JP2011117438A - 煤煙フィルターの再生制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】煤煙フィルターを再生させる過程において、アイドル状態への進入、またはオーバラン状態への進入により非正常再生が実行されるとき、それぞれの状況に応じた再生制御を実行するようにする。
【解決手段】本発明の特徴による煤煙フィルターの再生制御方法は、煤煙フィルターの再生が進行する過程、アイドル状態であるか、またはオーバラン状態であるかを判断する過程、およびその判断結果によりディーゼル煤煙フィルターの再生を制御する過程を含み、アイドル状態であれば、酸素濃度と煤煙フィルターの入口の温度に応じたフィードバック制御により燃料噴射量を維持させて、煤煙フィルターの非正常再生を実行し、オーバラン状態であれば、燃料噴射量と排気流量に応じたフィードバック制御により燃料噴射量と吸入空気量を維持させて、煤煙フィルターの非正常再生を実行する。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の特徴による煤煙フィルターの再生制御方法は、煤煙フィルターの再生が進行する過程、アイドル状態であるか、またはオーバラン状態であるかを判断する過程、およびその判断結果によりディーゼル煤煙フィルターの再生を制御する過程を含み、アイドル状態であれば、酸素濃度と煤煙フィルターの入口の温度に応じたフィードバック制御により燃料噴射量を維持させて、煤煙フィルターの非正常再生を実行し、オーバラン状態であれば、燃料噴射量と排気流量に応じたフィードバック制御により燃料噴射量と吸入空気量を維持させて、煤煙フィルターの非正常再生を実行する。
【選択図】図２
Description
本発明は、煤煙フィルターに係り、より詳しくは、煤煙フィルターを再生させる過程における煤煙フィルターの再生制御方法に関する。
ディーゼルエンジンは、出力および燃費などで非常に優れた特性を有することから、ヨーロッパ諸国ではディーゼルエンジンを装着した車両の運行が大きく増加している。一方で、強化された排気規制によってＥＵＲＯ５以後からスス（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質（ＰＭ）を低減させるための煤煙フィルター（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ：ＤＰＦ）の装着が普遍化している。
上記煤煙フィルターは、排気ガスに含まれているスス（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質を物理的に捕集する。一定距離を走行した後、あるいはＰＭが捕集され、煤煙フィルターの排気入口と排気出口の両端間の差圧が設定された基準圧力以上になった場合、煤煙フィルターに捕集された粒子状物質は、エンジンの後噴射制御により、５００〜６００℃の高温に上昇した排気ガスによって燃焼され、煤煙フィルターが再生される。（特許文献１、２参照）
上記煤煙フィルターは、排気ガスに含まれているスス（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質を物理的に捕集する。一定距離を走行した後、あるいはＰＭが捕集され、煤煙フィルターの排気入口と排気出口の両端間の差圧が設定された基準圧力以上になった場合、煤煙フィルターに捕集された粒子状物質は、エンジンの後噴射制御により、５００〜６００℃の高温に上昇した排気ガスによって燃焼され、煤煙フィルターが再生される。（特許文献１、２参照）
煤煙フィルターが後噴射制御により再生される過程でアイドル状態に進入すると、図５に示したように、排気流量は少なく、酸素濃度は増大された環境となり、非正常な再生が実行されることになる（図５中のＡエリア）。
また、煤煙フィルターが後噴射制御により再生される過程でオーバランに進入すると、図５に示したように、排気流量は増大し、酸素濃度は減少した環境で、非正常な再生が実行されることになる（図５中のＢエリア）。
後噴射制御により煤煙フィルターを再生する過程で、上記のように相反する環境にあるアイドル状態への進入あるいはオーバラン状態への進入によって非正常な再生に進入した場合においても、それぞれの状況に対して区別をせずに同じ方法を適用して非正常な再生を実行していた。このため、煤煙フィルターの耐久性を低下させるという問題が発生していた。
また、煤煙フィルターが後噴射制御により再生される過程でオーバランに進入すると、図５に示したように、排気流量は増大し、酸素濃度は減少した環境で、非正常な再生が実行されることになる（図５中のＢエリア）。
後噴射制御により煤煙フィルターを再生する過程で、上記のように相反する環境にあるアイドル状態への進入あるいはオーバラン状態への進入によって非正常な再生に進入した場合においても、それぞれの状況に対して区別をせずに同じ方法を適用して非正常な再生を実行していた。このため、煤煙フィルターの耐久性を低下させるという問題が発生していた。
本発明はこのような従来の問題点を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、煤煙フィルターを再生させる過程において、アイドル状態への進入、またはオーバラン状態への進入により非正常な再生が実行されるとき、それぞれの状況に応じた再生制御を実行させることにある。
上記目的を実現するための本発明による煤煙フィルターの再生制御方法は、煤煙フィルターの再生が進行される過程、アイドル状態であるか、またはオーバラン状態であるかを判断する過程、およびその判断結果により煤煙フィルターの再生を制御する過程を含む。
非正常再生への進入原因がアイドル状態の進入であれば、酸素濃度と煤煙フィルターの入口の温度に応じたフィードバック制御により燃料噴射量を維持させて、煤煙フィルターの非正常再生を実行し、非正常再生の進入原因がオーバラン状態への進入であれば、燃料噴射量と排気流量に応じたフィードバック制御により燃料噴射量と吸入空気量を維持させて、煤煙フィルターの非正常再生を実行することを特徴とする。
上述した構成により、本発明は、煤煙フィルターの再生過程で発生する非正常再生の原因を区分し、それぞれの状況に応じた再生条件を提供することにより、煤煙フィルターの再生に信頼性を与え、耐久性と商品性を向上させる効果がある。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。なお、図面において、本発明を明確にするために説明上不必要な部分は省略した。
図１は、本発明の実施形態に係る煤煙フィルターの再生制御装置を概略的に示した図面である。
本発明は、エンジン１００、空気量センサ１１０、ＥＧＲバルブ１２０、スロットルバルブ１３０、煤煙フィルター２００、第１酸素センサ２１０、第２酸素センサ２２０、温度センサ２３０、および制御部３００を含む。
空気量センサ１１０は、吸気マニホールドの所定位置に装着され、エンジン１００が駆動している状態でエンジン１００に吸入される空気量を検出し、その情報を制御部３００に提供する。
本発明は、エンジン１００、空気量センサ１１０、ＥＧＲバルブ１２０、スロットルバルブ１３０、煤煙フィルター２００、第１酸素センサ２１０、第２酸素センサ２２０、温度センサ２３０、および制御部３００を含む。
空気量センサ１１０は、吸気マニホールドの所定位置に装着され、エンジン１００が駆動している状態でエンジン１００に吸入される空気量を検出し、その情報を制御部３００に提供する。
ＥＧＲバルブ１２０は、排気再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）で再循環する排気ガスの量を調整してエンジン１００の燃焼温度を低くし、これによってエンジン１００の燃焼過程で発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量を低減させる。
煤煙フィルター２００は、排気ガスに含まれているスス（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質（ＰＭ）を物理的に捕集し、再生モードではエンジンの後噴射（燃焼工程後の追加噴射）により上昇する排気ガスの熱で捕集された粒子状物質が燃焼することにより再生される。
煤煙フィルター２００は、排気ガスに含まれているスス（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質（ＰＭ）を物理的に捕集し、再生モードではエンジンの後噴射（燃焼工程後の追加噴射）により上昇する排気ガスの熱で捕集された粒子状物質が燃焼することにより再生される。
第１酸素センサ２１０は、煤煙フィルター２００の前端に流入する排気ガスの酸素濃度を検出し、その情報を制御部３００に提供する。
第２酸素センサ２２０は、煤煙フィルター２００の後端から排出される排気ガスの酸素濃度を検出し、その情報を制御部３００に提供する。
温度センサ２３０は、煤煙フィルター２００に流入する排気ガスの温度を検出し、その情報を制御部３００に提供する。
第２酸素センサ２２０は、煤煙フィルター２００の後端から排出される排気ガスの酸素濃度を検出し、その情報を制御部３００に提供する。
温度センサ２３０は、煤煙フィルター２００に流入する排気ガスの温度を検出し、その情報を制御部３００に提供する。
制御部３００は、煤煙フィルター２００の再生が進行している状態で、車速、エンジン回転数、酸素流量、加速ペダルなどの情報をモニタリングして、アイドル状態への進入あるいはオーバラン状態への進入による非正常再生への進入であるか否かを判断し、非正常再生の原因を判定する。
制御部３００は、煤煙フィルター２００の再生が進行している状況でアイドル状態に進入すれば、排気ガスに含まれている酸素濃度と煤煙フィルター２００の入口の温度に応じて燃料噴射量およびＥＧＲバルブ１２０を調節する。
したがって、アイドル状態で再生が活発に進行するように、酸素濃度を減少させ、入口の温度を上昇させる。つまり、燃料噴射が増加すれば、酸素濃度が設定された数値にまで減少し、入口の温度が設定された数値にまで上昇する。
また、制御部３００は、煤煙フィルター２００の再生が進行している状況でオーバラン状態に進入すれば、燃料噴射量と排気ガス流量に応じて燃料噴射量、スロットルバルブ１３０、およびＥＧＲバルブ１２０を調節する。
オーバラン状態は、加速ペダルが作動せずに、エンジン回転数（ＲＰＭ）が増加する状態であるため、燃料のインジェクション量が小さい状態で吸気空気の量が増えるので、煤煙フィルターの入口の温度が低くなり、酸素の濃度が増加して再生効率が低くなる。本発明の実施形態においては、オーバラン状態で燃料の噴射量を増やし、吸気空気の量を減らすことで、酸素濃度が減少し、入口の温度を上昇させることができる。
制御部３００は、煤煙フィルター２００の再生が進行している状況でアイドル状態に進入すれば、排気ガスに含まれている酸素濃度と煤煙フィルター２００の入口の温度に応じて燃料噴射量およびＥＧＲバルブ１２０を調節する。
したがって、アイドル状態で再生が活発に進行するように、酸素濃度を減少させ、入口の温度を上昇させる。つまり、燃料噴射が増加すれば、酸素濃度が設定された数値にまで減少し、入口の温度が設定された数値にまで上昇する。
また、制御部３００は、煤煙フィルター２００の再生が進行している状況でオーバラン状態に進入すれば、燃料噴射量と排気ガス流量に応じて燃料噴射量、スロットルバルブ１３０、およびＥＧＲバルブ１２０を調節する。
オーバラン状態は、加速ペダルが作動せずに、エンジン回転数（ＲＰＭ）が増加する状態であるため、燃料のインジェクション量が小さい状態で吸気空気の量が増えるので、煤煙フィルターの入口の温度が低くなり、酸素の濃度が増加して再生効率が低くなる。本発明の実施形態においては、オーバラン状態で燃料の噴射量を増やし、吸気空気の量を減らすことで、酸素濃度が減少し、入口の温度を上昇させることができる。
上述のような機能を含む本発明の動作について、さらに具体的に説明する。
煤煙フィルター２００の再生が進行する過程で（Ｓ１０１）、制御部３００は、車速、エンジン回転数、第１、２酸素センサ２１０、２２０を通じて検出される排気ガスに含まれている酸素流量、煤煙フィルター２００の前端温度などの運転情報をモニタリングし（Ｓ１０２）、車両が減速されているかを判断する（Ｓ１０３）。
Ｓ１０３で車両の減速が生じない状態であれば、Ｓ１０１の過程にリターンして現在の条件で煤煙フィルター２００の再生を維持し、車両の減速が判定されれば、減速による停止が実行されたかを検出する（Ｓ１０４）。
煤煙フィルター２００の再生が進行する過程で（Ｓ１０１）、制御部３００は、車速、エンジン回転数、第１、２酸素センサ２１０、２２０を通じて検出される排気ガスに含まれている酸素流量、煤煙フィルター２００の前端温度などの運転情報をモニタリングし（Ｓ１０２）、車両が減速されているかを判断する（Ｓ１０３）。
Ｓ１０３で車両の減速が生じない状態であれば、Ｓ１０１の過程にリターンして現在の条件で煤煙フィルター２００の再生を維持し、車両の減速が判定されれば、減速による停止が実行されたかを検出する（Ｓ１０４）。
Ｓ１０４で車両の停止が検出されれば、煤煙フィルター２００の再生による粒子状物質の捕集量と設定された臨界値（再生完了判断の基準値）を比較して、正常な再生が完了したかを判断する（Ｓ１０５）。
Ｓ１０５で煤煙フィルター２００の正常な再生が完了したと判断すれば、再生動作を終了する（Ｓ１０９）。
しかし、Ｓ１０５で煤煙フィルター２００の正常な再生が完了しない状態であれば、アイドル状態の進入による非正常再生の進入であるか否かを判断する（Ｓ１０６）。
Ｓ１０６でアイドル状態の進入による非正常再生の進入であれば、排気ガスに含まれている酸素濃度と煤煙フィルター２００の入口側の温度に応じたフィードバック制御により非正常再生を実行する（Ｓ１０７）。
Ｓ１０５で煤煙フィルター２００の正常な再生が完了したと判断すれば、再生動作を終了する（Ｓ１０９）。
しかし、Ｓ１０５で煤煙フィルター２００の正常な再生が完了しない状態であれば、アイドル状態の進入による非正常再生の進入であるか否かを判断する（Ｓ１０６）。
Ｓ１０６でアイドル状態の進入による非正常再生の進入であれば、排気ガスに含まれている酸素濃度と煤煙フィルター２００の入口側の温度に応じたフィードバック制御により非正常再生を実行する（Ｓ１０７）。
非正常再生が進行する状態で、煤煙フィルター２００の入口の温度が設定された基準温度以下と検出されたか否かを判断し（Ｓ１０８）、設定された基準温度以下に降下していなければ、Ｓ１０７の過程にリターンして非正常再生を反復実行し、設定された基準温度以下に降下していれば、煤煙フィルター２００の再生が完了したと判定して再生動作を終了する（Ｓ１０９）。
また、Ｓ１０４で車両の減速による停止が検出されなければ、エンジン回転数（ＲＰＭ）の上昇または下降を感知して、アイドル状態に進入したかを判断する（Ｓ１１０）。
Ｓ１１０でアイドル状態に進入すれば、Ｓ１０１の過程にリターンして煤煙フィルター２００の正常な再生を持続し、アイドル状態に進入していなければ、煤煙フィルター２００の再生による捕集量と設定された臨界値（再生完了判断の基準値）とを比較する（Ｓ１１１）。
Ｓ１１０でアイドル状態に進入すれば、Ｓ１０１の過程にリターンして煤煙フィルター２００の正常な再生を持続し、アイドル状態に進入していなければ、煤煙フィルター２００の再生による捕集量と設定された臨界値（再生完了判断の基準値）とを比較する（Ｓ１１１）。
Ｓ１１１で煤煙フィルター２００の正常な再生が完了したと判断すれば、再生動作を終了し（Ｓ１１５）、Ｓ１１１で煤煙フィルター２００の正常な再生が完了しない状態であれば、オーバランによる非正常再生の進入であるかを判断する（Ｓ１１２）。
Ｓ１１２でオーバランによる非正常再生の進入であると判断されれば、燃料噴射量と排気流量に応じたフィードバック制御によりオーバラン状態での非正常再生を実行する（Ｓ１１３）。
非正常再生が進行する状態で、煤煙フィルター２００の入口の温度が設定された基準温度以下と検出されたか否かを判断し（Ｓ１１４）、設定された基準温度以下に降下していなければ、Ｓ１１３の過程にリターンして非正常再生を反復実行し、設定された基準温度以下に降下していれば、煤煙フィルター２００の再生が完了したと判定して再生動作を終了する（Ｓ１１５）。
Ｓ１１２でオーバランによる非正常再生の進入であると判断されれば、燃料噴射量と排気流量に応じたフィードバック制御によりオーバラン状態での非正常再生を実行する（Ｓ１１３）。
非正常再生が進行する状態で、煤煙フィルター２００の入口の温度が設定された基準温度以下と検出されたか否かを判断し（Ｓ１１４）、設定された基準温度以下に降下していなければ、Ｓ１１３の過程にリターンして非正常再生を反復実行し、設定された基準温度以下に降下していれば、煤煙フィルター２００の再生が完了したと判定して再生動作を終了する（Ｓ１１５）。
アイドル状態への進入による非正常再生について、図３を参照して具体的に説明する。
非正常再生が実行される状態でアイドル燃料噴射量を検出し（Ｓ２０１）、燃料噴射量の変化が生じたかを判断する（Ｓ２０２）。
Ｓ２０２でアイドル燃料噴射量に変化が生じたと判断すれば、燃料噴射量の調節とＥＧＲバルブ１２０により再循環する排気ガスの流量を調整して、煤煙フィルター２００の非正常再生を調整する（Ｓ２０３）。
そして、排気ガスに含まれている酸素濃度および煤煙フィルター２００の入口の温度を検出した後（Ｓ２０４）、基準値と比較する（Ｓ２０５）。
Ｓ２０５で、酸素濃度が基準濃度未満であり、煤煙フィルター２００の入口の温度が基準温度未満であれば、燃料噴射量を現在の条件で維持してアイドル進入による非正常再生を実行する（Ｓ２０６）。
非正常再生が実行される状態でアイドル燃料噴射量を検出し（Ｓ２０１）、燃料噴射量の変化が生じたかを判断する（Ｓ２０２）。
Ｓ２０２でアイドル燃料噴射量に変化が生じたと判断すれば、燃料噴射量の調節とＥＧＲバルブ１２０により再循環する排気ガスの流量を調整して、煤煙フィルター２００の非正常再生を調整する（Ｓ２０３）。
そして、排気ガスに含まれている酸素濃度および煤煙フィルター２００の入口の温度を検出した後（Ｓ２０４）、基準値と比較する（Ｓ２０５）。
Ｓ２０５で、酸素濃度が基準濃度未満であり、煤煙フィルター２００の入口の温度が基準温度未満であれば、燃料噴射量を現在の条件で維持してアイドル進入による非正常再生を実行する（Ｓ２０６）。
次に、オーバランへの進入による非正常再生について、図４を参照して具体的に説明する。
非正常再生が実行される状態で、アイドル燃料噴射量を検出し（Ｓ３０１）、燃料噴射量の変化が生じたかを判断する（Ｓ３０２）。
Ｓ３０２でアイドル燃料噴射量に変化が生じたと判断すれば、燃料噴射量の調節と吸入空気量の調節およびＥＧＲバルブ１２０により再循環する排気ガスの流量を調整して、煤煙フィルター２００の非正常再生を調整する（Ｓ３０３）。
そして、燃料噴射量と排気流量を検出して燃料噴射量が基準量未満であり、排気流量が基準量未満であれば（Ｓ３０４）、燃料噴射量と吸入空気量を維持してオーバランによる非正常再生を実行する（Ｓ３０５）。
非正常再生が実行される状態で、アイドル燃料噴射量を検出し（Ｓ３０１）、燃料噴射量の変化が生じたかを判断する（Ｓ３０２）。
Ｓ３０２でアイドル燃料噴射量に変化が生じたと判断すれば、燃料噴射量の調節と吸入空気量の調節およびＥＧＲバルブ１２０により再循環する排気ガスの流量を調整して、煤煙フィルター２００の非正常再生を調整する（Ｓ３０３）。
そして、燃料噴射量と排気流量を検出して燃料噴射量が基準量未満であり、排気流量が基準量未満であれば（Ｓ３０４）、燃料噴射量と吸入空気量を維持してオーバランによる非正常再生を実行する（Ｓ３０５）。
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明のの属する技術的範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
１００ エンジン
１１０ 空気量センサ
１２０ ＥＧＲバルブ
１３０ スロットルバルブ
２００ 煤煙フィルター
２１０ 第１酸素センサ
２２０ 第２酸素センサ
２３０ 温度センサ
３００ 制御部
１１０ 空気量センサ
１２０ ＥＧＲバルブ
１３０ スロットルバルブ
２００ 煤煙フィルター
２１０ 第１酸素センサ
２２０ 第２酸素センサ
２３０ 温度センサ
３００ 制御部
Claims (4)
- 煤煙フィルターの再生が進行する過程、
アイドル状態であるか、またはオーバラン状態であるかを判断する過程、および
その判断結果により煤煙フィルターの再生を制御する過程、
を含むことを特徴とする煤煙フィルターの再生制御方法。 - アイドル状態であれば、酸素濃度と煤煙フィルターの入口の温度に応じたフィードバック制御により燃料噴射量を維持させて、煤煙フィルターの非正常再生を実行することを特徴とする請求項１に記載の煤煙フィルターの再生制御方法。
- オーバラン状態であれば、燃料噴射量と排気流量に応じたフィードバック制御により燃料噴射量と吸入空気量を維持させて、煤煙フィルターの非正常再生を実行することを特徴とする請求項１に記載の煤煙フィルターの再生制御方法。
- 煤煙フィルターの再生が進行する過程で非正常再生が実行されたか否かを判断する過程、
非正常再生への進入であると判断すれば、進入原因を判定する過程、
アイドル状態による非正常再生であれば、酸素濃度と煤煙フィルターの入口の温度に応じたフィードバック制御により非正常再生を実行する過程、
オーバラン状態による非正常再生であれば、燃料噴射量と排気流量に応じたフィードバック制御により非正常再生を実行する過程、
を含むことを特徴とする煤煙フィルターの再生制御方法。
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