(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路の途中に介装されて排気粒子を捕集するフィルタと、
フィルタに導入される排気量を調節する排気遮断手段と、
排気通路のフィルタより上流側の圧力Ｐを検出する排圧検出手段と、
検出された排圧Ｐが所定値を越えて上昇する再生時期を判定する再生時期判定手段と、
フィルタ再生時にフィルタに捕集された排気粒子を燃焼させる再生手段と、
を備えるエンジンの排気微粒子処理装置において、
前記フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
再生時におけるフィルタの最高温度が低いほど又は最高温度に達する最高温度到達時間が短いほど再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する再生時期補正手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの排気微粒子処理装置。
【請求項２】
前記再生時期補正手段として、
再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐを検出し、
検出される最高温度Ｔｐに応じてパーティキュレート捕集量を推定し、
推定されるパーティキュレート捕集量が減少するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とした
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気微粒子処理装置。
【請求項３】
前記再生時期補正手段として、
再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを検出し、
検出される最高温度到達時間ｔTpに応じてパーティキュレート捕集量を推定し、
推定されるパーティキュレート捕集量が減少するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とした
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気微粒子処理装置。
【請求項４】
前記再生時期補正手段として、
再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐを検出し、
検出される最高温度Ｔｐに応じてフィルタに堆積したアッシュ量ｗａ１を推定し、
推定されるアッシュ量ｗａ１が増大するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とした
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気微粒子処理装置。
【請求項５】
前記再生時期補正手段として、
再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを検出し、
検出される最高温度到達時間ｔTpに応じてフィルタに堆積したアッシュ量ｗａ１を推定し、
推定されるアッシュ量ｗａ１が増大するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とした
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気微粒子処理装置。
【請求項６】
前記再生時期補正手段として、
エンジンの潤滑油消費量を検出し、
検出される潤滑油消費量に応じてフィルタに堆積したオイルアッシュ量ｗａ２を推定し、
再生時におけるフィルタの最高温度又は最高温度に達する最高温度到達時間に応じてフィルタに堆積したアッシュ量ｗａ１を推定し、
オイルアッシュ量ｗａ２とアッシュ量ｗａ１の差からフィルタ３に堆積した酸化スケール量ｗａ３を推定し、
オイルアッシュ量ｗａ２と酸化スケール量ｗａ３が増大するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とした
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気微粒子処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気中に含まれる排気微粒子を捕集し、捕集した排気微粒子を燃焼除去する排気微粒子処理装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるディーゼルエンジン等にあっては、排気中に含まれるカーボン微粒子（以下、パーティキュレートまたはＰＭと呼ぶ）を捕集するフィルタを備えるとともに、フィルタに捕集されたパーティキュレートを焼却する再生が行われるようになっている。
【０００３】
従来のエンジンの排気微粒子処理装置として、例えば特開平７−１５０９２９号公報に開示されたものは、フィルタ再生時にフィルタに導入される排気の流れを遮断し、エアポンプ等を介してフィルタに空気を供給しつつ、ヒータを通電加熱することにより、フィルタに捕集されたパーティキュレートの燃焼伝播を促進するようになっている。
【０００４】
排気通路におけるフィルタの前後差圧を検出する排圧センサを備え、検出された前後差圧が所定値を越えて上昇する再生時期を判定するようになっている。
【０００５】
フィルタに捕集されたパーティキュレート量が増大すると、フィルタが付与する圧力損失が増大し、フィルタの前後差圧が上昇するため、排圧センサによって検出された前後差圧に基づいてフィルタの再生時期を判定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のエンジンの排気微粒子処理装置にあっては、長時間の運転に伴って燃焼室で潤滑油が燃焼したオイルアッシュや、排気管から剥離した酸化スケール等がフィルタに堆積する可能性がある。
【０００７】
フィルタに堆積したオイルアッシュや酸化スケールは、上記パーティキュレートを焼却するフィルタの再生処理が行われても、焼却することができない。
【０００８】
これらのアッシュがある程度フィルタに堆積すると、パーティキュレートが堆積していない状態でもフィルタの前後差圧が上昇するため、排圧センサによって検出された前後差圧が所定値に達する運転時間が短くなり、フィルタの再生頻度が多くなるという問題点が考えられる。
【０００９】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エンジンの排気微粒子処理装置において、フィルタの再生時期を適確に判定することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のエンジンの排気微粒子処理装置は、図２４に示すように、排気通路１０２の途中に介装されて排気粒子を捕集するフィルタ１０３と、フィルタ１０３に導入される排気量を調節する排気遮断手段１０４と、排気通路１０２のフィルタ１０３より上流側の圧力Ｐを検出する排圧検出手段１２２と、検出された排圧Ｐが所定値を越えて上昇する再生時期を判定する再生時期判定手段１３１と、フィルタ１０３の再生時にフィルタ１０３に捕集された排気粒子を燃焼させる再生手段１３２と、を備えるエンジンの排気微粒子処理装置において、前記フィルタ１０３の温度を検出するフィルタ温度検出手段１２１と、再生時におけるフィルタ１０３の最高温度が低いほど又は最高温度に達する最高温度到達時間が短いほど再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する再生時期補正手段１３３と、を備える。
【００１１】
請求項２に記載のエンジンの排気微粒子処理装置は、請求項１に記載の発明において、
前記再生時期補正手段として、
再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐを検出し、
検出される最高温度Ｔｐに応じてパーティキュレート捕集量を推定し、
推定されるパーティキュレート捕集量が減少するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とする。
【００１２】
請求項３に記載のエンジンの排気微粒子処理装置は、請求項１に記載の発明において、
前記再生時期補正手段として、
再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを検出し、
検出される最高温度到達時間ｔTpに応じてパーティキュレート捕集量を推定し、
推定されるパーティキュレート捕集量が減少するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とする。
【００１３】
請求項４に記載のエンジンの排気微粒子処理装置は、請求項１に記載の発明において、
前記再生時期補正手段として、
再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐを検出し、
検出される最高温度Ｔｐに応じてフィルタに堆積したアッシュ量ｗａ１を推定し、
推定されるアッシュ量ｗａ１が増大するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とする。
【００１４】
請求項５に記載のエンジンの排気微粒子処理装置は、請求項１に記載の発明において、
前記再生時期補正手段として、
再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを検出し、
検出される最高温度到達時間ｔTpに応じてフィルタに堆積したアッシュ量ｗａ１を推定し、
推定されるアッシュ量ｗａ１が増大するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とする。
【００１５】
請求項６に記載のエンジンの排気微粒子処理装置は、請求項１に記載の発明において、前記再生時期補正手段として、エンジンの潤滑油消費量を検出し、検出される潤滑油消費量に応じてフィルタに堆積したオイルアッシュ量ｗａ２を推定し、再生時におけるフィルタの最高温度又は最高温度に達する最高温度到達時間に応じてフィルタに堆積したアッシュ量ｗａ１を推定し、オイルアッシュ量ｗａ２とアッシュ量ｗａ１の差からフィルタ３に堆積した酸化スケール量ｗａ３を推定し、オイルアッシュ量ｗａ２と酸化スケール量ｗａ３が増大するのに応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とする。
【００１６】
【作用】
請求項１に記載のエンジンの排気微粒子処理装置において、フィルタ１０３の再生時にフィルタ１０３に捕集された排気粒子を燃焼させる。
【００１７】
フィルタ１０３に捕集されたパーティキュレート量が増大して、排気通路１０２のフィルタ１０３より上流側の圧力Ｐが所定値を越えて上昇するフィルタ１０３の再生時期を判定する。
【００１８】
フィルタ１０３のパーティキュレート捕集量が増大するほど、再生時におけるフィルタ１０３の温度上昇速度が高くなるとともに、最高温度が高くなる特性がある。
【００１９】
本発明はこの特性に着目して、再生時におけるフィルタ１０３の温度に応じてフィルタ１０３のパーティキュレート捕集量を推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを補正する構成により、再生時におけるフィルタ１０３のパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【００２０】
この結果、オイルアッシュ等がフィルタ１０３にある程度堆積するのに伴って、フィルタ１０３の再生頻度が多くなるという問題点を解消できる。
【００２１】
請求項２に記載のエンジンの排気微粒子処理装置において、フィルタのパーティキュレート捕集量が減少するほど、再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐが低くなる特性がある。
【００２２】
本発明はこの特性に着目して、再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐが低下するのに応じて、フィルタのパーティキュレート捕集量が減少したものと推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成により、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【００２３】
請求項３に記載のエンジンの排気微粒子処理装置において、フィルタのパーティキュレート捕集量が減少するほど、再生時における最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpが短くなる特性がある。
【００２４】
本発明はこの特性に着目して、再生時における最高温度到達時間ｔTpが短くなるのに応じて、フィルタのパーティキュレート捕集量が減少したものと推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成により、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【００２５】
請求項４に記載のエンジンの排気微粒子処理装置において、フィルタに堆積したアッシュ量ｗａ１が増大するほど、再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐが低くなる特性がある。
【００２６】
本発明はこの特性に着目して、再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐが低下するのに応じて、アッシュ量ｗａ１が増大したものと推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成により、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【００２７】
請求項５に記載のエンジンの排気微粒子処理装置において、フィルタに堆積したアッシュ量ｗａ１が増大するほど、再生時における最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpが短くなる特性がある。
【００２８】
本発明はこの特性に着目して、再生時における最高温度到達時間ｔTpが短くなるのに応じて、アッシュ量ｗａ１が増大したものと推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成により、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【００２９】
請求項６に記載のエンジンの排気微粒子処理装置において、排気管の内壁面から剥離した酸化スケールが、オイルアッシュと共にがフィルタに堆積する可能性がある。酸化スケールとオイルアッシュではその堆積量に応じたフィルタの圧力損失が異なる。
【００３０】
本発明はこれに着目し、酸化スケール量ｗａ３を、潤滑油消費量から推定されたオイルアッシュ量ｗａ２と、フィルタの最高温度又は最高温度に達する最高温度到達時間から推定されたアッシュ量ｗａ１の差として求める。
【００３１】
フィルタに堆積したオイルアッシュ量ｗａ３と酸化スケール量ｗａ２がそれぞれ増大するのにしたがって、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成により、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１において、２は排気通路であり、車両に搭載されたディーゼルエンジン１からの排気を排気口５から排出するようになっている。
【００３４】
排気通路１の途中にはフィルタ３が介装されるとともに、フィルタ３を迂回して排気を導くバイパス路４が配設される。
【００３５】
フィルタケース１０はエンジン１からの排気がフィルタ３の内側から外側へ抜けるように形成されている。こうしてエンジン１からの排気がフィルタ３を通り、排気中に含まれるパーティキュレートがフィルタ３に捕集される。フィルタ３は、セラミックファイバを中空円筒状に巻いて形成するか、セラミックフォームやメタルフォームを中空円筒状に形成したものが用いられる。
【００３６】
排気通路２のフィルタ３より上流側にバタフライ式の排気流路切替バルブ６が介装される。バイパス路４の途中には排気流路切替バルブ７が介装される。排気流路切替バルブ６と排気流路切替バルブ７が排気遮断手段を構成する。
【００３７】
図のように排気流路切替バルブ６が開弁し、排気流路切替バルブ７が閉弁することにより、エンジン１からの排気がフィルタ３を通過し、パーティキュレートがろ過された排気が排気口５を介して外部へと排出される。
【００３８】
一方、排気流路切替バルブ６が閉弁し、排気流路切替バルブ７が開弁することにより、エンジン１からの排気がフィルタ３を迂回してバイパス路４を通過し、排気口５を介して外部へと排出される。
【００３９】
フィルタ３の内周側には、電熱ヒータ８が設けられる。フィルタ再生時にフィルタ３に導入される排気の流れを遮断しつつ、ヒータ８を通電加熱することにより、フィルタ３に捕集されたパーティキュレートの燃焼伝播を促進するようになっている。ヒータ８が加熱手段を構成する。
【００４０】
フィルタ再生時にフィルタケース１０に外気を取入る外気取入口１１と、フィルタ再生時に発生する排気ガスをフィルタケース１０から排出する出口１２が設けられる。外気取入口１１はフィルタケース１０の下部に開口している。
【００４１】
排気流路切替バルブ６と排気流路切替バルブ７およびヒータ８はコントロールユニット２０からの制御信号により作動して、フィルタ３の再生が行われる。
【００４２】
フィルタ再生時に、排気流路切替バルブ６を閉じるとともに排気流路切替バルブ７を開いて、所定時間にわたってヒータ８を通電加熱し、フィルタ３に捕集されたパーティキュレートを焼却処理する。
【００４３】
フィルタケース１０内でヒータ８の加熱により暖まった空気が自然対流により上昇し、出口１２から外部に排出される一方、外気が外気取入口１１からフィルタケース１０に再生用の空気として導入される。
【００４４】
フィルタ３の再生時期を判定するため、排気通路２におけるフィルタ３の上流側の排気圧力Ｐを検出する排圧センサ（排圧検出手段）２２が設けられる。コントロールユニット２０は、フィルタ３に捕集されたパーティキュレート量が増大して、排気通路２のフィルタ３より上流側の圧力Ｐが所定値を越えて上昇するフィルタ３の再生時期を判定する。
【００４５】
フィルタ３に捕集されたパーティキュレート量が増大するのに応じて、排気通路２におけるフィルタ３の前後差圧が上昇する特性がある。フィルタ３の下流側は外気取入口１１に連通して略大気圧となっているため、フィルタ３の上流側の排気圧力Ｐが、フィルタ３の前後差圧となる。したがって、排気圧力Ｐに応じてフィルタ３の再生時期を判定することができる。
【００４６】
ところで、エンジン１の長時間の運転に伴って燃焼室で潤滑油が燃焼したオイルアッシュ等がフィルタに堆積する可能性がある。図７に示すように、フィルタ３にオイルアッシュ等がある程度堆積すると、パーティキュレートが堆積していない状態でもフィルタ３の前後差圧が上昇するため、排圧センサ２２によって検出された排圧Ｐが所定値に達する運転時間が短くなり、フィルタ３の再生頻度が多くなるという問題点が考えられる。
【００４７】
本発明はこれに対処して、フィルタ３の温度Ｔを検出するフィルタ温度センサ（フィルタ温度検出手段）２１を設ける。そして、再生時におけるフィルタ３の温度に応じてフィルタ３のパーティキュレート捕集量を推定し、再生が行われる排圧Ｐを補正する。
【００４８】
図８は、フィルタ３の再生時にヒータ８の通電時間ｔに応じてフィルタ温度Ｔを測定した結果を示している。フィルタ温度Ｔは通電時間ｔに応じて次第に上昇し、やがて最高温度Ｔｐに達した後、次第に低下する。
【００４９】
フィルタ３の再生時におけるヒータ８に供給される電力が一定であり、外気取入口１１から自然対流により空気を導入する構成の場合、パーティキュレートの燃焼速度はほぼ一定となる。
【００５０】
したがって、再生開始時のフィルタ温度Ｔｓが決まれば、パーティキュレート捕集量に応じてフィルタ最高温度Ｔｐが決まり、パーティキュレート捕集量が減少するほど、再生時におけるフィルタ最高温度Ｔｐが低くなる特性がある。
【００５１】
この特性に着目し、第一の実施形態として、コントロールユニット２０は、再生時におけるフィルタ３の最高温度Ｔｐが低下するのに応じて、フィルタ３のパーティキュレート捕集量が減少したものと推定し、フィルタ３の再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する。
【００５２】
図２〜図４のフローチャートはフィルタ３の再生を行うルーチンを示しており、コントロールユニット２０において一定周期毎に実行される。
【００５３】
これについて説明すると、まず、Ｓｔｅｐ１にて、エンジン１の回転数Ｎ、負荷Ｑ、排圧Ｐをそれぞれ読込む。
【００５４】
続いて、Ｓｔｅｐ２にて、後述する再生フラグを基にフィルタ３の再生時かどうかを判定する。
【００５５】
フィルタ３の非再生時と判定された場合、Ｓｔｅｐ３に進み、前回の再生時に排圧Ｐの補正指令があるかどうかを判定する。
【００５６】
前回の再生時に排圧Ｐの補正指令がある場合、Ｓｔｅｐ４に進み、排圧補正フラグを基にエンジン排圧Ｐの補正が行われているかどうかを判定する。
【００５７】
エンジン排圧Ｐの補正が行われていない場合、Ｓｔｅｐ５に排圧補正フラグをエンジン排圧Ｐの補正が行われていないことを示すＯＮとする。
【００５８】
続いて、Ｓｔｅｐ６にて、前回の再生時に読込んだ排圧から単位補正量ΔＰだけ排圧を補正する。前回の再生で目標のパーティキュレート捕集量に対して実際の捕集量が少ないと判定された場合は−ΔＰの補正を行い、見かけ上現在の排圧ＰがΔＰだけ少ないと認識する。
【００５９】
続いて、Ｓｔｅｐ７において、Ｓｔｅｐ１にて読込んだエンジン排圧ＰもしくはＳｔｅｐ６にて補正された排圧Ｐに応じて図５に示すマップを基に再生時期かどうかを判定する。図５のマップには、エンジン回転数Ｎおよびエンジン負荷Ｑに応じて排圧Ｐが所定値より大きい再生時期領域が予め設定されている。このＳｔｅｐ７における処理が再生時期判定手段に相当する。
【００６０】
再生時期にあることが判定された場合、Ｓｔｅｐ８に進んで、再生フラグを再生時であることを示すＯＮとする。そして、排圧補正フラグをエンジン排圧Ｐの補正が行われていないことを示すＯＮとする。
【００６１】
続いて、Ｓｔｅｐ９にて、排気流路切替バルブ７を開く。
【００６２】
続いて、Ｓｔｅｐ１０にて、排気流路切替バルブ６を閉じる。
【００６３】
続いて、Ｓｔｅｐ１４にて、再生開始時のフィルタ３の温度Ｔｓを読込む。
【００６４】
続いて、Ｓｔｅｐ１５にて、ヒータ８に再生電力Ｗを供給する。
【００６５】
Ｓｔｅｐ９〜Ｓｔｅｐ１５における処理がフィルタ再生手段を構成する。
【００６６】
これにより、フィルタ再生時にフィルタ３に導入される排気の流れを遮断しつつ、ヒータ８を通電加熱することにより、フィルタ３に捕集されたパーティキュレートの燃焼が行われる。
【００６７】
続いて、Ｓｔｅｐ１６にて、通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇していることが判定された場合、Ｓｔｅｐ１７に進んで、フィルタ３の最高温度（ピーク温度）Ｔｐを読込む。
【００６８】
一方、何らかの原因で通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇しないまま、Ｓｔｅｐ２５において、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２４に進んでヒータ８の通電を停止して、再生を中断する。
【００６９】
続いて、Ｓｔｅｐ１８において、フィルタ３の再生開始時における温度Ｔｓとフィルタ３の最高温度Ｔｐに応じて図６に示すマップを基にフィルタ３に堆積したパーティキュレート量ｗ１を検索する。図６のマップには再生開始時温度Ｔｓと最高温度Ｔｐに応じたパーティキュレート堆積量ｗ１が予め設定されている。
【００７０】
続いて、Ｓｔｅｐ１９にて、検索されたパーティキュレート堆積量ｗ１が目標量ｗ０より小さいことが判定された場合、Ｓｔｅｐ２０に進んで、所定の排圧捕集量ΔＰを次回の捕集時排圧から減算する。
【００７１】
一方、Ｓｔｅｐ２１に進んでパーティキュレート堆積量ｗ１が目標量ｗ０以上に大きいことが判定された場合、Ｓｔｅｐ２２に進んで、所定の排圧捕集量ΔＰを次回の捕集時排圧から加算する。
【００７２】
Ｓｔｅｐ１７〜２２で行われる処理が、再生時におけるフィルタの温度に応じて再生が行われる排圧Ｐを補正する再生時期補正手段に相当する。
【００７３】
続いて、Ｓｔｅｐ２３にて、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２４に進んでヒータ８の通電を停止する。
【００７４】
続いて、Ｓｔｅｐ１１にて、排気流路切替バルブ６を開く。
【００７５】
続いて、Ｓｔｅｐ１２にて、排気流路切替バルブ７を閉じる。
【００７６】
続いて、Ｓｔｅｐ１３に進んで、再生が終了したことを示す再生フラグをＯＦＦとして、本ルーチンを終了する。
【００７７】
これにより、バイパス路４が閉塞されて、排気の全量がフィルタ３に導入され、パーティキュレートの捕集が再開される。
【００７８】
以上のように、再生時におけるフィルタ３の最高温度Ｔｐが低下するのに応じて、フィルタ３の再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正することにより、再生時におけるフィルタ３のパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。この結果、フィルタ３にオイルアッシュ等がある程度堆積しても、フィルタ３の再生頻度が多くなることが回避され、ヒータ８に電力を供給するバッテリの負担が大きくなることを防止できる。
【００７９】
ところで、フィルタ３の再生時におけるパーティキュレートの燃焼速度はほぼ一定であるため、再生開始時のフィルタ温度Ｔｓが決まれば、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量が少ないほど、最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpが短くなる特性がある。
【００８０】
この特性に着目し、第二の実施形態として、コントロールユニット２０は、再生時におけるフィルタ３の最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを検出し、最高温度到達時間ｔTpが短くなるのに応じてフィルタ３のパーティキュレート捕集量が減少したものと推定し、フィルタ３の再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成としてもよい。
【００８１】
図９のフローチャートは前述した図２、図４に示すフローチャートにつながり、第二の実施形態におけるフィルタ３の再生を行うルーチンを示しており、コントロールユニット２０において一定周期毎に実行される。
【００８２】
これについて説明すると、再生時、Ｓｔｅｐ１４に進んで、再生開始時のフィルタ３の温度Ｔｓを読込む。
【００８３】
続いて、Ｓｔｅｐ１５にて、ヒータ８に再生電力Ｗを供給する。
【００８４】
続いて、Ｓｔｅｐ１６にて、通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇していることが判定された場合、Ｓｔｅｐ１７に進んで、フィルタ３の最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを読込む。
【００８５】
続いて、Ｓｔｅｐ１８において、フィルタ３の再生開始時における温度Ｔｓとフィルタ３の最高温度到達時間ｔTpに応じて図１０に示すマップを基にフィルタ３に堆積したパーティキュレート量ｗ１を検索する。図１０のマップには再生開始時温度Ｔｓと最高温度到達時間ｔTpに応じたパーティキュレート堆積量ｗ１が予め設定されている。
【００８６】
続いて、Ｓｔｅｐ１９にて、検索されたパーティキュレート堆積量ｗ１が目標量ｗ０より小さいことが判定された場合、Ｓｔｅｐ２０に進んで、所定の排圧捕集量ΔＰを次回の捕集時排圧から減算する。
【００８７】
一方、Ｓｔｅｐ２１に進んでパーティキュレート堆積量ｗ１が目標量ｗ０以上に大きいことが判定された場合、Ｓｔｅｐ２２に進んで、所定の排圧捕集量ΔＰを次回の捕集時排圧から加算する。
【００８８】
Ｓｔｅｐ１７〜２２で行われる処理が、再生時におけるフィルタの温度に応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを補正する再生時期補正手段に相当する。
【００８９】
続いて、Ｓｔｅｐ２３にて、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２４に進んでヒータ８の通電を停止する。
【００９０】
一方、何らかの原因で通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇しないまま、Ｓｔｅｐ２５において、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２４に進んでヒータ８の通電を停止して、再生を中断する。
【００９１】
以上のように、最高温度到達時間ｔTに応じて、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正することにより、再生時におけるフィルタ３のパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。この結果、フィルタ３にオイルアッシュ等がある程度堆積しても、フィルタ３の再生頻度が多くなることが回避され、ヒータ８に電力を供給するバッテリの負担が大きくなることを防止できる。
【００９２】
ところで、長時間の運転に伴って燃焼室で潤滑油が燃焼したオイルアッシュ等がフィルタに堆積する可能性がある。フィルタ３の上流側の排気圧力Ｐが同じでも、フィルタ３に堆積したアッシュ量が増大するほど、パーティキュレート捕集量が減少する。フィルタ３の再生時におけるパーティキュレートの燃焼速度はほぼ一定であるため、再生開始時のフィルタ温度Ｔｓが決まれば、フィルタ３に堆積したアッシュ量が増大するほど、再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐが低下する特性がある。
【００９３】
この特性に着目し、第三の実施形態として、コントロールユニット２０は、再生時におけるフィルタ３の最高温度Ｔｐを検出し、最高温度Ｔｐが低くなるのに応じてフィルタ３に堆積したアッシュ量が増大したものと推定し、次回にフィルタ３の再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成としてもよい。
【００９４】
図１１のフローチャートは前述した図２、図４に示すフローチャートにつながり、第三の実施形態におけるフィルタ３の再生を行うルーチンを示しており、コントロールユニット２０において一定周期毎に実行される。
【００９５】
これについて説明すると、再生時、Ｓｔｅｐ１４に進んで、再生開始時のフィルタ３の温度Ｔｓを読込む。
【００９６】
続いて、Ｓｔｅｐ１５にて、ヒータ８に再生電力Ｗを供給する。
【００９７】
続いて、Ｓｔｅｐ１６にて、通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇していることが判定された場合、Ｓｔｅｐ１７に進んで、フィルタ３の最高温度Ｔｐを読込む。
【００９８】
続いて、Ｓｔｅｐ１８において、フィルタ３の再生開始時における温度Ｔｓとフィルタ３の最高温度Ｔｐに応じて図１２に示すマップを基にフィルタ３に堆積したアッシュ量ｗａ１を検索する。図１２のマップには再生開始時温度Ｔｓと最高温度Ｔｐに応じたアッシュ量ｗａ１が予め設定されている。
【００９９】
続いて、Ｓｔｅｐ１９にて、検索されたアッシュ量ｗａ１に応じて図１５に示すマップを基に排圧捕集量ΔＰ１を検索する。図１５のマップにはアッシュ量ｗａ１が増大するのにしたがって次回にフィルタ３の再生が行われる排圧Ｐを高めるように、排圧捕集量ΔＰ１が予め設定されている。
【０１００】
Ｓｔｅｐ１７〜１９で行われる処理が、再生時におけるフィルタの温度に応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを補正する再生時期補正手段に相当する。
【０１０１】
続いて、Ｓｔｅｐ２０にて、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２１に進んでヒータ８の通電を停止する。
【０１０２】
一方、何らかの原因で通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇しないまま、Ｓｔｅｐ２２において、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２１に進んでヒータ８の通電を停止して、再生を中断する。
【０１０３】
以上のように、最高温度到達時間ｔTpが短くなるのに応じて、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正することにより、再生時におけるフィルタ３のパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。この結果、フィルタ３にオイルアッシュ等がある程度堆積しても、フィルタ３の再生頻度が多くなることが回避され、ヒータ８に電力を供給するバッテリの負担が大きくなることを防止できる。
【０１０４】
ところで、フィルタ３の上流側の排気圧力Ｐが同じでも、フィルタ３に堆積したアッシュ量が増大するほど、パーティキュレート捕集量が減少する。フィルタ３の再生時におけるパーティキュレートの燃焼速度はほぼ一定であるため、再生開始時のフィルタ温度Ｔｓが決まれば、フィルタ３に堆積したアッシュ量が増大するほど、再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpが短くなる特性がある。
【０１０５】
この特性に着目し、第四の実施形態として、コントロールユニット２０は、再生時におけるフィルタ３の最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを検出し、最高温度到達時間ｔTpが短くなるのに応じてフィルタ３に堆積したアッシュ量が増大したものと推定し、次回にフィルタ３の再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成としてもよい。
【０１０６】
図１３のフローチャートは前述した図２、図４に示すフローチャートにつながり、第四の実施形態におけるフィルタ３の再生を行うルーチンを示しており、コントロールユニット２０において一定周期毎に実行される。
【０１０７】
これについて説明すると、再生時、Ｓｔｅｐ１４に進んで、再生開始時のフィルタ３の温度Ｔｓを読込む。
【０１０８】
続いて、Ｓｔｅｐ１５にて、ヒータ８に再生電力Ｗを供給する。
【０１０９】
続いて、Ｓｔｅｐ１６にて、通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇していることが判定された場合、Ｓｔｅｐ１７に進んで、フィルタ３の最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを読込む。
【０１１０】
続いて、Ｓｔｅｐ１８において、フィルタ３の再生開始時における温度Ｔｓとフィルタ３の最高温度到達時間ｔTpに応じて図１４に示すマップを基にフィルタ３に堆積したアッシュ量ｗａ１を検索する。図１４のマップには再生開始時温度Ｔｓと最高温度到達時間ｔTpに応じたアッシュ量ｗａ１が予め設定されている。
【０１１１】
続いて、Ｓｔｅｐ１９にて、検索されたアッシュ量ｗａ１に応じて図１５に示すマップを基に排圧捕集量ΔＰ１を検索する。
【０１１２】
Ｓｔｅｐ１７〜１９で行われる処理が、再生時におけるフィルタの温度に応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを補正する再生時期補正手段に相当する。
【０１１３】
続いて、Ｓｔｅｐ２０にて、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２１に進んでヒータ８の通電を停止する。
【０１１４】
一方、何らかの原因で通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇しないまま、Ｓｔｅｐ２２において、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２１に進んでヒータ８の通電を停止して、再生を中断する。
【０１１５】
以上のように、最高温度到達時間ｔTpが短くなるのに応じて、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正することにより、再生時におけるフィルタ３のパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。この結果、フィルタ３にオイルアッシュ等がある程度堆積しても、フィルタ３の再生頻度が多くなることが回避され、ヒータ８に電力を供給するバッテリの負担が大きくなることを防止できる。
【０１１６】
次に、第五の実施形態について説明する。
【０１１７】
図１に示すように、エンジンの潤滑油の消費量を測定するオイルレベルセンサ９が設けられる。
【０１１８】
エンジン１の長時間の運転に伴って排気管の内壁面から剥離した酸化スケールが、オイルアッシュと共にがフィルタに堆積する可能性がある。図２１に示すように、酸化スケールとオイルアッシュではその堆積量に応じたフィルタ３の圧力損失が異なる。
【０１１９】
本実施形態はこれに対処して、オイルレベルセンサ９によって検出される潤滑油消費量に応じてフィルタ３に堆積したオイルアッシュ堆積量ｗａ２を算出する。
【０１２０】
そして、再生開始時のフィルタ温度Ｔｓを検出するとともに、再生時におけるフィルタ３の最高温度Ｔｐを検出し、最高温度Ｔｐに応じてフィルタ３に堆積したアッシュ量ｗａ１を算出する。
【０１２１】
算出されたオイルアッシュ堆積量ｗａ１とｗａ２の比較から、フィルタ３に堆積した酸化スケール堆積量を算出する。算出された酸化スケール堆積量が増大するのに応じて、次回にフィルタ３の再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成とする。
【０１２２】
図１６〜図１８のフローチャートはフィルタ３の再生を行うルーチンを示しており、コントロールユニット２０において一定周期毎に実行される。
【０１２３】
これについて説明すると、まず、Ｓｔｅｐ１にて、エンジン１の回転数Ｎ、負荷Ｑ、排圧Ｐ、オイルレベルセンサ９によって検出されるオイルレベルＬをそれぞれ読込む。
【０１２４】
Ｓｔｅｐ１４にて、再生開始時のフィルタ３の温度Ｔｓを読込む。
【０１２５】
続いて、Ｓｔｅｐ１５にて、オイルレベルＬに基づいて前回の再生処理が終了した後からの潤滑油消費量を読み出す。
【０１２６】
続いて、Ｓｔｅｐ１６にて、前回の再生処理が行われるまでの潤滑油消費量を読み出す。
【０１２７】
続いて、Ｓｔｅｐ１７にて、ヒータ８に再生電力Ｗを供給する。
【０１２８】
続いて、Ｓｔｅｐ１８にて、通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇していることが判定された場合、Ｓｔｅｐ１９に進んで、フィルタ３の最高温度Ｔｐを読込む。
【０１２９】
続いて、Ｓｔｅｐ２０において、フィルタ３の再生開始時における温度Ｔｓとフィルタ３の最高温度Ｔｐに応じて図１２に示すマップを基にフィルタ３に堆積したアッシュ量ｗａ１を検索する。
【０１３０】
続いて、Ｓｔｅｐ２１にて、オイルレベルＬに基づいて算出された潤滑油消費量に応じて図１９に示すマップを基にフィルタ３に堆積したオイルアッシュ量ｗａ２を検索する。
【０１３１】
続いて、Ｓｔｅｐ２２にて、オイルアッシュ量ｗａ１とｗａ２の差に応じてフィルタ３に堆積した酸化スケール量ｗａ３を算出する。
【０１３２】
続いて、Ｓｔｅｐ２３にて、算出された酸化スケール量ｗａ３に応じて図２０に示すマップを基にフィルタ３に堆積したオイルアッシュ量ｗａ３’に換算する。図２０のマップには酸化スケール量ｗａ３に応じたオイルアッシュ量ｗａ３’が予め設定されている。
【０１３３】
続いて、Ｓｔｅｐ２４にて、求められたアッシュ量ｗａ１＋ｗａ３’に応じて図１５に示すマップを基に排圧捕集量ΔＰ１を検索する。
【０１３４】
Ｓｔｅｐ１９〜２４で行われる処理が、フィルタ３に堆積したオイルアッシュ量と酸化スケール量に応じて次回に再生が行われる排圧Ｐを補正する再生時期補正手段に相当する。
【０１３５】
続いて、Ｓｔｅｐ２５にて、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２６に進んでヒータ８の通電を停止する。
【０１３６】
一方、何らかの原因で通電加熱後のフィルタ温度Ｔが上昇しないまま、Ｓｔｅｐ２７において、ヒータ８の通電時間ｔが所定時間ｔ１を越えたことが判定されると、Ｓｔｅｐ２６に進んでヒータ８の通電を停止して、再生を中断する。
【０１３７】
続いて、Ｓｔｅｐ１１にて、排気流路切替バルブ６を開く。
【０１３８】
続いて、Ｓｔｅｐ１２にて、排気流路切替バルブ７を閉じる。
【０１３９】
続いて、Ｓｔｅｐ１３に進んで、再生が終了したことを示す再生フラグをＯＦＦとして、本ルーチンを終了する。
【０１４０】
以上のように、フィルタ３に堆積したオイルアッシュ量と酸化スケール量に応じて、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正することにより、再生時におけるフィルタ３のパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。この結果、フィルタ３にオイルアッシュ等がある程度堆積しても、フィルタ３の再生頻度が多くなることが回避され、ヒータ８に電力を供給するバッテリの負担が大きくなることを防止できる。
【０１４１】
次に、第六の実施形態として、フィルタ３の再生を行うルーチンを図２２のフローチャートのように構成してもよい。図２２のフローチャートは前述した図１６、図１８に示すフローチャートにつながる。
【０１４２】
これについて説明すると、Ｓｔｅｐ１９において、フィルタ３の最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを読込む。
【０１４３】
Ｓｔｅｐ２０において、フィルタ３の再生開始時における温度Ｔｓとフィルタ３の最高温度到達時間ｔTpに応じて図１４に示すマップを基にフィルタ３に堆積したアッシュ量ｗａ１を検索する。
【０１４４】
次に、第七の実施形態として、フィルタ３の再生を行うルーチンを図２３のフローチャートのように構成してもよい。図２３のフローチャートは前述した図２、図４に示すフローチャートにつながる。
【０１４５】
これについて説明すると、フィルタ３の最高温度Ｔｐを読込み、Ｓｔｅｐ１８において、フィルタ３の最高温度Ｔｐに達する最高温度到達時間ｔTpを読込む。
【０１４６】
Ｓｔｅｐ１９において、フィルタ３の再生開始時における温度Ｔｓとフィルタ３の最高温度Ｔｐおよび最高温度到達時間ｔTpに応じてフィルタ３に堆積したパーティキュレート量ｗ１を検索する。これにより、パーティキュレート堆積量ｗ１をさらに高い精度をもって推定できる。
【０１４７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載のエンジンの排気微粒子処理装置によれば、再生時におけるフィルタの温度に応じてフィルタのパーティキュレート捕集量を推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを補正する構成のため、オイルアッシュ等がフィルタに堆積するのに伴って、フィルタの再生頻度が多くなるという問題点を解消でき、バッテリ負担を低減することができる。
【０１４８】
請求項３に記載のエンジンの排気微粒子処理装置によれば、再生時における最高温度到達時間ｔTpが短くなるのに応じて、フィルタのパーティキュレート捕集量が減少したものと推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成のため、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【０１４９】
請求項４に記載のエンジンの排気微粒子処理装置によれば、再生時におけるフィルタの最高温度Ｔｐが低下するのに応じて、アッシュ量ｗａ１が増大したものと推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成のため、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【０１５０】
請求項５に記載のエンジンの排気微粒子処理装置によれば、再生時における最高温度到達時間ｔTpが短くなるのに応じて、アッシュ量ｗａ１が増大したものと推定し、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成のため、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【０１５１】
請求項６に記載のエンジンの排気微粒子処理装置によれば、フィルタに堆積したオイルアッシュ量ｗａ３と酸化スケール量ｗａ２に応じて、次回に再生が行われる排圧Ｐを高めるように補正する構成のため、再生時におけるフィルタのパーティキュレート捕集量を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す排気微粒子処理装置のシステム図。
【図２】同じく再生時の制御内容を示すフローチャートの前部分。
【図３】同じく再生時の制御内容を示すフローチャートの中間部分。
【図４】同じく再生時の制御内容を示すフローチャートの後部分。
【図５】同じく再生時期を設定したマップ。
【図６】同じくパーティキュレート堆積量を設定したマップ。
【図７】同じくエンジン排圧とパーティキュレート堆積量の関係を示す特性図。
【図８】同じくヒータ通電時間とフィルタ温度の関係を示す特性図。
【図９】第二の実施形態を示す再生時の制御内容を示すフローチャートの中間部分。
【図１０】同じくパーティキュレート堆積量を設定したマップ。
【図１１】第三の実施形態を示す再生時の制御内容を示すフローチャートの中間部分。
【図１２】同じくパーティキュレート堆積量を設定したマップ。
【図１３】第四の実施形態を示す再生時の制御内容を示すフローチャートの中間部分。
【図１４】同じくパーティキュレート堆積量を設定したマップ。
【図１５】同じくオイルアッシュ堆積量に対する再生時期排圧補正量の関係を示す特性図。
【図１６】第五の実施形態を示す再生時の制御内容を示すフローチャートの前部分。
【図１７】同じく再生時の制御内容を示すフローチャートの中間部分。
【図１８】同じく再生時の制御内容を示すフローチャートの後部分。
【図１９】同じく潤滑油消費量とオイルアッシュ堆積量の関係を示す特性図。
【図２０】同じく酸化スケール堆積量とオイルアッシュ堆積量の関係を示す特性図。
【図２１】同じく酸化スケール堆積量とオイルアッシュ堆積量に対するフィルタの前後差圧の関係を示す特性図。
【図２２】第六の実施形態を示す再生時の制御内容を示すフローチャートの中間部分。
【図２３】第七の実施形態を示す再生時の制御内容を示すフローチャートの中間部分。
【図２４】請求項１に記載の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
１  エンジン
２  排気通路
３  フィルタ
４  バイパス路
６  排気流路切替バルブ
７  排気流路切替バルブ
８  ヒータ
９  オイルレベルセンサ
２０  コントロールユニット
２１  フィルタ温度センサ
２２  排圧センサ
１０２  排気通路
１０３  フィルタ
１０４  排気遮断手段
１０８  加熱手段
１２１  フィルタ温度検出手段
１２２  排圧検出手段
１３１  再生時期判定手段
１３２  再生手段
１３３  再生時期補正手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003663729.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003663729.tif 000008
【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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【図１９】
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【図２０】
0003663729.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0003663729.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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