JP2022020245A - 排気処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】排気を浄化する排気処理装置の劣化と、排気処理装置に燃料を添加する燃料添加装置の劣化とを精度高く判定する。【解決手段】ＥＣＵは、学習条件が成立する場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）に、ＤＯＣ昇温代およびフィルタ昇温代の各目標値を設定するステップＳ１０２と、第３噴射制御を実行するステップＳ１０４と、ＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量と第１学習値とを算出するステップ（Ｓ１０６，Ｓ１０８，Ｓ１１０）と、排気温度が一定となる場合に（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、燃料添加装置による燃料添加を実施するステップＳ１１４と、第２学習値を算出ステップＳ１１６と、第１学習値がしきい値以上であると（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、排気処理装置のメンテナンスランプを点灯させるステップＳ１２０と、第２学習値がしきい値以上であると（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、燃料添加装置のメンテナンスランプを点灯させるステップＳ１２４とを含む、処理を実行する。【選択図】図９

Description

本発明は、排気を浄化する触媒と、触媒に燃料を添加する燃料添加装置とを備える排気処理システムの劣化判定に関する。

ディーゼルエンジン等の排気中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を浄化するために、排気管には排気処理装置が設けられる。この排気処理装置は、たとえば、粒子状物質を捕集するＰＭ除去フィルタと、ＰＭ除去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。ＰＭ除去フィルタにおける粒子状物質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除去フィルタを昇温させることによって捕集した粒子状物質を燃焼させてフィルタから除去する、所謂、ＰＭ除去フィルタの再生が行なわれる。

ＰＭ除去フィルタの再生では、燃料添加装置等を用いて排気に燃料を添加して、添加した燃料を酸化触媒で反応させ、その反応熱によって排気をＰＭ除去フィルタの再生が可能な温度範囲まで昇温させる。そして、高温となった排気がＰＭ除去フィルタを流通することによって、ＰＭ除去フィルタの温度が上昇し、ＰＭ除去フィルタ内のＰＭが燃焼する。

このような構成を有する排気処理装置において、燃料添加装置における詰まりや触媒やＰＭ除去フィルタの劣化が発生すると、ＰＭ除去フィルタを目標温度に到達できない場合がある。そのため、ＰＭ除去フィルタが目標温度に到達できない場合には、燃料添加装置における詰まりが発生したか、触媒が劣化したかを判定することが求められる。

たとえば、特開２００９－２２８５８９号公報（特許文献１）には、触媒排気温度が所定値以下の場合、燃料噴射弁にポスト噴射を指令し、触媒排気温度が所定値よりも上昇しないと排気処理装置である酸化触媒が異常であると判定し、触媒排気温度が所定値よりも上昇すると燃料添加装置が異常であると判定する技術が開示される。

特開２００９－２２８５８９号公報

しかしながら、触媒排気温度のみで燃料添加装置の劣化状態と排気処理装置の劣化状態とを必ずしも精度高く判定することができず、さらなる判定精度の向上が求められる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、排気を浄化する排気処理装置の劣化と、排気処理装置に燃料を添加する燃料添加装置の劣化とを精度高く判定する排気処理システムを提供することである。

この発明のある局面に係る排気処理システムは、気筒を有するエンジンからの排気を浄化する排気処理システムである。排気処理システムは、エンジンの排気通路に設けられ、排気中の燃料との反応熱により昇温する排気処理装置と、排気処理装置に流入する排気の第１温度を検出する第１検出装置と、排気処理装置から流出する排気の第２温度を検出する第２検出装置と、排気通路における排気処理装置よりも上流の位置に設けられ、排気通路内に燃料を添加する燃料添加装置と、気筒の内部に燃料を供給する燃料供給装置と、第１温度と第２温度との差分によって示される第１昇温代を用いて燃料添加装置および燃料供給装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンの運転状態と、運転状態と運転状態に対応する第１昇温代の第１目標値との予め定められた関係を用いて第１目標値を設定する。制御装置は、燃料供給装置を用いたポスト噴射による第１昇温代の第１実測値と、第１実測値を検出したときの運転状態に対応する第１目標値との差分を用いて排気処理装置の劣化の程度を示す第１学習値を算出する。制御装置は、燃料添加装置を用いた燃料の添加による第１昇温代の第２実測値と、第１目標値と、第１学習値とを用いて燃料添加装置の劣化の程度を示す第２学習値を算出する。

このようにすると、ポスト噴射の実施により（すなわち、燃料添加装置を用いずに）排気処理装置の劣化の程度を示す第１学習値を精度高く算出することができる。さらに、算出された第１学習値を用いることによって燃料添加装置の劣化の程度を示す第２学習値を精度高く算出することができる。そのため、排気処理装置の劣化と、燃料添加装置の劣化とを精度高く判定することができる。

好ましくは、排気処理装置は、酸化触媒である。排気処理システムは、酸化触媒よりも下流の位置に設けられ、排気通路を流通する排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタから流出する排気の第３温度を検出する第３検出装置とをさらに備える。制御装置は、運転状態に対応する、第１目標値と、第２温度と第３温度との差分によって示される第２昇温代の第２目標値とを設定する。制御装置は、ポスト噴射による第１実測値と第１目標値との差分と、ポスト噴射による第２昇温代の第３実測値と第２目標値との差分と、を用いて第１学習値を算出する。制御装置は、第２実測値と、燃料添加装置を用いた燃料の添加による第２昇温代の第４実測値と、第１目標値と、第２目標値と、第１学習値とを用いて第２学習値を算出する。

このようにすると、排気処理装置が酸化触媒であって、酸化触媒よりも下流にフィルタが設けられる場合においても第１学習値を精度高く算出することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、ポスト噴射による燃料の供給量と、排気処理装置に流入する排気温度と、排気処理装置を通過する気体の流量との予め定められた関係を用いて運転状態に対応する第１目標値を設定する。

このようにすると、ポスト噴射による燃料の供給量と、排気処理装置に流入する排気温度と、排気処理装置を通過する気体の流量とに基づくエンジンの運転状態に対応した第１昇温代の第１目標値を設定することができる。

さらに好ましくは、排気処理システムは、ユーザに予め定められた情報を報知する報知装置をさらに含む。制御装置は、第１学習値が第１しきい値を超える場合に、排気処理装置が劣化状態であると判定する。制御装置は、第２学習値が第２しきい値を超える場合に、燃料添加装置が劣化状態であると判定する。制御装置は、判定結果に基づく情報を報知装置を用いてユーザに報知する。

このようにすると、第１学習値を用いて排気処理装置が劣化状態である否かを精度高く判定することができるとともに第２学習値を用いて燃料添加装置が劣化状態であるか否かを精度高く判定することができる。さらに、判定結果に基づく情報をユーザに報知することによりユーザに排気処理装置または燃料添加装置の劣化状態を認識させることができる。

この発明によると、排気を浄化する排気処理装置の劣化と、排気処理装置に燃料を添加する燃料添加装置の劣化とを精度高く判定する排気処理システムを提供することができる。

本実施の形態におけるエンジンの概略構成の一例を示す図である。 再生制御の実行時における排気処理装置における温度分布の一例を説明するための図である。 排気処理装置が劣化している場合の再生制御の実行時における排気処理装置における温度分布の一例を説明するための図である。 燃料添加装置が劣化している場合の再生制御の実行時における排気処理装置１６における温度分布の一例を説明するための図である。 第１噴射制御時の燃料の噴射態様の一例について説明するための図である。 第２噴射制御時の燃料の噴射態様の一例について説明するための図である。 第３噴射制御時の燃料の噴射態様の一例について説明するための図である。 複数の噴射態様にそれぞれ対応する酸化触媒の昇温代を説明するための図である。 ＥＣＵで実行される制御処理の一例を示すフローチャートである。 ポスト噴射が実施される場合のＥＣＵの動作の一例を説明するための図である。 ＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量とを説明するための図である。 燃料添加装置による燃料添加が実施される場合のＥＣＵの動作の一例を説明するための図である。 第２学習値の算出方法を説明するための図である。 走行距離に応じた第１学習値と第２学習値との変化の一例を示す図である。 昇温代の目標値を算出するためのマップの一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態におけるエンジン１の概略構成の一例を示す図である。本実施の形態において、エンジン１は、たとえば、コモンレール式のディーゼルエンジンを一例として説明する。しかしながら、エンジン１としては、その他の形式のディーゼルエンジンであってもよい。

エンジン１は、エンジン本体１０と、排気マニホールド１２と、過給機１５と、排気処理システム２００とを備える。

エンジン本体１０は、複数の気筒（図示せず）と、コモンレール（図示せず）と、複数のインジェクタ１１とを含む。本実施の形態においては、エンジン１は、直列４気筒エンジンを一例として説明するが、その他の気筒レイアウト（たとえば、Ｖ型あるいは水平型）のエンジンであってもよい。

複数のインジェクタ１１は、複数の気筒の各々に設けられ、その各々がコモンレールに接続されている燃料噴射装置である。燃料タンクに貯留された燃料は燃料ポンプによって所定圧まで加圧されてコモンレールへ供給される。コモンレールに供給された燃料は複数のインジェクタ１１の各々から所定のタイミングで気筒の内部に直接的に噴射される。複数のインジェクタ１１は、ＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて動作する。ＥＣＵ１００は、たとえば、多段噴射が実施されるように複数のインジェクタ１１を制御する。多段噴射は、たとえば、パイロット噴射と、メイン噴射と、アフター噴射と、ポスト噴射とのうちの少なくともいずれか複数の噴射態様を含む。複数の噴射態様の各々の詳細については後述する。

さらに、複数のインジェクタ１１の各々には圧力センサが設けられ、ＥＣＵ１００は、各圧力センサによって検出される燃料圧力の変化から複数のインジェクタ１１からの燃料噴射量を一定の精度で推定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、これらの推定結果を用いて実際の噴射量およびタイミングが要求された噴射量およびタイミングになるようにフィードバック制御を実行する。

排気マニホールド１２は、エンジン本体１０の複数の気筒の各々の排気ポート（図示せず）に連結される。排気マニホールド１２には、排気管１３の一方端が接続される。排気管１３の他方端は、過給機１５のタービンの排気流入口に接続される。そのため、各気筒の排気ポートから排出される排気は、排気マニホールド１２において合流した後、排気管１３を経由して過給機１５のタービンに供給される。

過給機１５は、コンプレッサとタービン（いずれも図示せず）とを含む。コンプレッサのハウジング内にはコンプレッサホイールが収納され、タービンのハウジング内にはタービンホイールが収納される。コンプレッサホイールとタービンホイールとは、連結軸によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイールは、排気管１３からタービンホイールに供給される排気の排気エネルギーによって回転駆動される。コンプレッサホイールの回転駆動によって図示しない吸気管から吸入される空気が圧縮され、インタークーラ等の熱交換器を経由してエンジン本体１０に設けられる吸気マニホールドに供給される。吸気マニホールドに供給される空気は、エンジン本体１０に形成される吸気ポートを経由して各気筒に供給される。

エンジン本体１０の各気筒に供給された空気と、複数のインジェクタ１１から供給された燃料とが混合されることにより混合気が生成され、生成された混合気は、気筒の燃焼室内においてピストンが上死点に向けて移動することによって圧縮される。燃焼室内での混合気の圧縮着火によって燃焼圧が生じるとピストンが押し下げられてピストンとコネクティングロッドを介して接続されるクランクシャフト（出力軸）が回転される。気筒内から排気マニホールド１２に排出された排気は、過給機１５を駆動させるとともに、排気処理システム２００において浄化される。

本実施の形態における排気処理システム２００は、排気処理装置１６と、燃料添加装置１４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とによって構成される。

排気処理装置１６は、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）１７と、ＰＭ除去フィルタ１８と、第１排気温度センサ１０２と、第２排気温度センサ１０４と、第３排気温度センサ１０６とを含む。

燃料添加装置１４は、酸化触媒１７よりも排気の流路における上流側の排気管１３に設けられる。ＰＭ除去フィルタ１８は、酸化触媒１７よりも排気の流路（排気通路）における下流側に設けられる。第１排気温度センサ１０２は、過給機１５のタービンの排気流出口と、酸化触媒１７との間の排気の流路に設けられる。第２排気温度センサ１０４は、酸化触媒１７とＰＭ除去フィルタ１８との間の排気の流路に設けられる。第３排気温度センサ１０６は、ＰＭ除去フィルタ１８の下流側の出口の排気の流路に設けられる。

ＰＭ除去フィルタ１８は、流通する排気に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭ（Particulate Matter）と記載する。）を捕集する。ＰＭ除去フィルタ１８は、たとえば、セラミックやステンレス等によって形成される。捕集されたＰＭは、ＰＭ除去フィルタ１８内に堆積する。

燃料添加装置１４と酸化触媒１７とは、ＰＭ除去フィルタ１８に堆積したＰＭを燃焼させ、除去する（再生する）再生機構として機能する。酸化触媒１７は、排気が流通する場合に、流通する排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）および炭素酸化物（ＣＯｘ）などを酸化（浄化）するとともに、排気中に燃料添加装置１４やインジェクタ１１から添加された燃料が含まれる場合には燃料を酸化する。燃料の酸化によって生じる反応熱により酸化触媒１７を通過する排気の温度が上昇する。高温の排気がＰＭ除去フィルタ１８を通過することによってＰＭ除去フィルタ１８の温度が上昇し、ＰＭ除去フィルタ１８内に堆積したＰＭが酸化除去される（燃焼させられる）。これにより、ＰＭ除去フィルタ１８が再生される。

排気処理装置１６のＰＭ除去フィルタ１８の後端には、図示しない排気管が接続され、排気管には、触媒などの排気から特定の成分を除去する追加の排気処理装置やマフラー等が接続される。そのため、過給機１５のタービンから排出された排気は、排気処理装置１６、各種触媒およびマフラー等を経由して車外に排出される。

エンジン１の動作処理および排気処理装置１６における排気処理は、ＥＣＵ１００によって実行される。ＥＣＵ１００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリと、ＥＣＵ１００の外部との情報のやり取りを行なうための入・出力ポート（いずれも図示せず）とを含む制御装置である。

ＥＣＵ１００の入力ポートには、各種センサ類（たとえば、第１排気温度センサ１０２、第２排気温度センサ１０４、第３排気温度センサ１０６、エンジン回転数センサ１０８、車速センサ１１０およびエアフローメータ１１２等）が接続される。

出力ポートには、制御対象となる機器（たとえば、複数のインジェクタ１１、燃料添加装置１４および警告灯１１４等）が接続される。

ＥＣＵ１００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。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。また、ＥＣＵ１００には、時間の計測を行なうためのタイマー回路（図示せず）が内蔵されている。ＥＣＵ１００には、第１排気温度センサ１０２と、第２排気温度センサ１０４と、第３排気温度センサ１０６と、エンジン回転数センサ１０８と、車速センサ１１０と、エアフローメータ１１２と、警告灯１１４とが接続される。

第１排気温度センサ１０２は、排気処理装置１６（より具体的には、酸化触媒１７）に流入する排気の温度（以下、排気温度Ｔａと記載する）を検出する。第１排気温度センサ１０２は、検出した排気温度Ｔａを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

第２排気温度センサ１０４は、酸化触媒１７から流出する（すなわち、ＰＭ除去フィルタ１８に流入する）排気の温度（以下、排気温度Ｔｂと記載する）を検出する。第２排気温度センサ１０４は、検出した排気温度Ｔｂを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

第３排気温度センサ１０６は、排気処理装置１６（より具体的には、ＰＭ除去フィルタ１８）から流出する排気の温度（以下、排気温度Ｔｃと記載する）を検出する。第３排気温度センサ１０６は、検出した排気温度Ｔｃを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

なお、排気温度Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃは、酸化触媒１７近傍に設置した温度センサで直接検出する以外に、エンジン１の運転状態や別の場所に設けられた温度センサから推定によって求めてもよい。

エンジン回転数センサ１０８は、エンジン１のクランクシャフトの回転数をエンジン回転数ＮＥとして検出する。エンジン回転数センサ１０８は、検出したエンジン回転数ＮＥを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

車速センサ１１０は、車両の速度（以下、車速と記載する）Ｖを検出する。車速センサ１１０は、検出した車速Ｖを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

エアフローメータ１１２は、エンジン１に吸入される空気の流量（以下、吸入空気量と記載する）Ｑを検出する。エアフローメータ１１２は、検出した吸入空気量Ｑを示す信号をＥＣＵ１００に送信する。

警告灯１１４は、たとえば、車両の室内のユーザが視認可能な位置に設けられ、車両のユーザに予め定められた情報を報知する。具体的には、警告灯１１４は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて、乗員に対して予め定められた種類の警告を行なう表示灯を点灯可能に構成される。本実施の形態においては、警告灯１１４は、たとえば、酸化触媒１７およびＰＭ除去フィルタ１８のうちの少なくともいずれかが劣化していることによる交換またはメンテナンスを促す表示灯（排気処理装置１６のメンテナンスランプ）と、燃料添加装置１４が劣化していることによる交換またはメンテナンスを促す表示灯（燃料添加装置１４のメンテナンスランプ）とを含む。

以上のような構成を有するエンジン１においては、ＰＭ除去フィルタ１８におけるＰＭの堆積量が多くなると、ＰＭ除去フィルタ１８のフィルタ部分が目詰まりを起こして機能が低下する場合がある。そのため、ＥＣＵ１００は、ＰＭ除去フィルタ１８を再生するための再生制御を実行する。

より具体的には、ＥＣＵ１００は、ＰＭ除去フィルタ１８内のＰＭの堆積量を取得する。ＥＣＵ１００は、たとえば、エンジン１の運転条件（たとえば、エンジン回転数ＮＥや燃料噴射量の指令値や吸入空気量等）から複数の気筒からのＰＭの排出量の推定値を算出する。ＥＣＵ１００は、算出された推定値を積算することによって堆積量を取得してもよい。なお、ＰＭの排出量の具体的な算出方法については周知の技術を用いればよくその詳細な説明は行なわない。ＥＣＵ１００は、取得したＰＭの堆積量が再生判定値を超えると再生制御を実行する。

ＥＣＵ１００は、再生制御が実行されると、燃料添加装置１４から燃料添加を開始する。ＥＣＵ１００は、たとえば、排気温度Ｔｂを、目標温度に昇温するための指令添加量を設定し、設定された指令添加量に従って燃料添加装置１４を制御する。ここで、排気の目標温度は、ＰＭ除去フィルタ１８の温度をＰＭ除去フィルタ１８の再生が可能な温度まで昇温することができる排気温度として設定される。

上述のような再生制御により、排気処理装置１６では、燃料添加装置１４により排気に燃料が添加され、添加された燃料が酸化触媒１７で反応し、その反応熱によって排気が昇温する。

図２は、再生制御の実行時における排気処理装置１６における温度分布の一例を説明するための図である。図２の横軸は、排気処理装置１６の部位を示し、矢印の方向に進むほど排気の下流側の部位であることが示される。図２の「ＤＯＣ前」と示される部位は、第１排気温度センサ１０２による排気温度の検出位置を示す。図２の「ＤＯＣ後」と示される部位は、第２排気温度センサ１０４による排気温度の検出位置を示す。図２の「フィルタ後」と示される部位は、第３排気温度センサ１０６による排気温度の検出位置を示す。図２のＬＮ１は、再生制御が非実行の場合の排気処理装置１６における温度分布の一例を示す。図２のＬＮ２は、再生制御が実行される場合の排気処理装置１６における温度分布の一例を示す。

再生制御が非実行の場合には、燃料添加装置１４から燃料が添加されないので、図２のＬＮ１に示されるように、ＤＯＣ後においてもフィルタ後においても温度は上昇せず、排気が排気処理装置１６の下流側に流通するほど排気温度は、配管からの放熱等によって低下していくこととなる。また、このときの排気処理装置１６に流入する排気温度は、気筒内の燃焼によって生じる熱量によって定まる。

一方、再生制御が実行される場合には、燃料添加装置１４から要求発熱量に応じた量の燃料が供給されるため、図２のＬＮ２に示されるように、酸化触媒１７において燃料が酸化することにより生じる反応熱によって温度が上昇する。以下、酸化触媒１７において生じた排気温度の上昇幅をＤＯＣ昇温代と記載する。そして、ＰＭ除去フィルタ１８において酸化触媒１７と同様に発生する反応熱によってさらに温度が上昇する。以下、ＰＭ除去フィルタ１８において生じた排気温度の上昇をフィルタ昇温代と記載する。このように、燃料添加装置１４から燃料が供給されることで排気温度がＤＯＣ昇温代とフィルタ昇温代との総和分だけ上昇した結果、目標温度であるＴｆｔ（０）になり得る。なお、ＤＯＣ昇温代とフィルタ昇温代との総和分が要求発熱量に基づく昇温代に相当する。

そして、上述のように目標温度にまで上昇した高温となった排気がＰＭ除去フィルタ１８に流れることによって、ＰＭ除去フィルタ１８の温度が、ＰＭ除去フィルタ１８の再生が可能な温度範囲内の温度まで昇温し、ＰＭ除去フィルタ１８内のＰＭが燃焼される。ＥＣＵ１００は、ＰＭ除去フィルタ１８の温度がＰＭ除去フィルタ１８の再生が可能な温度範囲内の温度になった状態の経過時間をカウントし、カウントした経過時間の合計が所定の再生終了時間を超えた場合に、ＰＭ除去フィルタ１８の再生が完了したと判定する。

上述したような構成を有するエンジン１の排気処理装置１６において、燃料添加装置１４における詰まりや酸化触媒１７やＰＭ除去フィルタ１８の劣化が発生すると、ＰＭ除去フィルタ１８を目標温度に到達できない場合がある。

燃料添加装置１４においては、噴射孔に固化した燃料や煤などのデポジットが堆積することにより詰まりが発生して劣化する場合があり、このような詰まりが発生した場合には、燃料添加装置１４においては、ＥＣＵ１００からの添加指令に従った量の燃料を添加できない場合がある。

また、酸化触媒１７やＰＭ除去フィルタ１８においては、初期状態において構成部材に均一に分布していた貴金属部分が経年使用により一箇所あるいは複数箇所に偏って凝集するなどして燃料との反応箇所が少なくなることで初期状態である場合と同等の反応熱が発生しなくなる場合がある。

そのため、ＰＭ除去フィルタ１８が目標温度に到達できない場合には、燃料添加装置１４における詰まりの発生により劣化したか、排気処理装置１６が劣化したかを精度高く判定することが求められる。

しかしながら、排気処理装置１６に流入する排気の温度や排気処理装置１６から流出する排気の温度のみでは燃料添加装置１４が劣化しているか排気処理装置１６が劣化しているかを精度高く判定できない場合がある。

図３は、排気処理装置１６が劣化している場合の再生制御の実行時における排気処理装置１６における温度分布の一例を説明するための図である。図３の横軸は、図２と同様に排気処理装置１６の部位を示す。図３のＬＮ１は、図２のＬＮ１と同様である。そのため、それらの詳細な説明は繰り返さない。図３のＬＮ３は、排気処理装置１６が劣化しており、かつ、再生制御が実行される場合の排気処理装置１６における温度分布の一例を示す。なお、燃料添加装置１４は劣化していないものとする。

再生制御が実行される場合には、燃料添加装置１４から要求発熱量に応じた量の燃料が供給されるが、酸化触媒１７およびＰＭ除去フィルタ１８がいずれも劣化状態であると、図３のＬＮ３に示されるように、ＤＯＣ昇温代およびフィルタ昇温代が小さくなる。そのため、要求発熱量に相当する昇温代に達することができず、排気温度を目標温度であるＴｆｔ（０）まで上昇させることができない。

図４は、燃料添加装置１４が劣化している場合の再生制御の実行時における排気処理装置１６における温度分布の一例を説明するための図である。図４の横軸は、図２と同様に排気処理装置１６の部位を示す。図４のＬＮ１は、図２のＬＮ１と同様である。そのため、それらの詳細な説明は繰り返さない。図４のＬＮ４は、燃料添加装置１４が劣化しており、かつ、再生制御が実行される場合の排気処理装置１６における温度分布の一例を示す。なお、排気処理装置１６は劣化していないものとする。

再生制御が実行される場合には、燃料添加装置１４に対して目標温度まで上昇させる要求発熱量に対応した量の燃料が供給されるように指令される。しかしながら、燃料添加装置１４の噴射孔において固化した燃料や煤等のデポジットの詰まりが生じるなどして燃料添加装置１４が劣化していると、指令に従った燃料量の添加ができない。

そのため、実際添加した燃料による発熱量は、目標温度まで上昇させる要求発熱量よりも小さくなる。その結果、酸化触媒１７およびＰＭ除去フィルタ１８において供給された燃料によって排気温度が上昇しても排気温度を目標温度であるＴｆｔ（０）まで上昇させることができない。

このように、排気温度が上昇しない場合には、燃料添加装置１４および排気処理装置１６のうちの両方が劣化している場合がある。そのため、排気温度のみで燃料添加装置１４の劣化と、排気処理装置１６の劣化とを精度高く判定することができないため、さらなる判定精度の向上が求められる。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、以下のように動作するものとする。すなわち、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態と、運転状態と運転状態に対応する排気処理装置１６の昇温代の目標値との予め定められた関係を用いて目標値を設定する。ＥＣＵ１００は、インジェクタ１１を用いたポスト噴射による排気処理装置１６の昇温代の第１実測値と、第１実測値を検出したときのエンジン１の運転状態に対応する昇温代の目標値との差分を用いて排気処理装置１６の劣化の程度を示す第１学習値を算出する。さらに、ＥＣＵ１００は、燃料添加装置１４を用いた燃料の添加による排気処理装置１６の昇温代の第２実測値と、上述の目標値と、上述の第１学習値とを用いて燃料添加装置１４の劣化の程度を示す第２学習値を算出する。

このようにすると、ポスト噴射の実施により（すなわち、燃料添加装置１４を用いずに）排気処理装置１６の劣化の程度を示す第１学習値を精度高く算出することができる。さらに、算出された第１学習値を用いることによって燃料添加装置１４の劣化の程度を示す第２学習値を精度高く算出することができる。そのため、排気処理装置１６の劣化と、燃料添加装置１４の劣化とを精度高く判定することができる。

以下、インジェクタ１１を用いた排気処理装置１６の温度上昇について図５、図６および図７を用いて説明する。

ＥＣＵ１００は、インジェクタ１１から燃料を噴射する噴射制御を排気処理装置の温度上昇を伴わない第１噴射制御から第１噴射制御よりも噴射時期を遅角させる第２噴射制御および第２噴射制御に加えてポスト噴射を実施する第３噴射制御を実行することによって排気処理装置１６の温度上昇を可能とする。

図５は、第１噴射制御時の燃料の噴射態様の一例について説明するための図である。図５の横軸は、クランク角度を示す。図５には、ＴＤＣ（Top Dead Center）を基準として設定された第１噴射制御の実行時の噴射タイミングが示される。

第１噴射制御において、パイロット噴射とメイン噴射とアフター噴射とが実施される。パイロット噴射は、メイン噴射の前に実施される少量の燃料が噴射される噴射態様であって、噴射した少量の燃料が燃焼することによって燃焼室内の温度を上昇させ、メイン噴射における燃料の着火遅れを小さくし、騒音を低減することを目的とする。

メイン噴射は、要求される出力（たとえば、アクセル開度に基づいて設定される）を発生させることが可能な量の燃料が噴射される噴射態様であって、前述のパイロット噴射や後述するアフター噴射やポスト噴射と比較して燃料の噴射量が多い噴射態様である。

アフター噴射は、メイン噴射の後に実施される少量の燃料が噴射される噴射態様であって、メイン噴射において噴射された燃料のうちの未燃部分（未燃燃料）を燃焼させて煤やスモークの発生を抑制する噴射態様である。

図５に示されるように、ＴＤＣよりも予め定められたクランク角度だけ前のクランク角度を始期として２回のパイロット噴射が所定間隔で実施される。なお、パイロット噴射の回数は、特に２回に限定されるものではない。パイロット噴射における燃料の噴射量は、ＥＣＵ１００によってエンジン１の運転状態に基づいて予め定められる。

２回目のパイロット噴射が実施されてから第１期間が経過した後のＴＤＣの直前のタイミングでメイン噴射が実施される。メイン噴射が実施されてから第２期間が経過した後にアフター噴射が１回実施される。なお、メイン噴射やアフター噴射の回数は、特に１回に限定されるものではない。

図６は、第２噴射制御時の燃料の噴射態様の一例について説明するための図である。図６の横軸は、クランク角度を示す。図６には、ＴＤＣを基準として設定された第２噴射制御の実行時の噴射タイミングが示される。第２噴射制御において、パイロット噴射とメイン噴射とアフター噴射とが実施される。第２噴射制御は、上述の第１噴射制御と比較して、パイロット噴射とメイン噴射とアフター噴射との各々の噴射タイミングがそれぞれ遅角側に所定のクランク角度分だけ変更される点が異なる。

図６に示されるように、ＴＤＣの直前のクランク角度を始期として２回のパイロット噴射が所定間隔で実施される。２回のパイロット噴射の間隔は、第１噴射制御における２回のパイロット噴射の間隔と同様である。

２回目のパイロット噴射が実施されてから第１期間が経過した後のタイミングでメイン噴射が実施される。メイン噴射が実施されてから第２期間が経過した後にアフター噴射が実施される。

図７は、第３噴射制御時の燃料の噴射態様の一例について説明するための図である。図７の横軸は、クランク角度を示す。図７には、ＴＤＣを基準として設定された第３噴射制御の実行時の噴射タイミングが示される。第３噴射制御において、パイロット噴射とメイン噴射とアフター噴射とポスト噴射とが実施される。第３噴射制御は、第２噴射制御と比較して、ポスト噴射が実施される点が異なる。

ポスト噴射は、エンジン１の出力に関連しないタイミングで排気処理装置１６の昇温をするための燃料を供給することを目的とする噴射態様である。第３噴射制御においてポスト噴射は、２回実施される。２回のポスト噴射の総量は、排気処理装置１６を目標温度に上昇させる燃料量に相当する。なお、ポスト噴射の回数は、特に２回に限定されるものではない。また、複数サイクルあるいは複数のインジェクタ１１を用いて排気処理装置１６を目標温度に上昇させる燃料量をポスト噴射において噴射してもよい。

図７に示されるように、ＴＤＣの直前のクランク角度を始期として２回のパイロット噴射が所定間隔で実施される。２回目のパイロット噴射の間隔は、第１噴射制御および第２噴射制御における２回のパイロット噴射の間隔と同様である。

２回目のパイロット噴射が実施されてから第１期間が経過した後のタイミングでメイン噴射が実施される。メイン噴射が実施されてから第２期間が経過した後にアフター噴射が実施される。そして、アフター噴射が実施されてから第３期間が経過した後のクランク角度を始期として２回のポスト噴射が実施される。

第２噴射制御および第３噴射制御は、第１噴射制御と比較して排気の温度を上昇させて酸化触媒１７の温度を上昇させることが可能となる。

図８は、複数の噴射態様にそれぞれ対応する酸化触媒１７の昇温代を説明するための図である。図８の縦軸は、酸化触媒１７の温度を示す。図８に示すように、第２噴射制御が実行される場合には、第１噴射制御が実行される場合と比較して、噴射時期の遅角によって気筒内の排気の熱量が増加するため、気筒内からの排熱が増加するとともに、一部の未燃燃料が酸化触媒１７において酸化してその反応熱が発生する。これにより、酸化触媒１７の温度（触媒床温）は、第１噴射制御が実行される場合よりも増加する。さらに、第３噴射制御が実行される場合には、第２噴射制御が実行される場合と比較して、ポスト噴射が実行されるので、噴射時期の遅角による気筒内の排気の熱量の増加に加えて、酸化触媒１７に供給される未燃燃料量が増加することによって大きな反応熱が発生する。これにより、酸化触媒１７の触媒床温は、第２噴射制御が実行される場合よりも増加する。

このようなポスト噴射は、多用するとエンジンオイルが希釈される可能性があるため、回数等が制限されるものの、燃料添加装置１４と同様に排気温度の上昇が可能となるとともに排気処理装置１６に供給される燃料量を精度高く推定することができる。そのため、ポスト噴射の実行により、排気処理装置１６の温度変化を実測し、実測値と目標値との差分を用いて第１学習値を用いて排気処理装置１６が劣化状態であるか否かを精度高く判定することができる。また、燃料添加装置１４による燃料添加による排気処理装置１６の温度変化を実測し、実測値と第１学習値と目標値とを用いて第２学習値を算出することにより、燃料添加装置１４が劣化状態であるか否かを精度高く判定することができる。

以下に、図９を参照して、本実施の形態おけるＥＣＵ１００で実行される制御処理について説明する。図９は、ＥＣＵ１００で実行される制御処理の一例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処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ１００は、学習条件が成立するか否かを判定する。学習条件は、たとえば、インジェクタ１１の噴射量のフィードバック制御が完了しているという第１条件と、車速Ｖが予め定められた車速で所定期間以上維持されているという第２条件と、各種センサが正常値を示しているという第３条件とを含む。ＥＣＵ１００は、たとえば、インジェクタ１１における実燃料噴射量と指令噴射量との差がしきい値以下となるときにインジェクタ１１のフィードバック制御が完了していると判定し、完了フラグをオン状態に設定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、完了フラグがオン状態である場合に第１条件が成立していると判定する。さらに、ＥＣＵ１００は、車速センサ１１０によって検出された車速Ｖが予め定められた車速を含む所定の範囲内となる状態が所定期間以上維持されている場合に、第２条件が成立していると判定する。さらに、ＥＣＵ１００は、各種センサの出力値が正常時に出力される範囲内の値である場合に、第３条件が成立していると判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、第１条件と、第２条件と、第３条件とがいずれも成立していると判定される場合に学習条件が成立していると判定する。学習条件が成立していると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１００は、酸化触媒１７における昇温代（以下、ＤＯＣ昇温代と記載する）の目標値と、ＰＭ除去フィルタ１８における昇温代（以下、フィルタ昇温代と記載する）の目標値とを設定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、エンジン１の運転状態と、運転状態と目標値との予め定められた関係とを用いてＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値とを設定する。

より具体的には、ＥＣＵ１００は、ポスト噴射量と、排気温度Ｔａと、排気処理装置１６を通過するガス量と、ＤＯＣ昇温代との関係を示すマップを用いてＤＯＣ昇温代の目標値を設定する。マップは、たとえば、排気温度Ｔａと、ガス量と、ＤＯＣ昇温代の目標値との関係を示すマップがポスト噴射量毎に設定される。なお、ポスト噴射における燃料噴射量についてエンジン１の運転状態によって定まる。

ＥＣＵ１００は、たとえば、ポスト噴射量に基づいて適切なマップを選択し、排気温度Ｔａとガス量と選択したマップとからＤＯＣ昇温代の目標値を設定する。ＤＯＣ昇温代の目標値を設定するためのマップは、実験等によって適合され、ＥＣＵ１００のメモリに予め記憶される。

ＥＣＵ１００は、たとえば、吸入空気量Ｑの履歴情報を用いて排気処理装置１６におけるガス量を推定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、排気処理装置１６を通過したガスに含まれる空気が吸気通路を流通した現在よりも前の時点の吸入空気量に基づいて現在のガス量を推定する。

さらに、ＥＣＵ１００は、ポスト噴射量と、排気温度Ｔａと，排気処理装置１６を通過するガス量と、フィルタ昇温代との関係を示すマップを用いてフィルタ昇温代の目標値を設定する。マップは、上述のＤＯＣ昇温代の目標値を設定するマップと同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。ＥＣＵ１００は、たとえば、ポスト噴射量に基づいて適切なマップを選択し、排気温度Ｔａとガス量を選択と選択したマップとからフィルタ昇温代の目標値を設定する。フィルタ昇温代の目標値を設定するためのマップは、実験等によって適合され、ＥＣＵ１００のメモリに記憶される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、ポスト噴射を含む第３噴射制御を実行する。第３噴射制御については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１００は、ＤＯＣ劣化量を算出する。具体的には、ＥＣＵ１００は、ＤＯＣ昇温代の目標値からＤＯＣ昇温代の実測値を減算した値をＤＯＣ劣化量として算出する。ＥＣＵ１００は、たとえば、排気温度Ｔｂから排気温度Ｔａを減算した値をＤＯＣ昇温代の実測値として算出してもよいし、あるいは、排気温度Ｔａから酸化触媒１７において燃料を供給しない場合における排気温度の低下分を減算した値を排気温度Ｔｂから減算して第１昇温代の実測値を算出してもよい。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、フィルタ劣化量を算出する。具体的には、ＥＣＵ１００は、フィルタ昇温代の目標値からフィルタ昇温代の実測値を減算した値をフィルタ劣化量として算出する。ＥＣＵ１００は、たとえば、排気温度Ｔｃから排気温度Ｔｂを減算した値をフィルタ昇温代の実測値として取得する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、第１学習値を算出する。ＥＣＵ１００は、たとえば、ＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量とを用いて第１学習値を算出する。ＥＣＵ１００は、たとえば、ＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値との総和に対するＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量との総和の割合を第１学習値として算出する。なお、ＥＣＵ１００は、たとえば、ＤＯＣ昇温代の目標値に対するＤＯＣ劣化量の割合と、フィルタ昇温代の目標値に対するフィルタ劣化量との割合とのうちのいずれか大きい方の値を第１学習値として算出してもよい。第１学習値は、たとえば、百分率で示されてもよい。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１００は、排気温度が一定の状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、第３噴射制御を実行してから所定期間が経過したときに排気温度が一定の状態であると判定してもよいし、あるいは、排気温度ＴｂまたはＴｃの時間変化量の大きさがしきい値以下である場合に排気温度が一定の状態であると判定してもよいし、排気温度ＴａとＴｃとの差がしきい値以下である場合に排気温度が一定の状態であると判定してもよい。排気温度が一定の状態であると判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。なお、排気温度が一定の状態でないと判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１２に戻される。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１００は、燃料添加装置１４を用いた燃料添加を実行する。ＥＣＵ１００は、たとえば、ポスト噴射によって供給された燃料量に相当する量の燃料が添加されるように燃料添加装置１４を制御する。ＥＣＵ１００は、たとえば、ポスト噴射によって供給された燃料量を推定し、推定された燃料量の燃料が添加されるように燃料添加装置１４に対して燃料の添加指令を出力してもよい。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１００は、第２学習値を算出する。ＥＣＵ１００は、たとえば、ＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値との総和を算出する。ＥＣＵ１００は、算出した総和からＤＯＣ昇温代の実測値とフィルタ昇温代の実測値と第１学習値に相当する温度低下分（すなわち、ＤＯＣ劣化量と、フィルタ劣化量との総和）とを減算して温度の不足分を算出する。ＥＣＵ１００は、ＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値との総和に対する不足分の割合を第２学習値として算出する。第２学習値は、たとえば、百分率で示されてもよい。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ１００は、第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かを判定する。しきい値Ｔｈ（０）は、予め定められた値であって、実験等によって適合される。第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であると判定される場合（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０に移される。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１００は、排気処理装置１６のメンテナンスランプが点灯するように警告灯１１４を制御する。なお、第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）よりも小さい場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、処理はＳ１２２に移される。

Ｓ１２２にて、ＥＣＵ１００は、第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かを判定する。第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であると判定される場合（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、処理はＳ１２４に移される。

Ｓ１２４にて、ＥＣＵ１００は、燃料添加装置１４のメンテナンスランプが点灯するように警告灯１１４を制御する。なお、学習条件が成立しない場合や（Ｓ１００にてＮＯ）、第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）よりも小さいと判定される場合（Ｓ１２２にてＮＯ）、この処理は終了される。

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ１００の動作について図１０－図１４を用いて説明する。

たとえば、インジェクタ１１のフィードバック制御が完了しており、車速Ｖが所定の範囲内で維持された定常走行状態であって、かつ、各種センサの出力値が正常範囲内である場合には（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値とが設定される（Ｓ１０２）。そして、第３噴射制御が実行されることによって（Ｓ１０４）、ポスト噴射による排気処理装置１６の昇温が行なわれる。

図１０は、ポスト噴射が実施される場合のＥＣＵ１００の動作の一例を説明するための図である。図１０の横軸は、排気処理装置１６の部位を示す。図１０のＬＮ５（破線）は、酸化触媒１７およびＰＭ除去フィルタ１８が劣化していない初期状態（新品状態）である場合に排気温度を目標温度Ｔｆｔ（０）まで上昇させる量の燃料がポスト噴射により供給されたときの排気処理装置１６における温度分布の一例を示す。図１０のＬＮ５（太実線）は、ポスト噴射後の排気処理装置１６における実際の温度分布の一例を示す。図１０のＬＮ６（細実線）は、排気処理装置１６への燃料供給が行なわれない場合の排気処理装置１６における温度分布の一例を示す。

このとき、第１排気温度センサ１０２、第２排気温度センサ１０４および第３排気温度センサ１０６によってＤＯＣ前の排気温度Ｔａと、ＤＯＣ後の排気温度Ｔｂと、フィルタ後の排気温度Ｔｃとが検出される。これにより、図１０のＬＮ６における、ＤＯＣ前の位置の高さに相当する値と、ＤＯＣ後の位置の高さに相当する値と、フィルタ後の位置の高さに相当する値とがＥＣＵ１００により取得される。これらの取得された値からＤＯＣ昇温代の実測値と、フィルタ昇温代の実測値とが算出される。

ここで、エンジン１の運転状態からＤＯＣ後の位置における図１０のＬＮ５の高さに相当する値と図１０のＬＮ７の高さに相当する値との差分に相当する値がＤＯＣ昇温代の目標値として設定されることになる。さらに、エンジン１の運転状態からフィルタ後の位置における図１０のＬＮ５の高さに相当する値から、ＤＯＣ後の位置における図１０のＬＮ７の高さに相当する値とＤＯＣ昇温代の目標値とを減算した値がフィルタ昇温代の目標値として設定されることになる。

図１１は、ＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量とを説明するための図である。図１１の縦軸は、触媒床温を示す。図１１の左側には、酸化触媒１７のＤＯＣ昇温代の目標値と実測値とが示される。図１１の右側には、ＰＭ除去フィルタ１８のフィルタ昇温代の目標値と実測値とが示される。

図１１に示すように、ＤＯＣ昇温代の目標値からＤＯＣ昇温代の実測値が減算されることによってＤＯＣ劣化量が算出される（Ｓ１０６）。さらに、フィルタ昇温代の目標値からフィルタ昇温代の実測値が減算されることによってフィルタ劣化量が算出される（Ｓ１０８）。そして、ＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値との総和に対するＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量との総和の割合が第１学習値として算出される（Ｓ１１０）。

その後に、排気温度が一定の状態になると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、燃料添加装置１４による燃料添加が実施される（Ｓ１１４）。このとき、ポスト噴射により供給された燃料量に相当する量の燃料が供給されるように燃料添加装置１４が制御される。

図１２は、燃料添加装置１４による燃料添加が実施される場合のＥＣＵ１００の動作を説明するための図である。図１２の横軸は、排気処理装置１６の部位を示す。図１２のＬＮ５とＬＮ７は、図１０のＬＮ５とＬＮ７と同様である。そのため、それらの詳細な説明は繰り返さない。図１２のＬＮ８（太実線）は、燃料添加装置１４による燃料添加後の排気処理装置１６における実際の温度分布の一例を示す。

このとき、第１排気温度センサ１０２、第２排気温度センサ１０４および第３排気温度センサ１０６によってＤＯＣ前の排気温度Ｔａと、ＤＯＣ後の排気温度Ｔｂと、フィルタ後の排気温度Ｔｃとが検出される。これにより、図１２のＬＮ８における、ＤＯＣ前の位置の高さに相当する値と、ＤＯＣ後の位置の高さに相当する値と、フィルタ後の位置の高さに相当する値とがＥＣＵ１００により取得される。これらの取得された値からＤＯＣ昇温代の実測値と、フィルタ昇温代の実測値とが算出される。

ここで、ＤＯＣ後の位置において、図１２のＬＮ５の高さに相当する値と図１２のＬＮ７の高さに相当する値との差分によりＤＯＣ昇温代の目標値が示される。そして、ＤＯＣ昇温代の目標値から、実際のＤＯＣ昇温代の実測値とＤＯＣ劣化量とを減算した値が酸化触媒１７における燃料添加装置１４の劣化により不足した不足部分に相当する。同様に、フィルタ後の位置において、図１２のＬＮ５の高さに相当する値と図１２のＬＮ７の高さに相当する値との差分からＤＯＣ昇温代の目標値を減算した値がフィルタ昇温代の目標値として示される。そして、フィルタ昇温代の目標値から、実際のフィルタ昇温代の実測値と、フィルタ劣化量とを減算した値がＰＭ除去フィルタにおける燃料添加装置１４の劣化により不足した不足部分に相当する。

図１３は、第２学習値の算出方法を説明するための図である。図１２の縦軸は、温度を示す。図１３の左側には、酸化触媒１７のＤＯＣ昇温代の目標値と実測値とＤＯＣ劣化量とが示される。図１３の右側には、ＰＭ除去フィルタ１８のフィルタ昇温代の目標値と実測値とフィルタ劣化量とが示される。

図１３に示すように、ＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値との総和からＤＯＣ昇温代の実測値と、ＤＯＣ劣化量と、フィルタ昇温代の実測値と、フィルタ劣化量とが減算された値（図１３の一点鎖線の枠に相当する値）が不足部分として算出される。そして、ＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値との総和に対する不足部分の割合が第２学習値として算出される（Ｓ１１６）。

第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かが判定され（Ｓ１１８）、第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上でない場合には（Ｓ１１８にてＮＯ）、第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かが判定される（Ｓ１２２）。

図１４は、走行距離に応じた第１学習値と第２学習値との変化の一例を示す図である。図１４の縦軸は、学習値を示す。図１４の横軸は、走行距離を示す。図１４のＬＮ９は、第１学習値の変化の一例を示す。図１４のＬＮ１０は、第２学習値の変化の一例を示す。

図１４に示すように、第１学習値および第２学習値は、走行距離が長くなるほど増加していく。たとえば、第１学習値の方が第２学習値よりも所定期間における増加量が大きい場合には、走行距離Ｌ（０）において第１学習値が第２学習値よりも先にしきい値Ｔｈ（０）に到達する。第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上になると（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、排気処理装置１６のメンテナンスランプが点灯する（Ｓ１２０）。

その後、排気処理装置１６が交換されるなどした後に車両の走行が継続される場合において、走行距離Ｌ（１）において第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上になると（Ｓ１２２にてＹＥＳ）、燃料添加装置１４のメンテナンスランプが点灯する（Ｓ１２４）。

以上のようにして、本実施の形態に係る排気処理システムによると、ポスト噴射の実施により（すなわち、燃料添加装置１４を用いずに）排気処理装置１６の劣化の程度を示す第１学習値を精度高く算出することができる。さらに、算出された第１学習値を用いることによって燃料添加装置１４の劣化の程度を示す第２学習値を精度高く算出することができる。特に、排気処理装置１６として酸化触媒１７とＰＭ除去フィルタ１８とを含む場合においてもＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量とを用いて第１学習値を精度高く算出することができる。したがって、排気処理装置１６の劣化と、燃料添加装置１４の劣化とを精度高く判定する排気処理システムを提供することができる。

さらに、ＤＯＣ昇温代の目標値と、フィルタ昇温代の目標値とを、ポスト噴射による燃料の供給量と、排気処理装置１６に流入する排気温度と、排気処理装置１６を通過する気体の流量との関係を示すマップを用いることによって、エンジン１の運転状態に対応する昇温代の目標値を適切に設定することができる。

さらに、第１学習値を用いて排気処理装置１６が劣化状態である否かを精度高く判定することができるとともに第２学習値を用いて燃料添加装置１４が劣化状態であるか否かを精度高く判定することができる。さらに、判定結果に基づく情報をユーザに報知することによりユーザに排気処理装置１６または燃料添加装置１４の劣化状態を認識させることができる。そのため、正常な部品を誤って交換されることを抑制することができる。

以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、ＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量とを用いて第１学習値を算出し、算出された第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上である場合に、排気処理装置１６のメンテナンスランプを点灯するものとして説明したが、ＤＯＣ昇温代の目標値に対するＤＯＣ劣化量の割合と、フィルタ昇温代の目標値に対するフィルタ劣化量との割合とをそれぞれ学習値として算出し、それぞれの学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かを判定し、いずれかの学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上である場合に、排気処理装置１６のメンテナンスランプを点灯させるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態では、ＤＯＣ昇温代の目標値とフィルタ昇温代の目標値の総和に対するＤＯＣ劣化量とフィルタ劣化量との総和の割合を第１学習値として算出するものとして説明したが、ＤＯＣ劣化量およびフィルタ劣化量の総和を第１学習値として算出してもよい。この場合、燃料添加装置１４を用いた燃料添加による上述の不足部分が第２学習値として算出される。

さらに上述の実施の形態では、第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上である場合に排気処理装置１６のメンテナンスランプを点灯させ、第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）よりも小さく、かつ、第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上である場合に燃料添加装置１４のメンテナンスランプを点灯させるものとして説明したが、第１学習値の分だけ、あるいは、第２学習値の分だけ、燃料添加装置１４から添加される燃料量を増量補正するようにしてもよい。このようにすると、酸化触媒１７およびＰＭ除去フィルタ１８の温度を再生可能な温度範囲になるように昇温させることができるため、ＰＭ除去フィルタ１８の再生を適切に実施することができる。なお、増量補正は、昇温代が目標値になるように実測値との差分をフィードバックして行なわれてもよいし、予め定められた量あるいは予め定められた係数を乗算した分だけ増加するようにして行なわれてもよい。

さらに上述の実施の形態では、第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上である場合に排気処理装置１６のメンテナンスランプを点灯させ、第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上である場合に燃料添加装置１４のメンテナンスランプを点灯させるものとして説明したが、上述したように燃料量を増量補正する場合には、第１学習値の積算値および第２学習値の積算値を算出し、いずれかの積算値がしきい値を超える場合にしきい値を超えた積算値に対応する機器のメンテナンスランプが点灯されるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態では、第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上でない場合に第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かを判定するものとして説明したが、第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かを判定し、第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上でない場合に第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かを判定してもよい。

さらに上述の実施の形態では、第１学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上でない場合に第２学習値がしきい値Ｔｈ（０）以上であるか否かを判定するものとして説明したが、第１学習値のしきい値と第２学習値のしきい値とは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、燃料添加装置１４は、排気管１３に設けられるものとして説明したが、少なくとも排気処理装置１６よりも上流側であればよく、たとえば、過給機１５のタービンよりも下流の排気管の位置に設けられてもよい。

さらに上述の実施の形態では、図１５に示すように、昇温代の目標値を算出するためのマップとして、排気処理装置１６に流入する排気温度と通過ガス流量と目標値との関係を示すマップをポスト噴射量毎に設定するものとして説明したが、たとえば、排気処理装置１６に流入する排気温度と通過ガス流量とポスト噴射量と目標値との関係を示す３次元マップが用いられてもよいし、数式あるいは関数等を用いて設定するものであってもよい。

さらに上述の実施の形態では、排気処理装置である酸化触媒１７のＤＯＣ劣化量と、排気処理装置であるＰＭ除去フィルタ１８のフィルタ劣化量とを用いて第１学習値を算出するものとして説明したが、ＤＯＣ劣化量と、フィルタ劣化量とのうちのいずれか一方を用いて第１学習値を算出してもよい。すなわち、劣化量の算出対象を酸化触媒１７としてもよいし、ＰＭ除去フィルタ１８としてもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
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。本発明の範囲は上記した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。

１ エンジン、１０ エンジン本体、１１ インジェクタ、１２ 排気マニホールド、１３ 排気管、１４ 燃料添加装置、１５ 過給機、１６ 排気処理装置、１７ 酸化触媒、１８ ＰＭ除去フィルタ、１００ ＥＣＵ、１０２ 第１排気温度センサ、１０４ 第２排気温度センサ、１０６ 第３排気温度センサ、１０８ エンジン回転数センサ、１１０ 車速センサ、１１２ エアフローメータ、１１４ 警告灯、２００ 排気処理システム。

Claims (4)

1. 気筒を有するエンジンからの排気を浄化する排気処理システムであって、
   前記エンジンの排気通路に設けられ、排気中の燃料との反応熱により昇温する排気処理装置と、
   前記排気処理装置に流入する排気の第１温度を検出する第１検出装置と、
   前記排気処理装置から流出する排気の第２温度を検出する第２検出装置と、
   前記排気通路における前記排気処理装置よりも上流の位置に設けられ、前記排気通路内に燃料を添加する燃料添加装置と、
   前記気筒の内部に燃料を供給する燃料供給装置と、
   前記第１温度と前記第２温度との差分によって示される第１昇温代を用いて前記燃料添加装置および前記燃料供給装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの運転状態と、前記運転状態と前記運転状態に対応する前記第１昇温代の第１目標値との予め定められた関係を用いて前記第１目標値を設定し、
   前記燃料供給装置を用いたポスト噴射による前記第１昇温代の第１実測値と、前記第１実測値を検出したときの前記運転状態に対応する前記第１目標値との差分を用いて前記排気処理装置の劣化の程度を示す第１学習値を算出し、
   前記燃料添加装置を用いた燃料の添加による前記第１昇温代の第２実測値と、前記第１目標値と、前記第１学習値とを用いて前記燃料添加装置の劣化の程度を示す第２学習値を算出する、排気処理システム。
2. 前記排気処理装置は、酸化触媒であって、
   前記排気処理システムは、前記酸化触媒よりも下流の位置に設けられ、前記排気通路を流通する排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタから流出する排気の第３温度を検出する第３検出装置とをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記運転状態に対応する、前記第１目標値と、前記第２温度と前記第３温度との差分によって示される第２昇温代の第２目標値とを設定し、
   前記ポスト噴射による前記第１実測値と前記第１目標値との差分と、前記ポスト噴射による前記第２昇温代の第３実測値と前記第２目標値との差分と、を用いて前記第１学習値を算出し、
   前記第２実測値と、前記燃料添加装置を用いた燃料の添加による前記第２昇温代の第４実測値と、前記第１目標値と、前記第２目標値と、前記第１学習値とを用いて前記第２学習値を算出する、請求項１に記載の排気処理システム。
3. 前記制御装置は、前記ポスト噴射による燃料の供給量と、前記排気処理装置に流入する排気温度と、前記排気処理装置を通過する気体の流量との予め定められた関係を用いて前記運転状態に対応する前記第１目標値を設定する、請求項１または２に記載の排気処理システム。
4. 前記排気処理システムは、ユーザに予め定められた情報を報知する報知装置をさらに含み、
   前記制御装置は、前記第１学習値が第１しきい値を超える場合に、前記排気処理装置が劣化状態であると判定し、前記第２学習値が第２しきい値を超える場合に、前記燃料添加装置が劣化状態であると判定し、判定結果に基づく情報を前記報知装置を用いて前記ユーザに報知する、請求項１～３のいずれかに記載の排気処理システム。

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