JPH0968031A

JPH0968031A - パティキュレート捕集量の演算方法及び内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH0968031A
Application number: JP7222168A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Taniguchi; 浩之谷口
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】走行中においてもパティキュレートの捕集量を
極めて正確に演算することができる内燃機関の排気浄化
装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＤＰＦ１１の差圧ΔＰと、エンジン１３の
吸入空気量Ｖafとを検出し、吸入空気量Ｖafにおける差
圧ΔＰを所定の基準吸入空気量Ｖafstd における補正差
圧ＨΔＰに換算するための補正係数η1(Ｖaf) を演算
し、補正係数η1(Ｖaf) に対して、一次遅れによってＤ
ＰＦ１１の熱容量を考慮した新たな補正係数ηd(Ｖaf)
を演算し、新たな補正係数ηd(Ｖaf) に基づいて，吸入
空気量Ｖafにおける圧力損失を所定の基準吸入空気量Ｖ
afstd における補正差圧ＨｄΔＰに換算し、補正差圧Ｈ
ｄΔＰに基づいてＤＰＦ１１のパティキュレート捕集量
Ｙを推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パティキュレート
捕集量の演算方法及び内燃機関の排気浄化装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの排気ガス中
に含まれる微粒子成分（パティキュレート）を捕集する
ために、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、
ＤＰＦという）が使用されている。ＤＰＦは、例えばコ
ーディエライト等のセラミックよりなるハニカム形状の
筒体で形成されている。ＤＰＦは、排気管の下流側に設
けられ、エンジンから排出される排気ガスを透過させそ
の透過時に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕
集する。ＤＰＦによるパティキュレートの捕集量が、所
定量に達すると、機能回復のための該ＤＰＦの再生処理
が行われる。再生処理は、該ＤＰＦを加熱して捕集され
ているパティキュレートを燃やすことによって再びフィ
ルタとしての機能を回復させるものである。

【０００３】この再生処理におけるＤＰＦの加熱制御
は、正確に行われる必要がある。つまり、加熱条件が同
じであっても実際の捕集量が所定量よりも多い場合、再
生時に過度の温度上昇がＤＰＦにみられる。この過度の
温度上昇は、ＤＰＦにクラックや溶損を生じさせる。こ
の再生処理時におけるＤＰＦのクラックや溶損は、ＤＰ
Ｆの耐久性を著しく低減させるものである。従って、Ｄ
ＰＦが実際に捕集しているパティキュレートの捕集量を
正確に検出することが重要となる。

【０００４】一般に、パティキュレートの捕集量は、Ｄ
ＰＦの上流側圧力と、エンジンの排気流量（エンジンの
吸入空気量）とに基づいてＤＰＦにおける圧力損失（上
流側圧力と下流側圧力との差）を演算し、その演算結果
に基づいて求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＰＦは排
気によって温められ、ＤＰＦ自体の温度が変化する。そ
して、ＤＰＦは、それ自体の温度によって圧力損失が変
化する。例えば、ＤＰＦの温度が高くなると、圧力損失
は大きくなる。また、ＤＰＦの温度変化は、そのＤＰＦ
の熱容量によって、エンジンの排気温度の変化に比べ
て、ゆっくりとしか変化しない。例えば、図３に示すよ
うに、エンジンをアイドル回転からＮＭＲ（無負荷最高
回転数）までいっきに変化させた場合、そのエンジンの
回転数に対応して吸入空気量は変化するが、ＤＰＦの上
流側圧力は所定分だけ変化した後、徐々に吸入空気量に
対応した圧力まで変化する。この上流側圧力の変化は、
ＤＰＦの温度が上昇することにより、ＤＰＦを通過する
排気ガスの平均自由工程が変化するためであると推定さ
れる。そのため、走行時においては、エンジンの回転数
を変更したすぐには、正確な捕集量を検出することがで
きないという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、走行時においてもパティ
キュレートの捕集量を正確に検出することができるパテ
ィキュレート捕集量の演算方法を提供することにある。
また、そのような捕集量の演算方法を用いて演算した捕
集量に基づいてパティキュレートフィルタを再生するこ
とができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設置
され排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する
フィルタにおけるパティキュレート捕集量の演算方法で
あって、前記フィルタの圧力損失と、該フィルタに流れ
る排気流量とを検出し、前記検出排気流量における前記
検出圧力損失を所定の基準排気流量における補正圧力損
失に換算するための補正係数を演算し、前記補正係数に
対して、フィルタの熱容量を考慮した新たな補正係数を
演算し、前記新たな補正係数に基づいて，前記検出排気
流量における圧力損失を所定の基準排気流量における補
正圧力に換算し、前記補正圧力損失に基づいて前記フィ
ルタのパティキュレート捕集量を推定するようにしたこ
とを要旨とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、内燃機関の排気
経路に配設され排気ガス中に含まれるパティキュレート
を捕集するフィルタと、前記フィルタの圧力損失を検出
してその時の検出圧力損失を出力する圧力損失検出手段
と、前記フィルタに流れる排気流量を検出してその時の
検出排気流量を出力する排気流量検出手段と、前記検出
排気流量における前記検出圧力損失を所定の基準排気流
量における補正圧力損失に換算するための補正係数を演
算する第１の補正係数演算手段と、前記補正係数に対し
て、フィルタの熱容量を考慮した新たな補正係数を演算
する第２の補正係数演算手段と、前記新たな補正係数に
基づいて，前記検出排気流量における圧力損失を所定の
基準排気流量における補正圧力に換算する圧力損失補正
手段と、前記補正圧力損失に基づいて前記フィルタのパ
ティキュレート捕集量を推定する捕集量推定手段とを備
えたことを要旨とする。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタの上
流側に圧力センサを備え、前記圧力損失検出手段は、内
燃機関の始動前に前記圧力センサを用いて検出した大気
圧を記憶しておき、内燃機関の駆動時にはその時のフィ
ルタの上流側圧力を検出し、前記大気圧と上流側圧力と
に基づいてフィルタの圧力損失を演算するようにしたこ
とを要旨とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項２又は３
に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気流
量検出手段は、排気流量としてエンジンの吸入空気量を
検出するようにしたことを要旨とする。

【００１１】従って、請求項１の発明によれば、内燃機
関の排気系に設置され排気ガス中に含まれるパティキュ
レートを捕集するフィルタの圧力損失と、該フィルタに
流れる排気流量とが検出される。そして、検出排気流量
における検出圧力損失を所定の基準排気流量における補
正圧力損失に換算するための補正係数が演算され、補正
係数に対して、フィルタの熱容量が考慮された新たな補
正係数が演算される。その新たな補正係数に基づいて，
検出排気流量における圧力損失が所定の基準排気流量に
おける補正圧力損失に換算され、補正圧力損失に基づい
てフィルタのパティキュレート捕集量が推定される。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、ディーゼ
ルエンジンの排気経路にはフィルタが配設される。圧力
損失検出手段は、フィルタの圧力損失を検出してその時
の検出圧力損失を出力する。排気流量検出手段は、フィ
ルタに流れる排気流量を検出してその時の検出排気流量
を出力する。第１の補正係数演算手段は、検出排気流量
における検出圧力損失を所定の基準排気流量における補
正圧力損失に換算するための補正係数を演算する。第２
の補正係数演算手段は、補正係数に対して、フィルタの
熱容量を考慮した新たな補正係数を演算する。圧力損失
補正手段は、新たな補正係数に基づいて，検出排気流量
における圧力損失を所定の基準排気流量における補正圧
力損失に換算する。捕集量推定手段は、補正圧力損失に
基づいてフィルタのパティキュレート捕集量を推定す
る。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、フィルタ
の上流側には圧力センサが設けられ、圧力損失検出手段
は、内燃機関の始動前に圧力センサを用いて検出された
大気圧が記憶され、内燃機関の駆動時にその時のフィル
タの上流側圧力が検出され、大気圧と上流側圧力とに基
づいてフィルタの圧力損失が演算される。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、排気流量
検出手段は、エンジンの吸入空気量を検出して検出排気
流量とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
一形態を図１〜図３に従って説明する。図１は、フォー
クリフト等に搭載したディーゼルエンジンに備えた排気
浄化装置の基本構成を示す。

【００１６】ディーゼルパティキュレートフィルタ（以
下、ＤＰＦという）１１は、排気管１２を介してディー
ゼルエンジン１３に接続されている。ＤＰＦ１１は内部
がハニカム形状の筒体であって、本形態ではコーディエ
ライトにて形成されている。ＤＰＦ１１は、エンジン１
３からの排気ガスを透過させ、その透過時に排気ガス中
に含まれるパティキュレートを捕集する。ＤＰＦ１１を
透過した排気ガスは、大気中に放出される。

【００１７】ＤＰＦ１１は、排気管１２に連結された収
容筒１４内に配設されている。収容筒１４において、Ｄ
ＰＦ１１の前側（上流側）にはヒータ１５及び熱反射板
１６が設けられている。又、収容筒１４において、ＤＰ
Ｆ１１の後側（下流側）には後処理装置１７が設けられ
ている。ヒータ１５は、再生処理時にＤＰＦ１１を加熱
してＤＰＦ１１が捕集したパティキュレートを燃やすた
めのものである。熱反射板１６は、再生処理時にヒータ
１５の熱を反射してＤＰＦ１１を効率良く加熱するため
のものである。後処理装置１７は、パティキュレートを
燃やしているときに発生する白煙を吸着し触媒浄化して
外部に出ないようにするためのものである。さらに、収
容筒１４において、ＤＰＦ１１の上流側には、温度セン
サ１８が設けられている。温度センサ１８にて検出され
る温度は、再生処理時にヒータ１５をオン・オフ制御し
てＤＰＦ１１の加熱温度を制御するために利用される。

【００１８】また、収容筒１４には送気管１９が連結さ
れている。送気管１９には、エアクリーナ２０が設けら
れている。エアクリーナ２０は、再生処理時にＤＰＦ１
１へ供給する空気を清浄化するために設けられている。
また、送気管１９には、エア供給ポンプ２１が設けら
れ、エアクリーナ２０から空気を取り入れ、その空気を
ＤＰＦ１１に供給するようになっている。送気管１９に
は、電磁ソレノイドバルブ２２が設けられている。バル
ブ２２は、送気管１９を開閉するためのものであって、
エア供給ポンプ２１からＤＰＦ１１に供給する空気を遮
断したり、供給量を制御する。又、バルブ２２と収容筒
１４の間の送気管１９には、圧力センサ２３が設けられ
ている。圧力センサ２３は、エンジン駆動時に、ＤＰＦ
１１の上流側圧力を検出するために利用される。又、圧
力センサ２３は、エンジン始動直前に、大気圧を検出す
るために利用される。

【００１９】エアクリーナ２０とエア供給ポンプ２１と
の間の送気管１９には、エア供給ポンプ２１による空気
吸入量、即ち、再生処理時におけるＤＰＦ１１に供給す
る空気供給量を検出するためのエアフロセンサ２４が設
けられている。

【００２０】エンジン１３には、吸気量センサ２５が設
けられている。吸気量センサ２５は、図示しないエアク
リーナに設けられている。吸気量センサ２５は、捕集量
推定時に、ＤＰＦ１１を通過するエンジン１３の排気流
量、即ちエンジン１３の吸入空気量を検出するために利
用される。そして、吸気量センサ２５は、エンジン１３
の吸気量を検出し、吸気量に応じた検出信号を出力す
る。

【００２１】次に、ＤＰＦ１１の捕集量を演算し、該Ｄ
ＰＦ１１の再生処理を制御するための電気的構成につい
て説明する。コントローラ３１には、再生処理動作のた
めの制御プログラム等を記憶するＲＯＭ、各種データを
記憶するＲＡＭ、及び、入出力インタフェイスが内蔵さ
れている。

【００２２】コントローラ３１には、入出力インタフェ
ースを介して前記した各センサ１８，２３〜２５が接続
されている。コントローラ３１は、前記した各センサ１
８，２３〜２５からの検出信号を入力する。コントロー
ラ３１は、エアフロセンサ２４からの検出信号に基づい
てエア供給ポンプ２１による空気供給量を演算する。ま
た、コントローラ３１は、温度センサ１８からの検出信
号に基づいてヒータ１５により加熱されるＤＰＦ１１の
温度を演算する。コントローラ３１は、圧力センサ２３
からの検出信号に基づいてＤＰＦ１１の上流側圧力ＰD
を演算する。コントローラ３１は、その上流側圧力ＰD
と、予め学習した大気圧ＰG とに基づいてＤＰＦ１１の
圧力損失としての差圧ΔＰを演算する。また、コントロ
ーラ３１は、吸気量センサ２５からの検出信号に基づい
てエンジン１３の吸入空気量Ｖafを演算する。

【００２３】ＲＯＭには、ＤＰＦ１１を再生処理するた
めの処理プログラム、ＤＰＦ１１に捕集されたパティキ
ュレートの捕集量を推定するための推定プログラムが記
憶されている。

【００２４】コントローラ３１は、プラグ３２に接続さ
れている。プラグ３２は、図示しない電源装置のソケッ
トに差し込まれて、その電源装置からプラグ３２を介し
てコントローラ３１へ所定電圧の交流電源が供給され
る。コントローラ３１には、図示しない電圧検出回路が
設けられている。その電圧検出回路は、供給された交流
電源を検出すると、コントローラ３１に接続されたメイ
ンリレー３３に制御信号を出力してそのメインリレー３
３をオンに制御する。すると、コントローラ３１にはバ
ッテリＥから直流電源が駆動電源として入力される。コ
ントローラ３１は、バッテリＥからの直流電源を入力す
ると、ＲＯＭに記憶された再生処理動作の処理プログラ
ムに基づいて再生処理モードとなる。再生処理モードと
は、ＤＰＦ１１が捕集したパティキュレートを燃やすた
めに行われる処理動作であって、その時の捕集量Ｙに対
してＤＰＦ１１に対する加熱温度及び空気供給量を制御
するための処理動作を行うモードである。

【００２５】電源装置からプラグ３２を介して供給され
る交流電源は、第１のリレー３４を介してヒータ１５に
駆動電源として供給される。また、交流電源は、第２の
リレー３５を介して後処理装置１７に駆動電源として供
給される。

【００２６】コントローラ３１は、第１のリレー３４に
制御信号を断続的に出力してそのリレー３４のオン・オ
フを制御し、ヒータ１５に流れる電流を制御してＤＰＦ
１１の加熱温度を制御する。また、コントローラ３１
は、第２のリレー３５に制御信号を出力してそのリレー
３５のオン・オフを制御し、後処理装置１７を駆動制御
する。

【００２７】また、コントローラ３１は、前記したエア
供給ポンプ２１に制御信号を出力してエア供給ポンプ２
１を駆動制御する。更に、コントローラ３１は、前記し
たバルブ２２に制御信号を出力し、バルブ２２の開度を
制御して送気管１９を開閉するとともに、ＤＰＦ１１に
供給するエアの流量を制御する。

【００２８】コントローラ３１にはキースイッチ３６が
接続されている。また、コントローラ３１にはスタータ
リレー３７が接続され、そのスタータリレー３７には図
示しないスタータモータが接続されている。キースイッ
チ３６は、エンジン１３の駆動・停止を制御するために
設けられている。即ち、コントローラ３１は、キースイ
ッチ３６がスタート位置にあるときには、スタータリレ
ー３７をオンにして図示しないスタータモータを駆動制
御し、エンジン１３を始動させる。一方、キースイッチ
３６がアクセサリ位置又はキーイン位置にあるとき、コ
ントローラ３１はエンジン１３を停止させる。

【００２９】また、コントローラ３１は、メインリレー
３３を介してフォークリフトに搭載されたバッテリＥに
接続されている。コントローラ３１は、キースイッチ３
６の操作に基づいて、該キースイッチ３６がスタート位
置にあるときに、メインリレー３３をオンにしてバッテ
リＥからの直流電源を入力する。そして、コントローラ
３１は、エンジン１３を駆動させると共に、ＲＯＭに格
納された推定プログラムに基づいて捕集量算出モードと
なる。捕集量算出モードとは、エンジン１３の駆動時に
おいてその時のエンジン１３の吸入空気量Ｖafと差圧Δ
ＰとでＤＰＦ１１が捕集しているパティキュレートの捕
集量を算出する処理動作を行うモードである。尚、差圧
ΔＰは、大気圧をＰG 、ＤＰＦ１１の上流側圧力をＰD
とすると、ΔＰ＝ＰD −ＰG で表される。

【００３０】更に、コントローラ３１には、ディスプレ
イ３８が接続され、そのディスプレイ３８にその時々の
ＤＰＦ１１が捕集したパティキュレートの捕集量Ｙを表
示する。

【００３１】次に上記のように構成した、排気浄化装置
の作用について説明する。先ず、再生処理について説明
する。今、フォークリフトを所定の位置まで走行させ
る。そして、エンジン１３を停止させる。続いて、プラ
グ３２を交流電源を供給するための図示しない電源供給
装置に設けられたソケットに接続する。

【００３２】コントローラ３１は、プラグ３２を介して
交流電源を入力すると、メインリレー３３に制御信号を
出力してそのメインリレー３３をオンに制御し、バッテ
リＥから直流電源を入力して再生処理モードになる。そ
して、コントローラ３１は、第１及び第２のリレー３
４，３５に制御信号を出力し、ヒータ１５、後処理装置
１７、エア供給ポンプ２１、及び、バルブ２２に電源を
印加する。又、コントローラ３１は、エア供給ポンプ２
１に制御信号を出力して、そのポンプ２１を駆動制御す
る。更に、コントローラ３１はバルブ２２に制御信号を
出力して、送気管１９を開く。

【００３３】従って、ＤＰＦ１１はヒータ１５によって
加熱されるとともに、そのＤＰＦ１１にはエア供給ポン
プ２１によって空気が供給され、そのＤＰＦ１１に捕集
されているパティキュレートが燃焼される。このＤＰＦ
１１の加熱制御は、ＤＰＦ１１が捕集したパティキュレ
ートの捕集量Ｙによって決定される。

【００３４】つまり、その時の捕集量Ｙによって、再生
処理のための所要時間、ＤＰＦ１１のその時々の加熱温
度、並びに、空気供給量が決められている。この各制御
量は、ＤＰＦ１１にクラックや溶損等の損傷を与えるこ
となく効率よくパティキュレートを燃やすことができる
値に設定されている。そして、再処理中におけるその時
々の加熱温度、空気供給量等の制御量データは、捕集量
Ｙ毎に予めＲＯＭに記憶されている。そして、コントロ
ーラ３１は、その時点でＤＰＦ１１が捕集しているパテ
ィキュレートの捕集量ＹをＲＡＭから読み出す。続い
て、コントローラ３１は、ＲＯＭからその捕集量Ｙに対
する加熱温度、空気供給量の制御量を読み出し、その制
御量と予め定められた再生処理のための制御プログラム
に基づいてＤＰＦ１１の再生処理制御を実行する。

【００３５】そして、再生処理のための制御プログラム
に基づく再生処理が終了すると、コントローラ３１は、
第１及び第２のリレー３４，３５をオフにしてヒータ１
５、後処理装置１７への電源供給を停止する。また、コ
ントローラ３１は、エア供給ポンプ２１を停止させると
共に、バルブ２２を駆動制御して送気管１９を閉じる。

【００３６】そして、プラグ３２を電源供給装置のソケ
ットから抜くと、コントローラ３１は、再生処理モード
から抜け、メインリレー３３をオフにして直流電源の供
給を停止する。そして、キースイッチ３６の操作に基づ
いてエンジン１３が駆動されると、ＤＰＦ１１はエンジ
ン１３から排気される排気ガス中のパティキュレートを
捕集する。コントローラ３１は、エンジン１３が駆動さ
れると捕集量算出モードとなり上記した再生処理のため
に用いられる捕集量Ｙを算出する。

【００３７】次に、コントローラ３１による捕集量Ｙの
算出について説明する。エンジン１３が始動していない
状態であってキースイッチ３６が差し込まれアクセサリ
位置にセットされると、コントローラ３１は大気圧ＰG
を学習する。即ち、コントローラ３１は、圧力センサ２
３からの検出信号を入力し、エンジン始動前のＤＰＦ１
１上流側の圧力、即ち大気圧ＰG を検出し、ＲＡＭに記
憶する。尚、大気圧ＰG の学習は、エンジン１３を始動
させる毎に行われる。

【００３８】続いて、キースイッチ３６の操作に基づい
てエンジン１３が駆動されると、ＤＰＦ１１はエンジン
１３から排気される排気ガス中のパティキュレートを捕
集する。コントローラ３１は、図２に示すフローチャー
トに従ってパティキュレートの捕集量Ｙの演算を所定の
時間間隔毎に実行する。尚、本形態では、コントローラ
３１は、１００ｍｓｅｃ毎に捕集量Ｙの演算を実行す
る。

【００３９】まず、ステップ１０１において、コントロ
ーラ３１は、圧力センサ２３の検出信号からその時のＤ
ＰＦ１１上流側の圧力ＰD を求め、この圧力ＰD と予め
学習した大気圧ＰG とで差圧ΔＰ（＝ＰD −ＰG ）を求
める。また、コントローラ３１は、吸気量センサ２５の
検出信号からその時のエンジン１３の吸入空気量Ｖafを
演算する。

【００４０】次に、ステップ１０２において、コントロ
ーラ３１は、ＲＯＭに記憶された吸入空気量−補正係数
マップを用いて、ステップ１０１にて演算した吸入空気
量Ｖafから補正係数η1(Ｖaf) を決定する。補正係数η
1(Ｖaf) は、吸入空気量Ｖafに対する差圧ΔＰを補正し
て基準吸入空気量Ｖafstd に対する補正差圧ＨΔＰにす
るための係数として用いられる。また、吸入空気量−補
正係数マップは、ＤＰＦ１１毎に吸入空気量Ｖafに対応
して予め設定されＲＯＭに記憶されている。そして、コ
ントローラ３１は、補正係数η1(Ｖaf) を決定すると、
ステップ１０３に移る。

【００４１】ステップ１０３において、コントローラ３
１は、ステップ１０２において決定した補正係数η1(Ｖ
af) に対してなまし処理を行う。なまし処理は、ステッ
プ１０２において決定した補正係数η1(Ｖaf) を平均化
して新たな補正係数η2(Ｖaf) を求めるための処理であ
る。例えば、時刻ｋにおけるなまし後の補正係数η2(Ｖ
af)(k)を演算する際に、コントローラ３１は、ステップ
１０２において決定した時刻ｋにおける補正係数η1(Ｖ
af)(k)と、時刻ｋの一回前に演算したなまし後の補正係
数をη2(Ｖaf)(k-1)に基づいて、なまし回数を４００回
とすると、なまし後の補正係数η2(Ｖaf)(k)は、 η2(Ｖaf)(k)＝ (399/400)×η2(Ｖaf)(k-1)＋ (1/400)×η1(Ｖaf)(k)…(1) として求められる。

【００４２】尚、なまし回数は、ＤＰＦ１１の熱容量に
よる時定数に基づいて予め設定されている。時定数は、
エンジン１３の回転数の変化に従って、ＤＰＦ１１の温
度が最終的に到達する温度に対応して設定され、本形態
では４０秒に設定されている。そして、捕集量Ｙは１０
０ｍｓｅｃ毎に演算されるので、４０秒間では４００回
演算される。この捕集量Ｙが演算される回数に対応して
なまし回数が設定されている。

【００４３】次に、ステップ１０４において、コントロ
ーラ３１は、ステップ１０３において演算したなまし後
の補正係数η2(Ｖaf) に基づいて、ＤＰＦ１１の熱容量
を考慮した熱容量補正係数ηd(Ｖaf) を演算する。この
熱容量補正係数ηd(Ｖaf) は、エンジン１３の回転数が
変化した時に、ＤＰＦ１１の差圧が直ちに変化する成分
（直達項成分）と、その後ＤＰＦ１１の温度が変化する
につれて圧力損失（上流側圧力）が変化する分成分（一
次遅れ成分）とに基づいて演算される。例えば、直達項
成分を７０％、一次遅れ成分を３０％とすると、時刻ｋ
における熱容量補正係数ηd(Ｖaf)(k)は、ステップ１０
２において決定した補正係数η1(Ｖaf)(k)と、ステップ
１０３において演算したなまし後の補正係数η2(Ｖaf)
(k)とから、 ηd(Ｖaf)(k)＝０．７×η1(Ｖaf)(k)＋０．３×η2(Ｖaf)(k) …(2) として求められる。そして、コントローラ３１は、熱容
量補正係数ηd(Ｖaf)(k)の演算を終了すると、ステップ
１０５に移る。

【００４４】ステップ１０５において、コントローラ３
１は、ステップ１０４において演算した熱容量補正係数
ηd(Ｖaf)(k)に基づいて、差圧ΔＰを補正して、時刻ｋ
における基準吸入空気量Ｖafstd に対する補正差圧ＨΔ
Ｐを算出する。補正差圧ＨΔＰは、ステップ１０１にお
いて演算した時刻ｋにおける差圧ΔＰ(k) 及び吸入空気
量Ｖaf(k) と、ステップ１０４において演算した熱容量
補正係数ηd(Ｖaf)(k)とから、ＨΔＰ(k) ＝ΔＰ(k) ×（Ｖafstd ／Ｖaf(k) ）×ηd(Ｖaf)(k) …(3) として求められる。

【００４５】尚、基準吸入空気量Ｖafstd は、パティキ
ュレートを捕集していない状態のＤＰＦ１１をセットし
たエンジン１３を最高回転数（ＮＭＲ）で駆動したとき
に、そのエンジン１３に吸入される空気量である。そし
て、基準吸入空気量Ｖafstdは、予め実験により求めら
れ、ＲＯＭに記憶されている。

【００４６】次に、ステップ１０６において、コントロ
ーラ３１は、ステップ１０５において演算した補正差圧
ＨΔＰに対して、なまし処理を施してなまし後の補正差
圧ＨｄΔＰを算出する。このときのなまし処理は、ステ
ップ１０３において施したなまし処理と同様に行われ
る。即ち、時刻ｋにおける補正差圧ＨΔＰ(k) と、時刻
ｋの一回前のステップ１０６において演算されたなまし
後の補正差圧ＨｄΔＰ(k-1) とから、時刻ｋにおけるな
まし後の補正差圧ＨｄΔＰ(k) は、Ｈd ΔＰ(k) ＝ (399/400)×Ｈd ΔＰ(k-1) ＋ (1/400)×ＨΔＰ(k) …(4) として求められる。

【００４７】ステップ１０７において、コントローラ３
１は、ステップ１０６において演算したなまし後の補正
差圧ＨｄΔＰに基づいて、ＲＯＭに記憶されたなまし後
の補正差圧−捕集量の検量線から時刻ｋにおける捕集量
Ｙを推定する。尚、なまし後の補正差圧−捕集量の検量
線は、予め実験により求められ、ＲＯＭに記憶されてい
る。そして、時刻ｋにおける捕集量Ｙの推定を終了する
と、コントローラ３１は、ステップ１０８に移る。

【００４８】ステップ１０８において、コントローラ３
１は、推定した捕集量Ｙと、先に求められている最大の
捕集量ＹMAX とを比較する。そして、新たに求められた
捕集量Ｙが捕集量ＹMAX より大きな値のとき、該捕集量
Ｙを新たな最大の捕集量ＹMAX としてＲＡＭに更新登録
する。又、反対に、新たに求められた捕集量Ｙが捕集量
ＹMAX 以下のとき、該捕集量Ｙは消去して先の最大の捕
集量ＹMAX をそのままＲＡＭに保持する。そして、再生
処理時において、この最大の捕集量ＹMAX がその時点で
の捕集量となり、この最大の捕集量ＹMAX に対して加熱
制御がなされる。更に、コントローラ３１は、ＲＡＭに
記憶されたその最大の捕集量ＹMAX をその時のＤＰＦ１
１の捕集量としてディスプレイ３８に表示する。従っ
て、ディスプレイ３８にその時のＤＰＦ１１の捕集量が
表示されるため、ドライバは、再生処理の必要性を逐次
確認することができる。

【００４９】次に、ステップ１０９において、コントロ
ーラ３１は、エンジン１３が駆動されているか否かを判
断する。エンジン１３が駆動されている場合には、コン
トローラ３１はステップ１０１に戻り、捕集量の演算を
継続し、エンジン１３が駆動されていない場合には、コ
ントローラ３１はその時の最大の捕集量MAX をＲＡＭに
記憶した後、捕集量の演算を終了する。

【００５０】尚、ステップ１０３，１０６において平均
化処理を行う場合、一般的には移動平均による平均化処
理が行われる。移動平均は、過去において求められたデ
ータのうち、直前の所定個数（例えば６４個）のデータ
から平均値を求める。従って、補正係数η1(Ｖaf) と補
正差圧ＨΔＰの平均値を求める場合、コントローラ３１
のＲＡＭには１２８個のデータを記憶しておく必要があ
り、容量の大きいＲＡＭが必要となる。しかしながら、
本形態では、時刻ｋにおける補正係数η1(Ｖaf)(k)，補
正差圧ＨΔＰ(k) と、一回前の時刻ｋ−１における処理
結果であるなまし補正係数η2(Ｖaf)(k-1)，なまし補正
差圧ＨｄΔＰ(k-1) とから、平均化したなまし補正係数
η2(Ｖaf)(k)，なまし補正差圧ＨｄΔＰ(k) をそれぞれ
演算するようにした。従って、コントローラ３１のＲＡ
Ｍには、２個ずつのデータ、合計４個のデータを記憶し
ていればよいので、容量の少ないＲＡＭで十分平均化処
理を行うことができる。

【００５１】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、以下の作用及び効果を得ることができる。１）ＤＰＦ１１の熱容量を考慮した熱容量補正係数ηd
(Ｖaf) を演算し、その熱容量補正係数ηd(Ｖaf) と、
ＤＰＦ１１の差圧ΔＰと吸入空気量Ｖafとに基づいて、
基準吸入空気量Ｖafstd に対する補正差圧ＨΔＰを演算
する。そして、その補正差圧ＨΔＰに対して平均化処理
を施したなまし補正差圧ＨｄΔＰを演算し、その演算結
果に対応するＤＰＦ１１の捕集量Ｙを求めた。従って、
ＤＰＦ１１の熱容量を考慮した捕集量Ｙを推定すること
ができるので、走行中においても正確な捕集量Ｙを求め
ることが可能となった。その結果、捕集量Ｙに対するＤ
ＰＦ１１の再生処理を行う場合、捕集量に対する最適な
加熱制御を行うことができ、ＤＰＦ１１を損傷させるお
それがない。

【００５２】２）補正係数η1(Ｖaf) と補正差圧ＨΔＰ
の平均化処理を、時刻ｋにおける補正係数η1(Ｖaf)
(k)，補正差圧ＨΔＰ(k) と、一回前の時刻ｋ−１にお
ける処理結果であるなまし補正係数η2(Ｖaf)(k-1)，な
まし補正差圧ＨｄΔＰ(k-1) とから、なまし処理を用い
て時刻ｋにおけるなまし補正係数η2(Ｖaf)(k)，なまし
補正差圧ＨｄΔＰ(k) をそれぞれ演算するようにした。
その結果、従来の移動平均を用いた平均化処理に比べて
記憶しておくデータの数が少ないので、コントローラ３
１に内蔵されたＲＡＭの容量が小さくてすむ。

【００５３】３）その時々で求めた捕集量Ｙと先に発生
した最大の捕集量ＹMAX とを比較し大きい方をＤＰＦ１
１が捕集している捕集量とした。従って、その時々で得
られる捕集量Ｙの変動に左右されてディスプレイ３８に
表示される捕集量が目まぐるしく変化することがない。
その結果、ドライバは、変動に惑わされることなく的確
な再生処理の時期を判断することができる。

【００５４】尚、本発明は、上記実施の形態の他、以下
のように実施してもよい。１）上記形態では、差圧ΔＰと吸入空気量Ｖafとから捕
集量Ｙを求めたが、差圧ΔＰ、エンジン回転数、及び、
排気温度の３つの入力から捕集量Ｙを求めるようにして
もよい。

【００５５】２）上記形態では、大気圧ＰG と圧力セン
サ２３により検出したＤＰＦ１１の上流側圧力ＰD とか
らＤＰＦ１１の圧力損失としての差圧ΔＰを演算した
が、ＤＰＦ１１の下流側の圧力を検出する圧力センサを
設け、下流側圧力と圧力センサ２３による上流側圧力と
の差を用いて実施してもよい。

【００５６】３）上記形態では、差圧ΔＰ（＝ＰD −Ｐ
G ) を求める際に使用される大気圧ＰG を圧力センサ２
３から求めた。即ち、エンジン始動前の圧力センサ２３
からの検出信号に基づいて大気圧ＰG を求めた。しか
し、大気圧ＰG を専用で検出する圧力センサを設けて実
施してもよい。

【００５７】４）上記形態では、なまし回数を４００回
に設定したが、任意の回数に設定して実施してもよい。５）上記形態において、ステップ１０６の処理を省略
し、ステップ１０５において演算した補正差圧ＨΔＰに
基づいて捕集量Ｙを推定するようにしてもよい。このと
き、ＲＯＭには、補正差圧ＨΔＰに対する捕集量Ｙの検
量線を記憶させておく必要がある。

【００５８】６）上記形態では、ＤＰＦ１１は、コーデ
ィエライトで形成したが、ＳｉＣ等その他のセラミック
で形成したフィルタに応用してもよい。上記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果と共に記載する。

【００５９】イ）請求項２〜４に記載の内燃機関の排気
浄化装置において、前記補正圧力損失に対してなまし処
理を施して平均化した補正圧力損失を演算する平均化手
段を備え、前記捕集量推定手段は、平均化された補正圧
力損失に基づいて捕集量を推定するようにした内燃機関
の排気浄化装置。この構成によれば、より正確な捕集量
を推定することが可能となる。

【００６０】ロ）請求項２〜４，イ）に記載の内燃機関
の排気浄化装置において、推定した捕集量を表示するた
めのディスプレイを備えた内燃機関の排気浄化装置。こ
の構成によれば、推定した捕集量を容易に確認すること
が可能となる。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、走行中においてもパティキュレートの捕
集量を極めて正確に演算することが可能なパティキュレ
ート捕集量の演算方法を提供することができる。

【００６２】また、請求項２〜４に記載の発明によれ
ば、推定した捕集量に基づいてパティキュレートフィル
タを再生することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した排気浄化装置の構成を示
す基本構成図。

【図２】ＤＰＦの捕集量の演算を説明するためのフロ
ーチャート。

【図３】ＤＰＦの上流側圧力の変化を示す特性図。

【符号の説明】

１１…フィルタ（ＤＰＦ）、１３…内燃機関としてのデ
ィーゼルエンジン、２３…圧力損失検出手段としての圧
力センサ、２５…排気流量検出手段としての吸気量セン
サ、３１…圧力損失検出手段，排気流量検出手段，補正
係数演算手段，第１，第２の補正係数演算手段，圧力損
失補正手段，捕集量推定手段としてのコントローラ、Δ
Ｐ…圧力損失としての差圧、Ｖaf…排気流量としての吸
入空気量、Ｖafstd …基準排気流量としての基準吸入空
気量、η1(Ｖaf) …補正係数、ηd(Ｖaf) …新たな補正
係数としての熱容量補正係数、ＨｄΔＰ…補正圧力損失
としてのなまし補正差圧、Ｙ…捕集量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６０Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６０Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設置され排気ガス中
に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタにおけ
るパティキュレート捕集量の演算方法であって、前記フィルタの圧力損失と、該フィルタに流れる排気流
量とを検出し、前記検出排気流量における前記検出圧力損失を所定の基
準排気流量における補正圧力損失に換算するための補正
係数を演算し、前記補正係数に対して、フィルタの熱容量を考慮した新
たな補正係数を演算し、前記新たな補正係数に基づいて，前記検出排気流量にお
ける圧力損失を所定の基準排気流量における補正圧力損
失に換算し、前記補正圧力損失に基づいて前記フィルタのパティキュ
レート捕集量を推定するようにしたパティキュレート捕
集量の演算方法。
【請求項２】内燃機関の排気経路に配設され排気ガス
中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタの圧力損失を検出してその時の検出圧力損
失を出力する圧力損失検出手段と、前記フィルタに流れる排気流量を検出してその時の検出
排気流量を出力する排気流量検出手段と、前記検出排気流量における前記検出圧力損失を所定の基
準排気流量における補正圧力損失に換算するための補正
係数を演算する第１の補正係数演算手段と、前記補正係数に対して、フィルタの熱容量を考慮した新
たな補正係数を演算する第２の補正係数演算手段と、前記新たな補正係数に基づいて，前記検出排気流量にお
ける圧力損失を所定の基準排気流量における補正圧力損
失に換算する圧力損失補正手段と、前記補正圧力損失に基づいて前記フィルタのパティキュ
レート捕集量を推定する捕集量推定手段とを備えた内燃
機関の排気浄化装置。
【請求項３】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装
置において、前記フィルタの上流側に圧力センサを備え、前記圧力損失検出手段は、内燃機関の始動前に前記圧力
センサを用いて検出した大気圧を記憶しておき、内燃機
関の駆動時にはその時のフィルタの上流側圧力を検出
し、前記大気圧と上流側圧力とに基づいてフィルタの圧
力損失を演算するようにした内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】請求項２又は３に記載の内燃機関の排気
浄化装置において、前記排気流量検出手段は、排気流量としてエンジンの吸
入空気量を検出するようにした内燃機関の排気浄化装
置。