JP2998321B2 - ディーゼル機関の排気浄化装置 - Google Patents
ディーゼル機関の排気浄化装置Info
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
- F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気微粒子捕集部材を
備えた、ディーゼル機関の排気浄化装置に関する。
備えた、ディーゼル機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ディーゼル機関の排気中に含有
される排気微粒子であるパティキュレートを排気中から
取り除く方法として、例えば排気を排気微粒子捕集部材
としてのフィルタに通過させて、パティキュレートを捕
集する方法が知られている。この方法によると、捕集さ
れたパティキュレートはフィルタに堆積する一方であ
り、その堆積量が増大すると排気圧力が上昇してしまう
ため、パティキュレートが所定量以上堆積した場合に
は、このパティキュレートを酸化燃焼させて除去すると
いう再生処理を行っている。パティキュレートを燃焼さ
せるためには、その主要な構成物質であるカーボンの燃
焼可能な温度、すなわち５５０〜６００℃以上にパティ
キュレートを加熱する必要がある。
される排気微粒子であるパティキュレートを排気中から
取り除く方法として、例えば排気を排気微粒子捕集部材
としてのフィルタに通過させて、パティキュレートを捕
集する方法が知られている。この方法によると、捕集さ
れたパティキュレートはフィルタに堆積する一方であ
り、その堆積量が増大すると排気圧力が上昇してしまう
ため、パティキュレートが所定量以上堆積した場合に
は、このパティキュレートを酸化燃焼させて除去すると
いう再生処理を行っている。パティキュレートを燃焼さ
せるためには、その主要な構成物質であるカーボンの燃
焼可能な温度、すなわち５５０〜６００℃以上にパティ
キュレートを加熱する必要がある。
【０００３】パティキュレートを加熱する従来の装置の
ひとつとして、例えば特開昭５９−１２２７２１号公報
がある。この先行技術は、酸化触媒を担持したフィルタ
の上流の排気中に、その排気温度に最適な量の燃料を最
適な速度で供給し良好に酸化させて、燃料の酸化反応に
伴う発熱によってフィルタに堆積したパティキュレート
を加熱し燃焼させるというものである。
ひとつとして、例えば特開昭５９−１２２７２１号公報
がある。この先行技術は、酸化触媒を担持したフィルタ
の上流の排気中に、その排気温度に最適な量の燃料を最
適な速度で供給し良好に酸化させて、燃料の酸化反応に
伴う発熱によってフィルタに堆積したパティキュレート
を加熱し燃焼させるというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置にあっては、フィルタ再生のための燃料
の供給量を再生開始時の排気温度に基づいて設定してい
るため、例えばフィルタ再生中に機関回転数が増加して
排気温度が上昇した場合、その上昇した排気温度に対し
て燃料の供給量が過剰となり酸化が急激に行われ、フィ
ルタの温度がパティキュレートの燃焼に必要な温度より
も高くなる。このため、フィルタが劣化し易くなり、フ
ィルタの寿命を低下させてしまう恐れがある。また、フ
ィルタ再生中に機関回転数が減少して排気温度が低下し
た場合、フィルタに担持された酸化触媒が充分に活性化
せず、その結果、供給された燃料が不充分な酸化状態の
まま白煙となって排出してしまう可能性がある。
うな従来の装置にあっては、フィルタ再生のための燃料
の供給量を再生開始時の排気温度に基づいて設定してい
るため、例えばフィルタ再生中に機関回転数が増加して
排気温度が上昇した場合、その上昇した排気温度に対し
て燃料の供給量が過剰となり酸化が急激に行われ、フィ
ルタの温度がパティキュレートの燃焼に必要な温度より
も高くなる。このため、フィルタが劣化し易くなり、フ
ィルタの寿命を低下させてしまう恐れがある。また、フ
ィルタ再生中に機関回転数が減少して排気温度が低下し
た場合、フィルタに担持された酸化触媒が充分に活性化
せず、その結果、供給された燃料が不充分な酸化状態の
まま白煙となって排出してしまう可能性がある。
【０００５】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、排
気微粒子捕集部材の高温化と、排気微粒子を燃焼させる
ために供給する燃料の未燃焼状態での排出とを抑制する
ことができるディーゼル機関の排気浄化装置を提供する
ことにある。
るためになされたもので、その目的とするところは、排
気微粒子捕集部材の高温化と、排気微粒子を燃焼させる
ために供給する燃料の未燃焼状態での排出とを抑制する
ことができるディーゼル機関の排気浄化装置を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１のディーゼル機関の排気浄化装置は、酸化触
媒を担持した排気微粒子捕集部材と、前記酸化触媒によ
り酸化反応し発熱する燃料の供給を行うために前記排気
微粒子捕集部材の上流側の排気通路に設けられた燃料供
給手段と、排気中の酸素濃度を検出するために前記排気
微粒子捕集部材の下流側の排気通路に設けられた酸素濃
度検出手段と、この酸素濃度検出手段により検出された
酸素濃度に対応する酸素量の値が、このときの運転状態
に応じてあらかじめ設定された排気中の酸素量から前記
燃料供給手段によって供給された燃料の酸化により消費
される酸素量を減じた設定値と比較して所定量以上異な
るときに、前記燃料供給手段からの燃料の供給を停止さ
せる燃料供給停止手段とを備えたことを特徴とするもの
である。
に請求項１のディーゼル機関の排気浄化装置は、酸化触
媒を担持した排気微粒子捕集部材と、前記酸化触媒によ
り酸化反応し発熱する燃料の供給を行うために前記排気
微粒子捕集部材の上流側の排気通路に設けられた燃料供
給手段と、排気中の酸素濃度を検出するために前記排気
微粒子捕集部材の下流側の排気通路に設けられた酸素濃
度検出手段と、この酸素濃度検出手段により検出された
酸素濃度に対応する酸素量の値が、このときの運転状態
に応じてあらかじめ設定された排気中の酸素量から前記
燃料供給手段によって供給された燃料の酸化により消費
される酸素量を減じた設定値と比較して所定量以上異な
るときに、前記燃料供給手段からの燃料の供給を停止さ
せる燃料供給停止手段とを備えたことを特徴とするもの
である。
【０００７】また、請求項２のディーゼル機関の排気浄
化装置は、酸化触媒を担持した排気微粒子捕集部材と、
前記酸化触媒により酸化反応し発熱する燃料の供給を行
うために前記排気微粒子捕集部材の上流側の排気通路に
設けられた燃料供給手段と、排気中の酸素濃度を検出す
るために前記排気微粒子捕集部材の下流側の排気通路に
設けられた酸素濃度検出手段と、この酸素濃度検出手段
により検出された酸素濃度に対応する酸素量の値の第１
の補正値が、このときの運転状態に応じてあらかじめ設
定された排気中の酸素量から前記燃料供給手段によって
供給された燃料の酸化により消費される酸素量を減じた
設定値よりも大きいとき、及び前記第１の補正値より大
きい第２の補正値が前記設定値よりも小さいときに、前
記燃料供給手段からの燃料の供給を停止させる燃料供給
停止手段とを備えたことを特徴とするものである。
化装置は、酸化触媒を担持した排気微粒子捕集部材と、
前記酸化触媒により酸化反応し発熱する燃料の供給を行
うために前記排気微粒子捕集部材の上流側の排気通路に
設けられた燃料供給手段と、排気中の酸素濃度を検出す
るために前記排気微粒子捕集部材の下流側の排気通路に
設けられた酸素濃度検出手段と、この酸素濃度検出手段
により検出された酸素濃度に対応する酸素量の値の第１
の補正値が、このときの運転状態に応じてあらかじめ設
定された排気中の酸素量から前記燃料供給手段によって
供給された燃料の酸化により消費される酸素量を減じた
設定値よりも大きいとき、及び前記第１の補正値より大
きい第２の補正値が前記設定値よりも小さいときに、前
記燃料供給手段からの燃料の供給を停止させる燃料供給
停止手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】請求項１のディーゼル機関の排気浄化装置によ
れば、燃料供給手段から排気微粒子捕集部材への燃料の
供給時において、酸素濃度検出手段により検出された酸
素濃度に対応する排気中の酸素量の値が、このときの運
転状態に応じてあらかじめ設定された排気中の酸素量か
ら燃料供給手段によって供給された燃料の燃焼により消
費される酸素量を減じた設定値と比較して所定量以上異
なるときは、燃料供給停止手段が即時に燃料の供給を停
止させる。
れば、燃料供給手段から排気微粒子捕集部材への燃料の
供給時において、酸素濃度検出手段により検出された酸
素濃度に対応する排気中の酸素量の値が、このときの運
転状態に応じてあらかじめ設定された排気中の酸素量か
ら燃料供給手段によって供給された燃料の燃焼により消
費される酸素量を減じた設定値と比較して所定量以上異
なるときは、燃料供給停止手段が即時に燃料の供給を停
止させる。
【０００９】また、請求項２のディーゼル機関の排気浄
化装置によれば、酸素濃度検出手段により検出された酸
素濃度に対応する酸素量の値の第１の補正値が、このと
きの運転状態に応じてあらかじめ設定された排気中の酸
素量から燃料供給手段によって供給された燃料の酸化に
より消費される酸素量を減じた設定値よりも大きいと
き、及び第１の補正値より大きい第２の補正値が前記設
定値よりも小さいときには、燃料供給手段が即時に燃料
の供給を停止させる。
化装置によれば、酸素濃度検出手段により検出された酸
素濃度に対応する酸素量の値の第１の補正値が、このと
きの運転状態に応じてあらかじめ設定された排気中の酸
素量から燃料供給手段によって供給された燃料の酸化に
より消費される酸素量を減じた設定値よりも大きいと
き、及び第１の補正値より大きい第２の補正値が前記設
定値よりも小さいときには、燃料供給手段が即時に燃料
の供給を停止させる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１１】図１は、本発明の一実施例を示す、自動車
に搭載されたディーゼル機関の排気浄化装置の全体図で
あり、ディーゼル機関の機関本体１には、吸気マニホー
ルド３と排気マニホールド５とが取付けられ、吸気マニ
ホールド３及び排気マニホールド５には、吸気通路であ
る吸気管７と排気通路である排気管９がそれぞれ接続さ
れている。
に搭載されたディーゼル機関の排気浄化装置の全体図で
あり、ディーゼル機関の機関本体１には、吸気マニホー
ルド３と排気マニホールド５とが取付けられ、吸気マニ
ホールド３及び排気マニホールド５には、吸気通路であ
る吸気管７と排気通路である排気管９がそれぞれ接続さ
れている。
【００１２】排気管９には、排気微粒子捕集部材である
フィルタ１１が接続されている。このフィルタ１１は、
セラミック製の連続多孔質体に酸化触媒を担持させたも
のであり、排気中に含まれる排気微粒子であるパティキ
ュレートを捕集する。フィルタ１１の下流側の排気通路
１３にはマフラ１５が設けられ、マフラ１５の出口側よ
り排気が大気中に流出する。
フィルタ１１が接続されている。このフィルタ１１は、
セラミック製の連続多孔質体に酸化触媒を担持させたも
のであり、排気中に含まれる排気微粒子であるパティキ
ュレートを捕集する。フィルタ１１の下流側の排気通路
１３にはマフラ１５が設けられ、マフラ１５の出口側よ
り排気が大気中に流出する。
【００１３】フィルタ１１の上流側の排気通路１７に
は、機関本体１へ供給する燃料と同じ軽油を排気通路１
７に供給する、燃料供給手段としての燃料噴射弁１９が
設けられ、この燃料噴射弁１９には、図示外の燃料タン
ク内の燃料が燃料ポンプによって圧送される。
は、機関本体１へ供給する燃料と同じ軽油を排気通路１
７に供給する、燃料供給手段としての燃料噴射弁１９が
設けられ、この燃料噴射弁１９には、図示外の燃料タン
ク内の燃料が燃料ポンプによって圧送される。
【００１４】フィルタ１１の下流側の排気通路１３に
は、フィルタ１１の出口付近の排気温度を検出するため
の排気温度センサ２１と、排気中の酸素濃度を検出する
ための酸素濃度検出手段としての酸素濃度センサ２３が
設けられている。この排気温度センサ２１と酸素濃度セ
ンサ２３からの出力信号は、コントロールユニット２５
へ入力される。
は、フィルタ１１の出口付近の排気温度を検出するため
の排気温度センサ２１と、排気中の酸素濃度を検出する
ための酸素濃度検出手段としての酸素濃度センサ２３が
設けられている。この排気温度センサ２１と酸素濃度セ
ンサ２３からの出力信号は、コントロールユニット２５
へ入力される。
【００１５】コントロールユニット２５には、フィルタ
再生制御回路２７及び燃料供給停止手段２９が設けられ
ている。フィルタ再生制御回路２７は、クランク角セン
サ３１およびスロットルセンサ３３によってそれぞれ検
出された機関回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｃ／Ｌに基づ
く、いわゆる運転履歴によりフィルタ１１に堆積したパ
ティキュレート量を積算し、その堆積量が所定量以上と
なったときを再生時期と判断する。再生時期を判断した
後、フィルタ再生制御回路２７は、排気温度センサ２１
によって検出された排気温度Ｔ2 及び排気流量Ｑｔｈに
最も適する燃料噴射量及び噴射時間を演算して、フィル
タ再生信号として燃料噴射弁１９に出力する。ここで排
気流量は、機関回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｃ／Ｌに基
づき図２に示すマップから検索する。
再生制御回路２７及び燃料供給停止手段２９が設けられ
ている。フィルタ再生制御回路２７は、クランク角セン
サ３１およびスロットルセンサ３３によってそれぞれ検
出された機関回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｃ／Ｌに基づ
く、いわゆる運転履歴によりフィルタ１１に堆積したパ
ティキュレート量を積算し、その堆積量が所定量以上と
なったときを再生時期と判断する。再生時期を判断した
後、フィルタ再生制御回路２７は、排気温度センサ２１
によって検出された排気温度Ｔ2 及び排気流量Ｑｔｈに
最も適する燃料噴射量及び噴射時間を演算して、フィル
タ再生信号として燃料噴射弁１９に出力する。ここで排
気流量は、機関回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｃ／Ｌに基
づき図２に示すマップから検索する。
【００１６】一方、燃料供給停止手段２９は、酸素濃度
センサ２３により検出した酸素濃度Ｏ2 ｒに対応する実
際の残存酸素量を算出すると共に、このときの運転状態
である機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ｃ／Ｌとに基づ
き、あらかじめ設定されている図３のマップから酸素濃
度Ｏ2 ｔｈを求め、この酸素濃度に対応する酸素量から
燃料噴射弁１９によって供給された燃料の酸化により消
費される酸素量Ｏ2 ｏｘを減じて、理論上の酸素量であ
る設定値としての基準残存酸素量を算出する。そして、
この基準残存酸素量と実際の残存酸素量とを比較し、そ
の差が所定量以上異っているときは、燃料噴射弁１９か
らの燃料の供給を停止させる。具体的には、係数Ｋによ
り補正した第１の補正値としての実際の残存酸素量が、
基準残存酸素量よりも大きいとき、及び係数Ｋよりも大
きい係数Ｙにより補正した第２の補正値としての実際の
残存酸素量が基準残存酸素量よりも小さいときは、燃料
噴射弁１９からの燃料の供給を停止させる。
センサ２３により検出した酸素濃度Ｏ2 ｒに対応する実
際の残存酸素量を算出すると共に、このときの運転状態
である機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ｃ／Ｌとに基づ
き、あらかじめ設定されている図３のマップから酸素濃
度Ｏ2 ｔｈを求め、この酸素濃度に対応する酸素量から
燃料噴射弁１９によって供給された燃料の酸化により消
費される酸素量Ｏ2 ｏｘを減じて、理論上の酸素量であ
る設定値としての基準残存酸素量を算出する。そして、
この基準残存酸素量と実際の残存酸素量とを比較し、そ
の差が所定量以上異っているときは、燃料噴射弁１９か
らの燃料の供給を停止させる。具体的には、係数Ｋによ
り補正した第１の補正値としての実際の残存酸素量が、
基準残存酸素量よりも大きいとき、及び係数Ｋよりも大
きい係数Ｙにより補正した第２の補正値としての実際の
残存酸素量が基準残存酸素量よりも小さいときは、燃料
噴射弁１９からの燃料の供給を停止させる。
【００１７】次に、このように構成された本実施例によ
るディーゼル機関の排気浄化装置の作用を、図４及び図
５のコントロールユニット２５の制御動作を示すフロー
チャートに基づき説明する。
るディーゼル機関の排気浄化装置の作用を、図４及び図
５のコントロールユニット２５の制御動作を示すフロー
チャートに基づき説明する。
【００１８】まず、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開
度Ｃ／Ｌを読み込み（１０１）、再生時期の計算を行う
（１０３）。再生時期の計算は、例えばエンジン回転数
Ｎｅとアクセル開度Ｃ／Ｌにより設定された図示外のマ
ップからパティキュレートの単位時間当りの堆積量を検
索して積算し、この積算した堆積量が所定量以上となっ
た時を再生時期とする（１０５）。
度Ｃ／Ｌを読み込み（１０１）、再生時期の計算を行う
（１０３）。再生時期の計算は、例えばエンジン回転数
Ｎｅとアクセル開度Ｃ／Ｌにより設定された図示外のマ
ップからパティキュレートの単位時間当りの堆積量を検
索して積算し、この積算した堆積量が所定量以上となっ
た時を再生時期とする（１０５）。
【００１９】再生時期と判断されると、排気温度Ｔ2 を
検出し（１０７）、排気温度Ｔ2 が基準温度Ｔａよりも
高温かどうかを判断する（１０９）。この基準温度Ｔａ
は、フィルタ１１に担持された酸化触媒の活性温度であ
り、例えば３００℃とする。排気温度Ｔ2 が基準温度Ｔ
ａよりも高温であれば、フィルタ１１の再生を行い（２
００）、排気温度Ｔ2 が基準温度Ｔａ以下の場合及び再
生時期ではないと判断された場合は終了する。
検出し（１０７）、排気温度Ｔ2 が基準温度Ｔａよりも
高温かどうかを判断する（１０９）。この基準温度Ｔａ
は、フィルタ１１に担持された酸化触媒の活性温度であ
り、例えば３００℃とする。排気温度Ｔ2 が基準温度Ｔ
ａよりも高温であれば、フィルタ１１の再生を行い（２
００）、排気温度Ｔ2 が基準温度Ｔａ以下の場合及び再
生時期ではないと判断された場合は終了する。
【００２０】フィルタ１１の再生においては、まず燃料
噴射量の検索を行う（２０１）。例えば、機関回転数Ｎ
ｅとアクセル開度Ｃ／Ｌとから図２に示すマップに従い
排気流量Ｑｔｈを求め、この排気流量Ｑｔｈと排気温度
Ｔ2 に基づきあらかじめ設定された図示外のマップから
燃料噴射量を検索する。
噴射量の検索を行う（２０１）。例えば、機関回転数Ｎ
ｅとアクセル開度Ｃ／Ｌとから図２に示すマップに従い
排気流量Ｑｔｈを求め、この排気流量Ｑｔｈと排気温度
Ｔ2 に基づきあらかじめ設定された図示外のマップから
燃料噴射量を検索する。
【００２１】燃料噴射量の検索後、燃料噴射を開始す
る。燃料噴射は総噴射量が検索によって求めた噴射量に
達するまで、少量の燃料を間欠的に繰り返して噴射する
方法によって行う。また、特に燃料噴射の開始時におい
ては、１回の燃料噴射量を通常の約半分に減量した初期
燃料噴射を行う（２０３）。初期燃料噴射の最初の噴射
が行われるとタイマが作動し（２０５）、このタイマに
より設定された所定時間の間繰り返し初期燃料噴射を行
う（２０７）。この初期燃料噴射は、酸化触媒が活性化
し燃料の酸化反応が安定して行われるまでには若干の時
間がかかるため、その間に燃料が未燃焼状態で排出して
しまうのを防止するために行うものであり、設定する時
間は１０秒間程度が適当である。
る。燃料噴射は総噴射量が検索によって求めた噴射量に
達するまで、少量の燃料を間欠的に繰り返して噴射する
方法によって行う。また、特に燃料噴射の開始時におい
ては、１回の燃料噴射量を通常の約半分に減量した初期
燃料噴射を行う（２０３）。初期燃料噴射の最初の噴射
が行われるとタイマが作動し（２０５）、このタイマに
より設定された所定時間の間繰り返し初期燃料噴射を行
う（２０７）。この初期燃料噴射は、酸化触媒が活性化
し燃料の酸化反応が安定して行われるまでには若干の時
間がかかるため、その間に燃料が未燃焼状態で排出して
しまうのを防止するために行うものであり、設定する時
間は１０秒間程度が適当である。
【００２２】初期燃料噴射を所定時間行った後、通常燃
料噴射を開始する（２０９）。そして、最初の通常燃料
噴射の後、酸素濃度Ｏ2 ｒの検出と、理論酸素濃度Ｏ2
ｔｈ、排気流量Ｑｔｈ及び理論酸素消費量Ｏ2ｏｘの検
索を行う（２１１）。酸素濃度Ｏ2 ｒは、酸素濃度セン
サ２３から検出されるフィルタ１１下流側の排気中の実
際の酸素濃度である。また、理論酸素濃度Ｏ2 ｔｈは、
機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ｃ／Ｌに基づき図３に示
すマップから検索したフィルタ１１上流側の酸素濃度、
排気流量Ｑｔｈは、同様に機関回転数Ｎｅとアクセル開
度Ｃ／Ｌに基づき図２に示すマップから検索した排気流
量、理論酸素消費量Ｏ2 ｏｘは、通常の燃料噴射時にお
ける１回の噴射量の全てが完全燃焼した場合の理論上の
酸素消費量である。
料噴射を開始する（２０９）。そして、最初の通常燃料
噴射の後、酸素濃度Ｏ2 ｒの検出と、理論酸素濃度Ｏ2
ｔｈ、排気流量Ｑｔｈ及び理論酸素消費量Ｏ2ｏｘの検
索を行う（２１１）。酸素濃度Ｏ2 ｒは、酸素濃度セン
サ２３から検出されるフィルタ１１下流側の排気中の実
際の酸素濃度である。また、理論酸素濃度Ｏ2 ｔｈは、
機関回転数Ｎｅとアクセル開度Ｃ／Ｌに基づき図３に示
すマップから検索したフィルタ１１上流側の酸素濃度、
排気流量Ｑｔｈは、同様に機関回転数Ｎｅとアクセル開
度Ｃ／Ｌに基づき図２に示すマップから検索した排気流
量、理論酸素消費量Ｏ2 ｏｘは、通常の燃料噴射時にお
ける１回の噴射量の全てが完全燃焼した場合の理論上の
酸素消費量である。
【００２３】次に、フィルタ１１の下流側における排気
中の、計算による基準残存酸素量を求める。この基準残
存酸素量は、フィルタ１１の上流側における理論上の酸
素量（Ｏ2 ｔｈ×Ｑｔｈ）から、燃料の酸化による酸素
消費量（Ｏ2 ｏｘ）と、フィルタ１１に堆積したパティ
キュレートの酸化による酸素消費量とを減じることによ
って算出されるが、このうちパティキュレートの酸化に
よる酸素消費量は極めて微量なため省略することができ
るので、次式 Ｏ2 ｔｈ×Ｑｔｈ−Ｏ2 ｏｘ によって求めることができる。
中の、計算による基準残存酸素量を求める。この基準残
存酸素量は、フィルタ１１の上流側における理論上の酸
素量（Ｏ2 ｔｈ×Ｑｔｈ）から、燃料の酸化による酸素
消費量（Ｏ2 ｏｘ）と、フィルタ１１に堆積したパティ
キュレートの酸化による酸素消費量とを減じることによ
って算出されるが、このうちパティキュレートの酸化に
よる酸素消費量は極めて微量なため省略することができ
るので、次式 Ｏ2 ｔｈ×Ｑｔｈ−Ｏ2 ｏｘ によって求めることができる。
【００２４】また、フィルタ１１の下流側での実際の残
存酸素量は、次式 Ｏ2 ｒ×Ｑｔｈ によって求めることができる。
存酸素量は、次式 Ｏ2 ｒ×Ｑｔｈ によって求めることができる。
【００２５】ここで、噴射された燃料が全て良好に完全
燃焼していれば、実際の残存酸素量が基準残存酸素量と
ほぼ等しくなるはずである。従って、実際の残存酸素量
と基準残存酸素量とを比較することによって、燃料が良
好に燃焼したかどうか、すなわち再生がうまく行われた
かどうかの判断が可能となる。
燃焼していれば、実際の残存酸素量が基準残存酸素量と
ほぼ等しくなるはずである。従って、実際の残存酸素量
と基準残存酸素量とを比較することによって、燃料が良
好に燃焼したかどうか、すなわち再生がうまく行われた
かどうかの判断が可能となる。
【００２６】具体的には、まず噴射された燃料が充分に
酸化したかどうかを判断するために、係数Ｋにより補正
した実際の残存酸素量が、基準残存酸素量以下であるか
どうかを判断する（２１３）。この係数Ｋは、例えば燃
料のごく一部が不完全燃焼であってもパティキュレート
の燃焼は良好に行われ得るので、そのような場合に酸化
が失敗したと判断されないように補正するための１以下
の係数であり、その値としては０．８程度が適当であ
る。そして、係数Ｋにより補正した実際の残存酸素量が
基準残存酸素量を越える場合には、使用した酸素量が少
なすぎるので酸化失敗、すなわち、燃料が充分に酸化せ
ず白煙となって排出する恐れがあると判断される（２１
５）。
酸化したかどうかを判断するために、係数Ｋにより補正
した実際の残存酸素量が、基準残存酸素量以下であるか
どうかを判断する（２１３）。この係数Ｋは、例えば燃
料のごく一部が不完全燃焼であってもパティキュレート
の燃焼は良好に行われ得るので、そのような場合に酸化
が失敗したと判断されないように補正するための１以下
の係数であり、その値としては０．８程度が適当であ
る。そして、係数Ｋにより補正した実際の残存酸素量が
基準残存酸素量を越える場合には、使用した酸素量が少
なすぎるので酸化失敗、すなわち、燃料が充分に酸化せ
ず白煙となって排出する恐れがあると判断される（２１
５）。
【００２７】次に、係数Ｋにより補正した実際の残存酸
素量が基準残存酸素量以下の場合には、フィルタ１１で
の燃料及びパティキュレートの酸化が急激に行われなか
ったかどうかを判断するために、係数Ｙにより補正した
実際の残存酸素量が、基準残存酸素量以上であるかどう
かを判断する（２１７）。この係数Ｙは、例えば燃料の
ごく一部が急激に酸化してもフィルタの温度は顕者には
上昇しないので、そのような場合に酸化が異常であると
判断されないように補正するための１以上の係数であ
り、その値としては１．３程度が適当である。そして、
係数Ｙにより補正した実際の残存酸素量が基準残存酸素
量未満の場合には、使用した酸素量が多すぎるので異常
酸化、すなわち、燃料及びパティキュレートの酸化が急
激に行われたためフィルタ１１の温度が必要以上に上昇
し、フィルタ１１の劣化による寿命の低下を招く恐れが
あると判断される（２１９）。
素量が基準残存酸素量以下の場合には、フィルタ１１で
の燃料及びパティキュレートの酸化が急激に行われなか
ったかどうかを判断するために、係数Ｙにより補正した
実際の残存酸素量が、基準残存酸素量以上であるかどう
かを判断する（２１７）。この係数Ｙは、例えば燃料の
ごく一部が急激に酸化してもフィルタの温度は顕者には
上昇しないので、そのような場合に酸化が異常であると
判断されないように補正するための１以上の係数であ
り、その値としては１．３程度が適当である。そして、
係数Ｙにより補正した実際の残存酸素量が基準残存酸素
量未満の場合には、使用した酸素量が多すぎるので異常
酸化、すなわち、燃料及びパティキュレートの酸化が急
激に行われたためフィルタ１１の温度が必要以上に上昇
し、フィルタ１１の劣化による寿命の低下を招く恐れが
あると判断される（２１９）。
【００２８】このように、酸化失敗又は異常酸化と判断
された場合、すなわちフィルタ１１の再生が失敗した場
合は、燃料の噴射を停止し（２２１）、初めての再生失
敗かどうかを確認する（２２３）。初めての失敗であれ
ば、再生失敗の回数を記録した後（２２５）最初に戻
り、機関回転数Ｎｅ等の読み込みを行う（１０１）。ま
た、連続して二回目の再生失敗であれば、再生の作動を
停止させた後（２２７）、たとば図示外の室内インジケ
ータランプを点灯させる等により、運転者に異常を報知
する。
された場合、すなわちフィルタ１１の再生が失敗した場
合は、燃料の噴射を停止し（２２１）、初めての再生失
敗かどうかを確認する（２２３）。初めての失敗であれ
ば、再生失敗の回数を記録した後（２２５）最初に戻
り、機関回転数Ｎｅ等の読み込みを行う（１０１）。ま
た、連続して二回目の再生失敗であれば、再生の作動を
停止させた後（２２７）、たとば図示外の室内インジケ
ータランプを点灯させる等により、運転者に異常を報知
する。
【００２９】このように、本実施例によれば、燃料噴射
弁１９から供給した燃料がフィルタ１１に担持された酸
化触媒によって良好に酸化せず酸化失敗や異常酸化を起
こしていると判断された場合には、即時燃料の供給を停
止し、その後の燃料噴射を行わないようにしたので、フ
ィルタの高温化による劣化を防止することができ、また
不完全燃焼状態及び未燃焼状態の燃料の排出を抑制する
ことができる。
弁１９から供給した燃料がフィルタ１１に担持された酸
化触媒によって良好に酸化せず酸化失敗や異常酸化を起
こしていると判断された場合には、即時燃料の供給を停
止し、その後の燃料噴射を行わないようにしたので、フ
ィルタの高温化による劣化を防止することができ、また
不完全燃焼状態及び未燃焼状態の燃料の排出を抑制する
ことができる。
【００３０】一方、酸化失敗でも異常酸化でもなく、フ
ィルタの再生が良好に行われたと判断された場合は、燃
料噴射量を積算し（２２９）、その積算量が当初検索に
より求めた所定の燃料噴射量に達したかどうかを判断し
（２３１）、達していないときは次の燃料噴射を行い
（２０９）、所定量に達したときは記録されている再生
失敗回数をクリヤして（２３３）終了する。
ィルタの再生が良好に行われたと判断された場合は、燃
料噴射量を積算し（２２９）、その積算量が当初検索に
より求めた所定の燃料噴射量に達したかどうかを判断し
（２３１）、達していないときは次の燃料噴射を行い
（２０９）、所定量に達したときは記録されている再生
失敗回数をクリヤして（２３３）終了する。
【００３１】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、堆積した排気微粒子を燃焼させて排気微粒子捕集部
材を再生するために、排気微粒子捕集部材の上流の排気
中に燃料を供給した場合において、酸素濃度検出手段に
より検出された酸素濃度に対応する酸素量の値と、この
ときの運転状態に応じてあらかじめ設定された排気中の
酸素量から燃焼供給手段によって供給された燃料の酸化
により消費される酸素量を減じた設定値とを比較して所
定量以上異なっているときは、燃料供給量が適正に制御
されていないとして、燃料の供給を停止するようにした
ので、排気微粒子捕集部材の高温化、及び未燃焼状態の
燃料の排出を抑制することができる。
ば、堆積した排気微粒子を燃焼させて排気微粒子捕集部
材を再生するために、排気微粒子捕集部材の上流の排気
中に燃料を供給した場合において、酸素濃度検出手段に
より検出された酸素濃度に対応する酸素量の値と、この
ときの運転状態に応じてあらかじめ設定された排気中の
酸素量から燃焼供給手段によって供給された燃料の酸化
により消費される酸素量を減じた設定値とを比較して所
定量以上異なっているときは、燃料供給量が適正に制御
されていないとして、燃料の供給を停止するようにした
ので、排気微粒子捕集部材の高温化、及び未燃焼状態の
燃料の排出を抑制することができる。
【００３２】さらに、酸素濃度検出手段により検出され
た酸素濃度に対応する酸素量の値の第１の補正値が、こ
のときの運転状態に応じてあらかじめ設定された排気中
の酸素量から燃料供給手段によって供給された燃料の酸
化により消費される酸素量を減じた設定値よりも大きい
とき、及び第１の補正値より大きい第２の補正値が前記
設定値よりも小さいときに、燃料の供給を停止するよう
にしたので、酸化失敗時及び異常酸化時に的確に燃料の
供給を停止することができ、排気微粒子捕集部材の高温
化、及び未燃焼状態の燃料の排出を抑制することができ
る。
た酸素濃度に対応する酸素量の値の第１の補正値が、こ
のときの運転状態に応じてあらかじめ設定された排気中
の酸素量から燃料供給手段によって供給された燃料の酸
化により消費される酸素量を減じた設定値よりも大きい
とき、及び第１の補正値より大きい第２の補正値が前記
設定値よりも小さいときに、燃料の供給を停止するよう
にしたので、酸化失敗時及び異常酸化時に的確に燃料の
供給を停止することができ、排気微粒子捕集部材の高温
化、及び未燃焼状態の燃料の排出を抑制することができ
る。
【図１】本発明による一実施例のディーゼル機関の排気
浄化装置の全体図である。
浄化装置の全体図である。
【図２】排気流量マップである。
【図３】排気中の酸素濃度マップである。
【図４】図１のコントロールユニットのフィルタ再生の
全体の制御動作を示すフローチャートである。
全体の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】図２のフローチャートの再生の制御動作を説明
するフローチャートである。
するフローチャートである。
１１ フィルタ（排気微粒子捕集部材） １３ 排気通路（排気微粒子捕集部材の下流側） １７ 排気通路（排気微粒子捕集部材の上流側） １９ 燃料噴射弁（燃料供給手段） ２３ 酸素濃度センサ（酸素濃度検出手段） ２５ コントロールユニット ２９ 燃料供給停止手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02 321
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化触媒を担持した排気微粒子捕集部材
と、前記酸化触媒により酸化反応し発熱する燃料の供給
を行うために前記排気微粒子捕集部材の上流側の排気通
路に設けられた燃料供給手段と、排気中の酸素濃度を検
出するために前記排気微粒子捕集部材の下流側の排気通
路に設けられた酸素濃度検出手段と、この酸素濃度検出
手段により検出された酸素濃度に対応する酸素量の値
が、このときの運転状態に応じてあらかじめ設定された
排気中の酸素量から前記燃料供給手段によって供給され
た燃料の酸化により消費される酸素量を減じた設定値と
比較して所定量以上異なるときに、前記燃料供給手段か
らの燃料の供給を停止させる燃料供給停止手段とを備え
たことを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 酸化触媒を担持した排気微粒子捕集部材
と、前記酸化触媒により酸化反応し発熱する燃料の供給
を行うために前記排気微粒子捕集部材の上流側の排気通
路に設けられた燃料供給手段と、排気中の酸素濃度を検
出するために前記排気微粒子捕集部材の下流側の排気通
路に設けられた酸素濃度検出手段と、この酸素濃度検出
手段により検出された酸素濃度に対応する酸素量の値の
第１の補正値が、このときの運転状態に応じてあらかじ
め設定された排気中の酸素量から前記燃料供給手段によ
って供給された燃料の酸化により消費される酸素量を減
じた設定値よりも大きいとき、及び前記第１の補正値よ
り大きい第２の補正値が前記設定値よりも小さいとき
に、前記燃料供給手段からの燃料の供給を停止させる燃
料供給停止手段とを備えたことを特徴とするディーゼル
機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3205153A JP2998321B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | ディーゼル機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3205153A JP2998321B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | ディーゼル機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0544433A JPH0544433A (ja) | 1993-02-23 |
| JP2998321B2 true JP2998321B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=16502300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3205153A Expired - Fee Related JP2998321B2 (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | ディーゼル機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998321B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4742670B2 (ja) * | 2005-05-13 | 2011-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
| JP5009189B2 (ja) * | 2008-02-25 | 2012-08-22 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP5440753B2 (ja) * | 2008-12-18 | 2014-03-12 | マツダ株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
| GB2472815B (en) * | 2009-08-19 | 2013-07-31 | Gm Global Tech Operations Inc | Method of estimating oxygen concentration downstream a diesel oxidation catalyst |
| JP5573391B2 (ja) * | 2010-06-11 | 2014-08-20 | いすゞ自動車株式会社 | 排気ガス浄化システム |
| JP2020051376A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | いすゞ自動車株式会社 | 排気浄化装置の制御装置、及び車両 |
-
1991
- 1991-08-15 JP JP3205153A patent/JP2998321B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544433A (ja) | 1993-02-23 |
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