JP2008523300A - Regeneration control method for electrostatic particulate filter - Google Patents
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Abstract
本発明は微粒子フィルタ(6)を電気的に加熱することによる微粒子フィルタ(6)の再生を制御する方法に関するものである。この方法によれば、計算機(3)が微粒子フィルタ(6)の負荷レベル(A)および温度(T)に基づいて再生を開始する。この発明の方法は、計算機(3)が微粒子フィルタ(6)の電気的加熱によって生ずる燃料消費を考慮して乗り物の動作に関連したペダル位置等の複数のパラメータを同時に使用することを特徴とする。The present invention relates to a method for controlling regeneration of a particulate filter (6) by electrically heating the particulate filter (6). According to this method, the computer (3) starts regeneration based on the load level (A) and temperature (T) of the particulate filter (6). The method according to the invention is characterized in that the computer (3) simultaneously uses a plurality of parameters such as pedal position related to the operation of the vehicle, taking into account the fuel consumption caused by the electrical heating of the particulate filter (6). .
Description
本発明は自動車の内燃機関の排気パイプに設けられた静電式微粒子フィルタの再生制御方法に関するものである。 The present invention relates to a regeneration control method for an electrostatic particulate filter provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine of an automobile.
再生は微粒子フィルタの電気的加熱によって行なわれる。再生の開始はコンピュータに送られる自動車のパラメータによって決定される。 Regeneration is performed by electrical heating of the particulate filter. The start of playback is determined by vehicle parameters sent to the computer.
内燃機関特にディーゼルエンジンから排出された煤微粒子を除去するシステムとしては、内燃機関の排気パイプに設けられた微粒子フィルタが知られている。この微粒子フィルタは排気ガスに含まれる煤微粒子を捕捉する。 As a system for removing soot particulates discharged from an internal combustion engine, particularly a diesel engine, a particulate filter provided in an exhaust pipe of the internal combustion engine is known. This particulate filter captures soot particulates contained in the exhaust gas.
電子制御再生システムは微粒子フィルタによって捕捉された微粒子を定期的に燃やすことによってフィルタの目詰まりを防止する。 Electronically controlled regeneration systems prevent filter clogging by periodically burning particulates captured by the particulate filter.
微粒子フィルタの再生は悪影響を与えず、内燃機関の燃料費への影響を最小限にすることが望まれる。 It is desirable to regenerate the particulate filter without adversely affecting the fuel cost of the internal combustion engine.
事実、煤微粒子は500〜600℃の温度で燃える。そして、ディーゼル自動車エンジンの排気ガスによってまれにこのような加熱温度に達することはあるが、たとえば市街地では排気ガスの温度は150〜250℃である。このため、排気ガスに頼ることなく煤を直接加熱する適切な手段が必要となる。 In fact, soot particles burn at temperatures of 500-600 ° C. And although it may reach such heating temperature rarely with the exhaust gas of a diesel vehicle engine, the temperature of exhaust gas is 150-250 degreeC, for example in an urban area. For this reason, an appropriate means for directly heating the soot without relying on the exhaust gas is required.
排気ガスの温度を微粒子フィルタの微粒子を燃やすのに十分な温度に上昇させる種々の再生システム、特に電気抵抗加熱システムが提案された。
このような再生システムは制御コンピュータによって電子的に制御され、制御コンピュータは所定数のパラメータによって再生の時期を決定する。しかし、電気的加熱要素のような電気的装置が要求する電力は内燃機関によって駆動される発電機から供給される。微粒子フィルタの再生によって過大な燃料消費が生じ、発電機が即座の電力を供給することができず、電池から放電しなければならなくなることがある。 Such a playback system is electronically controlled by a control computer, and the control computer determines the playback timing according to a predetermined number of parameters. However, the power required by electrical devices such as electrical heating elements is supplied from a generator driven by an internal combustion engine. The regeneration of the particulate filter may cause excessive fuel consumption and the generator may not be able to supply immediate power and must be discharged from the battery.
本発明の目的は、微粒子フィルタの再生に使用される電気的加熱システムのための燃料消費を制限することにある。 It is an object of the present invention to limit fuel consumption for an electrical heating system used for regeneration of particulate filters.
この目的のために、本発明においては、再生制御コンピュータは、再生のために必要な加熱手段に要する電力の発生に関連した燃料消費を決定するためのパラメータを入力する。 For this purpose, in the present invention, the regeneration control computer inputs parameters for determining the fuel consumption related to the generation of power required for the heating means required for regeneration.
本発明の他の特徴は、乗り物から得られたパラメータが、たとえば、ペダル位置、自動車の速度、変速比である。 Another feature of the present invention is that the parameters obtained from the vehicle are, for example, pedal position, vehicle speed, and gear ratio.
本発明の他の特徴および効果は実施の形態の記述を、添付の図面を参照して読むことによって明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become apparent by reading the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る方法を用いる微粒子フィルタが設けられた内燃機関を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing an internal combustion engine provided with a particulate filter using the method according to the present invention.
図2は本発明に係る方法のフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart of a method according to the present invention.
同一または類似の要素には同じ符合を付した。 The same or similar elements are given the same reference numerals.
図1により提案の再生原理について非限定的に説明する。 The proposed reproduction principle will be described in a non-limiting manner with reference to FIG.
内燃機関1は自動車などの乗り物に使用されるように設計されている。たとえば、一列に並んだ4つのシリンダを有し、直接燃料を噴射するターボチャージャ付のディーゼルエンジンである。内燃機関1には煤微粒子を捕捉する装置を有する排気パイプ5が設けられている。内燃機関1には吸気回路2から空気が供給される。
The
適切なセンサ、特に、流れセンサ8が、吸気回路2に設けられており、関連のパラメータ、たとえば、内燃機関1への供給圧を、制御コンピュータ3に供給する。シリンダへの燃料噴射は制御コンピュータ3によって電子的に制御される図示しない電磁噴射装置によってなされ、共通の噴射装置を有する高圧タイプの燃料圧縮システム4から燃焼室内に噴射される。内燃機関1から排出された排気ガスは微粒子フィルタ6を介して排気パイプ5から排気される。
Appropriate sensors, in particular the flow sensor 8, are provided in the
たとえば圧力および温度センサなどの、種々のセンサ7は、微粒子フィルタ6の上流および下流に設けられており、制御コンピュータ3に関連のパラメータを供給する。また、排気パイプ5には不燃焼の炭化水素HCおよび一酸化炭素COの放出を処理する酸化触媒ユニット10が設けられている。排気ガスの一部はリサイクルシステム11によって吸気に戻され、リサイクルシステム11は制御コンピュータ3によって電子的に制御されるバルブ12を有している。ターボチャージャは、従来と同様に、タービン14および圧縮器13を有している。
Various sensors 7, for example pressure and temperature sensors, are provided upstream and downstream of the particulate filter 6 and supply relevant parameters to the
制御コンピュータ3は、限定的には、マイクロプロセッサすなわち中央処理ユニットCPU、少なくとも1つのランダムアクセスメモリ、少なくとも1つのリードオンリーメモリ、少なくとも1つのアナログからデジタルへのコンバータおよび少なくとも1つの入力/出力インターフェースを有する。制御コンピュータ3のマイクロプロセッサは電子回路および適切なソフトウエアプログラムを有し、特に電子的に制御される種々のアクチュエータのために設計されている。
The
制御コンピュータ3は種々のセンサから送られたパラメータを使用して、燃料消費と性能が要求されるレベルに達するように、共通の噴射装置4内の燃料の圧力および噴射装置の開閉を制御し、特に吸気流量を制御して、エンジン回転数と方式を制御し、測定値を格納する。噴射装置の開動作は吸気開始の時期および噴射装置の開時間を決定し、開時間により燃料噴射量および燃焼室を満たす混合気の濃度に応じた供給圧力を制御する。
The
また、制御コンピュータ3は排気システム、特に微粒子フィルタ6の動作の制御を行なう。制御コンピュータ3は微粒子フィルタ6の再生の開始を決定し、またその継続あるいは中断を決定する。
The
上述したように、再生段階では基本的に直接煤の温度を上昇させ、捕捉した煤を燃やす。温度の上昇はたとえば金属線のような電気的な加熱手段によって行なう。 As described above, in the regeneration stage, basically, the temperature of the soot is directly increased and the captured soot is burned. The temperature is raised by an electric heating means such as a metal wire.
本発明によれば、制御コンピュータ3は再生の開始時期の決定のために、微粒子フィルタ6および乗り物の種々のパラメータ、たとえばエンジン冷却水の温度、微粒子フィルタ6の上流側または下流側のガスの温度、圧力等、乗り物の速度、微粒子フィルタ6に溜まった煤の量、前の再生からの経過時間を入力する。
According to the present invention, the
また、本発明によれば、制御コンピュータ3は加熱システムの動作のための電力発生のための燃料消費に関する他のパラメータを入力する。このパラメータとしてはペダル位置Pf、Pacc、乗り物の速度V、変速比H、エンジン回転数N、エンジントルクMがある。
Also according to the present invention, the
この場合、再生の実行において過大な燃料消費、電池の放電を避けるようにする。 In this case, excessive fuel consumption and battery discharge are avoided during regeneration.
図2に微粒子フィルタ再生制御方法のフローチャートを示す。 FIG. 2 shows a flowchart of the particulate filter regeneration control method.
段階10において、制御コンピュータ3は種々のパラメータ、微粒子フィルタの負荷レベルA、乗り物の速度V、アクセルペダル位置Pacc、エンジントルクM、エンジン回転数N、変速比H、微粒子フィルタの温度Tを読み込む。
In
段階11において、制御コンピュータ3が微粒子フィルタ6の負荷レベルAを読み込んだのち、微粒子フィルタ6の負荷レベルについて第1のチェックを行なう。
In
もし、負荷レベルAが設定閾値S1よりも低いときには、段階17に進み、再生を行なわない。この設定閾値S1は再生を必要としない閾値Sminiよりも高い。 If the load level A is lower than the set threshold value S1, the process proceeds to step 17 and no reproduction is performed. This set threshold value S1 is higher than a threshold value Smini that does not require reproduction.
もし、負荷レベルAが設定閾値S1よりも高いときには、段階12に進む。
If the load level A is higher than the set threshold value S1, the process proceeds to
段階12では、ブレーキペダル位置Pfについて第2のチェックを行なう。
In
もし、ブレーキペダルが踏み込まれているときすなわち位置Pf=1のときには、段階14で再生が行なわれる。再生は回生制動によって発生した電気的エネルギーによって行なわれる。回生制動は乗り物が制動されたときに行なわれ、発電機が乗り物の運動エネルギーを加熱手段に供給される電気的エネルギーに変換する。
If the brake pedal is depressed, that is, if the position Pf = 1, regeneration is performed in
もし、ブレーキペダルが踏み込まれていないときすなわち位置Pf=0のときには、次の段階13において微粒子フィルタの負荷レベルについて他のチェックが行なわれる。負荷レベルAが第2の設定閾値S2(運転者の制動を待つことなく行なわれる再生に要求される高背圧)と比較される。この閾値S2は設定閾値S1よりも高く、再生が必須となる閾値Smaxよりも低い。
If the brake pedal is not depressed, that is, if the position Pf = 0, another check is made for the load level of the particulate filter in the
もし、負荷レベルAが設定閾値S2よりも高いときには、段階15に進む。この段階15では制御コンピュータ3が燃料消費に影響する種々のパラメータ、たとえば、乗り物の速度V、アクセルペダル位置Pacc、エンジントルクM、エンジン回転数N、変速比H、微粒子フィルタの温度Tを選択する。
If the load level A is higher than the set threshold value S2, the process proceeds to step 15. In this stage 15, the
過大な燃料消費であると決定されたときには、まず選択されたパラメータを使用してエンジン効率Fを算出する。 When it is determined that the fuel consumption is excessive, the engine efficiency F is first calculated using the selected parameter.
制御コンピュータ3は種々のパラメータの値から、再生によって得られるエンジン効率Gと再生を行なわないときに得られるエンジン効率Fとを比較する。
The
このために、制御コンピュータ3に再生によって得られるエンジン効率Gのマップが格納されている。たとえば、内燃機関においては、エンジン効率GのマップはエンジントルクM、エンジン回転数Nに基づいて作成される。制御コンピュータ3によって読み込まれた値は格納されたマップからエンジン効率Fを決定するために使用される。エンジン効率Fは再生によって得られるエンジン効率Gと比較される。もし、再生がエンジン効率を向上させるときには、段階14で再生が行なわれる。
For this purpose, a map of engine efficiency G obtained by reproduction is stored in the
もし、再生がエンジン効率を向上させないときには、段階18で微粒子フィルタの負荷レベルAが閾値Smaxと比較される。 If regeneration does not improve engine efficiency, the particulate filter load level A is compared to a threshold value Smax at step 18.
もし、負荷レベルAが閾値Smaxよりも低いときには、段階17に進み、再生は行なわれない。 If the load level A is lower than the threshold value Smax, the process proceeds to step 17 and reproduction is not performed.
もし、負荷レベルAが閾値Smaxよりも高いときには、再生がすぐに行なわれる。 If the load level A is higher than the threshold value Smax, regeneration is performed immediately.
Claims (11)
−かつブレーキペダルが踏み込まれていて、Pf=1であるとき、
上記コンピュータ(3)が上記微粒子フィルタ(6)の再生を行なうことを特徴とする請求項1または2に記載の微粒子フィルタ(6)の再生制御方法。 The load level (A) is higher than the set threshold S1,
-And when the brake pedal is depressed and Pf = 1,
The regeneration control method for the particulate filter (6) according to claim 1 or 2, wherein the computer (3) performs regeneration of the particulate filter (6).
−ブレーキペダルが踏み込まれておらず、Pf=0であり、
−かつ選択されたパラメータによって算出されたエンジン効率(F)が、微粒子フィルタ(6)の再生によって得られるエンジン効率(G)よりも低いとき、
上記コンピュータ(3)が上記微粒子フィルタ(6)の再生を行なうことを特徴とする請求項3または4に記載の微粒子フィルタ(6)の再生制御方法。 The load level (A) is higher than a set threshold S2 higher than the threshold S1,
-The brake pedal is not depressed, Pf = 0,
-And when the engine efficiency (F) calculated by the selected parameter is lower than the engine efficiency (G) obtained by regeneration of the particulate filter (6),
The regeneration control method for the particulate filter (6) according to claim 3 or 4, wherein the computer (3) regenerates the particulate filter (6).
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