JP5653191B2 - 排気浄化フィルタの欠陥検出装置 - Google Patents
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Description
しかし、従来の欠陥検出装置では、排気浄化フィルタにおける溶損などの欠陥が広範囲に発生した場合には、係る欠陥を検出できるが、欠陥が局所的であると、欠陥検出に用いる圧力差などのパラメータへの影響が小さくなるため、局所的な欠陥を精度良く検出することが難しいというという問題があった。
図1は、本願に係る排気浄化フィルタの欠陥検出装置を適用する、車両用のディーゼルエンジン(内燃機関)10を示す。
尚、排気浄化フィルタとして、前記DPF26Bの代わりに、フィルタ表面に触媒(活性成分及び添加成分)を担持させたCSF(Catalyzed Soot Filter)を使用できる。
EGR装置34は、排気管24を流れる排気の一部を吸気管14に還流させるEGR管34Aと、EGR管34Aを流れる排気を冷却するEGRクーラ34Bと、吸気管14に還流させる排気量(EGR率)を制御するEGR制御弁34Cとを備える。
図3は、DPF26Bを収容するハウジング261を示す。図3に示すように、ハウジング261の内部空間を、排気の流れ方向に対する横断面において3領域に分割する隔壁部材262を、ハウジング261内に設けてあり、隔壁部材262は、前記横断面において各領域が120degの中心角の扇型となるように略均等に分割する。
上記構成において、フィルタ部材263A,263B,263Cの間における排気の流通は、隔壁部材262によって阻止され、3領域(3個のフィルタ部材263A,263B,263C)のうちの1つに上流端から流入した排気は、他の領域(他のフィルタ部材)に流入することなく、流入した領域(フィルタ部材)の下流端から排出される。
そして、3つの流量測定空間それぞれに、排気流量に応じた検出信号を出力する流量センサ49A,49B,49C(排気流量検出手段)を配置してある。
ここで、流量センサ49Aはフィルタ部材263Aを通過した排気の流量QAを計測し、流量センサ49Bはフィルタ部材263Bを通過した排気の流量QBを計測し、流量センサ49Cはフィルタ部材263Cを通過した排気の流量QCを計測する。
尚、ディーゼルエンジン10の回転速度NE及び負荷Qを示す信号を、CAN(Controller Area Network)などを介して、別のコントロールユニットから受け取るようにしてもよい。
DPF26Bにおける欠陥の発生を警告する手段としては、警告灯48に代えて又は警告灯48と共に、警告音を発生するブザーなどを用いることができる。
そして、コントロールユニット42は、DPF26Bの再生処理として、ヒータによる加熱や排気通路内への燃料の噴射やエンジンへの燃料噴射タイミングの制御などを行うことで、DPF26Bに流入する排気の温度を上昇させ、DPF26Bが捕集した微粒子PMを、酸化(焼却)除去する。
図4のフローチャートに示す制御プログラムは、単位時間毎に繰り返し実行され、まず、ステップS1では、DPF26Bの再生処理の直後であるか否かを判断する。
再生処理の直後であって、DPF26Bが微粒子を殆ど捕集していない状態では、DPF26Bの3領域に略均等に排気が流れるものと推定でき、3領域間に排気流量の差が発生する場合には、フィルタ欠陥(溶損)を要因としていると判断できる。
具体的には、ディーゼルエンジン10が過渡運転状態(加減速状態)でなく、ディーゼルエンジン10からの排気流量が略一定している定常運転状態であり、かつ、ディーゼルエンジン10からの排気流量が閾値よりも大きい運転状態(エンジン回転速度が閾値よりも高い高回転域)である場合に、排気流量の検出条件を満たしていると判断する。
ディーゼルエンジン10からの排気流量が略一定している定常運転状態の検出は、負荷センサ46が検出するディーゼルエンジン10の負荷Qや、流量センサ49A,49B,49Cが検出する排気流量の単位時間当たりの変化量が閾値未満である場合に、定常運転状態であると判断することができる。
ディーゼルエンジン10の排気流量が閾値よりも多いか否かの判断は、ディーゼルエンジン10の回転速度NEが閾値よりも高いか否かで判断でき、また、回転速度NEとエンジン負荷Qとを組み合わせて判断でき、更に、流量センサ49A,49B,49Cのうちの少なくとも1つの検出結果を用いて判断してもよい。
欠陥判定を実施する排気流量レベルは、検出したい欠陥(溶損)の程度と、検出精度とを考慮し、実験やシミュレーションなどから予め適合しておく。
ΔBC=|QB−QC|
ΔAC=|QA−QC|
そして、最大値ΔMAXが欠陥判定レベルSLよりも小さい場合には、換言すれば、3領域それぞれでの排気流量が略同等である場合には、3領域のいずれにも欠陥(溶損)は発生していないものと判断し、そのまま警告灯48を点灯させることなく、一連の処理を終了させる。
最大値ΔMAXが欠陥判定レベルSL以上である場合には、DPF26Bの3領域のいずれかに微粒子の捕集能力を低下させるほどの欠陥(溶損)が発生し、この欠陥(溶損)が発生している領域において、排気が通過する開口面積が欠陥によって狭くなっているか、逆に、排気が通過する開口面積が欠陥で拡大していて、欠陥が発生した領域の排気流量が他の領域の排気流量に比べて少なく又は多くなっているものと判断する。
図5のタイムチャートにおいて、時刻t1でフィルタ部材263Aに欠陥(溶損)が発生し、それよりも前の時刻t0〜t1の間は、欠陥(溶損)が発生していない状態での各領域の排気流量を示し、時刻t1以降は、フィルタ部材263Aに欠陥(溶損)が発生している状態での各領域の排気流量を示す。
また、例えばDPF26Bの前後差圧などに基づく欠陥(溶損)検出の結果、欠陥(溶損)の発生を断定できないものの、欠陥(溶損)の発生が疑われる場合に、DPF26Bの各領域の排気流量を比較して、欠陥(溶損)の有無を確定させることができる。
また、DPF26Bにおける欠陥(溶損)の発生が判定された場合に、DPF26Bの再生処理のタイミングを早めたり(処理間隔を短縮したり)、再生処理における排気温度の上昇を抑えるなど、再生処理を変更することができる。
24 排気管
26 連続再生式DPF装置
26A DOC
26B DPF(排気浄化フィルタ)
30 SCR触媒
32 アンモニア触媒
42 コントロールユニット(欠陥判定手段)
48 警告灯(警告手段)
49A,49B,49C 流量センサ(排気流量検出手段)
261 ハウジング
262 隔壁部材
263A,263B,263C フィルタ部材
Claims (7)
- 内燃機関の排気通路に設けた排気浄化フィルタの欠陥検出装置であって、
前記排気浄化フィルタの横断面を複数の扇型領域に画成し、
前記複数領域それぞれの排気流量を個別に検出する排気流量検出手段と、
前記排気流量検出手段が検出した前記複数領域それぞれの排気流量を比較して、前記排気浄化フィルタにおける欠陥の有無を判定する欠陥判定手段と、
を設けた排気浄化フィルタの欠陥検出装置。 - 前記欠陥判定手段が、前記複数領域間における排気流量の差が閾値よりも大きい場合に、前記排気浄化フィルタにおける欠陥の発生を判定する請求項1記載の排気浄化フィルタの欠陥検出装置。
- 前記排気浄化フィルタを3以上の扇型領域に分割し、
前記欠陥判定手段が、前記3以上の扇型領域間における排気流量の差の最大値が、前記閾値よりも大きい場合に、前記排気浄化フィルタにおける欠陥の発生を判定する請求項2記載の排気浄化フィルタの欠陥検出装置。 - 前記欠陥判定手段が、前記排気浄化フィルタの再生処理の直後に前記排気流量検出手段が検出した排気流量に基づき、前記排気浄化フィルタにおける欠陥の有無を判定する請求項1〜3のいずれか1つに記載の排気浄化フィルタの欠陥検出装置。
- 前記欠陥判定手段が、前記内燃機関の排気流量が略一定の定常運転状態であるときに前記排気流量検出手段が検出した排気流量に基づき、前記排気浄化フィルタにおける欠陥の有無を判定する請求項1〜4のいずれか1つに記載の排気浄化フィルタの欠陥検出装置。
- 前記欠陥判定手段が、前記内燃機関の排気流量が閾値を超える運転領域であるときに前記排気流量検出手段が検出した排気流量に基づき、前記排気浄化フィルタにおける欠陥の有無を判定する請求項1〜5のいずれか1つに記載の排気浄化フィルタの欠陥検出装置。
- 前記排気浄化フィルタにおける欠陥の発生を警告する警告手段を備え、
前記欠陥判定手段が、前記排気浄化フィルタにおける欠陥の発生を判定したときに、前記警告手段によって欠陥の発生を警告する請求項1〜6のいずれか1つに記載の排気浄化フィルタの欠陥検出装置。
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