JP2003293732A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2003293732A JP2002104170A JP2002104170A JP2003293732A JP 2003293732 A JP2003293732 A JP 2003293732A JP 2002104170 A JP2002104170 A JP 2002104170A JP 2002104170 A JP2002104170 A JP 2002104170A JP 2003293732 A JP2003293732 A JP 2003293732A
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大介 柴田
Hisashi Oki
久 大木
Kotaro Hayashi
孝太郎 林
Shinobu Ishiyama
忍 石山
Hisafumi Magata
尚史 曲田
Masaaki Kobayashi
正明 小林
Takahiro Oba
孝宏 大羽
Akihiko Negami
秋彦 根上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】排気中の微粒子（ＰＭ）を浄化するフィルタの
初期圧力損失が各個体で異なるため、ＰＭ再生開始差圧
にてＰＭ再生を開始するとＰＭの堆積量にばらつきがあ
り、全てのフィルタで均一に再生することができなかっ
た。 【解決手段】フィルタの初期状態から所定の期間内に１
回以上ＰＭ再生制御を行い、このＰＭ再生制御を行うと
共にフィルタの排気損失を求めてこの値から初期圧力損
失を算出する。次に所定の燃料添加量により浄化可能な
ＰＭ量が堆積した状態での圧力損失値と初期圧力損失と
を加えた値をＰＭ再生開始圧力差圧とする。このＰＭ再
生開始圧力差圧になった時点で所定の燃料量を添加する
ことにより、フィルタに堆積したＰＭを均一に再生する
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気浄化装置の再生
制御に関し、特に排気浄化装置の初期状態に基づいた再
生制御に関する。
【従来の技術】
【０００２】近年、自動車等に搭載される内燃機関で
は、内燃機関より排出される排気を大気中に放出する前
に、排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素
（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有毒ガス成分を浄
化又は除去することにより排気エミッションを向上させ
ることが要求されている。
【０００３】特に、軽油を燃料とする圧縮着火式のディ
ーゼル機関では、前記のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等に加え、
排気中に含まれる煤や，ＳＯＦ（Solbule Organic Frac
tion）等の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）と
呼ばれる微粒子を浄化若しくは除去することが重要であ
る。
【０００４】特にこのＰＭを除去するために、その駆体
内部に微細な連続空気泡等からなる気孔を形成して表面
積を大きくし、この表面にＰＭを付着して排気中より除
去すると共に、この微細な気孔により、ＰＭを濾過する
浄化装置であるフィルタが排気通路内に設けられてい
る。
【０００５】前記フィルタは、例えば多孔質セラミック
のハニカム構造体の形態を採り、その駆体に通気性を有
しているが、排気通路を閉塞する形状で取り付けられて
いるため、通気性を有していても必然的に排気の流れに
対する抵抗となり、排気の圧力に対する圧力損失が生じ
ていた。
【０００６】また、前記ＰＭを除去するにあたり、この
ＰＭは前記フィルタにより、排気中より除去されてフィ
ルタ表面に堆積する。このＰＭの捕集量が増加するとフ
ィルタ内の排気流路の断面積が減少し、排気の流れが妨
げられるようになる。
【０００７】ＰＭが堆積して排気の流れが妨げられるよ
うになると、フィルタ上流の排気通路において排気圧力
が高まり、その排気圧力が背圧として内燃機関に作用し
てしまう。
【０００８】このため、フィルタに捕集されたＰＭが過
剰に増加する前に、フィルタに捕集されたＰＭを浄化し
てフィルタを再生する必要がある。
【０００９】このフィルタを再生する方法としては、フ
ィルタ雰囲気を酸化雰囲気とすることにより、フィルタ
に捕集されたＰＭを酸化させる方法がある。
【００１０】ＰＭは、およそ５００℃〜７００℃の高温
下で着火及び燃焼するものである。これに対してディー
ゼル機関は、大部分の運転領域において空気過剰の希薄
燃焼運転を行うため、混合気の燃焼温度が低くなりやす
く、それに応じて排気温度も低くなりやすい。よって、
フィルタに捕集されたＰＭを浄化するにはフィルタに燃
料を添加すると共に予めフィルタに担持された酸化触媒
により、この添加された燃料を酸化燃焼させて６００℃
程度に昇温させる方法や、触媒等を用いて、３５０℃〜
４００℃程度の低い温度でＰＭの着火及び燃焼を行い、
ＰＭを浄化する方法等がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前記ＰＭ浄化を行う条
件としては、所定量以上のＰＭがフィルタ上に堆積し、
この堆積したＰＭにより、排気の流れが阻害された場合
にＰＭ浄化を開始する。つまりは、フィルタにＰＭが詰
まることにより、このフィルタによる排気損失が所定値
より大きくなった時点でＰＭ浄化を行う。
【００１２】前記フィルタは工場で大量生産される製品
であるため、その外形については均一なものである。し
かし、その駆体内部に構成され微細な排気通路となる気
孔については、全てのフィルタについて均一な性能で成
形することは現状の技術では難しく、ある程度のばらつ
きが発生している。よって、この気孔のばらつきに起因
して各フィルタの排気損失にもばらつきが発生する。
【００１３】しかし、現状の制御では、ＰＭ再生を開始
する基準となる排気損失の所定値が各フィルタのばらつ
きを考慮することなく定められている。つまりは、排気
損失の所定値になった時点で、その所定値に応じてフィ
ルタの昇温に用いられる燃料が所定量添加される。しか
し、この所定値はＰＭの堆積量に起因する負荷損失と予
めフィルタが有している特性であるフィルタ自身の負荷
損失とを加えた値をその所定位置の値としている。よっ
てフィルタ自身の負荷損失にばらつきがあるとそれに比
例してＰＭの堆積量にもばらつきが発生する。その結
果、ＰＭを浄化する目的で所定量添加される燃料量が多
すぎる場合や、少なすぎる場合が存在していた。
【００１４】本発明では、これらの問題に鑑み、フィル
タの初期圧力損失を検出して各フィルタの性能を学習す
ると共に、この学習結果からフィルタに堆積するＰＭの
堆積量の検出精度を向上させることを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するにあ
たり、内燃機関で発生する微粒子を捕集するために、排
気通路中に設けられたフィルタを浄化する条件として、
このフィルタの上流排気通路内部の圧力が所定の値に到
達しているかどうかを調べる際に、予め該フィルタの初
期圧力損失を求め、この初期圧力損失の値に基づいてフ
ィルタ浄化を行う内燃機関の排気浄化方法を行った。
【００１６】前記排気浄化方法を行うにあたり、内燃機
関の排気通路中に設けられて排気中の微粒子を捕集する
フィルタと、前記フィルタで発生する圧力損失を検出す
る圧力損失検出手段と、前記圧力損失検出手段により、
前記フィルタの個体差である初期圧力損失を検出する初
期圧力損失検出手段と、前記初期圧力損失検出手段によ
り検出された初期圧力損失の値に基づいて前記フィルタ
に捕集された微粒子の浄化を行うフィルタ浄化手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置を用いた。
【００１７】前記フィルタ浄化手段は、内燃機関の排気
通路内に燃料を添加する燃料添加手段であることとし
た。
【００１８】前記圧力損失検出手段は、フィルタの上流
側若しくは下流側の少なくとも何れか一側に設けられて
排気通路内の圧力を測定する圧力測定手段であることし
た。
【００１９】前述のように、排気中の微粒子（ＰＭ）を
浄化するフィルタは、そのフィルタ固有の圧力損失であ
る初期圧力損失に個体差が存在している。よってこの初
期圧力損失を検出して、この検出結果に基づいたフィル
タ浄化手段である燃料添加を行う。具体的な方法として
は、例えば予めＰＭ再生を開始する圧力差を定めている
のであれば、各フィルタにおいて堆積されて排気抵抗と
なるＰＭの堆積量が異なることとなり、このＰＭ堆積量
の違い応じて、所定の圧力損失値になった時点で添加す
る燃料量を変化させる方法を採る。また、予めＰＭ再生
に供される燃料量が定められているのであれば、この定
められた燃料量に応じたＰＭが堆積された状態、すなわ
ち初期圧力損失から定められた燃料量に応じたＰＭ堆積
量まで堆積された状態の圧力損失値になった時点で燃料
添加を行う方法を採用する。
【００２０】フィルタ浄化手段である燃料添加手段とし
ては、例えば排気通路内に設けられた燃料噴射装置によ
る排気通路内への燃料噴射や、内燃機関内に噴射される
燃料を未燃焼燃料として排気し、燃料添加を行う手段が
ある。
【００２１】初期圧力損失を算出する手段として、前記
初期圧力損失検出手段は、所定の期間内に１回以上フィ
ルタ浄化を行う前記フィルタ浄化手段と、このフィルタ
浄化手段による浄化を行うと同時か若しくはその後にフ
ィルタの圧力損失を検出する前記圧力損失検出手段とを
備え、この圧力損失検出手段によって検出した圧力損失
に基づいて初期圧力損失を算出することとした。
【００２２】初期圧力損失を検出するには、フィルタに
ＰＭが付着していない状態でフィルタ上流及び下流の排
気圧力、排気流量等を測定して求める。またこのフィル
タは車体に取り付けた後、その走行距離が約１００ｋｍ
以内であれば、前記フィルタ浄化を行うことにより、そ
の圧力損失が初期圧力損失とほぼ等しい値になる、すな
わちフィルタに堆積したＰＭを全て浄化する特性を有し
ている。よって所定期間以内で１回以上フィルタ浄化手
段を行い、この時の圧力損失と、走行開始初期の圧力損
失とから、そのフィルタにおける初期圧力損失を算出す
る。また、初期圧力損失を求める際に、温度等により誤
差が出る場合がある。よって初期圧力損失を求める際に
は、所定の温度における圧力損失値に補正を行い、初期
圧力損失を算出しても良い。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明に係る内燃機関の排気浄化
装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した実施の
形態について説明する。
【００２４】図１において、内燃機関（以下、エンジン
という）１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３
０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気
筒のディーゼルエンジンシステムである。以下、本ディ
ーゼルエンジンシステムの構成について説明する。
【００２５】燃料供給系１０は、サプライポンプ１１、
蓄圧室（コモンレール）１２、燃料噴射弁１３、遮断弁
１４、燃料添加ノズル１７、機関燃料通路Ｐ１及び添加
燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。
【００２６】サプライポンプ１１は燃料タンク（図外）
からくみ上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介
してコモンレール１２に供給する。コモンレール１２は
サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定の圧
力に保持（蓄圧）する機能を有し、この蓄圧した燃料を
各燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３はその内
部に電磁ソレノイド（図外）を備えた電磁弁であり、適
宜開弁して燃焼室２０内に燃料を供給噴射する。
【００２７】他方、サプライポンプ１１は、燃料タンク
からくみ上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して
燃料添加ノズル１７に供給する。燃料通路Ｐ２にはサプ
ライポンプ１１から燃料添加ノズル１７に向かって遮断
弁１４が配設されている。遮断弁１４は緊急時におい
て、添加燃料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を中止する。
燃料添加ノズル１７は燃料噴射弁１３と同様な電磁弁で
あり、排気系４０内に還元剤である燃料を噴射添加す
る。
【００２８】吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給され
る吸気空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気
系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路
（排気通路）を形成する。
【００２９】また、このエンジン１には、周知の過給器
（ターボチャージャ）５０が備えられている。ターボチ
ャージャ５０は、シャフト５１を介して連結されたター
ビンホイール５２とコンプレッサ５３とを備える。一方
のコンプレッサ５３は吸気系３０内の吸気に晒され、他
方のタービンホイール５２は排気系４０内の排気ガスに
晒されている。このような構成を有するターボチャージ
ャ５０は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気
圧）を利用してコンプレッサ５３を回転させ、吸気圧を
高める効果（過給効果）を有する。
【００３０】吸気系３０において、ターボチャージャ５
０の下流に設けられたインタークーラ３１は、過給によ
って昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ
３１よりも更に下流に設けられたスロットル弁３２は、
その開度を無段階に調節することができる電子制御式の
開閉弁であり、所定の条件下において吸気通路の流路面
積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能
を有する。
【００３１】また、エンジン１には、燃焼室２０の上流
（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする
排気環流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。具
体的には、ＥＧＲ通路６０は排気系４０におけるターボ
チャージャ５０上流の排気集合管４０ａと吸気系３０に
おけるスロットル弁３２の下流側を連通している。この
ＥＧＲ通路６０は、排気ガスの一部を適宜吸気系３０に
戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によ
って無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在
に調節することが可能なＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６
０を通過（環流）する排気ガスを冷却するためのＥＧＲ
クーラ６２が設けられている。
【００３２】また、排気系４０において、燃焼室より接
続する排気集合管４０ａ、タービンホイール５２が設け
られた部位より下流側には、排気ガスの流路に沿って排
気通路４０ｂ、その下流にＮＯｘ触媒ケーシング４２、
更に下流に排気通路４０ｃが順次連結されている。ＮＯ
ｘ触媒ケーシング４２には、後述するように排気ガス中
に含まれる微粒子を除去するパティキュレートフィルタ
４１、及びこのパティキュレートフィルタ４１上に担持
されてＮＯｘ等の有害成分を浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ
触媒４２ｂが収容されている。
【００３３】また、エンジン１の各部位には、各種セン
サが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジ
ン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００３４】すなわち、レール圧センサ７０は、コモン
レール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出
信号を出力する。燃圧センサ７１は、添加燃料通路Ｐ２
内を流通する燃料のうち、燃料添加ノズル１７へ導入さ
れる燃料の圧力（燃圧）に応じた検出信号を出力する。
エアフローメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁
３２上流において吸入空気の流量（吸気量）に応じた検
出信号を出力する。酸素濃度（Ａ／Ｆ）センサ７３は、
排気系４０の触媒ケーシング４２上流において排気ガス
中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力
する。触媒温度センサ７４は、同じく排気系４０の触媒
ケーシング４２下流において排気ガスの温度（触媒温
度）に応じた検出信号を出力する。圧力センサ７５は触
媒ケーシング４２上流及び下流において排気通路内の圧
力を測定する。排気温度センサ７８は触媒ケーシング４
２上流に設けられて排気通路内の温度を測定する。
【００３５】また、アクセル開度センサ７６はアクセル
ペダル（図外）に取り付けられ、同ペダルの踏込量に応
じてエンジン１において要求する仕事量の基となる検出
信号を出力する。クランク角センサ７７は、エンジン１
の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に
検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ７０〜
７９は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続さ
れている。
【００３６】図２に示すように、ＥＣＵ８０は中央演算
処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及び
運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップ
ＲＡＭ８４、タイマカウンタ８５等と、Ａ／Ｄ変換器を
含む入力ポート８６と、出力ポート８７とが、双方向性
バス８８により接続されて構成される論理演算回路を備
える。
【００３７】ＥＣＵ８０は、前記各種センサの検出信号
を入力ポート８６を介して入力し、これら信号に基づい
てＥＣＵ８０に有するＣＰＵ８１において、ＲＯＭ８２
に記憶されているプログラムから、エンジン１の燃料噴
射等についての基本制御を行う他、還元剤（還元剤とし
て機能する燃料）添加に係る燃料噴射の供給量の決定や
添加時期等に関する還元剤（燃料）添加制御等、エンジ
ン１の運転状態に関係する各種制御を行う。
【００３８】尚、燃料噴射弁１３を通じて各気筒に燃料
を供給する燃料供給系１０、排気系４０に備えられたＮ
Ｏｘ触媒４２ｂ、及びこれら燃料供給系１０やＮＯｘ触
媒４２ｂの機能を制御するＥＣＵ８０等は、併せて本実
施の形態に係るエンジン１の排気浄化装置を構成する。
前記燃料添加制御等は、当該制御に関する指令信号を出
力するＥＣＵ８０を含め、この排気浄化装置を構成する
各種部材の作動を通じて実施される。
【００３９】次に、以上説明したエンジン１の構成要素
のうち、排気系４０に設けられた触媒ケーシング４２に
ついて、その構成及び機能を説明する。
【００４０】図３は、図１に示した触媒ケーシング４２
を、その内部構造の一部と共に拡大して示す断面図であ
る。触媒ケーシング４２は、駆体となるパティキュレー
トフィルタ４１と、このパティキュレートフィルタ４１
上に担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４２ｂからなる。
【００４１】ＮＯｘ触媒４２ｂは、例えばアルミナ（Ａ
Ｌ2Ｏ3）を主材料とした担体とし、この担体の表面にＮ
Ｏｘ吸蔵剤として機能する、例えばカリウム（Ｋ）、ナ
トリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃ
ｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシ
ウム（Ｃａ）、のようなアルカリ土類金属、あるいはイ
ットリウム（Ｙ）のような希土類と、酸化触媒（貴金属
触媒）として機能する、例えば白金（Ｐｔ）のような貴
金属とが担持されることによって構成される。
【００４２】ＮＯｘ吸蔵剤は、排気ガス中の酸素濃度が
高い状態ではＮＯｘを保持し、排気ガス中の酸素濃度が
低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排
気ガス中にＮＯｘが放出された時、排気ガス中にＨＣや
ＣＯ等が存在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣ
Ｏの酸化反応を促すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣや
ＣＯを還元成分とする酸化還元反応が両者間で起こる。
すなわち、ＨＣやＣＯはＣＯ2やＨ2Ｏに酸化され、ＮＯ
ｘはＮ2に還元される。
【００４３】また、ＮＯｘ触媒４２ｂを構成している貴
金属触媒はＨＣの酸化を促して、ＨＣの酸化反応熱によ
り床温を昇温する。
【００４４】また、ＮＯｘ吸蔵剤は排気ガス中の酸素濃
度が高い状態である時にでも所定の限界量のＮＯｘを保
持すると、それ以上ＮＯｘを保持しなくなる。エンジン
１では、触媒ケーシング４２内に収容されたＮＯｘ触媒
４２ｂのＮＯｘ保持量が限界に達する前に、排気通路の
触媒ケーシング４２上流に還元剤を添加供給すること
で、ＮＯｘ触媒４２ｂを活性化して保持されたＮＯｘを
還元浄化し、ＮＯｘ触媒４２ｂのＮＯｘ保持能力を回復
させるといった制御を所定のインターバルで繰り返す。
【００４５】パティキュレートフィルタ４１は、図３に
示すように、一側の端部が栓４５により閉塞された第１
排気通路４４ａと、他側の端部が栓４５により閉塞され
た第２排気通路４４ｂとが隔壁４３を介して交互に且つ
ハニカム状に配置された、多孔質の基材からなるウォー
ルフロー型のフィルタである。尚、パティキュレートフ
ィルタ４１の基材としてはコージェライト等を例示する
ことができる。
【００４６】前記パティキュレートフィルタ４１を構成
する隔壁４３は、その駆体に細孔を有しており、この細
孔を通過して第１排気通路４４ａより第２排気通路４４
ｂへ排気が流入する。この排気が隔壁４３を通過する際
に、排気中に含まれるＰＭは、隔壁４３により濾過さ
れ、第２排気通路４４ｂへはＰＭを含まない排気が流入
する。
【００４７】パティキュレートフィルタ４１は、その形
態についてはどの個体も同一形状を保つように成形され
ている。しかし、駆体内部に形成された細孔は、パティ
キュレートフィルタ４１の基材を作成する際に形成され
るものである。つまりは、基材を作成する際に発泡剤添
加等の空隙形成手段により、不作為的に細孔となる空隙
が形成される。これにより、その基材の気体透過性能は
全ての部材において必ずしも同一にはならない。故にパ
ティキュレートフィルタとして形成された後の該パティ
キュレートフィルタ４１の気体透過性能に誤差が生じる
こととなり、一般にこの製造時の気体透過性能の誤差は
圧力損失に換算して約０．３Ｍｐａ程度あるものであ
る。したがって図４に示すように、パティキュレートフ
ィルタ４１による排気の圧力損失である初期圧力損失に
は約０．３Ｍｐａ程度の誤差が発生する。
【００４８】また、パティキュレートフィルタ４１は、
その表面にＰＭが堆積することにより、その気体透過性
能が悪化し、エンジン１からパティキュレートフィルタ
４１までの排気通路内の圧力が上昇する、すなわちパテ
ィキュレートフィルタ４１の圧力損失が大きくなる。よ
って排気通路内に設けられた圧力センサ７５等の圧力損
失検出手段により所定の圧力まで上昇した段階でフィル
タ浄化を行い、パティキュレートフィルタ４１に堆積し
たＰＭを除去して圧力損失を低下させる必要がある。
【００４９】パティキュレートフィルタ４１上に堆積し
たＰＭを除去する方法としては、パティキュレートフィ
ルタ４１周辺を酸化雰囲気にする。燃料添加ノズル１７
より排気通路内に燃料噴射を行い、パティキュレートフ
ィルタ４１に所定量の燃料添加を行うことにより、前記
ＮＯｘ触媒が活性化されて昇温すると共に活性酸素が放
出される。この活性酸素によりＰＭは酸化せしめられて
消滅する。
【００５０】前述のようにＰＭを浄化する際には燃料添
加を行うが、この燃料の添加量は、図４に示すように、
予め定められた圧力損失が発生した際（ＰＭ再生開始差
圧ａ’’）に堆積しているＰＭと反応する所定量とな
る。しかし、パティキュレートフィルタ４１の初期圧力
損失には誤差（ｂ〜ｃ）があるため、パティキュレート
フィルタ４１の圧力損失が所定値になるまでのＰＭの堆
積量はその誤差に比例して変化する（ｂ’〜ｃ’）。よ
って、所定量添加された燃料に対して反応するＰＭの堆
積量に過不足が生じ、未浄化のＰＭが発生したり、未反
応の燃料がそのまま排気として放出され、ＰＭ再生時の
エミッションが悪化する。
【００５１】よって、所定の燃料量で浄化されるＰＭの
堆積量を求め、このＰＭの堆積量によって発生する圧力
損失差を求める。そしてこの求めた圧力損失差と初期圧
力損失との和をＰＭ再生開始差圧（ｂ’’〜ｃ’’）と
して、該ＰＭ再生開始差圧になった時に所定量の燃料添
加を行う。以上から、燃料添加を行った際に過不足無く
ＰＭ再生制御を行うことができる。
【００５２】前記ＰＭ再生制御を行うにあたり、前提と
して初期圧力損失を求めている。一般にパティキュレー
トフィルタは、その初期状態から走行距離で１００ｋｍ
位迄の間では、ＰＭ再生制御を行うことにより、堆積し
たＰＭを殆ど浄化可能であると共に、その排気圧力損失
も初期状態に復帰させることが可能である。よって初期
圧力損失検出手段として、図５に示すように所定の期間
内（走行距離で１００ｋｍ以内）で燃料添加を行ってパ
ティキュレートフィルタ４１の圧力損失を初期状態にす
る。この初期状態に戻すと共にパティキュレートフィル
タ４１上流及び下流での排気通路内圧力を測定し、この
測定を１回以上行って、この値より初期圧力損失を検出
する。
【００５３】また、初期圧力損失を検出する際には、圧
力測定時の温度状態により測定結果が変化する。よって
排気温度センサ７８で測定した排気温度より、圧力損失
測定結果を一定の温度、例えば３００℃の時に示す圧力
値に補正して算出することにより精度の高い初期圧力損
失を検出することが可能となる。
【００５４】以上の初期圧力損失を求めるための初期学
習制御を図６に示すフローチャートにより説明する。
【００５５】先ず、Ｓ６０１で初期圧力損失を検出する
ための初期学習が行われているかどうかを判断する。初
期学習が終わっていないと判断されればＳ６０２へ進
む。
【００５６】Ｓ６０２ではエンジン１が定常状態になっ
ていることを確認することを目的として、エンジン冷却
水温が所定値ａまで上昇しているかどうかを判断する。
ここで所定値ａ以上ならＳ６０３へ進み、所定値ａ以下
ならば所定値より上になるまで本ステップを繰り返す。
【００５７】Ｓ６０３ではＰＭ再生を行うための燃料を
添加する。この時添加量としてはパティキュレートフィ
ルタ４１に堆積されるＰＭの最大量を浄化可能な量とす
る。燃料添加を行った後にＳ６０４へ進む。
【００５８】Ｓ６０４ではＰＭ再生後から、圧力測定を
行うまでの間にパティキュレートフィルタ４１にＰＭが
堆積しているかどうかを判断する。ここで判断の基準と
してはＰＭ再生後の走行距離が所定値ｂ以下であるかど
うかで判断する。走行距離が所定値ｂ以上であれば、Ｓ
６０２へ戻り同様のステップを繰り返す。走行距離が所
定値ｂより短いのであれば次のステップへ進む。
【００５９】Ｓ６０５〜Ｓ６０７ではエンジン１が定常
走行状態であるかどうかを判断する。Ｓ６０５ではエア
フローメータ７２より流入空気量の変化量を判断する。
この時、流入空気の変化量が所定値ｃより大きいのであ
ればＳ６０４へ戻る。Ｓ６０６では排気温度センサ７８
よりフィルタ床温度である触媒床温度が所定値ｄ以上で
あるかどうかを判断する。ここで所定値ｄより低いので
あればＳ６０４へ戻る。Ｓ６０７では触媒床温の温度変
化が所定値ｅより下であるかどうかを判断する。ここで
所定値ｅ以上であればＳ６０４へ戻る。温度変化が所定
値ｅより小さいのであればＳ６０８へ進む。
【００６０】Ｓ６０８では圧力センサ７５により初期圧
力損失を測定すると共に、ここで測定した初期圧津力損
失値を、排気温度が３００℃の場合の初期圧力損失に補
正してバックアップＲＡＭ８４に記憶する。次にＳ６０
９で初期学習が終わったことを確認した後に本チャート
を終了する。
【００６１】尚、Ｓ６０５〜Ｓ６０７においては、何れ
もエンジン１が定常走行状態であるかどうかを判断した
ものであり、この各ステップの順序については特に言及
しない。以上より、初期圧力損失を求めると共にフィル
タ浄化性能を向上させることが可能となる。
【００６２】本実施の形態では、予め所定の添加燃料量
を定めた後に初期圧力損失を求めて、定められた燃料量
で浄化可能なＰＭ量がパティキュレートフィルタ４１に
積層された時点での圧力損失値をＰＭ再生開始圧力差圧
としてＰＭ再生を行った。この他にも予めＰＭ再生開始
圧力差圧を定めておくと共に初期圧量損失値を算出し、
このＰＭ再生開始圧力差圧と初期圧力損失の差圧の発生
源となるＰＭの堆積量に即した燃料添加量を添加する方
法等がある。
【００６３】また、本実施の形態では初期圧力損失を求
めることを目的としてＰＭ再生制御を１回行ったもので
あるが、実際にはこれに限るものではなく、所定の期間
内であるならば、この期間内にＰＭ再生制御を複数回実
行し、その結果から平均的な値を算出して初期圧力損失
としても良い。
【００６４】
【発明の効果】本発明により、フィルタ各個体での個別
の値である初期圧力損失を測定可能となり、この初期圧
力損失を測定したことにより、ＰＭ堆積量検出の精度を
向上させることが可能になる。よってＰＭ堆積量検出の
精度が向上したことにより、ＰＭ浄化の効率が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態に係るディーゼルエンジンシ
ステムを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態に係る、ＥＣＵ周りの構成概念
図。
【図３】同実施の形態に係る、触媒ケーシングの断面概
念図。
【図４】同実施の形態に係る、触媒の圧力損失とＰＭの
体制量及び燃料添加量との関係を示すグラフ。
【図５】同実施の形態に係る、触媒の圧力損失と、走行
距離との関係を示すグラフ。
【図６】同実施の形態に係る、フィルタの初期圧力損失
学習制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ エンジン １０ 燃料供給系 １１ サプライポンプ １２ コモンレール １３ 燃料噴射弁 １４ 遮断弁 １７ 燃料添加ノズル ２０ 燃焼室 ３０ 吸気系 ３１ インタークーラ ３２ スロットル弁 ４０ 排気系 ４０ａ 排気集合管 ４０ｂ 排気通路 ４０ｃ 排気通路 ４２ 触媒ケーシング ４１ パティキュレートフィルタ触媒 ４２ｂ ＮＯｘ触媒 ４３ 隔壁 ４４ａ 第１排気通路 ４４ｂ 第２排気通路 ４５ 栓 ５０ ターボチャージャ ５１ シャフト ５２ タービンホイール ５３ コンプレッサ ６０ ＥＧＲ通路 ６１ ＥＧＲ弁 ６２ ＥＧＲクーラ ７０ レール圧センサ ７１ 燃圧センサ ７２ エアフローメータ ７３ 酸素濃度センサ ７４ 触媒温度センサ ７５ 圧力センサ ７６ アクセル開度センサ ７７ クランク角センサ ７８ 排気温度センサ ８０ 電子制御装置（ＥＣＵ） ８１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ） ８２ 読み出し専用メモリ（ＲＯＭ） ８３ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） ８４ バックアップＲＡＭ ８５ タイマカウンタ ８６ 入力ポート ８７ 出力ポート ８８ 双方向バス Ｐ１ 機関燃料通路 Ｐ２ 燃料通路
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ａ Ｃ (72)発明者 林 孝太郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石山 忍 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 曲田 尚史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小林 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大羽 孝宏 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 根上 秋彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G090 AA02 BA01 CA01 CB02 DA04 DA09 EA05 4D058 JA32 JB06 JB22 MA11 MA53 PA04 SA08 TA06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の排気通路中に設けられて排気中
    の微粒子を捕集するフィルタと、 前記フィルタで発生する圧力損失を検出する圧力損失検
    出手段と、 前記圧力損失検出手段によりフィルタの個体差である初
    期圧力損失を検出する初期圧力損失検出手段と、 前記初期圧力損失検出手段により検出された初期圧力損
    失の値に基づいて前記フィルタに捕集された微粒子の浄
    化を行うフィルタ浄化手段と、を備えた内燃機関の排気
    浄化装置。
  2. 【請求項２】前記フィルタ浄化手段は、内燃機関の排気
    通路内に燃料を添加する燃料添加手段であることを特徴
    とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】前記圧力損失検出手段は、フィルタの上流
    側若しくは下流側の少なくとも何れか一側に設けられて
    排気通路内の圧力を測定する圧力測定手段であることを
    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。
  4. 【請求項４】前記初期圧力損失検出手段は、所定の期間
    内に１回以上フィルタ浄化を行う前記フィルタ浄化手段
    と、このフィルタ浄化手段による浄化を行うと同時か若
    しくはその後にフィルタの圧力損失を検出する前記圧力
    損失検出手段とを備え、この圧力損失検出手段によって
    検出した圧力損失に基づいて初期圧力損失を算出するこ
    とを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
  5. 【請求項５】内燃機関で発生する微粒子を捕集するため
    に、排気通路中に設けられたフィルタを浄化する条件と
    して、このフィルタの上流排気通路内部の圧力が所定の
    値に到達しているかどうかを調べる際に、予め該フィル
    タの初期圧力損失を求め、この初期圧力損失の値に基づ
    いて排気通路内部の圧力の上昇値を測定し、この測定値
    が所定の値以上ならばフィルタ浄化を行う内燃機関の排
    気浄化方法。
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