(57)【要約】【課題】フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタの強制再生の後で該パティキュレートフィルタの再生不良を適切に診断し得るようにする。【解決手段】パティキュレートフィルタ１３を強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却するフィルタ再生手段を備えた排気浄化装置の再生不良診断方法に関し、パティキュレートフィルタ１３への排気流量とパティキュレートフィルタ１３の入側及び出側の差圧を求めて排気流量変化に対する差圧変化の傾きを算出し、その算出傾きを所定の基準傾きと比較して前記算出傾きが前記基準傾きを上回っている時にパティキュレートフィルタ１３の再生不良を診断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パティキュレートフィルタを強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却するフィルタ再生手段を備えた排気浄化装置の再生不良診断方法であって、パティキュレートフィルタへの排気流量とパティキュレートフィルタの入側及び出側の差圧を求めて排気流量変化に対する差圧変化の傾きを算出し、その算出傾きを所定の基準傾きと比較して前記算出傾きが前記基準傾きを上回っている時にパティキュレートフィルタの再生不良を診断することを特徴とする排気浄化装置の再生不良診断方法。
【請求項２】
排気流量が所定の流量を上回っている時に限りパティキュレートフィルタの再生不良を診断することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置の再生不良診断方法。
【請求項３】
算出傾きが基準傾きを上回る頻度が所定の頻度を超えた時にパティキュレートフィルタの再生不良を診断することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置の再生不良診断方法。
【請求項４】
エンジンの吸入空気量と燃料噴射量と排気温度を検出し、吸入空気量と燃料の気化ガス量を排気温度に基づき温度換算してパティキュレートフィルタへの排気流量を算出することを特徴とする請求項１、２または３に記載の排気浄化装置の再生不良診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置の再生不良診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない。
【０００５】
この為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的にパティキュレートフィルタに担持させ、該パティキュレートフィルタ内に捕集されたパティキュレートの酸化反応を前記酸化触媒により促進して着火温度を低下せしめ、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去できるようにしている。
【０００６】
ただし、このようにした場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがあり、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階でパティキュレートフィルタをフィルタ再生手段により強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却する必要がある。
【０００７】
この種のフィルタ再生手段には、パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を配置し且つその上流側に燃料を添加して前記酸化触媒上での酸化反応熱により加熱する手段や、パティキュレートフィルタの前段に電気ヒータやバーナを配置して加熱する手段等が開発されている。
【０００８】
尚、この種のパティキュレートフィルタの強制再生を図る方法に関しては、本発明と同じ出願人による下記の特許文献１や特許文献２にもとりあげられている。
【特許文献１】特開２００３−８３１３９号公報
【特許文献２】特開２００３−１５５９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来においては、前述の如きフィルタ再生手段により強制再生を実施して再生完了とした後、実際にパティキュレートフィルタの再生が正常に完了したのか再生不良のまま完了したのかを確認する術がなく、パティキュレートフィルタの再生不良をＯＢＤ（onboard diagnosis：自動車の排出ガス対策システムの故障診断を行い、故障の場合、故障していることをドライバーに知らせると同時に、故障箇所等を記録しておく警報システム）等へ適用させることができなかった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタの強制再生の後で該パティキュレートフィルタの再生不良を適切に診断し得るようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、パティキュレートフィルタを強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却するフィルタ再生手段を備えた排気浄化装置の再生不良診断方法であって、パティキュレートフィルタへの排気流量とパティキュレートフィルタの入側及び出側の差圧を求めて排気流量変化に対する差圧変化の傾きを算出し、その算出傾きを所定の基準傾きと比較して前記算出傾きが前記基準傾きを上回っている時にパティキュレートフィルタの再生不良を診断することを特徴とするものである。
【００１２】
而して、このようにすれば、加減速の繰り返しにより運転状態が時々刻々変化して排気流量が変動しても、パティキュレートフィルタの通気抵抗が変わらない限り、排気流量変化に対する差圧変化の算出傾きが大きく変わることはないため、この算出傾きを基準傾きと比較して前記算出傾きが前記基準傾きを上回っているか否かを判定すれば、パティキュレートフィルタ内にどの程度のパティキュレートが残存しているかが判断されることになる。
【００１３】
即ち、再生不良により許容量を超えるパティキュレートが残存していれば、パティキュレートフィルタの通気抵抗が大きくなり、排気流量変化に対する差圧変化の算出傾きが大きくなるため、この算出傾きが前記基準傾きを上回ることでパティキュレートフィルタが再生不良を起こしているものと判定される。
【００１４】
尚、この基準傾きが、パティキュレートフィルタの再生完了後のパティキュレートの残存量として許容できない量が残っている時の排気流量変化に対する差圧変化の傾きとして適切に決定されることは勿論である。
【００１５】
また、本発明においては、排気流量が所定の流量を上回っている時に限りパティキュレートフィルタの再生不良を診断することが好ましく、このようにすれば、排気流量変化に対する差圧変化の傾きを算出するのにバラツキが起こり易い排気流量の少ない条件下での診断が回避される。
【００１６】
更に、本発明においては、算出傾きが基準傾きを上回る頻度が所定の頻度を超えた時にパティキュレートフィルタの再生不良を診断することが好ましく、このようにすれば、加減速の過渡状態等での突発的な外乱による一時的な再生不良の誤診断が除外される。
【００１７】
また、本発明においては、エンジンの吸入空気量と燃料噴射量と排気温度を検出し、吸入空気量と燃料の気化ガス量を排気温度に基づき温度換算してパティキュレートフィルタへの排気流量を算出することが好ましく、このようにすれば、既に各種制御のために検出されているエンジンの吸入空気量と燃料噴射量と排気温度を利用して演算処理だけで比較的簡易に排気流量が求められる。
【発明の効果】
【００１８】
上記した本発明の排気浄化装置の再生不良診断方法によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１９】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、常に変化し続ける運転状態の中でパティキュレートフィルタの再生不良を適切に診断することができるので、フィルタ再生手段によりパティキュレートフィルタを強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却した後で実際にパティキュレートフィルタの再生が正常に完了したのか再生不良のまま完了したのかを確認することができる。
【００２０】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、排気流量変化に対する差圧変化の傾きを算出するのにバラツキが起こり易い排気流量の少ない条件下での診断を回避することができるので、パティキュレートフィルタの再生不良の診断精度を大幅に向上することができる。
【００２１】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、加減速の過渡状態等での突発的な外乱による一時的な再生不良の誤診断を除外することができるので、パティキュレートフィルタの再生不良の診断精度をより一層向上することができる。
【００２２】
（ＩＶ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、既に各種制御のために検出されているエンジンの吸入空気量と燃料噴射量と排気温度を利用して演算処理だけで比較的簡易に排気流量を求めることができるので、新たな設備コストをかけずに排気流量の検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における１はターボチャージャ２を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示している）に分配されるようになっている。
【００２５】
更に、このディーゼルエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１を介し車外へ排出されるようにしてある。
【００２６】
そして、この排気管１１の途中には、フィルタケース１２が介装されており、該フィルタケース１２内における後段には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ１３が収容されており、このパティキュレートフィルタ１３は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガス９のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００２７】
また、フィルタケース１２内におけるパティキュレートフィルタ１３の直前位置には、ハニカム構造を有するフロースルー型の酸化触媒１４が収容されており、前記フィルタケース１２には、酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３との間で排気ガス９の温度を計測する温度センサ１５が装備されていると共に、パティキュレートフィルタ１３の前後の差圧を計測する差圧センサ２１（差圧計測装置）が圧力取り出し用のパイプを介して接続されており、これら温度センサ１５及び差圧センサ２１からの温度信号１５ａ及び差圧信号２１ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２０に対し入力されるようになっている。
【００２８】
更に、エアクリーナ３直後の吸気管５には、吸入空気量を計測するエアフローメータ２２が装備されており、該エアフローメータ２２の流量信号２２ａも前記制御装置２０に対し入力されるようになっている。
【００２９】
ここで、前記制御装置２０は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１６（負荷センサ）からのアクセル開度信号１６ａと、ディーゼルエンジン１の機関回転数を検出する回転センサ１７からの回転数信号１７ａとに基づき、ディーゼルエンジン１の各気筒８に燃料を噴射する燃料噴射装置１８に向け燃料噴射信号１８ａが出力されるようになっている。
【００３０】
また、前記燃料噴射装置１８は、各気筒８毎に装備される複数のインジェクタ１９により構成されており、これら各インジェクタ１９の電磁弁が前記燃料噴射信号１８ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング（開弁時期）及び噴射量（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。
【００３１】
そして、前記制御装置２０では、パティキュレートフィルタ１３の再生が必要となった時に、圧縮上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い着火しないタイミングでポスト噴射を行うような燃料噴射信号１８ａが決定されるようになっている。
【００３２】
即ち、この燃料噴射信号１８ａを受けた燃料噴射装置１８でメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い着火しないタイミングでポスト噴射が行わると、このポスト噴射により排気ガス９中に未燃の燃料（主としてＨＣ：炭化水素）が添加されることになり、この未燃の燃料が前段の酸化触媒１４上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ１３内のパティキュレートが燃焼除去されることになる。
【００３３】
要するに、ここに図示している例では、パティキュレートフィルタ１３の前段に酸化触媒１４を配置し且つその上流側に燃料噴射装置１８のポスト噴射で燃料を添加して前記酸化触媒１４上での酸化反応熱によりパティキュレートフィルタ１３を加熱するようにしたフィルタ再生手段が採用されている。
【００３４】
また、前記制御装置２０においては、パティキュレートフィルタ１３の入側で温度センサ１５により検出される排気温度が所定温度以上で所定時間に亘り継続した時に再生完了と判定されて前記フィルタ再生手段による強制再生が停止されるようになっているが、実際にパティキュレートフィルタ１３の再生が正常に完了したのか再生不良のまま完了したのかを下記の如く確認するようになっている。
【００３５】
即ち、図２にフローチャートで示す如く、ステップＳ１において、エアフローメータ２２のディーゼルエンジン１の流量信号２２ａから判る吸入空気量と、燃料噴射装置１８への燃料噴射制御時に把握されている燃料噴射量を気化ガス量に換算したものとを合算し、これを温度センサ１５の温度信号１５ａから判る排気温度に基づき温度換算して排気流量として求めるようにしており、次のステップＳ２において、先のステップＳ１で求められた排気流量が所定の流量を上回っているか否かが判定され、上回っている時に限りステップＳ３へ進むようにしてある。
【００３６】
そして、このステップＳ３において、差圧センサ２１の差圧信号２１ａに基づきパティキュレートフィルタ１３の入側及び出側の差圧を求め、図３にグラフで示す如く、排気流量変化に対する差圧変化の傾き（図３中にＡで示す）を算出するようになっており、この際には、排気流量及び差圧の双方について、例えば５〜１０秒程度の単位時間当たりの平均値を夫々算出して傾きを求めるようにしてある。
【００３７】
更に、次のステップＳ４において、先のステップＳ３で求められた算出傾きを所定の基準傾き（図３中にＢで示す）と比較して前記算出傾きが前記基準傾きを上回っているか否かを判定し、算出傾きが基準傾きを上回る頻度が所定の頻度を超えた時に初めて「ＹＥＳ」の判定が出てステップＳ５へ進んでパティキュレートフィルタ１３の再生不良を診断する一方、「ＮＯ」の場合にはステップＳ６へ進んでパティキュレートフィルタ１３の再生正常完了を診断するようになっている。
【００３８】
ここで、ステップＳ４における「ＹＥＳ」の判定は、例えば判定１０回のうち５回程度、算出傾きが基準傾きを上回った場合に、その上回る頻度が所定の頻度を超えたものと看做して判定されるようにしておけば良い。
【００３９】
而して、このようにすれば、加減速の繰り返しにより運転状態が時々刻々変化して排気流量が変動しても、パティキュレートフィルタ１３の通気抵抗が変わらない限り、排気流量変化に対する差圧変化の算出傾きが大きく変わることはないため、この算出傾きを基準傾きと比較して前記算出傾きが前記基準傾きを上回っているか否かを判定すれば、パティキュレートフィルタ１３内にどの程度のパティキュレートが残存しているかが判断されることになる。
【００４０】
即ち、再生不良により許容量を超えるパティキュレートが残存していれば、パティキュレートフィルタ１３の通気抵抗が大きくなり、排気流量変化に対する差圧変化の算出傾きが大きくなるため、この算出傾きが前記基準傾きを上回ることでパティキュレートフィルタ１３が再生不良を起こしているものと判定される。
【００４１】
尚、この基準傾きが、パティキュレートフィルタ１３の再生完了後のパティキュレートの残存量として許容できない量が残っている時の排気流量変化に対する差圧変化の傾きとして適切に決定されることは勿論である。
【００４２】
従って、上記形態例によれば、常に変化し続ける運転状態の中でパティキュレートフィルタ１３の再生不良を適切に診断することができるので、フィルタ再生手段によりパティキュレートフィルタ１３を強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却した後で実際にパティキュレートフィルタ１３の再生が正常に完了したのか再生不良のまま完了したのかを確認することができる。
【００４３】
また、特に本形態例においては、排気流量が所定の流量を上回っている時に限りパティキュレートフィルタ１３の再生不良を診断するようにしているので、排気流量変化に対する差圧変化の傾きを算出するのにバラツキが起こり易い排気流量の少ない条件下での診断を回避することができ、パティキュレートフィルタ１３の再生不良の診断精度を大幅に向上することができる。
【００４４】
更に、算出傾きが基準傾きを上回る頻度が所定の頻度を超えた時にパティキュレートフィルタ１３の再生不良を診断するようにしているので、加減速の過渡状態等での突発的な外乱による一時的な再生不良の誤診断を除外することができ、パティキュレートフィルタ１３の再生不良の診断精度をより一層向上することができる。
【００４５】
また、ディーゼルエンジン１の吸入空気量と燃料噴射量と排気温度を検出し、吸入空気量と燃料の気化ガス量を排気温度に基づき温度換算してパティキュレートフィルタ１３への排気流量を算出するようにしているので、既に各種制御のために検出されているディーゼルエンジン１の吸入空気量と燃料噴射量と排気温度を利用して演算処理だけで比較的簡易に排気流量を求めることができ、新たな設備コストをかけずに排気流量の検出を行うことができる。
【００４６】
尚、本発明の排気浄化装置の再生不良診断方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、フィルタ再生手段は、パティキュレートフィルタを強制的に加熱して捕集済みパティキュレートを焼却するものであれば、どのような形式のものであつても良く、パティキュレートフィルタの前段に電気ヒータやバーナを配置して加熱する形式のものであっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の制御装置による具体的な診断手順を示すフローチャートである。
【図３】排気流量変化に対する差圧変化の傾きと基準傾きとを比較したグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１  ディーゼルエンジン
９  排気ガス
１１  排気管
１３  パティキュレートフィルタ
１４  酸化触媒（フィルタ再生手段）
１５  温度センサ
１８  燃料噴射装置（フィルタ再生手段）
２０  制御装置
２１  差圧センサ
２２  エアフローメータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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