(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流通する排気管の途中に触媒再生型のパティキュレートフィルタを装備した排気浄化装置であって、パティキュレートフィルタを通過した排気ガスの温度を計測する温度センサと、パティキュレートの処理量と捕集量とが略等しくなる排気温度を閾値として前記温度センサの計測温度が前記閾値を所定時間以上超えた時にパティキュレートフィルタが再生状態にあると判定する演算装置とを備え、しかも、この演算装置が内燃機関の回転数の計測値を入力し且つその回転数の計測値に応じた閾値を実測の排気温度と比較すると共に、パティキュレートフィルタに担持された酸化触媒の劣化の度合に応じて前記閾値を上方修正するように構成されていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
外部入力手段を接続されて新規交換信号を受けた時に排気温度の閾値を初期化し且つ清掃完了信号を受けた時に排気温度の閾値を初期値より高い所定の修正値に更新するように演算装置が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、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となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、パティキュレートフィルタの再生がどのように進行しているのかを判断する術がなかったため、パティキュレートフィルタの再生状態を把握することができず、このように再生状態を把握できないことが、パティキュレートフィルタ内におけるパティキュレート堆積量の推定を難しくする要因となっていた。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートフィルタの再生状態を把握することが可能な排気浄化装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気ガスが流通する排気管の途中に触媒再生型のパティキュレートフィルタを装備した排気浄化装置であって、パティキュレートフィルタを通過した排気ガスの温度を計測する温度センサと、パティキュレートの処理量と捕集量とが略等しくなる排気温度を閾値として前記温度センサの計測温度が前記閾値を所定時間以上超えた時にパティキュレートフィルタが再生状態にあると判定する演算装置とを備え、しかも、この演算装置が内燃機関の回転数の計測値を入力し且つその回転数の計測値に応じた閾値を実測の排気温度と比較すると共に、パティキュレートフィルタに担持された酸化触媒の劣化の度合に応じて前記閾値を上方修正するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
而して、このようにすれば、温度センサによる実測の排気温度が閾値を所定時間以上超えた時に、演算装置によりパティキュレートフィルタが再生状態にあると判定され、現在の運転状態にてパティキュレートの処理量が捕集量を上まわっているという事実を把握することが可能となる。
【００１１】
この際、前記演算装置は、内燃機関の回転数の計測値を入力し且つその回転数の計測値に応じた閾値を実測の排気温度と比較するように構成されているので、内燃機関の回転数に応じ適切な閾値を選定して実測の排気温度との比較を行うことが可能となり、パティキュレートフィルタの再生状態に関する判定の精度が大幅に向上される。
【００１２】
更に、前記演算装置では、パティキュレートフィルタに担持された酸化触媒の劣化の度合に応じて排気温度の閾値を上方修正するようになっているので、パティキュレートフィルタに担持された酸化触媒の活性が経時的な劣化により低下しても、その劣化の度合に応じ閾値を上方修正して対応することが可能となり、より正確なパティキュレート堆積量の推定が可能となる。
【００１３】
また、外部入力手段を接続されて新規交換信号を受けた時に排気温度の閾値を初期化し且つ清掃完了信号を受けた時に排気温度の閾値を初期値より高い所定の修正値に更新するように演算装置が構成されていても良く、このようにすれば、車両を販社等の整備施設に持ち込んでパティキュレートフィルタの新品への交換や清掃を行う際に、演算装置に対しデータ書き込み用の外部入力手段を接続して、その作業が新規交換か清掃かを信号入力するだけでパティキュレートフィルタの再生状態の判定を適切な閾値で再開させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１〜図６は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の排気浄化装置においては、図１に示す如く、自動車のディーゼルエンジン１（内燃機関）から排気マニホールド２を介して排出された排気ガス３が流通している排気管４のマフラ５内に、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ６を収容させた場合を例示しており、該パティキュレートフィルタ６を抱持するフィルタケース７がマフラ５の外筒を成すようになっている。
【００１６】
即ち、前後に入口パイプ８と出口パイプ９とを備えたフィルタケース７の内部に、図２に拡大して示す如きパティキュレートフィルタ６が収容されており、このパティキュレートフィルタ６は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路６ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路６ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路６ａを区画する多孔質薄壁６ｂを透過した排気ガス３のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００１７】
そして、フィルタケース７の出口パイプ９には、排気ガス３の温度を計測するための温度センサ１０が装備され、該温度センサ１０の検出信号１０ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す演算装置１１に対し入力されるようになっており、この演算装置１１には、距離計１２からの走行距離信号１２ａも入力されるようになっている。
【００１８】
また、ディーゼルエンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ１３が装備されており、該回転センサ１３からの回転数信号１３ａも前記演算装置１１に入力されるようになっている。
【００１９】
そして、前記演算装置１１は、パティキュレートの処理量と捕集量とが略等しくなる排気温度を閾値として前記温度センサ１０の計測温度が前記閾値を所定時間以上超えた時にパティキュレートフィルタ６が再生状態にあると判定するようになっている。
【００２０】
つまり、図３に示す如きディーゼルエンジン１の回転数と負荷のマップにおいては、曲線Ａより上側の網掛け部分の運転領域に、パティキュレートの処理量が捕集量を上まわる再生領域が存在し、他方、網掛けをしない曲線Ａより下側の運転領域には、パティキュレートの処理量が捕集量を下まわる非再生領域が存在しているので、これら再生領域と非再生領域との境界線を成す曲線Ａ上に載る運転状態での排気温度（パティキュレートフィルタ６の出口の排気温度）をサンプリングして平均化したものを閾値とし、回転センサ１３により計測される回転数ごとに閾値を変えて温度センサ１０による実測の排気温度と比較するようにしてある。
【００２２】
また、図４に示す如く、再生領域と非再生領域との境界線を成す曲線Ａは、パティキュレートフィルタ６に担持された酸化触媒が経時的に劣化して、その触媒活性が低下するのに伴い上方へ変位することになり、パティキュレートの処理量と捕集量とが略等しくなる排気温度も必然的に高い水準に移行することになるが、本形態例においては、パティキュレートフィルタ６に担持された酸化触媒の劣化の度合に応じて排気温度の閾値を上方修正するように演算装置１１が構成されており、より具体的には、距離計１２からの走行距離信号１２ａに基づき走行距離を積算し、図５に示す如く、その積算された走行距離に基づき閾値を増加させるようにしてある。
【００２３】
尚、一般的に、販社等の整備施設には、エンジン制御コンピュータへのデータ書き込み用の外部入力装置１４が備えられているので、この種の整備施設に車両を持ち込んでパティキュレートフィルタ６の新品への交換や清掃を行う場合等に、図１に示す如く、演算装置１１に対し外部入力装置１４を接続し得るように構成し、該外部入力装置１４を接続されて新規交換信号を受けた時に排気温度の閾値を初期化し且つ清掃完了信号を受けた時に排気温度の閾値を所定の修正値に更新するように演算装置１１を構成しておく。尚、この際に、排気温度の閾値の上方修正に用いる走行距離についても新規交換時に積算値をリセットして初期化したり、清掃時に積算値をある値まで戻したりする処置を行うことは勿論である。
【００２４】
ここで、演算装置１１における具体的な制御手順を図６によりフローチャートで示すと、ステップＳ１において、温度センサ１０により計測された排気温度と、回転数に基づき決定された排気温度の閾値とが比較されるようになっており、実測の排気温度が閾値以上にならない限り、このステップＳ１での判定が新規入力値に対し繰り返されるようになっており、実測の排気温度が閾値以上となっている場合には、その状態がＴ秒間に亘り継続した後にステップＳ２へと進んで現在の運転状態が再生領域にあると判定されるようになっている。
【００２５】
また、ステップＳ２での再生領域の判定の後に、ステップＳ３において、温度センサ１０により計測された排気温度と、回転数に基づき決定された排気温度の閾値から所定のヒステリシス分を減算した値とが比較されるようになっており、実測の排気温度が閾値から所定のヒステリシス分を減算した値を下まわらない限り、このステップＳ３での判定が新規入力値に対し繰り返されるようになっており、実測の排気温度が閾値から所定のヒステリシス分を減算した値を下まわった場合に、ステップＳ４へと進んで先のステップＳ２での再生領域の判定が解除されるようになっている。
【００２６】
尚、ステップＳ３での判定で排気温度の閾値から所定のヒステリシス分を減算した値を用いているのは、実測の排気温度の僅かな変動により再生領域の判定と解除が頻繁に繰り返されてしまうような事態を回避するためである。
【００２７】
而して、このような演算装置１１により排気浄化装置を運転すれば、温度センサ１０による実測の排気温度が閾値を所定時間（Ｔ秒間）以上超えた時に、演算装置１１によりパティキュレートフィルタ６が再生状態にあると判定され、現在の運転状態にてパティキュレートの処理量が捕集量を上まわっているという事実を把握することが可能となる。
【００２８】
従って、上記形態例によれば、パティキュレートフィルタ６を通過した排気ガス３の温度を監視することで、パティキュレートの処理量が捕集量を上まわっている再生状態を明確に判定することができるので、パティキュレートフィルタ６が再生状態にあると判定されている間のパティキュレートの新たな堆積が殆どないものと看做してパティキュレート堆積量の推定を容易ならしめることができる。
【００２９】
また、特に本形態例においては、パティキュレートフィルタ６に担持された酸化触媒の劣化の度合に応じて排気温度の閾値を上方修正するようにしているので、パティキュレートフィルタ６に担持された酸化触媒の活性が経時的な劣化により低下しても、その劣化の度合に応じ閾値を上方修正して対応することができ、より正確なパティキュレート堆積量の推定を行うことができる。
【００３０】
更に、車両を販社等の整備施設に持ち込んでパティキュレートフィルタ６の新品への交換や清掃を行う際に、演算装置１１に対しデータ書き込み用の外部入力装置１４を接続して、その作業が新規交換か清掃かを信号入力するだけで、パティキュレートフィルタ６の再生状態の判定を適切な閾値で再開させることができる。
【００３１】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、パティキュレートフィルタに担持された酸化触媒の劣化の度合に応じて排気温度の閾値を上方修正するにあたっては、走行距離の積算値に基づいて閾値を増加させる手段の他、エンジン運転時間の積算値や走行時間の積算値、燃料消費量の積算値等を目安として閾値を増加させる手段を採用しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３３】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタを通過した排気ガスの温度を監視することで、パティキュレートの処理量が捕集量を上まわっている再生状態を明確に判定することができるので、パティキュレートフィルタが再生状態にあると判定されている間のパティキュレートの新たな堆積が殆どないものと看做してパティキュレート堆積量の推定を容易ならしめることができる。
【００３５】
（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタに担持された酸化触媒の活性が経時的な劣化により低下しても、その劣化の度合に応じ閾値を上方修正して対応することができるので、より正確なパティキュレート堆積量の推定を行うことができる。
【００３６】
（ＩＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、車両を販社等の整備施設に持ち込んでパティキュレートフィルタの新品への交換や清掃を行う際に、演算装置に対しデータ書き込み用の外部入力手段を接続して、その作業が新規交換か清掃かを信号入力するだけで、パティキュレートフィルタの再生状態の判定を適切な閾値で再開させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図３】パティキュレートフィルタの再生領域を説明するグラフである。
【図４】図３の再生領域の境界線を成す曲線が上方へ変位した状態を示すグラフである。
【図５】閾値と走行距離との関係を示すグラフである。
【図６】図１の制御装置による具体的な制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
３  排気ガス
４  排気管
６  パティキュレートフィルタ
１０  温度センサ
１１  演算装置
１２  距離計
１３  回転センサ
１４  外部入力装置（外部入力手段）
【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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