JP5341603B2

JP5341603B2 - エンジンの排気浄化装置

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Publication number: JP5341603B2
Application number: JP2009103191A
Authority: JP
Inventors: 裕之藤井; 道彦原
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: JP2010255439A

Description

本発明は、エンジンの排気浄化装置に関する。より詳細にはエンジンの排気浄化装置の制御技術に関する。

従来、エンジンから排出される排気中に含まれるパティキュレートを捕集する技術として、パティキュレートフィルタを有する排気浄化装置が知られている。前記パティキュレートフィルタは、セラミック等からなる多孔質のハニカム構造から構成され、各流路を区画する多孔質壁を透過した排気のみが下流へ排出される。前記パティキュレートフィルタは、排気が前記多孔質壁を透過する際に、排気中のパティキュレートを捕集することで排気を浄化するが、前記多孔質壁内部に堆積していくパティキュレートは燃焼により除去される。しかし、エンジンの排気中には、すす等の炭素化合物（以下、単に「可燃分」と記す）以外にエンジンの摩耗粉や潤滑油が燃焼することにより発生する灰等（以下、単に「不燃分」と記す）が含まれる。不燃分は、パティキュレートと同様にパティキュレートフィルタに堆積されるが、パティキュレートフィルタから燃焼除去することができない。よって、パティキュレートフィルタの排気差圧等に基づいて可燃分の堆積量を推定している場合、パティキュレートフィルタの不燃分の堆積が進行すると、排気差圧から算出される可燃分の堆積量と実際に堆積している可燃分の堆積量との乖離が大きくなり、パティキュレートフィルタの再生が適切に行えないという問題があった。

そこで、エンジンの運転時間から不燃分の堆積量を推定するとともに、パティキュレートフィルタ再生毎に、再生直後のパティキュレートフィルタの排気差圧から不燃分の堆積量を算出することで可燃分の堆積量の推定誤差を低減させ、適切なパティキュレートフィルタの再生を行うことが可能なエンジンの排気浄化装置の技術は公知である。例えば、特許文献１の如くである。

しかし、特許文献１の如くパティキュレートフィルタの再生直後に不燃分の堆積量を算出しても、エンジンの運転状態が回転数や負荷の変動が大きい過渡運転中の場合、排気中の不燃分の含有量は定常運転時の不燃分の含有量と大きく異なるため、排気差圧に基づいて排気中の不燃分の堆積量を推定することは困難である。つまり、パティキュレートフィルタの再生毎に補正を行っても、エンジンが過渡運転を繰り返す作業機等の場合、パティキュレートフィルタの再生直前には不燃分の堆積量の推定誤差が大きくなり、パティキュレートフィルタの再生が適切に行えない場合があるという不具合があった。

特開２００７−１６６８４号公報

本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、エンジンの運転状態にかかわらずパティキュレートフィルタに堆積する可燃分の算出精度を向上させて、パティキュレートフィルタの再生を適切に行うことが出来るエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。

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、パティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタの排気差圧を検出する排気差圧検出手段と、エンジンの運転状態に基づいてパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段と、を備えるエンジンの排気浄化装置において、前記制御手段は、前記排気差圧検出手段が検出する排気差圧を所定時間毎に取得し、前記排気差圧取得時までに前記パティキュレートフィルタに堆積するパティキュレート中の累積可燃分堆積量と前記エンジンにおいて消費される累積潤滑油消費量とを算出し、前記排気差圧取得時の前記エンジンの運転状態と累積潤滑油消費量とに基づいて前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判断される基準差圧を算出し、前記排気差圧が前記基準差圧以上の場合、または前記累積可燃分堆積量が前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判断される基準堆積量以上の場合にパティキュレートフィルタの再生を行うことを特徴とするものである。

請求項２においては、前記パティキュレートフィルタの下流側の排気温度を検出する排気温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記排気温度検出手段が検出する前記排気温度を前記排気差圧取得毎に取得し、前記排気差圧取得毎に前記エンジンの運転状態に基づいて前記パティキュレートフィルタ下流側の排気温度推定値を算出し、前記排気差圧取得毎に前記エンジンの運転状態に基づいて前記パティキュレートフィルタの再生が必要と判断される排気差圧上限値を算出し、前記排気差圧取得毎に前記エンジンの運転状態に基づいて算出される潤滑油消費量を積算して累積潤滑油消費量を算出し、前記累積潤滑油消費量から潤滑油の消費によるパティキュレートフィルタの排気差圧の上昇を補正する差圧補正率を算出し、前記排気温度と前記前排気温度推定値とから温度補正率を算出し、前記排気差圧上限値と前記差圧補正率と前記温度補正率とから前記基準差圧を前記排気差圧取得毎に算出することを特徴とするものである。

請求項３においては、前記制御手段は、前記排気差圧取得毎に前記エンジンの運転状態に基づいて前記エンジンが排出するパティキュレート中の可燃分排出量を算出し、前記排気差圧取得毎に前記エンジンの運転状態に基づいて前記パティキュレートフィルタで燃焼される可燃分燃焼量を算出し、前記可燃分排出量と前記可燃分燃焼量とから算出される可燃分堆積量を積算して累積可燃分堆積量を算出することを特徴とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明は、エンジンの運転状態にかかわらずパティキュレートフィルタに堆積する可燃分の算出精度を向上させて、パティキュレートフィルタの再生を適切に行うことが可能である、という効果を奏する。

本発明に係るエンジンの排気浄化装置の構成を示す概略図。（ａ）は、本発明に係るエンジンの排気浄化装置においてエンジンの運転状態から算出された差圧上限値と実測値の対応を表すグラフを示す図。（ｂ）は、本発明に係るエンジンの排気浄化装置においてエンジンの温度補正率で補正された差圧上限値と実測値の対応を表すグラフを示す図。本発明に係る実施形態のエンジンの排気浄化装置の再生制御を示すフローチャート図。本発明に係る実施形態のエンジンの排気浄化装置の基準差圧算出過程を示すフローチャート図。（ａ）は、実施形態のエンジンの排気浄化装置の差圧補正率算出を示すフローチャート図。（ｂ）は、実施形態のエンジンの排気浄化装置の温度補正率算出を示すフローチャート図。本発明に係る実施形態のエンジンの排気浄化装置の累積可燃分算出過程を示すフローチャート図。

以下に、図１および図２を用いて本発明に係るエンジンの排気浄化装置の実施の一形態である排気浄化装置１について説明する。

排気浄化装置１は、図１に示すように、エンジン２から排出される排気を浄化するものである。排気浄化装置１は、エンジン２に具備され、パティキュレートフィルタ１０、酸化触媒１１、吸気絞り弁１２、上流側排気絞り弁１３、下流側排気絞り弁１４、排気温度検出手段である温度センサ２１、排気差圧検出手段である排気差圧検出装置２０、エンジン回転数センサ２２、制御手段であるＥＣＵ３０等を具備する。

エンジン２は、単数または複数の気筒を備え、前記気筒内部に噴射される燃料を燃焼させることで発生するエネルギーを回転動力に変換するものである。エンジン２は、吸気経路３を介して供給される外気と燃料噴射弁４・４・４・４から供給される燃料とを気筒５・５・５・５内において混合燃焼させる。この際発生する排気は、排気経路６を介して排出される。なお、本実施形態に係るエンジン２は直列四気筒としたが、これに限定されない。

パティキュレートフィルタ１０は、エンジン２の排気経路６に配設され、排気中のパティキュレート（炭素質からなる煤、高沸点炭化水素成分（ＳＯＦ）等）を除去するものである。パティキュレートフィルタ１０は、具体的にはセラミック等の多孔質壁からなるハニカム構造であり、排気は必ず前記多孔質壁を透過した後に排出されよう構成される。パティキュレートフィルタ１０は、排気が前記多孔質壁を通過する際に排気中のパティキュレートを捕集する。その結果、排気からパティキュレートが除去される。

酸化触媒１１は、排気ガス中の一酸化炭素と炭化水素と窒素化合物とを酸化するものである。酸化触媒１１は、パティキュレートフィルタ１０の上流側に配設され、パティキュレートの酸化除去を促進させる。

吸気絞り弁１２は、ディーゼルエンジン２の空気流入量を調節するものである。吸気絞り弁１２は、吸気経路３に配設され、モータまたはソレノイド等のアクチュエーターにより弁体を駆動して流路面積（流量）を変更可能に構成される。吸気絞り弁１２は、弁体の開度を変更することにより、排気流量、排気温度および排気速度を変更することができる。

上流側排気絞り弁１３および下流側排気絞り弁１４は、パティキュレートフィルタ１０への排気流入量またはパティキュレートフィルタ１０からの排気流出量を調整するものである。上流側排気絞り弁１３および下流側排気絞り弁１４は、排気経路６に配設され、モータまたはソレノイド等のアクチュエーターにより弁体を駆動して流路面積（流量）を変更可能に構成される。上流側排気絞り弁１３および下流側排気絞り弁１４は、弁体の開度を変更することにより、排気圧力やパティキュレートフィルタ１０の温度を変更することができる。

排気差圧検出手段である排気差圧検出装置２０は、パティキュレートフィルタ１０の上流側の排気圧力とパティキュレートフィルタ１０の下流側の排気圧力との圧力差（排気差圧）を検出するものである。排気差圧検出装置２０は、上流側圧力センサ２０ａと、下流側圧力センサ２０ｂとを具備する。上流側圧力センサ２０ａは、パティキュレートフィルタ１０を通過する前の上流側排気圧力ｐ１を検出する。下流側圧力センサ２０ｂは、パティキュレートフィルタ１０を通過した後の下流側排気圧力ｐ２を検出する。排気差圧検出装置２０は、上流側排気圧力ｐ１と下流側排気圧力ｐ２とから所定時間毎に排気差圧Ｐ（ｎ−１）・Ｐ（ｎ）・・を算出する。

排気温度検出手段である温度センサ２１は、排気温度を検出するものである。温度センサ２１は、パティキュレートフィルタ１０の下流側に配置され、所定時間毎にパティキュレートフィルタ１０下流側の排気温度Ｔ（ｎ−１）・Ｔ（ｎ）・・を検出する。温度センサ２１は、本実施形態に限らず、酸化触媒１１の上流側に配置してパティキュレートフィルタ１０上流側の排気温度を測定してもよい。

エンジン回転数センサ２２は、エンジン回転数Ｒを検出するものである。エンジン回転数センサ２２は、クランク軸またはフライホイール等に配設され、前記クランク軸の角度からエンジン回転数Ｒや各気筒５内のピストン位置を検出する。

制御手段であるＥＣＵ３０は、エンジン２の制御、およびパティキュレートフィルタ１０の再生を制御するものである。ＥＣＵ３０は、エンジン２の制御やパティキュレートフィルタ１０の再生制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。ＥＣＵ３０は、具体的には、排気差圧上限値マップＭ１、潤滑油消費量マップＭ２、排気温度推定値マップＭ３、パティキュレート排出量マップＭ４、パティキュレート燃焼量マップＭ５、およびパティキュレートフィルタ１０の再生が必要となるパティキュレート中の可燃分の基準堆積量ＰＭｓ、パティキュレートフィルタ１０が再生中にカウントされる再生フラグＮ等のデータが格納される。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁４・４・４・４に接続され、燃料噴射弁４・４・４・４の燃料噴射量を制御することで、エンジン２の起動および停止、出力制御等をすることが可能である。

ＥＣＵ３０は、吸気絞り弁１２に接続され、吸気絞り弁１２の開度を制御することで、エンジン２への空気流入量を調節することができ、その結果、排気流量、排気温度および排気速度を変更することが可能である。

ＥＣＵ３０は、上流側排気絞り弁１３および下流側排気絞り弁１４に接続され、上流側排気絞り弁１３および下流側排気絞り弁１４の開度を制御することで、パティキュレートフィルタ１０への排気流入量を調節することができ、その結果、排気流量、排気温度および排気速度を変更することが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧検出装置２０に接続され、所定時間毎に、排気差圧検出装置２０が算出する排気差圧Ｐ（ｎ−１）・Ｐ（ｎ）・・（以下、単に「Ｐ（ｎ）」と記す）を取得することが可能である。

ＥＣＵ３０は、温度センサ２１に接続され、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、温度センサ２１が検出する排気温度Ｔ（ｎ−１）・Ｔ（ｎ）・・（以下、単に「Ｔ（ｎ）」と記す）を取得することが可能である。

ＥＣＵ３０は、エンジン回転数センサ２２に接続され、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、エンジン回転数センサ２２が検出するエンジン回転数Ｒ（ｎ−１）・Ｒ（ｎ）・・（以下、単に「Ｒ（ｎ）」と記す）を取得するとともに燃料噴射弁４・４・４・４が噴射する燃料噴射量とエンジン回転数Ｒ（ｎ）とからエンジン出力Ｗ（ｎ−１）・Ｗ（ｎ）・・（以下、単に「Ｗ（ｎ）」と記す）を算出することが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、エンジン２の運転状態であるエンジン回転数Ｒ（ｎ）とエンジン出力Ｗ（ｎ）とから排気差圧上限値マップＭ１に基づいてパティキュレートフィルタ１０の再生が必要と判断される排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ−１）・Ｐｃ（ｎ）・・（以下、単に「Ｐｃ（ｎ）」と記す）を算出することが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、エンジン２の運転状態であるエンジン回転数Ｒ（ｎ）とエンジン出力Ｗ（ｎ）とから潤滑油消費量マップＭ２に基づいて潤滑油消費量を算出するとともに、これまでに算出した潤滑油消費量を積算することで累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ−１）・ＬＯｃ（ｎ）・・（以下、単に「ＬＯｃ（ｎ）」と記す）を算出することが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、潤滑油の消費によって発生する排気差圧Ｐ（ｎ）の上昇を補正する差圧補正率Ｐｒ（ｎ−１）・Ｐｒ（ｎ）・・（以下、単に「Ｐｒ（ｎ）」と記す）を累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ）に基づいて算出することが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、エンジン２の運転状態であるエンジン回転数Ｒ（ｎ）とエンジン出力Ｗ（ｎ）とから排気温度推定値マップＭ３に基づいてパティキュレートフィルタ１０の下流側の排気温度推定値Ｔｃ（ｎ−１）・Ｔｃ（ｎ）・・（以下、単に「Ｔｃ（ｎ）」と記す）を算出するとともに排気温度Ｔ（ｎ）と排気温度推定値Ｔｃ（ｎ）との比である温度補正率Ｔ（ｎ−１）／Ｔｃ（ｎ−１）・Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）・・（以下、単に「Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）」と記す）を算出することが可能である。ＥＣＵ３０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、算出した排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ）に温度補正率Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）を乗ずることにより、排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ）を実測値に近似させることが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ）と差圧補正率Ｐｒ（ｎ）と温度補正率Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）との積を所定時間で移動平均化した１２０Ｐｓ（ｎ−１）・Ｐｓ（ｎ）・・（以下、単に「Ｐｓ（ｎ）」と記す）を算出することが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、エンジン２の運転状態であるエンジン回転数Ｒ（ｎ）とエンジン出力Ｗ（ｎ）とからパティキュレート排出量マップＭ４に基づいてパティキュレート中の可燃分排出量ＰＭｏｕｔ（ｎ−１）・ＰＭｏｕｔ（ｎ）・・（以下、単に「ＰＭｏｕｔ（ｎ）」と記す）を算出することが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、エンジン２の運転状態であるエンジン回転数Ｒ（ｎ）とエンジン出力Ｗ（ｎ）とからパティキュレート燃焼量マップＭ５に基づいてパティキュレート中の可燃分燃焼量ＰＭｒｅｇ（ｎ−１）・ＰＭｒｅｇ（ｎ）・・（以下、単に「ＰＭｒｅｇ（ｎ）」と記す）を算出することが可能である。

ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に、可燃分排出量ＰＭｏｕｔ（ｎ）と可燃分燃焼量ＰＭｒｅｇ（ｎ）との差から可燃分堆積量を算出するとともに、これまでに算出した可燃分堆積量を積算することで累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ−１）・ＰＭ（ｎ）・・（以下、単に「ＰＭ（ｎ）」と記す）を算出することが可能である。

次に図３、図４、図５、および図６を用いて、本発明に係る排気浄化装置１のＥＣＵ３０によるパティキュレートフィルタ１０の再生制御について説明する。

ＥＣＵ３０は、所定時間毎に、排気差圧Ｐ（ｎ）を取得するとともにエンジン２の運転状態から基準差圧Ｐｓ（ｎ）、および累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）を算出する。ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）と基準差圧Ｐｓ（ｎ）とを比較して、パティキュレートフィルタ１０が再生する必要があるか否かを判定する。または、累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）と基準堆積量ＰＭｓとを比較して、パティキュレートフィルタ１０が再生する必要があるか否かを判定する。

以下では、ＥＣＵ３０による制御態様について具体的に説明する。

ステップＳ１１０において、図３に示すように、ＥＣＵ３０は、再生フラグＮがＮ＝０か否か判定する。
その結果、再生フラグＮがＮ＝０の場合は制御段階をステップＳ１２０へ移行する。
また、再生フラグＮがＮ＝０でない場合は制御段階をステップＳ１９０へ移行する。

ステップＳ１２０において、ＥＣＵ３０は、計測開始から所定時間経過したか否か判定する。
その結果、所定時間経過した場合は制御段階をステップＳ１３０へ移行する。
また、所定時間経過していない場合は制御段階をステップＳ１２０へ移行する。

ステップＳ１３０において、ＥＣＵ３０は、所定時間をリセットして所定時間の計測を開始した後、制御段階をステップＳ１４０へ移行する。

ステップＳ１４０において、ＥＣＵ３０は、排気差圧検出装置２０が算出する排気差圧Ｐ（ｎ）、および温度センサ２１が検出する排気温度Ｔ（ｎ）を取得した後、制御段階をステップＳ１５０へ移行する。

ステップＳ１５０において、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数センサ２２が検出するエンジン回転数Ｒ（ｎ）と燃料噴射弁４が噴射する燃料噴射量を取得し、エンジン出力Ｗ（ｎ）を算出することでエンジン２の運転状態を取得した後、制御段階をステップＳ１６０へ移行する。

ステップＳ１６０において、ＥＣＵ３０は、基準差圧算出処理Ａで基準差圧Ｐｓ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１７０へ移行する。

ステップＳ１７０において、ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）が基準差圧Ｐｓ（ｎ）以上か否か判定する。
その結果、排気差圧Ｐ（ｎ）が基準差圧Ｐｓ（ｎ）以上と判定した場合は制御段階をステップＳ１８０へ移行する。
また、ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）が基準差圧Ｐｓ（ｎ）未満と判定した場合は制御段階をステップＳ３７０へ移行する。

ステップＳ１８０において、ＥＣＵ３０は、パティキュレートフィルタ１０の再生を開始するとともに再生フラグＮをＮ＝１とした後、制御段階をステップＳ１９０へ移行する。

ステップＳ１９０において、ＥＣＵ３０は、パティキュレートフィルタ１０の再生が終了したか否か判定する。
その結果、パティキュレートフィルタ１０の再生が終了したと判定した場合は制御段階をステップＳ２００へと移行する。
また、ＥＣＵ３０は、パティキュレートフィルタ１０の再生が終了していないと判定した場合は制御段階をステップＳ１９０へと移行する。

ステップＳ２００において、ＥＣＵ３０は、パティキュレートフィルタ１０の再生が終了すると再生フラグＮをＮ＝０とする。

ステップＳ３７０において、ＥＣＵ３０は、累積可燃分堆積量算出処理Ｂで累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ３８０へ移行する。

ステップＳ３８０において、ＥＣＵ３０は、累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）が基準堆積量ＰＭｓ以上か否か判定する。
その結果、累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）が基準堆積量ＰＭｓ以上の場合は制御段階をステップＳ１８０へ移行する。
また、累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）が基準堆積量ＰＭｓ未満の場合は制御段階をステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１６０において、ＥＣＵ３０は、基準差圧算出処理Ａにおいて基準差圧Ｐｓ（ｎ）を算出する為、制御段階をステップＳ１６１へ移行する（図４参照）。

ステップＳ１６１において、図４に示すように、ＥＣＵ３０は、エンジン２の運転状態から排気差圧上限値マップＭ１に基づいて排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１６２へ移行する。

ステップＳ１６２において、ＥＣＵ３０は、差圧補正率算出処理Ｃで差圧補正率Ｐｒ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１６３へ移行する。

ステップＳ１６３において、ＥＣＵ３０は、温度補正率算出処理Ｄで温度補正率Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１６４へ移行する。

ステップＳ１６４において、ＥＣＵ３０は、排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ）に差圧補正率Ｐｒ（ｎ）と温度補正率Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）とを乗じて補正した後、制御段階をステップＳ１６５へ移行する。

ステップＳ１６５において、ＥＣＵ３０は、補正した排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ）を移動平均化して基準差圧Ｐｓ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１７０へ移行する（図３参照）。

ステップＳ１６２において、ＥＣＵ３０は、差圧補正率算出処理Ｃにおいて差圧補正率Ｐｒ（ｎ）を算出する為、制御段階をステップＳ１６２ａへ移行する（図５（ａ）参照）。

ステップＳ１６２ａにおいて、図５（ａ）に示すように、ＥＣＵ３０は、エンジン２の運転状態から潤滑油消費量マップＭ２に基づいて潤滑油消費量を算出し、記録されているこれまでの累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ−１）に潤滑油消費量を積算することで累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１６２ｂへ移行する。

ステップＳ１６２ｂにおいて、ＥＣＵ３０は、累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ）を記録した後、制御段階をステップＳ１６２ｃへ移行する。

ステップＳ１６２ｃにおいて、ＥＣＵ３０は、累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ）に基づいて差圧補正率Ｐｒ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１６３へ移行する（図４参照）。

ステップＳ１６３において、図４に示すように、ＥＣＵ３０は、温度補正率算出処理Ｄにおいて温度補正率Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）を算出する為、制御段階をステップＳ１６３ａへ移行する（図５（ｂ）参照）。

ステップＳ１６３ａにおいて、図５（ｂ）に示すように、ＥＣＵ３０は、エンジン２の運転状態から排気温度推定値マップＭ３に基づいて排気温度推定値Ｔｃ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１６３ｂへ移行する。

ステップＳ１６３ｂにおいて、ＥＣＵ３０は、排気温度Ｔ（ｎ）と排気温度推定値Ｔｃ（ｎ）とから温度補正率Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ１６４へ移行する（図４参照）。

ステップＳ３７０において、図３に示すように、ＥＣＵ３０は、累積可燃分堆積量算出処理Ｂにおいて累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）を算出する為、制御段階をステップＳ３７１へ移行する（図６参照）。

ステップＳ３７１において、図６に示すように、ＥＣＵ３０は、エンジン２の運転状態からパティキュレート排出量マップＭ４に基づいて可燃分排出量ＰＭｏｕｔ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ３７２へ移行する。

ステップＳ３７２において、ＥＣＵ３０は、エンジン２の運転状態からパティキュレート燃焼量マップＭ５に基づいて可燃分燃焼量ＰＭｒｅｇ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ３７３へ移行する。

ステップＳ３７３において、ＥＣＵ３０は、可燃分排出量ＰＭｏｕｔ（ｎ）と可燃分燃焼量ＰＭｒｅｇ（ｎ）との差から可燃分堆積量を算出するとともに記録されているこれまでの累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ−１）に可燃分堆積量を積算することで累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）を算出した後、制御段階をステップＳ３７４へ移行する。

ステップＳ３７４において、ＥＣＵ３０は、累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）を記録した後、制御段階をステップＳ３８０へ移行する（図３参照）。

ＥＣＵ３０は、ステップＳ１９０において、パティキュレートフィルタ１０の再生を開始する際、燃料噴射弁４における燃料噴射量や燃料噴射タイミングを制御して排気温度の変更や排気に未燃燃料を添加する方法や、吸気絞り弁１２、上流側排気絞り弁１３または下流側排気絞り弁１４の開度を制御し、排気流量、排気温度、および排気速度を変更する方法などによりパティキュレートフィルタ１０の再生を行う。

以上の如く、パティキュレートフィルタ１０と、パティキュレートフィルタ１０の排気差圧Ｐ（ｎ）を検出する排気差圧検出手段である排気差圧検出装置２０と、エンジン２の運転状態に基づいてパティキュレートフィルタ１０の再生制御を行う制御手段であるＥＣＵ３０と、を備えるエンジン２の排気浄化装置１において、ＥＣＵ３０は、排気差圧検出装置２０が検出する排気差圧Ｐ（ｎ）を所定時間毎に取得し、排気差圧Ｐ（ｎ）取得時までにパティキュレートフィルタ１０に堆積するパティキュレート中の累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）とエンジン２において消費される累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ）とを算出し、排気差圧Ｐ（ｎ）取得時のエンジン２の運転状態と累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ）とに基づいてパティキュレートフィルタ１０の再生が必要と判断される基準差圧Ｐｓ（ｎ）を算出し、排気差圧Ｐ（ｎ）が基準差圧Ｐｓ（ｎ）以上の場合、または累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）がパティキュレートフィルタ１０の再生が必要と判断される基準堆積量ＰＭｓ（ｎ）以上の場合にパティキュレートフィルタ１０の再生を行うことを特徴とするものである。

また、パティキュレートフィルタ１０の下流側の排気温度Ｔ（ｎ）を検出する排気温度検出手段である温度センサ２１を備え、ＥＣＵ３０は、温度センサ２１が検出する排気温度Ｔ（ｎ）を排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に取得し、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎にエンジン２の運転状態に基づいてパティキュレートフィルタ１０下流側の排気温度推定値Ｔｃ（ｎ）を算出し、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎にエンジン２の運転状態に基づいてパティキュレートフィルタ１０の再生が必要と判断される排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ）を算出し、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎にエンジン２の運転状態に基づいて算出される潤滑油消費量を積算して累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ）を算出し、累積潤滑油消費量ＬＯｃ（ｎ）から潤滑油の消費によるパティキュレートフィルタ１０の排気差圧Ｐ（ｎ）の上昇を補正する差圧補正率Ｐｒ（ｎ）を算出し、排気温度Ｔ（ｎ）と排気温度推定値Ｔｃ（ｎ）とから温度補正率Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）を算出し、排気差圧上限値Ｐｃ（ｎ）と差圧補正率Ｐｒ（ｎ）と温度補正率Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ）とから基準差圧Ｐｓ（ｎ）を排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎に算出することを特徴とするものである。

また、ＥＣＵ３０は、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎にエンジン２の運転状態に基づいてエンジン２が排出するパティキュレート中の可燃分排出量ＰＭｏｕｔ（ｎ）を算出し、排気差圧Ｐ（ｎ）取得毎にエンジン２の運転状態に基づいてパティキュレートフィルタ１０で燃焼される可燃分燃焼量ＰＭｒｅｇ（ｎ）を算出し、可燃分排出量ＰＭｏｕｔ（ｎ）と可燃分燃焼量ＰＭｒｅｇ（ｎ）とから算出される可燃分堆積量を積算して累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）を算出することを特徴とするものである。

このように構成にすることにより、パティキュレートフィルタ１０の再生の必要性を排気差圧Ｐ（ｎ）と累積可燃分堆積量ＰＭ（ｎ）とに基づいて判断することができる。これにより、エンジン２の運転状態にかかわらずパティキュレートフィルタ１０に堆積する可燃分の算出精度を向上させて、パティキュレートフィルタ１０の再生を適切に行うことが出来る。

１エンジンの排気浄化装置
２エンジン
１０パティキュレートフィルタ
２０排気差圧検出装置
３０ＥＣＵ
Ｐ（ｎ）排気差圧
Ｐｓ（ｎ）基準差圧
ＰＭ（ｎ）累積可燃分堆積量
ＰＭｓ（ｎ）基準堆積量

Claims

パティキュレートフィルタ（１０）と、
前記パティキュレートフィルタ（１０）の排気差圧（Ｐ（ｎ））を検出する排気差圧検出手段（２０）と、
エンジン（２）の運転状態に基づいてパティキュレートフィルタ（１０）の再生制御を行う制御手段（３０）と、
を備えるエンジン（２）の排気浄化装置（１）において、
前記制御手段（３０）は、
前記排気差圧検出手段（２０）が検出する排気差圧（Ｐ（ｎ））を所定時間毎に取得し、
前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得時までに前記パティキュレートフィルタ（１０）に堆積するパティキュレート中の累積可燃分堆積量（ＰＭ（ｎ））と前記エンジン（２）において消費される累積潤滑油消費量（ＬＯｃ（ｎ））とを算出し、
前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得時の前記エンジン（２）の運転状態と累積潤滑油消費量（ＬＯｃ（ｎ））とに基づいて前記パティキュレートフィルタ（１０）の再生が必要と判断される基準差圧（Ｐｓ（ｎ））を算出し、
前記排気差圧（Ｐ（ｎ））が前記基準差圧（Ｐｓ（ｎ））以上の場合、または前記累積可燃分堆積量（ＰＭ（ｎ））が前記パティキュレートフィルタ（１０）の再生が必要と判断される基準堆積量（ＰＭｓ（ｎ））以上の場合にパティキュレートフィルタ（１０）の再生を行うエンジンの排気浄化装置。
前記パティキュレートフィルタ（１０）の下流側の排気温度（Ｔ（ｎ））を検出する排気温度検出手段（２１）を備え、
前記制御手段（３０）は、
前記排気温度検出手段（２１）が検出する前記排気温度（Ｔ（ｎ））を前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得毎に取得し、
前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得毎に前記エンジン（２）の運転状態に基づいて前記パティキュレートフィルタ（１０）下流側の排気温度推定値（Ｔｃ（ｎ））を算出し、
前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得毎に前記エンジン（２）の運転状態に基づいて前記パティキュレートフィルタ（１０）の再生が必要と判断される排気差圧上限値（Ｐｃ（ｎ））を算出し、
前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得毎に前記エンジン（２）の運転状態に基づいて算出される潤滑油消費量を積算して累積潤滑油消費量（ＬＯｃ（ｎ））を算出し、
前記累積潤滑油消費量（ＬＯｃ（ｎ））から潤滑油の消費によるパティキュレートフィルタ（１０）の排気差圧（Ｐ（ｎ））の上昇を補正する差圧補正率（Ｐｒ（ｎ））を算出し、
前記排気温度（Ｔ（ｎ））と前記排気温度推定値（Ｔｃ（ｎ））とから温度補正率（Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ））を算出し、
前記排気差圧上限値（Ｐｃ（ｎ））と前記差圧補正率（Ｐｒ（ｎ））と前記温度補正率（Ｔ（ｎ）／Ｔｃ（ｎ））とから前記基準差圧（Ｐｓ（ｎ））を前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得毎に算出することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
前記制御手段（３０）は、
前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得毎に前記エンジン（２）の運転状態に基づいて前記エンジン（２）が排出するパティキュレート中の可燃分排出量（ＰＭｏｕｔ（ｎ））を算出し、
前記排気差圧（Ｐ（ｎ））取得毎に前記エンジン（２）の運転状態に基づいて前記パティキュレートフィルタ（１０）で燃焼される可燃分燃焼量（ＰＭｒｅｇ（ｎ））を算出し、
前記可燃分排出量（ＰＭｏｕｔ（ｎ））と前記可燃分燃焼量（ＰＭｒｅｇ（ｎ））とから算出される可燃分堆積量を積算して累積可燃分堆積量（ＰＭ（ｎ））を算出することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。