JP2008121557A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】強制再生手段による再生が終了してから所定期間内において、DPF温度TfaとDPFを通過する排気流量Qeとが安定した安定状態であるときに(S22〜S30)検出したDPFの前後の排気の差圧Pdと排気流量Qeとに基づいてDPFに堆積した灰分の堆積量Qaを演算する(S32)。そして、DPFの前後の差圧Pdと排気流量Qeとに基づいて演算されたPMの堆積量Qpから灰分の堆積量Qaを減算して、DPFに堆積しているすすの堆積量Qcを演算し(S14)、このすすの堆積量Qcに基づいて強制再生の開始時期を制御する(S16)。
【選択図】図2
Description
排気通路に設けられ、排気中のパティキュレート(以下、PMという)を捕集する。また、DPFに捕集されて堆積したPMを除去するために、DPFの上流に酸化触媒を備え、この酸化触媒に未燃燃料を流入させて排気温度を上昇させることにより、DPFに捕集されたPMの主成分であるすすを燃焼させる強制再生が知られている。
また、請求項3の発明では、請求項1または2において、内燃機関は、走行用駆動源として車両に搭載され、終了判定手段は、強制再生手段による強制再生が終了してからの車両の走行距離及び強制再生の終了からの内燃機関の運転時間に基づいて前記所定期間内であるか否かを判定することを特徴とする。
また、請求項5の発明では、請求項1〜4のいずれか1つにおいて、安定状態判定手段は、更に、流量検出手段により検出された前記排気の流量が所定値以下であるときに前記安定状態が不成立であると判定することを特徴とする。
また、請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、フィルタの温度や排気流量が安定せず、灰分の堆積量の推定が行われなかった場合でも、前回に推定した灰分の堆積量を用いて灰分の堆積量が推定されるので、灰分延いてはすすの堆積量が過剰に求められることを抑制することができる。
また、請求項5に記載の内燃機関の吸気流動制御装置によれば、所定値を適正な値に設定することにより、排気の流量が少ない場合では安定状態が不成立であると判定され、灰分の堆積量の推定が行われないので、灰分の堆積量の推定の正確性を確保することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたエンジン(内燃機関)1の全体構成図を示している。
エンジン1は、例えばコモンレール式直列多気筒のディーゼルエンジンである。エンジン1のシリンダヘッド2には、燃焼室3に臨んで電磁式の燃料噴射ノズル4が気筒毎に設けられている。各燃料噴射ノズル4は高圧パイプ5によりコモンレール6に接続されるとともに、コモンレール6は高圧パイプ7を介して高圧ポンプ8に接続されている。高圧ポンプ8は燃料タンク9に貯留された燃料(軽油)をコモンレール6に供給する機能を有しており、コモンレール6に供給された燃料は高圧の状態で蓄えられ、各燃料噴射ノズル4から燃焼室3内に噴射される。
吸気管12には、吸入空気量を調節する電磁式の吸気絞り弁16と、その上流側に吸気流量を検出するエアフローセンサ17が設けられている。
排気管13には、上流側から順番に、触媒ユニット20、DPF(本発明のフィルタに該当する)21が介装されている。触媒ユニット20は、筒状のケースの中に第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23が収容されて形成されている。第1の酸化触媒22は排気上流側に設けられ、第2の酸化触媒23は第1の酸化触媒22と間隔をおいて下流側に設けられている。第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23は、通路を形成する多孔質の壁にプラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の触媒貴金属を担持して形成されており、排気中のCO及びHCを酸化させてCO2及びH2Oに変換させるとともに、排気中のNOを酸化させてNO2を生成する機能を有する。
また、第1の酸化触媒22の上流側近傍には、第1の酸化触媒22に流入する直前の排気温度Tfaを検出する第1の温度センサ24が設けられている。第1の酸化触媒22と第2の酸化触媒23との間には、第1の酸化触媒22を通過した直後の排気温度Tfbを検出する第2の温度センサ25が備えられている。DPF21の下流側には、DPF温度Tfcとして、DPF21通過直後の排気温度を検出する第3の温度センサ(温度検出手段)26が設けられている。更に、DPF21の上流側及び下流側には、DPF21の前後(上流側と下流側と)の排気の差圧Pdを検出する差圧センサ(差圧検出手段)27が備えられている。
ECU30の入力側には、上述したエアフローセンサ17、第1の温度センサ24、第2の温度センサ25、第3の温度センサ26及び差圧センサ27の他に、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ31、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルポジションセンサ32、及び車速を検出する車速センサ33等が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。
本ルーチンは、エンジン1の作動開始に伴い実行が開始され、エンジン1の作動中は繰り返し実行される。
先ずステップS10では、差圧センサ27からDPF21前後の差圧Pdを入力し、この差圧Pdと排気流量Qeとに基づいてDPF21に堆積しているPMの堆積量Qpを演算する(パティキュレート堆積量推定手段)。堆積量Qpの演算は、例えばあらかじめECU30の記憶装置に記憶させておいたマップから差圧Pd及び排気流量Qeに基づいて読み出すことによって行われ、排気流量Qeは、例えばエアフローセンサ17により検出された吸気流量から演算したり、排気管13に流量計を設け直接検出したりして得ればよい(流量検出手段)。そして、ステップS12に進む。
ステップS14では、ステップS10において演算したPMの堆積量QpからステップS12において読み出した灰分の堆積量Qaを減算して、すすの堆積量Qcを演算する(すす堆積量推定手段)。そして、ステップS16に進む。
ステップS20では、DPF21の強制再生を実施する(再生制御手段)。DPF21の強制再生は、前述のようにポスト噴射によって行われ、この強制再生を所定時間T1実施する。所定時間T1は、許容値Q1のすすが完全に燃焼する時間に設定すればよい。そして、ステップS22に進む。
ステップS24では、強制再生が終了してからの経過時間Taが所定経過時間T2より小さいか否かを判別する(終了判定手段)。経過時間Taが所定経過時間T2より小さい場合(条件2)は、ステップS26に進む。
ステップS30では、前述の排気流量Qeが所定流量Qe1より大きいか否かを判別する(安定状態判定手段)。排気流量Qeが所定流量Qe1より大きい場合(条件5)は、ステップS32に進む。排気流量Qeが所定流量Qe1以下である場合は、ステップS22に戻る。
一方、上記ステップS16の判別により堆積量Qcが許容値Q1以下であると判定された場合、ステップS22の判別により車両走行距離Laが所定走行距離L1以上であると判定された場合、及びステップS24の判別により経過時間Taが所定経過時間T2以上であると判定された場合は、本ルーチンを終了する。
また、強制再生終了後に条件3〜5の全てが満たされることなく条件1または2が成立してしまった場合、即ち、DPF温度Tfcと排気流量Qeとが安定状態になることなく、強制再生終了から所定経過時間T2及び所定走行距離L1を過ぎてしまった場合には、灰分の堆積量の書き換えを行わないので、次回の強制再生まで前回の灰分の堆積量を用いてすすの堆積量Qcを演算することとなる。したがって、このように灰分の堆積量Qaが演算されなくとも、少なくとも前回に演算された灰分の堆積量が減算されてすすの堆積量Qcが求められるので、強制再生の過剰実施を極力抑制することができる。
また、条件3〜5の全てが満たされることなく条件1または2が成立してしまった場合に、灰分の堆積量Qaを0に書き換えるようにしてもよい。このように制御することにより、実際のすすの堆積量より演算によって求められたすすの堆積量Qcが大きくなる可能性があるが、少なくともPMの過堆積は確実に防止することができる。
4 燃料噴射ノズル
21 DPF
27 差圧センサ
17 エアフローセンサ
22 第1の酸化触媒
23 第2の酸化触媒
26 第3の温度センサ
30 ECU
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
前記フィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させて、前記フィルタを強制的に再生させる強制再生手段と、
前記フィルタの上流側と下流側との排気の差圧を検出する差圧検出手段と、
前記フィルタを通過する排気の流量を検出する流量検出手段と、
前記差圧検出手段により検出された差圧と前記流量検出手段により検出された流量とに基づいて前記フィルタに堆積しているパティキュレートの堆積量を推定するパティキュレート堆積量推定手段と、
前記フィルタの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された前記フィルタの温度と前記フィルタを通過する排気の流量とが安定状態であるか否かを判定する安定状態判定手段と、
前記強制再生手段による強制再生が終了してから所定期間内であるか否かを判定する終了判定手段と、
前記終了判定手段により前記所定期間内であると判定され、前記安定状態判定手段により前記安定状態が成立すると判定されたときに、前記差圧検出手段により検出された差圧と前記流量検出手段により検出された流量に基づいて、前記フィルタに堆積しているパティキュレート中の灰分の堆積量を推定する灰分堆積量推定手段と、
前記パティキュレート堆積量推定手段によって推定されたパティキュレートの堆積量と前記灰分堆積量推定手段により推定された灰分の堆積量に基づいて、前記フィルタに堆積しているパティキュレート中のすすの堆積量を推定するすす堆積量推定手段と、
前記すす堆積量推定手段により推定されたすすの堆積量に基づいて前記強制再生手段による強制再生の制御を行う再生制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記終了判定手段により前記所定期間内であると判定され、前記安定状態判定手段により前記安定状態が不成立であると判定されたときに、前記灰分堆積量推定手段は、前回推定された灰分の堆積量を用いて前記灰分の堆積量を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記内燃機関は、走行用駆動源として車両に搭載され、
前記終了判定手段は、前記強制再生手段による強制再生が終了してからの前記車両の走行距離及び前記強制再生の終了からの前記内燃機関の運転時間に基づいて前記所定期間内であるか否かを判定することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関は、走行用駆動源として車両に搭載され、
前記安定状態判定手段は、前記温度検出手段により検出された前記フィルタの温度の変化勾配、及び前記流量検出手段により検出された前記排気の流量の変化勾配に基づいて前記安定状態の成立を判定することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記安定状態判定手段は、更に、前記流量検出手段により検出された前記排気の流量が所定値以下であるときに前記安定状態が不成立であると判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
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