JP5691760B2 - Particulate matter treatment equipment - Google Patents
Particulate matter treatment equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP5691760B2 JP5691760B2 JP2011084698A JP2011084698A JP5691760B2 JP 5691760 B2 JP5691760 B2 JP 5691760B2 JP 2011084698 A JP2011084698 A JP 2011084698A JP 2011084698 A JP2011084698 A JP 2011084698A JP 5691760 B2 JP5691760 B2 JP 5691760B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- amount
- current
- internal combustion
- combustion engine
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、粒子状物質処理装置に関する。 The present invention relates to a particulate matter processing apparatus.
内燃機関の排気通路に放電電極を設け、該放電電極からコロナ放電を発生させることにより粒子状物質(以下、PMともいう。)を帯電させてPMを凝集させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。PMを凝集させることにより、PMの粒子数を減少させることができる。また、PMの粒子径が大きくなるため、下流側にフィルタを設けたときに該フィルタにてPMを捕集しやすくなる。 A technique is known in which a discharge electrode is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and corona discharge is generated from the discharge electrode to charge particulate matter (hereinafter also referred to as PM) to agglomerate PM (for example, (See Patent Document 1). By aggregating PM, the number of PM particles can be reduced. Moreover, since the particle diameter of PM becomes large, when a filter is provided on the downstream side, PM is easily collected by the filter.
また、放電電極を通る電流が所定値以上のときに、該放電電極にPMが付着していると判定し、放電電極からPMを除去するために印加電圧を増加させる技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。なお、電極から付着物を除去することを、電極の再生という。
Further, a technique is known in which when the current passing through the discharge electrode is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that PM is attached to the discharge electrode, and the applied voltage is increased in order to remove PM from the discharge electrode ( For example, see
また、電極と該電極が取り付けられるハウジングとの間に電気が流れないように碍子が設けられ、コロナ放電用の電圧の数分の一程度の検査電圧を電極に印加したときの所定期間の平均電流が所定値以上の場合に、碍子にPMが付着して絶縁性能が低下していると判定する技術が知られている(例えば、特許文献3参照。)。 In addition, an insulator is provided between the electrode and the housing to which the electrode is attached, so that an electric current does not flow, and an average of a predetermined period when an inspection voltage about a fraction of the voltage for corona discharge is applied to the electrode A technique is known in which when the current is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that PM adheres to the insulator and the insulation performance is degraded (see, for example, Patent Document 3).
しかし、コロナ放電が発生するよりも低い印加電圧であっても、ある程度の大きさになれば、排気中に含まれるPMなどの物質を介しても電流が通る。このため、検出される電流が、電極の付着物を介して通っているのか、排気中に浮遊するPMを介して通っているのか、を判断することは困難である。そして、従来では、排気中に浮遊するPMを介して通る電流については考慮されていなかった。したがって、電極を通る電流に基づいて電極の再生を行うか否か判定すると、判定精度が低くなる虞がある。 However, even if the applied voltage is lower than that at which corona discharge occurs, if it reaches a certain level, a current passes through a substance such as PM contained in the exhaust gas. For this reason, it is difficult to determine whether the detected current passes through the electrode deposits or the PM floating in the exhaust gas. Conventionally, the current passing through the PM floating in the exhaust gas has not been considered. Therefore, if it is determined whether to regenerate the electrode based on the current passing through the electrode, the determination accuracy may be lowered.
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、電極の再生時期の適正化を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to optimize the timing of electrode regeneration.
上記課題を達成するために本発明による粒子状物質処理装置は、
内燃機関の排気通路に設けられる電極と、
前記電極に接続され電圧を印加する電源と、
前記電極を通る電流を検出する検出装置と、
前記電極の付着物を除去する処理である電極の再生を行う再生装置と、
前記電極に付着するPMの量の積算値を推定または検出する付着量積算装置と、
前記内燃機関のフューエルカット中に前記検出装置により検出される電流に基づいて、前記電極から除去されるPMの量の積算値を推定する除去量積算装置と、
前記付着量積算装置により得られるPMの量の積算値から、前記除去量積算装置により得られるPMの量の積算値を減算した値が閾値以上の場合に、前記再生装置により前記電極の再生を行う再生時期判定装置と、
を備える。
In order to achieve the above object, the particulate matter processing apparatus according to the present invention is:
An electrode provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A power source connected to the electrode for applying a voltage;
A detection device for detecting a current through the electrode;
A regenerator that regenerates the electrode, which is a process for removing deposits on the electrode;
An adhesion amount integrating device for estimating or detecting an integrated value of the amount of PM adhering to the electrode;
A removal amount integrating device for estimating an integrated value of the amount of PM removed from the electrode based on a current detected by the detection device during a fuel cut of the internal combustion engine;
When the value obtained by subtracting the integrated value of the PM amount obtained by the removal amount integrating device from the integrated value of the PM amount obtained by the adhesion amount integrating device is equal to or greater than a threshold value, the regeneration device regenerates the electrode. A reproduction time determination device to perform,
Is provided.
ここで、電極に電圧を印加すると、PMを帯電させることができる。帯電したPMは、クーロン力や排気の流れにより排気通路の内壁へ向かって移動する。排気通路の内壁に到達したPMは、排気通路に電子を放出するため、電極よりも接地側に電気が流れる。そして、電子を放出したPMは、近くに存在する他のPMと凝集するため、粒子数を減少させることができる。 Here, when voltage is applied to the electrodes, PM can be charged. The charged PM moves toward the inner wall of the exhaust passage due to the Coulomb force or the flow of exhaust. Since the PM that has reached the inner wall of the exhaust passage emits electrons to the exhaust passage, electricity flows to the ground side from the electrode. And since PM which emitted the electron aggregates with other PM which exists near, the number of particles can be decreased.
ところで、電極にPMや水などの物質が付着すると、これら付着物を介して電極と排気通路との間に電気が流れ易くなる。すなわち、電極の絶縁性が低下する。このように、電極に付着物が存在すると、電極に電圧を印加したときに、該電極に電流が通っているにもかかわらず、PMが凝集されていない場合がある。そして、電極にPMなどの物質が付着すると、排気中に浮遊しているPMを帯電させることが困難となるので、PMを凝集させることが困難となる。このため、電極にPMなどの付着物が存在する場合には、電極から該付着物を除去する処理である電極の再生を行う。電極の再生は再生装置により行われる。 By the way, when a substance such as PM or water adheres to the electrode, electricity easily flows between the electrode and the exhaust passage through the attached substance. That is, the insulating property of the electrode is lowered. As described above, when there are deposits on the electrode, when a voltage is applied to the electrode, PM may not be aggregated even though a current flows through the electrode. When a substance such as PM adheres to the electrode, it becomes difficult to charge the PM floating in the exhaust gas, so that it is difficult to aggregate the PM. Therefore, when deposits such as PM are present on the electrode, the electrode is regenerated as a process for removing the deposits from the electrode. The regeneration of the electrode is performed by a regeneration device.
再生装置は、たとえば、電極の温度を上昇させることにより、該電極に付着している物質を酸化させるか又は蒸発させる。また、電極の温度を高くし、且つ、排気中の酸素濃度を高くしてもよい。また、電極を加熱してもよい。 The regeneration device oxidizes or evaporates a substance attached to the electrode, for example, by increasing the temperature of the electrode. Further, the temperature of the electrode may be increased and the oxygen concentration in the exhaust gas may be increased. Moreover, you may heat an electrode.
電極の再生時期は、電極に付着するPM量と、電極から除去されるPM量と、に基づいて判定される。ここで、電極に付着するPM量は、排気中のPM粒子数と相関関係にある。このため、排気中のPM粒子数を例えば内燃機関の運転状態から推定したり、センサにより検出したりすれば、電極に付着するPM量を求めることができる。そして、電極に付着するPM量を積算することにより、過去に電極に付着したPMの総量を得ることができる。 The regeneration time of the electrode is determined based on the amount of PM attached to the electrode and the amount of PM removed from the electrode. Here, the amount of PM adhering to the electrode is correlated with the number of PM particles in the exhaust. For this reason, if the number of PM particles in the exhaust gas is estimated from, for example, the operating state of the internal combustion engine or detected by a sensor, the amount of PM adhering to the electrode can be obtained. Then, by integrating the amount of PM attached to the electrode, the total amount of PM attached to the electrode in the past can be obtained.
一方、電極から除去されるPM量は、フューエルカット中に検出される電流に基づいて推定することができる。ここで、電極にPMが付着した状態でフューエルカットが実行されると、酸素濃度の高い排気が電極の周りを通過する。また、電極には電圧が印加されているため、該電極の温度は高くなっている。したがって、電極の周りでは、温度が高く且つ酸素濃度が高い状態となるため、該電極に付着しているPMが酸化され除去される。このようにPMが酸化されるときには、電子の移動があるため、検出される電流が大きくなる。このため、電極から除去されるPM量は、検出される電流と相関関係にある。したがって、フューエルカット中に検出される電流に基づいて、電極から除去されるPM量を求めることができる。そして、電極から除去されるPM量を積算することにより、電極から除去されたPMの総量を得ることができる。 On the other hand, the amount of PM removed from the electrode can be estimated based on the current detected during the fuel cut. Here, if fuel cut is performed in a state where PM is attached to the electrode, exhaust gas having a high oxygen concentration passes around the electrode. In addition, since a voltage is applied to the electrode, the temperature of the electrode is high. Accordingly, since the temperature is high and the oxygen concentration is high around the electrode, the PM adhering to the electrode is oxidized and removed. Thus, when PM is oxidized, the detected current increases because of the movement of electrons. For this reason, the amount of PM removed from the electrode is correlated with the detected current. Therefore, the amount of PM removed from the electrode can be obtained based on the current detected during the fuel cut. And the total amount of PM removed from the electrode can be obtained by integrating the amount of PM removed from the electrode.
さらに、電極に付着したPMの総量から、電極から除去されたPMの総量を減算することにより、そのときに電極に残留しているPM量を求めることができる。そして、そのときに電極に残留しているPM量が閾値以上の場合には、電極の再生を行う。この閾値は、電極の再生が必要となるPMの付着量とすることができる。このようにして、電極の再生時期の適正化を図ることができる。 Further, by subtracting the total amount of PM removed from the electrode from the total amount of PM adhering to the electrode, the amount of PM remaining on the electrode at that time can be obtained. If the amount of PM remaining on the electrode at that time is equal to or greater than the threshold value, the electrode is regenerated. This threshold value can be the amount of adhesion of PM that requires electrode regeneration. In this way, it is possible to optimize the electrode regeneration timing.
また、本発明においては、前記排気通路に設けられ前記電極が設置される処理部と、
前記処理部と前記排気通路との間で電気を絶縁する絶縁部と、
前記処理部を接地させる接地部と、
を備え、
前記検出装置は、前記接地部にて電流を検出することができる。
Further, in the present invention, a processing unit provided in the exhaust passage and provided with the electrode;
An insulating part for insulating electricity between the processing part and the exhaust passage;
A grounding unit for grounding the processing unit;
With
The detection device can detect a current at the grounding portion.
この場合、検出装置は、電極よりも電位の基準点側において電流を検出している。一般に、電極より電源側では、電極より接地側よりも、配線が長かったり、配線を太くしたりする。また、電極よりも電源側では電荷が蓄えられることもある。そうすると、仮に電極よりも電源側において電流を検出した場合には、検出装置により検出される電流の上昇および下降が緩慢となる。一方、電極より接地側では、相対的に配線を短く且つ細くすることができる。このため、電流をより正確に検出することができる。また、絶縁部を備えることにより、接地部以外に電気が流れることを抑制できる。このため、電流をより正確に検出することができる。 In this case, the detection device detects a current on the potential reference point side of the electrode. Generally, on the power supply side from the electrode, the wiring is longer or thicker than the electrode on the ground side. In addition, charges may be stored on the power supply side of the electrode. Then, if the current is detected on the power supply side with respect to the electrode, the current detected by the detection device rises and falls slowly. On the other hand, on the ground side from the electrode, the wiring can be made relatively short and thin. For this reason, an electric current can be detected more correctly. Moreover, it can suppress that electricity flows other than a grounding part by providing an insulating part. For this reason, an electric current can be detected more correctly.
本発明においては、前記除去量積算装置は、内燃機関のフューエルカット中に前記検出装置により検出される電流を積分した値に基づいて、前記電極から除去されるPMの量を算出し、該PMの量を積算することができる。 In the present invention, the removal amount integrating device calculates the amount of PM removed from the electrode based on a value obtained by integrating the current detected by the detection device during a fuel cut of the internal combustion engine, Can be accumulated.
すなわち、電流が大きいほど除去されるPMの量が多くなり、さらに、電流が大きくなる時間が長いほど除去されるPMの量が多くなるため、電流を時間で積分した値は、電極から除去されるPMの量と相関関係にある。したがって、この積分値に基づいて電極から除去されるPMの量を算出することができる。 That is, the larger the current is, the more PM is removed, and the longer the current is, the more PM is removed. Therefore, the value obtained by integrating the current over time is removed from the electrode. Correlation with the amount of PM. Therefore, the amount of PM removed from the electrode can be calculated based on this integral value.
本発明によれば、電極の再生時期の適正化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to optimize the regeneration timing of the electrodes.
以下、本発明に係る粒子状物質処理装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the particulate matter processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施例1)
図1は、本実施例に係る粒子状物質処理装置1の概略構成を示す図である。粒子状物質処理装置1は、ガソリン機関の排気通路2に設けられる。なお、ディーゼル機関の排気通路に設けることもできる。
Example 1
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a particulate
粒子状物質処理装置1は、両端が排気通路2に接続されているハウジング3を備えて構成される。ハウジング3の材料には、ステンレス鋼材を用いている。ハウジング3は、排気通路2よりも直径の大きな中空の円柱形に形成されている。ハウジング3の両端は、端部に近くなるほど断面積が小さくなるテーパ状に形成されている。なお、図1においては、排気が排気通路2を矢印の方向に流れて、ハウジング3内に流入する。このため、ハウジング3は排気通路2の一部としてもよい。
The particulate
排気通路2とハウジング3とは、絶縁部4を介して接続されている。絶縁部4は、電気の絶縁体からなる。絶縁部4は、排気通路2の端部に形成されるフランジ21と、ハウジング3の端部に形成されるフランジ31と、に挟まれる。排気通路2とハウジング3とは、たとえばボルト及びナットにより締結される。そして、これらボルト及びナットを介して電気が流れないように、これらボルト及びナットにも絶縁処理を施しておく。このようにして、排気通路2とハウジング3との間に電気が流れないようにしている。
The
ハウジング3には、電極5が取り付けられている。電極5は、ハウジング3の側面を貫通しており、該ハウジング3の側面から該ハウジング3の中心軸方向へ延びて該中心軸近傍において排気の流れの上流側へ折れ曲がり、該中心軸と平行に排気の流れの上流側へ向かって伸びている。そして、上流側でさらにハウジング3の側面側へ折れ曲がり、該ハウジング3の側面を貫通して外部へ通じている。
An
そして、電極5とハウジング3との間に電気が流れないように、電極5には電気の絶縁体からなる碍子部51,55が設けられている。この碍子部51,55は、電極5とハウジング3との間に位置しており、電気を絶縁すると共に、電極5をハウジング3に固定するための機能を有する。
In order to prevent electricity from flowing between the
そして、電極5の一端は、電源側電線52を介して電源6に接続されている。電源6は、電極5へ通電すると共に、印加電圧を変更することができる。この電源6は、電線を介して制御装置7及びバッテリ8に接続されている。制御装置7は、電源6が電極5に印加する電圧を制御する。また、電源6には、電位の基準点に接続するための接地電線54が接続されている。この接地電線54により電源6が接地される。
One end of the
また、電極5の他端は、短絡電線56を介して接地電線54に接続されている。短絡電線56の途中には、回路を開閉するためのスイッチ57が設けられている。電源6により電圧を印加しているときにスイッチ57をONとすることにより、短絡電線56を電気が流れる。このときには、電極5が短絡している状態となるため、該電極5の温度が上昇する。なお、本実施例においては短絡電線56及びスイッチ57が、本発明における再生装置に相当する。また、本実施例では、下流側の碍子部51に電源側電線52を接続し、上流側の碍子部55に短絡電線56を接続しているが、これに代えて、下流側の碍子部51に短絡電線56を接続し、上流側の碍子部55に電源側電線52を接続してもよい。
The other end of the
また、ハウジング3には接地側電線53が接続されており、該ハウジング3は接地側電線53を介して接地されている。接地側電線53には、該接地側電線53を通る電流を検出する検出装置9が設けられている。検出装置9は、例えば、接地側電線53の途中に設けられる抵抗の両端の電位差を測定することで電流を検出する。この検出装置9は、電線を介して制御装置7に接続されている。そして、検出装置9により検出される電流が制御装置7に入力される。なお、電源側電線52よりも接地側電線53のほうが電気的な容量が小さいため、接地側電線53に検出装置9を設けたほうが電流を検出するときの応答性が高い。しかし、接地側電線53に代えて、電源側電線52に検出装置9を設けることもできる。
A ground side
なお、制御装置7には、アクセル開度センサ71、クランクポジションセンサ72、温度センサ73、エアフローメータ74が接続されている。アクセル開度センサ71は、内燃機関が搭載されている車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し、機関負荷を検出する。クランクポジションセンサ72は、機関回転数を検出する。温度センサ73は、内燃機関の冷却水の温度または潤滑油の温度を検出することで内燃機関の温度を検出する。エアフローメータ74は、内燃機関の吸入空気量を検出する。
Note that an
また、制御装置7には、スイッチ57が電線を介して接続されており、制御装置7はスイッチ57のON−OFF操作を行う。ここで、電源6から電極5へ電圧が印加されているときにスイッチをONとすることで、短絡電線56に電流が通る。一方、スイッチをOFFとすることで、短絡電線56には電流が通らなくなる。
In addition, a
このように構成された粒子状物質処理装置1では、スイッチ57がOFFのときに電源6から電極5へ負の直流高電圧を印加することで、該電極5から電子が放出される。すなわち、ハウジング3よりも電極5のほうの電位を低くすることで、電極5から電子を放出させている。そして、この電子により排気中のPMを負に帯電させることができる。負に帯電したPMは、クーロン力とガス流によって移動する。そして、PMがハウジング3へ到達すると、PMを負に帯電させた電子は該ハウジング3へと放出される。ハウジング3へ電子を放出したPMは凝集して粒子径が大きくなる。また、PMが凝集することで、PMの粒子数は低減する。すなわち、電極5へ電圧を印加することで、PMの粒子径を大きくし且つPMの粒子数を低減させることができる。
In the particulate
ところで、碍子部51を含む電極5にPMまたは水などの物質が付着すると、電極5の絶縁性が低下する。そして、これら付着物を介して電極5とハウジング3との間に電気が流れ得る。そうすると、電極5から放出される電子が減少するため、排気中に浮遊しているPMを帯電させることが困難となり、PMを凝集させることが困難となる。このため、電極5の再生処理を実施する。
By the way, when a substance such as PM or water adheres to the
ここで、電極5の再生処理とは、碍子部51,55を含む電極5に付着しているPMや水などの付着物を除去するための処理である。本実施例では、スイッチ57をONとしつつ電源6から電圧を印加することにより電極5の再生処理を行う。すなわち、電極5を短絡させることにより、該電極5の温度を上昇させて付着物を燃焼または蒸発させて除去する。なお、PMを速やかに酸化させるためには、排気中の酸素濃度が高いほうがよい。このため、電極5を短絡させる前または短絡させているときに、排気中の酸素濃度が高くなるようにしてもよい。排気中の酸素濃度を高くするために、たとえば、車両の駆動源として内燃機関及びモータを備えるハイブリッド車においては、内燃機関に燃料を供給せずにモータにより内燃機関のクランク軸を回転させてもよい。これにより、内燃機関から空気を排出することができるため、排気中の酸素濃度を高めることができる。また、内燃機関を停止させる前に機関回転数を一旦上昇させ、該機関回転数が高い状態のときに燃料の供給を停止することで、排気通路内に空気を排出させることができる。そして、その後に内燃機関が停止したときに電極5を短絡させればよい。また、減速運転中のフューエルカット時には、排気中の酸素濃度が高くなるため、このときに電極5を短絡させてもよい。
Here, the regeneration process of the
電極5の再生は、電極5に付着していると推定されるPM量が閾値以上となったときに行う。すなわち、電極5に付着しているPM量が多くなると、電極5の絶縁性が低下するため、PMの凝集が困難となるので、電極5の再生を行う。閾値は、電極5の再生が必要となるPM量の下限値である。これは、PMの凝集が困難となるPMの付着量としてもよい。また、閾値は、PMの凝集が実際に困難となる前に電極5の再生が行われるように、ある程度の余裕を持たせた値としてもよい。
The regeneration of the
電極5に付着しているPM量は、過去に電極5に付着したPM量の積算値から、過去に電極5から除去されたPM量の積算値を減算することにより算出する。過去に電極5に付着したPM量は、内燃機関から排出されるPM粒子数(個/cm3)と相関関係にある。このため、PM粒子数を積算しておき、積算値に所定の係数を乗算することで、過去に電極5に付着したPM量の積算値(以下、付着PM積算量という。)を得ることができる。なお、PM粒子数に所定の係数を乗算した値を積算して付着PM積算量を求めても良い。
The amount of PM adhering to the
一方、過去に電極5から除去されたPM量の積算値は、検出装置9により検出される電流に基づいて算出することができる。
On the other hand, the integrated value of the PM amount removed from the
ここで、図2は、フューエルカット中の電流の推移を示したタイムチャートである。検出電流とは、検出装置9により検出される電流である。また、図2中の「フューエルカット中」と記載されている期間において、内燃機関のフューエルカットが行われている。すなわち、内燃機関への燃料の供給が停止されている。なお、機関回転数が過度に低下しないように、少量の燃料を供給している場合にもフューエルカット中に含むことができる。 Here, FIG. 2 is a time chart showing transition of current during fuel cut. The detection current is a current detected by the detection device 9. Further, the fuel cut of the internal combustion engine is performed during the period described as “in fuel cut” in FIG. 2. That is, the supply of fuel to the internal combustion engine is stopped. Note that the fuel cut can also be included when a small amount of fuel is supplied so that the engine speed does not decrease excessively.
図2に示されるように、フューエルカット中には、検出電流が増加する。ここで、フューエルカット中には排気中の酸素濃度が高くなるため、電極5に付着しているPMが酸化される。PMが酸化されるときに電子の移動があるため、検出電流が増加するものと考えられる。このため、検出電流が増加するときの増加量や検出電流が増加する継続時間は、電極5から除去されたPM量と相関関係にある。したがって、本実施例では、検出電流の積分値に基づいて、電極5から除去されたPM量を算出する。なお、検出電流が所定値I0以上となったときに、電極5からPMが除去されているものとする。この所定値I0は、電極5からPMが除去されているときに検出される電流の下限値として予め実験等により求めておく。なお、図2では、t1の時点で検出電流I(t1)が所定値I0以上となり、t2の時点で検出電流I(t2)が所定値I0以下となっている。積分値は、図2において、検出電流I(t)以下で且つ所定値I0以上となっている部分の面積として求められる。これは、図2において、ハッチングを施している部分の面積に相当する。この面積を通電面積Sとする。この通電面積Sは以下の式により求めることができる。
このようにして得られる通電面積Sは、電極5から除去されたPM量と相関関係にある。このため、この通電面積Sに所定の係数を乗算することで、1回のフューエルカット当たりに電極5から除去されるPM量を算出することができる。このPM量を積算することで、過去に電極5から除去されたPM量の積算値(以下、除去PM積算量という。)を得ることができる。なお、通電面積Sを積算しておき、この積算値に所定の係数を乗算することで、除去PM積算量を得ることもできる。
The energization area S obtained in this way is correlated with the amount of PM removed from the
そして、付着PM積算量から、除去PM積算量を減算することで、そのときに電極5に付着しているPM量(以下、残留PM量という。)を算出することができる。この残留PM量が閾値以上となった場合に、電極5の再生を行う。
Then, by subtracting the removed PM accumulated amount from the accumulated PM accumulated amount, the PM amount adhering to the
次に、図3は、本実施例に係る電極再生時期の判定フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、制御装置7により所定の時間毎に繰り返し実行される。
Next, FIG. 3 is a flowchart showing a determination flow of electrode regeneration timing according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed by the
ステップS101からS103において、PM粒子数(個/cm3)を算出している。このPM粒子数は、内燃機関から排出されるPM粒子数であり、ハウジング3に流入する前のPM粒子数である。PM粒子数は、機関回転数、機関負荷、及び内燃機関の温度(たとえば、潤滑油の温度または冷却水の温度)と相関関係にあるため、これらの値に基づいて算出する。 In steps S101 to S103, the number of PM particles (pieces / cm 3 ) is calculated. The number of PM particles is the number of PM particles discharged from the internal combustion engine, and is the number of PM particles before flowing into the housing 3. Since the number of PM particles is correlated with the engine speed, the engine load, and the temperature of the internal combustion engine (for example, the temperature of the lubricating oil or the temperature of the cooling water), the number of PM particles is calculated based on these values.
このため、ステップS101では、機関回転数及び機関負荷が取得される。機関回転数は、クランクポジションセンサ72により検出され、機関負荷は、アクセル開度センサ7
1により検出される。また、ステップS102では、内燃機関の温度が取得される。内燃機関の温度は温度センサ73により検出される。
For this reason, in step S101, the engine speed and the engine load are acquired. The engine speed is detected by a
1 is detected. In step S102, the temperature of the internal combustion engine is acquired. The temperature of the internal combustion engine is detected by a
ステップS103では、PM粒子数が算出される。ここで、図4は、機関回転数と機関負荷とから、PM粒子数を算出するためのマップの一例を示した図である。この関係は、内燃機関の温度に応じて制御装置7が複数記憶している。そして、検出された内燃機関の温度に応じたマップを用いて機関回転数及び機関負荷からPM粒子数を求める。このマップは、予め実験等により求められる。
In step S103, the number of PM particles is calculated. Here, FIG. 4 is a diagram showing an example of a map for calculating the number of PM particles from the engine speed and the engine load. The
なお、ハウジング3よりも上流側の排気通路2に、排気中のPMの粒子数を検出する粒子数センサを設け、該粒子数センサの検出値を用いることもできる。この粒子数センサは、排気中の単位体積当たりのPMの粒子数を検出する。粒子数センサは、電線を介して制御装置7に接続される。そして、粒子数センサにより検出されたPMの粒子数は、制御装置7に入力される。
A particle number sensor for detecting the number of PM particles in the exhaust gas may be provided in the
そして、本実施例においてはステップS103を処理する制御装置7が、本発明における粒子数検出装置に相当する。また、PM粒子数を粒子数センサにより検出した場合には、粒子数センサが、本発明における粒子数検出装置に相当する。
In this embodiment, the
ステップS104では、ステップS103で算出されるPM粒子数に基づいて電極5への印加電圧が算出される。これは、PMを凝集するための印加電圧である。
In step S104, the applied voltage to the
図5は、内燃機関からの排出ガス量(g/sec)とPM粒子数(×105個/cm3)とから、印加電圧(V)を算出するためのマップの一例を示した図である。このマップは、予め実験等により求められる。内燃機関からの排出ガス量は、内燃機関の吸入空気量と相関関係にあるため、エアフローメータ74により検出される吸入空気量に基づいて求めることができる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a map for calculating the applied voltage (V) from the exhaust gas amount (g / sec) from the internal combustion engine and the number of PM particles (× 10 5 particles / cm 3 ). is there. This map is obtained in advance by experiments or the like. Since the exhaust gas amount from the internal combustion engine is correlated with the intake air amount of the internal combustion engine, it can be obtained based on the intake air amount detected by the
ここで、排出ガス量が少ないほど、PMの慣性力が小さくなるため、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このため、PMが凝集しやすくなる。したがって、排出ガス量が少ないほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。このため、排出ガス量が少ないほど、印加電圧を小さくする。また、PM粒子数が多いほど、PM粒子間の距離が短くなるために、相対的に静電作用の影響が大きくなる。このため、PM粒子数が多いほど、より小さな印加電圧でPMが凝集する。このため、PM粒子数が多いほど、印加電圧を小さくする。 Here, since the inertia force of PM becomes smaller as the amount of exhaust gas is smaller, the influence of electrostatic action becomes relatively larger. For this reason, PM tends to aggregate. Therefore, as the amount of exhaust gas decreases, PM aggregates with a smaller applied voltage. For this reason, the applied voltage is reduced as the amount of exhaust gas decreases. Also, the greater the number of PM particles, the shorter the distance between the PM particles, so that the influence of electrostatic action becomes relatively large. For this reason, the PM aggregates with a smaller applied voltage as the number of PM particles increases. For this reason, the applied voltage is decreased as the number of PM particles is increased.
なお、印加電圧は、たとえば、PM粒子数の低減率が所定値(たとえば40%)となるような値としてもよい。また、印加電圧を予め定めておいた規定値としてもよい。この規定値は、パルス電流が発生しないように余裕を持たせた値とすることができる。 The applied voltage may be a value such that the reduction rate of the number of PM particles becomes a predetermined value (for example, 40%). The applied voltage may be a predetermined value that is determined in advance. This specified value can be a value with a margin so that no pulse current is generated.
そして、印加電圧が算出された後、ステップS105へ進み、電流が取得される。この電流は、検出装置9により検出される値である。この電流に基づいて、印加電圧を制御しても良い。 Then, after the applied voltage is calculated, the process proceeds to step S105, and the current is acquired. This current is a value detected by the detection device 9. The applied voltage may be controlled based on this current.
ステップS106では、ステップS103で算出されるPM粒子数が積算される。そして、ステップS107では、ステップS106で算出されるPM粒子数の積算値に基づいて、付着PM積算量が算出される。付着PM積算量は、ステップS106で算出されるPM粒子数の積算値に所定の係数を乗算することにより得る。この所定の係数は、予め実験等により求めておく。なお、本実施例においてはステップS107を処理する制御装置7が、本発明における付着量積算装置に相当する。
In step S106, the number of PM particles calculated in step S103 is integrated. In step S107, the accumulated amount of adhered PM is calculated based on the integrated value of the number of PM particles calculated in step S106. The accumulated amount of adhered PM is obtained by multiplying the accumulated value of the number of PM particles calculated in step S106 by a predetermined coefficient. This predetermined coefficient is obtained in advance by experiments or the like. In this embodiment, the
ステップS108では、フューエルカット中であるか否か判定される。すなわち、電極5に付着しているPMが除去される状態であるか否か判定される。ステップS108で肯定判定がなされた場合にはステップS109へ進み、否定判定がなされた場合には除去PM積算量は変化しないためステップS112へ進む。
In step S108, it is determined whether or not a fuel cut is in progress. That is, it is determined whether or not the PM adhering to the
ステップS109では、通電面積Sが算出される。すなわち、図2においてハッチングを施した面積である通電面積Sが、上記積分式により算出される。 In step S109, the energization area S is calculated. That is, the energization area S, which is the hatched area in FIG. 2, is calculated by the above integral formula.
ステップS110では、除去PM量が算出される。除去PM量は、ステップS109で算出される通電面積Sに所定の係数を乗算して得る。この所定の係数は、予め実験等により求めておく。 In step S110, the removed PM amount is calculated. The removal PM amount is obtained by multiplying the energization area S calculated in step S109 by a predetermined coefficient. This predetermined coefficient is obtained in advance by experiments or the like.
ステップS111では、除去PM積算量が算出される。すなわち、ステップS110で算出される除去PM量が積算される。なお、本実施例においてはステップS111を処理する制御装置7が、本発明における除去量積算装置に相当する。
In step S111, the removal PM integrated amount is calculated. That is, the removed PM amount calculated in step S110 is integrated. In the present embodiment, the
ステップS112では、残留PM量が算出される。すなわち、ステップS107で算出される付着PM積算量から、ステップS111で算出される除去PM積算量が減算される。 In step S112, the residual PM amount is calculated. That is, the removal PM integration amount calculated in step S111 is subtracted from the adhesion PM integration amount calculated in step S107.
ステップS113では、ステップS112で算出される残留PM量が、閾値以上であるか否か判定される。ここでいう閾値は、電極5の再生が必要となる残留PM量の下限値として予め実験等により求めておく。すなわち、本ステップでは、電極5の再生が必要か否か判定している。
In step S113, it is determined whether the residual PM amount calculated in step S112 is greater than or equal to a threshold value. The threshold value here is obtained in advance by experiments or the like as the lower limit value of the residual PM amount that requires regeneration of the
ステップS113で肯定判定がなされた場合にはステップS114へ進み、否定判定がなされた場合には電極5の再生は必要ないため本ルーチンを終了させる。
If an affirmative determination is made in step S113, the process proceeds to step S114. If a negative determination is made, regeneration of the
ステップS114では、電極再生フラグがONとされる。電極再生フラグは、電極5の再生が必要なときにONとなり、電極5の再生が必要ないときにOFFとなるフラグである。なお、電極再生フラグの初期値はOFFである。そして、電極再生フラグがONとなると、電極5の再生に適した運転状態のときに電極5の再生処理が行われる。なお、本実施例においてはステップS113及びステップS114を処理する制御装置7が、本発明における再生時期判定装置に相当する。
In step S114, the electrode regeneration flag is turned ON. The electrode regeneration flag is a flag that is turned on when the
このようにして、フューエルカット中の電流に基づいて、電極5から除去されるPM量を算出することで、電極5に残留しているPM量を推定することができる。これにより、電極5の再生時期の適正化を図ることができるため、PMの凝集を促進させることができる。また、必要以上に電極5の再生が行われることを抑制できるため、エネルギの消費量を低減することができるので、燃費の悪化を抑制できる。
In this manner, the amount of PM remaining on the
1 粒子状物質処理装置
2 排気通路
3 ハウジング
4 絶縁部
5 電極
6 電源
7 制御装置
8 バッテリ
9 検出装置
21 フランジ
31 フランジ
51 碍子部
52 電源側電線
53 接地側電線
54 接地電線
55 碍子部
56 短絡電線
57 スイッチ
71 アクセル開度センサ
72 クランクポジションセンサ
73 温度センサ
74 エアフローメータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電極に接続され電圧を印加する電源と、
前記電極を通る電流を検出する検出装置と、
前記電極の付着物を除去する処理である電極の再生を行う再生装置と、
内燃機関の排気中の粒子状物質の粒子数を推定または検出し該粒子状物質の粒子数に基づいて前記電極に付着するPMの量の積算値を得る付着量積算装置と、
前記内燃機関のフューエルカット中に前記検出装置により検出される電流に基づいて、前記電極から除去されるPMの量の積算値を推定する除去量積算装置と、
前記付着量積算装置により得られるPMの量の積算値から、前記除去量積算装置により得られるPMの量の積算値を減算した値が閾値以上の場合に、前記再生装置により前記電極の再生を行う再生時期判定装置と、
を備える粒子状物質処理装置。 An electrode provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A power source connected to the electrode for applying a voltage;
A detection device for detecting a current through the electrode;
A regenerator that regenerates the electrode, which is a process for removing deposits on the electrode;
An adhesion amount accumulating device that estimates or detects the number of particles of particulate matter in the exhaust gas of the internal combustion engine and obtains an accumulated value of the amount of PM adhering to the electrode based on the number of particles of the particulate matter ;
A removal amount integrating device for estimating an integrated value of the amount of PM removed from the electrode based on a current detected by the detection device during a fuel cut of the internal combustion engine;
When the value obtained by subtracting the integrated value of the PM amount obtained by the removal amount integrating device from the integrated value of the PM amount obtained by the adhesion amount integrating device is equal to or greater than a threshold value, the regeneration device regenerates the electrode. A reproduction time determination device to perform,
A particulate matter processing apparatus comprising:
前記処理部と前記排気通路との間で電気を絶縁する絶縁部と、
前記処理部を接地させる接地部と、
を備え、
前記検出装置は、前記接地部にて電流を検出する請求項1に記載の粒子状物質処理装置。 A processing section provided in the exhaust passage and provided with the electrode;
An insulating part for insulating electricity between the processing part and the exhaust passage;
A grounding unit for grounding the processing unit;
With
The particulate matter processing apparatus according to claim 1, wherein the detection device detects current at the grounding portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011084698A JP5691760B2 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Particulate matter treatment equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011084698A JP5691760B2 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Particulate matter treatment equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012219673A JP2012219673A (en) | 2012-11-12 |
JP5691760B2 true JP5691760B2 (en) | 2015-04-01 |
Family
ID=47271474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011084698A Expired - Fee Related JP5691760B2 (en) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | Particulate matter treatment equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5691760B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0754464A (en) * | 1993-08-13 | 1995-02-28 | Matsushita Electric Works Ltd | Fitting structure of stone |
JP6111985B2 (en) * | 2013-11-14 | 2017-04-12 | マツダ株式会社 | Control device for premixed compression ignition engine |
JP6438847B2 (en) | 2014-07-08 | 2018-12-19 | 日本特殊陶業株式会社 | Particle detection system |
JP6191559B2 (en) | 2014-08-26 | 2017-09-06 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine |
JP6461731B2 (en) * | 2015-06-30 | 2019-01-30 | ダイハツ工業株式会社 | Applied voltage control device for plasma reactor |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0833125B2 (en) * | 1987-01-30 | 1996-03-29 | 日産自動車株式会社 | Fuel supply control device for internal combustion engine |
JPH06159035A (en) * | 1991-02-18 | 1994-06-07 | Nagao Kogyo:Kk | Exhaust emission control device of diesel engine for vehicle |
JP2009287515A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Toyota Motor Corp | Controller of internal combustion engine |
-
2011
- 2011-04-06 JP JP2011084698A patent/JP5691760B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012219673A (en) | 2012-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5333675B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP5691760B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP5590216B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP5477326B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP5605499B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP5760547B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP5776279B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
WO2012124088A1 (en) | Particulate-matter processing device | |
JP2012219770A (en) | Particulate-matter processing device | |
JP5796314B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP5655652B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP2012219677A (en) | Particulate-matter processing device | |
JP2012219674A (en) | Particulate-matter processing device | |
JP5590217B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP2012219678A (en) | Internal combustion engine system | |
JP5760548B2 (en) | Particulate matter treatment equipment | |
JP2012219679A (en) | Particulate-matter processing device | |
JP2012219733A (en) | Particulate-matter processing device | |
JP2012193699A (en) | Particulate-matter processing device | |
JP2012219669A (en) | Particulate-matter processing device | |
JP2012193703A (en) | Particulate-matter processing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140225 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141016 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141021 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141205 |
|
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: 20150106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150119 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5691760 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |