JPH08218847A - Exhaust gas purifying method for diesel engine - Google Patents

Exhaust gas purifying method for diesel engine

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JPH08218847A
JPH08218847A JP7028284A JP2828495A JPH08218847A JP H08218847 A JPH08218847 A JP H08218847A JP 7028284 A JP7028284 A JP 7028284A JP 2828495 A JP2828495 A JP 2828495A JP H08218847 A JPH08218847 A JP H08218847A
Authority
JP
Japan
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filter
regeneration
value
temperature
particulate
Prior art date
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Pending
Application number
JP7028284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kotaro Hayashi
孝太郎 林
Masahito Shibata
正仁 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08218847A publication Critical patent/JPH08218847A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

PURPOSE: To reliably prevent a melt loss of a filter and to perform excellent regeneration by a method wherein in spite of the structure of a filter for collecting particulate, feedback control of a filter regeneration timing is effected through detection of an accurate filter maximum temperature during regeneration. CONSTITUTION: According to the structure of a particulate filter (filter) 5, a second temperature sensor ST2 is arranged adjacently with a part where temperature is increased to a highest value during regeneration and temperature during regeneration is monitored. An exhaust gas pressure PD right above and right below the filter 5 is measured and after a pressure loss ΔP by the filter 5 is converted into a value ΔP1 in a standard operation state, the value is averaged to determine a pressure loss ΔP2 and when the value attains to a pressure loss value ΔPr (a threshold value) during collection of a given amount of exhaust particulate, regeneration is started. The temperature Tf of the part, where temperature is increased to a highest value, of the filter 5 is continuously measured by the ST2 to determined a peak value Tfp . Through adjustment of the threshold ΔPr according to a difference between the value Tfp and a target value Tfp ', the Tfp is maintained at a value approximately equal to the Tfp '.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の排気
浄化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for purifying exhaust gas from a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼル機関の排気ガス中にはカーボ
ンを主成分とする排気微粒子(パティキュレート)が含
まれており、これが環境汚染を引き起こすために排気ガ
スを大気に放出する以前に除去されることが好ましく、
そのために、ディーゼル機関の排気通路内にはパティキ
ュレートを捕集するためのセラミック製のフィルタが配
置されている。
2. Description of the Related Art Exhaust gas from diesel engines contains exhaust particulates (particulates) containing carbon as a main component, which are removed before they are released into the atmosphere to cause environmental pollution. Preferably,
Therefore, a ceramic filter for collecting particulates is arranged in the exhaust passage of the diesel engine.

【0003】ディーゼル機関の使用に伴いフィルタにお
けるパティキュレート捕集量が増加すると排気抵抗が増
大して機関性能を低下させるために、捕集されたパティ
キュレートを定期的に燃焼させてフィルタを再生するこ
とが必要である。
When the amount of particulates trapped in the filter increases with the use of a diesel engine, exhaust resistance increases and engine performance deteriorates. Therefore, the trapped particulates are periodically burned to regenerate the filter. It is necessary.

【0004】パティキュレート捕集量が少ない時点でフ
ィルタ再生を開始すると、パティキュレートの燃焼伝播
が不十分となってフィルタが良好に再生されないだけで
なく、必要回数以上にフィルタを再生することになり、
パティキュレートの燃焼熱によってフィルタの寿命を低
下させる。また、パティキュレート捕集量がかなり多く
なるまでフィルタ再生を開始しないと、この時の機関性
能が大幅に低下するだけでなく、フィルタ再生時のパテ
ィキュレート燃焼により発生する熱量が全体としてかな
り大きくなり、フィルタが溶損する可能性がある。
If the filter regeneration is started at a time when the amount of collected particulates is small, not only the combustion propagation of particulates becomes insufficient and the filter is not regenerated well, but also the filter is regenerated more than necessary times. ,
The heat of combustion of particulates reduces the life of the filter. If the filter regeneration is not started until the amount of collected particulates becomes considerably large, not only the engine performance at this time will drop significantly, but also the amount of heat generated by particulate combustion during filter regeneration will become considerably large overall. , The filter may melt.

【0005】特開平3−18614号公報には、フィル
タのパティキュレート捕集量として、フィルタを介して
の排気ガスの圧力損失値を使用し、この値が設定値とな
る時にフィルタの再生を開始し、再生時のフィルタ温度
が所定範囲から上側又は下側に外れる時には、実際のパ
ティキュレート捕集量が多過ぎる又は少な過ぎるとして
設定値を減少又は増加させるようにフィードバック制御
することにより、所望量のパティキュレートが捕集され
た時にフィルタ再生を開始させ、フィルタの溶損を防止
すると共に良好なフィルタ再生を意図するパティキュレ
ートフィルタ再生装置が開示されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 3-18614, the pressure loss value of exhaust gas passing through the filter is used as the amount of particulate collection of the filter, and when the value reaches a set value, regeneration of the filter is started. However, when the filter temperature during regeneration deviates from the predetermined range to the upper side or the lower side, feedback control is performed to decrease or increase the set value as the actual particulate collection amount is too large or too small, and the desired amount is obtained. There is disclosed a particulate filter regenerating apparatus which starts the filter regeneration when the particulates are collected, prevents the filter from being melted and is damaged, and intends good filter regeneration.

【0006】フィルタ再生時においてパティキュレート
を燃焼させる際には、この燃焼に必要な二次空気が供給
され、フィルタに捕集されたパティキュレートは二次空
気上流側から下流側に向かって順次燃焼させられる。フ
ィルタ各部にパティキュレートが均一に捕集されている
時には、各部で発生する燃焼熱はほぼ等しくなるが、軸
線方向においては、フィルタの二次空気下流側ほど上流
側の燃焼熱が軸線方向に伝達されるために高温度とな
る。また、半径方向においては、フィルタの中央ほど周
囲の燃焼熱が半径方向に伝達されて集中するために高温
度となる。前述のパティキュレートフィルタ再生装置
は、二次空気下流側端面中央部近傍に温度センサが配置
されているために、この場合においては、再生時のフィ
ルタ最大温度を測定するようになっている。
When burning particulates during filter regeneration, the secondary air required for this combustion is supplied, and the particulates collected by the filter are burned sequentially from the upstream side of the secondary air to the downstream side. To be made. When the particulates are collected evenly in each part of the filter, the combustion heat generated in each part is almost equal, but in the axial direction, the combustion heat on the upstream side of the secondary air downstream of the filter is transferred in the axial direction. Therefore, the temperature becomes high. Further, in the radial direction, the combustion heat in the surroundings is transferred and concentrated in the radial direction toward the center of the filter, resulting in a high temperature. In the above particulate filter regenerating apparatus, since the temperature sensor is arranged in the vicinity of the central portion of the end surface on the downstream side of the secondary air, in this case, the maximum temperature of the filter during regeneration is measured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィル
タの構造によっては、パティキュレートがフィルタ各部
に均一に捕集されず、フィルタの二次空気下流側端面中
央部が最も高温度となる部分ではないことがあり、前述
の従来技術において、温度センサによって測定されたピ
ーク温度が再生時のフィルタ最大温度を大きく下回り、
それに伴って前述の設定値を大きくすると、再生開始時
のパティキュレート捕集量が多くなり過ぎて機関出力が
大幅に低下したり、再生時に発生する熱量が非常に大き
くなってフィルタが溶損する可能性がある。
However, depending on the structure of the filter, the particulates are not evenly collected in each part of the filter, and the central part of the end surface of the secondary air downstream side of the filter is not the part having the highest temperature. In the above-mentioned conventional technique, the peak temperature measured by the temperature sensor is much lower than the filter maximum temperature at the time of regeneration,
If the above set value is increased accordingly, the amount of particulates collected at the start of regeneration will become too large and the engine output will drop significantly, or the amount of heat generated during regeneration will become extremely large and the filter may melt and be damaged. There is a nature.

【0008】従って、本発明の目的は、パティキュレー
ト捕集用のフィルタの構造にかかわらず、再生時の正確
なフィルタ最大温度を検出してフィルタの再生時期をフ
ィードバック制御することにより、フィルタの溶損を確
実に防止し良好な再生を実現可能なディーゼル機関の排
気浄化装置を提供することである。
Therefore, the object of the present invention is to irrespective of the structure of the filter for collecting particulates, by detecting the accurate maximum temperature of the filter at the time of regeneration and performing feedback control of the regeneration time of the filter, so that the filter is melted. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a diesel engine that can reliably prevent loss and realize good regeneration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によるディーゼル
機関の排気浄化装置は、排気通路に配置されたパティキ
ュレート捕集用のフィルタと、捕集されたパティキュレ
ートを燃焼させて前記フィルタを再生するための再生時
期をパティキュレート捕集量に基づき決定する再生時期
決定手段と、前記フィルタの構造により推定される前記
フィルタのパティキュレート捕集量分布に基づき決定さ
れた再生時に最も高温度となるフィルタ部分に隣接して
配置された温度センサと、前記温度センサにより測定さ
れるフィルタ再生中のピーク温度に基づき前記再生時期
決定手段により決定される前記フィルタの再生時期をフ
ィードバック制御するフィードバック制御手段、とを具
備することを特徴とする。
An exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the present invention regenerates a filter for collecting particulates arranged in an exhaust passage and burning the collected particulates. Regeneration time determining means for determining the regeneration time based on the particulate collection amount, and a filter having the highest temperature during regeneration determined based on the particulate collection amount distribution of the filter estimated by the structure of the filter. A temperature sensor disposed adjacent to the portion, and feedback control means for feedback-controlling the regeneration time of the filter determined by the regeneration time determination means based on the peak temperature during filter regeneration measured by the temperature sensor, It is characterized by including.

【0010】[0010]

【作用】前述のディーゼル機関の排気浄化装置は、温度
センサが、パティキュレート捕集用のフィルタの構造に
より推定されるフィルタのパティキュレート捕集量分布
に基づき決定された再生時に最も高温度となるフィルタ
部分に隣接して配置されているために、この温度センサ
により測定されるフィルタ再生中のピーク温度が正確な
フィルタ最大温度であり、フィードバック制御手段が、
このピーク温度に基づき再生時期決定手段により決定さ
れるフィルタの再生時期をフィードバック制御する。
In the exhaust emission control system of the diesel engine described above, the temperature sensor has the highest temperature during regeneration, which is determined based on the particulate collection amount distribution of the filter estimated by the structure of the particulate collection filter. Since it is arranged adjacent to the filter portion, the peak temperature during filter regeneration measured by this temperature sensor is the accurate filter maximum temperature, and the feedback control means is
The regeneration time of the filter determined by the regeneration time determining means is feedback-controlled based on this peak temperature.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明によるディーゼル機関の排気
浄化装置を示す概略図である。同図において、1はディ
ーゼル機関、2はその排気通路である。排気通路2に
は、パティキュレートフィルタ5の収納ケース3が配置
され、この収納ケース3をバイパスするバイパス通路8
が接続されている。パティキュレートフィルタ5は、多
孔性物質からなるハニカム状の隔壁を備えたハニカム状
フィルタで、隔壁で囲まれた通路の隣接する二つにおい
て、一方が排気ガス上流側を、他方が排気ガス下流側を
セラミック製の閉塞材によって閉塞されているものであ
り、収納ケース3内にシール部材4を介して取り付けら
れている。
1 is a schematic view showing an exhaust emission control system for a diesel engine according to the present invention. In the figure, 1 is a diesel engine and 2 is its exhaust passage. A storage case 3 for the particulate filter 5 is arranged in the exhaust passage 2, and a bypass passage 8 for bypassing the storage case 3 is provided.
Is connected. The particulate filter 5 is a honeycomb filter having honeycomb-shaped partition walls made of a porous material. In two adjacent passages surrounded by partition walls, one is an exhaust gas upstream side and the other is an exhaust gas downstream side. Is closed by a ceramic blocking member, and is mounted in the storage case 3 via a seal member 4.

【0012】排気通路2におけるバイパス通路8の分岐
部及び合流部には、それぞれ第1及び第2切換弁V1,
V2が配置され、排気ガスをパティキュレートフィルタ
5及びバイパス通路8のいずれか一方を通過させるよう
になっている。また、排気通路2には、第1切換弁V1
とパティキュレートフィルタ5との間において、エアポ
ンプ9に通じる二次空気供給通路6が第1閉鎖弁V3を
介して接続され、第2切換弁V1とパティキュレートフ
ィルタ5との間において、燃焼ガス排出通路7が第2閉
鎖弁V4を介して接続されている。
The first and second switching valves V1 and V1 are respectively provided at the branching portion and the merging portion of the bypass passage 8 in the exhaust passage 2.
V2 is arranged to allow the exhaust gas to pass through either the particulate filter 5 or the bypass passage 8. Further, in the exhaust passage 2, the first switching valve V1
And the particulate filter 5, the secondary air supply passage 6 leading to the air pump 9 is connected via the first closing valve V3, and the combustion gas discharge is performed between the second switching valve V1 and the particulate filter 5. The passage 7 is connected via the second closing valve V4.

【0013】図中、Hはパティキュレートフィルタ5の
排気上流側に取り付けられたヒータであり、スイッチS
を介してバッテリ11へ電気的に接続されている。ま
た、SP1及びSP2はそれぞれパティキュレートフィ
ルタ5の直上流側及び直下流側の排気ガス圧力PU,P
Dを測定するための第1及び第2圧力センサであり、S
T1はパティキュレートフィルタ5の直上流側の排気ガ
ス温度Tを測定するための第1温度センサである。ST
2はパティキュレートフィルタ5の二次空気下流側端面
に隣接して配置された第2温度センサである。
In the figure, H is a heater mounted on the exhaust gas upstream side of the particulate filter 5, and is a switch S.
Is electrically connected to the battery 11 via. Further, SP1 and SP2 are exhaust gas pressures PU and P immediately upstream and downstream of the particulate filter 5, respectively.
First and second pressure sensors for measuring D, S
T1 is a first temperature sensor for measuring the exhaust gas temperature T immediately upstream of the particulate filter 5. ST
Reference numeral 2 denotes a second temperature sensor arranged adjacent to the end surface of the particulate filter 5 on the downstream side of the secondary air.

【0014】100は、例えば、アナログ信号入力用イ
ンタフェースINa、デジタル信号入力用インタフェー
スINd、アナログ信号をデジタル信号に変換するコン
バータA/D、各種演算処理を行う中央演算処理装置C
PU、ランダムアクセスメモリRAM、呼び出し専用メ
モリROM、出力回路OUT、及びこれらを接続するバ
スライン111等から構成され、前述の第1及び第2切
換弁V1,V2、第2閉鎖弁V3,V4、スイッチS、
及びエアポンプ9を作動制御するための制御装置であ
り、これらが出力回路OUTに接続されると共に、前述
の第1及び第2圧力センサSP1,SP2と第1及び第
2温度センサST1,ST2に加えて機関回転数Nを検
出するための回転センサ(図示せず)と吸入空気重量G
aを検出するための吸入空気量センサ(図示せず)等が
アナログ信号入力用インタフェースINaに接続され、
デジタル信号入力用インタフェースINdには機関始動
時を検出するためのキースイッチが接続されている。
Reference numeral 100 denotes, for example, an analog signal input interface INa, a digital signal input interface INd, a converter A / D for converting an analog signal into a digital signal, and a central processing unit C for performing various arithmetic processing.
A PU, a random access memory RAM, a call-only memory ROM, an output circuit OUT, a bus line 111 connecting these, and the like, and the first and second switching valves V1 and V2 and the second closing valves V3 and V4 described above. Switch S,
And a control device for controlling the operation of the air pump 9, which are connected to the output circuit OUT and, in addition to the above-mentioned first and second pressure sensors SP1 and SP2 and the first and second temperature sensors ST1 and ST2, Sensor (not shown) for detecting engine speed N and intake air weight G
An intake air amount sensor (not shown) or the like for detecting a is connected to the analog signal input interface INa,
A key switch for detecting the engine start time is connected to the digital signal input interface INd.

【0015】ディーゼル機関1の排気ガス中には有害な
パティキュレートが含まれるために、通常時において、
第1及び第2閉鎖弁V3,V4は閉弁されると共に、第
1及び第2切換弁V1,V2は排気ガスがパティキュレ
ートフィルタ5を通過するように切り換えられ、パティ
キュレートフィルタ5によって排気ガス中のパティキュ
レートを捕集するようになっている。ディーゼル機関の
使用期間が長くなり、パティキュレートフィルタ5にお
けるパティキュレート捕集量が所定量に達すると、排気
抵抗がかなり増大して機関性能を大幅に低下させるため
に、現在のパティキュレート捕集量を把握し、それが所
定量となった時点でパティキュレートフィルタ5の再生
時期と判断し、制御装置100によって第1及び第2切
換弁V1,V2は排気ガスがバイパス通路8を通過する
ように切り換えられ、第1及び第2閉鎖弁V3,V4は
開弁されると共にエアポンプ9が駆動され、スイッチS
が閉じられてヒータHが通電発熱させられるようになっ
ている。
Since the exhaust gas of the diesel engine 1 contains harmful particulates,
The first and second closing valves V3 and V4 are closed, and the first and second switching valves V1 and V2 are switched so that the exhaust gas passes through the particulate filter 5, and the particulate filter 5 exhausts the exhaust gas. It is designed to collect the particulates inside. When the diesel engine is used for a long period of time and the particulate collection amount in the particulate filter 5 reaches a predetermined amount, the exhaust resistance is considerably increased and the engine performance is significantly reduced. Therefore, the current particulate collection amount is used. Is determined, and when it reaches a predetermined amount, it is determined that it is the regeneration time of the particulate filter 5, and the control device 100 controls the first and second switching valves V1 and V2 so that the exhaust gas passes through the bypass passage 8. The first and second closing valves V3 and V4 are opened, the air pump 9 is driven, and the switch S is switched.
Is closed and the heater H is energized to generate heat.

【0016】それにより、パティキュレートフィルタ5
の上流側に捕集されたパティキュレートがヒータHによ
って加熱されると共に二次空気供給通路6から二次空気
が供給されるために、上流側のパティキュレートが燃焼
を開始し、この火炎が下流側に伝播してパティキュレー
トフィルタ5に捕集されたパティキュレートを全て燃焼
させ、パティキュレートフィルタ5の再生が完了する。
この時の燃焼ガスは燃焼ガス排出通路7により排出され
るようになっている。このようにして、パティキュレー
トフィルタ5の再生が完了すると、エアポンプ9が停止
されると共に、第1及び第2切換弁V1,V2と第1及
第2閉鎖弁V3,V4は通常時の状態とされ、排気ガス
が再びパティキュレートフィルタ5を通過するようにな
る。
As a result, the particulate filter 5
Since the particulates collected on the upstream side of the are heated by the heater H and the secondary air is supplied from the secondary air supply passage 6, the particulates on the upstream side start burning, and this flame is discharged to the downstream side. All the particulate matter that has propagated to the side and collected by the particulate filter 5 is burned, and the regeneration of the particulate filter 5 is completed.
The combustion gas at this time is discharged through the combustion gas discharge passage 7. In this way, when the regeneration of the particulate filter 5 is completed, the air pump 9 is stopped and the first and second switching valves V1 and V2 and the first and second closing valves V3 and V4 are set to the normal state. The exhaust gas then passes through the particulate filter 5 again.

【0017】再生時のパティキュレート燃焼が二次空気
上流側から下流側に伝播するために、パティキュレート
フィルタ5の二次空気下流側部分は、そこで発生する燃
焼熱に加えて上流側での燃焼熱が伝達され、軸線方向に
おいては、二次空気下流ほど高温度となる。一方、半径
方向においては、再生時におけるパティキュレートの捕
集量分布に応じて、より高温度となる部分が変化する。
例えば、半径方向において均一な通気抵抗を有するパテ
ィキュレートフィルタの場合には、半径方向に均一にパ
ティキュレートが捕集されるために、各部分の燃焼発熱
量はほぼ等しいが、特に周囲部分からの熱伝達が中央部
に集中するために、中央ほど高温度となり、結果とし
て、パティキュレートフィルタ5の二次空気下流側端面
中央部が最も高温度となる部分である。もちろん、中央
部の通気抵抗が外周部に比較して小さいパティキュレー
トフィルタの場合も同様に二次空気下流側端面中央部が
最も高温度となる部分である。このようなパティキュレ
ートフィルタが使用される時には、図2に示すように第
2温度センサST2は、フィルタの二次空気下流側端面
中央部に隣接して配置されるようになっている。
Since the particulate combustion at the time of regeneration propagates from the upstream side of the secondary air to the downstream side, the downstream side of the secondary air of the particulate filter 5 has the combustion heat generated there as well as the combustion on the upstream side. Heat is transferred, and the temperature becomes higher in the axial direction toward the downstream side of the secondary air. On the other hand, in the radial direction, a portion having a higher temperature changes depending on the distribution of the amount of collected particulates during regeneration.
For example, in the case of a particulate filter having a uniform ventilation resistance in the radial direction, since the particulates are evenly collected in the radial direction, the combustion calorific value of each part is almost equal, but especially from the surrounding part. Since the heat transfer is concentrated in the central portion, the temperature becomes higher toward the center, and as a result, the central portion of the secondary air downstream side end surface of the particulate filter 5 is the highest temperature portion. Of course, also in the case of a particulate filter whose ventilation resistance in the central portion is smaller than that in the outer peripheral portion, similarly, the central portion of the end surface on the downstream side of the secondary air has the highest temperature. When such a particulate filter is used, as shown in FIG. 2, the second temperature sensor ST2 is arranged adjacent to the center of the end surface of the filter on the downstream air downstream side.

【0018】また、前述のように半径方向において均一
にパティキュレートを捕集させると、外周部の温度が低
くパティキュレートの燃焼伝播が不良となり、この部分
に捕集されたパティキュレートが燃え残る可能性があ
り、これを防止するために、外周部の通気抵抗を中央部
より小さくして外周部により多くのパティキュレートを
捕集させ、その部分の燃焼発熱量を大きくするパティキ
ュレートフィルタが提案されており、この場合には、熱
の対流によって二次空気下流側端面外周上部が最も高温
度なる部分である。このようなパティキュレートフィル
タが使用される時には、図3に示すように第2温度セン
サST2は、フィルタの二次空気下流側端面外周上部に
隣接して配置されるようになっている。
Further, if the particulates are collected evenly in the radial direction as described above, the temperature of the outer peripheral portion is low and the combustion propagation of the particulates becomes poor, and the particulates collected in this portion can remain unburned. In order to prevent this, there has been proposed a particulate filter that reduces the ventilation resistance of the outer peripheral portion from the central portion to collect more particulates in the outer peripheral portion and increases the combustion heat generation amount of that portion. In this case, the upper part of the outer peripheral surface of the secondary air downstream side is the highest temperature due to heat convection. When such a particulate filter is used, as shown in FIG. 3, the second temperature sensor ST2 is arranged adjacent to the outer peripheral upper end of the secondary air downstream side end surface of the filter.

【0019】このようにパティキュレートフィルタの構
造によって再生時に最も高温度となる部分が異なるため
に、本実施例において、最も高温度となる部分に隣接し
て第2温度センサST2を配置し、パティキュレートフ
ィルタ再生時において、この部分の温度を監視するよう
になっている。
As described above, since the portion having the highest temperature during regeneration differs depending on the structure of the particulate filter, in the present embodiment, the second temperature sensor ST2 is disposed adjacent to the portion having the highest temperature, and the particulate temperature is increased. During regeneration of the curate filter, the temperature of this part is monitored.

【0020】パティキュレート捕集量が所定量に達する
以前にパティキュレートフィルタ5の再生を開始する
と、パティキュレート燃焼における火炎が下流側に十分
に伝播せずにパティキュレートフィルタ5の再生が不良
となる可能性があるために、パティキュレートフィルタ
5におけるパティキュレート捕集量を把握し、それが所
定量に達した時点でパティキュレートフィルタ5の再生
時期と判断することが必要であり、制御装置100は、
図4に示すフローチャートに従ってこの判断を実行する
ようになっている。これを以下に説明する。
If regeneration of the particulate filter 5 is started before the amount of collected particulates reaches a predetermined amount, the flame in particulate combustion does not propagate sufficiently to the downstream side and regeneration of the particulate filter 5 becomes defective. Therefore, it is necessary to grasp the amount of particulates trapped in the particulate filter 5 and to judge that it is the regeneration time of the particulate filter 5 when it reaches a predetermined amount. ,
This judgment is executed according to the flowchart shown in FIG. This will be explained below.

【0021】本フローチャートは、所定時間、例えば5
0ms毎に実行されるものである。まず、ステップ10
1において、キースイッチからの信号の入力時点に基づ
き、機関始動開始直後であるか否かが判断され、この判
断が肯定される時にだけステップ102において第1及
び第2圧力センサSP1,SP2の較正が行われる。次
にステップ103に進み、現在の機関運転状態が過渡時
であるか否かが判断される。この判断には、回転センサ
により検出される機関回転数N、吸入空気量センサによ
り検出される吸入空気重量Ga、又は第1温度センサS
T1により検出される排気ガス温度Tの時間変化率が利
用され、この時間変化率が各設定値以上となる時に過渡
時であると判断される。
This flowchart is executed for a predetermined time, for example, 5
It is executed every 0 ms. First, step 10
In step 1, it is judged whether or not the engine has just started to be started based on the time point of inputting the signal from the key switch. Only when this judgment is affirmed, the calibration of the first and second pressure sensors SP1 and SP2 is executed in step 102. Is done. Next, the routine proceeds to step 103, where it is judged whether or not the current engine operating state is a transient time. For this determination, the engine speed N detected by the rotation sensor, the intake air weight Ga detected by the intake air amount sensor, or the first temperature sensor S
The time rate of change of the exhaust gas temperature T detected by T1 is used, and when the time rate of change is equal to or more than each set value, it is determined to be a transitional time.

【0022】ステップ103における判断が肯定される
時、すなわち機関運転状態が過渡時である時にはそのま
ま終了するが、ステップ103における判断が否定され
る時にはステップ104に進む。ステップ104におい
て、第1及び第2圧力センサSP1,SP2によって測
定されるパティキュレートフィルタ5の直上流側におけ
る排気ガス圧力PUと直下流側における排気ガス圧力P
D、吸入空気量センサにより検出される吸入空気重量G
a、及び第1温度センサST1により測定されるパティ
キュレートフィルタ5の直上流側における排気ガス温度
Tが読み込まれる。
When the determination in step 103 is affirmative, that is, when the engine operating state is in transition, the process ends as it is, but when the determination in step 103 is negative, the process proceeds to step 104. In step 104, the exhaust gas pressure PU immediately upstream of the particulate filter 5 and the exhaust gas pressure P immediately downstream thereof measured by the first and second pressure sensors SP1 and SP2.
D, intake air weight G detected by the intake air amount sensor
a, and the exhaust gas temperature T immediately upstream of the particulate filter 5 measured by the first temperature sensor ST1 is read.

【0023】次に、ステップ105において、パティキ
ュレートフィルタ5の直上流側における排気ガス圧力P
Uと直下流側における排気ガス圧力PDとの差がパティ
キュレートフィルタ5を介しての圧力損失値ΔPとして
算出される。この圧力損失値ΔPは現在の機関運転状態
における吸入空気量及び排気ガス温度の基での値である
ために、頻繁に使用される標準機関運転状態における標
準吸入空気量及び標準排気ガス温度での値ΔP1に換算
する必要があり、ステップ106において、圧力損失値
ΔPに、標準排気ガス温度T’と現在の排気ガス温度T
との比及び標準吸入空気重量Ga’と現在の吸入空気重
量Gaとの比が乗算される。
Next, at step 105, the exhaust gas pressure P immediately upstream of the particulate filter 5 is obtained.
The difference between U and the exhaust gas pressure PD on the immediate downstream side is calculated as the pressure loss value ΔP through the particulate filter 5. Since this pressure loss value ΔP is a value based on the intake air amount and the exhaust gas temperature in the current engine operating state, it is the value of the standard intake air amount and the standard exhaust gas temperature in the frequently used standard engine operating state. It is necessary to convert into the value ΔP1, and in step 106, the standard exhaust gas temperature T ′ and the current exhaust gas temperature T are added to the pressure loss value ΔP.
And the ratio between the standard intake air weight Ga ′ and the current intake air weight Ga.

【0024】このように換算された圧力損失値ΔP1に
は、ノイズ等の影響が重畳されている可能性があるため
に、ステップ107において、例えば10回程度の平均
化処理が実施されて圧力損失値ΔP2が算出される。本
実施例において、圧力損失値ΔP2の算出に際して、過
渡運転時における真値とはかなり異なる圧力損失値ΔP
1が取り込まれないために、この程度の平均化処理され
た圧力損失値ΔP2は、パティキュレートフィルタ5に
おける現在のパティキュレート捕集量をほぼ正確に表す
ものであり、次に、ステップ108において、この値
が、しきい値としての所定量のパティキュレートが捕集
されている時の圧力損失値ΔPrに達しているか否かが
判断され、この判断が否定される時にはそのまま終了す
るが、肯定される時にはステップ109に進み、パティ
キュレートフィルタ5の再生時期であると判断され、前
述したパティキュレートフィルタ5の再生を開始する。
Since the pressure loss value ΔP1 thus converted may be influenced by noise or the like, in step 107, the averaging process is performed, for example, about 10 times, and the pressure loss is reduced. The value ΔP2 is calculated. In the present embodiment, when the pressure loss value ΔP2 is calculated, the pressure loss value ΔP which is considerably different from the true value during the transient operation.
Since 1 is not taken in, this averaged pressure loss value ΔP2 almost accurately represents the current particulate collection amount in the particulate filter 5, and then, in step 108, It is determined whether or not this value has reached the pressure loss value ΔPr when a predetermined amount of particulates as a threshold value has been collected, and when this determination is negative, the processing ends as is, but affirmative. When it is determined that it is time to regenerate the particulate filter 5, the regeneration of the particulate filter 5 is started.

【0025】次に、ステップ110に進み、パティキュ
レートフィルタ5の再生が終了するのに十分な所定時
間、第2温度センサST2によってパティキュレートフ
ィルタ5の最も高温度となる部分の温度Tfを連続的に
測定した後、ステップ111に進み、この温度Tfのピ
ーク値Tfpを決定する。次に、ステップ112におい
て、このピーク値Tfpと、前述の所定量のパティキュ
レートが捕集されている場合における再生時のパティキ
ュレートフィルタ5の最も高温度となる部分の推定ピー
ク温度、すなわち目標ピーク温度Tfp’との差Dが算
出され、ステップ113において、この差Dが正の第1
所定値A1以上であるか否かが判断され、この判断が否
定される時には、ステップ114に進み、この差Dが負
の第2所定値以下であるか否かが判断される。この判断
が否定される時には、パティキュレートフィルタ5の最
も高温度となる部分における実際のピーク温度Tfpと
目標ピーク温度Tfp’とが近く、今回の再生開始時点
において、所定量のパティキュレートが実際に捕集され
ていたことになり、前述したステップ108の判断は適
当であるために、そのまま終了する。
Next, in step 110, the temperature Tf of the highest temperature portion of the particulate filter 5 is continuously maintained by the second temperature sensor ST2 for a predetermined time sufficient to complete the regeneration of the particulate filter 5. After the measurement, the process proceeds to step 111, and the peak value Tfp of this temperature Tf is determined. Next, at step 112, this peak value Tfp and the estimated peak temperature of the part of the particulate filter 5 having the highest temperature at the time of regeneration when the above-mentioned predetermined amount of particulates are collected, that is, the target peak. The difference D from the temperature Tfp ′ is calculated, and in step 113, the difference D is the first positive value.
It is determined whether or not it is equal to or larger than the predetermined value A1, and when this determination is negative, the routine proceeds to step 114, where it is judged whether or not this difference D is equal to or smaller than the second negative predetermined value. When this determination is denied, the actual peak temperature Tfp and the target peak temperature Tfp ′ in the highest temperature portion of the particulate filter 5 are close to each other, and a predetermined amount of particulates is actually present at the start of regeneration this time. Since it has been collected, and the determination in step 108 described above is appropriate, the process ends.

【0026】一方、ステップ113における判断が肯定
される時には、実際のピーク温度Tfpが目標ピーク温
度Tpf’をある程度上回っており、すなわち、再生開
始時点のパティキュレート捕集量が所定量より多く、こ
れが繰り返されることにより、パティキュレートフィル
タ5の最も高温度となる部分において溶損又は熱応力に
よる亀裂が発生する可能性がある。従って、ステップ1
15に進み、ステップ107において算出された圧力損
失値ΔP2が実際の値より小さめとなっているために、
ステップ108の判断で使用するしきい値ΔPrは減少
値K1だけ減少させられるようになっている。
On the other hand, when the determination in step 113 is positive, the actual peak temperature Tfp exceeds the target peak temperature Tpf 'to some extent, that is, the particulate collection amount at the start of regeneration is larger than the predetermined amount, and By repeating the process, there is a possibility that cracks due to melting loss or thermal stress may occur in the highest temperature part of the particulate filter 5. Therefore, step 1
15, the pressure loss value ΔP2 calculated in step 107 is smaller than the actual value,
The threshold value ΔPr used in the determination in step 108 can be decreased by the decrease value K1.

【0027】また、ステップ114における判断が肯定
される時には、実際のピーク温度Tfpが目標ピーク温
度Tpf’をある程度下回っており、すなわち、再生開
始時点のパティキュレート捕集量が所定量より少なく、
これが繰り返されることにより、再生不良が発生した
り、再生回数が増加することになる。従って、ステップ
116に進み、ステップ107において算出された圧力
損失値ΔP2が実際の値より大きめとなっているため
に、ステップ108の判断で使用するしきい値ΔPrは
増加値K2だけ増加させられるようになっている。前述
の減少量K1及びこの増加量K2は、差Dの絶対値が大
きいほど大きくすることも可能であり、それにより、さ
らに良好に実際のピーク温度Tpfを目標ピーク温度T
pf’近傍に維持することができる。
When the determination in step 114 is affirmative, the actual peak temperature Tfp is below the target peak temperature Tpf 'to some extent, that is, the particulate collection amount at the start of regeneration is less than the predetermined amount,
By repeating this, defective reproduction occurs or the number of times of reproduction increases. Therefore, the process proceeds to step 116, and since the pressure loss value ΔP2 calculated in step 107 is larger than the actual value, the threshold value ΔPr used in the determination in step 108 can be increased by the increase value K2. It has become. The decrease amount K1 and the increase amount K2 described above can be increased as the absolute value of the difference D is increased, whereby the actual peak temperature Tpf can be more favorably changed.
It can be maintained near pf '.

【0028】本実施例において、第2温度センサST2
が隣接配置されるパティキュレートフィルタ5の最も高
温度となる部分は、パティキュレートフィルタの半径方
向におけるパティキュレート捕集量分布を推定し、この
パティキュレート捕集量分布から各部の燃焼発熱量を推
定し、この各部の燃焼発熱量から各方向における伝熱量
を推定し、それに基づき推定される各部の温度を比較す
ることによって決定される。パティキュレートの半径方
向におけるパティキュレート捕集量分布の推定は、パテ
ィキュレートフィルタの半径方向通気抵抗分布に加え
て、パティキュレートフィルタに接続される上流側及び
下流側の排気通路の通気抵抗分布を考慮することでさら
に正確なものとなる。また、実験によってパティキュレ
ートフィルタの最も高温度となる部分を決定してもよ
い。
In this embodiment, the second temperature sensor ST2
In the portion of the particulate filter 5 having the highest temperature, which is arranged adjacent to each other, the particulate collection amount distribution in the radial direction of the particulate filter is estimated, and the combustion heat generation amount of each part is estimated from this particulate collection amount distribution. Then, the heat transfer amount in each direction is estimated from the combustion heat generation amount of each portion, and the temperature of each portion estimated based on the estimated heat transfer amount is compared. The estimation of the particulate collection amount distribution in the radial direction of the particulate considers the ventilation resistance distribution of the upstream and downstream exhaust passages connected to the particulate filter in addition to the radial ventilation resistance distribution of the particulate filter. It will be more accurate. Moreover, you may determine the part which becomes the highest temperature of a particulate filter by experiment.

【0029】本実施例において、パティキュレートフィ
ルタ5の再生方法は、前述した以外にも、例えば、ヒー
タを省略し、排気ガスによって加熱されたパティキュレ
ートフィルタ自身の温度を利用して二次空気と共に燃料
を供給してパティキュレートを着火燃焼させることも可
能である。さらに、パティキュレートフィルタ5の再生
中にもパティキュレートの除去を実施するために、バイ
パス通路にもパティキュレートフィルタを配置してもよ
い。
In the present embodiment, the method of regenerating the particulate filter 5 is not limited to the one described above. For example, the heater is omitted, and the temperature of the particulate filter itself heated by the exhaust gas is utilized together with the secondary air. It is also possible to supply fuel to ignite and burn particulates. Further, in order to remove the particulates even during the regeneration of the particulate filter 5, a particulate filter may be arranged in the bypass passage.

【0030】また、本実施例において、パティキュレー
トフィルタ5の再生時期を決定する手段として圧力損失
値を使用したが、これは本発明を限定するものではな
く、例えば走行距離等も利用可能である。
Further, in the present embodiment, the pressure loss value is used as the means for determining the regeneration timing of the particulate filter 5, but this does not limit the present invention and, for example, the traveling distance or the like can be used. .

【0031】[0031]

【発明の効果】このように、本発明によるディーゼル機
関の排気浄化装置によれば、温度センサが、パティキュ
レート捕集用のフィルタの構造により推定されるフィル
タのパティキュレート捕集量分布に基づき決定された再
生時に最も高温度となるフィルタ部分に隣接して配置さ
れているために、いずれのフィルタ構造においても、こ
の温度センサにより測定されるフィルタ再生中のピーク
温度が正確なフィルタ最大温度であり、このピーク温度
を監視してそれが所定範囲内となるように再生時期決定
手段により決定されるフィルタの再生時期がフィードバ
ック制御されるために、再生時にフィルタが他の部分を
含め溶損することは確実に防止され、また、フィルタ最
大温度以外で再生時期をフィードバック制御するものに
比較して、溶損の可能性を直接判断可能であるために、
しきい値の安全率を小さくすることができ、その分、フ
ィルタ再生を遅らせて再生回数を低減させることが可能
となり、フィルタの寿命を長くすることができる。
As described above, according to the exhaust emission control system of the diesel engine of the present invention, the temperature sensor is determined based on the particulate trapped amount distribution of the filter estimated by the structure of the particulate trap filter. In any filter structure, the peak temperature during filter regeneration, which is measured by this temperature sensor, is the accurate maximum temperature of the filter because it is placed adjacent to the filter part that has the highest temperature during regeneration. , The peak temperature is monitored and the regeneration time of the filter determined by the regeneration time determining means is controlled so that it falls within a predetermined range. Therefore, the filter including the other parts is not melted and damaged during regeneration. It is surely prevented, and compared to the one in which the regeneration timing is feedback-controlled at a temperature other than the maximum filter temperature, melting loss For the potential it can be directly determined,
The safety factor of the threshold value can be reduced, the filter regeneration can be delayed correspondingly, and the number of regenerations can be reduced, and the life of the filter can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるディーゼル機関の排気浄化装置を
示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an exhaust emission control device for a diesel engine according to the present invention.

【図2】図1のQ−Q断面の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a QQ section of FIG.

【図3】図1のQ−Q断面のもう一つの例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing another example of a QQ cross section of FIG. 1;

【図4】パティキュレートフィルタの再生時期を決定す
るためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for determining the regeneration time of the particulate filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ディーゼル機関 2…排気通路 5…パティキュレートフィルタ 6…二次空気供給通路 7…燃焼ガス排出通路 8…バイパス通路 9…エアポンプ H…ヒータ SP1…第1圧力センサ SP2…第2圧力センサ ST1…第1温度センサ ST2…第2温度センサ 100…制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine 2 ... Exhaust passage 5 ... Particulate filter 6 ... Secondary air supply passage 7 ... Combustion gas discharge passage 8 ... Bypass passage 9 ... Air pump H ... Heater SP1 ... First pressure sensor SP2 ... Second pressure sensor ST1 ... First temperature sensor ST2 ... Second temperature sensor 100 ... Control device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気通路に配置されたパティキュレート
捕集用のフィルタと、捕集されたパティキュレートを燃
焼させて前記フィルタを再生するための再生時期をパテ
ィキュレート捕集量に基づき決定する再生時期決定手段
と、前記フィルタの構造により推定される前記フィルタ
のパティキュレート捕集量分布に基づき決定された再生
時に最も高温度となるフィルタ部分に隣接して配置され
た温度センサと、前記温度センサにより測定されるフィ
ルタ再生中のピーク温度に基づき前記再生時期決定手段
により決定される前記フィルタの再生時期をフィードバ
ック制御するフィードバック制御手段、とを具備するこ
とを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。
1. A filter for collecting particulates arranged in an exhaust passage, and a regeneration for deciding a regeneration time for burning the trapped particulates to regenerate the filter based on an amount of particulate collection. A timing determining means, a temperature sensor disposed adjacent to a filter portion having the highest temperature during regeneration, which is determined based on the particulate trapped amount distribution of the filter estimated by the structure of the filter, and the temperature sensor And a feedback control means for feedback-controlling the regeneration timing of the filter determined by the regeneration timing determining means on the basis of the peak temperature during the regeneration of the filter measured by.
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