WO2004016916A1

WO2004016916A1 - フィルタ制御装置

Info

Publication number: WO2004016916A1
Application number: PCT/JP2003/010130
Authority: WO
Inventors: Toshihiro Hamahata; Tomonori Watanabe
Original assignee: Bosch Automotive Systems Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2005-02-13
Also published as: CN100351500C; KR100605836B1; AU2003257819A1; US20050016137A1; EP1529931B1; CN1568401A; US7357822B2; KR20040062633A; EP1529931A4; EP1529931A1

Abstract

フィルタ(32)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よって演算して第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及び第2推定データ(XA、XB)のうちそのときのエンジンの回転数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と共に、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の回転数が高くても、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ユレ一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

ディー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制するため、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ーゼルパティキュレー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 c 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ュレート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、排気ガスの通過が困難となってしまう。

このため、従来にあっては、フィルタにおけるパティキュレート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フィルタの温度を上昇させ、パティキュレートを焼却してフィルタを再生し、再びパティキュレ —卜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ートの焼却という手段によるため、フィル夕の' 再生を適切なタイミングにて行うことが望まれる。

そこで、従来においては、フィルタの前後における排気ガスの差圧、すなわち、フィルタの入口側の排気ガス圧力とフィルタの出口側の排気ガス圧力との差圧、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トの量を推定し、この推定結果に従ってフィルタの再生タイミングを決定し、フィルタの再生制御を行う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ェンジン回転数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ュレートの堆積量が少ない場合でも小さくなつてしまい、フィルタの前後差圧によるパティキュレート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を示す圧力センサの入出力特性が線形特性とならない。このため、圧力センサの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べルも低くなつて雑音の影響を受けやすくなり、圧力センサの特性上の問題からもパティキュレー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。さらに、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、パティキュレート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するようになるため、フィル夕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—卜の堆積量が少なくなったような推定結果となり、パティキユレ一ト堆積量の正確な推定を困難にさせている。このため、フィルタの前後における排気ガスの差圧を計測することによってフィルタ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ユレ一卜の量が多い状態で再生が実行されてしまい、フィルタ溶損を引き起こす虞がある。また、パティキュレー卜の堆積量を正確に推定することが困難であるため、フィルタの再生頻度が高くなつて燃費の低下やフィルタの寿命を短縮させるという問題点も有している。

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。発明の開示

上記課題を解決するため、本発明では、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におけるパティキュレート堆積量を推定し、この推定結果に基づいてフィルタを再生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トの堆積量を推定すると共に、エンジンの運転状態に基づいてもパティキユレ一トの堆積量を推定し、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状態及び両推定値の比較結果に応じて選択的に取り出し、取り出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を決定するようにしたものである。本発明の特長は、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におけるパティキユレ一ト堆積量を推定し、この推定結果に基づいてフィルタを再生するようにしたフィルタ制御装置において、前記エンジンの運転状態を検出するための検出手段と、前記フィルタ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タのパティキュレ一ト堆積量を推定する第 1推定手段と、前記エンジンの運転状態に基づいて前記フィルタのパティキュレー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を備え、前記差分演算手段及び検出手段に応答し前記第 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点にある。

前記第 2推定手段は、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ト堆積量を推定するための演算が実行されるように構成することができる。

また、前記第 2推定手段は、実エンジンを使って単位時間当たりのパティキュレ一卜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ッ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してもよい。前記ェ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てもよい。

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補正するようにすれば、より正確にパティキユレ一ト堆積性を推定することができる。

この場合、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てもよい。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することもできる。

前記エンジンの始動時に両推定値の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構成することができる。

このとき、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てもよい。前記所定期間は、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ュレート堆積量推定値が所定の値に達するまでの期間とすることができる。

両推定値の差分が前記所定値より小さくなった場合に前記第 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てもよい。

上記構成によれば、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ト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一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実施の形態の一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ブロック図である。

第 4図は、第 3図の選択部の説明の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、本発明をディーゼルエンジンの排気ガス後処理のためのフィルタの制御に適用した場合の一実施例を示す全体構成図である。符号 1で示されるのは 4気筒のディ一ゼルエンジンであり、各気筒 2〜5にはそれぞれィンジヱクタ 6 〜9が設けられている。これらのィンジヱクタ 6〜 9の動作はエンジン制御ュニット 1 0によって制御され、高圧燃料を所要のタイミングで所要量だけ対応する気筒内に噴射供給することができる公知の構成となっている。

吸気マ二ホールド 1 1に接続されている吸気ダクト 1 2には、インタークーラ 1 3及びエアクリーナ 1 4が設けられており、一方、排気マ二ホールド 1 5に接続されている排気ダク卜 1 6には排気ガス後処理装置 3 0が取り付けられている吸気ダク卜 1 2と排気ダクト 1 6との間には、 E G R制御弁 1 7を設けた排気再循環路 1 8が設けられており、エンジン制御ュニッ卜 1 0によって制御されるァクチユエ一夕 1 9によって E G R制御弁 1 7の開度が調節され、排気ダクト 1 6内を流れる排気ガスの一部を吸気マ二ホールド 1 1に調量して戻すことができる構成となっている。符号 2 0で示されるのは排気ターボチャージャであり、排気ダクト 1 6内に配設された排気タービン 2 1 と吸気ダクト 1 2内に配設されていて排気タービン 2 1により駆動されるコンプレッサ 2 2とから成っている。排気ガス後処理装置 3 0は、酸化触媒 3 1とパティキュレート捕集用のフィルタ 3 2とを備え、排気ダクト 1 6内を流れる排気ガスは、酸化触媒 3 1を通ってからフィルタ 3 2を通る構成となっている。酸化触媒 3 1は、例えばハニカム状のコ一デイエライト、あるいは耐熱鋼からなる担体の表面に、活性アルミナ等をコートしてゥォッシュコ一ト層を形成し、このコート層に白金、パラジウム、あるいはロジウム等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させた構成となっている酸化触媒は、排気ガス中の N Oを酸化して N O ₂ を生成させるとともに、排気ガス中の H Cと C Oを酸化して H ₂ 0と C 0 ₂ を生成させる構成となっている。フィル夕 3 2は、例えば多孔質のコーディエライト、あるいは炭化珪素によつて多数のセルが平行に形成され、セルの入口と出口が交互に閉鎖された、いわゆるゥオールフロー型と呼ばれるハニカムフィルタや、セラミツク繊維をステンレス多孔管に何層にも巻き付けた繊維型フィルタを使用したもので、排気ガス中のパティキュレー卜を捕集する。

フィルタ 3 2の入口側（前）と出口側（後）には、それぞれ、排気ガスの圧力を検出するための第 1圧力センサ 3 3及び第 2圧力センサ 3 4が設けられている c 第 1圧力センサ 3 3からはフィルタ 3 2の入口側における排気ガス圧力 P 1を示す第 1圧力信号 S Aが出力され、第 2圧力センサ 3 4からはフィルタ 3 2の出口側における排気ガス圧力 P 2を示す第 2圧力信号 S Bが出力される。符号 3 5で示されるのは、排気ダクト 1 6内を流れる排気ガスの流量を検出するための流量センサであり、流量センサ 3 5からの排気流量信号 Fは、第 1圧力信号 S A、第 2圧力信号 S Bと共にフィルタ制御ュニット 4 0に入力されている。

ここで、流量センサ 3 5による流量検出に代えて、吸入空気量、噴射量、排気温度、排気圧力から計算で排気ガスの流量を求めるようにすることもできる。この場合には、

P V = n R T

(ここで、 P ；圧力、 V；体積、 T ；温度、 n R ；ガス定数）

の関係式を用い、体積の時間微分を計算することで体積流量を演算できる。

フィルタ制御ユニット 4 0は、フィルタ 3 2によって捕集されたパティキユレ ―トの堆積量を推定し、この推定結果に基づいてフィルタ 3 2を再生させるためのェンジン制御を行う装置である。

第 2図は、フィルタ制御ユニット 4 0の概略構成を示すブロック図である。フィルタ制御ュニット 4 0は、フィルタ 3 2に堆積したパティキュレート量の推定演算を行いその推定結果を示す推定値データ Xを出力する推定演算ュニット 4 1 と、推定値データ Xに基づいてフィルタ 3 2の再生制御を行うための再生制御ュニット 4 2とを備えている。推定演算ュニット 4 1には、第 1圧力信号 S A、第 2圧力信号 S B、排気流量信号 F、ディーゼルエンジン 1の運転条件を示すェンジン運転データ Mが入力されている。ここでは、エンジン運転データ Mとして、ディ一ゼルェンジン 1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卜 1 0から入力されているが、エンジン運転データとしてこれらの信号のうちの少なくとも 1つを用いることができる。また、フィルタ制御ュニッ卜 4 0には、フィルタ 3 2の入口側に設けられた温度センサ 3 6から送られてくるフィルタ 3 2 の入口前温度を示す温度信号 T 0も入力されている。

再生制御ュニット 4 2は、推定データ Xに応答し、パティキユレ一ト堆積量が所定値を越えているか否かを判別する。推定データ Xによりパティキュレート堆積量が所定値を越えていると判別された場合には再生制御ュニット 4 2から再生信号 C Sが出力され、再生信号 C Sはエンジン制御ュニット 1 0に入力される。エンジン制御ュニット 1 0は、再生信号 C Sに応答し、フィルタ 3 2の再生のために必要な噴射タイミングの遅角制御を実行し、これにより排気ガスの温度を上昇させ、フィルタ 3 2に堆積しているパティキュレートを燃焼させ、フィルタ 3 2の再生を実行する。

第 3図は、推定演算ュニット 4 1の詳細ブロック図である。推定演算ュニット 4 1は、フィルタ 3 2の前後差圧からフィルタ 3 2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、ディ一ゼルエンジン 1の運転状態に基づいてフィルタ 3 2のパティキュレー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によって推定値データ 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、第 1及び第 2圧力信号 S A、 S Bに応答してパティキュレー卜の捕集を行っているフィルタ 3 2の入口側と出口側との間の排気ガス圧力の差圧 (フィルタ前後差圧) Δ Ρを演算する差圧演算部 1 0 1と、フィルタ 3 2に流れている排気ガスの流量 F Lを流量センサ 3 5からの排気流量信号 F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。なお、流量演算部 1 0 2は、既に説明したようにディ一ゼルエンジン 1の運転パラメータを用いて流量 F Lを演算する構成とすることもできる。

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ユレ—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タ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はディーゼルェンジン 1の運転状態に基づいてフィルタ 3 2におけるパティキュレー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、フィルタ 3 2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。本実施の形態では、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ュレー卜の堆積量推定値 Δ Υを演算する構成となっている _c 排気ガス温度の上昇に伴ってフィルタ 3 2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一卜が燃焼し、堆積パティキュレー卜が減少する。すなわち、フィルタ 3 2の再生動作が行われる。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ュレートの減少量を、ディ一ゼルエンジン 1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、エンジン回転数信号 N、循環率信号] 、温度信号 T O、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、フィルタ 3 2における堆積パティキュレー卜の単位時間当たりの燃焼量を再生量推定値 Δ Ζ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からの単位時間当たりの堆積量推定値 Δ Υ及び再生量演算部 1 1 2からの単位時間当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皋が第 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、フィルタ 3 2におけるパティキュレー卜の堆積量をディ一ゼルェンジン 1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力積分演算部 1 1 3から出力される。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推定データ X Bに基づいて単位時間当たりの再生量推定値 △ Z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推定デ一タ X Bを考慮する理由は、排気ガス温度等の条件が同一であつても、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 1の運転状態及び第 1推定データ X A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フィルタ 3 2における堆積パティキユレ一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。

本実施の形態では、ディーゼルエンジン 1の運転状態を示す信号として、ェンジン回転数信号 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卜が示されている。以下、第 4図を参照して選択部 1 2 0について説明する。先ず、ステップ S 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 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 3 2の前後差圧によつてそのときのパティキユレ一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 E Nが所定値 N e以下であると、ステップ S 1の判別結果は N 0となり、ステップ S 2に入り、ここで第 2推定データ X Bが推定値データ X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の判別結果は Y E Sとなりステップ S 3に進む。

ステップ S 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、その差分の絶対値 Δ Mが所定値 Kより大きいか否かが判別される。 Δ M > Kの場合には、フィルタ内に堆積されたパティキュレートにひび割れが生じており、このために Δ Μが大きくなったものと考えられ、第 1推定データ X Aの値の信頼性が低いと判断される。したがって、ステップ S 3の判別結果が Y E Sの場合には、ステップ S 2に進み、第 2推定データ X Bが選択され、第 2推定データ X Bが推定値データ Xとして出力される。一方、 Δ Μ≤Κの場合には、ステップ S 3の判別結果は N Oとなり、ステップ S 4に進む。

ステップ S 4では、さらに、ディーゼルエンジン 1が今回始動を開始してからのパティキュレー卜の堆積量が、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。ここでは、直近のエンジン停止時における第 2推定データ X Bの値と現在の第 2推定データ X B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を判別する構成となっている。

ステップ S 3の判別結果が N O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 4の判別結果は N Oとなり、ステップ S 2 に進み、第 2推定データ X B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 4の判別結果は Y E Sとなり、ステップ S 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 E Nが所定値 N eよりも小さい場合には、第 1推定データ X Aよりも信頼のおける第 2推定データ X Bが選択される。

また、第 1推定データ X Aと第 2推定データ X Bとの差分の絶対値 Δ Μが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 X Bの方が信頼がおけるとして、第 2推定データ X Bが選択される。

そして、ステップ S 3で Δ Μ ^ 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 2に入り、第 2推定データ Χ Β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 4の判別結果が Y E Sとなると、はじめて第 1推定データ Χ Αが選択される。このようにして、第 1推定データ X Α又は第 2推定データ Χ Βのいずれかが選択された後、ステップ S 6に入り、ここでエンジン停止か否かが判別される。ディ一ゼルエンジン 1がまだ停止していない場合にはステップ S 6の判別結果は N 0となり、ステップ S 1に戻り、上述の動作が繰り返し実行される。

ィグニッションキ一をオフにするなどしてディーゼルエンジン 1の運転が停止されると、ステップ S 6の判別結果は Y E Sとなり、ステップ S 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としてメモリ 1 2 O Aに格納され、動作を終了する。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図に示した実施例では、第 2推定演算部 1 1 0に捕正量記憶部 1 1 4と捕正値演算部 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ュレ一ト堆積量を学習動作により適宜に捕正する構成となつている。

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 1の回転数が上昇して第 2推定データ X Bに代えて第 1推定データ X Aを選択するように選択部 1 2 0がデータの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塲合には、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 AZ 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は学習値として捕正量記憶部 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卜の堆積量にこのずれ係数 Cを掛けて補正し、以後、この捕正された単位時間当たりのパティキュレー卜の堆積量が単位時間当たりのパティキュレー卜の堆積量推定値 Δ Υとして出力される。

このように、捕正値演算部 1 1 5において第 1推定データ X Aと第 2推定デ一夕 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は捕正量記憶部 1 1 4に記憶、蓄積され、単位時間当たりのパティキユレ一卜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、単位時間当たりのパティキユレ一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。

このように、第 1又は第 2推定演算部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懔しておき、この学習値に従って第 2推定演算部における演算値を捕正することにより、より正確にパティキュレート堆積性を推定するように構成されている。

フィルタ制御ユニット 4 0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ュレート堆積量の推定値と、ディ一ゼルェンジン 1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卜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る。そして、このようにして選択された推定値に従ってフィルタ 3 2を再生するか否かが決定されるので、フィルタ 3 2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 3 2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。

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いてシミュレ一ト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、フィル夕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、フィル夕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、ランニングコスト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、本発明によるフィルタ制御装置は、フィルタの再生を適切な夕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におけるパティキュレート堆積量を推定し、この推定結果に基づいてフィルタを再生するようにしたフィルタ制御装置において、

前記ェンジンの運転状態を検出するための検出手段と、

前記フィルタ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タのパティキュレート堆積量を推定する第 1推定手段と、

前記エンジンの運転状態に基づいて前記フィルタのパティキュレー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ュレート堆積量推定値の差分を演算する差分演算手段とを備え、

前記差分演算手段及び検出手段に応答し前記第 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。

2 . 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ト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。

3 . 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ータを用いたマップ演算を用いてパティキユレ一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。

4 . 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 3項記載のフィルタ制御装置。

5 . 前記エンジンが停止される毎にそのときフィル夕再生制御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 4項記載のフィルタ制御装置。

6 . 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、この学習値に従つて前記第 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。

7 . 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 6項記載のフィルタ制御装置。

8 . 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 6項記載のフィルタ制御装置。

9 . 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 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 1 . 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ュレート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 0項記載のフィルタ制御装置。

1 2 . 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 9項記載のフィルタ制御装置。