JP5497822B2 - diesel engine - Google Patents
diesel engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP5497822B2 JP5497822B2 JP2012070366A JP2012070366A JP5497822B2 JP 5497822 B2 JP5497822 B2 JP 5497822B2 JP 2012070366 A JP2012070366 A JP 2012070366A JP 2012070366 A JP2012070366 A JP 2012070366A JP 5497822 B2 JP5497822 B2 JP 5497822B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- estimation means
- engine
- particulate matter
- regeneration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
本発明は、少なくとも酸化触媒又はパティキュレートフィルターからなる黒煙浄化装置と、パティキュレートマター堆積量を推定する推定手段と、該推定手段を用いてパティキュレートフィルターを再生するフィルター再生手段と、を有するディーゼルエンジンに関する。 The present invention has a black smoke purification device comprising at least an oxidation catalyst or a particulate filter, an estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited, and a filter regeneration means for regenerating the particulate filter using the estimation means. Diesel engine related.
従来、ディーゼルエンジンに備えられる黒煙浄化装置は公知である。黒煙浄化装置は、ディーゼルエンジンの有毒な排出ガスのうち粒子状物質(パティキュレートマター、以下、PMと称する) を取り除く装置である。黒煙浄化装置には、酸化触媒及びパティキュレートフィルター(以下、フィルターと称する)が備えられている。フィルターは、フィルター機能のみしか有さないため、長く使用すると詰まりが生じて排気負荷が大きくなり効率が悪化する。そこで、フィルターを温めてPMを燃やすフィルター再生手段も公知である。 Conventionally, a black smoke purification device provided in a diesel engine is known. The black smoke purification device is a device that removes particulate matter (particulate matter, hereinafter referred to as PM) from the toxic exhaust gas of a diesel engine. The black smoke purification apparatus includes an oxidation catalyst and a particulate filter (hereinafter referred to as a filter). Since the filter has only a filter function, if it is used for a long time, clogging occurs and the exhaust load increases and efficiency is deteriorated. Thus, filter regeneration means for warming the filter and burning PM is also known.
フィルター再生手段においては、フィルターのPM堆積量を推定する必要がある。しかし、フィルターにおけるPM堆積状態は、フィルターの内部に溜まる状態と表面に溜まる状態との2つがある。さらに、この2つの状態はエンジン運転状態やPM堆積量によって異なる。つまり、フィルター差圧とPM堆積量の相関関係は一定でないことから、フィルター差圧とPM堆積量とは、ヒステリシスループを持つ複雑な相関を示すことが分かっている。 In the filter regeneration means, it is necessary to estimate the PM accumulation amount of the filter. However, there are two PM accumulation states in the filter: a state in which the PM is accumulated inside the filter and a state in which the PM is accumulated on the surface. Furthermore, these two states differ depending on the engine operating state and the PM accumulation amount. That is, since the correlation between the filter differential pressure and the PM deposition amount is not constant, it is known that the filter differential pressure and the PM deposition amount show a complicated correlation having a hysteresis loop.
従来、PM堆積量推定手段として、フィルターの差圧に基づいてPM堆積量を推定する第一推定手段と、エンジンの運転履歴、PM排出量、又は黒煙浄化装置のPM再生量に基づいてPM堆積量を推定する第二推定手段と、が公知である。フィルター再生手段において、第一推定手段はエンジン回転数又はエンジン負荷が高いエンジン運転状態(再生域)に用いられ、第二推定手段はエンジン回転数又はエンジン負荷が低いエンジン運転状態(非再生域)に用いられている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, as the PM accumulation amount estimation means, the first estimation means for estimating the PM accumulation amount based on the differential pressure of the filter, and the PM based on the engine operation history, the PM emission amount, or the PM regeneration amount of the black smoke purification device. Second estimation means for estimating the amount of deposition is known. In the filter regeneration means, the first estimation means is used for an engine operation state (regeneration area) with a high engine speed or engine load, and the second estimation means is an engine operation state (non-regeneration area) with a low engine speed or engine load. (For example, Patent Document 1).
エンジン運転状態が非再生域から再生域に移行したときは、推定手段の選択も第二推定手段から第一推定手段に切り替えられる。しかし、発明者らは、エンジン運転状態が非再生域から再生域に移行したときに、フィルター差圧とPM堆積量の相関関係においてしばらくは急激なフィルター差圧の変動があることを試験によって確認した。そのため、エンジン運転状態によっては、比較的推定精度の良い第一推定手段であってもPM堆積量の推定値がばらついてしまうことになる。そこで、解決しようとする課題は、黒煙浄化装置を備えたディーゼルエンジンにおいて、上記不具合を改善することで、フィルターのPM堆積量の推定精度を向上することである。 When the engine operating state shifts from the non-regeneration area to the regeneration area, the selection of the estimation means is also switched from the second estimation means to the first estimation means. However, the inventors have confirmed through tests that there is a sudden change in the filter differential pressure for a while in the correlation between the filter differential pressure and the PM deposit when the engine operating state shifts from the non-regeneration range to the regeneration range. did. For this reason, depending on the engine operating state, the estimated value of the PM accumulation amount varies even with the first estimation means with relatively high estimation accuracy. Therefore, the problem to be solved is to improve the estimation accuracy of the PM accumulation amount of the filter by improving the above-mentioned problem in the diesel engine equipped with the black smoke purification device.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
請求項1においては、少なくとも酸化触媒(12)又はパティキュレートフィルター(13)からなる黒煙浄化装置(10)と、前記黒煙浄化装置(10)前後の差圧に基づいて、該黒煙浄化装置(10)におけるパティキュレートマター堆積量を推定し、エンジン運転状態が再生域にある場合に用いられる第一推定手段(51)と、少なくともエンジン運転履歴、パティキュレートマター排出量、又は黒煙浄化装置(10)におけるパティキュレートマター再生量に基づいて、該黒煙浄化装置(10)のパティキュレートマター堆積量を推定し、エンジンが非再生域で運転されている場合に用いられる第二推定手段(52)と、前記第一推定手段(51)又は第二推定手段(52)を選択して使用することによってパティキュレートマター堆積量を推定するパティキュレートマター堆積量推定手段(53)とを有するディーゼルエンジン(5)において、前記パティキュレートマター堆積量推定手段(53)は、前記第二推定手段(52)から前記第一推定手段(51)に切り替えるときは、前記第二推定手段(52)を所定時間継続して使用した後に、前記第一推定手段(51)に切り替え、前記所定時間は、パティキュレートマター堆積量又はエンジン運転状態に基づいて算出されるものである。 In Claim 1, based on the differential pressure before and after the black smoke purification device (10) comprising at least an oxidation catalyst (12) or a particulate filter (13) and the black smoke purification device (10), the black smoke purification device. The particulate matter accumulation amount in the device (10) is estimated, and first estimation means (51) used when the engine operating state is in the regeneration range, and at least the engine operation history, particulate matter discharge amount, or black smoke purification Based on the particulate matter regeneration amount in the device (10), the particulate matter accumulation amount of the black smoke purification device (10) is estimated, and second estimation means used when the engine is operated in a non-regeneration region (52) and the particulate matter by selecting and using the first estimation means (51) or the second estimation means (52) In the diesel engine (5) having the particulate matter accumulation amount estimation means (53) for estimating the product amount, the particulate matter accumulation amount estimation means (53) is changed from the second estimation means (52) to the first When switching to the estimation means (51), the second estimation means (52) is continuously used for a predetermined time and then switched to the first estimation means (51) , and the predetermined time is determined by the amount of particulate matter deposited or It is calculated based on the engine operating state .
請求項2においては、請求項1記載のディーゼルエンジンにおいて、前記第二推定手段(52)は、エンジン(5)の運転時間に係数を加味してパティキュレートマター堆積量を推定することを特徴とするディーゼルエンジンである。 According to Claim 2, in the diesel engine according to Claim 1, the second estimating means (52) estimates a particulate matter deposition amount by adding a coefficient to an operation time of the engine (5). It is a diesel engine.
請求項3においては、請求項1または2記載のディーゼルエンジンにおいて、パティキュレートフィルター再生域運転であるか、パティキュレートフィルター非再生域運転であるかの判断は、排気ガス温度及び排気ガス流量に基づいて排気ガス温度と排気ガス流量との双方にそれぞれ閾値を設け、その閾値を超えたか否かに基づいて行うことを特徴とするディーゼルエンジンである。 In the third aspect of the present invention, in the diesel engine according to the first or second aspect , the determination as to whether the operation is in the particulate filter regeneration region operation or the particulate filter non-regeneration region operation is based on the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate. Thus, a diesel engine is characterized in that a threshold value is provided for both the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate and the threshold value is exceeded.
請求項4においては、請求項1または2記載のディーゼルエンジンにおいて、前記第二推定手段(52)の運転時間は、エンジン(5)が車両に搭載された場合には走行距離に係数を加味してパティキュレートマター堆積量を推定することにより算出されることを特徴とするディーゼルエンジンである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the diesel engine according to the first or second aspect , when the engine (5) is mounted on a vehicle, the operating time of the second estimating means (52) takes a factor into a traveling distance. The diesel engine is characterized in that it is calculated by estimating the amount of accumulated particulate matter.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1においては、少なくとも酸化触媒(12)又はパティキュレートフィルター(13)からなる黒煙浄化装置(10)と、前記黒煙浄化装置(10)前後の差圧に基づいて、該黒煙浄化装置(10)におけるパティキュレートマター堆積量を推定し、エンジン運転状態が再生域にある場合に用いられる第一推定手段(51)と、少なくともエンジン運転履歴、パティキュレートマター排出量、又は黒煙浄化装置(10)におけるパティキュレートマター再生量に基づいて、該黒煙浄化装置(10)のパティキュレートマター堆積量を推定し、エンジンが非再生域で運転されている場合に用いられる第二推定手段(52)と、前記第一推定手段(51)又は第二推定手段(52)を選択して使用することによってパティキュレートマター堆積量を推定するパティキュレートマター堆積量推定手段(53)とを有するディーゼルエンジン(5)において、前記パティキュレートマター堆積量推定手段(53)は、前記第二推定手段(52)から前記第一推定手段(51)に切り替えるときは、前記第二推定手段(52)を所定時間継続して使用した後に、前記第一推定手段(51)に切り替えるので、パティキュレートマター堆積量推定手段の選択を第二推定手段から第一推定手段に切り替えるときに、第二推定手段を所定時間継続して使用するため、エンジン運転状態が非再生域から再生域に移行したときの急激な黒煙浄化装置の差圧変動に対し、第二推定手段を使用してパティキュレートマター堆積量の推定ができる。 In Claim 1, based on the differential pressure before and after the black smoke purification device (10) comprising at least an oxidation catalyst (12) or a particulate filter (13) and the black smoke purification device (10), the black smoke purification device. The particulate matter accumulation amount in the device (10) is estimated, and first estimation means (51) used when the engine operating state is in the regeneration range, and at least the engine operation history, particulate matter discharge amount, or black smoke purification Based on the particulate matter regeneration amount in the device (10), the particulate matter accumulation amount of the black smoke purification device (10) is estimated, and second estimation means used when the engine is operated in a non-regeneration region (52) and the particulate matter by selecting and using the first estimation means (51) or the second estimation means (52) In the diesel engine (5) having the particulate matter accumulation amount estimation means (53) for estimating the product amount, the particulate matter accumulation amount estimation means (53) is changed from the second estimation means (52) to the first When switching to the estimation means (51), since the second estimation means (52) is continuously used for a predetermined time and then switched to the first estimation means (51) , the particulate matter deposition amount estimation means is selected. When switching from the second estimator to the first estimator, the second estimator is used continuously for a predetermined time, so that the rapid black smoke purification device when the engine operating state shifts from the non-regeneration area to the regeneration area. The particulate matter deposition amount can be estimated using the second estimating means for the differential pressure fluctuation.
つまり、ディーゼルエンジンの黒煙浄化装置において、パティキュレートフィルターのパティキュレートマター堆積量推定精度を向上できる。 That is, in the black smoke purification device of a diesel engine, the particulate matter deposition amount estimation accuracy of the particulate filter can be improved.
また、前記所定時間は、パティキュレートマター堆積量又はエンジン運転状態に基づいて算出されるので、パティキュレートフィルターのパティキュレートマター堆積量推定精度を向上できる。 In addition , since the predetermined time is calculated based on the particulate matter accumulation amount or the engine operating state, the particulate matter accumulation amount estimation accuracy of the particulate filter can be improved.
請求項2においては、請求項1記載のディーゼルエンジンにおいて、前記第二推定手段(52)は、エンジン(5)の運転時間に係数を加味してパティキュレートマター堆積量を推定するので、第二推定手段のパティキュレートマター堆積量推定精度を向上できるようになったのである。 In the second aspect of the present invention, in the diesel engine according to the first aspect, the second estimating means (52) estimates the particulate matter deposition amount by adding a coefficient to the operating time of the engine (5). The accuracy of estimating the amount of particulate matter deposited by the estimating means can be improved.
請求項3においては、請求項1または2記載のディーゼルエンジンにおいて、パティキュレートフィルター再生域運転であるか、パティキュレートフィルター非再生域運転であるかの判断は、排気ガス温度及び排気ガス流量に基づいて排気ガス温度と排気ガス流量との双方にそれぞれ閾値を設け、その閾値を超えたか否かに基づいて行うので、パティキュレートフィルター再生域運転又はパティキュレートフィルター非再生域運転であるかの判断精度を向上することで、パティキュレートマターの再生領域を確実に判断し、パティキュレートマターの再生領域に適した推定手段を選択できる。 In the third aspect of the present invention, in the diesel engine according to the first or second aspect , the determination as to whether the operation is in the particulate filter regeneration region operation or the particulate filter non-regeneration region operation is based on the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate. Since the threshold is set for both the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate, and the threshold is exceeded, it is determined whether the particulate filter regeneration zone operation or the particulate filter non-regeneration zone operation. By improving the above, it is possible to reliably determine the playback area of the particulate matter and select an estimation means suitable for the playback area of the particulate matter.
請求項4においては、請求項1または2記載のディーゼルエンジンにおいて、前記第二推定手段(52)の運転時間は、エンジン(5)が車両に搭載された場合には走行距離に係数を加味してパティキュレートマター堆積量を推定することにより算出されるので、第二推定手段のパティキュレートマター堆積量推定精度を向上できるようになったのである。第二推定手段を継続して使用する所定時間の算出精度を向上することで、第二推定手段を使用するのを止めて、第二推定手段よりも比較的に推定精度が良い第一推定手段に短時間で移行できる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the diesel engine according to the first or second aspect , when the engine (5) is mounted on a vehicle, the operating time of the second estimating means (52) takes a factor into a traveling distance. Thus, the particulate matter deposition amount estimation accuracy of the second estimation means can be improved. By improving the calculation accuracy of the predetermined time during which the second estimation means is continuously used, the first estimation means that stops using the second estimation means and has a relatively higher estimation accuracy than the second estimation means Can be transferred in a short time.
次に、発明の実施の形態を説明する。まず、本発明の実施例に係るディーゼルエンジンについて、その概略構成を説明する。 Next, embodiments of the invention will be described. First, a schematic configuration of a diesel engine according to an embodiment of the present invention will be described.
図1に示すように、ディーゼルエンジン(以下、エンジンと称する)5は、エンジン本体20と、給気経路と、パティキュレートマター(以下、PMと称する)を取り除く黒煙浄化装置10を備える排気経路と、Exhaust Gas Recirculation装置(以下、EGR装置と称する)と、Engine Control Unit(以下、ECUと称する)100と、を備えて構成されている。なお、エンジン5は、本実施例では車両に搭載されているものとする。
As shown in FIG. 1, a diesel engine (hereinafter referred to as an engine) 5 has an exhaust path including a black
エンジン本体20は、4気筒ディーゼルエンジンであって、図示しない燃料噴射装置と、気筒25・25・25・25と、給気マニホールド21と、排気マニホールド22と、を備えて構成されている。
The engine
給気経路は、空気中に含まれる塵挨等を除去するエアクリーナ23と、開閉制御されることで給気流量を調整する給気絞り弁24と、を備えて構成されている。給気絞り弁24は、給気流量を絞ることで排気ガス温度を上昇させて、後述する酸化触媒12においてPMの燃焼を促進し詰まりを防止する装置である。
The air supply path includes an
排気経路は、詳しくは後述する黒煙浄化装置10と、排気ガス中に還元剤又は助燃剤を投入する添加剤投入装置14と、開閉制御されることで排気流量を調整する排気絞り弁15と、を備えて構成されている。添加剤投入装置14は、排気ガス中に還元剤を投入することで酸化触媒12で酸化させることで排気ガス温度を上昇させる、或いは、触媒のような助燃剤を投入することで、PMの燃焼温度を通常より下げる装置である。排気絞り弁15は、排気流量を絞ることで排気ガス温度を上昇させて、後述する酸化触媒12においてPMの燃焼を促進し詰まりを防止する装置である。
The exhaust path includes a black
また、排気経路には、黒煙浄化装置10の下流に排気ガス温度センサー34、排気流量センサー35が設けられている。
Further, an exhaust gas temperature sensor 34 and an exhaust flow sensor 35 are provided in the exhaust path downstream of the black
EGR装置は、吸入空気中の酸素濃度を低くして、燃料をゆるやかに燃やすことで窒素酸化物(NOx)の生成を抑える装置であって、排気ガスの一部を給気側に戻すためのEGR経路71と、開閉制御されることでEGR量を調整するEGR弁72と、を備えて構成されている。
The EGR device is a device that suppresses the generation of nitrogen oxides (NOx) by lowering the oxygen concentration in the intake air and gradually burning the fuel, and returns a part of the exhaust gas to the supply side. An
黒煙浄化装置10は、導入された排気ガスを多孔質の隔壁を通過させ、排気ガスに含まれるPMをろ過するパティキュレートフィルター(以下、フィルターと称する)13と、フィルター13の上流側に別体で配置され、未燃物(燃料)やCOを接触させて燃やすことで( 酸化反応) 酸化触媒の温度を上げ、フィルター13を温める酸化触媒12と、を備えて構成されている。
The black
また、黒煙浄化装置10には、フィルター13の入口に設けられるフィルター入口圧力センサー31と、フィルター13の出口に設けられるフィルター出口圧力センサー32と、フィルター13に設けられるフィルター温度センサー33と、が設けられている。
Further, the black
エンジン回転数センサー41は、エンジン本体20のクランク軸近傍に設けられている。ラック位置センサー42は、燃料噴射装置のラック位置近傍に設けられている。アクセルの設定位置を検出するアクセル開度センサー43は、車両のアクセル近傍に設けられている。車速センサー44は、車両のトランスミッション近傍に設けられている。
The
ECU100は、コントローラ50と、記憶部60と、を備えて構成されている。コントローラ50は、詳しくは後述する第一推定手段51と、第二推定手段52と、PM堆積量推定手段53と、フィルター再生手段54としての機能を有する。記憶部60は、後述する定数及びマップを予め記憶しておくことができる。
The
ECU100は、フィルター13の入口圧力を検出できるフィルター入口圧力センサー31と、フィルター13の出口圧力を検出できるフィルター出口圧力センサー32と、フィルター13の温度を検出できるフィルター温度センサー33と、排気ガス温度を検出できる排気ガス温度センサー34と、排気ガスの流量を検出できる排気流量センサー35と、エンジン回転数を検出できるエンジン回転数センサー41と、燃料噴射装置のラック位置を検出できるラック位置センサー42と、アクセル開度を検出できるアクセル開度センサー43と、車両の走行速度を検出できる車速センサー44と、に接続されている。
The
ここで、PM堆積量とフィルター差圧との相関について詳細に説明する。なお、PM堆積量とはフィルター13における堆積したPM量、黒煙浄化装置の差圧としてのフィルター差圧とはフィルター13の入口圧力と出口圧力の差をいう。
Here, the correlation between the PM deposition amount and the filter differential pressure will be described in detail. The PM accumulation amount is the amount of PM accumulated in the
図2に示すように、黒煙浄化装置10は、エンジン運転状態に応じて、再生域と非再生域に区分けされる。図2において、エンジン運転状態とは、エンジン回転数とエンジン負荷とにより決まる。再生とは、黒煙浄化装置10において、フィルター13に堆積したPMを燃焼させて無害な二酸化炭素にすることである。再生域とは、エンジン回転数及びエンジン負荷が高く、排気ガス温度が高い領域であってPMが燃焼できる領域である。再生域では、PMは堆積されることなく再生され続けることになる。非再生域とは、エンジン回転数及びエンジン負荷が低く、排気ガス温度が低い領域であってPMが燃焼できない領域である。非再生域においては、PMは堆積され続けることになる。
As shown in FIG. 2, the black
図3(a)及び(b)に示すように、フィルター13にPMが堆積する場合と、フィルター13に堆積したPMが再生される場合とでは、フィルター13の内部と表面が段階的に再生又は堆積されることになる。図3(a)は、上述した非再生域において、フィルター13にPMが堆積する場合を段階的に示している。すなわち、非再生域では、まず、フィルター13内部及び表面にPMが堆積し、やがてフィルター内部に溜まらなくなればフィルター13表面にのみ堆積していく。図3(b)は、上述した再生域において、フィルター13に堆積したPMが再生される場合を示している。すなわち、再生域では、まず、排気ガスが流れるフィルター13内部のPMが先に再生され、やがてフィルター13表面のPMの再生が支配的になる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, when PM is deposited on the
このようにフィルター13の内部と表面が段階的に再生又は堆積されるため、PM堆積状態は常に一定ではない。そのため、PM堆積量とフィルター差圧とは、以下に示す特性を有する。
In this way, the inside and the surface of the
図4に示すように、PM堆積量及びフィルター差圧の遷移は、上段特性ラインと連続再生時堆積ラインとで表されるヒステリシスループを持つ複雑な相関を示す(図4における太い実線)。ここで、堆積限界(図4における一点鎖線)とは、黒煙浄化装置10においてフィルター13に堆積できるPM堆積量の限界に安全率(本実施例では80%)を考慮した閾値である。
As shown in FIG. 4, the transition of the PM deposition amount and the filter differential pressure shows a complex correlation having a hysteresis loop represented by the upper stage characteristic line and the continuous regeneration deposition line (thick solid line in FIG. 4). Here, the accumulation limit (the one-dot chain line in FIG. 4) is a threshold in consideration of a safety factor (80% in the present embodiment) in the limit of the PM accumulation amount that can be deposited on the
図4における矢印aに示すように、フィルター13にPMが堆積しない状態から、エンジン5が非再生域で運転されると、上述したように、フィルター13内部及び表面にPMが徐々に堆積されるため、内部に堆積されるPMの量が増加し、その抵抗によって急激にフィルター差圧が増加する。そして、堆積量がさらに増加して、フィルター内部に溜まらなくなれば、PMはフィルター13表面にのみ堆積し、上段特性ラインが示すようにPM堆積量の増加に対して緩やかにフィルター差圧が上昇する。
As indicated by an arrow a in FIG. 4, when the
図4における矢印bに示すように、フィルター13にPMが堆積した状態からエンジン5が再生域で運転されると、上述したように、排気ガスが流れているフィルター13内のPMが先に再生されるために、まず上段特性線より急激にフィルター差圧が下がる。そして、フィルター13内のPMがほぼ再生すると、フィルター13表面のPMの再生が支配的になるため、連続再生時堆積ラインに示すようにPM堆積量の減少に対して緩やかなフィルター差圧となる。図4における矢印b´に示すように、フィルター13内のPMがほぼ再生した場合は、エンジン運転状態によって、連続再生時堆積ライン上の左右どちらかに進みフィルター13表面PMの堆積と再生がバランスした点で安定する。その後、再生域にある限り、この連続再生時堆積ライン上を状態によって遷移する。
As shown by the arrow b in FIG. 4, when the
図4における矢印cに示すように、再生域又は非再生域を遷移する場合は、上段特性ライン又は連続再生時堆積ラインのどちらかの線上から急激に他方のライン上に遷移する。フィルター13内部のPMが詰まり切る、或いは再生しきった場合には、緩やかな上段特性ライン又は連続再生時堆積ライン上を動く。つまり、上段特性ライン又は連続再生時堆積ライン上にあるとき以外は、常に急激なフィルター差圧の変動が生じる。
As shown by an arrow c in FIG. 4, when transitioning between the regeneration region and the non-regeneration region, the transition is suddenly made from one of the upper characteristic line and the continuous regeneration deposition line to the other line. When the PM in the
ここで、上述した堆積量とフィルター差圧の遷移の相関を踏まえた上で、本実施例の各手段について説明する。第一推定手段51は、フィルター差圧に基づいてPM堆積量を推定する手段であって、エンジン運転状態が再生域にある場合に用いられる推定手段である。本実施例では、フィルター入口圧力センサー31とフィルター出口圧力センサー32とによって検出されるフィルター差圧に温度、ガス量等の補正を行い、予め実験や計算で求めておいた堆積限界差圧とを比較することで、PM堆積量を推定する。なお、第一推定手段51は、フィルター13前の圧力に基づいてPM堆積量を推定しても良い。
Here, each means of the present embodiment will be described based on the above-described correlation between the accumulation amount and the transition of the filter differential pressure. The first estimation means 51 is a means for estimating the PM accumulation amount based on the filter differential pressure, and is an estimation means used when the engine operating state is in the regeneration range. In this embodiment, the filter differential pressure detected by the filter
第二推定手段52は、エンジン運転履歴、PM排出量、又は黒煙浄化装置10のPM再生量等のエンジン運転状態に基づいてPM堆積量を推定する手段であって、エンジンが非再生域で運転されている場合に用いられる推定手段である。本実施例では、第二推定手段52は、エンジン5の運転時間(車両に搭載された場合には走行距離であっても良い)に係数を加味してPM堆積量を推定している。
The second estimation means 52 is a means for estimating the PM accumulation amount based on the engine operation state such as the engine operation history, the PM emission amount, or the PM regeneration amount of the black
PM堆積量推定手段53は、フィルター再生域運転又は非再生域運転であるかに基づいて、第一推定手段51又は第二推定手段52を選択して使用することによってPM堆積量を推定する手段である。ここで、特記すべき事項として、本実施例のPM堆積量推定手段53は、第二推定手段52から第一推定手段51に切り替えるときは、第二推定手段52を所定時間継続して使用した後に、第一推定手段51を使用することとしている。
The PM accumulation
上述のように、エンジンの運転が非再生域から再生域に切り替わるときは、急激なフィルター差圧の変動が生じている。そこで、この切り替わるときに第二推定手段52を所定時間継続して使用し、PM堆積量の推定値が大きく変動しないようにしている。つまり、黒煙浄化装置10において、フィルター13のPM堆積量の推定精度を向上している。
As described above, when the engine operation is switched from the non-regeneration region to the regeneration region, a sudden change in the filter differential pressure occurs. Therefore, the second estimating means 52 is continuously used for a predetermined time when switching, so that the estimated value of the PM accumulation amount does not fluctuate greatly. That is, in the black
本実施例では、PM堆積量推定手段53は、排気ガス温度及び排気ガス流量に基づいてフィルター再生域運転又は非再生域運転であるか判断している。具体的には、PM堆積量推定手段53は、排気ガス温度と排気ガス流量との双方にそれぞれ閾値を設け、その閾値を超えたか否かに基づいてフィルター再生域運転又は非再生域運転と判断する。このとき、閾値を超えて、フィルター再生域運転と判断すれば、第一推定手段51を選択してPM堆積量を推定する。 In this embodiment, the PM accumulation amount estimation means 53 determines whether the operation is the filter regeneration region operation or the non-regeneration region operation based on the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate. Specifically, the PM accumulation amount estimation means 53 sets threshold values for both the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate, and determines whether the filter regeneration zone operation or the non-regeneration zone operation is performed based on whether or not the threshold values are exceeded. To do. At this time, if the threshold regeneration is exceeded and it is determined that the filter regeneration zone operation is performed, the first estimation means 51 is selected to estimate the PM deposition amount.
このようにして、フィルター再生域運転または非再生域運転であるかの判断精度を向上して、PMの再生領域を確実に判断し、PMの再生領域に適した推定手段を選択して、PM堆積量の推定精度を向上させている。 In this way, the accuracy of determination as to whether the operation is in the filter regeneration region or the non-regeneration region operation is improved, the regeneration region of the PM is reliably determined, the estimation means suitable for the regeneration region of the PM is selected, and the PM The estimation accuracy of the deposition amount is improved.
ここで、フィルター再生域運転又は非再生域運転であるかを判断するにあたって、前記排気ガス温度及び排気ガス流量に限定されることなく、エンジン負荷としての燃料噴射装置のラック位置、エンジン回転数、エンジン回転数の変化の割合であるエンジン回転変化率、排気ガス流量、フィルター温度、フィルター差圧、フィルター差圧の変化の割合であるフィルター差圧変化率、PM堆積量、アクセル開度、アクセル開度の変化の割合であるアクセル開度変化率、車速、車速の変化の割合である車速変化のいずれか一つ又はこれらのうちの複数に基づいて判断しても良い。 Here, in determining whether the operation is the filter regeneration region operation or the non-regeneration region operation, without being limited to the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate, the rack position of the fuel injection device as the engine load, the engine speed, Change rate of engine speed which is the rate of change of engine speed, exhaust gas flow rate, filter temperature, filter differential pressure, rate of change of filter differential pressure which is rate of change of filter differential pressure, PM accumulation amount, accelerator opening, accelerator open The determination may be made based on any one of the accelerator opening change rate, the vehicle speed, the vehicle speed change, which is the rate of change in the vehicle speed, or a plurality of these.
ここで、前記第二推定手段52が継続して使用される所定時間は、PM堆積量又はエンジン運転状態に基づいて算出される。本実施例では、エンジン運転状態として排気ガス温度を用いて算出している(図5参照)。 Here, the predetermined time during which the second estimating means 52 is continuously used is calculated based on the PM accumulation amount or the engine operating state. In this embodiment, the engine operating state is calculated using the exhaust gas temperature (see FIG. 5).
また、エンジン運転状態としての排気ガス温度を用いることに限定されることはなく、エンジン負荷としての燃料噴射装置のラック位置、エンジン回転数、排気ガス流量、フィルター温度、アクセル開度、車速のいずれか一つ又はこれらのうちの複数を用いても良い。 Further, the exhaust gas temperature as the engine operating state is not limited to use, and any of the rack position of the fuel injection device as the engine load, the engine speed, the exhaust gas flow rate, the filter temperature, the accelerator opening, and the vehicle speed. One or a plurality of them may be used.
ここで、エンジン運転状態としてのフィルター差圧の変化率を用いる場合、フィルター差圧とPM堆積量の相関関係における急激なフィルター差圧の変動の見極めができる。つまり、第二推定手段52よりも比較的に推定精度が良い第一推定手段51に短時間で移行できる。 Here, when the change rate of the filter differential pressure as the engine operating state is used, it is possible to determine a sudden change in the filter differential pressure in the correlation between the filter differential pressure and the PM deposition amount. That is, it is possible to move to the first estimation means 51 having relatively higher estimation accuracy than the second estimation means 52 in a short time.
フィルター再生手段54は、PM堆積量推定手段53を用いて推定されたPM堆積量に応じて燃焼させることによって、フィルター13を再生する手段である。本実施例では、フィルター再生手段54として、少なくとも給気絞り弁24又は排気絞り弁15によって給気流量を減少させる、排気圧力を上昇させて排気ガス温度を上昇させる、排気ガス中に還元剤を投入することで酸化触媒12で還元剤を酸化させる、或いは排気ガス中に助燃剤を投入する、ことによってPMを燃焼させている。なお、これらのフィルター再生手段54は、公知技術である。
The filter regeneration means 54 is a means for regenerating the
ここで、PM堆積量推定手段53の制御フローについて詳細に説明する。図5に示すように、S101において、コントローラ50は、エンジンを始動するとPM堆積量推定手段53によりPM堆積量の推定制御を開始する。S102において、コントローラ50は、PMが堆積していない状態、つまり、フィルター再生域で運転されているとして排気ガス温度Texを読み込む。S103において、コントローラ50は、排気ガス温度Texが所定温度Tex1以上か否かを判定する。このとき、S103にて排気ガス温度Texが所定温度Tex1より低ければ、S107に移行し第二推定手段52を選択してPM堆積量を推定する。S104において、コントローラ50は、S103にて排気ガス温度Texが所定温度Tex1以上であれば、排気ガス温度Texが所定温度Tex1以上となってからの経過時間Tを算出する。S105において、コントローラ50は、経過時間Tが所定時間T1以上か否かを判定する。このとき、経過時間Tが所定時間T1より小さければ、S107に移行し第二推定手段52を選択してPM堆積量を推定する。S107において、コントローラ50は、経過時間Tが所定時間T1以上経過していれば、S106に移行し第一推定手段52を選択してPM堆積量を推定する。
Here, the control flow of the PM accumulation amount estimation means 53 will be described in detail. As shown in FIG. 5, in S101, the
S107において、コントローラ50は、第二推定手段52において、S107に移行してからのエンジン5の運転時間によってPM堆積量を推定するものとしている。このようにして、フィルター差圧に変動が生じている時には第二推定手段52を用いてPM堆積量推定精度の向上を図っている。
In S107, the
また、図5には図示していないが、PM堆積量推定手段53の選択を第一推定手段51から第二推定手段52に切り替えたとき、前記第一推定手段51によるPM堆積量の最終量を前記第二推定手段52により推定されるPM堆積量の初期量としている。このようにして、PM堆積量推定手段53の選択を第一推定手段51から第二推定手段52に切り替える毎に第二推定手段52の初期化を、随時第一推定手段51による比較的推定精度の良いPM推定量の最終値によって行うことができる。つまり、第二推定手段52のPM堆積量推定精度を向上できる。
Although not shown in FIG. 5, when the selection of the PM accumulation
5 ディーゼルエンジン
10 黒煙浄化装置
12 酸化触媒
13 パティキュレートフィルター
14 添加剤投入装置
15 排気絞り弁
20 エンジン本体
24 給気絞り弁
34 排気ガス温度センサー
51 第一推定手段
52 第二推定手段
53 PM堆積量推定手段
54 フィルター再生手段
60 記憶部
100 ECU
5
Claims (4)
前記黒煙浄化装置(10)前後の差圧に基づいて、該黒煙浄化装置(10)におけるパティキュレートマター堆積量を推定し、エンジン運転状態が再生域にある場合に用いられる第一推定手段(51)と、
少なくともエンジン運転履歴、パティキュレートマター排出量、又は黒煙浄化装置(10)におけるパティキュレートマター再生量に基づいて、該黒煙浄化装置(10)のパティキュレートマター堆積量を推定し、エンジンが非再生域で運転されている場合に用いられる第二推定手段(52)と、
前記第一推定手段(51)又は第二推定手段(52)を選択して使用することによってパティキュレートマター堆積量を推定するパティキュレートマター堆積量推定手段(53)とを有するディーゼルエンジン(5)において、
前記パティキュレートマター堆積量推定手段(53)は、前記第二推定手段(52)から前記第一推定手段(51)に切り替えるときは、前記第二推定手段(52)を所定時間継続して使用した後に、前記第一推定手段(51)に切り替え、
前記所定時間は、パティキュレートマター堆積量又はエンジン運転状態に基づいて算出されることを特徴とするディーゼルエンジン。 A black smoke purification device (10) comprising at least an oxidation catalyst (12) or a particulate filter (13);
Based on the differential pressure before and after the black smoke purification device (10), the amount of particulate matter accumulated in the black smoke purification device (10) is estimated, and the first estimation means used when the engine operating state is in the regeneration range. (51),
Based on at least the engine operation history, the particulate matter emission amount, or the particulate matter regeneration amount in the black smoke purification device (10), the particulate matter accumulation amount of the black smoke purification device (10) is estimated, and the engine Second estimating means (52) used when operating in the regeneration zone ;
Diesel engine (5) having particulate matter deposition amount estimation means (53) for estimating particulate matter deposition amount by selecting and using the first estimation means (51) or the second estimation means (52) In
When the particulate matter accumulation amount estimation means (53) switches from the second estimation means (52) to the first estimation means (51), the second estimation means (52) is continuously used for a predetermined time. After switching to the first estimating means (51) ,
The diesel engine according to claim 1, wherein the predetermined time is calculated based on a particulate matter accumulation amount or an engine operating state .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012070366A JP5497822B2 (en) | 2012-03-26 | 2012-03-26 | diesel engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012070366A JP5497822B2 (en) | 2012-03-26 | 2012-03-26 | diesel engine |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008110411A Division JP5325449B2 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | diesel engine |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014043359A Division JP2014129818A (en) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | Engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012132468A JP2012132468A (en) | 2012-07-12 |
JP5497822B2 true JP5497822B2 (en) | 2014-05-21 |
Family
ID=46648294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012070366A Active JP5497822B2 (en) | 2012-03-26 | 2012-03-26 | diesel engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5497822B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6036533B2 (en) * | 2013-05-13 | 2016-11-30 | トヨタ自動車株式会社 | PM accumulation amount estimation device and exhaust purification system for internal combustion engine |
JP6054823B2 (en) | 2013-07-22 | 2016-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4269927B2 (en) * | 2003-12-17 | 2009-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
JP4221592B2 (en) * | 2004-03-31 | 2009-02-12 | 株式会社デンソー | Particulate filter regeneration processing device |
JP4513593B2 (en) * | 2005-02-15 | 2010-07-28 | 株式会社デンソー | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP2007002697A (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP4539500B2 (en) * | 2005-09-01 | 2010-09-08 | 株式会社デンソー | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
-
2012
- 2012-03-26 JP JP2012070366A patent/JP5497822B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012132468A (en) | 2012-07-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4367176B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
KR100777344B1 (en) | Regeneration controller for exhaust purification apparatus of internal combustion engine | |
JP2006029239A (en) | Exhaust emission control filter overheat prevention device | |
KR101764041B1 (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP5325449B2 (en) | diesel engine | |
JP4952595B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
WO2016140134A1 (en) | Exhaust purification system and catalyst regeneration method | |
JP2015031166A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
KR101856259B1 (en) | Control method of regeneration of gasoline particulate filter | |
JP2005076508A (en) | Exhaust gas recirculation device for engine | |
JP5497822B2 (en) | diesel engine | |
JP2015169105A (en) | Internal combustion engine controller | |
JP4049113B2 (en) | Particulate matter regeneration control device for internal combustion engine exhaust purification device | |
JP2014129818A (en) | Engine | |
JP5310749B2 (en) | Regeneration temperature control device and regeneration temperature control method for exhaust gas purification filter | |
JP6550772B2 (en) | Exhaust purification system | |
WO2016143902A1 (en) | Exhaust purification system, and control method for exhaust purification system | |
JP6447097B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP2011247212A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP2010281312A (en) | Diesel engine | |
JP2009156172A (en) | Exhaust emission control system and method for controlling exhaust emission control system | |
JP6136994B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4356583B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP5286672B2 (en) | Exhaust gas purification device for in-vehicle diesel engine | |
JP2011122596A (en) | Regeneration start timing control device and regeneration start timing control method for exhaust emission control filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130513 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130528 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130726 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140306 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5497822 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |