WO2015141139A1 - 内燃機関のｐｍ検出装置 - Google Patents

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Definitions

  • Example 1 of the present disclosure will be described with reference to FIGS.
  • a cooling water temperature sensor 26 for detecting the cooling water temperature and a knock sensor 27 for detecting knocking are attached to the cylinder block of the engine 11.
  • a crank angle sensor 29 that outputs a pulse signal every time the crankshaft 28 rotates by a predetermined crank angle is attached to the outer peripheral side of the crankshaft 28, and the crank angle and the engine are determined based on the output signal of the crank angle sensor 29. The rotation speed is detected.
  • the outputs of these various sensors are input to an electronic control unit (ECU) 30.
  • the ECU 30 is mainly composed of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a storage medium that is a built-in ROM, so that the fuel injection amount, the ignition timing, and the like according to the engine operating state.
  • the throttle opening (intake air amount) and the like are controlled.
  • the resistance value between the electrodes of the PM sensor 33 and the PM adhering amount show a certain correlation, but the PM adhering to the PM sensor 33
  • the relationship between the resistance value between the electrodes of the PM sensor 33 and the PM adhesion amount changes. Accordingly, when the operating condition of the engine 11 changes and the particle size distribution of PM discharged from the engine 11 changes, the particle size distribution of PM adhering to the PM sensor 33 changes, and the PM sensor 33 has a gap between the electrodes.
  • the relationship between the resistance value and the PM adhesion amount that is, the relationship between the output signal of the PM sensor 33 and the PM adhesion amount) changes.
  • the ECU 30 determines in 101 whether or not a predetermined execution condition is satisfied, for example, based on whether or not a condition that can prevent the PM sensor 33 from being wet is satisfied.
  • the wetness of the PM sensor 33 is a state in which condensed water adheres to the PM sensor 33.
  • the condition for avoiding the wetness of the PM sensor 33 is, for example, that the exhaust temperature of the engine 11 or the temperature of the exhaust pipe 23 is equal to or higher than a predetermined temperature, or the elapsed time or running time after the engine 11 is started Is a predetermined time or more.
  • the routine is terminated without executing the processing after 102.
  • the process returns to 103 and the process of reading the air-fuel ratio of the engine 11 is repeated.
  • the ECU 30 calculates the PM adhesion amount based on the output signal of the PM sensor 33, the map of the PM adhesion amount is changed according to the air / fuel ratio of the engine 11, whereby the air / fuel ratio of the engine 11 is changed.
  • the PM adhesion amount is corrected according to the above.
  • the particle size distribution of PM discharged from the engine 11 changes according to the rotation speed and load of the engine 11, and the particle size distribution of PM adhering to the PM sensor 33 changes accordingly.
  • the relationship between the resistance value between the electrodes and the PM adhesion amount that is, the relationship between the output signal of the PM sensor 33 and the PM adhesion amount) changes.
  • the ECU 30 executes the PM adhesion amount estimation routine of FIG. 4, thereby correcting the PM adhesion amount according to the operating conditions of the engine 11.
  • the rotational speed and load of the engine 11 are used as operating conditions. That is, when calculating the PM adhesion amount based on the output signal of the PM sensor 33, the PM adhesion amount is corrected according to the rotational speed and load of the engine 11. Specifically, the PM adhesion amount is corrected according to the rotation speed and load of the engine 11 by changing the map of the PM adhesion amount according to the rotation speed and load of the engine 11.
  • the particle size distribution of the PM adhering to the PM sensor 33 changes according to the rotational speed and load of the engine 11, and the relationship between the output signal of the PM sensor 33 and the amount of PM adhering changes. Then, the PM adhesion amount is corrected to obtain the PM adhesion amount with high accuracy.
  • the ECU 30 proceeds to 202 and executes regeneration control for removing PM adhering to the detection unit of the PM sensor 33. After completion of the regeneration control, the ECU 30 proceeds to 203 and reads the rotational speed and load of the engine 11. In this case, the load is an intake air amount or an intake pressure.
  • the ECU 30 proceeds to 204 and determines whether or not a predetermined period has elapsed from the end of the regeneration control. If the ECU 30 determines in 204 that the predetermined period has not elapsed since the end of the regeneration control, the process returns to 203 and the process of reading the rotational speed and load of the engine 11 is repeated.
  • the ECU 30 proceeds to 207 and refers to the map of the PM adhesion amount to calculate or estimate the PM adhesion amount according to the output signal of the PM sensor 33.
  • the ECU 30 corrects the PM adhesion amount according to the rotational speed and the load of the engine 11 when calculating the PM adhesion amount based on the output signal of the PM sensor 33.
  • the particle size distribution of the PM adhering to the PM sensor 33 changes according to the rotational speed and load of the engine 11, and the relationship between the output signal of the PM sensor 33 and the amount of PM adhering changes.
  • the PM adhesion amount can be accurately obtained by correcting the PM adhesion amount.
  • the PM adhesion amount of the PM sensor 33 can be accurately determined regardless of the rotational speed and load of the engine 11, and the PM detection accuracy by the PM sensor 33 can be improved.
  • the ECU 30 executes the PM adhesion amount estimation routine of FIG. 6, thereby correcting the PM adhesion amount according to the operating conditions of the engine 11.
  • In-cylinder wet information a parameter having a correlation with the in-cylinder wet amount
  • the PM adhesion amount is corrected according to the in-cylinder wet information of the engine 11.
  • the PM adhesion amount is corrected according to the in-cylinder wet information of the engine 11 by changing the map of the PM adhesion amount according to the in-cylinder wet information of the engine 11.
  • the particle size distribution of the PM adhering to the PM sensor 33 changes in accordance with the in-cylinder wet amount of the engine 11, and the relationship between the output signal of the PM sensor 33 and the PM adhesion amount changes. Then, the PM adhesion amount is corrected to obtain the PM adhesion amount with high accuracy.
  • the ECU 30 proceeds to 302 and executes regeneration control for removing PM adhering to the detection unit of the PM sensor 33. After completion of the regeneration control, the ECU 30 proceeds to 303 and reads at least one of the coolant temperature of the engine 11, the fuel injection timing, and the number of split injections as in-cylinder wet information of the engine 11.
  • the wet amount in the cylinder changes according to the coolant temperature of the engine 11.
  • the in-cylinder wet amount changes according to the fuel injection timing of the engine 11. Furthermore, in the case of performing split injection in which fuel for the required injection amount of the engine 11 is divided into multiple injections, the in-cylinder wet amount changes according to the number of injections of the split injection. Accordingly, the coolant temperature, the fuel injection timing, and the number of divided injections are all parameters that have a correlation with the in-cylinder wet amount.
  • the ECU 30 proceeds to 304 and determines whether or not a predetermined period has elapsed from the end of the regeneration control. If the ECU 30 determines in 304 that the predetermined period has not elapsed since the end of the regeneration control, the process returns to 303 and the process of reading the in-cylinder wet information of the engine 11 is repeated.
  • the ECU 30 determines in 304 that the predetermined period has elapsed since the end of the regeneration control, the ECU 30 proceeds to 305 and reads the output signal of the PM sensor 33.
  • the PM adhesion amount is determined according to the in-cylinder wet information of the engine 11 (a parameter having a correlation with the in-cylinder wet amount). to correct.
  • the particle size distribution of the PM adhering to the PM sensor 33 changes in accordance with the in-cylinder wet amount of the engine 11, and the relationship between the output signal of the PM sensor 33 and the PM adhesion amount changes.
  • the PM adhesion amount can be accurately obtained by correcting the PM adhesion amount.
  • the PM adhesion amount of the PM sensor 33 can be accurately determined without being influenced by the in-cylinder wet amount of the engine 11, and the PM detection accuracy by the PM sensor 33 can be improved.
  • the present invention is not limited to this. Other parameters having a correlation with the in-cylinder wet amount may be used.
  • the present disclosure is applied to a system in which the PM sensor 33 is provided on the downstream side of the GPF 25.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the system or GPF in which the PM sensor is provided on the upstream side of the GPF.
  • the present disclosure may be applied to a system in which only the PM sensor is provided with the PM attached, and the PM adhesion amount of the PM sensor may be calculated or estimated.
  • the engine may be controlled so as to reduce the PM emission amount of the engine (for example, reduce the in-cylinder wet amount of the engine) based on the calculated PM adhesion amount.
  • the present disclosure is applied to a direct injection gasoline engine.
  • the present disclosure is not limited to this, and any engine in which the particle size distribution of PM changes according to the operating conditions of the engine can be used. Even a diesel engine or an intake port injection type gasoline engine can be implemented by applying the present disclosure.

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Abstract

　ＥＣＵ（３０）は、ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係を規定したマップを参照して、ＰＭセンサ（３３）の出力信号に応じたＰＭ付着量を算出する。その際、エンジン（１１）の空燃比に応じて、エンジン（１１）から排出されるＰＭの粒径分布が変化し、それに応じて、ＰＭセンサ（３３）に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ（３３）の電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係が変化する。このような特性に着目して、ＰＭセンサ（３３）の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン（１１）の空燃比に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン（１１）の空燃比に応じてＰＭ付着量を補正する。

Description

内燃機関のＰＭ検出装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１４年３月１７日に出願された日本出願番号２０１４－５３７４１号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、内燃機関であるエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ）を検出するＰＭセンサを備えた内燃機関のＰＭ検出装置に関するものである。
　近年、ディーゼルエンジンのみでなく筒内噴射式のガソリンエンジンから排出されるＰＭも注目され、ＰＭの規制強化が進められている。特に厳しい規制強化が進められている地域では、ＰＭの排出重量のみでなくＰＭの排出粒子数も規制対象となっている。このような規制強化に対して、ガソリンエンジンもディーゼルエンジンと同様に、エンジンから排出されるＰＭを捕集するフィルタを搭載することが検討されている。
　このようなＰＭ捕集用のフィルタを搭載する場合には、フィルタの故障を検出することも必要となり、上述したようにＰＭの規制が強化される中でフィルタの故障検出にも高い精度が要求される。
　そこで、ＰＭ捕集用のフィルタの故障を検出する技術として、例えば、特許文献１（特開２００９－１４４５７７号公報）に記載されたものがある。このものは、ＰＭ捕集用のフィルタの下流側にＰＭセンサを配置する。このＰＭセンサは、ＰＭが付着する絶縁層と、この絶縁層に設けられた複数の電極とを有し、複数の電極間の抵抗値又は抵抗値に相関する指標をＰＭの付着量である堆積量の情報として計測する。そして、計測した抵抗値又は抵抗値に相関する指標が故障判定閾値を越えた場合に、ＰＭ付着量が所定量を越えたと判断して、フィルタの故障と判定する。
　ところで、ＰＭセンサに付着するＰＭの粒径分布が一定の場合には、ＰＭセンサの電極間の抵抗値とＰＭ付着量とが一定の相関関係を示すが、ＰＭセンサに付着するＰＭの粒径分布が変化すると、ＰＭセンサの電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係が変化する。従って、エンジンの運転条件（例えば空燃比等）が変化して、エンジンから排出されるＰＭの粒径分布が変化すると、ＰＭセンサに付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサの電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係が変化する。
　しかし、上記特許文献１の技術では、このようなエンジンの運転条件の変化よるＰＭの粒径分布の変化の影響が全く考慮されていないため、エンジンの運転条件の変化よるＰＭの粒径分布の変化の影響を受けて、ＰＭセンサのＰＭ付着量を精度良く判定できない可能性があり、ＰＭセンサによるＰＭの検出精度が低下するという欠点がある。
特開２００９－１４４５７７号公報
　そこで、本開示が解決しようとする課題は、内燃機関の運転条件に左右されずにＰＭセンサのＰＭ付着量を精度良く判定することができ、ＰＭセンサによるＰＭの検出精度を向上させることができる内燃機関のＰＭ検出装置を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様において、内燃機関のＰＭ検出装置は、内燃機関から排出される粒子状物質（ＰＭ）が付着する検出部に複数の電極が設けられて該電極間の抵抗値に応じた信号を出力するＰＭセンサと、このＰＭセンサの出力信号とＰＭセンサの検出部に付着したＰＭ量であるＰＭ付着量との関係を用いてＰＭセンサの出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出するＰＭ検出部とを備える。ＰＭ検出部は、ＰＭセンサの出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、内燃機関の運転条件に応じてＰＭ付着量を補正する。
　内燃機関の運転条件に応じて、内燃機関から排出されるＰＭの粒径分布が変化し、それに応じて、ＰＭセンサに付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサの電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係（つまりＰＭセンサの出力信号とＰＭ付着量との関係）が変化する。
　このような特性に着目して、本開示は、ＰＭセンサの出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、内燃機関の運転条件に応じてＰＭ付着量を補正する。このようにすれば、内燃機関の運転条件に応じて、ＰＭセンサに付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサの出力信号とＰＭ付着量との関係が変化するのに対応して、ＰＭ付着量を補正してＰＭ付着量を精度良く求めることができる。これにより、内燃機関の運転条件に左右されずにＰＭセンサのＰＭ付着量を精度良く判定することができ、ＰＭセンサによるＰＭの検出精度を向上させることができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は本開示の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図であり、 図２は空燃比とＰＭ排出量とＰＭの粒径分布との関係を示す図であり、 図３は実施例１のＰＭ付着量推定ルーチンを示すフローチャートであり、 図４は実施例２のＰＭ付着量推定ルーチンを示すフローチャートであり、 図５は筒内ウエット量とＰＭ排出量とＰＭの粒径分布との関係を示す図であり、 図６は実施例３のＰＭ付着量推定ルーチンを示すフローチャートである。
　以下、本開示を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
　本開示の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。
　まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
　筒内噴射式の内燃機関であるエンジン１１は、燃料としてガソリンを筒内に直接噴射する筒内噴射式のガソリンエンジンである。このエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。この場合、スロットルバルブ１６の開度はスロットル開度と呼ぶ。
　更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、エンジン１１の各気筒には、それぞれ筒内に燃料とするガソリンを直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。
　一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられ、この触媒２４の上流側と下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ３１，３２が設けられている。この場合、排出ガスセンサ３１，３２は空燃比センサ、酸素センサ等である。更に、エンジン１１の排気管２３のうちの触媒２４の下流側には、エンジン１１から排出されるＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ（ＰＭ）を捕集するフィルタとしてＧａｓｏｌｉｎｅ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒ（ＧＰＦ）２５が設けられている。
　このＧＰＦ２５の下流側に、エンジン１１から排出されるＰＭを検出するＰＭセンサ３３が設けられている。本実施例では、上記ＰＭはＧＰＦ２５を通過するＰＭである。このＰＭセンサ３３は、ＰＭが付着する絶縁材を有する検出部（図示せず）と、この検出部に設けられた複数の電極（図示せず）とを有し、複数の電極間の抵抗値に応じた信号を出力するように構成されている。これにより、ＰＭセンサ３３は、検出部に付着したＰＭ量に応じて電極間の抵抗値が変化して出力信号が変化する。この場合、ＰＭ量はＰＭの重量や粒子数であり、信号は電圧又は電流である。
　また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。また、クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
　これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭである記憶媒体に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
　また、ＥＣＵ３０は、図３のＰＭ付着量推定ルーチンを実行することで、ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭセンサ３３の検出部に付着したＰＭ量との関係を用いて、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭセンサ３３のＰＭ付着量を算出する。以下、ＰＭセンサ３３の検出部に付着したＰＭ量はＰＭ付着量と呼ぶ。具体的には、ＰＭ付着量のマップを予め記憶しておき、このＰＭ付着量のマップを参照して、ＰＭセンサ３３の出力信号に応じたＰＭ付着量を算出する。この場合、上記マップはＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係を規定したマップである。
　ＥＣＵ３０は、ＰＭセンサ３３のＰＭ付着量を算出した後、例えば、ＰＭセンサ３３のＰＭ付着量に基づいてＧＰＦ２５の故障診断を行う。このＧＰＦ２５の故障診断では、ＰＭセンサ３３のＰＭ付着量が故障判定値を越えたか否かを判定し、ＰＭセンサ３３のＰＭ付着量が故障判定値を越えた場合にＧＰＦ２５の故障と判定する。
　ところで、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が一定の場合には、ＰＭセンサ３３の電極間の抵抗値とＰＭ付着量とが一定の相関関係を示すが、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化すると、ＰＭセンサ３３の電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係が変化する。従って、エンジン１１の運転条件が変化して、エンジン１１から排出されるＰＭの粒径分布が変化すると、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係（つまりＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係）が変化する。
　そこで、ＥＣＵ３０は、図３のＰＭ付着量推定ルーチンを実行することで、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の運転条件に応じてＰＭ付着量を補正する。本実施形態では、ＥＣＵ３０とＰＭセンサ３３とが内燃機関のＰＭ検出装置に相当する。
　ここで、図２に示すように、エンジン１１の空燃比に応じて、エンジン１１から排出されるＰＭの粒径分布が変化し、それに応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係（つまりＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係）が変化する。
　このような特性に着目して、本実施例１では、エンジン１１の運転条件に応じてＰＭ付着量を補正する際のエンジン１１の運転条件としてエンジン１１の空燃比を用いる。つまり、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量を補正する。具体的には、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量を補正する。これにより、エンジン１１の空燃比に応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係が変化するのに対応して、ＰＭ付着量を補正してＰＭ付着量を精度良く求める。
　以下、本実施例１でＥＣＵ３０が実行する図３のＰＭ付着量推定ルーチンを説明する。
　図３に示すＰＭ付着量推定ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、ＰＭ検出部としての役割を果たす。
　本ルーチンが起動されると、まず、１０１で、ＥＣＵ３０が、所定の実行条件が成立しているか否かを、例えば、ＰＭセンサ３３の被水を回避できる条件が成立しているか否かによって判定する。ＰＭセンサ３３の被水とは、ＰＭセンサ３３に凝縮水が付着する状態である。ここで、ＰＭセンサ３３の被水を回避できる条件は、例えば、エンジン１１の排気温度又は排気管２３の温度が所定温度以上であること、或は、エンジン１１の始動後の経過時間又は走行時間が所定時間以上であること等である。
　この１０１で、ＥＣＵ３０が、実行条件が不成立であると判定した場合には、１０２以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
　一方、上記１０１で、ＥＣＵ３０が、実行条件が成立していると判定した場合には、１０２に進み、ＰＭセンサ３３の検出部に付着しているＰＭを除去する再生制御を実行する。この再生制御では、例えば、ＰＭセンサ３３の検出部をヒータで加熱することによって、或は、排気温度を上昇させてＰＭセンサ３３の検出部を加熱することによって、ＰＭセンサ３３の検出部に付着しているＰＭを燃焼させて除去する。
　この再生制御の終了後、ＥＣＵ３０が、１０３に進み、エンジン１１の空燃比を読み込む。この場合、エンジン１１の空燃比は、目標空燃比又は排出ガスセンサ３１で検出した空燃比である。
　この後、ＥＣＵ３０が、１０４に進み、再生制御の終了から所定期間が経過したか否かを、例えば、再生制御の終了後の経過時間が所定時間以上であるか否か、或は、再生制御の終了後の走行距離又は積算噴射量が所定値以上であるか否か等によって判定する。
　この１０４で、ＥＣＵ３０が、再生制御の終了から所定期間が経過していないと判定した場合には、上記１０３に戻り、エンジン１１の空燃比を読み込む処理を繰り返す。
　その後、上記１０４で、ＥＣＵ３０が、再生制御の終了から所定期間が経過したと判定した場合、１０５に進み、ＰＭセンサ３３の出力信号を読み込む。
　この後、ＥＣＵ３０が、１０６に進み、所定期間中の空燃比に応じてＰＭ付着量のマップを設定する。この場合、所定期間中の空燃比は、所定期間中の空燃比の平均値であってもいい。具体的には、ＥＣＵ３０が、予め試験データや設計データ等に基づいて各空燃比毎にＰＭ付着量のマップを作成してＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶しておき、これらの複数のＰＭ付着量のマップの中から今回の所定期間中の空燃比に対応するＰＭ付着量のマップを選択する。
　この後、ＥＣＵ３０が、１０７に進み、ＰＭ付着量のマップを参照して、ＰＭセンサ３３の出力信号に応じたＰＭ付着量を算出または推定する。
　このようにして、ＥＣＵ３０が、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量を補正する。
　本実施例１では、ＥＣＵ３０が、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量を補正する。これにより、ＥＣＵ３０が、エンジン１１の空燃比に応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係が変化するのに対応して、ＰＭ付着量を補正してＰＭ付着量を精度良く求めることができる。その結果、ＥＣＵ３０が、エンジン１１の空燃比に左右されずにＰＭセンサ３３のＰＭ付着量を精度良く判定することができ、ＰＭセンサ３３によるＰＭの検出精度を向上させることができる。この場合、ＰＭ付着量は、ＰＭの重量や粒子数を含む。
　また、本実施例１では、ＥＣＵ３０が、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量を補正する。このようにすれば、エンジン１１の空燃比に応じてＰＭ付着量のマップを変更するという簡単な方法でＰＭ付着量を補正することができ、ＥＣＵ３０の演算負荷を軽減することができる。
　次に、図４を用いて本開示の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
　エンジン１１の回転速度や負荷に応じて、エンジン１１から排出されるＰＭの粒径分布が変化し、それに応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係（つまりＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係）が変化する。
　このような特性に着目して、本実施例２では、ＥＣＵ３０により図４のＰＭ付着量推定ルーチンを実行することで、エンジン１１の運転条件に応じてＰＭ付着量を補正する際のエンジン１１の運転条件としてエンジン１１の回転速度と負荷を用いる。つまり、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の回転速度と負荷に応じてＰＭ付着量を補正する。具体的には、エンジン１１の回転速度と負荷に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン１１の回転速度と負荷に応じてＰＭ付着量を補正する。これにより、エンジン１１の回転速度と負荷に応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係が変化するのに対応して、ＰＭ付着量を補正してＰＭ付着量を精度良く求める。
　図４のＰＭ付着量推定ルーチンでは、まず、２０１で、ＥＣＵ３０が、所定の実行条件が成立しているか否かを判定する。
　この２０１で、ＥＣＵ３０が、実行条件が成立していると判定した場合には、２０２に進み、ＰＭセンサ３３の検出部に付着しているＰＭを除去する再生制御を実行する。この再生制御の終了後、ＥＣＵ３０が、２０３に進み、エンジン１１の回転速度と負荷を読み込む。この場合、負荷は、吸入空気量又は吸気圧等である。
　この後、ＥＣＵ３０が、２０４に進み、再生制御の終了から所定期間が経過したか否かを判定する。この２０４で、ＥＣＵ３０が、再生制御の終了から所定期間が経過していないと判定した場合には、上記２０３に戻り、エンジン１１の回転速度と負荷を読み込む処理を繰り返す。
　その後、ＥＣＵ３０が、上記２０４で、再生制御の終了から所定期間が経過したと判定した時点で、２０５に進み、ＰＭセンサ３３の出力信号を読み込む。
　この後、ＥＣＵ３０が、２０６に進み、所定期間中の回転速度と負荷（例えば所定期間中の回転速度の平均値と負荷の平均値）に応じてＰＭ付着量のマップを設定する。具体的には、ＥＣＵ３０が、予め試験データや設計データ等に基づいて各回転速度毎及び各負荷毎にＰＭ付着量のマップを作成してＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶しておき、これらの複数のＰＭ付着量のマップの中から今回の所定期間中の回転速度と負荷に対応するＰＭ付着量のマップを選択する。
　この後、ＥＣＵ３０が、２０７に進み、ＰＭ付着量のマップを参照して、ＰＭセンサ３３の出力信号に応じたＰＭ付着量を算出または推定する。
　このようにして、ＥＣＵ３０が、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の回転速度と負荷に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン１１の回転速度と負荷に応じてＰＭ付着量を補正する。
　本実施例２では、ＥＣＵ３０が、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の回転速度と負荷に応じてＰＭ付着量を補正する。これにより、エンジン１１の回転速度と負荷に応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係が変化するのに対応して、ＰＭ付着量を補正してＰＭ付着量を精度良く求めることができる。その結果、エンジン１１の回転速度や負荷に左右されずにＰＭセンサ３３のＰＭ付着量を精度良く判定することができ、ＰＭセンサ３３によるＰＭの検出精度を向上させることができる。
　尚、上記実施例２では、エンジン１１の回転速度と負荷の両方に応じてＰＭ付着量を補正するようにしたが、これに限定されず、エンジン１１の回転速度と負荷のうちの一方に応じてＰＭ付着量を補正するようにしても良い。例えば、ＰＭの粒径分布に対するエンジン１１の回転速度の影響が大きい領域やシステムでは、エンジン１１の回転速度に応じてＰＭ付着量を補正する。一方、ＰＭの粒径分布に対するエンジン１１の負荷の影響が大きい領域やシステムでは、エンジン１１の負荷に応じてＰＭ付着量を補正する。
　次に、図５及び図６を用いて本開示の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
　図５に示すように、エンジン１１の筒内に付着する燃料量である筒内ウエット量（例えばピストン上面やシリンダ内壁面等に付着する燃料量）に応じて、エンジン１１から排出されるＰＭの粒径分布が変化し、それに応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の電極間の抵抗値とＰＭ付着量との関係（つまりＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係）が変化する。
　このような特性に着目して、本実施例３では、ＥＣＵ３０により図６のＰＭ付着量推定ルーチンを実行することで、エンジン１１の運転条件に応じてＰＭ付着量を補正する際のエンジン１１の運転条件としてエンジン１１の筒内ウエット情報（筒内ウエット量と相関関係を有するパラメータ）を用いる。つまり、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の筒内ウエット情報に応じてＰＭ付着量を補正する。具体的には、エンジン１１の筒内ウエット情報に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン１１の筒内ウエット情報に応じてＰＭ付着量を補正する。これにより、エンジン１１の筒内ウエット量に応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係が変化するのに対応して、ＰＭ付着量を補正してＰＭ付着量を精度良く求める。
　図６のＰＭ付着量推定ルーチンでは、まず、３０１で、ＥＣＵ３０が、所定の実行条件が成立しているか否かを判定する。
　この３０１で、ＥＣＵ３０が、実行条件が成立していると判定した場合には、３０２に進み、ＰＭセンサ３３の検出部に付着しているＰＭを除去する再生制御を実行する。この再生制御の終了後、ＥＣＵ３０が、３０３に進み、エンジン１１の筒内ウエット情報として、エンジン１１の冷却水温と燃料噴射時期と分割噴射の噴射回数のうちの少なくとも一つを読み込む。
　エンジン１１の冷却水温に応じて筒内ウエット量が変化する。また、エンジン１１の燃料噴射時期に応じて筒内ウエット量が変化する。更に、エンジン１１の要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を行う場合には、その分割噴射の噴射回数に応じて筒内ウエット量が変化する。従って、冷却水温と燃料噴射時期と分割噴射の噴射回数は、いずれも筒内ウエット量と相関関係を有するパラメータである。
　この後、ＥＣＵ３０が、３０４に進み、再生制御の終了から所定期間が経過したか否かを判定する。この３０４で、ＥＣＵ３０が、再生制御の終了から所定期間が経過していないと判定した場合には、上記３０３に戻り、エンジン１１の筒内ウエット情報を読み込む処理を繰り返す。
　その後、ＥＣＵ３０が、上記３０４で、再生制御の終了から所定期間が経過したと判定した時点で、３０５に進み、ＰＭセンサ３３の出力信号を読み込む。
　この後、ＥＣＵ３０が、３０６に進み、所定期間中の筒内ウエット情報（例えば所定期間中の筒内ウエット情報の平均値）に応じてＰＭ付着量のマップを設定する。具体的には、ＥＣＵ３０が、予め試験データや設計データ等に基づいて各筒内ウエット情報毎にＰＭ付着量のマップを作成してＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶しておき、これらの複数のＰＭ付着量のマップの中から今回の所定期間中の筒内ウエット情報に対応するＰＭ付着量のマップを選択する。
　この後、ＥＣＵ３０が、３０７に進み、ＰＭ付着量のマップを参照して、ＰＭセンサ３３の出力信号に応じたＰＭ付着量を算出または推定する。
　このようにして、ＥＣＵ３０が、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の筒内ウエット情報に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン１１の筒内ウエット情報に応じてＰＭ付着量を補正する。
　本実施例３では、ＰＭセンサ３３の出力信号に基づいてＰＭ付着量を算出する際に、エンジン１１の筒内ウエット情報（筒内ウエット量と相関関係を有するパラメータ）に応じてＰＭ付着量を補正する。これにより、エンジン１１の筒内ウエット量に応じて、ＰＭセンサ３３に付着するＰＭの粒径分布が変化して、ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係が変化するのに対応して、ＰＭ付着量を補正してＰＭ付着量を精度良く求めることができる。その結果、エンジン１１の筒内ウエット量に左右されずにＰＭセンサ３３のＰＭ付着量を精度良く判定することができ、ＰＭセンサ３３によるＰＭの検出精度を向上させることができる。
　尚、上記実施例３では、エンジン１１の筒内ウエット情報として、エンジン１１の冷却水温と燃料噴射時期と分割噴射の噴射回数のうちの少なくとも一つを用いるようにしたが、これに限定されず、筒内ウエット量と相関関係を有する他のパラメータを用いるようにしても良い。
　また、上記各実施例１～３では、エンジン１１の運転条件（空燃比、回転速度及び負荷、筒内ウエット情報）に応じてＰＭ付着量のマップを変更することで、エンジン１１の運転条件に応じてＰＭ付着量を補正する。しかし、これに限定されず、例えば、ＰＭ付着量の演算式（ＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係を規定した数式）を用いて、ＰＭセンサ３３の出力信号に応じたＰＭ付着量を算出する場合には、エンジン１１の運転条件に応じてＰＭ付着量の演算式を変更することで、エンジン１１の運転条件に応じてＰＭ付着量を補正するようにしても良い。或は、ＰＭ付着量の基本マップ又は基本演算式（エンジン１１の基本運転条件においてＰＭセンサ３３の出力信号とＰＭ付着量との関係を規定したマップ又は数式）を用いて、ＰＭセンサ３３の出力信号に応じたＰＭ付着量を算出した後、そのＰＭ付着量の算出値をエンジン１１の運転条件に応じて補正するようにしても良い。
　また、上記各実施例１～３を適宜組み合わせて、エンジン１１の空燃比と回転速度及び負荷と筒内ウエット情報のうちの二つ以上に応じてＰＭ付着量を補正するようにしても良い。
　また、上記各実施例１～３で用いたエンジン１１の運転条件（空燃比、回転速度及び負荷、筒内ウエット情報）に限定されず、ＰＭの粒径分布に影響を及ぼす運転条件であれば、その運転条件に応じてＰＭ付着量を補正するようにしても良い。
　また、上記各実施例１～３では、ＧＰＦ２５の下流側にＰＭセンサ３３を設けたシステムに本開示を適用したが、これに限定されず、ＧＰＦの上流側にＰＭセンサを設けたシステムやＧＰＦを省略してＰＭセンサのみを設けたシステムに本開示を適用して、ＰＭセンサのＰＭ付着量を算出または推定するようにしても良い。この場合、算出したＰＭ付着量に基づいてエンジンのＰＭ排出量を減らす（例えばエンジンの筒内ウエット量を減らす）ようにエンジンを制御するようにしても良い。
　また、上記各実施例１～３では、筒内噴射式ガソリンエンジンに本開示を適用したが、これ限定されず、エンジンの運転条件に応じてＰＭの粒径分布が変化するエンジンであれば、ディーゼルエンジンや吸気ポート噴射式ガソリンエンジンであっても、本開示を適用して実施できる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1. 　内燃機関（１１）から排出される粒子状物質が付着する検出部に複数の電極が設けられて該電極間の抵抗値に応じた信号を出力するＰＭセンサ（３３）と、
    　前記ＰＭセンサ（３３）の出力信号と前記ＰＭセンサ（３３）の検出部に付着したＰＭ量であるＰＭ付着量との関係を用いて前記ＰＭセンサ（３３）の出力信号に基づいて前記ＰＭ付着量を算出するＰＭ検出部（３０）と、を備え、
    　前記ＰＭ検出部（３０）は、前記ＰＭセンサ（３３）の出力信号に基づいて前記ＰＭ付着量を算出する際に、前記内燃機関（１１）の運転条件に応じて前記ＰＭ付着量を補正する内燃機関のＰＭ検出装置。
  2. 　前記ＰＭ検出部（３０）は、前記ＰＭセンサ（３３）の出力信号に基づいて前記ＰＭ付着量を算出する際に、前記内燃機関（１１）の運転条件に応じて前記ＰＭセンサ（３３）の出力信号と前記ＰＭ付着量との関係を変更することで、前記内燃機関（１１）の運転条件に応じて前記ＰＭ付着量を補正する請求項１に記載の内燃機関のＰＭ検出装置。
  3. 　前記ＰＭ検出部（３０）は、前記内燃機関（１１）の運転条件として該内燃機関（１１）の空燃比を用いる請求項１又は２に記載の内燃機関のＰＭ検出装置。
  4. 　前記ＰＭ検出部（３０）は、前記内燃機関（１１）の運転条件として該内燃機関（１１）の回転速度と負荷のうちの少なくとも一方を用いる請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関のＰＭ検出装置。
  5. 　前記ＰＭ検出部（３０）は、前記内燃機関（１１）の運転条件として該内燃機関（１１）の筒内に付着する燃料量である筒内ウエット量と相関関係を有するパラメータを用いる請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関のＰＭ検出装置。
  6. 　前記ＰＭ検出部（３０）は、前記筒内ウエット量と相関関係を有するパラメータとして前記内燃機関（１１）の冷却水温と燃料噴射時期と燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射の噴射回数のうちの少なくとも一つを用いる請求項５に記載の内燃機関のＰＭ検出装置。
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