JP2011027111A - ディーゼルパーティキュレートフィルタの炭化水素レベルをモニタリングする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御モジュールと、ディーゼル酸化触媒及びディーゼルパーティキュレートフィルタを有する排気システムとを有するエンジンにおける、炭化水素の通過を決定する方法を提供する。
【解決手段】電子制御モジュールは、ディーゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの温度を示すデータを受け取る。エネルギー転換比が、電子制御モジュールによって、ディーゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの温度を示すデータを用いて算出される。算出されたエネルギー転換比は、電子制御モジュールによってアクセスされるメモリに格納されたエネルギー転換比と比較される。ディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の推定値が、算出されたエネルギー転換比と格納されたエネルギー転換比との比較結果に基づいて生成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼル酸化触媒に関連し、より具体的には、ディーゼル酸化触媒から滑り落ちた炭化水素の量を決定する方法及びこの方法を制御するための電子制御モジュールに関連する。

環境に対する責任、及びエンジンの排出物に関する近年の環境規則を含む多くの要素が、化石燃料の燃焼の結果生じる、大気に流れ込む或る汚染物質の許容レベルを低下させた。より厳しい排出基準は、燃料の燃焼及び燃焼後の排気処理の何れか又は両方をより制御することをますます要求する。例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び粒子状物質の許容レベルは、ここ数年の間著しく低下した。とりわけ環境問題に取り組むために、多くのディーゼルエンジンは、大気に放出される未燃焼の炭化水素及び粒子状物質の量を減らす目的で、ディーゼルエンジンの排気システム内にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）及びディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を有する。

排気温度が低い運転状態のようないくつかのディーゼルエンジン運転状態では、未燃焼の炭化水素がＤＯＣから滑り落ち、ＤＰＦ内又はＤＰＦの前面に詰まることがある。その後、ＤＰＦの再生が行われるとき、これらの追加の炭化水素が燃焼して、これらＤＯＣから滑り落ちた炭化水素の燃焼による追加の熱によってＤＰＦを割ってしまうことがある。その上、ＤＯＣが正常に機能しない程に、ＤＯＣ自身が未燃焼の炭化水素で詰まってしまうことがある。従って、これらの未燃焼の炭化水素は、ＤＯＣ及びＤＰＦの両者を損傷させることがあり、多額の費用がかかる修理が必要となる。

従って、未燃焼の炭化水素がＤＯＣ及びＤＰＦ上に、又はこれらの内部に貯まったことを決定する方法へのニーズが存在する。

本開示によれば、ディーゼル酸化触媒及びディーゼルパーティキュレートフィルタを有する排気システム、並びに電子制御モジュールを有するエンジン用のディーゼルパーティキュレートフィルタの炭化水素レベルをモニタリングする方法は、ディ−ゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの出口の温度を示す電子制御モジュールデータを受け取る工程と、ディ−ゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの出口の温度を表示するデータを用いて、電子制御モジュールでエネルギー転換比を算出する工程と、算出されたエネルギー転換比を、電子制御モジュールによってアクセス可能なメモリに格納されたエネルギー転換比と比較する工程と、算出されたエネルギー転換比と格納されたエネルギー転換比の比較結果に基づいてディーゼル酸化触媒を通過した酸化触媒の推定値を生成する工程とを備える。

本開示の他の態様によれば、ディーゼルパーティキュレートフィルタの再生中に炭化水素レベルを推定する方法であって、ディーゼルエンジンは、電子制御モジュールと、ディーゼル酸化触媒と、ディーゼルパーティキュレートフィルタとを備え、前記方法は、ディーゼルパーティキュレートフィルタの再生サイクルを実施する工程と、ディ−ゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度を表示するデータを用いて、電子制御モジュールでエネルギー転換比を算出する工程と、エネルギー転換比に基づいて、電子制御モジュールでディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の推定値を生成する工程と、ディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の量が閾値を超えたときに、ディーゼルパーティキュレートフィルタの再生サイクルを停止させる工程とを備える。

本開示の更なる態様によれば、ディーゼル酸化触媒及びディーゼルパーティキュレートフィルタのエネルギー転換比を算出する方法であって、ディーゼルエンジンは、ディーゼル酸化触媒、ディーゼルパーティキュレートフィルタ、及び電子制御モジュールを有し、前記方法は、ディーゼル酸化触媒の入口の温度を電子制御モジュールに提供する工程と、ディーゼル酸化触媒の出口の温度を電子制御モジュールに提供する工程と、ディーゼルパーティキュレートフィルタの出口の温度を電子制御モジュールに送信する工程と、以下の式を用いて、電子制御モジュールでエネルギー転換比を算出する工程とを備える。
エネルギー転換比＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）
（Ｔ１は、ディーゼル酸化触媒の投入側の温度を示し、Ｔ２は、ディーゼル酸化触媒の排出側の温度を示し、Ｔ３は、ディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度を示す）

電子制御モジュールを用いた、ディーゼル酸化触媒から滑り落ち、ディーゼルパーティキュレートフィルタに入り込んだ未燃焼の炭化水素を決定するためのエンジンの制御方法を示すフロー図である。

本発明は、多くの異なる態様で実施することができるが、本開示が本発明の処理の原理の例示であり、プロセスの広い側面を、ここに図示し説明する具体的な処理に限定することを意図するものではないという理解のもと、或る処理を図面に示しここで詳細に説明する。

図１に示す一つの処理によれば、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の再生サイクル中にディーゼル酸化触媒を通過した未燃の炭化水素を決定するためのエンジンの制御方法１０を示す。方法は、エンジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）によってブロック１２で開始される。処理１０の一態様として、ＥＣＭは、ブロック１４に示すように、或る期間にわたってエンジンからの或るデータの読み取り値を受け取る。ＥＣＭが受け取るデータは、排気流量、ＤＯＣの入口の温度、ＤＯＣの出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の出口の温度を含む。排気流量は、エンジンが過渡的に作動しているか、又は定常状態の挙動で作動しているかを決定するために使用される。

方法は、ブロック１２で開始され、ブロック１６においてＥＣＭは、エンジン１４から受け取ったデータを、格納された校正範囲と比較する。校正範囲は、ＥＣＭのメモリに格納され、又はＥＣＭによって読み込まれる、コンピュータによって読む込み可能な媒体に保持されている。ＥＣＭが、いずれのエンジンのデータも、格納された校正範囲外にあると決定した場合、方法は、ブロック１４で再スタートされ、新しいデータが受け取られる。データが構成範囲内にある場合、受け取ったデータの平均が生成される。

ＥＣＭは、ブロック１８に示すデータの平均を生成する。算出された平均は、ＤＯＣの入口の平均温度、ＤＯＣの出口の平均温度、及びＤＰＦの出口の平均温度を含む。

データの平均値を算出すると、ブロック２０でエネルギー転換比が算出される。

エネルギー転換比は、以下の式を用いて算出される。
エネルギー転換比＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）
ここでＴ１は、ＤＯＣの入口の平均温度であり、Ｔ２は、ＤＯＣの出口の平均温度であり、さらにＴ３は、ＤＰＦの出口の平均温度である。エネルギー転換比は、ＤＰＦの再生サイクル中のＤＯＣ内のエネルギー転換量のＤＯＣ及びＤＰＦ内の両方の内部でのエネルギー転換量に対する比を算出する。エネルギー転換比が決定されると、ＥＣＭは、エネルギー転換比を、ＥＣＭのメモリ又はＥＣＭによってアクセスされるコンピュータによって読み込み可能な媒体に格納されたエネルギー転換比と比較し、ブロック２２においてＤＯＣを通過した炭化水素の量を決定する。

次に、ＥＣＭは、ブロック２４に示すように、エネルギー転換比に基づいて決定された、ＤＯＣを通過した炭化水素の量とＤＯＣを通過する炭化水素の量の閾値とを比較する。ＤＯＣを通過する炭化水素の量が、閾値未満である場合、方法は、ブロック１４に示すように再びデータを取得する。しかしながら、ＤＯＣを通過する炭化水素の量が閾値よりも多い場合、ＥＣＭは、ブロック２６に示すように、ＤＰＦの再生を停止させるようにエンジンを制御する。その上、技術者がより簡単にエンジンの修理のニーズを確認するのを可能にするために、ブロック２６で故障コードをＥＣＭのメモリに配置することができる。

さらに、一旦、ＤＰＦの再生を停止させると、エンジンに損傷が生じるのを防止するために、ブロック２８に示すようにエンジンの出力を低下させ、又は減らすことができる。エンジンの損傷を防止することに加えて、エンジンの出力を低下させることは、車両の操作者に、エンジンの整備を促す。従って、エンジンの出力を低下させるのに加えて、運転者がエラーメッセージを受け取り、又は直ぐにエンジンを整備すべきことを示すランプ（a service engine soon light）を点灯させ、エンジンを整備する必要があることを知らせることも考えられている。

具体的な実施形態を示し、説明をしたが、本発明の趣旨から著しく脱出することなく種々の修正が思い浮かび、発明の保護の範囲は、添付した特許請求の範囲にのみ制限される。

Claims (16)

1. ディーゼル酸化触媒及びディーゼルパーティキュレートフィルタを有する排気システム、並びに電子制御モジュールを有するエンジン用のディーゼルパーティキュレートフィルタの炭化水素レベルをモニタリングする方法であって、
   ディ−ゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの出口の温度を示す電子制御モジュールデータを受け取る工程と、
   ディ−ゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの出口の温度を表示するデータを用いて、電子制御モジュールでエネルギー転換比を算出する工程と、
   算出されたエネルギー転換比を、電子制御モジュールによってアクセス可能なメモリに格納されたエネルギー転換比と比較する工程と、
   算出されたエネルギー転換比と格納されたエネルギー転換比の比較結果に基づいてディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の推定値を生成する工程と、を備えることを特徴とする方法。
2. 受け取られた、ディ−ゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度を示すデータは、エネルギー転換比を算出する前の一定時間の平均値である、請求項１に記載の方法。
3. エンジンの排気流量を示す電子制御モジュールデータを受け取る工程と、
   排気流量データに基づいて、エンジンが過渡的に作動しているか、又は定常状態の挙動で作動しているかを決定する工程とをさらに備える、請求項１に記載の方法。
4. 電子制御モジュールによってアクセス可能なメモリは、電子制御モジュール内に配置されている、請求項１に記載の方法。
5. ディーゼル酸化触媒の投入側の温度、ディーゼル酸化触媒の排出側の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度のデータを格納された校正データ範囲と比較する工程をさらに備える、請求項１に記載の方法。
6. 算出されたエネルギー転換比は、以下の式を用いて生成される、請求項１に記載の方法。
   エネルギー転換比＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）
   （Ｔ１は、ディーゼル酸化触媒の投入側の温度を示し、Ｔ２は、ディーゼル酸化触媒の排出側の温度を示し、Ｔ３は、ディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度を示す）
7. ディーゼルパーティキュレートフィルタの再生中に炭化水素レベルを推定する方法であって、ディーゼルエンジンは、電子制御モジュールと、ディーゼル酸化触媒と、ディーゼルパーティキュレートフィルタとを備え、前記方法は、
   ディーゼルパーティキュレートフィルタの再生サイクルを実施する工程と、
   ディ−ゼル酸化触媒の入口の温度、ディーゼル酸化触媒の出口の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度を表示するデータを用いて、電子制御モジュールでエネルギー転換比を算出する工程と、
   エネルギー転換比に基づいて、電子制御モジュールでディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の推定値を生成する工程と、
   ディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の量が閾値を超えたときに、ディーゼルパーティキュレートフィルタの再生サイクルを停止させる工程と、を備えることを特徴とする方法。
8. ディーゼル酸化触媒の投入側の温度、ディーゼル酸化触媒の排出側の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度を示すデータを受け取る工程をさらに備える、請求項７に記載の方法。
9. ディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の推定値が閾値を超えたときにエンジン出力を減らす工程をさらに備える、請求項７に記載の方法。
10. 算出されたエネルギー転換比は、以下の式を用いて生成される、請求項１に記載の方法。
    エネルギー転換比＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）
    （Ｔ１は、ディーゼル酸化触媒の投入側の温度を示し、Ｔ２は、ディーゼル酸化触媒の排出側の温度を示し、Ｔ３は、ディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度を示す）
11. エンジンの排気流量を示す電子制御モジュールデータを受け取る工程と、
    排気流量データに基づいて、エンジンが過渡的に作動しているか、又は定常状態の挙動で作動しているかを決定する工程とをさらに備える、請求項７に記載の方法。
12. ディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の推定値が閾値を超えたときに、電子制御モジュールに故障コードをセットする工程をさらに備える、請求項７に記載の方法。
13. ディーゼル酸化触媒を通過した炭化水素の推定値は、算出されたエネルギー転換比を、電子制御モジュールによってアクセスされるメモリに格納されたエネルギー転換比と比較して生成される、請求項７に記載の方法。
14. ディーゼル酸化触媒及びディーゼルパーティキュレートフィルタのエネルギー転換比を算出する方法であって、ディーゼルエンジンは、ディーゼル酸化触媒、ディーゼルパーティキュレートフィルタ、及び電子制御モジュールを有し、前記方法は、
    ディーゼル酸化触媒の入口の温度を電子制御モジュールに提供する工程と、
    ディーゼル酸化触媒の出口の温度を電子制御モジュールに提供する工程と、
    ディーゼルパーティキュレートフィルタの出口の温度を電子制御モジュールに送信する工程と、
    以下の式を用いて、電子制御モジュールでエネルギー転換比を算出する工程とを備えること、を特徴とする方法。
    エネルギー転換比＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｔ３−Ｔ１）
    （Ｔ１は、ディーゼル酸化触媒の投入側の温度を示し、Ｔ２は、ディーゼル酸化触媒の排出側の温度を示し、Ｔ３は、ディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度を示す）
15. エンジンの排気流量を示す電子制御モジュールデータを受け取る工程と、
    排気流量データに基づいて、エンジンが過渡的に作動しているか、又は定常状態の挙動で作動しているかを決定する工程とをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
16. エネルギー転換比を算出する前の一定期間、受け取ったディーゼル酸化触媒の投入側の温度、ディーゼル酸化触媒の排出側の温度、及びディーゼルパーティキュレートフィルタの排出側の温度の平均値を平均する工程をさらに備える、請求項１４に記載の方法。

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