JP2007132306A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】差圧測定よりも感度及び応答性に優れたＤＰＦのＰＭ堆積量判定手段を有した排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気系３０に備えられるＤＰＦ３３を有した排気ガス浄化装置１０１・１０２・１０３であって、排気音圧を測定する１又は複数の音圧測定手段８Ｆ・８Ｒと、測定された該排気音圧からＰＭ堆積量を算出する演算手段１０とを具備し、前記ＤＰＦ３３の上流側に排気温度測定手段３６及び排気ガス昇温手段３４を配設し、前記演算手段１０によって算出されたＰＭ堆積量が予め設定された既定値よりも高く、且つ、排気温度測定手段３６によって測定された排気ガス温度が該ＤＰＦ３３の再生可能温度域下限以下の場合に、該排気ガス昇温手段３４を作動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガス中の微粒子を捕集するパーティキュレートフィルタを有し、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気系に備えられる、排気ガス浄化装置の技術に関する。

従来から、内燃機関の排気系には、排気ガス中の微粒子（以下、ＰＭという。）を捕集、除去するためのパーティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという。）が備えられている。そして、該ＤＰＦのＰＭ堆積量の判定方法には、ＤＰＦ前後の差圧を測定する方法（例えば、特許文献１参照。）や、前もって判明しているエンジンのＰＭ排出量マップとエンジン運転履歴から算出する方法（例えば、特許文献２参照。）等が公知となっており、このような測定結果に従って、堆積したＰＭを除去する「ＤＰＦ再生」を行なっている。
特開平７−１８９６５４号公報 特開２００２−９７９３０号公報

しかし、ＤＰＦ前後の差圧を測定する場合、エンジンの運転状況、例えばエンジン負荷や回転数等によって差圧が変動するため、該運転状況に応じてＰＭ堆積量判定のしきい値を変更する必要があった。そのため、エンジン回転数・負荷・背圧・ＤＰＦ前後差圧等を測定する手段が別途必要となっていた。また、差圧が安定するまでには時間がかかる、即ち、ＰＭ堆積量の測定を実施するのに時間がかかるため、運転状況の変化に応じた最適なＰＭ堆積量の測定を行なうことが出来なかった。
そこで、本発明の課題は、差圧測定よりも感度及び応答性に優れたＤＰＦのＰＭ堆積量測定手段を有した排気ガス浄化装置を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、内燃機関の排気系に備えられるＤＰＦを有した排気ガス浄化装置であって、排気音圧を測定する１又は複数の音圧測定手段と、測定された該排気音圧からＰＭ堆積量を算出する演算手段とを具備したものである。

請求項２においては、前記ＤＰＦの上流側に排気温度測定手段及び排気ガス昇温手段を配設し、前記演算手段によって算出されたＰＭ堆積量が予め設定された既定値よりも高く、且つ、排気温度測定手段によって測定された排気ガス温度が該ＤＰＦの再生可能温度域下限以下の場合に、該排気ガス昇温手段を作動させるものである。

請求項３においては、内燃機関の運転状況に応じた前記ＤＰＦ上流側の音圧マップを記憶する記憶手段を具備し、前記ＤＰＦの上流側に１の前記音圧測定手段を配設し、前記演算手段により、該音圧測定手段によって測定された排気音圧と該音圧マップからＰＭ堆積量を演算するものである。

請求項４においては、内燃機関の運転状況に応じた前記ＤＰＦ下流側の音圧マップを記憶する記憶手段を具備し、前記ＤＰＦの下流側に１の前記音圧測定手段を配設し、前記演算手段により、該音圧測定手段によって測定された排気音圧と該音圧マップからＰＭ堆積量を演算するものである。

請求項５においては、音圧測定手段の測定可能周波数の全域、若しくは一部周波数帯域の排気音圧を測定することを特徴する請求項１乃至請求項４に記載の排気ガス浄化装置ものである。

請求項６においては、前記音圧測定手段によって、複数の周波数帯域において排気音圧を測定し、前記演算手段が、測定された複数の周波数帯域の排気音圧からＰＭ堆積量を算出するものである。

請求項７においては、内燃機関の回転数に応じて、前記音圧測定手段により測定する排気音圧の周波数帯域を変更するものである。

請求項８においては、排気ガス温度に応じて、前記音圧測定手段により測定する排気音圧の周波数帯域を変更するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、従来までの差圧を測定する場合と比べて、排気音圧の測定は測定感度が良く、応答性も速い。そのため、ＰＭ堆積量の判定を瞬時に行なうことができる。また、トランジェント運転中であっても、ＰＭ堆積量の判定が可能である。

請求項２においては、応答性に優れた排気音圧の測定結果によりＰＭ堆積量を判定して、頻繁に排気ガス昇温手段を作動させることが可能となり、その結果燃費の悪化を防止することができる。

請求項３においては、１つの音圧測定手段を配設することにより、ＤＰＦのＰＭ堆積量を認識することができるため、製造コストを低減することができる。

請求項４においては、１つの音圧測定手段を配設することにより、ＤＰＦのＰＭ堆積量を認識することができるため、製造コストを低減することができる。

請求項５においては、回転数の影響による補正を行なうことなく、音圧測定の精度を向上させることができる。

請求項６においては、高精度な音圧測定を行なうことができる。

請求項７においては、高精度な音圧測定を行なうことができる。

請求項８においては、高精度な音圧測定を行なうことができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の排気ガス浄化装置１０１の第１の実施例を示す模式図、図２はＤＰＦ３３の使用時間とＤＰＦ３３前後部音圧差との関係を示した図、図３は本発明の排気ガス浄化装置１０２の第２の実施例を示す模式図、図４は本発明の排気ガス浄化装置１０３の第３の実施例を示す模式図、図５はＤＰＦ３３にＰＭが堆積していない状態のエンジン回転数及びトルクに応じた等音圧線を示した図、図６は測定可能周波数の全域若しくは一部周波数帯域においての測定結果から得られたＤＰＦ３３の使用時間とＤＰＦ３３前後部音圧差との関係を示した図、図７はＤＰＦ３３の使用時間と２種類の周波数で測定したＤＰＦ３３前後部音圧差との関係を示した図である。

本発明の排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気系に備えられるものであり、排気ガス中の微粒子を捕集するＤＰＦ３３を有し、該ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を認識することができる排気ガス浄化装置である。
本実施形態は、トラクタ用のディーゼルエンジン１に搭載される排気ガス浄化装置１０１・１０２・１０３についての説明を行なうものであるが、本発明の排気ガス浄化装置１０１・１０２・１０３が適用されるエンジンは、ディーゼルエンジン１に限定するものではなく、ガスエンジンやガソリンエンジン等であっても良い。また本発明は、自動車や発電機等に搭載されるエンジンに対しても適用可能である。

図１に示すように、ディーゼルエンジン等の内燃機関には、エンジン本体１の一方側（図中下側）に吸気系２０が、他方側（図中上側）に排気系３０がそれぞれ接続されている。
吸気系２０には、吸気配管２１、吸気マニホールド２２及び燃料ポンプ２３等が備えられている。吸気配管２１及び吸気マニホールド２２を経て、エンジン本体１のシリンダ内（吸入工程のシリンダ内）に空気を導入した後、該シリンダの圧縮工程完了時点で燃料ポンプ２３から燃焼室に燃料を圧送することにより、燃焼室での混合気の自己着火燃焼に伴う膨張行程が行われるようになっている。

そして、上記吸気配管２１には、吸気絞り装置２４が備えられている。具体的には、この吸気絞り装置２４は、バタフライバルブと、このバタフライバルブを回動させて吸気配管２１の流路面積を変更するアクチュエータとを備えている（共に図示省略）。尚、この弁機構としては、バタフライバルブに限らずシャッタバルブ等種々のものが適用可能である。
該吸気絞り装置２４によって、前記シリンダへの空気の供給量を調節し、空気と燃料との混合比を調節している。

一方、排気系３０には、排気マニホールド３２及び排気配管３１が備えられている。上記膨張行程後の排気行程において、シリンダから排気マニホールド３２に排出された排気ガスは、排気配管３１を通って、大気に放出されるようになっている。
該排気配管３１には、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集するためのＤＰＦ３３や排気ガスを加熱するための排気ガス昇温手段３４が備えられている。ＤＰＦ３３は、ケーシング内にフィルタ本体が収容されて成っており、該フィルタ本体は、ろ過性能を有する隔壁で区画された多数のセルを有するハニカム構造で構成されている。

具体的には、例えば上記の一部のセルでは一方の端部が、他のセルでは他方の端部がそれぞれ封鎖されており、セル間を排気ガスが透過する際にＰＭが捕集される構成となっている。該フィルタ本体を構成する材料には、耐熱性・耐酸化性・耐熱衝撃性を有するものが適しており、例えば多孔質コージェライトセラミックス、炭化珪素、アルミナ、ムライト、窒化珪素、焼結合金等が適用可能である。
また、該フィルタ本体には、白金等の酸化触媒が担持されている。そして、排気ガス温度が所定温度（例えば、約３００℃、以下「再生可能温度域下限」という。）を超えた状況において、化学反応が行なわれて、即ち、ＰＭが酸化除去されて、ＤＰＦ３３の機能が再生されるようになっている。

そして、この排気系３０の特徴として、図１に示すように、ＤＰＦ３３には音圧センサ（音圧測定手段）８Ｆ・８Ｒが配設されている。詳しくは、該音圧センサ８Ｆ・８Ｒは、マイク等によって構成されるものであり、ＤＰＦ３３の内部や、排気配管３１内側のＤＰＦ３３の上流側や下流側に配設されて、ＤＰＦ３３の内部や、排気配管３１内側のＤＰＦ３３の上流側や下流側の排気音圧（排気音の大きさ若しくは音量）を測定するものである。

前記排気配管３１におけるＤＰＦ３３の上流側には排気ガス昇温手段（排気ガス加熱手段）３４が備えられている。排気ガス昇温手段３４は、電気ヒータ等によって構成されており、図示しない発電機（オルタネータ）から電力を受けて発熱し、排気配管３１を流れる排気ガスを加熱可能になっている。具体的には、排気配管３１を過熱することによって排気ガスを間接的に加熱する構成であっても良いし、排気配管３１内部にヒータ線を配置して排気ガスを直接的に過熱する構成であっても良い。尚、この排気ガス昇温手段３４としては火炎バーナーを適用しても良い。

上記排気ガス昇温手段３４には、排気ガス温度を測定するための排気温度測定センサ（排気温度測定手段）３６が配設されている。排気温度測定センサ３６は、排気ガス昇温手段３４の内部に配置されていても良いし、上記ＤＰＦ３３の直上流側の排気配管３１内に取り付けられても良い。
該排気温度測定センサ３６により、排気ガスの温度がＤＰＦ３３の前記再生可能温度域下限より高いか低いかを測定することによって、前記ＤＰＦ３３の再生が行なわれているか否かを認識することができる。

前記音圧センサ８Ｆ・８Ｒ、排気温度測定センサ３６、排気ガス昇温手段３４は、演算手段１０に接続されている。演算手段１０は、音圧センサ８Ｆ・８Ｒから測定された音圧に関する信号を受け取り、該信号及び後述する記憶手段９に記憶されている音圧マップを基に、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算するものである。ここで、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量とは、ＤＰＦ３３の内部に形成されている多数の前記セル（目）に付着しているＰＭの量を言うものである。

演算手段１０は、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量が予め定められた既定値以上であると判断すると、排気温度測定センサ３６から排気ガス温度に関する信号を受け取って、該信号から排気ガスの温度がＤＰＦ３３の前記再生可能温度域下限より高いか否かを判断する。そして、該排気ガスの温度が再生可能温度域下限より低い場合には、排気ガス昇温手段３４を作動させて排気配管３１を流れる排気ガスの温度を上昇させる。

前記記憶手段９は、演算手段１０に接続されており、エンジン回転数やトルクや排気ガス温度に応じた音圧マップのデータが格納されている。ここで、音圧マップとは、該エンジン回転数やトルクや排気ガス温度等のエンジンの運転状況ごとに作成される、排気音圧に対するＤＰＦ３３のＰＭ堆積量の対応表である。換言すると、音圧マップとは、測定された排気音圧からＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を求めるための変換テーブルのことを言う。
前記演算手段１０は、必要に応じて、該記憶手段９から該音圧マップを呼び出して、排気音圧に関する信号からＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算する。

本実施例においては、図１に示すように、ＤＰＦ３３の直前（直上流）の排気配管３１に、前音圧センサ（音圧測定手段）８Ｆを、ＤＰＦ３３の直後（直下流）に後音圧センサ（音圧測定手段）８Ｒを配設しているが、配設箇所は限定するものではない。図１に示す排気ガス浄化装置１０１においては、前音圧センサ８ＦによってＤＰＦ３３直前の排気音圧（音の大きさ：ｄｂ）を測定し、後音圧センサ８ＲによってＤＰＦ３３直後の排気音圧（音の大きさ：ｄｂ）を測定している。そして、該音圧の測定結果は演算手段１０へと送信され、該演算手段１０は、受け取った信号からＤＰＦ３３の前後の音圧差を演算する。

図２に示すように、再生を行なうことなく使用したＤＰＦ３３は、使用時間が増すとともに、ＤＰＦ３３上流側の前音圧センサ８Ｆと下流側の後音圧センサ８Ｒとの音圧差が大きくなってくる。これは、使用時間の経過とともに、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量が増して、ＤＰＦ３３内のフィルタの目が詰まるため、ＤＰＦ３３前方のエンジンから伝わってくる排気音圧がＤＰＦ３３によって妨げられ、ＤＰＦ３３前後の音圧差が拡大することが原因である。
本発明は、このような性質を利用して、排気音圧からＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を求めることを特徴としている。

そして、演算手段１０は、記憶手段９から呼び出した前記音圧マップと、測定された音圧差から、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算し、該ＰＭ堆積量が予め設定された既定値以上であるか否かの判定を行なう。
そして、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量が該既定値以上である場合には、排気温度測定センサ３６によって排気ガスの温度を測定して、排気ガスの温度が前記再生可能温度域下限以下の場合は、排気ガス昇温手段３４を作動させて、排気ガスの温度を上昇させる。これにより、ＤＰＦ３３が排気ガスによって温められ、ＤＰＦ３３の再生が行なわれる。

このように、内燃機関の排気系３０に備えられるＤＰＦ３３を有した排気ガス浄化装置１０１・１０２・１０３であって、排気音圧を測定する１又は複数の音圧測定手段８Ｆ・８Ｒと、測定された該排気音圧からＰＭ堆積量を算出する演算手段１０とを具備したので、従来までの差圧を測定する場合と比べて、排気音圧の測定は測定感度が良く、応答性も速い。そのため、ＰＭ堆積量の判定を瞬時に行なうことができる。また、トランジェント運転中であっても、ＰＭ堆積量の判定が可能である。

また、前記ＤＰＦ３３の上流側に排気温度測定手段３６及び排気ガス昇温手段３４を配設し、前記演算手段１０によって算出されたＰＭ堆積量が予め設定された既定値よりも高く、且つ、排気温度測定手段３６によって測定された排気ガス温度が該ＤＰＦ３３の再生可能温度域下限以下の場合に、該排気ガス昇温手段３４を作動させるので、応答性に優れた排気音圧の測定結果によりＰＭ堆積量を判定して、頻繁に排気ガス昇温手段を作動させることが可能となり、その結果燃費の悪化を防止することができる。

次に、排気ガス浄化装置１０２の第２の実施例について説明する。
図３に示すように、本実施例の排気ガス浄化装置１０２においては、ＤＰＦ３３の前部つまり上流側にのみ前音圧センサ８Ｆを配設する。つまり、実施例１においては、音圧センサ８Ｆ・８Ｆの配設位置は限定していないが、本実施例においては、ＤＰＦ３３の上流側にのみ前音圧センサ８Ｆを配設し、ＤＰＦ３３の上流側での排気音圧変化のみを測定することによって、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を認識している。
これは、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量が増すに従って、エンジンで発生した排気音がＤＰＦ３３で反射し易くなり、ＤＰＦ３３の上流側の排気音圧が変化する性質を利用するものである。

そして、実施例１と同様に、前記演算手段１０は前記記憶手段９に接続されており、該記憶手段９には、予め実験的に測定されたＤＰＦ３３のＰＭ堆積量に応じた前音圧センサ８Ｆ用の音圧マップが記憶されている。本実施例においては、該演算手段１０が、前音圧センサ８Ｆによって測定されたＤＰＦ３３上流側の排気音圧のみから、後述する音圧マップを基にして、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を認識する。

ここで、音圧マップとは、エンジン回転数やトルクや排気ガス温度等のエンジンの運転状況ごとに実験的に作成された、前音圧センサ８Ｆにて測定された排気音圧からＤＰＦ３３のＰＭ堆積量への変換テーブルである。即ち、該演算手段１０は、測定時のエンジン回転数やトルク等から記憶手段９に記憶された最適な音圧マップを選択し、該音圧マップを用いて、前音圧センサ８Ｆにて測定された音圧からＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算するのである。
参考のため、図５に、ＤＰＦ３３にＰＭが堆積していない状態においての、前後音圧センサ８Ｆ・８Ｒによって測定されたエンジン回転数及びトルクに応じた音圧を示す。

演算手段１０は、前音圧センサ８Ｆで測定された排気音圧と該音圧マップからＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算し、該ＰＭ堆積量が既定値以上である場合には、排気温度測定センサ３６によって、排気ガス温度を測定する。そして、排気ガス温度が前記再生可能温度域下限以下の場合は、排気ガス昇温手段３４を作動させて、排気ガスの温度を上昇させる。これによって、排気ガスがＤＰＦ３３の温度を前記再生可能温度域にまで温め、ＤＰＦ３３の再生が行なわれる。

このように、内燃機関の運転状況に応じた前記ＤＰＦ３３上流側の音圧マップを記憶する記憶手段９を具備し、前記ＤＰＦ３３の上流側に１の前記音圧測定手段８Ｆを配設し、前記演算手段１０により、該音圧測定手段８Ｆによって測定された排気音圧と該音圧マップからＰＭ堆積量を演算するので、１つの音圧測定手段８Ｆを配設することにより、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を認識することができるため、製造コストを低減することができる。

次に、排気ガス浄化装置１０３の第３の実施例について説明する。
図４に示すように、本実施例の排気ガス浄化装置１０３においては、ＤＰＦ３３の後部つまり下流側にのみ音圧センサ８Ｒを配設する。つまり、実施例１においては、音圧センサ８Ｆ・８Ｆの配設位置は限定していないが、本実施例においては、ＤＰＦ３３の下流側にのみ後音圧センサ８Ｒを配設し、ＤＰＦ３３の下流側での排気音圧変化のみを測定することによって、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を認識している。
これは、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量が増すに従って、エンジンで発生した排気音がＤＰＦ３３によって遮蔽され易くなるため、ＤＰＦ３３の下流側の排気音圧が変化する性質を利用するものである。

演算手段１０は記憶手段９に接続されており、該記憶手段９には、予め実験的に測定されたＤＰＦ３３のＰＭ堆積量に応じた後音圧センサ８Ｒの音圧マップが記憶されている。そして、演算手段１０は、該音圧マップと、後音圧センサ８Ｒによって測定されたＤＰＦ３３下流側の排気音圧のみから、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算する。
ここで、音圧マップとは、エンジン回転数やトルク等ごとに実験的によって作成された、後音圧センサ８Ｒにて測定された音圧からＤＰＦ３３のＰＭ堆積量への変換テーブルである。即ち、該演算手段１０は、測定時のエンジン回転数やトルクから記憶手段９に記憶された最適な音圧マップを選択し、該音圧マップを用いて、後音圧センサ８Ｒにて測定された排気音圧からＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算するのである。

演算手段１０は、後音圧センサ８Ｒで測定された排気音圧と該音圧マップからＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算し、該ＰＭ堆積量が既定値以上である場合には、排気温度測定センサ３６によって、排気ガス温度を測定する。そして、排気ガス温度が前記所定温度以下の場合は、排気ガス昇温手段３４を作動させて、排気ガスの温度を上昇させる。これによって、排気ガスがＤＰＦ３３の温度を前記再生可能温度域にまで温め、ＤＰＦ３３の再生が行なわれる。

このように、内燃機関の運転状況に応じた前記ＤＰＦ３３下流側の音圧マップを記憶する記憶手段９を具備し、前記ＤＰＦ３３の下流側に１の前記音圧測定手段８Ｒを配設し、前記演算手段１０により、該音圧測定手段８Ｒによって測定された排気音圧と該音圧マップからＰＭ堆積量を演算するので、１つの音圧測定手段８Ｒを配設することにより、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を認識することができるため、製造コストを低減することができる。

次に、本発明の音圧測定で測定する周波数帯域について説明する。
ＤＰＦ３３周辺で測定する周波数は、前記音圧センサ８Ｆ・８Ｒで測定することができる周波数の全域の排気音圧を測定しても良いし、音圧センサ８Ｆ・８Ｒで測定することができる周波数の一部周波数帯域のみの排気音圧を測定しても良いものとする。
即ち、周波数を限定せずに、音圧センサ８Ｆ・８Ｒが検知した全ての排気音圧の振幅を検知しても良いし、音圧とＤＰＦ３３のＰＭ堆積量との相関係数が高い一部の周波数帯域においてのみ、排気音圧を測定する構成であっても良い。相関係数が高い該一部の周波数帯域は、エンジンの運転状況ごとに予め実験的に定めておき、該周波数帯域の範囲は記憶手段９に格納されている。

図６に示すように、測定可能周波数の全域において、排気音圧を測定した場合には、測定された音圧差のばらつきが大きいが、エンジン回転数やトルクの影響を受け難い。そして、一部周波数帯域において排気音圧を測定した場合は、即ちＤＰＦ３３の堆積量との相関関係が低い帯域を除いて排気音圧を測定した場合には、測定された音圧差のばらつきを小さくすることができる。

このように、音圧測定手段８Ｆ・８Ｒの測定可能周波数の全域、若しくは一部周波数帯域の排気音圧を測定するので、回転数の影響による補正を行なうことなく、音圧測定の精度を向上させることができる。

音圧若しくは音圧差の大きさとＤＰＦ３３のＰＭ堆積量との相関係数が高い周波数は、エンジン回転数やトルクによって異なる。一例として、回転数が２４００／ｍｉｎの場合においての、２種類の周波数で排気音圧を測定した結果を、ＤＰＦ３３の使用時間と前後排気音圧差との関係として図７に示す。周波数が１６０Ｈｚの排気音圧差の測定結果においては、ＤＰＦ３３の詰まりが進行するにつれて前後音圧センサ８Ｆ・８Ｒによって測定される前後音圧差は増大していくが、周波数が８０Ｈｚの排気音圧の測定結果においては、前後音圧差がほとんど変化してない。
つまり、回転数が２４００／ｍｉｎの場合には、周波数１６０Ｈｚでの排気音圧差測定によりＤＰＦ３３の正確なＰＭ堆積量を認識することができるが、周波数８０Ｈｚでの排気音圧差測定では音圧差の変化が小さいため、正確なＰＭ堆積量を認識できない可能性がある。

そのため、記憶手段９には、エンジン回転数やトルク等に応じた、ＤＰＦ３３の測定に最適な周波数帯域が記憶されている。詳しくは、記憶手段９に、エンジン回転数やトルク等に応じて、排気音圧若しくは排気音圧差とＤＰＦ３３のＰＭ堆積量との相関係数が高い周波数帯域が記憶されており、音圧センサ８Ｆ・８Ｒは、エンジン回転数やトルク等に応じて、複数の周波数帯域の中から相関係数が高い周波数帯域を選択して、または、組み合わせて、排気音圧若しくは排気音圧差を測定する構成となっている。そして、演算手段１０は、得られた複数の排気音圧若しくは排気音圧差から、前記音圧マップに基いてＰＭ堆積量を演算する構成となっている。

このように、前記音圧測定手段８Ｆ・８Ｒによって、複数の周波数帯域において排気音圧を測定し、前記演算手段１０が、測定された複数の周波数帯域の排気音圧からＰＭ堆積量を算出するので、高精度な音圧測定を行なうことができる。

また、内燃機関の回転数に応じて、前記音圧測定手段８Ｆ・８Ｒにより測定する排気音圧の周波数帯域を変更するので、図７において比較した様に、高精度な音圧測定を行なうことができる。

また、排気ガスの温度によって、排気ガスによって伝播する排気音圧の伝播特性が異なるため、排気音圧若しくは排気音圧差とＤＰＦ３３のＰＭ堆積量の相関係数が高い周波数帯域は、排気ガスの温度によっても異なる。そのため、記憶手段９には、排気ガス温度ごとにも、音圧の大きさとＤＰＦ３３のＰＭ堆積量の相関係数が高い周波数帯域が記憶されている。
そして、排気ガス温度を前記排気温度測定センサ３６によって測定し、音圧センサ８Ｆ・８Ｒ及び演算手段１０は、排気ガスの温度に応じた最適な周波数帯域の排気音圧若しくは排気音圧差を測定して、ＤＰＦ３３のＰＭ堆積量を演算する構成としている。

このように、排気ガス温度に応じて、前記音圧測定手段８Ｆ・８Ｒにより測定する排気音圧の周波数帯域を変更するので、高精度な音圧測定を行なうことができる。

本発明の排気ガス浄化装置１０１の第１の実施例を示す模式図。 ＤＰＦ３３の使用時間とＤＰＦ３３前後部音圧差との関係を示した図。 本発明の排気ガス浄化装置１０２の第２の実施例を示す模式図。 本発明の排気ガス浄化装置１０３の第３の実施例を示す模式図。 ＤＰＦ３３にＰＭが堆積していない状態のエンジン回転数及びトルクに応じた等音圧線を示した図。 測定可能周波数の全域若しくは一部周波数帯域においての測定結果から得られたＤＰＦ３３の使用時間とＤＰＦ３３前後部音圧差との関係を示した図。 ＤＰＦ３３の使用時間と２種類の周波数で測定したＤＰＦ３３前後部音圧差との関係を示した図。

符号の説明

８Ｆ・８Ｒ 音圧測定手段（音圧センサ）
９ 記憶手段
１０ 演算手段
３０ 排気系
３３ ＤＰＦ（パーティキュレートフィルタ）
３４ 排気ガス昇温手段
３６ 排気温度測定手段（排気温度測定センサ）
１０１・１０２・１０３ 排気ガス浄化装置

Claims (8)

1. 内燃機関の排気系に備えられるＤＰＦを有した排気ガス浄化装置であって、
   排気音圧を測定する１又は複数の音圧測定手段と、
   測定された該排気音圧からＰＭ堆積量を算出する演算手段とを具備したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 前記ＤＰＦの上流側に排気温度測定手段及び排気ガス昇温手段を配設し、
   前記演算手段によって算出されたＰＭ堆積量が予め設定された既定値よりも高く、且つ、排気温度測定手段によって測定された排気ガス温度が該ＤＰＦの再生可能温度域下限以下の場合に、該排気ガス昇温手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 内燃機関の運転状況に応じた前記ＤＰＦ上流側の音圧マップを記憶する記憶手段を具備し、
   前記ＤＰＦの上流側に１の前記音圧測定手段を配設し、
   前記演算手段により、該音圧測定手段によって測定された排気音圧と該音圧マップからＰＭ堆積量を演算することを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の排気ガス浄化装置。
4. 内燃機関の運転状況に応じた前記ＤＰＦ下流側の音圧マップを記憶する記憶手段を具備し、
   前記ＤＰＦの下流側に１の前記音圧測定手段を配設し、
   前記演算手段により、該音圧測定手段によって測定された排気音圧と該音圧マップからＰＭ堆積量を演算することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
5. 音圧測定手段の測定可能周波数の全域、若しくは一部周波数帯域の排気音圧を測定することを特徴する請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
6. 前記音圧測定手段によって、複数の周波数帯域において排気音圧を測定し、
   前記演算手段が、測定された複数の周波数帯域の排気音圧からＰＭ堆積量を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
7. 内燃機関の回転数に応じて、前記音圧測定手段により測定する排気音圧の周波数帯域を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
8. 排気ガス温度に応じて、前記音圧測定手段により測定する排気音圧の周波数帯域を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。

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