JP2008190502A - 内燃機関のｐｍ排出量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続的に排気中のパティキュレートを検出することを目的とする。
【解決手段】本発明は、内燃機関の排気通路に設けられて内燃機関から排出される排気中に含まれるＰＭを捕集する排気浄化フィルタと、排気浄化フィルタの上流側に設けられて電極に堆積するＰＭ量を検出する複数のＰＭセンサと、を有し、ＰＭセンサを加熱昇温させて再生させ（Ｓ１０７、Ｓ１１３）、ＰＭセンサを順次再生させて、再生中のＰＭセンサ以外のＰＭセンサの出力に基づき連続して電極に堆積するＰＭ量を検出する（Ｓ１０６、Ｓ１０８）。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関のＰＭ排出量検出装置に関する。

従来から、ディーゼルエンジンは、排気の浄化対策として排気通路にパティキュレート（Particulate Matter；以下「ＰＭ」という）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という）を装着している。ＤＰＦがＰＭを捕集し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこで、ＰＭがある程度堆積したら排気温度を上昇させて、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦを再生する。

ＤＰＦを再生するか否かを判定する技術として、ＤＰＦの上流側に排気中のＰＭを検出するＰＭセンサを設け、このセンサの検出値に基づいてＤＰＦに堆積したＰＭ量を推定することで、ＤＰＦを再生するか否かを判定する技術が公知である（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−６８３１０号公報

しかし前述した従来のＤＰＦ再生装置では、ＰＭセンサが飽和量に達するとＰＭセンサ自体を再生させる必要があり、このＰＭセンサ再生中は排気中のＰＭを検出できなかった。そのため、連続的に排気中のＰＭを検出できないという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、連続的に排気中のＰＭを検出することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

内燃機関（１）の排気通路（２）に設けられて内燃機関（１）から排出される排気中に含まれるＰＭを捕集する排気浄化フィルタ（３）と、前記排気浄化フィルタ（３）の上流側に設けられて電極に堆積するＰＭ量を検出する複数のＰＭセンサ（１１）と、を有し、前記ＰＭセンサ（１１）を加熱昇温させて再生させ（Ｓ１０７、Ｓ１１３、Ｓ２０６）、前記ＰＭセンサ（１１）を順次再生させて、再生中のＰＭセンサ以外のＰＭセンサの出力に基づき連続して排気中のＰＭ量を検出する（Ｓ１０６、Ｓ１０８）。

ＰＭセンサを順次再生させて、再生中のＰＭセンサ以外のＰＭセンサによって排気中のＰＭ量を検出することで、排気中のＰＭを連続して検出できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明による内燃機関のＰＭ排出量連続検出装置の概略図である。

ディーゼルエンジン１は排気通路２を備える。排気通路２にはＤＰＦ３が配設される。ＤＰＦ３は、排気通路２内の排気を多孔質のフィルタ材に通すことで、排気中のＰＭを捕集する。

ＤＰＦ３の上流には、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量を検出（推定）するために、２つのスート（ＳＯＯＴ；ＰＭを構成する煤粒子）センサ１１が配設される。２つのスートセンサ１１のうち上流側のセンサを１１ａ、下流側のセンサを１１ｂとする。なお、以下では発明の理解を容易にするため、必要に応じて２つのスートセンサ１１のうち上流側のスートセンサ１１ａを１ｓｔセンサと、下流側のスートセンサ１１ｂを２ｎｄセンサという。

スートセンサ１１は、電極が交互に配置された絶縁構造となっていて、ＰＭがこの電極に付着・堆積すると導通し、抵抗値が小さくなる特性を有する。したがって、スートセンサ１１の出力値（電流値）Ｉ_SOOTは、電極にＰＭが付着・堆積するとともに増加する。しかし、スートセンサ１１の出力には上限があるため、所定量のＰＭが付着したら、ＤＰＦ３と同様に、電極に付着したＰＭを強制的に燃焼除去して再生させる必要がある。

そこで、スートセンサ１１の電極に付着したＰＭが所定量に達すると、コントローラ１０が、スートセンサ１１に内蔵されたヒータ（ＰＭセンサ再生手段）に電圧を印加してＰＭの燃焼除去、すなわちスートセンサ１１を再生する。

また、コントローラ１０は、スートセンサ１１の出力値Ｉ_SOOTに基づいてＤＰＦ３のＰＭ堆積量を検出し、ＤＰＦ３を再生する。ＤＰＦ３の再生には、排気温度を上昇させるために、通常の燃料噴射の後に再度燃料を噴射するポスト噴射や、噴射タイミングを遅らせる噴射時期リタードを行っている。さらに、コントローラ１０には、ＤＰＦ３の上下流にそれぞれ１つずつ配設された排気温度センサ１２、１３の信号が入力される。コントローラ１０は、排気温度センサ１２，１３からの信号に基づき、ＤＰＦ３のベッド温度を算出し、ＤＰＦ３内で燃焼するＰＭ量を算出している。なお、コントローラ１０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等を備えたマイクロコンピュータで構成される。

ところで、ＤＰＦ３の上流に配設したスートセンサ１１が１つだと、スートセンサ１１の再生中はＤＰＦ３に堆積するＰＭ量を検出できなくなる。そのため、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量の検出精度が悪くなる。

そこで、本発明では、ＤＰＦ３の上流に２つスートセンサ１１ａと１１ｂとを配設し、両センサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させる。これにより、一方のスートセンサ１１ａが再生中であっても、他方のスートセンサ１１ｂでＤＰＦ３のＰＭ堆積量を検出できる。

以下では、ＤＰＦ３の上流に配設した２つのスートセンサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させるスートセンサ再生制御について説明する。

図２は、本発明の第１実施形態によるスートセンサ再生制御を説明するフローチャートである。コントローラ１０は、このルーチンをディーゼルエンジン１の運転中に所定の演算周期（例えば１０ミリ秒）で繰り返し実行する。

ステップＳ１０１において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ冷却フラグが１か０かを判定する。これは、１ｓｔセンサ１１ａの出力に基づいてＤＰＦ堆積量を算出するか否かを判定するためである。なお、１ｓｔセンサ冷却フラグについては後述するが、１ｓｔセンサ１１ａの再生終了後に設けられるヒータ冷却期間中は、１にセットされるフラグである。コントローラ１０は、１ｓｔセンサ冷却フラグが１ならばステップＳ１１２に処理を移行し、０ならばステップＳ１０２に処理を移行する。

ステップＳ１０２において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータがＯＮかＯＦＦかを判定する。ステップＳ１０１と同様に、１ｓｔセンサ１１ａの出力に基づいてＤＰＦ堆積量を算出するか否かを判定するためである。コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータがＯＮであればステップＳ１０９に処理を移行し、ＯＦＦであればステップＳ１０３に処理を移行する。

ステップＳ１０３において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値Ｉ_SOOTが２ｎｄセンサヒータｏｆｆクライテリア（検出上限値近傍の所定値）Ｉ_{SOOT_2ndH_off}を超えたか否かを判定する。２ｎｄセンサヒータｏｆｆクライテリアは、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止するか否かを、１ｓｔセンサ１１ａの出力に基づいて判定するために設定された閾値である。コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値が２ｎｄセンサヒータｏｆｆクライテリアを超えていればステップＳ１０４に処理を移行し、超えていなければステップＳ１０５に処理を移行する。

ステップＳ１０４において、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。

ステップＳ１０５において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値Ｉ_SOOTが１ｓｔセンサ１１ａの上限値（検出上限値）Ｉ_{SOOT_MAX}を超えたか否かを判定する。つまり、１ｓｔセンサ１１ａの再生を開始するか否かを判定する。コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値が上限値を超えていればステップＳ１０７に処理を移行し、超えていなければステップＳ１０６に処理を移行する。

ステップＳ１０６において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの出力に基づいて、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量を推定する。これは、１ｓｔセンサ１１ａの出力値が１ｓｔセンサ１１ａの上限値Ｉ_{SOOT_MAX}を超えていなければ、１ｓｔセンサ１１ａの出力に基づいて、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量を推定できるためである。

ステップＳ１０７において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータに電圧を印加して、１ｓｔセンサ１１ａの再生を開始する。これは、１ｓｔセンサ１１ａの出力値が上限値Ｉ_{SOOT_MAX}を超えていれば、１ｓｔセンサ１１ａに付着・堆積したＰＭを強制的に燃焼除去して、１ｓｔセンサ１１ａを再生させる必要があるためである。

ステップＳ１０８において、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ１１ｂの出力に基づいて、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量を推定する。これは、１ｓｔセンサ１１ａの再生中は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値に基づくＤＰＦ３のＰＭ堆積量の検出ができないためである。

ステップＳ１０９において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの再生が終了したか否かを判定する。コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの再生が終了していれば、ステップＳ１１０に処理を移行する。一方、１ｓｔセンサ１１ａの再生が終了していなければ、ステップＳ１０８に処理を移行し、引き続き２ｎｄセンサ１１ｂの出力に基づいて、ＤＰＦ堆積量を推定する。

ステップＳ１１０において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。

ステップＳ１１１において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ冷却フラグを１にセットする。１ｓｔセンサ冷却フラグは、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加停止後のヒータ冷却期間を考慮したフラグであり、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止されると１にセットされ、電圧の印加を停止してから所定の期間（冷却期間）は１にセットされる。

ステップＳ１１２において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ冷却フラグが１にセットされてから所定時間（冷却期間）が経過したか否かを判定する。コントローラ１０は、冷却フラグが１にセットされてから所定時間が経過していればステップＳ１１３に処理を移行し、経過していなければステップＳ１０８に処理を移行する。

ステップＳ１１３において、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータに電圧を印加して、２ｎｄセンサ１１ｂの再生を開始する。

ステップＳ１１４において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ冷却フラグを０にセットする。

図３は、図２のフローチャートのステップＳ１０６及びＳ１０８で実行されるＤＰＦ３のＰＭ堆積量推定制御について説明する制御ブロック図である。

スートセンサ１１に付着・堆積しているＰＭ量（以下「スートセンサＰＭ付着量」という）を算出するスートセンサＰＭ付着量演算部１０１には、スートセンサ１１の出力値Ｉ_SOOTが入力される。入力されるスートセンサ１１の出力値Ｉ_SOOTは、１ｓｔセンサ１１ａが再生・冷却期間中であれば２ｎｄセンサ１１ｂの出力値であり、再生・冷却期間中でなければ１ｓｔセンサ１１ａの出力値である。

スートセンサＰＭ付着量演算部１０１は、スートセンサＰＭ付着量算出テーブルを参照してスートセンサＰＭ付着量を算出する。

遅延器１０２は、１演算周期だけ信号を遅延させる。遅延器１０２は、前回の処理で算出されたスートセンサＰＭ付着量を算出する。

減算器１０３は、今回の処理で算出されたスートセンサＰＭ付着量から前回の処理で算出されたスートセンサＰＭ付着量を減算する。これにより、演算周期当りのスートセンサＰＭ付着量が求まる。

除算器１０４は、演算周期当りのスートセンサＰＭ付着量を、演算周期当りにスートセンサ１１のセンサ部に流入する排気量で除算する。これにより、演算周期当りのＰＭ濃度が求まる。

乗算器１０５は、演算周期当りのＰＭ濃度と、演算周期当りに排気通路を流れる排気量とを乗算する。これにより、演算周期当りのＰＭ量が求まる。

ＰＭ捕集効率演算部１０６は、ＰＭ捕集効率算出テーブルを参照して、ＤＰＦ３のＰＭ捕集効率を算出する。ＰＭ捕集効率算出テーブルに示すように、ＤＰＦ３のＰＭ捕集効率は、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量によって変動する。詳しくは、ＤＰＦ３の再生終了後からＤＰＦ３に一定量のＰＭが堆積するまでの期間において、ＤＰＦ３の捕集効率は低下する。これは、再生終了後から一定量のＰＭが堆積するまでは、フィルタの目より小さい粒径のＰＭはフィルタをすり抜けるためである。その後、一定量のＰＭが堆積してフィルタの目が埋まってくると、フィルタの目より小さい粒径のＰＭも捕集される。そのため、ＤＰＦ３の捕集効率は回復して略１００％となる。

乗算器１０７は、演算周期当りのＰＭ量と、ＰＭ捕集効率演算部１０８で算出した捕集効率とを乗算する。これにより、演算周期当りにＤＰＦ３に捕集されるＰＭ量が求まる。

減算器１０８は、演算周期当りのＰＭ捕集量から演算周期当りのＰＭ燃焼量を減算する。これにより、演算周期当りにＤＰＦ３に堆積するＰＭ量が求まる。なお、演算周期当りのＰＭ燃焼量の算出には、公知のいかなる方法を適用してもよい。本実施形態では、ＤＰＦ３のベッド温度に基づいて算出している。

加算器１０９は、今回の処理で算出された演算周期当りのＰＭ堆積量と、遅延器１１０によって算出される前回までにＤＰＦ３に堆積したＰＭ量とを加算する。これにより、これまでにエンジン１から排出されたＰＭ量のうち、ＤＰＦ３に堆積したＰＭ量が求まる。

図４は、コントローラ１０で実行される本発明の第１実施形態によるスートセンサ再生制御の処理動作を示すタイムチャートである。ここでは、図２のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。

時刻ｔ１で、１ｓｔセンサ１１ａの出力が開始される（図４（Ａ））。運転時間の経過とともに１ｓｔセンサ１１ａの電極表面に付着するＰＭ量は増加するので、１ｓｔセンサ１１ａの出力も上昇する。

時刻ｔ２で、１ｓｔセンサ１１ａの出力が上限値Ｉ_{SOOT_MAX}に達すると（図４（Ａ）；Ｓ１０５でＹｅｓ）、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータに電圧を印加して、１ｓｔセンサ１１ａの再生を開始する（図４（Ｂ）；Ｓ１０７）。このセンサ再生中は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値に基づくＤＰＦ３のＰＭ堆積量の検出ができない。そこで、１ｓｔセンサ１１ａの再生開始とともに、２ｎｄセンサ１１ｂの出力を開始する（図４（Ｃ）；Ｓ１０８）。

時刻ｔ３で、１ｓｔセンサ１１ａの再生が終了すると（図４（Ａ）；Ｓ１０２でＹｅｓ、Ｓ１０９でＹｅｓ）、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する（図４（Ｂ）；Ｓ１１０）。しかし、電圧の印加を停止した後も、しばらくは内蔵ヒータの余熱によって、電極に付着するＰＭは燃焼除去される。したがって、時刻ｔ３で再生が終了した１ｓｔセンサ１１ａは、所定の冷却期間の経過後、つまり時刻ｔ４から出力を開始する（図４（Ａ））。そして、この１ｓｔセンサの再生終了、つまり１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加の停止から、所定の冷却期間が経過するまでの時刻ｔ３からｔ４の間は、１ｓｔセンサ冷却フラグが１にセットされる（図４（Ｅ）；Ｓ１１１、Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ１１２でＮｏ）。

時刻ｔ４で、冷却期間が経過して再び１ｓｔセンサ１１ａの出力が開始されると（図４（Ａ）；Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ１１２でＹｅｓ）、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータに電圧を印加して、２ｎｄセンサ１１ｂの再生を開始する（図４（Ｄ）；Ｓ１１３）。２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータに電圧が印加されると、１ｓｔセンサ冷却フラグが０に戻される（図４（Ｅ）；Ｓ１１４）。

このように、本実施形態では、１ｓｔセンサ１１ａをメインセンサとして使用し、２ｎｄセンサ１１ｂを１ｓｔセンサの再生・冷却期間中のサブセンサとして使用する。

ここで、本発明では、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量を連続して検出するため、１ｓｔセンサ１１ａの再生開始と同時に２ｎｄセンサ１１ｂの出力を開始する必要がある。したがって、１ｓｔセンサ１１ａの再生開始と同時に２ｎｄセンサ１１ｂの冷却期間が終了するように、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加時間を調整する必要がある。

そこで、本実施形態では、この２ｎｄセンサ１１ｂの冷却期間を考慮して２ｎｄセンサヒータｏｆｆクライテリアＩ_{SOOT_2ndH_off}を設定し、１ｓｔセンサ１１ａの出力が２ｎｄセンサヒータｏｆｆクライテリアに達したとき（時刻ｔ５）に、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。これにより、１ｓｔセンサ１１ａの再生開始と同時に２ｎｄセンサ１１ｂの出力が開始できる。

時刻ｔ５で、１ｓｔセンサ１１ａの出力が２ｎｄセンサヒータｏｆｆクライテリアに達すると（図４（Ａ）；Ｓ１０３でＹｅｓ）、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止される（図４（Ｄ）；Ｓ１０４）。

時刻ｔ６で、再び１ｓｔセンサ１１ａの出力が上限値Ｉ_{SOOT_MAX}に達すると（図４（Ａ）；Ｓ１０５でＹｅｓ）、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータに電圧が印加され１ｓｔセンサの再生が開始されるとともに（図４（Ｂ）；Ｓ１０７）、２ｎｄセンサ１１ｂの出力が開始される（図４（Ｃ）；Ｓ１０８）。

以上説明した本実施形態によれば、ＤＰＦ３の上流に２つスートセンサ１１ａと１１ｂとを配設し、両センサ１１ａと１１ｂとを交互に再生させる。そのため、一方のスートセンサ１１ａが再生中であっても、他方のスートセンサ１１ｂでＤＰＦ３のＰＭ堆積量を検出できる。したがって、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量を連続して検出でき、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量を精度良く検出できる。

また、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量の検出精度を向上させることで、従来よりもＤＰＦ３の再生を開始するＰＭ堆積量の閾値を上げることができる。つまり、従来は検出精度の問題から、ある程度余裕を持ってＤＰＦ３の容量に対して低く設定されていたＤＰＦ３の再生を開始するＰＭ堆積量の閾値を、検出精度の向上によって上げることができる。そのため、再生終了から再生開始までの間隔を延ばすことができ、再生回数を減少させることができる。結果として、ポスト噴射による燃費の悪化やオイル希釈を防止できる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態によるスートセンサ再生制御について説明する。本発明の第２実施形態は、２ｎｄセンサ１１ｂの出力が上限値Ｉ_{SOOT_MAX}に達してから、１ｓｔセンサ１１ａによる出力を開始させる点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点ついて説明する。なお、第２実施形態では上述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図５は、本発明の第２実施形態によるスートセンサ再生制御を説明するフローチャートである。

ステップＳ２０１において、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ冷却フラグが１か０かを判定する。これは、２ｎｄセンサ１１ｂの出力に基づいてＤＰＦ堆積量を算出するか否かを判定するためである。２ｎｄセンサ冷却フラグは、２ｎｄセンサ１１ｂの再生終了後に設けられるヒータ冷却期間中は、１にセットされるフラグである。

ステップＳ１０１からＳ１０４で実行される処理は第１実施形態と同じなので、ここでは説明を省略する。また、同様の理由でステップＳ１０６，Ｓ１０８、Ｓ１１０からＳ１１４で実行される処理についても説明を省略する。

ステップＳ２０２において、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ冷却フラグを１にセットする。２ｎｄセンサ冷却フラグは、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加停止後のヒータ冷却期間を考慮したフラグであり、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止されると１にセットされ、電圧の印加を停止してから所定の期間（冷却期間）は１にセットされる。

ステップＳ２０３において、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ１１ｂの出力値Ｉ_SOOTが１ｓｔセンサヒータｏｆｆクライテリア（検出上限値近傍の所定値）Ｉ_{SOOT_1stH_off}を超えたか否かを判定する。１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止するか否かを判定するためである。

ステップＳ２０４において、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ１１ｂの出力値Ｉ_SOOTが２ｎｄセンサ１１ｂの上限値Ｉ_{SOOT_MAX}を超えたか否かを判定する。２ｎｄセンサ１１ｂの再生を開始するか否かを判定するためである。

ステップＳ２０５において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値Ｉ_SOOTが１ｓｔセンサ１１ａの上限値Ｉ_{SOOT_MAX}を超えたか否かを判定する。１ｓｔセンサ１１ａの再生を開始するか否かを判定するためである。コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値が上限値を超えていればステップＳ２０６に処理を移行する。一方、１ｓｔセンサ１１ａの出力値が上限値を超えていなければステップＳ１０６に処理を移行し、引き続き１ｓｔセンサ１１ｂの出力に基づいてＤＰＦ３のＰＭ堆積量を算出する。

ステップＳ２０６において、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータに電圧を印加して、１ｓｔセンサ１１ａの再生を開始する。

ステップＳ２０７において、コントローラ１０は、２ｎｄセンサ冷却フラグを０に戻す。

図６は、コントローラ１０で実行される本発明の第２実施形態によるスートセンサ再生制御の処理動作を示すタイムチャートである。ここでは、図５のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。

時刻ｔ１で、１ｓｔセンサ１１ａの出力が開始される（図６（Ａ））。運転時間の経過とともに１ｓｔセンサ１１ａの電極表面に付着するＰＭ量は増加するので、１ｓｔセンサ１１ａの出力も上昇する（図６（Ａ））。

時刻ｔ２で、１ｓｔセンサ１１ａの出力が２ｎｄセンサヒータｏｆｆクライテリアＩ_{SOOT_2ndH_off}に達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０３でＹｅｓ）、２ｎｄセンサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｆ）；Ｓ２０２）。

時刻ｔ３で、１ｓｔセンサ１１ａの出力が上限値Ｉ_{SOOT_MAX}に達すると（図６（Ａ）；Ｓ２０１でＹｅｓ、Ｓ２０５でＹｅｓ）、コントローラ１０は、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータに電圧を印加して、１ｓｔセンサ１１ａの再生を開始する（図６（Ｂ）；Ｓ２０６）。このセンサ再生中は、１ｓｔセンサ１１ａの出力値に基づくＤＰＦ３のＰＭ堆積量の検出ができない。そこで、１ｓｔセンサ１１ａの再生開始とともに、２ｎｄセンサ１１ｂの出力を開始する（図６（Ｃ）；Ｓ１０２でＹｅｓ、Ｓ２０３でＮｏ）。また、２ｎｄセンサ冷却フラグを０に戻す（図６（Ｆ）；Ｓ２０７）。

時刻ｔ４で、１ｓｔセンサ１１ａの再生が終了する（図６（Ａ））。第１実施形態では、１ｓｔセンサ１１ａの再生終了とともに、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止していたが、本実施形態では継続する。これは、本実施形態では、１ｓｔセンサ１１ａと２ｎｄセンサ１１ｂとを共にメインセンサとして交互に使用して、両センサ共に上限値Ｉ_{SOOT_MAX}に達した後に再生を開始するためである。したがって、２ｎｄセンサ１１ｂの出力が上限値に達したときに、１ｓｔセンサでの出力が開始できるように、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加時間を調整する必要がある。

そこで、本実施形態では、１ｓｔセンサ１１ａの冷却期間を考慮して１ｓｔセンサヒータｏｆｆクライテリア（所定値）Ｉ_{SOOT_1stH_off}を設定し、２ｎｄセンサ１１ｂの出力が１ｓｔセンサヒータｏｆｆクライテリアに達したとき（時刻ｔ５）に、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加を停止する。これにより、２ｎｄセンサ１１ｂの再生開始と同時に１ｓｔセンサ１１ａの出力が開始できる。

時刻ｔ５で、２ｎｄセンサ１１ｂの出力が１ｓｔセンサヒータｏｆｆクライテリアに達すると（図６（Ｃ）；Ｓ１０２でＹｅｓ、Ｓ２０３でＹｅｓ）、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止される（図６（Ｂ）；Ｓ１１０）。同時に１ｓｔセンサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｅ）；Ｓ１１１）。

時刻ｔ６で、２ｎｄセンサ１１ｂの出力が上限値Ｉ_{SOOT_MAX}に達すると（図６（Ｃ）；Ｓ１０１でＹｅｓ、Ｓ２０４でＹｅｓ）、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータに電圧が印加され２ｎｄセンサ１１ｂの再生が開始され（図６（Ｄ）；Ｓ１１３）、１ｓｔセンサ冷却フラグが０に戻される（図６（Ｅ）；Ｓ１１４）。それに伴って、１ｓｔセンサ１１ａの出力が開始される（図６（Ａ）；Ｓ１０３でＮｏ）。

時刻ｔ７で、１ｓｔセンサ１１ａの出力が２ｎｄセンサヒータｏｆｆクライテリアＩ_{SOOT_2ndH_off}に達すると（図６（Ａ）；Ｓ１０３でＹｅｓ）、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの電圧の印加が停止される（図６（Ｄ）；Ｓ１０４）。同時に２ｎｄセンサ冷却フラグが１にセットされる（図６（Ｆ）；Ｓ２０２）。

時刻ｔ８で、１ｓｔセンサ１１ａの出力が上限値Ｉ_{SOOT_MAX}に達すると（図６（Ａ）；Ｓ２０１でＹｅｓ、Ｓ２０５でＹｅｓ）、１ｓｔセンサ１１ａの内蔵ヒータに電圧が印加され１ｓｔセンサの再生が開始され（図６（Ｂ）；Ｓ２０６）、２ｎｄセンサ冷却フラグが０に戻される（図６（Ｆ）；Ｓ２０７）。それに伴って、２ｎｄセンサ１１ｂの出力が開始される（図６（Ｃ）；Ｓ１０２でＹｅｓ、Ｓ２０３でＮｏ）。

以上説明した本実施形態によれば、１ｓｔセンサ１１ａと２ｎｄセンサ１１ｂとを共にメインセンサとして交互に均等に使用するため、第１実施形態の効果に加えて、各センサの劣化のバラツキを抑えることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、本発明では、ＤＰＦ３の上流にスートセンサ１１を２つ配設したが、素子を２本有したスートセンサをＤＰＦ３の上流に１つ配設してもよい。また、スートセンサ１１を２つ以上使用してもよい。

また、図７に示すように、第１実施形態においては２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの通電量を低減させ、又は図８に示すように、第２実施形態においては、両センサ１１ａ，１１ｂの内蔵ヒータへの通電量を低減させて、再生時間を長くしてもよい。このように、印加電圧を可変とすることで消費電力を低減させることができる。なお、図７は、第１実施形態において、２ｎｄセンサ１１ｂの内蔵ヒータへの通電量を低減させたときのスートセンサ再生制御を説明する図である。図８は、第２実施形態において、両センサ１１ａ，１１ｂの内蔵ヒータへの通電量を低減させたときのスートセンサ再生制御を説明する図である。

さらに、第１実施形態では、常に１ｓｔセンサ１１ａをメインセンサとして、２ｎｄセンサ１１ｂをサブセンサとして使用していたが、走行距離等に応じて１ｓｔセンサをサブセンサとして、２ｎｄセンサ１１ｂをメインセンサとして交互に入れ替えて使用してもよい。これにより、消費電力を低減させつつ、各センサの劣化のバラツキを抑えることができる。

ＤＰＦのＰＭ堆積量検出装置の概略図である。 第１実施形態によるスートセンサ再生制御を説明するフローチャートである。 ＤＰＦ３のＰＭ堆積量推定制御について説明する制御ブロック図である。 第１実施形態によるスートセンサ再生制御の処理動作を示すタイムチャートである。 第２実施形態によるスートセンサ再生制御を説明するフローチャートである。 第２実施形態によるスートセンサ再生制御の処理動作を示すタイムチャートである。 ２ｎｄセンサの通電量を低減させた第１実施形態によるスートセンサ再生制御を説明する図である。 ２ｎｄセンサの通電量を低減させた第２実施形態によるスートセンサ再生制御を説明する図である。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
２ 排気通路
３ ＤＰＦ（排気浄化フィルタ）
１０ コントローラ（ＰＭ量連続検出手段、排気浄化フィルタＰＭ堆積量検出手段）
１１ スートセンサ（ＰＭセンサ）

Claims (11)

1. 内燃機関の排気通路に設けられて内燃機関から排出される排気中に含まれるＰＭを捕集する排気浄化フィルタと、
   前記排気浄化フィルタの上流側に設けられて電極に堆積するＰＭ量を検出する複数のＰＭセンサと、
   を有し、
   前記ＰＭセンサに堆積したＰＭを燃焼除去するＰＭセンサ再生手段と、
   前記ＰＭセンサを順次再生させて、再生中のＰＭセンサ以外のＰＭセンサの出力に基づき連続して排気中のＰＭ量を検出するＰＭ量連続検出手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
2. 前記ＰＭ量連続検出手段は、複数の前記ＰＭセンサのうち、一のＰＭセンサの再生が開始されると、他のＰＭセンサによって排気中のＰＭ量を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
3. 前記ＰＭ量連続検出手段は、前記一のＰＭセンサの再生期間が終了したら、前記他のＰＭセンサの再生を開始する
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
4. 前記ＰＭ量連続検出手段は、前記一のＰＭセンサの検出値が前記ＰＭセンサの検出上限値近傍の所定値になったときに、前記他のＰＭセンサの再生を停止する
   ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
5. 前記再生期間は、前記ＰＭセンサに堆積したＰＭを燃焼除去する期間と燃焼除去後のセンサ冷却期間とを併せた期間である
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
6. 前記ＰＭ量連続検出手段は、前記一のＰＭセンサの検出値が前記ＰＭセンサの検出上限値に達したときに、その一のＰＭセンサの再生を開始する
   ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
7. 前記ＰＭ量連続検出手段は、前記一のＰＭセンサの検出値が前記ＰＭセンサの検出上限値に達したときにその一のＰＭセンサの再生を開始し、前記他のＰＭセンサの検出値がその検出上限値に達したときに当該他のＰＭセンサの再生を開始する
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
8. 前記ＰＭ量連続検出手段は、前記一のＰＭセンサの検出値が前記検出上限値近傍の所定値になったときに前記他のＰＭセンサの再生を停止し、前記他のＰＭセンサの検出値が同じく上限値近傍の所定値になったときに前記一のＰＭセンサの再生を停止する
   ことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
9. 前記ＰＭセンサ再生手段は、電圧の印加によって温度が上昇する前記ＰＭセンサに内蔵されたヒータである
   ことを特徴とする請求項２から８のいずれか１つに記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
10. 前記ヒータに印加する電圧を可変とする
    ことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。
11. 前記ＰＭセンサの検出値に基づいて前記排気浄化フィルタに堆積するＰＭの堆積量を検出する排気浄化フィルタＰＭ堆積量検出手段を有する
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の内燃機関のＰＭ排出量検出装置。

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