(57)【要約】【課題】本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれる粒子状物質であるパティキュレートを除去するディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、排気シャッタの開放時に不必要なフィルタ再生運転を行うおそれを容易，確実に解消することを目的とする。【解決手段】ディーゼルエンジンの運転条件および圧力損失測定手段で測定された圧力損失値を入力し、フィルタ手段に堆積したパティキュレートの堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定手段と、パティキュレート堆積量推定手段で推定されたパティキュレートの堆積量を入力し、入力されたパティキュレートの堆積量が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に加熱手段を作動させる制御手段とを有することを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004108193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気通路に配置される排気シャッタと、
前記排気通路に配置され排ガス中のパティキュレートを捕獲するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段を通過する排ガスの圧力損失値を測定する圧力損失測定手段と、
前記フィルタ手段を加熱する加熱手段と、
前記ディーゼルエンジンの運転条件および前記圧力損失測定手段で測定された前記圧力損失値を入力し、前記フィルタ手段に堆積したパティキュレートの堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定手段と、
前記パティキュレート堆積量推定手段で推定された前記パティキュレートの堆積量を入力し、入力されたパティキュレートの堆積量が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に前記加熱手段を作動させる制御手段と、
を有することを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記圧力損失測定手段で測定された圧力損失値を入力し、入力された圧力損失値の値が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に前記加熱手段を作動させることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記フィルタ手段の下流側の温度を測定する下流側温度測定手段を有し、前記下流側温度測定手段で測定された温度が予め定められた閾値を超えている時には、前記制御手段による前記加熱手段の作動を行わないことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記フィルタ手段の下流側の温度を測定する下流側温度測定手段と、
前記下流側温度測定手段で測定された温度が予め定められた閾値以下の時に、前記制御手段が前記加熱手段を作動させる前に、前記フィルタ手段に流入する排ガスの流量を低減する排ガス流量低減手段と、
を有してなることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項４記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記排ガス流量低減手段は、前記ディーゼルエンジンの吸気絞り弁、ＥＧＲ装置または可変動弁装置を制御して排ガスの流量を低減することを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記加熱手段は、前記ディーゼルエンジンの燃料噴射装置または前記フィルタ手段に配置される電気ヒータであることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記フィルタ手段は、フィルタに捕集されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルタ再生する連続再生型のパティキュレートフィルタであることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれる粒子状物質であるパティキュレート（ＰＭ）を除去するディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるパティキュレートの大気への排出を防止する装置としてディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が多用されている。
【０００３】
このディーゼルパティキュレートフィルタは、一般的には、フィルタを外部から定期的に加熱し、捕集したパティキュレートを酸化して再生するように構成されている。
従来、このようなディーゼルパティキュレートフィルタとして、例えば、電気ヒーターによってフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させて再生するものが知られている。
【０００４】
これに対して、特開平１０−１５９５５２号公報に開示されているように、フィルタの前段に配設された酸化触媒によって排ガス中のＮＯを酸化してＮ０２を生成し、排ガスの熱とＮ０２によってフィルタに捕集されたパティキュレートを連続的に酸化して再生する連続再生型（ＣＲＴ）と呼ばれるディーゼルパティキュレートフィルタが最近注目されている。
【０００５】
しかしながら、この連続再生型のディーゼルパティキュレートフィルタでは、ある温度以下になると酸化反応が起こりにくくなり、市街地のみの走行等、排ガスの温度が常に低い条件で走行した場合には、パティキュレートは燃焼せずにフィルタに堆積し、排圧が上昇して出力の低下および燃費の悪化が生じる。
そこで、従来、フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量を推定して、堆積量が所定の値を超えた時に、ヒータやバーナによりパティキュレートを燃焼させる方法、あるいは、ポストインジェクションによる排ガス温度の上昇によりパティキュレートの連続再生反応を促進する方法が検討されている。
【０００６】
そして、フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量を推定する方法として、フィルタの上流側と下流側との圧力差、すなわち、フィルタを通過する排ガスの圧力損失を測定し、この圧力損失と運転条件からパティキュレートの堆積量を推定する方法が有効である。
【特許文献１】
特開平１０−１５９５５２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにフィルタを通過する排ガスの圧力損失を測定する方法では、排気ブレーキの解除時、すなわち、排気シャッタの開放時に、フィルタの圧力損失が、短時間ピークを示す現象が生じ、パティキュレートの堆積量の推定に誤差が生じ、不必要なフィルタ再生運転を行うおそれがあった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、排気シャッタの開放時に不必要なフィルタ再生運転を行うおそれを容易，確実に解消することができるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気通路に配置される排気シャッタと、前記排気通路に配置され排ガス中のパティキュレートを捕獲するフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過する排ガスの圧力損失値を測定する圧力損失測定手段と、前記フィルタ手段を加熱する加熱手段と、前記ディーゼルエンジンの運転条件および前記圧力損失測定手段で測定された前記圧力損失値を入力し、前記フィルタ手段に堆積したパティキュレートの堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定手段と、前記パティキュレート堆積量推定手段で推定された前記パティキュレートの堆積量を入力し、入力されたパティキュレートの堆積量が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に前記加熱手段を作動させる制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、請求項１記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記制御手段は、前記圧力損失測定手段で測定された圧力損失値を入力し、入力された圧力損失値の値が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に前記加熱手段を作動させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、請求項１または請求項２記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記フィルタ手段の下流側の温度を測定する下流側温度測定手段を有し、前記下流側温度測定手段で測定された温度が予め定められた閾値を超えている時には、前記制御手段による前記加熱手段の作動を行わないことを特徴とする。
【００１２】
請求項４のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記フィルタ手段の下流側の温度を測定する下流側温度測定手段と、前記下流側温度測定手段で測定された温度が予め定められた閾値以下の時に、前記制御手段が前記加熱手段を作動させる前に、前記フィルタ手段に流入する排ガスの流量を低減する排ガス流量低減手段とを有してなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、請求項４記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記排ガス流量低減手段は、前記ディーゼルエンジンの吸気絞り弁、ＥＧＲ装置または可変動弁装置を制御して排ガスの流量を低減することを特徴とする。
請求項６のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記加熱手段は、前記ディーゼルエンジンの燃料噴射装置または前記フィルタ手段に配置される電気ヒータであることを特徴とする。
【００１４】
請求項７のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記フィルタ手段は、フィルタに捕集されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルタ再生する連続再生型のパティキュレートフィルタであることを特徴とする。
【００１５】
（作用）
請求項１のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、パティキュレート堆積量推定手段により、ディーゼルエンジンの運転条件および圧力損失測定手段で測定された圧力損失値に基づいて、フィルタ手段に堆積したパティキュレートの堆積量が推定演算される。
【００１６】
そして、制御手段により、パティキュレート堆積量推定手段で推定されたパティキュレートの堆積量が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に加熱手段が作動されフィルタ手段の再生運転が行われる。
ここで、予め定められた時間は、排気シャッタの開放時に、フィルタの圧力損失がピークを示す現象が生じる時間より、長い時間に設定されている。
【００１７】
また、予め定められた閾値は、パティキュレートの堆積量がこの値を超えるとフィルタ手段の再生運転を行う必要がある値に設定されている。
従って、排気シャッタの開放時に、フィルタの圧力損失がピークを示す現象が生じ、パティキュレート堆積量推定手段で推定されたパティキュレートの堆積量が一時的に増大した場合には、フィルタ手段の再生運転が行われない。
【００１８】
請求項２のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、圧力損失測定手段で測定された圧力損失値の値が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に加熱手段が作動され、フィルタ手段の再生運転が行われる。
ここで、予め定められた時間は、排気シャッタの開放時に、フィルタの圧力損失がピークを示す現象が生じる時間より、長い時間に設定されている。
【００１９】
また、予め定められた閾値は、圧力損失測定手段で測定された圧力損失値の値がこの値を超えると、例えば、安全上の理由等によりフィルタ手段の再生運転を行う必要がある値に設定されている。
そして、排気シャッタの開放時に、フィルタの圧力損失がピークを示す現象が生じ、圧力損失測定手段で測定された圧力損失値の値が一時的に増大した場合には、フィルタ手段の再生運転が行われない。
【００２０】
請求項３のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段の下流側の温度を測定する下流側温度測定手段で測定された温度が予め定められた閾値を超えている時には、制御手段による加熱手段の作動が行われない。
すなわち、下流側温度測定手段で測定された温度が予め定められた閾値を超えている時には、フィルタ手段に堆積したパティキュレートの燃焼が行われており、加熱手段を作動する必要がないため、加熱手段の作動が停止され不必要な加熱が防止される。
【００２１】
請求項４のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段の下流側の温度を測定する下流側温度測定手段で測定された温度が、予め定められた閾値以下の時には、制御手段が加熱手段を作動させる前に、フィルタ手段に流入する排ガスの流量が排ガス流量低減手段により低減される。
すなわち、フィルタ手段に流入する排ガスの流量が多い場合には、加熱手段により排ガスの温度を充分に高めることが困難になるが、排ガス流量低減手段により排ガスの流量を低減することにより、排ガスの温度を確実に高めることが可能になる。
【００２２】
請求項５のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、排ガス流量低減手段が、ディーゼルエンジンの吸気絞り弁、ＥＧＲ装置または可変動弁装置を制御して排ガスの流量を低減する。
すなわち、ディーゼルエンジンの吸気絞り弁の場合には、吸気絞り弁を絞ることによりフィルタ手段に流入する排ガスの流量が低減される。
【００２３】
また、ディーゼルエンジンのＥＧＲ装置の場合には、エンジンに還流する排ガスの流量を増大することによりフィルタ手段に流入する排ガスの流量が低減される。
さらに、ディーゼルエンジンの可変動弁装置の場合には、吸気弁が閉じる時期を早めにすることによりフィルタ手段に流入する排ガスの流量が低減される。
【００２４】
請求項６のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、加熱手段が、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置またはフィルタ手段に配置される電気ヒータとされる。すなわち、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置の場合には、燃料噴射装置の噴射量を増大し、あるいは、噴射タイミングを変えることにより排ガスの温度が昇温される。
【００２５】
また、電気ヒータの場合には、電気ヒータに通電することにより排ガスの温度が昇温される。
請求項７のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段が、フィルタに捕集されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルタ再生する連続再生型のパティキュレートフィルタとされる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置の一実施形態を示すもので、この実施形態では、本発明が、ディーゼルエンジンを搭載したトラック等の車両に適用される。
【００２７】
図１において、符号１１は、トラック等の車両に配置されるディーゼルエンジンを示している。
このディーゼルエンジン１１の排気マニホールド１３には、排気通路を形成する排気管１５が接続されている。
排気管１５には、ターボチャージャ１７が配置されている。
【００２８】
ターボチャージャ１７は、ディーゼルエンジン１１からの排ガスにより駆動されるタービン１９と、このタービン１９により駆動されるコンプレッサ２１とを有している。
そして、ディーゼルエンジン１１からの排ガスによりタービン１９が駆動されると、コンプレッサ２１が駆動され、コンプレッサ２１により圧縮された吸入空気が、吸気管２３から吸気マニホールド２５を通り、ディーゼルエンジン１１に供給される。
【００２９】
排気管１５におけるコンプレッサ１９の下流側には、排気シャッタ２７が配置されている。
この排気シャッタ２７を閉じることにより、排気ブレーキがかけられ、アクセルを踏むことにより排気シャッタ２７が開放される。
排気管１５における排気シャッタ２７の下流側には、排ガス中のパティキュレートを捕獲するフィルタ手段２９が配置されている。
【００３０】
このフィルタ手段２９は、フィルタ３１に捕集されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルタ再生する連続再生型（ＣＲＴ）のディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）とされている。
このフィルタ手段２９は、筒状のケーシング３３を有しており、ケーシング３３内には、フィルタ３１が収容されている。
【００３１】
フィルタ３１は、コージェライト，ムライト，炭化珪素等の多孔性材料からなり、酸化触媒である貴金属酸化触媒成分が担持されている。
この連続再生型のディーゼルパティキュレートフィルタでは、フィルタ３１に担持される酸化触媒により、
２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２
の酸化反応が起き、さらにフィルタ３１において捕集されたパティキュレートが、
Ｃ＋２ＮＯ２→ＣＯ２＋２ＮＯ
の酸化反応によって燃焼しディーゼルパティキュレートフィルタが再生される。
【００３２】
ケーシング３３内におけるフィルタ３１の上流側には、排ガスを加熱するための電気ヒータからなる触媒ヒータ３５が配置されている。
排気管１５のフィルタ手段２９の下流側には、補助マフラ３７が配置されている。
【００３３】
排気管１５のフィルタ手段２９の上流から分岐してバイパス配管３９が配置されている。
このバイパス配管３９は、補助マフラ３７に接続されている。
排気管１５のフィルタ手段２９の入口側には、例えば、バタフライバルブからなる第１の開閉弁４１が配置されている。
【００３４】
また、バイパス配管３９には、例えば、バタフライバルブからなる第２の開閉弁４３が配置されている。
第１の開閉弁４１および第２の開閉弁４３は、電磁弁４５，４７の作動によりエアタンクからの圧縮空気を供給することで開閉され、第１の開閉弁４１が開の時には第２の開閉弁４３が閉、第１の開閉弁４１が閉の時には第２の開閉弁４３が開とされる。
【００３５】
図１において、符号４９は、各種の制御を行うコントロールユニットを示している。
このコントロールユニット４９には、アクセル開度、エンジン吸気圧、エンジン回転速度が入力される。
エンジン吸気圧（ブースト圧）は、吸気管２３に配置される圧力センサ５１により測定される。
【００３６】
エンジン回転速度は、エンジン１１に配置される回転センサ５３により測定される。
また、コントロールユニット４９には、フィルタ手段２９の上流側の圧力および下流側の圧力が入力される。
上流側の圧力は、バイパス配管３９の入口に配置される上流側圧力センサ５５により測定される。
【００３７】
下流側の圧力は、フィルタ手段２９の出口側に配置される下流側圧力センサ５７により測定されるが、この実施形態では、下流側の圧力が大気圧で代用される。
さらに、コントロールユニット４９には、フィルタ３１の上流側の温度および下流側の温度が入力される。
上流側の温度は、フィルタ３１の入口側に配置される上流側温度センサ５９により測定される。
【００３８】
下流側の温度は、フィルタ３１の出口側に配置される下流側温度センサ６１により測定される。
そして、コントロールユニット４９は、電磁弁４５，４７の開閉、触媒ヒータ３５への通電、および、吸気絞り弁６３の絞りを制御する。
なお、図１において、符号６５はジェネレータを、符号６７はレギュレータを、符号６９はバッテリを示している。
【００３９】
図２は、コントロールユニット４９のブロック図を示している。
このコントロールユニット４９は、圧力損失測定手段７１、パティキュレート堆積量推定手段７３および制御手段７５を有している。
圧力損失測定手段７１は、上流側圧力センサ５５および下流側圧力センサ５７からの大気圧を入力し、上流側圧力センサ５５の測定値から大気圧を減算することによりフィルタ手段２９を通過する排ガスの圧力損失値ΔＰを測定する。
【００４０】
パティキュレート堆積量推定手段７３は、ディーゼルエンジン１１の運転条件および圧力損失測定手段７１で測定された圧力損失値ΔＰを入力し、フィルタ手段２９に堆積したパティキュレートの堆積量を推定演算する。
制御手段７５は、パティキュレート堆積量推定手段７３で推定演算されたパティキュレートの堆積量を入力し、入力されたパティキュレートの堆積量が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に触媒ヒータ３５を作動させる。
【００４１】
また、この制御手段７５は、圧力損失測定手段７１で測定された圧力損失値ΔＰを入力し、入力された圧力損失値ΔＰの値が、予め定められた時間に亘って予め定められた閾値を超えている時に触媒ヒータ３５を作動させる。
そして、制御手段７５は、下流側温度センサ６１で測定された温度が予め定められた閾値以下の時に、触媒ヒータ３５を作動させる前に、フィルタ手段２９に流入する排ガスの流量を低減する排ガス流量低減手段７７を有している。
【００４２】
以下、上述したパティキュレート堆積量推定手段７３について詳細に説明する。
すなわち、一般に、圧力損失測定手段７１で測定された圧力損失値ΔＰは、排ガス流量ＱのＫ乗に比例し、圧損係数をａとすると、
ΔＰ∝ａ×ＱＫ・・・（１）
となる。
【００４３】
なお、Ｋは、フィルタ３１における排ガス流量Ｑと圧力損失値ΔＰの実験データあるいはシュミレイションにより求められた指数である。
ここで、フィルタ３１におけるパティキュレートの堆積量が大きい程、圧損係数ａが大きくなる。
従って、圧損係数ａを求めることにより、フィルタ手段２９に堆積したパティキュレートの堆積量を推定することが可能になる。
【００４４】
一方、排ガス流量Ｑは、エンジン１１の回転数Ｎと吸気圧Ｐｂとに関係する。
そして、これ等の関係を式（１）に代入して整理すると、圧損係数ａは、
ａ＝（ΔＰ／Ｐｂ）×（ＮＭＡＸ／Ｎ）Ｋ・・・（２）
と表すことができる。
なお、ここでＮは、エンジン１１の現在の回転数、ＮＭＡＸは、エンジン１１の最高回転数である。
【００４５】
従って、圧力損失値ΔＰ、吸気圧Ｐｂ、および、現在のエンジン１１の回転数Ｎから圧損係数ａを求めることができる。
より具体的には、圧力損失値ΔＰは、上流側圧力センサ５５で測定された値から下流側圧力センサ５７で測定された大気圧を減算して求められる。
【００４６】
また、吸気圧Ｐｂは、吸気管２３に配置される圧力センサ５１により測定される。
さらに、現在のエンジン１１の回転数Ｎは、エンジン１１に配置される回転センサ５３により測定される。
以下、上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置の動作を説明する。
【００４７】
図３は、上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置のメインルーチンを示すもので、これ等の制御は、コントロールユニット４９により行われる。
先ず、ステップＳ１では、電磁弁４５，４７を制御することにより、排気管１５に配置される第１の開閉弁４１が開とされ、バイパス配管３９に配置される第２の開閉弁４３が閉とされる。
【００４８】
次に、ステップＳ２では、フィルタ手段２９に堆積したパティキュレートの堆積量を推定するために必要な各種パラメータが読み込まれる。
この各種パラメータは、上述した式（２）の圧損係数ａを求めるために必要な、圧力損失値ΔＰ、吸気圧Ｐｂ、および、現在のエンジン１１の回転数Ｎに関するものである。
【００４９】
より具体的には、圧力損失値ΔＰを求めるために必要な上流側圧力センサ５５および下流側圧力センサ５７からの値、吸気圧Ｐｂを求めるために必要な吸気管に配置される圧力センサ５１からの値、および、現在のエンジン１１の回転数Ｎを求めるために必要なエンジン１１に配置される回転センサ５３からの値が、パラメータとして読み込まれる。
【００５０】
ステップＳ３では、エラーが発生したか否かが判断される。
すなわち、ステップＳ２で読み込まれた各種パラメータの値の中に、例えば、断線等により異常な値を示すものがあるか否かが判断される。
【００５１】
そして、エラーが発生している場合には、ステップＳ４において、エラー表示と警告が行われる。
一方、エラーが発生していない場合には、ステップＳ５において、エンジン１１が回転中であるか否かが判断される。
そして、エンジン１１が回転中の場合には、ステップＳ６において、エアヒータ７９が通電中であるか否かが判断される。
【００５２】
この判断には、たとえば、エンジン１１始動後、一定時間経過したかどうかの判定を用いることができる。
このエアヒータ７９は、エンジン１１を暖機運転するためのヒーターであり、このエアヒータ７９が通電されている時には、電気的負荷がオーバーになるため、フィルタ再生運転は行われない。
【００５３】
なお、この実施形態では、フィルタ再生運転が、フィルタ３１に担持される触媒を触媒ヒータ３５により加熱する運転であるため、以下、フィルタ再生運転を触媒加熱運転という。
そして、ステップＳ６において、エアヒータ７９が通電中でない場合には、ステップＳ７において、触媒加熱運転中であるか否かが判断される。
【００５４】
ステップＳ７において触媒加熱運転中である場合には、ステップＳ８において触媒加熱運転が継続され、触媒加熱運転中でない場合には、ステップＳ９において通常運転が行われる。
そして、ステップＳ５においてエンジン１１が回転中でない場合、および、ステップＳ６においてエアヒータ７９が通電中の場合には、ステップＳ１０において、触媒ヒータ３５が非通電とされ、触媒ヒータ３５による加熱が行われないようにされる。
【００５５】
そして、ステップＳ１１で、電磁弁４５，４７を制御することにより、排気管１５に配置される第１の開閉弁４１が閉とされ、バイパス配管３９に配置される第２の開閉弁４３が開とされる。
図４は、図３のステップＳ９に示した「通常運転」のサブルーチンを示している。
【００５６】
この通常運転では、先ず、ステップＳ１において、すす詰まり量の推定計算が行われる。
ここで、すす詰まり量とは、フィルタ手段２９に堆積したパティキュレートの堆積量をいう。
また、すす詰まり量の推定計算とは、図３のステップＳ２で読み込んだ各種パラメータに基づいて、すす詰まり量を推定演算することをいう。
【００５７】
すなわち、フィルタ３１におけるパティキュレートの堆積量（すす詰まり量）が大きい程、式（２）に示した圧損係数ａが大きくなるため、この実施形態では、すす詰まり量に、圧損係数ａが使用される。
そして、すす詰まり量の推定計算により圧損係数ａが求められる。
ステップＳ２では、すす詰まり量が、予め定められた閾値Ａより大きいか否かが判断される。
【００５８】
この実施形態では、すす詰まり量に圧損係数ａが使用されるため、圧損係数ａの値が、圧損係数ａに対して予め定められた閾値Ａより大きいか否かが判断される。
すす詰まり量が予め定められた閾値Ａより大きい場合には、ステップＳ３において、すす詰まり量が予め定められた閾値Ａより大きくなった時からの累積時間がカウントされる。
【００５９】
一方、すす詰まり量が予め定められた閾値Ａより小さい場合には、ステップＳ４において、フィルタ３１を通過する排ガスの圧力損失、すなわち、圧力損失値ΔＰが、予め定められた閾値Ｂより大きいか否かが判断される。
【００６０】
なお、この実施形態では、フィルタ３１を通過する排ガスの圧力損失値ΔＰは、フィルタ手段２９の上流側に配置される圧力センサ５１の測定値から下流側圧力センサで測定された大気圧を減算することにより求められる。
また、この実施形態では、予め定められた閾値Ｂの値には、フィルタ３１を通過する排ガスの圧力損失が大きく、明らかにフィルタ３１が目詰まりしている時の圧力損失値ΔＰが設定される。
【００６１】
そして、フィルタ３１を通過する排ガスの圧力損失値ΔＰが予め定められた閾値Ｂより大きい時には、ステップＳ３において、排ガスの圧力損失値ΔＰが予め定められた閾値Ｂより大きくなった時からの累積時間がカウントされる。
そして、ステップＳ５では、ステップＳ３でカウントされた累積時間が、Ｔ秒継続したか否かが判断される。
【００６２】
なお、この実施形態では、Ｔ秒には、例えば、５秒程度の時間が設定されており、排気シャッタ２７の開放により排ガスの圧力が一時的に増大する１秒程度の時間に比較して、充分に大きな時間が設定されている。
そして、ステップＳ３でカウントされた累積時間が、Ｔ秒継続している場合には、フィルタ３１の下流側の温度が、予め定められた閾値Ｃより大きいが否かが判断される。
【００６３】
この実施形態では、フィルタ３１の下流側の温度は、下流側温度センサ６１により測定される。
また、予め定められた閾値Ｃには、フィルタ３１の触媒を充分に活性化することができる温度が設定されている。
すなわち、予め定められた閾値Ｃの値が、フィルタ３１の触媒を充分に活性化できる温度より既に高くなっている場合には、触媒を加熱する必要がないため触媒加熱運転を行う必要はない。
【００６４】
そして、フィルタ３１の下流側の温度が予め定められた閾値Ｃより小さい場合には、ステップＳ７において、排気流量の低減が行われる。
この排気流量の低減は、触媒ヒータ３５による排ガスの温度上昇を促進するために行われる。
すなわち、排ガスの流量が大きい場合には、排ガスの温度を所定温度まで上昇するのに、多大な電力が必要になるが、排気流量の低減を行うことにより、電力消費量を低減することができる。
【００６５】
なお、この実施形態では、エンジン１１の吸気絞り弁６３を絞ることにより排気流量の低減が行われる。
そして、ステップＳ８において触媒加熱運転が行われる。
なお、ステップＳ４においてフィルタ３１を通過する排ガスの圧力損失値ΔＰが予め定められた閾値Ｂより小さい時、および、フィルタ３１の下流側の温度が予め定められた閾値Ｃより大きい時には、ステップＳ９において、触媒ヒータ３５が非通電とされ、触媒ヒータ３５による加熱が行われない。
【００６６】
そして、ステップＳ１０で、電磁弁４５，４７を制御することにより、排気管１５に配置される第１の開閉弁４１が開とされ、バイパス配管３９に配置される第２の開閉弁４３が閉とされる。
図５は、図３のステップＳ８に示した「触媒加熱運転」のサブルーチンを示している。
【００６７】
この触媒加熱運転では、先ず、ステップＳ１において、「触媒加熱運転中」フラグが立てられる。
この「触媒加熱運転中」フラグにより、図３に示したステップＳ７において触媒加熱運転中か否かの判断が行われる。
ステップＳ２では、触媒ヒータ３５の電流が、触媒上流側の温度に応じてデューティ制御される。
【００６８】
すなわち、上流側温度センサ５９からの温度信号に応じて、例えば、通電のパルス幅を変更することにより、触媒ヒータ３５の加熱が最適に行われる。
次に、ステップＳ３において、フィルタ３１の下流側の温度が、予め定められた閾値Ｃ２より大きいか否かが判断される。
この実施形態では、予め定められた閾値Ｃ２には、フィルタ３１の温度が触媒を活性化するための温度より高い温度が設定されている。
【００６９】
すなわち、この場合には、フィルタ３１の温度が高くなりフィルタ３１が損傷するおそれがある。
そして、フィルタ３１の下流側の温度が予め定められた閾値Ｃ２の値より小さい場合には、ステップＳ４において、触媒加熱運転を行った時間が設定値Ｄより大きいか否かが判断される。
【００７０】
すなわち、設定値Ｄには、触媒加熱運転によりフィルタ３１に堆積したパティキュレートを充分燃焼するのに充分な時間、例えば、２０分程度の時間が設定されている。
そして、ステップＳ３においてフィルタ３１の下流側の温度が予め定められた閾値Ｃ２より大きい場合、および、ステップＳ４において触媒加熱運転を行った時間が設定値Ｄより大きい場合には、ステップＳ５において、触媒ヒータ３５が非通電とされ、触媒ヒータ３５による加熱が行われない。
【００７１】
そして、ステップＳ６で、電磁弁４５，４７を制御することにより、排気管１５に配置される第１の開閉弁４１が開とされ、バイパス配管３９に配置される第２の開閉弁４３が閉とされる。
そして、ステップＳ７において、「触媒加熱運転中」フラグが降ろされる。
上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置では、排気シャッタ２７の開放時に、フィルタ３１の圧力損失がピークを示す現象が生じ、パティキュレート堆積量推定手段７３で推定されたパティキュレートの堆積量が一時的に増大した場合には、触媒加熱運転が行われないため、排気シャッタ２７の開放時に不必要な触媒加熱運転を行うおそれを容易，確実に解消することができる。
【００７２】
また、上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置では、排気シャッタ２７の開放時に、フィルタ３１の圧力損失がピークを示す現象が生じ、圧力損失測定手段７１で測定された圧力損失値ΔＰの値が一時的に増大した場合には、フィルタ手段２９の再生運転が行われないため、排気シャッタ２７の開放時に不必要な触媒加熱運転を行うおそれを容易，確実に解消することができる。
【００７３】
そして、パティキュレート堆積量推定手段７３で推定されたパティキュレートの堆積量に基づいた触媒加熱運転が行われない場合にも、条件を満たしている場合には、圧力損失測定手段７１で測定された圧力損失値ΔＰに基づいた触媒加熱運転が行われるため、排圧過大による排気管損傷や排気もれ等を確実に防止し、燃費悪化を防止することができる。
【００７４】
また、上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段２９の下流側の温度を測定する下流側温度センサ６１で測定された温度が予め定められた閾値を超えている時には、制御手段７５による触媒ヒータ３５の作動を行わないようにしたので、触媒ヒータ３５の不必要な作動を防止することができる。
さらに、上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段２９の下流側の温度を測定する下流側温度センサ６１で測定された温度が、予め定められた閾値以下の時には、制御手段７５が触媒ヒータ３５を作動させる前に、フィルタ手段２９に流入する排ガスの流量を低減するようにしたので、排ガスの温度を確実に高めることができる。
【００７５】
また、上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置では、排ガス流量低減手段７７を、ディーゼルエンジン１１の吸気絞り弁６３を制御して排ガスの流量を低減するようにしたので、フィルタ手段２９に流入する排ガスの流量を容易，確実に低減することができる。
【００７６】
さらに、上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段２９に配置される触媒ヒータ３５により加熱手段を構成したので、排ガスを容易，確実に加熱することができる。
また、上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段２９を、フィルタ３１に捕集されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルタ再生する連続再生型のパティキュレートフィルタとしたので、パティキュレートを確実に燃焼することができる。
【００７７】
なお、上述した実施形態では、フィルタ手段２９を、多孔性材料に酸化触媒である貴金属酸化触媒成分を担持して構成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、フィルタ手段２９Ａを酸化触媒を担持する部材８１と、パティキュレートを捕獲する部材８３とに分離して構成しても良い。
【００７８】
また、上述した実施形態では、排ガス流量低減手段７７を、吸気絞り弁６３を制御して排ガスの流量を低減するように構成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、吸気絞り弁６３とともに、ＥＧＲ装置のＥＧＲバルブ８５を制御して排ガスの流量を低減するようにしても良い。
【００７９】
すなわち、ディーゼルエンジン１１のＥＧＲ装置のＥＧＲバルブ８５を開くと、エンジン１１に還流する排ガスの流量を増大することによりフィルタ手段２９Ａに流入する排ガスの流量が低減される。
また、例えば、図７に示すように、ＥＧＲバルブ８５とエンジン１１の可変動弁装置８７を制御して排ガスの流量を低減するようにしても良い。
【００８０】
すなわち、ディーゼルエンジン１１の可変動弁装置８７を制御して、吸気弁が閉じる時期を通常よりも早めまたは遅めにすることにより吸気量を低減し、フィルタ手段２９に流入する排ガスの流量が低減される。
【００８１】
さらに、上述した実施形態では、加熱手段を、触媒ヒータ３５により構成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、図６および図７に示すように、ディーゼルエンジン１１の燃料噴射装置８９により構成しても良い。
すなわち、ディーゼルエンジン１１の燃料噴射装置８９の噴射量を増大し、あるいは、噴射タイミングを遅めにし、あるいはポストインジェクションにより排ガスの温度が昇温される。
【００８２】
さらに、上述した実施形態では、フィルタ３１に捕集されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルタ再生する連続再生型のパティキュレートフィルタに本発明を適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、電気ヒータ等によってフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させて再生する従来からのパティキュレートフィルタにも適用することができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、排気シャッタの開放時に、フィルタの圧力損失がピークを示す現象が生じ、パティキュレート堆積量推定手段で推定されたパティキュレートの堆積量が一時的に増大した場合には、フィルタ手段の再生運転が行われないため、排気シャッタの開放時に不必要なフィルタ再生運転を行うおそれを容易，確実に解消することができる。
【００８４】
請求項２のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、排気シャッタの開放時に、フィルタの圧力損失がピークを示す現象が生じ、圧力損失測定手段で測定された圧力損失値の値が一時的に増大した場合には、フィルタ手段の再生運転が行われないため、排気シャッタの開放時に不必要なフィルタ再生運転を行うおそれを容易，確実に解消することができる。
【００８５】
そして、パティキュレート堆積量推定手段で推定されたパティキュレートの堆積量に基づいたフィルタ手段の再生運転が行われない場合にも、条件を満たしている場合には、圧力損失測定手段で測定された圧力損失値に基づいたフィルタ手段の再生運転が行われるため、フィルタ手段に大量のパティキュレートが堆積することを確実に防止し、安全性を向上することができる。
【００８６】
請求項３のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段の下流側の温度を測定する下流側温度測定手段で測定された温度が予め定められた閾値を超えている時には、制御手段による加熱手段の作動を行わないようにしたので、加熱手段の不必要な作動を防止することができる。
請求項４のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段の下流側の温度を測定する下流側温度測定手段で測定された温度が、予め定められた閾値以下の時には、制御手段が加熱手段を作動させる前に、フィルタ手段に流入する排ガスの流量を低減するようにしたので、排ガスの温度を確実に高めることができる。
【００８７】
請求項５のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、排ガス流量低減手段を、ディーゼルエンジンの吸気絞り弁、ＥＧＲ装置または可変動弁装置を制御して排ガスの流量を低減するようにしたので、フィルタ手段に流入する排ガスの流量を容易，確実に低減することができる。
請求項６のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、加熱手段を、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置またはフィルタ手段に配置される電気ヒータとしたので、排ガスを容易，確実に加熱することができる。
【００８８】
請求項７のディーゼルエンジンの排気浄化装置では、フィルタ手段を、フィルタに捕集されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルタ再生する連続再生型のパティキュレートフィルタとしたので、パティキュレートを確実に燃焼することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１のコントロールユニットの詳細を示すブロック図である。
【図３】図１のディーゼルエンジンの排気浄化装置の動作を示す流れ図である。
【図４】図３の通常運転の動作を示す流れ図である。
【図５】図３の触媒加熱運転の動作を示す流れ図である。
【図６】本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置の他の例を示す説明図である。
【図７】本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１　ディーゼルエンジン
１５　排気管
２７　排気シャッタ
２９　フィルタ手段
３１　フィルタ
３５　触媒ヒータ
５１　圧力センサ
５３　回転センサ
５５　上流側圧力センサ
５７　下流側圧力センサ
６１　下流側温度センサ
７１　圧力損失測定手段
７３　パティキュレート堆積量推定手段
７５　制御手段
７７　排ガス流量低減手段
【図１】
2004108193.tif 000003
【図２】
2004108193.tif 000004
【図３】
2004108193.tif 000005
【図４】
2004108193.tif 000006
【図５】
2004108193.tif 000007
【図６】
2004108193.tif 000008
【図７】
2004108193.tif 000009