JP5869421B2 - パティキュレート堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、パティキュレート堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化装置に関し、特に内燃機関の排出ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタユニットの前後差圧を基にそのフィルタユニットの再生要求時期相当のパティキュレートの堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化装置に関する。

車両用内燃機関の排気浄化システムにおいては、排出ガス中のパティキュレート（微粒子;ＰＭ（粒子状物質）ともいう）の捕集機能を有するフィルタユニットの前後差圧を差圧センサにより検出し、その検出差圧に基づいてフィルタユニットに堆積したパティキュレートの堆積量を推定算出することで、圧損上昇時にフィルタユニットの再生処理を実行するものが一般に知られている。

このような排気浄化システムに装備される従来のパティキュレート堆積量推定装置としては、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）内に堆積するアッシュの堆積量を車両の走行距離から推定した結果を基に、アッシュ堆積によるＤＰＦ前後差圧の増大率およびアッシュ堆積による差圧分を算出する一方、運転中のＤＰＦ前後差圧を検出し、ＤＰＦ内のパティキュレートの堆積による差圧分を、検出されたＤＰＦ前後差圧と、算出済みの圧損倍率およびアッシュ堆積による差圧分とから算出するものがある（例えば、特許文献１参照）。

この装置では、アッシュの堆積に伴うフィルタ有効容量の減少によるフィルタ前後差圧の増大率を圧損倍率として、その圧損倍率によりＤＰＦ再生直後のＤＰＦ前後差圧の検出値を補正することで、アッシュ堆積によるフィルタ有効容量の減少の影響を抑えるようになっている。また、ＤＰＦにおいて、パティキュレートの堆積量が増加する期間と再生処理によりパティキュレートが燃焼し減少する期間とでは、ＤＰＦ前後差圧の検出値が同一であってもパティキュレートの実堆積量が異なることになるヒステリシス特性が生じることを考慮し、そのヒステリシス特性を実験的に求めておき、前述のパティキュレートの堆積による差圧分からＤＰＦ内のパティキュレート堆積量への変換特性を、パティキュレートの増加期間か減少期間かによって切り替えるようにしている。

なお、ここにいうアッシュとは、ＤＰＦの再生処理温度では燃えずにＤＰＦ内に残留し易い粉体状物質であり、主に排出ガス中の潤滑油に含まれるカルシウム（Ｃａ）成分とフィルタ上にＰＭと共に吸着される燃料中の硫黄（Ｓ）成分が結合して生成される硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）等で構成されるものである。

特開２００７−１６６８４号公報（段落〔００３４〕、段落〔００４１〕および図３）

しかしながら、上述のような従来のパティキュレート堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化装置にあっては、車両走行距離等に基づくアッシュ堆積量の推定結果を用いてパティキュレート堆積量を推定していたため、フィルタ内のアッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制することができなかった。

すなわち、従来のパティキュレート堆積量推定装置では、前述のヒステリシス特性を考慮して、差圧からパティキュレート堆積量への変換特性の切替えを行っているものの、基本的に走行距離の増加に応じてそのヒステリシス全体が高差圧側にシフトするような補正傾向となってしまい、アッシュ堆積層によるＰＭのフィルタ効果等による前述のヒステリシス特性の変化を考慮するようなものとはなっていなかった。そのため、差圧からパティキュレート堆積量への変換特性をＰＭ堆積量の増加期間と減少期間で切り替えたとしても、同一のＤＰＦ前後差圧の検出値に対して実際のパティキュレート堆積量が相違することになり、パティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制することが困難になっていた。その結果、フィルタユニットの再生処理のインターバルを長くして内燃機関の燃費を改善することが困難であった。

そこで、本発明は、フィルタ内のアッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制することができるパティキュレート堆積量推定装置を提供し、併せて、フィルタユニットの再生処理のインターバルを長くして内燃機関の燃費を改善することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供するものである。

本発明に係るパティキュレート堆積量推定装置は、上記課題の解決のため、（１）内燃機関の排気通路中でパティキュレートを捕集するフィルタユニットの上流側と下流側の間の差圧を差圧センサにより検出し、該差圧センサの検出差圧を基に、前記フィルタユニットに堆積したパティキュレートの堆積量が該パティキュレートを除去する再生処理の開始時期に対応する再生要求堆積量に達しているか否かを判定するパティキュレート堆積量推定装置であって、前記再生処理として異なる時期に実行される第１の再生処理および第２の再生処理のうち、先に実行される前記第１の再生処理が終了するときの前記差圧センサの検出差圧に基づく第１の検出値を、後に実行される前記第２の再生処理が終了するときまでメモリに記憶保持させ、前記第２の再生処理が終了するときの前記差圧センサの検出差圧に基づく第２の検出値と前記メモリに記憶させた前記第１の検出値との差分値に応じて前記再生要求堆積量を補正することを特徴とする。

この発明では、第１の再生処理が終了するときの差圧センサの検出差圧に基づく第１の検出値は、第１の再生処理で除去できなかったアッシュの堆積量の影響を受け、第２の再生処理が終了するときの差圧センサの検出差圧に基づく第２の検出値は、第２の再生処理で除去できなかったアッシュの堆積量の影響を受けるものとなる。したがって、第２の再生処理の終了時に算出されるこれら第１、第２の検出値の差分値は、第１の再生処理直後から第２の再生処理終了時までのアッシュの堆積量の変化の影響を受けるものとなる。その結果、この差分値に応じて再生要求堆積量を補正することで、フィルタユニット内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理の開始要求時期が補正されることになり、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制することができるパティキュレート堆積量推定装置となる。なお、ここにいう再生要求堆積量は、パティキュレートの堆積量を直接求めるものに限らず、それに応じて変化する差圧その他の値であってもよい。

本発明のパティキュレート堆積量推定装置においては、（２）前記第１の再生処理および前記第２の再生処理が、それぞれ前記パティキュレートの自燃温度より低い温度で実行される低温再生処理であり、前記第１の検出値および前記第２の検出値が、それぞれ前記低温再生処理の前後における前記差圧センサの検出差圧の差であることが好ましい。

この場合、低温再生処理の前後における差圧センサの検出差圧の差は、フィルタユニット内のアッシュの堆積量変化によって大きく変化する傾向があり、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制できることとなる。

なお、ここにいう低温再生処理は、差圧センサの検出差圧を基に再生要求堆積量に達したことが検出された時点から、予め設定された一定時間、あるいは、運転状態に応じて可変設定される再生処理時間の間、連続的に実行されるのがよい。また、前記差分値を予め設定された縮小条件で縮小した差圧補正値を算出し、前記再生要求差圧値の設定値を前記差圧補正値によって補正することで、再生要求差圧値の急な変動を抑制しつつ再生要求差圧値を精度良く補正可能となる。

あるいは、本発明のパティキュレート堆積量推定装置においては、（３）前記第１の再生処理および前記第２の再生処理が、それぞれ前記パティキュレートの自燃温度より高い温度で実行される高温再生処理であり、前記第１の検出値および前記第２の検出値が、それぞれ前記高温再生処理が終了するときの前記差圧センサの検出差圧であってもよい。

この場合、各再生処理の終了時にはパティキュレートが十分に除去され、各再生処理が終了するときの差圧センサの検出差圧は、その再生処理で除去できなかったアッシュの堆積量に略対応して変化するものとなる。したがって、フィルタユニット内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理の開始要求時期が的確に補正されることになる。

本発明のパティキュレート堆積量推定装置においては、（４）前記再生要求堆積量に対応する前記差圧の値を再生要求差圧値として予め設定し、該再生要求差圧値の設定値を前記差分値に基づき補正することが好ましい。

これにより、再生処理の開始要求時期を容易にかつ的確に判定可能となる。

上記（４）の構成を有するパティキュレート堆積量推定装置においては、（５）前記内燃機関の吸入空気流量または排出ガス流量を検出する流量センサと、前記フィルタユニットの温度を検出する温度センサと、が設けられ、前記再生要求差圧値が、前記吸入空気流量または排出ガス流量と前記フィルタユニットの温度とがそれぞれの基準値にある基準状態での前記再生要求堆積量に対応する値に設定されるとともに、前記差圧センサの検出差圧が、前記流量センサの検出流量および前記温度センサの検出温度に基づいて前記基準状態での検出差圧値に変換されて、前記再生要求差圧値と比較されることが好ましい。

この場合、内燃機関の運転状態の変化によりフィルタユニットの実際の前後差圧が変化し、差圧センサの検出差圧が変化しても、基準状態における差圧値として再生要求差圧値と比較されることになり、再生処理の開始時期に対応する再生要求堆積量に達しているか否かを的確に判定可能となる。

本発明のパティキュレート堆積量推定装置においては、（６）前記第２の再生処理は、前記第１の再生処理の次に実行される該第１の再生処理と同種の再生処理であることが好ましい。

この場合、再生処理が実行される度にその再生処理前後におけるフィルタユニット内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量が補正されることになり、常に好適なインターバルで再生処理を実行できることとなる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、（７）上記（１）ないし（６）のいずれかの構成を有する請求項に記載されたパティキュレート堆積量推定装置を備える内燃機関の排気浄化装置であって、前記フィルタユニットの内部の温度を前記パティキュレートの自燃温度より低い低温再生処理温度に上昇させて前記パティキュレートを除去する低温再生処理機構と、前記再生要求堆積量の補正後に前記フィルタユニットの内部の温度を前記パティキュレートの自燃温度以上の高い温度に上昇させて前記パティキュレートを強制的に除去する高温再生処理機構と、を備えたことを特徴とする。

したがって、本発明の内燃機関の排気浄化装置では、フィルタユニット内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量が補正され、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきが十分に抑制される。しかも、低温再生処理によりフィルタユニットの圧損を抑えつつ再生要求堆積量を好適な値に維持し、高温再生処理を実行することで、パティキュレートの堆積量が再生要求堆積量を超過するようなことが確実に防止される。よって、フィルタユニットの再生処理のインターバルを長くして内燃機関の燃費を改善することができる内燃機関の排気浄化装置となる。

本発明によれば、フィルタユニット内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量を補正するようにしているので、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制することができるパティキュレート堆積量推定装置を提供することができる。その結果、フィルタユニットの再生処理のインターバルを長くして内燃機関の燃費を改善することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るパティキュレート堆積量推定装置を備えた内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るパティキュレート堆積量推定装置で実行される再生要求差圧値の補正処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るパティキュレート堆積量推定装置を備えた内燃機関の排気浄化装置の作用説明図である。 本発明の第２実施形態に係るパティキュレート堆積量推定装置で実行される再生要求差圧値の補正処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るパティキュレート堆積量推定装置を備えた内燃機関の排気浄化装置の作用説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係るパティキュレート堆積量推定装置を備えた内燃機関の排気浄化装置を示す図であり、本発明を差圧センサ付きのフィルタユニットを備えた多気筒内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）に適用した場合を例示している。

まず、構成について説明する。

図１に示す本実施形態のエンジン１０は、複数、例えば４つの気筒１１を有している。このエンジン１０には、各気筒１１内の図示しない燃焼室に吸気通路１３を通して空気を吸入させる吸気装置１４と、燃焼室内に燃料（例えば軽油）を噴射する燃料噴射ノズル１５ａを有するコモンレール式の燃料噴射装置１５と、燃焼室からの排出ガスを外部に排気させる排気装置１７とが装備されている。また、図示しないが、エンジン１０には、その排気の一部を吸気側に還流させ再循環させるＥＧＲ装置（排気再循環機構）と、排気装置１７内の排気エネルギを利用して吸気装置１４内の空気を圧縮し、エンジン１０の各気筒１１内の燃焼室に空気を過給する排気ターボ過給機とが、装備されている。さらに、エンジン１０には、燃焼室に吸気通路１３を通して空気を吸入させるときに開弁する吸気弁と、燃焼室からの排出ガスを排気装置１７側に排出させるときに開弁する排気弁と、これら吸気弁および排気弁をクランク軸の回転角に応じてそれぞれ開閉動作させる動弁機構とが、それぞれ設けられている。

吸気装置１４は、吸気マニホールド１４ａとそれより上流側の吸気管１４ｂとを有している。詳細を図示しないが、吸気装置１４は、さらに、吸気管１４ｂの上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナと、排気ターボ過給機の吸入空気コンプレッサより下流側の吸気通路内で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラと、新気の吸入流量［ｇ／ｓ］を検出するエアフローメータと、エンジン１０内への吸気流量を調整可能なディーゼルスロットル開度制御アクチュエータとを備えている。これらの構成自体は公知のものと同様である。

燃料噴射装置１５は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、この低圧ポンプからの燃料を高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧して吐出する高圧燃料ポンプ４６と、この高圧燃料ポンプ４６からの燃料が導入されるコモンレール４５とを備えている。

この燃料噴射装置１５の燃料噴射ノズル１５ａは、例えば電磁駆動されるニードル弁で構成され、コモンレール４５を通して供給される燃料（例えば軽油）を、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０からの噴射指令信号に対応するタイミングおよび噴射期間で燃焼室内に噴射するようになっている。

吸気装置１４の上流側には、新気の吸入流量［ｇ／ｓ］を検出するエアフローメータ４８（流量センサ）が設けられており、コモンレール４５にはその内部の燃料圧力を検出する燃料圧力センサ４９が装着されている。

なお、各燃焼室は、ピストンより上方側の各気筒１１の内部に形成されており、ピストンの往復運動に伴って燃焼室の容積が変化するとともにクランク軸が回転する。このクランク軸の回転角度位置はクランク角センサ２３によって検出され、図示しないアクセルペダルの踏込み率であるアクセル開度は、アクセル開度センサ２４によって検出されるようになっている。

排気装置１７は、排気マニホールド３８と、それより下流側の排気通路３１ａを形成する排気管３１と、排気管３１に装着された触媒３２付きのＤＰＦユニット３３（フィルタユニット）で構成された排気浄化ユニット４０と、を含んで構成されている。

図１中では詳細断面構造を図示せず、その排気通過方向における配置の前後関係のみを模式的に示すが、ＤＰＦユニット３３は、多孔質のセラミック基材の出入り口を交互に栓詰め等により目塞ぎして、エンジン１０の排出ガスが各通路を形成する基材の壁を通過して隣の通路から出る下流側に流れるように構成されており、エンジン１０の排気中に含まれるパティキュレート、例えば煤（ＳＯＯＴ）等のＰＭを基材中で捕集する機能を有している。

触媒３２は、例えばエンジン１０の排出ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化させてＰＭを低温燃焼させる二酸化窒素（ＮＯ_２）を生成したり、排出ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させて浄化したりすることができる貴金属触媒からなる酸化触媒である。この触媒３２は、後述する燃料添加等により排出ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ）が増量されるときにその酸化反応によって排出ガス温度を上昇させ、ＤＰＦユニット３３内をＰＭの自燃温度以上の高温に昇温させることができるようになっている。

また、ＤＰＦユニット３３の多孔質のセラミック基材には、少なくとも排気通路の内壁面上に分散されて貴金属触媒が担持されており、ＤＰＦユニット３３は、この貴金属触媒の近傍領域においては、多孔質のセラミック基材の内壁面上に堆積するＰＭをその自燃温度未満の低温であっても連続的に酸化除去することができるようになっている。

勿論、排気浄化ユニット４０は、ＤＰＦユニット３３のようなパティキュレートフィルタを含む他の任意の構成とすることができる。例えば、ＤＰＦユニット３３の多孔質のセラミック基材に貴金属触媒とＮＯｘ吸蔵材とを含むＮＯｘ吸蔵・還元型の触媒を担持させて、排気浄化ユニット４０内に導入される排出ガスの空燃比がリーン（酸化雰囲気）となる通常運転時にはＮＯｘ（ＮＯ_２やＮＯ）を吸蔵させる一方、排気浄化ユニット４０内に導入される排出ガスの空燃比が理論空燃比かそれ以上にリッチ（還元雰囲気）となるときには、そのＮＯｘ吸蔵材に吸蔵していたＮＯｘを還元・放出させることもできる。

燃料噴射装置１５には、さらに、ＥＣＵ５０からの燃料添加指令信号に応じて開閉し、低圧燃料ポンプで汲み上げた燃料の一部を排気装置１７内に噴射することができる燃料添加弁３９が併設されている。

この燃料添加弁３９は、ＥＣＵ５０からの燃料添加指令信号であるＯＮ／ＯＦＦパルス信号に応じて開閉する電磁弁を内蔵しており、低圧燃料ポンプから供給される燃料を、ＥＣＵ５０からの指令信号に対応する噴射時期に一定の噴射率で噴射できるようになっている。また、燃料添加弁３９は、排気マニホールド３８の内部であってエンジン１０の特定の気筒１１、例えば第４気筒の排気行程で、その特定の気筒１１から排気されるときに添加燃料を噴射するようになっている。

そして、燃料添加弁３９による燃料添加が選択的に実行され、エンジン１０の排出ガス中に未燃燃料が投入されるとき、その投入量に応じて触媒３２により排出ガス中の未燃燃料が酸化反応して排気温度が例えばＰＭの自燃温度以上に高まり、ＤＰＦユニット３３の内部の温度が例えばＤＰＦユニット３３のセラミック基材内に侵入し捕集されているＰＭを除去する再生処理が実行されるようになっている。

すなわち、燃料添加弁３９およびＥＣＵ５０は、ＤＰＦユニット３３の内部の温度をＰＭの自燃温度以上の高温の再生処理温度（例えば摂氏６００度程度）に上昇させてパティキュレートを除去する高温再生処理機構として機能し得る。なお、燃料添加弁３９による燃料添加時の燃料量を制御することで、再生処理温度を低温再生処理温度と高温再生処理温度とに切り替えることもできるが、この点については後述する。

ＤＰＦユニット３３の再生処理は、ＥＣＵ５０により、エンジン１０の燃料噴射条件を切替え制御することで、実行することもできる。燃料噴射条件を切替え制御するとは、燃料添加弁３９による燃料添加を実行すること以外に、ＤＰＦユニット３３に捕集されたＰＭの堆積量が所定量以上になったことを条件に、燃焼室内へのポスト噴射を実行させたり、アフタ噴射またはリッチ燃料噴射を実行させたりすることであり、これらのうち少なくとも１つの燃料噴射が実行されることによってエンジン１０の排気温度が高められる。また、ＤＰＦユニット３３の多孔質のセラミック基材にＮＯｘ吸蔵・還元型の触媒を担持させる場合に、エンジン１０の燃料噴射条件を切替え制御することにより排気浄化ユニット４０内における吸蔵・還元雰囲気の切替えを行うことで連続的な低温再生処理を実行させる一方、燃料添加弁３９による燃料添加の実行により強制的な再生処理を実行することも考えられる。

排気浄化ユニット４０には、触媒３２およびＤＰＦユニット３３の上流側と下流側の間の差圧、すなわち、触媒３２およびＤＰＦユニット３３を通過するガスの通過前後の差圧を検出する差圧センサ３４が装着されているとともに、ＤＰＦユニット３３の内部の温度を検出する温度センサ４２が装着されている。なお、以下の説明では、排気浄化ユニット４０の触媒３２およびＤＰＦユニット３３の意で、単にＤＰＦユニット３３という。

差圧センサ３４は、ＤＰＦユニット３３の入口側（上流側）のガスの圧力を導入する第１ガス圧力導入管部３４ａと、ＤＰＦユニット３３の出口側（下流側）のガスの圧力を導入する第２ガス圧力導入管部３４ｂと、第１および第２ガス圧力導入管部３４ａ，３４ｂからの上流側および下流側のガス圧力を受圧してこれらの圧力の差である前後差圧を検出するセンサ本体部３４ｃとによって構成されている。

この差圧センサ３４は、温度センサ４２、エアフローメータ４８およびＥＣＵ５０と共に、本発明にいうパティキュレート堆積量推定装置を構成している。

前述の燃料添加弁３９による燃料添加、エンジン１０の燃料噴射条件の切替え制御、低圧燃料ポンプの通電制御、燃料噴射ノズル１５ａによる燃料噴射制御、ディーゼルスロットル開度制御やＥＧＲ弁の開度制御等は、ＥＣＵ５０により実行される。

ＥＣＵ５０は、具体的なハードウェア構成は図示しないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリでもよい）を含み、さらに、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路と、アクチュエータ類の駆動回路等を有する出力インターフェース回路とを含んで構成されている。

ＥＣＵ５０の入力インターフェース回路には、前述のクランク角センサ２３、アクセル開度センサ２４、差圧センサ３４、温度センサ４２、エアフローメータ４８および燃料圧力センサ４９の他に、エンジン１０の内部の潤滑油の温度を検出する油温センサ２６や、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ２７等が接続されている。ＥＣＵ５０の出力インターフェース回路には、燃料添加弁３９、低圧燃料ポンプ、燃料噴射ノズル１５ａ、ディーゼルスロットル弁、ＥＧＲ弁等のアクチュエータ類が接続されている。

このＥＣＵ５０は、機能的には、燃料添加弁３９や燃料噴射ノズル１５ａによる燃料噴射を制御する燃料噴射条件の切替え制御部５１と、差圧センサ３４の検出差圧、温度センサ４２の検出温度およびエアフローメータ４８の検出吸入空気量（流量）に基づいてＤＰＦユニット３３の再生処理の要否を判定する再生時期判定処理部５２と、後述する第１の検出値や第２の検出値をバックアップＲＡＭ等に記憶保存可能なメモリ部５３とを有している。

このＥＣＵ５０は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムを実行することにより、各種センサ情報やバックアップメモリに記憶された設定情報等に基づき、ＤＰＦユニット３３の再生処理に関連して、以下のような複数の機能を発揮するようになっている。

まず、ＥＣＵ５０は、所定時間毎に、差圧センサ３４の検出差圧を基に、ＤＰＦユニット３３における再生処理の要否を判定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、ＤＰＦユニット３３に堆積したパティキュレートの堆積量がそのパティキュレートを除去する再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量に達するか否かを、所定時間毎に判定する機能を有している。

また、ＥＣＵ５０は、ＤＰＦユニット３３のパティキュレートの堆積量が再生要求堆積量に達したときには、再生処理が要求される時期に達したと判定して、燃料添加弁３９による燃料の添加等の実行時期および噴射量を算出し、その算出結果に対応する燃料添加指令信号を燃料噴射ノズル１５ａの電磁弁部に出力して、ＤＰＦユニット３３の再生処理を実行させるようになっている。

さらに、ＥＣＵ５０は、再生処理として異なる時期に実行される第１の再生処理および第２の再生処理のうち、先に実行される第１の再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧に基づく第１の検出値を、後に実行される第２の再生処理が終了するときまでメモリ部５３の所定の記憶領域に記憶保持させる。そして、第２の再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧に基づく第２の検出値とメモリ部５３に記憶させた第１の検出値との差分値に応じて、再生要求堆積量を補正するようになっている。ここで、第２の再生処理は、例えば第１の再生処理の次に実行される同一種類の再生処理である。

具体的には、第１の再生処理および第２の再生処理は、例えばそれぞれパティキュレートの自燃温度より高い温度で実行される高温再生処理であり、第１の検出値および第２の検出値は、それぞれ高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧である。

なお、第１の再生処理および第２の再生処理は、それぞれパティキュレートの自燃温度より低い温度で実行される低温再生処理であってもよいが、その場合、第１の検出値および第２の検出値は、それぞれ低温再生処理の前後における差圧センサ３４の検出差圧の差であるのがよい（低温再生処理の場合については、後述する）。

前述の再生要求堆積量は、これに対応する差圧の値である再生要求差圧値として予め設定されてメモリ部５３に記憶保存されており、その再生要求差圧値の設定値が前述の差分値に基づいて補正されるようになっている。

この再生要求差圧値は、エアフローメータ４８の検出流量と温度センサ４２の検出温度とがそれぞれの基準値にある基準状態での再生要求堆積量に対応する値Ｐｏｘｉに設定されてメモリ部５３に記憶保存されており、差圧センサ３４の検出差圧は、エアフローメータ４８の検出流量と温度センサ４２の検出温度とに基づいて、その基準状態での検出差圧値Ｐに変換され、再生要求差圧値Ｐｏｘｉと比較されるようになっている。

より具体的には、差圧センサ３４の検出差圧をΔＰとすると、それに対応する検出差圧値Ｐは、次の（１）式を用いて基準状態での検出差圧値Ｐに変換される。

Ｐ＝ΔＰ／（Ｇａ×（Ｔ／５７３）） ・・・（１）
ここで、Ｔ［Ｋ］は、温度センサ４２の検出温度をケルビンで表した温度値であり、Ｇａは吸入空気流量［ｇ／ｓ］である。

すなわち、差圧センサ３４の検出差圧値ΔＰは、現在の吸入空気量Ｇａをエンジン１０の通常運転時の典型的な状態であるフィルタ内部温度が摂氏３００度であるときの流量に置き換えたときの、単位流量当りの検出差圧に相当する検出差圧値Ｐに置き換えられることになり、エンジン１０の運転状態変化による検出差圧の影響が除かれたＤＰＦユニット３３内のパティキュレート堆積量の影響が的確に反映された差圧値となる。

ＥＣＵ５０は、このようにして、エンジン１０の運転中に時々刻々と変化する吸入空気量Ｇａ（それに対応する排出ガス流量）やフィルタ内部温度Ｔに影響されて変動する検出差圧Δｐを、基準状態での検出差圧値Ｐに変換することで、その基準状態での再生要求堆積量に対応する再生要求差圧値Ｐｏｘｉ（再生処理の開始時期の判定差圧）と比較可能な値に補正する。

より具体的には、前述の第１の検出値および第２の検出値は、それぞれ高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧である。また、第１の検出値は、先に実行される高温再生処理である第１の再生処理が終了するときに、その終了時点における差圧センサ３４の検出差圧Δｐから求めた基準状態での検出差圧値Ｐに相当する値であり、前回の高温再生処理終了時の第１の検出値としてメモリ部５３に保存されるときには、前回の差圧値Ｐ´として保存される。一方、第２の検出値は、第１の再生処理より後、例えば前回の第１の再生処理の次に実行される次の高温再生処理としての第２の再生処理が終了するときに、その終了時点における差圧センサ３４の検出差圧Δｐから求めた基準状態での検出差圧値Ｐに相当する値である。

そして、ＥＣＵ５０は、今回の高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧Δｐに基づく第２の検出値Ｐと、メモリ部５３に記憶させた前回の高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧Δｐに基づく第１の検出値Ｐ´との差分値ΔＰｏｘｉを、アッシュの堆積量変化による再生開始時期への影響分として、次の（２）式により算出するとともに、次の（３）式により、再生要求差圧値Ｐｏｘｉを補正するようになっている。なお、(３）式中の左辺のＰｏｘｉが今回補正された再生要求差圧値であり、右辺のＰｏｘｉは前回算出された補正前の再生要求差圧値である。

ΔＰｏｘｉ＝Ｐ−Ｐ´ ・・・（２）
Ｐｏｘｉ＝Ｐｏｘｉ−ΔＰｏｘｉ ・・・（３）
ＥＣＵ５０は、また、この再生要求差圧値Ｐｏｘｉの補正値算出と併せて、今回の差圧センサ３４の検出差圧Δｐに基づく基準状態での検出差圧値Ｐ_ｎを、前回の差圧センサ３４の検出差圧Δｐに基づく基準状態での検出差圧値Ｐ_ｎ−１と置き換える記憶値の更新処理を実行するようになっている。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態のパティキュレート堆積量推定装置においては、ＥＣＵ５０により図２に示すような再生処理制御プログラムが所定時間毎に繰り返し実行されることで、ＤＰＦユニット３３のパティキュレートの堆積量が再生要求堆積量に達したときには、再生処理が要求される時期に達したと判定される。そして、再生処理が要求される時期に達したと判定されると、燃料添加弁３９による燃料の添加等の実行時期および噴射量が算出され、その算出結果に対応する燃料添加指令信号が燃料噴射ノズル１５ａの電磁弁部に出力されて、ＤＰＦユニット３３の再生処理が実行される。

図２に示すこの再生処理制御プログラムでは、まず、エンジン１０の油温や冷却水温度等が計測される（ステップＳ１１）。

次いで、エンジン１０の油温や冷却水温度が所定温度、例えばそれぞれ摂氏８０度以上であり、エンジン１０の暖機完了状態かそれに近い状態となっているか否かがチェックされる（ステップＳ１２）。そして、エンジン１０の油温や冷却水温度が所定温度以上になると、現在の吸入空気量Ｇａ、差圧センサ３４の検出差圧Δｐ、ＤＰＦユニット３３の内部温度Ｔが計測される（ステップＳ１３）。

次いで、差圧センサ３４の検出差圧Δｐと吸入空気量Ｇａおよび内部温度Ｔとを基に、（１）式によって基準状態での検出差圧値Ｐが算出され、この検出差圧値Ｐが再生処理の開始が要求される再生要求差圧値Ｐｏｘｉ以上か否かが判別される（ステップＳ１４）。

そして、検出差圧値Ｐが再生要求差圧値Ｐｏｘｉ以上になると（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、次いで、燃料添加弁３９による燃料の添加の実行時期および噴射量が算出され、その算出結果に対応する燃料添加指令信号が燃料添加弁３９に出力される。したがって、特定の気筒１１から排気されるときに添加燃料が噴射され、ＤＰＦユニット３３の内部温度が例えばＤＰＦユニット３３内に捕集されているＰＭの自燃温度以上の高温再生温度に高められ、ＰＭが酸化除去される（ステップＳ１５）。

次いで、差圧センサ３４の検出差圧Δｐと吸入空気量Ｇａおよび内部温度Ｔとを基に、（１）式によって基準状態での検出差圧値Ｐが算出され、算出された検出差圧値Ｐが再生処理の終了が要求される差圧Ｐ_０以下であるか否かが判別される（ステップＳ１６）。

そして、検出差圧値Ｐが再生終了要求差圧Ｐ_０以下になるまで、ＰＭを酸化除去する再生処理が継続される一方、検出差圧値Ｐが再生終了要求差圧Ｐ_０以下になると（ステップＳ１６でＹＥＳの場合）、次いで、燃料添加弁３９による燃料の添加が停止されて、ＤＰＦユニット３３の再生処理が終了する（ステップＳ１７）。

次いで、今回の高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧Δｐと吸入空気量Ｇａおよび内部温度Ｔとを基に、（１）式によって検出差圧値Ｐが算出され、この今回（ｎ回目）の検出差圧値Ｐが第２の検出値としてメモリ部５３の所定の記憶領域（第２の検出値領域）に記憶保存される（ステップＳ１８）。なお、これに先立って、メモリ部５３には、前回の高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧Δｐと吸入空気量Ｇａおよび内部温度Ｔとを基に算出された前回（ｎ−１回目）の検出差圧値Ｐ´が、第１の検出値としてメモリ部５３の所定の記憶領域（第１の検出値領域）に保存されている。

次いで、メモリ部５３に記憶された今回の高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧Δｐに基づく第２の検出値Ｐと、メモリ部５３に記憶された前回の高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧Δｐに基づく第１の検出値Ｐ´との差分値ΔＰｏｘｉが、アッシュの堆積量変化による再生開始時期への影響分として、（２）式により算出される（ステップＳ１９）。

次いで、今回の差圧センサ３４の検出差圧Δｐに基づく基準状態での検出差圧値Ｐを差圧値Ｐ_ｎとするとともに、前回の差圧センサ３４の検出差圧Δｐに基づく基準状態での検出差圧値Ｐ´をＰ_ｎ−１として、前回の検出差圧値Ｐ_ｎ−１を今回の検出差圧値Ｐ_ｎに置き換える記憶値の更新処理が実行される（ステップＳ２０）。勿論、このＰ_ｎは次回の処理においては前回の検出差圧値となる。

次いで、前回算出されてメモリ部５３に記憶保存されている補正前の再生要求差圧値Ｐｏｘｉと今回算出された差分値ΔＰｏｘｉとを基に、（３）式により再生要求差圧値Ｐｏｘｉが補正され、メモリ部５３に記憶される再生要求差圧値Ｐｏｘｉがこの補正後の値に更新される（ステップＳ２１）。

このような本実施形態では、前回の再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧に基づく検出差圧値Ｐ´が、前回の再生処理で除去できなかったアッシュの堆積量の影響を受け、今回の再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧に基づく検出差圧値Ｐが、今回の再生処理で除去できなかったアッシュの堆積量の影響を受けるものとなる。したがって、今回の再生処理の終了時に算出されるこれらの検出値Ｐ，Ｐ´の差分値ΔＰｏｘｉは、前回の再生処理直後から今回の再生処理終了時までのアッシュ堆積量の変化の影響を受けるものとなる。

ここで、ＰＭ堆積量の変化によるＤＰＦユニット３３の前後差圧の変化と、その前後差圧に対するアッシュ堆積量の変化の影響について考察する。

図３（ａ）に示すように、アッシュの堆積量が非常に少ない初期の段階（アッシュ堆積前）においては、同図中に右上向きの矢印で示すようにＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量の増加に伴って検出差圧値Ｐに相当する差圧ΔＰ／Ｇａが増加するＰＭ堆積量増加期間と、同図中に左下向きの矢印で示すように再生処理によるＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量の減少に伴って検出差圧値Ｐに相当する差圧ΔＰ／Ｇａが減少するＰＭ堆積量減少期間（再生処理期間）とでは、前述のヒステリシス特性によって、差圧センサ３４の検出差圧が同一であってもパティキュレートの実堆積量に大きなばらつきΔＱｂが生じ得る。

一方、エンジン１０の使用期間が長くなりアッシュの堆積量が増加した段階（アッシュ堆積後）になると、図３（ｂ）中に実線で示すように、ＰＭ堆積量増加期間とＰＭ堆積量減少期間（再生処理期間）とでの差圧センサ３４の検出差圧に対するパティキュレート実堆積量のばらつき量ΔＱａが、同図中に点線で示す初期のヒステリシス特性に対して小さくなる傾向が生じる。この現象は、アッシュがその粒径に広い分布を有しながらも専ら１．５μｍ以下の微粒径が大半（例えば９０％以上）を占める細かい粉体であり、多孔質の基材中の多数のガス通路の出入口を交互に目塞ぎしたようなＤＰＦユニット３３内におけるアッシュの堆積量が増加すると、ＤＰＦユニット３３の基材中や基材の内壁面近傍にＰＭに対しフィルタ効果を生じ得るアッシュ堆積層が比較的安定した性状で形成されることによるものと考えられる。

一方、本実施形態では、第１の検出値である検出差圧値Ｐ´および第２の検出値である検出差圧値Ｐは、それぞれ高温再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧Δｐの値であるから、各再生処理の終了時にはパティキュレートが十分に除去されていることになり、各再生処理が終了するときの差圧センサ３４の検出差圧Δｐは、その再生処理で除去できなかったアッシュの堆積層からその堆積量に応じた影響を受けつつ変化するものとなる。

そして、今回の再生処理の終了時に算出される前述の検出差圧値Ｐ，Ｐ´の差分値ΔＰｏｘｉは、前回の再生処理直後から今回の再生処理終了時までのアッシュ堆積量の変化の影響を受けるものであって、図３（ｂ）中に点線で示す初期のヒステリシス特性と同図中に実線で示すヒステリシス特性との間での差圧センサ３４の検出差圧に対するパティキュレート実堆積量のばらつき量ΔＱｂ、ΔＱａの差に対応する検出差圧値のばらつきの縮小量に相当するものとなる。

その結果、この差分値ΔＰｏｘｉに応じて再生要求堆積量相当の判定差圧Ｐｏｘｉを補正し、ＤＰＦユニット３３内のアッシュ堆積量の変化に応じて再生処理の開始要求時期の判定閾値を補正することで、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを抑制し、ＤＰＦユニット３３の再生処理のインターバルを長くしてエンジン１０の燃費を改善することができることとなる。

すなわち、本実施形態では、再生要求堆積量に対応する差圧の値を再生要求差圧値Ｐｏｘｉとして予め設定し、その再生要求差圧値Ｐｏｘｉの設定値を差分値ΔＰｏｘｉに基づき補正するので、再生処理の開始要求時期を容易にかつ的確に判定できることとなる。

また、本実施形態では、エンジン１０の運転状態の変化により差圧センサ３４の検出差圧Δｐが変化しても、基準状態における差圧値Ｐとして再生要求差圧値Ｐｏｘｉと比較されることで、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制しながら、ＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量が再生処理の開始時期に対応する再生要求堆積量に達しているか否かを的確に判定できる。

加えて、再生処理が実行される度にその再生処理前後におけるＤＰＦユニット３３内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量が補正されることになるから、常に好適なインターバルで再生処理を実行できることとなる。

このように、本実施形態のパティキュレート堆積量推定装置においては、ＤＰＦユニット３３内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量を補正するようにしているので、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制することができるパティキュレート堆積量推定装置を提供することができる。その結果、ＤＰＦユニット３３の再生処理のインターバルを長くして内燃機関の燃費を改善することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することができるものである。

（第２実施形態）
図４および図５は、本発明の第２実施形態に係るパティキュレート堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化装置において実行される再生処理制御プログラムとそれによる作用を説明する図である。なお、本実施形態は、第１実施形態と略同一のシステム構成を有するので、第１実施形態と同一または類似する構成について図１に示された第１実施形態中の対応する構成要素の符号を用いて説明することとし、以下、第１実施形態との相違点について図４のフローチャートと図５の作用説明図を用いて、第１実施形態との相違する点について説明する。

本実施形態においては、本発明にいう第１の再生処理および第２の再生処理が、それぞれパティキュレートの自燃温度より低い温度で実行される低温再生処理となっており、第１の検出値および第２の検出値が、それぞれ低温再生処理の前後における差圧センサ３４の検出差圧の差となっている。

具体的には、ＥＣＵ５０は、燃料添加弁３９による燃料添加時の燃料量を制御することで、その添加燃料量が少なく、ＤＰＦユニット３３の内部温度がＤＰＦユニット３３内に捕集されているＰＭの自燃温度未満の低温再生温度に高められる低温再生処理と、その添加燃料量が多く、ＤＰＦユニット３３の内部温度がＤＰＦユニット３３内に捕集されているＰＭの自燃温度以上の高温再生温度に高められる高温再生処理とを切り替えることができるようになっている。

すなわち、燃料添加弁３９およびＥＣＵ５０は、ＤＰＦユニット３３の内部の温度をＰＭの自燃温度より低い低温再生処理温度（例えば摂氏５００度以下）に上昇させてパティキュレートを除去する低温再生処理機構、および、ＤＰＦユニット３３の内部の温度をＰＭの自燃温度より高い温度（例えば摂氏６３０度以上）に上昇させてＰＭを強制的に除去する高温再生処理機構として機能し得るようになっている。

このＥＣＵ５０は、差圧センサ３４の検出差圧Δｐを基にエンジン１０の通常運転中における検出差圧値Ｐが再生要求差圧値Ｐｏｘｉに達したことが検出された時点から、予め設定された一定時間、あるいは、運転状態に応じて可変設定される再生処理時間の間、低温再生処理を連続的に実行させるようになっている。

また、ＥＣＵ５０は、低温再生処理が開始されるときの検出差圧値Ｐ（ここでは再生処理の開始時期と判定された時点の検出差圧値であるから、Ｐ＝Ｐｏｘｉ）を処理前の検出差圧値としてメモリ部５３の処理前検出差圧値の記憶領域に記憶させておき、今回の低温再生処理が完了するとき、その低温再生処理の直後における検出差圧値Ｐｒｏｘｉとメモリ部５３に記憶保存されている今回の低温再生処理の直前の検出差圧値Ｐｏｘｉとの差圧差ΔＰ_ｎを第２の検出値として次の（４）式により算出し、メモリ部５３の差分値記憶領域に記憶させるようになっている。

ΔＰ_ｎ ＝Ｐｏｘｉ − Ｐｒｏｘｉ ・・・（４）
さらに、ＥＣＵ５０は、今回の低温再生処理が完了するときに算出された差圧差ΔＰ_ｎと、前回の低温再生処理が完了するときに（４）式により算出されメモリ部５３に記憶されていた第１の検出値としての差圧差ΔＰ_ｎ−１とを基に、今回算出した差圧差ΔＰ_ｎと前回算出された差圧差ΔＰ_ｎ−１との差分値（ΔＰ_ｎ−ΔＰ_ｎ−１）を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、その差分値を予め設定された縮小係数ｋにより縮小した差圧補正値を算出し、次の（５）式により、その差圧補正値を用いて、再生要求差圧値Ｐｏｘｉの設定値を補正するようになっている。

Ｐｏｘｉ ＝Ｐｏｘｉ − ｋ・（ΔＰ_ｎ−ΔＰ_ｎ−１） ・・・（５）
加えて、ＥＣＵ５０は、再生要求差圧値Ｐｏｘｉの補正処理後に、高温再生処理により強制的にＰＭを除去する完全ＰＭ再生処理を実行させる機能を有している。

図４に示すように、本実施形態に再生処理制御プログラムにおいては、まず、エンジン１０の油温や冷却水温度等が計測され（ステップＳ３１）、その油温や冷却水温度が所定温度以上で、エンジン１０の暖機完了状態かそれに近い状態となっているか否かがチェックされる（ステップＳ３２）。そして、エンジン１０の油温や冷却水温度が所定温度以上になっていれば、現在の吸入空気量Ｇａ、差圧センサ３４の検出差圧Δｐ、ＤＰＦユニット３３の内部温度Ｔが計測される（ステップＳ３３）。次いで、差圧センサ３４の検出差圧Δｐと吸入空気量Ｇａおよび内部温度Ｔとを基に、（１）式によって基準状態での検出差圧値Ｐが算出され、この検出差圧値Ｐが再生処理の開始が要求される再生要求差圧値Ｐｏｘｉ以上か否かが判別される（ステップＳ３４）。

ここまでの処理は、第１実施形態の場合と略同様であるが、本実施形態では、検出差圧値Ｐが再生要求差圧値Ｐｏｘｉ以上になると（ステップＳ３４でＹＥＳの場合）、次に、低温再生処理を実行する条件にて、燃料添加弁３９による燃料の添加の実行時期および噴射量が算出され、その算出結果に対応する燃料添加指令信号が燃料添加弁３９に出力される。すなわち、検出差圧値Ｐが再生要求差圧値Ｐｏｘｉ以上になってから一定期間の間、エンジン１０の特定の気筒１１から排気される度に燃料添加弁３９から添加燃料が噴射され、ＤＰＦユニット３３の内部温度がＤＰＦユニット３３内に捕集されているＰＭの自燃温度未満の低温再生温度、例えば摂氏５００度に高められる（ステップＳ３５）。

このとき、ＤＰＦユニット３３内の通路内壁面近傍に担持された貴金属触媒の作用により、多孔質のセラミック基材の内壁面近傍に堆積するＰＭがその自燃温度未満の低温で連続的に酸化除去される、低温再生処理が実行されることになる。

そして、一定期間が経過し、今回の低温再生処理が完了するときには、その時点における差圧センサ３４の検出差圧Δｐを基に処理後の検出差圧値Ｐｒｏｘｉが算出されてメモリ部５３に格納される（ステップＳ３６）。

次いで、今回の低温再生処理の完了時点（低温再生処理の後）における検出差圧値Ｐｒｏｘｉとメモリ部５３に記憶保存されているその低温再生処理前の検出差圧値Ｐｏｘｉとの差圧差ΔＰ_ｎ が算出される（ステップＳ３７）。

このとき、低温再生処理前の検出差圧値Ｐｏｘｉは、ＤＰＦユニット３３内の排気通路の略全域にＰＭ堆積層が形成された状態下で、そのＰＭ堆積層と前回の完全ＰＭ再生処理（高温再生処理）でも除去できなかったアッシュ堆積層との影響を受けた差圧値となっている。一方、低温再生処理直後の検出差圧値Ｐｒｏｘｉは、再生要求差圧Ｐｏｘｉを生じさせたＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積層のうち、排気通路の内壁面近傍に担持された貴金属触媒の近傍領域（内壁面近傍領域）おいてのみＰＭが確実に酸化除去され、その内壁面近傍領域から外れる領域に残った一定量のＰＭ堆積層（再生要求差圧Ｐｏｘｉを生じさせる堆積量−低温再生処理によるＰＭ酸化除去量）の影響を受けた差圧値となる。また、低温再生処理中にＤＰＦユニット３３内に侵入するＰＭは、ＤＰＦユニット３３の内壁面近傍領域から外れる領域にまで堆積しているＰＭ堆積層のフィルタ効果により、ＤＰＦユニット３３の内壁面近傍領域内に侵入し難い。

したがって、今回の低温再生処理が完了するときに算出される差圧差ΔＰ_ｎと、前回の低温再生処理が完了するときに算出されメモリ部５３に記憶されていた差圧差ΔＰ_ｎ−１との差分値（ΔＰ_ｎ−ΔＰ_ｎ−１）は、低温再生処理直後にＤＰＦユニット３３の内壁面近傍領域から外れる領域に残った一定量のＰＭ堆積層の影響が相殺され、前回の低温再生処理直後から今回の低温再生処理終了時までのアッシュ堆積量の変化の影響のみを受けるものとなる。

次いで、算出済みの差分値（ΔＰ_ｎ−ΔＰ_ｎ−１）を縮小係数ｋにより縮小した差圧補正値を用いて、再生要求差圧値Ｐｏｘｉが補正され、その設定値が更新される（ステップＳ３８）。

そして、その再生要求差圧値Ｐｏｘｉの補正処理後に、高温再生処理により強制的にＰＭを除去する完全ＰＭ再生処理が実行される（ステップＳ３９）。なお、高温再生処理の終了手順は、前述の第１実施形態におけるそれと同様である。

このような本実施形態では、差分値（ΔＰ_ｎ−ΔＰ_ｎ−１）の算出時に、低温再生処理直後にＤＰＦユニット３３の内壁面近傍領域から外れる領域に残った一定量のＰＭ堆積層の影響が相殺されて、前回の低温再生処理直後から今回の低温再生処理終了時までのアッシュ堆積量の変化の影響のみを受けるものとなる。

したがって、ＤＰＦユニット３３内のアッシュの堆積量変化に応じて再生要求差圧値Ｐｏｘｉが補正され、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきが十分に抑制されることになり、前述の第１の実施形態と同様な効果が得られることになる。

また、本実施形態では、第１の再生処理および前記第２の再生処理が、それぞれＰＭの自燃温度より低い温度で実行される低温再生処理であり、第２の検出値である差圧差ΔＰ_ｎと第１の検出値である差圧差ΔＰ_ｎ−１とが、それぞれ低温再生処理の前後における差圧センサ３４の検出差圧Δｐの差に相当する値（低温再生処理直後前の検出差圧値Ｐ＝Ｐｏｘｉと低温再生処理直後の検出差圧値Ｐｒｏｘｉとの差圧差）である。

図５に示すように、差圧センサ３４の検出差圧Δｐに対応する検出差圧値Ｐが同図中のＰＭ再生開始差圧（再生要求差圧値）Ｐｏｘｉに達した時点から、今回の低温再生処理が一定時間実行され、その処理直後の差圧センサ３４の検出差圧Δｐに対応する検出差圧値Ｐｒｏｘｉに達する時点で、再生要求差圧値Ｐｏｘｉが補正されると、その直後に完全ＰＭ再生処理として実行される高温再生処理期間およびその後のＰＭ堆積量の増加期間においては、更新後の再生要求差圧値Ｐｏｘｉを用いてＰＭ堆積量を推定することができる。

しかも、図５に示すように、低温再生処理直後にＤＰＦユニット３３の内壁面近傍領域から外れる領域に残った一定量のＰＭ堆積層を強制再生するときには、差圧センサ３４の検出差圧Δｐに対応する（検出差圧値Ｐに相当する）差圧ΔＰ／Ｇａと、ＤＰＦユニット３３内のＰＭ堆積量とが精度良く対応し、しかも、その直線性が得られる。したがって、検出差圧値Ｐが再生終了要求差圧Ｐ_０に達するときにはＰＭが確実に除去された状態となる。

本実施形態においても、ＤＰＦユニット３３内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量を補正するようにしているので、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制することができるパティキュレート堆積量推定装置を提供することができる。

また、前述の第１実施形態の場合と同様に、再生要求差圧値Ｐｏｘｉを好適な値に維持し、的確な再生処理を実行することで、パティキュレートの堆積量が再生要求堆積量を超過するようなことを確実に防止しつつ、ＤＰＦユニット３３の再生処理のインターバルを長くして、エンジン１０の燃費を改善することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。

なお、上述の各実施形態においては、排気浄化処理用を行うフィルタユニットとしてＤＰＦユニット３３を例示したが、本発明は、フィルタを有する従来の各種の排気浄化装置でそのフィルタユニットの前後差圧を検出してパティキュレート堆積量を推定する場合にも適用できる。また、差圧センサが、ガス処理ユニットの上流側のガス圧力と下流側のガス圧力とをそれぞれ検出し、それらの圧力検出値の差を算出して差圧値を求めるものであってもよいことはいうまでもない。

また、第２実施形態では、低温再生処理と高温再生処理を併用していたが、低温再生処理のみを繰り返す排気浄化装置で、そのパティキュレート堆積量を推定する場合にも、本発明が適用可能であることは、いうまでもない。

さらに、上述の各実施形態においては、再生処理の要求時期に対応する再生要求堆積量を再生要求差圧値としたが、再生要求堆積量を算出してもよいことはいうまでもない。

以上説明したように、本発明は、フィルタユニット内のアッシュの堆積量変化に応じて再生処理要求時期に対応する再生要求堆積量を補正するようにしているので、アッシュの堆積量変化によるパティキュレート堆積量の推定値のばらつきを十分に抑制することができるパティキュレート堆積量推定装置を提供することができる。その結果、フィルタユニットの再生処理のインターバルを長くして内燃機関の燃費を改善することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。このような本発明は、フィルタユニットの前後差圧を基に再生要求時期相当のパティキュレート堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定装置および内燃機関の排気浄化装置全般に有用である。

１０ エンジン（内燃機関）
１１ 気筒
１４ 吸気装置
１５ 燃料噴射装置
１５ａ 燃料噴射ノズル
１７ 排気装置
２３ クランク角センサ
２４ アクセル開度センサ
２６ 油温センサ
２７ 水温センサ
３１ 排気管
３２ 触媒（貴金属触媒）
３３ ＤＰＦユニット（フィルタユニット）
３４ 差圧センサ
３９ 燃料添加弁（高温再生処理機構、低温再生処理機構）
４０ 排気浄化ユニット
４２ 温度センサ
４５ コモンレール
４８ エアフローメータ
４９ 燃料圧力センサ
５０ ＥＣＵ（電子制御ユニット、高温再生処理機構、低温再生処理機構）
５１ 燃料噴射条件の切替え制御部
５２ 再生時期判定処理部
５３ メモリ部
Ｐ 検出差圧値
Ｐ_０ 再生終了要求差圧
Ｐ_ｎ 検出差圧値（第２の検出値）
Ｐ_ｎ−１ 検出差圧値（第１の検出値）
Ｐｏｘｉ 再生要求差圧値（再生要求堆積量、低温再生処理の前の検出差圧値）
Ｐｒｏｘｉ 検出差圧値（低温再生処理の後の検出差圧値）
Δｐ 差圧センサの検出差圧
ΔＰ_ｎ 低温再生処理前後の差圧差（第２の検出値）
ΔＰ_ｎ−１ 低温再生処理前後の差圧差（第１の検出値）
ΔＰｏｘｉ 差分値
ΔＱｂ、ΔＱａ ＰＭ堆積量のばらつき

Claims (5)

1. 内燃機関の吸入空気流量または排出ガス流量を検出する流量センサと、前記内燃機関の排気通路中でパティキュレートを捕集するフィルタユニットの温度を検出する温度センサと、前記フィルタユニットの上流側と下流側の間の差圧を検出する差圧センサと、を備え、前記差圧センサの検出差圧を基に、前記フィルタユニットに堆積したパティキュレートの堆積量が該パティキュレートを除去する再生処理の開始時期に対応する再生要求堆積量に達しているか否かを判定するパティキュレート堆積量推定装置であって、
   前記再生要求堆積量に対応する前記差圧の値を、前記吸入空気流量または排出ガス流量と前記フィルタユニットの温度とがそれぞれの基準値にある基準状態での前記再生要求堆積量に対応する再生要求差圧値として設定し、
   前記差圧センサの検出差圧を、前記流量センサの検出流量および前記温度センサの検出温度に基づき前記基準状態での検出差圧値に変換して、前記再生要求差圧値と比較する一方、
   前記再生処理として異なる時期に実行される第１の再生処理および第２の再生処理のうち、先に実行される前記第１の再生処理が終了するときの前記差圧センサの検出差圧に基づく前記基準状態での検出差圧値の第１の検出値を、後に実行される前記第２の再生処理が終了するときまでメモリに記憶保持させ、
   前記第２の再生処理が終了するときの前記差圧センサの検出差圧に基づく前記基準状態での検出差圧値の第２の検出値と前記メモリに記憶させた前記第１の検出値との差分値に応じて、前記第２の検出値が前記第１の検出値より大きいときに前記再生要求差圧値の設定値を小さくするように補正することを特徴とするパティキュレート堆積量推定装置。
2. 前記第１の再生処理および前記第２の再生処理が、それぞれ前記パティキュレートの自燃温度より低い温度で実行される低温再生処理であり、
   前記第１の検出値および前記第２の検出値が、それぞれ前記低温再生処理の前後における前記差圧センサの検出差圧の差であることを特徴とする請求項１に記載のパティキュレート堆積量推定装置。
3. 前記第１の再生処理および前記第２の再生処理が、それぞれ前記パティキュレートの自燃温度より高い温度で実行される高温再生処理であり、
   前記第１の検出値および前記第２の検出値が、それぞれ前記高温再生処理が終了するときの前記差圧センサの検出差圧であることを特徴とする請求項１に記載のパティキュレート堆積量推定装置。
4. 前記第２の再生処理は、前記第１の再生処理の次に実行される該第１の再生処理と同種の再生処理であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載のパティキュレート堆積量推定装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載されたパティキュレート堆積量推定装置を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記フィルタユニットの内部の温度を前記パティキュレートの自燃温度より低い低温再生処理温度に上昇させて前記パティキュレートを除去する低温再生処理機構と、
   前記再生要求堆積量の補正後に前記フィルタユニットの内部の温度を前記パティキュレートの自燃温度以上の高い温度に上昇させて前記パティキュレートを強制的に除去する高温再生処理機構と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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