JP6875849B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

本開示は、エンジンの排気浄化装置に関し、特に、ＤＰＦの内部温度の計測技術および内部温度に基づく制御に関する。

ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる排気微粒子(ＰＭ)を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を備える排気浄化装置が知られている。一般に、ＤＰＦは、セラミック等をハニカム状モノリスに成形し、隣り合う通気孔の入口側と出口側とを交互に閉じることで、通気孔を形成するろ過壁を排ガスが通過するように構成したフィルタ部を有し、このろ過壁によって排ガスに含まれるＰＭが除去される。触媒が担持されるものもある。ＤＰＦにＰＭが次第に堆積していき、堆積したＰＭによってろ過壁に目詰まりが発生すると、ＤＰＦのＰＭ捕集能力が低下するだけでなく、排気圧が上昇して燃費にも悪影響を及ぼす。このため、ＤＰＦに堆積したＰＭを除去するための強制再生を適切なタイミングで行う必要がある。

このＤＰＦの強制再生の実行タイミングを決める手法の一つとして、ＤＰＦ内のＰＭ堆積量を推定し、ＰＭ堆積量が予め設定した上限に達したら強制再生を行う方法が知られている。例えば、特許文献１では、ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量を、ＰＭ排出量およびＰＭ再生量の各々の推定値の差分から算出している。また、このうちのＰＭ再生量についてはＤＰＦの温度を用いて推定しており、ＤＰＦ基材の温度を直接測定することや、ＤＰＦ入出口平均温度で代用するといった簡単な構成で把握可能である旨が記載されている。

また、その他のＤＰＦの内部温度の計測技術を開示するものとして、例えば特許文献２〜３がある。特許文献２には、ＤＰＦ内部の温度は温度センサ等により直接検出することができないため、ＤＰＦの内部において排ガスの流れ方向に沿って設定された複数の温度推定点における温度推定値を求めることが開示されている。また、特許文献２には、複数の温度推定点における温度推定値からＤＰＦの最高温度を推定し、ＤＰＦの最高温度を超えないようにＤＰＦの温度を制御することも開示されている。このように排ガスの流れ方向に沿った複数位置での温度の推定値を求めるのは、ＤＰＦ内部の温度は排ガスの流れ方向に温度分布を持つと共に、ＤＰＦの内部におけるＰＭ燃焼速度（再生速度）は温度に対して非線形な変化を示すことによる旨が記載されている。他方、特許文献３には、ＤＰＦが再生中か否かを検出するために、ＤＰＦの内部（フィルタベッド温度）、入口部および出口部の少なくとも１箇所に温度センサを設けることが開示されている。

特開２０１３−１２４６３１号公報 特開２００６−３７７４２号公報 特開昭６０−１５３４１４号公報

特許文献１に開示されるように、ＤＰＦの内部温度を、ＤＰＦの出入口に設置された温度センサの検出温度の平均値で代用する場合は多い。しかしながら、ＤＰＦの内部温度は排ガスの流れ方向に温度分布を持つのみならず、この流れ方向に対する周方向や径方向にも温度分布を持つ。さらに、ＤＰＦの内部においては、強制再生を実行しなくても、排ガスの熱によってＰＭが自然に燃焼するが、その際のＰＭ燃焼速度（再生速度）は温度に対して非線形な変化を示す（特許文献２参照）。このため、特許文献１のようにＤＰＦの出入口の検出温度の平均値を用いてＰＭ再生量を推定する場合には、その推定精度を高めるのには限界がある。そして、ＰＭ再生量の推定精度が悪いとＰＭ堆積量の推定精度も悪くなり、その結果、強制再生の実行時におけるＰＭの過堆積によるＤＰＦの過昇温や、必要以上に強制再生が実行されることによりオイルダイリューションが生じるリスクが高まる。

この点、特許文献２は、排ガスの流れ方向の温度分布を考慮したＤＰＦの内部温度の推定を行ってはいるものの、その径方向や周方向の温度分布は考慮していない。さらに、特許文献２は、推定により温度分布を求めるものであり、直接計測するよりも精度が劣る。他方、特許文献３では、ＤＰＦの入口部、出口部のみならず、内部（フィルタベッド温度）の温度を計測することが開示されているものの、ＤＰＦの内部への温度センサの設置態様についての具体的な開示はない。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、光ファイバセンサによってＤＰＦの内部における複数の位置での温度を計測す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。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るエンジンの排気浄化装置は、
エンジンの排気通路に配置される、前記エンジンの排ガス中の微粒子状物質を捕集するＤＰＦと、
温度を計測するための複数の温度センサ部を有する光ファイバを含む光ファイバセンサと、を備え、
前記光ファイバは、前記複数の温度センサ部の各々が前記ＤＰＦの内部における複数の位置にそれぞれ設置されるように、前記ＤＰＦに設置されている。

ＤＰＦの内部（後述するフィルタ部）は排ガスの流れ方向のみならず、その径方向、周方向にも温度分布が生じる。具体的には、ＤＰＦの内部の上流側から下流側に向かうほど高温となり、外周側から中心部に向かうほど高温となる傾向がある。
上記（１）の構成によれば、ＤＰＦの内部における複数の位置での温度（内部温度）が、その各々の位置に設置された温度センサ部を通してそれぞれ計測される。このような光ファイバセンサによるＤＰＦの内部温度の計測を通して、ＤＰＦの内部における３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

よって、ＤＰＦの内部温度を用いてＰＭ再生量を推定し、このＰＭ再生量を用いてＰＭ堆積量を推定する場合には、光ファイバセンサを用いてＤＰＦの内部における複数の位置での温度を計測することにより、ＰＭ再生量の推定精度を向上することができるので、ＰＭ堆積量の推定精度を向上することが可能となる。このため、推定したＰＭ堆積量に基づいて実行する強制再生の実行タイミングのさらなる適正化を図ることができ、ＰＭの過堆積によるＤＰＦの過昇温や、必要以上に強制再生を実行することによるオイルダイリューションなどが生じるリスクを低減することができる。
また、ＤＰＦの過昇温を監視する場合には、光ファイバセンサを用いてＤＰＦの内部における複数の位置での温度を計測することにより、ＤＰＦの内部で生じた局所的な過昇温を精度良く検出することが可能となる。このため、過昇温の検出精度を高め、ＤＰＦの損傷を防止することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記複数の温度センサ部は、前記ＤＰＦにおける前記排ガスの流れ方向の所定の位置で切った断面視において、前記ＤＰＦの内部における前記複数の位置にそれぞれ設置されている。
上記（２）の構成によれば、光ファイバの有する複数の温度センサ部は、ＤＰＦの内部における径方向や周方向で互いに異なる複数の位置にそれぞれ設置される。換言すれば、複数の温度センサ部は、ＤＰＦの内部に３次元的に分散されて設置される。これによって、複数の温度センサ部の各々によって、その各々が設置された位置（座標）における温度がそれぞれ計測されるので、ＤＰＦの内部で生じる３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（２）の構成において、
前記複数の温度センサ部は、前記ＤＰＦの内部における前記排ガスの流れ方向における前記複数の位置にそれぞれ設置されている。
上記（３）の構成によれば、光ファイバの有する複数の温度センサ部によって、ＤＰＦの内部に生じる排ガスの流れ方向に沿った温度分布を精度良く把握することができる。また、複数の温度センサ部が、ＤＰＦの排ガスの流れ方向における複数の位置のみならず、ＤＰＦの径方向や周方向における複数の位置にそれぞれ設置されることで、ＤＰＦの内部に生じる３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の構成において、
前記ＤＰＦは、前記排ガスの流れ方向に沿って延在する通気孔を含むフィルタ部を有し、
前記光ファイバは、前記通気孔の内部に設置された前記温度センサ部を有する内設光ファイバ部を含む。
上記（４）の構成によれば、温度センサ部を有する内設光ファイバ部をフィルタ部の通気孔に設置することで、内設光ファイバが設置された位置における排ガスの流れ方向の一ヶ所以上の位置における温度を計測することができる。また、複数の通気孔の少なくとも１つに内設光ファイバ部を設置することで、ＤＰＦの内部で生じる３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記通気孔は、下流端を閉塞する第１閉塞部を有すると共に上流端が開放された複数の第１通気孔、及び上流端を閉塞する第２閉塞部を有すると共に下流端が開放された複数の第２通気孔を有し、
前記光ファイバは、前記第１通気孔の前記第１閉塞部に対面する終端部を有した前記内設光ファイバ部である第１通気孔内設光ファイバ部、または、前記第２通気孔の前記上流端の第２閉塞部に対面する終端部を有した前記内設光ファイバ部である第２通気孔内設光ファイバ部の少なくとも一方を含む複数の前記内設光ファイバ部からなる光ファイバ群を含む。
上記（５）の構成によれば、各々が終端部を有する内設光ファイバ部を、第１通気孔あるいは第２通気孔の少なくとも一方に設置してなる光ファイバ群により、フィルタ部を構成する複数の通気孔の２以上にそれぞれ内設光ファイバ部を設置することができ、ＤＰＦの内部に生ずる３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（４）〜（５）の構成において、
前記通気孔は、上流端および下流端が共に開放された貫通通気孔を含み、
前記光ファイバは、前記貫通通気孔の内部にそれぞれ設置された前記内設光ファイバ部である第１の貫通内設光ファイバ部および第２の貫通内設光ファイバ部と、前記第１の貫通内設光ファイバ部および前記第２の貫通内設光ファイバ部を前記フィルタ部の外部において接続する第１の接続側光ファイバ部と、を有する列状光ファイバ部を含む。
上記（６）の構成によれば、列状光ファイバ部がフィルタ部の外部を折り返しながら、少なくとも２以上の通気孔（貫通通気孔）を跨る状態で設置される。これによって、フィルタ部の複数の位置に複数の内設光ファイバ部を設置することができ、ＤＰＦの内部における３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。また、列状光ファイバ部によって、上述した光ファイバ群よりも光ファイバの本数を減らすこともでき、光ファイバセンサのコストの抑制を図り、また、設置スペース上の制限にも適応することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記列状光ファイバ部は、さらに、
前記貫通通気孔の内部に設置された前記内設光ファイバ部である第３の貫通内設光ファイバ部と、
前記第２の貫通内設光ファイバ部および前記第３の貫通内設光ファイバ部を前記フィルタ部の外部において接続する第２の接続側光ファイバ部であって、前記第１の接続側光ファイバ部とは前記フィルタ部を挟んで反対側に位置する第２の接続側光ファイバ部と、を有する。
上記（７）の構成によれば、列状光ファイバ部がフィルタ部の外部を複数回折り返しながら、少なくとも３以上の通気孔（貫通通気孔）を貫通した状態で設置される。これによって、上記（６）と同様な効果を奏することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（４）〜（７）の構成において、
前記光ファイバは、前記フィルタ部の外周面にらせん状に設置された前記温度センサ部を有するらせん状光ファイバ部を含む。
上記（８）の構成によれば、らせん状光ファイバ部によって、フィルタ部の外周面の複数の位置における温度を計測することができる。また、内設光ファイバ部と組み合わせることで、ＤＰＦの内部に生じる３次元的な温度分布を精度よく把握することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、
前記光ファイバは、前記排気通路における前記ＤＰＦの上流側に設置された、前記ＤＰＦの上流側の温度を計測するための前記温度センサ部である外部温度センサ部を、さらに含む。
上記（９）の構成によれば、外部温度センサ部によって、排気通路におけるＤＰＦの上流側の温度を計測することが可能となる。したがって、光ファイバセンサ以外の温度センサをエンジンの制御のために、別途、ＤＰＦの上流側に設置することなく、光ファイバセンサによって、ＤＰＦの内部温度と共に、ＤＰＦの上流側の温度を取得することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（９）の構成において、
前記エンジンは、
前記光ファイバセンサが計測した温度に基づいて、前記ＤＰＦで自然に再生された前記ＰＭのＰＭ再生量を推定すると共に、推定した前記ＰＭ再生量に基づいて前記ＤＰＦに堆積したＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、
前記ＰＭ堆積量の推定値が規定値を超える場合に前記ＤＰＦの強制再生を実行する強制再生制御手段と、を有する。
上記（１０）の構成によれば、光ファイバセンサによって把握したＤＰＦの内部の温度分布に基づいてＰＭ再生量を算出することにより、ＰＭ再生量の推定精度を高めることができるので、例えばＰＭ排出量とＰＭ再生量との差分から算出されるＰＭ堆積量の推定精度を高めることができる。したがって、推定したＰＭ堆積量に基づいて実行する強制再生の実行タイミングをより適正化することができ、ＰＭの過堆積によるＤＰＦ３の過昇温や、必要以上に強制再生を実行することによるオイルダイリューションなどが生じるリスクを低減することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１０）の構成において、
前記エンジンは、
前記光ファイバセンサが計測した温度に基づいて、前記ＤＰＦの内部における過昇温を回避するための過昇温回避制御を実行する過昇温回避制御手段を、有する。
上記（１１）の構成によれば、光ファイバセンサが計測した温度に基づいて、ＤＰＦの内部で生じる過昇温をより確実に検知することができると共に、過昇温回避制御を実行することで、過昇温をより確実に回避することができ、ＤＰＦの損傷を防止することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、光ファイバセンサによってＤＰＦの内部における複数の位置での温度を計測するエンジンの排気浄化装置が提供される。

本発明の一実施形態に係るエンジンの排気浄化装置を含むエンジンの全体構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るＤＰＦのフィルタ部を排ガスの流れ方向の所定の位置で切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバは通常の通気孔に設置された内設光ファイバを含む。 本発明の一実施形態に係るＤＰＦのフィルタ部を排ガスの流れ方向の所定の位置で切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバは拡径通気孔に設置された内設光ファイバを含む。 本発明の一実施形態に係るＤＰＦのフィルタ部を排ガスの流れ方向に沿って切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバは光ファイバ群を含む。 本発明の一実施形態に係るＤＰＦのフィルタ部を排ガスの流れ方向に沿って切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバは列状光ファイバ部を含む。 本発明の一実施形態に係るＤＰＦのフィルタ部を排ガスの流れ方向に沿って切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバはせん状光ファイバ部を含む。 本発明の一実施形態に係るＤＰＦのフィルタ部を排ガスの流れ方向の所定の位置で切った断面を模式的に示す図であり、らせん状光ファイバ部を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの排気浄化装置２を含むエンジン１の全体構成を概略的に示す図である。まず、図１に示される実施形態のエンジン１について説明すると、エンジン１は、例えば車両などに搭載されたディーゼルエンジンとなっており、エンジン本体１１におけるシリンダ１２とピストン１３の上面とによって画定される燃焼室１４内への燃料供給はコモンレールシステム７（ＣＲＳ）により行われている。コモンレールシステム７では、燃料タンク（不図示）に貯留された燃料を高圧ポンプ７２で高圧状態にしてコモンレール７３に貯留しており、コモンレール７３に貯留された高圧燃料を、エンジン本体１１の燃焼室１４に燃料を噴射するインジェクタ７１から噴射する。このインジェクタ７１からの燃料噴射量や噴射タイミングは、エンジン１を制御するエンジン制御ＥＣＵ１５による制御の下で行われている。より具体的には、エンジン制御ＥＣＵ１５は、所定の燃焼制御を実行する燃焼制御部１６を備えており、この所定の燃焼制御に従って上記の燃料噴射量や噴射タイミングが決定される。エンジン制御ＥＣＵ１５（電子制御装置）はコンピュータで構成されており、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ（記憶装置）を備えている。そして、主記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算など）することで、燃焼制御部１６や、後述する強制再生制御部１７、ＰＭ堆積量推定部１７ａ、過昇温回避制御部１８といった各機能部を実現する。

また、エンジン本体１１には、不図示の吸気ダクトを介して外部から吸入された空気（吸気）をエンジン本体１１の燃焼室１４に向けて導く通路である吸気通路５、および、燃焼室１４での燃焼により生じた排ガスＧ（燃焼ガス）を外部に向けて導くための排気通路６が接続されている。吸気は、吸気通路５を通過する際には、エンジン１が備えるターボ過給機５５によって圧縮されると共に、ターボ過給機５５による圧縮後に、冷却により吸気密度を高めるためのインタークーラ５２を通過し、その後、吸気通路５に設けられた吸気スロットル５３を通過するようになっている。また、ターボ過給機５５は、エンジン本体１１から排出された排ガスＧによって回転するタービンＴ及びタービンＴによって回転駆動するコンプレッサＣを有しており、排気通路６に設置されるタービンＴが排ガスＧで駆動されることにより、吸気通路５に設置されるコンプレッサＣが回転し、吸気通路５を流れる吸気を下流に向けて圧縮する。なお、吸気（新気）の流量は、吸気通路５に設けられた吸気流量計５１で検出されており、各種の制御に用いるためにエンジン制御ＥＣＵ１５に入力される。

他方、排気通路６では、タービンＴの上流側（燃焼室１４側）において排気通路６から分岐するようにＥＧＲ通路６３の一端側が接続されており、ＥＧＲ通路６３の他端が吸気通路５における吸気スロットル５３の下流側（燃焼室１４側）に接続されることで、排気通路６を流れる排ガスＧの一部を吸気通路５に還流可能になっている。このＥＧＲ通路６３には、排気通路６側から順にＥＧＲクーラ６４、ＥＧＲバルブ６５が設けられている。そして、目標のＥＧＲ率（吸気通路５に還流する排ガスＧの量÷燃焼室１４に吸入される吸気量）となるように、ＥＧＲバルブ６５の開度がエンジン制御ＥＣＵ１５の燃焼制御部１６によって制御される。

また、排気通路６において上述のタービンＴを通過した排ガスＧは、排気通路６に設けられた排気浄化装置２（エンジンの排気浄化装置２）を通過する。この排気浄化装置２は、上述のタービンＴの下流に設置されており、上述のタービンＴを通過した排ガスＧが通過するようになっている。また、排気浄化装置２は、ＤＯＣ３１と、ＤＯＣ３１の下流側に配設されるＤＰＦ３とを主要な構成要素とする。ＤＯＣ２１（酸化触媒）は、排ガスＧ中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を無害化するための触媒である。また、ＤＯＣ２１は、ＤＰＦ３に捕集されたＰＭを燃焼させる強制再生を実行する場合に、排ガスＧ中の未燃成分の酸化反応熱により排ガスＧ温度を上昇させる機能を有している。

他方、ＤＰＦ３は、排ガスＧ中のＰＭ（主に、スート）を捕集するためのフィルタ部３１をその内部に有しており、エンジン１の運転によって生じる排ガスＧに含まれる粒子状物質（ＰＭ）はこのフィルタ部３１に堆積する。詳述すると、フィルタ部３１は、排ガスＧの流れ方向Ｚ（以下、適宜、流れ方向Ｚという。）に沿って延在する複数の通気孔３２を有している。そして、フィルタ部３１は、隣り合う通気孔３２が入口側と出口側で交互に閉じられることによって、各々の通気孔３２を形成する壁（ろ過壁）を排ガスＧが通過するように構成されており、ろ過壁の通過によって、排ガスＧからＰＭが除去される。

より詳細には、フィルタ部３１は、排ガスＧの流れ方向Ｚにおける下流側の端（下流端）を閉塞する第１閉塞部３３ｃを有すると共に、その上流側の端（上流端）が開放された複数の第１通気孔３３と、逆に、上流端を閉塞する第２閉塞部３４ｃを有すると共に、その下流端が開放された複数の第２通気孔３４といった、複数の種類の通気孔３２を有している。これらの通気孔３２（３３、３４）は、排ガスＧの流れ方向Ｚに沿って延在する通気孔３２の側壁がろ過壁となっており、第１通気孔３３と第２通気孔３４とが隣り合わせになるように配列される。そして、排気通路６を流れる排ガスＧは、上流端（入口）が開放された第１通気孔３３からフィルタ部３１の内部に侵入するものの、第１通気孔３３の下流端（出口）は閉塞されているので、上記の通気孔３２を形成するろ過壁を通過して隣接する通気孔３２（第２通気孔３４）に移動する。ろ過壁を通過後、排ガスＧは、第２通気孔３４の開放端となる下流端（出口）からフィルタ部３１の下流に流出する。そして、上述したろ過壁の通過の際に、排ガスＧに含まれるＰＭがろ過壁に捕捉されることで、排ガスＧからＰＭが除去される。これによって、大気中へのＰＭの排出が防止される。その一方で、フィルタ部３１には時間の経過に従ってＰＭが堆積することになる。

このようにしてＤＰＦ３のフィルタ部３１に堆積したＰＭを燃焼により除去するために、エンジン１はＤＰＦ３の強制再生を実行する強制再生制御手段を備えており、強制再生制御手段によって、上記の強制再生が所定の実行タイミングで実行される。図１に示される実施形態では、強制再生は、エンジン制御ＥＣＵ１５が有する強制再生制御部１７（強制再生制御手段）の制御の下で実行されるようになっており、インジェクタ７１からレイトポスト噴射し、排ガスＧ中に未燃燃料を多く含ませることにより行っている。レイトポスト噴射とは、燃焼室１４における燃焼とは関係のないタイミング（燃焼完了後ピストン膨張行程の後半といった燃焼室１４での燃焼に寄与しないタイミング）で燃料を噴射することを意味する。レイトポスト噴射によって排ガスＧ中に供給された未燃燃料は、ＤＰＦ３の前段に設置されるＤＯＣ２１で燃焼する。そして、ＤＯＣ２１での未燃燃料の燃焼により排ガスＧ温度が６００℃〜７００℃程度まで上昇し、この高温の排ガスＧによって、ＤＯＣ２１の下流に位置するＤＰＦ３内のＰＭが燃焼させられる。

また、強制再生制御部１７が強制再生を実行する実行タイミングは、所定の実行条件が満たされた場合となる。上記の所定の実行条件（実行タイミング）は、エンジン１の運転時間が規定時間を超える場合、インジェクタ７１から噴射されるエンジン１の燃料噴射量の累計値が規定量を超える場合、ＤＰＦ３（フィルタ部３１）に堆積したＰＭのＰＭ堆積量（以下、単に、ＰＭ堆積量という。）の推定値が規定値を超える場合などがあり、複数の実行条件のうちの１つの実行条件が満たされた場合に強制再生が実行されても良い。

そして、上記のＤＰＦ３におけるＰＭ堆積量の推定は、後述するように、ＰＭ排出量およびＰＭ再生量をそれぞれ推定し、ＰＭ排出量およびＰＭ再生量の各々の推定値の差分を算出することによって、ＰＭ堆積量の推定を行っても良い。その他、ＰＭ堆積量の推定する手法として、例えばＤＰＦ３の上流と下流とにおける差圧をＤＰＦ差圧センサ８８によって検出することで推定する手法もあるが、これらの複数のＰＭ堆積量の推定方法のうちの１つを用いていても良いし、複数の手法をそれぞれ用いても良い。

このようにして推定されるＰＭ堆積量は、その推定精度が悪いと、次に説明するような問題が生じる。例えば、ＰＭ堆積量の推定値が実際よりも小さく算出される場合には、強制再生はＰＭ堆積量が上記の規定値を超える場合に実行（開始）されるので、実際のＰＭ堆積量が規定値を超えているにもかかわらず強制再生が開始されないことになる。その結果、ＰＭが上記の規定値を超えてＤＰＦ３のフィルタ部３１に過度に堆積される場合が生じると、ＰＭの過堆積によるＰＭ捕集能力の低下やエンジン出力の低下等が生じる。また、フィルタ部３１へのＰＭの過堆積が原因となって、強制再生時にＤＰＦ３の過昇温が生じるリスクが高まる。ＤＰＦ３の過昇温は、ＤＰＦ３の損傷の原因ともなる。

逆に、ＰＭ堆積量の推定値が実際よりも大きく算出される場合には、強制再生はＰＭ堆積量が上記の規定値を超える場合に実行されるので、実際のＰＭ堆積量が規定値よりも小さいにもかかわらず強制再生が実行（開始）されることになる。その結果、強制再生が不必要なほど頻繁に実行される場合が生じると、オイルダイリューションが生じるリスクが高まる。なお、ここでいうオイルダイリューションは、燃焼に寄与しないタイミングで燃焼室１４に噴射（レイトポスト噴射など）された燃料の一部が、不図示のシリンダライナを通じてオイルパンに浸入して、オイルが希釈されることを言う。オイルが燃料で希釈されるとオイルの潤滑性が低下する。そして、潤滑性が所定の水準よりも低下すると、エンジン本体１１の損傷の原因となる。

ここで、図１に示される実施形態では、エンジン１は、ＰＭ再生量を推定すると共に、推定したＰＭ再生量に基づいてＤＰＦ３に堆積したＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段（ＰＭ堆積量推定部１７ａ）を備えることで、上述した、ＰＭ堆積量の推定をＰＭ排出量およびＰＭ再生量の各々の推定に基づいて行っている。
このＰＭ堆積量の推定方法について説明すると、ＰＭ排出量は、エンジン本体１１から排出された排ガスＧに含まれるＰＭの量である。例えば、エンジン回転数、燃料噴射量を入力データとするマップによって推定可能である。

他方、ＰＭ再生量は、上述した強制再生を実行していない通常運転時において、エンジン本体１１から排出された高温の排ガスＧによって自然に燃焼したＰＭの量である。排ガスＧはＰＭを燃焼可能な程度に高温であることから、エンジン本体１１から排出されたＰＭの一部は、排気通路６を通過する際に高温の排ガスＧにより燃焼し、自然に除去される。同様に、ＤＰＦ３に堆積しているＰＭも、ＤＰＦ３を通過する際の高温の排ガスＧによって燃焼除去される分があり、このようにＰＭが燃焼されることでＤＰＦ３から燃焼除去されたＰＭ再生量はＤＰＦ３の内部温度に基づいた推定が可能である。例えば、ＰＭ再生量は、エンジン回転数と燃料噴射量のほか、排気通路６やＤＰＦ３の温度、圧力センサ、給気流量計（エアフローメータ）等の各種センサの計測値に基づいて推定可能である。

ところが、ＤＰＦ３の内部（つまり、フィルタ部３１。以下同様。）の温度は、ＤＰＦ３の内部における３次元的な位置に応じて異なる。つまり、エンジン本体１１から排出された高温の排ガスＧはＤＰＦ３の内部を上流側から下流側に向けてフィルタ部３１（通気孔３２）を通過しながら流れていくため、ＤＰＦ３の内部には、排ガスＧの流れ方向Ｚに沿った位置に応じた温度分布が生じる。具体的には、フィルタ部３１の上流側から下流側に向かうほど高温となる傾向がある。また、この排ガスＧの流れ方向Ｚをｚ軸、この流れ方向Ｚに垂直な断面をｘ軸とｙ軸で表すとすると、排ガスＧは、フィルタ部３１を通過する際に、上述した通気孔３２に沿ってｚ軸方向に沿って流れるのみならず、ｘ軸やｙ軸の方向にも流れるので、流れ方向Ｚに対する径方向や周方向においても、位置に応じた温度分布が生じる。具体的には、フィルタ部３１の外周側から中心部に向かうほど高温となる傾向がある。さらに、ＤＰＦ３の内部においてＰＭは排ガスＧの熱によって燃焼するが、この際のＰＭ燃焼速度（再生速度）は温度に対して非線形な変化を示す。つまり、ＤＰＦ３の内部は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸で規定されるような３次元的な位置毎に温度が異なると共に、ＰＭは、各位置での温度に応じたＰＭ燃焼速度で燃焼するので、ＤＰＦ３の内部の位置に応じてＰＭの再生量が異なることになる。

そこで、本発明では、以下に説明するように、光ファイバセンサ４を用いてＤＰＦ３の内部の複数の位置での温度を直接計測する。これによって、ＤＰＦ３の内部における複数の位置の温度をそれぞれ直接的に取得できるので、各位置の温度に応じて異なるＰＭ再生量をより正確に推定することができる。これによって、ＰＭ堆積量の推定精度を高めることができる。また、光ファイバセンサ４によって、ＤＰＦ３の内部における複数の位置の温度をそれぞれ直接的に取得できるので、フィルタ部３１で局所的な高温が生じた場合には、その事象をより精度良く検出することも可能となる。なお、ＰＭ堆積量推定部１７ａ（ＰＭ堆積量推定手段）は、光ファイバセンサ４が計測した温度に基づいてＰＭ堆積量を推定することなどが可能となる。

以下、本発明のエンジン１の排気浄化装置２（以下、単に、排気浄化装置２という。）の備える構成について、図１〜図５Ｂを用いて説明する。
図２Ａは、本発明の一実施形態に係るＤＰＦ３のフィルタ部３１を排ガスＧの流れ方向Ｚの所定の位置で切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバ４１は、通常の通気孔３２に設置された内設光ファイバ部４２を含む。図２Ｂは、本発明の一実施形態に係るＤＰＦ３のフィルタ部３１を排ガスＧの流れ方向Ｚの所定の位置で切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバ４１は拡径通気孔３６に設置された内設光ファイバ部４２を含む。図３は、本発明の一実施形態に係るＤＰＦ３のフィルタ部３１を排ガスＧの流れ方向Ｚに沿って切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバ４１は光ファイバ群４３を含む。図４は、本発明の一実施形態に係るＤＰＦ３のフィルタ部３１を排ガスＧの流れ方向Ｚに沿って切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバ４１は列状光ファイバ部４４を含む。図５Ａは、本発明の一実施形態に係るＤＰＦ３のフィルタ部３１を排ガスＧの流れ方向Ｚに沿って切った断面を模式的に示す図であり、光ファイバ４１はらせん状光ファイバ部４５を含む。また、図５Ｂは、本発明の一実施形態に係るＤＰＦ３のフィルタ部３１を排ガスＧの流れ方向Ｚの所定の位置で切った断面を模式的に示す図であり、らせん状光ファイバ部４５を説明するための図である。

図２Ａ〜図５Ｂに示されるように、エンジン１の排気浄化装置２は、エンジン１の排気通路６に配置される、エンジン１の排ガスＧ中の微粒子状物質を捕集するＤＰＦ３（前述）と、光ファイバセンサ４と、を備える。
光ファイバセンサ４は、温度を計測するための複数の温度センサ部４１ｓを有する光ファイバ４１を含む。より詳細には、図１に示されるように、光ファイバセンサ４は、基本的な構成として、光を発する光源４７と、光源４７からの光を伝送する光ファイバ４１と、光ファイバ４１に互いに離間して形成された複数の計測部（上述した温度センサ部４１ｓ）と、光ファイバ４１から光を受光することにより検出した光（光の特性）を電気信号に変換する受光器４８と、を備える。そして、光源４７から発せられた光が光ファイバ４１を通って計測部に到達すると、温度といった外部環境に応じて光の特性が変化し、このような光が光ファイバ４１を通って受光器４８に到達し、検出される。

図１に示される実施形態では、光ファイバ４１が有する複数の温度センサ部４１ｓは、光ファイバ４１に回折格子（ＦＢＧ：Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ）を刻むことで、光ファイバ４１上に設けられている。各々の温度センサ部４１ｓは、それぞれ、隣接間で光ファイバ４１上を距離Ｌだけ離間するように設けられおり、図２Ａ〜図５Ｂでは距離Ｌが等しく、等間隔で配列されている。ただし、本実施形態に本発明は限定されず、上記の距離Ｌは少なくとも１の隣接間において、他とは異なっていても良い。

また、図１に示される実施形態では、光源４７および受光器４８は、光サーキュレータ４１ｃを介して、光ファイバ４１に形成された温度センサ部４１ｓと接続されている。より詳細には、光サーキュレータ４１ｃには、光源４７と、受光器４８と、温度センサ部４１ｓとが、それぞれ光ファイバ４１を介して接続されている。そして、光源４７から入射された光は、光サーキュレータ４１ｃによって温度センサ部４１ｓの方向へ送られる。他方、温度センサ部４１ｓを透過した光、あるいは、温度センサ部４１ｓにおいて反射あるいは散乱して戻ってきた光は、光サーキュレータ４１ｃによって受光器４８に送られるようになっている。

また、光ファイバセンサ４は、図１に示されるように、信号処理器４９を備えており、受光器４８からの電気信号を処理して、複数の温度センサ部４１ｓの各々において計測されたセンサ情報（温度情報）をエンジン制御ＥＣＵ１５に入力するように構成されている。信号処理器４９では、光の到達する時間差や周波数、波長などの外部環境に影響されない情報をもとに受光器４８からの電気信号を処理することによって上述したセンサ情報（温度情報）を取得し、エンジン制御ＥＣＵ１５の強制再生制御部１７（前述）や過昇温回避制御部１８（後述）に入力するように構成されている。

そして、図２Ａ〜図５Ｂに示されるように、上述した光ファイバ４１は、複数の温度センサ部４１ｓの各々がＤＰＦ３の内部における複数の位置にそれぞれ設置されるように、ＤＰＦ３に設置される。上述したように、ＤＰＦ３の内部では、排ガスＧの流れ方向Ｚのみならず、その径方向、周方向にも温度分布が生じる。このため、図２Ａ〜図５Ｂに示されるように、ＤＰＦ３の内部において、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３次元で表した際の各々の座標に複数の温度センサ部４１ｓを分散させるように設置することで、ＤＰＦ３の内部に生じた温度分布を３次元的に把握することが可能となる。なお、複数の温度センサ部４１ｓの数は多いほど、ＤＰＦ３の内部に生じた温度分布をより正確に把握可能である。また、温度センサ部４１ｓ同士の間（例えば、上記の距離Ｌの部分や、後述する距離ｒｘ、距離ｒｙ）における温度は、近接する温度センサ部４１ｓの計測温度に基づいて補完されることになるが、複数の温度センサ部４１ｓがＤＰＦ３に設置されるので、補完精度を高めることが可能となる。

上記の構成によれば、ＤＰＦ３の内部における複数の位置での温度（内部温度）を、その各々の位置に設置された温度センサ部４１ｓを通して光ファイバセンサ４によってそれぞれ計測することができ、ＤＰＦ３の内部における３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

したがって、ＤＰＦ３の内部温度を用いてＰＭ再生量を推定し、このＰＭ再生量を用いてＰＭ堆積量を推定する場合には、光ファイバセンサ４を用いてＤＰＦ３の内部における複数の位置での温度を計測することにより、ＰＭ再生量の推定精度を向上することができるので、ＰＭ堆積量の推定精度を向上することが可能となる。このため、推定したＰＭ堆積量に基づいて実行する強制再生の実行タイミングのさらなる適正化を図ることができ、ＰＭの過堆積によるＤＰＦ３の過昇温や、必要以上に強制再生を実行することによるオイルダイリューションなどが生じるリスクを低減することができる。
また、ＤＰＦ３の過昇温を監視する場合には、光ファイバセンサ４を用いてＤＰＦ３の内部における複数の位置での温度を計測することにより、ＤＰＦ３の内部で生じた局所的な過昇温を精度良く検出することが可能となる。このため、過昇温の検出精度を高め、ＤＰＦ３の損傷を防止することもできる。

幾つかの実施形態では、図２Ａ〜図２Ｂ、図５Ｂに示されるように、光ファイバ４１が有する複数の温度センサ部４１ｓは、ＤＰＦ３における排ガスＧの流れ方向Ｚの所定の位置で切った断面視において、ＤＰＦ３の内部における複数の位置にそれぞれ設置されている。図２Ａ〜図２Ｂ、図５Ｂに示される実施形態では、図示されるように、フィルタ部３１の有する複数の通気孔３２における１以上のいくつかの位置に光ファイバ４１（後述する内設光ファイバ部４２）が設置されている。図２Ａ〜図２Ｂでは、複数の光ファイバ４１は碁盤目状に配置されており、隣接する光ファイバ４１の間には、ｘ軸に沿った方向では距離ｒｘが設けられ、ｙ軸に沿った方向では距離ｒｙが設けられている。距離ｒｘと距離ｒｙとは同じであっても良いし（ｒｘ＝ｒｙ）、異なっていても良い（ｒｘ≠ｒｙ）。また、図５Ｂに示される実施形態では、さらに、フィルタ部３１の外周面に、周方向に沿って光ファイバ４１（後述する、らせん状光ファイバ部４５）が設置されている。

そして、後述するように、上述した複数の通気孔３２の各々に設置された光ファイバ４１の各々やフィルタ部３１の外周面に設置された光ファイバ４１は、それぞれ１以上の温度センサ部４１ｓを有しているが、図２Ａ〜図２Ｂ、図５Ｂには、それらの温度センサ部４１ｓが見える特定の断面が示されている。換言すれば、ＤＰＦ３（フィルタ部３１）は、排ガスＧの流れ方向Ｚの所定の位置で流れ方向Ｚに垂直な方向などに沿って切った際に、ＤＰＦ３における複数の位置に温度センサ部４１ｓがそれぞれ見えるような断面を有する。図２Ａ〜図２Ｂ、図５Ｂでは、図示された光ファイバ４１の部分（後述する内設光ファイバ部４２の各々やらせん状光ファイバ部４５）の全てにおいて温度センサ部４１ｓが見えているが、この実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、図示された温度センサ部４１ｓの少なくとも１つが、例えば、ｚ軸、ｘ軸、ｙ軸の少なくとも一方向にずれることで、図に現れないような位置にあっても良い。

上記の構成によれば、光ファイバ４１の有する複数の温度センサ部４１ｓは、ＤＰＦ３の内部における径方向や周方向で互いに異なる複数の位置にそれぞれ設置される。換言すれば、複数の温度センサ部４１ｓは、ＤＰＦ３の内部に３次元的に分散されて設置される。これによって、複数の温度センサ部４１ｓの各々によって、その各々が設置された位置（座標）における温度がそれぞれ計測されるので、ＤＰＦ３の内部で生じる３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

また、幾つかの実施形態では、図３〜図５Ａに示されるように、光ファイバ４１が有する複数の温度センサ部４１ｓは、ＤＰＦ３の内部における排ガスＧの流れ方向Ｚの複数の位置にそれぞれ設置されている。図３〜図５Ａに示される実施形態では、複数の通気孔３２のいくつかに設置された光ファイバ４１（後述する内設光ファイバ部４２）の各々には、その通気孔３２に設置された部分毎（後述する内設光ファイバ部４２）に、複数の温度センサ部４１ｓが設けられている。これによって、ＤＰＦ３の内部における排ガスＧの流れ方向Ｚの複数の位置のそれぞれに温度センサ部４１ｓがそれぞれ設置されている。

ただし、この実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、通気孔３２に設置された光ファイバ４１の部分（後述する内設光ファイバ部４２）の各々が、例えば１つなどの１以上の温度センサ部４１ｓを有しており、その各々の温度センサ部４１ｓの少なくとも一部が、ｚ軸の位置でずらされることで、排ガスＧの流れ方向Ｚの複数の位置に温度センサ部４１ｓがそれぞれ設置されていても良い。あるいは、その他の幾つかの実施形態では、図５Ａにおいて、フィルタ部３１の外周面に周方向に沿って設置された光ファイバ４１（後述する、らせん状光ファイバ部４５）が有する複数の温度センサ部４１ｓのみによって、排ガスＧの流れ方向Ｚの複数の位置に温度センサ部４１ｓがそれぞれ設置されていても良い。

上記の構成によれば、光ファイバ４１の有する複数の温度センサ部４１ｓによって、ＤＰＦ３の内部に生じる排ガスＧの流れ方向Ｚに沿った温度分布を精度良く把握することができる。また、複数の温度センサ部４１ｓが、ＤＰＦ３の排ガスＧの流れ方向Ｚにおける複数の位置のみならず、ＤＰＦ３の径方向や周方向における複数の位置にそれぞれ設置されることで、ＤＰＦ３の内部に生じる３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

次に、光ファイバ４１のＤＰＦ３への設置形態に関する幾つかの実施形態について、図２Ａ〜図５Ｂを用いて説明する。なお、光ファイバ４１は、後述するような、内設光ファイバ部４２（図２Ａ〜図５Ｂ参照）、列状光ファイバ部４４（図４参照）、らせん状光ファイバ部４５（図５Ａ〜図５Ｂ参照）と呼ばれる部分のうちの少なくとも１つを有する。

幾つかの実施形態では、図２Ａ〜図５Ｂに示されるように、光ファイバ４１は、通気孔３２の内部に設置された温度センサ部４１ｓを有する内設光ファイバ部４２を含む。つまり、内設光ファイバ部４２は、光ファイバセンサ４の備える光源４７や受光器４８に接続された光ファイバ４１のうちの、フィルタ部３１の通気孔３２に設置された部分である。図２Ａに示される実施形態では、内設光ファイバ部４２は、排ガスＧが本来的には通過する通常の通気孔３２に挿入された状態で設置されている。他方、図２Ｂに示される実施形態では、内設光ファイバ部４２は、比較的大径の光ファイバ４１でも設置が可能ように、上述した通常の通気孔３２よりも断面の径が拡大された拡径通気孔３６に挿入された状態で設置されている。図２Ｂに示される実施形態では、拡径通気孔３６は、通常の通気孔３２の４つで占められる範囲を置き換えるように設けられている。このようにフィルタ部３１が拡径通気孔３６を備えることで、フィルタ部３１に対する光ファイバ４１の設置の容易化を図ることができる。

また、内設光ファイバ部４２と通気孔３２（上述した第１通気孔３３、第２通気孔３４、拡径通気孔３６や、後述する貫通通気孔３５など）との間に隙間が生じる場合には、例えば、通気孔３２上流端を含む部分などの少なくとも一部において、不図示のシール材が設置されても良い。つまり、内設光ファイバ部４２と通気孔３２との間に排ガスＧやＰＭなどが侵入することの防止を図ることで、温度センサ部４１ｓに対する影響の抑制を図っても良い。また、内設光ファイバ部４２が設置される通気孔３２の側壁が例えばろ過壁で形成されていない、あるいは、その通気孔３２の側壁の内周側を覆うことが可能な板材が設置されているなどして、隣接した通気孔３２からの側壁を介した排ガスＧの侵入が防止されるようになっていても良い。この板材は、熱伝導性に優れた材料により形成されていても良い。これによって、上記と同様な温度センサ部４１ｓに対する排ガスＧなどの影響の抑制が図られていても良い。

また、図３〜図５Ａに示されるように、温度センサ部４１ｓは、フィルタ部３１の通気孔３２の各々に設置された内設光ファイバ部４２毎に少なくとも１つ設置される。例えば、図２Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、図３〜図５Ａに示されるように、通気孔３２にそれぞれ設置された各々の内設光ファイバ部４２は、それぞれ複数の温度センサ部４１ｓを有している。より具体的には、図３〜図５Ａには３つの内設光ファイバ部４２が図示されている。そして、３つの内設光ファイバ部４２がそれぞれ５つの温度センサ部４１ｓを有しており、通気孔３２の上流端付近および下流端付近の２つと、その間に等間隔で設置された３つで、合計が５つとなっている。このように、光ファイバ４１が複数の内設光ファイバ部４２を有するように、光ファイバ４１をＤＰＦ３に設置すると共に、各々の内設光ファイバ部４２が複数の温度センサ部４１ｓを有することで、ＤＰＦ３の内部に生じる３次元的な温度分布を精度良く把握することが可能となる。

なお、他の幾つかの実施形態では、複数の内設光ファイバ部４２において、その各々が有する温度センサ部４１ｓの数や、温度センサ部４１ｓのｚ軸上（流れ方向Ｚ）の位置は、図３〜図５Ａに示されるように全て一致していなくても良い。さらに、温度センサ部４１ｓ間の距離Ｌを短くするほど、その間の温度を補完する際の精度が高められるので、ＤＰＦ３の内部に生じる温度分布をより精度良く把握することが可能となる。また、複数の内設光ファイバ部４２にそれぞれ設置される温度センサ部４１ｓの数は異なっていても良い。

上記の構成によれば、温度センサ部４１ｓを有する内設光ファイバ部４２をフィルタ部３１の通気孔３２に設置することで、内設光ファイバ部４２が設置された位置における排ガスＧの流れ方向Ｚの一ヶ所以上の位置における温度を計測することができる。また、複数の通気孔３２の少なくとも１つに内設光ファイバ部４２を設置することで、ＤＰＦ３の内部で生じる３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

より具体的には、幾つかの実施形態では、図３に示されるように、光ファイバ４１は、後述する第１通気孔内設光ファイバ部４３ａ、または、第２通気孔内設光ファイバ部４３ｂの少なくとも一方を含む複数の内設光ファイバ部４２からなる光ファイバ群４３を含む。上記の第１通気孔内設光ファイバ部４３ａは、第１通気孔３３の第１閉塞部３３ｃ（下流端側）に対面する終端部４３ｅを有した内設光ファイバ部４２である。また、上記の第２通気孔内設光ファイバ部４３ｂは、第２通気孔３４の上流端の第２閉塞部３４ｃ（上流端側）に対面する終端部４３ｅを有した内設光ファイバ部４２である。つまり、光ファイバ群４３は、例えば光サーキュレータ４１ｃよりも光源４７や受光器４８から遠い位置などから不図示の光分岐器などにより分岐された、その各々が受光器４８といった他の機器などに接続されない終端部を有する複数の光ファイバ４１の集合であり、かつ、その各々がそれぞれ通気孔３２に設置された内設光ファイバ部４２である複数の光ファイバ４１の集合である。

図３に示される実施形態では、光ファイバ群４３は、複数の第２通気孔内設光ファイバ部４３ｂからなっている。つまり、第２通気孔内設光ファイバ部４３ｂである内設光ファイバ部４２は、下流端が開放された第２通気孔３４に設置されている。換言すれば、第２通気孔内設光ファイバ部４３ｂを含む光ファイバ４１は、フィルタ部３１の下流側を通って光源４７や受光器４８に伸びている。図１に示される実施形態では、ＤＰＦ３の上流側には、エンジン１の他の各種制御に用いるためのセンサが設置されている。例えば、ＤＰＦ３の入口（ＤＯＣ２１の出口）における温度を検出するための温度センサ８３や、その圧力を検出するための圧力センサ８６が設置されている。上記の構成によれば、これらのセンサの計測に対する影響を防止しつつ、光ファイバ群４３をフィルタ部３１に設置することが可能となる。

他の幾つかの実施形態では、光ファイバ群４３は、複数の第１通気孔内設光ファイバ部４３ａからなっていても良い。その他の幾つかの実施形態では、１以上の第１通気孔内設光ファイバ部４３ａ、および、１以上の第２通気孔内設光ファイバ部４３ｂからなっていても良い。

上記の構成によれば、各々が終端部４３ｅを有する内設光ファイバ部４２を、第１通気孔３３あるいは第２通気孔３４の少なくとも一方に設置してなる光ファイバ群４３により、フィルタ部３１を構成する複数の通気孔３２の２以上にそれぞれ内設光ファイバ部４２を設置することができ、ＤＰＦ３の内部に生ずる３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。

他の幾つかの実施形態では、図４に示されるように、フィルタ部３１が有する通気孔３２は、上述した複数の第１通気孔３３および第２通気孔３４に加えて、上流端および下流端が共に開放された貫通通気孔３５を含んでいる。また、光ファイバ４１は列状光ファイバ部４４を含む。この列状光ファイバ部４４は、貫通通気孔３５の内部にそれぞれ設置された内設光ファイバ部４２である第１の貫通内設光ファイバ部４２ａおよび第２の貫通内設光ファイバ部４２ｂと、第１の貫通内設光ファイバ部４２ａおよび第２の貫通内設光ファイバ部４２ｂをフィルタ部３１の外部において接続する第１の接続側光ファイバ部４４ａと、を有する。つまり、本実施形態では、列状光ファイバ部４４は少なくとも２以上の貫通内設光ファイバ部を有している。

さらに、その他の幾つかの実施形態では、図４に示されるように、列状光ファイバ部４４は、貫通通気孔３５の内部に設置された内設光ファイバ部４２である第３の貫通内設光ファイバ部４２ｃと、第２の貫通内設光ファイバ部４２ｂおよび第３の貫通内設光ファイバ部４２ｃをフィルタ部３１の外部において接続する第２の接続側光ファイバ部４４ｂであって、第１の接続側光ファイバ部４４ａとはフィルタ部３１を挟んで反対側に位置する第２の接続側光ファイバ部４４ｂと、を有しても良い。つまり、本実施形態では、列状光ファイバ部４４は少なくとも３以上の貫通内設光ファイバ部を有している。

つまり、列状光ファイバ部４４は、光ファイバ４１のうちの一部分であって、光ファイバセンサ４の備える光源４７などからフィルタ部３１まで光ファイバ４１を辿った際に、最初に通気孔３２に設置されたところから、受光器４８に向かうために最初のものとは異なる他の通気孔３２から出る位置までの一続きの部分である。なお、光ファイバ４１は、少なくとも１本の列状光ファイバ部４４を有していれば良い。例えば、光ファイバ４１が複数の列状光ファイバ部４４を有している場合には、不図示の光分岐器によって、その複数の列状光ファイバ部４４の各々が光ファイバ４１から分岐され、また、結合されていても良い。

また、上述したように、列状光ファイバ部４４は、少なくとも２つの貫通内設光ファイバ部（例えば４２ａ、４２ｂ）を有し、２つの貫通内設光ファイバ部（４２ａ、４２ｂ）の同一側の端部が１つの接続側光ファイバ部（４４ａまたは４４ｂ）で接続される。そして、図４に示される実施形態では、接続側光ファイバ部によって接続される２つの貫通内設光ファイバ部は、互いに隣接する２つとなっている（４２ａと４２ｂ、４２ｂと４２ｃ）。ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、接続側光ファイバ部によって接続される２つの貫通内設光ファイバ部は、互いに隣接する２つ（距離が最小となる２つ）でなくても良いし、接続側光ファイバ部によって接続される２つの貫通内設光ファイバ部の間に１以上の他の貫通内設光ファイバ部が存在しても良い。例えば、図４において、第１の貫通内設光ファイバ部４２ａの下流側と第３の貫通内設光ファイバ部４２ｃの下流側が第２の接続側光ファイバ部４４ｂで接続されていても良い。なお、この場合において、さらに、第３の貫通内設光ファイバ部４２ｃの上流側と第２の貫通内設光ファイバ部４２ｂの上流側が第１の接続側光ファイバ部４４ａで接続されていても良い。

これによって、光ファイバ４１の最小曲げ半径以上の大きな曲げ半径での光ファイバ４１のＤＰＦ３への設置が可能となる。つまり、図４に示されるように、接続側光ファイバ部（４４ａ、４４ｂ）は、接続する２つの貫通内設光ファイバ部（例えば４２ａ、４２ｂ）の距離に応じた大きさの曲率で曲げられることになる。しかし、通常、光ファイバ４１には最小曲げ半径があり、それを超えて曲げると、伝送損失の増加や断線するおそれがある。このため、接続側光ファイバ部（４４ａ、４４ｂ）が、光ファイバ４１の最小曲げ半径を超えて曲げることがないような２つの貫通内設光ファイバ部（４２ａ、４２ｂ）を接続した状態となるように、列状光ファイバ部４４はＤＰＦ３に設置される。

上記の構成によれば、列状光ファイバ部４４がフィルタ部３１の外部を１回以上折り返しながら、複数の通気孔（貫通通気孔）を跨る状態で設置される。これによって、フィルタ部３１の複数の位置に複数の内設光ファイバ部４２を設置することができ、ＤＰＦ３の内部における３次元的な温度分布を精度良く把握することができる。また、列状光ファイバ部４４によって、光ファイバ群４３よりも光ファイバ４１の分岐数を抑制することもでき、光ファイバセンサ４のコストの抑制を図り、また、設置スペース上の制限にも適応することができる。

また、幾つかの実施形態では、図５Ａ〜図５Ｂに示されるように、光ファイバ４１は、フィルタ部３１の外周面にらせん状に設置された温度センサ部４１ｓを有するらせん状光ファイバ部４５を含む。つまり、らせん状光ファイバ部４５は、光ファイバセンサ４の備える光源４７や受光器４８に接続された光ファイバ４１のうちの、フィルタ部３１の外周面にらせん状に設置された部分である。らせん状光ファイバ部４５は、幾つかの実施形態では終端部（前述）を有する光ファイバ４１の一部分であっても良い。

例えば、らせん状光ファイバ部４５は、光サーキュレータ４１ｃからＤＰＦ３まで延びる光ファイバ４１や、不図示の光分岐器によって分岐された光ファイバ４１の部分などの終端部を含む一部分や、これらの終端部よりも光サーキュレータ４１ｃに近い光ファイバ４１の一部分に設けられていても良い。この場合には、図４に示されたらせん状光ファイバ部４５の一方の端部が終端部あるいは終端部につながることになる。
あるいは、他の幾つかの実施形態では、らせん状光ファイバ部４５は、光源４７からの光がらせん状光ファイバ部４５を通って受光器４８に直接向かうように構成された光ファイバ４１の一部分に設けられていても良い。この場合には、図４に示されたらせん状光ファイバ部４５の一方の端部が光源４７まで伸び、他方の端部が受光器４８まで伸びている状態になる。

また、図５Ａ〜図５Ｂに示される実施形態では、らせん状光ファイバ部４５は、フィルタ部３１の外周面において排ガスＧの流れ方向Ｚに沿った間隔Ｗが等しくなるように巻かれている。ただし、本実施形態に本発明は限定されず、他の幾つかの実施形態では、らせん状光ファイバ部４５は、フィルタ部３１の外周面において排ガスＧの流れ方向に沿った間隔Ｗが等しくない部分を含むように巻かれていても良い。例えば、フィルタ部３１における排ガスＧの流れ方向Ｚに沿った温度分布に応じて、温度変化が急激になる可能性の高い位置付近や過昇温が生じやすい位置付近の光ファイバの密度が、そうでない位置よりも高くなるように、らせん状光ファイバ部４５がフィルタ部３１の外周面に設置されていても良い。また、らせん状光ファイバ部４５における複数の温度センサ部４１ｓ同士の間隔は等間隔（距離Ｌ）であっても良いし、そうでなくても良い。例えば、フィルタ部３１における排ガスＧの流れ方向Ｚの温度分布に応じて、温度変化が急激になる可能性の高い位置付近や過昇温が生じやすい位置付近における温度センサ部４１ｓの密度（数）が、そうでない位置付近よりも高く（多く）なっていても良い。

上記の構成によれば、らせん状光ファイバ部４５によって、フィルタ部３１の外周面の複数の位置における温度を計測することができる。また、内設光ファイバ部４２と組み合わせることで、ＤＰＦ３の内部に生じる３次元的な温度分布を精度よく把握することができる。

また、幾つかの実施形態では、図４に示されるように、光ファイバ４１は排気通路６におけるＤＰＦ３の上流側に設置された、ＤＰＦ３の上流側の温度を計測するための温度センサ部４１ｓである外部温度センサ部４６を、さらに含む。図４に示される実施形態では、外部温度センサ部４６は、上述した列状光ファイバ部４４の接続側光ファイバ部（４４ａ）に形成された温度センサ部４１ｓとなっている。他の幾つかの実施形態では、外部温度センサ部４６は、排気通路６におけるＤＰＦ３の上流側に位置する光ファイバ４１の一部分であって、列状光ファイバ部４４に接続する一部分に設けられていても良い。

その他の幾つかの実施形態では、図３に示される光ファイバ群４３が、少なくとも１つが、上流端が開放された第１通気孔３３に設置される第１通気孔内設光ファイバ部４３ａを有し、この第１通気孔内設光ファイバ部４３ａに接続された光ファイバ４１おける、第１通気孔３３の上流端と排気通路６の内壁との間の部分に外部温度センサ部４６を設けても良い。同様に、図５Ａ〜図５Ｂに示される内設光ファイバ部４２に接続された光ファイバ４１における、第１通気孔３３の上流端と排気通路６の内壁との間の部分に外部温度センサ部４６を設けても良い。なお、外部温度センサ部４６は、フィルタ部３１の下流側に存在していても良く、光ファイバ４１のうちの、排気通路６におけるフィルタ部３１の下流側に位置する部分に外部温度センサ部４６が設けられる。

上記の構成によれば、外部温度センサ部４６によって、排気通路６におけるＤＰＦ３の上流側の温度を計測することが可能となる。したがって、光ファイバセンサ４以外の温度センサをエンジン１の制御のために、別途、ＤＰＦ３の上流側に設置することなく、光ファイバセンサ４によって、ＤＰＦ３の内部温度と共に、ＤＰＦ３の上流側の温度を取得することができる。

次に、上述したように光ファイバセンサ４によって把握したＤＰＦ３の内部の３次元的な温度分布を利用して、局所的な過昇温を検知する実施形態について、図１を用いて説明する。なお、エンジン１は、上述した強制再生制御部１７あるいは過昇温回避制御部１８（過昇温回避手段）の少なくとも一方を備えていても良い。

幾つかの実施形態では、図１に示されるように、エンジン１は、光ファイバセンサ４が計測した温度に基づいて、ＤＰＦ３の内部における過昇温を回避するための過昇温回避制御を実行する過昇温回避制御手段（過昇温回避制御部１８）を、備えていても良い。図１に示される実施形態では、過昇温回避制御手段は、エンジン制御ＥＣＵ１５が備える機能部である過昇温回避制御部１８となっている。この過昇温回避制御部１８は、光ファイバセンサ４により計測した温度に基づいて、ＤＰＦ３の内部に過昇温あるいは過昇温のおそれが生じているか否かを判定する検知部１８ａと、検知部１８ａによって過昇温が生じていると判定された場合に、上記の過昇温回避制御を実行する制御実行部１８ｂと、を有している。

より詳細には、検知部１８ａは、光ファイバセンサ４（図１では信号処理器４９）に接続されており、光ファイバセンサ４が備える複数の温度センサ部４１ｓで計測された温度の各々を取得するように構成されている。そして、検知部１８ａは、入力された温度に基づいてＤＰＦ３の内部で過昇温が生じている箇所があるか否かを判定する。例えば、検知部１８ａは、過昇温あるいは過昇温の恐れを判定可能な過昇温判定閾値と、光ファイバセンサ４が計測した複数の位置の温度をそれぞれ比較することによって、これらの温度が過昇温判定閾値を超えているか否かで判定しても良い。あるいは、光ファイバセンサ４により取得したＤＰＦ３の複数の位置での温度に基づいて、実際には測定していない温度センサ部４１ｓ間の温度を補完しつつ、ＤＰＦ３の内部で生じる温度分布を把握し、これらの温度分布と過昇温判定閾値との比較に基づいて、局所的な過昇温の発生の有無を判定しても良い。

他方、制御実行部１８ｂは、上記の検知部１８ａに接続されており、検知部１８ａによる判定結果が入力されるようになっている。そして、検知部１８ａから過昇温が発生しているとの判定結果が入力された場合には、上記の過昇温回避制御を実行することにより、過昇温の回避を実行する。この過昇温回避制御は様々な方法がある。例えば、昇温回避制御は、エンジン１の停止であっても良い。あるいは、昇温回避制御は、燃料噴射量の上限値の制限による出力低減や、燃料噴射量の変化率の制限による出力変化率の制限、吸気スロットル５３のバルブ開度を開くことによる吸入空気量の増大であっても良い。これらの過昇温回避制御は、過昇温回避制御部１８が、そのための指令を燃焼制御部１６に送信することで実行可能である。また、昇温回避制御は、ＤＰＦ３の強制再生の実行時であれば、レイトポスト噴射の停止による強制再生の中断であっても良く、この場合には、過昇温回避制御部１８が、そのための指令を強制再生制御部１７に送信することで実行可能である。

上記の構成によれば、光ファイバセンサ４が計測した温度に基づいて、ＤＰＦ３の内部で生じる過昇温をより確実に検知することができると共に、過昇温回避制御を実行することで、過昇温をより確実に回避することができ、ＤＰＦ３の損傷を防止することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ エンジン
１１ エンジン本体
１２ シリンダ
１３ ピストン
１４ 燃焼室
１５ エンジン制御ＥＣＵ
１６ 燃焼制御部
１７ 強制再生制御部（強制再生制御手段）
１７ａ ＰＭ堆積量推定部（ＰＭ堆積量推定手段）
１８ 過昇温回避制御部（過昇温回避制御手段）
１８ａ 検知部
１８ｂ 制御実行部
２ 排気浄化装置
３ ＤＰＦ
３１ フィルタ部
３２ 通気孔
３３ 第１通気孔
３３ｃ 第１閉塞部
３４ 第２通気孔
３４ｃ 第２閉塞部
３５ 貫通通気孔
３６ 拡径通気孔
４ 光ファイバセンサ
４１ 光ファイバ
４１ｃ 光サーキュレータ
４１ｓ 温度センサ部
４２ 内設光ファイバ部
４２ａ 第１の内設光ファイバ部
４２ｂ 第２の内設光ファイバ部
４２ｃ 第３の内設光ファイバ部
４３ 光ファイバ群
４３ａ 第１通気孔内設光ファイバ部
４３ｂ 第２通気孔内設光ファイバ部
４３ｅ 終端部
４４ 列状光ファイバ部
４４ａ 第１の接続側光ファイバ部
４４ｂ 第２の接続側光ファイバ部
４５ らせん状光ファイバ部
４６ 外部温度センサ部
４７ 光源
４８ 受光器
４９ 信号処理器
５ 吸気通路
５１ 吸気流量計
５２ インタークーラ
５３ 吸気スロットル
５５ 過給機
６ 排気通路
６３ ＥＧＲ通路
６４ ＥＧＲクーラ
６５ ＥＧＲバルブ
７ コモンレールシステム
７１ インジェクタ
７２ 高圧ポンプ
７３ コモンレール
８３ 温度センサ
８６ 圧力センサ
８８ 差圧センサ
Ｃ コンプレッサ
Ｔ タービン
Ｇ 排ガス
Ｚ 流れ方向
Ｌ 距離（光ファイバ上の隣接する温度センサ部の距離）
ｒｘ 距離（隣接する内設光ファイバ部間のｘ軸での距離）
ｒｙ 距離（隣接する内設光ファイバ部間のｙ軸での距離）
Ｗ 間隔（らせん状光ファイバ部のフィルタ部の外周面での間隔）

Claims (4)

1. エンジンの排気通路に配置される、前記エンジンの排ガス中の微粒子状物質を捕集するＤＰＦと、
   温度を計測するための複数の温度センサ部を有する光ファイバを含む光ファイバセンサと、を備え、
   前記光ファイバは、前記複数の温度センサ部の各々が前記ＤＰＦの内部における複数の位置にそれぞれ設置されるように、前記ＤＰＦに設置されており、
   前記ＤＰＦは、前記排ガスの流れ方向に沿って延在する通気孔を含むフィルタ部を有し、
   前記光ファイバは、前記通気孔の内部に設置された前記温度センサ部を有する内設光ファイバ部を含み、
   前記通気孔は、下流端を閉塞する第１閉塞部を有すると共に上流端が開放された複数の第１通気孔、及び上流端を閉塞する第２閉塞部を有すると共に下流端が開放された複数の第２通気孔を有し、
   前記光ファイバは、前記第２通気孔の前記第２閉塞部に対面する終端部を有した前記内設光ファイバ部である第２通気孔内設光ファイバ部のみを含む複数の前記内設光ファイバ部からなる光ファイバ群を含むことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. エンジンの排気通路に配置される、前記エンジンの排ガス中の微粒子状物質を捕集するＤＰＦと、
   温度を計測するための複数の温度センサ部を有する光ファイバを含む光ファイバセンサと、を備え、
   前記光ファイバは、前記複数の温度センサ部の各々が前記ＤＰＦの内部における複数の位置にそれぞれ設置されるように、前記ＤＰＦに設置されており、
   前記ＤＰＦは、前記排ガスの流れ方向に沿って延在する通気孔を含むフィルタ部を有し、
   前記光ファイバは、前記通気孔の内部に設置された前記温度センサ部を有する内設光ファイバ部を含み、
   前記通気孔は、上流端および下流端が共に開放された貫通通気孔を含み、
   前記光ファイバは、前記貫通通気孔の内部にそれぞれ設置された前記内設光ファイバ部である第１の貫通内設光ファイバ部および第２の貫通内設光ファイバ部と、前記第１の貫通内設光ファイバ部および前記第２の貫通内設光ファイバ部を前記フィルタ部の外部において接続する第１の接続側光ファイバ部と、を有する列状光ファイバ部を含むことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
3. 前記エンジンは、
   前記光ファイバセンサが計測した温度に基づいて、前記ＤＰＦで自然に再生された前記ＰＭのＰＭ再生量を推定すると共に、推定した前記ＰＭ再生量に基づいて前記ＤＰＦに堆積したＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、
   前記ＰＭ堆積量の推定値が規定値を超える場合に前記ＤＰＦの強制再生を実行する強制再生制御手段と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置。
4. 前記エンジンは、
   前記光ファイバセンサが計測した温度に基づいて、前記ＤＰＦの内部における過昇温を回避するための過昇温回避制御を実行する過昇温回避制御手段を、有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。

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