JP5366015B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される有害な物質を除去するために、内燃機関の排気通路に、排気中の粒子性物質を捕集するフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ、ＤＰＦ）を設けることがある。このＤＰＦによれば、排気中の粒子性物質を捕集することができるが、その捕集でＤＰＦに堆積した粒子性物質の堆積量が多くなってくるとエンジンの機関効率が悪化するなどの問題がある。そこで、ＤＰＦに堆積された粒子性物質を燃焼除去して、そのＤＰＦを再生させる再生処理を実行する必要がある。この再生処理は、筒内でメイン噴射後に燃料を噴射するポスト噴射などの手法が用いられる。一方、再生処理を実行すると、燃料を余分に使用したり、ＤＰＦが過昇温となって破損したりする場合がある。そのため、ＤＰＦに堆積された粒子性物質の堆積量であるＳＯＯＴ堆積量を推定して、そのＳＯＯＴ堆積量に応じて再生処理を適切に実行する必要がある。

ここで、ＳＯＯＴ堆積量を推定する技術として、従来、内燃機関の運転履歴から推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、各時点で内燃機関から排出される粒子性物質の排出量であるＳＯＯＴ排出量を、各時点における内燃機関の運転条件に基づいて算出する。そして、各時点で算出したＳＯＯＴ排出量を積算することで、ＤＰＦに堆積されたＳＯＯＴ堆積量を推定する。さらに、特許文献１で開示されている技術では、エンジン冷却水温による影響を考慮して、各時点で算出したＳＯＯＴ排出量をエンジン冷却水温に応じて補正している。

特許第２６２３８７９号

ところで、内燃機関が始動された場合には、直前に内燃機関が停止されていたときの筒内の状態を基準として、筒内で燃焼がなされるので、ＳＯＯＴ排出量は、直前に内燃機関の停止に少なからず影響されると考えられる。しかしながら、従来では、内燃機関の停止によるＳＯＯＴ排出量の影響については考慮されていなかった。そのため、アイドリングストップ＆スタートシステム（ＩＳＳ）を採用した車両など、内燃機関の停止／始動が頻繁になされる場合には、ＳＯＯＴ堆積量の推定精度が低下するという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の停止を考慮した精度の良いＳＯＯＴ排出量を算出できる内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関から排出される粒子性物質の排出量であるＳＯＯＴ排出量を算出するＳＯＯＴ排出量算出手段を備え、そのＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量を積算することで、前記内燃機関の排気通路に設けられた排気中の粒子性物質を捕集するフィルタに堆積された粒子性物質の堆積量を推定する内燃機関の排気浄化装置において、
直前の前記内燃機関の停止時間を計測する停止時間計測手段と、
前記ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量を、前記停止時間計測手段で計測した前記停止時間に応じて補正するＳＯＯＴ排出量補正手段と、を備えることを特徴とする。

これによれば、実際のＳＯＯＴ排出量は、直前の内燃機関の停止、特に停止時間に影響されると考えられるところ、ＳＯＯＴ排出量補正手段が内燃機関の停止時間に応じてＳＯＯＴ排出量を補正しているので、精度の良いＳＯＯＴ排出量を算出できる。

また、本発明におけるＳＯＯＴ排出量補正手段は、前記ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量を、前記停止時間に応じて増加するように補正する。

これによれば、内燃機関が停止した場合には、その停止時間に応じて筒内温度が低下すると考えられるところ、ＳＯＯＴ排出量補正手段が、停止時間に応じてＳＯＯＴ排出量を増加するように補正しているので、内燃機関の停止による筒内温度の低下を考慮した精度の良いＳＯＯＴ排出量を算出できる。

また、本発明のＳＯＯＴ排出量補正手段は、直前の前記内燃機関の停止に起因して増加する前記ＳＯＯＴ排出量の総増加量に相当する補正値を、前記停止時間に応じて算出する補正値算出手段と、
前記内燃機関の始動時に、前記ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量と前記補正値算出手段で算出した前記補正値とに基づいて、補正後のＳＯＯＴ排出量を算出する補正実行手段と、を備える。

これによれば、補正値算出手段が、直前の内燃機関の停止に起因して増加するＳＯＯＴ排出量の総増加量に相当する補正値を停止時間に応じて算出し、補正実行手段が、内燃機関の始動時に、ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出したＳＯＯＴ排出量と補正値算出手段で算出した補正値とに基づいて、補正後のＳＯＯＴ排出量を算出する。これにより、内燃機関の始動時に、直前の内燃機関の停止に起因して増加するＳＯＯＴ排出量の総増加量を加味した精度の良いＳＯＯＴ排出量を算出できる。

また、本発明のＳＯＯＴ排出量補正手段は、
直前の前記内燃機関の停止に起因して増加する、前記内燃機関のスタータモータが始動された時点以降の各時点における前記ＳＯＯＴ排出量の増加量に相当する補正値を、前記停止時間に応じて算出する補正値算出手段と、
前記内燃機関のスタータモータが始動された時点以降の各時点において、前記ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量と前記補正値算出手段で算出した前記補正値とに基づいて、補正後のＳＯＯＴ排出量を算出する補正実行手段と、を備えるとしてもよい。

これによれば、補正値算出手段が、直前の内燃機関の停止に起因して増加する、内燃機関のスタータモータが始動された時点以降の各時点におけるＳＯＯＴ排出量の増加量に相当する補正値を停止時間に応じて算出する。そして、補正実行手段が、内燃機関のスタータモータが始動された時点以降の各時点において、ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出したＳＯＯＴ排出量と補正値算出手段で算出した補正値とに基づいて、補正後のＳＯＯＴ排出量を算出する。このように、内燃機関のスタータモータが始動された時点以降の各時点においてＳＯＯＴ排出量の補正を実行しても、内燃機関の停止を考慮した精度の良いＳＯＯＴ排出量を算出できる。

また、本発明のＳＯＯＴ排出量補正手段は、前記内燃機関が始動されてから安定して作動するまでの期間である始動時が過ぎたか否かを判断する始動時判断手段を備え、
その始動時判断手段で、前記始動時が過ぎた判断した場合には、前記補正値算出手段及び前記補正実行手段による処理を停止するのが望ましい。

これによれば、内燃機関が始動されてから安定して作動するまでの期間である始動時で、内燃機関の停止による影響を最も大きく受けると考えられるところ、始動時判断手段で、始動時が過ぎたと判断した場合には、補正値算出手段及び補正実行手段による処理を停止しているので、内燃機関の停止による影響をあまり受けない時点における処理負担を抑えることができる。

また、本発明のＳＯＯＴ排出量補正手段は、今回の前記内燃機関の始動からの経過時間を計測する経過時間計測手段を備え、
前記補正値算出手段は、前記停止時間に加えて、前記経過時間計測手段で計測した前記経過時間に応じた前記補正値を算出するのが望ましい。

これによれば、同一の停止時間であっても内燃機関の始動からの経過時間が異なると、内燃機関の停止に起因して増加するＳＯＯＴ排出量の増加量も異なってくると考えられるところ、補正値算出手段が、停止時間に加えて、経過時間計測手段で計測した経過時間に応じた補正値を算出しているので、より一層、精度の良いＳＯＯＴ排出量を算出できる。

また、前記始動時は、前記内燃機関のスタータモータが始動されてから停止されるまでの期間とすることができる。

これによれば、スタータモータが停止されたタイミングは、内燃機関が安定して作動する開始のタイミングであるとすることができる。また、スタータモータの始動／停止に基づく期間を内燃機関の始動時とすることにより、現在、始動時であるか否かを容易に判断できる。

また、本発明のＳＯＯＴ排出量補正手段は、前記停止時間が所定の上限時間以上か否かを判断する停止時間判断手段を備え、
その停止時間判断手段で、前記停止時間が前記上限時間以上であると判断した場合には、前記補正をしない。

これによれば、内燃機関の停止時間がある程度長くなると、内燃機関の停止に起因したＳＯＯＴ排出量の増加量は少ないという発明者らによる知見があるところ、停止時間判断手段で、停止時間が所定の上限時間以上であると判断した場合には、ＳＯＯＴ排出量補正手段は補正をしないので、ＳＯＯＴ排出量の増加量が少ない場合の処理負担を抑えることができる。

エンジンシステム１の概略構成を示した図である。 エンジン２の停止時間に対して各種パラメータがどのように変わるかを示した図である。 エンジン２の停止時間ごとに、始動時のＳＯＯＴ排出量を示した図である。 第一実施形態における、始動時のＳＯＯＴ排出量を算出するときの処理を示したフローチャートである。 第一実施形態における補正値を示した図である。 第二実施形態における、始動時のＳＯＯＴ排出量を算出するときの処理を示したフローチャートである。 第二実施形態における補正値を示した図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の排気浄化装置の第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の排気浄化装置が適用されたエンジンシステム１の概略構成を示した図である。図１のエンジンシステム１は、内燃機関としての４気筒のディーゼルエンジン２（以下では単にエンジンと称する）に対して構成されている。エンジンシステム１は、吸気通路４１、排気通路４２、ＥＧＲ管４３を備える。排気通路４２には上流側から酸化触媒６（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｃｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）、ＤＰＦ５が配置されている。なお、エンジンシステム１は自動車に搭載されているとすればよい。

吸気通路４１を通じてエンジン２に空気（吸気）が供給される。吸気通路４１にはエアフロメータ３１、吸気スロットル３２、酸素濃度センサ３３が配置されている。エアフロメータ３１は吸気量を計測する。ここでの吸気量は例えば単位時間当たりの質量流量とすればよい。また吸気スロットル３２の開度が調節されることによってエンジン２に供給される吸気量が増減する。酸素濃度センサ３３で吸気内の酸素濃度が計測される。

エンジン２は、シリンダ２１、ピストン２２、コモンレール２４及びエンジンヘッド２５に取り付けられたインジェクタ２３等から構成されている。エンジン２の運転時には、コモンレール２４から分岐管を介して供給された高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）がインジェクタ２３からシリンダ２１内に噴射される。そして、吸気弁の開動作により吸気が吸気通路４１からシリンダ２１内へ導入され、これがインジェクタ２３から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でシリンダ２１内のピストン２２により圧縮されて着火（自己着火）、燃焼し、排気弁の開動作により燃焼後の排気が排気通路４２へ排出されることになる。

また、エンジン２には、冷却水がエンジン２内を循環するための冷却水路（ウオータジャケット、図示外）が形成されており、その冷却水によりエンジン２が冷却されている。

ＤＰＦ５は、例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気にはＳＯＯＴ（粒子状物質）が含まれ、このＳＯＯＴはＤＰＦ５の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集される。なおＤＰＦ５は酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦとすればよい。

このように、ＤＰＦ５は、エンジン２から排出されたＳＯＯＴを捕集することができるが、その捕集によってＤＰＦ５に堆積されたＳＯＯＴ堆積量が多くなると、エンジンの機関効率が悪化する。そこで、定期的に（又は不定期にＳＯＯＴ堆積量に応じて）堆積されたＳＯＯＴを燃焼除去し、そのＤＰＦを再生させる再生処理が後述するＥＣＵ７によって実行される。

ＤＯＣ６には酸化触媒が担持されている。このＤＯＣ６に対して未燃燃料（炭化水素、ＨＣ）を添加することで、その反応熱でＤＰＦ５に堆積されたＳＯＯＴを燃焼させることができる。また、排気通路４２には、ＤＯＣ６とＤＰＦ５の間に、排気温を計測する排気温センサ３４が装備されている。またＤＰＦ５の入口側と出口側における排気圧の差である前後差圧（圧損）を計測する差圧センサ３５も装備されている。

ＥＧＲ管４３は、排気通路４２から吸気通路４１への排気再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を行うために装備されている。ＥＧＲ管４３にはＥＧＲバルブ３６が装備されている。ＥＧＲバルブ３６の開閉によって排気の還流量が調節される。

また、エンジンシステム１には、エンジン回転数ＮＥを検出する回転数センサ３７が備えられている。その回転数センサ３７は、例えばエンジン２から連結されたクランク（図示外）の回転角度を計測するクランク角センサとすればよい。また、エンジンシステム１には、運転者の要求トルクを車両側に知らせるための運転操作部に相当するアクセルペダルの状態（変位量）を検出するアクセルセンサ３８が備えられている。これら、回転数センサ３７やアクセルセンサ３８は、後述するＥＣＵ７に接続されており、ＥＣＵ７が、例えばエンジン２の運転状態（加速状態、減速状態等）を検出するために用いられる。

また、エンジンシステム１には、エンジン２の始動を補助するスタータモータ３９が備えられており、そのスタータモータ３９は、ＥＣＵ７に接続されており、ＥＣＵ７がスタータモータ３９の作動状態を把握できるようになっている。

ＥＣＵ７は、通常のコンピュータの構造を有し、各種演算を行うＣＰＵ（図示外）や各種情報の記憶を行うメモリ７１を備えている。そのＥＣＵ７は、上記各種センサからの検出信号を基にエンジン２の運転状態を検出し、運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン２への燃料噴射を制御する。また、吸気スロットル３２の開度を制御して吸気量を調整したり、ＥＧＲバルブ３６の開度を制御してＥＧＲ量を調整したりする。

また、ＥＣＵ７は、本発明の「排気浄化装置」として機能し、ＤＰＦ５を再生させるための再生処理を実行する。具体的には、ＤＰＦ５に堆積されたＳＯＯＴ堆積量が多くなった場合には、インジェクタ２３からメイン噴射後のタイミングで燃料を噴射するポスト噴射を実行する。ポスト噴射により筒内に噴射されて未燃のまま排気通路４２に排出された未燃燃料が、ＤＰＦ５に達して、ＤＰＦ５に担持された触媒の作用で昇温して、ＤＰＦ５に堆積したＳＯＯＴを燃焼させる。

このように、再生処理では燃料を余分に使用したり、ＤＰＦ５を昇温させたりするので、再生処理を適切に実行しないと燃費が悪化したり、ＤＰＦ５が過昇温となって破損する場合がある。そのため、ＥＣＵ７は、ＤＰＦ５に堆積されているＳＯＯＴ堆積量を推定し、その推定したＳＯＯＴ堆積量に応じた時期、ＤＰＦ５の温度となるように再生処理を実行している。

ＳＯＯＴ堆積量を推定する方式としては、差圧センサ３５によって計測されるＤＰＦ５の前後差圧に基づいて推定する差圧式推定方式や、エンジン２から排出される各時点のＳＯＯＴ排出量を各運転条件に基づいて算出し、そのＳＯＯＴ排出量を積算することでＳＯＯＴ堆積量を推定する運転履歴式推定方式が知られているが、本発明では、運転履歴式推定方式でＳＯＯＴ堆積量を推定している。そして、この運転履歴式推定方式では、各時点のＳＯＯＴ排出量を正確に算出する必要があるが、本発明では、ＳＯＯＴ排出量を正確に算出するために、エンジン２の停止による影響を考慮している。

ここで、図２は、エンジン２の停止によるＳＯＯＴ排出量の影響を説明するための図であり、エンジン２の停止時間に対して各種パラメータがどのように変わるかを示している。すなわち、図２（ａ）では、筒内温度がどのように変わるか、図２（ｂ）では、エンジン２の冷却水温がどのように変わるかを示している。また、図２（ｃ）では、エンジン２の始動時に排出されるＳＯＯＴ排出量として、実際のＳＯＯＴ排出量（実線）とエンジン２の停止による影響を考慮しないで算出した場合のＳＯＯＴ排出量（破線）がそれぞれどのように変わるかを示している。また、図２（ｄ）では、エンジン２の冷却水温を考慮して始動時におけるＳＯＯＴ排出量を算出した場合に、停止時間に対してそのＳＯＯＴ排出量がどのように変わるかを示している。また、図２（ｅ）では、エンジン２の始動時において、実際のＳＯＯＴ排出量の総量とエンジン２の停止を考慮しないで算出したＳＯＯＴ排出量の総量との差がどのように変わるかを示している。なお、図２の各場合の時間軸は同一であり、その時間軸において、エンジン２が停止されたときの時間ｔ＝ｔ_００を原点０としている。また、本明細書中において「エンジンの始動時」とは、エンジン２が始動されてから安定して作動するまでの期間であるとし、具体的には、エンジン２のスタータモータ３９が始動されてから停止されるまでの期間としている。

図２（ａ）に示すように、エンジン２が停止されると、筒内での燃焼が停止されるので、筒内温度は、時間の経過にともなって徐々に低下していくと考えられる。そして、次回のエンジン２の始動時には、直前の停止されていたときの筒内の状態が基準となって燃焼が開始されるので、停止時間が長くなるほど、低い筒内温度で燃焼が開始されることになる。そのため、筒内温度が低いほど燃焼が非効率となってＳＯＯＴ排出量が多くなるという考えのもと、図２（ｃ）に示すように、始動時の実際のＳＯＯＴ排出量（実線）は、エンジン２の停止による影響を考慮しないで算出したＳＯＯＴ排出量（破線）よりも多くなると考えられる。

さらに、エンジン２の停止時間によるＳＯＯＴ排出量の影響について図３も参照して検討する。ここで、図３は、図２の時間軸のエンジン２の停止時間が（１）短い場合（停止時間ｔ_０１）、（２）長い場合（停止時間ｔ_０２）、（３）非常に長い場合（停止時間ｔ_０３）における、エンジン２の始動時及びその前後のエンジン回転数ＮＥと実際のＳＯＯＴ排出量の時間変化を示した図である。なお、図３において、スタータモータ３９が始動してエンジン２が始動された時間をｔ＝ｔ_１、スタータモータ３９が停止して始動時が完了した時間をｔ＝ｔ_２としている。図３（１）に示すように、エンジン２の停止時間が短い場合（停止時間ｔ_０１）には、時間ｔ＝ｔ_００でエンジン２が停止、すなわちエンジン回転数ＮＥがゼロになると、エンジン２からＳＯＯＴが排出されなくなる。そして、停止時間ｔ_０１経過後の時間ｔ_１１（＝ｔ_００＋ｔ_０１）でエンジン２が始動されると、エンジン回転数ＮＥが増加していき、ＳＯＯＴも排出されるようになる。この際、始動時（図３のハッチング部）においては、直前のエンジン２の停止による影響で、筒内温度が低下し、エンジン回転数ＮＥが不安定となるので、ＳＯＯＴ排出量が一時的に増加する。その後、時間ｔ_２１で始動時が完了すると、筒内温度が上昇してエンジン回転数ＮＥが安定するとともに、ＳＯＯＴ排出量は、始動時に比べて少なくなる。

一方、エンジン２の停止時間が長い場合（停止時間ｔ_０２）には、図３（２）に示すように、時間ｔ_００でエンジン２が停止されて、停止時間ｔ_０２経過後の時間ｔ_１２（＝ｔ_００＋ｔ_０２）でエンジン２が始動されると、図３（１）と同じように、始動時にＳＯＯＴ排出量が一時的に増加する。このとき、図３（１）の停止時間が短い場合（停止時間ｔ_０１）に比べて、始動直後の筒内温度が低くなっていると考えられるので（図２（ａ）参照）、始動時の各時点のＳＯＯＴ排出量は、停止時間が短い場合（停止時間ｔ_０１）に比べて多くなると考えられる。また、エンジン２の停止時間が長い場合（停止時間ｔ_０２）には、短い場合（停止時間ｔ_０１）に比べて、始動時の期間（図３のハッチング部）が長くなるとも考えられる。いずれにしても、始動時のＳＯＯＴ排出量の総量は、短い場合（停止時間ｔ_０１）に比べて多くなる。なお、時間ｔ_２２で始動時が完了すると、図３（１）と同じように、筒内温度が上昇してエンジン回転数ＮＥが安定するとともに、ＳＯＯＴ排出量は、始動時に比べて少なくなる。

このように、エンジン２の停止時間が長くなるほど、始動時のＳＯＯＴ排出量の総量が多くなるが、エンジン２の停止時間が非常に長い場合には、ＳＯＯＴ排出量はそれほど増加しないと考えられる。すなわち、図３（３）に示すように、停止時間が非常に長い場合（停止時間ｔ_０３）には、時間ｔ_１３（＝ｔ_００＋ｔ_０３）でエンジン２が始動されたとしても、始動時のＳＯＯＴ排出量は、図３（１）、（２）の場合に比べて少なくなっている。これは、停止時間がある程度長くなって筒内温度が低くなると、ＤＰＦ５への捕集対象となるＳＯＯＴ（黒煙）よりも、ＤＰＦ５への捕集対象とならない白煙が多く排出されると考えられるからである。

以上のように、始動時のＳＯＯＴ排出量は、直前のエンジン２の停止時間に影響され、具体的には、図２（ｅ）に示すように、停止時間が長くなるほど、ＳＯＯＴ排出量の総増加量（実際のＳＯＯＴ排出量の総量とエンジン２の停止を考慮しないで算出したＳＯＯＴ排出量の総量との差）が多くなる一方で、ある停止時間を境にして、その増加量は減少していき、ある停止時間ｔ_０３以上では増加量はほとんど無いと考えられる。そこで本発明では、このエンジン２の停止時間によるＳＯＯＴ排出量の増加量を考慮して、始動時におけるＳＯＯＴ排出量を補正している。そのときの処理については後述する。

なお、図２（ｂ）に示すように、エンジン２が停止されたとしても、冷却水温はそれほど減少しないと考えられる。したがって、次回始動時に、上記特許文献１のように冷却水温を考慮してＳＯＯＴ排出量を補正して算出したとしても、それは、エンジン２の停止による影響を十分に考慮したものとは言えない。つまり、図２（ｄ）の冷却水温を考慮したＳＯＯＴ排出量は、図２（ｃ）の実際のＳＯＯＴ排出量（実線）と誤差があると考えられる。

次に、始動時にＳＯＯＴ排出量を算出するときの処理を、図４のフローチャートを参照して説明する。この図４のフローチャートは、始動時にＳＯＯＴ排出量を算出するときの処理の一例を示したもので、エンジン２が停止される度にＥＣＵ７によって実行される。

スタータモータ３９が始動されてエンジン２の始動を検出すると（Ｓ１１）、直前のエンジン２の停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐ、すなわちエンジン２が停止されてから始動されるまでの時間を算出する（Ｓ１２）。これは、例えば、ＥＣＵ７の内部にタイマーを備えて、そのタイマーで算出すればよい。なお、ステップＳ１２を実行するＥＣＵ７が本発明の「停止時間計測手段」に相当する。

次いで、エンジン２の始動時におけるベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃとして、エンジン２の停止による影響を考慮する前のＳＯＯＴ排出量を、エンジン２の運転条件に基づいて算出する（Ｓ１３）。具体的には、例えば、エンジン回転数ＮＥとインジェクタ２３で噴射する燃焼噴射量Ｑとをパラメータとしたエンジン２の運転条件を考え、その運転条件に応じてどの程度ＳＯＯＴが排出されるのかを示したマップを、予め求めておいてメモリ７１（図１参照）に記憶しておく。そして、回転数センサ３６で計測されたエンジン回転数ＮＥと噴射量の指令値Ｑとに基づく現在の運転条件に対応したベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃを、メモリ７１に記憶されたマップを参照することで決定する。なお、ステップＳ１３を実行するＥＣＵ７が本発明の「ＳＯＯＴ排出量算出手段」に相当する。

次いで、ステップＳ１２で算出した停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐが、エンジン２の停止によるＳＯＯＴ排出量の増加がほとんど無い閾値時間として予め定められた上限時間Ａ以下であるか否かを判断する（Ｓ１４）。先に説明したように、図３（３）の停止時間が非常に長い場合（停止時間ｔ_０３）には、ＤＰＦ５の捕集対象となるＳＯＯＴ（黒煙）よりも、捕集対象とならない白煙が多く排出される。つまり、上限時間Ａは、図３（３）の停止時間ｔ_０３に対応する時間である。なお、ステップＳ１４を実行するＥＣＵ７が本発明の「停止時間判断手段」に相当する。

ここで、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐが上限時間Ａより大きい場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、エンジン２の停止によるＳＯＯＴ排出量の増加がほとんど無いとして、図４のフローチャートの処理を終了する。この場合、ステップＳ１３で算出したベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃがそのまま始動時におけるＳＯＯＴ排出量となる。

一方、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐが上限時間Ａ以下の場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、エンジン２の停止によるＳＯＯＴ排出量の増加が見込まれるとして、ステップＳ１５以下の処理を実行する。すなわち、ベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃを補正するための補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒとして、エンジン２の停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐに起因して増加するＳＯＯＴ排出量の総増加量に相当する補正値を算出する（Ｓ１５）。具体的には、図５に示す停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐと補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒの関係を示したマップを、図２（ｅ）の停止時間とＳＯＯＴ排出量の総増加量の関係を考慮して予め求めて、メモリ７１に記憶しておく。すなわち、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐが長くなるほど、補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒが大きくなる一方で、ある停止時間を境にして、補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒは小さくなっていき、上限時間Ａでは補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒがゼロとなるマップを、予めメモリ７１に記憶しておく。そして、ステップＳ１２で算出した停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐに対応する補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒを、メモリ７１に記憶されたマップを参照することで決定する。

なお、補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒは、ＳＯＯＴ排出量の総増加量そのものとしたり、係数（例えば、ＳＯＯＴ排出量の増加率）としたりすることができる。また、図５では、補正値のマップに並べて、エンジン回転数ＮＥの時間変化も示している。

次いで、補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒに基づいてベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃを補正して、最終的なＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出する（Ｓ１６）。具体的には、補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒがＳＯＯＴ排出量の総増加量そのものである場合には、ベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃと補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒとを加算してＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出する（ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆ＝ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＋ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒ）。また、補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒが係数の場合には、ベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃと補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒとを乗算してＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出する（ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆ＝ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ×ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒ）。その後、図４のフローチャートの処理を終了する。なお、ステップＳ１４〜Ｓ１６を実行するＥＣＵ７が本発明の「ＳＯＯＴ排出量補正手段」に相当する。また、ステップＳ１５を実行するＥＣＵ７が本発明の「補正値算出手段」に相当する。また、ステップＳ１６を実行するＥＣＵ７が本発明の「補正実行手段」に相当する。

これにより、エンジン２の始動時において、図２（ｃ）の実際のＳＯＯＴ排出量（実線）に近い精度の良いＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出できる。なお、ＥＣＵ７は、それ以降についても、各時点の運転条件に基づいて、各時点のＳＯＯＴ排出量を算出するが、この際には、エンジン２の停止に起因したＳＯＯＴ排出量の補正は実行しない。上述したように、エンジン２の始動時（図３のハッチング部）が過ぎた場合には、筒内温度が上昇してエンジン回転数ＮＥが安定するので、エンジン２の停止による影響は少ないと考えられるからである。また、エンジン２の始動時の複数の時点においてＳＯＯＴ排出量を算出する場合には、そのうちの一回だけ、上記補正をすればよい。本実施形態の補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒは、始動時のＳＯＯＴ排出量の総増加量に相当する値であるので、一回だけ補正すれば、始動時の各時点のＳＯＯＴ排出量の増加量それぞれが加味されたことになるからである。

なお、ＥＣＵ７は、各時点で算出したＳＯＯＴ排出量を積算することで、ＤＰＦ５に堆積されたＳＯＯＴ堆積量を推定し、そのＳＯＯＴ堆積量に基づいて、ＤＰＦ５の再生処理を適宜実行する。

このように、本実施形態では、エンジン２の停止による影響を考慮した精度の良いＳＯＯＴ排出量を算出できるとともに、各始動時に一回だけしか補正していないので、それほど処理負担とはならない。また、エンジン２の毎始動時に、補正を実行するので、エンジン２の停止／始動が頻繁になされる場合であっても、ＳＯＯＴ堆積量の推定精度が低下するのを防止できる。

（第二実施形態）
次に、本発明の排気浄化装置の第二実施形態について説明する。上記第一実施形態では、エンジン２の始動時に、ＳＯＯＴ排出量の総増加量に相当する補正値に基づいて一回だけ補正して最終的なＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出していた。この第二実施形態では、エンジンの始動時の各時点において、各時点のＳＯＯＴ排出量の増加量に相当する補正値に基づいてＳＯＯＴ排出量を補正する実施形態である。以下、本実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心にして説明する。

本実施形態は、図１の第一実施形態のエンジンシステム１と同じ構成であり、始動時にＳＯＯＴ排出量を算出するときの処理が第一実施形態と異なっている。図６は、本実施形態における、始動時にＳＯＯＴ排出量を算出するときの処理の一例を示したフローチャートである。なお、図６において、図４の第一実施形態の処理と同じ処理には同じ符号を付している。この図６の処理は、エンジン２が停止される度にＥＣＵ７によって実行される。

エンジン２の始動を検出すると（Ｓ１１）、直前のエンジン２の停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐを算出する（Ｓ１２）。次いで、エンジン２の始動時におけるベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃを算出する（Ｓ１３）。次いで、ステップＳ１２で算出した停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐが上限時間Ａ以下であるか否かを判断する（Ｓ１４）。そして、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐが上限時間Ａより大きい場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、エンジン２の停止によるＳＯＯＴ排出量の増加がほとんど無いとして、図６のフローチャートの処理を終了する。この場合、ステップＳ１３で算出したベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃがそのまま始動時におけるＳＯＯＴ排出量となる。

一方、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐが上限時間Ａ以下の場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、エンジン２の停止によるＳＯＯＴ排出量の増加が見込まれるとして、ステップＳ２１以下の処理を実行する。なお、このステップＳ２１以下の処理が第一実施形態の処理と異なっている。具体的には、先ず、スタータモータ３９が始動されてからの経過時間Ｔ＿ｓｔａを計測する（Ｓ２１）。これは、例えば、ＥＣＵ７の内部にタイマーを備えて、そのタイマーで計測すればよい。なお、スタータモータ３９が始動されてから筒内で初爆するまでのタイムラグが大きい場合には、経過時間Ｔ＿ｓｔａとして、初爆検出時からの時間を計測してもよい。なお、ステップＳ２１を実行するＥＣＵ７が本発明の「経過時間計測手段」に相当する。

次いで、ステップＳ１３で算出したベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃを補正するための補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴを算出する（Ｓ２２）。ここで、始動時のＳＯＯＴ排出量は、上述したように、直前のエンジン２の停止に起因して増加することになるが、その増加量は、エンジン２の停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐに加えて、始動されてからの経過時間Ｔ＿ｓｔａによっても影響されると考えられる。なぜなら、エンジン２が始動されると、筒内で燃焼が開始されて筒内温度が経過時間Ｔ＿ｓｔａに応じて上昇していくので、始動時の各時点で、筒内での燃焼条件が異なってくるからである。よって、ステップＳ２２では、補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴとして、始動時の各時点、すなわち経過時間Ｔ＿ｓｔａにおけるＳＯＯＴ排出量の増加量に相当する補正値を、エンジン２の停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐ及び経過時間Ｔ＿ｓｔａに基づいて算出する。

ここで、図７は、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐ及び経過時間Ｔ＿ｓｔａに応じて補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴがどのように変わるかを示した図である。なお、図７では、エンジン回転数ＮＥの時間変化の図も示している。図７に示すように、ｔ＝ｔ_００でエンジン２が停止され、ｔ＝ｔ_１でエンジン２が始動、ｔ＝ｔ_２で始動時が完了したとすると、始動時（ｔ＝ｔ_２とｔ＝ｔ_１との間の期間）の初期Ｐ１においては、エンジン回転数ＮＥが特に不安定となる。そのため、初期Ｐ１においては、ＳＯＯＴ排出量の増加量（補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴ）は、経過時間Ｔ＿ｓｔａにともなって増加する傾向となる。一方、始動時の後期Ｐ２においては、初期Ｐ１に比べると筒内温度が上昇しエンジン回転数ＮＥが安定してくるので、ＳＯＯＴ排出量の増加量（補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴ）は、経過時間Ｔ＿ｓｔａにともなって減少する傾向となる。また、ＳＯＯＴ排出量の増加量は、第一実施形態で説明したように、直前の停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐによっても変わってくる。つまり、各時点のＳＯＯＴ排出量の増加量（補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴ）は、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐ及び経過時間Ｔ＿ｓｔａに応じて変わってくることになる。

そこで、ステップＳ２２で、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐ及び経過時間Ｔ＿ｓｔａに応じた補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴを算出するために、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐ及び経過時間Ｔ＿ｓｔａと補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴの関係を示したマップを、予め求めてメモリ７１に記憶しておく。そして、今回の停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐ及び経過時間Ｔ＿ｓｔａに対応する補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴを、メモリ７１に記憶されたマップを参照することで決定する。

なお、マップの代わりに、停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐ及び経過時間Ｔ＿ｓｔａと補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴの関係を示した関係式を予め定めて、その関係式から今回の補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴを算出してもよい。なお、ステップＳ２２を実行するＥＣＵ７が本発明の「補正値算出手段」に相当する。

次いで、補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴに基づいてベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃを補正して、現時点における最終的なＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出する（Ｓ２３）。具体的には、第一実施形態と同様に、ベースＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃと補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴとを加算又は乗算してＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出する。なお、ステップＳ２３を実行するＥＣＵ７が本発明の「補正実行手段」に相当する。

次いで、スタータモータ３９が停止されたか否かを判断する（Ｓ２４）。なお、ステップＳ２４を実行するＥＣＵ７が本発明の「始動時判断手段」に相当する。スタータモータ３９が未だ停止されていない場合には（Ｓ２４：ＮＯ）、始動時が継続していることになるので、ステップＳ２１の処理に戻って、次の時点に対して上述したステップＳ２１〜Ｓ２３の処理を実行する。すなわち、次の時点に対応する経過時間Ｔ＿ｓｔａを計測し（Ｓ２１）、その経過時間Ｔ＿ｓｔａ及び停止時間Ｔ＿ｓｔｏｐに対応する補正値ＳＯＯＴ＿ｉｎｃ＿ｃｏｒＴを算出する（Ｓ２２）。そして、次の時点における最終的なＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出する（Ｓ２３）。

このようにして、スタータモータ３９が作動している間は、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理が繰り返し実行される。つまり、始動時の各時点において、ＳＯＯＴ排出量ＳＯＯＴ＿ｉｎｃｆを算出することになる。その後、スタータモータ３９が停止した場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、図６のフローチャートの処理を終了する。なお、ステップＳ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４を実行するＥＣＵ７が本発明の「ＳＯＯＴ排出量補正手段」に相当する。

このように、本実施形態では、始動時の各時点において、ＳＯＯＴ排出量を補正して算出しているので、より一層、精度の良いＳＯＯＴ排出量を算出できる。なお、ＥＣＵ７の内部のタイマーに代えて、吸気温度、エンジン冷却水温、エンジン油温などを用いて、エンジン２が停止されてから始動されるまでの時間を算出するとしてもよい。

１ エンジンシステム
２ エンジン（内燃機関）
５ ＤＰＦ（フィルタ）
７ ＥＣＵ（排気浄化装置）
３９ スタータモータ
４２ 排気通路

Claims (8)

1. 内燃機関から排出される粒子性物質の排出量であるＳＯＯＴ排出量を算出するＳＯＯＴ排出量算出手段を備え、そのＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量を積算することで、前記内燃機関の排気通路に設けられた排気中の粒子性物質を捕集するフィルタに堆積した粒子性物質の堆積量を推定する内燃機関の排気浄化装置において、
   直前の前記内燃機関の停止時間を計測する停止時間計測手段と、
   前記ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量を、前記停止時間計測手段で計測した前記停止時間に応じて補正するＳＯＯＴ排出量補正手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記ＳＯＯＴ排出量補正手段は、前記ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量を、前記停止時間に応じて増加するように補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記ＳＯＯＴ排出量補正手段は、
   直前の前記内燃機関の停止に起因して増加する前記ＳＯＯＴ排出量の総増加量に相当する補正値を、前記停止時間に応じて算出する補正値算出手段と、
   前記内燃機関の始動時に、前記ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量と前記補正値算出手段で算出した前記補正値とに基づいて、補正後のＳＯＯＴ排出量を算出する補正実行手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記ＳＯＯＴ排出量補正手段は、
   直前の前記内燃機関の停止に起因して増加する、前記内燃機関のスタータモータが始動された時点以降の各時点における前記ＳＯＯＴ排出量の増加量に相当する補正値を、前記停止時間に応じて算出する補正値算出手段と、
   前記内燃機関のスタータモータが始動された時点以降の各時点において、前記ＳＯＯＴ排出量算出手段で算出した前記ＳＯＯＴ排出量と前記補正値算出手段で算出した前記補正値とに基づいて、補正後のＳＯＯＴ排出量を算出する補正実行手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記ＳＯＯＴ排出量補正手段は、前記内燃機関が始動されてから安定して作動するまでの期間である始動時が過ぎたか否かを判断する始動時判断手段を備え、
   その始動時判断手段で、前記始動時が過ぎたと判断した場合には、前記補正値算出手段及び前記補正実行手段による処理を停止することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記ＳＯＯＴ排出量補正手段は、今回の前記内燃機関の始動からの経過時間を計測する経過時間計測手段を備え、
   前記補正値算出手段は、前記停止時間に加えて、前記経過時間計測手段で計測した前記経過時間に応じた前記補正値を算出することを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記始動時は、前記内燃機関のスタータモータが始動されてから停止されるまでの期間であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記ＳＯＯＴ排出量補正手段は、
   前記停止時間が所定の上限時間以上か否かを判断する停止時間判断手段を備え、
   その停止時間判断手段で、前記停止時間が前記上限時間以上であると判断した場合には、前記補正をしないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
   

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