JP2003278540A - 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 - Google Patents

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】 排気管１１にその内部の排気ガス圧を検
出する圧力センサ１３を接続する所定長さの導管３２の
途中に、上記排気ガス圧の脈動を減衰させ導管３２内の
気柱の共鳴を抑制するためのダンピング容器１５とし
て、上記排気管１１内部の排気ガス圧の脈動による変動
成分を含む圧力センサ１３からの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／１２０ Ｎ₀：エンジンのアイドル回転速度（rpm） ｚ：エンジンの気筒数 となるような形状のものを設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気管
又は吸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、エンジン回転速度、過給圧等があり、これらフィ
ルタ圧損、エンジン回転速度、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所
定長さの導管（例えば長さ約１ｍのパイプ、ホース等）
を介して排気ガス圧を検出する圧力センサが接続されて
いる。なお、上記排気管に所定長さの導管を介して圧力
センサを接続するのは、例えばプラスチックで出来た圧
力センサ本体の耐熱性、寿命の制限から高温の排気管に
は直接接続することができないからである。

【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、更にこの圧力変動に
より上記排気管の圧力測定部から圧力センサに至るまで
の導管内の気柱の共鳴を引き起こし、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速度にとり、縦軸をフ
ィルタ圧損にとり、エンジン回転速度に対するフィルタ
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、エンジンの排
気管又は吸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、更にこの脈動による圧力
変動により上記排気管又は吸気管の圧力測定部から圧力
センサに至るまでの導管内の気柱の共鳴を引き起こし、
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
ンの排気管又は吸気管に所定長さの導管を介して接続さ
れ、該排気管又は吸気管内部のガス圧を検出する圧力検
出手段と、上記導管の途中に設けられ、上記ガス圧の脈
動を減衰させ導管内の気柱の共鳴を抑制するためのダン
ピング容器と、を備えたものである。

【００１０】このような構成により、エンジンの排気管
又は吸気管に接続された所定長さの導管の途中に設けら
れたダンピング容器により、上記排気管又は吸気管内部
のガス圧の脈動を減衰させ導管内の気柱の共鳴を抑制
し、上記所定長さの導管を介してエンジンの排気管又は
吸気管に接続された圧力検出手段により、上記排気管又
は吸気管内部のガス圧を検出する。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】そして、上記ダンピング容器は、上記排気
管又は吸気管内部のガス圧の脈動による変動成分を含む
圧力検出手段からの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／１２０ Ｎ₀：エンジンのアイドル回転速度（rpm） ｚ：エンジンの気筒数 となるような形状とされている。これにより、上記ダン
ピング容器で、上記排気管又は吸気管内部のガス圧の脈
動による変動成分を減衰させる。

【００１２】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にて排気
管に所定長さの導管を介して接続され、該排気管内部の
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、上記導管の途中に、上記排気ガス圧の脈動を
減衰させ導管内の気柱の共鳴を抑制するためのダンピン
グ容器を設けたものである。

【００１３】このような構成により、上記排気管に所定
長さで接続された導管の途中に設けられたダンピング容
器により、上記排気ガス圧の脈動を減衰させ導管内の気
柱の共鳴を抑制する。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。

【００１４】そして、上記ダンピング容器は、上記排気
管内部の排気ガス圧の脈動による変動成分を含む圧力検
出手段からの検出信号に対してカットオフ周波数ｆ（H
z）が、エンジンのアイドル回転時の脈動周波数をｆ
₀（Hz）として、 ｆ₀／４≦ｆ≦ｆ₀ ただし、ｆ₀＝Ｎ₀×ｚ／１２０ Ｎ₀：エンジンのアイドル回転速度（rpm） ｚ：エンジンの気筒数 となるような形状とされている。これにより、上記ダン
ピング容器により、上記排気管内部の排気ガス圧の脈動
による変動成分を減衰させる。

【００１５】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。

【００１６】

【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、エンジンの排
気管又は吸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、ダンピング容器２とを備
えて成る。

【００１７】上記圧力センサ１は、エンジンの排気管３
又は吸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、上記エンジンの排気管３又は吸気管に所定長さ
の導管４を介して接続されている。なお、導管４は、例
えば長さ約１ｍのパイプ、ホース等から成る。また、上
記排気管３又は吸気管に所定長さの導管４を介して圧力
センサ１を接続するのは、該圧力センサ１の本体が例え
ばプラスチックで出来ており、その耐熱性、寿命の制限
から高温の排気管３又は吸気管には直接接続することが
できないからである。

【００１８】上記導管４の途中には、ダンピング容器２
が設けられている。このダンピング容器２は、上記排気
管３又は吸気管内部のガス圧の脈動を減衰させ導管４内
の気柱の共鳴を抑制する一種のローパス音響フィルタと
なるもので、上記ガス圧の脈動による変動成分を含む上
記圧力センサ１からの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 となるような形状、容積とされている。例えば、上記導
管４の途中において該導管４の断面積を拡張する箱形容
器から成る。

【００１９】ここで、上記カットオフ周波数ｆについて
説明する。上記ダンピング容器２について、排気管３又
は吸気管内部のガス圧の脈動による変動成分を含む圧力
センサ１からの検出信号に対してカットオフ周波数がｆ
であるということは、導管４の途中のダンピング容器２
の存在により、上記圧力センサ１から出力される検出信
号が該カットオフ周波数ｆより低周波の信号のみとな
り、それより高周波の検出信号は減衰させるということ
である。そして、一般に、エンジンにおいて、排気ガス
又は吸気ガスの脈動の基本周波数Ｆ（Hz）は、エンジン
回転速度を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。

【００２０】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はアイドル
回転速度以上であるので、エンジンのアイドル回転速度
をＮ ₀（rpm）とすると、アイドル回転時の排気ガス又は
吸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
回転速度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
回転速度Ｎ₀＝６００であるとすると、ｆ₀＝３０（Hz）
となる。

【００２１】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、上記圧力センサ１からの検出信
号に対してカットオフ周波数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。

【００２２】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、圧力センサ１からの検出信号に対してカットオフ周
波数ｆを２０（Hz）程度とすればよい。

【００２３】そして、上記圧力センサ１からの検出信号
は、エンジンＥＣＵ５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排
気管３又は吸気管内部のガス圧の検出信号は、上記ダン
ピング容器２で上記排気管３又は吸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
ンの排気管３又は吸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ＥＣＵ５に送られる。これ
により、上記エンジンＥＣＵ５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。

【００２４】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、ダ
ンピング容器１５とを備えている。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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、所定長さの導
管３２を介して圧力センサ１３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ＰＦコントローラ１４へ送る
ようになっている。なお、上記導管３２は、例えば長さ
約１ｍのパイプ、ホース等から成る。また、上記チャン
バ２３に所定長さの導管３２を介して圧力センサ１３を
接続するのは、該圧力センサ１３の本体が例えばプラス
チックで出来ており、その耐熱性、寿命の制限から高温
のチャンバ２３には直接接続することができないからで
ある。

【００３１】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。

【００３２】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の出力軸の回転速度を計測
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。

【００３３】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。

【００３４】ここで、本発明においては、上記導管３２
の途中にダンピング容器１５が設けられている。このダ
ンピング容器１５は、上記排気管１１、即ちフィルタ本
体２５ａ，２５ｂの上流側の排気ガス圧の脈動を減衰さ
せ導管３２内の気柱の共鳴を抑制する一種のローパス音
響フィルタとなるもので、上記排気ガス圧の脈動による
変動成分を含む上記圧力センサ１３からの検出信号に対
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／１２０ Ｎ₀：エンジンのアイドル回転速度（rpm） ｚ：エンジンの気筒数 となるような形状、容積とされている。例えば、上記導
管３２の途中において該導管３２の断面積を拡張する箱
形容器から成る。

【００３５】そして、上記圧力センサ１３とダンピング
容器１５とにより、図１に示す圧力センサ１とダンピン
グ容器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。

【００３６】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、圧力センサ１３からの検出信号に対してカットオフ
周波数ｆを２０（Hz）程度とすればよい。

【００３７】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、ダンピング
容器１５の作用により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，２
５ｂ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。

【００３８】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）。

【００３９】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。

【００４０】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）。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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）。

【００４８】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”側に進んで図３の
ステップＳ１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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】なお、図２においては、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。

【００５２】

【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
ンジンの排気管又は吸気管に接続された所定長さの導管
の途中に設けられたダンピング容器により、上記排気管
又は吸気管内部のガス圧の脈動を減衰させ導管内の気柱
の共鳴を抑制し、上記所定長さの導管を介してエンジン
の排気管又は吸気管に接続された圧力検出手段により、
上記排気管又は吸気管内部のガス圧を検出することがで
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。

【００５３】そして、請求項２に係る発明によれば、上
記ダンピング容器は、上記排気管又は吸気管内部のガス
圧の脈動による変動成分を含む圧力検出手段からの検出
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となるような形状とされたことにより、該
ダンピング容器で、上記排気管又は吸気管内部のガス圧
の脈動による変動成分を減衰させることができる。した
がって、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。

【００５４】また、請求項３，５，６に係るＰＦの制御
装置によれば、上記排気管に所定長さで接続された導管
の途中に設けられたダンピング容器により、上記排気ガ
ス圧の脈動を減衰させ導管内の気柱の共鳴を抑制するこ
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。

【００５５】そして、請求項４に係る発明によれば、上
記ダンピング容器は、上記排気管内部の排気ガス圧の脈
動による変動成分を含む圧力検出手段からの検出信号に
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となるような形状とされたことにより、該ダンピ
ング容器で、上記排気管内部の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。したがって、エン
ジンの排気ガス圧の脈動の影響を受けず当該排気ガス圧
を正確に検出することができる。

【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
回転速度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、エンジン回転速度に対する
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…ダンピング容器 ３，１１…排気管 ４，３２…導管 １０…エンジン 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

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｄ 35/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 35/00 ３６８Ｚ 45/00 ３６４ 45/00 ３６４Ｄ Ｇ０１Ｌ 19/06 １０１ Ｇ０１Ｌ 19/06 １０１ (72)発明者 豊嶋 一喜 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA22 AA27 BB14 CC60 DD20 EE40 FF36 GG11 HH09 HH11 3G004 BA00 BA04 CA02 DA01 DA25 EA02 3G084 DA04 FA00 FA11 3G090 AA02 AA04 BA04 CB24 DA03 DA13 DA18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気管又は吸気管に所定長さの
   導管を介して接続され、該排気管又は吸気管内部のガス
   圧を検出する圧力検出手段と、 上記導管の途中に設けられ、上記ガス圧の脈動を減衰さ
   せ導管内の気柱の共鳴を抑制するためのダンピング容器
   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。
2. 【請求項２】上記ダンピング容器は、上記排気管又は吸
   気管内部のガス圧の脈動による変動成分を含む圧力検出
   手段からの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／１２０ Ｎ₀：エンジンのアイドル回転速度（rpm） ｚ：エンジンの気筒数 となるような形状とされていることを特徴とする請求項
   １記載のエンジンのガス圧検出装置。
3. 【請求項３】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にて排気管に
   所定長さの導管を介して接続され、該排気管内部の排気
   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、上記導管の途中に、上記排気ガス圧の脈動を減衰
   させ導管内の気柱の共鳴を抑制するためのダンピング容
   器を設け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。
4. 【請求項４】上記ダンピング容器は、上記排気管内部の
   排気ガス圧の脈動による変動成分を含む圧力検出手段か
   らの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／１２０ Ｎ₀：エンジンのアイドル回転速度（rpm） ｚ：エンジンの気筒数 となるような形状とされていることを特徴とする請求項
   ３記載のパティキュレートフィルタの制御装置。
5. 【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３又は４記載
   のパティキュレートフィルタの制御装置。
6. 【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３又は４記載のパテ
   ィキュレートフィルタの制御装置。