アッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置
【課題】フィルタに堆積しているアッシュの量を精度良く推定することのできるアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１の排気通路２には排気中のＰＭを捕集するフィルタ４が設けられている。また、フィルタ４から流出する排気の温度である下流側排気温Ｔｏｕｔを検出する下流側排気温センサ６を備えている。電子制御装置１０はフィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを、フィルタ４を再生する再生制御が完了してからの下流側排気温Ｔｏｕｔの低下態様に基づいて推定する。
【解決手段】内燃機関１の排気通路２には排気中のＰＭを捕集するフィルタ４が設けられている。また、フィルタ４から流出する排気の温度である下流側排気温Ｔｏｕｔを検出する下流側排気温センサ６を備えている。電子制御装置１０はフィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを、フィルタ４を再生する再生制御が完了してからの下流側排気温Ｔｏｕｔの低下態様に基づいて推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路にフィルタを設け、このフィルタにより排気中の粒子状物質を捕集するようにした内燃機関に適用され、同フィルタに堆積しているアッシュの量を推定するアッシュ量推定装置、及び同アッシュ量推定装置を備える内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気通路にフィルタを設け、このフィルタにより排気中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するようにしたものが知られている。フィルタにより捕集されたＰＭの堆積量が増大するにつれてフィルタでの圧力損失が増大し、これに伴いエンジンの排気背圧が増大することによって機関出力が低下するといった問題や燃費が悪化するといった問題が生じる。
【０００３】
そこで、従来、フィルタに捕集されたＰＭの堆積量が所定量以上に達すると、フィルタを高温化することによりＰＭを酸化（燃焼）除去してフィルタを再生する制御（以下、再生制御）を行なうようにしている。この再生制御では、フィルタの上流側に設けられた酸化触媒に対してポスト噴射により未燃燃料を供給することで酸化触媒の温度（排気温）を上昇させる。その後に、再生用のポスト噴射を実行し、フィルタに堆積したＰＭを燃焼除去することでフィルタの再生を図っている。尚、上記ポスト噴射は、フィルタに堆積しているＰＭが燃焼除去された旨の判断がなされることをもって停止される。
【０００４】
ここで、ＰＭの堆積量の推定方法としては、フィルタの上流側及び下流側の差圧が所定値以上となったときにＰＭの堆積量が所定量以上に達したものとみなすものがある。
ところで、こうした再生制御を行なうことにより、粒子状物質、具体的にはドライスートや可溶性有機成分（ＳＯＦ：soluble organic fraction）が酸化除去される。しかしながら、粒子状物質には再生制御では酸化除去されないアッシュ（灰分）が含まれている。そのため、アッシュの堆積量が増大すると、ドライスートや可溶性有機成分の堆積量がそれほど多くなっていないにもかかわらずフィルタの上流側及び下流側の差圧が所定値以上となることがある。その結果、再生制御を未だ行なう必要がないにもかかわらず再生制御が不要に行なわれる、すなわちポスト噴射が不要に実行されることで燃費を悪化させることとなる。
【０００５】
そこで、フィルタに堆積しているアッシュの量を推定するとともに、ＰＭ全体の堆積量に占めるアッシュの堆積量の割合を考慮することで、再生制御によって除去可能なドライスート等の堆積量を正確に把握することが重要となる。こうしたアッシュ量の推定方法としては、従来、例えば特許文献１に記載されるように、再生制御が完了した旨の判断がなされた直後に、フィルタの上流側及び下流側の差圧に基づいてアッシュ量を推定するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７６６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、単位時間においてフィルタに堆積するアッシュの量はドライスート等に比べて質量比で５０分の１から２０分の１と少ない。そのため、上記のようにフィルタの上流側及び下流側の差圧に基づいてアッシュ量を推定するものでは、アッシュ量の変化が差圧の変化として現われにくい。その結果、アッシュの量を精度良く推定することができない。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタに堆積しているアッシュの量を精度良く推定することのできるアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、同フィルタに堆積しているアッシュの量を推定するアッシュ量推定装置であって、前記フィルタから流出する排気の温度を検出する排気温センサを備え、前記フィルタを再生する再生制御が完了してからの前記排気の温度の低下態様に基づいてアッシュ量を推定することをその要旨としている。
【００１０】
フィルタの再生制御が完了すると、フィルタに堆積していたドライスートや可溶性有機成分が酸化除去されるのに対して、アッシュはフィルタに堆積したままとなる。ここで、フィルタに堆積しているアッシュの量が多いときほどアッシュ全体が有する熱量が大きくなり、アッシュを含むフィルタ全体が有する熱量が大きくなる。このため、再生制御の完了後においてアッシュの堆積量が多いときほどフィルタ全体が冷めにくくなり、フィルタから流出する排気の温度の低下は緩やかなものとなる。上記構成によれば、再生制御が完了してからの排気の温度の低下態様に基づいてアッシュ量が推定される。従って、フィルタに堆積しているアッシュの量を精度良く推定することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアッシュ量推定装置において、前記再生制御の完了後の所定の期間における前記排気の温度の低下量に基づいてアッシュ量を推定することをその要旨としている。
【００１２】
アッシュの堆積量が少ないときほど、再生制御の完了後の所定の期間においてフィルタから流出する排気の温度は大きく低下する。また、少なくとも所定の期間の始期及び終期における排気の温度を把握することができれば、同所定の期間における排気の温度の低下量を求めることができる。これらのことから、上記構成によれば、フィルタに堆積しているアッシュの量を容易に推定することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のアッシュ量推定装置において、前記再生制御が完了してから所定時間が経過した時期を前記所定の期間の始期とすることをその要旨としている。
【００１４】
アッシュの堆積量が多いときほど、再生制御が完了してからフィルタから流出する排気の温度が低下し始めるまでに多くの時間を要する。そのため、再生制御の完了後の所定の期間における排気の温度の低下量に基づいてアッシュ量を推定する構成にあって、その所定の期間に再生制御の完了直後の期間を含めるものとすると、当該排気の温度の低下量にアッシュ量の微妙な差が反映されにくくなる。
【００１５】
この点、上記構成によれば、再生制御が完了してから所定時間が経過するまでの排気の温度がアッシュ量の推定に用いられない。従って、フィルタに堆積しているアッシュの量を一層精度良く推定することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のアッシュ量推定装置において、前記再生制御の実行中には前記フィルタの温度が所定温度まで上昇され、前記再生制御が完了してから所定時間が経過したときの前記排気の温度に基づいてアッシュ量を推定することをその要旨としている。
【００１７】
アッシュの堆積量が少ないときほど、再生制御の完了後においてフィルタから流出する排気の温度は大きく低下する。ここで、再生制御が完了した直後の排気の温度は所定温度であることから、再生制御が完了してから所定時間が経過したときの排気の温度が高いときほどアッシュの堆積量が多いということができる。これらのことから、上記構成によれば、フィルタに堆積しているアッシュの量を容易に推定することができる。
【００１８】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置は、請求項５に記載の発明によるように、前記フィルタに流入する排気の温度を推定する上流側排気温推定手段を備え、前記再生制御が完了してからの前記フィルタから流出する排気の温度の低下態様を前記上流側排気温推定手段により推定される排気の温度に基づいて所定のアッシュ量に対応して求めるとともに、当該所定のアッシュ量に対応する排気の温度の低下態様と、前記排気温センサにより検出される排気の温度の低下態様との乖離度合に基づいてアッシュ量を推定するといった態様をもって具体化することができる。
【００１９】
請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置と、前記フィルタの上流側における排気の圧力と下流側における排気の圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出された差圧が所定値以上になったときに前記フィルタの再生制御を実行する再生制御実行手段とを備え、前記再生制御実行手段は、前記アッシュ量推定装置により推定されたアッシュ量が多いときには少ないときに比べて前記所定値を大きく設定することをその要旨としている。
【００２０】
同構成によれば、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置により推定された精度の高いアッシュ量に応じて所定値が可変設定される。このため、フィルタの再生制御の開始時期を適切に設定することができる。従って、フィルタの再生制御が無駄に行なわれることや、フィルタの再生制御を実行すべきときに実行されないといった問題の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、内燃機関の排気通路及び電子制御装置を中心とした概略構成を示す概略構成図。
【図２】同実施形態における下流側排気温の時間推移を異なるアッシュ量毎に示すグラフ。
【図３】同実施形態におけるアッシュ量の推定方法を説明するためのグラフ。
【図４】同実施形態におけるアッシュ量の推定処理の手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態におけるアッシュ量の推定方法の変形例を説明するためのグラフ。
【図６】同実施形態におけるアッシュ量の推定方法の他の変形例を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１〜図４を参照して、アッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態について詳細に説明する。尚、本実施形態の内燃機関は、車載ディーゼルエンジン（以下、内燃機関１）である。
【００２３】
図１に示すように、内燃機関１の気筒（燃焼室）には排気通路２が接続されている。この排気通路２には、上流側から順に、酸化触媒３及び排気中の粒子状物質（以下、ＰＭ）を捕集するフィルタ４が設けられている。尚、フィルタ４は所謂、ウォールフロー型のものである。
【００２４】
排気通路２において酸化触媒３とフィルタ４との間には、フィルタ４に流入する排気の温度である上流側排気温Ｔｉｎを検出する上流側排気温センサ５が設けられている。また、フィルタ４の下流側には、フィルタ４から流出する排気の温度である下流側排気温Ｔｏｕｔを検出する下流側排気温センサ６が設けられている。また、排気通路２には、フィルタ４の上流側における排気の圧力と下流側における排気の圧力との差圧ΔＰを検出する差圧センサ７が設けられている。
【００２５】
内燃機関１の各種制御は電子制御装置１０により行なわれる。電子制御装置１０には、機関運転状態を把握するための各種センサからの信号が入力される。各種センサとしては、前述した上流側排気温センサ５、下流側排気温センサ６、及び差圧センサ７に加え、気筒（燃焼室）に供給される吸気の量（以下、吸気量ＧＡ）を検出する吸気量センサ１１や、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ１２等がある。
【００２６】
電子制御装置１０は各種センサからの信号に基づいて機関運転状態を把握し、燃料噴射制御等の各種制御を実行する。
また、電子制御装置１０は、差圧センサ７により検出された差圧ΔＰが所定値ΔＰｔｈｘ以上になったときにフィルタ４に所定量以上のＰＭが堆積しているとしてフィルタ４の再生制御を実行する。尚、所定値ΔＰｔｈｘは実験等を通じて予め設定されている。
【００２７】
この再生制御では、ポスト噴射（燃焼行程後の追加噴射）を実行することにより、酸化触媒３に対して未燃燃料を供給することで酸化触媒３の温度、すなわち排気温を上昇させる。そして、フィルタ４を所定温度Ｔ２（例えば６００℃）まで昇温させる。これにより、フィルタ４に堆積しているＰＭを燃焼除去することでフィルタ４の再生を図る。尚、例えば再生制御の実行時間が基準時間以上であるか否かを判断する、或いは下流側排気温Ｔｏｕｔが上流側排気温Ｔｉｎ以下であるか否かを判断する等の周知の態様によりＰＭが除去されたか否かを判断するとともに、ＰＭが除去された旨の判断がなされた場合にはポスト噴射を停止して再生制御が完了する。
【００２８】
ところで、前述したように、フィルタ４に堆積しているアッシュの量が増大すると、ドライスートや可溶性有機成分の堆積量がそれほど多くなっていないにもかかわらずフィルタ４の上流側及び下流側の差圧ΔＰが所定値ΔＰｔｈｘ以上となることがある。その結果、再生制御を未だ行なう必要がないにもかかわらず再生制御が不要に行なわれる、すなわちポスト噴射が不要に実行されることで燃費を悪化させることとなる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、後に詳述するように、フィルタ４に堆積しているアッシュの量（以下、アッシュ量ＡＳ）を推定するとともに、当該推定されたアッシュ量ＡＳが多いときには少ないときに比べて所定値ΔＰｔｈｘを大きく設定することで、上述した不都合の発生を抑制するようにしている。
【００３０】
次に、図２を参照して、本実施形態におけるアッシュ量ＡＳの推定方法について説明する。尚、図２において、実線は、アッシュ量ＡＳが「０ｇ」のときの下流側排気温Ｔｏｕｔの時間推移を示し、破線は、アッシュ量ＡＳが「６０ｇ」のときの下流側排気温Ｔｏｕｔの時間推移を示し、一点鎖線は、アッシュ量ＡＳが「１００ｇ」のときの下流側排気温Ｔｏｕｔの時間推移を示している。
【００３１】
図２に示すように、再生制御が完了してポスト噴射が停止されると（タイミングｔ０）、フィルタ４に流入する排気の温度が低下するようになり、これに伴ってフィルタ４から流出する排気の温度は所定温度Ｔ２（例えば６００℃）から次第に低下するようになる。
【００３２】
再生制御を実行することでフィルタ４に堆積していたドライスートや可溶性有機成分が酸化除去されるのに対して、アッシュはフィルタ４に堆積したままとなることは前述した。ここで、フィルタ４に堆積しているアッシュの量が多いときほどアッシュ全体が有する熱量が大きなものとなり、アッシュを含むフィルタ４全体が有する熱量が大きなものとなる。このため、再生制御の完了後においてアッシュの堆積量が多いときほどフィルタ４全体が冷めにくくなり、フィルタ４から流出する排気の温度の低下は緩やかなものとなる。
【００３３】
本実施形態では、こうした傾向を考慮して、再生制御が完了してからの下流側排気温Ｔｏｕｔの低下態様に基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにしている。
具体的には、図３に示すように、再生制御が完了してから所定時間Δｔ１が経過したタイミングｔ１から、同タイミングｔ１から所定時間Δｔ２が経過したタイミングｔ２までの期間（以下、所定の期間Δｔ２）における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔを算出する。
【００３４】
ここで、再生制御が完了してから所定時間Δｔ１が経過するまでの下流側排気温Ｔｏｕｔをアッシュ量の推定に用いない理由について説明する。すなわち、アッシュの堆積量が多いときほど、再生制御が完了してからフィルタ４から流出する排気の温度が低下し始めるまでに多くの時間を要する。そのため、再生制御の完了後の所定の期間における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定する構成にあって、その所定の期間に再生制御の完了直後の期間を含めるものとすると、当該下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔにアッシュ量の微妙な差が反映されにくくなるためである。尚、所定時間Δｔ１及び所定時間Δｔ２は、予め実験等を通じて設定されている。
【００３５】
また、以下のようにして、アッシュ量ＡＳが「０ｇ」のときの所定の期間Δｔ２における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴ０（以下、０グラム時低下量ΔＴ０）を推定する。すなわち、タイミングｔ１における上流側排気温Ｔｉｎからタイミングｔ２における上流側排気温Ｔｉｎの差分である上流側排気温Ｔｉｎの低下量ΔＴｉｎを算出する。ここで、フィルタ４に流入する排気の流量が大きいときほど排気の流れによってフィルタ４から持ち去られる熱量が大きなものとなる。そこで、アッシュ量ＡＳが「０ｇ」のときにおける下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴ０と、上流側排気温Ｔｉｎの低下量ΔＴｉｎ及び排気流量との対応関係を予め実験等により求めておくとともに、電子制御装置１０にはこれらの対応関係を規定したマップが設けられている。そして、上記上流側排気温Ｔｉｎの低下量ΔＴｉｎと排気流量とに基づいて上記マップを参照することにより０グラム時低下量ΔＴ０を算出する。ちなみに、本実施形態では、吸気量ＧＡ及び燃料噴射量Ｑに基づいて排気流量を推定するようにしているが、排気流量を直接検出するようにしてもよい。
【００３６】
また、同様にして、アッシュ量ＡＳが「１００ｇ」のときの所定の期間Δｔ２における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴ１００（以下、１００グラム時低下量ΔＴ１００）を、上流側排気温Ｔｉｎの低下量ΔＴｉｎと排気流量とに基づいて当該マップを参照することにより算出する。
【００３７】
そして、次に、実際に下流側排気温センサ６の検出結果に基づいて算出された下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔ（以下、実際の低下量ΔＴｏｕｔ）と、上記推定された０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００との乖離度合に基づいてマップを参照してアッシュ量ＡＳを算出する。すなわち、このマップには、実際の低下量ΔＴｏｕｔが０グラム時低下量ΔＴ０に近いほど、また１００グラム時低下量ΔＴ１００から離れているほどアッシュ量ＡＳを「０ｇ」を近い値として算出するように規定されている。また、実際の低下量ΔＴｏｕｔが１００グラム時低下量ΔＴ１００に近いほど、また０グラム時低下量ΔＴ０から離れているほどアッシュ量ＡＳを「１００ｇ」に近い値として算出するように規定されている。
【００３８】
次に、図４のフローチャートを参照して、上述したアッシュ量の推定処理の手順について詳細に説明する。
図４に示すように、この一連の処理では、まず、ステップＳ１において、再生制御が完了してから、すなわちポスト噴射が停止されてから所定時間Δｔ１が経過したタイミングｔ１となっているか否かを判断する。ここで、そもそも再生制御が行なわれていない場合や、再生制御の実行中である場合、再生制御が完了したものの所定時間Δｔ１が未だ経過していない場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）には、アッシュ量を推定する時期ではないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００３９】
ステップＳ１においてタイミングｔ１となっている場合（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ２に進み、そのときの上流側排気温Ｔｉｎ１及び下流側排気温Ｔｏｕｔ１を読み込む。そして、次に、ステップＳ３に進み、タイミングｔ１から所定時間Δｔ２が経過したタイミングｔ２となったか否かを判断する。ここで、タイミングｔ２となっていない場合（ステップＳ３：「ＮＯ」）には、タイミングｔ２となるまでステップＳ３の処理を繰り返し実行する。
【００４０】
ステップＳ３においてタイミングｔ２となっている場合（ステップＳ２：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ４に進み、そのときの上流側排気温Ｔｉｎ２及び下流側排気温Ｔｏｕｔ２を読み込む。
【００４１】
次に、ステップＳ５に進み、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間である所定の期間Δｔ２における下流側排気温の低下量ΔＴｏｕｔ（＝Ｔｏｕｔ１−Ｔｏｕｔ２）を算出する。
【００４２】
次に、ステップＳ６に進み、上記所定の期間Δｔ２における上流側排気温の低下量ΔＴｉｎ（＝Ｔｉｎ１−Ｔｉｎ２）を算出する。
次に、ステップＳ７に進み、上記上流側排気温の低下量ΔＴｉｎと、所定の期間Δｔ２における排気流量の平均値とに基づいてマップを参照して、０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００を算出する。
【００４３】
そして、次に、ステップＳ８に進み、上記下流側排気温の低下量ΔＴｏｕｔと、０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００との乖離度合に基づいてマップを参照してアッシュ量ＡＳを算出する。こうしてアッシュ量ＡＳを算出すると、この一連の処理を一旦終了する。
【００４４】
尚、差圧センサ７が本発明に係る差圧検出手段に相当し、電子制御装置１０がアッシュ量推定装置及び再生制御実行手段に相当する。また、上流側排気温センサ５が上流側排気温推定手段に相当する。
【００４５】
以上説明した本実施形態に係るアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１の排気通路２には排気中のＰＭを捕集するフィルタ４が設けられている。また、フィルタ４から流出する排気の温度である下流側排気温Ｔｏｕｔを検出する下流側排気温センサ６を備えている。電子制御装置１０はフィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを、フィルタ４を再生する再生制御が完了してからの下流側排気温Ｔｏｕｔの低下態様に基づいて推定する。具体的には、再生制御が完了してからのフィルタ４から流出する下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔを、上流側排気温センサ５により検出される上流側排気温Ｔｉｎに基づいて所定のアッシュ量ＡＳ（「０ｇ」、「１００ｇ」）に対応して求める。そして、０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００と、下流側排気温センサ６により検出される下流側排気温の低下量ΔＴｏｕｔとの乖離度合に基づいてアッシュ量ＡＳを推定する。こうした構成によれば、再生制御が完了してからの下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳが推定されるため、フィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを精度良く推定することができる。
【００４６】
（２）再生制御の完了後の所定の期間Δｔ２（タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間）における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定する。アッシュの堆積量が少ないときほど、再生制御の完了後の所定の期間Δｔ２においてフィルタ４から流出する排気の温度は大きく低下する。また、少なくとも所定の期間Δｔ２の始期（タイミングｔ１）及び終期（タイミングｔ２）における下流側排気温Ｔｏｕｔを把握することができれば、同所定の期間Δｔ２における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔを求めることができる。従って、上記構成によれば、フィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを容易に推定することができる。
【００４７】
（３）再生制御が完了してから所定時間Δｔ１が経過したタイミングｔ１を所定の期間Δｔ２の始期とする。アッシュの堆積量が多いときほど、再生制御が完了してからフィルタ４から流出する排気の温度が低下し始めるまでに多くの時間を要する。そのため、再生制御の完了後の所定の期間における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定する構成にあって、その所定の期間に再生制御の完了直後の期間を含めるものとすると、当該下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔにアッシュ量の微妙な差が反映されにくくなる。この点、上記構成によれば、再生制御が完了してから所定時間Δｔ１が経過するまでの下流側排気温Ｔｏｕｔがアッシュ量ＡＳの推定に用いられない。従って、フィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを精度良く推定することができる。
【００４８】
（４）フィルタ４の上流側における排気の圧力と下流側における排気の圧力との差圧ΔＰを検出する差圧センサ７を備えている。また、差圧センサ７により検出された差圧ΔＰが所定値ΔＰｔｈｘ以上になったときにフィルタ４の再生制御を実行するようにしている。また、推定されたアッシュ量ＡＳが多いときには少ないときに比べて所定値ΔＰｔｈｘを大きく設定するようにしている。こうした構成によれば、推定された精度の高いアッシュ量ＡＳに応じて所定値ΔＰｔｈｘが可変設定される。このため、フィルタ４の再生制御の開始時期を適切に設定することができる。従って、フィルタ４の再生制御が無駄に行なわれることや、フィルタ４の再生制御を実行すべきときに実行されないといった問題の発生を抑制することができる。
【００４９】
尚、本発明に係るアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５０】
・上記実施形態では、ポスト噴射を用いた再生制御について例示したが、他に例えば、排気通路に添加弁を設けるとともに同添加弁から添加される燃料によって再生制御を行うようにしてもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、フィルタ４に流入する排気の温度である上流側排気温Ｔｉｎを上流側排気温センサ５により直接検出するようにしたが、これに代えて上流側排気温Ｔｉｎを他の温度センサを用いる等して周知の態様により推定するようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、上記上流側排気温の低下量ΔＴｉｎと、所定の期間Δｔ２における排気流量の平均値とに基づいてマップを参照して、０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００を算出するようにした。このように排気流量の平均値を用いることにより、所定の期間Δｔ２においてフィルタ４に流入した排気の流量を的確に反映させることができる。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、他に例えば、所定の期間Δｔ２内の所定のタイミングにおける排気流量を採用するようにしてもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、２つの異なるアッシュ量（「０ｇ」、「１００ｇ」）に対応した下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴ０、ΔＴ１００を推定するとともに、これら低下量ΔＴ０、Ｔ１００と実際の低下量ΔＴｏｕｔとの比較に基づいてアッシュ量ＡＳを算出するようにした。本発明はこれに限られるものではなく、３つ以上のアッシュ量に対応した下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量を推定するとともに、これら低下量と実際の低下量ΔＴｏｕｔとの比較に基づいてアッシュ量ＡＳを算出するようにしてもよい。
【００５４】
・上記実施形態では、タイミングｔ１及びタイミングｔ２における各下流側排気温Ｔｏｕｔを検出するとともに、これらの差分により低下量ΔＴｏｕｔを算出するようにした。しかしながら、実際には下流側排気温Ｔｏｕｔは変動しながら低下する傾向があるため、上記タイミングｔ１及びタイミングｔ２の前後複数のタイミングにおける下流側排気温Ｔｏｕｔの平均値を採用するようにすれば、下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔを一層精度良く把握することができるようになる。
【００５５】
・上記実施形態では、再生制御の完了後の所定の期間Δｔ２における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、図５に示すように、再生制御が完了してから所定時間Δｔ３が経過したタイミングｔ３における下流側排気温Ｔｏｕｔ３１，Ｔｏｕｔ３２，Ｔｏｕｔ３３に基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにしてもよい。すなわち、アッシュの堆積量が少ないときほど、再生制御の完了後においてフィルタ４から流出する排気の温度は大きく低下する。ここで、再生制御が完了した直後の下流側排気温Ｔｏｕｔは所定温度Ｔ２（例えば６００℃）であることから、再生制御が完了してから所定時間Δｔ３が経過したタイミングｔ３における下流側排気温Ｔｏｕｔが高いときほどアッシュの堆積量が多いということができる。これらのことから、フィルタ４に堆積しているアッシュの量を容易に推定することができる。尚、所定時間Δｔ３は予め実験等を通じて設定された値である。
【００５６】
・上記実施形態では、再生制御の完了後の所定の期間における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。図６に示すように、アッシュの堆積量が多いときほど、再生制御が完了してからフィルタ４から流出する排気の温度が低下し始めるまでに多くの時間を要する。このことから、再生制御が完了したタイミングｔ０から、下流側排気温Ｔｏｕｔが所定温度（例えば６００℃）から低下し始めるまでの時間τに基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにしてもよい。
【００５７】
要するに、フィルタを再生する再生制御が完了してからの下流側排気温の低下態様に基づいてアッシュ量を推定するものであればよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…内燃機関、２…排気通路、３…酸化触媒、４…フィルタ、５…上流側排気温センサ、６…下流側排気温センサ、７…差圧センサ、１０…電子制御装置、１１…吸気量センサ、１２…アクセルセンサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路にフィルタを設け、このフィルタにより排気中の粒子状物質を捕集するようにした内燃機関に適用され、同フィルタに堆積しているアッシュの量を推定するアッシュ量推定装置、及び同アッシュ量推定装置を備える内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気通路にフィルタを設け、このフィルタにより排気中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するようにしたものが知られている。フィルタにより捕集されたＰＭの堆積量が増大するにつれてフィルタでの圧力損失が増大し、これに伴いエンジンの排気背圧が増大することによって機関出力が低下するといった問題や燃費が悪化するといった問題が生じる。
【０００３】
そこで、従来、フィルタに捕集されたＰＭの堆積量が所定量以上に達すると、フィルタを高温化することによりＰＭを酸化（燃焼）除去してフィルタを再生する制御（以下、再生制御）を行なうようにしている。この再生制御では、フィルタの上流側に設けられた酸化触媒に対してポスト噴射により未燃燃料を供給することで酸化触媒の温度（排気温）を上昇させる。その後に、再生用のポスト噴射を実行し、フィルタに堆積したＰＭを燃焼除去することでフィルタの再生を図っている。尚、上記ポスト噴射は、フィルタに堆積しているＰＭが燃焼除去された旨の判断がなされることをもって停止される。
【０００４】
ここで、ＰＭの堆積量の推定方法としては、フィルタの上流側及び下流側の差圧が所定値以上となったときにＰＭの堆積量が所定量以上に達したものとみなすものがある。
ところで、こうした再生制御を行なうことにより、粒子状物質、具体的にはドライスートや可溶性有機成分（ＳＯＦ：soluble organic fraction）が酸化除去される。しかしながら、粒子状物質には再生制御では酸化除去されないアッシュ（灰分）が含まれている。そのため、アッシュの堆積量が増大すると、ドライスートや可溶性有機成分の堆積量がそれほど多くなっていないにもかかわらずフィルタの上流側及び下流側の差圧が所定値以上となることがある。その結果、再生制御を未だ行なう必要がないにもかかわらず再生制御が不要に行なわれる、すなわちポスト噴射が不要に実行されることで燃費を悪化させることとなる。
【０００５】
そこで、フィルタに堆積しているアッシュの量を推定するとともに、ＰＭ全体の堆積量に占めるアッシュの堆積量の割合を考慮することで、再生制御によって除去可能なドライスート等の堆積量を正確に把握することが重要となる。こうしたアッシュ量の推定方法としては、従来、例えば特許文献１に記載されるように、再生制御が完了した旨の判断がなされた直後に、フィルタの上流側及び下流側の差圧に基づいてアッシュ量を推定するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７６６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、単位時間においてフィルタに堆積するアッシュの量はドライスート等に比べて質量比で５０分の１から２０分の１と少ない。そのため、上記のようにフィルタの上流側及び下流側の差圧に基づいてアッシュ量を推定するものでは、アッシュ量の変化が差圧の変化として現われにくい。その結果、アッシュの量を精度良く推定することができない。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルタに堆積しているアッシュの量を精度良く推定することのできるアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、同フィルタに堆積しているアッシュの量を推定するアッシュ量推定装置であって、前記フィルタから流出する排気の温度を検出する排気温センサを備え、前記フィルタを再生する再生制御が完了してからの前記排気の温度の低下態様に基づいてアッシュ量を推定することをその要旨としている。
【００１０】
フィルタの再生制御が完了すると、フィルタに堆積していたドライスートや可溶性有機成分が酸化除去されるのに対して、アッシュはフィルタに堆積したままとなる。ここで、フィルタに堆積しているアッシュの量が多いときほどアッシュ全体が有する熱量が大きくなり、アッシュを含むフィルタ全体が有する熱量が大きくなる。このため、再生制御の完了後においてアッシュの堆積量が多いときほどフィルタ全体が冷めにくくなり、フィルタから流出する排気の温度の低下は緩やかなものとなる。上記構成によれば、再生制御が完了してからの排気の温度の低下態様に基づいてアッシュ量が推定される。従って、フィルタに堆積しているアッシュの量を精度良く推定することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアッシュ量推定装置において、前記再生制御の完了後の所定の期間における前記排気の温度の低下量に基づいてアッシュ量を推定することをその要旨としている。
【００１２】
アッシュの堆積量が少ないときほど、再生制御の完了後の所定の期間においてフィルタから流出する排気の温度は大きく低下する。また、少なくとも所定の期間の始期及び終期における排気の温度を把握することができれば、同所定の期間における排気の温度の低下量を求めることができる。これらのことから、上記構成によれば、フィルタに堆積しているアッシュの量を容易に推定することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のアッシュ量推定装置において、前記再生制御が完了してから所定時間が経過した時期を前記所定の期間の始期とすることをその要旨としている。
【００１４】
アッシュの堆積量が多いときほど、再生制御が完了してからフィルタから流出する排気の温度が低下し始めるまでに多くの時間を要する。そのため、再生制御の完了後の所定の期間における排気の温度の低下量に基づいてアッシュ量を推定する構成にあって、その所定の期間に再生制御の完了直後の期間を含めるものとすると、当該排気の温度の低下量にアッシュ量の微妙な差が反映されにくくなる。
【００１５】
この点、上記構成によれば、再生制御が完了してから所定時間が経過するまでの排気の温度がアッシュ量の推定に用いられない。従って、フィルタに堆積しているアッシュの量を一層精度良く推定することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のアッシュ量推定装置において、前記再生制御の実行中には前記フィルタの温度が所定温度まで上昇され、前記再生制御が完了してから所定時間が経過したときの前記排気の温度に基づいてアッシュ量を推定することをその要旨としている。
【００１７】
アッシュの堆積量が少ないときほど、再生制御の完了後においてフィルタから流出する排気の温度は大きく低下する。ここで、再生制御が完了した直後の排気の温度は所定温度であることから、再生制御が完了してから所定時間が経過したときの排気の温度が高いときほどアッシュの堆積量が多いということができる。これらのことから、上記構成によれば、フィルタに堆積しているアッシュの量を容易に推定することができる。
【００１８】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置は、請求項５に記載の発明によるように、前記フィルタに流入する排気の温度を推定する上流側排気温推定手段を備え、前記再生制御が完了してからの前記フィルタから流出する排気の温度の低下態様を前記上流側排気温推定手段により推定される排気の温度に基づいて所定のアッシュ量に対応して求めるとともに、当該所定のアッシュ量に対応する排気の温度の低下態様と、前記排気温センサにより検出される排気の温度の低下態様との乖離度合に基づいてアッシュ量を推定するといった態様をもって具体化することができる。
【００１９】
請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置と、前記フィルタの上流側における排気の圧力と下流側における排気の圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出された差圧が所定値以上になったときに前記フィルタの再生制御を実行する再生制御実行手段とを備え、前記再生制御実行手段は、前記アッシュ量推定装置により推定されたアッシュ量が多いときには少ないときに比べて前記所定値を大きく設定することをその要旨としている。
【００２０】
同構成によれば、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置により推定された精度の高いアッシュ量に応じて所定値が可変設定される。このため、フィルタの再生制御の開始時期を適切に設定することができる。従って、フィルタの再生制御が無駄に行なわれることや、フィルタの再生制御を実行すべきときに実行されないといった問題の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、内燃機関の排気通路及び電子制御装置を中心とした概略構成を示す概略構成図。
【図２】同実施形態における下流側排気温の時間推移を異なるアッシュ量毎に示すグラフ。
【図３】同実施形態におけるアッシュ量の推定方法を説明するためのグラフ。
【図４】同実施形態におけるアッシュ量の推定処理の手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態におけるアッシュ量の推定方法の変形例を説明するためのグラフ。
【図６】同実施形態におけるアッシュ量の推定方法の他の変形例を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１〜図４を参照して、アッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態について詳細に説明する。尚、本実施形態の内燃機関は、車載ディーゼルエンジン（以下、内燃機関１）である。
【００２３】
図１に示すように、内燃機関１の気筒（燃焼室）には排気通路２が接続されている。この排気通路２には、上流側から順に、酸化触媒３及び排気中の粒子状物質（以下、ＰＭ）を捕集するフィルタ４が設けられている。尚、フィルタ４は所謂、ウォールフロー型のものである。
【００２４】
排気通路２において酸化触媒３とフィルタ４との間には、フィルタ４に流入する排気の温度である上流側排気温Ｔｉｎを検出する上流側排気温センサ５が設けられている。また、フィルタ４の下流側には、フィルタ４から流出する排気の温度である下流側排気温Ｔｏｕｔを検出する下流側排気温センサ６が設けられている。また、排気通路２には、フィルタ４の上流側における排気の圧力と下流側における排気の圧力との差圧ΔＰを検出する差圧センサ７が設けられている。
【００２５】
内燃機関１の各種制御は電子制御装置１０により行なわれる。電子制御装置１０には、機関運転状態を把握するための各種センサからの信号が入力される。各種センサとしては、前述した上流側排気温センサ５、下流側排気温センサ６、及び差圧センサ７に加え、気筒（燃焼室）に供給される吸気の量（以下、吸気量ＧＡ）を検出する吸気量センサ１１や、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ１２等がある。
【００２６】
電子制御装置１０は各種センサからの信号に基づいて機関運転状態を把握し、燃料噴射制御等の各種制御を実行する。
また、電子制御装置１０は、差圧センサ７により検出された差圧ΔＰが所定値ΔＰｔｈｘ以上になったときにフィルタ４に所定量以上のＰＭが堆積しているとしてフィルタ４の再生制御を実行する。尚、所定値ΔＰｔｈｘは実験等を通じて予め設定されている。
【００２７】
この再生制御では、ポスト噴射（燃焼行程後の追加噴射）を実行することにより、酸化触媒３に対して未燃燃料を供給することで酸化触媒３の温度、すなわち排気温を上昇させる。そして、フィルタ４を所定温度Ｔ２（例えば６００℃）まで昇温させる。これにより、フィルタ４に堆積しているＰＭを燃焼除去することでフィルタ４の再生を図る。尚、例えば再生制御の実行時間が基準時間以上であるか否かを判断する、或いは下流側排気温Ｔｏｕｔが上流側排気温Ｔｉｎ以下であるか否かを判断する等の周知の態様によりＰＭが除去されたか否かを判断するとともに、ＰＭが除去された旨の判断がなされた場合にはポスト噴射を停止して再生制御が完了する。
【００２８】
ところで、前述したように、フィルタ４に堆積しているアッシュの量が増大すると、ドライスートや可溶性有機成分の堆積量がそれほど多くなっていないにもかかわらずフィルタ４の上流側及び下流側の差圧ΔＰが所定値ΔＰｔｈｘ以上となることがある。その結果、再生制御を未だ行なう必要がないにもかかわらず再生制御が不要に行なわれる、すなわちポスト噴射が不要に実行されることで燃費を悪化させることとなる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、後に詳述するように、フィルタ４に堆積しているアッシュの量（以下、アッシュ量ＡＳ）を推定するとともに、当該推定されたアッシュ量ＡＳが多いときには少ないときに比べて所定値ΔＰｔｈｘを大きく設定することで、上述した不都合の発生を抑制するようにしている。
【００３０】
次に、図２を参照して、本実施形態におけるアッシュ量ＡＳの推定方法について説明する。尚、図２において、実線は、アッシュ量ＡＳが「０ｇ」のときの下流側排気温Ｔｏｕｔの時間推移を示し、破線は、アッシュ量ＡＳが「６０ｇ」のときの下流側排気温Ｔｏｕｔの時間推移を示し、一点鎖線は、アッシュ量ＡＳが「１００ｇ」のときの下流側排気温Ｔｏｕｔの時間推移を示している。
【００３１】
図２に示すように、再生制御が完了してポスト噴射が停止されると（タイミングｔ０）、フィルタ４に流入する排気の温度が低下するようになり、これに伴ってフィルタ４から流出する排気の温度は所定温度Ｔ２（例えば６００℃）から次第に低下するようになる。
【００３２】
再生制御を実行することでフィルタ４に堆積していたドライスートや可溶性有機成分が酸化除去されるのに対して、アッシュはフィルタ４に堆積したままとなることは前述した。ここで、フィルタ４に堆積しているアッシュの量が多いときほどアッシュ全体が有する熱量が大きなものとなり、アッシュを含むフィルタ４全体が有する熱量が大きなものとなる。このため、再生制御の完了後においてアッシュの堆積量が多いときほどフィルタ４全体が冷めにくくなり、フィルタ４から流出する排気の温度の低下は緩やかなものとなる。
【００３３】
本実施形態では、こうした傾向を考慮して、再生制御が完了してからの下流側排気温Ｔｏｕｔの低下態様に基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにしている。
具体的には、図３に示すように、再生制御が完了してから所定時間Δｔ１が経過したタイミングｔ１から、同タイミングｔ１から所定時間Δｔ２が経過したタイミングｔ２までの期間（以下、所定の期間Δｔ２）における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔを算出する。
【００３４】
ここで、再生制御が完了してから所定時間Δｔ１が経過するまでの下流側排気温Ｔｏｕｔをアッシュ量の推定に用いない理由について説明する。すなわち、アッシュの堆積量が多いときほど、再生制御が完了してからフィルタ４から流出する排気の温度が低下し始めるまでに多くの時間を要する。そのため、再生制御の完了後の所定の期間における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定する構成にあって、その所定の期間に再生制御の完了直後の期間を含めるものとすると、当該下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔにアッシュ量の微妙な差が反映されにくくなるためである。尚、所定時間Δｔ１及び所定時間Δｔ２は、予め実験等を通じて設定されている。
【００３５】
また、以下のようにして、アッシュ量ＡＳが「０ｇ」のときの所定の期間Δｔ２における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴ０（以下、０グラム時低下量ΔＴ０）を推定する。すなわち、タイミングｔ１における上流側排気温Ｔｉｎからタイミングｔ２における上流側排気温Ｔｉｎの差分である上流側排気温Ｔｉｎの低下量ΔＴｉｎを算出する。ここで、フィルタ４に流入する排気の流量が大きいときほど排気の流れによってフィルタ４から持ち去られる熱量が大きなものとなる。そこで、アッシュ量ＡＳが「０ｇ」のときにおける下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴ０と、上流側排気温Ｔｉｎの低下量ΔＴｉｎ及び排気流量との対応関係を予め実験等により求めておくとともに、電子制御装置１０にはこれらの対応関係を規定したマップが設けられている。そして、上記上流側排気温Ｔｉｎの低下量ΔＴｉｎと排気流量とに基づいて上記マップを参照することにより０グラム時低下量ΔＴ０を算出する。ちなみに、本実施形態では、吸気量ＧＡ及び燃料噴射量Ｑに基づいて排気流量を推定するようにしているが、排気流量を直接検出するようにしてもよい。
【００３６】
また、同様にして、アッシュ量ＡＳが「１００ｇ」のときの所定の期間Δｔ２における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴ１００（以下、１００グラム時低下量ΔＴ１００）を、上流側排気温Ｔｉｎの低下量ΔＴｉｎと排気流量とに基づいて当該マップを参照することにより算出する。
【００３７】
そして、次に、実際に下流側排気温センサ６の検出結果に基づいて算出された下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔ（以下、実際の低下量ΔＴｏｕｔ）と、上記推定された０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００との乖離度合に基づいてマップを参照してアッシュ量ＡＳを算出する。すなわち、このマップには、実際の低下量ΔＴｏｕｔが０グラム時低下量ΔＴ０に近いほど、また１００グラム時低下量ΔＴ１００から離れているほどアッシュ量ＡＳを「０ｇ」を近い値として算出するように規定されている。また、実際の低下量ΔＴｏｕｔが１００グラム時低下量ΔＴ１００に近いほど、また０グラム時低下量ΔＴ０から離れているほどアッシュ量ＡＳを「１００ｇ」に近い値として算出するように規定されている。
【００３８】
次に、図４のフローチャートを参照して、上述したアッシュ量の推定処理の手順について詳細に説明する。
図４に示すように、この一連の処理では、まず、ステップＳ１において、再生制御が完了してから、すなわちポスト噴射が停止されてから所定時間Δｔ１が経過したタイミングｔ１となっているか否かを判断する。ここで、そもそも再生制御が行なわれていない場合や、再生制御の実行中である場合、再生制御が完了したものの所定時間Δｔ１が未だ経過していない場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）には、アッシュ量を推定する時期ではないとして、この一連の処理を一旦終了する。
【００３９】
ステップＳ１においてタイミングｔ１となっている場合（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ２に進み、そのときの上流側排気温Ｔｉｎ１及び下流側排気温Ｔｏｕｔ１を読み込む。そして、次に、ステップＳ３に進み、タイミングｔ１から所定時間Δｔ２が経過したタイミングｔ２となったか否かを判断する。ここで、タイミングｔ２となっていない場合（ステップＳ３：「ＮＯ」）には、タイミングｔ２となるまでステップＳ３の処理を繰り返し実行する。
【００４０】
ステップＳ３においてタイミングｔ２となっている場合（ステップＳ２：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ４に進み、そのときの上流側排気温Ｔｉｎ２及び下流側排気温Ｔｏｕｔ２を読み込む。
【００４１】
次に、ステップＳ５に進み、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間である所定の期間Δｔ２における下流側排気温の低下量ΔＴｏｕｔ（＝Ｔｏｕｔ１−Ｔｏｕｔ２）を算出する。
【００４２】
次に、ステップＳ６に進み、上記所定の期間Δｔ２における上流側排気温の低下量ΔＴｉｎ（＝Ｔｉｎ１−Ｔｉｎ２）を算出する。
次に、ステップＳ７に進み、上記上流側排気温の低下量ΔＴｉｎと、所定の期間Δｔ２における排気流量の平均値とに基づいてマップを参照して、０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００を算出する。
【００４３】
そして、次に、ステップＳ８に進み、上記下流側排気温の低下量ΔＴｏｕｔと、０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００との乖離度合に基づいてマップを参照してアッシュ量ＡＳを算出する。こうしてアッシュ量ＡＳを算出すると、この一連の処理を一旦終了する。
【００４４】
尚、差圧センサ７が本発明に係る差圧検出手段に相当し、電子制御装置１０がアッシュ量推定装置及び再生制御実行手段に相当する。また、上流側排気温センサ５が上流側排気温推定手段に相当する。
【００４５】
以上説明した本実施形態に係るアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１の排気通路２には排気中のＰＭを捕集するフィルタ４が設けられている。また、フィルタ４から流出する排気の温度である下流側排気温Ｔｏｕｔを検出する下流側排気温センサ６を備えている。電子制御装置１０はフィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを、フィルタ４を再生する再生制御が完了してからの下流側排気温Ｔｏｕｔの低下態様に基づいて推定する。具体的には、再生制御が完了してからのフィルタ４から流出する下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔを、上流側排気温センサ５により検出される上流側排気温Ｔｉｎに基づいて所定のアッシュ量ＡＳ（「０ｇ」、「１００ｇ」）に対応して求める。そして、０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００と、下流側排気温センサ６により検出される下流側排気温の低下量ΔＴｏｕｔとの乖離度合に基づいてアッシュ量ＡＳを推定する。こうした構成によれば、再生制御が完了してからの下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳが推定されるため、フィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを精度良く推定することができる。
【００４６】
（２）再生制御の完了後の所定の期間Δｔ２（タイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間）における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定する。アッシュの堆積量が少ないときほど、再生制御の完了後の所定の期間Δｔ２においてフィルタ４から流出する排気の温度は大きく低下する。また、少なくとも所定の期間Δｔ２の始期（タイミングｔ１）及び終期（タイミングｔ２）における下流側排気温Ｔｏｕｔを把握することができれば、同所定の期間Δｔ２における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔを求めることができる。従って、上記構成によれば、フィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを容易に推定することができる。
【００４７】
（３）再生制御が完了してから所定時間Δｔ１が経過したタイミングｔ１を所定の期間Δｔ２の始期とする。アッシュの堆積量が多いときほど、再生制御が完了してからフィルタ４から流出する排気の温度が低下し始めるまでに多くの時間を要する。そのため、再生制御の完了後の所定の期間における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定する構成にあって、その所定の期間に再生制御の完了直後の期間を含めるものとすると、当該下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔにアッシュ量の微妙な差が反映されにくくなる。この点、上記構成によれば、再生制御が完了してから所定時間Δｔ１が経過するまでの下流側排気温Ｔｏｕｔがアッシュ量ＡＳの推定に用いられない。従って、フィルタ４に堆積しているアッシュ量ＡＳを精度良く推定することができる。
【００４８】
（４）フィルタ４の上流側における排気の圧力と下流側における排気の圧力との差圧ΔＰを検出する差圧センサ７を備えている。また、差圧センサ７により検出された差圧ΔＰが所定値ΔＰｔｈｘ以上になったときにフィルタ４の再生制御を実行するようにしている。また、推定されたアッシュ量ＡＳが多いときには少ないときに比べて所定値ΔＰｔｈｘを大きく設定するようにしている。こうした構成によれば、推定された精度の高いアッシュ量ＡＳに応じて所定値ΔＰｔｈｘが可変設定される。このため、フィルタ４の再生制御の開始時期を適切に設定することができる。従って、フィルタ４の再生制御が無駄に行なわれることや、フィルタ４の再生制御を実行すべきときに実行されないといった問題の発生を抑制することができる。
【００４９】
尚、本発明に係るアッシュ量推定装置及び内燃機関の排気浄化装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５０】
・上記実施形態では、ポスト噴射を用いた再生制御について例示したが、他に例えば、排気通路に添加弁を設けるとともに同添加弁から添加される燃料によって再生制御を行うようにしてもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、フィルタ４に流入する排気の温度である上流側排気温Ｔｉｎを上流側排気温センサ５により直接検出するようにしたが、これに代えて上流側排気温Ｔｉｎを他の温度センサを用いる等して周知の態様により推定するようにしてもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、上記上流側排気温の低下量ΔＴｉｎと、所定の期間Δｔ２における排気流量の平均値とに基づいてマップを参照して、０グラム時低下量ΔＴ０及び１００グラム時低下量ΔＴ１００を算出するようにした。このように排気流量の平均値を用いることにより、所定の期間Δｔ２においてフィルタ４に流入した排気の流量を的確に反映させることができる。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、他に例えば、所定の期間Δｔ２内の所定のタイミングにおける排気流量を採用するようにしてもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、２つの異なるアッシュ量（「０ｇ」、「１００ｇ」）に対応した下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴ０、ΔＴ１００を推定するとともに、これら低下量ΔＴ０、Ｔ１００と実際の低下量ΔＴｏｕｔとの比較に基づいてアッシュ量ＡＳを算出するようにした。本発明はこれに限られるものではなく、３つ以上のアッシュ量に対応した下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量を推定するとともに、これら低下量と実際の低下量ΔＴｏｕｔとの比較に基づいてアッシュ量ＡＳを算出するようにしてもよい。
【００５４】
・上記実施形態では、タイミングｔ１及びタイミングｔ２における各下流側排気温Ｔｏｕｔを検出するとともに、これらの差分により低下量ΔＴｏｕｔを算出するようにした。しかしながら、実際には下流側排気温Ｔｏｕｔは変動しながら低下する傾向があるため、上記タイミングｔ１及びタイミングｔ２の前後複数のタイミングにおける下流側排気温Ｔｏｕｔの平均値を採用するようにすれば、下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔを一層精度良く把握することができるようになる。
【００５５】
・上記実施形態では、再生制御の完了後の所定の期間Δｔ２における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、図５に示すように、再生制御が完了してから所定時間Δｔ３が経過したタイミングｔ３における下流側排気温Ｔｏｕｔ３１，Ｔｏｕｔ３２，Ｔｏｕｔ３３に基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにしてもよい。すなわち、アッシュの堆積量が少ないときほど、再生制御の完了後においてフィルタ４から流出する排気の温度は大きく低下する。ここで、再生制御が完了した直後の下流側排気温Ｔｏｕｔは所定温度Ｔ２（例えば６００℃）であることから、再生制御が完了してから所定時間Δｔ３が経過したタイミングｔ３における下流側排気温Ｔｏｕｔが高いときほどアッシュの堆積量が多いということができる。これらのことから、フィルタ４に堆積しているアッシュの量を容易に推定することができる。尚、所定時間Δｔ３は予め実験等を通じて設定された値である。
【００５６】
・上記実施形態では、再生制御の完了後の所定の期間における下流側排気温Ｔｏｕｔの低下量ΔＴｏｕｔに基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。図６に示すように、アッシュの堆積量が多いときほど、再生制御が完了してからフィルタ４から流出する排気の温度が低下し始めるまでに多くの時間を要する。このことから、再生制御が完了したタイミングｔ０から、下流側排気温Ｔｏｕｔが所定温度（例えば６００℃）から低下し始めるまでの時間τに基づいてアッシュ量ＡＳを推定するようにしてもよい。
【００５７】
要するに、フィルタを再生する再生制御が完了してからの下流側排気温の低下態様に基づいてアッシュ量を推定するものであればよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…内燃機関、２…排気通路、３…酸化触媒、４…フィルタ、５…上流側排気温センサ、６…下流側排気温センサ、７…差圧センサ、１０…電子制御装置、１１…吸気量センサ、１２…アクセルセンサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、同フィルタに堆積しているアッシュの量を推定するアッシュ量推定装置であって、
前記フィルタから流出する排気の温度を検出する排気温センサを備え、
前記フィルタを再生する再生制御が完了してからの前記排気の温度の低下態様に基づいてアッシュ量を推定する
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアッシュ量推定装置において、
前記再生制御の完了後の所定の期間における前記排気の温度の低下量に基づいてアッシュ量を推定する
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアッシュ量推定装置において、
前記再生制御が完了してから所定時間が経過した時期を前記所定の期間の始期とする
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアッシュ量推定装置において、
前記再生制御の実行中には前記フィルタの温度が所定温度まで上昇され、
前記再生制御が完了してから所定時間が経過したときの前記排気の温度に基づいてアッシュ量を推定する
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置において、
前記フィルタに流入する排気の温度を推定する上流側排気温推定手段を備え、
前記再生制御が完了してからの前記フィルタから流出する排気の温度の低下態様を前記上流側排気温推定手段により推定される排気の温度に基づいて所定のアッシュ量に対応して求めるとともに、当該所定のアッシュ量に対応する排気の温度の低下態様と、前記排気温センサにより検出される排気の温度の低下態様との乖離度合に基づいてアッシュ量を推定する
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置と、
前記フィルタの上流側における排気の圧力と下流側における排気の圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記差圧検出手段により検出された差圧が所定値以上になったときに前記フィルタの再生制御を実行する再生制御実行手段とを備え、
前記再生制御実行手段は、前記アッシュ量推定装置により推定されたアッシュ量が多いときには少ないときに比べて前記所定値を大きく設定する
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが排気通路に設けられた内燃機関に適用され、同フィルタに堆積しているアッシュの量を推定するアッシュ量推定装置であって、
前記フィルタから流出する排気の温度を検出する排気温センサを備え、
前記フィルタを再生する再生制御が完了してからの前記排気の温度の低下態様に基づいてアッシュ量を推定する
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアッシュ量推定装置において、
前記再生制御の完了後の所定の期間における前記排気の温度の低下量に基づいてアッシュ量を推定する
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアッシュ量推定装置において、
前記再生制御が完了してから所定時間が経過した時期を前記所定の期間の始期とする
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアッシュ量推定装置において、
前記再生制御の実行中には前記フィルタの温度が所定温度まで上昇され、
前記再生制御が完了してから所定時間が経過したときの前記排気の温度に基づいてアッシュ量を推定する
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置において、
前記フィルタに流入する排気の温度を推定する上流側排気温推定手段を備え、
前記再生制御が完了してからの前記フィルタから流出する排気の温度の低下態様を前記上流側排気温推定手段により推定される排気の温度に基づいて所定のアッシュ量に対応して求めるとともに、当該所定のアッシュ量に対応する排気の温度の低下態様と、前記排気温センサにより検出される排気の温度の低下態様との乖離度合に基づいてアッシュ量を推定する
ことを特徴とするアッシュ量推定装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のアッシュ量推定装置と、
前記フィルタの上流側における排気の圧力と下流側における排気の圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記差圧検出手段により検出された差圧が所定値以上になったときに前記フィルタの再生制御を実行する再生制御実行手段とを備え、
前記再生制御実行手段は、前記アッシュ量推定装置により推定されたアッシュ量が多いときには少ないときに比べて前記所定値を大きく設定する
内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９７６８７（Ｐ２０１２−１９７６８７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１０８９（Ｐ２０１１−６１０８９）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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