JP6688572B2 - Dpf再生制御方法及びdpf再生制御装置 - Google Patents
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Description
かかるDPFは、使用に伴うフィルタの目詰まりによる機能低下を改善するため、通常、何らかの方法により、目詰まりを解消するための再生処理が施される。
また、エンジンの燃料室内へ、正規の噴射後に、追加の噴射であるポスト噴射を行い、高温の排気ガスを意図的に発生させる手法や、排気管内に燃料を直接噴射する手法なども良く知られている(例えば、特許文献1等参照)。
また、さらに、排気ガスの温度を強制的に上昇させる専用のヒータを排気管内に別個に設ける手法や、燃料を排気管内で燃焼させる装置を別途設ける手法などもある。
また、排気ガスの温度を上昇させるため専用のヒータを設ける手法や、燃料を排気管内で燃焼させる装置を別途設ける手法は、装置の高価格化を招き、必ずしも現実的ではないという問題がある。
内燃機関が排出する粒子状物質を捕獲するフィルタに捕集された前記粒子状物質を、酸化触媒による排気ガス内未燃燃料の酸化による排気ガス温度の上昇によって燃焼させることで前記フィルタの再生を可能としたDPF再生制御装置におけるDPF再生制御方法であって、
前記内燃機関に設けられた燃料噴射弁に燃料を供給することなく通電のみを行うブランクショットを実行し、電力消費を増加せしめることで前記内燃機関の負荷の増加を促進し、排気ガスの温度上昇を生じせしめるよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るDPF再生制御装置は、
内燃機関が排出する粒子状物質を捕獲するフィルタに捕集された前記粒子状物質を、酸化触媒による排気ガス内未燃燃料の酸化による排気ガス温度の上昇によって燃焼させることで前記フィルタの再生を可能としたDPF再生制御装置であって、
前記内燃機関の動作制御を行う電子制御ユニットを有し、
前記電子制御ユニットは、
前記内燃機関に設けられた燃料噴射弁に燃料を供給することなく通電のみを行うブランクショットを実行し、電力消費を増加せしめることで前記内燃機関の負荷の増加を促進し、排気ガスの温度上昇を生じせしめることを可能に構成されなるものである。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるDPF再生制御装置の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態におけるDPF再生制御装置は、内燃機関としてのディーゼルエンジン1の排気管2の適宜な位置に設けられたDPF装置11と、本発明の実施の形態におけるDPF再生制御処理や燃料噴射弁3の噴射制御処理等を含むディーゼルエンジン1の種々の動作制御処理等を実行する電子制御ユニット20とに大別されて構成されたものとなっている。
排気管2の適宜な位置にはDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)装置11が設けられている。本発明の実施の形態におけるDPF装置11は、ディーゼルエンジン1側に配設された酸化触媒4と、その後段側に配設された粒子状物質を捕集するフィルタ5とを具備して構成されたものとなっており、かかる構成は、基本的に従来装置と同一である。
かかる電子制御ユニット20には、エンジン回転数、アクセル開度、外気温度、大気圧などの各種の図示されないセンサによる検出信号が入力され、従来同様、ディーゼルエンジン1の様々な動作制御処理に供されるようになっている。
電子制御ユニット4による処理が開始されると、最初に、DPF再生中であるか否かが判定される(図2のステップS102参照)。
まず、本発明の実施の形態におけるDPF再生制御装置は、従来の手法に基づくDPF再生処理制御が実行されるよう構成されているものを前提として、さらに、後述する本発明の実施の形態における新たなDPF再生制御処理、すなわち、より具体的には、ブランクショット処理(図2のステップS106参照)が実行されることで、より確実なDPF再生を実現可能としたものとなっている。
なお、DPF再生中か否かの判断は、例えば、いわゆる制御判定用のフラグを用いるのが好適である。すなわち、電子制御ユニット20においてDPF制御処理によりDPF再生のための所要の制御が開始された際に”1”に設定される一方、所望の制御が終了された際に”0”に設定されるフラグ(以下、説明の便宜上「再生動作判定用フラグ」と称する」)を用意し、この再生動作判定用フラグの値が”1”の場合にDPF再生中であると判定するようにすると好適である。
一方、DPF再生中ではないと判定された場合(NOの場合)には、DPF装置11は通常の使用状態(ノーマルモード)、すなわち、DPF再生処理が停止された状態で、フィルタ5による粒子状物質の捕獲が行われることとなる(図2のステップS110参照)。そして、このステップS110の処理実行後は、図示されないメインルーチンへ一旦戻り、ディーゼルエンジン1の動作制御に必要な他の処理が実行され、所定の繰り返し時間を経た後、再び、この図2に示された一連の処理が実行されることとなる。
ここで、ブランクショット処理実行のための所要の条件とは、酸化触媒4の温度がブランクショットを実行するに適した温度にあることである。
本発明の実施の形態においては、具体的には、以下に説明する2つの判定方法のいずれか、又は、組み合わせによって、ブランクショット処理を実行するための所要の条件が充足されたか否かが判定されるものとなっている。
ここで、触媒温度Tcatは、酸化触媒4の内部温度であり、触媒上流温度センサ6により検出された酸化触媒4の上流側の温度と、触媒下流温度センサ7により検出された酸化触媒4の下流側の温度に基づいて算出された触媒内温度を用いるのが好適である。ここで、触媒上流温度センサ6により検出された酸化触媒4の上流側の温度(以下、説明の便宜上「上流側温度」と称する)と、触媒下流温度センサ7により検出された酸化触媒4の下流側の温度(以下、説明の便宜上「下流側温度」と称する)に基づいて算出される触媒内温度は、単に上流側温度と下流側温度の差として求められるものではなく、例えば、上流側温度と下流側温度の平均値を用いるのが好適である。
また、触媒温度Tcatは、触媒上流温度センサ6により検出された酸化触媒4の上流側の温度を便宜的に酸化触媒4の内部温度であるとして用いても良い。
また、触媒温度閾値は、装置の具体的な仕様を考慮して、試験結果やシミュレーション結果に基づいて定めるのが好適である。
ここで、触媒温度の時間変化率ΔTcatは、ある時刻t1における触媒温度を
Tcat(t1)、時刻t1から微小時間Δt経過した時点の触媒温度をTcat(Δt)とすると、ΔTcat={Tcat(Δt)−Tcat(t1)}/Δtと表されるものである。このステップS104おいて、酸化触媒4の温度がブランクショットを実行するに適した温度にあると判断できるのは、Tcat(t1)>Tcat(Δt)であって、ΔTcatが負の所定値を採る場合である。
すなわち、この二つ目の判定方法においては、触媒温度Tcatが上述の触媒温度閾値を上回っており、かつ、触媒温度の時間変化率ΔTcatが、負の所定基準変化率を下回っている場合には、酸化触媒4の温度がブランクショットを実行するに適した温度にあると判定されることとなる。
ステップS108においては、いわゆる従来のDPF再生処理が実行されて、一連の処理が終了され、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
ここで、ブランクショットとは、燃料噴射弁3による燃料噴射を行うことなく燃料噴射弁3への短時間の通電のみを行うものである。ブランクショット処理は、かかるブランクショットを適宜な回数実行することで、装置全体の電力消費を増加させ、それによるオルタネータ(図示せず)のトルク増を招くことで、ディーゼルエンジン1の負荷を上昇させ、その結果、排気ガスの温度上昇を促進し、酸化触媒4を、未燃燃料の酸化に適した酸化触媒温度に確実に維持し、安定したDPF再生を可能とするものである。
すなわち、ブランクショット処理におけるブランクショットの適切な回数を算出するため、本発明の実施の形態においては、PID制御とフィードフォワード制御が行われるようになっている(図4参照)。なお、図4においては、電子制御ユニット20内で、PID制御の機能を果たす部分をPIDガバナBL4−1として、また、フィードフォワード制御の機能を果たす部分をフィードフォワード部BL4−2として、それぞれ表されている。
なお、目標触媒温度に代えて目標指示噴射量を、触媒温度Tcatに代えて指示噴射量を、それぞれ用いても良い。
一方、指示噴射量は、ディーゼルエンジン1や燃料噴射弁3の実際の動作特性等を考慮の上、1気筒に噴射させるべき指示燃料量として演算算出されるものである。
この指示噴射量は、電子制御ユニット20において従来同様、別途実行される燃料噴射制御処理において、ディーゼルエンジン1の回転数、アクセル開度等のディーゼルエンジン1の動作状態に基づいて演算算出されるものである。
なお、フィードフォワード制御は、従来から良く知られているように、制御を乱す外的な要因が発生した場合に、その影響が現れる前に、事前に影響を極力なくすべく所要の修正動作を行う制御手法で、制御を乱す外的な要因による影響が現れてからでないと制御の修正動作を行えないフィードバック制御の欠点を補う制御手法である。
すなわち、ステップS202で算出されたPID制御における制御値と、ステップS204で算出されたフィードフォワード制御における制御値との加算結果に対して、次述するようにリミット処理が施されて、最終的なブランクショット回数が決定されることとなる。
本発明の実施の形態において、最終ブランクショット回数は、次述するように定められた上限値と下限値との間に制限されるものとなっている。
すなわち、例えば、電子制御ユニット20の許容消費電力が、最終的ブランクショット回数の上限値と下限値を設定するための指標(以下、説明の便宜上「制限指標」と称する)とされ、制限指標の大きさ、すなわち、電子制御ユニット20の許容消費電力に応じた、上限値、下限値が定められるようになっている。
なお、電子制御ユニット20の許容消費電力に応じた、適切な上限値、下限値は、試験結果やシミュレーション結果に基づいて定めるのが好適である。
上述のようにして最終的なブランクショット回数が定められた後は、一連の処理が終了されることとなる。
4…酸化触媒
5…フィルタ
11…DPF装置
20…電子制御ユニット
Claims (6)
- 内燃機関が排出する粒子状物質を捕獲するフィルタに捕集された前記粒子状物質を、酸化触媒による排気ガス内未燃燃料の酸化による排気ガス温度の上昇によって燃焼させることで前記フィルタの再生を可能としたDPF再生制御装置におけるDPF再生制御方法であって、
前記内燃機関に設けられた燃料噴射弁に燃料を供給することなく通電のみを行うブランクショットを実行し、電力消費を増加せしめることで前記内燃機関の負荷の増加を促進し、排気ガスの温度上昇を生じせしめることを特徴とするDPF再生制御方法。 - 前記ブランクショットは、前記酸化触媒が所定の温度条件を満たしている場合に実行され、
前記所定の温度条件は、前記酸化触媒の内部温度である触媒温度が触媒温度閾値を下回っていることであり、
前記触媒温度は、前記酸化触媒の上流側と下流側の温度差、前記酸化触媒の上流側の温度、又は、前記酸化触媒の温度変化をモデル化した温度モデルに基づいて演算算出されたモデル温度のいずれかを用いることを特徴とする請求項1記載のDPF再生制御方法。 - 前記所定の温度条件は、前記酸化触媒の内部温度である触媒温度が触媒温度閾値を下回っていることに代えて、
前記触媒温度が触媒温度閾値を上回っており、かつ、前記触媒温度の温度変化率が負の所定基準変化率を下回っていることであることを特徴とする請求項2記載のDPF再生制御方法。 - 内燃機関が排出する粒子状物質を捕獲するフィルタに捕集された前記粒子状物質を、酸化触媒による排気ガス内未燃燃料の酸化による排気ガス温度の上昇によって燃焼させることで前記フィルタの再生を可能としたDPF再生制御装置であって、
前記内燃機関の動作制御を行う電子制御ユニットを有し、
前記電子制御ユニットは、
前記内燃機関に設けられた燃料噴射弁に燃料を供給することなく通電のみを行うブランクショットを実行し、電力消費を増加せしめることで前記内燃機関の負荷の増加を促進し、排気ガスの温度上昇を生じせしめることを可能に構成されてなることを特徴とするDPF再生制御装置。 - 前記電子制御ユニットは、前記酸化触媒の内部温度である触媒温度が触媒温度閾値を下回っている場合に前記ブランクショットを実行し、
前記触媒温度は、前記酸化触媒の上流側と下流側の温度に基づいて算出された触媒内温度、前記酸化触媒の上流側の温度、又は、前記酸化触媒の温度変化をモデル化した温度モデルに基づいて演算算出されたモデル温度のいずれかが用いられるよう構成されてなることを特徴とする請求項4記載のDPF再生制御装置。 - 前記電子制御ユニットは、前記酸化触媒の内部温度である触媒温度が触媒温度閾値を下回っている場合に前記ブランクショットを実行することに代えて、
前記触媒温度が触媒温度閾値を上回っており、かつ、前記触媒温度の温度変化率が負の所定基準変化率を下回っている場合に前記ブランクショットを実行するよう構成されてなることを特徴とする請求項5記載のDPF再生制御装置。
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