JP4266098B2 - Filter control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのフィルタを適切なタイミングで再生することができるようにしたフィルタ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる微粒子が大気中に拡散されるのを抑制するため、近年、ディーゼルエンジンの排気系統に装着して排気ガス中のディーゼルパティキュレートを後処理するための種々の装置が開発されてきている。この種の排気ガス処理装置は、いずれもディーゼルエンジンから排出される排気ガス中に含まれるパティキュレートを排気ガスが排気通路を通過する時に捕集するためのフィルタを備えている。したがって、フィルタには捕集されたパティキュレートが次第に堆積され、ついにはフィルタが目詰まり状態となり、排気抵抗の上昇による損失が増大してしまう。
【0003】
このため、従来にあっては、フィルタにおけるパティキュレートの堆積量が所定レベルに達したと推定された場合にフィルタを加熱する等してパティキュレートを焼却してフィルタを再生し、再びパティキュレートの捕集ができるようにしている。このように、フィルタの再生はフィルタを加熱することによるパティキュレートの焼却という手段によるため、フィルタには熱負荷が掛かることになるので、フィルタの捕集能力に見合った適切なタイミングで再生を繰り返すようにしてフィルタの再生頻度を最小限に抑え、フィルタを有効に利用しなければならない。
【0004】
そこで、従来においては、フィルタの前後における排気ガスの差圧を計測することによりフィルタに堆積されたパティキュレートの量を推定し、この推定結果に従ってフィルタの再生タイミングを決定し、フィルタの再生制御を行うようにした構成が広く用いられている。また、特開2000−170521号公報には、差圧計測を行うことなしに、機関の運転状態を示す各種パラメータに基づいてパティキュレートの堆積量を推定し、この推定結果に基づいて適切なパティキュレートフィルタの再生操作を行うことができるようにした方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特開2000−170521号公報に開示されている構成によると、機関の運転状態からパティキュレートの排出量を算出すると共に捕集効率をも算出し、パティキュレートの排出量と捕集効率とからパティキュレート捕集量を算出している。ここで、パティキュレートの排出量の算出を燃料噴射量とエンジン回転数とに基づいて行っているが、パティキュレートの排出量は機関のその他の運転効率によっても大きく影響を受けるため、燃料噴射量とエンジン回転数とに基づく推定によってはパティキュレートの発生量を精度よく算出することはできない。したがって、パティキュレート捕集用のフィルタの適切な再生タイミングを精度良く推定することは困難である。
【0006】
フィルタの再生タイミングを精度良く推定するには、パティキュレートの堆積量を精度よく積算することのほか、自己再生量も精度よく推定しなければならない。しかし、従来のこの推定は単に排気ガス温度とその時間長さのみによっており、パティキュレートの実際の燃焼状態に影響を与えるその他の因子を考慮していなかったので、必ずしも精度よく自己再生量の推定を行うことができなかった。
【0007】
また、パティキュレートはフィルタの加熱や排気ガス温度の上昇によって燃焼し、再生されるが、フィルタにおける自己再生を効率よく行わせるために燃料中に添加剤を加える場合にあっては、この添加剤が不燃灰としてフィルタ内に堆積され、フィルタ目詰まりの原因となる。したがって、これを考慮した再生タイミングの決定を行うことが必要であるが、従来においてはこの点を考慮してフィルタの再生タイミングを決定していないため、フィルタを適切なタイミングで再生することができなかった。
【0008】
さらに、フィルタを再生して繰り返し使用する場合にあっては、フィルタに堆積するパティキュレートの量の推定のほかに、フィルタの交換時期を適切に判断する必要がある。この場合、フィルタの捕集効率の値をフィルタ交換の1つの目安とすることはできるが、フィルタの捕集効率自体もフィルタの再生回数に影響を受けることとなり、適切なフィルタ交換時期を判断する有力な方法は未だ確立されていない。
【0009】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるようにした、フィルタ制御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明によれば、エンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのフィルタにおけるパティキュレート堆積量を推定し、この推定結果に基づいてフィルタの再生を行うようにしたフィルタ制御装置において、前記エンジンの負荷状態を示す負荷状態データに基づいてパティキュレートの推定発生量を演算する第1推定発生量演算手段と前記負荷状態の変化量を示す変化量データに基づいてパティキュレートの推定発生量を演算する第2推定発生量演算手段とを有し前記第1及び第2推定発生量演算手段の各演算結果の加算値に基づいてパティキュレート推定発生量を演算する第1演算手段と、前記エンジンの排気状態に基づいて前記パティキュレートの推定自己再生量を演算する第2演算手段と、前記第1及び第2演算手段に応答しそのときのフィルタにおけるパティキュレートの推定堆積量を演算する第3演算手段と、該第3演算手段による演算結果を所与の基準値と比較して前記フィルタの再生を開始するか否かを判別する判別手段とを備えて成ることを特徴とするフィルタ制御装置が提案される。
【0011】
請求項2の発明によれば、請求項1の発明において、前記負荷状態データが少なくともアクセル操作量又は変速機のギヤ比を示すデータを含んでいるフィルタ制御装置が提案される。
【0012】
請求項3の発明によれば、請求項1の発明において、前記変化量データが、少なくともアクセル操作量の変化量又は前記エンジンの回転数の変化量を示すデータを含んでいるフィルタ制御装置が提案される。
【0013】
請求項4の発明によれば、請求項1の発明において、前記第1演算手段が、前記エンジンの始動動作の度に前記推定発生量に所定値を加算するように構成されているフィルタ制御装置が提案される。
【0014】
請求項5の発明によれば、請求項1の発明において、前記第2演算手段において、フィルタにおける空気の流量とパティキュレートの堆積量とをさらに考慮して推定自己再生量を演算するようにしたフィルタ制御装置が提案される。
【0015】
請求項6の発明によれば、請求項1の発明において、前記エンジンが始動されたか否かを判定するための始動判定手段をさらに備え、前記第1演算手段において、該始動判定手段によって前記エンジンが始動されたと判定された度にそのときのパティキュレート推定発生量に所定値が加算されるフィルタ制御装置が提案される。
【0016】
請求項7の発明によれば、請求項1、2、3、4又は6の発明において、前記第1演算手段における前記パティキュレート推定発生量の演算において、少なくともエンジン冷却水温度又は外気温が考慮されているフィルタ制御装置が提案される。
【0017】
請求項8の発明によれば、請求項1、2、3、4は6の発明において、前記第1演算手段において演算されるパティキュレート推定発生量の初期値を前記フィルタの再生回数に応じて定めるフィルタ制御装置が提案される。
【0018】
請求項9の発明によれば、請求項1の発明において、前記基準値が前記フィルタの再生回数に応じて定められるフィルタ制御装置が提案される。
【0019】
請求項10の発明によれば、請求項9の発明において、前記フィルタの再生回数が所定値に達したときに前記フィルタの交換を促すための警報が出力されるフィルタ制御装置が提案される。
【0020】
請求項11の発明によれば、請求項1の発明において、前記第2演算手段において、フィルタにおける空気の流量をさらに考慮して推定自己再生量を演算するようにしたフィルタ制御装置が提案される。
【0021】
請求項12の発明によれば、請求項1の発明において、前記第2演算手段において、フィルタにおけるパティキュレートの堆積量をさらに考慮して推定自己再生量を演算するようにしたフィルタ制御装置が提案される。
【0023】
請求項13の発明によれば、請求項9の発明において、前記基準値が、さらにフィルタ中に堆積される不燃灰の量を考慮して定められるフィルタ制御装置が提案される。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【0025】
図1は、本発明によるフィルタ制御装置を備えた排気ガス処理装置の実施の形態の一例を示す構成図である。排気ガス処理装置1は、ディーゼルエンジン2の排気ガス中に含まれるパティキュレートを後処理するための装置であり、ディーゼルエンジン2の排気マニホールド3の出口端3Aと排気マフラー4との間に設けられている。排気ガス処理装置1は、排気マニホールド3の出口端3Aにおける入口側で2又に分岐し、排気マフラー4側において1つに集合するよう相互にバイパス通路となる一対の並行通路部分を有する排気ガス通路5を有し、この並行通路部分を構成する第1分岐通路51及び第2分岐通路52には、排気ガス中のパティキュレートを捕集するための第1フィルタ61及び第2フィルタ62がそれぞれ設けられている。
【0026】
第1フィルタ61、第2フィルタ62は、いずれもこの種の目的で使用される公知の構成のものであり、第1分岐通路51に送られた排気ガスは全て第1フィルタ61を通過して排気マフラー4側に送られ、このとき第1フィルタ61によって排気ガス中に含まれるパティキュレートを効果的に捕集することができる構成となっている。第2フィルタ62についても同様である。
【0027】
排気ガス中に含まれるパティキュレートを第1フィルタ61及び第2フィルタ62によって構成される一対のフィルタのうちの一方のフィルタによって捕集させるため、排気ガス通路5の出口側には、第1分岐通路51又は第2分岐通路52の一方に排気ガスを選択的に流すための切換弁装置7が設けられている。切換弁装置7は、第1分岐通路51の出口部分51A内に設けられ、出口部分51Aを通る排気ガスの流量を任意に調節可能な第1流量調節弁71と、第2分岐通路52の出口部分52A内に設けられ、出口部分52Aを通る排気ガスの流量を任意に調節可能な第2流量調節弁72とを備えて成っている。
【0028】
第1流量調節弁71及び第2流量調節弁72は、後で詳しく述べるようにして一方が全開の場合には他方が略全閉となるようコントロールユニット8からの駆動信号D1、D2により駆動制御され、これにより、第1及び第2フィルタ61、62のうちいずれか一方のフィルタにおいて常にディーゼルエンジン2の排気ガス中のパティキュレートの捕集動作を行うことができるようになっている。このように、いずれか一方のフィルタがパティキュレートの捕集動作を行っている場合には、残る他方のフィルタには実質的に排気ガスが流れない構成となっている。
【0029】
第1及び第2フィルタ61、62の各パティキュレート捕集動作によってそこに堆積したパティキュレートを加熱焼却して除去し、フィルタの再生を行うことができるようにするため、排気ガス通路5の入口側には総体的に符号9で示される燃料燃焼装置が設けられている。
【0030】
燃料燃焼装置9は、第1分岐通路51内のフィルタ61の入口近くに配設された第1バーナ91と、第2分岐通路52内のフィルタ62の入口近くに配設された第2バーナ92とから成る一対のバーナ装置を有し、第1及び第2バーナ91、92には、燃料タンク93内のディーゼルエンジン2用の燃料を燃料ポンプ94によって加圧することによって得られた加圧燃料が供給油路95を介して供給される構成となっている。なお、第1及び第2バーナ91、92に供給する燃料が、燃料タンク93からではなく、別途設けた他の燃料供給源から供給油路95を介して供給される構成としてもよいことは勿論である。
【0031】
第1バーナ91の噴口91Aは第1フィルタ61に向けられており、噴口91Aから噴射される燃料に着火を行うための点火プラグ96が噴口91Aの近くに配設されている。同様に、第2バーナ92の噴口92Aについても、点火プラグ97が噴口92Aの近くに配設されている。これらの点火プラグ96、97のオン、オフ動作は、コントロールユニット8からの点火制御信号F1、F2によって制御される構成となっている。
【0032】
第1バーナ91にはコントロールユニット8からの駆動信号E1によって開閉制御される電磁弁91Bが設けられており、電磁弁91Bがコントロールユニット8からの指令によって所定のタイミングで開状態となったときに噴口91Aから燃料が第1フィルタ61に向けて噴射され、これと同期して点火プラグ96が動作して点火火花を発生させ、これにより噴口91Aからの噴射燃料が着火して生じた火炎を第1フィルタ61に対して放射し、第1フィルタ61内に堆積しているパティキュレートを加熱燃焼させることができるようになっている。
【0033】
第2バーナ92にも、同様に、コントロールユニット8からの駆動信号E2によって開閉制御される電磁弁92Bが設けられており、電磁弁92Bがコントロールユニット8からの指令によって所定のタイミングで開状態となったときに噴口92Aから燃料が第2フィルタ62に向けて噴射され、これと同期して点火プラグ97が動作して点火火花を発生させ、これにより噴口92Aからの噴射燃料が着火して生じた火炎を第2フィルタ62に対して放射し、第2フィルタ62内に堆積しているパティキュレートを加熱燃焼させることができるようになっている。
【0034】
第1及び第2バーナ91、92から上述の如くして放射される火炎により第1及び第2フィルタ61、62におけるパティキュレートの加熱燃焼が完了したか否か、すなわちフィルタの再生が完了したか否かを判断できるようにするため、第1及び第2フィルタ61、62の外周面61A、62Aにはそれぞれ温度センサ11、12が設けられており、温度センサ11、12によって外周面61A、62Aの温度を示す温度信号T1、T2がコントロールユニット8に送られる構成となっている。
【0035】
コントロールユニット8は、第1及び第2フィルタ61、62のいずれか一方に排気ガスが送られるように排気ガス通路5の流路を切り換えるための切換制御、及び使用によってパティキュレートが堆積したフィルタを再生させるための再生制御を行うためのユニットであり、マイクロコンピュータ81を用いたコンピュータ制御システムとして構成されている。
【0036】
図2には、コントロールユニット8の構成を示すブロック図が示されている。コントロールユニット8は、排気ガス中のパティキュレートを捕集しているフィルタのパティキュレート堆積量を推定演算してフィルタの再生処理を行うべきか否かを判定する判定部82を備えており、判定部82において、後で詳しく述べるようにしてフィルタのパティキュレート堆積量の推定演算が行われ、この推定演算の結果得られたパティキュレート推定量に基づいてフィルタの再生開始を指示する再生開始信号Xが出力され、再生開始信号Xは切換制御部83に入力される。
【0037】
判定部82において所要の判定処理演算を実行するために必要なデータを得るため、コントロールユニット8には、排気状態検出部8A、経時検出部8B、始動判定部8C、第1機関負荷状態検出部8D、第2機関負荷状態検出部8E、環境条件検出部8F、及び空気量検出部8Gが設けられている。
【0038】
排気状態検出部8Aは、第1及び第2フィルタ61、62の入口側に設けられた温度センサ16からフィルタの入力側の排気ガス温度を示す排気ガス温度信号T5を受け取り、受け取った排気ガス温度信号T5に基づきそのときの排気ガス温度を示す温度データT0を出力する。経時検出部8Bは排気ガス温度信号T5に基づき、排気ガス温度が所定の高温状態となっている経過時間を示す時間データTM0を出力する。始動判定部8Cは、ディーゼルエンジン2に設けられている図示しない回転数センサに応答し、エンジンが始動されたと判定された場合に始動判定データSTを出力する。
【0039】
第1機関負荷状態検出部8Dは、図示しないアクセル開度センサと変速機に設けられている変速比を検出する図示しないギヤシフト位置センサとに応答してそのときのアクセル開度を示すアクセル開度データAS及び変速機のそのときの変速比を示すギヤ比データVNを出力する。第2機関負荷状態検出部8Eは、ディーゼルエンジン2に設けられている図示しない回転数センサから出力される回転数信号と図示しないアクセル開度センサによって得られたアクセル開度信号とに基づいて、機関の回転数の単位時間当たりの変化量を示すエンジン回転数変化量データΔN及びアクセル開度の単位時間当たりの変化量を示すアクセル変化量データΔAを出力する。
【0040】
環境条件検出部8Fは、図示しないエンジン冷却水温度を検出するための水温センサ及び外気温度を検出するための外気温センサに応答し、エンジン冷却水の水温を示す温度データT3及び外気温を示す温度データT4を出力する。空気量検出部8Gは、第1及び第2フィルタ61、62のそれぞれの入口側に設けられた各フィルタに流れ込む空気量を検出する流量センサ13A、13Bから出力される空気量信号A1、A2を受け取り、受け取った各空気量信号A1、A2に基づく第1、第2空気量データA10、A20を出力しており、これらのデータはすべて判定部82に入力されるよう構成されている。
【0041】
判定部82には、第1堆積量カウンタ82A、第2堆積量カウンタ82B、再生処理回数カウンタ82C、及びEEPROM82Dが設けられている。第1堆積量カウンタ82Aは、そのときパティキュレートを捕集している第1又は第2フィルタ61、62におけるパティキュレートの推定堆積量を計数するためのものであり、第2堆積量カウンタ82Bは、そのときパティキュレートを捕集している第1又は第2フィルタ61、62における、自己再生を効率よく行わせるために燃料中に添加されている添加剤のために生じる再生不可能な不燃灰の推定堆積量を計数するためのものである。再生処理回数カウンタ82Cは、そのときパティキュレートを捕集している第1又は第2フィルタ61、62の再生処理回数を示している。EEPROM82Dは、コントロールユニット8の電源がオフとされる際に、第1堆積量カウンタ82A、第2堆積量カウンタ82B、再生処理回数カウンタ82Cの各計数値を格納しておくための不揮発性メモリ手段である。
【0042】
判定部82は、また、フィルタの再生回数が所定回数を超えた場合にフィルタの交換を促すためのフィルタ劣化報知信号SXを出力する機能と、排気ガス温度が高くなった場合に警告信号SYを出力する機能とを有しており、フィルタ劣化報知信号SX及び警告信号SYの出力に応答して表示装置86において所定の表示が行われる構成となっている。
【0043】
切換制御部83は再生開始信号Xに応答し、排気ガス通路5における排気ガスの流路切換を指示するための切換指令信号Yを出力する。駆動部84は切換指令信号Yに応答し、駆動信号D1、D2を出力し切換弁装置7の第1流量調節弁71、第2流量調節弁72の開閉状態を反転させ、これによりフィルタの切換を行う。
【0044】
再生制御部85は、切換指令信号Yに応答し、判定部82においてフィルタのパティキュレート堆積量が所定レベルを越えたと判定されたフィルタの再生を行うために、この再生すべきフィルタを加熱するよう燃料燃焼装置9の動作を制御するために駆動信号E1、E2及び点火制御信号F1、F2を出力する。
【0045】
この結果、例えば第2フィルタ62を再生する場合には、駆動信号E1によって電磁弁91Bは閉じられたままであり、駆動信号E2によって電磁弁92Bが開状態とされる。そして、点火制御信号F2によって点火プラグ97が動作し、噴口92Aから噴射される燃料に点火を行い、これにより生じた火炎を第2フィルタ62に送ることになる。第2フィルタ62の温度は温度信号T2により監視されており、温度信号T2に基づいて第2フィルタ62の温度が所定値以上の状態が所定時間継続した場合に電磁弁92Bが閉じられ、第2フィルタ62の再生が完了する。
【0046】
以上、第2フィルタ62の再生について説明したが、第1フィルタ61の再生も全く同様にして実行される。なお、排気ガス処理装置1は、上述した実施の形態の構成に限定されず、少なくとも排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集したフィルタを再生する手段を備えた構成となっていればよい。
【0047】
次に、図2に示されている判定部82について詳しく説明する。判定部82において行われる処理は、コントロールユニット8内のマイクロコンピュータ81において所定のプログラムが実行されることにより遂行されるようになっており、図3及び図4は、その所定のプログラムを示すフローチャートである。
【0048】
図3及び図4に示したフローチャートを参照して判定部82について説明する。プログラムの起動開始後、ステップS11では、所定の初期化が実行され、このとき、第1堆積量カウンタ82A、第2堆積量カウンタ82B、及び再生処理回数カウンタ82Cの計数値N、DD、及びCDは零にセットされ、ステップS12に入る。ステップS12では、EEPROM82Dに格納されていた前回の計数値Nの値を第1堆積量カウンタ82Aにセットすると共に、計数値DDの値を第2堆積量カウンタ82Bにセットし、同じく格納されていた計数値CDの値を再生処理回数カウンタ82Cにセットする各カウンタのセット処理が行われる。そして、ステップS13に入り、ここではマイクロコンピュータ81においてタスクの実行が開始され、ステップS14に入る。
【0049】
ステップS14からステップS21までは第1又は第2フィルタ61、62におけるパティキュレートの堆積量を推定するための処理である。ステップS14では、始動判定データSTに応答してエンジン始動時か否かが判別され、エンジン始動時と判定された場合にはステップS14の判別結果はYESとなり、ステップS15に入る。ステップS15では、エンジン始動時におけるフィルタへのパティキュレート堆積量を示す所定値Nbを堆積量カウンタ82Aのその時の計数値Nに加算する。所定値Nbは、エンジンの始動1回当たり生じるパティキュレートの量を示すものであり、ステップS14においてエンジンの始動が判定される度にNにNbが加算されることになる。
【0050】
エンジン始動時には所定値Nbを加算することにより、エンジン始動時には通常の運転時より一度に多量のパティキュレートがフィルタに堆積することが考慮された堆積量の推定が実行されるようになっており、より精度の高いパティキュレート堆積の推定を行うことができる。ステップS15の実行が終了したならば、ステップS16に入る。
【0051】
一方、ステップS14において、エンジン始動時でないと判定された場合には、ステップS14の判別結果はNOとなり、ステップS15が実行されずにステップS16に入る。
【0052】
ステップS16では、第1機関負荷状態検出部8Dから出力されるギヤ比データVN及びアクセル開度データASに基づき、運転時における静的負荷の状態を考慮したパティキュレートの推定堆積量を示す値である第1推定発生量P1が演算される。次にステップS17では、第1堆積量カウンタ82Aの計数値NにステップS16で演算された運転時の静的負荷に応じたパティキュレートの第1推定発生量P1を加算する処理が行われ、ステップS18に入る。
【0053】
ステップS18では、第2機関負荷状態検出部8Fから出力されるエンジン回転数変化量データΔN及びアクセル変化量データΔAに基づき、運転時の変動的負荷状態を考慮したパティキュレートの推定堆積量を示す値である第2推定発生量P2が演算される。ステップS19では、ステップS18で算出された第2推定発生量P2を、ステップS17で算出された運転時の静的負荷を考慮した現在のパティキュレートの堆積量である計数値Nに加算する処理が堆積量カウンタ82Aに対して行われ、ステップS20に入る。
【0054】
ステップS20では、ステップS19で算出された計数値Nに対して、第1又は第2フィルタ61、62での自己再生量の算出が行われる。排気状態検出部8Aから出力されたその運転時間中のフィルタ前の排気ガス温度を示す温度データT0と、経時検出部8Bから出力されたタスクの実行開始から現在までの運転時間を示す時間データTM0とに基づき、排気ガスによりフィルタが加熱されて自己再生されたパティキュレートの量を演算し、今回の推定自己再生量を示す推定自己再生量P4が演算される。排気温度がパティキュレートを燃焼できる程高温の状態で一定時間維持されると、パティキュレートは高温の排気ガスにより燃焼されて除去され、その除去された分だけフィルタが自己再生されたこととなるので、パティキュレートが燃焼されたと推定される量を示す値をパティキュレートの推定自己再生量P4と称する。
【0055】
ここで、フィルタの自己再生量は各フィルタにおけるパティキュレート堆積量の多少に応じて大きく変動し、さらに、空気量が多いほど自己再生は促進される。これに対応するため、予めコンピュータ内に計数値Nに応じて所定の値に設定された自己再生の効率を示す係数値を用意しておく。一方、上述した温度データT0と時間データTM0とから自己再生量を演算し、このようにして得られた自己再生量にこの係数値と、空気量検出部8Gから出力されたその時のフィルタに流れ込む空気量を示す第1又は第2空気量データA10、A20とを乗ずることにより第1又は第2フィルタ61、62の推定自己再生量P4の演算をより正確に行うこともできる。
【0056】
ステップS21では、ステップS20で演算された推定自己再生量P4をそのときのNの値から差し引く処理を第1堆積量カウンタ82Aに対して行う。この処理により、計数値Nの値は、排気ガスの排出状態によりフィルタが自己再生された場合のパティキュレートの減少についても考慮され、現在のパティキュレートの堆積量を正確に推定することができる。
【0057】
次に、ステップS22では、計数値CDと計数値DDと機種別補正データQとを用いて、フィルタの再生処理を開始すべきパティキュレートの堆積量を示す基準データP0が算出される。基準データP0は、フィルタの再生処理回数、及びフィルタにおける燃料添加剤による再生不可能な不燃灰の累積堆積量に応じて定められるようになっている。これは、パティキュレートの自己再生が起きやすくなるようにするため燃料に添加剤が添加されている場合、排気ガス中に添加剤による不燃灰が混ざり、パティキュレートと共にこの不燃灰がフィルタによって捕集され、フィルタに堆積するが、この不燃灰は、フィルタの再生では焼却されずフィルタに堆積していき、フィルタが目詰まりしてその捕集能力が低下するのを考慮するためである。
【0058】
また、再生回数が多くなるほど熱負荷によるフィルタの劣化や焼却灰(アッシュ)によるフィルタの目詰まり等によりフィルタの捕集能力は図5に示すように低下するので、計数値CDの値が大きくなるにしたがって基準データP0の値が小さくなるように設定して早めに再生を行うように構成されている。
【0059】
図5において、Zはフィルタ交換を促すための基準値として設定された再生処理回数しきい値であり、フィルタの再生処理回数による能力低下に加えて添加剤による不燃灰のフィルタへの堆積によるフィルタの目詰まり具合も考慮されているものである。フィルタの能力低下の程度と不燃灰による目詰まり具合との重みについては、例えばマイクロコンピュータ81の図示しない入力装置によって変更することができるようになっている。
【0060】
値Zと計数値CDとを比較して計数値CDが値Zより大きくなった場合には、後述するようにフィルタの急激な能力低下に至る前にフィルタが適切に交換されるようにフィルタ劣化報知信号SXが出力される構成になっている。この結果、その時のフィルタの能力に見合った適切なタイミングで再生を行うことができ、さらに機種別補正データQを考慮していることにより、その時仕様するエンジンに見合った適切な再生タイミングが判別できる。
【0061】
図4に戻ると、ステップS22では、さらに、第1又は第2フィルタ61、62に堆積している不燃灰の累積堆積量を得るため、フィルタの累積使用時間を経時検出部8Bから出力される時間データTMOを利用して得、得た累積使用時間に比例してフィルタに堆積している不燃灰の累積堆積量を示す計数値DDを得る。そして計数値CDの場合と同様に、計数値DDの値が大きくなるにしたがって基準データP0の値が小さくなるように設定し、これによっても早めに再生を行うように構成されている。
【0062】
さらに機種別補正データQが与えられていることにより、エンジンの仕様に応じても補正された基準データP0を得ることができるようになっている。
【0063】
なお、添加剤による不燃灰のフィルタへの堆積量を考慮せず再生処理回数に応じた基準データP0を得るようにしてもよいが、ここでは計数値DDを用いて不燃灰のフィルタへの堆積量も考慮した場合について説明している。
【0064】
ステップS23では、ステップS21において得られた現在のパティキュレートの堆積量を示す計数値Nの値と、ステップS22において得られた基準データP0とを比較し、N≧P0か否かが判別される。N≧P0となっている場合には、ステップS23の判別結果はYESとなり、ステップS24に進む。ステップS24では、フィルタの再生処理を開始するよう切換制御部83に再生開始信号Xを出力する処理が行われ、ステップS25に入る。
【0065】
ステップS25では、第1堆積量カウンタ82Aをリセットする処理が行われ、次にステップS26に入る。ステップS26では、再生処理回数カウンタ82Cのカウンタ値に1を加算して再生処理回数の更新を行う。この更新された処理回数の値が計数値CDとして与えられるようになっている。
【0066】
次に、ステップS27では、予めコンピュータ内にフィルタの能力低下と添加剤による不燃灰の堆積によるフィルタの目詰まり具合とに応じて所定の値に設定されている図5に従う再生処理回数しきい値Zと、ステップS26において更新された計数値CDとを比較し、計数値CDが再生処理回数しきい値Z以上であるか否かが判別される。計数値CDが再生処理回数しきい値Z以上となっている場合にはステップS27の判別結果はYESとなり、ステップS28に入る。ステップS28では、フィルタ交換を促すためフィルタ劣化報知信号SXを出力する処理が行われ、ステップS29に進む。
【0067】
ステップS23においてN<P0の場合、及びステップS27においてCD<Zの場合には、いずれもステップS29に入る。
【0068】
ステップS29では、排気ガス温度を示す温度データT0を予め設定されている排気温しきい値TXと比較し、温度データT0が排気温しきい値TX以上となっているか否かが判別される。温度データT0が排気温しきい値TX以上となっている場合には、ステップS29の判別結果はYESとなり、ステップS30に入り、ここでは温度データT0が高すぎると警告するための警告信号SYを出力する処理が行われ、ステップS31に入る。ステップS29において温度データT0が排気温しきい値TXより低くなっている場合には、ステップS30を実行することなくステップS31に入る。
【0069】
ステップS31では、図示しないサービスツールを用いて外部からEEPROM82Dをクリアする要求があったか否かが判別される。EEPROM82Dをクリアする要求があった場合には、ステップS31の判別結果はYESとなり、ステップS32に進み、ここでは、第1堆積量カウンタ82A及び再生処理回数カウンタ82Cのそれぞれのカウンタ値をリセットする処理が行われ、ステップS33に進む。EEPROM82Dをクリアする要求がない場合には、ステップS31の判別結果はNOとなり、ステップS33に入る。
【0070】
ステップS33では、第1堆積量カウンタ82A、第2堆積量カウンタ82B、及び再生処理回数カウンタ82Cのそれぞれのそのときのカウンタ値をEEPROM82Dに格納してEEPROM82Dの値を更新する処理が行われる。すなわち、ステップS31において外部からEEPROM82Dをクリアする要求があった場合には、EEPROM82Dには第1堆積量カウンタ82A及び再生処理回数カウンタ82Cのそれぞれのそのときのカウンタ値として零が格納されることとなる。
【0071】
次にステップS34ではタスクの実行が終了され、その後ステップS13に戻り、再びタスクの実行が開始される。
【0072】
以上説明した本実施の形態では、計数値CD及び計数値DDの値が大きくなるにしたがって基準データP0の値が小さくなるように設定し、これによりフィルタ再生回数が多くなると共に、燃料添加剤により発生したフィルタへの不燃灰の堆積量が多くなる程早めにフィルタの再生を行うように構成されている。しかし、フィルタ再生回数が多くなる程早めにフィルタの再生を行うようにするための構成はこの一構成例に限定されるものではない。例えば、ステップS24の直後に実行されるステップS25の堆積量カウンタ82Aのリセットに代えて、堆積量カウンタ82Aをそのときのフィルタの再生回数に応じて増加する初期値を計算し、この初期値をセットする手段、又は、フィルタ再生後にはじめて実行されるステップS16において、その推定発生量の初期値をフィルタの再生回数に応じて定める手段を採用する一方、基準データP0の値を所定の一定値に保つように構成してもよく、これらの構成によってフィルタ再生回数が多くなる程早めにフィルタの再生を行うようにすることもできる。
【0073】
また、燃料添加剤により発生した不燃灰のフィルタへの堆積量が多くなる程早めにフィルタの再生を行うようにするための構成もこの一構成例に限定されず、例えば、ステップS22の直前に、計数値Nの値に計数値DDの値を加えてN=N+DDを行い、フィルタへの不燃灰の堆積量も考慮した計数値Nを算出する手段を加える一方、ステップS22では基準データP0を設定する際に計数値DDを考慮しないようにすることもできる。また、N=N+DDを行いフィルタへの不燃灰の堆積量も考慮した計数値Nを算出する手段を加えるのは、ステップS22の直前だけでなく、タスクが実行された後であってステップS22の前であればいずれのステップの後であってもよい。
【0074】
さらに、上記実施の形態では、パティキュレートの堆積量が所定レベルを超えた場合の再生手段として、バーナを備えた燃料燃焼装置9を設け、燃料をバーナから噴射させてこれに着火し、この燃焼による熱で堆積パティキュレートを加熱燃焼させる構成が採用されている。
【0075】
しかし、フィルタの再生は、上述した構成によるもののみに限定されるものではなく、排気ガスの温度を高温とすることにより、この排気ガスの高熱を利用して再生を行う構成であってもよいし、燃料噴射装置によってポスト噴射を行い、このポスト噴射によりエンジン内で燃焼熱を発生させ、このとき生じる高熱排気ガスを利用して再生を行う構成であってもよい。さらには、排気ガス再循環を行わせることにより、フィルタを加熱して高温とし、これによりフィルタの再生を行う構成としてもよい。
【0076】
以上、図3、図4を参照して、第1又は第2フィルタ61、62の再生開始タイミングを決定するための演算処理について説明した。この演算処理は第1及び第2フィルタ61、62に対して交互に実行されるものである。例えば再生開始タイミングを決定するための演算処理がそのとき使用中の第1フィルタ61に対して実施されている場合、ステップS24で再生開始信号Xが出力されると、その後は第2フィルタ62においてパティキュレート捕集が行われるようフィルタの切り換えが実行されるため、次のプログラムサイクルにおいては、再生開始タイミングを決定するための演算処理処理は第2フィルタ62に対して行われることになる。
【0077】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、第1演算手段において、エンジンの負荷状態を示す負荷状態データとエンジンの負荷状態の変化量を示す変化量データとに基づいてパティキュレート推定発生量を演算するように構成したので、エンジンの運転状態に応じて発生パティキュレートの量を精度よく推定することができる。そして、第2演算手段においてエンジンの排気状態に基づいてパティキュレートの推定自己再生量を演算し、第3演算手段において上記パティキュレート推定発生量と推定自己再生量とからその時フィルタに堆積されているパティキュレートの量を演算するようにしたので、エンジンの運転状態を的確に反映したパティキュレートの堆積量を精度よく推定できる。また、特別なセンサを用いることなしにフィルタに堆積されたパティキュレートの量を精度よく推定できるので、装置のコストを増加させることがないという利点を有している。また、パティキュレートの堆積量を精度よく推定できるので、フィルタを適正なタイミングで再生することができる。この結果、製造コストを上昇させることなくフィルタの再生頻度を抑え、フィルタにかかる負担を低減させてフィルタの長寿命化を図ることができる。
【0078】
また、第2演算手段において、エンジンの排気状態に加えて、フィルタにおける空気の流量及び又はパティキュレートの堆積量を考慮してパティキュレートの推定自己再生量を演算する構成によれば、パティキュレートの堆積量をさらに精度よく推定できる。そして、判別手段において、第3演算手段による演算結果をフィルタ中に堆積される不燃灰の量を考慮した所与の基準値と比較してフィルタの再生を開始するか否かを判別するようにすれば、フィルタの再生処理をより適正な時期に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるフィルタ制御装置を備えた排気ガス処理装置の実施の形態の一例を示す構成図。
【図2】図1に示したコントロールユニットの構成を示すブロック図。
【図3】図2に示した判定部をマイクロコンピュータにより構成するためのプログラムを示すフローチャートの部分図。
【図4】図2に示した判定部をマイクロコンピュータにより構成するためのプログラムを示すフローチャートの残りの部分図。
【図5】フィルタの再生処理回数と捕集能力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1 排気ガス処理装置
8 コントロールユニット
8A 排気状態検出部
8B 経時検出部
8C 始動判定部
8D 第1機関負荷状態検出部
8E 第2機関負荷状態検出部
8F 環境条件検出部
8G 空気量検出部
81 マイクロコンピュータ
82 判定部
82A 第1堆積量カウンタ
82B 第2堆積量カウンタ
83C 再生処理回数カウンタ
82D EEPROM
A1、A2 空気量信号
A10、A20 第1、第2空気量データ
AS アクセル開度データ
CD、DD、N 計数値
ST 始動判定データ
T0、T3、T4 温度データ
TM0 時間データ
VN ギヤ比データ
ΔA アクセル変化量データ
ΔN エンジン回転数変化量データ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a filter control device capable of regenerating a filter for collecting particulates contained in engine exhaust gas at an appropriate timing.
[0002]
[Prior art]
In order to suppress the diffusion of fine particles contained in the exhaust gas of a diesel engine into the atmosphere, various devices have recently been installed in the exhaust system of a diesel engine to post-process diesel particulates in the exhaust gas. Has been developed. Each of these types of exhaust gas treatment apparatuses includes a filter for collecting particulates contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine when the exhaust gas passes through the exhaust passage. Therefore, the collected particulates are gradually accumulated on the filter, and finally the filter becomes clogged, resulting in an increase in loss due to an increase in exhaust resistance.
[0003]
For this reason, conventionally, when it is estimated that the accumulated amount of the particulates in the filter has reached a predetermined level, the particulates are incinerated by heating the filter, for example, to regenerate the particulates, and the particulates again It can be collected. As described above, since the regeneration of the filter is based on the means of incineration of the particulates by heating the filter, the filter is subjected to a thermal load, and thus the regeneration is repeated at an appropriate timing corresponding to the collection ability of the filter. Thus, the frequency of filter regeneration must be minimized and the filter must be used effectively.
[0004]
Therefore, conventionally, the amount of particulates accumulated on the filter is estimated by measuring the differential pressure of the exhaust gas before and after the filter, the regeneration timing of the filter is determined according to the estimation result, and the regeneration control of the filter is performed. The arrangements made are widely used. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-170521 estimates the particulate accumulation amount based on various parameters indicating the operating state of the engine without performing differential pressure measurement, and based on this estimation result, the appropriate particulate matter is estimated. A method is disclosed in which the regeneration operation of the curate filter can be performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-170521, the particulate discharge amount is calculated from the operating state of the engine and the collection efficiency is also calculated, and the particulate matter is calculated from the particulate discharge amount and the collection efficiency. Calculates the amount of curate collected. Here, the particulate emissions are calculated based on the fuel injection amount and the engine speed. However, the particulate emissions are greatly influenced by other operating efficiency of the engine, so the fuel injection amount The amount of generated particulates cannot be calculated with high accuracy by estimation based on the engine speed. Therefore, it is difficult to accurately estimate an appropriate regeneration timing of the particulate collection filter.
[0006]
In order to accurately estimate the regeneration timing of the filter, in addition to accurately accumulating the accumulated amount of particulates, it is also necessary to accurately estimate the self-regeneration amount. However, this conventional estimation is based solely on the exhaust gas temperature and its duration, and does not consider other factors that affect the actual combustion state of the particulates. Could not do.
[0007]
Particulates are burned and regenerated by heating the filter or raising the exhaust gas temperature. If additives are added to the fuel for efficient self-regeneration in the filter, this additive Accumulates in the filter as incombustible ash and causes filter clogging. Therefore, it is necessary to determine the reproduction timing in consideration of this, but in the past, the filter reproduction timing has not been determined in consideration of this point, so the filter can be reproduced at an appropriate timing. There wasn't.
[0008]
Further, when the filter is regenerated and repeatedly used, it is necessary to appropriately determine the filter replacement time in addition to the estimation of the amount of particulates accumulated in the filter. In this case, the filter collection efficiency value can be used as one guideline for filter replacement, but the filter collection efficiency itself is also affected by the number of filter regenerations, and an appropriate filter replacement time is determined. A powerful method has not yet been established.
[0009]
An object of the present invention is to provide a filter control device capable of solving the above-mentioned problems in the prior art.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, according to the first aspect of the present invention, the particulate accumulation amount in the filter for collecting particulates contained in the exhaust gas of the engine is estimated, and based on the estimation result, the filter accumulation is estimated. Load condition data indicating the load condition of the engine in a filter control device adapted to perform regeneration First estimated generation amount calculation means for calculating an estimated generation amount of particulates based on Change amount data indicating the change amount of the load state Second estimated generation amount calculation means for calculating an estimated generation amount of particulates based on the first and second estimated generation amount calculation means based on the sum of the calculation results of the first and second estimated generation amount calculation means Responsive to the first computing means for computing the estimated particulate generation amount, the second computing means for computing the estimated self-regeneration amount of the particulates based on the exhaust state of the engine, and the first and second computing means Third calculation means for calculating the estimated accumulation amount of the particulates in the filter at that time, and comparing the calculation result by the third calculation means with a given reference value to determine whether or not to start regeneration of the filter And a discriminating means for providing a filter control device.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is proposed a filter control device according to the first aspect, wherein the load state data includes at least data indicating an accelerator operation amount or a gear ratio of a transmission.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a filter control device according to the first aspect, wherein the change amount data includes at least data indicating a change amount of an accelerator operation amount or a change amount of the engine speed. Is done.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first control means is configured to add a predetermined value to the estimated generation amount each time the engine is started. Is proposed.
[0014]
According to the invention of
[0015]
According to the invention of claim 6, Claim 1 The invention further includes start determination means for determining whether or not the engine has been started, and each time the first calculation means determines that the engine has been started by the start determination means. A filter control device is proposed in which a predetermined value is added to the estimated curate generation amount.
[0016]
According to the invention of
[0017]
According to the invention of
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, there is proposed a filter control device according to the first aspect, wherein the reference value is determined according to the number of times of regeneration of the filter.
[0019]
According to a tenth aspect of the present invention, there is proposed a filter control device according to the ninth aspect, wherein an alarm for prompting replacement of the filter is output when the number of regeneration times of the filter reaches a predetermined value.
[0020]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is proposed a filter control device according to the first aspect, wherein the second calculation means calculates an estimated self-regeneration amount further considering an air flow rate in the filter. .
[0021]
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a filter control device according to the first aspect, wherein the second calculation means calculates an estimated self-regeneration amount further considering a particulate accumulation amount in the filter. Is done.
[0023]
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of an exhaust gas processing apparatus provided with a filter control apparatus according to the present invention. The exhaust gas processing device 1 is a device for post-processing particulates contained in the exhaust gas of the
[0026]
Both the first filter 61 and the second filter 62 have a known configuration used for this type of purpose, and all exhaust gas sent to the
[0027]
In order to collect the particulates contained in the exhaust gas by one of the pair of filters constituted by the first filter 61 and the second filter 62, the first branch is provided at the outlet side of the
[0028]
As described in detail later, the first flow
[0029]
In order to be able to regenerate the filter by heating and removing the particulates accumulated there by the particulate collection operation of the first and second filters 61 and 62, the inlet of the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
Similarly, the
[0034]
Whether the heating and burning of the particulates in the first and second filters 61 and 62 are completed by the flames radiated as described above from the first and
[0035]
The
[0036]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
[0037]
In order to obtain data necessary for executing the required determination processing calculation in the
[0038]
The exhaust state detection unit 8A receives an exhaust gas temperature signal T5 indicating the exhaust gas temperature on the input side of the filter from the
[0039]
The first engine load state detection unit 8D responds to an accelerator opening sensor (not shown) and a gear shift position sensor (not shown) that detects a gear ratio provided in the transmission, and indicates the accelerator opening at that time. Data AS and gear ratio data VN indicating the current gear ratio of the transmission are output. The second engine load state detection unit 8E is based on a rotational speed signal output from a rotational speed sensor (not shown) provided in the
[0040]
The environmental condition detection unit 8F responds to a water temperature sensor (not shown) for detecting the engine cooling water temperature and an outside air temperature sensor for detecting the outside air temperature, and indicates temperature data T3 indicating the water temperature of the engine cooling water and the outside air temperature. The temperature data T4 is output. The air amount detector 8G receives the air amount signals A1 and A2 output from the flow rate sensors 13A and 13B that detect the amount of air flowing into each filter provided on the inlet side of each of the first and second filters 61 and 62. The first and second air amount data A10 and A20 based on the received air amount signals A1 and A2 are output, and all these data are input to the
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
In response to the regeneration start signal X, the switching
[0044]
In response to the switching command signal Y, the
[0045]
As a result, for example, when the second filter 62 is regenerated, the
[0046]
Although the regeneration of the second filter 62 has been described above, the regeneration of the first filter 61 is performed in the same manner. The exhaust gas treatment device 1 is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and it is sufficient that the exhaust gas treatment device 1 has a configuration that regenerates at least a filter that collects particulates contained in the exhaust gas.
[0047]
Next, the
[0048]
The
[0049]
Steps S <b> 14 to S <b> 21 are processes for estimating the amount of particulates accumulated in the first or second filter 61, 62. In step S14, it is determined whether or not the engine is starting in response to the start determination data ST. If it is determined that the engine is starting, the determination result in step S14 is YES and step S15 is entered. In step S15, a predetermined value Nb indicating the particulate accumulation amount on the filter at the time of engine start is added to the count value N at that time of the
[0050]
By adding a predetermined value Nb when the engine is started, an estimation of the amount of accumulation is performed in consideration of the fact that a larger amount of particulates is deposited on the filter at the time of engine startup than during normal operation. It is possible to estimate the particulate deposition with higher accuracy. When the execution of step S15 is completed, step S16 is entered.
[0051]
On the other hand, if it is determined in step S14 that the engine is not being started, the determination result in step S14 is NO, and step S15 is not executed, and step S16 is entered.
[0052]
In step S16, based on the gear ratio data VN and accelerator opening degree data AS output from the first engine load state detection unit 8D, a value indicating the estimated accumulation amount of the particulates considering the state of the static load during operation. A certain first estimated generation amount P1 is calculated. Next, in step S17, a process of adding the first estimated generation amount P1 of particulates corresponding to the static load during operation calculated in step S16 to the count value N of the first
[0053]
In step S18, the estimated accumulation amount of the particulates considering the variable load state during operation is shown based on the engine speed change amount data ΔN and the accelerator change amount data ΔA output from the second engine load state detecting unit 8F. A second estimated generation amount P2 that is a value is calculated. In step S19, a process of adding the second estimated generation amount P2 calculated in step S18 to the count value N that is the current particulate accumulation amount in consideration of the static load during operation calculated in step S17. The process is performed on the
[0054]
In step S20, the self-regeneration amount in the first or second filter 61, 62 is calculated for the count value N calculated in step S19. Temperature data T0 indicating the exhaust gas temperature before the filter during the operation time output from the exhaust state detection unit 8A, and time data TM0 indicating the operation time from the start of task execution to the present output from the time detection unit 8B. Based on the above, the amount of the particulates self-regenerated by heating the filter with the exhaust gas is calculated, and the estimated self-regeneration amount P4 indicating the current estimated self-regeneration amount is calculated. If the exhaust temperature is kept high enough to burn the particulates for a certain period of time, the particulates will be burned and removed by the hot exhaust gas, and the filter will self-regenerate by that amount. A value indicating the amount that the particulate is estimated to be burned is referred to as a particulate self-regeneration amount P4.
[0055]
Here, the amount of self-regeneration of the filter greatly varies depending on the amount of particulate accumulation in each filter, and the self-regeneration is promoted as the amount of air increases. In order to cope with this, a coefficient value indicating the self-regeneration efficiency set to a predetermined value in accordance with the count value N is prepared in advance in the computer. On the other hand, the self-regeneration amount is calculated from the temperature data T0 and the time data TM0, and the coefficient value and the current filter output from the air amount detection unit 8G flow into the self-regeneration amount thus obtained. The estimated self-regeneration amount P4 of the first or second filter 61, 62 can be calculated more accurately by multiplying the first or second air amount data A10, A20 indicating the air amount.
[0056]
In step S21, a process of subtracting the estimated self-regeneration amount P4 calculated in step S20 from the value of N at that time is performed on the first
[0057]
Next, in step S22, using the count value CD, the count value DD, and the model-specific correction data Q, reference data P0 indicating the amount of particulates to be accumulated in the filter regeneration process is calculated. The reference data P0 is determined according to the number of times the filter is regenerated and the accumulated amount of incombustible ash that cannot be regenerated by the fuel additive in the filter. This is because, when an additive is added to the fuel to facilitate the self-regeneration of particulates, incombustible ash from the additive is mixed in the exhaust gas, and this incombustible ash is collected by the filter together with the particulates. This incombustible ash is deposited on the filter without being incinerated when the filter is regenerated, so that the filter is clogged and its collecting ability is reduced.
[0058]
Further, as the number of times of regeneration increases, the filter collection capability decreases as shown in FIG. 5 due to deterioration of the filter due to heat load, clogging of the filter due to incineration ash (ash), and the like, so the value of the count value CD increases. Accordingly, the value of the reference data P0 is set to be small and reproduction is performed early.
[0059]
In FIG. 5, Z is a threshold value for the number of regeneration processes set as a reference value for prompting filter replacement. In addition to a decrease in capacity due to the number of filter regeneration processes, a filter is formed by depositing non-combustible ash on the filter with additives. The degree of clogging is also taken into consideration. The weight between the degree of filter capacity reduction and the degree of clogging due to incombustible ash can be changed by an input device (not shown) of the
[0060]
When the count value CD is larger than the value Z by comparing the value Z with the count value CD, the filter deterioration is performed so that the filter is appropriately replaced before the filter capacity is suddenly lowered as will be described later. The notification signal SX is output. As a result, it is possible to perform reproduction at an appropriate timing that matches the filter capability at that time, and further, by considering the model-specific correction data Q, it is possible to determine an appropriate reproduction timing that matches the engine specified at that time. .
[0061]
Returning to FIG. 4, in step S <b> 22, the accumulated use time of the filter is further output from the
[0062]
Furthermore, by providing model-specific correction data Q, it is possible to obtain corrected reference data P0 even in accordance with engine specifications.
[0063]
The reference data P0 corresponding to the number of regeneration processes may be obtained without considering the amount of incombustible ash deposited on the filter by the additive, but here the count value DD is used to deposit the incombustible ash on the filter. The case where the amount is also taken into account is described.
[0064]
In step S23, the value of the count value N indicating the current particulate deposition amount obtained in step S21 is compared with the reference data P0 obtained in step S22, and it is determined whether N ≧ P0. . If N ≧ P0, the determination result of step S23 is YES, and the process proceeds to step S24. In step S24, a process of outputting the regeneration start signal X to the switching
[0065]
In step S25, a process of resetting the first
[0066]
Next, in step S27, the threshold value for the number of regeneration processes according to FIG. 5 set in advance in advance in the computer according to the filter capacity reduction and the degree of clogging of the filter due to the accumulation of incombustible ash due to the additive. Z is compared with the count value CD updated in step S26, and it is determined whether or not the count value CD is equal to or greater than the reproduction processing frequency threshold value Z. If the count value CD is equal to or greater than the reproduction processing frequency threshold value Z, the determination result of step S27 is YES, and the process proceeds to step S28. In step S28, a process of outputting a filter deterioration notification signal SX is performed to prompt filter replacement, and the process proceeds to step S29.
[0067]
If N <P0 in step S23 and CD <Z in step S27, both enter step S29.
[0068]
In step S29, temperature data T0 indicating the exhaust gas temperature is compared with a preset exhaust temperature threshold value TX, and it is determined whether or not the temperature data T0 is equal to or higher than the exhaust temperature threshold value TX. If the temperature data T0 is equal to or higher than the exhaust temperature threshold value TX, the determination result in step S29 is YES, and step S30 is entered. Here, a warning signal SY for warning that the temperature data T0 is too high is displayed. The output process is performed, and the process enters step S31. If the temperature data T0 is lower than the exhaust temperature threshold value TX in step S29, step S31 is entered without executing step S30.
[0069]
In step S31, it is determined whether or not there is a request to clear the EEPROM 82D from the outside using a service tool (not shown). If there is a request to clear the EEPROM 82D, the determination result in step S31 is YES, and the process proceeds to step S32. Here, the process of resetting the respective counter values of the first
[0070]
In step S33, a process of storing the counter values of the first
[0071]
Next, in step S34, the execution of the task is terminated, and then the process returns to step S13, and the execution of the task is started again.
[0072]
In the present embodiment described above, the value of the reference data P0 is set to decrease as the count value CD and the count value DD increase, thereby increasing the number of filter regenerations and increasing the fuel additive. The filter is regenerated as soon as the amount of incombustible ash deposited on the generated filter increases. However, the configuration for performing filter regeneration earlier as the number of filter regenerations increases is not limited to this one configuration example. For example, instead of resetting the
[0073]
Further, the configuration for regenerating the filter as soon as the amount of incombustible ash generated by the fuel additive on the filter increases is not limited to this one configuration example. For example, immediately before step S22. Then, the value of the count value DD is added to the value of the count value N, N = N + DD is performed, and a means for calculating the count value N taking into account the amount of non-combustible ash deposited on the filter is added, while in step S22 the reference data P0 is It is possible not to consider the count value DD when setting. Further, the means for calculating the count value N in consideration of the amount of non-combustible ash accumulated on the filter by performing N = N + DD is added not only immediately before step S22 but also after the task is executed and in step S22. It may be after any step as long as it is before.
[0074]
Further, in the above-described embodiment, as a regeneration means when the amount of accumulated particulates exceeds a predetermined level, a
[0075]
However, the regeneration of the filter is not limited to the above-described configuration, and the regeneration may be performed using the high heat of the exhaust gas by increasing the temperature of the exhaust gas. Alternatively, post-injection may be performed by the fuel injection device, combustion heat may be generated in the engine by the post-injection, and regeneration may be performed using the high-temperature exhaust gas generated at this time. Furthermore, the exhaust gas recirculation may be performed to heat the filter to a high temperature, thereby regenerating the filter.
[0076]
The arithmetic processing for determining the reproduction start timing of the first or second filter 61, 62 has been described above with reference to FIGS. This calculation process is executed alternately with respect to the first and second filters 61 and 62. For example, when the calculation process for determining the reproduction start timing is performed on the first filter 61 in use at that time, when the reproduction start signal X is output in step S24, the second filter 62 thereafter Since the filter is switched so that the particulate collection is performed, in the next program cycle, the arithmetic processing for determining the reproduction start timing is performed on the second filter 62.
[0077]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, the first calculating means calculates the estimated particulate generation amount based on the load state data indicating the engine load state and the change amount data indicating the change amount of the engine load state. Since it comprised as mentioned above, the quantity of generated particulates can be estimated accurately according to the operating state of an engine. Then, the second calculating means calculates the estimated self-regeneration amount of the particulates based on the exhaust state of the engine, and the third calculating means accumulates the estimated particulate regeneration amount and the estimated self-regeneration amount in the filter at that time. Since the amount of particulates is calculated, the amount of particulates that accurately reflects the operating state of the engine can be accurately estimated. Further, since the amount of particulates deposited on the filter can be accurately estimated without using a special sensor, there is an advantage that the cost of the apparatus is not increased. In addition, since the amount of particulate accumulation can be accurately estimated, the filter can be regenerated at an appropriate timing. As a result, the filter regeneration frequency can be suppressed without increasing the manufacturing cost, and the load on the filter can be reduced to extend the life of the filter.
[0078]
Further, according to the configuration in which the second calculating means calculates the estimated self-regeneration amount of the particulate matter in consideration of the air flow rate and / or the particulate accumulation amount in the filter in addition to the exhaust state of the engine, Accumulation amount can be estimated more accurately. Then, the determination means compares the calculation result by the third calculation means with a given reference value considering the amount of incombustible ash accumulated in the filter to determine whether or not to start regeneration of the filter. Then, the filter regeneration process can be performed at a more appropriate time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an embodiment of an exhaust gas treatment apparatus provided with a filter control device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control unit shown in FIG.
FIG. 3 is a partial flowchart showing a program for configuring the determination unit shown in FIG. 2 with a microcomputer;
4 is a remaining partial view of a flowchart showing a program for configuring the determination unit shown in FIG. 2 by a microcomputer. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of regeneration processes of a filter and the collection ability.
[Explanation of symbols]
1 Exhaust gas treatment equipment
8 Control unit
8A Exhaust state detector
8B Time detection unit
8C Start determination unit
8D first engine load state detection unit
8E Second engine load state detector
8F Environmental condition detector
8G air volume detector
81 Microcomputer
82 Judgment part
82A First accumulation amount counter
82B Second deposition amount counter
83C Playback processing counter
82D EEPROM
A1, A2 Air volume signal
A10, A20 First and second air volume data
AS accelerator opening data
CD, DD, N Count value
ST start judgment data
T0, T3, T4 Temperature data
TM0 time data
VN gear ratio data
ΔA Accelerator change data
ΔN Engine speed change data
Claims (13)
前記エンジンの負荷状態を示す負荷状態データに基づいてパティキュレートの推定発生量を演算する第1推定発生量演算手段と前記負荷状態の変化量を示す変化量データに基づいてパティキュレートの推定発生量を演算する第2推定発生量演算手段とを有し前記第1及び第2推定発生量演算手段の各演算結果の加算値に基づいてパティキュレート推定発生量を演算する第1演算手段と、
前記エンジンの排気状態に基づいて前記パティキュレートの推定自己再生量を演算する第2演算手段と、
前記第1及び第2演算手段に応答しそのときのフィルタにおけるパティキュレートの推定堆積量を演算する第3演算手段と、
該第3演算手段による演算結果を所与の基準値と比較して前記フィルタの再生を開始するか否かを判別する判別手段と
を備えて成ることを特徴とするフィルタ制御装置。In the filter control device that estimates the particulate accumulation amount in the filter for collecting the particulates contained in the exhaust gas of the engine, and regenerates the filter based on the estimation result,
A first estimated generation amount calculation means for calculating an estimated generation amount of particulates based on load state data indicating the load state of the engine, and an estimated generation amount of particulates based on change amount data indicating the change amount of the load state First calculation means for calculating a particulate estimated generation amount based on an addition value of calculation results of the first and second estimated generation amount calculation means ,
Second calculating means for calculating an estimated self-regeneration amount of the particulates based on an exhaust state of the engine;
Third calculation means for calculating an estimated accumulation amount of particulates in the filter at that time in response to the first and second calculation means;
A filter control apparatus comprising: a determination unit that compares the calculation result of the third calculation unit with a given reference value to determine whether to start regeneration of the filter.
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