JP2023102013A - 排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得る捕集フィルタの耐久面への影響を、内燃機関の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられたDPFと、排気通路においてDPFよりも上流側に設けられたDOCと、DPFの温度が目標温度となるようにDOCに対して燃料を添加することでDPFに捕集されたPMを除去する再生制御を実行するECUとを備える。ECUは、DPFに捕集されたPMの量に応じた目標温度である第1目標温度を取得し、DPFの上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量である上流温度状態量を取得し、上流温度状態量に基づいて第1目標温度よりも低い第2目標温度を取得し、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、第2目標温度を目標温度としてDOCに対して燃料を添加する。【選択図】図4
Description
本発明は、排気浄化装置に関する。
従来、排気浄化装置に関する技術として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1には、粒子状物質(PM[Particulate Matter])を燃焼可能なほど排気ガスの温度を上昇させるように、PMフィルタの上流側に設けられた酸化触媒で排気ガス中の燃料を酸化反応により燃焼させ、PMフィルタに捕集されたPMを燃焼させて除去するPM再生について記載されている。
ところで、実行されていた再生制御(PM再生)が中断された場合、排気ガスの温度が低下して捕集フィルタ(PMフィルタ)の温度が低下する。この状態で再生制御が再開されて捕集フィルタの上流側の酸化触媒に燃料が添加されると、捕集フィルタの内部でPMが再び燃焼することで捕集フィルタの内部の温度が再上昇する。一方、捕集フィルタの外周部分は再生制御の中断時に冷却されている。そのため、単に捕集フィルタのPM堆積量に応じて添加燃料量を決めると、燃機関の運転状態によっては捕集フィルタの外周部分と内部とで温度差が生じ易く、この温度差が捕集フィルタに耐久面で悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、捕集されたPMの堆積量だけでなく内燃機関の運転状態を考慮しつつ、このような温度差を抑えることが望まれる。
本発明は、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得る捕集フィルタの耐久面への影響を、内燃機関の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる排気浄化装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、排気通路において捕集フィルタよりも上流側に設けられた酸化触媒と、捕集フィルタの温度が目標温度となるように酸化触媒に対して燃料を添加することで捕集フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生制御を実行する制御部と、を備え、制御部は、捕集フィルタに捕集された粒子状物質の量に応じた目標温度である第1目標温度を取得し、捕集フィルタの上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量である上流温度状態量を取得し、上流温度状態量に基づいて第1目標温度よりも低い第2目標温度を取得し、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、第2目標温度を目標温度として酸化触媒に対して燃料を添加する。
本発明の一態様に係る排気浄化装置では、制御部は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、再生制御の目標温度を第2目標温度として酸化触媒に対して燃料を添加する。これにより、捕集フィルタに捕集された粒子状物質の量に応じた第1目標温度よりも低い第2目標温度が目標温度となるため、捕集フィルタの内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度が、第1目標温度が目標温度となる場合と比較して緩やかとなる。また、内燃機関の運転状態に応じて変化する上流温度状態量に基づいて第2目標温度が取得されることから、捕集フィルタの外周部分と内部とで生じる温度差が拡大することを、内燃機関の運転状態に応じて抑えることができる。したがって、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得る捕集フィルタの耐久面への影響を、内燃機関の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる。
一実施形態において、制御部は、上流温度状態量として、捕集フィルタの上流側の排気ガス温度を取得し、排気ガス温度が第1排気温度の場合の所定期間を、排気ガス温度が第1排気温度よりも高い第2排気温度の場合の所定期間と比べて長くしてもよい。この場合、捕集フィルタの上流側の排気ガス温度が低いほど捕集フィルタの外周部分が排気ガスによって温められるために時間を要することに対応して、捕集フィルタの内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度を緩やかとすることができる。
一実施形態において、制御部は、上流温度状態量として、捕集フィルタを通過する排気ガス流量を取得し、排気ガス流量が第1流量の場合の所定期間を、排気ガス流量が第1流量よりも大きい第2流量の場合の所定期間と比べて長くしてもよい。この場合、排気ガス流量が小さいほど捕集フィルタの外周部分が排気ガスによって温められるために時間を要することに対応して、捕集フィルタの内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度を緩やかとすることができる。
一実施形態において、制御部は、酸化触媒の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の所定期間、第2目標温度を目標温度として酸化触媒に対して燃料を添加してもよい。この場合、酸化触媒をすり抜けた燃料によって捕集フィルタの外周部分と内部とで生じる温度差が拡大し易くなる状況において、捕集フィルタの耐久面への影響を抑制することが可能となる。
一実施形態において、制御部は、再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、所定期間、第2目標温度を目標温度として酸化触媒に対して燃料を添加してもよい。この場合、捕集フィルタの外周部分が中断時に一定程度以上冷却された状況において、捕集フィルタの耐久面への影響を抑制することが可能となる。
本発明によれば、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得る捕集フィルタの耐久面への影響を、内燃機関の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
図1は、実施形態に係る排気浄化装置を示す概略構成図である。図1において、本実施形態に係る排気浄化装置1は、エンジン(内燃機関)2と共に産業車両100に搭載されている。産業車両100は、一例として、油圧ショベル等の建設機械である。
エンジン2は、一例として、複数の気筒を有するディーゼルエンジンである。
エンジン2は、一例として、複数の気筒を有するディーゼルエンジンである。
エンジン2は、それぞれの気筒の燃焼室内に新気を供給するための吸気装置(図示省略)を有している。吸気装置は、燃焼室内に供給する新気の量(以下、単に筒内新気量という)を調整する。吸気装置は、例えば、スロットルバルブ及び可変容量ターボチャージャのコンプレッサを含んでいてもよい。
エンジン2は、それぞれの気筒の燃焼室内に燃料を噴射する複数のインジェクタ2aを有している。インジェクタ2aは、ECU10によって設定される噴射すべき燃料量(以下、単に噴射燃料量という)及び噴射時期で燃料を噴射することで、燃焼室内に燃料を供給する。各インジェクタ2aには、コモンレール(図示せず)が接続されている。コモンレールは、各インジェクタ2aに供給される高圧燃料を貯留する。インジェクタ2aの噴射動作は、ECU10によって制御される。インジェクタ2aは、燃料の噴射として、例えば、メイン噴射と、メイン噴射の前に微小の燃料を噴射するパイロット噴射と、メイン噴射の後に微小の燃料を噴射するアフター噴射と、アフター噴射の後に噴射するポスト噴射とを行うことができる。
インジェクタ2aは、例えばポスト噴射の噴射燃料量を増加させることで、排気通路3に排出された排ガス中の未燃燃料の量を調整することができる。
エンジン2の排気通路3には、DOC[Diesel Oxidation Catalyst](酸化触媒)4と、DPF[Diesel Particulate Filter](捕集フィルタ)5と、が設けられている。DOC4及びDPF5は、排気通路3の排気ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かってこの順で配置されている。すなわち、DOC4は、エンジン2の排気通路3においてDPF5よりも上流側に配置されている。DOC4は、排気ガスに含まれるHC及びCO等を酸化することで、排気ガスを浄化する。DPF5は、エンジン2の排気ガス中に含まれる煤等の粒子状物質(PM[Particulate Matter])を捕集し、排気ガスを浄化する。
排気浄化装置1は、エンジン2に設けられたエンジン状態量センサ2bと、排気通路3のDOC4の上流側に設けられたDOC入口温度センサ6と、排気通路3のDOC4の下流側に設けられたDOC出口温度センサ7と、ECU[Electronic Control Unit](制御部)10と、を備えている。各センサ2b,6,7は、ECU10と接続されている。
エンジン状態量センサ2bは、エンジン2の状態量を検出する検出器である。エンジン状態量センサ2bは、例えば、エンジン2の負荷を検出するアクセル開度センサ(図示省略)、エンジン2の吸入空気量を検出するエアフローセンサ、及び、エンジン2のエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサを含んでいてもよい。エンジン状態量センサ2bは、検出したエンジン状態量の検出信号をECU10に送信する。
DOC入口温度センサ6は、DOC4の上流側の排気ガスの温度(以下、単に「DOC入口温度」とも記す)を検出する検出器である。DOC入口温度センサ6は、検出したDOC入口温度の検出信号をECU10に送信する。
DOC出口温度センサ7は、DOC4の下流側の排気ガスの温度(以下、単に「DOC出口温度」とも記す)を検出する検出器である。DOC出口温度センサ7は、検出したDOC出口温度の検出信号をECU10に送信する。
ECU10は、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]、CAN[Controller Area Network]通信回路等を有する電子制御ユニットである。ECU10では、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。ECU10は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。
図2は、図1のECUの機能的構成を示すブロック図である。図2に示されるように、ECU10は、機能的構成として、エンジン状態取得部11と、燃料噴射制御部12と、目標温度取得部13と、燃料添加量算出部14と、再生制御実行部15と、を有している。ECU10は、DPF5の温度が目標温度となるようにDOC4に対して燃料を添加することでDPF5に捕集されたPMを燃焼させて除去するDPF5の再生制御(以下、単に「再生制御」とも記す)を実行可能に構成されている。
エンジン状態取得部11は、エンジン状態を取得する。エンジン状態取得部11は、例えば、アクセル開度センサで検出されたアクセル開度、エアフローセンサで検出された吸入空気量、及び、エンジン回転数センサで検出されたエンジン2のエンジン回転数を、エンジン状態として取得する。
エンジン状態取得部11は、DOC入口温度センサ6の検出信号に基づいて、DOC入口温度を取得する。エンジン状態取得部11は、DOC出口温度センサ7の検出信号に基づいて、DOC出口温度を取得する。
エンジン状態取得部11は、DOC4の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態であるか否かを判定してもよい。エンジン状態取得部11は、公知の手法により、DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態であるか否かを判定することができる。エンジン状態取得部11は、例えば、DOC4に燃料が添加された場合のDOC入口温度とDOC出口温度との関係に基づいて、DOC4の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方であることを判定してもよい。
エンジン状態取得部11は、DPF5の上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量である上流温度状態量を取得する。上流温度状態量は、DPF5の外周部分が排気ガスによって温められるために要する時間に相関のあるDPF5の上流側の排気ガスの状態量を意味する。
エンジン状態取得部11は、例えば、DPF5の上流側の排気ガス温度(以下、単に「上流ガス温度」とも記す)を上流温度状態量として取得してもよい。エンジン状態取得部11は、例えば、DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態ではない場合、上流ガス温度として、DOC出口温度を用いてもよい。エンジン状態取得部11は、例えば、DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態である場合、上流ガス温度として、DOC入口温度を用いてもよい。
エンジン状態取得部11は、例えば、DPF5を通過する排気ガス流量を上流温度状態量として取得してもよい。エンジン状態取得部11は、例えば、エアフローセンサで検出された吸入空気量に基づいて、DPF5を通過する排気ガス流量を取得してもよい。
燃料噴射制御部12は、エンジン2の要求トルクに応じた噴射燃料量、及び、再生制御で添加される燃料添加量(後述)で燃料を噴射するように、インジェクタ2aを制御する。要求トルクは、例えば、検出されたアクセル開度とエンジン回転数とに基づいて算出されてもよいし、油圧システム等を作動させるために要するトルクを含んで算出されてもよい。
目標温度取得部13は、再生制御のための、DPF5に流入する排気ガスの温度(以下、単に「DPF入口温度」とも記す)の目標温度を取得する。目標温度は、再生可能温度以上の温度とされる。再生可能温度は、DPF5に捕集されたPMを燃焼させられる程度のDPF5の床温である。
目標温度取得部13は、目標温度として、第1目標温度を取得する。第1目標温度は、DPF5に捕集されたPMの量(以下、単に「PM堆積量」とも記す)に応じた目標温度である。第1目標温度は、例えば再生制御が定常的に継続されているときに用いられる基本となる目標温度である。
目標温度取得部13は、例えば、PM堆積量に応じたDPF5の床温の目標値が予め設定されたマップを用いて第1目標温度を取得する。PM堆積量は、公知の手法により推定することができる。PM堆積量は、例えば、エンジン2の負荷に応じた単位時間あたりのPM堆積量が予め設定されたマップを用いて、単位時間あたりのPM堆積量とエンジン2の運転時間とにより推定されてもよい。
目標温度取得部13は、上流温度状態量に基づいて、第2目標温度を取得する。第2目標温度は、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときにDPF5の外周部分と内部とで生じる温度差の拡大を抑制するための目標温度である。第2目標温度は、例えば再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間に用いられる目標温度である。第2目標温度は、第1目標温度よりも低い温度とされる。
目標温度取得部13は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの経過時間に応じて第2目標温度を取得する。目標温度取得部13は、例えば、DPF5の床温の目標値が予め設定されたマップを用いて第2目標温度を取得する。第2目標温度のマップ値は、例えば実験によって決定されてもよい。第2目標温度のマップ値は、DPF5のサイズが大きいほど低い温度値として決定されてもよい。
第2目標温度のマップ値は、第2目標温度を目標温度として用いる所定期間の長さに応じて決定されてもよい。例えば、第2目標温度を目標温度として用いる所定期間が長いほど、目標温度の増加勾配が緩やかとなるように、第2目標温度のマップ値が決定されてもよい。
目標温度取得部13は、DPF5の上流側の排気ガス温度(上流ガス温度、ここでは上述のDOC入口温度又はDOC出口温度)が第1排気温度の場合の所定期間を、当該排気ガス温度が第1排気温度よりも高い第2排気温度の場合の所定期間と比べて長くしてもよい。目標温度取得部13は、例えば、上流ガス温度が低いほど所定期間が長くなるように、所定期間を決定してもよい。
目標温度取得部13は、DPF5を通過する排気ガス流量(ここでは上述のエアフローセンサで検出された吸入空気量)が第1流量の場合の所定期間を、当該排気ガス流量が第1流量よりも大きい第2流量の場合の所定期間と比べて長くしてもよい。目標温度取得部13は、例えば、エアフローセンサで検出された吸入空気量が小さいほど所定期間が長くなるように、所定期間を決定してもよい。
燃料添加量算出部14は、DPF5の床温(以下、単に「DPF床温」とも記す)が、目標温度取得部13で取得された目標温度となるように、再生制御でDOC4に添加される燃料添加量を算出する。燃料添加量算出部14は、例えば、DPF入口温度が目標温度となるように、目標温度に対応する燃料添加量が予め設定されたマップを用いて燃料添加量を算出する。
再生制御実行部15は、PM堆積量が所定の堆積量閾値以上となった場合、再生制御を実行する。再生制御実行部15は、再生制御において、燃料添加量算出部14で算出した燃料添加量の燃料をインジェクタ2aがDOC4に対して添加するように、燃料噴射制御部12にインジェクタ2aを制御させる。
再生制御において、DOC4では、排気ガス中の燃料が酸化反応によって燃焼し、その熱でDOC出口温度が上昇する。温度が上昇した排気ガスがDPF5に流入し、DPF5に捕集されたPMが燃焼することで、PMがDPF5から除去される。なお、DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態である場合、排気ガス中の燃料のうち、酸化反応によってDOC4で燃焼する量が減少し、その分、DOC4をすり抜けてDPF5に流入する量が増加する。
再生制御実行部15は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、第2目標温度を目標温度としてDOC4に対して燃料を添加するように、燃料噴射制御部12にインジェクタ2aを制御させる。ここでの所定時間は、上述したように、再生制御が再開されてから第2目標温度を目標温度として用いる時間である。
再生制御実行部15は、再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、所定期間、第2目標温度を目標温度としてDOC4に対して燃料を添加するように、燃料噴射制御部12にインジェクタ2aを制御させてもよい。再生制御実行部15は、DOC4の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の所定期間、第2目標温度を目標温度としてDOC4に対して燃料を添加するように、燃料噴射制御部12にインジェクタ2aを制御させてもよい。
再生制御実行部15は、例えば、第2目標温度を目標温度として用いているうちに第2目標温度が大きくなることで第1目標温度と等しくなった場合、第1目標温度を目標温度として用いてもよい。つまり、再生制御実行部15は、第1目標温度と第2目標温度との何れか小さい方を目標温度として用いてもよい。再生制御実行部15は、再生制御が再開されてからの経過時間が所定期間を超えた場合、第1目標温度を目標温度としてDOC4に対して燃料を添加するように、燃料噴射制御部12にインジェクタ2aを制御させてもよい。
[排気浄化装置1の動作例]
図3は、排気浄化装置1の動作を例示するタイミングチャートである。図3では、エンジン2の運転中に再生制御が開始されると共に一時的に中断され、その後再生制御が再開される状況における排気浄化装置1の動作の一例が示されている。図3では、DOC4の状態は、燃料すり抜け故障状態であってもよい。
図3は、排気浄化装置1の動作を例示するタイミングチャートである。図3では、エンジン2の運転中に再生制御が開始されると共に一時的に中断され、その後再生制御が再開される状況における排気浄化装置1の動作の一例が示されている。図3では、DOC4の状態は、燃料すり抜け故障状態であってもよい。
図3の各(a)~(f)において、横軸は時間を示している。図3(a)において、縦軸はエンジン回転数を示している。図3(b)において、縦軸は再生制御の実行又は非実行の状態を示している。図3(c)において、縦軸は燃料添加の実行又は非実行の状態を示している。図3(d)において、縦軸はDPF床温を示している。図3(e)において、縦軸は燃料添加量を示している。図3(f)において、縦軸はPM堆積量を示している。
図3(a)~(f)に示されるように、時刻t0において、エンジン2が所定の定格運転状態とされている際に、再生制御の状態が非実行から実行へと切り替わり、燃料添加の状態が非実行から実行へと切り替えられる。時刻t0における燃料添加量Q1は、PM堆積量G1に応じた燃料添加量である。PM堆積量G1が比較的大きいことから、DPF5の内部でPMが燃焼することでDPF5の内部の温度が上昇し易い。そのため、PM堆積量がPM堆積量G1よりも小さい場合の燃料添加量と比べて、燃料添加量Q1は、小さい燃料添加量とされている。その結果、時刻t0において再生制御が開始されてからDPF床温が上昇する勾配は、PM堆積量がPM堆積量G1よりも小さい場合と比べて緩やかとなっている。
続いて、時刻t0から時刻t1まで再生制御が継続されて、DPF床温が再生可能温度T1以上となることで、DPF5の内部でPMが燃焼してPM堆積量が減少していく。なお、例えばエンジン2の負荷の変化等に応じて、DPF床温が目標温度となるための燃料添加量が変化してもよい。時刻t1において、例えば産業車両100の作業が休止される等の状況となり、エンジン2の運転状態が低回転低負荷の状態とされる。その結果、排気ガス温度が低下して、時刻t2においてDPF床温が再生可能温度T1を下回ると、燃料添加が非実行とされる。時刻t3まで、この状態が継続される。
時刻t2から時刻t3までにおいて、排気ガス温度が低下したままであり、燃料添加もしていないため、DPF床温(DPF5の内部の温度)が低下すると共に、DPF5の外周部分が中断時に冷却される。なお、時刻t2から時刻t3までの期間は、再生制御が中断されてからの経過時間(t3-t2)が所定の中断時間閾値以上となるような期間である。
その後、時刻t3において、例えば産業車両100の作業が休止される等の状況が解消されて、エンジン2の運転状態が再び所定の定格運転状態とされる。排気ガス温度が上昇し、時刻t4においてDPF床温が再生可能温度T1以上となることで、再び燃料添加の状態が非実行から実行へと切り替えられる。
時刻t4におけるPM堆積量G2に応じた燃料添加量(図4の太い破線)は、燃料添加量Q2である。PM堆積量G2がPM堆積量G1よりも小さいため、DPF5の内部の温度は、PM堆積量がPM堆積量G1である場合よりも上昇し易いわけではない。そのため、DPF5の内部の温度を目標温度とするために、燃料添加量Q2は、PM堆積量がPM堆積量G1である場合の燃料添加量Q1と比べて大きい燃料添加量とされている。しかしながら、DPF5の外周部分は再生制御の中断時に冷却されているため、DPF5の外周部分と内部とで温度差が生じ易く、DPF5に耐久面で悪影響を及ぼすおそれがある。
そこで、時刻t4において、再生制御実行部15は、上流ガス温度に応じて第1目標温度よりも低くされた第2目標温度を目標温度として、DPF5の温度が第2目標温度となるようにDOC4に対して燃料を添加することで、DPF5に捕集されたPMを除去する再生制御を実行する。図3において時刻t4から右方の燃料添加量として太い破線よりも下方の太い実線で示されるように、第2目標温度の目標温度に対応する燃料添加量で燃料が添加される。
第2目標温度は、再生制御が再開されてからの経過時間に応じて徐々に大きい値とされ、これに応じて徐々に増加された燃料添加量で燃料が添加され、PM堆積量に応じた燃料添加量と等しくなるまで増加される。なお、時刻t3からPM堆積量に応じた燃料添加量と等しくなるまでの期間は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの経過時間が所定の再開後時間閾値以下となるような期間である。
このように、第1目標温度よりも低い第2目標温度の目標温度に対応する燃料添加量で燃料が添加されることで、DPF5の外周部分と内部とで生じる温度差が拡大することを抑制し、DPF5に耐久面で悪影響が及ぼされることが抑制されることとなる。
[排気浄化装置1の処理の一例]
次に、排気浄化装置1の処理の一例について説明する。図4は、排気浄化装置1の処理を例示するフローチャートである。図4に示される処理は、例えば、エンジン2の運転中において、実行されていた再生制御が中断された後、再開されたときに、所定の演算周期ごとに繰り返し実行される。
次に、排気浄化装置1の処理の一例について説明する。図4は、排気浄化装置1の処理を例示するフローチャートである。図4に示される処理は、例えば、エンジン2の運転中において、実行されていた再生制御が中断された後、再開されたときに、所定の演算周期ごとに繰り返し実行される。
図4に示されるように、ECU10は、S01において、エンジン状態取得部11により、エンジン状態の取得を行う。エンジン状態取得部11は、例えば、DOC入口温度センサ6の検出信号に基づいて、DOC入口温度を取得する。
ECU10は、S02において、目標温度取得部13により、PM堆積量の取得を行う。目標温度取得部13は、例えば、エンジン2の負荷と予め設定されたPM増加量マップとに基づいて、一定時間あたりのPM増加量を順次積算し、PM堆積量を算出する。
ECU10は、S03において、エンジン状態取得部11により、上流温度状態量の取得を行う。エンジン状態取得部11は、例えば、上流温度状態量としてDOC入口温度を取得する。
ECU10は、S04において、再生制御実行部15により、第1目標温度の取得を行う。再生制御実行部15は、例えば、PM堆積量に応じて予め設定された第1目標温度マップに基づいて、第1目標温度を取得する。
ECU10は、S05において、再生制御実行部15により、第2目標温度の取得を行う。再生制御実行部15は、例えば、再生制御が再開されてからの経過時間とDOC入口温度とに応じて予め設定された第2目標温度マップに基づいて、第2目標温度を取得する。
ECU10は、S06において、再生制御実行部15により、DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態であるか否かの判定を行う。再生制御実行部15は、例えば、DOC入口温度センサ6及びDOC出口温度センサ7の検出信号に基づいて、DOC4の出口の排気ガスの温度がDOC4の入口の排気ガスの温度に対して燃料の添加に応じて上昇しているか否かを判定することにより、DOC4の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態であるか否かを判定する。
DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態であると判定された場合(S06:YES)、ECU10は、S07の処理に移行する。DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態ではないと判定された場合(S06:NO)、ECU10は、後述のS10の処理に移行する。
ECU10は、S07において、再生制御実行部15により、再生制御の中断が一定時間以上継続したか否かの判定を行う。再生制御実行部15は、例えば、再生制御が中断されてからの経過時間が所定の中断時間閾値以上である場合、再生制御の中断が一定時間以上継続したと判定する。
再生制御の中断が一定時間以上継続したと判定された場合(S07:YES)、ECU10は、S08の処理に移行する。再生制御の中断が一定時間以上継続していないと判定された場合(S07:NO)、ECU10は、後述のS10の処理に移行する。
ECU10は、S08において、再生制御実行部15により、再生制御の中断後に再生制御が再開されてから所定期間内であるか否かの判定を行う。再生制御実行部15は、例えば、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの経過時間が所定の再開後時間閾値以下である場合、再生制御の中断後に再生制御が再開されてから所定期間内であると判定する。
再生制御の中断後に再生制御が再開されてから所定期間内であると判定された場合(S08:YES)、ECU10は、S09の処理に移行する。再生制御の中断後に再生制御が再開されてから所定期間内ではないと判定された場合(S08:NO)、ECU10は、後述のS10の処理に移行する。
S09において、ECU10は、再生制御実行部15により、第2目標温度を目標温度として再生制御の実行を行う。再生制御実行部15は、第1目標温度よりも低くされた第2目標温度を目標温度として、DPF5の温度が第2目標温度となるようにDOC4に対して燃料を添加することで、DPF5に捕集されたPMを除去する再生制御を実行する。その後、ECU10は、図4の処理を終了する。
一方、S10において、ECU10は、再生制御実行部15により、第1目標温度を目標温度として再生制御の実行を行う。再生制御実行部15は、PM堆積量に応じた第1目標温度を目標温度として、DPF5の温度が第1目標温度となるようにDOC4に対して燃料を添加することで、DPF5に捕集されたPMを除去する再生制御を実行する。その後、ECU10は、図4の処理を終了する。
[排気浄化装置1の作用効果]
以上説明した排気浄化装置1では、ECU10は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、再生制御の目標温度を第2目標温度としてDOC4に対して燃料を添加する。これにより、DPF5に捕集されたPMの量(PM堆積量)に応じた第1目標温度よりも低い第2目標温度が目標温度となるため、DPF5の内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度が、第1目標温度が目標温度となる場合と比較して緩やかとなる。また、エンジン2の運転状態に応じて変化する上流温度状態量に基づいて第2目標温度が取得されることから、DPF5の外周部分と内部とで生じる温度差が拡大することを、エンジン2の運転状態に応じて抑えることができる。したがって、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得るDPF5の耐久面への影響を、エンジン2の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる。
以上説明した排気浄化装置1では、ECU10は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、再生制御の目標温度を第2目標温度としてDOC4に対して燃料を添加する。これにより、DPF5に捕集されたPMの量(PM堆積量)に応じた第1目標温度よりも低い第2目標温度が目標温度となるため、DPF5の内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度が、第1目標温度が目標温度となる場合と比較して緩やかとなる。また、エンジン2の運転状態に応じて変化する上流温度状態量に基づいて第2目標温度が取得されることから、DPF5の外周部分と内部とで生じる温度差が拡大することを、エンジン2の運転状態に応じて抑えることができる。したがって、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得るDPF5の耐久面への影響を、エンジン2の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる。
排気浄化装置1では、ECU10は、上流温度状態量として、DPF5の上流側の排気ガス温度を取得し、排気ガス温度が第1排気温度の場合の所定期間を、排気ガス温度が第1排気温度よりも高い第2排気温度の場合の所定期間と比べて長くする。これにより、DPF5の上流側の排気ガス温度が低いほどDPF5の外周部分が排気ガスによって温められるために時間を要することに対応して、DPF5の内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度を緩やかとすることができる。
排気浄化装置1では、ECU10は、上流温度状態量として、DPF5を通過する排気ガス流量を取得し、排気ガス流量が第1流量の場合の所定期間を、排気ガス流量が第1流量よりも大きい第2流量の場合の所定期間と比べて長くする。これにより、排気ガス流量が小さいほどDPF5の外周部分が排気ガスによって温められるために時間を要することに対応して、DPF5の内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度を緩やかとすることができる。
排気浄化装置1では、ECU10は、DOC4の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の所定期間、第2目標温度を目標温度としてDOC4に対して燃料を添加する。これにより、DOC4をすり抜けた燃料によってDPF5の外周部分と内部とで生じる温度差が拡大し易くなる状況において、DPF5の耐久面への影響を抑制することが可能となる。
排気浄化装置1では、ECU10は、再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、所定期間、第2目標温度を目標温度としてDOC4に対して燃料を添加する。これにより、DPF5の外周部分が中断時に一定程度以上冷却された状況において、DPF5の耐久面への影響を抑制することが可能となる。
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。
上記実施形態では、上流温度状態量として、DPF5の上流側の排気ガス温度と、DPF5を通過する排気ガス流量と、が取得されたがこれらに限定されない。上流温度状態量は、例えば、エアフローセンサで検出された吸入空気量とエンジン2の要求トルクに応じた噴射燃料量とから算出した排気ガス温度及び流量の推定値に関する状態量であってもよい。要は、上流温度状態量は、捕集フィルタの上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量であればよい。
上記実施形態では、DPF5の上流側の排気ガス温度として、DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態であるか否かに応じてDOC入口温度とDOC出口温度とを選択されたが、これに限定されない。DPF5の上流側の排気ガス温度として、DOC入口温度のみを用いて、DOC出口温度センサ7を省略してもよいし、DOC出口温度のみを用いて、DOC入口温度センサ6を省略してもよい。
上記実施形態では、DOC4の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の所定期間、第2目標温度を目標温度としてDOC4に対して燃料が添加されたが、これに限定されない。DOC4の状態が燃料すり抜け故障状態であるか否かの判定は、省かれてもよい。
上記実施形態では、再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、所定期間、第2目標温度を目標温度としてDOC4に対して燃料が添加されたが、これに限定されない。再生制御の中断が一定時間以上継続したか否かの判定は、省かれてもよい。
上記実施形態では、エンジン2はディーゼルエンジンであったが、これに限定されない。内燃機関は例えばガソリンエンジン等であってもよく、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタは、GPF[Gasoline Particulate Filter]であってもよい。
上記実施形態では、排気浄化装置1は、排気通路3に排出された排ガス中の未燃燃料の量を調整するために、インジェクタ2aを用いたポスト噴射の燃料添加を行ったが、ポスト噴射による燃料添加に代えて、排気通路3のDOC4の上流側に設けられた燃料添加弁を用いて燃料添加してもよい。
上記実施形態では、排気浄化装置1は、例えば建設機械である産業車両100に搭載されていたが、その他の車両に搭載されていてもよい。
1…排気浄化装置、2…エンジン(内燃機関)、3…排気通路、4…DOC(酸化触媒)、5…DPF(捕集フィルタ)、10…ECU(制御部)。
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、
前記排気通路において前記捕集フィルタよりも上流側に設けられた酸化触媒と、
前記捕集フィルタの温度が目標温度となるように前記酸化触媒に対して燃料を添加することで前記捕集フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生制御を実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記捕集フィルタに捕集された粒子状物質の量に応じた前記目標温度である第1目標温度を取得し、
前記捕集フィルタの上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量である上流温度状態量を取得し、
前記上流温度状態量に基づいて前記第1目標温度よりも低い第2目標温度を取得し、
前記再生制御の中断後に前記再生制御が再開されてからの所定期間、前記第2目標温度を前記目標温度として前記酸化触媒に対して燃料を添加する、排気浄化装置。 - 前記制御部は、
前記上流温度状態量として、前記捕集フィルタの上流側の排気ガス温度を取得し、
前記排気ガス温度が第1排気温度の場合の前記所定期間を、前記排気ガス温度が前記第1排気温度よりも高い第2排気温度の場合の前記所定期間と比べて長くする、請求項1に記載の排気浄化装置。 - 前記制御部は、
前記上流温度状態量として、前記捕集フィルタを通過する排気ガス流量を取得し、
前記排気ガス流量が第1流量の場合の前記所定期間を、前記排気ガス流量が前記第1流量よりも大きい第2流量の場合の前記所定期間と比べて長くする、請求項1又は2に記載の排気浄化装置。 - 前記制御部は、前記酸化触媒の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の前記所定期間、前記第2目標温度を前記目標温度として前記酸化触媒に対して燃料を添加する、請求項1~3の何れか一項に記載の排気浄化装置。
- 前記制御部は、前記再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、前記所定期間、前記第2目標温度を前記目標温度として前記酸化触媒に対して燃料を添加する、請求項1~4の何れか一項に記載の排気浄化装置。
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