微颗粒捕集过滤器状态检测装置制造方法
【专利摘要】本发明的微颗粒捕集过滤器状态检测装置为对过滤器的状态进行检测的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，该过滤器对排气中的微颗粒进行捕集，为了精确地进行该过滤器的状态判定，其具备：检测在排气流通流路上的过滤器的上游侧产生的第一压力的第一压力检测单元、检测在排气流通流路上的过滤器的下游侧产生的第二压力的第二压力检测单元、以及判定过滤器的状态的过滤器状态判定单元，过滤器状态判定单元由演算部和存储部构成，将由第一及第二压力检测单元检测出的第一及第二压力值存储在存储部，将由第一及第二压力检测单元检测出的第一及第二压力值从存储部发送至演算部，并且在演算部通过对第一及第二压力值分别进行傅立叶变换、并对由该傅立叶变换而得到的处于预定频率的频谱强度和/或相位进行比较来判定过滤器的状态。
【专利说明】微颗粒捕集过滤器状态检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微颗粒捕集过滤器状态检测装置，是关于一种适于基于过滤器前后的压カ来判定该过滤器的状态的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，该过滤器对流通于排气流通流路的排气中所包含的微颗粒进行捕集。
【背景技术】
[0002]以往，已知ー种为了对从柴油发动机排出的以C(碳)为主的微颗粒(PM)进行捕集，而具备由多孔陶瓷构成的微颗粒捕集过滤器(DPF:diesel particulate filter)的系统。随着柴油发动机的持续的使用，DPF中逐渐堆积PM。为了防止DPF的开裂等或PM向DPF下游侧的漏出，DPF中所堆积的PM在适当的时刻被燃烧而被氧化除去。因此，堆积有PM的DPF在适当的时刻被再生。
[0003]为了对DPF测定PM堆积量并使该PM的燃烧时机适合，考虑在DPF的上游侧排气流通流路及下游侧排气流通流路上分别设置压カ传感器，井分别计算出各压カ传感器的输出的交流分量的大小之比及直流分量之差(例如參见专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:(日本)特开昭60 - 85214号公报
【发明内容】
[0007]本发明要解决的课题
[0008]然而，对于上述专利文献I所记载的測定系统，在DPF的状态判定中会产生误差，很难称得上是高精度的检测装置。
[0009]本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种能够精确地对过滤器的状态进行判定的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，该过滤器对排气中的微颗粒进行捕集。
[0010]用于解决上述课题的手段
[0011]经本发明的发明人对产生上述误差的原因进行深入研究，查明其原因为柴油发动机的排气脉动。
[0012]排气流通流路内的压カ由于柴油发动机的排气脉动而大幅变动。并且，该压力中包含与发动机转速相对应的基波的同时，还包含对应该基波的高次谐波成分。另外，DPF下游侧的压カ相对于DPF上游侧的压カ产生相位的偏差(作为时间的偏差而显现)。对于专利文献I所记载的技木，由于未进行DPF上游侧的压カ值与DPF下游侧的压カ值的相位调和(调和时间的偏差)，因此难以基于两压力值来对DPF的状态、也即PM堆积精确地进行判定。
[0013]为了达到上述目的，本发明的微颗粒捕集过滤器状态检测装置为对过滤器的状态进行检测的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，该过滤器对包含在流通于排气流通流路中的排气中的微颗粒进行捕集，其具备:第一压カ检测单元，检测在所述排气流通流路上的所述过滤器的上游侧产生的第一压カ；第二压カ检测单元，检测在所述排气流通流路上的所述过滤器的下游侧产生的第二压カ；以及过滤器状态判定単元，判定所述过滤器的状态，所述过滤器状态判定単元由演算部和存储部构成，将由所述第一及第ニ压カ检测单元检测出的所述第一及第ニ压カ值存储在所述存储部，将由所述第一及第ニ压カ检测单元检测出的所述第一及第ニ压カ值从所述存储部发送至所述演算部，并且在所述演算部通过对所述第一及第ニ压カ值分别进行傅立叶变换、并对由该傅立叶变换而得到的处于预定频率的频谱强度(spectral intensity)和/或相位进行比较来判定所述过滤器的状态。
[0014]另外，为了达到上述目的，本发明的微颗粒捕集过滤器状态检测装置为对过滤器的状态进行检测的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，该过滤器对包含在流通于排气流通流路中的排气中的微颗粒进行捕集，其具备:第一压カ检测单元，检测在所述排气流通流路上的所述过滤器的上游侧产生的第一压カ；第二压カ检测单元，检测在所述排气流通流路上的所述过滤器的下游侧产生的第二压カ；第一傅立叶变换单元，对由所述第一压カ检测单元检测出的所述第一压カ值进行傅立叶变换；第二傅立叶变换单元，对由所述第二压カ检测单元检测出的所述第二压カ值进行傅立叶变换；比较单元，将由所述第一傅立叶变换单元得到的处于预定频率的频谱强度和/或相位与由所述第二傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位进行比较；以及过滤器状态判定単元，基于由所述比较单元得到的比较结果来判定所述过滤器的状态。
[0015]另外，在上述微颗粒捕集过滤器状态检测装置中，所述过滤器状态判定单元可以基于由所述第一傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位与由所述第二傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位之比，来推定由所述过滤器所捕集的所述微颗粒的堆积量。
[0016]另外，在上述微颗粒捕集过滤器状态检测装置中，可以具备过滤器再生指示単元，当由所述过滤器状态判定単元推定的所述堆积量达到预定量时，所述过滤器再生指示単元指示所述过滤器的再生。
[0017]另外，在上述微颗粒捕集过滤器状态检测装置中，所述过滤器状态判定单元可以基于由所述第一傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位与由所述第二傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位之比的、从该过滤器的初始状态下的值到该过滤器的再生实施后的值的变化，来推定在所述过滤器中堆积的不燃烧残留物量。
[0018]另外，在上述微颗粒捕集过滤器状态检测装置中，所述过滤器状态判定单元可以基于由所述第一傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位与由所述第二傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位之比的变化，来判定或推定所述过滤器的异常或故障。
[0019]另外，在上述微颗粒捕集过滤器状态检测装置中，所述预定频率可以是与内燃机的转速相对应的频率。
[0020]另外，在上述微颗粒捕集过滤器状态检测装置中，所述预定频率可以是内燃机的转速的基频。
[0021]另外，在上述微颗粒捕集过滤器状态检测装置中，所述预定频率可以是比内燃机的转速的基频高的高频率。[0022]另外，在上述微颗粒捕集过滤器状态检测装置中，利用所述第一压カ检测单元来检测所述第一压カ的时间间隔及利用所述第二压カ检测单元来检测所述第二压カ的时间间隔可以优选均比处于内燃机的转速的基频的周期短的时间间隔。
[0023]发明的效果
[0024]根据本发明，能够精确地进行捕集排气中的微颗粒的过滤器的状态判定。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是具备作为本发明的一个实施方式的微颗粒捕集过滤器状态检测装置的系统的整体结构图。
[0026]图2是在作为本发明的一个实施方式的微颗粒捕集过滤器状态检测装置中所执行的控制流程的一个例子的流程图。
[0027]图3是表示在作为本发明的一个实施方式的微颗粒捕集过滤器状态检测装置中FFT(快速傅立叶变换)处理前后的检测压カ值的时间序列数据的波形图。
[0028]图4是用于对在过滤器下游侧的压カ进行FFT处理后的波形相对于对在过滤器上游侧的压カ进行FFT处理后的波形发生衰减、增长进行说明的图。
[0029]图5是用于对根据在过滤器中所堆积的PM的堆积量，在过滤器下游侧的FFT波形相对于过滤器上游侧的FFT波形的衰减程度不同进行说明的图。
[0030]图6是表示在过滤器中所堆积的PM的堆积量、和关于在过滤器下游侧的压カ的频谱强度与关于在过滤器上游侧的压カ的频谱强度之比的关系的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0031]在根据专利文献I ((日本)特开昭60-85214号公报)中公开的基于现有的内燃机用过滤器再生装置的DPF中堆积的微颗粒的堆积量的检测方法中，存在堆积于DPF的微颗粒的堆积量的检测精度变低的问题。对该微颗粒的堆积量的检测精度变低的原因进行了研究。查明了排气流通流路内的压カ由于柴油发动机的排气脉动而大幅变动，DPF上游侧的压カ值与DPF下游侧的压カ值之间产生相位的偏差(作为时间的偏差显现)的事实。然而，对于专利文献I所记载的技术，在对DPF中堆积的微颗粒的堆积量进行检测时，由于是利用DPF上游侧的压カ值及DPF下游侧的压カ值本身，并且很大程度地受到相位偏差(作为时间的偏差显现)的影响，因此发现了微颗粒的堆积量的检测精度变低的问题。
[0032]对此，通过对DPF上游侧的压カ值及DPF下游侧的压カ值分别进行傅立叶变换并求出各个频率的频谱强度，从而能够不受相位偏差的影响而对两压カ进行比较。另外，因为排气中所包含的交流分量由于DPF而衰减，因此相同频率的频谱强度在DPF前后衰减。已知该频谱強度的強度比与DPF中所堆积的微颗粒的堆积量具有相关关系。因此，发现以下效果并完成了本发明:在对DPF上游侧的压カ值及DPF下游侧的压カ值分别进行傅立叶变换并求出各个频率的频谱强度的基础上，求出特定频率的频谱强度的強度比，并基于该强度比可精确地检测出堆积在DPF中的微颗粒的堆积量。
[0033]以下，參照附图对本发明的微颗粒捕集过滤器状态检测装置的具体的实施方式进行说明。
[0034]图1是具备作为本发明的一个实施方式的微颗粒捕集过滤器状态检测装置10的系统的整体结构图。本实施方式的系统是对微颗粒捕捉过滤器(DPF:Diesel ParticulateFilter) 14的状态(具体来说为PM堆积量)进行检测，并当该检测出的PM堆积量达到预定量时实现DPF14的再生的系统，其中微颗粒捕捉过滤器14对包含在从内燃机(具体来说为柴油发动机)12所排出的排气中的微颗粒(PM:Particulate Matter)进行捕集。
[0035]如图1所示，微颗粒捕集过滤器状态检测装置10具备设在与内燃机12连接的排气流通流路16上的DPF14。DPF14是可捕捉包含在从内燃机12所排出的排气中的PM的过滤器。另外，微颗粒捕集过滤器状态检测装置10具备设在排气流通流路16上的一对压カ传感器20、22。需要说明的是，压カ传感器20、22优选配设在随着排气的密度和流速而变化的动压的影响为最小的位置，也即可对主要随着测定位置之前的压カ损失而变化的静压进行測定的位置上。
[0036]压カ传感器20是输出与在排气流通流路16上的DPF14的上游侧产生的压カ(上游侧压力)相对应的电气信号(电压信号)的传感器。另外，压カ传感器22是输出与在排气流通流路16上的DPF14的下游侧产生的压カ(下游侧压力)相对应的电气信号(电压信号)的传感器。以下，将压カ传感器20、压カ传感器22分别称为上游侧压力传感器20、下游侧压力传感器22。上游侧压力传感器20及下游侧压力传感器22分别与以微计算机为主体构成的状态检测部24连接。上游侧压力传感器20的输出信号及下游侧压力传感器22的输出信号分别被供应到状态检测部24。
[0037]状态检测部24基于上游侧压カ传感器20的输出信号来检测在DPF14的上游侧产生的上游侧压力P1，并基于下游侧压力传感器22的输出信号来检测在DPF14的下游侧产生的下游侧压力P2。由该状态检测部24所进行的压カ检测按每个预定的采样时间(例如500 u s)、也即预定的采样周期(例如2kHz)来进行。
[0038]需要说明的是，上述预定的采样时间是比处于内燃机12的转速NE的基频f0的周期短的采样时间。另外，所谓该基频f0，是由内燃机12的转速NE的值来确定的频率，转速NE越小则基频f0越为低频率，转速NE越大则基频f0越为高频率。例如，在内燃机12为串联4缸4冲程发动机的情况下，由于每ー转从该内燃机12有2次排气，对于排气压カ每ー转有2次脉动，因此IOOOrpm吋，发生2000次/分钟的排气脉动，与发动机转速相对应的脉动的振动数为33.3Hz，基频f0为33.3Hz。但是，上述预定的采样时间可以设为比处于内燃机12的转速NE的、用于进行压カ检测的上限的基频f0 (例如当作为串联4缸4冲程发动机的内燃机12的转速的、用于进行压カ检测的上限为3000rpm时，基频f0为100Hz)的周期(IOms)短。如后面详细描述，状态检测部24对上述检测出的上游侧压力Pl及下游侧压力P2进行演算处理，并计算出堆积于DPF14的PM的堆积量M。
[0039]对状态检测部24还分别供应表示内燃机12的转速NE的信号、以及表示内燃机12的排气空气量Q的信号。状态检测部24检测内燃机12的转速NE及排气空气量Q。需要说明的是，由于转速NE与压カ波形之间发生时间的偏差，因此优选校正该偏差而使用。
[0040]本实施例的系统还具备进行内燃机12的各种控制的发动机用电子控制单元(以下称为发动机ECU) 32。在发动机ECU32上连接有上述状态检测部24。状态检测部24判断计算出的向DPF14堆积的PM堆积量M是否达到预定量，并作为该判断的結果，当PM堆积量M达到预定量时对发动机E⑶32供应用于再生DPF14的指令。当发动机E⑶32从状态检测部24接受DPF14的再生指令时，执行再生DPF32的处理(例如，促进内燃机12燃烧对DPF32进行加热的处理)。
[0041]接着，參照图2?图6，对本实施方式的微颗粒捕集过滤器状态检测装置10中的检测处理进行说明。
[0042]图2是在作为本发明的一个实施方式的微颗粒捕集过滤器状态检测装置10中状态检测部24所执行的控制流程的一个例子的流程图。图3(A)是表示在作为本发明的ー个实施方式的微颗粒捕集过滤器状态检测装置10中状态检测部24对检测压カ值P1、P2进行FFT (快速傅立叶变换:Fast Fourier Transform)处理前的检测压カ值P1、P2的时间序列数据的波形图。图3(B)是表示在作为本发明的一个实施方式的微颗粒捕集过滤器状态检测装置10中状态检测部24对检测压カ值P1、P2进行了 FFT处理后的频谱强度的频率数据的波形图。
[0043]图4(A)是用于对在DPF14的下游侧的压カ进行FFT处理后的频谱强度[(kPa)2/Hz]相对于针对在DPF14的上游侧的压カ进行FFT处理后的频谱强度[(kPa)2/Hz]发生衰减进行说明的图。图4(B)是用于对在DPF14的下游侧的压カ进行FFT处理后的相位[rad]相对于在DPF14的上游侧的压カ进行FFT处理后的相位[rad]发生衰减、增长进行说明的图。图5(A)及(B)是用于对根据在DPF14中所堆积的PM的堆积量，在DPF14的下游侧的FFT波形相对于在DPF14的上游侧的FFT波形的衰减程度不同这ー情况进行说明的图。图6是表示在DPF14中所堆积的PM的堆积量、和关于在DPF14的下游侧的压カ的频谱强度与关于在DPF14的上游侧的压カ的频谱强度之比的关系的一个例子的图。
[0044]在本实施方式中，状态检测部24按每个预定的采样时间，基于上游侧压カ传感器20的输出信号来检测在DPF14的上游侧产生的上游侧压力Pl [kPa]，并基于下游侧压カ传感器22的输出信号来检测在DPF14的下游侧产生的下游侧压力P2[kPa](步骤100)。并且，将预定时间(例如10秒等)中的上游侧压カ值Pl及下游侧压カ值P2的数据分别存储在存储器中。
[0045]状态检测部24通过基于上述所存储的预定时间中的上游侧压カ值Pl对检测出的上游侧压カ值Pl进行FFT处理，并将该上游侧压カ值Pl变换为每个频率的频谱强度Il [(kPa)VHz]，并且基于上述所存储的预定时间中的下游侧压カ值P2对检测出的下游侧压カ值P2进行FFT处理，并将该下游侧压カ值P2变换为每个频率的频谱强度12 [ (kPa)2/Hz](步骤102 ;參见图3)。若进行该变换，则产生与发动机转速NE相对应的脉动的上游侧压カ值Pl及下游侧压カ值P2分别分尚为其相位与分量。
[0046]状态检测部24如上所述从FFT处理后的频谱强度来检测、选择基频f0。具体来说，以FFT处理后的频谱强度之中频谱强度为最大值的频率为基频f0。需要说明的是，基频f0根据内燃机12的转速NE和该内燃机12的种类来唯一地确定。转速NE越小则基频f0越为低频率，转速NE越大则基频f0越为高频率。
[0047]另外，作为求出基频f0的其他手法，⑴当内然机12为串联4缸4冲程发动机吋，可以显现出FFT处理后的频谱强度之中的预定以上的频谱强度的最低频率的4倍的频率为基频f0，另外，(2)可以基于检测出的内燃机12的转速NE来求出与该转速NE相对应的脉动的基频f0。在此情况下，当内燃机12为串联4缸4冲程发动机、转速NE为2000rpm时，基频f0被设定为66.67Hz。
[0048]当状态检测部24如上所述计算出FFT处理后的各频谱强度I1、12及基频f0吋，接着抽出处于该基频fo的频谱强度Ilf(l、I2f(l，并对这些处于基频fO的频谱强度Ilf(l、I2f0进行比较。具体来说，计算出处于基频fO的频谱强度之比(以下称为强度比)(步骤104)。并且，基于该强度比I2fQ/IlfQ，来推定在DPF14中堆积的PM的堆积量M[g/1](步骤 106)。
[0049]状态检测部24预先存储向DPF14堆积的PM的堆积量与频谱强度之比(強度比)I2f0/Hfo的关系。状态检测部24在上述步骤106中，參照所存储的PM堆积量与強度比I2fQ/Ilftl的关系，基于在上述步骤104中计算出的处于基频fO的強度比I2fQ/Ilf。，来推定堆积在DPF14中的PM的堆积量M。
[0050]需要说明的是，状态检测部24可以在推定PM堆积量M时，根据DPF14的初始压カ损失AP或排气空气量(需要说明的是，可以是存储压カP1、P2数据的预定时间中的平均值)来进行校正。例如，由于即便是相同的转速也即相同的基频f0，強度比也会随着压カ损失AP的大小而变化，因此，具体来说，由于压カ损失八？越大则强度比12{。/11{。越小，因此在基于处于基频fO的強度比I2f(l/IIftl来推定PM堆积量M吋，例如压カ损失AP越大则可以将强度比校正为越小的值。
[0051]这样ー来，在本实施例的微颗粒捕集过滤器状态检测装置10中，对DPF14前后的上游侧压力Pl及下游侧压力P2分别按每个预定的采样时间来进行采样，对该压カ值P1、P2的数据进行FFT处理，对处于与内然机12的转速NE相对应的基频fO的频谱强度Ilf(l、I2f。迸行比较并计算该频谱强度之比(強度比)I2f(l/Ilf(l，基于该计算出的強度比I2f(l/IlfQ来推定堆积在DPF14中的PM的堆积量M。
[0052]在DPF14的上游侧和下游侧，由于通过DPF14的排气而产生压力差AP(=P1_P2)。该压カ差AP是由于DPF14的存在而产生的压カ损失，井随着气体流量或温度等而变化。另夕卜，排气的压カ由于内燃机12的排气脉动而大幅变动，包含与内燃机12的转速NE相对应的基频fO的成分，还包含该基频fO的高次谐波成分。另外，在排气通过DPF14的过程中，脉动的振幅在DPF14前后衰减，相同频率的频谱强度在DPF14前后衰减(參见图5)。该强度比随着向DPF14堆积的PM的堆积量而变化，其堆积量越多则该强度比越小(參见图6及图7)。換言之，在DPF14的下游侧的频谱强度与在DPF14的上游侧的频谱强度相比，PM堆积量越多则其变得越小。
[0053]因此，根据本实施例的微颗粒捕集过滤器状态检测装置10，在对捕集排气中的PM的DPF14的PM堆积量进行推定时，通过利用对DPF14前后的各压カ值P1、P2进行FFT处理而得到的频谱强度11、12的強度比(具体来说是处于基频fO的频谱强度Ilf(1、I2f(l的強度比I2f(l/Ilf(l)，从而能够消除DPF14前后的压カ的作为时间偏差显现的相位偏差，并能够精确地推定对排气中的PM进行捕集的DPF14的PM堆积量。
[0054]在本实施例的系统中，当状态检测部24如上所述推定DPF14的PM堆积量M吋，对该PM堆积量是否达到预定量进行判断。需要说明的是，该预定量PM是有可能发生从DPF14向下游侧的泄漏的值的下限值，并被预先规定。当状态检测部24判断为所推定的PM堆积量M达到预定量吋，对发动机E⑶32迸行DPF14的再生指令。当进行这样的处理时，由于DPF14被加热，因此堆积在该DPF14中的PM被燃烧除去。因此，根据本实施例的系统，能够在即将于DPF14中堆积最大捕集量(需要说明的是，所谓该最大捕集量是在PM燃烧时于DPF14不产生开裂的量)的PM之前适时地实施堆积有PM的DPF14的再生，并能够促进DPF14的重复利用。
[0055]另外，通过将对DPF14的上游侧压カ值Pl及下游侧压カ值P2进行FFT处理后的相位波形进行比较，从而能够得到DPF14的细微裂纹或微量的PM变化等的更详细的信息。如图4(B)所示，相位在与频谱强度的峰频率相同的频率具有峰值，在DPF14的上游侧和下游侧发生变化。从DPF14的上游侧到下游侧，尽管频谱强度衰减，但由于相位也有增长，因此能够从相位的衰减率或增长率来推定DPF14的状态。
[0056]另外，在上述实施方式中，DPF14相当于权利要求书中记载的“过滤器”，状态检测部24基于上游侧压カ传感器20的输出信号来检测在DPF14的上游侧产生的上游侧压力Pl相当于权利要求书中记载的“第一压カ检测单元”，状态检测部24基于下游侧压カ传感器22的输出信号来检测在DPF14的下游侧产生的下游侧压力P2相当于权利要求书中记载的“第二压カ检测单元”，状态检测部24对上游侧压カ值Pl进行FFT处理相当于权利要求书中记载的“第一傅立叶变换单元”，状态检测部24对下游侧压カ值P2进行FFT处理相当于权利要求书中记载的“第二傅立叶变换单元”，状态检测部24计算FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比I2fQ/Ilf。相当于权利要求书中记载的“比较单元”，状态检测部24基于处于基频fO的频谱强度的強度比I2fQ/IlfQ来推定在DPF14中堆积的PM的堆积量M相当于权利要求书中记载的“过滤器状态判定単元”，另外，状态检测部24当判定为PM堆积量M达到预定量时向发动机E⑶32进行用于加热DPF14的DPF14的再生指令相当于权利要求书中记载的“过滤器再生指示単元”。
[0057]以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于该特定的实施方式，在权利要求书中记载的主g内可进行各种变形或变更。
[0058]例如，在上述实施方式中，尽管是基于DPF14前后的压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比I2f(l/Ilf(l来推定堆积在DPF14中的PM的堆积量，但本发明并不限定于此，也可以基于DPF14前后的压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比，来推定以堆积在DPF14中的金属作为成分的不燃烧残留物的量(也即，灰分(Ash)堆积量)。
[0059]换言之，尽管在DPF14的初始状态(刚制造之后)未堆积不燃烧残留物，但如果继续使用DPF14，则在该DPF14中逐渐堆积不燃烧残留物。该不燃烧残留物即使通过加热来再生DPF14也不会被除去。另外，压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比I2f(l/Ilf(l在堆积有和未堆积有不燃烧残留物时大幅变化。因此，在DPF14的初始状态下存储压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比I2f(l/Ilf(l的基础上，在DPF14的再生实施后，计算出压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比I2fQ/IlfQ，能够基于強度比I2fQ/IlfQ的、从DPF14的初始状态的值到DPF14的再生实施后的值的变化来推定堆积在DPF14中的不燃烧残留物量。例如，从DPF14的初始状态下的強度比I2fQ/IlfQ到DPF14的再生实施后的強度比I2fQ/IlfQ的变化量越多，则可判定堆积在DPF14中的不燃烧残留物量越多。
[0060]需要说明的是，上述的向DPF14堆积的不燃烧残留物量的推定可以在上述实施方式中向DPF14堆积的PM堆积量M达到预定量而在刚加热再生DPF14之后进行，另外，也可以利用与上述实施方式不同的手法在刚再生该DPF14之后进行。
[0061]另外，在上述实施方式中，基于DPF14前后的压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比来推定堆积在DPF14中的PM的堆积量，但本发明并不限定于此，也可以基于DPF14前后的压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的强度比I2f(l/Ilf(l，来判定或推定DPF14的异常或故障。
[0062]换言之，如果DPF14处于正常状态，则压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比随着向该DPF14中的PM或不燃烧残留物的堆积等而在预定的范围内变化(降低)。另ー方面，如果DPF14发生异常或故障，则压カ值Pl、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比I2f(l/Ilf(l脱离上述预定的范围变化。因此，可基于压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比I2f(l/Ilf(l的变化来判定或推定DPF14的异常或故障。例如，当压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比I2f(l/Ilf(l脱离预先设定的预定范围而变化时，可以判定或推定为于DPF14上发生了异常或故障。另外，当判定或推定为在DPF14上发生了异常或故障吋，为了向车辆驾驶员、使用者或操作者通知该异常或故障，可以利用警报、灯的闪烁、亮灯等来进行警告。
[0063]另外，在上述实施方式中，在再生DPF14时由状态检测部24向发动机E⑶32迸行DPF14的再生指令，但本发明并不限定于此，也可以在DPF14的内部或周围设置加热器，通过从状态检测部24向该加热器供应电カ而实现DPF14的加热再生。
[0064]再有，在上述实施方式或变形例中，在判定DPF14的状态时，使用DPF14前后的压カ值P1、P2的FFT处理后的、处于内然机12的转速NE的基频fO的频谱强度的強度比I2f(l/IlfQ，但也可以不使用DPF14前后的压カ值P1、P2的FFT处理后的处于基频fO的频谱强度的強度比，而是使用处于比该基频fO高的高次谐波的特定频率fl的频谱强度的強度比I2fl/Ilfl，来进行DPF14的状态判定。另外，也可以使用处于比该基频fO低的特定频率f2的频谱强度的強度比I2f2/Ilf2，来进行DPF14的状态判定。需要说明的是，此时，在比内然机12的转速NE的基频fO低的特定频率f2中，可以包含OHz的频率。
[0065]另夕卜，本国际申请以2011年(平成23年)7月6日申请的日本专利申请2011-150374号作为要求优先权的基础，本国际申请援引该日本专利申请2011-150374号的全部内容。
[0066]符号说明
[0067]10微粒捕集过滤器状态检测装置
[0068]12内燃机
[0069]14 DPF
[0070]16排气流通流路
[0071]20上游侧压力传感器
[0072]22下游侧压力传感器
[0073]24状态检测部
[0074]32 发动机 ECU
【权利要求】
1.一种微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其为对过滤器的状态进行检测的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，该过滤器对包含在流通于排气流通流路中的排气中的微颗粒进行捕集，其特征在于，所述微颗粒捕集过滤器状态检测装置具备: 第一压カ检测单元，检测在所述排气流通流路上的所述过滤器的上游侧产生的第一压力； 第二压カ检测单元，检测在所述排气流通流路上的所述过滤器的下游侧产生的第二压力；以及 过滤器状态判定単元，判定所述过滤器的状态， 所述过滤器状态判定単元由演算部和存储部构成， 将由所述第一及第二压カ检测单元检测出的所述第一及第二压カ值存储在所述存储部， 将由所述第一及第二压カ检测单元检测出的所述第一及第二压カ值从所述存储部发送至所述演算部，并且 在所述演算部通过对所述第一及第二压カ值分别进行傅立叶变换、并对由该傅立叶变换而得到的处于预定频率的频谱强度和/或相位进行比较来判定所述过滤器的状态。
2.一种微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其为对过滤器的状态进行检测的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，该过滤器对包含在流通于排气流通流路中的排气中的微颗粒进行捕集，其特征在于，所述微颗粒捕集过滤器状态检测装置具备: 第一压カ检测单元，检测在所述排气流通流路上的所述过滤器的上游侧产生的第一压力； 第二压カ检测单元，检测在所述排气流通流路上的所述过滤器的下游侧产生的第二压力； 第一傅立叶变换单元，对由所述第一压カ检测单元检测出的所述第一压カ值进行傅立叶变换； 第二傅立叶变换单元，对由所述第二压カ检测单元检测出的所述第二压カ值进行傅立叶变换； 比较单元，将由所述第一傅立叶变换单元得到的处于预定频率的频谱强度和/或相位与由所述第二傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位进行比较；以及 过滤器状态判定単元，基于由所述比较単元得到的比较结果来判定所述过滤器的状态。
3.根据权利要求1或2所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在于，所述过滤器状态判定単元基于由所述第一傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位与由所述第二傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位之比，来推定由所述过滤器所捕集的所述微颗粒的堆积量。
4.根据权利要求3所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在于，所述微颗粒捕集过滤器状态检测装置具备过滤器再生指示単元，当由所述过滤器状态判定単元推定的所述堆积量达到预定量时，所述过滤器再生指示単元指示所述过滤器的再生。
5.根据权利要求1或2所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在于，所述过滤器状态判定単元基于由所述第一傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位与由所述第二傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位之比的、从该过滤器的初始状态下的值到该过滤器的再生实施后的值的变化，来推定在所述过滤器中堆积的不燃烧残留物量。
6.根据权利要求1或2所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在于，所述过滤器状态判定単元基于由所述第一傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位与由所述第二傅立叶变换单元得到的处于所述预定频率的频谱强度和/或相位之比的变化，来判定或推定所述过滤器的异常或故障。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在干，所述预定频率是与内燃机的转速相对应的频率。
8.根据权利要求7所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在干，所述预定频率是内燃机的转速的基频。
9.根据权利要求7所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在干，所述预定频率是比内燃机的转速的基频高的高频率。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在于，利用所述第一压カ检测单元来检测所述第一压カ的时间间隔及利用所述第二压カ检测单元来检测所述第二压カ的时间间隔均比处于内燃机的转速的基频的周期短。
11.根据权利要求7所述的微颗粒捕集过滤器状态检测装置，其特征在于，所述预定频率是比内燃机的转速的基频·低的低频率。
【文档编号】F01N9/00GK103597177SQ201280028271
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年3月7日 优先权日:2011年7月6日
【发明者】山川高史, 石井泰博, 箕浦大祐 申请人:揖斐电株式会社