JP6770486B2 - エンジンの排気処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、エンジンの排気処理装置に関し、特に、エンジンの排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集して除去するフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）を備える排気処理装置の制御に関する。

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を捕集して除去するフィルタと、フィルタの上流に配置される酸化触媒とを有する排気処理装置が設けられている。このような排気処理装置では、フィルタに堆積しているＰＭの残量（以下「ＰＭ残量」ともいう）が所定量を超えた場合、ＰＭ再生制御が行なわれる。ＰＭ再生制御とは、排気中に再生用の燃料噴射を行なうことによって、酸化触媒に未燃燃料を供給して酸化反応を生じさ、その酸化反応熱で排気温度を上昇させてフィルタの温度をＰＭが燃焼する温度以上かつフィルタが劣化（溶損等）する温度以下に保持する制御である。ＰＭ再生制御によって、フィルタに堆積したＰＭが燃焼除去されるため、ＰＭ残量が減少する。

ＰＭ再生制御は、通常、ＰＭ残量が予め定められた目標値に低下した場合に停止される。しかしながら、酸化触媒が劣化していたり、噴射弁の詰り等によって再生燃料噴射が異常であったりすると、排気温度が十分に上昇せず、その影響でＰＭ残量が目標値に低下せずにＰＭ再生制御が長時間継続してしまい、燃費が悪化することが懸念される。

この点に関連して、特開２００５−２９１０３６号公報（特許文献１）には、ＰＭ再生制御の継続時間が予め定められた許容時間を超えた場合に、燃料が無駄に消費される異常状態であるとして、ＰＭ再生制御を停止することが開示されている。

特開２００５−２９１０３６号公報

しかしながら、特許文献１のように、ＰＭ再生制御の継続時間が予め定められた許容時間を超えたか否かによってＰＭ再生制御の異常の有無を判定する手法では、ＰＭ再生制御の異常の有無を精度よく判定することができないことが懸念される。具体的には、ＰＭ再生制御によるＰＭ残量の減少量は、ＰＭ再生制御の異常の有無によって変化するだけでなく、エンジンの運転状態（エンジンが搭載される車両の走行パターンや環境等）によっても変化し得る。そのため、単にＰＭ再生制御の継続時間を用いるだけでは、ＰＭ再生制御の継続が、ＰＭ再生制御の異常に起因するのか、それともエンジンの運転状態に起因するのかを適切に切り分けることができない。その結果、ＰＭ再生制御の異常の有無を精度よく判定することができないことが懸念される。

本開示は、上述の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、ＰＭ再生制御の異常の有無を精度よく判定することである。

（１） 本開示によるエンジンの排気処理装置は、エンジンの排気通路に設けられ、エンジンから排出される排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタの周辺の温度を検出する少なくとも１つの温度センサと、エンジンの主燃料噴射後にエンジンの運転状態に応じた量の再生燃料噴射を行なうことによって、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する再生制御を実行可能に構成された制御装置とを備える。制御装置は、再生制御の実行が許容される再生制御モード中において、温度センサの検出値から算出されたフィルタの検出温度を用いてフィルタに堆積している粒子状物質の実残量を算出し、エンジンの運転状態によって決まる再生燃料噴射量の指令値から算出されたフィルタの推定温度を用いてフィルタに堆積している粒子状物質の推定残量を算出し、推定残量が目標値に低下し、かつ実残量が目標値に低下していない場合に、再生制御が異常であると判定する。

上記構成によれば、フィルタの検出温度（温度センサの検出値）から算出される実残量とは別に、エンジンの運転状態によって決まる再生燃料噴射量の指令値から算出されるフィルタの推定温度を用いて推定残量が算出される。そして、エンジンの運転状態によって決まる推定残量が目標値に低下しているにも関わらず、実残量が目標値に低下していない場合には、エンジンの運転状態ではなく再生制御の異常によって実残量の減少遅れが生じていることが想定されるため、再生制御が異常であると判定される。その結果、再生制御の異常の有無を精度よく判定することができる。

（２） ある実施の形態においては、制御装置は、実残量が目標値に低下し、かつ推定残量が目標値に低下していない場合に、再生制御が正常であると判定する。

上記構成によれば、推定残量よりも早期に実残量が目標値に低下した場合には、実残量が目標値に低下した時点で再生制御が正常であると判定される。そのため、正常判定に要する時間が、エンジンの運転状態によって不必要に長期化することを抑制することができる。

（３） ある実施の形態においては、制御装置は、フィルタの温度とフィルタに堆積した粒子状物質の減少量との対応関係を示す対応情報を記憶する記憶部を有する。制御装置は、記憶部に記憶された対応情報を参照してフィルタの検出温度に対応する粒子状物質の第１減少量を算出し、第１減少量を用いて実残量を算出する。記憶部に記憶された対応情報を参照してフィルタの推定残量に対応する粒子状物質の第２減少量を算出し、第２減少量を用いて推定残量を算出する。

上記構成によれば、実残量の算出に用いられる対応情報が、推定残量の算出にも流用される。そのため、推定残量を算出するための専用の対応情報を作成することなく、推定残量を容易に算出することができる。

排気処理装置の全体構成図の一例を示す。 ＰＭ再生制御が正常である場合におけるＰＭ実残量Ａｄの変化の一例を模式的に示す図である。 ＰＭ再生制御が異常である場合におけるＰＭ実残量Ａｄの変化の一例を模式的に示す図である。 ＰＭ再生制御が正常である場合におけるＰＭ実残量ＡｄおよびＰＭ推定残量Ａｅの変化の一例を模式的に示す図である。 ＰＭ再生制御が異常である場合におけるＰＭ実残量ＡｄおよびＰＭ推定残量Ａｅの変化の一例を模式的に示す図である。 ＥＣＵの処理手順の一例を示すフローチャートである。 メモリに記憶されているＰＭ生成量マップの一例を示す図である。 メモリに記憶されているＰＭ減少量マップの一例を示す図である。

以下、本開示の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返さない。

図１は、本実施の形態による排気処理装置の全体構成図の一例を示す。この排気処理装置は、エンジン１０の排気を浄化する装置であって、酸化触媒（排気浄化触媒）１３と、フィルタ１４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。

エンジン１０は、一般的なディーゼルエンジンである。なお、エンジン１０はガソリンエンジンであってもよい。エンジン１０には、エンジン回転速度センサ５０が設けられている。エンジン回転速度センサ５０は、エンジン１０の回転速度（以下「エンジン回転速度Ｎｅ」という）を検出し、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

エンジン１０の各気筒には、燃料噴射弁２０が設けられる。各燃料噴射弁２０には、図示しない燃料ポンプによって燃料タンクからの燃料が供給されている。各燃料噴射弁２０は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって作動（開弁）し、各気筒に燃料を噴射する。

以下では、エンジン１０に要求されるパワーをエンジン１０から出力させるために各燃料噴射弁２０から各気筒に燃料を噴射することを「主燃料噴射」と記載し、主燃料噴射によって各気筒に供給される燃料量を「主噴射量Ｆｍ」と記載する。主噴射量Ｆｍは、ＥＣＵ１００から各燃料噴射弁２０に送信される制御信号によって調整される。

エンジン１０には、吸気通路１１と排気通路１２とが接続されている。吸気通路１１には、エアフローメータ４０が設けられる。エアフローメータ４０は、吸気通路１１を流通する吸気流量Ｇａを検出し、検出結果をＥＣＵ１００へ出力する。

排気通路１２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：Diesel Oxidation Catalyst）１３が設けられている。また、排気通路１２における酸化触媒１３よりも下流の部分には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）１４が設けられている。フィルタ１４は、多孔質のセラミック構造体で構成されており、排気中のＰＭはこの多孔質の壁を通過する際に捕集される。

排気通路１２における酸化触媒１３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、図示しない燃料ポンプによって燃料タンクからの燃料が供給されている。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１２における酸化触媒１３よりも上流の部分に燃料を噴射する。

さらに、排気通路１２には、３つの温度センサ６０，７０，８０が設けられる。温度センサ６０は、酸化触媒１３の入口付近を流れる排気の温度Ｔａを検出し、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。温度センサ７０は、フィルタ１４の入口付近を流れる排気の温度（以下「フィルタ入口温度Ｔｂ」ともいう）を検出し、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。温度センサ８０は、フィルタ１４の出口付近を流れる排気の温度（以下「フィルタ出口温度Ｔｃ」ともいう）を検出し、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、およびメモリ１０１を内蔵する。ＥＣＵ１００は、メモリ１０１に記憶された情報および各種センサからの情報などに基づいて、エンジン１０に係る各種制御を実行する。

＜ＰＭ再生制御＞
ＥＣＵ１００は、フィルタ１４に堆積したＰＭを燃焼除去させてフィルタ１４の捕集機能を再生する処理（以下「ＰＭ再生制御」ともいう）を実行可能に構成される。

フィルタ１４に堆積したＰＭを燃焼除去するためには、フィルタ１４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１４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２０による主燃料噴射後に、燃料添加弁３０からＰＭ再生用の燃料を噴射させる。燃料添加弁３０から噴射された燃料が酸化触媒１３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１４上流の排気温度が上昇する。高温の排気がフィルタ１４に供給されることにより、フィルタ１４に堆積したＰＭが燃焼除去され、フィルタ１４の捕集機能が再生される。

以下では、ＰＭ再生用に燃料を噴射することを「再生燃料噴射」と記載し、再生燃料噴射によって噴射される燃料量を「再生噴射量Ｆｓ」と記載する。上述のように、本実施の形態においては、燃料添加弁３０を用いて再生燃料噴射が行なわれるため、再生噴射量Ｆｓは、ＥＣＵ１００から燃料添加弁３０に送信される制御信号によって調整される。なお、再生燃料噴射は必ずしも燃料添加弁３０を用いて行なうことに限定されず、たとえば再生燃料噴射を燃料噴射弁２０を用いて行なうことも可能である。すなわち、燃料添加弁３０を備えない構成においても、ＰＭ再生制御を実行可能である。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０の作動中において、温度センサ７０，８０の検出値を用いて、フィルタ１４の検出温度（以下「ＤＰＦ検出温度」ともいう）Ｔｄを算出する。そして、ＥＣＵ１００は、エンジン回転速度Ｎｅおよび主噴射量Ｆｍを用いてＰＭの生成量を算出するとともに、ＤＰＦ検出温度Ｔｄおよび吸気流量Ｇａを用いてＰＭの減少量を算出し、算出されたＰＭの生成量および減少量を用いてフィルタ１４に堆積しているＰＭの残量（以下「ＰＭ実残量」という）Ａｄを算出する。なお、ＰＭ実残量Ａｄの算出手法については後に詳しく説明する。

ＥＣＵ１００は、算出されたＰＭ実残量Ａｄが許容値ＡＵを超えると、エンジン１０の制御モードを、ＰＭ再生制御の実行が許容されるＰＭ再生モードに設定する。ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生モード中において、所定の条件が成立すると、上述のＰＭ再生制御を実行する。ＰＭ再生制御によって、フィルタ１４に堆積したＰＭが燃焼除去されるため、ＰＭ実残量Ａｄが減少する。

ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生モード中においてＰＭ実残量Ａｄの算出を継続し、ＰＭ実残量Ａｄが予め定められた目標値ＡＬに低下した場合に、ＰＭ再生制御を停止してＰＭ再生モードを終了する。

図２は、ＰＭ再生制御が正常である場合におけるＰＭ実残量Ａｄの変化の一例を模式的に示す図である。図２に示す例では、ＰＭ実残量Ａｄが許容値ＡＵに達した時刻ｔ０にて、エンジン１０の制御モードがＰＭ再生モードに設定され、ＰＭ再生制御が開始されている。

図２に示すように、ＰＭ実残量Ａｄは、ＰＭ再生制御によって徐々に減少していく。そして、ＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下した時刻ｔ１にて、ＥＣＵ２００は、ＰＭ再生制御を停止してＰＭ再生モードを終了する。

＜ＰＭ再生制御の異常判定＞
上述のように、ＰＭ再生制御は、ＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下した場合に停止される。ところが、酸化触媒１３が劣化していたり、燃料添加弁３０の噴孔の詰り等によって再生燃料噴射が異常であったりすると、酸化触媒１３での酸化反応が十分に行われず、排気温度が十分に上昇しない状態となる。このようなＰＭ再生制御の異常が生じると、ＤＰＦ検出温度Ｔｄが十分に上昇せずＰＭ実残量Ａｄの減少が想定よりも遅れて目標値ＡＬになかなか低下しないため、ＰＭ再生制御が長時間継続してしまい、燃費が悪化することが懸念される。

図３は、ＰＭ再生制御が異常である場合におけるＰＭ実残量Ａｄの変化の一例を模式的に示す図である。図３に示す例では、ＰＭ実残量Ａｄが許容値ＡＵに達した時刻ｔ０にてＰＭ再生制御が開始されている。しかしながら、ＰＭ再生制御の異常によって、ＰＭ実残量Ａｄの減少が遅れてしまい、目標値ＡＬに低下せず、ＰＭ再生制御が長時間継続してしまっている。このような状態が継続すると、不必要に燃費が悪化することが懸念される。

そのため、ＰＭ再生モード中において、ＰＭ再生制御の異常の有無を判定し、異常である場合にはその旨をユーザに警告する等の対応をとることが望ましい。

しかしながら、たとえば単純にＰＭ再生制御の継続時間が許容時間を超えたか否かによってＰＭ再生制御の異常の有無を判定する手法では、ＰＭ再生制御の異常の有無を精度よく判定することができないことが懸念される。具体的には、ＰＭ再生制御によるＰＭ残量の減少量（以下、単に「ＰＭ減少量」ともいう）は、ＰＭ再生制御の異常の有無によって変化するだけでなく、エンジン１０の運転状態（エンジン１０が搭載される車両の走行パターンや環境等）によっても変化し得る。そのため、単にＰＭ再生制御の継続時間を用いるだけでは、ＰＭ再生制御の継続が、ＰＭ再生制御の異常に起因するのか、それともエンジン１０の運転状態に起因するのかを適切に切り分けることができない。その結果、ＰＭ再生制御の異常の有無を精度よく判定することができないことが懸念される。

上記の点に鑑み、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、ＰＭ再生モード中において、ＤＰＦ検出温度Ｔｄ（温度センサ７０，８０の検出値）を用いて算出される上述の「ＰＭ実残量Ａｄ」とは別に、エンジン１０の運転状態から推定されるＤＰＦ推定温度Ｔｅを用いて「ＰＭ推定残量Ａｅ」を算出し、ＰＭ実残量ＡｄおよびＰＭ推定残量Ａｅを用いてＰＭ再生制御の異常の有無を判定する。

以下、ＰＭ実残量ＡｄおよびＰＭ推定残量Ａｅを用いてＰＭ再生制御の異常の有無を判定する具体的な手法の一例について説明する。

図４は、ＰＭ再生制御が正常である場合におけるＰＭ実残量ＡｄおよびＰＭ推定残量Ａｅの変化の一例を模式的に示す図である。図４に示す例では、ＰＭ推定残量Ａｅよりも早期にＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下している。この場合には、ＰＭ実残量Ａｄの減少遅れは生じていないと想定される。そのため、ＥＣＵ１００は、ＰＭ推定残量Ａｅよりも早期にＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下した時点（時刻ｔ１）で、ＰＭ再生制御が正常であると判定し、ＰＭ再生制御を停止する。

図５は、ＰＭ再生制御が異常である場合におけるＰＭ実残量ＡｄおよびＰＭ推定残量Ａｅの変化の一例を模式的に示す図である。図５に示す例では、ＰＭ実残量Ａｄよりも早期にＰＭ推定残量Ａｅが目標値ＡＬに低下している。この場合には、エンジン１０の運転状態ではなく、ＰＭ再生制御の異常によってＰＭ実残量Ａｄの減少遅れが生じていることが想定される。そのため、ＥＣＵ１００は、ＰＭ実残量Ａｄよりも早期にＰＭ推定残量Ａｅが目標値ＡＬに低下した時点（時刻ｔ２）で、ＰＭ再生制御が異常であると判定する。なお、図５に示す例では、ＰＭ再生制御が異常であると判定された時刻ｔ２以降もＰＭ再生制御を継続しているが、時刻ｔ２でＰＭ再生制御を停止するようにしてもよい。

図６は、ＥＣＵ１００の処理手順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は、エンジン１０の作動中に所定の演算サイクルで繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ１００は、エンジン回転速度Ｎｅおよび主噴射量Ｆｍを用いて、前回演算時から今回演算時までの期間におけるＰＭ生成量Ｂ（エンジン１０の各気筒で生成されるＰＭの量）を算出する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ１００は、メモリ１０１に予め記憶されているＰＭ生成量マップを参照して、エンジン回転速度Ｎｅおよび主噴射量Ｆｍに対応するＰＭ生成量Ｂを算出する。

図７は、メモリ１０１に記憶されているＰＭ生成量マップの一例を示す図である。ＰＭ生成量マップには、エンジン回転速度Ｎｅおよび主噴射量Ｆｍをパラメータとして、これらのパラメータとＰＭ生成量との対応関係が予め実験等によって求められて記憶されている。ＥＣＵ１００は、図７に示すＰＭ生成量マップを参照して、エンジン回転速度Ｎｅおよび主噴射量Ｆｍに対応するＰＭ生成量を求め、そのＰＭ生成量を「ＰＭ生成量Ｂ」とする。

次いで、ＥＣＵ１００は、温度センサ７０，８０の検出値（フィルタ入口温度Ｔｂおよびフィルタ出口温度Ｔｃ）を用いて、上述のＤＰＦ検出温度Ｔｄを算出する（ステップＳ１１）。ＤＰＦ検出温度Ｔｄは、フィルタ１４の前後に配置された温度センサ７０，８０の検出値を用いて算出される、実際のＤＰＦ温度を示す値である。したがって、ＤＰＦ検出温度Ｔｄは、ＰＭ再生制御の異常が生じていると、その影響を受けて低下する値である。

なお、本実施の形態においては２つの温度センサ７０，８０の検出値を用いてＤＰＦ検出温度Ｔｄを算出するが、ＤＰＦ検出温度Ｔｄの算出に用いられる温度センサは、２つであることに限定されない。たとえば、温度センサ７０，８０の検出値に加えて温度センサ６０の検出値を用いてＤＰＦ検出温度Ｔｄを算出するようにしてもよい。また、温度センサ７０，８０のどちらか一方の検出値を用いてＤＰＦ検出温度Ｔｄを算出するようにしてもよい。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１で算出されたＤＰＦ検出温度Ｔｄ、およびエアフローメータ４０によって検出された吸気流量Ｇａを用いて、前回演算時から今回演算時までの期間におけるＰＭ実減少量Ｃｄを算出する（ステップＳ１２）。

ＥＣＵ１００は、メモリ１０１に記憶されているＰＭ減少量マップ（対応情報）を参照して、ＤＰＦ検出温度Ｔｄおよび吸気流量Ｇａに対応するＰＭ実減少量Ｃｄを算出する。

図８は、メモリ１０１に記憶されているＰＭ減少量マップの一例を示す図である。ＰＭ減少量マップには、ＤＰＦ温度および吸気流量Ｇａをパラメータとして、これらのパラメータとＰＭ減少量との対応関係が予め実験等によって求められて記憶されている。このＰＭ減少量マップにおいては、ＤＰＦ温度が高いほど、また、吸気流量Ｇａが大きいほど、ＰＭ減少量（燃焼除去されるＰＭの量）が大きくなるように設定されている。なお、吸気流量Ｇａは、排気ガス流量を示す値として用いられる。ＥＣＵ１００は、図８に示すＰＭ減少量マップを参照して、ＤＰＦ検出温度Ｔｄおよび吸気流量Ｇａに対応するＰＭ減少量を求め、そのＰＭ減少量を「ＰＭ実減少量Ｃｄ」とする。

次いで、ＥＣＵ１００は、ＰＭ実残量Ａｄを次式（１）によって算出する（ステップＳ１３）。

Ａｄ今回値＝Ａｄ前回値＋Ｂ−Ｃｄ …（１）
式（１）において、「Ａｄ今回値」は今回の演算で算出されるＰＭ実残量Ａｄであり、「Ａｄ前回値」は前回の演算時に算出されたＰＭ実残量Ａｄであり、「Ｂ」は今回の演算でステップＳ１０において算出されたＰＭ生成量Ｂであり、「Ｃｄ」は今回の演算でステップＳ１２において算出されたＰＭ実減少量Ｃｄである。

ＰＭ再生制御中においては、通常、Ｂ＜Ｃｄとなり式（１）の「Ｂ−Ｃｄ」は負の値となるため、ＰＭ実残量Ａｄは徐々に減少される。

次いで、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転状態（エンジン１０が搭載される走行パターン等）によって決まるＰＭ再生噴射量Ｆｓの指令値を用いて、ＤＰＦ推定温度Ｔｅを算出する（ステップＳ１６）。具体的には、ＥＣＵ１００は、目標ＤＰＦ温度と現在の排気の温度（たとえばフィルタ出口温度Ｔｃ）との温度差を算出し、算出された温度差と吸気流量ＧａとからＰＭ再生噴射量Ｆｓの指令値を算出する。ここで、排気の温度および吸気流量Ｇａはエンジン１０の運転状態によって決まるため、ＰＭ再生噴射量Ｆｓの指令値はエンジン１０の運転状態に応じて変化する値となる。そして、ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生噴射量Ｆｓの指令値に応じて酸化触媒１３における発熱量を推定し、推定された発熱量からＤＰＦ推定温度Ｔｅを算出する。したがって、ＤＰＦ推定温度Ｔｅは、エンジン１０の運転状態に応じて変化するが、仮にＰＭ再生制御の異常が生じていたとしても、その影響は受けない。

次いで、ＥＣＵ１００は、メモリ１０１に記憶されている上述の図８に示すＰＭ減少量マップを参照して、ＤＰＦ推定温度Ｔｅおよび吸気流量Ｇａに対応するＰＭ推定減少量Ｃｅを算出する（ステップＳ１７）。すなわち、図８に示すＰＭ減少量マップは、ＰＭ実減少量Ｃｄの算出に用いられるだけでなく、ＰＭ推定減少量Ｃｅの算出にも流用される。ＥＣＵ１００は、図８に示すＰＭ減少量マップを参照して、ＤＰＦ推定温度Ｔｅおよび吸気流量Ｇａに対応するＰＭ減少量を求め、そのＰＭ減少量を「ＰＭ推定減少量Ｃｅ」とする。

次いで、ＥＣＵ１００は、ＰＭ推定残量Ａｅを次式（２）によって算出する（ステップＳ１８）。

Ａｅ今回値＝Ａｅ前回値＋（Ｂ−Ｃｅ）×α …（２）
式（２）において、「Ａｅ今回値」は今回の演算で算出されるＰＭ推定残量Ａｅであり、「Ａｅ前回値」は前回の演算時に算出されたＰＭ推定残量Ａｅであり、「Ｂ」は今回の演算でステップＳ１０において算出されたＰＭ生成量Ｂであり、「Ｃｅ」は今回の演算でステップＳ１７において算出されたＰＭ推定減少量Ｃｅである。

ＰＭ再生制御中においては、通常、Ｂ＜Ｃｅとなり式（２）の「（Ｂ−Ｃｄ）」は負の値となるため、ＰＭ推定残量Ａｅは徐々に減少される。

式（２）において、「α」は、ＰＭ推定残量Ａｅの減少速度を調整するための係数である。α＝１である場合、ＰＭ推定残量Ａｅは、ＰＭ再生制御が正常である場合のＰＭ実残量Ａｄとほぼ同じ減少速度で減少することになる。また、０＜α＜１である場合、ＰＭ再生制御が正常である場合のＰＭ実残量Ａｄよりも遅い減少速度で減少することになる。たとえば、係数αをエンジン１０の運転状態あるいは燃費に応じて調整することで、ＰＭ再生制御の異常判定レベル（異常判定時間）を調整することができる。本実施の形態においては、係数αは、０から１までの範囲のいずれかの値に設定される。

次いで、ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生モード中であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。

ＰＭ再生モード中でない場合（ステップＳ３０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３で算出されたＰＭ実残量Ａｄが許容値ＡＵよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。ＰＭ実残量Ａｄが許容値ＡＵよりも小さい場合（ステップＳ４０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。ＰＭ実残量Ａｄが許容値ＡＵよりも大きい場合（ステップＳ４０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生モードを実行する（ステップＳ４２）。

一方、ＰＭ再生モード中である場合（ステップＳ３０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１３で算出されたＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下し、かつステップＳ１８で算出されたＰＭ推定残量Ａｅが目標値ＡＬに低下していないという正常判定条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ５０）。

正常判定条件が成立している場合（ステップＳ５０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生制御が正常であると判定し（ステップＳ５２）、ＰＭ再生モードを終了する（ステップＳ５４）。

一方、正常判定条件が成立していない場合（ステップＳ５０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１８で算出されたＰＭ推定残量Ａｅが目標値ＡＬに低下し、かつステップＳ１３で算出されたＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下していないという異常判定条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ６０）。

異常判定条件が成立している場合（ステップＳ６０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生制御が異常であると判定し（ステップＳ６２）、ＰＭ再生制御が異常である旨を音声あるいは警告ランプ等の視覚手段によってユーザに警告する処理を行なう（ステップＳ６４）。なお、警告とともに、燃料消費を抑制するためにＰＭ再生モードを異常終了するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、ＰＭ再生モード中において、ＤＰＦ検出温度ＴｄからＰＭ実残量Ａｄを算出するとともに、エンジン１０の運転状態によって決まるＰＭ再生噴射量Ｆｓの指令値からＤＰＦ推定温度Ｔｅを算出する。そして、ＰＭ推定残量Ａｅが目標値ＡＬに低下し、かつＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下していないという異常判定条件が成立した場合には、エンジン１０の運転状態ではなくＰＭ再生制御の異常によってＰＭ実残量Ａｄの減少遅れが生じていることが想定されるため、ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生制御が異常であると判定する。その結果、ＰＭ再生制御の異常の有無を精度よく判定することができる。

特に、ＥＣＵ１００は、ＰＭ再生制御の異常によってＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下しない場合であっても、エンジン１０の運転状態から算出されたＰＭ推定残量Ａｅが目標値ＡＬに低下した時点でＰＭ再生制御が異常であると判定する。そのため、異常判定に要する時間をエンジン１０の運転状態に応じて可変とすることができ、異常判定に要する時間がＰＭ再生制御の異常によって不必要に長期化することを抑制することができる。

また、ＥＣＵ１００は、ＰＭ実残量Ａｄが目標値ＡＬに低下し、かつＰＭ推定残量Ａｅが目標値ＡＬに低下していないという正常判定条件が成立した場合に、ＰＭ再生制御が正常常であると判定する。そのため、正常判定に要する時間が、エンジン１０の運転状態に応じて不必要に長期化することを抑制することができる。

さらに、本実施の形態においては、図８に示すＰＭ減少量マップが、ＰＭ実減少量Ｃｄの算出に用いられるだけでなく、ＰＭ推定減少量Ｃｅの算出にも流用される。そのため、ＰＭ推定残量Ａｅを算出するためのＰＭ推定減少量Ｃｅを算出するための専用のＰＭ減少量マップを作成する必要がなくなるため、ＰＭ推定残量ＡｅをＰＭ実残量Ａｄと同様のロジックで容易に算出することができる。

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。

１０ エンジン、１１ 吸気通路、１２ 排気通路、１３ 酸化触媒、１４ フィルタ（ＤＰＦ）、２０ 燃料噴射弁、３０ 燃料添加弁、４０ エアフローメータ、５０ エンジン回転速度センサ、６０，７０，８０ 温度センサ、１００ ＥＣＵ、１０１ メモリ。

Claims (3)

1. エンジンの排気処理装置であって、
   前記エンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンから排出される排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタの周辺の温度を検出する少なくとも１つの温度センサと、
   前記エンジンの主燃料噴射後に前記エンジンの運転状態に応じた量の再生燃料噴射を行なうことによって、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する再生制御を実行可能に構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記再生制御の実行が許容される再生制御モード中において、
   前記温度センサの検出値から算出された前記フィルタの検出温度を用いて前記フィルタに堆積している粒子状物質の実残量を算出し、
   前記エンジンの運転状態によって決まる再生燃料噴射量の指令値から算出された前記フィルタの推定温度を用いて前記フィルタに堆積している粒子状物質の推定残量を算出し、
   前記推定残量が目標値に低下し、かつ前記実残量が前記目標値に低下していない場合に、前記再生制御が異常であると判定する、エンジンの排気処理装置。
2. 前記制御装置は、前記実残量が目標値に低下し、かつ前記推定残量が前記目標値に低下していない場合に、前記再生制御が正常であると判定する、請求項１に記載のエンジンの排気処理装置。
3. 前記制御装置は、前記フィルタの温度と前記フィルタに堆積した粒子状物質の減少量との対応関係を示す対応情報を記憶する記憶部を有し、
   前記制御装置は、
   前記記憶部に記憶された前記対応情報を参照して前記フィルタの検出温度に対応する前記粒子状物質の第１減少量を算出し、前記第１減少量を用いて前記実残量を算出し、
   前記記憶部に記憶された前記対応情報を参照して前記フィルタの推定残量に対応する前記粒子状物質の第２減少量を算出し、前記第２減少量を用いて前記推定残量を算出する、請求項１または２に記載のエンジンの排気処理装置。

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