WO2004016914A1

WO2004016914A1 - フィルタ制御装置

Info

Publication number: WO2004016914A1
Application number: PCT/JP2002/008253
Authority: WO
Inventors: Toshihiro Hamahata; Satoru Ito
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corporation
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2004-02-26
Also published as: EP1529929A4; JP2002256846A; CN100400809C; EP1529929A1; CN1650095A; EP1529929B1

Abstract

第1フィルタ(61)又は第2フィルタ(62)のパティキュレート堆積量を推定計算するため、フィルタ前後差圧に基づいて第1推定データ(XA)を出力する第1推定演算部(100)と、エンジン運転状態に基づいて第2推定データ(XB)を出力する第2推定演算部(110)とを設け、第1推定データ(XA)又は第2推定データ(XB)のうちそのときのエンジン(2)の回転からみてより信頼性の高い方の推定データを選択してフィルタの再生を行うべきか否かを決定する。又は、これに加えて、第1及び第2推定データ(XA、XB)の差分をも考慮し、差分が所定値より大きい場合にはエンジン(2)の回転速度が高くても、堆積パティキュレートのひび割れによる信頼性の低い推定値となっている虞のある第1推定データ(XA)を選択することがないようにする。

Description

明細書フィルタ制御装置技術分野

本発明は、エンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのフィルタを適切なタイミングで再生することができるようにしたフィルタ制御装置に関する。背景技術

ディ一ゼルエンジンの排気ガス中に含まれる微粒子が大気中に拡散されるのを抑止するため、近年、ディーゼルエンジンの排気系統に装着して排気ガス中のディ一ゼルパティキユレ一トを後処理するための種々の装置が開発されてきている。この種の排気ガス処理装置は、いずれもディーゼルエンジンから排出される排気ガス中に含まれるパティキユレ一卜を排気ガスが排気通路を通過する時に捕集するためのフィルタを備えている。したがって、フィルタには捕集されたパティキュレートが次第に堆積され、ついにはフィルタが目詰まり状態となり、排気ガスが通過できなくなってしまう。

このため、従来のこの種の排気ガス処理装置にあっては、フィルタにおけるパティキユレ一卜の堆積量が所定レベルに達したと推定された場合にフィルタを加熱する等してパティキユレ一トを焼却してフィルタを再生し、再びフィルタによつてパティキュレートの捕集ができるようにしている。このように、フィルタの再生はフィルタを加熱することによるパティキュレ一トの焼却という方法によるため、フィルタの再生時にはフィルタに加熱による負荷が掛かることになる。したがって、フィル夕の再生頻度を最小限に抑えるようにして、フィル夕の寿命を短縮させることがないようにしなければならない。

そこで、従来の装置においては、フィルタの前後における排気ガスの差圧を計測することによりフィル夕に堆積されたパティキュレー卜の量を推定する推定部を設け、この推定部からの推定出力に従ってフィルタを再生するタイミングを決定し、フィルタを適切に再生することができるようにした構成が広く用いられている。

しかし、上述した従来技術は次のような問題点を有している。エンジンがアイドル運転状態に入る等の理由でエンジン回転速度が低い状態にあっては、排気通路内の排気ガス流量が減少するため、フィルタの前後における圧力差はパティキユレ一トの堆積量が多い場合でも小さくなってしまい、差圧によるパティキュレ一卜の堆積量の推定を正確に行うことが困難となる。また、排気ガスが低圧状態にあると、排気ガス圧力と圧力センサの出力信号との間の関係が線形特性とならず、出力信号の有する圧力情報の精度が低くなる上に圧力センサからの出力信号のレベルも低くなつて雑音の影響を受けやすくなる。このように、圧力センサの特性上の問題からもパティキユレ一卜の堆積量の推定を正確に行うことが困難となってしまう。

また、フィルタにパティキュレートが堆積された後、エンジンの運転が停止された状態でフィルタの高温状態が続くなどした場合に、フィルタ内に堆積されたパティキュレート中の揮発成分が放出され、パティキユレ一卜にひび割れが生じる。このようなひび割れが生じると、このひび割れ部分を通って排気ガスがフィルタ内を通過しやすくなるため、フィルタの通気抵抗が低下することになる。この結果、フィルタの前後における圧力差はひび割れが生じる前に比べて小さくなつてしまい、このような状態で排気ガスの差圧によるパティキュレートの堆積量の推定を行うと、恰もパティキユレ一卜の堆積量が少なくなったような推定結果となり、パティキュレート堆積量の正確な推定を困難にさせている。

このため、フィル夕の前後における排気ガスの差圧の計測結果に基づいてフィル夕の再生制御を行う従来の装置においては、フィルタに堆積されたパティキュレートの量が少なく、フィルタによってまだかなりの量のパティキュレートを捕集できる状態であるにも拘らずフィルタを再生してしまい、結局フィル夕の再生頻度が高くなってフィルタの寿命を徒に短縮させてしまうという不具合を生じる傾向を有している。本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるようにした、フィルタ制御装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、エンジンの排気ガスの圧力の変動に拘らずフィルタにおけるパティキユレ一ト堆積量の推定を適切に行うことができるようにしたフィル夕制御装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、フィルタ内に堆積されているパティキユレ一卜のひび割れによりフィルタの前後差圧の測定結果が影響を受けても、フィルタの再生のタィミングを適切に決定できるフィルタ制御装置を提供することにある。発明の開示

本発明によれば、エンジンの排気ガス中に含まれるパティキユレ一トを捕集するためのフィルタの再生をフィルタへのパティキユレ一ト堆積量の推定結果に基づいて制御するようにしたフィルタ制御装置において、フィルタの前後における排気ガスの圧力差に基づいてパティキユレ一卜の堆積量を推定すると共に、ェンジンの運転状態に基づいてもパティキュレ一卜の堆積量を推定し、これら 2つの推定結果のうちのいずれか 1つをエンジンの運転伏態に応じて選択し、選択された推定結果に基づいてフィルタの再生を行うか否かが決定される。

上記構成によれば、フィルタの前後の排気ガス圧力差による堆積量推定値と、適宜のパラメータなどから演算された単位時間当たりの堆積量に基づく堆積量推定値のうち、ェンジンの運転状態に応じた適切な堆積量推定値が選択的に使用される。したがって、排気ガス圧が低くなつた運転状況下にあっては、エンジンの運転状態に基づくパティキユレ一卜の堆積量の推定値を選択することにより、フィルタ前後の排気ガス圧力差に基づく精度の低い推定値によらず、よりこれより精度の高い推定値に基づき、フィルタ再生のタイミングをより的確に決定することができる。

本発明の他の特徴は、エンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレー卜を捕集するためのフィルタの再生をフィルタへのパティキユレ一ト堆積量の推定結果に基づいて制御するようにしたフィルタ制御装置において、ェンジンの運転状態を検出するための検出手段と、フィルタの前後における排気ガスの圧力差に基づいてフィルタのパティキュレー卜堆積量を推定する第 1推定手段と、エンジンの運転状態に基づいてフィル夕のパティキユレ一ト堆積量を推定する第 2推定手段と、前記第 1及び第 2推定手段によって得られた各パティキユレ一卜堆積量推定値の差分を演算する差分演算手段と、差分演算手段及び検出手段に応答し第 1又は第 2推定手段のいずれか一方の推定結果を選択するための選択手段とを備え、該選択手段によって選択された推定結果に従ってフィルタの再生を開始するタイミングを決定するようにした点にある。

検出手段は前記エンジンの排気流量を検出するための手段とすることができる。第 2推定手段はエンジンへの燃料噴射量、エンジンの回転速度、エンジンにおける排気ガス環流率、フィルタ前温度のうちの少なくとも 1つに基づいてパティキュレ一ト堆積量を推定するための演算が実行される構成とすることができる。第 2推定手段は、また、実エンジンを使って単位時間当たりのパティキュレート堆積量の増加を計測することにより求められた実測データを用いたマツプ演算を用いてパティキユレ一ト堆積量の推定演算を行うように構成することもできる。この場合、マップ演算により得られたデータを積分することによってフィルタにおけるパティキュレートの堆積量の推定値を得るように構成してもよい。

ェンジンが停止する毎にそのときフィルタ再生制御のために使用されていたパティキユレ一ト堆積量の推定値を記憶しておき、この記憶されたパティキユレ一ト堆積値の値を上記積分のための初期値として用いるようにしてもよい。

第 1又は第 2推定手段のいずれか一方の推定結果を選択する場合、両推定結果のずれ量を計算し、そのずれ量を学習値として記憶しておき、この学習値に従つて第 2推定手段における演算値を捕正するようにすることもできる。この場合、ずれ量に従った係数を演算し、該係数により第 2推定手段における演算値を補正するようにしてもよい。

ェンジンの始動時に上記差分が所定値以上の場合には、第 2推定手段の推定結果を選択するようにすれば、フィルタ内に堆積したパティキュレートのひび割れに起因するパティキュレー卜堆積量への悪影響を除去することが可能となる。本発明によれば、フィルタの前後の排気ガス圧力差に基づいて得られたパティキユレ一ト堆積量推定値、又はエンジンの運転パラメータなどから演算されたパティキュレー卜堆積量推定値のいずれか一方が、エンジンの運転状態及び両推定値の差分を考慮して選択的に使用される。この結果、より精度の高いパティキュレート堆積量の推定が可能となり、フィルタ再生の適切なタイミングをより的確に決定することができる。図面の簡単な説明

第 1図は本発明によるフィルタ制御装置を備えた排気ガス処理装置の一実施例を示す構成図である。

第 2図は、第 1図のコントロールュニッ卜の構成を示すプロック図である。第 3図は、第 2図の推定演算部の詳細構成を示すプロック図である。

第 4図は、第 3図の選択部の構成を説明するためのフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。第 1図は、本発明によるフィルタ制御装置を備えた排気ガス処理装置の一実施例を示す構成図である。排気ガス処理装置 1は、ディーゼルエンジン 2の排気ガス中に含まれるパティキユレ一トを後処理するための装置であり、ディ一ゼルェンジン 2の排気マ二ホールド 3の出口端 3 Aと排気管 4との間に設けられている。排気ガス処理装置 1は、排気マ二ホールド 3の出口端 3 Aにおける入口側で 2 又に分岐し排気管 4側において 1つに集合するよう相互にバイパス通路となる一対の並行通路部分を有する排気ガス通路 5を有し、この並行通路部分を構成する第 1分岐通路 5 1及び第 2分岐通路 5 2には、排気ガス中のパティキユレ一トを捕集するための第 1フィルタ 6 1及び第 2フィルタ 6 2がそれぞれ設けられている。

第 1フィルタ 6 1、第 2フィルタ 6 2は、いずれもこの種の目的で使用される公知の構成のものであり、第 1分岐通路 5 1に送られた排気ガスは全て第 1フィル夕 6 1を通過して排気管 4側に送られ、このとき第 1 フィルタ 6 1によって排気ガス中に含まれるパティキュレ一トを効果的に捕集することができる構成となつている。一方、第 2分岐通路 5 2に送られた排気ガスは全て第 2フィルタ 6 2 を通過して排気管 4側に送られ、このとき第 2フィルタ 6 2によって排気ガス中に含まれるパティキュレー卜を効果的に捕集することができる構成となっている。排気ガス中に含まれるパティキユレ一卜を、第 1 フィルタ 6 1及び第 2 フィル夕 6 2によって構成される一対のフィルタのうちの一方のフィルタによって捕集させるため、排気ガス通路 5の出口側には、第 1分岐通路 5 1又は第 2分岐通路 5 2のいずれか一方に排気ガスを選択的に流すための排気流路切換弁装置 7が設けられている。排気流路切換弁装置 7は、第 1分岐通路 5 1の出口部分 5 1 A内に設けられ出口部分 5 1 Aを通る排気ガスの流量を任意に調節可能な第 1流量調節弁 7 1 と、第 2分岐通路 5 2の出口部分 5 2 A内に設けられ出口部分 5 2 Aを通る排気ガスの流量を任意に調節可能な第 2流量調節弁 7 2とを備えて成っている。

第 1流量調節弁 7 1及び第 2流量調節弁 7 2は、後で詳しく述べるようにして、一方が全開の場合には他方が略全閉となるようコン卜ロールュニット 8からの駆動信号 D l、 D 2によりそれぞれ駆動制御され、これにより、第 1及び第 2フィル夕 6 1、 6 2のうちいずれか一方のフィルタにおいて常にディーゼルェンジン 2の排気ガス中のパティキユレ一卜の捕集動作を行うことができるようになっている。このように、いずれか一方のフィルタがパティキユレ一卜の捕集動作を行つている場合には、残る他方のフィルタには実質的に排気ガスが流れず、対応するフィルタの再生処理が可能な伏態とされる構成となっている。

第 1及び第 2フィルタ 6 1、 6 .2の各パティキュレ一卜捕集動作によってそこに堆積したパティキュレー卜を加熱焼却して除去し、フィル夕の再生を行うことができるようにするため、排気ガス通路 5の入口側には総体的に符号 9で示される燃料燃焼装置が設けられている。

燃料燃焼装置 9は、第 1分岐通路 5 1内のフィルタ 6 1の入口近くに配設された第 1バ一ナ 9 1 と、第 2分岐通路 5 2内のフィルタ 6 2の入口近くに配設された第 2パーナ 9 2とから成る一対のパーナ装置を有し、第 1及び第 2バ一ナ 9 1'、 9 2には、燃料夕ンク 9 3内のディーゼルエンジン 2用の燃料を燃料ポンプ 9 4 によって加圧することによって得られた加圧燃料が、供給油路 9 5を介して供給される構成となっている。なお、第 1及び第 2バ一ナ 9 1、 9 2に供給する燃料が、燃料タンク 9 3からではなく、別途設けた他の燃料供給源から供給油路 9 5 を介して供給される構成としてもよいことは勿論である。

第 1パーナ 9 1の噴口 9 1 Aは第 1フィルタ 6 1 に向けられており、噴口 9 1 Aから噴射される燃料に着火を行うための点火プラグ 9 6が噴口 9 1 Aの近くに配設されている。同様に、第 2パーナ 9 2についても、点火プラグ 9 7が噴口 9 2 Aの近くに配設されている。これらの点火プラグ 9 6、 9 7のオン、オフ動作は、コントロールユニット 8からの点火制御信号 F 1、 F 2によって制御される構成となっている。

第 1バ一ナ 9 1 にはコントロールュニッ卜 8からの駆動信号 E 1によって開閉制御される電磁弁 9 1 Bが設けられている。電磁弁 9 1 Bがコントロ一ルュニット 8からの指令によって所定のタイミングで開状態となったときに噴口 9 1 Aから燃料が第 1 フィルタ 6 1に向けて噴射される。この噴射と同期して点火プラグ 9 6が動作して点火火花を発生させ、これにより噴口 9 1 Aからの噴射燃料が着火し、これにより生じた火炎が第 1 フィルタ 6 1 に対して放射され、第 1 フィル夕 6 1内に堆積しているパティキユレ一トを加熱燃焼させることができるようになっている。

第 2パーナ 9 2にも、同様に、コントロールュニット 8からの駆動信号 E 2によって開閉制御される電磁弁 9 2 Bが設けられている。電磁弁 9 2 Bがコント口一ルュニット 8力、らの指令によつて所定のタイミングで開状態となったときに噴口 9 2 Aから燃料が第 2フィルタ 6 2に向けて噴射される。この噴射と同期して点火プラグ 9 7が動作して点火火花を発生させ、これにより噴口 9 2 Aからの噴射燃料が着火して生じた火炎が第 2フィルタ 6 2に対して放射され、第 2フィル夕 6 2内に堆積しているパティキユレ一トを加熱燃焼させることができるようになっている。第 1及び第 2バ一ナ 9 1、 9 2から上述の如くして放射される火炎により第 1 及び第 2フィルタ 6 1、 6 2におけるパティキュレー卜の加熱、燃焼がをれぞれ完了したか否か、すなわちフィル夕の再生が完了したか否かを判断できるようにするため、第 1及び第 2フィルタ 6 1、 6 2の外周面 6 1 A、 6 2 Aにはそれぞれ温度センサ 1 1、 1 2が設けられている。温度センサ 1 1、 1 2からは、外周面 6 1 A、 6 2 Aの温度を示す温度信号 T 1、 T 2がコント口一ルュニット 8に送られる。コントロールュニッ卜 8は、マイクロコンピュータ 8 1を用いて構成されている。

符号 1 3 ~ 1 5で示されるのは圧力センサである。圧力センサ 1 3によって検出された排気ガス通路 5の入口側の排気ガス圧力 P 1を示す圧力信号 S 1、圧力センサ 1 4によって検出された第 1分岐通路 5 1の出口側の排気ガス圧力 P 2を示す圧力信号 S 2、及び圧力センサ 1 5によって検出された第 2分岐通路 5 2の出口側の排気ガス圧力 P 3を示す圧力信号 S 3は、対応する圧力センサからコントロールュニッ卜 8に入力されている。コント口一ルュニッ卜 8では、後述するようにして第 1及び第 2フィルタ 6 1、 6 2におけるパティキユレ一卜の堆積量がこれらの圧力信号を用いて推定される。

コントロ一ルュニッ卜 8には、第 1及び第 2フィルタ 6 1、 6 2の入口側に設けられた温度センサ 1 6からフィルタ入口前温度を示す別の温度信号 T 0、及び排気ガス流量を検出するための流量センサ 1 7から排気ガス流量を示す流量信号 S 4が入力されている。さらに、コントロールユニット 8には、ディーゼルェンジン 2の運転状態を示す燃料噴射量信号 Q、ェンジン回転数信号 N及び排気ガス循環（E G R ) 率を示す循環率信号 Rがエンジン制御ュニット E C Uから入力されている。そして、コントロ一ルュニット 8には、排気ガス処理装置 1の動作をオン、オフさせるための D P Fスィッチ S Wが接続されており、運転者が D P F スィツチ S Wをオンとすることにより排気ガス処理装置 1が作動を開始する。第 2図は、コントロールユニット 8の構成を示すブロック図である。コント口ールュニット 8は、排気ガス中のパティキユレ一トを捕集しているフィルタのパティキユレ一卜堆積量を推定演算するための推定演算部 8 2を備えており、ここで、後で詳しく述べるようにして、フィルタのパティキュレート堆積量を推定する演算が実行され、この演算結果を示す推定量データ Xが切換制御部 8 3に入力されている。

切換制御部 8 3は推定量データ Xに応答し、推定量データ Xによって示されるフィルタのパティキユレ一ト堆積量が所定レベルを越えた場合に、排気ガス通路 5における排気ガスの流路切換を指示するための切換指令信号 Yを出力する。駆動部 8 4は切換指令信号 Yに応答して駆動信号 D 1、 D 2を出力し、切換弁装置 7の第 1流量調節弁 7 1、第 2流量調節弁 7 2の開閉状態を反転させることができる。この結果、排気ガスの流路を一方の分岐通路から他方の分岐通路へと切り替え、フィルタの切換を行うことができる。

再生制御部 8 5は、切換指令信号 Yに応答し、推定演算部 8 2においてフィル夕のパティキユレ一ト堆積量が所定レベルを越えたと判断されたフィル夕の再生を行うために、再生すべきフィルタを加熱するよう燃料燃焼装置 9の動作を制御するもので、切換指令信号 Yの内容に従って駆動信号 E 1、 E 2及び点火制御信号 F 1、 F 2が出力される。

例えば第 2フィルタ 6 2を再生する場合には、駆動信号 E 1によって電磁弁 9 1 Bが閉じられるように制御され、駆動信号 E 2によつて電磁弁 9 2 Bが開状態になるよう制御される。そして、点火制御信号 F 2によって点火プラグ 9 7を動作させ、噴口 9 2 Aから噴射される燃料に点火し、これにより生じた火炎が第 2 フィルタ 6 2に送られる。このとき、駆動部 8 4によって第 2流量調節弁 7 2は略閉じられた状態であるが、僅かに空気が流れるように駆動制御されており、これにより第 2フィルタ 6 2におけるパティキュレー卜の燃焼が効果的に行われるようになつている。第 2フィルタ 6 2の温度は温度信号 T 2により監視されており、温度信号 T 2に基づいて第 2フィルタ 6 2の温度が所定値以上の状態が所定時間継続した場合に電磁弁 9 2 Bが閉じられ、第 2フィルタ 6 2の再生が完了する。

以上、第 2フィルタ 6 2の再生について説明したが、第 1 フィルタ 6 1を再生する場合には、電磁弁 9 1 Bを開いて電磁弁 9 2 Bを閉じ、点火プラグ 9 6を動作させることにより第 1 フィルタ 6 1の再生動作を行うことができる。

次に、第 3図を参照して、第 1及び第 2フィルタ 6 1、 6 2に堆積されるパティキユレ一トの堆積量の推定演算を行う推定演算部 8 2について詳しく説明する。推定演算部 8 2は、フィルタの前後差圧からフィルタのパティキユレ一ト堆積量を推定する第 1推定演算部 1 0 0と、ディーゼルエンジン 2の運転状態に基づいてフィルタのパティキユレ一ト堆積量を推定する第 2推定演算部 1 1 0とを備え、第 1推定演算部 1 0 0又は第 2推定演算部 1 1 0のいずれか一方の演算出力を選択部 1 2 0によって推定量データ Xとして選択し、出力する構成となっている。

第 1推定演算部 1 0 0は、圧力信号 S 1〜S 3に応答してパティキュレー卜の捕集を行っている稼動フィルタの前後における排気ガス圧力の差圧（フィルタ前後差圧） Δ Pを演算する差圧演算部 1 0 1 と、該稼動フィル夕に流れている排気ガスの流量 F Lを排気ガス流量センサ 1 7からの流量信号 S 4に基づいて演算する流量演算部 1 0 2とを有している。差圧演算部 1 0 1の出力と流量演算部 1 0 2の出力とは割算部 1 0 3に入力され、割算部 1 0 3において Δ P / F Lの値を求める演算が実行される。

割算部 1 0 3における演算結果はディジタルフィルタ 1 0 4を介して第 1堆積量演算部 1 0 5に入力され、第 1堆積量演算部 1 0 5において△ P / F Lの値に基づいてそのときのパティキュレート堆積量の推定値が演算される。第 1堆積量演算部 1 0 5において得られた推定演算結果は、第 1推定データ X Aとして出力される。

以上、第 1推定演算部 1 0 0の構成の一例について説明したが、フィルタ前後差圧に基づいてフィル夕に堆積されたパティキユレ一卜の量を計算して推定する技術それ自体は公知であり、したがって、第 3図に示した第 1推定演算部 1 0 0 の構成を他の公知の構成に置き換えることもできる。

次に、第 2推定演算部 1 1 0について説明する。第 2推定演算部 1 1 0はェンジンの運転状態に基づいて稼動フィルタにおけるパティキユレ一トの堆積量の推定演算を行うための手段として構成されている。第 2推定演算部 1 1 0は、稼動フィルタにおけるそのときどきの単位時間当たりのパティキュレートの堆積量の推定値を運転条件データに基づいて演算するための第 2堆積量演算部 1 1 1を備えている。本実施例では、第 2堆積量演算部 1 1 1は、燃料噴射量信号 Q、ェンジン回転数信号 N及び循環率信号 Rに基づいてそのときの単位時間当たりのパティキユレ一卜の堆積量推定値 Δ Υが演算される構成となっている。

排気ガス温度の上昇に伴って稼動フィルタの温度が上昇すると、そこに堆積されているパティキュレートが燃焼しはじめ、堆積パティキユレ一卜の減少（フィル夕の再生）が生じる。符号 1 1 2で示されるのは、このような燃焼による堆積パティキユレ一卜の減少量を、エンジンの運転状態から再生量として推定演算するための再生量演算部である。再生量演算部 1 1 2は、燃料噴射量信号 Q、ェンジン回転数信号 N、循環率信号 R、温度信号 T 0及び後述するようにして得られる第 2推定データ X Bに応答し、稼動フィルタにおける堆積パティキュレートの堆積時間当たりの燃焼量を再生量推定値 Δ Zとして推定演算する構成となっている。

第 2堆積量演算部 1 1 1からの単位時間あたりの堆積量推定値 Δ Υ及び再生量演算部 1 1 2からの単位時間あたりの再生量推定値 Δ Ζは積分演算部 1 1 3にそれぞれ堆積データ D Y及び再生データ D Zとして送られる。積分演算部 1 1 3には、選択部 1 2 0から積分の初期値を示す初期値データ I Dが入力されている。この初期値データ I Dは、直近のエンジン停止時に選択部 1 2 0内に後述の如くして記憶されていた推定値データ Xの値が使用される。積分演算部 1 1 3においては、この初期値データ I Dを用いて、堆積データ D Y及び再生データ D Zが図示の極性で時間積分処理される。積分演算部 1 1 3において得られた積分演算結果が第 2推定演算部 1 1 0における推定演算結果である。すなわち、稼動フィル夕におけるパティキュレー卜の堆積量をエンジンの運転状態から演算した推定値を示す第 2推定データ X Bが積分演算部 1 1 3から推定値データ Xとして出力される。

第 2推定データ X Bは既述の如く再生量演算部 1 1 2にも入力されており、再生量演算部 1 1 2では燃料噴射量信号 Q、エンジン回転数信号 N、循環率信号 R - 温度信号 T 0及び第 2推定デ一ダ X Βに基づいて単位時間あたりの再生量 Δ Ζが演算される構成となっている。再生量演算部 1 1 2における推定演算において第 2推定データ X Βを考慮する理由は、排気ガス温度等の条件が同一であっても、そのときのパティキュレー卜の堆積量によって再生量が影響を受けるので、この影響を考慮してより精度の高い再生量推定を行うようにするためである。

なお、第 1堆積量演算部 1 0 5、第 2堆積量演算部 1 1 1、再生量演算部 1 1 2における各演算はマップ演算とすることができ、この場合、使用する各マップデータは、実機のフィルタ付エンジンを使い、テストベンチを予め所定の入力条件に設定し、堆積量、又は再生量を計測し、この計測結果に基づいて適宜に決定することができる。

選択部 1 2 0は、ディーゼルエンジン 2の運転状態及び第 1推定データ X Αと第 2推定データ X Bとの差分を考慮して第 1推定データ X A又は第 2推定データ X Bのいずれか一方を選択し、選択された方の推定データをそのときの稼動フィルタにおける堆積パティキュレート量の推定値を示す推定値データ Xとして出力する構成となっている。本実施例では、エンジンの運転状態を示す信号として、エンジン回転数信号 Nが選択部 1 2 0に入力されている。

第 4図には、選択部 1 2 0の構成及び動作を説明するためのフローチヤ一トが示されている。以下、第 4図を参照して選択部 1 2 0について説明すると、先ず、ステップ S 1 1でエンジン回転数信号 Nに基づいてエンジン回転数 E Nが所定値 N eより大きいか否かが判別される。所定値 N eは、フィルタの前後差圧によつてそのときのパティキュレート堆積量を正しく推定できるようなエンジン回転数の下限値を示すものである。所定値 N eは、例えばアイドル回転数とすることができる。

エンジン回転数が所定値 N e以下であると、ステップ S I 1の判別結果は N O となり、ステップ S 1 2に入り、ここで第 2推定データ X Bが推定値データとして選択される。一方、エンジン回転数が所定値 N eより大きいと、ステップ S 1 1の判別結果は Y E Sとなりステップ S 1 3に進む。

ステップ S 1 3では、第 1推定データ X Aと第 2推定データ X Bとが比較され、その差分 ΔΜの絶対値が所定値 Kより大きいか否かが判別される。 ΔΜ>Κの場合には、フィルタ内に堆積されたパティキユレ一トにひび割れが生じており、このために差分 ΔΜが大きくなつたものと考えられ、第 1推定データ X Αの値の信頼性が低いと判断される。このため、ステップ S 1 3の判別結果が YE Sの場合には、ステップ S 1 2に進み、第 2推定データ XBが選択され、第 2推定デー夕 XBが推定値データ Xとして出力される。一方、 ΔΜ≤Κの場合には、ステツプ S 1 3の判別結果は NOとなり、ステップ S 1 4に進む。

ステップ S 1 4では、さらに、ディ一ゼルエンジン 2の今回の始動開始からのパティキユレ— 卜の堆積量がひび割れの修復に充分な所定量に達したか否かが判別される。この判別は、直近のエンジン停止時における第 2推定データ XBの値と現在の第 2推定データ XBの値とを比較することにより、今回の堆積量が所定量以上となったか否かの判別として実行される。

ステップ S 1 3の判別結果が NOの場合であっても、今回の堆積量が所定量以上となっていない場合には、ステップ S 1 4の判別結果は NOとなり、ステップ S 1 2に進み、第 2推定データ XBが選択される。一方、今回の堆積量が所定量以上となっている場合には、ステップ S 1 4の判別結果は YE Sとなり、ステツプ S 1 5に入り、ここで第 1推定データ X Aが選択される。

このように、エンジン回転数 ENが所定値 Neよりも小さい場合には、第 1推定データ XAよりも信頼のおける第 2推定データ XBが選択される。

また、第 1推定データ XAと第 2推定データ XBとの差分 ΔΜが Kより大きい場合には、フィルタ内に堆積しているパティキュレー卜のひび割れが主たる原因と考えられるので、この場合も、第 2推定データ XBの方が信頼がおけるとして、第 2推定データ XBが選択される。

そして、ステップ S 1 3で ΔΜ≤Κであったとしても、今回の堆積量が所定値以上とならない間は、念のため、ステップ S 1 2に入り、第 2推定データ ΧΒが選択される。

エンジンの始動から時間が経過し、パティキュレートの堆積量が増え、ステツプ S 1 4の判別結果が YE Sとなると、はじめて第 1推定データ X Αが選択される。

このようにして、第 1推定デ一夕 X Aは第 2推定データ X Bのいずれかが選択された後、ステップ S 1 6に入り、ここでエンジン停止か否かが判別される。デイーゼルエンジン 2がまだ停止していない場合にはステップ S 1 6の判別結果は N Oとなり、ステップ S 1 1 に戻り、上述の動作が繰り返し実行される。

イグニッションキーをオフにするなどしてディ一ゼルェンジン 2の運転が停止されると、ステップ S 1 6の判別結果は Y E Sとなり、ステップ S 1 7においてこのときの推定値データ Xの値が初期値データ I Dとして図示しないメモリに格納され保存され、動作を終了する。

本実施例では、ステップ S 1 1の判別結果に加えて、ステップ S 1 3において差分 Δ Mが所定値 Kより大きいか否かを判別しこの判別結果によって第 1推定データ X A又は第 2推定データ X Bのいずれか一方を選択する構成としたが、ステップ S 1 3の判別を省略し、ステップ S I 1の判別結果のみに従って第 1推定デ一夕 X A又は第 2推定データ X Bのいずれか一方を選択する構成とすることもできる。

ところで、第 2推定演算部 1 1 0における推定演算の場合、積分演算を行うので長期的には誤差が累積されてその演算結果が不正確になることが予想される。このため、第 3図に示した実施の形態では、第 2推定演算部 1 1 0に補正量記憶部 1 1 4 と補正値演算部 1 1 5とを設け、第 2堆積量演算部 1 1 1で演算された単位時間当たりのパティキユレ—ト堆積量を学習動作により適宜に捕正する構成となっている。

すなわち、補正値演算部 1 1 5には第 1推定データ X Aと第 2推定データ X B とが入力されており、選択部 1 2 0が第 2推定データ X Bを選択している場合にディーゼルエンジン 2の回転速度が上昇して第 2推定データ X Bに代えて第 1推定データ X Aを選択するように切替スィツチ 1 2 0が切り替え動作を行った場合、この切り替え動作に応答してこのときの第 1推定データ X Aと第 2推定データ X Bとの差分を下記のようにして演算する。

再生処理が行われておらず再生処理積分値が零の場合には、その差分が所定範囲内にあれば、第 1推定データ X Aによる推定値 D X Aと第 2推定データ X Bによる推定値 D X Bとの比 D X A / D X Bをずれ係数 Cとして算出し、このずれ係数 Cを捕正量記憶部 1 1 4に記憶する。

一方、再生処理が行われており再生処理積分値が零より大きい場合には、第 2 推定データ X Bから第 1推定データ X Aを減算し、この減算結果で再生処理積分値を割算し、この結果をずれ係数 Cとし、このずれ係数 Cを捕正量記憶部 1 1 4 に記憶する。

なお、いずれの場合においても、上記差分が所定範囲を越えている場合にはフイルクの劣化と判断し、上述したずれ係数 Cの算出は行わない。このようにフィル夕の劣化が判別された場合には、運転者にフィルタの交換を促すため予め定められたランプを点灯又は点滅させる等の手段により警告表示を行うように構成するのが好ましい。

ずれ係数 Cは学習値として補正量記憶部 1 1 4に蓄積され、この学習値としてのずれ係数 Cは第 2堆積量演算部 1 1 1に送られ、ここで演算されている単位時間当たりのパティキュレートの堆積量にこのずれ係数 Cを掛けて補正し、以後、この補正された単位時間当たりのパティキユレ一卜の堆積量が単位時間当たりのパティキユレ一卜の堆積量 Δ Υとして出力される。

このように、補正値演算部 1 1 5において第 1推定データ X Aと第 2推定デ— 夕 X Bとの値を用いてずれ係数 Cが算出され、このずれ係数 Cは補正量記憶部 1 1 4に記憶、蓄積され、単位時間当たりのパティキュレートの堆積量を算出する演算処理を行う際の捕正が適宜に実行されることとなり、積分演算部 1 1 3における積分演算において誤差が累積されず修正されることとなる。この結果、その演算結果は正確であり、単位時間当たりのパティキュレー卜の堆積量に基づく推定データである第 2推定データ X Bが信頼性を有する値となるので、パティキュレート堆積量の推定が正確となる。

排気ガス処理装置 1は以上のように構成されているので、フィルタ前後差圧に基づいて演算されたパティキユレ一卜堆積量の推定値と、ディ一ゼルェンジン 2 の運転状態に基づいてシミュレ一卜されたパティキュレート堆積量の推定値との 2つの推定値のうち、そのときの状態に応じてより信頼度の高い推定値が選択され、このようにして選択された推定値に従ってフィルタを再生するか否かが決定されるので、フィルタの再生を極めて適切なタイミングで実行することができる _c この結果、フィルタを従来に比べて長寿命化することが可能になり、ランニングコス卜の低減を期待することができる。

本発明によれば、上述の如く、フィルタ前後差圧に基づいて演算されたパティキユレ一ト堆積量の推定値と、単位時間あたりのパティキュレー卜の堆積量に基づぃてシミュレー卜されたパティキュレート堆積量の推定値との 2つの推定値のうち、そのときのエンジンの運転状態に応じてより信頼度の高い推定値が選択され、このようにして選択された推定値に従ってフィルタを再生するか否かが決定されるので、フィルタの再生を極めて適切なタイミングで実行することができるこの結果、フィルタの再生の頻度が適正化され、フィルタを従来に比べて長寿命化するこ'とが可能になり、ランニングコス卜の低減を期待することができる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係るフィル夕制御装置は、フィルタに堆積したパティキユレ一トの量を精度よく推定し、フィル夕の再生を適切なタイミングで行うのに有用である。

Claims

請求の範囲

1 . エンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのフィル夕の再生をフィル夕へのパティキュレ一ト堆積量の推定結果に基づいて制御するようにしたフィルタ制御装置において、

エンジンの運転状態を検出するための検出手段と、

フィルタの前後における排気ガスの圧力差に基づいてフィルタのパティキユレ ―ト堆積量を推定する第 1推定手段と、

エンジンの運転状態に基づいてフィルタのパティキユレ一ト堆積量を推定する第 2推定手段と、

前記第 1及び第 2推定手段によって得られた各パティキユレ—ト堆積量推定値の差分を演算する差分演算手段と、

差分演算手段及び検出手段に応答し第 1又は第 2推定手段のいずれか一方の推定結果を選択するための選択手段とを備え、

選択手段によって選択された推定結果に従ってフィルタの再生を開始する夕ィミングを決定するようにしたことを特徴とするフィルタ制御装置。

2 . 前記検出手段が前記ェンジンの排気流量を検出するための手段である請求の範囲第 1項記載のフィルタ制御装置。

3 . 前記第 2推定手段において、前記エンジンへの燃料噴射量、前記エンジンの回転数、前記エンジンにおける排気ガス環流率、フィルタ前温度のうちの少なくとも 1つに基づいてパティキュレー卜堆積量を推定するための演算が実行される請求の範囲第 1項記載のフィルタ制御装置。

4 . 前記第 2推定手段において、実エンジンを使って単位時間当たりのパティキユレ一ト堆積量の増加を計測することにより求められた実測デ一夕を用いたマップ演算を用いてパティキュレー卜堆積量の推定演算を行うようにした請求の範囲第 1項記載のフィルタ制御装置。

5 . 前記第 2推定手段が前記マップ演算により得られたデータを積分することによって前記フィルタにおけるパティキュレー卜の堆積量の推定値を得るように構成された請求の範囲第 4項記載のフィル夕制御装置。

6 . 前記エンジンが停止される毎にそのときフィルタ再生制御に使用されていたパティキユレ一卜堆積量の推定値を記憶しておき、この記憶されたパティキュレート堆積値の値を前記第 2推定手段における積分のための初期値として用いるようにした請求の範囲第 5項記載のフィルタ制御装置。

7 . 前記第 1又は第 2推定手段のいずれか一方の推定結果の選択を行う場合に両推定結果のずれ量を計算し、そのずれ量を学習値として記憶しておき、この学習値に従って前記第 2推定手段における演算値を捕正するようにした請求の範囲第 1項記載のフィルタ制御装置。

8 . 前記ずれ量に従った係数を演算し、該係数により前記第 2推定手段における演算値を補正するようにした請求の範囲第 7項記載のフィルタ制御装置。 9 . 前記ずれ量が所定値をこえた場合にその旨を操作者に対して表示するようにした請求の範囲第 7項記載のフィルタ制御装置。

1 0 . 前記エンジンの始動時に前記差分が所定値以上の場合には、前記検出手段の検出結果に拘らず前記第 2推定手段の推定結果を選択するようにした請求の範囲第 1項記載のフィルタ制御装置。 1 1 . 前記エンジンの始動時に前記差分が所定値以上の場合には、前記検出手段の検出結果に拘らず所定期間中は前記第 2推定手段の推定結果を選択するようにした請求の範囲第 1項記載のフィルタ制御装置。

1 2 . 前記所定期間が、前記第 2推定手段により前記エンジンの始動から開始されたパティキユレ一卜堆積量推定値が所定の値に達するまでの期間である請求の範囲第 1 1項記載のフィルタ制御装置。 1 3 . 前記差分が前記所定値より小さくなつた場合に前記第 2推定手段による推定結果に代えて、前記第 1推定手段による推定結果を選択するようにした請求の範囲第 1 1項記載のフィルタ制御装置。

1 4 . エンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレ一トを捕集するためのフィルタにおけるパティキュレー卜堆積量を推定し、この推定結果に基づいてフィル夕の再生を行うようにしたフィルタ制御装置において、

前記フィル夕の前後における排気ガスの圧力差に基づいて前記フィル夕のパティキユレ一ト堆積量を推定する第 1推定手段と、前記フィルタにおける単位時間当たりのパティキユレ一卜の堆積量を示す堆積量データに基づいて前記フィルタのパティキユレ一卜堆積量を推定する第 2推定手段とを備え、前記エンジンの運転状態に応じて前記第 1又は第 2推定手段のいずれか一方の推定結果を選択し、選択された推定結果に従って前記フィルタの再生タイミングを決定するようにしたフィルタ制御装置。

1 5 . 前記エンジンの排気流量に応じて推定結果の選択を行うようにした請求の範囲第 1 4項記載のフィルタ制御装置。 1 6 . 前記第 2推定手段において、前記エンジンへの燃料噴射量、前記ェンジンの回転数、前記エンジンにおける排気ガス環流率、フィルタ前温度のうちの少なくとも 1つに基づいて前記堆積量データが演算される請求の範囲第 1 4項記載のフィルタ制御装置。

1 7 . 前記第 2推定手段において、実エンジンを使って計測された単位時間当たりのパティキュレート堆積量の増加に基づくマップ演算により前記堆積量デ— タを求めるようにした請求の範囲第 1 4項記載のフィルタ制御装置。

1 8 . 前記第 2推定手段が前記堆積量データを積分することによって前記フィルタにおけるパティキユレ一卜の堆積量の推定値を得るように構成された請求の範囲第 1 4、 1 6又は 1 7項記載のフィルタ制御装置。

1 9 . 推定結果の切り換えを行う場合に両推定結果のずれ量を計算し、そのずれ量を学習値として記憶しておき、この学習値に従って前記第 2推定手段における演算値を補正するようにした請求の範囲第 1 4項記載のフィルタ制御装置。

2 0 . 前記ずれ量に従った係数を演算し、該係数により前記第 2推定手段における演算値を捕正するようにした請求の範囲第 1 9項記載のフィル夕制御装置。

2 1 . 前記ずれ量が所定値をこえた場合にその旨を操作者に対して表示するようにした請求の範囲第 1 9項記載のフィルタ制御装置。