(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタの装着の有無により交換しなくても済むようにした車両用自動切替制御装置を提供する。【解決手段】車両のエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）を成す制御装置１５に、一般エンジン制御と触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２に関する運用制御とを併せ持たせ、該パティキュレートフィルタ１２の運用制御に必要な各種センサ類（温度センサ１４）の結線が電気信号により確認された時に前記一般エンジン制御とパティキュレートフィルタ１２に関する運用制御とを併用し且つ前記各種センサ類の結線が電気信号により確認できない時にパティキュレートフィルタ１２に関する運用制御を休眠させて一般エンジン制御のみを実行し得るよう制御ロジック切替手段を備える。【選択図】        図１
2004239200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般エンジン制御と触媒再生型のパティキュレートフィルタに関する運用制御とを併せ持ち、該パティキュレートフィルタの運用制御に必要な各種センサ類の結線が電気信号により確認された時に前記一般エンジン制御とパティキュレートフィルタに関する運用制御とを併用し且つ前記各種センサ類の結線が電気信号により確認できない時にパティキュレートフィルタに関する運用制御を休眠させて一般エンジン制御のみを実行し得るよう制御ロジック切替手段を備えたことを特徴とする車両用自動切替制御装置。
【請求項２】
パティキュレートフィルタに関する運用制御が、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制御するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の車両用自動切替制御装置。
【請求項３】
パティキュレートフィルタに関する運用制御が、排気ガスの温度を上昇させる排気昇温手段を制御するためのものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用自動切替制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用自動切替制御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為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量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、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがあり、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階でパティキュレートフィルタより上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタを強制再生することが考えられている。
【０００７】
つまり、パティキュレートフィルタより上流側で燃料を添加すれば、その添加された燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。
【０００８】
尚、この種のパティキュレートフィルタの強制再生を図る方法に関しては、下記の特許文献１や特許文献２にもとりあげられており、これらの文献中の説明では、エンジンの燃料噴射装置に対し圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火又はそれに近いタイミングでポスト噴射を行うことで燃料添加を実行するようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
特願２００１−３５５０６１号
【特許文献２】
特願２００２−２０３７４号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、触媒再生型のパティキュレートフィルタを車両に装着することに関しては、未だ法規等により義務化されているわけではないので、車両を購入する時点では、パティキュレートフィルタの装着を不要と考える購買者もいるわけであるが、購入後に法規が変わる等して後付けでパティキュレートフィルタの装着が必要となった場合、前述した如きパティキュレートフィルタの強制再生等といった運用制御が別途必要となるため、一般エンジン制御だけに対応した制御装置（エンジン制御コンピュータ［ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ］）を、パティキュレートフィルタの運用制御を併せ持つ制御装置と交換しなければならなくなり、購入者にとって多大な費用負担をかけることが避けられなかった。
【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の装着の有無により交換しなくても済むようにした車両用自動切替制御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、一般エンジン制御と触媒再生型のパティキュレートフィルタに関する運用制御とを併せ持ち、該パティキュレートフィルタの運用制御に必要な各種センサ類の結線が電気信号により確認された時に前記一般エンジン制御とパティキュレートフィルタに関する運用制御とを併用し且つ前記各種センサ類の結線が電気信号により確認できない時にパティキュレートフィルタに関する運用制御を休眠させて一般エンジン制御のみを実行し得るよう制御ロジック切替手段を備えたことを特徴とする車両用自動切替制御装置、に係るものである。
【００１３】
而して、このようにすれば、パティキュレートフィルタが装着されている場合に、該パティキュレートフィルタの運用制御に必要な各種センサ類の結線が電気信号により確認されるので、制御ロジック切替手段により一般エンジン制御とパティキュレートフィルタに関する運用制御とを併用する制御ロジックが選択され、他方、パティキュレートフィルタが装着されていない場合には、前記各種センサ類の結線が電気信号により確認できないことになるので、制御ロジック切替手段によりパティキュレートフィルタに関する運用制御を休眠させて一般エンジン制御のみを実行し得るよう制御ロジックが選択されることになる。
【００１４】
即ち、パティキュレートフィルタを装着したり、或いは、非装着のまま維持したりするだけで、自動的に制御装置の制御ロジックが切り替わって適切な制御が実行されることになるので、パティキュレートフィルタの装着の有無にかかわらず制御装置の交換が不要となる。
【００１５】
また、本発明においては、パティキュレートフィルタに関する運用制御が、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制御するためのものであっても良いし、排気ガスの温度を上昇させる排気昇温手段を制御するためのものであっても良い。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１〜図３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。
【００１８】
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を介し車外へ排出されるようにしてある。
【００１９】
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いる。
【００２０】
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。
【００２１】
そして、フィルタケース１３の出口部分には、パティキュレートフィルタ１２を通過した排気ガス９の温度を触媒床温度の代用値として計測する温度センサ１４が装備されており、該温度センサ１４の温度信号１４ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を成す制御装置１５に対し入力されるようになっている。
【００２２】
この制御装置１５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１６（負荷センサ）からのアクセル開度信号１６ａ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１７からの回転数信号１７ａ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１８に向け燃料噴射信号１８ａが出力されるようになっていて、この燃料噴射信号１８ａの出力に際し、ディーゼルエンジン１の運転状態が制御装置１５に常時把握されるようになっている。
【００２３】
ここで、前記燃料噴射装置１８は、各気筒８毎に装備される複数のインジェクタ１９により構成されており、これら各インジェクタ１９の電磁弁が前記燃料噴射信号１８ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング（開弁時期）及び噴射量（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。
【００２４】
他方、前記制御装置１５では、アクセル開度信号１６ａ及び回転数信号１７ａに基づき通常モードの燃料噴射信号１８ａが決定されるようになっている一方、パティキュレートフィルタ１２の再生制御を行う必要が生じた際に、通常モードから再生モードに切り替わり、圧縮上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火又はそれに近いタイミングでポスト噴射を行うような噴射パターンの燃料噴射信号１８ａが決定されるようになっている。
【００２５】
つまり、このようにメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われると、このポスト噴射により排気ガス９中に未燃の燃料（主としてＨＣ：炭化水素）が添加されることになり、この未燃の燃料がパティキュレートフィルタ１２表面の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ１２内のパティキュレートが燃焼除去されることになる。
【００２６】
尚、必要に応じメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行わしめるようにしても良く、このようにメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射が行われると、該アフタ噴射の燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することによりディーゼルエンジン１の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気ガス９の温度の上昇を図ることが可能となる。
【００２７】
また、この制御装置１５においては、回転センサ１７からの回転数信号１７ａに基づきディーゼルエンジン１の回転数を抽出すると共に、アクセルセンサ１６からのアクセル開度信号１６ａに基づく燃料噴射信号１８ａの決定時に判明している燃料の噴射量を抽出し、これら回転数と噴射量とによるパティキュレートの発生量マップからディーゼルエンジン１の現在の運転状態に基づくパティキュレートの基本的な発生量を推定し、この基本的な発生量に対しパティキュレートの発生にかかわる各種の条件を考慮した補正係数を掛け且つ現在の運転状態におけるパティキュレートの処理量を減算して最終的な発生量を求め、この最終的な発生量を時々刻々積算してパティキュレートの堆積量を推定するようになっており、この堆積量が所定の目標値に達したものと推定された時に通常モードから再生モードへの切り替えが成されるようになっている。
【００２８】
尚、このようなパティキュレートの堆積量を推定する方法には各種の考え方があり、ここに例示した推定方法以外の手法を用いてパティキュレートの堆積量を推定することも勿論可能である。
【００２９】
また、パティキュレートフィルタ１２より上流側の適宜位置には、排気管１１の流路を適宜な開度に絞り込む開度調整可能な排気ブレーキ２０が装備されており、該排気ブレーキ２０は、制御装置１５からの開度指令信号２０ａにより開度制御されるようになっているが、本形態例においては、制御装置１５にて再生モードが選択された際に、排気ブレーキ２０に対し本来の作動から独立した別の作動を指令し、後述する如き排気ガスの温度を上昇させるための排気昇温手段として排気ブレーキ２０を活用できるようにしてある。
【００３０】
そして、以上に述べた如き制御装置１５においては、再生モードでのパティキュレートフィルタ１２の強制再生を実行するための運用制御と、通常のエンジン制御コンピュータとしての一般エンジン制御とを併せ持つものとなっているわけであるが、図３に示すように、制御ロジック切替手段を成すロジックＲ１にて、パティキュレートフィルタ１２の強制再生を実行するための運用制御に必要な温度センサ１４（これ以外の各種センサ類でも可）が結線されているか否かが電気信号により確認されるようになっており、このロジックＲ１にて、温度センサ１４の結線が確認された場合に、ロジックＲ２が選択されて前記一般エンジン制御とパティキュレートフィルタ１２の強制再生を実行するための運用制御とが併用されるようになっており、他方、ロジックＲ１にて、温度センサ１４の結線が確認されなかった場合には、ロジックＲ３が選択されてパティキュレートフィルタ１２の強制再生を実行するための運用制御を休眠させることで一般エンジン制御のみが実行されるようになっている。
【００３１】
而して、ここに図示している例では、排気管１１の途中に触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２が装着されており、このパティキュレートフィルタ１２の強制再生を実行するための運用制御に必要な温度センサ１４が制御装置１５に結線されているので、この結線を電気信号により確認した制御装置１５にてロジックＲ２が選択されて一般エンジン制御とパティキュレートフィルタ１２に関する運用制御とが併用される結果、以下の通りのパティキュレートフィルタ１２の強制再生が実行されることになる。
【００３２】
即ち、制御装置１５でパティキュレートの堆積量が所定の目標値に達したものと推定された際に、前記制御装置１５による燃焼噴射制御が通常モードから再生モードへ切り替えられる結果、メイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い着火しない又は着火し難いタイミングでポスト噴射が実行され、このポスト噴射により未燃のまま排気ガス９中に添加された燃料がパティキュレートフィルタ１２の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ１２内のパティキュレートが強制的に燃焼除去されることになる。
【００３３】
しかも、このような再生モードにあっては、制御装置１５から閉作動指令を開度指令信号２０ａとして受けた排気ブレーキ２０により排気流量が絞り込まれ、これより上流側の排気ガス９が昇圧されることで排気温度の上昇が図られる。
【００３４】
即ち、排気ガス９の温度Ｔと、排気圧力Ｐと、流量Ｖとには、下記の関係式
【数１】
Ｐ・Ｖ／Ｔ＝一定
が決まっており、排気流路を絞り込んで排気圧力Ｐを大きくして流量Ｖを一定に保てば、所定の運転状態に関して排気ガス９の温度Ｔが大きく上昇することになる。
【００３５】
また、ディーゼルエンジン１の排気抵抗が高まることにより気筒内に比較的温度の低い吸気が流入し難くなって比較的温度の高い排気ガス９の残留量が増加し、この比較的温度の高い排気ガス９を多く含む気筒内の空気が次の圧縮行程で圧縮されて爆発行程を迎えることでも更なる排気温度の上昇が図られる。
【００３６】
他方、ここに図示されている如きパティキュレートフィルタ１２が排気管１１途中に装着されていない場合には、このパティキュレートフィルタ１２の強制再生も当然にして不要となるわけであるから、温度センサ１４の装備が不要となって該温度センサ１４の結線が制御装置１５で確認されなくなり、該制御装置１５にてロジックＲ３が選択されることでパティキュレートフィルタ１２の強制再生を実行するための運用制御が休眠して通常のエンジン制御コンピュータとしての一般エンジン制御のみが実行されることになる。
【００３７】
尚、制御装置１５に一般エンジン制御と触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２に関する運用制御とを併せ持たせること自体は、プログラム上で簡単に対処することが可能で、従来より高い演算能力を要求されるものではないので、制御装置１５のコストが高騰する虞れはない。
【００３８】
従って、上記形態例によれば、パティキュレートフィルタ１２を装着したり、或いは、非装着のまま維持したりするだけで、自動的に制御装置１５の制御ロジックが切り替わって適切な制御が実行されることになるので、パティキュレートフィルタ１２の装着の有無にかかわらず制御装置１５の交換を不要とすることができ、パティキュレートフィルタ１２の非装着車両に関し後付けでパティキュレートフィルタ１２を装着する必要が生じた際に、車両の購入者に多大な費用負担をかける虞れを解消することができる。
【００３９】
尚、本発明の車両用自動切替制御装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、パティキュレートフィルタの運用制御に必要な各種センサ類としては、図示の例における温度センサ以外に、パティキュレートの堆積量を排圧上昇により推定する形式における圧力センサ等を用いても良いこと、また、先の形態例においては、燃料添加手段として燃料噴射装置を採用し、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行うことで排気ガス中に燃料を添加するようにしているが、気筒内へのメイン噴射の時期を通常より遅らせることで排気ガス中に燃料を添加するようにしても良く、更には、このように気筒内への燃料噴射を制御して排気ガス中に未燃燃料分を多く残すことにより燃料添加を行う手段だけでなく、排気管の適宜位置（排気マニホールドでも可）に燃料添加手段としてインジェクタを貫通装着し、このインジェクタにより排気ガス中に燃料を直噴して添加するようにしても良いこと、更には、排気昇温手段には必ずしも排気ブレーキを利用しなくても良く、燃料噴射装置にてメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行わしめることで対処しても良いこと、その他、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。
【００４０】
【発明の効果】
上記した本発明の車両用自動切替制御装置によれば、パティキュレートフィルタを装着したり、或いは、非装着のまま維持したりするだけで、自動的に制御装置の制御ロジックが切り替わって適切な制御が実行されることになるので、パティキュレートフィルタの装着の有無にかかわらず制御装置の交換を不要とすることができ、パティキュレートフィルタの非装着車両に関し後付けでパティキュレートフィルタを装着する必要が生じた際に、車両の購入者に多大な費用負担をかける虞れを解消することができるという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】図１の制御装置内の制御ロジックの切り替えに関するフローシートである。
【符号の説明】
１    ディーゼルエンジン（エンジン）
２    ターボチャージャ
２ａ    コンプレッサ
２ｂ    タービン
３    エアクリーナ
４    吸気
５    吸気管
６    インタークーラ
７    吸気マニホールド
８    気筒
９    排気ガス
１０    排気マニホールド
１１    排気管
１２    パティキュレートフィルタ
１２ａ    流路
１２ｂ    多孔質薄壁
１３    フィルタケース
１４    温度センサ（各種センサ類）
１４ａ    温度信号
１５    制御装置
１６    アクセルセンサ
１６ａ    アクセル開度信号
１７    回転センサ
１７ａ    回転数信号
１８    燃料噴射装置（燃料添加手段：アフタ噴射に関しては排気昇温手段）
１８ａ    燃料噴射信号
１９    インジェクタ
２０    排気ブレーキ（排気昇温手段）
２０ａ    開度指令信号
【図１】
2004239200.tif 000003
【図２】
2004239200.tif 000004
【図３】
2004239200.tif 000005