(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガス浄化フィルタの再生時における燃費悪化を防止することができる排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置を提供する。【解決手段】排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するための基準パティキュレート堆積量の基本値を設定し、エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップし、第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定し、エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップし、第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定し、第１補正値及び第２補正値に基づいて基準パティキュレート堆積量基本値を補正し、排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出し、排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量が、補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、排ガス浄化フィルタの再生制御を開始する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、
前記エンジンの排ガス中に含まれ、前記排ガス浄化フィルタに堆積した不燃成分の堆積状態を検出する不燃成分状態検出手段と、
前記不燃成分が前記排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生開始時期を制御するフィルタ再生時期制御手段と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項２】
前記不燃成分は、前記エンジンから排出されるAshである、
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項３】
前記不燃成分状態検出手段は、前記排ガス浄化フィルタが強制再生したか自然再生したかの再生履歴に基づいて、その排ガス浄化フィルタに堆積した不燃成分の堆積状態を検出する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項４】
前記フィルタ再生時期制御手段は、前記不燃成分が多いほど前記排ガス浄化フィルタの再生開始時期を遅らせる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項５】
前記フィルタ再生時期制御手段は、前記排ガス浄化フィルタに堆積した不燃成分の状態に基づいてフィルタ再生開始閾値を設定し、排ガス浄化フィルタが捕捉したパティキュレート量がそのフィルタ再生開始閾値を超えたら排ガス浄化フィルタの再生制御を開始する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項６】
前記不燃成分状態検出手段は、前記排ガス浄化フィルタの強制再生時に、前記不燃成分の前記排ガス浄化フィルタの底部への堆積を検出し、前記排ガス浄化フィルタの自然再生時に、前記不燃成分の前記排ガス浄化フィルタの壁面への堆積を検出し、
前記フィルタ再生時期制御手段は、排ガス浄化フィルタの底部に堆積した不燃成分堆積量と、排ガス浄化フィルタの壁面に堆積した不燃成分堆積量とに基づいて、前記フィルタ再生開始閾値を設定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項７】
前記フィルタ再生時期制御手段は、排ガス浄化フィルタの不燃成分底部堆積量から算出した第１補正値と、排ガス浄化フィルタの不燃成分壁面堆積量から算出した第２補正値とに基づいて、前記フィルタ再生開始閾値を設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項８】
前記第１補正値は、前記排ガス浄化フィルタの不燃成分底部堆積量が多いほど、大きい、
ことを特徴とする請求項７に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項９】
前記第２補正値は、前記排ガス浄化フィルタの不燃成分壁面堆積量が多いほど、大きい、
ことを特徴とする請求項７に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項１０】
前記フィルタ再生時期制御手段は、前記第１補正値及び前記第２補正値に基づいて設定したフィルタ再生開始閾値が、実現可能な閾値を超えているときには、その実現可能な閾値をフィルタ再生開始閾値に設定する、
ことを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項１１】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタに堆積した排ガス不燃成分の堆積状態を検出する不燃成分状態検出工程と、
前記不燃成分が前記排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生開始時期を制御するフィルタ再生時期制御工程と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御方法。
【請求項１２】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、
前記排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するための基準パティキュレート堆積量の基本値を設定する基本値設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ手段と、
前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ手段と、
前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定手段と、
前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記基準パティキュレート堆積量基本値を補正する基準値補正手段と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出手段と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量が、前記基準値補正手段で補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、前記排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するフィルタ再生時期制御手段と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項１３】
前記第１補正値設定手段は、前記第１の積算値の増加に対して略一定の割合で増加するように第１補正値を設定し、
前記第２補正値設定手段は、前記第２の積算値の増加に対して増加割合が減少するように第２補正値を設定する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項１４】
前記第１カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が所定量よりも多いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が前記所定量よりも少ないエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項１５】
エンジンの排ガス温度を検出する排ガス温度検出手段を有し、
前記第１カウントアップ手段は、前記排ガス温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記排ガス温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項１６】
前記排ガス浄化フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、
前記第１カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項１７】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するための基準パティキュレート堆積量の基本値を設定する基本値設定工程と、
エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ工程と、
前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定工程と、
エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ工程と、
前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定工程と、
前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記基準パティキュレート堆積量基本値を補正する基準値補正工程と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出工程と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量が、前記基準値補正工程で補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、前記排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するフィルタ再生時期制御工程と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタの再生制御の開始時期を制御する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンは、排ガスの浄化対策として排気通路に粒子状物質(Particulate Matter；以下「ＰＭ」という)を捕捉するディーゼルパーティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という)を装着している。ＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させてＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)を高温にすることで、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生する(例えば特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９７９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、発明者らの研究によって前述した従来の方法では、ＤＰＦに堆積する不燃成分の影響で再生タイミングが早すぎる場合のあることが分かってきた。ＤＰＦの再生制御回数が多いと燃費が悪化し、またエンジンオイルを燃料で希釈してしまう。そこでＤＰＦの再生制御はできるだけ制御間隔をあけて再生回数を減らすことが望ましい。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、排ガス浄化フィルタの再生時における燃費悪化を防止することができる排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置及び再生開始時期制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、エンジン（１０）から排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタ（５２）と、前記エンジン（１０）の排ガス中に含まれ、前記排ガス浄化フィルタ（５２）に堆積した不燃成分の堆積状態を検出する不燃成分状態検出手段（ステップＳ２４，ステップＳ２５）と、前記不燃成分が前記排ガス浄化フィルタ（５２）に堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタ（５２）の再生開始時期を制御するフィルタ再生時期制御手段（ステップＳ７〜Ｓ８）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
車両の走行距離が増えるにつれて排ガス浄化フィルタに不燃成分が堆積する。発明者らは、この不燃成分を利用すればＤＰＦの再生時期を遅らすことができることを見いだした。そこで本発明では、不燃成分が排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生開始時期を制御するようにしたので、適切な時期で再生制御を開始することができ、燃費の悪化や、フィルタ再生時の燃料ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈を抑制できるのである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＤＰＦが新品であるとき(すなわちAshが堆積していないとき)の、ＤＰＦのＢＥＤ温度と、そのＢＥＤ温度から到達しうる最高ＤＰＦ温度との関係を、ＰＭ堆積量ごとにプロットしたグラフを示す図である。
【図２】Ashの堆積によってＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度が遅くなる様子を示す図である。
【図３】ディーゼルエンジンの通常運転におけるＤＰＦの作用を説明する模式図である。
【図４】ディーゼルエンジンの高速走行におけるＤＰＦのAshの堆積状態を示す模式図である。
【図５】本発明による排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置の一実施形態を示す全体システム図である。
【図６】排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。
【図７】ＰＭ堆積量推定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】基準ＰＭ堆積量補正値ＰＭHOSを求める処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】底部堆積処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】壁面堆積処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】ＰＭ燃焼量の特性マップである。
【図１２】ＤＰＦに流入するAsh量の特性マップである。
【図１３】Ash影響補正値の特性マップである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。まず初めに本発明の理解を容易にするために図１〜図４を参照して発明者らの知見について説明する。
【００１１】
上述のように、ＤＰＦにＰＭが堆積し、その堆積量が基準量を超えたら排ガス温度を上昇させてＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)を高温にすることで、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生している。
【００１２】
ここでＤＰＦ再生制御を開始するための閾値(基準量)について図１を参照しながら説明する。図１は、ＤＰＦが新品であるとき(すなわちAshが堆積していないとき)の、ＤＰＦのＢＥＤ温度と、そのＢＥＤ温度から到達しうる最高ＤＰＦ温度との関係を、ＰＭ堆積量ごとにプロットしたグラフを示す図である。なお、到達しうる最高ＤＰＦ温度は以下のようにして求める。すなわち通常運転中のエンジンを急激にアイドル運転にすると、ＤＰＦ内を通流する排ガス量が急減して、排ガス通流による空冷効果が減り、ＤＰＦ内部の温度が急上昇する。このようにエンジンを通常運転から急激にアイドル運転にしたときに到達する温度が、到達しうる最高ＤＰＦ温度であることが発明者らによって確認されている。そこでこの温度を到達しうる最高ＤＰＦ温度とした。
【００１３】
図１によると、例えばＤＰＦのＰＭ堆積量が２ｇのときは、ＤＰＦのＢＥＤ温度が低ければ(例えばＴ1℃)、エンジンを通常運転から急激にアイドル運転にしても、最高ＤＰＦ温度はあまり高温にならない。ところがＤＰＦのＢＥＤ温度がある程度高温のときに(例えばＴ2℃)、エンジンを通常運転から急激にアイドル運転にすると、ＰＭの燃焼によってＤＰＦの最高温度が上昇することがわかる。
【００１４】
またＤＰＦのＢＥＤ温度が同じでも(例えばＴ1℃)、ＰＭ堆積量が少なければ最高ＤＰＦ温度はあまり高温にならないが(ＰＭ堆積量２ｇのときは最高ＤＰＦ温度がＴ2g℃)、ＰＭ堆積量が多くなるとＰＭが燃焼して最高ＤＰＦ温度が高温になることが分かる(ＰＭ堆積量６ｇのときは最高ＤＰＦ温度がＴ6g℃)。
【００１５】
さて最高ＤＰＦ温度が高温であると、ＤＰＦが溶損する可能性がある。そこで最高ＤＰＦ温度をＤＰＦ溶損温度以下にしなければならない。またＤＰＦを再生するときは、後述のように燃料をポスト噴射して未燃燃料を酸化触媒に供給し排ガス温度を上昇させる。したがって頻繁にＤＰＦの再生制御を行っては、燃費が悪化し、またエンジンオイルを燃料で希釈してしまう。そこでＤＰＦの再生制御はできるだけ制御間隔をあけて再生回数を減らすほうが燃費を向上でき、またエンジンオイルの燃料による希釈を防止できる。そこでエンジン運転状態が変化してＤＰＦの温度が急上昇してもＤＰＦが溶損しないような堆積量であって、できるだけ多量のＰＭを堆積するまで再生間隔をあけることが望ましい。このような考えに基づき、ＤＰＦ再生を開始する基準ＰＭ堆積量を設定している。すなわち、最高ＤＰＦ温度の上限値は、ＤＰＦの仕様によって決まっている。またＤＰＦを再生制御するときに制御可能なＤＰＦＢＥＤ温度にも範囲がある。そこで最高ＤＰＦ温度及びＤＰＦＢＥＤ温度からＤＰＦ再生制御を開始するための閾値が決まり、例えば図１のような特性のＤＰＦでは、ＰＭ堆積量が６ｇに達したら燃料噴射量や噴射時期を制御してＰＭ強制燃焼制御(ＤＰＦ再生制御)を実施する。
【００１６】
ところが運転状態によっては、ＤＰＦに従来よりも多くのＰＭを堆積してもＤＰＦの最高温度がＤＰＦ溶損温度に達しないことが本件発明者らによって知見された。発明者らの鋭意研究によって、この原因がエンジンオイル中の添加剤による不純物や、機械的摩耗から生じる金属粉などの不燃成分であるAsh(灰分)の影響であるとの知見を得た。すなわちAshの堆積によってＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度が遅くなり、図２に示すように、或るＰＭ堆積量におけるＤＰＦの最高温度が低下することが分かったのである。さらにＰＭ燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存するとの知見を得た。この点について図３，図４を参照して詳述する。なお図３は、ディーゼルエンジンの通常運転におけるＤＰＦの作用を説明する模式図であり、図３（Ａ）はＰＭを捕捉する様子を示し、図３（Ｂ）はＰＭを強制燃焼した後のAshの堆積状態を示す。図４は、ディーゼルエンジンの高速走行におけるＤＰＦのAshの堆積状態を示す模式図である。なお図３，図４においてＰＭを白丸で示し、Ashを黒丸で示す。
【００１７】
ＤＰＦは、例えばコージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造である。ＤＰＦには、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。図３（Ａ）に示すように、各流路の入口は、交互に目封じされる。入口が目封じされない流路は、出口が目封じされる。
【００１８】
ＤＰＦに流入した排ガスは、図中の矢印で示すように、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流へ排出される。通常運転時には、図３(Ａ)に示すように、排ガスに含まれるＰＭが、多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。捕捉されたＰＭの一部はＤＰＦで燃焼するものの、ＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)が高温でなければ燃焼量は少なく、ＰＭの燃焼量よりも堆積量のほうが多いこととなる。この状態が継続しＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去する。
【００１９】
ところが、排ガス温度を上昇させて堆積したＰＭを燃焼しても、Ashは燃焼しない。このAshは、図３(Ｂ)に示すようにＤＰＦの下流部(底部)に堆積する。
【００２０】
一方、高速走行時は、排ガス温度が高温で、ＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)も高温になる。この状態では、排ガスに含まれるＰＭがＤＰＦの多孔質薄壁の内側表面で捕捉されると、堆積することなく自然燃焼する。ところがAshは燃焼しない。そのため多孔質薄壁の内側表面には、図４に示すようにAshが堆積する。
【００２１】
このように、本件発明者らによって、ＤＰＦに堆積したＰＭを強制燃焼した場合と、高速走行などによって排ガス温度が高温になることでＰＭが自然燃焼する場合とで、Ashの堆積状態が異なることが知見された。そしてさらに発明者らによって、Ash堆積量が同じでもAshの堆積状態が異なると、ＤＰＦにおけるＰＭ燃焼速度が異なり最高ＤＰＦ温度が異なることが知見された。そのため、Ashの堆積状態が異なっているにもかかわらず、常に一律のＰＭ堆積量でＰＭ強制燃焼制御(ＤＰＦ再生制御)を開始したのでは、再生タイミングが早いことがある、ということを本件発明者らは見いだしたのである。
【００２２】
以上説明したように、発明者らによれば、Ashの堆積量が増えるとＰＭ堆積量が一定でもＰＭ燃焼速度は遅くなり、最高ＤＰＦ温度が低下することが知見された。さらにＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存することが知見された。そこで本発明では、Ashの堆積量及び堆積状態に応じてＰＭ強制燃焼制御(ＤＰＦ再生制御)を開始する基準ＰＭ堆積量を補正して再生開始時期の適正化を図るようにしたのである。
【００２３】
以下では具体的な構成について説明する。図５は、本発明による排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置の一実施形態を示す全体システム図である。
【００２４】
排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置１は、ディーゼルエンジン１０と、吸気通路２１と、スロットルバルブ２２と、排気通路２３と、排ガス再循環装置(Exhaust Gas Recirculation；以下「ＥＧＲ装置」という)３０と、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst；以下「ＤＯＣ」という)４０と、ＤＰＦアッセンブリ５０と、センサ類６１〜６４と、コントローラ７０とを有する。
【００２５】
ディーゼルエンジン１０には、高圧ポンプ１４で高圧化されコモンレール１３に一旦蓄圧された燃料がインジェクタ１２から噴射タイミングに応じて噴射される。
【００２６】
ディーゼルエンジン１０から排出された排ガスの一部がＥＧＲ装置３０を介して吸気通路２１に還流する。ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１にＥＧＲクーラ３２とＥＧＲバルブ３３とを有する。ＥＧＲクーラ３２は排気通路２３から還流する排ガスを冷却する。ＥＧＲバルブ３３は開閉してＥＧＲ量を調整する。ＥＧＲバルブ３３は、コントローラ７０によってデューティ制御される。
【００２７】
ＤＯＣ４０は、ディーゼルエンジン１０の排気通路２３に設けられ、パラジウム、白金などの触媒による酸化作用で粒子状物質を減少させる。ＤＯＣ４０に未燃成分(炭化水素ＨＣ)が流入すると、触媒反応によって高温になった排ガスがＤＯＣ４０から流出する。
【００２８】
ＤＰＦアッセンブリ５０は、ＤＯＣ４０のさらに下流に設けられる。ＤＰＦアッセンブリ５０は、ＤＰＦハウジング５１にＤＰＦ５２を内蔵する。ＤＰＦ５２は、例えばコージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造である。ＤＰＦ５２には、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。各流路の入口は、交互に目封じされる。入口が目封じされない流路は、出口が目封じされる。ＤＰＦ５２に流入した排ガスは、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流へ排出される。排ガスに含まれるＰＭは多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。捕捉されたＰＭの一部はＤＰＦで燃焼するものの、ＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)が高温でなければ燃焼量は少なく、ＰＭの燃焼量よりも堆積量のほうが多いこととなる。この状態が継続しＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去する。
【００２９】
差圧センサ６１は、ＤＰＦハウジング５１の上流室５１ａ(ＤＰＦ５２の入口)及び下流室５１ｂ(ＤＰＦ５２の出口)の差圧を検出し、差圧信号をコントローラ７０に出力する。
【００３０】
ＤＰＦ入口温度センサ６２は、ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinを検出し、入口温度信号をコントローラ７０に出力する。
【００３１】
ＤＰＦ出口温度センサ６３は、ＤＰＦ５２の出口温度Ｔoutを検出し、出口温度信号をコントローラ７０に出力する。
【００３２】
クランク角センサ６４は、ディーゼルエンジン１０のクランクシャフト１１の回転速度を検出する。
【００３３】
コントローラ７０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００３４】
コントローラ７０は、エンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のＰＭ排出量マップに基づいてＰＭ排出量PMoutを検出する。そしてこのＰＭ排出量PMoutに基づいてＰＭ堆積量PMaを推定する。この推定方法の詳細は後述する。そしてコントローラ７０は、このＰＭ堆積量PMaに基づいてＤＰＦ再生時期を判定する。またコントローラ７０は、差圧センサ６１の差圧信号を入力する。コントローラ７０は、ＤＰＦ入口温度センサ６２の入口温度信号及びＤＰＦ出口温度センサ６３の出口温度信号を入力し、これらに基づきＤＰＦ５２のＢＥＤ温度を算出する。コントローラ７０は、エンジンの運転状態から最適な変速段(ギヤ比)を決定し、クランク角センサ６４の信号とあわせて、走行距離を算出する。
【００３５】
またコントローラ７０は、入力信号に基づいてインジェクタ１２及び高圧ポンプ１４を制御して燃料噴射量、噴射時期を調整する。コントローラ７０は、入力信号に基づいてスロットルバルブ２２の開度を調整する。コントローラ７０は、ＥＧＲバルブ３３をデューティ制御する。コントローラ７０は、これらをコントロールすることで空気過剰率（空燃比）を調整（λコントロール）して排ガス中に含まれる未燃成分(炭化水素ＨＣ)を調整し、ＤＯＣ４０から流出する排ガス温度を上昇させてＤＰＦのＢＥＤ温度を高温化してＤＰＦを再生する。
【００３６】
次にコントローラ７０の動作を中心として、本発明による排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置の具体的な動作を説明する。図６は、排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。なおコントローラ７０はこの処理を微少時間（例えば１０ミリ秒）毎に繰り返し実行している。
【００３７】
ステップＳ１において、コントローラ７０は、ＰＭの堆積量ＰＭａを推定する。具体的な推定方法は後述する。
【００３８】
ステップＳ２において、コントローラ７０は、基準ＰＭ堆積量補正値ＰＭHOSを算出する。具体的な算出方法は後述する。
【００３９】
ステップＳ３において、コントローラ７０は、基準ＰＭ堆積量基本値ＰＭ0に基準ＰＭ堆積量補正値ＰＭHOSを加算して補正後基準ＰＭ堆積量ＰＭ1を算出する。なお基準ＰＭ堆積量基本値ＰＭ0は、ＤＰＦが新品であるとき(すなわちAshが堆積していないとき)に、最高ＤＰＦ温度をＤＰＦ溶損温度以下にするためにＤＰＦ再生制御を開始するための閾値であり、例えば図１の特性のＤＰＦであれば６ｇである。
【００４０】
ステップＳ４において、コントローラ７０は、補正後基準ＰＭ堆積量ＰＭ1がＰＭ堆積量限界値ＰＭlimitを超えていないか否かを判定する。超えていなければステップＳ５へ処理を移行し、そうでなければステップＳ６へ処理を移行する。なおＰＭ堆積量限界値ＰＭlimitはＤＰＦ５２で捕捉可能な最大ＰＭ量であり、あらかじめ設定されている。このＰＭ堆積量限界値ＰＭlimitが特許請求の範囲の「実現可能な閾値」に相当する。
【００４１】
ステップＳ５において、コントローラ７０は、ＤＰＦ再生制御を開始するための閾値であるＰＭ堆積量閾値ＰＭcとして補正後基準ＰＭ堆積量ＰＭ1を設定する。
【００４２】
ステップＳ７において、コントローラ７０は、ＤＰＦ再生制御を開始するための閾値であるＰＭ堆積量閾値ＰＭcとしてＰＭ堆積量限界値ＰＭlimitを設定する。
【００４３】
図７は、ＰＭ堆積量推定処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ１１において、コントローラ７０は、エンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のＰＭ排出量マップに基づいてＰＭ排出量PMoutを検出する。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００４５】
ステップＳ１２において、コントローラ７０は、ＤＰＦのＢＥＤ温度及び前回検出されたＰＭ堆積量PMa(前回)を、あらかじめＲＯＭに格納された図１１に示す特性のマップに適用してＰＭ燃焼量PMburnを求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００４６】
ステップＳ１３において、コントローラ７０は、ＰＭ堆積量PMaを以下の式で算出する。
【００４７】
【数１】
2011122596.tif 000003
【００４８】
図８は、基準ＰＭ堆積量補正値ＰＭHOSを求める処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００４９】
ステップＳ２１において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinが基準温度を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２の入口温度（すなわちＤＰＦに流入する排ガス温度）が高温であればあるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しやすくなる。基準入口温度はこのことを判定する。基準入口温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば４５０℃である。ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinが基準温度を超えるときはステップＳ２２に処理を移行し、超えなければステップＳ２４に処理を移行する。
【００５０】
ステップＳ２２において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２のＢＥＤ温度Ｔbedが基準ＢＥＤ温度を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２のＢＥＤ温度（すなわちＤＰＦの内部温度）が高温であればあるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しやすくなる。基準ＢＥＤ温度はこのことを判定する。基準ＢＥＤ温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば６００℃である。ＤＰＦ５２のＢＥＤ温度Ｔbedが基準温度を超えるときはステップＳ２３に処理を移行し、超えなければステップＳ２４に処理を移行する。
【００５１】
ステップＳ２３において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２のＰＭ堆積量ＰＭaが基準堆積量を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２の内部にＰＭが堆積していればいるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しにくくなる。基準堆積量はこのことを判定する。基準堆積量はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば０グラムである。ＤＰＦ５２のＰＭ堆積量ＰＭaが基準堆積量を超えるときはステップＳ２４に処理を移行し、超えなければステップＳ２５に処理を移行する。
【００５２】
ステップＳ２４において、コントローラ７０は、底部堆積処理を実行する。詳細は後述する。
【００５３】
ステップＳ２５において、コントローラ７０は、壁面堆積処理を実行する。詳細は後述する。
【００５４】
ステップＳ２６において、コントローラ７０は、基準ＰＭ堆積量補正値ＰＭHOSを以下の式で求める
【００５５】
【数２】
2011122596.tif 000004
【００５６】
図９は、底部堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００５７】
ステップＳ２４１において、コントローラ７０は、エンジン回転速度信号、変速段信号に基づいて、走行距離を算出する。
【００５８】
ステップＳ２４２において、コントローラ７０は、前回が壁面堆積モードであったか否かを判定する。前回が壁面堆積モードであったときはステップＳ２４３に処理を移行し、壁面堆積モードでなければ、この処理を一旦抜ける。
【００５９】
ステップＳ２４３において、コントローラ７０は、走行距離を、あらかじめＲＯＭに格納された図１２に示す特性のマップに適用してＤＰＦ５２に流入したAsh量(Ash0)を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００６０】
ステップＳ２４４において、コントローラ７０は、底部堆積Ash量Ash1を以下の式で求める。なおこの底部堆積Ash量Ash1が特許請求の範囲の「第１の積算値」に相当する。
【００６１】
【数３】
2011122596.tif 000005
【００６２】
ステップＳ２４５において、コントローラ７０は、底部堆積Ash量Ash1を、あらかじめＲＯＭに格納された図１３（Ａ）に示す特性のマップに適用して底部Ash影響補正値HOS1を求める。なおこの底部Ash影響補正値HOS1が特許請求の範囲の「第１補正値」に相当する。
【００６３】
ステップＳ２４６においてコントローラ７０は走行距離をリセットし、ステップＳ２４７において前回モードMODEzを１に変更する。
【００６４】
図１０は、壁面堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００６５】
ステップＳ２５１において、コントローラ７０は、エンジン回転速度信号、変速段信号に基づいて、走行距離を算出する。
【００６６】
ステップＳ２５２において、コントローラ７０は、前回が底部堆積モードであったか否かを判定する。前回が底部堆積モードであったときはステップＳ２５３に処理を移行し、底部堆積モードでなければ、この処理を一旦抜ける。
【００６７】
ステップＳ２５３において、コントローラ７０は、走行距離を、あらかじめＲＯＭに格納された図１２に示す特性のマップに適用してＤＰＦ５２に流入したAsh量(Ash0)を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００６８】
ステップＳ２５４において、コントローラ７０は、壁面堆積Ash量Ash2を以下の式で求める。なおこの壁面堆積Ash量Ash2が特許請求の範囲の「第２の積算値」に相当する。
【００６９】
【数４】
2011122596.tif 000006
【００７０】
ステップＳ２５５において、コントローラ７０は、壁面堆積Ash量Ash2を、あらかじめＲＯＭに格納された図１３（Ｂ）に示す特性のマップに適用して壁面Ash影響補正値HOS2を求める。なおこの壁面Ash影響補正値HOS2が特許請求の範囲の「第２補正値」に相当する。
【００７１】
ステップＳ２５６においてコントローラ７０は走行距離をリセットし、ステップＳ２５７において前回モードMODEzを２に変更する。
【００７２】
以上詳細に説明したように、発明者らによれば、Ashの堆積量が増えるとＰＭ堆積量が一定でもＰＭ燃焼速度は遅くなり、最高ＤＰＦ温度が低下することが知見された。さらにＤＰＦ内のＰＭ燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存することが知見された。そこで本発明では、Ashの堆積量及び堆積状態に応じてＰＭ強制燃焼制御(ＤＰＦ再生制御)を開始する基準ＰＭ堆積量を補正することで、Ashが堆積しているほど再生間隔を延長し、再生時期の適正化を図るようにしたのである。このため燃費の悪化や、ＤＰＦ再生時の燃料ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈を抑制できるのである。
【００７３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００７４】
例えば、ＤＰＦのＢＥＤ温度は、ＤＰＦにセンサを取り付けて検出してもよい。また各マップは一例に過ぎず、実験によって適宜選択すればよい。
【００７５】
また上記実施形態においては、エンジンとしてディーゼルエンジンを一例に挙げて説明してるが、ガソリンエンジンであってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１ 排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置
１０ ディーゼルエンジン
５０ ＤＰＦアッセンブリ
５２ ＤＰＦ(ディーゼルパティキュレートフィルタ；排ガス浄化フィルタ)
６１ 差圧センサ
６２ ＤＰＦ入口温度センサ
６３ ＤＰＦ出口温度センサ
７０ コントローラ
ステップＳ７〜Ｓ８ フィルタ再生時期制御手段／フィルタ再生時期制御工程
ステップＳ２４，Ｓ２５ 不燃成分状態検出手段／不燃成分状態検出工程
【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】
2011122596.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、 前記排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するための基準パティキュレート堆積量の基本値を設定する基本値設定手段と、 エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ手段と、 前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定手段と、 エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ手段と、 前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定手段と、 前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記基準パティキュレート堆積量基本値を補正する基準値補正手段と、 前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出手段と、 前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量が、前記基準値補正手段で補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、前記排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するフィルタ再生時期制御手段と、を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項２】
前記第１補正値設定手段は、前記第１の積算値の増加に対して略一定の割合で増加するように第１補正値を設定し、 前記第２補正値設定手段は、前記第２の積算値の増加に対して増加割合が減少するように第２補正値を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項３】
前記第１カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が所定量よりも多いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、 前記第２カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が前記所定量よりも少ないエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項４】
エンジンの排ガス温度を検出する排ガス温度検出手段を有し、 前記第１カウントアップ手段は、前記排ガス温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、 前記第２カウントアップ手段は、前記排ガス温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項５】
前記排ガス浄化フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、 前記第１カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、 前記第２カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。
【請求項６】
エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するための基準パティキュレート堆積量の基本値を設定する基本値設定工程と、 エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ工程と、 前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定工程と、 エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ工程と、 前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定工程と、 前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記基準パティキュレート堆積量基本値を補正する基準値補正工程と、 前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出工程と、 前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量が、前記基準値補正工程で補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、前記排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するフィルタ再生時期制御工程と、を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】  本発明は、エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するための基準パティキュレート堆積量の基本値を設定する基本値設定手段と、エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ手段と、第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定手段と、エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ手段と、第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定手段と、第１補正値及び第２補正値に基づいて基準パティキュレート堆積量基本値を補正する基準値補正手段と、排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出手段と、排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量が、基準値補正手段で補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するフィルタ再生時期制御手段と、を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置である。