JP2005344549A - Exhaust emission control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気浄化装置、特に、排気微粒子が捕集されたフィルタ部材の再生時に発生する熱を利用して車両の要暖機部材を暖機するエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust gas purification apparatus, and more particularly to an engine exhaust gas purification apparatus that warms up a vehicle warm-up member using heat generated during regeneration of a filter member in which exhaust particulates are collected.
従来、ディーゼルエンジン等においては、排気ガス中に含まれるカーボン等の排気微粒子(パティキュレート)の大気への放出を阻止するため、エンジンの排気通路にフィルタ部材、いわゆるパティキュレートフィルタを備えて、これで排気ガス中の排気微粒子を捕集することが行われている。そして、このようなフィルタを備えた場合、捕集した排気微粒子の量がフィルタの捕集可能限界値に近くなると、該フィルタを加熱して、捕集した排気微粒子を燃焼させてフィルタ機能を再生する必要が生じる。 Conventionally, in a diesel engine or the like, a filter member, a so-called particulate filter, is provided in the exhaust passage of the engine in order to prevent emission of exhaust particulates (particulates) such as carbon contained in the exhaust gas to the atmosphere. In this method, exhaust particulates in exhaust gas are collected. When such a filter is provided, when the amount of collected exhaust particulates approaches the filter's collectable limit value, the filter is heated and the collected exhaust particulates are burned to regenerate the filter function. Need to do.
一方、近年、エンジンとモータとを組み合わせて、エンジン出力又はモータ出力の少なくともいずれかにより走行するハイブリッド車両が実用化されている。しかし、ハイブリッド車両は、パラレル式、シリーズ式、あるいは混成式のいずれにおいても、従来のエンジン出力のみで走行する車両に比べて、燃費や排気浄化性能の点で優れてはいるものの、やはりエンジンの運転に伴う排気ガスの排出ないし排気微粒子の排出は免れない。したがって、例えば、ディーゼルエンジンとモータとを動力源として備えたハイブリッド車両においても、排気通路にパティキュレートフィルタを配設して排気微粒子の大気への放出を抑制することが行われる。 On the other hand, in recent years, hybrid vehicles that combine an engine and a motor and run by at least one of engine output and motor output have been put into practical use. However, although hybrid vehicles are superior in terms of fuel efficiency and exhaust purification performance in comparison with conventional vehicles that run with only engine output, whether they are parallel, series or hybrid, Exhaust gas emissions and exhaust particulate emissions associated with operation are inevitable. Therefore, for example, even in a hybrid vehicle equipped with a diesel engine and a motor as power sources, a particulate filter is disposed in the exhaust passage to suppress emission of exhaust particulates to the atmosphere.
特許文献1には、パティキュレートフィルタの再生時は、エンジンによるハイブリッド用電池(バッテリ)の充電時間を延長して、高温の排気ガスが長時間に亘って排気通路上のパティキュレートフィルタに流入するようにし、これにより該フィルタの再生を十分に行うハイブリッド車両が開示されている。
In
ところで、ハイブリッド車両で用いられるハイブリッド用電池(バッテリ)は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池で構成されるが、厳格な温度管理が必要とされ、余りに高温(例えば電池環境上限温度50℃以上等)になると、容器サイズが大きいため、容器が破損して電解液が漏れる可能性がある。一方、余りに低温(例えば電池環境下限温度マイナス30℃以下等)になると、電池出力が過度に低下したり不安定となって、モータの駆動制御が安定に行えなくなる。そこで、一般に、ハイブリッド用電池は、外気によって過度に冷却されないように、車体フロアより上方の車体内部に配設される。 By the way, a hybrid battery (battery) used in a hybrid vehicle is composed of, for example, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery. When the temperature is 50 ° C. or higher, etc., the container size is large, so that the container may be damaged and the electrolyte solution may leak. On the other hand, if the temperature is too low (for example, the battery environment lower limit temperature minus 30 ° C. or less), the battery output becomes excessively low or unstable, and the drive control of the motor cannot be performed stably. Therefore, in general, the hybrid battery is disposed inside the vehicle body above the vehicle body floor so as not to be excessively cooled by outside air.
しかしながら、寒冷地の例を出すまでもなく、冬季や夜間等は、電池の適正使用温度(例えば10℃〜30℃の範囲内)を下回ることがあるので、ハイブリッド用電池は車体内部に配設したうえで暖機対策・加温対策を取ることが必要となる。もっとも、電池を暖機・加温する電気式ヒータ等の専用機器を新設すればよいのであるが、それではコストもエネルギも浪費することになる。また、乗員室で暖房等していれば、その暖気を電池の配設位置周辺まで導いてやることも可能であるが、常に暖房がされているとは限らないため、何等かの暖気を適宜電池周囲に供給することができれば好ましい。 However, it is not necessary to give an example of a cold region, and in winter and at night, the battery can be used below the proper operating temperature (for example, within a range of 10 ° C to 30 ° C). In addition, it is necessary to take measures for warm-up and warming. However, it is only necessary to newly install a dedicated device such as an electric heater for warming up / warming the battery, but this wastes both cost and energy. In addition, if heating is performed in the passenger compartment, it is possible to guide the warm air to the vicinity of the position where the battery is installed, but since it is not always heated, some warm air is appropriately applied. It is preferable if the battery can be supplied around the battery.
そこで、本出願人は、余分なコストもエネルギも浪費することなしに電池を暖機する技術として、パティキュレートフィルタの再生時に、該フィルタを加熱して排気微粒子が燃焼した結果、該フィルタの周辺に発生する暖気を電池の配設位置に導くことによって電池を暖機する発明について、先に出願をしたところである(特願2004−60575)。 Therefore, as a technique for warming up the battery without wasting excessive costs and energy, the applicant of the present application heated the filter during the regeneration of the particulate filter, and the exhaust particulates burned as a result. In respect of the invention for warming up the battery by guiding the warm air generated in the battery to the position where the battery is disposed, the present application has already been filed (Japanese Patent Application No. 2004-60575).
ところが、この方法では、パティキュレートフィルタを再生する度に該フィルタに捕集されている微粒子は燃焼除去されて無くなるため、常に電池を暖機するのに十分な量の微粒子が該フィルタに捕集されているとは限らず、いざ、電池を暖機する必要があるときに、該フィルタを再生して電池を暖機することができない可能性があり、改良する余地があった。 However, in this method, every time the particulate filter is regenerated, the particulates collected in the filter are burned and removed, so that a sufficient amount of particulates is always collected in the filter to warm up the battery. However, when the battery needs to be warmed up, there is a possibility that the filter cannot be regenerated to warm up the battery, and there is room for improvement.
そこで、本発明は、排気通路に排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタ部材を備えたエンジンの排気浄化装置において、電池の暖機要求時には、排気微粒子が常に上記フィルタ部材に残っているようにすることを課題とする。 Therefore, the present invention provides an engine exhaust purification device provided with a filter member that collects particulates in exhaust gas in an exhaust passage so that exhaust particulates always remain in the filter member when battery warm-up is required. The task is to do.
上記課題を解決するため、本願の請求項1に記載の発明は、排気通路に備えられて排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタ部材と、該フィルタ部材に捕集されている微粒子量に関するパラメータを検出する微粒子量検出手段と、該検出手段により検出された微粒子量が所定の上限値を超えたときに上記フィルタ部材を加熱して微粒子を燃焼除去する加熱手段とを有するエンジンの排気浄化装置であって、上記フィルタ部材周辺の空気を要暖機部材を暖機するべく該要暖機部材の位置へ導入する暖気導入手段と、上記要暖機部材の温度に関するパラメータを検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出結果から上記要暖機部材の暖機が必要であると判断されたときは上記要暖機部材の暖機を要求する暖気要求手段と、該暖気要求手段により暖機の要求があったときにも上記加熱手段に上記フィルタ部材を加熱させると共に、上記微粒子量検出手段により検出された微粒子量が所定の上限値を超えたことにより上記加熱手段がフィルタ部材の加熱を開始したときは、上記フィルタ部材に所定量の微粒子が残るように該フィルタ部材の加熱を終了させる加熱制御手段とを備えていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
そして、本願の請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、加熱制御手段により所定量の微粒子を残してフィルタ部材の加熱を終了したときは、該加熱終了時から所定時間のあいだ、エンジン回転数が所定回転数以下にならないように、エンジン回転数を制御するエンジン回転数低下規制手段が備えられていることを特徴とする。
In the invention according to
また、本願の請求項3に記載の発明は、排気通路に備えられて排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタ部材と、該フィルタ部材に捕集されている微粒子量に関するパラメータを検出する微粒子量検出手段と、該検出手段により検出された微粒子量が所定の上限値を超えたときに上記フィルタ部材を加熱して微粒子を燃焼除去する加熱手段とを有するエンジンの排気浄化装置であって、上記フィルタ部材は複数備えられ、それぞれに上記微粒子量検出手段が設けられていると共に、上記フィルタ部材への排気ガスの流入を選択的に切り換える流路切換手段と、該流路切換手段を用いて、上記複数のフィルタ部材のうちの所定の暖機用フィルタ部材に優先的に微粒子を捕集させ、その捕集量が所定の捕集量を超えたときは他のフィルタ部材による微粒子の捕集に切り換える捕集切換手段と、上記暖機用フィルタ部材周辺の空気を要暖機部材を暖機するべく該要暖機部材の位置へ導入する暖気導入手段と、上記要暖機部材の温度に関するパラメータを検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出結果から上記要暖機部材の暖機が必要であると判断されたときは上記要暖機部材の暖機を要求する暖機要求手段と、該暖機要求手段により暖機の要求があったときは上記加熱手段に上記暖機用フィルタ部材を加熱させ、上記他のフィルタ部材の捕集量が所定の上限値を超えたときには該他のフィルタ部材を加熱させる加熱制御手段とを備えていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a filter member that is provided in the exhaust passage and collects fine particles in the exhaust gas, and a fine particle amount that detects a parameter relating to the fine particle amount collected in the filter member. An exhaust emission control device for an engine, comprising: a detection unit; and a heating unit that heats the filter member when the amount of particulates detected by the detection unit exceeds a predetermined upper limit to burn and remove the particulates. A plurality of filter members are provided, each of which is provided with the fine particle amount detection means, and a flow path switching means for selectively switching inflow of exhaust gas to the filter member, and using the flow path switching means, Among the plurality of filter members, a predetermined warm-up filter member preferentially collects fine particles, and when the collected amount exceeds a predetermined collected amount, the other filter members Collection switching means for switching to particle collection, warm air introduction means for introducing air around the warm-up filter member to the position of the warm-up member required to warm up the warm-up member, and warm-up required Temperature detecting means for detecting a parameter related to the temperature of the member, and when it is determined that the warming-up member needs to be warmed up based on the detection result of the temperature detecting means, the warming-up of the warming-up member is requested. The warming-up requesting means, and when there is a warming-up request by the warming-up requesting means, the heating means is caused to heat the filter member for warming up, and the collected amount of the other filter members has a predetermined upper limit value. And heating control means for heating the other filter member when exceeding.
そして、請求項4に記載の発明は、上記請求項3に記載の発明において、複数のフィルタ部材は、互いに並列に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
さらに、請求項5に記載の発明は、上記請求項3に記載の発明において、複数のフィルタ部材は、排気通路に直列に配置され、暖機用フィルタ部材が他のフィルタ部材の上流に配置されていることを特徴とする。
Further, the invention according to
また、請求項6に記載の発明は、上記請求項3から請求項5のいずれかに記載の発明において、暖機用フィルタ部材の排気微粒子の捕集容量は、他のフィルタ部材の捕集容量よりも小さいことを特徴とする。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、フィルタ部材に捕集された微粒子量が所定の限界量を超えたことで該フィルタ部材の加熱が開始されたときには、上記フィルタ部材に所定量の微粒子が残るように加熱が終了するから、電池等の要暖機部材が暖機を必要とするときには微粒子が該フィルタ部材に必ず残っており、該微粒子を燃焼させたときに発生するフィルタ部材周辺の暖気を有効利用して要暖機部材を確実に暖機することができ、その結果、例えば、電池温度の低下ひいては電池出力の低下・不安定化を、専用の暖機・加温手段を新設することなく、無駄なく効率よく回避することができる。 According to the first aspect of the present invention, when heating of the filter member is started when the amount of particulates collected by the filter member exceeds a predetermined limit amount, a predetermined amount of particulates is present on the filter member. Since the heating is completed so that it remains, when the warm-up member such as a battery needs to be warmed up, the fine particles always remain in the filter member, and the warm air around the filter member generated when the fine particles are burned It is possible to reliably warm up the required warm-up member by effectively using, and as a result, for example, a dedicated warm-up / warming means will be newly installed to reduce the battery temperature and hence the battery output. And can be avoided efficiently without waste.
請求項2に記載の発明によれば、微粒子が所定量残る状態で加熱を終了したときは、高温の微粒子がフィルタ部材に残ることになり、その結果、フィルタ部材が過熱されて溶損するおそれがあるから、この問題に対処するため、所定時間、エンジン回転数が所定回転数以下にならないように制御することにより、フィルタ部材が比較的大量の排気ガスで冷却されて、例えば、加熱終了直後に低回転のアイドル状態になって排気ガス流量が小さくなったときや、エンジンが停止されて排気ガス流量がゼロになったときに、フィルタ部材が過熱して溶損することを回避できる。 According to the second aspect of the present invention, when heating is finished in a state in which a predetermined amount of fine particles remain, high-temperature fine particles remain in the filter member, and as a result, the filter member may be overheated and melted. Therefore, in order to cope with this problem, the filter member is cooled with a relatively large amount of exhaust gas by controlling the engine speed not to fall below the predetermined speed for a predetermined time. When the exhaust gas flow rate becomes small due to the low rotation idling state or when the engine is stopped and the exhaust gas flow rate becomes zero, it is possible to prevent the filter member from overheating and melting.
請求項3に記載の発明によれば、複数のフィルタ部材のうちの所定のフィルタ部材、すなわち暖機用フィルタ部材に優先的に微粒子を捕集させるようにしたから、要暖機部材の暖機要求時に燃焼させる微粒子を上記暖機用フィルタ部材に常に残すことができ、暖機要求があればいつでも、微粒子を燃焼させたときに発生する暖気を有効利用して要暖機部材を確実に暖めることができる。 According to the third aspect of the present invention, the particulate matter is preferentially collected by the predetermined filter member of the plurality of filter members, that is, the warm-up filter member. The warming-up filter member can always leave the particulates to be burned at the time of request. When there is a warm-up request, the warm-up member that is required is warmed up reliably by effectively using the warm air generated when the particulates are burned. be able to.
すなわち、上記暖機用フィルタ部材の微粒子の捕集量が所定値を超えたときに他のフィルタ部材による微粒子の捕集に切り替え、そして要暖機部材の暖機要求があるときに上記暖機用フィルタ部材のみを加熱する一方で、上記他のフィルタ部材の微粒子の捕集量が所定値を超えたときには、上記他のフィルタ部材のみを加熱するように構成したことにより、上記微粒子を優先的に捕集させたフィルタを電池の暖機専用のフィルタ部材とし、上記他のフィルタ部材を微粒子の捕集専用のフィルタ部材として役割を分担し、2つのフィルタ部材にそれぞれ電池の暖機と微粒子の捕集との別々の作業を確実に行わせることができる。 That is, when the amount of particulates collected by the warm-up filter member exceeds a predetermined value, switching to particulate collection by another filter member is performed, and when there is a warm-up request for the warm-up member required, the warm-up is performed. When only the filter member for heating is heated while the collected amount of the fine particles of the other filter member exceeds a predetermined value, only the other filter member is heated. The filter collected in the above is used as a filter member dedicated to warming up the battery, and the other filter member is used as a filter member dedicated to collecting particulates. It is possible to ensure that separate work with collection is performed.
請求項4に記載の発明によれば、排気通路にフィルタ部材を複数備えても、フィルタ部材は互いに並列配置されているから、排気はそれらの全部のフィルタ部材を通過せずに済み、よって、排気抵抗の上昇が回避でき、ポンピングロスの増大が免れる。 According to the fourth aspect of the present invention, even if a plurality of filter members are provided in the exhaust passage, the filter members are arranged in parallel to each other, so that the exhaust does not have to pass through all of the filter members. An increase in exhaust resistance can be avoided, and an increase in pumping loss can be avoided.
一方、請求項5に記載の発明によれば、排気通路に複数のフィルタ部材を直列配置したから、例えば並列配置した場合と比べて、占有スペースが少なくて済み、レイアウト性に優れる。さらに、暖機用フィルタ部材を他のフィルタ部材の上流に配置したから、暖気要求に応えて上流の暖機用フィルタ部材を加熱したときには、その燃焼熱が下流の他のフィルタ部材に流れ込み、これによって他のフィルタ部材も加熱されて、該他のフィルタ部材が自然再生される(つまり排気微粒子が燃焼除去される)。その結果、下流側の他のフィルタ部材は、自然再生が促進され、フィルタ再生に要するエネルギ(例えば燃料の追加噴射やヒータの作動等)が少なくて済み、車両の運転コスト(燃費や放電量)の低減に寄与する。
On the other hand, according to the invention described in
そして、請求項6に記載の発明によれば、暖機用フィルタ部材を他のフィルタ部材より微粒子の捕集容量を小さくしたことにより、フィルタ部材の本来の機能、すなわち微粒子の捕集機能が損減されない。また、上記暖機用フィルタ部材の捕集容量を小さくすることは車両重量の軽量化にもつながる。 According to the sixth aspect of the present invention, the filter filter for warm-up has a smaller particulate collection capacity than the other filter members, so that the original function of the filter member, that is, the particulate collection function is impaired. Not reduced. Moreover, reducing the collection capacity of the warm-up filter member also leads to a reduction in vehicle weight.
以下、本発明の実施の形態に係るエンジンの排気浄化装置について説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本実施形態に係るエンジン1の周辺を含めた全体構成図である。エンジン1は4気筒ディーゼルエンジンであり、吸気通路2及び排気通路3が接続されている。吸気通路2には、上流側から下流側に向かって、エアクリーナ4、エアフローセンサ5、VGTターボ過給機(バリアブルジオメトリーターボ)6のブロア6a、インタークーラ7、吸気絞り弁8、吸気温度センサ9、及び吸気圧力センサ10がこの順に配設されている。一方、排気通路3には、同じく上流側から下流側に向かって、上記VGTターボ過給機6のタービン6b、酸化触媒11、及び排気ガス中の排気微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ12がこの順に配設されている。パティキュレートフィルタ12の上流及び下流には排気圧力センサ(フィルタ上流圧力センサ及び下流圧力センサ)13,14が配設されており、両センサ13,14の検出圧の差圧に基づいて該パティキュレートフィルタ12に捕集された排気微粒子の量が推定可能である。また、パティキュレートフィルタ12には温度センサ15が設けられている。一方、吸気通路2と排気通路3とを接続する排気ガス還流通路16が設けられ、該還流通路16の途中に、負圧アクチュエータ式の排気ガス還流弁17、及び排気ガスをエンジン冷却水で冷却するEGRクーラ18が配設されている。
Hereinafter, an exhaust emission control device for an engine according to an embodiment of the present invention will be described.
[First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram including the periphery of the
このエンジン1に具備された燃料噴射ポンプ19は、図外の燃料タンクからの燃料を蓄圧手段としてのコモンレール20に供給する。コモンレール20は、各気筒の燃焼室1a(図には1つのみ図示)に配設された燃料噴射弁21に接続されている。コモンレール20には、燃料噴射圧センサ22と、コモンレール20内に蓄圧された燃料の圧力が所定の許容圧力を超えたときに開いて燃料タンク側に燃料をリリーフする安全弁23とが設けられている。
A
図2に示すように、このエンジン1に具備されたエンジン制御用のコントロールユニット50は、、少なくとも、上記フィルタ上流圧力センサ13及びフィルタ下流圧力センサ14からの検出信号を入力する他、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ24、自動変速機の変速レンジ位置を検出するレンジ位置センサ25、及び車速を検出する車速センサ26からの検出信号を入力し、またパティキュレートフィルタ12の手動再生を開始する際に乗員が手動でオンする手動再生スイッチ27からのオン信号を入力する。そして、コントロールユニット50は、入力された各種信号に基づいて、吸気絞り弁8、排気ガス還流弁17、及び燃料噴射弁21の他、パティキュレートフィルタ12に捕集された排気微粒子の量が所定量を超えたときに乗員にパティキュレートフィルタ12の手動再生を促すために点灯する再生指示ランプ28に制御信号を出力する。なお、上記手動再生スイッチ27及び再生指示ランプ28は乗員室内の運転席又は助手席の近傍に並んで配備されている。また、再生指示ランプ28は、手動再生を促すときは点灯して乗員の注意を惹起し、手動再生中であるときは点灯から点滅に切り換わって手動再生中であることを乗員に報知するようになっている。
As shown in FIG. 2, the
パティキュレートフィルタ12の再生は、燃料噴射弁21を介しての燃料噴射制御によって達成される。より具体的には、パティキュレートフィルタ12の再生には、車両の走行中(非アイドル時)に、所定の強制フィルタ再生条件(I)が成立した場合に、エンジン制御コントロールユニット50が自動的に判断して開始する強制再生と、車両の停車時(アイドル時)に、所定の手動フィルタ再生条件(II)が成立した場合に、エンジン制御コントロールユニット50が再生指示ランプ28を点灯させ、その結果、乗員が手動再生スイッチ27をオンした場合に、エンジン制御コントロールユニット50が開始する手動再生との2つの種類がある。
The regeneration of the
ここで、上記強制再生のためのフィルタ再生条件(I)は、パティキュレートフィルタ12に捕集された排気微粒子の量が第1の所定量(A1)を超えたことの他、例えば、エンジン回転数が所定の低回転域及び所定の高回転域を除く所定の中回転域にあること、エンジン負荷が所定の低負荷域及び所定の高負荷域を除く所定の中負荷域にあること、及び車速が所定の車速以上(例えば30km/h以上)であること、等である。そして、この再生条件(I)が成立すると、図3(a)に例示するように、圧縮行程上死点近傍で噴射される主噴射(a1)の後の膨張行程において所定量の後噴射(b1)が追加される。これにより、後噴射(b1)された燃料が酸化触媒11で後燃焼し、パティキュレートフィルタ12に流入する排気ガスの温度が上昇して、該フィルタ12が加熱され、その結果、該フィルタ12に捕集された排気微粒子が燃焼除去されて、該フィルタ12が再生する。
Here, the filter regeneration condition (I) for forced regeneration includes, for example, that the amount of exhaust particulate collected by the
一方、上記手動再生のためのフィルタ再生条件(II)は、パティキュレートフィルタ12に捕集された排気微粒子の量が上記第1の所定量(A1)より多い第2の所定量(A2)を超えたことの他(この条件により手動再生より強制再生が優先して先に行われる)、例えば、車両が停車していること、及び手動再生スイッチ27がオンされたこと、等である。そして、この再生条件(II)が成立すると、図3(b)に例示するように、まず、圧縮行程上死点近傍で噴射される主噴射(a3)の噴射量が通常時の主噴射(a2)の噴射量よりも増量される。この増量される量は、エンジン回転数を通常時のアイドル回転数(例えば750rpm)よりも高い所定の手動再生時回転数(例えば1250〜1750rpm)まで上昇させるのに必要な量である。併せて、上記主噴射(a3)の後の膨張行程において所定量の後噴射(b2)が追加される。これにより、主噴射(a3)の増量によって排気ガス流量が増加すると共に、後噴射(b2)された燃料が酸化触媒11で後燃焼し、パティキュレートフィルタ12に増量され且つ昇温された排気ガスが流入して、該フィルタ12が加熱され、その結果、該フィルタ12に捕集された排気微粒子が燃焼除去されて、該フィルタ12が再生する。
On the other hand, the filter regeneration condition (II) for the manual regeneration includes a second predetermined amount (A2) in which the amount of exhaust particulate collected by the
なお、上記強制再生或いは手動再生を問わず、捕集された微粒子の量に応じて上記フィルタ12の再生が行われるときは、後述するように、ハイブリッド用電池80を暖機する必要が生じたときにすぐ上記フィルタ12の再生を行うことができるように、上記フィルタ12に所定量A3の微粒子が残るタイミングで上記フィルタ12の加熱を終了する。
When the
このエンジン1は、図4に示すトラック100に搭載されている。このトラック100は、ハイブリッド車両(HEV)であって(パラレル式、シリーズ式、あるいは混成式のいずれでもよい)、図5に示すように、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等で構成されるハイブリッド用電池(バッテリ)80を積載している。電池80は、外気によって過度に冷却されないように、車体フロア81の上方に設けられた電池室82に配設されている。電池室82は、荷室83の前方下部に該荷室83とは断熱構造で隔離して形成されていると共に、車体前方の乗員室84とも隔離して設けられている。
The
上記電池室82から第1の流体通路85が後方に延びて車体フロア81を貫通し、車体フロア81より下方に配置されているパティキュレートフィルタ(図中「DPF」と記す:図例ではエンジン1はディーゼルエンジンであるから、パティキュレートフィルタ12はディーゼルパティキュレートフィルタ、すなわちDPFである)12の上方に至っている。この流体通路85のパティキュレートフィルタ12より上方の開口85aは、該フィルタ12の周囲で該フィルタ12を包み込むように拡開され、該フィルタ12の周辺の空気を取り込む空気導入口の機能を有している。
The
また、上記電池室82から第2の流体通路86が前方に延びて乗員室84に至っている。この流体通路86の途中には車外まで延びる分岐通路87が設けられており、その分岐点上に第2流体通路86の連通状態を切り換えるための三方弁88が配設されている。そして、電池室82内で第2流体通路86の近傍には、第2流体通路86ひいては第1流体通路85を流れる空気の状態を切り換えるための送気ファン89が配置され、またハイブリッド用電池80の近傍には熱電対で構成されて該電池80の周辺の温度(ハイブリッド用電池80の温度に関連するパラメータ)を検出するための電池雰囲気温度センサ(図2には「電池室内温度センサ」と記している)90が設けられている。
A
そして、このエンジン1には、図2に示すように、上記三方弁88及び送気ファン89を制御する空気流制御コントロールユニット70が具備されている。このコントロールユニット70は、エンジン制御コントロールユニット50で生成されるパティキュレートフィルタ12の再生中信号(フィルタ12が再生中であることを示す信号:したがってこの信号の発生中は、強制再生であるか手動再生であるかに拘らず、パティキュレートフィルタ12が加熱されて、該フィルタ12の内部で排気微粒子が燃焼し、該フィルタ12の周辺の空気が高温となっている)を入力する他、車速センサ26、及び電池室内温度センサ90から検出信号を入力し、また乗員室84を暖房や冷房する空気調整装置(エアコン)91からの暖房のオン信号を入力する。そして、コントロールユニット70は、入力された各種信号に基づいて、上記三方弁88及び送気ファン89に制御信号を出力すると共に、エンジン制御コントロールユニット50に対し、上記電池室内温度センサ90からの検出結果に応じて電池80を暖機する必要があると判断されるときは、該電池80の暖機を要求する信号(暖機要求信号)を出力する。
As shown in FIG. 2, the
三方弁88は、第2流体通路86の連通状態として、乗員室84と電池室82とを連通する第1の状態と、乗員室84と電池室82とを遮断して電池室82と車外とを分岐通路87を介して連通する第2の状態とに選択的に切換可能である。送気ファン89は、第2流体通路86ひいては第1流体通路85を流れる空気の状態として、空気が第2流体通路86側(あるいは三方弁88側又は乗員室84側)から電池室82側(あるいは第1流体通路側85又はパティキュレートフィルタ12側)へ流れる第1の状態(図5の「正」方向)と、逆に、空気が電池室82側から第2流体通路86側へ流れる第2の状態(図5の「逆」方向)とに選択的に切換可能である。
The three-
したがって、組合せとしては、図6に示す、三方弁88が第1の状態でファン89が第1の状態と、図7に示す、三方弁88が第1の状態でファン89が第2の状態と、図8に示す、三方弁88が第2の状態でファン89が第1の状態と、図9に示す、三方弁88が第2の状態でファン89が第2の状態との4つのパターンが得られる。
Therefore, as a combination, the three-
次に、図10を参照して、エンジン制御コントロールユニット50が行うフィルタ再生制御の具体的動作の1例を説明する。まず、ステップS1で、図2に例示したセンサやスイッチ類の各検出値を入力したうえで、ステップS2で、排気微粒子捕集量Qを算出する。この算出は、前述したように、パティキュレートフィルタ12を挟む上流圧力センサ13と下流圧力センサ14との検出値の差圧に基づき、マップ等を利用して遂行される。明らかに、差圧が大きいほど排気微粒子捕集量Qは大きな値に算出される。
Next, an example of a specific operation of the filter regeneration control performed by the
そして、ステップS3では、空気流制御コントロールユニット70からの電池80の暖機要求に備えて上記フィルタ12の再生終了時に残しておく排気微粒子量A3(例えば50%)を設定する。
In step S3, an exhaust particulate amount A3 (for example, 50%) to be left at the end of regeneration of the
次いで、ステップS4で、排気微粒子捕集量Qが、前述した強制再生のための第1所定量(A1:例えば80%)より多いか否かを判定し、多いとき(YES)はステップS5で、さらに、排気微粒子捕集量Qが、前述した手動再生のための第2所定量(A2:例えば90%,A2>A1)より多いか否かを判定する一方、上記ステップS4で排気微粒子捕集量QがA1より多くないとき(NO)はステップS24に進んで電池80の暖機要求があるか否かを判定する。ステップS5で、排気微粒子捕集量QがA2より多くないとき(NO)は、ステップS6に進み(フィルタ12の強制再生が必要である)、多いとき(YES)は、ステップS12に進む(フィルタ12の手動再生が必要である)。
Next, in step S4, it is determined whether or not the exhaust particulate collection amount Q is larger than the first predetermined amount (A1: for example 80%) for forced regeneration described above. If it is larger (YES), it is determined in step S5. Further, it is determined whether or not the exhaust particulate collection amount Q is larger than the second predetermined amount (A2: for example, 90%, A2> A1) for manual regeneration described above. When the collection amount Q is not greater than A1 (NO), the process proceeds to step S24 to determine whether or not there is a request for warming up the
ステップS6では、前述した強制再生条件(I)が成立しているか否かを判定する。その結果、成立していないとき(NO)は、ステップS11に進み電池80の暖機要求があるか否かを判定する。その結果、電池80からの暖気要求がないときはそのままリターンする。この場合は、排気微粒子捕集量Qが第1所定量(A1)を超えていてフィルタ12の強制再生が必要であるにも拘らず、強制再生条件(I)が成立していないから(例えば渋滞中に巻き込まれてノロノロ運転を余儀なくされている等)、該フィルタ12の強制再生の開始が延期されて、その結果、その後には排気微粒子捕集量Qが第2所定量(A2)を超えるようになって、上記ステップS5でYESと判定されるようになる。
In step S6, it is determined whether or not the above-described forced regeneration condition (I) is satisfied. As a result, when it is not established (NO), the process proceeds to step S11 to determine whether or not there is a request for warming up the
なお、ここで、強制再生条件(I)として、エンジン回転数が所定の中回転域にあることとしたのは、エンジン回転数が低回転域のときは、排気ガス温度がもともと低く、後噴射された燃料が後燃焼されても排気ガス温度がパティキュレートフィルタ12を十分加熱する温度にまで有効に上昇しないからである。また、エンジン回転数が高回転域のときは、排気ガス温度がもともと高く、燃料を後噴射しなくても排気ガス温度がパティキュレートフィルタ12を十分加熱する温度にまで既に上昇しているからである。同様に、エンジン負荷が所定の中負荷域にあること、及び車速が所定の車速以上であることとした理由も説明される。
Here, as the forced regeneration condition (I), the reason that the engine speed is in the predetermined middle speed range is that when the engine speed is in the low speed range, the exhaust gas temperature is originally low and the post-injection This is because even if the burned fuel is post-combusted, the exhaust gas temperature does not rise effectively to a temperature that sufficiently heats the
一方、ステップS6で、強制再生条件(I)が成立しているとき(YES)は、ステップS7で、前述の図3(a)に例示した強制再生を実行する。次いで、ステップS8で、排気微粒子捕集量Qが、上記再生終了時にフィルタ12に残すべく設定した第3の所定量(A3:ただしA3<A1)より少なくなったか否かを判定し、未だ少なくなっていないとき(NO)は、ステップS6に戻って強制再生条件が成立しているか否かを判定する一方で、既に少なくなっているとき(YES)は、ステップS9に進んで強制再生を終了し、ステップS10に進んで所定時間、アイドル回転数を所定時間、所定回転数上昇させて、排気ガス量を増加させて、上記フィルタ12を冷却したのちリターンする(ただし、このステップS10は、強制再生終了時にエンジン回転数がアイドル回転数まで低下した場合に行う)。
On the other hand, when the forced regeneration condition (I) is satisfied in step S6 (YES), the forced regeneration exemplified in FIG. 3A is executed in step S7. Next, in step S8, it is determined whether or not the exhaust particulate collection amount Q is smaller than a third predetermined amount (A3: A3 <A1) set to remain in the
また、ステップS11で、電池80の暖機要求があったとき(YES)はステップS25に進み、強制再生を実行する。その結果、ステップS26で、排気微粒子捕集量Qが、第4の所定量(A4:例えば25%、A4<A3)より少なくなったか否かを判定し、未だ少なくなっていないとき(NO)は、ステップS24に戻って電池80の暖機要求があるか否かを判定する一方で、既に少なくなっているとき(YES)は、ステップS27に進んで強制再生を終了し、そのままリターンする。
If there is a warm-up request for the
これに対し、ステップS5からステップS12に進んだ場合(フィルタ12の手動再生が必要な場合)は、まず該ステップS12で、車両が停車しているか否かを判定する。例えば、車速がほぼゼロで、レンジ位置がP(駐車)レンジにあるときは、車両が停車中であると判定される。その結果、車両停車中(YES)は、ステップS13に進んで、既に手動再生中であるか否かを判定し、手動再生中でないとき(NO)は、ステップS14で、乗員の注意を惹起するため再生指示ランプ28を点灯して乗員に手動再生を促す。次いで、ステップS15で、手動再生スイッチ27がオンされたか否かを判定し、オンされたとき(YES)は、ステップS16で、前述の図3(b)に例示した手動再生を実行し、オンされていないとき(NO)はそのままリターンする。そして、ステップS17で、乗員に手動再生中であることを報知するため再生指示ランプ28を点灯から点滅に切り換える。
On the other hand, when the process proceeds from step S5 to step S12 (when manual regeneration of the
次いで、ステップS18で、排気微粒子捕集量Qが、上記第3の所定量(A3)より少なくなったか否かを判定し、未だ少なくなっていないとき(NO)は、ステップS12に戻り、車両が停止しているか否かを判定する一方で、既に少なくなっているとき(YES)は、ステップS19に進んで手動再生を終了し、ステップS20で所定時間、アイドル回転数(車両は停車中である)を所定回転数上昇させて排気ガス量を増やして上記フィルタ12を冷却したのち再生指示ランプ28を消灯してリターンする。あるいは、エンジン始動キーがOFFにされても、アイドル回転数より所定回転数だけ大きい回転数でエンジンを運転し続け、所定時間経過後にエンジンを停止する。
Next, in step S18, it is determined whether or not the exhaust particulate collection amount Q has become smaller than the third predetermined amount (A3). If not yet less (NO), the process returns to step S12, and the vehicle Is determined to be stopped or not (YES), when it is already low (YES), the process proceeds to step S19 to end the manual regeneration, and in step S20, the idle speed (the vehicle is stopped) for a predetermined time. After a predetermined number of revolutions is increased to increase the exhaust gas amount to cool the
ここで、強制再生や手動再生が行われるときに電池80の暖機用に残しておくべき排気微粒子量としてステップS3で設定される第3の所定量(A3)は、図11に示すように車外の外気温度に応じて設定するもので、第3所定量A3の値は外気温度が低いほど大きな値に設定される。また、ステップS24における電池80の暖機要求時に強制再生の終了を判定するための第4の所定量(A4)は、図12に示すように、暖機開始前の電池80の温度に応じて補正しても良く、電池80の温度が低いほど小さな値に設定される。
Here, the third predetermined amount (A3) set in step S3 as the amount of exhaust particulates to be left for warming up the
一方、上記ステップS15で、手動再生スイッチ27がオンされていないとき(NO)は、そのままリターンする。したがって、この場合は、排気微粒子捕集量Qが第2所定量(A2)を超えていてフィルタ12の手動再生が必要であるにも拘らず、手動再生条件(II)が成立していないから、該フィルタ12の手動再生の開始が延期される。
On the other hand, when the
これに対し、上記ステップS12で、車両停車中でないとき(NO)は、ステップS21に進んで、既に手動再生中であるか否かを判定し、手動再生中でないとき(NO)は、上記ステップS6に進み、強制再生条件が成立しているか否かを判定する。つまり、この場合もまた、排気微粒子捕集量Qが第2所定量(A2)を超えていてフィルタ12の手動再生が必要であるにも拘らず、手動再生条件(II)が成立していないから(例えば渋滞中に巻き込まれて安全に停車することができない等)、該フィルタ12の手動再生の開始が延期され、代わりに強制再生を行う条件が整っているか否かが判定される。
On the other hand, when the vehicle is not stopped in step S12 (NO), the process proceeds to step S21 to determine whether or not manual regeneration is already in progress. Proceeding to S6, it is determined whether or not the forced regeneration condition is satisfied. That is, in this case, the manual regeneration condition (II) is not satisfied even though the exhaust particulate collection amount Q exceeds the second predetermined amount (A2) and the
一方、ステップS21で、手動再生中であるとき(YES)は、ステップS22に進んで手動再生を終了し、ステップS23で、再生指示ランプ28を消灯してリターンする。つまり、この場合は、手動再生中に車両が発進して手動再生条件(II)が成立しなくなったから、手動再生を強制的に終了するのである。
On the other hand, when the manual regeneration is being performed in step S21 (YES), the process proceeds to step S22 to end the manual regeneration, and in step S23, the
次に、図13を参照して、空気流制御コントロールユニット70が行う空気流制御の具体的動作の1例を説明する。まず、ステップS31で、図2に例示したセンサやスイッチ類の各検出値を入力したうえで、ステップS32で、パティキュレートフィルタ12の再生中か否かを判定する。この判定は、前述のエンジン制御コントロールユニット50からの再生中信号(図2参照)の有無によって行われる。なお、パティキュレートフィルタ12の再生は、強制再生であるか手動再生であるかは問わない。
Next, an example of a specific operation of air flow control performed by the air flow
そして、フィルタ再生中でないとき(NO)は、ステップS33で、電池室内温度が所定の下限温度よりも低いか否かを判定し、低いとき(YES)はステップS34に進み、フィルタ12の再生要求信号(すなわち図2の暖機要求信号)を出力して、そのままリターンする。一方、上記ステップS33で、低くないとき(NO)は、ステップS35で、三方弁88を第1の状態とし、ステップS36で、送気ファン89を正転、つまり第1の状態とする。この結果、上記図6に示したように、第2流体通路86が乗員室84と電池室82とを連通する状態となり、空気が乗員室84側から、第2流体通路86、電池室82及び第1流体通路85を経て、パティキュレートフィルタ12側へ流れる状態となる。
When the filter is not being regenerated (NO), at step S33, it is determined whether or not the battery room temperature is lower than a predetermined lower limit temperature. When the temperature is low (YES), the process proceeds to step S34, and a regeneration request for the
一方、ステップS32で、フィルタ再生中であるとき(YES)は、ステップS37で、電池室内温度が所定の上限温度より低いか否かを判定し、低くないとき(NO)は、上記ステップS35及びS36を実行して、上記図6に示した状態とする。 On the other hand, when the filter is being regenerated in step S32 (YES), it is determined in step S37 whether or not the battery room temperature is lower than a predetermined upper limit temperature. S36 is executed to obtain the state shown in FIG.
これに対し、ステップS37で、電池室内温度が所定上限温度より低いとき(YES)は、ステップS38で、乗員室84の暖房がオフか否かを判定する。そして、暖房がオンのとき(NO)は、ステップS39で、車速が所定の車速より高いか否かを判定し、高いとき(YES)は、ステップS40で、三方弁88を第1の状態とし、ステップS41で、送気ファン89を逆転、つまり第2の状態とする。この結果、上記図7に示したように、第2流体通路86が乗員室84と電池室82とを連通する状態となり、空気がパティキュレートフィルタ12側から、第1流体通路85、電池室82及び第2流体通路86を経て、乗員室84側へ流れる状態となる。
On the other hand, when the battery room temperature is lower than the predetermined upper limit temperature in step S37 (YES), it is determined in step S38 whether heating of the
一方、ステップS38で、乗員室84の暖房がオフのとき(YES)、又はステップS39で車速が所定の車速より高くないとき(NO)は、ステップS42で、三方弁88を第2の状態とし、ステップS43で、送気ファン89を逆転、つまり第2の状態とする。この結果、上記図9に示したように、第2流体通路86が乗員室84と電池室82とを遮断して電池室82と車外とを分岐通路87を介して連通する状態となり、空気がパティキュレートフィルタ12側から、第1流体通路85、電池室82、第2流体通路86及び分岐通路87を経て、車外へ流れる状態となる。
On the other hand, when heating of the
ここで、上記ステップS39の所定車速は、パティキュレートフィルタ12の周囲(第1流体通路85の空気導入口85a)に自車や他車の排気ガスが所定濃度以上の濃度で存在し得る車速の最大値であって、例えば35km/h程度である。したがって、ステップS39で車速がこれより低いときにパティキュレートフィルタ12の周辺の空気を電池室82から乗員室84へ導入したときは、暖気に混じって排気ガス濃度の濃い外気が乗員室84へ浸入し、乗員室84内の乗員が異臭・悪臭を感じることになる。
Here, the predetermined vehicle speed in step S39 is a vehicle speed at which the exhaust gas of the own vehicle or another vehicle can exist at a concentration higher than the predetermined concentration around the particulate filter 12 (the
以上の制御により、パティキュレートフィルタ12が再生中は(ステップS32でYESのときは)、電池室内温度が所定上限温度より高いとき(ステップS37でNOのとき)を除き、図7の状態又は図9の状態が実現する。したがって、いずれの場合も、フィルタ再生時におけるフィルタ12の周辺の空気が第1流体通路85を介して電池室82に導入されることになり、フィルタ再生時に加熱されて排気微粒子が燃焼して高温となった該フィルタ12の周辺の空気を有効に利用して電池室82内のハイブリッド用電池80を暖める(暖機・加温する)ことができる。その結果、電池温度の低下ひいては電池出力の低下・不安定化を、専用の暖機・加温手段を新設することなく、無駄なく効率よく回避することが可能となる。
With the above control, while the
その場合に、パティキュレートフィルタ12が再生中であっても、電池室内温度が所定上限温度より高いときは(ステップS37でNOのときは)、図6の状態が実現する。したがって、フィルタ12の周辺の暖気を電池室82へ導入することが抑制されるから、ハイブリッド用電池80を過度に暖機・加温することによる電池80の劣化や故障(電解液の漏れ等)を防止することができる。
In this case, even when the
一方、パティキュレートフィルタ12が再生中である場合に、乗員室84の暖房がオフのときは(ステップS38でYESのときは)、図9の状態が実現する。したがって、フィルタ12の周辺の暖気は第1流体通路85を介して電池室82へは導入されるが、乗員室84へは導入されなくなるため、乗員室84内の乗員が不快に温かく感じることが回避される。
On the other hand, when the
また、パティキュレートフィルタ12が再生中である場合に、車速が所定の車速より高くないときは(ステップS39でNOのときは)、図9の状態が実現する。したがって、車速が高くないときに起こり得る第1、第2の流体通路85,86を介しての車外の排気ガスの乗員室84内への浸入を抑制することができ、その結果、乗員室84に暖気に混じって排気ガス濃度の濃い外気が浸入することが低減されて、乗員室84内の乗員が異臭・悪臭を感じることが回避される。
Further, when the
これに対し、パティキュレートフィルタ12が再生中である場合に、乗員室84の暖房がオンで(ステップS38でNOで)、車速が所定車速より高いときは(ステップS39でYESのときは)、図7の状態が実現する。したがって、フィルタ12の周辺の暖気は第1流体通路85を介して電池室82に導入された後、さらに第2流体通路86を介して乗員室84に導入されるが、乗員室84は暖房中であり、また暖気に混じって排気ガス濃度の濃い外気が乗員室84へ浸入することもないので何等不具合は生じない。
On the other hand, when the
一方、パティキュレートフィルタ12が再生中でない場合で、(ステップS32でNOの場合で)、電池室内温度が所定下限温度より低くないときは(ステップS33でNOのときは)、図6の状態が実現する。したがって、フィルタ非再生時におけるフィルタ12の周辺の冷気が電池室82へ導入されることがなくなり、その結果、電池室82内のハイブリッド用電池80が外気によって冷却されることが回避される。
On the other hand, when the
ただし、その場合に、乗員室84の暖房がオンであれば、その暖房空気を有効利用して電池室82内のハイブリッド用電池80を暖機・加温することができる。したがって、フィルタ再生時に発生する熱に加えて、暖房時の熱も利用することで、ハイブリッド用電池80の暖機・加温がより一層高頻度で行われ、電池温度の低下ひいては電池出力の低下・不安定化をより一層無駄なく確実に回避することが可能となる。
However, in this case, if heating of the
以上の制御により、パティキュレートフィルタ12に捕集された微粒子量Qが所定の限界量A1,A2を超えたことで該フィルタ12の加熱が開始されたときには(ステップS7,S16)、上記フィルタ12に所定量A3の微粒子が残るように加熱が終了するから(ステップS8〜S9,S18〜S19)、電池80等の要暖機部位80が暖機を必要とするとき(ステップS24,S34)には微粒子が該フィルタ12に必ず残っており、該微粒子を燃焼させたときに発生するフィルタ12周辺の暖気を有効利用して要暖機部位80を確実に暖機することができ(ステップS40〜S43)、その結果、例えば、電池温度の低下ひいては電池出力の低下・不安定化を、専用の暖機・加温手段を新設することなく、無駄なく効率よく回避することができる。
When heating of the
また、微粒子が所定量A3残る状態で加熱を終了したときは、所定時間、エンジン回転数が所定回転数以下にならないように制御することにより(ステップS10,S20)、フィルタ12が比較的大量の排気ガスで冷却されるため、例えば、加熱終了直後に低回転のアイドル状態になって排気ガス流量が小さくなったときや、エンジン1が停止されて排気ガス流量がゼロになったときに、フィルタ12が過熱して溶損することを回避できる。
Further, when heating is finished in a state where the predetermined amount A3 remains, by controlling the engine speed not to be lower than the predetermined speed for a predetermined time (steps S10 and S20), the
本発明は、ディーゼルエンジンのみならず、図14に例示するような、ガソリンエンジン1を搭載したハイブリッド乗用車200等にも好ましく適用可能である。ガソリンエンジン1においても、カーボン等の排気微粒子が排気ガス中に含まれるので、それを捕集するためのパティキュレートフィルタ(図中「PF」と記す)12が排気通路3に配設されている。図例では、電池室82は後部座席の後方にあり、第2の流体通路86は縦に延びて電池室82と乗員室84とをつないでいる。分岐通路87は斜め後方に延びて車体の背面に開口している。送気ファン89はハイブリッド用電池80の直上部で水平に配置されている。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。ただし、上記第1実施形態と同様又は類似する部分の説明は省略し、特徴部分のみ説明を加え、図面及び下記の説明において上記第1実施形態と同じ又は類似する部分には同じ符号を用いる。
The present invention is preferably applicable not only to a diesel engine but also to a
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, the description of the same or similar parts as in the first embodiment is omitted, only the characteristic parts are added, and the same reference numerals are used for the same or similar parts as in the first embodiment in the drawings and the following description.
図15に示すように、排気通路3は過給機タービン6bの下流で2本の分岐通路3a,3bに分岐し、各分岐通路3a,3bにそれぞれ酸化触媒11a,11bとパティキュレートフィルタ12a,12bとがこの順に配設されている。すなわち、この第2実施形態では、複数の(2つの)酸化触媒11a,11b及びフィルタ12a,12bが互いに並列に配置されている。そして、各フィルタ12a,12bのそれぞれ上流及び下流には排気圧力センサ(フィルタ上流圧力センサ及び下流圧力センサ)13a,14aと、13b,14bとが配設されており、該両センサ13a,14aと、13b,14bとのそれぞれの検出圧の差圧に基づいて該2つのフィルタ12a,12bに捕集された排気微粒子の量が推定可能である。また、上記2つのフィルタ12a,12bには温度センサ15a,15bが設けられており、上記2つのフィルタ12a,12bの上流側分岐点には流路切換弁29が設けられている。この切換弁29は、排気ガスの流入先を第1分岐通路3a上の第1フィルタ12aの側と、第2分岐通路3b上の第2フィルタ12bの側とに選択的に切換可能である。
As shown in FIG. 15, the
このエンジン1に具備されたエンジン制御用のコントロールユニット50は、図16に示すように、上記第1分岐通路3a上の第1フィルタ上流圧力センサ13a及び第1フィルタ下流圧力センサ14aからの検出信号と、上記第2分岐通路3b上の第2フィルタ上流圧力センサ13b及び第2フィルタ下流圧力センサ14bからの検出信号とを入力し、上記流路切換弁29に制御信号を出力する。
As shown in FIG. 16, the
その場合に、図17に示すように、第1分岐通路3a上の第1フィルタ12aの周辺の暖気だけが電池室82へ導入可能となっている。
In that case, as shown in FIG. 17, only warm air around the
次に、図18を参照して、この第2実施形態でエンジン制御コントロールユニット50が行うフィルタ再生制御の具体的動作の1例を説明する。まず、ステップS51で、図16に例示したセンサやスイッチ類の各検出値を入力したうえで、ステップS52で、電池80の暖機要求があるか否かを判定する。暖機の要求があるとき(YES)はステップS69に進み、流路切換弁(図中、DPF切換弁と記す)29を第1フィルタ12a(同、DPF1と記す)側にセットし、暖機の要求がないとき(NO)はステップS53に進み、DPF1に捕集させた排気微粒子の捕集量Q1を算出し、該捕集量Q1が電池80の暖機に必要な第1所定量(B1)より多いか否かを判定する。多いとき(YES)はステップS54で、流路切換弁29を第2フィルタ12b(同、DPF2と記す)側にセットし、多くないとき(NO)はステップS73で、該切換弁29をDPF1側にセットしてそのままリターンする。
Next, an example of a specific operation of the filter regeneration control performed by the
また、電池80から暖機の要求があり、ステップS69で流路切換弁29をDPF1側にセットした後は、ステップS70に進んで強制再生を実行し、次いでステップS71に進み、DPF1に捕集させた排気微粒子の捕集量Q1が第2所定量(B2)より少ないか否かを判定する。その結果、少なくないとき(NO)はそのままリターンし、少なくなっているとき(YES)はステップS72で強制再生を終了し、リターンする。
Further, there is a request for warm-up from the
ステップS54で、流路切換弁29をDPF2側にセットした後は、ステップS55でDPF2に捕集させた微粒子量Q2が第1所定量C1より多いか否かを判定する。その結果、多くないとき(NO)はステップS51に戻って各検出値を入力し、多いとき(YES)はステップS56に進んで排気微粒子捕集量Q2が、手動再生のための第2所定量(C2)より多いか否かを判定する。
In step S54, after the flow
ステップS56で、排気微粒子捕集量Q2がB2より多くないとき(NO)は、ステップS74に進み(DPF2の強制再生が必要である)、多いとき(YES)は、ステップS57に進む(DPF2の手動再生が必要である)。 In step S56, when the exhaust particulate collection amount Q2 is not greater than B2 (NO), the process proceeds to step S74 (forced regeneration of DPF2 is necessary), and when it is large (YES), the process proceeds to step S57 (in DPF2). Manual regeneration is required).
ステップS74では、前述した強制再生条件(I)が成立しているか否かを判定する。その結果、成立していないとき(NO)は、そのままリターンする。この場合は、排気微粒子捕集量Q2が第1所定量(C1)を超えていてDPF2の強制再生が必要であるにも拘らず、強制再生条件(I)が成立していないから(例えば渋滞中に巻き込まれてノロノロ運転を余儀なくされている等)、該DPF2の強制再生の開始が延期されて、その結果、その後には排気微粒子捕集量Q2が第2所定量(C2)を超えるようになって、上記ステップS56でYESと判定されるようになる。
In step S74, it is determined whether the above-described forced regeneration condition (I) is satisfied. As a result, when it is not established (NO), the process returns as it is. In this case, since the exhaust particulate collection amount Q2 exceeds the first predetermined amount (C1) and the forced regeneration of the
一方、ステップS74で、強制再生条件(I)が成立しているとき(YES)は、ステップS75で、強制再生を実行する。次いで、ステップS76で、排気微粒子捕集量Q2が、第3の所定量(C3)より少なくなったか否かを判定し、未だ少なくなっていないとき(NO)は、ステップS74に戻って強制再生条件が成立しているか否かを判定する一方で、既に少なくなっているとき(YES)は、ステップS77に進んで強制再生を終了し、そのままリターンする。 On the other hand, when the forced regeneration condition (I) is satisfied in step S74 (YES), forced regeneration is executed in step S75. Next, in step S76, it is determined whether or not the exhaust particulate collection amount Q2 has become smaller than the third predetermined amount (C3). If it has not yet decreased (NO), the process returns to step S74 to force regeneration. While it is determined whether or not the condition is satisfied, when the number has already decreased (YES), the process proceeds to step S77 to terminate the forced regeneration, and the process returns as it is.
ステップS56からステップS57に進んだ場合(DPF2の手動再生が必要な場合)は、まず該ステップS57で、車両が停車しているか否かを判定する。例えば、車速がほぼゼロで、レンジ位置がP(駐車)レンジにあるときは、車両が停車中であると判定される。その結果、車両停車中(YES)は、ステップS58に進んで、既に手動再生中であるか否かを判定し、手動再生中でないとき(NO)は、ステップS59で、乗員の注意を惹起するため再生指示ランプ28を点灯して乗員に手動再生を促す。次いで、ステップS60で、手動再生スイッチ27がオンされたか否かを判定し、オンされたとき(YES)は、ステップS61で、手動再生を実行し、オンされていないとき(NO)はそのままリターンする。そして、ステップS62で、乗員に手動再生中であることを報知するため再生指示ランプ28を点灯から点滅に切り換える。
When the process proceeds from step S56 to step S57 (when manual regeneration of the
次いで、ステップS63で、DPF2の排気微粒子捕集量Q2が、第3の所定量(C3)より少なくなったか否かを判定し、未だ少なくなっていないとき(NO)は、ステップS57に戻り、車両が停止しているか否かを判定する一方で、既に少なくなっているとき(YES)は、ステップS64に進んで手動再生を終了し、ステップS65で再生指示ランプ28を消灯してリターンする。
Next, at step S63, it is determined whether or not the exhaust particulate collection amount Q2 of the
これに対し、上記ステップS57で、車両停車中でないとき(NO)は、ステップS66に進んで、既に手動再生中であるか否かを判定し、手動再生中でないとき(NO)は、上記ステップS74に進み、強制再生条件が成立しているか否かを判定する。つまり、この場合もまた、排気微粒子捕集量Q2が第2所定量(C2)を超えていてDPF2の手動再生が必要であるにも拘らず、手動再生条件(II)が成立していないから(例えば渋滞中に巻き込まれて安全に停車することができない等)、該DPF2の手動再生の開始が延期され、代わりに強制再生を行う条件が整っているか否かが判定される。
On the other hand, when the vehicle is not stopped in step S57 (NO), the process proceeds to step S66, where it is determined whether manual regeneration is already in progress. Proceeding to S74, it is determined whether or not the forced regeneration condition is satisfied. That is, in this case, the manual regeneration condition (II) is not satisfied even though the exhaust particulate collection amount Q2 exceeds the second predetermined amount (C2) and the manual regeneration of the
一方、ステップS66で、手動再生中であるとき(YES)は、ステップS67に進んで手動再生を終了し、ステップS68で、再生指示ランプ28を消灯してリターンする。つまり、この場合は、手動再生中に車両が発進して手動再生条件(II)が成立しなくなったから、手動再生を強制的に終了するのである。 なお、この第2実施形態で空気流制御コントロールユニット70が行う空気流制御の具体的動作は、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
On the other hand, when the manual regeneration is being performed in step S66 (YES), the process proceeds to step S67 to end the manual regeneration, and in step S68, the
以上の制御により、2つのフィルタ12a,12bのうちの所定のフィルタ、すなわち暖機用フィルタ12aに優先的に微粒子を捕集させるようにしたから(ステップS53の判定がS55やS56の判定よりも先に行われているから)、電池80の暖機要求時に燃焼させる微粒子を上記暖機用フィルタ12aに常に残すことができ(ステップS73)、暖機要求があればいつでも、微粒子を燃焼させたときに発生する暖気を有効利用して電池80を確実に暖めることができる(ステップS69〜S72)。
With the above control, the predetermined filter out of the two
すなわち、上記暖機用フィルタ12aの微粒子の捕集量Q1が所定値B1を超えたときに第2フィルタ12bによる微粒子の捕集に切り替え(ステップS54)、そして電池80の暖機要求があるときに上記暖機用フィルタ12aのみを加熱する一方で(ステップS70)、上記第2フィルタ12bの微粒子の捕集量Q2が所定値C1,C2を超えたときには、上記第2フィルタ12bのみを加熱するように構成したことにより(ステップS61,S75)、上記第1フィルタ12aを電池80の暖機専用のフィルタとし、上記第2フィルタ12bを微粒子の捕集専用のフィルタとして役割を分担し、2つの分割フィルタ12a,12bにそれぞれ電池80の暖機と微粒子の捕集との別々の作業を確実に行わせることができる。
That is, when the particulate collection amount Q1 of the warm-
また、暖機用フィルタ12aと第2フィルタ12bとを互いに並列に配置したから、排気通路3にパティキュレートフィルタを複数備えても、エンジン1の排気はそれらのフィルタ12a,12bを全部通過せずに済み、よって、排気抵抗の上昇が回避できて、ポンピングロスの増大が免れる。
Further, since the warm-
その場合に、上記暖機用フィルタ12aの微粒子の捕集容量を、上記第2フィルタ12bの微粒子の捕集容量よりも小さくしたときには、パティキュレートフィルタの本来の機能、すなわち微粒子の捕集機能が損減されずに済む。また、上記暖機用フィルタ12aの捕集容量を小さくすることは該フィルタ12aのサイズを小さくすることにもなり、車両重量の軽量化にもつながる。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。ただし、上記第1,2実施形態と同様又は類似する部分の説明は省略し、特徴部分のみ説明を加え、図面及び下記の説明において上記第1,2実施形態と同じ又は類似する部分には同じ符号を用いる。
In this case, when the particulate collection capacity of the warm-
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. However, the description of the same or similar parts as those in the first and second embodiments is omitted, only the characteristic part is added, and the same or similar parts as those in the first and second embodiments are the same in the drawings and the following description. A sign is used.
図19に示したように、この第3実施形態においては、排気通路3(蛇行して描かれている)に、酸化触媒11と第1フィルタ12aと第2フィルタ12bとが上流側からこの順に直列に配設されている。上記酸化触媒11と第2フィルタ12bとの間に、第1フィルタ12aをバイパスするバイパス通路3cが設けられている。該バイパス通路3cの上流側分岐点に流路切換弁29が備えられている。
As shown in FIG. 19, in the third embodiment, the
この第3実施形態においても、上記第2実施形態における、上記図18のフローチャートが採用可能である。また、上記図13のフローチャートも採用可能である。すなわち、上記2つのフィルタ12a,12bのうちフィルタ12aを電池80の暖機専用のフィルタとし、下流側のフィルタ12bを排気微粒子の捕集専用のフィルタとする。まず、流路切換弁29を制御して、排気ガスをバイパス通路3cを経由させずに、上記暖機用フィルタ12aの方に排気微粒子を優先的に捕集させ(図18のステップS53,S73)、電池80から暖機の要求があったときは、上記フィルタ部材12aを再生させる(ステップS52,S69,S70)。一方、暖機用フィルタ12aの捕集量が所定捕集量B1を超えると、流路切換弁29を制御して、排気ガスをバイパス通路3cを経由させて、上記第2フィルタ12bの方に排気微粒子を捕集させる(ステップS53,S54)。
Also in the third embodiment, the flowchart of FIG. 18 in the second embodiment can be adopted. Further, the flowchart of FIG. 13 can also be employed. That is, of the two
以上のように構成したことにより、第2実施形態と同様に、上記2つのフィルタ部材12a,12bにそれぞれ電池80の暖機と微粒子の捕集との別々の作業を確実に行わせることができる。
With the configuration described above, as in the second embodiment, the two
また、2つのフィルタ部材12a,12bを直列に配置したから、並列に配置した場合と比べて、占有スペースが少なくて済み、レイアウト性に優れる。さらに、1つの酸化触媒11を2つのフィルタ部材12a,12bで兼用でき、部材の数が少なくて済み、コスト低減に寄与する。
Further, since the two
そして、暖機用フィルタ12aを他のフィルタ12bの上流に配置したから、暖気要求に応えて上流の暖機用フィルタ12aを加熱したときには(ステップS70)、その燃焼熱が下流の他のフィルタ12bに流れ込み、これによって他のフィルタ12bも加熱されて、該他のフィルタ12bが自然再生される(つまり排気微粒子が燃焼除去される)。その結果、下流側の他のフィルタ12bは、自然再生が促進され、フィルタ再生に要するエネルギ(この場合は燃料の追加噴射b1,b2)が少なくて済み、車両の運転コスト(つまり燃費)の低減に寄与することとなる。換言すれば、図18のステップS55でYESと判定される頻度が低減することとなる。
Since the warm-
本発明によれば、フィルタ再生時に発生する熱を有効利用してハイブリッド用電池を暖機する必要があるときに確実に暖機することができる。本発明は、排気通路に排気微粒子を捕集するフィルタ部材を備え、かつハイブリッド用電池を積載したエンジンの技術分野において幅広い産業上の利用可能性を有する。 According to the present invention, it is possible to reliably warm up when it is necessary to warm up the hybrid battery by effectively using the heat generated during filter regeneration. The present invention has wide industrial applicability in the technical field of an engine having a filter member for collecting exhaust particulates in an exhaust passage and loaded with a hybrid battery.
1 エンジン
3 排気通路
11,11a,11b 酸化触媒(加熱手段)
12,12a,12b パティキュレートフィルタ(フィルタ部材)
13,13a,13b フィルタ上流圧力センサ(微粒子量検出手段)
14,14a,14b フィルタ下流圧力センサ(微粒子量検出手段)
21 燃料噴射弁(加熱手段)
26 車速センサ
29,29a 流路切換弁(流路切換手段、捕集切換手段)
50 エンジン制御コントロールユニット(加熱制御手段、加熱終了制御手段、エンジン回転数低下規制手段)
70 空気流制御コントロールユニット(暖機要求手段)
80 ハイブリッド用電池
81 車体フロア
82 電池室
84 乗員室
85,86 流体通路(暖気導入手段)
85a 空気導入口(暖気導入手段)
87 分岐通路
88 三方弁
89 送気ファン
90 電池雰囲気温度センサ(温度検出手段)
91 空気調整装置
100,200 ハイブリッド車両
1
12, 12a, 12b Particulate filter (filter member)
13, 13a, 13b Filter upstream pressure sensor (particulate amount detection means)
14, 14a, 14b Filter downstream pressure sensor (particulate amount detection means)
21 Fuel injection valve (heating means)
26
50 Engine control control unit (heating control means, heating end control means, engine speed reduction regulating means)
70 Air flow control control unit (warm-up request means)
80
85a Air inlet (warm air introduction means)
87
91
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