JP4591319B2 - 内燃機関用排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排出ガスに含まれるパティキュレートを捕集するための捕集器を備える内燃機関用排気浄化装置に関するものである。

近年、車両に搭載されるディーゼル内燃機関においては、排出ガス中のパティキュレートを低減するために、パティキュレートを捕集する捕集器を排気管の途中に設置することが行われている。

図１３（ａ）に示すように、捕集器は、多数の排気流路４０１を有するセラミック多孔質体からなり、排気流路４０１を区画する多孔質の隔壁４０２を排出ガスＧが通過する際に、パティキュレートＰを吸着、捕集する。そして、捕集器に捕集されたパティキュレートＰがそのまま堆積すると圧損が増大して機関効率が低下するため、堆積量が所定値に達すると捕集器内のパティキュレートＰを燃焼させて捕集器を再生するようにしている。

具体的には、酸化触媒４０３を担持した捕集器を用い、捕集器再生時にはメイン噴射の後にポスト噴射を行って捕集器に未燃ＨＣを供給し、未燃ＨＣの触媒反応によって捕集器内部を昇温して捕集器内のパティキュレートＰを燃焼除去する。

捕集器のパティキュレートＰの堆積量を推定する手法としては、捕集器の前後差圧に基づいて堆積量を推定する差圧式と、内燃機関から捕集器へのパティキュレートＰの流入量と捕集器内でのパティキュレートＰの減少量とに基づいて堆積量を推定する履歴式が知られている。そして、履歴式の推定手法において、堆積量を正確に推定するために、捕集器内部温度に基づいてパティキュレートＰの減少量を算出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２８０１１８号公報

そして、図１３（ａ）に示すように、捕集器が新しいうちはパティキュレートＰと酸化触媒４０３とが直接接触するため、パティキュレートＰの減少量は多い。

しかしながら、図１３（ｂ）に示すように、パティキュレートＰを捕集するのに伴って、隔壁４０２における排出ガス流れ上流側の表面に難燃性の微粒子であるアッシュＡが堆積し、アッシュＡが酸化触媒４０３を覆ってしまう。このため、パティキュレートＰと酸化触媒４０３との接触が阻害されてパティキュレートＰの減少量が少なくなり、パティキュレートＰの減少量の算出値に誤差が生じ、ひいては履歴式の推定手法においてパティキュレートＰの堆積量を正確に推定することができないという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、パティキュレートの堆積量を履歴式で推定する内燃機関用排気浄化装置において、パティキュレート堆積量の推定精度を高めることを目的とする。

本発明は、パティキュレートの流入量とパティキュレートの減少量とに基づいてパティキュレートの堆積量を推定する内燃機関の排気浄化装置において、アッシュの堆積量が多くなるほどパティキュレートの減少量が少なくなるように推定することを第１の特徴とする。

これによると、堆積したアッシュの影響によるパティキュレート減少量の算出値の誤差を少なくすることができるため、パティキュレート堆積量の推定精度を高めることができる。

本発明は、第１の特徴を有する内燃機関用排気浄化装置において、捕集器（４０）内の温度が低くなるほどパティキュレートの減少量を少なく推定することを第２の特徴とする。

これによると、パティキュレート減少量の算出値の誤差をさらに少なくすることができるため、パティキュレート堆積量の推定精度を一層高めることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、車両に搭載される水冷式ディーゼル内燃機関であり、その車両は内燃機関１にて駆動される。内燃機関１は、高圧燃料を蓄える１つのコモンレール１１と、このコモンレール１１に連結されて内燃機関１のシリンダ内に燃料を噴射する複数の燃料噴射弁１２を有している。因みに、内燃機関１に駆動される図示しないポンプによって燃料を高圧化して、その高圧燃料をコモンレール１１に圧送するようになっている。

内燃機関１の吸気マニホールド２１は、吸気管２０に連結されており、その連結部に吸気スロットル２２が設けられている。そして、吸気スロットル２２によって、吸気系の通路面積が調整されて吸気流量が調整されるようになっている。

内燃機関１の排気マニホールド３１は、排気管３０に連結されており、排気管３０の途中には、排出ガス中のパティキュレート（以下、ＰＭという）を捕集する捕集器４０が設置されている。

この捕集器４０は、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、多孔質の隔壁で区画された多数の排気流路４０１の入口または出口を互い違いに目封じしてなる。また、多孔質の隔壁には、酸化触媒が担持されている。そして、内燃機関１からの排出ガスは、入口側が開口している排気流路４０１内に入り、多孔質の隔壁を通過して隣の排気流路４０１に流入するようになっており、多孔質の隔壁を通過する際にＰＭが捕集される。

排気管３０における捕集器４０の上流側には、遠心過給機１３のタービン１４が設けられ、このタービン１４は、吸気管２０に設けられたコンプレッサ１５とタービン軸を介して連結されている。これにより、排出ガスの熱エネルギーを利用してタービン１４を駆動するとともに、タービン軸を介してコンプレッサ１５を駆動し、吸気管２０に導入される吸気をコンプレッサ１５内で圧縮する。また、遠心過給機１３は、コンプレッサ１５側に設けた図示しないノズルの傾きを変えることにより過給圧を調整可能になっている。

コンプレッサ１５よりも下流側で且つ吸気スロットル２２よりも上流側の吸気管２０内には、インタークーラ２３が設けられ、コンプレッサ１５で圧縮されて高温となった吸気はインタークーラ２３で冷却される。

排気マニホールド３１は、ＥＧＲ通路５０によって吸気マニホールド２１と連結されており、排出ガスの一部がＥＧＲ通路５０を介して吸気系に戻されるようになっている。ＥＧＲ通路５０と吸気マニホールド２１との連結部にはＥＧＲバルブ５１が設けられ、ＥＧＲバルブ５１によってＥＧＲ通路５０の通路面積が調整されて吸気系へ還流される排出ガスの量が調整されるようになっている。また、ＥＧＲ通路５０の途中には、還流される排出ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５２が設けられている。

排気管３０には、捕集器４０の前後差圧に応じた電気信号を出力する差圧センサ６１が設けられている。この差圧センサ６１の一端側は捕集器４０の上流側にて排気管３０に接続され、差圧センサ６１の他端側は捕集器４０の下流側にて排気管３０に接続されている。

また、排気管３０における捕集器４０の上流側には、捕集器４０に流入する排出ガスの温度に応じた電気信号を出力する第１排気温センサ６２が設置され、排気管３０における捕集器４０の下流側には、捕集器４０を通過した排出ガスの温度に応じた電気信号を出力する第２排気温センサ６３が設置されている。

さらに、コンプレッサ１５よりも上流側の吸気管２０には、吸気流量を検出するエアフロメータ６４が設置されている。

ＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。そして、ＥＣＵ７０には、差圧センサ６１、第１排気温センサ６２、第２排気温センサ６３およびエアフロメータ６４からの信号が入力され、さらに、吸気スロットル２２の開度、ＥＧＲバルブ５１の弁開度、内燃機関回転数、車速、アクセル開度、冷却水温、クランク位置、燃料圧等を検出する各種センサ（図示せず）から信号が入力されるようになっている。また、ＥＣＵ７０は、演算結果に基づいて、燃料噴射弁１２、遠心過給機１３、吸気スロットル２２、ＥＧＲバルブ５１等を制御する。

次に、本実施形態の排気浄化装置の作動を説明する。本実施形態は、差圧センサ６１にて検出した捕集器４０の前後差圧を主な情報としてＰＭ堆積量を算出する差圧式と、内燃機関１から捕集器４０へのＰＭの流入量と捕集器４０内でのＰＭの減少量とに基づいてＰＭ堆積量を推定する履歴式とを併用することによってＰＭ堆積量を推定する。

なお、本実施形態の差圧式ＰＭ堆積量の算出方法は周知の方法と同じであるためそれについての説明は省略し、以下、履歴式によるＰＭ堆積量の算出方法について説明する。

図２は、ＥＣＵ７０で実行される履歴式ＰＭ堆積量算出処理を示す流れ図である。図２に示すように、まず、ステップＳ１００では、各種情報を読み込む。具体的には、差圧センサ６１にて検出される捕集器４０の前後差圧、第１温度センサ６２および第２温度センサ６３にて検出される排出ガスの温度、さらには内燃機関回転数や燃料噴射量等の情報を読み込む。

次いで、ステップＳ１０１では、捕集器４０内で過去に燃焼したＰＭの総量（すなわち、総ＰＭ減少量）に基づいて、捕集器４０の隔壁の表面に堆積したアッシュの量を算出する。具体的には、図３に示すように総ＰＭ減少量の増加に伴ってアッシュの堆積量が比例して増加する特性線のマップがＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されており、アッシュ堆積量はそのマップから求められる。なお、総ＰＭ減少量は、ステップＳ１０５で求められてＥＣＵ７０のＥＥＰＲＯＭに記憶されている。

次いで、ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で読み込んだ内燃機関回転数および燃料噴射量に基づいて、内燃機関１から捕集器４０に流入するＰＭの単位時間あたりの量（以下、ＰＭ流入量という）を算出する。具体的には、内燃機関回転数および燃料噴射量とＰＭ流入量との関係を定義するマップがＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されており、ＰＭ流入量はそのマップから求められる。

次いで、ステップＳ１０３では、第１温度センサ６２および第２温度センサ６３にて検出した排出ガスの温度に基づいて算出される捕集器４０内の温度（例えば、平均値）や、ＰＭ堆積量に基づいて、アッシュの堆積量が０の状態でのＰＭ減少量（以下、基本ＰＭ減少量という）を算出する。なお、ＰＭ減少量は、堆積していたＰＭのうち燃焼して除去されるＰＭの、単位時間あたりの量である。そして、図４に示す特性線のマップがＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されており、基本ＰＭ減少量はそのマップから求められる。図４に示すように、基本ＰＭ減少量は、捕集器４０内の温度上昇に伴って２次曲線的に上昇するとともに、ＰＭ堆積量が多くなるのに伴って上昇する。

次いで、ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１で算出したアッシュの堆積量や、捕集器４０内の温度に基づいて、アッシュ補正係数を算出する。アッシュ補正係数は、基本ＰＭ減少量を補正してより正確なＰＭ減少量を求めるためのものであり、具体的には、図５に示す特性線のマップがＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されており、アッシュ補正係数はそのマップから求められる。

なお、図５に示すように、捕集器４０内の温度が、酸化触媒がなくてもＰＭが燃焼可能な温度域（例えば、７００℃以上）のときには、アッシュ補正係数は１である。また、捕集器４０内の温度が、酸化触媒がなくてもＰＭが燃焼可能な温度よりも低い温度域では、捕集器４０内の温度が低くなるほどアッシュ補正係数が小さくなり、捕集器４０内の温度が低くなるほどＰＭ減少量が少なくなるように基本ＰＭ減少量が補正される。

次いで、ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３で算出した基本ＰＭ減少量とステップＳ１０４で算出したアッシュ補正係数との乗算により、ＰＭ減少量を算出する。このように、現在のアッシュの堆積量や捕集器４０内の温度を考慮して補正することにより、誤差の少ないＰＭ減少量を算出することができる。なお、ＰＭ減少量を積算した値が、総ＰＭ減少量としてＥＣＵ７０のＥＥＰＲＯＭに記憶される。

次いで、ステップＳ１０６では、履歴式ＰＭ堆積量を算出する。具体的には、ＥＣＵ７０のＥＥＰＲＯＭに記憶された直前の履歴式ＰＭ堆積量に、ステップＳ１０２で算出したＰＭ流入量を加算し、さらに、ステップＳ１０５で算出したＰＭ減少量を減算して、現在の履歴式ＰＭ堆積量を算出する。このように、ステップＳ１０５で算出した誤差の少ないＰＭ減少量を用いることにより、履歴式ＰＭ堆積量の推定精度を高めることができる。

そして、ステップＳ１０６で算出した履歴式ＰＭ堆積量、または差圧式ＰＭ堆積量が所定値に達すると、周知の方法による捕集器４０の再生が実施され、捕集器４０に堆積したＰＭが燃焼、除去される。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、総ＰＭ減少量に基づいてアッシュ堆積量を算出したが、本実施形態は、捕集器４０の前後差圧に基づいてアッシュ堆積量を算出するようにしたものである。すなわち、第１実施形態における図２のステップＳ１０１の処理を図６のように変更したものであり、図２の他のステップおよび図１の排気浄化装置の構成は第１実施形態と同一もしくは均等である。

まず、図７にて、ＰＭ堆積量と捕集器４０（図１参照）の前後差圧との関係について説明する。図７中の実線は、ある固定されたエンジン運転状態において、ＰＭおよびアッシュが堆積していない新品状態からＰＭが堆積していくときのＰＭ堆積量と捕集器４０の前後差圧との関係（以下、初期堆積特性という）を示している。

ここで、捕集器４０の使用初期段階では、捕集器４０の隔壁４０２（図１３参照）の細孔内にＰＭが侵入して詰まることが前後差圧を上昇させる支配要因となり、その後は隔壁４０２の表面のＰＭ堆積層の厚さが前後差圧を上昇させる支配要因となる。

そして、ＰＭ堆積量が０の初期点から遷移点Ｚ１（捕集器４０の単位容積当たりＰＭ堆積量が、略１ｇ／Ｌ）に至るまでの第１領域では、捕集器４０の隔壁４０２（図１３参照）の細孔内にＰＭが侵入して詰まるためＰＭ堆積量の増加に伴って前後差圧が急峻に増加する。また、細孔の多くが詰まった後にＰＭが層状に堆積していく過程、すなわちＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１を超えた第２領域では、ＰＭ堆積量の増加に伴って前後差圧が第１領域よりも緩やかに増加する。

図７中の一点鎖線は、捕集器４０の使用段階が中期まで進んでアッシュが堆積した場合の、ＰＭ堆積量と捕集器４０の前後差圧との関係（以下、中期堆積特性という）を示している。この場合、ＰＭ堆積量が０のとき（すなわち、捕集器４０の再生直後）の前後差圧は、捕集器４０の表面に堆積したアッシュの影響により、初期堆積特性の前後差圧よりも僅かに大きくなる。また、ＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１に至るまでの第１領域では、アッシュが細孔内へのＰＭの侵入を阻害するため、初期堆積特性よりもＰＭ堆積量が少ない状態で、隔壁４０２の表面上への層状の堆積が開始され、初期堆積特性よりも前後差圧が緩やかに増加する。さらに、ＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１を超えた第２領域では、排気流路４０１（図１参照）における下流側（すなわち、底部）に堆積したアッシュにより隔壁４０２の表面積が減少しているため、初期堆積特性よりも前後差圧が急激に増加する。

図６は、ＥＣＵ７０（図１参照）で実行される履歴式ＰＭ堆積量算出処理のうち、アッシュ堆積量算出処理（第１実施形態における図２のステップＳ１０１に相当）を示す流れ図である。

図６に示すように、まず、ステップＳ２０１では、捕集器４０が完全に再生されてＰＭ堆積量がほぼ０とみなされる状態か否かを判定し、捕集器４０の再生制御が終了した時にステップＳ２０１が肯定判定されて、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ７０（図１参照）のＲＯＭに記憶された図７の初期堆積特性（実線）を用いて、捕集器４０の前後差圧に基づいてＰＭ堆積量を算出し、ＥＣＵ７０のＥＥＰＲＯＭに記憶する。このとき算出した値を、以下、差圧式再生直後堆積量という。

次いで、ステップＳ２０３では、捕集器４０の再生直後であるため、履歴式ＰＭ堆積量を０にリセットする。

次いで、ステップＳ２０４では、履歴式ＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１に到達したか否かを判定し、履歴式ＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１に到達すると（ステップＳ２０４が肯定判定）、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、図７の初期堆積特性を用いて、捕集器４０の前後差圧に基づいてＰＭ堆積量を算出し、ＥＣＵ７０のＥＥＰＲＯＭに記憶する。このとき算出した値を、以下、差圧式遷移点堆積量という。

次いで、ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５で算出した差圧式遷移点堆積量から、ステップＳ２０２で算出した差圧式再生直後堆積量を減算して、遷移前ＰＭ増加量を算出する。

ここで、捕集器４０の使用段階が中期であると仮定すると、図７に示すように、ステップＳ２０２の時に検出される実際の前後差圧は、中期堆積特性（一点鎖線）におけるＰＭ堆積量が０の時の値Ｐａとなる。この前後差圧の値Ｐａと初期堆積特性（実線）から、ステップＳ２０２で算出される差圧式再生直後堆積量はＰＭａとなる。また、捕集器４０の使用段階が中期である場合、図７に示すように、ステップＳ２０５の時に検出される実際の前後差圧は、中期堆積特性（一点鎖線）におけるＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１の時の値Ｐｂとなる。この前後差圧の値Ｐｂと初期堆積特性（実線）から、ステップＳ２０５で算出される差圧式遷移点堆積量はＰＭｂとなる。

そして、図７に示すように、捕集器４０の使用段階が初期である場合は、ステップＳ２０６で算出される遷移前ＰＭ増加量はΔＰＭｎｅｗであるが、捕集器４０の使用段階が中期である場合は、ステップＳ２０６で算出される遷移前ＰＭ増加量はΔＰＭｍｉｄとなる。すなわち、捕集器４０の使用段階が進むほど、ステップＳ２０６で算出される遷移前ＰＭ増加量は少なくなる。

ステップＳ２０６からステップＳ２０７に進むと、ステップＳ２０７では、ステップＳ２０６で算出した遷移前ＰＭ増加量に基づいてアッシュ堆積量を算出する。具体的には、図８に示すように、遷移前ＰＭ増加量が少なくなるのに伴って、すなわち捕集器４０の使用段階が進むほど、アッシュの堆積量が多くなる特性線のマップがＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されており、アッシュ堆積量はそのマップから求められる。

以上のようにしてアッシュ堆積量を算出した後は、第１実施形態における図２のステップＳ１０２以降の処理を実行する。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。第２実施形態では、ＰＭ堆積量が０の初期点から遷移点Ｚ１に至るまでの第１領域において、捕集器４０の前後差圧に基づいてアッシュ堆積量を算出するようにしたが、本実施形態は、ＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１を超えた第２領域において、捕集器４０の前後差圧に基づいてアッシュ堆積量を算出するようにしたものである。すなわち、第１実施形態における図２のステップＳ１０１の処理を図９のように変更したものであり、図２の他のステップおよび図１の排気浄化装置の構成は第１実施形態と同一もしくは均等である。

図１０、図１１は、ＰＭ堆積量と捕集器４０（図１参照）の前後差圧との関係を示すもので、図１０、図１１中の実線は初期堆積特性を示している。図１０中の一点鎖線は、捕集器４０の使用段階が中期まで進んだときの関係、すなわち中期堆積特性を示し、図１１中の一点鎖線は、捕集器４０の使用段階が後期まで進んだときの関係、すなわち、後期堆積特性を示している。後期堆積特性は、ＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１を超えた第２領域では、排気流路４０１（図１参照）における下流側に堆積したアッシュの増加により隔壁４０２（図１３参照）の表面積がさらに減少しているため、中期堆積特性よりも前後差圧が急激に増加する。

図９は、ＥＣＵ７０（図１参照）で実行される履歴式ＰＭ堆積量算出処理のうち、アッシュ堆積量算出処理（第１実施形態における図２のステップＳ１０１に相当）を示す流れ図である。図９に示すように、まず、ステップＳ３０１では、履歴式ＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１に到達したか否かを判定し、履歴式ＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１に到達すると（ステップＳ３０１が肯定判定）、ステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、図１０の初期堆積特性を用いて、捕集器４０の前後差圧に基づいてＰＭ堆積量を算出し、ＥＣＵ７０のＥＥＰＲＯＭに記憶する。このとき算出した値を、以下、差圧式遷移点堆積量という。

次いで、ステップＳ３０３では、履歴式ＰＭ堆積量が遷移後計測点Ｚ２に到達したか否かを判定し、履歴式ＰＭ堆積量が遷移後計測点Ｚ２に到達すると（ステップＳ３０３が肯定判定）、ステップＳ３０４に進む。なお、Ｚ１＜Ｚ２である。

次いで、ステップＳ３０４では、図１０の初期堆積特性を用いて、捕集器４０の前後差圧に基づいてＰＭ堆積量を算出し、ＥＣＵ７０のＥＥＰＲＯＭに記憶する。このとき算出した値を、以下、差圧式遷移後計測点堆積量という。

次いで、ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４で算出した差圧式遷移後計測点堆積量から、ステップＳ３０２で算出した差圧式遷移点堆積量を減算して、遷移後ＰＭ増加量を算出する。

ここで、捕集器４０の使用段階が中期であると仮定すると、図１０に示すように、ステップＳ３０２の時に検出される実際の前後差圧は、中期堆積特性（一点鎖線）におけるＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１の時の値Ｐｂとなる。この前後差圧の値Ｐｂと初期堆積特性（実線）から、ステップＳ３０２で算出される差圧式遷移点堆積量はＰＭｂとなる。また、捕集器４０の使用段階が中期である場合、図１０に示すように、ステップＳ３０４の時に検出される実際の前後差圧は、中期堆積特性（一点鎖線）におけるＰＭ堆積量が遷移後計測点Ｚ２の時の値Ｐｃとなる。この前後差圧の値Ｐｃと初期堆積特性（実線）から、ステップＳ３０４で算出される差圧式遷移後計測点堆積量はＰＭｃとなる。

そして、図１０に示すように、捕集器４０の使用段階が初期である場合は、ステップＳ３０５で算出される遷移後ＰＭ増加量はΔＰＭｎｅｗであるが、捕集器４０の使用段階が中期である場合は、ステップＳ３０５で算出される遷移後ＰＭ増加量はΔＰＭｍｉｄとなり、ΔＰＭｎｅｗ＞ΔＰＭｍｉｄとなる。すなわち、捕集器４０の使用段階が初期から中期に至るまで、換言するとアッシュ堆積量が少ない領域では、捕集器４０の使用段階が進むほど、ステップＳ３０５で算出される遷移後ＰＭ増加量は少なくなる。

一方、捕集器４０の使用段階が後期であると仮定すると、図１１に示すように、ステップＳ３０２の時に検出される実際の前後差圧は、後期堆積特性（一点鎖線）におけるＰＭ堆積量が遷移点Ｚ１の時の値Ｐｂとなる。この前後差圧の値Ｐｂと初期堆積特性（実線）から、ステップＳ３０２で算出される差圧式遷移点堆積量はＰＭｂとなる。また、捕集器４０の使用段階が後期である場合、図１１に示すように、ステップＳ３０４の時に検出される実際の前後差圧は、後期堆積特性（一点鎖線）におけるＰＭ堆積量が遷移後計測点Ｚ２の時の値Ｐｃとなる。この前後差圧の値Ｐｃと初期堆積特性（実線）から、ステップＳ３０４で算出される差圧式遷移後計測点堆積量はＰＭｃとなる。

そして、図１１に示すように、捕集器４０の使用段階が初期である場合は、ステップＳ３０５で算出される遷移後ＰＭ増加量はΔＰＭｎｅｗであるが、捕集器４０の使用段階が後期である場合は、ステップＳ３０５で算出される遷移後ＰＭ増加量はΔＰＭｏｌｄとなり、ΔＰＭｎｅｗ＜ΔＰＭｏｌｄとなる。すなわち、捕集器４０の使用段階が後期に至りアッシュ堆積量が多くなった領域では、捕集器４０の使用段階が進むほど、ステップＳ３０５で算出される遷移後ＰＭ増加量は多くなる。

ステップＳ３０５からステップＳ３０６に進むと、ステップＳ３０６では、ステップＳ３０５で算出した遷移後ＰＭ増加量に基づいてアッシュ堆積量を算出する。具体的には、図１２に示すように、アッシュ堆積量が０の初期点から所定値に到達するまでのアッシュ堆積量が少ない領域では、アッシュ堆積量の増加に伴って遷移後ＰＭ増加量が減少し、アッシュ堆積量が所定値に到達した後のアッシュ堆積量が多い領域では、アッシュ堆積量の増加に伴って遷移後ＰＭ増加量が増加する特性線のマップがＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されており、アッシュ堆積量はそのマップから求められる。

そして、前回推定したアッシュ堆積量（以下、前回アッシュ堆積量推定値という）がＥＣＵ７０のＲＯＭに記憶されており、前回アッシュ堆積量推定値が所定値未満の場合は、遷移後ＰＭ増加量が小さくなるほどアッシュ堆積量の推定値が大きくなり、前回アッシュ堆積量推定値が所定値以上の場合は、遷移後ＰＭ増加量が大きくなるほどアッシュ堆積量の推定値が大きくなる。

以上のようにしてアッシュ堆積量を算出した後は、第１実施形態における図２のステップＳ１０２以降の処理を実行する。

本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。 図１のＥＣＵ７０で実行される履歴式ＰＭ堆積量算出処理を示す流れ図である。 総ＰＭ減少量とアッシュの堆積量との関係を示す特性図である。 捕集器内温度とＰＭ減少量との関係を示す特性図である。 アッシュ堆積量とアッシュ補正係数との関係を示す特性図である。 本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置において実行されるアッシュ堆積量算出処理を示す流れ図である。 ＰＭ堆積量と前後差圧との関係を示す特性図である。 遷移前ＰＭ増加量とアッシュ堆積量との関係を示す特性図である。 本発明の第３実施形態に係る排気浄化装置において実行されるアッシュ堆積量算出処理を示す流れ図である。 ＰＭ堆積量と前後差圧との関係を示す特性図である。 ＰＭ堆積量と前後差圧との関係を示す特性図である。 遷移後ＰＭ増加量とアッシュ堆積量との関係を示す特性図である。 捕集器４の要部を拡大した図である。

符号の説明

１…内燃機関、４０…捕集器。

Claims (7)

1. 酸化触媒を担持するとともに内燃機関（１）から排出される排出ガス中のパティキュレートを捕集する捕集器（４０）を備え、
   前記捕集器（４０）のパティキュレートの堆積量が所定値に達すると前記捕集器（４０）に堆積したパティキュレートを燃焼させて前記捕集器（４０）の再生を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   前記内燃機関（１）から前記捕集器（４０）へパティキュレートが流入する量である、ＰＭ流入量を推定するＰＭ流入量推定手段（Ｓ１０２）と、
   前記捕集器（４０）に流入したパティキュレートのうちから、パティキュレートが燃焼し減少する量である、ＰＭ減少量を推定するＰＭ減少量推定手段（Ｓ１０３）と、
   前記捕集器（４０）のアッシュの堆積量を推定するアッシュ堆積量推定手段（Ｓ１０１）と、
   前記アッシュの堆積量が多くなるほど、前記ＰＭ減少量推定手段により推定したＰＭ減少量が少なくなるように補正推定するＰＭ減少量補正推定手段（Ｓ１０５）と、
   前記ＰＭ流入量推定手段により推定するＰＭ流入量と、前記ＰＭ減少量補正推定手段により補正推定するＰＭ減少量とに基づいて、前記パティキュレートの堆積量を推定する履歴式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ１０６）と、を備えることを特徴とする内燃機関用排気浄化装置。
2. 前記ＰＭ減少量補正推定手段（Ｓ１０５）は、前記パティキュレートの堆積量と前記捕集器（４０）内の温度とに基づいて前記アッシュの堆積量が０の状態での前記パティキュレートの減少量を推定して基本ＰＭ減少量とし、前記アッシュの堆積量に応じて前記基本ＰＭ減少量を補正して前記パティキュレートの減少量を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用排気浄化装置。
3. 前記ＰＭ減少量補正推定手段（Ｓ１０５）は、前記捕集器（４０）内の温度が低くなるほど前記パティキュレートの減少量を少なく推定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用排気浄化装置。
4. 前記ＰＭ減少量補正推定手段（Ｓ１０５）は、前記パティキュレートの堆積量と前記捕集器（４０）内の温度とに基づいて前記アッシュの堆積量が０の状態での前記パティキュレートの減少量を推定して基本ＰＭ減少量とし、前記捕集器（４０）内の温度に応じて前記基本ＰＭ減少量を補正して前記パティキュレートの減少量を算出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用排気浄化装置。
5. 前記アッシュ堆積量推定手段（Ｓ１０１）は、前記捕集器（４０）内で過去に燃焼したパティキュレートの総量が多くなるほど前記アッシュの堆積量が多くなるように、前記アッシュの堆積量を推定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用排気浄化装置。
6. 前記アッシュ堆積量推定手段（Ｓ１０１）は、
   前記パティキュレートの堆積量と前記捕集器（４０）の前後差圧とを対応付けるパティキュレート堆積特性に基づき、前記前後差圧を入力として前記パティキュレートの堆積量を推定する差圧式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ２０２、Ｓ２０５）を備え、
   前記パティキュレート堆積特性は、前記パティキュレートの堆積量が０の初期点から遷移点までの第１領域では、前記パティキュレートの堆積量の増加に伴って前記前後差圧が増加し、前記パティキュレートの堆積量が前記遷移点を超えた第２領域では、前記パティキュレートの堆積量の増加に伴って前記前後差圧が前記第１領域よりも緩やかに増加する特性であり、
   前記捕集器（４０）の再生を行った直後に前記差圧式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ２０２）にて推定した前記パティキュレートの堆積量を差圧式再生直後堆積量とし、
   前記履歴式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ１０６）にて推定した前記パティキュレートの堆積量が前記遷移点に到達した時点で、前記差圧式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ２０５）にて推定した前記パティキュレートの堆積量を差圧式遷移点堆積量とし、
   前記差圧式再生直後堆積量と前記差圧式遷移点堆積量との差を遷移前ＰＭ増加量としたとき、
   前記遷移前ＰＭ増加量が少なくなるほど前記アッシュの堆積量が多くなるように、前記アッシュの堆積量を推定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用排気浄化装置。
7. 前記アッシュ堆積量推定手段（Ｓ１０１）は、
   前記パティキュレートの堆積量と前記捕集器（４０）の前後差圧とを対応付ける堆積特性に基づき、前記前後差圧を入力として前記パティキュレートの堆積量を推定する差圧式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ３０２、Ｓ３０４）を備え、
   前記堆積特性は、前記パティキュレートの堆積量が０の初期点から遷移点までの第１領域では、前記パティキュレートの堆積量の増加に伴って前記前後差圧が増加し、前記パティキュレートの堆積量が前記遷移点を超えた第２領域では、前記パティキュレートの堆積量の増加に伴って前記前後差圧が前記第１領域よりも緩やかに増加する特性であり、
   前記捕集器（４０）の再生を行った後、前記履歴式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ１０６）にて推定した前記パティキュレートの堆積量が前記遷移点に到達した時点で、前記差圧式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ３０２）にて推定した前記パティキュレートの堆積量を差圧式遷移点堆積量とし、
   前記履歴式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ１０６）にて推定した前記パティキュレートの堆積量が前記遷移点よりも所定量増加した時点で、前記差圧式ＰＭ堆積量推定手段（Ｓ３０４）にて推定した前記パティキュレートの堆積量を差圧式遷移後計測点堆積量とし、
   前記差圧式遷移点堆積量と前記差圧式遷移後計測点堆積量との差を遷移後ＰＭ増加量としたとき、
   前記遷移後ＰＭ増加量と前記アッシュの堆積量とを対応付けるアッシュ堆積特性に基づき、前記遷移後ＰＭ増加量を入力として前記アッシュの堆積量を推定し、
   前記アッシュ堆積特性は、前記アッシュの堆積量が０の初期点から所定値に到達するまでの領域では、前記アッシュの堆積量の増加に伴って前記遷移後ＰＭ増加量が減少し、前記アッシュの堆積量が所定値に到達した後の領域では、前記アッシュの堆積量の増加に伴って前記遷移後ＰＭ増加量が増加する特性であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用排気浄化装置。

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