(57)【要約】【課題】排出スート量の捕集限界を高精度で検出して、再生開始及び終了を最適なタイミングで制御することが可能であり、燃費を悪化させることなくかつフィルタに破損や溶損を発生させることなく再生させることが可能な排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法を提供する。【解決手段】排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定する第１のステップと、スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値が、再生開始閾値以上であるか否かに応じて排気ガス浄化用フィルタの再生を開始させるか又は第１のステップに戻らせる第２のステップと、排気ガス浄化用フィルタの再生の開始後再生終了指標を測定する第３のステップと、再生終了指標の値が再生終了閾値以上であるか否かに応じて再生を終了させるか又は第３のステップに戻らせる第４のステップとから構成して浄化用フィルタを再生制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスートを燃焼させて除去することによって前記排気ガス浄化用フィルタを再生する際における、前記スートの燃焼の開始及び終了のタイミングを制御する排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法であって、
スートセンサを用いて、前記排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値が、再生開始閾値以上であるか否かに応じて、前記排気ガス浄化用フィルタの再生を開始させるか、又は前記第１のステップに戻らせる第２のステップと、
前記排気ガス浄化用フィルタの再生の開始後、再生を終了させるための指標となる所定の再生終了指標を測定する第３のステップと、
前記再生終了指標の値が、再生終了閾値以上であるか否かに応じて、再生を終了させるか、又は前記第３のステップに戻らせる第４のステップと、を含むことを特徴とする排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【請求項２】
前記スート堆積量に基づいて設定される前記基準スート堆積量の値として、前記スート堆積量の値から、推定累積自己再生量を減算して得られる値を用いる請求項１に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【請求項３】
前記再生終了指標として、前記排気ガスが前記排気ガス浄化用フィルタを通過した後の通過ガスの温度を用いる請求項１又は２に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【請求項４】
前記スートセンサとして、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものを用いる請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【請求項５】
前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサとして、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものを用いる請求項４に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【請求項６】
前記累積スート量測定タイプのスートセンサとして、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものを用いる請求項４に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【請求項７】
排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスートを燃焼させて除去することによって前記排気ガス浄化用フィルタを再生する際における、前記スートの燃焼の開始及び終了のタイミングを制御することが可能な排気ガス浄化用フィルタの再生制御システムであって、
スートセンサを有し、前記スートセンサによって前記排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定することが可能なスート堆積量測定手段と、
前記スート堆積量測定手段において測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値が、再生開始閾値以上であるか否かに応じて、前記排気ガス浄化用フィルタの再生を開始させるか、又は前記スート堆積量測定手段による前記スート堆積量の測定に戻らせることが可能な再生開始判定手段と、
前記排気ガス浄化用フィルタの再生の開始後、再生を終了させるための指標となる所定の再生終了指標を測定することが可能な再生終了指標測定手段と、
前記再生終了指標の値が、再生終了閾値以上であるか否かに応じて、再生を終了させるか、又は前記再生終了指標測定手段の再生終了指標の測定に戻らせることが可能な再生終了判定手段と、を備えたことを特徴とする排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【請求項８】
前記スート捕集堆積量測定手段において測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値として、前記スート堆積量の値から、推定累積自己再生量を減算して得られる値を用いる請求項７に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【請求項９】
前記再生終了指標が、前記排気ガスが前記排気ガス浄化用フィルタを通過した後の通過ガスの温度である請求項７又は８に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【請求項１０】
前記スートセンサが、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものである請求項７〜９に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【請求項１１】
前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサが、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものである請求項１０に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【請求項１２】
前記累積スート量測定タイプのスートセンサが、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものである請求項１０に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【請求項１３】
排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスートを燃焼させて除去することによって前記排気ガス浄化用フィルタを再生する際における、前記スートの燃焼の開始及び終了のタイミングを制御するための、コンピュータが読み込み可能な排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラムであって、
前記コンピュータを、下記（１）〜（４）の手段として機能させることが可能なことを特徴とする排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
（１）スートセンサに、前記排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定させることが可能なスート堆積量測定手段、
（２）前記スート堆積量測定手段において測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値が、再生開始閾値以上であるか否かに応じて、前記排気ガス浄化用フィルタの再生を開始させるか、又は前記スート堆積量測定手段による前記スート堆積量の測定に戻らせることが可能な再生開始判定手段、
（３）前記排気ガス浄化用フィルタの再生の開始後、再生を終了させるための指標となる所定の再生終了指標を測定させることが可能な再生終了指標測定手段、
（４）前記再生終了指標の値が、再生終了閾値以上であるか否かに応じて、再生を終了させるか、又は前記再生終了指標測定手段の再生終了指標の測定に戻らせることが可能な再生終了判定手段。
【請求項１４】
前記スート堆積量測定手段において測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値として、前記スート堆積量の値から、推定累積自己再生量を減算して得られる値を用いる請求項１３に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【請求項１５】
前記再生終了指標が、前記排気ガスが前記排気ガス浄化用フィルタを通過した後の通過ガスの温度である請求項１３又は１４に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【請求項１６】
前記スートセンサが、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものである請求１３〜１５のいずれかに記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【請求項１７】
前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサが、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものである請求項１６に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【請求項１８】
前記累積スート量測定タイプのスートセンサが、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものである請求項１６に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法、再生制御システム及び再生制御プログラムに関する。さらに詳しくは、ディーゼルエンジン等から排出された排気ガスを浄化するために用いられる排気ガス浄化用フィルタ（例えば、排気微粒子浄化フィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）等）内に捕集されたスート（煤）を燃焼させてＤＰＦを再生する際の、再生制御方法、再生制御システム及び再生制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは燃費と耐久性に優れた動力源であり、そのエンジンから排出されるＨＣ及びＣＯがガソリンエンジンに比べて少ないため、近年問題となっている地球温暖化に対しては好ましい内燃機関である。しかしながら、ディーゼルエンジンにおいては、その混合気燃焼時に発生するＮＯｘ及び排気微粒子（スート）がガソリンエンジンに比べて多く、このＮＯｘ及びスートを排出ガスから低減させることが喫緊の課題となっている。この点、ディーゼルエンジンからの排気ガスの流路中に酸化触媒を設け、さらにその下流側に、セラミックの多孔質壁をフィルタ素子とするＤＰＦを設けておき、ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＮＯ、ＣＯ、ＨＣ等を酸化触媒によって酸化し、酸化後の排気ガスがＤＰＦの多孔質壁を通過する際に、その気孔（ポア）部分において排気ガスに含まれるスートを捕集する排気ガス浄化システムが知られている。
【０００３】
この排気ガス浄化システムにおいては、フィルタの壁内の気孔部分及び壁表面においてスートを捕集し、捕集されたスートを燃焼除去（再生）する際に、捕集されたスート量が多すぎると燃焼時の過熱によってフィルタを破損させることがあるため、フィルタにより捕集することができるスート量には限界があった。この捕集限界スート量を検出する方法としては、ＤＰＦの上流側及び下流側における排気ガスの圧力差（「圧力損失」、略して「圧損」ということがある）及び排気ガス温度をそれぞれ検出してフィルタ内に堆積しているスート量を予測して、その予測値に基づいてＤＰＦが捕集限界であることを検出する方法（特許文献１参照）、及び燃料噴射量、エンジン回転数、排気ガス温度等のマッピングから排出スート量を予測し、その積算量に基づいてＤＰＦが捕集限界であることを検出する方法（特許文献２参照）等が開示されている。
【特許文献１】特開昭６０−４７９３７号公報
【特許文献２】特開平５−１８２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されているような、ＤＰＦの上流側と下流側の圧力差からＤＰＦが捕集限界であることを検出する方法では、ＤＰＦ再生前と再生後とで堆積スート量と圧損との関係がヒステリシスを持ち、そのために圧損から予測されるスート量の精度が悪いという不都合があった。また、特許文献２に開示されているような、燃料噴射量、エンジン回転数、排気ガス温度等のマッピングから排出スート量を予測してＤＰＦが捕集限界であることを検出する方法では、各燃料噴射器の個体バラツキや経時的な変動により、指示燃料噴射量と実燃料噴射量の誤差が生じるために、排出スート量の予測の精度が悪くなってしまうという不都合があった。
【０００５】
上述の不都合を解消するために、従来は再生させる予測スート量を少なくしてＤＰＦの再生を行っていたが、再生時のスート堆積量を少なくすると再生インターバルを短くすることになり、燃費を悪化させるという問題があるとともに、スート堆積量が少ない時点において、ＤＰＦ内の位置における付着スート量のバラツキから、完全にスートを再生することができない部分を残した状態のままでスートの再生を終了してしまうという問題もあった。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、排出スート量の捕集限界を高精度で検出して、再生開始及び終了を最適なタイミングで制御することが可能であり、燃費を悪化させることなくかつフィルタに破損や溶損を発生させることなく満遍なく均等に再生させることが可能な排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法、再生制御システム及び再生制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法、再生制御システム及び再生制御プログラムが提供される。
【０００８】
［１］排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスートを燃焼させて除去することによって前記排気ガス浄化用フィルタを再生する際における、前記スートの燃焼の開始及び終了のタイミングを制御する排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法であって、スートセンサを用いて、前記排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定する第１のステップと、前記第１のステップにおいて測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値が、再生開始閾値以上であるか否かに応じて、前記排気ガス浄化用フィルタの再生を開始させるか、又は前記第１のステップに戻らせる第２のステップと、前記排気ガス浄化用フィルタの再生の開始後、再生を終了させるための指標となる所定の再生終了指標を測定する第３のステップと、前記再生終了指標の値が、再生終了閾値以上であるか否かに応じて、再生を終了させるか、又は前記第３のステップに戻らせる第４のステップと、を含むことを特徴とする排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【０００９】
［２］前記スート堆積量に基づいて設定される前記基準スート堆積量の値として、前記スート堆積量の値から、推定累積自己再生量を減算して得られる値を用いる前記［１］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【００１０】
［３］前記再生終了指標として、前記排気ガスが前記排気ガス浄化用フィルタを通過した後の通過ガスの温度を用いる前記［１］又は［２］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【００１１】
［４］前記スートセンサとして、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものを用いる前記［１］〜［３］のいずれかに記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【００１２】
［５］前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサとして、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものを用いる前記［４］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【００１３】
［６］前記累積スート量測定タイプのスートセンサとして、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものを用いる前記［４］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法。
【００１４】
［７］排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスートを燃焼させて除去することによって前記排気ガス浄化用フィルタを再生する際における、前記スートの燃焼の開始及び終了のタイミングを制御することが可能な排気ガス浄化用フィルタの再生制御システムであって、スートセンサを有し、前記スートセンサによって前記排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定することが可能なスート堆積量測定手段と、前記スート堆積量測定手段において測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値が、再生開始閾値以上であるか否かに応じて、前記排気ガス浄化用フィルタの再生を開始させるか、又は前記スート堆積量測定手段による前記スート堆積量の測定に戻らせることが可能な再生開始判定手段と、前記排気ガス浄化用フィルタの再生の開始後、再生を終了させるための指標となる所定の再生終了指標を測定することが可能な再生終了指標測定手段と、前記再生終了指標の値が、再生終了閾値以上であるか否かに応じて、再生を終了させるか、又は前記再生終了指標測定手段の再生終了指標の測定に戻らせることが可能な再生終了判定手段と、を備えたことを特徴とする排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【００１５】
［８］前記スート捕集堆積量測定手段において測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値として、前記スート堆積量の値から、推定累積自己再生量を減算して得られる値を用いる前記［７］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【００１６】
［９］前記再生終了指標が、前記排気ガスが前記排気ガス浄化用フィルタを通過した後の通過ガスの温度である前記［７］又は［８］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【００１７】
［１０］前記スートセンサが、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものである前記［７］〜［９］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【００１８】
［１１］前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサが、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものである前記［１０］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【００１９】
［１２］前記累積スート量測定タイプのスートセンサが、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものである前記［１０］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御システム。
【００２０】
［１３］排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスートを燃焼させて除去することによって前記排気ガス浄化用フィルタを再生する際における、前記スートの燃焼の開始及び終了のタイミングを制御するための、コンピュータが読み込み可能な排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラムであって、前記コンピュータを、下記（１）〜（４）の手段として機能させることが可能なことを特徴とする排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
（１）スートセンサに、前記排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定させることが可能なスート堆積量測定手段、
（２）前記スート堆積量測定手段において測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値が、再生開始閾値以上であるか否かに応じて、前記排気ガス浄化用フィルタの再生を開始させるか、又は前記スート堆積量測定手段による前記スート堆積量の測定に戻らせることが可能な再生開始判定手段、
（３）前記排気ガス浄化用フィルタの再生の開始後、再生を終了させるための指標となる所定の再生終了指標を測定させることが可能な再生終了指標測定手段、
（４）前記再生終了指標の値が、再生終了閾値以上であるか否かに応じて、再生を終了させるか、又は前記再生終了指標測定手段の再生終了指標の測定に戻らせることが可能な再生終了判定手段。
【００２１】
［１４］前記スート堆積量測定手段において測定された前記スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値として、前記スート堆積量の値から、推定累積自己再生量を減算して得られる値を用いる前記［１３］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【００２２】
［１５］前記再生終了指標が、前記排気ガスが前記排気ガス浄化用フィルタを通過した後の通過ガスの温度である前記［１３］又は［１４］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【００２３】
［１６］前記スートセンサが、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものである前記［１３］〜［１５］のいずれかに記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【００２４】
［１７］前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサが、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものである前記［１６］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【００２５】
［１８］前記累積スート量測定タイプのスートセンサが、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものである前記［１６］に記載の排気ガス浄化用フィルタの再生制御プログラム。
【００２６】
なお、本発明における「プログラム」とは、コンピュータによる処理に適した命令の順番付けられた列からなるものを意味し、具体的には、コンピュータのＨＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ）、ＣＤ−ＲＷ等にインストールされているもの；ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＦＤ、半導体メモリ、コンピュータのＨＤＤ等の各種記録媒体に記録されているもの；インターネット等の外部ネットワークを介して配信されるもの等を意味する。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によって、排出スート量の捕集限界を高精度で検出して、再生開始及び終了を最適なタイミングで制御することが可能であり、燃費を悪化させることなくかつフィルタに破損や溶損を発生させることなく満遍なく均等に再生させることが可能な排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法、再生制御システム及び再生制御プログラムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的に説明する。本発明の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法は、上述のように、排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスートを燃焼させて除去することによって排気ガス浄化用フィルタを再生する際における、スートの燃焼の開始及び終了のタイミングを制御する排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法であり、第１〜第４のステップを含むことを特徴とする。以下各ステップごとに具体的に説明する。なお、ここでは、本発明として排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法を中心として説明するが、再生制御システム及び再生制御プログラムの場合も基本的に同様である。
【００２９】
（第１のステップ）
第１のステップは、スートセンサを用いて、前記排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定するステップである。
【００３０】
第１のステップに用いられるスートセンサとしては特に制限はないが、例えば、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものを挙げることができる。瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサとしては、例えば、スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものを挙げることができる。また、累積スート量測定タイプのスートセンサとして、例えば、スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものを挙げることができる。このようなスートセンサを用いて、排気ガス浄化用フィルタに捕集されて堆積したスート堆積量を測定する方法としては、瞬時スート濃度測定タイプの場合、例えば、前回第２のステップで使用した基準スート堆積量を記憶しておき、そこに今回瞬時測定スート濃度測定タイプスートセンサで測定・換算したスート量を加算して、今回のスート堆積量とするようにすることを挙げることができ、また、累積スート量測定タイプの場合、例えば、スートセンサ出力値をそのままスート堆積量とすることを挙げることができる。
【００３１】
（第２のステップ）
第２のステップは、第１のステップにおいて測定されたスート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値が、再生開始閾値以上であるか否かに応じて、排気ガス浄化用フィルタの再生を開始させるか、又は第１のステップに戻らせるステップである。ここで、スート堆積量に基づいて設定される基準スート堆積量の値としては、前記スート堆積量の値から、推定累積自己再生量を減算して得られる値を用いることが好ましい。なお、推定累積自己再生量とは、ＤＰＦに堆積していたスートが、ＤＰＦ内部にて自然燃焼して再生したものの累積の量で、排気温度、エンジン回転数、アクセル開度等から得られるマッピングより推定された累積再生量を意味する。具体的には、スートセンサとして瞬時スート濃度測定タイプのものを用いた場合、スート堆積量に、排気ガス中に含まれるスート含有量を加算した合計値から、推定自己再生量を減算して得られる値を用いてもよいし、スートセンサとして累積スート量測定タイプのものを用いた場合、スート堆積量の値から、推定累積自己再生量を減算して得られる値を用いてもよい。なお、排気ガス中に含まれるスート含有量は、上述のスートセンサを用いて測定することができるが、第１のステップで用いたものと同一のものであってもよく、異なったものであってもよい。
【００３２】
再生開始閾値は、例えば、ＤＰＦ内部へのスート堆積の再生限界量をシステムによって実験的に求めることで設定される。その閾値の値は、ＤＰＦの材質、形状、容積等によって様々に変更させるべきである。また、排気ガス浄化用フィルタの再生は、例えば、ポスト噴射等、ＤＰＦ再生のために少量の燃料をエンジンで燃えないままＤＰＦ前の酸化触媒まで到達させ、そこで未燃ガスが燃焼することによって、一定期間ＤＰＦの入口温度を上昇させる、又はＤＰＦ本体を加熱させるためのヒータ等を設置しておき、再生時にヒータをＯＮするようにすることを挙げることができる。
【００３３】
（第３のステップ）
第３のステップは、排気ガス浄化用フィルタの再生の開始後、再生を終了させるための指標となる所定の再生終了指標を測定するステップである。
【００３４】
再生終了指標としては、例えば、排気ガスが排気ガス浄化用フィルタを通過した後の通過ガスの温度、ＤＰＦ前後の圧力差等を挙げることができる。排気ガスが排気ガス浄化用フィルタを通過した後の通過ガスの温度を用いる場合は、具体的には、そのシステムに応じて再生終了時点の排気ガス温度を実験的に求めることで設定される。その再生終了時点の排気ガス温度は、ＤＰＦの材質、形状、容積等によって様々な値を取ると考えられる。また、再生終了指標を測定する方法としては、例えば、ＤＰＦ後流に温度センサを設置する、ＤＰＦ前後に圧力センサを設置してその差を見る、等を挙げることができる。
【００３５】
（第４のステップ）
第４のステップは、再生終了指標の値が、再生終了閾値以上であるか否かに応じて、再生を終了させるか、又は第３のステップに戻らせるステップである。
【００３６】
再生終了閾値は、例えば、再生終了時の再生終了指標をシステムによって実験的に求めることで設定される。その閾値の値は、ＤＰＦの材質、形状、容積等によって様々に変更させるべきである。再生の終了は、例えば、ポスト噴射の終了、ＤＰＦ再生用ヒータのＯＦＦのようにして行うことができる。
【００３７】
以下、本発明の排気ガス浄化用フィルタの再生制御方法を、ディーゼルエンジンを搭載した車輌（ディーゼル車）のエンジンシステムの制御系に適用した場合について図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３８】
図１は、本発明を適用したディーゼル車のエンジンシステムの制御系を模式的に示す説明図である。図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」ということがある）１１の吸気ポートには吸気マニホールド１３ａを介して吸気管１３ｂが接続され、排気ポートには排気マニホールド１６ａを介して排気管１６ｂが接続されている。吸気マニホールド１６ａ及び排気管１６ｂにより排気通路１６が構成されている。吸気管１３ｂには過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機１７のコンプレッサ１７ａと、ターボ過給機１７により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ１８とがそれぞれ設けられ、排気管１６ｂにはターボ過給機１７のタービン１７ｂが設けられている。また、図示はしないが、コンプレッサ１７ａの回転翼とタービン１７ｂの回転翼とはシャフトにより連結されている。なお、エンジン１１から排出される排ガスのエネルギーによりタービン１７ｂ及びシャフトを介してコンプレッサ１７ａが回転し、このコンプレッサ１７ａの回転により給機管１３ｂ内の吸入空気が圧縮されるように構成されている。
【００３９】
また、排気管１６ｂの途中にはエンジン側（排ガス上流側）から順に、ＮＯｘ触媒及び酸化触媒として機能する白金系触媒等の酸化触媒２１と、ＤＰＦ２２とが設けられている。酸化触媒２１及びＤＰＦ２２は、排気管１６ｂの直径を拡大した筒状の捕集器２４に収容されている。なお、コンプレッサ１７ａより吸気上流側の吸気管１３ｂには吸入空気の流量を調整可能な吸気絞り弁２６が設けられている。
【００４０】
また、酸化触媒２１の白金系触媒は、白金−アルミナ触媒、白金−ゼオライト触媒又は白金−ゼオライト−アルミナ触媒である。白金−アルミナ触媒はコージェライトからなるハニカム担体にγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。また、白金−ゼオライト触媒は、コージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−ＺＳＭ−５）を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。さらに、白金−ゼオライト−アルミナ触媒は、コージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−ＺＳＭ−５）及びγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。
【００４１】
ＤＰＦ２２はハニカム構造を有するものであって、図２に示すように、コージェライト、ＳｉＣ等のセラミックスからなる多孔質の（気体は通過させるがスートはその通過を阻害（流出を遮断）して除去することができる径を持つ複数の気孔（ポア）を多数有する）隔壁２２ａをフィルタ要素として備えており、この隔壁２２ａで仕切られた、例えば、多角形断面の、流体の流路となるセルを有している。
【００４２】
このＤＰＦ２２は、これらの隔壁２２ａにより、多数の互いに平行に形成されたセル２２ｂの相隣接する入り口側セル２２ｃと出口側セル２２ｄを交互かつ千鳥状に塞いで構成されている。また、隔壁２２ａにＰｔ、Ｐｄ等の貴金属を直接担持してもよく、γ−アルミナ粉末を含むスラリーを隔壁２２ａにコーティングした後、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属を担持することにより、ＤＰＦ２２にスートや炭化水素（ＨＣ）の酸化力を付与してもよい。
【００４３】
図２は、本発明に用いられるＤＰＦを模式的に示す拡大断面図である。図２に示すように、エンジン１１から排気された排気ガスＥ１は、酸化触媒２１を介してそのガス中に含まれるＮＯ、ＣＯ、ＨＣ成分が酸化された後、その酸化反応による高温排気ガスとしてＤＰＦ２２の入り口側セル２２ｃにおける解放側セルからＤＰＦ２２内に流入し、その隔壁２２ａの複数のポアを通過して隣接したセルに流入して、解放端の出口側セル２２ｄを介して排気される。また、排気ガスＥ１が隔壁２２ａの各ポアを通過するとき、排気ガスＥ１に含まれるスートは、各ポアによって隣接するセルへの流出を遮断されて各ポア内及び隔壁２２ａ表面に堆積し、ＤＰＦ２２を通過した排気ガスＥ２に含まれるスートの量を大幅に低減させることができる。
【００４４】
また、エンジン１１には排気成分中のＮＯｘの低減と燃費の向上を目的として、排気を再び吸気に回して再循環させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）制御バルブが取り付けられている。さらに、排気を再び吸気に回す際に排気を冷却させるＥＧＲクーラが取り付けられている。
【００４５】
また、タービン１７ｂと捕集器２４との間の排気管１６ｂ、すなわち酸化触媒２１の入り口には、排気管１６ｂ内の排ガス温度を検出する温度センサ３６が設けられ、さらにＤＰＦ２２の出口側にも、排気ガスがＤＰＦ２２を通過した後の通過ガスの温度を測定するための温度センサ４２が設けられている。この温度センサ３６と温度センサ４２との検出出力は、マイクロコンピュータからなるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３７の制御入力に接続されている。その他ＥＣＵ３７の制御入力には、エンジン１１の回転速度を検出する回転センサ３８と、アクセル開度及びアクセル変化速度の変化を検出するアクセル開度変化センサ３９と、スートの排気ガス中に含まれる量（含有量）を測定するスートセンサ４１ａか、スートのＤＰＦ２２に捕集されて堆積した量（堆積量）を測定するスートセンサ４１ｂと、車輌の走行距離を検出する走行距離センサ５０との各検出出力が接続されている。
【００４６】
なお、スートセンサ４１ａとしては、瞬時スート濃度測定タイプを、スートセンサ４１ｂとしては、累積スート量測定タイプのものを好適例として挙げることができる。瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサとしては、例えば、スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものを挙げることができる。また、累積スート量測定タイプのスートセンサとして、例えば、スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものを挙げることができる。なお、累積スート量測定タイプの場合、センサ素子に付着したスートを焼き切るためのヒータを備えていてもよい。
【００４７】
また、ＥＣＵ３７はメモリ４３を備えている。メモリ４３には、エンジン回転、排ガス温度、走行距離、アクセル開度、アクセル変化速度等に応じて、ＥＧＲ制御バルブ２０の開閉制御、吸気絞り弁２６の開閉制御、及びコンプレッサ１７ａの回転による空気の吸入量制御等を行うとともに、エンジン１１に対してＤＰＦ２２再生開始の命令を行うためのプログラムが予め記憶されている。
【００４８】
また、エンジン１１の燃料噴射器４０はＥＣＵ３７と電気的に接続しており、ＥＣＵ３７は燃料噴射器４０に対して、燃料噴射のタイミング及び燃料噴射量を指示している。
【００４９】
図３は、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合の、ディーゼル車のエンジンシステムの制御系における制御動作を模式的に示すフローチャート図である。
【００５０】
図３に示すように、まず、ＥＣＵ３７（図１参照。用語に付した符号については以下同じ）により、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサ４１ａの出力値Ａを読み込む（ステップＳ０１）。なお、図５に、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサ４１ａを用いた場合、スートセンサ出力値と時間との関係（スート含有（排出）量がほぼ一定の場合）を模式的に示す。次に、スート堆積量Ｘｔを前回の基準スート堆積量Ｘに、今回ステップＳ０１で読み込んだスートセンサ４１ａの出力値Ａを加算することで与える（ステップＳ０２）。次に、温度センサ３６から排気温度を読み込み、回転センサ３８からエンジンの回転数を読み込み、アクセル開度センサ３９からアクセル開度を読み込み、それらの値からＤＰＦ２２内での自己再生量Ｙを推定する（ステップＳ０３）。なお、図７に、エンジン回転数、アクセル開度が一定だった場合の、排気温度と自己再生量との関係を模式的に示す。次に、スート堆積量ＸｔからステップＳ０３で推定した自己再生量Ｙを減算して基準スート堆積量Ｘを求める（ステップＳ０４）。次に、基準スート堆積量Ｘが再生開始閾値Ｇ0（図８参照）以上か否かを判定する（ステップＳ０５）。そして、再生開始閾値Ｇ0以上ではない場合は（ＮＯ）、再度ステップＳ０１から処理を行う。一方、基準スート堆積量Ｘが再生開始閾値Ｇ0以上の場合には（ＹＥＳ）、エンジン１１に対し、ＤＰＦ２２再生開始命令を出力する（ステップＳ０６）。次に、温度センサ４２からＤＰＦ２２の出口側の排気温度Ｚを読み込み（ステップＳ０７）、その排気温度Ｚが再生終了閾値Ｔ0（図９参照）未満か否かを判定する（ステップＳ０８）。そして、再生終了閾値Ｔ0未満でない場合には（ＮＯ）、再度ステップＳ０７から処理を行う。一方、ＤＰＦ２２の出口側の排気温度Ｚが再生終了閾値Ｔ0未満である場合には（ＹＥＳ）、基準スート堆積量Ｘを０にして（ステップＳ０９）、再度ステップＳ０１から処理を行う。なお、ステップＳ０７、Ｓ０８に換えて、エンジン１１から直接再生終了信号を受け取るようにしてもよい。また、差圧センサを用いて再生終了の判定を行うようにしてもよい。
【００５１】
以上説明したように、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ４１の出力値を用いてＥＣＵ３７によりＤＰＦ２２再生開始の制御を行うことにより、圧損及び排気温度から堆積スート量を予測して捕集限界を検出する方法等よりも高精度でＤＰＦが捕集限界であることを検出することができる。これにより、ＤＰＦ２２内に捕集限界量を超えたスート量が堆積することを防止することができ、再生時の過昇温によるフィルタ自身の破損・溶損を防止することができる。さらに、再生開始時の堆積スート量が少なすぎることも防止でき、そのためＤＰＦ内の位置における付着スート量のバラツキを抑制することができることにより、ＤＰＦ内の堆積スートを全ての部分で完全に再生することができるため、ＤＰＦ２２出口側の排気温度のみでＤＰＦ内のスートが全て再生されたかどうかを判定することができ、しかも、燃費の悪化という問題も解決することができる。
【００５２】
図４は、累積スート量測定タイプのスートセンサを用いた場合の、ディーゼル車のエンジンシステムの制御系における制御動作を模式的に示すフローチャート図である。
【００５３】
図４に示すように、まず、ＥＣＵ３７（図１参照。用語に付した符号については以下同じ）により、累積スート量測定タイプのスートセンサ４１ｂの出力値Ｘｔを読み込む（ステップＳ１１）。なお、図６に、累積スート量測定タイプのスートセンサ４１ｂを用いた場合、スートセンサ出力値Ｘｔと時間との関係（スート含有（排出）量がほぼ一定の場合）を模式的に示す。次に、温度センサ３６から排気温度を読み込み、回転センサ３８からエンジンの回転数を読み込み、アクセル開度センサ３９からアクセル開度を読み込み、それらの値からＤＰＦ２２内での自己再生量Ａを推定し（ステップＳ１２）、累積自己再生量Ｙに加算する（ステップＳ１３）。次に、スート堆積量であるスートセンサ出力値Ｘｔから累積自己再生量Ｙを減算し基準スート堆積量Ｘを求める（ステップＳ１４）。基準スート堆積量Ｘが再生開始閾値Ｇ0（図８参照）以上か否かを判定する（ステップＳ１５）。そして、再生閾値Ｇ0以上でない場合には（ＮＯ）、再度ステップＳ１１から処理を行う。一方、スートセンサ出力値Ｘから累積自己再生量Ｙを減算した結果が再生閾値Ｇ0以上の場合には（ＹＥＳ）、エンジン１１に対し、ＤＰＦ２２再生開始命令を出力し、スートセンサ４１ｂにスートセンサ再生用のヒータが備えられている場合には、そのスートセンサ再生用ヒータをＯＮにする（ステップＳ１６）。次に、温度センサ４２からＤＰＦ２２の出口側の排気温度Ｚを読み込み（ステップＳ１７）、その排気温度Ｚが再生終了閾値Ｔ0（図９参照）未満か否かを判定する（ステップＳ１８）。そして、再生終了閾値Ｔ0未満でない場合には（ＮＯ）、再度ステップＳ１７から処理を行う。一方、ＤＰＦ２２の出口側の排気温度Ｚが再生終了閾値Ｔ0未満である場合には（ＹＥＳ）、累積自己再生量Ｙを０にし、スートセンサ４１ｂにスートセンサ再生用のヒータが備えられている場合には、そのスートセンサ再生用ヒータをＯＦＦにして（ステップＳ１９）、再度ステップＳ１１から処理を行う。なお、ステップＳ１７、Ｓ１８に換えて、エンジン１１から直接再生終了信号を受け取るようにしてもよい。また、差圧センサを用いて再生終了の判定を行うようにしてもよい。
【００５４】
以上説明したように、累積スート量測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ４１ｂがスートセンサ再生用ヒータを備えていると、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサ４１ａを用いた場合の上述の効果に加えて、さらに、ＤＰＦ再生時にスートセンサも再生することによって、ＤＰＦ内のスート堆積量とスートセンサ出力値との間の良好な相関関係を維持させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、ディーゼルエンジンを搭載した各種車両等を製造する自動車工業等の各種産業分野において有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を適用したディーゼル車のエンジンシステムの制御系を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明に用いられるＤＰＦを模式的に示す拡大断面図である。
【図３】瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合の、ディーゼル車のエンジンシステムの制御系における制御動作を模式的に示すフローチャート図である。
【図４】累積スート量測定タイプのスートセンサを用いた場合の、ディーゼル車のエンジンシステムの制御系における制御動作を模式的に示すフローチャート図である。
【図５】第１のステップにおいて、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ出力値と時間との関係（スート含有（排出）量がほぼ一定の場合）を模式的に示すグラフである。
【図６】第１のステップにおいて、累積スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ出力値と時間との関係（スート含有（排出）量がほぼ一定の場合）を模式的に示すグラフである。
【図７】第２のステップにおいて、自己再生量と排気温度との関係を模式的に示すグラフである。
【図８】第３のステップにおいて、スート堆積量が再生開始閾値以上である場合に、排気ガス浄化用フィルタの再生が開始されることを模式的に示すグラフである。
【図９】第４のステップにおいて、再生終了指標（排ガス温度）の値が、再生終了閾値以上である場合に、再生が終了することを模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１１…ディーゼルエンジン、２１…酸化触媒、２２…ＤＰＦ、３６…温度センサ、３７…ＥＣＵ（コンピュータ）、３８…回転センサ、３９…アクセル開度変化センサ、４１ａ…瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサ、４１ｂ…累積スート濃度測定タイプのスートセンサ、４２…温度センサ、４３…メモリ、５０…走行距離センサ。
【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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【図８】
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【図９】
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