JP2004068806A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004068806A JP2004068806A JP2003106627A JP2003106627A JP2004068806A JP 2004068806 A JP2004068806 A JP 2004068806A JP 2003106627 A JP2003106627 A JP 2003106627A JP 2003106627 A JP2003106627 A JP 2003106627A JP 2004068806 A JP2004068806 A JP 2004068806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particulate
- signal processing
- regeneration
- output
- dpf
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排出ガスに含まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを備える排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
環境対策として、従来より、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(粒子状物質;PM)を低減するための装置が種々提案されている。その代表的なものに、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下DPFと称する)を備えた排ガス浄化装置があり、排気管内に設置したDPFの多孔質の隔壁を排出ガスが通過する際に、パティキュレートを捕集するように構成されている。
【0003】
DPFは、パティキュレートの堆積量が増加すると圧損が増大し、エンジン性能を低下させることから、適正な時期にパティキュレートを燃焼させて、DPFを再生する必要がある。再生には、バーナやヒータ等の加熱装置を用いることもできるが、近年、例えばポスト噴射や噴射時期の遅角といった噴射制御を行って、DPFに導入される排気を昇温させる技術が提案され、運転状態に応じた細かな制御が可能となっている。
【0004】
この時、DPFのパティキュレート堆積量(以下PM堆積量と称する)を正確に検出して、DPFの再生時期の決定を適切に行うことが重要である。再生制御に関する従来技術としては、例えば、特開平8−210121号公報等があり、DPFの前後差圧からPM堆積量を算出し、これを基にDPFの再生時期を決定する際に、差圧検出値を平均化して安定化させることが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、差圧検出値を数分間に渡って平均化する信号処理方法は、入力信号変化に対する出力信号変化の応答性が低い。このため、パティキュレートが徐々に堆積していくといったPM堆積量の時間変化が小さい場合には有効な処理であるが、例えば、DPF再生中のように、PM堆積量が急激に減少する場合、図5に示すように、実際のPM堆積量 (実線)とPM堆積量算出値 (点線)とのずれが増大して、精度の高い検出ができない問題がある。さらに、図6に示すように、再生を開始するPM堆積量および再生を終了するPM堆積量をそれぞれ設定し、PM堆積量算出値を基に再生開始および終了を制御する場合には、図7に示すように、必要以上に長く再生を行うことになり、排気の昇温制御による燃費の悪化およびDPFの劣化をまねくおそれがあった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、DPFを用いた排気浄化装置において、PM堆積量の検出精度を高め、再生中のようにPM堆積量の時間変化が大きい場合においても、PM堆積量を精度良く検出して、DPFの再生を制御性良く行うことにより、燃費の悪化やDPFの劣化を抑制することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化または平均化処理する応答性の異なる複数の信号処理手段と、
上記複数の信号処理手段の出力の1つを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを備えている。
【0008】
請求項1の発明によれば、例えば、上記パティキュレートフィルタの再生中は、応答性の高い信号処理手段を用いて上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化し、通常時(非再生時)は、応答性の低い信号処理手段を用いて上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する。これにより、再生中は高応答でパティキュレート堆積量を検出して、再生に不必要に長い時間を要することを防止し、通常時(非再生時)は、十分安定したパティキュレート堆積量の算出値を得ることで、検出精度を向上させることができる。よって、パティキュレート堆積量の変化が大きい場合にも、堆積量を精度良く検出し、制御性良く上記パティキュレートフィルタの再生を行うことができ、燃費の悪化やDPFの劣化を抑制できる。
【0009】
請求項2の内燃機関の排気浄化装置は、上記課題を解決するための他の構成であり、内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する第1信号処理手段と、
上記第1信号処理手段よりも信号処理の入力に対する出力の応答性が高くなるように上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する第2信号処理手段と、
上記第1信号処理手段の出力と上記第2信号処理手段の出力のいずれかを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを備えている。
【0010】
請求項2の発明によれば、例えば、上記パティキュレートフィルタの再生中は、応答性の高い上記第2信号処理手段を用いて上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化し、通常時(非再生時)は、上記第1信号処理手段を用いて上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化する。これにより、再生中は高応答でパティキュレート堆積量を検出して、再生に不必要に長い時間を要することを防止し、通常時(非再生時)は、十分安定したパティキュレート堆積量の算出値を得ることで、検出精度を向上させることができる。よって、パティキュレート堆積量の変化が大きい場合にも、堆積量を精度良く検出し、制御性良く上記パティキュレートフィルタの再生を行うことができ、燃費の悪化やDPFの劣化を抑制できる。
【0011】
請求項3の内燃機関の排気浄化装置は、上記課題を解決するための他の構成であり、内燃機関の排気管内に設置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を所定期間に渡り平均化処理する第1信号処理手段と、
上記第1信号処理手段よりも短い所定の期間に渡り上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平均化処理する第2信号処理手段と、
上記第1信号処理手段の出力と上記第2信号処理手段の出力のいずれかを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを有している。
【0012】
請求項3の発明において、上記第2信号処理手段は、上記第1信号処理手段よりも信号処理を行う期間が短いので、信号入力に対する出力の応答性が高くなる。よって、再生中のようなパティキュレート堆積量の変化が大きい場合に、上記第2信号処理手段を用い、それ以外の場合には、上記第1信号処理手段を用いることで、上記請求項1と同様の効果が得られる。
【0013】
請求項4の構成において、上記パティキュレート堆積量算出手段は、上記パティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量を反映する圧力を検出する圧力検出手段と、内燃機関の排気流量を検出する排気流量検出手段を有している。ある排気流量において、パティキュレート堆積量の増加とともに、上記パティキュレートフィルタの前後差圧等の圧力が増加するので、上記圧力検出手段と上記排気流量検出手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出することができる。
【0014】
請求項5の構成において、上記パティキュレート堆積量決定手段は、上記再生実施手段が作動中である時に、上記第2信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定し、それ以外の時には、上記第1信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定する。具体的には、上記パティキュレートフィルタが再生中がどうかを、上記再生実施手段が作動中であるかどうかで判定することができ、これを基に信号処理手段を選択することで、DPFの再生を制御性良く行うことができる。
【0015】
あるいは、請求項6の構成のように、上記パティキュレート堆積量決定手段が、上記パティキュレートフィルタの温度を検出するDPF温度検出手段を有し、上記DPF温度検出手段の出力が所定値を越えた時に、上記第2信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定し、それ以外の時には、上記第1信号処理手段の出力をパティキュレート堆積量と決定するようにしてもよい。上記パティキュレートフィルタの温度を直接検出して、再生中がどうかを判定することもでき、高速走行時の排気温度上昇や、減速時の燃料カットで排気中の酸素濃度が増加するといった理由によって生じる自然燃焼等によりパティキュレート堆積量が急減するような場合にも、精度良い検出が可能になる。
【0016】
請求項7の構成では、上記DPF温度検出手段として、上記パティキュレートフィルタの上流または下流の排気管に設置される排気温度検出手段を設ける。この時、上記パティキュレートフィルタの上流または下流またはその両方の排気温度を基に上記パティキュレートフィルタの温度を検出することができる。
【0017】
請求項8の構成では、上記DPF温度検出手段における上記所定値を600℃以上とする。上記パティキュレートフィルタの再生中には、通常、600℃程度ないしそれ以上の温度となるので、上記パティキュレートフィルタが600℃以上の所定の温度となったか否かで、再生中か否かを判定することができる。
【0018】
請求項9の構成のように、具体的には、上記再生実施判定手段は、上記パティキュレート堆積量決定手段の出力が第1所定値を越えた時に上記再生実施手段を作動させる。そして、上記パティキュレート堆積量決定手段の出力が第1所定値よりも小さい第2所定値を下回った時に、上記再生実施手段の作動を停止させることで、算出したパティキュレート堆積量を基に、再生制御を容易に行うことができる。
【0019】
請求項10の構成において、上記圧力検出手段は、上記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する。パティキュレート堆積量の増加に伴い、上記パティキュレートフィルタの前後の差圧が増加するので、これを基にパティキュレート堆積量を算出することができる。
【0020】
あるいは、請求項11の構成のように、上記圧力検出手段が、上記パティキュレートフィルタの上流の排気圧力を検出するようにしてもよい。上記パティキュレートフィルタの上流の排気圧力とパティキュレート堆積量も同様の関係にあるので、これを基にパティキュレート堆積量を算出することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態を図1に基づいて説明する。図1(a)はディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成を示すもので、エンジン1から排出された排気ガスは、排気管2a、2b間に設置されたディーゼルパティキュレートフィルタ4(DPF)を通過してパティキュレートが捕集された後に、外部へ放出される。DPF4は公知の構成で、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形してなる。ガス流路となるハニカム構造体の多数のセルは入口側または出口側が互い違いに目封じされており、排気ガス中のパティキュレートは、セルとセルを区画する多孔性の隔壁を通過する際に捕集される。
【0022】
排気管2a、2bは、圧力検出手段である差圧センサ5に接続される。差圧センサ1の一端側には、圧力取込管51を介してDPF4上流の排気管2aの圧力が導入され、差圧センサ1の他端側には、圧力取込管52を介してDPF4下流の排気管2bの圧力が導入されるようになっている。差圧センサ5は、ECU6に接続されており、DPF4の前後差圧検出値を出力する。また、排気管2bには、DPF温度検出手段および排気温度検出手段としての排気温センサ8が設置してある。排気管2aに、DPF温度検出手段および排気温度検出手段としての排気温センサ8を設置することもできる。排気温センサ7、8は、ECU6に接続されており、DPF4の上流側の排気温度または下流側の排気温度を検出して、ECU6に出力する。また、エンジン1の吸気管3には、エアフロメータ9が設置してあり、吸気量を検出して、ECU6に出力する。
【0023】
ECU6は、差圧センサ5、排気温センサ7、8およびエアフロメータ9の出力値に基づき、エンジン1の排気流量の算出、DPF4のパティキュレート堆積量(PM堆積量)の算出等の演算を行う(排気流量算出手段、パティキュレート堆積量算出手段)。一般に、ある排気流量に対して、DPF4に堆積するパティキュレートの量が増加するのに伴い、差圧センサ5で検出されるDPF4の前後差圧が増加することから、この関係を利用してPM堆積量を算出することができる。
【0024】
ここで、ECU6は、PM堆積量の算出値を信号処理により安定化させる。例えば、図3のように、DPF4の前後差圧等から算出したPM堆積量算出値(信号処理前)を、信号処理を行って平滑化させることで、安定した出力(信号処理後のPM堆積量算出値)を得ることができる。ただし、この方法は、PM堆積量が短時間で急激に変化しない場合には有効な方法であるものの、再生中のように、PM堆積量の時間変化が大きい場合には、実際のPM堆積量とのずれが大きくなりやすい(図5)。そこで、本発明では、パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化または平均化処理する応答性の異なる複数の信号処理手段を設ける。具体的には、従来の方法でPM堆積量の算出値を平滑化処理する第1信号処理手段と、第1信号処理手段よりも信号処理の入力に対する出力の応答性が高くなるように、PM堆積量の算出値を平滑化処理する第2信号処理手段を設ける。
【0025】
ECU6は、第1信号処理手段と第2信号処理手段の算出値のいずれかを選択して、PM堆積量を決定する(パティキュレート堆積量決定手段)。さらに、決定されたPM堆積量から上記パティキュレートフィルタの再生を実施する時期かどうかを判定し(再生実施判定手段)、この再生実施判定手段の判定結果を基にDPF4を昇温して再生させる(再生実施手段)。
【0026】
DPF4の昇温手段として、具体的には、燃料噴射の際に、ポスト噴射や噴射時期の遅角を行ったり、あるいは、吸気スロットルを通常より閉じ側とする等の制御を行うことで、排気を昇温させることができる。例えば、ポスト噴射や遅角を行うと、着火時期の遅れ等により、エネルギーの一部が動力に返還されずに排気の熱エネルギーになるために、通常噴射の場合の排気温度(150℃〜400℃)に対し、より高温(300℃〜700℃)の排気がDPF4内に導入される。吸気スロットルを閉じ側とした場合も同様で、吸気量が減少し、エンジン1の燃焼室内に流入するガスの熱容量が減少するために、排気温度が上昇する。この高温の排気により、DPF4内に付着したパティキュレートを燃焼させ、捕集能力を回復させることができる。DPF4を昇温させるために、バーナやヒータといった加熱装置を用いることもできる。
【0027】
このECU6の作動の一例を図2に示すフローチャートを用いて説明する。本処理は、ECU6において所定の周期で実行され、ECU6は、まず、ステップ101で、差圧センサ5からDPF前後差圧P〔kPa〕を、エアフロメータ9から吸気量Ga〔g/sec 〕を読み込む。また、排気温センサ7からDPF4の下流側排気温度を読み込み、DPF温度T〔℃〕を算出する。ここでは、例えば、下流側排気温度をDPF温度Tとしているが、排気温センサ8にて検出されるDPF4の上流側排気温度を用いたり、上流側排気温度と下流側排気温度の両方を基にDPF温度Tを算出することも可能である。
【0028】
ステップ102では、DPF前後差圧P〔kPa〕、DPF温度T〔℃〕、吸気量Ga〔g/sec 〕から、DPF4を通過する排気流量Vex〔L/min 〕を算出する。排気流量Vexは、吸気量Ga〔g/sec 〕を、DPF温度T〔℃〕とDPF前後差圧P〔kPa〕を用いて、体積流量に換算することにより求められ、具体的には、下記式(1)を用いて算出する。
Vex=Ga×22.4/28.8×101.3/(101.3+P)}×(273+T)/273 ・・・(1)
【0029】
次に、ステップ103に進み、DPF前後差圧P〔kPa〕、DPF温度T〔℃〕、および排気流量Vex〔L/min 〕から、DPF4に堆積しているパティキュレートの堆積量(平滑化前PM堆積量算出値)Macm(i)を算出する。排気流量に対するDPF前後差圧の関係は、図4のようになり、ある排気流量に対して、PM堆積量の増加に応じて差圧が増加することから、この関係を利用して、予め記録してあるマップからPM堆積量を算出することができる。
【0030】
ステップ104では、DPF4の再生が実施されているか否かをDPF再生フラグXregen により判定し、その判定結果により平滑化処理方法を選択する。ステップ104で、DPF4の再生中でないと判定された場合には、ステップ105へ進んで、通常の信号処理方法(第1信号処理手段)により、平滑化前PM堆積量算出値Macm(i)の平滑化処理を行い、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) の算出式を下記式(2)に示す。
ΔM=Macm(i)−Mpm(i−1)
Mpm(i) =Mpm(i−1) +ΔM/α1
α1 :定数 ・・・(2)
【0031】
DPF4の再生中と判定された場合には、ステップ106へ進み、より応答性の高い信号処理方法(第2信号処理手段)を選択して、平滑化前PM堆積量算出値Macm(i)の平滑化処理を行い、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) の算出式を下記式(3)に示す。
ΔM=Macm(i)−Mpm(i−1)
Mpm(i) =Mpm(i−1) +ΔM/β1
β1 :定数(α1 >β1 ) ・・・(3)
【0032】
上記ステップ105、106の信号処理方法において、平滑化処理の応答性は定数α1 または定数β1 により決まり、定数が小さいほど、応答性が高くなる。このため、DPF4の再生中の信号処理方法(式(3))における定数β1 を、非再生中の信号処理方法(式(2))における定数α1 より小さくして、再生中の信号処理の応答性を高くすることができる。
【0033】
ステップ107では、算出された平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第1所定値を越えたか否かを判定し、第1所定値を越えた場合には、ステップ108へ進んで、DPF再生フラグをONにし、上述した昇温手段を用いてDPF4の再生を実施する。ステップ107で、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第1所定値以下である場合は、ステップ109へ進んで、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第2所定値より小さいか否かを判定し、第2所定値より小さい場合には、ステップ110でDPF再生フラグをOFFにして、再生を中止する。この時、第1所定値は、図6における再生開始PM堆積量に、第2所定値は再生終了PM堆積量に対応し、第2所定値<第1所定値である。
【0034】
以上のように、再生中と、非再生中とで、平滑化前PM堆積量算出値Macm(i)を平滑化するための信号処理方法を変更し、再生中には、高応答の信号処理方法を採用して平滑化後PM堆積量算出値Mpmを算出する。これにより、図8に示すように、信号処理後PM堆積量算出値と実際のPM堆積量からのずれを小さくすることができ、図7のように不必要な再生処理による燃費の悪化等の不具合を解消できる。
【0035】
図9に本発明の第2の実施の形態を示す。本実施の形態の排気浄化装置の基本構成は、上記図1と同様であり、図示を省略する。上記第1の実施の形態において、ECU6は、DPF4が再生中か否かをDPF再生フラグXregen のON、OFFにより判定したが、DPF温度が所定値を越えたか否かを基に判定するようにしてもよい。図9は、この場合の処理を示すフローチャートで、まず、ステップ201で、差圧センサ5からDPF前後差圧P〔kPa〕を、エアフロメータ9から吸気量Ga〔g/sec 〕を読み込み、排気温センサ7からDPF4の下流側排気温度を読み込んでDPF温度T〔℃〕を算出する。次に、ステップ202で、DPF前後差圧P〔kPa〕、DPF温度T〔℃〕、吸気量Ga〔g/sec 〕から、排気流量Vex〔L/min 〕を算出し、ステップ203に進んで、DPF前後差圧P〔kPa〕、DPF温度T〔℃〕、および排気流量Vex〔L/min 〕から、DPF4に堆積しているパティキュレートの堆積量(平滑化前PM堆積量算出値)Macm(i)を算出する。
【0036】
ステップ204では、DPF4の再生が実施されているか否かを、ステップ201で算出したDPF温度T〔℃〕が所定値を越えたか否かで判定する。一般に、DPF4の再生中は、DPF温度T〔℃〕、が600℃程度、ないしそれ以上となるので、上記所定値を600℃以上の適当な値とすればよい。ステップ204で、DPF4の再生中でないと判定された場合には、ステップ205へ進んで、通常の信号処理方法(第1信号処理手段)により、平滑化前PM堆積量算出値Macm(i)の平滑化処理を行い、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。
【0037】
ステップ204で、DPF4の再生中と判定された場合には、ステップ206へ進み、より応答性の高い信号処理方法(第2信号処理手段)を選択して、平滑化前PM堆積量算出値Macm(i)の平滑化処理を行い、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。さらに、ステップ207では、算出された平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第1所定値を越えたか否かを判定し、第1所定値を越えた場合には、ステップ208へ進んで、DPF再生フラグをONにし、DPF4の再生を実施する。ステップ207で、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第1所定値以下である場合は、ステップ209へ進んで、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第2所定値より小さいか否かを判定し、第2所定値より小さい場合には、ステップ210でDPF再生フラグをOFFにして、再生を中止する。
【0038】
本実施の形態によっても、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られ、再生中のように、PM堆積量の時間変化が大きい場合にも、信号処理の応答性を高くして、精度良くDPF4の再生制御を行うことができる。また、DPF4の温度から再生中か否かを判定することで、自然燃焼等によりパティキュレート堆積量が急減するような場合にも対応でき、精度良い検出が可能になる。
【0039】
図10、11に本発明の第3の実施の形態を示す。図10に示すように、本実施の形態では、圧力検出手段となる差圧センサ1の役割を圧力センサ5´で代替しており、DPF4前後差圧を検出する代わりに、DPF4上流の排気圧力を検出する。圧力センサ5´には圧力取り込み管51を介して、DPF4上流の排気管2aが接続されている。また、上記本実施の形態において、ECU6は、PM堆積量算出手段の出力を所定期間に渡り平均化処理する第1信号処理手段と、これよりも短いPM堆積量算出手段の出力を平均化処理する第2信号処理手段を設けている。この場合も、再生中に第2信号処理手段を、それ以外の場合には、第1信号処理手段を採用することで、同様の効果が得られる。この場合のフローチャートを図11に示す。
【0040】
図11において、まず、ステップ301で、圧力センサ5´からDPF上流排気圧力Pup〔kPa〕を、エアフロメータ9から吸気量Ga〔g/sec 〕を読み込み、排気温センサ7からDPF4の下流側排気温度を読み込んでDPF温度T〔℃〕を算出する。次に、ステップ302で、DPF上流排気圧力Pup〔kPa〕、DPF温度T〔℃〕、吸気量Ga〔g/sec 〕から、排気流量Vex〔L/min 〕を算出する。算出には、以下の式(4)を用いる。
Vex=Ga×22.4/28.8×101.3/(101.3+Pup)}×(273+T)/273 ・・・(4)
【0041】
ステップ303では、DPF上流排気圧力Pup〔kPa〕、DPF温度T〔℃〕、および排気流量Vex〔L/min 〕から、DPF4に堆積しているパティキュレートの堆積量(平均化前PM堆積量算出値)Macm(i)を算出する。次いで、ステップ304に進み、DPF4の再生が実施されているか否かを、ステップ301で算出したDPF温度T〔℃〕が所定値を越えたか否かで判定する。ステップ304で、DPF4の再生中でないと判定された場合には、ステップ305へ進んで、通常の信号処理方法(第1信号処理手段)により、平均化前PM堆積量算出値Macm(i)の平均化処理を行い、平均化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。平均化後PM堆積量算出値Mpm(i) の算出式を下記式(5)に示す。
【0042】
【数1】
【0043】
DPF4の再生中と判定された場合には、ステップ306へ進み、より応答性の高い信号処理方法(第2信号処理手段)を選択して、平均化前PM堆積量算出値Macm(i)の平均化処理を行い、平均化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。平均化後PM堆積量算出値Mpm(i) の算出式を下記式(6)に示す。
【0044】
【数2】
【0045】
上記ステップ305、306の信号処理方法において、平均化処理の応答性は平均化処理期間α2 または平均化処理期間β2 により決定され、期間が短いほど、応答性が高くなる。このため、DPF4の再生中の信号処理方法(式(6))における平均化処理期間β2 を、非再生中の信号処理方法(式(5))における平均化処理期間α2 より小さくして、再生中の信号処理の応答性を高くすることができる。
【0046】
さらに、ステップ307では、算出された平均化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第1所定値を越えたか否かを判定し、第1所定値を越えた場合には、ステップ308へ進んで、DPF再生フラグをONにし、DPF4の再生を実施する。ステップ307で、平均化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第1所定値以下である場合は、ステップ309へ進んで、平均化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第2所定値より小さいか否かを判定し、第2所定値より小さい場合には、ステップ310でDPF再生フラグをOFFにして、再生を中止する。
【0047】
本実施の形態によっても、上記第1および第2の実施の形態と同様の効果が得られ、再生中のように、PM堆積量の時間変化が大きい場合にも、信号処理の応答性を高くして、精度良くDPFの再生制御を行うことができる。
【0048】
図12〜図14に本発明の第4の実施の形態を示す。本実施の形態の排気浄化装置の基本構成は、上記図1と同様であり、図示を省略する。上記第1〜第3の実施の形態では、信号処理手段の応答性を2水準とし、ECU6が、再生中か否かに応じて、第1信号処理手段と第2信号処理手段のいずれかを選択するようにしたが、信号処理手段の応答性を3水準以上としてもよい。この場合、例えば、再生中に対応する第2信号処理手段を応答性の異なる複数とし、これらをDPF4の温度に応じて切替えるようにすることができる。これについて、以下に説明する。
【0049】
図12は、DPF温度とPM燃焼速度の関係を示す図で、パティキュレートの燃焼速度は、DPF4が高温であるほど増加し、逆にDPF4が低温であるほど減少している。また、再生中のPM堆積量の時間変化は、パティキュレートの燃焼速度に大きく依存する。これはパティキュレートが堆積する速度に対して、パティキュレートの燃焼により堆積量が減少していく速度が十分大きいためである。従って、図13のように、DPF温度が低い時にはPM堆積量の減少はゆるやかであるのに対し、DPF温度が高い時にはPM堆積量は急速に減少する。すなわち、DPF温度に応じてPM堆積量の時間変化量が異なる。
【0050】
再生中のDPF温度は、DPF4の安全性や再生の効率を考慮して最適な温度に保たれるが、昇温が困難な運転条件が長時間継続するといった状況や、運転条件の急激な変化といった外乱の影響で、DPF温度が最適な温度に対して大きくずれる場合がある。このような場合は、そのDPF温度でのPM堆積量の時間変化に適した応答性を持つ信号処理手段で、PM堆積量の算出を行なうことが望ましい。
【0051】
そこで、本実施の形態では、通常の方法でPM堆積量の算出値を平滑化処理する第1信号処理手段と、これよりも出力の応答性が高い第2信号処理手段を設け、第2信号処理手段は、さらにより出力の応答性が高い、信号処理手段Aと、これよりも出力の応答性が低い信号処理手段Bを有するものとする。そして、DPF4の非再生時には第1信号処理手段を選択し、再生中である場合には、PM堆積量の時間変化の大きいDPF高温時は、より高応答の信号処理手段Aを、PM堆積量の時間変化の小さいDPF低温時は、より低応答の信号処理手段Bを用いる。これにより、再生中の信号処理手段を1水準しか持たない場合に対して、より精度よくPM堆積量算出ができる。
【0052】
図14は、この場合の処理を示すフローチャートで、まず、ステップ401で、差圧センサ5からDPF前後差圧P〔kPa〕を、エアフロメータ9から吸気量Ga〔g/sec 〕を読み込む。また、排気温センサ7からDPF4の下流側排気温度を読み込み、DPF温度T〔℃〕を算出する。例えば、下流側排気温度をTとする。次に、ステップ402で、DPF前後差圧P〔kPa〕、DPF温度T〔℃〕、吸気量Ga〔g/sec 〕から、排気流量Vex〔L/min 〕を算出する。ステップ203では、DPF前後差圧P〔kPa〕、DPF温度T〔℃〕、および排気流量Vex〔L/min 〕から、上述した図4の関係を利用して、DPF4に堆積しているパティキュレートの堆積量(平滑化前PM堆積量算出値)Macm(i)を算出する。
【0053】
ステップ404では、DPF4の再生が最適な状態で実施されているか否かを、ステップ401で算出したDPF温度T〔℃〕が、所定値Aを越えたか否かで判定する。一般に、DPF4の再生中は、DPF温度T〔℃〕が600℃程度、ないしそれ以上となるので、上記所定値Aを例えば600℃とし、DPF温度T>所定値Aが成立する場合には、PM堆積量の時間変化の大きいDPF高温時と判断して、ステップ405へ進む。ステップ405では、より応答性の高い信号処理方法(信号処理手段A)を選択して、平滑化前PM堆積量算出値Macm(i)の平滑化処理を行い、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。平滑化処理の応答性は定数β1 によって決定される。
【0054】
ステップ404で、DPF温度Tが所定値A以下と判定された場合には、ステップ406へ進んで、DPF温度T〔℃〕が、所定値Bを越えたか否かを判定する。上述したように、DPF4の再生中であっても、運転条件によっては、DPF温度T〔℃〕が最適な温度を下回ることがある。そこで、上記所定値Bを例えば500℃とし、DPF温度T>所定値Bが成立する場合には、PM堆積量の時間変化の小さいDPF低温時と判断して、ステップ407へ進む。ここで、所定値Aと所定値Bの大小関係は、所定値A>所定値Bである。
【0055】
ステップ407では、DPF高温時の平滑化処理より応答性の低い信号処理方法(信号処理手段B)を選択して、平滑化前PM堆積量算出値Macm(i)の平滑化処理を行い、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。平滑化処理の応答性は定数γ1 によって決定される。
【0056】
ステップ406で、DPF温度Tが所定値B以下と判定された場合には、DPF4の再生中でないと判定し、ステップ408へ進む。ステップ408では、通常の信号処理方法(第1信号処理手段)により、平滑化前PM堆積量算出値Macm(i)の平滑化処理を行い、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) を算出する。平滑化処理の応答性は定数α1 によって決定される。また、α1 、γ1 、β1 の大小関係はα1 <γ1 <β1 である。
【0057】
ステップ409では、算出された平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第1所定値を越えたか否かを判定し、第1所定値を越えた場合には、ステップ410へ進んで、DPF再生フラグをONにし、DPF4の再生を実施する。ステップ409で、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第1所定値以下である場合は、ステップ411へ進んで、平滑化後PM堆積量算出値Mpm(i) が、第2所定値より小さいか否かを判定し、第2所定値より小さい場合には、ステップ412でDPF再生フラグをOFFにして、再生を中止する。第1所定値と第2所定値の大小関係は、第1所定値>第2所定値である。
【0058】
本実施の形態によれば、信号処理手段の応答性を3水準としたので、再生中か非再生中かだけでなく、再生中のDPF4の温度に応じて、信号処理の応答性を切替えることができる。よって、運転条件によりDPF温度が最適な再生温度より低く、PM堆積量の時間変化が小さい場合にも対応できるので、より精度良くDPF4の再生制御を行うことができる。
【0059】
なお、上記第3の実施の形態のように、PM堆積量算出手段の出力を平均化処理する信号処理手段においても、応答性を3水準以上とすることで、同様の効果が得られることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるECUの制御のフローチャートを示す図である。
【図3】信号処理前のPM堆積量算出値を平滑化処理した結果を示す図である。
【図4】排気流量および差圧とPM堆積量の関係を示す図である。
【図5】PM堆積量の時間変化と従来の信号処理後のPM堆積量算出値とのずれを示す図である。
【図6】再生によるPM堆積量の時間変化を示す図である。
【図7】信号処理の応答性が低い場合の信号処理後のPM堆積量算出値の時間変化を示す図である。
【図8】信号処理の応答性が高い場合の信号処理後のPM堆積量算出値の時間変化を示す図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態におけるECUの制御のフローチャートを示す図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。
【図11】本発明の第3の実施の形態におけるECUの制御のフローチャートを示す図である。
【図12】DPF温度とPM燃焼速度の関係を示す図である。
【図13】再生中のDPF温度に応じてPM堆積量の時間変化が異なることを示す図である。
【図14】本発明の第4の実施の形態におけるECUの制御のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン(内燃機関)
2a、2b 排気管
3 吸気管
4 DPF(パティキュレートフィルタ)
5 差圧センサ(圧力検出手段)
6 ECU[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device including a particulate filter for collecting particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
As an environmental measure, various devices for reducing particulates (particulate matter; PM) discharged from a diesel engine have been conventionally proposed. A typical example is an exhaust gas purifying apparatus provided with a diesel particulate filter (hereinafter, referred to as DPF). It is configured to gather.
[0003]
Since the pressure loss of the DPF increases as the amount of accumulated particulates increases and the engine performance deteriorates, it is necessary to regenerate the DPF by burning the particulates at an appropriate time. For the regeneration, a heating device such as a burner or a heater can be used. However, in recent years, a technique has been proposed in which the temperature of the exhaust gas introduced into the DPF is increased by performing injection control such as post-injection or retarding the injection timing. In addition, fine control according to the operation state is possible.
[0004]
At this time, it is important to accurately detect the amount of particulate matter accumulated in the DPF (hereinafter referred to as the amount of accumulated PM) and to appropriately determine the DPF regeneration time. As a conventional technique related to regeneration control, for example, there is JP-A-8-210121 and the like. The PM accumulation amount is calculated from the differential pressure across the DPF, and the differential pressure is determined based on the PM accumulation amount. It is disclosed that the detected values are averaged and stabilized.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the signal processing method of averaging the differential pressure detection values over several minutes has low response of an output signal change to an input signal change. For this reason, this is an effective process when the time change of the PM accumulation amount such that the particulates gradually accumulate is small. However, for example, when the PM accumulation amount sharply decreases, such as during DPF regeneration, As shown in FIG. 5, there is a problem that the deviation between the actual PM accumulation amount (solid line) and the PM accumulation amount calculation value (dotted line) increases, so that highly accurate detection cannot be performed. Further, as shown in FIG. 6, when the PM accumulation amount at which the regeneration is started and the PM accumulation amount at which the regeneration is ended are set, and the start and the end of the regeneration are controlled based on the PM accumulation amount calculation value, FIG. As shown in (1), the regeneration is performed for an unnecessarily long time, and there is a fear that the fuel efficiency is deteriorated and the DPF is deteriorated due to the control of the temperature rise of the exhaust gas.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to improve the detection accuracy of the amount of accumulated PM in an exhaust gas purification apparatus using a DPF, and to accurately detect the amount of accumulated PM even when the amount of change in the amount of accumulated PM over time is large, such as during regeneration. Then, by performing DPF regeneration with good controllability, it is to suppress deterioration of fuel efficiency and deterioration of DPF.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to
A particulate filter installed in an exhaust pipe of the internal combustion engine to collect particulates in the exhaust gas;
Particulate accumulation amount calculation means for calculating the amount of particulate accumulation by the particulate filter,
A plurality of signal processing means having different responsiveness for smoothing or averaging the output of the particulate accumulation amount calculation means,
A particulate deposition amount determining means for selecting one of the outputs of the plurality of signal processing means to determine the particulate deposition amount;
Regeneration execution determination means for determining an execution time of regeneration of the particulate filter based on an output of the particulate deposition amount determination means,
A regeneration executing means for increasing the temperature of the particulate filter and performing regeneration based on the judgment result of the regeneration execution judging means.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, for example, during the regeneration of the particulate filter, the output of the particulate accumulation amount calculating means is smoothed by using a signal processing means having a high responsiveness. Smoothes the output of the particulate accumulation amount calculating means using signal processing means having low responsiveness. In this way, the amount of accumulated particulates is detected with a high response during regeneration to prevent an unnecessarily long time from being used for regeneration, and a sufficiently stable amount of particulates is calculated during normal times (during non-regeneration). By obtaining the value, the detection accuracy can be improved. Therefore, even when the change in the particulate accumulation amount is large, the accumulation amount can be detected with high accuracy, the particulate filter can be regenerated with good controllability, and deterioration in fuel efficiency and DPF can be suppressed.
[0009]
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to
Particulate accumulation amount calculation means for calculating the amount of particulate accumulation by the particulate filter,
First signal processing means for smoothing the output of the particulate accumulation amount calculation means,
Second signal processing means for smoothing the output of the particulate accumulation amount calculation means so that the response of the output to the input of the signal processing is higher than that of the first signal processing means;
Particulate deposition amount determining means for selecting one of the output of the first signal processing means and the output of the second signal processing means to determine the particulate deposition amount;
Regeneration execution determination means for determining an execution time of regeneration of the particulate filter based on an output of the particulate deposition amount determination means,
A regeneration executing means for increasing the temperature of the particulate filter and performing regeneration based on the judgment result of the regeneration execution judging means.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, for example, during the regeneration of the particulate filter, the output of the particulate accumulation amount calculating means is smoothed using the second signal processing means having a high response, and the output is normally (non- During reproduction), the output of the particulate accumulation amount calculation means is smoothed using the first signal processing means. In this way, the amount of accumulated particulates is detected with a high response during regeneration to prevent an unnecessarily long time from being used for regeneration, and a sufficiently stable amount of particulates is calculated during normal times (during non-regeneration). By obtaining the value, the detection accuracy can be improved. Therefore, even when the change in the particulate accumulation amount is large, the accumulation amount can be detected with high accuracy, the particulate filter can be regenerated with good controllability, and deterioration in fuel efficiency and DPF can be suppressed.
[0011]
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to
Particulate accumulation amount calculation means for calculating the amount of particulate accumulation by the particulate filter,
First signal processing means for averaging the output of the particulate accumulation amount calculation means over a predetermined period;
A second signal processing means for averaging the output of the particulate accumulation amount calculating means over a predetermined period shorter than the first signal processing means;
Particulate deposition amount determining means for selecting one of the output of the first signal processing means and the output of the second signal processing means to determine the particulate deposition amount;
Regeneration execution determination means for determining an execution time of regeneration of the particulate filter based on an output of the particulate deposition amount determination means,
A regeneration execution means for performing regeneration by raising the temperature of the particulate filter based on the determination result of the regeneration execution determination means.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, the second signal processing means performs a shorter signal processing period than the first signal processing means, so that the response of the output to the signal input is improved. Therefore, the second signal processing means is used when the change in the amount of particulates deposited is large, such as during reproduction, and in other cases, the first signal processing means is used. Similar effects can be obtained.
[0013]
In the configuration of claim 4, the particulate accumulation amount calculation means includes a pressure detection means for detecting a pressure reflecting the particulate accumulation amount of the particulate filter, and an exhaust flow rate detection means for detecting an exhaust flow rate of the internal combustion engine. Have. At a certain exhaust flow rate, the pressure, such as the differential pressure across the particulate filter, increases with the increase in the amount of accumulated particulates. Therefore, based on the outputs of the pressure detection means and the exhaust flow rate detection means, the particulate matter generated by the particulate filter is reduced. The amount of curated deposition can be calculated.
[0014]
In the configuration of
[0015]
Alternatively, the particulate deposition amount determining means has a DPF temperature detecting means for detecting a temperature of the particulate filter, and an output of the DPF temperature detecting means exceeds a predetermined value. In some cases, the output of the second signal processing means may be determined as the particulate deposition amount, and at other times, the output of the first signal processing means may be determined as the particulate deposition amount. It is also possible to directly detect the temperature of the particulate filter to determine whether regeneration is in progress or not, and this is caused by reasons such as an increase in exhaust gas temperature during high-speed running and an increase in oxygen concentration in exhaust gas due to fuel cut during deceleration. Accurate detection is possible even when the amount of accumulated particulates suddenly decreases due to spontaneous combustion or the like.
[0016]
In the configuration of
[0017]
In the configuration of claim 8, the predetermined value in the DPF temperature detecting means is set to 600 ° C. or more. During the regeneration of the particulate filter, the temperature is usually about 600 ° C. or higher. Therefore, it is determined whether the particulate filter has reached a predetermined temperature of 600 ° C. or more to determine whether the particulate filter is being reproduced. can do.
[0018]
Specifically, the regeneration execution determining means activates the regeneration performing means when the output of the particulate accumulation amount determining means exceeds a first predetermined value. Then, when the output of the particulate accumulation amount determining means falls below a second predetermined value smaller than the first predetermined value, the operation of the regeneration performing means is stopped, and based on the calculated particulate accumulation amount, Reproduction control can be easily performed.
[0019]
In the configuration according to
[0020]
Alternatively, the pressure detecting means may detect an exhaust pressure upstream of the particulate filter. Since the exhaust pressure upstream of the particulate filter and the particulate accumulation amount have a similar relationship, the particulate accumulation amount can be calculated based on this.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows an overall configuration of an exhaust gas purification device for a diesel engine. Exhaust gas discharged from the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
Here, the
[0025]
The
[0026]
Specifically, as a means for raising the temperature of the DPF 4, exhaust control is performed by, for example, performing post-injection or retarding the injection timing during fuel injection, or performing control such as closing the intake throttle more than usual. Can be heated. For example, when post-injection or retarding is performed, part of the energy is not returned to the power but becomes thermal energy of the exhaust due to a delay in the ignition timing or the like. Therefore, the exhaust temperature (150 ° C. to 400 ° C.) (° C.), a higher temperature (300 ° C. to 700 ° C.) exhaust gas is introduced into the DPF 4. Similarly, when the intake throttle is closed, the amount of intake air decreases and the heat capacity of gas flowing into the combustion chamber of the
[0027]
An example of the operation of the
[0028]
In
Vex = Ga × 22.4 / 28.8 × 101.3 / (101.3 + P) {× (273 + T) / 273} (1)
[0029]
Next, the routine proceeds to step 103, where the amount of particulates deposited on the DPF 4 (before smoothing) is determined based on the differential pressure P [kPa] before and after the DPF, the temperature T [° C.], and the exhaust flow rate Vex [L / min]. The PM accumulation amount calculation value) Macm (i) is calculated. The relationship between the differential pressure of the DPF before and after the exhaust gas flow rate is as shown in FIG. 4. Since the differential pressure increases with an increase in the amount of accumulated PM for a certain exhaust gas flow rate, the relationship is recorded in advance using this relationship. The PM accumulation amount can be calculated from the map.
[0030]
In
ΔM = Macm (i) -Mpm (i-1)
Mpm (i) = Mpm (i−1) + ΔM / α1
α1: Constant ・ ・ ・ (2)
[0031]
If it is determined that the DPF 4 is being regenerated, the process proceeds to step 106, in which a more responsive signal processing method (second signal processing means) is selected, and the PM deposition amount before smoothing Macm (i) is calculated. A smoothing process is performed, and a post-smoothing PM accumulation amount calculation value Mpm (i) is calculated. The equation for calculating the PM accumulation amount calculation value Mpm (i) after smoothing is shown in the following equation (3).
ΔM = Macm (i) -Mpm (i-1)
Mpm (i) = Mpm (i−1) + ΔM / β1
β1: Constant (α1> Β1) ・ ・ ・ (3)
[0032]
In the signal processing methods of
[0033]
In
[0034]
As described above, the signal processing method for smoothing the calculated PM accumulation amount before smoothing Macm (i) is changed between during regeneration and during non-regeneration, and during regeneration, high-response signal processing is performed. The PM accumulation amount calculation value Mpm after smoothing is calculated by employing the method. As a result, as shown in FIG. 8, it is possible to reduce the difference between the calculated PM accumulation amount after the signal processing and the actual PM accumulation amount, and to reduce fuel consumption due to unnecessary regeneration processing as shown in FIG. Problems can be resolved.
[0035]
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. The basic configuration of the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment is the same as that of FIG. In the first embodiment, the
[0036]
In
[0037]
If it is determined in
[0038]
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the response of the signal processing can be increased even when the time change of the PM deposition amount is large, such as during reproduction, The regeneration control of the DPF 4 can be accurately performed. Further, by judging whether or not regeneration is being performed from the temperature of the DPF 4, it is possible to cope with a case where the amount of accumulated particulates suddenly decreases due to spontaneous combustion or the like, and accurate detection becomes possible.
[0039]
10 and 11 show a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the role of the
[0040]
11, first, in step 301, the DPF upstream exhaust pressure Pup [kPa] is read from the pressure sensor 5 ', the intake air Ga [g / sec}] is read from the air flow meter 9, and the exhaust gas downstream from the exhaust
Vex = Ga × 22.4 / 28.8 × 101.3 / (101.3 + Pup) {× (273 + T) / 273} (4)
[0041]
In
[0042]
(Equation 1)
[0043]
If it is determined that the DPF 4 is being regenerated, the process proceeds to step 306 to select a more responsive signal processing method (second signal processing means) and calculate the PM accumulation amount before averaging value Macm (i). An averaging process is performed to calculate a PM accumulation amount calculation value Mpm (i) after averaging. The equation for calculating the PM accumulation amount calculation value after averaging Mpm (i) is shown in the following equation (6).
[0044]
(Equation 2)
[0045]
In the signal processing methods of
[0046]
Further, in
[0047]
According to this embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and the responsiveness of signal processing can be improved even when the amount of PM deposition changes over time as during regeneration. Thus, the DPF regeneration control can be accurately performed.
[0048]
12 to 14 show a fourth embodiment of the present invention. The basic configuration of the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment is the same as that of FIG. In the above-described first to third embodiments, the responsiveness of the signal processing means is set to two levels, and the
[0049]
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the DPF temperature and the PM burning speed. The burning speed of the particulate increases as the temperature of the DPF 4 increases, and decreases as the temperature of the DPF 4 decreases. Further, the change over time of the PM accumulation amount during regeneration largely depends on the burning speed of the particulates. This is because the rate at which the amount of accumulation decreases due to the burning of the particulates is sufficiently higher than the rate at which the particulates accumulate. Therefore, as shown in FIG. 13, when the DPF temperature is low, the PM deposition amount decreases slowly, whereas when the DPF temperature is high, the PM deposition amount rapidly decreases. That is, the amount of change over time in the amount of deposited PM differs depending on the DPF temperature.
[0050]
The temperature of the DPF during regeneration is maintained at an optimum temperature in consideration of the safety of the DPF 4 and the efficiency of regeneration. However, operating conditions where it is difficult to raise the temperature continue for a long time, or sudden changes in operating conditions Due to such disturbances, the DPF temperature may deviate significantly from the optimum temperature. In such a case, it is desirable to calculate the amount of accumulated PM by a signal processing unit having a response suitable for a change over time of the amount of accumulated PM at the DPF temperature.
[0051]
Therefore, in the present embodiment, a first signal processing means for smoothing the calculated value of the PM deposition amount by a normal method and a second signal processing means having a higher output response than the first signal processing means are provided. The processing means has a signal processing means A having an even higher output responsiveness and a signal processing means B having a lower output responsiveness. When the DPF 4 is not regenerating, the first signal processing means is selected. When the DPF 4 is being regenerated, the signal processing means A having a higher response is used when the DPF is at a high temperature where the time variation of the PM deposition amount is large. When the DPF is at a low temperature where the time change is small, the signal processing means B having a lower response is used. Thus, the PM accumulation amount can be calculated more accurately than when the signal processing unit during reproduction has only one level.
[0052]
FIG. 14 is a flow chart showing the processing in this case. First, in step 401, the
[0053]
In step 404, it is determined whether or not the regeneration of the DPF 4 is performed in an optimum state based on whether or not the DPF temperature T [° C.] calculated in step 401 exceeds a predetermined value A. Generally, during the regeneration of the DPF 4, the DPF temperature T [° C.] is about 600 ° C. or more. Therefore, the predetermined value A is set to, for example, 600 ° C., and when DPF temperature T> predetermined value A is satisfied, It is determined that the DPF is at a high temperature when the PM deposition amount changes greatly with time, and the process proceeds to step 405. In
[0054]
If it is determined in step 404 that the DPF temperature T is equal to or lower than the predetermined value A, the process proceeds to step 406, and it is determined whether the DPF temperature T [° C.] exceeds the predetermined value B. As described above, even during the regeneration of the DPF 4, the DPF temperature T [° C.] may be lower than the optimum temperature depending on the operating conditions. Therefore, the predetermined value B is set to, for example, 500 ° C., and when DPF temperature T> predetermined value B is satisfied, it is determined that the DPF is in a low-temperature low state where the time change of the PM accumulation amount is small, and the process proceeds to step 407. Here, the magnitude relationship between the predetermined value A and the predetermined value B is such that the predetermined value A> the predetermined value B.
[0055]
In
[0056]
If it is determined in step 406 that the DPF temperature T is equal to or lower than the predetermined value B, it is determined that the DPF 4 is not being regenerated, and the process proceeds to step 408. In
[0057]
At
[0058]
According to the present embodiment, the responsiveness of the signal processing means is set to three levels, so that the responsiveness of the signal processing is switched according to the temperature of the DPF 4 during reproduction as well as during reproduction or non-reproduction. Can be. Therefore, it is possible to cope with a case where the DPF temperature is lower than the optimum regeneration temperature depending on the operating conditions and the change over time of the PM deposition amount is small, so that the regeneration control of the DPF 4 can be performed more accurately.
[0059]
In the signal processing means for averaging the output of the PM accumulation amount calculating means as in the third embodiment, the same effect can be obtained by setting the response to three or more levels. Of course.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a flowchart of control of an ECU according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a result of performing a smoothing process on a PM accumulation amount calculation value before a signal process;
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an exhaust gas flow rate and a differential pressure and a PM deposition amount.
FIG. 5 is a diagram illustrating a difference between a time change of a PM accumulation amount and a calculated value of a PM accumulation amount after a conventional signal processing.
FIG. 6 is a diagram showing a change over time of a PM accumulation amount due to regeneration.
FIG. 7 is a diagram illustrating a temporal change in a PM deposition amount calculation value after signal processing when the response of the signal processing is low.
FIG. 8 is a diagram illustrating a temporal change in a PM accumulation amount calculation value after signal processing when the response of the signal processing is high.
FIG. 9 is a view illustrating a flowchart of control of an ECU according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an overall schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view illustrating a flowchart of control of an ECU according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a DPF temperature and a PM burning rate.
FIG. 13 is a diagram showing that the change over time in the amount of deposited PM differs depending on the DPF temperature during regeneration.
FIG. 14 is a view illustrating a flowchart of control of an ECU according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Diesel engine (internal combustion engine)
2a, 2b exhaust pipe
3 intake pipe
4 DPF (particulate filter)
5 ° differential pressure sensor (pressure detection means)
6 ECU
Claims (11)
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化または平均化処理する応答性の異なる複数の信号処理手段と、
上記複数の信号処理手段の出力の1つを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。A particulate filter installed in an exhaust pipe of the internal combustion engine to collect particulates in the exhaust gas;
Particulate accumulation amount calculation means for calculating the amount of particulate accumulation by the particulate filter,
A plurality of signal processing means having different responsiveness for smoothing or averaging the output of the particulate accumulation amount calculation means,
A particulate deposition amount determining means for selecting one of the outputs of the plurality of signal processing means to determine the particulate deposition amount;
Regeneration execution determination means for determining an execution time of regeneration of the particulate filter based on an output of the particulate deposition amount determination means,
An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: regeneration means for increasing the temperature of the particulate filter and performing regeneration based on the determination result of the regeneration execution determination means.
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化処理する第1信号処理手段と、
上記第1信号処理手段よりも信号処理の入力に対する出力の応答性が高くなるように上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平滑化処理する第2信号処理手段と、
上記第1信号処理手段の出力と上記第2信号処理手段の出力のいずれかを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。A particulate filter installed in an exhaust pipe of the internal combustion engine to collect particulates in the exhaust gas;
Particulate accumulation amount calculation means for calculating the amount of particulate accumulation by the particulate filter,
First signal processing means for smoothing the output of the particulate accumulation amount calculation means,
Second signal processing means for smoothing the output of the particulate accumulation amount calculation means so that the response of the output to the input of the signal processing is higher than that of the first signal processing means;
Particulate deposition amount determining means for selecting one of the output of the first signal processing means and the output of the second signal processing means to determine the particulate deposition amount;
Regeneration execution determination means for determining an execution time of regeneration of the particulate filter based on an output of the particulate deposition amount determination means,
An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: regeneration means for increasing the temperature of the particulate filter and performing regeneration based on the determination result of the regeneration execution determination means.
上記パティキュレートフィルタによるパティキュレート堆積量を算出するパティキュレート堆積量算出手段と、
上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を所定期間に渡り平均化処理する第1信号処理手段と、
上記第1信号処理手段よりも短い所定の期間に渡り上記パティキュレート堆積量算出手段の出力を平均化処理する第2信号処理手段と、
上記第1信号処理手段の出力と上記第2信号処理手段の出力のいずれかを選択してパティキュレート堆積量を決定するパティキュレート堆積量決定手段と、
上記パティキュレート堆積量決定手段の出力を基に上記パティキュレートフィルタの再生の実施時期を判定する再生実施判定手段と、
上記再生実施判定手段の判定結果を基に上記パティキュレートフィルタを昇温して再生を実施する再生実施手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。A particulate filter installed in an exhaust pipe of the internal combustion engine to collect particulates in the exhaust gas;
Particulate accumulation amount calculation means for calculating the amount of particulate accumulation by the particulate filter,
First signal processing means for averaging the output of the particulate accumulation amount calculation means over a predetermined period;
A second signal processing means for averaging the output of the particulate accumulation amount calculating means over a predetermined period shorter than the first signal processing means;
Particulate deposition amount determining means for selecting one of the output of the first signal processing means and the output of the second signal processing means to determine the particulate deposition amount;
Regeneration execution determination means for determining an execution time of regeneration of the particulate filter based on an output of the particulate deposition amount determination means,
An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: regeneration means for increasing the temperature of the particulate filter and performing regeneration based on the determination result of the regeneration execution determination means.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003106627A JP4352745B2 (en) | 2002-06-14 | 2003-04-10 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
DE10326784A DE10326784B4 (en) | 2002-06-14 | 2003-06-13 | Emission control system of an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002173839 | 2002-06-14 | ||
JP2003106627A JP4352745B2 (en) | 2002-06-14 | 2003-04-10 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004068806A true JP2004068806A (en) | 2004-03-04 |
JP4352745B2 JP4352745B2 (en) | 2009-10-28 |
Family
ID=31190277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003106627A Expired - Fee Related JP4352745B2 (en) | 2002-06-14 | 2003-04-10 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4352745B2 (en) |
DE (1) | DE10326784B4 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008038709A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Mitsubishi Motors Corp | Control device for internal combustion engine |
JP2012002122A (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Isuzu Motors Ltd | Scr system |
CN108457730A (en) * | 2018-01-29 | 2018-08-28 | 中国第汽车股份有限公司 | Particulate filter regeneration control system |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011053419B4 (en) | 2011-09-09 | 2014-11-06 | Pierburg Gmbh | Method for controlling an exhaust system of a diesel engine and exhaust system of a diesel engine |
DE102011056534B4 (en) | 2011-12-16 | 2014-01-09 | Pierburg Gmbh | Method for controlling an exhaust system of a diesel engine |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4303711B4 (en) * | 1993-02-09 | 2004-02-05 | Deutz Ag | Diesel particulate filter system |
-
2003
- 2003-04-10 JP JP2003106627A patent/JP4352745B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-06-13 DE DE10326784A patent/DE10326784B4/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008038709A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Mitsubishi Motors Corp | Control device for internal combustion engine |
JP4613895B2 (en) * | 2006-08-03 | 2011-01-19 | 三菱自動車工業株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP2012002122A (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Isuzu Motors Ltd | Scr system |
CN108457730A (en) * | 2018-01-29 | 2018-08-28 | 中国第汽车股份有限公司 | Particulate filter regeneration control system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4352745B2 (en) | 2009-10-28 |
DE10326784B4 (en) | 2012-08-02 |
DE10326784A1 (en) | 2004-02-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4506539B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4288985B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4075573B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US6735941B2 (en) | Exhaust gas purification system having particulate filter | |
JP4403961B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2006226119A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2004019496A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2004019524A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2009002308A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2005226633A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2005090359A (en) | Regeneration control device of dpf | |
JP2005098290A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2006090153A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2004036454A (en) | Exhaust emission control device of engine for vehicle | |
JP4453718B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4320586B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4150308B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP4008867B2 (en) | Exhaust purification equipment | |
JP4352745B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4185882B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP4365724B2 (en) | Exhaust purification equipment | |
JP5493268B2 (en) | Exhaust gas purification system control method and exhaust gas purification system | |
JP4349219B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP6447097B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP2004190568A (en) | Filter regeneration control device for diesel engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050527 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080909 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090414 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090611 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090707 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090720 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4352745 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120807 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130807 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |