JP4415739B2

JP4415739B2 - エンジン排気微粒子の捕集量検出装置

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Publication number: JP4415739B2
Application number: JP2004120020A
Authority: JP
Inventors: 英二中井; 康範上杉; 真一森永; 正憲佐原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: JP2005299585A

Description

本発明は、エンジンの排気通路に設けられてエンジンから排出される排気微粒子を捕集するフィルタの捕集量検出装置に関し、捕集量検出技術の分野に属する。

一般に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、パティキュレートと称される微粒子が含まれているため、これを捕集して除去するパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」という）がエンジンの排気通路に備えられることがある。このフィルタは捕集した排気微粒子の蓄積により徐々に目詰まりを生じるので、例えばフィルタ上流側と下流側との差圧や排気流量等に基づいて算出される排気微粒子の捕集量（蓄積量）が所定量に達したときに、蓄積された排気微粒子の除去、すなわちフィルタの再生が行われる。

ここで、このフィルタ上流側と下流側との差圧の検出には例えば差圧センサが用いられるが、この差圧センサの出力値は、排気微粒子の捕集量が同じ場合でも排気流量が大きいほど大きな値となる一方で、その出力値の真値に対するオフセット誤差等の誤差は排気流量に関係なくほぼ一定であることから、該センサの出力値が小さいときほど、該出力値中の誤差の割合が大きくなって、排気微粒子捕集量の検出精度が低下するという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１には、エンジン回転数が所定回転数以下のとき、すなわち排気流量が小さくフィルタの差圧が小さくなるときは、捕集量の算出を行わないことが開示されている。

特開平８−３１９８２１号公報

しかしながら、エンジン回転数があまり上がらない運転状態、換言すれば排気流量が少ない運転状態を好むユーザの車両においては、特許文献１に記載の技術を適用すると、捕集量の算出頻度が少なくなったり、長期に渡って捕集量が算出されなくなる虞がある。また、この間にフィルタを再生すべき時期を過ぎる虞もある。

そこで、本発明は、排気流量が少ない運転状態が多い場合でも、捕集量の算出頻度を増加させることができると共に、精度の高い捕集量を得ることができる捕集量検出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明（以下、第１発明という）は、エンジンの排気通路に設けられてエンジンから排出される排気微粒子を捕集するフィルタと、該フィルタの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、該差圧検出手段で検出された差圧に基づいて排気微粒子の捕集量を算出する捕集量算出手段とが備えられたエンジン排気微粒子の捕集量検出装置であって、エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、過給機と、過給圧がエンジン運転状態検出手段で検出されたエンジン運転状態に応じた目標過給圧となるように過給機を制御する過給機制御手段と、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁に接続されて高圧燃料を蓄圧するコモンレール内の燃圧がエンジン運転状態検出手段で検出されたエンジン運転状態に応じた目標燃圧となるように制御する燃圧制御手段と、排気流量に関連するパラメータ値を検出する排気パラメータ値検出手段と、該排気パラメータ値検出手段で検出された排気流量に関連するパラメータ値が、所定期間継続して排気流量が所定流量未満であることを示す値であるときは、一時的に、上記目標過給圧をエンジン運転状態に応じた値より大きくすることにより排気流量が所定流量以上になるようにエンジンを制御する排気流量増大手段と、該排気流量増大手段によって目標過給圧がエンジン運転状態に応じた値よりも大きくされるときは、上記目標燃圧をエンジン運転状態に応じた値よりも小さくする燃圧減少手段とが備えられていることを特徴とする。

また、本願の請求項２に記載の発明（以下、第２発明という）は、第１発明において、フィルタ上流の排気通路からＥＧＲバルブを介してエンジンの吸気通路に排気ガスの一部を供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲバルブの開度を制御するＥＧＲ制御手段とが備えられており、かつ、排気流量増大手段は、排気パラメータ値検出手段で検出された排気流量に関連するパラメータ値が、所定期間継続して排気流量が所定流量未満であることを示す値であるときは、一時的にＥＧＲバルブの開度を全閉とさせることを特徴とする。

また、本願の請求項３に記載の発明（以下、第３発明という）は、第１発明または第２発明において、車両走行距離に関連するパラメータ値を検出する走行パラメータ値検出手段が備えられており、所定期間は、該走行パラメータ値検出手段で検出された車両走行距離に関するパラメータ値が所定値に達するまでの期間であることを特徴とする。

そして、本願の請求項４に記載の発明（以下、第４発明という）は、第１発明から第３発明のいずれかにおいて、排気微粒子の捕集量が予め定められた基準量以上となったときに、フィルタに捕集された排気微粒子を燃焼させるフィルタ再生手段が備えられていることを特徴とする。

次に、本発明の効果について説明する。

まず、第１発明によれば、排気パラメータ値検出手段で検出された排気流量に関連するパラメータ値が、所定期間継続して排気流量が所定流量未満であることを示す値であるときは、一時的に排気流量が所定流量以上に増大するようにエンジンが制御されるから、少なくとも所定期間に１回は、差圧検出誤差が少なくなる排気流量状態で検出された差圧に基づいて正確な捕集量が算出されるようになる。つまり、精度の高い捕集量の算出頻度が増加すると共に、算出された捕集量に基づいて行われる例えばフィルタの再生制御等が適切な時期に行われるようになる。

また、例えば、排気流量が所定流量未満であるときは捕集量の算出を行わないように構成されているような場合に、上記構成を適用すれば、所定期間に少なくとも１回は捕集量の算出が行われるようになるので、捕集量が算出されない状態が継続することがなくなる。

その場合に、本第１発明によれば、過給機の目標過給圧を運転状態に応じた値よりも大きくすることで、排気流量の増大を実現することができる。

また、第１発明によれば、エンジンの燃焼騒音の増大を抑制することができる。すなわち、目標過給圧がエンジン運転状態に応じた値よりも大きくされると、通例これに伴って燃料噴射量が増大し、この結果、燃焼速度が増大して燃焼騒音も増大するが、本第１発明によれば、目標過給圧がエンジン運転状態に応じた値よりも大きくされるときには、目標燃圧が運転状態に応じた値よりも小さくされるから、燃料噴射量の増大が抑制され、この結果、燃焼速度及び燃焼騒音の増大が抑制されることとなる。

また、第２発明によれば、ＥＧＲバルブの開度を全閉とさせることにより、排気流量を一層増大させることができる。

また、第３発明によれば、所定期間は、走行パラメータ値検出手段で検出された車両走行距離に関するパラメータ値が所定値に達するまでの期間であるから、排気流量の増大時期が車両走行距離に基づいて適切に設定されることとなる。

そして、第４発明によれば、排気微粒子の捕集量が予め定められた基準量以上となったときに、フィルタに捕集された排気微粒子が燃焼されることとなるので、フィルタの目詰まりが良好に防止されることとなる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

この実施の形態においては、本発明は、図１に示すディーゼルエンジン１に適用されている。このエンジン１は、例えば４気筒エンジンであって、エンジン本体２のシリンダボア内を上下動するピストン３を４つ有する（図１には１つのみ図示）。エンジン本体２のシリンダヘッドには気筒毎にインジェクタ４が備えられている。このインジェクタ４は気筒内燃焼室に燃料を直接噴射する。

インジェクタ４と図外の燃料タンクとの間の燃料供給経路上に高圧燃料ポンプ５及びコモンレール６が配置されている。ポンプ５は燃料タンクからコモンレール６に燃料を圧送し、コモンレール６は圧送された燃料を蓄積する。インジェクタ４が開弁すると、コモンレール６に蓄積された燃料がインジェクタ４の噴口から高圧で噴射される。このとき、インジェクタ４の開弁時間とコモンレール６内の燃料圧力（以下、「コモンレール圧」という）を制御することにより燃料噴射量が制御可能である。また、インジェクタ４の開弁時期を制御することにより燃料噴射時期が制御可能である。なお、図中、燃料供給経路上の矢印は燃料の流れを示す。

吸気通路１０には、上流側から順に、エアクリーナ１１、エアフロメータ１２、過給機１３のコンプレッサ１３ａ、インタークーラ１４、吸気量を調節する絞り弁１５、吸気温センサ１６、吸気圧センサ１７、そして吸気弁１８が備えられている。

排気通路２０には、上流側から順に、排気弁２１、過給機１３のタービン１３ｂ、第１排気温センサ２２、酸化触媒装置２３、第２排気温センサ２４、排気ガス中の排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ２５、差圧センサ２６、そして第３排気温センサ２７が備えられている。また、排気通路２０の比較的上流部と吸気通路１０の比較的下流部との間にＥＧＲ通路２８が配設され、該通路２８上に排気還流量を調節するＥＧＲバルブ２９が備えられている。ここで、パティキュレートフィルタ２５は、特許請求の範囲に記載のフィルタを構成する。該フィルタ２５には白金等の貴金属を含む酸化触媒物質がコーティングされている。また、過給機１３はベーン１３ｃが可動とされた可変ジオメトリターボチャージャ（ＶＧＴ）であり、ベーン１３ｃの角度を変更することにより過給圧の制御が可能とされている。

エンジン本体２のクランクケースにはエンジン回転数センサ４１が、またシリンダブロックには水温センサ４２が設けられている。コモンレール６には、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ４３が設けられている。車室にはアクセルペダル４４の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ４５が設けられている。

このエンジン１のコントロールユニット５０は、上記各センサで検出される吸気量Ａｖ、吸気温Ａｔ、吸気圧Ａｐ、酸化触媒装置２３に流入する排気温、パティキュレートフィルタ２５に流入する排気温、該フィルタ２５から出た後の排気温、該フィルタ２５の上流側及び下流側圧力の差圧ΔＰ、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温、コモンレール圧等を入力する。

また、コントロールユニット５０は、エンジン回転数センサ４１によるエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度センサ４５によるエンジン負荷とから求められる基本燃料噴射量を冷却水温や吸気温Ａｔ等で補正して燃料噴射量Ｑを算出する。そして、該燃料噴射量Ｑ及びエンジン回転数Ｎｅに基づいてインジェクタ４の開弁時間を算出すると共に、該燃料噴射量Ｑ及びエンジン回転数Ｎｅにおける目標コモンレール圧Ｐｃを後述する目標コモンレール圧マップ（図４参照）に基づいて設定し、インジェクタ４及び高圧燃料ポンプ５に制御信号を出力する。

また、コントロールユニット５０は、過給機制御手段として機能し、上記燃料噴射量Ｑ及びエンジン回転数Ｎｅにおける過給機１３の目標過給圧Ｐｅを後述する目標過給圧マップ（図３参照）に基づいて設定し、過給機１３のベーン１３ｃに制御信号を出力する。

また、コントロールユニット５０は、捕集量算出手段として機能し、パティキュレートフィルタ２５に捕集されている排気微粒子の量Ｗ（以下、捕集量Ｗという）を、上記差圧センサ２６で検出された、該フィルタ２５の上流側及び下流側圧力の差圧ΔＰ、及び後述する方法で算出された排気流量Ｌに基づいて算出（推定）する。

また、コントロールユニット５０は、再生手段として機能し、算出された捕集量Ｗが予め定められた基準量以上となったときに、ピストン３の圧縮上死点近傍での主噴射の後、膨張行程中に燃料を追加噴射し（後噴射）、パティキュレートフィルタ２５の再生（該フィルタ２５に捕集されている排気微粒子の燃焼除去）を開始する。この後噴射は、当該後噴射で生成した未燃成分を酸化触媒装置２３や酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタ２５で酸化反応させることにより、該フィルタ２５を昇温させて、該フィルタ２５に捕集されている排気微粒子を燃焼させ、該フィルタ２５を速やかに再生させることを目的としている。なお、パティキュレートフィルタ２５の昇温方法としては、燃料の後噴射以外にも、電気ヒータ等で加熱する方法もある。そして、捕集量Ｗが上記基準量よりも小さな所定量以下となったときに、再生を終了する。

ここで、本実施の形態においては、コントロールユニット５０は、排気微粒子の捕集量Ｗの算出を、排気流量Ｌが所定流量α未満の場合は行わず、排気流量Ｌが所定流量α以上の場合のみ行うように構成されている。

以下、コントロールユニット５０によるこの捕集量Ｗの算出（検出）制御について、図２のフローチャートを用いて詳しく説明する。

まず、コントロールユニット５０は、ステップＳ１で、排気流量Ｌに関するパラメータとして吸気量Ａｖ、吸気圧Ａｐ、吸気温Ａｔを読み込むと共に、エンジン運転状態に関するパラメータとしてエンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑを読み込み、さらに、ステップＳ２で、走行距離カウンタＣの値を読み込む。ここで、この走行距離カウンタＣ（以下、単に「カウンタＣ」という）は、所定距離（例えば１ｋｍ）走行毎に１ずつ加算され、後述するステップＳ７でリセットされる。

次いで、ステップＳ３で、上記ステップＳ１で読み込んだ吸気量Ａｖ、吸気圧Ａｐ、吸気温Ａｔに基づいてパティキュレートフィルタ２５における排気流量Ｌを算出し、ステップＳ４で、この排気流量Ｌが第１所定流量α以上か否かを判定する。ここで、この第１所定流量αは、排気流量Ｌがこれ以上の値であれば、差圧センサ２６による差圧検出誤差が無視し得る値となる排気流量である。

そして、このステップＳ４の判定がＹＥＳのとき（排気流量Ｌが所定流量α以上のとき）は、ステップＳ５で、差圧センサ２６で検出された差圧ΔＰを読み込むと共に、ステップＳ６で、該差圧ΔＰ及びステップＳ３で算出された排気流量Ｌに基づいてパティキュレータフィルタ２５の排気微粒子捕集量Ｗを算出する。また、ステップＳ７で、カウンタＣの値をゼロにリセットすると共に、ステップＳ８で、後述する目標過給圧マップ及び目標コモンレール圧マップを通常時用に設定する。なお、目標過給圧マップ及び目標コモンレール圧マップは、このフローチャートによる制御の初期状態で通常時用のマップに設定されているが、このステップＳ８は、後述するステップＳ１１，Ｓ１２で目標過給圧マップ及び目標コモンレール圧マップが差圧検出時用のマップに切り替えられた場合に、その後、通常時用のマップに切り替える役割を果たすものである。

一方、ステップＳ４の判定がＮＯのとき（排気流量Ｌが所定流量α未満のとき）は、ステップＳ９で、カウンタＣが所定値（本実施の形態においては１００）に達したか否か（カウンタＣが１００以上か否か）を判定する。そして、その判定がＮＯのとき（カウンタＣが１００未満のとき）は、上記ステップＳ８に進み、ＹＥＳのとき（カウンタＣが１００以上のとき）は、ステップＳ１０で、排気流量Ｌが第２所定流量β以上か否かを判定する。なお、第２所定流量βは第１所定流量αよりも小さな値である。そして、このステップＳ１０の判定がＹＥＳのとき（排気流量Ｌが第２所定流量β以上のとき）は、ステップＳ１１及びステップＳ１２で、目標過給圧マップ及び目標コモンレール圧マップを、通常時用のマップから差圧検出時用のマップにそれぞれ切り替えた後、上記ステップＳ５〜Ｓ８の処理を行う。一方、ステップ１０の判定がＮＯのとき（排気流量Ｌが第２所定流量β未満のとき）は、上記ステップＳ１１，Ｓ１２，及びステップＳ５〜Ｓ７の処理をバイパスして、ステップＳ８の処理を行う。

ここで、上記ステップＳ１１の目標過給圧マップの切替、及びステップＳ１２の目標コモンレール圧マップの切替について順に詳しく説明する。まず、図３は、通常時用目標過給圧マップ及び差圧検出時用過給圧マップを重ねて表示したもので、実線が通常時、点線が差圧検出時の目標過給圧Ｐｅを示す。この目標過給圧Ｐｅは、ステップＳ１で読み込まれたエンジン運転状態に関するパラメータとしてのエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づいて設定される。なお、このマップには、通常時（実線）及び差圧検出時（点線）の目標過給圧Ｐｅの等過給圧ラインとして、目標過給圧Ｐｅが大きい場合（目標過給圧Ｐｅの値がｐｅｌ）、小さい場合（目標過給圧Ｐｅの値がｐｅｓ）、それらの中間の場合（目標過給圧Ｐｅの値がｐｅｍ）の３種類のみを例示しており、これらのラインの間にも図示しないが連続的に等過給圧ラインが存在する。例えば、通常時において、エンジン回転数Ｎｅがｎｅ１で燃料噴射量Ｑがｑ１の場合は、目標過給圧Ｐｅはｐｅｌに設定され、エンジン回転数Ｎｅがｎｅ２で燃料噴射量Ｑがｑ２の場合は、目標過給圧Ｐｅはｐｅｍに設定され、エンジン回転数Ｎｅがｎｅ３で燃料噴射量Ｑがｑ３の場合は、目標過給圧Ｐｅは上記ｐｅｌよりも小さくｐｅｍよりも大きな値に設定されることとなる。一方、差圧検出時の等過給圧ラインは、通常時の等過給圧ラインよりも原点Ｏ側に位置しており、これによれば、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑが同一でも、差圧検出時の目標過給圧Ｐｅは通常時よりも大きな値となる。例えば、エンジン回転数Ｎｅがｎｅ３で燃料噴射量Ｑがｑ３の場合は、通常時においては、目標過給圧Ｐｅは上記ｐｅｌよりも小さくｐｅｍよりも大きな値に設定されるが、差圧検出時においては、目標過給圧Ｐｅはｐｅｌよりも大きな値に設定されることとなる。

一方、図４は、通常時用コモンレール圧マップ及び差圧検出時用コモンレール圧マップを重ねて表示したもので、実線が通常時、点線が差圧検出時の目標コモンレール圧Ｐｃを示す。この目標コモンレール圧Ｐｃは、ステップＳ１で読み込まれたエンジン運転状態に関するパラメータとしてのエンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づいて設定される。なお、このマップには、通常時（実線）及び差圧検出時（点線）の目標コモンレール圧Ｐｃの等過給圧ラインとして、目標コモンレール圧Ｐｃが大きい場合（目標コモンレール圧Ｐｃの値がｐｃｌ）、小さい場合（目標コモンレール圧Ｐｃの値がｐｃｓ）、それらの中間の場合（目標コモンレール圧Ｐｃの値がｐｃｍ）の３種類のみを例示しており、これらのラインの間にも図示しないが連続的に等過給圧ラインが存在する。例えば、通常時において、エンジン回転数Ｎｅがｎｅ１１で燃料噴射量Ｑがｑ１１の場合は、目標コモンレール圧Ｐｃはｐｃｌに設定され、エンジン回転数Ｎｅがｎｅ１２で燃料噴射量Ｑがｑ１２の場合は、目標コモンレール圧Ｐｃはｐｃｍに設定され、エンジン回転数Ｎｅがｎｅ１３で燃料噴射量Ｑがｑ１３の場合は、目標コモンレール圧Ｐｃは上記ｐｃｌよりも小さくｐｃｍよりも大きな値に設定されることとなる。一方、差圧検出時の等コモンレール圧ラインは、通常時の等コモンレール圧ラインよりも原点Ｏから離れた位置に位置しており、これによれば、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑが同一でも、差圧検出時の目標コモンレール圧Ｐｃは通常時よりも小さな値となる。例えば、エンジン回転数Ｎｅがｎｅ１１で燃料噴射量Ｑがｑ１１の場合は、通常時においては、目標コモンレール圧Ｐｃはｐｃｌに設定されるが、差圧検出時においては、上記ｐｃｌよりも小さくｐｃｍよりも大きな値に設定されることとなる。

なお、上記ステップＳ１０の第２所定流量βは、上記ステップＳ１１，Ｓ１２による排気流量Ｌの増大時に、該排気流量Ｌを上記第１所定流量α以上に増大可能な排気流量Ｌの最小値である。換言すれば、排気流量Ｌが第２所定流量β未満のときは、上記ステップＳ１１，Ｓ１２を実行しても、排気流量Ｌを第１所定流量α以上に増大させるのが不可能であるので、該ステップＳ１１，Ｓ１２をバイパスさせる。

次に、図５を用いて、本実施の形態の作用について説明する。

まず、排気流量Ｌが第１所定流量α以上となるような状態で車両が走行しているときは（時刻ｔ１まで）、捕集量Ｗの算出条件が満たされて、捕集量Ｗが繰り返し算出されることとなる。一方、時刻ｔ１に、矢印アで示すように、排気流量Ｌが第１所定流量α未満となると、カウンタＣがカウントを開始する。そして、その後も車両の走行状態が、排気流量Ｌが第１所定流量α未満となるような走行状態（例えば低車速状態）が継続すると、所定距離（１ｋｍ）走行毎にカウンタＣが１ずつ加算されることとなる。そして、このカウンタＣが１００に達すると（時刻ｔ２）、以下の各制御が並行して行われる。

すなわち、１つ目の制御として、過給機１３の目標過給圧マップが通常時用のマップから差圧検出時用のマップに切り替えられる。また、２つ目の制御として、目標コモンレール圧マップが通常時用のマップから差圧検出時用のマップに切り替えられる。そして、３つ目の制御として、ＥＧＲバルブ２９が全閉とされる。

これらのうち、まず、過給機１３の目標過給圧マップの切替制御によれば、目標過給圧Ｐｅが上昇して過給機１３の実過給圧が上昇し、この結果、排気流量Ｌが点線イで示すように第１所定流量α以上に増大することとなる。また、ＥＧＲバルブ２９の全閉制御によれば、エンジン本体２の排気のほとんどがパティキュレートフィルタ２５に流入することとなり、排気流量Ｌが実線ウで示すように一層増大することとなる。そして、この結果、捕集量Ｗの算出条件が満たされ、差圧ΔＰの検出誤差が少なくなる排気流量状態で差圧ΔＰが検出されると共に、この検出誤差の少ない差圧ΔＰに基づいて捕集量Ｗの算出が行われることとなる。

なお、目標過給圧マップの切替制御だけでも、排気流量Ｌが点線イで示すように所定流量α以上に増大して捕集量Ｗの算出条件が満足されるのであるが、ＥＧＲバルブ２９の全閉制御を併せて行うことで排気流量Ｌが実線ウで示すように一層増大することとなり、この結果、差圧センサ２６の検出誤差が一層少なくなる排気流量状態で差圧ΔＰが検出されるものである。つまり、捕集量Ｗの算出精度が一層向上するものである。

また、目標コモンレール圧マップの切替制御によれば、目標コモンレール圧Ｐｃが低下して実コモンレール圧が低下し、この結果、実燃料噴射量の増大が抑制されて、燃焼速度及び燃焼騒音の増大が抑制されることとなる。すなわち、目標過給圧Ｐｅがエンジン運転状態に応じた値よりも大きくされると、これに伴って実燃料噴射量が増大し、この結果、燃焼速度が増大して燃焼騒音も増大することとなるが、本実施の形態に係る目標コモンレール圧マップの切替制御によれば、目標過給圧Ｐｅがエンジン運転状態に応じた値よりも大きくされるときには、目標コモンレール圧Ｐｃが運転状態に応じた値よりも小さくされるから、実燃料噴射量の増大が抑制され、この結果、燃焼速度及び燃焼騒音の増大が抑制されることとなる。

そして、捕集量Ｗの算出が完了すると（時刻ｔ３）、過給機１３の目標過給圧マップが差圧検出時用から通常時用に切り替えられると共に、目標コモンレール圧マップが差圧検出時用から通常時用に切り替えられ、かつＥＧＲバルブ２９が通常制御時の開度に戻されることとなる。

なお、カウンタＣが１００に達したとき（時刻ｔ２）に、排気流量Ｌが第２所定流量β未満のときは、排気流量Ｌの増大に係る上記複数の制御は行われないが、この場合、カウンタＣがリセットされずにカウントが継続され、その後、運転状態の変化等により排気流量Ｌが第２所定流量β以上となったときに、排気流量Ｌの増大に係る上記複数の制御が行われることとなる。

また、目標過給圧Ｐｅ及び目標コモンレール圧Ｐｃの切替、及びＥＧＲバルブ２９の開度変化は、図５に仮想線エで示すように、徐々に行うようにしてもよい。これによれば、排気流量Ｌの変化が仮想線オで示すように緩やかになり（燃焼騒音の変化が緩やかになり）、ユーザの違和感が一層緩和されることとなる。

以上のように、本実施の形態によれば、エンジン１の排気通路２０に設けられてエンジン１から排出される排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ２５と、該フィルタ２５の上流側と下流側との差圧ΔＰを検出する差圧センサ２６とが備えられ、かつ、コントロールユニット５０が、差圧センサ２６で検出された差圧ΔＰに基づいて排気微粒子の捕集量Ｗを算出するように構成されているものにおいて、排気流量Ｌに関連するパラメータ値として吸気量Ａｖ、吸気圧Ａｐ、及び吸気温Ａｔを検出するエアフロメータ１２、吸気温センサ１６、及び吸気圧センサ１７を設け、かつ、コントロールユニット５０は、これらの吸気量Ａｖ、吸気圧Ａｐ、及び吸気温Ａｔが、所定期間（車両走行距離に関するパラメータ値としてのカウンタＣが１００に達するまでの期間）継続して排気流量Ｌが第１所定流量α未満であることを示す値であるときは、一時的に排気流量Ｌが第１所定流量α以上になるようにエンジン１を制御するから、少なくとも上記所定期間に１回は、差圧検出誤差が少なくなる排気流量状態で検出された差圧ΔＰに基づいて正確な捕集量Ｗが算出されるようになる。つまり、精度の高い捕集量Ｗの算出頻度が増加すると共に、この精度の高い捕集量Ｗに基づいてパティキュレートフィルタ２５の再生を適切な時期に行うことができるようになる。

また、本実施の形態のように、排気流量Ｌが第１所定流量α未満であるときは捕集量Ｗの算出を行わないように構成されているような場合でも、上記所定期間に少なくとも１回は捕集量Ｗの算出が行われるようになるので、捕集量Ｗが算出されない状態が継続することがなくなる。

また、上記所定期間は、車両走行距離に関するカウンタＣが所定値１００に達するまでの期間であるから、排気流量Ｌの増大時期が車両走行距離に基づいて適切に設定されることとなる。

そして、排気微粒子の捕集量Ｗが予め定められた基準量以上となったときに、パティキュレートフィルタ２５に捕集された排気微粒子が燃焼されることととなるので、パティキュレートフィルタ２５の目詰まりが良好に防止されることとなる。

なお、本実施の形態においては、カウンタＣは所定距離（１ｋｍ）走行毎に１ずつ加算するようにしたが、これに加えて、例えば、アイドル停車時間をエンジン１の運転状態から検出すると共に、この検出されたアイドル停車時間が所定時間に達する毎にカウンタＣを１ずつ加算するようにしてもよい。これによれば、アイドル停車時間の長いユーザの場合でも、差圧検出のタイミングが遅れることがなくなり、もってパティキュレートフィルタ２５の捕集量Ｗが過剰となるのが回避される。また、本実施の形態においては、請求項１に記載の所定期間は、走行距離に基づくものとしたが、走行時間に基づくものとしてもよい。

また、本実施の形態においては、過給機１３が、ベーンが可動とされた可変ジオメトリターボチャージャ（ＶＧＴ）の場合で説明したが、ＶＧＴでない他のタイプの過給機にも適用可能である。例えば、過給機が、バイパス弁が備えられたタービンバイパス通路を有するものである場合、バイパス弁を閉側に変更することにより排気流量を増大させることができる。

また、本実施の形態においては、差圧検出手段として差圧ΔＰを直接検出する差圧センサ２６を設けたが、パティキュレートフィルタ２５の上流側及び下流側にそれぞれ排気圧力センサを設け、両排気圧力センサで検出された排気圧力から差圧ΔＰを求めるようにしてもよい。なお、排気圧力センサは差圧センサ２６と同様の出力特性を示すため、この場合においても、本発明の効果は発揮される。

また、本実施の形態においては、差圧ΔＰの読み込み及び捕集量Ｗの算出は、排気流量Ｌが第１所定流量α以上の場合のみ行うようにしたが、常時行うようにしてもよい。なお、その場合、パティキュレートフィルタ２５の再生実行時期の判定は、排気流量Ｌが第１所定流量α以上のときに算出された誤差の少ない捕集量Ｗを用いることとする。また、このように捕集量Ｗを常時算出するようにした場合には、算出された捕集量Ｗに基づいて、以下のようにカウンタＣの所定値を変更してもよい。すなわち、図６に示すように、排気流量Ｌが第１所定流量α以上のときに算出された捕集量Ｗが基準量以下であったが、その後、排気流量Ｌが第１所定流量α未満のときに算出された捕集量Ｗが矢印カで示すように頻繁に再生実行の基準量以上になってきたときには、上記カウンタＣの所定値を１００よりも小さな値、例えば９０に変更するのである。これによれば、実捕集量の増大によりできるだけ早期に正確な捕集量Ｗを把握する必要があるような場合に、排気流量Ｌの所定流量α以上への増大時期が早められて、早期に再生実行時期判定を行うことができる。

本発明は、エンジンから排出される排気微粒子を捕集するフィルタの捕集量検出装置に広く適用することができる。

本実施の形態に係るエンジンのシステム構成図である。捕集量検出制御の好ましい具体的動作の一例を示すフローチャートである。目標過給圧のマップである。目標コモンレール圧のマップである。本実施の形態の作用の一例を説明するためのタイムチャートである。フィルタ再生時期設定の他の例の説明図である。

符号の説明

１エンジン
５高圧燃料ポンプ（燃圧制御手段）
６コモンレール
１２エアフロメータ（パラメータ値検出手段）
１３過給機
１６吸気温センサ（パラメータ値検出手段）
１７吸気圧センサ（パラメータ値検出手段）
２０排気通路
２５パティキュレートフィルタ（フィルタ）
２６差圧センサ（差圧検出手段）
２８ＥＧＲ通路
２９ＥＧＲバルブ
４１エンジン回転数センサ（エンジン運転状態検出手段）
５０コントロールユニット（捕集量算出手段、排気流量増大手段、エンジン運転状態検出手段、過給機制御手段、燃圧減少手段、ＥＧＲ制御手段、走行パラメータ値検出手段、再生手段）

Claims

エンジンの排気通路に設けられてエンジンから排出される排気微粒子を捕集するフィルタと、該フィルタの上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、該差圧検出手段で検出された差圧に基づいて排気微粒子の捕集量を算出する捕集量算出手段とが備えられたエンジン排気微粒子の捕集量検出装置であって、エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、過給機と、過給圧がエンジン運転状態検出手段で検出されたエンジン運転状態に応じた目標過給圧となるように過給機を制御する過給機制御手段と、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁に接続されて高圧燃料を蓄圧するコモンレール内の燃圧がエンジン運転状態検出手段で検出されたエンジン運転状態に応じた目標燃圧となるように制御する燃圧制御手段と、排気流量に関連するパラメータ値を検出する排気パラメータ値検出手段と、該排気パラメータ値検出手段で検出された排気流量に関連するパラメータ値が、所定期間継続して排気流量が所定流量未満であることを示す値であるときは、一時的に、上記目標過給圧をエンジン運転状態に応じた値より大きくすることにより排気流量が所定流量以上になるようにエンジンを制御する排気流量増大手段と、該排気流量増大手段によって目標過給圧がエンジン運転状態に応じた値よりも大きくされるときは、上記目標燃圧をエンジン運転状態に応じた値よりも小さくする燃圧減少手段とが備えられていることを特徴とするエンジン排気微粒子の捕集量検出装置。
フィルタ上流の排気通路からＥＧＲバルブを介してエンジンの吸気通路に排気ガスの一部を供給するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲバルブの開度を制御するＥＧＲ制御手段とが備えられており、かつ、排気流量増大手段は、排気パラメータ値検出手段で検出された排気流量に関連するパラメータ値が、所定期間継続して排気流量が所定流量未満であることを示す値であるときは、一時的にＥＧＲバルブの開度を全閉とさせることを特徴とする請求項１に記載のエンジン排気微粒子の捕集量検出装置。
車両走行距離に関連するパラメータ値を検出する走行パラメータ値検出手段が備えられており、所定期間は、該走行パラメータ値検出手段で検出された車両走行距離に関するパラメータ値が所定値に達するまでの期間であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン排気微粒子の捕集量検出装置。
排気微粒子の捕集量が予め定められた基準量以上となったときは、フィルタに捕集された排気微粒子を燃焼させるフィルタ再生手段が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジン排気微粒子の捕集量検出装置。