(57)【要約】  ＤＰＦの再生予測残時間を通知することで運転者に効率的な走行計画を立案し得るフィルタ再生システム、ＥＣＵ及びフィルタ再生プログラムを提案する。  微粒子状物質を捕集するＤＰＦのフィルタ再生システムにおいて、ＤＰＦのフィルタの再生処理を制御するＥＣＵを備え、ＥＣＵは、実際のスート残量を示す物理モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｐ）を算出するとともに理論上のスート残量を示す時間モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｔ）を算出し、何れか大きい方のスート残量（Ｒｐ、Ｒｔ）に基づいて、現時点におけるＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を算出し、ＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を運転者に通知する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子状物質を捕集するＤＰＦ（２１）のフィルタ再生システム（１０）において、
前記ＤＰＦ（２１）のフィルタの再生処理を制御するＥＣＵ（１２）を備え、
前記ＥＣＵ（１２）は、
実際のスート残量を示す物理モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｐ）を算出するとともに理論上のスート残量を示す時間モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｔ）を算出し、
何れか大きい方のスート残量（Ｒｐ、Ｒｔ）に基づいて、現時点におけるＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を算出し、
前記ＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を運転者に通知する
フィルタ再生システム。
【請求項２】
前記ＥＣＵ（１２）は、前記物理モデルに基づいて、
再生の際に所定の周期で、前記ＤＰＦ（２１）に流入する排気ガスの温度を測定する温度センサ（２２）からの信号と、前記ＤＰＦ（２１）に流入する排気ガスの流量を測定する流量センサ（２３）からの信号とに基づいてスート減少量を算出し、
前記ＤＰＦ（２１）の再生の際に所定の周期で取得する積算スート堆積量から減算することで現時点のスート残量（Ｒｐ）を算出する
請求項１に記載のフィルタ再生システム。
【請求項３】
前記ＥＣＵ（１２）は、前記時間モデルに基づいて、
前記ＤＰＦ（２１）の再生開始の際に取得する積算スート堆積量と、所定の期間とから時間とスート残量との直線的な関係を示す一次関数に基づいて現時点のスート残量（Ｒｔ）を算出する
請求項１に記載のフィルタ再生システム。
【請求項４】
前記ＥＣＵ（１２）は、
車内計器（３０）に前記ＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を表示する
請求項１に記載のフィルタ再生システム。
【請求項５】
微粒子状物質を捕集するＤＰＦ（２１）の再生処理を制御するＥＣＵ（１２）において、前記ＥＣＵ（１２）は、
実際のスート残量を示す物理モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｐ）を算出するとともに理論上のスート残量を示す時間モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｔ）を算出し、
何れか大きい方のスート残量（Ｒｐ、Ｒｔ）に基づいて、現時点におけるＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を算出し、
前記ＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を運転者に通知する
ＥＣＵ。
【請求項６】
微粒子状物質を捕集するＤＰＦ（２１）のフィルタ再生プログラムにおいて、
コンピュータに、
実際のスート残量を示す物理モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｐ）を算出するとともに理論上のスート残量を示す時間モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｔ）を算出する機能と、
何れか大きい方のスート残量（Ｒｐ、Ｒｔ）に基づいて、現時点におけるＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を算出する機能と、
前記ＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を運転者に通知する機能と
を実現させるフィルタ再生プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ再生システム、ＥＣＵ及びフィルタ再生プログラムに関し、特にフィルタの再生予測残時間を表示するフィルタ再生システム、ＥＣＵ及びフィルタ再生プログラムに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関（エンジン）の排ガス中に含まれる微粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と呼ばれる捕集装置が知られている（例えば、特許文献１）。ＤＰＦは、ディーゼル自動車から排気されるＰＭを捕集し、大気中に排出されないようにする部品である。【０００３】
ＤＰＦを備えた車両は、フィルタの目詰まりによる機能低下を防ぐため、ヒータ等でＤＰＦを燃焼して再生（ＰＭの特に煤を燃焼）させるＤＰＦ再生を行っている。煤はスートとも呼ばれる。このＤＰＦ再生は、エンジンを制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）の制御により走行中に自動的に開始される。また走行中の再生が不十分の場合は、停車時に運転者のスイッチ操作により開始される場合もある。【０００４】
またＤＰＦシステムは、ＤＰＦ再生を終了する目安となる時間を予め算出し、その算出した時間を目安にＤＰＦ再生を終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３―１６００４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしＤＰＦ再生を終了する目安となる時間は、ＥＣＵがＤＰＦ再生の制御にのみ用いるものであり、運転者に通知されることはない。よって運転者はＤＰＦ再生を終了する目安の時間を知ることはできず、ＤＰＦ再生を念頭に置いた効率的な走行計画を立案することができない。【０００７】
そこで本発明の課題は、ＤＰＦの再生予測残時間を通知することで運転者に効率的な走行計画を立案し得るフィルタ再生システム、ＥＣＵ及びフィルタ再生プログラムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は、微粒子状物質を捕集するＤＰＦのフィルタ再生システムにおいて、ＤＰＦのフィルタの再生処理を制御するＥＣＵを備え、ＥＣＵは、実際のスート残量を示す物理モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｐ）を算出するとともに理論上のスート残量を示す時間モデルに基づいて、現時点のスート残量（Ｒｔ）を算出し、何れか大きい方のスート残量（Ｒｐ、Ｒｔ）に基づいて、現時点におけるＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を算出し、ＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ、Ｔｔ）を運転者に通知する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＤＰＦの再生予測残時間を通知することで運転者に効率的な走行計画を立案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】フィルタ再生システムの全体構成図である。
【図２】ＥＣＵの内部構成図である。
【図３】ＤＰＦ再生予測残時間算出処理のフローチャートである。
【図４】ＤＰＦ再生時のＤＰＦ再生予測残時間算出処理のフローチャートである。
【図５】物理モデルの概念図である。
【図６】表示モデルの概念図である。
【図７】時間モデルの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。なお以下の説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で適宜変更することができる。
【００１２】
（１）フィルタ再生システムの構成
図１は、フィルタ再生システム１０の全体構成図である。フィルタ再生システム１０は、車両の動力源となるエンジン１１と、エンジン１１を制御するＥＣＵ１２と、エンジン１１から排気される排気ガスを処理する後処理装置２０と、車両の情報をＥＣＵ１２から取得し運転者に表示する車内計器３０とを備える。
【００１３】
後処理装置２０は、エンジン１１からの排気ガスの後処理を行うＤＰＦ２１と、ＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨを取得する温度センサ２２と、ＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの流量ＭＥＸＨを取得する流量センサ２３とＤＰＦの上流の排気ガスと下流の排気ガスの差圧ＰＥＸＨを検出する圧力センサ２４とを備える。
【００１４】
車内計器３０は、積算スート堆積量又はスート残量を表示するスート残量表示部３１と、点滅又は点灯でＤＰＦの状態を運転者に知らせるＤＰＦランプ３２と、ＤＰＦランプの状態から判断して運転者が操作をするＤＰＦスイッチ３３とを備える。なお運転者がＤＰＦスイッチ３３を操作し、ＥＣＵ１２へＤＰＦ再生開始を指示すると、ＥＣＵ１２は、エンジン１１にＤＰＦ再生を開始するよう指示する。
【００１５】
スート残量表示部３１では、後述の図７のように複数の長さの異なるバーを並べることでスート残量を示してもよいし、残り時間を表示してもよい。また現在の時刻を参照することで、終了予定時刻を表示してもよい。スート残量表示部３１へは後述の表示指示部１２０Ｅから指示される。
【００１６】
ＥＣＵ１２は、エンジン１１及び後処理装置２０と接続されており、後処理装置２０から取得した情報（ＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨ、流量ＭＥＸＨ及び差圧ＰＥＸＨ）に基づいて、所定の周期で積算スート堆積量又はスート残量を算出する。
【００１７】
またＤＰＦ再生の際には、ＥＣＵ１２は、所定の周期で排気ガスの温度ＴＥＸＨ等からスートの燃焼量である積算スート減少量を算出し、積算スート堆積量から減算することで、スートを燃焼した際のスート残量が算出される。
【００１８】
所定の周期とは、例えば２０ミリ秒といった運転者からは常に更新されているように表示できる短い周期でもよいし、１秒や３０秒、１分といった運転者が更新の周期が確認できるような比較的長い周期でもよい。
【００１９】
ＤＰＦ再生の際には、スート残量の算出方法として、２つのモデルを定義する。１つは上述の通り、所定の周期で算出を行う物理モデルであり、もう１つはＤＰＦ再生開始時にのみ、スート残量を後処理装置２０から取得した情報（ＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨ、流量ＭＥＸＨ及び差圧ＰＥＸＨ）に基づいて算出し、その後は算出したスート残量を所定の期間内に所定の周期で減少させていく（時間とスート残量との直線的な関係を定めた所定の一次関数に基づく）時間モデルである。
【００２０】
所定の期間とは、例えば渋滞路を走行している場合に、スート残量がなくなるまでにかかる時間でもよい（最長時間）。幹線道路などの比較的大きい道路を法定速度で走行している場合にスート残量がなくなるまでにかかる時間でもよい（標準時間）。実験に基づく値やＥＣＵ１２からのＤＰＦ再生開始の際の各情報に基づいた算出結果等の任意の時間を設定できる。
【００２１】
排気ガス流量ＭＥＸＨは、流量センサ２３から取得する値でなくてもよく、吸気流量測定値、ＥＧＲバルブ１３の開度及びセンサから検出されるエンジン回転数等から算出される値としてもよい。またスート残量は、エンジン回転数と燃料噴出量（ＥＣＵ１２からエンジン１１への指示値）から計算されるエンジン負荷とから算出してもよい。
【００２２】
（２）ＥＣＵの内部構成
ＥＣＵ１２には、図２に示す通り、物理モデルによるスート残量算出部１２０Ａと、時間モデルによるスート残量算出部１２０Ｂと、物理モデルによるスート残量か時間モデルによるスート残量かの何れの算出結果を選択する再生モデル選択部１２０Ｃと、選択した算出結果に基づいてＤＰＦ再生予測残時間を算出するＤＰＦ再生予測残時間算出部１２０Ｄと、算出されたＤＰＦ再生予測残時間を表示するよう車内計器３０に表示指示を行う表示指示部１２０Ｅとを備えるＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１２０が含まれている。
【００２３】
物理モデルによるスート残量算出部１２０Ａ、時間モデルによるスート残量算出部１２０Ｂ、再生モデル選択部１２０Ｃ、ＤＰＦ再生予測残時間算出部１２０Ｄ及び表示指示部１２０Ｅは、ソフトウェア及び／又はハードウェアによって実現される。
【００２４】
（３）ＤＰＦ再生残時間予測処理
ＥＣＵ１２は、図３に示す通りの処理を行う。まず物理モデルによるスート残量算出部１２０Ａは、積算スート堆積量又はスート残量を算出する（ＳＰ１１）。次にＤＰＦ再生予測残時間算出部１２０Ｄは、後述の図５に示すグラフに基づく積算スート堆積量又はスート残量からＤＰＦ再生予測残時間変換を行い、ＤＰＦ再生予測残時間を算出する（ＳＰ１２）。最後に表示指示部１２０Ｅは、車内計器３０のスート残量表示部３１にＤＰＦ再生予測残時間の表示を指示する（ＳＰ１３）。これらの処理（ＳＰ１１〜ＳＰ１３）を所定の周期で繰り返し行う。なお表示指示部１２０Ｅが車内計器３０へ指示する表示内容は、ＤＰＦ再生予測残時間だけではなく、積算スート堆積量又はスート残量の表示を指示してもよい。
【００２５】
またＥＣＵ１２は、ＤＰＦ再生の際には図４に示す通りの処理を行う。まず、物理モデルによるスート残量算出部１２０Ａは、物理モデルによってスート残量（Ｒｐ）を算出する（ＳＰ２１）。次に時間モデルによるスート残量算出部１２０Ｂは、時間モデルによってスート残量（Ｒｔ）を算出する（ＳＰ２２）。
【００２６】
次に再生モデル選択部１２０Ｃは、物理モデルで求めたスート残量（Ｒｐ）と時間モデルで求めたスート残量（Ｒｔ）とを比較し、大きい値（スート残量が多い方）を選択する（ＳＰ２３）。ＤＰＦ再生予測残時間算出部１２０Ｄは、ステップＳＰ２３で選択されたスート残量（Ｒｐ又はＲｔ）に応じたＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ又はＴｔ）を算出する。また、表示指示部１２０Ｅは、ＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ又はＴｔ）を表示するよう車内計器３０へ指示する（ＳＰ２４、ＳＰ２５）。これらの処理（ＳＰ２１〜ＳＰ２５）を所定の周期で繰り返し行う。なお表示指示部１２０Ｅが車内計器３０へ指示する表示内容は、ＤＰＦ再生予測残時間（Ｔｐ又はＴｔ）だけではなく、スート残量（Ｒｐ又はＲｔ）の表示を指示してもよい。
【００２７】
図５は、物理モデルによるスート残量算出部１２０Ａが積算スート堆積量又はスート残量算出の際に用いる図である。ＤＰＦ２１への排気ガスの流量ＭＥＸＨを一定とした場合の、ＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨ毎のＰＭ量とＰＭを燃焼するのにかかる時間との関係を示している。ここで、ＰＭはほぼ積算スート堆積量又はスート残量とみなしてよい。図５では、ＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨが５５０℃の場合を実線で、６００℃の場合を破線で、６５０℃の場合を点線で示す。
【００２８】
所定の周期、例えば２０ミリ秒ごとに、図５のような物理モデルを参照し、その時々のＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨ及び流量ＭＥＸＨに応じたＰＭ量又は積算スート堆積量若しくはスート残量を求めることができる。その時々に求めたスート残量と、再生開始時の積算スート堆積量を比較することで、スート残量割合を求めることができ、図６に実線で示した物理モデルのような関係となる。
【００２９】
図６中の期間Ｔ１では、実線で示した物理モデルは、ＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨが低いため（５５０℃にも至っていない）、スート残量割合はほとんど減少していない。期間Ｔ２では、ＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨが５５０℃〜６００℃程度で安定しており、スート残量割合が順当に減少している。期間Ｔ３では、再度温度ＴＥＸＨが低くなったため、スート残量割合の減少割合が鈍っている。
【００３０】
図６中に太線で示した表示モデルのグラフは、図４での処理結果をグラフ化したものである。ステップＳＰ２３〜ＳＰ２５の処理をグラフとしてみると、物理モデルによるグラフと時間モデルによるグラフとを比較し、同じ時間軸の値に対してより高いスート残量割合軸の値をとるグラフとなっている。
【００３１】
具体的には、表示モデルのグラフは、期間Ｓ１及びＳ３では、物理モデルのグラフと同じグラフとなっており、期間Ｓ２及びＳ４では、時間モデルと同じグラフとなっている。すなわちスート残量割合の大きい方のモデルが表示モデルとして選択されて実際に表示されることになる。
【００３２】
図７は、時間モデルによるスート残量算出部１２０Ｂが算出するスート残量を示した図である。上述の通り、時間モデルに基づく処理では、ＤＰＦ再生開始時（３１Ａ）に、積算スート堆積量と積算スート堆積量に基づく所定の期間を算出し、その後は、一定の時間に一定の割合ずつ減少させスート残量を算出（推算）する。なおここでは、スート残量ではなく、再生開始時の積算スート堆積量とスート残量と比較したスート残量割合を表示する例を示す。
【００３３】
３１Ａはスート残量割合が１００パーセントの際のスート残量表示部３１に表示されるイメージ図であり、時間モデルのみに基づく場合、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ及び３１Ｅと同じ間隔で時間が経過していく場合、スート残量割合は、１００％、８０％、６０％、４０％、２０％と等差で減少する。スート残量割合の更新周期は所定の周期とする。なお図６中の点線は、時間モデルによるスート残量割合と時間との関係を表したグラフである。
【００３４】
（４）本実施の形態による効果
以上のように本実施の形態におけるフィルタ再生システム１０では、物理モデルと時間モデルの２つのモデルに基づいて、積算堆積量又はスート残量と、ＤＰＦ再生予測残時間と、ＤＰＦ再生予測時刻とを車内計器３０に表示する。
【００３５】
よって運転者はＤＰＦ再生が終了する目安の時間を知ることができ、ＤＰＦ再生を念頭に置いた効率的な走行計画を立てることができる。また物理モデルと時間モデルの２つのモデルのうち、より時間のかかる予測結果を表示モデルとして採用するため、余裕を持った走行計画を立てることができる。
【００３６】
なお本実施の形態は、走行中にＤＰＦ再生を行う場合（自動再生）にも、停車時にＤＰＦスイッチ３３を運転者が操作することで所定のエンジン運転状態にして、ＤＰＦ再生を行う場合（手動再生）にも適用できる。特に効果を発揮するのは、自動再生の際に適用した場合である。自動再生の際には、エンジンの運転状態が時々刻々と変化するため、時間モデルによる予測結果に基づかない結果となることが多々ある。
【００３７】
しかしたとえＤＰＦ再生の時間が時間モデルによる予測結果よりも長くかかってしまったとしても、物理モデルによる予測結果によって結果が補正され表示モデルとしての結果が車内計器３０には表示される。このためスート残量の減少が鈍ったり、残り時間の減少が鈍ったり、終了予定時刻が遅れるように車内計器３０に表示される。この場合、運転者はその時々に表示される終了予定時刻に応じて走行計画を柔軟に変更することができる。よって全体として効率的な走行計画を立てることができる。
【００３８】
（５）その他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、スート残量を比較して、物理モデルか時間モデルかを選択する場合を述べたが、ＤＰＦ再生予測残時間を比較して物理モデルか時間モデルかを選択してもよい。
【００３９】
また上述の実施の形態においては、表示モデルを作成する際、物理モデルを利用するために所定の周期で常にその時々のＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨ及び流量ＭＥＸＨに応じたＰＭ量又はスート残量を求めていたが、時間モデルのように表示モデルを算出してもよい。
【００４０】
つまり、再生開始の際の一定期間のみＤＰＦ２１へ流入する排気ガスの温度ＴＥＸＨ及び流量ＭＥＸＨ等を確認し、それらの値に基づき、推測される表示モデルに基づいて表示を行ってもよい。
【００４１】
また本発明においては、カーナビゲーションシステムと連携し、カーナビゲーションシステムから走行予定の道路の渋滞状況や法定速度を取得し、それらの情報に基づいてＤＰＦ再生予測残時間を算出してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０  フィルタ再生システム、１１  エンジン、１２  ＥＣＵ、２１  ＤＰＦ、２２  温度センサ、２３  流量センサ、３０  車内計器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2017179277.tif 000011
2017179277.tif 000012
2017179277.tif 000013
2017179277.tif 000014
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