JP4075795B2 - ディーゼルエンジンの排気後処理装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、上記の算出方法だと、触媒の温度推定をpとqの2つの係数で、図4に示すように、触媒担体の熱容量による入口温度上昇に対する出口温度上昇の時間的な応答遅れと、フィルタの再生による温度上昇や酸化触媒を担持したフィルタであれば触媒の反応による温度上昇分との2つの要素を様々な運転条件で適合しなければならず、実験適合に膨大な時間がかかり、また適合した結果も膨大なマップデータとなり触媒温度推定制御のためのデータ容量を大きくとらなければならない。かといって触媒温度推定制御のデータ容量を小さくすべく固定の定数にすると触媒温度推定の精度が落ちて、フィルタの再生処理時に異常な高温状態になり、触媒の熱劣化やフィルタの溶損の恐れがある。
ただし、K1 ;加重平均係数、
Tbed1(前回値);1演算周期前のTbed1、
(1)式はフィルタ入口温度Tinに対して一次遅れで変化する温度をフィルタ4の仮ベッド温度として算出する式である。
ただし、K2 ;加重平均係数、
Tbede1(前回値);1演算周期前のTbede1、
(2)式は仮ベッド温度Tbed1に対して一次遅れで変化する温度をフィルタ4の推定出口温度Tbede1として算出する式である。これは、仮ベッド温度Tbed1に対して最高温度部位からフィルタ後面4bまでの熱容量に応じた分だけフィルタ4の出口温度の上昇がさらに遅れるので、この遅れを一次遅れで近似したもの、フィルタ後面4bの温度特性を物理モデルで表したものである。従って、(2)式においても適合する値は加重平均係数K2で、このK2は最高温度部位からフィルタ後面4bまでの熱容量に依存して定まる。
ただし、K3;フィルタの放熱係数、
フィルタ4の雰囲気温度は大気(外気)であるため、フィルタ4の高温の担体より外気へと放熱が行われるので、(3)式はこのフィルタ4の担体から外気へと奪われる熱の分だけベッド温度が低下するのを反映させるようにしたものである。すなわち、(3)式の放熱係数K3は1.0より小さい正の値であり、図3のように外気温をパラメータとする可変値である。外気温が低いほどフィルタ4のベッドより奪われる熱も大きくなるので、放熱係数K3は外気温が低いほど小さくしている。外気温度は温度センサ18により検出すればよい。
ここで、フィルタ4にパティキュレートが全く堆積しておらず、かつフィルタ4の担体に酸化触媒を全く担持していなければ、フィルタ4内でパティキュレートが燃焼することもなく、かつ酸化触媒により排気中のHC、COが酸化(つまり燃焼)することもないので、このときにはフィルタ4の推定出口温度Tbede2は、温度センサ17により検出される実際のフィルタ出口温度Toutに一致し、従って上記(4)式の温度差ΔTはほぼゼロとなるはずである。
これに伴い上記(2)式右辺のTbed1をTbed2へと置き換えてやる必要があり、このとき上記(2)式は次のようになる。
…(2A)
ただし、K2 ;加重平均係数、
Tbede1(前回値);1演算周期前のTbede1、
このように、フィルタ4の出口温度Toutとフィルタ4の推定出口温度Tbede2との差温ΔTをとり、その差温ΔTを推定ベッド温度にフィードバックすることで、推定ベッド温度の算出に多大なデータ容量をとることなく推定ベッド温度を精度よく算出することが可能になり、フィルタ再生処理時の異常な高温による触媒の劣化やフィルタ4の溶損を回避することが可能になる。
3 排気通路
4 フィルタ
11 エンジンコントローラ
12 差圧センサ
16 温度センサ(第一温度または第二温度の検出手段)
17 温度センサ(第一温度または第二温度の検出手段)
Claims (12)
- 排気中のパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタを備え、
フィルタの上流温度を検出するフィルタ上流温度検出手段と、
フィルタの下流温度を検出するフィルタ下流温度検出手段と、
前記フィルタ上流温度に基づいて推定フィルタ温度を算出する推定フィルタ温度算出手段と、
前記推定フィルタ温度に基づいて、排気温度を昇温させてフィルタの再生処理を行う再生処理実行手段と
を有するディーゼルエンジンの排気後処理装置において、
前記フィルタ上流温度に基づいてフィルタ下流温度を推定するフィルタ下流温度推定手段を備え、
前記検出されるフィルタ下流温度と前記推定されるフィルタ下流温度とに基づいて、前記推定フィルタ温度を補正することを特徴とするディーゼルエンジンの排気後処理装置。 - 前記フィルタ上流温度はフィルタ入口温度であり、前記フィルタ下流温度はフィルタ出口温度であり、前記フィルタ下流温度推定手段はフィルタ入口温度に時間的な遅れを持たせて算出することを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
- 推定フィルタ温度算出手段は、前記フィルタ入口温度に時間的な遅れを持たせ、
前記フィルタ下流温度推定手段は、前記推定フィルタ温度に時間的な遅れを持たせ、
これら算出手段による算出と推定手段による推定とを一定周期ごとに繰り返す繰り返し実行手段と
を備えることを特徴とする請求項2に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。 - 前記フィルタ下流温度推定手段は、前記フィルタ上流温度の一次遅れ処理値を用いて求めることを特徴とする請求項1または2に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
- 前記フィルタ下流温度推定手段は、前記推定フィルタ温度の一次遅れ処理値を用いて求めることを特徴とする請求項3に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
- 前記フィルタ下流温度推定手段は、さらに前記フィルタから外気への放熱に応じて補正することを特徴とする請求項1から5までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
- 再生処理実行手段は、前記推定フィルタ温度を補正した値がフィルタ限界温度を越えないように再生処理を行うことを特徴とする請求項1から6までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
- フィルタの担体に排気中のHC、COを浄化する酸化触媒を有することを特徴とする請求項1から7までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
- 排気中のパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタを備え、
フィルタの上流温度を検出するフィルタ上流温度検出手段と、
フィルタの下流温度を検出するフィルタ下流温度検出手段と、
前記フィルタ下流温度に基づいて推定フィルタ温度を算出する推定フィルタ温度算出手段と、
前記推定フィルタ温度に基づいて、排気温度を昇温させてフィルタの再生処理を行う再生処理実行手段と
を有するディーゼルエンジンの排気後処理装置において、
前記フィルタ下流温度に基づいてフィルタ上流温度を推定するフィルタ上流温度推定手段を備え、
前記検出されるフィルタ上流温度と前記推定されるフィルタ上流温度とに基づいて、前記推定フィルタ温度を補正することを特徴とするディーゼルエンジンの排気後処理装置。 - 前記フィルタ下流温度はフィルタ出口温度であり、前記フィルタ上流温度はフィルタ入口温度であり、前記フィルタ上流温度推定手段はフィルタ出口温度に時間進みを持たせることを特徴とする請求項9に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
- 前記フィルタ上流検出手段またはフィルタ下流温度検出手段はフィルタ出口温度として再生処理中のフィルタ出口温度の最高温度を検出することを特徴とする請求項2または10に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
- 前記推定フィルタ温度の補正は前記検出されるフィルタ下流温度と前記推定されるフィルタ下流温度との差温に基づいて行われることを特徴とする請求項1から11までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
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