JP2020033919A - 排気処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気への燃料添加弁による燃料の添加量を精度よく算出することである。【解決手段】ＥＣＵは、初期圧力Ｐｓを検出し記憶する（Ｓ３）。ＥＣＵは、燃料添加弁から指令添加量Ｆｃの燃料を添加するために、燃料添加弁に開弁指令および閉弁指令を送信する（Ｓ５）。ＥＣＵは、所定時間において、燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆを予め定められた所定のサンプリング周期毎に取得して、メモリ１００ｂに記憶する（Ｓ７，Ｓ９）。ＥＣＵは、Ｓ７，Ｓ９で取得した圧力Ｐｆを用いて圧力減少量Ｄを算出する（Ｓ１１）。ＥＣＵは、初期圧力Ｐｓと圧力減少量Ｄとから燃料添加弁による燃料の添加量を算出する（Ｓ１３）。【選択図】図５

Description

本開示は、エンジンの排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するフィルタを備える排気処理装置に関する。

一般に、ディーゼルエンジンの排気通路には、排気中に含まれるＰＭを捕集するフィルタ（以下、単に「フィルタ」ともいう）と、フィルタよりも排気の流れの上流側に配置された酸化触媒(ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst)とを含む排気処理装置が設けられる。このような排気処理装置では、フィルタにおけるＰＭの堆積量が多くなると、フィルタが目詰まりを起こして排気の浄化機能が低下するため、ＰＭ再生処理が行なわれるものがある。ＰＭ再生処理とは、排気に、フィルタに堆積したＰＭを燃焼除去するための燃料添加を行なう処理である。排気に燃料添加が行なわれることで、未燃燃料が酸化触媒で反応し、その反応熱によってＰＭが燃焼する温度まで排気が昇温される。昇温された排気がフィルタを通過することによってＰＭが燃焼除去される。

ＰＭ再生処理においては、ＰＭの除去および燃料消費の抑制を両立させる観点から、排気に適量の燃料を添加することが望まれている。たとえば、特開２００２−３８９４１号公報（特許文献１）には、排気通路に設けられた燃料添加弁に燃料を供給する燃料供給配管の圧力が目標圧力となるように、燃料供給配管の途中に設けられた流量調整弁の開度をフィードバック制御して燃料の添加量を制御する排気処理装置が開示されている。

また、特開２００８−３８７２８号公報（特許文献２）には、燃料添加弁の製造ばらつきによる噴孔面積の個体差や使用による噴孔面積の減少に起因した燃料の添加量のばらつきを補正する排気処理装置が開示されている。この排気処理装置は、燃料を添加する前における燃料添加弁の燃料供給配管の圧力を予め定められた基準と比較することによって、燃料添加弁の噴孔面積と製造狙い面積との差量を算出して、当該差量に基づいて燃料の添加量を制御する。

特開２００２−３８９４１号公報 特開２００８−３８７２８号公報

特許文献１に開示された排気処理装置は、燃料供給配管の圧力が目標圧力である場合には目標圧力に対応して予め定められた量の燃料が燃料添加弁から排気通路に添加されることを前提とし、燃料供給配管の圧力を目標圧力に制御することにより、燃料添加弁から添加され得る添加量を制御している。しかしながら、燃料添加弁には製造ばらつきなどに起因して噴孔面積に個体差があったり、使用および経時劣化などによって噴孔面積が減少したりする場合がある。このような場合、特許文献１に開示された排気処理装置では、添加していると想定している添加量と実際に添加している添加量とが乖離してしまう可能性がある。

特許文献２に開示された排気処理装置では、燃料添加弁の噴孔面積を考慮することができるが、燃料を添加したときの状態変化から直接的に燃料の添加量を算出するのではなく、燃料を添加する前の燃料供給配管の定常的な圧力を用いて間接的に燃料の添加量を算出している。そのため、燃料の添加量を直接的に検出するような場合と比べると、燃料の添加量の算出の精度が低下してしまう可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料添加弁による燃料の添加量を精度よく算出することである。

この開示に係る排気処理装置は、エンジンの排気通路に設けられ、エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、排気通路におけるフィルタよりも上流の部分に設けられ、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去するための燃料を添加するように構成された燃料添加弁と、燃料添加弁に供給される燃料の圧力を検出する圧力センサと、燃料添加弁による燃料の添加量が指令添加量となるように燃料添加弁の開弁時間を制御する制御装置とを備える。制御装置は、燃料添加弁の燃料添加による圧力センサの検出値の減少量を用いて、添加量を算出する。

上記構成によれば、燃料添加弁が燃料を添加する前後における燃料添加弁に供給される燃料の圧力の減少量（以下「圧力減少量」ともいう）を用いて燃料添加弁による燃料の添加量が算出される。本発明者は、圧力減少量と燃料の添加量との間には相関関係があることを実験的に導いた。当該相関関係を利用して、本開示は、圧力減少量、つまり、燃料添加弁による燃料の添加の前後における圧力センサの検出値の変化から燃料の添加量を算出する。つまり、燃料添加弁による燃料の添加量を謂わば直接的に算出することができる。これによって、燃料添加弁による燃料の添加量を精度よく算出することができる。

ある実施の形態においては、制御装置は、燃料添加弁が燃料を添加する前における圧力センサの検出値と、燃料添加弁が燃料の添加を開始してから所定時間経過するまでの間における最小の圧力センサの検出値との圧力差を減少量とする。

上記構成によれば、たとえば、燃料添加弁に供給される燃料の圧力を所定時間の間サンプリングすることによって、燃料を添加したことによって減少する圧力センサの検出値の最小値を正確に取得することができる。これによって、圧力減少量を正確に算出することができ、燃料添加弁による燃料の添加量を精度よく算出することができる。

ある実施の形態においては、制御装置は、減少量に加えて、燃料添加弁が燃料を添加する前における圧力センサの検出値を用いて、添加量を算出する。

上述したとおり、圧力減少量と燃料の添加量との間には相関関係がある。さらに、本発明者は、燃料の添加開始前における圧力センサの検出値（以下「初期圧力」ともいう）によって、上記相関関係が変化することを実験的に導いた。換言すると、初期圧力が変化すると、相関関係も変化する。つまり、初期圧力が異なれば、圧力減少量が同じであっても燃料の添加量は異なり得る。そこで、圧力減少量に加えて、初期圧力も考慮することによって、燃料添加弁による燃料の添加量をさらに精度よく算出することができる。

ある実施の形態においては、制御装置は、指令添加量と算出された添加量との差分の大きさが第１閾値より大きい場合に、添加量が指令添加量となるように開弁時間を制御する。

指令添加量と算出された添加量との差分の大きさが過剰に大きい場合には、燃料供給が足りずＰＭ再生処理によってＰＭを除去しきれなかったり、燃料を過供給してしまったりし、適切にＰＭ再生処理を実行できない可能性がある。そのため、上記構成においては、指令添加量と算出された添加量との差分の大きさが第１閾値より大きい場合に、添加量が指令添加量となるように開弁時間を制御する。これにより添加量が指令添加量となるように補正されるので、適切にＰＭ再生処理を実行することができる。

ある実施の形態においては、制御装置は、差分の大きさが第１閾値よりも大きい第２閾値よりも大きい場合に燃料添加弁の異常を検出する。

指令添加量と算出された添加量との差分の大きさが第２閾値よりも大きい場合には、燃料添加弁が開状態に固着してしまっていたり、あるいは、閉状態に固着してしまっているようなことが考えられる。このような場合には、異常として検出することが望ましい。上記構成によれば、指令添加量と算出された添加量との差分の大きさが第２閾値よりも大きい場合には、燃料添加弁の異常を検出することができる。

本開示によれば、燃料添加弁による燃料の添加量を精度よく算出することができる。

実施の形態に係る排気処理装置の全体構成図の一例を概略的に示す図である。 複数のセンサを用いて燃料の添加量を算出する場合における、添加量の補正を説明するための図である。 圧力減少量と燃料の添加量との相関関係を説明するための図である。 圧力センサを用いて燃料の添加量を算出する場合における、添加量の補正を説明するための図である。 ＥＣＵで実行される処理の手順を示すフローチャートである。 変形例１に係るＥＣＵで実行される処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る排気処理装置の全体構成図の一例を概略的に示す図である。この排気処理装置は、エンジン２の排気を浄化する装置であって、酸化触媒（ＤＯＣ）１４と、フィルタ１５と、燃料添加弁３０と、電子制御装置（Electronic Control Unit、以下「ＥＣＵ」という）１００とを含む。なお、本実施の形態においては、排気処理装置が車両に搭載された例について説明する。

エンジン２は、一般的なディーゼルエンジンである。なお、エンジン２はガソリンエンジンであってもよい。本実施の形態に係るエンジン２は、４つの気筒４を含む。各気筒４には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁５が設けられる。各燃料噴射弁５は、コモンレール６に接続される。コモンレール６には、高圧ポンプ２０によって加圧された高圧状態の燃料が貯留されており、燃料噴射弁５には、コモンレール６に貯留された高圧燃料が供給される。各燃料噴射弁５は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって作動（開弁）し、各気筒４に燃料を噴射する。

エンジン２には、燃焼室内に空気を吸入するための吸気通路１０が吸気マニホールド１１を介して接続される。また、エンジン２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路１３が排気マニホールド１２を介して接続される。

排気通路１３には、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酸化触媒（ＤＯＣ）１４が設けられる。また、排気通路１３における酸化触媒１４よりも下流の部分には、排気中に含まれるＰＭを捕集するフィルタ１５が設けられている。フィルタ１５は、多孔質のセラミック構造体で構成されており、排気がこの多孔質の壁を通過する際に排気中のＰＭを捕集する。

排気通路１３における酸化触媒１４よりも上流の部分には、燃料添加弁３０が設けられる。燃料添加弁３０は、燃料ポンプ２５によって燃料供給配管３２を介して図示しない燃料タンクから燃料が供給される。燃料添加弁３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって作動（開弁）し、排気通路１３における酸化触媒１４よりも上流の部分に燃料を添加する。

燃料供給配管３２には、圧力センサ３５が設けられる。圧力センサ３５は、燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆを検出し、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。なお、圧力センサ３５は、燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆを検出することができればよく、燃料供給配管３２に設けられることに限られるものではない。たとえば、圧力センサ３５は、燃料添加弁３０に組み込まれてもよい。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａと、メモリ（より具体的にはＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））１００ｂと、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される（いずれも図示せず）。ＥＣＵ１００は、各センサおよび機器からの信号、並びにメモリ１００ｂに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

ＥＣＵ１００は、さらにタイマ１００ｃを含む。タイマ１００ｃは、予め設定された所定時間（後述）を計測可能に構成される。

＜ＰＭ再生処理＞
フィルタ１５にＰＭが堆積すると、フィルタ１５の捕集機能が低下し、捕集機能の低下に伴なって排気処理装置の浄化機能が低下してしまう。そこで、ＥＣＵ１００は、排気に、フィルタに堆積したＰＭを燃焼除去するための燃料添加を行なう処理（ＰＭ再生処理）を実行可能に構成される。

フィルタ１５に堆積したＰＭを燃焼除去するためには、フィルタ１５を通過する排気温度を適切な温度範囲（ＰＭが燃焼する温度以上かつフィルタ１５が劣化する温度以下）にすることが望まれる。これを実現するために、上述の燃料添加弁３０が用いられる。具体的には、ＥＣＵ１００は、燃料噴射弁５による主燃料噴射後に、燃料添加弁３０からＰＭ再生用の燃料を添加する。燃料添加弁３０から添加された燃料が酸化触媒１４で酸化反応することにより熱が発生され、その熱によりフィルタ１５の上流の排気温度が昇温される。昇温された高温の排気がフィルタ１５に供給されることにより、フィルタ１５に堆積したＰＭが燃焼除去され、フィルタ１５の捕集機能が再生される。

ＥＣＵ１００は、燃料添加弁３０の開弁時間を制御することによって、燃料添加弁３０による燃料の添加量を制御する。具体的には、ＥＣＵ１００は、燃料添加弁３０を開弁させるための制御信号（開弁指令）および燃料添加弁３０を閉弁させるための制御信号（閉弁指令）を燃料添加弁３０に送信する。ＥＣＵ１００は、開弁指令を送信してから閉弁指令を送信するまでの時間を変更することによって、燃料添加弁３０による燃料の添加量を制御する。たとえば、ＥＣＵ１００は、フィルタ１５に一定量以上のＰＭが堆積したことを検出した場合に、検出されたＰＭの堆積量に応じて予め定められた添加量の燃料を添加するように、燃料添加弁３０を制御（指令）する。以下においては、ＥＣＵ１００が燃料添加弁３０に添加させるように指令した添加量を「指令添加量」ともいう。

＜燃料添加量の補正＞
ここで、ＰＭ再生処理においては、ＰＭの除去および燃料消費の抑制を両立させる観点から、排気通路１３を流れる排気に適量の燃料を添加することが望ましい。そこで、燃料添加弁３０から実際に添加された燃料の添加量Ｆを算出して、算出された添加量Ｆと指令添加量Ｆｃとの差分を補正することによって、燃料添加弁３０による燃料の添加量が指令添加量となるようにすることが考えられる。

燃料の添加量の算出方法として、たとえば、複数のセンサ（たとえば、燃料の圧力を検出する圧力センサ、酸化触媒の温度を検出する温度センサおよび排気の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサなど）の検出値を用いて、燃料の添加量を算出することも想定される。

図２は、複数のセンサを用いて燃料の添加量を算出する場合における、添加量の補正を説明するための図である。図２および後述する図４の横軸には時間ｔが示され、縦軸には指令添加量Ｆｃと算出された添加量Ｆとの差分ΔＦが示されている。図２に示される経時劣化閾値ａｔｈ，−ａｔｈにより定まる経時許容範囲は、燃料添加弁３０の経時劣化などによる添加特性変化を許容する範囲である。経時劣化などによる添加特性変化とは、たとえば、燃料添加弁３０の製造ばらつきなどに起因した噴孔面積の個体差であったり、使用および経時劣化などによって燃料添加弁３０の噴孔面積が減少したりすることに起因した燃料添加弁３０の添加特性の変化を指すものである。排気処理装置は、指令添加量Ｆｃと算出された添加量Ｆとの差分ΔＦが経時許容範囲に収まっていれば、ＰＭ再生処理を適切に実行できるように構成される。

そこで、指令添加量Ｆｃと算出された添加量Ｆとの差分ΔＦが経時許容範囲を超えた場合、つまり、指令添加量Ｆｃと算出された添加量Ｆとの差分ΔＦの大きさが経時劣化閾値ａｔｈ（−ａｔｈ）の大きさより大きい場合には、添加量Ｆが指令添加量Ｆｃとなるように補正することで適切なＰＭ再生処理を実行することができる。

しかしながら、複数のセンサを用いて添加量を算出する場合には、算出される添加量Ｆには、経時劣化などによる添加特性変化だけでなく、複数センサの検出誤差などに起因する制御ばらつきも含まれ得る。そのため、指令添加量Ｆｃと算出した添加量Ｆとの差分が経時許容範囲に収まっているか否かを判定するためには、経時劣化などによる添加特性変化の経時劣化閾値ａｔｈ，−ａｔｈに加えて、制御ばらつきを加味した値である制御許容閾値ａ１，−ａ１により定まる制御許容範囲を設定する必要がある。そのため、経時許容範囲を超えるような経時劣化などによる添加特性変化が生じたとしても、制御許容範囲内であれば補正が行なわれず、適切なＰＭ再生処理を実行できない場合が生じ得た。

ここで、本発明者は、燃料添加弁３０による燃料の添加量と、燃料の添加前後における燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆの変化との関係に着目した。具体的には、本発明者は、燃料の添加開始前における燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力（初期圧力）がある一定値である場合において、燃料の添加前後における燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆの減少量（圧力減少量）と、燃料の添加量との間には相関関係があることを実験的に導いた。

図３は、圧力減少量Ｄと燃料の添加量Ｆとの相関関係を説明するための図である。図３には、異なる４つの添加量Ｆｖ１，Ｆｖ２，Ｆｖ３，Ｆｖ４（Ｆｖ１＜Ｆｖ２＜Ｆｖ３＜Ｆｖ４）の燃料が添加されたときの燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆの時間推移が示されている。太実線Ｌ１，点線Ｌ２，一点鎖線Ｌ３，細実線Ｌ４は、それぞれ添加量Ｆｖ１，Ｆｖ２，Ｆｖ３，Ｆｖ４の燃料が添加されたときの圧力Ｐｆの時間推移を示している。

ＥＣＵ１００は、燃料の添加量をＦｖ１とする場合には、微小時間ｔｘ１だけ燃料添加弁３０を開弁させる。ＥＣＵ１００は、燃料の添加量をＦｖ２とする場合には、微小時間ｔｘ２（＞ｔｘ１）だけ燃料添加弁３０を開弁させる。ＥＣＵ１００は、燃料の添加量をＦｖ３とする場合には、微小時間ｔｘ３（＞ｔｘ２）だけ燃料添加弁３０を開弁させる。ＥＣＵ１００は、燃料の添加量をＦｖ４とする場合には、微小時間ｔｘ４（＞ｔｘ３）だけ燃料添加弁３０を開弁させる。

時間ｔ１は、燃料添加弁３０が開弁された時間を示している。時間ｔ１において燃料添加弁３０が開弁されるまでは、初期圧力がある一定範囲に保たれている。初期圧力は、燃料ポンプ２５の回転速度を制御することによって、その値が一定範囲内になるように制御される。

たとえば、細実線Ｌ４を参照すると、燃料添加弁３０の開弁（時間ｔ１）によって、排気に燃料が添加され、その後に燃料添加弁３０が閉弁されることによって圧力Ｐｆが脈動した後に初期圧力に再び落ち着いていく。細実線Ｌ４では、所定時間において時間ｔ２のときの圧力Ｐｆが圧力の最小値Ｐｆｍｉｎ４となっている。初期圧力と時間ｔ２における最小値Ｐｆｍｉｎ４との差分の大きさが圧力減少量Ｄ４である。なお、所定時間は、たとえば、ＥＣＵ１００が開弁指令を送信した時間から閉弁後に圧力が初期圧力に落ち着くまでの時間などに設定することができる。

添加量Ｆｖ１の燃料が添加された場合の圧力減少量Ｄ１、添加量Ｆｖ２の燃料が添加された場合の圧力減少量Ｄ２、添加量Ｆｖ３の燃料が添加された場合の圧力減少量Ｄ３、および、添加量Ｆｖ４の燃料が添加された場合の圧力減少量Ｄ４の関係は、図３に示されるように、燃料の添加量が多くなるにつれて、圧力減少量も大きくなっている（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４）。

そこで、圧力減少量Ｄと燃料の添加量Ｆとの関係を予め求めておけば、所定時間において圧力Ｐｆをサンプリングして初期圧力Ｐｓと圧力の最小値Ｐｆｍｉｎとの圧力差から圧力減少量Ｄを算出することによって、燃料の添加量Ｆを算出することができる。換言すると、圧力減少量Ｄと燃料の添加量Ｆとの関係を予め求めておけば、燃料の添加に起因した圧力Ｐｆの変化をみることによって燃料の添加量Ｆを算出するこができ、謂わば燃料添加弁３０による燃料の添加量Ｆを直接的に算出することができる。ゆえに、上記のような燃料の添加量の算出方法を用いることで、燃料の添加量を間接的に算出する場合に比べ、燃料の添加量を精度よく算出することができる。

また、初期圧力Ｐｓが異なれば、圧力減少量Ｄと燃料の添加量Ｆとの相関関係も異なる。本実施の形態に係る排気処理装置は、初期圧力Ｐｓが一定範囲に収まるように燃料ポンプ２５の回転速度が制御されるが、一定範囲内であっても初期圧力Ｐｓを考慮することが望ましい。そこで、本実施の形態に係るＥＣＵ１００のメモリ１００ｂには、一定範囲における種々の初期圧力Ｐｓに対する圧力減少量Ｄと燃料の添加量Ｆとの関係を予め求めたマップが記憶される。初期圧力Ｐｓに対応した圧力減少量Ｄと燃料の添加量Ｆとの関係を用いることによって、燃料添加弁３０による燃料の添加量Ｆをさらに精度よく算出することができる。

図４は、圧力センサ３５を用いて燃料の添加量を算出する場合における、添加量の補正を説明するための図である。上述のように、本実施の形態に係る排気処理装置においては、燃料の添加量を算出するために用いるセンサを圧力センサ３５に限ることができる。そのため、複数のセンサを用いて燃料の添加量を算出する場合と比べて、算出された燃料の添加量Ｆに含まれる制御ばらつきを抑制することができる。

そのため、図４に示されるように、燃料添加弁３０の経時劣化などによる添加特性変化が許容できる範囲にあるか否かを判定するにあたり、複数のセンサを用いた場合の制御ばらつきを加味した制御許容閾値ａ１，−ａ１により定まる制御許容範囲よりも狭い、制御許容閾値ａ２，−ａ２（｜ａ１｜＞｜ａ２｜）により定まる制御許容範囲を用いることができる。これによって、経時許容範囲以上かつ制御許容範囲未満の範囲を狭めることが可能となり、経時許容範囲を超えるような経時劣化などによる添加特性変化が生じた場合において、複数センサを用いるときよりも、精度よく燃料の添加量Ｆが指令添加量Ｆｃとなるように補正を行なうことができる。ゆえに、適切なＰＭ再生処理を実行することが可能となる。

＜ＥＣＵで実行される処理＞
図５は、ＥＣＵ１００で実行される処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、所定の条件が成立した場合にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。所定の条件とは、たとえば、ＥＣＵ１００がフィルタ１５に一定量以上のＰＭの堆積を検出したこと、あるいは、ＥＣＵ１００がユーザによるＰＭ再生処理の実行の指示があったことを検出したことなどである。図５に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がＥＣＵ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。図６においても同様である。

本フローチャートの実行が開始されると、ＥＣＵ１００は、燃料の添加開始前における燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力（初期圧力）Ｐｓを検出し、メモリ１００ｂに記憶する（ステップ３、以下ステップを「Ｓ」と略す）。具体的には、ＥＣＵ１００は、圧力センサ３５から検出値Ｐｓを取得して、当該検出値を燃料添加弁３０に供給される燃料の初期圧力としてメモリ１００ｂに記憶する。

次いで、ＥＣＵ１００は、燃料添加弁３０から指令添加量Ｆｃの燃料を添加するために、燃料添加弁３０に開弁指令および閉弁指令を送信する（Ｓ５）。具体的には、ＥＣＵ１００は、開弁指令を送信してから閉弁指令を送信するまでの時間間隔を制御することによって、燃料添加弁３０からの燃料の添加量が指令添加量Ｆｃとなるように制御する。なお、本実施の形態においては、上記の時間間隔は微小時間を想定しており、たとえば、開弁指令を送信してから閉弁指令を送信するまでの時間間隔は、開弁指令を受けた燃料添加弁３０が開弁するまでに要する時間に対して非常に微小なものである。そのため、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００が燃料添加弁３０に開弁指令を送信してから燃料添加弁３０が開弁を開始するまでの間に、閉弁指令も送信する例について説明する。排気処理装置の仕様および設定によっては、Ｓ７，Ｓ９の途中あるいは後に閉弁指令が送信されてもよい。

ＥＣＵ１００は、燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆを予め定められた所定のサンプリング周期毎に取得して、メモリ１００ｂに記憶する（Ｓ７）。ＥＣＵ１００は、燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆのサンプリングを所定時間が経過するまで継続し（Ｓ９においてＮＯ）、所定時間が経過した場合には（Ｓ９においてＹＥＳ）、処理をＳ１１に進める。

ＥＣＵ１００は、初期圧力Ｐｓと、所定時間におけるサンプリングにおいて検出した燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆとを用いて、圧力減少量Ｄを算出する（Ｓ１１）。具体的には、初期圧力Ｐｓと、所定時間におけるサンプリングにおいて検出した燃料添加弁３０に供給される燃料の圧力Ｐｆの最小値Ｐｆｍｉｎとを用いて、Ｄ＝Ｐｓ−Ｐｆｍｉｎの式により、圧力減少量Ｄを算出する。

ＥＣＵ１００は、Ｓ３で検出した初期圧力Ｐｓに対応した圧力減少量Ｄと燃料の添加量Ｆとの関係を予め求めたマップをメモリ１００ｂから読み出して、当該マップに算出した圧力減少量Ｄを照合することにより燃料の添加量Ｆを算出する（Ｓ１３）。

ＥＣＵ１００は、指令添加量Ｆｃと算出した添加量Ｆとの差分ΔＦ（ΔＦ＝Ｆｃ−Ｆ）を算出する（Ｓ１５）。ＥＣＵ１００は、差分ΔＦの大きさがＡ，Ｂ，Ｃのいずれの条件を満たすかを判定する（Ｓ１７）。Ａの条件は、差分ΔＦの大きさが制御許容閾値ａ２よりも小さいことである。Ｂの条件は、差分ΔＦの大きさが、制御許容閾値ａ２以上であり、かつ、異常閾値ａ３よりも小さいことである。Ｃの条件は、差分ΔＦの大きさが異常閾値ａ３以上であることである。なお、本実施の形態においては、異常閾値ａ３，−ａ３が設定される。異常閾値ａ３，−ａ３とは、燃料添加弁３０の経時劣化などによる添加特性変化が補正を許容する範囲を超えたか否かを判定するための閾値である。たとえば、差分ΔＦが異常閾値ａ３より大きい場合には、燃料添加弁３０が開状態に固着してしまっていることが想定される。差分ΔＦが異常閾値−ａ３より小さい場合には、燃料添加弁３０が閉状態に固着してしまっている場合が想定される。

ＥＣＵ１００は、差分ΔＦの大きさがＡの条件を満たす場合（Ｓ１７においてＡ）、つまり、指令添加量Ｆｃと算出した添加量Ｆとの差分ΔＦが制御許容範囲に収まっている場合には、燃料添加弁３０の経時劣化などによる添加特性変化が許容されるレベルにありＰＭ再生処理を適切に実行することができる。そのため、ＥＣＵ１００は、処理を終了する。

ＥＣＵ１００は、差分ΔＦの大きさがＢの条件を満たす場合（Ｓ１７においてＢ）、燃料添加弁３０の経時劣化などによる添加特性変化が大きくなっており、適切にＰＭ再生処理を実行するためには、添加量の補正をすることが望ましい。そこで、ＥＣＵ１００は、指令添加量Ｆｃに差分ΔＦを加算する補正を行なう（Ｓ２３）。これによって、次回に行なわれるＰＭ再生処理においては、上記補正が適用された指令添加量Ｆｃの燃料添加が行なわれる。ゆえに、適切なＰＭ再生処理を実行することができる。

ＥＣＵ１００は、差分ΔＦの大きさがＣの条件を満たす場合（Ｓ１７においてＣ）、燃料添加弁３０の経時劣化などによる添加特性変化が補正を許容する範囲を超えているため、異常を検出して、たとえば、車載のナビゲーション装置などに異常を表示する（Ｓ２７）。これによって、燃料添加弁３０が開状態に固着あるいは閉状態に固着してしまっているような、補正で対処できない状態であることをユーザに報知することができる。

以上のように、本実施の形態に係る排気処理装置は、燃料添加弁３０の初期圧力Ｐｓの検出、および、燃料の添加前後における圧力センサ３５の検出値の変化量（圧力減少量）Ｄの算出を行なう。そして、初期圧力Ｐｓに対応した圧力減少量Ｄと燃料の添加量Ｆとの相関関係（マップ）を用いて、燃料添加弁３０による燃料の添加量Ｆを算出する。このように、圧力減少量Ｄ、つまり、燃料添加弁３０による燃料の添加の前後における圧力センサ３５の検出値の変化から燃料の添加量Ｆを算出することができる。つまり、燃料添加弁３０による燃料の添加量Ｆを謂わば直接的に算出することができる。これによって、燃料添加弁３０による燃料の添加量Ｆを精度よく算出することができる。

（変形例１）
実施の形態に係る排気処理装置においては、１回の算出処理によって算出された差分ΔＦ（指令添加量Ｆｃと算出された燃料の添加量Ｆとの差分）を用いてＳ１７の判定処理が行なわれ、その判定結果に基づいた処理の分岐（Ａ〜Ｃ）が行なわれた。しかしながら、Ｓ１７の判定処理には、たとえば、複数回算出した差分ΔＦの平均値が用いられてもよい。以下においては、Ｓ１７の判定処理を「分岐判定処理」ともいう。

上述したとおり、実施の形態に係る排気処理装置においては、燃料の添加量Ｆを算出するために用いるセンサを圧力センサ３５に限ることができる。そのため、圧力センサ３５にも検出精度に起因した制御ばらつきが存在するものの、その影響が燃料の添加量Ｆの算出に与える影響を抑制することができる。これによって、燃料添加弁３０による燃料の添加量Ｆを精度よく算出することができた。変形例においては、差分ΔＦを複数回算出して、その平均値ΔＦａｖｅを用いることによって、さらに燃料添加弁３０による燃料の添加量Ｆの算出精度を向上させることができる。分岐判定処理に平均値ΔＦａｖｅを用いることによって、圧力センサ３５の制御ばらつきが分岐判定処理に与える影響をさらに低減させることが可能となる。

図６は、変形例１に係るＥＣＵ１００で実行される処理の手順を示すフローチャートである。図６のフローチャートは、図５のフローチャートに対して、Ｓ３１，Ｓ３３，Ｓ３５，Ｓ３７を追加し、Ｓ１５，Ｓ１７，Ｓ２３をそれぞれＳ１５ａ，Ｓ１７ａ，Ｓ２３ａに代えたものである。図５のフローチャートと同様のステップについては、図５のフローチャートと同じ番号を付し、その説明は繰り返さない。

ＥＣＵ１００は、Ｓ１５ａにおいて、指令添加量Ｆｃと算出した添加量Ｆｎとの差分ΔＦｎ（ΔＦｎ＝Ｆｃ−Ｆｎ）を算出した後に、インデックスである変数ｎがＮ（自然数）であるか否かを判定する（Ｓ３１）。変数ｎは自然数であり、たとえば、１からＮまでの値をとる。

ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮでない場合（ｎ≠Ｎ）、Ｓ３１においてＮＯを選択し、変数ｎに１を加算して（Ｓ３３）、処理を終了する。一方、ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮである場合（ｎ＝Ｎ）、Ｓ３１においてＹＥＳを選択し、差分ΔＦｎの平均値ΔＦａｖｅを算出する（Ｓ３５）。平均値の算出には、たとえば、ΔＦａｖｅ＝ΣΔＦｎ／Ｎの式が用いられる。

ＥＣＵ１００は、変数ｎをリセットして（Ｓ３７）、Ｓ３５で算出した平均値ΔＦａｖｅを用いてＳ１７ａの判定処理（分岐判定処理）を行なう。ＥＣＵ１００は、平均値ΔＦａｖｅの大きさがＢの条件を満たす場合（Ｓ１７ａにおいてＢ）、つまり、平均値ΔＦａｖｅの大きさが制御許容閾値ａ２以上であり、かつ、異常閾値ａ３よりも小さい場合、指令添加量Ｆｃに平均値ΔＦａｖｅを加算する補正を行なう（Ｓ２３ａ）。

以上のように、変形例に係る排気処理装置においては、差分ΔＦの平均値ΔＦａｖｅを用いて分岐判定処理が行なわれる。平均値ΔＦａｖｅを用いることによって、圧力センサ３５の検出精度に起因した検出ばらつきが分岐判定処理に与える影響を低減させることができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ エンジン、４ 気筒、５ 燃料噴射弁、６ コモンレール、１０ 吸気通路、１１ 吸気マニホールド、１２ 排気マニホールド、１３ 排気通路、１４ 酸化触媒、１５ フィルタ、２０ 高圧ポンプ、２５ 燃料ポンプ、３０ 燃料添加弁、３２ 燃料供給配管、３５ 圧力センサ、１００ ＥＣＵ、１００ａ メモリ、１００ｂ メモリ、１００ｃ タイマ。

Claims (5)

1. エンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記排気通路における前記フィルタよりも上流の部分に設けられ、前記フィルタに堆積した前記粒子状物質を燃焼除去するための燃料を添加するように構成された燃料添加弁と、
   前記燃料添加弁に供給される前記燃料の圧力を検出する圧力センサと、
   前記燃料添加弁による前記燃料の添加量が指令添加量となるように前記燃料添加弁の開弁時間を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記燃料添加弁の燃料添加による前記圧力センサの検出値の減少量を用いて、前記添加量を算出する、排気処理装置。
2. 前記制御装置は、前記燃料添加弁が前記燃料を添加する前における前記圧力センサの検出値と、前記燃料添加弁が前記燃料の添加を開始してから所定時間経過するまでの間における最小の前記圧力センサの検出値との圧力差を前記減少量とする、請求項１に記載の排気処理装置。
3. 前記制御装置は、前記減少量に加えて、前記燃料添加弁が前記燃料を添加する前における前記圧力センサの検出値を用いて、前記添加量を算出する、請求項１または請求項２に記載の排気処理装置。
4. 前記制御装置は、前記指令添加量と算出された前記添加量との差分の大きさが第１閾値より大きい場合に、前記添加量が前記指令添加量となるように前記開弁時間を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排気処理装置。
5. 前記制御装置は、前記差分の大きさが前記第１閾値よりも大きい第２閾値よりも大きい場合に前記燃料添加弁の異常を検出する、請求項４に記載の排気処理装置。

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