JP2007515595A - 自動車の粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)瞬間tにおいて、上記粒子フィルタの入口の排気ガスの温度T(t)を、温度センサを用いて測定し、
(ii)瞬間tにおいて、上記エンジンの動作パラメータを、センサによって測定し、
(iii)瞬間tにおいて、上記エンジンの動作パラメータの関数として、あらかじめ設定された数表上で、以下のパラメータの値:上記粒子フィルタの中へ流入する排気ガスの酸素濃度[O2(t)]と窒素酸化物濃度[NOx(t)]、上記エンジンからの粒子の放出速度F(t)、を読み取り、
(iv)粒子燃焼の化学反応の運動学的な法則を使用して、瞬間tにおいて、以下のパラメータ:温度T(t)、オキシダント濃度[O2(t)]、[NOx(t)]、先行する瞬間t−Δtにおける操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタの中に存在する粒子の質量mc(t−Δt)を用いて、上記粒子フィルタの中の粒子の燃焼速度V(t)を計算し、
(v)瞬間tにおいて、先行する操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタの中に存在する粒子の質量mc(t−Δt)を用いて、次の式:
によって、上記粒子フィルタに存在する粒子の質量mc(t)を計算し、
(vi)瞬間tにおいて計算された上記粒子フィルタに存在する粒子の質量mc(t)を、瞬間t+Δtにおける次の一連の操作おいて使用するために、メモリする、
を繰り返すことを特徴とする、内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法に関する。
−図1は、エンジンと、粒子フィルタが装備されたエンジンの排気ラインの略図であり、
−図2は、本発明の方法によって計算された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量(mc)と、計量によって測定された粒子の質量(mp)を、時間の関数として表すグラフである。
しかしながら、これらの数表上での読み取り操作は、粒子フィルタの入口に配置された、酸素濃度[O2(t)]と窒素酸化物濃度[NOx(t)]用のセンサによる測定と、エンジンからの粒子の放出速度F(t)を測定するための粒子分析器(同じく粒子フィルタの入口に配置される)による測定によって置き換えることが可能である。この場合、上記の段階(ii)は、削除される。
触媒粒子フィルタ(粒子フィルタの活性相が触媒を含む。)の中における粒子(煤)の燃焼反応は、互いに異なり、相補的な3つの過程に従って始められる。
(2)第2過程は、粒子フィルタの活性相の触媒の作用に該当する。触媒は、酸素をもたらす特性を有し、粒子を酸化するための酸素を供給する。この過程は、約350℃で始まる。
(3)第3過程は、排気ガスの中に存在する酸素による粒子の燃焼に該当する。この過程は約450〜500℃で始められ、温度とともに激しくなり、特に約600℃での粒子フィルタの活性な再生に寄与する。
過程(1)
−T(t)は、粒子フィルタの入口で測定された温度を表し、
−mc(t−Δt)は、瞬間t−Δtに粒子フィルタに存在し、先に実行された一連の操作の際に計算された、粒子の質量(グラム)を表し、
−[NOx(t)]は、瞬間tに粒子フィルタに流入する排気ガスの中の窒素酸化物濃度(ppm)を表し、
−[O2catalyseur(t)]は、瞬間tに活性相(「ウオッシュ コート(wash coat)」)の中で利用可能な酸素濃度(パーセント)を表し、
−[O2(t)]は、瞬間tに粒子フィルタに流入する排気ガスの中の酸素濃度(パーセント)を表し、
−K1、K2、K3は、それぞれ過程(1)、(2)、(3)の燃焼反応の指数項の前の係数であり、
−Ea1、Ea2、Ea3は、それぞれ過程(1)、(2)、(3)の燃焼反応の活性化エネルギであり、
−a1、a2、a3、b、c、dは、煤とオキシダント(NOxまたはO2)の質量相互の反応の部分次数であり、
−Rは、完全ガスの定数である。
−25000<Ea3/R<−10000
0.5<a3<2
0<d<1.5
[O2]<4.6%なら、K3=eg ここに、15<g<30
そうでなければ、K3=n ここに、0<n<0.2
これらのパラメータ及び運動学的な数式は、コンピュータ10の中にメモリされ、粒子フィルタの中における粒子の燃焼速度V(t)の計算に使用される。粒子の燃焼速度V(t)は、3つ過程の燃焼速度の和:
Claims (10)
- 内燃エンジン(1)の排気ライン(2)に装備された粒子フィルタ(3)の中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法において、所定の時間間隔Δtごとに、以下の一連の操作:
(i)瞬間tにおいて、上記粒子フィルタ(3)の入口の排気ガスの温度T(t)を、温度センサ(5)を用いて測定し、
(ii)瞬間tにおいて、上記エンジンの動作パラメータ(Ne、Q)を、センサ(6、7)によって測定し、
(iii)瞬間tにおいて、上記エンジンの動作パラメータ(Ne、Q)の関数として、あらかじめ設定された数表上で、以下のパラメータの値:上記粒子フィルタの中へ流入する排気ガスの酸素濃度[O2(t)]と窒素酸化物濃度[NOx(t)]、上記エンジンからの粒子の放出速度F(t)、を読み取り、
(iv)粒子燃焼の化学反応の運動学的な法則を使用して、瞬間tにおいて、以下のパラメータ:温度T(t)、オキシダント濃度[O2(t)]、[NOx(t)]、先行する瞬間t−Δtにおける操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタの中に存在する粒子の質量mc(t−Δt)を用いて、上記粒子フィルタの中の粒子の燃焼速度V(t)を計算し、
(v)瞬間tにおいて、先行する操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタの中に存在する粒子の質量mc(t−Δt)を用いて、次の式:
によって、上記粒子フィルタに存在する粒子の質量mc(t)を計算し、
(vi)瞬間tにおいて計算された上記粒子フィルタに存在する粒子の質量mc(t)を、瞬間t+Δtにおける次の一連の操作おいて使用するために、メモリする、
を繰り返すことを特徴とする、内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。 - あらかじめ設定された上記数表上で、1または複数の上記パラメータの値[O2(t)]、[NOx(t)]、F(t)を読み取ることに代えて、1または複数の上記パラメータの値をセンサによって測定することを特徴とする、請求項1に記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。
- 上記粒子フィルタは、上記粒子の燃焼に触媒作用を及ぼすための活性相を有し、上記燃焼速度の計算の際に、上記粒子フィルタの上記活性相の中に存在する酸素による上記粒子の燃焼反応を更に考慮し、上記燃焼速度は、上記窒素酸化物による粒子の燃焼反応速度Vnoxと、上記酸素による粒子の燃焼反応速度VO2と、上記活性相の酸素による粒子の燃焼反応速度VO2catalyseurの和:
であることを特徴とする、請求項3に記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。 - 最初の瞬間tiにおいて、上記(iv)と(v)の操作において使用される上記粒子フィルタに存在する粒子の質量mc(t−Δt)は、上記瞬間tiにおける上記粒子フィルタの入口と出口との間の圧力損失の測定値に基づいて推定された、上記粒子フィルタに存在する粒子の質量mpression(ti)によって置き換えられることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。
- 上記粒子フィルタの入口と出口との間の圧力損失の測定値に基づいて推定された、上記粒子フィルタに存在する粒子の質量(mpression)が、上記最初の瞬間とは異なる瞬間tにおける上記(iv)と(v)の操作において使用されることを特徴とする、請求項5に記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。
- 上記エンジンの動作パラメータの測定は:
−速度センサ(6)を使用することによる、上記エンジンの回転速度Neの取得;
−負荷センサ(7)を使用することによる、上記エンジンの負荷Qの取得;
からなる段階を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1つに記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。 - 自動車の粒子フィルタの再生管理手順の調整と操作の少なくとも一方のための、請求項1〜7のいずれか1つに記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法の使用。
- 上記内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法は、上記粒子フィルタの入口における温度が、約250℃と500℃の範囲内にあるときに使用されることを特徴とする、請求項8に記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法の使用。
- 自動車のエンジンの各動作点について、それ以下では粒子フィルタが粒子を充填する傾向を有し、それ以上では粒子フィルタに中の粒子の燃焼速度が増加する傾向を有する、粒子の質量の閾値を決定するための、自動車の粒子フィルタの再生管理手順における、請求項1〜7のいずれか1つに記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法の使用。
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