(57)【要約】【課題】ＤＰＦを用いた排気浄化装置において、再生中のＰＭ堆積量の検出精度を高め、燃費の悪化やＤＰＦの劣化を抑制する。【解決手段】エンジン１の排気管２ａ、２ｂ間にＤＰＦ４を設置し、ＰＭ堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する第１信号処理手段と、第１信号処理手段よりも信号処理の入力に対する出力の応答性が高くなるように上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する第２信号処理手段を設ける。再生中のようにＰＭ堆積量の時間変化が大きい場合には、第２信号処理手段により平滑化を行って応答性を高め、実際のＰＭ堆積量とのずれを小さくする。非再生中は、第１信号処理手段により平滑化を行い、安定化した検出値を得る。【選択図】　　　　図１
2004068806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化または平均化処理する応答性の異なる複数の信号処理手段と、
上記複数の信号処理手段の出力の１つを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化処理する第１信号処理手段と、
上記第１信号処理手段よりも信号処理の入力に対する出力の応答性が高くなるように上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化処理する第２信号処理手段と、
上記第１信号処理手段の出力と上記第２信号処理手段の出力のいずれかを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を所定期間に渡り平均化処理する第１信号処理手段と、
上記第１信号処理手段よりも短い所定の期間に渡り上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平均化処理する第２信号処理手段と、
上記第１信号処理手段の出力と上記第２信号処理手段の出力のいずれかを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記パティキュレート堆積量算出手段は、上記パティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量を反映する圧力を検出する圧力検出手段と、内燃機関の排気流量を検出する排気流量検出手段を有しており、上記圧力検出手段と上記排気流量検出手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出する請求項１ないし３のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記パティキュレート堆積量決定手段は、上記再生実施手段が作動中である時に、上記第２信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定し、それ以外の時には、上記第１信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定する請求項１ないし４のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記パティキュレート堆積量決定手段は、上記パティキュレートフィルタの温度を検出するＤＰＦ温度検出手段を有し、上記ＤＰＦ温度検出手段の出力が所定値を越えた時に、上記第２信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定し、それ以外の時には、上記第１信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定する請求項１ないし５のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記ＤＰＦ温度検出手段として、上記パティキュレートフィルタの上流または下流の排気管に設置される排気温度検出手段を有し、上記パティキュレートフィルタの上流または下流またはその両方の排気温度を基に上記パティキュレートフィルタの温度を検出する請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記ＤＰＦ温度検出手段における上記所定値が６００℃以上である請求項６または７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記再生実施判定手段は、上記パティキュレート堆積量決定手段の出力が第１所定値を越えた時に上記再生実施手段を作動させ、上記パティキュレート堆積量決定手段の出力が第１所定値よりも小さい第２所定値を下回った時に、上記再生実施手段の作動を停止させる請求項１ないし８のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
上記圧力検出手段は、上記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する請求項１ないし９のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
上記圧力検出手段は、上記パティキュレートフィルタの上流の排気圧力を検出する請求項１ないし９のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排出ガスに含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを備える排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境対策として、従来より、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（粒子状物質；ＰＭ）を低減するための装置が種々提案されている。その代表的なものに、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと称する）を備えた排ガス浄化装置があり、排気管内に設置したＤＰＦの多孔質の隔壁を排出ガスが通過する際に、パティキュレートを捕集するように構成されている。
【０００３】
ＤＰＦは、パティキュレートの堆積量が増加すると圧損が増大し、エンジン性能を低下させることから、適正な時期にパティキュレートを燃焼させて、ＤＰＦを再生する必要がある。再生には、バーナやヒータ等の加熱装置を用いることもできるが、近年、例えばポスト噴射や噴射時期の遅角といった噴射制御を行って、ＤＰＦに導入される排気を昇温させる技術が提案され、運転状態に応じた細かな制御が可能となっている。
【０００４】
この時、ＤＰＦのパティキュレート堆積量（以下ＰＭ堆積量と称する）を正確に検出して、ＤＰＦの再生時期の決定を適切に行うことが重要である。再生制御に関する従来技術としては、例えば、特開平８−２１０１２１号公報等があり、ＤＰＦの前後差圧からＰＭ堆積量を算出し、これを基にＤＰＦの再生時期を決定する際に、差圧検出値を平均化して安定化させることが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、差圧検出値を数分間に渡って平均化する信号処理方法は、入力信号変化に対する出力信号変化の応答性が低い。このため、パティキュレートが徐々に堆積していくといったＰＭ堆積量の時間変化が小さい場合には有効な処理であるが、例えば、ＤＰＦ再生中のように、ＰＭ堆積量が急激に減少する場合、図５に示すように、実際のＰＭ堆積量　（実線）とＰＭ堆積量算出値　（点線）とのずれが増大して、精度の高い検出ができない問題がある。さらに、図６に示すように、再生を開始するＰＭ堆積量および再生を終了するＰＭ堆積量をそれぞれ設定し、ＰＭ堆積量算出値を基に再生開始および終了を制御する場合には、図７に示すように、必要以上に長く再生を行うことになり、排気の昇温制御による燃費の悪化およびＤＰＦの劣化をまねくおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ＤＰＦを用いた排気浄化装置において、ＰＭ堆積量の検出精度を高め、再生中のようにＰＭ堆積量の時間変化が大きい場合においても、ＰＭ堆積量を精度良く検出して、ＤＰＦの再生を制御性良く行うことにより、燃費の悪化やＤＰＦの劣化を抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化または平均化処理する応答性の異なる複数の信号処理手段と、
上記複数の信号処理手段の出力の１つを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを備えている。
【０００８】
請求項１の発明によれば、例えば、上記パティキュレートフィルタの再生中は、応答性の高い信号処理手段を用いて上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化し、通常時（非再生時）は、応答性の低い信号処理手段を用いて上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する。これにより、再生中は高応答でパティキュレート堆積量を検出して、再生に不必要に長い時間を要することを防止し、通常時（非再生時）は、十分安定したパティキュレート堆積量の算出値を得ることで、検出精度を向上させることができる。よって、パティキュレート堆積量の変化が大きい場合にも、堆積量を精度良く検出し、制御性良く上記パティキュレートフィルタの再生を行うことができ、燃費の悪化やＤＰＦの劣化を抑制できる。
【０００９】
請求項２の内燃機関の排気浄化装置は、上記課題を解決するための他の構成であり、内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する第１信号処理手段と、
上記第１信号処理手段よりも信号処理の入力に対する出力の応答性が高くなるように上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する第２信号処理手段と、
上記第１信号処理手段の出力と上記第２信号処理手段の出力のいずれかを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを備えている。
【００１０】
請求項２の発明によれば、例えば、上記パティキュレートフィルタの再生中は、応答性の高い上記第２信号処理手段を用いて上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化し、通常時（非再生時）は、上記第１信号処理手段を用いて上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する。これにより、再生中は高応答でパティキュレート堆積量を検出して、再生に不必要に長い時間を要することを防止し、通常時（非再生時）は、十分安定したパティキュレート堆積量の算出値を得ることで、検出精度を向上させることができる。よって、パティキュレート堆積量の変化が大きい場合にも、堆積量を精度良く検出し、制御性良く上記パティキュレートフィルタの再生を行うことができ、燃費の悪化やＤＰＦの劣化を抑制できる。
【００１１】
請求項３の内燃機関の排気浄化装置は、上記課題を解決するための他の構成であり、内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を所定期間に渡り平均化処理する第１信号処理手段と、
上記第１信号処理手段よりも短い所定の期間に渡り上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平均化処理する第２信号処理手段と、
上記第１信号処理手段の出力と上記第２信号処理手段の出力のいずれかを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを有している。
【００１２】
請求項３の発明において、上記第２信号処理手段は、上記第１信号処理手段よりも信号処理を行う期間が短いので、信号入力に対する出力の応答性が高くなる。よって、再生中のようなパティキュレート堆積量の変化が大きい場合に、上記第２信号処理手段を用い、それ以外の場合には、上記第１信号処理手段を用いることで、上記請求項１と同様の効果が得られる。
【００１３】
請求項４の構成において、上記パティキュレート堆積量算出手段は、上記パティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量を反映する圧力を検出する圧力検出手段と、内燃機関の排気流量を検出する排気流量検出手段を有している。ある排気流量において、パティキュレート堆積量の増加とともに、上記パティキュレートフィルタの前後差圧等の圧力が増加するので、上記圧力検出手段と上記排気流量検出手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出することができる。
【００１４】
請求項５の構成において、上記パティキュレート堆積量決定手段は、上記再生実施手段が作動中である時に、上記第２信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定し、それ以外の時には、上記第１信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定する。具体的には、上記パティキュレートフィルタが再生中がどうかを、上記再生実施手段が作動中であるかどうかで判定することができ、これを基に信号処理手段を選択することで、ＤＰＦの再生を制御性良く行うことができる。
【００１５】
あるいは、請求項６の構成のように、上記パティキュレート堆積量決定手段が、上記パティキュレートフィルタの温度を検出するＤＰＦ温度検出手段を有し、上記ＤＰＦ温度検出手段の出力が所定値を越えた時に、上記第２信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定し、それ以外の時には、上記第１信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定するようにしてもよい。上記パティキュレートフィルタの温度を直接検出して、再生中がどうかを判定することもでき、高速走行時の排気温度上昇や、減速時の燃料カットで排気中の酸素濃度が増加するといった理由によって生じる自然燃焼等によりパティキュレート堆積量が急減するような場合にも、精度良い検出が可能になる。
【００１６】
請求項７の構成では、上記ＤＰＦ温度検出手段として、上記パティキュレートフィルタの上流または下流の排気管に設置される排気温度検出手段を設ける。この時、上記パティキュレートフィルタの上流または下流またはその両方の排気温度を基に上記パティキュレートフィルタの温度を検出することができる。
【００１７】
請求項８の構成では、上記ＤＰＦ温度検出手段における上記所定値を６００℃以上とする。上記パティキュレートフィルタの再生中には、通常、６００℃程度ないしそれ以上の温度となるので、上記パティキュレートフィルタが６００℃以上の所定の温度となったか否かで、再生中か否かを判定することができる。
【００１８】
請求項９の構成のように、具体的には、上記再生実施判定手段は、上記パティキュレート堆積量決定手段の出力が第１所定値を越えた時に上記再生実施手段を作動させる。そして、上記パティキュレート堆積量決定手段の出力が第１所定値よりも小さい第２所定値を下回った時に、上記再生実施手段の作動を停止させることで、算出したパティキュレート堆積量を基に、再生制御を容易に行うことができる。
【００１９】
請求項１０の構成において、上記圧力検出手段は、上記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する。パティキュレート堆積量の増加に伴い、上記パティキュレートフィルタの前後の差圧が増加するので、これを基にパティキュレート堆積量を算出することができる。
【００２０】
あるいは、請求項１１の構成のように、上記圧力検出手段が、上記パティキュレートフィルタの上流の排気圧力を検出するようにしてもよい。上記パティキュレートフィルタの上流の排気圧力とパティキュレート堆積量も同様の関係にあるので、これを基にパティキュレート堆積量を算出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。図１（ａ）はディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成を示すもので、エンジン１から排出された排気ガスは、排気管２ａ、２ｂ間に設置されたディーゼルパティキュレートフィルタ４（ＤＰＦ）を通過してパティキュレートが捕集された後に、外部へ放出される。ＤＰＦ４は公知の構成で、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形してなる。ガス流路となるハニカム構造体の多数のセルは入口側または出口側が互い違いに目封じされており、排気ガス中のパティキュレートは、セルとセルを区画する多孔性の隔壁を通過する際に捕集される。
【００２２】
排気管２ａ、２ｂは、圧力検出手段である差圧センサ５に接続される。差圧センサ１の一端側には、圧力取込管５１を介してＤＰＦ４上流の排気管２ａの圧力が導入され、差圧センサ１の他端側には、圧力取込管５２を介してＤＰＦ４下流の排気管２ｂの圧力が導入されるようになっている。差圧センサ５は、ＥＣＵ６に接続されており、ＤＰＦ４の前後差圧検出値を出力する。また、排気管２ｂには、ＤＰＦ温度検出手段および排気温度検出手段としての排気温センサ８が設置してある。排気管２ａに、ＤＰＦ温度検出手段および排気温度検出手段としての排気温センサ８を設置することもできる。排気温センサ７、８は、ＥＣＵ６に接続されており、ＤＰＦ４の上流側の排気温度または下流側の排気温度を検出して、ＥＣＵ６に出力する。また、エンジン１の吸気管３には、エアフロメータ９が設置してあり、吸気量を検出して、ＥＣＵ６に出力する。
【００２３】
ＥＣＵ６は、差圧センサ５、排気温センサ７、８およびエアフロメータ９の出力値に基づき、エンジン１の排気流量の算出、ＤＰＦ４のパティキュレート堆積量（ＰＭ堆積量）の算出等の演算を行う（排気流量算出手段、パティキュレート堆積量算出手段）。一般に、ある排気流量に対して、ＤＰＦ４に堆積するパティキュレートの量が増加するのに伴い、差圧センサ５で検出されるＤＰＦ４の前後差圧が増加することから、この関係を利用してＰＭ堆積量を算出することができる。
【００２４】
ここで、ＥＣＵ６は、ＰＭ堆積量の算出値を信号処理により安定化させる。例えば、図３のように、ＤＰＦ４の前後差圧等から算出したＰＭ堆積量算出値（信号処理前）を、信号処理を行って平滑化させることで、安定した出力（信号処理後のＰＭ堆積量算出値）を得ることができる。ただし、この方法は、ＰＭ堆積量が短時間で急激に変化しない場合には有効な方法であるものの、再生中のように、ＰＭ堆積量の時間変化が大きい場合には、実際のＰＭ堆積量とのずれが大きくなりやすい（図５）。そこで、本発明では、パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化または平均化処理する応答性の異なる複数の信号処理手段を設ける。具体的には、従来の方法でＰＭ堆積量の算出値を平滑化処理する第１信号処理手段と、第１信号処理手段よりも信号処理の入力に対する出力の応答性が高くなるように、ＰＭ堆積量の算出値を平滑化処理する第２信号処理手段を設ける。
【００２５】
ＥＣＵ６は、第１信号処理手段と第２信号処理手段の算出値のいずれかを選択して、ＰＭ堆積量を決定する（パティキュレート堆積量決定手段）。さらに、決定されたＰＭ堆積量から上記パティキュレートフィルタの再生を実施する時期かどうかを判定し（再生実施判定手段）、この再生実施判定手段の判定結果を基にＤＰＦ４を昇温して再生させる（再生実施手段）。
【００２６】
ＤＰＦ４の昇温手段として、具体的には、燃料噴射の際に、ポスト噴射や噴射時期の遅角を行ったり、あるいは、吸気スロットルを通常より閉じ側とする等の制御を行うことで、排気を昇温させることができる。例えば、ポスト噴射や遅角を行うと、着火時期の遅れ等により、エネルギーの一部が動力に返還されずに排気の熱エネルギーになるために、通常噴射の場合の排気温度（１５０℃〜４００℃）に対し、より高温（３００℃〜７００℃）の排気がＤＰＦ４内に導入される。吸気スロットルを閉じ側とした場合も同様で、吸気量が減少し、エンジン１の燃焼室内に流入するガスの熱容量が減少するために、排気温度が上昇する。この高温の排気により、ＤＰＦ４内に付着したパティキュレートを燃焼させ、捕集能力を回復させることができる。ＤＰＦ４を昇温させるために、バーナやヒータといった加熱装置を用いることもできる。
【００２７】
このＥＣＵ６の作動の一例を図２に示すフローチャートを用いて説明する。本処理は、ＥＣＵ６において所定の周期で実行され、ＥＣＵ６は、まず、ステップ１０１で、差圧センサ５からＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕を、エアフロメータ９から吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕を読み込む。また、排気温センサ７からＤＰＦ４の下流側排気温度を読み込み、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕を算出する。ここでは、例えば、下流側排気温度をＤＰＦ温度Ｔとしているが、排気温センサ８にて検出されるＤＰＦ４の上流側排気温度を用いたり、上流側排気温度と下流側排気温度の両方を基にＤＰＦ温度Ｔを算出することも可能である。
【００２８】
ステップ１０２では、ＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕から、ＤＰＦ４を通過する排気流量Ｖｅｘ〔Ｌ／ｍｉｎ　〕を算出する。排気流量Ｖｅｘは、吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕を、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕とＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕を用いて、体積流量に換算することにより求められ、具体的には、下記式（１）を用いて算出する。
Ｖｅｘ＝Ｇａ×２２．４／２８．８×１０１．３／（１０１．３＋Ｐ）｝×（２７３＋Ｔ）／２７３　　　・・・（１）
【００２９】
次に、ステップ１０３に進み、ＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、および排気流量Ｖｅｘ〔Ｌ／ｍｉｎ　〕から、ＤＰＦ４に堆積しているパティキュレートの堆積量（平滑化前ＰＭ堆積量算出値）Ｍａｃｍ（ｉ）を算出する。排気流量に対するＤＰＦ前後差圧の関係は、図４のようになり、ある排気流量に対して、ＰＭ堆積量の増加に応じて差圧が増加することから、この関係を利用して、予め記録してあるマップからＰＭ堆積量を算出することができる。
【００３０】
ステップ１０４では、ＤＰＦ４の再生が実施されているか否かをＤＰＦ再生フラグＸｒｅｇｅｎ　により判定し、その判定結果により平滑化処理方法を選択する。ステップ１０４で、ＤＰＦ４の再生中でないと判定された場合には、ステップ１０５へ進んで、通常の信号処理方法（第１信号処理手段）により、平滑化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平滑化処理を行い、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　の算出式を下記式（２）に示す。
ΔＭ＝Ｍａｃｍ（ｉ）−Ｍｐｍ（ｉ−１）
Ｍｐｍ（ｉ）　＝Ｍｐｍ（ｉ−１）　＋ΔＭ／α１　
α１　：定数　　　　　　　　　　　・・・（２）
【００３１】
ＤＰＦ４の再生中と判定された場合には、ステップ１０６へ進み、より応答性の高い信号処理方法（第２信号処理手段）を選択して、平滑化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平滑化処理を行い、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　の算出式を下記式（３）に示す。
ΔＭ＝Ｍａｃｍ（ｉ）−Ｍｐｍ（ｉ−１）
Ｍｐｍ（ｉ）　＝Ｍｐｍ（ｉ−１）　＋ΔＭ／β１　
β１　：定数（α１　＞β１　）　　　　・・・（３）
【００３２】
上記ステップ１０５、１０６の信号処理方法において、平滑化処理の応答性は定数α１　または定数β１　により決まり、定数が小さいほど、応答性が高くなる。このため、ＤＰＦ４の再生中の信号処理方法（式（３））における定数β１　を、非再生中の信号処理方法（式（２））における定数α１　より小さくして、再生中の信号処理の応答性を高くすることができる。
【００３３】
ステップ１０７では、算出された平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第１所定値を越えたか否かを判定し、第１所定値を越えた場合には、ステップ１０８へ進んで、ＤＰＦ再生フラグをＯＮにし、上述した昇温手段を用いてＤＰＦ４の再生を実施する。ステップ１０７で、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第１所定値以下である場合は、ステップ１０９へ進んで、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第２所定値より小さいか否かを判定し、第２所定値より小さい場合には、ステップ１１０でＤＰＦ再生フラグをＯＦＦにして、再生を中止する。この時、第１所定値は、図６における再生開始ＰＭ堆積量に、第２所定値は再生終了ＰＭ堆積量に対応し、第２所定値＜第１所定値である。
【００３４】
以上のように、再生中と、非再生中とで、平滑化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）を平滑化するための信号処理方法を変更し、再生中には、高応答の信号処理方法を採用して平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍを算出する。これにより、図８に示すように、信号処理後ＰＭ堆積量算出値と実際のＰＭ堆積量からのずれを小さくすることができ、図７のように不必要な再生処理による燃費の悪化等の不具合を解消できる。
【００３５】
図９に本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形態の排気浄化装置の基本構成は、上記図１と同様であり、図示を省略する。上記第１の実施の形態において、ＥＣＵ６は、ＤＰＦ４が再生中か否かをＤＰＦ再生フラグＸｒｅｇｅｎ　のＯＮ、ＯＦＦにより判定したが、ＤＰＦ温度が所定値を越えたか否かを基に判定するようにしてもよい。図９は、この場合の処理を示すフローチャートで、まず、ステップ２０１で、差圧センサ５からＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕を、エアフロメータ９から吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕を読み込み、排気温センサ７からＤＰＦ４の下流側排気温度を読み込んでＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕を算出する。次に、ステップ２０２で、ＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕から、排気流量Ｖｅｘ〔Ｌ／ｍｉｎ　〕を算出し、ステップ２０３に進んで、ＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、および排気流量Ｖｅｘ〔Ｌ／ｍｉｎ　〕から、ＤＰＦ４に堆積しているパティキュレートの堆積量（平滑化前ＰＭ堆積量算出値）Ｍａｃｍ（ｉ）を算出する。
【００３６】
ステップ２０４では、ＤＰＦ４の再生が実施されているか否かを、ステップ２０１で算出したＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕が所定値を越えたか否かで判定する。一般に、ＤＰＦ４の再生中は、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、が６００℃程度、ないしそれ以上となるので、上記所定値を６００℃以上の適当な値とすればよい。ステップ２０４で、ＤＰＦ４の再生中でないと判定された場合には、ステップ２０５へ進んで、通常の信号処理方法（第１信号処理手段）により、平滑化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平滑化処理を行い、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。
【００３７】
ステップ２０４で、ＤＰＦ４の再生中と判定された場合には、ステップ２０６へ進み、より応答性の高い信号処理方法（第２信号処理手段）を選択して、平滑化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平滑化処理を行い、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。さらに、ステップ２０７では、算出された平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第１所定値を越えたか否かを判定し、第１所定値を越えた場合には、ステップ２０８へ進んで、ＤＰＦ再生フラグをＯＮにし、ＤＰＦ４の再生を実施する。ステップ２０７で、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第１所定値以下である場合は、ステップ２０９へ進んで、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第２所定値より小さいか否かを判定し、第２所定値より小さい場合には、ステップ２１０でＤＰＦ再生フラグをＯＦＦにして、再生を中止する。
【００３８】
本実施の形態によっても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られ、再生中のように、ＰＭ堆積量の時間変化が大きい場合にも、信号処理の応答性を高くして、精度良くＤＰＦ４の再生制御を行うことができる。また、ＤＰＦ４の温度から再生中か否かを判定することで、自然燃焼等によりパティキュレート堆積量が急減するような場合にも対応でき、精度良い検出が可能になる。
【００３９】
図１０、１１に本発明の第３の実施の形態を示す。図１０に示すように、本実施の形態では、圧力検出手段となる差圧センサ１の役割を圧力センサ５´で代替しており、ＤＰＦ４前後差圧を検出する代わりに、ＤＰＦ４上流の排気圧力を検出する。圧力センサ５´には圧力取り込み管５１を介して、ＤＰＦ４上流の排気管２ａが接続されている。また、上記本実施の形態において、ＥＣＵ６は、ＰＭ堆積量算出手段の出力を所定期間に渡り平均化処理する第１信号処理手段と、これよりも短いＰＭ堆積量算出手段の出力を平均化処理する第２信号処理手段を設けている。この場合も、再生中に第２信号処理手段を、それ以外の場合には、第１信号処理手段を採用することで、同様の効果が得られる。この場合のフローチャートを図１１に示す。
【００４０】
図１１において、まず、ステップ３０１で、圧力センサ５´からＤＰＦ上流排気圧力Ｐｕｐ〔ｋＰａ〕を、エアフロメータ９から吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕を読み込み、排気温センサ７からＤＰＦ４の下流側排気温度を読み込んでＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕を算出する。次に、ステップ３０２で、ＤＰＦ上流排気圧力Ｐｕｐ〔ｋＰａ〕、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕から、排気流量Ｖｅｘ〔Ｌ／ｍｉｎ　〕を算出する。算出には、以下の式（４）を用いる。
Ｖｅｘ＝Ｇａ×２２．４／２８．８×１０１．３／（１０１．３＋Ｐｕｐ）｝×（２７３＋Ｔ）／２７３　　　・・・（４）
【００４１】
ステップ３０３では、ＤＰＦ上流排気圧力Ｐｕｐ〔ｋＰａ〕、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、および排気流量Ｖｅｘ〔Ｌ／ｍｉｎ　〕から、ＤＰＦ４に堆積しているパティキュレートの堆積量（平均化前ＰＭ堆積量算出値）Ｍａｃｍ（ｉ）を算出する。次いで、ステップ３０４に進み、ＤＰＦ４の再生が実施されているか否かを、ステップ３０１で算出したＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕が所定値を越えたか否かで判定する。ステップ３０４で、ＤＰＦ４の再生中でないと判定された場合には、ステップ３０５へ進んで、通常の信号処理方法（第１信号処理手段）により、平均化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平均化処理を行い、平均化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。平均化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　の算出式を下記式（５）に示す。
【００４２】
【数１】
2004068806.tif 000003
【００４３】
ＤＰＦ４の再生中と判定された場合には、ステップ３０６へ進み、より応答性の高い信号処理方法（第２信号処理手段）を選択して、平均化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平均化処理を行い、平均化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。平均化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　の算出式を下記式（６）に示す。
【００４４】
【数２】
2004068806.tif 000004
【００４５】
上記ステップ３０５、３０６の信号処理方法において、平均化処理の応答性は平均化処理期間α２　または平均化処理期間β２　により決定され、期間が短いほど、応答性が高くなる。このため、ＤＰＦ４の再生中の信号処理方法（式（６））における平均化処理期間β２　を、非再生中の信号処理方法（式（５））における平均化処理期間α２　より小さくして、再生中の信号処理の応答性を高くすることができる。
【００４６】
さらに、ステップ３０７では、算出された平均化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第１所定値を越えたか否かを判定し、第１所定値を越えた場合には、ステップ３０８へ進んで、ＤＰＦ再生フラグをＯＮにし、ＤＰＦ４の再生を実施する。ステップ３０７で、平均化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第１所定値以下である場合は、ステップ３０９へ進んで、平均化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第２所定値より小さいか否かを判定し、第２所定値より小さい場合には、ステップ３１０でＤＰＦ再生フラグをＯＦＦにして、再生を中止する。
【００４７】
本実施の形態によっても、上記第１および第２の実施の形態と同様の効果が得られ、再生中のように、ＰＭ堆積量の時間変化が大きい場合にも、信号処理の応答性を高くして、精度良くＤＰＦの再生制御を行うことができる。
【００４８】
図１２〜図１４に本発明の第４の実施の形態を示す。本実施の形態の排気浄化装置の基本構成は、上記図１と同様であり、図示を省略する。上記第１〜第３の実施の形態では、信号処理手段の応答性を２水準とし、ＥＣＵ６が、再生中か否かに応じて、第１信号処理手段と第２信号処理手段のいずれかを選択するようにしたが、信号処理手段の応答性を３水準以上としてもよい。この場合、例えば、再生中に対応する第２信号処理手段を応答性の異なる複数とし、これらをＤＰＦ４の温度に応じて切替えるようにすることができる。これについて、以下に説明する。
【００４９】
図１２は、ＤＰＦ温度とＰＭ燃焼速度の関係を示す図で、パティキュレートの燃焼速度は、ＤＰＦ４が高温であるほど増加し、逆にＤＰＦ４が低温であるほど減少している。また、再生中のＰＭ堆積量の時間変化は、パティキュレートの燃焼速度に大きく依存する。これはパティキュレートが堆積する速度に対して、パティキュレートの燃焼により堆積量が減少していく速度が十分大きいためである。従って、図１３のように、ＤＰＦ温度が低い時にはＰＭ堆積量の減少はゆるやかであるのに対し、ＤＰＦ温度が高い時にはＰＭ堆積量は急速に減少する。すなわち、ＤＰＦ温度に応じてＰＭ堆積量の時間変化量が異なる。
【００５０】
再生中のＤＰＦ温度は、ＤＰＦ４の安全性や再生の効率を考慮して最適な温度に保たれるが、昇温が困難な運転条件が長時間継続するといった状況や、運転条件の急激な変化といった外乱の影響で、ＤＰＦ温度が最適な温度に対して大きくずれる場合がある。このような場合は、そのＤＰＦ温度でのＰＭ堆積量の時間変化に適した応答性を持つ信号処理手段で、ＰＭ堆積量の算出を行なうことが望ましい。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、通常の方法でＰＭ堆積量の算出値を平滑化処理する第１信号処理手段と、これよりも出力の応答性が高い第２信号処理手段を設け、第２信号処理手段は、さらにより出力の応答性が高い、信号処理手段Ａと、これよりも出力の応答性が低い信号処理手段Ｂを有するものとする。そして、ＤＰＦ４の非再生時には第１信号処理手段を選択し、再生中である場合には、ＰＭ堆積量の時間変化の大きいＤＰＦ高温時は、より高応答の信号処理手段Ａを、ＰＭ堆積量の時間変化の小さいＤＰＦ低温時は、より低応答の信号処理手段Ｂを用いる。これにより、再生中の信号処理手段を１水準しか持たない場合に対して、より精度よくＰＭ堆積量算出ができる。
【００５２】
図１４は、この場合の処理を示すフローチャートで、まず、ステップ４０１で、差圧センサ５からＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕を、エアフロメータ９から吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕を読み込む。また、排気温センサ７からＤＰＦ４の下流側排気温度を読み込み、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕を算出する。例えば、下流側排気温度をＴとする。次に、ステップ４０２で、ＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、吸気量Ｇａ〔ｇ／ｓｅｃ　〕から、排気流量Ｖｅｘ〔Ｌ／ｍｉｎ　〕を算出する。ステップ２０３では、ＤＰＦ前後差圧Ｐ〔ｋＰａ〕、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕、および排気流量Ｖｅｘ〔Ｌ／ｍｉｎ　〕から、上述した図４の関係を利用して、ＤＰＦ４に堆積しているパティキュレートの堆積量（平滑化前ＰＭ堆積量算出値）Ｍａｃｍ（ｉ）を算出する。
【００５３】
ステップ４０４では、ＤＰＦ４の再生が最適な状態で実施されているか否かを、ステップ４０１で算出したＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕が、所定値Ａを越えたか否かで判定する。一般に、ＤＰＦ４の再生中は、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕が６００℃程度、ないしそれ以上となるので、上記所定値Ａを例えば６００℃とし、ＤＰＦ温度Ｔ＞所定値Ａが成立する場合には、ＰＭ堆積量の時間変化の大きいＤＰＦ高温時と判断して、ステップ４０５へ進む。ステップ４０５では、より応答性の高い信号処理方法（信号処理手段Ａ）を選択して、平滑化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平滑化処理を行い、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。平滑化処理の応答性は定数β１　によって決定される。
【００５４】
ステップ４０４で、ＤＰＦ温度Ｔが所定値Ａ以下と判定された場合には、ステップ４０６へ進んで、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕が、所定値Ｂを越えたか否かを判定する。上述したように、ＤＰＦ４の再生中であっても、運転条件によっては、ＤＰＦ温度Ｔ〔℃〕が最適な温度を下回ることがある。そこで、上記所定値Ｂを例えば５００℃とし、ＤＰＦ温度Ｔ＞所定値Ｂが成立する場合には、ＰＭ堆積量の時間変化の小さいＤＰＦ低温時と判断して、ステップ４０７へ進む。ここで、所定値Ａと所定値Ｂの大小関係は、所定値Ａ＞所定値Ｂである。
【００５５】
ステップ４０７では、ＤＰＦ高温時の平滑化処理より応答性の低い信号処理方法（信号処理手段Ｂ）を選択して、平滑化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平滑化処理を行い、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。平滑化処理の応答性は定数γ１　によって決定される。
【００５６】
ステップ４０６で、ＤＰＦ温度Ｔが所定値Ｂ以下と判定された場合には、ＤＰＦ４の再生中でないと判定し、ステップ４０８へ進む。ステップ４０８では、通常の信号処理方法（第１信号処理手段）により、平滑化前ＰＭ堆積量算出値Ｍａｃｍ（ｉ）の平滑化処理を行い、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　を算出する。平滑化処理の応答性は定数α１　によって決定される。また、α１　、γ１　、β１　の大小関係はα１　＜γ１　＜β１　である。
【００５７】
ステップ４０９では、算出された平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第１所定値を越えたか否かを判定し、第１所定値を越えた場合には、ステップ４１０へ進んで、ＤＰＦ再生フラグをＯＮにし、ＤＰＦ４の再生を実施する。ステップ４０９で、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第１所定値以下である場合は、ステップ４１１へ進んで、平滑化後ＰＭ堆積量算出値Ｍｐｍ（ｉ）　が、第２所定値より小さいか否かを判定し、第２所定値より小さい場合には、ステップ４１２でＤＰＦ再生フラグをＯＦＦにして、再生を中止する。第１所定値と第２所定値の大小関係は、第１所定値＞第２所定値である。
【００５８】
本実施の形態によれば、信号処理手段の応答性を３水準としたので、再生中か非再生中かだけでなく、再生中のＤＰＦ４の温度に応じて、信号処理の応答性を切替えることができる。よって、運転条件によりＤＰＦ温度が最適な再生温度より低く、ＰＭ堆積量の時間変化が小さい場合にも対応できるので、より精度良くＤＰＦ４の再生制御を行うことができる。
【００５９】
なお、上記第３の実施の形態のように、ＰＭ堆積量算出手段の出力を平均化処理する信号処理手段においても、応答性を３水準以上とすることで、同様の効果が得られることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＥＣＵの制御のフローチャートを示す図である。
【図３】信号処理前のＰＭ堆積量算出値を平滑化処理した結果を示す図である。
【図４】排気流量および差圧とＰＭ堆積量の関係を示す図である。
【図５】ＰＭ堆積量の時間変化と従来の信号処理後のＰＭ堆積量算出値とのずれを示す図である。
【図６】再生によるＰＭ堆積量の時間変化を示す図である。
【図７】信号処理の応答性が低い場合の信号処理後のＰＭ堆積量算出値の時間変化を示す図である。
【図８】信号処理の応答性が高い場合の信号処理後のＰＭ堆積量算出値の時間変化を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるＥＣＵの制御のフローチャートを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるＥＣＵの制御のフローチャートを示す図である。
【図１２】ＤＰＦ温度とＰＭ燃焼速度の関係を示す図である。
【図１３】再生中のＤＰＦ温度に応じてＰＭ堆積量の時間変化が異なることを示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態におけるＥＣＵの制御のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１　ディーゼルエンジン（内燃機関）
２ａ、２ｂ　排気管
３　吸気管
４　ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
５　差圧センサ（圧力検出手段）
６　ＥＣＵ
【図１】
2004068806.tif 000005
【図２】
2004068806.tif 000006
【図３】
2004068806.tif 000007
【図４】
2004068806.tif 000008
【図５】
2004068806.tif 000009
【図６】
2004068806.tif 000010
【図７】
2004068806.tif 000011
【図８】
2004068806.tif 000012
【図９】
2004068806.tif 000013
【図１０】
2004068806.tif 000014
【図１１】
2004068806.tif 000015
【図１２】
2004068806.tif 000016
【図１３】
2004068806.tif 000017
【図１４】
2004068806.tif 000018