JP2009030538A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】DPF再生時の目標温度を適確に設定することにより、確実に、かつ効率よくDPF再生行う。
【解決手段】排気通路10に排気中のパティキュレート(PM)を捕集するパティキュレートフィルタ13を備えるエンジン1の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタ13の目標再生温度を決定する再生温度決定手段と、パティキュレートフィルタ13を目標再生温度となるように昇温する再生手段9と、を備え、再生温度決定手段9は、パティキュレートフィルタ13に捕集されたパティキュレート(PM)の結晶性に基づいて目標再生温度を決定する。
【選択図】図1
【解決手段】排気通路10に排気中のパティキュレート(PM)を捕集するパティキュレートフィルタ13を備えるエンジン1の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタ13の目標再生温度を決定する再生温度決定手段と、パティキュレートフィルタ13を目標再生温度となるように昇温する再生手段9と、を備え、再生温度決定手段9は、パティキュレートフィルタ13に捕集されたパティキュレート(PM)の結晶性に基づいて目標再生温度を決定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、特に排気中に含まれる微粒子を捕集するパティキュレートフィルタの再生に関する。
エンジンから排出される排気中には微粒子(以下、PMという)が含まれている。ディーゼルエンジンでは、排気通路中にPM捕集用のフィルタ(パティキュレートフィルタ)を設けることで、PMの大気中への排出を防止する手段が知られている。
ところで、パティキュレートフィルタは捕集したPMが内部に堆積する構造であるため、PMの捕集量には限界があり、またPMの堆積量が増加すると目詰まりを起こすおそれがある。そこで、パティキュレートフィルタをPMが燃焼する温度まで昇温することでPMを燃焼除去する、いわゆる再生処理が必要となる。
この再生処理のための昇温には、燃料噴射量を一時的に増量するリッチスパイクや、点火時期の遅角化等の方法が用いられる。したがって、運転状態に応じた燃料量よりも多量の燃料を噴射することとなり、燃費が悪化するという問題がある。
この問題を解決するための技術として、特許文献1には、PM堆積量が第1の所定量以上になったら、PMの成分中では燃焼のために必要な温度(燃焼温度)が比較的低い有機溶剤成分(以下、SOFという)が燃焼する温度まで上昇させてSOFのみを燃焼させ、それでも第2の所定量以上のPM堆積量がある場合には、燃焼温度が比較的高い炭素成分(以下、SOOTという)が燃焼する温度まで昇温する技術が開示されている。
このように2段階に分けて再生を行うことにより、堆積しているPMの主成分がSOFである場合には、比較的低い温度まで昇温すれば再生が終了し、必要がある場合にのみSOOTの燃焼温度まで昇温すればよくなる。したがって、一般的な再生のように常にSOOTの燃焼温度まで昇温する場合に比べて、燃費の悪化を抑制することができる。
特開2003−184536号公報
ところで、PMの成分のうち燃焼温度が最も高いSOOTが燃焼する温度であれば、確実にPMを燃焼除去できる。したがって、一般的には、再生に必要なPMの燃焼温度としてSOOTの燃焼温度を設定していた。特許文献1では2段階に分けて再生しているが、第2の所定量以上の場合には、SOOTの燃焼温度まで昇温している。
しかしながら、SOOTの燃焼温度、つまりPMの燃焼温度は結晶性の違いによって異なるという特性が発明者らによって見出された。
特許文献1では、第2の所定量以上となった場合にSOOTの燃焼温度まで昇温することとしているが、SOOTの燃焼温度は結晶性により異なるという特性について考慮されていないため、必ずしもSOOTの燃焼に適した温度に昇温することになるとは限らない。
例えば、SOOTの燃焼温度に対して過剰に高温まで昇温することで、必要以上の燃料を消費したり、又はSOOTの燃焼温度よりも低い温度を目標値として設定することで、昇温のために燃料を消費したにもかかわらずPMが燃え残ったりする、という問題が生じ得る。
そこで、本発明ではPMを確実に燃焼せしめる温度を適確に設定することにより、効率よく、かつ確実にパティキュレートフィルタの再生を行うことができる。
本発明のエンジンの排気浄化装置は、排気系に排気中のPMを捕集するパティキュレートフィルタを備えるエンジンの排気浄化装置に関し、パティキュレートフィルタの目標再生温度を決定する再生温度決定手段と、パティキュレートフィルタを目標再生温度となるように昇温する再生手段と、を備え、再生温度決定手段は、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートの結晶性に応じて目標再生温度を決定する。
本発明によれば、パティキュレートの結晶性に応じて目標再生温度を決定するので、適確な再生温度を設定することができる。これにより、PMを燃焼させるのに過不足のない目標再生温度とし、効率良く、かつ確実に再生処理を行うことができる。
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本実施形態を適用するディーゼルエンジンのシステム構成図である。
1はディーゼルエンジン本体、2は各気筒の燃料噴射弁、3は高圧の燃料を蓄える蓄圧室を有する燃料噴射装置(以下、コモンレール式燃料噴射装置という)、4は吸気コレクタ、5は吸気通路、10は排気通路、9は目標再生温度の設定や再生処理時の昇温制御等、種々の制御を行うコントロールユニット(再生温度決定手段、再生手段)、14はディーゼルエンジン本体1の駆動力を駆動軸に伝達する変速機である。なお、変速機14は有段変速機、無段変速機のいずれであっても構わない。
燃料噴射弁2には、コモンレール式燃料噴射装置3によって高圧燃料が供給される。また、各燃料噴射弁2はコントロールユニット(ECU)9からの噴射信号に応じて開閉動作し、高圧燃料を気筒内に噴射する。
ディーゼルエンジン本体1の各吸気ポートに接続する吸気コレクタ4には、吸気通路5が接続し、吸気通路5には、上流側からの過給のための可変ノズル式ターボチャージャ6のコンプレッサ6a、加圧されて高温となった空気を冷却するインタークーラ7、吸気量を制御する吸気絞弁8を配置する。また、排気通路10には、その上流側から、可変ノズル式ターボチャージャ6のタービン6b、排気中の未燃焼成分を酸化処理する酸化触媒11、排気中のNOxをトラップする吸着型NOx触媒12、排気中のPMを補集するパティュレートフィルタ(DPF)13を順次配置する。
また、排気通路10のタービン6bの上流から分岐して吸気コレクタ4に接続するEGR通路15を設け、このEGR通路15にはEGR弁16を設置し、運転条件に応じて吸気中に還流する排気量を制御する。
ECU9には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ17、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ18、また排気通路10の酸化触媒11とDPF13との間の排気圧力を検出する排気圧センサ19、DPF13の下流の排気空燃比を検出する排気空燃比センサ20、DPF13の温度を検出する温度センサ21、吸着型NOx触媒12の温度を検出する温度センサ22からの各検出信号が入力される。そして、これら検出信号に基づいて可変ノズル式ターボチャージャ6の可変ノズルベーンの開度を制御するための信号、EGR弁16の開度を制御するための信号、吸気絞弁8の開度を制御するための信号、さらには、PM堆積量検知手段としてDPF13内のPM堆積量、燃料噴射弁2による燃料噴射量を制御するための信号、DPF再生制御開始時期判定手段としてDPF13の再生時期を判断し、昇温手段として再生のための排気温度上昇に必要な燃料供給をする燃料噴射弁2を作動させるための信号等をそれぞれ演算し、出力する。
次にDPF13の再生制御について図2を参照して説明する。図2はDPF13の再生制御のためのECU9が実行する制御ルーチンを表すフローチャートである。なお、この制御ルーチンは一定周期毎、例えば10msごとに繰り返し実行する。
ステップS1では、運転状態としてエンジン回転数センサ17及びアクセル開度センサ18の検出信号を読み込む。
ステップS2では、吸着型NOx触媒12に吸着したNOx量を算出する。測定方法は一般的に知られている方法を用いる。例えば特許2600792号公報に開示されている方法のようにエンジン回転数の積算値に基づいて推定してもよいし、または一定の走行距離ごとにNOx吸着量を加算していく方法を用いてもよい。
ステップS3では、吸着型NOx触媒12に堆積した硫黄の量を算出する。ここでの算出方法も、例えば特許2600792号公報に開示されている方法等、一般的に知られている方法を用いる。
ステップS4では、DPF13内のPM堆積量を推定する。推定方法は一般的に知られている方法を用い、例えば、排圧と堆積量との関係を予めマップ化しておき、排気圧センサ19により検出したDPF13の排圧を用いてマップ検索する方法や、エンジン回転数及び機関負荷(燃料噴射量)とPM排出量との関係を予めマップ化しておき、前回の再生からのPM排出量を積算する方法等を用いる。
ステップS5では、瞬時PM酸化温度Toxiを算出し、それをメモリする。瞬時PM酸化温度Toxiの算出方法は、図3のフローチャートにしたがって行う。図3はステップS5で実行するサブルーチンである。
ステップS1001では、予め作成しておいた図4に示すマップを用いて、エンジン回転数及びトルクからベース酸化温度Tbを検索する。図4は、縦軸にエンジントルク、横軸にエンジン回転数をとり、PMのベース酸化温度をエンジントルク及びエンジン回転数に割り付けたものである。
このマップは、PMの結晶性が上がるほどPMの酸化温度も上昇するという特性に基づいて作成している。結晶性は、結晶子の径が大きいほど、また、結晶子中の層間隔が狭いほど高くなる。そして、結晶子径は図5に示すようにエンジントルクが大きくなるほど大きくなり、層間隔は図6に示すようにエンジントルクが大きくなるほど狭くなる。したがって、図4では、PMの酸化温度もエンジントルクが大きくなるほど高くなっている。
なお、酸化温度はエンジン回転数が高くなるほど高くなる傾向があるが、エンジン回転数に対する感度はエンジントルクに対する感度に比べて小さい。したがって、演算負荷軽減等のために、エンジントルクのみを用いてベース酸化温度を検索するようにしてもよい。
ステップS1002では、予め作成しておいた図7に示すテーブルを用いて、空気過剰率λから酸化温度の補正係数Kを求める。図7は縦軸に補正係数K、横軸に空気過剰率λをとったもので、空気過剰率が低下するほど補正係数Kも大きくなっている。
ステップS1003では、下式(1)により瞬時運転条件での酸化温度Toxiを算出する。
Tb×K=Toxi ・・・(1)
これは、図8に示すように、同一のエンジントルク及びエンジン回転数であっても、空気過剰率λが小さくなるほどPMの結晶性が上がるという特性を考慮して、エンジントルクとエンジン回転数のみから求めた酸化温度を補正するものである。
これは、図8に示すように、同一のエンジントルク及びエンジン回転数であっても、空気過剰率λが小さくなるほどPMの結晶性が上がるという特性を考慮して、エンジントルクとエンジン回転数のみから求めた酸化温度を補正するものである。
なお、排気還流(EGR)を行う場合には、EGR率に応じた補正係数Fを用いて、式(1)で算出した酸化温度Toxiをさらに補正してもよい。補正係数Fは、例えば図9のテーブルに示すように、EGR率が大きくなるほど小さくなるように設定する。これは、EGR率が高くなるほど筒内温度は相対的に低下し、これにより結晶性が低下して酸化温度も低下するためである。
図8はエンジン回転数及びエンジントルクが同一の場合に、λ=1.5の場合の結晶性とλ=1の場合の結晶性の違いを模式的に表した図である。この違いは、空気過剰率λが小さくなるほど燃焼時の筒内温度が高くなるためと考えられる。
このようにして算出した瞬時運転条件での酸化温度Toxiを、前回再生終了から次回再生までの間、算出するごとにメモリしておく。
図2のフローチャートの説明に戻る。
ステップS6では、再生要求フラグ(T−DPF−cal)が立っているか否かを判定する。T−DPF−cal=0であればステップS7に進み、T−DPF−cal=1であれば後述するDPF再生温度設定用のサブルーチンに入る。
ステップS7では、DPF再生モード中であるか否かを示すフラグ(reg)が立っているか否かを判定する。reg=0の場合はステップS8に進み、reg=1の場合は後述するDPF再生モード用のサブルーチンに入る。
ステップS8では、吸着型NOx触媒12再生時の硫黄被毒解除モード中か否かを示すフラグ(desul)が立っているか否かの判定を行う。desul=0の場合はステップS9に進み、desul=1の場合は後述する硫黄被毒解除モード用のサブルーチンに入る。
ステップS9では、吸着型NOx触媒12再生時のリッチスパイクモード中であるか否かを示すリッチスパイクフラグ(sp)が立っているか否かの判定を行う。リッチスパイクフラグsp=0の場合にはステップS10に進み、リッチスパイクフラグsp=1の場合は後述するリッチスパイクモード用のサブルーチンに入る。
ステップS10では、DPF13再生時及び硫黄被毒解除時の劣化防止モード中であるか否かを示す劣化防止モードフラグ(rec)が立っているか否かの判定を行う。劣化防止モードフラグrec=0の場合はステップS11に進み、劣化防止モードフラグrec=1の場合は後述する劣化防止モード用のサブルーチンに入る。
ステップS11では、ステップS4で推定したPM堆積量が、再生が必要な場合の堆積量として予め設定したPM1より多いか否かを判定する。これはDPF13の再生時期になっているか否かの判定である。再生時期であるか否かの判定方法としては、この他に、例えば図18に示すような、エンジン回転数及びエンジントルクと、堆積量が所定量PM1に達した場合の排圧(排圧しきい値)との関係を表すマップを予め作成しておき、排圧が排圧しきい値を超えているか否かで判定する方法がある。また、前回の再生からの走行距離が所定の距離を超えており、かつDPF13の排圧が排圧しきい値を超えている場合に、再生時期であると判定する方法を用いてもよい。
再生時期であると判定された場合には、図15に示すサブルーチンに進み、ステップS601で再生要求フラグT_DPF_calを1として再生要求を出す。ステップS11で再生時期ではないと判定された場合には、ステップS12に進む。
ステップS12では、吸着型NOx触媒12の硫黄被毒解除が必要か否かを、ステップS3で算出した吸着型NOx触媒に堆積した硫黄の量が所定量SM1に達しているか否かで判定する。所定量SM1に達している場合には硫黄被毒解除が必要であると判定して、図16に示すサブルーチンに進み、図16のステップS701で硫黄被毒解除要求フラグdesulを1として硫黄被毒解除要求を出す。硫黄被毒解除は必要ないと判定した場合には、ステップS13に進む。
ステップS13では、吸着型NOx触媒12が再生時期になったか否かを、ステップS2で算出したNOx堆積量が所定値NOx1に達しているか否かで判定する。所定量NOx1に達している場合には再生が必要と判定し、図17に示すサブルーチンに入り、ステップS801でNOx再生要求フラグspを1としてNOx再生要求を出す。NOx再生の必要はないと判定した場合にはそのままリターンする。
次に各サブルーチンについて説明する。
図10はDPF13の再生温度設定用の制御ルーチンを表すフローチャートである。
ステップS101では、メモリしておいた酸化温度Toxiの中から最高温度を選び、これをDPF13の目標再生温度T_DPFとする。
ステップS102では目標再生温度範囲の上限値T1及び下限値T2を下式(2)、(3)により決定する。なお、目標温度範囲は、当該温度範囲内に保持すれば確実にPMを燃焼除去し得る温度範囲となるよう設定する。例えば、Dを10度程度の値に設定する。
T1=T_DPF+D ・・・(2)
T2=T_DPF−D ・・・(3)
ステップS103では再生要求フラグT_DPF_calをゼロにし、ステップS104ではDPF再生モードフラグregを1にする。これにより、次回演算時には、ステップS7から再生モード用のサブルーチンに入る。
T2=T_DPF−D ・・・(3)
ステップS103では再生要求フラグT_DPF_calをゼロにし、ステップS104ではDPF再生モードフラグregを1にする。これにより、次回演算時には、ステップS7から再生モード用のサブルーチンに入る。
ステップS105では、目標再生温度T_DPFとなるように、ポスト噴射によるDPF13の昇温を開始する。ポスト噴射量は、目標再生温度T_DPFや運転状態に応じて設定する。
図11はDPF再生モード時に実行する制御ルーチンを表すフローチャートである。
ステップS201では、DPF13が十分に昇温し、PMの燃焼が可能な温度になっていることを確認したうえで、排気λをPM堆積量に応じて定まる目標値に制御する。DPF13が十分に昇温していることの確認は、例えば温度センサ21の検出温度が目標温度範囲の下限値T2を超えているか否かにより行う。
排気λの目標値は、例えば図22に示すようなテーブルを用いて、PM堆積量が多ければ排気λは小さく、PM堆積量が少なければ排気λが大きくなるように設定する。排気λの制御は、吸気絞弁8の開度を調整することにより行う。
ステップS202では、DPF13の温度が目標温度範囲の上限値T1を超えたか否かを判定する。超えていない場合にはステップS203に進む。超えている場合はステップS209に進み、ポスト噴射量を運転状態に応じた単位噴射量だけ減量する。運転状態に応じた単位噴射量は、例えば図23に示すようなマップを用いて設定する。図23は単位噴射量をエンジントルク及びエンジン回転数に割り付けたマップであり、低回転・低トルクほど噴射量は少なく、高回転・高トルク領域ほど噴射量は多くなっている。また、ポスト噴射量が変動することで排気λが目標値から外れることを防止するために、吸気絞弁8によって吸気量を調整してベッド温度の変化を抑制しつつ排気λを達成する。
ステップS203では、DPF13の温度が目標温度範囲の下限値T2を下回っているか否かを判定する。下回っていない場合はステップS204に進む。下回っている場合はステップS208に進み、ポスト噴射量を運転状態に応じた単位噴射量だけ増量する。ここでの単位噴射量は、ステップS209と同様の方法で設定する。
ステップS204では、DPF13の温度が目標温度範囲内となってからの時間t1が、基準時間tdpfregを超えたか否かの判定を行う。基準時間tdpfregは、DPF13の温度を目標温度範囲に保持すれば、堆積したPMを確実に燃焼除去し得るだけの時間を設定する。すなわち、PM堆積量に応じて定まる値である。
基準時間tdpfregを超えていなければリターンして上記ステップを繰り返し、越えている場合はステップS205に進む。
ステップS205ではポスト噴射を停止してDPF13の加熱を停止する。ステップS206では再生モードが終了したので再生モードフラグregをゼロにする。
そしてステップS207では、劣化防止モードに入るために劣化防止モードフラグrecを1にする。再生モードを終了して急激に排気λを大きくすると、仮にDPF13内にPMの燃え残りがあった場合にはDPF13内でPMが急激に燃焼し、この燃焼熱によってDPF13が劣化するおそれがある。この燃焼熱による劣化を防止するためのモードが劣化防止モードである。具体的な制御内容については後述する。
図12は硫黄被毒解除モード時に実行する制御ルーチンのフローチャートである。
ステップS301では、排気λを理論空燃比(ストイキ)に制御する。具体的には、図20に示すようなマップを用いて排気λがストイキになる吸気量を算出し、これに基づいて吸気絞弁8の開度を調節する。
図20は、排気λがストイキになる吸気量をエンジン回転数及びエンジントルクに割り付けたマップであり、高回転・高トルク領域になるほど吸気量も多くなっている。なお、図20中の実線は吸気量が同一になる運転点を結んだ曲線である。
ステップS302では、吸着型NOx触媒12の温度があらかじめ設定した所定温度T3より高いか否かを判定する。例えば、Ba系の吸着型NOx触媒12を使用する場合には、硫黄被毒解除のためにリッチ〜ストイキ雰囲気で600度以上にする必要があることから、T3は600度以上に設定する。T3以上の場合はステップS303に進み、T3以下の場合はステップS309に進む。
ステップS303では、目標排気λ及び目標ベッド温度となってからの時間t2が、所定時間tdesulだけ経過したか否かを判定する。すなわち、目標排気λ及び目標ベッド温度で所定時間tdesulだけ硫黄被毒解除処理が行われたか否かの判定を行う。tdesul経過している場合はステップS304に進み、経過していない場合はリターンして上記処理を繰り返す。
ステップS304では、移動被毒解除処理が終了したので、排気λがストイキでの運転を解除する。
ステップS305では、劣化防止モードフラグrecを1にする。硫黄被毒解除処理中に吸着型NOx触媒12は相対的に高温となっており、このような状態で硫黄被毒解除モードが終了して急に排気λを大きくすると、DPF13にPMが堆積している場合にはPMが急激に燃焼することとなり、この燃焼熱によってDPF13が劣化してしまうおそれがある。そこで、劣化防モードを実行するために劣化防止モードフラグrecを1にする。
ステップS306では硫黄被毒解除モードが終了したので硫黄被毒解除モードフラグdesulをゼロにする。
ステップS307では、硫黄被毒解除モードが終了したのでNOx堆積量のカウンタをゼロにする。
ステップS308では、NOx再生要求フラグspをゼロにする。硫黄被毒解除モード中は排気λがストイキになっているため、吸着型NOx触媒12は長時間ストイキ雰囲気に晒される。すなわち、NOx再生要求が出ている場合には、硫黄被毒解除処理を行うことで、同時にNOx再生も行われる。そこで、NOx再生要求フラグspをゼロにする。
ステップS309では、吸着型NOx触媒12の温度が所定温度T3より低いので、昇温するために所定量だけポスト噴射を行う。このとき、ポスト噴射によって排気λが変動しないように、吸気絞弁8によって吸気量の調整を行い、これにより目標の排気λと目標ベッド温度を実現する。
図13はリッチスパイクを行うための制御ルーチンを表すフローチャートである。
ステップS401では、排気λの制御を行う。まずポスト噴射量を、例えば図19に示すようにポスト噴射量をエンジン回転数及びエンジントルクに割り付けたマップを用いて算出する。図19では、高回転・高トルク領域になるほど噴射量が多くなっている。そして、このようにして設定した燃料噴射量のときに排気λが略0.9になるよう、吸気絞弁8を用いて吸気量を調整する。排気λを略0.9にするための目標吸気量は、図20と同様に目標吸気量をエンジン回転数及びエンジントルクに割り付けたマップを用いて算出する。
ステップS402では、排気λがリッチになってからの時間t3が所定時間tspikeを超えたか否かを判定する。超えていない場合はリターンして、所定時間tspikeを超えるまで上記処理を繰り返す。超えている場合はステップS403に進む。
ステップS403ではリッチスパイクを解除し、リッチスパイクフラグspをゼロにする。
図14は劣化防止モードを実行するための制御ルーチンを表すフローチャートである。
ステップS501では、DPF13のベッド温度として温度センサ21の検出信号を読み込む。
ステップS502では、排気λを略1.4よりも小さく制御する。これは、劣化防止モードを実行する場合には、再生直後又は高負荷運転直後のようにDPF13のベッド温度が高温になっているので、DPF13内のPMが急激に燃焼することを防止するためである。排気λの制御は、目標吸気量となるように吸気絞弁8の開度を調整することにより行う。目標吸気量は例えば図21に示すようなマップを用いて算出する。そして、排気空燃比センサ20の検出信号に基づいてフィードバック制御を行う。なお、図21は劣化防止のための目標吸気量をエンジン回転数及びエンジントルクに割り付けたマップである。高回転高負荷領域ほど目標吸気量が多くなっている。
ステップS503では、DPF13のベッド温度が所定温度T4より低いか否かを判定する。所定温度T4は、排気λが変化することにより酸素濃度が大気並みになっても、PMが急激に燃焼を開始するおそれがない温度を設定する。
所定温度T4より高い場合にはリターンし、低い場合はステップS504に進む。
ステップS504では、ステップS502で開始した排気λの制御を終了する。
ステップS505では、劣化防止モードフラグrecをゼロにする。
上記のような制御を行うことにより、本実施形態では次のような効果を得ることができる。
(1)DPF13を備えるエンジンの排気浄化装置において、エンジン1の運転履歴に基づいてDPF13に捕集されたPMの結晶性を判断し、結晶性に基づいて目標再生温度T_DPFを決定するので、DPF13を必要以上に高温まで昇温したり、PMを燃焼除去できない程度の温度までしか昇温せずに燃え残りが小ずることがなくなり、効率的に再生処理を行うことができる。
(2)PMの結晶性と酸化温度には相関があり、結晶性が高いほど酸化温度も高くなる。本実施形態では、主に結晶性が高いPMを排出する運転状態であった場合に、目標再生温度T_DPFを相対的に高く設定するので、適確な目標再生温度T_DPFを設定することができる。
(3)PMの結晶性はエンジン負荷が高くなるほど上昇する。本実施形態では筒内燃焼温度が高い運転状態ほど排出されるPMの結晶性が高いと判断するので、負荷が高くなるほど目標再生温度T_DPFを高く設定することとなり、適確な目標再生温度T_DPFを設定することができる。
(4)エンジン負荷が同一であっても、空気過剰率λが異なるとPMの酸化温度も異なる。本実施形態では、エンジン1の負荷及び空気過剰率λに基づいてPMの結晶性を判断し、エンジン1の負荷が同等の場合には、空気過剰率λが低い方がPMの結晶性が高いと判断するので、適確な目標再生温度T_DPFを設定することができる。
(5)PMの酸化温度はエンジン1の回転数に対する感度が低い。しかし、低負荷域ではわずかながらエンジン回転数に対する感度を示し、エンジン回転数が高い方が酸化温度も高くなる。そこで、エンジン1の回転数、負荷及び空気過剰率λに基づいてPMの結晶性を判断することで、目標再生温度T_DPFをより精度良く設定設定することができる。
(6)エンジン1の負荷とリッチスパイク又は硫黄被毒解除の実施の有無とに基づいてPMの結晶性を判断し、エンジン1の負荷が同等の場合にはリッチスパイク又は硫黄被毒解除を実施した方が前記PMの結晶性が高いと判断するので、リッチスパイク(λ=約0.9)や硫黄被毒解除(λ=約1.0)によって空気過剰率λが低下した場合にも、適確な目標再生温度T_DPFを設定することができる。
第2実施形態について説明する。
本実施形態は、構成及び制御は基本的には第1実施形態と同様であるが、PM酸化温度の設定方法が異なる。つまり、図2のステップS5に相当するステップ及び図10に示すサブルーチンのステップS101に相当するステップの内容が異なる。
図24は図2のステップS5で実行するサブルーチンを表すフローチャートである。
ステップS2001からステップS2003は、図2のステップS1001からステップS1003と同様である。ステップS2004では、下式(4)により、瞬時運転条件でのPM酸化温度ToxiとPMの瞬時排出量Mとの積の、前回再生終了からの総和Xを算出する。
Σ(Toxi×M)=X ・・・(4)
ここで、瞬時排出量Mは、例えば図25に示すようなマップを用いて算出する。図25はPMの瞬時排出量をエンジン回転数及びエンジントルクに割り付けたマップであり、高回転・高トルク領域ほど排出量が多くなっている。
ここで、瞬時排出量Mは、例えば図25に示すようなマップを用いて算出する。図25はPMの瞬時排出量をエンジン回転数及びエンジントルクに割り付けたマップであり、高回転・高トルク領域ほど排出量が多くなっている。
DPF13の再生温度設定用のサブルーチンにおける目標再生温度T_DPFの決定方法、つまり図10のステップS101に相当するステップでは、例えば図26に示すようなテーブルを用いて、総和Xから目標再生温度T_DPFを決定する。図26は総和Xと目標再生温度T_DPFとの関係を表すテーブルであり、総和Xが大きくなるほど目標再生温度T_DPFも高くなっている。
このように目標酸化温度T_DPFを決定すると、例えばベース酸化温度Tbが低い状態が長く続いたり、ベース酸化温度Tbが高い状態が短かったりすることにより、目標酸化温度T_DPFは瞬時運転条件の酸化温度Toxiの最高値よりも低い値となる。すなわち、DPF13内に堆積している最も酸化温度Toxiの高いPMの酸化温度よりも低い目標酸化温度T_DPFが設定されることとなる。
しかし、酸化温度の低いPMが燃焼するときに発生する熱によってDPF13を目標酸化温度T_DPFよりも高い温度にできれば、最も酸化温度Toxiの高いPMを燃焼除去することができる。そこで、図26のマップを作成する際には、ベース酸化温度ごとのPM燃焼時の発熱量を調べる等して、DPF13内のPMを確実に燃焼除去し得るT_DPFを設定する。
上記のように本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果に加えて、さらに、次のような効果を得ることができる。
PMの結晶性別の含有比率に基づいて目標再生温度T_DPFを決定するので、堆積しているPM中で最も結晶性の高いPMの酸化温度よりも低い目標再生温度T_DPFで、効率よく再生処理を行うことができる。
第3実施形態について説明する。本実施形態の構成は、第1実施形態と同様なので説明を省略する。
図27は本実施形態の制御ルーチンを表すフローチャートである。ステップS3001〜S3003、ステップS3006〜S3013、及び各サブルーチンは、図2のステップS1〜S3、ステップS6〜S13及び各サブルーチンと同様なので説明を省略する。
ステップS3004では、図28に示すサブルーチンを実行する。このサブルーチンは、排出するPMの酸化温度別に運転領域を分割し、各運転領域ごとの燃焼性(瞬時運転条件の酸化温度Toxi)及びPM堆積量を推定するためのものである。運転領域は、例えば図29に示すように、エンジントルクが低い方から、つまりPMの酸化温度が低い方からA、B、Cと3分割する。なお、前述したように酸化温度はエンジン回転数に対する感度が低いため、図29ではエンジントルクのみに応じて運転領域を分割している。
ステップS4001では、図4のマップからベース酸化温度Tbを算出する。ステップS4002では、空気過剰率の違いによる酸化温度を補正するための空気過剰率補正係数Kを算出する。ステップS4003では、ベース酸化温度Tbを空気過剰率の違いによる酸化温度補正係数Kを用いて補正して瞬時運転条件の酸化温度Toxiを算出する。そして、ステップS4004では、瞬時運転条件の酸化温度Toxiが閾値Bより低い場合には領域A、閾値Bよりも高く閾値Cよりも低い場合は領域B、閾値Cよりも高い場合は領域Cと判別する。なお、閾値B、Cは予め設定しておく。また、各領域ごとに代表再生温度を設定しておき、代表再生温度と瞬時排出量Mとの積を各領域の堆積量としてメモリする。
本実施形態では、一定時間T-timeごとに、ステップS3004の後でステップS3014〜S3016を実行する。なお、ステップS3014〜S3016を実行している間も、ステップS3001〜S3013は独立して実行している。
ステップS3014では、DPF13のベッド温度として温度センサ21の検出信号をを読み込む。なお、DPF13に流入するガス温度を検知する手段がある場合には、ベッド温度に替えてガス温度を読み込んでもよい。
ステップS3015では、DPF13に堆積しているPMの燃焼性変化を把握する。具体的には、ステップS3004で推定した各運転領域ごとのPM堆積量と、ステップS3014で読み込んだDPF13の温度に基づいて、燃焼性を判断する指標値としての燃焼性指標値Gを次のようにして算出する。
GA=Ainitial+∫adt ・・・(5)
GB=Binitial+∫bdt ・・・(6)
GC=Cinitial+∫cdt ・・・(7)
なお、Ainitial、Binitial、CinitialはそれぞれステップS3004で推定した各運転領域の瞬時運転条件での酸化温度Toxiであり、a、b、cはそれぞれ結晶性上昇係数である。結晶性上昇係数は、DPF13を所定の温度に維持した場合に、単位時間当りに結晶性がどれだけ上昇するか、つまり単位時間当りに酸化温度がどれだけ上昇するかを表す値である。
GB=Binitial+∫bdt ・・・(6)
GC=Cinitial+∫cdt ・・・(7)
なお、Ainitial、Binitial、CinitialはそれぞれステップS3004で推定した各運転領域の瞬時運転条件での酸化温度Toxiであり、a、b、cはそれぞれ結晶性上昇係数である。結晶性上昇係数は、DPF13を所定の温度に維持した場合に、単位時間当りに結晶性がどれだけ上昇するか、つまり単位時間当りに酸化温度がどれだけ上昇するかを表す値である。
例えば、図31に示すように、領域Aの結晶性は温度がT3の場合には結晶性上昇係数はa3であるが、温度をT2に上昇させると結晶性上昇係数も大きくなりa2となる。したがって、DPF13の温度が高いほど、または当該温度での保持時間が長いほど、PMの結晶性は上昇して、酸化温度が高くなる。
また、図32に示すように同じ温度T3で比較すると、領域Aよりも結晶性の高い領域である領域Bの結晶性上昇係数bは、結晶性上昇係数aよりも小さい。これは、結晶性が高い領域になるほど、DPF13内での温度履歴による結晶性の上昇幅が小さくなることを表している。したがって、領域Cの結晶性上昇係数cは結晶性上昇係数bよりもさらに小さくなる。
これらの特性をもとに、図30に示すテーブルを予め作成する。図30は横軸がDPF13の温度、縦軸が結晶性上昇係数であり、DPF13の温度が高いほど各領域の結晶性上昇係数は大きくなっている。また、結晶性上昇係数の大きさは、DPF13の温度が高くなってもa>b>cのままである。
式(5)〜(7)を実行する際には、ステップS3014で読み込んだDPF13の温度で、図30のマップを検索することにより各領域の結晶性上昇係数a、b、cを求める。
このようにして算出した各領域の燃焼性指標値Gはメモリしておく。
このようにして算出した各領域の燃焼性指標値Gはメモリしておく。
ステップS3016では、一定時間T−time経過したか否かを判定し、経過している場合にはステップS3005に進む。経過していない場合はステップS3014に戻る。
すなわち、燃焼性指標値Gの演算を一定時間T−time繰り返す。この間、演算するごとに燃焼性指標値Gを更新する。そして、領域AのPMの燃焼性指標値GAが閾値Bを超えた場合には、今まで領域Aとして扱ってきたPMを領域Bに編入して、次回以降の演算を行う。領域B、領域Cについても同様である。
ステップS3005では、所定時間T−timeの間に新たに堆積したPMと、ステップS3015の演算結果とに基づいて各領域のPM堆積量を更新する。
ステップS3006で再生要求フラグT_DPF_calが立っていたときには、基本的には図10と同様の制御ルーチンを実行する。ただし、ステップS101に相当するステップでは、下式(8)により全領域の堆積量と代表再生温度との積の総和Nを算出し、図34に示すテーブルを用いて目標再生温度T_DPFを検索する。
N=A領域量+B領域量+C領域量 ・・・(8)
ただし、A領域量=Ta×M、B領域量=Tb×M、C領域量=Tc×M、M:瞬時排出量とする。
ただし、A領域量=Ta×M、B領域量=Tb×M、C領域量=Tc×M、M:瞬時排出量とする。
また、図34のテーブルは、横軸に総和N、縦軸に目標再生温度T_DPFをとっており、総和Nが大きくなるほど目標再生温度T_DPFが高くなっている。
上記の制御は、図33に示すように、DPF13の温度がある程度高い場合((図33中のT1:例えば500度程度))には、DPF13内に堆積しているPMの結晶性が上がるため、再生温度が上昇する、という発明者らが見出した知見に基づくものである。すなわち、DPF13内のPMについて、DPF13に捕集されるときの酸化温度のみではなく、DPF13に捕集されてから再生されるまでに受けた熱履歴による酸化温度の変化をも考慮して、目標再生温度T_DPFを設定するものである。
ところで、上記制御ではPMを確実に燃焼除去し得る目標再生温度T_DPFを設定し、これに応じて燃料噴射量の増量や燃料噴射時期の遅角等を行っており、堆積しているPMの酸化温度が高い場合には目標再生温度T_DPFも高く設定することとなる。しかし、目標再生温度T_DPFは堆積しているPMの酸化温度によらず一定の所定温度(例えば600度程度)に設定しておき、堆積しているPMの酸化温度が所定温度ではPMを燃焼除去できないほど高温の場合には、排気の酸素濃度を上昇させるようにしてもよい。酸素濃度が上昇すれば燃焼が促進されるため、DPF13内に堆積しているPMを燃焼除去することができる。更に、目標再生温度T_DPFを相対的に高い温度に設定した場合には、目標再生温度T_DPFを高く設定し、かつ酸素濃度を上昇させるようにしてもよい。
なお、DPF13に堆積しているPMは、DPF13がある程度高温でないと、結晶性は上がらないので、S3014〜S3016を一定時間T-timeごとに実行するのではなく、DPF13の温度が所定温度以上になった場合にのみ実行するようにしてもよい。
また、本実施形態では、A〜Cの3領域に分割して、各領域ごとにDPF13内で受けた熱履歴による燃焼性の変動を算出しているが、より多くの領域に分割することで、より精密な再生温度の制御を行うことが可能となる。
以上により本実施形態によれば、第1、第2実施形態と同様の効果に加え、さらに次のような効果を得ることができる。
(1)捕集されたPMのDPF13内で受けた熱履歴による結晶性の変化を演算し、再生処理をする際の結晶性に基づいて目標再生温度を決定するので、DPF13に捕集された後の結晶性の変化に応じた、適確な目標再生温度T_DPFを設定することができる。
(2)PMのDPF13内での熱履歴としてDPF13の温度履歴を用いるので、簡便な構成でDPF13内のPMの熱履歴を検知することができる。
(3)PMは受ける熱が高いほど、また当該温度での保持時間が長いほど結晶性が上がり燃焼性が悪化する。そこで、DPF13の温度履歴をDPF13の温度と当該温度の維持時間とに基づいて定めることとし、DPF13の温度が高いほど、または当該温度の維持時間が長いほど、または当該温度と維持時間との積が大きいほど、目標再生温度T_DPFを高く設定するので、適確な目標再生温度T_DPFを設定することができる。
(4)PMは、保持時間が同等であれば、保持した温度が高い方が結晶性の上昇速度が高い。そこで、DPF13の温度維持時間が同等の場合には、維持した温度が高いほど目標再生温度T_DPFを高く設定することにより、適確な目標再生温度T_DPFを設定することができる。
(5)PMの結晶性の上昇は、所定温度以上の場合に生ずるので、PMのDPF13内での熱履歴の演算をDPF13が所定温度以上になった場合に実行することにより、演算負荷を低減し、効率的にDPF13の再生を行うことができる。
(6)排出するPMの結晶性に基づいてエンジン1の運転領域を分割し、各運転領域で排出されたPMごとに、前回再生処理終了後からのDPF13内での熱履歴による結晶性の変化と、前回再生処理終了後からの堆積量とを演算し、DPF13内に堆積しているPMの結晶性別の構成比率を算出し、算出結果に基づいて再生温度T_DPFを決定するので、堆積しているPM中で最も結晶性の高いPMの酸化温度よりも低い目標再生温度T_DPFで、効率よく再生処理を行うことができる。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
1 エンジン
2 燃料噴射弁
3 燃料噴射装置(コモンレール式燃料噴射装置)
4 吸気コレクタ
5 吸気通路
6 可変ノズル式ターボチャージャ
7 インタークーラ
8 吸気絞弁
9 コントロールユニット
10 排気通路
11 酸化触媒
12 吸着型NOx触媒
13 DPF
14 変速機
15 EGR通路
16 EGR弁
17 エンジン回転数センサ
18 アクセル開度センサ
19 排気圧センサ
20 排気空燃比センサ
21 温度センサ
22 温度センサ
2 燃料噴射弁
3 燃料噴射装置(コモンレール式燃料噴射装置)
4 吸気コレクタ
5 吸気通路
6 可変ノズル式ターボチャージャ
7 インタークーラ
8 吸気絞弁
9 コントロールユニット
10 排気通路
11 酸化触媒
12 吸着型NOx触媒
13 DPF
14 変速機
15 EGR通路
16 EGR弁
17 エンジン回転数センサ
18 アクセル開度センサ
19 排気圧センサ
20 排気空燃比センサ
21 温度センサ
22 温度センサ
Claims (45)
- 排気系に排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備える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の目標再生温度を決定する再生温度決定手段と、
前記パティキュレートフィルタを前記目標再生温度となるように昇温する再生手段と、
を備え、
前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートの結晶性に基づいて目標再生温度を決定することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの運転履歴に基づいて前記パティキュレートの結晶性を判断して目標再生温度を決定することを特徴する請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、主に結晶性が高いパティキュレートを排出する運転状態であった場合に、前記目標再生温度を相対的に高く設定す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。
- 前記再生温度決定手段は、筒内燃焼温度が高いほどパティキュレートの結晶性が高い運転状態であると判断することを特徴とする請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの負荷及び空気過剰率に基づいて前記パティキュレートの結晶性を判断することを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの負荷が同等の場合には、空気過剰率が低い方が前記パティキュレートの結晶性が高いと判断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。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの回転数、負荷及び空気過剰率に基づいて前記パティキュレートの結晶性を判断することを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの回転数及び負荷が同等の場合には、空気過剰率が低い方が前記パティキュレートの結晶性が高いと判断することを特徴とする請求項7に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの負荷とリッチスパイク又は硫黄被毒解除の実施の有無とに基づいて前記パティキュレートの結晶性を判断することを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの負荷が同等の場合には、リッチスパイク又は硫黄被毒解除を実施した方が前記パティキュレートの結晶性が高いと判断することを特徴とする請求項9に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの回転及び負荷と、リッチスパイク又は硫黄被毒解除の実施の有無とに基づいて前記パティキュレートの結晶性を判断することを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの回転数及び負荷が同等の場合には、リッチスパイク又は硫黄被毒解除を実施した方が前記パティキュレートの結晶性が高いと判断することを特徴とする請求項11に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートの結晶性別の含有比率に基づいて前記目標再生温度を決定することを特徴とする請求項1から12のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記捕集されたパティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内で受けた熱履歴による結晶性の変化を演算し、再生処理をする際の結晶性に基づいて目標再生温度を決定することを特徴する請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴として前記パティキュレートフィルタの温度履歴を用いて結晶性の変化を演算することを特徴とする請求項14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の温度履歴は、前記パティキュレートフィルタの温度と前記温度の維持時間とに基づいて定まることを特徴とする請求項15に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど、または前記温度の維持時間が長いほど、または前記温度と維持時間との積が大きいほど、目標再生温度を高く設定することを特徴とする請求項16に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートフィルタの温度維持時間が同等の場合には、維持した温度が高いほど目標再生温度を高く設定することを特徴とする請求項16または17に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴の演算を、前記パティキュレートフィルタが所定温度以上になった場合に実行することを特徴とする請求項14から18のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記所定温度は、前記パティキュレートフィルタ内のパティキュレートの結晶性が向上する温度であることを特徴とする請求項19に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートフィルタの温度に替えて前記パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を用いて、前記パティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴を演算することを特徴とする請求項16から20のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、
排出するパティキュレートの結晶性に基づいて前記エンジンの運転領域を分割し、
各運転領域で排出されたパティキュレートごとに、前回再生処理終了後からの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴による結晶性の変化と、前回再生処理終了後からの堆積量とを演算し、前記演算結果に基づいて前記パティキュレートフィルタ内に堆積しているパティキュレートの結晶性別の構成比率を算出し、
前記結晶性別の構成比率に基づいて再生温度を決定することを特徴とする請求項14から21のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記再生温度決定手段は、前記目標再生温度の基準値を設定しておき、前記パティキュレートが前記パティキュレートフィルタ内で受けた熱履歴に応じて演算した目標再生温度が前記基準値と異なる場合には、前記基準値の目標再生温度への変更または排気中の酸素濃度の増量補正の少なくとも一方を実行することを特徴とする請求項14から22のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 排気系に排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備える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の目標再生温度を決定する再生温度決定手段と、
前記パティキュレートフィルタを前記目標再生温度となるように昇温する再生手段と、を備え、
前記再生温度決定手段は、前記エンジンの運転履歴に基づいて目標再生温度を決定することを特徴するエンジンの排気浄化装置。 - 前記再生温度決定手段は、主に結晶性が高いパティキュレートを排出する運転状態であった場合に、前記目標再生温度を相対的に高く設定することを特徴とする請求項24に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、筒内燃焼温度が高い運転状態ほど前記目標再生温度を高く設定することを特徴とする請求項24または25に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの負荷及び空気過剰率に基づいて前記目標再生温度を決定することを特徴とする請求項24から26のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの負荷が同等の場合には、空気過剰率が低い方が前記目標再生温度を高く設定することを特徴とする請求項27に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの回転数、負荷及び空気過剰率に基づいて前記再生温度を決定することを特徴とする請求項24から26のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの回転数及び負荷が同等の場合には、空気過剰率が低い方が前記再生温度を高く設定することを特徴とする請求項29に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの負荷とリッチスパイク又は硫黄被毒解除の実施の有無とに基づいて前記再生温度を設定することを特徴とする請求項24から26のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの負荷が同等の場合には、リッチスパイク又は硫黄被毒解除を実施した方が前記再生温度を高く設定することを特徴とする請求項31に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの回転及び負荷と、リッチスパイク又は硫黄被毒解除の実施の有無とに基づいて前記再生温度を設定することを特徴とする請求項24から26のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記エンジンの回転数及び負荷が同等の場合には、リッチスパイク又は硫黄被毒解除を実施した方が前記再生温度を高く設定することを特徴とする請求項33に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートの結晶性別の含有比率に基づいて前記目標再生温度を決定することを特徴とする請求項24から34のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 排気系に排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備える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の目標再生温度を決定する再生温度決定手段と、
前記パティキュレートフィルタを前記目標再生温度となるように昇温する再生手段と、を備え、
前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴を演算し、演算結果に基づいて目標再生温度を決定することを特徴するエンジンの排気浄化装置。 - 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴として前記パティキュレートフィルタの熱履歴を演算することを特徴とする請求項36に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴を、前記パティキュレートフィルタの温度と、その温度の維持時間とに基づいて演算することを特徴とする請求項37に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートフィルタの温度が高いほど、またはその温度の維持時間が長いほど、または前記温度と維持時間との積が大きいほど、目標再生温度を高く設定することを特徴とする請求項38に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートフィルタの温度維持時間が同等の場合には、維持した温度が高いほど目標再生温度を高く設定することを特徴とする請求項38または39に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴の演算を、前記パティキュレートフィルタが所定温度以上になった場合に実行することを特徴とする請求項36から40のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記所定温度は、前記パティキュレートフィルタ内のパティキュレートの結晶性が向上する温度であることを特徴とする請求項41に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、前記パティキュレートフィルタの温度に替えて前記パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を用いて、前記パティキュレートの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴を演算することを特徴とする請求項38から42のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記再生温度決定手段は、
排出するパティキュレートの結晶性に基づいて前記エンジンの運転領域を分割し、
各運転領域で排出されたパティキュレートごとに、前回再生処理終了後からの前記パティキュレートフィルタ内での熱履歴による結晶性の変化と、前回再生処理終了後からの堆積量とを演算し、前記演算結果に基づいて前記パティキュレートフィルタ内に堆積しているパティキュレートの結晶性別の構成比率を算出し、
前記結晶性別の構成比率に基づいて再生温度を決定することを特徴とする請求項36から43のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記再生温度決定手段は、前記目標再生温度の基準値を設定しておき、前記パティキュレートが前記パティキュレートフィルタ内で受けた熱履歴に応じて演算した目標再生温度が前記基準値と異なる場合には、前記基準値の目標再生温度への変更または排気中の酸素濃度の増量補正の少なくとも一方を実行することを特徴とする請求項36から44のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
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2007
- 2007-07-27 JP JP2007195791A patent/JP2009030538A/ja active Pending
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