JP2013217197A - 差圧検出装置および内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を向上させた差圧検出装置を提供するとともに、それを用いて燃費や出力あるいは排気浄化性能の低下を有効に抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ＤＰＦユニットを通過するガスの通過前後の差圧を検出する差圧センサと、そのガスの通過停止による差圧消失を条件に、差圧センサの検出値に基づいて差圧センサのゼロ点補正値を算出するとともにその算出値を記憶する制御ユニットと、を備えた差圧検出装置であって、制御ユニットは、差圧の消失を条件に、差圧センサの検出値に対応する仮補正値を算出するとともに（ステップＳ１５）、記憶済みのゼロ点補正値に対する仮補正値の偏差が予め設定された正常偏差領域内に入ることを条件に（ステップＳ１７でＹＥＳの場合）、ゼロ点補正値を、仮補正値を基に算出した更新値に更新する（ステップＳ１８）。
【選択図】図２

Description

本発明は、差圧検出装置および内燃機関の排気浄化装置に関し、特に差圧検出時におけるノイズ等の影響を抑えるようにした差圧検出装置とそれを備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。

特定の機能を有するガス処理ユニットの入口側と出口側の圧力の差、すなわち、そのガス処理ユニットの前後差圧を差圧センサによって検出し、その差圧を基にガス処理ユニットやそれを用いる処理系の動作を制御する技術が従前より知られている。

例えば、内燃機関の排気浄化装置において、排出ガス中の粒子状物質の捕集機能を有するＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）等の排出ガス処理ユニットの前後差圧を差圧センサにより検出し、その検出差圧に基づいて排出ガス処理ユニットの目詰まりを抑制するよう再生処理を実行するものが、広く知られている。

この再生処理を実行する従来の差圧検出装置および内燃機関の排気浄化装置としては、例えば圧力センサの温度特性のばらつきや劣化等に対して、そのゼロ点補正値（ゼロ点のオフセット誤差を補正する補正値）を温度区分毎に学習記憶し、内燃機関の運転時のセンサ温度に対応する温度区分毎のゼロ点補正値に基づいて圧力センサの出力値を補正するようにしたものがある。この装置では、過去に実際に検出された圧力センサの出力値に基づいて算出されたゼロ点補正値を学習済みゼロ点補正値とし、現在の圧力センサ温度に対応する温度区分に学習済みゼロ点補正値が記憶されている場合にのみ、補正後出力値に基づいてＤＰＦへ排気微粒子の堆積量を推定して再生制御の要否を判定するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、内燃機関のエンジンブレーキ時の燃料カット中に排気弁を閉弁させてＤＰＦの前後差圧を消失させ、その差圧消失中に差圧センサから出力されるオフセット誤差を相殺可能なオフセット補正値を算出する一方、内燃機関の運転中における差圧センサの検出値が安定している（所定範囲内に収まる）ときのみ、差圧センサの検出値にそのときの温度におけるオフセット補正値を加算して、検出差圧を補正するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４５３４９５５号明細書 特開２００９−２６４２２５号公報

しかしながら、上述のような従来の差圧検出装置および内燃機関の排気浄化装置にあっては、ゼロ点補正を行うための学習処理が差圧検出装置の差圧値に対するノイズ等の影響の有無に関係なく一律に実行されていたため、ゼロ点補正値がばらつき、ＤＰＦ等の排出ガス処理ユニットにおける粒子状物質（パティキュレートマター；以下、ＰＭともいう）の堆積量の推定精度が低下するおそれがあった。

すなわち、ゼロ点補正のための差圧センサの検出差圧に何らかの外乱入力により大きな誤差が生じていても、差圧検出期間中に差圧センサの検出値がある程度安定しているような場合には、その検出値がそのままゼロ点のオフセット誤差として学習され、誤ったゼロ点補正値が算出されてしまうことで、ＰＭ堆積量の推定精度が低下してしまうおそれがあった。なお、ここにいう外乱入力は、例えば差圧を変化させる要因となるアクチュエータ類の状態変化、車体側からの何らかの振動入力、差圧検出系やその電源回路における電気ノイズ等である。

そして、そのようにＰＭ堆積量の推定精度が低下してしまった場合、再生処理の要否等のような作動状態の切替え時期を正確に判定できなくなり、再生処理等を実行する時間間隔（インターバル）が不適当なものとなってしまうことで、燃費や出力あるいは排気浄化性能の低下を招くことが懸念される。

そこで、本発明は、差圧センサの検出値に対するノイズ等の影響を除去可能な補正値算出処理を施すことによって、検出精度を向上させた差圧検出装置を提供するとともに、該差圧検出装置を用いて燃費や出力あるいは排気浄化性能の低下を有効に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供するものである。

本発明に係る差圧検出装置は、上記課題の解決のため、（１）ガス処理ユニットを通過するガスの該通過の前後の差圧を検出する差圧センサと、前記ガスの前記通過の停止による前記差圧の消失を条件に、前記差圧センサの検出値に基づいて前記差圧センサのゼロ点補正値を算出するとともに該算出したゼロ点補正値を記憶する制御ユニットと、を備えた差圧検出装置であって、前記制御ユニットは、前記差圧の消失を条件に、前記差圧センサの検出値に対応する仮補正値を算出するとともに、記憶済みの前記ゼロ点補正値に対する該仮補正値の偏差が予め設定された正常偏差領域内に入ることを条件に、前記ゼロ点補正値を、前記仮補正値を基に算出した更新値に更新することを特徴とする。

したがって、本発明に係る差圧検出装置では、記憶済みのゼロ点補正値に対する仮補正値の偏差が正常偏差領域から外れるときには、ゼロ点補正値が更新されないことになり、差圧センサの検出値に対するノイズ等の影響を除去可能な補正値算出処理が可能になる。その結果、差圧検出装置の差圧検出精度を高めることができる。

本発明の差圧検出装置においては、（２）前記制御ユニットは、前記差圧の消失中における前記差圧センサの検出値と、前記差圧消失条件が成立するときに前記差圧センサにより検出されるべき検出基準値との差から、前記仮補正値を算出するのが好ましい。

この場合、差圧センサの検出値は、ノイズ成分の誤差や検出系の経時劣化による誤差等を含んだ値となり、この差圧センサの検出値と検出基準値との差から算出される仮補正値は、従前のゼロ点補正値に相当するものとなる。したがって、その仮補正値の記憶済みのゼロ点補正値に対する偏差は、ノイズ成分の誤差の大小を的確に表すものとなり、ノイズ成分の誤差の影響が大きいときにはゼロ点補正値が算出されないことになる。

本発明の差圧検出装置においては、（３）前記制御ユニットは、前記偏差が前記正常偏差領域内に入ることを条件に、前記偏差の絶対値を縮小したなまし偏差値を算出し、記憶済みの前記ゼロ点補正値に前記なまし偏差値を加算した値を前記更新値として、前記ゼロ点補正値を更新することが好ましい。

この場合、毎回の偏差の算出を容易にしながらも、なまし偏差値を算出することで、ゼロ点補正値の急な変動を抑制しつつ、ゼロ点補正値を精度良く更新することができる。

上記（３）の構成を有する差圧検出装置においては、（４）前記制御ユニットは、前記偏差の絶対値を一定比率で縮小して前記なまし偏差値を算出するのがよい。

この場合、なまし偏差値の算出自体も容易化できる。

一方、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、（５）上記（１）〜（４）のいずれかの構成を有する差圧検出装置を備え、前記ガス処理ユニットが、内燃機関の排出ガスを通過させる排出ガス処理ユニットで構成される内燃機関の排気浄化装置であって、前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転中であって前記差圧の非消失中であることを条件に、前記差圧検出装置の検出差圧に基づいて前記排出ガス処理ユニットの作動条件を変更することを特徴とするものである。

したがって、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、記憶済みのゼロ点補正値に対する仮補正値の偏差が正常偏差領域から外れるときには、ゼロ点補正値が更新されないことになり、差圧センサの検出値に対するノイズ等の影響を除去可能な補正値算出処理が可能になる。そして、内燃機関の運転中であって差圧の非消失中（差圧消失条件の不成立期間中）は、差圧検出装置の検出差圧に基づいて排出ガス処理ユニットの作動条件が的確に変更されることになる。

また、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、（６）前記排出ガス処理ユニットが、前記排出ガス中の粒子状物質を捕集可能なフィルタ機能と、該捕集した粒子状物質を除去可能な再生機能とを有し、前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転中であって前記差圧の非消失中であることを条件に、前記差圧検出装置の検出差圧に基づいて前記排出ガス処理ユニットの前記再生機能を発揮させるのが好ましい。

この場合、制御ユニットは、内燃機関の運転中であって差圧の非消失中、更新済みのゼロ点補正値を用いた差圧検出装置の検出差圧に基づいて排出ガス処理ユニットの再生の要否の判断を的確に実行させ、好適なインターバルで再生機能を発揮させることができる。

本発明によれば、記憶済みのゼロ点補正値に対する仮補正値の偏差が正常偏差領域から外れるときにはゼロ点補正値を更新しないようにして、差圧センサの検出値に対するノイズ等の影響を除去可能な補正値算出処理を実行するようにしているので、差圧検出精度を高めた差圧検出装置を提供することができる。そして、その差圧検出装置を用いて、ガス処理ユニットの作動条件の切替えの要否を正確に判定することで、燃費の悪化や排気浄化性能の低下を有効に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る差圧検出装置を備えた内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る差圧検出装置のゼロ点補正値の算出処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る差圧検出装置を備えた内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る差圧検出装置を備えた内燃機関の排気浄化装置を示す図であり、本発明を差圧センサ付きの排出ガス処理ユニットを備えた多気筒内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）に適用した場合を例示している。

まず、構成について説明する。

図１に示す本実施形態のエンジン１０は、複数、例えば４つの気筒１１を有している。このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室１２に吸気通路１３を通して空気を吸入させる吸気装置１４と、燃焼室１２内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル１５を有する例えばコモンレール式の燃料噴射装置（全体は図示せず）と、燃焼室１２からの排出ガスを外部に排気させる排気装置１７とが装備されている。また、図示しないが、エンジン１０には、その排気の一部を吸気側に還流させ再循環させるＥＧＲ装置（排気再循環機構）と、排気装置１７内の排気エネルギを利用して吸気装置１４内の空気を圧縮し、エンジン１０の各気筒１１内の燃焼室１２に空気を過給する排気ターボ過給機とが、装備されている。さらに、エンジン１０には、燃焼室１２に吸気通路１３を通して空気を吸入させるときに開弁する吸気弁１８と、燃焼室１２からの排出ガスを排気装置１７側に排出させるときに開弁する排気弁１９とが、それぞれ設けられている。

吸気装置１４は、詳細を図示していないが、吸気マニホールドと、それより上流側の吸気管と、吸気管の上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナと、排気ターボ過給機の吸入空気コンプレッサより下流側の吸気通路内で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラと、新気の吸入流量［ｇ／ｓ］を検出するエアフローメータと、エンジン１０内への吸気流量を調整可能なディーゼルスロットル開度制御アクチュエータとによって構成されている。これらの構成自体は公知のものと同様である。

燃料噴射ノズル１５を有する燃料噴射装置は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプと、この低圧ポンプからの燃料を高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧して吐出する高圧燃料ポンプと、その高圧燃料からの燃料が導入されるコモンレールとを備えている。そして、燃料噴射ノズル１５は、コモンレールを通して供給される燃料を、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）５０からの噴射指令信号に対応するタイミングおよび開度（デューティー比）で燃焼室１２内に噴射するようになっている。

また、燃料噴射ノズル１５は、例えば電磁駆動されるニードル弁で構成され、所定時間毎のパルス状の噴射指令信号に応じてその開度を制御されることによって、噴射指令信号に応じた噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室１２内に噴射・供給することができる。

なお、図１中で、燃焼室１２は、ピストン２１より上方側の各気筒１１の内部に形成されており、ピストン２１の同図中の上下方向への往復運動に伴ってクランク軸２２が回転する。このクランク軸２２の回転角度位置はクランク角センサ２３によって検出され、図示しないアクセルペダルの踏込み率であるアクセル開度は、アクセル開度センサ２４によって検出されるようになっている。

また、吸気弁１８および排気弁１９をクランク軸２２の回転角に応じてそれぞれ開閉動作させるエンジン１０の動弁機構３５には、クランク軸２２の回転に対するエンジン１０の吸気弁１８の開閉時期を変化させることができる吸気側可変バルブタイミング機構（以下、吸気側ＶＶＴという）３６と、クランク軸２２の回転に対するエンジン１０の排気弁１９の開閉時期を変化させることができる排気側可変バルブタイミング機構（以下、排気側ＶＶＴという）３７と、が装着されている。

吸気側ＶＶＴ３６および排気側ＶＶＴ３７は、それぞれ公知のものであり、詳述な構成を説明しないが、例えば排気側ＶＶＴ３７は、公知の排気側のオイルコントロールバルブにより、内部の進角室および遅角室のうち一方にオイルを供給するとともに他方から排出させることで、図示しない排気カムシャフトと一体のベーンロータの相対的な角度位置を変化させ、排気弁１９のバルブタイミングを可変制御するようになっている。また、動弁機構３５には、排気側カムシャフトの回転角度位置信号を出力する排気カムポジションセンサが設けられている。

吸気側ＶＶＴ３６は、排気側ＶＶＴ３７と類似する構成を有しており、これらに対応する吸気側および排気側のオイルコントロールバルブの作動は、それぞれ対応するカムポジションセンサの検出情報等に基づき、ＥＣＵ５０によって制御されるようになっている。

排気装置１７は、図示しない排気マニホールドと、それより下流側の排気通路３１ａを形成する排気管３１と、排気管３１に装着された酸化触媒３２およびそれより下流側のＤＰＦユニット３３（排出ガス処理ユニット）と、を含んで構成されている。

酸化触媒３２は、例えば白金触媒であり、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化させて二酸化窒素(ＮＯ_２)を生成することができる。

ＤＰＦユニット３３は、エンジン１０の排気中に含まれる煤（ＳＯＯＴ）等の粒子状物質（ＰＭという）を捕集するフィルタ機能を有している。また、ＤＰＦユニット３３は、エンジン１０の排気が再生温度範囲内にあるとき、内部に捕集されているＰＭを除去する再生機能を有している。

具体的には、ＤＰＦユニット３３の再生機能は、例えば酸化触媒３２を用いて排出ガス中の未燃燃料を酸化反応させ、ＤＰＦユニット３３を例えば摂氏５００〜６００度程度の高温に昇温させることにより（あるいは更にＤＰＦユニット３３に担持されたＮＯｘ触媒等を用いることにより）、ＤＰＦユニット３３内のＰＭを強制的に酸化除去する機能である。また、ＤＰＦユニット３３に捕集されたＰＭの堆積量が所定量以上になったとき、エンジン１０における燃料噴射条件を変更することで、その再生機能が選択的に発揮されるようになっている。

このＤＰＦユニット３３の再生機能は、後述するＥＣＵ５０（制御ユニット）によりエンジン１０の燃料噴射条件を切替え制御することで、選択的に発揮されるようになっている。燃料噴射条件を切替え制御するとは、ＤＰＦユニット３３に捕集されたＰＭの堆積量が所定量以上になったことを条件に、燃焼室１２内へのポスト噴射を実行させたり、アフタ噴射またはリッチ燃料噴射を実行させたりすることであり、これらのうち少なくとも１つの燃料噴射（以下、単にポスト噴射等という）が実行されることによってエンジン１０の排気温度が高められる。

ここにいうリッチ燃料噴射は、エンジン１０で空燃比を通常よりリッチにした条件での燃料噴射であり、ポスト噴射は、燃料噴射時期をエンジン１０の出力に寄与する時期より後に、例えば膨張行程の後期や排気行程中に実行する燃料噴射であり、アフタ噴射は、メイン噴射の直後に少量の燃料を噴射して完全燃焼させたり排出ガス温度を高めたりするものである。

酸化触媒３２およびＤＰＦユニット３３は、例えばＤＰＦユニット３３内に捕集された粒子状物質(ＰＭ)を、酸化触媒３２で生成された二酸化窒素を利用して、比較的低温の再生温度範囲内で酸化除去（Ｃ＋２ＮＯ_２→ＣＯ_２＋ＮＯ）することができるようになっている。なお、酸化触媒３２およびＤＰＦユニット３３の再生処理方式は、前述したような特定の方式（二酸化窒素による酸化方式）に限定されるものではなく、従来の各種の再生方式を採用できるものであることはいうまでもない。

ＤＰＦユニット３３には、ＤＰＦユニット３３の前後差圧を検出する差圧センサ３４が装着されている。

この差圧センサ３４は、ＤＰＦユニット３３を通過するガスの通過前後の差圧を検出するようになっており、例えばＤＰＦユニット３３の入口側（上流側）のガスの圧力を導入する第１ガス圧力導入管部３４ａおよびＤＰＦユニット３３の出口側（下流側）のガスの圧力を導入する第２ガス圧力導入管部３４ｂと、第１および第２ガス圧力導入管部３４ａ，３４ｂからの上流側および下流側のガス圧力を受圧してこれらの圧力の差である前後差圧を検出するセンサ本体部３４ｃとによって構成されている。この差圧センサ３４は、ＥＣＵ５０と共に、本発明にいう差圧検出装置を構成している。

前述のエンジン１０のポスト噴射等の実行制御、低圧燃料ポンプの通電制御、燃料噴射ノズル１５による燃料噴射制御、ディーゼルスロットル開度制御やＥＧＲ弁の開度制御等は、ＥＣＵ５０により実行されるようになっている。

ＥＣＵ５０は、具体的なハードウェアの構成は図示しないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップ用メモリを含み、さらに、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路と、アクチュエータ類の駆動回路等を有する出力インターフェース回路とを含んで構成されている。

このＥＣＵ５０は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムを実行することにより、各種センサ情報やバックアップメモリに記憶された設定情報等に基づいて、ＤＰＦユニット３３の再生処理に関連する主要な機能として、以下のような複数の機能を発揮するようになっている。

まず、ＥＣＵ５０は、所定時間毎に、差圧センサ３４で検出される差圧を基にＤＰＦユニット３３における再生処理の要否を判定する。そして、ＤＰＦユニット３３における再生処理が必要であると判定したとき、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の再生処理用のポスト噴射等の実行時期および噴射量を算出することで、ＤＰＦユニット３３やそれを用いる排ガス浄化処理系の動作を制御するようになっている。

また、ＥＣＵ５０は、ＤＰＦユニット３３の前後差圧がゼロとなる差圧消失条件が成立すること、すなわち、排ガスの通過停止によるＤＰＦユニット３３の前後差圧の消失を前提条件として、差圧センサ３４の検出値に基づいて差圧センサ３４のゼロ点補正値を算出する補正値算出機能と、そのゼロ点補正値の算出結果をバックアップメモリ内の特定領域（以下、ゼロ点補正値記憶領域という）に記憶保存する記憶処理機能とを発揮するようになっている。

ここにいう差圧消失条件とは、例えばエンジン１０の停止により、排気管３１内のガスの流れが実質的に停止したときに成立する条件である。すなわち、差圧消失条件とは、ＤＰＦユニット３３内を通る排気通路３１ａ中のガスの流れが停止または略停止することで、ＤＰＦユニット３３内を通過するガスの通過抵抗に起因する入口側の排ガス圧力と出口側の排ガス圧力の間の差圧が実質的にゼロとなる条件である。この差圧消失条件は、ゼロ点補正値を算出する処理（詳細は後述する）を実行するための前提条件となる。なお、差圧消失条件は、エンジン１０の燃料供給停止（いわゆる燃料カット制御の実行）中における吸気弁１８の開弁および排気弁１９の閉弁の継続によって、あるいは、エンジン１０の排出ガスのＤＰＦユニット３３への流入を阻止するバルブの作動等によっても、成立させることができる。

ＥＣＵ５０は、また、ＤＰＦユニット３３の前後差圧がゼロとなる差圧消失条件の成立中であってその成立時点から所定時間が経過したときに、差圧センサ３４の検出値に対応するゼロ点補正用の仮補正値を算出するとともに、バックアップメモリに記憶された記憶済みのゼロ点補正値に対するその仮補正値の偏差を算出する機能を有している。

ここにいう仮補正値は、ＤＰＦユニット３３の前後差圧がゼロとなる差圧消失条件の成立中における差圧センサ３４の検出値と、差圧消失条件の成立時点から所定の遅れ時間が経過して差圧消失条件が成立するときに差圧センサ３４によって検出されるべき差圧ゼロ相当値（０ｋＰａ）としての検出基準値との差の値である。

さらに、ＥＣＵ５０は、記憶済みのゼロ点補正値に対するその仮補正値の偏差（以下、補正値偏差ともいう）が予め設定された正常偏差領域に相当する所定範囲内に入ることを条件に、ゼロ点補正値記憶領域のゼロ点補正値を、その仮補正値を基に算出した最新の値に更新するようになっている。

このゼロ点補正値の更新値は、例えば前回算出された０点補正値（以下、補正値前回値という）と今回算出した仮補正値との差をなまし処理した上で補正値前回値に加えることで算出される。

また、補正値偏差が正常偏差領域に相当する所定範囲内に入るか否かの判定は、差圧センサ３４の検出値がノイズ等の影響で一時的に大きく変化したような異常値がゼロ点補正に影響しないようにするためのものであり、差圧センサ３４の検出値の変化が許容範囲内であるか否かを判定するものである。すなわち、この判定処理は、後述する補正値算出ディレイによりアクチュエータ類の作動遅れその他の機械的な大きな差圧変動要因を除くことに加えて実行され、機械的な大きな差圧変動要因のみならず電気的なノイズ等の影響をも除去可能な補正値算出処理を実行可能にするものである。

ＥＣＵ５０は、さらに、前述の補正値偏差が正常偏差領域内に入ることを条件に、その補正値偏差の絶対値を一定比率（例えば、１／１０）で縮小したなまし偏差値を算出し、記憶済みのゼロ点補正値にそのなまし偏差値を加算した値を更新値として、ゼロ点補正値を更新するようになっている。

また、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転中であってＤＰＦユニット３３の前後差圧の非消失中であること、すなわち、差圧消失条件が成立しないことを条件に、差圧センサ３４を含む差圧検出装置の検出差圧に基づいて、ＤＰＦユニット３３の作動条件である再生処理の有無を変更し、ＤＰＦユニット３３の再生機能を選択的に発揮させることができるようになっている。

なお、ＥＣＵ５０は、差圧センサ３４の検出差圧を基に前述の仮補正値や補正値偏差、ゼロ点補正値等を算出するとき、それらの算出値の算出に用いた検出差圧値の検出時のセンサ温度に関連付けてバックアップメモリ内の特定領域に記憶するものであってもよい。また、ＥＣＵ５０は、そのセンサ温度の変動範囲を複数の温度領域に区分し、算出値の算出に用いた検出差圧値の検出時のセンサ温度の属する温度区分とその算出値を関連付けて記憶させ、ゼロ点補正値をその差圧検出時の温度や温度区分に応じて補正するものであってもよい。

ＥＣＵ５０の入力インターフェース回路には、クランク角センサ２３およびアクセル開度センサ２４の他、エアフローメータ、燃料圧力センサ、エンジン１０を搭載した車両の走行速度または車輪回転速度を検出する車速センサ、エンジン１０の冷却水温度を検出する水温センサ、エンジン１０の吸気管内圧力である過給圧を検出する過給圧センサ等のセンサ群が接続されている。

そして、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従い、例えばクランク角センサ２３からのクランク角信号と、圧縮行程から膨張行程に移行する気筒を判別可能な気筒判別信号（例えばパルサの欠歯位置に対応する信号等）とを取り込むとともに、アクセル開度センサ２４からのアクセル開度信号を取り込んで、エンジン回転速度や負荷を把握するとともに噴射時期の気筒１１を判定する。また、エンジン回転速度および負荷に応じた燃料を最適なタイミングで噴射時期の気筒１１内に噴射できるように燃料噴射ノズル１５の電磁弁部への噴射指令信号を適時に出力することで、燃料噴射ノズル１５による燃料噴射の噴射量、噴射時間および噴射率を制御する。さらに、ＥＣＵ５０は、例えばエンジン１０の機関回転数や要求負荷等に基づきＥＧＲ制御用のマップ情報に従ってＥＧＲ領域を判定し、そのＥＧＲ領域では排気ターボ過給機の可変ノズル開度を固定としながら目標新気量となるようにＥＧＲ弁開度制御を実行するようになっている。

ＥＣＵ５０の出力インターフェース回路には、図示しないそれぞれの駆動回路を介して複数の燃料噴射ノズル１５、吸気側ＶＶＴ３６および排気側ＶＶＴ３７に対応する吸気側および排気側のオイルコントロールバルブ、ＥＧＲ制御弁等が接続されている。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態の差圧検出装置および内燃機関の排気浄化装置においては、ＥＣＵ５０により差圧センサ３４の検出差圧を基に、ＤＰＦユニット３３に堆積するＰＭ堆積量の増加によってＤＰＦユニット３３での圧力損失が増大したりするＤＰＦユニット３３のＰＭ捕集機能が低下する時期に、再生が必要であると判定され、ＤＰＦユニット３３の再生機能が発揮されるように、エンジン１０における燃料噴射条件が切替え制御される。

図２は、差圧センサ３４のゼロ点補正に関連してＥＣＵ５０により実行される処理の概略の流れを示しており、この処理は少なくともエンジン１０の停止直後等のようにＤＰＦユニット３３の前後差圧が消失し得る状態に移行する度に、その後の所定期間にわたって予め設定された短い実行周期で繰り返し実行される。

同図において、まず、ゼロ点補正値の算出処理が実行可能となる前提条件が成立しているか否かが判別される（ステップＳ１１）。

このとき、エンジン１０の停止により（あるいは、エンジン１０の排気弁１９の排弁継続により）、排気管３１内のガスの流れが実質的に停止し、ＤＰＦユニット３３の前後差圧が消失する条件が成立していれば、判別結果はＹＥＳ（肯定）となる。

この場合（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）、次いで、補正値算出ディレイをカウントするカウンタ値がインクリメントされ、補正値算出ディレイがカウントアップされる（ステップＳ１２）。ここでの補正値算出ディレイは、ＤＰＦユニット３３の前後差圧が消失する条件が成立した時点からの経過時間に対応するカウント値である。そして、この補正値算出ディレイが、例えばエンジン１０の停止時等に差圧センサ３４の検出差圧に影響するアクチュエータ類の作動が切り替えられてから差圧センサ３４の検出差圧が安定するまでに要する遅れ時間以上になると、機械的な作動遅れ等の大きな差圧変動要因を除いた正常範囲内の差圧検出が可能になる。

次いで、補正値算出ディレイが、所定時間、すなわち、遅れ時間の判定閾値相当のカウント値以上に達したか否かが判定される（ステップＳ１３）。

このとき、補正値算出ディレイが所定時間、すなわち、遅れ時間の判定閾値相当のカウント値未満であれば（ステップＳ１３でＮＯの場合）、あるいは、最初のステップで前提条件が成立しなければ（ステップＳ１１でＮＯの場合）、今回の処理は終了する。

したがって、ＤＰＦユニット３３の前後差圧が消失する条件が成立した時点から補正値算出ディレイが所定時間以上になるまでの間、補正値算出ディレイは、順次カウントアップされることになる。

一方、このとき、補正値算出ディレイが所定時間以上に達していれば（ステップＳ１３でＹＥＳの場合）、次いで、そのときの差圧センサ３４の出力信号を基にＤＰＦユニット３３の前後差圧が算出される（ステップＳ１４）。

次いで、その算出値（以下、ＤＰＦ差圧値という）と、ＤＰＦユニット３３の前後差圧が消失する条件が成立した時点から補正値算出ディレイが所定時間以上になったときに差圧センサ３４により検出されるべき検出基準値（０ｋＰａ）との差から、ゼロ点補正のための仮補正値が算出される（ステップＳ１５）。

次いで、今回の算出された仮補正値と、前回またはそれ以前にバックアップメモリに記憶された記憶済みのゼロ点補正値に対するその仮補正値との偏差（補正値偏差）が、次式（１）により算出される（ステップＳ１６）。

偏差 ＝ 仮補正値 − 補正値前回値 ・・・（１）
そして、その補正値偏差が所定範囲内にあるか否かによって、補正値偏差が予め設定された正常偏差領域内に入るか否かが判定される（ステップＳ１７）。

このとき、補正値偏差が所定範囲内に入っていなければ、何らかのノイズ（電気的なノイズ、アクチュエータ類や車体側の振動・衝撃の入力等）による差圧の一時的な変動が生じていることになり、その場合（ステップＳ１７でＮＯの場合）には、今回の処理は終了する。

一方、このとき、補正値偏差が所定範囲内に入っていれば（ステップＳ１７でＹＥＳの場合）、ＤＰＦユニット３３の前後差圧が実質的に消失した状態で、差圧センサ３４の信頼できる検出差圧が取り込まれたことになる。

その場合、次いで、仮補正値を基に０点補正値の更新値が、次式（２）により算出される（ステップＳ１８）。

補正値 ＝ 補正値前回値 ＋（仮補正値−補正値前回値）／なまし係数 ・・・（２）
なお、同式中においては、左辺の補正値が０点補正値の更新値であり、補正値前回値が記憶済みのゼロ点補正値である。また、ここで、なまし係数は、補正値前回値に対する今回の算出結果の影響を一定範囲内に抑えるよう、記憶済みのゼロ点補正値に対する仮補正値の偏差の絶対値を一定比率（例えば、１／１０）で縮小するための係数である。

このようにして、０点補正値の更新値が算出されると、この今回の０点補正値の更新値により、バックアップメモリのゼロ点補正値記憶領域に記憶されたゼロ点補正値が更新される。

このように、本実施形態では、ＥＣＵ５０により、ＤＰＦユニット３３の前後差圧の消失を条件に、差圧センサ３４の検出値に対応する仮補正値が算出されるとともに、その仮補正値とバックアップメモリに記憶されたゼロ点補正値との偏差が正常偏差領域内に入ることを条件に、ゼロ点補正値が仮補正値を基に算出した更新値に更新される。

したがって、記憶済みのゼロ点補正値に対する仮補正値の偏差が正常偏差領域から外れるときには、ゼロ点補正値が更新されないことになり、差圧センサの検出値に対するノイズ等の影響を除去可能な補正値算出処理が可能になる。その結果、差圧センサ３４を用いる差圧検出装置の差圧検出精度を高めることができる。

また、本実施形態では、仮補正値が、ＤＰＦユニット３３の前後差圧の消失中における差圧センサ３４の検出値と、差圧消失中に差圧センサ３４により検出されるべき検出基準値との差として算出される。したがって、仮補正値は、ノイズ成分の誤差や検出系の経時劣化による誤差等を含んだ差圧センサ３４の検出値の影響を受けるものとなり、その仮補正値の記憶済みのゼロ点補正値に対する偏差（補正値偏差）は、ノイズ成分の誤差の大小を的確に表すものとなる、その結果、本実施形態では、ノイズ成分の誤差の影響が大きいときには、ゼロ点補正値が算出されないことになる。

さらに、本実施形態では、補正値偏差が正常偏差領域内に入ることを条件に、その偏差の絶対値を縮小したなまし偏差値を算出し、記憶済みのゼロ点補正値にそのなまし偏差値を加算した値を更新値として、バックアップメモリに記憶するゼロ点補正値を更新する。

したがって、ＥＣＵ５０による毎回の偏差の算出を容易にしながらも、なまし偏差値を算出することで、更新の有無等によりゼロ点補正値が急に変動することを十分に抑制しながら、ゼロ点補正値を精度良く更新することができる。

しかも、偏差の絶対値を一定比率で縮小してなまし偏差値を算出するので、なまし偏差値の算出自体も容易化できる。

本実施形態の内燃機関の排気浄化装置では、エンジン１０の運転中であって差圧の非消失中（差圧消失条件の不成立期間中）、差圧センサ３４の検出差圧に基づいてＤＰＦユニット３３の再生の要否判断が的確に変更され、ＤＰＦユニット３３が好適な再生インターバルで再生機能を発揮させることになる。

このように、本実施形態においては、バックアップメモリに記憶済みのゼロ点補正値と今回算出の仮補正値との偏差が正常偏差領域から外れるときにはゼロ点補正値を更新しないようにして、差圧センサ３４の検出値に対するノイズ等の影響を除去可能な補正値算出処理を実行するようにしているので、差圧検出精度を高めた差圧検出装置を提供することができる。そして、その差圧検出装置を用いて、ＤＰＦユニット３３の作動条件の切替えの要否を正確に判定することで、燃費の悪化や排気浄化性能の低下を有効に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る差圧検出装置および内燃機関の排気浄化装置を示す図である。なお、本実施形態は、前述の第１実施形態と類似する構成を有するものであるので、同一または類似する構成については、図３中に図１に示された第１実施形態中の対応する構成要素の符号を用い、以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図３に示す本実施形態においては、エンジン１０は、その排気マニホールド３８内かその直後の排気通路３１ａ内に添加燃料を噴射する燃料添加弁３９が設けられている。

この燃料添加弁３９による燃料添加は、酸化触媒３２およびＤＰＦユニット３３より上流側の排気通路３１ａ内に添加燃料を噴射することで、排気温度を高めるものである。

また、燃料添加弁３９には、燃料噴射ノズル１５が接続するコモンレール４５に燃料を圧送する高圧燃料ポンプ４６からではなく、その高圧燃料ポンプ４６に図外の燃料タンクからの燃料を給送する低圧燃料ポンプからの燃料が供給される。さらに、燃料添加弁３９は、ＥＣＵ５０からの燃料添加指令信号に応じ開弁して適量の添加燃料を噴射できるように、燃料噴射ノズル１５の燃料噴射孔より大きな噴射孔を有している。

一方、本実施形態のＤＰＦユニット３３は、酸化触媒３２と共に同一のシェル４１内に収納されて排気浄化ユニット４０を構成している。そして、その排気浄化ユニット４０には、差圧センサ３４と共に、ＤＰＦユニット３３の内部の温度を検出する温度センサ４２が装着されている。

また、ＥＣＵ５０は、ＤＰＦユニット３３に捕集されたＰＭの堆積量が所定量以上になったことを条件に、燃料添加弁３９によってＤＰＦユニット３３より上流側の排気通路３１ａ内に添加燃料を噴射させるようになっている。そして、その燃料添加によりエンジン１０の排気温度が高められ、ＤＰＦユニット３３内のＰＭが強制的に酸化除去される再生機能が発揮される。勿論、この燃料添加と、前述の燃焼室１２内へのポスト噴射や、アフタ噴射、リッチ燃料噴射のいずれかを併用することもできる。

このＥＣＵ５０は、燃料添加弁３９や他の燃料噴射ノズル１５による燃料噴射を制御する燃料噴射条件の切替え制御部５１と、差圧センサ３４の検出差圧および温度センサ４２の検出温度に基づいてＤＰＦユニット３３の再生機能を発揮させる再生時期判定処理部５２と、バックアップメモリ等のメモリ部５３とを有している。

図３に示す吸気装置１４の上流側には、新気の吸入流量［ｇ／ｓ］を検出するエアフローメータ４８が設けられており、コモンレール４５にはその内部の燃料圧力を検出する燃料圧力センサ４９が装着されている。

本実施形態においても、メモリ部５３に記憶済みのゼロ点補正値と今回算出の仮補正値との偏差が正常偏差領域から外れるときにはゼロ点補正値を更新しないようにして、差圧センサ３４の検出値に対するノイズ等の影響を除去可能な補正値算出処理を実行するようにしているので、差圧検出精度を高めた差圧検出装置を提供することができる。そして、その差圧検出装置を用いて、ＤＰＦユニット３３の作動条件の切替えの要否を正確に判定することで、燃費の悪化や排気浄化性能の低下を有効に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。

なお、上述の各実施形態においては、排出ガス処理ユニットが排気浄化機能を有するものであったが、本発明にいう差圧検出装置付きのガス処理ユニットは、エンジン１０の排出ガスを処理する排出ガス処理ユニットに限定されるものではない。また、エンジン１０の排出ガスを処理する排出ガス処理ユニットは、排気浄化処理用を行うものに限定されるものではなく、低圧ＥＧＲ回路中に設置されるＥＧＲクーラのようにＥＧＲガスの温度を調整するものでもよく、その前後差圧に応じて低圧ＥＧＲ回路の作動状態（例えば還流量）が切替え制御されるようなものであってもよい。さらに、排気浄化処理用を行う排出ガス処理ユニットとしてＤＰＦユニット３３を例示したが、本発明は、従来の各種の排気浄化ユニットでその前後差圧を検出するものにも適用できる。差圧センサが、ガス処理ユニットの上流側のガス圧力と下流側のガス圧力とをそれぞれ検出し、それらの圧力検出値の差を算出して差圧値を求めるものであってもよいことはいうまでもない。

以上説明したように、本発明は、記憶済みのゼロ点補正値に対する仮補正値の偏差が正常偏差領域から外れるときにはゼロ点補正値を更新しないようにして、差圧センサの検出値に対するノイズ等の影響を除去可能な補正値算出処理を実行するようにしているので、差圧検出精度を高めた差圧検出装置を提供することができる。したがって、その差圧検出装置を用いて、ガス処理ユニットの作動条件の切替えの要否を正確に判定することで、燃費の悪化や排気浄化性能の低下を有効に抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することができる。このような本発明は、差圧検出時におけるノイズ等の影響を抑える差圧検出装置とそれを備えた内燃機関の排気浄化装置全般に有用である。

１０ エンジン（内燃機関）
１１ 気筒
１２ 燃焼室
１４ 吸気装置
１５ 燃料噴射ノズル
１７ 排気装置
１８ 吸気弁
１９ 排気弁
２１ ピストン
２２ クランク軸
２３ クランク角センサ
２４ アクセル開度センサ
３１ 排気管
３１ａ 排気通路
３２ 酸化触媒
３３ ＤＰＦユニット（排出ガス処理ユニット、ガス処理ユニット）
３４ 差圧センサ（差圧検出装置）
３４ａ 第１ガス圧力導入管部
３４ｂ 第２ガス圧力導入管部
３４ｃ センサ本体部
３６ 吸気側ＶＶＴ（吸気側可変バルブタイミング機構）
３７ 排気側ＶＶＴ（排気側可変バルブタイミング機構）
３９ 燃料添加弁
４０ 排気浄化ユニット
４２ 温度センサ
４５ コモンレール
４６ 高圧燃料ポンプ
５０ ＥＣＵ（制御ユニット）
５１ 燃料噴射条件の切替え制御部
５２ 再生時期判定処理部
５３ メモリ部

Claims (6)

1. ガス処理ユニットを通過するガスの該通過の前後の差圧を検出する差圧センサと、前記ガスの前記通過の停止による前記差圧の消失を条件に、前記差圧センサの検出値に基づいて前記差圧センサのゼロ点補正値を算出するとともに該算出したゼロ点補正値を記憶する制御ユニットと、を備えた差圧検出装置であって、
   前記制御ユニットは、前記差圧の消失を条件に、前記差圧センサの検出値に対応する仮補正値を算出するとともに、記憶済みの前記ゼロ点補正値に対する該仮補正値の偏差が予め設定された正常偏差領域内に入ることを条件に、前記ゼロ点補正値を、前記仮補正値を基に算出した更新値に更新することを特徴とする差圧検出装置。
2. 前記制御ユニットは、前記差圧の消失中における前記差圧センサの検出値と、前記差圧消失条件が成立するときに前記差圧センサにより検出されるべき検出基準値との差から、前記仮補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の差圧検出装置。
3. 前記制御ユニットは、前記偏差が前記正常偏差領域内に入ることを条件に、前記偏差の絶対値を縮小したなまし偏差値を算出し、記憶済みの前記ゼロ点補正値に前記なまし偏差値を加算した値を前記更新値として、前記ゼロ点補正値を更新することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の差圧検出装置。
4. 前記制御ユニットは、前記偏差の絶対値を一定比率で縮小して前記なまし偏差値を算出することを特徴とする請求項３に記載の差圧検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載された差圧検出装置を備え、
   前記ガス処理ユニットが、内燃機関の排出ガスを通過させる排出ガス処理ユニットで構成される内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転中であって前記差圧の非消失中であることを条件に、前記差圧検出装置の検出差圧に基づいて前記排出ガス処理ユニットの作動条件を変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記排出ガス処理ユニットが、前記排出ガス中の粒子状物質を捕集可能なフィルタ機能と、該捕集した粒子状物質を除去可能な再生機能とを有し、
   前記制御ユニットは、前記内燃機関の運転中であって前記差圧の非消失中であることを条件に、前記差圧検出装置の検出差圧に基づいて前記排出ガス処理ユニットの前記再生機能を発揮させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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