JP5912494B2 - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気通路に配置された酸化触媒（ＤＯＣ）と、該ＤＯＣの下流側に配置され、排ガス中の排気微粒子（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）と、該ＤＰＦに堆積したＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるＰＭの除去に有効な技術として、ＤＰＦが知られている。
ＤＰＦはフィルタを用いたＰＭ捕集装置であり、排気通路に設置され、エンジンから排出されるススなどのＰＭをフィルタで捕集し、排ガスから除去する装置である。ＤＰＦで捕集されたＰＭの一部は、運転中のエンジンから排出される高温の排ガスによって燃焼するが（連続再生）、残りのＰＭはＤＰＦのフィルタに堆積していく。そして、ＰＭの堆積が過度に進行すると、排圧増大によるエンジン出力や燃費の低下、ＰＭの異常燃焼によるＤＰＦの損傷などを招来する。このため、ＤＰＦにおいては、フィルタに堆積しているＰＭを強制的に燃焼させてフィルタを再生させる強制再生を適切なタイミングで実施する必要がある。

強制再生を実施する適切なタイミングを把握するためには、フィルタのＰＭ堆積量を精度よく推定する必要がある。ＰＭ堆積量を過少に評価した場合は、強制再生のタイミングが遅くなり、ＰＭの過堆積によるＰＭ捕集能力の低下やエンジン出力の低下等が生じるほか、強制再生時の過昇温によってＤＰＦが損傷する可能性がある。また逆に、ＰＭ堆積量を過剰に評価した場合は、強制再生の頻度が多くなり、燃費の悪化やオイルダイリューション等の問題が発生してしまう。ここでオイルダイリューションとは、強制再生時にＤＰＦを昇温するため、筒内の燃焼に寄与しないタイミングで噴射された燃料の一部が、シリンダーライナーを通じてオイルパンに浸入して、オイルが希釈されることを言う。オイルが燃料で希釈されるとオイルの潤滑性が低下する。そして、潤滑性が所定の水準よりも低下すると、エンジンの損傷に繋がる恐れがある。

この際、ＤＰＦフィルタに堆積するＰＭの堆積量は、例えば特許文献１に開示されているように、ＰＭ排出量からＰＭ再生量を差し引いた減算値を順次積算することで推定される。この際、ＰＭ排出量は、エンジン回転数と燃料噴射量を入力データとするマップによって算出される。一方、ＰＭ再生量は、エンジン回転数と燃料噴射量の他、温度センサ、圧力センサ、エアフローメータ等の各種センサの計測値に基づいて、予め実験等で作成したマップによって算出される。

特開２００５−５４６３２号公報 特開２００４−４４４５７号公報

ところで、ＤＰＦやＤＯＣに担持されている触媒は、長期間の使用によって劣化するため、上述したＰＭ再生量も時間の経過とともに少なくなっていく。しかしながら、上述した特許文献１では、ＰＭ再生量を算出する際に、触媒の劣化については全く考慮されていなかった。このため、長期間の使用によって触媒が劣化した場合には、ＰＭ再生量が実際よりも大きく算出され、ＰＭ堆積量が過少に推定されてしまうとの問題があった。

これに対して、触媒の劣化を予め見込んだ形でＰＭ再生量を算出することが考えられる。しかしながら、この場合は、触媒が劣化するまでの間はＰＭ再生量が実際よりも大きく算出されてしまい、ＰＭ堆積量が過大に推定されてしまう。

特許文献２には、ＰＭ再生量の算出に際して、ＤＰＦの劣化度合いを反映させるべく、ＤＰＦが所定以上の高温にさらされた場合にＰＭ再生量を補正する技術が開示されている。しかしながら、この特許文献２では、一つだけの閾値（所定以上の高温）によって高温被ばく時間を累計し、ＰＭ再生量を補正しているため、暴露される温度の違いが考慮されていない。すなわち、例えば閾値を６００℃と設定した場合、仮に所定時間１２００℃の高温に晒されても、同時間６００℃に晒された場合と同じ補正量となる。しかしながら、本来、触媒の劣化度合いは温度に対して指数関数的に増大するため、この特許文献２の方法では、触媒の劣化度合いを精度よく反映できるものではない。さらに、ＰＭ再生量の算出に際して、ＤＯＣ触媒の劣化については全く考慮されていない。

また、エンジン起動直後の暖機運転時には、あえてエンジンの燃焼条件を変えることで排気ガスの早期昇温を図る場合があり、かかる場合にはエンジンから排出されるＰＭが増大する傾向があるが、上述した従来のエンジン回転数と燃料噴射量を入力データとするマップでは、暖機運転時におけるＰＭ排出量を精度よく算出できないとの問題がある。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、従来よりもＰＭ堆積量を高い精度で推定することで、ＰＭ堆積量の過少推定によるＰＭ捕集能力の低下やエンジン出力の低下等の問題、およびＰＭ堆積量の過大推定による燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題を回避することが可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することを目的としている。

本発明は、上述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、
本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、
排気通路に配置された酸化触媒（ＤＯＣ）と、該ＤＯＣの下流側に配置され、排ガス中の排気微粒子（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）と、該ＤＰＦに堆積したＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記排気通路に排出されたＰＭ排出量を算出する排出量算出手段と、前記ＤＰＦにおいて連続再生されたＰＭ再生量を算出する連続再生量算出手段とを有し、前記ＰＭ堆積量推定手段は、前記排出量算出手段にて算出されたＰＭ排出量と、前記連続再生量算出手段にて算出されたＰＭ再生量との差分から、ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量を推定するように構成されており、
前記連続再生量算出手段は、前記排ガスに含まれる酸素によるＰＭ再生量と、前記排ガスに含まれる二酸化窒素によるＰＭ再生量とを合算して、前記連続再生されたＰＭ再生量を算出することを特徴とする。

このような本発明では、酸素によるＰＭ再生量と二酸化窒素によるＰＭ再生量とを合算して連続再生されたＰＭ再生量を算出するため、連続再生されたＰＭ再生量を精度よく算定することができ、従来よりもＰＭ堆積量を高い精度で推定することができる。

上記発明において、前記連続再生量算出手段は、前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いに応じて、前記ＰＭ再生量を算出するように構成されていることが望ましい。

このような本発明では、ＤＰＦおよびＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いに応じてＰＭ再生量を算出するように構成されていることから、ＤＰＦの劣化度合いしか考慮されていない上述した従来技術と比べて、ＰＭ堆積量を高い精度で推定することができる。

上記発明において、前記酸素によるＰＭ再生量と前記二酸化窒素によるＰＭ再生量のそれぞれが、前記ＤＰＦに担持されている触媒の劣化度合いに応じて算出されるように構成されている。

この際、上記発明において、前記連続再生量算出手段は、前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いに応じて、前記二酸化窒素によるＰＭ再生量が算出されるように構成されていることが望ましい。

このように構成することで、ＤＰＦおよびＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いをＰＭ再生量の算出に反映させることができるため、従来と比べてＰＭ堆積量をより高い精度で推定することができる。

また上記発明において、前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いは、ディーゼルエンジンの運転時間と、該ディーゼルエンジンの運転時間中の前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣの平均温度との関係から、それぞれ算出されるように構成されていることが望ましい。

このように本発明では、ディーゼルエンジンの運転時間と、ＤＰＦおよびＤＯＣの平均温度との関係から触媒の劣化度合いを算出している。したがって、一つだけの閾値（所定以上の高温）によって高温被ばく時間を算定し、これを触媒の劣化度とみなしている従来と比べて、触媒の劣化度合いを精度よく把握することができ、ＰＭ堆積量をより高い精度で推定することができるようになっている。

また上記発明において、前記排出量算出手段は、エンジンの冷却水温度に応じてＰＭ排出量を算出するように構成されていることが望ましい。

このように構成されていれば、排出量算出手段において、エンジンの冷却水温度に応じたＰＭ排出量が算出されるため、エンジン起動直後の暖機運転時におけるＰＭ排出量を精度よく算出することができる。

本発明によれば、従来よりもＰＭ堆積量を高い精度で推定することができるため、ＰＭ堆積量の過少推定によるＰＭ捕集能力の低下やエンジン出力の低下等の問題、およびＰＭ堆積量の過大推定による燃費の悪化やオイルダイリュージョン等の問題を回避することが可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することができる。

本発明の排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの全体構成図である。 本発明の排出量算出手段を示したブロック図である。 本発明の連続再生量算出手段を示したブロック図である。 触媒の劣化度（Ｋ／Ｋ０）とエンジン運転時間との関係を示したグラフである。 本発明の排出量算出手段の変形例を示したブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明の排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの全体構成図である。まず、図１を参照して、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成について説明する。

図１に示すように、ディーゼルエンジンのエンジン１の下流側には、排気通路３が接続されている。排気通路３には、ＤＯＣ（酸化触媒）５と、該ＤＯＣ５の下流側にあるＤＰＦ７とからなる排ガス後処理装置９が設けられている。ＤＯＣ５は、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ_２）を生成する機能を有する。ＤＰＦ７は、上述したように、排ガス中に含まれるススなどのＰＭをフィルタで捕集し、排ガスから除去する装置である。

また、エンジン１の上流側には、給気通路１３が接続されている。そして、給気通路１３と排気通路３との間には、排気ターボ過給機１１が設けられている。この排気ターボ過給機１１は、排気通路３に配置されている排気タービン１１ｂと給気通路１３に配置されているコンプレッサ１１ａとを有しており、該コンプレッサ１１ａは排気タービン１１ｂによって同軸駆動されるようになっている。また、給気通路１３にはインタークーラ１５および給気スロットルバルブ１７が設けられている。そして、コンプレッサ１１ａから吐出された空気は、インタークーラ１５で冷却された後、給気スロットルバルブ１７で給気流量が制御され、エンジン１の各シリンダ内の燃焼室に流入するようになっている。

また、エンジン１には、燃料の噴射時期および噴射量を制御して、シリンダ内の燃焼室に燃料を噴射するコモンレール燃料噴射装置１８が設けられている。このコモンレール燃料噴射装置１８は、制御ＥＣＵ１９から送信される制御信号によって、コモンレール１８ａから燃料噴射弁１８ｂに対して、所定の噴射時期に所定量の燃料が供給されるように制御される。

エンジン１から排出された排ガスは、排気通路３を通って、上述した排気タービン１１ｂを駆動してコンプレッサ１１ａを同軸駆動させる。そして、排気通路３を通った後、上述した排ガス後処理装置９のＤＯＣ５およびＤＰＦ７へと流れる。給気通路１３には、コンプレッサ１１ａへ流入する空気流量を検出するエアフローメータ３１が配置されている。そして、該エアフローメータ３１にて測定された給気流量に関する信号が、制御ＥＣＵ１９へと入力されるようになっている。

また、排気通路３には、ＤＯＣ入口温度センサ３５、ＤＰＦ入口圧力センサ３６、ＤＰＦ入口温度センサ３７、ＤＰＦ差圧センサ３８、およびＤＰＦ出口温度センサ３９が配置されている。そして、これらセンサ類で測定されたＤＯＣ入口温度、ＤＰＦ入口温度、ＤＰＦ出口温度などに関する信号が、制御ＥＣＵ１９へと入力されるようになっている。

また、制御ＥＣＵ１９では、不図示のクランクセンサ、カムセンサ、アクセルセンサ、スロットルセンサ、冷却水温センサ等の各種センサからの入力信号を基に、エンジン回転数および燃料噴射量が算出されるようになっている。

制御ＥＣＵ１９は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。上述したセンサ類からの各種信号は、Ｉ／Ｏインターフェイスを介してＣＰＵに入力される。ＣＰＵでは、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従って、各種制御を実行するように構成されている。そして、図１に示すように、該制御ＥＣＵ１９によって、本発明のＰＭ堆積量推定手段５０、排出量算出手段５１、および連続再生量算出手段５２が構成されている。

排出量算出手段５１では、エンジン１から排出される排ガス中に含まれるＰＭ量（ＰＭ排出量）が算出される。排出量算出手段５１におけるＰＭ排出量の算出は、図２に示したように、エンジン回転数と燃料噴射量を入力データとするＰＭ排出量マップ５５によって行われる。このＰＭ排出量マップ５５は、実験等を行うことによって作成され、予め制御ＥＣＵ１９のＲＯＭに記憶されている。またここでは、過渡運転時におけるＰＭ排出量の増加を推算するため、過渡状態を判定し排出量増大分を補正することもできるようになっている。

連続再生量算出手段５２では、連続再生量、すなわち、強制再生時ではなく、通常の運転状態におけるエンジン１から排出された高温の排ガスによって燃焼したＰＭ量（ＰＭ再生量）が算出される。このＰＭ再生量は、図３に示すように、酸素（Ｏ_２）によるＰＭ再生量と、二酸化窒素（ＮＯ_２）によるＰＭ再生量とをそれぞれ算出し、これらを合算することによって算出される。なお、連続再生量算出手段５２と同様の構成により、強制再生量を算出することも可能である。

酸素によるＰＭ再生量は、ＤＰＦ温度、酸素濃度、および後述するＤＰＦ劣化度を入力データとするＯ_２再生量マップ５６によって算出される。この際、酸素濃度は、Ｏ_２センサなどによって測定することも可能であるが、本実施形態では、排ガスの圧力や温度、エンジン回転数、燃料噴射量などを基に、制御ＥＣＵ１９で算出している。

二酸化窒素によるＰＭ再生量は、ＤＰＦ温度、二酸化窒素濃度、および後述するＤＰＦ劣化度を入力データとするＮＯ_２再生量マップ５７によって算出される。二酸化窒素濃度は、ＮＯ_Ｘ量にＮＯ_２の存在比率を乗じて算出される。ＮＯ_２の比率は、排ガス流量、ＤＯＣ温度、ＤＰＦ温度および後述するＤＯＣ劣化度、ＤＰＦ劣化度を入力データとするＮＯ_２比率マップ５８によって算出される。この際、排ガス流量は、上述したエアフローメータ３１で測定した給気流量から算出される。また、ＮＯ_Ｘ濃度は、エンジン回転数と燃料噴射量を入力データとするＮＯ_Ｘ排出量マップ５９から算出されるようになっている。また、上述したＤＯＣ温度およびＤＰＦ温度は、理論的には、ＤＯＣ基材およびＤＰＦ基材の温度を直接測定してこれを用いるのが望ましい。しかしながら、ＤＰＦ入出口平均温度およびＤＯＣ入出口平均温度で代用することでも十分な算出精度を確保できるとともに、簡単な構成でＤＯＣ温度およびＤＰＦ温度を把握することができる。

上述したＯ_２再生量マップ５６、ＮＯ_２再生量マップ５７、ＮＯ_２比率マップ５８、およびＮＯ_Ｘ排出量マップ５９は、実験等を行うことによって作成され、予め制御ＥＣＵ１９のＲＯＭに記憶されている。そして、各種センサから送信された信号を基にして、ＰＭ再生量が算出されるようになっている。また、上述したＮＯ_２比率マップ５８は、ＮＯからＮＯ_２への転化率を算出するマップ（ＮＯ_２転化率マップ）によっても代用することができる。

そして、ＰＭ堆積量推定手段５０では、排出量算出手段５１で算出したＰＭ排出量と、連続再生量算出手段５２で算出したＰＭ再生量との差分を時々刻々積算することで、ＰＭ堆積量を算出（推定）している。

＜ＤＰＦ，ＤＯＣ劣化度の算出＞
次に、ＤＰＦ劣化度、ＤＯＣ劣化度の算出方法について、以下に説明する。ここで言うＤＰＦ劣化度、ＤＯＣ劣化度とは、それぞれＤＰＦおよびＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いの意味であり、下記式（１），（２）に示すように表される。
ＤＰＦ劣化度 ＝ Ｋ_ＤＰＦ／Ｋ０_ＤＰＦ ・・・（１）
ＤＯＣ劣化度 ＝ Ｋ_ＤＯＣ／Ｋ０_ＤＯＣ ・・・（２）
（ここに、Ｋ０_ＤＰＦ：ＤＰＦに担持されている触媒の初期の反応速度定数、Ｋ_ＤＰＦ：ＤＰＦに担持されている触媒の劣化後の反応速度定数、Ｋ０_ＤＯＣ：ＤＯＣに担持されている触媒の初期の反応速度定数、Ｋ_ＤＯＣ：ＤＯＣに担持されている触媒の劣化後の反応速度定数である。）

本発明において、ＤＰＦ劣化度およびＤＯＣ劣化度は、ディーゼルエンジンの運転時間と、該ディーゼルエンジンの運転時間中のＤＰＦおよびＤＯＣの平均温度との関係から、それぞれ算出されるようになっている。

具体的には、例えば、図４（ａ）に示したように、劣化度（Ｋ／Ｋ０）とエンジン運転時間とからなるグラフを所定温度毎に予め実験等で作成しておき、これを制御ＥＣＵ１９のＲＯＭに記憶させておく。そして、エンジン運転時間と、該エンジン運転時間中のＤＰＦおよびＤＯＣの平均温度とから、図４（ａ）のグラフに基づいて、図４（ｂ）に示した如く劣化度（Ｋ／Ｋ０）が変化する挙動を推定する。例えば、図４（ｃ）に示したように、運転時間によって温度が刻々と変化する場合の劣化度（Ｋ／Ｋ０）は、ある運転時間ａ〜ｄにおける温度に対応するグラフに基づいて、図４（ｂ）に示した如く変化する。すなわち、運転時間ａでは６００℃、運転時間ｂでは７００℃、運転時間ｃでは８００℃に対応するグラフに基づいて劣化度（Ｋ／Ｋ０）が変化する。なお、運転時間ｄにおいては、すでに劣化度（Ｋ／Ｋ０）が６００℃の最少値を下回っていることから、劣化度（Ｋ／Ｋ０）の挙動は変化しない。

また、例えば、下記式（３），（４）に示したようなＫを求める関係式を予め実験等により作成し、これを制御ＥＣＵ１９のＲＯＭに記憶させておく。そして、運転時間（ｔ）と、該エンジン運転時間中のＤＰＦおよびＤＯＣの平均温度（Ｔ）とから、下記式（３），（４）に基づいて、劣化度（Ｋ／Ｋ０）を算出することができる。
−ｄＫ／ｄｔ＝ζＫⁿ ・・・（３）
ζ＝φｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ） ・・・（４）
（ここに、ｎ：反応速度定数Ｋの乗数、Ｅ：活性化エネルギ、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度、φ：劣化定数である。）

上述した図４のグラフおよび関係式（３），（４）は、触媒の種類等によって異なるものとなる。よって、ＤＰＦおよびＤＯＣに担持されるそれぞれの触媒に対して、上記グラフおよび／または上記関係式を作成し、制御ＥＣＵ１９に保持しておく。

このようにして算出されるＤＰＦ劣化度（Ｋ_ＤＰＦ／Ｋ０_ＤＰＦ）を上述した図３におけるＯ_２再生量マップ５６に入力することで、ＤＰＦに担持されている触媒の劣化度合いに応じたＯ_２によるＰＭ再生量が算出される。また同様に、ＤＰＦ劣化度（Ｋ_ＤＰＦ／Ｋ０_ＤＰＦ）をＮＯ_２再生量マップ５７に入力することで、ＤＰＦに担持されている触媒の劣化度合いに応じたＮＯ_２によるＰＭ再生量が算出される。

また、同様にして算出されるＤＯＣ劣化度（Ｋ_ＤＯＣ／Ｋ０_ＤＯＣ）を図３におけるＮＯ_２比率マップ５８に入力することで、ＮＯ_２比率が算出される。この際、ＮＯ_２比率マップ５８は、例えば、異なるＤＯＣ劣化度に対応して作成された複数のマップ群から構成されており、入力されたＤＯＣ劣化度に対応するマップに基づいて、ＮＯ_２比率が算出されるようになっている。またマップ間を内挿するように算出してもよい。そして、ＮＯ_２比率マップ５８によって算出されたＮＯ_２比率によって、ＮＯ_２再生量マップ５７に入力されるＮＯ_２濃度が算出されることで、ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いに応じたＮＯ_２によるＰＭ再生量が算出されるようになっている。また、本発明者らの研究によれば、上述したＮＯ_２比率は、ＤＰＦで生成されたＮＯ_２の存在も影響していることが確認されている。よって、本発明においては、上述したＤＯＣ劣化度（Ｋ_ＤＯＣ／Ｋ０_ＤＯＣ）に替えて、またはこれと併せて、ＤＰＦ劣化度（Ｋ_ＤＰＦ／Ｋ０_ＤＰＦ）を入力データとしたＮＯ_２比率マップ５８を用いてＮＯ_２比率を算出してもよい。

このように本発明では、ＤＰＦ７およびＤＯＣ５に担持されている触媒の劣化度合いに応じてＰＭ再生量が算出されることから、ＤＰＦの劣化度合いしか考慮されていない従来技術と比べて、ＰＭ堆積量を高い精度で推定することができるようになっている。

また上述したように、エンジン運転時間と、該エンジン運転時間中のＤＰＦおよびＤＯＣの平均温度との関係から、ＤＰＦ７およびＤＯＣ５に担持されている触媒の劣化度（Ｋ／Ｋ０）を算出することで、触媒の温度履歴を触媒の劣化度に適切に反映させることができるため、従来よりもＰＭ堆積量をより高い精度で推定することができるようになっている。

以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、エンジンからのＰＭ排出量をエンジン回転数と燃料噴射量とを入力データとするＰＭ排出量マップ５５とから算出していた。しかしながら、例えば図５の（ａ）に示したように、マップ５５から算出された値にエンジンの冷却水温に応じた補正係数を乗じてＰＭ排出量を算出してもよい。また図５の（ｂ）に示したように、冷却水温に応じて適用するＰＭ排出量マップを切り替えるマップ切替手段６０により、冷却水温が所定温度以下の場合（例えば６０℃未満の場合）には、通常のＰＭ排出量マップ５５に替えて、低温時用のＰＭ排出量マップ５５´を適用するように構成してもよい。低温時用のＰＭ排出量マップ５５´は、例えば異なる冷却水温に対応して作成された複数のマップ群から構成されており、入力された冷却水温に対応するマップに基づいて、ＰＭ排出量が算出されるようになっている。またマップ間を内挿するように算出してもよい。

本発明をこのように構成すれば、排出量算出手段５１において、エンジンの冷却水温度に応じたＰＭ排出量を算出することができるため、例えばエンジン起動直後の暖機運転時におけるＰＭ排出量も精度よく算出することができる。

本発明によれば、ＤＰＦに堆積したＰＭ堆積量を長期間にわたって高い精度で推定することのできるディーゼルエンジンの排気浄化装置として、好適に用いることができる。

１ エンジン
３ 排気通路
５ ＤＯＣ
７ ＤＰＦ
９ 排ガス後処理装置
１１ 排気ターボ過給機
１１ａ コンプレッサ
１１ｂ 排気タービン
１３ 給気通路
１５ インタークーラ
１７ 給気スロットルバルブ
１８ コモンレール燃料噴射制御装置
１８ａ コモンレール
１８ｂ 燃料噴射弁
３１ エアフローメータ
３５ ＤＯＣ入口温度センサ
３６ ＤＰＦ入口圧力センサ
３７ ＤＰＦ入口温度センサ
３８ ＤＰＦ差圧センサ
３９ ＤＰＦ出口温度センサ
５０ ＰＭ堆積量推定手段
５１ 排出量算出手段
５２ 連続再生量算出手段
５５ ＰＭ排出量マップ
５６ Ｏ_２再生量マップ
５７ ＮＯ_２再生量マップ
５８ ＮＯ_２比率マップ
５９ ＮＯ_Ｘ排出量マップ
６０ マップ切替手段

Claims (6)

1. 排気通路に配置された酸化触媒（ＤＯＣ）と、該ＤＯＣの下流側に配置され、排ガス中の排気微粒子（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）と、該ＤＰＦに堆積したＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
   前記排気通路に排出されたＰＭ排出量を算出する排出量算出手段と、前記ＤＰＦにおいて連続再生されたＰＭ再生量を算出する連続再生量算出手段とを有し、前記ＰＭ堆積量推定手段は、前記排出量算出手段にて算出されたＰＭ排出量と、前記連続再生量算出手段にて算出されたＰＭ再生量との差分から、ＤＰＦにおけるＰＭ堆積量を推定するように構成されており、
   前記連続再生量算出手段は、前記排ガスに含まれる酸素によるＰＭ再生量と、前記排ガスに含まれる二酸化窒素によるＰＭ再生量とを合算して、前記連続再生されたＰＭ再生量を算出するように構成され、
   前記連続再生量算出手段は、前記ＤＯＣと前記ＤＰＦとの間の位置における前記排ガスの酸素濃度に基づき、且つ、前記ＤＰＦに担持されている触媒の劣化度合いに応じて、前記酸素によるＰＭ再生量を算出するように構成されるとともに、
   さらに前記連続再生量算出手段は、前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いに応じて前記ＤＰＦを流れる前記排ガスの二酸化窒素濃度を算出し、該算出した二酸化窒素濃度に基づき、且つ、前記ＤＰＦに担持されている触媒の劣化度合いに応じて、前記二酸化窒素によるＰＭ再生量を算出するように構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
2. 前記酸素濃度は、酸素濃度センサによって測定されることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
3. 前記連続再生量算出手段は、前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いと併せて、前記ＤＰＦに担持されている触媒の劣化度合いに応じて前記ＤＰＦを流れる前記二酸化窒素濃度を算出するように構成される請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
4. 前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いは、ディーゼルエンジンの運転時間と、該ディーゼルエンジンの運転時間中の前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣの平均温度との関係から、それぞれ算出されるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
5. 前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣに担持されている触媒の初期の反応速度をＫ０、
   前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化後の反応速度をＫ、
   前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いをＫ／Ｋ０、とした場合に、
   前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化度合いＫ／Ｋ０は、下記の（ａ）式および（ｂ）式に基づいて算出される前記ＤＰＦおよび前記ＤＯＣに担持されている触媒の劣化後の反応速度Ｋに基づいて算出されるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
   −ｄＫ／ｄｔ＝ζＫⁿ ・・・（ａ）
   ζ＝φｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ） ・・・（ｂ）
   ここに、ｎ：反応速度定数Ｋの乗数、Ｅ：活性化エネルギ、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度、φ：劣化定数である。
6. 前記排出量算出手段は、エンジンの冷却水温度に応じてＰＭ排出量を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。

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