JPH1113455A - Diesel particulate filter device equipped with clogging detector - Google Patents

Diesel particulate filter device equipped with clogging detector

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JPH1113455A
JPH1113455A JP9179125A JP17912597A JPH1113455A JP H1113455 A JPH1113455 A JP H1113455A JP 9179125 A JP9179125 A JP 9179125A JP 17912597 A JP17912597 A JP 17912597A JP H1113455 A JPH1113455 A JP H1113455A
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JP
Japan
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particulates
filter
engine
sensor
amount
Prior art date
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Application number
JP9179125A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihide Ogushi
彰秀 大串
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1113455A publication Critical patent/JPH1113455A/en
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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diesel particulate filter device equipped with a clogging detector which reduces the extent of fuel consumption to carry out a filter regeneration properly according to a depositional quantity by detecting an amount of generation of particulates in conformity to an engine driving state in a highly accurate manner. SOLUTION: A controller 10 permeasures each clogging state of two filters 18 and 20 due to particulates by each detection signal from sensors 14, 15, 16 and 23 detecting an engine having state to be varied according to the elapse and an amount of generation of these particulates per unit time determined by measurement in advance is integrated, and thus this clogging state is judged by what a collective quantity of particulates integrated is reached to the specified value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は,ディーゼルエン
ジンから排出される排気ガス中のパティキュレートを捕
集して該パティキュレートを加熱焼却する自己再生機能
を有する目詰まり検出装置を備えたディーゼルパティキ
ュレートフィルタ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel particulate equipped with a clogging detection device having a self-regeneration function for collecting particulates in exhaust gas discharged from a diesel engine and heating and burning the particulates. It relates to a filter device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に,ディーゼルエンジンから排出さ
れる排気ガス中のパティキュレートの大部分は,カーボ
ンと炭化水素(HC)の合成物であり,その大きさは,
通常,数μm〜数十μmである。ところで,ディーゼル
パティキュレートフィルタ装置で捕集されたパティキュ
レートは,酸素が存在して約600℃以上に加熱される
と,酸素と反応して容易に燃焼して焼却できるが,その
ためには熱源が必要であり,排気ガス自信を熱源として
は温度が不十分であり,パティキュレートを完全に燃焼
させることができない。
2. Description of the Related Art Generally, most of the particulates in exhaust gas discharged from a diesel engine are composed of a compound of carbon and hydrocarbon (HC).
Usually, it is several μm to several tens μm. By the way, when particulates collected by a diesel particulate filter device are heated to about 600 ° C. or more in the presence of oxygen, they react with oxygen and easily burn and can be incinerated. It is necessary, and the temperature of the exhaust gas itself is not sufficient as a heat source, and the particulates cannot be completely burned.

【0003】従来のディーゼルパティキュレートフィル
タ装置は,排気通路にフィルタが設けられ,排気ガス中
のパティキュレートを効率良く捕集し,ある程度の時間
が経過してフィルタにパティキュレートが堆積してフィ
ルタが目詰まり状態になった時に,加熱手段を働かせて
フィルタに捕集されているパティキュレートを加熱焼却
し,フィルタの再生を行うものである。一般に,ディー
ゼルパティキュレートフィルタ装置は,フィルタの面積
が大きく構成され,フィルタの前面部等にパティキュレ
ートが堆積されて捕集され,その堆積したパティキュレ
ートを加熱焼却するため,フィルタに対して加熱手段が
設けられている。
In a conventional diesel particulate filter device, a filter is provided in an exhaust passage to efficiently collect particulates in exhaust gas, and after a certain period of time, the particulates accumulate on the filter and the filter is removed. When clogging occurs, the heating means is activated to heat and incinerate the particulates collected in the filter to regenerate the filter. Generally, a diesel particulate filter device has a large filter area, and the particulates are deposited and collected on the front face of the filter and the like, and the deposited particulates are heated and incinerated. Is provided.

【0004】例えば,実開平1−144427号公報に
開示されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置
は,排気ガスをフィルタ本体に通し,該フィルタ本体で
排気ガス中のカーボン,HC等のパティキュレートを捕
集し,フィルタ本体にパティキュレートが堆積して目詰
まりした場合に,フィルタ本体に排気ガスを流すのを遮
断し,別のフィルタ本体に排気ガスを流すように切り換
え,目詰まりしたフィルタ本体の下流側から空気を送り
込み,フィルタ本体を加熱して目詰まりしているパティ
キュレートを加熱焼却するものである。
For example, in a diesel particulate filter device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-144427, an exhaust gas passes through a filter body, and the filter body collects particulates such as carbon and HC in the exhaust gas. When particulates accumulate in the filter body and clog the filter, shut off the flow of exhaust gas to the filter body and switch to the flow of exhaust gas to another filter body. From the downstream side of the clogged filter body Air is blown in and the filter body is heated to burn and incinerate the clogged particulates.

【0005】また,特開平6−123216号公報に
は,ディーゼルパティキュレートフィルタの異常検出装
置が開示されている。該異常検出装置は,ディーゼルエ
ンジンの回転数を計測する回転検知手段,フィルタ素子
に作用する圧力を計測する圧力検知手段,及び計測され
た回転数と圧力に基づいてフィルタ素子の状態を識別す
る識別回路を有している。識別回路は,リセット後に積
算したディーゼルエンジンの通算運転時間とその時の回
転数とに基づいて圧力の期待値を求める基準値回路と,
該期待値にその時の圧力を比較して,該期待値の許容範
囲に満たない場合に異常検知信号を出力する比較回路と
を有している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-123216 discloses an apparatus for detecting abnormality of a diesel particulate filter. The abnormality detecting device includes: a rotation detecting means for measuring a rotational speed of the diesel engine; a pressure detecting means for measuring a pressure acting on the filter element; and an identification for identifying a state of the filter element based on the measured rotational speed and pressure. Circuit. The identification circuit includes a reference value circuit that calculates an expected value of the pressure based on the total operation time of the diesel engine integrated after the reset and the rotation speed at that time,
A comparison circuit for comparing the pressure at that time with the expected value and outputting an abnormality detection signal when the pressure is below the allowable range of the expected value.

【0006】更に,特開昭60−85214号公報に
は,内燃機関用フィルタ再生装置が開示されている。該
フィルタ再生装置は,排気管に設けられた排気中のパテ
ィキュレートを捕集するフィルタ,フィルタの上流側と
下流側に設けられた圧力センサ,圧力センサの出力の交
流変動成分をそれぞれ分離する電気的フィルタ,各電気
的フィルタの出力の比を演算する演算回路,フィルタを
再生する再生機構を備え,演算回路の出力に基づいて再
生機構を動作させるものである。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-85214 discloses a filter regeneration device for an internal combustion engine. The filter regeneration device includes a filter provided in an exhaust pipe for collecting particulates in exhaust gas, a pressure sensor provided on an upstream side and a downstream side of the filter, and an electric sensor for separating an AC fluctuation component of an output of the pressure sensor. And an arithmetic circuit for calculating the ratio of the output of each electrical filter, and a regeneration mechanism for reproducing the filter, and operating the regeneration mechanism based on the output of the arithmetic circuit.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,ディー
ゼルパティキュレートフィルタ装置では,フィルタの目
詰まり状態を検出するのに,その状態の検出精度が問題
になる。フィルタの目詰まり状態の判定検出時期が早過
ぎると,加熱手段によるフィルタに対する加熱回数が不
必要に増加し,加熱手段を働かせるための電力等のエネ
ルギの消費が増加すると共に,パティキュレートが余り
堆積していない時にでもフィルタを加熱することになっ
てフィルタの耐久性を低下させることになる。特に,デ
ィーゼルパティキュレートフィルタ装置に設けた加熱手
段をバーナや外部電力によって構成していないタイプで
は,エンジンに設けている交流発電機やバッテリからの
電力供給になるので,エンジンの燃費の悪化を招くこと
になる。また,フィルタの目詰まり状態の検出時期が遅
過ぎると,フィルタへのパティキュレートの堆積が多過
ぎてエンジンの排気圧損失が増加することになり,結果
的に,燃費の悪化を招くことになる。
However, in the case of a diesel particulate filter device, detecting the clogged state of the filter involves a problem in the detection accuracy of the state. If the time for judging whether the filter is clogged is too early, the number of times the heating means heats the filter unnecessarily increases, the energy consumption such as electric power for operating the heating means increases, and particulates accumulate too much. Even when not performed, the filter is heated, thereby reducing the durability of the filter. In particular, in a type in which the heating means provided in the diesel particulate filter device is not configured by a burner or external power, the power is supplied from an AC generator or a battery provided in the engine, which leads to deterioration in fuel efficiency of the engine. Will be. Also, if the detection time of the clogged state of the filter is too late, the accumulation of particulates in the filter is too large, and the exhaust pressure loss of the engine increases, resulting in deterioration of fuel efficiency. .

【0008】一般に,車両等の移動体では,電気エネル
ギはバッテリから供給されるので,該バッテリからの電
力で通電金網等の加熱ヒータに通電してフィルタに捕集
されているパティキュレートを加熱するには電気エネル
ギが不足することになる。そこで,ディーゼルパティキ
ュレートフィルタ装置として,パティキュレートの加熱
焼却時期を適正にコントロールし,加熱手段への通電す
る期間を適正に低減させ,加熱手段へ供給する電力を最
小限に抑えることができ,電力消費を節減でき,燃費を
低減できることが考えられる。また,上記特開平6−1
23216号公報や特開昭60−85214号公報に開
示されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置で
は,フィルタの目詰まり状態の検出が,車両の走行に従
ってエンジン回転数や負荷が刻々と変動し,また,排気
通路に設けられたフィルタの目詰まり状態が排気管等の
熱容量により,排気ガス流量が変化し,フィルタ素子に
作用する圧力が変動するため,フィルタの目詰まり状態
の検出の判定に精度を要求することができないものであ
る。
In general, in a moving body such as a vehicle, electric energy is supplied from a battery. Electric power is supplied from a battery to a heater such as an electric wire mesh to heat particulates collected in a filter. Will run out of electrical energy. Therefore, as a diesel particulate filter device, it is possible to properly control the heating and incineration timing of particulates, appropriately reduce the period during which power is supplied to the heating means, and minimize the power supplied to the heating means. It is conceivable that consumption can be reduced and fuel consumption can be reduced. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the diesel particulate filter device disclosed in Japanese Patent No. 23216 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-85214, the detection of the clogged state of the filter detects the engine speed and the load every moment as the vehicle travels. The clogged state of the filter provided in the passage changes the exhaust gas flow rate due to the heat capacity of the exhaust pipe and the like, and the pressure acting on the filter element fluctuates. Cannot do it.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明の目的は,上記
の問題を解決することであり,排気ガス中のパティキュ
レートをフィルタで捕集するに当たってフィルタの目詰
まり状態をエンジンの作動状態即ち運転状態に応答して
コントローラで積算して目詰まり時期を検出し,パティ
キュレート発生量即ちフィルタへの所定のパティキュレ
ート堆積量に応答して加熱手段を働かせ,パティキュレ
ートを加熱焼却し,加熱手段で消費する電力を低減して
燃費を向上させることができる目詰まり検出装置を備え
たディーゼルパティキュレートフィルタ装置を提供する
ことである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem. In collecting particulates in exhaust gas by a filter, the clogged state of the filter is changed to the operating state of the engine, that is, the operation of the engine. In response to the condition, the controller integrates and detects the clogging time, activates the heating means in response to the amount of generated particulates, that is, the predetermined amount of accumulated particulates on the filter, heats and incinerates the particulates, and uses the heating means. An object of the present invention is to provide a diesel particulate filter device provided with a clogging detection device capable of reducing power consumption and improving fuel efficiency.

【0010】この発明は,ディーゼルエンジンの排気管
に連通する排気ガス通路,該排気ガス通路に配置された
耐熱性のフィルタ,前記フィルタに対して配置されたパ
ティキュレートを加熱焼却する加熱手段,及び前記フィ
ルタに捕集されたパティキュレートによる前記フィルタ
の目詰まり状態に応答して前記加熱手段を働かせて前記
パティキュレートを加熱焼却する制御を行うコントロー
ラを具備し,前記コントローラは,前記パティキュレー
トによる前記フィルタの目詰まり状態を,時間経過に従
って変化するエンジン運転状態を検出するセンサからの
検出信号によって,予め測定して決定された単位時間当
たりのパティキュレート発生量を基にしてパティキュレ
ート発生量を積算し,積算された前記パティキュレート
発生量が所定値に達したことによって判定することを特
徴とする目詰まり検出装置を備えたディーゼルパティキ
ュレートフィルタ装置に関する。
[0010] The present invention provides an exhaust gas passage communicating with an exhaust pipe of a diesel engine, a heat-resistant filter disposed in the exhaust gas passage, heating means for heating and incinerating particulates disposed in the filter, and A controller for controlling the heating and incineration of the particulates by operating the heating means in response to a clogged state of the filter by the particulates collected by the filter, wherein the controller is configured to control the particulate by the particulates; Accumulates the amount of particulate generation based on the amount of particulate generation per unit time, which is measured and determined in advance, based on a detection signal from a sensor that detects the engine operating state that changes over time as the filter clogs. And the integrated amount of the generated particulates reaches a predetermined value. It is determined by the related diesel particulate filter device provided with a clogging detection device according to claim.

【0011】また,前記エンジン運転状態を検出する前
記センサは,エンジン回転速度と燃料流量とを検出する
センサから構成されているものである。
Further, the sensor for detecting the engine operating state is constituted by a sensor for detecting an engine rotation speed and a fuel flow rate.

【0012】更に,前記エンジン運転状態を検出する前
記センサは,吸気圧を検出する吸気圧センサと吸気温度
を検出する温度センサとから構成され,前記パティキュ
レートによる前記フィルタの目詰まり状態は前記吸気圧
センサと前記温度センサによって検出された吸気圧と吸
気温度に応答して補正されるものである。
Further, the sensor for detecting the engine operating state comprises an intake pressure sensor for detecting an intake pressure and a temperature sensor for detecting an intake temperature. The correction is made in response to the intake pressure and the intake temperature detected by the atmospheric pressure sensor and the temperature sensor.

【0013】この発明によるディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置は,上記のように構成されているので,
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートそ
のものの量を吸気圧,吸気温度,エンジン回転速度及び
燃料噴射量を検出してコントローラによって単位時間毎
に計算し,逐次に発生したパティキュレート発生量を積
算し,フィルタの目詰まり時期を決定し,フィルタへの
パティキュレートの堆積量が所定値に達した時に加熱手
段を働かせてパティキュレートを加熱焼却し,フィルタ
を再生することができる。
[0013] The diesel particulate filter device according to the present invention is configured as described above.
The amount of particulates emitted from the diesel engine itself is calculated for each unit time by the controller by detecting the intake pressure, intake temperature, engine speed, and fuel injection amount, and the amount of particulates generated sequentially is integrated. The filter clogging time is determined, and when the amount of particulates deposited on the filter reaches a predetermined value, the heating means is operated to heat and burn the particulates, thereby regenerating the filter.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
による目詰まり検出装置を備えたディーゼルパティキュ
レートフィルタ装置の実施例を説明する。図1はこの発
明による目詰まり検出装置を備えたディーゼルパティキ
ュレートフィルタ装置を組み込んだディーゼルエンジン
の一実施例を示す概略系統図,及び図2はエンジン運転
条件におけるパティキュレート発生量を測定するための
ディーゼルエンジンの回転速度と燃料流量との関係を示
すグラフである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a diesel particulate filter device provided with a clogging detection device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic system diagram showing an embodiment of a diesel engine incorporating a diesel particulate filter device provided with a clogging detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram for measuring a particulate generation amount under engine operating conditions. 4 is a graph showing a relationship between a rotation speed of a diesel engine and a fuel flow rate.

【0015】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置を組み込んだディーゼルエンジン1は,例えば,多
気筒エンジンであり,エアフィルタ13を通じて取り入
れられた空気即ち吸気が吸気通路12から吸気マニホル
ド11を通じて各気筒の燃焼室へ供給され,各燃焼室に
は燃料噴射ポンプ9の作動によって燃料が燃料供給通路
22を通じて燃料噴射ノズル17から噴射され,また,
各燃焼室で発生した排気ガスが排気マニホルド2で集合
され,集合された排気ガスが排気ガス通路3を通じて排
出される。
The diesel engine 1 incorporating the diesel particulate filter device is, for example, a multi-cylinder engine. Air taken in through an air filter 13, that is, intake air, flows from an intake passage 12 to a combustion chamber of each cylinder through an intake manifold 11. The fuel is supplied to each combustion chamber, and fuel is injected from the fuel injection nozzle 17 through the fuel supply passage 22 by the operation of the fuel injection pump 9.
Exhaust gas generated in each combustion chamber is collected in an exhaust manifold 2, and the collected exhaust gas is discharged through an exhaust gas passage 3.

【0016】排気ガス通路3は,その途中が一対の排気
ガス通路4,5に分岐されている。排気ガス通路3から
の排気ガスをいずれか一方の排気ガス通路4又は5に流
すように,分岐部にはコントローラ10の指令で切り換
えられる切換弁8が設けられている。各排気ガス通路
4,5には,ディーゼルパティキュレートフィルタ6,
7がそれぞれ配置されている。ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ6,7には,排気ガス通路4,5にそれぞ
れ組み込まれたケーシング内にそれぞれ配置された排気
ガスを浄化する耐熱性のフィルタ18,20,及び加熱
手段を構成する加熱ヒータ19,21が設けられてい
る。ディーゼルパティキュレートフィルタ6,7を通過
した浄化された排気ガスは,排気ガス通路4,5から排
出され,排気ガス通路3に集合されて大気等の外部へ排
出される。
The exhaust gas passage 3 is branched in the middle into a pair of exhaust gas passages 4 and 5. The branch portion is provided with a switching valve 8 that can be switched by a command from the controller 10 so that the exhaust gas from the exhaust gas passage 3 flows into one of the exhaust gas passages 4 and 5. In each exhaust gas passage 4, 5, a diesel particulate filter 6,
7 are arranged respectively. The diesel particulate filters 6 and 7 include heat-resistant filters 18 and 20 disposed in casings respectively incorporated in the exhaust gas passages 4 and 5 for purifying exhaust gas, and a heater 19 constituting heating means. , 21 are provided. The purified exhaust gas that has passed through the diesel particulate filters 6 and 7 is discharged from the exhaust gas passages 4 and 5 and is collected in the exhaust gas passage 3 and discharged to the outside such as the atmosphere.

【0017】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,吸気通路12に設けられた吸気の温度Tを検出
する吸気温度センサ16,及び吸気通路12に設けられ
た吸気圧Pを検出する吸気圧センサ15を有している。
更に,このディーゼルパティキュレートフィルタ装置
は,エンジン1の回転速度Rを検出するエンジン回転セ
ンサ14,及び燃料噴射ポンプ9から燃料噴射ノズル1
7を通じて燃焼室に噴射される燃料噴射量即ち燃料流量
Fを検出する燃料流量センサ23を有している。燃料流
量センサ23は,燃料噴射ポンプ9に設けられ,燃料噴
射ポンプ9から供給された燃料流量Fを直接測定して検
出することができる。
This diesel particulate filter device has an intake air temperature sensor 16 provided in the intake passage 12 for detecting the temperature T of the intake air, and an intake pressure sensor 15 provided in the intake passage 12 for detecting the intake pressure P. doing.
Further, the diesel particulate filter device includes an engine rotation sensor 14 for detecting a rotation speed R of the engine 1 and a fuel injection nozzle
A fuel flow rate sensor 23 for detecting a fuel injection amount, that is, a fuel flow rate F, which is injected into the combustion chamber through the fuel cell 7. The fuel flow sensor 23 is provided in the fuel injection pump 9 and can directly measure and detect the fuel flow F supplied from the fuel injection pump 9.

【0018】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置において,コントローラ10は,切換弁8をディー
ゼルパティキュレートフィルタ6又は7のいずれか一方
に排気ガスを流すように切り換える。コントローラ10
は,排気ガスが流れる方のフィルタ18又は20に堆積
したパティキュレート堆積量即ち発生量をエンジン運転
状態に応答して計算し,フィルタ18又は20のパティ
キュレートの堆積量が所定量に達した時に,切換弁8を
切り換え,他方のフィルタ18又は20に排気ガスを流
すと共に,パティキュレートが堆積した方のフィルタ1
8又は20の加熱ヒータ19又は21に通電し,フィル
タ18又は20に堆積したパティキュレートを加熱焼却
する制御を行う。
In this diesel particulate filter device, the controller 10 switches the switching valve 8 so that the exhaust gas flows through either the diesel particulate filter 6 or 7. Controller 10
Calculates the amount of particulates accumulated on the filter 18 or 20 through which the exhaust gas flows, that is, the amount of particulates generated in response to the operating condition of the engine. When the amount of particulates accumulated on the filter 18 or 20 reaches a predetermined amount, , The switching valve 8 is switched, the exhaust gas is caused to flow to the other filter 18 or 20, and the filter 1 on which the particulates are deposited is used.
Control is performed to energize the heaters 19 or 21 of 8 or 20 and heat and incinerate the particulates deposited on the filter 18 or 20.

【0019】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,フィルタ18,20に捕集されたパティキュレ
ートによるフィルタ18,20の目詰まり状態は,次の
ようにして検出することができる。コントローラ10
は,パティキュレートによるフィルタ18,20の目詰
まり状態を,特に,エンジン作動状態を検出する各セン
サ14,15,16,23からの検出信号によって,予
め測定して決定されたパティキュレート発生量を積算
し,積算されたパティキュレートの捕集量が所定値に達
したことによって判定するものである。このディーゼル
パティキュレートフィルタ装置では,エンジン運転状態
として,エンジン回転速度R,燃焼室への燃料噴射量
F,吸気圧P及び吸気温度Tを検出するように構成され
ている。
In this diesel particulate filter device, the clogging state of the filters 18 and 20 due to the particulates collected by the filters 18 and 20 can be detected as follows. Controller 10
Indicates the amount of particulate generation determined in advance by measuring the clogged state of the filters 18 and 20 due to particulates, in particular, by the detection signals from the sensors 14, 15, 16 and 23 for detecting the engine operating state. Accumulation is performed, and it is determined that the accumulated amount of the accumulated particulates reaches a predetermined value. The diesel particulate filter device is configured to detect an engine rotation speed R, a fuel injection amount F into a combustion chamber, an intake pressure P, and an intake temperature T as an engine operation state.

【0020】一般的に,ディーゼルエンジン1から排出
される排気ガス中のパティキュレートの発生量Xは,吸
気圧Pと吸気温度Tとエンジン回転速度R,燃料流量F
及び燃料の噴射タイミングによって異なるものである。
市販されているディーゼルエンジンは,これらの関係が
既に測定され,特に,NOX ,CO,スモーク等の発生
量が最小になるように,燃料噴射タイミングが設定され
ている。従って,エンジン回転速度Rと燃料流量Fが変
化すれば,それらの値をコントローラ10に入力して計
算させれば,パティキュレートの発生量Xが計算される
ことになる。通常,エンジンのベンチ試験では,吸気を
標準状態(気圧:760mmHg,温度:20℃,湿
度:65%)にしてパティキュレートを測定する。吸気
が標準状態でもエアクリーナ通過の際,抵抗や吸気管か
らの受熱により,吸気圧及び吸気温度が標準状態と同一
の値にならず,異なった値となる。そこで,以下の記載
では,大気の状態が標準状態の時に測定される吸気圧を
P,吸気温度をTとした場合に,大気の状態が標準状態
以外の場合の吸気圧をP1 ,吸気温度をT1 として区別
して説明する。
Generally, the amount X of particulates in the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 is represented by an intake pressure P, an intake temperature T, an engine rotation speed R, and a fuel flow rate F.
And the fuel injection timing.
Diesel engine commercially available is measured these relationships are already particularly, NO X, CO, so the amount of generation of such smoke is minimized, the fuel injection timing is set. Therefore, if the engine rotation speed R and the fuel flow rate F change, those values are input to the controller 10 and calculated, whereby the amount X of the generated particulates is calculated. Normally, in an engine bench test, particulates are measured with the intake air in a standard state (atmospheric pressure: 760 mmHg, temperature: 20 ° C., humidity: 65%). Even when the intake air is in the standard state, when passing through the air cleaner, the intake pressure and the intake temperature do not become the same values as those in the standard state but different values due to resistance and heat received from the intake pipe. Therefore, in the following description, when the intake pressure measured when the atmospheric state is the standard state is P and the intake temperature is T, the intake pressure when the atmospheric state is not the standard state is P 1 , the intake temperature It will be described as distinguished as T 1.

【0021】即ち,ディーゼルエンジン1において,燃
焼室から排出される排気ガス中に含まれているパティキ
ュレート発生量Xを,大気の状態が標準状態(吸気圧
P,吸気温度T)の時の単位時間当たりの発生量とすれ
ば,その値は,エンジン回転速度Rとエンジン負荷即ち
燃料流量Fとによって予め測定されている。図2に示す
ように,横軸にエンジン回転速度Rをとり,縦軸に燃料
流量Fをとった場合に,その測定点は無限になるので,
いくつかの単位当たりの枡目,例えば,エンジン回転速
度Rを10区画(A,B,C,D,E,F,G,H,I
及びJ)に区切り,燃料流量Fを10区画(a,b,
c,d,e,f,g,h,i及びj)に区切る。大気の
状態が標準状態の時(吸気圧P,吸気温度T)のエンジ
ン回転速度Rと燃料流量Fとにおける枡目(Aa,A
b,──Fe,Ff,──,Ji,Jj)毎における単
位時間におけるパティキュレート発生量を各枡目に対応
した値(XAa,XAb,──XFe,XFf,──,
XJi,XJj)としてベンチ試験によって予め測定し
ておく。コントローラ10は,単位時間あたりのエンジ
ンの運転状態におけるエンジン回転速度Rと燃料流量F
に対応する1個の枡目(Aa,Ab,──Fe,Ff,
──,Ji又はJj)に対応したパティキュレート発生
量(XAa,XAb,──XFe,XFf,──,XJ
i,XJj)の値を記憶し,エンジン運転期間にそれら
の値を積算することによって積算値を計算し,その値を
パティキュレートの合計の発生量ΣXとしてコントロー
ラ10のメモリーに記憶させておけば,あるエンジン運
転条件におけるパティキュレートの合計の発生量ΣXを
コントローラ10から出力することができる。
That is, in the diesel engine 1, the amount X of particulates contained in the exhaust gas discharged from the combustion chamber is defined as a unit when the atmospheric condition is a standard condition (intake pressure P, intake temperature T). Assuming the amount generated per hour, the value is measured in advance based on the engine rotation speed R and the engine load, that is, the fuel flow rate F. As shown in FIG. 2, when the engine speed R is plotted on the horizontal axis and the fuel flow rate F is plotted on the vertical axis, the measurement points become infinite.
Several meshes per unit, for example, the engine speed R is set to 10 sections (A, B, C, D, E, F, G, H, I
And J), and the fuel flow rate F is divided into 10 sections (a, b,
c, d, e, f, g, h, i and j). The meshes (Aa, A) at the engine rotation speed R and the fuel flow rate F when the atmospheric state is the standard state (intake pressure P, intake temperature T)
b, ──Fe, Ff, ──, Ji, Jj) represent the amount of particulates generated per unit time in a value (XAa, XAb, ──XFe, XFf, ──,
XJi, XJj) are measured in advance by a bench test. The controller 10 controls the engine speed R and the fuel flow rate F in the operating state of the engine per unit time.
(Aa, Ab, ──Fe, Ff,
(XAa, XAb, {XFe, XFf,}, XJ)
i, XJj) is stored, the integrated value is calculated by integrating the values during the engine operation period, and the value is stored in the memory of the controller 10 as the total generation amount of particulatesΣX. The controller 10 can output the total amount of particulates ΔX generated under certain engine operating conditions.

【0022】更に,ディーゼルエンジン1では,真の単
位時間当たりのパティキュレート発生量Yはエンジン回
転速度Rと燃料流量Fの他の運転条件として,吸気圧P
1 と吸気温度T1 とによって異なるので,真の単位時間
当たりのパティキュレートの発生量Yを吸気圧P1 と吸
気温度T1 とで補正する。即ち,パティキュレートの発
生量は,燃焼に寄与する酸素の流量に密接に関係してい
る。例えば,吸気温度T1 が高いと,吸気即ち空気の密
度は低くなり,結果的に酸素の量が低減し,そのためス
モーク即ちパティキュレートの発生量が増加する。ま
た,吸気圧P1 が高いと,吸気即ち空気の密度が高くな
り,酸素の量が増加し,燃焼が盛んになってスモーク即
ちパティキュレートの真の発生量Yが低減する。これら
の吸気温度Tや吸気圧Pの運転条件を変化させた時に,
所定のエンジンについてパティキュレートの発生量の増
減が如何なる値になるかをベンチ試験において計測し,
それらの計測されたパティキュレート発生量の増減を,
大気の状態が標準状態(吸気圧P,吸気温度T)の時の
パティキュレート発生量Xの係数,即ち,吸気温度補正
係数kIT及び吸気圧補正係数kIPとして求めておく。そ
れらの係数kIT,kIPを,コントローラ10のメモリー
に記憶させておき,コントローラ10がパティキュレー
ト発生量Xを計算する時に乗じるように設定しておけ
ば,真の単位時間当たりのパティキュレート発生量Yを
高精度に測定することができる。
Further, in the diesel engine 1, the true amount of particulates generated per unit time Y depends on the intake pressure P as other operating conditions of the engine speed R and the fuel flow rate F.
1 and the intake temperature T 1 , the true amount of particulates generated per unit time Y is corrected by the intake pressure P 1 and the intake temperature T 1 . That is, the amount of generated particulates is closely related to the flow rate of oxygen contributing to combustion. For example, the high intake air temperature T 1, the density of the intake That air is lowered, resulting in the amount of oxygen is reduced, therefore the amount of smoke produced i.e. particulates increases. Further, the high intake air pressure P 1, air i.e. the density of the air is increased, the amount of oxygen is increased, the true generation amount Y of smoke i.e. particulates become active combustion is reduced. When the operating conditions of the intake air temperature T and the intake air pressure P are changed,
For a given engine, measure the increase or decrease in the amount of particulates generated in a bench test,
Increase or decrease of the measured amount of generated particulates
The coefficient of the particulate generation amount X when the atmospheric state is the standard state (intake pressure P, intake temperature T), that is, the intake temperature correction coefficient k IT and the intake pressure correction coefficient k IP are obtained in advance. If these coefficients k IT and k IP are stored in the memory of the controller 10 and are set so that they are multiplied when the controller 10 calculates the particulate generation amount X, the true generation of particulates per unit time is possible. The quantity Y can be measured with high accuracy.

【0023】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,上記のように,コントローラ10によって大気
の状態が標準状態(吸気圧P,吸気温度T)の時の単位
時間当たりのパティキュレート発生量Xが計算されるの
で,パティキュレートによるフィルタ18,20の目詰
まり状態は,吸気圧センサ15によって検出された吸気
圧P1 と吸気温度センサ16によって検出された吸気温
度T1 に応答して補正されるように構成することができ
る。即ち,このディーゼルパティキュレートフィルタ装
置は,上記の吸気圧P1 と吸気温度T1 とによって大気
の状態が標準状態(吸気圧P,吸気温度T)の時の単位
時間当たりのパティキュレートの発生量Xを補正するこ
とによって,フィルタ18,20の目詰まり状態を高精
度に検出することができる。ディーゼルエンジン1で
は,吸気圧P1 に応じて真の単位時間当たりのパティキ
ュレートの発生量Yが異なるものであり,吸気圧補正係
数をkIPとする。また,吸気温度Tに応じて真の単位時
間当たりのパティキュレートの発生量Yは異なるもので
あり,吸気温度補正係数をkITとすると,真の単位時間
当たりのパティキュレート発生量Y(mmg)は,次の
とおりである。即ち,Y=X×kIP×kITである。
In this diesel particulate filter device, as described above, the controller 10 calculates the amount X of particulates generated per unit time when the atmospheric state is in the standard state (intake pressure P, intake temperature T). Therefore, the clogging state of the filters 18 and 20 due to the particulates is corrected in response to the intake pressure P 1 detected by the intake pressure sensor 15 and the intake temperature T 1 detected by the intake temperature sensor 16. can do. That is, the diesel particulate filter device, the amount of particulates per unit time when the intake pressure P 1 and the intake temperature T 1 of the by atmospheric conditions are standard conditions (intake pressure P, intake air temperature T) By correcting X, the clogged state of the filters 18 and 20 can be detected with high accuracy. In the diesel engine 1, according to the intake air pressure P 1 is not less different generation amount Y of particulates per true unit time, the intake pressure correction coefficient k IP. Further, the intake air temperature T generation amount Y of particulates per true unit time depending on are different, when the intake air temperature correction coefficient k IT, particulate emission per true unit time Y (mmg) Is as follows: That is, Y = X × k IP × k IT .

【0024】上記のように,コントローラ10は,エン
ジン回転速度Rとエンジン負荷即ち燃料流量Fとを測定
することによって,大気の状態が標準状態(吸気圧P,
吸気温度T)の時のエンジン運転状態における単位時間
辺りのパティキュレート発生量X(mmg)を計算する
ことができ,それらの値に吸気圧P1 及び吸気温度T1
から予め求めておいた吸気温度補正係数kIT及び吸気圧
補正係数kIPを乗じて高精度に真の単位時間辺りのパテ
ィキュレート発生量Yに補正する。コントローラ10
は,それらを時間の経過に応じて積算することによっ
て,真の単位時間辺りのパティキュレート発生量Yを積
算した発生量ΣYがフィルタ18,20の目詰まりを起
こすパティキュレートの所定量に達した時を計算し,そ
の時をフィルタ18,20の目詰まり状態であると判定
する制御を行う。上記のように,コントローラ10は,
エンジン回転センサ14からのエンジン回転速度Rと燃
料流量センサ23からの燃料流量Fとに基づいて,エン
ジン1から排出されるパティキュレートの発生量ΣYを
高精度に計算することができる。
As described above, the controller 10 measures the engine rotational speed R and the engine load, that is, the fuel flow rate F, to determine that the atmospheric state is in the standard state (the intake pressure P,
The particulate generation amount X (mmg) per unit time in the engine operating state at the intake air temperature T) can be calculated, and the intake pressure P 1 and the intake air temperature T 1 are added to these values.
Is multiplied by an intake temperature correction coefficient k IT and an intake pressure correction coefficient k IP , which have been obtained in advance, to accurately correct the particulate generation amount Y per unit time. Controller 10
Accumulates them as time passes, so that the generated amount ΣY obtained by integrating the true particulate generation amount Y per unit time reaches a predetermined amount of particulates that causes the filters 18 and 20 to be clogged. The time is calculated, and control is performed to determine that the time is the clogged state of the filters 18 and 20. As described above, the controller 10
Based on the engine rotation speed R from the engine rotation sensor 14 and the fuel flow rate F from the fuel flow rate sensor 23, it is possible to calculate the generation amount ΣY of the particulates discharged from the engine 1 with high accuracy.

【0025】[0025]

【発明の効果】この発明による目詰まり検出装置を備え
たディーゼルパティキュレートフィルタ装置は,上記の
ように構成されているので,車両等の移動体に使用され
た場合には,パティキュレートを加熱焼却する加熱手段
に電力を供給する時に,ディーゼルエンジンで駆動され
る発電機や車両に搭載したバッテリから供給することに
なるが,パティキュレートの加熱焼却時期を適正にコン
トロールでき,加熱手段への通電する期間が適正に低減
され,加熱手段へ供給する電力を最小限に抑えることが
でき,電力消費を節減でき,エンジンの燃費悪化を低減
することができる。
Since the diesel particulate filter device having the clogging detection device according to the present invention is constructed as described above, when used in a moving body such as a vehicle, the particulate matter is heated and incinerated. When power is supplied to the heating means to be heated, it is supplied from a generator driven by a diesel engine or a battery mounted on the vehicle. The period is appropriately reduced, the power supplied to the heating means can be minimized, power consumption can be reduced, and deterioration of fuel efficiency of the engine can be reduced.

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

【図1】この発明による目詰まり検出装置を備えたディ
ーゼルパティキュレートフィルタ装置を組み込んだディ
ーゼルエンジンの一実施例を示す概略系統図である。
FIG. 1 is a schematic system diagram showing an embodiment of a diesel engine incorporating a diesel particulate filter device provided with a clogging detection device according to the present invention.

【図2】エンジン運転条件におけるパティキュレート発
生量を測定するためのディーゼルエンジンの回転速度と
燃料流量との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a rotational speed of a diesel engine and a fuel flow rate for measuring a particulate generation amount under engine operating conditions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼルエンジン 2 排気マニホルド 3,4,5 排気ガス通路 6,7 ディーゼルパティキュレートフィルタ 8 切換弁 9 燃料噴射ポンプ 10 コントローラ 11 吸気マニホルド 12 吸気通路 13 エアフィルタ 14 エンジン回転センサ 15 吸気圧センサ 16 吸気温度センサ 17 燃料噴射ノズル 18,20 フィルタ 19,21 加熱ヒータ 22 燃料通路 23 燃料流量センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine 2 Exhaust manifold 3,4,5 Exhaust gas passage 6,7 Diesel particulate filter 8 Switching valve 9 Fuel injection pump 10 Controller 11 Intake manifold 12 Intake passage 13 Air filter 14 Engine rotation sensor 15 Intake pressure sensor 16 Intake temperature Sensor 17 Fuel injection nozzle 18, 20 Filter 19, 21 Heater 22 Fuel passage 23 Fuel flow sensor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気管に連通する
排気ガス通路,該排気ガス通路に配置された耐熱性のフ
ィルタ,前記フィルタに対して配置されたパティキュレ
ートを加熱焼却する加熱手段,及び前記フィルタに捕集
されたパティキュレートによる前記フィルタの目詰まり
状態に応答して前記加熱手段を働かせて前記パティキュ
レートを加熱焼却する制御を行うコントローラを具備
し,前記コントローラは,前記パティキュレートによる
前記フィルタの目詰まり状態を,時間経過に従って変化
するエンジン運転状態を検出するセンサからの検出信号
によって,予め測定して決定された単位時間当たりのパ
ティキュレート発生量を基にしてパティキュレート発生
量を積算し,積算された前記パティキュレート発生量が
所定値に達したことによって判定することを特徴とする
目詰まり検出装置を備えたディーゼルパティキュレート
フィルタ装置。
1. An exhaust gas passage communicating with an exhaust pipe of a diesel engine, a heat-resistant filter disposed in the exhaust gas passage, heating means for heating and burning particulates disposed with respect to the filter, and the filter. A controller for controlling the heating and incineration of the particulates by operating the heating means in response to the clogged state of the filter due to the particulates collected in the filter, wherein the controller is configured to control the filter by the particulates. The clogging state is integrated with the amount of particulates generated based on the amount of particulates generated per unit time, which is measured and determined in advance, based on a detection signal from a sensor that detects an engine operating state that changes with time. That the integrated amount of particulates reaches a predetermined value. A diesel particulate filter device provided with a clogging detection device characterized in that the determination is performed.
【請求項2】 前記エンジン運転状態を検出する前記セ
ンサはエンジン回転速度と燃料流量とを検出するセンサ
から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の
目詰まり検出装置を備えたディーゼルパティキュレート
フィルタ装置。
2. The diesel engine according to claim 1, wherein the sensor for detecting the engine operating state comprises a sensor for detecting an engine rotation speed and a fuel flow rate. Particulate filter device.
【請求項3】 前記エンジン運転状態を検出する前記セ
ンサは吸気圧を検出する吸気圧センサと吸気温度を検出
する温度センサとから構成され,前記パティキュレート
による前記フィルタの目詰まり状態は前記吸気圧センサ
と前記温度センサによって検出された吸気圧と吸気温度
に応答して補正されることを特徴とする請求項2に記載
の目詰まり検出装置を備えたディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置。
3. The sensor for detecting the operating state of the engine includes an intake pressure sensor for detecting an intake pressure and a temperature sensor for detecting an intake air temperature, and the clogging state of the filter due to the particulates is the intake pressure. The diesel particulate filter device according to claim 2, wherein the correction is made in response to an intake pressure and an intake temperature detected by a sensor and the temperature sensor.
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