JP4635582B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Description
このようにベッド温度が目標ベッド温度以上となっている期間である有効再生期間teを用いることによって、フィルタ41内のパティキュレートが不完全燃焼を行う期間を除くことができるので、精度良くフィルタ41内のパティキュレートの完全燃焼量(再生量)を推定することが可能となる。
Ta〜Tbの温度範囲にある期間をta1、ta2、
Tb〜Tcの温度範囲にある期間をtb1、tb2、tb3、
Tc〜Tdの温度範囲にある期間をtc1、tc2、tc3、
Td〜Txの温度範囲にある期間をtd1、td2
Tx以上の温度範囲にある期間をtx1
と設定する。区切る数は4つに限定されるものではない。
+Kc×(tc1+tc2+tc3)+Kd×(td1+td2)
+Kx×(tx1)…(2)
ただし、Ka,Kb,Kc,Kd,Kx;有効再生期間の温度係数、
ここで、有効再生期間の温度係数は、フィルタ41内のパティキュレートが完全燃焼する部分を有効再生期間として重み付けするための値で、ベッド温度Tbedが目標ベッド温度Tx以上であるときにはフィルタ41内のパティキュレートの全てが完全燃焼して消失するので、温度係数Kxは1.0である。ベッド温度Tbedが目標ベッド温度Tx未満であるときに例えばフィルタ41内のパテキュレートの1割が燃え残り残り9割が完全燃焼して消失するとすれば温度係数は0.9である。同様にしてフィルタ41内のパテキュレートの5割が燃え残り残り5割が完全燃焼して消失するとすれば温度係数は0.5である。ベッド温度Tbedが目標ベッド温度Tx未満であるときにベッド温度が低いほど完全燃焼して消失するパティキュレートの割合が小さくなるので、5つの温度係数Ka,Kb,Kc,Kd,Kxについての大小関係はKa<Kb<Kc<Kd<Kxとなる(図6参照)。
ステップ12ではパティキュレート再生量PMrと目標再生量ΔPMを比較する。ここで、目標再生量ΔPMとしては例えば図8に示したように目標捕集量PMαを4g/Lとしたとき、その4分の1である1g/Lを設定している。もちろん目標再生量ΔPMは目標捕集量PMαの1/4に限定されるものでなく、エンジンやフィルタ41の仕様に応じて適合する。フィルタ41内のパティキュレート再生量PMrがこの目標再生量ΔPM未満である場合にはステップ9に戻りステップ9〜12の操作を繰り返す。この繰り返しによりパティキュレート再生量PMrが増えてゆき、パティキュレート残存量PMxは減ってゆく。
ステップ34ではこの目標入口温度維持時間tiと所定時間Xを比較する。ここで、所定時間Xは完全再生が終了する時間で例えば10分程度を設定する。目標入口温度維持時間tiが所定時間Xに達するまではステップ33の操作を繰り返す。
ここで、(6)式の再生効率ηPMは再生処理開始時(正確には排気昇温フェーズ終了時)より目標入口温度維持時間tiが所定時間Xと一致する時刻までが経過したときにフィルタ41内のパティキュレートがどの程度燃焼して消失したのかの割合を表す。この割合にフィルタ41を構成するハニカム状の担体にコーティングしている酸化触媒が影響し、酸化触媒が劣化すると酸化反応が弱まってベッド温度が実質的に上昇しなくなるので、パティキュレート再生量PMrは、酸化触媒が劣化していないときより小さくなる。すなわち、(6)式の再生効率ηPMは酸化触媒の劣化が進むほど小さくなる。再生効率ηPMから酸化触媒の劣化の程度を推定しようというのである。
ただし、SUMη(前回値);SUMηの前回値、
ここで、再生効率積算値SUMηの初期値はゼロである。
ステップ43では次回の再生効率平均値ηPMdの演算に備えて、積算回数=0、SUMη=0とする。
ただし、ηPMd(前回値);ηPMdの前回値、
再生効率ηPM(つまり再生効率平均値SUMη)は酸化触媒の劣化が進むほど小さくなる。従って(9)式右辺第1項のほうが(9)式右辺第2項より大きく、ΔηPMは正の値である。(9)式の再生効率の変化量ΔηPMは再生処理を連続Y×2回行った後に求まる。
図12は触媒の劣化判定を行うためのものである。同図は図9のフローに続けて一回の運転時に一回程度実行する。ステップ51では再生効率ηPM(図9のステップ37で得ている)を読み込み、ステップ52でこの再生効率ηPMと所定値とを比較する。ここで、所定値は触媒が劣化したか否かを判定するための判定値で、予め適合しておき、再生効率ηPMが所定値以上であるときステップ54に進んで酸化触媒は劣化していないと、また再生効率ηPMが所定値を下回ったときにはステップ52よりステップ53に進んで酸化触媒が劣化したと判定する。ここで、再生効率ηPMに代えて、Y回当たりの再生効率平均値ηPMdあるいは劣化係数dを用いてもかまわない。
また、本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、フィルタ41の再生効率ηPMに基づいて酸化触媒に劣化があるか否かを判定する(図12のステップ52〜54)ので、特開2003−106140号公報に記載されている技術のように可燃物の発熱量の推定をすることなく簡素な制御で酸化触媒(フィルタ41)の劣化判定を行うことができる。
(1)酸化触媒の第2の劣化判定方法;
再生処理回数が増えるほど酸化触媒の劣化が進むと判定する。このときには再生処理回数が増えるほど酸化触媒の劣化係数dが大きくなるように設定する。
(2)酸化触媒の第3の劣化判定方法;
再生処理回数が所定値を超えるまでは酸化触媒は劣化しておらず、再生処理回数が所定値を超えたとき酸化触媒劣化したと判定させる。このときには再生処理回数が所定値を超えるまでは酸化触媒の劣化係数d=0、再生処理回数が所定値を超えたとき酸化触媒の劣化係数dに正の所定値を設定する。
31 エンジンコントローラ
37、38 温度センサ(ベッド温度検出手段)
41 フィルタ
Claims (21)
- 排気中のパティキュレートを捕集するフィルタであって酸化触媒を有するフィルタと、
このフィルタの再生時期になったときに排気昇温手段を用いて目標入口温度までフィルタを昇温させてフィルタの再生処理を行う排気浄化装置において、
このフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
この検出されるフィルタの温度が目標フィルタ温度以上となっている期間を加算した値を有効再生期間として演算する有効再生期間演算手段と、
この有効再生期間に基づいて前記フィルタに堆積しているパティキュレートの燃焼除去量であるパティキュレート再生量を推定するパティキュレート再生量推定手段と、
この推定されるパティキュレート再生量と、前記再生処理開始時のパティキュレート捕集量から、前記フィルタ内のパティキュレートがどの程度燃焼して消失したかの割合を表す前記フィルタの再生効率を演算するフィルタ再生効率演算手段と、
この演算されるフィルタの再生効率に基づいて前記酸化触媒に劣化があるか否かを判定する酸化触媒劣化判定手段と
を備えることを特徴とする排気浄化装置。 - 前記フィルタの再生効率の変化量から正の値で大きくなるほど酸化触媒の劣化が進んでいることを表す劣化係数を算出する劣化係数算出手段と、
この劣化係数が大きいほど前記目標入口温度を高く設定する目標入口温度設定手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。 - 前記このパティキュレート再生量が目標再生量と一致したときに前記再生処理を終了する再生処理終了手段を備える請求項1に記載の排気浄化装置。
- 前記目標再生量を前記再生処理開始時のパティキュレート捕集量の複数分の1に設定すると共に、前記パティキュレート再生量に基づいて再生処理時のパテキュレート残存量を演算し、前記パティキュレート再生量が前記目標再生量と一致する毎に前記目標入口温度を再生処理開始時の目標入口温度より高くしてゆき、再生処理時のパテキュレート残存量が目標残存量と一致したとき前記再生処理を終了することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
- 前記フィルタの再生処理開始時の目標入口温度を前記フィルタの再生処理開始時のパティキュレートの捕集量に応じても設定することを特徴とする請求項4に記載の排気浄化装置。
- 前記パティキュレート再生量が前記目標再生量と一致した後の前記目標入口温度を前記パティキュレート残存量に応じても設定することを特徴とする請求項4に記載の排気浄化装置。
- 前記フィルタ内のパティキュレートが燃焼を開始する最低のフィルタ温度から前記目標フィルタ温度までを複数の温度域に分割し、前記検出されるフィルタ温度がその各温度域にある期間を別々に加算し、その加算した各期間に温度に応じた重み付けを行った値を総和した値を前記有効再生期間に含めることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
- 排気中のパティキュレートを捕集するフィルタであって酸化触媒を有するフィルタと、
このフィルタの入口温度を検出する入口温度検出手段と、
前記パティキュレートの捕集量が目標捕集量となったか否かを判定する第1判定手段と、
この判定結果より目標捕集量となったときのパティキュレートの捕集量を第1捕集量として検出するパティキュレートの第1捕集量検出手段と、
前記判定結果よりパティキュレートの捕集量が目標捕集量となったときに排気昇温手段を用いて前記フィルタを昇温させて再生処理を行う再生処理手段と、
前記フィルタの再生処理中に前記入口温度が所定値に達しているか否かを判定する第2判定手段と、
この判定結果より前記入口温度が所定値に達した後に、前記フィルタに残存するパティキュレートの捕集量を第2捕集量として検出する第2捕集量検出手段と、
この第2捕集量と前記第1捕集量とから、前記フィルタ内のパティキュレートがどの程度燃焼して消失したかの割合を表す前記フィルタの再生効率を演算する再生効率演算手段と、
この演算されるフィルタの再生効率に基づいて前記酸化触媒に劣化があるか否かを判定する酸化触媒劣化判定手段と
を備えることを特徴とする排気浄化装置。 - 前記入口温度が所定値に達した後のパティキュレートの再生量を検出することで前記第2捕集量を検出するものとみなすことを特徴とする請求項8に記載の排気浄化装置。
- 前記排気昇温手段により前記フィルタを目標入口温度まで昇温させる場合に、前記所定値をこの目標入口温度と一致させることを特徴とする請求項8に記載の排気浄化装置。
- 前記目標入口温度を前記第1捕集量に基づいて求めることを特徴とする請求項10に記載の排気浄化装置。
- 前記目標入口温度を前記第1捕集量が多くなるほど低く設定することを特徴とする請求項11に記載の排気浄化装置。
- 前記第2捕集量を検出するタイミングは、前記入口温度が所定値に達したタイミングより所定時間が経過したタイミングとすることを特徴とする請求項8に記載の排気浄化装置。
- 排気中のパティキュレートを捕集する機能と酸化触媒機能とを有するフィルタと、
このフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記フィルタの再生処理を実行すべきか否かを判定する再生処理判定手段と、
この判定結果よりフィルタの再生処理を実行すべきときに、フィルタに流入する排気の温度が目標入口温度以上となるようにエンジンを制御するエンジン制御手段と、
前記フィルタに流入する排気の温度が目標入口温度以上となっている時間を加算して目標温度維持時間を演算する目標入口温度維持時間演算手段と、
前記フィルタ温度検出手段により検出されるフィルタ温度が所定温度以上となっている期間を加算して有効再生期間を演算する有効再生期間演算手段と、
前記再生処理開始時のパティキュレート捕集量とこの有効再生期間とに基づいてパティキュレートの燃焼除去量であるパティキュレート再生量を演算するパティキュレート再生量演算手段と、
前記目標入口温度維持時間とこのパティキュレート再生量と、前記再生処理開始時のパティキュレート捕集量とに基づいて、前記フィルタ内のパティキュレートがどの程度燃焼して消失したかの割合を表す前記フィルタの再生効率を演算するフィルタ再生効率手段と、
この演算されるフィルタの再生効率に基づいて前記酸化触媒に劣化があるか否かを判定する酸化触媒劣化判定手段と
を備えることを特徴とする排気浄化装置。 - 前記目標入口温度はフィルタの温度を所定温度以上に上昇させることが可能な温度であることを特徴とする請求項14に記載の排気浄化装置。
- 前記所定温度はフィルタに捕集されているパティキュレートが燃焼する温度であることを特徴とする請求項15に記載の排気浄化装置。
- 前記フィルタの再生効率に応じてフィルタの目標温度を変更する目標温度変更手段を備えることを特徴とする請求項14に記載の排気浄化装置。
- 前記目標入口温度維持時間が所定時間に達したときのパティキュレート再生量とパティキュレート再生量の基準値とに基づいて前記フィルタの再生効率を演算することを特徴とする請求項14に記載の排気浄化装置。
- 前記フィルタの再生処理を開始したときのパティキュレート堆積量を前記パティキュレート再生量の基準値とすることを特徴とする請求項18に記載の排気浄化装置。
- 前記フィルタの温度が高くなるほど大きくなる温度係数を設定し、温度係数によって重み付けられた期間を加算した値を前記有効再生期間として演算することを特徴とする請求項14に記載の排気浄化装置。
- 前記フィルタは酸化触媒を担持したものであることを特徴とする請求項1から20までのいずれか一つに記載の排気浄化装置。
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