エンジン制御装置
【課題】排気通路に粒子状物質検出センサを備えるエンジンにおいて、排気温度を簡易にかつ精度良く検出する。
【解決手段】ＰＭセンサ１７は、ガス中に含まれるＰＭ（導電性粒子状物質）を付着させる被付着部と、被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを有し、一対の対向電極間の抵抗値に応じた検出信号を出力する。マイコン４４は、被付着部に付着したＰＭについて排気熱による燃焼が生じたか否かを判定し、排気熱によるＰＭ燃焼が生じたと判定された場合に、その燃焼時における粒子状物質検出センサによるセンサ検出値の変化量に基づいて排気温度を算出する。
【解決手段】ＰＭセンサ１７は、ガス中に含まれるＰＭ（導電性粒子状物質）を付着させる被付着部と、被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを有し、一対の対向電極間の抵抗値に応じた検出信号を出力する。マイコン４４は、被付着部に付着したＰＭについて排気熱による燃焼が生じたか否かを判定し、排気熱によるＰＭ燃焼が生じたと判定された場合に、その燃焼時における粒子状物質検出センサによるセンサ検出値の変化量に基づいて排気温度を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御装置に関し、詳しくは、粒子状物質検出センサの検出信号に基づいて、排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の量を検出するエンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出されるＰＭの量を検出するＰＭセンサ（粒子状物質検出センサ）が各種提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。特許文献１のＰＭセンサでは、絶縁基板上に一対の対向電極を設けておき、その一対の対向電極間にＰＭが堆積すると電極間抵抗が変化することを利用し、電極間抵抗を計測することでＰＭ量を検出する構成としている。この場合、センサ素子に接続される検出回路としては、一対の対向電極間の抵抗分である電極間抵抗と所定のシャント抵抗とにより分圧回路を構成し、分圧回路の中間点電圧をセンサ検出信号として出力するようにしている。また、特許文献２のＰＭセンサでは、ヒータが内蔵されており、所定の走行距離毎、所定の走行距離毎、又は使用燃料量毎にヒータによる加熱を行うことにより、一対の対向電極間に堆積したＰＭを燃焼除去している。
【０００３】
また従来、エンジンの高負荷運転時において、エンジンの排気温度上昇による排気系の損傷を抑制するべく燃料増量（高負荷増量）を行うことが知られている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３では、エンジンの負荷が大きいほど排気温度が高くなることを考慮し、エンジン負荷が大きいほど燃料増量の補正量を多くしている。これにより、排気温度の低下を図り、排気系の損傷を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１９６４５３号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４５７７号公報
【特許文献３】特開２００６−１８３５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高負荷増量等といった排気温度に応じた制御を行う場合、エンジンの排気管に温度センサを設け、排気温度を直接検出することも考えられるが、その場合、温度センサを設ける必要が生じてしまう。また、上記特許文献３のようにエンジン運転状態に基づいて排気温度を推定してもよいが、この場合には、実際の排気温度と推定温度との間で誤差が生じやすく、精度の面で劣ることが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、排気通路に粒子状物質検出センサを備えるエンジンにおいて、排気温度を簡易にかつ精度良く検出することができるエンジン制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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説明する。
【０００８】
本発明は、排気に含まれる導電性の粒子状物質を付着させる被付着部と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを有し前記一対の対向電極間の抵抗値に応じた検出信号を出力する粒子状物質検出センサを排気通路に備えるエンジンに適用される。そして、請求項１に記載の発明は、前記被付着部に付着した粒子状物質について排気熱による燃焼が生じたか否かを判定する燃焼判定手段と、前記燃焼判定手段により前記排気熱による燃焼が生じたと判定された場合に、その燃焼時における前記粒子状物質検出センサによるセンサ検出値の変化量に基づいて、排気温度を算出する排気温算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
粒子状物質検出センサでは、一対の対向電極間に付着した粒子状物質の付着量に応じてセンサ検出値が変化する。本発明は、一対の対向電極間に付着した粒子状物質が、高温の排気熱によって燃焼する（自然燃焼する）ことに着目し、その燃焼時のセンサ検出値の挙動を利用することにより排気温度を算出するものである。つまり、一対の対向電極間に付着している粒子状物質が排気熱によって燃焼した場合にはその付着量が少なくなるが、このとき、付着していた粒子状物質のうち、燃焼に供される粒子状物質量は排気温度に応じて相違する。また、燃焼に供される粒子状物質量の相違は、センサ検出値の変化量の相違として現れ、排気温度が高いほどセンサ検出値の変化量が大きくなると考えられる。よって、粒子状物質検出センサを備える構成において、粒子状物質が排気熱により燃焼した時のセンサ検出値の変化量をパラメータとすることにより、排気温度を算出することができる。この場合、現実の排気管内における粒子状物質の燃焼状況に基づいて排気温度を算出するため、排気温度を精度良く算出することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、エンジン負荷が所定の運転負荷よりも大きいか否かを判定する負荷判定手段を備え、前記燃焼判定手段は、前記負荷判定手段によりエンジン負荷が所定の運転負荷よりも大きいと判定され、かつ前記抵抗値が大きくなる側へ前記センサ検出値が変化した場合に前記排気熱による燃焼が生じたと判定し、前記排気温算出手段は、前記抵抗値が大きくなる側への前記センサ検出値の変化量に基づいて排気温度を算出する。
【００１１】
エンジン運転時では、エンジンから粒子状物質が排出されることにより、粒子状物質検出センサのセンサ検出値が、一対の対向電極間の抵抗値が小さくなる側に変化する。また、エンジン運転状態が高負荷の場合には、粒子状物質が自然燃焼する温度まで排気温度が上昇することがある。このような状況において一対の対向電極間の抵抗値が大きくなる側にセンサ検出値が変化した場合、その変化は、一対の対向電極間に付着した粒子状物質が自然燃焼したことによって粒子状物質の付着量が減少したことに起因するものと推定できる。したがって、上記構成とすることにより、粒子状物質の自然燃焼が生じたことを正確に検出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、前記センサ検出値の変化が生じた時の前記被付着部における粒子状物質の付着量と、前記センサ検出値の変化量とに基づいて排気温度を算出する。
【００１３】
被付着部に付着している粒子状物質は、その付着量に応じて燃えやすさが異なり、付着量が多いほど燃えやすい傾向にある。したがって、粒子状物質の自然燃焼によって一対の対向電極間の抵抗値が大きくなる側に変化した場合、抵抗値の変化量が同じであっても、付着量が多いほど実際の排気温度は低いと判断できる。これに鑑み、上記構成とすることにより、排気温度をより正確に算出することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、前記排気通路において、排気を浄化する排気浄化装置が設けられており、エンジンの高負荷運転領域において、前記排気浄化装置の過熱を抑制するための燃料増量を実施する高負荷増量手段を備え、該高負荷増量手段は、前記排気温算出手段により算出した排気温度に基づいて燃料増量を実施する。
【００１５】
エンジン高負荷時では、排気温度の上昇による排気浄化装置の損傷を防止すべく燃料増量（高負荷増量補正）を行うことがある。この高負荷増量補正に際しては、補正を過剰に行うと燃費悪化を招き、補正が不足すると排気浄化装置の損傷を招くおそれがある。そのため、排気温度に見合った適切な燃料の増量制御を行う必要がある。ここで、センサ検出値の変化量に基づく排気温度の算出方法によれば、粒子状物質が自然燃焼する燃焼温度よりも高温領域の温度を算出可能である。一方、排気浄化装置の損傷のおそれが生じる温度は、粒子状物質の燃焼温度よりも高く、センサ検出値の変化量に基づき算出可能な温度範囲内である。したがって、センサ検出値の変化量に基づき算出した排気温度に基づいて高負荷増量補正を行った場合には、排気温度に見合った適切な燃料の増量制御を行うことができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明のように、前記排気通路において、排気温度を検出する温度センサが設けられており、前記排気温算出手段により算出した排気温度と、前記温度センサにより検出した排気温度との比較結果に基づいて、前記温度センサ又は前記粒子状物質検出センサの異常を診断する構成としてもよい。
【００１７】
温度センサ及び粒子状物質検出センサが正常であれば、温度センサにより検出した排気温度と、センサ検出値の変化量に基づき算出した排気温度とは概ね一致する。これに対し、温度センサにより検出した排気温度と、センサ検出値の変化量に基づき算出した排気温度との差が大きい場合、温度センサが正常であることが前提であれば、粒子状物質検出センサの出力が異常であると診断することができる。また、粒子状物質検出センサが正常であることが前提であれば、温度センサの出力が異常であると診断することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、前記被付着部における粒子状物質の付着量が所定量以下か否かを判定する手段を備え、前記排気温算出手段は、前記付着量が前記所定量以下の場合に排気温度の算出を禁止する。
【００１９】
粒子状物質の付着量が僅かである場合には、排気温度が粒子状物質の燃焼温度よりも高い場合であっても粒子状物質の燃焼が生じないことがある。このような場合に、自然燃焼に起因するセンサ検出値の変化と同等の挙動が見られた場合には、センサの出力異常が生じている可能性がある。したがって、粒子状物質の付着量が少ない場合には、上記構成のように、センサ検出値の変化量に基づく排気温度の算出を実施しないものとするとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図２】センサ素子の要部構成を分解して示す分解斜視図。
【図３】ＰＭセンサに関する電気的構成を示す図。
【図４】ＰＭ自然燃焼時のＰＭ検出電圧の推移を示す図。
【図５】排気温度算出処理を示すフローチャート。
【図６】排気温度算出用マップの一例を示す図。
【図７】高負荷増量補正処理を示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図９】温度センサの異常診断処理を示すフローチャート。
【図１０】ＰＭセンサの異常診断処理を示すフローチャート。
【図１１】ＰＭ強制燃焼処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車載エンジンを備える車両エンジンシステムにおいて、同エンジンから排出される排気中のＰＭ量（導電性粒子状物質の量）を監視するものである。特に、エンジン排気管にＰＭセンサを設け、そのＰＭセンサでのＰＭ付着量に基づいてＰＭ量を監視するものとしている。図１は、本システムの概略構成を示す構成図である。
【００２２】
図１において、エンジン１１は直噴式ガソリンエンジンであり、同エンジン１１の運転に関わるアクチュエータとして燃料噴射弁１２や点火装置１３等が設けられている。エンジン１１の排気管１４には排気浄化装置としての三元触媒１５が設けられており、その三元触媒１５の上流側にはＡ／Ｆセンサ１６が設けられ、下流側には粒子状物質検出センサとしてのＰＭセンサ１７が設けられている。その他、本システムでは、エンジン回転速度を検出するための回転センサ１８や、吸気管圧力を検出するための圧力センサ１９等が設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ２０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（マイコン）を主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１１の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ２０は、上記各種センサ等から各々信号を入力し、それらの各種信号に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算して燃料噴射弁１２や点火装置１３の駆動を制御する。
【００２４】
燃料噴射量制御について、ＥＣＵ２０は、例えば吸入空気量に応じて基本噴射量を算出し、その基本噴射量に対して、始動後増量補正や暖機増量補正、高負荷増量補正などの各種補正を実施している。高負荷増量補正について詳しくは、ＥＣＵ２０は、エンジン１１の負荷が所定以上の場合に、高温の排気から触媒１５を保護すべく、排気温度に応じた燃料の増量補正を行う。
【００２５】
その他、ＥＣＵ２０は、ＰＭセンサ１７の検出結果から算出されるエンジン１１の実際のＰＭ排出量（実ＰＭ排出量）に基づいて、エンジン１１の制御態様を可変に制御する構成であってもよい。例えば、実ＰＭ排出量に基づいて燃料噴射量を制御したり、燃料噴射時期を制御したり、点火時期を制御したりすることが可能である。
【００２６】
次に、ＰＭセンサ１７の構成、及びそのＰＭセンサ１７に関する電気的構成を図２及び図３を用いて説明する。図２は、ＰＭセンサ１７を構成するセンサ素子３１の要部構成を分解して示す分解斜視図であり、図３は、ＰＭセンサ１７に関する電気的構成図である。
【００２７】
図２に示すように、センサ素子３１は、長尺板状をなす２枚の絶縁基板３２，３３を有しており、一方の絶縁基板３２にはＰＭ量を検出するためのＰＭ検出部３４が設けられ、他方の絶縁基板３３にはセンサ素子３１を加熱するためのヒータ部３５が設けられている。センサ素子３１は、絶縁基板３２，３３が二層に積層されることで構成されている。絶縁基板３２が被付着部に相当する。
【００２８】
絶縁基板３２には、他方の絶縁基板３３とは反対側の基板表面に、互いに離間して設けられる一対の検出電極３６ａ，３６ｂが設けられており、この一対の検出電極３６ａ，３６ｂによりＰＭ検出部３４が構成されている。検出電極３６ａ，３６ｂは、各々複数の櫛歯を有する櫛歯形状をなしており、各検出電極３６ａ，３６ｂの櫛歯同士が互い違いとなるようして所定間隔をあけて対向配置されている。また、ヒータ部３５は例えば電熱線からなる発熱体により構成されている。
【００２９】
ただし、一対の検出電極３６ａ，３６ｂの形状は上記に限定されず、曲線状をなす形状で設けられているものや、各１本の線からなる一対の電極部が所定距離を隔てて平行に対向配置されているものであってもよい。
【００３０】
なお、図示は省略するが、ＰＭセンサ１７は、センサ素子３１を保持するための保持部を有しており、センサ素子３１はその一端側が保持部により保持された状態で排気管に固定されるようになっている。この場合、少なくともＰＭ検出部３４及びヒータ部３５を含む部位が排気管内に位置するように配されるとともに、センサ素子３１において絶縁基板３２（ＰＭ被付着部）が排気上流側を向くようにして、ＰＭセンサ１７が排気管に取り付けられる構成となっている。これにより、ＰＭを含む排気が排気管内を流れる際、そのＰＭが絶縁基板３２において検出電極３６ａ，３６ｂ及びその周辺に付着し堆積する。また、ＰＭセンサ１７は、センサ素子３１の突出部分を覆う保護カバーを有している。
【００３１】
上記構成のＰＭセンサ１７は、排気中のＰＭがセンサ素子３１の絶縁基板３２に付着し堆積すると、それによりＰＭ検出部３４の抵抗値（すなわち一対の検出電極３６ａ，３６ｂ間の抵抗値）が変化すること、及びその抵抗値の変化がＰＭ堆積量に対応していることから、その抵抗値の変化を利用してＰＭ量を検出するものである。
【００３２】
図３に示すように、ＰＭセンサ１７に関する電気的構成として、ＰＭセンサ１７のＰＭ検出部３４の一端側にはセンサ電源４１が接続され、他端側にはシャント抵抗４２が接続されている。センサ電源４１は、例えば定電圧回路により構成されており、定電圧Ｖｃｃが５Ｖとなっている。この場合、ＰＭ検出部３４とシャント抵抗４２とにより分圧回路４０が形成されており、それらの中間点電圧がＰＭ検出電圧Ｖｐｍ（センサ検出値）としてＥＣＵ２０に入力されるようになっている。つまり、ＰＭ検出部３４ではＰＭ堆積量に応じて抵抗値Ｒｐｍが変化し、その抵抗値Ｒｐｍとシャント抵抗４２の抵抗値ＲｓとによりＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化する。そして、そのＰＭ検出電圧ＶｐｍがＡ／Ｄ変換器４３を介してマイコン４４に入力される。
【００３３】
ここで、Ｖｃｃ＝５Ｖ、Ｒｓ＝１００ｋΩとすると、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍは次の（１）式で求められる。
Ｖｐｍ＝５Ｖ×１００ｋΩ／（１００ｋΩ＋Ｒｐｍ） …（１）
このとき、ＰＭ堆積量が０（又は略０）であれば、ＰＭ検出部３４の抵抗値Ｒｐｍは無限大になることから、Ｖｐｍ＝０Ｖとなる。また、ＰＭ検出部３４でのＰＭ堆積によりＰＭ検出部３４の抵抗値Ｒｐｍが例えば１ｋΩまで低下すると、Ｖｐｍ＝４．９５Ｖとなる。こうしてＰＭ検出部３４でのＰＭ堆積量に応じてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化する。マイコン４４は、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍに応じてＰＭ堆積量を算出する。
【００３４】
ＰＭセンサ１７では、分圧回路４０により信号出力回路が構成されており、この分圧回路４０によって０〜５Ｖを出力範囲としてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化可能となっている。この場合、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの出力上限値は５Ｖであり、より厳密には５Ｖよりも若干低い電圧値となっている。
【００３５】
また、ＰＭセンサ１７のヒータ部３５には、ヒータ電源４５が接続されている。ヒータ電源４５は例えば車載バッテリであり、車載バッテリからの給電によりヒータ部３５が加熱される。この場合、ヒータ部３５のローサイドにはスイッチング素子としてのトランジスタ４６が接続されており、マイコン４４によりトランジスタ４６がオン／オフされることでヒータ部３５の加熱制御が行われる。
【００３６】
絶縁基板３２上にＰＭが堆積した状態でヒータ部３５の通電を開始すると、堆積ＰＭの温度が上昇し、それに伴い堆積ＰＭが強制燃焼される。こうした強制燃焼により、絶縁基板３２に堆積したＰＭが燃焼除去される。マイコン４４は、例えば、絶縁基板３２上のＰＭ堆積量が所定量になったと判定された時や、前回のＰＭ強制燃焼からのエンジン運転時間や車両走行距離が所定値になったと判定された時に、ＰＭの強制燃焼要求が生じたとしてヒータ部３５による加熱制御を実施する。また特に、本実施形態では、エンジン停止時に、ＰＭの強制燃焼要求が生じたとしてヒータ部３５による加熱制御を実施する。
【００３７】
その他、ＥＣＵ２０には、各種の学習値や異常診断値（ダイアグデータ）等を記憶するためのバックアップ用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ４７が設けられている。
【００３８】
さて、ＰＭセンサ１７に堆積したＰＭは、排気熱によって高温化されることで自然燃焼することがある。本実施形態では、ＰＭの自然燃焼によってＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化する挙動に着目し、堆積ＰＭが自然燃焼した場合のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化に基づいて排気温度を算出することとしている。
【００３９】
すなわち、図４に示すように、エンジン運転状態では、エンジン１１からのＰＭ排出に伴いＰＭ検出電圧Ｖｐｍが徐々に上昇していくが、このとき、例えばエンジン１１の高負荷時では、排気温度の上昇により、ヒータ部３５による絶縁基板３２の加熱を実施していないにもかかわらず絶縁基板３２上に堆積したＰＭが昇温して自己着火することがある。また、排気熱による自己着火に伴いＰＭの燃焼（自然燃焼）が行われると、ＰＭセンサ１７において、燃焼除去されたＰＭ量に相当する分の出力低下が生じる。ここで、自然燃焼によりＰＭが燃焼した場合、絶縁基板３２に付着したＰＭのうち燃焼に供されるＰＭ量は排気温度に応じて相違し、排気温度が高いほど燃焼に供されるＰＭ量が多くなる。その結果、自然燃焼に伴う出力低下量ΔＶが、排気温度が高いほど大きくなる。本実施形態では、ＰＭ自然燃焼時には上記のような挙動が現れることに着目し、ＰＭ自然燃焼時のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づいて排気温度を算出することとしている。
【００４０】
次に、本実施形態の排気温度算出処理について図５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ２０のマイコン４４により所定周期毎に実行される。
【００４１】
図５において、ステップＳ１０では、エンジン１１が所定の高負荷状態か否かを判定する。ここでは、今現在のエンジン負荷が、ＰＭの自然燃焼が生じる温度（ＰＭ燃焼温度）まで昇温する可能性がある負荷Ｌ１よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１０がＮＯの場合には、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づく排気温度の算出を行わず、そのまま本ルーチンを終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ１１がＹＥＳの場合、ステップＳ１２へ進み、ＰＭ検出電圧の前回値Ｖpm(k-1)と今回値Ｖpm(k)とを読み込むとともに、燃焼処理実行中フラグＸpmbを読み込む。ここで、燃焼処理実行中フラグＸpmbは、ヒータ部３５による堆積ＰＭの強制燃焼実行中である場合にＯＮされるフラグである。
【００４３】
続くステップＳ１２では、燃焼処理実行中フラグＸpmbがＯＦＦか否かを判定する。Ｘpmb＝ＯＦＦであればステップＳ１３へ進み、前回値Ｖpm(k-1)と今回値Ｖpm(k)とを比較する。そして、前回値Ｖpm(k-1)の方が今回値Ｖpm(k)よりも大きい、つまりＰＭ検出電圧Ｖｐｍが低下した場合には、ステップＳ１４へ進み、排気温度算出フラグＸestをＯＮにする。排気温度算出フラグＸestは、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍを用いた排気温度の算出を許可する場合にＯＮされるフラグである。また、ステップＳ１５では、前回値Ｖpm(k-1)から今回値Ｖpm(k)を差し引いた値の積算値、つまりＰＭ検出電圧Ｖｐｍが減少し始めてからの電圧変化量を出力低下量ΔＶとして記憶する。そして本ルーチンを一旦終了する。
【００４４】
ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが低下から上昇に転じると、ステップＳ１３がＮＯとなり、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、排気温度算出フラグＸestがＯＮか否かを判定し、Ｘset＝ＯＮの場合にはステップＳ１８に進み、出力低下量ΔＶに基づいて排気温度（ＰＭセンサ排気温度）Ｔexを算出する。ここでは、排気温度算出用マップを用いて、出力低下量ΔＶに対応する排気温度Ｔexを求める。
【００４５】
図６は、排気温度算出用マップの一例を示す図である。本実施形態の出力低下量ΔＶに基づく温度算出方法によれば、ＰＭ燃焼温度Ｔpm以上か又はＰＭ燃焼温度Ｔpmより僅かに高い所定温度（Ｔpm＋α）以上の温度範囲において温度の算出が可能である。また、図６に示すように、排気温度Ｔexは、出力低下量ΔＶが大きいほど高い値に定められている。特に本実施形態では、出力低下量ΔＶと排気温度Ｔexとの関係がＰＭ堆積量に応じて定めてあり、具体的には、同じ出力低下量ΔＶに対する排気温度Ｔexが、ＰＭ堆積量が多いほど低くなるように定められている。これは、ＰＭ堆積量が多いほど燃えやすく、排気温度が同じであっても、ＰＭ堆積量が多いほど出力低下が大きくなるからである。
【００４６】
図５の説明に戻り、ステップＳ１９では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの使用禁止を設定するためのフラグ（出力使用禁止フラグ）ＸpmiをＯＮにするとともに、ＰＭ燃焼処理開始フラグＸpmrをＯＮにする。つまり、本実施形態では、ＰＭの自然燃焼が生じた場合にはＰＭ検出電圧Ｖｐｍの使用を禁止し、図示しない別ルーチンにより、絶縁基板３２上に堆積したＰＭの強制燃焼を実施することとしている。これにより、絶縁基板３２上のＰＭ堆積量が０にリセットされる。なお、ＰＭ強制燃焼処理は、エンジン負荷が所定の中低負荷以下になった後に実施してもよい。また、ステップＳ１９では、出力低下量ΔＶを０にリセットする。その後、ステップＳ２０において、排気温度算出フラグＸestをＯＦＦにし、本ルーチンを終了する。
【００４７】
本実施形態では、上記の排気温度算出処理により算出した排気温度を用いて燃料噴射量制御、詳しくは高負荷増量補正を実施する。以下、高負荷増量補正について説明する。
【００４８】
図７は、高負荷増量補正処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のマイコン４４により所定周期毎に実行される。
【００４９】
図７において、ステップＳ３０では、エンジン負荷が所定負荷Ｌ２よりも大きいか否かを判定する。所定負荷Ｌ２は、触媒１５の溶損を回避すべく触媒保護が必要とされる負荷に基づいて定めてあり、所定負荷Ｌ１と同等か又はＬ１よりも大きく設定してある。エンジン負荷が所定負荷Ｌ２よりも大きい場合には、ステップＳ３１へ進み、上記の排気温度算出処理によって今現在の排気温度Ｔexを算出済みであるか否かを判定し、排気温度Ｔexを算出済みであればステップＳ３２へ進む。
【００５０】
ステップＳ３２では、算出した今現在の排気温度Ｔexを読み込み、ステップＳ３３において、排気温度Ｔexが触媒限界温度Ｔcathよりも大きいか否かを判定する。触媒限界温度Ｔcathは、触媒１５の溶損が生じるおそれがある温度に基づき定めてあり、ＰＭ燃焼温度Ｔpmよりも高温側に定めてある。そして、ステップＳ３３がＮＯの場合にはそのまま本ルーチンを終了し、ステップＳ３３がＹＥＳの場合、ステップＳ３４へ進み、排気温度Ｔexに応じて燃料増量の補正量を算出する。ここでは、排気温度Ｔexが高いほど燃料増量が多く行われるように補正量が設定してある。ここで算出した補正量は、図示しない別ルーチンによる燃料噴射量の算出処理において基本噴射量に対する補正を行う際に用いられる。
【００５１】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００５２】
ＰＭセンサ１７に付着したＰＭが自然燃焼した時のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づいて排気温度を算出する構成としたため、温度センサ等といった排気温度を直接検出する手段を設けなくても排気温度を算出することができる。また、現実の排気管１４内におけるＰＭの燃焼状況に基づいて排気温度を算出するため、例えばエンジン運転状態から推定する場合に比べて、排気温度を精度良く算出することができる。
【００５３】
エンジン負荷が負荷Ｌ１よりも大きく、かつＰＭ検出電圧Ｖｐｍが低下した場合にＰＭの自然燃焼が生じたものと判定する構成としたため、ＰＭの自然燃焼が生じたことを正確に検出することができる。また逆に、エンジン負荷が負荷Ｌ１以下の場合には、ＰＭの自然燃焼が生じるほど排気温度が高くならず、自然燃焼が生じないはずであることを考慮して、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づく排気温度の算出を実施しない構成としたため、排気温度の算出精度が低くなるのを抑制することができる。
【００５４】
絶縁基板３２に付着しているＰＭはその付着量に応じて燃えやすさが異なり、付着量が多いほど燃えやすい傾向にある考慮し、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの低下が生じた時の絶縁基板３２上におけるＰＭ付着量と、出力低下量ΔＶとに基づいて排気温度を算出する構成としたため、上排気温度をより正確に算出することができる。
【００５５】
ＰＭ自然燃焼時における出力低下量ΔＶに基づき算出した排気温度に基づいて高負荷増量補正を行う構成としたため、排気管１４において温度センサが設けられていないシステムにおいても、排気温度に見合った適切な燃料の増量制御を行うことができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
上記実施形態では、図５の排気温度算出処理により算出した排気温度（ＰＭセンサ排気温度）Ｔexを用いて高負荷増量補正を行うことについて説明したが、本実施形態では、エンジンの排気管において、ＰＭセンサとは別に、排気温度を検出するための温度センサを設け、ＰＭセンサ排気温度Ｔexと、温度センサにより検出した排気温度（温度センサ排気温度）とに基づいて温度センサの出力異常を診断する。以下、上記実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５７】
図８は、本実施形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。図８において、エンジン１１の排気管１４には、触媒１５の下流側において、温度検出素子を有する温度センサ２１が設けられている。なお、温度センサ２１は、触媒１５の上流側に配置されていてもよい。ＥＣＵ２０は、温度センサ２１から検出信号を入力し、その検出信号に基づいてエンジン１１の各種制御を実施する。
【００５８】
次に、温度センサ２１の異常診断処理について図９のフローチャートを用いて説明する。本処理は、ＥＣＵ２０のマイコン４４により所定周期毎に実行される。なお、ＰＭセンサ１７の出力が正常であることは図示しない別ルーチンによって診断済みである。
【００５９】
図９において、ステップＳ４０では、図５の排気温度算出処理によって今現在のＰＭセンサ排気温度Ｔexを算出済みであるか否かを判定し、ＰＭセンサ排気温度Ｔexを算出済みであればステップＳ４１へ進む。ステップＳ４１では、算出した今現在のＰＭセンサ排気温度Ｔexを読み込む。また、ステップＳ４２では、温度センサ２１の検出値である温度センサ排気温度Ｔegを読み込む。
【００６０】
ステップＳ４３では、ＰＭセンサ排気温度Ｔexと温度センサ排気温度Ｔegとの差分（絶対値）を求め、その差分が異常判定値Ｔdiagよりも大きいか否かを判定する。このとき、差分が異常判定値Ｔdiag以下であればステップＳ４４へ進み、温度センサ２１の出力は正常であると判定する。具体的には、温度センサ正常フラグＸegokをＯＮにし、温度センサ異常フラグＸegfaをＯＦＦにする。一方、差分が異常判定値Ｔdiagよりも大きければステップＳ４５へ進み、温度センサ２１の出力が異常であると判定する。具体的には、温度センサ正常フラグＸegokをＯＦＦにし、温度センサ異常フラグＸegfaをＯＮにする。この場合、温度センサ２１の出力異常を表す異常診断データ（ダイアグデータ）をＥＥＰＲＯＭ４７に記憶する。
【００６１】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００６２】
ＰＭ自然燃焼時における出力低下量ΔＶに基づいて排気温度（ＰＭセンサ排気温度Ｔex）を算出する構成であることから、その算出したＰＭセンサ排気温度Ｔexと、温度センサ２１により検出した温度センサ排気温度Ｔegとを比較することにより、温度センサ２１の出力異常を診断することができる。
【００６３】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６４】
・絶縁基板３２上に付着しているＰＭ量が所定量以下の場合に、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づく排気温度の算出を禁止する。ＰＭ付着量が僅かである場合には、排気温度がＰＭ燃焼温度より高い場合であってもＰＭの燃焼が生じないことがある。このような場合に、センサ出力低下が見られた場合には、センサの出力異常が生じている可能性があるからである。また、絶縁基板３２上に付着しているＰＭ量が所定量以下のときにセンサ出力低下が見られた場合、ＰＭセンサ１７の出力異常が生じているものとして、ＰＭセンサ１７の出力異常を表す異常診断データ（ダイアグデータ）をＥＥＰＲＯＭ４７に記憶する構成としてもよい。
【００６５】
・エンジン負荷が所定負荷以下の中低負荷運転領域において、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づく自然燃焼の有無の判定結果を用いてＰＭセンサ１７の出力異常を診断する。通常、中低負荷運転領域では、排気温度がＰＭ燃焼温度まで高くならないため、堆積ＰＭの自然燃焼は生じないはずである。この前提を利用し、本構成では、エンジン負荷が所定負荷以下であるにもかかわらず、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づいて自然燃焼有りと判定される場合には、ＰＭセンサ１７の出力異常が生じていると判定する。
【００６６】
図１０に、ＰＭセンサの異常診断処理のフローチャートを示す。なお、上記図５と同様の処理については、図５と同じステップ番号を付してその説明を省略する。図１０において、ステップＳ５１〜Ｓ５３では、上記図５のステップＳ１１〜Ｓ１３と同じ処理を実行し、ステップＳ５２，Ｓ５３がＹＥＳの場合、ステップＳ５４へ進む。ステップＳ５４では、エンジン負荷が所定負荷Ｌ３よりも小さいか否かを判定する。所定負荷Ｌ３は、負荷Ｌ１と同じ値であってもよいし異なる値であってもよい。ステップＳ５４がＮＯの場合には、ステップＳ５５において、ＰＭセンサ１７の出力は正常であると判定する。一方、ステップＳ５４がＹＥＳの場合、ステップＳ５６へ進み、ＰＭセンサ１７の出力が異常であると判定する。この場合、ＰＭセンサ１７の出力異常を表す異常診断データ（ダイアグデータ）をＥＥＰＲＯＭ４７に記憶する。
【００６７】
・上記実施形態では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づき算出したＰＭセンサ排気温度Ｔexを高負荷燃料増量又は温度センサ２１の異常診断に用いたが、ＰＭセンサ排気温度Ｔexを用いる制御はこれらに限定しない。例えば、エンジン１１の排気管１４にＰＭを捕集するためのＰＭフィルタを設け、その下流側又は上流側の少なくともいずれかにＰＭセンサ１７を設けた構成において、ＰＭセンサ排気温度Ｔexに基づいてＰＭフィルタの再生タイミングを制御する。この場合、ＰＭフィルタの再生処理において、ＰＭフィルタの過昇温によるフィルタ破損を抑制できるとともに、フィルタ温度が低過ぎることに起因して再生が不十分になるのを抑制することができる。
【００６８】
・排気管１４にＰＭフィルタが配置された構成において、ＰＭフィルタの再生処理中であって、かつＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づき算出したＰＭセンサ排気温度Ｔexが所定温度以上の場合に、ＰＭセンサ１７の強制燃焼処理を実施する構成とする。
【００６９】
図１１は、ＰＭ強制燃焼処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のマイコン４４により所定周期毎に実行される。図１１において、ステップＳ６１では、ＰＭセンサ排気温度Ｔexを算出済みであるか否かを判定し、算出済みであればステップＳ６２へ進み、ＰＭセンサ排気温度Ｔex、燃焼処理実行中フラグＸpmb、フィルタ再生処理実行中フラグＸfilを読み込む。ここで、フィルタ再生処理実行中フラグＸfilは、ＰＭフィルタの再生処理の実行中にＯＮされるフラグである。続くステップＳ６３では、燃焼処理実行中フラグＸpmb及びフィルタ再生処理実行中フラグＸfilがＯＮであるか否かを判定し、ステップＳ６３がＹＥＳであれば、ステップＳ６４へ進み、ＰＭセンサ排気温度Ｔexが所定温度Ｔth以上か否かを判定する。そして、ステップＳ６４がＹＥＳであれば、ステップＳ６５へ進み、出力使用禁止フラグＸpmiをＯＮにするとともに、ＰＭ燃焼処理開始フラグＸpmrをＯＮにする。これにより、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの使用が禁止されるともに、図示しない別ルーチンにより、絶縁基板３２上に堆積したＰＭの強制燃焼が実施され、絶縁基板３２上のＰＭ堆積量が０にリセットされる。
【００７０】
・上記第２の実施形態では、ＰＭセンサ１７の出力が正常であることを前提として、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づき算出したＰＭセンサ排気温度Ｔexを用いて温度センサ２１の異常診断を実施したが、逆に、温度センサ２１の出力が正常であることを前提として、該ＰＭセンサ排気温度Ｔexを用いてＰＭセンサ１７の異常診断を実施する構成としてもよい。
【００７１】
・上記実施形態では、信号出力回路として図３に示す分圧回路４０を用いたが、これを変更してもよい。例えば、分圧回路を構成するＰＭ検出部３４とシャント抵抗４２との接続を逆にし、ＰＭ検出部３４をローサイド、シャント抵抗４２をハイサイドに設ける構成としてもよい。本構成では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍは次の（２）式で求められることとなる。
Ｖｐｍ＝５Ｖ×Ｒｐｍ／（Ｒｓ＋Ｒｐｍ） …（２）
なお、ＲｐｍはＰＭ検出部３４の抵抗値、Ｒｓはシャント抵抗４２の抵抗値（例えば５ｋΩ）である。
【００７２】
・上記実施形態では、直噴式ガソリンエンジンについての適用を例示したが、他の形式のエンジンにも適用できる。例えば、ディーゼルエンジン（特に、直噴式ディーゼルエンジン）に適用することとし、ディーゼルエンジンの排気管に設けられたＰＭセンサについて本発明を用いることも可能である。また、エンジンの排気以外のガスを対象としてＰＭ量を検出するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１１…エンジン、１５…触媒（排気浄化装置）、１７…ＰＭセンサ（粒子状物質検出センサ）、２０…ＥＣＵ、３２…絶縁基板（被付着部）、３４…ＰＭ検出部、３５…ヒータ部、３６ａ，３６ｂ…検出電極（対向電極）、４０…分圧回路、４１…センサ電源、４２…シャント抵抗、４４…マイコン（燃焼判定手段、排気温算出手段、負荷判定手段、高負荷増量手段、異常診断手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御装置に関し、詳しくは、粒子状物質検出センサの検出信号に基づいて、排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の量を検出するエンジン制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出されるＰＭの量を検出するＰＭセンサ（粒子状物質検出センサ）が各種提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。特許文献１のＰＭセンサでは、絶縁基板上に一対の対向電極を設けておき、その一対の対向電極間にＰＭが堆積すると電極間抵抗が変化することを利用し、電極間抵抗を計測することでＰＭ量を検出する構成としている。この場合、センサ素子に接続される検出回路としては、一対の対向電極間の抵抗分である電極間抵抗と所定のシャント抵抗とにより分圧回路を構成し、分圧回路の中間点電圧をセンサ検出信号として出力するようにしている。また、特許文献２のＰＭセンサでは、ヒータが内蔵されており、所定の走行距離毎、所定の走行距離毎、又は使用燃料量毎にヒータによる加熱を行うことにより、一対の対向電極間に堆積したＰＭを燃焼除去している。
【０００３】
また従来、エンジンの高負荷運転時において、エンジンの排気温度上昇による排気系の損傷を抑制するべく燃料増量（高負荷増量）を行うことが知られている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３では、エンジンの負荷が大きいほど排気温度が高くなることを考慮し、エンジン負荷が大きいほど燃料増量の補正量を多くしている。これにより、排気温度の低下を図り、排気系の損傷を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１９６４５３号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４５７７号公報
【特許文献３】特開２００６−１８３５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高負荷増量等といった排気温度に応じた制御を行う場合、エンジンの排気管に温度センサを設け、排気温度を直接検出することも考えられるが、その場合、温度センサを設ける必要が生じてしまう。また、上記特許文献３のようにエンジン運転状態に基づいて排気温度を推定してもよいが、この場合には、実際の排気温度と推定温度との間で誤差が生じやすく、精度の面で劣ることが考えられる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、排気通路に粒子状物質検出センサを備えるエンジンにおいて、排気温度を簡易にかつ精度良く検出することができるエンジン制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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説明する。
【０００８】
本発明は、排気に含まれる導電性の粒子状物質を付着させる被付着部と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを有し前記一対の対向電極間の抵抗値に応じた検出信号を出力する粒子状物質検出センサを排気通路に備えるエンジンに適用される。そして、請求項１に記載の発明は、前記被付着部に付着した粒子状物質について排気熱による燃焼が生じたか否かを判定する燃焼判定手段と、前記燃焼判定手段により前記排気熱による燃焼が生じたと判定された場合に、その燃焼時における前記粒子状物質検出センサによるセンサ検出値の変化量に基づいて、排気温度を算出する排気温算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
粒子状物質検出センサでは、一対の対向電極間に付着した粒子状物質の付着量に応じてセンサ検出値が変化する。本発明は、一対の対向電極間に付着した粒子状物質が、高温の排気熱によって燃焼する（自然燃焼する）ことに着目し、その燃焼時のセンサ検出値の挙動を利用することにより排気温度を算出するものである。つまり、一対の対向電極間に付着している粒子状物質が排気熱によって燃焼した場合にはその付着量が少なくなるが、このとき、付着していた粒子状物質のうち、燃焼に供される粒子状物質量は排気温度に応じて相違する。また、燃焼に供される粒子状物質量の相違は、センサ検出値の変化量の相違として現れ、排気温度が高いほどセンサ検出値の変化量が大きくなると考えられる。よって、粒子状物質検出センサを備える構成において、粒子状物質が排気熱により燃焼した時のセンサ検出値の変化量をパラメータとすることにより、排気温度を算出することができる。この場合、現実の排気管内における粒子状物質の燃焼状況に基づいて排気温度を算出するため、排気温度を精度良く算出することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、エンジン負荷が所定の運転負荷よりも大きいか否かを判定する負荷判定手段を備え、前記燃焼判定手段は、前記負荷判定手段によりエンジン負荷が所定の運転負荷よりも大きいと判定され、かつ前記抵抗値が大きくなる側へ前記センサ検出値が変化した場合に前記排気熱による燃焼が生じたと判定し、前記排気温算出手段は、前記抵抗値が大きくなる側への前記センサ検出値の変化量に基づいて排気温度を算出する。
【００１１】
エンジン運転時では、エンジンから粒子状物質が排出されることにより、粒子状物質検出センサのセンサ検出値が、一対の対向電極間の抵抗値が小さくなる側に変化する。また、エンジン運転状態が高負荷の場合には、粒子状物質が自然燃焼する温度まで排気温度が上昇することがある。このような状況において一対の対向電極間の抵抗値が大きくなる側にセンサ検出値が変化した場合、その変化は、一対の対向電極間に付着した粒子状物質が自然燃焼したことによって粒子状物質の付着量が減少したことに起因するものと推定できる。したがって、上記構成とすることにより、粒子状物質の自然燃焼が生じたことを正確に検出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、前記センサ検出値の変化が生じた時の前記被付着部における粒子状物質の付着量と、前記センサ検出値の変化量とに基づいて排気温度を算出する。
【００１３】
被付着部に付着している粒子状物質は、その付着量に応じて燃えやすさが異なり、付着量が多いほど燃えやすい傾向にある。したがって、粒子状物質の自然燃焼によって一対の対向電極間の抵抗値が大きくなる側に変化した場合、抵抗値の変化量が同じであっても、付着量が多いほど実際の排気温度は低いと判断できる。これに鑑み、上記構成とすることにより、排気温度をより正確に算出することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、前記排気通路において、排気を浄化する排気浄化装置が設けられており、エンジンの高負荷運転領域において、前記排気浄化装置の過熱を抑制するための燃料増量を実施する高負荷増量手段を備え、該高負荷増量手段は、前記排気温算出手段により算出した排気温度に基づいて燃料増量を実施する。
【００１５】
エンジン高負荷時では、排気温度の上昇による排気浄化装置の損傷を防止すべく燃料増量（高負荷増量補正）を行うことがある。この高負荷増量補正に際しては、補正を過剰に行うと燃費悪化を招き、補正が不足すると排気浄化装置の損傷を招くおそれがある。そのため、排気温度に見合った適切な燃料の増量制御を行う必要がある。ここで、センサ検出値の変化量に基づく排気温度の算出方法によれば、粒子状物質が自然燃焼する燃焼温度よりも高温領域の温度を算出可能である。一方、排気浄化装置の損傷のおそれが生じる温度は、粒子状物質の燃焼温度よりも高く、センサ検出値の変化量に基づき算出可能な温度範囲内である。したがって、センサ検出値の変化量に基づき算出した排気温度に基づいて高負荷増量補正を行った場合には、排気温度に見合った適切な燃料の増量制御を行うことができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明のように、前記排気通路において、排気温度を検出する温度センサが設けられており、前記排気温算出手段により算出した排気温度と、前記温度センサにより検出した排気温度との比較結果に基づいて、前記温度センサ又は前記粒子状物質検出センサの異常を診断する構成としてもよい。
【００１７】
温度センサ及び粒子状物質検出センサが正常であれば、温度センサにより検出した排気温度と、センサ検出値の変化量に基づき算出した排気温度とは概ね一致する。これに対し、温度センサにより検出した排気温度と、センサ検出値の変化量に基づき算出した排気温度との差が大きい場合、温度センサが正常であることが前提であれば、粒子状物質検出センサの出力が異常であると診断することができる。また、粒子状物質検出センサが正常であることが前提であれば、温度センサの出力が異常であると診断することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、前記被付着部における粒子状物質の付着量が所定量以下か否かを判定する手段を備え、前記排気温算出手段は、前記付着量が前記所定量以下の場合に排気温度の算出を禁止する。
【００１９】
粒子状物質の付着量が僅かである場合には、排気温度が粒子状物質の燃焼温度よりも高い場合であっても粒子状物質の燃焼が生じないことがある。このような場合に、自然燃焼に起因するセンサ検出値の変化と同等の挙動が見られた場合には、センサの出力異常が生じている可能性がある。したがって、粒子状物質の付着量が少ない場合には、上記構成のように、センサ検出値の変化量に基づく排気温度の算出を実施しないものとするとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図２】センサ素子の要部構成を分解して示す分解斜視図。
【図３】ＰＭセンサに関する電気的構成を示す図。
【図４】ＰＭ自然燃焼時のＰＭ検出電圧の推移を示す図。
【図５】排気温度算出処理を示すフローチャート。
【図６】排気温度算出用マップの一例を示す図。
【図７】高負荷増量補正処理を示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図。
【図９】温度センサの異常診断処理を示すフローチャート。
【図１０】ＰＭセンサの異常診断処理を示すフローチャート。
【図１１】ＰＭ強制燃焼処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車載エンジンを備える車両エンジンシステムにおいて、同エンジンから排出される排気中のＰＭ量（導電性粒子状物質の量）を監視するものである。特に、エンジン排気管にＰＭセンサを設け、そのＰＭセンサでのＰＭ付着量に基づいてＰＭ量を監視するものとしている。図１は、本システムの概略構成を示す構成図である。
【００２２】
図１において、エンジン１１は直噴式ガソリンエンジンであり、同エンジン１１の運転に関わるアクチュエータとして燃料噴射弁１２や点火装置１３等が設けられている。エンジン１１の排気管１４には排気浄化装置としての三元触媒１５が設けられており、その三元触媒１５の上流側にはＡ／Ｆセンサ１６が設けられ、下流側には粒子状物質検出センサとしてのＰＭセンサ１７が設けられている。その他、本システムでは、エンジン回転速度を検出するための回転センサ１８や、吸気管圧力を検出するための圧力センサ１９等が設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ２０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（マイコン）を主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１１の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ２０は、上記各種センサ等から各々信号を入力し、それらの各種信号に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算して燃料噴射弁１２や点火装置１３の駆動を制御する。
【００２４】
燃料噴射量制御について、ＥＣＵ２０は、例えば吸入空気量に応じて基本噴射量を算出し、その基本噴射量に対して、始動後増量補正や暖機増量補正、高負荷増量補正などの各種補正を実施している。高負荷増量補正について詳しくは、ＥＣＵ２０は、エンジン１１の負荷が所定以上の場合に、高温の排気から触媒１５を保護すべく、排気温度に応じた燃料の増量補正を行う。
【００２５】
その他、ＥＣＵ２０は、ＰＭセンサ１７の検出結果から算出されるエンジン１１の実際のＰＭ排出量（実ＰＭ排出量）に基づいて、エンジン１１の制御態様を可変に制御する構成であってもよい。例えば、実ＰＭ排出量に基づいて燃料噴射量を制御したり、燃料噴射時期を制御したり、点火時期を制御したりすることが可能である。
【００２６】
次に、ＰＭセンサ１７の構成、及びそのＰＭセンサ１７に関する電気的構成を図２及び図３を用いて説明する。図２は、ＰＭセンサ１７を構成するセンサ素子３１の要部構成を分解して示す分解斜視図であり、図３は、ＰＭセンサ１７に関する電気的構成図である。
【００２７】
図２に示すように、センサ素子３１は、長尺板状をなす２枚の絶縁基板３２，３３を有しており、一方の絶縁基板３２にはＰＭ量を検出するためのＰＭ検出部３４が設けられ、他方の絶縁基板３３にはセンサ素子３１を加熱するためのヒータ部３５が設けられている。センサ素子３１は、絶縁基板３２，３３が二層に積層されることで構成されている。絶縁基板３２が被付着部に相当する。
【００２８】
絶縁基板３２には、他方の絶縁基板３３とは反対側の基板表面に、互いに離間して設けられる一対の検出電極３６ａ，３６ｂが設けられており、この一対の検出電極３６ａ，３６ｂによりＰＭ検出部３４が構成されている。検出電極３６ａ，３６ｂは、各々複数の櫛歯を有する櫛歯形状をなしており、各検出電極３６ａ，３６ｂの櫛歯同士が互い違いとなるようして所定間隔をあけて対向配置されている。また、ヒータ部３５は例えば電熱線からなる発熱体により構成されている。
【００２９】
ただし、一対の検出電極３６ａ，３６ｂの形状は上記に限定されず、曲線状をなす形状で設けられているものや、各１本の線からなる一対の電極部が所定距離を隔てて平行に対向配置されているものであってもよい。
【００３０】
なお、図示は省略するが、ＰＭセンサ１７は、センサ素子３１を保持するための保持部を有しており、センサ素子３１はその一端側が保持部により保持された状態で排気管に固定されるようになっている。この場合、少なくともＰＭ検出部３４及びヒータ部３５を含む部位が排気管内に位置するように配されるとともに、センサ素子３１において絶縁基板３２（ＰＭ被付着部）が排気上流側を向くようにして、ＰＭセンサ１７が排気管に取り付けられる構成となっている。これにより、ＰＭを含む排気が排気管内を流れる際、そのＰＭが絶縁基板３２において検出電極３６ａ，３６ｂ及びその周辺に付着し堆積する。また、ＰＭセンサ１７は、センサ素子３１の突出部分を覆う保護カバーを有している。
【００３１】
上記構成のＰＭセンサ１７は、排気中のＰＭがセンサ素子３１の絶縁基板３２に付着し堆積すると、それによりＰＭ検出部３４の抵抗値（すなわち一対の検出電極３６ａ，３６ｂ間の抵抗値）が変化すること、及びその抵抗値の変化がＰＭ堆積量に対応していることから、その抵抗値の変化を利用してＰＭ量を検出するものである。
【００３２】
図３に示すように、ＰＭセンサ１７に関する電気的構成として、ＰＭセンサ１７のＰＭ検出部３４の一端側にはセンサ電源４１が接続され、他端側にはシャント抵抗４２が接続されている。センサ電源４１は、例えば定電圧回路により構成されており、定電圧Ｖｃｃが５Ｖとなっている。この場合、ＰＭ検出部３４とシャント抵抗４２とにより分圧回路４０が形成されており、それらの中間点電圧がＰＭ検出電圧Ｖｐｍ（センサ検出値）としてＥＣＵ２０に入力されるようになっている。つまり、ＰＭ検出部３４ではＰＭ堆積量に応じて抵抗値Ｒｐｍが変化し、その抵抗値Ｒｐｍとシャント抵抗４２の抵抗値ＲｓとによりＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化する。そして、そのＰＭ検出電圧ＶｐｍがＡ／Ｄ変換器４３を介してマイコン４４に入力される。
【００３３】
ここで、Ｖｃｃ＝５Ｖ、Ｒｓ＝１００ｋΩとすると、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍは次の（１）式で求められる。
Ｖｐｍ＝５Ｖ×１００ｋΩ／（１００ｋΩ＋Ｒｐｍ） …（１）
このとき、ＰＭ堆積量が０（又は略０）であれば、ＰＭ検出部３４の抵抗値Ｒｐｍは無限大になることから、Ｖｐｍ＝０Ｖとなる。また、ＰＭ検出部３４でのＰＭ堆積によりＰＭ検出部３４の抵抗値Ｒｐｍが例えば１ｋΩまで低下すると、Ｖｐｍ＝４．９５Ｖとなる。こうしてＰＭ検出部３４でのＰＭ堆積量に応じてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化する。マイコン４４は、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍに応じてＰＭ堆積量を算出する。
【００３４】
ＰＭセンサ１７では、分圧回路４０により信号出力回路が構成されており、この分圧回路４０によって０〜５Ｖを出力範囲としてＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化可能となっている。この場合、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの出力上限値は５Ｖであり、より厳密には５Ｖよりも若干低い電圧値となっている。
【００３５】
また、ＰＭセンサ１７のヒータ部３５には、ヒータ電源４５が接続されている。ヒータ電源４５は例えば車載バッテリであり、車載バッテリからの給電によりヒータ部３５が加熱される。この場合、ヒータ部３５のローサイドにはスイッチング素子としてのトランジスタ４６が接続されており、マイコン４４によりトランジスタ４６がオン／オフされることでヒータ部３５の加熱制御が行われる。
【００３６】
絶縁基板３２上にＰＭが堆積した状態でヒータ部３５の通電を開始すると、堆積ＰＭの温度が上昇し、それに伴い堆積ＰＭが強制燃焼される。こうした強制燃焼により、絶縁基板３２に堆積したＰＭが燃焼除去される。マイコン４４は、例えば、絶縁基板３２上のＰＭ堆積量が所定量になったと判定された時や、前回のＰＭ強制燃焼からのエンジン運転時間や車両走行距離が所定値になったと判定された時に、ＰＭの強制燃焼要求が生じたとしてヒータ部３５による加熱制御を実施する。また特に、本実施形態では、エンジン停止時に、ＰＭの強制燃焼要求が生じたとしてヒータ部３５による加熱制御を実施する。
【００３７】
その他、ＥＣＵ２０には、各種の学習値や異常診断値（ダイアグデータ）等を記憶するためのバックアップ用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ４７が設けられている。
【００３８】
さて、ＰＭセンサ１７に堆積したＰＭは、排気熱によって高温化されることで自然燃焼することがある。本実施形態では、ＰＭの自然燃焼によってＰＭ検出電圧Ｖｐｍが変化する挙動に着目し、堆積ＰＭが自然燃焼した場合のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化に基づいて排気温度を算出することとしている。
【００３９】
すなわち、図４に示すように、エンジン運転状態では、エンジン１１からのＰＭ排出に伴いＰＭ検出電圧Ｖｐｍが徐々に上昇していくが、このとき、例えばエンジン１１の高負荷時では、排気温度の上昇により、ヒータ部３５による絶縁基板３２の加熱を実施していないにもかかわらず絶縁基板３２上に堆積したＰＭが昇温して自己着火することがある。また、排気熱による自己着火に伴いＰＭの燃焼（自然燃焼）が行われると、ＰＭセンサ１７において、燃焼除去されたＰＭ量に相当する分の出力低下が生じる。ここで、自然燃焼によりＰＭが燃焼した場合、絶縁基板３２に付着したＰＭのうち燃焼に供されるＰＭ量は排気温度に応じて相違し、排気温度が高いほど燃焼に供されるＰＭ量が多くなる。その結果、自然燃焼に伴う出力低下量ΔＶが、排気温度が高いほど大きくなる。本実施形態では、ＰＭ自然燃焼時には上記のような挙動が現れることに着目し、ＰＭ自然燃焼時のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づいて排気温度を算出することとしている。
【００４０】
次に、本実施形態の排気温度算出処理について図５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ２０のマイコン４４により所定周期毎に実行される。
【００４１】
図５において、ステップＳ１０では、エンジン１１が所定の高負荷状態か否かを判定する。ここでは、今現在のエンジン負荷が、ＰＭの自然燃焼が生じる温度（ＰＭ燃焼温度）まで昇温する可能性がある負荷Ｌ１よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１０がＮＯの場合には、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づく排気温度の算出を行わず、そのまま本ルーチンを終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ１１がＹＥＳの場合、ステップＳ１２へ進み、ＰＭ検出電圧の前回値Ｖpm(k-1)と今回値Ｖpm(k)とを読み込むとともに、燃焼処理実行中フラグＸpmbを読み込む。ここで、燃焼処理実行中フラグＸpmbは、ヒータ部３５による堆積ＰＭの強制燃焼実行中である場合にＯＮされるフラグである。
【００４３】
続くステップＳ１２では、燃焼処理実行中フラグＸpmbがＯＦＦか否かを判定する。Ｘpmb＝ＯＦＦであればステップＳ１３へ進み、前回値Ｖpm(k-1)と今回値Ｖpm(k)とを比較する。そして、前回値Ｖpm(k-1)の方が今回値Ｖpm(k)よりも大きい、つまりＰＭ検出電圧Ｖｐｍが低下した場合には、ステップＳ１４へ進み、排気温度算出フラグＸestをＯＮにする。排気温度算出フラグＸestは、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍを用いた排気温度の算出を許可する場合にＯＮされるフラグである。また、ステップＳ１５では、前回値Ｖpm(k-1)から今回値Ｖpm(k)を差し引いた値の積算値、つまりＰＭ検出電圧Ｖｐｍが減少し始めてからの電圧変化量を出力低下量ΔＶとして記憶する。そして本ルーチンを一旦終了する。
【００４４】
ＰＭ検出電圧Ｖｐｍが低下から上昇に転じると、ステップＳ１３がＮＯとなり、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、排気温度算出フラグＸestがＯＮか否かを判定し、Ｘset＝ＯＮの場合にはステップＳ１８に進み、出力低下量ΔＶに基づいて排気温度（ＰＭセンサ排気温度）Ｔexを算出する。ここでは、排気温度算出用マップを用いて、出力低下量ΔＶに対応する排気温度Ｔexを求める。
【００４５】
図６は、排気温度算出用マップの一例を示す図である。本実施形態の出力低下量ΔＶに基づく温度算出方法によれば、ＰＭ燃焼温度Ｔpm以上か又はＰＭ燃焼温度Ｔpmより僅かに高い所定温度（Ｔpm＋α）以上の温度範囲において温度の算出が可能である。また、図６に示すように、排気温度Ｔexは、出力低下量ΔＶが大きいほど高い値に定められている。特に本実施形態では、出力低下量ΔＶと排気温度Ｔexとの関係がＰＭ堆積量に応じて定めてあり、具体的には、同じ出力低下量ΔＶに対する排気温度Ｔexが、ＰＭ堆積量が多いほど低くなるように定められている。これは、ＰＭ堆積量が多いほど燃えやすく、排気温度が同じであっても、ＰＭ堆積量が多いほど出力低下が大きくなるからである。
【００４６】
図５の説明に戻り、ステップＳ１９では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの使用禁止を設定するためのフラグ（出力使用禁止フラグ）ＸpmiをＯＮにするとともに、ＰＭ燃焼処理開始フラグＸpmrをＯＮにする。つまり、本実施形態では、ＰＭの自然燃焼が生じた場合にはＰＭ検出電圧Ｖｐｍの使用を禁止し、図示しない別ルーチンにより、絶縁基板３２上に堆積したＰＭの強制燃焼を実施することとしている。これにより、絶縁基板３２上のＰＭ堆積量が０にリセットされる。なお、ＰＭ強制燃焼処理は、エンジン負荷が所定の中低負荷以下になった後に実施してもよい。また、ステップＳ１９では、出力低下量ΔＶを０にリセットする。その後、ステップＳ２０において、排気温度算出フラグＸestをＯＦＦにし、本ルーチンを終了する。
【００４７】
本実施形態では、上記の排気温度算出処理により算出した排気温度を用いて燃料噴射量制御、詳しくは高負荷増量補正を実施する。以下、高負荷増量補正について説明する。
【００４８】
図７は、高負荷増量補正処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のマイコン４４により所定周期毎に実行される。
【００４９】
図７において、ステップＳ３０では、エンジン負荷が所定負荷Ｌ２よりも大きいか否かを判定する。所定負荷Ｌ２は、触媒１５の溶損を回避すべく触媒保護が必要とされる負荷に基づいて定めてあり、所定負荷Ｌ１と同等か又はＬ１よりも大きく設定してある。エンジン負荷が所定負荷Ｌ２よりも大きい場合には、ステップＳ３１へ進み、上記の排気温度算出処理によって今現在の排気温度Ｔexを算出済みであるか否かを判定し、排気温度Ｔexを算出済みであればステップＳ３２へ進む。
【００５０】
ステップＳ３２では、算出した今現在の排気温度Ｔexを読み込み、ステップＳ３３において、排気温度Ｔexが触媒限界温度Ｔcathよりも大きいか否かを判定する。触媒限界温度Ｔcathは、触媒１５の溶損が生じるおそれがある温度に基づき定めてあり、ＰＭ燃焼温度Ｔpmよりも高温側に定めてある。そして、ステップＳ３３がＮＯの場合にはそのまま本ルーチンを終了し、ステップＳ３３がＹＥＳの場合、ステップＳ３４へ進み、排気温度Ｔexに応じて燃料増量の補正量を算出する。ここでは、排気温度Ｔexが高いほど燃料増量が多く行われるように補正量が設定してある。ここで算出した補正量は、図示しない別ルーチンによる燃料噴射量の算出処理において基本噴射量に対する補正を行う際に用いられる。
【００５１】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００５２】
ＰＭセンサ１７に付着したＰＭが自然燃焼した時のＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づいて排気温度を算出する構成としたため、温度センサ等といった排気温度を直接検出する手段を設けなくても排気温度を算出することができる。また、現実の排気管１４内におけるＰＭの燃焼状況に基づいて排気温度を算出するため、例えばエンジン運転状態から推定する場合に比べて、排気温度を精度良く算出することができる。
【００５３】
エンジン負荷が負荷Ｌ１よりも大きく、かつＰＭ検出電圧Ｖｐｍが低下した場合にＰＭの自然燃焼が生じたものと判定する構成としたため、ＰＭの自然燃焼が生じたことを正確に検出することができる。また逆に、エンジン負荷が負荷Ｌ１以下の場合には、ＰＭの自然燃焼が生じるほど排気温度が高くならず、自然燃焼が生じないはずであることを考慮して、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づく排気温度の算出を実施しない構成としたため、排気温度の算出精度が低くなるのを抑制することができる。
【００５４】
絶縁基板３２に付着しているＰＭはその付着量に応じて燃えやすさが異なり、付着量が多いほど燃えやすい傾向にある考慮し、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの低下が生じた時の絶縁基板３２上におけるＰＭ付着量と、出力低下量ΔＶとに基づいて排気温度を算出する構成としたため、上排気温度をより正確に算出することができる。
【００５５】
ＰＭ自然燃焼時における出力低下量ΔＶに基づき算出した排気温度に基づいて高負荷増量補正を行う構成としたため、排気管１４において温度センサが設けられていないシステムにおいても、排気温度に見合った適切な燃料の増量制御を行うことができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
上記実施形態では、図５の排気温度算出処理により算出した排気温度（ＰＭセンサ排気温度）Ｔexを用いて高負荷増量補正を行うことについて説明したが、本実施形態では、エンジンの排気管において、ＰＭセンサとは別に、排気温度を検出するための温度センサを設け、ＰＭセンサ排気温度Ｔexと、温度センサにより検出した排気温度（温度センサ排気温度）とに基づいて温度センサの出力異常を診断する。以下、上記実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５７】
図８は、本実施形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。図８において、エンジン１１の排気管１４には、触媒１５の下流側において、温度検出素子を有する温度センサ２１が設けられている。なお、温度センサ２１は、触媒１５の上流側に配置されていてもよい。ＥＣＵ２０は、温度センサ２１から検出信号を入力し、その検出信号に基づいてエンジン１１の各種制御を実施する。
【００５８】
次に、温度センサ２１の異常診断処理について図９のフローチャートを用いて説明する。本処理は、ＥＣＵ２０のマイコン４４により所定周期毎に実行される。なお、ＰＭセンサ１７の出力が正常であることは図示しない別ルーチンによって診断済みである。
【００５９】
図９において、ステップＳ４０では、図５の排気温度算出処理によって今現在のＰＭセンサ排気温度Ｔexを算出済みであるか否かを判定し、ＰＭセンサ排気温度Ｔexを算出済みであればステップＳ４１へ進む。ステップＳ４１では、算出した今現在のＰＭセンサ排気温度Ｔexを読み込む。また、ステップＳ４２では、温度センサ２１の検出値である温度センサ排気温度Ｔegを読み込む。
【００６０】
ステップＳ４３では、ＰＭセンサ排気温度Ｔexと温度センサ排気温度Ｔegとの差分（絶対値）を求め、その差分が異常判定値Ｔdiagよりも大きいか否かを判定する。このとき、差分が異常判定値Ｔdiag以下であればステップＳ４４へ進み、温度センサ２１の出力は正常であると判定する。具体的には、温度センサ正常フラグＸegokをＯＮにし、温度センサ異常フラグＸegfaをＯＦＦにする。一方、差分が異常判定値Ｔdiagよりも大きければステップＳ４５へ進み、温度センサ２１の出力が異常であると判定する。具体的には、温度センサ正常フラグＸegokをＯＦＦにし、温度センサ異常フラグＸegfaをＯＮにする。この場合、温度センサ２１の出力異常を表す異常診断データ（ダイアグデータ）をＥＥＰＲＯＭ４７に記憶する。
【００６１】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００６２】
ＰＭ自然燃焼時における出力低下量ΔＶに基づいて排気温度（ＰＭセンサ排気温度Ｔex）を算出する構成であることから、その算出したＰＭセンサ排気温度Ｔexと、温度センサ２１により検出した温度センサ排気温度Ｔegとを比較することにより、温度センサ２１の出力異常を診断することができる。
【００６３】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６４】
・絶縁基板３２上に付着しているＰＭ量が所定量以下の場合に、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づく排気温度の算出を禁止する。ＰＭ付着量が僅かである場合には、排気温度がＰＭ燃焼温度より高い場合であってもＰＭの燃焼が生じないことがある。このような場合に、センサ出力低下が見られた場合には、センサの出力異常が生じている可能性があるからである。また、絶縁基板３２上に付着しているＰＭ量が所定量以下のときにセンサ出力低下が見られた場合、ＰＭセンサ１７の出力異常が生じているものとして、ＰＭセンサ１７の出力異常を表す異常診断データ（ダイアグデータ）をＥＥＰＲＯＭ４７に記憶する構成としてもよい。
【００６５】
・エンジン負荷が所定負荷以下の中低負荷運転領域において、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づく自然燃焼の有無の判定結果を用いてＰＭセンサ１７の出力異常を診断する。通常、中低負荷運転領域では、排気温度がＰＭ燃焼温度まで高くならないため、堆積ＰＭの自然燃焼は生じないはずである。この前提を利用し、本構成では、エンジン負荷が所定負荷以下であるにもかかわらず、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づいて自然燃焼有りと判定される場合には、ＰＭセンサ１７の出力異常が生じていると判定する。
【００６６】
図１０に、ＰＭセンサの異常診断処理のフローチャートを示す。なお、上記図５と同様の処理については、図５と同じステップ番号を付してその説明を省略する。図１０において、ステップＳ５１〜Ｓ５３では、上記図５のステップＳ１１〜Ｓ１３と同じ処理を実行し、ステップＳ５２，Ｓ５３がＹＥＳの場合、ステップＳ５４へ進む。ステップＳ５４では、エンジン負荷が所定負荷Ｌ３よりも小さいか否かを判定する。所定負荷Ｌ３は、負荷Ｌ１と同じ値であってもよいし異なる値であってもよい。ステップＳ５４がＮＯの場合には、ステップＳ５５において、ＰＭセンサ１７の出力は正常であると判定する。一方、ステップＳ５４がＹＥＳの場合、ステップＳ５６へ進み、ＰＭセンサ１７の出力が異常であると判定する。この場合、ＰＭセンサ１７の出力異常を表す異常診断データ（ダイアグデータ）をＥＥＰＲＯＭ４７に記憶する。
【００６７】
・上記実施形態では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づき算出したＰＭセンサ排気温度Ｔexを高負荷燃料増量又は温度センサ２１の異常診断に用いたが、ＰＭセンサ排気温度Ｔexを用いる制御はこれらに限定しない。例えば、エンジン１１の排気管１４にＰＭを捕集するためのＰＭフィルタを設け、その下流側又は上流側の少なくともいずれかにＰＭセンサ１７を設けた構成において、ＰＭセンサ排気温度Ｔexに基づいてＰＭフィルタの再生タイミングを制御する。この場合、ＰＭフィルタの再生処理において、ＰＭフィルタの過昇温によるフィルタ破損を抑制できるとともに、フィルタ温度が低過ぎることに起因して再生が不十分になるのを抑制することができる。
【００６８】
・排気管１４にＰＭフィルタが配置された構成において、ＰＭフィルタの再生処理中であって、かつＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づき算出したＰＭセンサ排気温度Ｔexが所定温度以上の場合に、ＰＭセンサ１７の強制燃焼処理を実施する構成とする。
【００６９】
図１１は、ＰＭ強制燃焼処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のマイコン４４により所定周期毎に実行される。図１１において、ステップＳ６１では、ＰＭセンサ排気温度Ｔexを算出済みであるか否かを判定し、算出済みであればステップＳ６２へ進み、ＰＭセンサ排気温度Ｔex、燃焼処理実行中フラグＸpmb、フィルタ再生処理実行中フラグＸfilを読み込む。ここで、フィルタ再生処理実行中フラグＸfilは、ＰＭフィルタの再生処理の実行中にＯＮされるフラグである。続くステップＳ６３では、燃焼処理実行中フラグＸpmb及びフィルタ再生処理実行中フラグＸfilがＯＮであるか否かを判定し、ステップＳ６３がＹＥＳであれば、ステップＳ６４へ進み、ＰＭセンサ排気温度Ｔexが所定温度Ｔth以上か否かを判定する。そして、ステップＳ６４がＹＥＳであれば、ステップＳ６５へ進み、出力使用禁止フラグＸpmiをＯＮにするとともに、ＰＭ燃焼処理開始フラグＸpmrをＯＮにする。これにより、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの使用が禁止されるともに、図示しない別ルーチンにより、絶縁基板３２上に堆積したＰＭの強制燃焼が実施され、絶縁基板３２上のＰＭ堆積量が０にリセットされる。
【００７０】
・上記第２の実施形態では、ＰＭセンサ１７の出力が正常であることを前提として、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍの変化量に基づき算出したＰＭセンサ排気温度Ｔexを用いて温度センサ２１の異常診断を実施したが、逆に、温度センサ２１の出力が正常であることを前提として、該ＰＭセンサ排気温度Ｔexを用いてＰＭセンサ１７の異常診断を実施する構成としてもよい。
【００７１】
・上記実施形態では、信号出力回路として図３に示す分圧回路４０を用いたが、これを変更してもよい。例えば、分圧回路を構成するＰＭ検出部３４とシャント抵抗４２との接続を逆にし、ＰＭ検出部３４をローサイド、シャント抵抗４２をハイサイドに設ける構成としてもよい。本構成では、ＰＭ検出電圧Ｖｐｍは次の（２）式で求められることとなる。
Ｖｐｍ＝５Ｖ×Ｒｐｍ／（Ｒｓ＋Ｒｐｍ） …（２）
なお、ＲｐｍはＰＭ検出部３４の抵抗値、Ｒｓはシャント抵抗４２の抵抗値（例えば５ｋΩ）である。
【００７２】
・上記実施形態では、直噴式ガソリンエンジンについての適用を例示したが、他の形式のエンジンにも適用できる。例えば、ディーゼルエンジン（特に、直噴式ディーゼルエンジン）に適用することとし、ディーゼルエンジンの排気管に設けられたＰＭセンサについて本発明を用いることも可能である。また、エンジンの排気以外のガスを対象としてＰＭ量を検出するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１１…エンジン、１５…触媒（排気浄化装置）、１７…ＰＭセンサ（粒子状物質検出センサ）、２０…ＥＣＵ、３２…絶縁基板（被付着部）、３４…ＰＭ検出部、３５…ヒータ部、３６ａ，３６ｂ…検出電極（対向電極）、４０…分圧回路、４１…センサ電源、４２…シャント抵抗、４４…マイコン（燃焼判定手段、排気温算出手段、負荷判定手段、高負荷増量手段、異常診断手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気に含まれる導電性の粒子状物質を付着させる被付着部と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを有し前記一対の対向電極間の抵抗値に応じた検出信号を出力する粒子状物質検出センサを排気通路に備えるエンジンに適用され、
前記被付着部に付着した粒子状物質について排気熱による燃焼が生じたか否かを判定する燃焼判定手段と、
前記燃焼判定手段により前記排気熱による燃焼が生じたと判定された場合に、その燃焼時における前記粒子状物質検出センサによるセンサ検出値の変化量に基づいて、排気温度を算出する排気温算出手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
エンジン負荷が所定の運転負荷よりも大きいか否かを判定する負荷判定手段を備え、
前記燃焼判定手段は、前記負荷判定手段によりエンジン負荷が所定の運転負荷よりも大きいと判定され、かつ前記抵抗値が大きくなる側へ前記センサ検出値が変化した場合に前記排気熱による燃焼が生じたと判定し、
前記排気温算出手段は、前記抵抗値が大きくなる側への前記センサ検出値の変化量に基づいて排気温度を算出する請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記排気温算出手段は、前記センサ検出値の変化が生じた時の前記被付着部における粒子状物質の付着量と、前記センサ検出値の変化量とに基づいて排気温度を算出する請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記排気通路において、排気を浄化する排気浄化装置が設けられており、
エンジンの高負荷運転領域において、前記排気浄化装置の過熱を抑制するための燃料増量を実施する高負荷増量手段を備え、
該高負荷増量手段は、前記排気温算出手段により算出した排気温度に基づいて燃料増量を実施する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記排気通路において、排気温度を検出する温度センサが設けられており、
前記排気温算出手段により算出した排気温度と、前記温度センサにより検出した排気温度との比較結果に基づいて、前記温度センサ又は前記粒子状物質検出センサの異常を診断する異常診断手段を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記被付着部における粒子状物質の付着量が所定量以下か否かを判定する手段を備え、
前記排気温算出手段は、前記付着量が前記所定量以下の場合に排気温度の算出を禁止する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項１】
排気に含まれる導電性の粒子状物質を付着させる被付着部と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極とを有し前記一対の対向電極間の抵抗値に応じた検出信号を出力する粒子状物質検出センサを排気通路に備えるエンジンに適用され、
前記被付着部に付着した粒子状物質について排気熱による燃焼が生じたか否かを判定する燃焼判定手段と、
前記燃焼判定手段により前記排気熱による燃焼が生じたと判定された場合に、その燃焼時における前記粒子状物質検出センサによるセンサ検出値の変化量に基づいて、排気温度を算出する排気温算出手段と、
を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
エンジン負荷が所定の運転負荷よりも大きいか否かを判定する負荷判定手段を備え、
前記燃焼判定手段は、前記負荷判定手段によりエンジン負荷が所定の運転負荷よりも大きいと判定され、かつ前記抵抗値が大きくなる側へ前記センサ検出値が変化した場合に前記排気熱による燃焼が生じたと判定し、
前記排気温算出手段は、前記抵抗値が大きくなる側への前記センサ検出値の変化量に基づいて排気温度を算出する請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記排気温算出手段は、前記センサ検出値の変化が生じた時の前記被付着部における粒子状物質の付着量と、前記センサ検出値の変化量とに基づいて排気温度を算出する請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記排気通路において、排気を浄化する排気浄化装置が設けられており、
エンジンの高負荷運転領域において、前記排気浄化装置の過熱を抑制するための燃料増量を実施する高負荷増量手段を備え、
該高負荷増量手段は、前記排気温算出手段により算出した排気温度に基づいて燃料増量を実施する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記排気通路において、排気温度を検出する温度センサが設けられており、
前記排気温算出手段により算出した排気温度と、前記温度センサにより検出した排気温度との比較結果に基づいて、前記温度センサ又は前記粒子状物質検出センサの異常を診断する異常診断手段を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記被付着部における粒子状物質の付着量が所定量以下か否かを判定する手段を備え、
前記排気温算出手段は、前記付着量が前記所定量以下の場合に排気温度の算出を禁止する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−８２７０１（Ｐ２０１２−８２７０１Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７２６４（Ｐ２０１０−２２７２６４）
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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