JPH0726933A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH0726933A
JPH0726933A JP5170580A JP17058093A JPH0726933A JP H0726933 A JPH0726933 A JP H0726933A JP 5170580 A JP5170580 A JP 5170580A JP 17058093 A JP17058093 A JP 17058093A JP H0726933 A JPH0726933 A JP H0726933A
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JP
Japan
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filter
flow rate
differential pressure
volumetric flow
exhaust gas
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Application number
JP5170580A
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English (en)
Inventor
Takayuki Totani
隆之 戸谷
Nobushi Yasuura
信史 保浦
Hideji Yoshida
秀治 吉田
Keiichi Kato
恵一 加藤
Naoharu Morita
尚治 森田
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はディーゼル内燃機関の排気浄化装置
について、排気ガスの層流特性に基づきフィルタに溜ま
った微粒子捕集量の検知精度向上を目的とする。 【構成】 内燃機関の排気系に設置されて排気ガスの微
粒子を捕集しかつ層流特性を有するフィルタ7を具備す
る内燃機関の排気浄化装置に、フィルタ7を通過する体
積流量と、フィルタ7の間の差圧とを求め、フィルタ7
の圧損に起因する層流のずれを考慮して、基準の体積流
量に対する通過体積流量で差圧を補正した補正差圧を算
出する捕集量演算部13を備え、補正差圧からフィルタ
7に溜まった微粒子の捕集量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼル内燃機関の排
気浄化装置であって、特に本発明では排気ガスが通過す
るフィルタの層流特性に基づきフィルタに溜まった微粒
子捕集量の検知精度向上に関する。
【0002】
【従来の技術】従来このような分野の技術として特開平
4−37246号公報に記載されるものがある。この公
報に記載の微粒子捕集量検出装置は、オリフィスとフィ
ルタの差圧の比率より排気ガスに含まれる微小粒子(パ
ティキュレイト)の捕集量を検出するもので、このフィ
ルタを通過する微粒子がフィルタに付着し捕集され圧力
損失が大きくなり、この圧力損失によりフィルタでの微
粒子の捕集量を算出するものである。これに対して、排
気ガスの微粒子の捕集量を検出するものとしてDPF
(Diesel Particulate Filter)システムがあり、これは
排気ガスが通過するフィルタの層流特性を利用するもの
であり、すなわちフィルタを通過する体積流量が差圧
(圧力差)に比例する以下の式を利用するものである。
【0003】 V=A×Δp …(1) =(A0 +Ap )×Δp ここに、V:体積流量、Δp:差圧、A:通気抵抗であ
る。ただし通気抵抗はフィルタの初期圧損によるもの
(A0 )と微粒子捕集量によるもの(Ap )て決まる。
ここでA0 ≪Ap ならば、実質的にフィルタに溜まった
微粒子捕集量は、Ap を通じて、フィルタ間に生じる差
圧(圧力差)より算出される。その際同一捕集量でも運
転条件(体積流量の条件)によって上記式(1)から発
生差圧が異なるので、これを常に基準状態に補正する必
要がある。このためある捕集量のもとで体積流量Vがフ
ィルタに流入したときフィルタ間の差圧がΔPであった
とし、またある運転条件を基準としたときの基準体積流
量がVstd であるとする。このとき、補正差圧ΔP1 は
以下の式で表す。
【0004】 ΔP1 =ΔP×Vstd /V …(2) このようにして、補正差圧ΔP1 は、フィルタの微粒子
捕集量が一定ならば、体積流量が変化しても一定値にな
る。かくして、補正差圧ΔP1 が微粒子捕集量と一対一
に対応して補正差圧ΔP1 から微粒子捕集量が得られ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の内燃
機関の排気浄化装置によれば、フィルタの圧損により排
気ガスが通過するフィルタの層流特性から少しずれる場
合がある。図3はフィルタ7の圧損に起因する層流特性
に少しずれがある場合におけるフィルタの体積流量−差
圧特性を示すグラフである。本図に示すように、点線は
フィルタの圧損による影響がない理想フィルタ特性(層
流性)による体積流量−差圧特性を示し、実線は実際に
フィルタに圧損による影響がある体積流量−差圧特性を
示す。このように、フィルタに圧損があると、体積流量
が低い時には差圧は理想値より低く、逆に体積流量が大
きいときに差圧は理想より大きくなる。このため、式
(2)の補正差圧ΔP1 は、後述するように、一定値に
ならずフィルタの流入する体積流量が運転条件により低
くなると、これに伴い低下し、補正の計算が不十分とな
り、微粒子の捕集量に著しい誤差が生じるという問題が
ある。このため、微粒子の捕集量が正確に把握されず、
微粒子が適切な量で定期的に燃焼できず、フィルタ、加
熱装置の耐久性が劣化しさらに燃費率が低下するという
問題が発生する。
【0006】したがって、本発明は上記問題に鑑みフィ
ルタの差圧があっても正確に補正差圧が正確に計算でき
るように改良した内燃機関の排気浄化装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、内燃機関の排気系に設置されて排気ガス
の微粒子を捕集しかつ層流特性を有するフィルタを具備
する内燃機関の排気浄化装置に前記フィルタを通過する
体積流量と、フィルタの間の差圧とを求め、フィルタの
圧損に起因する層流のずれを考慮して、基準の体積流量
に対する前記通過体積流量で前記差圧を補正した補正差
圧を算出する捕集量演算部を備え、前記補正差圧からフ
ィルタに溜まった微粒子の捕集量を求める。
【0008】具体的には前記補正差圧ΔP1’は以下の
式であり、 ΔP1’=ΔP×(Vstd/V)1/a、(0.5<a<
1) ここに、ΔP:前記フィルタの差圧、V:フィルタの前
記通過体積流量、Vstd:基準の体積流量、a:予め微
粒子の捕集量をパラメータとして前記通過体積流量Vと
前記差圧との特性に基づく直線からのずれを表す。
【0009】
【作用】本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、前
記フィルタを通過する体積流量と、フィルタの間の差圧
とを求め、フィルタの圧損に起因する層流のずれを考慮
して、基準の体積流量に対する前記通過体積流量で前記
差圧を補正した補正差圧を算出することにより、補正差
圧は体積流量に対して一定となり、フィルタの圧損に起
因する層流のずれの体積流量の低下に伴い補正差圧が減
少するという影響がなくなっている。具体てきには前記
補正差圧ΔP1が以下の式であり、 ΔP1’=ΔP×(Vstd/V)1/a、(0.5<a<
1) ここに、ΔP:前記フィルタの差圧、V:フィルタの前
記通過体積流量、Vstd:基準の体積流量、a:予め微
粒子の捕集量をパラメータとして前記通過体積流量Vと
前記差圧との特性に基づく直線からのずれを表し、体積
流量が運転条件で変化してもこの補正差圧ΔP1’が一
定値を保持する。このため、上記式による補正が十分に
行われていることが明らかになった。したがって、微粒
子の捕集量が正確に把握され、微粒子が適切な量で定期
的に燃焼できるので、フィルタ、加熱装置の耐久性が向
上しさらに燃費率が向上できる。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の実施例に係るディーゼル内燃
機関の排気浄化装置5の概略構成を示す図である。本図
に示すディーゼ内燃機関の排気浄化装置5は、ディーゼ
ルエンジンの排気系に設けられた排気浄化装置5の捕集
量検出(補正差圧算出)に関する部分のみを抜粋した構
成からなり、排気ガスが通過するフィルタの層流特性が
少しずれた場合に体積流量の変化に起因し補正差圧が影
響を受けないように改良するものである。本装置5には
ディーゼルエンジン1の吸入側にはエアクリーナ2が設
けられており、その吸入流量を検知するための熱線式流
量センサ3がエアクリーナ2からディーゼルエンジン1
への流路の途中に設けられている。ディーゼルエンジン
1の排気管4には排気浄化装置5が設けられている。排
気浄化装置5は排気管4に連結されているハウジング6
に有している。ハウジング6の中にはセラミック多孔か
らなるフィルタ7が設置されており、それに排気ガスが
通過することにより排気ガスに含まれる微粒子が捕集さ
れている。フィルタ7の目詰まり防止のため、フィルタ
7の微粒子の捕集量が検出され定期的にフィルタ7に捕
集された微粒子が図示しない加熱装置で燃焼される。こ
の燃焼が適切に行われるように微粒子の捕集量を把握す
る必要がある。このため、フィルタ7のディーゼルエン
ジン1側の絶対圧力(前圧)を検知するための圧力セン
サ8が設けられており、同様にフィルタ7の排気側の絶
対圧力(後圧)を検知するための圧力センサ9が設けら
れている。また、ディーゼルエンジン1からフィルタ7
に流れ込む排気絶対温度(入ガス温度)を検知するため
の温度センサ10が設けられている。そして、各センサ
からの信号は電子制御ユニット(ECU)11に入力さ
れ、そのECU11内には中央演算処理装置(CPU)
12があり、各センサ信号は最終的にはCPU12に入
力され、CPU12には微粒子の捕集量を演算する捕集
量演算部13が設けられている。
【0011】以下に捕集量演算部13を詳細に説明す
る。先ず、捕集量演算部13では、熱線式流量センサ3
の吸入流量、圧力センサ8の前圧、温度センサ10の入
ガス温度から排気ガスの体積流量Vが求める。さらに、
圧力センサ8及び9の前圧から後圧を引くことによりフ
ィルタ7の差圧が得られる。このようにして、捕集量演
算部13で、ある微粒子の捕集量で、ある運転条件下の
体積流量と差圧が求められる。
【0012】次に図3に戻り、フィルタ7の圧損に起因
する層流特性のずれを考慮すると、前述のように、実際
のフィルタ7の体積流量−差圧特性は実線のように示さ
れるがこれを式で表すと以下のようになる。 V=A×(ΔP)a、(0.5<a<1) …(5) ここで、aの値はフィルタの特性に依存し、0.5に近
づくことはフィルタ7の圧損が大きくなるとオリフィス
の場合に適用されるベルヌーイの原理に近づくことを意
味する。この(5)式に基づき、(2)式に相当する補
正差圧ΔP1’が以下のように形成される。
【0013】 ΔPstd=ΔP×(Vstd/V)1/a …(6) ここでΔPstdが補正差圧ΔP1にあたるので、捕集量演
算部13では、補正差圧ΔP1の算出式は; ΔP1’=ΔP×(Vstd/V)1/a、(0.5<a<1)…(7) として処理される。ここで、aは予め微粒子の捕集量を
パラメータとしてフィルタ7を通過する体積流量Vとフ
ィルタ7の差圧特性に基づき直線からのずれとして決め
ておく。
【0014】図2はフィルタ7の圧損に起因する層流の
ぞれを考慮した式(6)による補正差圧ΔP1’を示す
グラフである。本図に示す横軸のエンジン回転数はフィ
ルタ7の体積流量は比例関係にある。補正差圧ΔP1’
を求める条件は、微粒子の捕集量が7gで、a=1.6
68/2である。この場合、一点鎖線は従来の式(2)
により得られた補正差圧ΔP1 であり、前述したよう
に、体積流量(回転数)の低下に伴い補正差圧ΔP1’
が減少する。これに対して実線は、本実施例によるもの
で式(7)により補正された補正差圧ΔP1 ’を表し、
体積流量に対して一定となり、フィルタ7の圧損に起因
する層流のずれの影響がなくなっている。よって、前述
の式(7)による補正が十分に行われていることが明ら
かになった。したがって、本実施例によれば、微粒子の
捕集量が正確に把握され、微粒子が適切な量で定期的に
燃焼できるので、フィルタ7、加熱装置の耐久性が向上
しさらに燃費率が向上できる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィルタを通過する体積流量と、フィルタの間の差圧とを
求め、フィルタの圧損に起因する層流のずれを考慮し
て、基準の体積流量に対する通過体積流量で差圧を補正
した補正差圧を算出するので、補正差圧は体積流量に対
して一定となり、従来のように、フィルタの圧損に起因
する層流特性のずれの体積流量の低下に伴い補正差圧が
減少するという影響がなくなる。このため微粒子の捕集
量が正確に把握され、微粒子が適切な量で定期的に燃焼
できるので、フィルタ、加熱装置の耐久性が向上しさら
に燃費率が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るディーゼル内燃機関の排
気浄化装置5の概略構成を示す図である。
【図2】フィルタ7の圧損に起因する層流のずれを考慮
した式(6)による補正差圧ΔP1 を示すグラフであ
る。
【図3】フィルタの圧損に起因する層流特性にずれがあ
る場合におけるフィルタの体積流量−差圧特性を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1…ディーゼルエンジン 2…エアクリーナ 3…熱線式流量センサ 4…排気管 5…排気浄化装置 6…ハウジング 7…フィルタ 8、9…圧力センサ 10…温度センサ 11…電子制御ユニット(ECU) 12…中央演算処理装置(CPU) 13…捕集量演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 恵一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 森田 尚治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気系に設置されて排気ガス
    の微粒子を捕集しかつ層流特性を有するフィルタ(7)
    を具備する内燃機関の排気浄化装置であって、 前記フィルタ(7)を通過する排気ガスの体積流量と、
    フィルタ(7)の間の差圧とを求め、フィルタ(7)の
    圧損に起因する層流のずれを考慮して、基準の体積流量
    に対する前記通過排気ガスの体積流量で前記差圧を補正
    した補正差圧を算出する捕集量演算部(13)を備え、
    前記補正差圧からフィルタ(7)に溜まった微粒子の捕
    集量を求めることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
    置。
  2. 【請求項2】 前記補正差圧ΔP1’は以下の式であ
    り、 ΔP1’=ΔP×(Vstd/V)1/a、(0.5<a<
    1) ここに、ΔP:前記フィルタ(7)の差圧、V:フィル
    タ(7)の前記通過排気ガスの体積流量、Vstd:基準
    の体積流量、a:予め微粒子の捕集量をパラメータとし
    て前記通過排気ガスの体積流量Vと前記差圧との特性に
    基づく層流からのずれを表すことを特徴とする請求項1
    に記載の内燃機関の排気浄化装置。
JP5170580A 1993-07-09 1993-07-09 内燃機関の排気浄化装置 Pending JPH0726933A (ja)

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