によって算出された第１堆積量が第３所定量以下となっているときに終了要求があると判定する。第３所定量は、ＰＭフィルタ３１におけるＰＭの堆積量の許容上限値よりも相応に少ない量であって、第１所定量及び第２所定量よりも少ない量に設定されている。第３所定量は、予め実験やシミュレーションによって求められて制御装置６０に記憶されている。

図６のフローチャートを参照して、制御装置６０が実行するフィルタ再生制御に係る一連の処理の流れについて説明する。この一連の処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

図６に示すように、制御装置６０がこの一連の処理を開始すると、まず許可条件判定部６６は許可条件が成立しているか否かの判定を行う（ステップＳ６００）。第１堆積量算出部６３によって算出された第１堆積量が第１所定量以上であり、許可条件が成立している場合には（ステップＳ６００：ＹＥＳ）、次に、偏差算出部６５が第１堆積量算出部６３によって算出された第１堆積量から第２堆積量算出部６４によって算出された第２堆積量を減算した減算値を算出する（ステップＳ６０１）。その後、ステップＳ６０２の処理において、捕集機能判定部６７は、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能しているか否かを判定する。第１堆積量から第２堆積量を減算した減算値が所定値未満であり、ＰＭ捕集機能が機能していると判定された場合には（ステップＳ６０２：ＹＥＳ）、次に、開始要求判定部６８がフィルタ再生制御の開始要求があるか否かを判定する（ステップＳ６０３）。第１堆積量が第２所定量以上であり、且つ、捕集機能判定部６７によって内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していると判定されていて、フィルタ再生制御の開始要求があると判定された場合には（ステップＳ６０３：ＹＥＳ）、実行部６９がフィルタ再生制御を開始する（ステップＳ６０４）。その後、終了要求判定部７１がフィルタ再生制御の終了要求があるか否かを判定する（ステップＳ６０５）。ステップＳ６０５の処理において、フィルタ再生制御の開始直後は、フィルタ再生制御が開始されてからのＰＭ再生量が少ないことから、堆積量算出部７３によって算出されたＰＭ堆積量は第３所定量を超えており、終了要求がないと判定される（ステップＳ６０５：ＮＯ）。終了要求がないと判定された場合には、制御装置６０は、ステップＳ６０５の処理を繰り返し実行する。その後、相応の時間が経過して、フィルタ再生制御が開始されてからのＰＭ再生量が多くなり、堆積量算出部７３によって算出されたＰＭ堆積量が第３所定量以下となると、終了要求があると判定される（ステップＳ６０５：ＹＥＳ）。この場合には、次のステップＳ６０６の処理に移行する。ステップＳ６０６の処理では、実行部６９がフィルタ再生制御を終了する。これにより、フィルタ再生制御に係る一連の処理を終了する。

また、ステップＳ６０３の処理において、第１堆積量が第２所定量未満であるときには、開始要求判定部６８はフィルタ再生制御の開始要求がないと判定する（ステップＳ６０３：ＮＯ）。この場合には、制御装置６０は、以降のステップＳ６０４〜ステップＳ６０６までの処理、すなわちフィルタ再生制御を実行せずに、この一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ６０２の処理において、第１堆積量から第２堆積量を減算した減算値が所定値以上であり、捕集機能判定部６７がＰＭ捕集機能が機能していないと判定した場合には（ステップＳ６０２：ＮＯ）、ステップＳ６０８の処理に移行して、第１堆積量算出部６３はＰＭ排出量の積算を中止して第１堆積量の算出を中止する。そして、第１堆積量算出部６３は、第１堆積量の算出を中止すると、それまでのＰＭ排出量の積算値に拘わらず第１堆積量を「０」に設定する（ステップＳ６０９）。以降は、第１堆積量算出部６３は第１堆積量として「０」を出力する。その後、報知部７２が報知ランプ４５を点灯して内燃機関の排気浄化装置１００の機能異常を報知する（ステップＳ６１０）。これにより、フィルタ再生制御に係る一連の処理が終了する。

他方、ステップＳ６００の処理において、第１堆積量が第１所定量未満であり、許可条件判定部６６によって許可条件が成立していないと判定された場合には（ステップＳ６００：ＮＯ）、制御装置６０は以降の処理を実行せずに、フィルタ再生制御に係る一連の処理を終了する。

図７を参照して、本実施形態の作用効果について説明する。
（４）図７（ａ）に示すように、機関本体１０から排気通路２０に排出されるＰＭ排出量は、内燃機関の運転状態に応じて変化する。図７（ｂ）に実線で示すように、内燃機関の運転状態に基づいて算出される第１堆積量は、時間の経過に伴って増大する。また、図７（ｃ）に実線で示すように、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能している場合には、排気通路２０に排出されるＰＭがＰＭフィルタ３１に捕集されることから、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出される第２堆積量は時間の経過に伴って増大する。内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能している場合、第１堆積量の推移と第２堆積量の推移とはほぼ同じになる。

図７（ｂ）に示すように、第１堆積量が増大して第１所定量以上となったタイミングｔ７１では、図７（ｄ）に実線で示すように許可条件が成立する。そして、第１堆積量から第２堆積量を減算した減算値に基づいたＰＭ捕集機能の有無が判定される。第１堆積量の推移と第２堆積量の推移とはほぼ同じである場合には、上記減算値が所定値未満となることから、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していると判定される。なお、タイミングｔ７１においては、第１堆積量が第２所定量未満であり、フィルタ再生制御の開始要求はないことから、図７（ｆ）に示すようにフィルタ再生制御は実行されない。このように、第１所定量は第２所定量よりも少ない量として設定されているため、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能しているか否かの判定は、フィルタ再生制御が実行されるほどＰＭ堆積量が多くなる前に行われることとなる。その後、タイミングｔ７１から相応の時間が経過したタイミングｔ７２では、許可条件が成立し、且つ第１堆積量が第２所定量以上となっていることから、開始要求があると判定されて、図７（ｆ）に実線で示すようにフィルタ再生制御が開始される。これにより、ＰＭフィルタ３１に捕集されているＰＭが燃焼除去され、図７（ｃ）に実線で示すように第２堆積量は減少する。また、図７（ｂ）に示すように、フィルタ再生制御の実行中は第１堆積量が減少する。

そして、第１堆積量が第３所定量以下となったタイミングｔ７４において、図７（ｆ）に実線で示すようにフィルタ再生制御が終了される。その後は、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、機関本体１０から排気通路２０にＰＭが排出され、ＰＭフィルタ３１にＰＭが捕集されることにより、第１堆積量及び第２堆積量は増大する。なお、図７（ｂ）に実線で示すように、フィルタ再生制御の開始（タイミングｔ７２）から、フィルタ再生制御の終了（タイミングｔ７４）までの間のタイミングｔ７３において、第１堆積量が第１所定量未満となる。そのため、図７（ｄ）に実線で示すように、タイミングｔ７３において許可条件は未成立となる。

次に、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していない場合について説明する。なお、図７では、ＰＭフィルタ３１は取り付けられているが何らかの要因によってＰＭフィルタ３１によるＰＭの捕集がほとんどできない場合を例に説明する。

図７（ｃ）に一点鎖線で示すように、内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合には、第２堆積量は「０」となり、排気通路２０に排出されるＰＭによっては変化することはない。そのため、タイミングｔ７１において、図７（ｄ）に示すように許可条件が成立し、第１堆積量から第２堆積量を減算した減算値に基づいたＰＭ捕集機能の有無が判定された場合、上記減算値は所定値以上となり、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定される。この場合には、図７（ｅ）に一点鎖線で示すように報知ランプ４５が点灯する。これにより、内燃機関の排気浄化装置１００の機能異常が報知される。また、ＰＭ捕集機能が機能していないと判定されたタイミングｔ７１において、図７（ｂ）に一点鎖線で示すように、第１堆積量の算出が中止され、第１堆積量として「０」が設定される。これにより、タイミングｔ７１以降は第１堆積量は「０」となる。そして、内燃機関の排気浄化装置１００の機能異常が報知されたタイミングｔ７１以降は、第１堆積量が第２所定量以上とならず、フィルタ再生制御の開始要求を満たさないことから、図７（ｆ）に一点鎖線で示すように、フィルタ再生制御は実行されない。またこの場合、図７（ｄ）に一点鎖線で示すように、タイミングｔ７１以降は許可条件も成立しない。

このように、本実施形態では、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していない場合、第１堆積量の算出を中止する。そのため、内燃機関の排気浄化装置１００において、ＰＭをほとんど捕集できていないという状態が生じたとしても、誤った第１堆積量が示されることを抑えることができる。そのため、本実施形態では、第１堆積量が第２所定量以上であることに基づいてフィルタ再生制御を実行する際に、ＰＭをほとんど捕集できていないという状態であるにも拘わらず、フィルタ再生制御が誤って実行されるといったフィルタ再生制御の誤実行を抑えることができる。

（５）本実施形態では、ＰＭフィルタ３１が配置されている位置よりも排気上流側の圧力を検出する圧力センサ４１からの出力信号に基づいて第２堆積量を算出している。圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出される第２堆積量は、内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合、量の変化はほぼ生じないこととなる。一方で、内燃機関の運転状態に基づいて算出される第１堆積量は、内燃機関の運転中には量の変化が生じる。そのため、内燃機関の運転状態に基づいて算出される第１堆積量から圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出される第２堆積量を減算した減算値は、内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合に大きくなる傾向になる。この減算値が所定値以上であることに基づいて内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能の有無を判定することができる。このように、内燃機関の運転状態に基づいて算出された第１堆積量と、圧力センサ４１の出力信号に基づいて算出された第２堆積量とを比較することで、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能の状態を適切に把握できる。

（６）内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合、第１堆積量算出部６３は、第１堆積量の算出を中止すると、それまでのＰＭ排出量の積算値に拘わらず第１堆積量を「０」に設定するようにしている。内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していない場合、第２堆積量はほぼ「０」となることが多いことから、内燃機関の運転状態に基づいて算出される第１堆積量を、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出される第２堆積量、すなわちＰＭフィルタ３１のＰＭ捕集機能に応じた実際のＰＭ堆積量に合わせることが可能になる。

（７）第１堆積量が第１所定量以上となっていることを許可条件として、該許可条件が成立しているときに内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能の有無を判定するようにしている。第１所定量は、第２所定量よりも少ない量であり、フィルタ再生制御の開始条件が成立する前に内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能の有無を判定することができる。これにより、仮にＰＭ捕集機能が機能していない場合、その状態を早期に判定することが可能になる。

上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。以下の変更例は、互いに適宜組み合わせて実施することも可能である。
・第１実施形態では、捕集機能判定部６７は、圧力算出部７４によって算出された圧力が所定圧未満であり、ＰＭフィルタ３１が配置されているとしたときの圧力未満であるときにＰＭ捕集機能が機能していない場合と判定した。こうした構成に変えて、捕集機能判定部６７は、圧力算出部７４によって算出された圧力が、ＰＭフィルタ３１が配置されているときであって、且つＰＭフィルタ３１がＰＭをほとんど捕集できない場合の圧力未満であるときにＰＭ捕集機能が機能していない場合と判定するようにしてもよい。この場合には、所定圧として、ＰＭフィルタ３１が取り付けられている場合においてＰＭフィルタ３１が配置される位置よりも排気上流側の圧力のうちで最小となる圧力よりも若干高い値等を採用できる。この場合であっても、所定圧を、予め実験やシミュレーションによって求めて定めればよい。

・第２実施形態において、第１所定量の設定は、「０」よりも大きい値であって、第２所定量以下の値であれば、適宜変更が可能である。例えば、第１所定量を第２所定量と同じ量に設定した場合、許可条件の成立とフィルタ再生制御の開始要求の成立とが同じタイミングとなる。こうした構成では、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能の有無の判定をフィルタ再生制御の実行に先立って行い、ＰＭ捕集機能が機能していない場合にはフィルタ再生制御の実行を行わない構成とすればよい。なお、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していない状態を早期に判定する上では、第１所定量をより少なく設定することが望ましい。

・第２実施形態では、フィルタ再生制御に係る一連の処理において、許可条件が成立しているか否かの判定を必ずしも設ける必要はない。この場合には、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ６００の処理を省略することができる。

・第２実施形態では、実際にＰＭフィルタ３１に捕集されているＰＭの総量である第２堆積量を、圧力センサ４１からの出力信号に基づいて算出する例を示した。第２堆積量の算出態様は適宜変更が可能である。この場合、第２堆積量に相関する他のパラメータに基づいて第２堆積量を算出すればよい。例えば、ＰＭフィルタ３１よりも排気上流側の圧力と排気下流側の圧力との差圧を検出する差圧センサを設け、該差圧センサからの出力信号に基づいて第２堆積量を算出することも可能である。また、第３排気管２５にＰＭフィルタ３１を通過した排気の流量を検出する流量センサを設け、該流量センサからの出力信号に基づいて第２堆積量を算出することも可能である。

・第２実施形態では、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能しているか否かを、第１堆積量から第２堆積量を減算した減算値に基づいて判定したが、ＰＭフィルタ３１においてＰＭ捕集機能が機能しているか否かを判定する構成は変更することができる。例えば、第２堆積量の所定時間における変化量が微小であることに基づいて内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定することも可能である。また、第２触媒コンバータ２４に、加えられた衝撃の強さを検出する荷重センサを設けて、該荷重センサによって第２触媒コンバータ２４に所定荷重以上の荷重が加えられたことが検出された場合に、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定するようにしてもよい。なお、所定荷重としては、その衝撃によってＰＭフィルタ３１の機能が欠損する程度の荷重を予め実験などによって求めて設定すればよい。

・第２実施形態では、内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合には、第１堆積量の算出を中止するとともに、ＰＭ排出量の積算値を「０」に設定したが、この構成は適宜変更が可能である。すなわち、第１堆積量の算出を中止したときに、ＰＭ排出量の積算値を「０」に設定せず、それまでの値を保持する構成としてもよい。また、内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合には、第１堆積量の算出を中止するとともに、第１堆積量の出力を「０」に設定するようにしたが、この構成は適宜変更が可能である。例えば、第１堆積量の算出を中止した場合、第１堆積量の出力をそれまでのＰＭ排出量の積算値と同じ値に設定するようにしてもよい。この場合、第１堆積量の算出を中止した後の第１堆積量の出力は設定された積算値と同じ値で一定となる。また、第１堆積量の算出を中止した後、第１堆積量の出力を所定の値に設定しない構成としてもよい。この場合、第１堆積量の算出を中止した後は、第１堆積量算出部６３からは第１堆積量としての信号は出力されない。なお、この変形例は、第１堆積量をＰＭ堆積量と置き換え、第１堆積量算出部６３を堆積量算出部７３と置き換えて第１実施形態においても適用できる。

・第２実施形態では、内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合に第１堆積量の算出を中止する態様として、第１堆積量算出部６３におけるＰＭ排出量の積算を行わないことを例示した。第１堆積量の算出を中止する態様はこれに限らない。例えば、第１堆積量算出部６３においてＰＭ排出量の積算の演算自体は行うが、その積算値を第１堆積量として出力しない構成を採用してもよい。なお、この変形例は、第１堆積量をＰＭ堆積量と置き換え、第１堆積量算出部６３を堆積量算出部７３と置き換えて第１実施形態においても適用できる。

・内燃機関の排気浄化装置１００におけるＰＭ捕集機能が機能していない場合、報知ランプ４５を点灯するようにしたが、内燃機関の排気浄化装置１００の機能異常を報知する手段はこれに限らない。例えば、内燃機関の排気浄化装置１００においてＰＭ捕集機能が機能していないと判定した場合には、そのことを制御装置６０に記憶させる。そして、メンテナンス時などに制御装置６０にアクセスすることで、内燃機関の排気浄化装置１００の機能異常を検出する。この構成によれば、図３のステップＳ３０９の処理、及び図６のステップＳ６１０の処理を省略できる。

・圧力センサ４１の配置は、排気通路２０におけるＰＭフィルタ３１が配置されている位置よりも排気上流側であれば適宜変更が可能である。例えば、圧力センサ４１を、第１排気管２１や第１触媒コンバータ２２に配置してもよい。また、圧力センサ４１を、第２触媒コンバータ２４の内部において、ＰＭフィルタ３１が配置されている位置よりも排気上流側に配置することも可能である。

・ＰＭ再生量推定部７０は、第２排気管２３内の排気の温度に基づき、フィルタ再生制御によって燃焼除去されたＰＭの量であるＰＭ再生量を算出した。ＰＭ再生量を算出す構成はこれに限らず、フィルタ再生制御の実行により燃焼除去されるＰＭ量に相関する他のパラメータに基づいてＰＭ再生量を算出することも可能である。例えば、フィルタ再生制御を開始してからの経過時間に基づいてＰＭ再生量を算出することも可能である。フィルタ再生制御の開始後、所定時間遅れてから排気の温度は再生温度に達する。そのため、このように経過時間に基づいてＰＭ再生量を算出する場合、フィルタ再生制御により燃焼除去されるＰＭの量を適切に算出する上では、第２排気管２３内の排気の温度が再生温度以上となったときからの時間を計測することが望ましい。

・第１実施形態では、ＰＭ堆積量が第２所定量以下であるときに終了要求があると判定し、フィルタ再生制御を終了した。また、第２実施形態では、第１堆積量が第３所定量以下であるときに終了要求があると判定し、フィルタ再生制御を終了した。これらの構成に代えて、排気温度センサ４０からの出力信号に基づいて、第２排気管２３内の排気の温度が上記再生温度以上となっている時間を計測するカウンタ部を備え、該カウンタ部によって計測された経過時間が判定時間以上となっているときに終了要求があると判定することも可能である。この構成を採用する場合、例えば、排気の温度が再生温度以上となってからＰＭフィルタ３１に捕集されたＰＭの量が許容上限値よりも相応に少ない所定量以下になるまでの時間を予め実験やシミュレーションによって求めて、判定時間として制御装置６０に記憶すればよい。

・上記実施形態においてＰＭ堆積量として、ＰＭフィルタ３１における煤の堆積量と灰の堆積量とを個別に算出することも可能である。こうした構成では、例えば、ＰＭ捕集機能が機能していない場合、個別に算出している煤の堆積量と灰の堆積量との双方の算出を中止するようにしてもよい。また、ＰＭ捕集機能が機能していない場合、個別に算出している煤の堆積量と灰の堆積量とのいずれか一方のみの算出を中止することも可能である。このように、ＰＭ捕集機能が機能していない場合にＰＭ堆積量の算出を中止する内燃機関の排気浄化装置として、ＰＭ堆積量として煤の堆積量と灰の堆積量とを個別に算出する構成においては、ＰＭ捕集機能が機能していない場合に少なくとも一方の算出を中止すればよい。

・上記実施形態は、内燃機関としてのガソリンエンジンに排気浄化装置を適用した例として説明した。内燃機関としてのディーゼルエンジンに排気浄化装置を適用した構成であっても、上記実施形態と同様の構成を採用することは可能である。

１０…機関本体、１０Ａ…燃焼室、１１…燃料噴射弁、２０…排気通路、２１…第１排気管、２２…第１触媒コンバータ、２３…第２排気管、２４…第２触媒コンバータ、２５…第３排気管、３０…三元触媒、３１…ＰＭフィルタ、４０…排気温度センサ、４１…圧力センサ、４２…アクセルセンサ、４３…回転速度センサ、４５…報知ランプ、６０…制御装置、６１…噴射弁制御部、６２…ＰＭ量推定部、６３…第１堆積量算出部、６４…第２堆積量算出部、６５…偏差算出部、６６…許可条件判定部、６７…捕集機能判定部、６８…開始要求判定部、６９…実行部、７０…ＰＭ再生量推定部、７１…終了要求判定部、７２…報知部、７３…堆積量算出部、７４…圧力算出部、１００…内燃機関の排気浄化装置。

Claims

内燃機関の排気通路を流れる排気に含まれるＰＭをＰＭフィルタによって捕集するＰＭ捕集機能を有し、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記ＰＭフィルタに捕集されているＰＭの総量であるＰＭ堆積量を算出する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記ＰＭ捕集機能が機能していない場合、前記ＰＭ堆積量の算出を中止する内燃機関の排気浄化装置。
前記排気通路における前記ＰＭフィルタが配置される位置よりも排気上流側の圧力を検出する圧力センサを有し、
前記圧力センサからの出力信号に基づいて算出された前記排気上流側の圧力が、前記ＰＭフィルタが配置されているとしたときの前記排気上流側の圧力未満であるときに前記ＰＭ捕集機能が機能していない場合とする
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気通路における前記ＰＭフィルタが配置される位置よりも排気上流側の圧力を検出する圧力センサを有し、
前記圧力センサからの出力信号に基づいて前記ＰＭフィルタに捕集されているＰＭの総量であるＰＭ堆積量を算出し、
前記内燃機関の運転状態に基づいて算出されるＰＭ堆積量を第１堆積量とし、前記圧力センサからの出力信号に基づいて算出されるＰＭ堆積量を第２堆積量としたとき、
前記第１堆積量から前記第２堆積量を減算した減算値が所定値以上であるときに前記ＰＭ捕集機能が機能していない場合とする
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。