(57)【要約】【課題】ＤＰＦにおけるＰＭ燃焼速度(単位時間当たりのＰＭ燃焼量)を正確に検出することで、ＰＭ堆積量を正確に検出できる排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量を検出する装置及び方法並びにパティキュレート堆積量を検出する装置を提供する。【解決手段】エンジンから排出さ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燃焼量を検出する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置であって、前記パティキュレートの単位時間当たり燃焼量を、エンジンから排出される排気含有成分の堆積状態に基づいて検出するパティキュレート燃焼量検出手段（Ｓ２〜Ｓ４）を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出さ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燃焼量を検出する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置であって、
前記パティキュレートの単位時間当たり燃焼量を、前記エンジンから排出される排気含有成分の堆積状態に基づいて検出するパティキュレート燃焼量検出手段を有する、
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燃焼量検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記パティキュレート燃焼量検出手段は、前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートが燃焼する単位時間当たりの基本燃焼量を検出し、その検出した基本燃焼量を、前記排気含有成分の堆積状態に基づいて補正する、
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燃焼量検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記排気含有成分の前記排ガス浄化フィルタへの堆積量を検出する排気成分堆積量検出手段を備え、
前記パティキュレート燃焼量検出手段は、前記排気含有成分の堆積量が多いほど、前記基本燃焼量を少なく補正する、
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燃焼量検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３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燃焼量検出装置において、
前記排気含有成分は、前記エンジンから排出される不燃成分であるAshである、
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燃焼量検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４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燃焼量検出装置において、
前記パティキュレートの堆積状態に基づいて前記パティキュレート燃焼量を補正する補正値を算出する補正値算出手段を備え、
前記パティキュレート燃焼量検出手段は、前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートが燃焼する単位時間当たりの基本燃焼量を検出し、その検出した基本燃焼量を、前記補正値に基づいて補正する、
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燃焼量検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記補正値算出手段は、前記排気含有成分の堆積量が多いほど、前記補正値を大きくする、
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燃焼量検出装置。
【請求項７】
請求項５に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記補正値算出手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの底部に堆積した排気含有成分の底部堆積量と、ディーゼルパティキュレートフィルタの壁面に堆積した排気含有成分の壁面堆積量とに基づいて、前記補正値を算出する、
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燃焼量検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記補正値算出手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの底部堆積量から算出した第１補正値と、ディーゼルパティキュレートフィルタの壁面堆積量から算出した第２補正値とに基づいて、補正値を算出する、
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燃焼量検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記第１補正値は、排気含有成分の底部堆積量が多いほど、大きい、
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燃焼量検出装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記第２補正値は、排気含有成分の壁面堆積量が多いほど、大きい、
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燃焼量検出装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０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燃焼量検出装置において、
前記補正値算出手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの入口温度が基準温度よりも低いときの排気含有成分に基づいて底部堆積量を算出し、ディーゼルパティキュレートフィルタの入口温度が基準温度よりも高いときの排気含有成分に基づいて壁面堆積量を算出する、
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燃焼量検出装置。
【請求項１２】
請求項７から請求項１０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燃焼量検出装置において、
前記補正値算出手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタのＢＥＤ温度が基準温度よりも低いときの排気含有成分に基づいて底部堆積量を算出し、ディーゼルパティキュレートフィルタのＢＥＤ温度が基準温度よりも高いときの排気含有成分に基づいて壁面堆積量を算出する、
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燃焼量検出装置。
【請求項１３】
請求項７から請求項１０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燃焼量検出装置において、
前記補正値算出手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量が基準堆積量よりも多いときの排気含有成分に基づいて底部堆積量を算出し、ディーゼルパティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量が基準堆積量よりも少ないときの排気含有成分に基づいて壁面堆積量を算出する、
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燃焼量検出装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３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燃焼量検出装置において、
前記パティキュレート燃焼量算出手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量が同一のときは、前記ディーゼルパティキュレートフィルタのＢＥＤ温度が高いほど、パティキュレート燃焼量を大きく算出する、
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燃焼量検出装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４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燃焼量検出装置において、
前記パティキュレート燃焼量算出手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタのＢＥＤ温度が同一のときは、前記ディーゼルパティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量が多いほど、パティキュレート燃焼量を小さく算出する、
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燃焼量検出装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５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燃焼量検出装置で検出したパティキュレート燃焼量に基づいて、排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出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であって、
前記パティキュレート燃焼量を減算することで現在排ガス浄化フィルタに堆積する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手段を有する、
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１７】
エンジンから排出さ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燃焼量を検出する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出方法であって、
前記パティキュレートの単位時間当たり燃焼量を、前記エンジンから排出される排気含有成分の堆積状態に基づいて検出するパティキュレート燃焼量検出工程を有する、
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燃焼量検出方法。
【請求項１８】
エンジンから排出さ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燃焼量を検出する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置であって、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートが燃焼する単位時間当たりのパティキュレート基本燃焼量を検出する基本燃焼量検出手段と、
エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ手段と、
前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ手段と、
前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定手段と、
前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記パティキュレート基本燃焼量を補正するパティキュレート燃焼量補正手段と、
を有する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記第１補正値設定手段は、前記第１の積算値の増加に対して略一定の割合で増加するように第１補正値を設定し、
前記第２補正値設定手段は、前記第２の積算値の増加に対して増加割合が減少するように第２補正値を設定する、
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燃焼量検出装置。
【請求項２０】
請求項１８又は請求項１９に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
エンジンの排ガス温度を検出する排ガス温度検出手段を有し、
前記第１カウントアップ手段は、前記排ガス温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記排ガス温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
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燃焼量検出装置。
【請求項２１】
請求項１８又は請求項１９に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記排ガス浄化フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、
前記第１カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が所定温度よりも低いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が前記所定温度よりも高いエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
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燃焼量検出装置。
【請求項２２】
請求項１８又は請求項１９に記載の排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置において、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレート堆積量検出手段を有し、
前記第１カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が所定量よりも多いエンジン運転状態のときに前記第１の積算値をカウントアップし、
前記第２カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が前記所定量よりも少ないエンジン運転状態のときに前記第２の積算値をカウントアップする、
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燃焼量検出装置。
【請求項２３】
請求項１８から請求項２２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燃焼量検出装置で検出したパティキュレート燃焼量に基づいて、排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出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であって、
前記パティキュレート燃焼量を減算することで現在排ガス浄化フィルタに堆積する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手段を有する、
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２４】
エンジンから排出さ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燃焼量を検出する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出方法であって、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレートが燃焼する単位時間当たりのパティキュレート基本燃焼量を検出する基本燃焼量検出工程と、
エンジン運転状態に基づいて第１の積算値をカウントアップする第１カウントアップ工程と、
前記第１の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第１補正値を設定する第１補正値設定工程と、
エンジン運転状態に基づいて第２の積算値をカウントアップする第２カウントアップ工程と、
前記第２の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第２補正値を設定する第２補正値設定工程と、
前記第１補正値及び第２補正値に基づいて前記パティキュレート基本燃焼量を補正するパティキュレート燃焼量補正工程と、
を有する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンに使用する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量を検出する装置及び方法並びにパティキュレート堆積量を検出する装置に関する。
【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粒子状物質(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ＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)を高温にすることで、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生する(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】
【０００３】
しかし、前述した従来の方法では、運転状態によってはＤＰＦの再生時期を正確には判定できないことがあった。
【０００４】
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、ＤＰＦにおけるＰＭ燃焼速度(単位時間当たりのＰＭ燃焼量)を正確に検出することで、ＰＭ堆積量を正確に検出できる排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量を検出する装置及び方法並びにパティキュレート堆積量を検出する装置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】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明は、エンジン（１０）から排出さ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（５２）に堆積するパティキュレートの燃焼量を検出する排ガス浄化フィルタのパティキュレート燃焼量検出装置であって、前記パティキュレートの単位時間当たり燃焼量を、前記エンジン（１０）から排出される排気含有成分の堆積状態に基づいて検出するパティキュレート燃焼量検出手段（Ｓ２〜Ｓ４）を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エンジンから排出される排気含有成分の堆積状態に基づいて、ディーゼルパティキュレートフィルタに堆積するパティキュレートの基本堆積量を補正するようにしたので、ディーゼルパティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量を正確に推定できるようになったのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１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１（Ａ）はＰＭを捕捉する様子を示し、図１（Ｂ）はＰＭを再生した後のAshの堆積状態を示す。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。なお図１，図２においてＰＭを白丸で示し、Ashを黒丸で示す。
【００１０】
まず初めに、本発明の理解を容易にするために、図１〜図２を参照して発明者らの知見について説明する。
【００１１】
上述のように従来から、ＰＭがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させてＤＰＦの温度(ＢＥＤ温度)を高温にすることで、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生している。ＤＰＦに堆積するＰＭ量PMaは以下のようにして計算している。すなわちエンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のＰＭ排出量マップに基づいて、エンジンから排出されるＰＭ量PMoutを求める。またＤＰＦの状態(前回推定されたＰＭ堆積量、ＢＥＤ温度及び入口温度)を、あらかじめＲＯＭに格納された特性マップに適用してＤＰＦのＰＭ燃焼量PMburnを求める。そして前回推定されたＰＭ堆積量に今回エンジンから排出されたＰＭ量PMoutを加算するとともに今回燃焼したＰＭ量PMburnを減算することで今回(現在)のＰＭ堆積量PMaを計算によって間接的に検出している。すなわちPMa(今回)＝PMa(前回)＋PMout−PMburnである。
【００１２】
ところがこのような方法では、運転状態によってはＰＭ堆積量PMaを正確に検出できないことがあった。発明者らは鋭意研究することで、この原因がエンジンオイル中の添加剤による不純物や、機械的摩耗から生じる金属粉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１〜図２を参照して詳述する。
【００１３】
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（Ａ）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。
【００１４】
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。通常運転時には、図１(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。捕捉されたＰＭの一部はＤＰＦで燃焼するものの、ＤＰＦの温度(ＢＥＤ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。
【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、図１(Ｂ)に示すようにＤＰＦの下流部(底部)に堆積する。
【００１６】
一方、高速走行時は、排ガス温度が高温で、ＤＰＦの温度(ＢＥＤ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。そのため多孔質薄壁の内側表面には、図２に示すようにAshが堆積する。
【００１７】
このように、本件発明者らによって、ＤＰＦに堆積したＰＭを強制燃焼した場合と、高速走行などによって排ガス温度が高温になることでＰＭが自然燃焼する場合とで、Ashの堆積状態が異なることが知見された。そしてさらに発明者らによれば、Ash堆積量が同じでもAshの堆積状態が異なるとＤＰＦにおけるＰＭ燃焼速度(単位時間当たりのＰＭ燃焼量)が異なるということが知見された。そしてこのような誤差のあるＰＭ燃焼速度に基づいてＰＭ堆積量を検出(計算によって間接的に検出)したのでは、ＰＭ堆積量を正確に検出することはできないということが知見されたのである。
【００１８】
そこで本発明では、Ashの堆積量及び堆積状態に応じてＰＭ燃焼速度を補正し、その補正したＰＭ燃焼速度に基づいてＰＭ堆積量を検出(計算によって間接的に検出)するようにしたのである。
【００１９】
図３は、本発明によるＤＰＦのパティキュレート堆積量推定装置の一実施形態を示す全体システム図である。
【００２０】
ＤＰＦのパティキュレート堆積量推定装置１は、ディーゼルエンジン１０と、吸気通路２１と、スロットルバルブ２２と、排気通路２３と、排ガス再循環装置(Exhaust Gas Recirculation；以下「ＥＧＲ装置」という)３０と、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidative Catalyst；以下「ＤＯＣ」という)４０と、ＤＰＦアッセンブリ５０と、センサ類６１〜６４と、コントローラ７０とを有する。
【００２１】
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。
【００２２】
ディーゼルエンジン１０から排出された排ガスの一部がＥＧＲ装置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。
【００２３】
ＤＯＣ４０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粒子状物質を減少させる。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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)の差圧を検出し、差圧信号をコントローラ７０に出力する。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
コントローラ７０は、エンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のＰＭ排出量マップに基づいてＰＭ排出量PMoutを検出する。そしてこのＰＭ排出量PMoutに基づいてＰＭ堆積量PMaを推定する。この推定方法の詳細は後述する。そしてコントローラ７０は、このＰＭ堆積量PMaに基づいてＤＰＦ再生時期を判定する。またコントローラ７０は、差圧センサ６１の差圧信号を入力する。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ＢＥＤ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。
【００３１】
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。
【００３２】
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推定装置の具体的な動作を説明する。図４は、ＤＰＦのパティキュレート堆積量推定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。
【００３３】
ステップＳ１において、コントローラ７０は、エンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のＰＭ排出量マップに基づいてＰＭ排出量PMoutを検出する。
【００３４】
ステップＳ２において、コントローラ７０は、ＤＰＦのＢＥＤ温度及び前回検出されたＰＭ堆積量PMa(前回)を、あらかじめＲＯＭに格納された図８に示す特性のマップに適用してＰＭ燃焼量PMburn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。
【００３５】
ステップＳ３において、コントローラ７０は、ＰＭ燃焼量補正値HOSを算出する。具体的な算出方法は、後述する。
【００３６】
ステップＳ４において、コントローラ７０は、ＰＭ堆積量PMaを以下の式で算出する。
【００３７】
【数１】
2007182791.tif 000003
【００３８】
図５は、補正値HOSを求める処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ３１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、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Ｓ３２に処理を移行し、超えなければステップＳ３４に処理を移行する。
【００４０】
ステップＳ３２において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２のＢＥＤ温度Ｔbedが基準ＢＥＤ温度を超えているか否かを判定する。ＤＰＦ５２のＢＥＤ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ＢＥＤ温度はこのことを判定する。基準ＢＥＤ温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば６００℃である。ＤＰＦ５２のＢＥＤ温度Ｔbedが基準温度を超えるときはステップＳ３３に処理を移行し、超えなければステップＳ３４に処理を移行する。
【００４１】
ステップＳ３３において、コントローラ７０は、ＤＰＦ５２に堆積するＰＭ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、例えば０グラムである。ＤＰＦ５２に堆積するＰＭ量PMaが基準堆積量を超えるときはステップＳ３４に処理を移行し、超えなければステップＳ３５に処理を移行する。
【００４２】
ステップＳ３４において、コントローラ７０は、底部堆積処理を実行する。詳細は後述する。
【００４３】
ステップＳ３５において、コントローラ７０は、壁面堆積処理を実行する。詳細は後述する。
【００４４】
ステップＳ３６において、コントローラ７０は、補正値HOSを以下の式で求める。
【００４５】
【数２】
2007182791.tif 000004
【００４６】
図６は、底部堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ３４１において、コントローラ７０は、エンジン回転速度信号、変速段信号に基づいて、走行距離を算出する。
【００４８】
ステップＳ３４２において、コントローラ７０は、前回が壁面堆積モードであったか否かを判定する。前回が壁面堆積モードであったときはステップＳ３４３に処理を移行し、壁面堆積モードでなければ、この処理を一旦抜ける。
【００４９】
ステップＳ３４３において、コントローラ７０は、走行距離を、あらかじめＲＯＭに格納された図９に示す特性のマップに適用してＤＰＦ５２に流入したAsh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。
【００５０】
ステップＳ３４４において、コントローラ７０は、底部堆積Ash量Ash1を以下の式で求める。なおこの底部堆積Ash量Ash1が特許請求の範囲の「第１の積算値」に相当する。
【００５１】
【数３】
2007182791.tif 000005
【００５２】
ステップＳ３４５において、コントローラ７０は、底部堆積Ash量Ash1を、あらかじめＲＯＭに格納された図１０（Ａ）に示す特性のマップに適用して底部Ash影響補正値HOS1を求める。なおこの底部Ash影響補正値HOS1が特許請求の範囲の「第１補正値」に相当する。
【００５３】
ステップＳ３４６においてコントローラ７０は走行距離をリセットし、ステップＳ３４７において前回モードMODEzを１に変更する。
【００５４】
図７は、壁面堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ３５１において、コントローラ７０は、エンジン回転速度信号、変速段信号に基づいて、走行距離を算出する。
【００５６】
ステップＳ３５２において、コントローラ７０は、前回が底部堆積モードであったか否かを判定する。前回が底部堆積モードであったときはステップＳ３５３に処理を移行し、底部堆積モードでなければ、この処理を一旦抜ける。
【００５７】
ステップＳ３５３において、コントローラ７０は、走行距離を、あらかじめＲＯＭに格納された図９に示す特性のマップに適用してＤＰＦ５２に流入したAsh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。
【００５８】
ステップＳ３５４において、コントローラ７０は、壁面堆積Ash量Ash2を以下の式で求める。なおこの壁面堆積Ash量Ash2が特許請求の範囲の「第２の積算値」に相当する。
【００５９】
【数４】
2007182791.tif 000006
【００６０】
ステップＳ３５５において、コントローラ７０は、壁面堆積Ash量Ash2を、あらかじめＲＯＭに格納された図１０（Ｂ）に示す特性のマップに適用して壁面Ash影響補正値HOS2を求める。なおこの壁面Ash影響補正値HOS2が特許請求の範囲の「第２補正値」に相当する。
【００６１】
ステップＳ３５６においてコントローラ７０は走行距離をリセットし、ステップＳ３５７において前回モードMODEzを２に変更する。
【００６２】
ＤＰＦに堆積したＰＭを強制燃焼した場合と、高速走行などによって排ガス温度が高温になることでＰＭが自然燃焼する場合とで、Ashの堆積状態が異なる。そしてAsh堆積量が同じでもAshの堆積状態が異なるとＤＰＦにおけるＰＭ燃焼速度(単位時間当たりのＰＭ燃焼量)が異なるということが本件発明者らによって知見された。そしてこのような誤差のあるＰＭ燃焼速度に基づいてＰＭ堆積量を検出(計算によって間接的に検出)したのでは、ＰＭ堆積量を正確に検出することはできない。そこで本実施形態では、Ashの堆積量及び堆積状態に応じてＰＭ燃焼速度を補正し、その補正したＰＭ燃焼速度に基づいてＰＭ堆積量を検出(計算によって間接的に検出)するようにしたので、ＰＭ堆積量を精度よく推定することができるようになったのである。特にディーゼルパティキュレートフィルタの底部に堆積したAsh堆積量と、ディーゼルパティキュレートフィルタの壁面に堆積したAsh堆積量とに基づいて、補正値を算出するようにしたので、ＰＭ堆積量を正確に推定することができるのである。したがって、ＤＰＦの再生時期を正確に判定できる。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、ＤＰＦのＢＥＤ温度は、ＤＰＦにセンサを取り付けて検出してもよい。また各マップは一例に過ぎず、実験によって適宜選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】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】本発明によるＤＰＦのパティキュレート堆積量推定装置の一実施形態を示す全体システム図である。
【図４】ＤＰＦのパティキュレート堆積量推定装置の動作を説明するメインフローチャートである。
【図５】補正値HOSを求める処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図６】底部堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図７】壁面堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図８】ＰＭ燃焼量の特性マップである。
【図９】ＤＰＦに流入するAsh量の特性マップである。
【図１０】Ash影響補正値の特性マップである。
【符号の説明】
【００６６】
１  ディーゼルパティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量推定装置
１０  ディーゼルエンジン
５０  ＤＰＦアッセンブリ
５２  ＤＰＦ(ディーゼルパティキュレートフィルタ)
６１  差圧センサ
６２  ＤＰＦ入口温度センサ
６３  ＤＰＦ出口温度センサ
７０  コントローラ
ステップＳ２〜Ｓ４  パティキュレート燃焼量検出手段／パティキュレート燃焼量検出工程
【図１】
2007182791.tif 000007
【図２】
2007182791.tif 000008
【図３】
2007182791.tif 000009
【図４】
2007182791.tif 000010
【図５】
2007182791.tif 000011
【図６】
2007182791.tif 000012
【図７】
2007182791.tif 000013
【図８】
2007182791.tif 000014
【図９】
2007182791.tif 000015
【図１０】
2007182791.tif 000016