JP2004132201A - Clogging detection device for particulate filter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パティキュレートフィルタの目詰まり検知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)とを主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【0003】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0004】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【0005】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【0006】
ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、該パティキュレートフィルタに担持される酸化触媒には活性温度領域があり、この活性下限温度を下まわるような排気温度での運転状態が続くと、酸化触媒が活性化しないためにパティキュレートが良好に燃焼除去されないという不具合が起こり得る。
【0007】
このため、パティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段を装備し、該燃料添加手段により添加した燃料を酸化触媒上で酸化反応させ、その反応熱により触媒床温度を上げて積極的に捕集済みパティキュレートを燃焼除去させるといった再生制御の実施が検討されているが、万一、何らかの不具合により適切なインターバルで再生制御が行われなかったような場合には、パティキュレートフィルタの再生が不十分なまま放置されてパティキュレートフィルタが目詰まりし、排気圧力の上昇によりエンジン性能に悪影響を及ぼすことになったり、大量に堆積したパティキュレートが急激に燃焼してパティキュレートフィルタが溶損したりする懸念がある。
【0008】
そこで、本発明の出願人は、パティキュレートフィルタの目詰まりを検知する装置として下記の特許文献1を既に出願しており、この先行出願においては、図3に示す如く、パティキュレートフィルタaを収容するフィルタケースbの入側と出側に圧力取り出し用のパイプc,dを介して差圧センサeを接続し、該差圧センサeによりパティキュレートフィルタaの前後の差圧を計測して、その実測の差圧に基づきパティキュレートフィルタaの目詰まりを判定するようにした技術を開示している。
【0009】
【特許文献1】
特願2001−355066号
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなパティキュレートフィルタaの前後の差圧を計測する差圧センサeを採用した検出方式では、排気脈動(間欠的な排気サイクルにより生じる排気の圧力変動)の影響を受け易いためにバラツキ補正が必要となって真値が把握しづらいという問題があり、また、フィルタケースbの外周部分に付帯装備されることになる差圧センサeと、圧力取り出し用の比較的長い各パイプc,dとが、周辺構造物に対し干渉を生じ易いために車両への搭載性が悪くなるという問題もあった。
【0011】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートフィルタに生じた目詰まりを簡易な機構により容易且つ確実に判定し得るようにした搭載性の良い目詰まり検知装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気ガスが流通する排気管の途中に装備されたパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置であって、吸気管の途中に装着されて吸気流量を計測するエアフローメータと、該エアフローメータによる実測値に基づき異常な吸気流量の減少が確認された時にパティキュレートフィルタが目詰まりしていると判定する判定装置とを備えたものである。
【0013】
而して、このようにすれば、パティキュレートフィルタに目詰まりが生じた際に、排気抵抗が大幅に増加することにより排気圧力が上昇し、同じ運転状態であっても目詰まり前の状態と比較して吸気流量が著しく減少してくるので、エアフローメータにより計測された実測値に基づき異常な吸気流量の減少が確認された時に判定装置によりパティキュレートフィルタが目詰まりしているとの判定が下されることになる。
【0014】
また、本発明をより具体的に実施するにあたっては、パティキュレートフィルタの目詰まりを判定する判定装置が、内燃機関の定常状態における所定の測定点で計測した実測値と、同じ測定点でパティキュレートフィルタに目詰まりのない状態で計測された基準値との偏差を求め、この偏差が目詰まり判定用の許容偏差を超えている場合にパティキュレートフィルタが目詰まりしていると判定するように構成されていることが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0016】
図1及び図2は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ2を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ3から導かれた吸気4が吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへと送られ、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4がインタークーラ6へと送られて冷却され、該インタークーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4が導かれてディーゼルエンジン1の各気筒8(図1では直列6気筒の場合を例示している)に分配されるようになっている。
【0017】
更に、このディーゼルエンジン1の各気筒8から排出された排気ガス9は、排気マニホールド10を介しターボチャージャ2のタービン2bへと送られ、該タービン2bを駆動した排気ガス9が排気管11(排気流路)を介し車外へ排出されるようにしてある。
【0018】
また、この排気管11の途中には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ12がフィルタケース13に抱持されて装備されており、図2に拡大して示す如く、このパティキュレートフィルタ12は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路12aの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路12aについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路12aを区画する多孔質薄壁12bを透過した排気ガス9のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0019】
更に、図1に示している例では、排気マニホールド10における各気筒8の並び方向の一端部と、吸気マニホールド7に接続されている吸気管5の一端部との間をEGRパイプ14で接続し、排気マニホールド10から抜き出した排気ガス9の一部を水冷式のEGRクーラ15及びEGRバルブ16を介して吸気管5に再循環するようになっており、排気側から吸気側へ再循環された排気ガス9で各気筒8内での燃料の燃焼を抑制して燃焼温度を下げることによりNOxの発生を低減し得るようにしてある。
【0020】
そして、吸気管5におけるエアクリーナ3とコンプレッサ2aとの間には、吸気流量を計測するエアフローメータ17が装備され、該エアフローメータ17の検出信号17aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す判定装置18に対し入力されるようになっており、この判定装置18においては、ディーゼルエンジン1の定常状態におる所定の測定点で計測した実測値と、同じ測定点でパティキュレートフィルタ12に目詰まりのない状態で計測された基準値との偏差を求め、この偏差が目詰まり判定用の許容偏差を超えている場合にパティキュレートフィルタ12が目詰まりしていると判定するようになっている。
【0021】
また、本形態例における判定装置18は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、アクセル開度をディーゼルエンジン1の負荷として検出するアクセルセンサ19(負荷センサ)からのアクセル開度信号19aと、ディーゼルエンジン1の機関回転数を検出する回転センサ21からの回転数信号21aとに基づき、ディーゼルエンジン1の各気筒8に燃料を噴射する燃料噴射装置20に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号20aが出力されるようになっていて、この燃料噴射信号20aの出力に際し、ディーゼルエンジン1の運転状態が判定装置18に常時把握されるようになっている。
【0022】
更に、運転席におけるインストルメントパネル等には、前記判定装置18でパティキュレートフィルタ12の目詰まりが判定された時に警告信号22aを受けて点灯する警告ランプ22が装備されている。
【0023】
而して、このようにすれば、パティキュレートフィルタ12に目詰まりが生じた際に、排気抵抗が大幅に増加することにより排気圧力が上昇し、同じ運転状態であっても目詰まり前の状態と比較して吸気流量が著しく減少してくるので、ディーゼルエンジン1の定常状態における所定の測定点でエアフローメータ17により計測された実測値と、同じ測定点でパティキュレートフィルタ12に目詰まりのない状態で計測された基準値との偏差が目詰まり判定用の許容偏差を超えた段階で判定装置18によりパティキュレートフィルタ12が目詰まりしているとの判定が下され、前記判定装置18から警告信号22aが出力されて運転席のインストルメントパネル等にある警告ランプ22が点灯されることになる。
【0024】
従って、上記形態例によれば、従来の差圧センサの如き排気脈動の影響下にあるパティキュレートフィルタ12の前後の差圧を対象とせずに、ディーゼルエンジン1の運転状態に対応したバラツキの少ない実測値が得られる吸気流量を対象としてパティキュレートフィルタ12の目詰まりを判定するようにしているので、吸気管5の途中にエアフローメータ17を配置するだけの極めて簡易な機構により容易且つ確実にパティキュレートフィルタ12の目詰まりを判定することができる。
【0025】
しかも、レイアウト条件の厳しい排気管11側におけるフィルタケース13の外周部分に差圧センサと圧力取り出し用の各パイプ(図3参照)とを付帯装備させる場合と比較して、エアフローメータ17を採用した場合の方が吸気管5途中に貫通設置するだけの僅かな配置スペースで済むので、周辺構造物との干渉を生じ難くして車両への搭載性を大幅に向上することができる。
【0026】
また、特に本形態例においては、排気マニホールド10から抜き出した排気ガス9の一部を水冷式のEGRクーラ15及びEGRバルブ16を介して吸気管5に再循環するEGRパイプ14を備えた場合で例示してあるが、このような排気ガス9の再循環装置を備えたディーゼルエンジン1にあっては、EGRバルブ16による排気ガス9の再循環量の補正に吸気流量を利用しているのが一般的であるので、この排気ガス9の再循環量の補正に用いられている吸気流量を測定する既設のエアフローメータをパティキュレートフィルタ12の目詰まり判定用のエアフローメータ17として兼用させるようにしても良く、このようにすれば、新たにエアフローメータ17を装備しなくて済んでコストの大幅な削減を図ることができる。
【0027】
尚、本発明のパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0028】
【発明の効果】
上記した本発明のパティキュレートフィルタの目詰まり検知装置によれば、従来の差圧センサの如き排気脈動の影響下にあるパティキュレートフィルタの前後の差圧を対象とせずに、ディーゼルエンジンの運転状態に対応したバラツキの少ない実測値が得られる吸気流量を対象としてパティキュレートフィルタの目詰まりを判定するようにしているので、吸気管の途中にエアフローメータを配置するだけの極めて簡易な機構により容易且つ確実にパティキュレートフィルタの目詰まりを判定することができ、しかも、レイアウト条件の厳しい排気管側におけるフィルタケースの外周部分に差圧センサと圧力取り出し用の各パイプとを付帯装備させる場合と比較して、エアフローメータを採用した場合の方が吸気管途中に貫通設置するだけの僅かな配置スペースで済むので、周辺構造物との干渉を生じ難くして車両への搭載性を大幅に向上することができる等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図2】図1のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図3】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン(内燃機関)
4 吸気
5 吸気管
8 気筒
9 排気ガス
11 排気管
12 パティキュレートフィルタ
17 エアフローメータ
17a 検出信号
18 判定装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for detecting clogging of a particulate filter.
[0002]
[Prior art]
Particulate matter (particulate matter) discharged from the diesel engine is mainly composed of soot composed of carbonaceous material and SOF component (Soluble Organic Fraction: soluble organic component) composed of a high-boiling hydrocarbon component. Although it has a composition containing a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component), as a measure to reduce this kind of particulates, it is necessary to equip a particulate filter in the middle of the exhaust pipe through which exhaust gas flows. This has been done conventionally.
[0003]
This kind of particulate filter has a porous honeycomb structure made of ceramic such as cordierite, and the inlets of the respective flow paths partitioned in a lattice are alternately plugged, and the inlets are not plugged. The outlets of the flow passages are sealed so that only the exhaust gas that has passed through the thin porous wall that defines each flow passage is discharged to the downstream side.
[0004]
Since the particulates in the exhaust gas are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall, the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging, and the particulate filter is removed. It is necessary to regenerate, but in the normal diesel engine operating state, there is little chance of obtaining a high exhaust temperature enough for the particulates to self-burn, so for example, an appropriate amount of platinum supported on alumina A catalyst regeneration type particulate filter integrally supporting an oxidation catalyst formed by adding a rare earth element such as cerium has been put into practical use.
[0005]
That is, if such a catalyst regeneration type particulate filter is employed, the oxidation reaction of the collected particulates is promoted, the ignition temperature is lowered, and the particulates can be burned and removed even at a lower exhaust temperature than before. It is possible.
[0006]
However, even when such a catalyst regeneration type particulate filter is employed, the oxidation catalyst carried on the particulate filter has an active temperature range, and the exhaust temperature is lower than the active lower limit temperature. If the operating state of the above is continued, a problem may occur that the particulates are not satisfactorily burnt and removed because the oxidation catalyst is not activated.
[0007]
For this reason, a fuel adding means for adding fuel to the exhaust gas on the upstream side of the particulate filter is provided, and the fuel added by the fuel adding means is oxidized on the oxidation catalyst, and the heat of the reaction reduces the catalyst bed temperature. It is considered to perform regeneration control to raise and actively combust and remove the collected particulates.However, if regeneration control is not performed at appropriate intervals due to some problem, If the particulate filter is left with insufficient regeneration, the particulate filter will be clogged and the engine performance will be adversely affected by an increase in exhaust pressure, or a large amount of accumulated particulates will burn rapidly and become particulates. There is a concern that the filter may be damaged.
[0008]
Therefore, the applicant of the present invention has already filed a
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2001-355066 [0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the detection method employing the differential pressure sensor e for measuring the differential pressure before and after the particulate filter a is susceptible to exhaust pulsation (exhaust pressure fluctuation caused by an intermittent exhaust cycle). There is a problem that it is difficult to determine the true value due to the need for variation correction. Also, a differential pressure sensor e to be attached to the outer peripheral portion of the filter case b and a relatively long pipe c for extracting pressure are used. , D are likely to cause interference with peripheral structures, so that there is a problem that the mountability to a vehicle is deteriorated.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a clogging detection device with good mountability, which can easily and reliably determine clogging generated in a particulate filter by a simple mechanism. The purpose is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a device for detecting clogging of a particulate filter provided in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas flows, and an air flow meter that is mounted in the middle of an intake pipe and measures an intake air flow rate. A determination device that determines that the particulate filter is clogged when an abnormal decrease in the intake air flow rate is confirmed based on the actually measured value.
[0013]
Thus, when the particulate filter is clogged in this way, the exhaust pressure increases due to a large increase in exhaust resistance, and the same state as before the clogging occurs even in the same operation state. Since the intake air flow is significantly reduced in comparison, the determination device determines that the particulate filter is clogged when an abnormal decrease in the intake air flow is confirmed based on the actual measurement value measured by the air flow meter. Will be dropped.
[0014]
Further, in practicing the present invention more specifically, the determination device for determining clogging of the particulate filter is configured such that the particulate matter is measured at the same measurement point as an actual measurement value measured at a predetermined measurement point in a steady state of the internal combustion engine. Determines the deviation from the reference value measured when the filter is not clogged, and determines that the particulate filter is clogged if this deviation exceeds the allowable deviation for clogging determination. It is preferred that
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
1 and 2 show an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0017]
Further, the exhaust gas 9 discharged from each cylinder 8 of the
[0018]
In the middle of the
[0019]
Further, in the example shown in FIG. 1, one end of the
[0020]
An
[0021]
Further, since the
[0022]
Further, a warning
[0023]
Thus, when the
[0024]
Therefore, according to the above-described embodiment, the variation corresponding to the operating state of the
[0025]
In addition, the
[0026]
Particularly, in the present embodiment, an EGR pipe 14 for recirculating a part of the exhaust gas 9 extracted from the
[0027]
The device for detecting clogging of a particulate filter according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0028]
【The invention's effect】
According to the particulate filter clogging detection device of the present invention described above, the operation state of the diesel engine is not determined without targeting the differential pressure across the particulate filter under the influence of exhaust pulsation as in the conventional differential pressure sensor. Since the clogging of the particulate filter is determined based on the intake flow rate at which an actual measured value with a small variation corresponding to the above is obtained, it can be easily and easily realized by an extremely simple mechanism in which an air flow meter is arranged in the middle of the intake pipe. Clogging of the particulate filter can be determined with certainty, and compared with the case where a differential pressure sensor and pressure extraction pipes are attached to the outer peripheral part of the filter case on the exhaust pipe side where layout conditions are severe. When using an air flow meter, it is necessary to install Since suffices Do arrangement space, an excellent effect equal variety that can be easily occur interference with peripheral structure greatly improves the mountability on a vehicle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing details of the particulate filter of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 diesel engine (internal combustion engine)
4 Intake 5 Intake pipe 8 Cylinder 9
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002295170A JP2004132201A (en) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Clogging detection device for particulate filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002295170A JP2004132201A (en) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Clogging detection device for particulate filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004132201A true JP2004132201A (en) | 2004-04-30 |
Family
ID=32285508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002295170A Pending JP2004132201A (en) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Clogging detection device for particulate filter |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004132201A (en) |
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2002
- 2002-10-08 JP JP2002295170A patent/JP2004132201A/en active Pending
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