特許 5760311 ＤＰＦ再生時期判定方法及びＤＰＦ再生時期判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5760311

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月5日

(54)【発明の名称】ＤＰＦ再生時期判定方法及びＤＰＦ再生時期判定装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/023 20060101AFI20150716BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/02 321K

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2009-286576(P2009-286576)

(22)【出願日】2009年12月17日

(65)【公開番号】特開2011-127510(P2011-127510A)

(43)【公開日】2011年6月30日

【審査請求日】2012年11月5日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068021

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 信雄

(72)【発明者】

【氏名】内山 正

(72)【発明者】

【氏名】塙 哲史

【審査官】 山田 由希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０９７９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−１０４１３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−１８４１２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０４−１５９４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１５０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５７８８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の排気管に挿入されたＤＰＦの差圧を検出してＤＰＦ再生の時期を判定する方法において、
前記車両が排気ブレーキを作動中に、前記ＤＰＦよりも上流で前記排気管に正圧ポンプから空気を流し込むと共に前記ＤＰＦの差圧を検出し、
検出した前記ＤＰＦの差圧に基づいてＤＰＦ再生が必要であるか否かを判断し、
ＤＰＦ再生が必要であると判断したときに該判断を記憶し、
排気ブレーキの作動中は記憶した前記判断に基づくＤＰＦ再生を保留し、
排気ブレーキの作動中であって、ＤＰＦ再生が必要でない間は、前記排気管に前記正圧ポンプから空気を流し込んだままの状態にすることを特徴とするＤＰＦ再生時期判定方法。

【請求項2】

車両の排気管に挿入されたＤＰＦと、
正圧ポンプより導かれ前記ＤＰＦよりも上流で前記排気管に合流される空気管と、
該空気管の合流箇所にて該空気管を遮断／開放する空気取り込み弁と、
前記ＤＰＦの上流下流間の差圧を検出する差圧センサと、
前記車両が排気ブレーキを作動中に、前記ＤＰＦに前記正圧ポンプから空気が流れるよう前記空気取り込み弁を制御し、このとき前記差圧センサが検出する差圧を読み取り、検出した前記ＤＰＦの差圧に基づいてＤＰＦ再生が必要であるか否かを判断し、ＤＰＦ再生が必要であると判断したときに該判断を記憶し、排気ブレーキの作動中は記憶した前記判断に基づくＤＰＦ再生を保留し、ＤＰＦ再生が必要でないと判断したときは前記ＤＰＦに前記正圧ポンプから空気が流れるよう前記空気取り込み弁を制御した状態を保持する制御部と、
を備えたことを特徴とするＤＰＦ再生時期判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、正確にＰＭ堆積量に基づく再生時期を判断することができるＤＰＦ再生時期判定方法及びＤＰＦ再生時期判定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ディーゼルエンジンなどの内燃機関を搭載した車両では、内燃機関から大気までの排出管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦという）を挿入し、排気に含まれるＳＯＦ、ＳＯＯＴなどの粒子状物質（Particurate Matter；以下、ＰＭという）を捕集している。ＤＰＦは、主としてセラミックからなるハニカム細孔状（四角い細孔のものでもよい）のフィルタにＰＭを一時的に捕集する部材である。

【0003】

ＤＰＦに捕集されたＰＭが多く堆積すると、排気が流れにくくなり、内燃機関の排圧が上昇して内燃機関の特性が低下する。よって、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼により除去する必要がある。この動作をＤＰＦ再生という。ＤＰＦ再生時には、排気温度を上昇させるための燃料噴射によって排気温度を上昇させ、ＤＰＦを昇温することで、ＤＰＦに捕集されているＰＭを燃焼させる。

【0004】

このとき、ＤＰＦにＰＭが溜まりすぎていると、ＤＰＦ再生時の熱でＤＰＦが損傷してしまう。よって、ＤＰＦにＰＭが溜まりすぎないうちにＤＰＦ再生する必要がある。しかし、従来は、正確にＰＭ堆積量（ＰＭロード；フィルタの詰まり具合を表す）を計測できないので、安全係数（マージン）を多く取り、ＰＭ堆積量が実際に許容できる量よりも少ない時期にＤＰＦを再生している。また、ＰＭ堆積量に関係なく車両の走行距離が所定値に達するごとにＤＰＦ再生している。このため、ＤＰＦ再生を実行する時間的な間隔が実際に必要な時間より短くなる。

【0005】

しかし、必要以上に短い間隔でＤＰＦ再生を実行すると燃料が余分に消費されることになり、燃費が悪化する。したがって、ＤＰＦのＰＭ堆積量を正確に検出し、ＰＭ堆積量が実際に許容できる量に近づいた最も適切な時期にＤＰＦ再生を行うようにするのが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−１８０１８９号公報

【特許文献2】特開２００５−２１４０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来、ＤＰＦのＰＭ堆積量は、特許文献１、２のように、ＤＰＦの上流下流間の差圧からＰＭ堆積量を検出している。しかし、差圧をもたらす排気の流量・温度は、内燃機関の状態変化に伴ってたえず変化している。例えば、内燃機関の排気の流量は脈動している。このため、ＤＰＦの上流下流間の差圧が正確に検出できない。また、内燃機関が低負荷のとき排気の流量が差圧を精密に検出するには少ないために、差圧が正確に検出できない。そして、温度に応じて排気の体積が異なることも差圧検出の精度を低くしている。以上のように、従来のＤＰＦ差圧センサは、検出する差圧が正確でないため、正確にＰＭ堆積量に基づく再生時期を判断することができない。

【0008】

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、正確にＰＭ堆積量に基づく再生時期を判断することができるＤＰＦ再生時期判定方法及びＤＰＦ再生時期判定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために本発明のＤＰＦ再生時期判定方法は、車両の排気管に挿入されたＤＰＦの差圧を検出してＤＰＦ再生の時期を判定する方法において、前記車両が排気ブレーキを作動中に、前記ＤＰＦよりも上流で前記排気管に正圧ポンプから空気を流し込むと共に前記ＤＰＦの差圧を検出し、検出した前記ＤＰＦの差圧に基づいてＤＰＦ再生が必要であるか否かを判断し、ＤＰＦ再生が必要であると判断したときに該判断を記憶し、排気ブレーキの作動中は記憶した前記判断に基づくＤＰＦ再生を保留し、排気ブレーキの作動中であって、ＤＰＦ再生が必要でない間は、前記排気管に前記正圧ポンプから空気を流し込んだままの状態にするものである。

【0010】

また、本発明のＤＰＦ再生時期判定装置は、車両の排気管に挿入されたＤＰＦと、正圧ポンプより導かれ前記ＤＰＦよりも上流で前記排気管に合流される空気管と、該空気管の合流箇所にて該空気管を遮断／開放する空気取り込み弁と、前記ＤＰＦの上流下流間の差圧を検出する差圧センサと、前記車両が排気ブレーキを作動中に、前記ＤＰＦに前記正圧ポンプから空気が流れるよう前記空気取り込み弁を制御し、このとき前記差圧センサが検出する差圧を読み取り、検出した前記ＤＰＦの差圧に基づいてＤＰＦ再生が必要であるか否かを判断し、ＤＰＦ再生が必要であると判断したときに該判断を記憶し、排気ブレーキの作動中は記憶した前記判断に基づくＤＰＦ再生を保留し、ＤＰＦ再生が必要でないと判断したときは前記ＤＰＦに前記正圧ポンプから空気が流れるよう前記空気取り込み弁を制御した状態を保持する制御部と、を備えたものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

【0012】

（１）正確にＰＭ堆積量に基づく再生時期を判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態を示すＤＰＦ再生時期判定装置の構成図である。

【図2】本発明のＤＰＦ再生時期判定装置の制御部が実行するＤＰＦ再生時期判定のアルゴリズムを示すフローチャートである。

【図3】図１のＤＰＦ再生時期判定装置においてＤＰＦ再生時期判定を行わないときの状態を示す図である。

【図4】図１のＤＰＦ再生時期判定装置においてＤＰＦ再生時期判定を行うときの状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

【0015】

図１に示されるように、本発明に係るＤＰＦ再生時期判定装置１は、車両の排気管２に挿入されたＤＰＦ３と、正圧ポンプ４より導かれＤＰＦ３よりも上流で排気管２に合流される空気管５と、空気管５の合流箇所にて空気管５を遮断／開放する空気取り込み弁６と、ＤＰＦ３の上流下流間の差圧を検出する差圧センサ７と、車両が排気ブレーキを作動中に、ＤＰＦ３に正圧ポンプ４から空気が流れるよう空気取り込み弁６を制御し、このとき差圧センサ７が検出する差圧を読み取る制御部８とを備える。

【0016】

排気管２、ＤＰＦ３は、従来公知のものであり、説明を省略する。

【0017】

正圧ポンプ４は、従来よりブレーキ用に設けられているもので、特に大型車に採用される。正圧ポンプ４は、空気を大気圧より高い所望の圧力にして一時的に蓄えることができる。

【0018】

空気管５は、正圧ポンプ４の出口からＤＰＦ３の上流の排気管２までを繋ぐものである。

【0019】

空気取り込み弁６は、空気管５を遮断している状態と空気管５を開放している状態とを選択的に制御可能な弁であり、制御部８により制御される。

【0020】

差圧センサ７は、従来公知のものであり、説明を省略する。

【0021】

排気ブレーキは、従来公知のものであり、特に大型車に採用される。内燃機関９のイグゾーストマニホールドの出口に排気ブレーキ弁１０が取り付けられる。排気ブレーキの非作動中は、排気ブレーキ弁１０が開放されイグゾーストマニホールドの出口から排気管２に排気が流れるが、排気ブレーキの作動中は、排気ブレーキ弁１０が遮断されイグゾーストマニホールドの出口から排気管２に排気が流れなくなり、内燃機関９のポンピングロスにより車両が制動される。

【0022】

制御部８は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）で実現されるプログラム式のデジタル演算回路である。

【0023】

制御部８は、空気取り込み弁６を制御する機能を有する。具体的には、空気取り込み弁６を空気管５が開放されている状態に制御することで、ＤＰＦ３に正圧ポンプ４から空気が流れるようにすることができる。一方、空気取り込み弁６を空気管５が遮断されている状態に制御することで、ＤＰＦ３に正圧ポンプ４から空気が流れないようにすることができる。

【0024】

制御部８は、差圧センサ７が検出したＤＰＦ３の上流下流間の差圧を読み取る機能を有する。さらに、制御部８は、この差圧に基づいて、あらかじめ知られている差圧とＰＭ堆積量の関係からＤＰＦ３のＰＭ堆積量を検出する機能と、ＤＰＦ３のＰＭ堆積量が閾値に達したときをＤＰＦ再生時期であると判断する機能を有する。あるいは差圧が閾値に達したとき再生時期であると判断するようにしてもよい。

【0025】

以下、本発明に係るＤＰＦ再生時期判定装置１の動作を説明する。

【0026】

本発明では、差圧センサ７によりＤＰＦ３の上流下流間の差圧を検出する。このとき、従来では、流量の大小、温度の違い、流量の脈動の影響で正確な差圧（またはＰＭ堆積量）を検出することができなかった。しかし、本発明では、内燃機関９からの排気がＤＰＦ３に流れ込まない排気ブレーキの作動中に、正圧ポンプ４からの空気をＤＰＦ３に流し込んで差圧を検出する。正圧ポンプ４から流れ込む空気は、流量や温度が内燃機関９の状態に左右されず安定しており、脈動もない。したがって、差圧センサ７では正確にＤＰＦ３のＰＭ堆積量と相関を有する差圧を検出することになる。

【0027】

このように、正確にＰＭ堆積量と相関のある差圧を検出できることにより、従来のように安全係数を多く取ってＰＭ堆積量が実際に許容できる量よりも少ない時期にＤＰＦを再生する必要がなくなり、ＤＰＦ再生用の燃料消費が低減され、燃費が向上する。

【0028】

また、正圧ポンプ４や排気ブレーキ弁１０は従来より車両に装備されている部材であるから、新規に設ける必要がなく、本発明を実施するためのコスト上昇を抑えることができる。

【0029】

以下、ＤＰＦ再生時期判定のための制御の流れを説明する。

【0030】

図２に示されるように、ステップＳ１にて、制御部８は、排気ブレーキ作動中であるかどうかを判定する。ＮｏであればＤＰＦ再生時期判定を行わないものとし、ステップＳ２に進む。

【0031】

ステップＳ２にて、制御部８は、図３に示されるように、空気取り込み弁６を空気管５が遮断される状態に制御する。これにより、内燃機関９からの排気がＤＰＦ３を通る通常の排気の流れとなる。

【0032】

ステップＳ１の判定がＹｅｓであればＤＰＦ再生時期判定を行うものとし、ステップＳ３に進む。ステップＳ３にて、制御部８は、図４に示されるように、空気取り込み弁６を空気管５が開放される状態に制御する。排気ブレーキ作動中であるから、排気ブレーキ弁１０は遮断されている。これにより、ＤＰＦ３には正圧ポンプ４からの空気のみが流れるようになる。正圧ポンプ４の圧力をＶ₀とすると、ＤＰＦ３の上流側の圧力（入口圧力）はＶ₀であり、その入口圧力Ｖ₀とＤＰＦ３の下流側の圧力（出口圧力）Ｖ₁との差が差圧センサ７で検出される。

【0033】

ステップＳ４にて、制御部８は、差圧センサ７が検出したＤＰＦ３の上流下流間の差圧を読み取る。すでに述べたように、この差圧は、内燃機関９からの排気と異なり、流量の大小、温度の違い、流量の脈動がない正圧ポンプ４からの空気を用いて検出した正確な差圧となっている。

【0034】

ステップＳ５にて、制御部８は、差圧が閾値を超えているかどうか判定する。ＮｏであればＤＰＦ再生の時期ではないとし終了する。Ｙｅｓであれば、ステップＳ６に進む。

【0035】

ステップＳ６にて、制御部８は、空気取り込み弁６をＤＰＦ差圧検出を行わないときの状態となるように戻す。続いて、ステップＳ７にて、制御部８は、ＤＰＦ再生の時期であるという判断を記憶する。この判断に基づき、排気ブレーキの作動が終了した後、ＤＰＦ再生を実行することになる。

【符号の説明】

【0036】

１ ＤＰＦ再生時期判定装置
２ 排気管
３ ＤＰＦ
４ 正圧ポンプ
５ 空気管
６ 空気取り込み弁
７ 差圧センサ
８ 制御部
９ 内燃機関
１０ 排気ブレーキ弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】