JP2003269236A

JP2003269236A - エンジンのガス圧検出装置及びパティキュレートフィルタの制御装置

Info

Publication number: JP2003269236A
Application number: JP2002074479A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Nakamura; 秀一中村; Akira Kawakami; 彰川上
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタの制御装置におい
て、エンジンの排気脈動の影響を受けず、フィルタの圧
力損失を正確に検出して、フィルタで捕集したパティキ
ュレートの捕集量を的確に検出する。【解決手段】圧力センサ１３からの検出信号をＰＦコ
ントローラ１４に入力する回路部分に、上記圧力センサ
１３からの検出信号を入力しエンジンの排気ガス圧の脈
動による変動成分を含む検出信号に対してカットオフ周
波数ｆ（Hz）が、エンジンのアイドル回転時の脈動周波
数をｆ₀（Hz）として、ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀ ただし、ｆ₀＝Ｎ₀×ｚ／１２０Ｎ₀：エンジンのアイドル回転数（rpm）ｚ：エンジンの気筒数とされたローパスフィルタ１５を挿入したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸気管
又は排気管内部のガス圧を検出するガス圧検出装置、及
びエンジンの排気管から排出される排気ガスに含まれる
排気微粒子、即ちパティキュレートをフィルタで捕集
し、この捕集されたパティキュレートを加熱焼却してフ
ィルタを再生する際の制御を行うパティキュレートフィ
ルタの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの排気管から排出される
排気ガスに含まれるパティキュレートをフィルタで捕集
し、この捕集されたパティキュレートを加熱焼却してフ
ィルタを再生するパティキュレートフィルタ（以下、
「ＰＦ」と略称する）の再生装置としては、例えば特開
平７−２７９６４６号公報、特開平８−３１２３２９号
公報に記載されたものが提案されている。

【０００３】このようなＰＦの再生装置におけるフィル
タ再生は、フィルタで捕集したパティキュレートが所定
量以上になった状態で行うと、フィルタ温度が高温にな
り過ぎ、フィルタの亀裂や溶損を生じることがあった。
また、フィルタで捕集したパティキュレートが少ない状
態でフィルタ再生を行うと、再生不良を生じたり、パテ
ィキュレートを加熱焼却するための電気ヒータへの通電
頻度が高くなり、電力消費量が増えるものであった。そ
のため、エンジンの運転中には、常時、フィルタで捕集
したパティキュレートの捕集量を的確に検出する必要が
ある。

【０００４】上記パティキュレートの捕集量を示す指標
としては、パティキュレートを捕集するフィルタの圧力
損失、エンジン回転数、過給圧等があり、これらフィル
タ圧損、エンジン回転数、過給圧等から刻々の圧損係数
を算出してパティキュレートの捕集量を推定する方法が
とられている。そして、上記フィルタ圧損を検出するた
め、フィルタの上流側にて排気管の圧力測定部に排気ガ
ス圧を検出する圧力センサが接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のＰＦの再生装置におけるフィルタ再生制御において
は、エンジン運転中にはエンジンの排気脈動があり、こ
の排気脈動によるパルスによってパティキュレートを捕
集するフィルタの上流圧が変動して、フィルタの圧力損
失を正確に検出するのが困難なことがあった。したがっ
て、フィルタで捕集したパティキュレートの捕集量を的
確に検出することができないことがあった。また、前記
パティキュレートの捕集量の推定に必要な過給圧の検出
も適正に行えないことがあった。このことから、フィル
タ再生を適正な時期に行えず、フィルタの亀裂や溶損を
生じたり、電力消費量が増えるものであった。

【０００６】この状態を、図７を参照して簡単に説明す
る。図７は、横軸をエンジン回転数にとり、縦軸をフィ
ルタ圧損にとり、エンジン回転数に対するフィルタ圧損
を例えば５分間計測したときの圧損分布を示すグラフで
ある。このグラフにおいて、符号Ａを付した圧損分布の
領域は、フィルタ再生を行う前のフィルタ圧損の変化幅
を示しており、符号Ｂを付した圧損分布の領域は、フィ
ルタ再生を行った後のフィルタ圧損の変化幅を示してい
る。この場合、フィルタ再生前もフィルタ再生後も、圧
損変化幅はかなり大きくなっており、フィルタの圧力損
失を正確に検出するのが困難であることがわかる。

【０００７】また、上記と同様のことは、エンジンの吸
気管又は排気管内部のガス圧を検出する場合にも発生
し、そのガス圧の脈動により当該ガス圧を正確に検出す
るのが困難なことがあった。したがって、例えば燃料の
噴射制御が適正に行えないことがあった。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、エンジンのガス圧の脈動の影響を受けず当該ガス
圧を正確に検出することができるエンジンのガス圧検出
装置、及びエンジンの排気脈動の影響を受けず、フィル
タの圧力損失を正確に検出して、フィルタで捕集したパ
ティキュレートの捕集量を的確に検出することができる
パティキュレートフィルタの制御装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるエンジンのガス圧検出装置は、エンジ
ンの吸気管又は排気管に接続され内部のガス圧を検出す
る圧力検出手段と、該圧力検出手段からの検出信号を入
力し上記ガス圧の脈動による変動成分を含む検出信号に
対してカットオフ周波数ｆ（Hz）が、エンジンのアイド
ル回転時の脈動周波数をｆ₀（Hz）として、ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀ ただし、ｆ₀＝Ｎ₀×ｚ／１２０Ｎ₀：エンジンのアイドル回転数（rpm）ｚ：エンジンの気筒数とされたローパスフィルタと、を備えたものである。

【００１０】このような構成により、エンジンの吸気管
又は排気管に接続された圧力検出手段で該吸気管又は排
気管内部のガス圧を検出し、上記圧力検出手段からの検
出信号を入力し該検出信号に対してカットオフ周波数ｆ
がｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀とされたローパスフィルタにより、
上記ガス圧の脈動による変動成分を減衰させる。これに
より、エンジンのガス圧の脈動の影響を受けず当該ガス
圧を正確に検出することができる。

【００１１】また、本発明によるパティキュレートフィ
ルタの制御装置は、エンジンの排気管の途中に設けられ
排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィ
ルタ手段と、このフィルタ手段の上流側に設けられ上記
捕集されたパティキュレートを加熱焼却するための加熱
手段と、上記フィルタ手段の少なくとも上流側の排気ガ
ス圧を検出する圧力検出手段と、少なくとも上記圧力検
出手段からの検出信号及びエンジン回転速度信号を入力
して上記加熱手段の動作を制御するＰＦ制御手段と、を
備えてなるパティキュレートフィルタの制御装置におい
て、上記圧力検出手段からの検出信号を上記ＰＦ制御手
段に入力する回路部分に、上記圧力検出手段からの検出
信号を入力し上記排気ガス圧の脈動による変動成分を含
む検出信号に対してカットオフ周波数ｆ（Hz）が、エン
ジンのアイドル回転時の脈動周波数をｆ₀（Hz）とし
て、ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀ ただし、ｆ₀＝Ｎ₀×ｚ／１２０Ｎ₀：エンジンのアイドル回転数（rpm）ｚ：エンジンの気筒数とされたローパスフィルタを挿入したものである。

【００１２】このような構成により、フィルタ手段の少
なくとも上流側の圧力検出手段で排気管の排気ガス圧を
検出し、上記圧力検出手段からの検出信号をＰＦ制御手
段に入力する回路部分に挿入され該圧力検出手段からの
検出信号を入力し該検出信号に対してカットオフ周波数
ｆがｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀とされたローパスフィルタによ
り、上記排気ガス圧の脈動による変動成分を減衰させ
る。これにより、エンジンの排気脈動の影響を受けず、
フィルタ手段の圧力損失を正確に検出して、該フィルタ
手段で捕集したパティキュレートの捕集量を的確に検出
することができる。

【００１３】また、上記ローパスフィルタは、ＰＦ制御
手段の内部に設けたものである。或いは、上記ローパス
フィルタは、ＰＦ制御手段の外部に設けてもよい。

【００１４】さらに、上記ＰＦ制御手段へ入力するエン
ジン回転速度信号は、エンジンのタコメータからの出力
信号を取り込むものとしてもよい。或いは、上記ＰＦ制
御手段へ入力するエンジン回転速度信号は、エンジンＥ
ＣＵからの出力信号を取り込むものとしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるエ
ンジンのガス圧検出装置の実施形態を示す概略構成図で
ある。このエンジンのガス圧検出装置は、エンジンの吸
気管又は排気管内部のガス圧を検出するもので、図１に
示すように、圧力センサ１と、ローパスフィルタ２とを
備えて成る。

【００１６】上記圧力センサ１は、エンジンの吸気管３
又は排気管内部のガス圧を検出する圧力検出手段となる
もので、上記エンジンの吸気管３又は排気管の経路上に
て所定の圧力測定部位に接続されている。

【００１７】また、ローパスフィルタ２は、上記圧力セ
ンサ１からの検出信号を入力しエンジンの吸気管３又は
排気管のガス圧の脈動による変動成分を減衰させるもの
で、抵抗ＲとコンデンサＣとによるＲＣ積分回路から成
り、上記ガス圧の脈動による変動成分を含む検出信号に
対してカットオフ周波数ｆ（Hz）が、エンジンのアイド
ル回転時の脈動周波数をｆ₀（Hz）として、ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀ とされている。

【００１８】ここで、上記カットオフ周波数ｆについて
説明する。カットオフ周波数ｆのローパスフィルタ２
は、該カットオフ周波数ｆより低周波の信号は通過さ
せ、高周波の信号は減衰させるものである。そして、一
般に、エンジンにおいて、吸気ガス又は排気ガスの脈動
の基本周波数Ｆ（Hz）は、エンジン回転数をＮ（rpm）
とし、エンジンの気筒数をｚとすると、Ｆ＝Ｎ×ｚ／１２０で表わされる。

【００１９】このような状態で、エンジンのガス圧の脈
動による影響が、検出するガス圧に現れるのがアイドル
回転数の付近からであるので、エンジンのアイドル回転
数をＮ₀（rpm）とすると、アイドル回転時の吸気ガス又
は排気ガスの脈動周波数ｆ₀（Hz）は、ｆ₀＝Ｎ₀×ｚ／１２０となる。例えば、エンジンの気筒数ｚ＝６で、アイドル
回転数Ｎ₀＝４００であるとすると、アイドル回転時の
脈動周波数ｆ₀＝２０（Hz）となる。また、アイドル回
転数Ｎ₀＝６００であるとすると、ｆ₀＝３０（Hz）とな
る。

【００２０】このように求められるアイドル回転時の脈
動周波数ｆ₀に対して、ローパスフィルタ２のカットオ
フ周波数ｆが、ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀と定められている。こ
れは、カットオフ周波数ｆがｆ₀よりも高いとエンジン
のガス圧の脈動による影響を受け、ｆ₀／４よりも低い
とエンジンの回転変動に対する応答が遅れて、いずれも
正確なガス圧が検出できないこととなるからである。

【００２１】例えば、アイドル回転時の脈動周波数ｆ₀
＝２０（Hz）とすると、カットオフ周波数ｆ＝５〜２０
（Hz）となる。また、ｆ₀＝３０（Hz）とすると、カッ
トオフ周波数ｆ＝7.5〜３０（Hz）となる。具体的に
は、上記ローパスフィルタ２の抵抗Ｒを１ＫΩ程度と
し、コンデンサＣを５０μＦ程度として、カットオフ周
波数ｆを２０（Hz）程度とすればよい。

【００２２】そして、上記ローパスフィルタ２を通過し
た検出信号は、エンジンＥＣＵ４に入力されるようにな
っている。この場合、上記圧力センサ１で検出されたエ
ンジンの吸気管３又は排気管内部のガス圧の検出信号
は、ローパスフィルタ２で上記吸気管３又は排気管のガ
ス圧の脈動による変動成分が減衰されて、エンジンのガ
ス圧の脈動による影響を受けないものとなる。したがっ
て、エンジンの吸気管３又は排気管内部のガス圧を正確
に検出して、その検出信号がエンジンＥＣＵ４に送られ
る。これにより、上記エンジンＥＣＵ４は、正確に検出
されたガス圧により、例えば燃料の噴射制御を適正に行
うことができる。

【００２３】図２は、上記エンジンのガス圧検出装置の
関連発明としてのパティキュレートフィルタ（ＰＦ）の
制御装置の実施形態を示す概略構成図である。このＰＦ
の制御装置は、エンジン１０の排気管１１から排出され
る排気ガスに含まれる排気微粒子、即ちパティキュレー
トをフィルタで捕集し、この捕集されたパティキュレー
トを加熱焼却してフィルタを再生する際の制御を行うも
ので、図２に示すように、ＰＦモジュール１２ａ，１２
ｂと、圧力センサ１３と、ＰＦコントローラ１４と、ロ
ーパスフィルタ１５とを備えている。

【００２４】図２において、エンジン１０の排気マニホ
ールド１６には、排気管１１が接続されている。また、
この排気管１１の一部には、排気ガスのもつエネルギー
を利用してエンジン１０の吸入空気を加圧するターボチ
ャージャのタービン２０及びコンプレッサ２１が設けら
れている。そして、上記コンプレッサ２１から吸気通路
１７が延びており、インタークーラ１９を介してエンジ
ン１０の吸気マニホールド１８に接続されている。な
お、符号２２は、排気ガス流量を制御するバタフライバ
ルブ等の切替え弁を示している。

【００２５】上記排気管１１の途中に設けられた分岐部
としてのチャンバ２３の下流には、バタフライバルブ等
の切替え弁２４ａ，２４ｂを介して複数のＰＦモジュー
ル１２ａ，１２ｂが並列に設けられている。このＰＦモ
ジュール１２ａ，１２ｂは、エンジン１０の排気管１１
の排気ガス中に含まれるパティキュレート（カーボン、
炭化水素等の排気微粒子）を捕集すると共に、この捕集
されたパティキュレートを加熱焼却してフィルタを再生
するもので、それぞれのハウジング内にフィルタ本体２
５ａ，２５ｂと、電気ヒータ２６ａ，２６ｂとを内蔵し
ている。

【００２６】上記フィルタ本体２５ａ，２５ｂは、実際
に排気管１１の排気ガス中に含まれるパティキュレート
を捕集するフィルタ手段となるもので、例えば炭化珪素
（SiC）を材料として角柱状の多数のセルから成るモノ
リス形状に焼成され、各セルは隣接するもの同士で一端
部と他端部とが交互に封止プレートで目詰めされてい
る。これにより、排気ガスは、多数配列されたセルの間
にて、互いに隣接するセルの中に流れ込んでパティキュ
レートが捕集されながら通過するようになる。

【００２７】上記フィルタ本体２５ａ，２５ｂの上流側
には、電気ヒータ２６ａ，２６ｂが設けられている。こ
の電気ヒータ２６ａ，２６ｂは、上記フィルタ本体２５
ａ，２５ｂで捕集されたパティキュレートを加熱焼却す
るための加熱手段となるもので、例えば渦巻き形状に形
成されて、該フィルタ本体２５ａ，２５ｂの前面側に対
面して設けられている。そして、この電気ヒータ２６
ａ，２６ｂは、後述のＰＦコントローラ１４から制御指
令及び電力が供給されて動作する。なお、上記電気ヒー
タ２６ａ，２６ｂとフィルタ本体２５ａ，２５ｂとの間
には、それぞれ温度センサ２７ａ，２７ｂが設けられ、
該電気ヒータ２６ａ，２６ｂの加熱による上記フィルタ
本体２５ａ，２５ｂの上流側の温度を計測して、ＰＦコ
ントローラ１４へ送るようになっている。

【００２８】また、前記切替え弁２４ａ，２４ｂは、上
記複数のＰＦモジュール１２ａ，１２ｂ内のフィルタ本
体２５ａ，２５ｂにおけるパティキュレートの捕集量に
応じて該ＰＦモジュール１２ａ，１２ｂのパティキュレ
ート捕集運転とフィルタ再生運転とを切り替えるもの
で、やはり後述のＰＦコントローラ１４からの制御指令
により動作するようになっている。なお、図２におい
て、符号２８ａ，２８ｂは、上記切替え弁２４ａ，２４
ｂをそれぞれ開閉するための電磁弁を示している。

【００２９】前記複数のＰＦモジュール１２ａ，１２ｂ
の上流側に設けられたチャンバ２３には、圧力センサ１
３が設けられている。この圧力センサ１３は、上記フィ
ルタ本体２５ａ，２５ｂの上流側の排気ガス圧を検出す
る圧力検出手段となるもので、その検出信号を後述のＰ
Ｆコントローラ１４へ送るようになっている。なお、上
記圧力センサ１３とは別個に、大気圧を計測する第２の
圧力センサ２９が設けられ、この大気圧をもって上記フ
ィルタ本体２５ａ，２５ｂの下流側の排気ガス圧とし、
その検出信号をＰＦコントローラ１４へ送るようになっ
ている。

【００３０】また、前記エンジン１０には、エンジン回
転センサ３０が取り付けられている。このエンジン回転
センサ３０は、エンジン１０の出力軸の回転数を計測す
るもので、その計測したエンジン回転速度の信号が後述
のＰＦコントローラ１４へ送られるようになっている。

【００３１】そして、ＰＦコントローラ１４は、少なく
とも上記圧力センサ１３からの検出信号及びエンジン回
転センサ３０からのエンジン回転速度信号を入力して上
記ＰＦモジュール１２ａ，１２ｂ内の電気ヒータ２６
ａ，２６ｂの動作を制御するＰＦ制御手段となるもので
ある。なお、前記吸気通路１７の途中には、第３の圧力
センサ３１が設けられ、エンジン給気圧を計測して上記
ＰＦコントローラ１４へ送るようになっている。

【００３２】ここで、本発明においては、上記圧力セン
サ１３からの検出信号をＰＦコントローラ１４に入力す
る回路部分に、ローパスフィルタ１５が挿入されてい
る。このローパスフィルタ１５は、上記圧力センサ１３
からの検出信号を入力しエンジン１０の排気管１１の排
気ガス圧の脈動による変動成分を減衰させるもので、図
１に示すと同様に、抵抗ＲとコンデンサＣとによるＲＣ
積分回路から成り、上記排気ガス圧の脈動による変動成
分を含む検出信号に対してカットオフ周波数ｆ（Hz）
が、エンジンのアイドル回転時の脈動周波数をｆ₀（H
z）として、ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀ ただし、ｆ₀＝Ｎ₀×ｚ／１２０Ｎ₀：エンジンのアイドル回転数（rpm）ｚ：エンジンの気筒数とされている。

【００３３】そして、上記圧力センサ１３とローパスフ
ィルタ１５とにより、図１に示す圧力センサ１とローパ
スフィルタ２とから成るガス圧検出装置と同様のガス圧
検出装置を構成しており、全く同様に動作するようにな
っている。そして、上記の範囲にカットオフ周波数ｆを
定めたのは、該カットオフ周波数ｆがエンジン１０のア
イドル回転時の脈動周波数ｆ₀よりも高いとエンジンの
排気ガス圧の脈動による影響を受け、ｆ₀／４よりも低
いとエンジン１０の回転変動に対する応答が遅れて、い
ずれも正確なフィルタ本体２５ａ，２５ｂの圧力損失が
検出できないこととなるからである。

【００３４】例えば、アイドル回転時の脈動周波数ｆ₀
＝２０（Hz）とすると、カットオフ周波数ｆ＝５〜２０
（Hz）となる。また、ｆ₀＝３０（Hz）とすると、カッ
トオフ周波数ｆ＝7.5〜３０（Hz）となる。具体的に
は、上記ローパスフィルタ１５の抵抗Ｒを１ＫΩ程度と
し、コンデンサＣを５０μＦ程度として、カットオフ周
波数ｆを２０（Hz）程度とすればよい。

【００３５】そして、上記圧力センサ１３で検出された
排気管１１内部の排気ガス圧の検出信号は、ローパスフ
ィルタ１５で上記排気管１１の排気ガス圧の脈動による
変動成分が減衰されて、エンジンの排気ガス圧の脈動に
よる影響を受けないものとなる。したがって、エンジン
の排気管１１内部の排気ガス圧を正確に検出して、その
検出信号がＰＦコントローラ１４に取り込まれる。これ
により、上記ＰＦコントローラ１４は、エンジン１０の
排気脈動の影響を受けず、フィルタ本体２５ａ，２５ｂ
の圧力損失を正確に検出して、該フィルタ本体２５ａ，
２５ｂで捕集したパティキュレートの捕集量を的確に検
出することができる。そして、この捕集されたパティキ
ュレートを加熱焼却してフィルタを再生する際の制御を
適正に行うことができる。

【００３６】次に、このように構成されたＰＦの制御装
置の動作について、図３〜図５を参照して説明する。ま
ず、図３は、ＰＦの制御装置の全体的な動作の流れを示
している。初めに、エンジンキースイッチを操作して装
置の動作をスタートさせる。次に、ＰＦコントローラ１
４は、前述の各種センサ（１３，２７ａ，２７ｂ，２
９，３０，３１）からの信号を入力して、エンジン回転
速度、フィルタ上流圧、フィルタ下流圧、フィルタ上流
側の温度、エンジン給気圧等のパラメータを読み込む
（ステップＳ１）。

【００３７】次に、上記各種センサからのパラメータを
読み込んで、エンジン１０が回転しているか否かを判断
する（ステップＳ２）。まだエンジン１０がスタートし
ておらず回転していないときは、“No”側に進んでステ
ップＳ３に入り、ＰＦコントローラ１４は、ＰＦモジュ
ール１２ａ，１２ｂ内の電気ヒータ２６ａ，２６ｂをOF
Fして、処理を終了しステップＳ１に戻る。

【００３８】一方、上記エンジン１０がスタートして回
転しているときは、“Yes”側に進んでステップＳ４に
入る。そして、ＰＦコントローラ１４は、上記ＰＦモジ
ュール１２ａ，１２ｂ内のフィルタ本体２５ａ，２５ｂ
が再生中か否かを判断する。まだ、フィルタ再生をして
いない場合は、“No”側に進んでステップＳ５に入り、
エンジン１０の排気管１１から排出される排気ガスのパ
ティキュレートを捕集する運転を行う（図４参照）。フ
ィルタ再生中の場合は、“Yes”側に進んでステップＳ
６に入り、排気ガスのパティキュレートを捕集したフィ
ルタについて再生運転を行う（図５参照）。

【００３９】図４は、図３に示すステップＳ５のパティ
キュレート捕集運転の動作を示している。このパティキ
ュレート捕集運転は、図２において、例えば第１のＰＦ
モジュール１２ａ側の切替え弁２４ａを開いて第１のフ
ィルタ本体２５ａで排気管１１から排出される排気ガス
中のパティキュレートを捕集するものである。このと
き、第２のＰＦモジュール１２ｂ側の切替え弁２４ｂは
閉じており、動作停止中か或いは前のパティキュレート
捕集運転後のフィルタ再生運転を行っている。

【００４０】このパティキュレート捕集運転において
は、まず、上記フィルタ本体２５ａで捕集するパティキ
ュレート捕集量、即ちすす詰まり量の推定計算をする
（ステップＳ１１）。このとき、ＰＦコントローラ１４
は、図２に示す圧力センサ１３で検出したフィルタ本体
２５ａの上流側の排気ガス圧と、エンジン回転センサ３
０で検出したエンジン回転速度信号と、第３の圧力セン
サ３１で検出したエンジン給気圧とを取り込み、上記エ
ンジン回転速度とエンジン給気圧とから排気ガス流量を
推定し、この排気ガス流量とフィルタ上流側の排気ガス
圧（フィルタ圧損）との関係によりすす詰まり量の推定
計算を行う。

【００４１】次に、ＰＦコントローラ１４は、上記求め
たすす詰まり量に基づいて、そのすす詰まり量が予め定
められたしきい値よりも多いか否かを判断する（ステッ
プＳ１２）。まだ、しきい値よりも少ない場合は、“N
o”側に進んでステップＳ１３に入る。このステップＳ
１３では、上記フィルタ圧損が予め定められたしきい値
よりも大きいか否かを判断する。まだ、しきい値よりも
小さい場合は、“No”側に進んでステップＳ１４に入
る。このステップＳ１４では、第１のＰＦモジュール１
２ａ内の第１の電気ヒータ２６ａはOFFのままで、パテ
ィキュレート捕集運転の状態となる。

【００４２】一方、上記ステップＳ１２で、すす詰まり
量が所定のしきい値よりも多いと判断された場合、又は
上記ステップＳ１３で、フィルタ圧損が所定のしきい値
よりも大きいと判断された場合は、それぞれ“Yes”に
進んでステップＳ１５に入り、前記第１の切替え弁２４
ａを切り替えて閉とする。そして、ステップＳ１６で、
ＰＦコントローラ１４の制御により第１の電気ヒータ２
６ａに電流を供給し、第１のフィルタ本体２５ａについ
てフィルタ再生運転を行う。

【００４３】このとき同時に、上記ステップＳ１５で
は、第２のＰＦモジュール１２ｂ側の切替え弁２４ｂを
開いて、この第２のＰＦモジュール１２ｂ側に排気管１
１からの排気ガスを流して、パティキュレート捕集運転
を行う。

【００４４】図５は、図３に示すステップＳ６及び図４
に示すステップＳ１６のフィルタ再生運転の動作を示し
ている。このフィルタ再生運転においては、まず、図２
に示す第１の温度センサ２７ａで第１のフィルタ本体２
５ａの上流側の温度を検出する（ステップＳ２１）。こ
のとき、例えばフィルタ本体２５ａの上流側の温度が約
600℃以上であるかを検出する。

【００４５】そして、ＰＦコントローラ１４は、上記第
１の温度センサ２７ａからの検出信号を入力して、該検
出した温度に応じて第１の電気ヒータ２６ａに供給する
電流をデューティ制御する（ステップＳ２２）。すなわ
ち、上記電気ヒータ２６ａに供給する電流量を短いパル
ス幅で制御して、上記フィルタ本体２５ａの上流側の温
度が約600℃以上となるように制御する。この状態で、
第１のフィルタ本体２５ａで捕集したパティキュレート
を加熱焼却して該フィルタ本体２５ａを再生し、フィル
タ再生中の信号を出力する（ステップＳ２３）。

【００４６】次に、このフィルタ再生を行う時間として
予め設定された所定時間に対し、現在の経過時間が越え
ているか否かを判断する（ステップＳ２４）。まだ、所
定時間を越えていない場合は、“No”側に進んでステッ
プＳ２１に戻り、引き続きフィルタ再生を行う。一方、
所定時間を経過した場合は、“Yes”側に進んでステッ
プＳ２５に入り、第１の電気ヒータ２６ａに供給する電
流をOFFして、フィルタ再生を終了する。

【００４７】その後、上記第２のＰＦモジュール１２ｂ
側のパティキュレート捕集運転において、すす詰まり量
がしきい値を越えた場合は、第２の切替えバルブ２４ｂ
を閉じて、該第２のＰＦモジュール１２ｂ側のフィルタ
本体２５ｂについてフィルタ再生を行う。このとき、第
１の切替えバルブ２４ａを再び開いて、第１のＰＦモジ
ュール１２ａ側においてパティキュレート捕集運転を行
う。このように、第１のＰＦモジュール１２ａと第２の
ＰＦモジュール１２ｂとで、交互にパティキュレート捕
集運転とフィルタ再生とを行う。

【００４８】上記のようなＰＦの制御装置のパティキュ
レート捕集運転とフィルタ再生の制御においては、図６
に示すように、符号Ａ′を付して示すフィルタ再生を行
う前のフィルタ圧損の変化幅も、符号Ｂ′を付して示す
フィルタ再生を行った後のフィルタ圧損の変化幅も、図
７に示す従来例のそれぞれの変化幅Ａ，Ｂに比べて小さ
くなっている。したがって、本発明においては、フィル
タの圧力損失を正確に検出することができる。

【００４９】なお、図２においては、ローパスフィルタ
１５をＰＦコントローラ１４の内部に設けたものとした
が、本発明はこれに限らず、ＰＦコントローラ１４の外
部に設けてもよい。また、エンジン回転速度を検出する
ための手段として別個にエンジン回転センサ３０を設け
たものとしたが、ＰＦコントローラ１４へ入力するエン
ジン回転速度信号は、エンジン１０のタコメータ（図示
省略）からの出力信号を取り込んでもよいし、エンジン
ＥＣＵ（図示省略）からの出力信号を取り込んでもよ
い。

【００５０】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
請求項１に係るエンジンのガス圧検出装置によれば、エ
ンジンの吸気管又は排気管に接続された圧力検出手段で
該吸気管又は排気管内部のガス圧を検出し、上記圧力検
出手段からの検出信号を入力し該検出信号に対してカッ
トオフ周波数ｆがｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀とされたローパスフ
ィルタにより、上記ガス圧の脈動による変動成分を減衰
させることができる。これにより、エンジンのガス圧の
脈動の影響を受けず当該ガス圧を正確に検出することが
できる。したがって、例えば燃料の噴射制御を適正に行
うことができる。

【００５１】また、請求項２〜６に係るＰＦの制御装置
によれば、フィルタ手段の少なくとも上流側の圧力検出
手段で排気管の排気ガス圧を検出し、上記圧力検出手段
からの検出信号をＰＦ制御手段に入力する回路部分に挿
入され該圧力検出手段からの検出信号を入力し該検出信
号に対してカットオフ周波数ｆがｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀とさ
れたローパスフィルタにより、上記排気ガス圧の脈動に
よる変動成分を減衰させることができる。これにより、
エンジンの排気脈動の影響を受けず、フィルタ手段の圧
力損失を正確に検出して、該フィルタ手段で捕集したパ
ティキュレートの捕集量を的確に検出することができ
る。また、前記パティキュレートの捕集量の推定に必要
な過給圧の検出も適正に行うことができる。したがっ
て、フィルタ再生を適正な時期に行うように制御して、
フィルタ手段の亀裂や溶損を防止し、電力消費量を低減
することができる。また、上記フィルタ再生を適正な時
期に行うことにより、フィルタ手段、加熱手段などの寿
命が延び、コスト低下を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエンジンのガス圧検出装置の実
施形態を示す概略構成図である。

【図２】本発明によるＰＦの制御装置の実施形態を示
す概略構成図である。

【図３】上記ＰＦの制御装置の全体的な動作の流れを
示すフローチャートである。

【図４】上記ＰＦの制御装置のパティキュレート捕集
運転の動作を示すフローチャートである。

【図５】上記ＰＦの制御装置のフィルタ再生運転の動
作を示すフローチャートである。

【図６】本発明のＰＦの制御装置において、エンジン
回転数に対するフィルタ圧損を所定時間だけ計測したと
きの圧損分布を示すグラフである。

【図７】従来例において、エンジン回転数に対するフ
ィルタ圧損を所定時間だけ計測したときの圧損分布を示
すグラフである。

【符号の説明】

１，１３…圧力センサ２，１５…ローパスフィルタ３…吸気管１０…エンジン１１…排気管１２ａ，１２ｂ…ＰＦモジュール１４…ＰＦコントローラ２３…チャンバ２４ａ，２４ｂ…切替え弁２５ａ，２５ｂ…フィルタ手段２６ａ，２６ｂ…電気ヒータ２７ａ，２７ｂ…温度センサ３０…エンジン回転センサＲ…抵抗Ｃ…コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/02 ３４１Ｆ０１Ｎ 3/02 ３４１Ｃ３４１Ｍ３４１ＰＦターム(参考） 3G084 BA24 CA03 DA04 DA10 EA01 EA11 EC01 EC04 FA00 FA11 FA33 3G090 AA02 AA04 BA04 CA01 CB12 CB15 DA03 DA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの吸気管又は排気管に接続され内
部のガス圧を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段からの検出信号を入力し上記ガス圧の脈
動による変動成分を含む検出信号に対してカットオフ周
波数ｆ（Hz）が、エンジンのアイドル回転時の脈動周波
数をｆ₀（Hz）として、ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀ ただし、ｆ₀＝Ｎ₀×ｚ／１２０Ｎ₀：エンジンのアイドル回転数（rpm）ｚ：エンジンの気筒数とされたローパスフィルタと、を備えたことを特徴とす
るエンジンのガス圧検出装置。
【請求項２】エンジンの排気管の途中に設けられ排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ手
段と、このフィルタ手段の上流側に設けられ上記捕集されたパ
ティキュレートを加熱焼却するための加熱手段と、上記フィルタ手段の少なくとも上流側の排気ガス圧を検
出する圧力検出手段と、少なくとも上記圧力検出手段からの検出信号及びエンジ
ン回転速度信号を入力して上記加熱手段の動作を制御す
るＰＦ制御手段と、を備えてなるパティキュレートフィ
ルタの制御装置において、上記圧力検出手段からの検出信号を上記ＰＦ制御手段に
入力する回路部分に、上記圧力検出手段からの検出信号
を入力し上記排気ガス圧の脈動による変動成分を含む検
出信号に対してカットオフ周波数ｆ（Hz）が、エンジン
のアイドル回転時の脈動周波数をｆ₀（Hz）として、ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀ ただし、ｆ₀＝Ｎ₀×ｚ／１２０Ｎ₀：エンジンのアイドル回転数（rpm）ｚ：エンジンの気筒数とされたローパスフィルタを挿入したことを特徴とする
パティキュレートフィルタの制御装置。
【請求項３】上記ローパスフィルタは、ＰＦ制御手段の
内部に設けたことを特徴とする請求項２記載のパティキ
ュレートフィルタの制御装置。
【請求項４】上記ローパスフィルタは、ＰＦ制御手段の
外部に設けたことを特徴とする請求項２記載のパティキ
ュレートフィルタの制御装置。
【請求項５】上記ＰＦ制御手段へ入力するエンジン回転
速度信号は、エンジンのタコメータからの出力信号を取
り込むものとしたことを特徴とする請求項２〜４のいず
れか１項に記載のパティキュレートフィルタの制御装
置。
【請求項６】上記ＰＦ制御手段へ入力するエンジン回転
速度信号は、エンジンＥＣＵからの出力信号を取り込む
ものとしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１
項に記載のパティキュレートフィルタの制御装置。