(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中の粒子状物質を一時捕獲可能なフィルタと、
前記フィルタの少なくとも上流の圧力を検出する圧力検出手段と、
内燃機関に吸入される新気の量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力を前記吸入空気量検出手段により検出された新気の量で除した値で前記フィルタの詰まり度合いを判定する詰まり判定手段と、
を具備し、
前記詰まり判定手段は、車両の加速度が所定範囲外のときに求められた値を除外してフィルタの詰まり判定を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
排気中の粒子状物質を一時捕獲可能なフィルタと、
前記フィルタの少なくとも上流の圧力を検出する圧力検出手段と、
内燃機関に吸入される新気の量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力を前記吸入空気量検出手段により検出された新気の量で除した値で前記フィルタの詰まり度合いを判定する詰まり判定手段と、
を具備し、
前記詰まり判定手段は、前記判定値の変化割合を求め、その変化割合が所定値以上の場合にはフィルタに捕集された粒子状物質の除去を行う間隔を短くすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記フィルタに流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力を前記排気温度検出手段により検出された排気の温度に基づいて基準となる状態における圧力に補正する圧力補正手段と、
をさらに具備し、
前記詰まり判定手段は、前記圧力補正手段により補正された圧力を前記吸入空気量検出手段により検出された新気の量で除した値で前記フィルタの詰まり度合いを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記詰まり判定手段は、吸入空気量検出手段により検出された値が所定値以下のときに求められた値を除外してフィルタの詰まり判定を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記詰まり判定手段は、平均化処理を行った値を用いて詰まり判定を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記フィルタは、窒素酸化物を窒素に還元するＮＯx触媒を担持していることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンは経済性に優れている反面、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター（Particulate Matter：以下特に断らない限り「ＰＭ」という。）の除去が重要な課題となっている。このため、大気中にＰＭが放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にＰＭの捕集を行うパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」とする）を設ける技術が知られている。
【０００３】
このフィルタにより排気中のＰＭが一旦捕集され大気中へ放出されることを防止することができる。しかし、フィルタに捕集されたＰＭが該フィルタに堆積するとフィルタの目詰まりを発生させることがある。この目詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の圧力が上昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘発する虞がある。このようなときには、フィルタ上に堆積したＰＭを着火燃焼せしめることにより該ＰＭを除去することができる。このようにフィルタに堆積したＰＭを除去することをフィルタの再生という。
【０００４】
このようなフィルタの再生において、例えば特開平５−２８８０３７号公報では、フィルタの前後差圧から複数回のフィルタ再生後の詰まり度の平均値を検出し、その値に応じて再生時期を補正している。ここで、複数回のフィルタ再生後においてフィルタ詰まり度平均値に、新品時のフィルタ詰まり度、又はフィルタ使用初期の詰まり度と差が生じるならば、その変化分はフィルタに捕集された灰分に起因するものと見ることができる。従って、走行距離から灰分が寄与する詰まり度変化を類推するのではなく、複数回のフィルタ再生後のフィルタつまり度平均値を検出することで、直接的に灰分に起因する詰まり度変化を検知し、フィルタ再生時期を補正している。このようにして、補正されるフィルタ再生時期を適正なものとすることができ毎回のＰＭ捕集量が一定化し安定した再生を実施することが可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フィルタ前後の差圧のみを用いてフィルタ詰まりを検出する方法では、減速時やアイドル時、定常運転時等の特定の運転条件に限り判定を行うことが可能であるが、その他の運転状態において詰まり判定を行うことは困難である。詰まり判定が長期間なされないまま多量のＰＭが堆積すると、次回フィルタ再生時に多量のＰＭが燃焼することによりフィルタが過熱し、該フィルタに熱劣化が発生する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、広範囲の運転領域でフィルタの詰まりを検出することができる技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。即ち、第１の発明は、
排気中の粒子状物質を一時捕獲可能なフィルタと、
前記フィルタの少なくとも上流の圧力を検出する圧力検出手段と、
内燃機関に吸入される新気の量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力を前記吸入空気量検出手段により検出された新気の量で除した値で前記フィルタの詰まり度合いを判定する詰まり判定手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄化装置において、前記圧力検出手段により検出された圧力を前記吸入空気量検出手段により検出された新気の量で除した値を用いることにより運転状態に起因したセンサ出力の変動を除去し、加減速時においても詰まり判定を精度良く行うことにある。
【０００９】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、圧力検出手段によりフィルタ前の圧力、若しくはフィルタ前後の差圧が検出される。ここで、圧力検出手段により検出された値は加減速時には大きく変動するため、この値のみに基づいてフィルタの詰まりを判定することは困難である。しかし、圧力検出手段により検出される圧力は、吸入空気量と相関関係があるため、圧力検出手段の検出値を吸入空気量検出手段の検出値で除することにより、運転状態の変化に起因した変動分を除去することが可能となる。これにより、加減速時であってもフィルタの詰まり度合いを表す値を得ることが可能となり、フィルタの詰まりを判定することが可能となる。
【００１０】
上記課題を達成するために本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。即ち、第２の発明は、
排気中の粒子状物質を一時捕獲可能なフィルタと、
前記フィルタの少なくとも上流の圧力を検出する圧力検出手段と、
内燃機関に吸入される新気の量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記フィルタに流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力を前記排気温度検出手段により検出された排気の温度に基づいて基準となる状態における圧力に補正する圧力補正手段と、
前記圧力補正手段により補正された圧力を前記吸入空気量検出手段により検出された新気の量で除した値で前記フィルタの詰まり度合いを判定する詰まり判定手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄化装置において、前記圧力検出手段により検出された圧力に温度補正を加えた値を前記吸入空気量検出手段により検出された新気の量で除した値を用いることにより運転状態に起因したセンサ出力の変動を除去し、加減速時においても詰まり判定を精度良く行うことにある。
【００１２】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、圧力検出手段によりフィルタ前の圧力、若しくはフィルタ前後の差圧が検出される。また、排気の温度が変動すると圧力検出手段により検出される圧力も変動するため、圧力補正手段は、排気の温度に基づいて検出された圧力を基準状態における圧力に換算する。
【００１３】
ここで、圧力補正手段により検出された圧力値は加減速時には大きく変動するため、この値のみに基づいてフィルタの詰まりを判定することは困難である。しかし、圧力補正手段により補正される圧力値は、吸入空気量と相関関係があるため、圧力補正手段により補正された圧力値を吸入空気量検出手段により検出された値で除することにより、運転状態の変化に起因した変動分を除去することが可能となる。これにより、加減速時であってもフィルタの詰まり度合いを表す値を得ることが可能となり、フィルタの詰まりを判定することが可能となる。
【００１４】
本発明においては、前記詰まり判定手段は、車両の加速度が所定範囲外のときに求められた値を除外してフィルタの詰まり判定を行うことができる。ここで、急加速時若しくは急減速時には、脈動波や応答遅れにより吸入空気量とフィルタ前圧力との間の相関関係が成立しなくなることがある。従って、このときの値を除外することにより誤判定を防止することが可能となる。
【００１５】
本発明においては、前記詰まり判定手段は、吸入空気量検出手段により検出された値が所定値以下のときに求められた値を除外してフィルタの詰まり判定を行うことができる。ここで、吸入空気量が少ないときには、吸入空気に伝播する脈動波の影響が大きいために、吸入空気量を誤検出する虞がある。従って、このときの値を除外することにより誤判定を防止することが可能となる。
【００１６】
本発明においては、前記詰まり判定手段は、平均化処理を行った値を用いて詰まり判定を行うことができる。このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、残存する変動分を小さくすることが可能となる。平均化処理は、例えばなまし、平均化等により行うことが可能である。
【００１７】
本発明においては、前記フィルタは、窒素酸化物を窒素に還元するＮＯx触媒を担持することができる。ここで、ＮＯx触媒を担持させることによりフィルタに捕集された粒子状物質を容易に除去することが可能となる。しかも、フィルタの詰まり判定を行うときに、吸入空気量を増量する必要がないので、粒子状物質の連続再生能力を維持することが可能となる。
【００１８】
本発明においては、前記詰まり判定手段は、前記判定値の変化割合を求め、その変化割合が所定値以上の場合にはフィルタに捕集された粒子状物質の除去を行う間隔を短くすることができる。このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、連続してフィルタの詰まり判定が可能であるため、フィルタの詰まりを早期に検出しフィルタに捕集された粒子状物質を除去することにより、フィルタに過度に粒子状物質が堆積することを抑制することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係るエンジンとその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００２０】
図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００２１】
内燃機関１には、吸気管２が接続されており、該吸気管２の途中には、該吸気管２内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ３が取り付けられている。
【００２２】
一方、内燃機関１には、排気管４が接続され、該排気管４の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）５が設けられている。前記フィルタ５より上流の排気管４には、該排気管４内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ６が取り付けられている。また、フィルタ５上流には排気を導入する上流側導入管７ａの一端が接続され、フィルタ５下流には下流側導入管７ｂの一端が接続される。上流側導入管７ａの他端及び下流側導入管７ｂの他端は差圧センサ７に接続されている。差圧センサ７は、上流側導入管７ａ及び下流側導入管７ｂから導入された排気の差圧に対応した電気信号を出力する。
【００２３】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１１が併設されている。このＥＣＵ１１は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２４】
ＥＣＵ１１には、各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ１１に入力されるようになっている。また、前記ＥＣＵ１１は、各種アプリケーションプログラム及び各種制御マップを記憶している。
【００２５】
ところで、フィルタ５に捕集されたＰＭが該フィルタ５に堆積するとフィルタ５の目詰まりを発生させることがある。この目詰まりが発生すると、フィルタ５上流の排気の圧力が上昇し内燃機関１の出力低下やフィルタ５の毀損を誘発する虞がある。このようなときには、フィルタ５上に堆積したＰＭを除去するフィルタ５の再生を行う必要がある。
【００２６】
このようなフィルタの再生を行う方法としては、排気中への燃料添加や、再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼（特許第３１１６８７６号）、機関出力のための燃料を噴射させる主噴射の後の膨張行程中に再度燃料を噴射させる副噴射等の方法が考えられる。
【００２７】
尚、本実施の形態では、フィルタ５より上流の排気管４を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィルタ５に流入する排気の酸素濃度を低下させてフィルタ５の再生を行うようにした。
【００２８】
還元剤供給機構は、図１に示されるように、その噴孔が排気管４内に臨むように取り付けられ、ＥＣＵ１１からの信号により開弁して燃料を噴射する還元剤噴射弁８と、燃料ポンプ９から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁８へ導く還元剤供給路１０と、を備えている。
【００２９】
このような還元剤供給機構では、燃料ポンプ９から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路１０を介して還元剤噴射弁８へ印加される。そして、ＥＣＵ１１からの信号により該還元剤噴射弁８が開弁して排気管４内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００３０】
次に、排気中への燃料添加によるフィルタ５の再生制御について説明する。
【００３１】
再生制御では、ＥＣＵ１１は、フィルタ５に流入する排気中に燃料を添加する燃料添加制御を実行する。
【００３２】
ＥＣＵ１１は、還元剤噴射弁８から還元剤たる燃料を噴射させるべく該還元剤噴射弁８を制御することにより、フィルタ５に流入する排気の空燃比を一時的に所定の目標空燃比とする。
【００３３】
具体的には、ＥＣＵ１１は、機関回転数、アクセル開度、エアフローメータ３の出力信号値（吸入空気量）、燃料噴射量等を読み出す。更に、ＥＣＵ１１は、前記した機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとして還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【００３４】
続いて、ＥＣＵ１１は、前記目標添加量をパラメータとして流量調整弁制御マップへアクセスし、還元剤噴射弁８から目標添加量の還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁８の開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【００３５】
還元剤噴射弁８の目標開弁時間が算出されると、ＥＣＵ１１は、還元剤噴射弁８を開弁させる。
【００３６】
ＥＣＵ１１は、還元剤噴射弁８を開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤噴射弁８を閉弁させる。
【００３７】
このように還元剤噴射弁８が通常目標開弁時間だけ開弁されると、通常目標添加量の燃料が還元剤噴射弁８から排気管４内へ噴射されることになる。そして、還元剤噴射弁８から噴射された還元剤は、排気管４の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標空燃比の混合気を形成してフィルタ５に流入する。
【００３８】
この結果、フィルタ５に流入する排気は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化することになる。そして、フィルタ５に流入した燃料により活性酸素が放出されることによって、ＰＭが酸化されやすいものに変質し単位時間あたりの酸化除去可能量が向上する。また、燃料添加により、触媒の酸素被毒が除去され、触媒の活性が上がるため活性酸素を放出し易くなる。更に、燃料の酸化反応によりフィルタ５の温度が上昇する。そして、活性酸素によりＰＭは酸化燃焼され除去される。
【００３９】
ところで、フィルタ５に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、一方、該ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯxを放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒から放出された窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元せしめることができる。
【００４０】
ここで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸蔵されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去されずに大気中へ放出されてしまう。
【００４１】
従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒に還元剤を供給し、ＮＯx触媒に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を還元させる必要がある。
【００４２】
このような還元剤を供給する方法としても、前記排気中への燃料添加等を行うことができる。このような方法により、フィルタ５に還元剤が供給されると、ＮＯxが還元されると共に前記したようにＰＭが酸化除去される。
【００４３】
ところで、フィルタに所定量以上のＰＭが捕獲された後にフィルタの再生処理を行うと、捕獲されたＰＭが燃焼するときに発生する熱によりフィルタが過熱し熱劣化を生じる虞がある。従って、所定量以上のＰＭが捕獲される前にフィルタの再生を行う必要があり、フィルタの再生時期を精度良く求めることが重要となる。
【００４４】
ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置では、フィルタの再生を行う時期をフィルタ前後の差圧若しくは吸入空気量に基づいて定めていた。即ち、内燃機関がアイドル状態、減速状態、定常状態等の特定の運転状態にあるときのフィルタ前後の差圧が、所定の値よりも大きくなった場合、若しくは、所定の運転状態にあるときの吸入空気量が所定の値よりも小さくなった場合にフィルタに詰まりが発生していると判定していた。
【００４５】
このような判定方法では、加減速時にはセンサ等の変動が大きくなり、所定の運転状態以外でフィルタの詰まりを判定することは困難である。また、例えば、減速時にフィルタ前後の差圧を用いて判定を行う場合には、ＥＧＲ弁を閉弁し、吸気絞り弁を開弁して吸入空気量を増大させて差圧の検出精度を向上させることがあるが、このような状態ではフィルタの床温が低下し易く、ＰＭの連続再生能力が低下してフィルタにＰＭが堆積してしまう虞がある。
【００４６】
そこで、本実施の形態では、フィルタ前後の差圧を吸入空気量で除した値に基づいてフィルタの詰まり判定を行う。ここで、フィルタ前後の差圧は差圧センサ７により検出され、吸入空気量はエアフローメータ３により検出されるが、どちらの値も加減速時に変動するため、どちらかの値を単独で用いて詰まり判定を行うことは困難である。しかし、フィルタ前後の差圧と吸入空気量とには、相関関係があるため、フィルタ前後の差圧を吸入空気量で除すると、加減速に起因したセンサ出力の変動が除去され、加減速時であってもフィルタの詰まり度合いを表す数値を得ることができる。
【００４７】
尚、本実施の形態では、差圧センサ７の出力値をそのまま用いないで排気温度によりその値を基準状態の圧力に換算して用いている。これは、排気の温度が変動すると、排気の量が変動しなくてもフィルタ前後の差圧が変動するからである。これにより、排気温度の変動が大きい運転状態であっても精度の良い詰まり判定を行うことができる。ここで、排気の温度は排気温度センサ６の出力信号により求める。フィルタ５前後の差圧ΔＰは、排気温度センサ６によって検出される排気温度より基準状態における差圧ΔＰ’に換算される。このときの換算式は、予め実験等により求めておいても良い。
【００４８】
また、本実施の形態では、所定の加速度の範囲外である急加減速が行われた場合のセンサ出力値は除外する。これは、エアフローメータ３から差圧センサ７までの経路が長いため、エアフローメータ３で検出された吸入空気量が差圧センサ７で検出されるまでに時間を要し、相関関係が成立しなくなるので、センサ出力の変動を除去することが困難となるためである。また、排気管４に発生する脈動によって差圧センサ７の出力のみが変動するため詰まり判定が困難となるためである。
【００４９】
更に、本実施の形態では、機関回転数が低いときのセンサ出力値は除外して詰まり判定を行う。これは、吸入空気量が少ない状態では、吸気脈動波の振幅が大きくエアフローメータ３の出力信号が変動するからである。特に、吸気絞り弁を備えないディーゼル機関では、吸気絞り弁により脈動波が遮断されないためその影響が大きくなる。
【００５０】
一方、本実施の形態では、フィルタ５前後の差圧を排気温度で補正し更に吸入空気量で除した値に平均化処理を加えて詰まり判定を行う。これにより、ノイズ等によるセンサの検出不良若しくは出力変動等をある程度除去することができ、詰まり判定の精度を向上させることができる。ここで、本実施の形態では、例えば、０．１秒毎に補正後の差圧ΔＰ’を算出し、２００乃至３００の重みづけにてなまし（指数平均）を行う。若しくは、０．１秒毎に補正後の差圧ΔＰ’を算出し、２００乃至３００のデータを平均化（加算平均）する。または、１秒毎に補正後の差圧ΔＰ’を算出し、今までのデータの２０分の１９と新たに算出されたデータの２０分の１を加算するなましを行っても良い。
【００５１】
尚、本実施形態では、フィルタ５前後の差圧を排気温度で補正し更に吸入空気量で除した値が所定値以上となった場合にフィルタ５に詰まりが発生する虞があるとしてＰＭ再生を行う。この判定条件となる所定値は、予め実験等により求めておくことが可能である。
【００５２】
ここで、図２は、車速の推移に対する、フィルタ前後差圧ΔＰ、吸入空気量Ｇａ、吸入空気量Ｇａあたりの補正差圧ΔＰ’、吸入空気量Ｇａあたりの補正差圧ΔＰ’をなました値、吸入空気量Ｇａあたりの補正差圧ΔＰ’をなました値であって急加減速及びアイドル時の値を除外したものを指し示す図である。
【００５３】
領域▲１▼は、車両が停止している状態であり、アイドル状態である。このときには、差圧ΔＰ及び吸入空気量Ｇａの変動が大きい。また、差圧ΔＰと吸入空気量Ｇａとに相関がないため、差圧ΔＰ’を吸入空気量Ｇａで除した値の変動も大きくなっている。従って、精度の良い詰まり判定が困難となるため、詰まり判定時にはこのときの値を除外している。
【００５４】
領域▲２▼は、車両が緩やかに加速している状態である。このときには、差圧ΔＰと吸入空気量Ｇａとには相関関係があるため、差圧ΔＰ’を吸入空気量Ｇａで除した値の変動が小さくなっている。更に、なまし処理を行うことにより変動を小さくすることができ、詰まり判定を行うことが可能となる。
【００５５】
領域▲３▼は、車両が一定の速度で走行している定常状態である。このときには、差圧ΔＰと吸入空気量Ｇａとには相関関係があるため、差圧ΔＰ’を吸入空気量Ｇａで除した値の変動が小さくなっている。更に、なまし処理を行うことにより変動を小さくすることができ、詰まり判定を行うことが可能となる。
【００５６】
領域▲４▼は、車両が急加速している状態である。このときには、差圧ΔＰと吸入空気量Ｇａとに相関がないため、差圧ΔＰ’を吸入空気量Ｇａで除した値の変動が大きくなっている。従って、精度の良い詰まり判定が困難となるため、詰まり判定時にはこのときの値を除外している。
【００５７】
領域▲５▼は、定常状態であり領域▲３▼と同様である。
【００５８】
領域▲６▼は、車両が緩やかに減速している状態である。このときには、差圧ΔＰと吸入空気量Ｇａとには相関関係があるため、差圧ΔＰ’を吸入空気量Ｇａで除した値の変動が小さくなっている。更に、なまし処理を行うことにより変動を小さくすることができ、詰まり判定を行うことが可能となる。
【００５９】
領域▲７▼は、アイドル状態であり領域▲１▼と同様である。
【００６０】
このように、本実施の形態では、図２の車両状態において領域▲２▼、▲３▼、▲５▼、▲６▼でフィルタの詰まり判定が可能である。
【００６１】
次に、本実施の形態によるＰＭ詰まり判定方法のフローを説明する。
【００６２】
図３は、本実施の形態によるＰＭ詰まり判定方法のフローを示すフローチャート図である。
【００６３】
ステップＳ１０１では、フィルタ５の前後差圧ΔＰ、機関吸入空気量Ｇａ、フィルタ５上流の排気温度Ｔ、車両速度Ｖが検出される。
【００６４】
ステップＳ１０２では、排気温度Ｔに基づいてフィルタ前後差圧ΔＰを標準状態における差圧に換算し、補正差圧ΔＰ’を算出する。
【００６５】
ステップＳ１０３では、吸入空気量当たりのフィルタ前後差圧（ΔＰ’／Ｇａ）を算出する。
【００６６】
ステップＳ１０４では、差圧検出条件が成立しているか否か判定する。差圧検出条件として、吸入空気量Ｇａが所定値よりも大きいか否か判定される。ここで、所定値とは、アイドル時の吸入空気量Ｇａであり予め実験等により求めておく。更に、差圧検出条件として、車両の加速度が所定の範囲内であるか否かも判定される。車両の加速度は、スピードセンサ（図示省略）からの信号により得られる車両速度の変化率を算出することにより得られる。所定の範囲となる加速度は、予め実験等により求めておく。
【００６７】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了する。
【００６８】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３で算出された吸入空気量当たりのフィルタ前後差圧（ΔＰ’／Ｇａ）になまし処理（平均化処理）を行う。なまし処理後のフィルタ前後差圧を（ΔＰ’／Ｇａ）ａｖｅとする。
【００６９】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５でなまし処理が行われた吸入空気量当たりのフィルタ前後差圧（ΔＰ’／Ｇａ）ａｖｅが所定値よりも大きいか否か判定する。ここで、予め実験等によりフィルタ５に詰まりが発生したときの値を求めておき、それよりも小さい数値を判定条件となる所定値としてＥＣＵ１１に記憶させておく。
【００７０】
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００７１】
ステップＳ１０７では、ＰＭ再生制御が行われる。ＥＣＵ１１は、フィルタ５に還元剤を供給し、堆積したＰＭを酸化除去する。
【００７２】
このようにして、フィルタ５のＰＭ再生時期を求め、ＰＭ再生制御を実行することが可能となる。
【００７３】
ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置では、限られた運転状態においてＰＭ再生時期を求めることができた。
【００７４】
しかし、フィルタ再生時期の判定に適した運転状態にならないと詰まり判定を行うことができず、多量のＰＭがフィルタに堆積する虞があった。
【００７５】
その点、本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置では、加減速時であっても精度良くフィルタのＰＭ再生時期を求めることができる。
【００７６】
尚、本実施の形態では、フィルタ前後の差圧ΔＰを排気温度Ｔで補正し更に吸入空気量Ｇａで除した値が所定値以上の速さで変化した場合には、ＰＭ再生の間隔を短くしても良い。ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置では、所定の運転条件においてフィルタの詰まり判定を行っていたため、その条件外で運転されている場合にスモーク等の発生により、急激にフィルタの詰まりが進行してもそれを検出することができなかった。従って、多量のＰＭがフィルタに堆積する虞があった。
【００７７】
その点、本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置では、加速状態等においても連続的に詰まり判定を行うことができ、フィルタの詰まり度合いの変化率を求めることができる。詰まり度合いが所定速度以上で変化した場合には、フィルタ再生間隔を短くしてフィルタ５に多量のＰＭが堆積することを抑制することができる。このようにして、ＰＭ除去時のフィルタの過熱を抑制することができる。
【００７８】
尚、本実施の形態では、フィルタ前後の差圧を用いたが、これに代えてフィルタ上流の圧力を用いても良い。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置では、吸入空気量当たりのフィルタ前後差圧が所定値以上となった場合には、フィルタに詰まりが発生する虞があると判定することができる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、フィルタ上流の圧力若しくはフィルタ前後の差圧を吸入空気量で除した値が所定値よりも大きい場合にフィルタに詰まりが発生すると判定することができる。これによりフィルタに堆積した粒子状物質を除去する時期を精度良く求めることができる。従って、フィルタに多くの粒子状物質が堆積してしまい、該粒子状物質を燃焼除去するときに発生する熱によりフィルタが過熱することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【図２】  車速とセンサ出力値及び判定値との推移を指し示したタイムチャート図である。
【図３】  ＰＭ詰まり判定方法のフローを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２・・・・吸気管
３・・・・エアフローメータ
４・・・・排気管
５・・・・パティキュレートフィルタ
６・・・・排気温度センサ
７・・・・差圧センサ
８・・・・還元剤噴射弁
９・・・・燃料ポンプ
１０・・・還元剤供給路
１１・・・ＥＣＵ
【図１】
0004032774.tif 000002
【図２】
0004032774.tif 000003
【図３】
0004032774.tif 000004