JP2005090358A - ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005090358A
JP2005090358A JP2003325034A JP2003325034A JP2005090358A JP 2005090358 A JP2005090358 A JP 2005090358A JP 2003325034 A JP2003325034 A JP 2003325034A JP 2003325034 A JP2003325034 A JP 2003325034A JP 2005090358 A JP2005090358 A JP 2005090358A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
collection amount
particulate collection
regeneration
filter
map
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
Application number
JP2003325034A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4093158B2 (ja
Inventor
Takao Inoue
尊雄 井上
Junichi Kawashima
純一 川島
Naoya Tsutsumoto
直哉 筒本
Makoto Otake
真 大竹
Mitsunori Kondo
光徳 近藤
Shoichiro Ueno
昌一郎 上野
Toshimasa Koga
俊雅 古賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2003325034A priority Critical patent/JP4093158B2/ja
Priority to EP04020166.7A priority patent/EP1517025B1/en
Priority to US10/934,387 priority patent/US7171802B2/en
Priority to CNB2004100797481A priority patent/CN100351503C/zh
Publication of JP2005090358A publication Critical patent/JP2005090358A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4093158B2 publication Critical patent/JP4093158B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/005Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust 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
    • F01N3/023Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust 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
    • F01N3/033Exhaust 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 in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust 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 in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0812Particle filter loading
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

【課題】部分再生後であっても、フィルタの入口−出口差圧を用いてパティキュレート捕集量を精度良く推測することを目的とする。
【解決手段】ディーゼルエンジン20の排気系32に設けられ、排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ11と、前記フィルタの入口−出口差圧を検出する圧力差測定手段と、前記入口−出口差圧に基いてフィルタ11のパティキュレート捕集量を推測するパティキュレート捕集量推測手段16と、パティキュレート捕集量の推測値が所定値以上になったときにパティキュレートを燃焼させる再生手段10と、を備えるディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置において、前記パティキュレート捕集量推測手段16は、前記フィルタの入口−出口圧力差に基いてパティキュレート捕集量を推測し、再生がパティキュレート捕集量の全部を燃焼させる完全再生であった場合に使用する第1のパティキュレート捕集量マップと、再生がパティキュレート捕集量の一部を燃焼させる部分再生であった場合に使用する第2のパティキュレート捕集量マップと、から構成される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ディーゼルエンジンから排気されるパティキュレートを捕集するフィルタの再生制御に関し、特に前記フィルタに捕集されているパティキュレート量を精度よく推定する再生制御装置に関する。
ディーゼルエンジンの黒煙対策として、排気ガス中に含まれるパティキュレート(粒子状物質(Particlate Matter)、以下「PM」という)を捕集するフィルタ(Diesel Particlate Filter、以下「DPF」という)が採用されている。このようなDPFでは、PMがある程度堆積したタイミングでこれら堆積したPMを燃焼処理してフィルタを再生するようにしている。
ところで、この燃焼再生を行うにあたって、捕集されているPM量が多いと、その燃焼による熱発生量が大きくなり、再生の為に引き上げられている排気ガス温度と相まってDPF温度が過剰に上昇して担体の耐久性が悪化等してしまうという問題や、触媒を担持したタイプのDPFの場合には触媒の熱劣化を引き起こし、DPF再生性能やその他の触媒作用の低下を招くという問題がある。そこで、PM捕集量を正確に推定することが必要となる。
特許文献1には、排気ガス流量とDPF入口-出口の差圧(以下、DPF差圧という)またはそれに類する排気抵抗を表す指標を用いて、PM捕集量をマップ等から検索することによって推定して、燃焼再生を行うタイミングを決定する方法が開示されている。
特開2002-256846号公報
特許文献1に記載の方法で用いるマップはDPF内にPMが均一に分布した状態を前提としている。しかしながら、一旦再生が始まると、DPF内に捕集されたPMは空間的、時間的に均一には燃焼しないので、実際のDPF内のPM分布状態は前記マップが前提としている均一なPM分布状態とは乖離してしまい、正確なPM捕集量の推定を行うことはできなくなる。
また、再生運転は限られた機関運転条件(走行条件)では、極端な燃費悪化を招く状況、又は再生を行えない状況となり、再生を途中で停止する場合(部分再生)もあり得る。よって、この部分再生が生じると差圧によるPM捕集量の推定は不可能になるという問題があった。
そこで、本発明では、部分再生が生じた場合にも精度良くPM捕集量を推定することを目的とする。
本発明のフィルタ再生制御装置は、ディーゼルエンジンの排気系に設けられ、排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタの入口−出口差圧を検出する圧力差測定手段と、前記入口−出口差圧に基いて前記フィルタのパティキュレート捕集量を推測するパティキュレート捕集量推測手段と、前記パティキュレート捕集量の推測値が所定値以上になったときにパティキュレートを燃焼させる再生手段と、を備えるディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置において、前記パティキュレート捕集量推測手段は、前記フィルタの入口−出口圧力差に基いてパティキュレート捕集量を推測し、再生がパティキュレート捕集量の全部を燃焼させる完全再生であった場合に使用する第1のパティキュレート捕集量マップと、再生がパティキュレート捕集量の一部を燃焼させる部分再生であった場合に使用する第2のパティキュレート捕集量マップと、から構成される。
本発明によれば、完全再生終了後と部分再生終了後とで、それぞれ異なるPM捕集量演算手段を備え、再生状況に応じて前記PM捕集量演算手段を切換えてPM捕集量の推定を行うので、部分再生後にDPF内のPMの分布が不均一になった場合にも精度良くPM捕集量を推定することが可能となる。
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図1は、本発明のディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置の一実施形態を示す図である。
20はディーゼルエンジンであり、燃焼室上部には燃料を噴射する燃料噴射弁23が設けられ、吸気通路32にはエアクリーナ35、吸気量を測定するエアフローメータ34、ターボチャージャ29のコンプレッサー29a、コンプレッサー29aによって圧縮されて高温になった空気を冷却するインタークーラ28、ディーゼルエンジン20に供給する空気量を調節する吸気絞り弁21を備え、排気通路33には、ターボチャージャ29のタービン29b、DPF再生制御装置10が設けられる。タービン29aはコンプレッサー29aと連結されており、排気通路33を流れる排気ガスによって駆動される。また、排気通路33と吸気通路32とを連結して排気ガスの一部を吸気通路32に戻すEGR配管30が設けられ、EGR配管30にはEGR量を調節するEGRバルブ22が設けられる。
DPF再生制御装置10は、DPF11と、差圧センサ12と、DPF入口温度センサ13と、DPF出口温度センサ14と、A/Fセンサ15と、エンジンコントロールユニット(ECU)16とを備える。
DPF11は、ディーゼルエンジン20から排出された排気ガス中のPMを捕集するフィルタであり、例えば、セラミック多孔質フィルタ等を使用することができる。差圧センサ12は、DPF11の入口側の圧力と、出口側の圧力との差圧を検出する圧力差測定手段であり、検出した差圧信号をECU16へ出力する。DPF入口温度センサ13は、DPF11の入口温度を検出して、入口温度信号をECU16へ出力する。DPF出口温度センサ14は、DPF11の出口温度を検出して、出口温度信号をECU16へ出力する。A/Fセンサ15は、ディーゼルエンジン20から排出された排気ガスの空燃比を検出するセンサで、DPF11の上流側の排気通路33に設けられる。なお、このA/Fセンサ15は、理論空燃比を判断できればよいので、O2 センサを使用してもよい。
ECU16は、後述するように各センサ12〜14からの信号に基づいてDPF11内のPM捕集量の推定および再生制御の開始、停止の判定等を実行する。
ここで、PM捕集量とDPF差圧との関係について説明する。図2は排気ガス流量一定時のPM捕集量とDPF差圧との関係を示すマップ(第1のパティキュレート捕集量マップ)であり、実線αで示すようにDPF差圧が大きくなるほどPM捕集量が多くなる。また、図3(a)〜(d)はそれぞれ図2のPMa〜PMdにおけるDPFフィルタ11内部の気孔30の様子を表している。
PMaではPM捕集量がゼロであるから図3(a)に示すように、DPF表面に何も堆積していない。したがって、DPF差圧はDPFフィルタ11のみの流路抵抗である。
PMbではPMが少量捕集された状態であり、図3(b)に示すようにDPFフィルタ11の気孔30から優先的にPMが堆積していく。
PMcは再生開始直前までPMが捕集された状態であり、図3(c)に示すように気孔30は完全に埋まっており、その上に均等にPMが堆積している。
以上のように、PM捕集量ゼロの状態から捕集量が増加していくと、図2の実線αに示すように、DPF差圧は気孔30が埋まるまで(捕集初期)は急激に増加し、気孔30が完全に埋まると増加率は捕集初期よりも小さくなり、その増加率のままPM捕集量に比例して直線的に増加する。
PMcの状態から部分再生を行って、捕集したPMの一部を燃焼させると、図3(d)に示すようにDPF表面側のPMから燃焼して、気孔30を含むDPFフィルタ表面には捕集PMがない状態になる。
部分再生後(PMd)のPM捕集量をPMtr1とすると、同じPM捕集量PMtr1であっても、PMbからPMcに増加する過程でPM捕集量がPMtr1となった時、つまり気孔30が完全に埋まりその上にPMが堆積した状態よりも、部分再生によってDPFフィルタ表面のPMが燃焼してなくなり、上部にPMが堆積した状態の方が、同じPM捕集量であってもDPF差圧が小さくなる。
従来のPM捕集量推定方法では、完全再生後であっても部分再生後であっても同様の差圧―捕集量マップを用いて推定していたので、PMcから部分再生を行った後は、実際のPM捕集量がPMd(PM捕集量PMtr1、DPF差圧P1)であっても、実線α上でDPF差圧がP1であるPMeと推定する。つまり実際のPM捕集量より少なく推定してしまう。したがって次回再生時には推定値よりも多くのPMが捕集されており、その燃焼による熱発生量が大きくなり、再生の為に引き上げられている排気ガス温度と相まってDPF温度が過剰に上昇して担体の耐久性が悪化等してしまうという問題や、触媒を担持したタイプのDPFの場合には触媒の熱劣化を引き起こし、DPF再生性能やその他の触媒作用の低下を招くという問題が生じる。
そこで、本発明では、完全再生用のPM捕集量マップ(実線α)の他に、部分再生用のPM捕集量マップ(図2の点線β(第2のパティキュレート捕集量マップ))を用意し、これらを切換えて使用することによって、精度良くPM捕集量の推定を行うこととした。
なお、点線βはPMaを通り、気孔30が埋まった後の実線αの直線部と同じ傾きを持つ直線である。
図4はECU16(パティキュレート捕集量演算手段)が行う再生時のPM捕集量推定のフローチャートである。本制御は、完全再生後用と部分再生後用の異なる2つのマップを用意し、どちらの再生が行われたかを判定してマップ選択を行うものである。
ステップS100で再生制御を開始する。再生時のPM燃焼方法としては、通常の燃料噴射後に再度燃料噴射を行うポスト噴射や、燃料噴射タイミングを遅らせる噴射時期リタード等の方法を用いる。
ステップS101ではDPF表面温度Tsurfが予め実験等により求めたPM燃焼開始温度T0より高く、かつ、その温度を予め定めた所定時間以上継続しているか否かについて判定する。高い場合にはステップS102へ進み、低い場合にはステップS100へ戻る。
ステップS102で再生制御開始時のPM捕集量PMcurrをPMfinalとして記憶し、ステップS103で通常差圧−PM捕集量マップ(図2の実線α)の読み込みを禁止してステップS104に進む。
ステップS104では現在の排気ガス流量VexhおよびDPF差圧ΔPを読込み、ステップS105ではこれらに基いて図5に示す部分再生用マップPM2からPM量PM#2を演算する。図5の部分再生用マップPM2は、図2における部分再生用マップである点線βを排気ガス流量、DPF差圧という指標を用いて表したものである。
ステップS106ではステップS105で算出したPM捕集量PM#2とステップS103で記憶したPM捕集量PMfinalとを比較し、PM#2がPMfinalより小さければステップS110に進み、PM#2がPMfinal以下であればステップS107に進む。
ステップS107では再生停止要求の有無の判定を行い、再生停止要求がなければステップS108に進み、DPF表面温度TsurfがPM燃焼温度T0より低く、かつその状態が所定時間継続しているか否かの判定を行い、判定がnoの場合はステップS104に戻る。なお、再生停止要求は、再生によりPM捕集量が予め定めた所定値より少なくなった場合、またはDPF11が破損する危険性がある温度まで上昇した場合に出される。
ステップS107で再生停止要求があった場合およびステップS108で判定がyesの場合はステップS109に進み、後述する部分再生時用PM捕集量推定ロジックを実行する。
ステップS106でPM捕集量PM#2がPMfinalより小さい場合はステップS110に進み、部分再生用マップPM2によるPM捕集量演算結果の反映を許可し、ステップS111、S112でステップS104、S105と同様に現在の排気ガス流量VexhおよびDPF差圧ΔPを読込み、PM捕集量PM#2を算出して、これを現在のPM捕集量PMcurrとして更新する。
ステップS113では現PM量PMcurrが再生制御終了判定用に予め設定した再生ターゲットPM量より小さいか否かの判定を行う。判定がyesの場合はステップS116に進み、noの場合はステップS114に進む。
ステップS114とステップS107、ステップS115とS108はそれぞれ同様の判定であり、ステップS114またはステップS115のいずれかで判定結果がnoの場合はステップS119に進み、部分再生用マップPM2によるPM捕集量の演算を継続して、演算で得られるPM捕集量PM#2で現PM捕集量PMcurrを随時更新する。ステップS114、S115の判定がともにnoの場合はステップS111に戻り、PM捕集量PM#2の演算を繰り返す。
ステップS116では再生制御を終了してステップS117に進み、PM捕集量PMcurrがゼロか否か、またはDPF差圧がゼロか否か等の判定方法により、完全再生であったか否かの判定を行う。
完全再生であった場合にはステップS118に進み、通常差圧−PM量マップによる演算に戻して処理を終了する。
完全再生でなかった場合にはステップS119に進み、部分再生用マップPM2によるPM捕集量演算を継続して演算で得られるPM捕集量PM#2で現PM捕集量PMcurrを随時更新する。
上記の制御によって推定されるPM捕集量の変化を、図6を参照して説明する。図6は図2と同様の排気ガス流量一定時のPM捕集量とDPF差圧との関係を示すマップであり、点線βは図5の部分再生用のPM2マップに相当する。
再生を開始すると通常差圧−捕集量マップである実線αから部分再生用のPM2マップに相当する点線βに切換えられるので、実線α上のPMc1は点線β上でPMc1と同じDPF差圧であるPMc2となる。これによりマップ切換え後のPM捕集量PM#2は、PMc2〜PMc3間では再生開始時のPM捕集量PMfinalより多くなってしまうが、実際のPM捕集量は、例えば実線γで示すように再生開始とともに減少し始めている。
そこで、PM捕集量PM#2がPMfinalまで減少するまでの間は、PM捕集量をPMfinalに固定することとする。これにより、例えば再生開始後にDPF差圧がPγ1となった場合、実際のPM捕集量はPMγ1、部分再生用の点線βより求められるPM捕集量PM#2はPMβ1であり、その誤差はPMβ1−PMγ1となるところを、PMc2〜PMc3間では現在のPM捕集量PMcurrをPM捕集量PM#2ではなくPMfinalに固定することによって、より小さなPMfinal−PMγ1に抑えることができる。
再生によってPM捕集量が減少して点線β上のPM捕集量がPMfinalとなったら(PMc3)、現在のPM捕集量PMcurrを点線βによって定まるPM捕集量PM#2で随時更新する。これは、点線βから求まるPM捕集量PM#2がPMfinalよりも小さくなった場合には、PM捕集量PM#2を用いた方が、前述した実際のPM捕集量との誤差を小さく抑えることができるからである。
更に再生が進み、PM捕集量PMcurrが再生ターゲットPM量より少なくなったら再生制御を終了する。この再生が完全再生であった場合(PMc5)は、その後の追加捕集は通常差圧−捕集量マップ(実線α)によって捕集量を演算する。
部分再生であった場合(PMc4)は、そのまま部分再生用マップ(点線β)による演算を継続する。
上記制御により、同じPM捕集量であってもPM捕集時と部分再生時とで生じるDPF差圧のずれを考慮してPM捕集量を演算することが可能となる。
なお、マップ切換え直後から実際のPM捕集量が点線β上に乗るまでの間は、実際よりも多いPM捕集量を推定することになる。これに対して通常差圧−捕集量マップのみでPM捕集量を推定すると、前述したように実際よりも少ないPM捕集量を推定するので、過捕集となり再生時にDPF11が過剰に高温となって溶損、破損等する可能性がある。
しかし本制御では、PM捕集量を多めに推定するので過捕集となることはなく、DPF11が過剰に高温となることを防止できる。さらに、部分再生用の点線βを用いて推定するので、実際のPM捕集量との乖離が小さい。
次に、図4のステップS109で実行する部分再生用PM捕集量推定ロジックについて、図7のフローチャートおよび図6のマップを用いて説明する。本制御は、図6においてPMc1で再生を開始し、PMc2〜PMc3間の、例えばPMc6で部分再生が終了した後にPMc7まで追加捕集が行われる場合の制御、つまり、点線βでは再生開始後のPM捕集量が再生開始直前のPM捕集量よりも多くなってしまう領域での制御である。そこで、DPF差圧を用いて点線βから直接PM捕集量を求めるのではなく、点線βから得られる見かけの数値を利用してPM捕集量を推定する。
ステップS200では、今回行った再生が部分再生であったか否かの判定を行い、判定がnoであった場合にはステップS206に進み、通常の制御(図4のフローチャートに示す制御)に戻る。
判定がyesであった場合には、ステップS201に進む。
ステップS201では、図4のステップS104、S105と同様の方法で点線βからPM捕集量を算出し、これを部分再生直後の見かけのPM捕集量MIKAKE・PM0とする。
ステップS202では、図4のステップS104、S105と同様の方法で点線βからPM捕集量を算出し、これを追加捕集中の見かけのPM捕集量MIKAKE・PM1とする。
ステップS203では、上記で求めた部分再生直後の見かけのPM捕集量MIKAKE・PM0と追加捕集中の見かけのPM量MIKAKE・PM1とを用いて、次式(1)から現在のPM捕集量PMcurrを推定し、再生開始時に固定したPM捕集量PMfinalをPMcurrで更新する。
PMcurr=PMfinal+(MIKAKE・PM1−MIKAKE・PM0) ・・・(1)
ここで、式(1)について詳しく説明する。PMc2〜PMc3間では、前述したとおり実際のPM捕集量がPMfinal以下になっているにもかかわらず、マップ上では再生直前よりもPM捕集量が増加してしまうので、現在のPM捕集量PMcurrをマップから演算することができない。追加捕集中のPM捕集量も同様に演算不可能である。
しかし、PMc7での見かけのPM捕集量(MIKAKE・PM1)とPMc6での見かけのPM捕集量(MIKAKE・PM0)との差は、実際の追加捕集中のPM捕集量と部分再生終了直後のPM捕集量との差に等しい。したがってこれらの差を用いることによって部分再生終了後に追加捕集によって増加した捕集量を算出することができる。
そこで、式(1)に示すように、部分再生終了直後のPM捕集量をPMfinalと設定して、これに部分再生終了後の見かけのPM捕集量MIKAKE・PM0と追加捕集中の見かけのPM捕集量MIKAKE・PM1とから求まる追加捕集量を加算することによって現在のPM捕集量PMcurrを推定することができる。
式(1)により推定するPM捕集量PMcurrと実際のPM捕集量PMcurrとの誤差は、部分再生終了直後の実際のPM捕集量とPMfinalとの差のみであり、追加捕集開始後のPM捕集量の変化については精度良く推定することが可能である。
なお、追加捕集開始時のPM捕集量を、実際には再生によってPMfinal以下になっているにもかかわらず、PMfinalと設定しているので、式(1)によるPM捕集量の推定は実際よりも多めのPM捕集量を推定することになる。
ステップS204では再生要求の有無を判定し、再生要求がある場合には図4のステップS100に戻り、再生要求がない場合にはステップS202に戻り、再生要求があるまでステップS202〜S204を繰り返す。
上記制御により、部分再生終了直後のPM捕集量および追加捕集中のPM捕集量を部分再生用のマップ(PM2マップ)から求められない場合であっても、部分再生用のマップ(PM2マップ)上の見かけのPM捕集量を用いて精度良くPM捕集量を推定することができる。
以上により本実施形態では、完全再生用と部分再生用の2つのマップを備え、部分再生終了時のPM捕集量はある流量時のPM捕集量とDPF差圧が線形関係にあることを利用して推定し、その後の追加捕集量は、ある流量時のPM捕集量とDPF差圧との関係が線形関係であることを利用して正確に推定することができるので、部分再生の前後を問わずに精度良くPM捕集量を推定することができる。
上記推定値は実際のPM捕集量よりも多めに見積もられる。これによりPMの過捕集が防止されるので、再生時にDPF内が異常高温になりDPF11が破損することを防止できる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置に適用することができる。
本発明の一実施形態のシステム構成を表す図である。 流量一定時のDPF差圧とPM捕集量との関係を表すマップである。 (a)〜(d)はDPF表面にPMが堆積する様子を説明するための図である。 本実施形態で行う制御のフローチャートである。 部分再生時に用いるPM捕集量マップである。 流量一定時のDPF差圧とPM捕集量との関係を表すマップである。 部分再生用PM捕集量推定ロジックを示すフローチャートである。
符号の説明
11 DPF
12 差圧センサー
13 DPF入口温度センサー
14 DPF出口温度センサー
15 A/Fセンサー
16 コントロールユニット(ECU)
20 ディーゼルエンジン

Claims (5)

  1. ディーゼルエンジンの排気系に設けられ、排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
    前記フィルタの入口−出口差圧を検出する圧力差測定手段と、
    前記入口−出口差圧に基いて前記フィルタのパティキュレート捕集量を推測するパティキュレート捕集量推測手段と、
    前記パティキュレート捕集量の推測値が所定値以上になったときにパティキュレートを燃焼させる再生手段と、を備えるディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置において、
    前記パティキュレート捕集量推測手段は、再生がパティキュレート捕集量の全部を燃焼させる完全再生であった場合に使用する第1のパティキュレート捕集量演算手段と、
    再生がパティキュレート捕集量の一部を燃焼させる部分再生であった場合に使用する第2のパティキュレート捕集量演算手段と、で構成され、
    再生の状況に応じてこれら2つのパティキュレート捕集量演算手段を切換えながら前記パティキュレート捕集量を推測することを特徴とするディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置。
  2. 前記第1、第2のパティキュレート捕集量演算手段は、それぞれ第1、第2のパティキュレート捕集量マップに基いてパティキュレート捕集量を演算し、前記第1、第2のパティキュレート捕集量マップは、パティキュレート捕集量を前記フィルタの入口−出口差圧で割付けたものであって、パティキュレート捕集量とフィルタの入口−出口差圧とは線形関係である請求項1に記載のディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置。
  3. 前記第1のパティキュレート捕集量マップは、パティキュレート捕集量が一定以上になるとパティキュレート捕集量と入口−出口差圧の関係が直線的になり、前記第2のパティキュレート捕集量マップは、前記第1のパティキュレート捕集量マップの直線部分と等しい傾きの直線である請求項2に記載のディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置。
  4. 再生開始に伴い、前記第1のパティキュレート捕集量マップから第2のパティキュレート捕集量マップへ切換えた後、第2のパティキュレート捕集量マップによる推測値が、再生開始時の第1のパティキュレート捕集量マップによる推測値より小さくなるまでは、パティキュレート捕集量は再生開始時の第1のパティキュレート捕集量マップによる推測値に一次固定する請求項2または3に記載のディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置。
  5. 第2のパティキュレート捕集量マップによる推測値が、再生開始時の第1のパティキュレート捕集量マップによる推測値よりも小さくなる前に再生が終了した場合には、再生終了時および追加捕集中のパティキュレート捕集量を第2のパティキュレート捕集量マップから推測して、これらの差分を第1のパティキュレート捕集量マップから推測される再生開始時のパティキュレート捕集量に加算したものをパティキュレート捕集量推測値とする請求項2〜4のいずれか一つに記載のディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置。
JP2003325034A 2003-09-17 2003-09-17 ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置 Expired - Lifetime JP4093158B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003325034A JP4093158B2 (ja) 2003-09-17 2003-09-17 ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置
EP04020166.7A EP1517025B1 (en) 2003-09-17 2004-08-25 Diesel engine comprising particle filter and method of estimating amount of particles trapped in particle filter
US10/934,387 US7171802B2 (en) 2003-09-17 2004-09-07 Diesel engine comprising DPM filter and method of estimating amount of DPM trapped in DPM filter
CNB2004100797481A CN100351503C (zh) 2003-09-17 2004-09-16 含dpm过滤器的柴油发动机,估算dpm过滤器捕集的dpm量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003325034A JP4093158B2 (ja) 2003-09-17 2003-09-17 ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005090358A true JP2005090358A (ja) 2005-04-07
JP4093158B2 JP4093158B2 (ja) 2008-06-04

Family

ID=34191327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003325034A Expired - Lifetime JP4093158B2 (ja) 2003-09-17 2003-09-17 ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7171802B2 (ja)
EP (1) EP1517025B1 (ja)
JP (1) JP4093158B2 (ja)
CN (1) CN100351503C (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007132324A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2007146702A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Denso Corp 内燃機関用排気浄化装置
JP2007154783A (ja) * 2005-12-06 2007-06-21 Denso Corp 内燃機関用排気浄化装置
JP2007170194A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Mitsubishi Motors Corp 排気浄化装置
KR100960234B1 (ko) 2008-04-29 2010-06-01 쌍용자동차 주식회사 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4440823B2 (ja) * 2005-05-11 2010-03-24 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US20080127636A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Dahlgren Daniel R Integrated diesel particulate trap pressure sensor
JP4100451B1 (ja) * 2007-03-02 2008-06-11 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
US8370711B2 (en) 2008-06-23 2013-02-05 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Interruption criteria for block decoding
US20090319860A1 (en) * 2008-06-23 2009-12-24 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Overcoming ldpc trapping sets by decoder reset
US20100212299A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Jacob George Methods for determining when to regenerate exhaust gas particulate filters
JP5088391B2 (ja) * 2010-03-09 2012-12-05 トヨタ自動車株式会社 パティキュレートフィルタの故障判別装置
US8538661B2 (en) * 2010-06-29 2013-09-17 GM Global Technology Operations LLC Exhaust treatment methods and systems
CN102003259A (zh) * 2010-10-14 2011-04-06 平原滤清器有限公司 一种柴油机微粒捕集器的再生控制器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0158887B1 (en) * 1984-03-31 1990-11-22 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Diesel particulate oxidizer regeneration system
JPS61123709A (ja) * 1984-11-19 1986-06-11 Nippon Soken Inc 排気ガス微粒子浄化機能を有する内燃機関の制御装置
US4665690A (en) * 1985-01-14 1987-05-19 Mazda Motor Corporation Exhaust gas cleaning system for vehicle
GB2239407B (en) * 1989-12-27 1994-10-12 Nissan Motor Exhaust gas purifying device for an internal combustion engine
JP3558022B2 (ja) * 2000-01-11 2004-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6594989B1 (en) * 2000-03-17 2003-07-22 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for enhancing fuel economy of a lean burn internal combustion engine
EP1203869B1 (de) * 2000-11-03 2002-08-21 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Regelungsanordnung und Verfahren zur Unterbrechung der Regeneration eines Partikelfilters eines Dieselmotors
JP2002227688A (ja) * 2001-02-01 2002-08-14 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP2002256846A (ja) 2001-02-28 2002-09-11 Bosch Automotive Systems Corp フィルタ制御装置
FR2828236B1 (fr) * 2001-08-01 2003-09-26 Renault Procede de determination du chargement d'un filtre a particules
JP4022723B2 (ja) * 2002-01-11 2007-12-19 株式会社デンソー 排気フィルタ再生装置及び方法
JP3937900B2 (ja) * 2002-04-17 2007-06-27 日産自動車株式会社 排気微粒子捕集用フィルタの再生装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007132324A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP4534959B2 (ja) * 2005-11-14 2010-09-01 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
JP2007146702A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Denso Corp 内燃機関用排気浄化装置
JP4534969B2 (ja) * 2005-11-25 2010-09-01 株式会社デンソー 内燃機関用排気浄化装置
JP2007154783A (ja) * 2005-12-06 2007-06-21 Denso Corp 内燃機関用排気浄化装置
JP4600264B2 (ja) * 2005-12-06 2010-12-15 株式会社デンソー 内燃機関用排気浄化装置
JP2007170194A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Mitsubishi Motors Corp 排気浄化装置
JP4506978B2 (ja) * 2005-12-19 2010-07-21 三菱自動車工業株式会社 排気浄化装置
KR100960234B1 (ko) 2008-04-29 2010-06-01 쌍용자동차 주식회사 디젤차량의 매연여과장치 볼륨 최적화시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP4093158B2 (ja) 2008-06-04
US7171802B2 (en) 2007-02-06
EP1517025A2 (en) 2005-03-23
CN100351503C (zh) 2007-11-28
CN1598259A (zh) 2005-03-23
EP1517025A3 (en) 2009-05-20
EP1517025B1 (en) 2017-07-19
US20050055999A1 (en) 2005-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4301070B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US7357822B2 (en) Filter control apparatus
JP3846309B2 (ja) 排気浄化装置
JP4093158B2 (ja) ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置
US7152392B2 (en) Exhaust gas cleaning system for internal combustion engine
JP4400356B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2006226119A (ja) 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2012122399A (ja) パティキュレートフィルタの故障検出装置
KR20040068236A (ko) 필터 제어 방법 및 장치
JP2005320962A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2005090359A (ja) Dpfの再生制御装置
JP2009270503A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2010101205A (ja) Dpf再生時期判定方法および判定装置
JP2008255812A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008121557A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2004197722A (ja) パティキュレートフィルタの再生装置及びエンジンの排気ガス浄化装置
JP2005307745A (ja) 排気浄化装置
JP2004044457A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3908204B2 (ja) フィルタ制御装置
JP4008867B2 (ja) 排気浄化装置
JP4365724B2 (ja) 排気浄化装置
JP2005120981A (ja) フィルタ再生制御装置
JP4349219B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5912494B2 (ja) ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP2004190568A (ja) ディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080111

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: 20080212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080225

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4093158

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120314

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314

Year of fee payment: 5

EXPY Cancellation because of completion of term