JPH0988554A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気温度が変化し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可能なパティキュレート捕集
量の演算方法を提供する。 【解決手段】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(Ｖa
f) と、ＤＰＦ１１の差圧ΔＰと吸入空気量Ｖaf及び排
気温度Ｔinとに基づいて、第２の差圧ΔＰ２を演算す
る。その第２の差圧ΔＰ２に対して熱容量補正係数ηd
(Ｖaf) を考慮した補正差圧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にお
ける圧力損失は、その時々の排気温度やＤＰＦ自体の温
度変化によって変化する。例えば、排気温度が高くなる
と、ＤＰＦの圧力損失は大きくなる。また、ＤＰＦの温
度は排気によって温められて変化し、ＤＰＦの温度が高
くなると、圧力損失は大きくなる。これらの圧力損失の
変化は、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、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、排気温度が変化してもパ
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
めに請求項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
る排気ガスの排気流量と、排気ガスの排気温度とを検出
し、前記排気温度に基づいてフィルタ温度を演算し、前
記検出排気流量における前記検出圧力損失を補正するた
めの第１の補正係数を演算し、前記第１の補正係数に対
して、フィルタの熱容量を考慮した第２の補正係数を演
算し、前記フィルタ温度と第２の補正係数とに基づい
て，前記検出排気流量における圧力損失を補正した補正
圧力損失を演算し、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、前記フィ
ルタに流れる排気温度を検出してその時の検出排気温度
を出力する排気温度検出手段と、前記検出排気温度に基
づいてフィルタ温度を演算するフィルタ温度演算手段
と、前記検出排気流量における前記検出圧力損失補正す
るための第１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
慮した第２の補正係数を演算する第２の補正係数演算手
段と、前記フィルタ温度及び第２の補正係数に基づい
て，前記検出圧力損失を補正した補正圧力損失を演算す
る圧力損失補正演算手段と、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、予め基準排気温度
が記憶された記憶手段を備え、前記フィルタ温度演算手
段は、前記記憶手段から読み出した基準排気温度と、前
記検出排気温度に基づいてフィルタ温度を演算するよう
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。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の
うちのいずれか１項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、排気流量として内燃
機関の吸入空気量を検出するようにしたことを要旨とす
る。

【００１２】従って、請求項１に記載の発明によれば、
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
ルタに流れる排気ガスの排気流量及び排気温度とが検出
される。その排気温度に基づいてフィルタ温度が演算さ
れ、検出排気流量における検出圧力損失を補正するため
の第１の補正係数が演算される。その第１の補正係数に
対して、フィルタの熱容量を考慮した第２の補正係数が
演算され、フィルタ温度と第２の補正係数とに基づい
て，検出排気流量における圧力損失が補正された補正圧
力損失が演算され、その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。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、内燃機関
の排気経路にはパティキュレートを捕集するためのフィ
ルタが配設される。フィルタの圧力損失が検出されてそ
の時の検出圧力損失が出力される。また、フィルタに流
れる排気流量が検出されてその時の検出排気流量が出力
される。更に、フィルタに流れる排気温度が検出されて
その時の検出排気温度が出力される。その検出排気温度
に基づいてフィルタ温度が演算される。また、検出排気
流量における検出圧力損失補正するための第１の補正係
数が演算され、その第１の補正係数に対して、フィルタ
の熱容量を考慮した第２の補正係数が演算される。そし
て、フィルタ温度及び第２の補正係数に基づいて，検出
圧力損失が補正された補正圧力損失が演算され、その補
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。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、記憶手段
には予め基準排気温度が記憶され、その記憶手段から読
み出された基準排気温度と、検出排気温度に基づいてフ
ィルタ温度が演算される。

【００１５】請求項４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、その圧力センサに
よって内燃機関の始動前に大気圧が検出され、内燃機関
の駆動時にはその時のフィルタの上流側圧力が検出さ
れ、それら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。

【００１６】請求項５に記載の発明によれば、内燃機関
の吸入空気量を検出されて検出排気流量とされる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図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。

【００１８】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を介して内燃機
関としての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。ＤＰＦ１
１は、エンジン１３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。

【００１９】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、排気温度
検出手段としての温度センサ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、捕集量推定時にＤ
ＰＦ１１の温度を演算するために利用され、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。

【００２０】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利用される。ま
た、送気管１９には、エア供給ポンプ２１が設けられて
いる。エア供給ポンプ２１は、再生処理時にＤＰＦ１１
へパティキュレートを燃焼させるための２次空気を供給
するために利用される。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を開閉するために利用される。又、バルブ２２と収
容筒１４の間の送気管１９には、圧力損失検出手段とし
ての圧力センサ２３が設けられている。圧力センサ２３
は、エンジン駆動時に、ＤＰＦ１１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、大気圧を学習するために利用される。大
気圧の学習とは、大気圧を検出して記憶することをい
い、この学習はエンジン１３を始動させる毎に行われ
る。

【００２１】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２次空気の供給量を検出するための流量センサ２４が
設けられている。

【００２２】エンジン１３には、排気流量検出手段とし
ての吸気量センサ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、エンジン１３に吸
入される空気量、即ちエンジン１３から排出されＤＰＦ
１１を通過する排気の流量を検出するために利用され
る。

【００２３】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。圧力損失検出手段，排気流量検出手段，排
気温度検出手段，フィルタ温度演算手段，第１，第２の
補正係数演算手段，圧力損失補正演算手段，捕集量推定
手段としてのコントローラ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。

【００２４】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。再生処理時
において、コントローラ３１は、流量センサ２４からの
検出信号に基づいてエア供給ポンプ２１によって送られ
る２次空気の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。

【００２５】捕集量推定時において、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エンジン
１３からの排気温度を検出する。また、コントローラ３
１は、圧力センサ２３からの検出信号に基づいてＤＰＦ
１１の上流側圧力ＰD を演算する。更に、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Ｐ
G とに基づいてＤＰＦ１１の圧力損失としての差圧ΔＰ
を演算する。更にまた、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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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にはその時々
にコントローラ３１によって推定されたパティキュレー
トの捕集量Ｙが表示される。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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、そのエンジン１３から
排気される排気ガス中のパティキュレートはＤＰＦ１１
に捕集される。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。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、エンジン１３から排
出される排気ガスの排気温度Ｔinを演算する。更に、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 を演算し、その演
算した上流側圧力と、エンジン１３の始動毎に学習した
大気圧ＰG とからＤＰＦ１１における圧力損失としての
差圧ΔＰ（＝ＰD −ＰG ）を演算する。尚、本形態で
は、コントローラ３１は、１００ミリ秒毎に上記の演算
を実行する。

【００４２】そして、コントローラ３１は、演算した吸
入空気量Ｖaf、排気温度Ｔin、及び、差圧ΔＰに基づい
て、その時々のパティキュレートの捕集量Ｙを演算す
る。図２は、捕集量Ｙの演算の原理を説明するブロック
線図である。

【００４３】吸気量センサ２５の検出信号に基づいて演
算された吸入空気量Ｖafは、演算回路５１に入力され
る。演算回路５１は、入力した吸入空気量Ｖafに対する
第１の補正係数としての補正係数η1(Ｖaf) を演算し出
力する。この補正係数η1(Ｖaf) は、エンジン１３の吸
気効率等を補正するためのものである。

【００４４】この補正係数η1(Ｖaf) は、実際には、コ
ントローラ３１に含まれるＲＯＭに予め記憶された吸入
空気量−補正係数マップを用いて行われる。即ち、コン
トローラ３１は、入力した吸入空気量Ｖafに対応する補
正係数η1(Ｖaf) をＲＯＭから読み出す。尚、吸入空気
量−補正係数マップは、ＤＰＦ１１毎に実験により予め
求められ、ＲＯＭに記憶されている。

【００４５】演算回路５１から出力された補正係数η1
(Ｖaf) は、演算回路５２，５３にそれぞれ入力され
る。演算回路５２は乗算回路であって、入力した補正係
数η1(Ｖaf) と、予め設定された値との乗算演算を行
い、その演算結果を出力する。この演算回路５２におい
て予め設定された値は、ＤＰＦ１１の熱容量に応じた値
に設定されている。即ち、図３に示すように、エンジン
１３の回転数がステップ的に変化した時に、ＤＰＦ１１
の上流側圧力がステップ応答した場合に対応して、ＤＰ
Ｆ１１の応答速度によって直ちに変化する成分（直達項
成分）と、その後にＤＰＦ１１の温度が変化するにつれ
て変化する成分（１次遅れ成分）とから構成される。こ
れらの成分のうち、演算回路５２は、直達項成分に対応
した値を入力した補正係数η1(Ｖaf) に対して演算して
出力する。尚、本実施の形態では、直達項成分を７０
％、１次遅れ成分を３０％としている。従って、演算回
路５２は、入力した補正係数η1(Ｖaf) を０．７倍して
出力する。

【００４６】演算回路５３はなまし処理回路であって、
入力した補正係数η1(Ｖaf) に対してなまし処理を行
い、新たな補正係数η2(Ｖaf) を出力する。なまし処理
は、１次遅れ要素を考慮するためのものであって、その
１次遅れ要素はＤＰＦ１１の熱容量である。即ち、エン
ジン１３の回転数が変化し、その回転数に応じて排気温
度がステップ的に変化しても、ＤＰＦ１１自体の温度は
ステップ的に変化せず、上記したようにその応答速度に
よって直達項成分と１次遅れ成分とから構成される。こ
のＤＰＦ１１の温度のうち１次遅れ成分を考慮して補正
するために用いられる。そして、このなまし処理は、Ｄ
ＰＦ１１の温度が変化する時定数によって決定され、本
実施の形態では４０秒に設定されている。そして、１０
０ミリ秒毎に捕集量Ｙの演算を行うことから、なまし回
数を４００回に設定している。

【００４７】そして、演算回路５３は、例えば、時刻ｋ
におけるなまし後のなまし後の補正係数η2(Ｖaf)(k)と
すると、時刻ｋに入力した補正係数η1(Ｖaf)(k)と、時
刻ｋの一回前（時刻ｋ−１）に演算したなまし後の補正
係数をη2(Ｖaf)(k-1)とに基づいて、

【００４８】

【数１】

【００４９】として演算される。そして、演算された新
たな補正係数η2(Ｖaf)(k)は演算回路５４に出力され
る。演算回路５４は乗算回路であって、入力した補正係
数η2(Ｖaf) と、予め設定された値との乗算演算を行
い、その演算結果を出力する。尚、演算回路５４におい
ては、前記した演算回路５２に対応して、ＤＰＦ１１の
上流側圧力が変化する成分のうち、１次遅れ成分に対応
した値を入力した補正係数η2(Ｖaf) に対して演算して
次の演算回路５５に出力する。尚、本実施の形態では、
前記したように、直達項成分を７０％、１次遅れ成分を
３０％としている。従って、演算回路５４は、入力した
補正係数η2(Ｖaf) を０．３倍して演算回路５５に出力
する。

【００５０】演算回路５５は加算回路であって、演算回
路５２により０．７倍された補正係数η1(Ｖaf) と、演
算回路５４により０．３倍された補正係数η2(Ｖaf) と
を加算演算し、その演算結果を第２の補正係数としての
熱容量補正係数ηd(Ｖaf) として出力する。この熱容量
係数ηd(Ｖaf) は、上記したようにＤＰＦ１１の熱容量
による１次遅れ要素を考慮した値となる。従って、この
熱容量補正係数ηd(Ｖaf) は、

【００５１】

【数２】

【００５２】として求められる。一方、差圧ΔＰは、演
算回路５６に入力される。演算回路５６は乗算回路であ
って、入力した差圧ΔＰから基準吸入空気量Ｖafstd に
対応した基準差圧としての第１の差圧ΔＰ１を演算す
る。この差圧ΔＰ１は、時刻ｋにおける差圧ΔＰ(k) 及
び吸入空気量Ｖaf(k) とから、第１の差圧ΔＰ１は、

【００５３】

【数３】

【００５４】となる。この演算結果である第１の差圧Δ
Ｐ１は、演算回路５７に出力される。演算回路５７は乗
算回路であって、入力した第１の差圧ΔＰ１に対して、
エンジン１３の排気温度によって変化するＤＰＦ１１の
温度を考慮した第２の差圧ΔＰ２を演算する。このと
き、ＤＰＦ１１の温度としては、温度センサ１８によっ
て検出された排気温度Ｔinと、基準排気温度Ｔstd とに
基づいて２つの演算回路５８，５９を介して演算された
フィルタ温度Ｔｄが利用される。

【００５５】尚、基準排気温度Ｔstd 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から排出される排気ガスの温度であ
る。そして、基準排気温度Ｔstd は、予め実験により求
められ、ＲＯＭに記憶されている。

【００５６】演算回路５８，５９はなまし処理回路であ
って、演算回路５８における１次遅れ要素は温度センサ
１８の時定数である。この時定数を例えば５秒とする
と、１００ミリ秒間隔で排気温度Ｔinを検出することか
ら、演算回路５８はなまし回数を５０として排気温度Ｔ
１を演算する。しかし、排気ガスによってＤＰＦ１１の
温度が変化するときの時定数が４０秒である。従って、
演算回路５８によって演算された排気温度Ｔ１を更に演
算回路５９によってなまし処理を行って遅らせてＤＰＦ
１１の時定数と合わせるようにしている。この演算回路
５９によるなまし回数をａとすると、

【００５７】

【数４】

【００５８】となるａが予め設定されＲＯＭに記憶され
ている。尚、式（４）の左辺はＤＰＦ１１の熱容量を考
慮した補正係数ηd(Ｖaf) を演算するときの１次遅れで
あって、右辺は排気温度からＤＰＦ１１のフィルタ温度
Ｔｄを演算するときの２次遅れである。また、Ｚは変換
における演算子である。

【００５９】演算回路５９は、ＲＯＭに記憶されたなま
し回数ａに基づいて、入力した排気温度Ｔ１からフィル
タ温度Ｔｄを演算し演算回路５７に出力する。従って、
演算回路５７により演算される第２の差圧ΔＰ２は、演
算回路５８，５９により推定されたフィルタ温度Ｔｄ
と、演算回路５６から入力した第１の差圧ΔＰ１とか
ら、

【００６０】

【数５】

【００６１】となる。この演算された第２の差圧ΔＰ２
は演算回路６０に出力される。演算回路６０は乗算回路
であって、第２の差圧ΔＰ２と、前記演算回路５６によ
り演算された熱容量補正係数ηd(Ｖaf) とを入力し、乗
算演算した結果を補正差圧ＨΔＰとして出力する。この
出力される補正差圧ＨΔＰは、ＤＰＦ１１の時定数と、
温度センサ１８の時定数とを考慮した差圧（ＤＰＦ１１
の圧力損失）となる。この補正差圧ＨΔＰは、式
（４），（５）から、

【００６２】

【数６】

【００６３】となる。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。

【００６４】次に、演算回路６１は、演算回路６０にお
いて演算され出力された補正差圧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、演算回路５３において施
されるなまし処理と同様にＤＰＦ１１の熱容量による時
定数を考慮して行われる。即ち、時刻ｋにおける補正差
圧ＨΔＰ(k) と、時刻ｋの一回前に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、

【００６５】

【数７】

【００６６】となる。この演算結果であるなまし後の補
正差圧ＨｄΔＰは演算回路６２に出力される。演算回路
６２は、演算回路６１において演算され出力されたなま
し後の補正差圧ＨｄΔＰから捕集量Ｙを演算し出力す
る。この捕集量Ｙの演算は、実際にはコントローラ３１
内のＲＯＭに記憶されたなまし後の補正差圧−捕集量の
検量線から捕集量Ｙが推定される。即ち、コントローラ
３１は、演算した補正差圧ＨｄΔＰに対応する補正量Ｙ
をＲＯＭから読み出す。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。

【００６７】尚、演算回路５３，５８，５９，６１にお
いて行われるなまし処理は、一般的には移動平均による
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、各演算回路５３，５
８，５９，６１では、各６４個、合計２４８個のデータ
を記憶しておく必要があり、それらのデータをコントロ
ーラ３１のＲＡＭに記憶しようとした場合、容量の大き
なＲＡＭが必要となる。一方、本形態では、その時に入
力した値と、１回前に演算した値とを記憶しておけばよ
いので、各演算回路５３，５８，５９，６１では２個ず
つのデータ、合計８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。

【００６８】コントローラ３１は、上記のようにして推
定した捕集量Ｙと、今までに推定した捕集量Ｙのうちの
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
ＤＰＦ１１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。

【００６９】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、以下の効果を有する。 （１）ＤＰＦ１１の熱容量を考慮した熱容量補正係数η
d(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及び排気温度Ｔ
inとに基づいて、第２の差圧ΔＰ２を演算する。その第
２の差圧ΔＰ２に対して熱容量補正係数ηd(Ｖaf) を考
慮した補正差圧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Ｈ
ｄΔＰ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の熱容量と排気
温度Ｔinとを考慮した捕集量Ｙを推定することができる
ので、ＤＰＦ１１の温度変化や排気ガスの温度にかかわ
らず正確な捕集量Ｙを求めることができる。その結果、
捕集量Ｙに対するＤＰＦ１１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、ＤＰＦ
１１を損傷させるおそれがない。

【００７０】（２）ＤＰＦ１１の熱容量による時定数
と、エンジン１３からの排気ガスの排気温度Ｔinによる
温度センサ１８の時定数とを考慮した熱容量補正係数η
d(Ｖaf) とＤＰＦ１１のフィルタ温度Ｔｄとをなまし処
理を用いてそれぞれ演算するようにした。また、熱容量
補正係数ηd(Ｖaf) とフィルタ温度Ｔｄとから演算した
補正差圧ＨΔＰからなまし処理を用いて補正差圧ＨｄΔ
Ｐを演算するようにした。その結果、従来の移動平均を
用いる場合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３１に内蔵されたＲＡＭの容量が小さ
くてすむ。

【００７１】（３）その時々で求めた捕集量Ｙと先に求
めた捕集量Ｙのうちの最大の捕集量ＹMAX とを比較し大
きい方をＤＰＦ１１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。

【００７２】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、及び
排気温度Ｔin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Ｔinの３つの入力から捕
集量Ｙを求めるようにしてもよい。

【００７３】（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。

【００７４】（３）上記形態では、差圧ΔＰ（＝ＰD −
ＰG ) を求める際に使用される大気圧ＰG を圧力センサ
２３から求めた。即ち、エンジン始動前の圧力センサ２
３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。

【００７５】（４）上記形態では、ＤＰＦ１１の時定数
を４０秒、温度センサ１８の時定数を５秒に設定した
が、それぞれ任意の時間に設定してもよい。その際、設
定した時定数に対応したなまし回数ａを予め設定するこ
とはいうまでもない。

【００７６】（５）上記形態において、演算回路６１の
処理を省略し、演算回路６０において演算した補正差圧
ＨΔＰに基づいて演算回路６２において捕集量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。

【００７７】（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。 （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た
なまし補正圧力損失を演算するなまし演算手段を備え、
前記捕集量推定手段は、なまし処理されたなまし補正圧
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。

【００７８】（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。

【００７９】

【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、排気温度が変化し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。

【００８０】また、請求項２〜５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の捕集量の演算の原理を説明するため
のブロック線図。

【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、１８…排気温度検出手段としての温
度センサ、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、３
１…圧力損失検出手段，排気流量検出手段，排気温度検
出手段，フィルタ温度演算手段，第１，第２の補正係数
演算手段，圧力損失補正演算手段，捕集量推定手段とし
てのコントローラ、ΔＰ…圧力損失としての差圧、Ｈｄ
ΔＰ…補正圧力損失としてのなまし補正差圧、Ｔin…排
気温度、Ｔstd …基準排気温度、Ｔｄ…フィルタ温度、
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) …第１の補
正係数、ηd(Ｖaf) …第２の補正係数としての熱容量補
正係数、Ｙ…捕集量。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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ガ
   スの排気流量と、排気ガスの排気温度とを検出し、 前記排気温度に基づいてフィルタ温度を演算し、 前記検出排気流量における前記検出圧力損失を補正する
   ための第１の補正係数を演算し、 前記第１の補正係数に対して、フィルタの熱容量を考慮
   した第２の補正係数を演算し、 前記フィルタ温度と第２の補正係数とに基づいて，前記
   検出排気流量における圧力損失を補正した補正圧力損失
   を演算し、 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。
2. 【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、 前記フィルタに流れる排気温度を検出してその時の検出
   排気温度を出力する排気温度検出手段と、 前記検出排気温度に基づいてフィルタ温度を演算するフ
   ィルタ温度演算手段と、 前記検出排気流量における前記検出圧力損失補正するた
   めの第１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第
   ２の補正係数を演算する第２の補正係数演算手段と、 前記フィルタ温度及び第２の補正係数に基づいて，前記
   検出圧力損失を補正した補正圧力損失を演算する圧力損
   失補正演算手段と、 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。
3. 【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、 予め基準排気温度が記憶された記憶手段を備え、 前記フィルタ温度演算手段は、前記記憶手段から読み出
   した基準排気温度と、前記検出排気温度に基づいてフィ
   ルタ温度を演算するようにした内燃機関の排気浄化装
   置。
4. 【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。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のうちのいずれか１項に記
   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、排気流量として内燃機関の吸
   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。