JP2007255365A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】パティキュレートフィルタにおけるPM除去能力を維持する。
【解決手段】
エンジン1の排気通路2に介装され、排気中のPMを捕集するパティキュレートフィルタ9と、パティキュレートフィルタ9に捕集されたPMを燃焼させてパティキュレートフィルタ9を再生するフィルタ再生手段と、フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタ9の再生終了を判定するとともに、再生終了判定手段による終了判定に基づいて、パティキュレートフィルタ9を通過する排気の流通方向を、再生前における第1の方向からこれとは反対の第2の方向に切り換える第1、第2、第3の方向切換バルブ7、8、9及びコントロールユニット13と、を含んでエンジンの排気浄化装置を構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】
エンジン1の排気通路2に介装され、排気中のPMを捕集するパティキュレートフィルタ9と、パティキュレートフィルタ9に捕集されたPMを燃焼させてパティキュレートフィルタ9を再生するフィルタ再生手段と、フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタ9の再生終了を判定するとともに、再生終了判定手段による終了判定に基づいて、パティキュレートフィルタ9を通過する排気の流通方向を、再生前における第1の方向からこれとは反対の第2の方向に切り換える第1、第2、第3の方向切換バルブ7、8、9及びコントロールユニット13と、を含んでエンジンの排気浄化装置を構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、エンジンの排気中の粒子状物質(PM)をパティキュレートフィルタによって除去する排気浄化装置に関し、特にパティキュレートフィルタに堆積したアッシュを除去する技術に関する。
エンジンの排気中に含まれるPMを除去する排気浄化装置として、パティキュレートフィルタが用いられたものが提案されている(特許文献1)。このパティキュレートフィルタは、エンジンの排気通路に介装され、PMを捕集して除去するものである。
このような排気浄化装置では、PMがパティキュレートフィルタに堆積して目詰まりが生じると、パティキュレートフィルタにおける圧損が増大してエンジンの出力が低下してしまう。そこで、パティキュレートフィルタの再生手段を設け、この再生手段により、パティキュレートフィルタに堆積したPMを燃焼させてパティキュレートフィルタから除去することとしている。なお、PMの燃焼は、例えば、パティキュレートフィルタにバーナーを設けたり、エンジンの燃料噴射時期を変更して排気温度を上昇させたりして行われる。
実開平03−102016号公報(第8頁、第11〜13行)
このような排気浄化装置では、PMがパティキュレートフィルタに堆積して目詰まりが生じると、パティキュレートフィルタにおける圧損が増大してエンジンの出力が低下してしまう。そこで、パティキュレートフィルタの再生手段を設け、この再生手段により、パティキュレートフィルタに堆積したPMを燃焼させてパティキュレートフィルタから除去することとしている。なお、PMの燃焼は、例えば、パティキュレートフィルタにバーナーを設けたり、エンジンの燃料噴射時期を変更して排気温度を上昇させたりして行われる。
しかしながら、単にパティキュレートフィルタの再生手段を設けただけの上記の排気浄化装置では、PMは燃焼してパティキュレートフィルタから除去されるものの、アッシュが残留してしまう。このアッシュは、パティキュレートフィルタにおいてPMの燃焼後に残留する物質の総称であり、代表的なものとして、エンジンオイルに添加されているカルシウムの燃焼生成物である硫酸カルシウムがある。そして、このアッシュがパティキュレートフィルタに堆積すると、有効濾過面積が減少するとともに、パティキュレートフィルタの前後の差圧により再生手段による再生時期の判定を行うものにおいては、再生時期の判定を誤り、PMの不均一な堆積を来す虞がある。
そこで、本発明は、パティキュレートフィルタに堆積したアッシュを除去し、パティキュレートフィルタのPM除去能力を維持することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、エンジンの排気通路に介装され、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させてパティキュレートフィルタを再生するフィルタ再生手段と、フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタの再生終了を判定する再生終了判定手段と、再生終了判定手段による終了判定に基づいて、パティキュレートフィルタを通過する排気の流通方向を、フィルタ再生手段による再生前における第1の方向からこれとは反対の第2の方向に切り換える流通方向切換手段と、を含んでエンジンの排気浄化装置を構成する。
請求項2に記載の発明では、排気通路において排気を流通させる経路として、パティキュレートフィルタを排気が第1の方向に通過する第1の経路と、パティキュレートフィルタを排気が第2の方向に通過する第2の経路と、が形成され、流通方向切換手段は、排気の流通経路を第1の経路と第2の経路との間で切り換えることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、排気通路は、第1の排気通路と、その下流で排気通路を分岐させて形成された第2の排気通路及び第3の排気通路と、第2の排気通路と第3の排気通路との間に接続されてこれらの排気通路を連通させる第4の排気通路と、を有し、パティキュレートフィルタは、第4の排気通路に介装され、流通方向切換手段は、排気通路の分岐部に設けられた第1の方向切換バルブと、第2の排気通路と第4の排気通路との接続部に設けられた第2の方向切換バルブと、第3の排気通路と第4の排気通路との接続部に設けられた第3の方向切換バルブと、第1、第2及び第3の方向切換バルブを制御する制御手段と、を含んで構成され、制御手段により第1、第2及び第3の方向切換バルブを制御して、第1の経路として、第1、第2、第4、第3の排気通路の順番に排気を流通させる一方、第2の経路として、第1、第3、第4、第2の排気通路の順番に排気を流通させることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、排気通路は、第1の排気通路と、その下流で排気通路を分岐させて形成された第2の排気通路及び第3の排気通路と、第2の排気通路と第3の排気通路との間に接続されてこれらの排気通路を連通させる第4の排気通路と、を有し、パティキュレートフィルタは、第4の排気通路に介装され、流通方向切換手段は、排気通路の分岐部に設けられた第1の方向切換バルブと、第2の排気通路と第4の排気通路との接続部に設けられた第2の方向切換バルブと、第3の排気通路と第4の排気通路との接続部に設けられた第3の方向切換バルブと、第1、第2及び第3の方向切換バルブを制御する制御手段と、を含んで構成され、制御手段により第1、第2及び第3の方向切換バルブを制御して、第1の経路として、第1、第2、第4、第3の排気通路の順番に排気を流通させる一方、第2の経路として、第1、第3、第4、第2の排気通路の順番に排気を流通させることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、流通方向切換手段は、フィルタ再生手段による第1の再生において、パティキュレートフィルタの再生終了に対応して排気の流通方向を第1の方向から第2の方向に切り換え、フィルタ再生手段により第1の再生に次いで行われる第2の再生において、パティキュレートフィルタの再生終了に対応して排気の流通方向を第2の方向から第1の方向に切り換えることを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、パティキュレートフィルタにおけるアッシュの堆積量を検出する堆積量検出手段と、堆積量検出手段により検出した堆積量に基づいて、流通方向切換手段による排気の流通方向の切り換えを許容または禁止する切換許可判定手段と、を更に含んで構成されることを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、堆積量検出手段は、アッシュの堆積量として、パティキュレートフィルタの再生直後における上流及び下流の差圧を検出することを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、堆積量検出手段は、アッシュの堆積量として、パティキュレートフィルタの再生直後における上流及び下流の差圧を検出することを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、堆積量検出手段は、アッシュの堆積量を、エンジンの運転状態に基づいて演算することを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、エンジンが車両の走行用エンジンであるとともに、堆積量検出手段は、アッシュの堆積量として、流通方向切換手段による前回の切り換えからの車両の走行距離を検出することを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、エンジンが車両の走行用エンジンであるとともに、堆積量検出手段は、アッシュの堆積量として、流通方向切換手段による前回の切り換えからの車両の走行距離を検出することを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、流通方向切換手段を設け、パティキュレートフィルタを通過する排気の流通方向を、再生終了に対応して再生前とは反対の方向に切り換えることで、パティキュレートフィルタに堆積したアッシュが排気の流れによりパティキュレートフィルタから排出される。このため、パティキュレートフィルタからアッシュを容易に除去し、パティキュレートフィルタのPM除去能力を維持することができる。
請求項2に記載の発明によれば、排気の流通経路として、第1の経路と第2の経路とを形成し、流通方向切換手段により排気の流通経路をこれらの経路の間で切り換えることで、パティキュレートフィルタを通過する排気の流通方向を容易に切り換えることができる。
請求項3に記載の発明によれば、第1、第2の経路を簡易な構成により形成することができる。
請求項3に記載の発明によれば、第1、第2の経路を簡易な構成により形成することができる。
請求項4に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタを通過する排気の流通方向を、再生終了に対応して交互に切り換えることで、極めて簡易な制御構成で流通方向切換手段が実現可能となる。
請求項5に記載の発明によれば、実際のアッシュの堆積量に基づいて、流通方向切換手段による流通方向の切り換えを許容又は禁止することで、流通方向の頻繁な切り換えによる消費電力の増大を防止することができる。
請求項5に記載の発明によれば、実際のアッシュの堆積量に基づいて、流通方向切換手段による流通方向の切り換えを許容又は禁止することで、流通方向の頻繁な切り換えによる消費電力の増大を防止することができる。
請求項6〜8のいずれか1つに記載の発明によれば、アッシュの堆積量に相関するパラメータにより、アッシュの堆積量を簡単に、かつ比較的に高い精度で検出可能となる。
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る排気浄化装置を適用した車両用エンジンの排気系の構成図である。
図1に示すように、エンジン1の排気通路2は、第1の排気通路3と、その下流で排気通路2を分岐させて形成された第2の排気通路4と第3の排気通路5とを含んで構成されている。第2の排気通路4と第3の排気通路5とは、第4の排気通路6により接続され、連通している。第2の排気通路4と第3の排気通路5との分岐部には、第1の方向切換バルブ7が設置されており、これにより、第1の排気通路3と第2の排気通路4及び第3の排気通路5のいずれか一方とが選択的に連通される。第2の排気通路4と第4の排気通路6との接続部には、第2の方向切換バルブ8が設置されており、これにより、その上流側の第2の排気通路4及び下流側の第2の排気通路4のいずれか一方と第4の排気通路6とが選択的に連通される。第3の排気通路5と第4の排気通路6との接続部には、第3の方向切換バルブ9が設けられおり、その上流側の第3の排気通路5及び下流側の第3の排気通路5のいずれか一方と第4の排気通路6とが選択的に連通される。第4の排気通路6には、パティキュレートフィルタ10が介装されている。パティキュレートフィルタは、セラミック等の多孔性部材から形成された隔壁を備え、この隔壁を通過する排気からPMを捕集する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る排気浄化装置を適用した車両用エンジンの排気系の構成図である。
図1に示すように、エンジン1の排気通路2は、第1の排気通路3と、その下流で排気通路2を分岐させて形成された第2の排気通路4と第3の排気通路5とを含んで構成されている。第2の排気通路4と第3の排気通路5とは、第4の排気通路6により接続され、連通している。第2の排気通路4と第3の排気通路5との分岐部には、第1の方向切換バルブ7が設置されており、これにより、第1の排気通路3と第2の排気通路4及び第3の排気通路5のいずれか一方とが選択的に連通される。第2の排気通路4と第4の排気通路6との接続部には、第2の方向切換バルブ8が設置されており、これにより、その上流側の第2の排気通路4及び下流側の第2の排気通路4のいずれか一方と第4の排気通路6とが選択的に連通される。第3の排気通路5と第4の排気通路6との接続部には、第3の方向切換バルブ9が設けられおり、その上流側の第3の排気通路5及び下流側の第3の排気通路5のいずれか一方と第4の排気通路6とが選択的に連通される。第4の排気通路6には、パティキュレートフィルタ10が介装されている。パティキュレートフィルタは、セラミック等の多孔性部材から形成された隔壁を備え、この隔壁を通過する排気からPMを捕集する。
第4の排気通路6には、パティキュレートフィルタ10の両端での差圧Pdを検出する差圧センサ11が設置されている。なお、差圧センサ11によって直接差圧Pdを検出する代わりに、パティキュレートフィルタ10の両端に排気圧を検出する圧力センサを夫々設け、これらの排気圧の差を演算して差圧Pdを導き出してもよい。差圧センサ11は、本実施形態に係る堆積量検出手段に相当する。また、パティキュレートフィルタ10には、その温度Tfを検出する温度センサ12が設けられている。
差圧センサ11により検出された差圧Pd及び温度センサ12により検出された温度Tfは、コントロールユニット13に入力される。コントロールユニット13は、更にエンジンコントロールユニット14からエンジン1の燃料噴射量J、エンジン回転速度R、車両総走行距離La(オドメータに表示される走行距離)及び排気流量Faを入力して、パティキュレートフィルタ10の再生処理の制御を行うとともに、各方向切換バルブ7〜9の切換状態を制御する。パティキュレートフィルタ10の再生処理は、エンジンコントロールユニット14に再生開始信号を出力して開始され、エンジンコントロールユニット14は、この再生開始信号の入力に応じて、PMの燃焼温度以上に排気温度が上昇するようにエンジン1の燃料噴射時期を制御して、再生処理を開始する。エンジンコントロールユニット14は、再生停止信号の入力に応じてこの再生処理を停止させる。なお、この再生処理を行う装置(エンジンコントロールユニット14及び図示しない燃料噴射弁)が本実施形態に係るフィルタ再生手段に該当する。また、コントロールユニット13は制御手段、再生終了判定手段及び切換許可判定手段に該当する。また、第1の方向切換バルブ7、第2の方向切換バルブ8、第3の方向切換バルブ9及びコントロールユニット13は、流通方向切換手段に該当する。
図2及び図3は、パティキュレートフィルタ10の断面図であり、図2は、縦断面図、図3は、横断面図である。
パティキュレートフィルタ10は円柱状に形成されており、図2に示すように、円筒状のケース19の内部に収納されている。ケース19の両端には、排気の流出入口となる開口部が夫々設けられている。パティキュレートフィルタ10の内部は隔壁20によって区画され、軸線に対して平行に延びる複数のセルが形成されている。パティキュレートフィルタ10には、セルとして、一端10a側が閉塞された第1のセル21と、他端10b側が閉塞された第2のセル22と、が形成されており、図3に示すように、第1のセル21と第2のセル22とが上下左右に交互に配置されている。パティキュレートフィルタ10の一端10a側からパティキュレートフィルタ10に排気が流入すると、第2のセル22から隔壁20を通過して他端10b側に流出する。この場合、排気中のPMは、隔壁20を通過できずに第2のセル22側で堆積する。一方、パティキュレートフィルタ10の他端10b側からパティキュレートフィルタ10に排気が流入すると、第1のセル21から隔壁20を通過して一端10a側に流出する。この場合、排気中のPMは、隔壁20を通過できずに第1のセル21側で堆積する。このように、パティキュレートフィルタ10は、一端10aから他端10bへの第1の方向、及び他端10bから一端10aへの第2の方向のいずれの方向に排気が流通してもPMを捕集可能な構造となっている。このため、本実施形態では、一端10a側及び他端10b側の両方で隔壁20上に触媒(例えば、酸化触媒)を担持させている。
パティキュレートフィルタ10は円柱状に形成されており、図2に示すように、円筒状のケース19の内部に収納されている。ケース19の両端には、排気の流出入口となる開口部が夫々設けられている。パティキュレートフィルタ10の内部は隔壁20によって区画され、軸線に対して平行に延びる複数のセルが形成されている。パティキュレートフィルタ10には、セルとして、一端10a側が閉塞された第1のセル21と、他端10b側が閉塞された第2のセル22と、が形成されており、図3に示すように、第1のセル21と第2のセル22とが上下左右に交互に配置されている。パティキュレートフィルタ10の一端10a側からパティキュレートフィルタ10に排気が流入すると、第2のセル22から隔壁20を通過して他端10b側に流出する。この場合、排気中のPMは、隔壁20を通過できずに第2のセル22側で堆積する。一方、パティキュレートフィルタ10の他端10b側からパティキュレートフィルタ10に排気が流入すると、第1のセル21から隔壁20を通過して一端10a側に流出する。この場合、排気中のPMは、隔壁20を通過できずに第1のセル21側で堆積する。このように、パティキュレートフィルタ10は、一端10aから他端10bへの第1の方向、及び他端10bから一端10aへの第2の方向のいずれの方向に排気が流通してもPMを捕集可能な構造となっている。このため、本実施形態では、一端10a側及び他端10b側の両方で隔壁20上に触媒(例えば、酸化触媒)を担持させている。
図4は、本実施形態に係るコントロールユニット13における制御手順を示すフローチャートである。本実施形態では、コントロールユニット13にタイマを内蔵している。
まず、コントロールユニット13は、キースイッチ等の電源スイッチがONになることにより電源が供給され、制御を開始する。なお、図示するフローチャートによる制御は所定時間毎に繰り返して行われる。
まず、コントロールユニット13は、キースイッチ等の電源スイッチがONになることにより電源が供給され、制御を開始する。なお、図示するフローチャートによる制御は所定時間毎に繰り返して行われる。
ステップ1(図ではS1と表記する、以下同様)では、フラグFが0であるか否かを判定する。フラグFが0である場合は、ステップ2に進む。0でない場合は、ステップ11に進む。このステップ1は、パティキュレートフィルタ10の再生中であるか否かを判定するステップである。
ステップ2では、エンジンコントロールユニット14から燃料噴射量J及びエンジン回転速度Rを入力する。そして、この燃料噴射量J及びエンジン回転速度Rに基づいて単位時間当たりのPMの排出量Dpを演算する。なお、この排出量Dpの演算は、コントロールユニット13にあらかじめ記憶したマップを参照して行われる。
ステップ2では、エンジンコントロールユニット14から燃料噴射量J及びエンジン回転速度Rを入力する。そして、この燃料噴射量J及びエンジン回転速度Rに基づいて単位時間当たりのPMの排出量Dpを演算する。なお、この排出量Dpの演算は、コントロールユニット13にあらかじめ記憶したマップを参照して行われる。
ステップ3では、ステップ2で演算したPMの排出量Dpを積算し、積算値Saを演算する。
ステップ4では、差圧センサ11により検出された差圧Pdと、エンジンコントロールユニット14から排気流量Faとを入力する。そして、この差圧Pd及び排気流量Faに基づいてPMの堆積量Sbを演算する。なお、この堆積量Sbの演算は、コントロールユニット13にあらかじめ記憶したマップを参照して行われる。
ステップ4では、差圧センサ11により検出された差圧Pdと、エンジンコントロールユニット14から排気流量Faとを入力する。そして、この差圧Pd及び排気流量Faに基づいてPMの堆積量Sbを演算する。なお、この堆積量Sbの演算は、コントロールユニット13にあらかじめ記憶したマップを参照して行われる。
ステップ5では、ステップ3で演算した積算値Saと、ステップ4で演算した堆積量Sbのうち大きいほうの値を実堆積量Mとして記憶する。
ステップ6では、ステップ5で記憶した実堆積量Mが第1の所定値M1以上であるか否かを判定する。実堆積量Mが第1の所定値M1以上である場合は、ステップ9に進む。第1の所定値M1未満である場合は、ステップ7に進む。
ステップ6では、ステップ5で記憶した実堆積量Mが第1の所定値M1以上であるか否かを判定する。実堆積量Mが第1の所定値M1以上である場合は、ステップ9に進む。第1の所定値M1未満である場合は、ステップ7に進む。
ステップ7では、エンジンコントロールユニット14から車両総走行距離Laを入力する。そして、車両総走行距離Laから、後述する積算走行距離Lbを減算し、前回のパティキュレートフィルタ10の再生終了後の車両の走行距離Lcを求める。
ステップ8では、ステップ7にて演算した走行距離Lcが設定距離L1以上であるか否かを判定する。走行距離Lcが設定距離L1以上である場合には、ステップ9に進む。走行距離Lcが設定距離L1未満である場合は、このルーチンを終了する。このように、設定距離L1を設定するのは、燃費の悪化を来たさない範囲で、パティキュレートフィルタ10に堆積しているPMを少ない量に抑えるためである。
ステップ8では、ステップ7にて演算した走行距離Lcが設定距離L1以上であるか否かを判定する。走行距離Lcが設定距離L1以上である場合には、ステップ9に進む。走行距離Lcが設定距離L1未満である場合は、このルーチンを終了する。このように、設定距離L1を設定するのは、燃費の悪化を来たさない範囲で、パティキュレートフィルタ10に堆積しているPMを少ない量に抑えるためである。
ステップ9では、ステップ5にて記憶された実堆積量Mと温度センサ12から入力した温度Tfとに基づいて、パティキュレートフィルタ10に堆積されたPMを燃焼させるために必要な再生処理時間Trを演算する。
ステップ10では、エンジンコントロールユニット14にパティキュレートフィルタ10の再生処理を開始させる再生開始信号を出力するとともに、タイマを0にリセットしてスタートさせる。
ステップ10では、エンジンコントロールユニット14にパティキュレートフィルタ10の再生処理を開始させる再生開始信号を出力するとともに、タイマを0にリセットしてスタートさせる。
ステップ11では、ステップ10においてタイマをリセットしてからの経過時間Tpが再生処理時間Tr以上であるか否かを判定する。経過時間Tpが再生処理時間Tr以上である場合は、ステップ12に進む。再生処理時間Tr未満である場合は、ステップ13に進む。
ステップ12では、フラグFを0にし、ステップ14に進む。
ステップ12では、フラグFを0にし、ステップ14に進む。
ステップ13では、フラグFを1にし、このルーチンを終了する。
ステップ14では、エンジンコントロールユニット14に再生停止信号を出力する。
ステップ15では、積算値Sa、堆積量Sbを0にリセットする。
ステップ16では、エンジンコントロールユニット14から車両総走行距離Ldを入力する。そして、積算走行距離Lbを、この車両総走行距離Ldに書き換える。
ステップ14では、エンジンコントロールユニット14に再生停止信号を出力する。
ステップ15では、積算値Sa、堆積量Sbを0にリセットする。
ステップ16では、エンジンコントロールユニット14から車両総走行距離Ldを入力する。そして、積算走行距離Lbを、この車両総走行距離Ldに書き換える。
ステップ17では、差圧センサ11により検出された差圧Pbを入力するとともに、エンジンコントロールユニット14から排気流量Fbを入力する。そして、この差圧Pb及び排気流量Fbから、アッシュの堆積量Scを演算する。
ステップ18では、ステップ17において演算された堆積量Scが、第2の所定値S1以上であるか否かを判定する。第2の所定値S1以上である場合は、ステップ19に進む。第2の所定値S1未満である場合は、このルーチンを終了する。
ステップ18では、ステップ17において演算された堆積量Scが、第2の所定値S1以上であるか否かを判定する。第2の所定値S1以上である場合は、ステップ19に進む。第2の所定値S1未満である場合は、このルーチンを終了する。
ステップ19では、各方向切換バルブ7〜9の切換状態を反転させて、排気の流通経路を第1の経路と第2の経路との間で切り換える。なお、第1の経路は、第1の方向切換バルブ7において第1の排気通路3と第2の排気通路4とが連通し、第2の方向切換バルブ8においてその上流側の第2の排気通路4と第4の排気通路6とが連通するとともに、第3の方向切換バルブ9において、その下流側の第3の排気通路5と第4の排気通路6とが連通することにより形成され、この経路ではパティキュレートフィルタ10を排気が第1の方向に通過する。一方、第2の経路は、第1の方向切換バルブ7において第1の排気通路3と第3の排気通路5とが連通し、第3の方向切換バルブ9において、その上流側の第3の排気通路5と第4の排気通路6とが連通するとともに、第2の方向切換バルブ8においてその下流側の第2の排気通路4と第4の排気通路6とが連通することにより形成され、この経路ではパティキュレートフィルタ10を排気が第2の方向に通過する。
ステップ20では、堆積量Scを0にリセットし、このルーチンを終了する。
なお、本実施形態において、ステップ11の制御により再生終了判定手段としての機能が、ステップ18の制御により切換許可判定手段としての機能が、ステップ19の制御により制御手段としての機能が実現される。
以上のような構成の排気浄化装置では、燃料噴射量J及びエンジン回転速度Rより演算されたPMの排出量Dpの積算値Saと、差圧Pd及び排気流量Faから演算されたPMの堆積量Sbとのうち、少なくともいずれか一方が第1の所定値M1以上であるときに、再生処理が行われ、パティキュレートフィルタ10に堆積したPMを燃焼させる。そして、このPMを燃焼させて再生が終了した状態で、パティキュレートフィルタ10の両端の差圧Pbに基づいて、パティキュレートフィルタ10でのアッシュの堆積量Scを演算する。このアッシュの堆積量Scが第1の所定値S1以上となったら、各方向切換バルブ7〜9の切換状態を反転させる。したがって、パティキュレートフィルタ10を通過する排気の流通方向が反転するので、パティキュレートフィルタ10に堆積されたアッシュが排気とともにパティキュレートフィルタ10から排出される。これにより、パティキュレートフィルタ10におけるアッシュの堆積が抑制され、パティキュレートフィルタ10におけるPMの除去能力を維持することができる。
なお、本実施形態において、ステップ11の制御により再生終了判定手段としての機能が、ステップ18の制御により切換許可判定手段としての機能が、ステップ19の制御により制御手段としての機能が実現される。
以上のような構成の排気浄化装置では、燃料噴射量J及びエンジン回転速度Rより演算されたPMの排出量Dpの積算値Saと、差圧Pd及び排気流量Faから演算されたPMの堆積量Sbとのうち、少なくともいずれか一方が第1の所定値M1以上であるときに、再生処理が行われ、パティキュレートフィルタ10に堆積したPMを燃焼させる。そして、このPMを燃焼させて再生が終了した状態で、パティキュレートフィルタ10の両端の差圧Pbに基づいて、パティキュレートフィルタ10でのアッシュの堆積量Scを演算する。このアッシュの堆積量Scが第1の所定値S1以上となったら、各方向切換バルブ7〜9の切換状態を反転させる。したがって、パティキュレートフィルタ10を通過する排気の流通方向が反転するので、パティキュレートフィルタ10に堆積されたアッシュが排気とともにパティキュレートフィルタ10から排出される。これにより、パティキュレートフィルタ10におけるアッシュの堆積が抑制され、パティキュレートフィルタ10におけるPMの除去能力を維持することができる。
なお、本実施形態では、再生処理を開始させるのに、積算値Sa、堆積量Sbの2つの値に基づいて判定しているが、このうち、いずれか1つの値に基づいて判定してもよい。
図5は、本発明の第2の実施形態に係るコントロールユニット13における制御手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態におけるステップ16までの制御は第1の実施形態と同一であって、ステップ16の次にステップ21に進む。
図5は、本発明の第2の実施形態に係るコントロールユニット13における制御手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態におけるステップ16までの制御は第1の実施形態と同一であって、ステップ16の次にステップ21に進む。
ステップ21では、ステップ3において演算された積算値Saから、アッシュの発生量Daを演算する。このアッシュの発生量Daは、PMの排出量Dpの積算値Saに対応するアッシュの発生量であって、コントロールユニット13にあらかじめ記憶したマップを参照して演算する。
ステップ22では、ステップ21において演算したアッシュの発生量Daを積算し、積算値Sdを演算する。
ステップ22では、ステップ21において演算したアッシュの発生量Daを積算し、積算値Sdを演算する。
ステップ23では、ステップ22において演算された積算値Sdが、許容値S1以上であるか否かを判定する。許容値S1以上である場合は、ステップ24に進む。許容値S1未満である場合は、このルーチンを終了する。
ステップ24では、各方向切換バルブ7〜9の切換状態を反転させて、排気の流通経路を第1の経路と第2の経路との間で切り換える。
ステップ24では、各方向切換バルブ7〜9の切換状態を反転させて、排気の流通経路を第1の経路と第2の経路との間で切り換える。
ステップ25では、積算値Sdを0にリセットし、このルーチンを終了する。
なお、コントロールユニット13は、本実施形態に係る制御手段、再生終了判定手段及び切換許可判定手段に該当するとともに堆積量検出手段に該当し、ステップ22の制御により堆積量検出手段としての機能が、ステップ23の制御により切換許可判定手段としての機能が、ステップ24の制御により制御手段としての機能が実現される。
なお、コントロールユニット13は、本実施形態に係る制御手段、再生終了判定手段及び切換許可判定手段に該当するとともに堆積量検出手段に該当し、ステップ22の制御により堆積量検出手段としての機能が、ステップ23の制御により切換許可判定手段としての機能が、ステップ24の制御により制御手段としての機能が実現される。
以上によれば、積算値Saの採用により、各方向切換バルブ7〜9の切り換えのタイミングが判定されるので、この切り換えのタイミングの判定を精度よく行うことができる。また、積算値Saによれば、再生の前後を問わず、アッシュの堆積量を算出することができるので、アッシュの堆積による再生時期のずれを精度よく補正することが可能となる。
図6は、本発明の第3の実施形態に係るコントロールユニット13における制御手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態におけるステップ16までの制御は第1の実施形態と同一であって、ステップ16の次にステップ26に進む。
図6は、本発明の第3の実施形態に係るコントロールユニット13における制御手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態におけるステップ16までの制御は第1の実施形態と同一であって、ステップ16の次にステップ26に進む。
ステップ26では、エンジンコントロールユニット14から車両総走行距離Ld(=La)を入力する。そして、車両総走行距離Ldから、後述する積算走行距離Leを減算し、前回の各方向切換バルブ7〜9の反転後の車両の走行距離Lfを求める。
ステップ27では、ステップ26において演算した走行距離Lfが設定距離L2以上であるか否かを判定する。走行距離Lfが設定距離L2以上である場合には、ステップ28に進む。走行距離Lfが設定距離L2未満である場合は、このルーチンを終了する。設定距離L2は、許容値S1に相当する値に設定すればよい。
ステップ27では、ステップ26において演算した走行距離Lfが設定距離L2以上であるか否かを判定する。走行距離Lfが設定距離L2以上である場合には、ステップ28に進む。走行距離Lfが設定距離L2未満である場合は、このルーチンを終了する。設定距離L2は、許容値S1に相当する値に設定すればよい。
ステップ28では、各方向切換バルブ7〜9の切換状態を反転させて、排気の流通経路を第1の経路と第2の経路との間で切り換える。
ステップ29では、積算走行距離Leを、ステップ26において入力した車両総走行距離Ldに書き換える。そして、このルーチンを終了する。
なお、コントロールユニット13は、本実施形態に係る制御手段、再生終了判定手段及び切換許可判定手段に該当するとともに堆積量検出手段に該当し、ステップ26の制御により本発明の堆積量検出手段としての機能が、ステップ27の制御により切換許可判定手段としての機能が、ステップ28の制御により制御手段としての機能が実現される。
ステップ29では、積算走行距離Leを、ステップ26において入力した車両総走行距離Ldに書き換える。そして、このルーチンを終了する。
なお、コントロールユニット13は、本実施形態に係る制御手段、再生終了判定手段及び切換許可判定手段に該当するとともに堆積量検出手段に該当し、ステップ26の制御により本発明の堆積量検出手段としての機能が、ステップ27の制御により切換許可判定手段としての機能が、ステップ28の制御により制御手段としての機能が実現される。
以上によれば、車両総走行距離Ldの採用により、各方向切換バルブ7〜9の切り換えのタイミングが判定されるので、差圧センサ11を用いることなく簡単な演算手段により、この切り換えのタイミングの判定を行うことができる。
1 エンジン
2 排気通路
3 第1の排気通路
4 第2の排気通路
5 第3の排気通路
6 第4の排気通路
7 第1の方向切換バルブ
8 第2の方向切換バルブ
9 第3の方向切換バルブ
10 パティキュレートフィルタ
11 差圧センサ
13 コントロールユニット
2 排気通路
3 第1の排気通路
4 第2の排気通路
5 第3の排気通路
6 第4の排気通路
7 第1の方向切換バルブ
8 第2の方向切換バルブ
9 第3の方向切換バルブ
10 パティキュレートフィルタ
11 差圧センサ
13 コントロールユニット
Claims (8)
- エンジンの排気通路に介装され、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させて前記パティキュレートフィルタを再生するフィルタ再生手段と、
前記フィルタ再生手段による前記パティキュレートフィルタの再生終了を判定する再生終了判定手段と、
前記再生終了判定手段による終了判定に基づいて、前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流通方向を、前記フィルタ再生手段による再生前における第1の方向からこれとは反対の第2の方向に切り換える流通方向切換手段と、
を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置。 - 前記排気通路において排気を流通させる経路として、
前記パティキュレートフィルタを排気が前記第1の方向に通過する第1の経路と、
前記パティキュレートフィルタを排気が前記第2の方向に通過する第2の経路と、が形成され、
前記流通方向切換手段は、前記排気の流通経路を前記第1の経路と前記第2の経路との間で切り換えることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記排気通路は、第1の排気通路と、その下流で前記排気通路を分岐させて形成された第2の排気通路及び第3の排気通路と、前記第2の排気通路と前記第3の排気通路との間に接続されてこれらの排気通路を連通させる第4の排気通路と、を有し、
前記パティキュレートフィルタは、前記第4の排気通路に介装され、
前記流通方向切換手段は、前記排気通路の分岐部に設けられた第1の方向切換バルブと、前記第2の排気通路と前記第4の排気通路との接続部に設けられた第2の方向切換バルブと、前記第3の排気通路と前記第4の排気通路との接続部に設けられた第3の方向切換バルブと、前記第1、第2及び第3の方向切換バルブを制御する制御手段と、を含んで構成され、
前記制御手段により前記第1、第2及び第3の方向切換バルブを制御して、前記第1の経路として、前記第1、第2、第4、第3の排気通路の順番に排気を流通させる一方、前記第2の経路として、前記第1、第3、第4、第2の排気通路の順番に排気を流通させることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記流通方向切換手段は、前記フィルタ再生手段による第1の再生において、前記パティキュレートフィルタの再生終了に対応して前記排気の流通方向を前記第1の方向から前記第2の方向に切り換え、前記フィルタ再生手段により前記第1の再生に次いで行われる第2の再生において、前記パティキュレートフィルタの再生終了に対応して前記排気の流通方向を前記第2の方向から前記第1の方向に切り換えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記パティキュレートフィルタにおけるアッシュの堆積量を検出する堆積量検出手段と、
前記堆積量検出手段により検出した堆積量に基づいて、前記流通方向切換手段による排気の流通方向の切り換えを許容または禁止する切換許可判定手段と、
を更に含んで構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記堆積量検出手段は、前記アッシュの堆積量として、前記パティキュレートフィルタの再生直後における上流及び下流の差圧を検出することを特徴とする請求項5に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記堆積量検出手段は、前記アッシュの堆積量を、エンジンの運転状態に基づいて演算することを特徴とする請求項5に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記エンジンが車両の走行用エンジンであるとともに、
前記堆積量検出手段は、前記アッシュの堆積量として、前記流通方向切換手段による前回の切り換えからの車両の走行距離を検出することを特徴とする請求項5に記載のエンジンの排気浄化装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2006-03-24 JP JP2006082807A patent/JP2007255365A/ja active Pending
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