(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気が流通する排気通路に配置されて、付着部を備え、その付着部に付着した排気中の粒子状物質の量に相関する相関量を検出する検出部と、
前記付着部を昇温するためのヒータと、
前記ヒータを昇温して前記付着部に付着した粒子状物質を燃焼する再生処理において、前記付着部の温度を目標温度に追従するようにフィードバック制御する制御手段と、
前記付着部に付着した粒子状物質の量が多いほど前記目標温度を低く設定する第１設定手段と、
前記再生処理の開始前に前記検出部により検出された相関量が大きいほど前記再生処理の期間が長くなるように、前記再生処理の開始前に前記再生処理の終了時期を設定する第２設定手段と、
を備えたことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記第１設定手段は、前記再生処理の開始前に前記検出部により検出された相関量が大きいほど、前記目標温度が低くなるように設定する第３設定手段を備えた請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記排気通路を流通する排気の流量を検出する流量検出手段を備え、
前記第２設定手段は、前記流量検出手段により検出された排気の流量が大きいほど、前記再生処理を実行する期間が長くなるように前記再生処理の終了時期を設定する第４設定手段を備えた請求項１又は２に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、内燃機関に対してすぐれた排気浄化性能が求められている。特にディーゼルエンジンにおいては、エンジンから排出される黒煙などのいわゆる排気微粒子（粒子状物質、ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）の除去が重要である。ＰＭの除去の目的のために排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）が装備されることが多い。
【０００３】
排気中のＰＭ量を検出する手段としてＰＭセンサがある。例えばＤＰＦ下流にＰＭセンサを配置した場合、ＰＭセンサの検出値を用いてＤＰＦが故障していることを検出できる。またＤＰＦ上流にＰＭセンサを配置した場合には、ＰＭセンサの検出値からＤＰＦに堆積するＰＭ量を推定することが可能となる。例えば下記特許文献１では、排気管内にＰＭセンサを配置してＤＰＦ内のＰＭ堆積量を推定するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−６００１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＭセンサの代表的な構造は、図１８に示されているとおり、絶縁体５０と１対の電極５１、５２と電源５４とを備える。ＰＭが流通する排気管中にＰＭセンサ５を配置すると絶縁体５０にＰＭが付着する。ＰＭは導体なので、電極５１、５２間をつなぐまでＰＭが堆積すると電極間が電気的に導通状態となる。したがって電源５４によって電極５１、５２間に電圧を供給すると電極５１、５２間に電流が流れる。より多くのＰＭが電極５１、５２間に堆積するほど、より多くの電流が流れる。よって電極間に流れる電流値によって絶縁体に堆積したＰＭ量、さらには排気管中のＰＭ量が検出（推定）できる。
【０００６】
ＰＭセンサを用いる場合、ＰＭセンサ（の絶縁体）に付着（堆積）したＰＭ量が大きくなりすぎたと判断した毎に、ＰＭセンサに付着したＰＭを燃焼してＰＭセンサを再生する必要がある。その例が図１７に示されている。
【０００７】
同図のとおり、ＰＭセンサ再生が終了して絶縁体におけるＰＭ付着量がゼロの状態から時間が経過するにつれてＰＭ付着量が増加していくが、陽極と陰極の間がＰＭにより電気的に接続されるまではＰＭセンサの出力値はゼロである。ある時点で陽極と陰極の間が電気的に接続されると、その後ＰＭセンサ出力値は増加し始める。ＰＭセンサ出力値が予め設定された閾値を越えたらＰＭセンサ再生処理を行う。エンジン運転中、以上の処理が繰り返されることとなる。
【０００８】
ＰＭセンサの再生においては、再生期間が短すぎると、ＰＭの一部が燃え残ってＰＭ量の検出精度が低下する可能性がある。逆に、ＰＭセンサ再生中は例えばＤＰＦの故障検出ができないので、再生期間が不必要に長すぎることも回避しなければならない。
【０００９】
またＰＭセンサ再生中におけるＰＭを燃焼させる温度（電極温度）は通常、設定された目標温度に追従するように制御されるが、目標温度が高すぎるとＰＭセンサに付着したＰＭが急激に燃焼してＰＭセンサが損傷する可能性がある。逆に目標温度が低すぎると、ＰＭの燃焼に時間がかかりＰＭセンサの再生期間を長くしなければならなくなり望ましくない。したがって適切に目標温度を設定することが必要である。以上のようなＰＭセンサ再生処理における再生期間長や目標温度の適切な設定は従来技術において課題として認識されていない。
【００１０】
そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、内燃機関から排出される粒子状物質が付着することにより粒子状物質の量（あるいはそれと相関する量）を検出する検出装置において、検出装置に付着した粒子状物質を燃焼する再生処理における再生処理期間長や目標温度が適切に設定される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】
【００１１】
上記課題を達成するために、本発明に係る検出装置は、内燃機関の排気が流通する排気通路に配置されて、付着部を備え、その付着部に付着した排気中の粒子状物質の量に相関する相関量を検出する検出部と、前記付着部を昇温するためのヒータと、前記ヒータを昇温して前記付着部に付着した粒子状物質を燃焼する再生処理において、前記付着部の温度を目標温度に追従するようにフィードバック制御する制御手段と、前記付着部に付着した粒子状物質の量が多いほど前記目標温度を低く設定する第１設定手段と、前記再生処理の開始前に前記検出部により検出された相関量が大きいほど前記再生処理の期間が長くなるように、前記再生処理の開始前に前記再生処理の終了時期を設定する第２設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより本発明に係る検出装置は、内燃機関の排気通路に配置されて、付着部に付着した粒子状物質の量に相関する相関量を検出する検出装置において、付着部に付着した粒子状物質の量が多いほど、付着部を昇温する再生処理における目標温度を低く設定するので、粒子状物質の付着量が多い場合には目標温度を低くして過度の燃焼を回避し、付着量が少ない場合は目標温度を高くして迅速に燃焼させて不必要に長い再生期間長を回避できる。さらに付着部に付着した粒子状物質の量が多いほど、あるいは再生処理の実行中の付着部の温度が低いほど、再生処理の期間を長くするので、粒子状物質の付着量が多い場合や、付着部の温度が低い場合は再生期間を長くして燃え残りを抑制し、粒子状物質の付着量が少ない場合や、付着部の温度が高い場合は再生期間を短くして不必要に長い再生期間長を回避することができる。したがって適切に設定された目標温度と再生期間長とによって、燃え残り、過度の燃焼、不必要に長い再生期間長を回避して再生できる検出装置が実現できる。
【００１３】
また前記第１設定手段は、前記再生処理の開始前に前記検出部により検出された相関量が大きいほど、前記目標温度が低くなるように設定する第３設定手段を備えたとしてもよい。
【００１４】
この発明によれば、再生処理の開始前の相関量が大きい（つまり粒子状物質の付着量が大きい）ほど目標温度を低くするので、再生処理の開始前に、粒子状物質の付着量が多い場合には目標温度を低くして過度の燃焼を回避し、付着量が少ない場合は目標温度を高くして不必要に長い再生期間長を回避する目標温度を設定できる。したがって適切に設定された目標温度と再生期間長とによって、燃え残り、過度の燃焼、不必要に長い再生期間長を回避して再生できる検出装置が実現できる。
【００１５】
また前記再生処理の実行中の前記付着部における粒子状物質の付着量を算出する算出手段を備え、前記第１設定手段は、前記算出手段により算出された粒子状物質の付着量が多いほど、前記目標温度が低くなるように設定する第４設定手段を備えたとしてもよい。
【００１６】
この発明によれば、再生処理の実行中の粒子状物質の付着量を算出して、算出値が大きいほど目標温度を低くするので、再生処理の実行中に時々刻々、粒子状物質の付着量が多い場合には目標温度を低くして過度の燃焼を回避し、付着量が少ない場合は目標温度を高くして不必要に長い再生期間長を回避する目標温度を設定できる。したがって再生処理実行中に時々刻々適切に設定された目標温度と再生期間長とによって、燃え残り、過度の燃焼、不必要に長い再生期間長を回避して再生できる検出装置が実現できる。
【００１７】
また前記第２設定手段は、前記再生処理の開始前に前記検出部により検出された相関量が大きいほど、前記再生処理を実行する期間が長くなるように前記再生処理の終了時期を設定する第５設定手段を備えたとしてもよい。
【００１８】
この発明によれば、再生処理の開始前の相関量が大きい（つまり粒子状物質の付着量が大きい）ほど再生処理期間長を長くするので、再生処理の開始前に、粒子状物質の付着量が多い場合には再生処理期間長を長くして燃え残りを回避し、付着量が少ない場合は再生処理期間長を短くして不必要に長い再生期間長を回避するように再生期間長を設定できる。したがって適切に設定された再生期間長と目標温度とによって、燃え残り、過度の燃焼、不必要に長い再生期間長を回避して再生できる検出装置が実現できる。
【００１９】
また前記第２設定手段は、前記再生処理の実行中における前記付着部の温度が低いほど、前記再生処理を実行する期間が長くなるように前記再生処理の終了時期を設定する第６設定手段を備えたとしてもよい。
【００２０】
この発明によれば、再生処理の実行中の付着部の温度が低いほど再生処理期間長を長くするので、再生処理の実行中に時々刻々、付着部の温度が低い場合には再生処理期間長を長くして燃え残りを回避し、付着部の温度が高い場合は再生処理期間長を短くして不必要に長い再生期間長を回避する再生処理期間長を設定できる。したがって再生処理実行中に時々刻々適切に設定された再生期間長と目標温度とによって、燃え残り、過度の燃焼、不必要に長い再生期間長を回避して再生できる検出装置が実現できる。
【００２１】
また前記再生処理の実行中の前記付着部における粒子状物質の付着量を算出する算出手段を備え、前記第２設定手段は、前記再生処理の実行中に、前記算出手段により算出された粒子状物質の付着量が所定値より小さくなったら前記再生処理を終了する終了決定手段を備えたとしてもよい。
【００２２】
この発明によれば、再生処理の実行中に、付着部における粒子状物質の付着量を算出して、算出値が所定値より小さくなったら再生処理を終了するので、再生処理の実行中に時々刻々算出された精度のよい粒子状物質の付着量を用いて、最適のタイミングで再生処理を終了できる。したがって最適のタイミングで再生処理を終了することによって、燃え残り、過度の燃焼、不必要に長い再生期間長を回避して再生できる検出装置が実現できる。
【００２３】
また前記排気通路を流通する排気の温度を検出する温度検出手段を備え、前記第２設定手段は、前記温度検出手段により検出された排気温度が低いほど、前記再生処理を実行する期間が長くなるように前記再生処理の終了時期を設定する第７設定手段を備えたとしてもよい。
【００２４】
この発明によれば、排気温度が低いほど再生処理期間長を長くするので、排気温度が低い場合には燃焼が弱められることを考慮して再生処理期間長を長くして燃え残りを回避し、排気温度が高い場合は再生処理期間長を短くして不必要に長い再生期間長を回避する再生処理期間長を設定できる。したがって排気温度に応じて適切に設定された再生期間長と目標温度とによって、燃え残り、過度の燃焼、不必要に長い再生期間長を回避して再生できる検出装置が実現できる。
【００２５】
また前記排気通路を流通する排気の流量を検出する流量検出手段を備え、前記第２設定手段は、前記流量検出手段により検出された排気流量が大きいほど、前記再生処理を実行する期間が長くなるように前記再生処理の終了時期を設定する第８設定手段を備えたとしてもよい。
【００２６】
この発明によれば、排気流量が大きいほど再生処理期間長を長くするので、排気流量が大きい場合には排気によって熱が持ち去られる分を考慮することにより再生処理期間長を長くして燃え残りを回避し、排気流量が小さい場合は再生処理期間長を短くして不必要に長い再生期間長を回避する再生処理期間長を設定できる。したがって排気流量に応じて適切に設定された再生期間長と目標温度とによって、燃え残り、過度の燃焼、不必要に長い再生期間長を回避して再生できる検出装置が実現できる。
【００２７】
また前記相関量は、前記付着部に付着した粒子状物質を流れる電流値であり、前記算出手段は、前記再生処理の実行中に前記検出部が検出した相関量を前記付着部の温度により補正して、前記再生処理の実行中の前記付着部における粒子状物質の付着量を算出する補正手段を備えたとしてもよい。
【００２８】
この発明によれば、検出部が付着した粒子状物質を流れる電流値を検出する機能を有する場合に、再生処理の実行中の検出部の出力を付着部の温度により補正するので、付着部の温度が高いほど付着した粒子状物質の電気抵抗が変化する性質があることを適切に利用して出力値を補正する。よって温度による電気抵抗の変化が検出部の出力値に影響を与える場合にも適切に補正して、その影響を除去して、再生処理中における粒子状物質の付着量を高精度に算出できる。
【００２９】
また前記算出手段は、前記再生処理の実行中における粒子状物質の単位時間当たりの燃焼量を推定する推定手段と、その推定手段により推定された燃焼量を、前記再生処理の開始前に前記検出部により検出された相関量に相当する粒子状物質量から減算して、前記再生処理の実行中の前記付着部における粒子状物質の付着量を算出する減算手段を備えたとしてもよい。
【００３０】
この発明によれば、再生処理開始前の粒子状物質の付着量から、再生処理中の燃焼量の推定値を減算して、再生処理中の付着量を算出するので、再生処理中は検出部の出力は用いない方法によって、精度よく再生処理中の粒子状物質の付着量を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明における検出装置の実施例における構成図。
【図２】実施例１におけるＰＭセンサ再生処理のフローチャート。
【図３】燃焼除去開始直前のＰＭ量検出値と電極目標温度との関係の例を示す図。
【図４】燃焼除去開始直前のＰＭ量検出値と燃焼除去期間との関係の例を示す図。
【図５】実施例２におけるＰＭセンサ再生処理のフローチャート。
【図６】燃焼時ＰＭ残存付着量と電極目標温度との関係の例を示す図。
【図７】ＰＭ燃焼除去時の電極温度と燃焼除去期間との関係の例を示す図。
【図８】燃焼時ＰＭ残存付着量算出処理の第１の例のフローチャート。
【図９】燃焼時ＰＭ残存付着量算出処理の第２の例のフローチャート。
【図１０】電極温度と燃焼速度との関係の例を示す図。
【図１１】実施例３におけるＰＭセンサ再生処理のフローチャート。
【図１２】燃焼時ＰＭ残存付着量の時間推移の例を示す図。
【図１３】実施例４におけるＰＭセンサ再生処理のフローチャート。
【図１４】排気管内温度と燃焼除去期間との関係の例を示す図。
【図１５】排気管内排気流量と燃焼除去期間との関係の例を示す図。
【図１６】ヒータ電気抵抗と電極温度との関係の例を示す図。
【図１７】ＰＭセンサの状態、電極温度、ＰＭセンサ出力の時間推移の例を示す図。
【図１８】ＰＭセンサの構造の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る検出システム１（システム、検出装置）の実施例１における装置構成の概略図である。図１のシステムは例えば自動車車両に装備すればよい。
【００３３】
システム１は、ディーゼルエンジン２（エンジン）の排気管４中のＰＭ量を検出するためのシステムであり、吸気管３、排気管４、ＰＭセンサ５、電子制御装置６を備える。吸気管３を通じてエンジン２へ吸気（空気）が供給される。吸気管３には、エアフロメータ３０が装備されている。エアフロメータ３０によって吸気量（例えば単位時間当たりの質量流量）が検出される。エンジン２の筒内にはインジェクタ２０から燃料が噴射される。
【００３４】
排気管４には、ＤＰＦ４０、差圧センサ４１、排気温センサ４２が配置されている。ＤＰＦ４０によってエンジン２から排出されたＰＭが捕集される。差圧センサ４１はＤＰＦ４０の前後差圧（ＤＰＦ４０の上流側の圧力と下流側の圧力の差分値）を検出する。排気温センサ４２は排気温度を検出する。ＰＭセンサ５は、ＤＰＦ４０下流の排気管４に装備されて、ＤＰＦ４０をすり抜けてきたＰＭ量を検出する。
【００３５】
ＤＰＦ４０は、例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気にはＰＭ（粒子状物質）が含まれ、このＰＭはＤＰＦ４０の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集されて車外に排出される排気が浄化される。ＤＰＦ４０は例えば酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦであるとすればよい。
【００３６】
ＤＰＦ４０に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなった度ごとに、堆積したＰＭを燃焼することによって除去し、ＤＰＦ４０を再生する。ＰＭの堆積量を推定する方法は例えば、ＤＰＦ４０の前後差圧とＰＭ堆積量の関数関係（マップ）を予め求めておいてメモリ６０に記憶しておき、差圧センサ４１の検出値と同マップとからＰＭの堆積量を推定すればよい。このマップは、代表的な特性としては、前後差圧とＰＭ堆積量とをそれぞれ縦軸横軸とした関係がほぼ平行四辺形の形状となり、ＰＭが堆積し、燃焼することによりその平行四辺形を１周する。
【００３７】
電子制御装置６（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）は、通常のコンピュータと同様の構造を有するとして、各種演算をおこなうＣＰＵや各種情報の記憶を行うメモリ６０を備えるとすればよい。ＥＣＵ６は上記各種センサの検出値の取得やインジェクタ２０での燃料噴射量の指令などを司る。またＥＣＵ６は後述のとおり、本発明の主要目的であるＰＭセンサの再生における再生期間や目標温度の調節を行う。
【００３８】
ＰＭセンサ５の構造の例が図１８に示されている。ＰＭセンサ５は、板状の絶縁体５０の上に１対の陽極５１、陰極５２からなる電極が形成されている。そして全体が、例えば金属製のカバー５６で覆われている。カバー５６には複数の孔部が形成されていて、カバーの内側にＰＭが流入する。そしてＰＭは、自身が持つ粘着性によって電極部（絶縁体５０、電極５１、５２など）に付着、堆積していく。ＰＭは導電性を有するので、絶縁体５０上に堆積したＰＭによって電極５１、５２間が連結されると、電極５１、５２間が導通状態となる。
【００３９】
電極５１、５２間には直流電源５４によって電圧が印加されており、センサ素子５０上に堆積したＰＭによって電極５１、５２間が導通状態となると、電極５１、５２間に電流が流れる。その電流値を電流計５５によって計測し、センサ出力としてＥＣＵ６へ出力する。ＰＭセンサが出力する電流値は、絶縁体５０のＰＭ付着量（さらには排気管４を流通する粒子状物質の量）に相関する量である。直流電源５４は車両のバッテリーとしてもよい。
【００４０】
絶縁体５０における電極５１、５２の裏側には、ヒータ５３が装備されている。ヒータ５３は例えば金属（導体）からなるとすればよい。ＥＣＵ６からの指令でヒータ５３に電流を流してヒータ５３の電気抵抗によって昇温させて、これにより絶縁体５０表面に堆積したＰＭを燃焼して除去する。これによってＰＭセンサ５が再生される。
【００４１】
ＥＣＵ６は、ヒータ５３を流れる電圧値、電流値を検出することによって、両者の除算によってヒータ５３の電気抵抗値を算出できるとする。周知のとおり電気抵抗値は温度によって変化する性質を有するので、図１６に例示されているように、電気抵抗値の算出によってヒータ５３の温度、すなわち近似的に電極の温度が検出できる。用いられるヒータ５３の材質（例えば白金）などに応じて図１６の特性を予め求めておいて、例えばメモリ６０に記憶しておけばよい。
【００４２】
以上の構成のもとで、実施例１においてシステム１では、ＰＭセンサの再生期間の終了および再生中の目標温度の制御を行う。その処理手順が図２に示されている。図２（および後述の図５、図８、図９、図１１）の処理手順は予めプログラム化されて例えばＥＣＵ６内のメモリ６０に記憶されており、エンジン２の運転中ＥＣＵ６が自動的に繰り返しそれを実行すればよい。
【００４３】
図２の処理ではまず手順Ｓ５でＥＣＵ６は、ＰＭセンサ５の出力値を取得する。次にＳ１０でＥＣＵ６はＰＭセンサ５の出力値が再生処理（ＰＭセンサ５の絶縁体５０に付着したＰＭの燃焼除去）を必要とする数値まで達したか否か、すなわち再生を開始するか否かを判定する。ＰＭセンサ５の再生を開始する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）はＳ１５に進み、再生を開始しない場合（Ｓ１０：ＮＯ）は再びＳ５に戻る。
【００４４】
次にＳ１５でＥＣＵ６は、再生期間（燃焼除去期間）の長さを算出する。その具体的な算出方法の例が図４に示されている。図４は、ＰＭセンサの再生処理（ＰＭ燃焼除去）の開始直前（あるいは開始時）におけるＰＭ量検出値（横軸）に応じた適切なＰＭセンサ再生（ＰＭ燃焼除去）期間を示す図である。同図のとおり、ＰＭセンサ再生処理開始直前のＰＭ付着量が多いほど再生期間を長くすれば、燃え残りが抑制されて好適である。図４のマップは予めメモリ６０に記憶しておけばよい。
【００４５】
次にＳ３０でＥＣＵ６は、燃焼除去期間中における電極部の目標温度を算出する。この算出処理は例えば図３に基づいて行う。図３は、燃焼除去開始直前におけるＰＭ量検出値（横軸）に応じた適切な電極目標温度（縦軸）を示す図である。同図のとおり、ＰＭセンサ再生処理開始直前のＰＭ付着量が多いほど電極目標温度を低くすれば、付着量が多い場合過度な燃焼によってＰＭセンサの損傷などの不具合を起こすことが回避でき、付着量が少ない場合は迅速に燃焼できるので好適である。図３のマップは予めメモリ６０に記憶しておけばよい。
【００４６】
次にＳ４０でＥＣＵ６は、電極温度を検出する。これは上述のとおりヒータ５３の電気抵抗を算出して、それとメモリ６０に記憶された図１６の特性とから算出したヒータ温度を電極温度とみなせばよい。次にＳ５０でＥＣＵ６は電極温度を制御する。これは、Ｓ４０で検出した電極温度をＳ３０で求めた目標温度に追従するように、ＥＣＵ６でフィードバック制御を行えばよい。
【００４７】
次にＳ７０でＥＣＵ６は、ＰＭセンサの再生処理（ＰＭセンサに付着したＰＭの燃焼除去処理）を終了するか否かを判定する。再生処理を終了する場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）は図２の処理を終了する。まだ再生処理を終了しない場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）はＳ４０に戻って上記処理を繰り返す。終了判定（Ｓ７０：ＹＥＳ）がなされたらＥＣＵ６はＰＭセンサ再生処理を終了する。具体的に終了判定は、Ｓ１５で設定したＰＭセンサ再生期間が経過したら終了と判定すればよい。このためにＥＣＵ６は計時機能を有するとすればよい。
【００４８】
以上が実施例１である。上記のとおり実施例１では、ＰＭセンサ再生処理開始前に再生期間長（Ｓ１５）および目標温度（Ｓ３０）を設定している。そして再生処理開始直前のＰＭ付着量が多いほど再生期間長を長くすることにより燃え残りが回避できる。また再生処理開始直前のＰＭ付着量が多いほど目標温度を低くすることにより過度の燃焼が回避しつつ迅速な燃焼が達成できる。
【００４９】
次に実施例２を説明する。実施例２においては、ＰＭセンサ再生処理中にＰＭセンサにおけるＰＭの残存付着量を算出し、その残存付着量に応じて再生中に電極目標温度を調節し、再生中の電極温度に応じて再生期間も調節する。
【００５０】
実施例２においても図１の構成を用いる。以下で実施例１とは異なる部分を説明する。実施例２では図２でなく図５のフローチャートが実行される。図５のフローチャートにおいて図２と同一符号の処理は、説明しない限り同一の処理内容とすればよい。図５のフローチャートでは、図２におけるＳ１５が削除され、新たにＳ２０、Ｓ６０、Ｓ６５の処理が実行される。そしてＳ７０で否定判断（ＮＯ）となったらＳ３０に戻る。
【００５１】
Ｓ２０では再生開始直前のＰＭセンサ出力値からＰＭ付着量を算出する。この目的のためにＰＭセンサの出力値と絶縁体５０におけるＰＭ付着量との関係を示すマップを予めメモリ６０に記憶しておいて、Ｓ２０ではこれを用いればよい。
【００５２】
図５のＳ３０ではＰＭセンサ再生処理中のＰＭセンサにおけるＰＭの付着量（燃焼中ＰＭ残存付着量）に応じて電極目標温度を算出する。その算出は例えば図６に基づいて実行する。図６は、燃焼時ＰＭ残存付着量（横軸）に応じた適切な電極目標温度（縦軸）を示す図である。同図のとおり、ＰＭセンサ再生処理開中のＰＭ付着量が多いほど電極目標温度を低くすれば、過度な燃焼によってＰＭセンサの損傷などの不具合を起こすことが回避できるので好適である。図６のマップは予めメモリ６０に記憶しておけばよい。なお図６の横軸の燃焼時ＰＭ残存付着量は後述のＳ６５で算出する。
【００５３】
またＳ６０でＥＣＵ６は、Ｓ４０で求めた電極温度を用いて燃焼除去期間（再生期間）を算出する。具体的な算出方法は図７に基づいて行う。図７は、ＰＭセンサ再生処理中における電極温度（横軸）に応じた適切なＰＭセンサ再生処理（燃焼除去）期間の長さ（縦軸）を示す図である。同図のとおり、ＰＭセンサ再生処理中における電極温度が低いほどＰＭセンサ再生処理期間長を長くし、電極温度が高いほどＰＭセンサ再生処理期間長を短くすれば、燃え残りも過度の燃焼も回避できるので好適である。図７のマップは予めメモリ６０に記憶しておけばよい。
【００５４】
続いてＳ６５でＥＣＵ６は燃焼時ＰＭ残存付着量を算出する。Ｓ６５での具体的な算出方法は、たとえば図８に基づいた方法、あるいは図９、図１０に基づい方法により行う。図８に基づいた方法は、ＰＭセンサ再生中におけるＰＭセンサの出力値を電極温度で補正して燃焼時ＰＭ残存付着量を算出する方法である。
【００５５】
具体的に図８の処理では、まずＳ６５０でＥＣＵ６は、ＰＭセンサ５の出力値を取得する。続いてＳ６５１でＥＣＵ６は、電極温度を用いてＳ６５０で取得したＰＭセンサ出力値を補正する。通常ＰＭセンサ再生処理中（特に再生処理開始直後）はＰＭセンサ出力の電流値が大きくなる場合があるが、この現象は、高温になるとＰＭの電気抵抗が小さくなる性質が影響しているとの知見を発明者は得ている。
【００５６】
したがってＰＭセンサ再生処理中のＰＭセンサの電流値は必ずしもＰＭ付着量を精度よく反映しているとは言えないので、温度による電気抵抗値の変化の影響を低減（除去）するように補正することが望ましい。Ｓ６５１では、この補正を実行する。したがって例えば、温度と補正係数の関係を示すマップを予めメモリ６０に記憶しておいて、Ｓ６５１ではこのマップとＳ４０で求めた電極温度とから補正係数を求めて、Ｓ６５０で求めたＰＭセンサ出力に補正係数を例えば乗算して補正すればよい。
【００５７】
そしてＳ６５２でＥＣＵ６は、Ｓ６５１で補正されたＰＭセンサ出力値によってＰＭセンサのＰＭ残存付着量を算出する。この算出は上述のＳ２０と同様にマップにより行えばよい。以上が図８に基づくＳ６５での算出処理の例である。
【００５８】
次に図９、図１０に基づくＰＭ残存付着量の算出方法は、マップにより燃焼速度を算出し、それで得られた燃焼量を再生開始直前のＰＭ付着量から減算していくことにより、ＰＭ残存付着量を算出する方法である。具体的にはまずＳ６５３でＰＭセンサにおけるＰＭ燃焼速度を算出する。この算出は例えば図１０のマップにしたがって行えばよい。同図は、電極温度（横軸）の値ごとの絶縁体５０に付着したＰＭの燃焼速度（縦軸）を示すマップである。
【００５９】
同図のとおり、電極温度と燃焼速度（単位時間あたりの燃焼量）との関係はＰＭセンサにおけるＰＭ残存付着量（残存量と略記）に応じて異なり、ＰＭ残存付着量が多いほど、燃焼反応が活発となって燃焼速度も大きくなる。図１０のマップは予め求めておいて例えばメモリ６０に記憶しておけばよい。
【００６０】
続いてＳ６５４でＥＣＵ６は、ＰＭセンサ５の再生処理（燃焼除去処理）開始直前のＰＭセンサにおけるＰＭ付着量から、Ｓ６５３で算出された燃焼速度に対応する燃焼量を減算する。
【００６１】
図９の処理はＰＭセンサの再生中繰り返し行えばよい。これにより、再生処理開始直前のＰＭ付着量から時々刻々の燃焼量が減算されていって、現在時点でのＰＭ残存付着量が算出される。以上が図９、図１０に基づくＳ６５での算出処理の例である。
【００６２】
以上が実施例２である。上記のとおり実施例２では、ＰＭセンサ再生処理中に再生期間長（Ｓ６０）および目標温度（Ｓ３０）を設定している。したがって再生期間長および目標温度は、ＰＭセンサ再生中に時々刻々、適切に調節される。そして再生処理中のＰＭ残存付着量が多い（少ない）ほど目標温度を低く（高く）することにより燃え残りや過度の燃焼が回避できる。また再生処理中の電極温度が低い（高い）ほど再生期間を長く（短く）することによっても燃え残りや過度の燃焼が回避できる。
【００６３】
次に実施例３を説明する。実施例３においては、実施例１、２のように再生期間を算出するのではなく、ＰＭセンサ再生処理中にＰＭセンサにおけるＰＭの残存付着量を算出し、その残存付着量が十分小さくなったら再生を終了する。実施例３においても図１の構成を用いる。以下で実施例２と異なる部分を説明する。
【００６４】
実施例３では図５でなく図１１のフローチャートが実行される。図１１のフローチャートにおいて図５と同一符号の処理は、説明しない限り同一の処理内容とすればよい。図１１のフローチャートでは、再生期間の算出は不要なので図５のＳ６０の処理は削除される。そして図５のＳ７０の処理が、図１１ではＳ８０の処理に変更される。
【００６５】
Ｓ８０においてＥＣＵ６は、Ｓ６５で算出されたＰＭ残存付着量が所定値以下か否かを判定する。ＰＭ残存付着量が所定値以下の場合（Ｓ８０：ＹＥＳ）、再生終了を判定して図１１の処理を終了する。ＰＭ残存付着量が所定値より大きい場合（Ｓ８０：ＮＯ）はＳ３０に戻って上述の以降の処理を繰り返す。再生終了が判定された（Ｓ８０：ＹＥＳ）らＥＣＵ６はＰＭセンサ５の再生処理を終了する。
【００６６】
図１２には、燃焼時ＰＭ残存付着量の時間推移の例が示されている。同図のとおり、再生時間が経過するにつれてＰＭセンサ５の絶縁体５０に付着したＰＭの量が減少していき、いずれかの時点で図１１のＳ８０が肯定判断（ＹＥＳ）となる。これにより、ＰＭ残存付着量を時々刻々算出（推定）していき、そのＰＭ残存付着量が十分小さくなればＰＭセンサの再生処理を終了するので、ＰＭの燃え残りがなく、かつ再生期間が不必要に長すぎないとの条件を達成することができる。
【００６７】
以上が実施例３である。実施例３では、ＰＭセンサ再生中に時々刻々、ＰＭ残存付着量を求めて、この値が所定値以下となったら再生を終了するので、絶縁体５０に付着したＰＭが十分に燃焼したらただちにＰＭセンサ再生処理を終了することができる。よって、最適な時期にＰＭセンサ再生処理を終了できる。
【００６８】
次に実施例４を説明する。実施例４においては、実施例１に、排気温度と排気流量とによって再生期間（燃焼除去期間）を調節する処理を付加する。実施例４においても図１の構成を用いる。以下で実施例１と異なる部分を説明する。
【００６９】
実施例４では図２でなく図１３のフローチャートが実行される。図１３のフローチャートにおいて図２と同一符号の処理は、説明しない限り同一の処理内容とすればよい。図１３のフローチャートでは、図２のフローチャートからＳ１５が削除され、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ６０の処理が付加されている。そしてＳ７０が否定判断（ＮＯ）となったらＳ１６に戻る。
【００７０】
Ｓ１６においてＥＣＵ６は排気温度を検出する。これは排気温センサ４２により検出すればよい。そしてＳ１７においてＥＣＵ６は排気流量を検出する。これは吸気流量と排気流量とはほぼ同じ数値だとみなして、エアフロメータ３０による検出値を排気流量としてもよい。
【００７１】
そしてＳ６０では、Ｓ１６で求めた排気温度、Ｓ１７で求めた排気流量に応じて再生期間（燃焼除去期間）を算出する。その際、例えば上述のＳ１５のように再生開始直前のＰＭセンサ出力値（ＰＭ付着量）に応じて再生期間の基本値を求めて、その基本値を排気温度、排気流量を用いて補正してもよい。その補正は例えば図１４、図１５の傾向を用いて行えばよい。
【００７２】
図１４は、排気管４内の排気温度（横軸）に応じた適切な燃焼除去期間の長さ（縦軸）を示す図である。同図のとおり、排気温度が高いほど再生中のＰＭ温度も高くなる傾向があると考えられるので、排気温度が高いほど再生期間は短くてよい。図１５は、排気管４内の排気流量（横軸）に応じた適切な燃焼除去期間の長さ（縦軸）を示す図である。同図のとおり、排気流量が大きいほど再生中のＰＭから排気によって熱が下流に持ち去られる傾向があると考えられるので、排気流量が大きいほど再生期間は長くとる必要がある。例えば図１４、図１５の縦軸は補正係数として、再生期間の基本値にこれらの補正係数を乗算する補正とすればよい。
【００７３】
以上が実施例４である。実施例４では、ＰＭセンサ再生期間長を排気流量や排気温度に応じて適切に設定できて、排気流量や排気温度のばらつきのもとでも、燃え残りや過度の燃焼や不必要に長い再生期間長などを回避したＰＭセンサ再生処理が実行できる。
【００７４】
本発明の実施例は、上記説明に限定されず、特許請求の範囲の記載の趣旨に応じて適宜変更可能である。例えば実施例４における排気温度、排気流量の情報の使用を実施例２，３に組み込んでもよい。実施例２に組み込む場合、例えばＳ１６、Ｓ１７を図５のＳ３０の前に追加し、Ｓ６０では図１４、図１５のマップも用いてＰＭセンサ再生処理期間長を算出すればよい。
【００７５】
また実施例３に組み込む場合、例えばＳ１６、Ｓ１７を図１１のＳ３０の前に追加し、Ｓ６５の処理で図１０における横軸の電極温度を図１４、図１５と同様の趣旨にもとづいて補正すればよい。すなわち排気温度が高いほど電極温度も高くなるように補正する。また、排気流量が大きいほど、熱の持ち去りを考慮して電極温度を低くなるように補正する。
【００７６】
なお上記Ｓ１７における排気流量（流速）の算出方法は以下のとおりおこなってもよい。具体的には、エアフロメータ３０で計測した吸気の単位時間当たりの質量流量に筒内での噴射量を加味して、体積流量に変換する。この場合、算出は例えば次の式（Ｅ１）にしたがって行う。
Ｖ（ｍ３  ／ｓｅｃ）
＝[［Ｇ（ｇ／ｓｅｃ）／２８．８（ｇ／ｍｏｌ）］
×２２．４×１０−３（ｍ３  ／ｍｏｌ）
＋[Ｑ（ｃｃ／ｓｅｃ）／２０７．３（ｇ／ｍｏｌ）
×０．８４（ｇ／ｃｃ）×６．７５]
×２２．４×１０−３（ｍ３  ／ｍｏｌ）]
×［Ｔeg（Ｋ）／２７３（Ｋ）］
× [Ｐ０（ｋＰａ）／[Ｐ０（ｋＰａ）+ｄＰ（ｋＰａ）]]    （Ｅ１）
【００７７】
式（Ｅ１）において、Ｖ（ｍ３  ／ｓｅｃ）が排気管流通排気体積流量、Ｇ（ｇ／ｓｅｃ）が吸気の単位時間当たりの質量流量、Ｔｅｇ（Ｋ）が排気温度、ｄＰ（ｋＰａ）がＤＰＦ差圧、Ｑ（ｃｃ／ｓｅｃ）が単位時間当たりの燃料噴射量をそれぞれ示している。Ｇ、Ｔｅｇはそれぞれ、エアフロメータ３０、排気温センサ４２の計測値、そしてＱはインジェクタ２０への噴射量の指令値とすればよい。
【００７８】
式（Ｅ１）の右辺第１項は吸気の質量流量を体積流量に変換したものであり、第２項は、噴射燃料の燃焼による吸気から排気への増量分である。第２項中、０．８４（ｇ／ｃｃ）は軽油の代表的な液密度である。２２．４×１０−３（ｍ３  ／ｍｏｌ）は摂氏０度、１気圧（ａｔｍ）での理想気体の１ｍｏｌ当たりの体積である。６．７５は燃料噴射量１（ｍｏｌ）に対する排気のモル数の増加率である。
【００７９】
増加率（６．７５）は以下により得ている。軽油の組成は代表的には、Ｃ１５Ｈ２７．３（分子量２０７．３）と表され、燃焼は次の反応式（Ｅ２）で表される。したがって、燃料噴射量１（ｍｏｌ）に対し、排気は６．７５（＝（１５＋１３．５）−２１．７５）倍のモル数となる。
Ｃ１５Ｈ２７．３＋２１．７５Ｏ２  →１５ＣＯ２  ＋１３．５Ｈ２  Ｏ        （Ｅ２）
【００８０】
また、燃料噴射はＥＣＵ６で決定される所定の噴射時期にのみ噴射され、間欠的な噴射となる。式（Ｅ１）中の燃料噴射量Ｑは、非噴射期間も合わせた平均的な燃料噴射量である。
【００８１】
なお排気管流通体積流量は次の式（Ｅ３）で算出してもよい。式（Ｅ３）で算出される排気管流通体積流量は、ＤＰＦ４０の上流における排気流速であり、Ｐ０（ｋＰａ）が大気圧、ｄＰ（ｋＰａ）がＤＰＦ差圧である。ＤＰＦ差圧は差圧計４１により計測すればよい。
Ｖ（ｍ３  ／ｓｅｃ）
＝[［Ｇ（ｇ／ｓｅｃ）／２８．８（ｇ／ｍｏｌ）］
×２２．４×１０−３（ｍ３  ／ｍｏｌ）
＋[Ｑ（ｃｃ／ｓｅｃ）／２０７．３（ｇ／ｍｏｌ）
×０．８４（ｇ／ｃｃ）×６．７５]
×２２．４×１０−３（ｍ３  ／ｍｏｌ）]
×［Ｔeg（Ｋ）／２７３（Ｋ）］
× [Ｐ０（ｋＰａ）／[Ｐ０（ｋＰａ）+ｄＰ（ｋＰａ）]]    （Ｅ３）
【００８２】
また上記では電流値を出力するＰＭセンサ５を用いたが、シャント（分流）抵抗を有して、電圧値を出力とするＰＭセンサでもよく、絶縁体５０に付着したＰＭ量（あるいは排気管中のＰＭ量）と相関を有する数値を出力するＰＭセンサであればよい。
【符号の説明】
【００８３】
１    検出システム（検出装置）
２    ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
４    排気管（排気通路）
５    ＰＭセンサ
４０    ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
５０    絶縁体（付着部）
【図１】
0005387591.tif 000002
【図２】
0005387591.tif 000003
【図３】
0005387591.tif 000004
【図４】
0005387591.tif 000005
【図５】
0005387591.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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