(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンの運転者がＰＭの堆積量を容易に認識でき、計画的なＤＰＦの再生作業ができ、かつＰＭの堆積しにくい運転状態を運転者が把握しやすいディーゼルエンジンのＰＭ堆積量演算表示装置を提供する。【解決手段】ディーゼルパティキュレートフィルタ３（ＤＰＦ）を備えたディーゼルエンジン１の回転数Ｎと負荷ＬからＰＭ発生量を計算するＰＭ発生量計算装置１２ａと、ＰＭ発生量を積算してＰＭ堆積量を計算するＰＭ堆積量計算装置１２ｂと、ＤＰＦ直前の排気温度ＴからＰＭ燃焼量を計算するＰＭ燃焼量計算装置１２ｃと、ＰＭ堆積量を表示するＰＭ堆積量表示装置１４ａとを備える。ＰＭ堆積量計算装置１２ｃは、ＰＭ堆積量とＰＭ燃焼量から残存するＰＭ堆積量を計算する。【選択図】図１
2011117373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンの回転数と負荷からＰＭ発生量を計算するＰＭ発生量計算装置と、
前記ＰＭ発生量を積算してＰＭ堆積量を計算するＰＭ堆積量計算装置と、
前記ＰＭ堆積量を表示するＰＭ堆積量表示装置とを備えた、ことを特徴とするディーゼルエンジンのＰＭ堆積量演算表示装置。
【請求項２】
ディーゼルエンジンの排気温度からＰＭ燃焼量を計算するＰＭ燃焼量計算装置を備え、
前記ＰＭ堆積量計算装置は、直前のＰＭ堆積量と前記ＰＭ燃焼量から残存するＰＭ堆積量を計算する、ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのＰＭ堆積量演算表示装置。
【請求項３】
さらに、ディーゼルエンジンの排気温度、ディーゼルパティキュレートフィルタの差圧、ＰＭ堆積量の上限アラーム、ＰＭ再生中、又は再生終了を示す表示装置のいずれか１又は２以上を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのＰＭ堆積量演算表示装置。
【請求項４】
さらに、前記ＰＭ堆積量表示装置は、ＰＭ堆積量の積算データと運転により積算したＰＭ積算蓄積情報からＰＭ積算量閾値（上限アラーム値）に達するまでの残りの運転可能時間を推定し、これを表示する、ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのＰＭ堆積量演算表示装置。
【請求項５】
前記ＰＭ堆積量表示装置は、ＰＭ堆積量の変化量を表示し、ディーゼルエンジンの運転条件におけるＰＭ燃焼状況を表示する、ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのＰＭ堆積量演算表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンのディーゼルパティキュレートフィルタにおける微粒子堆積量を演算し表示するＰＭ堆積量演算表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンでは、排気中に含まれるカーボン等の排気微粒子（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を除去するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）が通常搭載される。
このＤＰＦは、排気微粒子（ＰＭ）の堆積量が所定量に達した際には、堆積しているＰＭを燃焼させて除去することによりＤＰＦを再生することができる。
【０００３】
上述したディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）に関し、例えば特許文献１，２が既に提案されている。
【０００４】
特許文献１は、ディーゼルエンジンの微粒子捕集フィルタにおける微粒子堆積量を、運転条件等に左右されずに正確に推定することを目的とする。
そのため、特許文献１の方法は、排気微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタを排気通路に介装してなるエンジンの排気浄化装置において、エンジンの新気流量と燃料噴射量とを用いて排気流量Ｑを求め、微粒子捕集フィルタの前後圧力差ΔＰと上記排気流量Ｑとを用いて微粒子捕集フィルタ入口側の排気圧力Ｐを求め、微粒子捕集フィルタの温度Ｔと上記排気圧力Ｐとを用いて排気密度ρを求め、この排気密度ρと上記排気流量Ｑとを用いて微粒子捕集フィルタの等価面積基本値を求め、上記排気流量Ｑと微粒子捕集フィルタの温度Ｔとをパラメータとして、補正係数Ｋを求め、この補正係数Ｋを上記等価面積基本値に乗じて、上記微粒子捕集フィルタの等価面積Ａを求めるものである。
【０００５】
特許文献２は、灰分の堆積量の変化を盛り込みパティキュレート過堆積のしきい値を変化させてパティキュレート過堆積の有無を判断することを可能として、パティキュレート過堆積によるＤＰＦの故障の有無判定精度を向上することを目的とする。
そのため、特許文献２では、ＤＰＦに捕集されたパティキュレートを燃焼させて再生するＤＰＦ再生処理制御手段において、車両走行時にＤＰＦを自動再生する自動再生実施点の差圧値Ｐｄと堆積灰分量との関係線を予め設定するとともに、灰分（アッシュ）量がゼロの新品状態において定められるパティキュレート過堆積しきい値をパティキュレート過堆積の初期しきい値とし、差圧計測値に相当する自動再生差圧値及び該差圧値に対応する灰分量により初期しきい値を補正して算出した補正しきい値を用いてパティキュレート過堆積の有無を判断するように構成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４８７３８号公報、「エンジンの排気浄化装置および微粒子捕集フィルタの微粒子堆積状態判定方法」
【特許文献２】特開２００７−２７０６９５号公報、「パティキュレートフィルタの再生処理制御方法及び再生処理制御装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のＤＰＦでは、ＰＭの堆積を検出すると自動的に強制燃焼させてＤＰＦを再生していた。しかし、ＤＰＦの再生には１５〜２０分間を要するため、作業中に強制再生が開始されるとその作業を中断せざるを得ない問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ディーゼルエンジンの運転者がＰＭの堆積量を容易に認識でき、計画的なＤＰＦの再生作業ができ、かつＰＭの堆積しにくい運転状態を運転者が把握しやすいディーゼルエンジンのＰＭ堆積量演算表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンの回転数と負荷からＰＭ発生量を計算するＰＭ発生量計算装置と、
前記ＰＭ発生量を積算してＰＭ堆積量を計算するＰＭ堆積量計算装置と、
前記ＰＭ堆積量を表示するＰＭ堆積量表示装置とを備えた、ことを特徴とするディーゼルエンジンのＰＭ堆積量演算表示装置が提供される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、ディーゼルエンジンの排気温度からＰＭ燃焼量を計算するＰＭ燃焼量計算装置を備え、
前記ＰＭ堆積量計算装置は、直前のＰＭ堆積量と前記ＰＭ燃焼量から残存するＰＭ堆積量を計算する。
【００１１】
さらに、ディーゼルエンジンの排気温度、ディーゼルパティキュレートフィルタの差圧、ＰＭ堆積量の上限アラーム、ＰＭ再生中、又は再生終了を示す表示装置のいずれか１又は２以上を備える、ことが好ましい。
【００１２】
さらに、前記ＰＭ堆積量表示装置は、ＰＭ堆積量の積算データと運転により積算したＰＭ積算蓄積情報からＰＭ積算量閾値（上限アラーム値）に達するまでの残りの運転可能時間を推定し、これを表示する。
【００１３】
前記ＰＭ堆積量表示装置は、ＰＭ堆積量の変化量を表示し、ディーゼルエンジンの運転条件におけるＰＭ燃焼状況を表示する。
【発明の効果】
【００１４】
上記本発明の構成によれば、ＰＭ堆積量を表示するＰＭ堆積量表示装置を備えるので、ディーゼルエンジンの運転者がＰＭの堆積量を容易に認識でき、計画的なＤＰＦの再生作業ができる。
また、ＰＭ発生量計算装置、ＰＭ堆積量計算装置およびＰＭ燃焼量計算装置により、エンジンの運転中およびＰＭ再生中において、ＰＭ堆積量を常に計算して表示されるので、ＰＭが再生しやすい運転状況、すなわちＰＭの堆積しにくい運転状態を運転者が把握して学習することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のＰＭ堆積量演算表示装置を備えたエンジンの全体構成図である。
【図２】ＰＭ発生量（Ａ）とＰＭ燃焼量（Ｂ）の特性図である。
【図３】本発明のＰＭ堆積量演算表示装置の作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明のＰＭ堆積量演算表示装置１０を備えたディーゼルエンジンの全体構成図である。
この図において、１はディーゼルエンジン、２はディーゼルエンジンの排気管、３はディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、４はＤＰＦ再生装置、５はディーゼルエンジン１の回転数検出器、６はディーゼルエンジン１の負荷検出器、７は燃料流量検出器、８は温度検出器、９は差圧検出器である。
【００１８】
ディーゼルエンジン１は、ＤＰＦ３とＤＰＦ再生装置４を備えている限りで、トラック、トラクタ、乗用車用のいずれであってもよい。
ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３は、排気微粒子（ＰＭ）を捕集する。ＤＰＦ再生装置４は、図示しない再生スイッチをＯＮすることにより、排気管２内の排気ガスを再生可能な温度まで加熱するようになっている。
【００１９】
回転数検出器５は、エンジンの回転数Ｎ（１分間当たりの回転数：ｒｐｍ）を検出する。負荷検出器６は、エンジンの負荷Ｌを検出する。この負荷Ｌは、エンジンの動力伝達系統に取り付けられたトルク計であるのがよい。
燃料流量検出器７は、エンジンに供給される燃料流量ｑを検出する。温度検出器８は、ＤＰＦ３の直前の排気温度Ｔを検出する。また、これと併用してＤＰＦ３の直後、又はＤＰＦ内部の排気温度を検出してもよい。
差圧検出器９は、ＤＰＦ３の上流側と下流側の差圧ΔＰを検出する。
【００２０】
上述した回転数検出器５、負荷検出器６、燃料流量検出器７、温度検出器８、及び差圧検出器９の検出出力は、本発明のＰＭ堆積量演算表示装置１０に入力される。
【００２１】
図１において、本発明のＰＭ堆積量演算表示装置１０は、ＰＭ堆積量演算装置１２とＰＭ表示装置１４からなる。
ＰＭ堆積量演算装置１２は、例えばコンピュータ（ＰＣ）であり、ＰＭ発生量計算装置１２ａ、ＰＭ堆積量計算装置１２ｂ、及びＰＭ燃焼量計算装置１２ｃを備える。
【００２２】
また、ＰＭ表示装置１４は、ディーゼルエンジン１を搭載した車両（トラック、トラクタ、乗用車）に設けられた表示盤であり、ＰＭ堆積量表示装置１４ａと、ディーゼルエンジンの排気温度Ｔ、ＤＰＦ３の差圧ΔＰ、ＰＭ堆積量の上限アラーム、ＰＭ再生中、又は再生終了を示す表示装置のいずれか１つ以上を備える。
【００２３】
さらに、ＰＭ堆積量表示装置１４ａは、ＰＭ堆積量の積算データと運転により積算したＰＭ積算蓄積情報からＰＭ積算量閾値（上限アラーム値）に達するまでの残りの運転可能時間を推定し、これを表示する。
またＰＭ堆積量表示装置１４ａは、ＰＭ堆積量の変化量を表示し、ディーゼルエンジンの運転条件におけるＰＭ燃焼状況を表示する。
【００２４】
図２（Ａ）はＰＭ発生量の特性図、図２（Ｂ）はＰＭ燃焼量の特性図である。
図２（Ａ）に示すように、ディーゼルエンジン１からのＰＭ発生量は、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｌから一義的に決まり、この特性はエンジン毎に予め求めることができる。以下この関係を、ＰＭ発生量＝ｆ（Ｎ，Ｌ）・・・（１）と示す。
なお、この関係の代わりに、燃料流量ｑ、エンジンの回転数Ｎ及びエンジンの負荷Ｌを用いてＰＭ発生量を算出してもよい。
【００２５】
また、図２（Ｂ）に示すように、ＰＭ再生中におけるＰＭ燃焼量は、排気温度Ｔから一義的に決まり、この特性はＤＰＦ毎に予め求めることができる。以下この関係を、ＰＭ燃焼量＝ｇ（Ｔ）・・・（２）と示す。
なお、この排気温度Ｔは、ＤＰＦ３の直前の排気温度が好ましいが、これと併用又はこれに替えて、ＤＰＦ３の直後、又はＤＰＦ内部の排気温度を用いてもよい。
【００２６】
図３は、本発明のＰＭ堆積量演算表示装置１０の作動説明図である。この図に示すように、本発明のＰＭ堆積量演算表示装置１０の作動は、エンジン運転中においてＳ１〜Ｓ１０の各ステップからなる。
【００２７】
ステップＳ１では、ＰＭ発生量計算装置１２ａにより、エンジン運転中においてエンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｌから単位時間当たりのＰＭ発生量を連続的に計算する。なお燃料流量ｑを併用してもよい。
【００２８】
ステップＳ２では、ＰＭ堆積量計算装置１２ｂにより、エンジン運転中において単位時間当たりのＰＭ発生量を積算してＰＭ堆積量を計算する。
計算したＰＭ堆積量は、ステップＳ１０において、ＰＭ堆積量表示装置１４ａにより表示する。このステップＳ１０において、排気温度、残りの運転可能時間、ＰＭ堆積量の変化量、ＰＭ燃焼状況、ＰＭ再生中、ＰＭ堆積量の上限、ＰＭ堆積量の下限、等を同時に表示してもよい。
【００２９】
また、ステップＳ８において、ＰＭ堆積量が予め設定した上限に達している場合には、ステップＳ９で上限アラームを表示する。なお、上限に達していない場合には、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ１０を継続して実施する。
【００３０】
ステップＳ１０におけるＰＭ堆積量の表示、又はステップＳ９における上限アラームから、運転者が、図示しない再生スイッチをＯＮすることにより、ステップＳ３でＤＰＦ再生がＹＥＳとなり、ＤＰＦ再生装置４が作動して排気管２内の排気ガスを再生可能な温度Ｔまで加熱する。
【００３１】
ステップＳ４では、ＤＰＦ再生中において、ＰＭ燃焼量計算装置１２ｃにより、排気温度Ｔから単位時間当たりのＰＭ燃焼量を計算する。排気温度Ｔは、ＤＰＦ３の直前の排気温度が好ましいが、これと併用又はこれに替えて、ＤＰＦ３の直後、又はＤＰＦ内部の排気温度を用いてもよい。
次いで、ステップＳ５において、直前のＰＭ堆積量と計算したＰＭ燃焼量から残存するＰＭ堆積量を計算する。
計算したＰＭ堆積量は、ステップＳ１０において、ＰＭ堆積量表示装置１４ａにより、前述した排気温度、残りの運転可能時間、ＰＭ積算量の変化量、ＰＭ燃焼状況、ＰＭ再生中、ＰＭ堆積量の上限、ＰＭ堆積量の下限、等の表示と共に表示する。
【００３２】
また、ステップＳ６において、ＰＭ堆積量が予め設定した下限に達している場合には、ステップＳ７で再生終了を表示する。再生終了の表示と同時にエンジンを自動停止するようにしてもよい。
なお、下限に達していない場合には、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ１０を継続して実施する。
【００３３】
また、運転者が、図示しない再生スイッチをＯＮしない場合でも、エンジンの排気温度Ｔが所定の再生温度に達している場合には、ステップＳ３で再生（ＹＥＳ）と判断し、上述したステップＳ４，Ｓ５，Ｓ１０を実施してもよい。
【００３４】
上述した本発明の構成によれば、ＰＭ堆積量を表示するＰＭ堆積量表示装置１４ａを備えるので、ディーゼルエンジンの運転者がＰＭの堆積量を容易に認識でき、計画的なＤＰＦの再生作業ができる。
また、ＰＭ発生量計算装置１２ａとＰＭ堆積量計算装置１２ｂにより、エンジンの運転中、ＰＭ堆積量を常に計算して表示されるので、ＰＭが再生しやすい運転状況、すなわちＰＭの堆積しにくい運転状態を運転者が把握して学習することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ディーゼルエンジン、２  排気管、
３  ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、
４  ＤＰＦ再生装置、５  回転数検出器、
６  負荷検出器、７  燃料流量検出器、
８  温度検出器、９  差圧検出器、
１０  ＰＭ堆積量演算表示装置、
１２  ＰＭ堆積量演算装置、
１２ａ  ＰＭ発生量計算装置、
１２ｂ  ＰＭ堆積量計算装置、
１２ｃ  ＰＭ燃焼量計算装置、
１４  ＰＭ表示装置、
１４ａ  ＰＭ堆積量表示装置
【図１】
2011117373.tif 000003
【図２】
2011117373.tif 000004
【図３】
2011117373.tif 000005