JP6547779B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御装置に関し、詳しくは、排気管に触媒を備えるディーゼルエンジンの制御装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンの排気管に設けられる触媒に吸着した硫黄酸化物（ＳＯ_２またはＳＯ_３をいい、以下においてこれらを区別しない場合には「ＳＯｘ」と総称する。）を、定期的に脱離させる昇温制御を行うことが知られている。昇温制御に関連する文献として、例えば特開２０１３−０２９０３８号公報が挙げられる。この公報には、触媒に蓄積したＳＯｘの蓄積量を推定し、推定した蓄積量が要求放出量に到達したときに、当該触媒の床温を上昇させて５００〜５５０℃に制御する技術が開示されている。この公報によれば、床温が５００℃未満であると触媒からＳＯｘが放出されず、床温が５００〜５５０℃であると触媒からＳＯｘが低濃度で放出され、床温が６００℃を超えると触媒からＳＯｘが高濃度で放出されるという特性が触媒にあるとしている。従って、このような特性を有する触媒の床温を５００〜５５０℃に制御すれば、触媒からＳＯｘを低濃度で脱離させてその機能を回復させることができる。また、低濃度で脱離させたＳＯｘから白煙が発生するのを抑制することもできる。

特開２０１３−０２９０３８号公報 特開２０１５−１６９１０５号公報

上記公報の技術は、触媒の床温に対する触媒からのＳＯｘ放出量の特性に着目している。しかしながら、触媒から脱離するＳＯｘ量は、触媒の床温だけでなく床温の変化量の影響も受ける。このため、上記公報の技術では、触媒の温度変化が大きい条件において、触媒から脱離するＳＯｘ量を精度よく推定できないおそれがある。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、触媒の昇温制御において、触媒から脱離するＳＯｘ量を精度よく推定することにより、ＳＯｘの脱離による触媒の機能の回復と、脱離したＳＯｘに起因した白煙の発生の抑制とを高水準で両立させることのできるエンジン制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、ディーゼルエンジンの排気管に設けられる浄化装置の温度を、前記浄化装置からＳＯｘが脱離する温度域の目標温度まで上昇させる昇温制御を実行するエンジン制御装置を対象としている。エンジン制御装置は、所定の制御周期ごとに前記浄化装置の温度の代表値である代表温度を取得する温度取得手段と、前記浄化装置に流入するＳＯｘ量を流入ＳＯｘ量として前記制御周期ごとに推定する流入ＳＯｘ量推定手段と、前記流入ＳＯｘ量と前記代表温度とを用いて、前記浄化装置から新たに脱離するＳＯｘ量を新規脱離ＳＯｘ量として前記制御周期ごとに推定する新規脱離ＳＯｘ量推定手段と、前記新規脱離ＳＯｘ量を用いて、前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に最終的に吸着するＳＯｘ量を前記代表温度に関連付けたグラフとして表される最終吸着ＳＯｘ分布を前記制御周期ごとに推定する最終吸着ＳＯｘ分布推定手段と、前記最終吸着ＳＯｘ分布と許容脱離ＳＯ_３量とを用いて、前記目標温度を前記制御周期ごとに算出する目標温度算出手段と、を備えている。前記新規脱離ＳＯｘ量推定手段は、前記代表温度の過去値から今回値への変化度合を表す補正値を算出する算出手段と、前記代表温度に前記補正値を反映させる補正を行うことにより補正後代表温度を算出する補正手段と、を含み、前記流入ＳＯｘ量と前記補正後代表温度を用いて前記新規脱離ＳＯｘ量を推定するように構成されている。また、前記補正手段は、前記変化度合の前記補正後代表温度への反映度合が、前記代表温度が大きくなるに従って単調非増加で小さくなるように構成されている。

本発明のエンジン制御装置において、前記補正手段は、前記代表温度が大きくなるに従って単調非増加で小さくなる補正係数を算出し、前記補正値に前記補正係数を乗じた値を前記代表温度に加算することにより前記補正後代表温度を算出するように構成されていてもよい。

また、本発明のエンジン制御装置において、前記算出手段は、前記代表温度の今回値と前回値の差分値を前記補正値として算出するように構成されていてもよい。

また、本発明のエンジン制御装置は、前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に吸着するＳＯｘ量を前記代表温度に関連付けたグラフとして表される吸着ＳＯｘ分布と、前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に吸着するＳＯｘ最大量を前記代表温度に関連付けたグラフとして表される飽和ＳＯｘ分布と、を用いて、前記浄化装置におけるＳＯｘ飽和率を前記制御周期ごとに推定するＳＯｘ飽和率推定手段と、前記流入ＳＯｘ量と前記ＳＯｘ飽和率とを用いて、前記浄化装置に流入して前記浄化装置に新たに吸着するＳＯｘ量を新規吸着ＳＯｘ量として前記制御周期ごとに推定する新規吸着ＳＯｘ量推定手段と、前記新規吸着ＳＯｘ量を用いて、前記浄化装置に新たなＳＯｘが吸着した後の前記吸着ＳＯｘ分布を吸着後ＳＯｘ分布として前記制御周期ごとに推定する吸着後ＳＯｘ分布推定手段と、を備えることができる。この場合、前記新規脱離ＳＯｘ量推定手段は、前記吸着後ＳＯｘ分布と前記代表温度とを用いて、前記新規脱離ＳＯｘ量を前記制御周期ごとに推定するように構成されてもよい。また、本発明のエンジン制御装置は、前記新規吸着ＳＯｘ量を用いて、前記浄化装置に流入して前記浄化装置に吸着することなくすり抜けるＳＯｘ量をすり抜けＳＯｘ量として前記制御周期ごとに推定するすり抜けＳＯｘ量推定手段と、前記浄化装置においてＳＯ_３に転化するＳＯ_２の転化率と前記代表温度との関係を表した転化率マップと、今回の推定サイクルにおける前記代表温度と、前記すり抜けＳＯｘ量と、を用いて、前記浄化装置にＳＯｘの状態で流入して前記浄化装置に吸着することなくすり抜けてＳＯ_３の状態で排出されるＳＯ_３量をすり抜けＳＯ_３量として前記制御周期ごとに推定するすり抜けＳＯ_３量推定手段と、サルフェート白煙に関する制約に相当する前記浄化装置の下流におけるＳＯ_３量と前記すり抜けＳＯ_３量とを用いて、前記浄化装置から脱離することが許されるＳＯ_３量を前記許容脱離ＳＯ_３量として前記制御周期ごとに算出する許容脱離ＳＯ_３量算出手段と、をさらに備えるように構成されていてもよい。

さらに、本発明のエンジン制御装置において、前記温度取得手段は、前記排気管における前記浄化装置の下流側に流れたガスの温度を前記代表温度として取得するように構成されていてもよい。

また、本発明のエンジン制御装置において、前記浄化装置は、前記排気管を流れる微粒子を捕集するフィルタを含んでいてもよい。この場合、前記昇温制御を、前記フィルタに捕集された微粒子量の推定値が除去要求量に到達したときに開始することとしてもよい。

本発明によれば、浄化装置の代表温度を用いて、浄化装置から新たに脱離する脱離ＳＯｘ量が推定される。この際、代表温度の過去値から今回値への変化度合を表す補正値を代表温度に反映させる補正が行なわれ、補正された補正後代表温度を用いて新規脱離ＳＯｘ量が推定される。ここで、代表温度の補正は、代表温度が大きくなるに従い補正値の代表温度への反映度合が単調非増加で小さくなるように行なわれる。脱離ＳＯｘ量は浄化装置の代表温度だけでなく、代表温度の変化度合の影響も受ける。具体的には、浄化装置の低温域では代表温度の変化度合の影響を大きく受けるのに対し、浄化装置の高温域では低温域ほどに影響を受けない。このため、本発明によれば、浄化装置の温度が高温であっても脱離ＳＯｘ量を精度よく推定することができるので、触媒の昇温制御において、ＳＯｘの脱離による触媒の機能の回復と、このＳＯｘに起因した白煙の発生の抑制とを高水準で両立させることができる。

本発明の実施の形態のシステム構成を示す図である。 ＤＯＣ２２ａにおけるＳＯｘの吸着と脱離を説明するための図である。 目標床温Ｔｔｒｇを算出するためのロジックを示す機能ブロック図である。 吸着ＳＯｘ分布と飽和ＳＯｘ分布を説明するための図である。 基準飽和ＳＯｘ分布と補正後の飽和ＳＯｘ分布の関係を説明するための図である。 総吸着余裕ＳＯ_２量を説明するための図である。 新規吸着ＳＯｘ量とすり抜けＳＯｘ量の関係を説明するための図である。 吸着率ｍａｐを説明するための図である。 吸着後ＳＯｘ分布を説明するための図である。 脱離可能総ＳＯｘ量を説明するための図である。 補正後現在床温Ｔ_２´を算出するためのロジックを示す機能ブロック図である。 補正前現在床温Ｔ_２に温度補正係数Ｋを関連付けたマップの一例を示す図である。 最終吸着ＳＯｘ分布と吸着後ＳＯｘ分布の関係を説明するための図である。 ＳＯ_３転化率ｍａｐを説明するための図である。 許容脱離ＳＯ_３量を説明するための図である。 目標床温Ｔｔｒｇを説明するための図である。 現在床温の温度補正の効果を説明するためのタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。

［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態のシステム構成を示す図である。図１に示すシステムは、車両に搭載されるディーゼルエンジン１０（以下単に「エンジン１０」ともいう。）を備えている。エンジン１０の各気筒には、燃料としての軽油を噴射するインジェクタ１２が設けられている。なお、図１に描かれるエンジン１０は直列４気筒エンジンであるが、エンジン１０の気筒数および気筒配列は特に限定されない。また、図１には、４つのインジェクタ１２のうちの１つが描かれている。

エンジン１０の排気マニホールド１４には、ターボチャージャ１６の排気タービン１６ａの入口が接続されている。排気タービン１６ａは吸気管１８に設けられたコンプレッサ１６ｂに連結されている。コンプレッサ１６ｂは、排気タービン１６ａの回転により駆動して吸気を過給する。排気タービン１６ａの出口には排気管２０が接続されている。排気管２０には排気浄化装置２２が設けられている。排気浄化装置２２は、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）２２ａと、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）２２ｂと、を備えている。ＤＯＣ２２ａは、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して、水（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）に転化させる機能を有する触媒である。ＤＰＦ２２ｂは、排気中に含まれる微粒子（ＰＭ）を捕集するフィルタである。排気浄化装置２２の上流には、インジェクタ１２と共通の燃料を排気管２０に添加する燃料添加弁２４が設けられている。

図１に示すシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備えている。ＥＣＵ３０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備えている。ＥＣＵ３０は、車両に搭載された各種センサの信号を取り込み処理する。各種センサには、吸気管１８の入口付近に設けられたエアフローメータ３２、ＤＯＣ２２ａの出口温度を検出する温度センサ３４、ＤＰＦ２２ｂの上下流における圧力差を検出する差圧センサ３６が含まれている。ＥＣＵ３０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。ＥＣＵ３０によって操作されるアクチュエータには、上述したインジェクタ１２、燃料添加弁２４が含まれている。

［ＤＰＦ２２ｂの再生制御］
本実施の形態では、ＥＣＵ３０によるエンジン制御として、ＤＰＦ２２ｂの昇温制御（以下「ＰＭ再生制御」ともいう。）が行われる。ＰＭ再生制御は、ＤＰＦ２２ｂで捕集したＰＭの推定値が除去要求量に到達したときに、燃料添加弁２４から燃料を添加する制御である。例えば差圧センサ３６で検出した圧力差が所定値に到達したときに、ＰＭの推定値が除去要求量に到達したと判断することができる。燃料添加弁２４から燃料を添加することでＤＯＣ２２ａにおいて添加燃料を酸化し、この酸化反応熱によりＤＰＦ２２ｂの床温を６００℃以上まで上昇させる。これにより、ＤＰＦ２２ｂで捕集したＰＭを燃焼除去できるので、ＤＰＦ２２ｂの捕集機能を回復させることができる。なお、ＤＰＦ２２ｂの床温を６００℃以上に上昇させるための燃料添加弁２４からの添加燃料量（以下「ＤＰＦ用燃料量）は、ＤＰＦの床温と関連付けたマップに基づき決定されるものとする。このようなマップは例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておき、ＤＰＦ２２ｂの実際の床温に応じて適宜読み出すことができる。

［ＰＭ再生制御における問題点］
ところで、ディーゼルエンジンの燃料や潤滑油には一般に硫黄が含まれており、燃料の燃焼に伴ってこうした硫黄からＳＯｘが生成する。本実施の形態においても同様で、エンジン１０での燃料の燃焼に伴ってＳＯｘが生成する。生成したＳＯｘはエンジン１０から排出されて排気浄化装置２２に流入し、主にＤＯＣ２２ａに吸着する。但し、ＤＯＣ２２ａの床温が高くなると、ここに吸着していたＳＯｘが脱離し始める。ＤＯＣ２２ａの組成等により多少変動するものの、ＰＭ再生制御を行う温度域ではＤＯＣ２２ａからＳＯｘが脱離して下流側に放出される。

ＤＯＣ２２ａにおけるＳＯｘの吸着と脱離について、図２を参照しながら説明する。図２は、ＤＯＣ２２ａにおけるＳＯｘの吸着と脱離を説明するための図である。この図に示すように、ＤＯＣ２２ａは、基材（不図示）の表面を覆うコート材２２ｃと、貴金属２２ｄ（Ｐｔ，Ｐｄ等）とを備えている。貴金属２２ｄはコート材２２ｃに分散担持されており、ＨＣやＣＯを酸化する際の活性点となる。但し、排気中のＳＯ_２が貴金属２２ｄに吸着し、または、排気中のＳＯ_３がコート材２２ｃに吸着する。貴金属２２ｄに吸着したＳＯ_２の一部は貴金属２２ｄから脱離して排気中に戻り、または、貴金属２２ｄ上で酸化されてＳＯ_３となり、ＳＯ_３の状態でコート材２２ｃに吸着する。即ち、貴金属２２ｄにはＳＯ_２が吸着し、コート材２２ｃには排気由来のＳＯ_３とＳＯ_２由来のＳＯ_３が吸着する。何れにせよ、ＳＯｘが吸着することで、ＤＯＣ２２ａにおけるＨＣ等の酸化機能が阻害されることになる。

上述した２経路によりコート材２２ｃに吸着したＳＯ_３は、コート材２２ｃの床温が高くなることで脱離する。また、コート材２２ｃの床温が高くなることで貴金属２２ｄ上でのＳＯ_２からＳＯ_３への転化が促進されるので、このようなＳＯ_３もコート材２２ｃから脱離する。従って、ＰＭ再生制御を行うことで、上述したＤＰＦ２２ｂの捕集機能だけでなく、ＤＯＣ２２ａにおけるＨＣ等の酸化機能を回復させることもできる。ところが、図２に示すように、コート材２２ｃから脱離したＳＯ_３が排気管２０に存在するＨ_２Ｏと反応することでＨ_２ＳＯ_４が発生する。そして、このＨ_２ＳＯ_４の濃度が一定濃度を超えると視認可能な白煙（サルフェート白煙）となるので、エンジン１０を搭載した車両の商品価値を損ねてしまうおそれがある。

［本実施の形態の特徴］
ＤＯＣ２２ａの下流における排気中のＨ_２ＳＯ_４の濃度が高くなり過ぎないように燃料添加弁２４から燃料を添加すれば、ＰＭ再生制御中のサルフェート白煙の発生を抑制できる。そこで本実施の形態では、ＤＯＣ２２ａの下流におけるＳＯ_３の濃度がサルフェート白煙に関する制約を満たすように、ＰＭ再生制御中のＤＯＣ２２ａの床温の目標温度（以下「目標床温Ｔｔｒｇ」ともいう。）を算出し、目標床温Ｔｔｒｇに基づいて、燃料添加弁２４から添加する燃料量（以下「制約充足用燃料量」ともいう。）を算出することとしている。なお、このような制約ＳＯ_３濃度（ＤＯＣ２２ａの下流におけるＳＯ_３濃度の上限値）は、例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておくことができる。制約充足用燃料量よりもＤＰＦ用燃料量の方が多い場合に、ＤＰＦ用燃料量ではなく制約充足用燃料量を採用することで、サルフェート白煙に関する制約を満たしつつ、ＤＯＣ２２ａにおけるＨＣ等の酸化機能を回復させることができる。

［目標床温Ｔｔｒｇの算出ロジック］
図３は、目標床温Ｔｔｒｇを算出するためのロジックを示す機能ブロック図であり、これはＥＣＵ３０により実現される。この図に示すように、ＥＣＵ３０は、流入ＳＯｘ量推定部Ｍ１と、ＳＯｘ飽和率推定部Ｍ２と、新規吸着ＳＯｘ量およびすり抜けＳＯｘ量推定部Ｍ３と、吸着後ＳＯｘ分布推定部Ｍ４と、新規脱離ＳＯｘ量推定部Ｍ５と、最終吸着ＳＯｘ分布推定部Ｍ６と、すり抜けＳＯ_３量推定部Ｍ７と、許容脱離ＳＯ_３量算出部Ｍ８と、白煙抑制目標床温算出部Ｍ９と、を備えており、これらの要素Ｍ１〜Ｍ９によって制御周期ごとに（具体的にはエンジン１０の燃焼サイクルごとに）目標床温Ｔｔｒｇを算出するものとする。なお、以下の説明においては、要素Ｍ１〜Ｍ９を簡略化するものとし、例えば流入ＳＯｘ量推定部Ｍ１を「推定部Ｍ１」ともいう。

推定部Ｍ１は、ＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘの量（以下「流入ＳＯｘ量」ともいう。）を推定する。なお、本明細書でいう「ＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘ」には、エンジン１０で生成し、ここから排出されてＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘだけでなく、燃料添加弁２４から添加された燃料のＤＯＣ２２ａでの酸化反応に伴って生成し、ＤＯＣ２２ａ上を流れるＳＯｘも含まれるものとする。

推定部Ｍ１は、具体的に、インジェクタ１２からの噴射燃料量（筒内噴射量）および燃料添加弁２４からの添加燃料量（排気添加量）を変数とする次式（１）により、第ｔ番目のサイクルにおける流入ＳＯｘ量を推定する。なお、式（１）の燃料Ｓ濃度は、燃料中の硫黄濃度であり、燃料供給系に別途設けた硫黄濃度センサの検出値を用いてもよく、設定値を用いてもよい。
流入ＳＯｘ量（排気添加量（ｔ），筒内噴射量（ｔ））［μｇ／ｓ］＝流入燃料量（排気添加量（ｔ），筒内噴射量（ｔ））［ｇ／ｓ］×燃料Ｓ濃度［ｐｐｍ］ ・・・（１）

式（１）の流入燃料量（排気添加量（ｔ），筒内噴射量（ｔ））は、「ＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘ」の由来となった燃料の第ｔ番目のサイクルにおける量であり、燃料の比重（軽油比重）を用いて次式（２）により算出される。
流入燃料量（排気添加量（ｔ），筒内噴射量（ｔ））［ｇ／ｓ］＝（排気添加量（ｔ）［ｇ／ｓ］÷１０００×軽油比重［ｇ／ｃｍ３］＋筒内噴射量（ｔ）［ｇ／ｓ］） ・・・（２）
なお、以下の説明においては、流入ＳＯｘ量（排気添加量（ｔ），筒内噴射量（ｔ））を流入ＳＯｘ量（ｔ）ともいう。また、流入燃料量（排気添加量（ｔ），筒内噴射量（ｔ））を流入燃料量（ｔ）ともいう。

推定部Ｍ２は、ＤＯＣ２２ａにおけるＳＯｘの飽和率（以下「ＳＯｘ飽和率」ともいう。）を推定する。ＳＯｘ飽和率の推定には、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中の各床温においてＤＯＣ２２ａに吸着するＳＯｘの量（以下「吸着ＳＯｘ量」ともいう。）を、ＤＯＣ２２ａの床温に関連付けたグラフとして表される分布（以下「吸着ＳＯｘ分布」ともいう。）と、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中の各床温においてＤＯＣ２２ａに吸着するＳＯｘの最大量（以下「飽和ＳＯｘ量」ともいう。）を、ＤＯＣ２２ａの床温に関連付けたグラフとして表される分布（以下「飽和ＳＯｘ分布」ともいう。）と、が用いられる。先ず、吸着ＳＯｘ分布と飽和ＳＯｘ分布について、ＳＯ_３を例として図４を参照しながら説明する。

図４は、吸着ＳＯｘ分布と飽和ＳＯｘ分布を説明するための図である。図４に「吸着ＳＯ_３量」として示したデータは、次の手法により収集したものである。具体的には先ず、図４に「現在温度」として示した床温において、十分な量のＳＯｘをＤＯＣ２２ａに吸着させる。続いて、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中の各床温においてＤＯＣ２２ａから脱離したＳＯ_３の量を、上昇速度を一定とした条件のもとで測定する。そして、この脱離ＳＯ_３量をＤＯＣ２２ａの床温に関連付けてグラフを作成する。これにより、脱離ＳＯ_３量を表した分布（以下「脱離ＳＯ_３分布」ともいう。）を得ることができる。これと同様の手法により、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中の各床温においてＤＯＣ２２ａから脱離したＳＯ_２の量を、ＤＯＣ２２ａの床温に関連付けたグラフ（以下「脱離ＳＯ_２分布」ともいう。）を得ることもできる。なお、ＤＯＣ２２ａから脱離するＳＯ_３については、これをセンサで直接的に測定してもよいし、ＳＯｘまたはＳＯ_２を検出するセンサを用いて両者を測定し、これらの差から算出してもよい（ＳＯ_３＝ＳＯｘ−ＳＯ_２）。

ここで、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中にＤＯＣ２２ａから脱離するＳＯ_３は、実際には図４に「現在温度」として示した床温でＤＯＣ２２ａに吸着させたＳＯ_３である。しかし、ある床温でＤＯＣ２２ａから脱離するＳＯ_３は、その床温に至るまでＤＯＣ２２ａに吸着し続けることのできたＳＯ_３であり、更に言えば、その床温でＤＯＣ２２ａに吸着することができたＳＯ_３であると考えることもできる。このような仮定に基づいて、上述した脱離ＳＯ_３分布の縦軸を、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中の各床温においてＤＯＣ２２ａに吸着するＳＯ_３の量に置き換えると、図４に示した「吸着ＳＯ_３量」のデータのグラフ、即ち、吸着ＳＯ_３分布を得ることができる。そして、これと同様の手法によって、吸着ＳＯ_２分布を得ることもできる。

また、図４に「飽和ＳＯ_３量」として示したデータは、「吸着ＳＯ_３量」のデータと同様の手法により収集したものである。この「飽和ＳＯ_３量」のデータは、具体的に、上昇速度を極低速とした条件のもと、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中の各床温（例えば５℃間隔）においてＤＯＣ２２ａから脱離したＳＯ_３の量に相当している。ＤＯＣ２２ａの床温の上昇速度が極低速であることから、この「飽和ＳＯ_３量」のデータは、ＤＯＣ２２ａから脱離したＳＯ_３の量の最大値であると考えることができる。また、この最大値に対しては、上述した仮定を適用することができる。即ち、ある床温でＤＯＣ２２ａから脱離するＳＯ_３の最大量は、その床温でＤＯＣ２２ａに吸着することができたＳＯ_３の最大量に等しいと考えることができる。このような仮定に基づいて上述した脱離ＳＯ_３分布の縦軸を上記ＳＯ_３の最大量に置き換えると、図４に示した「飽和ＳＯ_３量」のデータのグラフ、即ち、飽和ＳＯ_３分布を得ることができる。そして、これと同様の手法によって、飽和ＳＯ_２分布を得ることもできる。

推定部Ｍ２は、第ｔ番目のサイクルにおけるＤＯＣ２２ａの現在床温Ｔ_２を変数とする次式（３）により、第ｔ番目のサイクルにおけるＳＯｘ飽和率（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を推定する。なお、現在床温Ｔ_２は、ＤＯＣ２２ａの現在の床温の代表温度として、例えば温度センサ３４の検出値を使用することができる。
ＳＯｘ飽和率（Ｔ_２（ｔ），ｔ）＝１−（総吸着余裕量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）／総飽和量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）） ・・・（３）

式（３）のＳＯｘ飽和率（Ｔ_２（ｔ），ｔ）の算出過程は次のとおりである。先ず、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中における床温Ｔ_１と、現在床温Ｔ_２とを変数とする次式（４）および（５）により、第ｔ番目のサイクルにおける飽和ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）および飽和ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）をそれぞれ算出する。
飽和ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）［μｇ／℃］＝基準飽和ＳＯ_２分布×床温補正ＳＯ_２ｍａｐ（Ｔ_２（ｔ））［μｇ／℃］ ・・・（４）
飽和ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）［μｇ／℃］＝基準飽和ＳＯ_３分布×床温補正ＳＯ_３ｍａｐ（Ｔ_２（ｔ））［μｇ／℃］ ・・・（５）

式（４）の基準飽和ＳＯ_２分布は、十分な量のＳＯｘをＤＯＣ２２ａに吸着させるときの床温（図４の「現在温度」）を基準床温（例えば上述した吸着限界量が最大となる３００℃付近の床温）として作成した飽和ＳＯ_２分布である。式（５）の基準飽和ＳＯ_３分布もこれと同様である。式（４）の床温補正ＳＯ_２ｍａｐ（Ｔ_２（ｔ））は、基準飽和ＳＯ_３分布を現在床温Ｔ_２の飽和ＳＯ_２分布に変換するための補正値を定めたマップである。式（５）の床温補正ＳＯ_３ｍａｐ（Ｔ_２（ｔ））もこれと同様である。このような基準飽和ＳＯｘ分布と補正マップは、例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておくことができ、現在床温Ｔ_２に応じて適宜読み出すことができる。

基準飽和ＳＯｘ分布と補正後の飽和ＳＯｘ分布の関係を、ＳＯ_２を例として図５を参照しながら説明する。図５は、基準飽和ＳＯｘ分布と補正後の飽和ＳＯｘ分布の関係を説明するための図である。なお、この図の横軸のＴＬおよびＴＨは、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中にＤＯＣ２２ａからＳＯ_２が脱離し始める温度（下限温度）と、ＤＯＣ２２ａからＳＯ_２が脱離し終わる温度（上限温度）に、それぞれ相当している。この図に示す３種類の分布の違いは、現在床温Ｔ_２にある。即ち、現在床温Ｔ_２が基準温度と等しい場合は、補正後の飽和ＳＯ_２分布の形状が基準飽和ＳＯ_２分布の形状と一致する（中央）。一方、現在床温Ｔ_２が基準温度よりも低い場合（左方）や、現在床温Ｔ_２が基準温度よりも高い場合（右方）は、補正後の飽和ＳＯ_２分布の形状が基準飽和ＳＯ_２分布の形状と一致しなくなる。なお、現在床温Ｔ_２が基準温度よりも高い場合（右方）には、補正後の飽和ＳＯ_２分布の形状が、現在床温Ｔ_２よりも低温側のデータが欠落しているような形状となる。この理由は、現在床温Ｔ_２よりも低温側では、本来であればこの床温域においてＤＯＣ２２ａに吸着し続けることのできたはずのＳＯｘが、ＤＯＣ２２ａから既に脱離していると考えられるためである。

続いて、式（４）により算出した飽和ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）を次式（６）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおける総飽和ＳＯ_２量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出する。また、式（５）により算出した飽和ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）を次式（７）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおける総飽和ＳＯ_３量を算出する。

総飽和ＳＯ_２量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）および総飽和ＳＯ_３量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出したら、次式（８）にこれらを代入して、第ｔ番目のサイクルにおける総飽和量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出する。
総飽和量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）＝総飽和ＳＯ_２量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）＋総飽和ＳＯ_３量（Ｔ_２（ｔ），ｔ） ・・・（８）
なお、以下の説明においては、総飽和ＳＯ_２量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を単に総飽和ＳＯ_２量（ｔ）ともいう。また、総飽和ＳＯ_３量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を単に総飽和ＳＯ_３量（ｔ）ともいう。また、総飽和量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を単に総飽和量（ｔ）ともいう。

式（８）により総飽和量（ｔ）を算出したら、飽和ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）と、推定部Ｍ６で推定した第ｔ番目のサイクルにおける最終吸着ＳＯ_２分布（Ｔ_１，ｔ）とを次式（９）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおける吸着余裕ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出する。また、飽和ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）と、推定部Ｍ６で推定した第ｔ番目のサイクルにおける最終吸着ＳＯ_３分布（Ｔ_１，ｔ）とを次式（１０）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおける吸着余裕ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出する。
吸着余裕ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）［μｇ／℃］＝ｍａｘ｛飽和ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）［μｇ／℃］−最終吸着ＳＯ_２分布（Ｔ_１，ｔ）［μｇ／℃］，０｝ ・・・（９）
吸着余裕ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）［μｇ／℃］＝ｍａｘ｛飽和ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）［μｇ／℃］−最終吸着ＳＯ_３分布（Ｔ_１，ｔ）［μｇ／℃］，０｝ ・・・（１０）

続いて、式（９）により算出した吸着余裕ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）を次式（１１）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおける総吸着余裕ＳＯ_２量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出する。また、式（１０）により算出した吸着余裕ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）を次式（１２）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおける総吸着余裕ＳＯ_３量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出する。

なお、以下の説明においては、吸着余裕ＳＯ_２分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）を単に吸着余裕ＳＯ_２分布（ｔ）ともいう。また、吸着余裕ＳＯ_３分布（Ｔ_１，Ｔ_２（ｔ），ｔ）を単に吸着余裕ＳＯ_３分布（ｔ）ともいう。また、総吸着余裕ＳＯ_２量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を単に総吸着余裕ＳＯ_２量（ｔ）ともいう。また、総吸着余裕ＳＯ_３量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を単に総吸着余裕ＳＯ_３量（ｔ）ともいう。

図６を参照して、総吸着余裕ＳＯ_２量（ｔ）を説明する。図６は、総吸着余裕ＳＯ_２量を説明するための図である。なお、総吸着余裕ＳＯ_３量（ｔ）についてはこれと同様である。この図に示すように、総吸着余裕ＳＯ_２量（ｔ）は、飽和ＳＯ_２分布から、飽和ＳＯ_２分布と吸着ＳＯ_２分布の重複部分を除いた面積として表すことができる。なお、この図の右方の分布に領域Ａとして示すように、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中の各床温においてＤＯＣ２２ａに吸着するＳＯ_２の量、即ち、吸着ＳＯ_２量がその最大量、即ち、飽和ＳＯ_２量を上回る場合は、ＤＯＣ２２ａが飽和していると考えられることから、総吸着余裕ＳＯ_２量（ｔ）の算出から除外される。また、この右方の分布において、現在床温Ｔ_２よりも低温側のデータが欠落している理由については、図５で説明した通りである。

そして、総吸着余裕ＳＯ_２量（ｔ）および総吸着余裕ＳＯ_３量（ｔ）を算出したら、これらを次式（１３）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおける総吸着余裕量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出する。
総吸着余裕量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）＝総吸着余裕ＳＯ_２量（ｔ）＋総吸着余裕ＳＯ_３量（ｔ） ・・・（１３）
更に、式（８）により算出した総飽和量（ｔ）と、式（１３）により算出した総吸着余裕量（ｔ）とを式（３）に代入すれば、飽和率（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を算出できる。なお、以下の説明においては、飽和率（Ｔ_２（ｔ），ｔ）を単に飽和率（ｔ）ともいう。

図３に戻り目標床温Ｔｔｒｇの算出ロジックの説明を続ける。推定部Ｍ３は、「ＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘ」であってＤＯＣ２２ａに新たに吸着するＳＯｘの量（以下「新規吸着ＳＯｘ量」ともいう。）、および、「ＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘ」であってＤＯＣ２２ａに吸着することなくすり抜けるＳＯｘの量（以下「すり抜けＳＯｘ量」ともいう。）を推定する。先ず、新規吸着ＳＯｘ量とすり抜けＳＯｘ量の関係について、図７を参照して説明する。図７は、新規吸着ＳＯｘ量とすり抜けＳＯｘ量の関係を説明するための図である。この図に矢印で示すように、新規吸着ＳＯｘ量とすり抜けＳＯｘ量の和が、流入ＳＯｘ量に等しくなる。この理由は、「ＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘ」のうちの一部がＤＯＣ２２ａに吸着し、残りがＤＯＣ２２ａに吸着することなくすり抜けるためである。

推定部Ｍ３は、具体的に、推定部Ｍ１で推定した流入ＳＯｘ量（ｔ）と、推定部Ｍ２で推定した飽和率（ｔ）とを変数とする次式（１４）により新規吸着ＳＯｘ量を推定し、次式（１５）によりすり抜けＳＯｘ量を推定する。
新規吸着ＳＯｘ量（流入ＳＯｘ量（ｔ），飽和率（ｔ））［μｇ／ｓ］＝流入ＳＯｘ量（ｔ）×吸着率ｍａｐ（飽和率（ｔ）） ・・・（１４）
すり抜けＳＯｘ量（流入ＳＯｘ量（ｔ），飽和率（ｔ））［μｇ／ｓ］＝流入ＳＯｘ量（ｔ）×｛１−吸着率ｍａｐ（飽和率（ｔ））｝ ・・・（１５）
なお、以下の説明においては、新規吸着ＳＯｘ量（流入ＳＯｘ量（ｔ），飽和率（ｔ））を単に新規吸着ＳＯｘ量（ｔ）ともいう。また、すり抜けＳＯｘ量（流入ＳＯｘ量（ｔ），飽和率（ｔ））を単にすり抜けＳＯｘ量（ｔ）ともいう。

式（１４）および（１５）の吸着率ｍａｐは、第ｔ番目のサイクルにおいて「ＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘ」のうち、ＤＯＣ２２ａに吸着するＳＯｘの割合（即ち、吸着率）が、飽和率（ｔ）によって変わるという特性に基づいて作成されたマップである。図８は、吸着率ｍａｐを説明するための図である。この図に示すように、吸着率ｍａｐの特性は、飽和率（ｔ）が低い領域では吸着率が高く、飽和率（ｔ）が高くなるにつれて吸着率が徐々に低下するというものである。なお、このようなマップは、例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておくことができ、現在床温Ｔ_２に応じて適宜読み出すことができる。

図３に戻り、推定部Ｍ４は、推定部Ｍ３で推定した新規吸着ＳＯｘ量を吸着ＳＯｘ分布に反映させて吸着後ＳＯｘ分布を推定する。吸着後ＳＯｘ分布について、ＳＯ_２を例とした図９を参照しながら説明する。図９は、吸着後ＳＯｘ分布を説明するための図である。この図に示すように、吸着後ＳＯ_２分布は、前回サイクル（例えば、第ｔ−１番目のサイクル）における最終吸着ＳＯ_２分布に、今回サイクル（例えば、第ｔ番目のサイクル）においてＤＯＣ２２ａに新たに吸着するＳＯ_２の量を表した分布（以下「新規吸着ＳＯ_２分布」ともいう。）を加算することで推定される。

推定部Ｍ４は、具体的には先ず、新規吸着ＳＯｘ量（ｔ）、総吸着余裕量（ｔ）および吸着余裕ＳＯ_２分布（ｔ）を変数とする次式（１６）により、第ｔ番目のサイクルにおける新規吸着ＳＯ_２分布を算出する。新規吸着ＳＯ_２分布と同様に、推定部Ｍ４は、ＤＯＣ２２ａに新たに吸着するＳＯ_３の量を表した分布（以下「新規吸着ＳＯ_３分布」ともいう。）を、次式（１７）により算出する。なお、吸着余裕ＳＯ_２分布（ｔ）と総吸着余裕量（ｔ）には、推定部Ｍ２において算出されたものが使用される。
新規吸着ＳＯ_２分布（新規吸着ＳＯｘ量（ｔ），吸着余裕ＳＯ_２分布（ｔ），総吸着余裕量（ｔ））［μｇ／℃］＝吸着余裕ＳＯ_２分布（ｔ）［μｇ／℃］×｛新規吸着ＳＯｘ量（ｔ）／総吸着余裕量（ｔ）｝ ・・・（１６）
新規吸着ＳＯ_３分布（新規吸着ＳＯｘ量（ｔ），吸着余裕ＳＯ_３分布（ｔ），総吸着余裕量（ｔ））［μｇ／℃］＝吸着余裕ＳＯ_３分布（ｔ）［μｇ／℃］×｛新規吸着ＳＯｘ量（ｔ）／総吸着余裕量（ｔ）｝ ・・・（１７）
なお、以下の説明においては、新規吸着ＳＯ_２分布（新規吸着ＳＯｘ量（ｔ），吸着余裕ＳＯ_２分布（ｔ），総吸着余裕量（ｔ））を、単に新規吸着ＳＯ_２分布（ｔ）ともいう。また、新規吸着ＳＯ_３分布（新規吸着ＳＯｘ量（ｔ），吸着余裕ＳＯ_３分布（ｔ），総吸着余裕量（ｔ））を、単に新規吸着ＳＯ_３分布（ｔ）ともいう。

推定部Ｍ４は、続いて、算出した新規吸着ＳＯ_２分布と、第ｔ−１番目のサイクルにおける最終吸着ＳＯ_２分布（ｔ−１）とを次式（１８）に代入して、吸着後ＳＯ_２分布を算出する。また、算出した新規吸着ＳＯ_３分布と、第ｔ−１番目のサイクルにおいて推定部Ｍ６で推定した吸着ＳＯ_３分布（ｔ−１）とを次式（１９）に代入して、吸着後ＳＯ_３分布を算出する。
吸着後ＳＯ_２分布（ｔ）［μｇ／℃］＝最終吸着ＳＯ_２分布（ｔ−１）［μｇ／℃］＋新規吸着ＳＯ_２分布（ｔ）［μｇ／℃］ ・・・（１８）
吸着後ＳＯ_３分布（ｔ）［μｇ／℃］＝最終吸着ＳＯ_３分布（ｔ−１）［μｇ／℃］＋新規吸着ＳＯ_３分布（ｔ）［μｇ／℃］ ・・・（１９）

図３に戻り、推定部Ｍ５は、推定部Ｍ４で推定した吸着後ＳＯｘ分布に基づいて、ＤＯＣ２２ａから新たに脱離するＳＯｘの量（以下「新規脱離ＳＯｘ量」ともいう。）を推定する。

推定部Ｍ５は、具体的には先ず、ＤＯＣ２２ａから脱離することのできるＳＯｘの総量（以下「脱離可能総ＳＯｘ量」ともいう。）を推定する。脱離可能総ＳＯｘ量について、ＳＯ_２を例とした図１０を参照しながら説明する。図１０は、脱離可能総ＳＯｘ量を説明するための図である。なお、この図の横軸のＴＬおよびＴＨは、上述した下限温度および上限温度に、それぞれ相当している。この図に示すように、脱離可能総ＳＯｘ量は、現在床温Ｔ_２よりも低温側で、尚且つ、下限温度ＴＬよりも高温側の吸着後ＳＯｘ分布の面積に相当する。

ＤＯＣ２２ａから脱離することのできるＳＯ_２の総量、即ち、脱離可能総ＳＯ_２量は、現在床温Ｔ_２を変数とする次式（２０）により算出される。ＤＯＣ２２ａから脱離することのできるＳＯ_３の総量、即ち、脱離可能総ＳＯ_３量は、現在床温Ｔ_２を変数とする次式（２１）により算出される。

推定部Ｍ５は、算出した脱離可能総ＳＯ_２量を次式（２２）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおいてＤＯＣ２２ａから新たに脱離するＳＯ_２の量、即ち、新規脱離ＳＯ_２量を算出する。また、算出した脱離可能総ＳＯ_３量を次式（２３）に代入して、第ｔ番目のサイクルにおいてＤＯＣ２２ａから新たに脱離するＳＯ_３の量、即ち、新規脱離ＳＯ_３量を算出する。なお、式（２２）および（２３）の脱離率には設定値が使用され、例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておくことができる。
新規脱離ＳＯ_２量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）［μｇ］＝脱離可能総ＳＯ_２量［μｇ］×脱離率 ・・・（２２）
新規脱離ＳＯ_３量（Ｔ_２（ｔ），ｔ）［μｇ］＝脱離可能総ＳＯ_３量［μｇ］×脱離率 ・・・（２３）

次に、現在床温Ｔ_２を用いた新規脱離ＳＯｘ量の推定手法の問題点について説明する。上述した手法では、脱離可能総ＳＯｘ量は、吸着後ＳＯｘ分布における下限温度ＴＬと現在床温Ｔ_２の間の面積として表される。しかしながら、図１０に示す吸着後ＳＯｘ分布は、床温の上昇速度を一定とした条件を前提にしている。このため、床温の上昇速度が変化する条件においては、脱離可能総ＳＯｘ量を精度よく推定できないおそれがある。

そこで、実施の形態１のシステムでは、現在床温Ｔ_２の値だけでなく現在床温Ｔ_２への変化度合も考慮した新規脱離ＳＯｘ量の推定手法を採用している。以下、新規脱離ＳＯｘ量の推定手法の具体的な内容について詳細に説明する。

ＤＯＣ２２ａに吸着しているＳＯｘには、ＤＯＣ２２ａのコート材２２ｃの表層付近に吸着しているものとコート材２２ｃの奥層付近に吸着しているものとがある。コート材２２ｃの表層付近に吸着しているＳＯｘは比較的低いエネルギで脱離するのに対して、コート材２２ｃの奥層付近に吸着しているＳＯｘは、脱離するために比較的高いエネルギが必要となる。このような知見を前提に吸着後ＳＯｘ分布を考察すると、脱離時床温の低温側では主としてコート材２２ｃの表層付近に吸着しているＳＯｘが脱離可能となり、脱離時床温の高温側では主としてコート材２２ｃの奥層付近に吸着しているＳＯｘが脱離可能となると考えられる。

ここで、ＤＯＣ２２ａの内部の温度分布は、流入するガスからの受熱によって複雑に変化する。より詳しくは、ＤＯＣ２２ａのコート材２２ｃの表層は、流入するガスに直接晒される位置であるため、流入するガスの温度変化に対する感度が高い。これに対して、ＤＯＣ２２ａのコート材２２ｃの奥層は、流入するガスに直接晒されない位置であるため、流入するガスの温度変化に対する感度が低い。このため、吸着後ＳＯｘ分布を用いて推定された脱離可能ＳＯｘ量は、現在床温Ｔ_２が低温側の値であるほど、実際の脱離可能ＳＯｘ量から乖離すると考えられる。そこで、温度変化の影響を現在床温Ｔ_２に反映させる補正を施すことが考えられるが、現在床温Ｔ_２の低温側を基準に一律に補正を施すと、現在床温Ｔ_２の高温側において補正が過剰になるおそれがある。

そこで、実施の形態１のシステムでは、以下に示す制御ロジックを用いて、脱離可能総ＳＯｘ量の推定に用いる現在床温Ｔ_２を補正することとしている。図１１は、補正後現在床温Ｔ_２´を算出するための制御ロジックを示す機能ブロック図である。この図に示す補正部Ｍ３０は、推定部Ｍ３の一部として構成される機能ブロックであり、ＥＣＵ３０により実現される。なお、以下の説明では、補正前の現在床温Ｔ_２を補正前現在床温Ｔ_２と称し、補正後の現在床温Ｔ_２を補正後現在床温Ｔ_２´と称することとする。

この図に示すように、補正部Ｍ３０は、温度変化量算出部Ｍ３１と、温度補正係数算出部Ｍ３２と、下限ガード部Ｍ３３と、補正値算出部Ｍ３４と、補正後現在床温算出部Ｍ３５と、を備えている。算出部Ｍ３１には、サイクル毎に補正前現在床温Ｔ_２が入力される。入力される補正前現在床温Ｔ_２は、ＤＯＣ２２ａの代表温度として、温度センサ３４によって検出されるＤＯＣ２２ａの出口温度が用いられる。なお、補正前現在床温Ｔ_２は、ＤＯＣ２２ａの内部の温度を直接検出した値を用いてもよいし、また、公知の手法を用いて推定されたＤＯＣ２２ａの床温を用いてもよい。算出部Ｍ３１では、第ｔ番目のサイクルの現在床温Ｔ_２（ｔ）と第（ｔ−１）番目のサイクルの現在床温Ｔ_２（ｔ−１）の差分値、つまり現在床温Ｔ_２の今回値と前回値の差分値が温度変化量ΔＴとして算出される。なお、温度変化量ΔＴは、補正前現在床温Ｔ_２の過去値から今回値への変化度合を表す値であれば上記の差分値に限定されない。例えば、補正前現在床温Ｔ_２に重畳するノイズの影響を排除するために、現在床温Ｔ_２（ｔ−１）と現在床温Ｔ_２（ｔ−２）との平均値を算出し、現在床温Ｔ_２（ｔ）と当該平均値との差分値を温度変化量ΔＴとしてもよい。また、他の公知のなまし処理を温度変化量ΔＴの算出に適用してもよい。

算出された温度変化量ΔＴは、ガード部Ｍ３３に入力される。ガード部Ｍ３３では、固定値ゼロと温度変化量ΔＴとの最大値選択によって、温度変化量ΔＴが下限値ゼロでガードされる。

算出部Ｍ３２では、補正前現在床温Ｔ_２の入力を受けて温度補正係数Ｋを算出する。図１２は、補正前現在床温Ｔ_２に温度補正係数Ｋを関連付けたマップの一例を示している。温度補正係数Ｋは、例えば図１２に示すマップから算出することができる。このマップでは、補正前現在床温Ｔ_２が４００℃より小さい領域では、温度補正係数Ｋが一定値（正値）に設定され、５００℃より大きい領域では、温度補正係数Ｋがゼロに設定されている。また、このマップでは、補正前現在床温Ｔ_２が４００℃から５００℃の間において、補正前現在床温Ｔ_２が大きいほど温度補正係数Ｋが小さくなるように設定されている。これにより、温度補正係数Ｋは、補正前現在床温Ｔ_２が大きくなるに従い単調非増加で小さくなるように変化する。なお、温度補正係数Ｋの算出は、図１２に示すマップを用いる方法に限られない。すなわち、補正前現在床温Ｔ_２が大きくなるに従い単調非増加で小さくなる傾向が規定された他のマップを用いる構成でもよい。

算出部Ｍ３４には、温度補正係数Ｋと温度変化量ΔＴが入力される。算出部Ｍ３４では、温度変化量ΔＴに温度補正係数Ｋを乗算することにより、補正値（Ｋ×ΔＴ）が算出される。補正値（Ｋ×ΔＴ）は、補正前現在床温Ｔ_２が大きいほど、つまり温度補正係数Ｋが小さいほど小さな値となり、温度補正係数Ｋがゼロになると補正値（Ｋ×ΔＴ）もゼロとなる。

算出部Ｍ３５には、補正前現在床温Ｔ_２と補正値（Ｋ×ΔＴ）が入力される。算出部Ｍ３５では、補正前現在床温Ｔ_２に補正値（Ｋ×ΔＴ）を加算することによって補正後現在床温Ｔ_２´が算出される。これにより、補正前現在床温Ｔ_２が小さい場合には温度変化量ΔＴの反映度合の大きい補正後現在床温Ｔ_２´が算出され、補正前現在床温Ｔ_２が大きい場合には温度変化量ΔＴの反映度合が小さい補正後現在床温Ｔ_２´が算出される。このように、補正部Ｍ３０の処理によれば、補正前現在床温Ｔ_２の大きさに応じて温度変化量ΔＴの反映度合を変化させることができる。

なお、補正後現在床温Ｔ_２´を算出する制御ロジックは、上記の機能ブロックの構成に限られない。すなわち、補正前現在床温Ｔ_２に温度変化量ΔＴを反映させる補正を行うことにより補正後現在床温Ｔ_２´を算出する制御ロジックにおいて、温度変化量ΔＴの補正前現在床温Ｔ_２への反映度合が補正前現在床温Ｔ_２が大きくなるに従って単調非増加で小さくなるように構成されていればよい。

実施の形態１のシステムでは、上式（２０）及び（２１）において補正後の現在床温Ｔ_２が用いられる。これにより、現在床温の低い温度域では温度変化量ΔＴの現在床温への反映度合が高められるので、推定された脱離可能ＳＯｘ量を実際の脱離可能ＳＯｘ量に近づけることができる。また、現在床温の低い温度域では温度変化量ΔＴの現在床温への反映度合が弱められるので、現在床温が過剰に補正されることによって推定された脱離可能ＳＯｘ量が実際の脱離可能ＳＯｘ量から乖離することを防ぐことができる。

上式（２０）及び（２１）において算出された脱離可能ＳＯｘ量は、上式（２２）及び（２３）による新規脱離ＳＯ_２量の算出に使用される。これにより、現在床温の変化度合によらず新規脱離ＳＯ_２量を精度よく推定することが可能となる。

図３に戻り、推定部Ｍ６は、推定部Ｍ５で推定した新規脱離ＳＯｘ量を吸着後ＳＯｘ分布に反映させて、最終吸着ＳＯｘ分布を推定する。

推定部Ｍ６は具体的に、推定部Ｍ５で推定した新規脱離ＳＯｘ量の分だけＳＯｘが脱離し、吸着後ＳＯｘ分布の形状が変形すると仮定して、最終吸着ＳＯｘ分布（脱離後ＳＯｘ分布）を推定する。最終吸着ＳＯｘ分布と吸着後ＳＯｘ分布の関係について、ＳＯ_２を例とした図１３を参照しながら説明する。図１３は、最終吸着ＳＯｘ分布と吸着後ＳＯｘ分布の関係を説明するための図である。なお、この図の横軸のＴＬおよびＴＨは、上述した下限温度および上限温度に、それぞれ相当している。この図に示すように、吸着後ＳＯ_２分布の下限温度ＴＬからの積分値が新規脱離ＳＯ_２量に一致するときの吸着後ＳＯ_２分布の面積、即ち、下限温度ＴＬから温度Ｔｄ_ＳＯ２までの面積を、吸着後ＳＯｘ分布から削った後に残る分布が、最終吸着ＳＯ_２分布となる。

図１３の温度Ｔｄ_ＳＯ２が床温Ｔ_１を上回る場合には、ＤＯＣ２２ａからＳＯ_２が全て脱離していることを意味する。これを考慮すると、第ｔ番目のサイクルにおける最終吸着ＳＯ_２分布は床温Ｔ_１を変数とする次式（２４）で表され、第ｔ番目のサイクルにおける最終吸着ＳＯ_３分布は次式（２５）で表されることになる。なお、式（２５）の温度Ｔｄ_ＳＯ３は、吸着後ＳＯ_３分布の下限温度ＴＬからの積分値が新規脱離ＳＯ_３量に一致するときの床温Ｔ_１に相当している。

なお、新規脱離ＳＯ_２量と温度Ｔｄ_ＳＯ２の関係は次式（２６）で表すことができ、新規脱離ＳＯ_３量と温度Ｔｄ_ＳＯ３の関係は次式（２７）で表すことができる。

図３に戻り、推定部Ｍ７は、上述したすり抜けＳＯｘのうちＤＯＣ２２ａからＳＯ_３の状態で排出されるＳＯｘの量（以下「すり抜けＳＯ_３量」ともいう。）を推定する。

図２で説明したように、ＤＯＣ２２ａでは貴金属２２ｄに吸着したＳＯ_２の一部がＳＯ_３に転化する。この転化がすり抜けＳＯｘ中のＳＯ_２にも起こると仮定して、推定部Ｍ７では、すり抜け量と現在床温Ｔ_２を変数とする次式（２８）により、第ｔ番目のサイクルにおけるすり抜けＳＯ_３量を推定する。なお、すり抜けＳＯｘのうちＤＯＣ２２ａからＳＯ_２の状態で排出されるＳＯｘの量（以下「すり抜けＳＯ_２量」ともいう。）は、次式（２９）で表すことができる。
すり抜けＳＯ_３量（すり抜け量（ｔ），Ｔ_２（ｔ））［μｇ／ｓ］＝すり抜けＳＯｘ量（ｔ）×ＳＯ_３転化率ｍａｐ（Ｔ_２（ｔ）） ・・・（２８）
すり抜けＳＯ_２量（すり抜け量（ｔ），Ｔ_２（ｔ））［μｇ／ｓ］＝すり抜けＳＯｘ量（ｔ）×｛１−ＳＯ_３転化率ｍａｐ（Ｔ_２（ｔ））｝ ・・・（２９）

式（２８）および（２９）のＳＯ_３転化率ｍａｐ（Ｔ_２（ｔ））は、第ｔ番目のサイクルにおいて「ＤＯＣ２２ａに流入するＳＯｘ」のうち、ＤＯＣ２２ａからＳＯ_３の状態で排出されるＳＯｘの割合（即ち、ＳＯ_３転化率）が、ＤＯＣ２２ａの現在床温Ｔ_２によって変わるという特性に基づいて作成されたマップである。図１４は、ＳＯ_３転化率ｍａｐを説明するための図である。ＳＯ_３転化率ｍａｐの特性は、例えば図１４に示すように、現在床温Ｔ_２がある温度域Ｂにある場合はＳＯ_３転化率が高くなり、この温度域Ｂよりも低温側や高温側では、ＳＯ_２からＳＯ_３への転化が起こり難くなるというものである。このようなマップは、例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておくことができ、現在床温Ｔ_２に応じて適宜読み出すことができる。

図３に戻り、算出部Ｍ８は、ＤＯＣ２２ａの床温上昇中にＤＯＣ２２ａから脱離してもよいＳＯ_３の量（以下「許容脱離ＳＯ_３量」ともいう。）を算出する。許容脱離ＳＯ_３量について、図１５を参照して説明する。図１５は、許容脱離ＳＯ_３量を説明するための図である。この図に示す制約ＳＯ_３量は、サルフェート白煙に関する制約に相当しており、この図においてはすり抜けＳＯ_３量と許容脱離ＳＯ_３量の和が制約ＳＯ_３量と等しくなっている。すり抜けＳＯ_３量と許容脱離ＳＯ_３量の和は、ＤＯＣ２２ａの下流におけるＳＯ_３の量であることから、この和の値が制約ＳＯ_３量よりも小さい値であれば制約が満たされることになる。

制約ＳＯ_３量は、第ｔ番目のサイクルにおけるエンジン１０の排気流量（ガス流量）を変数とする次式（３０）により算出することができる。なお、エンジン１０の排気流量は、例えばエアフローメータ３２の検出値を用いることができる。
制約ＳＯ_３量（ガス流量（ｔ））［μｇ／ｓ］＝制約ＳＯ_３濃度［ｐｐｍ］×ガス流量（ｔ）［ｇ／ｓ］÷空気の平均モル質量×ＳＯ_３分子量 ・・・（３０）

従って、この制約ＳＯ_３量とすり抜けＳＯ_３量を変数とする次式（３１）を許容脱離ＳＯ_３量が満たせば、制約が満たされることになる。
許容脱離ＳＯ_３量（制約ＳＯ_３量（ガス流量（ｔ）），すり抜けＳＯ_３量（ｔ））［μｇ／ｓ］≦制約ＳＯ_３量（ガス流量（ｔ））［μｇ／ｓ］−すり抜けＳＯ_３量（ｔ）［μｇ／ｓ］ ・・・（３１）
なお、以下の説明においては、許容脱離ＳＯ_３量（制約ＳＯ_３量（ガス流量（ｔ）），すり抜けＳＯ_３量（ｔ））を単に許容脱離ＳＯ_３量（ｔ）ともいう。

図３に戻り、算出部Ｍ９は、ＰＭ再生制御中のサルフェート白煙の発生を抑制するための第ｔ番目のサイクルにおける目標床温Ｔｔｒｇを算出する。目標床温Ｔｔｒｇについて、図１６を参照しながら説明する。図１６は、目標床温Ｔｔｒｇを説明するための図である。なお、この図の横軸のＴＬおよびＴＨは、上述した下限温度および上限温度に、それぞれ相当している。この図に示すように、最終吸着ＳＯ_３分布の低温側からの積分値に脱離率を乗じた値が、算出部Ｍ８で算出した許容脱離ＳＯ_３量に一致するときの床温Ｔ_１が目標床温Ｔｔｒｇに相当する。

なお、第ｔ番目のサイクルにおける許容脱離ＳＯ_３量と目標床温Ｔｔｒｇの関係は次式（３２）で表すことができる。式（３２）の脱離率には設定値が使用され、例えばＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶させておくことができる。

図１７を参照して、本実施の形態による効果を説明する。図１７は、現在床温の温度補正の効果を説明するためのタイムチャートである。この図の１段目のチャートは、補正前の現在床温Ｔ_２と補正後の現在床温Ｔ_２´の時間変化をそれぞれ示している。また、２段目のチャートは、補正前の現在床温Ｔ_２を用いた場合の新規脱離ＳＯ_３量の推定値と実測値をそれぞれ示している。これらのチャートに示すように、現在床温Ｔ_２の高温側の領域では現在床温Ｔ_２に対する補正度合が小さくなっている。これにより、現在床温Ｔ_２の高温側の領域において過剰な補正を抑えて新規脱離ＳＯ_３量の推定値を実測値に近づけることができる。

なお、上述した実施の形態においては、推定部Ｍ１が本発明の「流入ＳＯｘ量推定手段」に相当し、推定部Ｍ２が本発明の「ＳＯｘ飽和率推定手段」に相当し、推定部Ｍ３が本発明の「新規吸着ＳＯｘ量推定手段」および「すり抜けＳＯｘ量推定手段」に相当し、推定部Ｍ４が本発明の「吸着後ＳＯｘ分布推定手段」に相当し、推定部Ｍ５が本発明の「新規脱離ＳＯｘ量推定手段」に相当し、推定部Ｍ６が本発明の「最終吸着ＳＯｘ分布推定手段」に相当し、推定部Ｍ７が本発明の「すり抜けＳＯ_３量推定手段」に相当し、算出部Ｍ８が本発明の「許容脱離ＳＯ_３量算出手段」に相当し、算出部Ｍ９が本発明の「目標温度算出手段」に相当している。

また、上述した実施の形態においては、現在床温Ｔ_２及び補正前現在床温Ｔ_２が本発明の「代表温度」に相当し、補正後現在床温Ｔ_２が本発明の「補正後代表温度」に相当し、温度補正係数Ｋが本発明の「補正係数」に相当し、温度変化量ΔＴが本発明の「補正値」に相当し、算出部Ｍ３１が本発明の「算出手段」に相当し、算出部Ｍ３５が本発明の「補正手段」に相当している。

ところで、上述した実施の形態では、燃料添加弁２４からの燃料の添加によりＰＭ再生制御を行った。しかしこのＰＭ再生制御を、インジェクタ１２からの燃料の噴射（具体的には、メイン噴射よりも後のサブ噴射（例えばポスト噴射））により行ってもよい。この場合は、式（１）の排気添加量を、インジェクタ１２からのサブ噴射量に置き換えればよい。
また、上述した実施の形態では、ＰＭ再生制御中を例としてＤＯＣ２２ａの床温の目標温度を算出した。しかし、ＤＯＣ２２ａからＳＯｘを脱離させる制御をＰＭ再生制御と併せて行うような場合に、この脱離制御中に上述した手法によりＤＯＣ２２ａの床温の目標温度を算出してもよい。このように、上述した目標温度の算出手法は、ＤＯＣ２２ａからＳＯｘが脱離する温度域までＤＯＣ２２ａの床温を上昇させる制御一般に適用することができる。
また、上述した実施の形態では、ＤＯＣ２２ａとＤＰＦ２２ｂを備える排気浄化装置２２を例として説明した。しかし、ＤＯＣ２２ａにおけるＨＣ等の酸化機能をＤＰＦ２２ｂに付与して、排気浄化装置２２からＤＯＣ２２ａを省略してもよい。この場合は、上述した目標温度の算出手法を、酸化機能が付与されたＤＰＦ２２ｂに適用することで上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施の形態ではエンジン１０がターボチャージャ１６を備えるとしたが、エンジン１０がターボチャージャ１６を備えていなくてもよい。即ち、上述した目標温度の算出手法は、非過給ディーゼルエンジンのシステムにも適用できる。

１０ ディーゼルエンジン
１２ インジェクタ
２０ 排気管
２２ 排気浄化装置
２２ａ ＤＯＣ
２２ｂ ＤＰＦ
２２ｃ コート材
２２ｄ 貴金属
２４ 燃料添加弁
３０ ＥＣＵ

Claims (7)

1. ディーゼルエンジンの排気管に設けられる浄化装置の温度を、前記浄化装置からＳＯｘが脱離する温度域の目標温度まで上昇させる昇温制御を実行するエンジン制御装置であって、
   所定の制御周期ごとに前記浄化装置の温度の代表値である代表温度を取得する温度取得手段と、
   前記浄化装置に流入するＳＯｘ量を流入ＳＯｘ量として前記制御周期ごとに推定する流入ＳＯｘ量推定手段と、
   前記流入ＳＯｘ量と前記代表温度とを用いて、前記浄化装置から新たに脱離するＳＯｘ量を新規脱離ＳＯｘ量として前記制御周期ごとに推定する新規脱離ＳＯｘ量推定手段と、
   前記新規脱離ＳＯｘ量を用いて、前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に最終的に吸着するＳＯｘ量を前記代表温度に関連付けたグラフとして表される最終吸着ＳＯｘ分布を前記制御周期ごとに推定する最終吸着ＳＯｘ分布推定手段と、
   前記最終吸着ＳＯｘ分布と許容脱離ＳＯ_３量とを用いて、前記目標温度を前記制御周期ごとに算出する目標温度算出手段と、を備え、
   前記新規脱離ＳＯｘ量推定手段は、
   前記代表温度の過去値から今回値への変化度合を表す補正値を算出する算出手段と、
   前記代表温度に前記補正値を反映させる補正を行うことにより補正後代表温度を算出する補正手段と、を含み、前記流入ＳＯｘ量と前記補正後代表温度を用いて前記新規脱離ＳＯｘ量を推定するように構成され、
   前記補正手段は、前記変化度合の前記補正後代表温度への反映度合が、前記代表温度が大きくなるに従って単調非増加で小さくなるように構成されていることを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記補正手段は、
   前記代表温度が大きくなるに従って単調非増加で小さくなる補正係数を算出し、
   前記補正値に前記補正係数を乗じた値を前記代表温度に加算することにより前記補正後代表温度を算出する
   ように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記算出手段は、前記代表温度の今回値と前回値の差分値を前記補正値として算出するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に吸着するＳＯｘ量を前記代表温度に関連付けたグラフとして表される吸着ＳＯｘ分布と、前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に吸着するＳＯｘ最大量を前記代表温度に関連付けたグラフとして表される飽和ＳＯｘ分布と、を用いて、前記浄化装置におけるＳＯｘ飽和率を前記制御周期ごとに推定するＳＯｘ飽和率推定手段と、
   前記流入ＳＯｘ量と前記ＳＯｘ飽和率とを用いて、前記浄化装置に流入して前記浄化装置に新たに吸着するＳＯｘ量を新規吸着ＳＯｘ量として前記制御周期ごとに推定する新規吸着ＳＯｘ量推定手段と、
   前記新規吸着ＳＯｘ量を用いて、前記浄化装置に新たなＳＯｘが吸着した後の前記吸着ＳＯｘ分布を吸着後ＳＯｘ分布として前記制御周期ごとに推定する吸着後ＳＯｘ分布推定手段と、を備え、
   前記新規脱離ＳＯｘ量推定手段は、前記吸着後ＳＯｘ分布と前記代表温度とを用いて、前記新規脱離ＳＯｘ量を前記制御周期ごとに推定するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
5. 前記新規吸着ＳＯｘ量を用いて、前記浄化装置に流入して前記浄化装置に吸着することなくすり抜けるＳＯｘ量をすり抜けＳＯｘ量として前記制御周期ごとに推定するすり抜けＳＯｘ量推定手段と、
   前記浄化装置においてＳＯ_３に転化するＳＯ_２の転化率と前記代表温度との関係を表した転化率マップと、今回の推定サイクルにおける前記代表温度と、前記すり抜けＳＯｘ量と、を用いて、前記浄化装置にＳＯｘの状態で流入して前記浄化装置に吸着することなくすり抜けてＳＯ_３の状態で排出されるＳＯ_３量をすり抜けＳＯ_３量として前記制御周期ごとに推定するすり抜けＳＯ_３量推定手段と、
   サルフェート白煙に関する制約に相当する前記浄化装置の下流におけるＳＯ_３量と前記すり抜けＳＯ_３量とを用いて、前記浄化装置から脱離することが許されるＳＯ_３量を前記許容脱離ＳＯ_３量として前記制御周期ごとに算出する許容脱離ＳＯ_３量算出手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のエンジン制御装置。
6. 前記温度取得手段は、前記排気管における前記浄化装置の下流側に流れたガスの温度を前記代表温度として取得するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のエンジン制御装置。
7. 前記浄化装置は、前記排気管を流れる微粒子を捕集するフィルタを含み、
   前記目標温度まで上昇させる制御を、前記フィルタに捕集された微粒子量の推定値が除去要求量に到達したときに開始することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のエンジン制御装置。

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