(57)【要約】【課題】ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）に入る微粒子物質を測定し、且つ、ＤＰＦから漏れる微粒子物質を測定し、ＤＰＦの復旧時期を正確に定める。【解決手段】１つが除去装置の上流に配置され、もう一方が除去装置の下流に配置された、２つの微粒子物質センサを有する一体型ＤＰＦの装荷及び故障センサである。センサは、除去装置の前縁及び後縁に一体化されている。２つの微粒子物質センサをＤＰＦと一体化することは、除去装置上に収集された微粒子物質は、推定ではなくて、測定されることになるため、ＤＰＦを復旧する間の間隔を適正なものとすることを許容する。上流センサは、除去装置に入る微粒子物質の量を決定する。装荷のため第一のセンサを使用することに加えて、除去装置の後側面における第二のセンサを使用してＤＰＦを突破する状態を決定することができる。第二のセンサは、除去装置から漏れる微粒子物質を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型ＤＰＦの装荷及び故障センサ装置において、
エンジンからの排気排出物を輸送する排気系と、
前記排気系内に配設されたディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）と、
前記排気の一部分を前記エンジン内に再循環して戻すエンジンガスの再循環（ＥＧＲ）系と、
前記ＤＰＦに入る微粒子物質を測定する第一のセンサであって、前記ＤＰＦの上流側に配置することのできる前記第一のセンサと、
前記ＤＰＦから漏れる微粒子物質を測定する第二のセンサであって、前記ＤＰＦの下流側に配置することのできる前記第二のセンサとを備える、一体型ＤＰＦの装荷及び故障センサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ装置において、前記第一及び第二のセンサは、前記ＤＰＦの前縁及び後縁にそれぞれ一体化される、センサ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ装置において、前記第一及び第二のセンサは、複数の金網電極を備える、センサ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサ装置において、前記第一及び第二のセンサは、前記ＤＰＦの前縁及び後縁にそれぞれ一体化される、センサ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ装置において、前記第一のセンサは、ＤＰＦユニットの装荷状態の検出、ＤＰＦユニットの故障の検出及びＤＰＦユニットの復旧の時期の検出の少なくとも１つのために使用される、センサ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のセンサ装置において、前記第二のセンサは、ＤＰＦユニットの故障の検出のために使用することができる、センサ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のセンサ装置において、前記第一及び第二のセンサは、前記ＤＰＦの前縁及び後縁にそれぞれ一体化され、前記第一及び第二のセンサは、複数の金網電極を備える、センサ装置。
【請求項８】
一体型ＤＰＦの装荷及び故障センサ装置において、
エンジンからの排気排出物を輸送する排気系と、
前記排気系内に配設されたディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）と、
前記排気の一部分を前記エンジン内に再循環して戻すエンジンガスの再循環（ＥＧＲ）系と、
前記ＤＰＦの前縁及び後縁内に一体化されて、前記ＤＰＦに入る微粒子物質を測定する第一のセンサであって、前記ＤＰＦの上流側に配置することのできる前記第一のセンサと、
前記ＤＰＦの前縁及び後縁内に一体化されて、前記ＤＰＦから漏れる微粒子物質を測定する第二のセンサであって、前記ＤＰＦの下流側に配置することのできる前記第二のセンサとを備える、センサ装置。
【請求項９】
ＤＰＦに入り且つＤＰＦから漏れる微粒子物質の量を測定する方法において、
ＥＧＲ装置を使用してエンジンからの排気ガスを再循環させるステップと、
排気ガスを前記ＤＰＦの前縁に配置された第一のセンサまで通過させ、ＰＭを除去するステップと、
前記ＤＰＦに入るＰＭの量を測定するステップと、
前記ＤＰＦの作動時間にわたって前記ＤＰＦに入る前記ＰＭの量を積算することにより前記ＤＰＦに入るＰＭの全量を決定するステップと、
前記ＰＭの全質量に基づき前記ＤＰＦの復旧及び装荷を実行するステップと、
排気ガスを前記ＤＰＦの後縁に配置された第二のセンサまで通過させるステップと、
前記第二のセンサを使用して前記ＤＰＦから漏れるＰＭの別の量を測定するステップとを備える、ＤＰＦに入り且つＤＰＦから漏れる微粒子物質の量を測定する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記ＤＰＦの作動時間にわたって前記ＤＰＦから漏れる前記ＰＭの別の量を積算することにより前記ＤＰＦから漏れるＰＭの別の全質量を決定するステップと、
前記ＰＭの別の全質量に基づきＤＰＦの故障を決定するステップとを更に備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施の形態は、全体として、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）に関する。実施の形態は、また、ＤＰＦに入り且つＤＰＦから漏れる微粒子物質の量を測定する分野にも関する。実施の形態は、更に、一体型ＤＰＦの装荷及び故障センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンのような燃焼機関からの排気ガスは、その全てが空気汚染を引き起こす、主として、炭素、煤、可溶性有機質成分（ＳＯＦ）及び同様のものから成る微粒子物質（ＰＭ）を保持している。排気の浄化装置において、排気ガス中に保持されたＰＭを収集するため、微粒子除去装置がディーゼルエンジンの排気マニホルダ内に配置されている。例えば、微粒子除去装置として、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）又はディーゼル微粒子−ＮＯｘ減少装置（ＤＰＮＲ）触媒が使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＰＭを収集するため微粒子除去装置が使用される場合、また、収集したＰＭの堆積量が増大した場合、微粒子除去装置が詰まる可能性がある。除去装置が詰まったならば、微粒子除去装置を通る排気ガスの圧力降下程度が増し、また、これに相応してエンジンの排気ガスの背圧が上昇し、その結果、エンジン出力が減少し且つ、燃料効率が低下する可能性がある。
【０００４】
その他の先行技術において、微粒子除去装置により収集され（除去装置上に堆積した）ＰＭの量が特定のレベルに達した時点にて排気の温度が上昇し、このため、微粒子除去装置を復旧させるため微粒子除去装置上のＰＭを、燃焼させ且つ除去する。
【０００５】
更にその他の技術において、連続再生式ＤＰＦ装置内にて堆積したＰＭの量が所定の値を超えたとき、内燃機関の最高燃料噴射量を制限し且つ、排気ガスの量の大幅な増加を回避することにより、内燃機関の連続再生式ＤＰＦ装置が劣化するのを防止することのできる内燃機関の排気ガス浄化装置が提供されている。
【０００６】
乗物のディーゼルエンジンの排気通路内に設けられたディーゼル微粒子除去装置内の微粒子物質の堆積量を推定することが開示されている。乗物の速度が所定の乗物の速度を越えたとき、除去装置の上流及び下流の圧力差に基づいて微粒子物質の堆積量が推定される、差圧法が適用される。乗物の速度が所定の乗物の速度を超えない場合、ディーゼルエンジンの装荷及び回転速度から決定されたインクリメント値を累計することにより微粒子物質の堆積量が推定される、累計法が適用される。差圧法から累計法に切り換えるとき、差圧法にて決定された微粒子物質の堆積量が累計法の初期値として使用され、このため、微粒子物質の堆積量を正確に決定することができる。
【０００７】
ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）の装荷状態を決定するための先行技術の方法は、エンジンの性能から微粒子物質の濃度を決定することと、次に、時間にわたる粒子の積算した質量を推定することとから成っている。積算した推定濃度に達したとき、ＤＰＦを復旧して収集したディーゼル煤を燃焼させる。収集した粒子質量の推定値は、エンジンの性能及び経年に基づく誤りを含んでいる。ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）から収集した微粒子物質を除去する方法は、エンジンからの微粒子物質の推定量を利用する。この推定は、エンジンの作動時間を決定し且つ、エンジンの作動状態を推定することにより行われる。推定は、除去装置を必要以上に復旧させ又は、復旧時点の間に遥かにより多量の微粒子物質が除去装置上に収集することを許容する可能性がある。
【０００８】
除去装置が過度に詰まったとき、煤を除去装置から除去する、除去装置の再生サイクルを実行すべき時を決定するため、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）内の煤の装荷レベルを測定する必要がある。また、被着層の不良（破断、焼損等）のため、除去装置が十分に機能せず、このため、復旧を成功裏に実行することができないかどうかも決定する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の概要は、開示した実施の形態に独特の革新的特徴の幾つかを理解することを容易にするため掲げたものであり、完全に説明することを意図するものではない。本発明の色々な形態の完全な理解は、明細書の全体、請求項、図面及び要約書の全体を参照することにより可能である。
【００１０】
このため、本発明の１つの形態は、改良されたＤＰＦ装置を提供することである。
本発明の別の形態は、ＤＰＦに入り且つＤＰＦから漏れる微粒子物質の量を測定することである。
【００１１】
本発明の更なる実施の形態は、一体型ＤＰＦの装荷及び故障センサを提供することである。
上述した形態及びその他の目的並びに有利な点は、本明細書に記載したように実現することができる。ＤＰＦ装置は、１つが除去装置の上流に配置され、他方が除去装置の下流に配置された２つの微粒子物質センサを有している。これらのセンサは、除去装置の前縁及び後縁内に一体化される。２つの微粒子物質センサをＤＰＦと一体化することは、除去装置上に収集した微粒子物質が推定ではなくて、測定されるから、復旧する間の間隔を適正にすることを許容するであろう。上流センサは、除去装置に入る微粒子物質の量を決定する。装荷に対して第一のセンサを使用することに加えて、除去装置の後側面にある第二のセンサは、ＤＰＦを突破する状態を決定するため使用することができる。第二のセンサは、除去装置から漏れる微粒子物質を測定する。
【００１２】
センサは、ＤＰＦの上流面及び下流面に接着させた金網電極から成っている。上流電極の電極形態は、ＤＰＦユニットの装荷及びＤＰＦユニットの復旧時期を検出する能力を向上させる。下流電極の増大した面積は、故障したユニットからＤＰＦを通って出るであろう少量の微粒子を感知する能力を向上させることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
幾つかの図の全体を通じて同一又は機能上同様の要素を同様の参照番号にて表示し、また、本明細書に組み込まれ且つ、本明細書の一部を構成する添付図面は、実施の形態を更に示すものであり、詳細な説明と共に、本明細書に開示した実施の形態を説明する作用を果たすものである。
【００１４】
これらの非限定的な例にて説明した特定の値及び形態は、変更可能であり、また、単に少なくとも１つの実施の形態を示すため言及したものであり、その範囲を限定することを意図するものではない。
【００１５】
図１には、１つの好ましい実施の形態に従って具体化することのできるＤＰＦ装置１００の概略図が示されている。装置１００は、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）１４５を有する排気系１２０の一部分と接続されたエンジン１０５を備えている。ＰＭセンサ１４０、１５０は、ＤＰＦ１４５に入り且つＤＰＦ１４５から漏れるＰＦの量を測定すべく除去装置１４５の両側部にそれぞれ配置されている。信号エレクトロニクスパッケージ体１２５は、装置１００の全体的な作動を制御し且つ管理する制御装置１３０を有している。信号エレクトロニクスパッケージ体１２５は、センサ１４０、１５０、エンジン１０５及び除去装置の状態を決定する関連する情報を提供することのできる任意のその他のセンサ又は装置と電気的に接続されている。ＥＧＲ装置１１０は、エンジン１０５からの排気ガスを再循環させるためＥＧＲ弁１３５及びＥＧＲ冷却器１１５を有している。弁１３５は、エンジン内に導入して戻される排気ガスの量を調節する。冷却器１１５は、排気ガスを未燃焼の燃料を凝縮させる特定の温度に冷却する。
【００１６】
図２には、１つの代替的な実施の形態に従って具体化することのできる、図１に示したＤＰＦ１４５の斜視図２００が示されている。ＤＰＦ１４５は、除去装置１４５の上流及び下流にそれぞれ配置された微粒子物質センサ１４０、１５０を有している。センサ１４０、１５０は、除去装置１４５の前縁及び後縁に一体化されている。微粒子物質センサ１４０、１５０をＤＰＦ１４５と一体化することは、除去装置１４５上にて収集された微粒子物質は、推定ではなくて測定されるため、復旧する間の間隔を適正にすることを許容することになる。センサ１４０は、除去装置１４５に入る微粒子物質の量を決定する。装荷のためセンサ１４０を使用することに加えて、除去装置１４５の後側面におけるセンサ１５０を使用して、ＤＰＦ１４５を突破する状態を決定することができる。センサ１５０は、除去装置１４５から漏れる微粒子物質を測定する。
［００２２］  図３には、１つの代替的な実施の形態に従って、ＤＰＦ１４５に入り且つＤＰＦ１４５から漏れる微粒子物質の量を測定する論理的な作動ステップを示す、高位流れ図３００が示されている。ブロック３０５にて説明したように、エンジン１０５からの排気ガスは、ＥＧＲ装置１１０を使用して再循環させることができる。ブロック３１０にて示したように、排気ガスは、ＰＭを除去し得るよう、ＤＰＦ１４５の前縁に配置されたＰＭセンサ１４０まで通過させることができる。ブロック３１５にて示したようにＰＤＦ１４５に入るＰＭの量を測定することができる。
【００１７】
ブロック３２０にて説明したように、ＤＰＦ１４５に入るＰＭの全質量は、ＤＰＦ１４５の作動時間にわたってＤＰＦ１４５に入るＰＭの量を積算することにより計算することができる。ブロック３２５にて説明したように、適宜な時点にてＤＰＦ１４５を復旧することは、ＰＤＦに入ると決定されたＰＭの全質量に基づいて実行することができる。次に、排気ガスは、ブロック３３０にて説明したように、ＤＰＦ１４５の後縁に配置されたＰＭセンサ１５０まで通過させることができる。ブロック３３５にて説明したように、ＤＰＦ１４５を通過するＰＭの量は、ＤＰＦ１４５の後縁に配置されたＰＭセンサ１５０を使用して測定することができる。ブロック３４０にて示したように、ＤＰＦ１４５の作動時間にわたってＤＰＦ１４５に入るＰＭの量を積算することにより、ＤＰＦ１４５から漏れるＰＭの全質量を決定することができる。最後に、ブロック３４５にて説明したように、ＰＤＦから漏れると決定されたＰＭの全質量に基づきＤＰＦ１４５の故障を決定することができる。
【００１８】
上記に開示した変更例及びその他の特徴、機能並びにそれらの代替例は、多くのその他の異なる装置又は用途に望ましいように、組み合わせることができることが理解されよう。また、現在、予想されず、又は予見されない色々な代替例、改変例、変更例又は改良例は、その後に当該技術の当業者により具体化することができ、これらもまた、特許請求の範囲に包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】１つの好ましい実施の形態に従って具体化することのできる、ＤＰＦ装置の概略図である。
【図２】１つの代替的な実施の形態に従って具体化することのできる、ＤＰＦの斜視図である。
【図３】１つの代替的な実施の形態に従って、ＤＰＦに入り且つＤＰＦから漏れる微粒子物質の量を測定する論理的な工程ステップを示す工程の高位流れ図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００    ＤＰＦ装置
１０５    エンジン
１１０    ＥＧＲ装置
１１５    ＥＧＲ冷却器
１２０    排気系
１２５    信号エレクトロニクスパッケージ体
１３０    制御装置
１３５    ＥＧＲ弁
１４０、１５０    ＰＭセンサ
１４５    ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）
【図１】
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【図２】
2008298071.tif 000004
【図３】
2008298071.tif 000005
【外国語明細書】
2008298071000001.pdf