JP2003065033A - パティキュレートフィルタの再生時期判定装置 - Google Patents
パティキュレートフィルタの再生時期判定装置Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
-
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- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
- F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
-
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- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 常に的確にフィルタ再生時期を判定できるパ
ティキュレートフィルタの再生時期判定装置を提供す
る。 【解決手段】 パティキュレート捕集量の増加に伴って
機関の体積効率が低下すると（から）、必要な空気
量を確保して従前の目標空燃比を保つべく、ＥＧＲ量EG
Rが減量されることから、結果として筒内吸入新気量Ａn
は増加する。そこで、筒内吸入新気量Ａnが機関の運転
状態に応じた基準吸入新気量Ａn0を越えたときに、ＤＰ
Ｆの再生時期と見なして強制再生制御を実行する。
ティキュレートフィルタの再生時期判定装置を提供す
る。 【解決手段】 パティキュレート捕集量の増加に伴って
機関の体積効率が低下すると（から）、必要な空気
量を確保して従前の目標空燃比を保つべく、ＥＧＲ量EG
Rが減量されることから、結果として筒内吸入新気量Ａn
は増加する。そこで、筒内吸入新気量Ａnが機関の運転
状態に応じた基準吸入新気量Ａn0を越えたときに、ＤＰ
Ｆの再生時期と見なして強制再生制御を実行する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
エンジンという）の排気通路に設けられて排気中のパテ
ィキュレートを捕集するパティキュレートフィルタの再
生時期判定装置に関するものである。
エンジンという）の排気通路に設けられて排気中のパテ
ィキュレートを捕集するパティキュレートフィルタの再
生時期判定装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】ディーゼルエンジンから排出され
る排ガスには、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等のほかにパティキ
ュレートが多く含まれており、このパティキュレートを
処理するための後処理装置として、排ガス中のパティキ
ュレートを捕集するパティキュレートフィルタが提案さ
れている。フィルタのパティキュレート捕集量には限界
があるため、捕集量が所定値に達した時点で、フィルタ
を昇温してフィルタ上のパティキュレートを焼却除去す
る強制再生制御を実施している。
る排ガスには、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等のほかにパティキ
ュレートが多く含まれており、このパティキュレートを
処理するための後処理装置として、排ガス中のパティキ
ュレートを捕集するパティキュレートフィルタが提案さ
れている。フィルタのパティキュレート捕集量には限界
があるため、捕集量が所定値に達した時点で、フィルタ
を昇温してフィルタ上のパティキュレートを焼却除去す
る強制再生制御を実施している。
【０００３】フィルタ再生時期の判定手法としては、捕
集量が排ガス流量とフィルタでの圧損（フィルタの前後
差圧）に対して相関することに着目し、マップに従って
排ガス流量及びフィルタ圧損から求めた捕集量が所定値
に達したときに、フィルタ再生時期と見なす技術があ
る。しかしながら、フィルタ圧損の検出のためには圧力
センサを要することからコストアップを招く上に、排ガ
スをセンサ検出部に導く圧力導入孔に煤の目詰まりが生
じると正確な検出が不能となるため、信頼性の点でも十
分でなかった。
集量が排ガス流量とフィルタでの圧損（フィルタの前後
差圧）に対して相関することに着目し、マップに従って
排ガス流量及びフィルタ圧損から求めた捕集量が所定値
に達したときに、フィルタ再生時期と見なす技術があ
る。しかしながら、フィルタ圧損の検出のためには圧力
センサを要することからコストアップを招く上に、排ガ
スをセンサ検出部に導く圧力導入孔に煤の目詰まりが生
じると正確な検出が不能となるため、信頼性の点でも十
分でなかった。
【０００４】そこで、例えば実開平３−４１１１２号公
報には、機関の吸入空気量又は吸気体積効率を機関の運
転状態に応じた所定値と比較し、吸入空気量又は吸気体
積効率が所定値を下回ったときにフィルタ再生時期と見
なす技術が開示されている。
報には、機関の吸入空気量又は吸気体積効率を機関の運
転状態に応じた所定値と比較し、吸入空気量又は吸気体
積効率が所定値を下回ったときにフィルタ再生時期と見
なす技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、排ガスの後
処理とは別に、機関自体から排出される排ガスを改善す
る技術も種々開発されており、その一つとして燃焼を改
善するためにＥＧＲ量を制御して筒内空燃比を目標空燃
比に制御する技術がある。ＥＧＲ量を調整して空燃比を
制御する場合、パティキュレートフィルタの捕集量が増
加すると、フィルタによる圧力損失が増加して機関の体
積効率が低下するため、必要な空気量を確保するために
はＥＧＲ量を減量させる必要があり、結果的に吸入空気
量が増大する。
処理とは別に、機関自体から排出される排ガスを改善す
る技術も種々開発されており、その一つとして燃焼を改
善するためにＥＧＲ量を制御して筒内空燃比を目標空燃
比に制御する技術がある。ＥＧＲ量を調整して空燃比を
制御する場合、パティキュレートフィルタの捕集量が増
加すると、フィルタによる圧力損失が増加して機関の体
積効率が低下するため、必要な空気量を確保するために
はＥＧＲ量を減量させる必要があり、結果的に吸入空気
量が増大する。
【０００６】このようにＥＧＲ量で筒内空燃比を制御す
る機関においては、パティキュレート捕集量が増加する
と吸入空気量が増大する。従って、吸入空気量が少なく
なったことでフィルタ再生時期を判定しようとする上記
公報記載の従来技術の手法は全く使用できない。又、体
積効率の低下を判定基準とする手法の場合は、ＥＧＲ作
動中は体積効率を演算できないため判定不能となる問題
があり、ＥＧＲ量で筒内空燃比を制御する機関のように
頻繁にＥＧＲを作動させる機関には適用が困難である。
る機関においては、パティキュレート捕集量が増加する
と吸入空気量が増大する。従って、吸入空気量が少なく
なったことでフィルタ再生時期を判定しようとする上記
公報記載の従来技術の手法は全く使用できない。又、体
積効率の低下を判定基準とする手法の場合は、ＥＧＲ作
動中は体積効率を演算できないため判定不能となる問題
があり、ＥＧＲ量で筒内空燃比を制御する機関のように
頻繁にＥＧＲを作動させる機関には適用が困難である。
【０００７】本発明の目的は、ＥＧＲ量で筒内空燃比を
制御する機関にも適用可能であり、ＥＧＲ作動に影響さ
れることなく、常に的確にフィルタ再生時期を判定する
ことができるパティキュレートフィルタの再生時期判定
装置を提供することにある。
制御する機関にも適用可能であり、ＥＧＲ作動に影響さ
れることなく、常に的確にフィルタ再生時期を判定する
ことができるパティキュレートフィルタの再生時期判定
装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、内燃機関の排気通路に設けら
れて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレ
ートフィルタと、ＥＧＲ量を調整して空燃比を目標空燃
比に制御する空燃比制御手段と、機関の吸入空気量を検
出する吸入空気量検出手段と、吸入空気量検出手段が検
出した空気量が機関の運転状態に応じた所定値を越えて
いる場合に、フィルタの再生時期と判定する再生時期判
定手段とを備えた。
め、請求項１の発明では、内燃機関の排気通路に設けら
れて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレ
ートフィルタと、ＥＧＲ量を調整して空燃比を目標空燃
比に制御する空燃比制御手段と、機関の吸入空気量を検
出する吸入空気量検出手段と、吸入空気量検出手段が検
出した空気量が機関の運転状態に応じた所定値を越えて
いる場合に、フィルタの再生時期と判定する再生時期判
定手段とを備えた。
【０００９】従って、空燃比制御手段によりＥＧＲ量が
調整されて、機関の筒内空燃比が目標空燃比に制御され
る。一方、フィルタへのパティキュレート堆積量が増加
すると、それに応じて機関の体積効率が低下するが、こ
のときの空燃比制御手段は、必要な空気量を確保して従
前の目標空燃比を保つために、ＥＧＲ量を減量すること
から、結果的に新気として機関に導入される吸入空気量
が増加することになる。
調整されて、機関の筒内空燃比が目標空燃比に制御され
る。一方、フィルタへのパティキュレート堆積量が増加
すると、それに応じて機関の体積効率が低下するが、こ
のときの空燃比制御手段は、必要な空気量を確保して従
前の目標空燃比を保つために、ＥＧＲ量を減量すること
から、結果的に新気として機関に導入される吸入空気量
が増加することになる。
【００１０】即ち、フィルタのパティキュレート捕集量
の増加に伴って機関の吸入空気量が増加するため、当該
吸入空気量を機関の運転状態に応じた所定値と比較すれ
ば、パティキュレート捕集量が反映された的確な再生時
期を判定可能となる。又、請求項２の発明では、再生時
期判定手段を、ＥＧＲ弁の開度が略一定となる運転状態
下で再生時期の判定を行うようにしたものである。
の増加に伴って機関の吸入空気量が増加するため、当該
吸入空気量を機関の運転状態に応じた所定値と比較すれ
ば、パティキュレート捕集量が反映された的確な再生時
期を判定可能となる。又、請求項２の発明では、再生時
期判定手段を、ＥＧＲ弁の開度が略一定となる運転状態
下で再生時期の判定を行うようにしたものである。
【００１１】従って、ＥＧＲ弁の開度が略一定で、ＥＧ
Ｒ量の増減の影響を吸入空気量が受けない運転状態下で
再生時期の判定が行われるため、この要因による誤差を
排除して、再生時期の判定精度を向上可能となる。更
に、請求項３の発明では、空燃比制御手段を、吸入空気
量検出手段の出力と演算により求めたＥＧＲ中の空気量
とに基づいてＥＧＲ量を調整するようにしたものであ
る。
Ｒ量の増減の影響を吸入空気量が受けない運転状態下で
再生時期の判定が行われるため、この要因による誤差を
排除して、再生時期の判定精度を向上可能となる。更
に、請求項３の発明では、空燃比制御手段を、吸入空気
量検出手段の出力と演算により求めたＥＧＲ中の空気量
とに基づいてＥＧＲ量を調整するようにしたものであ
る。
【００１２】従って、空燃比制御に使用する空燃比制御
手段の出力を利用して、フィルタの再生時期を判定して
いるため、再生時期の判定のための専用のセンサを設け
る必要がなくなる。
手段の出力を利用して、フィルタの再生時期を判定して
いるため、再生時期の判定のための専用のセンサを設け
る必要がなくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明をディーゼルエンジ
ン用の排気浄化装置に備えられたディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタ（以下、ＤＰＦという）を対象とす
る再生時期判定装置に具体化した一実施形態を説明す
る。図１は本実施形態のＤＰＦの再生時期判定装置を示
す全体構成図である。当該排気浄化装置はコモンレール
式ディーゼルエンジン１に適用されており、図示しない
コモンレールに蓄圧された高圧燃料が各気筒の燃料噴射
ノズル２に分配供給されて、燃料噴射ノズル２の開弁に
応じてエンジン１の燃焼室内に噴射されるようになって
いる。
ン用の排気浄化装置に備えられたディーゼル・パティキ
ュレート・フィルタ（以下、ＤＰＦという）を対象とす
る再生時期判定装置に具体化した一実施形態を説明す
る。図１は本実施形態のＤＰＦの再生時期判定装置を示
す全体構成図である。当該排気浄化装置はコモンレール
式ディーゼルエンジン１に適用されており、図示しない
コモンレールに蓄圧された高圧燃料が各気筒の燃料噴射
ノズル２に分配供給されて、燃料噴射ノズル２の開弁に
応じてエンジン１の燃焼室内に噴射されるようになって
いる。
【００１４】エンジン１の吸気通路３には、上流側よ
り、吸入空気量を検出するエアフローセンサ４、ターボ
チャージャ５のコンプレッサ５ａ、インタークーラ６、
吸気絞り弁７が設けられている。又、排気通路８には、
上流側より、前記コンプレッサ５ａに対し同軸上に結合
されたターボチャージャ５のタービン５ｂ、酸化触媒
９、上流側温度センサ１０ａ、圧力センサ１１、フィル
タとしてのＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フ
ィルタ）１２、下流側温度センサ１０ｂ、排気絞り弁１
３が設けられている。
り、吸入空気量を検出するエアフローセンサ４、ターボ
チャージャ５のコンプレッサ５ａ、インタークーラ６、
吸気絞り弁７が設けられている。又、排気通路８には、
上流側より、前記コンプレッサ５ａに対し同軸上に結合
されたターボチャージャ５のタービン５ｂ、酸化触媒
９、上流側温度センサ１０ａ、圧力センサ１１、フィル
タとしてのＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フ
ィルタ）１２、下流側温度センサ１０ｂ、排気絞り弁１
３が設けられている。
【００１５】ＤＰＦ１２はハニカム型のセラミック担体
からなり、多数の排ガス通路１２ａの上流側と下流側の
開口部を交互にプラグ１２ｃで閉鎖することにより、通
路１２ａを形成する多孔質の濾過面１２ｂを経て排ガス
を流通させるようになっている。そして、酸化触媒９と
ＤＰＦ１２により、所謂連続再生式ＤＰＦと呼ばれる後
処理装置１４が構成されている。
からなり、多数の排ガス通路１２ａの上流側と下流側の
開口部を交互にプラグ１２ｃで閉鎖することにより、通
路１２ａを形成する多孔質の濾過面１２ｂを経て排ガス
を流通させるようになっている。そして、酸化触媒９と
ＤＰＦ１２により、所謂連続再生式ＤＰＦと呼ばれる後
処理装置１４が構成されている。
【００１６】又、前記吸気通路３の吸気絞り弁７より下
流位置と前記排気通路８のタービン５ｂより上流位置と
はＥＧＲ通路１５により接続され、このＥＧＲ通路１５
を経て排ガスがＥＧＲガスとして吸気通路３側に還流さ
れるようになっている。ＥＧＲ通路１５にはＥＧＲ弁１
６及びＥＧＲクーラ１７が設けられ、ＥＧＲ弁１６の開
度に応じて前記ＥＧＲガスの還流量が調整されるように
なっている。
流位置と前記排気通路８のタービン５ｂより上流位置と
はＥＧＲ通路１５により接続され、このＥＧＲ通路１５
を経て排ガスがＥＧＲガスとして吸気通路３側に還流さ
れるようになっている。ＥＧＲ通路１５にはＥＧＲ弁１
６及びＥＧＲクーラ１７が設けられ、ＥＧＲ弁１６の開
度に応じて前記ＥＧＲガスの還流量が調整されるように
なっている。
【００１７】一方、図示しない入出力装置、制御プログ
ラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウ
ンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）２１が設置
されている。ＥＣＵ２１の入力側には、アクセル操作量
θaccを検出するアクセルセンサ２２、エンジン回転速
度Ｎeを検出する回転速度センサ２３、前記エアフロー
センサ４、上流側と下流側の温度センサ１０ａ，１０ｂ
及び圧力センサ１１等の各種センサ類が接続され、出力
側には前記燃料噴射ノズル２、吸気絞り弁７、排気絞り
弁１３、ＥＧＲ弁１６等の各種デバイス類が接続されて
いる。
ラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウ
ンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）２１が設置
されている。ＥＣＵ２１の入力側には、アクセル操作量
θaccを検出するアクセルセンサ２２、エンジン回転速
度Ｎeを検出する回転速度センサ２３、前記エアフロー
センサ４、上流側と下流側の温度センサ１０ａ，１０ｂ
及び圧力センサ１１等の各種センサ類が接続され、出力
側には前記燃料噴射ノズル２、吸気絞り弁７、排気絞り
弁１３、ＥＧＲ弁１６等の各種デバイス類が接続されて
いる。
【００１８】ＥＣＵ２１はセンサ類からの検出情報に基
づいて燃料噴射ノズル２による燃料噴射量や噴射時期を
制御すると共に、ＥＧＲ弁１６の開度を制御してＥＧＲ
還流量を制御し、これによりエンジン１を適正領域で運
転させる。一方、排ガスに含有されたパティキュレート
は後処理装置１４のＤＰＦ１２により捕捉され、酸化触
媒９が活性化し、ＤＰＦ温度が所定以上の運転状態にお
いて、捕捉されたパティキュレートはＤＰＦ１２上で連
続的に焼却除去され、これにより大気中へのパティキュ
レートの排出が防止される。
づいて燃料噴射ノズル２による燃料噴射量や噴射時期を
制御すると共に、ＥＧＲ弁１６の開度を制御してＥＧＲ
還流量を制御し、これによりエンジン１を適正領域で運
転させる。一方、排ガスに含有されたパティキュレート
は後処理装置１４のＤＰＦ１２により捕捉され、酸化触
媒９が活性化し、ＤＰＦ温度が所定以上の運転状態にお
いて、捕捉されたパティキュレートはＤＰＦ１２上で連
続的に焼却除去され、これにより大気中へのパティキュ
レートの排出が防止される。
【００１９】又、このような連続再生作用が得られない
運転状態が継続されて、ＤＰＦ１２でのパティキュレー
ト捕集量が次第に増加して許容量を越えると、ＥＣＵ２
１はパティキュレートを強制的に焼却除去する強制再生
制御を実施する。本実施形態では、強制再生制御とし
て、通常の燃料噴射（主噴射）の後に、膨張行程或いは
排気行程において追加燃料を噴射するポスト噴射を実施
している。このポスト噴射は、まず、膨張行程側で実施
されて、追加燃料を未燃燃料（ＨＣ，ＣＯ等）として排
気中の酸素と反応させて、排気昇温による酸化触媒９の
活性化を図り、その後に、噴射時期を排気行程側に切換
えて、未燃燃料（ＨＣ，ＣＯ等）を酸化触媒９上で酸化
させたときの反応熱により、ＤＰＦ１２上のパティキュ
レートの燃焼除去を図るものである。
運転状態が継続されて、ＤＰＦ１２でのパティキュレー
ト捕集量が次第に増加して許容量を越えると、ＥＣＵ２
１はパティキュレートを強制的に焼却除去する強制再生
制御を実施する。本実施形態では、強制再生制御とし
て、通常の燃料噴射（主噴射）の後に、膨張行程或いは
排気行程において追加燃料を噴射するポスト噴射を実施
している。このポスト噴射は、まず、膨張行程側で実施
されて、追加燃料を未燃燃料（ＨＣ，ＣＯ等）として排
気中の酸素と反応させて、排気昇温による酸化触媒９の
活性化を図り、その後に、噴射時期を排気行程側に切換
えて、未燃燃料（ＨＣ，ＣＯ等）を酸化触媒９上で酸化
させたときの反応熱により、ＤＰＦ１２上のパティキュ
レートの燃焼除去を図るものである。
【００２０】ＥＣＵ２１は上記したＤＰＦ１２の強制再
生制御、及びＥＧＲ弁１６の開度制御のために、図２に
示すＥＧＲ制御・ＤＰＦ再生ルーチンを所定の制御イン
ターバルで実行しており、以下、その詳細を説明する。
まず、ステップＳ２で所定のマップに従ってエンジン回
転速度Ｎe及び燃料噴射量Ｆ（機関負荷）から目標空燃
比tgtA/Fを算出し、ステップＳ４で現在の機関運転状態
において、算出した目標空燃比tgtA/Fを達成するために
要する目標筒内空気量tgtＡを算出する。その後、ステ
ップＳ６で筒内空気量偏差ΔＡを次式(1)より算出す
る。
生制御、及びＥＧＲ弁１６の開度制御のために、図２に
示すＥＧＲ制御・ＤＰＦ再生ルーチンを所定の制御イン
ターバルで実行しており、以下、その詳細を説明する。
まず、ステップＳ２で所定のマップに従ってエンジン回
転速度Ｎe及び燃料噴射量Ｆ（機関負荷）から目標空燃
比tgtA/Fを算出し、ステップＳ４で現在の機関運転状態
において、算出した目標空燃比tgtA/Fを達成するために
要する目標筒内空気量tgtＡを算出する。その後、ステ
ップＳ６で筒内空気量偏差ΔＡを次式(1)より算出す
る。
【００２１】ΔＡ＝tgtＡ−Ａ ………(1)
ここに、Ａは前行程で筒内に吸入された空気量（以下、
筒内空気量という）であり、その算出手順は後述する。
次いで、ステップＳ８で筒内空気量偏差ΔＡに応じたＥ
ＧＲ弁１６の駆動量をＰＩＤ演算し、演算値に基づいて
ＥＧＲ弁１６を駆動制御する。以上の処理により、筒内
に還流されるＥＧＲ量が制御されて、筒内空気量Ａが目
標筒内空気量tgtＡに調整され、結果として筒内空燃比
が目標空燃比tgtA/Fに制御される。
筒内空気量という）であり、その算出手順は後述する。
次いで、ステップＳ８で筒内空気量偏差ΔＡに応じたＥ
ＧＲ弁１６の駆動量をＰＩＤ演算し、演算値に基づいて
ＥＧＲ弁１６を駆動制御する。以上の処理により、筒内
に還流されるＥＧＲ量が制御されて、筒内空気量Ａが目
標筒内空気量tgtＡに調整され、結果として筒内空燃比
が目標空燃比tgtA/Fに制御される。
【００２２】その後、ＥＣＵ２１はステップＳ１０で機
関が定常運転中か否かを判定する。この判定は、例えば
ＥＧＲ開度、エンジン回転速度Ｎe、吸入空気量等に基
づいて行われ、これらの値が変動しているときには、ス
テップＳ１０でＮＯ（否定）の判定を下してルーチンを
終了する。又、定常運転中としてステップＳ１０でＹＥ
Ｓ（肯定）の判定を下したときには、ステップＳ１２に
移行して、所定のマップに従ってエンジン回転速度Ｎe
及び燃料噴射量Ｆから機関の運転状態に応じた基準吸入
新気量Ａn0を設定する。続くステップＳ１２では、エア
フローセンサ４にて検出された吸入空気量（以下、筒内
吸入新気量Ａnという）が基準吸入新気量Ａn0を越えて
いるか否かを判定し、ＮＯのときにはルーチンを終了
し、ＹＥＳのときにはステップＳ１６に移行して、ＤＰ
Ｆ１２を再生すべく上記強制再生制御を実行した後、ル
ーチンを終了する。
関が定常運転中か否かを判定する。この判定は、例えば
ＥＧＲ開度、エンジン回転速度Ｎe、吸入空気量等に基
づいて行われ、これらの値が変動しているときには、ス
テップＳ１０でＮＯ（否定）の判定を下してルーチンを
終了する。又、定常運転中としてステップＳ１０でＹＥ
Ｓ（肯定）の判定を下したときには、ステップＳ１２に
移行して、所定のマップに従ってエンジン回転速度Ｎe
及び燃料噴射量Ｆから機関の運転状態に応じた基準吸入
新気量Ａn0を設定する。続くステップＳ１２では、エア
フローセンサ４にて検出された吸入空気量（以下、筒内
吸入新気量Ａnという）が基準吸入新気量Ａn0を越えて
いるか否かを判定し、ＮＯのときにはルーチンを終了
し、ＹＥＳのときにはステップＳ１６に移行して、ＤＰ
Ｆ１２を再生すべく上記強制再生制御を実行した後、ル
ーチンを終了する。
【００２３】一方、上記した筒内空気量Ａは、以下の手
順で算出される。ここで、図３に示すように筒内に吸入
される総ガス量Ｗは、上記した筒内吸入新気量ＡnとＥ
ＧＲ量EGRとに大別され、ＥＧＲ量EGRは、ＥＧＲ中の空
気量ＡeとＥＧＲ中の空気以外のガス量とに分別され
る。そして、この筒内吸入新気量ＡnとＥＧＲ中の空気
量Ａeとの和が、上記した筒内空気量Ａに相当する。
順で算出される。ここで、図３に示すように筒内に吸入
される総ガス量Ｗは、上記した筒内吸入新気量ＡnとＥ
ＧＲ量EGRとに大別され、ＥＧＲ量EGRは、ＥＧＲ中の空
気量ＡeとＥＧＲ中の空気以外のガス量とに分別され
る。そして、この筒内吸入新気量ＡnとＥＧＲ中の空気
量Ａeとの和が、上記した筒内空気量Ａに相当する。
【００２４】まず、次式(2)に従って筒内吸入総ガス量
Ｗを算出する。 Ｗ＝Ｖ×Ｒ×η ………(2) ここに、Ｖは機関の行程容積、Ｒはガス密度、ηは体積
効率である。行程容積Ｖとしては事前に判明している値
が用いられ、ガス密度Ｒは、吸気温やブースト圧等と相
関することから、これらの値に基づいて所定のマップか
ら求められる。
Ｗを算出する。 Ｗ＝Ｖ×Ｒ×η ………(2) ここに、Ｖは機関の行程容積、Ｒはガス密度、ηは体積
効率である。行程容積Ｖとしては事前に判明している値
が用いられ、ガス密度Ｒは、吸気温やブースト圧等と相
関することから、これらの値に基づいて所定のマップか
ら求められる。
【００２５】又、体積効率ηについては、機関の吸入空
気量（筒内吸入新気量Ａn）や排気圧力に基づいて算出
される。詳しくは、この算出処理は、ＥＧＲの影響を受
けないＥＧＲ停止中に実行され、例えば吸入空気量につ
いては、現在の運転状態（エンジン回転速度Ｎe及び燃
料噴射量Ｆ）に対応する基準値とエアフローセンサ４に
よる検出値との差を算出し、この差に基づいて、運転状
態（エンジン回転速度Ｎe及び燃料噴射量Ｆ）に対応す
る体積効率ηを所定のマップから算出する。排気圧力に
基づいて算出する場合についても同様であり、現在の運
転状態に対応する基準値と圧力センサ１１による検出値
との差を算出し、この差に基づいて体積効率ηを算出す
る。
気量（筒内吸入新気量Ａn）や排気圧力に基づいて算出
される。詳しくは、この算出処理は、ＥＧＲの影響を受
けないＥＧＲ停止中に実行され、例えば吸入空気量につ
いては、現在の運転状態（エンジン回転速度Ｎe及び燃
料噴射量Ｆ）に対応する基準値とエアフローセンサ４に
よる検出値との差を算出し、この差に基づいて、運転状
態（エンジン回転速度Ｎe及び燃料噴射量Ｆ）に対応す
る体積効率ηを所定のマップから算出する。排気圧力に
基づいて算出する場合についても同様であり、現在の運
転状態に対応する基準値と圧力センサ１１による検出値
との差を算出し、この差に基づいて体積効率ηを算出す
る。
【００２６】尚、体積効率ηの算出処理が実施できない
ＥＧＲ作動中は、ＥＧＲ停止中に求めた最新値を適用し
ているが、このＥＧＲ制御では、例えば体積効率に基づ
いてフィルタ再生時期を判定する従来技術のように、必
ずしもリアルタイムの値を用いる必要がないため、筒内
吸入総ガス量Ｗの算出には何ら支障はない。次いで、次
式(3)に従ってＥＧＲ量EGRを算出する。
ＥＧＲ作動中は、ＥＧＲ停止中に求めた最新値を適用し
ているが、このＥＧＲ制御では、例えば体積効率に基づ
いてフィルタ再生時期を判定する従来技術のように、必
ずしもリアルタイムの値を用いる必要がないため、筒内
吸入総ガス量Ｗの算出には何ら支障はない。次いで、次
式(3)に従ってＥＧＲ量EGRを算出する。
【００２７】EGR＝Ｗ−Ａn ………(3)
更に、次式(4)に従ってＥＧＲ中の空気量Ａeを算出す
る。 Ａe＝EGR×ＣEGRair ………(4) ここに、ＣEGRairはｎ行程前のＥＧＲ中の空気濃度であ
り、ｎとしては、ＥＧＲ通路１５を経たＥＧＲの還流に
要する機関の行程数が設定されている。空気濃度ＣEGRa
irは次式(5)に従って算出される。
る。 Ａe＝EGR×ＣEGRair ………(4) ここに、ＣEGRairはｎ行程前のＥＧＲ中の空気濃度であ
り、ｎとしては、ＥＧＲ通路１５を経たＥＧＲの還流に
要する機関の行程数が設定されている。空気濃度ＣEGRa
irは次式(5)に従って算出される。
【００２８】
【数１】
【００２９】ここに、ＳA/Fは、理論空燃比（例えば１
４.５３）であり、Ｆ×ＳA/Fで、消費される空気量を表
すことになる。その後、次式(6)に従って筒内空気量Ａ
を算出し、この算出値を上記ステップＳ６の筒内空気量
偏差ΔＡの算出に用いる。 Ａ＝Ａn＋Ａe ………(6) 尚、演算開始当初は上式（4）を用いてＥＧＲ中の空気
量Ａeを算出できないため、当初は空気量Ａeとして所定
値若しくは０が設定され、演算の繰り返しにより次第に
実際に則した空気量Ａeに接近し、それに伴って筒内空
気量Ａの算出精度が向上することになる。
４.５３）であり、Ｆ×ＳA/Fで、消費される空気量を表
すことになる。その後、次式(6)に従って筒内空気量Ａ
を算出し、この算出値を上記ステップＳ６の筒内空気量
偏差ΔＡの算出に用いる。 Ａ＝Ａn＋Ａe ………(6) 尚、演算開始当初は上式（4）を用いてＥＧＲ中の空気
量Ａeを算出できないため、当初は空気量Ａeとして所定
値若しくは０が設定され、演算の繰り返しにより次第に
実際に則した空気量Ａeに接近し、それに伴って筒内空
気量Ａの算出精度が向上することになる。
【００３０】一方、図４は、パティキュレート堆積前と
堆積後とのＥＧＲ制御状態を比較した説明図であり、こ
の図では、に示すパティキュレート堆積前の機関の体
積効率ηを１００％とし、に示すパティキュレート
堆積後に体積効率ηが９０％まで低下した場合を表して
いる。上記ステップＳ２〜８の処理に相当するＥＧＲ制
御を実行しないエンジンでは、に示すように体積効率
ηの低下分だけ筒内吸入新気量Ａnが減少するのに対し
て、本実施形態のエンジン１では、従前の筒内空燃比を
保つべく、に示すようにＥＧＲ量EGRが減量されて、
筒内空気量Ａが一定に保持される。
堆積後とのＥＧＲ制御状態を比較した説明図であり、こ
の図では、に示すパティキュレート堆積前の機関の体
積効率ηを１００％とし、に示すパティキュレート
堆積後に体積効率ηが９０％まで低下した場合を表して
いる。上記ステップＳ２〜８の処理に相当するＥＧＲ制
御を実行しないエンジンでは、に示すように体積効率
ηの低下分だけ筒内吸入新気量Ａnが減少するのに対し
て、本実施形態のエンジン１では、従前の筒内空燃比を
保つべく、に示すようにＥＧＲ量EGRが減量されて、
筒内空気量Ａが一定に保持される。
【００３１】ここで、ＥＧＲ量EGRの減量に伴ってＥＧ
Ｒ中の空気量Ａeは減少方向に影響を受ける一方、ＥＧ
Ｒ量EGRを減量すると、燃焼後の排気ガスの空気濃度ＣE
GRair（＝Ａe/EGR）が増加することから、この要因は、
ＥＧＲ中の空気量Ａeに対して増加方向に影響を及ぼ
す。本出願の発明者は、台上試験を実施して上記両要因
による影響を比較した結果、後者の空気量Ａeに対する
増加方向の影響に対して、前者の減少方向の影響が大で
あることを確認した。従って、ＥＧＲ量EGRの減量によ
りＥＧＲ中の空気量Ａeも減少し、このときの筒内空気
量Ａは一定に保持されているため、結果として筒内吸入
新気量Ａnが増加方向に変化することになる。
Ｒ中の空気量Ａeは減少方向に影響を受ける一方、ＥＧ
Ｒ量EGRを減量すると、燃焼後の排気ガスの空気濃度ＣE
GRair（＝Ａe/EGR）が増加することから、この要因は、
ＥＧＲ中の空気量Ａeに対して増加方向に影響を及ぼ
す。本出願の発明者は、台上試験を実施して上記両要因
による影響を比較した結果、後者の空気量Ａeに対する
増加方向の影響に対して、前者の減少方向の影響が大で
あることを確認した。従って、ＥＧＲ量EGRの減量によ
りＥＧＲ中の空気量Ａeも減少し、このときの筒内空気
量Ａは一定に保持されているため、結果として筒内吸入
新気量Ａnが増加方向に変化することになる。
【００３２】即ち、筒内吸入新気量ＡnはＤＰＦのパテ
ィキュレート捕集量と相関して、捕集量の増加に伴って
増加する。よって、上記のように筒内吸入新気量Ａnを
機関の運転状態に応じた基準吸入新気量Ａn0と比較すれ
ば、パティキュレート捕集量が反映された的確なタイミ
ングで強制再生制御を実行できる。又、筒内吸入新気量
Ａnはエアフローセンサ４にて常に検出されるため、例
えば体積効率に基づいて再生時期を判定する従来技術の
ように、ＥＧＲ作動中に判定不能となる虞は一切なく、
ＥＧＲ作動中か否かに関係なく再生時期を判定可能であ
る。その結果、本実施形態のＤＰＦの再生時期判定装置
によれば、常に的確にフィルタ再生時期を判定すること
ができる。
ィキュレート捕集量と相関して、捕集量の増加に伴って
増加する。よって、上記のように筒内吸入新気量Ａnを
機関の運転状態に応じた基準吸入新気量Ａn0と比較すれ
ば、パティキュレート捕集量が反映された的確なタイミ
ングで強制再生制御を実行できる。又、筒内吸入新気量
Ａnはエアフローセンサ４にて常に検出されるため、例
えば体積効率に基づいて再生時期を判定する従来技術の
ように、ＥＧＲ作動中に判定不能となる虞は一切なく、
ＥＧＲ作動中か否かに関係なく再生時期を判定可能であ
る。その結果、本実施形態のＤＰＦの再生時期判定装置
によれば、常に的確にフィルタ再生時期を判定すること
ができる。
【００３３】しかも、筒内吸入新気量Ａnは、ＥＧＲ開
度、エンジン回転速度Ｎe、吸入空気量等の影響を受け
て増減し、特にＥＧＲ開度の変動によりＥＧＲ量EGRが
増減すると、図４に基づく説明からも明らかなように、
筒内吸入新気量Ａnは直接的に影響されて大きく増減し
てしまう。本実施形態では、このような不具合の虞がな
い定常運転中（ステップＳ１０の判定がＹＥＳ）に限っ
て再生時期の判定を行うため、これらの要因による誤差
を排除して、再生時期の判定精度をより一層向上させる
ことができる。
度、エンジン回転速度Ｎe、吸入空気量等の影響を受け
て増減し、特にＥＧＲ開度の変動によりＥＧＲ量EGRが
増減すると、図４に基づく説明からも明らかなように、
筒内吸入新気量Ａnは直接的に影響されて大きく増減し
てしまう。本実施形態では、このような不具合の虞がな
い定常運転中（ステップＳ１０の判定がＹＥＳ）に限っ
て再生時期の判定を行うため、これらの要因による誤差
を排除して、再生時期の判定精度をより一層向上させる
ことができる。
【００３４】一方、空燃比制御に使用するエアフローセ
ンサ４の検出値（筒内吸入新気量Ａn）を利用して、Ｄ
ＰＦ１２の再生時期を判定しているため、再生時期を判
定するための専用のセンサを新たに設ける必要がなく、
コスト低減に寄与できるという利点もある。以上で実施
形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に
限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、
ディーゼルエンジン用の排気浄化装置に備えられたＤＰ
Ｆ１２の再生時期判定装置として具体化し、強制再生制
御としてをポスト噴射を実施したが、エンジンの形式や
強制再生制御の内容等はこれに限ることはなく、例え
ば、通常のディーゼルエンジンに適用して、強制再生制
御としてポスト噴射に代えて吸排気絞りと噴射時期のリ
タードを実施してもよい。
ンサ４の検出値（筒内吸入新気量Ａn）を利用して、Ｄ
ＰＦ１２の再生時期を判定しているため、再生時期を判
定するための専用のセンサを新たに設ける必要がなく、
コスト低減に寄与できるという利点もある。以上で実施
形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に
限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、
ディーゼルエンジン用の排気浄化装置に備えられたＤＰ
Ｆ１２の再生時期判定装置として具体化し、強制再生制
御としてをポスト噴射を実施したが、エンジンの形式や
強制再生制御の内容等はこれに限ることはなく、例え
ば、通常のディーゼルエンジンに適用して、強制再生制
御としてポスト噴射に代えて吸排気絞りと噴射時期のリ
タードを実施してもよい。
【００３５】又、上記実施形態では、ＤＰＦ１２の上流
側に酸化触媒９を設けた連続再生式ＤＰＦとして後処理
装置１４を構成したが、例えば酸化触媒９をＤＰＦ１２
と一体化したり、或いは酸化触媒９を備えない一般的な
ＤＰＦとして構成したりしてもよい。更に、上記実施形
態では、演算により求めた筒内空気量Ａに基づいてＥＧ
Ｒ弁１６の開度を制御したが、例えば、排気系に設けた
リニアＯ2センサからの出力に基づき、空気過剰率を直
接的にフィードバック制御してもよい。
側に酸化触媒９を設けた連続再生式ＤＰＦとして後処理
装置１４を構成したが、例えば酸化触媒９をＤＰＦ１２
と一体化したり、或いは酸化触媒９を備えない一般的な
ＤＰＦとして構成したりしてもよい。更に、上記実施形
態では、演算により求めた筒内空気量Ａに基づいてＥＧ
Ｒ弁１６の開度を制御したが、例えば、排気系に設けた
リニアＯ2センサからの出力に基づき、空気過剰率を直
接的にフィードバック制御してもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明のパ
ティキュレートフィルタの再生時期判定装置によれば、
ＥＧＲ量で筒内空燃比を制御する機関にも適用可能であ
り、ＥＧＲ作動に影響されることなく、常に的確にフィ
ルタ再生時期を判定することができる。
ティキュレートフィルタの再生時期判定装置によれば、
ＥＧＲ量で筒内空燃比を制御する機関にも適用可能であ
り、ＥＧＲ作動に影響されることなく、常に的確にフィ
ルタ再生時期を判定することができる。
【００３７】又、請求項２の発明のパティキュレートフ
ィルタの再生時期判定装置によれば、請求項１の発明に
加えて、ＥＧＲ量の増減に起因する誤差を排除して、再
生時期の判定精度をより一層向上させることができる。
更に、請求項３の発明のパティキュレートフィルタの再
生時期判定装置によれば、請求項１の発明に加えて、再
生時期を判定するための専用のセンサを設ける必要がな
く、コスト低減に寄与できる。
ィルタの再生時期判定装置によれば、請求項１の発明に
加えて、ＥＧＲ量の増減に起因する誤差を排除して、再
生時期の判定精度をより一層向上させることができる。
更に、請求項３の発明のパティキュレートフィルタの再
生時期判定装置によれば、請求項１の発明に加えて、再
生時期を判定するための専用のセンサを設ける必要がな
く、コスト低減に寄与できる。
【図１】実施形態のＤＰＦの再生時期判定装置を示す全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行するＥＧＲ制御・ＤＰＦ再生ルー
チンを示すフローチャートである。
チンを示すフローチャートである。
【図３】筒内に吸入される総ガス量Ｗの内分けを示す説
明図である。
明図である。
【図４】パティキュレート堆積前と堆積後とのＥＧＲ制
御状態を比較した説明図である。
御状態を比較した説明図である。
１ エンジン（内燃機関）
４ エアフローセンサ（吸入空気量検出手段）
１２ ＤＰＦ（フィルタ）
２１ ＥＣＵ（空燃比制御手段、再生時期判定手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｓ ３Ｇ３０１
Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｂ ４Ｄ０５８
41/02 ３８０ 41/02 ３８０Ｅ
41/04 ３５５ 41/04 ３５５
43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｇ
３０１Ｎ
Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｄ
５７０Ｊ
Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA02 CA06 ED08
GA01 GA04 GA06 GA09 GA22
3G084 AA01 AA03 BA03 BA04 BA05
BA08 BA09 BA13 BA15 BA19
BA20 BA24 DA10 DA27 EB06
EB08 EB11 FA07 FA10 FA11
FA12 FA13 FA17 FA26 FA27
FA29 FA33 FA37 FA38
3G090 AA02 BA01 CA00 CA01 CB25
DA03 DA09 DA12 DA18 DA20
EA02 EA04 EA05 EA06 EA07
3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB02
AB13 BA00 BA15 BA19 BA31
CB02 CB03 DB06 DB07 DB08
DB09 DB10 DC01 EA01 EA05
EA06 EA07 EA08 EA09 EA15
EA17 EA20 EA32 EA34 FB01
FB14 GA06 GB17 HA15 HA37
HB05 HB06
3G092 AA02 AA17 AA18 AB03 BA04
DB03 DC03 DC09 DC12 DC14
EA08 EC09 FA18 FA44 FA50
GA08 HA01Z HB01X HB02X
HD01Z HD07X HD08Z HE01Z
HF08Z
3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 JA00
JA24 JA26 LB11 MA01 MA18
MA23 NA06 NA08 NC01 NC04
ND02 NE23 PA01Z PA07Z
PA10Z PB03Z PB05Z PD04Z
PD11Z PD14Z PD15Z PE01Z
4D058 JA32 JB06 MA44 NA03 NA04
PA04 SA08 TA06
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられて排気中
のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィル
タと、 ＥＧＲ量を調整して空燃比を目標空燃比に制御する空燃
比制御手段と、 機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、 上記吸入空気量検出手段が検出した空気量が機関の運転
状態に応じた所定値を越えている場合に、上記フィルタ
の再生時期と判定する再生時期判定手段とを備えたこと
を特徴とするパティキュレートフィルタの再生時期判定
装置。 - 【請求項２】 上記再生時期判定手段は、ＥＧＲ弁の開
度が略一定となる運転状態下で再生時期の判定を行うこ
とを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィ
ルタの再生時期判定装置。 - 【請求項３】 上記空燃比制御手段は、上記吸入空気量
検出手段の出力と演算により求めたＥＧＲ中の空気量と
に基づいてＥＧＲ量を調整することを特徴とする請求項
１に記載のパティキュレートフィルタの再生時期判定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001252955A JP2003065033A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | パティキュレートフィルタの再生時期判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001252955A JP2003065033A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | パティキュレートフィルタの再生時期判定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003065033A true JP2003065033A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19081349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001252955A Withdrawn JP2003065033A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | パティキュレートフィルタの再生時期判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003065033A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008038709A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2019190387A (ja) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| CN111566321A (zh) * | 2017-12-27 | 2020-08-21 | 日产自动车株式会社 | 汽油发动机的排气净化方法及排气净化装置 |
-
2001
- 2001-08-23 JP JP2001252955A patent/JP2003065033A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP4613895B2 (ja) * | 2006-08-03 | 2011-01-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| CN111566321A (zh) * | 2017-12-27 | 2020-08-21 | 日产自动车株式会社 | 汽油发动机的排气净化方法及排气净化装置 |
| EP3734034A4 (en) * | 2017-12-27 | 2020-11-04 | Nissan Motor Co., Ltd. | METHOD FOR PURIFYING EMISSIONS FROM A PETROL ENGINE AND DEVICE FOR PURIFYING EMISSIONS FROM A PETROL ENGINE |
| US11149669B2 (en) | 2017-12-27 | 2021-10-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Gasoline engine exhaust purification method and exhaust purification device |
| JP2019190387A (ja) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP7206625B2 (ja) | 2018-04-26 | 2023-01-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081104 |