JP7431960B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関制御装置に関するものである。

内燃機関では、燃料と空気が混合された混合気が燃焼する際に、粒子状物質として煤が生成される。この煤の排出量を低減させるために、内燃機関には、煤を捕集するフィルタであるガソリンパーティキュートフィルタ（Gasoline Particulate Filter：以下「ＧＰＦ」という）が設けられている。ＧＰＦは、目詰まりを防止するために、所定量の煤が堆積した際には、捕集した煤を燃焼させて除去（焼却）する再生動作が行われる。

図１３は、従来のＧＰＦの再生制御の動作例を示すタイムチャートである。
図１３に示すように、ＧＰＦの温度が再生可能温度以上に達すると、車両のアクセルオフの減速時に実行される燃料カット（Ｆ／Ｃ）により、ＧＰＦに酸素が供給される。そして、煤が燃焼することにより、ＧＰＦが再生される。ＧＰＦの再生動作を行う際は、再生前におけるＧＰＦに堆積した煤の量（煤堆積量）や、再生動作後には、焼却された煤の量及びＧＰＦに残留している煤残量の推定動作が行われる。

次に、図１４から図１６を参照して従来の煤残量の推定方法の概要について説明する。
図１４は、従来の煤残量の推定方法における第１の方式を示す概要図である。
図１４に示す第１の方式では、煤の堆積量を推定する煤堆積量推定ロジックと、煤の焼却量を推定する煤焼却量推定ロジックと、煤残量を推定する煤残量推定ロジックから構成される。煤堆積量推定ロジック及び煤焼却量推定ロジックでは、物理式やＭＡＰ等を用いた論理演算から煤堆積量や煤焼却量を推定する。そして、煤残量推定ロジックでは、推定煤堆積量から推定煤焼却量を減算することで、煤残量を推定している。

図１５Ａから図１５Ｃは、従来の煤残量の推定方法における第２の方式を示す概要図である。
第２の方式では、図１５Ａに示すように、差圧センサを用いてＧＰＦの上流側と下流側の圧力の差（差圧）を測定する。そして、図１５Ｂに示す差圧ΔＰと煤残量との関係を示す校正曲線から、図１５Ｃに示すように、煤残量を推定している。

なお、図１３に示すように、従来の煤残量の推定方法では、推定値と実値との誤差が発生する。そして、この誤差を解消させるために推定値の補正処理が行われている。
図１６は、従来の煤残量の推定方法における第３の方式を示す概要図である。図１６に示す第３の方式は、上述した第１の方式と第２の方式を組み合わせて推定値を補正するものである。

図１６に示すように、第３の方式では、第２の方式、すなわちＧＰＦの差圧ΔＰを用いて推定した煤残量をリファレンス値（真値）として用いて、第１の方式である論理演算により推定した煤残量との差分を算出する。そして、算出した差分を用いて煤堆積量推定ロジックに対して補正を実施する。

このような煤残量の推定にかかる従来技術としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１では、内燃機関の運転状態に基づいた第１推定量と、フィルタの前後の差圧に基づいた第２推定量と、を算出し、第１推定量と第２推定量の偏差を算出し、この偏差を用いて煤堆積量を補正する技術が記載されている。

図１７Ａから図１８Ｂは、論理演算による煤残量の推定値に生じる誤差を示す説明図である。図１７Ａ及び図１７Ｂは、煤堆積量推定ロジックに起因する誤差を示し、図１８Ａ及び図１８Ｂは、煤焼却量推定ロジックに起因する誤差を示している。

図１７Ａ及び図１７Ｂに示す例では、煤堆積量推定ロジックに誤差が生じた場合、推定煤堆積量が過剰に演算されたことにより推定誤差が生じるため、再生後の推定煤残量に誤差が生じる。このとき、差圧により算出した推定煤残量を真値とし、論理演算により算出した推定煤残量との差分を算出する。そして、算出した差分により推定煤堆積量を推定する推定部（煤堆積量推定ロジック）が補正される。

これに対して、図１８Ａ及び図１８Ｂに示す例では、煤焼却量推定ロジックに誤差が生じた場合、推定焼却量が過少に演算されたことにより推定誤差が生じるため、再生後の推定煤残量に誤差が生じる。このとき、差圧により算出した推定煤残量を真値とし、論理演算により算出した推定煤残量との差分を算出する。そして、従来技術では、算出した差分は煤焼却量に起因する誤差であるが、推定煤堆積量を算出する推定部（煤堆積量推定ロジック）を補正している。

特開２０１９－１０５１８１号公報

また、論理演算による煤残量の推定値に生じる誤差には、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、煤堆積量の推定値に起因する誤差だけでなく、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、煤焼却量の推定値に起因する誤差もある。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、第１推定量と第２推定量との間に差分が生じた場合、その偏差を常に煤堆積量の推定部に対して補正を行っている。したがって、正確な推定値を演算している推定部に対して煤焼却量の推定に起因する誤差で補正を行うことになり、次回のＧＰＦの再生動作時に推定煤堆積量に誤差が発生し、再び差圧センサによる補正を行う必要があった。

本目的は、上記の問題点を考慮し、粒子状物質の残量を推定する際に生じた誤差を適切な推定部に対して補正することができる内燃機関制御装置を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するため、内燃機関制御装置は、排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタの再生動作を制御する制御部を備えている。制御部は、堆積量推定部と、焼却量推定部と、残量推定部と、推定誤差判定部と、を備えている。堆積量推定部は、フィルタに堆積する粒子状物質の堆積量を推定する。焼却量推定部は、再生動作時に焼却される粒子状物質の焼却量を推定する。残量推定部は、堆積量推定部が推定した推定堆積量及び焼却量推定部が推定した推定焼却量に基づいてフィルタに残留する粒子状物質の残量を推定する。そして、推定誤差判定部は、残量推定部が推定した推定残量の誤差が、堆積量推定部に起因する誤差か、焼却量推定部に起因する誤差かを判定し、判定した推定部に対して補正を行う。

上記構成の内燃機関制御装置によれば、粒子状物質の残量を推定する際に生じた誤差を適切な推定部に対して補正することができる。

実施の形態例にかかる内燃機関制御装置が搭載された内燃機関の構成を示す概略構成図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置の制御系を示すブロック図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置のＧＰＦ制御装置を示すブロック図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における推定煤残量の算出動作の第１の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における推定煤残量の算出動作の第１の動作例を示すタイムチャートであり、ＧＰＦの再生直前を示す図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における推定煤残量の算出動作の第１の動作例を示すタイムチャートであり、ＧＰＦの再生直後を示す図である。 従来例にかかる煤堆積量の実値と推定値を示す説明図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における煤堆積量の実値と推定値を示す説明図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における推定煤残量の算出動作の第２の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における推定煤残量の算出動作の第２の動作例を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における推定煤残量の算出動作の第２の動作例を示すタイムチャートであり、ＧＰＦの再生直前を示す図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における推定煤残量の算出動作の第２の動作例を示すタイムチャートであり、内燃機関が停止した状態を示す図である。 従来のＧＰＦの再生制御の動作例を示すタイムチャートである。 従来の煤残量の推定方法における第１の方式を示す概要図である。 従来の煤残量の推定方法における第２の方式を示すもので、図１５Ａから図１５Ｃは第２の方式を示す概要図である。 従来の煤残量の推定方法における第３の方式を示す概要図である。 論理演算による煤残量の推定値に生じる誤差を示すもので、図１７Ａは誤差がない場合を示し、図１７Ｂは煤堆積量推定ロジックに起因する誤差を示す説明図である。 論理演算による煤残量の推定値に生じる誤差を示すもので、図１８Ａは誤差がない場合を示し、図１８Ｂは煤焼却量推定ロジックに起因する誤差を示す説明図である。

以下、内燃機関制御装置の実施の形態例について、図１～図１２を参照して説明する。
なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．実施の形態例１－１．内燃機関制御の構成例
まず、実施の形態例（以下、「本例」という）にかかる内燃機関制御装置の構成例について、図１から図３を参照して説明する。
図１は、内燃機関制御装置が搭載された内燃機関の構成例を示す概略構成図である。

図１に示す内燃機関２は、筒内噴射型のエンジンである。内燃機関２は、吸入行程、圧縮行程、燃焼（膨張）行程、排気行程の４行程を繰り返す４サイクルエンジンである。さらに、内燃機関２は、例えば、４つの気筒（シリンダ）を備えた多気筒エンジンである。
なお、内燃機関２が有する気筒の数は、４つに限定されるものではなく、６つ又は８つ以上の気筒を有していてもよい。

内燃機関２は、吸気量を測定するエアフローセンサ４１と、吸気を過給するコンプレッサ４２と、過給された吸気を冷却するインタークーラ４３と、シリンダ４５内に吸入するガスを調節するスロットルバルブ４４とを備える。そして、スロットルバルブ４４の近傍には、スロットルバルブ４４の開度を検出するためのスロットルセンサ５９が設けられている。

また、内燃機関２は、各気筒のシリンダ４５に点火エネルギーを供給する点火プラグ４６と、各気筒のシリンダ４５の中に燃料を噴射する燃料噴射装置４９と、シリンダ４５に流入した燃料とガスの混合気を圧縮するピストン５０とを備える。さらに、内燃機関２は、シリンダ４５へ流入する混合気を調整する吸気バルブ４７と、燃焼後の排気ガスを排出する排気バルブ４８を備える。

また、内燃機関２は、クランク軸６０に取り付けられたシグナルロータの信号を検出するクランク角度センサ５１と、冷却水の温度を測定する水温センサ５２とを備える。さらに、内燃機関２は、排気ガスの運動エネルギーを、シャフトを介してコンプレッサ４２に伝えるタービン５３と、排気ガス中の有害物質を浄化する三元触媒５４を備える。そして、三元触媒５４の近傍には、排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ５５が取り付けられている。

また、内燃機関２は、三元触媒５４の下流に設けられたガソリンパーティキュートフィルタ（Gasoline Particulate Filter：以下「ＧＰＦ」という）５６を備える。ＧＰＦ５６は、排気ガス中に含まれる粒子状物質、いわゆる煤を捕集する。ＧＰＦ５６は、壁面に微細な孔を有する多孔質体により形成されている。そして、ＧＰＦ５６は、壁面に形成された微細な孔に煤を捕集し、堆積する。

また、ＧＰＦ５６よりも上流側、すなわち三元触媒５４とＧＰＦ５６との間には、ＧＰＦ温度センサ５７が設けられている。ＧＰＦ温度センサ５７は、ＧＰＦ５６の温度を測定する。ＧＰＦ５６は、温度が再生可能温度以上であれば、燃料カット（以下、Ｆ／Ｃという）により、酸素が供給され煤が焼却されることで、再生される。

また、ＧＰＦ５６には、差圧センサ５８が設けられている。差圧センサ５８は、ＧＰＦ５６の上流側と下流側の圧力の差（差圧）を測定する。そして、差圧センサ５８及びＧＰＦ温度センサ５７は、内燃機関制御装置１１（図２参照）に接続されており、測定した差圧情報及び温度情報を内燃機関制御装置１１に出力する。

［ＥＣＵの構成］
次に、図２を参照して内燃機関２を制御する内燃機関制御装置１１の構成について説明する。
図２は、内燃機関制御装置１１の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、内燃機関制御装置１１は、入力回路３０１と、入出力ポート３０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０５を有する。また、内燃機関制御装置１１は、電制スロットルバルブ駆動回路３０６と、燃料噴射装置駆動回路３０７と、点火出力回路３０８と、を有する。

入力回路３０１には、スロットルセンサ５９、エアフローセンサ４１、クランク角度センサ５１、水温センサ５２、Ａ／Ｆセンサ５５、ＧＰＦ温度センサ５７、差圧センサ５８等の各センサの出力が入力される。入力回路３０１は、入力された信号に対してノイズ除去等の信号処理を行って、入出力ポート３０２へ送る。入出力ポート３０２の入力ポートに入力された値はＲＡＭ３０３に格納される。

ＲＯＭ３０４には、ＣＰＵ３０５により実行される各種演算処理の内容を記述した制御プログラムや、各処理に用いられるＭＡＰやデータテーブル等が記憶されている。ＲＡＭ３０３には、入出力ポート３０２の入力ポートに入力された値や、制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの操作量を表す値を格納する格納領域が設けられている。
また、ＲＡＭ３０３に格納された各アクチュエータの操作量を表す値は、入出力ポート３０２の出力ポートに送られる。

入出力ポート３０２の出力ポートにセットされたスロットルバルブ４４の目標開度を実現する駆動信号は、電制スロットルバルブ駆動回路３０６を経て、スロットルバルブ４４を駆動するモータに送られる。燃料噴射装置４９の駆動信号は、開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号である。入出力ポート３０２の出力ポートにセットされた燃料噴射装置４９の駆動信号は、燃料噴射装置駆動回路３０７で燃料噴射装置４９を駆動するのに十分なエネルギーに増幅されて、燃料噴射装置４９に供給される。

点火プラグ４６に対する作動信号は、点火出力回路３０８内の一次側コイルの通流時にＯＮとなり、非通流時にＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号である。点火プラグ４６の点火時期は、点火プラグ４６に対する作動信号がＯＮからＯＦＦになる時点である。入出力ポート３０２の出力ポートにセットされた点火プラグ４６に対する作動信号は、点火出力回路３０８で点火に必要な十分なエネルギーに増幅されて、点火プラグ４６に供給される。

また、ＣＰＵ３０５には、ＧＰＦ５６の再生制御を行うフィルタ制御部の一例を示すＧＰＦ制御装置４００（図３参照）が設けられている。

［ＧＰＦ制御装置の構成］
次に、図３を参照してＧＰＦ制御装置４００の構成について説明する。
図３は、ＧＰＦ制御装置４００の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、ＧＰＦ制御装置４００は、入力部４０１と、煤堆積量推定部４０２と、煤焼却量推定部４０３と、煤残量推定部４０４と、差圧式煤残量推定部４０５と、推定誤差演算部４０６と、再生制御部４０７とを備えている。さらに、ＧＰＦ制御装置４００は、推定誤差判定部４０８を備えている。

入力部４０１は、ＲＡＭ３０３から、差圧センサ５８が測定した差圧情報やＧＰＦ温度センサ５７が測定した温度情報を取得する。さらに、入力部４０１には、ＣＰＵ３０５からＧＰＦ再生処理の検知フラグが入力される。ＣＰＵ３０５は、地図データやナビゲーション情報に基づいてＧＰＦ５６の再生動作の実施を事前に検知又は予測し、検知フラグを入力部４０１に入力する。

堆積量推定部を示す煤堆積量推定部４０２は、ＭＡＰや物理式で構成される。煤堆積量推定部４０２には、入力部４０１からＧＰＦ５６の温度を示すＧＰＦ温度や水温、Ｆ／Ｃフラグ、燃料噴射量等が入力される。そして、煤堆積量推定部４０２は、入力されたＧＰＦ温度や水温、Ｆ／Ｃフラグや燃料噴射量等からＧＰＦ５６に堆積された煤の量である推定煤堆積量を演算する。煤堆積量推定部４０２は、演算した推定煤堆積量を煤残量推定部４０４に出力する。

焼却量推定部を示す煤焼却量推定部４０３は、ＭＡＰや物理式で構成される。煤焼却量推定部４０３には、煤堆積量推定部４０２と同様に、入力部４０１からＧＰＦ５６の温度を示すＧＰＦ温度や水温、Ｆ／Ｃフラグ、燃料噴射量等が入力される。そして、煤焼却量推定部４０３は、入力されたＧＰＦ温度や水温、Ｆ／Ｃフラグ、燃料噴射量等から再生処理時に焼却された煤の量である推定煤焼却量を演算する。煤焼却量推定部４０３は、演算した推定煤焼却量を煤残量推定部４０４に出力する。

残量推定部を示す煤残量推定部４０４は、煤堆積量推定部４０２で演算した推定煤堆積量と、煤焼却量推定部４０３で演算した推定煤焼却量を用いて、推定煤残量を求める。そして、煤残量推定部４０４は、算出した推定煤残量を推定誤差演算部４０６に出力する。
なお、推定煤残量Ｘは、下記式１により求められる。
［式１］
推定煤残量Ｘ＝推定煤堆積量－推定煤焼却量

差圧式残量推定部を示す差圧式煤残量推定部４０５は、入力部４０１から差圧情報を取得する。そして、差圧式煤残量推定部４０５は、差圧情報に基づいて、ＧＰＦ５６に堆積した煤の量である差圧推定煤残量Ｙを算出する。差圧式煤残量推定部４０５は、演出した差圧推定煤残量Ｙを推定誤差演算部４０６に出力する。

推定誤差演算部４０６は、差圧式煤残量推定部４０５が算出した差圧推定煤残量Ｙを真値とし、煤残量推定部４０４が算出した推定煤残量Ｘの差分Ｄ、すなわち推定誤差を演算する。そして、推定誤差演算部４０６は、演算した推定誤差を推定誤差判定部４０８に出力する。

推定誤差判定部４０８は、推定誤差演算部４０６から取得した推定誤差が煤堆積量に起因する誤差か、煤焼却量に起因する誤差かを判定する。推定誤差判定部４０８は、判定結果に基づいて、推定誤差を煤堆積量推定部４０２又は煤焼却量推定部４０３に出力し、煤堆積量推定部４０２又は煤焼却量推定部４０３を補正する。そして、補正された煤堆積量推定部４０２及び煤焼却量推定部４０３は、定煤堆積量及び推定煤焼却量を補正し、補正した値を煤残量推定部４０４に出力する。

また、煤残量推定部４０４は、補正した値に基づいて、推定煤残量を補正し、再生制御部４０７に出力する。再生制御部４０７は、煤残量推定部４０４により演算され、かつ補正された推定煤残量（補正）と、入力部４０１に入力されたＧＰＦ温度等に基づいて、再生制御にかかる再生指令値を演算する。再生指令値は、燃料カット許可や点火リタードに関する情報である。

再生制御部４０７により演算された再生指令値は、ＣＰＵ３０５内の点火時期制御部と燃料噴射制御部にて、点火プラグ４６用の信号と、燃料噴射装置４９の駆動信号に変化され、入出力ポート３０２（図３参照）にセットされる。そして、セットされた駆動信号は、入出力ポート３０２から燃料噴射装置駆動回路３０７及び点火出力回路３０８に出力される。

１－２．第１の動作例
次に、上述した構成を有する内燃機関制御装置１１における第１の動作例について図４から図６を参照して説明する。第１の動作例では、推定煤残量の算出動作を説明する。
図４は、推定煤残量の算出動作例を示すフローチャートである。図５及び図６は、推定煤残量の算出動作を示すタイムチャートであり、図５はＧＰＦ５６の再生直前を示す図、図６はＧＰＦ５６の再生直後を示す図である。

図４に示すように、まず、ＣＰＵ３０５は、車両の走行中に地図データやナビゲーション情報に基づいて、Ｆ／Ｃの実施を検知する（ステップＳ１１）。そして、図５に示すように、ＣＰＵ３０５は、実施されたＦ／Ｃの時間ｔ１を計測する。次に、ＣＰＵ３０５は、実施されたＦ／Ｃの時間ｔ１が一定時間以上あるか否かを判断する（ステップＳ１２）。すなわち、ＣＰＵ３０５は、ＧＰＦ５６の再生動作が一定時間以上行われたか否かを判断する。

ステップＳ１２の処理において、Ｆ／Ｃの時間ｔ１が一定時間未満であると判断した場合（ステップＳ１２のＮＯ判定）、ＣＰＵ３０５は、処理を終了させる。これに対して、ステップＳ１２の処理において、Ｆ／Ｃの時間ｔ１が一定時間以上であると判断した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ判定）、ＧＰＦ制御装置４００は、図５に示すようにＧＰＦ５６に堆積した煤が全て焼却されたと判断する。

そして、煤堆積量推定部４０２は、ＧＰＦ５６の煤堆積量がゼロであるとみなす（ステップＳ１３）。すなわち、煤堆積量推定部４０２は、推定煤堆積量がゼロであると算出する。これにより、煤堆積量の初期値のゼロクリア、すなわちリセット処理が行われる。また、ステップＳ１３の処理では、煤残量推定部４０４においても、推定煤残量をゼロにリセットする。

また、初期値のリセット処理が完了すると、煤堆積量推定部４０２は、ＧＰＦ温度や水温や燃料噴射量等の情報から推定煤堆積量を演算する。そして、煤堆積量推定部４０２は、演算した推定煤堆積量を煤残量推定部４０４に出力する。次に、煤残量推定部４０４は、次に再生動作が生じるまでの期間ｔ２（図５参照）、すなわち次にＦ／Ｃが実施されるまでの期間ｔ２、ＧＰＦ５６の煤残量が煤堆積量であると推定する（煤残量＝煤堆積量）（ステップＳ１４）。煤残量推定部４０４は、煤堆積量推定部４０２が演算した推定煤堆積量を、煤残量であると推定する。

次に、ＣＰＵ３０５は、地図データやナビゲーション情報に基づいてＦ／Ｃが生じるか否か、すなわちＧＰＦ５６の再生動作の実施を予測する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の処理において、Ｆ／Ｃが生じないと判断した場合（ステップＳ１５のＮＯ判定）、ＣＰＵ３０５は、処理を終了させる。

これに対して、Ｆ／Ｃが生じるとＣＰＵ３０５が判断した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ判定）、ＣＰＵ３０５は、検知フラグを入力部４０１に入力する。検知フラグが入力されると、入力部４０１は、差圧センサ５８からＦ／Ｃ開始直前ｔ３のＧＰＦ５６の差圧情報ΔＰ（図５参照）を取得し、差圧式煤残量推定部４０５に差圧情報ΔＰを入力する（ステップＳ１６）。そして、差圧式煤残量推定部４０５は、入力部４０１から取得した差圧情報ΔＰに基づいて、差圧による推定煤残量（差圧推定煤残量）Ｙを算出する。

次に、推定誤差演算部４０６は、差圧による推定煤残量Ｙと、論理演算による推定煤残量Ｘに誤差があるか判断する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の処理では、推定誤差演算部４０６は、差圧による推定煤残量Ｙとして、差圧式煤残量推定部４０５が算出した推定煤残量Ｙを取得する。さらに、推定誤差演算部４０６は、論理演算により推定煤残量Ｘとして、煤堆積量推定部４０２が算出し、煤残量推定部４０４が推定した推定煤残量Ｘを取得する。推定誤差演算部４０６は、推定煤残量Ｙと推定煤残量Ｘの差分を求め、推定誤差を演算する。そして、推定誤差演算部４０６は、例えば、演算した推定誤差が閾値を超えたか否かで誤差の有無を判断する。

ステップＳ１７の処理において、誤差がないと推定誤差演算部４０６が判断した場合（ステップＳ１７のＮＯ判定）、後述するステップＳ１９の処理に移行する。

ここで、前回のＧＰＦ５６の再生動作から今回のＧＰＦ５６の再生動作までの期間ｔ２では、一度も煤の焼却が行われなかったため、再生直前ｔ３に算出された推定誤差は、煤堆積量推定部４０２に起因する誤差とみなすことができる。そのため、ステップＳ１７の処理において、誤差があると推定誤差演算部４０６が判断した場合（ステップＳ１７のＹＥＳ判定）、推定誤差判定部４０８は、推定誤差演算部４０６が演算した推定誤差は煤堆積量に起因する誤差であると判定する。そして、図５に示すように、推定誤差判定部４０８は、煤堆積量推定部４０２に対して補正を実施する（ステップＳ１８）。

煤堆積量推定部４０２に対して補正を実施することで、煤堆積量推定部４０２は、推定煤堆積量を補正する。そして、煤堆積量推定部４０２は、補正した推定煤堆積量を煤残量推定部４０４に出力する。煤残量推定部４０４は、補正した推定煤堆積量を、煤残量であると推定する。また、煤残量推定部４０４は、推定煤残量（補正）を再生制御部４０７に出力する。

次に、ＣＰＵ３０５は、ＧＰＦ５６の再生動作が終了したか否かを判断する（ステップＳ１９）。ＣＰＵ３０５は、例えば、Ｆ／Ｃの実行フラグがオフになった時をＧＰＦ５６の再生動作が終了したと判断する。または、ＣＰＵ３０５は、ステップＳ１５の処理でＦ／Ｃの実施を推定する際に、Ｆ／Ｃにかかる時間を推定する。そして、ＣＰＵ３０５は、Ｆ／Ｃの時間が、事前に推定したＦ／Ｃの時間に達した際に、ＧＰＦ５６の再生動作が終了したと判断する。

ステップＳ１９の処理において、ＧＰＦ５６の再生動作が終了したと判断した場合（ステップＳ１９のＹＥＳ判定）、ＣＰＵ３０５は、検知フラグを入力部４０１に入力する。
検知フラグが入力されると、入力部４０１は、差圧センサ５８から再生終了直後ｔ４（図６参照）、すなわちＦ／Ｃ終了直後のＧＰＦ５６の差圧情報ΔＰ（図６参照）を取得し、差圧式煤残量推定部４０５に差圧情報ΔＰを入力する（ステップＳ２０）。そして、差圧式煤残量推定部４０５は、入力部４０１から取得した差圧情報ΔＰに基づいて、差圧による推定煤残量（差圧推定煤残量）Ｙを算出する。

また、ＧＰＦ５６の再生動作中、すなわちＦ／Ｃの実行中、煤焼却量推定部４０３は、ＧＰＦ温度や水温や燃料噴射量等の情報から推定煤焼却量を演算する。そして、煤焼却量推定部４０３は、演算した推定煤焼却量を煤残量推定部４０４に出力する。煤残量推定部４０４は、補正済みの煤堆積量から煤焼却量推定部４０３が演算した推定煤焼却量を差分し、推定煤残量を算出する。

次に、推定誤差演算部４０６は、差圧による推定煤残量Ｙと、論理演算による推定煤残量Ｘに誤差があるか判断する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の処理では、推定誤差演算部４０６は、差圧による推定煤残量Ｙとして、差圧式煤残量推定部４０５が算出した推定煤残量Ｙを取得する。さらに、推定誤差演算部４０６は、論理演算により推定煤残量Ｘとして、煤堆積量推定部４０２が算出し、煤残量推定部４０４が推定した推定煤残量Ｘを取得する。推定誤差演算部４０６は、推定煤残量Ｙと推定煤残量Ｘの差分を求め、推定誤差を演算する。

ステップＳ２１の処理において、誤差がないと推定誤差演算部４０６が判断した場合（ステップＳ２１のＮＯ判定）、ＣＰＵ３０５は、処理を終了させる。

ここで、煤堆積量は既に補正済みであるため、再生終了直後ｔ４に算出された推定誤差は、全て煤焼却量推定部４０３に起因する誤差とみなすことができる。そのため、ステップＳ２１の処理において、誤差があると推定誤差演算部４０６が判断した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ判定）、推定誤差判定部４０８は、推定誤差演算部４０６が演算した推定誤差は煤焼却量に起因する誤差であると判定する。そして、推定誤差判定部４０８は、煤焼却量推定部４０３に対して補正を実施する（ステップＳ２２）。

煤焼却量推定部４０３に対して補正を実施することで、煤焼却量推定部４０３は、推定煤焼却量を補正する。そして、煤焼却量推定部４０３は、補正した推定煤焼却量を煤残量推定部４０４に出力する。煤残量推定部４０４は、補正済みの推定煤堆積量から補正した推定煤焼却量を引いた値を煤残量であると推定する。そして、煤残量推定部４０４は、推定煤残量（補正）を再生制御部４０７に出力する。これにより、内燃機関制御装置１１における推定煤残量の算出動作が完了する。

また、上述したステップＳ１７及びステップＳ２１の処理において、推定誤差が一定値以上であると推定誤差演算部４０６が判断した場合、推定誤差演算部４０６は、差圧センサ５８の故障と判断する。これにより、差圧センサ５８の故障判定を行うことができる。
なお、故障判断に用いる値は、誤差の有無に用いる閾値よりも大きい値である。

このように、本例の内燃機関制御装置１１によれば、推定誤差が煤堆積量推定部４０２に起因する誤差か、煤焼却量推定部４０３に起因する誤差かを判定することで、それぞれの誤差を適切な推定部に対して補正することができる。

また、ステップＳ２２の処理の後に、煤残量推定部４０４が算出した推定煤残量（補正済み）Ｚ１を次に煤残量を算出する際の初期値として用いてもよい。すなわち、次回の推定煤残量Ｚ２は、推定煤残量（補正済み）Ｚ１＋次回の推定煤堆積量（補正後）Ｗ２－次回の推定煤焼却量（補正後）Ｗ３により算出することができる。なお、煤堆積量推定部４０２は、推定煤残量（補正済み）Ｚ１を算出する際の差圧情報Ｑを記憶し、次回の推定煤堆積量Ｗ２を補正する際の実差圧から差圧情報Ｑを引く。これにより、次回の推定煤堆積量Ｗ２分のみの差圧を求めることができ、次回の推定煤堆積量Ｗ２を適切に補正することができる。

１－３．従来例との比較
次に、図７及び図８を参照して従来例と本例の内燃機関制御装置１１における煤堆積量の実値と推定値の比較例について説明する。
図７及び図８は、煤堆積量の実値と推定値を示すもので、図７は、従来例を示しており、図８は、上述した本例の内燃機関制御装置１１により算出した例を示す。

図７に示す従来例は、図１６に示す第３の方式のように、差圧による推定煤残量値と論理演算による推定煤残量値の誤差に基づいて、煤堆積量推定部にのみ補正を行ったものである。すなわち、煤焼却量推定部に起因する誤差であっても、煤堆積量推定部を補正している。そのため、図７に示すように、次回の再生動作時に、煤堆積量推定部において前回の補正による誤差が発生する。そして、煤堆積量の実値と推定値との差が大きくなる。その結果、従来例では、この差を解消させるために、差圧センサの差圧情報に基づいた補正の回数が増加していた。

これに対して本例の内燃機関制御装置１１では、上述したように、推定誤差が煤堆積量推定部４０２に起因する誤差か、煤焼却量推定部４０３に起因する誤差かを判定することで、それぞれの誤差を適切な推定部に対して補正している。すなわち、煤焼却量推定部４０３に起因する誤差は、煤堆積量推定部４０２ではなく、煤焼却量推定部４０３に対して補正している。

そのため、図８に示すように、次回の再生動作に、補正による誤差が生じず、煤堆積量の実値と推定値との差を軽減又は無くすことができる。その結果、本例の内燃機関制御装置１１では、従来例よりも差圧センサ５８の差圧情報に基づいた補正の回数を減少させることができる。

２．第２の動作例
次に、次に、上述した構成を有する内燃機関制御装置１１における第２の動作例について図９から図１２を参照して説明する。第１の動作例では、推定煤残量の算出動作を説明する。
図９及び図１０は、推定煤残量の算出動作例を示すフローチャートである。図１１及び図１２は、推定煤残量の算出動作を示すタイムチャートであり、図１１はＧＰＦ５６の再生直前を示す図、図１２は内燃機関２が停止した状態を示す図である。

この第２の動作例にかかる第１の動作例と異なる点は、ＧＰＦ５６の再生動作が終了する前に、アイドリングストップ等で内燃機関２が停止した状態を判別する点である。図９及び図１１に示すように、ステップＳ３１からステップＳ３８までの処理は、第１の動作例におけるステップＳ１１からステップＳ１８までの処理と同様であるため、その説明は省略する。

図１０に示すように、ステップＳ３８の処理が終了すると、ＣＰＵ３０５は、ＧＰＦ５６の再生動作中に内燃機関２が停止したか否かを判断する（ステップＳ４１）。ステップＳ４１の処理において、内燃機関２が停止していないとＣＰＵ３０５が判断した場合（ステップＳ４１のＮＯ判定）、ステップＳ４２の処理に移行する。なお、ステップＳ４２からステップＳ４５までの処理は、第１の動作例におけるステップＳ１９からステップＳ２２の処理と同様である。そのため、この間に生じた誤差は、煤焼却量推定部４０３に起因する誤差であると判断し、煤焼却量推定部４０３に対して補正を行う。

これに対して、図１０に示すように、ステップＳ４１の処理において、内燃機関２が停止したとＣＰＵ３０５が判断した場合（ステップＳ４１のＹＥＳ判定）、差圧式煤残量推定部４０５は、停止直後のＧＰＦ５６の差圧情報ΔＰ（図１２参照）を記録する（ステップＳ４６）。また、煤残量推定部４０４は、停止直後の論理演算による推定煤残量を記録する（ステップＳ４７）。すなわち、煤残量推定部４０４は、補正した推定煤堆積量から停止直後に煤焼却量推定部４０３が算出した推定煤焼却量を引いた値を、推定煤残量として記録する。

次に、図１２に示すように、内燃機関２が再始動（ステップＳ４８）すると、推定誤差演算部４０６は、差圧による推定煤残量Ｙと、論理演算による推定煤残量Ｘに誤差があるか判断する（ステップＳ４９）。

ステップＳ４９の処理において、ここで、差圧式煤残量推定部４０５は、内燃機関２の停止直後ｔ５に記録していた差圧情報を用いて差圧による推定煤残量Ｙを算出し、推定誤差演算部４０６に出力する。また、煤残量推定部４０４は、内燃機関２の停止直後ｔ５に記録していた推定煤残量を、論理演算による推定煤残量Ｘとして推定誤差演算部４０６に出力する。そして、推定誤差演算部４０６は、推定誤差演算部４０６は、推定煤残量Ｙと推定煤残量Ｘの差分を求め、推定誤差を演算する。

ステップＳ４９の処理において、誤差がないと推定誤差演算部４０６が判断した場合（ステップＳ４９のＮＯ判定）、ＣＰＵ３０５は、処理を終了させる。

ここで、煤堆積量は既に補正済みであるため、内燃機関２の停止直後ｔ５に算出された推定誤差は、全て煤焼却量推定部４０３に起因する誤差とみなすことができる。そのため、ステップＳ４９の処理において、誤差があると推定誤差演算部４０６が判断した場合（ステップＳ４９のＹＥＳ判定）、推定誤差判定部４０８は、推定誤差演算部４０６が演算した推定誤差は煤焼却量に起因する誤差であると判定する。そして、推定誤差判定部４０８は、煤焼却量推定部４０３に対して補正を実施する（ステップＳ５０）。

煤焼却量推定部４０３に対して補正を実施することで、煤焼却量推定部４０３は、推定煤焼却量を補正する。そして、煤焼却量推定部４０３は、補正した推定煤焼却量を煤残量推定部４０４に出力する。煤残量推定部４０４は、補正済みの推定煤堆積量から補正した推定煤焼却量を引いた値を煤残量であると推定する。そして、煤残量推定部４０４は、推定煤残量（補正）を再生制御部４０７に出力する。これにより、内燃機関制御装置１１における推定煤残量の算出動作が完了する。

この第２の動作例においても、第１の動作例と同様に、差圧による推定煤残量と論理演算による推定煤残量との誤差を適切な推定部に対して補正することができる。そのため、図８に示すように、次回の再生動作に、補正による誤差が生じず、煤堆積量の実値と推定値との差を軽減又は無くすことができ、従来例よりも差圧センサ５８の差圧情報に基づいた補正の回数を減少させることができる。

なお、本発明は、上述し、かつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

さらに、内燃機関として燃料をシリンダ４５の燃焼室に直接噴射する筒内噴射型の内燃機関を適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、吸気管における吸気ポートの近傍や、スロットルバルブの近傍に燃料噴射装置４９を配置し、吸気管に燃料を噴射する内燃機関にも適用できるものである。

１…車両、 ２…内燃機関、 １１…内燃機関制御装置、 ４５…シリンダ、 ４６…点火プラグ、 ４７…吸気バルブ、 ４８…排気バルブ、 ４９…燃料噴射装置、 ５０…ピストン、 ５４…三元触媒、 ５６…ＧＰＦ（ガソリンパーティキュートフィルタ）、 ５７…ＧＰＦ温度センサ、 ５８…差圧センサ、 ３０１…入力回路、 ３０２…入出力ポート、 ３０３…ＲＡＭ、 ３０４…ＲＯＭ、 ３０５…ＣＰＵ、 ３０６…電制スロットルバルブ駆動回路、 ３０７…燃料噴射装置駆動回路、 ３０８…点火出力回路
４００…ＧＰＦ制御装置（制御部）、 ４０１…入力部、 ４０２…煤堆積量推定部（堆積量推定部）、 ４０３…煤焼却量推定部（焼却量推定部）、 ４０４…煤残量推定部（残量推定部）、 ４０５…差圧式煤残量推定部（差圧式残量推定部）、 ４０６…推定誤差演算部、 ４０７…再生制御部、 ４０８…推定誤差判定部

Claims (10)

1. 排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタの再生動作を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記フィルタに堆積する前記粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定部と、
   再生動作時に焼却される前記粒子状物質の焼却量を推定する焼却量推定部と、
   前記堆積量推定部が推定した推定堆積量及び前記焼却量推定部が推定した推定焼却量に基づいて前記フィルタに残留する前記粒子状物質の残量を推定する残量推定部と、
   前記残量推定部が推定した推定残量の誤差が、前記堆積量推定部に起因する誤差か、前記焼却量推定部に起因する誤差かを判定し、判定した推定部に対して補正を行う推定誤差判定部と、
   を備えた内燃機関制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記フィルタの上流側と下流側の圧力の差である差圧に基づいて、前記フィルタに残留する前記粒子状物質を推定する差圧式残量推定部と、
   前記差圧式残量推定部が推定した差圧による推定残量から、前記残量推定部が推定した前記推定残量の前記誤差を演算する推定誤差演算部と、を備えた
   請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記推定誤差判定部は、前記フィルタの再生動作が一定時間以上実施されてから次に前記フィルタの再生動作が実施されるまで、前記残量推定部が推定した前記推定残量の誤差が、前記堆積量推定部に起因する誤差であると判断する
   請求項２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記堆積量推定部は、前記フィルタの再生動作が一定時間以上実施されたと判断されると、前記推定堆積量がゼロであると初期値をリセットし、
   前記残量推定部は、次に前記フィルタの再生動作が実施されるまで、前記推定残量を前記推定堆積量であると判断する
   請求項３に記載の内燃機関制御装置。
5. 前記推定誤差判定部は、前記フィルタの再生動作が一定時間以上実施されてから次に前記フィルタの再生動作が実施された直後に、前記残量推定部が推定した前記推定残量の誤差が、前記焼却量推定部に起因する誤差であると判断する
   請求項４に記載の内燃機関制御装置。
6. 前記堆積量推定部及び前記焼却量推定部は、ＭＡＰ又は物理式から前記推定堆積量及び前記推定焼却量を演算する
   請求項１に記載の内燃機関制御装置。
7. 前記堆積量推定部を補正した後に、内燃機関が停止した際、前記差圧式残量推定部は、停止直後の前記フィルタの前記差圧を記録し、前記残量推定部は、停止直後に演算した前記推定残量を記録する
   請求項２に記載の内燃機関制御装置。
8. 前記内燃機関が再始動した際、前記差圧式残量推定部は、停止直後に記録した前記差圧に基づいて停止直後推定残量を推定し、
   前記推定誤差演算部は、前記停止直後推定残量から、停止直後に前記残量推定部が記録した前記推定残量の誤差を演算する
   請求項７に記載の内燃機関制御装置。
9. 前記推定誤差演算部は、前記残量推定部が推定した前記推定残量の前記誤差が一定値以上であると判断した場合、前記フィルタの前記差圧を測定する差圧センサの故障と判断する
   請求項２に記載の内燃機関制御装置。
10. 前記残量推定部は、前記堆積量推定部及び前記焼却量推定部を補正した後の推定残量を、次に推定残量を推定する際の初期値に設定する
    請求項１に記載の内燃機関制御装置。

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