JP2003307110A

JP2003307110A - ディーゼル機関のパティキュレート排出量推定装置

Info

Publication number: JP2003307110A
Application number: JP2002111925A
Authority: JP
Inventors: Kingo Suyama; 欣悟陶山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-15
Also published as: JP4123811B2

Abstract

(57)【要約】【課題】過渡運転状態となっても精度良くリアルタイ
ムでパティキュレート排出量を推定し得るパティキュレ
ート排出量推定装置を提供すること。【解決手段】このパティキュレート排出量推定装置
は、単位時間あたりのパティキュレート排出量をＰＭ、
パティキュレート生成定数をＡsft、パティキュレート
酸化定数をＡsot、単位時間あたりの燃料噴射量をＱ、
排気酸素濃度を表す値をＸ02、及び定数をＣとすると
き、ＰＭ＝Ａsft・Ｑ／（Ａsot・ＸO2）＋Ｃ／exp（Ａs
ot・ＸO2）なる式に基いてパティキュレート排出量を推
定する。パティキュレート生成定数Ａsft、及びパティ
キュレート酸化定数Ａsotは、燃料噴射量及び機関回転
速度を一定に維持した定常運転状態において排気酸素濃
度を変更し、変更した排気酸素濃度と測定したパティキ
ュレート排出量とからなるデータ点を上述した式が通る
ように決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関か
ら排出されるパティキュレートの量（パティキュレート
排出量）を推定するディーゼル機関のパティキュレート
排出量推定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ディーゼル機関の排気通路に
パティキュレートフィルタを配設した排気浄化装置が知
られている。パティキュレートフィルタは、排気ガス中
の煤（黒鉛、Soot）、未燃燃料や未燃潤滑油を主成分と
する有機材可溶分の微粒子状物質（ＳＯＦ）、及び燃料
中の硫黄分が反応して生成される有機材不溶分の微粒子
状物質（サルフェート）等からなる微粒子状物質（これ
らの微粒子状物質は「パティキュレート・マター」と称
呼されるが、以下、単に「パティキュレート」と称呼す
る。）を捕集するフィルタである。

【０００３】ところで、パティキュレートフィルタは、
捕集したパティキュレートにより目詰まりを起こすこと
があり、目詰まりによって機関の排気抵抗を増大させ
る。このため、パティキュレートフィルタのパティキュ
レート捕集量を推定し、同パティキュレート捕集量が所
定量以上とならないように同パティキュレートをフィル
タ内で燃焼させる等のフィルタ再生制御を行うことが必
要である。

【０００４】このようなパティキュレート捕集量を算出
（推定）する方法は、例えば、特開２０００−１７０５
２１に開示されている。開示された方法においては、先
ず、ディーゼル機関から排出されるパティキュレート排
出量が推定される。

【０００５】具体的に説明すると、種々の燃料噴射量及
び機関の回転速度に対するパティキュレート排出量を予
め測定し、その結果をテーブル１として記憶しておく。
また、排気還流量（ＥＧＲ量）によりパティキュレート
排出量が変化することから、排気還流量を決定するパラ
メータである機関回転速度、燃料噴射量、及び機関の冷
却水温毎にＥＧＲ補正係数を求めておき、これをテーブ
ル２として記憶しておく。

【０００６】そして、実際の運転にあっては、燃料噴射
量、機関回転速度、及び前記テーブル１からパティキュ
レート基本排出量を求めるとともに、燃料噴射量、機関
回転数、冷却水温、及び前記テーブル２からＥＧＲ補正
係数を求め、同ＥＧＲ補正係数でパティキュレート基本
排出量を補正することによりパティキュレート排出量を
推定する。

【０００７】また、上記公報に開示された方法では、機
関回転速度等に基づいてパティキュレートフィルタの捕
集効率を求め、前記推定したパティキュレート排出量と
同捕集効率とからパティキュレート捕集量を推定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料噴
射量及び機関回転数が同一であっても、例えば、燃焼温
度や燃焼圧力が異なればパティキュレート排出量は異な
るので、燃料噴射量と機関回転数のみを引数としてパテ
ィキュレート排出基本量を求めたのでは、ＥＧＲ補正係
数が正しい場合であっても、パティキュレート排出量を
精度良く推定することができないという問題がある。

【０００９】また、上記開示された従来の方法において
は、排気還流量が燃料噴射量、機関回転速度、及び機関
の冷却水温に応じて一義的に決るとの前提下でパティキ
ュレート排出量を推定していて、機関が過渡運転状態と
なったときの排気還流量の変動（例えば、過給機の過給
遅れに起因する排気還流量の上昇遅れ）を考慮していな
いので、ＥＧＲ補正係数を正しく求めることが困難であ
り、その結果、パティキュレート排出量を精度良く推定
できないという問題がある。

【００１０】従って、本発明の目的の一つは、ディーゼ
ル機関から排出されるパティキュレート排出量を、簡単
に且つ精度良く推定し得るパティキュレート排出量推定
装置を提供することにある。

【００１１】

【本発明の概要】上記目的を達成するための本発明の特
徴は、ディーゼル機関の燃料噴射量及び機関回転速度を
一定に維持した定常運転状態にて排気酸素濃度を変更す
るとともに、同変更された異なる排気酸素濃度のそれぞ
れに対してパティキュレート排出量を測定し、同変更し
た各排気酸素濃度及び同各排気酸素濃度に対して測定さ
れた同各パティキュレート排出量からなるデータに基い
て、同一定に維持した燃料噴射量及び同一定に維持した
機関回転速度で定まる運転状態に対するパティキュレー
トの生成定数及びパティキュレート酸化定数を決定する
作業を、それぞれが所定の燃料噴射量及び所定の機関回
転速度で定まる複数の運転状態について実行することに
より形成された、燃料噴射量及び機関回転速度の組み合
わせとパティキュレート生成定数との関係を規定した生
成定数テーブルと、燃料噴射量及び機関回転速度の組み
合わせとパティキュレート酸化定数との関係を規定した
酸化定数テーブルとを記憶した記憶手段と、実際の燃料
噴射量を表す値を取得する燃料噴射量取得手段と、実際
の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、実
際の排気酸素濃度を表す値を取得する排気酸素濃度取得
手段と、前記取得された燃料噴射量を表す値と、前記検
出された機関回転速度と、前記生成定数テーブル及び前
記酸化定数テーブルと、に基いてパティキュレート排出
量を推定するために使用する生成定数と酸化定数とを決
定するとともに、同決定された生成定数と、同決定され
た酸化定数と、前記取得された排気酸素濃度を表す値と
に基いてパティキュレート排出量を推定するパティキュ
レート排出量推定手段と、を備えたことにある。

【００１２】この場合、前記パティキュレート排出量推
定手段は、単位時間あたりのパティキュレート排出量を
ＰＭ、前記決定されたパティキュレート生成定数をＡsf
t、前記決定されたパティキュレート酸化定数をＡsot、
前記取得された燃料噴射量に基く単位時間あたりの燃料
噴射量をＱ、前記取得された排気酸素濃度を表す値をＸ
02、及び定数をＣとするとき、ＰＭ＝Ａsft・Ｑ／（Ａs
ot・ＸO2）＋Ｃ／exp（Ａsot・ＸO2）なる式に基いて前
記パティキュレート排出量を推定するように構成される
ことが好適である。

【００１３】本発明者は、種々の検討の結果、ディーゼ
ル機関が定常運転状態にあるか過渡運転状態にあるかに
関わらず、単位時間あたりのパティキュレート排出量Ｐ
Ｍが、ＰＭ＝Ａsft・Ｑ／（Ａsot・ＸO2）＋Ｃ／exp
（Ａsot・ＸO2）なる式に実質的に従って変化するとの
知見を得た。ここで、Ａsft及びＡsotはそれぞれ１スト
ロークあたりの燃料噴射量とエンジン回転数とにより一
義的に定まるパティキュレート生成定数及びパティキュ
レート酸化定数であり、Ｑは１ストロークあたりの燃料
噴射量と機関回転速度とにより定まる量である単位時間
あたりの燃料噴射量、Ｘ02は排気酸素濃度、及びＣは定
数である。

【００１４】このように、パティキュレート排出量ＰＭ
は、パティキュレート生成定数Ａsft、及びパティキュ
レート酸化定数Ａsotを特定できれば、排気酸素濃度ＸO
2の関数として簡易的に求めることができるのである。

【００１５】そこで、先ず、本発明のパティキュレート
排出量推定装置は、燃料噴射量及び機関回転速度の組み
合わせとパティキュレート生成定数との関係を規定した
生成定数テーブルと、燃料噴射量及び機関回転速度の組
み合わせとパティキュレート酸化定数との関係を規定し
た酸化定数テーブルとを作成し、記憶手段に記憶させて
おく。

【００１６】これらのテーブルは、ディーゼル機関の燃
料噴射量及び機関回転速度を一定に維持した定常運転状
態（この場合、機関回転速度が一定であるから、燃料噴
射量はストロークあたりの燃料噴射量Ｑfinであって
も、単位時間あたりの燃料噴射量Ｑであってもよい。）
において排気酸素濃度を変更するとともに、同変更され
た異なる排気酸素濃度のそれぞれに対してパティキュレ
ート排出量を測定し、同変更した各排気酸素濃度及び同
各排気酸素濃度に対して測定された同各パティキュレー
ト排出量からなるデータ点を上述した式が通るようにパ
ティキュレート生成定数Ａsft及びパティキュレート酸
化定数Ａsotを決定（同定又はフィッティング）し、か
かる作業を、種々の燃料噴射量及び機関回転速度に対し
て繰り返し行うことにより、作成される。

【００１７】そして、実際の燃料噴射量を表す値を取得
するとともに実際の機関回転速度を検出し、取得した燃
料噴射量を表す値と検出した機関回転速度と前記記憶し
ている生成定数テーブル及び前記記憶している酸化定数
テーブルとに基いて、実際のパティキュレート排出量を
推定するために使用するパティキュレート生成定数とパ
ティキュレート酸化定数とを決定し、これら決定した定
数と単位時間当たりの燃料噴射量と前記取得された排気
酸素濃度とを上記数式に代入してパティキュレート排出
量を推定する。即ち、少なくとも、上記決定したパティ
キュレート生成定数と、上記決定したパティキュレート
酸化定数と、上記取得された排気酸素濃度とに基いてパ
ティキュレート排出量を推定する。

【００１８】このように、上記本発明の特徴を備えたパ
ティキュレート排出量推定装置はパティキュレート排出
量を推定する際の変数として排気酸素濃度を用いてい
て、同排気酸素濃度は燃焼温度や燃焼圧力等に比べて比
較的測定精度を確保し易い変数であり、しかも、上記パ
ティキュレート生成定数Ａsftと上記パティキュレート
酸化定数Ａsotは、燃料噴射量と機関回転速度とを一定
に維持した場合において実際に測定したパティキュレー
ト排出量により決定されるので、燃料噴射量と機関回転
速度とで定まる各運転状態毎での燃焼温度、燃焼圧力、
燃焼割合、燃焼形式、噴射弁の形状、及び機関の排気量
等のパティキュレート排出量に影響を及ぼす総べてのパ
ラメータが反映された値となっている。この結果、本発
明のパティキュレート排出量推定装置は、パティキュレ
ート排出量を精度良く推定することができる。

【００１９】また、本発明のパティキュレート排出量推
定装置は、排気還流量（ＥＧＲ量）の変動分によっても
変動する実際の排気酸素濃度を表す値に基いてパティキ
ュレート排出量を推定するので、機関の運転状態が過渡
運転状態となって排気還流量が予定通りに得られないよ
うな場合であっても、パティキュレート排出量を精度良
く求めることができる。

【００２０】このようなパティキュレート排出量推定装
置においては、前記パティキュレート排出量推定手段
が、前記取得された排気酸素濃度を表す値が所定濃度以
上の値となるときにのみ前記パティキュレート排出量の
推定を行うように構成されることが好適である。

【００２１】上記の式は、ディーゼル機関に吸入される
ガスの空燃比が例えば約２０よりも大きな空燃比である
場合にのみ有効であって、同空燃比Ａ／Ｆを２０以下と
して燃焼温度を低温とすることでパティキュレート排出
量を抑制する燃焼（所謂、低温燃焼）には対応していな
い。従って、上記構成のように、取得された排気酸素濃
度を表す値が所定濃度以上の値となるときにのみ前記パ
ティキュレート排出量の推定を行うように構成すること
で、パティキュレート排出量の推定精度の低下を回避す
ることができる。

【００２２】ところで、一般に、機関の排気酸素濃度
（パティキュレート排出量推定に用いるべき排気酸素濃
度）に対して、排気酸素濃度検出手段により検出される
排気酸素濃度は時間的に遅れて変化する。また、前記デ
ィーゼル機関が排気還流管を介して排気還流を行うとと
もに同排気還流の量を制御する排気還流手段（ＥＧＲ装
置）を備えている場合、運転状態の変化に基いて排気酸
素濃度が変化した排気は、排気還流遅れ時間だけ遅れて
同機関に吸入されることになる。従って、運転状態の変
化に伴う排気酸素濃度変化が検出されてから排気還流遅
れ時間だけ経過した時点においては、機関の排気酸素濃
度（パティキュレート排出量推定に用いるべき排気酸素
濃度）は更に変化を開始しているはずである。

【００２３】従って、このようなパティキュレート排出
量推定装置であって、前記ディーゼル機関が排気還流管
を介して排気還流を行うとともに同排気還流の量を制御
する排気還流手段を備えている場合、前記排気酸素濃度
取得手段は、同ディーゼル機関の排気通路内の酸素濃度
を検出する排気酸素濃度検出手段を含むとともに、同デ
ィーゼル機関が備える排気還流手段によって同機関の排
気が還流されて同機関に吸入されるまでに要する排気還
流遅れ時間に応じ、同検出された排気通路内の酸素濃度
を補正して前記排気酸素濃度を表す値を取得するように
構成されることが好適である。

【００２４】これによれば、運転状態の変化に伴う排気
酸素濃度の変化が排気還流により更なる排気酸素濃度の
変化を発生させる場合、同更なる変化を排気酸素濃度検
出手段が検出する前の適切な時点で、パティキュレート
排出量推定に用いる排気酸素濃度に反映することがで
き、その結果、同パティキュレート排出量推定用排気酸
素濃度が適切な値となるので、パティキュレート排出量
の推定精度を向上することができる。

【００２５】この場合、前記排気酸素濃度取得手段は、
前記還流される排気と前記ディーゼル機関に新たに吸入
される新気とが混合される直前の前記排気還流管内の酸
素濃度を検出する排気還流遅れ検出用酸素濃度検出手段
を含むとともに、前記検出される排気通路内の酸素濃度
と同検出される排気還流管内の酸素濃度とに基いて前記
排気還流遅れ時間を推定するように構成されることが好
適である。

【００２６】これによれば、排気通路内の検出される酸
素濃度と、還流される排気とディーゼル機関に新たに吸
入される新気とが混合される直前の排気還流管内の検出
される酸素濃度と、に基いて排気還流遅れ時間が推定さ
れるので、同排気還流遅れ時間を実測値に基いて精度良
く決定することができ、その結果、パティキュレート排
出量推定用排気酸素濃度を適切な値とすることができる
ので、パティキュレート排出量の推定精度を向上するこ
とができる。

【００２７】また、前記パティキュレート排出量推定手
段は、前記ディーゼル機関の燃焼温度に関連する値を取
得するとともに、同取得された燃焼温度に関連する値に
基いて前記パティキュレート排出量を推定するように構
成されることが好適である。

【００２８】燃焼温度はパティキュレート排出量に比較
的強い影響を及ぼすから、同燃焼温度をパティキュレー
ト排出量の推定に用いることにより、一層精度良くパテ
ィキュレート排出量を推定することができる。

【００２９】また、前記パティキュレート排出量推定手
段は、前記ディーゼル機関の吸気通路内の酸素濃度を検
出する酸素濃度検出手段を含み、同検出される吸気通路
内の酸素濃度を前記燃焼温度に関連する値として扱うよ
うに構成されることが好適である。吸気通路内の酸素濃
度は燃焼温度と密接な関係にあるから、同吸気通路内の
酸素濃度を燃焼温度に関連する値として扱うことによ
り、パティキュレート排出量を精度良く推定することが
可能となる。

【００３０】また、前記パティキュレート排出量推定手
段は、前記ディーゼル機関の燃焼室壁面の温度を検出す
る燃焼室壁面温度検出手段を含み、同検出される燃焼室
壁面温度を前記燃焼温度に関連する値として扱うように
構成されることが好適である。燃焼室壁面温度は、例え
ば、燃焼室壁面温度に熱伝達効率を乗じることにより燃
焼平均温度が求まるように、燃焼温度と密接な関係にあ
るから、同燃焼室壁面温度を燃焼温度に関連する値とし
て扱うことにより、パティキュレート排出量を精度良く
推定することが可能となる。

【００３１】また、前記パティキュレート排出量推定手
段は、前記ディーゼル機関の吸気温度を検出する吸気温
度検出手段を含み、同検出される吸気温度を前記燃焼温
度に関連する値として扱うように構成されることが好適
である。吸気温度は燃焼温度と密接な関係にあるから、
同吸気温度を燃焼温度に関連する値として扱うことによ
り、パティキュレート排出量を精度良く推定することが
可能となる。

【００３２】また、前記パティキュレート排出量推定手
段は、前記ディーゼル機関の燃焼室内の圧力を検出する
燃焼室内圧力検出手段を含み、同検出される燃焼室内圧
力を前記燃焼温度に関連する値として扱うように構成さ
れることが好適である。例えば、圧縮上死点での燃焼室
内圧力は燃焼温度と密接な関係にあるから、同燃焼室内
圧力を燃焼温度に関連する値として扱うことにより、パ
ティキュレート排出量を精度良く推定することが可能と
なる。

【００３３】更に、このようなパティキュレート排出量
推定装置であって、前記パティキュレート排出量推定手
段は、前記ディーゼル機関の燃焼中における燃焼室内圧
力に関連する値を取得するとともに、同取得された燃焼
室内圧力に関連する値に基いて前記パティキュレート排
出量を推定するように構成されることが好適である。

【００３４】燃焼中における燃焼室内圧力、特に燃焼圧
と呼ばれる燃焼室内圧力の極大値は、パティキュレート
排出量に比較的強い影響を及ぼすから、同燃焼中におけ
る燃焼圧力に関する値を取得してパティキュレート排出
量の推定に用いることにより、一層精度良くパティキュ
レート排出量を推定することができる。

【００３５】更に、このようなパティキュレート排出量
推定装置であって、前記ディーゼル機関の燃焼室内の煤
発生量を測定する煤発生量測定手段と、前記測定された
燃焼室内の煤発生量に基いて基準パティキュレート排出
量を算定する基準パティキュレート排出量算出手段とを
備えるとともに、前記パティキュレート排出量推定手段
は、前記基準パティキュレート排出量が算出された運転
状態において推定された前記パティキュレート排出量と
同算出された基準パティキュレート排出量との差に応じ
て、他の運転状態において推定されるパティキュレート
排出量を修正するように構成されることが好適である。

【００３６】これによれば、煤の発生量が実際に測定さ
れる。パティキュレートは、煤のみでなく上述したＳＯ
Ｆ及びサルフェートを含んでいるが、ＳＯＦの量とサル
フェートの量は、煤の量に対して少ないこと、及び煤の
量と相関関係があることから、例えば、エンジンが定常
運転状態にあるときなどの特定の運転状態においては、
測定された煤の発生量に基いてパティキュレート排出量
の基準量、即ち、基準パティキュレート排出量が比較的
精度良く算出され得る。

【００３７】そして、前記パティキュレート排出量推定
手段により、同じ運転状態における前記推定されたパテ
ィキュレート排出量と前記算出された基準パティキュレ
ート排出量との差に応じて、他の運転状態で推定される
パティキュレート排出量が修正される。換言すると、パ
ティキュレート排出量推定に用いる上記式で表されたモ
デルの誤差が実測値に基いた値で修正される。従って、
パティキュレート排出量を精度良く推定することが可能
となる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるディーゼル機
関のパティキュレート排出量推定装置の各実施形態につ
いて図面を参照しつつ説明する。

【００３９】（１．第１実施形態）図１は、本発明の第
１実施形態に係るパティキュレート排出量推定装置を含
む内燃機関の排気浄化装置を４気筒内燃機関（ディーゼ
ル機関）１０に適用したシステムの概略構成を示してい
る。このシステムは、燃料供給系統を含むエンジン本体
２０、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室に大気（新
気）を導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０
からの排気ガスを放出するための排気系統４０、排気還
流を行うためのＥＧＲ装置５０、及び電気制御装置６０
を含んでいる。

【００４０】エンジン本体２０の各気筒の上部には燃料
噴射弁２１が配設されている。各燃料噴射弁２１は、図
示しない燃料タンクと接続された燃料噴射用ポンプ２２
に燃料配管２３を介して接続されている。これにより、
燃料噴射弁２１には、燃料噴射用ポンプ２２から噴射圧
力まで昇圧された燃料が供給されるようになっている。
また、燃料噴射弁２１は、電気制御装置６０と電気的に
接続されていて、同電気制御装置６０からの駆動信号
（指令信号）に応じて所定時間だけ開弁し、これにより
各気筒の燃焼室内に前記昇圧された燃料を噴射するよう
になっている。

【００４１】吸気系統３０は、エンジン本体２０の各気
筒の燃焼室にそれぞれ接続された吸気マニホールド３
１、吸気マニホールド３１の上流側集合部に接続され同
吸気マニホールド３１とともに吸気通路を構成する吸気
管３２、吸気管３２内に回動可能に保持されたスロット
ル弁３３、電気制御装置６０からの駆動信号に応答して
スロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュ
エータ３３ａ、スロットル弁３３の上流で吸気管３２に
介装されたインタクーラー３４と過給機３５のコンプレ
ッサ３５ａ、吸気管３２の先端部に配設されたエアクリ
ーナ３６とを含んでいる。

【００４２】排気系統４０は、エンジン本体２０の各気
筒にそれぞれ接続された排気マニホールド４１、排気マ
ニホールド４１の下流側集合部に接続された排気管４
２、排気管４２に配設された過給機３５のタービン３５
ｂ、排気管４２に介装されるとともにＮＯｘ触媒及び捕
集したパティキュレートを酸化する触媒を担持したディ
ーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＮＲ」
と称呼する。）４３、ＤＰＮＲ４３の上流の排気管４２
に配設され添加燃料（軽油）をＤＰＮＲ４３に供給する
添加燃料供給ノズル４４、添加燃料供給ノズル４４と燃
料噴射用ポンプ２２とを接続する添加燃料供給管４５、
添加燃料供給管４５に介装され電気制御装置６０からの
駆動信号に応答して同添加燃料供給管４５の燃料通路を
開閉する電磁開閉弁４４ａ、ＤＰＮＲ４３の下流の排気
管内に回動可能に保持された排気絞り弁４６、及び電気
制御装置６０からの駆動信号に応答して排気絞り弁４６
を回転駆動する排気絞り弁アクチュエータ４６ａを含ん
でいる。排気マニホールド４１及び排気管４２は排気通
路を構成している。

【００４３】ＤＰＮＲ４３は、コージライト（セラミッ
クの一種）のような多数の細孔を有する材料（即ち、多
孔質材料）から形成されたフィルタ４３ａを備え、通過
する排気ガス中のパティキュレートを細孔表面にて捕集
する、ハニカム構造のウオールフロー型フィルタであ
る。

【００４４】また、ＤＰＮＲ４３のフィルタの表面に
は、触媒の担体としてのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）がコート
されていて、同アルミナに捕集したパティキュレートを
酸化させる（及び／又は、酸化作用を有する）例えばＰ
ｔ等の貴金属からなる触媒が担持されている。

【００４５】ところで、このＤＰＮＲ４３内で酸化され
ることにより同ＤＰＮＲ４３の外部に放出されるパティ
キュレートの量よりも同ＤＰＮＲ４３に捕集されるパテ
ィキュレートの量が多くなると、同ＤＰＮＲ４３内にパ
ティキュレートが堆積する。その結果、ＤＰＮＲ４３の
パティキュレート捕集能力が低下するとともに、機関１
０の排気抵抗が増大する。

【００４６】このため、本排気浄化装置は、前述した添
加燃料供給ノズル４４からＤＰＮＲ４３に添加燃料を供
給し、同添加燃料がＤＰＮＲ４３の内部で燃焼すること
に伴って発生する熱により触媒床温を上昇せしめ、パテ
ィキュレートの酸化速度を上昇させることで堆積したＤ
ＰＮＲ４３をより多く酸化して除去する。即ち、本排気
浄化装置は、添加燃料の供給によりフィルタの再生を定
期的に行うことで、ＤＰＮＲ４３のパティキュレート捕
集能力を維持するとともに、排圧の上昇を防止するよう
になっている。なお、パティキュレートが酸化されるた
めには酸素が必要であるから、添加燃料供給ノズル４４
からの添加燃料の供給量は、ＤＰＮＲ４３の全体の空燃
比がリッチとならない程度（即ち、ＤＰＮＲ４３内にパ
ティキュレートを酸化させるための酸素が十分に存在す
るリーン空燃比が得られる程度）の量に設定される。

【００４７】更に、ＤＰＮＲ４３は、前記担体としての
アルミナに、カリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬ
ｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢ
ａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類金属、及びラ
ンタンＬａ、イットリウムＹのような希土類金属から選
ばれた少なくとも一つを、前記担持した白金とともに担
持している。

【００４８】これにより、ＤＰＮＲ４３は、同ＤＰＮＲ
４３に流入するガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン
のときにＮＯｘを吸収し、同流入するガスの空燃比が理
論空燃比、又は理論空燃比よりもリッチのときに吸収し
たＮＯｘをＮＯ₂又はＮＯとして放出するようになって
いる。また、この放出されたＮＯ₂又はＮＯはＤＰＮＲ
４３に流入するリッチ空燃比のガス中の未燃ＨＣや未燃
ＣＯと反応してＮ₂に還元せしめられて外部に放出され
る。このように、ＤＰＮＲ４３は、ＮＯｘを吸収した後
に同吸収したＮＯｘを放出して還元する吸蔵還元型ＮＯ
ｘ触媒としても機能するようになっている。

【００４９】ＥＧＲ装置５０は、排気ガスを還流させる
通路（再循環通路）を構成する排気還流管５１と、排気
還流管５１に介装されたＥＧＲ弁５２と、ＥＧＲクーラ
ー５３とを備えている。排気還流管５１はタービン３５
ｂの上流側排気通路（排気マニホールド４１）とスロッ
トル弁３３の下流側吸気通路（吸気マニホールド３１）
を連通している。ＥＧＲ弁５２は電気制御装置６０から
の駆動信号に応答し、再循環される排気ガス量（排気還
流量、ＥＧＲ量）が、機関回転速度NEと一吸気行程あた
りの筒内燃料噴射量Ｑfin（又は、アクセル操作量Accp
に基づく要求トルクTQ）とに応じて決定される目標ＥＧ
Ｒ量と等しくなるように、排気還流管５１により構成さ
れるＥＧＲ通路の開口断面積を変更するようになってい
る。なお、ＥＧＲ弁により、ＥＧＲ率を制御するように
構成してもよい。

【００５０】電気制御装置６０は、互いにバスで接続さ
れたＣＰＵ６１、ＣＰＵ６１が実行するプログラム、テ
ーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予
め記憶したＲＯＭ６２、ＣＰＵ６１が必要に応じてデー
タを一時的に格納するＲＡＭ６３、電源が投入された状
態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源
が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ６
４、及びＡＤコンバータを含むインターフェース６５等
からなるマイクロコンピュータである。

【００５１】インターフェース６５は、新気量計測手段
であって吸気管３２に配置された熱線式エアフローメー
タ７１、スロットル弁３３の下流の吸気管３２に設けら
れた吸気温センサ７２、スロットル弁３３の下流であっ
て排気還流管５１が接続された部位よりも下流の吸気通
路（吸気マニホールド３１）に配置された吸気酸素濃度
センサ７３、第３気筒の燃焼室上部に配置された燃焼圧
センサ７４、エンジン本体２０のシリンダボアライナー
部に配設された壁面温度センサ７５、第１気筒の燃焼室
に対して配置された光学式煤センサ７６、及びタービン
３５ｂの下流側でＤＰＮＲ４３の上流側の排気管４２内
に配置された排気酸素濃度センサ７７、機関回転速度セ
ンサ７８、排気還流遅れ検出用酸素濃度センサ７９、及
びアクセル開度センサ８１と接続されていて、これらの
センサからの信号をＣＰＵ６１に供給するようになって
いる。

【００５２】また、インターフェース６５は、燃料噴射
弁２１、スロットル弁アクチュエータ３３ａ、添加燃料
供給管４５の燃料通路を開閉する電磁開閉弁４４ａ、排
気絞り弁アクチュエータ４６ａ、及びＥＧＲ弁５２と接
続されていて、ＣＰＵ６１の指示に応じてこれらに駆動
信号を送出するようになっている。

【００５３】熱線式エアフローメータ７１は、吸気通路
内を通過する吸入空気の質量流量（単位時間当りの吸入
空気量、単位時間あたりの新気量）を計測し、同質量流
量を表す信号Ｇaを発生するようになっている。吸気温
センサ７２は、エンジン１０の気筒（即ち、燃焼室）に
吸入される新気の温度（即ち、吸気温度）を検出し、同
吸気温度を表す信号Ｔｂを発生するようになっている。
吸気酸素濃度センサ７３は、エンジン１０の気筒（即
ち、燃焼室）に吸入されるガス中の酸素濃度（即ち、吸
気酸素濃度）を検出し、同吸気酸素濃度を表す信号ＸO2
INを発生するようになっている。

【００５４】燃焼圧センサ７４は、第３気筒の燃焼室内
の圧力を検出し、同燃焼室内圧力Ｐａを表す信号を発生
するようになっている。壁面温度センサ７５は、燃焼室
壁面温度を検出し、同燃焼室壁面温度を表す信号Ｔheki
を表す信号を発生するようになっている。

【００５５】光学式煤センサ７６は、第１気筒のシリン
ダ壁面であって、同第１気筒のピストンが上死点にある
ときに、同第１気筒のピストンの最上位置に配された第
１ピストンリングの下方であって、同第１気筒のピスト
ンが下死点に向けて僅かに移動したときに同第１ピスト
ンリングの上方に位置する部分に透光性の窓を備えると
ともに、同窓の反射率を測定することにより同第１気筒
の燃焼室内に発生した煤量Ｓsootを測定するようになっ
ている。

【００５６】排気酸素濃度センサ７７は、エンジン１０
の気筒（即ち、燃焼室）から排出された排気ガス中の酸
素濃度（即ち、排気酸素濃度）を検出し、同排気酸素濃
度を表す信号ＸO2Rを発生するようになっている。機関
回転速度センサ７８は、エンジン１０の回転速度を検出
し、機関回転速度NEを表す信号を発生するとともに、各
気筒の絶対クランク角度を検出し得るようになってい
る。排気還流遅れ検出用酸素濃度センサ７９は、エンジ
ン１０に新たに吸入される新気と還流された排気とが混
合される直前の排気還流管５１内の酸素濃度を検出する
排気還流遅れ検出用酸素濃度検出手段を構成するもの
で、排気還流管５１のＥＧＲ弁５２の近傍に設けられて
いて、ＥＧＲ弁５２に導入される直前の排気管流管５１
内の酸素濃度（還流排気中酸素濃度）を検出し、同還流
排気中酸素濃度ＸO2INRを表す信号を発生するようにな
っている。アクセル開度センサ８１は、アクセルペダル
ＡＰの操作量を検出し、アクセル操作量を表す信号Accp
を発生するようになっている。

【００５７】＜第１実施形態のパティキュレート排出量
推定方法＞次に、上記のように構成された排気浄化装置
に含まれるパティキュレート排出量推定装置によるパテ
ィキュレート排出量の推定方法について説明する。この
パティキュレート排出量推定装置は、下記数１（数１で
記述されたパティキュレート排出量推定モデル）に基い
て単位時間あたりにエンジン本体２０から排出されるパ
ティキュレート排出量ＰＭを推定する。なお、数１にお
いて、Ａsftはパティキュレート生成定数（以下、単に
「生成定数」とも呼ぶ。）、Ａsotはパティキュレート
酸化定数（以下、単に「酸化定数」とも呼ぶ。）、Ｑは
単位時間あたりの燃料噴射量、Ｘ02は排気酸素濃度（酸
素O₂のモル分率）、及びＣは予め定められた定数であ
る。

【００５８】

【数１】ＰＭ＝Ａsft・Ｑ／（Ａsot・ＸO2）＋Ｃ／exp
（Ａsot・ＸO2）

【００５９】ここで、上記数１の根拠について簡単に説
明する。下記数２，数３は、煤の生成及び酸化について
のモデルとしてＳＡＥペーパー９３０６１２（タイトル
「Approach to Low Nox and Smoke Emission Engines b
y Using Phenomenological Simulation」）にて紹介さ
れた実験式である広安モデル（Sootモデル）を記述した
式である。数２，数３において、Ｍsfは煤の生成量、Ａ
sfは定数、Ｍfvは１ストロークあたりの燃料噴射量Ｍf
の燃料のうち気化率（燃焼割合）RHRで気化して燃焼し
た燃料量、Ｐは燃焼圧力、Ｒは気体定数、Ｔは燃焼温
度、Ｍscは煤の酸化量、Ａsoは定数、及びＭsは煤の排
出量である。

【００６０】

【数２】dＭsf／dt＝Ａsf・Ｍfv・Ｐ^0.5・exp（−12500
／(Ｒ・Ｔ)）

【００６１】

【数３】dＭsc／dt＝Ａso・Ｍs・ＸO2・Ｐ^1.8・exp（−
14000／(Ｒ・Ｔ)）

【００６２】煤の生成量の変化量dＭs／dtは、煤の生成
量（dＭsf／dt）から煤の酸化量（dＭsc／dt）を減算し
た値であるから、下記数４が成立する。

【００６３】

【数４】dＭs／dt＝dＭsf／dt−dＭsc／dt

【００６４】ここで、燃焼温度Ｔ、燃焼圧力Ｐ、及び燃
焼割合RHRを、機関回転速度NEと単位時間あたりの燃料
噴射量Ｑが変化した場合であっても、それぞれ一定であ
ると仮定し、Ｍfv＝Ａrhr・Ｍf、Ｐ^0.5＝Ａpf、exp（−
12500／(Ｒ・Ｔ)）＝Ａtf、Ｐ^1.8＝Ａpo、及びexp（−1
4000／(Ｒ・Ｔ)）＝Ａtoとおくと、上記数２〜上記数４
より下記数５が得られる。なお、値Ａrhr、Ａpf、Ａt
f、Ａpo、Ａtoは、定数である。

【００６５】

【数５】dＭs／dt＝Ａsf・Ａrhr・Ｍf・Ａpf・Ａtf−Ａ
so・Ｍs・ＸO2・Ａpo・Ａto

【００６６】そこで、パティキュレートの生成定数Ａsf
t、及びパティキュレートの酸化定数Ａsotをそれぞれ下
記数６，数７のように定義すると、上記数５は下記数８
のように書き換えられる。

【００６７】

【数６】Ａsft＝Ａsf・Ａrhr・Ａpf・Ａtf

【００６８】

【数７】Ａsot＝Ａso・Ａpo・Ａto

【００６９】

【数８】dＭs／dt＝Ａsft・Ｍf−Ａsot・Ｍs・ＸO2

【００７０】数８で表されたＭsについての微分方程式
を解くと、下記数９が得られる。

【００７１】

【数９】Ｍs＝Ａsft・Ｍf／（Ａsot・ＸO2）＋Ｃ１／ex
p（Ａsot・ＸO2・t）

【００７２】いま、エンジン１０の運転状態が、燃料噴
射量Ｑfin、及び機関回転速度NEが変化しない定常運転
状態であると仮定すると、上記数９の右辺第２項は時間
に依存しないと考えることができる。また、上記数２，
数３により表される広安モデルは煤についてのモデルで
あるところ、パティキュレートにはＳＯＦやサルフェー
トが含まれているから、この煤以外のパティキュレート
の排出量を生成定数Ａsft及び酸化定数Ａsotの値に反映
させる。そして、これらの考えと、上記数９の単位を変
換することにより、上記数１と同一である下記数１０が
得られる。この数１０が、本パティキュレート排出量推
定装置が用いるモデルを記述した式である。

【００７３】

【数１０】ＰＭ＝Ａsft・Ｑ／（Ａsot・ＸO2）＋Ｃ／ex
p（Ａsot・ＸO2）

【００７４】次に、上記数１０（数１）を使用してパテ
ィキュレート排出量ＰＭを求める方法について説明す
る。上記数１０において、Ｑは単位時間あたりの燃料噴
射量（単位は、g/h）であり、１ストロークあたりの燃
料噴射量Ｑfin（単位は、mm³/ストローク）と機関回転
速度NEとに基いて求めることができる。例えば、４気筒
ディーゼル機関であれば、クランク軸の一回転（エンジ
ン一回転）あたり２回の爆発行程が存在するから、Ｑ＝
Ｋ・Ｑfin・２・NE（Ｋは定数）である。

【００７５】そこで、燃料噴射量Ｑfinと機関回転速度N
Eとを一定の状態（Ｑfin＝Ｑfin０，NE＝NE０）に維持
し、例えば、ＥＧＲ弁５２の開度を変更することにより
排気酸素濃度ＸO2を変更し、そのときの排気酸素濃度Ｘ
O2とパティキュレート排出量ＰＭとを実測する。そして
図２に示したように、異なる排気酸素濃度ＸO2に対する
パティキュレート排出量ＰＭの実測データ点を少なくと
も３点Ｐ１〜Ｐ３ほど得て、上記数１０で表される曲線
が同３点Ｐ１〜Ｐ３を通るように、生成定数Ａsftと酸
化定数Ａsotとを、例えば、最小二乗法により決定す
る。

【００７６】以降、同様に、燃料噴射量Ｑfinと機関回
転速度NEとを異なる値に維持しながら排気酸素濃度ＸO2
を変更してパティキュレート排出量ＰＭを測定し、その
データに基いて同燃料噴射量Ｑfinと同機関回転速度NE
とにおける生成定数Ａsftと酸化定数Ａsotとを決定し、
図３のフローチャートにおけるステップ３０５、及びス
テップ３１０中にそれぞれ示したように、燃料噴射量Ｑ
fin（実質的に燃料噴射量Ｑfinに応じた値であればよ
い）及び機関回転速度NEに対するパティキュレート生成
定数Ａsftの関係を規定した生成定数テーブルと、燃料
噴射量Ｑfin（実質的に燃料噴射量Ｑfinに応じた値であ
ればよい）及び機関回転速度NEとパティキュレート酸化
定数Ａsotの関係を規定した酸化定数テーブルを作成
し、ＲＯＭ６２内に格納しておく。

【００７７】そして、実際のエンジン運転においては、
その時点における燃料噴射量Ｑfin及び機関回転速度NE
と上記ＲＯＭ６２内に格納した二つのテーブルとから生
成定数Ａsftと酸化定数Ａsotとを決定し、決定した生成
定数Ａsftと酸化定数Ａsotとを上記数１０（数１）に適
用するとともに、実際の単位時間当たりの燃料噴射量Ｑ
を数１に代入し、排気酸素濃度センサ７７が検出する実
際の排気酸素濃度ＸO2Rを排気酸素濃度ＸO2として同数
１０に代入しパティキュレート排出量ＰＭを推定する。
以上が、本実施形態のパティキュレート排出量推定方法
である。

【００７８】なお、上記数１０によれば、パティキュレ
ート排出量ＰＭは排気酸素濃度ＸO2に対して単調減少す
る。しかしながら、この傾向はエンジン１０に吸入され
るガスの空燃比が例えば約２０よりも大きな空燃比であ
る場合にのみ有効であって、同空燃比Ａ／Ｆを２０以下
として燃焼温度を低温とすることでパティキュレート排
出量を抑制する燃焼（所謂、低温燃焼）には対応してい
ない。従って、上記パティキュレート排出量推定方法
は、エンジン１０に吸入されるガスの空燃比が低温燃焼
をもたらす所定の空燃比の最大値（約２０）よりも大き
い場合にのみ適用することとする。

【００７９】＜第１実施形態の作動＞次に、本パティキ
ュレート排出量推定装置を含む排気浄化装置の作動につ
いて説明すると、電気制御装置６０のＣＰＵ６１はアク
セル開度センサ８１により検出されるアクセル操作量Ac
cpと機関回転速度センサ７８により検出される機関回転
速度NEとＲＯＭ６２内に格納されているテーブルとに基
いて燃料噴射量Ｑfinを決定し、同決定された燃料噴射
量Ｑfinの燃料が爆発行程を迎えた気筒に対して噴射さ
れるように、同気筒に対する燃料噴射弁２１に駆動信号
を発生する。

【００８０】同様に、ＣＰＵ６１は前記検出されるアク
セル操作量Accpと前記検出される機関回転速度NEとＲＯ
Ｍ６２内に格納されているテーブルとに基いて目標ＥＧ
Ｒ量（又は、目標ＥＧＲ率）を決定し、排気還流管５１
を介して還流される排気量が同決定された目標ＥＧＲ量
となるように、ＥＧＲ弁５２に駆動信号を発生する。

【００８１】また、ＣＰＵ６１は、図３にフローチャー
トにより示したパティキュレート排出量ＰＭ推定ルーチ
ンを所定時間TSAMPLEの経過毎に実行するようになって
いる。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１
はステップ３００から処理を開始してステップ３０５に
進み、その時点の機関回転速度NE及び燃料噴射量Ｑfin
と上述した生成定数テーブルとに基づいて生成定数Ａsf
tを決定し、次のステップ３１０にて、同機関回転速度N
E及び同燃料噴射量Ｑfinと上述した酸化定数テーブルと
に基づいて酸化定数Ａsotを決定する。

【００８２】次に、ＣＰＵ６１は、ステップ３１５に進
んで排気酸素濃度センサ７７が検出している排気酸素濃
度ＸO2Rを排気酸素濃度ＸO2として取得し、ステップ３
２０に進んで、ステップ３０５にて決定した生成定数Ａ
sft、ステップ３１０にて決定した酸化定数Ａsot、ステ
ップ３１５にて取得した排気酸素濃度ＸO2、及び上記数
１（数１０）に基いてパティキュレート排出量ＰＭを推
定する。なお、ステップ３２０に記載したように、上記
数１における単位時間あたりの燃料噴射量Ｑは下記数１
１により求められる。

【００８３】

【数１１】Ｑ＝Ｋ・Ｑfin・２・NE

【００８４】次いで、ＣＰＵ６１はステップ３２５に進
み、ステップ３２０にて推定したパティキュレート排出
量ＰＭに、本ルーチンの実行時間間隔TSAMPLE（秒）を
３６００（秒）で除した値を乗じて、その結果を現時点
のパティキュレート排出量合計値SUMPMに加え、新たな
パティキュレート排出量合計値SUMPMを得る。その後、
ＣＰＵ６１は、ステップ３９５にて本ルーチンを一旦終
了する。以降、ＣＰＵ６１は本ルーチンを所定時間TSAM
PLEの経過毎に繰り返し実行する。この結果、パティキ
ュレート排出量ＰＭとパティキュレート排出量合計値SU
MPMが更新されて行く。

【００８５】また、ＣＰＵ６１は、別途図示しないＤＰ
ＮＲ４３を再生させるフィルタ再生制御ルーチンを実行
し、上記パティキュレート排出量合計値SUMPMが所定値
以上となると、添加燃料供給ノズル４４からＤＰＮＲ４
３に添加燃料を供給し、同添加燃料がＤＰＮＲ４３の内
部で燃焼することに伴って発生する熱により触媒床温を
上昇せしめ、パティキュレートの酸化速度を上昇させる
ことで堆積したＤＰＮＲ４３をより多く酸化する。

【００８６】以上、説明したように、第１実施形態に係
るパティキュレート推定装置によれば、排気酸素濃度Ｘ
O2と燃料噴射量Ｑのみを変数とした関数（上記数１のモ
デル）に基いてパティキュレート排出量ＰＭが推定され
る。即ち、数１にて示されるモデルは変数が少なく簡素
なモデルであって、その計算も単純であるから、通常の
制御用コンピュータによってもパティキュレート排出量
ＰＭをリアルタイムに推定することができる。しかも、
そのモデルの変数である排気酸素濃度は、燃焼温度や燃
焼圧力等に比べて比較的測定精度を確保し易い変数であ
るから、パティキュレート排出量ＰＭの推定を精度良く
行うことができる。

【００８７】また、上記数１のモデルにおけるパティキ
ュレート生成定数Ａsftとパティキュレート酸化定数Ａs
otは、燃料噴射量Ｑfinと機関回転速度NEとを一定に維
持した場合において、実際に測定したパティキュレート
排出量ＰＭにより決定される。従って、生成定数Ａsft
と酸化定数Ａsotは、燃料噴射量Ｑfinと機関回転速度NE
とで定まる各運転状態毎での燃焼温度、燃焼圧力、燃焼
割合、燃焼形式、燃料噴射弁２１の形状、及びエンジン
１０の排気量等のパティキュレート排出量に影響を及ぼ
す総べてのパラメータが反映された値となる。この結
果、適合に要する工数を少なくしつつ、精度良くパティ
キュレート排出量を推定することができる。

【００８８】また、排気酸素濃度ＸO2の関数としてパテ
ィキュレート排出量ＰＭを推定するから、例えば、過給
機付きエンジンにおいて顕著に表れる過渡運転（加速運
転）状態での新気の燃焼室流入遅れ、或いは過渡運転状
態への移行に伴うＥＧＲ量変化遅れによるパティキュレ
ート排出量への影響に対しても、これを排気酸素濃度で
捉えることができるので、過渡運転状態におけるパティ
キュレート排出量を精度良く推定することが可能とな
る。

【００８９】更に、ディーゼル機関１０の適合過程にお
いて、燃料噴射量、機関回転速度、及び冷却水温等に対
する目標ＥＧＲ量の設定を変更した場合であっても、Ｅ
ＧＲ量の変化は排気酸素濃度に現われるから、上記パテ
ィキュレート生成定数Ａsft、及びパティキュレート酸
化定数Ａsotを再び適合し直す必要がない。従って、第
１実施形態によれば、このような場合にも適合工数を低
減することができる。

【００９０】（２．第２実施形態）次に、本発明の第２
実施形態に係るパティキュレート排出量推定装置を含む
内燃機関の排気浄化装置について説明する。この排気浄
化装置は、ＥＧＲ装置５０による排気還流の遅れを考慮
して現時点の排気酸素濃度（数１に使用する排気酸素濃
度）ＸO2の値の精度を向上することで、パティキュレー
ト排出量ＰＭの推定精度を向上する点のみにおいて、第
１実施形態の排気浄化装置と異なっている。従って、以
下、かかる相違点を中心に説明する。

【００９１】＜第２実施形態のパティキュレート排出量
推定方法＞排気酸素濃度ＸO2は、エンジン１０の運転状
態に応じて変化する。従って、エンジンの運転状態があ
る運転状態から別の運転状態へと急変すると、排気酸素
濃度ＸO2も急変する。一方、排気酸素濃度センサ７７が
検出する排気酸素濃度ＸO2Rは、燃焼室から排出された
直後の排気酸素濃度ＸO2に対して時間的に遅れた挙動を
示す。

【００９２】他方、排気還流管５１を介して還流される
排気が再び燃焼室に流入するまでには所定の時間を要す
る。換言すると、エンジン１０の運転状態の急変に伴う
排気酸素濃度ＸO2の急変が、排気還流によって新たな排
気酸素濃度ＸO2の変化をもたらすまでには所定の時間
（以下、この時間を「排気還流遅れ時間」と称呼す
る。）を要する。

【００９３】そこで、本実施形態は、かかる排気還流遅
れ時間Ｔｄを計測・学習しておき、エンジンの運転状態
が変化して排気酸素濃度ＸO2が急変した場合（例えば、
これは、排気酸素濃度センサ７７が検出する排気酸素濃
度ＸO2Rが急変することで検出できる。）には、同運転
状態の変化から排気還流遅れ時間Ｔｄの経過後に、同運
転状態の変化に伴って酸素濃度が変化した排気が燃焼室
に吸気され、その時点で排気酸素濃度が更に急変すると
の考えに基いて同排気酸素濃度センサ７７が検出する排
気酸素濃度ＸO2Rを補正することにより、上記数１にて
使用する排気酸素濃度ＸO2の精度を高める。

【００９４】ここで、排気還流遅れ時間Ｔｄの計測方法
について図４（Ａ）を参照しながら述べる。図４（Ａ）
において、実線は排気酸素濃度センサ７７が検出する排
気酸素濃度ＸO2Rを示し、破線は排気還流遅れ検出用酸
素濃度センサ７９が検出する還流排気中酸素濃度ＸO2IN
Rを示している。

【００９５】エンジン１０の運転状態が時刻ｔ１にて急
変すると、燃焼室から排出された直後の排気酸素濃度Ｘ
O2は直ちに変化を開始し、排気酸素濃度センサ７７の検
出する排気酸素濃度ＸO2は時刻ｔ１よりも遅れた時刻ｔ
２にて変化を開始する。また、排気還流遅れ検出用酸素
濃度センサ７９が検出する還流排気中酸素濃度ＸO2INR
は時刻ｔ２よりも遅い時刻ｔ３から変化を開始する。従
って、時刻ｔ２と時刻ｔ３を知ることにより、排気還流
遅れ時間Ｔｄ（＝ｔ３−ｔ２）を求めることができる。

【００９６】本実施形態は、このようにして排気還流遅
れ時間Ｔｄを求め、更に、図４（Ｂ）に示したように、
エンジン１０の運転状態の急変に伴い排気酸素濃度セン
サ７７によって検出される排気酸素濃度ＸO2Rが時刻ｔ
４にて変化を開始した場合、同時刻ｔ４から排気還流遅
れ時間Ｔｄの経過後である時刻ｔ５には時刻ｔ４におい
て検出された排気酸素濃度ＸO2の変化が現われているは
ずであると考え、同時刻ｔ５以降において、実線にて示
した排気酸素濃度センサ７７の検出する排気酸素濃度Ｘ
O2を一点鎖線で示したように補正する。

【００９７】この補正は、初期値を排気酸素濃度補正初
期値ｋ１とし、その後、時間経過とともに「０」に向け
て減衰する補正量を求め、同補正量を排気酸素濃度セン
サ７７の検出する排気酸素濃度ＸO2Rに加えることによ
り行う。なお、排気酸素濃度補正初期値ｋ１は、定常運
転状態から過渡運転状態に変化した時点の燃料噴射量Ｑ
finと機関回転速度NEとに基いて定められ、正の所定値
又は負の所定値をとる。

【００９８】＜第２実施形態の作動＞次に、第２実施形
態に係るパティキュレート排出量推定装置を含む排気浄
化装置の作動について説明する。本装置のＣＰＵ６１は
図４〜図６に示した各ルーチンを追加的に実行する点を
除き、同第１実施形態のＣＰＵ６１と同一の処理を行う
ようになっている。従って、以下においては、かかる相
違点を中心として説明する。

【００９９】先ず、排気還流遅れ時間Ｔｄを求めるため
の作動から説明すると、ＣＰＵ６１は図５に示した排気
還流遅れ時間学習ルーチンを所定時間の経過毎に実行す
るようになっている。従って、所定のタイミングになる
と、ＣＰＵ６１はステップ５００から処理を開始してス
テップ５０５に進み、学習完了フラグＧの値が「０」で
あるか否かを判定する。この学習完了フラグＧの値は、
図示しないイグニッションスイッチが「オフ」状態から
「オン」状態へと変更されたときに図示しないイニシャ
ルルーチンにて「０」に設定されるようになっている。

【０１００】従って、いま、イグニッションスイッチが
「オフ」状態から「オン」状態へと変更された直後であ
るとして説明を続けると、学習完了フラグＧの値は
「０」となっている。このため、ＣＰＵ６１はステップ
５０５に「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、
排気還流遅れ時間計測中フラグＦの値が「１」であるか
否かを判定する。このフラグＦの値は、上述したイニシ
ャルルーチンにて「０」に設定されるようになってい
る。

【０１０１】このため、ＣＰＵ６１はステップ５１０に
て「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１５に進み、排気酸
素濃度センサ７７が検出する排気酸素濃度ＸO2Rと、所
定時間前の同排気酸素濃度ＸO2ROLDとの差の絶対値（即
ち、排気酸素濃度ＸO2Rの所定時間内の変化量）が所定
の閾値ＴＨ１より大きいか否かを判定する。この場合、
エンジン１０の運転状態が定常状態にあれば、排気酸素
濃度ＸO2Rの所定時間内の変化量は小さいから、ＣＰＵ
６１はステップ５１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ
５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

【０１０２】以降、ＣＰＵ６１は本ルーチンを所定時間
の経過毎に繰り返す。従って、エンジン１０の運転状態
が変化して排気酸素濃度ＸO2Rの所定時間内の変化量が
閾値ＴＨ１より大きくなると、ＣＰＵ６１はステップ５
１５に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２０
に進み、排気還流遅れ時間計測中フラグＦの値を「１」
に設定するとともに、カウンタＣ１の値を「０」に設定
し、本ルーチンを一旦終了する。

【０１０３】そして、所定の時間が経過してＣＰＵ６１
が本ルーチンを再び実行すると、同ＣＰＵ６１はステッ
プ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定するとともに、排気還流
遅れ時間計測中フラグＦの値が「１」に変更されている
から、ステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ
５３０に進み、同ステップ５３０にて排気還流遅れ検出
用酸素濃度センサ７９が検出する還流排気中酸素濃度Ｘ
O2INRと、所定時間前の同還流排気中酸素濃度ＸO2INROL
Dとの差の絶対値（即ち、還流排気中酸素濃度ＸO2INRの
所定時間内の変化量）が所定の閾値ＴＨ２より大きいか
否かを判定する。

【０１０４】現時点においては、排気酸素濃度ＸO2の所
定時間内の変化量が閾値ＴＨ１より大きくなった直後で
あるから、その排気酸素濃度ＸO2Rが変化した排気が排
気還流遅れ検出用酸素濃度センサ７９の配設位置にまで
到達していない。従って、還流排気中酸素濃度ＸO2INR
の所定時間内の変化量は閾値ＴＨ２よりも小さいので、
ＣＰＵ６１はステップ５３０にて「Ｎｏ」と判定してス
テップ５３５に進み、カウンタＣ１の値を「１」だけ増
大した後、ステップ５９５にて本ルーチンを一旦終了す
る。

【０１０５】以降、ＣＰＵ６１は、還流排気中酸素濃度
ＸO2INRの所定時間内の変化量が閾値ＴＨ２より大きく
なるまで、ステップ５００〜ステップ５１０、ステップ
５３０、及びステップ５３５を繰り返し実行するので、
カウンタＣ１の値は所定時間の経過毎に「１」だけ増大
して行く。そして、所定の時間が経過して還流排気中酸
素濃度ＸO2INRの所定時間内の変化量が閾値ＴＨ２より
大きくなると、ＣＰＵ６１はステップ５３０に進んだと
き、同ステップ５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステッ
プ５４０に進み、排気還流遅れ時間Ｔｄとして上記カウ
ンタＣ１の値を格納し、続くステップ５４５にて学習完
了フラグＧの値を「１」に設定した後、ステップ５９５
にて本ルーチンを一旦終了する。

【０１０６】このように、ＣＰＵ６１は、排気酸素濃度
ＸO2Rの所定時間内の変化量が閾値ＴＨ１より大きくな
ってから、還流排気中酸素濃度ＸO2INRの所定時間内の
変化量が閾値ＴＨ２より大きくなるまでの時間をカウン
タＣ１により計測し、同計測した時間を排気還流遅れ時
間Ｔｄとして学習する。

【０１０７】また、ＣＰＵ６１は、図６に示した排気酸
素濃度補正初期値ｋ１決定ルーチンを所定時間TSAMPLE
の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従っ
て、所定のタイミングになると、ＣＰＵ６１はステップ
６００から処理を開始してステップ６０５に進み、燃料
噴射量Ｑfinと所定時間前の燃料噴射量Ｑfinoldとの差
の絶対値が所定の閾値ＴＨ３より大きくなったか否かを
判定する。このステップは、エンジン１０の運転状態が
過渡状態となったか否かを判定するために設けられたス
テップである。

【０１０８】いま、エンジン１０の運転状態が過渡運転
状態でなく定常運転状態であるとして説明を続けると、
この場合燃料噴射量Ｑfinと所定時間前の燃料噴射量Ｑf
inoldとの差の絶対値は所定の閾値ＴＨ３より小さいの
で、ＣＰＵ６１はステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定し
てステップ６９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
このように、エンジン１０が定常運転状態にあるとき、
排気酸素濃度補正初期値ｋ１は更新されない。

【０１０９】その後、エンジン１０の運転状態が過渡運
転状態となると、燃料噴射量Ｑfinと所定時間前の燃料
噴射量Ｑfinoldとの差の絶対値は所定の閾値ＴＨ３より
大きくなる。従って、ＣＰＵ６１はステップ６０５に進
んだとき、同ステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定して
ステップ６１０に進み、過渡運転状態フラグＨ１の値を
「１」に設定する。この過渡運転状態フラグＨ１は、そ
の値が「１」のときエンジン１０の運転状態が過渡運転
状態となったことを示し、図示しない前述したイニシャ
ルルーチンにより「０」に設定されるようになってい
る。

【０１１０】次いで、ＣＰＵ６１はステップ６１５に進
み、その時点の燃料噴射量Ｑfinと機関回転速度NEと予
めＲＯＭ６２に記憶されているテーブルとに基いて、同
燃料噴射量Ｑfinと同機関回転速度NEとが維持された場
合の排気酸素濃度を予測排気酸素濃度ＳＸO2Rとして予
測し、続くステップ６２０にて排気酸素濃度センサ７７
が検出する排気酸素濃度ＸO2Rが前記予測排気酸素濃度
ＳＸO2Rより大きいか否かを判定する。

【０１１１】そして、ＣＰＵ６１は、予測排気酸素濃度
ＳＸO2Rが現時点の排気酸素濃度センサ７７の検出する
排気酸素濃度ＸO2Rよりも大きいとき、ステップ６２０
にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２５に進み、排気
酸素濃度補正初期値ｋ１を所定値Ａ１の絶対値に設定
し、ステップ６９５にて本ルーチンを一旦終了する。こ
れに対し、予測排気酸素濃度ＳＸO2Rが現時点の排気酸
素濃度センサ７７の検出する排気酸素濃度ＸO2Rよりも
小さいとき、ステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定してス
テップ６３０に進み、排気酸素濃度補正初期値ｋ１を所
定値Ａ１の絶対値の符号を負とした値に設定し、ステッ
プ６９５にて本ルーチンを一旦終了する。

【０１１２】このように、ＣＰＵ６１は、エンジン１０
の運転状態が変化した後の排気酸素濃度が如何なる濃度
になるかを予測排気酸素濃度ＳＸO2Rとして予測し、現
時点の排気酸素濃度ＸO2R（即ち、エンジン１０の運転
状態が変化する前の運転状態により得られた排気酸素濃
度ＸO2R）との大小比較を行う（ステップ６２０）こと
により排気酸素濃度補正初期値ｋ１を正の値とすべきか
負の値にすべきかを決定し、同大小比較に応じた符号を
有する同排気酸素濃度補正初期値ｋ１を決定する。即
ち、エンジン１０の運転状態の変化により排気酸素濃度
ＸO2Rが増大すると予測される場合は排気酸素濃度補正
初期値ｋ１を正の値（|Ａ|）とし、排気酸素濃度ＸO2R
が減少するであろうと予測される場合は、排気酸素濃度
補正初期値ｋ１を負の値（−|Ａ|）とする。

【０１１３】一方、ＣＰＵ６１は、図３に示したルーチ
ンを所定時間の経過毎に実行しているから、所定のタイ
ミングとなるとステップ３００〜３１０を実行して生成
定数Ａsftと酸化定数Ａsotを決定し、ステップ３１５に
進んで排気酸素濃度ＸO2を取得するため、酸素濃度ＸO2
に排気酸素濃度センサ７７が検出する排気酸素濃度ＸO2
Rを設定してから、図７に示した酸素濃度ＸO2算出ルー
チンの処理をステップ７００より開始する。

【０１１４】次いで、ＣＰＵ６１はステップ７０５に進
み、補正必要フラグＨ２の値が「１」であるか否かを判
定する。この補正必要フラグＨ２は、その値が「１」の
とき排気酸素濃度センサ７７が検出する排気酸素濃度Ｘ
O2Rが補正される必要があることを示すとともに、その
値が「０」のとき排気酸素濃度センサ７７が検出する排
気酸素濃度ＸO2Rが補正される必要がないことを示す。
なお、補正必要フラグＨ２の値は、図示しない前述した
イニシャルルーチンにより「０」に設定されるようにな
っている。

【０１１５】いま、エンジン１０の運転状態が定常運転
状態であるとして説明を続けると、このような場合、排
気酸素濃度センサ７７が検出する排気酸素濃度ＸO2Rは
略一定の値を維持するから、パティキュレート排出量推
定のための排気酸素濃度ＸO2として使用することができ
る。従って、補正必要フラグＨ２の値は「０」に維持さ
れているので（後述するステップ７５５を参照）、ＣＰ
Ｕ６１はステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステッ
プ７１０に進み、過渡運転状態フラグＨ１の値が「１」
であるか否かを判定する。

【０１１６】図６に示したルーチンのステップ６０５及
びステップ６１０にて説明したように、過渡運転状態フ
ラグＨ１の値は、エンジン１０が定常運転状態にある場
合は「０」に維持されている。従って、ＣＰＵ６１はス
テップ７１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７９５に
進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、排気酸素
濃度センサ７７が検出する排気酸素濃度ＸO2Rがパティ
キュレート排出量推定用の酸素濃度ＸO2となる。

【０１１７】次に、エンジン１０の運転状態が定常運転
状態から過渡運転状態へと変化した場合について説明す
る。この場合、燃料噴射量Ｑfinが急変するから、ＣＰ
Ｕ６１は図６のステップ６０５を実行するとき、同ステ
ップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ６１０に
進んで過渡運転状態フラグＨ１の値を「１」に設定す
る。ただし、この段階では、補正必要フラグＨ２の値は
「０」に維持されている。

【０１１８】この結果、ＣＰＵ６１が図３のルーチンの
ステップ３１５の実行に際し図７のルーチンのステップ
７０５に至ると、同ステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定
してステップ７１０に進み、同ステップ７１０にて「Ｙ
ｅｓ」と判定してステップ７１５に進んで排気酸素濃度
センサ７７が検出する排気酸素濃度ＸO2Rと所定時間前
の排気酸素濃度ＸO2ROLDとの差の絶対値が所定の閾値Ｔ
Ｈ４より大きくなったか否かを判定する。換言すると、
ステップ７１５において、ＣＰＵ６１は、エンジン１０
の運転状態の変化に伴う酸素濃度の急変が排気酸素濃度
センサ７７により検出されたか否かを判定する。

【０１１９】現時点は、エンジン１０の運転状態が過渡
運転状態に変化した直後であるから、同エンジン１０の
燃焼室から排出された直後の排気中の排気酸素濃度は変
化しても、同変化は排気酸素濃度センサ７７により検出
されない。従って、ＣＰＵ６１はステップ７１５にて
「Ｎｏ」と判定して本ルーチンを一旦終了する。

【０１２０】その後、所定の時間が経過すると、運転状
態の変化に伴う排気酸素濃度の変化が排気酸素濃度セン
サ７７により検出される。このとき、ＣＰＵ６１がステ
ップ７１５に至ると、同ＣＰＵ６１は同ステップ７１５
にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、カウ
ンタＣ２の値を「０」に設定するとともに、続くステッ
プ７２５にて補正必要フラグＨ２の値を「１」に設定
し、その後ステップ７９５にて本ルーチンを一旦終了す
る。

【０１２１】その後、ＣＰＵ６１が図３に示したパティ
キュレート排出量推定ルーチンを実行すると、ステップ
３１５の処理に伴うステップ７０５の処理において「Ｙ
ｅｓ」と判定してステップ７３０に進み、同ステップ７
３０にてカウンタＣ２の値を「１」だけ増大し、続くス
テップ７３５にてカウンタＣ２の値が前述した排気還流
遅れ時間Ｔｄ以上となったか否かを判定する。この時点
では、ＣＰＵ６１はステップ７３５にて「Ｎｏ」と判定
してステップ７９５に進み本ルーチンを一旦終了する。
この結果、ステップ３１５にて取得される排気酸素濃度
ＸO2は依然として排気酸素濃度センサ７７が検出する排
気酸素濃度ＸO2Rに維持される。

【０１２２】その後、ＣＰＵ６１はステップ７３０を繰
り返し実行するようになるから、カウンタＣ２の値は次
第に増大し、排気還流遅れ時間Ｔｄが経過するとカウン
タＣ２の値が排気還流遅れ時間Ｔｄと一致する。従っ
て、ＣＰＵ６１はステップ７３５にて「Ｙｅｓ」と判定
してステップ７４０に進み、下記数１２に従って排気酸
素濃度センサ７７が検出する排気酸素濃度ＸO2Rを補正
する。ここで、ｋ１は上述した図６に示したルーチンに
より決定される排気酸素濃度補正初期値ｋ１である。

【０１２３】

【数１２】ＸO2＝ＸO2R＋ｋ１／exp（Ｃ２−Ｔ）

【０１２４】次いで、ＣＰＵ６１はステップ７４５に
て、上記数１２の第２項である排気酸素濃度補正値ｋ１
／exp（Ｃ２−Ｔ）の絶対値が所定の閾値ＴＨ５より小
さくなったか否かを判定する。閾値ＴＨ５は、補正初期
値ｋ１よりも小さい値に選択されている。現時点におい
てはＣ２＝Ｔであるから、排気酸素濃度補正値ｋ１／ex
p（Ｃ２−Ｔ）は初期値ｋ１と等しく、閾値ＴＨ５より
大きいので、ＣＰＵ６１はステップ７４５にて「Ｎｏ」
と判定してステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終
了する。この結果、ＣＰＵ６１が図３に示したルーチン
のステップ３２０にて使用する酸素濃度ＸO2は、排気酸
素濃度センサ７７が検出する排気酸素濃度ＸO2Rに初期
値ｋ１を加えた値となる。

【０１２５】以降、このような処理が継続されてカウン
タＣ２の値がステップ７３０にて増大し続けるので、排
気酸素濃度補正値ｋ１／exp（Ｃ２−Ｔ）の絶対値は次
第に減少するとともに、ステップ７４０にて求められる
酸素濃度ＸO2がパティキュレート排出量ＰＭの推定に用
いられる。そして、排気酸素濃度補正値ｋ１／exp（Ｃ
２−Ｔ）の絶対値が所定の閾値ＴＨ５より小さくなる
と、ＣＰＵ６１はステップ７４５にて「Ｙｅｓ」と判定
してステップ７５０に進み、過渡運転状態フラグＨ１の
値を「０」に設定するとともに、続くステップ７５５に
て補正必要フラグＨ２の値を「０」に設定して、ステッ
プ７９５にて本ルーチンを一旦終了する。

【０１２６】この結果、ＣＰＵ６１が再び図７に示した
ルーチンを実行すると、同ＣＰＵ６１はステップ７０５
にて「Ｎｏ」、ステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定する
ようになるので、排気酸素濃度センサ７７が検出する排
気酸素濃度ＸO2Rが補正されることなくパティキュレー
ト排出量ＰＭを推定するための排気酸素濃度ＸO2として
使用されるようになる。

【０１２７】以上、説明したように、第２実施形態のパ
ティキュレート排出量推定装置は、パティキュレート排
出量ＰＭの推定に用いる排気酸素濃度ＸO2を、燃焼室か
ら排出された直後の排気酸素濃度により近い値となるよ
うに、排気還流遅れ時間を考慮して求める。従って、パ
ティキュレート排出量ＰＭの推定精度がより一層向上す
る。

【０１２８】（３．第３実施形態）次に、本発明の第３
実施形態に係るパティキュレート排出量推定装置を含む
内燃機関の排気浄化装置について説明する。この排気浄
化装置は、吸気酸素濃度を考慮してパティキュレート排
出量ＰＭの推定を行うことで、同パティキュレート排出
量ＰＭの推定精度を向上する点、具体的には、ＣＰＵ６
１が図３に示したルーチンに代えて図８に示したパティ
キュレート排出量推定ルーチンを所定時間TSAMPLEの経
過毎に実行する点においてのみ、第１実施形態の排気浄
化装置と異なっている。従って、以下、かかる相違点を
中心に説明する。なお、図８において、図３と同一のス
テップには同一の符号を付し、その詳細説明を省略す
る。

【０１２９】ＣＰＵ６１は、所定のタイミングになる
と、ステップ８００から処理を開始し、ステップ３０５
からステップ３１５を実行することで、生成定数Ａsf
t、及び酸化定数Ａsotを決定するとともに、排気酸素濃
度ＸO2を取得する。なお、排気酸素濃度ＸO2は、上記第
２実施形態のように、排気還流遅れ時間Ｔｄを考慮して
取得されるように構成してもよい。

【０１３０】次いで、ＣＰＵ６１はステップ８０５に進
み、吸気酸素濃度センサ７３が検出する吸気酸素濃度Ｘ
O2INを読み込み、続くステップ８１０にて同吸気酸素濃
度ＸO2INに応じてＲＯＭ６２内に格納されている吸気酸
素濃度補正係数テーブルに基いて吸気酸素濃度補正係数
ｆXO2を算出する。吸気酸素濃度補正係数テーブル内の
吸気酸素濃度補正係数ｆXO2は実験的に適合されている
値である。そして、ＣＰＵ６１は、下記数１３に基づい
てパティキュレート排出量ＰＭを推定する。

【０１３１】

【数１３】ＰＭ=Ａsft・(Ｋ・Ｑfin・2・NE)・ｆXO2/
(Ａsot・ＸO2)+Ｃ/exp(Ａsot・ＸO2）

【０１３２】次いで、ＣＰＵ６１はステップ３２５にて
パティキュレート排出量合計値SUMPMを求め、ステップ
８９５にて本ルーチンを一旦終了する。以降、ＣＰＵ６
１は本ルーチンを所定時間TSAMPLEの経過毎に繰り返し
実行する。この結果、パティキュレート排出量ＰＭとパ
ティキュレート排出量合計値SUMPMが更新されて行く。

【０１３３】このように、第３実施形態によれば、吸気
酸素濃度ＸO2INにも基いてパティキュレート排出量ＰＭ
が推定される。吸気酸素濃度ＸO2INは燃焼温度に大きな
影響を及ぼすから、パティキュレート排出量ＰＭも吸気
酸素濃度ＸO2INによる影響を受ける。従って、この第３
実施形態のように、吸気酸素濃度補正係数ｆXO2を導入
してパティキュレート排出量ＰＭを推定するようにすれ
ば、同パティキュレート排出量ＰＭの推定精度を向上す
ることができる。なお、吸気酸素濃度ＸO2INに応じて第
２吸気酸素濃度補正係数ｆ２XO2を求め、数１３の右辺
第２項にも乗じるようにしてもよい。

【０１３４】（４．第４実施形態）次に、本発明の第４
実施形態に係るパティキュレート排出量推定装置を含む
内燃機関の排気浄化装置について説明する。この排気浄
化装置は、燃焼室壁面温度に基いて推定された燃焼温度
を考慮してパティキュレート排出量ＰＭの推定を行うこ
とで、同パティキュレート排出量ＰＭの推定精度を向上
する点、具体的には、ＣＰＵ６１が図３に示したルーチ
ンに代えて図９に示したパティキュレート排出量推定ル
ーチンを所定時間TSAMPLEの経過毎に実行する点におい
てのみ、第１実施形態の排気浄化装置と異なっている。
従って、以下、かかる相違点を中心に説明する。なお、
図９において、図３と同一のステップには同一の符号を
付し、その詳細説明を省略する。

【０１３５】ＣＰＵ６１は、所定のタイミングになる
と、ステップ９００から処理を開始し、ステップ３０５
からステップ３１５を実行することで、生成定数Ａsf
t、及び酸化定数Ａsotを決定するとともに、排気酸素濃
度ＸO2を取得する。なお、排気酸素濃度ＸO2は、上記第
２実施形態のように、排気還流遅れ時間Ｔｄを考慮して
取得されるように構成してもよい。

【０１３６】次いで、ＣＰＵ６１はステップ９０５に進
み、壁面温度センサ７５が検出する燃焼室壁面温度Ｔhe
kiを読み込み、続くステップ９１０にて燃焼室壁面温度
Ｔhekiに熱伝達効率ηを乗じて燃焼平均温度Ｔnenを求
める。そして、ＣＰＵ６１はステップ９１５にて燃焼平
均温度Ｔnenに基く補正係数ｇ（Ｔnen）を求めるととも
に、これをステップ３０５にて求めた生成定数Ａsftに
乗じることにより補正後の生成定数Ａsftを求め、同様
に、燃焼平均温度Ｔnenに基く補正係数ｈ（Ｔnen）を求
めるとともに、これをステップ３１０にて求めた酸化定
数Ａsotに乗じることにより補正後の酸化定数Ａsotを求
め、続くステップ３２０にてこれら補正後の定数を用い
てパティキュレート排出量ＰＭを推定し、ステップ３２
５にてパティキュレート排出量合計値SUMPMを求めた
後、ステップ９９５にて本ルーチンを一旦終了する。な
お、補正係数ｇ（Ｔnen）、及びｈ（Ｔnen）を求めるた
めの関数ｇ，ｈは予め実験により定められていて、テー
ブルとしてＲＯＭ６２内に格納されている。

【０１３７】以降、ＣＰＵ６１は図９に示したルーチン
を所定時間TSAMPLEの経過毎に繰り返し実行する。この
結果、パティキュレート排出量ＰＭとパティキュレート
排出量合計値SUMPMが更新されて行く。

【０１３８】以上、説明したように、第４実施形態によ
れば、燃焼平均温度Ｔnenに基いて生成定数Ａsft、及び
酸化定数Ａsotが修正され、この修正された生成定数Ａs
ft、及び酸化定数Ａsotに基いてパティキュレート排出
量ＰＭが推定される。燃焼平均温度Ｔnenは、パティキ
ュレート排出量ＰＭに影響を与える。従って、この第４
実施形態のように、燃焼平均温度Ｔnenに応じてパティ
キュレート排出量ＰＭを推定するように構成すれば、同
パティキュレート排出量ＰＭの推定精度を向上すること
ができる。

【０１３９】なお、第４実施形態においては、燃焼平均
温度Ｔnenに基いて生成定数Ａsft、及び酸化定数Ａsot
を修正することによりパティキュレート排出量ＰＭの推
定精度を向上していたが、ステップ９１５を省略すると
ともに、ステップ３２０にて求めたパティキュレート排
出量ＰＭを燃焼平均温度Ｔnenに応じて修正するように
構成してもよい。

【０１４０】（５．第５実施形態）次に、本発明の第５
実施形態に係るパティキュレート排出量推定装置を含む
内燃機関の排気浄化装置について説明する。この排気浄
化装置は、吸気温度を考慮してパティキュレート排出量
ＰＭの推定を行うことで、同パティキュレート排出量Ｐ
Ｍの推定精度を向上する点、具体的には、ＣＰＵ６１が
図３に示したルーチンに代えて図１０に示したパティキ
ュレート排出量推定ルーチンを所定時間TSAMPLEの経過
毎に実行する点においてのみ、第１実施形態の排気浄化
装置と異なっている。従って、以下、かかる相違点を中
心に説明する。なお、図１０において、図３と同一のス
テップには同一の符号を付し、その詳細説明を省略す
る。

【０１４１】ＣＰＵ６１は、所定のタイミングになる
と、ステップ１０００から処理を開始し、ステップ３０
５からステップ３１５を実行することで、生成定数Ａsf
t、及び酸化定数Ａsotを決定するとともに、排気酸素濃
度ＸO2を取得する。なお、排気酸素濃度ＸO2は、上記第
２実施形態のように、排気還流遅れ時間Ｔｄを考慮して
取得されるように構成してもよい。

【０１４２】次いで、ＣＰＵ６１はステップ１００５に
進み、吸気温センサ７２が検出する吸気温度Ｔｂを読み
込み、続くステップ１０１０にて読み込んだ吸気温度Ｔ
ｂに応じて吸気温度補正係数ｆTbを関数ｉ（Ｔｂ）に基
いて求める。そして、ＣＰＵ６１はステップ１０１５に
て、下記数１３に従ってパティキュレート排出量ＰＭを
推定する。なお、関数ｉ（Ｔｂ）は予め実験により定め
られていて、テーブルとしてＲＯＭ６２内に格納されて
いる。

【０１４３】

【数１４】ＰＭ=ｆTb・(Ａsft・(Ｋ・Ｑfin・２・NE)/(Ａsot
・ＸO2)＋Ｃ/exp(Ａsot・ＸO2）)

【０１４４】その後、ＣＰＵ６１は、ステップ３２５に
てパティキュレート排出量合計値SUMPMを求めた後、ス
テップ１０９５にて本ルーチンを一旦終了する。以降、
ＣＰＵ６１は本ルーチンを所定時間TSAMPLEの経過毎に
繰り返し実行する。この結果、パティキュレート排出量
ＰＭとパティキュレート排出量合計値SUMPMが更新され
て行く。

【０１４５】以上、説明したように、第５実施形態によ
れば、吸気温度Ｔｂにも基いてパティキュレート排出量
ＰＭが推定される。吸気温度Ｔｂは燃焼温度に大きな影
響を及ぼすから、パティキュレート排出量ＰＭも吸気温
度Ｔｂによる影響を受ける。従って、この第５実施形態
のように、吸気温度補正係数ｆTbを導入してパティキュ
レート排出量ＰＭを推定するようにすれば、同パティキ
ュレート排出量ＰＭの推定精度を向上することができ
る。

【０１４６】（６．第６実施形態）次に、本発明の第６
実施形態に係るパティキュレート排出量推定装置を含む
内燃機関の排気浄化装置について説明する。この排気浄
化装置は、圧縮端温度（圧縮上死点近傍における燃焼室
内ガス温度）と燃焼圧力（最高燃焼圧力）とを考慮して
パティキュレート排出量ＰＭの推定を行うことで、同パ
ティキュレート排出量ＰＭの推定精度を向上する点、具
体的には、ＣＰＵ６１が図１１に示した圧縮端温度推定
及び燃焼圧力検出ルーチンを実行する点、及び、図３に
示したルーチンに代えて図１２に示したパティキュレー
ト排出量推定ルーチンを所定時間TSAMPLEの経過毎に実
行する点においてのみ、第１実施形態の排気浄化装置と
異なっている。従って、以下、かかる相違点を中心に説
明する。なお、図１２において、図３と同一のステップ
には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。

【０１４７】先ず、圧縮端温度Ｔtdc、及び燃焼圧力Ｐ
ｎを検出するための作動について説明すると、ＣＰＵ６
１は、図１１に示したルーチンを所定クランク角度（例
えば、クランク角度１°）の経過毎に実行するようにな
っている。従って、エンジン１０のクランク角度が所定
のクランク角度になると、ＣＰＵ６１はステップ１１０
０から処理を開始し、ステップ１１０５に進んで現時点
のクランク角が第３気筒の圧縮上死点か否かを判定す
る。

【０１４８】そして、現時点のクランク角が第３気筒の
圧縮上死点であれば、ＣＰＵ６１はステップ１１１０に
進んでその時点にて燃焼圧センサ７４が検出している燃
焼室内圧力Ｐａと関数ｑとに基いて推定圧縮端温度Ｔtd
cを求め（圧縮端温度を推定し）、ステップ１１１５に
進む。一方、現時点のクランク角が第３気筒の圧縮上死
点でなければ、ＣＰＵ６１は直接ステップ１１１５に進
む。

【０１４９】次に、ＣＰＵ６１は、ステップ１１１５に
て第３気筒が圧縮上死点となった後に、燃焼圧センサ７
４が検出している燃焼室内圧力Ｐａが極大値をとったか
否かを判定する。そして、燃焼室内圧力Ｐａが極大値を
とっていれば、その極大値である燃焼室内圧力Ｐａを燃
焼圧力Ｐｎ（燃焼中の燃焼室内圧力に関連した値）とし
て設定し、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦
終了する。一方、燃焼室内圧力Ｐａが極大値をとってい
なければ、そのままステップ１１９５に進んで本ルーチ
ンを一旦終了する。以上により、圧縮端温度Ｔtdcと燃
焼圧力Ｐｎが求められる。

【０１５０】また、ＣＰＵ６１は、所定のタイミングに
なると、図１２のステップ１２００から処理を開始し、
ステップ３０５からステップ３１５を実行することで、
生成定数Ａsft、及び酸化定数Ａsotを決定するととも
に、排気酸素濃度ＸO2を取得する。なお、排気酸素濃度
ＸO2は、上記第２実施形態のように、排気還流遅れ時間
Ｔｄを考慮して取得されるように構成してもよい。

【０１５１】次いで、ＣＰＵ６１は、ステップ１２０５
及びステップ１２１０にて、前述した図１１に示したル
ーチンにより求められている圧縮端温度Ｔtdc、及び燃
焼圧力Ｐｎをそれぞれ読み込み、続くステップ１２１５
にて圧縮端温度Ｔtdc及び燃焼圧力Ｐｎにより定まる補
正係数ｍ（Ｔtdc，Ｐｎ）をＲＯＭ６２内に予め格納さ
れているテーブルｍと同圧縮端温度Ｔtdcと同燃焼圧力
Ｐｎとから求め、この補正係数ｍ（Ｔtdc，Ｐｎ）をス
テップ３０５にて求めた生成定数Ａsftに乗じることに
より補正後の生成定数Ａsftを求めるとともに、同様
に、圧縮端温度Ｔtdc及び燃焼圧力Ｐｎにより定まる補
正係数ｎ（Ｔtdc，Ｐｎ）をＲＯＭ６２内に予め格納さ
れているテーブルｎと同圧縮端温度Ｔtdcと同燃焼圧力
Ｐｎとから求め、この補正係数ｎ（Ｔtdc，Ｐｎ）をス
テップ３１０にて求めた酸化定数Ａsotに乗じることに
より補正後の酸化定数Ａsotを求める。

【０１５２】次いで、ＣＰＵ６１はステップ３２０にて
パティキュレート排出量ＰＭを推定し、ステップ３２５
にてパティキュレート排出量合計値SUMPMを求めた後、
ステップ１２９５にて本ルーチンを一旦終了する。

【０１５３】以降、ＣＰＵ６１は図１１に示したルーチ
ンを所定クランク角度の経過毎に繰り返し実行するとと
もに、図１２に示したルーチンを所定時間TSAMPLEの経
過毎に繰り返し実行する。この結果、パティキュレート
排出量ＰＭとパティキュレート排出量合計値SUMPMが更
新されて行く。

【０１５４】以上、説明したように、第６実施形態によ
れば、燃焼圧センサ７４が検出する燃焼室内圧力Ｐａに
基いて圧縮端温度Ｔtdcと燃焼圧力Ｐｎとが求められ、
この圧縮端温度Ｔtdcと燃焼圧力Ｐｎとに基いて生成定
数Ａsft、及び酸化定数Ａsotが修正され、この修正され
た生成定数Ａsft、及び酸化定数Ａsotに基いてパティキ
ュレート排出量ＰＭが推定される。圧縮端温度Ｔtdcは
燃焼温度に強く影響するから、パティキュレート排出量
ＰＭも同圧縮端温度Ｔtdcによる影響を受ける。また、
燃焼圧力Ｐｎはパティキュレート排出量ＰＭに強く影響
する。従って、この第６実施形態のように、圧縮端温度
Ｔtdcと燃焼圧力Ｐｎとに応じてパティキュレート排出
量ＰＭを推定するように構成すれば、同パティキュレー
ト排出量ＰＭの推定精度を向上することができる。

【０１５５】なお、第６実施形態においては、圧縮端温
度Ｔtdcと燃焼圧力Ｐｎとに基いて生成定数Ａsft、及び
酸化定数Ａsotを修正することによりパティキュレート
排出量ＰＭの推定精度を向上していたが、ステップ１２
１５を省略し、ステップ３２０にて求めたパティキュレ
ート排出量ＰＭを圧縮端温度Ｔtdcと燃焼圧力Ｐｎとに
応じて修正するように構成してもよい。

【０１５６】また、第６実施形態においては、所定の微
小クランク角の経過毎に燃焼室内の圧力Ｐをサンプリン
グしていたが、これを所定時間毎にサンプリングするよ
うに構成してもよい。この場合、圧縮端温度Ｔtdcと燃
焼圧力Ｐｎとを精度良く求められなければ、ステップ１
２１５にて燃焼行程中における燃焼室内圧力Ｐａの時間
平均値Ｐaveに応じて生成定数Ａsft、及び酸化定数Ａso
tを修正するように構成したり、又は、ステップ１２１
５を省略してステップ３２０にて求めたパティキュレー
ト排出量ＰＭを同平均圧力Ｐaveに応じて修正するよう
に構成してもよい。

【０１５７】（７．第７実施形態）次に、本発明の第７
実施形態に係るパティキュレート排出量推定装置を含む
内燃機関の排気浄化装置について説明する。この排気浄
化装置は、例えば、エンジン１０の運転状態が定常運転
状態にあって、光学式煤センサ７６が比較的精度良く煤
量を測定しうる場合に、同光学式煤センサ７６の出力で
ある煤量Ｓsootに基いて実際のパティキュレート排出量
である基準パティキュレート排出量ＳＰＭを求め、この
基準パティキュレート排出量ＳＰＭと上記数１（数１
０）によって推定したパティキュレート基本排出量ＰＭ
０との差を学習値DLPMとして学習し、他の運転状態にお
いて同学習値DLPMで上記数１（数１０）によって推定し
たパティキュレート基本排出量ＰＭ０を修正してパティ
キュレート排出量ＰＭを求める点においてのみ、第１実
施形態の排気浄化装置と異なっている。従って、以下、
かかる相違点を中心に説明する。

【０１５８】この排気浄化装置のＣＰＵ６１は、図１３
に示した学習値更新ルーチンを所定時間の経過毎に繰り
返し実行するようになっている。従って、所定のタイミ
ングになると、ＣＰＵ６１はステップ１３００から処理
を開始してステップ１３０５に進み、燃料噴射量Ｑfin
と所定時間前の燃料噴射量Ｑfinoldとの差の絶対値が所
定の閾値ＴＨ６より小さい状態が所定の時間以上継続し
たか否かを判定する。即ち、ステップ１３０５では、エ
ンジン１０の運転状態が定常運転状態にあって光学式煤
センサ７６が比較的精度良く煤量Ｓsootを測定しうる状
態となっているか否かが判定される。

【０１５９】いま、燃料噴射量Ｑfinと所定時間前の燃
料噴射量Ｑfinとの差の絶対値が所定の閾値ＴＨ６より
小さい状態が所定の時間以上継続していないと仮定して
説明を続けると、ＣＰＵ６１はステップ１３０５にて
「Ｎｏ」と判定してステップ１３９５に進み、本ルーチ
ンを一旦終了する。従って、この場合、学習値DLPMは更
新されない。

【０１６０】これに対し、燃料噴射量Ｑfinと所定時間
前の燃料噴射量Ｑfinoldとの差の絶対値が所定の閾値Ｔ
Ｈ６より小さい状態が所定の時間以上継続していると、
ＣＰＵ６１はステップ１３０５に進んだとき、同ステッ
プ１３０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１３１０
に進み、光学式煤センサ７６が測定している煤量Ｓsoot
を読み込む。次いで、ＣＰＵ６１はステップ１３１５に
進み、基準パティキュレート排出量ＳＰＭを、前記読み
込んだ煤量Ｓsootと関数ｒとに基いて求める。なお、関
数ｒは予め実験により求められていて、ＲＯＭ６２内に
テーブルとして格納されている。

【０１６１】次に、ＣＰＵ６１は、ステップ１３２０に
進み、前記基準パティキュレート排出量ＳＰＭと、後述
する図１４に示したステップ１４０５にて上記数１（数
１０）に従って推定されているパティキュレート基本排
出量ＰＭ０との差を学習値DLPMとして学習し、ステップ
１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

【０１６２】一方、ＣＰＵ６１は、所定時間TSAMPLEの
経過毎に図１４に示したＰＭ推定ルーチンを繰り返し実
行するようになっている。なお、図１４において、図３
と同一のステップには同一の符号を付し、その詳細説明
を省略する。

【０１６３】従って、ＣＰＵ６１は所定のタイミングに
なると、図１４のステップ１４００から処理を開始し、
ステップ３０５からステップ３１５を実行することで、
生成定数Ａsft、及び酸化定数Ａsotを決定するととも
に、排気酸素濃度ＸO2を取得する。なお、排気酸素濃度
ＸO2は、上記第２実施形態のように、排気還流遅れ時間
Ｔｄを考慮して取得されるように構成してもよい。

【０１６４】次いで、ＣＰＵ６１は、ステップ１４０５
にてパティキュレート基本排出量ＰＭ０を上記数１（数
１０）に従って推定し、続くステップ１４１０にてパテ
ィキュレート基本排出量ＰＭ０に前記学習値DLPMを加え
ることで同パティキュレート基本排出量ＰＭ０を補正す
る。そして、ステップ３２５にてパティキュレート排出
量合計値SUMPMを求めた後、ステップ１４９５にて本ル
ーチンを一旦終了する。

【０１６５】以降、ＣＰＵ６１は図１３及び図１４に示
したルーチンを繰り返し実行するので、学習値DLPMが更
新されるとともに、同学習値DLPMによりパティキュレー
ト基本排出量ＰＭ０が修正されることにより、パティキ
ュレート排出量ＰＭが精度良く求められて行く。

【０１６６】以上、説明したように、第７実施形態によ
れば、光学式煤センサ７６の出力である煤量Ｓsoot、即
ち、実測煤量に基いて実際のパティキュレート排出量で
ある基準パティキュレート排出量ＳＰＭを推定し、この
基準パティキュレート排出量ＳＰＭと上記数１（数１
０）のモデルにより推定されたパティキュレート基本排
出量ＰＭ０との差を学習値DLPMとして学習し、この学習
値DLPMによってパティキュレート基本排出量ＰＭ０が修
正される。

【０１６７】従って、数１（数１０）のパティキュレー
ト排出量推定モデルが有する誤差が実測値に基いた値で
修正されるので、パティキュレート排出量を精度良く推
定することが可能となる。

【０１６８】以上、説明したように、本発明の各実施形
態によれば、パティキュレート排出量ＰＭがリアルタイ
ムに、且つ、定常運転状態及び過渡運転状態において、
精度良く推定され得る。なお、本発明は上記実施形態に
限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の
変形例を採用することができる。例えば、上述したフィ
ルタ再生制御においては、添加燃料の供給のみでなく、
燃料噴射弁２１からのメイン噴射の後に再度噴射を行う
ポスト噴射の噴射量を変更したり、排気絞り弁４６の開
度を変更して過給機３５の過給圧を変更してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るパティキュレー
ト排出量推定装置を備えた排気浄化装置を４気筒内燃機
関（ディーゼル機関）に適用したシステムの概略構成図
である。

【図２】パティキュレート排出量推定モデルのパティ
キュレート生成定数及びパティキュレート酸化定数を決
定する方法を説明するためのグラフである。

【図３】図１に示したＣＰＵが実行するパティキュレ
ート排出量を推定するために実行するルーチンを示した
フローチャートである。

【図４】図４（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るパ
ティキュレート排出量推定装置による排気還流遅れ時間
の計測方法について説明するために、排気酸素濃度セン
サが検出する排気酸素濃度を実線で、排気還流遅れ検出
用酸素濃度センサが検出する還流排気中酸素濃度を破線
で示したタイムチャートであり、図４（Ｂ）は排気酸素
濃度センサが検出する排気酸素濃度を実線で、学習した
排気還流遅れ時間を用いて補正した排気酸素濃度を一点
鎖線で示したタイムチャートである。

【図５】第２実施形態のパティキュレート排出量推定
装置のＣＰＵが実行する排気還流遅れ時間学習ルーチン
を示したフローチャートである。

【図６】第２実施形態のパティキュレート排出量推定
装置のＣＰＵが実行する排気酸素濃度補正初期値決定ル
ーチンを示したフローチャートである。

【図７】第２実施形態のパティキュレート排出量推定
装置のＣＰＵが実行する排気酸素濃度算出ルーチンを示
したフローチャートである。

【図８】第３実施形態のパティキュレート排出量推定
装置のＣＰＵが実行するパティキュレート排出量推定ル
ーチンを示したフローチャートである。

【図９】第４実施形態のパティキュレート排出量推定
装置のＣＰＵが実行するパティキュレート排出量推定ル
ーチンを示したフローチャートである。

【図１０】第５実施形態のパティキュレート排出量推
定装置のＣＰＵが実行するパティキュレート排出量推定
ルーチンを示したフローチャートである。

【図１１】第６実施形態のパティキュレート排出量推
定装置のＣＰＵが実行する圧縮端温度推定及び燃焼圧力
検出ルーチンを示したフローチャートである。

【図１２】第６実施形態のパティキュレート排出量推
定装置のＣＰＵが実行するパティキュレート排出量推定
ルーチンを示したフローチャートである。

【図１３】第７実施形態のパティキュレート排出量推
定装置のＣＰＵが実行する学習値更新ルーチンを示した
フローチャートである。

【図１４】第７実施形態のパティキュレート排出量推
定装置のＣＰＵが実行するパティキュレート排出量推定
ルーチンを示したフローチャートである。

【符号の説明】

２１…燃料噴射弁、３１…吸気マニホールド、３２…吸
気管、３３…スロットル弁、３５…過給機、４１…排気
マニホールド、４２…排気管、４３…ＤＰＮＲ、４４…
添加燃料供給ノズル、５０…ＥＧＲ装置、５１…排気管
流管、７２…吸気温センサ、７３…吸気酸素濃度セン
サ、７４…燃焼圧センサ、７５…壁面温度センサ、７６
…光学式煤センサ、７７…排気酸素濃度センサ、７８…
機関回転速度センサ、７９…排気還流遅れ検出用酸素濃
度センサ、Ａsft…パティキュレート生成定数、Ａsot…
パティキュレート酸化定数。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB04 AB13 BA00 BA14 CA13 CA18 CB02 CB03 CB08 DB10 DB13 DC02 EA01 EA07 EA08 EA12 EA15 EA21 EA23 FB10 GA06 GB01X GB05W GB06W GB10X GB17X HA14 HA36 HB03 HB05 HB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼル機関の燃料噴射量及び機関回転
速度を一定に維持した定常運転状態にて排気酸素濃度を
変更するとともに、同変更された異なる排気酸素濃度の
それぞれに対してパティキュレート排出量を測定し、同
変更した各排気酸素濃度及び同各排気酸素濃度に対して
測定された同各パティキュレート排出量からなるデータ
に基いて、同一定に維持した燃料噴射量及び同一定に維
持した機関回転速度で定まる運転状態に対するパティキ
ュレート生成定数及びパティキュレート酸化定数を決定
する作業を、それぞれが所定の燃料噴射量及び所定の機
関回転速度で定まる複数の運転状態について実行するこ
とにより形成された、燃料噴射量及び機関回転速度の組
み合わせとパティキュレート生成定数との関係を規定し
た生成定数テーブルと、燃料噴射量及び機関回転速度の
組み合わせとパティキュレート酸化定数との関係を規定
した酸化定数テーブルとを記憶した記憶手段と、実際の燃料噴射量を表す値を取得する燃料噴射量取得手
段と、実際の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段
と、実際の排気酸素濃度を表す値を取得する排気酸素濃度取
得手段と、前記取得された燃料噴射量を表す値と、前記検出された
機関回転速度と、前記生成定数テーブル及び前記酸化定
数テーブルと、に基いてパティキュレート排出量を推定
するために使用するパティキュレート生成定数とパティ
キュレート酸化定数とを決定するとともに、同決定され
たパティキュレート生成定数と、同決定されたパティキ
ュレート酸化定数と、前記取得された排気酸素濃度を表
す値とに基いてパティキュレート排出量を推定するパテ
ィキュレート排出量推定手段と、を備えてなるディーゼル機関のパティキュレート排出量
推定装置。
【請求項２】請求項１に記載のディーゼル機関のパティ
キュレート排出量推定装置において、前記パティキュレート排出量推定手段は、単位時間あた
りのパティキュレート排出量をＰＭ、前記決定されたパ
ティキュレート生成定数をＡsft、前記決定されたパテ
ィキュレート酸化定数をＡsot、前記取得された燃料噴
射量に基く単位時間あたりの燃料噴射量をＱ、前記取得
された排気酸素濃度を表す値をＸ02、及び定数をＣとす
るとき、ＰＭ＝Ａsft・Ｑ／（Ａsot・ＸO2）＋Ｃ／exp
（Ａsot・ＸO2）なる式に基いて前記パティキュレート
排出量を推定するように構成されたディーゼル機関のパ
ティキュレート排出量推定装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載のディーゼル
機関のパティキュレート排出量推定装置において、前記パティキュレート排出量推定手段は、前記取得され
た排気酸素濃度を表す値が所定濃度以上の値となるとき
にのみ前記パティキュレート排出量の推定を行うように
構成してなるディーゼル機関のパティキュレート排出量
推定装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載
のディーゼル機関のパティキュレート排出量推定装置で
あって、前記排気酸素濃度取得手段は、前記ディーゼル機関の排気通路内の酸素濃度を検出する
排気酸素濃度検出手段を含むとともに、同ディーゼル機
関が備える排気還流管を介して排気還流を行う排気還流
手段によって同機関の排気が還流されて同機関に吸入さ
れるまでに要する排気還流遅れ時間に応じ、同検出され
た排気通路内の酸素濃度を補正して前記排気酸素濃度を
表す値を取得するように構成されてなるディーゼル機関
のパティキュレート排出量推定装置。
【請求項５】請求項４に記載のディーゼル機関のパティ
キュレート排出量推定装置であって、前記排気酸素濃度取得手段は、前記還流される排気と前記ディーゼル機関に新たに吸入
される新気とが混合される直前の前記排気還流管内の酸
素濃度を検出する排気還流遅れ検出用酸素濃度検出手段
を含むとともに、前記検出される排気通路内の酸素濃度
と同検出される排気還流管内の酸素濃度とに基いて前記
排気還流遅れ時間を推定するように構成されてなるディ
ーゼル機関のパティキュレート排出量推定装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載
のディーゼル機関のパティキュレート排出量推定装置で
あって、前記パティキュレート排出量推定手段は、前記ディーゼ
ル機関の燃焼温度に関連する値を取得するとともに、同
取得された燃焼温度に関連する値に基いて前記パティキ
ュレート排出量を推定するように構成されてなるディー
ゼル機関のパティキュレート排出量推定装置。
【請求項７】請求項６に記載のディーゼル機関のパティ
キュレート排出量推定装置において、前記パティキュレート排出量推定手段は、前記ディーゼ
ル機関の吸気通路内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出
手段を含み、同検出される吸気通路内の酸素濃度を前記
燃焼温度に関連する値として扱うように構成されてなる
ディーゼル機関のパティキュレート排出量推定装置。
【請求項８】請求項６に記載のディーゼル機関のパティ
キュレート排出量推定装置において、前記パティキュレート排出量推定手段は、前記ディーゼ
ル機関の燃焼室壁面の温度を検出する燃焼室壁面温度検
出手段を含み、同検出される燃焼室壁面温度を前記燃焼
温度に関連する値として扱うように構成されてなるディ
ーゼル機関のパティキュレート排出量推定装置。
【請求項９】請求項６に記載のディーゼル機関のパティ
キュレート排出量推定装置において、前記パティキュレート排出量推定手段は、前記ディーゼ
ル機関の吸気温度を検出する吸気温度検出手段を含み、
同検出される吸気温度を前記燃焼温度に関連する値とし
て扱うように構成されてなるディーゼル機関のパティキ
ュレート排出量推定装置。
【請求項１０】請求項６に記載のディーゼル機関のパテ
ィキュレート排出量推定装置において、前記パティキュレート排出量推定手段は、前記ディーゼ
ル機関の燃焼室内の圧力を検出する燃焼室内圧力検出手
段を含み、同検出される燃焼室内圧力を前記燃焼温度に
関連する値として扱うように構成されてなるディーゼル
機関のパティキュレート排出量推定装置。
【請求項１１】請求項１乃至請求項３の何れか一項に記
載のディーゼル機関のパティキュレート排出量推定装置
であって、前記パティキュレート排出量推定手段は、前記ディーゼ
ル機関の燃焼中における燃焼室内圧力に関連する値を取
得するとともに、同取得された燃焼室内圧力に関連する
値に基いて前記パティキュレート排出量を推定するよう
に構成されてなるディーゼル機関のパティキュレート排
出量推定装置。
【請求項１２】請求項１乃至請求項３の何れか一項に記
載のディーゼル機関のパティキュレート排出量推定装置
であって、前記ディーゼル機関の燃焼室内の煤発生量を測定する煤
発生量測定手段と、前記測定された燃焼室内の煤発生量
に基いて基準パティキュレート排出量を算定する基準パ
ティキュレート排出量算出手段とを備えるとともに、前記パティキュレート排出量推定手段は、前記基準パテ
ィキュレート排出量が算出された運転状態において推定
された前記パティキュレート排出量と同算出された基準
パティキュレート排出量との差に応じて、他の運転状態
において推定されるパティキュレート排出量を修正する
ように構成されてなるディーゼル機関のパティキュレー
ト排出量推定装置。