JP6426072B2 - フィルタの故障検出装置、粒子状物質検出装置 - Google Patents
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Description
前記排気通路の前記フィルタより下流に設けられ、排気ガス中の粒子状物質の量に応じた値を出力するセンサ(5)と、
排気ガス中の粒子状物質の平均粒子径を推定する粒子径推定手段(S4〜S8、S24〜S28、S44〜S48、S64〜S69、S85〜S90、S104〜S109、S125〜S130、S144〜S149、S165〜S170、61)と、
前記センサの出力値と閾値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定する故障判定手段(S2、S3、S10〜S12、S22、S23、S30〜S32、S42、S43、S50〜S52、S62、S63、S71〜S73、S82、S83、S92〜S94、S102、S103、S111〜S113、S122、S123、S132〜S134、S142、S143、S151〜S153、S162、S163、S172〜S174)と、
前記粒子径推定手段が推定した前記平均粒子径が小さいほど粒子状物質の量がより多いことを示す値となるように前記センサの出力値を補正するセンサ出力補正と、前記平均粒子径が小さいほど粒子状物質の量がより少ないことを示す値となるように前記閾値を補正する閾値補正の少なくとも一方を行う補正手段(S9、S29、S49、S70、S91、S110、S131、S150、S171)と、
を備えることを特徴とする。
排気ガス中の粒子状物質の平均粒子径を推定する粒子径推定手段(S4〜S8、S44〜S48、S64〜S69、S85〜S90、S144〜S149、S165〜S170、61)と、
前記センサの出力値を、前記粒子径推定手段が推定した前記平均粒子径が小さいほど粒子状物質の量がより多いことを示す値となるように補正する補正手段(S9、S49、S70、S91、S150、S171)と、
を備えることを特徴とする。
以下、本発明の第1実施形態を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明が適用された車両のエンジンシステム1の構成図である。エンジンシステム1は、内燃機関としてのディーゼルエンジン2(以下、単にエンジンという)を備えている。そのエンジン2には、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタが設けられている。エンジン2は、そのインジェクタから噴射された燃料が燃焼室で自己着火することで、車両を駆動するための動力を生み出している。
次に、本発明の第2実施形態を第1実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態では、制御ユニット6が実行する故障判定処理が第1実施形態と異なっており、それ以外は第1実施形態と同じである。以下、本実施形態の故障判定処理を説明する。
次に、本発明の第3実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態では、制御ユニット6が実行する故障判定処理が第1実施形態と異なっており、それ以外は第1実施形態と同じである。以下、本実施形態の故障判定処理を説明する。図6の処理では、DPF4が基準故障DPFの場合におけるPMセンサ5の出力値Eeを推定し(S2)、その推定出力値Eeが所定値Kに達したか否かに基づいて、故障判定タイミングが到達したか否かを判定していた(S3)。本実施形態では、図6の処理に代えて、図12の処理を実行する。図12では、S42、S43の処理が図6のS2、S3の処理と異なっており、それ以外の処理(S41、S44〜S52の処理)は図6のS1、S4〜S12の処理と同じである。
次に、本発明の第4実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態では、制御ユニット6が実行する故障判定処理が上記実施形態と異なっており、それ以外は上記実施形態と同じである。
次に、本発明の第5実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態では、制御ユニット6が実行する故障判定処理が上記実施形態と異なっており、それ以外は上記実施形態と同じである。以下、本実施形態の故障判定処理を説明する。
次に、本発明の第6実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態では、制御ユニット6が実行する故障判定処理が上記実施形態と異なっており、それ以外は上記実施形態と同じである。以下、本実施形態の故障判定処理を説明する。
次に、本発明の第7実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態では、制御ユニット6が実行する故障判定処理が上記実施形態と異なっており、それ以外は上記実施形態と同じである。以下、本実施形態の故障判定処理を説明する。
次に、本発明の第8実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態では、制御ユニット6が実行する故障判定処理が上記実施形態と異なっており、それ以外は上記実施形態と同じである。以下、本実施形態の故障判定処理を説明する。
次に、本発明の第9実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態では、制御ユニット6が実行する故障判定処理が上記実施形態と異なっており、それ以外は上記実施形態と同じである。以下、本実施形態の故障判定処理を説明する。
次に、本発明の第10実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。上記実施形態では、センサ出力やDPF故障判定の閾値を補正するためにPMの平均粒子径を求めていたが、本実施形態は、求めた平均粒子径に基づいて排気ガス中のPM粒子数を算出する実施形態である。
平均体積=4/3×π×(D/2)3 ・・・(式1)
PM粒子数=PM質量/(PM平均体積×PM比重) ・・・(式2)
次に、本発明の第11実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態は、第10実施形態と同様に、平均粒子径に基づいて排気ガス中のPM粒子数を算出する実施形態である。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば上記第1〜第9実施形態では、センサ出力補正と閾値補正のいずれか一方を行っていたが、両方を行っても良い。この場合、例えば図6のS9の後又は前に図10のS29の処理を実行する。このとき、S9によるセンサ出力補正と、S29による閾値補正との間で重み付けを設定し、この重み付けの分だけ、センサ出力や閾値を補正する。例えば、センサ出力補正の重み付けが7割(0.7)、閾値補正の重み付けが3割(0.3)とした場合には、S9では、センサ出力補正のみを実行する場合の7割だけセンサ出力を補正し、S29では閾値補正のみを実行する場合の3割だけ閾値を補正する。そして、図6のS10に代えて、補正後のセンサ出力Erが補正後の閾値Krより大きいか否かを判断する。これによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
2 ディーゼルエンジン(内燃機関)
3 排気通路
4 DPF(フィルタ)
5 PMセンサ(センサ)
6 制御ユニット
61 メモリ
Claims (34)
- 内燃機関(2)の排気通路(3)に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ(4)と、
前記排気通路の前記フィルタより下流に設けられ、排気ガス中の粒子状物質の量に応じた値を出力するセンサ(5)と、
排気ガス中の粒子状物質の平均粒子径を推定する粒子径推定手段(S4〜S8、S24〜S28、S44〜S48、S64〜S69、S85〜S90、S104〜S109、S125〜S130、S144〜S149、S165〜S170、61)と、
前記センサの出力値と閾値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定する故障判定手段(S2、S3、S10〜S12、S22、S23、S30〜S32、S42、S43、S50〜S52、S62、S63、S71〜S73、S82、S83、S92〜S94、S102、S103、S111〜S113、S122、S123、S132〜S134、S142、S143、S151〜S153、S162、S163、S172〜S174)と、
前記粒子径推定手段が推定した前記平均粒子径が小さいほど粒子状物質の量がより多いことを示す値となるように前記センサの出力値を補正するセンサ出力補正と、前記平均粒子径が小さいほど粒子状物質の量がより少ないことを示す値となるように前記閾値を補正する閾値補正の少なくとも一方を行う補正手段(S9、S29、S49、S70、S91、S110、S131、S150、S171)と、
を備えることを特徴とするフィルタの故障検出装置。 - 前記故障判定手段は、前記フィルタが故障判定の基準となるフィルタである場合における前記センサの出力値を推定する出力推定手段(S2、S3、S22、S23、S62、S63、S82、S83、S102、S103、S122、S123)を備え、前記出力推定手段が推定した値である推定値を前記閾値として、前記閾値と前記センサの実際の出力値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定することを特徴とする請求項1に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記故障判定手段は、前記フィルタが故障判定の基準となるフィルタである場合における前記フィルタを通過する粒子状物質の積算量又は前記センサに捕集されたPMの積算量を推定する積算量推定手段(S42、S43、S142、S143、S162、S163)を備え、前記積算量推定手段が推定した前記積算量が所定量の場合における前記センサの出力値として予め定められた値を前記閾値として、前記積算量が前記所定量に達した時における前記センサの実際の出力値と前記閾値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定することを特徴とする請求項1に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記センサは、排気ガス中の粒子状物質を付着させる被付着部(52)と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極(53)とを備えて、前記一対の対向電極間の抵抗値に応じた値を出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記センサは、前記被付着部を加熱する加熱手段(54)を備え、
前記粒子径推定手段は、
前記加熱手段に前記被付着部を加熱させる加熱制御手段(S5、S25、S45、S64、S66、S85、S87、S104、S106、S125、S127、S144、S146、S165、S167)と、
前記加熱制御手段が前記加熱手段に前記被付着部を加熱させたことにより上昇した前記センサの出力値のその上昇の度合いを示した値である上昇値を取得する取得手段(S4、S6、S7、S24、S26、S27、S44、S46、S47、S65、S67、S68、S86、S88、S89、S105、S107、S108、S126、S128、S129、S145、S147、S148、S166、S168、S169)と、
前記上昇値と前記平均粒子径の関係(100、101)を記憶する記憶手段(61)と、
前記取得手段が取得した前記上昇値と、前記記憶手段に記憶された前記関係とに基づいて前記平均粒子径を推定する推定手段(S8、S28、S48、S69、S90、S109、S130、S149、S170)とを備えることを特徴とする請求項4に記載のフィルタの故障検出装置。 - 前記取得手段(S4、S6、S7、S24、S26、S27、S44、S46、S47)は、前記加熱手段に前記被付着部を加熱させる前における前記センサの出力値である加熱前出力値と、前記加熱手段に前記被付着部を加熱させたことにより上昇した前記センサの出力値である加熱後出力値との間の変化率を前記上昇値として取得することを特徴とする請求項5に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記関係(100)は、前記加熱前出力値に対する前記加熱後出力値の変化率が大きいほど前記平均粒子径が小さくなるように定められたことを特徴とする請求項6に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記取得手段(S6、S26、S46)は、前記加熱後出力値として、前記被付着部の加熱により上昇した前記センサの出力値のピーク値を取得することを特徴とする請求項6又は7に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記補正手段(S9、S49)は、前記加熱前出力値を補正し、
前記故障判定手段(S10、S11、S12、S50、S51、S52)は、前記補正手段による補正後の前記加熱前出力値と前記閾値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定することを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のフィルタの故障検出装置。 - 前記加熱制御手段(S64、S66、S85、S87、S104、S106、S125、S127、S144、S146、S165、S167)は、前記加熱手段に前記被付着部を、SOFは揮発するがSootは燃焼しない第1温度に加熱させ、その後、Sootが燃焼する第2温度に加熱させ、
前記取得手段(S65、S67、S68、S86、S88、S89、S105、S107、S108、S126、S128、S129、S145、S147、S148、S166、S168、S169)は、前記加熱手段に前記被付着部を前記第1温度に加熱させた時の前記センサの出力値である第1出力値と、前記第2温度に加熱させた時の前記センサの出力値である第2出力値との間の変化率を前記上昇値として取得することを特徴とする請求項5に記載のフィルタの故障検出装置。 - 前記第1温度は200℃以上、400℃以下の温度であることを特徴とする請求項10に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記第2温度は600℃以上、1000℃以下の温度であることを特徴とする請求項10又は11に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記関係(101)は、前記第1出力値に対する前記第2出力値の変化率が大きいほど前記平均粒子径が小さくなるように定められたことを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記取得手段(S67、S88、S107、S128、S147、S168)は、前記第2出力値として、前記被付着部の前記第2温度への加熱により上昇した前記センサの出力値のピーク値を取得することを特徴とする請求項10〜13のいずれか1項に記載のフィルタの故障検出装置。
- 前記補正手段(S70、S150)は、前記第1出力値を補正し、
前記故障判定手段(S71〜S73、S151〜S153)は、前記補正手段による補正後の前記第1出力値と前記閾値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定することを特徴とする請求項10〜14のいずれか1項に記載のフィルタの故障検出装置。 - 前記補正手段(S91、S171)は、前記加熱手段に前記被付着部を前記第1温度に加熱させる前における前記センサの出力値である加熱前出力値を補正し、
前記故障判定手段(S92〜S94、S172〜S174)は、前記補正手段による補正後の前記加熱前出力値と前記閾値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定することを特徴とする請求項10〜14のいずれか1項に記載のフィルタの故障検出装置。 - 前記補正手段(S110)は、前記閾値を補正し、
前記故障判定手段(S111〜S113)は、前記第1出力値と、前記補正手段による補正後の前記閾値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定することを特徴とする請求項10〜14のいずれか1項に記載のフィルタの故障検出装置。 - 前記補正手段(S131)は、前記閾値を補正し、
前記故障判定手段(S132〜S134)は、前記加熱手段に前記被付着部を前記第1温度に加熱させる前における前記センサの出力値である加熱前出力値と、前記補正手段による補正後の前記閾値との比較に基づき前記フィルタの故障の有無を判定することを特徴とする請求項10〜14のいずれか1項に記載のフィルタの故障検出装置。 - 内燃機関(2)の排気通路(3)に設けられ、排気ガス中の粒子状物質の量に応じた値を出力するセンサ(5)と、
排気ガス中の粒子状物質の平均粒子径を推定する粒子径推定手段(S4〜S8、S44〜S48、S64〜S69、S85〜S90、S144〜S149、S165〜S170、61)と、
前記センサの出力値を、前記粒子径推定手段が推定した前記平均粒子径が小さいほど粒子状物質の量がより多いことを示す値となるように補正する補正手段(S9、S49、S70、S91、S150、S171)と、
を備えることを特徴とする粒子状物質検出装置。 - 前記センサは、排気ガス中の粒子状物質を付着させる被付着部(52)と、前記被付着部に互いに離間して設けられる一対の対向電極(53)とを備えて、前記一対の対向電極間の抵抗値に応じた値を出力することを特徴とする請求項19に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記センサは、前記被付着部を加熱する加熱手段(54)を備え、
前記粒子径推定手段は、
前記加熱手段に前記被付着部を加熱させる加熱制御手段(S5、S45、S64、S66、S85、S87、S144、S146、S165、S167)と、
前記加熱制御手段が前記加熱手段に前記被付着部を加熱させたことにより上昇した前記センサの出力値のその上昇の度合いを示した値である上昇値を取得する取得手段(S4、S6、S7、S44、S46、S47、S65、S67、S68、S86、S88、S89、S145、S147、S148、S166、S168、S169)と、
前記上昇値と前記平均粒子径の関係(100、101)を記憶する記憶手段(61)と、
前記取得手段が取得した前記上昇値と、前記記憶手段に記憶された前記関係とに基づいて前記平均粒子径を推定する推定手段(S8、S48、S69、S90、S149、S170)とを備えることを特徴とする請求項20に記載の粒子状物質検出装置。 - 前記取得手段(S4、S6、S7、S44、S46、S47)は、前記加熱手段に前記被付着部を加熱させる前における前記センサの出力値である加熱前出力値と、前記加熱手段に前記被付着部を加熱させたことにより上昇した前記センサの出力値である加熱後出力値との間の変化率を前記上昇値として取得することを特徴とする請求項21に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記関係(100)は、前記加熱前出力値に対する前記加熱後出力値の変化率が大きいほど前記平均粒子径が小さくなるように定められたことを特徴とする請求項22に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記取得手段(S6、S46)は、前記加熱後出力値として、前記被付着部の加熱により上昇した前記センサの出力値のピーク値を取得することを特徴とする請求項22又は23に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記加熱制御手段(S64、S66、S85、S87、S144、S146、S165、S167)は、前記加熱手段に前記被付着部を、SOFは揮発するがSootは燃焼しない第1温度に加熱させ、その後、Sootが燃焼する第2温度に加熱させ、
前記取得手段(S65、S67、S68、S86、S88、S89、S145、S147、S148、S166、S168、S169)は、前記加熱手段に前記被付着部を前記第1温度に加熱させた時の前記センサの出力値である第1出力値と、前記第2温度に加熱させた時の前記センサの出力値である第2出力値との間の変化率を前記上昇値として取得することを特徴とする請求項21に記載の粒子状物質検出装置。 - 前記第1温度は200℃以上、400℃以下の温度であることを特徴とする請求項25に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記第2温度は600℃以上、1000℃以下の温度であることを特徴とする請求項25又は26に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記関係(101)は、前記第1出力値に対する前記第2出力値の変化率が大きいほど前記平均粒子径が小さくなるように定められたことを特徴とする請求項25〜27のいずれか1項に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記取得手段(S67、S88、S147、S168)は、前記第2出力値として、前記被付着部の前記第2温度への加熱により上昇した前記センサの出力値のピーク値を取得することを特徴とする請求項25〜28のいずれか1項に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記センサへの粒子状物質の捕集開始から、前記第1温度への加熱開始までの捕集期間における排気ガス中の粒子状物質の質量を推定する質量推定手段(S189、S209)と、
前記平均粒子径と、前記質量と、予め定められた粒子状物質の比重とに基づいて、前記捕集期間における排気ガス中の粒子状物質の粒子数を算出する粒子数算出手段(S190、S210)とをさらに備えることを特徴とする請求項25〜29のいずれか1項に記載の粒子状物質検出装置。 - 前記質量推定手段(S189)は、前記第1出力値に基づいて前記質量を推定することを特徴とする請求項30に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記質量推定手段(S209)は、前記第1温度への加熱開始時における前記センサの出力値に基づいて前記質量を推定することを特徴とする請求項30に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記比重は1g/cm3であることを特徴とする請求項31又は32に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記粒子数算出手段は、前記平均粒子径に基づいて粒子状物質の粒子1個当たりの平均体積を算出し、その平均体積と前記比重と前記質量とに基づいて前記粒子数を算出することを特徴とする請求項30〜33のいずれか1項に記載の粒子状物質検出装置。
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