JP2006250116A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas discharged from an engine.
〔従来の技術〕
従来より、排気ガス浄化装置における触媒、フィルタ等の排気ガス浄化手段では、微粒子(PM)等による目詰まりで排気ガスの排気に障害が生じるのを防止するため、再生処理が行われている。このような再生処理を効果的に行うため、排気ガス浄化手段における排気ガスの通過特性を何らかの形で推定し、この推定値に基づいて再生時期等の再生条件を決定している。
[Conventional technology]
Conventionally, in an exhaust gas purification means such as a catalyst and a filter in an exhaust gas purification device, regeneration processing has been performed in order to prevent the exhaust gas from being obstructed due to clogging with particulates (PM) or the like. In order to effectively perform such regeneration processing, exhaust gas passage characteristics in the exhaust gas purification means are estimated in some form, and regeneration conditions such as regeneration timing are determined based on this estimated value.
例えば、ディーゼルエンジンから排出されるPMを除去するフィルタ(DPF)では、DPFの入側と出側との差圧に基づき、通過特性としてPMの堆積量(PM堆積量)を推定し、この推定値に基づいて再生時期を決定している。 For example, in a filter (DPF) that removes PM discharged from a diesel engine, the PM accumulation amount (PM accumulation amount) is estimated as a passage characteristic based on the differential pressure between the inlet side and the outlet side of the DPF. The playback time is determined based on the value.
しかし、差圧に基づく推定のみでは、差圧を検出するセンサの検出誤差や検出ばらつきによる誤推定の虞がある。そこで、差圧に基づく推定に加えて、燃料噴射量、エンジン回転数等のエンジンの運転状態に基づいてPM堆積量を推定し2通りの手段で推定することで、再生時期の決定に対する信頼性を向上させている(例えば、特許文献1参照)。さらに、この技術では、燃料噴射ノズル等の経時劣化や燃料の性状変動等をも考慮して堆積量を推定することで、再生時期の決定に対する信頼性を向上させている(例えば、特許文献2参照)。 However, with only the estimation based on the differential pressure, there is a risk of erroneous estimation due to detection errors and detection variations of the sensor that detects the differential pressure. Therefore, in addition to the estimation based on the differential pressure, the PM accumulation amount is estimated based on the operating state of the engine, such as the fuel injection amount and the engine speed, and is estimated by two means, so that the reliability for the determination of the regeneration time is improved. (See, for example, Patent Document 1). Furthermore, in this technique, the deposition amount is estimated in consideration of deterioration with time of the fuel injection nozzle and the like, fluctuations in the properties of the fuel, and the like, thereby improving the reliability for determining the regeneration time (for example, Patent Document 2). reference).
〔従来技術の不具合〕
しかし、DPFにおけるPM堆積量の推定のように、通過特性を正確に推定することは一般的に極めて困難である。このため、上記のように2通りの方法を用いて推定したとしても誤推定の可能性がある。よって、通過特性の推定に基づく再生条件の信頼性は、不十分であり、さらなる向上が望まれている。
However, it is generally very difficult to accurately estimate the passage characteristics as in the estimation of the PM accumulation amount in the DPF. For this reason, even if estimation is performed using two methods as described above, there is a possibility of erroneous estimation. Therefore, the reliability of the reproduction condition based on the estimation of the pass characteristic is insufficient, and further improvement is desired.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、DPF等の排気ガス浄化手段における通過特性を推定する手段を新たに追加することで、通過特性の推定に基づき決定される再生条件の信頼性を向上することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is determined based on estimation of passage characteristics by newly adding means for estimating passage characteristics in exhaust gas purification means such as DPF. It is to improve the reliability of the reproduction conditions.
〔請求項1の手段〕
請求項1に記載の排気ガス浄化装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化手段と、排気ガスの排気通路において排気ガス浄化手段よりも下流に配設され、排気ガス浄化手段を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、酸素濃度検出手段から出力される検出信号を用いて、排気ガス浄化手段における排気ガスの通過特性を算出する通過特性算出手段とを備える。
[Means of Claim 1]
The exhaust gas purification device according to
エンジンの運転状態を所定の状態から別の状態に変更すると、排気ガスの酸素濃度も変更前の運転状態に応じた値から変更後の運転状態に応じた値に切り替る。そして、排気ガス浄化手段の下流では、酸素濃度の切り替りに要する時間が、排気ガス浄化手段の状態(例えば、目詰まりの程度)に応じて変動する。したがって、排気ガス浄化手段の下流において酸素濃度の切り替りに要する時間、およびこれに相当する物理量は、通過特性とみなすことができる(以下、「排気ガス浄化手段の下流において酸素濃度の切り替りに要する時間、およびこれに相当する物理量」を、「酸素濃度切替特性」と呼ぶ)。 When the operating state of the engine is changed from a predetermined state to another state, the oxygen concentration of the exhaust gas is also switched from a value corresponding to the operating state before the change to a value corresponding to the operating state after the change. Then, downstream of the exhaust gas purification means, the time required for switching the oxygen concentration varies depending on the state of the exhaust gas purification means (for example, the degree of clogging). Therefore, the time required for switching the oxygen concentration downstream of the exhaust gas purification means and the physical quantity corresponding thereto can be regarded as a passage characteristic (hereinafter referred to as “switching of the oxygen concentration downstream of the exhaust gas purification means”). The time required and the physical quantity corresponding thereto are called “oxygen concentration switching characteristics”).
そこで、上記構成のように、排気ガスの排気通路において排気ガス浄化手段よりも下流に酸素濃度検出手段を配設し、この酸素濃度検出手段により酸素濃度を検出するとともに、酸素濃度検出手段から出力される検出信号を用いて通過特性としての酸素濃度切替特性を算出することができる。これにより、従来の差圧等に基づき推定されるPM堆積量に加えて、排気ガス浄化手段の下流の酸素濃度に基づき推定される酸素濃度切替特性を、新たに通過特性として推定することができる。このため、通過特性の推定に基づき決定される再生条件の信頼性を向上することができる。 Therefore, as in the above configuration, the oxygen concentration detection means is disposed downstream of the exhaust gas purification means in the exhaust gas exhaust passage, and the oxygen concentration detection means detects the oxygen concentration and outputs it from the oxygen concentration detection means. The oxygen concentration switching characteristic as the passage characteristic can be calculated using the detected signal. Thereby, in addition to the PM accumulation amount estimated based on the conventional differential pressure or the like, the oxygen concentration switching characteristic estimated based on the oxygen concentration downstream of the exhaust gas purification means can be newly estimated as the passage characteristic. . For this reason, the reliability of the reproduction conditions determined based on the estimation of the pass characteristic can be improved.
〔請求項2の手段〕
請求項2に記載の排気ガス浄化装置で算出される通過特性は、エンジンの運転状態が変更されてから所定の基準時間が経過したときの酸素濃度である。
この手段は、酸素濃度切替特性の一形態を示すものである。
[Means of claim 2]
The passage characteristic calculated by the exhaust gas purifying apparatus according to
This means shows one form of the oxygen concentration switching characteristic.
〔請求項3の手段〕
請求項3に記載の排気ガス浄化装置で算出される通過特性は、エンジンの運転状態が変更されてから酸素濃度が所定の基準値に到達するまでの時間である。
この手段は、酸素濃度切替特性の一形態を示すものである。
[Means of claim 3]
The passage characteristic calculated by the exhaust gas purification apparatus according to
This means shows one form of the oxygen concentration switching characteristic.
〔請求項4の手段〕
請求項4に記載の排気ガス浄化装置における通過特性算出手段は、エンジンの運転状態が、燃料が燃焼している燃焼状態から燃料が燃焼していない非燃焼状態に変更されるときに、通過特性を算出する。
非燃焼状態では、排気ガスの組成が大気の組成と同じになる。したがって、燃焼状態から非燃焼状態への変更では、最終の酸素濃度が既知の値になるので、酸素濃度切替特性を極めて正確に算出することができる。
[Means of claim 4]
The passage characteristic calculation means in the exhaust gas purifying apparatus according to
In the non-combustion state, the composition of the exhaust gas is the same as the composition of the atmosphere. Therefore, when the combustion state is changed to the non-combustion state, the final oxygen concentration becomes a known value, so that the oxygen concentration switching characteristic can be calculated extremely accurately.
〔請求項5の手段〕
請求項5に記載の排気ガス浄化装置における排気ガス浄化手段は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタであり、排気ガス浄化装置は、通過特性に応じてフィルタの再生条件を変更する。
ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるPMを捕集するフィルタ、すなわちDPFの再生は、捕集されたPMを燃焼することで行われている。このため、燃焼熱が過大になるのを防止するため、PM堆積量が過多になる前に再生が行われる。よって、PM堆積量が誤推定により過少に推定され再生が実行されると、実際には過多のPMが燃焼されてしまい、燃焼熱が過大になる虞がある。
これに対し、再生条件を決定する基準となる通過特性として、新たに、酸素濃度切替特性を加えることで、通過特性の推定に基づく再生条件の信頼性を向上することができるので、上記のような虞を低減することができる。
[Means of claim 5]
The exhaust gas purifying means in the exhaust gas purifying apparatus according to
A filter that collects PM contained in exhaust gas discharged from a diesel engine, that is, regeneration of the DPF is performed by burning the collected PM. For this reason, in order to prevent the combustion heat from becoming excessive, regeneration is performed before the PM accumulation amount becomes excessive. Therefore, if the amount of accumulated PM is underestimated due to an erroneous estimation and regeneration is performed, an excessive amount of PM is actually burned, and the combustion heat may become excessive.
On the other hand, by adding a new oxygen concentration switching characteristic as a reference characteristic for determining the regeneration condition, the reliability of the regeneration condition based on the estimation of the passage characteristic can be improved. It is possible to reduce the concern.
〔請求項6の手段〕
請求項6に記載の排気ガス浄化装置における酸素濃度検出手段は、エンジンに吸入される吸入空気の吸気通路に再循環させる排気ガスの酸素濃度を検出するものである。
排気ガスの窒素酸化物含有量を低減するため、排気ガスの一部を吸入空気に再循環させる排気ガス再循環装置(EGR装置)が設けられている。このEGR装置でも、排気ガスの酸素濃度を検出するために酸素濃度検出手段を必要とする。したがって、EGR装置で必要とされている酸素濃度検出手段を、排気ガス浄化装置の酸素濃度検出手段と兼用すれば、新規に機器を配設することなく、再生条件の信頼性が向上した排気ガス浄化装置を構成することができる。
[Means of claim 6]
The oxygen concentration detecting means in the exhaust gas purifying apparatus according to
In order to reduce the nitrogen oxide content of the exhaust gas, an exhaust gas recirculation device (EGR device) that recirculates part of the exhaust gas to the intake air is provided. This EGR device also requires an oxygen concentration detection means for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas. Therefore, if the oxygen concentration detection means required in the EGR device is also used as the oxygen concentration detection means of the exhaust gas purification device, the exhaust gas with improved reliability of the regeneration conditions without newly installing equipment. A purification device can be constructed.
最良の形態1の排気ガス浄化装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化手段と、排気ガスの排気通路において排気ガス浄化手段よりも下流に配設され、排気ガス浄化手段を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、酸素濃度検出手段から出力される検出信号を用いて、排気ガス浄化手段における排気ガスの通過特性を算出する通過特性算出手段とを備える。
The exhaust gas purifying device of the
通過特性は、エンジンの運転状態が変更されてから所定の基準時間が経過したときの酸素濃度である。また、通過特性算出手段は、エンジンの運転状態が、燃料が燃焼している燃焼状態から燃料が燃焼していない非燃焼状態に変更されるときに、通過特性を算出する。
排気ガス浄化手段は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタであり、排気ガス浄化装置は、通過特性に応じてフィルタの再生条件を変更する。
酸素濃度検出手段は、エンジンに吸入される吸入空気の吸気通路に再循環させる排気ガスの酸素濃度を検出するものである。
The passage characteristic is an oxygen concentration when a predetermined reference time has elapsed since the operating state of the engine is changed. The passage characteristic calculation means calculates the passage characteristic when the operating state of the engine is changed from a combustion state in which the fuel is combusted to a non-combustion state in which the fuel is not combusted.
The exhaust gas purification means is a filter that collects particulates contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine, and the exhaust gas purification device changes the regeneration condition of the filter according to the passage characteristics.
The oxygen concentration detection means detects the oxygen concentration of the exhaust gas recirculated in the intake passage of the intake air taken into the engine.
最良の形態2の排気ガス浄化装置の通過特性は、エンジンの運転状態が変更されてから酸素濃度が所定の基準値に到達するまでの時間である。
The passage characteristic of the exhaust gas purifying device of the
〔実施例1の構成〕
実施例1の排気ガス浄化装置1の構成を、図1を用いて説明する。実施例1の排気ガス浄化装置1は、ディーゼルエンジン2(以下、エンジン2とする)から排気される排気ガスを浄化するものである。
[Configuration of Example 1]
The configuration of the exhaust
エンジン2は、図1に示すように、シリンダ4内で圧縮された空気に燃料を噴射して燃焼させるインジェクタ5、吸気通路6とシリンダ4との間を開閉する吸気バルブ7、排気通路8とシリンダ4との間を開閉する排気バルブ9、シリンダ4内を往復することで吸入空気の吸入、圧縮や排気ガスの膨張、排気を行うピストン10、ピストン10の往復運動をクランクシャフト(図示せず)に伝達するコンロッド11等を備える周知の構造を有する。
As shown in FIG. 1, the
排気ガス浄化装置1は、エンジン2から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化手段15と、排気ガスの排気通路8において排気ガス浄化手段15よりも下流に配設され、排気ガス浄化手段15を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段16と、酸素濃度検出手段16から出力される検出信号を用いて、排気ガス浄化手段15における排気ガスの通過特性を算出する通過特性算出手段17とを備える。
The exhaust
排気ガス浄化手段15は、燃料の燃焼に伴い発生する微粒子(PM)を捕集するフィルタ(DPF)と、フィルタの上流または下流に配設され窒素酸化物等を浄化する触媒とで構成される。DPFで捕集されたPMは、通過特性算出手段17で算出される通過特性に基づき決定される再生条件で燃焼され、これによりDPFの再生が行われる。なお、PMの燃焼は、電気ヒータ等の加熱手段を作動させたり、ポスト噴射(シリンダ4内で膨張する排気ガスに微量の燃料を噴射し燃焼すること)で排気ガスの温度を上昇させたりすることで実行できる。 The exhaust gas purification means 15 is composed of a filter (DPF) that collects particulates (PM) generated by the combustion of fuel, and a catalyst that is disposed upstream or downstream of the filter and purifies nitrogen oxides and the like. . The PM collected by the DPF is burned under a regeneration condition determined based on the passage characteristic calculated by the passage characteristic calculating means 17, and thereby the DPF is regenerated. In addition, the combustion of PM operates heating means such as an electric heater or raises the temperature of exhaust gas by post injection (injecting and burning a small amount of fuel into the exhaust gas expanding in the cylinder 4). Can be executed.
酸素濃度検出手段16は、周知の酸素センサである。この酸素濃度検出手段16は、排気ガス浄化装置1を構成するとともに、排気ガスの一部を吸入空気に再循環させる排気ガス循環装置(EGR装置)19を構成している。すなわち、吸入空気に再循環する排気ガス(EGRガス)の通路(EGR通路)20が、排気ガス浄化手段15の上流で排気通路8から分岐し、吸気通路6に接続されている。また、EGR通路20には、排気ガス再循環バルブ(EGRバルブ)21が配設されている。そして、EGRバルブ21の開度が、酸素濃度検出手段16により検出される酸素濃度等に応じて制御されることで、EGRガスの再循環量が調節されている。
The oxygen concentration detection means 16 is a known oxygen sensor. The oxygen concentration detection means 16 constitutes an exhaust
通過特性算出手段17は、ECU23の機能の一部として構成されている。ECU23は、制御処理および演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを記憶するROM、RAM、EEPROMおよびバックアップRAM等の記憶手段、入力回路、出力回路等により構成される周知構造のコンピュータである。そして、ECU23は、上記の構成により、酸素濃度検出手段16から出力される検出信号を用いて、排気ガス浄化手段15における排気ガスの通過特性を算出することで通過特性算出手段17として機能する。そして、ECU23は、算出された通過特性に基づき、DPF再生による燃焼熱が過大にならないように、DPFの再生時期、加熱時間および加熱速度等の再生条件を決定する。
The pass
通過特性算出手段17は、排気ガス浄化手段15の入側と出側との差圧に基づき、DPFにおけるPMの堆積量(PM堆積量)を推定している。すなわち、通過特性算出手段17は、通過特性の1つとしてPM堆積量を算出している。PM堆積量の推定は、排気ガス浄化手段15の入側と出側とに配設された差圧センサ24から出力される検出信号を用いて行われる。
The passage characteristic calculation means 17 estimates the PM accumulation amount (PM accumulation amount) in the DPF based on the differential pressure between the inlet side and the outlet side of the exhaust gas purification means 15. That is, the passage characteristic calculation means 17 calculates the PM accumulation amount as one of the passage characteristics. The estimation of the PM accumulation amount is performed by using a detection signal output from the
また、通過特性算出手段17は、PM堆積量の推定に加えて、酸素濃度切替特性を推定している。すなわち、通過特性算出手段17は、PM堆積量とは別の通過特性として酸素濃度切替特性を算出している。ここで、酸素濃度切替特性とは、エンジン2の運転状態の変更に伴う、酸素濃度の切替に要する時間およびこれに相当する物理量である。そして、この酸素濃度切替特性の推定を、排気ガス浄化手段15の下流における酸素濃度の切り替りを監視しながら行うことで、酸素濃度切替特性は、通過特性としての性質を具備する。すなわち、排気ガス浄化手段15の下流では、酸素濃度の切り替りに要する時間が、排気ガス浄化手段15の状態(例えば、DPFにおける目詰まりの程度)に応じて変動するからである。
Further, the passage characteristic calculation means 17 estimates the oxygen concentration switching characteristic in addition to the estimation of the PM accumulation amount. That is, the passage characteristic calculation means 17 calculates the oxygen concentration switching characteristic as a passage characteristic different from the PM accumulation amount. Here, the oxygen concentration switching characteristic is the time required for switching the oxygen concentration and the physical quantity corresponding to the change in the operating state of the
実施例1で推定される酸素濃度切替特性は、エンジン2の運転状態が変更されてから所定の基準時間Tbが経過したときの酸素濃度である。ここで、基準時間Tbは、エンジン2の運転状態が変更される前の酸素濃度と、エンジン2の運転状態が変更された後の目標酸素濃度との差、つまり、エンジン2の運転状態の変更に伴う酸素濃度の変更幅に応じて決められる。また、酸素濃度切替特性の推定が行われるのは、エンジン2の運転状態が、燃料が燃焼している燃焼状態から燃料が燃焼していない非燃焼状態に変更されるときである。そして、燃焼状態から非燃焼状態に変更されるときとは、例えば、アクセルオフ時である。
The oxygen concentration switching characteristic estimated in the first embodiment is an oxygen concentration when a predetermined reference time Tb has elapsed since the operating state of the
すなわち、図2に示すように、アクセルオンからアクセルオフにエンジン2の運転状態が変更されると、排気ガス浄化手段15の下流における酸素濃度はアクセルオンに応じた初期値Ciから大気状態の値(大気値Ca)に向けて変化する。しかし、この変化は、ステップ状に発生するものではなく、通過特性に応じた時定数に従って、例えば、実線L1、L2のように、徐々に初期値Ciから大気値Caに向けて変化する。
That is, as shown in FIG. 2, when the operating state of the
そして、酸素濃度切替特性は、アクセルオフから基準時間Tbが経過したときの酸素濃度の計測値として推定される。例えば、酸素濃度が実線L1のように変化する場合、酸素濃度切替特性の推定値はCaとなり、酸素濃度が実線L2のように変化する場合、酸素濃度切替特性の推定値はC2となる。 The oxygen concentration switching characteristic is estimated as a measured value of the oxygen concentration when the reference time Tb has elapsed since the accelerator was turned off. For example, when the oxygen concentration changes as indicated by the solid line L1, the estimated value of the oxygen concentration switching characteristic is Ca, and when the oxygen concentration changes as indicated by the solid line L2, the estimated value of the oxygen concentration switching characteristic is C2.
このような酸素濃度切替特性の推定に対し、DPF再生による燃焼熱が過大になる虞がある危険領域Dが設定されている。例えば、アクセルオフから基準時間Tbが経過したときの酸素濃度が、実線L1におけるCaのように、危険領域Dの酸素濃度軸側の上限を定める基準値Cbよりも大きければ、酸素濃度は危険領域Dを通過せずに大気値Caに到達する。このため、DPF再生による燃焼熱が過大になる虞がないと判断され、この判断に基づき再生条件が決定される。ここで、基準値Cbは、アクセルオン状態の酸素濃度と、アクセルオフ後の目標酸素濃度(すなわち、大気値Ca)との差、つまり、エンジン2の運転状態の変更に伴う酸素濃度の変更幅に応じて決められる。
For such estimation of the oxygen concentration switching characteristic, a danger region D in which combustion heat due to DPF regeneration may be excessive is set. For example, if the oxygen concentration when the reference time Tb elapses after the accelerator is off is greater than the reference value Cb that defines the upper limit on the oxygen concentration axis side of the dangerous region D, such as Ca in the solid line L1, the oxygen concentration is in the dangerous region. The atmospheric value Ca is reached without passing through D. For this reason, it is determined that there is no possibility of excessive combustion heat due to DPF regeneration, and regeneration conditions are determined based on this determination. Here, the reference value Cb is the difference between the oxygen concentration in the accelerator-on state and the target oxygen concentration after the accelerator is off (that is, the atmospheric value Ca), that is, the change range of the oxygen concentration accompanying the change in the operating state of the
これに対し、アクセルオフから基準時間Tbが経過したときの酸素濃度が、実線L2におけるC2のように基準値Cbよりも小さければ、酸素濃度は危険領域Dを通過して大気値Caに到達する。このため、DPF再生による燃焼熱が過大になる虞があると判断され、この判断に基づき再生条件が決定される。 On the other hand, if the oxygen concentration when the reference time Tb elapses after the accelerator is off is smaller than the reference value Cb as indicated by C2 in the solid line L2, the oxygen concentration passes through the danger region D and reaches the atmospheric value Ca. . For this reason, it is determined that the combustion heat due to DPF regeneration may be excessive, and the regeneration condition is determined based on this determination.
〔実施例1の制御方法〕
実施例1の排気ガス浄化装置1による排気ガス浄化の制御方法を、図3に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS1で、通過特性の推定を行ってもよい条件(推定可能条件)が成立したか否かを判定する。この推定可能条件は、エンジン2の運転状態がアクセルオンからアクセルオフに変化することである。そして、推定可能条件が成立していれば(YES)、ステップS2へ進み、推定可能条件が成立していなければ(NO)、処理を終了する。
[Control Method of Example 1]
A control method of exhaust gas purification by the exhaust
First, in step S1, it is determined whether or not a condition (estimable condition) for which the pass characteristic may be estimated is satisfied. This estimable condition is that the operating state of the
次に、ステップS2で、アクセルオフから基準時間Tbが経過したか否かを判定する。そして、アクセルオフから基準時間Tbが経過すれば(YES)、ステップS3へ進み、アクセルオフから基準時間Tbが経過していなければ(NO)、経過するまで待機する。
そして、ステップS3で、酸素濃度検出手段16により酸素濃度を検出するとともに、酸素濃度検出手段16から出力される検出信号を用いて酸素濃度の計測を行う。
Next, in step S2, it is determined whether or not the reference time Tb has elapsed since the accelerator was turned off. If the reference time Tb has elapsed since the accelerator was turned off (YES), the process proceeds to step S3. If the reference time Tb has not elapsed since the accelerator was turned off (NO), the process waits until it elapses.
In
次に、ステップS4で、酸素濃度の計測値が基準値Cb以下か否かを判定する。そして、計測値が基準値Cb以下であれば(YES)、ステップS5へ進み、計測値が基準値Cbよりも大きければ(NO)、ステップS6へ進む。 Next, in step S4, it is determined whether or not the measured value of the oxygen concentration is equal to or less than the reference value Cb. If the measured value is less than or equal to the reference value Cb (YES), the process proceeds to step S5. If the measured value is greater than the reference value Cb (NO), the process proceeds to step S6.
ステップS5では、DPFの再生条件として異常モードが選択され、ステップS6では、DPFの再生条件として通常モードが選択される。ここで、通常モードとは、燃焼熱が過大になる虞がないとの判断に基づき、全てのPMを焼き切るために設定された画一的な再生条件である。また、異常モードとは、燃焼熱が過大になる虞があるとの判断に基づき、過大の燃焼熱によるDPFの過熱を防止するため通常モードよりも緩慢な燃焼になるように設定された再生条件である。 In step S5, the abnormal mode is selected as the DPF regeneration condition, and in step S6, the normal mode is selected as the DPF regeneration condition. Here, the normal mode is a uniform regeneration condition set to burn out all PMs based on the determination that there is no risk of excessive combustion heat. In addition, the abnormal mode is based on the determination that the combustion heat may be excessive, and the regeneration condition is set so that the combustion becomes slower than the normal mode in order to prevent the DPF from overheating due to the excessive combustion heat. It is.
〔実施例1の効果〕
実施例1の排気ガス浄化装置1は、排気ガスの排気通路8において排気ガス浄化手段15よりも下流に配設され、排気ガス浄化手段15を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段16と、酸素濃度検出手段16から出力される検出信号を用いて、排気ガス浄化手段15における排気ガスの通過特性として酸素濃度切替特性を算出する通過特性算出手段17とを備える。そして、排気ガス浄化装置1は、酸素濃度切替特性として、エンジン2の運転状態が変更されてから基準時間Tbが経過したときの酸素濃度を算出する。
[Effect of Example 1]
The exhaust
エンジン2の運転状態を所定の状態から別の状態に変更すると、排気ガスの酸素濃度も変更前の運転状態に応じた値から変更後の運転状態に応じた値に切り替る。そして、排気ガス浄化手段15の下流では、酸素濃度の切り替りに要する時間が、排気ガス浄化手段15の状態(例えば、目詰まりの程度)に応じて変動する。したがって、排気ガス浄化手段15の下流における酸素濃度切替特性は、通過特性とみなすことができる
When the operating state of the
そこで、上記構成のように、排気通路8において排気ガス浄化手段15よりも下流に酸素濃度検出手段16を配設し、この酸素濃度検出手段16により酸素濃度を検出することで、この検出信号を用いて通過特性としての酸素濃度切替特性を算出することができる。これにより、従来の差圧等に基づくPM堆積量に加えて、排気ガス浄化手段15の下流の酸素濃度に基づく酸素濃度切替特性を、新たに通過特性として推定することができる。このため、通過特性の推定に基づく再生条件の信頼性を向上することができる。
Therefore, as described above, the oxygen concentration detection means 16 is disposed downstream of the exhaust gas purification means 15 in the
また、通過特性算出手段17は、エンジン2の運転状態がアクセルオン→アクセルオフに変更されるときに、酸素濃度切替特性を算出する。
アクセルオフの状態は非燃焼状態であり、排気ガスの組成は大気の組成と同じになる。したがって、エンジン2の運転状態がアクセルオン→アクセルオフに変更されるときには、最終の酸素濃度が既知の値になるので、酸素濃度切替特性を極めて正確に算出することができる。
The passage characteristic calculation means 17 calculates the oxygen concentration switching characteristic when the operating state of the
The accelerator off state is a non-combustion state, and the composition of the exhaust gas is the same as the composition of the atmosphere. Therefore, when the operating state of the
また、排気ガス浄化手段15には、構成要素の1つとしてDPFが組み込まれている。
DPFの再生は、捕集されたPMを燃焼することで行われている。このため、燃焼熱が過大になるのを防止するため、PM堆積量が過多になる前に再生が行われる。このため、通過特性としてのPM堆積量が誤推定により過少に推定され再生が実行されると、実際には過多のPMが燃焼されてしまい、燃焼熱が過大になる虞がある。
これに対し、再生条件の基準となる通過特性として、新たに、酸素濃度切替特性を加えることで、通過特性の推定に基づく再生条件の信頼性を向上することができるので、上記のような虞を低減することができる。
The exhaust gas purification means 15 incorporates a DPF as one of the components.
The regeneration of the DPF is performed by burning the collected PM. For this reason, in order to prevent the combustion heat from becoming excessive, regeneration is performed before the PM accumulation amount becomes excessive. For this reason, if the amount of accumulated PM as a passing characteristic is excessively estimated due to erroneous estimation and regeneration is performed, an excessive amount of PM is actually burned, and the combustion heat may be excessive.
On the other hand, since the reliability of the regeneration condition based on the estimation of the passage characteristic can be improved by newly adding the oxygen concentration switching characteristic as the passage characteristic serving as the reference of the regeneration condition, there is a possibility of the above Can be reduced.
また、酸素濃度検出手段16は、エンジン2に吸入される吸入空気の吸気通路6に再循環させるEGRガスの酸素濃度を検出するものである。
排気ガスの窒素酸化物含有量を低減するため、排気ガスの一部を吸入空気に再循環させるEGR装置19が設けられている。このEGR装置19でも、EGRガスの酸素濃度を検出するために酸素濃度検出手段16を必要とする。したがって、EGR装置19で必要とされている酸素濃度検出手段16を、排気ガス浄化装置1の酸素濃度検出手段16と兼用すれば、新規に機器を配設することなく、再生条件の信頼性が向上した排気ガス浄化装置1を構成することができる。
The oxygen concentration detection means 16 detects the oxygen concentration of the EGR gas that is recirculated to the
In order to reduce the nitrogen oxide content of the exhaust gas, an
〔実施例2の構成〕
実施例2で推定される酸素濃度切替特性は、エンジン2の運転状態が変更されてから酸素濃度が基準値Cbに到達するまでの時間である。そして、実施例1と同様に、酸素濃度切替特性の推定が行われるのはアクセルオフ時であり、酸素濃度は、例えば、図4に示す実線L3、L4のように、徐々に初期値Ciから大気値Caに向けて変化する。
[Configuration of Example 2]
The oxygen concentration switching characteristic estimated in the second embodiment is the time from when the operating state of the
そして、酸素濃度切替特性は、アクセルオフから酸素濃度が基準値Cbに到達するまでの時間のカウント値として推定される。例えば、酸素濃度が実線L3のように変化する場合、酸素濃度切替特性の推定値はT3となり、酸素濃度が実線L4のように変化する場合、酸素濃度切替特性の推定値はT4となる。 The oxygen concentration switching characteristic is estimated as a count value of the time from when the accelerator is turned off until the oxygen concentration reaches the reference value Cb. For example, when the oxygen concentration changes as indicated by a solid line L3, the estimated value of the oxygen concentration switching characteristic is T3, and when the oxygen concentration changes as indicated by a solid line L4, the estimated value of the oxygen concentration switching characteristic is T4.
このような酸素濃度切替特性の推定に対し、実施例1と同様の危険領域Dが設定されている。例えば、アクセルオフから酸素濃度が基準値Cbに到達するまでの時間が、実線L3におけるT3のように、危険領域Dの時間軸側の下限に対応する基準時間Tbよりも短ければ、酸素濃度は危険領域Dを通過せずに大気値Caに到達する。このため、DPF再生による燃焼熱が過大になる虞がないと判断され、この判断に基づき再生条件が決定される。 For such estimation of the oxygen concentration switching characteristic, a dangerous region D similar to that in the first embodiment is set. For example, if the time from when the accelerator is off until the oxygen concentration reaches the reference value Cb is shorter than the reference time Tb corresponding to the lower limit on the time axis side of the danger region D, as indicated by T3 in the solid line L3, the oxygen concentration is The atmospheric value Ca is reached without passing through the dangerous area D. For this reason, it is determined that there is no possibility of excessive combustion heat due to DPF regeneration, and regeneration conditions are determined based on this determination.
これに対し、アクセルオフから酸素濃度が基準値Cbに到達するまでの時間が、実線L4におけるT4のように基準時間Tbよりも長ければ、酸素濃度は危険領域Dを通過して大気値Caに到達する。このため、DPF再生による燃焼熱が過大になる虞があると判断され、この判断に基づき再生条件が決定される。 On the other hand, if the time from when the accelerator is off until the oxygen concentration reaches the reference value Cb is longer than the reference time Tb as indicated by T4 in the solid line L4, the oxygen concentration passes through the danger region D and reaches the atmospheric value Ca. To reach. For this reason, it is determined that the combustion heat due to DPF regeneration may be excessive, and the regeneration condition is determined based on this determination.
〔実施例2の制御方法〕
実施例2の排気ガス浄化装置1による排気ガス浄化の制御方法を、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS11で、通過特性の推定を行ってもよい条件(推定可能条件)が成立したか否かを判定する。この推定可能条件は、エンジン2の運転状態がアクセルオンからアクセルオフに変化することである。そして、推定可能条件が成立していれば(YES)、ステップS12へ進み、推定可能条件が成立していなければ(NO)、処理を終了する。
[Control Method of Example 2]
A control method of exhaust gas purification by the exhaust
First, in step S11, it is determined whether or not a condition (estimable condition) where the pass characteristic may be estimated is satisfied. This estimable condition is that the operating state of the
次に、ステップS12で、時間のカウントを開始する。そして、ステップS13で、酸素濃度が基準値Cbに到達したか否かを判定する。なお、酸素濃度の検出は、酸素濃度検出手段16により行われ、酸素濃度検出手段16から出力される検出信号を用いて酸素濃度が計測される。そして、酸素濃度が基準値Cbに到達すれば(YES)、ステップS14へ進み、酸素濃度が基準値Cbに到達していなければ(NO)、到達するまで待機する。そして、ステップS14で、時間のカウントを終了する。
Next, in step S12, time counting is started. In step S13, it is determined whether or not the oxygen concentration has reached the reference value Cb. The oxygen concentration is detected by the oxygen
次に、ステップS15で、時間のカウント値が基準時間Tbよりも大きいか否かを判定する。そして、カウント値が基準時間Tb以上であれば(YES)、ステップS16へ進み、カウント値が基準時間Tbよりも小さければ(NO)、ステップS17へ進む。そして、ステップS16では、DPFの再生条件として異常モードが選択され、ステップS17では、DPFの再生条件として通常モードが選択される。 Next, in step S15, it is determined whether or not the time count value is larger than the reference time Tb. If the count value is equal to or greater than the reference time Tb (YES), the process proceeds to step S16. If the count value is smaller than the reference time Tb (NO), the process proceeds to step S17. In step S16, the abnormal mode is selected as the DPF regeneration condition. In step S17, the normal mode is selected as the DPF regeneration condition.
〔変形例〕
本実施例の酸素濃度切替特性はアクセルオフ時に推定されたが、エンジン2の状態変化が、切替りの前後で酸素濃度が定常値になるようなものであれば、状態変化の形態にとらわれず、例えば、酸素濃度が減少して定常値に安定するような場合にも、酸素濃度切替特性の推定を行うことができる。
[Modification]
Although the oxygen concentration switching characteristics of the present embodiment were estimated when the accelerator was off, if the state change of the
本実施例の酸素濃度切替特性は、DPF等の排気ガス浄化手段15の再生条件を決定するために用いられたが、触媒のクラック割れ、溶損等の形状安定度を推定するために用いることもできる。また、異常モードでの再生を行う場合には、エンジン2の運転条件を特定の安全走行(例えば、退避走行)を行うための条件に切り替えてもよい。
The oxygen concentration switching characteristics of this embodiment were used to determine the regeneration conditions of the exhaust gas purification means 15 such as DPF, but should be used to estimate the shape stability of the catalyst such as cracking and melting. You can also. When performing regeneration in the abnormal mode, the operating condition of the
本実施例では、異常モードまたは通常モードを選択するための酸素濃度の基準値Cb、および基準時間Tbは、エンジン2の運転状態の変更に伴う酸素濃度の変更幅に応じて決められていたが、例えば、アクセルオフ時の排気ガス浄化手段15の入側と出側との差圧、実噴射量やエンジン回転数等のマップとして記憶しておき、差圧、実噴射量やエンジン回転数等に応じて変化させることもできる。さらに、このマップを酸素濃度検出手段16の経時劣化等に応じて修正することもできる。
In this embodiment, the oxygen concentration reference value Cb and the reference time Tb for selecting the abnormal mode or the normal mode are determined according to the change range of the oxygen concentration accompanying the change in the operating state of the
本実施例の排気ガス浄化手段15はDPFと触媒とで構成されていたが、触媒単独またはDPF単独であってもよい。
本実施例で酸素濃度切替特性以外に推定される通過特性(他の通過特性)は、排気ガス浄化手段15の入側と出側との差圧に基づき推定されるPM堆積量であったが、例えば、実噴射量やエンジン回転数に基づき推定されるPM堆積量を、他の通過特性の代替としてもよく、他の通過特性として追加してもよい。
本実施例の排気ガス浄化装置1は、ディーゼルエンジンからの排気ガスの浄化に適用されたが、ガソリンエンジンからの排気ガスを浄化する場合にも適用することができる。
Although the exhaust gas purification means 15 of the present embodiment is composed of DPF and a catalyst, it may be a catalyst alone or a DPF alone.
In the present embodiment, the passage characteristic (other passage characteristics) estimated in addition to the oxygen concentration switching characteristic is the PM accumulation amount estimated based on the differential pressure between the inlet side and the outlet side of the exhaust gas purification means 15. For example, the PM accumulation amount estimated based on the actual injection amount and the engine speed may be substituted for other passage characteristics, or may be added as other passage characteristics.
Although the exhaust
1 排気ガス浄化装置
2 ディーゼルエンジン、エンジン
6 吸気通路
8 排気通路
15 排気ガス浄化手段
16 酸素濃度検出手段
17 通過特性算出手段
Tb 基準時間
Cb 基準値
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記排気ガスの排気通路において前記排気ガス浄化手段よりも下流に配設され、前記排気ガス浄化手段を通過した前記排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
この酸素濃度検出手段から出力される検出信号を用いて、前記排気ガス浄化手段における排気ガスの通過特性を算出する通過特性算出手段と
を備えた排気ガス浄化装置。 Exhaust gas purification means for purifying exhaust gas discharged from the engine;
An oxygen concentration detection unit that is disposed downstream of the exhaust gas purification unit in the exhaust passage of the exhaust gas and detects an oxygen concentration of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas purification unit;
An exhaust gas purification apparatus comprising: passage characteristic calculation means for calculating a passage characteristic of exhaust gas in the exhaust gas purification means using a detection signal output from the oxygen concentration detection means.
前記通過特性は、前記エンジンの運転状態が変更されてから所定の基準時間が経過したときの酸素濃度であることを特徴とする排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 1,
The exhaust gas purifying device according to claim 1, wherein the passage characteristic is an oxygen concentration when a predetermined reference time has elapsed after the operating state of the engine is changed.
前記通過特性は、前記エンジンの運転状態が変更されてから酸素濃度が所定の基準値に到達するまでの時間であることを特徴とする排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 1,
The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the passage characteristic is a time from when the operating state of the engine is changed to when the oxygen concentration reaches a predetermined reference value.
前記通過特性算出手段は、前記エンジンの運転状態が、燃料が燃焼している燃焼状態から燃料が燃焼していない非燃焼状態に変更されるときに、前記通過特性を算出することを特徴とする排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 2 or claim 3,
The passage characteristic calculation means calculates the passage characteristic when the operating state of the engine is changed from a combustion state in which fuel is combusted to a non-combustion state in which fuel is not combusted. Exhaust gas purification device.
前記排気ガス浄化手段は、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタであり、
前記通過特性に応じて前記フィルタの再生条件を変更することを特徴とする排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 1,
The exhaust gas purification means is a filter that collects particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine,
An exhaust gas purifying apparatus, wherein a regeneration condition of the filter is changed according to the passage characteristic.
前記酸素濃度検出手段は、前記エンジンに吸入される吸入空気の吸気通路に再循環させる排気ガスの酸素濃度を検出するものであることを特徴とする排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 1,
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the oxygen concentration detecting means detects an oxygen concentration of exhaust gas recirculated in an intake passage of intake air sucked into the engine.
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