特許 6197377 排気浄化装置

(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】6197377

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/023 20060101AFI20170911BHJP

   F01N 3/025 20060101ALI20170911BHJP

   F01N 3/031 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/023 A

   F01N3/023 K

   F01N3/025 101

   F01N3/031

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-116999(P2013-116999)

(22)【出願日】2013年6月3日

(65)【公開番号】特開2014-234773(P2014-234773A)

(43)【公開日】2014年12月15日

【審査請求日】2016年5月11日

(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】阿曽 充宏

(72)【発明者】

【氏名】内山 正

【審査官】 田村 耕作

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０９７４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７６６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２１５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０６８３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０１６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１１７８５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０７２６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１５１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０２１−３／０３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気通路に設けられて、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタの入口温度を検出する入口温度センサと、
前記フィルタの出口温度を検出する出口温度センサと、
前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能なフィルタ再生手段と、
前記フィルタの静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段で検出される静電容量に基づいて、前記フィルタに捕集された粒子状物質及びアッシュ成分の合計堆積量を推定する合計堆積量推定手段と、
前記フィルタ再生手段による強制再生が終了した時に、前記合計堆積量推定手段で推定され、前記入口温度センサにより検出された前記入口温度と前記出口温度センサにより検出された前記出口温度との平均温度に基づいて補正された合計堆積量をアッシュ堆積量として演算するアッシュ堆積量演算手段と、を備える
ことを特徴とする排気浄化装置。

【請求項2】

前記合計堆積量推定手段で推定される合計堆積量から、前記アッシュ堆積量演算手段で演算されたアッシュ堆積量を減算することで、前記フィルタに捕集される粒子状物質の堆積量を演算するＰＭ堆積量演算手段をさらに備え、
前記フィルタ再生手段は、前記ＰＭ堆積量演算手段で演算される粒子状物質の堆積量が、前記フィルタに捕集可能な上限閾値に達すると、強制再生を実行する
請求項１に記載の排気浄化装置。

【請求項3】

前記アッシュ堆積量演算手段で演算されるアッシュ堆積量が、前記内燃機関の許容排圧に影響を与える上限閾値に達すると、前記フィルタに堆積したアッシュを清掃するメンテナンスを必要と判定する清掃要求判定手段をさらに備える
請求項１又は２に記載の排気浄化装置。

【請求項4】

静電容量検出手段は、前記フィルタ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されて、コンデンサを形成する少なくとも一対の電極を含む
請求項１から３の何れか一項に記載の排気浄化装置。

【請求項5】

内燃機関の排気通路に設けられて、排気中の粒子状物質を捕集する第１のフィルタと、
前記第１のフィルタよりも排気上流側及び下流側の前記排気通路を接続して、前記第１のフィルタを迂回するバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられて、当該バイパス通路を流れる排気中の粒子状物質を捕集する第２のフィルタと、
前記バイパス通路における前記第２のフィルタより上流側の位置に設けられ、前記バイパス通路を流れる排気の流量を調整するオリフィスと、
前記第２のフィルタ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されて、コンデンサを形成する少なくとも一対の電極を含み、前記第２のフィルタの静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記第２のフィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能なフィルタ再生手段と、
前記静電容量検出手段で検出される静電容量に基づいて、前記第２のフィルタに捕集された粒子状物質及びアッシュ成分の合計堆積量を推定する合計堆積量推定手段と、
前記フィルタ再生手段による強制再生が終了した時に、前記合計堆積量推定手段で推定された合計堆積量をアッシュ堆積量として演算するアッシュ堆積量演算手段と、を備える
ことを特徴とする排気浄化装置。

【請求項6】

前記第２のフィルタの強制再生を実行する際は、前記一対の電極をヒータとして機能させる
請求項５に記載の排気浄化装置。

【請求項7】

内燃機関の排気通路に設けられて、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能なフィルタ再生手段と、
前記フィルタの静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段で検出される静電容量に基づいて、前記フィルタに捕集された粒子状物質及びアッシュ成分の合計堆積量を推定する合計堆積量推定手段と、
前記フィルタ再生手段による強制再生が終了した時に、前記合計堆積量推定手段で推定された合計堆積量をアッシュ堆積量として演算するアッシュ堆積量演算手段と、
前回の強制再生の終了時におけるアッシュ堆積量に対する今回の強制再生の終了時におけるアッシュ堆積量の増加率を演算し、前記増加率が異常を示す閾値を超えた場合、故障が発生したと判定する故障判定手段と、を備える
ことを特徴とする排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter、ＰＭ）を捕集するフィルタとして、例えば、ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦという）が知られている。

【0003】

ＤＰＦは、ＰＭ捕集量に限度があるため、堆積したＰＭを定期的に燃焼除去するいわゆる強制再生を行う必要がある。強制再生は、排気管内噴射やポスト噴射によって、排気上流側の酸化触媒に未燃燃料（ＨＣ）を供給し、酸化により発生する熱で排気ガスの温度をＰＭ燃焼温度まで昇温することで行われる。

【0004】

ＤＰＦに堆積するＰＭには、主としてエンジンから排出されるスート（煤）成分等が含まれている。また、ＤＰＦには、エンジンオイルの成分等も堆積する。このうち、スート成分は強制再生により燃焼除去されるが、エンジンオイルは燃え残りアッシュ（灰）となる。アッシュ成分は不燃性のため、強制再生を行っても除去できない。アッシュ成分の堆積が進むと、ＤＰＦの目詰まりにより圧力損失が増加するため、堆積したアッシュを定期的に清掃するメンテナンスが必要となる。

【0005】

このようなアッシュ堆積量をＤＰＦの強制再生が終了した直後に検出されるＤＰＦ前後差圧から推定することで、ＤＰＦのメンテナンス時期を予測する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−２７０５０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、強制再生によって堆積したＰＭの燃焼が進むと、特に強制再生の終盤はＤＰＦ前後差圧の低下によって、ＰＭ堆積量とＤＰＦ前後差圧との相関は落ちてしまう。そのため、ＤＰＦ前後差圧に基づいた推定手法では、強制再生の終了（完全再生）を正確に把握できず、ＤＰＦ前後差圧に含まれるアッシュ成分の影響を切り分けられない課題がある。

【0008】

また、図５に示すように、強制再生を実行する度にアッシュ堆積量は増加し、これに伴いＤＰＦ前後差圧も増加するため、再生開始閾値に対するＰＭ堆積量の比重は少なくなる。その結果、再生インターバルＡ〜Ｄが不要に短くなり、強制再生の回数増加により、燃費の悪化を招くと共に、ＤＰＦの劣化を加速させる可能性がある。

【0009】

本発明の目的は、ＤＰＦに捕集されるアッシュの堆積量を効果的に検出することができる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】

【0010】

上述の目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は内燃機関の排気通路に設けられて、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する強制再生を実行可能なフィルタ再生手段と、前記フィルタの静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記静電容量検出手段で検出される静電容量に基づいて、前記フィルタに捕集された粒子状物質及びアッシュ成分の合計堆積量を推定する合計堆積量推定手段と、前記フィルタ再生手段による強制再生が終了した時に、前記合計堆積量推定手段で推定された合計堆積量をアッシュ堆積量として演算するアッシュ堆積量演算手段と、を備えることを特徴とする。

【0011】

また、前記合計堆積量推定手段で推定される合計堆積量から、前記アッシュ堆積量演算手段で演算されたアッシュ堆積量を減算することで、前記フィルタに捕集される粒子状物質の堆積量を演算するＰＭ堆積量演算手段をさらに備えてもよい。

【0012】

また、前記フィルタ再生手段は、前記ＰＭ堆積量演算手段で演算される粒子状物質の堆積量が、前記フィルタに捕集可能な上限閾値に達すると、強制再生を実行するものであってもよい。

【0013】

また、前記アッシュ堆積量演算手段で演算されるアッシュ堆積量が、前記内燃機関の許容排圧に影響を与える上限閾値に達すると、前記フィルタに堆積したアッシュを清掃するメンテナンスを必要と判定する清掃要求判定手段をさらに備えてもよい。

【0014】

また、静電容量検出手段は、前記フィルタ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されて、コンデンサを形成する少なくとも一対の電極を含むものであってもよい。

【0015】

また、前記フィルタよりも排気上流側及び下流側の前記排気通路を接続して、前記フィルタを迂回するバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられて、当該バイパス通路を流れる排気中の粒子状物質を捕集する第２のフィルタと、をさらに備え、前記一対の電極は、前記第２のフィルタ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されるものであってもよい。

【0016】

また、前記第２のフィルタの強制再生を実行する際は、前記一対の電極をヒータとして機能させてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明の排気浄化装置によれば、ＤＰＦに捕集されるアッシュの堆積量を効果的に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を示す模式的な全体構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置による制御内容を示すフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置による再生インターバルを示すタイムチャートである。

【図4】他の実施形態に係る排気浄化装置を示す模式的な全体構成図である。

【図5】従来の排気浄化装置による再生インターバルを示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

【0020】

図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジン）１０には、吸気マニホールド１０ａ及び排気マニホールド１０ｂが設けられている。吸気マニホールド１０ａには新気を導入する吸気通路１１が接続され、排気マニホールド１０ｂには排気ガスを大気に放出する排気通路１２が接続されている。さらに、排気通路１２には、排気上流側から順に排気管内噴射装置１３、排気後処理装置１４、ＤＰＦ入口温度センサ３１、ＤＰＦ出口温度センサ３２が設けられている。

【0021】

排気管内噴射装置１３は、ＥＣＵ２０から出力される指示信号に応じて、排気通路１２内に未燃燃料（ＨＣ）を噴射する。なお、エンジン１０の多段噴射によるポスト噴射を用いる場合は、この排気管内噴射装置１３を省略してもよい。

【0022】

排気後処理装置１４は、ケース１４ａ内に排気上流側から順に酸化触媒１５、ＤＰＦ１６を配置して構成されている。

【0023】

酸化触媒１５は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒１５は、排気管内噴射装置１３又はポスト噴射によって未燃燃料（ＨＣ）が供給されると、これを酸化して排気ガスの温度を上昇させる。

【0024】

ＤＰＦ１６は、例えば、多孔質セラミックの隔壁で区画された多数のセルを排気ガスの流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。ＤＰＦ１６は、排気ガス中のスート成分を主とするＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆる強制再生が実行される。強制再生は、排気管内噴射装置１３又はポスト噴射により酸化触媒１５に未燃燃料（ＨＣ）を供給し、ＤＰＦ１６をＰＭ燃焼温度（例えば、約６００℃）まで昇温することで行われる。

【0025】

また、本実施形態のＤＰＦ１６には、少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置されてコンデンサを形成する一対の電極１７ａ，１７ｂが設けられている。これら一対の電極１７ａ，１７ｂは、それぞれ電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）２０と電気的に接続されている。

【0026】

ＤＰＦ入口温度センサ３１は、ＤＰＦ１６に流入する排気ガスの温度（以下、入口温度Ｔ_IN）を検出する。ＤＰＦ出口温度センサ３２は、ＤＰＦ１６から流出する排気ガスの温度（以下、出口温度Ｔ_OUT）を検出する。これら、入口温度Ｔ_IN及び、出口温度Ｔ_OUTは、電気的に接続されたＥＣＵ２０に出力される。

【0027】

ＥＣＵ２０は、エンジン１０や排気管内噴射装置１３の燃料噴射等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、ＥＣＵ２０は、静電容量演算部２１と、合計堆積量推定部２２と、アッシュ堆積量演算部２３と、ＰＭ堆積量演算部２４と、強制再生制御部２５と、アッシュ清掃要求判定部２６と、故障判定部２７とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ２０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

【0028】

なお、本実施形態において、静電容量演算部２１と一対の電極１７ａ，１７ｂとは、本発明の静電容量演算手段を構成、強制再生制御部２５と排気管内噴射装置１３（又は、エンジン１０の図示しない燃料噴射装置）とは、本発明のフィルタ再生手段を構成する。

【0029】

静電容量演算部２１は、電極１７ａ，１７ｂ間の媒体の誘電率ε、電極１７ａ，１７ｂ間の距離ｄとする以下の数式１に基づいて、一対の電極１７ａ，１７ｂ間の静電容量Ｃを演算する。

【0030】

【数1】

【0031】

合計堆積量推定部２２は、静電容量演算部２１で演算される静電容量Ｃに基づいて、ＰＭ堆積量ＰＭ_DEP及びアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPの合計堆積量ＳＵＭ_DEP（ＳＵＭ_DEP＝ＰＭ_DEP＋ＡＳＨ_DEP）を推定する。電極１７ａ，１７ｂ間に誘電率εを有するＰＭやアッシュが堆積すると、これら電極１７ａ，１７ｂ間の距離ｄが実質的に短くなるため、静電容量Ｃは増加する。また、電極１７ａ，１７ｂ間にＰＭやアッシュの堆積が進むと、誘電率εの増加に伴い静電容量Ｃも増加する。すなわち、静電容量Ｃと合計堆積量ＳＵＭ_DEPとの間には比例関係がある。

【0032】

ＥＣＵ２０のメモリには、予め実験等により作成した静電容量と合計堆積量との関係を示すマップ（不図示）が記憶されている。合計堆積量推定部２２は、このマップから、静電容量演算部２１で演算される静電容量Ｃに対応する値を読み取ることで、ＤＰＦ１６に捕集されたＰＭやアッシュの合計堆積量ＳＵＭ_DEPを推定する。なお、静電容量Ｃは温度に応じて変化するため、推定される合計堆積量ＳＵＭ_DEPを、入口温度Ｔ_INと出口温度Ｔ_OUTとの平均温度（ＤＰＦ内部温度）に基づいて補正してもよい。

【0033】

アッシュ堆積量演算部２３は、合計堆積量推定部２２で推定される合計堆積量ＳＵＭ_DEPからアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPを切り分けて演算する。ＤＰＦ１６の強制再生によって堆積したＰＭが完全に燃焼除去（以下、完全再生という）されると、ＤＰＦ１６内には不燃性のアッシュ成分が残る。このような状態になると、アッシュ成分の堆積量は変化しなくなるため、静電容量推定部２１で演算される静電容量Ｃの変化率ΔＣ／ΔＴは小さくなる。すなわち、完全再生時に合計堆積量推定部２２で推定される合計堆積量ＳＵＭ_DEPは、残存するアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPとすることができる。アッシュ堆積量演算部２３は、静電容量Ｃの変化率ΔＣ／ΔＴが完全再生を示す所定の下限閾値に達すると、この完全再生時に合計堆積量推定部２２で推定された合計堆積量ＳＵＭ_DEPをアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPとして演算する（ＳＵＭ_DEP＝ＡＳＨ_DEP）。

【0034】

ＰＭ堆積量演算部２４は、強制再生の終了後、合計堆積量推定部２２で推定される合計堆積量ＳＵＭ_DEPからＰＭ堆積量ＰＭ_DEPを演算する。完全再生によりＤＰＦ１６からＰＭが燃焼除去されてアッシュ成分のみが残ると、再びＰＭの堆積が始まる。すなわち、完全再生時に演算されたアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPをオフセット量（初期値）とすれば、その後に増加する合計堆積量ＳＵＭ_DEPからＰＭ堆積量ＰＭ_DEPを推定することが可能である。

【0035】

ＰＭ堆積量演算部２４は、完全再生時にアッシュ堆積量演算部２３で演算されたアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPをオフセット量として記憶すると共に、その後、合計堆積量推定部２２で推定される合計堆積量ＳＵＭ_DEPからオフセット量としてのアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPを減算することで、ＰＭ堆積量ＰＭ_DEPを連続的に演算する（ＰＭ_DEP＝ＳＵＭ_DEP−ＡＳＨ_DEP）。

【0036】

強制再生制御部２５は、ＰＭ堆積量演算部２４で演算されるＰＭ堆積量ＰＭ_DEPに基づいて、ＤＰＦ１６の強制再生を制御する。ＥＣＵ２０のメモリには、予め規定したＤＰＦ１６に捕集可能なＰＭ上限堆積量ＰＭ_MAXが記憶されている。強制再生制御部２５は、ＰＭ堆積量演算部２４で演算されるＰＭ堆積量ＰＭ_DEPがこのＰＭ上限堆積量ＰＭ_MAXに達すると（ＰＭ_DEP≧ＰＭ_MAX）、排気管内噴射装置１３に燃料を噴射（又は、ポスト噴射）させる強制再生を実行する。

【0037】

アッシュ清掃要求判定部２６は、アッシュ堆積量演算部２３で演算されるアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPに基づいて、アッシュの清掃を定期的に行うＤＰＦ１６のメンテナンスが必要か否かを判定する。ＥＣＵ２０のメモリには、予め規定した清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXが記憶されている。この清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXは、例えば、アッシュの堆積によるＤＰＦ１６前後の圧力損失が、エンジン１０の許容排圧に影響を与えない範囲を基準に設定されている。

【0038】

アッシュ清掃要求判定部２６は、アッシュ堆積量演算部２３で演算されるアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPがこの清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXに達すると（ＡＳＨ_DEP≧ＡＳＨ_MAX）、メンテナンスが必要と判定する。なお、判定結果は、ＥＣＵ２０のメモリに記憶され、サービスツール等の外部接続機器が接続された際に、この外部接続機器に出力される。なお、警告灯などで、ドライバーにサービスの必要を知らせるように構成してもよい。

【0039】

故障判定部２７は、アッシュ堆積量演算部２３で演算されるアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP及び強制再生の実行回数に基づいて、エンジン１０等の故障有無を判定する。一般的に、アッシュの堆積量とエンジンオイルの消費量等との間には相関があることが知られている。故障判定部２７は、強制再生の実行回数と、強制再生の度に演算されるアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPとに基づいて、アッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPの増加率（傾き）を演算すると共に、この増加率が異常を示す閾値を超えた場合に、エンジン１０等に故障が発生したと判定する。

【0040】

次に、図２に基づいて、本実施形態の排気浄化装置による制御フローを説明する。なお、本制御は、ＤＰＦ１６にアッシュが堆積していない状態（例えば、新品時又はメンテナンス完了後）から開始される。

【0041】

Ｓ１００では、オフセット量としてのアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPがゼロに設定されると共に、推定される合計堆積量ＳＵＭ_DEPがＰＭ堆積量ＰＭ_DEPとして演算される（ＡＳＨ_DEP＝０、ＳＵＭ_DEP＝ＰＭ_DEP）。

【0042】

Ｓ１１０では、ＰＭ堆積量ＰＭ_DEPがＰＭ上限閾値ＰＭ_MAXに達したか否かが判定される。ＰＭ堆積量ＰＭ_DEPがＰＭ上限閾値ＰＭ_MAXに達している場合（ＰＭ_DEP≧ＰＭ_MAX）、本制御はＳ１２０に進み一回目の強制再生が開始される。

【0043】

Ｓ１３０では、静電容量Ｃの変化率ΔＣ／ΔＴに基づいて、完全再生が判定される。変化率ΔＣ／ΔＴが完全再生を示す下限閾値に達した場合（ΔＣ／ΔＴ≦下限閾値）、本制御はＳ１４０に進む。Ｓ１４０では、完全再生時の合計堆積量ＳＵＭ_DEPがアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPとして演算される（ＳＵＭ_DEP＝ＡＳＨ_DEP）。

【0044】

Ｓ１５０では、アッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPが清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXに達したか否かが判定される。アッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPが清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXに達している場合（ＡＳＨ_DEP≧ＡＳＨ_MAX）、本制御は、Ｓ３００でアッシュの清掃要求（ＤＰＦ１６のメンテナンスが必要）をＥＣＵ２０のメモリに保存して、その後リターンされる。

【0045】

Ｓ２００では、直前に演算されたアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP(n-1)をオフセット量として、ＰＭ堆積量ＰＭ_DEP(n)の演算が開始される。このＰＭ堆積量ＰＭ_DEP(n)は、合計堆積量ＳＵＭ_DEP(n)からアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP(n-1)を減算することで演算される（ＰＭ_DEP(n)＝ＳＵＭ_DEP(n)−ＡＳＨ_DEP(n-1)）。

【0046】

Ｓ２１０では、ＰＭ堆積量ＰＭ_DEP(n)がＰＭ上限閾値ＰＭ_MAXに達したか否かが判定される。ＰＭ堆積量ＰＭ_DEP(n)がＰＭ上限閾値ＰＭ_MAXに達している場合（ＰＭ_DEP(n)≧ＰＭ_MAX）、本制御はＳ２２０に進み二回目以降の強制再生が開始される。

【0047】

Ｓ２３０では、静電容量Ｃの変化率ΔＣ／ΔＴに基づいて、完全再生が判定される。変化率ΔＣ／ΔＴが完全再生を示す下限閾値に達した場合（ΔＣ／ΔＴ≦下限閾値）、本制御はＳ２４０に進む。Ｓ２４０では、完全再生時の合計堆積量ＳＵＭ_DEP(n)がアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP(n)として演算される（ＳＵＭ_DEP(n)＝ＡＳＨ_DEP(n)）。

【0048】

Ｓ２５０では、アッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP(n)が清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXに達したか否かが判定される。アッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP(n)が清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXに達している場合（ＡＳＨ_DEP(n)≧ＡＳＨ_MAX）、本制御はＳ３００に進み、アッシュの清掃要求を保存してリターンされる。一方、アッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP(n)が清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXに達していない場合（ＡＳＨ_DEP(n)＜ＡＳＨ_MAX）、本制御はＳ２００に戻される。すなわち、アッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPが清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXに達するまで、Ｓ２００〜２５０の各ステップが繰り返し実行される。

【0049】

なお、図２に示すフローでは説明を省略したが、Ｓ２４０〜Ｓ２５０の何れかのステップ間で、前回のアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP(n-1)に対する今回のアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEP(n)の増加率を演算し、この増加率が異常を示す閾値を超えた場合は、エンジン１０等の故障を判定するように構成してもよい。

【0050】

次に、本実施形態に係る排気浄化装置の作用効果を説明する。

【0051】

従来技術では、ＤＰＦに捕集されたアッシュ堆積量を、ＤＰＦの完全再生時に検出されるＤＰＦ前後差圧から推定している。しかしながら、強制再生の終盤は、ＤＰＦ前後差圧の低下により、ＰＭ堆積量とＤＰＦ前後差圧との相関が落ちるため、完全再生を正確に検知できず、ＤＰＦ前後差圧に含まれるアッシュ成分の影響を正確に切り分けられない可能性がある。

【0052】

これに対し、本実施形態の排気浄化装置は、強制再生の終盤においても感度が良好な静電容量Ｃに基づいて、完全再生時期を判定すると共に、この完全再生時に検出される静電容量Ｃからアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPを切り分けて演算している（図３のＴ２，４，６参照）。また、演算されるアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPが清掃要求閾値ＡＳＨ_MAXに達した場合は（図３のＴ６参照）、ＤＰＦ１６のメンテナンスを必要と判定するように構成されている。したがって、本実施形態の排気浄化装置によれば、ＤＰＦ１６に捕集されたアッシュの堆積量を高精度に検出することが可能となり、定期的にアッシュの清掃を行うＤＰＦ１６のメンテナンス時期を正確に判定することができる。

【0053】

また、本実施形態の排気浄化装置では、完全再生時に演算されたアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPをオフセット量とし、その後増加する合計堆積量ＳＵＰ_DEPからアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPを減算することで、ＰＭ堆積量ＰＭ_DEPを演算している。そして、初期値としてのアッシュ堆積量ＡＳＨ_DEPを考慮に入れたＰＭ堆積量ＰＭ_DEPがＰＭ上限閾値ＰＭ_MAXに達した時に強制再生を実行するように構成されている（図３のＴ１，３，５参照）。したがって、本実施形態の排気浄化装置によれば、アッシュの堆積が進んでも再生インターバルを長く確保することが可能となり（図３のＡ〜Ｃ参照）、燃費の悪化や触媒の劣化を効果的に防止することができる。

【0054】

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

【0055】

例えば、図４に示すように、排気通路１２にＤＰＦ１６を迂回させるバイパス通路１８を接続し、このバイパス通路１８に容量の小さい計測用ＤＰＦ１６ａ（第２のフィルタ）を備えて構成してもよい。この場合、一対の電極１７ａ，１７ｂを計測用ＤＰＦ１６ａ内に少なくとも一個以上の隔壁を挟んで対向配置すると共に、バイパス通路１８には排気ガスの流量を調整するオリフィス１８ａ（絞り）を設けることが好ましい。また、計測用ＤＰＦ１６ａの強制再生を実行する場合は、一対の電極１７ａ，１７ｂに電圧を印加してヒータとして機能させてもよい。また、電極１７ａ，１７ｂの本数は一対に限定されず、複数対を備えるものであってもよい。また、本発明はエンジン等の内燃機関に限定されず、例えばプラント等から排出される排煙中に含まれるＰＭの浄化装置としても適用することが可能である。

【符号の説明】

【0056】

１０ エンジン
１２ 排気通路
１３ 排気管内噴射装置
１４ 排気後処理装置
１５ 酸化触媒
１６ ＤＰＦ（フィルタ）
２０ ＥＣＵ
２１ 静電容量演算部
２２ 合計堆積量推定部
２３ アッシュ堆積量演算部
２４ ＰＭ堆積量演算部
２５ 強制再生制御部
２６ アッシュ清掃要求判定部
２７ 故障判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】