JP5263307B2 - Exhaust gas purification filter regeneration start timing control device and regeneration start timing control method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンから排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタの再生制御の開始時期を制御する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for controlling the start timing of regeneration control of an exhaust gas purification filter that captures particulates contained in exhaust gas discharged from an engine and prevents emission to the atmosphere.
従来から、ディーゼルエンジンは、排ガスの浄化対策として排気通路に粒子状物質(Particulate Matter;以下「PM」という)を捕捉するディーゼルパーティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter;以下「DPF」という)を装着している。DPFがPMを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでPMがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させてDPFの温度(BED温度)を高温にすることで、堆積したPMを強制的に燃焼除去してDPFを再生する(例えば特許文献1)。 Conventionally, a diesel engine has been fitted with a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter; hereinafter referred to as “DPF”) that captures particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) in the exhaust passage as a measure against exhaust gas purification. Yes. If the DPF continues to capture PM, it will eventually become clogged. Therefore, if PM accumulates to some extent, the exhaust gas temperature is raised and the temperature of the DPF (BED temperature) is increased to forcibly remove the deposited PM to regenerate the DPF (for example, Patent Document 1).
しかし、発明者らの研究によって前述した従来の方法では、DPFに堆積する不燃成分の影響で再生タイミングが早すぎる場合のあることが分かってきた。DPFの再生制御回数が多いと燃費が悪化し、またエンジンオイルを燃料で希釈してしまう。そこでDPFの再生制御はできるだけ制御間隔をあけて再生回数を減らすことが望ましい。 However, it has been found by the inventors' research that the regeneration timing may be too early in the conventional method described above due to the influence of nonflammable components deposited on the DPF. If the number of times of regeneration control of the DPF is large, the fuel efficiency is deteriorated and the engine oil is diluted with fuel. Therefore, it is desirable to reduce the number of regenerations with a control interval as much as possible in the regeneration control of the DPF.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、排ガス浄化フィルタの再生時における燃費悪化を防止することができる排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置及び再生開始時期制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and a regeneration start timing control device and regeneration start timing control of an exhaust gas purification filter capable of preventing deterioration in fuel consumption during regeneration of the exhaust gas purification filter. It aims to provide a method.
本発明は、エンジンから排出されるパティキュレートを捕捉して大気への排出を防止する排ガス浄化フィルタと、排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するための基準パティキ ュレート堆積量の基本値を設定する基本値設定手段と、エンジン運転状態に基づいて第1 の積算値をカウントアップする第1カウントアップ手段と、第1の積算値の増加に対して 所定の割合で増加するように第1補正値を設定する第1補正値設定手段と、エンジン運転 状態に基づいて第2の積算値をカウントアップする第2カウントアップ手段と、第2の積 算値の増加に対して所定の割合で増加するように第2補正値を設定する第2補正値設定手 段と、第1補正値及び第2補正値に基づいて基準パティキュレート堆積量基本値を補正す る基準値補正手段と、排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出する パティキュレート堆積量検出手段と、排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆 積量が、基準値補正手段で補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、 排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するフィルタ再生時期制御手段と、を有する排ガス 浄化フィルタの再生開始時期制御装置である。
The present invention is an exhaust gas purifying filter to prevent their release into the atmosphere to capture particulates exhausted or engine et al, the basic value of the reference Patiki Yureto deposit amount for starting the regeneration control of the exhaust gas purification filter A basic value setting means for setting, a first count-up means for counting up the first integrated value based on the engine operating state, and a first so as to increase at a predetermined rate with respect to an increase in the first integrated value . a first correction value setting means for setting a correction value, and a second count-up means for counting up a second integration value based on the engine operating conditions, at a predetermined rate with respect to increase in the second totalized value a second correction value setting means to set the second correction value so as to increase, the reference value correcting means that to correct the reference accumulated particulate amount basic value based on the first correction value and the second correction value, the exhaust gas Clean And accumulated particulate amount detecting means for detecting the particulate matter deposit amount accumulated in the filter, when the particulate sedimentary amount deposited on the exhaust gas purification filter is larger than the corrected reference accumulated particulate quantity with a reference value correcting means a regeneration start timing control apparatus of an exhaust gas purification filter having a filter regeneration timing control means for starting the regeneration control of the exhaust gas purifying filter, the.
車両の走行距離が増えるにつれて排ガス浄化フィルタに不燃成分が堆積する。発明者らは、この不燃成分を利用すればDPFの再生時期を遅らすことができることを見いだした。そこで本発明では、不燃成分が排ガス浄化フィルタに堆積した状態に基づいて、その排ガス浄化フィルタの再生開始時期を制御するようにしたので、適切な時期で再生制御を開始することができ、燃費の悪化や、フィルタ再生時の燃料ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈を抑制できるのである。 As the mileage of the vehicle increases, incombustible components accumulate on the exhaust gas purification filter. The inventors have found that the regeneration time of the DPF can be delayed by using this incombustible component. Therefore, in the present invention, the regeneration start timing of the exhaust gas purification filter is controlled based on the state in which the incombustible component is accumulated on the exhaust gas purification filter, so that the regeneration control can be started at an appropriate time, and the fuel efficiency is improved. It can suppress deterioration and dilution of engine oil due to fuel post injection during filter regeneration.
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。まず初めに本発明の理解を容易にするために図1〜図4を参照して発明者らの知見について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. First, in order to facilitate understanding of the present invention, the inventors' knowledge will be described with reference to FIGS.
上述のように、DPFにPMが堆積し、その堆積量が基準量を超えたら排ガス温度を上昇させてDPFの温度(BED温度)を高温にすることで、堆積したPMを強制的に燃焼除去してDPFを再生している。 As described above, when PM accumulates in the DPF and the accumulated amount exceeds the reference amount, the exhaust gas temperature is raised to raise the DPF temperature (BED temperature), thereby forcibly removing the accumulated PM. And regenerating the DPF.
ここでDPF再生制御を開始するための閾値(基準量)について図1を参照しながら説明する。図1は、DPFが新品であるとき(すなわちAshが堆積していないとき)の、DPFのBED温度と、そのBED温度から到達しうる最高DPF温度との関係を、PM堆積量ごとにプロットしたグラフを示す図である。なお、到達しうる最高DPF温度は以下のようにして求める。すなわち通常運転中のエンジンを急激にアイドル運転にすると、DPF内を通流する排ガス量が急減して、排ガス通流による空冷効果が減り、DPF内部の温度が急上昇する。このようにエンジンを通常運転から急激にアイドル運転にしたときに到達する温度が、到達しうる最高DPF温度であることが発明者らによって確認されている。そこでこの温度を到達しうる最高DPF温度とした。 Here, a threshold value (reference amount) for starting DPF regeneration control will be described with reference to FIG. FIG. 1 plots the relationship between the BPF temperature of the DPF and the maximum DPF temperature that can be reached from the BED temperature for each PM deposition amount when the DPF is new (that is, when Ash is not deposited). It is a figure which shows a graph. The maximum DPF temperature that can be reached is determined as follows. That is, when the engine in normal operation is suddenly idled, the amount of exhaust gas flowing through the DPF decreases rapidly, the air cooling effect due to the exhaust gas flow decreases, and the temperature inside the DPF increases rapidly. In this way, the inventors have confirmed that the temperature reached when the engine is suddenly changed from normal operation to idle operation is the highest DPF temperature that can be reached. Therefore, this temperature is set as the maximum DPF temperature that can be reached.
図1によると、例えばDPFのPM堆積量が2gのときは、DPFのBED温度が低ければ(例えばT1℃)、エンジンを通常運転から急激にアイドル運転にしても、最高DPF温度はあまり高温にならない。ところがDPFのBED温度がある程度高温のときに(例えばT2℃)、エンジンを通常運転から急激にアイドル運転にすると、PMの燃焼によってDPFの最高温度が上昇することがわかる。 According to FIG. 1, for example, when the amount of accumulated PM in the DPF is 2 g, the maximum DPF temperature is too high even if the engine is suddenly idled from the normal operation if the BED temperature of the DPF is low (eg, T1 ° C.). Don't be. However, when the BED temperature of the DPF is high to some extent (eg, T2 ° C.), the maximum temperature of the DPF rises due to PM combustion when the engine is suddenly changed from the normal operation to the idle operation.
またDPFのBED温度が同じでも(例えばT1℃)、PM堆積量が少なければ最高DPF温度はあまり高温にならないが(PM堆積量2gのときは最高DPF温度がT2g℃)、PM堆積量が多くなるとPMが燃焼して最高DPF温度が高温になることが分かる(PM堆積量6gのときは最高DPF温度がT6g℃)。
Even if the BED temperature of the DPF is the same (eg, T1 ° C.), the maximum DPF temperature will not be very high if the PM deposition amount is small (the maximum DPF temperature is
さて最高DPF温度が高温であると、DPFが溶損する可能性がある。そこで最高DPF温度をDPF溶損温度以下にしなければならない。またDPFを再生するときは、後述のように燃料をポスト噴射して未燃燃料を酸化触媒に供給し排ガス温度を上昇させる。したがって頻繁にDPFの再生制御を行っては、燃費が悪化し、またエンジンオイルを燃料で希釈してしまう。そこでDPFの再生制御はできるだけ制御間隔をあけて再生回数を減らすほうが燃費を向上でき、またエンジンオイルの燃料による希釈を防止できる。そこでエンジン運転状態が変化してDPFの温度が急上昇してもDPFが溶損しないような堆積量であって、できるだけ多量のPMを堆積するまで再生間隔をあけることが望ましい。このような考えに基づき、DPF再生を開始する基準PM堆積量を設定している。すなわち、最高DPF温度の上限値は、DPFの仕様によって決まっている。またDPFを再生制御するときに制御可能なDPFBED温度にも範囲がある。そこで最高DPF温度及びDPFBED温度からDPF再生制御を開始するための閾値が決まり、例えば図1のような特性のDPFでは、PM堆積量が6gに達したら燃料噴射量や噴射時期を制御してPM強制燃焼制御(DPF再生制御)を実施する。 If the maximum DPF temperature is high, the DPF may be melted. Therefore, the maximum DPF temperature must be made lower than the DPF melting temperature. When the DPF is regenerated, the fuel is post-injected as described later and unburnt fuel is supplied to the oxidation catalyst to raise the exhaust gas temperature. Therefore, if the regeneration control of the DPF is frequently performed, the fuel efficiency is deteriorated and the engine oil is diluted with the fuel. Therefore, in the regeneration control of the DPF, it is possible to improve the fuel efficiency by reducing the number of regenerations with a control interval as much as possible, and it is possible to prevent the engine oil from being diluted with fuel. Therefore, it is desirable that the regeneration interval be maintained until the amount of PM deposited is as large as possible so that the DPF does not melt even if the engine operating state changes and the temperature of the DPF rapidly increases. Based on this idea, the reference PM accumulation amount for starting DPF regeneration is set. That is, the upper limit value of the maximum DPF temperature is determined by the specification of the DPF. There is also a range in the DPFBED temperature that can be controlled when performing regeneration control of the DPF. Therefore, the threshold value for starting the DPF regeneration control is determined from the maximum DPF temperature and the DPFBED temperature. For example, in the DPF having the characteristics as shown in FIG. 1, when the PM accumulation amount reaches 6 g, the fuel injection amount and the injection timing are controlled to control the PM. Forced combustion control (DPF regeneration control) is performed.
ところが運転状態によっては、DPFに従来よりも多くのPMを堆積してもDPFの最高温度がDPF溶損温度に達しないことが本件発明者らによって知見された。発明者らの鋭意研究によって、この原因がエンジンオイル中の添加剤による不純物や、機械的摩耗から生じる金属粉などの不燃成分であるAsh(灰分)の影響であるとの知見を得た。すなわちAshの堆積によってDPF内のPM燃焼速度が遅くなり、図2に示すように、或るPM堆積量におけるDPFの最高温度が低下することが分かったのである。さらにPM燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存するとの知見を得た。この点について図3,図4を参照して詳述する。なお図3は、ディーゼルエンジンの通常運転におけるDPFの作用を説明する模式図であり、図3(A)はPMを捕捉する様子を示し、図3(B)はPMを強制燃焼した後のAshの堆積状態を示す。図4は、ディーゼルエンジンの高速走行におけるDPFのAshの堆積状態を示す模式図である。なお図3,図4においてPMを白丸で示し、Ashを黒丸で示す。 However, the present inventors have found that the maximum temperature of the DPF does not reach the DPF melting temperature even if more PM is deposited on the DPF depending on the operating state. The inventors' diligent research has revealed that this is due to impurities caused by additives in engine oil and the influence of Ash (ash), which is an incombustible component such as metal powder resulting from mechanical wear. That is, it has been found that the accumulation of Ash slows down the PM combustion rate in the DPF, and as shown in FIG. 2, the maximum temperature of the DPF at a certain PM accumulation amount decreases. Furthermore, it was found that the PM burning rate also depends on the deposition state of Ash. This point will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the action of the DPF in the normal operation of the diesel engine. FIG. 3 (A) shows a state where PM is captured, and FIG. 3 (B) shows Ash after forcibly burning PM. The deposition state of is shown. FIG. 4 is a schematic diagram showing the accumulation state of Ash in the DPF when the diesel engine is traveling at high speed. 3 and 4, PM is indicated by a white circle, and Ash is indicated by a black circle.
DPFは、例えばコージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造である。DPFには、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。図3(A)に示すように、各流路の入口は、交互に目封じされる。入口が目封じされない流路は、出口が目封じされる。 The DPF has a porous honeycomb structure made of ceramic such as cordierite. In the DPF, flow paths are partitioned in a lattice shape by a porous thin wall. As shown in FIG. 3A, the inlets of the respective channels are alternately sealed. In the flow path where the inlet is not sealed, the outlet is sealed.
DPFに流入した排ガスは、図中の矢印で示すように、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流へ排出される。通常運転時には、図3(A)に示すように、排ガスに含まれるPMが、多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。捕捉されたPMの一部はDPFで燃焼するものの、DPFの温度(BED温度)が高温でなければ燃焼量は少なく、PMの燃焼量よりも堆積量のほうが多いこととなる。この状態が継続しDPFがPMを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでPMがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したPMを強制的に燃焼除去する。 As shown by the arrows in the figure, the exhaust gas flowing into the DPF permeates through the porous thin walls that define the flow paths and is discharged downstream. During normal operation, as shown in FIG. 3A, PM contained in the exhaust gas is trapped and deposited on the inner surface of the porous thin wall. Although a part of the trapped PM burns in the DPF, if the DPF temperature (BED temperature) is not high, the combustion amount is small and the deposition amount is larger than the PM combustion amount. If this state continues and the DPF continues to capture PM, it will eventually become clogged. Therefore, when the PM is accumulated to some extent, the exhaust gas temperature is raised and the accumulated PM is forcibly removed by combustion.
ところが、排ガス温度を上昇させて堆積したPMを燃焼しても、Ashは燃焼しない。このAshは、図3(B)に示すようにDPFの下流部(底部)に堆積する。 However, Ash does not burn even if the PM deposited by raising the exhaust gas temperature is burned. As shown in FIG. 3B, this Ash is deposited on the downstream portion (bottom portion) of the DPF.
一方、高速走行時は、排ガス温度が高温で、DPFの温度(BED温度)も高温になる。この状態では、排ガスに含まれるPMがDPFの多孔質薄壁の内側表面で捕捉されると、堆積することなく自然燃焼する。ところがAshは燃焼しない。そのため多孔質薄壁の内側表面には、図4に示すようにAshが堆積する。 On the other hand, during high-speed traveling, the exhaust gas temperature is high, and the DPF temperature (BED temperature) is also high. In this state, when PM contained in the exhaust gas is trapped on the inner surface of the DPF porous thin wall, it spontaneously burns without accumulating. However, Ash does not burn. Therefore, Ash is deposited on the inner surface of the porous thin wall as shown in FIG.
このように、本件発明者らによって、DPFに堆積したPMを強制燃焼した場合と、高速走行などによって排ガス温度が高温になることでPMが自然燃焼する場合とで、Ashの堆積状態が異なることが知見された。そしてさらに発明者らによって、Ash堆積量が同じでもAshの堆積状態が異なると、DPFにおけるPM燃焼速度が異なり最高DPF温度が異なることが知見された。そのため、Ashの堆積状態が異なっているにもかかわらず、常に一律のPM堆積量でPM強制燃焼制御(DPF再生制御)を開始したのでは、再生タイミングが早いことがある、ということを本件発明者らは見いだしたのである。 As described above, the present inventors have different Ash accumulation states between the case where the PM deposited on the DPF is forcibly burned and the case where the PM naturally burns due to the exhaust gas temperature becoming high due to high-speed traveling or the like. Was discovered. Further, the inventors have found that, even if the amount of Ash deposition is the same, if the accumulation state of Ash is different, the PM combustion rate in the DPF is different and the maximum DPF temperature is different. Therefore, in the present invention, the regeneration timing may be early if the PM forced combustion control (DPF regeneration control) is always started with a uniform PM deposition amount even though the accumulation state of Ash is different. They found out.
以上説明したように、発明者らによれば、Ashの堆積量が増えるとPM堆積量が一定でもPM燃焼速度は遅くなり、最高DPF温度が低下することが知見された。さらにDPF内のPM燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存することが知見された。そこで本発明では、Ashの堆積量及び堆積状態に応じてPM強制燃焼制御(DPF再生制御)を開始する基準PM堆積量を補正して再生開始時期の適正化を図るようにしたのである。 As described above, according to the inventors, it has been found that when the amount of deposited Ash increases, the PM combustion rate is slowed even if the amount of deposited PM is constant, and the maximum DPF temperature is lowered. Furthermore, it was found that the PM burning rate in the DPF also depends on the accumulation state of Ash. Therefore, in the present invention, the reference PM accumulation amount for starting the PM forced combustion control (DPF regeneration control) is corrected according to the accumulation amount and accumulation state of Ash so as to optimize the regeneration start timing.
以下では具体的な構成について説明する。図5は、本発明による排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置の一実施形態を示す全体システム図である。 Hereinafter, a specific configuration will be described. FIG. 5 is an overall system diagram showing an embodiment of an exhaust gas purification filter regeneration start timing control apparatus according to the present invention.
排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置1は、ディーゼルエンジン10と、吸気通路21と、スロットルバルブ22と、排気通路23と、排ガス再循環装置(Exhaust Gas Recirculation;以下「EGR装置」という)30と、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst;以下「DOC」という)40と、DPFアッセンブリ50と、センサ類61〜64と、コントローラ70とを有する。
The exhaust gas purification filter regeneration start
ディーゼルエンジン10には、高圧ポンプ14で高圧化されコモンレール13に一旦蓄圧された燃料がインジェクタ12から噴射タイミングに応じて噴射される。
The
ディーゼルエンジン10から排出された排ガスの一部がEGR装置30を介して吸気通路21に還流する。EGR装置30は、EGR通路31にEGRクーラ32とEGRバルブ33とを有する。EGRクーラ32は排気通路23から還流する排ガスを冷却する。EGRバルブ33は開閉してEGR量を調整する。EGRバルブ33は、コントローラ70によってデューティ制御される。
Part of the exhaust gas discharged from the
DOC40は、ディーゼルエンジン10の排気通路23に設けられ、パラジウム、白金などの触媒による酸化作用で粒子状物質を減少させる。DOC40に未燃成分(炭化水素HC)が流入すると、触媒反応によって高温になった排ガスがDOC40から流出する。
The
DPFアッセンブリ50は、DOC40のさらに下流に設けられる。DPFアッセンブリ50は、DPFハウジング51にDPF52を内蔵する。DPF52は、例えばコージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造である。DPF52には、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。各流路の入口は、交互に目封じされる。入口が目封じされない流路は、出口が目封じされる。DPF52に流入した排ガスは、各流路を区画する多孔質薄壁を透過して下流へ排出される。排ガスに含まれるPMは多孔質薄壁の内側表面で捕捉されて堆積する。捕捉されたPMの一部はDPFで燃焼するものの、DPFの温度(BED温度)が高温でなければ燃焼量は少なく、PMの燃焼量よりも堆積量のほうが多いこととなる。この状態が継続しDPFがPMを捕捉し続けると、やがて目詰まりを生じてしまう。そこでPMがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、堆積したPMを強制的に燃焼除去する。
The
差圧センサ61は、DPFハウジング51の上流室51a(DPF52の入口)及び下流室51b(DPF52の出口)の差圧を検出し、差圧信号をコントローラ70に出力する。
The
DPF入口温度センサ62は、DPF52の入口温度Tinを検出し、入口温度信号をコントローラ70に出力する。
The DPF
DPF出口温度センサ63は、DPF52の出口温度Toutを検出し、出口温度信号をコントローラ70に出力する。
The DPF
クランク角センサ64は、ディーゼルエンジン10のクランクシャフト11の回転速度を検出する。
The
コントローラ70は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。
The
コントローラ70は、エンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のPM排出量マップに基づいてPM排出量PMoutを検出する。そしてこのPM排出量PMoutに基づいてPM堆積量PMaを推定する。この推定方法の詳細は後述する。そしてコントローラ70は、このPM堆積量PMaに基づいてDPF再生時期を判定する。またコントローラ70は、差圧センサ61の差圧信号を入力する。コントローラ70は、DPF入口温度センサ62の入口温度信号及びDPF出口温度センサ63の出口温度信号を入力し、これらに基づきDPF52のBED温度を算出する。コントローラ70は、エンジンの運転状態から最適な変速段(ギヤ比)を決定し、クランク角センサ64の信号とあわせて、走行距離を算出する。
The
またコントローラ70は、入力信号に基づいてインジェクタ12及び高圧ポンプ14を制御して燃料噴射量、噴射時期を調整する。コントローラ70は、入力信号に基づいてスロットルバルブ22の開度を調整する。コントローラ70は、EGRバルブ33をデューティ制御する。コントローラ70は、これらをコントロールすることで空気過剰率(空燃比)を調整(λコントロール)して排ガス中に含まれる未燃成分(炭化水素HC)を調整し、DOC40から流出する排ガス温度を上昇させてDPFのBED温度を高温化してDPFを再生する。
The
次にコントローラ70の動作を中心として、本発明による排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置の具体的な動作を説明する。図6は、排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。なおコントローラ70はこの処理を微少時間(例えば10ミリ秒)毎に繰り返し実行している。
Next, a specific operation of the exhaust gas purification filter regeneration start timing control apparatus according to the present invention will be described focusing on the operation of the
ステップS1において、コントローラ70は、PMの堆積量PMaを推定する。具体的な推定方法は後述する。
In step S1, the
ステップS2において、コントローラ70は、基準PM堆積量補正値PMHOSを算出する。具体的な算出方法は後述する。
In step S2, the
ステップS3において、コントローラ70は、基準PM堆積量基本値PM0に基準PM堆積量補正値PMHOSを加算して補正後基準PM堆積量PM1を算出する。なお基準PM堆積量基本値PM0は、DPFが新品であるとき(すなわちAshが堆積していないとき)に、最高DPF温度をDPF溶損温度以下にするためにDPF再生制御を開始するための閾値であり、例えば図1の特性のDPFであれば6gである。
In step S3, the
ステップS4において、コントローラ70は、補正後基準PM堆積量PM1がPM堆積量限界値PMlimitを超えていないか否かを判定する。超えていなければステップS5へ処理を移行し、そうでなければステップS6へ処理を移行する。なおPM堆積量限界値PMlimitはDPF52で捕捉可能な最大PM量であり、あらかじめ設定されている。このPM堆積量限界値PMlimitが特許請求の範囲の「実現可能な閾値」に相当する。
In step S4, the
ステップS5において、コントローラ70は、DPF再生制御を開始するための閾値であるPM堆積量閾値PMcとして補正後基準PM堆積量PM1を設定する。
In step S5, the
ステップS7において、コントローラ70は、DPF再生制御を開始するための閾値であるPM堆積量閾値PMcとしてPM堆積量限界値PMlimitを設定する。
In step S7, the
図7は、PM堆積量推定処理を示すサブルーチンのフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart of a subroutine showing the PM accumulation amount estimation process.
ステップS11において、コントローラ70は、エンジンの運転状態(例えば回転速度と燃料噴射量)毎のPM排出量マップに基づいてPM排出量PMoutを検出する。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
In step S11, the
ステップS12において、コントローラ70は、DPFのBED温度及び前回検出されたPM堆積量PMa(前回)を、あらかじめROMに格納された図11に示す特性のマップに適用してPM燃焼量PMburnを求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
In step S12, the
ステップS13において、コントローラ70は、PM堆積量PMaを以下の式で算出する。
In step S13, the
図8は、基準PM堆積量補正値PMHOSを求める処理を示すサブルーチンのフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart of a subroutine showing a process for obtaining the reference PM accumulation amount correction value PMHOS.
ステップS21において、コントローラ70は、DPF52の入口温度Tinが基準温度を超えているか否かを判定する。DPF52の入口温度(すなわちDPFに流入する排ガス温度)が高温であればあるほど、DPF52の内部でPMが自然燃焼しやすくなる。基準入口温度はこのことを判定する。基準入口温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば450℃である。DPF52の入口温度Tinが基準温度を超えるときはステップS22に処理を移行し、超えなければステップS24に処理を移行する。
In step S21, the
ステップS22において、コントローラ70は、DPF52のBED温度Tbedが基準BED温度を超えているか否かを判定する。DPF52のBED温度(すなわちDPFの内部温度)が高温であればあるほど、DPF52の内部でPMが自然燃焼しやすくなる。基準BED温度はこのことを判定する。基準BED温度はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば600℃である。DPF52のBED温度Tbedが基準温度を超えるときはステップS23に処理を移行し、超えなければステップS24に処理を移行する。
In step S22, the
ステップS23において、コントローラ70は、DPF52のPM堆積量PMaが基準堆積量を超えているか否かを判定する。DPF52の内部にPMが堆積していればいるほど、DPF52の内部でPMが自然燃焼しにくくなる。基準堆積量はこのことを判定する。基準堆積量はあらかじめ実験を通じて設定されるが、例えば0グラムである。DPF52のPM堆積量PMaが基準堆積量を超えるときはステップS24に処理を移行し、超えなければステップS25に処理を移行する。
In step S23, the
ステップS24において、コントローラ70は、底部堆積処理を実行する。詳細は後述する。
In step S24, the
ステップS25において、コントローラ70は、壁面堆積処理を実行する。詳細は後述する。
In step S25, the
ステップS26において、コントローラ70は、基準PM堆積量補正値PMHOSを以下の式で求める
In step S26, the
図9は、底部堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart of a subroutine showing the bottom accumulation process.
ステップS241において、コントローラ70は、エンジン回転速度信号、変速段信号に基づいて、走行距離を算出する。
In step S241, the
ステップS242において、コントローラ70は、前回が壁面堆積モードであったか否かを判定する。前回が壁面堆積モードであったときはステップS243に処理を移行し、壁面堆積モードでなければ、この処理を一旦抜ける。
In step S242, the
ステップS243において、コントローラ70は、走行距離を、あらかじめROMに格納された図12に示す特性のマップに適用してDPF52に流入したAsh量(Ash0)を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
In step S243, the
ステップS244において、コントローラ70は、底部堆積Ash量Ash1を以下の式で求める。なおこの底部堆積Ash量Ash1が特許請求の範囲の「第1の積算値」に相当する。
In step S244, the
ステップS245において、コントローラ70は、底部堆積Ash量Ash1を、あらかじめROMに格納された図13(A)に示す特性のマップに適用して底部Ash影響補正値HOS1を求める。なおこの底部Ash影響補正値HOS1が特許請求の範囲の「第1補正値」に相当する。
In Step S245, the
ステップS246においてコントローラ70は走行距離をリセットし、ステップS247において前回モードMODEzを1に変更する。
In step S246, the
図10は、壁面堆積処理を示すサブルーチンのフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart of a subroutine showing the wall surface deposition process.
ステップS251において、コントローラ70は、エンジン回転速度信号、変速段信号に基づいて、走行距離を算出する。
In step S251, the
ステップS252において、コントローラ70は、前回が底部堆積モードであったか否かを判定する。前回が底部堆積モードであったときはステップS253に処理を移行し、底部堆積モードでなければ、この処理を一旦抜ける。
In step S252, the
ステップS253において、コントローラ70は、走行距離を、あらかじめROMに格納された図12に示す特性のマップに適用してDPF52に流入したAsh量(Ash0)を求める。このマップはあらかじめ実験を通じて設定される。
In step S253, the
ステップS254において、コントローラ70は、壁面堆積Ash量Ash2を以下の式で求める。なおこの壁面堆積Ash量Ash2が特許請求の範囲の「第2の積算値」に相当する。
In step S254, the
ステップS255において、コントローラ70は、壁面堆積Ash量Ash2を、あらかじめROMに格納された図13(B)に示す特性のマップに適用して壁面Ash影響補正値HOS2を求める。なおこの壁面Ash影響補正値HOS2が特許請求の範囲の「第2補正値」に相当する。
In Step S255, the
ステップS256においてコントローラ70は走行距離をリセットし、ステップS257において前回モードMODEzを2に変更する。
In step S256, the
以上詳細に説明したように、発明者らによれば、Ashの堆積量が増えるとPM堆積量が一定でもPM燃焼速度は遅くなり、最高DPF温度が低下することが知見された。さらにDPF内のPM燃焼速度は、Ashの堆積状態にも依存することが知見された。そこで本発明では、Ashの堆積量及び堆積状態に応じてPM強制燃焼制御(DPF再生制御)を開始する基準PM堆積量を補正することで、Ashが堆積しているほど再生間隔を延長し、再生時期の適正化を図るようにしたのである。このため燃費の悪化や、DPF再生時の燃料ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈を抑制できるのである。 As described above in detail, according to the inventors, it has been found that when the deposit amount of Ash increases, the PM combustion rate becomes slow and the maximum DPF temperature decreases even if the PM deposit amount is constant. Furthermore, it was found that the PM burning rate in the DPF also depends on the accumulation state of Ash. Therefore, in the present invention, by correcting the reference PM accumulation amount for starting PM forced combustion control (DPF regeneration control) according to the accumulation amount and accumulation state of Ash, the regeneration interval is extended as Ash accumulates, It was designed to optimize the regeneration time. For this reason, deterioration of fuel consumption and dilution of engine oil due to fuel post injection during DPF regeneration can be suppressed.
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.
例えば、DPFのBED温度は、DPFにセンサを取り付けて検出してもよい。また各マップは一例に過ぎず、実験によって適宜選択すればよい。 For example, the BED temperature of the DPF may be detected by attaching a sensor to the DPF. Each map is only an example, and may be appropriately selected by experiment.
また上記実施形態においては、エンジンとしてディーゼルエンジンを一例に挙げて説明してるが、ガソリンエンジンであってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the diesel engine was mentioned as an example and demonstrated as an engine, a gasoline engine may be sufficient.
1 排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置
10 ディーゼルエンジン
50 DPFアッセンブリ
52 DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ;排ガス浄化フィルタ)
61 差圧センサ
62 DPF入口温度センサ
63 DPF出口温度センサ
70 コントローラ
ステップS7〜S8 フィルタ再生時期制御手段/フィルタ再生時期制御工程
ステップS24,S25 不燃成分状態検出手段/不燃成分状態検出工程
1 Exhaust gas purification filter regeneration start
61
Claims (6)
前記排ガス浄化フィルタの再生制御を開始するための基準パティキュレート堆積量の基 本値を設定する基本値設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて第1の積算値をカウントアップする第1カウントアップ手 段と、
前記第1の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第1補正値を設定する第 1補正値設定手段と、
エンジン運転状態に基づいて第2の積算値をカウントアップする第2カウントアップ手 段と、
前記第2の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第2補正値を設定する第 2補正値設定手段と、
前記第1補正値及び第2補正値に基づいて前記基準パティキュレート堆積量基本値を補 正する基準値補正手段と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレー ト堆積量検出手段と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量が、前記基準値補正手段で 補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、前記排ガス浄化フィルタの 再生制御を開始するフィルタ再生時期制御手段と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。An exhaust gas purification filter that captures particulates discharged from the engine and prevents emission to the atmosphere;
A base value setting means for setting a basic value of the reference accumulated particulate amount for starting the regeneration control of the exhaust gas purification filter,
A first count-up means to count up the first integration value on the basis of the engine operating condition,
First correction value setting means for setting a first correction value so as to increase at a predetermined rate with respect to an increase in the first integrated value ;
A second count-up means to count up the second integrated value based on the engine operating condition,
Second correction value setting means for setting a second correction value so as to increase at a predetermined rate with respect to an increase in the second integrated value ;
A reference value correcting means for compensation of the reference accumulated particulate amount basic value based on the first correction value and the second correction value,
And Patikyure DOO deposited amount detecting means for detecting the particulate matter deposit amount deposited on the exhaust gas purification filter,
Filter regeneration timing control means for starting regeneration control of the exhaust gas purification filter when the particulate accumulation amount deposited on the exhaust gas purification filter is larger than the reference particulate accumulation amount corrected by the reference value correction means ;
An apparatus for controlling the start of regeneration of an exhaust gas purification filter having
前記第2補正値設定手段は、前記第2の積算値の増加に対して増加割合が減少するよう に第2補正値を設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。 The first correction value setting means sets the first correction value so as to increase at a substantially constant rate with respect to the increase of the first integrated value ;
The second correction value setting means sets the second correction value such that the increase rate decreases with respect to the increase of the second integrated value ;
The regeneration start timing control device for an exhaust gas purification filter according to claim 1.
前記第2カウントアップ手段は、前記パティキュレート堆積量が前記所定量よりも少な いエンジン運転状態のときに前記第2の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。 Said first count-up means, the particulate matter deposit amount is counted up the first integration value when the high engine operating conditions than a predetermined amount,
Said second count-up means, the particulate matter deposit amount is counted up the second integrated value at least not the engine operating condition than the predetermined amount,
The regeneration start timing control device for an exhaust gas purification filter according to claim 1 or 2.
前記第1カウントアップ手段は、前記排ガス温度が所定温度よりも低いエンジン運転状 態のときに前記第1の積算値をカウントアップし、
前記第2カウントアップ手段は、前記排ガス温度が前記所定温度よりも高いエンジン運 転状態のときに前記第2の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。 An exhaust gas temperature detecting means for detecting the exhaust gas temperature of the engine;
It said first count-up means, the exhaust gas temperature is counted up the first integration value when the low engine operating state than a predetermined temperature,
Said second count-up means, the exhaust gas temperature counts up the second integrated value at high engine OPERATION state than said predetermined temperature,
The regeneration start timing control device for an exhaust gas purification filter according to claim 1 or 2 .
前記第1カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が所定温度よりも低いエンジン運転 状態のときに前記第1の積算値をカウントアップし、
前記第2カウントアップ手段は、前記フィルタ温度が前記所定温度よりも高いエンジン 運転状態のときに前記第2の積算値をカウントアップする、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御装置。 Filter temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust gas purification filter,
The first count-up means counts up the first integrated value when the filter temperature is in an engine operating state lower than a predetermined temperature ,
The second count-up means counts up the second integrated value when the filter temperature is in an engine operating state higher than the predetermined temperature .
The regeneration start timing control device for an exhaust gas purification filter according to claim 1 or 2 .
エンジン運転状態に基づいて第1の積算値をカウントアップする第1カウントアップ工 程と、
前記第1の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第1補正値を設定する第 1補正値設定工程と、
エンジン運転状態に基づいて第2の積算値をカウントアップする第2カウントアップ工 程と、
前記第2の積算値の増加に対して所定の割合で増加するように第2補正値を設定する第 2補正値設定工程と、
前記第1補正値及び第2補正値に基づいて前記基準パティキュレート堆積量基本値を補 正する基準値補正工程と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量を検出するパティキュレー ト堆積量検出工程と、
前記排ガス浄化フィルタに堆積するパティキュレート堆積量が、前記基準値補正工程で 補正された基準パティキュレート堆積量よりも大きいときに、前記排ガス浄化フィルタの 再生制御を開始するフィルタ再生時期制御工程と、
を有する排ガス浄化フィルタの再生開始時期制御方法。 A base value setting step of setting a basic value of the reference accumulated particulate amount for starting the regeneration control of the exhaust gas purification filter which captures particulates discharged from the engine to prevent their release into the atmosphere,
And as the first count-up factory for counting up the first integration value on the basis of the engine operating condition,
A first correction value setting step of setting a first correction value so as to increase at a predetermined rate with respect to an increase in the first integrated value ;
And as second count up Engineering for counting up a second integration value based on the engine operating condition,
A second correction value setting step of setting a second correction value so as to increase at a predetermined rate with respect to an increase in the second integrated value ;
And reference value correction step of compensation of the reference accumulated particulate amount basic value based on the first correction value and the second correction value,
And Patikyure DOO accumulation amount detection step of detecting a particulate deposition amount deposited on the exhaust gas purification filter,
A filter regeneration timing control step for starting regeneration control of the exhaust gas purification filter when the particulate accumulation amount deposited on the exhaust gas purification filter is larger than the reference particulate accumulation amount corrected in the reference value correction step ;
A method for controlling the regeneration start time of an exhaust gas purification filter .
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