JP2010196498A - Pm emission estimation device - Google Patents
Pm emission estimation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010196498A JP2010196498A JP2009039550A JP2009039550A JP2010196498A JP 2010196498 A JP2010196498 A JP 2010196498A JP 2009039550 A JP2009039550 A JP 2009039550A JP 2009039550 A JP2009039550 A JP 2009039550A JP 2010196498 A JP2010196498 A JP 2010196498A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- engine
- estimated
- emission
- intake air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、エンジンから排出されるPMの排出量を高い精度で推定するPM排出量推定装置に関する。 The present invention relates to a PM emission amount estimation device that estimates the emission amount of PM discharged from an engine with high accuracy.
一般に、エンジンから排出される排気ガス中には、そのまま大気に排出することが好ましくない有害物質が含まれており、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、粒子状物質(PM:Particulate Matter)、煤(SOOT)、可溶性有機成分(SOF:Soluble Organic Fraction)、不燃成分からなるアッシュ(ASH)などの有害物質が含まれており、これらの有害物質の排出は大気汚染の原因になる。このような有害物質を浄化するよう、例えば、ディーゼルエンジンの排気通路を流れる排気ガス中のPMを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)が排気通路内に設けられている。 In general, the exhaust gas discharged from the engine contains harmful substances that are not preferably discharged to the atmosphere as they are, and in particular, the exhaust gas discharged from the diesel engine contains particulate matter (PM). Matter), soot (SOOT), soluble organic components (SOF), ash composed of incombustible components (ASH), and other harmful substances are included, and the emission of these harmful substances causes air pollution. . In order to purify such harmful substances, for example, a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) that collects PM in exhaust gas flowing through the exhaust passage of a diesel engine is provided in the exhaust passage.
このようなDPFの場合、DPF内に許容量を超えるPMが捕集されると、DPFが目詰まりして排気の抵抗が大きくなるため、燃料消費率(g/KWh)の悪化を招くおそれが生ずる。また、排気ガスを浄化する触媒やDPFの溶損のおそれも生ずる。そのためディーゼルエンジンの正常な運転に支障が起きないよう、DPF内にある程度の堆積量のPMが捕集された段階で、DPFに堆積しているPMを、例えば、600℃程度まで加熱し、PMに酸化反応を起こさせて酸化除去するPM再生処理が行われている。このPM再生処理は、DPFに捕集されているPMの堆積量が適量に達するタイミングで行われることが望ましい。そのためには、DPFに捕集されているPMの堆積量やエンジンから排出されるPM排出量を正確に把握する必要があり、ディーゼルエンジンにはPMの堆積量を正確に推定するPM堆積量推定装置やPM排出量を正確に推定するPM排出量推定装置が設けられている。 In the case of such a DPF, if PM exceeding the allowable amount is collected in the DPF, the DPF is clogged and the exhaust resistance increases, which may cause a deterioration in the fuel consumption rate (g / KWh). Arise. In addition, there is a risk that the catalyst for purifying the exhaust gas and the DPF may be melted. Therefore, the PM accumulated in the DPF is heated to about 600 ° C., for example, at a stage where a certain amount of PM is collected in the DPF so that normal operation of the diesel engine is not hindered. PM regeneration treatment is performed in which an oxidation reaction is caused to oxidize and remove. This PM regeneration process is desirably performed at a timing when the amount of PM trapped in the DPF reaches an appropriate amount. For this purpose, it is necessary to accurately grasp the amount of PM accumulated in the DPF and the amount of PM discharged from the engine. For diesel engines, the amount of PM accumulation is estimated accurately. An apparatus and a PM emission amount estimation device for accurately estimating the PM emission amount are provided.
従来、この種のPM堆積量推定装置として、ディーゼルエンジンの排気通路に設置され、排気ガス中のPMを捕集するDPFと、堆積しているPMを燃焼させてDPFを再生させるための制御を行う再生制御手段と、DPFが再生したことを判定する再生終了判定手段と、フィルタ前後の差圧であるフィルタ前後差圧を、フィルタが再生したと判定された直後に検出するフィルタ前後差圧検出手段と、検出されたフィルタ前後差圧に基づいてDPFに堆積しているアッシュの量であるアッシュ堆積量を推定するアッシュ堆積量推定手段と、を含んで構成されたものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
このPM堆積量推定装置においては、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じたPM堆積量マップと、エンジン運転状態の履歴、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷の変化の履歴に基づいて、DPFに堆積しているPMの量であるPM堆積量が求められ、このPM堆積量に対し、アッシュ堆積量推定手段により推定されたアッシュ堆積量により補正して、より実際のPM堆積量に近い値を推定するようにしている。
Conventionally, as this kind of PM accumulation amount estimation device, a DPF that is installed in an exhaust passage of a diesel engine and collects PM in exhaust gas, and a control for regenerating the DPF by burning the accumulated PM. A regeneration control means for performing, a regeneration end judging means for judging that the DPF has been regenerated, and a filter front-rear differential pressure detection for detecting a differential pressure before and after the filter, which is a differential pressure before and after the filter, immediately after it is determined that the filter has been regenerated. And an ash accumulation amount estimation means for estimating an ash accumulation amount that is an amount of ash accumulated on the DPF based on the detected differential pressure across the filter. For example, see Patent Document 1).
In this PM accumulation amount estimation device, accumulation in the DPF is performed based on a PM accumulation amount map corresponding to the engine speed and engine load, and a history of engine operating conditions, for example, a history of changes in engine speed and engine load. The amount of accumulated PM, which is the amount of PM deposited, is obtained, and this PM accumulation amount is corrected by the ash accumulation amount estimated by the ash accumulation amount estimating means, and a value closer to the actual PM accumulation amount is estimated. Like to do.
PM堆積量の唯一の補正手段であるアッシュ堆積量は、次のようにして推定している。すなわち、DPFを再生すべき時期において、堆積しているPMを燃焼させるための制御を行い、DPFが再生したと判定された直後にフィルタ前後の差圧を検出するとともに、検出されたフィルタ前後の差圧に基づいてアッシュ堆積量を推定するようにしている。
DPFの再生直後におけるフィルタ前後の差圧に基づいてアッシュ堆積量を推定するようにしたことで、エンジンオイルの消費量やその種類の違いに対する補正を必要とせずに、アッシュ堆積量が正確に推定され、正確なアッシュ堆積量によってPM堆積量を推定するようにしている。
The ash deposition amount, which is the only correction means for the PM deposition amount, is estimated as follows. That is, at the time when the DPF is to be regenerated, control for burning the accumulated PM is performed, and immediately after it is determined that the DPF has been regenerated, the differential pressure before and after the filter is detected. The ash accumulation amount is estimated based on the differential pressure.
By estimating the ash accumulation amount based on the differential pressure before and after the filter immediately after the regeneration of the DPF, the ash accumulation amount can be accurately estimated without requiring correction for differences in engine oil consumption and its type. Therefore, the PM deposition amount is estimated by the accurate ash deposition amount.
また、この種のPM排出量推定装置として、例えば、エンジンに吸入される吸入空気の温度を検出する吸気温センサと、エンジンに吸入される吸入空気量を検出するエアフロメータと、エンジンの排気通路に配置されてエンジンから排出されるPMを捕集するDPFとしてのPM捕集フィルタと、PM捕集フィルタ内の推定されるPM堆積量を算出する推定PM堆積量算出手段と、推定PM堆積量算出手段により算出される推定PM堆積量の算出基準となるPM算出基準量を記憶するPM算出基準量記憶手段と、を備え、吸気温センサにより検出された検出温度と、エアフロメータにより検出された検出吸入空気量と、PM算出基準量とに基づいてエンジンから排出されたPM排出量を推定するものが知られている。 Further, as this type of PM emission amount estimation device, for example, an intake air temperature sensor that detects the temperature of intake air sucked into the engine, an air flow meter that detects the amount of intake air sucked into the engine, and an exhaust passage of the engine A PM collection filter serving as a DPF that collects PM discharged from the engine that is disposed in the engine, an estimated PM accumulation amount calculating means that calculates an estimated PM accumulation amount in the PM collection filter, and an estimated PM accumulation amount PM calculation reference amount storage means for storing a PM calculation reference amount serving as a calculation reference for the estimated PM accumulation amount calculated by the calculation means, and a detected temperature detected by an intake air temperature sensor and detected by an air flow meter A device that estimates the amount of PM discharged from an engine based on a detected intake air amount and a PM calculation reference amount is known.
このPM排出量推定装置においては、PM算出基準量を検出温度により補正する温度補正係数と、PM算出基準量を吸入空気量により補正する吸入空気量補正係数と、をPM算出基準量に乗算することにより、推定PM堆積量を算出するようにしている。 In this PM discharge amount estimation device, the PM calculation reference amount is multiplied by a temperature correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount with the detected temperature and an intake air amount correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount with the intake air amount. Thus, the estimated amount of accumulated PM is calculated.
しかしながら、従来の特許文献1に記載のPM堆積量推定装置においては、エンジン回転数とエンジン負荷の変化の履歴に基づいて求められたPM堆積量に対し、アッシュ堆積量推定手段により推定されたアッシュ堆積量のみで補正して、実際のPM堆積量に近い値を推定するようにしているので、必ずしも高精度の推定PM堆積量が得られるとはいえないという問題があった。すなわち、DPFに堆積するPM堆積量は、エンジンに吸入される吸入空気の温度の高低や、エンジンに吸入される吸入空気量の大小により影響を受けてしまうので、PM堆積量をアッシュ堆積量のみで補正することには限界があり、吸入空気の温度の高低や吸入空気量の大小により推定PM堆積量にばらつきが生じ、PM堆積量推定装置においては、高精度の推定PM堆積量が得られなかった。
However, in the conventional PM accumulation amount estimation device described in
また、従来のPM排出量推定装置においては、PM算出基準量に対して、温度により補正する温度補正係数と、吸入空気量により補正する吸入空気量補正係数とを乗算することにより、推定PM堆積量を補正して算出するようにしているので、必ずしも高精度の推定PM堆積量が得られるとはいえないという問題があった。すなわち、他のPM排出量推定装置においては、温度補正係数および吸入空気量補正係数により、PM算出基準量を補正しているものの、吸気制御を行うエンジンに対しては不十分であった。 Further, in the conventional PM emission amount estimation device, the estimated PM accumulation is obtained by multiplying the PM calculation reference amount by the temperature correction coefficient corrected by the temperature and the intake air amount correction coefficient corrected by the intake air amount. Since the amount is corrected and calculated, there is a problem that it is not always possible to obtain a highly accurate estimated PM deposition amount. That is, in other PM emission amount estimation devices, although the PM calculation reference amount is corrected by the temperature correction coefficient and the intake air amount correction coefficient, it is insufficient for an engine that performs intake control.
吸気制御を行うエンジンにおいては、例えば、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置が設けられ、EGRバルブによりエンジンから排出される排気ガスの量と吸入空気量とが所定の比率に調整されて得られる外部EGR率と、可変バルブタイミング機構(VVT)により、吸気バルブなどのバルブタイミングを進角または遅角させて得られる内部EGR率とが、所定の目標値になるよう、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)により制御されている。この場合、外部EGR率を目標値に合わせることによりエンジンから排出される窒素酸化物(Nox:Nitrogen Oxide x)のばらつきを抑えている。そのため、アッシュまたはPMの過堆積時には、排気通路内の背圧が上昇してしまい、外部EGR率や内部EGR率が変化し吸入空気の充填効率が変化して目標とする燃焼が得られず、アッシュが堆積していない場合よりもPM排出量が多くなってしまうので、正確にPM排出量を推定することができないという問題があった。 In an engine that performs intake control, for example, an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device is provided, and an external EGR obtained by adjusting the amount of exhaust gas discharged from the engine and the amount of intake air to a predetermined ratio by an EGR valve. The electronic control unit (ECU: Electronic Control) so that the internal EGR rate obtained by advancing or retarding the valve timing of the intake valve or the like by the variable valve timing mechanism (VVT) becomes a predetermined target value. Unit). In this case, by adjusting the external EGR rate to the target value, variations in nitrogen oxides (Nox: Nitrogen Oxide x) discharged from the engine are suppressed. Therefore, when ash or PM is excessively accumulated, the back pressure in the exhaust passage increases, the external EGR rate and the internal EGR rate change, the charging efficiency of intake air changes, and target combustion cannot be obtained. Since the PM emission amount is larger than when no ash is accumulated, there is a problem that the PM emission amount cannot be estimated accurately.
本発明は、前述のような従来における問題を解決し、アッシュやPMの過堆積を未然に防止するよう、エンジンから排出される実際のPM排出量に近似した高精度の推定PM排出量が得られるPM排出量推定装置を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and obtains a highly accurate estimated PM emission amount that approximates the actual PM emission amount discharged from the engine so as to prevent over-deposition of ash and PM. It is an object of the present invention to provide a PM emission amount estimation device.
本発明に係るPM排出量推定装置は、上記課題を達成するため、(1)エンジンに吸入される吸入空気の温度を検出する吸気温センサと、前記エンジンを冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温センサと、前記エンジンに吸入される吸入空気量を検出するエアフロメータと、前記エンジンから排出される粒子状物質からなるPMの推定排出量を算出する推定PM排出量算出手段と、前記推定PM排出量算出手段により算出される推定PM排出量の算出基準となるPM算出基準量を記憶するPM算出基準量記憶手段と、を備え、前記吸気温センサおよび前記冷却水温センサのうち少なくともいずれか一方により検出された検出温度と、前記エアフロメータにより検出された検出吸入空気量と、前記PM算出基準量とに基づいて前記エンジンから排出されたPM排出量を推定するPM排出量推定装置において、前記エンジンの排気通路に配置されPMを捕集するPM捕集フィルタの上流側の前記排気通路内の排気ガスの圧力と前記PM捕集フィルタの下流側の前記排気通路内の排気ガスの圧力との差を検出する差圧センサと、前記エンジンに供給されたエンジンオイルの供給量を算出するエンジンオイル供給量算出手段と、前記エンジンから排出された不燃成分からなるアッシュの堆積量を算出するアッシュ堆積量算出手段と、を備え、前記PM算出基準量が、前記エンジンに噴射される燃料の噴射量、前記エンジンの負荷および前記エンジンから出力されるトルクのうち少なくともいずれかに基づいて作成されたマップから得られた基準量からなり、前記アッシュ堆積量算出手段が、前記差圧センサにより検出された差圧および前記エンジンオイル供給量算出手段により算出されたエンジンオイル供給量のうち少なくともいずれかに基づいて前記アッシュ堆積量を算出し、前記推定PM排出量算出手段が、前記PM算出基準量をPMbとし、前記検出温度により前記PM算出基準量PMbを補正する温度補正係数をKthとし、前記検出吸入空気量により前記PM算出基準量PMbを補正する吸入空気量補正係数をKeqとし、前記アッシュ堆積量算出手段により算出されたアッシュ堆積量により前記PM算出基準量PMbを補正するアッシュ堆積量補正係数をKashとし、前記エンジンから排出された推定PM排出量をPMeとすると、次式、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、に基づいて、前記推定PM排出量を算出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the PM emission estimation device according to the present invention detects (1) an intake air temperature sensor that detects the temperature of intake air sucked into the engine and a temperature of cooling water that cools the engine. A cooling water temperature sensor; an air flow meter for detecting an intake air amount sucked into the engine; an estimated PM discharge amount calculating means for calculating an estimated discharge amount of PM composed of particulate matter discharged from the engine; PM calculation reference amount storage means for storing a PM calculation reference amount that is a calculation reference for the estimated PM discharge amount calculated by the PM discharge amount calculation means, and at least one of the intake air temperature sensor and the cooling water temperature sensor Based on the detected temperature detected by one, the detected intake air amount detected by the air flow meter, and the PM calculation reference amount, In the PM emission amount estimation device that estimates the discharged PM emission amount, the pressure of the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the PM collection filter that is disposed in the exhaust passage of the engine and collects PM, and the PM trapping. A differential pressure sensor for detecting a difference from the pressure of the exhaust gas in the exhaust passage on the downstream side of the collecting filter, an engine oil supply amount calculating means for calculating a supply amount of the engine oil supplied to the engine, and the engine Ash accumulation amount calculating means for calculating an ash accumulation amount composed of incombustible components discharged from the engine, wherein the PM calculation reference amount is an injection amount of fuel injected into the engine, an engine load, and the engine Comprising a reference amount obtained from a map created based on at least one of the torques output from the ash accumulation amount calculating means The ash accumulation amount is calculated based on at least one of the differential pressure detected by the differential pressure sensor and the engine oil supply amount calculated by the engine oil supply amount calculation means, and the estimated PM discharge amount calculation means The PM calculation reference amount is PMb, the temperature correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount PMb by the detected temperature is Kth, and the intake air amount correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount PMb by the detected intake air amount Is Keq, an ash accumulation amount correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount PMb based on the ash accumulation amount calculated by the ash accumulation amount calculating means is Kash, and an estimated PM emission amount discharged from the engine is PMe. Based on the following formula, PMe = PMb × Kth × Keq × Kash, the estimated PM discharge An amount is calculated.
この構成により、エンジンから排出される実際のPM排出量に近似した高精度の推定PM排出量を得ることができ、アッシュやPMの過堆積が未然に防止される。
すなわち、従来のPM排出量推定装置においては、PM算出基準量を検出温度により補正する温度補正係数と、PM算出基準量を吸入空気量により補正する吸入空気量補正係数と、をPM算出基準量に乗算することにより、推定PM堆積量を算出していたのに対し、本発明に係るPM排出量推定装置においては、PM算出基準量に、さらにアッシュ堆積量補正係数Kashを乗算してPM算出基準量を補正している。その結果、従来の推定PM堆積量が、アッシュ堆積量の増加にもかかわらず直線的にほぼ一定の値に留まっていたのに対し、得られた推定PM堆積量がほぼ実際の実排出量に近似した、高精度の値となるという効果が得られる。すなわち従来の推定PM堆積量と実際の実排出量との差が著しく小さくなり、推定PM堆積量と実際の実排出量との乖離が改善される。
With this configuration, it is possible to obtain a highly accurate estimated PM discharge amount that approximates the actual PM discharge amount discharged from the engine, thereby preventing ash and PM from being excessively deposited.
That is, in the conventional PM discharge amount estimation device, a temperature correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount with the detected temperature and an intake air amount correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount with the intake air amount are used as the PM calculation reference amount. On the other hand, in the PM emission amount estimation device according to the present invention, the PM calculation reference amount is further multiplied by the ash accumulation amount correction coefficient Kash to calculate the PM. The reference amount is corrected. As a result, the estimated PM deposition amount in the past remained almost constant linearly despite the increase in the ash deposition amount, whereas the obtained estimated PM deposition amount was almost the actual actual emission amount. An effect of obtaining an approximate and highly accurate value is obtained. That is, the difference between the conventional estimated PM accumulation amount and the actual actual emission amount is remarkably reduced, and the difference between the estimated PM accumulation amount and the actual actual emission amount is improved.
また、推定PM堆積量と実際の実排出量との差が著しく小さくなっているので、PM再生処理において木目細かなPM再生インターバル制御が可能となり、DPFの溶損リスクが低減され、DPFの目詰まりが未然に防止されるとともに、排気の抵抗の増大が抑制されるため、燃料消費率(g/KWh)の悪化が抑制される。 Further, since the difference between the estimated PM accumulation amount and the actual actual discharge amount is remarkably small, fine PM regeneration interval control can be performed in the PM regeneration processing, and the risk of DPF erosion is reduced. Clogging is prevented in advance and an increase in exhaust resistance is suppressed, so that deterioration of the fuel consumption rate (g / KWh) is suppressed.
本発明によれば、アッシュやPMの過堆積を未然に防止するよう、エンジンから排出される実際のPM排出量に近似した高精度の推定PM排出量が得られるPM排出量推定装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a PM emission amount estimation device capable of obtaining a highly accurate estimated PM emission amount approximate to an actual PM emission amount discharged from an engine so as to prevent ash and PM from being excessively accumulated. be able to.
以下、本発明に係るPM排出量推定装置の第1の実施形態および第2の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a first embodiment and a second embodiment of a PM emission amount estimation device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、構成について説明する。
第1の実施の形態に係るPM排出量推定装置2は、車両に搭載されたディーゼルエンジン1の一部を構成している。この車両のエンジンは、ディーゼルエンジン1以外のエンジンであってもよく、例えば、ガソリンやエタノールなどの液体を燃料とするエンジンであってもよい。また、ディーゼルエンジンの仕様は任意に選択され、例えば、ディーゼルエンジン1は、直列4気筒などの公知のディーゼルエンジンで構成されている。
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
The PM emission
具体的には、図1に示すように、ディーゼルエンジン1は、PM排出量推定装置2と、このPM排出量推定装置2の一部を含んで構成されディーゼルエンジン1を制御する電子制御ユニット(ECU:Eectronic Control Unit)3と、エンジン本体4と、エンジン本体4に燃料を供給する燃料供給装置5と、吸気管6と、吸気管6に設けられたエアクリーナ7と、インタークーラ8およびスロットルバルブ9と、排気管11と、エンジン本体4から排出される排気ガスの一部を吸気管6内に還流させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置12と、排気管11に設けられた排気ガス後処理装置13と、ターボチャージャ14とを含んで構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
PM排出量推定装置2は、ECU3の一部を構成する推定PM排出量算出手段、PM算出基準量記憶手段、エンジンオイル供給量算出手段およびアッシュ堆積量算出手段の各手段と、吸気温センサ21と、冷却水温センサ22と、エアフロメータ23と、差圧センサ24と、排気温センサ25と、クランクポジションセンサ26とを含んで構成されている。
The PM emission
このPM排出量推定装置2は、ECU3による推定PM排出量算出手段、PM算出基準量記憶手段、エンジンオイル供給量算出手段およびアッシュ堆積量算出手段の各手段の実行により、ディーゼルエンジン1から排出される推定PM排出量(g)を高い精度で算出するとともに、算出された推定PM排出量をECU3に通知するよう構成されている。
The PM emission
吸気温センサ21は、例えば、コンパクトタイプのサーミスタを含んで構成されており、エアフロメータ23に内蔵され、エアフロメータ23内を通過する吸入空気の温度(℃)を検出し、温度信号としてECU3の入力インターフェース回路に入力するようになっている。
The intake
冷却水温センサ22は、例えば、優れた温度特性を有するサーミスタを含んで構成されている。サーミスタは、ECU3に接続されており、ディーゼルエンジン1を冷却する冷却水の温度に応じた抵抗値を検知し電圧信号をECU3の入力インターフェース回路に入力するようになっている。この冷却水温センサ22は、エンジン本体4のエンジンブロックのシリンダ周辺を流通し昇温した冷却水の温度を検知するよう、シリンダ周辺のエンジン本体4内に装着されている。
The
図2に示すように、エアフロメータ23は、例えば、ホットワイヤ式エアフロメータからなり、吸気温度計測用の抵抗23oと、加熱抵抗23kとによりブリッジ回路が構成されており、吸入空気量(g/rev)が変化したときには、ブリッジ回路により、吸気温度計測用の抵抗23oと、加熱抵抗23kとの温度差を常に一定に保つよう加熱抵抗23kへの供給電力をフィードバック制御するよう構成されている。この供給電力が電圧に変換され、吸入空気量信号としての検出吸入空気量(g/rev)が、ECU3に出力されるようになっている。このエアフロメータ23は、吸気通路内に吸気温度計測用の抵抗23oおよび加熱抵抗23kが露出するよう吸気管6に装着されている。
As shown in FIG. 2, the
差圧センサ24は、例えば、ダイアフラムなどの圧力検出部材に歪ゲージなどの電気回路が配置された圧力センサからなり、排気ガス後処理装置13の上流側の排気ガスの圧力(kPa)を検出する上流側圧力検出部24jと排気ガス後処理装置13の下流側の排気ガスの圧力(kPa)を検出する下流側圧力検出部24kと差圧検出回路部24sとを含んで構成されている。差圧検出回路部24sにより検出された差圧(kPa)は、ECU3の入力インターフェース回路に入力されるよう構成されている。
The
排気温センサ25は、例えば、2本の熱電対を有する温度センサ素子を含んで構成され、排気ガス後処理装置13に取り付けられ、排気ガス後処理装置13内を通過する排気ガスの温度(℃)を検出し、温度信号としてECU3の入力インターフェース回路に入力するよう構成されている。この排気温センサ25は、排気ガス後処理装置13の2箇所に取り付けて、検出温度の精度を高めるようにしてもよい。
The
クランクポジションセンサ26は、例えば、図示しないクランクシャフトに固定されたタイミングロータと電磁ピックアップセンサとを含んで構成されており、エンジン本体4のエンジンブロック31に固定されている。このクランクポジションセンサ26は、クランク位置、クランク角速度などのクランク回転信号を検出し、検出された信号は、ECU3の入力インターフェース回路に入力されるようになっている。
The crank
ECU3は、エンジン始動判断手段、PM排出量推定装置2を構成する推定PM排出量算出手段、PM算出基準量記憶手段、エンジンオイル供給量算出手段およびアッシュ堆積量算出手段とを含んで構成されている。ECU3においては、単一または複数のプログラムにより各手段の動作が連続的に実行されるようになっている。
The
ECU3は、具体的には、CPU(Central Processing Unit)、エンジン始動判断手段、推定PM排出量算出手段、PM算出基準量記憶手段、エンジンオイル供給量算出手段およびアッシュ堆積量算出手段の各手段の動作を実行させるプログラムやPM算出基準量などが記憶されたROM(Read Only Memory)、一時的にデータを記憶するRAM(Random Access Memory)、電気的に書換え可能な不揮発性のメモリからなるEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)、A/D変換器やバッファなどの入力インターフェース回路および出力インターフェース回路を含んで構成されている。
Specifically, the
吸気温センサ21、冷却水温センサ22、エアフロメータ23、差圧センサ24、排気温センサ25、クランクポジションセンサ26、図示しないオイル圧力センサ、スロットル開度センサ、アクセルポジションセンサ、空燃比センサ、O2センサなどのセンサが、ECU3の入力インターフェース回路に、それぞれ接続されており、これらのセンサから出力される情報は、入力インターフェース回路を介してECU3に取り込まれるようになっている。
ECU3においては、クランクポジションセンサ26などのクランクシャフトの回転数(rpm)を検知するセンサから入力された情報に基づいて、エンジン回転数Ne(rpm)が求められるようになっている。また、ECU3においては、エアフロメータ23から入力された吸入空気量信号に基づいて、予め設定されたエアフロメータ23の出力電圧と吸入空気の流量との関係から吸入空気量が算出されるようになっており、各センサの入力情報が必要なデータに変換されるようになっている。
In the
ECU3のエンジン始動判断手段は、ディーゼルエンジン1が始動されたか否かを判断するよう構成されており、例えば、ディーゼルエンジン1のスタータモータを作動するスタータスイッチがオンとなったことを検知、またはスタータスイッチがオンからオフに切り替わってから所定時間未満であることを検知した場合には、ディーゼルエンジン1が始動されたものと判断するようになっている。
The engine start determination means of the
いずれも検知しない場合には、ECU3のエンジン始動判断手段は、所定の時間間隔で、ディーゼルエンジン1が始動されたものと判断されるまでスタータスイッチのオンまたはオフを監視するよう構成されている。なお、所定の時間間隔は、PM排出量推定装置2やディーゼルエンジン1の特性や車種などに基づいて適宜選択され、例えば、適宜設定された一定の時間間隔でもよく、運転開始から運転終了までの、適宜選択された任意の時間間隔でもよい。
If neither is detected, the engine start determination means of the
ECU3の推定PM排出量算出手段は、ディーゼルエンジン1から排出される推定PM排出量を算出するよう構成されている。
The estimated PM emission amount calculation means of the
具体的には、ECU3の推定PM排出量算出手段においては、この推定PM排出量算出手段により算出される推定PM排出量(g)の算出基準となるPM排出推定ベース、すなわちPM算出基準量(g)をPMbとし、吸気温センサ21および冷却水温センサ22の少なくともいずれかの検出温度(℃)によりPM算出基準量PMb(g)を補正する温度補正係数をKthとし、エアフロメータ23が検出した検出吸入空気量(g/rev)によりPM算出基準量PMb(g)を補正する吸入空気量補正係数をKeqとし、アッシュ堆積量算出手段により算出されたアッシュ堆積量(g)によりPM算出基準量PMb(g)を補正するアッシュ堆積量補正係数をKashとし、ディーゼルエンジン1から排出される推定PM排出量(g)をPMeとすると、次式、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、に基づいて、推定PM排出量(g)が算出される。
ここで検出吸入空気量の単位(g/rev)のgは、質量を表し、revは、クランク角360度、すなわちクランクシャフトの1回転を表している。
Specifically, in the estimated PM emission amount calculation means of the
Here, g in the unit (g / rev) of the detected intake air amount represents mass, and rev represents a crank angle of 360 degrees, that is, one rotation of the crankshaft.
PM排出推定ベースとなるPM算出基準量(g)PMbは、具体的には、エンジン回転数Ne(rpm)と燃料噴射量qfin(g)とにより予め作成されECU3のROMに記憶された燃料噴射量マップや、エンジン回転数Ne(rpm)とエンジン負荷とにより予め作成されECU3のROMに記憶されたエンジン負荷マップ、エンジン回転数Ne(rpm)とトルク(N・m)とにより、予め作成されECU3のROMに記憶されたトルクマップなどのマップから得られた値(g)に基づいて決定される。
Specifically, the PM calculation reference amount (g) PMb, which serves as a PM emission estimation base, is prepared in advance based on the engine speed Ne (rpm) and the fuel injection amount qfin (g) and stored in the ROM of the
燃料噴射量qfinは、予めECU3のROMに記憶された基本噴射量(g)とこの基本噴射量に対する各種補正によって決められる。基本噴射量は、吸入空気量(g/rev)などのディーゼルエンジン1に供給される吸入空気や供給燃料の入力情報によって算出される。各種補正としては、例えば、始動後増量補正、吸気温度補正、出力増量補正、燃比フィードバック補正、フューエルカット補正などが挙げられる。
The fuel injection amount qfin is determined by a basic injection amount (g) stored in advance in the ROM of the
エンジン負荷は、ECU3に入力されたエンジン負荷情報に基づいて、ECU3により求められたものであり、エンジン負荷情報には、例えば、吸気温センサ21の吸気温(℃)の出力信号、冷却水温センサ22の冷却水温(℃)の出力信号、エアフロメータ23の検出吸入空気量(g/rev)の出力信号、差圧センサ24の差圧(kPa)の出力信号、排気温センサ25の排気温(℃)の出力信号、クランクポジションセンサ26のクランク回転の出力信号、圧力センサの吸入空気圧(kPa)やオイル圧力センサの検出圧力(kPa)の出力信号、アクセルポジションセンサのアクセル開度ACCの出力信号、スロットル開度センサのスロットル開度の出力信号、油温センサの潤滑油温(℃)の出力信号、燃圧センサの燃料の圧力(kPa)の出力信号、などの各出力信号からなる情報が含まれる。
The engine load is obtained by the
トルク(N・m)は、ディーゼルエンジン1から出力されるトルクを表し、具体的には、エンジン回転数(rpm)に対応するクランクシャフトの軸トルク(N・m)で表される。
The torque (N · m) represents the torque output from the
燃料噴射量マップ、エンジン負荷マップおよびトルクマップは、ディーゼルエンジン1の性能、特性、構造、大きさおよび形状などの公知のエンジン設定諸元、実験データ、経験値などのデータに基づいて適宜作成されたものである。
The fuel injection amount map, the engine load map, and the torque map are appropriately created based on known engine setting specifications such as performance, characteristics, structure, size, and shape of the
温度補正係数Kthは、無次元の単位からなり、吸気温センサ21または冷却水温センサ22の検出した検出温度(℃)に基づいて決定される。
具体的には、温度補正係数Kthは、図4(a)、(b)に示す、適宜選択された冷却水温による温度補正マップまたは吸気温による温度補正マップに基づいて決定される。
冷却水温による温度補正マップは、冷却水温thw(℃)と温度補正係数をKthとの関係を示すマップであり、吸気温による温度補正マップは、吸気温tha(℃)と温度補正係数Kthとの関係を示すマップである。これらのマップは、他のマップと同様に、ディーゼルエンジン1の性能、特性、構造、大きさおよび形状などの公知のエンジン設定諸元、実験データ、経験値などのデータに基づいて適宜作成されたものであり、予めECU3のROMに記憶され、適宜読み出されて処理される。
The temperature correction coefficient Kth is a dimensionless unit, and is determined based on the detected temperature (° C.) detected by the intake
Specifically, the temperature correction coefficient Kth is determined based on a temperature correction map based on an appropriately selected cooling water temperature or a temperature correction map based on the intake air temperature shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
The temperature correction map based on the cooling water temperature is a map showing the relationship between the cooling water temperature thw (° C.) and the temperature correction coefficient Kth, and the temperature correction map based on the intake air temperature is the relationship between the intake air temperature tha (° C.) and the temperature correction coefficient Kth. It is a map which shows a relationship. These maps, as with the other maps, were appropriately created based on known engine setting specifications such as the performance, characteristics, structure, size, and shape of the
冷却水温による温度補正マップは、例えば、図4(a)に示すように、冷却水温thwが、0℃ないし20℃の範囲では、温度補正の非対象となり、温度補正の効率的な処理が図られる。20℃を超え80℃以下の範囲では、温度補正係数Kthは、1となり、冷却水温thwが、90℃のときは、温度補正係数Kthは、1.05となり、100℃のときは、温度補正係数Kthは、1.07となる。この冷却水温thwと温度補正係数Kthは、図示しないが比例的な関係にあり連続した曲線で表され、図4(a)に示す冷却水温thw以外の温度、例えば、20.5℃、85℃、91℃などの冷却水温thwであっても温度補正係数Kthを決定することができる。
具体的には、冷却水温による温度補正マップにより冷却水温センサ22が検出した検出温度(℃)に対応する温度補正係数Kthが決定される。
For example, as shown in FIG. 4A, the temperature correction map based on the cooling water temperature is not subject to temperature correction when the cooling water temperature thw is in the range of 0 ° C. to 20 ° C. It is done. In the range of 20 ° C. and 80 ° C. or less, the temperature correction coefficient Kth is 1, the temperature correction coefficient Kth is 1.05 when the cooling water temperature thw is 90 ° C., and the temperature correction coefficient is 100 ° C. The coefficient Kth is 1.07. The cooling water temperature thw and the temperature correction coefficient Kth have a proportional relationship although not shown, and are represented by continuous curves, and are temperatures other than the cooling water temperature thw shown in FIG. 4A, for example, 20.5 ° C., 85 ° C. The temperature correction coefficient Kth can be determined even at a cooling water temperature thw such as 91 ° C.
Specifically, the temperature correction coefficient Kth corresponding to the detected temperature (° C.) detected by the cooling
吸気温による温度補正マップは、例えば、図4(b)に示すように、吸気温thaが、0℃ないし20℃未満の範囲では、温度補正の非対象となり、温度補正の効率的な処理が図られる。吸気温thaが、20℃のときは、温度補正係数Kthは、1となり、40℃のときは、温度補正係数Kthは、1.03となり、80℃のときは、温度補正係数Kthは、1.05となる。この吸気温thaと温度補正係数Kthは、冷却水温thwの場合と同様、比例的な関係にあり連続した曲線で表され、図4(b)に示す吸気温tha以外の温度、例えば、40.5℃、60℃、70.5℃などの吸気温thaであっても温度補正係数Kthを決定することができる。
具体的には、吸気温による温度補正マップにより吸気温センサ21が検出した検出温度(℃)に対応する温度補正係数KthがECU3の推定PM排出量算出手段により決定される。
For example, as shown in FIG. 4B, the temperature correction map based on the intake air temperature is not subject to temperature correction when the intake air temperature tha is in the range of 0 ° C. to less than 20 ° C., and efficient processing of temperature correction is performed. Figured. When the intake air temperature tha is 20 ° C., the temperature correction coefficient Kth is 1, and when the intake air temperature is 40 ° C., the temperature correction coefficient Kth is 1.03, and when it is 80 ° C., the temperature correction coefficient Kth is 1 .05. As in the case of the cooling water temperature thw, the intake air temperature tha and the temperature correction coefficient Kth have a proportional relationship and are represented by continuous curves, and are temperatures other than the intake air temperature tha shown in FIG. The temperature correction coefficient Kth can be determined even when the intake air temperature tha is 5 ° C, 60 ° C, 70.5 ° C, or the like.
Specifically, the temperature correction coefficient Kth corresponding to the detected temperature (° C.) detected by the intake
吸入空気量補正係数Keqは、無次元の単位からなり、ディーゼルエンジン1の予め設定され、エンジン本体4のシリンダ32に吸入される最適な狙いの吸入空気量(g/rev)、すなわち目標の吸入空気量(g/rev)と、エアフロメータ23により検出された検出吸入空気量(g/rev)、すなわち吸気管6の吸気通路内を流通する実際の吸入空気量(g/rev)との比を表すqn比に基づいて決定される。具体的には、qn比は、次式に基づいてECU3の推定PM排出量算出手段により算出される。この場合、実際の吸入空気量(g/rev)は、目標の吸入空気量(g/rev)よりも少ないのでqn比は、1よりも小さい値となっている。
The intake air amount correction coefficient Keq is a dimensionless unit, and is set in advance in the
この吸入空気量補正係数Keqは、図5に示すように、qn比と吸入空気量補正係数Keqとの関係を表す曲線で示される吸入空気量補正マップに基づいて決定される。
As shown in FIG. 5, the intake air amount correction coefficient Keq is determined based on an intake air amount correction map indicated by a curve representing the relationship between the qn ratio and the intake air amount correction coefficient Keq.
アッシュ堆積量補正係数Kashは、無次元の単位からなり、図6に示すエンジンオイル供給量(g)とアッシュ堆積量(g)との関係を表したエンジンオイル供給量マップにより求められたアッシュ堆積量(g)と、図7に示すアッシュ堆積量(g)とアッシュ堆積量補正係数Kashとの関係を表したアッシュ堆積量補正マップとに基づいて決定される。 The ash accumulation amount correction coefficient Kash is composed of dimensionless units, and the ash accumulation amount obtained from the engine oil supply amount map showing the relationship between the engine oil supply amount (g) and the ash accumulation amount (g) shown in FIG. It is determined based on the amount (g) and the ash deposition amount correction map representing the relationship between the ash deposition amount (g) and the ash deposition amount correction coefficient Kash shown in FIG.
このエンジンオイル供給量マップは、エンジンオイル供給量(g)とアッシュ堆積量(g)とが比例関係にあることに基づいて作成されたものであり、他のマップと同様、ディーゼルエンジン1の性能、特性、構造、大きさおよび形状などの公知のエンジン設定諸元、実験データ、経験値などのデータに基づいて適宜作成されたものであり、予めECU3のROMに記憶され、適宜読み出されて処理される。
This engine oil supply amount map is created based on the proportional relationship between the engine oil supply amount (g) and the ash accumulation amount (g), and the performance of the
アッシュ堆積量補正マップにおいては、例えば、図7に示すように、アッシュ堆積量(g)が、0gのときは、アッシュ堆積量補正係数Kashは、1となり、10gのときは、1.01となり、20gのときは、1.05となり、20gを超え100g未満の範囲内のときは、1.07となり、100gのときは、1.1となる。 In the ash accumulation amount correction map, for example, as shown in FIG. 7, when the ash accumulation amount (g) is 0 g, the ash accumulation amount correction coefficient Kash is 1, and when it is 10 g, it is 1.01. , 20 g, it is 1.05, when it is in the range of more than 20 g and less than 100 g, it is 1.07, and when it is 100 g, it is 1.1.
このアッシュ堆積量とアッシュ堆積量補正係数Kashは、比例的な関係にあり連続した曲線で表され、図7に示すアッシュ堆積量以外の堆積量(g)、例えば、5gや5.5g、15gや20.5gなどのアッシュ堆積量であってもアッシュ堆積量補正係数Kashを決定することができる。
具体的には、ECU3のアッシュ堆積量算出手段により算出されたアッシュ堆積量(g)に対応するアッシュ堆積量補正係数KashがECU3の推定PM排出量算出手段により決定される。
The ash deposition amount and the ash deposition amount correction coefficient Kash have a proportional relationship and are represented by a continuous curve, and the deposition amount (g) other than the ash deposition amount shown in FIG. 7, for example, 5 g, 5.5 g, and 15 g. The ash accumulation amount correction coefficient Kash can be determined even when the ash accumulation amount is 20.5 g or 20.5 g.
Specifically, the ash accumulation amount correction coefficient Kash corresponding to the ash accumulation amount (g) calculated by the ash accumulation amount calculation means of the
ECU3のPM算出基準量記憶手段は、具体的にはECU3のROMからなり、予め設定されたPM算出基準量を記憶するよう構成されており、PM算出基準量は随時必要に応じて読み出される。
Specifically, the PM calculation reference amount storage means of the
ECU3のエンジンオイル供給量算出手段は、エンジン本体4に供給されたエンジンオイルの供給量(g)を算出するよう構成されており、算出されたエンジンオイル供給量(g)は、適宜ECU3に直接使用され、またはECU3のRAMなどのメモリに記憶されるようになっている。
このエンジンオイル供給量は、具体的には、エンジン本体4内に貯留され、エンジン本体4内を循環しているエンジンオイルの減少量(g)を表しており、エンジン本体4の図示しないオイルパン内に貯留されているエンジンオイルのレベルを検出する公知のオイルレベルセンサにより、エンジン始動前のオイルパン内の油面高さが計測されるよう構成されている。このオイルレベルセンサにより、所定期間または、走行距離などの所定走行条件を満たしたときのその前後のオイルパン内の油面高さ(mm)が計測されて、これらの油面高さの差(mm)と、オイルパンの容積(mm3)に基づいて算出されることにより、エンジンオイルの減少量が検出されるよう構成されている。
The engine oil supply amount calculation means of the
Specifically, the engine oil supply amount represents a reduction amount (g) of engine oil stored in the
このエンジンオイル供給量は、オイルレベルセンサによるエンジンオイルの減少量を検出する方法以外の方法により算出するようにしてもよい。
例えば、エンジンオイル中の既知のASH成分(wt%)と、走行距離(Km)などの走行条件とに基づいて、ECU3のエンジンオイル供給量算出手段によりエンジンオイルの減少量(g)を算出して推定するようにしてもよい。この場合の推定エンジンオイル減少量(g)は、ディーゼルエンジン1の性能、特性、構造、大きさおよび形状などの公知のエンジン設定諸元、実験データ、経験値などのデータに基づいて適宜作成された推定エンジンオイル減少量の算出式を使用し、この算出式は、予めECU3のROMに記憶され、適宜読み出されて処理される。
The engine oil supply amount may be calculated by a method other than the method of detecting the decrease amount of the engine oil by the oil level sensor.
For example, the engine oil reduction amount (g) is calculated by the engine oil supply amount calculation means of the
ECU3のアッシュ堆積量算出手段は、ECU3のエンジンオイル供給量算出手段により算出されたエンジンオイル供給量(g)および図6に示すエンジンオイル供給量マップに基づいてアッシュ堆積量(g)を算出するよう構成されている。
The ash accumulation amount calculation means of the
エンジン本体4は、エンジンブロック31と、エンジンブロック31内に形成されたシリンダ32と、吸気装置33と、排気装置34と、インジェクタ35と、コモンレール36と、排気装置34内に燃料を噴射する排気用インジェクタ37と、冷却装置38を含んで構成されている。
The
エンジンブロック31は、例えば、軽量なアルミニウム合金からなり、シリンダ32を有するシリンダブロック31bと、インジェクタ35およびコモンレール36を支持する図示しないシリンダヘッドとを含んで構成されており、図示しないエンジンマウントにより車体に取り付けられている。
The engine block 31 is made of, for example, a lightweight aluminum alloy, and includes a
シリンダ32は、4個のシリンダ32a、32b、32c、32dから構成されており、シリンダ32a〜32dには、それぞれ図示しない吸気ポートを介して吸気装置33が接続されるとともに、それぞれ図示しない排気ポートを介して排気装置34が接続されている。
The
吸気装置33は、吸気通路を有するとともに、一端部で4個に分岐された分岐部33a、33b、33c、33dを有している。吸気装置33は、他方端部で吸気管6に連結され、分岐部33a〜33dの各端部でエンジン本体4の各吸気ポートに連結されている。
吸気装置33においては、吸気管6から供給された空気が分岐部33a〜33dから各吸気ポートを介してシリンダ32a〜32dに供給されるようになっている。
The
In the
排気装置34は、一方端部で4個に分岐された分岐部34a、34b、34c、34dを有するとともに、分岐部34a〜34dの一端がエンジン本体4の各排気ポートに連結され、他方端部で分岐部34a〜34dが集合するとともにターボチャージャ14に連結される集合管34eを有している。集合管34eには、EGR装置12が接続されており、シリンダ32a〜32dから排出される排気ガスの一部がEGR装置12に流入するようになっている。
The
インジェクタ35は、4個のインジェクタ35a、35b、35c、35dから構成さ、それぞれ燃料噴射ノズルを有しシリンダ32a〜32dに設けられており、燃料噴射ノズルからシリンダ32a〜32d内に燃料を噴射して霧状にするようになっている。この噴射は、ECU3の指令により行われ、例えば、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、ポスト噴射など、ディーゼルエンジン1の運転状態に応じて、複数の噴射が行われ、またそれぞれの燃料の噴射量が制御される。
コモンレール36は、燃料供給装置5から供給された高圧の燃料を蓄圧する図示しない蓄圧部を有し、インジェクタ35a〜35dに連結されており、インジェクタ35a〜35dに高圧燃料を配給するようになっている。
The
The
排気用インジェクタ37は、インジェクタ35と同様に燃料噴射ノズルを有し、集合管34e内に設けられており、集合管34eの排気通路内に燃料を噴射して排気ガスに燃料を添加するようになっている。このような排気ガス中への燃料の噴射により、排気ガス後処理装置13を昇温させて処理効率を高めるとともに、排気ガス後処理装置13に堆積したPMやアッシュなどからなる堆積物の酸化を促進させ、目詰まりを防止するようにしている。
Similarly to the
冷却装置38は、図1に示すように、エンジンブロック31を冷却したことにより高温となった冷却水を低温の外気で冷却するラジエータ38rと、冷却された冷却水をラジエータ38rからエンジンブロック31の内部に流入させるアッパーパイプ38uと、エンジンブロック31からラジエータ38rに冷却水を流入させるロアパイプ38lと、エンジンブロック31内で冷却水を流通させるようエンジンブロック31内に設けられた図示しないウォータジャケットとを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
冷却装置38は、さらに、ウォーターポンプ38pと、アッパーパイプ38uとロアパイプ38lとの間に介装されたバイパスパイプ38bと、このバイパスパイプ38bとアッパーパイプ38uの分岐部分に設けられたサーモスタット38tとを含んで構成されている。
The
冷却装置38内の冷却水は、ラジエータ38r内で空冷され、アッパーパイプ38uからエンジンブロック31内のウォータジャケットに流入し、エンジンブロック31内のウォータジャケットを含む冷却水通路を流通したのち、ロアパイプ38lからラジエータ38rに還流するようになっている。このウォータジャケットの近傍には冷却水温センサ22が設けられており、ウォータジャケット内を流通する冷却水の温度を検出するようになっている。
The cooling water in the
燃料供給装置5は、図示しない燃料タンクおよび燃料ポンプと、燃料供給管5a、5bとを含んで構成されており、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプにより高圧にしてコモンレール36および排気用インジェクタ37に供給するようになっている。
The
吸気管6は、図示しない吸気口から吸入した新気を吸気装置33に導入する配管からなり、吸気通路を有しており、ターボチャージャ14に連結され吸気通路内の新気がターボチャージャ14を経由して吸気装置33に導入されるようになっている。また、吸気通路内の新気は、吸気管6に設けられたエアクリーナ7により浄化され、さらに吸気管6に設けられたインタークーラ8により冷却されて密度が高められるようになっている。
The
スロットルバルブ9は、例えば、バタフライバルブなどの絞り弁からなり、ECU3の指令によりインタークーラ8を通過した新気のエンジン内部への流入量を調整するようになっている。
The throttle valve 9 is composed of, for example, a throttle valve such as a butterfly valve, and adjusts the amount of fresh air that has passed through the intercooler 8 into the engine in response to a command from the
排気管11は、排気装置34の集合管34eから排出される排気ガスを大気に放出させる配管からなり、排気通路を有し、一端が集合管34eに連結されている。この排気管11には、排気ガス後処理装置13が設けられており、排気ガス中の有害物質が除去されるようになっている。また、排気管11には、排気ガス後処理装置13の下流側に図示しないマフラーなどの消音装置が設けられている。
The
EGR装置12は、EGR管41と、EGRバルブ42と、EGRクーラ43とを含んで構成されており、排気装置34の排気通路内の排気ガスを吸気装置33の吸気通路内に還流させるようになっている。
EGR管41は、EGR通路を有しており、EGR管41の吸気装置33側には、EGRバルブ42が設けられ、EGR管41の排気装置34側には、EGRクーラ43が設けられている。
EGRバルブ42は、その開度がECU3により制御され、吸気通路内に還流される排気ガスの量が調整され、所定の外部EGR率が得られるようになっている。また、EGRクーラ43により、還流される排気ガスの温度が下げられ、その密度が高められるようになっている。
The
The
The opening degree of the
排気ガス後処理装置13は、ハウジング51と、酸化触媒52と、PM捕集フィルタとしてのDPF53と、酸化触媒52およびDPF53をハウジング51内で保持する触媒保持シール54とを含む、いわゆる触媒コンバータによって構成されている。排気ガス後処理装置13においては、上流側の排気管11から流入した排気ガスを浄化して下流側の排気管11に排出するようになっている。
The exhaust
ハウジング51は、図3に示すように、円筒状の筒部51eと、略円錐状に形成され上流側の排気管11に連結するフランジ51fを有する連結部51jと、略円錐状に形成され下流側の排気管11に連結するフランジ51fを有する連結部51kとを備えており、内部に酸化触媒52およびDPF53が触媒保持シール54を介して収容されるようになっている。また、ハウジング51には、差圧センサ24の上流側圧力検出部24jおよび下流側圧力検出部24kと、酸化触媒52の上流側および下流側の2箇所に排気温センサ25が装着されている。
As shown in FIG. 3, the
酸化触媒52は、各種ガスに対して酸化活性のある白金、パラジウムなどの触媒金属からなり、排気ガス中の有害物質、例えば、HCを酸化させ、CO2(二酸化炭素)およびH2O(水蒸気)に分解処理するようになっている。
The
DPF53は、例えば、コージェライトなどのセラミックやアルミナなどの金属で形成された触媒担持体からなり、排気ガスを通過させるよう軸線方向に貫通する複数の空間が形成されたハニカムで構成されている公知のものである。このハニカム内を通過する排気ガス中のPMやアッシュなどの粒子状物質を捕集するとともに、このハニカムの内表面には、白金、パラジウム、ロジウムなどの排気ガス成分を浄化する活性金属からなる還元触媒が担持されており、ハニカム内を流通する排気ガスの化学反応が促進されるようになっている。
The
還元触媒としては、例えば、DPNR触媒(Diesel Paticulate−NOx Reduction catalyst)などが挙げられ、このDPNR触媒により排気ガス中のPMが捕集され、排気ガス中のNOxと同時に浄化されるようになっている。これらの浄化の際には、PMが酸化されるとともに、CO(一酸化炭素)やHC(炭化水素)も酸化され、NOxが還元される。 Examples of the reduction catalyst include a DPNR catalyst (Diesel Particulate-NOx Reduction catalyst), and the PM in the exhaust gas is collected by the DPNR catalyst and is simultaneously purified with NOx in the exhaust gas. Yes. During these purifications, PM is oxidized, CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon) are also oxidized, and NOx is reduced.
DPF53内に堆積するPMは、時間の経過とともに増加し、DPFが目詰まりして排気の抵抗が大きくなり、燃料消費率(g/KWh)の悪化を招くとともに、触媒やDPFの溶損のおそれも生ずるので、ECU3の制御により定期的にPF再生処理が行われるようになっており、堆積したPMが除去されるようになっている。
The PM accumulated in the
ターボチャージャ14は、排気タービン部14tと、コンプレッサ部14cと、排気タービン部14tとコンプレッサ部14cとを連結するシャフト14sと、排気タービン部14tおよびコンプレッサ部14cを支持しシャフト14sを回転可能に支持する図示しないベアリングハウジング部とを含んで構成されている。
The
排気タービン部14tに排気管11が連結され、排気ガスが排気タービン部14tに流入するとともに、下流側に連結された排気管11に排出されるようになっている。また、コンプレッサ部14cに吸気管6が連結され、エアクリーナ7を流通して浄化された吸入空気がコンプレッサ部14cに流入するとともに、コンプレッサ部14cの下流側に連結された吸気管6に過給された吸入空気を排出するようになっている。
The
次に、第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2における推定PM排出量の算出処理について説明する。
Next, a process for calculating the estimated PM emission amount in the PM emission
なお、図8に示すフローチャートには、ECU3のROMに格納された推定PM排出量の算出処理のプログラムの実行内容が示されており、この推定PM排出量の算出処理のプログラムは、エンジン始動判断手段、推定PM排出量算出手段、PM算出基準量記憶手段、エンジンオイル供給量算出手段およびアッシュ堆積量算出手段の各機能内容を実行する単一または複数のプログラムを含んで構成されている。この推定PM排出量の算出処理のプログラムは、ECU3のCPUによって実行される。
The flowchart shown in FIG. 8 shows the execution contents of a program for calculating the estimated PM emission amount stored in the ROM of the
図9に示すように、推定PM排出量の算出処理のプログラムが実行されると、ECU3は、エンジン始動判断手段により、ディーゼルエンジン1のスタータモータを作動するスタータスイッチがオンとなったか否かの監視を開始する。スタータスイッチがオンとなったことを検知したとき、ディーゼルエンジン1が始動されたものと判断し、検知しないときには、ECU3は、所定の時間間隔で、ディーゼルエンジン1が始動されたものと判断されるまでスタータスイッチのオンまたはオフの監視を続行する(ステップS1)。
As shown in FIG. 9, when the program for calculating the estimated PM emission amount is executed, the
次いで、ECU3は、PM再生処理が終了したか否かを判断する(ステップS2)。
具体的には、PM再生処理は、DPF53内にある程度の堆積量のPMが捕集された段階で、DPFに堆積しているPMを、例えば、600℃程度まで加熱し、PMに酸化反応を起こさせて酸化除去するもので、図1に示すインジェクタ35のポスト噴射による燃料の噴射量のECU3による制御、または図1に示す排気用インジェクタ37による排気装置34の集合管34e内の排気ガス中への燃料の噴射量のECU3による制御により、行われる。ECU3によるポスト噴射制御および排気ガス中への燃料噴射制御における燃料噴射の最適タイミングは、例えば、ECU3により求められたDPF53内の推定PM堆積量(g)が、予め設定されたPM再生処理基準堆積量(g)に到達したか否かで判断される。
Next, the
Specifically, in the PM regeneration process, when a certain amount of accumulated PM is collected in the
そして、このPM再生処理が終了したか否かは、ECU3によるポスト噴射制御または排気ガス中への燃料噴射制御が開始されてから予め設定された設定時間が経過したか否か、または差圧センサ24により検出された差圧(kPa)が予め設定された設定差圧(kPa)以下になったか否かで判断される。
Whether or not this PM regeneration processing has ended is determined whether or not a preset set time has elapsed since the start of post injection control or fuel injection control into the exhaust gas by the
なお、設定時間を基準とする場合には、設定時間は、排気ガス後処理装置13に設けられた排気温センサ25の検出した排気ガスの温度から推定される触媒の床温(℃)、または排気ガス後処理装置13内を流通する排気ガスの流量(g/min)に基づいて予め定められたものである。例えば、触媒の床温(℃)がT℃でt秒間経過したとき、DPF53内に堆積したPMがm(g)燃焼するという公知の計算式により、目的とするPMの除去量(g)を推定することができ、設定時間を経過したか否かをカウントすることによりPM再生処理が終了したか否かを判断することができる。
When the set time is used as a reference, the set time is the catalyst bed temperature (° C.) estimated from the temperature of the exhaust gas detected by the
設定時間を基準としてPM再生処理が終了したか否かを判断する場合には、この設定時間が経過したとECU3により認められたとき、PM再生処理が終了したと判断され、設定差圧を基準としてPM再生処理が終了したか否かを判断する場合には、差圧センサ24により検出された差圧がこの設定差圧以下になったことがECU3により認められたとき、PM再生処理が終了したと判断される。
When determining whether or not the PM regeneration process has ended based on the set time, when the
ステップS2でPM再生処理が終了したと判断された場合、ECU3は、アッシュ堆積量の補正が必要か、すなわち第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2により推定PM排出量の算出が必要か否かを判断する(ステップS3)。
If it is determined in step S2 that the PM regeneration process has ended, the
この判断は、具体的には、図9に示すように差圧センサ24により検出されたPM再生処理終了後の差圧(kPa)が、予め設定され車両の走行距離が0に近いときの差圧センサ24により検出された差圧の初期値(kPa)と、アッシュ堆積量の補正を必要とする差圧値(kPa)、すなわち推定PM排出量の算出を必要とする差圧値(kPa)の範囲内にあるか否かに基づいて行われる。このアッシュ堆積量の補正を必要とする差圧値(kPa)は、ディーゼルエンジン1の性能、特性、構造、大きさおよび形状などの公知のエンジン設定諸元、実験データ、経験値などのデータに基づいて適宜作成されたものであり、予めECU3のROMに記憶され、適宜読み出されて処理される。
Specifically, as shown in FIG. 9, this determination is based on the difference when the differential pressure (kPa) after the PM regeneration process detected by the
具体的には、図9に示すように、PM再生処理終了後の差圧P1、P2は、差圧の初期値とアッシュ堆積量の補正を必要とする差圧値の範囲内にあるので、アッシュ堆積量の補正は必要なしと判断され、差圧P3は、アッシュ堆積量の補正を必要とする差圧値を超えているので、アッシュ堆積量の補正が必要であると判断される。 Specifically, as shown in FIG. 9, the differential pressures P1 and P2 after the end of the PM regeneration process are within the range of the differential pressure value that requires correction of the initial value of the differential pressure and the ash deposition amount. It is determined that the correction of the ash deposition amount is not necessary, and the differential pressure P3 exceeds the differential pressure value that requires the correction of the ash deposition amount. Therefore, it is determined that the correction of the ash deposition amount is necessary.
ステップS3でアッシュ堆積量の補正が必要と判断された場合、冷却水温センサ22により、エンジン本体4のエンジンブロック31内を流通する冷却水の温度(℃)が検出され、検出温度(℃)がECU3に入力される(ステップS4)。
If it is determined in step S3 that the ash accumulation amount needs to be corrected, the cooling
次いで、ECU3は、冷却水の検出温度(℃)と図4(a)に示す冷却水温による温度補正マップに基づいて、温度補正係数Kthを決定する(ステップS5)。
なお、ステップS4において、吸気温センサ21により、吸気管6内を流通する吸入空気の温度(℃)を検出し、検出温度(℃)をECU3に入力してもよく、この場合には、ECU3は、吸入空気の検出温度(℃)と図4(b)に示す吸気温による温度補正マップに基づいて、温度補正係数Kthを決定することができる。
Next, the
In step S4, the temperature (° C.) of the intake air flowing through the
次いで、ECU3は、エアフロメータ23により、吸気管6内を流通する吸入空気量(g/rev)が検出され、検出吸入空気量(g/rev)がECU3に入力される(ステップS6)。
Next, the
次いで、ECU3は、検出吸入空気量(g/rev)と、図5に示すqn比の計算式と、吸入空気量補正マップに基づいて、吸入空気量補正係数Keqを決定する(ステップS7)。
Next, the
次いで、ECU3は、エンジンオイル供給量算出手段により、エンジン本体4内に供給されるエンジンオイル供給量(g)を算出する(ステップS8)。
Next, the
次いで、ECU3は、エンジンオイル供給量算出手段により算出されたエンジンオイル供給量(g)および図6に示すエンジンオイル供給量マップに基づいて、アッシュ堆積量算出手段により、DPF53内に堆積したアッシュ堆積量(g)を算出する(ステップS9)。
Next, the
次いで、ECU3は、アッシュ堆積量算出手段により算出されたアッシュ堆積量(g)および図7に示すアッシュ堆積量補正マップに基づいて、アッシュ堆積量補正係数Kashを決定する(ステップS10)。
Next, the
次いで、ECU3は、推定PM排出量算出手段により、PM算出基準量記憶手段に記憶されたPM算出基準量(g)、ステップS5で決定された温度補正係数Kth、ステップS7で決定された吸入空気量補正係数KeqおよびステップS10で決定されたアッシュ堆積量補正係数Kashが、次式、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、にそれぞれ代入され、推定PM排出量PMe(g)が算出される(ステップS11)。
Next, the
次いで、ECU3は、算出された推定PM排出量PMe(g)の通知を受ける(ステップS12)。
Next, the
次いで、ECU3は、ディーゼルエンジン1が停止したか否かを判断し(ステップS13)、ディーゼルエンジン1が停止したと判断した場合には、ステップS1に戻り、ディーゼルエンジン1が始動したか否かをECU3により監視する。ディーゼルエンジン1が停止していないと判断した場合には、ステップS2に戻り推定PM排出量の算出処理を継続する。
Next, the
第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2は、前述のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
Since the PM emission
すなわち、PM排出量推定装置2は、吸気温センサ21、エアフロメータ23、DPF53、ECU3の推定PM排出量算出手段、エンジンオイル供給量算出手段およびPM算出基準量記憶手段を備え、検出温度、検出吸入空気量およびPM算出基準量とに基づいてPM排出量を推定するよう構成されている。このPM排出量推定装置2においては、さらにECU3のアッシュ堆積量算出手段を備え、アッシュ堆積量算出手段が、エンジンオイル供給量算出手段により算出されたエンジンオイル供給量に基づいてアッシュ堆積量を算出し、ECU3の推定PM排出量算出手段が、PM算出基準量をPMbとし、温度補正係数をKthとし、吸入空気量補正係数をKeqとし、アッシュ堆積量補正係数をKashとし、推定PM排出量をPMeとすると、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、に基づいてエンジンから排出される推定PM排出量PMeを算出するよう構成されている。
That is, the PM discharge
その結果、エンジンから排出される実際のPM排出量に近似した高精度の推定PM排出量を得ることができるという効果が得られ、アッシュやPMの過堆積を未然に防止することができる。 As a result, it is possible to obtain a highly accurate estimated PM emission amount that approximates the actual PM emission amount discharged from the engine, and it is possible to prevent ash and PM over-deposition.
従来のPM排出量推定装置においては、PM算出基準量を検出温度により補正する温度補正係数と、PM算出基準量を吸入空気量により補正する吸入空気量補正係数と、をPM算出基準量に乗算することにより、推定PM堆積量を算出していたのに対し、第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2においては、PM算出基準量に、さらにアッシュ堆積量補正係数Kashを乗算してPM算出基準量を補正している。
In the conventional PM emission amount estimation device, the PM calculation reference amount is multiplied by a temperature correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount with the detected temperature and an intake air amount correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount with the intake air amount. As a result, the estimated PM accumulation amount is calculated. In the PM emission
その結果、図10に示すように、従来の推定PM堆積量が、アッシュ堆積量の増加にもかかわらず直線的にほぼ一定の値に留まっていたのに対し、第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2においては、アッシュ堆積量補正係数Kashによる補正が実施されているので、得られた推定PM堆積量がほぼ実際の実排出量に近似した、高精度の値となるという効果が得られる。すなわち従来の推定PM堆積量と実際の実排出量との差が著しく小さくなり、推定PM堆積量と実際の実排出量との乖離が改善される。
As a result, as shown in FIG. 10, the conventional estimated PM deposition amount remained linearly substantially constant despite the increase in the ash deposition amount, whereas the PM according to the first embodiment. In the discharge
また、図11(a)に示すように、従来のPM再生インターバル、すなわちPM再生処理の間隔は、DPFに堆積したPM堆積量の閾値(g)を基準としていたので、従来のPM排出量推定装置により推定される推定PM堆積量と実際の実排出量とが乖離しており、車両の走行距離が約100Km毎となっていた。また、このPM再生処理開始時には、DPF内の実際のPM堆積量は、一点鎖線で示すように、閾値を超えてしまっていたので、DPFの溶損リスクが高まっていた。また、DPF内の実際のPM堆積量の増加は、DPFの目詰まりを招き、排気の抵抗が大きくなるため、燃料消費率(g/KWh)の悪化を招くおそれも生じていた。 Further, as shown in FIG. 11 (a), the conventional PM regeneration interval, that is, the interval of the PM regeneration processing is based on the threshold (g) of the PM deposition amount deposited on the DPF. The estimated PM accumulation amount estimated by the apparatus and the actual actual emission amount are different from each other, and the traveling distance of the vehicle is about every 100 km. At the start of the PM regeneration process, the actual amount of PM deposited in the DPF has exceeded the threshold value as shown by the alternate long and short dash line, so the risk of DPF erosion has increased. In addition, an increase in the actual amount of PM deposited in the DPF causes clogging of the DPF and increases the exhaust resistance, which may cause a deterioration in the fuel consumption rate (g / KWh).
このような従来のPM再生インターバルに対して、第1の実施形態のPM排出量推定装置2においては、推定PM堆積量と実際の実排出量との差が著しく小さくなっているので、図11(b)に示すように、DPFに堆積したPM堆積量の閾値(g)には、車両の走行距離が約50Kmで到達することになり、木目細かなPM再生インターバルとなる。その結果、DPFの溶損リスクを低減することができ、DPFの目詰まりが未然に防止され、排気の抵抗の増大が抑制されるため、燃料消費率(g/KWh)の悪化を抑制することができるという効果が得られる。
With respect to such a conventional PM regeneration interval, in the PM emission
第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2は、ターボチャージャ14を備えたディーゼルエンジン1に適用される場合について説明した。
しかしながら、本発明に係るPM排出量推定装置においては、ターボチャージャを備えていないエンジンに適用してもよい。この場合には、次式、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、にそれぞれ代入される、PM算出基準量(g)、温度補正係数Kth、吸入空気量補正係数Keqおよびアッシュ堆積量補正係数Kashの各値は、ターボチャージャを備えていないエンジンに適用するものとして、それぞれ適宜修正され決定される。
The PM emission
However, the PM emission amount estimation device according to the present invention may be applied to an engine that does not include a turbocharger. In this case, the PM calculation reference amount (g), the temperature correction coefficient Kth, the intake air amount correction coefficient Keq, and the ash accumulation amount correction coefficient Kash, which are substituted into the following expressions, PMe = PMb × Kth × Keq × Kash, respectively. These values are appropriately corrected and determined as applied to an engine not equipped with a turbocharger.
また、第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2は、吸気温センサ21が、エアクリーナ7とターボチャージャ14との間に配置された場合について説明した。
しかしながら、本発明に係るPM排出量推定装置においては、吸気温センサは、エアクリーナとターボチャージャとの間以外の部分に配置するようにしてもよい。例えば、インタークーラと吸気装置との間に配置するようにしてもよい。この場合にも、次式、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、にそれぞれ代入される、PM算出基準量(g)、温度補正係数Kth、吸入空気量補正係数Keqおよびアッシュ堆積量補正係数Kashの各値は、吸気温センサがインタークーラと吸気装置との間に配置されたものとして、それぞれ適宜修正され決定される。
Further, the PM emission
However, in the PM emission amount estimation device according to the present invention, the intake air temperature sensor may be disposed in a portion other than between the air cleaner and the turbocharger. For example, it may be arranged between the intercooler and the intake device. Also in this case, the PM calculation reference amount (g), the temperature correction coefficient Kth, the intake air amount correction coefficient Keq, and the ash accumulation amount correction coefficient Kash, which are substituted into the following expressions, PMe = PMb × Kth × Keq × Kash, respectively. Each of these values is determined by appropriately correcting and determining that the intake air temperature sensor is disposed between the intercooler and the intake device.
(第2の実施形態)
まず、第2の実施形態に係るPM排出量推定装置102の構成について説明する。
第2の実施の形態に係るPM排出量推定装置102は、第1の実施形態と同様、車両に搭載されたディーゼルエンジン101の一部を構成している。
(Second Embodiment)
First, the configuration of the PM emission
The PM emission
具体的には、図1に示すように、ディーゼルエンジン101は、PM排出量推定装置102と、このPM排出量推定装置102の一部を含んで構成されディーゼルエンジン101を制御するECU103とを含んで構成されており、他の構成要素は第1の実施形態と同様に構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
なお、第2の実施形態に係るPM排出量推定装置102においては、第1の実施形態のECU3をECU103として構成した点が異なっているが、他の構成要素は、第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2と同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図1から図11に示した第1の実施形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
Note that the PM emission
ECU103は、第1の実施形態のECU3と同様に構成されており、アッシュ堆積量算出手段が、エンジンオイル供給量算出手段により算出されたエンジンオイル供給量に基づいてアッシュ堆積量を算出しているのに代えて、アッシュ堆積量算出手段が、差圧センサ24により検出された差圧に基づいてアッシュ堆積量を算出している点のみが異なっている。
The
具体的には、ECU103の推定PM排出量算出手段においては、第1の実施形態のECU3の推定PM排出量算出手段と同様に、PM算出基準量(g)をPMbとし、温度補正係数をKthとし、エアフロメータ23が検出した検出吸入空気量(g/rev)によりPM算出基準量PMb(g)を補正する吸入空気量補正係数をKeqとし、アッシュ堆積量算出手段により算出されたアッシュ堆積量(g)によりPM算出基準量PMb(g)を補正するアッシュ堆積量補正係数をKashとし、ディーゼルエンジン1から排出される推定PM排出量(g)をPMeとすると、次式、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、に基づいて、推定PM排出量(g)が算出される。
Specifically, in the estimated PM emission amount calculating means of the
第2の実施形態のECU103におけるアッシュ堆積量補正係数Kashは、第1の実施形態と同様、無次元の単位からなり、図12に示す差圧値(kPa)とアッシュ堆積量(g)との関係を表した差圧値マップにより求められたアッシュ堆積量(g)と、図7に示すアッシュ堆積量(g)とアッシュ堆積量補正係数Kashとの関係を表したアッシュ堆積量補正マップとに基づいて決定される。
As in the first embodiment, the ash accumulation amount correction coefficient Kash in the
この差圧値マップは、差圧センサ24が検出した検出差圧(kPa)とアッシュ堆積量(g)とが比例関係にあることに基づいて作成されたものであり、他のマップと同様、ディーゼルエンジン101の性能、特性、構造、大きさおよび形状などの公知のエンジン設定諸元、実験データ、経験値などのデータに基づいて適宜作成されたものであり、予めECU103のROMに記憶され、適宜読み出されて処理される。
This differential pressure value map is created based on the fact that the detected differential pressure (kPa) detected by the
次に、第2の実施形態に係るPM排出量推定装置102における推定PM排出量の算出処理について説明する。
Next, a process for calculating an estimated PM emission amount in the PM emission
なお、図13に示すフローチャートには、第1の実施形態と同様、ECU103のROMに格納された推定PM排出量の算出処理のプログラムの実行内容が示されており、この推定PM排出量の算出処理のプログラムは、エンジン始動判断手段、推定PM排出量算出手段、PM算出基準量記憶手段、アッシュ堆積量算出手段の各機能内容を実行する単一または複数のプログラムを含んで構成されている。この推定PM排出量の算出処理のプログラムは、ECU103のCPUによって実行される。
The flowchart shown in FIG. 13 shows the execution contents of the program for calculating the estimated PM emission amount stored in the ROM of the
図13に示すように、第2の実施形態に係るPM排出量推定装置102における推定PM排出量の算出処理においては、ステップS101からステップS107までの各ステップは、第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2におけるステップS1からステップS7までの各ステップと同様に実行される。
As shown in FIG. 13, in the calculation process of the estimated PM emission amount in the PM emission
次いで、ECU103は、差圧センサ24により検出された検出差圧(kPa)、すなわち差圧値(kPa)を、例えば、RAMなどのメモリに記憶する(ステップS108)。
Next, the
次いで、ECU103は、差圧センサ24により検出された差圧値(kPa)と、図12に示す差圧値マップに基づいて、DPF53内に堆積したアッシュ堆積量(g)を算出する(ステップS109)。
Next, the
次いで、ECU103は、ステップS110からステップS113までの各ステップを、第1の実施形態に係るPM排出量推定装置2におけるステップS10からステップS13までの各ステップと同様に実行する。
Next, the
第2の実施形態に係るPM排出量推定装置102は、前述のように構成されているので、以下のような効果が得られる。
Since the PM emission
すなわち、PM排出量推定装置102は、吸気温センサ21、エアフロメータ23、DPF53、ECU103の推定PM排出量算出手段およびPM算出基準量記憶手段を備え、検出温度、検出吸入空気量およびPM算出基準量とに基づいてPM排出量を推定するよう構成されている。このPM排出量推定装置102においては、差圧センサ24およびECU103のアッシュ堆積量算出手段を備え、アッシュ堆積量算出手段が、検出差圧に基づいてアッシュ堆積量を算出し、ECU103の推定PM排出量算出手段が、PM算出基準量をPMbとし、温度補正係数をKthとし、吸入空気量補正係数をKeqとし、アッシュ堆積量補正係数をKashとし、推定PM排出量をPMeとすると、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、に基づいてエンジンから排出される推定PM排出量PMeを算出するよう構成されている。
That is, the PM discharge
その結果、第1の実施形態と同様、エンジンから排出される実際のPM排出量に近似した高精度の推定PM排出量を得ることができるという効果が得られ、アッシュやPMの過堆積を未然に防止することができる。 As a result, as in the first embodiment, it is possible to obtain a highly accurate estimated PM emission amount that approximates the actual PM emission amount discharged from the engine, and ash and PM overdeposition can be prevented. Can be prevented.
第2の実施形態に係るPM排出量推定装置102においても、アッシュ堆積量補正係数Kashによる補正が差圧値により実施されているので、得られた推定PM堆積量がほぼ実際の実排出量に近似した、高精度の値となるという効果が得られる。すなわち従来の推定PM堆積量と実際の実排出量との差が著しく小さくなり、推定PM堆積量と実際の実排出量との乖離が改善される。
Also in the PM emission
また、PM再生インターバルも第1の実施形態におけるPM再生インターバルと同様に、推定PM堆積量と実際の実排出量との差が著しく小さくなっているので、木目細かなPM再生インターバルとなる。その結果、DPFの溶損リスクを低減することができ、DPFの目詰まりが未然に防止され、排気の抵抗の増大が抑制されるため、燃料消費率(g/KWh)の悪化を抑制することができるという効果が得られる。 Further, the PM regeneration interval is also a fine PM regeneration interval because the difference between the estimated PM accumulation amount and the actual actual discharge amount is remarkably small as in the PM regeneration interval in the first embodiment. As a result, the risk of DPF erosion can be reduced, clogging of the DPF can be prevented, and the increase in exhaust resistance can be suppressed, thereby suppressing deterioration in the fuel consumption rate (g / KWh). The effect of being able to be obtained.
以上説明したように、本発明に係るPM排出量推定装置においては、アッシュやPMの過堆積を未然に防止するよう、エンジンから排出される実際のPM排出量に近似した高精度の推定PM排出量が得られるPM排出量推定装置を提供することができるという効果を有し、エンジンのPM排出量推定装置全般やPM堆積量推定装置全般に有用である。 As described above, in the PM emission amount estimation device according to the present invention, highly accurate estimated PM emission approximated to the actual PM emission amount discharged from the engine so as to prevent ash and PM from being excessively accumulated. This has the effect of providing a PM emission amount estimation device that can provide a large amount, and is useful for general engine PM emission amount estimation devices and PM accumulation amount estimation devices.
1、101 ディーゼルエンジン
2、102 PM排出量推定装置
3、103 電子制御ユニット(ECU)
13 排気ガス後処理装置
21 吸気温センサ
22 冷却水温センサ
23 エアフロメータ
24 差圧センサ
25 排気温センサ
26 クランクポジションセンサ
53 PM捕集フィルタ(DPF)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Diesel engine 2,102 PM emission amount estimation apparatus 3,103 Electronic control unit (ECU)
13 Exhaust
Claims (1)
前記エンジンの排気通路に配置されPMを捕集するPM捕集フィルタの上流側の前記排気通路内の排気ガスの圧力と前記PM捕集フィルタの下流側の前記排気通路内の排気ガスの圧力との差を検出する差圧センサと、
前記エンジンに供給されたエンジンオイルの供給量を算出するエンジンオイル供給量算出手段と、
前記エンジンから排出された不燃成分からなるアッシュの堆積量を算出するアッシュ堆積量算出手段と、を備え、
前記PM算出基準量が、前記エンジンに噴射される燃料の噴射量、前記エンジンの負荷および前記エンジンから出力されるトルクのうち少なくともいずれかに基づいて作成されたマップから得られた基準量からなり、
前記アッシュ堆積量算出手段が、前記差圧センサにより検出された差圧および前記エンジンオイル供給量算出手段により算出されたエンジンオイル供給量のうち少なくともいずれかに基づいて前記アッシュ堆積量を算出し、
前記推定PM排出量算出手段が、前記PM算出基準量をPMbとし、前記検出温度により前記PM算出基準量PMbを補正する温度補正係数をKthとし、前記検出吸入空気量により前記PM算出基準量PMbを補正する吸入空気量補正係数をKeqとし、前記アッシュ堆積量算出手段により算出されたアッシュ堆積量により前記PM算出基準量PMbを補正するアッシュ堆積量補正係数をKashとし、前記エンジンから排出された推定PM排出量をPMeとすると、次式、PMe=PMb×Kth×Keq×Kash、に基づいて、前記推定PM排出量を算出することを特徴とするPM排出量推定装置。 An intake air temperature sensor for detecting the temperature of intake air sucked into the engine, a cooling water temperature sensor for detecting the temperature of cooling water for cooling the engine, an air flow meter for detecting the amount of intake air sucked into the engine, An estimated PM emission amount calculating means for calculating an estimated emission amount of PM composed of particulate matter discharged from the engine, and a PM calculation criterion as a calculation reference for the estimated PM emission amount calculated by the estimated PM emission amount calculating means A PM calculation reference amount storage means for storing the amount, a detected temperature detected by at least one of the intake air temperature sensor and the cooling water temperature sensor, and a detected intake air amount detected by the air flow meter, In the PM emission amount estimation device for estimating the PM emission amount discharged from the engine based on the PM calculation reference amount,
A pressure of exhaust gas in the exhaust passage upstream of a PM collection filter disposed in the exhaust passage of the engine and collecting PM, and a pressure of exhaust gas in the exhaust passage downstream of the PM collection filter; A differential pressure sensor for detecting the difference between
Engine oil supply amount calculating means for calculating a supply amount of engine oil supplied to the engine;
Ash accumulation amount calculating means for calculating an accumulation amount of ash composed of incombustible components discharged from the engine,
The PM calculation reference amount includes a reference amount obtained from a map created based on at least one of the injection amount of fuel injected into the engine, the engine load, and the torque output from the engine. ,
The ash accumulation amount calculating means calculates the ash accumulation amount based on at least one of the differential pressure detected by the differential pressure sensor and the engine oil supply amount calculated by the engine oil supply amount calculation means;
The estimated PM discharge amount calculation means sets the PM calculation reference amount as PMb, sets a temperature correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount PMb by the detected temperature as Kth, and sets the PM calculation reference amount PMb as the detected intake air amount. The intake air amount correction coefficient for correcting the ash accumulation amount is Keq, the ash accumulation amount correction coefficient for correcting the PM calculation reference amount PMb based on the ash accumulation amount calculated by the ash accumulation amount calculating means is Kash, and the engine is discharged from the engine. When the estimated PM emission amount is PMe, the PM emission amount estimation device calculates the estimated PM emission amount based on the following formula: PMe = PMb × Kth × Keq × Kash.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009039550A JP2010196498A (en) | 2009-02-23 | 2009-02-23 | Pm emission estimation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009039550A JP2010196498A (en) | 2009-02-23 | 2009-02-23 | Pm emission estimation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010196498A true JP2010196498A (en) | 2010-09-09 |
Family
ID=42821470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009039550A Pending JP2010196498A (en) | 2009-02-23 | 2009-02-23 | Pm emission estimation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010196498A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013044303A (en) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Nippon Soken Inc | Exhaust gas treatment method and exhaust gas treatment control system for internal combustion engine |
EP2581579A2 (en) | 2011-10-14 | 2013-04-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas control system and exhaust gas control method for internal combustion engine |
EP2610449A2 (en) | 2011-12-27 | 2013-07-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust Gas Control System for Internal Combustion Engine |
JP2013234594A (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control apparatus for internal combustion engine |
CN106795793A (en) * | 2014-08-11 | 2017-05-31 | 五十铃自动车株式会社 | Sensor |
CN107023346A (en) * | 2016-01-12 | 2017-08-08 | 马自达汽车株式会社 | The apparatus for diagnosing deterioration and its deterioration diagnosis method of IC engine lubricating oil |
CN111594300A (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 丰田自动车株式会社 | PM amount estimation device, system and method thereof, data analysis device, control device and reception device for internal combustion engine |
CN113612826A (en) * | 2021-06-04 | 2021-11-05 | 北京联合大学 | High-emission vehicle comprehensive integrated monitoring Internet of things device |
-
2009
- 2009-02-23 JP JP2009039550A patent/JP2010196498A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013044303A (en) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Nippon Soken Inc | Exhaust gas treatment method and exhaust gas treatment control system for internal combustion engine |
EP2581579A2 (en) | 2011-10-14 | 2013-04-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas control system and exhaust gas control method for internal combustion engine |
EP2610449A2 (en) | 2011-12-27 | 2013-07-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust Gas Control System for Internal Combustion Engine |
JP2013234594A (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control apparatus for internal combustion engine |
CN106795793A (en) * | 2014-08-11 | 2017-05-31 | 五十铃自动车株式会社 | Sensor |
US10337434B2 (en) | 2014-08-11 | 2019-07-02 | Isuzu Motors Limited | Particulate matter (PM) sensor |
CN107023346A (en) * | 2016-01-12 | 2017-08-08 | 马自达汽车株式会社 | The apparatus for diagnosing deterioration and its deterioration diagnosis method of IC engine lubricating oil |
CN107023346B (en) * | 2016-01-12 | 2019-08-06 | 马自达汽车株式会社 | The apparatus for diagnosing deterioration and its deterioration diagnosis method of IC engine lubricating oil |
CN111594300A (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 丰田自动车株式会社 | PM amount estimation device, system and method thereof, data analysis device, control device and reception device for internal combustion engine |
CN113612826A (en) * | 2021-06-04 | 2021-11-05 | 北京联合大学 | High-emission vehicle comprehensive integrated monitoring Internet of things device |
CN113612826B (en) * | 2021-06-04 | 2023-11-28 | 北京联合大学 | High-emission vehicle comprehensive integrated monitoring Internet of things device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4453739B2 (en) | Control method of addition valve | |
JP2010196498A (en) | Pm emission estimation device | |
JP4320621B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2004340138A (en) | System and method for pressure sensor diagnosis by computer | |
JP4044908B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US20050091970A1 (en) | Diesel particulate filter pressure monitor | |
JP4574460B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4830870B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2005201119A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2013104416A (en) | Device for estimating pm accumulation quantity in dpf | |
US11536209B2 (en) | Control device, engine, and control method of engine | |
JP4341460B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP3646635B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5912494B2 (en) | Diesel engine exhaust purification system | |
JP2010090875A (en) | Exhaust gas control device for internal combustion engine | |
JP5004036B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP6455237B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP2005307878A (en) | Exhaust emission control device | |
JP5366015B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2006214312A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2020133401A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP7302541B2 (en) | exhaust treatment system | |
JP7471198B2 (en) | Exhaust gas purification system and method for regenerating exhaust gas purification device | |
JP7064376B2 (en) | Exhaust treatment device | |
JP2019183816A (en) | Exhaust gas processing system |