JP2015021455A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明を適用す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、図1を参照して説明する。図1に示すように、エンジン1は、直列型の4気筒エンジンであって、エンジン1の各気筒の燃焼室1aには、燃焼室1a内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)2がそれぞれ配置されている。各気筒のインジェクタ2は、コモンレール11に接続されている。コモンレール11には、サプライポンプ10が接続されている。
上述のように構成されたエンジン1の各種動作は、ECU100により制御される。ECU100は、図2に示すように、CPU101、ROM102、RAM103、バックアップRAM104などを備えている。ROM102には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU101は、ROM102に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAM103は、CPU101での演算結果や、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM104は、エンジン1の停止時、あるいはイグニッションオフ時に、保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。CPU101、ROM102、RAM103、および、バックアップRAM104は、双方向性バス107を介して相互に接続されるとともに、入力インターフェース105および出力インターフェース106と接続されている。
ECU100は、DPF22に堆積しているPMの堆積量を推定し、その推定量が所定の閾値(DPF22においてPM燃焼処理が必要となる値)に到達した場合、PM燃焼フラグをオン状態にし、PM燃焼モードに移行する。PM燃焼モードにおいては、DPF22に堆積したPMを除去すべくPM燃焼制御が実行される。このPM燃焼制御においては、DPF22に堆積したPMを燃焼除去させるために、燃料添加弁23から排気通路4内に燃料が噴射される。この燃料添加弁23からの燃料噴射(燃料添加)によってDPF22の触媒床温が上昇し、DPF22に堆積したPMが燃焼除去される。なお、DPF22に堆積していると推定されるPMの量が所定の閾値未満の場合、PM燃焼フラグがオフ状態となり、PM燃焼モードへの移行は行われない。
上述したようなPM燃焼制御への移行の要否を判定する際、ECU100は、DPF22に堆積しているPMの堆積量を、エンジン1の運転状態に基づいて推定する。この実施形態では、ECU100は、DPF22のPM堆積量の推定処理として、2通りの推定処理を行うようにしている。
まず、第1の推定処理(第1の推定手段)として、エンジン1からのPM排出量pmeに基づいてDPF22の推定PM堆積量PMeを算出する。PM排出量pmeは、単位時間当たり(例えば推定処理の1制御周期の間)にエンジン1の全燃焼室から排出されるPMの量である。PM排出量pmeは、例えば、エンジン回転数センサ31の出力信号から得られるエンジン回転数NEおよび燃料噴射量Qv(指令値)に基づいて算出することが可能である。例えば、図3に示すようなマップを参照して、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量Qvに基づいて、PM排出量pmeを求めることが可能である。図3のマップは、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量Qvをパラメータとし、PM排出量pmeを実験・計算等によって求めた値をマップ化したものであって、ECU100のROM102内に記憶されている。なお、図3のマップにおいて、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量Qvがマップ上の各ポイント間の値になるときには、補間処理にてPM発生量pmeが算出される。そして、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量Qvに基づいて算出されたPM排出量pmeを積算することによって、DPF22の推定PM堆積量PMeが算出される。なお、DPF22の推定PM堆積量PMeは、DPF22のPM燃焼制御が正常に完了した場合には、初期値(例えば0)にリセットされる。
次に、第2の推定処理(第2の推定手段)として、DPF22のフィルタ前後差圧ΔPに基づいてDPF22の推定PM堆積量PMdを算出する。ここで、DPF22へのPMの堆積が進行するにしたがって、DPF22に堆積したPMが排気ガスの流れの妨げとなり、排気ガスの流通抵抗が増加する。そして、フィルタ前後差圧ΔPは、DPF22に堆積したPM堆積量が増大するにしたがって大きくなる。一方、フィルタ前後差圧ΔPは、DPF22に堆積したPMの燃焼除去が進行して、DPF22に堆積したPM堆積量が減少するにしたがって小さくなる。このようにDPF22のフィルタ前後差圧ΔPとDPF22に堆積したPM堆積量との間に相関があるので、フィルタ前後差圧ΔPからDPF22のPM堆積量を推定することができる。
この実施形態では、上述のような2通りの推定処理によってDPF22のPM堆積量を推定しているが、各推定処理ごとにPM燃焼制御への移行の要否を判定するための閾値(移行用閾値)が設定されている。つまり、第1の推定処理(PM排出量に基づくPM堆積量の推定処理)用の第1の閾値Th1と、第2の推定処理(フィルタ前後差圧に基づくPM堆積量の推定処理)用の第2の閾値Th2とが、それぞれ異なる値として設定されている。そして、第1の推定処理用の第1の閾値Th1よりも、第2の推定処理用の第2の閾値Th2のほうが大きい値に設定されている(Th1<Th2)。
次に、ステップST13において、PM燃焼制御が正常に終了したか否かが判定され、その判定結果が否定判定である場合には、ステップST15へ進む。一方、ステップST13の判定結果が肯定判定である場合には、ステップST14を経由した後、ステップST15へ進む。ステップST14においては、DPF差圧の参照許可累積カウンタのカウンタ値dpsum(i)がクリアされる(dpsum(i)←0)。このように、PM燃焼制御が正常に完了するたびにカウンタ値dpsum(i)をクリアすることによって、カウンタ値dpsum(i)が無制限に増加することが防止でき、DPF22のフィルタ前後差圧ΔPの差圧センサ39による検出精度を向上できる。
図8のフローチャートを参照して、ECU100が実行するDPF差圧の参照許可フラグの算出制御の変形例について説明する。図8のフローチャートでは、ステップST33の処理が、図6のステップST13の処理と異なっているが、それ以外のステップST31、ST32、ST34〜ST37の各処理は、図6のステップST11、ST12、ST14〜ST17の各処理と同様となっている。
4 排気通路
22 DPF(フィルタ)
23 燃料添加弁
39 差圧センサ
100 ECU
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に配設され、内燃機関から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの前後差圧を検出する差圧センサとを備え、
前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定し、その粒子状物質の推定堆積量が予め設定された閾値に達した場合には、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼する燃焼制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する推定手段として、内燃機関の排出した粒子状物質の量から前記堆積量を推定する第1の推定手段と、前記フィルタの前後差圧から前記堆積量を推定する第2の推定手段とを備え、
前記閾値として、前記第1の推定手段用の第1の閾値と、前記第2の推定手段用の第2の閾値とがそれぞれ設けられ、前記第2の閾値は、前記第1の閾値よりも大きい値に設定され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に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記第2の推定手段による前記堆積量の推定は、前記フィルタの前後差圧の活用条件が成立した累積時間が予め設定された閾値以上のとき許可され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に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記第2の推定手段による前記堆積量の推定は、前記堆積量が予め設定された閾値以上のとき許可されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記累積時間は、前記燃焼制御が正常に完了した場合にはクリアされることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記累積時間は、平均車速が所定値未満であるという条件、1トリップでの走行距離が所定値未満であるという条件、および前記差圧センサによる差圧検出頻度が所定値未満であるという条件のうち、少なくとも1つの条件が満たされている場合にはクリアされることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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