(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車用制御ユニット上で実施可能である微粒子フィルタのモデリング【解決手段】微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量（ｍsv）の算出方法であって、測定物理量および／または算出物理量を使用した物理モデルに基づいて微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量（ｍs）を計算するステップと、所与の妥当性確認基準に基づいて計算された微粒子量（ｍs）の妥当性確認を行うステップとを含み、妥当性確認を行うステップでは、前記基準が満たされる場合には計算された微粒子量（ｍs）の妥当性を確認し、前記基準が満たされない場合には、前に妥当性が確認された量（ｍsv）と許容される変動率の関数である代用微粒子量（ｍsubst）の妥当性を確認することを想定している。【選択図】図８
2010031853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子フィルタ（２９）に蓄積した微粒子の量（ｍsv）の算出方法であって、
測定物理量および算出物理量の少なくとも一方を使用する物理モデルに基づいて前記微粒子フィルタ（２９）に蓄積した微粒子の量（ｍs）を計算するステップと、
所与の妥当性確認基準に基づいて前記計算された微粒子量（ｍs）の妥当性確認を行うステップと、
を含み、前記計算された微粒子量（ｍs）の妥当性確認を行うステップが、
前記基準が満たされる場合は前記計算された微粒子量（ｍs）の妥当性を確認するステップと、
前記基準が満たされない場合には別の量（ｍsubst）の妥当性を確認するステップと、
を含み、前記別の量の妥当性を確認するステップが、
前に妥当性が確認された量（ｍsv）と変動率との関数である代用微粒子量（ｍsubst）を計算するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記妥当性確認基準は、前記微粒子フィルタ（２９）に蓄積した前記微粒子の量（ｍs）を計算するための基礎となる前記測定物理量および算出物理量の少なくとも一方を信頼できるものとする所与の動作条件が存在することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定物理量は、前記微粒子フィルタの逆圧（ΔＰ）および前記微粒子フィルタ（２９）を通る排気ガスの体積流量（Ｑv）を含み、前記妥当性確認基準は、前記微粒子フィルタの逆圧（ΔＰ）と前記微粒子フィルタ（２９）を通る排気ガスの体積流量（Ｑv）とが、それぞれの対応する信頼度閾値との関係を満たすことを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記算出物理量は、前記微粒子フィルタ（２９）を通る前記排気ガスの流れに対する抵抗（ｒｅｓｆｌｏｗ）を含み、前記妥当性確認基準は、前記微粒子フィルタ（２９）を通る前記排気ガスの流れに対する前記抵抗（ｒｅｓｆｌｏｗ）が、その対応する信頼度閾値との関係を満たすことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記各関係は、前記対応する測定物理量および算出物理量の少なくとも一方が、前記それぞれの信頼度閾値以上であることによって定義される、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記妥当性確認基準は、前記微粒子フィルタ（２９）に前記微粒子が蓄積する段階において、前記計算された微粒子量（ｍs）が前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）以上であることをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記妥当性確認基準は、前記微粒子フィルタに前記微粒子が蓄積する段階において、前記計算された微粒子量（ｍs）が前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）より小さいが、前記微粒子フィルタの自発的再生が生じ得る動作条件が存在することをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記妥当性確認基準は、前記計算された微粒子量（ｍs）の前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）に対する減少率が所与の減少閾値以下であることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記代用微粒子量（ｍsubst）を計算するステップは、
前記微粒子フィルタ（２９）に蓄積した前記微粒子の量（ｍs）を計算するための基礎となる前記測定物理量を信頼できないものとみなす所与の動作条件が存在するときに、前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）を代用増加率（Δ+）に基づいて増分して前記代用微粒子量（ｍsubst）を計算するステップ、または
前記微粒子フィルタ（２９）に前記微粒子が蓄積する段階において、前記計算された微粒子量（ｍs）が前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）より小さく、前記微粒子フィルタ（２９）の自発的再生が生じ得る前記動作条件が存在しないときに、前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）を代用増加率（Δ+）に基づいて増分することにより前記代用微粒子量（ｍsubst）を計算するステップ、または
前記微粒子フィルタ（２９）に前記微粒子が蓄積する段階において、前記計算された微粒子量（ｍs）が前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）に対して、前記減少閾値より高い減少率で減少しており、前記微粒子フィルタ（２９）の自発的再生が生じ得る前記動作条件が存在するときに、前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）を前記計算された減少率より小さい代用減少率（Δ-）に基づいて減分することにより前記代用微粒子量（ｍsubst）を計算するステップ、
を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記妥当性確認基準は、前記計算された微粒子量（ｍs）が、
前記微粒子フィルタ（２９）の自発的再生が生じ得る前記動作条件がない状態における前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）より小さい状態の後、または
減少率が前記減少閾値より高く、前記微粒子フィルタ（２９）の自発的再生が生じ得る前記動作条件がある状態における前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）より小さい状態の後、
という条件において、前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）以上の状態に戻ることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記代用微粒子量（ｍsubst）を計算するステップは、
前記微粒子フィルタ（２９）を能動的に再生する段階に続く前記微粒子フィルタ（２９）に前記微粒子が蓄積する新たな段階の開始時に、初期残存量（ｍ0）を代用増加率（Δ+）に基づいて増分することにより前記代用微粒子量（ｍsubst）を計算するステップ
をさらに含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記妥当性確認基準は、前記微粒子フィルタ（２９）を能動的に再生する段階に続く前記微粒子フィルタ（２９）に前記微粒子が蓄積する新たな段階の開始時に、前記計算された微粒子量（ｍs）が前記前に妥当性が確認された量（ｍsv）以上になることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
自動車の記排気ガスの後処理システム（２１ｂ）の一部を形成する微粒子フィルタ（２９）のための方法であって、前記代用増加率が前記自動車の運転プロファイルの関数である、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
自動車の排気ガスの後処理システム（２１ｂ）の一部を形成する微粒子フィルタ（２９）のための方法であって、前記代用減少率が、前記自動車の運転プロファイル、前記微粒子フィルタの温度（ＴDPF）、前記微粒子フィルタを通る前記排気ガスの前記体積流量（Ｑv）、および触媒コンバータの温度（ＴCAT）の関数である、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
自動車の排気ガス後処理のシステム（２１ｂ）の一部を形成する微粒子フィルタ（２９）のための方法であって、前記微粒子フィルタに蓄積した前記微粒子の量（ｍs）が、式
【数７】
2010031853.tif 000010
に基づいて計算され、式中、
ｒｅｓｆｌｏｗは、前記微粒子フィルタ（２９）を通る前記排気ガスの流れに対する抵抗であって、前記微粒子フィルタの前記逆圧（ΔＰ）と前記微粒子フィルタを通る前記排気ガスの前記体積流量（Ｑv）とに依存し、
β（ｔ）は、前記微粒子フィルタ（２９）内の前記微粒子の空間分布のばらつきおよび微粒子自体の物理化学的特性のばらつきの少なくとも一方を、前記自動車の前記エンジン動作条件と前記微粒子フィルタ（２９）における前記微粒子の蓄積履歴との関数として示す較正係数である
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前述の較正係数（β）は、前記微粒子フィルタ（２９）内に蓄積した前記微粒子の分布を、前記自動車の運転プロファイルと、前記微粒子フィルタ（２９）を通る前記排気ガスの前記体積流量（Ｑv）および温度（Ｔgas）と、前記微粒子フィルタ（２９）に蓄積した微粒子の質量と、前記微粒子フィルタを通る前記排気ガスの流れに対する前記抵抗（ｒｅｓｆｌｏｗ）の導関数と、前記微粒子フィルタに蓄積されたオイルの灰の量と、の関数として記述する実験モデルに基づいて計算される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
微粒子フィルタ（２９）と、
前記微粒子フィルタ（２９）に蓄積した微粒子の量を算出し、請求項１〜１６のいずれか一項による方法を実施するように構成された電子制御システム（３１）と、
を備える排気ガスの後処理システム（２１ｂ）。
【請求項１８】
内燃機関の排気ガスの排出システム（２１）であって、
微粒子フィルタ（２９、２８ｂ）と、
前記微粒子フィルタ（２９）に蓄積した微粒子の量を算出し、所与の条件が生じたときに前記微粒子フィルタの再生を作動させるように構成された電子制御システム（３１）と、
を備える排気ガスの後処理システム（２１ｂ）を備え、
前記電子制御システム（３１）が、
前記内燃機関によって取り入れられた空気の流量を測定するメータ（３２）と、
前記微粒子フィルタ（２９）の逆圧（ΔＰ）を測定する圧力センサ（３３）と、
前記エアフローメータ（３２）および前記圧力センサ（３３）に接続され、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された電子制御ユニット（３７）と
を備える、排出システム。
【請求項１９】
実行されると、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の微粒子フィルタ（２９）に蓄積した微粒子の量（ｍsv）の算出方法を実施するように構成された、メモリにロードすることのできるソフトウェア製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量の算出方法に関する。
【０００２】
詳細には本発明は、これだけに限らないが、エンジン部門、特に自動車の内燃機関において、中でも主として、続く記述で明示的に言及するディーゼル機関における用途に有利であるが、これによって一般性を失うものではない。
【０００３】
本発明のさらなる用途は実際には、エンジン部門以外の分野、例えば、ボイラ用ガス・オイルバーナなど、微粒子フィルタを備える任意の種類のシステムによって放出される微粒子を濾過するためのものなどであってもよい。
【背景技術】
【０００４】
周知のように、自動車のディーゼル機関は、排気ガスが窒素酸化物（ＮＯｘ）および微粒子、すなわち主に炭素物質で構成された未燃粒子を含むことから、きわめて高度に汚染された排気ガスを放出する。まさにこの高度に汚染された組成が原因で、多くの国々が、大気汚染を低減するための、内燃機関による排気ガス放出に対するより一層厳格な制限を導入しつつある。したがって、排気ガス中に存在する微粒子の低減は、汚染物質排出に関する将来の欧州基準（Ｅｕｒｏ５、Ｅｕｒｏ５＋、およびＥｕｒｏ６基準）が求める目標の１つを構成するものである。
【０００５】
これまで提案されたものの多くは、排気ガス中に存在する微粒子の量を低減する方法である。これらの方法の中に含まれるのが、微粒子トラップとしても知られる微粒子フィルタの使用であり、微粒子フィルタは一般に、微粒子フィルタの上流側に設置され、排気ガスの完全な酸化を助長し、未燃の炭化水素、窒素酸化物、および一酸化炭素を、二酸化炭素、水、および窒素に変える働きをする酸化触媒コンバータと組み合わせて使用される。酸化触媒コンバータと微粒子フィルタの各機能は、或いは触媒微粒子フィルタとして知られる単一の構成部品によって行うこともできる。
【０００６】
例として図１に、自動車（不図示）の内燃機関２２、特にディーゼル機関によって生成される排気ガスを排出するシステムを概略的に表わし、その全体が２１で指し示されている。適切な事例では、内燃機関２２は過給型のものであり、吸気管２５に設置された圧縮機２４と、圧縮機２４に結合され、排気管２７に設置されたタービン２６とで形成されたターボ過給機２３を備えるが、これに限定するものではない。
【０００７】
気体排出システム２１には、触媒微粒子フィルタを備える排気ガスの後処理システム２１ｂが設けられており、すなわち、排気管２７のターボ過給機２３に近い位置に設置された酸化触媒コンバータ２８と、排気管２７の酸化触媒コンバータ２８の下流側に設置された微粒子フィルタ２９と、排気管２７の微粒子フィルタ２９の上流側に設置された酸化触媒コンバータ２８ｂとを備える。
【０００８】
排出システム２１にはさらに電子制御システム３１が設けられ、電子制御システム３１は、吸気管２５に設置され吸気管２５自体における空気の流量を示す電気信号を発生させる空気流計（ｄｅｂｉｍｅｔｅｒ：デビメータ）３２と、触媒微粒子フィルタの入力と出力とにそれぞれ接続された第１の入力と第２の入力および触媒微粒子フィルタの両端の圧力降下を示す電気信号を供給する出力を有する差圧センサ３３と、微粒子フィルタ２９の出力部に設置され微粒子フィルタ２９の出口部分の排気ガスの温度を示す電気信号を供給する第１の温度センサ３４と、微粒子フィルタ２９の入口に設置され微粒子フィルタ２９の入口部分の排気ガスの温度を示す電気信号を供給する第２の温度センサ３５と、大気圧センサ３６と、上記各センサに接続されて微粒子フィルタ２９に蓄積した微粒子の量を算出し、所与の条件（例えば、蓄積した微粒子の量が事前設定の閾値を超えたときなど）が発生すると、微粒子フィルタの再生を作動させるように構成された電子制御ユニット３７と、を備える。
【０００９】
微粒子フィルタ２９は微粒子の通過を機械的に阻止する機能を有し、一般には、多孔壁を有し、交互に塞がれた並列の溝で構成されている。溝が塞がれているために排気ガスは溝の側壁を横切らざるを得ず、そのため、微粒子を構成する未燃粒子はまず側壁自体の孔内に保持され、次いで、側壁の孔が完全に埋まると、溝の壁の内面に蓄積して多孔層を形成する。また、各溝の壁の内面上における微粒子蓄積が増大するにつれて、微粒子フィルタに対する圧力の降下も増大し、したがって、微粒子フィルタ自体により逆圧が発生する。したがって微粒子が無限に蓄積することはあり得ない。というのは、蓄積が増大すると、
・性能、運転性が低下し、エンジンが消耗し、エンストさえも発生することがあり、
・微粒子の自己着火および制御されない燃焼が生じた場合には微粒子フィルタが破損し、実際、微粒子が高度に蓄積した状態では特定の運転条件において、微粒子の突然の制御されない燃焼である、「限界（critical）」再生という現象が引き起こされる恐れがあり、この現象はひいては微粒子フィルタ内で高温が発生する原因となり、その結果微粒子フィルタ自体に損傷をもたらすからである。
【００１０】
したがって、いわゆる微粒子フィルタの「再生」を行って定期的に溜まった微粒子を除去すること、すなわちフィルタに蓄積した微粒子を除去することが必要である。
【００１１】
一般に再生は、大きくいうと、能動的再生、すなわち電子制御ユニットによって制御される再生と、自発的再生、すなわち、典型的には二酸化窒素（ＮＯ2）の高蓄積によって引き起こされる、蓄積の段階において制御されず予測できない状態で引き起こされる再生と、に区別することができる。
【００１２】
したがって、内燃機関の動作時においては、微粒子フィルタにおける微粒子の蓄積が進行し、能動的再生は行われず、せいぜい自発的再生が生じるにすぎない時間間隔である蓄積段階（フェーズ）と、能動的再生が行われ、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量が減少する時間間隔である再生段階（フェーズ）と、を区別することが可能である。
【００１３】
エンジン部門においては、微粒子フィルタの能動的再生は、蓄積した微粒子の燃焼（酸化）によって達成され、微粒子は、一般には炭素でできているため、排気ガス中に存在する酸素と反応し、一酸化炭素（ＣＯ）と二酸化炭素（ＣＯ2）に変わる。しかし、この反応は、約６００°Ｃより高い温度においてのみ自発的に発生し、この温度レベルは、内燃機関の通常動作の条件において微粒子フィルタへの入力部分で測定される温度よりずっと高い。
【００１４】
したがって、ある一定の条件下において、例えば、微粒子フィルタにおいて所与のレベルの微粒子の蓄積が検出されたときなどに、微粒子フィルタへの入口のところの排気ガスの温度を人為的に微粒子の燃焼の自己着火が達成されるまで、すなわち再生が行われるまで、上昇させる必要がある。
【００１５】
電子制御式のコモンレール燃料噴射システムを備える内燃機関において、排気ガスの温度の人為的上昇は、有利には、主燃料噴射に続いて内燃機関の気筒内で燃料の後噴射を行うことによって達成される。具体的には、燃料の後噴射は、或いは膨張段階において、噴射された燃料が燃焼室で燃焼することで内燃機関によって生成される排気ガスの温度が上がるような方法で、または排気段階において、噴射された燃料が燃焼室で燃焼せず未燃の状態で酸化触媒コンバータまで到達し、内燃機関によって生成される排気ガスの温度を上昇させる発熱反応を生じるような方法で実行することもできる。
【００１６】
微粒子フィルタ内の微粒子の蓄積は線形プロセスではなく、むしろエンジンポイントに依存するため、再生が、例えば１００００ｋｍごとなど、周期的に行われるのではなく、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量に応じて、再生が実質上必要なときに行われ、その結果として微粒子フィルタの性能と内燃機関の能率とが最適化されるような方法で行われるのが好適である。
【００１７】
微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量を算出するのに、これまで基本的には、前記量を推定するように設計され、電子制御ユニットにおいて実施される、統計モデルと物理モデルという２種類のモデルが開発されている。
【００１８】
統計モデルは、実地及び実験を用いて行われた、広範囲のエンジン動作条件（例えば、エンジンのアイドリング時、市内走行状態、郊外走行状態、および高速道路走行状態、高トルク高出力状態にあるときなど）における複数の微粒子フィルタの性能に関するデータの収集に基づくものである。収集されたデータは、時間およびエンジンポイントの変化に伴う微粒子フィルタ内の微粒子蓄積の統計を作成することを可能にする。
【００１９】
前記実地のデータ収集は、個別のエンジンポイントを、単位時間当たりに蓄積する微粒子の質量（ＰＭ［ｇ／ｈ］）として表わされる、微粒子フィルタ内の微粒子の蓄積速度と対応させてマップすることを可能にする。
【００２０】
その場合、所与の瞬間に微粒子フィルタに蓄積している微粒子の量は、様々なエンジンポイントでの蓄積速度と前記エンジンポイントで実質的に経過した時間との積の総和として獲得される。
【００２１】
これに対して物理モデルは、微粒子フィルタの逆圧（すなわち微粒子フィルタの下流側圧力と上流側圧力の差）や、排気ガスの体積流量や、排気ガスの温度といったデータセットに基づく、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量の計算を予想するものである。
【００２２】
公知の物理モデルの大多数は、基本的には、エンジンポイントおよび微粒子の蓄積履歴が変化する際に、微粒子フィルタの溝の内側における微粒子の分布および微粒子自体の物理化学的特性は均一であり、一定であるという仮説に基づくものである。
【００２３】
例えば、非特許文献１においては、（軸方向と半径方向の両方において）溝の内側の微粒子が均一に空間的に分布するという仮説に基づき、微粒子フィルタの幾何学的特性、フィルタの材料の物理的特性、微粒子自体の特性などといった様々な要因を、エンジンポイントおよび微粒子の蓄積履歴が変化する際にそれらが一定であると仮定して考慮に入れた、微粒子フィルタの解析モデリングが提案されている。
【００２４】
非特許文献１に記載されている考察によれば、この文献にから分かるのは、触媒微粒子フィルタ、すなわち、微粒子フィルタの上流側の触媒コンバータに設置されているフィルタ内の微粒子の蓄積現象をモデル化した以下の式の使用に基づく物理モデルである。
【００２５】
【数１】
2010031853.tif 000003
【００２６】
式中、
Ｖtrap、Ｈ、Ｌ、Ｎ、ｗは、微粒子フィルタの幾何学的特性、すなわち、体積、セルサイズ、長さ、開放セルの数、壁の厚さであり、
ｋm、ｋ'mは、微粒子フィルタの材料の特性、すなわち、線形および非線形透過性であり、
Ｖcat、Ｈcat、Ｌcat、ｗcatは、触媒コンバータの幾何学的特性、すなわち、体積、セルサイズ、長さ、壁の厚さであり、
Ｒ、Ｆ、ζは、定数、すなわち、気体定数（８．３１４  Ｊ／（Ｋ・ｍｏｌ））、正方形断面管内の気体の摩擦係数（〜２８．４５４）、慣性項（〜３）であり、
Ｐatm、Ｍw、Ｔ、μ0は、排気ガスの特性、すなわち、微粒子フィルタの下流側絶対圧力（おそらくは大気圧で近似できる）、気体の平均分子量、温度、粘性係数であり、
ｍs、ｋs、ρsは、微粒子の物理化学的特性、すなわち、質量（未知の量）、透過性、密度であり、
ΔＰDPF、Ｑmは、微粒子フィルタに対する総圧力降下、および排気ガスの質量流量である。
【００２７】
微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量ｍsを算出するために電子制御ユニットのレベルにおいて上の式を実施することは、微粒子の量ｍsを他の変数の関数として表わし計算することが、自動車部門で現在使用されている制御ユニットの計算能力をはるかに上回る計算能力を必要としていたため、非常に複雑なものとなる。
【００２８】
前記式がエンジン制御ユニット内で実施可能であったとしても、結果は間違いなく不十分なものとなる。本出願人は実際に、台上試験（ベンチテスト）および車両試験を用いて、エンジンポイントおよび微粒子自体の蓄積履歴が変化する間、微粒子フィルタの溝内側の微粒子が均一に一定して分布しているという仮説も、微粒子粒子の物理化学的特性が一定不変であるという仮説も、実際の動作条件において微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量の正確な推定を不可能にすることを見出した。このため自動車部門では、排気ガスの流量の測定と、排気ガスの温度と、微粒子フィルタの圧力降下に基づく再生制御システムは使用されたことがない。
【００２９】
本出願人によって行われた、周知のモデリングより信頼度が高いと同時に現在自動車部門で使用されている制御ユニット上で実際に実施可能である微粒子フィルタのモデリングの可能な定義を調べるための詳細な研究は、特許文献１に記載されている。特に、本出願人によって行われた研究は、周知のモデルの基礎をなす、エンジンポイントおよび蓄積履歴が変化する間の微粒子フィルタの溝内側の微粒子の分布および微粒子自体の物理化学的特性は一定のままであるという仮説は誤りであるという仮定に基づくものである。
【００３０】
したがって、エンジンの動作条件および蓄積履歴が変化すると微粒子フィルタの溝内側の微粒子の分布および微粒子自体の物理化学的特性は変化するという仮定から出発して、本出願人によって行われた研究は、微粒子フィルタに対する圧力の降下と、排気ガスの温度および流量と、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量とを４つの実験動作パラメータα、β、γ、δによって関連付ける、次式で与えられる定義を導き出した。
【００３１】
【数２】
2010031853.tif 000004
【００３２】
式中、
ΔＰDPF、Ｐatm、Ｔ、Ｑmは、それぞれ、微粒子フィルタに対する圧力の降下、微粒子フィルタ自体の下流側の絶対圧力（おそらくは大気圧で近似できる）、排気ガスの温度および流量（流量は、エンジンへの入口部分の空気の流量と噴射された燃料の総量の和を求めることによって計算し得る）であり、
ｍsは、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量であり、
α、β、γ、δは、前述の実験用動作パラメータである。
【００３３】
４つの実験用動作パラメータα、β、γ、δは、定常（安定）走行状態のエンジンを用いた特定のベンチテストのセットを実行することにより実験的に求められる。より詳細には、
α、γは、酸化触媒コンバータおよび微粒子フィルタの幾何学的形状と、多孔度、孔径などといった微粒子フィルタ自体の材料の特性とに依存し、
βは、微粒子フィルタの幾何学的形状と、溝内側の微粒子の軸方向と半径方向の両方における空間分布と、微粒子の物理化学的特性（例えば密度や透過性）に依存し、
δは、排気ガスの温度と排気ガスの粘性との関係の指数項であり、前記指数項は典型的には０．７４である。
【００３４】
式（２）が与えられると、次式を適用することにより微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量を求めることが可能である。
【００３５】
【数３】
2010031853.tif 000005
【００３６】
エンジン電子制御ユニットはこの式を、式（１）よりもはるかに容易に実施することができる。
【００３７】
詳細には、動作パラメータβは一定に保持されず、異なるエンジン動作条件の関数として、すなわち、微粒子の蓄積の特定の停留条件の関数としてマップされる。より詳細には、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量ｍsと微粒子フィルタ自体に対する圧力の降下ΔＰDPFの関係を定義するパラメータβの複数の基準値βPDPFが最初に算出されてマップとして格納され、各基準値βPDPFは、微粒子が微粒子フィルタ自体に蓄積する際のエンジンの個々の定常動作条件と関連付けられている。次いで、エンジンの所与の動作条件におけるパラメータβの動作値βMODが、エンジンの同じ定常動作条件でのパラメータβ自体の基準値βPDPFと、微粒子フィルタ内の微粒子の蓄積履歴、すなわち、エンジン自体が最後の再生から経過した期間において動作したエンジンポイントの履歴との関数として算出される。パラメータβの前記動作値βMODは、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量を計算し、その再生をトリガするために使用される。
【００３８】
物理モデルは、既知の量に基づく微粒子の蓄積量の推定を可能にし、既知の量は、一般に、吸気流量センサ（デビメータ）、微粒子フィルタの入力部分の温度センサ、微粒子フィルタによって発生する逆圧を測定するように設計された差圧センサといった、電子制御ユニットに接続されたセンサを利用して算出される。
【００３９】
前述の各センサには、電気的誤動作（ドリフト、オフセットおよび／または利得の変動など）と機械的誤動作（目詰まり、汚れの蓄積など）の両方が生じることもあり、結果として、センサが提供する測定値が不正確になる可能性がある。加えて、いかなる誤動作も診断するのが難しいため、蓄積した微粒子の量の推定は、それがセンサによって供給される測定値に依存するものである限り、誤っている可能性がある。特に、過大評価がなされた場合には、実際には再生の必要がない場合でさえも再生が作動し、内燃機関の潤滑用オイルが希釈され、その結果内燃機関の動作に危険が生じることになる。
【００４０】
前述の欠点の一部を軽減するために、本出願人名義で出願された特許文献２では、閾値機構を実施する１種のハイブリッドモデルに基づく解決手段が提案されている。この解決手段によれば、物理的方法によって提供される可能性のある誤った推定値により必要以上に再生が作動されるのを防ぐために、物理モデルによって提供される推定値が、統計モデルによって提供される推定値に基づいて計算された最大値および最小値と比較される。具体的には、物理モデルを使って計算された微粒子フィルタの微粒子の蓄積量が、統計モデルを使って計算された許容範囲と比較される。物理モデルを使って計算された微粒子の蓄積量が許容範囲内に含まれる場合、前記微粒子の蓄積量の妥当性が確認される。そうでない場合、蓄積量は許容範囲の両極値の間のより近い値に制限される。ハイブリッドモデルは、前の再生から最小または最大のキロメートル間隔が経過しないと再生が行われないことを保証し、したがって、潤滑油の過度な希釈を防止する。
【００４１】
しかし、前述のハイブリッドモデルも物理モデルも、多くの実際の状況において有効であることが証明されてはいるが、エンジンの停止や、自発的再生および故意に中断された能動的再生といった、その間に微粒子フィルタ内の微粒子蓄積の現象を十分正確な方法でモデル化することができない特殊な状況では、これらのモデルは一定の限界を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】欧州特許第１３３３１６５号明細書
【特許文献２】欧州特許第１５４１８２９号明細書
【非特許文献】
【００４３】
【非特許文献１】Konstandopoulos A.G.、Kostoglou M.、Skaperdas E.、Papaioannou E.、Zarvalis D.、およびKladopoulou E.著、「Fundamental Studies of Diesel Particulate Filters: Transient Loading, Regeneration and Ageing（ディーゼル微粒子フィルタの基礎研究：過渡的負荷、再生、及び経年変化）」、SAE2000-01-1016、2000年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
したがって、本発明の目的は、既知の技術の欠点を少なくとも一部軽減する、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量の算出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
本発明によれば、添付の特許請求の範囲で定義されるような、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量の算出方法が提供される。
【００４６】
本発明をより十分に理解するために、以下に本発明の実施形態を、あくまで無制限な例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】排気ガスの後処理システムが設けられている、内燃機関の排気ガス排出システムを示す概略図である。
【図２】本発明による計算された微粒子量の妥当性確認の方法を全般的に示すフローチャートである。
【図３ａ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図３ｂ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図４ａ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図４ｂ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図５ａ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図５ｂ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図６】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図７ａ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図７ｂ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図７ｃ】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【図８】本発明の方法を実施するために電子制御ユニットによって実行される動作を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の方法を実施するために電子制御ユニットによって実行される動作を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明による方法の実施詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明は、蓄積段階において自発的再生が生じない場合、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量は、時間の経過と共に、微粒子の蓄積量の推定値が最小増分の法則を順守するように増大するという仮定に基づくものである。加えて、蓄積段階の間に自発的再生が行われる場合、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量は減少するが、その減少率は最大許容率以下であるとする。このさらなる仮定は、自発的再生の間に、微粒子量の実際の減少を伴わない流れに対する抵抗の減少が全般的にどのようにして生じるかに留意した、本出願人による観察に基づくものである。
【００４９】
したがって本発明は、大きくは、
測定物理量および／または算出物理量（具体的には、微粒子フィルタの逆圧、微粒子フィルタを通る排気ガスの体積流量、および微粒子フィルタを通る排気ガスの流れに対する抵抗であり、後述するように後の物理量が前２つの物理量に依存する）を使用した物理モデルに基づいて、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量を計算すること、次いで、
計算された微粒子の量に、所与の妥当性確認基準に基づく妥当性確認の段階（フェーズ）を適用することであって、この妥当性確認フェーズが、基本的には、前記基準が満たされる場合には計算された微粒子量の妥当性を確認し、前記基準が満たされない場合には、代わりに、前に妥当性が確認された量と変動率との関数である代用の微粒子量の妥当性を確認すること、を想定しており、この方法は後の説明においてより明確にされる。
【００５０】
本発明の方法は、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量を算出し、微粒子フィルタの再生を作動させるために設けられた電子制御ユニットによって実施され、電子制御ユニットは、離散時間ベースで動作し、各計算ステップごとに、以下で図２および図３〜６を参照して説明する動作を実行する。図３〜６において、実線で表されているのは計算された微粒子量ｍsのグラフであり、一点破線で表されているのは、妥当性が確認された微粒子量ｍsvのグラフである。
【００５１】
特に電子制御ユニットは、計算された微粒子量ｍsが依拠する前述の測定物理量および／または算出物理量（すなわち、微粒子フィルタの逆圧ΔＰ、ならびに微粒子フィルタを通る排気ガスの体積流量Ｑvおよびその流れに対する抵抗ｒｅｓｆｌｏｗ）を信頼できるものとする所与の動作条件があるかどうかを、予備検査する（ブロック１００）。具体的には、前記信頼度は、微粒子フィルタの逆圧ΔＰ、ならびに微粒子フィルタを通る排気ガスの体積流量Ｑvおよびその流れに対する抵抗ｒｅｓｆｌｏｗが、システムの較正段階において定義されたそれぞれの信頼度閾値以上である場合に検証される。
【００５２】
前記信頼度が確認されない場合（ブロック１０１）、計算された微粒子量ｍsの妥当性は確認されず、その代わりに、前の計算ステップで妥当性が確認された微粒子量ｍsvを、排気システムが搭載されている自動車の運転プロファイルの関数としてマップされた代用増加率Δ+で増分することによって得られる代用の微粒子量ｍsubstの妥当性が確認される。
【００５３】
そうではなく、前記信頼度が確認された場合、電子制御ユニットは、計算された微粒子量ｍsが前に妥当性が確認された微粒子量ｍsv以上であるかどうか検査する（ブロック１０２）。
【００５４】
計算された微粒子量ｍsが前に妥当性が確認された微粒子量ｍsv以上である場合（図３ａおよび３ｂ参照）、これは蓄積段階の間に微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量が増大したことを示し、したがって、計算された微粒子量ｍsの妥当性が確認される（ブロック１０３）。そうではなく、計算された微粒子量ｍsが前に妥当性が確認された微粒子量ｍsvより小さい場合、これは蓄積の間に微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量が減少したことを示し、したがって電子制御ユニットは、前記減少を正当化し得る唯一の条件である微粒子フィルタの自発的再生が生じ得る動作条件があるかどうか検査する（ブロック１０４）。
【００５５】
前記条件が得られない場合（図４ａおよび４ｂ参照）、計算された微粒子量の減少は微粒子フィルタの自発的再生によるものではなく、したがって、計算された微粒子量ｍsの妥当性は確認されず、その代わりに、前に妥当性が確認された微粒子量ｍsvを、好ましくは前述のものと同じ自動車の運転プロファイルの関数としてマップされた、図４ｂにΔ+で示す代用増加率で増分することによって得られる、代用の微粒子量ｍsubstの妥当性が確認される（ブロック１０５）。
【００５６】
或いは、前記条件が得られる場合（図５ａおよび５ｂ参照）、計算された微粒子量の減少は微粒子フィルタの自発的再生によるものすることができ、したがって電子制御ユニットは、計算された微粒子量の減少率が所与の減少閾値（破線で表される）未満であるかどうか検査する（ブロック１０６）。そうである場合（図５ａ）、計算された微粒子量の減少は微粒子フィルタの自発的再生で得られる減少に対応し、したがって、計算された微粒子量ｍsの妥当性が確認される（ブロック１０７）。そうでない場合（図５ｂ）、計算された微粒子量の減少は微粒子フィルタの自発的再生で得られる減少に対応せず、したがって、計算された微粒子量ｍsの妥当性は確認されず、その代わりに、前に妥当性が確認された微粒子量ｍsvを、代用減少率（自動車の運転プロファイル、微粒子フィルタの温度ＴDPF、微粒子フィルタを通る排気ガスの体積流量Ｑv、および触媒コンバータの温度Ｔcatの関数として計算され、マップされた減少率より小さく、図５ｂにΔ-で示される）で減分することによって得られる、代用の微粒子量ｍsubstの妥当性が確認される（ブロック１０８）。
【００５７】
蓄積段階において、計算された微粒子量ｍsが減少する段階の終わり、すなわち、計算された微粒子量ｍsが再度増加し始めるときの妥当性確認プロセスは、計算された微粒子量ｍsの減少が発生している条件に左右される。すなわち、
・減少が、微粒子フィルタの自発的再生と適合する動作条件がある状態で発生しており、計算された微粒子量の減少率が減少閾値より小さい場合には、電子制御ユニットは、計算された微粒子量ｍsが前に妥当性が確認された微粒子量ｍsv以上であるため、引き続きｍsの妥当性確認を継続する。
・減少が、微粒子フィルタの自発的再生と適合する動作条件がない状態で発生しており、または微粒子フィルタの自発的再生と適合する動作条件がある状態で発生しているが、計算された微粒子量の減少率が減少閾値より高かった場合、電子制御ユニットは、計算された微粒子量ｍsが、前の計算ステップで妥当性が確認された微粒子量ｍsv以上に戻るまで、引き続き代用の微粒子量ｍsubstの妥当性確認を継続する。
【００５８】
図６は例として、前述の様々な状況における妥当性確認プロセスを示す。具体的には図６には、物理モデルを使って得られる計算された微粒子量ｍsのグラフ（実線）と、本発明の方法の時間連続バージョンを適用すること、すなわち、無限小幅の計算ステップを想定することによって得られる、対応する妥当性確認された微粒子量ｍsv（一点破線）のグラフが示されている。
【００５９】
特にグラフでは計算された微粒子量ｍsの極大の点Ｍ1、Ｍ2およびＭ3を認めることができ、これらの点はそれぞれ以下を伴っている。
【００６０】
時間間隔Ｔ1：この間には、計算された微粒子量ｍsは減少するが、微粒子フィルタの自発的再生に適合する動作条件は存在せず、したがって、計算された微粒子量ｍsの妥当性は確認されず、その代わりに、前に妥当性が確認された量ｍsvを代用増加率で増分することによって得られる、代用の微粒子量ｍsubstの妥当性が確認される。これは、計算された微粒子量ｍsが、前の計算ステップで妥当性が確認された微粒子量ｍsvより小さい限り、したがって局所的極小点ｍ1に到達した後にも行われ、その後計算された微粒子量ｍsは再度増大し始める。
【００６１】
時間間隔Ｔ2：この間には、計算された微粒子量ｍsが減少し、微粒子フィルタの自発的再生と適合する動作条件が存在し、計算された微粒子量ｍsの減少率は減少閾値より小さく、したがって、計算された微粒子量ｍsの妥当性が確認される。これは、計算された微粒子量ｍsが、前の計算ステップで妥当性が確認された微粒子量ｍsv以上に戻るため、局所的極小点ｍ2に到達した後にも行われる。
【００６２】
時間間隔Ｔ3：この間には、物理モデルに基づいて計算された微粒子の量ｍsが減少し、微粒子フィルタの自発的再生に適合する動作条件が得られるが、計算された微粒子量ｍsの減少率は減少閾値より高く、したがって、計算された微粒子量ｍsの妥当性は確認されず、その代わりに、前に妥当性が確認された微粒子量ｍsvを代用減少率で減分することによって得られる代用の微粒子量ｍsubstの妥当性が確認される。これは、計算された微粒子量ｍsが、前の計算ステップで妥当性が確認された微粒子量ｍsvより小さい限り、したがって、局所的極小点ｍ3に到達した後にも行われ、その後計算された微粒子量ｍsは再度増大し始める。
【００６３】
図６にはさらに、期間Ｔarの能動的再生の段階と、これに続く初期化段階Ｔgも示されている。能動的再生の間は、本発明の方法によれば、いかなる量の計算もその妥当性確認も行われない。というのは、排出システムに装備されているセンサによって供給されるデータが一時的に信頼できないとみなされるからである。制御ユニットは、初期化段階Ｔgで表される過渡的期間後に初めて、前述の妥当性確認の方法の実行を再開する。
【００６４】
採用される妥当性確認の方法を問わない本発明の別の態様によれば、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量を計算するための基礎となる物理モデルは、その性能を著しく向上させるために、後述するような方法で変更される。加えて、前述の妥当性確認プロセスと組み合わされると、新しい物理モデルは、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量の計算の信頼度をさらに向上させることができる点で有利である。
【００６５】
微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量を算出するための基礎となる物理モデルを定義する上記式（２）を参照すると、この式は有利には、以下のコンパクトな形に書き換えることができる。
【００６６】
【数４】
2010031853.tif 000006
【００６７】
式中
ΔＰは、微粒子フィルタの逆圧（ミリバール、ｍｂａｒ単位で表される）であり、
Ｑvは、排気ガスの体積流量（毎時立法ミリメートル、ｍｍ3／ｈ単位で表される）であり、
ｍsは、物理モデルに基づいて計算された微粒子の量（質量）（グラム、ｇ単位で表される）であり、
α、β、γは、適切な較正係数であり、式（２）の係数とは値が異なるが、物理的意味の類似性によって、すなわちこれらの係数が同じ物理現象をモデル化するものであるために、同じ記号で指定されている。
【００６８】
したがって微粒子量ｍsは、次式を適用することにより計算することができる。
【００６９】
【数５】
2010031853.tif 000007
【００７０】
実験では、３つの較正係数、α、β、γのうち、微粒子量ｍsの推定値の正確さに関して最も重要なのは較正係数βであり、βは基本的に微粒子量ｍsを測定された逆圧ΔＰに結び付けるものである。したがって、酸化触媒コンバータと微粒子フィルタとの幾何学的形状に対する依存関係、および、多孔度、孔径などといった微粒子フィルタ自体の材料の特性に対する依存関係を無視すると、すなわち、較正係数αおよび較正係数γを無視できるものとみなすと、微粒子量ｍsは、「ポイント」型と定義することのできる、以下の簡略化された式を適用することにより計算することができる。
【００７１】
【数６】
2010031853.tif 000008
【００７２】
式中、ｒｅｓｆｌｏｗは、微粒子フィルタを通る排気ガスの流れに対する抵抗であり、微粒子フィルタの逆圧ΔＰと、微粒子フィルタ自体を流れる排気ガスの体積流量Ｑvの比として定義される。
【００７３】
最初に述べたように、較正係数βの値は一定ではなく、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量と蓄積段階における自動車の運転プロファイルとに著しく影響され、したがって、ただ１つの較正係数βだけを用いて微粒子フィルタ内の微粒子蓄積のすべての可能なモードを近似することは不可能である。事実、本出願人名義で出願された前述の特許文献１には、微粒子フィルタの溝内側の微粒子の分布および微粒子自体の物理化学的特性は、エンジンの動作条件および微粒子自体の蓄積履歴が変化するにつれて変化するという仮定に厳密に基づいて較正係数βの値を計算する方法が詳細に記載されている。
【００７４】
しかし、較正係数βと微粒子フィルタを通る排気ガスの流れに対する抵抗ｒｅｓｆｌｏｗとの関係に著しい変化が生じる特殊な動作状況も存在し、具体的には自動車エンジンの停止時（いわゆるパーキング効果であり、これにより、長期にわたる駐車の後で自動車のエンジンを再始動する際に、微粒子フィルタの逆圧ΔＰが、駐車前に示していた値と著しく異なる値、特に低い値を示すことがあり、その結果、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量を過小評価することになる）、自発的再生時、および（特に再生が中断された場合の）能動的再生時がこれに該当する。
【００７５】
本発明によれば、代わりに、「積分」型と定義することのできる次式によって定義される物理モデルにより、微粒子の蓄積履歴が考慮に入れられる。
【００７６】
【数７】
2010031853.tif 000009
【００７７】
式中、積分の下限は、定常状態においては、ガード区間（インターバル）Ｔgの最後の瞬間で表わされ、積分の上限は、蓄積した微粒子の量の現在の計算によって表わされる。
【００７８】
加えて、式（７）を実施するには積分の初期値または定数が既知である必要があり、この値は、積分の開始の瞬間、前述の例では上記ガード区間Ｔgの終わりに微粒子フィルタ内に存在する微粒子の量を表わす。この値は、好都合なことに、前述のポイント型の式（６）を使って計算することができる。
【００７９】
代替的には、各能動的再生の終わりに、図７ａ、図７ｂおよび図７ｃに示すような方法で、式（７）で表される物理モデルを初期化することも可能である。
【００８０】
この特定の実施形態によれば、初期化段階Ｔgはガード区間Ｔg1とこれに続く待機区間Ｔg2とを含む。
【００８１】
ガード区間Ｔg1の間、電子制御ユニットは単純に、統計的に求められる、再生の終了時に微粒子フィルタ内に通常まだ存在している残存微粒子の量を示す初期値ｍ0から、前に妥当性が確認された代用の微粒子量ｍsubstを代用増加率Δ+で増分することによって得られる、代用の微粒子量ｍsubst（破線）の妥当性を確認する（一点破線）。
【００８２】
ガード区間Ｔg1が終わった後、待機区間Ｔg2の間に、制御ユニットは、引き続き妥当性確認が継続される代用の微粒子量ｍsubstに加えて、ポイント型物理モデルに基づいて、例えば式（６）、すなわち初期化を必要としない物理モデルを実施することにより計算される微粒子の量ｍs（実線）も計算する。
【００８３】
計算された微粒子量ｍsは瞬間Ｔminに至るまで徐々に減少し、その後は徐々に増大する。
【００８４】
前記瞬間Ｔminが待機区間Ｔg2の終了の後に発生する場合（図７ａ）、瞬間Ｔg2において、制御ユニットはポイント型モデルを用いて計算された微粒子の量ｍsを初期値として積分物理モデルを初期化する。次に制御ユニットは積分物理モデルに基づいて蓄積した微粒子の量ｍsを計算し（瞬間Ｔg2の後に続く実線）、前述のような方法、すなわち、前の計算ステップで妥当性が確認された微粒子量ｍsvとの比較を行うことで、蓄積した微粒子の量ｍsの妥当性確認を行う。
【００８５】
逆に、前記瞬間Ｔminが待機区間Ｔg2内に含まれる場合、制御ユニットは瞬間Ｔminに計算された微粒子の量ｍsを、対応する代用の微粒子量ｍsubstと比較する。瞬間Ｔminに計算された微粒子の量ｍsが対応する代用の微粒子量ｍsubstより大きい場合（図７ｂ）、制御ユニットは、計算された微粒子量ｍsの妥当性を確認し、積分物理モデルを前記値に初期化し、引き続き前述のように妥当性確認された微粒子量ｍsvの計算を行う。そうではなく、瞬間Ｔminに計算された微粒子の量ｍsが対応する代用の微粒子量ｍsubstより小さい場合（図７ｃ）、制御ユニットは代用の微粒子量ｍsubstの妥当性を確認し、次いで、計算された微粒子量ｍsが代用の微粒子量ｍsubstを上回る瞬間Ｔ=に至るまで引き続き代用の微粒子量ｍsubstの妥当性を確認する。したがって、前記計算された微粒子量ｍsは積分物理モデルの初期値とされる。
【００８６】
動作的観点からは、式（７）は電子制御ユニットにより、較正係数βの値、および現在の計算ステップにおける微粒子フィルタを通る排気ガスの流れに対する抵抗ｒｅｓｆｌｏｗの値を因数とする、積の和として離散時間的に（離散時間ベースで）実施される。
【００８７】
最終的に、式（７）において、微粒子フィルタを通る排気ガスの流れに対する抵抗ｒｅｓｆｌｏｗは、微粒子フィルタの逆圧ΔＰと、微粒子フィルタを通る排気ガスの体積流量Ｑvの比として定義され、較正係数βは実験的に求められる。より詳細には、較正係数βは、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量と自動車の運転プロファイル（市内走行、郊外走行、高速道路走行など）との関数としてマッピングされ、自動車の運転プロファイルは、自動車の速度、入れられたギア、およびエンジン走行条件および負荷に基づいて求められ、次いで、温度ＴGASおよび排気ガスの体積流量Ｑv、ならびに実験基準に基づいた微粒子フィルタに蓄積した潤滑油の灰の量（あたかも微粒子量がさらに蓄積したかのように微粒子フィルタの有効体積を低減し、結果として逆圧の変動をもたらす）の関数として補正される。
【００８８】
以上で説明したものを実施するために、電子制御ユニットは、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量ｍsを算出するシステムを実施するソフトウェアプログラムを実行する。図８にそのブロック図を示す。
【００８９】
具体的には、全体を１で指し示すこの測定システムは、以下のブロックを含む。
【００９０】
ブロック２：微粒子フィルタを通る排気ガスの流れに対する抵抗ｒｅｓｆｌｏｗを算出する。入力部で微粒子フィルタの逆圧ΔＰと微粒子フィルタを通る排気ガスの体積流量Ｑvとを受け取り、出力部で、これら２つの量の比として計算された抵抗ｒｅｓｆｌｏｗと、抵抗ｒｅｓｆｌｏｗ自体の時間導関数とを供給する。
【００９１】
ブロック３：較正係数βを算出する。入力部で温度ＴGAS、微粒子フィルタを横切る排気ガスの体積流量Ｑv、自動車の運転プロファイル、微粒子の量（すなわち前のステップで妥当性が確認された推定値）、微粒子フィルタに蓄積した潤滑油の灰の量、および抵抗ｒｅｓｆｌｏｗの導関数を受け取り、出力部で較正係数βの値を供給する。
【００９２】
ブロック４：微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量ｍsを計算する。入力部で抵抗ｒｅｓｆｌｏｗと、ブロック２で計算された抵抗ｒｅｓｆｌｏｗの時間導関数と、ブロック３で計算された較正係数βを受け取り、出力部で、式（７）で定義される物理モデルに基づいて計算された、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量ｍsを供給する。
【００９３】
ブロック５：自発的再生を検出する。運転プロファイルに基づいて、または微粒子フィルタおよび触媒コンバータの温度、体積流量Ｑvおよび／または生成された窒素酸化物に基づく物理モデルによって、自発的再生が発生する可能性の有無を判定し、出力部で前記再生を示すフラグを供給することに加え、典型的には較正によって代用減少率も算出する。
【００９４】
ブロック６：代用増加率を格納する。入力部で自動車の運転プロファイルを受け取り、出力部で対応する代用増加率を供給する。
【００９５】
ブロック７：微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量ｍsを計算するための基礎となる、微粒子フィルタの逆圧ΔＰ、微粒子フィルタを通る排気ガスの体積流量Ｑv、およびその流れに対する抵抗ｒｅｓｆｌｏｗといった測定／算出された量を、信頼できるものとする動作条件の有無を検査する。入力部で、前記測定／算出された量を受け取り、それらを個々の信頼度閾値と比較し、出力部で前記信頼度を示すフラグを供給する。
【００９６】
妥当性確認ブロック８：入力部で、ブロック４によって供給された微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量ｍsと、ブロック５によって供給された自発的再生の有無を示すフラグおよび代用減少率と、能動的再生の作動を示すフラグ（図８には示していない）（これは電子制御ユニットによって制御される動作であるため電子制御同ユニットに知られている条件である）と、ブロック７によって供給された信頼度のフラグと、ブロック６によって供給された代用増加率と、前の計算ステップにおいてブロック８自体によって妥当性が確認された微粒子の量ｍsv（図８にブロック８自体の出力と入力の接続によって表わされている）を受け取り、出力部で現在の計算ステップにおいて妥当性が確認された微粒子の量を供給し、前述の妥当性確認の方法を実施する。
【００９７】
図９に示すように、較正係数βを算出するブロック３はさらに、
運転プロファイルおよび計算された微粒子量ｍsに基づき、マッピング表によって、較正係数βの第１の推定値β0を計算するマッピングブロック１０と、
温度ＴGASおよび排気ガスの体積流量Ｑvに基づき、第１の補正係数を計算する第１の補正ブロック１１と、
運転プロファイルに基づき、第１の補正係数を評価するように設計された、重み係数を計算する重みブロック１２と、
微粒子フィルタに蓄積した潤滑油の灰の量の関数である第２の補正係数を計算する第２の補正ブロック１３と、
抵抗ｒｅｓｆｌｏｗの導関数と運転プロファイルの関数として第３の補正係数を計算する第３の補正ブロック１４と、
第１の補正係数に重み係数を掛けて、第４の補正係数を得るように設計された第１の乗算ブロック１５と、
較正係数βの第１の推定値β0に第２、第３および第４の補正係数を掛けて、較正係数βを得るように設計された第２の乗算ブロック１６と、
を含む。
【００９８】
有利な一実施形態（図１０参照）では、ブロック８によって供給された妥当性が確認された微粒子量ｍsvに、本出願人名義で出願された前述の特許文献２に記載されている種類の閾値検査機構を実施する別の妥当性確認ステップが適用される。すなわち、妥当性が確認された微粒子量ｍsvはさらに、統計モデルによって供給された推定値に基づいて獲得され、対応する許容範囲を定義する、対応する最小値および最大値と比較される。前記妥当性が確認された微粒子量ｍsvが対応する許容範囲内に含まれる場合、この微粒子の量は最終的にその妥当性が確認される。そうではなく、妥当性が確認された微粒子量が最大値を上回るか、または最小値より小さい場合には、微粒子の量はそれぞれ、前述の最大値または最小値に制限される。
【００９９】
最後に、本発明には、添付の特許請求の範囲で定義されている本発明の範囲を逸脱することなく、変更および変形が加えられ得ることが明らかである。
【０１００】
例えば、微粒子フィルタに蓄積した微粒子の量ｍsは、前述のように、上記の妥当性確認の方法と式（７）とを組み合わせれば、微粒子フィルタに蓄積した微粒子量の算出の、信頼度および正確さの点でよりよい結果を得ることが可能になるにも関わらず、式（７）に基づくのではなく、式（３）、式（５）、および式（６）のうちの１つに基づいて計算することもできる。
【０１０１】
加えて、微粒子フィルタの逆圧ΔＰ、および微粒子フィルタを通る排気ガスの体積流量Ｑvの測定値、ならびに微粒子フィルタを通る排気ガスの流れに対する抵抗ｒｅｓｆｌｏｗの計算の信頼度は、前述の方法と異なる方法で検証することもできる。
【０１０２】
最後に、較正係数βは、前述の方法とは異なる方法で、例えば、本出願人名義で出願された前述の特許文献１に記載されている方法で計算することもできる。
【図１】
2010031853.tif 000011
【図２】
2010031853.tif 000012
【図３ａ】
2010031853.tif 000013
【図３ｂ】
2010031853.tif 000014
【図４ａ】
2010031853.tif 000015
【図４ｂ】
2010031853.tif 000016
【図５ａ】
2010031853.tif 000017
【図５ｂ】
2010031853.tif 000018
【図６】
2010031853.tif 000019
【図７ａ】
2010031853.tif 000020
【図７ｂ】
2010031853.tif 000021
【図７ｃ】
2010031853.tif 000022
【図８】
2010031853.tif 000023
【図９】
2010031853.tif 000024
【図１０】
2010031853.tif 000025
【外国語明細書】
2010031853000001.pdf