内燃機関の排気浄化装置
【課題】冷間始動後にはパティキュレートフィルタの差圧を用いたＰＭ堆積量の推定方法を無効化することによってパティキュレートフィルタにおけるＰＭ堆積量推定の精度悪化を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジン始動（Ｓ１０）後に、エンジン停止時にメモリに記憶させておいたＤＰＦにおけるＰＭ堆積量の推定値を呼び出して（Ｓ２０）、さらに現在の差圧を計測して（Ｓ３０）、その差圧値から現在のＰＭ堆積量を推定する（Ｓ４０）。そして両推定値の差分を算出し、その差分が所定値Ａ１よりも小さければ差圧を用いたＰＭ堆積量推定を有効化するが（Ｓ６０）、差分が所定値Ａ１よりも大きければ差圧を用いたＰＭ堆積量推定を無効化して運転履歴式推定を有効化する（Ｓ７０）。
【解決手段】エンジン始動（Ｓ１０）後に、エンジン停止時にメモリに記憶させておいたＤＰＦにおけるＰＭ堆積量の推定値を呼び出して（Ｓ２０）、さらに現在の差圧を計測して（Ｓ３０）、その差圧値から現在のＰＭ堆積量を推定する（Ｓ４０）。そして両推定値の差分を算出し、その差分が所定値Ａ１よりも小さければ差圧を用いたＰＭ堆積量推定を有効化するが（Ｓ６０）、差分が所定値Ａ１よりも大きければ差圧を用いたＰＭ堆積量推定を無効化して運転履歴式推定を有効化する（Ｓ７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、環境保護意識の高まりのなかで内燃機関に対してすぐれた排気浄化性能が求められている。特にディーゼルエンジンにおいては、エンジンから排出される黒煙などのいわゆる排気微粒子（または粒子状物質、パティキュレートマター、ＰＭ）の除去がより一層の普及のために重要である。この目的のために排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が装備されることが多い。
【０００３】
ＤＰＦがＰＭを捕集することにより排気中のＰＭは大部分が除去されるが、ＤＰＦ内にＰＭが堆積し続ける一方では、ＤＰＦは目詰まりを起こしてしまうので、堆積されたＰＭを燃焼して除去することで、ＤＰＦを再生する必要がある。ＤＰＦ内に堆積したＰＭを燃焼するためにシリンダ内でのメイン噴射後のポスト噴射などの手法が採られる。
【０００４】
ＤＰＦの再生のために燃料が消費されるので、頻繁なＤＰＦ再生は燃費の悪化を招いてしまう。一方ＤＰＦ再生の回数が少なすぎると、堆積量が過剰となり再生処理において昇温し過ぎてＤＰＦが破損する可能性がある。したがってＤＰＦ再生は適切な時期に行わなければならない。そのためにＤＰＦにおけるＰＭの堆積量を何らかの方法でできるだけ正確に推定し、その推定値がＤＰＦ再生を必要とするレベルに達したら再生を実行するシステムの開発が必要である。
【０００５】
下記特許文献１には、パティキュレートフィルタへの排気微粒子の堆積量の増大による通気抵抗の増大で、パティキュレートフィルタの入口と出口との間の圧力の差である差圧が増大することを利用して、この差圧を検出し、検出差圧が所定値を超えると再生すべき時期だと判断する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３３２０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＭ堆積量とＤＰＦ差圧（ＤＰＦ圧損）との関係は、一般に図８に示された関係となる（あるいは近似される）ことが知られている。すなわち、内燃機関の運転が続いてＤＰＦへのＰＭ堆積が進行するに従ってＰＭ堆積量とＤＰＦ差圧（圧損）とを示す点は、図８に示された初期点１００から実線１１０上を図示右上へ移動し、さらに遷移点１２０以後は実線１３０上を図示右上へ移動する。
【０００８】
そして点１４０に達したらＰＭの燃焼を開始すると、以後ＰＭ堆積量とＤＰＦ差圧を示す点は破線１５０、遷移点１６０、破線１７０を通って初期点１００へ戻る。実線１１０、破線１５０はＤＰＦのフィルタ壁の壁内にＰＭが堆積する段階に対応し、実線１３０、破線１７０はフィルタ壁の壁面上にＰＭが堆積する段階に対応する。
【０００９】
図８の特性を用いてＰＭ堆積量を推定する場合においては当然、差圧の値が精度良く求められることが必要である。しかし内燃機関が冷間始動した（つまりエンジンが完全に冷え切った状態から始動した、あるいは冬場などの気温が低い状態で始動した）後には差圧が低下してしまう現象が発生することが確認されている。こうした現象が発生する原因は現状では不明だが、差圧が正しい値ではないために図８を用いて正確なＰＭ堆積量を推定することはできない。したがって冷間始動後には、差圧値が正しい値に回復するまでは差圧を用いてＰＭ堆積量を推定する方法ではなく別の方法を用いるシステムを構築しなければならない。
【００１０】
そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、冷間始動後にはパティキュレートフィルタの差圧を用いたＰＭ堆積量の推定方法を無効化することによってパティキュレートフィルタにおけるＰＭ堆積量推定の精度が悪化することを抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
上記課題を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路の途中に配置されて粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタの上流側と下流側との圧力の差である差圧を計測する差圧計測手段と、前記差圧計測手段によって計測された前記差圧から前記パティキュレートフィルタにおける前記粒子状物質の堆積量を推定する差圧式推定手段と、前記内燃機関が冷間始動後に前記差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記内燃機関が前記差圧低下可能状態にあると判別された場合に前記差圧式推定手段を無効化する無効化手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、冷間始動後に差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にある場合には差圧を用いてパティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定することを無効化するので、冷間始動が原因で粒子状物質の堆積量の推定精度が低減することが抑制できる。したがって精度が悪い堆積量推定値をもとにしてパティキュレートフィルタの再生を実行することが回避できるので、真の堆積量が多すぎて再生時に過昇温が発生することや頻繁すぎる再生で燃費悪化を招くことが抑制できる。
【００１３】
また前記内燃機関の停止時に前記差圧式推定手段によって推定された前記堆積量の推定値を記憶する記憶手段を備え、前記判別手段は、前記内燃機関の始動後に前記差圧式推定手段によって推定された前記堆積量の推定値と前記記憶手段によって記憶された前記堆積量の推定値との差分が第１の所定値よりも大きい場合に前記差圧低下可能状態であると判別するとしてもよい。
【００１４】
これにより内燃機関の停止時と再始動時との粒子状物質の堆積量の推定値の差分が大きすぎることによって、冷間始動後に差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることが精度よく判別できる。したがって差圧低下可能状態にあることを精度よく判別して差圧式推定を無効化するので、冷間始動が原因で粒子状物質の堆積量の推定精度が低減することが抑制でき、真の堆積量が多すぎて再生時に過昇温が発生することや頻繁すぎる再生で燃費悪化を招くことが抑制できる。また停止時の堆積量を記憶しておけばよいのみなので本発明のための余計な装備を必要としないとの効果もある。
【００１５】
また前記内燃機関の冷却水の温度を計測する水温計測手段を備え、前記判別手段は、前記水温計測手段によって計測された前記冷却水の温度が第２の所定値よりも小さい場合に前記差圧低下可能状態であると判別するとしてもよい。
【００１６】
これにより冷却水の温度が低すぎることによって、冷間始動後に差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることが精度よく判別できる。したがって差圧低下可能状態にあることを精度よく判別して差圧式推定を無効化するので、冷間始動が原因で粒子状物質の堆積量の推定精度が低減することが抑制でき、真の堆積量が多すぎて再生時に過昇温が発生することや頻繁すぎる再生で燃費悪化を招くことが抑制できる。また通常冷却水の水温を計測する装置は装備されているので、それを用いればよく効率的である。
【００１７】
また前記内燃機関の始動後の経過時間を計測する時間計測手段を備え、前記判別手段は、前記時間計測手段によって計測された前記経過時間が第３の所定値よりも小さい場合に前記差圧低下可能状態であると判別するとしてもよい。
【００１８】
これにより内燃機関の始動後の経過時間が短すぎることによって冷間始動後に差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることが精度よく判別できる。したがって差圧低下可能状態にあることを精度よく判別して差圧式推定を無効化するので、冷間始動が原因で粒子状物質の堆積量の推定精度が低減することが抑制でき、真の堆積量が多すぎて再生時に過昇温が発生することや頻繁すぎる再生で燃費悪化を招くことが抑制できる。さらに単に時間の計測を用いるのみなので簡素な方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置１の実施例１における概略構成図である。
【００２０】
排気浄化装置１は、４気筒のディーゼルエンジン２（以下では単にエンジンと称する）に対して構成されており、吸気管３、排気管４、排気還流管５を備える。エンジン２に接続された吸気管３からエンジン２に空気が供給され、排気管４へ排気が排出される。排気還流管５によって排気管５から吸気管４へと排気が還流されて筒内の燃焼反応を抑制してエンジン２からのＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００２１】
エンジン２にはインジェクタ２１、エンジン回転数センサ２２が装備されている。インジェクタ２１によってシリンダ内に燃料が供給される。エンジン回転数センサ２２は例えばクランク角センサであり、これの計測値からエンジン２の回転数が算出されるとすればよい。
【００２２】
排気管５の途中にはディーゼルパティキュレートフィルタ６（ＤＰＦ）が配置されている。ＤＰＦ６は酸化触媒が担持されている酸化触媒付きＤＰＦ（Ｃ―ＤＰＦ）とすればよい。ＤＰＦ６の入口側と出口側とにはそれぞれ排気温度センサ６１、６２が配置されて、それぞれの位置における排気温度が計測される。またＤＰＦ６の入口側と出口側における排気圧の差である差圧（ＤＰＦ差圧）を計測する差圧センサ６３も装備されている。
【００２３】
ＤＰＦ６は例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気には粒子状物質（ＰＭ）が含まれ、このＰＭはＤＰＦ６の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集される。ＤＰＦ６に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなった度ごとに、堆積したＰＭを燃焼することによって除去し、ＤＰＦ６を再生しなければならない。ＤＰＦ６の再生のための方法として、例えばインジェクタ２１からメイン噴射後にポスト噴射をおこない、それによりＤＰＦ６に未燃ＨＣ（炭化水素）を供給する。そして未燃ＨＣが触媒の作用によって燃焼してＤＰＦ６を昇温し、ＤＰＦ６に堆積したＰＭを燃焼させる。
【００２４】
また排気浄化装置１は電子制御装置７（ＥＣＵ）を備える。ＥＣＵ７によりインジェクタ２１によるエンジン２への燃料噴射における噴射量や噴射のタイミングが制御される。またエンジン回転数センサ２２、排気温度センサ６１、６２、吸気量センサ（図示していない）、差圧センサ６３の計測値もＥＣＵ７へ送られる。ＥＣＵ７は各種演算をおこなうＣＰＵと各種情報の記憶を行うメモリ７１とを有する構造とする。
【００２５】
またＥＣＵ７は時間を計測するためのタイマ７２も備えるとする。またメモリ７１には差圧式推定フロー７３が記憶されている。差圧式推定フロー７３は、差圧センサによって計測されてＥＣＵ７に送信された差圧とメモリ７１に記憶された図８の特性とからＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量の推定値を算出するためのフローである。
【００２６】
実施例１における冷間からのエンジン２の始動時におけるＤＰＦ６のＰＭ堆積量推定処理の手順が図２に示されている。図２（及び後述する図３、図４、図５）の処理がＥＣＵ７によって自動的に順次実行されるとすればよい。
【００２７】
まず手順Ｓ１０でエンジン２を始動する。これはエンジン２が使用者によって始動されたら、Ｓ２０以降の処理が自動的に開始されるとの意味であるとしてもよい。次にＳ２０でエンジン停止時のＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量の推定値を取得する。ここでエンジン停止時とは最も最近エンジン２を停止させた時とする。この手順のためにエンジン２を停止させた時にＥＣＵ７（あるいは差圧式推定フロー７３）によって推定されたＰＭ堆積量の推定値をメモリ７１に記憶しておき、Ｓ２０でその数値を呼び出せばよい。
【００２８】
次にＳ３０で現在の差圧値を差圧センサ６３によって計測する。そしてＳ３０で計測された差圧値と差圧式推定フロー７３とから、Ｓ４０でＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量（現在値）を推定する。
【００２９】
そしてＳ５０において、Ｓ２０で取得したエンジン停止時のＰＭ堆積量の推定値とＳ４０で求めた現在のＰＭ堆積量の推定値との差分を算出する。そしてその差分値（の絶対値）が所定値（第１の所定値）よりも小さいかどうかを判断する。図２ではその所定値をＡ１としている。差分値が所定値よりも小さい場合（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、Ｓ６０へ進み、差分値が所定値以上の場合（Ｓ４０：Ｎｏ）、Ｓ７０へ進む。
【００３０】
Ｓ７０へ進んだ場合はエンジン停止時のＰＭ堆積量の推定値と現在のＰＭ堆積量の推定値とが大きく離れている場合である。したがってＳ７０では、冷間始動時における差圧の低下現象が発生している可能性があると判断して、差圧式推定を無効化して、運転履歴式推定を有効化する。運転履歴式推定の具体的方法は後で説明する。
【００３１】
一方Ｓ６０へ進んだ場合はエンジン停止時のＰＭ堆積量の推定値と現在のＰＭ堆積量の推定値とが十分近い場合である。したがってＳ６０では、冷間始動時における差圧の低下現象が発生していないと判断して、差圧式推定を有効化して図２の処理を終了する。図２の処理の終了後においてＥＣＵ７は、差圧式推定フロー７３をメモリ７１から呼び出して実行して、ＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量をモニターしていけばよい。
【００３２】
次に運転履歴式推定の方法について説明する。運転履歴式推定の骨子は、図６を用いてエンジン２からのＰＭの排出量を求め、図７を用いてＰＭの燃焼量を算出し、そして両者の差をＤＰＦ６におけるＰＭの堆積量とするというものである。
【００３３】
まず図６を説明する。図６は縦軸をインジェクタ２１による燃料噴射量、横軸をエンジン２のエンジン回転数としたエンジン２の運転状態を示す平面である。運転履歴式推定では、この平面を複数の領域に、例えば図６に示されているようにメッシュ状に分割する。そして個々の領域におけるエンジン２からの単位時間当たりのＰＭ排出量を予め求めておく。
【００３４】
以上をメモリ７１に記憶しておけばよい。そして運転履歴に従って運転状態を示す平面上を移動して、通過した領域におけるエンジン２からの単位時間当たりのＰＭ排出量を積算していく。これによりエンジン２からのＰＭ排出量が算出される。なお燃料噴射量はＥＣＵ７からインジェクタ２１への燃料噴射量の指令値とすればよい。またエンジン回転数はエンジン回転数センサ２２によって検出すればよい。
【００３５】
次に図７を説明する。これは縦軸をＰＭ燃焼速度（単位時間当たりのＰＭ燃焼量）、横軸を排気温度としたＰＭの燃焼に関する特性である。ここでのＰＭの燃焼とは上述のポスト噴射による燃焼ではなく、排気温度が高いことによって自然に燃える現象を指すとすればよい。図７に示されているように、ＰＭ燃焼速度は排気温度に対する単調増加関数となる。
【００３６】
運転履歴式推定においては、排気温度センサ６１、６２によって排気温度を求めて、その排気温度と図７によってＰＭの燃焼速度を取得する。これを積算すればＰＭの燃焼量が算出できる。このように図６によって得られたＰＭの排出量と図７によって得られたＰＭの燃焼量との差を求める。この差の値がＤＰＦ６におけるＰＭの堆積量とみなされる。以上が運転履歴式推定である。図６や図７の特性は予め求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。
【００３７】
次に実施例２を説明する。実施例１では差圧が低下している可能性があるかどうかをエンジン停止時と再始動後のＰＭ堆積量推定値の差分から判定したが、実施例２においては、エンジン水温から判定する。以下で実施例１と異なる部分のみ説明する。実施例２では、実施例１における図２が図３へと変更される。
【００３８】
図３の処理手順ではまずＳ１１０でエンジンを始動する。これはエンジン２が始動されたらＳ１２０以降の処理が自動的に開始されるとの意味だとしてもよい。次にＳ１２０ではエンジン水温を計測する。ここでエンジン水温とはエンジン２の冷却水の温度を指し、水温センサ８０によって計測すればよい。
【００３９】
次にＳ１３０では、Ｓ１２０で計測したエンジン水温が所定値（第２の所定値）より大きいかどうかが判断される。図３ではこの所定値をＡ２としている。エンジン水温が所定値より大きい場合は（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、Ｓ１５０へ進み、エンジン水温が所定値以下の場合は（Ｓ１３０：Ｎｏ）、Ｓ１４０へ進む。
【００４０】
Ｓ１４０へ進んだ場合はエンジン水温が大きく低下している場合である。したがってＳ１４０では、冷間始動時であり差圧の低下現象が発生している可能性があるとみなして差圧式推定を無効化して、運転履歴式推定によってＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量を推定する。Ｓ１４０において運転履歴式推定を実行してＤＰＦ６のＰＭ堆積量を更新したら、再びＳ１２０へ戻り上述の処理を繰り返す。
【００４１】
一方Ｓ１５０へ進んだ場合はエンジン水温がそれほど低下していない場合である。したがってＳ１５０では、冷間始動時ではないと判断して、差圧式推定を有効化して図３の処理を終了する。図３の処理の終了後においてＥＣＵ７は、差圧式推定フロー７３をメモリ７１から呼び出して実行して、ＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量をモニターしていけばよい。
【００４２】
次に実施例３を説明する。実施例３では差圧が低下している可能性があるかどうかを、エンジン始動からの経過時間によって判別する。以下で実施例１と異なる部分のみ説明する。実施例３では、実施例１における図２が図４へと変更される。
【００４３】
図４の処理手順ではまずＳ２１０でエンジンを始動する。これはエンジン２が始動されたらＳ２２０以降の処理が自動的に開始されるとの意味だとしてもよい。次にＳ２２０でタイマ７２をスタートして、エンジン始動からの経過時間の計測を開始する。
【００４４】
次にＳ２３０では、タイマ７２によって計測されているエンジン始動からの経過時間が所定値（第３の所定値）より大きいかどうかが判断される。図４ではその所定値をＡ３としている。エンジン始動からの経過時間が所定値より大きい場合は（Ｓ２３０：Ｙｅｓ）、Ｓ２５０へ進み、エンジン始動からの経過時間が所定値以下の場合は（Ｓ２３０：Ｎｏ）、Ｓ２４０へ進む。
【００４５】
Ｓ２４０へ進んだ場合はエンジン始動からの経過時間が短い場合である。したがってＳ２４０では、冷間始動時ならばエンジン始動からの経過時間が短いので差圧の低下現象がまだ続いている可能性があるとの理由から差圧式推定を無効化して、運転履歴式推定によってＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量を推定する。Ｓ２４０において運転履歴式推定を実行してＤＰＦ６のＰＭ堆積量を更新したら、再びＳ２３０へ戻り上述の処理を繰り返す。
【００４６】
一方Ｓ２５０へ進んだ場合はエンジン始動からの経過時間が十分長い場合である。したがってＳ２５０では、例え冷間始動時であってもエンジン始動からの経過時間が長いので差圧の低下現象は終わっているとの判断から、差圧式推定を有効化して図４の処理を終了する。図４の処理の終了後においてＥＣＵ７は、差圧式推定フロー７３をメモリ７１から呼び出して実行して、ＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量をモニターしていけばよい。
【００４７】
次に実施例４を説明する。実施例４は実施例２と実施例３との組み合わせであり、差圧が低下している可能性があるかどうかをエンジン水温とエンジン始動からの経過時間の両方から判定する。これにより図３、図４が組み合わされて、図５が得られる。構成図は図１と同じであるとすればよい。
【００４８】
図５の処理手順ではまずＳ３１０でエンジンを始動する。これはエンジン２が始動されたらＳ３２０以降の処理が自動的に開始されるとの意味だとしてもよい。次にＳ３２０でタイマ７２をスタートする。これによりエンジン始動からの経過時間の計測が開始される。次にＳ３３０ではエンジン水温を計測する。ここでエンジン水温とは、エンジン２の冷却水の温度を指し、水温センサ８０によって計測すればよい。
【００４９】
次にＳ３４０では、Ｓ３３０で計測したエンジン水温が所定値Ａ２（第２の所定値）より大きいかどうかが判断される。エンジン水温が所定値より大きい場合は（Ｓ３４０：Ｙｅｓ）、Ｓ３５０へ進み、エンジン水温が所定値以下の場合は（Ｓ３４０：Ｎｏ）、Ｓ３６０へ進む。
【００５０】
次にＳ３５０では、タイマ７２によって計測されているエンジン始動からの経過時間が所定値Ａ３（第３の所定値）より大きいかどうかが判断される。エンジン始動からの経過時間が所定値より大きい場合は（Ｓ３５０：Ｙｅｓ）、Ｓ３７０へ進み、エンジン始動からの経過時間が所定値以下の場合は（Ｓ３５０：Ｎｏ）、Ｓ３６０へ進む。
【００５１】
Ｓ３６０へ進んだ場合はエンジン水温が大きく低下しているか、またはエンジン始動からの経過時間が短い場合である。したがってＳ３６０では、冷間始動時で差圧の低下が発生している可能性があり、エンジン始動からの経過時間が短いので差圧の低下現象がまだ続いている可能性があるとみなす。そして差圧式推定を無効化して、運転履歴式推定によってＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量を推定する。Ｓ３６０において運転履歴式推定を実行してＤＰＦ６のＰＭ堆積量を更新したら、再びＳ３３０へ戻り上述の処理を繰り返す。
【００５２】
一方Ｓ３７０へ進んだ場合はエンジン水温がそれほど低下していないか、あるいはエンジン始動からの経過時間が長い場合である。したがって冷間始動時であっても始動からの経過時間が長いので差圧の低下現象は終わったとみなせる場合である。したがってＳ３７０では、差圧式推定を有効化して図５の処理を終了する。
【００５３】
図５の処理の終了後においてＥＣＵ７は、差圧式推定フロー７３をメモリ７１から呼び出して実行してＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量をモニターしていけばよい。以上が実施例４である。実施例４ではエンジン水温とエンジン始動からの経過時間の両方を用いることによって、差圧が低下する現象が発生しているかどうか、およびそれが続いているかどうかに関する判別の精度を向上することができる。
【００５４】
実施例１における図２のＳ７０を、図３においてＳ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０からなる部分に置き換えても良い。この場合、Ｓ５０でエンジン停止時と現在のＰＭ堆積量とから差圧低下現象が起こっているかを判定した上で、さらにエンジン水温を用いていつまで運転履歴式推定を続けるかを決定できる。したがって実施例１と実施例２との効果が複合して得られる。
【００５５】
また実施例１における図２のＳ７０を、図４においてＳ２３０、Ｓ２４０からなる部分に置き換えても良い（Ｓ２２０も図２のＳ１０の次に挿入する）。この場合、Ｓ５０でエンジン停止時と現在のＰＭ堆積量とから差圧低下現象が起こっているかを判定した上で、さらにエンジン始動からの経過時間を用いていつまで運転履歴式推定を続けるかを決定できる。したがって実施例１と実施例３との効果が複合して得られる。
【００５６】
また実施例１における図２のＳ７０を、図５においてＳ３３０、Ｓ３４０、Ｓ３５０、Ｓ３６０からなる部分に置き換えても良い（Ｓ３２０も図２のＳ１０の次に挿入する）。この場合、Ｓ５０でエンジン停止時と現在のＰＭ堆積量とから差圧低下現象が起こっているかを判定した上で、さらにエンジン水温とエンジン始動からの経過時間とを用いていつまで運転履歴式推定を続けるかを決定できる。したがって実施例１と実施例４との効果が複合して得られる。
【００５７】
上記実施例において、差圧センサ６３が差圧計測手段を構成する。差圧式推定フロー７３が差圧式推定手段を構成する。Ｓ５０、Ｓ１３０、Ｓ２３０、Ｓ３４０、Ｓ３５０の手順が判別手段を構成する。Ｓ７０、Ｓ１４０、Ｓ２４０、Ｓ３６０の手順が無効化手段を構成する。メモリ７１が記憶手段を構成する。Ｓ１２０、Ｓ３３０の手順が水温記憶手段を構成する。タイマ７２及びＳ２２０、Ｓ３２０の手順が時間計測手段を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施形態における概略構成図。
【図２】実施例１における冷間始動時ＰＭ堆積量推定処理を示すフローチャート。
【図３】実施例２における冷間始動時ＰＭ堆積量推定処理を示すフローチャート。
【図４】実施例３における冷間始動時ＰＭ堆積量推定処理を示すフローチャート。
【図５】実施例４における冷間始動時ＰＭ堆積量推定処理を示すフローチャート。
【図６】運転状態を示す平面上での運転履歴の例を示す図。
【図７】ＰＭ燃焼速度と排気温度との関係を示す図。
【図８】ＰＭ堆積量とＤＰＦ圧損との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５９】
１ 排気浄化装置
２ ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
３ 吸気管
４ 排気管（排気通路）
６ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ、パティキュレートフィルタ）
７ 電子制御装置（ＥＣＵ）
２１ インジェクタ
６１、６２ 排気温度センサ
６３ 差圧センサ
７１ メモリ
７２ タイマ
７３ 差圧式推定フロー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、環境保護意識の高まりのなかで内燃機関に対してすぐれた排気浄化性能が求められている。特にディーゼルエンジンにおいては、エンジンから排出される黒煙などのいわゆる排気微粒子（または粒子状物質、パティキュレートマター、ＰＭ）の除去がより一層の普及のために重要である。この目的のために排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が装備されることが多い。
【０００３】
ＤＰＦがＰＭを捕集することにより排気中のＰＭは大部分が除去されるが、ＤＰＦ内にＰＭが堆積し続ける一方では、ＤＰＦは目詰まりを起こしてしまうので、堆積されたＰＭを燃焼して除去することで、ＤＰＦを再生する必要がある。ＤＰＦ内に堆積したＰＭを燃焼するためにシリンダ内でのメイン噴射後のポスト噴射などの手法が採られる。
【０００４】
ＤＰＦの再生のために燃料が消費されるので、頻繁なＤＰＦ再生は燃費の悪化を招いてしまう。一方ＤＰＦ再生の回数が少なすぎると、堆積量が過剰となり再生処理において昇温し過ぎてＤＰＦが破損する可能性がある。したがってＤＰＦ再生は適切な時期に行わなければならない。そのためにＤＰＦにおけるＰＭの堆積量を何らかの方法でできるだけ正確に推定し、その推定値がＤＰＦ再生を必要とするレベルに達したら再生を実行するシステムの開発が必要である。
【０００５】
下記特許文献１には、パティキュレートフィルタへの排気微粒子の堆積量の増大による通気抵抗の増大で、パティキュレートフィルタの入口と出口との間の圧力の差である差圧が増大することを利用して、この差圧を検出し、検出差圧が所定値を超えると再生すべき時期だと判断する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３３２０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＰＭ堆積量とＤＰＦ差圧（ＤＰＦ圧損）との関係は、一般に図８に示された関係となる（あるいは近似される）ことが知られている。すなわち、内燃機関の運転が続いてＤＰＦへのＰＭ堆積が進行するに従ってＰＭ堆積量とＤＰＦ差圧（圧損）とを示す点は、図８に示された初期点１００から実線１１０上を図示右上へ移動し、さらに遷移点１２０以後は実線１３０上を図示右上へ移動する。
【０００８】
そして点１４０に達したらＰＭの燃焼を開始すると、以後ＰＭ堆積量とＤＰＦ差圧を示す点は破線１５０、遷移点１６０、破線１７０を通って初期点１００へ戻る。実線１１０、破線１５０はＤＰＦのフィルタ壁の壁内にＰＭが堆積する段階に対応し、実線１３０、破線１７０はフィルタ壁の壁面上にＰＭが堆積する段階に対応する。
【０００９】
図８の特性を用いてＰＭ堆積量を推定する場合においては当然、差圧の値が精度良く求められることが必要である。しかし内燃機関が冷間始動した（つまりエンジンが完全に冷え切った状態から始動した、あるいは冬場などの気温が低い状態で始動した）後には差圧が低下してしまう現象が発生することが確認されている。こうした現象が発生する原因は現状では不明だが、差圧が正しい値ではないために図８を用いて正確なＰＭ堆積量を推定することはできない。したがって冷間始動後には、差圧値が正しい値に回復するまでは差圧を用いてＰＭ堆積量を推定する方法ではなく別の方法を用いるシステムを構築しなければならない。
【００１０】
そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、冷間始動後にはパティキュレートフィルタの差圧を用いたＰＭ堆積量の推定方法を無効化することによってパティキュレートフィルタにおけるＰＭ堆積量推定の精度が悪化することを抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
上記課題を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路の途中に配置されて粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタの上流側と下流側との圧力の差である差圧を計測する差圧計測手段と、前記差圧計測手段によって計測された前記差圧から前記パティキュレートフィルタにおける前記粒子状物質の堆積量を推定する差圧式推定手段と、前記内燃機関が冷間始動後に前記差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記内燃機関が前記差圧低下可能状態にあると判別された場合に前記差圧式推定手段を無効化する無効化手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、冷間始動後に差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にある場合には差圧を用いてパティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定することを無効化するので、冷間始動が原因で粒子状物質の堆積量の推定精度が低減することが抑制できる。したがって精度が悪い堆積量推定値をもとにしてパティキュレートフィルタの再生を実行することが回避できるので、真の堆積量が多すぎて再生時に過昇温が発生することや頻繁すぎる再生で燃費悪化を招くことが抑制できる。
【００１３】
また前記内燃機関の停止時に前記差圧式推定手段によって推定された前記堆積量の推定値を記憶する記憶手段を備え、前記判別手段は、前記内燃機関の始動後に前記差圧式推定手段によって推定された前記堆積量の推定値と前記記憶手段によって記憶された前記堆積量の推定値との差分が第１の所定値よりも大きい場合に前記差圧低下可能状態であると判別するとしてもよい。
【００１４】
これにより内燃機関の停止時と再始動時との粒子状物質の堆積量の推定値の差分が大きすぎることによって、冷間始動後に差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることが精度よく判別できる。したがって差圧低下可能状態にあることを精度よく判別して差圧式推定を無効化するので、冷間始動が原因で粒子状物質の堆積量の推定精度が低減することが抑制でき、真の堆積量が多すぎて再生時に過昇温が発生することや頻繁すぎる再生で燃費悪化を招くことが抑制できる。また停止時の堆積量を記憶しておけばよいのみなので本発明のための余計な装備を必要としないとの効果もある。
【００１５】
また前記内燃機関の冷却水の温度を計測する水温計測手段を備え、前記判別手段は、前記水温計測手段によって計測された前記冷却水の温度が第２の所定値よりも小さい場合に前記差圧低下可能状態であると判別するとしてもよい。
【００１６】
これにより冷却水の温度が低すぎることによって、冷間始動後に差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることが精度よく判別できる。したがって差圧低下可能状態にあることを精度よく判別して差圧式推定を無効化するので、冷間始動が原因で粒子状物質の堆積量の推定精度が低減することが抑制でき、真の堆積量が多すぎて再生時に過昇温が発生することや頻繁すぎる再生で燃費悪化を招くことが抑制できる。また通常冷却水の水温を計測する装置は装備されているので、それを用いればよく効率的である。
【００１７】
また前記内燃機関の始動後の経過時間を計測する時間計測手段を備え、前記判別手段は、前記時間計測手段によって計測された前記経過時間が第３の所定値よりも小さい場合に前記差圧低下可能状態であると判別するとしてもよい。
【００１８】
これにより内燃機関の始動後の経過時間が短すぎることによって冷間始動後に差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることが精度よく判別できる。したがって差圧低下可能状態にあることを精度よく判別して差圧式推定を無効化するので、冷間始動が原因で粒子状物質の堆積量の推定精度が低減することが抑制でき、真の堆積量が多すぎて再生時に過昇温が発生することや頻繁すぎる再生で燃費悪化を招くことが抑制できる。さらに単に時間の計測を用いるのみなので簡素な方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置１の実施例１における概略構成図である。
【００２０】
排気浄化装置１は、４気筒のディーゼルエンジン２（以下では単にエンジンと称する）に対して構成されており、吸気管３、排気管４、排気還流管５を備える。エンジン２に接続された吸気管３からエンジン２に空気が供給され、排気管４へ排気が排出される。排気還流管５によって排気管５から吸気管４へと排気が還流されて筒内の燃焼反応を抑制してエンジン２からのＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００２１】
エンジン２にはインジェクタ２１、エンジン回転数センサ２２が装備されている。インジェクタ２１によってシリンダ内に燃料が供給される。エンジン回転数センサ２２は例えばクランク角センサであり、これの計測値からエンジン２の回転数が算出されるとすればよい。
【００２２】
排気管５の途中にはディーゼルパティキュレートフィルタ６（ＤＰＦ）が配置されている。ＤＰＦ６は酸化触媒が担持されている酸化触媒付きＤＰＦ（Ｃ―ＤＰＦ）とすればよい。ＤＰＦ６の入口側と出口側とにはそれぞれ排気温度センサ６１、６２が配置されて、それぞれの位置における排気温度が計測される。またＤＰＦ６の入口側と出口側における排気圧の差である差圧（ＤＰＦ差圧）を計測する差圧センサ６３も装備されている。
【００２３】
ＤＰＦ６は例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側を交互に目詰めした構造とすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気には粒子状物質（ＰＭ）が含まれ、このＰＭはＤＰＦ６の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集される。ＤＰＦ６に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなった度ごとに、堆積したＰＭを燃焼することによって除去し、ＤＰＦ６を再生しなければならない。ＤＰＦ６の再生のための方法として、例えばインジェクタ２１からメイン噴射後にポスト噴射をおこない、それによりＤＰＦ６に未燃ＨＣ（炭化水素）を供給する。そして未燃ＨＣが触媒の作用によって燃焼してＤＰＦ６を昇温し、ＤＰＦ６に堆積したＰＭを燃焼させる。
【００２４】
また排気浄化装置１は電子制御装置７（ＥＣＵ）を備える。ＥＣＵ７によりインジェクタ２１によるエンジン２への燃料噴射における噴射量や噴射のタイミングが制御される。またエンジン回転数センサ２２、排気温度センサ６１、６２、吸気量センサ（図示していない）、差圧センサ６３の計測値もＥＣＵ７へ送られる。ＥＣＵ７は各種演算をおこなうＣＰＵと各種情報の記憶を行うメモリ７１とを有する構造とする。
【００２５】
またＥＣＵ７は時間を計測するためのタイマ７２も備えるとする。またメモリ７１には差圧式推定フロー７３が記憶されている。差圧式推定フロー７３は、差圧センサによって計測されてＥＣＵ７に送信された差圧とメモリ７１に記憶された図８の特性とからＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量の推定値を算出するためのフローである。
【００２６】
実施例１における冷間からのエンジン２の始動時におけるＤＰＦ６のＰＭ堆積量推定処理の手順が図２に示されている。図２（及び後述する図３、図４、図５）の処理がＥＣＵ７によって自動的に順次実行されるとすればよい。
【００２７】
まず手順Ｓ１０でエンジン２を始動する。これはエンジン２が使用者によって始動されたら、Ｓ２０以降の処理が自動的に開始されるとの意味であるとしてもよい。次にＳ２０でエンジン停止時のＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量の推定値を取得する。ここでエンジン停止時とは最も最近エンジン２を停止させた時とする。この手順のためにエンジン２を停止させた時にＥＣＵ７（あるいは差圧式推定フロー７３）によって推定されたＰＭ堆積量の推定値をメモリ７１に記憶しておき、Ｓ２０でその数値を呼び出せばよい。
【００２８】
次にＳ３０で現在の差圧値を差圧センサ６３によって計測する。そしてＳ３０で計測された差圧値と差圧式推定フロー７３とから、Ｓ４０でＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量（現在値）を推定する。
【００２９】
そしてＳ５０において、Ｓ２０で取得したエンジン停止時のＰＭ堆積量の推定値とＳ４０で求めた現在のＰＭ堆積量の推定値との差分を算出する。そしてその差分値（の絶対値）が所定値（第１の所定値）よりも小さいかどうかを判断する。図２ではその所定値をＡ１としている。差分値が所定値よりも小さい場合（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、Ｓ６０へ進み、差分値が所定値以上の場合（Ｓ４０：Ｎｏ）、Ｓ７０へ進む。
【００３０】
Ｓ７０へ進んだ場合はエンジン停止時のＰＭ堆積量の推定値と現在のＰＭ堆積量の推定値とが大きく離れている場合である。したがってＳ７０では、冷間始動時における差圧の低下現象が発生している可能性があると判断して、差圧式推定を無効化して、運転履歴式推定を有効化する。運転履歴式推定の具体的方法は後で説明する。
【００３１】
一方Ｓ６０へ進んだ場合はエンジン停止時のＰＭ堆積量の推定値と現在のＰＭ堆積量の推定値とが十分近い場合である。したがってＳ６０では、冷間始動時における差圧の低下現象が発生していないと判断して、差圧式推定を有効化して図２の処理を終了する。図２の処理の終了後においてＥＣＵ７は、差圧式推定フロー７３をメモリ７１から呼び出して実行して、ＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量をモニターしていけばよい。
【００３２】
次に運転履歴式推定の方法について説明する。運転履歴式推定の骨子は、図６を用いてエンジン２からのＰＭの排出量を求め、図７を用いてＰＭの燃焼量を算出し、そして両者の差をＤＰＦ６におけるＰＭの堆積量とするというものである。
【００３３】
まず図６を説明する。図６は縦軸をインジェクタ２１による燃料噴射量、横軸をエンジン２のエンジン回転数としたエンジン２の運転状態を示す平面である。運転履歴式推定では、この平面を複数の領域に、例えば図６に示されているようにメッシュ状に分割する。そして個々の領域におけるエンジン２からの単位時間当たりのＰＭ排出量を予め求めておく。
【００３４】
以上をメモリ７１に記憶しておけばよい。そして運転履歴に従って運転状態を示す平面上を移動して、通過した領域におけるエンジン２からの単位時間当たりのＰＭ排出量を積算していく。これによりエンジン２からのＰＭ排出量が算出される。なお燃料噴射量はＥＣＵ７からインジェクタ２１への燃料噴射量の指令値とすればよい。またエンジン回転数はエンジン回転数センサ２２によって検出すればよい。
【００３５】
次に図７を説明する。これは縦軸をＰＭ燃焼速度（単位時間当たりのＰＭ燃焼量）、横軸を排気温度としたＰＭの燃焼に関する特性である。ここでのＰＭの燃焼とは上述のポスト噴射による燃焼ではなく、排気温度が高いことによって自然に燃える現象を指すとすればよい。図７に示されているように、ＰＭ燃焼速度は排気温度に対する単調増加関数となる。
【００３６】
運転履歴式推定においては、排気温度センサ６１、６２によって排気温度を求めて、その排気温度と図７によってＰＭの燃焼速度を取得する。これを積算すればＰＭの燃焼量が算出できる。このように図６によって得られたＰＭの排出量と図７によって得られたＰＭの燃焼量との差を求める。この差の値がＤＰＦ６におけるＰＭの堆積量とみなされる。以上が運転履歴式推定である。図６や図７の特性は予め求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。
【００３７】
次に実施例２を説明する。実施例１では差圧が低下している可能性があるかどうかをエンジン停止時と再始動後のＰＭ堆積量推定値の差分から判定したが、実施例２においては、エンジン水温から判定する。以下で実施例１と異なる部分のみ説明する。実施例２では、実施例１における図２が図３へと変更される。
【００３８】
図３の処理手順ではまずＳ１１０でエンジンを始動する。これはエンジン２が始動されたらＳ１２０以降の処理が自動的に開始されるとの意味だとしてもよい。次にＳ１２０ではエンジン水温を計測する。ここでエンジン水温とはエンジン２の冷却水の温度を指し、水温センサ８０によって計測すればよい。
【００３９】
次にＳ１３０では、Ｓ１２０で計測したエンジン水温が所定値（第２の所定値）より大きいかどうかが判断される。図３ではこの所定値をＡ２としている。エンジン水温が所定値より大きい場合は（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、Ｓ１５０へ進み、エンジン水温が所定値以下の場合は（Ｓ１３０：Ｎｏ）、Ｓ１４０へ進む。
【００４０】
Ｓ１４０へ進んだ場合はエンジン水温が大きく低下している場合である。したがってＳ１４０では、冷間始動時であり差圧の低下現象が発生している可能性があるとみなして差圧式推定を無効化して、運転履歴式推定によってＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量を推定する。Ｓ１４０において運転履歴式推定を実行してＤＰＦ６のＰＭ堆積量を更新したら、再びＳ１２０へ戻り上述の処理を繰り返す。
【００４１】
一方Ｓ１５０へ進んだ場合はエンジン水温がそれほど低下していない場合である。したがってＳ１５０では、冷間始動時ではないと判断して、差圧式推定を有効化して図３の処理を終了する。図３の処理の終了後においてＥＣＵ７は、差圧式推定フロー７３をメモリ７１から呼び出して実行して、ＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量をモニターしていけばよい。
【００４２】
次に実施例３を説明する。実施例３では差圧が低下している可能性があるかどうかを、エンジン始動からの経過時間によって判別する。以下で実施例１と異なる部分のみ説明する。実施例３では、実施例１における図２が図４へと変更される。
【００４３】
図４の処理手順ではまずＳ２１０でエンジンを始動する。これはエンジン２が始動されたらＳ２２０以降の処理が自動的に開始されるとの意味だとしてもよい。次にＳ２２０でタイマ７２をスタートして、エンジン始動からの経過時間の計測を開始する。
【００４４】
次にＳ２３０では、タイマ７２によって計測されているエンジン始動からの経過時間が所定値（第３の所定値）より大きいかどうかが判断される。図４ではその所定値をＡ３としている。エンジン始動からの経過時間が所定値より大きい場合は（Ｓ２３０：Ｙｅｓ）、Ｓ２５０へ進み、エンジン始動からの経過時間が所定値以下の場合は（Ｓ２３０：Ｎｏ）、Ｓ２４０へ進む。
【００４５】
Ｓ２４０へ進んだ場合はエンジン始動からの経過時間が短い場合である。したがってＳ２４０では、冷間始動時ならばエンジン始動からの経過時間が短いので差圧の低下現象がまだ続いている可能性があるとの理由から差圧式推定を無効化して、運転履歴式推定によってＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量を推定する。Ｓ２４０において運転履歴式推定を実行してＤＰＦ６のＰＭ堆積量を更新したら、再びＳ２３０へ戻り上述の処理を繰り返す。
【００４６】
一方Ｓ２５０へ進んだ場合はエンジン始動からの経過時間が十分長い場合である。したがってＳ２５０では、例え冷間始動時であってもエンジン始動からの経過時間が長いので差圧の低下現象は終わっているとの判断から、差圧式推定を有効化して図４の処理を終了する。図４の処理の終了後においてＥＣＵ７は、差圧式推定フロー７３をメモリ７１から呼び出して実行して、ＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量をモニターしていけばよい。
【００４７】
次に実施例４を説明する。実施例４は実施例２と実施例３との組み合わせであり、差圧が低下している可能性があるかどうかをエンジン水温とエンジン始動からの経過時間の両方から判定する。これにより図３、図４が組み合わされて、図５が得られる。構成図は図１と同じであるとすればよい。
【００４８】
図５の処理手順ではまずＳ３１０でエンジンを始動する。これはエンジン２が始動されたらＳ３２０以降の処理が自動的に開始されるとの意味だとしてもよい。次にＳ３２０でタイマ７２をスタートする。これによりエンジン始動からの経過時間の計測が開始される。次にＳ３３０ではエンジン水温を計測する。ここでエンジン水温とは、エンジン２の冷却水の温度を指し、水温センサ８０によって計測すればよい。
【００４９】
次にＳ３４０では、Ｓ３３０で計測したエンジン水温が所定値Ａ２（第２の所定値）より大きいかどうかが判断される。エンジン水温が所定値より大きい場合は（Ｓ３４０：Ｙｅｓ）、Ｓ３５０へ進み、エンジン水温が所定値以下の場合は（Ｓ３４０：Ｎｏ）、Ｓ３６０へ進む。
【００５０】
次にＳ３５０では、タイマ７２によって計測されているエンジン始動からの経過時間が所定値Ａ３（第３の所定値）より大きいかどうかが判断される。エンジン始動からの経過時間が所定値より大きい場合は（Ｓ３５０：Ｙｅｓ）、Ｓ３７０へ進み、エンジン始動からの経過時間が所定値以下の場合は（Ｓ３５０：Ｎｏ）、Ｓ３６０へ進む。
【００５１】
Ｓ３６０へ進んだ場合はエンジン水温が大きく低下しているか、またはエンジン始動からの経過時間が短い場合である。したがってＳ３６０では、冷間始動時で差圧の低下が発生している可能性があり、エンジン始動からの経過時間が短いので差圧の低下現象がまだ続いている可能性があるとみなす。そして差圧式推定を無効化して、運転履歴式推定によってＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量を推定する。Ｓ３６０において運転履歴式推定を実行してＤＰＦ６のＰＭ堆積量を更新したら、再びＳ３３０へ戻り上述の処理を繰り返す。
【００５２】
一方Ｓ３７０へ進んだ場合はエンジン水温がそれほど低下していないか、あるいはエンジン始動からの経過時間が長い場合である。したがって冷間始動時であっても始動からの経過時間が長いので差圧の低下現象は終わったとみなせる場合である。したがってＳ３７０では、差圧式推定を有効化して図５の処理を終了する。
【００５３】
図５の処理の終了後においてＥＣＵ７は、差圧式推定フロー７３をメモリ７１から呼び出して実行してＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量をモニターしていけばよい。以上が実施例４である。実施例４ではエンジン水温とエンジン始動からの経過時間の両方を用いることによって、差圧が低下する現象が発生しているかどうか、およびそれが続いているかどうかに関する判別の精度を向上することができる。
【００５４】
実施例１における図２のＳ７０を、図３においてＳ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０からなる部分に置き換えても良い。この場合、Ｓ５０でエンジン停止時と現在のＰＭ堆積量とから差圧低下現象が起こっているかを判定した上で、さらにエンジン水温を用いていつまで運転履歴式推定を続けるかを決定できる。したがって実施例１と実施例２との効果が複合して得られる。
【００５５】
また実施例１における図２のＳ７０を、図４においてＳ２３０、Ｓ２４０からなる部分に置き換えても良い（Ｓ２２０も図２のＳ１０の次に挿入する）。この場合、Ｓ５０でエンジン停止時と現在のＰＭ堆積量とから差圧低下現象が起こっているかを判定した上で、さらにエンジン始動からの経過時間を用いていつまで運転履歴式推定を続けるかを決定できる。したがって実施例１と実施例３との効果が複合して得られる。
【００５６】
また実施例１における図２のＳ７０を、図５においてＳ３３０、Ｓ３４０、Ｓ３５０、Ｓ３６０からなる部分に置き換えても良い（Ｓ３２０も図２のＳ１０の次に挿入する）。この場合、Ｓ５０でエンジン停止時と現在のＰＭ堆積量とから差圧低下現象が起こっているかを判定した上で、さらにエンジン水温とエンジン始動からの経過時間とを用いていつまで運転履歴式推定を続けるかを決定できる。したがって実施例１と実施例４との効果が複合して得られる。
【００５７】
上記実施例において、差圧センサ６３が差圧計測手段を構成する。差圧式推定フロー７３が差圧式推定手段を構成する。Ｓ５０、Ｓ１３０、Ｓ２３０、Ｓ３４０、Ｓ３５０の手順が判別手段を構成する。Ｓ７０、Ｓ１４０、Ｓ２４０、Ｓ３６０の手順が無効化手段を構成する。メモリ７１が記憶手段を構成する。Ｓ１２０、Ｓ３３０の手順が水温記憶手段を構成する。タイマ７２及びＳ２２０、Ｓ３２０の手順が時間計測手段を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施形態における概略構成図。
【図２】実施例１における冷間始動時ＰＭ堆積量推定処理を示すフローチャート。
【図３】実施例２における冷間始動時ＰＭ堆積量推定処理を示すフローチャート。
【図４】実施例３における冷間始動時ＰＭ堆積量推定処理を示すフローチャート。
【図５】実施例４における冷間始動時ＰＭ堆積量推定処理を示すフローチャート。
【図６】運転状態を示す平面上での運転履歴の例を示す図。
【図７】ＰＭ燃焼速度と排気温度との関係を示す図。
【図８】ＰＭ堆積量とＤＰＦ圧損との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５９】
１ 排気浄化装置
２ ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
３ 吸気管
４ 排気管（排気通路）
６ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ、パティキュレートフィルタ）
７ 電子制御装置（ＥＣＵ）
２１ インジェクタ
６１、６２ 排気温度センサ
６３ 差圧センサ
７１ メモリ
７２ タイマ
７３ 差圧式推定フロー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路の途中に配置されて粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
前記パティキュレートフィルタの上流側と下流側との圧力の差である差圧を計測する差圧計測手段と、
前記差圧計測手段によって計測された前記差圧から前記パティキュレートフィルタにおける前記粒子状物質の堆積量を推定する差圧式推定手段と、
前記内燃機関が冷間始動後に前記差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることを判別する判別手段と、
前記判別手段によって前記内燃機関が前記差圧低下可能状態にあると判別された場合に前記差圧式推定手段を無効化する無効化手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関の停止時に前記差圧式推定手段によって推定された前記堆積量の推定値を記憶する記憶手段を備え、
前記判別手段は、前記内燃機関の始動後に前記差圧式推定手段によって推定された前記堆積量の推定値と前記記憶手段によって記憶された前記堆積量の推定値との差分が第１の所定値よりも大きい場合に前記差圧低下可能状態であると判別する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関の冷却水の温度を計測する水温計測手段を備え、
前記判別手段は、前記水温計測手段によって計測された前記冷却水の温度が第２の所定値よりも小さい場合に前記差圧低下可能状態であると判別する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関の始動後の経過時間を計測する時間計測手段を備え、
前記判別手段は、前記時間計測手段によって計測された前記経過時間が第３の所定値よりも小さい場合に前記差圧低下可能状態であると判別する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
排気通路の途中に配置されて粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
前記パティキュレートフィルタの上流側と下流側との圧力の差である差圧を計測する差圧計測手段と、
前記差圧計測手段によって計測された前記差圧から前記パティキュレートフィルタにおける前記粒子状物質の堆積量を推定する差圧式推定手段と、
前記内燃機関が冷間始動後に前記差圧が低下している可能性を有する状態である差圧低下可能状態にあることを判別する判別手段と、
前記判別手段によって前記内燃機関が前記差圧低下可能状態にあると判別された場合に前記差圧式推定手段を無効化する無効化手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関の停止時に前記差圧式推定手段によって推定された前記堆積量の推定値を記憶する記憶手段を備え、
前記判別手段は、前記内燃機関の始動後に前記差圧式推定手段によって推定された前記堆積量の推定値と前記記憶手段によって記憶された前記堆積量の推定値との差分が第１の所定値よりも大きい場合に前記差圧低下可能状態であると判別する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記内燃機関の冷却水の温度を計測する水温計測手段を備え、
前記判別手段は、前記水温計測手段によって計測された前記冷却水の温度が第２の所定値よりも小さい場合に前記差圧低下可能状態であると判別する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関の始動後の経過時間を計測する時間計測手段を備え、
前記判別手段は、前記時間計測手段によって計測された前記経過時間が第３の所定値よりも小さい場合に前記差圧低下可能状態であると判別する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２１８６２（Ｐ２００９−２２１８６２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６４２５６（Ｐ２００８−６４２５６）
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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