JP2006183602A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
近年、ディーゼル機関等といった一部の内燃機関の排気通路には、排気中の粒子状物資(以下、PM(Particulate Matter)という)を捕集するフィルタなどの排気浄化部材が設けられている。 In recent years, exhaust passages of some internal combustion engines such as diesel engines are provided with exhaust purification members such as filters that collect particulate matter (hereinafter referred to as PM (Particulate Matter)) in the exhaust.
このようなフィルタでは、捕集したPMの量が増大すると排気抵抗が増大するようになる。そこで、フィルタを加熱して捕集されたPMの酸化を促進させることで捕集されたPM量を減少させる処理、いわゆるフィルタの再生処理を行う必要がある。 In such a filter, the exhaust resistance increases as the amount of collected PM increases. Therefore, it is necessary to perform a process of reducing the amount of collected PM by heating the filter to promote the oxidation of the collected PM, that is, a so-called filter regeneration process.
そこで特許文献1に記載の排気浄化装置では、フィルタに加熱用のヒータを設け、機関運転状態に基づいて推定される排気中のPM量についてその積算値が大きくなったとき、あるいは圧力センサによって検出されるフィルタ直前の背圧がPM捕集量の増大によって高くなったときに、所定時間上記ヒータへの通電を行うようにしている。
ところで、上記文献に記載の装置では、排気中のPM量の積算値やフィルタ直前の背圧などが増大したときに、すなわちフィルタのPM捕集量がある程度増大していると推定されたときにヒータへの通電を行うようにしている。 By the way, in the apparatus described in the above document, when the integrated value of the PM amount in the exhaust gas, the back pressure immediately before the filter, or the like is increased, that is, when the PM trapping amount of the filter is estimated to be increased to some extent. The heater is energized.
ここで、フィルタ再生中には、ヒータによる加熱とPMの酸化熱とによって同フィルタの温度は上昇するのであるが、推定されたPM捕集量よりも実際のPM捕集量の方が多い場合等には多量のPMが酸化されてしまうため、フィルタの温度が過度に上昇してしまうおそれがあり、場合によってはフィルタが焼損してしまうおそれもある。 Here, during filter regeneration, the temperature of the filter rises due to heating by the heater and the oxidation heat of PM, but the actual amount of collected PM is greater than the estimated amount of collected PM. Since a large amount of PM is oxidized, the temperature of the filter may be excessively increased. In some cases, the filter may be burned out.
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒子状物質を捕集するフィルタの再生処理を行う際に、同フィルタの過度な温度上昇を抑えることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can suppress an excessive increase in temperature of the filter when performing regeneration processing of the filter that collects particulate matter. An object is to provide an exhaust emission control device.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、同フィルタを加熱するためのヒータとを備える内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタに熱抵抗体を配設し、同熱抵抗体の特性変化を利用して前記ヒータへの通電量を制御することをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to
同構成によれば、上記ヒータに通電することでフィルタは加熱され、これにより同フィルタの再生が行われる。ここで上記構成では、温度に応じて抵抗値が変化する熱抵抗体をフィルタに配設し、同熱抵抗体の特性変化(抵抗値変化)を利用してヒータへの通電量を制御するようにしている。そのため、フィルタの再生処理中に同フィルタの温度が過度に上昇する可能性がある時には、ヒータによる加熱分を減少させることができるとともに、このヒータによる加熱分の減少によってPMの酸化速度も抑えることができるようになる。従って、フィルタの再生処理を行う際に、同フィルタの過度な温度上昇を抑えることができるようになる。なお、上記熱抵抗体としては、例えばサーミスタ等が挙げられる。 According to this configuration, the filter is heated by energizing the heater, thereby regenerating the filter. Here, in the above configuration, a thermal resistor whose resistance value changes according to the temperature is arranged in the filter, and the amount of current supplied to the heater is controlled using the characteristic change (resistance value change) of the thermal resistor. I have to. Therefore, when there is a possibility that the temperature of the filter will rise excessively during the regeneration process of the filter, the amount of heating by the heater can be reduced, and the PM oxidation rate can be suppressed by reducing the amount of heating by the heater. Will be able to. Therefore, when the filter regeneration process is performed, an excessive temperature rise of the filter can be suppressed. Examples of the thermal resistor include a thermistor.
このような熱抵抗体の特性変化を利用した通電量の制御に際しては、請求項2に記載の発明によるように、前記熱抵抗体の特性変化を利用して電流制御素子への制御電流を変化させることにより、同電流制御素子によって制御される前記ヒータへの通電量が変更される、といった構成を採用することにより、簡易な構成でヒータの通電量を制御することができるようになる。なお、上記電流制御素子としては、トランジスタなどが挙げられる。 In controlling the energization amount using the characteristic change of the thermal resistor, the control current to the current control element is changed using the characteristic change of the thermal resistor, as described in claim 2. By adopting a configuration in which the energization amount to the heater controlled by the current control element is changed, the energization amount of the heater can be controlled with a simple configuration. Examples of the current control element include a transistor.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記熱抵抗体は前記フィルタの上流部から下流部にかけて複数設けられてなることをその要旨とする。 The gist of a third aspect of the present invention is the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein a plurality of the thermal resistors are provided from an upstream portion to a downstream portion of the filter. .
同構成によれば、フィルタの局部的な温度上昇を検出することができるようになるため、フィルタの過度な温度上昇をより好適に抑えることができるようになる。なお、同構成においては、熱抵抗体をフィルタの上流部、中流部、及び下流部にそれぞれ設けることが望ましい。 According to this configuration, since it becomes possible to detect a local temperature rise of the filter, an excessive temperature rise of the filter can be more suitably suppressed. In this configuration, it is desirable to provide thermal resistors at the upstream, middle and downstream portions of the filter.
また、熱抵抗体を複数設ける場合には、請求項4に記載の発明によるように、各熱抵抗体を直列に接続することにより、配線系統を簡素化することができる。ちなみに、直列に接続された複数の熱抵抗体において少なくともいずれか1つの抵抗値が変化すれば、合成抵抗値は変化するようになる。そのため、フィルタに局部的な温度上昇が生じたときでも、直列に接続された複数の熱抵抗体の特性変化、換言すればそれらの合成抵抗値の変化を利用してヒータへの通電量を制御することができる。 Further, when a plurality of thermal resistors are provided, the wiring system can be simplified by connecting the thermal resistors in series as in the fourth aspect of the invention. Incidentally, if at least one of the resistance values of the plurality of thermal resistors connected in series changes, the combined resistance value changes. Therefore, even when a local temperature rise occurs in the filter, the amount of current supplied to the heater is controlled using the change in the characteristics of multiple thermal resistors connected in series, in other words, the change in their combined resistance value. can do.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記ヒータは前記フィルタの上流側に設けられてなることをその要旨とする。 The gist of the fifth aspect of the present invention is the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, wherein the heater is provided upstream of the filter.
同構成によれば、フィルタ上流側に設けられたヒータによって排気が加熱され、この加熱された排気がフィルタ内部を通過するようになる。そのため、フィルタ全体の温度を効率よく上昇させることができるようになり、例えばフィルタ全体をヒータで直接加熱する場合などと比較して、ヒータの小型化や消費電力の削減等を図ることができるようになる。 According to this configuration, the exhaust gas is heated by the heater provided on the upstream side of the filter, and the heated exhaust gas passes through the inside of the filter. As a result, the temperature of the entire filter can be increased efficiently. For example, compared to the case where the entire filter is directly heated by a heater, the heater can be reduced in size and power consumption can be reduced. become.
以下、この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態について、図1及び図2を併せ参照して説明する。
図1は、本実施形態にかかる排気浄化装置を備えるディーゼル機関としてのエンジン10、並びにその周辺構成を示す概略構成図である。
Hereinafter, an embodiment of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 together.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an
エンジン10から排出される排気は、排気通路11、ターボチャージャ12のタービン室、及びDPF(Diesel Particulate Filter)装置20等を介して大気に放出される。
DPF装置20の内部には、排気の流れ方向に2分割されたDPF21が設けられており、一方の第1DPF21a及び他方の第2DPF21bは排気の流れ方向に対して並列となるように配設されている。これら第1DPF21a及び第2DPF21bは、多孔質のセラミック構造体からなるフィルタであり、排気中のPMが多孔質の壁を通過する際に捕集されることで、同第1DPF21aや第2DPF21bを通過した排気の浄化が図られる。
Exhaust gas discharged from the
A
第1DPF21aと第2DPF21bとの間には、第1DPF21a及び第2DPF21b間の排気の流動を阻止するための仕切板22が設けられている。
また、DPF21の上流側には、第1DPF21a及び第2DPF21bに流入する排気の量を制限するための切換板23が設けられている。この切換板23はモータなどのアクチュエータによって駆動される部材であって、複数の孔が設けられている。これら複数の孔の大きさや位置は、排気の流入量が制限された側のDPFの断面上を排気がほぼ均一に流入するように適宜設定されている。
A partition plate 22 is provided between the
Further, a
そして、第1DPF21a側に切換板23が駆動されるときには、排気の大部分が第2DPF21bに流入するようになる。また、第2DPF21b側に切換板23が駆動されるときには、排気の大部分が第1DPF21aに流入するようになる。また、排気の流れ方向に対して平行となるように切換板23が駆動されるとき、すなわち切換板23が中立位置にあるときには、排気が2分割されて第1DPF21a及び第2DPF21bにそれぞれほぼ均等に流入する。
When the
第1DPF21aの上流側、より具体的には第1DPF21aの上流側端面には第1ヒータHaが設けられており、第2DPF21bの上流側、より具体的には第2DPF21bの上流側端面には第2ヒータHbが設けられている。これら第1ヒータHa及び第2ヒータHbには、排気を通過させるための孔が複数設けられている。第1ヒータHa及び第2ヒータHbは車両のバッテリ15からの電力供給によって発熱する。なお、第1ヒータHaや第2ヒータHbは、各DPFの上流側端面から離間した部分に設けるようにしてもよい。
A first heater Ha is provided on the upstream side of the
また、エンジン10には機関出力や減速時の車輪の回転を利用して発電を行う発電機14が設けられており、この発電機14からの電力供給によってバッテリ15の充電が行われる。
Further, the
上記第1DPF21aには、より具体的には同第1DPF21aと上記仕切板22との間には、該第1DPF21aの温度を検出するための熱抵抗体が第1DPF21aの上流部から下流部にかけて複数設けられている。この熱抵抗体は所定の温度雰囲気において抵抗値が急激に増大するといった特性を有しており、例えば温度検出素子として利用されるサーミスタ等を使用することができる。第1DPF21aの上流部には第1熱抵抗体THa1、中流部には第2熱抵抗体THa2、そして下流部には第3熱抵抗体THa3がそれぞれ設けられており、これら各熱抵抗体THa1〜3によって第1温度検出部THaが形成されている。
More specifically, the
同様に、第2DPF21bにも、同第2DPF21bの温度を検出するための熱抵抗体が第2DPF21bの上流部から下流部にかけて複数設けられている。第2DPF21bの上流部には第4熱抵抗体THb1、中流部には第5熱抵抗体THb2、そして下流部には第6熱抵抗体THb3がそれぞれ設けられており、これら各熱抵抗体THb1〜3によって第2温度検出部THbが形成されている。 Similarly, the second DPF 21b is also provided with a plurality of thermal resistors for detecting the temperature of the second DPF 21b from the upstream portion to the downstream portion of the second DPF 21b. A fourth thermal resistor THb1 is provided in the upstream portion of the second DPF 21b, a fifth thermal resistor THb2 is provided in the midstream portion, and a sixth thermal resistor THb3 is provided in the downstream portion. 3 forms a second temperature detection unit THb.
図2は、各熱抵抗体の特性変化(抵抗値変化)を利用して上記第1ヒータHaや第2ヒータHbの通電量を制御するための電気的な概略構成を示している。
まず、第1ヒータHaの一方の端子及び第2ヒータHbの一方の端子はともに共通とされており、電流検出部AM1や各ヒータへの通電を強制的に遮断する電源遮断器41c等を介してバッテリ15のプラス端子に接続されている。また、第1ヒータHaの他方の端子は第1トランジスタTRaのエミッタ端子に接続されており、同第1トランジスタTRaのベース端子に入力される制御電流に応じて第1ヒータHaへの通電量が制御される。同様に、第2ヒータHbの他方の端子は第2トランジスタTRbのエミッタ端子に接続されており、同第2トランジスタTRbのベース端子に入力される制御電流に応じて第2ヒータHbへの通電量が制御される。
FIG. 2 shows an electrical schematic configuration for controlling the energization amount of the first heater Ha and the second heater Hb using the characteristic change (resistance value change) of each thermal resistor.
First, one terminal of the first heater Ha and one terminal of the second heater Hb are common, and the current detector AM1 and the power
第1温度検出部THaを構成する第1熱抵抗体THa1、第2熱抵抗体THa2、及び第3熱抵抗体THa3はそれぞれ直列に接続されており、同第1温度検出部THaの合成抵抗値は、第1〜第3熱抵抗体THa1〜3の各抵抗値の合計と等しくなっている。このように各熱抵抗体を直列に接続することにより、並列に接続する場合と比較して、配線系統を簡素化するようにしている。そして、第1温度検出部THaの一方の端子には所定の電圧V1が印加されており、他方の端子は第1トランジスタTRaのベース端子に接続されている。また、この他方の端子には、一端が接地されたプルダウン用の第1抵抗器Raの他端、及び第1ヒータHaへの通電・非通電を切り替えるための第1切替回路41aが接続されている。 The first thermal resistor THa1, the second thermal resistor THa2, and the third thermal resistor THa3 constituting the first temperature detector THa are connected in series, and the combined resistance value of the first temperature detector THa. Is equal to the sum of the resistance values of the first to third thermal resistors THa1 to THa1. Thus, by connecting the thermal resistors in series, the wiring system is simplified as compared with the case of connecting in parallel. A predetermined voltage V1 is applied to one terminal of the first temperature detector THa, and the other terminal is connected to the base terminal of the first transistor TRa. The other terminal is connected to the other end of the pull-down first resistor Ra whose one end is grounded and a first switching circuit 41a for switching energization / non-energization to the first heater Ha. Yes.
同様に、第2温度検出部THbを構成する第4熱抵抗体THb1、第5熱抵抗体THb2、及び第6熱抵抗体THb3もそれぞれ直列に接続されており、同第2温度検出部THbの合成抵抗値は、第4〜第6熱抵抗体THb1〜3の各抵抗値の合計と等しくなっている。そして、第2温度検出部THbの一方の端子には所定の電圧V1が印加されており、他方の端子は第2トランジスタTRbのベース端子に接続されている。また、この他方の端子には、一端が接地されたプルダウン用の第2抵抗器Rbの他端、及び第2ヒータHbへの通電・非通電を切り替えるための第2切替回路41bが接続されている。
Similarly, the fourth thermal resistor THb1, the fifth thermal resistor THb2, and the sixth thermal resistor THb3 that constitute the second temperature detector THb are also connected in series, and the second temperature detector THb The combined resistance value is equal to the sum of the resistance values of the fourth to sixth thermal resistors THb1 to THb1. A predetermined voltage V1 is applied to one terminal of the second temperature detector THb, and the other terminal is connected to the base terminal of the second transistor TRb. The other terminal is connected to the other end of the pull-down second resistor Rb whose one end is grounded, and a
これら第1及び第2トランジスタTRa、TRb、第1及び第2抵抗器Ra、Rb、第1及び切替回路41a、41b、及び電源遮断器41c等によってヒータ制御回路40が構成されている。
The first and second transistors TRa and TRb, the first and second resistors Ra and Rb, the first and switching
発電機14の出力端子は、電流検出部AM2を介してバッテリ15のプラス端子に接続されている。
中央演算装置や記憶装置等を備える制御装置30は、各種センサの検出信号に基づいて機関運転状態を把握し、その運転状態に応じたエンジン10の各種制御を行う。
The output terminal of the
A
また、同制御装置30は、電流検出部AM1からの信号による第1ヒータHaや第2ヒータHbの消費電流の検知、電流検出部AM2からの信号による発電機14の発電量の検知、発電機14による発電量の制御、第1切替回路41a及び第2切替回路41bの切替制御、
電源遮断器41cによる電源遮断制御、切換板23の駆動制御等を行う。
Further, the
The power cutoff control by the
例えば、車両の減速時などには発電機14を作動させることにより、車輪の回転力が電気エネルギーに変換されてバッテリ15に回収される。また、第1ヒータHaや第2ヒータHbへの通電によって消費される電力と発電機14によって発電される電力との収支を算出し、バッテリ15の充電量が不足する場合には、機関出力等を利用して発電機14を作動させることにより、第1ヒータHaや第2ヒータHbに十分な量の電力を供給できるようにしている。
For example, when the vehicle is decelerated, the
本実施形態では、DPF21にて排気中のPMを捕集するようにしているが、同DPF21に捕集されたPM量が増大するにつれて排気抵抗は増大するようになり、機関出力等に影響を与えるようになる。そこで、本実施形態では以下のような態様でDPF21に捕集されたPMの酸化を促進させる処理、いわゆるDPF21の再生処理を実施するようにしている。
In this embodiment, PM in exhaust gas is collected by the
まず、制御装置30にて実行される処理を通じて、DPF21のPM捕集量が推定される。ここでは、アクセル操作量等に基づいて算出される機関負荷及び機関回転速度等に基づき、エンジン10から排出されるPM量についてその単位時間当たりの排出量が推定され、この推定されたPM排出量が積算されることによりDPF21のPM捕集量が推定される。そして、この推定されたPM捕集量が予め定められた規定量を超えると、DPF21の再生処理が実施される。
First, the amount of PM collected by the
この再生処理が実行されると、第1DPF21a側に切換板23が駆動されるとともに第1ヒータHaへの通電が所定時間行われることにより第1DPF21aは加熱され、同第1DPF21aに捕集されたPMの酸化が促進される。なお、第1ヒータHaへの通電時間は、捕集されたPMを十分に減少させるために必要な時間が設定されている。
When this regeneration process is executed, the switching
このような態様で実施される再生処理では、第1DPF21aに流入する排気は第1ヒータHaによって加熱された状態で同第1DPF21a内部を通過するようになる。そのため、第1ヒータHa全体の温度を効率よく上昇させることができるようになり、例えばフィルタ全体をヒータで直接加熱する場合などと比較して、第1ヒータHaの小型化や消費電力の削減等を図ることができる。また、第1DPF21aに流入する排気の量が切換板23によって制限されているため、第1DPF21aから排気に向けて移動する熱量が抑えられる。そのため、排気の量を制限しない場合と比較して、より少ない電力量で第1DPF21aを加熱することができるようになる。
In the regeneration process performed in this manner, the exhaust gas flowing into the
ちなみに、エンジンの燃料などを添加してフィルタ上で燃焼させることにより同フィルタの加熱を図るといった再生処理も従来行われているが、このような再生処理では燃料などの燃焼に酸素が消費されてしまうため、PMの酸化速度が低下してしまうおそれがある。この点、本実施形態ではヒータによってフィルタを加熱するようにしているため、燃料などの添加に起因するPMの酸化速度の低下を回避することができる。 Incidentally, a regeneration process is also performed in which the fuel of the engine is added and burned on the filter so as to heat the filter. However, in such a regeneration process, oxygen is consumed in the combustion of the fuel and the like. Therefore, the oxidation rate of PM may be reduced. In this respect, in the present embodiment, the filter is heated by the heater, so that the reduction in the PM oxidation rate due to the addition of fuel or the like can be avoided.
こうして第1DPF21aの再生が終了すると、第2DPF21b側に切換板23が駆動されるとともに第2ヒータHbへの通電が所定時間行われ、第1DPF21aの再生と同様な態様で第2DPF21bの再生が実施される。
When the regeneration of the
ところで、本実施形態では、DPF21のPM捕集量を推定してその推定値が規定量に達したときにDPF21(第1DPF21a及び第2DPF21b)の再生処理を実施するようにしている。
By the way, in this embodiment, when the amount of PM trapped by the
ここで、第1DPF21aの再生中における同第1DPF21aの温度は、第1ヒータHaによる加熱とPMの酸化熱とによって上昇するのであるが、推定されたPM捕集量よりも実際のPM捕集量の方が多い場合等には多量のPMが酸化されてしまう。そのため、第1DPF21aの温度が過度に上昇してしまうおそれがあり、場合によっては第1DPF21aが焼損してしまうおそれもある。このような不具合の発生は、第2DPF21bについても同様である。
Here, the temperature of the
この点、本実施形態では、第1DPF21aや第2DPF21bにそれぞれ第1温度検出部THaや第2温度検出部THbを備えるようにしているため、そのような第1DPF21aや第2DPF21bの過度な温度上昇が抑制される。以下、その抑制態様を説明する。なお、第1DPF21aでの抑制態様と第2DPF21bでの抑制態様とは同一であるため、以下では第1DPF21aの抑制態様を例に挙げて説明する。
In this respect, in the present embodiment, the
第1DPF21aの再生中にあって、同第1DPF21aの温度が予め規定された温度よりも高くなると第1温度検出部THaの抵抗値が急激に増大する。より具体的には、第1温度検出部THaを構成し、それぞれ直列に接続された第1熱抵抗体THa1、第2熱抵抗体THa2、及び第3熱抵抗体THa3のうちの少なくとも1つの雰囲気温度(第1DPF21aの局部的な温度)が予め規定された温度よりも高くなると、その熱抵抗体の抵抗値が急激に増大する。そのため、第1温度検出部THaの合成抵抗値も急激に増大し、第1トランジスタTRaのベース端子に入力される制御電流が減少するようになる。そしてこの制御電流が減少するとその減少度合に応じて第1ヒータHaへの通電量も減少し、同第1ヒータHaへの通電が制限、あるいは停止される。ちなみに、第1DPF21aの温度が低下して第1温度検出部THaの抵抗値が小さくなると、第1ヒータHaへの通電が開始されたり、その通電量は増大される。
During the regeneration of the
このように第1DPF21aに局部的な温度上昇が生じたときでも、直列に接続された複数の熱抵抗体の特性変化、換言すればそれらの合成抵抗値の変化を利用して第1ヒータHaへの通電量が制御され、第1DPF21aの再生処理中に同第1DPF21aの温度が過度に上昇する可能性がある時には、第1ヒータHaによる加熱分が減少される。また、第1ヒータHaによる加熱分の減少に伴ってPMの酸化速度も抑えられるようになるため、第1DPF21aの再生処理を行う際の該第1DPF21aの過度な温度上昇が適切に抑えられる。
As described above, even when a local temperature rise occurs in the
なお、発電機14の作動時には機関負荷が増大して排気温度が上昇するため、この排気温度の上昇と第1ヒータHaや第2ヒータHbによる加熱とによって第1DPF21aや第2DPF21bの温度は高温に維持されやすくなる。従って、このようなときには第1DPF21aや第2DPF21bの再生効率を高めることができる。
Since the engine load increases and the exhaust temperature rises when the
また、機関負荷がある程度以上高いときには上記切換板23を中立位置に保持するようにしている。そのため、排気抵抗の増大による機関出力の低下や過剰な排気還流ガスの導入によるエミッションの悪化を抑制することができる。
When the engine load is higher than a certain level, the switching
以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
(1)PMを捕集するフィルタ(第1DPF21a及び第2DPF21b)に熱抵抗体を配設し、同熱抵抗体の特性変化を利用してDPF21に設けられたヒータ(第1ヒータHa及び第2ヒータHb)への通電量を制御するようにしている。そのため、フィルタの再生処理中に同フィルタの温度が過度に上昇する可能性がある時には、ヒータによる加熱分を減少させることができるとともに、このヒータによる加熱分の減少によってPMの酸化速度も抑えることができるようになる。従って、フィルタの再生処理を行う際に、同フィルタの過度な温度上昇を抑えることができるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A thermal resistor is disposed in a filter (
(2)熱抵抗体の特性変化を利用して電流制御素子(第1トランジスタTRa及び第2トランジスタTRb)への制御電流を変化させ、これにより同電流制御素子によって制御されるヒータ(第1ヒータHa及び第2ヒータHb)への通電量を変更するようにしている。そのため、簡易な構成でヒータの通電量を制御することができるようになる。 (2) A control current to the current control element (first transistor TRa and second transistor TRb) is changed using the characteristic change of the thermal resistor, and thereby a heater (first heater) controlled by the current control element The energization amount to Ha and the second heater Hb) is changed. Therefore, the energization amount of the heater can be controlled with a simple configuration.
(3)熱抵抗体をフィルタの上流部から下流部にかけて複数設けるようにしている。そのため、フィルタの局部的な温度上昇を検出することができるようになり、フィルタの過度な温度上昇をより好適に抑えることができるようになる。 (3) A plurality of thermal resistors are provided from the upstream portion to the downstream portion of the filter. Therefore, a local temperature rise of the filter can be detected, and an excessive temperature rise of the filter can be more suitably suppressed.
(4)複数設けられた熱抵抗体をそれぞれ直列に接続するようにしているため、配線系統を簡素化することができるようになる。ちなみに、直列に接続された複数の熱抵抗体において少なくともいずれか1つの抵抗値が変化すれば、合成抵抗値は変化するようになる。そのため、フィルタに局部的な温度上昇が生じたときでも、直列に接続された複数の熱抵抗体の特性変化、換言すればそれらの合成抵抗値の変化を利用してヒータへの通電量を制御することができる。 (4) Since the plurality of provided thermal resistors are connected in series, the wiring system can be simplified. Incidentally, if at least one of the resistance values of the plurality of thermal resistors connected in series changes, the combined resistance value changes. Therefore, even when a local temperature rise occurs in the filter, the amount of current supplied to the heater is controlled using the change in the characteristics of multiple thermal resistors connected in series, in other words, the change in their combined resistance value. can do.
(5)ヒータをフィルタの上流側に設けるようにしている。そのため、フィルタ全体の温度を効率よく上昇させることができるようになり、例えばフィルタ全体をヒータで直接加熱する場合などと比較して、ヒータの小型化や消費電力の削減等を図ることができるようになる。 (5) A heater is provided on the upstream side of the filter. As a result, the temperature of the entire filter can be increased efficiently. For example, compared to the case where the entire filter is directly heated by a heater, the heater can be reduced in size and power consumption can be reduced. become.
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では単位時間当たりのPM排出量を推定し、その推定値を積算することでPM捕集量の推定を行うようにしたが、DPF21直前の背圧に基づいてPM捕集量を推定するようにしてもよい。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
In the above embodiment, the PM emission amount per unit time is estimated, and the estimated amount is integrated by integrating the estimated values. However, the PM collection amount is calculated based on the back pressure immediately before the
・上記実施形態において第1DPF21aのPM捕集量と第2DPF21bのPM捕集量とを個別に推定し、その推定結果に基づいて第1DPF21aや第2DPF21bを再生するようにしてもよい。
In the above embodiment, the PM collection amount of the
・上記実施形態では熱抵抗体を複数設けるようにしたが、第1DPF21aや第2DPF21bにそれぞれ1つの熱抵抗体を設けるようにしてもよい。この場合でも、上記(1)、(2)、及び(5)に記載の作用効果を得ることができる。なお、この場合には各フィルタにおいて最も温度が上昇しやすい部位に熱抵抗体を設けることが望ましい。
In the above embodiment, a plurality of thermal resistors are provided, but one thermal resistor may be provided for each of the
また、上記実施形態では熱抵抗体を各フィルタに3つずつ設けるようにしたが、その配設個数は任意に変更することができる。さらに、複数の熱抵抗体を設ける場合に、各熱抵抗体をフィルタの任意の部位に偏倚して(集中的に)設けるようにしてもよい。 In the above embodiment, three thermal resistors are provided in each filter. However, the number of the thermal resistors can be arbitrarily changed. Further, when a plurality of thermal resistors are provided, each thermal resistor may be provided biased (intensively) at an arbitrary part of the filter.
・各熱抵抗体を並列に接続するようにしてもよい。この場合にも上記(4)を除く作用効果を得ることができる。
・上記実施形態で説明したヒータ制御回路40は一例であり、要は、熱抵抗体の特性変化を利用してヒータへの通電量を制御する回路であれば、適宜変更することができる。
-You may make it connect each thermal resistor in parallel. Also in this case, the effects other than the above (4) can be obtained.
The
・上記実施形態ではヒータをフィルタの上流側に設けるようにしたが、この他の配設態様にてヒータが設けられているフィルタであっても、本発明は同様に適用することができ、この場合でも上記(1)〜(4)に記載の作用効果を得ることができる。 In the above embodiment, the heater is provided on the upstream side of the filter. However, the present invention can be similarly applied to a filter in which the heater is provided in other arrangement modes. Even in the case, the effects described in the above (1) to (4) can be obtained.
・上記DPF装置20は切換板23や2つのDPF等を備える装置であったが、少なくとも1つのDPFを備える装置であれば、本発明は同様に適用することができる。
-Although the said
10…エンジン、11…排気通路、12…ターボチャージャ、14…発電機、15…バッテリ、20…DPF装置、21…DPF、21a…第1DPF、21b…第2DPF、22…仕切板、23…切換板、30…制御装置、40…ヒータ制御回路、41a…第1切替回路、41b…第2切替回路、41c…電源遮断器、Ha…第1ヒータ、Hb…第2ヒータ、THa…第1温度検出部(THa1…第1熱抵抗体、THa2…第2熱抵抗体、THa3…第3熱抵抗体)、THb…第2温度検出部(THb1…第4熱抵抗体、THb2…第5熱抵抗体、THb3…第6熱抵抗体)、TRa…第1トランジスタ、TRb…第2トランジスタ、Ra…第1抵抗器、Rb…第2抵抗器、AM1、AM2…電流検知部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記フィルタに熱抵抗体を配設し、同熱抵抗体の特性変化を利用して前記ヒータへの通電量を制御する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising a filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and collecting particulate matter in the exhaust gas, and a heater for heating the filter,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein a thermal resistor is disposed in the filter, and an energization amount to the heater is controlled using a characteristic change of the thermal resistor.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein an energization amount to the heater controlled by the current control element is changed by changing a control current to the current control element using a characteristic change of the thermal resistor. Exhaust purification equipment.
請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a plurality of the thermal resistors are provided from an upstream portion to a downstream portion of the filter.
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the plurality of thermal resistors are connected in series.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the heater is provided on an upstream side of the filter.
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