JP2013160221A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両の低車速登坂走行時でない場合(ステップST33でNO判定された場合)には、DPFにおけるPM堆積量が第1基準量以上に達すると、DPF再生処理を実行する(ステップST34,ST40)。車両の低車速登坂走行時において、DPF76におけるPM堆積量が第1基準量以上で且つ第2基準量未満である場合(ステップST36でYES判定された場合)には、DPF再生処理を禁止する(ステップST37)。DPFにおけるPM堆積量が第2基準量以上に達すると(ステップST31でYES判定された場合)、車両の低車速登坂走行時であるか否かに拘わらずDPF再生処理を実行する(ステップST41)。
【選択図】図7
Description
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、エンジンコンパートメント内温度が上昇する状況または温度上昇が見込まれる状況にあっては、その温度の更なる上昇を抑制するための制御を行うようにしている。例えば、排気浄化フィルタにおけるPM堆積量が所定量に達していたとしても排気浄化フィルタの再生処理を制限する。そして、この排気浄化フィルタにおけるPM堆積量が上記所定量よりも多い許容限界量に達した場合には、エンジンコンパートメント内温度に関わりなく排気浄化フィルタの再生処理を実行するようにしている。つまり、上記PM堆積量が許容限界量に達するまではエンジンコンパートメント内温度を排気浄化フィルタの再生処理の実行条件とするのに対し、PM堆積量が許容限界量に達した場合にはこのエンジンコンパートメント内温度を排気浄化フィルタの再生処理の実行条件から外すようにしている。
具体的に、本発明は、内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタを備え、この排気浄化フィルタに捕集された粒子状物質を除去するフィルタ再生処理が実行可能な内燃機関の排気浄化装置を前提とする。この内燃機関の排気浄化装置に対し、上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第1の基準量以上で且つ第2の基準量未満であり、エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態にある場合には、フィルタ再生処理の実行に起因するエンジンコンパートメント内温度の上昇を抑制するための昇温抑制制御を実行する一方、上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が上記第2の基準量以上になった場合には、上記昇温抑制制御よりも上記フィルタ再生処理を優先して実行する構成としている。
まず、本実施形態に係るディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)の概略構成について説明する。図1は本実施形態に係るエンジン1およびその制御系統の概略構成図である。また、図2は、ディーゼルエンジン1の燃焼室3およびその周辺部を示す断面図である。
エンジン1の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン1の運転状態に関する信号を出力する。
ECU100は、図示しないCPU、ROM、RAM等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図3に示すように、ECU100の入力回路には、上記レール圧センサ41、スロットル開度センサ42、エアフローメータ43、A/Fセンサ44a,44b、排気温センサ45a,45b、吸気圧センサ48、吸気温センサ49、差圧センサ4Aが接続されている。さらに、入力回路には、エンジン1の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ46、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ47、エンジン1の出力軸(クランクシャフト)が一定角度回転する毎に検出信号(パルス)を出力するクランクポジションセンサ40、車両の走行速度を検出する車速センサ4Bなどが接続されている。
一般に、ディーゼルエンジン1では、燃焼室3内で燃焼に供される燃料と空気との混合気の酸素濃度が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度(空燃比:燃焼A/F)が高ければ、排気中の酸素濃度(空燃比:排気A/F)も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、NSR触媒75は排気中の酸素濃度が高ければNOxを吸蔵し、酸素濃度が低ければNOxをNO2若しくはNOに還元して放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限りNOxを吸蔵することとなる。ただし、NSR触媒75のNOx吸蔵量には限界量が存在し、このNSR触媒75が限界量のNOxを吸蔵した状態では、排気中のNOxがNSR触媒75に吸蔵されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。
上述した如く、NSR触媒75に流入する排気の空燃比をスパイク的に目標リッチ空燃比とすることで、このNSR触媒75に保持されたNOxを還元することが可能となっている。しかし、NSR触媒75では、NOxを保持する場合と同様のメカニズムでSOxの吸収が生じており、一旦保持されたSOxはNOxよりも離脱し難く、酸素濃度が低下した還元雰囲気でNOxの放出が行われてもSOxは離脱せずに、次第にNSR触媒75内に蓄積されていく。このような硫黄被毒(S被毒)は、NSR触媒75のNOx浄化率を低下させる原因となる。
上記ECU100は、PMがDPF76に捕集されている状態をDPF76の前後の差圧を検出することにより検知している。詳しくは、排気ガス中のPMを取り除くための多孔質セラミック構造体から構成されるDPF76の上流側(エンジン1側)と下流側との圧力差を上記差圧センサ4Aによって検出し、この差圧センサ4Aからの差圧信号に基づいて、演算または上記ECU100に記憶したマップによりDPF76でのPM捕集量を求めるようにしている。具体的には、上記差圧が大きくなるほどPM捕集量が多いと判断される。
次に、本実施形態の特徴とする制御であるDPF再生処理制限制御について説明する。このDPF再生処理制限制御は、DPF76におけるPM堆積量、および、エンジンコンパートメント内の温度に相関のある値(後述する温度推定カウンタ)それぞれにおいて所定条件が成立した場合に、DPF再生処理を制限(禁止)するものである。
図4および図5は、上記低車速登坂判定動作の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、イグニッションスイッチ(スタートスイッチ)がONされた後、所定時間毎に実行される。
次に、温度推定カウンタのカウント動作について説明する。
次に、DPF再生処理制限動作について説明する。
次に、変形例1について説明する。上述した実施形態では、エンジンコンパートメント内温度の上昇を抑制するための昇温抑制制御としては、DPF再生処理を非実行(禁止)とするものであった。本変形例は、それに代えて、または、それに加えて、エンジンコンパートメント内に配設された図示しないラジエータファンを駆動して、エンジンコンパートメント内に外気を導入するものである。
次に、変形例2について説明する。上述した実施形態では、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する運転状態を、燃料指示噴射量、路面の登り勾配、車速、吸気温度および冷却水温度によって判定するようにしていた。本変形例は、それに代えて、エンジンコンパートメント内に温度センサを配設しておき、その温度センサによって計測される温度に基づいてエンジンコンパートメント内の温度が上昇する運転状態であるか否かを判定するものである。
以上説明した実施形態および各変形例では、直列4気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、気筒数やエンジン形式(直列型エンジン、V型エンジン、水平対向型エンジン等の別)については特に限定されるものではない。
12 シリンダボア
23 インジェクタ
3 燃焼室
46 水温センサ
49 吸気温センサ
4A 差圧センサ
4B 車速センサ
7 排気系
76 DPF(排気浄化フィルタ)
77 排気浄化ユニット
100 ECU
Claims (9)
- 内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化フィルタを備え、この排気浄化フィルタに捕集された粒子状物質を除去するフィルタ再生処理が実行可能な内燃機関の排気浄化装置において、
上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第1の基準量以上で且つ第2の基準量未満であり、エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態にある場合には、フィルタ再生処理の実行に起因するエンジンコンパートメント内温度の上昇を抑制するための昇温抑制制御を実行する一方、
上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が上記第2の基準量以上になった場合には、上記昇温抑制制御よりも上記フィルタ再生処理を優先して実行する構成となっていることを特徴とする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、
上記排気浄化フィルタにおける粒子状物質の堆積量が上記第2の基準量以上となってフィルタ再生処理を実行した場合、上記排気浄化フィルタからの粒子状物質の除去量が所定のフィルタ再生処理終了量に達するまで、上記昇温抑制制御よりも上記フィルタ再生処理を優先して実行する構成となってい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、
上記昇温抑制制御は、フィルタ再生処理を非実行とするものであ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、
上記昇温抑制制御は、エンジンコンパートメント内に配設されたラジエータファンを駆動してエンジンコンパートメント内に外気を導入するものであることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1〜4のうち何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
車両に搭載されるものであって、
上記エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態とは、車速が所定値を下回っており且つ所定勾配を超える登坂路を走行している場合であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1〜4のうち何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
車両に搭載されるものであって、
上記エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態とは、車速が所定値を下回っており、所定勾配を超える登坂路を走行しており、且つ内燃機関の燃料噴射量が所定量以上である状態が所定時間継続された場合であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1〜4のうち何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
車両に搭載されるものであって、
上記エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態とは、車両の低車速登坂走行時においてフィルタ再生処理が実行されている状態が所定時間継続された場合であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1〜4のうち何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、
上記エンジンコンパートメント内温度が上昇する運転状態とは、温度センサによって計測されたエンジンコンパートメント内温度が所定値を越える場合であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項3記載の内燃機関の排気浄化装置において、
上記フィルタ再生処理を非実行とする昇温抑制制御が所定時間継続された時点で、フィルタ再生処理を開始する構成となっていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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