(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉する排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出装置であって、
前記排ガス浄化フィルタの前後差圧を検出する差圧検出手段と、
排ガス中に含まれる灰分が前記排ガス浄化フィルタの壁面に堆積するのか底部に堆積するのかを判定する灰分堆積判定手段と、
前記壁面に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出する壁面灰分圧損算出手段と、
前記底部に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出する底部灰分圧損算出手段と、
前記差圧検出手段で検出したフィルタ前後差圧から、前記壁面灰分圧損算出手段で算出した圧力損失影響代及び前記底部灰分圧損算出手段で算出した圧力損失影響代の両方を常に除くことで、パティキュレートによる圧力損失を求める圧損算出手段と、
前記圧損算出手段で求めた圧力損失に基づいて、前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート量を推定するパティキュレート量推定手段と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置。
【請求項２】
排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉する排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出装置であって、
前記排ガス浄化フィルタの前後差圧を検出する差圧検出手段と、
前記排ガス浄化フィルタが自然再生するときには排ガス中に含まれる灰分が排ガス浄化フィルタの壁面に堆積すると判定し、前記排ガス浄化フィルタを強制再生するときには排ガス中に含まれる灰分が排ガス浄化フィルタの底部に堆積すると判定する灰分堆積判定手段と、
前記壁面に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出する壁面灰分圧損算出手段と、
前記底部に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出する底部灰分圧損算出手段と、
前記差圧検出手段で検出したフィルタ前後差圧から、前記壁面灰分圧損算出手段で算出した圧力損失影響代及び前記底部灰分圧損算出手段で算出した圧力損失影響代を除くことで、パティキュレートによる圧力損失を求める圧損算出手段と、
前記圧損算出手段で求めた圧力損失に基づいて、前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート量を推定するパティキュレート量推定手段と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置。
【請求項３】
排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉する排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出装置であって、
前記排ガス浄化フィルタの前後差圧を検出する差圧検出手段と、
前記排ガス浄化フィルタの入口温度、ベッド温度及びパティキュレート堆積量に基づいて、排ガス中に含まれる灰分が前記排ガス浄化フィルタの壁面に堆積するのか底部に堆積するのかを判定する灰分堆積判定手段と、
前記壁面に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出する壁面灰分圧損算出手段と、
前記底部に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出する底部灰分圧損算出手段と、
前記差圧検出手段で検出したフィルタ前後差圧から、前記壁面灰分圧損算出手段で算出した圧力損失影響代及び前記底部灰分圧損算出手段で算出した圧力損失影響代を除くことで、パティキュレートによる圧力損失を求める圧損算出手段と、
前記圧損算出手段で求めた圧力損失に基づいて、前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート量を推定するパティキュレート量推定手段と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置。
【請求項４】
前記灰分堆積判定手段は、前記排ガス浄化フィルタの入口温度が基準温度よりも低いときに排ガス中の灰分が排ガス浄化フィルタの底部に堆積することを判定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置。
【請求項５】
前記灰分堆積判定手段は、前記排ガス浄化フィルタのベッド温度が基準温度よりも低いときに排ガス中の灰分が排ガス浄化フィルタの底部に堆積することを判定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置。
【請求項６】
前記灰分堆積判定手段は、前記排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量が基準量よりも多いときに排ガス中の灰分が排ガス浄化フィルタの底部に堆積することを判定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置。
【請求項７】
前記壁面灰分圧損算出手段は、前記壁面に堆積する灰分が多いほど大きく、また灰分の多少にかかわらず増加量が略一定になるように、圧力損失影響代を算出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置。
【請求項８】
前記底部灰分圧損算出手段は、前記底部に堆積する灰分が多いほど大きく、また増加量が大きくなるように、圧力損失影響代を算出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置。
【請求項９】
排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉する排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出方法であって、
前記排ガス浄化フィルタの前後差圧を検出する差圧検出工程と、
排ガス中に含まれる灰分が前記排ガス浄化フィルタの壁面に堆積するのか底部に堆積するのかを判定する灰分堆積判定工程と、
前記壁面に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出する壁面灰分圧損算出工程と、
前記底部に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出する底部灰分圧損算出工程と、
前記差圧検出工程で検出したフィルタ前後差圧から、前記壁面灰分圧損算出工程で算出した圧力損失影響代及び前記底部灰分圧損算出工程で算出した圧力損失影響代の両方を常にを除くことで、パティキュレートによる圧力損失を求める圧損算出工程と、
前記圧損算出工程で求めた圧力損失に基づいて、前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート量を推定するパティキュレート量推定工程と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートの堆積量を検出する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンは、排ガスの浄化対策として排気通路にパティキュレート(Particulate Matter；以下「ＰＭ」という)を捕捉するディーゼルパーティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という)を装着している。ＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生する。
【０００３】
ＤＰＦの再生が必要なほどＰＭが堆積したか否かは、ＤＰＦの入口と出口との差圧(前後差圧)に基づいて判定している(例えば特許文献１)。
【特許文献１】特開２００２−９７９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述した従来の方法では、運転状態によってはＰＭ堆積量を正確に推定することができず、ＤＰＦの再生時期を正確には判定できないことがあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量を正確に検出することができ、ＤＰＦの再生時期を正確に判定できる排ガス浄化フィルタのパティキュレート堆積量検出装置及び検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉する排ガス浄化フィルタ(５２)のパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出装置であって、前記排ガス浄化フィルタ(５２)の前後差圧を検出する差圧検出手段(６１)と、排ガス中に含まれる灰分が前記排ガス浄化フィルタ(５２)の壁面に堆積するのか底部に堆積するのかを判定する灰分堆積判定手段(ステップＳ１)と、前記壁面に堆積した灰分による圧力損失影響代を算出する壁面灰分圧損算出手段(ステップＳ６)と、前記底部に堆積した灰分による圧力損失影響代を算出する底部灰分圧損算出手段(ステップＳ８)と、前記差圧検出手段(６１)で検出したフィルタ前後差圧から、前記壁面灰分圧損算出手段(ステップＳ６)で算出した圧力損失影響代及び前記底部灰分圧損算出手段(ステップＳ８)で算出した圧力損失影響代の両方を常にを除くことで、パティキュレートによる圧力損失を求める圧損算出手段(ステップＳ９)と、前記圧損算出手段(ステップＳ９)で求めた圧力損失に基づいて、前記排ガス浄化フィルタ(５２)に堆積するパティキュレート量を推定するパティキュレート量推定手段(ステップＳ１０)とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排ガス浄化フィルタの壁面に堆積した灰分による圧力損失影響代を算出するとともに、排ガス浄化フィルタの底部に堆積した灰分による圧力損失影響代を算出し、それぞれの圧力損失影響代を、差圧検出手段で検出したフィルタ前後差圧から除くようにした。このようにしたので、排ガス浄化フィルタに堆積する灰分の影響を無くしてパティキュレート量を正確に推定できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。まず初めに、本発明の理解を容易にするために、図面を参照して発明者の知見について説明する。
（第１実施形態）
図１はＤＰＦの断面を拡大した模式図であり、図１（Ａ）はＰＭが堆積していない状態を示し、図１（Ｂ）はＰＭが堆積している状態を示す。また図中の矢印は排ガス通流を示す。
【００１０】
上述のように従来から、ＤＰＦの圧力損失ΔＰに基づいてＤＰＦのＰＭ堆積量を推定し、ＤＰＦの再生時期を判断している。これについて説明する。
【００１１】
ＤＰＦは、例えば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である。ＤＰＦには、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。図１に示すように、各流路の入口は、交互に目封じされる。入口が目封じされない流路は、出口が目封じされる。ＤＰＦに流入した排ガスは、図中の矢印で示すように、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流へ排出される。そのため、ＤＰＦにＰＭが堆積し、図１（Ａ）の状態から図１（Ｂ）の状態になるにしたがって、ＤＰＦにおける圧力損失ΔＰが大きくなる。そこで、ＤＰＦの圧力損失(ＤＰＦ前後の圧力差)ΔＰに基づいてＤＰＦのＰＭ堆積量を推定できるのである。
【００１２】
ところが発明者の研究によって運転状態によっては上述の方法でＰＭ堆積量を誤検出することが知見された。発明者は、この原因がエンジンオイル中の添加剤による不純物などの不燃成分であるAsh(灰分)の影響であるとの知見を得た。この点について図２，図３を参照して詳述する。図２は、ディーゼルエンジンの高速走行におけるＤＰＦのAshの堆積状態を示す模式図である。図３は、ディーゼルエンジンの通常運転におけるＤＰＦの作用を説明する模式図であり、図３（Ａ）はＰＭを捕捉する様子を示し、図３（Ｂ）はＰＭを再生した後のAshの堆積状態を示す。なお図２，図３において白丸はＰＭを示し、黒丸はAshを示す。
【００１３】
高速走行時は、排ガス温度が高温で、ＤＰＦの温度(ベッド温度)も高温になる。この状態では、排ガスに含まれるＰＭがＤＰＦの多孔質薄壁の内側表面で捕捉されると、堆積することなく自然燃焼(自然再生)する。ところがAshは燃焼しない。そのためAshは図２に示すように多孔質薄壁の内側表面に拡がって多孔質薄壁を閉塞する。このためＤＰＦの圧力損失が増大する。
【００１４】
一方、通常運転時には、図３(Ａ)に示すように、排ガスに含まれるＰＭが、多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。またそのＰＭとともにAshも堆積する。そして捕捉されたＰＭの一部はＤＰＦで燃焼するものの、ＤＰＦの温度(ベッド温度)が高温でなければ燃焼量は少なく、ＰＭの燃焼量よりも堆積量のほうが多い。この状態が継続しＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去する。
【００１５】
ところが、排ガス温度を上昇させて堆積したＰＭを燃焼しても、Ashは燃焼しない。このAshは、ＰＭ燃焼時のガス流によって図３(Ｂ)に示すようにＤＰＦの下流部(底部)に堆積する。この堆積したAshが多孔質薄壁を閉塞する。このためＤＰＦの圧力損失が増大する。
【００１６】
このように、本件発明者は、高速走行などによって排ガス温度が高温になることでＤＰＦに堆積したＰＭが自然燃焼する場合と、ＰＭを強制燃焼した場合とで、Ashの堆積状態が異なることを見いだした。
【００１７】
すなわち、ＰＭが自然燃焼したときは、図２のようにAshが多孔質薄壁の内側表面に拡がる。この堆積状態はＰＭの堆積状態と似ている(図１(Ｂ)参照)。このためＰＭが自然燃焼したときのAsh堆積によって生じるＤＰＦの圧力損失は、ＰＭ堆積によって生じる圧力損失と同様の傾向を示す。したがってAsh堆積量が相当するＰＭ堆積量を求めることで、Ash堆積によるＤＰＦの圧力損失を求めることができる。
【００１８】
一方、ＰＭを強制燃焼したときは、図３(Ｂ)のようにAshがＤＰＦの下流部(底部)に堆積する。この堆積によって、ＤＰＦの圧力損失は、ＤＰＦの容量が減少したときと同様の傾向を示す。
【００１９】
そこで本発明では、ＰＭが自然燃焼したときのAsh堆積Ash1及びＰＭを強制燃焼したときのAsh堆積Ash2をそれぞれ求め、それらから生じる影響代を除くことでＰＭ堆積によって生じた圧力損失を推定し、ＰＭ堆積量を算出するようにしたのである。このようにすることで一層正確にＰＭ堆積量を算出できるようになったのである。
【００２０】
以下では上述の考え方を適用した具体的な装置の構成について説明する。
【００２１】
図４は、本発明によるＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の一実施形態を示す全体システム図である。
【００２２】
ＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置１は、ディーゼルエンジン１０から排出され、ＤＰＦ５２に堆積するパティキュレート量を各センサ類６１〜６４の検出信号に基づいて検出する。
【００２３】
ディーゼルエンジン１０には、高圧ポンプ１４で高圧化されコモンレール１３に一旦蓄圧された燃料がインジェクタ１２から噴射タイミングに応じて噴射される。
【００２４】
ディーゼルエンジン１０から排出され排気通路２３を通流する排ガスの一部が排ガス再循環装置(Exhaust Gas Recirculation；以下「ＥＧＲ装置」という)３０を介して吸気通路２１に還流する。ＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１にＥＧＲクーラ３２とＥＧＲバルブ３３とを有する。ＥＧＲクーラ３２は排気通路２３から還流する排ガスを冷却する。ＥＧＲバルブ３３は開閉してＥＧＲ量を調整する。ＥＧＲバルブ３３は、コントローラ７０によってデューティ制御される。
【００２５】
ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidative Catalyst；以下「ＤＯＣ」という)４０は、ディーゼルエンジン１０の排気通路２３に設けられ、パラジウム、白金などの触媒による酸化作用でパティキュレートを減少させる。ＤＯＣ４０に未燃成分(炭化水素ＨＣ)が流入すると、触媒反応によって高温になった排ガスがＤＯＣ４０から流出する。
【００２６】
ＤＰＦアッセンブリ５０は、ＤＯＣ４０のさらに下流に設けられる。ＤＰＦアッセンブリ５０は、ＤＰＦハウジング５１にＤＰＦ５２を内蔵する。ＤＰＦ５２は、例えば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である。ＤＰＦ５２には、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。各流路の入口は、交互に目封じされる。入口が目封じされない流路は、出口が目封じされる。ＤＰＦ５２に流入した排ガスは、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流へ排出される。排ガスに含まれるＰＭは多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。捕捉されたＰＭの一部はＤＰＦで燃焼するものの、ＤＰＦの温度(ベッド温度)が高温でなければ燃焼量は少なく、ＰＭの燃焼量よりも堆積量のほうが多いこととなる。この状態が継続しＤＰＦがＰＭを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去する。
【００２７】
差圧センサ６１は、ＤＰＦハウジング５１の上流室５１ａ(ＤＰＦ５２の入口)及び下流室５１ｂ(ＤＰＦ５２の出口)の差圧(圧力損失)を検出し、差圧信号をコントローラ７０に出力する。
【００２８】
ＤＰＦ入口温度センサ６２は、ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinを検出し、入口温度信号をコントローラ７０に出力する。
【００２９】
ＤＰＦ出口温度センサ６３は、ＤＰＦ５２の出口温度Ｔoutを検出し、出口温度信号をコントローラ７０に出力する。
【００３０】
クランク角センサ６４は、ディーゼルエンジン１０のクランクシャフト１１の回転速度を検出する。
【００３１】
コントローラ７０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００３２】
コントローラ７０は、差圧センサ６１の差圧信号を入力し、この差圧の大小に基づいてＤＰＦ５２のＰＭ堆積量Ｍpmを推定する。コントローラ７０は、ＰＭ堆積量Ｍpmに基づいてＤＰＦ再生時期を判定する。コントローラ７０は、ＤＰＦ入口温度センサ６２の入口温度信号及びＤＰＦ出口温度センサ６３の出口温度信号を入力し、これらに基づきＤＰＦ５２のベッド温度を算出する。コントローラ７０は、エンジンの運転状態から最適な変速段(ギヤ比)を決定し、クランク角センサ６４の信号とあわせて、走行距離を算出する。
【００３３】
またコントローラ７０は、入力信号に基づいてインジェクタ１２及び高圧ポンプ１４を制御して燃料噴射量、噴射時期を調整する。コントローラ７０は、入力信号に基づいてスロットルバルブ２２の開度を調整する。コントローラ７０は、ＥＧＲバルブ３３をデューティ制御する。コントローラ７０は、これらをコントロールすることで空気過剰率（空燃比）を調整（λコントロール）して排ガス中に含まれる未燃成分(炭化水素ＨＣ)を調整し、ＤＯＣ４０から流出する排ガス温度を上昇させてＤＰＦ再生を実行する。
【００３４】
さらにコントローラ７０は、エンジン運転状態に基づいてオイル消費量を算出する。
【００３５】
次にコントローラ７０の動作を中心として、本発明によるＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の具体的な動作を説明する。図５は、ＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の動作を説明するメインフローチャートである。なおコントローラ７０はこの処理を微少時間（例えば１０ミリ秒）毎に繰り返し実行している。
【００３６】
ステップＳ１において、コントローラ７０は、Ash堆積モードを判定する。この具体的な判定方法は後述する。
【００３７】
ステップＳ２において、コントローラ７０は、今サイクル中のオイル消費量Ｑocをエンジン運転状態に基づいて算出する。
【００３８】
ステップＳ３において、コントローラ７０は、オイル消費量Ｑocを、あらかじめＲＯＭに格納された図７に示す特性のマップに適用してエンジンのAsh排出量Ash0を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００３９】
ステップＳ４において、コントローラ７０は、Ash堆積モードがMODE1であるか否かを判定する。MODE1であればステップＳ５へ処理を移行し、そうでなければステップＳ７へ処理を移行する。
【００４０】
ステップＳ５において、コントローラ７０は、Ash0を加算して今回までのAsh堆積Ash1を求める。これによりＰＭが自然燃焼したときのAsh堆積Ash1を更新する。
【００４１】
ステップＳ６において、コントローラ７０は、Ash堆積Ash1を、あらかじめＲＯＭに格納された図８(Ａ)に示す特性のマップに適用してAsh1による圧力損失ΔＰash1を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００４２】
ステップＳ７において、コントローラ７０は、Ash0を加算して今回までのAsh堆積Ash2を求める。これによりＰＭを強制燃焼したときのAsh堆積Ash2を更新する。
【００４３】
ステップＳ８において、コントローラ７０は、Ash堆積Ash2を、あらかじめＲＯＭに格納された図８(Ｂ)に示す特性のマップに適用してAsh2による圧力損失ΔＰash2を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
【００４４】
ステップＳ９において、コントローラ７０は、以下の式に基づいてＰＭ堆積による圧力損失ΔＰpmを算出する。
【００４５】
【数１】
0004682877.tif 000002
【００４６】
なおこの(１)式は、以下の(２)式から導かれた式である。
【００４７】
【数２】
0004682877.tif 000003
【００４８】
なお仕様係数ｋは、一般値である(２)式の右辺第２項を、ＤＰＦそれぞれの仕様に合わせるようにするための変換係数であり、ＤＰＦの仕様ごとに設定されている。
【００４９】
このステップＳ９では、(１)式のΔＰtotalとして差圧センサ６１の検出値を代入し、ΔＰash1としてステップＳ６で算出(更新)したΔＰash1を代入し、ΔＰash2としてステップＳ１０で算出(更新)したΔＰash2を代入して、ＰＭ堆積による圧力損失ΔＰpmを算出する。
【００５０】
ステップＳ１０において、コントローラ７０は、従来より既知の手法によって圧力損失ΔＰpmからＰＭ堆積量Ｍpmを算出する。
【００５１】
図６は、Ash堆積モード判定ルーチンを示すフローチャートである。
【００５２】
ステップＳ１１において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinが基準温度を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２の入口温度（すなわちＤＰＦに流入する排ガス温度）が高温であればあるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しやすくなる。基準入口温度はこのことを判定する。基準入口温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、一例を挙げるとすれば例えば４５０℃である。ＤＰＦ５２の入口温度Ｔinが基準温度を超えるときはステップＳ１２に処理を移行し、超えなければステップＳ１５に処理を移行する。
【００５３】
ステップＳ１２において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２のベッド温度Ｔbedが基準ベッド温度を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２のベッド温度（すなわちＤＰＦの内部温度）が高温であればあるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しやすくなる。基準ベッド温度はこのことを判定する。基準ベッド温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、一例を挙げるとすれば例えば４５０℃である。ＤＰＦ５２のベッド温度Ｔbedが基準温度を超えるときはステップＳ１３に処理を移行し、超えなければステップＳ１５に処理を移行する。
【００５４】
ステップＳ１３において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２のＰＭ堆積量ＰＭaが基準堆積量を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２の内部にＰＭが堆積していればいるほど、ＤＰＦ５２の内部でＰＭが自然燃焼しにくくなる。基準堆積量はこのことを判定する。基準堆積量はあらかじめ実験を通じて設定されるが、一例を挙げるとすれば例えば０グラムである。ＤＰＦ５２のＰＭ堆積量ＰＭaが基準堆積量を超えるときはステップＳ１５に処理を移行し、超えなければステップＳ１４に処理を移行する。
【００５５】
ステップＳ１４において、コントローラ７０は、Ash堆積モードとして壁面堆積モード(MODE1)を設定する。
【００５６】
ステップＳ１５において、コントローラ７０は、Ash堆積モードとして底部堆積モード(MODE2)を設定する。
【００５７】
図９は、本発明によるＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の動作を示すタイムチャートである。なおフローチャートとの対応が分かりやすくなるように、フローチャートのステップ番号をＳ付けで併記した。
【００５８】
時刻ｔ１まではAsh堆積モードがMODE1である(図９(Ａ))。この間、オイル消費量Ｑocは略一定であり(図９(Ｂ))、Ash排出量Ash0も略一定であるとする(図９(Ｃ))。このときAsh堆積Ash1にAsh排出量Ash0が加算され(ステップＳ５)、Ash堆積Ash1は経過時間に比例して増加し(図９(Ｄ))、Ash1による圧力損失ΔＰash1も増加する(図９(Ｆ))。差圧センサ６１の検出値ΔＰtotalは増加しているが(図９(I))、ここからAshによる圧力損失の影響代を除いてＰＭ堆積による圧力損失ΔＰpmを求め(ステップＳ９)、ＰＭ堆積量Ｍpmを推定する(ステップＳ１０)。このようにすることでＰＭ堆積量Ｍpmを正確に推定することができる(図９(Ｋ))。
【００５９】
時刻ｔ１〜ｔ２では、Ash堆積モードがMODE2である(図９(Ａ))。この間、オイル消費量Ｑocは略一定であり(図９(Ｂ))、Ash排出量Ash0も略一定であるとする(図９(Ｃ))。このときAsh堆積Ash2にAsh排出量Ash0が加算され(ステップＳ７)、Ash堆積Ash2は経過時間に比例して増加し(図９(Ｅ))、Ash2による圧力損失ΔＰash2も増加する(図９(Ｇ))。差圧センサ６１の検出値ΔＰtotalは増加しているが(図９(I))、ここからAshによる圧力損失の影響代を除いてＰＭ堆積による圧力損失ΔＰpmを求め(ステップＳ９)、ＰＭ堆積量Ｍpmを推定する(ステップＳ１０)。このようにすることでＰＭ堆積量Ｍpmを正確に推定することができる(図９(Ｋ))。
【００６０】
従来より排ガス浄化フィルタのＰＭ堆積量をフィルタ前後差圧に基づいて推定し、この推定結果に基づいて再生時期を判定している。ところがエンジンの運転状態によってはＰＭ堆積量を正確に推定することができず、再生時期を誤ることがあった。本件発明者は、この原因がエンジンオイル中の添加剤による不純物などの不燃成分であるAsh(灰分)の影響であることを見いだした。すなわち、本件発明者は、高速走行などによって排ガス温度が高温になることでＤＰＦに堆積したＰＭが自然燃焼する場合と、ＰＭを強制燃焼した場合とで、Ashの堆積状態が異なり、これがフィルタ前後差圧に影響することを見いだしたのである。
【００６１】
そこで本件発明では、Ashによる圧力損失の影響代を、ＰＭが自然燃焼する場合の圧力損失影響代ΔＰash1と、ＰＭを強制燃焼した場合の圧力損失影響代ΔＰash2とに分離し、それぞれの圧力損失影響代を、差圧センサ６１の検出値ΔＰtotalから除算することで、ＰＭ堆積による圧力損失ΔＰpmを正確に求めることができるようになり、ＰＭ堆積量Ｍpmを正確に推定することができるようになったのである。
【００６２】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【００６３】
例えば、上記実施形態においては、ＤＰＦの前後差圧を差圧センサ６１を用いて直接検出することとしているが、他のセンサの検出結果を用いて計算することで間接的に検出してもよい。これに限らず、検出とはセンサによって直接検出することはもちろんのこと、他のセンサの検出結果を用いて間接的に検出してもよい。
【００６４】
また上記実施形態ではエンジンとしてディーゼルエンジンを例示しているが、ガソリンエンジンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ＤＰＦの断面を拡大した模式図である。
【図２】ディーゼルエンジンの高速走行におけるＤＰＦのAshの堆積状態を示す模式図である。
【図３】ディーゼルエンジンの通常運転におけるＤＰＦの作用を説明する模式図である。
【図４】本発明によるＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の一実施形態を示す全体システム図である。
【図５】ＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の動作を説明するメインフローチャートである。
【図６】Ash堆積モード判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】エンジンのAsh排出量Ash0を求めるための特性マップである。
【図８】Ash1，Ash2による圧力損失ΔＰash1，ΔＰash2を求めるための特性マップである。
【図９】本発明によるＤＰＦのパティキュレート堆積量検出装置の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１  パティキュレート堆積量検出装置
１０  ディーゼルエンジン
５０  ＤＰＦアッセンブリ
５２  ＤＰＦ(排ガス浄化フィルタ)
６１  差圧センサ(差圧検出手段)
７０  コントローラ
ステップＳ１  灰分堆積判定手段
ステップＳ６  壁面灰分圧損算出手段
ステップＳ８  底部灰分圧損算出手段
ステップＳ９  圧損算出手段
ステップＳ１０  パティキュレート量推定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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