(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおいて、内燃機関の運転中においても、プラグアッシュとウォールアッシュの各々の堆積量を推定できて、微粒子捕集装置の洗浄処置の必要性を正確に検知して、この洗浄処置の実施を車両の運転者に促すことができる、微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム、及び微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法を提供する。【解決手段】微粒子捕集装置２のＰＭ再生制御中における微粒子捕集装置２の内部温度分布からプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａを推定すると共に、ＰＭ再生直後の微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍからウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａを推定するように構成される。【選択図】図４
2016200109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおいて、
前記微粒子捕集装置のＰＭ再生制御中における前記微粒子捕集装置の内部温度分布からプラグアッシュの堆積量を推定すると共に、
ＰＭ再生直後の前記微粒子捕集装置の前後差圧の計測値からウォールアッシュの堆積量を推定することを特徴とする微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム。
【請求項２】
前記微粒子捕集装置の内部空間を、排気ガスの通過方向に、予め設定した設定数の領域に分割して、この分割した各領域の温度を計測する温度分布計測手段と、
前記微粒子捕集装置のＰＭ再生中に前記温度分布計測手段から得られる隣接する領域の温度差が、予め設定された温度差判定閾値以上である場合には、この隣接する領域における下流側の領域から前記微粒子捕集装置の出口の領域までをプラグアッシュが堆積している堆積領域としてプラグアッシュの堆積量を推定するプラグアッシュ堆積量推定手段と、
このプラグアッシュ堆積量推定手段による堆積領域を、前記微粒子捕集装置の当初ＰＭ捕集領域から減算して、現状ＰＭ捕集領域を算出するＰＭ捕集領域算出手段と、
このＰＭ捕集領域算出手段により算出した前記現状ＰＭ捕集領域に対する、ＰＭ捕集量がゼロの場合の基準前後差圧を、予め設定されたデータベースとエンジン運転状態に基づいて算出すると共に、ＰＭ再生直後に計測した前後差圧の計測値と前記基準前後差圧との比較により、前記微粒子捕集装置におけるウォールアッシュの堆積量を推定するウォールアッシュ堆積量推定手段とを備えた請求項１に記載の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム。
【請求項３】
前記プラグアッシュ堆積量推定手段により推定されたプラグアッシュの堆積量が予め設定された第１警告堆積量を超えたとき、または、前記ウォールアッシュ堆積量推定手段により推定されたウォールアッシュの堆積量が予め設定された第２警告堆積量を超えたとき、警報を発する警報発生手段と、
前記プラグアッシュの堆積量が予め設定された第１運転制限堆積量を超えたとき、または、前記ウォールアッシュの堆積量が予め設定された第２運転制限堆積量を超えたとき、内燃機関の制御装置に対して予め設定された運転状態制限モードに移行するよう指示するエンジン運転状態制限手段を備えた請求項１又は２に微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムを備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
前記推定されたプラグアッシュの堆積量による圧力損失分である第１圧力損失分を推定すると共に、前記推定されたウォールアッシュの堆積量による圧力損失分である第２圧力損失分を推定し、
内燃機関の運転中における前記微粒子捕集装置のＰＭ再生の開始時期の判定において、前記微粒子捕集装置の前後差圧の計測値から前記第１圧力損失分と前記第２圧力損失分を引き算した前後差圧の補正値が、予め設定又は算出される判定用前後差圧よりも大きくなったときにＰＭ再生の開始時期であると判定することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法において、
前記微粒子捕集装置のＰＭ再生制御中における前記微粒子捕集装置の内部温度分布からプラグアッシュの堆積量を推定すると共に、
ＰＭ再生直後の前記微粒子捕集装置の前後差圧の計測値からウォールアッシュの堆積量を推定することを特徴とする微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法。
【請求項６】
前記微粒子捕集装置の内部空間を、排気ガスの通過方向に、予め設定した設定数の領域に分割して、この分割した各領域の温度を計測する温度分布計測ステップと、
前記微粒子捕集装置のＰＭ再生中に前記温度分布計測手段から得られる隣接する領域の温度差が、予め設定された温度差判定閾値以上である場合には、この隣接する領域における下流側の領域から前記微粒子捕集装置の出口の領域までをプラグアッシュが堆積している堆積領域としてプラグアッシュの堆積量を推定するプラグアッシュ堆積量推定ステップと、
このプラグアッシュ堆積量推定ステップによる堆積領域を、前記微粒子捕集装置の当初ＰＭ捕集領域から減算して、現状ＰＭ捕集領域を算出するＰＭ捕集領域算出ステップと、
このＰＭ捕集領域算出ステップにより算出した前記現状ＰＭ捕集領域に対する、ＰＭ捕集量がゼロの場合の基準前後差圧を、予め設定されたデータベースとエンジン運転状態に基づいて算出すると共に、ＰＭ再生直後に計測した前後差圧の計測値と前記基準前後差圧との比較により、前記微粒子捕集装置におけるウォールアッシュの堆積量を推定するウォールアッシュ堆積量推定ステップとを含む請求項５に記載の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法。
【請求項７】
前記プラグアッシュ堆積量推定ステップで推定されたプラグアッシュの堆積量が予め設定された第１警告堆積量を超えたとき、または、前記ウォールアッシュ堆積量推定ステップにより推定されたウォールアッシュの堆積量が予め設定された第２警告堆積量を超えたとき、警報を発する警報発生ステップと、
前記プラグアッシュの堆積量が予め設定された第１運転制限堆積量を超えたとき、または、前記ウォールアッシュの堆積量が予め設定された第２運転制限堆積量を超えたときに、内燃機関の制御装置に対して予め設定された運転状態制限モードに移行するよう指示するエンジン運転状態制限ステップを含む請求項５又は６に微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法を用いる内燃機関の排気ガス浄化方法において、
前記推定されたプラグアッシュの堆積量による圧力損失分である第１圧力損失分を推定すると共に、前記推定されたウォールアッシュの堆積量による圧力損失分である第２圧力損失分を推定し、
内燃機関の運転中における前記微粒子捕集装置のＰＭ再生の開始時期の判定において、前記微粒子捕集装置の前後差圧の計測値から前記第１圧力損失分と前記第２圧力損失分を引き算した前後差圧の補正値が、予め設定又は算出される判定用前後差圧よりも大きくなったときにＰＭ再生の開始時期であると判定することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム、内燃機関の排気ガス浄化システム、微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法、及び内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジン等の内燃機関では、排気ガスに含まれる微粒子状物質（Particulate Matter：ＰＭ、煤）を捕集除去する微粒子捕集装置を備えた排気ガス浄化装置を排気通路に設けている。
【０００３】
この微粒子捕集装置には捕集できるＰＭの量に上限があるため、一定量以上のＰＭが微粒子捕集装置に捕集されたときには、微粒子捕集装置を通過する排気ガスを昇温制御して、微粒子捕集装置に捕集されたＰＭを燃焼除去するＰＭ再生制御を行っている。このＰＭ再生制御を実施するか否かの判定は、すなわち、微粒子捕集装置へのＰＭの捕集量が一定量を超えたか否かの判定は、微粒子捕集装置の前後差圧（微粒子捕集装置の入口の圧力と出口の圧力の差）が一定差圧値を超えたか否かによって行われる場合が多い。
【０００４】
一方、車両の走行距離や走行時間が長くなるにつれて、排気ガスに含まれ、ＰＭとは別でエンジンオイルの成分に起因するアッシュ（灰性状物質）が微粒子捕集装置に堆積していく。このアッシュを分解して除去するには、この分解温度が１０００℃以上であるため、分解するためには１０００℃以上の高熱の環境が必要となるため、６００℃程度に昇温した排気ガスを微粒子捕集装置に通過させて微粒子状物質を燃焼除去させる通常のＰＭ再生制御では、微粒子捕集装置に堆積したアッシュを除去することができず、アッシュは微粒子捕集装置に堆積し続ける。
【０００５】
微粒子捕集装置の前後差圧は、微粒子捕集装置へのＰＭの捕集量だけでなく、微粒子捕集装置へのアッシュの堆積量によっても大きくなる。したがって、微粒子捕集装置のＰＭ再生制御の実施可否は微粒子捕集装置の前後差圧により判定しているために、微粒子捕集装置にアッシュが堆積しているときには、その堆積量が多くなるにつれて微粒子捕集装置の前後差圧が大きくなって、微粒子捕集装置の予め設定された前後差圧に対応する捕集量よりも少ないＰＭ捕集量でＰＭ再生制御を行う可能性があり、言い換えれば、ＰＭ再生制御の実施時期が早まる可能性があり、ＰＭ再生制御の実施回数が多くなってしまい、燃料消費量の悪化原因となる可能性がある。
【０００６】
そのため、従来では、車両の定期点検時等に、微粒子捕集装置へのアッシュの堆積量が一定量を超えたか否かの診断、すなわち、微粒子捕集装置の前後差圧に対するアッシュによる影響の有無の診断を行い、この診断結果に基づいて、微粒子捕集装置の洗浄を行い、アッシュを除去していた。
【０００７】
しかしながら、車両の走行距離や走行時間が長いときには、車両の定期点検の実施時期前に、微粒子捕集装置に大量のアッシュが堆積して微粒子捕集装置の洗浄を行う必要が生じる場合も考えられる。従来では、車両の定期点検時以外に、上記の微粒子捕集装置の前後差圧に対するアッシュ量の診断を行っておらず、また走行中の明確な診断方法も無かったため、アッシュの堆積量が多くなっても、微粒子捕集装置の洗浄処置を車両の運転者に促すことができず、燃料消費量の悪化を防止することができないでいた。
【０００８】
この微粒子捕集装置は、一般的に、多孔質のセラミックのハニカムのセル（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ォールフロータイプのフィルタ等で形成され、排気ガスに含まれるＰＭとアッシュは、この多孔質のセラミックの壁で捕集される。なお、この壁の部分に、白金や酸化セリウム等の酸化触媒やＰＭ酸化触媒を担持する場合が多い。
【０００９】
このモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタに堆積されるアッシュは、堆積場所によって、プラグアッシュとウォ−ルアッシュの２種類に大別される。図６に示すように、プラグアッシュＰＡは、出口側を目封じした各セル（インレット側の各セル）１０ａの下流側の目封じ部分１０ａａに堆積して、各セル１０ａの一端側を閉塞させて、この閉塞分に相当する面積分だけ、微粒子捕集装置２の各セル１０ａ、１０ｂを仕切るＰＭ捕集用の壁１０ｃ（１０ｃａ、１０ｃｂ、１０ｃｃ）の面積（ＰＭ捕集面積）を減少させる。このプラグアッシュＰＡは、煤捕集壁のガス透過時の抵抗への影響はないが、ＰＭ捕集面積を減少させるため、微粒子捕集装置１０における圧力損失を大幅に上昇させるので、その前後差圧を大幅に上昇させてしまうこととなる。
【００１０】
一方、図７に示すように、ウォールアッシュＷＡは、ＰＭ捕集用の壁１０ｃの表面に一様に堆積して形成される層状のアッシュである。このウォールアッシュＷＡは、ＰＭ捕集面積には影響しないが、ＰＭの堆積量が少ないときには、アッシュ層に相当する分だけ、煤捕集壁のガス透過時の抵抗が多くなり圧力損失を上昇させるが、ＰＭの堆積量が多いときには、アッシュ層により深層濾過が起こらなくなるので、これに伴う圧力損失の上昇を緩和させる。なお、実際には、図８に示すように、各セルにプラグアッシュＰＡとウォールアッシュＷＡが両方とも混在して堆積する。
【００１１】
また、これに関連して、例えば、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のか底部に堆積するのかを、自然再生か強制再生かに基づいて、あるいは、フィルタの入口温度、ベッド温度、ＰＭ堆積量に基づいて判定して、壁面に堆積する灰分による圧力損失影響代と底部に堆積する灰分による圧力損失影響代を算出し、これらの圧力損失影響代を検出したフィルタ前後差圧から常に除くことで、ＰＭによる圧力損失を求めて、堆積するＰＭ量を推定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が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４６８２８７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明者は、上記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のようにアッシュの堆積時の条件から底部と壁面に堆積する灰分の量を推定するのではなく、プラグアッシュの堆積が進むと排気ガスが通過する部分が減少し、通過しない部分の温度上昇が見られないとの考察と、ウォールアッシュによる圧力損失はＰＭ未堆積時とＰＭ堆積時で異なることから、ＰＭ未堆積時即ちＰＭ再生直後の圧力損失を用いることでウォールアッシュの堆積量の推定精度を向上できるとの考察とから、次のような知見を得た。
【００１４】
つまり、ＰＭ再生時の微粒子捕集装置の内部温度分布からプラグアッシュの堆積量及びその圧力損失分を推定すると共に、ＰＭ再生直後のＰＭ未堆積時の前後差圧の変化からウォールアッシュの堆積量及びその圧力損失分を推定し、これらを考慮することで、微粒子捕集装置の前後差圧に対する各々のアッシュによる異なる影響を正確に診断することができ、微粒子捕集装置のＰＭ堆積量を精度よく推定できる。
【００１５】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおいて、内燃機関の運転中においても、プラグアッシュとウォールアッシュの各々の堆積量を推定できて、微粒子捕集装置の洗浄処置の必要性を正確に検知して、この洗浄処置の実施を車両の運転者に促すことができる、微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム、及び微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法を提供することにある。
【００１６】
更には、微粒子捕集装置の前後差圧に対する各々のアッシュによる圧力損失の影響を除去することにより、前後差圧の計測値からＰＭ堆積量を精度よく推定できて適切なタイミングでＰＭ再生を行うことができて燃料消費量の悪化を防止することができる内燃機関の排気ガス浄化システム、及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムは、内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおいて、前記微粒子捕集装置のＰＭ再生制御中における前記微粒子捕集装置の内部温度分布からプラグアッシュの堆積量を推定すると共に、ＰＭ再生直後の前記微粒子捕集装置の前後差圧の計測値からウォールアッシュの堆積量を推定するように構成される。
【００１８】
この構成によれば、微粒子捕集装置の前後差圧に対するアッシュによる影響の診断を、プラグアッシュ、ウォールアッシュの２つの堆積状態の違いに基づく前後差圧への影響の違いを考慮して、ＰＭ再生中の内部温度分布を利用することによりプラグアッシュの堆積量を精度よく推定でき、また、プラグアッシュの堆積量の影響を考えた上でＰＭ再生直後の前後差圧の計測値を利用することによりウォールアッシュの堆積量を精度よく推定することができる。
【００１９】
そして、ＰＭ再生中の内部温度分布の計測及びＰＭ再生直後の前後差圧の計測というその時点での計測値と比較的簡単なアルゴリズムを用いているので、内燃機関の運転中においても、プラグアッシュとウォールアッシュの各々の堆積量を推定できる上に、アッシュの堆積量を累積計算で求める方法と異なり、累積的な推定誤差の拡大が無いので、推定精度を維持できる。
【００２０】
上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおいて、前記微粒子捕集装置の内部空間を、排気ガスの通過方向に、予め設定した設定数の領域に分割して、この分割した各領域の温度を計測する温度分布計測手段と、前記微粒子捕集装置のＰＭ再生中に前記温度分布計測手段から得られる隣接する領域の温度差が、予め設定された温度差判定閾値以上である場合には、この隣接する領域における下流側の領域から前記微粒子捕集装置の出口の領域までをプラグアッシュが堆積している堆積領域としてプラグアッシュの堆積量を推定するプラグアッシュ堆積量推定手段と、このプラグアッシュ堆積量推定手段による堆積領域を、前記微粒子捕集装置の当初ＰＭ捕集領域から減算して、現状ＰＭ捕集領域を算出するＰＭ捕集領域算出手段と、このＰＭ捕集領域算出手段により算出した前記現状ＰＭ捕集領域に対する、ＰＭ捕集量がゼロの場合の基準前後差圧を、予め設定されたデータベースとエンジン運転状態に基づいて算出すると共に、ＰＭ再生直後に計測した前後差圧の計測値と前記基準前後差圧との比較により、前記微粒子捕集装置におけるウォールアッシュの堆積量を推定するウォールアッシュ堆積量推定手段とを備えて構成されると、温度分布計測手段、プラグアッシュ堆積量推定手段、ＰＭ捕集領域算出手段、及びウォールアッシュ堆積量推定手段という比較的簡単な手段で、アッシュの堆積量を容易に推定することができるようになる。
【００２１】
上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおいて、前記プラグアッシュ堆積量推定手段により推定されたプラグアッシュの堆積量が予め設定された第１警告堆積量を超えたとき、または、前記ウォールアッシュ堆積量推定手段により推定されたウォールアッシュの堆積量が予め設定された第２警告堆積量を超えたとき、警報を発する警報発生手段と、前記プラグアッシュの堆積量が予め設定された第１運転制限堆積量を超えたとき、または、前記ウォールアッシュの堆積量が予め設定された第２運転制限堆積量を超えたとき、内燃機関の制御装置に対して予め設定された運転状態制限モードに移行するよう指示するエンジン運転状態制限手段を備えて構成されると、警報発生手段により、警報で微粒子捕集装置の洗浄処置の実施を運転者に促すことができ、また、エンジン運転状態制限手段により、運転者が微粒子捕集装置の洗浄処置を怠ったときでも、内燃機関の運転状態を制限することにより、排気ガス浄化性能の悪化や燃費の悪化を回避することができる。
【００２２】
そして、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムを備えた内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記推定されたプラグアッシュの堆積量による圧力損失分である第１圧力損失分を推定すると共に、前記推定されたウォールアッシュの堆積量による圧力損失分である第２圧力損失分を推定し、内燃機関の運転中における前記微粒子捕集装置のＰＭ再生の開始時期の判定において、前記微粒子捕集装置の前後差圧の計測値から前記第１圧力損失分と前記第２圧力損失分を引き算した前後差圧の補正値が、予め設定又は算出される判定用前後差圧よりも大きくなったときにＰＭ再生の開始時期であると判定するように構成される。
【００２３】
この構成によれば、微粒子捕集装置の前後差圧に対する各々のアッシュによる圧力損失の影響を除去することにより、前後差圧の計測値からＰＭ堆積量を精度よく推定できて適切なタイミングでＰＭ再生を行うことができるので、燃料消費量の悪化を防止することができる。
【００２４】
また、上記の目的を達成するための本発明の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法は、内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法において、前記微粒子捕集装置のＰＭ再生制御中における前記微粒子捕集装置の内部温度分布からプラグアッシュの堆積量を推定すると共に、
ＰＭ再生直後の前記微粒子捕集装置の前後差圧の計測値からウォールアッシュの堆積量を推定することを特徴とする方法である。
【００２５】
上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法において、前記微粒子捕集装置の内部空間を、排気ガスの通過方向に、予め設定した設定数の領域に分割して、この分割した各領域の温度を計測する温度分布計測ステップと、前記微粒子捕集装置のＰＭ再生中に前記温度分布計測手段から得られる隣接する領域の温度差が、予め設定された温度差判定閾値以上である場合には、この隣接する領域における下流側の領域から前記微粒子捕集装置の出口の領域までをプラグアッシュが堆積している堆積領域としてプラグアッシュの堆積量を推定するプラグアッシュ堆積量推定ステップと、このプラグアッシュ堆積量推定ステップによる堆積領域を、前記微粒子捕集装置の当初ＰＭ捕集領域から減算して、現状ＰＭ捕集領域を算出するＰＭ捕集領域算出ステップと、このＰＭ捕集領域算出ステップにより算出した前記現状ＰＭ捕集領域に対する、ＰＭ捕集量がゼロの場合の基準前後差圧を、予め設定されたデータベースとエンジン運転状態に基づいて算出すると共に、ＰＭ再生直後に計測した前後差圧の計測値と前記基準前後差圧との比較により、前記微粒子捕集装置におけるウォールアッシュの堆積量を推定するウォールアッシュ堆積量推定ステップとを含む。
【００２６】
また、上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法において、前記プラグアッシュ堆積量推定ステップで推定されたプラグアッシュの堆積量が予め設定された第１警告堆積量を超えたとき、または、前記ウォールアッシュ堆積量推定ステップにより推定されたウォールアッシュの堆積量が予め設定された第２警告堆積量を超えたとき、警報を発する警報発生ステップと、前記プラグアッシュの堆積量が予め設定された第１運転制限堆積量を超えたとき、または、前記ウォールアッシュの堆積量が予め設定された第２運転制限堆積量を超えたときに、内燃機関の制御装置に対して予め設定された運転状態制限モードに移行するよう指示するエンジン運転状態制限ステップを含む。
【００２７】
これらの方法によれば、上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムと同様の作用効果を奏することができる。
【００２８】
そして、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法を用いる内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記推定されたプラグアッシュの堆積量による圧力損失分である第１圧力損失分を推定すると共に、前記推定されたウォールアッシュの堆積量による圧力損失分である第２圧力損失分を推定し、内燃機関の運転中における前記微粒子捕集装置のＰＭ再生の開始時期の判定において、前記微粒子捕集装置の前後差圧の計測値から前記第１圧力損失分と前記第２圧力損失分を引き算した前後差圧の補正値が、予め設定又は算出される判定用前後差圧よりも大きくなったときにＰＭ再生の開始時期であると判定することを特徴とする方法であり、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムと同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム、及び微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法によれば、内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおいて、内燃機関の運転中においても、プラグアッシュとウォールアッシュの各々の堆積量を推定できて、微粒子捕集装置の洗浄処置の必要性を正確に検知して、この洗浄処置の実施を車両の運転者に促すことができる。
【００３０】
また、本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム、及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、微粒子捕集装置の前後差圧に対する各々のアッシュによる圧力損失の影響を除去することにより、前後差圧の計測値からＰＭ堆積量を精度よく推定できて適切なタイミングでＰＭ再生を行うことができて燃料消費量の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は、本発明に係る実施の形態の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおける、微粒子捕集装置の構成を模式的に示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の微粒子捕集装置のセルの一部に蓄積したプラグアッシュの様子を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムの制御装置の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法の制御ステップを示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法の制御フローの一例を示す図である。
【図５】ＰＭ再生中の微粒子捕集装置の内部の各領域の温度推移を示す図で、プラグアッシュ堆積の有無の差を例示する図である。
【図６】微粒子捕集装置のセル内のプラグアッシュの堆積状況を模式的に示す図である。
【図７】微粒子捕集装置のセル内のウォールアッシュの堆積状況を模式的に示す図である。
【図８】微粒子捕集装置のプラグアッシュ及びウォールアッシュの両方の堆積状況を模式的に示す図である。
【図９】微粒子捕集装置における圧力損失を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る実施の形態の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム、内燃機関の排気ガス浄化システム、微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法、及び内燃機関の排気ガス浄化方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムは、本発明に係る実施の形態の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム１を備えて構成される。
【００３３】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム１が対象とする微粒子捕集装置２は、エンジン（内燃機関）（図示しない）の排気通路（図示しない）に配設され、その内部にウォールフロータイプのフィルタを備えて構成される。
【００３４】
図１の（ｂ）に示すように、このタイプのフィルタは、多孔質のセラミックのハニカムのセル（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ォールフロータイプのフィルタであり、このフィルタの出口側を目封じした各セル（インレット側のセル：図面の上側のセル）１０ａと、入口側を目封じした各セル（アウトレット側のセル：図面の下側のセル）１０ｂを仕切るＰＭ捕集用の壁１０ｃａ、１０ｃｂ、１０ｃｃ（以下総称では１０ｃとする）で、排気ガスＧに含まれるＰＭ（微粒子状物質）（図示しない）を捕集する。
【００３５】
また、この微粒子捕集装置２には、排気ガスＧに含まれ、ＰＭとは別でエンジンオイルの成分に起因するアッシュ（灰性状物質）が堆積していく。このアッシュは、プラグアッシュＰＡとウォールアッシュＷＡの２種類に大別される。プラグアッシュＰＡは、図６に示すように、インレット側の各セル１０ａの下流側の目封じ部分１０ａａに堆積するアッシュ（クロスハッチング部分）である。また、ウォールアッシュＷＡは、図７に示すように、ＰＭ捕集用の壁１０ｃの表面に一様に堆積して形成されるアッシュ（アッシュ層：斜線部分）である。図８に、このプラグアッシュＰＡとウォールアッシュＷＡの両方の堆積状態を示す。
【００３６】
ここで、微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰについて説明する。図９に示すように、微粒子捕集装置２では排気ガスＧが通過するときに、微粒子捕集装置２の各所で５種類の圧力損失が発生する。
【００３７】
１つ目の圧力損失ΔＰ１は、微粒子捕集装置２のインレット側の各セル１０ａの入口から排気ガスＧが微粒子捕集装置２内に流入するときに、その流路が縮小することに伴う抵抗である。２つ目の圧力損失ΔＰ２は、微粒子捕集装置２の各セル１０ａ、１０ｂを排気ガスＧが通過するときに、各セル１０ａ、１０ｂの内壁から受ける摩擦抵抗である。３つ目の圧力損失ΔＰ３は、ウォールアッシュ層ＷＡ及びスート（煤）層（ＰＭ層）（図示しない）を排気ガスＧが通過するときの通過抵抗である。４つ目の圧力損失ΔＰ４は、微粒子捕集装置２のＰＭ捕集用の壁１０ｃを排気ガスＧが通過するときの通過抵抗である。５つ目の圧力損失ΔＰ５は、微粒子捕集装置２のアウトレット側の各セル１０ｂの出口から排気ガスＧが微粒子捕集装置２の外に流出するときに、その流路が拡大することに伴う抵抗である。
【００３８】
これらの圧力損失ΔＰ１〜ΔＰ５の総和が、微粒子捕集装置２の前後差圧（圧力損失）ΔＰ（＝ΔＰ１＋ΔＰ２＋ΔＰ３＋ΔＰ４＋ΔＰ５）となる。
【００３９】
また、この前後差圧ΔＰと煤堆積量の関係については、下記の式（１）等が提案されている。
【数１】
2016200109.tif 000003
【００４０】
ここで、ΔＰは微粒子捕集装置の前後差圧、μは摩擦係数、Ｑは排気ガスの流量、Ｖtrapは微粒子捕集装置の有効容積、αはチャンネル幅、ｗsは微粒子捕集装置における微粒子捕集壁の厚さ、ｋoは微粒子捕集装置における微粒子捕集壁の透過係数、ｋsootは煤層の透過係数、ｗは捕捉微粒子層の厚さ、Ｆはストークス・カニンガム係数、Ｌはチャンネル長さであり、ｌｎは対数計算を意味する。
【００４１】
上記のＰＭ捕集時用の微粒子捕集装置の前後差圧の計算式の式（１）において、ｋｓｏｔは煤層のみの透過係数であるため、この式（１）で算出される前後差圧ΔＰは、ウォールアッシュ層ＷＡの影響を考慮していない値となる。そのため、微粒子捕集装置のアッシュによる前後差圧ΔＰへの影響を考える際には、プラグアッシュＰＡの堆積によりＶｔｒａｐが小さくなり、また、ＰＭ再生直後でＰＭが未堆積状態での前後差圧ΔＰは、煤層の透過係数ｋｓｏｏｔがゼロとなると共に、ウォールアッシュ層ＷＡの影響があるので、煤層の透過係数ｋｓｏｏｔを、ウォールアッシュ層ＷＡに関係するアッシュ層の透過係数ｋａｓｈとする必要がある。
【００４２】
この式（１）の変形で考えると、プラグアッシュＰＡの堆積によりＶｔｒａｐが小さくなるにつれて、微粒子捕集装置の前後差圧ΔＰが大きくなり、また、ウォールアッシュＷＡの堆積によりｋａｓｈが小さくなるので、微粒子捕集装置の前後差圧ΔＰは大きくなる。
【００４３】
上記のことを踏まえて、この微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰに対する、プラグアッシュＰＡによる圧力損失の影響について、微粒子捕集装置２へのプラグアッシュＰＡの堆積のみ考えると、排気ガスＧがＰＭ捕集用の壁１０ｃの単位透過面積を通過するときの抵抗は変わらないが、プラグアッシュＰＡの分だけ（図１における、幅ＤＸ）、ＰＭ捕集用の壁１０ｃの透過面積が小さくなり、微粒子捕集装置２全体でのＰＭ捕集領域の容量であるＰＭ捕集容量Ｖｔｒａｐが小さくなるので、排気ガスＧがＰＭ捕集用の壁１０ｃを通過するときの三番目の圧力損失ΔＰ３のうちのプラグアッシュＰＡの堆積量による圧力損失分である第１圧力損失分は大きくなり、その分、前後差圧ΔＰは大きくなる。
【００４４】
一方、微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰに対する、ウォールアッシュＷＡによる圧力損失の影響については、微粒子捕集装置２のＰＭ捕集用の壁１０ｃにＰＭが捕集されていないときには、ウォールアッシュ層ＷＡの分だけ、排気ガスＧが透過するときの抵抗は大きくなるので、排気ガスＧがＰＭ捕集用の壁１０ｃを通過するときの三番目の圧力損失ΔＰ３のうちのウォールアッシュＷＡの堆積量による圧力損失分である第２圧力損失分は大きくなり、その分、前後差圧ΔＰは大きくなる。
【００４５】
ただし、微粒子捕集装置２による前後差圧ΔＰの上昇は、ＰＭ捕集用の壁１０ｃの表面空孔にＰＭが捕集されていくにつれて、ウォールアッシュ層ＷＡによる深層濾過が起こらなくなるため、ウォールアッシュ層ＷＡの堆積により緩和されるので、ウォールアッシュ層ＷＡの堆積量Ｖｄｗａの推定に用いる前後差圧ΔＰｍとしては、このＰＭの堆積による影響を排除するために、ＰＭ再生直後のＰＭ未堆積状態のウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａによる圧力損失分である第２圧力損失分を用いる必要がある。
【００４６】
上記を踏まえて、本願発明の実施の形態の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム１は、内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置２のアッシュ堆積診断システムにおいて、微粒子捕集装置２のＰＭ再生制御中における微粒子捕集装置２の内部温度分布からプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａを推定すると共に、ＰＭ再生直後の微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍからウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａを推定するように構成される。
【００４７】
また、本発明の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム１を制御する制御装置２０（図示しない）を備える。この制御装置２０は、例えば、エンジン全般の運転状態を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に組み込んで構成してもよいし、独立して設けてもよい。
【００４８】
そして、本発明の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム１では、図２に示すように、この制御装置２０が、温度分布計測手段２１、プラグアッシュ堆積量推定手段２２、ＰＭ捕集領域算出手段２３、ウォールアッシュ堆積量推定手段２４、警報発生手段２５、エンジン運転状態制限手段２６を備えて構成される。
【００４９】
また、これに対応して、図３に示すように、本発明の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法Ｓ２０は、温度分布計測ステップＳ２１、プラグアッシュ堆積量推定ステップＳ２２、ＰＭ捕集領域算出ステップＳ２３、ウォールアッシュ堆積量推定ステップＳ２４、警報発生ステップＳ２５、エンジン運転状態制限ステップＳ２６を含んで構成される。
【００５０】
この温度分布計測手段２１及び温度分布計測ステップＳ２１は、図１に示すように、微粒子捕集装置２の内部空間を、排気ガスＧの通過方向に、予め設定した設定数Ｘの領域（Ｒ（ｉ）：１≦ｉ≦Ｘ、Ｘ≧２、好ましくはＸ＝５〜１０）に分割して、この分割した各領域Ｒｉの温度（Ｔ（ｉ）：１≦ｉ≦Ｘ、Ｘ≧２）を温度センサ、熱電対等により計測して、微粒子捕集装置２の内部温度分布を得る手段及びステップである。この手段２１及びステップＳ２１により、ＰＭ再生中の内部温度分布を得ることができる。なお、各領域Ｒ（ｉ）の温度Ｔ（ｉ）は、例えば、微粒子捕集装置２の上部の温度Ｔｕ（ｉ）の１箇所の温度を用いてもよいが、微粒子捕集装置２の上部の温度Ｔｕ（ｉ）、中央の温度Ｔｃ（ｉ）、下部の温度Ｔｄ（ｉ）等の平均値を用いてもよい。
【００５１】
プラグアッシュ堆積量推定手段２２及びプラグアッシュ堆積量推定ステップＳ２２は、は、図５に示すように、プラグアッシュＰＡが堆積している領域Ｒ（ｉ＋１）には、ＰＭ再生中のおける排気ガスＧの熱が伝達されないので、昇温されないので、このことを利用して、ＰＭ再生中に微粒子捕集装置２の温度分布計測手段２１及び温度分布計測ステップＳ２１から得られる隣接する領域（Ｒ（ｉ）、Ｒ（ｉ＋１））の温度差ΔＴｉ＝Ｔ（ｉ）−Ｔ（ｉ＋１）が、予め設定された温度差判定閾値ΔＴｃ以上である（ΔＴ（ｉ）≧ΔＴｃ）場合には、この隣接する領域（Ｒ（ｉ）、Ｒ（ｉ＋１））における下流側の領域Ｒ（ｉ＋１）に、プラグアッシュＰＡの堆積により排気ガスＧの熱が伝達されないとして、下流側の領域Ｒ（ｉ＋１）から微粒子捕集装置２の出口の領域Ｒ（ｘ）までをプラグアッシュＰＡが堆積している堆積領域ＲｐａとしてプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａを推定する手段及びステップである。この手段２２及びステップＳ２２により、ＰＭ再生中の内部温度分布からプラグアッシュＰＡの堆積領域Ｒｐａを推定でき、また、堆積領域Ｒｐａの数からプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａを推定できる。なお、このＰＭ再生中の温度測定は、ＰＭ再生用の高温の排気ガスＧにより微粒子捕集装置２が昇温した状態での内部温度分布を測定する必要があるので、ＰＭ再生の初期は好ましくなく、後半に行うことが好ましい。
【００５２】
また、微粒子捕集装置２の横断面を更に各領域に分割して、それぞれ長手方向に温度分布を測定することにより、その横断面の各領域におけるプラグアッシュＰＡの堆積領域Ｒｐａを推定して、これを総合することにより、全体的なプラグアッシュＰＡの堆積領域Ｒｐａを推定してもよいが、温度計測の数が膨大になるので、実験的に行った結果を踏まえて、代表的な領域の温度測定で代表させることが好ましい。
【００５３】
また、ＰＭ捕集領域算出手段２３及びＰＭ捕集領域算出ステップＳ２３は、プラグアッシュ堆積量推定手段２２及びプラグアッシュ堆積量推定ステップＳ２２により堆積領域Ｒｐａを、微粒子捕集装置２の当初ＰＭ捕集領域Ｒｔから減算して、現状ＰＭ捕集領域Ｒ（ｉ）＝Ｒｔ−Ｒｐａを算出する手段及びステップである。この手段２３及びステップＳ２３により、現状ＰＭ捕集領域Ｒ（ｉ）とこれに対応する現状ＰＭ捕集容積Ｖｔｒａｐを算出できる。
【００５４】
また、ウォールアッシュ堆積量推定手段２４及びウォールアッシュ堆積量推定ステップＳ２４は、ＰＭ捕集領域算出手段２３及びＰＭ捕集領域算出ステップＳ２３により算出した現状ＰＭ捕集領域Ｒ（ｉ）、即ち、この現状ＰＭ捕集領域Ｒ（ｉ）の現状ＰＭ捕集容積Ｖｔｒａｐに対する、ＰＭ捕集量がゼロの場合の基準前後差圧ΔＰｂａｓｅを、予め設定されたデータベースとエンジン運転状態に基づいて算出すると共に、ＰＭ再生直後に計測した前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍと基準前後差圧ΔＰｂａｓｅとの比較により、微粒子捕集装置２におけるウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａを推定する手段及びステップである。この手段２４及びステップＳ２４により、ＰＭ再生直後の前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍから容易にウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａを推定することができる。なお、ＰＭ再生直後に計測した前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍと基準前後差圧ΔＰｂａｓｅとウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａの関係は、あるいは、差圧差ΔＰｍｂ（＝Ｐｍ−ΔＰｂａｓｅ）とウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａの関係は、現状ＰＭ捕集容積Ｖｔｒａｐの変化に対応させて、実験などにより予めマップデータなどで設定しておき、この予め設定したマップデータと、現状ＰＭ捕集容積Ｖｔｒａｐと、エンジン運転状態などを参照しながら、計測値ΔＰｍと基準前後差圧ΔＰｂａｓｅとから、あるいは、差圧差ΔＰｍｂからウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａを算出する。
【００５５】
また、警報発生手段２５及び警報発生ステップＳ２５は、プラグアッシュ堆積量推定手段２２及びプラグアッシュ堆積量推定ステップＳ２２により推定されたプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａが予め設定された第１警告堆積量Ｖｃａ１を超えたとき、または、ウォールアッシュ堆積量推定手段２４及びウォールアッシュ堆積量推定ステップＳ２４により推定されたウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａが予め設定された第２警告堆積量Ｖｃａ２を超えたとき、警報を発する手段及びステップである。この手段２５及びステップＳ２５により、プラグアッシュＰＡの堆積量ＶｄｐａとウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａのいずれかが予め設定された一定値Ｖｃａ１、Ｖｃａ２を超えた場合には、内燃機関を備える車両の運転席に設けた警告灯（図示しない）を点灯または点滅させて警告を表示するなどの警報で、整備工場などでの微粒子捕集装置の洗浄処置の実施を運転者に促すことができる。
【００５６】
また、エンジン運転状態制限手段２６及びエンジン運転状態制限ステップＳ２６は、プラグアッシュ堆積量推定手段２２及びプラグアッシュ堆積量推定ステップＳ２２により推定されたプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａが予め設定された第１運転制限堆積量Ｖｃｅ１を超えたとき、または、ウォールアッシュ堆積量推定手段２４及びウォールアッシュ堆積量推定ステップＳ２４により推定されたウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａが予め設定された第２運転制限堆積量Ｖｃｅ２を超えたとき、内燃機関の制御装置に対して予め設定された運転状態制限モードに移行するよう指示する手段及びステップである。
【００５７】
この手段２６及びステップＳ２６により、運転者が微粒子捕集装置２の洗浄処置を怠ったときでも、微粒子捕集装置２の洗浄が必要であるほどの大量のアッシュＰＡ、ＷＡが堆積してしまった場合には、エンジンの運転状態を運転状態制限モードに移行して、内燃機関の運転状態を制限することにより、微粒子捕集装置２へのアッシュの堆積を抑制しながら内燃機関を運転することになるので、排気ガス浄化性能の悪化や燃費の悪化を回避することができる。
【００５８】
一方、本願発明の実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいては、排気ガス浄化システムの制御装置は、推定されたプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａによる圧力損失分である第１圧力損失分ΔＰ３１を推定すると共に、推定されたウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａによる圧力損失分である第２圧力損失分ΔＰ３２を推定し、内燃機関の運転中における微粒子捕集装置２のＰＭ再生の開始時期の判定において、微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍから第１圧力損失分ΔＰ３１と第２圧力損失分ΔＰ３２を引き算した前後差圧の補正値ΔＰｍｃ（＝ΔＰｍ−ΔＰ３１−ΔＰ３２）が、予め設定又は算出される判定用前後差圧ΔＰｃよりも大きくなったときにＰＭ再生の開始時期であると判定するように構成される。
【００５９】
次に、上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法について、図４の制御フローを参照しながら説明する。図４の制御フローは、微粒子捕集装置２のＰＭ再生制御が開始されると上級の制御フローから呼ばれて実施され、実施後に上級の制御フローに戻る制御フローであり、微粒子捕集装置２のＰＭ再生制御が行われる度に繰り返し呼ばれて実施される。なお、この図４の制御フローに基づく制御の途中で、内燃機関が運転停止するとき等では、割り込みが生じて、リターンに行って上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する。
【００６０】
この図４の制御フローがスタートすると、ステップＳ２１で、ＰＭ再生中の微粒子捕集装置２の内部温度分布を計測して、即ち、ＰＭ強制再生時の温度測定を行って、ステップＳ２２に進む。このステップＳ２２では、内部温度分布から、使用している微粒子捕集装置２の幾何学計算によりプラグアッシュＰＡによる、プラグアッシュＰＡの堆積領域Ｒｐａ、言い換えれば、ＰＭ捕集（排ガス透過）面積減少分ｚと、堆積量Ｖｄｐａを推定する。
【００６１】
次のステップＳ２３では、微粒子捕集装置２にプラグアッシュＰＡが堆積していない状態での、当初ＰＭ捕集領域Ｒｔから堆積領域Ｒｐａを減算して現状ＰＭ捕集領域Ｒ（ｉ）を算出し、さらに、この現状ＰＭ捕集領域Ｒ（ｉ）に対応する現状ＰＭ捕集容積Ｖｔｒａｐを算出する。あるいは、当初ＰＭ捕集面積ＹからＰＭ捕集面積減少分ｚを減算して現状ＰＭ捕集面積Ｙｔｒａｐを算出する。「Ｒ（ｉ）＝Ｒｔ−Ｒｐａ」、「Ｖｔｒａｐ＝Ｒ（ｉ）×Ｃ１：Ｃ１は係数）、「Ｙｔｒａｐ＝Ｙ−ｚ」である。
【００６２】
そして、次のステップＳ２４では、現状ＰＭ捕集容積Ｖｔｒａｐ、あるいは現状ＰＭ捕集面積Ｙｔｒａｐを考慮して、ＰＭ再生直後のＰＭ未堆積状態で前後差圧ΔＰを計測し、この計測値ΔＰｍからウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａを推定する。
【００６３】
次のステップＳ２５では、ステップＳ２５ａで、推定されたプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａが予め設定された第１警告堆積量Ｖｃａ１を超えたか、あるいは、推定されたウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａが予め設定された第２警告堆積量Ｖｃａ２を超えたか否かを判定し、どちらか一方が超えたときは、ステップＳ２５ｂに行き、警報を発生してからステップＳ２６に行く。また、どちらも超えていないときは、そのままステップＳ２６に行く。
【００６４】
なお、このステップＳ２５ａにおける、プラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａの判定は、プラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａの算出に使用する堆積領域Ｒｐａ（あるいは、ＰＭ捕集面積減少分ｚ）とこの第１警告堆積量Ｖｃａ１に対応する警告堆積領域Ｒｐａｃ（あるいは、ＰＭ捕集面積減少分ｚｃ）との比較や、内部温度分布で計測された入口側領域Ｒ（１）の温度Ｔ（１）と出口側領域Ｒ（Ｘ）の温度Ｔ（Ｘ）との差ΔＴＸ１＝Ｔ（Ｘ）−Ｔ（１）と予め設定された警告温度差ΔＴｘ１ｃとの比較で行ってもよい。
【００６５】
また、ウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａにおける堆積量の判定は、ウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａの算出に使用する前後差圧ΔＰｍとこの第２警告堆積量Ｖｃａ２に対応する警告前後差圧ΔＰｃａとの比較で行ってもよい。なお、この第２警告堆積量Ｖｃａ２は、現状ＰＭ捕集面積Ｙｔｒａｐの補正に伴って導出される警告前後差圧ΔＰｃａとなる想定圧力損出に関係する量である。
【００６６】
次のステップＳ２６では、ステップＳ２６ａで、推定されたプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａが予め設定された第１運転制限堆積量Ｖｃｅ１を超えたか、あるいは、推定されたウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａが予め設定された第２運転制限堆積量Ｖｃｅ２を超えたかを判定し、どちらか一方が超えたときは、ステップＳ２６ｂに行き、内燃機関の制御装置に対して予め設定された運転状態制限モードに移行するよう指示してから、ステップＳ２７に行く。また、どちらも超えていないときは、そのままステップＳ２７に行く。
【００６７】
ステップＳ２７では、推定されたプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａと推定されたウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａを、この微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムを備えた排気ガス浄化システムの制御装置に出力する。そして、図４の制御フローを終了して、リターンに行き、上級の制御フローに戻る。
【００６８】
一方、本発明の実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化方法では、上記の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法に加えて、さらに、推定されたプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａによる圧力損失分である第１圧力損失分ΔＰ３１を推定すると共に、推定されたウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａによる圧力損失分である第２圧力損失分ΔＰ３２を推定し、内燃機関の運転中における微粒子捕集装置２のＰＭ再生の開始時期の判定において、微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍから第１圧力損失分ΔＰ３１と第２圧力損失分ΔＰ３２を引き算した前後差圧の補正値ΔＰｍｃ（＝ΔＰｍ−ΔＰ３１−ΔＰ３２）が、予め設定又は算出される判定用前後差圧ΔＰｃよりも大きくなったときにＰＭ再生の開始時期であると判定する。
【００６９】
上記の構成の微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム１、及び微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法によれば、微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰに対するアッシュによる影響の診断を、プラグアッシュＰＡ、ウォールアッシュＷＡの２つ堆積状態の違いに基づく前後差圧ΔＰへの影響の違いを考慮して、ＰＭ再生中の内部温度分布を利用することによりプラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａを精度よく推定でき、また、プラグアッシュＰＡの堆積量Ｖｄｐａの影響を考えた上でＰＭ再生直後の前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍを利用することによりウォールアッシュＷＡの堆積量Ｖｄｗａを精度よく推定することができる。
【００７０】
そして、ＰＭ再生中の内部温度分布の計測及びＰＭ再生直後の前後差圧の計測というその時点での計測値と比較的簡単なアルゴリズムを用いているので、内燃機関の運転中においても、プラグアッシュＰＡとウォールアッシュＷＡの各々の堆積量Ｖｄｐａ、Ｖｄｗａを推定できる上に、アッシュの堆積量を累積計算で求める方法と異なり、累積的な推定誤差の拡大が無いので、推定精度を維持できる。
【００７１】
更に、警報発生手段２５により、警報で微粒子捕集装置２の洗浄処置の実施を運転者に促すことができ、また、エンジン運転状態制限手段２６により、運転者が微粒子捕集装置２の洗浄処置を怠ったときでも、内燃機関の運転状態を制限することにより、排気ガス浄化性能の悪化や燃費の悪化を回避することができる。
【００７２】
つまり、内燃機関の排気通路に配設され、ウォールフロータイプのフィルタで構成される微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システムにおいて、内燃機関の運転中においても、プラグアッシュＰＡとウォールアッシュＷＡの各々の堆積量Ｖｄｐａ、Ｖｄｗａを推定できて、微粒子捕集装置２の洗浄処置の必要性を正確に検知して、この洗浄処置の実施を車両の運転者に促すことができる。
【００７３】
また、上記の構成の内燃機関の排気ガス浄化システム、及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、微粒子捕集装置２の前後差圧ΔＰに対する各々のアッシュＰＡ、ＷＡによる圧力損失の影響を除去することにより、前後差圧ΔＰの計測値ΔＰｍからＰＭ堆積量を精度よく推定できて適切なタイミングでＰＭ再生を行うことができるので、燃料消費量の悪化を防止することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断システム
２  微粒子捕集装置
１０ａ  インレット側のセル
１０ａａ  インレット側のセルの目封じ部分
１０ｂ  アウトレット側のセル
１０ｂｂ  アウトレット側のセルの目封じ部分
１０ｃ、１０ｃａ、１０ｃｂ、１０ｃｃ  ＰＭ捕集用の壁
２０  制御装置
２１  温度分布計測手段
２２  プラグアッシュ堆積量推定手段
２３  ＰＭ捕集領域算出手段
２４  ウォールアッシュ堆積量推定手段
２５  警報発生手段
２６  エンジン運転状態制限手段
ＰＡ  プラグアッシュ
ＷＡ  ウォールアッシュ
Ｇ  排気ガス
Ｇｃ  浄化処理された排気ガス
Ｓ２０  微粒子捕集装置のアッシュ堆積診断方法
Ｓ２１  温度分布計測ステップ
Ｓ２２  プラグアッシュ堆積量推定ステップ
Ｓ２３  ＰＭ捕集領域算出ステップ
Ｓ２４  ウォールアッシュ堆積量推定ステップ
Ｓ２５  警報発生ステップ
Ｓ２６  エンジン運転状態制限ステップ
【図１】
2016200109.tif 000004
【図２】
2016200109.tif 000005
【図３】
2016200109.tif 000006
【図４】
2016200109.tif 000007
【図５】
2016200109.tif 000008
【図６】
2016200109.tif 000009
【図７】
2016200109.tif 000010
【図８】
2016200109.tif 000011
【図９】
2016200109.tif 000012