JP4609815B2 - 内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法 - Google Patents
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Description
所定の時間間隔Δtごとに、以下の一連の操作:
(i)瞬間tにおいて、上記粒子フィルタの入口の排気ガスの温度T(t)を、温度センサを用いて測定し、
(ii)瞬間tにおいて、上記エンジンの動作パラメータ(Ne、Q)を、センサによって測定し、
(iii)瞬間tにおいて、上記エンジンの動作パラメータ(Ne、Q)の関数として、あらかじめ設定された数表上で、以下のパラメータの値:上記粒子フィルタの中へ流入する排気ガスの酸素濃度[O 2 (t)]と窒素酸化物濃度[NO x (t)]、上記エンジンからの粒子の放出速度F(t)、を読み取り、
(iv)粒子燃焼の化学反応の運動学的な法則を使用して、瞬間tにおいて、以下のパラメータ:温度T(t)、酸素濃度[O 2 (t)]、窒素酸化物濃度[NO x (t)]、先行する瞬間t−Δtにおける操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタの中に存在する粒子の質量m c (t−Δt)を用いて、上記粒子フィルタの中の粒子の燃焼速度V(t)を計算し、
(v)瞬間tにおいて、先行する操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタ(3)の中に存在する粒子の質量m c (t−Δt)を用いて、次の式:
によって、上記粒子フィルタに存在する粒子の質量m c (t)を計算し、
(vi)瞬間tにおいて計算された上記粒子フィルタに存在する粒子の質量m c (t)を、瞬間t+Δtにおける次の一連の操作において使用するために、メモリする、
を繰り返すことを特徴とする。
所定の時間間隔Δtごとに、以下の一連の操作:
(i)瞬間tにおいて、上記粒子フィルタの入口の排気ガスの温度T(t)を、温度センサを用いて測定し、
(ii)瞬間tにおいて、上記エンジンの動作パラメータ(Ne、Q)を、センサによって測定し、
(iii)瞬間tにおいて、以下のパラメータの値:上記粒子フィルタの中へ流入する排気ガスの酸素濃度[O 2 (t)]と窒素酸化物濃度[NO x (t)]、上記エンジンからの粒子の放出速度F(t)、をセンサによって測定し、
(iv)粒子燃焼の化学反応の運動学的な法則を使用して、瞬間tにおいて、以下のパラメータ:温度T(t)、酸素濃度[O 2 (t)]、窒素酸化物濃度[NO x (t)]、先行する瞬間t−Δtにおける操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタの中に存在する粒子の質量m c (t−Δt)を用いて、上記粒子フィルタの中の粒子の燃焼速度V(t)を計算し、
(v)瞬間tにおいて、先行する操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタの中に存在する粒子の質量m c (t−Δt)を用いて、次の式:
によって、上記粒子フィルタに存在する粒子の質量m c (t)を計算し、
(vi)瞬間tにおいて計算された上記粒子フィルタに存在する粒子の質量m c (t)を、瞬間t+Δtにおける次の一連の操作において使用するために、メモリする、
を繰り返すことを特徴とする。
であることを特徴とする。
であることを特徴とする。
速度センサを使用することによる、上記エンジンの回転速度Neの取得、
負荷センサを使用することによる、上記エンジンの負荷Qの取得、
からなる段階を含むことを特徴とする。
図1は、エンジンと、粒子フィルタが装備されたエンジンの排気ラインの略図であり、
図2は、本発明の方法によって計算された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量(mc)と、計量によって測定された粒子の質量(mp)を、時間の関数として表すグラフである。
しかしながら、これらの数表上での読み取り操作は、粒子フィルタ3の入口に配置された、酸素濃度[O2(t)]と窒素酸化物濃度[NOx(t)]用のセンサによる測定と、エンジン1からの粒子の放出速度F(t)を測定するための粒子分析器(同じく粒子フィルタ3の入口に配置される)による測定によって置き換えることが可能である。この場合、上記の段階(ii)は、削除される。
触媒粒子フィルタ(粒子フィルタの活性部分が触媒を含む。)の中における粒子(煤)の燃焼反応は、互いに異なり、相補的な3つの過程に従って始められる。
(2)第2過程は、粒子フィルタ3の活性部分の触媒の作用に該当する。触媒は、酸素をもたらす特性を有し、粒子を酸化するための酸素を供給する。この過程は、約350℃で始まる。
(3)第3過程は、排気ガスの中に存在する酸素による粒子の燃焼に該当する。この過程は約450〜500℃で始められ、温度とともに激しくなり、特に約600℃での粒子フィルタ3の活性な再生に寄与する。
過程(1)
T(t)は、粒子フィルタの入口で測定された温度を表し、
m c(t−Δt)は、瞬間t−Δtに粒子フィルタに存在し、先に実行された一連の操作の際に計算された、粒子の質量(グラム)を表し、
[NOx(t)]は、瞬間tに粒子フィルタに流入する排気ガスの中の窒素酸化物濃度(ppm)を表し、
[O2catalyseur(t)]は、瞬間tに活性部分(「ウオッシュ コート(wash coat)」)の中で利用可能な酸素濃度(パーセント)を表し、
[O2(t)]は、瞬間tに粒子フィルタに流入する排気ガスの中の酸素濃度(パーセント)を表し、
K 1、K2、K3は、それぞれ過程(1)、(2)、(3)の燃焼反応の指数項の前の係数であり、
Ea1、Ea2、Ea3は、それぞれ過程(1)、(2)、(3)の燃焼反応の活性化エネルギであり、
a1、a2、a3、b、c、dは、煤とオキシダント(NOxまたはO2)の質量相互の反応の部分次数であり、
Rは、完全ガスの定数である。
−25000<Ea3/R<−10000
0.5<a3<2
0<d<1.5
[O2]<4.6%なら、K3=eg ここに、15<g<30
そうでなければ、K3=n ここに、0<n<0.2
これらのパラメータ及び運動学的な数式は、コンピュータ10の中にメモリされ、粒子フィルタ3の中における粒子の燃焼速度V(t)の計算に使用される。粒子の燃焼速度V(t)は、3つ過程の燃焼速度の和:
Claims (7)
- 内燃エンジン(1)の排気ライン(2)に装備された粒子フィルタ(3)の中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法において、
所定の時間間隔Δtごとに、以下の一連の操作:
(i)瞬間tにおいて、上記粒子フィルタ(3)の入口の排気ガスの温度T(t)を、温度センサ(5)を用いて測定し、
(ii)瞬間tにおいて、上記エンジン(1)の動作パラメータ(Ne、Q)を、センサ(6、7)によって測定し、
(iii)瞬間tにおいて、上記エンジン(1)の動作パラメータ(Ne、Q)の関数として、あらかじめ設定された数表上で、以下のパラメータの値:上記粒子フィルタ(3)の中へ流入する排気ガスの酸素濃度[O2(t)]と窒素酸化物濃度[NOx(t)]、上記エンジン(1)からの粒子の放出速度F(t)、を読み取り、
または、瞬間tにおいて、以下のパラメータの値:上記粒子フィルタ(3)の中へ流入する排気ガスの酸素濃度[O 2 (t)]と窒素酸化物濃度[NO x (t)]、上記エンジン(1)からの粒子の放出速度F(t)、をセンサによって測定し、
(iv)粒子燃焼の化学反応の運動学的な法則を使用して、瞬間tにおいて、以下のパラメータ:温度T(t)、酸素濃度[O2(t)]、窒素酸化物濃度[NOx(t)]、先行する瞬間t−Δtにおける操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタ(3)の中に存在する粒子の質量mc(t−Δt)を用いて、上記粒子フィルタ(3)の中の粒子の燃焼速度V(t)を計算し、
(v)瞬間tにおいて、先行する操作サイクルの際に得られた上記粒子フィルタ(3)の中に存在する粒子の質量mc(t−Δt)を用いて、次の式:
によって、上記粒子フィルタ(3)に存在する粒子の質量mc(t)を計算し、
(vi)瞬間tにおいて計算された上記粒子フィルタ(3)に存在する粒子の質量mc(t)を、瞬間t+Δtにおける次の一連の操作において使用するために、メモリする、
を繰り返し、
上記粒子フィルタ(3)の中の粒子の燃焼速度V(t)の計算のために、窒素酸化物NO x と酸素O 2 による粒子の燃焼反応を考慮し、上記燃焼速度は、上記窒素酸化物による粒子の燃焼反応速度V nox と上記酸素による粒子の燃焼反応速度V O2 との和:
であり、
上記粒子フィルタ(3)は、上記粒子の燃焼に触媒作用を及ぼすための活性部分を有し、上記燃焼速度V(t)の計算の際に、上記粒子フィルタ(3)の上記活性部分の中に存在する酸素による上記粒子の燃焼反応を更に考慮し、上記燃焼速度V(t)は、上記窒素酸化物による粒子の燃焼反応速度V nox と、上記酸素による粒子の燃焼反応速度V O2 と、上記活性部分の酸素による粒子の燃焼反応速度V O2catalyseur の和:
である
ことを特徴とする、内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。 - 最初の瞬間t=tiにおいて、上記(iv)と(v)の操作において使用される上記粒子フィルタ(3)に存在する粒子の質量mc(ti−Δt)は、上記瞬間t=tiにおける上記粒子フィルタ(3)の入口と出口との間の圧力損失の測定値に基づいて推定された、上記粒子フィルタ(3)に存在する粒子の質量mpression(ti)によって置き換えられることを特徴とする、請求項1に記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。
- 最初の瞬間t=tiとは異なる瞬間t=tmにおいて、上記(iv)と(v)の操作において使用される上記粒子フィルタ(3)に存在する粒子の質量mc(tm−Δt)は、上記瞬間t=tmにおける上記粒子フィルタ(3)の入口と出口との間の圧力損失の測定値に基づいて推定された、上記粒子フィルタ(3)に存在する粒子の質量mpression(tm)によって置き換えられることを特徴とする、請求項1に記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。
- 上記エンジン(1)の動作パラメータの測定は:
速度センサ(6)を使用することによる、上記エンジン(1)の回転速度Neの取得、
負荷センサ(7)を使用することによる、上記エンジン(1)の負荷Qの取得、
からなる段階を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。 - 自動車の粒子フィルタ(3)の再生管理手順の調整と操作の少なくとも一方のために使用されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。
- 上記内燃エンジン(1)の上記排気ライン(2)に装備された上記粒子フィルタ(3)の中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法は、上記粒子フィルタ(3)の入口における温度が、約250℃と500℃の範囲内にあるときに使用されることを特徴とする、請求項5に記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。
- 自動車の上記エンジン(1)の各動作点について、それ以下では上記粒子フィルタ(3)が粒子を充填する傾向を有し、それ以上では上記粒子フィルタ(3)に中の粒子の燃焼速度が増加する傾向を有する、粒子の質量の閾値を決定するための、自動車の粒子フィルタの再生管理手順において使用されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃エンジンの排気ラインに装備された粒子フィルタの中に存在する粒子の質量のリアルタイム決定方法。
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