JP2015068233A - Dpf再生制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DPF再生制御装置10は、DPFを所定温度まで昇温する第1昇温手段12、および該第1昇温手段と協同して、DPFを所定温度よりも高く昇温する第2昇温手段14と、からなるDPF昇温手段10Aと、自動再生の実行中に検出されるDOCの閉塞に関する閉塞パラメータが、予め定められる閉塞閾値を規定時間上回った時に、DOCが閉塞していると検知するDOC閉塞検知手段10Dと、DOCが閉塞していると検知された時に、自動再生を中止するとともに、自動再生よりもDPFを高温に昇温する手動再生の実行を促す旨を報知するDOC閉塞対策手段10Cと、を備える。
【選択図】図2
Description
排気通路に配置されたDOCおよび該DOCの下流に配置されるDPFからなるディーゼルエンジンの排ガス処理装置において、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生の実行を制御するDPF再生制御装置であって、
前記強制再生は、所定の強制再生実行条件を満たすことで自動的に実行される自動再生と、該自動再生よりも前記DPFをより高温に昇温する、手動操作によって実行される手動再生と、を含み、
前記DPF再生制御装置は、
前記DPFを所定温度まで昇温する第1昇温手段、および該第1昇温手段と協同して前記DPFを前記所定温度よりも高く昇温する第2昇温手段と、からなるDPF昇温手段と、
前記自動再生の実行中に検出される前記DOCの閉塞に関する閉塞パラメータが予め定められる閉塞閾値を規定時間上回った時に、前記DOCが閉塞していると検知するDOC閉塞検知手段と、
前記DOCが閉塞していると検知された時に、前記自動再生を中止するとともに、前記手動再生の実行を促す旨を報知するDOC閉塞対策手段と、を備える。
このようなDPF再生制御装置によれば、DOCの閉塞初期段階が検知された時にのみ第1昇温手段によるDOCの昇温が行われ、DOCの閉塞初期段階が検知されない時には第1昇温手段によるDOCの昇温は行われない。よって、従来よりも効率よくDOCの閉塞を防止することが出来る。
ここでエンジン回転数の変動率は、(変動後回転数−変動前回転数)/Δtで与えられる。また、ECUではエンジン回転数、燃料噴射量、空気流量などからPM排出量を時々刻々と推定しており、このPM排出量推定値の単位時間当たりの平均値を用いることができる。
Pr1=(Tp2−Tp1) ・・・(1)
Pr2=Tp2 ・・・(2)
Pr3=Qfe/ΔTo・Qe ・・・(3)
Pr4=Vt’/Vt ・・・(4)
なお、上記実施形態におけるDPF入口温度の上昇速度Vtおよび初期状態におけるDPFの入口温度の上昇速度Vt’は、燃料噴射量や噴射タイミングなどの上昇速度に影響を与える諸条件を同一にして検出する。
Pr5=ΣQfl/ΣQfl’ ・・・(5)
Pr5’=Qgl/Qgl’ ・・・(5)’
なお、上記実施形態において、上述したΣQfl、ΣQfl’、Qgl、Qgl’は、燃料噴射タイミングやDPF入口温度の上昇速度などのレイトポスト噴射または排気管噴射の累積量に影響を与える諸条件を同一にして検出する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1に示すように、ディーゼルエンジン1の下流側には、排気通路21が接続されている。排気通路21には、DOC(ディーゼル酸化触媒)35と、該DOC35の下流側に配置されるDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)37とからなる排ガス処理装置33が設けられている。DOC35は、排ガス中の未燃燃料(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化除去するとともに、排ガス中の一酸化窒素(NO)を酸化して二酸化窒素(NO2)を生成する機能を有する。また噴射された燃料の酸化熱によって通過する排ガスを昇温し、DPF37の入口温度を昇温する。DPF37は、排ガス中に含まれるススなどのPM(粒子状物質)をフィルタで捕集し、排ガスから除去する装置である。
図2に示したように、本実施形態のECU10は、DPF昇温手段10Aと、自動再生実行手段10Bと、DOC閉塞対策手段10Cと、DOC閉塞検知手段10Dと、DOC閉塞初期段階対策手段10Eと、DOC閉塞初期段階検知手段10Fとを少なくとも備える、DPF37の再生処理を制御するためのDPF再生制御装置10として構成されている。
図中、先ず自動再生中か否かが判定され(ステップ1)、自動再生中の場合(ステップ2)は、DOC閉塞検知手段10DによってDOC35の閉塞の有無が検知される(ステップ3)。一方、自動再生中でない場合は、通常運転中(ステップ9)であるとして、後述するステップ10へと進む。
図5(a)中において符号(A)で示したように、自動再生の完了後、第1昇温手段12だけを所定時間だけ継続して実行した場合には、自動再生の完了後も所定時間だけDOC入口温度が高い状態に維持される。これにより、自動再生中のレイトポスト噴射(または排気管噴射)によってDOC35の上流側端面に付着した未燃燃料を除去することが出来るようになっている。
幾つかの実施形態では、上述した閉塞パラメータは、DPF37の入口温度およびDPF37の出口温度から設定される。
すなわち、DOC35の閉塞が進行すると、DOC35において燃料が十分に酸化されず、DPF入口温度が十分に昇温しない。また、DOC35をスリップした未燃燃料が下流のDPF37で燃焼するため、DPF出口温度が過昇温する。したがって、DOC35の閉塞が進行すると、図6に示した温度グラフにおいて、DPF出口温度とDPF入口温度の温度差(ΔTp)が大きくなる。
Pr1=(Tp2−Tp1) ・・・(1)
すなわち、上述したように、DOC35の閉塞が進行すると、DOC35をスリップした未燃燃料が下流のDPF37で燃焼するため、DPF出口温度が過昇温する。よって、DPFの出口温度をTp2とした場合に、閉塞パラメータPr2を例えば下記式(2)のように設定することが出来る。この場合、DOC35の閉塞の進行に伴って閉塞パラメータPr2は大きくなる。
Pr2=Tp2 ・・・(2)
すなわち、DOC35の閉塞が進行すると、レイトポスト噴射(または排気管噴射)によって噴射される燃料がDOC35において十分に酸化されずに、燃料噴射量に対するDOC35の発熱量が小さくなる。よって、DOC35の出口温度および入口温度の温度差をΔTo、DOC35を通過する排ガスの流量をQe、レイトポスト噴射(または排気管噴射)の燃料噴射量をQfeとした場合に、閉塞パラメータPr3を例えば下記式(3)のように設定することが出来る。この場合、DOC35の閉塞が進行するに伴って閉塞パラメータPr3は大きくなる。
Pr3=Qfe/ΔTo・Qe ・・・(3)
すなわち、DOC35の閉塞が進行すると、DOC35において燃料が十分に酸化されず、DPF入口温度の上昇速度が遅くなる。よって、DPF37の入口温度の上昇速度をVt、DOC35が閉塞していない初期状態におけるDPF37の入口温度(図6の一点鎖線)の上昇速度をVt’とした場合に、閉塞パラメータPr4を例えば下記式(4)のように設定することが出来る。この場合、DOC35の閉塞が進行するに伴って閉塞パラメータPr4は大きくなる。
Pr4=Vt’/Vt ・・・(4)
なお、上記実施形態におけるDPF入口温度の上昇速度Vtおよび初期状態におけるDPFの入口温度の上昇速度Vt’は、燃料噴射量や噴射タイミングなどの上昇速度に影響を与える諸条件を同一にして検出する。
Pr5=ΣQfl/ΣQfl’ ・・・(5)
Pr5’=Qgl/Qgl’ ・・・(5)’
なお、上記実施形態において、上述したΣQfl、ΣQfl’、Qgl、Qgl’は、燃料噴射タイミングやDPF入口温度の上昇速度などのレイトポスト噴射または排気管噴射の累積量に影響を与える諸条件を同一にして検出する。
すなわち、DOC35において熱劣化が進行すると酸化能力が低下するため、上述した閉塞パラメータの値が大きくなる方向に影響を及ぼす。よって、このような実施形態によれば、DOC35の熱劣化による影響を考慮して閉塞閾値を設定することで、DOC35の熱劣化に関わらず、DOC35の閉塞およびDOC35の閉塞初期段階を精度良く検出することが出来る。
3 排気タービン
5 コンプレッサ
7 排気ターボ過給機
9 吸気通路
10 ECU(DPF再生制御装置)
10A DPF昇温手段
10B 自動再生実行手段
10C DOC閉塞対策手段
10D DOC閉塞検知手段
10E DOC閉塞初期段階対策手段
10F DOC閉塞初期段階検知手段
10G DOC閉塞危険状態対策手段
10H DOC閉塞危険状態検知手段
11 スロットルバルブ
12 第1昇温手段
12a スロットルバルブ制御手段
12b アーリーポスト噴射制御手段
12c コモンレール圧制御手段
13 吸気マニホールド
14 第2昇温手段(レイトポスト噴射制御手段または排気管噴射制御手段)
15 吸気ポート
19 燃料噴射弁
21 排気通路
23 EGR管
24 排気管噴射弁
25 EGRバルブ
29 排気ポート
33 排ガス処理装置
35 DOC(ディーゼル酸化触媒)
37 DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)
39 燃焼室
48 DOC入口温度センサ
49 DPF入口温度センサ
50 DPF出口温度センサ
52 DPF入口圧力センサ
54 DPF出口圧力センサ
56 DPF差圧センサ
Claims (11)
- 排気通路に配置されたDOCおよび該DOCの下流に配置されるDPFからなるディーゼルエンジンの排ガス処理装置において、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生の実行を制御するDPF再生制御装置であって、
前記強制再生は、所定の強制再生実行条件を満たすことで自動的に実行される自動再生と、該自動再生よりも前記DPFをより高温に昇温する、手動操作によって実行される手動再生と、を含み、
前記DPF再生制御装置は、
前記DPFを所定温度まで昇温する第1昇温手段、および該第1昇温手段と協同して前記DPFを前記所定温度よりも高く昇温する第2昇温手段と、からなるDPF昇温手段と、
前記自動再生の実行中に検出される前記DOCの閉塞に関する閉塞パラメータが予め定められる閉塞閾値を規定時間上回った時に、前記DOCが閉塞していると検知するDOC閉塞検知手段と、
前記DOCが閉塞していると検知された時に、前記自動再生を中止するとともに、前記手動再生の実行を促す旨を報知するDOC閉塞対策手段と、を備える、
DPF再生制御装置。 - 前記DPF再生制御装置は、
前記自動再生の実行中に検出される前記閉塞パラメータが前記閉塞閾値以下で且つ前記閉塞閾値よりも小さい第2閉塞閾値を規定時間上回った時、または前記閉塞パラメータが前記閉塞閾値以下で且つ前記閉塞パラメータの変化量が予め定められる変化量閾値を規定時間上回った時に、前記DOCが閉塞の初期段階にあると検知するDOC閉塞初期段階検知手段と、
前記DOCが閉塞の初期段階にあると検知された時に、前記自動再生の完了後、前記第1昇温手段を所定時間だけ実行するDOC閉塞初期段階対策手段と、をさらに備える、
請求項1に記載のDPF再生制御装置。 - 前記DPF再生制御装置は、
前記自動再生および前記手動再生のいずれの強制再生も実行されていない通常運転時において、前記ディーゼルエンジンが前記DOCの閉塞が起こり易い運転状態下にあった時に前記DOCが閉塞危険状態であると検知するDOC閉塞危険状態検知手段と、
前記DOCが閉塞危険状態であると検知された時に、前記第1昇温手段を所定時間だけ実行するDOC閉塞危険状態対策手段と、をさらに備える、
請求項1に記載のDPF再生制御装置。 - 前記DOC閉塞危険状態検知手段は、
排ガスの温度が予め定められた温度以下の状態に規定時間以上連続してあった時、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数の変動率が予め定められる回転数閾値を超える単位時間あたりの回数が閾値を規定時間以上連続して上回る時、およびPM排出量推定値の平均値が予め定められた閾値以上の状態が規定時間以上連続してあった時、の一つまたは複数に該当した時に前記DOCが閉塞危険状態であると検知する、
請求項3に記載のDPF再生制御装置。 - 前記第1昇温手段は、吸気通路に配置されたスロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ制御手段、メイン燃焼噴射時期より遅れて燃料を噴射するアーリーポスト噴射の燃料噴射量を制御するアーリーポスト噴射制御手段、燃料を噴射するレール圧を制御するレール圧制御手段の少なくともいずれか一つからなり、
前記第2昇温手段は、前記アーリーポスト噴射後の燃焼室内の燃焼に寄与しないタイミングで燃料を噴射するレイトポスト噴射の燃料噴射量を制御するレイトポスト噴射制御手段、またはエンジン下流側の排気通路に燃料を噴射する排気管噴射の燃料噴射量を制御する排気管噴射制御手段からなる、
請求項1に記載のDPF再生制御装置。 - 前記閉塞パラメータは、前記DPFの入口温度および前記DPFの出口温度の温度差から設定される、
請求項1に記載のDPF再生制御装置。 - 前記閉塞パラメータは、前記DPFの出口温度として設定される、
請求項1に記載のDPF再生制御装置。 - 前記閉塞パラメータは、前記DOCの出口温度および入口温度の温度差、前記DOCを通過する排ガスの流量、および前記レイトポスト噴射または前記排気管噴射の燃料噴射量から設定される、
請求項5に記載のDPF再生制御装置。 - 前記閉塞パラメータは、前記DPFの入口温度の上昇速度、および前記DOCが閉塞していない初期状態における前記DPFの入口温度の上昇速度から設定される、
請求項1に記載のDPF再生制御装置。 - 前記レイトポスト噴射制御手段または前記排気管噴射制御手段は、前記DPFの入口温度が前記強制再生の実行に必要な目標温度となるようにその燃料噴射量を制御するように構成されており、
前記閉塞パラメータは、前記DPFの入口温度が所定温度だけ昇温する間に噴射される前記レイトポスト噴射または排気管噴射の燃料噴射累積量、および前記DOCが閉塞していない初期状態において前記DPF入口温度が前記所定温度だけ昇温する間に噴射される前記レイトポスト噴射または排気管噴射の燃料噴射累積量、または前記DPFの入口温度が目標とする制御温度に到達し安定した状態で噴射される前記レイトポスト噴射または排気管噴射の平均噴射量、および前記DOCが閉塞していない初期状態において前記DPFの入口温度が目標とする制御温度に到達し安定した状態で噴射される前記レイトポスト噴射または排気管噴射の平均噴射量から設定される、
請求項5に記載のDPF再生制御装置。 - 前記レイトポスト噴射制御手段または前記排気管噴射制御手段は、前記DPFの入口温度が前記強制再生の実行に必要な目標温度となるようにその燃料噴射量を制御するように構成されており、
前記閉塞パラメータは、
前記DPFの入口温度および前記DPFの出口温度の温度差から設定される閉塞パラメータ、
前記DPFの出口温度から設定される閉塞パラメータ、
前記DOCの出口温度および入口温度の温度差、前記DOCを通過する排ガスの流量、および前記レイトポスト噴射または排気管噴射の燃料噴射量から設定される閉塞パラメータ、
前記DPFの入口温度の上昇速度、および前記DOCが閉塞していない初期状態における前記DPFの入口温度の上昇速度から設定される閉塞パラメータ、
前記DPFの入口温度が所定温度だけ昇温する間に噴射される前記レイトポスト噴射または排気管噴射の燃料噴射累積量、および前記DOCが閉塞していない初期状態において前記DPF入口温度が前記所定温度だけ昇温する間に噴射される前記レイトポスト噴射または排気管噴射の燃料噴射累積量、または前記DPFの入口温度が目標とする制御温度に到達し安定した状態で噴射される前記レイトポスト噴射または排気管噴射の平均噴射量、および前記DOCが閉塞していない初期状態において前記DPFの入口温度が目標とする制御温度に到達し安定した状態で噴射される前記レイトポスト噴射または排気管噴射の平均噴射量から設定される閉塞パラメータ、
の少なくとも2つ以上の閉塞パラメータからなる、
請求項5に記載のDPF再生制御装置。
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