JP2012219770A - Particulate-matter processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粒子状物質処理装置に関する。 The present invention relates to a particulate matter processing apparatus.
放電電極を通る電流が所定値以上のときに、該放電電極に粒子状物質(以下、PMともいう。)が付着していると判定し、放電電極からPMを除去するために印加電圧を増加させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。なお、電極から付着物を除去することを、電極の再生という。 When the current passing through the discharge electrode is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that particulate matter (hereinafter also referred to as PM) is attached to the discharge electrode, and the applied voltage is increased to remove PM from the discharge electrode. The technique to make is known (for example, refer patent document 1). The removal of deposits from the electrode is called electrode regeneration.
また、機関始動直後に排気管内に発生した凝縮水がセンサ電極部に付着することによるこのセンサ電極部の静電容量の変化に基づいて、PMセンサの故障を判定する技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
In addition, a technique for determining a failure of the PM sensor based on a change in capacitance of the sensor electrode part due to the condensed water generated in the exhaust pipe immediately after the engine starts adheres to the sensor electrode part is known ( For example, see
また、内燃機関の排気通路に放電電極を設け、該放電電極からコロナ放電を発生させることによりPMを帯電させてPMを凝集させる技術が知られている(例えば、特許文献3参照。)。PMを凝集させることにより、PMの粒子数を減少させることができる。また、PMの粒子径が大きくなるため、下流側にフィルタを設けたときに該フィルタにてPMを捕集しやすくなる。 In addition, a technique is known in which a discharge electrode is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and corona discharge is generated from the discharge electrode to charge the PM to aggregate the PM (see, for example, Patent Document 3). By aggregating PM, the number of PM particles can be reduced. Moreover, since the particle diameter of PM becomes large, when a filter is provided on the downstream side, PM is easily collected by the filter.
ところで、電極に水やPMが付着する以外にも、粒子状物質処理装置に故障や劣化が生じることがある。このような場合には、電極の再生を行ってもPMを凝集させることが困難な場合もある。したがって、故障を検出することも重要となる。 By the way, besides water and PM adhering to the electrode, the particulate matter processing apparatus may be broken down or deteriorated. In such a case, it may be difficult to aggregate PM even if the electrode is regenerated. Therefore, it is also important to detect a failure.
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質処理装置の故障を検出することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to detect a failure of a particulate matter processing apparatus.
上記課題を達成するために本発明による粒子状物質処理装置は、
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極に接続され電圧を印加する電源と、
前記電極を通る電流を検出する検出装置と、
前記電極に付着している付着物が存在するか否か判定する付着物判定装置と、
前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在しないと判定されたときに前記検出装置により検出される電流が閾値よりも大きなときに故障していると判定する故障判定装置と、
を備える。
In order to achieve the above object, the particulate matter processing apparatus according to the present invention is:
An electrode provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A power source connected to the electrode for applying a voltage;
A detection device for detecting a current through the electrode;
An adhering matter judgment device for judging whether or not there is an adhering matter adhering to the electrode;
A failure determination device that determines that a failure has occurred when the current detected by the detection device is greater than a threshold when it is determined by the attachment determination device that no deposit is present on the electrode;
Is provided.
ここで、電極に電圧を印加すると、PMを帯電させることができる。帯電したPMは、クーロン力や排気の流れにより排気通路の内壁へ向かって移動する。排気通路の内壁に到
達したPMは、排気通路に電子を放出するため、電極よりも接地側に電気が流れる。そして、電子を放出したPMは、近くに存在する他のPMと凝集するため、粒子数を減少させることができる。
Here, when voltage is applied to the electrodes, PM can be charged. The charged PM moves toward the inner wall of the exhaust passage due to the Coulomb force or the flow of exhaust. Since the PM that has reached the inner wall of the exhaust passage emits electrons to the exhaust passage, electricity flows to the ground side from the electrode. And since PM which emitted the electron aggregates with other PM which exists near, the number of particles can be decreased.
ところで、電極に水やPMなどの付着物が存在すると、該付着物を介して電極と排気通路との間に電気が流れるため、排気中に浮遊しているPMを帯電させることが困難となる。このため、PMを凝集させることが困難となる。一方、電極の付着物を介して電極と排気通路との間に電気が流れると、検出装置により検出される電流が大きくなる。そして、電極の付着物を介して通る電流は、排気中に浮遊しているPMを凝集するときに通る電流よりも大きい。 By the way, if deposits such as water and PM are present on the electrode, electricity flows between the electrode and the exhaust passage through the deposits, so it becomes difficult to charge PM floating in the exhaust. . For this reason, it becomes difficult to aggregate PM. On the other hand, when electricity flows between the electrode and the exhaust passage through the electrode deposit, the current detected by the detection device increases. And the electric current which passes through the deposit | attachment of an electrode is larger than the electric current which passes when coagulating PM which is floating in exhaust_gas | exhaustion.
また、粒子状物質処理装置の故障(たとえば、電極の短絡や装置の破損、変形など)により、検出装置にて検出される電流が大きくなる場合もある。電極に付着物が存在する場合には、該付着物が除去されれば検出される電流は小さくなるが、上記故障の場合には、電極に付着物が存在するか否かにかかわらず、検出される電流は大きくなる。このため、電極に付着物が存在している場合には、該付着物により電流が大きくなっているのか、故障により電流が大きくなっているのか、判断する必要がある。一方、電極に付着物が存在していないにもかかわらず、電流が大きくなっている場合には、装置が故障していると判定できる。ここで、閾値を、電極に付着物が存在しない場合であって粒子状物質処理装置が正常な場合に検出される電流の上限値とすることにより、検出される電流が閾値よりも大きなときに故障していると判定できる。 In addition, the current detected by the detection device may increase due to a failure of the particulate matter processing device (for example, short circuit of the electrode, damage or deformation of the device). If there is any deposit on the electrode, the detected current will be small if the deposit is removed. However, in the case of the above failure, the detection is performed regardless of whether the deposit is present. Current is increased. For this reason, when the deposit exists on the electrode, it is necessary to determine whether the current is increased due to the deposit or whether the current is increased due to a failure. On the other hand, when there is no deposit on the electrode and the current is large, it can be determined that the device has failed. Here, when the detected current is larger than the threshold value, the threshold value is set to the upper limit value of the current detected when there is no deposit on the electrode and the particulate matter processing apparatus is normal. It can be determined that a failure has occurred.
なお、電極に水やPMが付着したり、上記故障が発生したりすると、電気抵抗が小さくなる。この電気抵抗は、印加電圧と検出される電流とに基づいて算出することができる。そして、算出される電気抵抗に基づいて故障の判定を行うこともできる。この場合、閾値を、電極に付着物が存在しない場合であって粒子状物質処理装置が正常な場合に検出される電気抵抗の下限値とすることにより、検出される電気抵抗が閾値よりも小さなときに故障していると判定できる。 In addition, if water or PM adheres to the electrode or the above-described failure occurs, the electrical resistance decreases. This electrical resistance can be calculated based on the applied voltage and the detected current. And failure determination can also be performed based on the calculated electrical resistance. In this case, the detected electric resistance is smaller than the threshold value by setting the threshold value as the lower limit value of the electric resistance detected when there is no deposit on the electrode and the particulate matter processing apparatus is normal. Sometimes it can be determined that a failure has occurred.
本発明においては、前記閾値は、前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在しないと判定される前であって前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在すると判定されたときに前記検出装置により検出される電流に基づいて設定されてもよい。 In the present invention, the threshold value is determined before the deposit determining device determines that there is no deposit on the electrode and when the deposit determining device determines that the deposit is present on the electrode. You may set based on the electric current detected by the said detection apparatus.
ここで、粒子状物質処理装置が正常であれば、電極から付着物が除去されることにより、該電極を通る電流は小さくなる。すなわち、電極に付着物が存在するときに検出される電流よりも、その後に電極に付着物が存在しないときに検出される電流のほうが小さくなる。したがって、電極に付着物が存在するときに検出される電流と、電極に付着物が存在しないときに検出される電流と、にほとんど差がない場合には、故障と判定できる。すなわち、付着物が除去される前後の電流を比較することで、故障を判定することができる。なお、付着物判定装置により電極に付着物が存在すると判定されたときに検出される電流を閾値としてもよいし、該電流に検出誤差などを考慮した余裕分を減算した値を閾値としてもよい。このように、電極に付着物が存在しないと判定される前の状態を考慮することで、装置の個体差や経年変化の影響を受け難くなるため、故障判定の精度をより高めることができる。 Here, if the particulate matter processing apparatus is normal, the deposits are removed from the electrode, so that the current passing through the electrode becomes small. That is, the current detected when there is no deposit on the electrode is smaller than the current detected when the deposit is present on the electrode. Therefore, when there is almost no difference between the current detected when the deposit is present on the electrode and the current detected when the deposit is not present on the electrode, it can be determined that there is a failure. That is, the failure can be determined by comparing the current before and after the deposit is removed. Note that the current detected when it is determined by the adhering matter determination device that the adhering matter is present on the electrode may be used as a threshold value, or a value obtained by subtracting an allowance in consideration of detection error or the like may be used as the threshold value. . In this way, by considering the state before it is determined that there is no deposit on the electrode, it becomes difficult to be affected by individual differences between devices and aging, so that the accuracy of failure determination can be further increased.
本発明においては、前記付着物判定装置は、付着物として水が存在するか否か判定することができる。 In the present invention, the attached matter determination device can determine whether water is present as an attached matter.
ここで、電極に水が付着していると、該水を介して電気が流れる。電極に付着する水は、排気中の水分が凝縮したものである。したがって、凝縮水が発生し得る運転状態にある
ときに、電極に水が付着していると判定してもよい。なお、電極に水が付着したとしても、その後に排気通路や電極の温度が上昇すれば、電極から水が蒸発する。たとえば、内燃機関の始動時には、電極に水が付着するものとし、内燃機関が始動してから所定時間経過したときに、電極から水が除去されると判定してもよい。
Here, when water adheres to the electrode, electricity flows through the water. The water adhering to the electrode is a condensed water in the exhaust. Therefore, it may be determined that water is attached to the electrode when in an operation state where condensed water can be generated. Even if water adheres to the electrode, if the temperature of the exhaust passage or the electrode subsequently increases, the water evaporates from the electrode. For example, when the internal combustion engine is started, water may adhere to the electrodes, and it may be determined that water is removed from the electrodes when a predetermined time has elapsed since the internal combustion engine was started.
本発明においては、前記付着物判定装置は、付着物として粒子状物質が存在するか否か判定することができる。 In the present invention, the adhering matter determination device can determine whether or not particulate matter exists as the adhering matter.
ここで、電極に粒子状物質(PM)が付着していると、該PMを介して電気が流れる。電極に付着するPMは、内燃機関から排出されたものである。したがって、たとえば、内燃機関から排出されたPMの総量が所定量以上のときに、電極にPMが付着していると判定してもよい。なお、電極にPMが付着したとしても、その後に電極の再生を行うことにより、電極からPMが除去される。ここで、電極の再生は、電極に付着しているPMなどの付着物を除去するための処理である。たとえば、電極を短絡させることにより、該電極の温度を上昇させてPMを酸化させ除去する。この電極の再生直後であれば、電極に付着物が存在しないと判定される。 Here, when particulate matter (PM) adheres to the electrode, electricity flows through the PM. The PM adhering to the electrode is discharged from the internal combustion engine. Therefore, for example, when the total amount of PM discharged from the internal combustion engine is greater than or equal to a predetermined amount, it may be determined that PM is attached to the electrode. In addition, even if PM adheres to the electrode, PM is removed from the electrode by regenerating the electrode thereafter. Here, the regeneration of the electrode is a process for removing deposits such as PM adhering to the electrode. For example, by short-circuiting the electrode, the temperature of the electrode is raised to oxidize and remove PM. If it is immediately after regeneration of this electrode, it will be determined that there is no deposit on the electrode.
本発明によれば、粒子状物質処理装置の故障を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect a failure of the particulate matter processing apparatus.
以下、本発明に係る粒子状物質処理装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the particulate matter processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施例1)
図1は、本実施例に係る粒子状物質処理装置1の概略構成を示す図である。粒子状物質処理装置1は、ガソリン機関の排気通路2に設けられる。なお、ディーゼル機関の排気通路に設けることもできる。
Example 1
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a particulate matter processing apparatus 1 according to the present embodiment. The particulate matter processing apparatus 1 is provided in an
粒子状物質処理装置1は、両端が排気通路2に接続されているハウジング3を備えて構成される。ハウジング3の材料には、ステンレス鋼材を用いている。ハウジング3は、排気通路2よりも直径の大きな中空の円柱形に形成されている。ハウジング3の両端は、端部に近くなるほど断面積が小さくなるテーパ状に形成されている。なお、図1においては、排気が排気通路2を矢印の方向に流れて、ハウジング3内に流入する。このため、ハウジング3は排気通路2の一部としてもよい。
The particulate matter processing apparatus 1 includes a
排気通路2とハウジング3とは、絶縁部4を介して接続されている。絶縁部4は、電気の絶縁体からなる。絶縁部4は、排気通路2の端部に形成されるフランジ21と、ハウジング3の端部に形成されるフランジ31と、に挟まれる。排気通路2とハウジング3とは、たとえばボルト及びナットにより締結される。そして、これらボルト及びナットを介して電気が流れないように、これらボルト及びナットにも絶縁処理を施しておく。このようにして、排気通路2とハウジング3との間に電気が流れないようにしている。
The
ハウジング3には、電極5が取り付けられている。電極5は、ハウジング3の側面を貫通しており、該ハウジング3の側面から該ハウジング3の中心軸方向へ延びて該中心軸近
傍において排気の流れの上流側へ折れ曲がり、該中心軸と平行に排気の流れの上流側へ向かって伸びている。そして、上流側でさらにハウジング3の側面側へ折れ曲がり、該ハウジング3の側面を貫通して外部へ通じている。
An
そして、電極5とハウジング3との間に電気が流れないように、電極5には電気の絶縁体からなる碍子部51,55が設けられている。この碍子部51,55は、電極5とハウジング3との間に位置しており、電気を絶縁すると共に、電極5をハウジング3に固定するための機能を有する。
In order to prevent electricity from flowing between the
そして、電極5の一端は、電源側電線52を介して電源6に接続されている。電源6は、電極5へ通電すると共に、印加電圧を変更することができる。この電源6は、電線を介して制御装置7及びバッテリ8に接続されている。制御装置7は、電源6が電極5に印加する電圧を制御する。また、電源6には、電位の基準点に接続するための接地電線54が接続されている。この接地電線54により電源6が接地される。
One end of the
また、電極5の他端は、短絡電線56を介して接地電線54に接続されている。短絡電線56の途中には、回路を開閉するためのスイッチ57が設けられている。電源6により電圧を印加しているときにスイッチ57をONとすることにより、短絡電線56を電気が流れる。このときには、電極5が短絡している状態となるため、該電極5の温度が上昇する。また、本実施例では、下流側の碍子部51に電源側電線52を接続し、上流側の碍子部55に短絡電線56を接続しているが、これに代えて、下流側の碍子部51に短絡電線56を接続し、上流側の碍子部55に電源側電線52を接続してもよい。
The other end of the
また、ハウジング3には接地側電線53が接続されており、該ハウジング3は接地側電線53を介して接地されている。接地側電線53には、該接地側電線53を通る電流を検出する検出装置9が設けられている。検出装置9は、例えば、接地側電線53の途中に設けられる抵抗の両端の電位差を測定することで電流を検出する。この検出装置9は、電線を介して制御装置7に接続されている。そして、検出装置9により検出される電流が制御装置7に入力される。なお、電源側電線52よりも接地側電線53のほうが電気的な容量が小さいため、接地側電線53に検出装置9を設けたほうが電流を検出するときの応答性が高い。しかし、接地側電線53に代えて、電源側電線52に検出装置9を設けることもできる。
A ground side
なお、制御装置7には、アクセル開度センサ71、クランクポジションセンサ72、温度センサ73、エアフローメータ74が接続されている。アクセル開度センサ71は、内燃機関が搭載されている車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、機関負荷を検出する。クランクポジションセンサ72は、機関回転数を検出する。温度センサ73は、内燃機関の冷却水の温度または潤滑油の温度を検出することで内燃機関の温度を検出する。エアフローメータ74は、内燃機関の吸入空気量を検出する。
Note that an
また、制御装置7には、スイッチ57が電線を介して接続されており、制御装置7はスイッチ57のON−OFF操作を行う。ここで、電源6から電極5へ電圧が印加されているときにスイッチをONとすることで、短絡電線56に電流が通る。一方、スイッチをOFFとすることで、短絡電線56には電流が通らなくなる。
In addition, a
このように構成された粒子状物質処理装置1では、スイッチ57がOFFのときに電源6から電極5へ負の直流高電圧を印加することで、該電極5から電子が放出される。すなわち、ハウジング3よりも電極5のほうの電位を低くすることで、電極5から電子を放出させている。そして、この電子により排気中のPMを負に帯電させることができる。負に帯電したPMは、クーロン力とガス流によって移動する。そして、PMがハウジング3へ
到達すると、PMを負に帯電させた電子は該ハウジング3へと放出される。ハウジング3へ電子を放出したPMは凝集して粒子径が大きくなる。また、PMが凝集することで、PMの粒子数は低減する。すなわち、電極5へ電圧を印加することで、PMの粒子径を大きくし且つPMの粒子数を低減させることができる。
In the particulate matter processing apparatus 1 configured in this way, electrons are emitted from the
そして、本実施例では、検出装置9により検出される電流に基づいて、粒子状物質処理装置1の故障を判定する。たとえば、ハウジング3または電極5が破損した場合や変形した場合には、回路を通る電流が大きくなることがある。このように大きな電流が通る場合を、粒子状物質処理装置1の故障と判定する。
In this embodiment, the failure of the particulate matter processing device 1 is determined based on the current detected by the detection device 9. For example, when the
ところで、碍子部51を含む電極5にPMまたは水などの物質が付着すると、電極5の絶縁性が低下する。そして、これら付着物を介して電極5とハウジング3との間に電気が流れ得る。すなわち、粒子状物質処理装置1が故障している場合と同様に、検出装置9により検出される電流が大きくなる。このような電極5の付着物は、除去することができる場合がある。このような場合には、故障と判定する必要はない。そこで本実施例では、電極5に付着物が存在しないときの検出電流に基づいて故障判定を行う。これにより、電極5の付着物の影響を受け難くなるため、故障検判定の精度を高めることができる。
By the way, when a substance such as PM or water adheres to the
次に、図2は、本実施例に係る故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置7により所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンは、電極5に凝縮水が付着しているときと、該凝縮水が蒸発したときと、の検出電流を比較することで、故障判定を行う。
Next, FIG. 2 is a flowchart showing a flow of failure determination according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed by the
ステップS101では、内燃機関の運転状態が取得される。たとえば、機関回転数、機関負荷、内燃機関の温度など、これ以降の処理に必要となる値が読み込まれる。機関回転数は、クランクポジションセンサ72により検出され、機関負荷は、アクセル開度センサ71により検出される。また、内燃機関の温度(たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度)を温度センサ73により検出する。
In step S101, the operating state of the internal combustion engine is acquired. For example, values necessary for the subsequent processing, such as engine speed, engine load, and internal combustion engine temperature, are read. The engine speed is detected by a
ステップS102では、電極5への印加電圧が算出される。印加電圧は、たとえば、推定されるPM粒子数(個/cm3)に応じて設定する。このPM粒子数は、内燃機関から排出されるPM粒子数であり、ハウジング3に流入する前のPM粒子数である。PM粒子数は、機関回転数、機関負荷、及び内燃機関の温度(たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度)と相関関係にあるため、これらの値に基づいて算出する。機関回転数と機関負荷とから、PM粒子数を算出するためのマップを内燃機関の温度に応じて複数記憶しておき、該マップに基づいてPM粒子数を算出してもよい。
In step S102, the voltage applied to the
なお、PM粒子数を検出するセンサをハウジング3よりも上流側の排気通路2に取り付けて、該センサによりPM粒子数を検出してもよい。
A sensor for detecting the number of PM particles may be attached to the
そして、該PM粒子数及び内燃機関の排出ガス量(g/sec)に基づいて印加電圧を算出する。この関係は予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。内燃機関の排出ガス量は、内燃機関の吸入空気量と相関関係にあるため、エアフローメータ74により検出される吸入空気量に基づいて求めることができる。
Then, the applied voltage is calculated based on the number of PM particles and the exhaust gas amount (g / sec) of the internal combustion engine. This relationship may be obtained in advance by experiments or the like and mapped. Since the exhaust gas amount of the internal combustion engine has a correlation with the intake air amount of the internal combustion engine, it can be obtained based on the intake air amount detected by the
ここで、排出ガス量が少ないほど、PMの慣性力が小さくなるため、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このため、PMが凝集しやすくなる。したがって、排出ガス量が少ないほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。このため、排出ガス量が少ないほど、印加電圧を小さくする。また、PM粒子数が多いほど、PM粒子間の距離が短くなるために、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このためPM粒子数が多いほど、より小さな
印加電圧でPMが凝集する。このため、PM粒子数が多いほど、印加電圧を小さくする。
Here, since the inertia force of PM becomes smaller as the amount of exhaust gas is smaller, the influence of electrostatic action becomes relatively larger. For this reason, PM tends to aggregate. Therefore, as the amount of exhaust gas decreases, PM aggregates with a smaller applied voltage. For this reason, the applied voltage is reduced as the amount of exhaust gas decreases. Also, the greater the number of PM particles, the shorter the distance between the PM particles, so that the influence of electrostatic action becomes relatively large. Therefore, as the number of PM particles increases, PM aggregates with a smaller applied voltage. For this reason, the applied voltage is decreased as the number of PM particles is increased.
また、印加電圧は、たとえば、PM粒子数の低減率が所定値(たとえば40%)となるような値としてもよい。また、印加電圧を予め定めておいた規定値としてもよい。さらに、パルス電流が発生しない範囲で印加電圧を可及的に大きくしても良い。 Further, the applied voltage may be a value such that the reduction rate of the number of PM particles becomes a predetermined value (for example, 40%). The applied voltage may be a predetermined value that is determined in advance. Furthermore, the applied voltage may be increased as much as possible within a range where no pulse current is generated.
そして、印加電圧が算出された後、この電圧を印加して、ステップS103へ進み、検出電流が取得される。この検出電流は、検出装置9により検出される値である。 Then, after the applied voltage is calculated, this voltage is applied, the process proceeds to step S103, and the detected current is acquired. This detected current is a value detected by the detection device 9.
ステップS104では、電極5にPMが付着しているか否か判定される。ここで、電極5にPMが付着していると、凝縮水が蒸発した後も、該PMを介して電気が流れるため、故障判定が困難となる。したがって、電極5にPMが付着していないときに故障判定を行う。ここで、電極5にPMが付着していない状態から、電極5にPMが付着して該PMを介して電気が流れるようになるまでには、ある程度の時間がかかる。このため、たとえば、電極5の再生が行われてからの内燃機関の運転時間が所定の範囲内であれば、電極5にPMが付着していないと判定する。また、電極5に付着するPM量を推定し、このPM量が所定値以上であれば、電極5にPMが付着していると判定される。
In step S104, it is determined whether PM is attached to the
なお、本ステップでは、電極5に付着しているPMにより絶縁抵抗が低下しているか否か判定してもよい。すなわち、電極5にPMが付着していても、絶縁抵抗が低下していなければ、このPMの付着は無視できるため、電極5にPMが付着していないと判定してもよい。
In this step, it may be determined whether or not the insulation resistance is reduced by PM adhering to the
ステップS104で肯定判定がなされた場合には故障判定が困難となるため本ルーチンを終了させる。この場合、電極5の再生を行ってもよい。一方、ステップS104で否定判定がなされた場合にはステップS105へ進む。
If an affirmative determination is made in step S104, it is difficult to determine a failure, and this routine is terminated. In this case, the
ステップS105では、電極5に凝縮水が付着しているか推定される。たとえば、排気通路2の中で凝縮水が生成される条件が成立しているときに電極5に凝縮水が付着していると推定される。凝縮水が生成されるのは、排気通路2の温度が比較的低いときであるため、該排気通路2の温度が閾値以下のときにおいて凝縮水が生成していると推定することができる。この閾値は、凝縮水が生成される排気通路2の温度の上限値として予め実験等により求めておく。また、内燃機関の始動から所定の期間は凝縮水が生成されると推定してもよい。さらに、排気通路2内に水が凝縮するか否かは、排気の温度、外気の温度、内燃機関の運転状態などによって決まるため、凝縮水が生成する条件をマップ化しておいてもよい。また、周知の技術により、凝縮水が生成されるか推定してもよい。
In step S105, it is estimated whether condensed water adheres to the
また、排気通路2内に凝縮水が存在しており、且つ、アクセル開度が大きくなって排気の量が増加したときに、排気通路2の壁面に付着していた凝縮水が飛散して電極5に付着する。このように、凝縮水が存在する条件と、凝縮水が電極5に到達する条件と、が共に成立したときに、電極5に水が付着していると推定してもよい。水が電極5に到達するか否かは、たとえばエアフローメータ74により検出される吸入空気量に基づいて推定する。たとえば、吸入空気量が閾値以上の場合に水が電極5に到達すると判定される。なお、本ステップでは、電極5に付着する水の量を推定してもよい。この量は、内燃機関の運転状態などに基づいて周知の技術により推定することができる。たとえば、排気中の存在する液滴の水が所定の割合で電極5に付着するものと仮定してもよい。
Further, when condensed water exists in the
また、電極5に付着する水の総量と、電極5から蒸発する水の総量と、を夫々推定し、これらの値から現時点において電極5に付着している水の量を推定してもよい。これらは、周知の技術により推定することができる。
Alternatively, the total amount of water adhering to the
ステップS106では、ステップS105で電極5に凝縮水が付着していると推定されたか否か判定される。これは、電極5に水が付着しているか否か判定しているとしてもよい。すなわち、粒子状物質処理装置1が正常ならば、検出装置9により検出される電流が大きくなる状態であるか否か判定される。
In step S106, it is determined whether or not it is estimated that condensed water is attached to the
なお、本ステップでは、電極5に付着している水により絶縁抵抗が低下しているか否か判定してもよい。すなわち、電極5に水が付着していても、絶縁抵抗が低下していなければ、この水の付着は無視できるため、電極5に水が付着していないと判定してもよい。ステップS106で肯定判定がなされた場合にはステップS107へ進み、否定判定がなされた場合には、故障判定を行うことができないため、本ルーチンを終了させる。
In this step, it may be determined whether or not the insulation resistance is reduced by water adhering to the
ステップS107では、検出装置9により検出される電流が取得される。本ステップでは、電極5に水が付着しているときの電流、すなわち、水が蒸発する前の電流を検出している。本ステップで取得される電流を、被水時電流I1とする。
In step S107, the current detected by the detection device 9 is acquired. In this step, a current when water is attached to the
ステップS108では、電極5に付着していた水の蒸発が完了したか否か判定される。本ステップでは、電極5から水が除去されたか否か判定している。これは、電極5に水が付着していないか否か判定しているとしてもよい。電極5に付着していた水が蒸発するまでに要する時間は、たとえば、5乃至10秒程度であるため、これよりも長い時間が経過したときに、水が蒸発したと判定することができる。また、電極5に付着し得る水の最大量を予め実験等により求めておき、電極5から蒸発した水の量が、該最大量を超えたときに、電極5に付着していた水が蒸発したと判定してもよい。ここで、電極5に付着していた水の蒸発量は、排気の温度、外気の温度、内燃機関の運転状態などによって決まる。これらの関係を予め実験等により求めておいてもよく、これらの関係をマップ化しておいてもよい。また、周知の技術により、水の蒸発量を求めてもよい。この水の蒸発量が十分多くなった場合に、電極5から水が除去されたと考える。
In step S108, it is determined whether or not the evaporation of water that has adhered to the
ステップS108で肯定判定がなされた場合にはステップS109へ進み、否定判定がなされた場合には再度ステップS108が実行される。なお、本実施例においてはステップS106及びステップS108を処理する制御装置7が、本発明における付着物判定装置に相当する。
If an affirmative determination is made in step S108, the process proceeds to step S109, and if a negative determination is made, step S108 is executed again. In the present embodiment, the
ステップS109では、検出装置9により検出される電流が取得される。本ステップでは、電極5に付着していた水が蒸発した後の電流を検出している。本ステップで取得される電流を、蒸発後電流I2とする。
In step S109, the current detected by the detection device 9 is acquired. In this step, the electric current after the water adhering to the
ステップS110では、ステップS109で取得された蒸発後電流I2が、ステップS107で取得された被水時電流I1から所定値Aを減算した値よりも大きいか否か判定される。所定値Aは、検出装置9により検出される電流の誤差などに対して余裕を持たせるための値である。ここで、粒子状物質処理装置1が正常ならば、被水時電流I1よりも蒸発後電流I2のほうが小さくなる。一方、粒子状物質処理装置1が故障している場合には、被水時電流I1と、蒸発後電流I2と、の差が小さくなる。したがって、粒子状物質処理装置1が故障している場合には、蒸発後電流I2が、被水時電流I1から所定値Aを減算した値よりも大きくなる。そして、ステップS110で肯定判定がなされた場合には、ステップS111へ進み、否定判定がなされた場合には故障はないため本ルーチンを終了させる。 In step S110, it is determined whether or not the post-evaporation current I2 acquired in step S109 is larger than a value obtained by subtracting the predetermined value A from the submerged current I1 acquired in step S107. The predetermined value A is a value for providing a margin for an error in the current detected by the detection device 9. Here, if the particulate matter treatment apparatus 1 is normal, the post-evaporation current I2 is smaller than the flooded current I1. On the other hand, when the particulate matter processing apparatus 1 is out of order, the difference between the flooded current I1 and the post-evaporation current I2 becomes small. Therefore, when the particulate matter processing apparatus 1 is out of order, the post-evaporation current I2 becomes larger than the value obtained by subtracting the predetermined value A from the wet current I1. If an affirmative determination is made in step S110, the process proceeds to step S111. If a negative determination is made, there is no failure and the routine is terminated.
なお、本実施例においては「被水時電流I1から所定値Aを減算した値」が、本発明における閾値に相当する。また、「被水時電流I1から所定値Aを減算した値」に代えて、
予め設定される閾値を採用することもできる。すなわち、粒子状物質処理装置1が正常な場合に検出される蒸発後電流I2の上限値として閾値を設定しておけば、該閾値と蒸発後電流I2とを比較することで故障を判定できる。
In the present embodiment, “a value obtained by subtracting the predetermined value A from the flooded current I1” corresponds to the threshold value in the present invention. Also, instead of “a value obtained by subtracting the predetermined value A from the flooded current I1”,
A preset threshold value can also be adopted. That is, if a threshold value is set as the upper limit value of the post-evaporation current I2 detected when the particulate matter processing apparatus 1 is normal, a failure can be determined by comparing the threshold value with the post-evaporation current I2.
ステップS111では、故障フラグがONとされる。この故障フラグは、粒子状物質処理装置1が故障しているときにONとされ、故障していないときにはOFFとされるフラグである。故障フラグの初期値は、OFFである。そして、故障フラグがONとされると、たとえば、車両の運転者に故障があることを知らせる警告灯を点灯させる。なお、本実施例においてはステップS110及びステップS111を処理する制御装置7が、本発明における故障判定装置に相当する。
In step S111, the failure flag is turned ON. This failure flag is a flag that is turned on when the particulate matter processing apparatus 1 is out of order and is turned off when there is no failure. The initial value of the failure flag is OFF. When the failure flag is set to ON, for example, a warning lamp that informs the vehicle driver that there is a failure is turned on. In this embodiment, the
以上説明したように本実施例によれば、電極5に水が付着しているときと、電極5に付着していた水が蒸発したときと、の検出電流を比較することで、粒子状物質処理装置1が故障しているか否か判定することができる。
As described above, according to the present embodiment, the particulate matter is obtained by comparing the detection current when water is attached to the
なお、本実施例では、電流を比較対象としているが、これに代えて、電極5の電気抵抗(絶縁抵抗)を比較対象としてもよい。すなわち、電極5に水が付着すると電気抵抗が小さくなり、電極5から水が蒸発すると電気抵抗が大きくなるため、電極5に水が付着しているときと、電極5に付着していた水が蒸発したときと、の電気抵抗を比較することで、粒子状物質処理装置1が故障しているか否か判定することができる。
In the present embodiment, the current is a comparison target, but instead, the electrical resistance (insulation resistance) of the
(実施例2)
本実施例では、電極5にPMが付着しているときと、電極5の再生を行った後と、の検出電流を比較することで、粒子状物質処理装置1が故障しているか否か判定する。その他の装置などは実施例1と同じため、説明を省略する。
(Example 2)
In the present embodiment, it is determined whether or not the particulate matter treatment apparatus 1 has failed by comparing the detected current when PM is attached to the
ここで、電極5にPMが付着して、該PMを介して電極5とハウジング3との間に電気が流れると、粒子状物質処理装置1が故障しているときと同様に、検出電流が大きくなる。一方、電極5の再生をした後であれば、電極5に付着しているPMを介して電気が流れることがないため、このときに検出電流が大きければ、粒子状物質処理装置1が故障していると判定できる。
Here, when PM adheres to the
図3は、本実施例に係る故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置7により所定の時間毎に繰り返し実行される。本ルーチンは、電極5にPMが付着しているときと、電極5からPMを除去したときと、の検出電流を比較することで、故障判定を行う。なお、図2に示したフローと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of failure determination according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed by the
ステップS201では、電極5に凝縮水が付着しているか否か判定される。ここで、電極5に水が付着していると、該水を介して電気が流れるため、故障判定が困難となる。したがって、電極5に凝縮水が付着していないときに故障判定を行う。本ステップでは、ステップS105及びステップS106と同様にして判定がなされる。
In step S201, it is determined whether or not condensed water adheres to the
なお、本ステップでは、電極5に付着している水により絶縁抵抗が低下しているか否か判定してもよい。すなわち、電極5に水が付着していても、絶縁抵抗が低下していなければ、この水の付着は無視できるため、電極5に水が付着していないと判定してもよい。
In this step, it may be determined whether or not the insulation resistance is reduced by water adhering to the
ステップS201で肯定判定がなされた場合には故障判定が困難となるため本ルーチンを終了させる。一方、ステップS201で否定判定がなされた場合にはステップS202へ進む。 If an affirmative determination is made in step S201, it is difficult to determine a failure, and this routine is terminated. On the other hand, if a negative determination is made in step S201, the process proceeds to step S202.
ステップS202では、電極5にPMが付着しているか推定される。たとえば、前回の電極5の再生から所定の運転時間が経過した場合に、電極5にPMが付着していると推定される。また、内燃機関から排出されるPM粒子数またはPM量を積算し、この積算値が閾値以上の場合に、電極5にPMが付着していると推定してもよい。内燃機関から排出されるPM粒子数またはPM量は、内燃機関の運転状態(例えば機関回転数及び機関負荷)と相関関係にあるため、これらの関係を予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。また、前回の電極5の再生からの走行距離が所定の距離以上の場合に電極5にPMが付着していると推定してもよい。
In step S202, it is estimated whether PM has adhered to the
ステップS203では、電極5の再生要求があるか否か判定される。すなわち、電極5の再生が必要か否か判定される。これは、電極5にPMが付着しているか否か判定しているとしてもよい。ステップS202で、電極5にPMが付着していると推定された場合には、電極5の再生要求があると判定される。
In step S203, it is determined whether or not there is a request for regeneration of the
なお、本ステップでは、電極5に付着しているPMにより絶縁抵抗が低下しているか否か判定してもよい。すなわち、電極5にPMが付着していても、絶縁抵抗が低下していなければ、このPMの付着は無視できるため、電極5の再生要求はないと判定してもよい。ステップS203で肯定判定がなされた場合にはステップS204へ進み、否定判定がなされた場合には故障判定を行うことができないため本ルーチンを終了させる。
In this step, it may be determined whether or not the insulation resistance is reduced by PM adhering to the
ステップS204では、検出装置9により検出される電流が取得される。本ステップでは、電極5にPMが付着しているときの電流、すなわち、電極5の再生が行われる前の電流を検出している。本ステップで取得される電流を、再生前電流I3とする。
In step S204, the current detected by the detection device 9 is acquired. In this step, the current when PM is attached to the
ステップS205では、電極5の再生が行われる。ここで、電極5の再生とは、碍子部51,55を含む電極5に付着しているPMを除去するための処理である。本実施例では、スイッチ57をONとしつつ電源6から電圧を印加することにより電極5の再生を行う。すなわち、電極5を短絡させることにより、該電極5の温度を上昇させてPMを燃焼させて除去する。なお、PMを速やかに酸化させるためには、排気中の酸素濃度が高いほうがよい。このため、電極5を短絡させる前または短絡させているときに、排気中の酸素濃度が高くなるようにしてもよい。排気中の酸素濃度を高くするために、たとえば、車両の駆動源として内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車においては、内燃機関に燃料を供給せずにモータにより内燃機関のクランク軸を回転させてもよい。これにより、内燃機関から空気を排出することができるため、排気中の酸素濃度を高めることができる。また、内燃機関を停止させる前に機関回転数を一旦上昇させ、該機関回転数が高い状態のときに燃料の供給を停止することで、排気通路内に空気を排出させることができる。そして、その後に内燃機関が停止したときに電極5を短絡させればよい。また、減速運転中のフューエルカット時には、排気中の酸素濃度が高くなるため、このときに電極5を短絡させてもよい。
In step S205, the
ステップS206では、電極5の再生が完了したか否か判定される。本ステップでは、電極5からPMが除去されたか否か判定している。これは、電極5にPMが付着していないか否か判定しているとしてもよい。たとえば、電極5の再生が完了するまでの時間を予め実験等により求めておく。そして、電極5の再生開始からの時間が、予め求めておいた時間に達したときに、電極5の再生が完了したと判定される。ステップS206で肯定判定がなされた場合にはステップS207へ進み、否定判定がなされた場合にはステップS205へ戻る。なお、本実施例においてはステップS203及びステップS206を処理する制御装置7が、本発明における付着物判定装置に相当する。
In step S206, it is determined whether or not the regeneration of the
ステップS207では、検出装置9により検出される電流が取得される。本ステップでは、電極5に付着していたPMが除去された後の電流を検出している。本ステップで取得される電流を、再生後電流I4とする。
In step S207, the current detected by the detection device 9 is acquired. In this step, the current after the PM adhering to the
ステップS208では、ステップS207で取得された再生後電流I4が、ステップS204で取得された再生前電流I3から所定値Bを減算した値よりも大きいか否か判定される。所定値Bは、検出装置9により検出される電流の誤差などに対して余裕を持たせるための値である。ここで、粒子状物質処理装置1が正常ならば、再生前電流I3よりも再生後電流I4のほうが小さくなる。一方、粒子状物質処理装置1が故障している場合には、再生前電流I3と、再生後電流I4と、の差が小さくなる。したがって、粒子状物質処理装置1が故障している場合には、再生後電流I4が、再生前電流I3から所定値Bを減算した値よりも大きくなる。そして、ステップS208で肯定判定がなされた場合には、ステップS111へ進み、否定判定がなされた場合には故障はないため本ルーチンを終了させる。 In step S208, it is determined whether the post-reproduction current I4 acquired in step S207 is larger than a value obtained by subtracting the predetermined value B from the pre-reproduction current I3 acquired in step S204. The predetermined value B is a value for providing a margin for an error in the current detected by the detection device 9. Here, if the particulate matter processing apparatus 1 is normal, the post-regeneration current I4 is smaller than the pre-regeneration current I3. On the other hand, when the particulate matter processing apparatus 1 is out of order, the difference between the pre-regeneration current I3 and the post-regeneration current I4 becomes small. Therefore, when the particulate matter processing apparatus 1 is out of order, the post-regeneration current I4 becomes larger than the value obtained by subtracting the predetermined value B from the pre-regeneration current I3. If an affirmative determination is made in step S208, the process proceeds to step S111. If a negative determination is made, there is no failure, and the routine is terminated.
なお、本実施例においては「再生前電流I3から所定値Bを減算した値」が、本発明における閾値に相当する。また、本実施例においてはステップS208及びステップS111を処理する制御装置7が、本発明における故障判定装置に相当する。なお、「再生前電流I3から所定値Bを減算した値」に代えて、予め設定される閾値を採用することもできる。すなわち、粒子状物質処理装置1が正常な場合に検出される再生後電流I4の上限値として閾値を設定しておけば、該閾値と再生後電流I4とを比較することで故障を判定できる。
In the present embodiment, “a value obtained by subtracting the predetermined value B from the pre-reproduction current I3” corresponds to the threshold value in the present invention. In the present embodiment, the
以上説明したように本実施例によれば、電極5にPMが付着しているときと、電極5に付着していたPMが除去されたときと、の検出電流を比較することで、粒子状物質処理装置1が故障しているか否か判定することができる。
As described above, according to the present embodiment, by comparing the detection current between when the PM is attached to the
なお、本実施例では、電流を比較対象としているが、これに代えて、電極5の電気抵抗(絶縁抵抗)を比較対象としてもよい。すなわち、電極5にPMが付着すると電気抵抗が小さくなり、電極5からPMが除去されると電気抵抗が大きくなるため、電極5にPMが付着しているときと、電極5に付着していたPMが除去されたときと、の電気抵抗を比較することで、粒子状物質処理装置1が故障しているか否か判定することができる。
In the present embodiment, the current is a comparison target, but instead, the electrical resistance (insulation resistance) of the
1 粒子状物質処理装置
2 排気通路
3 ハウジング
4 絶縁部
5 電極
6 電源
7 制御装置
8 バッテリ
9 検出装置
21 フランジ
31 フランジ
51 碍子部
52 電源側電線
53 接地側電線
54 接地電線
55 碍子部
56 短絡電線
57 スイッチ
71 アクセル開度センサ
72 クランクポジションセンサ
73 温度センサ
74 エアフローメータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Particulate
Claims (4)
前記電極に接続され電圧を印加する電源と、
前記電極を通る電流を検出する検出装置と、
前記電極に付着している付着物が存在するか否か判定する付着物判定装置と、
前記付着物判定装置により前記電極に付着物が存在しないと判定されたときに前記検出装置により検出される電流が閾値よりも大きなときに故障していると判定する故障判定装置と、
を備える粒子状物質処理装置。 An electrode provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A power source connected to the electrode for applying a voltage;
A detection device for detecting a current through the electrode;
An adhering matter judgment device for judging whether or not there is an adhering matter adhering to the electrode;
A failure determination device that determines that a failure has occurred when the current detected by the detection device is greater than a threshold when it is determined by the attachment determination device that no deposit is present on the electrode;
A particulate matter processing apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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JP2011089120A JP2012219770A (en) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Particulate-matter processing device |
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