JP2010265844A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関1の排気系のパティキュレートを捕集するフィルタ22と、フィルタの上流側の排気系に炭化水素を供給するHC供給手段MFと、HC供給手段によるHC供給量制御によりフィルタ温度を目標値に上昇させて該フィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼除去するフィルタ再生手段123と、フィルタの再生中の残存パティキュレート量を演算する残存パティキュレート量演算手段123−4と、フィルタ温度目標値を残存パティキュレート量に基づいて設定するフィルタ温度目標値設定手段123−6と、を備えた。
【選択図】図1
Description
ところで、特開2006−90147号公報(特許文献1)に開示の内燃機関の排気浄化装置では、ディーゼルエンジンの運転状態に応じて設定する燃料添加量を含む燃料が排気系中に添加され、強制再生がなされた場合において、フィルタの上流と下流の間の差圧に応じて推定される量のパティキュレートがフィルタに堆積すると見做す。その上で、堆積パティキュレートが燃焼した際のフィルタの温度を予め推定し、推定されたフィルタの温度が予め設定された目標温度履歴をたどるようにポスト噴射量を逐次補正する。これにより、フィルタの過昇温に起因する溶損や破損を回避しながら、フィルタの再生処理を実行するようにしている。
(1)フィルタ強制再生は、パティキュレート堆積が強制再生時を判定するパティキュレート堆積所定量に達した時点で実施される。
(2)このパティキュレート堆積所定量は予め実験等で決定される。ここでのパティキュレート堆積所定量はそれより強制再生が成され、運転域をIDLEに移行させた際にフィルタ内部温度が急上昇するが、その急上昇するフィルタ内部温度が所定温度以下に抑制されるような量として設定される。
(3)ここで強制再生中のIDLE移行時のフィルタ内部昇温量は、lDLE移行時の過昇温発現位置の「残存パティキュレート量」と「温度」の影響を受ける。しかし、過昇温発生位置の「温度」は、パティキュレート燃焼速度に比例して、フィルタ入口温度に対して上昇することが明らかである。
(4)このため、本来は強制再生の進行に伴う過昇温発現位置の「残存パティキュレート量」の変化に応じて、再生温度を変化させるべきである。
しかし、現行はパティキュレート堆積量の変化に因らず、再生温度を一定(もしくは2段階)として再生が実施されている。この点は、引用文献1の技術でも同様である。
更に、この場合、基本的に再生温度が高い方が燃費悪化に対するパティキュレート燃焼効率が高い。しかし溶損を回避するとの判断で、相対的に低温かつ長時間の再生が成され、再生に要する燃費が悪化することとなっている。
エンジン1は直列に4つの燃焼室3を配備し、各燃焼室3には直接燃料を噴射する燃料噴射弁8が設けられ、各燃料噴射弁8はコモンレール15(蓄圧室)に接続され、コモンレール15には燃料タンク14の燃料(軽油)が高圧燃料噴射ポンプ13によって加圧供給されており、これらが燃料供給装置MFを構成する。
各燃焼室3の一側より延びる不図示の吸気ポートは吸気マニホールド901に連通し、同吸気マニホールド901が吸気路Iを形成する吸気管9に接続される。この吸気管9はエアクリーナ11よりの吸気の量を吸気絞り弁である吸気スロットル弁33で調整してから吸気マニホールド901に導入している。なお、吸気スロットル弁33のアクチュエータ331はECU12により駆動制御される。
酸化触媒装置21の下流のパティキュレート除去用のフィルタ装置22は、細孔が設けられた濾過壁を有するウオール・フロー型のディーゼルパティキュレートフィルタであり、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるカーボン等の排気微粒子(パティキュレート)を捕集し、大気に放出しないよう排気通路Rに配設される。
ここで互いに隣り合う各排ガス通路r2は交互に排気路R上流側と下流側のいずれか一方が端部23で閉鎖されるように形成される。これにより上流側に流入した排ガスは各排ガス通路r2−1の通路対向壁bの細孔を通過して排気路R下流側に出口を形成された各排ガス通路r2−2に達し、排出され、その際、排ガス中のパティキュレートが通路対向壁bによって捕集され、このパティキュレートは所定温度(500〜600℃)を上回る高温排気ガスが流入した際に焼却除去される。
ここで、噴射制御部122はECU12からの制御信号に応じてインジェクタ8を通常噴射モードM1(図2参照)で制御する。
ここで、再生噴射制御部123は、再生前の当初の堆積パティキュレート量を演算するフィルタ堆積パティキュレート量演算手段123−1と、パティキュレート燃焼速度演算手段123−2と、パティキュレート燃焼量演算手段123−3と、フィルタ残存パティキュレート量演算手段123−4と、フィルタ内部温度演算手段123−5と、フィルタ再生目標温度演算手段123−6と、フィルタ昇温制御手段123−7としての機能を有する。
次に、フィルタ残存パティキュレート量演算手段123−4は、今回のフィルタの堆積パティキュレート量(フィルタ残存パティキュレート量)を、前回のフィルタの堆積パティキュレート量(フィルタ残存パティキュレート量)(n―1)から今回のパティキュレート燃焼量[g]を減算して演算する。なお、初回のフィルタ堆積パティキュレート量(0)は、フィルタ堆積パティキュレート量演算手段123−1で求めた、フィルタ再生処理に入る直前のフィルタのパティキュレート堆積量となる。
このようなピーク温度マップm−4を用い、このピーク温度マップm−4の横軸の各フィルタのパティキュレート堆積量に対する縦軸の各再生前のフィルタ内部温度フィルタbed.T(即ち、入口ガス温度フィルタinT)を過昇温発生時に溶損を防止できるような値となるものを特定し、これをDPF入口制御目標温度(フィルタ温度目標値M1〜M9)として上述の制御テーブルm−3を作成した。
次に、フィルタ昇温制御手段123−7は、今回検出したフィルタの入口ガス温度フィルタinTがHC供給量手段によるHC供給量を制御することで、即ち、燃料供給装置MFを用い、図3に示す再生噴射モードM2(参照)でのポスト噴射Qfa(時間幅Ta:排気行程での噴射)の量を調整することで、DFP入口制御目標温度(フィルタ温度目標値)を保持するようにフィードバック制御する。
この再生制御ルーチンに先立ち不図示のメインルーチンでは各種の運転情報データを取り込み、所定の格納エリアにストアしている。しかも、エンジン1が通常運転中にあると、燃圧制御部121や噴射制御部122がインジェクタ8を通常噴射モードM1で制御している。
このメインルーチンの各制御周期dt毎にその制御処理の途中で再生制御ルーチンのステップs1に達すると、ここでは、フィルタ堆積パティキュレート量演算処理を行う。ここではエンジン回転数Neが判定基準値内にあるとの判断の上で、フィルタの前後差圧dPを求め、これより現在のフィルタの堆積パティキュレート量(n)を演算する。
ステップs3ではステップs1で求めた現在のフィルタのパティキュレート堆積量をフィルタの強制再生開始時のパティキュレート堆積量(後述の残存パティキュレート量(n))の初期値としてメモリにストアする。
更に、ここでは、ステップs4からステップs10を繰り返すことで、堆積パティキュレート量である残存パティキュレート量が徐々に低減するのに応じて、制御テーブルm−3(マップ)が入口ガス温度フィルタinTである目標温度を増加して設定しており、即ち、残存パティキュレート量が多いときにはパティキュレートの燃焼温度を比較的低くして過昇温発生を抑え、残存パティキュレート量が比較的少なくなるとパティキュレートの燃焼温度を比較的高めて速やかな焼却を図ることで、経時的に目標温度である入口ガス温度フィルタinTが増加し、残存パティキュレート量が比較的少なくなる時点t3(図9参照)以降は目標温度が650℃にクリップされ、残存パティキュレート量の焼却完了を待つように制御される。
2 酸化触媒
8 インジェクタ
12 制御手段(ECU)
122 噴射制御部
123 再生噴射制御部
123−1 フィルタ堆積パティキュレート量演算手段
123−2 パティキュレート燃焼速度演算手段
123−3 パティキュレート燃焼量演算手段
123−4 フィルタ残存パティキュレート量演算手段
123−5 フィルタ内部温度演算手段
123−6 フィルタ再生目標温度演算手段
123−7 フィルタ昇温制御手段
22 フィルタ
29 差圧センサ
dP 前後差圧
m−3 制御テーブル(マップ)
フィルタinT 入口ガス温度
M1 通常噴射モード
M2 再生噴射モード
MF HC供給手段
Qfa ポスト噴射
R 排気系
Claims (4)
- 内燃機関の排気系のパティキュレートを捕集するフィルタと、
前記フィルタの上流側の排気系に炭化水素を供給するHC供給手段と、
前記HC供給手段によるHC供給量制御により前記フィルタ温度を目標値に上昇させて該フィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼除去するフィルタ再生手段と、
前記フィルタの再生中の残存パティキュレート量を演算する残存パティキュレート量演算手段と、
前記フィルタ温度目標値を前記残存パティキュレート量に基づいて設定するフィルタ温度目標値設定手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタの内部の温度を演算するフィルタ内部温度演算手段を備え、
前記フィルタ再生手段は、前記フィルタの内部温度が前記フィルタ温度目標値となるようHC供給量を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1または2記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタを通過する排気ガス温度に応じたパティキュレートの燃焼速度を演算するパティキュレート燃焼速度演算手段と、
前記パティキュレート燃焼速度相当のパティキュレート燃焼量を演算するパティキュレート燃焼量演算手段を備え、
前記残存パティキュレート量演算手段は、前記フィルタの前回の残存パティキュレート量と前記パティキュレート燃焼量とから今回の残存パティキュレート量を演算することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1〜3の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタ温度目標値を前記残存パティキュレート量の増加に応じて低くなるように設定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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