JP2008106709A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コントロールユニットは、現在から所定時間後のパティキュレートフィルタの温度を予測し、パティキュレートフィルタの温度が許容温度以上に過昇温することが予測されるときに、パティキュレートフィルタの過昇温を抑制するために、排気温度を上昇させる後噴射を禁止する。
【選択図】図2
Description
[ 数式1 ]
ΔTin(i)=(S(i)×Δtc×α×(Tin(i) −Tw(i))/Cex(i)
ここで、ΔTin(i)は、排気ガスがセルiを通過する際の排気ガスの温度変化量である。S(i)は、セルiにおけるパティキュレートフィルタ26と排気ガスとの接触面積であり、パティキュレートフィルタ26の形状等に基づいて定まった値である。Δtcは、排気ガスがセルiを通過するのに要する時間であり、1つのセルの空間容積と排気ガス流量とから算出される。この排気ガス流量は、エアフローセンサ14により算出された空気量とエンジン回転センサ41により検出されたエンジン回転数とに基づいて推定されるが、排気ガス流量センサを設けて直接検出するようにしてもよい。なお、各セルは排気ガスの流れ方向に均等に分割されているので、Δtcは各セル同一の値となる。αは、排気ガスからセルiの担体への熱伝達率である。Tin(i)は、セルiに流入する排気ガスの温度であり、i=1のとき、すなわちセル1においては、排気温センサ24の検出値が設定され、i>1のとき、すなわちセル2以後においては、前周期に数式2で算出されたTin(i+1)が設定される。Tw(i)は、セルiの担体温度であり、全てのセルにおいて、前周期に後述するステップS104で算出されたTw(i)が設定される(例えば、セル1においては、前周期にステップS104で算出されたセル1のTw(1)が、セル2においては前周期にステップS104で算出されたセル2のTw(2)が設定される)。ただし、制御開始後1周期目においては、全てのセルにおいてTw(i)としてセル担体初期温度Tw0が設定される。Cex(i)は、セルiを通過する排気ガスの熱容量であり、排気温センサ24で検出された排気ガス温度と前述のように求められた排気ガス流量とから排気ガス質量を求め、この質量と比熱とから求められる。なお、図3、図7、図9における各パラメータのボックスの左上にある黒四角はセンサによる計測値であり、白四角は計算値であり、無印は所定値であることを示す。
[ 数式2 ]
Tin(i+1)=Tin(i)−ΔTin(i)
ここで、Tin(i+1)は、下流側のセルi+1における排気ガスの温度である。なお、Tin(i)は、数式1におけるTin(i)と同様のものであり、 ΔTin(i)は、数式1で算出された値である。
[ 数式3 ]
ΔTw(i)=(S(i)×Δts×α×(Tin(i)−Tw(i))/Cc(i)
ここで、ΔTw(i)は、排気ガスがセルiを通過する際のセルiの温度変化量である。Δtsは、前述の制御周期である。Cc(i)は、セルiの担体の熱容量である。なお、S(i)、α、Tin(i)、 Tw(i)は、数式1と同様である。
[ 数式4 ]
Tw(i)=Tw(i)+ΔTw(i)
ここで、左辺のTw(i)は、計算結果としての、すなわちこの制御周期中における排気ガスとの間での熱伝達による温度変化量ΔTw(i)が考慮されたセルiの担体温度であり、右辺のTw(i)は、前周期において、後述するステップS104において算出されたTw(i)であり、制御開始後1周期目においては、全てのセルにおいてTw(i)としてセル担体初期温度Tw0が設定される。ΔTw(i)は、数式3で算出された値である。
[ 数式5 ]
Qu(i)=Pf(i)×Qp
ここで、Qu(i)は、セルiにおける、一制御周期Δts間でのパティキュレート燃焼による熱発生量である。Pf(i)は、前記テーブルから求められた一制御周期Δts間でのパティキュレート燃焼量(再生量)である。Qpは、パティキュレートが単位量燃焼したときの発熱量である。
[ 数式6 ]
ΔTw(i)=Qu(i)/Cc(i)
ここで、ΔTw(i)は、パティキュレート燃焼による一制御周期Δts後のセルiの温度変化量である。Qu(i)は、数式5により算出された、セルiにおける一制御周期Δts間でのパティキュレート燃焼による熱発生量である。Cc(i)は、セルiの担体の熱容量である。
[ 数式7 ]
Tw(i)=Tw(i)+ΔTw(i)
ここで、左辺のTw(i)は、計算結果としての、すなわちこの制御周期中におけるパティキュレート燃焼による温度変化量ΔTw(i)が考慮されたセルiの担体温度であり、右辺のTw(i)は、同一周期中にステップS102(数式4)で算出されたTw(i)である。ΔTw(i)は、数式6で算出された値である。
[ 数式8 ]
Pt(i)=Pt(i)+Pn(i)−Pf(i)
ここで、左辺のPt(i)は、計算結果としてのパティキュレート堆積量であり、右辺のPt(i)は、前制御周期において算出されたパティキュレート堆積量である。Pn(i)は、この一制御周期Δts中にエンジンから新たに排出されるパティキュレート量(パティキュレート排出量)である。Pf(i)は、前記テーブルから求められた再生量(パティキュレート燃焼量)である。
[ 数式9 ]
ρ・C・dT/dt=λ・d2T/dx2
ここで、ρは、セルiの担体密度である。Cは、セルiの担体の熱容量C(前述のCd)である。dT/dtは、熱伝導方程式における非定常項である。なお、dは偏微分記号の代用である。λは、担体の熱伝導率である。d2T/dx2は、熱伝導方程式における拡散項である。なお、dは偏微分記号の代用である。また、この方程式を解く際、なお、ステップS103で算出された一制御周期Δts後の各セル1〜nの担体温度Tw(1)〜Tw(n)がパラメータとして利用される。
24 排気温センサ(排気温度検出手段)
25 上流側排気圧力センサ(トラップ量検出手段)
26 パティキュレートフィルタ
27 下流側排気圧力センサ(トラップ量検出手段)
50 コントロールユニット(トラップ量検出手段、除去手段、温度予測手段、過昇温抑制手段、排気ガス流量検出手段)
Claims (4)
- エンジンの排気通路に配設されたパティキュレートフィルタと、該フィルタにトラップされたパティキュレートの量を検出するトラップ量検出手段と、該検出手段により検出されたパティキュレート量が所定量以上となったときに、このトラップされたパティキュレートを燃焼除去する除去手段とが備えられたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、
現在から所定時間後の前記パティキュレートフィルタの温度を予測する温度予測手段と、
該温度予測手段により前記パティキュレートフィルタの温度が許容温度以上に過昇温することが予測されるときに、該パティキュレートフィルタの過昇温を抑制する過昇温抑制手段とが備えられていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置 - 前記請求項1に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの温度を検出する排気温度検出手段と、該フィルタに流入する排気ガスの流量を直接的または間接的に検出する排気ガス流量検出手段とが備えられており、
前記温度予測手段は、前記排気温度検出手段で検出された排気ガスの温度と、前記排気ガス流量検出手段で検出された排気ガス流量と、前記トラップ量検出手段で検出されたパティキュレート量とに基づいて、排気ガスとパティキュレートフィルタとの間の熱伝達、パティキュレート燃焼による発熱、パティキュレートフィルタ内部での熱伝導を解析して該フィルタの温度を算出する温度解析モデルにより構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 前記請求項1または請求項2に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記過昇温抑制手段は、排気温度を上昇させる追加噴射を禁止することを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 前記請求項1または請求項2に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記過昇温抑制手段は、排気ガス流量の低下を抑制することを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
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