JP2004286019A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 DPF32の排気微粒子の堆積量に応じて圧力損失が増加する増加特性を規定する特性線を、遷移点を越えると傾きが緩くなる2本の直線で表し、前記特性線に基づき、ECU51が差圧センサ54から知られる圧力損失ΔPから堆積量ML を算出する。そして、DPF32において堆積排気微粒子が燃焼状態にあると判断すると、傾きの小さな第2の特性線を、堆積量の大側に平行にシフトする補正をする。これにより、後から堆積するDPF32の隔壁表面の堆積排気微粒子に先んじて細孔内の堆積排気微粒子が燃焼することによって前記特性線がずれても、これにECU51が記憶する増加特性を追随させることで、高精度に堆積量が知られるようにする。
【選択図】 図1
Description
前記パティキュレートフィルタの圧力損失を検出する圧力損失検出手段と、
排気微粒子の堆積量と前記圧力損失とを対応付ける堆積特性を、堆積量が0の初期点を通る直線を第1の特性線として、前記初期点から前記第1の特性線を辿って圧力損失が上昇し、所定の遷移点を越えると前記第1の特性線よりも緩い傾きの直線を第2の特性線として該第2の特性線を辿って圧力損失が上昇する堆積特性とし、該堆積特性に基づき、少なくとも前記圧力損失を含む内燃機関の運転状態を入力として堆積量を演算し、該堆積量が所定の再生開始堆積量を越えたか否かにより、前記パティキュレートフィルタを再生するか否かを決定する再生決定手段と、
堆積排気微粒子の燃焼状態を検出する排気微粒子燃焼状態検出手段と、
堆積排気微粒子が燃焼状態にあると、前記第2の特性線を堆積量の大側に略平行にシフトするように前記堆積特性を補正する補正手段とを具備せしめる。
前記補正手段は、前記積算量が多いほど、排気微粒子を多く検出する方向に向けて前記第2の特性線のシフト量が大きくなるように設定する。
前記パティキュレートフィルタの圧力損失を検出する圧力損失検出手段と、
排気微粒子の堆積量と前記圧力損失とを対応付ける堆積特性を、堆積量が0の初期点を通り圧力損失が高い方に凸となる増加特性線を辿って、前記初期点から圧力損失が上昇する増加特性と、前記初期点を通り圧力損失が低い方に凸となる低減特性線を辿って、前記初期点に向かって圧力損失が低下する低減特性とからなる堆積特性とし、該堆積特性に基づき、少なくとも前記圧力損失を含む内燃機関の運転状態を入力として堆積量を演算し、該堆積量が所定の再生開始堆積量を越えたか否かにより、前記パティキュレートフィルタを再生するか否かを決定する再生決定手段と、
堆積排気微粒子の燃焼状態を検出する排気微粒子燃焼状態検出手段とを具備せしめ、
かつ、前記再生決定手段を、堆積排気微粒子が燃焼状態にないと、前記増加特性に基づき堆積量を演算し、堆積排気微粒子が燃焼状態にあると、前記低減特性に基づき堆積量を演算するように設定する。
前記増加特性は、前記初期点を通る直線を増加第1特性線として、前記初期点から前記増加第1特性線を辿って圧力損失が上昇し、増加時遷移点を越えると前記増加第1特性線よりも緩い傾きの直線を増加第2特性線として、該増加第2特性線上を辿って圧力損失が上昇する増加特性とする。
前記低減特性は、現在の圧力損失および堆積量を通る直線を低減第1特性線として、該低減第1特性線上を辿って圧力損失が低下し、低減時遷移点を越えると前記低減第1特性線よりも緩い傾きの直線を低減第2特性線として、該低減第2特性線上を圧力損失が前記初期点に向かって低減する低減特性とする。
前記堆積特性は、前記初期点を通る直線を増加第1特性線として、前記初期点から前記加第1特性線を辿って圧力損失が上昇し、所定の増加時遷移点を越えると前記増加第1特性線よりも緩い傾きの直線を増加第2特性線として、該増加第2特性線上を圧力損失が上昇する増加特性と、現在の堆積量を通る直線を低減第1特性線として、該低減第1特性線上を圧力損失が低下し、低減時遷移点を越えると前記低減第1特性線よりも緩い傾きの直線を低減第2特性線として、該低減第2特性線上を圧力損失が前記初期点に向かって低下する低減特性とからなる堆積特性であり、
かつ、前記増加第1特性線と前記低減第1特性線との位置関係と、前記増加第2特性線と前記低減第2特性線との位置関係とのうち、少なくとも一方が平行の関係であるものとする。
前記再生決定手段は、前記積算量が予め設定した所定の積算量になると、堆積特性を前記低減第2特性線に固定するように設定する。
図1に本発明を適用した第1実施形態になるディーゼルエンジンの構成を示す。ディーゼルエンジンは、4気筒を備えたエンジン本体1に、吸気通路2の最下流部である吸気マニホールド21と、排気通路3の最上流部である排気マニホールド31とが接続され、排気通路3は、排気マニホールド31の集合部にパティキュレートフィルタ32が連なっている。パティキュレートフィルタ32は、コーディエライトや炭化珪素等の多孔質セラミック製のハニカム構造体の流路を目封じしてフィルタ本体4を形成したもので、入口32aから流入したエンジン本体1の各気筒からの排気ガスが、多孔質の隔壁を透り、出口32bから下流へと流れていく。このとき、パティキュレートフィルタ32には、排気ガスに含まれる排気微粒子が捕集され、走行距離に応じて堆積していく。また、パティキュレートフィルタ32のフィルタ本体4の表面には白金やパラジウム等の貴金属を主成分とする酸化触媒が担持されており、所定の温度条件下で排気微粒子を酸化、燃焼し、除去する。
瞬時PM燃焼量=〔d(ΔP)+α2PMout〕/α1・・・(1)
図12、図13に本発明の第2実施形態になる排気ガス浄化装置のECUで実行される制御フローを示す。基本的な構成は第1実施形態のものと同じで、第1実施形態と実質的に同じ作動をする部分には同じ番号を付して第1実施形態との相違点を中心に説明する。
2 吸気通路
21 吸気マニホールド
3 排気通路
31 排気マニホールド
32 パティキュレートフィルタ
32a 入口
32b 出口
4 本体
51 ECU(再生決定手段、補正手段、排気微粒子燃焼状態検出手段、燃焼排気微粒子積算手段、第1の演算手段、第2の演算手段、定常運転判定手段、更新手段)
52 エアフローメータ
53 温度センサ
54 差圧センサ(圧力損失検出手段)
Claims (12)
- 排気通路の途中に、排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタを有し、該パティキュレートフィルタの排気微粒子の堆積量が増大すると堆積排気微粒子を燃焼除去して前記パティキュレートフィルタを再生する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記パティキュレートフィルタの圧力損失を検出する圧力損失検出手段と、
排気微粒子の堆積量と前記圧力損失とを対応付ける堆積特性を、堆積量が0の初期点を通る直線を第1の特性線として、前記初期点から前記第1の特性線を辿って圧力損失が上昇し、所定の遷移点を越えると前記第1の特性線よりも緩い傾きの直線を第2の特性線として該第2の特性線を辿って圧力損失が上昇する堆積特性とし、該堆積特性に基づき、少なくとも前記圧力損失を含む内燃機関の運転状態を入力として堆積量を演算し、該堆積量が所定の再生開始堆積量を越えたか否かにより、前記パティキュレートフィルタを再生するか否かを決定する再生決定手段と、
堆積排気微粒子の燃焼状態を検出する排気微粒子燃焼状態検出手段と、
堆積排気微粒子が燃焼状態にあると、前記第2の特性線を堆積量の大側に略平行にシフトするように前記堆積特性を補正する補正手段とを具備せしめたことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項1記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記パティキュレートフィルタの再生開始前に、高温度排気ガスに基因する燃焼や前回再生時における中断により生じる排気微粒子の部分的な燃焼により低減した堆積排気微粒子の低減分の積算量を演算する燃焼排気微粒子積算手段を具備せしめ、
前記補正手段は、前記積算量が多いほど、排気微粒子を多く検出する方向に向けて前記第2の特性線のシフト量が大きくなるように設定した内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項1または2いずれか記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記補正手段は、補正後の堆積特性が初期点を通るシフト量を上限とするように設定した内燃機関の排気ガス浄化装置。
- 排気通路の途中に、排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタを有し、該パティキュレートフィルタの排気微粒子の堆積量が増大すると堆積排気微粒子を燃焼除去して前記パティキュレートフィルタを再生する内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記パティキュレートフィルタの圧力損失を検出する圧力損失検出手段と、
排気微粒子の堆積量と前記圧力損失とを対応付ける堆積特性を、堆積量が0の初期点を通り圧力損失が高い方に凸となる増加特性線を辿って、前記初期点から圧力損失が上昇する増加特性と、前記初期点を通り圧力損失が低い方に凸となる低減特性線を辿って、前記初期点に向かって圧力損失が低下する低減特性とからなる堆積特性とし、該堆積特性に基づき、前記圧力損失を含む内燃機関の運転状態を入力として堆積量を演算し、該堆積量が所定の再生開始堆積量を越えたか否かにより、前記パティキュレートフィルタを再生するか否かを決定する再生決定手段と、
堆積排気微粒子の燃焼状態を検出する排気微粒子燃焼状態検出手段とを具備せしめ、
かつ、前記再生決定手段を、堆積排気微粒子が燃焼状態にないと、前記増加特性に基づき堆積量を演算し、堆積排気微粒子が燃焼状態にあると、前記低減特性に基づき堆積量を演算するように設定したことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項4記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記再生決定手段を、前記堆積排気微粒子が非燃焼状態から燃焼状態になると、当該時点の圧力損失および堆積量を通る前記低減特性の傾き(ゲイン)に基づいて排気微粒子の堆積量を演算し、
前記堆積排気微粒子が燃焼状態から非燃焼状態になると、当該時点の圧力損失および排気微粒子堆積量を通る前記増加特性の傾き(ゲイン)に基づいて排気微粒子の堆積量を演算するように設定した内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項4または5いずれか記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記増加特性線は2種類の直線からなり、
前記増加特性は、前記初期点を通る直線を増加第1特性線として、前記初期点から前記増加第1特性線を辿って圧力損失が上昇し、増加時遷移点を越えると前記増加第1特性線よりも緩い傾きの直線を増加第2特性線として、該増加第2特性線を辿って圧力損失が上昇する増加特性である内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項4ないし6いずれか記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記低減特性線は2種類の直線からなり、
前記低減特性は、現在の圧力損失および堆積量を通る直線を低減第1特性線として、該低減第1特性線を辿って圧力損失が低下し、低減時遷移点を越えると前記低減第1特性線よりも緩い傾きの直線を低減第2特性線として、該低減第2特性線を圧力損失が前記初期点に向かって低減する低減特性である内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項4または5いずれか記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記増加特性線および前記低減特性線はそれぞれ2種類の直線からなり、
前記堆積特性は、前記初期点を通る直線を増加第1特性線として、前記初期点から前記加第1特性線を辿って圧力損失が上昇し、所定の増加時遷移点を越えると前記増加第1特性線よりも緩い傾きの直線を増加第2特性線として、該増加第2特性線を圧力損失が上昇する増加特性と、現在の堆積量を通る直線を低減第1特性線として、該低減第1特性線を圧力損失が低下し、低減時遷移点を越えると前記低減第1特性線よりも緩い傾きの直線を低減第2特性線として、該低減第2特性線を圧力損失が前記初期点に向かって低下する低減特性とからなる堆積特性であり、
かつ、前記増加第1特性線と前記低減第1特性線との位置関係と、前記増加第2特性線と前記低減第2特性線との位置関係とのうち、少なくとも一方が平行の関係である内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項7または8いずれか記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記再生決定手段は、前記堆積排気微粒子が非燃焼状態から燃焼状態になると、当該時点の差圧および堆積量を通る前記低減第1特性線に基づいて堆積量を演算するように設定した内燃機関の排気ガス浄化装置。
- 請求項9記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記パティキュレートフィルタの再生開始前に、高温度排気ガスに起因する燃焼や前回再生時における中断により生じる排気微粒子の部分的な燃焼により低減した堆積排気微粒子の低減分の積算量を演算する燃焼排気微粒子積算手段を具備せしめ、
前記再生決定手段は、前記積算量が予め設定した所定の積算量になると、堆積特性を前記低減第2特性線に固定するように設定した内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 請求項2または10いずれか記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記燃焼排気微粒子積算手段は、圧力損失の減少量を排気微粒子の堆積量の減少量に換算した値に、内燃機関の運転状態を入力として演算された排気微粒子の新たな堆積分を加算して、加算値を前記堆積排気微粒子の低減分とする第1の演算手段と、前記パティキュレートフィルタの温度に基づいて前記堆積排気微粒子の低減分を演算する第2の演算手段と、前記内燃機関が定常運転か否かの判定を行う定常運転判定手段と、前記判定が肯定判断されると前記第1の演算手段から得られた前記堆積排気微粒子の低減分により前記積算量を更新し、前記判定が否定判断されると前記第2の演算手段から得られた前記堆積排気微粒子の低減分により前記積算量を更新する更新手段とを具備する構成とした内燃機関の排気ガス浄化装置。
- 請求項11記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記定常運転判定手段は、前記パティキュレートフィルタの温度分布を推定し、温度分布が略均一のときには定常運転と判断するように設定した内燃機関の排気ガス浄化装置。
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