(57)【要約】  本発明はディーゼル排気微粒子フィルタ（ＤＰＦ）を保全する方法及び装置に関する。ＤＰＦ両端における圧力降下量が測定され、ＤＰＦ内のすす目詰まり量の初期推定値は再帰フィルタに適用される。前記再帰フィルタを使用して、測定された前記圧力降下量に基づいて前記初期推定値を更新し、これによりＤＰＦ内のすす目詰まり量の更新推定値が求められる。ＤＰＦの能動再生は、すす目詰まり量の前記更新推定値が所定値に達することを含む少なくとも１つのトリガ条件の最初の条件が発生すると、開始される。【選択図】図１
2010526234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＰＦの保全方法であって、
ＤＰＦ両端における圧力降下量を測定すること、
ＤＰＦ内のすす目詰まり量の初期推定値を再帰フィルタに適用すること、
前記再帰フィルタを使用して、測定された前記圧力降下量に基づいてすす目詰まり量の前記初期推定値を更新し、該更新によってＤＰＦ内のすす目詰まり量の更新推定値を求めること、及び
すす目詰まり量の前記更新推定値が所定値に達することを含む少なくとも１つのトリガ条件の最初の条件が発生すると、ＤＰＦの能動再生を開始すること
を含む、ＤＰＦの保全方法。
【請求項２】
前記再帰フィルタがカルマンフィルタである、請求項１に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項３】
ＤＰＦ両端における前記圧力降下量を少なくとも定期的に測定すること、及び、少なくとも定期的に測定された該圧力降下量のそれぞれに基づいてすす目詰まり量の更新推定値を少なくとも定期的に更新し、該更新よってすす目詰まり量の更新推定値を複数得ること、及び、すす目詰まり量の該更新推定値の標準偏差を算出することを含み、
すす目詰まり量の前記更新推定値と複数のすす目詰まり量の更新推定値の前記標準偏差又は前記推定誤差の関数との和が所定値を上回る場合、再生を開始することを含む、請求項１に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項４】
再帰フィルタがカルマンフィルタである、請求項３に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項５】
前記カルマンフィルタの測定ノイズ共分散が、不均一分散したすす質量推定値の関数である、請求項４に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項６】
前記不均一分散したすす質量推定値が、ＤＰＦ内の排気ガス流速及びすす反応速度の関数である、請求項５に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項７】
ＤＰＦの能動再生の開始後、少なくとも１つの停止条件のうち別の最初の条件が発生すると、ＤＰＦの能動再生を停止することを含む方法であって、
前記少なくとも１つの停止条件の１つとして、すす目詰まり量の前記更新推定値が別の所定値に達することを含む、請求項１に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項８】
前記再帰フィルタがカルマンフィルタである、請求項７に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項９】
前記カルマンフィルタの測定ノイズ共分散が、不均一分散したすす質量推定値の関数である、請求項８に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項１０】
前記不均一分散したすす質量推定値が、ＤＰＦ内の排気ガス流速及びすす反応速度の関数である、請求項９に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの停止条件の別の条件の１つとして、所定時間の経過を含む、請求項７に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項１２】
ＤＰＦを通る排気ガスの流速を算出すること、及び、すす分布の前記初期推定値を排気ガス流速の関数に応じて調節することを含む、請求項１に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項１３】
請求項１の方法を実行するための、コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータプログラム。
【請求項１４】
ＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法であって、
ＤＰＦの両端における圧力降下量を測定すること、
ＤＰＦ内のすす目詰まり量の初期推定値を再帰フィルタに適用すること、及び
再帰フィルタを使用して、測定された前記圧力降下量に基づいてすす目詰まり量の前記初期推定値を更新し、該更新によってＤＰＦ内のすす目詰まり量の更新推定値を求めること
を含む、ＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法。
【請求項１５】
前記フィルタがカルマンフィルタである、請求項１４に記載のＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法。
【請求項１６】
前記カルマンフィルタの測定ノイズ共分散が、不均一分散したすす質量推定値の関数である、請求項１５に記載のＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法。
【請求項１７】
前記不均一分散したすす質量推定値が、ＤＰＦ内の排気ガス流速及びすす反応速度の関数である、請求項１６に記載のＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法。
【請求項１８】
請求項１４の方法を実行するための、コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータプログラム。
【請求項１９】
ディーゼルエンジンと、
該エンジンの下流側のＤＰＦと、
ＤＰＦの両端における圧力降下量を測定する圧力センサ装置と、
ＤＰＦ内のすす目詰まり量の推定値及び圧力センサ装置からのＤＰＦの両端における前記圧力降下量の測定値が得られると、ＤＰＦ内のすす目詰まり量の前記更新推定値が求められるよう、且つ、すす目詰まり量の前記更新推定値を含めた少なくとも１つのトリガ条件に応答してＤＰＦの能動再生を開始するよう構成された再帰フィルタを有する制御システムと
を備えるディーゼルエンジンシステム。
【請求項２０】
前記圧力センサ装置が、ＤＰＦの両端における圧力降下量を少なくとも定期的に測定し、
前記制御システムが、該少なくとも定期的に測定された圧力降下量のそれぞれに基づいてすす目詰まり量の前記更新推定値を定期的に更新し、該更新によってすす目詰まり量の更新推定値が複数得られるよう、且つ、該複数のすす目詰まり量の更新推定値の標準偏差を定期的に算出するよう構成されており、
すす目詰まり量の前記更新推定値と前記複数のすす目詰まり量の更新推定値の前記標準偏差又は前記推定誤差の関数との和が所定値を上回る場合、前記制御システムが再生を開始する、請求項１９に記載のディーゼルエンジンシステム。
【請求項２１】
前記再帰フィルタがカルマンフィルタである、請求項１９に記載のディーゼルエンジンシステム。
【請求項２２】
前記カルマンフィルタの測定ノイズ共分散が、不均一分散したすす質量推定値の関数である、請求項２１に記載のディーゼルエンジンシステム。
【請求項２３】
前記不均一分散したすす質量推定値が、ＤＰＦ内の排気ガス流速及びすす反応速度の関数である、請求項２２に記載のディーゼルエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ディーゼル排気微粒子フィルタ（ＤＰＦ）を有する排気システムを備えたディーゼルエンジンに関し、特に、ＤＰＦの能動再生の開始及び停止を行う方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、ディーゼルエンジンにおいて、エンジン排気の微粒子を濾過するためにエンジンの下流側にＤＰＦを使用することが一般的である。ＤＰＦにより捕集されたすすの量が過剰になると、すすの燃焼を制御できなくなり、ＤＰＦが割れたり溶解したりする可能性がある。この現象は、「暴走（ｒｕｎａｗａｙ）」又は非制御（ｕｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）再生と称される。ＤＰＦに過剰なすすが蓄積することから派生して、その他の問題も生じる可能性がある。例えば、エンジン背圧が増加すると、エンジン動作、ひいては燃料消費にも悪影響が及ぶことが考えられる。
【０００３】
暴走再生などの上記問題を回避するには、ＤＰＦを損傷させない制御状態において、Ｏ２酸化により所謂能動再生を行い、すすを完全に燃焼させることでＤＰＦを定期的にクリーニングすることが一般的である。排気システムにおいては、通常、ＤＰＦフィルタのすすの目詰まり量が約５ｇ／ｌ（１リットル当たりのグラム数）のレベルに達すると、能動再生が行われる。フィルタが或るすすモデルを有する場合、そのすす目詰まり量のレベルに対応している或る圧力降下量をＤＰＦの両端で測定するセンサを用いて、この能動再生サイクルが開始される。所定時間にわたる動作など、他の事象によっても能動再生が生じ得る。
【０００４】
本明細書において、エンジン動作の態様の「モデル」という表現は、概して、既知のエンジンパラメータ及び／又はセンサ測定値に基づいてリアルタイム又はオフラインでのそれらの動作態様を算出するシミュレーションソフトのことを指す。そのようなモデルの開発は、ディーゼルエンジンの分野では既知であるが、このようなモデルの多くは、開発対象の特定のエンジンのみに関するものであって、このようなモデルの開発は、別途明記のない限り、本発明の一部として組み込まれるものではない。そのようなエンジン動作モデルに関連した変数及びパラメータは、通常、エンジン動作に関する広範な試験によって決定されるが、それらを決定するプロセスも、ディーゼルエンジンの分野において既知である。
【０００５】
理想的なケースでは、すすがＤＰＦに均一に捕集されるが、実際には必ずしもそうでない。すす分布が不均一になる要因として、例えば、ハイウェイ走行中にしばしば生じるように、ＤＰＦを通過する流速が高速であることと、排気ガス中のＮＯ２を用いてすすを酸化させる際に行われる受動再生との２つが挙げられる。受動再生は、一般的に、ＤＰＦの通常の動作温度の範囲内に少なくとも部分的に含まれる約２５０°Ｃ〜４５０°Ｃの温度範囲において行われる。能動再生は通常、５５０°Ｃを上回る温度において行われる。
【０００６】
ＤＰＦの両端における圧力降下量の関数に基づいた能動再生サイクルの開始は、均一なすす分布を前提としている。すすの分布が不均一であると、ＤＰＦ両端における圧力降下がトリガ点に達していなくても、ＤＰＦの一部分では暴走再生を引き起こし得るレベル以上の量のすすが目詰まりしている一方で、ＤＰＦの他の部分ではすす目詰まり量のレベルがそのレベルよりも低くなってしまう可能性がある。つまり、条件によっては、圧力降下の測定値が、ＤＰＦの一部における実際のすす目詰まり量よりも低くなってしまい、これが原因となってＤＰＦが損傷する可能性がある。
【０００７】
一旦、能動再生が開始すると、フィルタの再生スケジュールに従って所定時間にわたり再生が行われ、すすが完全に又はほぼ完全に燃焼される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すす目詰まり量が均一でないことがあるＤＰＦにおいては、能動再生を開始させるシステム及び方法が求められている。また、すす目詰まり量が均一でないことがあるＤＰＦにおいて、能動再生を終了させるシステム及び方法も求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態において、ＤＰＦを保全する方法を開示する。この方法では、ＤＰＦ両端における圧力降下量が測定される。好適な実施形態として、ＤＰＦ内のすす目詰まり量の初期推定値が再帰フィルタに適用される。本発明の別の実施形態においては、代替的に、コスト関数又は重量関数を適用してもよい。再帰フィルタを使用して、測定された圧力降下に基づいて、すす目詰まり量の初期推定値を更新し、この更新によってＤＰＦのすす目詰まり量の更新推定値が得られる。少なくとも１つのトリガ条件の最初の条件が発生すると、ＤＰＦの能動再生が開始されるが、すす目詰まり量の更新推定値が所定値に達することも、その少なくとも１つのトリガ条件の１つである。
【００１０】
本発明の別の実施形態において、ＤＰＦ内のすす目詰まり量を推定する方法を開示する。この方法では、ＤＰＦ両端における圧力降下量が測定される。ＤＰＦ内のすす目詰まり量の初期推定値が再帰フィルタに適用される。再帰フィルタを使用して、測定された圧力降下に基づいてすす目詰まり量の初期推定値が更新され、この更新によってＤＰＦ内のすす目詰まり量の更新推定値が得られる。
【００１１】
本発明の別の実施形態において、ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジンと、エンジンの下流側のＤＰＦと、ＤＰＦ両端における圧力降下量を測定する圧力センサ装置と、制御システムとを備える。その制御システムは、ＤＰＦ内のすす目詰まり量の推定値及び圧力センサ装置からのＤＰＦ両端における圧力降下量の測定値が得られると、ＤＰＦ内のすす目詰まり量の更新推定値が求められるよう、更に、すす目詰まり量の更新推定値を含めた少なくとも１つのトリガ条件に応答してＤＰＦの能動再生が開始されるように構成された再帰フィルタを有する。
【００１２】
本発明の特徴及び利点は、同様の構成要素には同様の参照符号が付与された図面に対応した以下の詳細な説明により、十分に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による、ＤＰＦを含むエンジン排気システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示す本発明の実施形態によるディーゼルエンジンシステム２１は、ディーゼルエンジン２３と、エンジンシリンダの下流側にＤＰＦ２７を含む排気管２５とを備える。通常は差圧（デルタＰ）センサを含むセンサ装置２９が、ＤＰＦ２７の入口及び出口で圧力を測定する。能動再生中に排気ガス流の温度を上昇させるために、ＤＰＦ２７の内部又は上流側に加熱素子又は装置（図示せず）を配置する。センサ装置２９は一般的に、通常は少なくともＤＰＦ内で、ＤＰＦの上流側及び下流側で排気ガス流の温度を監視するためのモニタも有する。
【００１５】
コントローラ３１が設けられている。コントローラ３１は、デルタＰセンサ及び温度モニタから信号を受け取り、その信号を処理し、信号に応じて能動再生を開始すべきかどうかを、あるいは能動再生が開始している場合、それを停止すべきかどうかを決定する。能動再生を開始すべきであるとコントローラ３１が決定した場合、その信号がコントローラ３１から加熱素子に送られ、排気ガス流が加熱される。能動再生を停止すべきであるとコントローラ３１が決定した場合、その信号がコントローラ３１から加熱素子に送られ、排気ガス流の加熱が停止される。
【００１６】
コントローラ３１を用いて、ＤＰＥ２５内の推定すす目詰まり量の関数に応じて能動再生の開始及び停止を行うことができる。すす目詰まり量の推定値は、デルタＰセンサ及び温度モニタからの入力を用いた、コントローラ３１が実行する再帰フィルタリング手順から得られる。現段階では、推定値を得るには、離散的カルマンフィルタを使用することが好ましいと思われる。
【００１７】
本発明の実施形態において、ＤＰＦのすす目詰まり量は、好ましくはカルマンフィルタなどの再帰フィルタリング手法を使用して推定される。ＤＰＦの能動再生の開始及び停止を、すす目詰まり量の推定値の関数に応じて行ってもよい。再帰カルマンフィルタを使用して、蓄積したすす質量及び不均一に分布したすす量を推定するためのプロセスを以下に記載する。
【００１８】
〔すす目詰まり量の推定／モデル予測−ｘ〕
カルマン方程式解析に基づいて、ＤＰＦのすす目詰まりプロセスによるＤＰＦのすす目詰まり量の推定値を一次確率微分方程式を用いて求める。
【００１９】
【数１】
2010526234.tif 000003
【００２０】
但し、
ｘｋは、時間ｋにおける推定すす目詰まり量であり、
Ａは、運転関数又はプロセスノイズのいずれか一方がない状態で、直前の時間ステップｋ−１におけるすす目詰まりの状態ｘｋ−１を、現在の時間ステップｋにおける状態ｘｋと関連付けるｎ×ｎマトリックスであって、ＤＰＦ再生モデルによって決定され、
ｕは、エンジンすす発生モデルによって決定されるエンジンすす発生率に対する制御入力値であり、
Ｂは、前の時間ステップｋ−１における値ｕを、時間ステップｋにおけるすす目詰まり状態ｘｋと関連付ける、フィルタ効率によって決定されるｎ×ｌマトリックスであり、
ｗは、プロセスモデルの不確定性（ノイズ）である。
【００２１】
〔測定値−ｚ〕
測定値、特にＤＰＦの両端での圧力降下量は、次式で表される。
【００２２】
【数２】
2010526234.tif 000004
【００２３】
但し、
ｚｋは、時間ステップｋにおける、ＤＰＦの両端における圧力降下（以下ではデルタＰ）の、デルタＰセンサからの測定値であり、
Ｈは、すす目詰まり状態、すなわちｘをＤＰＦの両端におけるデルタＰの測定値ｚｋと関連付けるｍ×ｎマトリックスであり、
ｖは、測定値の不確定性（ノイズ）である。
【００２４】
プロセスノイズ又は不確定性ｗ及び測定ノイズ又は不確定性ｖのランダム変数が互いに独立的であって、正規確率分布を有するとする。
【００２５】
【数３】
2010526234.tif 000005
【００２６】
【数４】
2010526234.tif 000006
【００２７】
但し、
Ｑは、プロセスノイズ共分散であり、
Ｒは、測定ノイズ共分散である。
Ｑ及びＲの値を試験セルで較正する。Ｑは、内部モデルｘｋ＝Ａｋｘｋ−１＋Ｂｋｕｋ−１ｘｋ＋ｗｋ−１の予測誤差の測定値により較正され、Ｒは、センサからのモデルｚｋ＝Ｈｋｘｋ＋ｖｋの予測誤差の測定値により較正される。モデル予測及び測定値の不確定性は独立的であり、平均値ゼロの正規分布として記述される。
【００２８】
〔すす発生率−ｕ〕
エンジンすす発生率ｕは、エンジンすす発生モデルを用いて推定される。過渡サイクルインジケータＩｔを導入することで、予測値を調節し、推定値の精度を改善することができる。Ｉｔは、次式のように表される。
【００２９】
【数５】
2010526234.tif 000007
【００３０】
ＡＦＲは、空燃比であり、
Ｔｓは、サンプリング時間間隔であり、
Ｃ１は、エンジンすす発生モデルを適正に較正する際の「ｌ」に等しいパラメータであり、
Ｃ２は、特定のすす発生モデルについての較正パラメータである。
【００３１】
過渡サイクルインジケータＩｔは、常にＣｌ以上である、すなわちＡＦＲｋ−１＜ＡＦＲｋのとき、アルゴリズムにおいてＩｔがＣｌとして自動的に設定される。
【００３２】
〔すす再生ファクタ−Ａ〕
排気ガスを通常動作中に比較的低温下でＮＯ２と反応させること、及び、排気ガスを再生プロセス中にＯ２と反応させることにより、すすを完全に燃焼させることで、ＤＰＦが再生される。ＮＯ２及びＯ２はそれぞれ、約２５０〜４５０°Ｃ及び５５０°Ｃ未満の温度範囲でＤＰＦのすすと反応する。すす再生モデルは、次式のように表される。
【００３３】
【数６】
2010526234.tif 000008
【００３４】
Ｔｓは、制御システムのサンプリング時間であり、
ｒｒはすす反応速度であって、これは次式：
【数７】
2010526234.tif 000009
【数８】
2010526234.tif 000010
として表される。
［Ｏ２］は、排気ガス流中の酸素濃度であり、
［ＮＯ２］は、排気ガス流中のＮＯ２濃度であり、
Ｒｇは、ガス定数であり、
ＡＦＲｋは、時間ｋにおける空燃比であり、
ＡＦＲｓは、ディーゼルの確率空燃比であり、
Ｃ３、Ｃ４、Ｅ０及びＥｎ０は、試験によって決定された較正パラメータである。
【００３５】
〔デルタＰセンサ測定値ｚに基づく、すす目詰まり量推定値ｘに対する不均一なすす分布調節値ｘｎｕｄ〕
すす目詰まり分布がＤＰＦ全体にわたって均一である場合、、デルタＰ測定値に基づくすす目詰まり量推定値は、次式により表される。
【００３６】
【数９】
2010526234.tif 000011
【００３７】
ｘｐ（ｋ）は、均一分布の場合のデルタＰセンサ予測すす目詰まり量であり、
ｚｋは、デルタＰセンサの測定値であり、
Ｈｋは、排気ガスの体積流量及び排気ガスの温度に基づいて算出された、デルタＰセンサに基づくすす目詰まり量推定値である。
【００３８】
しかし、実際のＤＰＦにおけるすす分布は不均一であることが多く、その場合、デルタＰセンサに基づくすすモデルによって予測されるすす目詰まり量は、ＤＰＦの少なくとも一部の領域では、実際のすす目詰まり量より低くなりがちである。従って、この差を推定するために不均一分布モデルｘｎｕｄ（ｋ）を用いる。
ｘｔｏｔ（ｋ）≧ｘｎｕｄ（ｋ−１）
（但し、ｘｔｏｔ＝推定全すす目詰まり量）であり、且つ、
ｖｋ−１＞ｖ０
である場合、不均一分散モデルは、次式のように表される。
【００３９】
【数１０】
2010526234.tif 000012
【００４０】
ｘｎｕｄ（ｋ）は、時間ｋにおける不均一に分散したすす質量の推定値であり、
ｘｎｕｄ（ｋ−１）は、時間ｋ−１における不均一に分散したすす質量の推定値であり、
ｖｅｌ（ｋ−１）は、時間ｋ−１における排気ガス流速であり、
ｖ０は、不均一なすす分布が生じ得る排気ガス流速の最低速度であり、
ｋ１、ｋ２は、較正パラメータであり、
ｒｒ（ｋ−１）は、時間ｋ−１におけるすす反応速度である。
方程式（１０）のモデルは、すす再生及び排気ガス速度が高いことにより、すすが不均一に分散するという予想に基づく。方程式（１０）において、ｒｒ＞０のとき、何らかのｘｎｕｄが生じ、或いは、排気ガス速度が閾値を上回る場合、何らかのｘｎｕｄが生じる。現時点で存在するｘｎｕｄの値が大きいほど、ｘｎｕｄの値が小さくなる。一旦ｘｎｕｄ＝ｘｔｏｔとなると、それ以上のｘｎｕｄが発生することはない。
ｘｔｏｔ（ｋ−１）≧ｘｎｕｄ（ｋ−１）であり、且つ、
ｖｋ−１≦ｖ０である場合、
不均一分布モデルは、次式のように表される。
【００４１】
【数１１】
2010526234.tif 000013
【００４２】
ｘｋ−１＝ｖ０、すなわちｖｋ−１＝０のとき、方程式（１０）から該当箇所が消去される。
ｘｔｏｔ（ｋ−１）＜ｘｎｕｄ（ｋ−１）のとき、
【数１２】
2010526234.tif 000014
であり、このとき、ｘｋ−１＜ｖ０である。全すす量はｘｎｕｄであり、全すす目詰まり量が減少中であることがわかる。従って、ｘｎｕｄは減少するはずであり、その減少速度はｒｒ・ｘｔｏｔである。
【００４３】
不均一なすすの分布を、上記のように調節すると、デルタＰセンサに基づくすす目詰まり量モデルは、次式のように表される。
【００４４】
【数１３】
2010526234.tif 000015
【００４５】
ｚｔｏｔ（ｋ）は、ｘｐ（ｋ）＋ｘｎｕｄ（ｋ）が正常であるとして算出された圧力降下量である。モデル推定値の分散、すなわち測定ノイズ共分散は、次式に基づいて調節される。
【００４６】
【数１４】
2010526234.tif 000016
【００４７】
Ｒ0は、すすが均一に分散している場合のモデル推定値の分散であり、
ｋ３は、較正パラメータである。
【００４８】
アプリオリすす目詰まり量推定値及びデルタＰセンサ測定値を使用して離散時間カルマンフィルタを作成することにより、ＤＰＦのすす目詰まり量のアポステリオリ推定値が得られる。離散時間カルマンフィルタ時間更新又は予測方程式は、時間ｋにおけるアプリオリ状態推定値によって表される（次式において、ｘｋ＝ｘｐ（ｋ）＋ｘｎｕｄ（ｋ）且つｘｋ−１＝ｘｐ（ｋ−１）＋ｘｎｕｄ（ｋ−１）が理解されよう）。
【数１５】
2010526234.tif 000017
また、この式は、アプリオリ推定値誤差共分散によっても表される。
【数１６】
2010526234.tif 000018
カルマンフィルタ測定値更新又は補正方程式は、カルマン利得方程式：
【数１７】
2010526234.tif 000019
によって、また測定ｚｔｏｔ（ｋ）を行った時間ｋにおけるアポステリオリ状態推定値：
【数１８】
2010526234.tif 000020
によって表される。（但し、残留（ｚｔｏｔ（ｋ）−Ｈｋｘｋ−）は、実際のデルタＰ測定値とＤＰＦ両端におけるデルタＰ測定値との差である）（「Ｈｋｘｋ−」の「ｘ」の上に「＾」の記号を付与；数式１８参照）。
また、アポステリオリ推定値誤差共分散方程式：
【数１９】
2010526234.tif 000021
によって表される。
【００４９】
直前のアポステリオリすす目詰まり量推定値に基づいてすす目詰まり量を連続的にアプリオリ推定を行い、測定データを使用して更新を行い、それによって新しいアポステリオリすす目詰まり量推定値が得られる。アポステリオリすす目詰まり量推定値に応じて、能動再生の開始及び停止をトリガすることができる。
【００５０】
〔能動再生開始のトリガ〕
アポステリオリ推定すす目詰まり量ｘｋとアポステリオリ推定すす目詰まり量の標準偏差Ｅｋとの和が所定値、すなわちｘｋ＋Ｅｋ≧トリガ値に達するか、それを上回る場合、能動再生が開始される。
【００５１】
〔能動再生停止のトリガ〕
推定すす目詰まり量が所定値より少ない、又は能動再生の合計時間が所定の時間制限に達する、又はすす発生速度及びすす酸化速度の差が所定値を下回る一方で、ＤＰＦ温度が所定の閾値を上回る場合、いずれが最初に達しても、能動再生が停止される。
【００５２】
通常はカルマンフィルタである再帰フィルタを有する制御システム３１を備えるディーゼルエンジンシステム２１の動作が進み、ＤＰＦ２５内のすす目詰まり量の初期推定値ｘｋ−１（「初期推定値ｘｋ−１」の「ｘ」の上に「＾」の記号を付与；数式１８参照）及び誤差共分散Ｐｋ−１と、ＤＰＦ両端における圧力降下のセンサ装置２９による測定値ｚｔｏｔ（ｋ）とが求められると、ＤＰＦ内のすす目詰まり量の更新推定値ｘｋ（「更新推定値ｘｋ」の「ｘ」の上に「＾」の記号を付与；数式１８参照）が得られる。カルマンフィルタは一般的に、任意のコンピュータ可読媒体のコンピュータプログラムの一部であってよい。
【００５３】
すす目詰まり量の更新推定値ｘｋを含めた少なくとも１つのトリガ状態に応答して、ＤＰＦ２５の能動再生がトリガされる、すなわち制御システム３１が再生プロセスが開始される。
【００５４】
センサ装置２９は通常、ＤＰＦ２５の両端での圧力降下を少なくとも定期的に測定し、ＤＰＦの入口及び出口の近傍に圧力センサを有する。加えて、センサ装置２９は通常、ＤＰＦ内のガス温度も測定する。制御システム３１は通常、少なくとも定期的な圧力降下測定値ｚｔｏｔ（ｋ）のそれぞれの測定値に基づいてすす目詰まり量の更新推定値ｘｋを定期的に更新し、それによって複数のすす目詰まり量更新推定値ｘｋが得られ、複数のすす目詰まり量更新推定値の標準偏差Ｅｋを定期的に算出する。制御システム３１は通常、すす目詰まり量更新推定値ｘｋと複数のすす目詰まり量更新推定値の標準偏差Ｅｋとの和が所定値を上回る場合、再生をトリガするよう構成されている。少なくとも１つの停止条件のうち別の最初の条件が生じると、再生を停止させることができ、すす目詰まり量更新推定値ｘｋが別の所定値に達することは、少なくとも１つの停止条件の１つである。別の停止条件は、例えば、再生の開始から所定の時間が経過することである。
【００５５】
カルマンフィルタＲｋにおける測定ノイズ共分散は、方程式（１４）として上述した関係に基づいた不均一分散のすす質量推定値ｘｎｕｄ（ｋ）の関数として表され、ここで不均一分散のすす質量推定値ｘｎｕｄ（ｋ）は、方程式（１０）、（１１）及び（１２）に上述した関係に基づいてＤＰＦ２５内の排気ガス流速ｖ（ｋ−１）及びすす反応速度ｒｒ（ｋ−１）の関数である。
【００５６】
本明細書において、「含む」などの用語は、広義的に用いられており、「有する」等の用語と同じ意味を有し、記載した以外にも構成要素、材料又は動作が存在する可能性を排除しないもとのする。同様に、「できる」又は「よい」等の用語も、広義的に用いられており、その構成要素、材料又は動作が必須ではないことを示唆するものとするが、そのような用語を使用しないことが、構成要素、材料及び動作が必須であることを示すわけではない。構成要素、材料及び動作が現時点で必須であるとみなされる場合にのみ、これらが必須であると理解されたい。
【００５７】
以上、好ましい実施形態に関連させて本発明を図示及び説明してきたが、これらに様々な修正及び改変を加えた実施形態も、添付の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【図１】
2010526234.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月12日(2009.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＰＦの保全方法であって、
ＤＰＦ両端における圧力降下量を測定すること、
ＤＰＦ内のすす目詰まり質量の初期推定値を再帰フィルタに適用することであって、
該推定値には、すすが均一に目詰まりしていると仮定した場合のＤＰＦ両端における前記圧力降下量の関数として決定された第１の成分と、すすの反応速度とＤＰＦにおける排気ガス流速との関数により決定された、モデル化された不均一分散したすす質量である第２の成分とが含まれており、
前記再帰フィルタを使用して、測定された前記圧力降下量に基づいてすす目詰まり質量の前記初期推定値を更新し、該更新によってＤＰＦ内のすす目詰まり量の更新推定値を求めること、及び
すす目詰まり質量の前記更新推定値が所定値に達することを含む少なくとも１つのトリガ条件の最初の条件が発生すると、ＤＰＦの能動再生を開始すること
を含む、ＤＰＦの保全方法。
【請求項２】
前記再帰フィルタがカルマンフィルタである、請求項１に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項３】
ＤＰＦ両端における前記圧力降下量を少なくとも定期的に測定すること、及び、少なくとも定期的に測定された該圧力降下量のそれぞれに基づいてすす目詰まり質量の更新推定値を少なくとも定期的に更新し、該更新よってすす目詰まり質量の更新推定値を複数得ること、及び、すす目詰まり量の該更新推定値の標準偏差を算出することを含み、
すす目詰まり質量の前記更新推定値と複数のすす目詰まり質量の更新推定値の前記標準偏差又は前記推定誤差の関数との和が所定値を上回る場合、再生を開始することを含む、請求項１に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項４】
再帰フィルタがカルマンフィルタである、請求項３に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項５】
前記カルマンフィルタの測定ノイズ共分散が、前記モデル化された不均一分散したすす質量の関数である、請求項４に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項６】
ＤＰＦの能動再生の開始後、少なくとも１つの停止条件のうち別の最初の条件が発生すると、ＤＰＦの能動再生を停止することを含む方法であって、
前記少なくとも１つの停止条件の１つとして、すす目詰まり質量の前記更新推定値が別の所定値に達することを含む、請求項１に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項７】
前記再帰フィルタがカルマンフィルタである、請求項６に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項８】
前記カルマンフィルタの測定ノイズ共分散が、前記モデル化された不均一分散したすす質量の関数である、請求項７に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項９】
前記モデル化された不均一分散したすす質量が、ＤＰＦ内の排気ガス流速及びすす反応速度の関数である、請求項８に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの停止条件の別の条件の１つとして、所定時間の経過を含む、請求項６に記載のＤＰＦの保全方法。
【請求項１１】
請求項１の方法を実行するための、コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータプログラム。
【請求項１２】
ＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法であって、
ＤＰＦの両端における圧力降下量を測定すること、
ＤＰＦ内のすす目詰まり質量の推定値を再帰フィルタに適用することであって、
前記推定値には、すすが均一に目詰まりしていると仮定した場合のＤＰＦ両端における前記圧力降下量の関数として決定された第１の成分と、すすの反応速度とＤＰＦにおける排気ガス流速との関数により決定された、モデル化された不均一分散したすす質量である第２の成分とが含まれており、及び
再帰フィルタを使用して、測定された前記圧力降下量に基づいてすす目詰まり質量の前記初期推定値を更新し、該更新によってＤＰＦ内のすす目詰まり質量の更新推定値を求めること
を含む、ＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法。
【請求項１３】
前記フィルタがカルマンフィルタである、請求項１２に記載のＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法。
【請求項１４】
前記カルマンフィルタの測定ノイズ共分散が、不均一分散したすす質量推定値の関数である、請求項１３に記載のＤＰＦにおけるすす目詰まり量を推定する方法。
【請求項１５】
請求項１２の方法を実行するための、コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータプログラム。
【請求項１６】
ディーゼルエンジンと、
該エンジンの下流側のＤＰＦと、
ＤＰＦの両端における圧力降下量を測定する圧力センサ装置と、
ＤＰＦ内のすす目詰まり質量の推定値及び圧力センサ装置からのＤＰＦの両端における前記圧力降下量の測定値が得られると、ＤＰＦ内のすす目詰まり質量の前記更新推定値が求められるよう、且つ、すす目詰まり質量の前記更新推定値を含めた少なくとも１つのトリガ条件に応答してＤＰＦの能動再生を開始するよう構成された再帰フィルタを有する制御システムであって、前記推定値には、すすが均一に目詰まりしていると仮定した場合のＤＰＦ両端における前記圧力降下量の関数として決定された第１の成分と、すすの反応速度とＤＰＦにおける排気ガス流速との関数により決定された、モデル化された不均一分散したすす質量である第２の成分とが含まれている、制御システム
とを備えるディーゼルエンジンシステム。
【請求項１７】
前記圧力センサ装置が、ＤＰＦの両端における圧力降下量を少なくとも定期的に測定し、
前記制御システムが、該少なくとも定期的に測定された圧力降下量のそれぞれに基づいてすす目詰まり質量の前記更新推定値を定期的に更新し、該更新によってすす目詰まり質量の更新推定値が複数得られるよう、且つ、該複数のすす目詰まり質量の更新推定値の標準偏差を定期的に算出するよう構成されており、
すす目詰まり質量の前記更新推定値と前記複数のすす目詰まり質量の更新推定値の前記標準偏差又は前記推定誤差の関数との和が所定値を上回る場合、前記制御システムが再生を開始する、請求項１６に記載のディーゼルエンジンシステム。
【請求項１８】
前記再帰フィルタがカルマンフィルタである、請求項１６に記載のディーゼルエンジンシステム。
【請求項１９】
前記カルマンフィルタの測定ノイズ共分散が、モデル化された不均一分散したすす質量の関数である、請求項１８に記載のディーゼルエンジンシステム。
【国際調査報告】
2010526234.tif 000023