JP4863111B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Description
アッシュの堆積量が所定値以下の場合は、例えば、内燃機関の運転状態に応じて、第1推定手段または第2推定手段のいずれかの推定値によりPM堆積量を推定すればよい。
ところで、排気フィルタの使用開始時、または排気フィルタの再生直後の排気フィルタからPMが除去された状態では、第2推定手段によるPM堆積量の推定誤差は初期化されているので、通常、第2推定手段の推定値の誤差の方が第1推定手段の推定値の誤差よりも小さい。しかし、排気フィルタの使用開始時、または排気フィルタの再生直後の排気フィルタからPMが除去された状態から、内燃機関の累積運転時間が長くなるにしたがい、運転履歴から間接的にPM堆積量を推定する第2推定手段の推定値の誤差は大きくなる。
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による排気浄化装置を図1に示す。排気浄化装置10の排気フィルタ(DPF;Diesel Particulate Filter)20は、ディーゼルエンジン2(以下、単にエンジン2という)の排気管4に設置される。DPF20は、例えばコーディエライト等の多孔質の耐熱材を成形してハニカム構造体にしたものをフィルタ本体22として用いている。フィルタ本体22には、排気上流側を閉塞された排気通路と、排気下流側を閉塞された排気通路とがほぼ同数ずつ、横断面において交互に排気流れ方向に沿って形成されている。隣接する排気通路同士は互いに隔壁により区画されている。フィルタ本体22の隔壁には、白金等の酸化触媒が担持されている。エンジン2から排出される排出ガス中のPMは、DPF20を通過するときに、フィルタ本体22の隔壁内の細孔、または隔壁表面に捕集される。
また、DPF20の上流側および下流側の排気管4には、それぞれ温度センサ40が設置されている。各温度センサ40は、DPF20に流入する排出ガスの温度と、DPF20から流出する排出ガスの温度とをそれぞれ検出する。
DPF20のPM堆積量が少ない状態で頻繁にDPF20を再生すると、再生のために噴射する燃料量が増加し、燃費が低下する。一方、DPF20のPM堆積量が過剰になっている状態でPMを燃やしDPF20を再生すると、PMが急激に燃焼しDPF20の温度が異常に上昇する結果、DPF20が損傷する恐れがある。そこで、ECU50は、PM堆積量を推定し、DPF20の再生に適正なPM堆積量になるとDPF20の再生を実行する。
前述したように、DPF20には、PM以外にアッシュが堆積している。アッシュはPMを燃やしてDPF20を再生するときにも燃えずにDPF20に残る。アッシュの堆積量が比較的少ない状態では、アッシュの堆積量を考慮し、DPF20の圧損からPM堆積量を推定する差圧推定により、図2の点線200で示すように、走行距離に関係になく、差圧推定によるPM堆積量の推定誤差はほぼ一定である。アッシュの堆積量は、PMと同様に走行距離が長くなると増加する。したがって、ECU50は、車両の累積走行距離からアッシュの堆積量を推定できる。
したがって、アッシュの堆積量が比較的少なく、差圧推定の推定誤差が点線200に示す特性である状態では、DPF20の再生サイクルにおいて、DPF20の使用開始時またはDPF20の再生直後のPM堆積量が0gの状態からの走行距離が短い間は、履歴推定の方が推定誤差が少なく、走行距離が所定距離を超えると、差圧推定の方が推定誤差が小さくなる。したがって、DPF20の再生サイクルにおいて、走行距離が短い間は履歴推定を使用し、走行距離が所定距離を超えると差圧推定を使用するというように、走行距離に応じて差圧推定と履歴推定とを適宜使い分ければよい。ただし、エンジン2の運転状態によっては、例えばDPF20の上流側と下流側との差圧が小さすぎて、差圧センサ30で正しく差圧を検出できないこともある。このような運転状態では、走行距離が所定距離を超えていても、履歴推定によりPM堆積量を推定すればよい。
第1実施形態では、アッシュの堆積量が所定値を超えると、推定誤差の大きい差圧推定を使用せず、履歴推定によりPM堆積量を推定するので、PM堆積量を高精度に推定できる。
本発明のPM堆積量を推定する第2実施形態を以下に説明する。排気浄化装置10の構成は、実質的に第1実施形態と同一である。第2実施形態では、ECU50は、特許請求の範囲に記載した補正手段としても機能する。
前述したように、アッシュの堆積量が比較的少なく、図4の実線220に示すように、差圧推定の推定誤差が車両の走行距離に関わらずほぼ一定である状態では、DPF20の再生サイクルにおいて、DPF20の使用開始時またはDPF20の再生直後のPM堆積量が0gの状態からの走行距離が所定距離L0までの間は、点線230に示す履歴推定の方が実線220に示す差圧推定よりも推定誤差が小さく、走行距離が所定距離L0を超えると、差圧推定の方が履歴推定よりも推定誤差が小さくなる。したがって、DPF20の再生サイクルにおいて、走行距離が所定距離L0までの間の、履歴推定の方が差圧推定よりも推定誤差が小さいときには履歴推定でPM堆積量を推定する。そして、走行距離が所定距離L0を超え、履歴推定の推定誤差が差圧推定の推定誤差よりも大きくなると、差圧推定によりPM堆積量を推定すればよい。走行距離が所定距離L0を超えて差圧推定によりPM堆積量を推定し、差圧推定の推定値に基づいて履歴推定の推定値を補正することにより、これ以後に履歴推定を行う場合に、補正された推定値により履歴推定の推定誤差が減少する。
ステップ310において、ECU50は、PM堆積量が所定値を超えたかを判定する。PM堆積量は、履歴推定または差圧推定から推定した推定値である。ステップ310の判定条件に代え、履歴推定の推定値と差圧推定による推定値との差分が所定値を超えたか、あるいは、PM堆積量が0gからの走行距離が所定距離L0を超えたかを判定してもよい。いずれの判定条件も、履歴推定のPM推定誤差が差圧推定のPM推定誤差を超えたかを判定することを意味している。
次に、第2実施形態で説明した差圧推定の推定値に基づく履歴推定の推定値の補正を、第3〜第5実施形態において詳細に説明する。
(第3実施形態)
第3実施形態では、図6に示すように、履歴推定の推定値と差圧推定の推定値との差分から補正係数を求め、履歴推定を行うときに使用するPM排出マップの全使用領域に対し、PM排出マップを参照して得た推定値であるPM排出量を、求めた補正係数を乗じて補正する。PM排出マップおよび図示しないPM燃焼マップは、ECU50のEEPROM等の書き換え可能な不揮発性記憶媒体に記憶されている。ここで、前述したように、履歴推定はエンジン2の運転履歴に基づき、PM排出マップおよびPM燃焼マップを推定マップとしてPM堆積量を推定する。ただし、第3実施形態では、PM排出マップから参照したPM排出量を補正し、PM燃焼マップから参照するPM燃焼量は補正しない。
第4実施形態では、図7に示すように、PM排出マップの全領域を補正するのではなく、実際にエンジン2が運転された運転履歴に対応するPM排出マップの使用領域に対して、履歴推定の推定値と差圧推定の推定値との差分から求めた補正係数を乗じて、PM排出マップのPM排出量を書き換える。
このように、運転履歴に対応するPM排出マップの使用領域だけを補正することにより、履歴推定によるPM堆積量の推定誤差を生じさせたPM排出マップの領域だけを補正できる。したがって、補正されたPM排出マップを使用することにより、履歴推定によりPM推定量を高精度に推定できる。
第5実施形態では、図8に示すように、第4実施形態と同様に、PM排出マップの全領域を補正するのではなく、実際にエンジン2が運転された運転履歴に対応するPM排出マップの使用領域を補正する。ただし、第5実施形態では、PM排出マップの使用領域に対して一律に補正係数を乗じて補正するのではなく、PM排出マップの使用領域内における各領域のPM排出量(推定値)に対して、使用頻度をカウントし、カウントした使用頻度に応じて求めた補正係数により、対応するPM排出量を補正する。補正係数は、例えば、使用頻度の総カウント数に対する各領域のPM排出量の使用カウントの割合に応じて決定される。
第3〜第5実施形態においては、PM排出マップだけを補正した。これに対し、PM排出マップおよびPM燃焼マップの両方、またはPM排出マップに代えてPM燃焼マップだけを補正してもよい。
また、エンジン2は、車両に限らず、動力源として使用されるのであれば、どのような用途に使用されてもよい。
本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
Claims (2)
- 内燃機関の排気系に設置されて排出ガス中の排気微粒子を捕集し、捕集した排気微粒子の堆積量が所定値を超えると、堆積した排気微粒子が燃やされ再生される排気フィルタと、
前記排気フィルタの圧損から前記排気フィルタに堆積している排気微粒子の堆積量を推定する第1推定手段と、
前記内燃機関の運転履歴から前記排気フィルタに堆積している排気微粒子の堆積量を推定する第2推定手段と、
前記排気フィルタに堆積している不燃焼性物質の堆積量を推定する不燃焼性物質推定手段と、
前記第1推定手段または前記第2推定手段の推定値に基づき前記排気フィルタに堆積している排気微粒子の堆積量を推定し、前記排気フィルタに堆積している不燃焼性物質の堆積量が所定値を超えると前記第2推定手段の推定値に基づき排気微粒子の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
前記排気フィルタに堆積している不燃焼性物質の堆積量が所定値以下の場合、前記内燃機関の運転に伴って前記第2推定手段の推定値の誤差が前記第1推定手段の推定値の誤差より大きくなったと判断すると、前記第1推定手段の推定値に基づき前記第2推定手段の推定値を補正する補正手段と、
を備え、
前記第2推定手段は、前記運転履歴に応じて排気微粒子の堆積量を推定する推定マップを有し、
前記補正手段は、前記排気フィルタの再生サイクルの間に、前記第1推定手段または前記第2推定手段の推定値が所定値を超えると、前記第2推定手段の推定値の誤差が前記第1推定手段の推定値の誤差より大きくなったと判断し、
前記第1推定手段の推定値に基づき前記運転履歴に対応する前記推定マップの使用領域を補正し、
前記使用領域において、前記運転履歴に対応する前記推定マップの各推定値の使用頻度に応じて前記各推定値の補正係数を求める排気浄化装置。 - 内燃機関の排気系に設置されて排出ガス中の排気微粒子を捕集し、捕集した排気微粒子の堆積量が所定値を超えると、堆積した排気微粒子が燃やされ再生される排気フィルタと、
前記排気フィルタの圧損から前記排気フィルタに堆積している排気微粒子の堆積量を推定する第1推定手段と、
前記内燃機関の運転履歴から前記排気フィルタに堆積している排気微粒子の堆積量を推定する第2推定手段と、
前記内燃機関の運転に伴って前記第2推定手段の推定値の誤差が前記第1推定手段の推定値の誤差より大きくなったと判断すると、前記第1推定手段の推定値に基づき前記第2推定手段の推定値を補正する補正手段と、
前記第1推定手段または前記第2推定手段の推定値に基づき前記排気フィルタに堆積している排気微粒子の堆積量を推定する堆積量推定手段と、
を備え、
前記第2推定手段は、前記運転履歴に応じて排気微粒子の堆積量を推定する推定マップを有し、
前記補正手段は、前記排気フィルタの再生サイクルの間に、前記第1推定手段または前記第2推定手段の推定値が所定値を超えると、前記第2推定手段の推定値の誤差が前記第1推定手段の推定値の誤差より大きくなったと判断し、
前記第1推定手段の推定値に基づき前記運転履歴に対応する前記推定マップの使用領域を補正し、
前記使用領域において、前記運転履歴に対応する前記推定マップの各推定値の使用頻度に応じて前記各推定値の補正係数を求める排気浄化装置。
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