JP2013083241A - 排気ガス処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】煤煙フィルタの後端にスリップされる煤煙の量を精度よく感知し、これを利用して煤煙フィルタの破損を正確に感知する排気ガス処理方法を提供する。
【解決手段】本発明は、ディーゼル煤煙フィルタの後端にスリップされて排出される煤煙の一部が付着して、信号を発生させる煤煙センサを含む排気ガス処理方法において、前記ディーゼル煤煙フィルタが正常な条件下で、前記煤煙センサに捕集されるセンサ捕集煤煙モデル量をエンジン運転条件及びその変化に準じて演算する段階、前記煤煙センサの実際信号を利用して前記煤煙センサに付着したセンサ捕集煤煙実際量を演算する段階、及び前記センサ捕集煤煙モデル量と前記センサ捕集煤煙実際量を比較して前記ディーゼル煤煙フィルタの状態を判断する段階、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガス処理方法に係り、より詳しくは、排気ガスに含まれている粒子状物質（煤煙）をフィルタリングする煤煙フィルタの破損を効果的に感知する排気ガス処理方法に関する。
ディーゼル自動車には煤煙を減少させるためのディーゼル煤煙フィルタ（ＤＰＦ：ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）が適用されており、このようなディーゼル煤煙フィルタに捕集される煤煙の量を感知するために差圧センサが適用される。
今後、排気ガスの規制により、既存の差圧センサを利用した前記ディーゼル煤煙フィルタの破損の防止は困難になる可能性があり、また、精度が落ちるという短所がある。
特開２００３−３１４２４６号公報
本発明の目的は、煤煙フィルタの後端にスリップされる煤煙の量を精度よく感知し、これを利用して煤煙フィルタの破損を正確に感知する排気ガス処理方法を提供することにある。
本発明は、ディーゼル煤煙フィルタの後端にスリップされて排出される煤煙の一部が付着して、信号を発生させる煤煙センサを含む排気ガス処理方法において、前記ディーゼル煤煙フィルタが正常な条件下で、前記煤煙センサに捕集されるセンサ捕集煤煙モデル量をエンジン運転条件及びその変化に準じて演算する段階、前記煤煙センサの実際信号を利用して前記煤煙センサに付着したセンサ捕集煤煙実際量を演算する段階、及び前記センサ捕集煤煙モデル量と前記センサ捕集煤煙実際量を比較して前記ディーゼル煤煙フィルタの状態を判断する段階、を含むことを特徴とする。
エンジンから発生する総煤煙流量を演算する段階、及び
ディーゼル煤煙フィルタ（ＤＰＦ）の捕集効率を利用してフィルタスリップ煤煙流量を演算する段階、を含むことを特徴とする。
前記総煤煙流量は、前記エンジンの回転速度、燃料噴射量、エンジントルク、及びＥＧＲ率を利用して演算されることを特徴とする。
前記捕集効率は、前記ディーゼル煤煙フィルタに捕集された煤煙捕集量、前記エンジンの排気流量、及び前記ディーゼル煤煙フィルタの前端温度を利用して演算されることを特徴とする。
前記センサ捕集煤煙モデル量は、前記フィルタスリップ煤煙流量を利用して演算されたフィルタスリップ煤煙総量によって演算されることを特徴とする。
前記フィルタスリップ煤煙総量は、前記煤煙センサに付着した煤煙を除去した後に演算されることを特徴とする。
前記煤煙センサに隣接したヒータを利用して前記煤煙センサを再生することで付着した煤煙を除去することを特徴とする。
前記煤煙センサは、設定されたラインに沿って複数のラインで形成される電極を含み、前記電極の間に付着する煤煙の量によってセンサ信号を発生させることを特徴とする。
本発明によれば、ディーゼル煤煙フィルタの前後端の差圧を利用して感知することが困難であったディーゼル煤煙フィルタの破損をさらに正確に感知することができる。
本発明の実施例に係る排気ガス処理システムの構成図である。 本発明の実施例に係る排気ガス処理方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係る排気ガス処理方法の全体的な作動ロジックである。 本発明の実施例に係る排気ガス処理方法においてエンジンから発生する煤煙の総流量を演算する作動ロジックである。 本発明の実施例に係る排気ガス処理方法において煤煙フィルタの捕集効率を演算する作動ロジックである。 本発明の実施例に係る排気ガス処理方法において煤煙フィルタの故障を判断する作動ロジックである。 本発明の実施例に係る排気ガス処理方法において電極に捕集された煤煙フィルタを演算する作動ロジックである。 本発明の実施例に係る排気ガス処理方法において煤煙センサの信号周期を示すグラフである。
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る排気ガス処理システムの構成図である。
図１に示す通り、排気ガス処理システムは、エンジン１００、排気ライン１１０、ディーゼル煤煙フィルタ１３０、煤煙センサ１４０、ヒータ１５０、差圧センサ１２０、及び制御部１６０を含む。
エンジン１００で発生する排気ガスは排気ライン１１０を通して外部に排出され、ディーゼル煤煙フィルタ１３０は排気ガスに含まれている粒子状物質の煤煙（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒｓ、ＰＭ）をフィルタリングする。
差圧センサ１２０は、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の前後端の差圧を感知し、この感知された信号に基づいて、ディーゼル煤煙フィルタ１３０に捕集された煤煙は排気ガス温度制御フローによって周期的に除去される。
ディーゼル煤煙フィルタ１３０の後端に排出（スリップ：ｓｌｉｐ）される煤煙の一部は煤煙センサ１４０に付着し、煤煙センサ１４０に付着した煤煙の量によってセンサ信号を発生させる。
ヒータ１５０は、煤煙センサ１４０に隣接して配置され、煤煙センサ１４０に付着した粒子状物質の煤煙９２０を周期的に酸化除去する。同時に、制御部１６０は本発明の実施例に係る排気ガス処理方法を行う。
本発明の実施例では、煤煙センサ１４０と差圧センサ１２０を利用してディーゼル煤煙フィルタ１３０の状態を感知する。したがって、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の破損などをさらに正確に判断できる。
図２は、本発明の実施例に係る排気ガス処理方法を示すフローチャートである。
図２に示す通り、Ｓ２００でエンジン１００から発生する総煤煙量を演算する。そして、Ｓ２１０でディーゼル煤煙フィルタ１３０（ＤＰＦ：ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）に捕集されたフィルタ捕集煤煙量を演算する。
Ｓ２２０で、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の後端にスリップされて排出されるフィルタスリップ煤煙量を演算する。そして、Ｓ２３０で、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の後端にスリップされるフィルタスリップ煤煙量を利用して、煤煙センサ１４０に捕集されるセンサ捕集煤煙モデル量を演算する。
Ｓ２４０で、前記煤煙センサ１４０から発生する実際センサ信号を利用してセンサ捕集煤煙実際量を演算する。そして、Ｓ２５０では、センサ捕集煤煙モデル量とセンサ捕集煤煙実際量を比較して、前記ディーゼル煤煙フィルタ１３０の状態を判断する。
図３は、本発明の実施例に係る排気ガス処理方法の全体的な作動ロジックである。
（１）は、前記エンジンから発生する総煤煙量を演算するためのプログラムを示す。（１）にエンジンの回転数（ｓｐｅｅｄ）、燃料噴射量、エンジントルク（ｔｏｒｑｕｅ）、ＥＧＲ率（ＥＧＲ ｒａｔｅ）等が入力され、このような変数を利用して総煤煙流量が演算されて、（２）で演算されたディーゼル煤煙フィルタ１３０の捕集効率を利用して、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の後端にスリップされるフィルタスリップ煤煙量を演算する。
同時に、煤煙センサ１４０を再生した後にディーゼル煤煙フィルタ１３０の後端にスリップされて排出されるフィルタスリップ煤煙の総量が演算される。
（２）は、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の捕集効率を演算するものであり、ディーゼル煤煙フィルタ１３０に捕集された煤煙捕集量、排気流量、及びディーゼル煤煙フィルタ１３０の温度などを利用して、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の捕集効率が演算される。
（３）では、煤煙センサの再生以降にディーゼル煤煙フィルタ１３０の後端に排出されるフィルタスリップ煤煙総量と、煤煙センサ１４０から出力されるセンサ信号を利用して、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の状態を判断する。
特に、フィルタスリップ煤煙総量を利用して煤煙センサ１４０に捕集されるセンサ捕集モデル量が演算され、煤煙信号を利用して煤煙センサ１４０に実際に捕集されるセンサ捕集実際量が演算される。そして、センサ捕集モデル量とセンサ捕集実際量を比較して、その値が設定値を逸脱すれば、ディーゼル煤煙フィルタ１３０が破損したことと判断する。
図４は、本発明の実施例に係る排気ガス処理方法においてエンジンから発生する煤煙の総流量を演算する作動ロジックである。
図４に示す通り、エンジンの回転数（Ａ）、燃料噴射量（Ｂ）、エンジントルク（Ｃ）、及びＥＧＲ率（Ｄ）が入力され、排気ガスが再循環されないＥＧＲのない状態での第１マップ（Ｅ）（Ｗ／Ｏ ＥＧＲ運転時のＲａｗ ＰＭマップ）、排気ガスが再循環されるＥＧＲ 状態での第２マップ（Ｅ）（ＷＥＧＲ運転時ＲａｗＰＭマップ）、及びＥＧＲ（ＥＧＲ：ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）の変化率（Ｇ）を利用して総煤煙流量（Ｈ）（Ｒａｗ ＰＭ発生質量流量ｍｇ／ｓ）が決定される。
図５は、本発明の実施例に係る排気ガス処理方法において煤煙フィルタの捕集効率を演算する作動ロジックである。
図５に示す通り、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の捕集量（Ｉ）、エンジン１００の排気流量（Ｊ）、及びディーゼル煤煙フィルタ１３０の前端部温度（Ｋ）が入力され、排気流量変化量（Ｍ）と時間（Ｏ）を利用して流量補正値（Ｎ）を求めて、捕集量補正値（Ｌ）、流量補正値（Ｎ）、及び温度カーブを利用して捕集効率（Ｐ）を求める。同時に、捕集効率（Ｐ）を利用してスリップ比率（Ｑ）を演算する。
図６は、本発明の実施例に係る排気ガス処理方法において煤煙フィルタの故障を判断する作動ロジックである。
煤煙センサ１４０のセンサ信号として実際センサ出力信号値（Ｒ）と、煤煙センサ１４０が再生した後に煤煙センサ１４０に捕集される煤煙捕集量（Ｓ）が入力される。
Ｒ値から煤煙捕集実際量が演算され、Ｓ値から煤煙捕集モデル値が演算されて、煤煙捕集実際量と煤煙捕集モデル値との差を利用してディーゼル煤煙フィルタ１３０の破損を判断する。ここで、前記差は設定値（Ｔ）と比較される。差が設定値（Ｔ）より大きいと１を出力し、小さいと０を出力する。
図７は、本発明の実施例に係る排気ガス処理方法において電極に捕集された煤煙フィルタを演算する作動ロジックである。
図７に示す通り、煤煙センサ１４０に捕集された煤煙を再生した後に、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の後端に排出されるフィルタスリップ煤煙総量（Ｖ）、ディーゼル煤煙フィルタ１３０の後端煤煙流量（Ｗ）、及び時間（Ｏ）を利用して、煤煙センサ１４０に捕集されるセンサ捕集モデル量（Ｓ）を演算する。
図８は、本発明の実施例に係る排気ガス処理方法において煤煙センサの信号周期を示すグラフである。
図８に示す通り、横軸は時間を示し、縦軸は煤煙センサ１４０で発生するセンサ信号を示す。煤煙センサ１４０の電極９１０には煤煙９２０（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒｓ）が付着し、時間の経過に伴って付着する煤煙９２０の量も増加する。
したがって、煤煙センサ１４０から発生するセンサ信号が増加し、センサ信号が現在の設定値（限界分）に到達すると、煤煙センサ１４０はヒータ１５０によって周期的に再生される。
煤煙センサ１４０は、複数の電極９１０を含んでおり、電極９１０の間に煤煙９２０（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒｓ）が付着すると、電極９１０の間に電気が通って煤煙センサ１４０から発生するセンサ信号の大きさが増加または減少する。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野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 排気ライン
１２０ 差圧センサ
１３０ ディーゼル煤煙フィルタ（ＤＰＦ：ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）
１４０ 煤煙センサ（ＰＭＳ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒｓ ｓｅｎｓｏｒ）
１５０ ヒータ
１６０ 制御部
９１０ 電極
９２０ 煤煙（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒｓ）

Claims (8)

  1. ディーゼル煤煙フィルタの後端にスリップされて排出される煤煙の一部が付着して、信号を発生させる煤煙センサを含む排気ガス処理方法において、
    前記ディーゼル煤煙フィルタが正常な条件下で、前記煤煙センサに捕集されるセンサ捕集煤煙モデル量をエンジン運転条件及びその変化に準じて演算する段階、
    前記煤煙センサの実際信号を利用して前記煤煙センサに付着したセンサ捕集煤煙実際量を演算する段階、及び
    前記センサ捕集煤煙モデル量と前記センサ捕集煤煙実際量を比較して前記ディーゼル煤煙フィルタの状態を判断する段階、
    を含むことを特徴とする排気ガス処理方法。
  2. エンジンから発生する総煤煙流量を演算する段階、及び
    ディーゼル煤煙フィルタ（ＤＰＦ）の捕集効率を利用してフィルタスリップ煤煙流量を演算する段階、を含むことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス処理方法。
  3. 前記総煤煙流量は、前記エンジンの回転速度、燃料噴射量、エンジントルク、及びＥＧＲ率を利用して演算されることを特徴とする請求項２に記載の排気ガス処理方法。
  4. 前記捕集効率は、前記ディーゼル煤煙フィルタに捕集された煤煙捕集量、前記エンジンの排気流量、及び前記ディーゼル煤煙フィルタの前端温度を利用して演算されることを特徴とする請求項２に記載の排気ガス処理方法。
  5. 前記センサ捕集煤煙モデル量は、
    前記フィルタスリップ煤煙流量を利用して演算されたフィルタスリップ煤煙総量によって演算されることを特徴とする請求項２に記載の排気ガス処理方法。
  6. 前記フィルタスリップ煤煙総量は、
    前記煤煙センサに付着した煤煙を除去した後に演算されることを特徴とする請求項５に記載の排気ガス処理方法。
  7. 前記煤煙センサに隣接したヒータを利用して前記煤煙センサを再生することで付着した煤煙を除去することを特徴とする請求項６に記載の排気ガス処理方法。
  8. 前記煤煙センサは、設定されたラインに沿って複数のラインで形成される電極を含み、
    前記電極の間に付着する煤煙の量によってセンサ信号を発生させることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス処理方法。
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