JP2015169085A - 内燃機関の排気浄化システム及び、内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
環として、フィルタ前後の差圧を検出し、この差圧が異常に少ない場合に故障と判定する故障診断がある。しかしながら、この故障診断においては、フィルタへの微粒子物質の堆積量によって差圧が変化する点や、温度やNO2等の影響でフィルタに堆積した微粒子物質が酸化してしまい微粒子物質の堆積量の把握が困難となる点などの不都合がある。
前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、電極間に電圧が印加されることにより、前記フィルタを通過した排気中の微粒子物質を前記電極間に捕集し、前記微粒子物質の捕集量に応じた信号を出力するPM検出手段と、
前記微粒子物質の捕集中の所定時期における前記PM検出手段の出力に基づいて、前記フィルタの故障を判定するフィルタ故障判定手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記PM検出手段による前記微粒子物質の捕集中において、前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度、前記フィルタの下流側における排気の流速、前記フィルタの下流側における排気の温度と前記PM検出手段の温度の差である排気温度差のうちの少なくともひとつに応じて、
前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度がより高い場合には、より低い場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させ、
前記フィルタの下流側における排気の流速がより大きい場合には、より小さい場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させ、
前記フィルタの下流側における排気の温度と前記PM検出手段の温度の差である排気温度差がより大きい場合には、より小さい場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させるように、前記電極間に印加する電圧を変更することを特徴とする。
記PM検出手段の温度の差である排気温度差による影響を緩和するとは、排気中の微粒子物質の濃度、排気の流速、排気温度差による、PM検出手段の電極間における微粒子物質の堆積量の変化の量を低減することを意味する。
前記フィルタ故障判定手段は、前記所定時期における前記PM検出手段の出力信号が所定の閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定するようにしてもよい。
判定を行うことが可能となる。
前記フィルタ故障判定手段は、前記所定時期より早い時期における前記PM検出手段の出力信号が前記第二閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定するとともに、前記所定時期における前記PM検出手段の出力信号が前記第一閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定するようにしてもよい。
前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、電極間に電圧が印加されることにより、前記フィルタを通過した排気中の微粒子物質を前記電極間に捕集し、前記微粒子物質の捕集量に応じた信号を出力するPM検出手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法であって、
前記PM検出手段による前記微粒子物質の捕集中において、前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度、前記フィルタの下流側における排気の流速、前記フィルタの下流側における排気の温度と前記PM検出手段の温度の差である排気温度差の3つの要因のうちの少なくともひとつによる、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を相殺または緩和するように、前記PM検出手段の前記電極間に印加する電圧を変更し、
前記PM検出手段の出力の大小に基づいて、前記フィルタの故障を判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法であってもよい。
図1は、本実施例に係る内燃機関1と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図1においては、内燃機関1の内部及びその吸気系は省略されている。図1において内燃機関1には、内燃機関1から排出される排気が流通する排気通路としての排気管5が接続され、この排気管5は下流にて図示しないマフラーに接続されている。排気管5には排気中の微粒子物質(以下、PM:Particulate Matterともいう。)を捕集するフィルタ10が設けられている。なお、本実施例におけるフィルタ10は、排気中のPMを捕集するだけの機能を有するものであってもよいし、例えば、吸蔵還元型NOx触媒の機能を併
せ持つDPNRや、選択還元触媒としての機能を併せ持つSCRFなど、排気浄化のための触媒が担持されたものであってもよい。
含まれるPMは、PMセンサ16のセンサ素子の一対の電極間に付着する。PMはカーボン粒子から構成されており導電性を有するので、PMの付着量が多くなると電極間に電流が流れる(通電する)。その電流の値は、PMの付着量に応じた値、つまり、排気に含まれるPMの量に応じた値となるので、その電流値(あるいは、電流値に相関のある電極間の抵抗値)を読み取ることでPMの量を検出することができる。
ている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御する他、フィルタ10を含めた排気浄化システムに係る制御を行うユニットである。ECU20には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。
てPMセンサ16のセンサ素子(不図示)の温度が計測可能になっている。また、差圧センサ14、排気温度センサ15及び、PMセンサ16は最終的にECU20に接続されており、各々のセンサの出力がECU20に入力されるようになっている。本実施例において排気浄化システムは、図1に示す構成のうち、内燃機関1を除いた構成を含んでいる。
ければ、そのフィルタ10は故障していると判定でき、タイマーの値が判定用タイマー値T1に到達した時点におけるPMセンサ16の出力が閾値A1以下であれば、そのフィルタ10は正常であると判定できる。なお、ここで判定用タイマー値T1は所定時期に相当する。閾値A1は所定の閾値に相当する。
の変化に対して、PMセンサ16への印加電圧を変化させてPMセンサ16の電極におけるPM堆積速度を一定にしようとした場合の、各々の要因の変化に対する印加電圧の変化及び、PM堆積速度の変化の例を示したものである。図5(a)〜(c)から分かるように、本実施例においては、PMセンサ16の近傍の排気におけるPM濃度が高くなるにつれて印加電圧を低下させる。また、PMセンサ16の近傍の排気における排気の流速が高くなるにつれて印加電圧を低下させる。さらに、排気温度差が大きくなるにつれて印加電圧を低下させる。
は、PMセンサ16の出力値を読み込んでフィルタ10の故障を判定すべきタイミングであると判断できるのでS112に進む。一方、タイマーの計測値が判定用タイマー値T1未満であると判定された場合には、未だフィルタ10の故障を判定すべきタイミングではないと判断できるのでS106の処理の前に戻り、PMセンサ16の計測値に影響を及ぼす各要因に応じた印加電圧の補正を継続する。
この排気の量に対して、排気温度、排気圧力に応じた補正を行うことにより、PMセンサ16の近傍の排気の量を得る。そして、フィルタ10をすり抜けるPMの量を、PMセンサ16の近傍の排気の量で除することによってPM濃度が算出される。
次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例では、判定用タイマー値を比較的遅い時期に設定することで、故障の程度の軽いフィルタについても故障判定を可能にするとともに、故障の程度の重いフィルタについては早期に故障判定する例について説明する。
定用タイマー値T2において故障判定することができ、より故障の程度の重い故障フィルタについては判定用タイマー値T2より早いタイミングで故障判定することができる。その結果、故障判定の対象となる故障の程度の範囲を広げることができるとともに、平均的な故障判定時間については充分に短時間にすることが可能となる。
次に、本発明の実施例3について説明する。本実施例においては、PMセンサ16の近傍の排ガスにおけるPM濃度、排気の流速、排気温度差の、3つの要因のうち、1つの要因について、PMセンサ16の電極間におけるPMの堆積量への影響を相殺するように、PMセンサ16のセンサ素子への印加電圧を補正した例について説明する。なお、本実施例における内燃機関1及び排気浄化システムのハード構成については、図1に示した実施例1における構成と同等である。
気の流速、排気温度差の、3つの要因の全てについて、PMセンサ16の電極間におけるPMの堆積量への影響を相殺するようにPMセンサ16のセンサ素子への印加電圧を補正した。しかしながら、本発明では、必ずしも上記の3つの要因の全てについてPMセンサ16のセンサ素子への印加電圧を補正する必要はない。そこで、本実施例では、PM濃度、排気の流速、排気温度差のうちの1つの要因に対して、PMセンサ16のセンサ素子への印加電圧を補正した。
、PMセンサの電極間におけるPMの堆積量への影響を相殺するように、センサ素子への印加電圧を補正した。本実施例の制御でも、より大きな影響を及ぼす要因を選択して相殺するようにすれば、簡単な処理によって、充分にフィルタ故障判定の精度を向上させることが可能である。また、本実施例においては、PMセンサ16の近傍の排ガスにおけるPM濃度、排気の流速、排気温度差の、各々の要因に対する印加電圧の補正が、互いに干渉することも簡単に回避することが可能である。
5・・・排気管
10・・・フィルタ
14・・・差圧センサ
15・・・排気温度センサ
16・・・PMセンサ
17・・・SCU
20・・・ECU
Claims (6)
- 内燃機関の排気通路に設けられ排気中の微粒子物質を捕集して浄化するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、電極間に電圧が印加されることにより、前記フィルタを通過した排気中の微粒子物質を前記電極間に捕集し、前記微粒子物質の捕集量に応じた信号を出力するPM検出手段と、
前記微粒子物質の捕集中の所定時期における前記PM検出手段の出力に基づいて、前記フィルタの故障を判定するフィルタ故障判定手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記PM検出手段による前記微粒子物質の捕集中において、前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度、前記フィルタの下流側における排気の流速、前記フィルタの下流側における排気の温度と前記PM検出手段の温度の差である排気温度差のうちの少なくともひとつに応じて、
前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度がより高い場合には、より低い場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させ、
前記フィルタの下流側における排気の流速がより大きい場合には、より小さい場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させ、
前記フィルタの下流側における排気の温度と前記PM検出手段の温度の差である排気温度差がより大きい場合には、より小さい場合と比較して前記電極間に印加する電圧を低下させるように、前記電極間に印加する電圧を変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 前記PM検出手段の前記電極間に印加する電圧を、前記微粒子物質の濃度、前記排気の流速、または、前記排気温度差による、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を所定の許容レベルまで緩和するように変更することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。
- 前記PM検出手段の前記電極間に印加する電圧を、前記微粒子物質の濃度、前記排気の流速、または、前記排気温度差による、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を相殺するように変更することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化システム。
- 前記所定時期は、前記PM検出手段の再生制御の完了後から所定時間後の時期であり、
前記フィルタ故障判定手段は、前記所定時期における前記PM検出手段の出力信号が所定の閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 所定の第一閾値と、該第一閾値より大きい所定の第二閾値の二つの閾値が設定され、
前記フィルタ故障判定手段は、前記所定時期より早い時期における前記PM検出手段の出力信号が前記第二閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定するとともに、前記所定時期における前記PM検出手段の出力信号が前記第一閾値より大きい場合に前記フィルタが故障と判定することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 内燃機関の排気通路に設けられ排気中の微粒子物質を捕集して浄化するフィルタと、
前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、電極間に電圧が印加されることにより、前記フィルタを通過した排気中の微粒子物質を前記電極間に捕集し、前記微粒子物質の捕集量に応じた信号を出力するPM検出手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法であって、
前記PM検出手段による前記微粒子物質の捕集中において、前記フィルタの下流側における排気中の微粒子物質の濃度、前記フィルタの下流側における排気の流速、前記フィル
タの下流側における排気の温度と前記PM検出手段の温度の差である排気温度差の3つの要因のうちの少なくともひとつによる、前記電極間への前記微粒子物質の捕集量の変化を相殺または緩和するように、前記PM検出手段の前記電極間に印加する電圧を変更し、
前記PM検出手段の出力の大小に基づいて、前記フィルタの故障を判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法。
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