(57)【要約】【課題】ＤＰＦの再生開始時期等を判定するためのＤＰＦの目詰まり検知において、比較的少ないセンサと演算により、目詰まり状態を精度良く検知することができるＤＰＦの目詰まり検知方法及び排気ガス浄化システムを提供する。【解決手段】ＤＰＦ４０を備えた排気ガス浄化システム１において、計測されたＤＰＦ前後差圧ΔＰｍとＤＰＦ内部排気温度ＴｉｍとＤＰＦ入口排気圧力Ｐｉと、排気流量検出手段で検出された排気流量Ｍｅｘｈとから、ＤＰＦの圧損係数ζｃとＤＰＦ４０を通過する排気ガスのレイノルズ数Ｒｅを算出し、算出されたＤＰＦの圧損係数ζｃを、ＤＰＦ内部排気温度Ｔｉとレイノルズ数Ｒｅをベースに予め作成された判定値用圧損係数ζｓ，ζｅのデータから算出された判定値ζｓｃ，ζｅｃと比較することにより、ＤＰＦ４０の目詰まり状態を検知する。【選択図】  図２
2005023884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に粒子状物質を捕集するＤＰＦと、該ＤＰＦの前後差圧を検出する差圧センサと、前記ＤＰＦの内部の排気温度を検出する排気温度センサと、前記ＤＰＦの入口の排気圧力を検出する入口排気圧力センサと、排気流量を検出する排気流量検出手段とを備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記差圧センサで計測されたＤＰＦ前後差圧と、前記排気温度センサで計測されたＤＰＦ内部排気温度と、前記入口排気圧力センサで計測されたＤＰＦ入口排気圧力と、前記排気流量検出手段で検出された排気流量とから、ＤＰＦの圧損係数と前記ＤＰＦを通過する排気ガスのレイノルズ数を算出し、
算出されたＤＰＦの圧損係数を、ＤＰＦ内部排気温度とレイノルズ数をベースに予め作成された判定値用圧損係数のデータから算出された判定値と比較することにより、ＤＰＦの目詰まり状態を検知することを特徴とするＤＰＦの目詰まり検知方法。
【請求項２】
前記判定値用圧損係数のデータが、ＤＰＦの再生制御を開始するか否かの再生開始判定用のデータ、又は、ＤＰＦの再生制御を終了するか否かの再生終了判定用のデータの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１記載のＤＰＦの目詰まり検知方法。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に粒子状物質を捕集するＤＰＦを備えると共に、該ＤＰＦを再生するための再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記ＤＰＦの前後差圧を検出する差圧センサと、前記ＤＰＦの内部の排気温度を検出する排気温度センサと、前記ＤＰＦの入口の排気圧力を検出する入口排気圧力センサと、排気流量を検出する排気流量検出手段とを備えると共に、
前記再生制御手段が、前記差圧センサで計測されたＤＰＦ前後差圧と、前記排気温度センサで計測されたＤＰＦ内部排気温度と、前記入口排気圧力センサで計測されたＤＰＦ入口排気圧力と、前記排気流量検出手段で検出された排気流量とから、ＤＰＦの圧損係数と前記ＤＰＦを通過する排気ガスのレイノルズ数を算出し、算出されたＤＰＦの圧損係数を、ＤＰＦ内部排気温度とレイノルズ数をベースに予め作成された判定値用圧損係数のデータから算出された判定値と比較することにより、ＤＰＦの目詰まり状態を検知することを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項４】
前記圧損係数の代りに計測されたＤＰＦ前後差圧を用いて、前記判定値用圧損係数のデータから算出されたＤＰＦ前後差圧用の判定値と比較することにより、ＤＰＦの目詰まり状態を検知することを特徴とする請求項３記載の排気ガス浄化システム。
【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粒子状物質を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の目詰まり状態を検出するＤＰＦの目詰まり検知方法及び排気ガス浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ，ＣＯそしてＨＣ等と共に年々規制が強化されてきており、規制の強化に伴いエンジンの改良のみでは、対応できなくなってきている。そこで、エンジンから排出されるＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ  ：以下ＤＰＦとする）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する技術が開発されている。
【０００３】
直接、このＰＭを捕集するＤＰＦにはセラミック製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化システムは、他の排気ガス浄化システムと同様に、エンジンの排気通路の途中に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化している。
【０００４】
ＤＰＦはフィルタがＰＭを捕集すると捕集量に比例して排圧が上昇するので、捕集されたＰＭを燃焼させるなどして除去し、ＤＰＦを再生する必要がある。この再生方法には色々な方法が提案されており、電気ヒーター加熱タイプ、バーナー加熱タイプ、逆洗タイプ等がある。
【０００５】
しかしながら、これらの再生方法をとる場合には、外部からエネルギーの供給を受けてＰＭの燃焼を行うので、燃費の悪化を招き、また、再生時の制御が難しく、ＰＭ捕集、ＰＭ燃焼（ＤＰＦ再生）を交互に行うような二系統のＤＰＦシステムが必要になる等、システムが大きく複雑になるという問題がある。
【０００６】
この問題を解決するために、酸化触媒を利用しＰＭの酸化温度を下げ、外部からエネルギーを受けることなく、エンジンからの排気熱でＰＭを酸化してＤＰＦを再生する技術が提案されている。この場合には、ＤＰＦ再生が基本的には連続的になるため連続再生型ＤＰＦシステムと呼ばれているが、これらのシステムは、より簡素化された一系統のＤＰＦシステムとなり、再生制御も簡素化されるという利点がある。
【０００７】
この連続再生型ＤＰＦシステムの一つであるＮＯ２  再生型ＤＰＦシステムは、ＮＯ２  （二酸化窒素）によりＰＭを酸化して、ＤＰＦを再生するシステムであり、通常のウオールフローフィルタの上流に酸化触媒コンバータを配置し、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化する。従って、酸化触媒コンバータの後流の排気ガス中のＮＯｘは殆どがＮＯ２  になる。このＮＯ２  で、下流側のフィルタ３Ａｂに捕集されたＰＭを酸化してＣＯ２  （二酸化炭素）とし、ＰＭを除去している。このＮＯ２  は、Ｏ２  よりエネルギー障壁が小さいため、ＰＭ酸化温度（ＤＰＦ再生温度）を低下させるので、外部からエネルギーの供給なしに排気ガス中の熱エネルギーで連続的にＰＭ燃焼が生じる。
【０００８】
このＮＯ２  再生型ＤＰＦシステムの改良システムでは、酸化触媒の多孔質触媒コート層をウオールフローフィルタの多孔質壁面に塗布し、ＮＯの酸化とこれにより発生したＮＯ２  によるＰＭの酸化を、ウオールフローフィルタの壁表面上で行うように構成し、酸化触媒コンバータを省いてシステムを簡素化している。
【０００９】
また、ウオールフローフィルタの多孔質壁面に、酸化触媒と酸化物等のＰＭ酸化触媒との多孔質触媒コート層を塗布し、フィルタに蓄積したＰＭを低温で燃焼し、連続再生するシステムもある。
【００１０】
これらの触媒付きＤＰＦシステムは、いずれも触媒及びＮＯ２  によるＰＭの酸化反応によって通常のフィルタよりもＰＭ酸化開始温度を下げてＰＭの連続再生を実現するシステムである。
【００１１】
しかし、ＰＭ酸化開始温度を下げても、まだ、３５０℃程度の排気温度は必要であるため、低負荷運転やアイドル運転等では、排気温度が低いため、ＰＭの酸化及びＤＰＦの自己再生が生じない。従って、このようなアイドルや低負荷等の排気温度が低いエンジン運転状態が継続するとＰＭが蓄積してもＰＭ酸化状態にならないため、排圧が上昇し、燃費の悪化を招き、また、エンジン停止等のトラブルが生じるおそれがある。
【００１２】
そこで、これらの連続再生型ＤＰＦシステムでは、ＤＰＦの目詰まり状態を監視して、目詰まり状態が所定の判定基準を超えた時に、排気温度を強制的に上昇させて、蓄積したＰＭを強制的に燃焼させて除去するＤＰＦ再生制御を行っている。
【００１３】
そして、この目詰まり状態の検知方法の一つとしては、吸気流量センサと排気温度センサと排気圧センサとから排気流量とフィルタ圧損（ＤＰＦ前後差圧）を求め、排気流量をベースとしてフィルタ圧損を再生開始圧損（判定値用圧損値）と比較して、計測されたフィルタ圧損がこの再生開始圧損より大きい場合に再生を開始する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１４】
また、ＤＰＦの入口圧力を計測する圧力センサと大気圧センサからフィルタ圧損を算出し、エンジンの回転数をベースとして、あるいはエンジンの回転数とブースト圧をベースとして、このフィルタ圧損を圧損しきい値と比較して、計測されたフィルタ圧損がこの圧損しきい値より大きければ再生を開始する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１５】
更に、ＤＰＦの上流側の圧力と大気圧と、ＤＰＦの上流側に設けた排気流量測定部の圧損からフィルタ圧損に関係する係数を算出したり、ＤＰＦの上流側の圧力とエンジンの吸気圧とエンジン回転数からフィルタ圧損に関係する係数を算出したりして、このフィルタ圧損に関係する係数をしきい値と比較して、係数がこのしきい値より大きければ再生を開始する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１６】
【特許文献１】
特開平９−１３９５１号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開２００２−３６４３４２号公報
【００１８】
【特許文献３】
特開２００２−３７１８２９号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ＤＰＦの再生開始を判断するために、様々なパラメータでＤＰＦの目詰まり状態を検知しようとしているが、ＤＰＦの圧損はエンジンの実際の運転状況、つまり、エンジン負荷、エンジン回転数、排気ガスの流速、圧力、流量、温度等の影響を受けるため、排気流量をベースとしたフィルタ圧損、エンジン回転数をベースとしたフィルタ圧損、あるいは、フィルタ圧損に関係する係数等と、これらに対応したそれぞれのしきい値との比較だけでは、ＤＰＦの再生時期の判断における目詰まり検知の精度が不充分となるという問題と、センサの数が多くなったり、制御が複雑となる等の問題がある。
【００２０】
一方、流路内の流れでは、ニクラゼの実験等によって、円管内の圧力損失ΔＰは、流体の密度をρ、平均流速をＵ、管軸長さをＬ、管径をｄ、管摩擦係数をλとした時に、ΔＰ＝λ＊（ρ＊Ｕ２  ／２）＊（Ｌ／ｄ）の式で表すことができ、特に粗い円管の流れにおける管摩擦係数λは、乱流の場合には、流体の動粘性係数をμとすると、レイノルズ数Ｒｅ＝Ｕ＊ｄ／（μ／ρ）と壁面の相対粗度（標準粗さ／管径＝ε／ｄ）の関数λ＝Ｆλ（Ｒｅ，ε／ｄ）になることが知られている。
【００２１】
そして、圧損係数ζをζ＝ΔＰ／（ρＵ２  ／２）とした時に、ζ＝λ＊（Ｌ／ｄ）となり、この圧損係数ζは、管摩擦係数λと同じく、レイノルズ数Ｒｅと壁面の相対粗度（ε／ｄ）との関数ζ＝Ｆζ（Ｒｅ，ε／ｄ）となり、実用管の管摩擦係数を近似的に与えるコールブルックの式やこの式を線図にまとめたムーディ線図等から分かるように、レイノルズ数Ｒｅを固定した場合には、レイノルズ数Ｒｅと相対粗度（ε／ｄ）が比較的大きい乱流域では、圧損係数ζは相対粗度（ε／ｄ）に関して単調増加関数となる。
【００２２】
そして、ＤＰＦのＰＭの捕集過程においては、ＰＭがＤＰＦの排気ガス通路の壁面に付着し、この付着したＰＭの増加は壁面の相対粗度（ε／ｄ）を増加させることになるので、ＤＰＦ内の流れは管内流れと類似しており、レイノルズ数Ｒｅをベースにすることにより、圧損係数ζからＰＭの蓄積状態、即ち，ＤＰＦの目詰まり状態を検知できると考えられる。
【００２３】
本発明は、これらの知見を得て、上述の問題を解決するべくなされたものであり、その目的は、ＤＰＦの再生開始時期や再生終了時期を判定するためのＤＰＦの目詰まり検知において、ＤＰＦ圧損係数が排気温度とレイノルズ数を一定とした場合に壁面の粗度の単調関数となることを利用して、比較的少ないセンサと演算により、ＤＰＦの目詰まり状態を精度良く検知することができるＤＰＦの目詰まり検知方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するためのＤＰＦの目詰まり検知方法は、内燃機関の排気通路に粒子状物質を捕集するＤＰＦと、該ＤＰＦの前後差圧を検出する差圧センサと、前記ＤＰＦの内部の排気温度を検出する排気温度センサと、前記ＤＰＦの入口の排気圧力を検出する入口排気圧力センサと、排気流量を検出する排気流量検出手段とを備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記差圧センサで計測されたＤＰＦ前後差圧と、前記排気温度センサで計測されたＤＰＦ内部排気温度と、前記入口排気圧力センサで計測されたＤＰＦ入口排気圧力と、前記排気流量検出手段で検出された排気流量とから、ＤＰＦの圧損係数と前記ＤＰＦを通過する排気ガスのレイノルズ数を算出し、算出されたＤＰＦの圧損係数を、ＤＰＦ内部排気温度とレイノルズ数をベースに予め作成された判定値用圧損係数のデータから算出された判定値と比較することにより、ＤＰＦの目詰まり状態を検知することを特徴とする。
【００２５】
また、上記のＤＰＦの目詰まり検知方法において、前記判定値用圧損係数のデータが、ＤＰＦの再生制御を開始するか否かの再生開始判定用のデータ、又は、ＤＰＦの再生制御を終了するか否かの再生終了判定用のデータの少なくとも一方であることを特徴とする。
【００２６】
ここで、圧損係数ζは、ＤＰＦ前後差圧をΔＰ、排気ガスの密度をρ、ＤＰＦを通過する平均流速をＵとした時に、ζ＝ΔＰ／（ρＵ２  ／２）で表される値である。
【００２７】
本発明のＤＰＦの目詰まり検知方法によれば、排気ガス中のＰＭの捕集に連れて進捗するＤＰＦの目詰まり状態を、粗い管内流れにおける圧力損失に模して、排気ガスの温度とレイノルズ数をベースにした圧損係数を判定基準に採用したので、精度良く目詰まり状態を推定できる。
【００２８】
なお、ＤＰＦにおけるＰＭの蓄積を壁面の相対粗度（ε／ｄ）の増加と考え、ＤＰＦの流れを粗い管内の流れに模して考えると、ＤＰＦの圧損係数ζは、粗い管内の流れの管摩擦係数λと同じく、レイノルズ数Ｒｅと壁面の相対粗度（ε／ｄ）との関数ζ＝Ｆζ（Ｒｅ，ε／ｄ）となり、排気温度Ｔはレイノルズ数Ｒｅに影響を及ぼすだけの効果としてしか表れないが、実際には、排気温度が排気ガスの粘性に影響することにより、排気通路内壁面近辺層流の状態に介しε／ｄに影響する。また、ＤＰＦ自体の熱膨張による排気通路（セル等）の寸法の変化等もあるから、レイノルズ数Ｒｅが同じでも排気温度Ｔが異なるとＤＰＦの圧損係数ζも異なることが実験的にも分かっている。そのため、圧損係数ζからＰＭの蓄積状態、即ち，ＤＰＦの目詰まり状態を検知する場合に、単にレイノルズ数Ｒｅのみならず、排気温度Ｔも考慮する必要があり、そのため、本発明ではレイノルズ数Ｒｅと共に排気温度Ｔをベースに採用している。
【００２９】
そして、上記のＤＰＦの目詰まり検知方法を実現するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に粒子状物質を捕集するＤＰＦを備えると共に、該ＤＰＦを再生するための再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記ＤＰＦの前後差圧を検出する差圧センサと、前記ＤＰＦの内部の排気温度を検出する排気温度センサと、前記ＤＰＦの入口の排気圧力を検出する入口排気圧力センサと、排気流量を検出する排気流量検出手段とを備えると共に、前記再生制御手段が、前記差圧センサで計測されたＤＰＦ前後差圧と、前記排気温度センサで計測されたＤＰＦ内部排気温度と、前記入口排気圧力センサで計測されたＤＰＦ入口排気圧力と、前記排気流量検出手段で検出された排気流量とから、ＤＰＦの圧損係数と前記ＤＰＦを通過する排気ガスのレイノルズ数を算出し、算出されたＤＰＦの圧損係数を、ＤＰＦ内部排気温度とレイノルズ数をベースに予め作成された判定値用圧損係数のデータから算出された判定値と比較することにより、ＤＰＦの目詰まり状態を検知することを特徴として構成される。
【００３０】
また、上記の排気ガス浄化システムは、前記圧損係数の代りに計測されたＤＰＦ前後差圧を用いて、前記判定値用圧損係数のデータから算出されたＤＰＦ前後差圧用の判定値と比較することにより、ＤＰＦの目詰まり状態を検知するように構成される。
【００３１】
つまり、比較する時に、計測されたＤＰＦ前後差圧から圧損係数を計算せずに、前記判定値用圧損係数のデータから得られた判定値用圧損係数を基に密度や平均流速を使用してＤＰＦ前後差圧用の判定値を算出して、これらを比較することによりＤＰＦの目詰まり状態を検知する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態のＤＰＦの目詰まり検知方法及び排気ガス浄化システムについて、酸化触媒コンバータと触媒付きフィルタからなる連続再生型ＤＰＦを例にして、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図１に、この実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１では、ディーゼルエンジン１０の排気管３０に排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集及び燃焼除去する連続再生型ＤＰＦ（以下ＤＰＦとする）４０が配設される。このＤＰＦ４０は、上流側に酸化触媒コンバータ４０ａを、下流側に触媒付きフィルタ４０ｂを有して構成される。
【００３４】
この酸化触媒コンバータ４０ａは、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）等の酸化触媒を担持させて形成され、触媒付きフィルタ４０ｂは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタで形成される。このフィルタの部分に白金等の酸化触媒や酸化セリウム等のＰＭ酸化触媒を担持する。この触媒付きフィルタ４０ｂでは、排気ガスＧ中のＰＭは多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）される。
【００３５】
そして、エンジン１０の吸気管２０に吸気質量流量Ｍｍを検出するマスエアフロー（ＭＡＦ）センサ１１が、ＤＰＦ４０の前後に接続された導通管にＤＰＦ４０の前後差圧ΔＰｍを検出する差圧センサ４１が、また、ＤＰＦ４０に内部の排気温度Ｔｉｍを検出する排気温度センサ４２とＤＰＦ入口の排気圧力Ｐｉｍを検出する入口排気圧力センサ４３が、それぞれ設けられる。これらのセンサの出力値は、エンジン１０の運転の全般的な制御を行うと共に、ＤＰＦ４０の再生制御も行う制御装置（電子制御ボックス：ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）５０に入力される。
【００３６】
この制御装置では、各センサ１１，４１，４２，４３からの測定値と、予め入力された諸データとから、ＤＰＦ４０の目詰まり状態を検知し、この目詰まり状態が所定の再生開始基準を超えた時には、ＤＰＦ４０の再生のために再生制御を行い、ＤＰＦ４０の目詰まり状態が所定の再生終了基準になった時は再生制御を終了する制御を行う。なお、この所定の再生開始基準は、再生制御の必要に応じて設定するものであり、必ずしも目一杯の目詰まり状態だけではなく、半分程度の目詰まり状態で再生を開始するように設定してもよい。
【００３７】
また、再生制御は、ＤＰＦ４０の種類によって異なるが、例えば、制御装置５０から出力される制御信号により、エンジン１０の燃料噴射弁、排気絞り弁、吸気通吸気弁等を制御して、ＤＰＦ４０に流入する排気ガスＧの温度を上昇させて、ＤＰＦ４０に捕集されたＰＭの燃焼開始温度以上にして、捕集されたＰＭを燃焼除去してＤＰＦ４０を再生する。
【００３８】
この排気ガス浄化システム１の再生制御において、ＤＰＦ４０の目詰まり状態の検知、及び，再生制御の開始の判定と再生制御の終了に判定が行われ、この判定は、図２及び図３に例示するような目詰まり状態判定制御フローに従って行われる。この図２及び図３に例示する制御フローは、メインの制御フローから繰り返し呼ばれて実行される制御フローとして示してある。
【００３９】
つまり、エンジンのスタートと共にエンジン全体を制御するメイン制御プログラムがスタートすると、このメイン制御フローやメイン制御フローのサブフローであるＤＰＦ再生制御フロー等から必要に応じて繰り返し呼ばれて、図２の目詰まり状態判定制御フローがスタートし、この制御フローを実行してメイン制御フロー等にリターンする。そして、メイン制御フローが終了するまで、この図２の制御フローが繰り返し実行される。
【００４０】
そして、この図２の目詰まり状態判定制御フローがスタートすると、ステップＳ１１で、計算用データと判定値用データマップを入力する。
【００４１】
この計算用データには、排気ガスの平均流速Ｕを求めるための排気ガスＧの通過断面積Ａ、レイノルズ数用寸法ｄ、排気ガスの粘性算出用データである排気温度Ｔと粘性μとの関係を示すデータ（μ＝ｆμ（Ｔ））、基準状態（基準圧力Ｐ０，基準温度Ｔ０）の排気ガスの密度ρ０等がある。なお、この通過断面積ＡはＤＰＦにおける流路断面積やセルの断面積の総計等の値であり、また、レイノルズ数用寸法ｄはレイノルズ数Ｒｅを算出するための値であり、排気ガスＧが流通する部分の寸法を代表する固定された値であり、例えば、ＤＰＦの管径やＤＰＦのセルの内径等の寸法である。
【００４２】
また、判定値用データマップには、ＤＰＦ４０の再生制御を開始するか否かを判定するための再生開始用判定値ζｓ＝Ｆζｓ（Ｒｅ，Ｔ）、ＤＰＦ４０の再生制御を終了するか否かを判定するための再生終了用判定値ζｅ＝Ｆζｅ（Ｒｅ，Ｔ）がある。この判定値用データマップは、排気温度Ｔを一定とした時に、レイノルズ数Ｒｅをベースにして、決められた再生開始用判定値ζｓや再生終了用判定値ζｅの値をマップ状のデータにしたものである。排気温度Ｔを一定とし、横軸をレイノルズ数Ｒｅのベースにして縦軸にこの判定値マップの再生開始用判定値ζｓをプロットすると図４に示すようになる。
【００４３】
次のステップＳ１２で、吸気流量（吸気質量流量）Ｍｍ、燃料噴射量Ｑｆ、ＤＰＦ内部排気温度Ｔｉｍ、ＤＰＦ前後差圧ΔＰｍ、ＤＰＦ入口圧力Ｐｉｍの計測値の入力を行う。この吸気流量Ｍｍはマスエアフローセンサ１１で、ＤＰＦ内部排気温度Ｔｉｍは排気温度センサ４２で、ＤＰＦ前後差圧ΔＰｍは差圧センサ４１で、ＤＰＦ入口圧力Ｐｉｍは入口排気圧力センサ４３で、それぞれ検出された値であり、燃料噴射量Ｑｆはエンジン制御で指示される値である。
【００４４】
そして、次のステップＳ１３で、排気ガスの粘性μｃ＝ｆμ（Ｔｉｍ）、密度ρｃ＝ρ０＊（Ｐｉｍ／Ｐ０）＊（Ｔ０／Ｔｉｍ）、平均流速Ｕｃ＝Ｍｅｘｈ／（ρｃ＊Ａ）を算出する。このＭｅｘｈはマスエアフローセンサ１１で計測した吸気流量Ｍｍと燃料噴射量Ｑｆとから計算で求められる排気流量（排気質量流量）であり、このマスエアフローセンサ１１と燃料噴射量Ｑｆの入力を伴う排気流量Ｍｅｘｈの計算を行う演算手段等により、排気流量検出手段が構成される。
【００４５】
そして、ステップＳ１４でレイノルズ数Ｒｅｃ＝Ｕｃ＊ｄ／（μｃ／ρｃ）を算出し、ステップＳ１５で圧損係数ζｃ＝ΔＰｍ／（ρｃ＊Ｕｃ２  ／２）を算出する。また、ステップＳ１６で再生開始用判定値ζｓ＝Ｆζｓ（Ｒｅ，Ｔ）の判定値データから、排気温度ＴがＴｉｍでレイノルズ数ＲｅがＲｅｃとなる再生開始用判定値ζｓｃ＝Ｆζｓ（Ｒｅｃ，Ｔｉｍ）を算出する。この算出は関数Ｆζｓから計算で求めたり、レイノルズ数Ｒｅと排気温度Ｔをベースとする再生開始用判定値ζｓのデータマップを参照して求めたりする。
【００４６】
そして、ステップＳ１７で、ステップＳ１５で算出した圧損係数ζｃとステップＳ１６で算出した再生開始用判定値ζｓｃとを比較して、ＤＰＦの目詰まり状態を判定する。
【００４７】
この圧損係数ζｃが、この圧損係数ζｃが、再生開始用判定値ζｓｃよりも小さい場合には、再生制御が必要な目詰まり状態にないと判定し、ステップＳ１２に戻る。そして、この圧損係数ζｃが、再生開始用判定値ζｓｃ以上の場合には、再生制御が必要な目詰まり状態であると判定し、ステップＳ１８でＤＰＦ目詰まり信号ＩｓをＯＮ（Ｉｓ＝１）にし、ステップＳ１９の再生開始に行き、別のフローの再生制御を開始させる。この再生開始を終えるとこの図２のフローはリターンし、再度、呼ばれて、スタートし、ステップＳ１１〜ステップＳ１９を繰り返す。
【００４８】
なお、再生終了判断の場合には、図３に示すように、ステップＳ１６〜ステップＳ１９がステップＳ１６Ａ〜ステップＳ１９Ａのように変化する。
【００４９】
ステップＳ１６Ａで、再生開始用判定値ζｓｃの代りに、再生終了用判定値ζｅ＝Ｆζｅ（Ｒｅ，Ｔ）の判定値データから、排気温度ＴがＴｉｍでレイノルズ数ＲｅがＲｅｃである再生終了用判定値ζｅｃ＝Ｆζｅ（Ｒｅｃ，Ｔｉｍ）を算出する。この算出は関数Ｆζｅから計算で求めたり、レイノルズ数Ｒｅと排気温度Ｔをベースとする再生終了用判定値ζｅのデータマップを参照して求めたりする。
【００５０】
そして、ステップＳ１７Ａでは、ステップＳ１５で算出した圧損係数ζｃとステップＳ１６Ａで算出した再生終了用判定値ζｓｅとを比較して、ＤＰＦの目詰まり状態を判定する。この圧損係数ζｃが、再生終了用判定値ζｓｅよりも大きい場合には、再生制御が必要な目詰まり状態にあると判定し、ステップＳ１２に戻る。そして、この圧損係数ζｃが、再生終了用判定値ζｓｅ以下の場合には、再生制御を終了してもよい目詰まり状態であると判定し、ステップＳ１８ＡでＤＰＦ目詰まり信号ＩｓをＯＦＦ（Ｉｓ＝０）にし、ステップＳ１９Ａの再生終了に行き、別のフローの再生制御を開始させる。
【００５１】
また、前記圧損係数の代りに計測されたＤＰＦ前後差圧ΔＰｍを用いて、前記判定値用圧損係数のデータから算出されたＤＰＦ前後差圧用の判定値ΔＰｍｓ，ΔＰｍｅと比較することにより、ＤＰＦの目詰まり状態を検知するように構成してもよい。
【００５２】
この構成では、計測されたＤＰＦ前後差圧ΔＰｍから圧損係数ζｃを計算せずに、前記判定値用圧損係数のデータから得られた判定値用圧損係数ζｓ，ζｅを基に密度ρｃや平均流速Ｕｃを使用してＤＰＦ前後差圧用の判定値ΔＰｓ（＝ζｓ＊ρｃ＊Ｕｃ＊Ｕｃ／２），ΔＰｅ（＝ζｅ＊ρｃ＊Ｕｃ＊Ｕｃ／２）を算出して、計測されたＤＰＦ前後差圧ΔＰｍと、ＤＰＦ前後差圧用の判定値ΔＰｓ（又はΔＰｅ）とを比較することによりＤＰＦの目詰まり状態がを検知する。
【００５３】
つまり、この計測されたＤＰＦ前後差圧ΔＰｍが、再生開始用判定値であるＤＰＦ前後差圧用の判定値ΔＰｓ以上の場合には、再生制御が必要な目詰まり状態であると判定し、再生終了用判定値であるＤＰＦ前後差圧用の判定値ΔＰｅ以下の場合には、再生制御を終了してもよい目詰まり状態であると判定する。
【００５４】
これらの目詰まり状態判定制御により、精度良く、ＤＰＦ４０の目詰まり状態を推定できる。
【００５５】
次に、判定値用データの作成について説明する。
この判定値用データは、ＤＰＦを再生開始の目詰まり状態にして、この状態で、エンジンの運転状態を変化させて、排気温度Ｔｉｍやレイノルズ数Ｒｅｃを変化させてＤＰＦ圧損係数ζｓｃを算出し、この状態における排気温度Ｔｉｍとレイノルズ数Ｒｅｃと、ＤＰＦ圧損係数ζｓｃの関係を求めて、排気温度Ｔとレイノルズ数ＲｅをベースにしてＤＰＦ圧損係数ζｓを整理し、ＤＰＦの再生開始用判定値ζｓ＝Ｆζｓ（Ｒｅ，Ｔ）の関数やデータマップを作成する。
【００５６】
また、ＤＰＦを再生終了の目詰まり状態にして、この状態で、エンジンの運転状態を変化させて、排気温度Ｔｉｍやレイノルズ数Ｒｅｃを変化させてＤＰＦ圧損係数ζｅｃを算出し、この状態における排気温度Ｔｉｍとレイノルズ数Ｒｅｃと、ＤＰＦ圧損係数ζｅｃの関係を求めて、排気温度Ｔとレイノルズ数ＲｅをベースにしてＤＰＦ圧損係数ζｅを整理し、ＤＰＦの再生終了用判定値ζｅ＝Ｆζｅ（Ｒｅ，Ｔ）の関数やデータマップを作成する。
【００５７】
そして、これらの再生開始用判定値ζｓ＝Ｆζｓ（Ｒｅ，Ｔ）と再生終了用判定値ζｅ＝Ｆζｅ（Ｒｅ，Ｔ）のデータは関数の形やデータマップの形等で予め制御装置に入力される。
【００５８】
なお、上記では、上流側の酸化触媒コンバータと下流側の触媒付きフィルタで構成される連続再生型ＤＰＦを例にして説明したが、本発明は、酸化触媒コンバータと触媒を担持しないフィルタで構成される連続再生型ＤＰＦ、酸化触媒コンバータ無しで触媒付きフィルタに酸化触媒とＰＭ酸化触媒を担持させた連続再生型ＤＰＦ、及び、触媒を担持しないフィルタで構成されるＤＰＦ（連続再生型に属さないＤＰＦ）等に対しても適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上に説明をしたように、本発明のＤＰＦの目詰まり検知方法及び排気ガス浄化システムによれば、排気ガス中のＰＭの捕集と共に進捗するＤＰＦの目詰まり状態を、粗い管内流れに模して、ＤＰＦを流れる排気ガスの温度とレイノルズ数をベースにした圧損係数を判定基準に採用して、ＤＰＦの目詰まり状態を検知するようにしたので、精度良く目詰まり状態を推定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気ガス浄化システムの構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の再生制御開始用の目詰まり判定用制御フローの例を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の再生制御終了用の目詰まり判定用制御フローの例を示す図である。
【図４】本発明に係る再生開始用判定値のデータマップを模式的に示す図である。
【符号の説明】
１    排気ガス浄化システム
１１    マスエアフローセンサ
２０    排気通路
４０    連続再生型ＤＰＦ（ＤＰＦ）
４１    差圧センサ
４２    排気温度センサ
４３    入口排気圧力センサ
Ａ    排気ガスの通過断面積
ｄ    レイノルズ数用寸法
Ｉｓ    ＤＰＦ目詰まり信号
Ｍｍ    吸気質量流量
Ｍｅｘｈ  排気質量流量
Ｐ０    基準圧力
Ｐｉｍ  ＤＰＦ入口圧力
ΔＰｍ  ＤＰＦ前後差圧
Ｑｆ    燃料噴射量
Ｒｅ，Ｒｅｃ    レイノルズ数
Ｔ０    基準温度
Ｔ，Ｔｉ，Ｔｉｍ    ＤＰＦ内部排気温度
Ｕ，Ｕｃ    排気ガスの平均流速
μ，μｃ    排気ガスの粘性
ρ０    排気ガスの基準状態の密度
ρｃ    排気ガスの密度
ζ，ζｃ    圧損係数
ζｓ，ζｓｃ    再生開始用判定値
【図１】
2005023884.tif 000003
【図２】
2005023884.tif 000004
【図３】
2005023884.tif 000005
【図４】
2005023884.tif 000006