(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタに生じた目詰まりを簡易な機構により容易且つ確実に判定し得るようにした搭載性の良い目詰まり検知装置を提供する。【解決手段】排気ガス９が流通する排気管１１の途中に装備されたパティキュレートフィルタ１２の目詰まり検知装置に関し、吸気管５の途中に吸気流量を計測するエアフローメータ１７と、該エアフローメータ１７による実測値に基づき異常な吸気流量の減少が確認された時にパティキュレートフィルタ１２が目詰まりしていると判定する判定装置１８とを備える。【選択図】　　　　図１
2004132201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流通する排気管の途中に装備されたパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置であって、吸気管の途中に装着されて吸気流量を計測するエアフローメータと、該エアフローメータによる実測値に基づき異常な吸気流量の減少が確認された時にパティキュレートフィルタが目詰まりしていると判定する判定装置とを備えたことを特徴とするパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置。
【請求項２】
パティキュレートフィルタの目詰まりを判定する判定装置が、内燃機関の定常状態におる所定の測定点で計測した実測値と、同じ測定点でパティキュレートフィルタに目詰まりのない状態で計測された基準値との偏差を求め、この偏差が目詰まり判定用の許容偏差を超えている場合にパティキュレートフィルタが目詰まりしていると判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パティキュレートフィルタの目詰まり検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Ｓｏｌｕｂｌｅ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、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となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、該パティキュレートフィルタに担持される酸化触媒には活性温度領域があり、この活性下限温度を下まわるような排気温度での運転状態が続くと、酸化触媒が活性化しないためにパティキュレートが良好に燃焼除去されないという不具合が起こり得る。
【０００７】
このため、パティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段を装備し、該燃料添加手段により添加した燃料を酸化触媒上で酸化反応させ、その反応熱により触媒床温度を上げて積極的に捕集済みパティキュレートを燃焼除去させるといった再生制御の実施が検討されているが、万一、何らかの不具合により適切なインターバルで再生制御が行われなかったような場合には、パティキュレートフィルタの再生が不十分なまま放置されてパティキュレートフィルタが目詰まりし、排気圧力の上昇によりエンジン性能に悪影響を及ぼすことになったり、大量に堆積したパティキュレートが急激に燃焼してパティキュレートフィルタが溶損したりする懸念がある。
【０００８】
そこで、本発明の出願人は、パティキュレートフィルタの目詰まりを検知する装置として下記の特許文献１を既に出願しており、この先行出願においては、図３に示す如く、パティキュレートフィルタａを収容するフィルタケースｂの入側と出側に圧力取り出し用のパイプｃ，ｄを介して差圧センサｅを接続し、該差圧センサｅによりパティキュレートフィルタａの前後の差圧を計測して、その実測の差圧に基づきパティキュレートフィルタａの目詰まりを判定するようにした技術を開示している。
【０００９】
【特許文献１】
特願２００１−３５５０６６号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなパティキュレートフィルタａの前後の差圧を計測する差圧センサｅを採用した検出方式では、排気脈動（間欠的な排気サイクルにより生じる排気の圧力変動）の影響を受け易いためにバラツキ補正が必要となって真値が把握しづらいという問題があり、また、フィルタケースｂの外周部分に付帯装備されることになる差圧センサｅと、圧力取り出し用の比較的長い各パイプｃ，ｄとが、周辺構造物に対し干渉を生じ易いために車両への搭載性が悪くなるという問題もあった。
【００１１】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートフィルタに生じた目詰まりを簡易な機構により容易且つ確実に判定し得るようにした搭載性の良い目詰まり検知装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気ガスが流通する排気管の途中に装備されたパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置であって、吸気管の途中に装着されて吸気流量を計測するエアフローメータと、該エアフローメータによる実測値に基づき異常な吸気流量の減少が確認された時にパティキュレートフィルタが目詰まりしていると判定する判定装置とを備えたものである。
【００１３】
而して、このようにすれば、パティキュレートフィルタに目詰まりが生じた際に、排気抵抗が大幅に増加することにより排気圧力が上昇し、同じ運転状態であっても目詰まり前の状態と比較して吸気流量が著しく減少してくるので、エアフローメータにより計測された実測値に基づき異常な吸気流量の減少が確認された時に判定装置によりパティキュレートフィルタが目詰まりしているとの判定が下されることになる。
【００１４】
また、本発明をより具体的に実施するにあたっては、パティキュレートフィルタの目詰まりを判定する判定装置が、内燃機関の定常状態における所定の測定点で計測した実測値と、同じ測定点でパティキュレートフィルタに目詰まりのない状態で計測された基準値との偏差を求め、この偏差が目詰まり判定用の許容偏差を超えている場合にパティキュレートフィルタが目詰まりしていると判定するように構成されていることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における１はターボチャージャ２を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示している）に分配されるようになっている。
【００１７】
更に、このディーゼルエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１（排気流路）を介し車外へ排出されるようにしてある。
【００１８】
また、この排気管１１の途中には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２がフィルタケース１３に抱持されて装備されており、図２に拡大して示す如く、このパティキュレートフィルタ１２は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路１２ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路１２ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路１２ａを区画する多孔質薄壁１２ｂを透過した排気ガス９のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００１９】
更に、図１に示している例では、排気マニホールド１０における各気筒８の並び方向の一端部と、吸気マニホールド７に接続されている吸気管５の一端部との間をＥＧＲパイプ１４で接続し、排気マニホールド１０から抜き出した排気ガス９の一部を水冷式のＥＧＲクーラ１５及びＥＧＲバルブ１６を介して吸気管５に再循環するようになっており、排気側から吸気側へ再循環された排気ガス９で各気筒８内での燃料の燃焼を抑制して燃焼温度を下げることによりＮＯｘの発生を低減し得るようにしてある。
【００２０】
そして、吸気管５におけるエアクリーナ３とコンプレッサ２ａとの間には、吸気流量を計測するエアフローメータ１７が装備され、該エアフローメータ１７の検出信号１７ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）を成す判定装置１８に対し入力されるようになっており、この判定装置１８においては、ディーゼルエンジン１の定常状態におる所定の測定点で計測した実測値と、同じ測定点でパティキュレートフィルタ１２に目詰まりのない状態で計測された基準値との偏差を求め、この偏差が目詰まり判定用の許容偏差を超えている場合にパティキュレートフィルタ１２が目詰まりしていると判定するようになっている。
【００２１】
また、本形態例における判定装置１８は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１９（負荷センサ）からのアクセル開度信号１９ａと、ディーゼルエンジン１の機関回転数を検出する回転センサ２１からの回転数信号２１ａとに基づき、ディーゼルエンジン１の各気筒８に燃料を噴射する燃料噴射装置２０に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号２０ａが出力されるようになっていて、この燃料噴射信号２０ａの出力に際し、ディーゼルエンジン１の運転状態が判定装置１８に常時把握されるようになっている。
【００２２】
更に、運転席におけるインストルメントパネル等には、前記判定装置１８でパティキュレートフィルタ１２の目詰まりが判定された時に警告信号２２ａを受けて点灯する警告ランプ２２が装備されている。
【００２３】
而して、このようにすれば、パティキュレートフィルタ１２に目詰まりが生じた際に、排気抵抗が大幅に増加することにより排気圧力が上昇し、同じ運転状態であっても目詰まり前の状態と比較して吸気流量が著しく減少してくるので、ディーゼルエンジン１の定常状態における所定の測定点でエアフローメータ１７により計測された実測値と、同じ測定点でパティキュレートフィルタ１２に目詰まりのない状態で計測された基準値との偏差が目詰まり判定用の許容偏差を超えた段階で判定装置１８によりパティキュレートフィルタ１２が目詰まりしているとの判定が下され、前記判定装置１８から警告信号２２ａが出力されて運転席のインストルメントパネル等にある警告ランプ２２が点灯されることになる。
【００２４】
従って、上記形態例によれば、従来の差圧センサの如き排気脈動の影響下にあるパティキュレートフィルタ１２の前後の差圧を対象とせずに、ディーゼルエンジン１の運転状態に対応したバラツキの少ない実測値が得られる吸気流量を対象としてパティキュレートフィルタ１２の目詰まりを判定するようにしているので、吸気管５の途中にエアフローメータ１７を配置するだけの極めて簡易な機構により容易且つ確実にパティキュレートフィルタ１２の目詰まりを判定することができる。
【００２５】
しかも、レイアウト条件の厳しい排気管１１側におけるフィルタケース１３の外周部分に差圧センサと圧力取り出し用の各パイプ（図３参照）とを付帯装備させる場合と比較して、エアフローメータ１７を採用した場合の方が吸気管５途中に貫通設置するだけの僅かな配置スペースで済むので、周辺構造物との干渉を生じ難くして車両への搭載性を大幅に向上することができる。
【００２６】
また、特に本形態例においては、排気マニホールド１０から抜き出した排気ガス９の一部を水冷式のＥＧＲクーラ１５及びＥＧＲバルブ１６を介して吸気管５に再循環するＥＧＲパイプ１４を備えた場合で例示してあるが、このような排気ガス９の再循環装置を備えたディーゼルエンジン１にあっては、ＥＧＲバルブ１６による排気ガス９の再循環量の補正に吸気流量を利用しているのが一般的であるので、この排気ガス９の再循環量の補正に用いられている吸気流量を測定する既設のエアフローメータをパティキュレートフィルタ１２の目詰まり判定用のエアフローメータ１７として兼用させるようにしても良く、このようにすれば、新たにエアフローメータ１７を装備しなくて済んでコストの大幅な削減を図ることができる。
【００２７】
尚、本発明のパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
上記した本発明のパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置によれば、従来の差圧センサの如き排気脈動の影響下にあるパティキュレートフィルタの前後の差圧を対象とせずに、ディーゼルエンジンの運転状態に対応したバラツキの少ない実測値が得られる吸気流量を対象としてパティキュレートフィルタの目詰まりを判定するようにしているので、吸気管の途中にエアフローメータを配置するだけの極めて簡易な機構により容易且つ確実にパティキュレートフィルタの目詰まりを判定することができ、しかも、レイアウト条件の厳しい排気管側におけるフィルタケースの外周部分に差圧センサと圧力取り出し用の各パイプとを付帯装備させる場合と比較して、エアフローメータを採用した場合の方が吸気管途中に貫通設置するだけの僅かな配置スペースで済むので、周辺構造物との干渉を生じ難くして車両への搭載性を大幅に向上することができる等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図３】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
１　　ディーゼルエンジン（内燃機関）
４　　吸気
５　　吸気管
８　　気筒
９　　排気ガス
１１　　排気管
１２　　パティキュレートフィルタ
１７　　エアフローメータ
１７ａ　　検出信号
１８　　判定装置
【図１】
2004132201.tif 000003
【図２】
2004132201.tif 000004
【図３】
2004132201.tif 000005