JPH04272419A - 内燃機関のフィルタ再生制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気中のパティキュレ
ート（排気微粒子）を捕集するフィルタを排気系に装着
する内燃機関に関し、特にフィルタの再生時期の判断を
適正化するフィルタ再生制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼルエンジンに代表される
内燃機関の排気中には排気微粒子、即ちパティキュレー
トが多く含まれているため、そのような内燃機関の排気
系にはパティキュレートを捕集するためのフィルタが装
着されている。そしてこのフィルタは、使用につれパテ
ィキュレート捕集量が増加すると捕集効率も低下するこ
とになるため、例えばフィルタ端部に配置された電気ヒ
ータに通電発熱するなどしてパティキュレートを焼却し
定期的に再生されるようになっている。

【０００３】そしてこのフィルタの再生時期の判断にあ
たっては、例えばフィルタ上下流に２個の圧力センサを
配置してフィルタ前後差圧、即ちフィルタ圧損失値を求
め、パティキュレート捕集量増加に伴って増える上記差
圧の値に基づいて、フィルタの再生時期を判断するよう
にしたパティキュレート捕集量測定装置が既に提案され
ている（特開昭６０−４７９３７号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来装置
において使用される２個の圧力センサは、双方同一機種
のものでも僅かにそのセンサ特性（即ち、出力電圧−圧
力特性）に固体差がある。加えて、その設置場所や経時
変化の違いによって徐々にセンサ特性に違いを生じてく
る傾向があるため、これらセンサ特性の異なる圧力セン
サの出力値によって演算される上記差圧値には信頼性が
なくなり、フィルタ再生時期を正確に判断することがで
きない。このような傾向は、特に排気圧力が比較的小さ
く各圧力センサの出力電圧値が小さい（特性ズレによる
影響度合が大きい）軽負荷運転領域において顕著であり
、フィルタ再生時期を誤判断する可能性が高い。

【０００５】本発明は上述したような圧力センサの特性
ズレによって生じるフィルタ再生時期の誤判断を回避で
きるフィルタ再生制御装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的のため本発明は
、図１に示すように、内燃機関の排気系に設けられパテ
ィキュレートを捕集するフィルタの上・下流の排気圧力
を検出する２個の圧力センサによって、フィルタ前後の
差圧を求め、この差圧の大きさによって上記フィルタの
再生時期を判断する内燃機関において、標準としての一
所定圧力を各圧力センサに同時に検出させる圧力検出操
作手段と、同時に検出された上記所定圧力に対する各圧
力センサ出力の偏差を演算するセンサ出力偏差演算手段
と、演算された偏差に基づいて一方の圧力センサ出力を
補正するセンサ出力補正手段とを有するフィルタ再生制
御装置を提供する。

【０００７】

【作用】標準的な所定圧力に対する２個の圧力センサの
出力偏差を演算し、実際の圧力検出の際の圧力センサの
一方の出力を上記偏差で以て補正することにより、２個
の圧力センサ間の圧力検出特性差をなくする。

【０００８】

【実施例】図面を参照して本発明の実施例を説明する。 図２は本発明の第１実施例として、機関のアイドル運転
時、両圧力センサに大気圧を供給してセンサ出力の偏差
を求めるフィルタ再生制御装置を示すものである。

【０００９】図２に関し、１はパティキュレートを捕集
するフィルタ、２はパティキュレート捕集時、図示しな
いエンジン本体からの排気ガスをフィルタ１に導く排気
管、また３はフィルタ１再生時、排気ガスをフィルタ１
より迂回させるバイパス管である。

【００１０】排気管２及びバイパス管３の夫々の内部に
は、上述したようなパティキュレート捕集時とフィルタ
再生時の排気ガス流れを達成する第１排気制御弁４及び
第２排気制御弁５が設けられており、例えばパティキュ
レート捕集時には図に示したような弁位置を占め、フィ
ルタ再生時には弁周り点線で示したような位置を占める
ように制御回路（ＥＣＵ）６によって作動制御される。

【００１１】排気管２内部に配置される第１排気制御弁
４とフィルタ１との間には、フィルタ再生時、パティキ
ュレート燃焼のための再生用ガス（例えば２次空気）を
フィルタ１の排気上流側（以下、上流側と呼ぶ）に供給
する電動エアポンプ７が設けられており、これはフィル
タ１の前端に配置されるフィルタ再生用電気ヒータ８と
共に、バッテリ９より電力供給される。尚、これらフィ
ルタ再生のための要素に関し、１０，１１は制御回路６
によってオンオフされる半導体リレーであり、１２はエ
アポンプ用フィルタ、１３は排気ガスのエアポンプ７へ
の逆流を防ぐストップ弁である。

【００１２】フィルタ１におけるパティキュレート捕集
状態を検出するため、フィルタ１の上・下流の排気管１
には夫々、圧力導入管１４及び１５が接続され、この排
気管領域での排気圧力を検出する圧力センサ１６（フィ
ルタ上流側）及び圧力センサ１７（フィルタ下流側）が
設けられる。

【００１３】更に本実施例によれば、前出の圧力導入管
１４，１５の途中には、制御回路６によって駆動される
ロータリ式の圧力検出ライン切り替えバルブ１８及び１
９が夫々介装される。この圧力検出ライン切り替えバル
ブ１８，１９は、各圧力センサ１６，１７へ導入される
圧力を、排気管１からの排気圧力か、或は矢印で示す大
気圧のいずれかに決定するものであって、その作動位置
を掌る制御回路６の作動は後述する。尚、２０及び２１
は圧力センサ用フィルタである。

【００１４】制御回路６の入力側には圧力センサ１６及
び１７からのアナログ信号の他、同様にフィルタの上・
下流に設けられる排気温センサ２２及び２３からのアナ
ログ信号、エアフローメータ（図示せず）によって検出
された吸入空気量Ｇａ　を示す信号、エンジン回転数Ｎ
ｅ　を示す信号など、現在の機関の運転状態を示す各種
信号が入力される。そして制御回路６はこれら各種セン
サから得られた運転情報に基づいてエンジン制御をした
り、フィルタ１に関すればフィルタ再生時、電動エアポ
ンプ７や電気ヒータ８を駆動する信号を出力したり、本
発明の特徴たる圧力検出ライン切り替えバルブ１８，１
９を作動する信号を出力する。

【００１５】以下、図３及び図４を参照して、本発明に
よるフィルタ再生制御装置の作動を具体的に説明する。

【００１６】図３及び図４は、例えば車両運転毎であっ
て所定時間アイドル運転が継続した時などに、各圧力セ
ンサ１６，１７に対して同時に標準的一所定圧力（本実
施例の場合、大気圧）を検出させ、以てそれらのセンサ
出力の偏差を求め、この偏差に基づいて圧力センサの出
力値を補正するフローチャートであって、例えば５０ｍ
ｓｅｃなどの所定時間毎に処理される時間割り込みルー
チンとする。尚、このフローチャートで標準圧力（大気
圧）検出時期をアイドル運転時に限定したのは、排気圧
力が小さい運転状態で圧力検出ライン切り替えるように
して、この時圧力導入管１４，１５に導入される排気ガ
ス量を少なくし、出来るだけ圧力検出ラインをクリーン
な状態に保とうとするためであるが、基本的にはいかな
る運転状態の時においてもセンサ出力偏差を演算するこ
とが可能である。

【００１７】図３に関し、まずステップ３１でセンサ出
力校正完了フラグＦ２（後述する）が１にセットされて
いるか否かを判定する。このフラグは例えばイグニショ
ンスイッチ（ＩＧ）ＯＮの際（エンジンスタート）の際
、０に初期化されているものとする。従って本ステップ
でＮｏの場合、ルーチンはステップ３２に進み、今度は
大気圧導入フラグＦ１（後述する）が１にセットされて
いるか否かを判定する。尚、このフラグＦ１　もフラグ
Ｆ２　同様エンジンスタート時点で０に初期化されてい
る。

【００１８】ステップ３２でＮｏの場合、ルーチンはス
テップ３３に進む。ステップ３３では、現在、機関がア
イドル運転状態にあるか否かを、例えばエンジン回転数
Ｎｅ　とアクセル開度Ａｃｃｐ（或は吸入空気流量Ｇａ
　でも良い）から判断する。そして本ステップでＹｅｓ
　と判定された場合、ステップ３４に進み、このアイド
ル運転状態が所定時間（例えば２分）継続しているか否
かを判定する。これは、圧力センサ１６，１７の出力特
性がそれほど急変するものでないため、出力偏差演算処
理の実行条件を所定時間アイドル運転が継続した運転状
態時に限定して、偏差演算をそれほど頻繁に行なわない
ようにしたものである（１日に１回程度でも良い）。

【００１９】ステップ３４でＹｅｓ　と判定されたなら
ば、次にルーチンはステップ３５に進み、制御回路６か
らの駆動信号を出力して、圧力検出ライン切り替えバル
ブ１８，１９を回転させ、圧力センサ１６，１７に大気
圧を導くようにする。実際には、このバルブ切り替えに
はある程度の時間を要するため、続くステップ３６では
バルブ切り替え信号出力から所定時間（例えば１０秒）
経過して圧力センサ検出部（図示せず）に大気圧が導入
されたか否かを判定する。切り替えバルブ１８，１９の
位置が変わり、双方の圧力センサ１６，１７に大気圧導
入されていると判断されたならば（Ｙｅｓ）　、ステッ
プ３７に進み、双方の圧力センサ１６，１７の出力Ｖ１
　，Ｖ２　を読み込む。

【００２０】ここで図５（ａ），（ｂ）は、１モデルと
して各圧力センサ１６，１７の出力特性例を示しており
、（ａ）はフィルタ上流側の圧力センサ１６の圧力−セ
ンサ出力特性図、（ｂ）はフィルタ下流側の圧力センサ
１７の圧力−センサ出力特性図である。またこれらの図
は、双方のセンサが大気圧Ｐ０　を測定した際の双方の
センサ出力を示しており、第１圧力センサ１６のセンサ
出力Ｖ１　は第２圧力センサ１７のセンサ出力Ｖ２　よ
りも大きな値を示し、所謂、標準的な所定圧力に対して
出力にズレが生じていることを示している。

【００２１】ステップ３７に続くステップ３８では、こ
のようにして得られた各センサ出力の偏差α＝Ｖ１　−
Ｖ２（図５参照）を演算し、制御回路６のメモリ内に記
憶されていたこれまでの偏差αを更新・記憶する処理が
行われる。そして、次のステップ３９において、初めて
実際に各圧力センサ１６，１７に大気圧が導入されたこ
とを意味するフラグＦ１　を１にセットする。尚、以上
のようなステップを経てフラグＦ１　がセットされた後
のルーチンでは、前述したステップ３２でＹｅｓ　と判
定され、上述したステップ３３〜３９を通らない。

【００２２】ところで、ステップ３２でＹｅｓ　と判定
された時、即ち大気圧測定による両圧力センサ１６，１
７のセンサ出力校正が終了したならば、ルーチンはステ
ップ４０へと進み、再度圧力検出ライン切り替えバルブ
１８，１９を図２に示すような位置に戻すような信号を
出力する。そして、続くステップ４１では先のステップ
３６と同様に弁作動に要する時間が経過したか否かを見
て、Ｙｅｓ　、即ちフィルタ上下流の排気圧力が双方の
圧力センサ１６，１７に導かれたと判定されたならばス
テップ４２に進み、センサ出力校正終了フラグＦ２　を
１にセットしてステップ４３へと進むことになる。尚、
当然ながらステップ４１でＮｏの場合には、このフラグ
はセットされずステップ４２はスキップされる。

【００２３】また一旦、センサ出力校正終了フラグＦ２
　が１にセットされた後のルーチンにおいては、エンジ
ンが停止されるまでセンサ出力校正する必要なしとの判
断により、ステップ３１でＹｅｓ　と判定され、上述し
たステップ３２〜４２の各処理がスキップされる。尚、
説明上前後するが上述したステップ３３，３４及び３６
のいずれかでＮｏと判定される場合には、未だセンサ出
力校正処理実行に至らない時点であるため、ステップ３
５やステップ３７〜３９をスキップしてステップ４３に
進む処理がなされる。

【００２４】図４に連続して示すステップ４３では、ま
ず現在の機関運転状態がフィルタ再生時期判断条件下に
あるか否か、即ち一般的に、機関の過渡時においてはフ
ィルタ再生時期の判断をしないため、例えば過渡時でな
いか否かが判定される。そして過渡時でなく、フィルタ
再生時期判断条件が成立している場合（Ｙｅｓ）　、ル
ーチンはステップ４４に進み各圧力センサ１６，１７か
らの出力Ｖｆ　，Ｖｕ　を読み込む。

【００２５】続くステップ４５では以上のようにして読
み込まれた出力Ｖｕ　，Ｖｆ　からフィルタ下流側排気
圧Ｐｕ　とフィルタ上流側排気圧力Ｐｆ　を、 Ｐｕ　＝ｋ・Ｖｕ　 Ｐｆ　＝ｋ・（Ｖｆ　−α）＝ｋ・〔Ｖｆ　−（Ｖ１　
−Ｖ２）〕但し、ｋ：定数 α：センサ間出力偏差 の演算式を用いて算出する。

【００２６】即ち、図５を用いて説明したように、大気
圧Ｐｏ　を検出することによって得られた圧力センサ１
６，１７間の出力偏差αを使用し、例えば設置環境上、
比較的出力の経時変化が少ないと予想されるフィルタ下
流側の圧力センサ１７の出力を基準として、フィルタ上
流側の圧力センサ１６の出力Ｖｆ　からこの偏差αを差
し引くことにより、センサ間出力特性差を排除した圧力
センサ１６出力分を求めることができる。この結果、演
算されるフィルタ上流側排気圧力Ｐｆ　の信頼性は向上
することになり、またフィルタ前後差圧ΔＰ＝（Ｐｆ　
−Ｐｕ）の検出精度を高めることができる。

【００２７】そして続くステップ４６では以上のように
して得られた各排気圧Ｐｆ　，Ｐｕ　からフィルタ前後
差圧ΔＰを算出し、その時の運転状態に応じて予め定め
られているフィルタ再生基準値βと比較して、差圧ΔＰ
、即ち圧力損失がフィルタ再生基準値よりも大きい場合
（Ｙｅｓ）、現在再生時期と判断する。この場合、ルー
チンはステップ４７に進み、図示しないフィルタ再生処
理プログラム実行の基準となるフィルタ再生フラグＦｓ
　を１にセットする処理を実行して本ルーチンを終了す
る。

【００２８】尚、先のステップ４３、或はステップ４６
でＮｏと判定された時には、フィルタ再生時期判断条件
不成立の時や、未だ再生を必要とする程フィルタ１には
パティキュレートが捕集されていないことにもなるため
、ルーチンはステップ４８に進み、フィルタ再生フラグ
Ｆｓ　を０にリセットしてフィルタ再生処理を行わない
ようにして本ルーチンを終了することになる。

【００２９】次に本発明の第２実施例を図６を参照しな
がら説明する。図６に示す本装置の構成は図２に示す第
１実施例の装置から切り替えバルブ１８，１９を排除し
たものであって、その他の構成は何等変わらないもので
ある。従って、同一構成要素に関しては同一番号を付し
てある。

【００３０】本実施例では、図示したフィルタ再生制御
装置は、イグニションスイッチがＯＮとなった時の圧力
センサ１６，１７からの出力を読み取り、これを先の実
施例のＶ１　，Ｖ２　として用いるものである。即ち、
これはエンジン停止中に排気通路内がフィルタ上下流に
関係なく大気圧になっていることを利用するものであっ
て、エンジン始動時、具体的にはスタータが駆動される
以前の各圧力センサ１６，１７の出力を検出することに
より、大気圧Ｐ０　に対する夫々の出力Ｖ１　，Ｖ２か
ら出力偏差αを求めるものである。

【００３１】図７に示すフローチャートは、上述した本
装置作動に関連し、イグニションスイッチがＯＮとなる
毎に１回実行される偏差演算のためのルーチンであって
、ステップ７１で各圧力センサ１６，１７からのセンサ
出力Ｖ１　，Ｖ２　を読み込み、続くステップ７２で偏
差α＝Ｖ１　−Ｖ２　を演算して、これをそれまで記憶
されていた偏差に代わって制御回路６内メモリに更新、
記憶し終了するものである。尚、このようにして決定さ
れた偏差αを用いたフィルタ再生時期判断に関しては、
前述した図４のルーチンで、かつステップ４３の処理か
ら始まるルーチンによって実行することが可能である。 この第２実施例によれば、大気圧導入のための切り替え
バルブを設けなくとも、第１実施例と同様な作用効果を
奏することができ、コスト的にもより有効なフィルタ再
生制御装置を提供することができる。

【００３２】以上、圧力センサ間の出力偏差を求めるた
め、大気圧を導入する２つの実施例に例をとり説明して
きたが、当然ながら本発明はこれらの実施例に限定され
るものではなく、例えば偏差演算のための標準的所定圧
力として、大気圧以外（ポンプから供給される正圧など
）を用いても良い。尚、本発明のように同一圧力を検出
することによって双方の圧力センサの出力特性の違いを
求める装置においては、上述したフィルタ再生時期判断
の適正化という効果に加えて、仮に２個のセンサ間に大
きな出力差がでた場合、いずれか一方の圧力センサが故
障、或は圧力検出ライン（切り替えバルブ等）が故障し
ていると判断することができ、所謂故障診断作用という
効果もある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィルタ再生時期判断の際のフィルタ前後の圧力検出にあ
たっては、圧力センサ間の出力偏差が補正された形で各
排気圧力が得られるため、演算されるフィルタ前後差圧
の信頼性が高まり、圧力センサ固体差に起因するフィル
タ再生時期の誤判断を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の第１実施例としてのフィルタ再生制御
装置の概略的構成図である。

【図３】図２に示す制御回路の作動を説明するフローチ
ャートの一部（上半分）であって、圧力センサ間の出力
偏差を求める処理を示す図である。

【図４】図３に続くフローチャート下半分であって、得
られた出力偏差よりフィルタ再生時期を判断する処理を
示す図である。

【図５】各圧力センサの出力特性を示すモデル図であっ
て、（ａ）はフィルタ上流側の圧力センサ、（ｂ）はフ
ィルタ下流側の圧力センサを示す図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す概略的装置構成図で
ある。

【図７】図６の装置でセンサの出力偏差を求めるフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…フィルタ ６…制御回路 １６，１７…圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の排気系に設けられパティキ
   ュレートを捕集するフィルタの上・下流の排気圧力を検
   出する２個の圧力センサによって、フィルタ前後の差圧
   を求め、この差圧の大きさによって上記フィルタの再生
   時期を判断する内燃機関のフィルタ再生制御装置におい
   て、標準としての一所定圧力を各圧力センサに同時に検
   出させる圧力検出操作手段と、同時に検出された上記所
   定圧力に対する各圧力センサ出力の偏差を演算するセン
   サ出力偏差演算手段と、演算された偏差に基づいて一方
   の圧力センサ出力を補正するセンサ出力補正手段とを有
   することを特徴とするフィルタ再生制御装置。