【手続補正書】
【提出日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタの入口側と出口側との差圧および排気ガス流量をもとに前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定した差圧堆積量を算出する差圧堆積量算出部と、
前記粒子状物質除去フィルタに入力される前記排気ガス内の粒子状物質量から前記粒子状物質除去フィルタで燃焼する粒子状物質量を減算するモデルを用いて前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定したモデル堆積量を算出するモデル堆積量算出部と、
前記差圧堆積量の時間変化率を算出する差圧堆積量変化率算出部と、
第１係数と第２係数との和が一定値となる条件で、前記差圧堆積量に第１係数を乗算した値と前記モデル堆積量に第２係数を乗算した値との加算値を粒子状物質堆積量として算出する際、前記排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を前記第２係数の値に比して大きく設定し、前記排気ガス流量が前記所定値を超え、かつ前記差圧堆積量の時間変化率が所定閾値を超える場合、該設定された第１係数に比して前記第１係数の値を小さい値に修正して前記粒子状物質堆積量を算出する粒子状物質堆積量算出部と、
を備えたことを特徴とする粒子状物質堆積量推定装置。
【請求項２】
前記粒子状物質堆積量算出部は、前記第１係数と前記第２係数との和を１に設定し、前記排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を１未満に設定し、前記排気ガス流量が所定値を超えない場合、前記第１係数の値を０に設定することを特徴とする請求項１に記載の粒子状物質堆積量推定装置。
【請求項３】
前記粒子状物質堆積量算出部は、前記排気ガス流量が前記所定値を超え、かつ前記差圧堆積量の時間変化率が所定閾値以上である場合、前記差圧堆積量の時間変化率の増加に応じて、設定された前記第１係数を減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の粒子状物質堆積量推定装置。
【請求項４】
前記粒子状物質堆積量算出部は、算出した前記粒子状物質堆積量が閾値を超える場合、前記粒子状物質除去フィルタに対する手動強制再生を行わせる指示を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の粒子状物質堆積量推定装置。
【請求項５】
エンジンの排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタと、
前記エンジンを制御するエンジン制御部と、
前記粒子状物質除去フィルタの再生を制御する再生制御部と、
前記粒子状物質除去フィルタの入口側と出口側との差圧を検出する差圧センサと、
前記粒子状物質除去フィルタに対する手動強制再生を指示する再生指示部と、
を備え、
前記再生制御部は、
前記差圧および前記エンジン制御部から入力される排気ガス流量をもとに前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定した差圧堆積量を算出する差圧堆積量算出部と、
前記粒子状物質除去フィルタに入力される前記排気ガス内の粒子状物質量から前記粒子状物質除去フィルタで燃焼する粒子状物質量を減算するモデルを用いて前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定したモデル堆積量を算出するモデル堆積量算出部と、
前記差圧堆積量の時間変化率を算出する差圧変化率算出部と、
第１係数と第２係数との和が一定値となる条件で、前記差圧堆積量に第１係数を乗算した値と前記モデル堆積量に第２係数を乗算した値との加算値を粒子状物質堆積量として算出する際、前記排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を前記第２係数の値に比して大きく設定し、前記排気ガス流量が前記所定値を超え、かつ前記差圧堆積量の時間変化率が所定閾値を超える場合、該設定された第１係数に比して前記第１係数の値を小さい値に修正して前記粒子状物質堆積量を算出し、この算出した前記粒子状物質堆積量が閾値を超える場合、前記手動強制再生を行うべき旨の指示を前記再生指示部に出力する粒子状物質堆積量算出部と、
を備えたことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項６】
前記再生制御部は、前記再生指示部から手動強制再生実行の指示を受け付けた場合、前記エンジン制御部を介して手動強制再生を実行することを特徴とする請求項５に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項７】
エンジンの排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタの入口側と出口側との差圧および排気ガス流量をもとに前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定した差圧堆積量を算出する差圧堆積量ステップと、
前記粒子状物質除去フィルタに入力される前記排気ガス内の粒子状物質量から前記粒子状物質除去フィルタで燃焼する粒子状物質量を減算するモデルを用いて前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定したモデル堆積量を算出するモデル堆積量算出ステップと、
前記差圧堆積量の時間変化率を算出する差圧変化率算出ステップと、
第１係数と第２係数との和が一定値となる条件で、前記差圧堆積量に第１係数を乗算した値と前記モデル堆積量に第２係数を乗算した値との加算値を粒子状物質堆積量として算出する際、前記排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を前記第２係数の値に比して大きく設定し、前記排気ガス流量が前記所定値を超え、かつ前記差圧堆積量の時間変化率が所定閾値を超える場合、該設定された第１係数に比して前記第１係数の値を小さい値に修正して前記粒子状物質堆積量を算出する粒子状物質堆積量算出ステップと、
を含むことを特徴とする粒子状物質堆積量推定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる粒子状物質堆積量推定装置は、エンジンの排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタの入口側と出口側との差圧および排気ガス流量をもとに前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定した差圧堆積量を算出する差圧堆積量算出部と、前記粒子状物質除去フィルタに入力される前記排気ガス内の粒子状物質量から前記粒子状物質除去フィルタで燃焼する粒子状物質量を減算するモデルを用いて前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定したモデル堆積量を算出するモデル堆積量算出部と、前記差圧堆積量の時間変化率を算出する差圧変化率算出部と、第１係数と第２係数との和が一定値となる条件で、前記差圧堆積量に第１係数を乗算した値と前記モデル堆積量に第２係数を乗算した値との加算値を粒子状物質堆積量として算出する際、前記排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を前記第２係数の値に比して大きく設定し、前記排気ガス流量が前記所定値を超え、かつ前記差圧堆積量の時間変化率が所定閾値を超える場合、該設定された第１係数に比して前記第１係数の値を小さい値に修正して前記粒子状物質堆積量を算出する粒子状物質堆積量算出部と、を備えたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、この発明にかかる粒子状物質堆積量推定装置は、上記の発明において、前記粒子状物質堆積量算出部は、前記第１係数と前記第２係数との和を１に設定し、前記排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を１未満に設定し、前記排気ガス流量が所定値を超えない場合、前記第１係数の値を０に設定することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、この発明にかかる排気ガス浄化システムは、エンジンの排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタと、前記エンジンを制御するエンジン制御部と、
前記粒子状物質除去フィルタの再生を制御する再生制御部と、前記粒子状物質除去フィルタの入口側と出口側との差圧を検出する差圧センサと、前記粒子状物質除去フィルタに対する手動強制再生を指示する再生指示部と、を備え、前記再生制御部は、前記差圧および前記エンジン制御部から入力される排気ガス流量をもとに前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定した差圧堆積量を算出する差圧堆積量算出部と、前記粒子状物質除去フィルタに入力される前記排気ガス内の粒子状物質量から前記粒子状物質除去フィルタで燃焼する粒子状物質量を減算するモデルを用いて前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定したモデル堆積量を算出するモデル堆積量算出部と、前記差圧堆積量の時間変化率を算出する差圧変化率算出部と、第１係数と第２係数との和が一定値となる条件で、前記差圧堆積量に第１係数を乗算した値と前記モデル堆積量に第２係数を乗算した値との加算値を粒子状物質堆積量として算出する際、前記排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を前記第２係数の値に比して大きく設定し、前記排気ガス流量が前記所定値を超え、かつ前記差圧堆積量の時間変化率が所定閾値を超える場合、該設定された第１係数に比して前記第１係数の値を小さい値に修正して前記粒子状物質堆積量を算出し、この算出した前記粒子状物質堆積量が閾値を超える場合、前記手動強制再生を行うべき旨の指示を前記再生指示部に出力する粒子状物質堆積量算出部と、を備えたことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、この発明にかかる粒子状物質堆積量推定方法は、エンジンの排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタの入口側と出口側との差圧および排気ガス流量をもとに前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定した差圧堆積量を算出する差圧堆積量ステップと、前記粒子状物質除去フィルタに入力される前記排気ガス内の粒子状物質量から前記粒子状物質除去フィルタで燃焼する粒子状物質量を減算するモデルを用いて前記粒子状物質除去フィルタに堆積する粒子状物質堆積量を推定したモデル堆積量を算出するモデル堆積量算出ステップと、前記差圧堆積量の時間変化率を算出する差圧変化率算出ステップと、第１係数と第２係数との和が一定値となる条件で、前記差圧堆積量に第１係数を乗算した値と前記モデル堆積量に第２係数を乗算した値との加算値を粒子状物質堆積量として算出する際、前記排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を前記第２係数の値に比して大きく設定し、前記排気ガス流量が前記所定値を超え、かつ前記差圧堆積量の時間変化率が所定閾値を超える場合、該設定された第１係数に比して前記第１係数の値を小さい値に修正して前記粒子状物質堆積量を算出する粒子状物質堆積量算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この発明によれば、第１係数と第２係数との和が一定値となる条件で、差圧堆積量に第１係数を乗算した値とモデル堆積量に第２係数を乗算した値との加算値を粒子状物質堆積量として算出する際、排気ガス流量が所定値を超える場合、前記第１係数の値を前記第２係数の値に比して大きく設定し、前記排気ガス流量が前記所定値を超え、かつ前記差圧堆積量の時間変化率が所定閾値を超える場合、該設定された第１係数に比して前記第１係数の値を小さい値に修正して前記粒子状物質堆積量を算出するようにしているので、精度の高い粒子状物質堆積量を推定することができる。これにより、ＤＰＦ内のセル閉塞が生じた場合のように、実際の粒子状物質堆積量とは無関係に差圧が急上昇し、推定した粒子状物質堆積量が非常に大きくなることによって、手動強制再生を促す誤った警報を出してしまうことを防止することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態にかかる排気ガス浄化システムを含むディーゼルエンジン１００の概要構成を示す模式図である。図１において、ディーゼルエンジン１００は、内部に複数の燃焼室が形成されたエンジン本体１と、吸入される空気をフィルタを用いて濾過し、埃などの異物が燃焼室に混入するのを防止するエアクリーナ２と、エンジン本体１内部の各燃焼室に給気を供給する給気管路３と、エンジン本体１内部の各燃焼室から排出された排気ガスを排出する排気管路４と、冷却機構５と、排気タービン過給機６と、排気浄化装置７と、排気再循環システム８と、エンジンコントローラ３０と、再生制御部４０と、再生指示部５０とを有する。
を備える。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
排気タービン過給機６は、排気管路４の途中に設けられたタービン２１と、給気管路３の途中に設けられ、タービン２１に連結されて駆動されるコンプレッサ２２と、タービン２１に供給される排気ガスの流速を制御するために可変ターボノズル２３とを備える。排気タービン過給機６は、可変ターボノズル２３の開度を制御することにより、タービン２１の回転数を制御する。タービン２１の回転によってコンプレッサ２２が駆動し、エンジン本体１への給気過給が行われる。なお、可変ターボノズル２３は、全閉時には、パイパス路２４を介して排気浄化装置７側に排気するようにしている。すなわち、可変ターボノズル２３が開時には、排気ガスをタービン翼車２１ａに供給して仕事をさせ、可変ターボノズル２３が全閉時には、排気ガスを、バイパス路２４を介して排気浄化装置７側に出力してタービン翼車２１ａへの仕事を小さくして排気温度を高めるようにしている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ＤＰＦ７２は、ＰＭを捕集する。ＤＰＦ７２は、炭化珪素等を基材として実現される。排気ガスに含まれるＰＭは、ＤＰＦ７２に形成された微細な穴を通過する際に捕集される。そして、ＤＰＦ７２は、図１に示すように、排気ガスの流れ方向に沿った微細流路を有するセルが円筒状の排気管路内に密集配置される。そして、上流側端部を目封じさせたセルと、下流側端部を目封じさせたセルとを交互に配置したウォールフロー型ＤＰＦである。捕集されたＰＭは、排気ガスが酸化反応を進行させることができる温度であることを条件として、排気ガスに含まれる酸素およびＤＯＣ７１で生成されたＮＯ２によって酸化（燃焼）されることになる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
差圧センサ７３は、ＤＰＦ７２の上流側に配置されてＤＰＦ７２の上流側の圧力を検出する圧力センサ７３ａと、ＤＰＦ７２の下流側に配置されてＤＰＦ７２の下流側の圧力を検出する圧力センサ７３ｂと、圧力センサ７３ａが検出した圧力から圧力センサ７３ｂが検出した圧力を減算した差圧を再生制御部４０に出力する差圧検出部７３ｃとを有する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
温度センサ７４は、ＤＰＦ７２の上流側に配置され、ＤＰＦ７２の入口の排気温度を検出し、ＤＰＦ温度として再生制御部４０に出力する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
給気圧センサ３ｃは、コンプレッサ２２の出口通路と給気マニホールド３Ａとの間の給気圧力を検出し、エンジンコントローラ３０に入力する。排気圧センサ３ｄは、排気マニホールド４Ａとタービン２１の入口通路との間の排気圧力を検出し、排気圧力を示す信号をエンジンコントローラ３０に入力する。タービン回転速度センサ４ｅは、タービン２１の回転速度を検出し、タービン２１の回転速度を示す信号をエンジンコントローラ３０に入力する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
一方、図４に示すように、モデル堆積量算出部４２には、エンジンコントローラ３０からのＰＭ発生量情報およびＰＭ燃焼量情報と、温度センサ７４からのＤＰＦ温度とが入力される。エンジンコントローラ３０は、燃料噴射量や空燃比などをもとに推定した排気ガス内のＰＭ発生量を示すＰＭ発生量情報と、ＤＯＣ７１から出力されると推定したＮＯ２発生量およびＤＯＣ７１から出力されるＯ２発生量を示すＰＭ燃焼量情報とをモデル堆積量算出部４２に出力する。モデル堆積量算出部４２は、エンジンから発生するＰＭ発生量からＤＰＦ７２で燃焼するＰＭ燃焼量を減算することによってＰＭ堆積量を推定する燃焼モデルＭを用いている。なお、燃焼モデルＭは、ＰＭ堆積速度を算出している。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
１  エンジン本体
２  エアクリーナ
３  給気管路
４  排気管路
５  冷却機構
６  排気タービン過給機
７  排気浄化装置
８  排気再循環システム
３ａ  エンジン回転速度センサ
３ｃ  給気圧センサ
３ｄ  排気圧センサ
３ｅ  タービン回転速度センサ
３ｆ  流量センサ
２１  タービン
２１ａ  タービン翼車
２２  コンプレッサ
２３  可変ターボノズル
２４  バイパス路
３０  エンジンコントローラ
３１  排気再循環通路
３２  ＥＧＲバルブ
３３  ＥＧＲクーラ
４０  再生制御部
４１  差圧堆積量算出部
４２  モデル堆積量算出部
４２ａ  ＮＯ２によるＰＭ燃焼量算出部
４２ｂ  Ｏ２によるＰＭ燃焼量算出部
４２ｃ  演算器
４２ｄ  積算部
４３  差圧堆積量時間変化率算出部
４４  ＰＭ堆積量算出部
４５  係数決定部
４６  係数修正部
５０  再生指示部
７０  ドージング燃料供給装置
７０ａ  ドージングノズル
７１  ＤＯＣ
７２  ＤＰＦ
７３  差圧センサ
７４  温度センサ
１００  ディーゼルエンジン