(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の排気管に挿入されたディーゼルパティキュレートフィルタの差圧を検出する方法において、前記車両が内燃機関への燃料供給がない状態の場合に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタよりも上流で前記排気管を遮断し、その遮断箇所よりも上流から前記ディーゼルパティキュレートフィルタの下流に排気をバイパス状態にし、前記遮断箇所と前記ディーゼルパティキュレートフィルタの間に正圧ポンプから空気を流し込み、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの差圧を検出し、検出された前記差圧に基づいて前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時期でないと判断すると前記バイパス状態を継続することを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ差圧検出方法。
【請求項２】
前記車両の状態は、制動が行われている状態であることを特徴とする請求項１記載のディーゼルパティキュレートフィルタ差圧検出方法。
【請求項３】
前記車両の状態は、アイドリングストップが行われている状態であることを特徴とする請求項１記載のディーゼルパティキュレートフィルタ差圧検出方法。
【請求項４】
車両の排気管に挿入されたディーゼルパティキュレートフィルタと、前記ディーゼルパティキュレートフィルタよりも上流で前記排気管から分岐され前記ディーゼルパティキュレートフィルタよりも下流で前記排気管に合流されるバイパス管と、該バイパス管の分岐箇所にて前記ディーゼルパティキュレートフィルタ側の排気管と前記バイパス管とをいずれか一方は遮断、他方は開放に切り替えるバイパス切替弁と、正圧ポンプより導かれ前記バイパス切替弁よりも下流で前記排気管に合流される空気管と、該空気管の合流箇所にて該空気管を選択的に遮断又は開放する空気取り込み弁と、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの上流下流間の差圧を検出する差圧センサと、前記車両が内燃機関への燃料供給がない状態の場合に、排気が前記ディーゼルパティキュレートフィルタの上流から下流へバイパス状態にされて前記ディーゼルパティキュレートフィルタに前記正圧ポンプから空気が流れるよう前記バイパス切替弁と前記空気取り込み弁を制御し、このとき前記差圧センサが検出する差圧に基づいて前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時期でないと判断すると前記バイパス状態を継続する制御部とを備えたことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ差圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正確なＰＭ堆積量に基づく再生時期を判断することができるディーゼルパティキュレートフィルタ差圧検出方法及びディーゼルパティキュレートフィルタ差圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関を搭載した車両では、内燃機関から大気までの排出管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦという）を挿入し、排気に含まれるＳＯＦ、ＳＯＯＴなどの粒子状物質（Particurate Matter；以下、ＰＭという）を捕集している。ＤＰＦは、主としてセラミックからなるハニカム細孔状（四角い細孔のものでもよい）のフィルタにＰＭを一時的に捕集する部材である。
【０００３】
ＤＰＦに捕集されたＰＭが多く堆積すると、排気が流れにくくなり、内燃機関の排圧が上昇して内燃機関の特性が低下する。よって、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼により除去する必要がある。この動作をＤＰＦ再生という。ＤＰＦ再生時には、排気温度を上昇させるための燃料噴射によって排気温度を上昇させ、ＤＰＦを昇温することで、ＤＰＦに捕集されているＰＭを燃焼させる。
【０００４】
このとき、ＤＰＦにＰＭが溜まりすぎていると、ＤＰＦ再生時の熱でＤＰＦが損傷してしまう。よって、ＤＰＦにＰＭが溜まりすぎないうちにＤＰＦ再生する必要がある。しかし、従来は、正確にＰＭ堆積量（ＰＭロード；フィルタの詰まり具合を表す）を計測できないので、安全係数（マージン）を多く取り、ＰＭ堆積量が実際に許容できる量よりも少ない時期にＤＰＦを再生している。また、ＰＭ堆積量に関係なく車両の走行距離が所定値に達するごとにＤＰＦ再生している。このため、ＤＰＦ再生を実行する時間的な間隔が実際に必要な時間より短くなる。
【０００５】
しかし、必要以上に短い間隔でＤＰＦ再生を実行すると燃料が余分に消費されることになり、燃費が悪化する。したがって、ＤＰＦのＰＭ堆積量を正確に検出し、ＰＭ堆積量が実際に許容できる量に近づいた最も適切な時期にＤＰＦ再生を行うようにするのが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８０１８９号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、ＤＰＦのＰＭ堆積量は、特許文献１、２のように、ＤＰＦの上流下流間の差圧からＰＭ堆積量を検出している。しかし、差圧をもたらす排気の流量・温度は、内燃機関の状態変化に伴ってたえず変化している。例えば、内燃機関の排気の流量は脈動している。このため、ＤＰＦの上流下流間の差圧が正確に検出できない。また、内燃機関が低負荷のとき排気の流量が差圧を精密に検出するには少ないために、差圧が正確に検出できない。そして、温度に応じて排気の体積が異なることも差圧検出の精度を低くしている。以上のように、従来のＤＰＦ差圧センサは、検出する差圧が正確でないため、正確にＰＭ堆積量に基づく再生時期を判断することができない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、正確にＰＭ堆積量に基づく再生時期を判断することができるＤＰＦ差圧検出方法及びＤＰＦ差圧検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明のＤＰＦ差圧検出方法は、車両の排気管に挿入されたＤＰＦの差圧を検出する方法において、前記車両が内燃機関への燃料供給がない状態の場合に、前記ＤＰＦよりも上流で前記排気管を遮断し、その遮断箇所よりも上流から前記ＤＰＦの下流に排気をバイパス状態にし、前記遮断箇所と前記ＤＰＦの間に正圧ポンプから空気を流し込み、前記ＤＰＦの差圧を検出し、検出された前記差圧に基づいて前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時期でないと判断すると前記バイパス状態を継続するものである。
【００１０】
前記車両の状態は、制動が行われている状態であってもよい。
【００１１】
前記車両の状態は、アイドリングストップが行われている状態であってもよい。
【００１２】
また、本発明のＤＰＦ差圧検出装置は、車両の排気管に挿入されたＤＰＦと、前記ＤＰＦよりも上流で前記排気管から分岐され前記ＤＰＦよりも下流で前記排気管に合流されるバイパス管と、該バイパス管の分岐箇所にて前記ＤＰＦ側の排気管と前記バイパス管とをいずれか一方は遮断、他方は開放に切り替えするバイパス弁と、正圧ポンプより導かれ前記バイパス弁よりも下流で前記排気管に合流される空気管と、該空気管の合流箇所にて該空気管を選択的に遮断又は開放する空気取り込み弁と、前記ＤＰＦの上流下流間の差圧を検出する差圧センサと、前記車両が内燃機関への燃料供給がない状態の場合に、排気が前記ＤＰＦの上流から下流へバイパス状態にされて前記ＤＰＦに前記正圧ポンプから空気が流れるよう前記バイパス弁と前記空気取り込み弁を制御し、このとき前記差圧センサが検出する差圧に基づいて前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時期でないと判断すると前記バイパス状態を継続する制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１４】
（１）正確にＰＭ堆積量に基づく再生時期を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示すＤＰＦ差圧検出装置の構成図である。
【図２】本発明のＤＰＦ差圧検出装置の制御部が実行するＤＰＦ差圧検出のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】図１のＤＰＦ差圧検出装置においてＤＰＦ差圧検出を行わないときの状態を示す図である。
【図４】図１のＤＰＦ差圧検出装置においてＤＰＦ差圧検出を行うときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係るＤＰＦ差圧検出装置１は、車両の排気管２に挿入されたＤＰＦ３と、ＤＰＦ３よりも上流で排気管２から分岐されＤＰＦ３よりも下流で排気管２に合流されるバイパス管４と、バイパス管４の分岐箇所にてＤＰＦ３側の排気管２とバイパス管４とをいずれか一方は遮断、他方は開放に切り替えするバイパス切替弁５と、正圧ポンプ６より導かれバイパス切替弁５よりも下流で排気管２に合流される空気管７と、空気管７の合流箇所にて空気管７を遮断／開放する空気取り込み弁８と、ＤＰＦ３の上流下流間の差圧を検出する差圧センサ９と、車両が内燃機関１０への燃料供給がない状態であるときに、排気がＤＰＦ３の上流から下流へバイパスされてＤＰＦ３に正圧ポンプ６から空気が流れるようバイパス切替弁５と空気取り込み弁８を制御し、このとき差圧センサ９が検出する差圧を読み取る制御部１１とを備える。
【００１８】
排気管２、ＤＰＦ３は、従来公知のものであり、説明を省略する。
【００１９】
バイパス管４は、内燃機関１０からの排気をＤＰＦ３よりも上流で取り出して、ＤＰＦ３に通さずにＤＰＦ３よりも下流にバイパスさせるよう、ＤＰＦ３よりも上流で排気管２から分岐されＤＰＦ３よりも下流で排気管２に合流される。
【００２０】
バイパス切替弁５は、ＤＰＦ３側の排気管２を遮断してバイパス管４を開放している状態と、ＤＰＦ３側の排気管２を開放してバイパス管４を遮断している状態とを選択的に制御可能な弁であり、制御部１１により制御される。
【００２１】
正圧ポンプ６は、従来よりブレーキ用に設けられているもので、特に大型車に採用される。正圧ポンプ６は、空気を大気圧より高い所望の圧力にして一時的に蓄えることができる。
【００２２】
空気管７は、正圧ポンプ６の出口からバイパス切替弁５の下流の排気管２までを繋ぐものである。
【００２３】
空気取り込み弁８は、空気管７を遮断している状態と空気管７を開放している状態とを選択的に制御可能な弁であり、制御部１１により制御される。
【００２４】
差圧センサ９は、従来公知のものであり、説明を省略する。
【００２５】
制御部１１は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）で実現されるプログラム式のデジタル演算回路である。
【００２６】
制御部１１は、車両が内燃機関１０への燃料供給がない状態であるかどうかを判定する機能を有する。内燃機関１０への燃料供給がない状態とは、換言すると内燃機関１０からＰＭが排出されない状態である。このような車両状態には、制動が行われている状態、アイドリングストップが行われている状態などが含まれる。各種ブレーキによって制動が行われているとき、ＥＣＵから指令される内燃機関１０への燃料供給量（制御アクセル開度）は０であり、内燃機関１０からの排気には燃料が燃えたガスは含まれていない。また、アイドリングストップが行われているとき、内燃機関１０は停止しているので、内燃機関１０への燃料供給がない。アイドリングストップ以外の理由で内燃機関１０が停止している場合も同様である。
【００２７】
制御部１１は、バイパス切替弁５と空気取り込み弁８を制御する機能を有する。具体的には、バイパス切替弁５を、ＤＰＦ３側の排気管２を遮断してバイパス管４を開放している状態に制御し、同時に、空気取り込み弁８を、空気管７を開放している状態に制御することで、排気がＤＰＦ３の上流から下流へバイパスされてＤＰＦ３に正圧ポンプ６から空気が流れるようにすることができる。一方、バイパス切替弁５を、ＤＰＦ３側の排気管２を開放してバイパス管４を遮断している状態に制御し、同時に、空気取り込み弁８を、空気管７を遮断している状態に制御することで、排気がＤＰＦ３を通って排出されるようにすることができる。
【００２８】
制御部１１は、差圧センサ９が検出したＤＰＦ３の上流下流間の差圧を読み取る機能を有する。さらに、制御部１１は、この差圧に基づいて、あらかじめ知られている差圧とＰＭ堆積量の関係からＤＰＦ３のＰＭ堆積量を検出する機能と、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量が閾値に達したときをＤＰＦ再生時期であると判断する機能を有する。あるいは差圧が閾値に達したとき再生時期であると判断するようにしてもよい。
【００２９】
以下、本発明に係るＤＰＦ差圧検出装置１の動作を説明する。
【００３０】
本発明では、差圧センサ９によりＤＰＦ３の上流下流間の差圧を検出する。このとき、従来では、流量の大小、温度の違い、流量の脈動の影響で正確な差圧（またはＰＭ堆積量）を検出することができなかった。しかし、本発明では、内燃機関１０からの排気がＤＰＦ３に流れ込まない状態にしておき、正圧ポンプ６からの空気をＤＰＦ３に流し込んで差圧を検出する。正圧ポンプ６から流れ込む空気は、流量や温度が内燃機関１０の状態に左右されず安定しており、脈動もない。したがって、差圧センサ９では正確にＤＰＦ３のＰＭ堆積量と相関を有する差圧を検出することになる。
【００３１】
このように、正確にＰＭ堆積量と相関のある差圧を検出できることにより、従来のように安全係数を多く取ってＰＭ堆積量が実際に許容できる量よりも少ない時期にＤＰＦを再生する必要がなくなり、ＤＰＦ再生用の燃料消費が低減され、燃費が向上する。
【００３２】
また、正圧ポンプ６は従来より車両に装備されている部材であるから、新規に設ける必要がなく、本発明を実施するためのコスト上昇を抑えることができる。
【００３３】
ところで、内燃機関１０からの排気がＤＰＦ３に流れ込まないようにするために、排気をＤＰＦ３の上流から下流にバイパスしてしまうと、ＤＰＦ３でＰＭ捕集処理されない排気が大気に排出されることになる。そこで、本発明では、排気が直接大気に排出されてもよいタイミングを利用し、そのときだけバイパスを行う。具体的には、内燃機関１０への燃料供給がなく、内燃機関１０からＰＭが排出されない状態、例えば、制動が行われている状態、アイドリングストップが行われている状態などのときバイパスを行う。したがって、バイパスを行っても、ＰＭを含んだ排気が大気に排出されることはない。
【００３４】
以下、ＤＰＦ差圧検出のための制御の流れを説明する。
【００３５】
図２に示されるように、ステップＳ１にて、制御部１１は、車両が内燃機関１０への燃料供給がない状態（内燃機関１０からＰＭが排出されない状態）であるかどうかを判定する。ＮｏであればＤＰＦ差圧検出を行わないものとし、ステップＳ２に進む。
【００３６】
ステップＳ２にて、制御部１１は、図３に示されるように、バイパス切替弁５を、ＤＰＦ３側の排気管２を開放してバイパス管４を遮断している状態に制御し、同時に、空気取り込み弁８を、空気管７を遮断している状態に制御する。これにより、内燃機関１０からの排気がＤＰＦ３を通る通常の排気の流れとなる。
【００３７】
ステップＳ１の判定がＹｅｓであればＤＰＦ差圧検出を行うものとし、ステップＳ３に進む。ステップＳ３にて、制御部１１は、図４に示されるように、バイパス切替弁５を、ＤＰＦ３側の排気管２を遮断してバイパス管４を開放している状態に制御し、同時に、空気取り込み弁８を、空気管７を開放している状態に制御する。これにより、排気がＤＰＦ３の上流から下流へバイパスされてＤＰＦ３に正圧ポンプ６から空気が流れるようになる。正圧ポンプ６の圧力をＶ0とすると、ＤＰＦ３の上流側の圧力（入口圧力）はＶ0であり、その入口圧力Ｖ0とＤＰＦ３の下流側の圧力（出口圧力）Ｖ1との差が差圧センサ９で検出される。
【００３８】
ステップＳ４にて、制御部１１は、差圧センサ９が検出したＤＰＦ３の上流下流間の差圧を読み取る。すでに述べたように、この差圧は、内燃機関１０からの排気と異なり、流量の大小、温度の違い、流量の脈動がない正圧ポンプ６からの空気を用いて検出した正確な差圧となっている。
【００３９】
ステップＳ５にて、制御部１１は、差圧が閾値を超えているかどうか判定する。ＮｏであればＤＰＦ再生の時期ではないとし、終了する。Ｙｅｓであれば、ステップＳ６に進む。
【００４０】
ステップＳ６にて、制御部１１は、バイパス切替弁５及び空気取り込み弁８をＤＰＦ差圧検出を行わないときの状態となるように戻す。続いて、ステップＳ７にて、制御部１１は、ＤＰＦ再生の時期であるという判断を記憶する。この判断に基づき、車両が内燃機関１０への燃料供給をする状態に戻ったとき、ＤＰＦ再生を実行することになる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ＤＰＦ差圧検出装置
２  排気管
３  ＤＰＦ
４  バイパス管
５  バイパス切替弁
６  正圧ポンプ
７  空気管
８  空気取り込み弁
９  差圧センサ
１０  内燃機関
１１  制御部
【図１】
0005540684.tif 000002
【図２】
0005540684.tif 000003
【図３】
0005540684.tif 000004
【図４】
0005540684.tif 000005