WO2004076827A1 - 排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法およびコンピュータプログラムプロダクト - Google Patents

排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法およびコンピュータプログラムプロダクト Download PDF

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Definitions

  • the present invention provides an exhaust gas purification filter for collecting black smoke particulates contained in exhaust gas of a diesel engine and purifying the exhaust gas, and accurately predicts a soot amount collected by the filter. And a computer program product.
  • Diesel engines are a fuel-efficient and durable power source, and emit less hydrocarbons (H C) and carbon monoxide (C O) than gasoline engines. Therefore, a diesel engine is a preferable internal combustion engine against global warming, which has recently become a problem.
  • an exhaust gas purification system in which an oxidation catalyst is provided in a flow path of exhaust gas from a diesel engine, and an exhaust gas purification filter having a porous wall of ceramics as a filter element is further provided downstream thereof.
  • an exhaust gas purification filter having a porous wall of ceramics as a filter element is further provided downstream thereof.
  • CO, HC, and the like in the exhaust gas discharged from the diesel engine are oxidized by an oxidation catalyst, and the oxidized exhaust gas is used as an exhaust gas purification filter.
  • soot contained in the exhaust gas is collected at the pores.
  • the soot is collected on the pores in the wall of the filter and on the wall surface, and the collected soot is burned and removed by unburned HC, CO, or the like.
  • the soot since the soot is burned and removed, the heat generated at that time may damage the filter. Therefore, the amount of soot that can be collected by the filter is limited so that the filter is not damaged by heat.
  • the system supplies the exhaust gas to the exhaust gas purification filter via an oxidation catalyst, and raises the exhaust gas to a temperature equal to or higher than the soot ignition to burn and remove the collected soot. To regenerate the filter.
  • the amount of soot accumulation in the exhaust gas purification filter is estimated based on the pressure loss between the upstream side and the downstream side of the filter. It is a way to understand this. That is, in the exhaust gas purification filter regeneration method, the trapping limit is estimated based on the relationship between the soot accumulation amount of the exhaust gas purification filter and the pressure loss.
  • the exhaust gas purification filter is regenerated using exhaust gas from diesel engines, depending on the operating conditions, soot cannot be completely removed at once, and soot may remain on the filter. is there.
  • An object of the present invention is to provide a soot accumulation amount prediction method and a computer program product that can accurately estimate the soot accumulation amount of an exhaust gas purification filter based on the pressure loss of the exhaust gas purification filter.
  • a method for estimating a soot accumulation amount of an exhaust gas purification filter includes regenerating the soot collected by pores of the exhaust gas purification filter by burning the soot.
  • a soot deposition amount estimation method for an exhaust gas purification filter includes: a first step of regenerating the filter by burning soot collected by pores of the exhaust gas purification filter; and A second step of judging whether or not the operating state is a combustion operation state in which the soot amount burned in the filter is larger than the soot amount flowing into the filter; and the operating state of the engine is the combustion operation. A third step of determining whether or not the engine has been operating for a predetermined time or more to burn out the soot of each of the pores when the engine is in the combustion operating state.
  • a computer program product includes a recording medium, a temperature of exhaust gas recorded on the recording medium, and flowing into the filter, and detecting a temperature of the exhaust gas flowing into the filter. Means for judging whether the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature at which the amount of soot burned in the filter is substantially the same, and a temperature of the exhaust gas recorded on the recording medium and lower than the predetermined temperature.
  • Means for estimating a preparative deposition amount characterized by comprising a.
  • a computer program product is a computer program product, comprising: a recording medium; and an operating state of the engine recorded on the recording medium, wherein an amount of soot burned in the filter is larger than a amount of soot flowing into the filter.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an exhaust gas purification system in which a soot deposition amount prediction method according to a first embodiment of the present invention is executed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the DPF shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph for explaining the contents of the map data shown in FIG. Figure 4 is a graph showing the relationship between pressure loss and soot accumulation after DPF regeneration.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the exhaust gas treatment system shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the exhaust gas treatment system shown in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an exhaust gas purification system in which the soot accumulation amount prediction method according to the second embodiment of the present invention is executed.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the engine speed and the engine speed during full load operation of the engine shown in FIG. 4 is a graph showing a relationship between a torque and a relationship between an engine speed and a torque in a balance point region.
  • FIG. 9 is a graph for explaining the contents of the map data shown in FIG.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the exhaust gas treatment system shown in FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the exhaust gas treatment system shown in FIG.
  • FIG. 12 is a graph for explaining the ECU processing shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the exhaust gas purification system 1 is a system for purifying exhaust gas discharged from a diesel engine 11 of an exhaust gas recirculation system (EGR system).
  • EGR system exhaust gas recirculation system
  • the intake port of the engine 11 is connected to the intake pipe 13 b via the intake manifold 13 a
  • the exhaust port of the engine 11 is connected to the exhaust pipe 16 via the exhaust manifold 16 a.
  • b is connected.
  • An intake passage 13 is constituted by the intake manifold 13a and the intake pipe 13b
  • an exhaust passage 16 is constituted by the exhaust manifold 16a and the exhaust pipe 16b.
  • the intake pipe 13b is provided with a compressor wheel 17a of a turbocharger 17 and an intercooler 18 for cooling the intake air compressed by the compressor wheel 17a downstream of the intake. ing.
  • the exhaust pipe 16 b has a turbocharger.
  • the turbine wheel 17 b of the charger 17 is provided.
  • the compressor wheel 17a and the turbine wheel 17 are connected by a shaft 17c.
  • the intake air flows into the compressor wheel 17a via the intake pipe 13b.
  • the intake air flowing into the compressor wheel 17a is compressed to a high temperature, cooled by the intercooler 18, and then supplied to the engine 11 through the intake throttle valve 19 for adjusting the intake air amount.
  • an oxidation catalyst 21 and a diesel particulate filter (DPF) 22 are provided in this order from the upstream side of the exhaust gas.
  • the oxidation catalyst 21 is a catalyst for oxidizing NO, HC, CO and the like in the exhaust gas
  • the DPF 22 is a filter for collecting soot, which is black smoke fine particles in the exhaust gas.
  • the oxidation catalyst 21 and the DPF 22 are housed in a cylindrical catalyst container 24 in which the diameter of the exhaust pipe 16 b is enlarged.
  • a platinum-based catalyst can be used as the oxidation catalyst 21, a platinum-based catalyst.
  • the platinum-based catalyst include a platinum-alumina catalyst, a platinum-zeolite catalyst, and a platinum-zeolite-alumina catalyst.
  • the platinum-alumina catalyst is prepared by coating a slurry containing alumina powder as a carrier on a honeycomb substrate made of cordierite and then supporting platinum.
  • the platinum-zeolite catalyst is prepared by coating a slurry containing hydrogen ion-exchanged zeolite powder (eg, H—ZSM-5) as a carrier on a honeycomb substrate made of cordierite, and then supporting platinum.
  • a platinum-zeolite-alumina catalyst is prepared by coating a slurry containing hydrogen ion-exchanged zeolite powder and alumina powder on a honeycomb substrate made of cordierite, and then supporting Pt.
  • the DPF 22 is available from cordierite or ceramics such as SiC. Is a porous honeycomb filter. Specifically, as shown in FIG. 2, the DPF 22 has a partition wall 22a including a plurality of pores having a diameter capable of removing soot as a filter element, and is separated by the partition wall 22a. It has a polygonal cross-sectional structure. In the DPF 22, a plurality of cells 22b are formed in parallel with each other by the partition walls 22a. The cell entrances 22 c and the cell exits 22 d adjacent to the cell 22 b are alternately and staggeredly closed.
  • the exhaust gas E 1 discharged from the engine 11 is oxidized by the oxidizing catalyst 21. That is, components such as NO, CO, and HC contained in the exhaust gas are oxidized with an exothermic reaction.
  • the temperature of the exhaust gas which became high due to the oxidation reaction. It flows into 22b and exits through the open end cell outlet 22d.
  • the soot contained in the exhaust gas E1 When passing through the pores of the partition wall 22a, the soot contained in the exhaust gas E1 is blocked from flowing out to the adjacent cells by the pores and accumulates in the pores. Therefore, the amount of soot contained in the exhaust gas E2 that has passed through the DPF22 can be significantly reduced.
  • an exhaust gas recirculation pipe 25 is connected to the EGR type engine 11, and a cooling EGR cooler 27 is connected downstream of the recirculation pipe 25.
  • An EGR control valve 29 for controlling the flow rate of the recirculated exhaust gas to the engine 11 is connected to the downstream side of the EGR cooler 27, and the downstream side of the recirculation pipe 25. The end is connected to the intake pipe 13 b of the engine 11. That is, a part of the exhaust gas discharged from the engine 11 is guided through the recirculation pipe 25, cooled by the EGR cooler 27, and flows into the intake pipe 13. Then, the intake gas guided to the intake pipe 13 b and the exhaust gas are mixed and flow into the engine 11. You. As a result, the exhaust gas purification efficiency of the engine 11 is improved.
  • the detection signal S I1 gas temperature signal S I1
  • the ECU 34 includes an arithmetic device such as a central processing unit (CPU) and a storage device such as a memory.
  • control input port of the ECU 34 is connected to a rotation sensor 38 for detecting the rotation speed of the engine 11 and an accelerator opening change sensor 40 for detecting a change in the accelerator opening.
  • the engine rotation signal SI2 detected by the rotation sensor 38 and the accelerator opening signal SI3 detected by the accelerator opening change sensor 40 are input to the ECU 34, respectively.
  • the exhaust gas purification system 1 outputs a first pressure sensor 42a that detects the pressure of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 21, that is, the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst 21, and an output from the DPF 22.
  • a second pressure sensor 42b for detecting the pressure of the exhaust gas, ie, the pressure of the exhaust gas downstream of the DPF 22.
  • the first pressure sensor 42a and the second pressure sensor 42b are connected to a pressure detection unit 44, and the pressure detection unit 44 is connected to a control input port of the ECU 34.
  • the pressure detection unit 44 Based on the signals detected by the first pressure sensor 42a and the second pressure sensor 42b, the pressure detection unit 44 outputs to the ECU 34 a pressure loss signal SI4 representing a pressure loss, which is a pressure difference between the two. I do.
  • the control input port of the ECU 34 has a gas flow rate detection device that detects the flow rate of exhaust gas flowing into the turbine wheel 17 b of the turbocharger 17. Section 48 is connected. Output from the gas flow detecting section 4 8, the gas flow signal SI 5 representing the flow rate of the exhaust gas discharged into the DPF 22 side through the turbine wheel 1 7 b is adapted to be inputted to the ECU 34 .
  • a traveling distance sensor 46 for detecting a traveling distance of the vehicle on which the engine 11 is mounted is connected to the ECU 34.
  • the traveling distance detected by the traveling distance sensor 46 is output to the ECU 34 as a traveling distance signal SI6.
  • a control output port (not shown) of the ECU 34 is connected to the turbocharger 17.
  • the ECU 34 controls the supercharging pressure of the turbocharger 17 based on the traveling information input via the control input port. At this time, the ECU 34 controls the turbocharger 17 by outputting a supercharging pressure control signal SI7.
  • the control output port of the ECU 34 is connected to the intake throttle valve 19.
  • the ECU 34 controls the amount of intake air to the engine 11 by controlling the amount of throttle of the intake throttle valve 19 based on the travel information input via the control input port. At this time, the ECU 34 outputs an intake air amount control signal SI 8 to the intake throttle valve 19 to control the throttle valve 19. Further, the control output port of the ECU 34 is connected to the EGR control valve 29.
  • the ECU 34 controls the amount of recirculation exhaust gas supplied to the engine 11 by controlling the throttle amount of the EGR control pulp 29 based on the travel information input via the control input port. At this time, the ECU 34 outputs an exhaust gas amount control signal SI 9 to the EGR control valve 29 to perform control.
  • the control output port of the ECU 34 is connected to the engine 11. The ECU 34 controls the combustion based on the travel information input via the control input port. At this time, the ECU 34 outputs a reproduction start signal SI 10 and a reproduction end signal SI 11 for reproducing the DPF 22 to the engine 11 for control.
  • the memory 45 of the ECU 34 has a predetermined temperature (for example, TA, TB,
  • the map data MP is stored in advance, which shows the relationship between the pressure loss for each exhaust gas flow rate and the amount of soot deposited by the DPF 22 collected by the TC).
  • FIG. 3 shows the pressure loss and the soot deposition amount for each exhaust gas flow rate when the predetermined temperature T is TA.
  • FA, FB, and FC indicate the exhaust gas flow rate (Nm 3 / min)
  • SL indicates the limit that would damage the filter when the filter is regenerated when the soot deposited on the filter is further deposited. Shows the collected amount (limited soot deposition amount).
  • PL (A), PL (B), and PL (C) show the pressure loss at the limit soot deposition amount SL when the exhaust gas flow rate is FA, FB, and FC.
  • the exhaust gas flow rate has a relationship of FA ⁇ FB ⁇ FC.
  • the predetermined temperature T is TB or TC, there is a relationship between the pressure loss and the soot deposition amount for each exhaust gas flow rate as shown in FIG.
  • data indicating the relationship between the pressure loss and the soot accumulation amount as shown in FIG. 4 is also stored as a part of the map data MP.
  • This data shows the relationship between the pressure drop between the exhaust gas upstream and downstream of DPF 22 and the soot accumulation in DPF 22. That is, the relationship between the soot accumulation amount of the DPF 22 and the pressure loss during non-regeneration is shown by the curve DQ, and soot is deposited on the DPF 22 according to the relationship of the curve DQ.
  • a region where the relationship between the soot accumulation amount and the pressure loss after the regeneration of the DPF 22 substantially matches the relationship between the soot accumulation amount and the pressure loss before the regeneration of the DPF 22 is used.
  • the region indicated by R in the figure is a soot amount confirmation region, and the exhaust gas temperature conditions necessary to reach the boundary point P where the soot amount confirmation region R is established, and the temperature conditions are continued.
  • the time that must be done is determined in advance. In other words, the exhaust gas temperature condition and the continuation time necessary for the soot deposition amount to reach from P to W in the figure are obtained in advance.
  • the temperature condition data and the duration time data are stored in the memory 45 in advance as a part of a program PR described later.
  • the exhaust gas temperature and the duration are set as follows.
  • the exhaust gas temperature T is a temperature at which the soot combustion amount and the soot accumulation amount in each pore of the DPF 22 become substantially the same, in other words, the amount of soot flowing into the DPF 22 and the amount of soot burned in the DPF 22 Is set to be equal to or lower than the temperature at which the temperature becomes substantially the same.
  • the temperature at which the amount of soot flowing into the DPF 22 and the amount of soot burned in the DPF 22 become substantially the same is referred to as the balance point temperature B PT.
  • the balance point temperature B PT is set to 300 ° C.
  • the duration t is set to t ⁇ 30 minutes. Therefore, by setting the exhaust gas temperature to 300 ° C or lower and the duration to 30 minutes or longer, the soot deposition amount can reach from P to W in the figure.
  • the ECU 34 has a built-in counter 47 for count processing.
  • the ECU 34 has a memory 45.
  • the memory 45 stores a program PR for causing the ECU 34 to function based on signals output from the above-described sensors.
  • This memory 45 has read-only Memory, read / write only memory, and portable media.
  • the ECU 34 operates according to the program PR. Further, the ECU 34 performs filter regeneration control including soot amount estimation control shown in FIGS. 5 and 6 through the control output port based on the travel information input through the control input port. At this time, the ECU also executes the running control to execute the control to make the vehicle run normally.
  • the ECU 34 stores in the memory 45 Relationship between soot accumulation and pressure loss with reference to stored map data MP corresponding to temperature TC (Step S8).
  • the ECU 34 determines whether or not the current pressure loss P corresponding to the pressure loss signal SI4 is equal to or greater than the pressure loss PL (A) corresponding to the above limit soot accumulation amount SL. Yes (step S16).
  • step S16 determines whether the current pressure loss P is smaller than the pressure loss PL (A) corresponding to the limit soot deposition amount SL. If the determination in step S16 is NO, that is, if the current pressure loss P is smaller than the pressure loss PL (A) corresponding to the limit soot deposition amount SL, the ECU 34 It is determined that the current accumulation amount of DPF 22 at the flow rate is not the limit, and the processing after step S1 is repeated (step S16 ⁇ NO).
  • the ECU 34 reads the pressure loss signal SI 4 detected by the pressure detecting section 44 and sent from the pressure detecting section 44. (Step S17 and Step S18). Then, based on the pressure loss signal SI4, the ECU 34 determines whether or not the current pressure loss P corresponding to the pressure loss signal SI4 is equal to or greater than the pressure loss PL (B) corresponding to the limit soot accumulation amount SL. Yes (step S19).
  • step S19 determines whether the current pressure loss P is smaller than the pressure loss PL (B) corresponding to the limit soot deposition amount SL. It is determined that the current accumulation amount of DPF 22 at the flow rate is not the limit, and the processing after step S1 is repeated (step S19 ⁇ NO).
  • the determination in any one of the determination processes is YE S, that is, when the current pressure loss P is equal to or greater than the pressure loss PL corresponding to the above-mentioned limit soot accumulation amount SL.
  • the £ 01134 transmits a fuel injection signal, which is the regeneration start signal SI10, to the engine 11 (step S10). twenty three).
  • the fuel is injected again in the latter half of the combustion stroke in the fuel chamber of the engine 11, whereby the filter regeneration control is performed (step S24).
  • the temperature of the exhaust gas is raised by burning the unburned gas in the oxidation catalyst 21 and supplied to the DPF 22 to burn the soot deposited on the DPF 22.
  • the ECU 34 determines whether or not the current pressure loss P is equal to or less than a predetermined threshold value PS based on the pressure loss signal SI4 detected by the pressure detection unit 44 (Steps S25 and S26).
  • the fact that the current pressure loss P falls below the predetermined threshold value PS indicates that the soot amount of the DPF 22 has been sufficiently reduced (see Fig. 4).
  • step S26 determines that continuation of regeneration is necessary (step S26 ⁇ NO ). Then, the reproduction control of steps S24 to S26 is repeatedly performed.
  • step S26 determines that the soot in the DPF 22 has been sufficiently burned.
  • the fuel injection end signal which is the regeneration end signal SI 11
  • the filter regeneration control is ended (steps S27 and S28).
  • the filter regeneration control ends, and the ECU 34 returns to the engine control in the normal operation (step S29).
  • the ECU 34 determines the soot accumulation amount remaining in the DPF 22 after the regeneration of the DPF 22. For this purpose, the ECU 34 The detected gas temperature signal SI1 of the exhaust gas is read (steps S30 and S31), and it is determined whether the gas temperature signal SI1 is equal to or lower than 300 ° C (step S32).
  • step S32 determines whether or not the exhaust gas temperature is equal to or lower than 300 ° C. (step 32 ⁇ YES). If the result of determination in step S32 is that the exhaust gas temperature is equal to or lower than 300 ° C. (step 32 ⁇ YES), the ECU 34 activates the counter 47 to start the time counting process (step S33). Then, the ECU 34 determines whether or not the time t accumulated in the counter 47 is 30 minutes or more (step S34). If the result of the determination at step S34 is less than 30 minutes, the ECU 34 returns to the process at step S30, and thereafter repeatedly executes the time counting process from step S30.
  • step S30 the processing after step S30 is repeatedly executed.
  • step S34 When it is determined in step S34 that the time t accumulated in the counter 47 is 30 minutes or more, the relationship between the current soot accumulation amount and the pressure loss is within the soot amount confirmation region R.
  • the soot accumulation amount at the time of burnout and the pressure loss is W in the figure
  • the soot accumulation amount and The boundary point P is the relationship with the pressure loss. Then, since the relation between the current soot accumulation amount and the pressure loss falls within the range of the soot amount confirmation region R, the soot accumulation amount can be accurately grasped from the pressure loss.
  • the ECU 34 shifts to the pressure loss measurement mode, and based on the pressure loss signal SI 4 sent from the pressure detecting section 44, the ECU 34 accurately determines the current amount of the deposit accumulated in the DPF 22. It can be estimated (step S36). Further, a step may be introduced in which the pressure loss of the DPF 22 is measured after shifting to the pressure loss measurement mode, and whether or not the current pressure loss exists in the soot amount confirmation region R is determined. As a result, an accurate soot deposition amount can be reliably obtained. Specifically, the ECU 34 measures the pressure loss of the DPF 22 after shifting to the pressure loss measurement mode, and based on the pressure measurement signal SI 4 and the data shown in FIG. 4 stored in the map data.
  • the temperature of the exhaust gas is set to the balance point temperature or lower, and this state is maintained for a certain period of time to reduce the soot deposition amount in the soot amount confirmation region R. It controlled so that it might fall in the range. Then, when the relationship between the residual soot accumulation amount after regeneration and the pressure loss falls within the soot amount confirmation area R, an accurate soot accumulation amount (residual soot accumulation amount) is estimated by measuring the pressure loss. be able to.
  • the critical soot accumulation amount can be accurately grasped based on the estimated remaining soot accumulation amount, and highly reliable DPF regeneration control can be performed.
  • the torque of the engine 11 can be detected by the torque sensor. Further, the detected torque is transmitted to the ECU 34A as a torque signal TR.
  • the memory 45A of the ECU 34A stores the pressure loss for each exhaust gas flow rate previously obtained at each predetermined temperature (for example, TA, TB, TC) and the DPF 22.
  • Map data MP indicating the relationship with the soot amount deposited by the collection is stored in advance. (See Figure 3).
  • FIG. 8 shows the relationship between the engine speed and the torque of the engine 11 in the exhaust gas purification system 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows that the engine 11 has an operating state in which the exhaust gas temperature corresponds to the balance point temperature BPT, that is, the amount of soot flowing into the DPF 22 and the amount of soot burning in the DPF 22 are different.
  • 9 is a graph showing a relationship between an engine speed and a torque when the vehicle is operated in substantially the same operation state.
  • the region where the amount of soot flowing into the DPF 22 and the amount of soot burned in the DPF 22 are substantially the same is referred to as a balance point region (RB).
  • RB balance point region
  • the soot in each pore of the DPF 22 is burned out. This duration depends on the configuration of the DPF 22, etc. In the DPF 22 in the state, the minimum operation duration required to burn out the soot of each pore under the above-described operating conditions of the engine 11 is about 10 seconds.
  • the data indicating the relationship between the torque and the rotation speed (balance point operation data) indicating the balance point region and the data indicating the operation continuation time shown in FIG. Is stored in the memory 45A.
  • data indicating the relationship between the soot accumulation amount and the pressure loss as shown in FIG. 9 is stored as a part of the map data MP1.
  • the soot in each pore of DPF 22 burns out, that is, when the operation beyond the balance point area continues for 10 seconds or more, the soot is deposited only on the wall surface of DPF 22. Relationship DS between deposition volume and pressure loss is shown
  • the soot deposited on each pore portion or the wall surface of the DPF 22 burns out and the pressure loss decreases. That is, the relationship between the pressure loss and the soot accumulation amount deviates from the relationship DQ between the soot accumulation amount and the pressure loss. At this time, the relationship DR between the pressure loss after the regeneration and the soot deposition amount coincides with the relationship DS between the soot deposited only on the wall surface of the DPF22 and the pressure loss.
  • the soot in the pores of the DPF 22 is burned. Then, since the pressure loss decreases from Z to X in the figure, the soot accumulation amount can be accurately grasped from the relationship DS between the soot accumulation amount and the pressure loss.
  • the ECU 34 is provided with a memory 45.
  • the memory 45 stores a program PR1 for causing the ECU 34 to function based on the signals output from the above-described sensors. Note that components other than the ECU 34 A and the memory 45 A in the present embodiment are substantially the same as those of the exhaust gas purification system 1 shown in FIG.
  • steps S1 to S29 are executed, the filter regeneration control for the DPF 22 ends, and the engine 11 is controlled to normal operation.
  • ECU 34A recognizes the operating state of engine 11 based on the input engine speed and torque (step S40). Then, with reference to the balance point operation data stored in the memory 45, it is determined whether or not the recognized operation state exceeds the balance point area RB (step S41).
  • ECU 34A repeatedly executes the determination processing of step S41.
  • step S41 determines whether or not the operating state has exceeded the balance point area. If the result of determination in step S41 indicates that the operating state has exceeded the balance point area, the ECU 34A operates the counter 47 to operate the engine 11 in an operating state beyond the above balance point area.
  • the duration t1 is counted (step S42). It is determined whether or not the time t1 accumulated in the counter 47 is equal to or longer than the minimum operation duration (10 seconds) stored in the memory 45A as the map data MP1 (step S43).
  • step S43 If, in step S43, the operation duration t1 of the engine 11 in the operation state exceeding the balance point region does not exceed the minimum rotation duration 10 seconds, the ECU 34A executes the processing in step S41. Repeat the operation status judgment process (Step S43) On the other hand, if the operation duration t1 of the engine i1 is equal to or longer than the minimum operation duration 10 seconds, the ECU 34A determines that the soot in each pore of the DPF 2'2 has been burned out. . That is, the ECU 34A determines that the relationship between the current soot accumulation amount and the pressure loss substantially matches the relationship DS, and uses the relationship DS stored in the memory 45A to calculate the soot accumulation from the pressure loss. The amount can be accurately grasped.
  • the ECU 34 shifts to the pressure loss measurement mode, and based on the pressure loss signal SI4 sent from the pressure detector 44, the ECU 34 accurately estimates the current soot amount accumulated in the DPF 22. (Step S44).
  • the operation continuation time t 1 in a state beyond the balance point region is the minimum operation continuation time (10 seconds) required to burn out the soot of each pore. It is determined whether or not this is the case. This makes it possible to determine whether or not the relationship between the soot remaining after regeneration and the pressure loss matches the relationship DS between the soot deposited only on the wall surface of DPF22 and the pressure loss DS.
  • the critical soot accumulation amount can be accurately grasped based on the estimated remaining soot accumulation amount, and highly reliable DPF regeneration control can be performed.
  • the determination processing is repeatedly executed until the engine 11 exceeds the balance point area. Also, in this embodiment, If it is determined in step S43 that the operation state of the engine 11 does not continue for more than 10 seconds even if it exceeds the balance point area, the determination process is repeatedly executed until the operation state continues for 10 seconds or more.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • step S41 if the operation state of the engine 11 does not exceed the balance point area in the determination in step S41, the ECU 34A 11 Forcibly control the operation conditions of 1 so that the operation state exceeds the balance point area. Also, in the judgment of step S43, if the operation state of engine 11 does not continue for more than 10 seconds even if it exceeds the balance point area, ECU 34A continues the operation condition of engine 11 for more than 10 seconds. Force control so that Thereby, the soot amount of each pore of DPF22 is completely burned out (step S50). In other words, as shown in Fig. 12, the relationship between the residual soot deposition after regeneration and the pressure loss is forced to match the relationship DS between the soot deposited only on the wall surface of the DPF 22 and the pressure loss DS. It is also possible (see Y in the figure).
  • the ECU 34A performs the measurement of the pressure loss and the prediction of the soot deposition amount in the pressure loss measurement mode of step S44 without repeating the determination processing of steps S41 and S43, respectively. It can be carried out.
  • a post-injection control signal is transmitted from the ECU 34A to the engine 11 to cause the engine 11 to execute post-injection and to control the exhaust gas. There is a way to raise the temperature.
  • a method of forcibly controlling the exhaust gas there is a method of controlling the intake throttle valve 19, the EGR control pulp 29, and the like to increase the combustion load of the engine 11 and increase the exhaust gas temperature.
  • the operating state of the engine 11 is It is possible to estimate the soot accumulation amount of the regenerated DPF 22 without repeatedly determining whether the vehicle has exceeded the point area or whether the operating state beyond the balance point area has continued for 10 seconds or more. . Therefore, in addition to the effect of the second embodiment, it becomes possible to quickly estimate the soot deposition amount of the DPF 22 after regeneration.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification filter is: The time during which the temperature falls below the balance point temperature is integrated. If the accumulated time is longer than the time required for soot to accumulate in each pore after regeneration of the filter, based on the relationship between the pressure loss and soot accumulation when soot is accumulated from a state where no soot is accumulated. Therefore, it is possible to accurately estimate the remaining soot accumulation amount after regeneration.
  • the regeneration limit can be accurately grasped based on the estimated remaining soot accumulation amount, and highly reliable filter regeneration control can be performed.
  • soot deposition amount prediction method and the computer program product of the exhaust gas purification filter according to the present invention, first, it is determined whether or not the engine has been operating continuously for a predetermined time or more beyond the balance point area. I do. Thereby, it can be determined whether or not the relationship between the amount of residual soot after regeneration and the pressure loss matches the relationship between the soot accumulation amount and the pressure loss when soot is burned out in each pore.
  • the engine continues beyond the balance point If it is determined that the soot is being operated, the remaining soot accumulation after regeneration can be accurately estimated based on the relationship between the soot accumulation and the pressure loss at the time of soot burnout in each pore.
  • the regeneration limit can be accurately grasped based on the estimated remaining soot accumulation amount, and highly reliable filter regeneration control can be performed.

Abstract

本発明の排気ガス浄化フィルタのスート堆積量推定方法は、排気ガス浄化フィルタ(22)の気孔により捕集されたスートを燃焼して前記フィルタ(22)を再生する第1ステップと、前記フィルタ(22)に流入する排気ガスの温度を検出し、排気ガスの温度が前記フィルタ(22)に流入するスート量と当該フィルタ(22)内で燃焼されるスート量とが略同一になる所定温度以下であるか否かを判断する第2ステップと、前記排気ガスの温度が前記所定温度以下の場合、排気ガスの温度が前記所定温度以下となる時間を積算する第3ステップと、積算された時間が、第1ステップ後に前記気孔にスートが所定量堆積する時間以上であるか否か判断する第4ステップと、積算された時間が所定量堆積する時間以上である時、前記フィルタ(22)の圧力損失に基づいて前記フィルタ(22)のスート堆積量を推定する第5ステップと、を備えていることを特徴とする。

Description

明細書 排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法おょぴコンピュータプログラ ムプロダクト
技術分野
本発明は、 ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる黒煙微粒子を捕集して 排気ガスを浄ィヒするための排気ガス浄化フィルタにおいて、 そのフィルタによ り捕集されたスート量を正確に予測するためのスート堆積量予測方法および コンピュータプログラムプロダクトに関する。
背景技術
ディーゼルエンジンは、燃費と耐久性に優れた動力源であり、そのェンジ ンから排出される炭化水素 (H C ) および一酸化炭素 (C O ) はガソリンェ ンジンに比べて少ない。 そのため、 ディーゼルエンジンは、近年問題となつ ている地球温暖化に対して好ましい内燃機関である。
しかしながら、ディーゼルエンジンにおいて、その混合気燃焼時に発生す る窒素酸化物 (N O x ) および黒煙微粒子 (スート) の排出量がガソリンェ ンジンに比べて多い。そのため、 この N O Xおよぴスートを排出ガスから低 減することが早急に改善すべき課題となっている。
この点、 ディーゼルエンジンからの排気ガスの流路中に酸化触媒を設け、 さらにその下流側に、セラミックスの多孔質壁をフィルタ素子とする排気ガ ス浄化フィルタを設ける排気ガス浄化システムが知られている。この排気ガ ス浄化システムでは、ディーゼルエンジンから排出された排気ガス内の C O, H C等を酸化触媒により酸化し、酸化後の排気ガスが排気ガス浄化フ ィルタの多孔質壁を通過する際に、その気孔部分において排気ガスに含まれ るスートを補集する。
この排気ガス浄化システムでは、フィルタの壁内の気孔部分およぴ壁表面 で前記スートは捕集され、捕集されたスートは、未燃の H C、 C O等により 燃焼除去されている。 この場合、前記スートは燃焼除去される為、 その時発 生する熱によりフィルタが破損する場合がある。 このため、前記フィルタが 熱により破損しないように、フィルタにより捕集できるスート量には限界が ある。
そこで、熱による破損を防止するため、以下のような技術が開示されてい る(S . A . E . 論文 2 0 0 0— 0 1— 0 4 7 3 『Passenger Car Serial Application oi a Particulate Filter System on a Common Rail Direct Injection Diesel EngineJ 参照)。 このシステムは、 まず排気ガス浄化フィ ルタの上流側および下流側における排気ガスの圧力差(圧力損失)および排 気ガス温度をそれぞれ検出してフィルタ内に堆積しているスート量を予測 する。そして、その予測値に基づいて、排気ガス浄化フィルタが捕集限界(再 生限界量に達するスートが捕集されたことを表す)であるか否かを検出する。 その後、 このシステムは、 その検出に応じて、排気ガス浄化フィルタに対し て、酸化触媒を介して、スート着火以上の温度に上昇された排気ガスを供給 して捕集されたスートを燃焼除去してフィルタを再生する。
上記排気ガス浄化フィルタ再生方法は、排気ガス浄化フィルタにおけるス 一ト堆積量をフィルタの上流側および下流側の間の圧力損失により推定し、 この推定結果に基づいてフィルタが限界スート堆積量であることを把握す る方法である。つまり上記排気ガス浄化フィルタ再生方法では、排気ガス浄 化フィルタのスート堆積量と圧力損失との関係に基づいて捕集限界を推定 している。 ここで排気ガス浄化フィルタの再生は、ディ一ゼルェンジンからの排気ガ スを用いて行っているため、運転状況によっては、一度で完全にスートが除 去できず、 スートがフィルタに残存する場合がある。
この残存したスートは、次回の再生を行うにあたり、限界スート堆積量を 見極めることに影響を与えるため、残存スート堆積量を把握しておく必要が ある。
しかしながら、上記排気ガス浄化フィルタ再生方法では、一度触媒を再生 させると、部分的な燃焼、 スートの移動等が起こり、 スート堆積量に対する 正確な圧力損失を再現することができない。そのため上記排気ガス浄化フィ ルタ再生方法では、圧力損失から正確な残存スート堆積量を推定することが 困難であった。 発明の開示
本発明は、 上述した事情に鑑みてなされたものである。 本発明の目的は、 排気ガス浄化フィルタの圧力損失に基づいて排気ガス浄化フィルタのスート 堆積量を正確に推定することができるスート堆積量予測方法およびコンビュ ータプログラムプロダクトを提供することである。
上記目的を達成するため、 本発明の第 1の態様に係る排気ガス浄化フィルタ のスート堆積量推定方法は、 排気ガス浄化フィルタの気孔により捕集されたス ートを燃焼して前記フィルタを再生する第 1ステップと、 前記フィルタに流入 する排気ガスの温度を検出し、排気ガスの温度が前記フィルタに流入するスー ト量と前記フィルタ内で燃焼されるスート量とが略同一になる所定温度以下 であるか否かを判断する第 2ステップと、 前記排気ガスの温度が前記所定温度 以下の場合、 排気ガスの温度が前記所定温度以下となる時間を積算する第 3ス テツプと、 積算された時間が、 第 1ステップ後において前記気孔にスートが所 定量堆積する時間以上であるか否か判断する第 4ステップと、 積算された時間 - が所定量堆積する時間以上である場合、 前記フィルタの圧力損失に基づいて前 記フィルタのスート堆積量を推定する第 5ステップと、 を備えていることを特 徴とする。
本発明の第 2の態様に係る排気ガス浄化フィルタのスート堆積量推定方法 は、排気ガス浄化フィルタの気孔により捕集されたスートを燃焼して前記フィ ルタを再生する第 1ステップと、 エンジンの運転状態が、 前記フィルタ内で燃 焼されるスート量が前記フィルタに流入するスート量より多くなる燃焼運転 状態であるか否か判断する第 2ステップと、 前記エンジンの運転状態が前記燃 焼運転状態であると判断された場合に、 前記エンジンが、 前記各気孔のスート を焼尽させるために所定時間以上継続して運転しているか否か判断する第 3 ステップと、 前記エンジンが前記燃焼運転状態で所定時間以上継続して運転し ていると判断された場合に、 前記ブイルタの圧力損失に基づいて前記フィルタ のスート堆積量を推定する第 4ステップと、 を備えていることを特徴とする。 本発明の第 3の態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、記録媒 体と、前記記録媒体に記録され、前記フィルタに流入する排気ガスの温度を 検出し、排気ガスの温度が前記フィルタに流入するスート量と当該フィルタ 内で燃焼されるスート量とが略同一になる所定温度以下であるか否かを判 断する手段と、前記記録媒体に記録され、前記排気ガスの温度が前記所定温 度以下の場合、排気ガスの温度が前記所定温度以下となる時間を積算する手 段と、前記記録媒体に記録され、積算された時間が前記フィルタ再生後に前 記気孔にスートが所定量堆積する時間以上であるか否か判断する手段と、前 記記録媒体に記録され、積算された時間が所定量堆積する時間以上である場 合、前記フィルタの圧力損失に基づいて前記フィルタのスート堆積量を推定 する手段と、 を備えたことを特徴とする。 本発明の第 4の態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、記録媒 体と、前記記録媒体に記録され、エンジンの運転状態が、前記フィルタ内で 燃焼されるスート量が前記フィルタに流入するスート量より多くなる燃焼 運転状態であるか否か判断する手段と、前記記録媒体に記録され、前記ェン ジンの運転状態が前記燃焼運転状態であると判断された場合に、前記ェンジ ンが前記各気孔のスートを焼尽させるために所定時間以上継続して運転し ているか否か判断する手段と、前記記録媒体に記録され、前記エンジンが前 記燃焼運転状態で所定時間以上継続して運転していると判断された場合に、 前記フィルタの圧力損失に基づいて前記フィルタのスート堆積量を推定す る手段と、 を備えたことを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明の第 1の実施形態に係るスート堆積量予測方法が実行され る排気ガス浄化システムの概略図である。
図 2は、 図 1に示す D P Fの断面図である。
図 3は、 図 1に示すマップデータの内容を説明するためのグラフである。 図 4は、 D P F再生後における圧力損失及びスート堆積量の関係を表すグ ラフである。
図 5は、図 1に示す排気ガス処理システムの動作を説明するためのフロー チャートである。
図 6は、図 1に示す排気ガス処理システムの動作を説明するためのフロー チヤ一トである。
図 7は、本発明の第 2の実施形態に係るスート堆積量予測方法が実行され る排気ガス浄化システムの概略図である。
図 8は、図 7に示すエンジンにおける全負荷運転時のエンジン回転数及ぴ トルクの関係と、バランスボイント領域におけるエンジン回転数及ぴトルク の関係とを示すグラフである。
図 9は、 図 7に示すマップデータの内容を説明するためのグラフである。 図 1 0は、図 7に示す排気ガス処理システムの動作を説明するためのフロ 一チャートである。
図 1 1は、図 7に示す排気ガス処理システムの動作を説明するためのフロ 一チヤ一トである。
図 1 2は、 図 7に示す E C Uの処理を説明するためのグラフである。 発明を実施するための最良の形態
本発明に係る排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法およびコン ピュータプログラムプロダクトの実施形態について、添付図面を参照して説 明する。
(第 1の実施形態)
図 1に示すように、排気ガス浄化システム 1は、排気ガス再循環方式 (E G R方式)のディーゼルエンジン 1 1から排出される排気ガスを浄化するシ ステムである。
すなわち、エンジン 1 1の吸気ポートには吸気マ二ホールド 1 3 aを介し て吸気管 1 3 bが接続されており、その排気ポートには排気マ二ホールド 1 6 aを介して排気管 1 6 bが接続されている。上記吸気マ二ホールド 1 3 a 及び吸気管 1 3 bにより吸気通路 1 3が構成され、上記排気マ二ホールド 1 6 a及ぴ排気管 1 6 bにより排気通路 1 6が構成される。吸気管 1 3 bには、 ターボチャージャ 1 7のコンプレッサーホイール 1 7 aと、その吸気下流側 に対して、コンプレッサーホイール 1 7 aにより圧縮された吸気を冷却する インターク ラ 1 8とが設けられている。また排気管 1 6 bにはターボチヤ ージャ 1 7のタービンホイール 1 7 bが設けられている。コンプレッサーホ ィール 1 7 aとタービンホイール 1 7 とはシャフト 1 7 cにより連結さ れている。
このように構成された吸気系によれば、吸気は吸気管 1 3 bを介してコン プレッサーホイール 1 7 aに流入する。コンプレッサーホイール 1 7 aに流 入した吸気は、圧縮されて高温となり、インタークーラ 1 8にて冷却された 後、 吸気量調整用の吸気絞り弁 1 9を介してエンジン 1 1に供給される。 また、 上記排気管 1 6 bの出口側には、その排気ガス上流側から順に、酸 化触媒 2 1及ぴディーゼルパティキュレートフィルタ (D P F ) 2 2が設け られている'。 酸化触媒 2 1は、排気ガス中の N O、 H C、 C O等を酸化する ための触媒であり、 D P F 2 2は、排気ガス中の黒煙微粒子であるスートを 捕集するためのフィルタである。酸化触媒 2 1及び D P F 2 2は、排気管 1 6 bの直径を拡大した筒状の触媒容器 2 4に収容されている。
酸化触媒 2 1として白金系触媒を用いることができる。白金系触媒の例と しては、 白金一アルミナ触媒、 白金一ゼォライト触媒及び白金一ゼォライト 一アルミナ触媒を挙げることができる。白金一アルミナ触媒はコージヱライ トからなるハニカム基材に、担体としてアルミナ粉末を含むスラリーをコー ティングした後、 白金を担持させて調製される。 また白金ーゼォライト触媒 はコージェライ トからなるハニカム基材に、担体として水素イオン交換ゼォ ライ ト粉末(例えば H— Z S M— 5 )を含むスラリ一をコーティングした後、 白金を担持させて調製される。更に白金一ゼォライトーアルミナ触媒はコー ジェライ トからなるハニカム基材に水素イオン交換ゼォライ ト粉末および アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、 P tを担持させて調製 される。
D P F 2 2は、コージェライ トあるいは S i Cのようなセラミッタスから なる多孔質のハニカムフィルタである。 具体的には、 図 2に示すように、 D P F 2 2は、スートを除去できる径を有する複数の気孔を含む隔壁 2 2 aを フィルタ要素として有しており、この隔壁 2 2 aで仕切られた多角形断面構 造を有する。 この D P F 2 2では、 これらの隔壁 2 2 aにより、複数のセル 2 2 bが互いに平行に形成されている。またセル 2 2 bの相隣接するセル入 口 2 2 c及ぴセル出口 2 2 dは、 交互にかつ千鳥状に塞がれている。
図 2に示すように、エンジン 1 1から排出された排気ガス E 1は、酸化触 媒 2 1により酸化される。 つまり排気ガス中に含まれる N O、 C O、 H C等 の成分が、発熱反応を伴い酸化される。そして酸化反応により高温となった 排気ガス力 D P F 2 2のセル入口 2 2 cにおける開放されたセルから D P F 2 2内に流入し、その隔壁 2 2 aの複数の気孔を通過して隣接したセル 2 2 bに流入して、 開放端のセル出口 2 2 dを通じて排出される。
この隔壁 2 2 aの各気孔を通過するとき、排気ガス E 1に含まれるスート は、その各気孔によって隣接するセルへの流出を遮断されて各気孔内に堆積 する。そのため D P F 2 2を通過した排気ガス E 2に含まれるスートの量を 大幅に低減させることができる。
また、 E G Rタイプのエンジン 1 1には、排気ガスの再循環用配管 2 5が 接続されており、 この再循環用配管 2 5の下流側には、冷却用の E G Rクー ラ 2 7が接続されている。 また E G Rクーラ 2 7に対する下流側には、ェン ジン 1 1に対する再循環排気ガスの流量を制御するための E G R制御バル ブ 2 9が接続されており、 この再循環用配管 2 5の下流側端部は、エンジン 1 1の吸気管 1 3 bに接続されている。すなわち、エンジン 1 1から排出さ れた排気ガスの一部は、再循環用配管 2 5を介して案内され、 E G Rクーラ 2 7により冷却された後、吸気管 1 3 に流入する。そして吸気管 1 3 bに 案内されてきた吸気と前記排気ガスとが混合されてエンジン 1 1に流入す る。これによりエンジン 1 1における排気ガス浄化効率の向上が図られてい る。
一方、 タービンホイール 1 7 bと触媒容器 24との間の排気管 16 b、即 ち酸化触媒 21の入口側 (上流側) には、排気管 16 b内の排気ガス温度を 検出するガス温度検出部 32が設けられている。このガス温度検出部 32か ら出力される検出信号 S I 1 (ガス温度信号 S I 1) は、 電子制御装置 (E CU) 34の図示しない制御入力ポートに入力される。 なお ECU 34は、 中央演算処理装置(CPU) などの演算装置及びメモリ等の記憶装置を含ん でいる。
さらに、 E CU 34の制御入力ポートには、エンジン 1 1の回転速度を検 出する回転センサ 38と、アクセル開度の変化を検出するアクセル開度変化 センサ 40とがそれぞれ接続されている。前記回転センサ 38で検出された エンジン回転信号 S I 2及びアクセル開度変化センサ 40で検出されたァ クセル開度信号 S I 3は、 それぞれ E CU 34に入力される。
また、排気ガス浄化システム 1には、酸化触媒 21に流入される排気ガス、 すなわち、酸化触媒 21の上流側の排気ガスの圧力を検出する第 1圧力セン サ 42 aと、 DPF 22から出力される排気ガスの圧力、すなわち、 DPF 22の下流側の排気ガスの圧力を検出する第 2圧力センサ 42 bとが設け られている。第 1圧力センサ 42 a及ぴ第 2圧力センサ 42 bは圧力検出部 44に接続されており、圧力検出部 44は、 ECU 34の制御入力ポートに 接続されている。圧力検出部 44は、第 1圧力センサ 42 a及び第 2圧力セ ンサ 42 bによりそれぞれ検出された信号に基づいて、両者の圧力差である 圧力損失を表す圧力損失信号 S I 4を ECU 34に出力する。
そして、 ECU 34の制御入力ポートには、 ターボチャージャ 1 7のター ビンホイール 1 7 bに流入される排気ガスの流量を検出するガス流量検出 部 48が接続されている。 このガス流量検出部 48から出力され、タービン ホイール 1 7 bを介して D P F 22側へ排出される排気ガスの流量を表す ガス流量信号 S I 5は、 ECU 34に入力されるようになっている。
さらに、このエンジン 1 1が搭載された車両の走行距離を検出する走行距 離センサ 46が ECU 34に接続されている。走行距離センサ 46で検出さ れた走行距離は、 走行距離信号 S I 6として ECU 34に出力される。
一方、 ECU 34の図示しない制御出力ポートは、 ターボチャージャ 1 7 に接続されている。 ECU 34は、前記制御入力ポートを介して入力される 走行情報に基づいて、 ターボチャージャ 1 7の過給圧を制御する。 このとき ECU 34は、ターボチャージャ 1 7に過給圧制御信号 S I 7を出力して制 御する。 また、 ECU 34の制御出力ポートは、 吸気絞り弁 19に接続され ている。 ECU 34は、制御入力ポートを介して入力される走行情報に基づ いて、吸気絞り弁 1 9の絞り量を制御してエンジン 1 1への吸気供給量を制 御する。 このとき ECU34は、吸気絞り弁 1 9に吸気量制御信号 S I 8を 出力して制御する。 さらに、 ECU 34の制御出力ポートは、 EGR制御バ ルブ 29に接続されている。 ECU 34は、制御入力ポートを介して入力さ れる走行情報に基づいて、 E G R制御パルプ 29の絞り量を制御してェンジ ン 11への再循環排気ガスの供給量を制御する。 このとき ECU34は、 E GR制御バルブ 29に排気ガス量制御信号 S I 9を出力して制御する。また、 ECU 34の制御出力ポートは、エンジン 1 1に対して接続されている。 E CU34は、制御入力ポートを介して入力される走行情報に基づいて、燃焼 制御を行う。 このとき ECU34は、 DPF 22を再生するための再生開始 信号 S I 10および再生終了信号 S I 1 1をそれぞれエンジン 1 1に対し て出力して制御する。
また、 ECU 34のメモリ 45には、 所定温度毎 (例えば、 TA、 TB、 TC) に予め求められた、排気ガス流量毎の圧力損失と DP F 22で捕集に より堆積されたスート量との関係を表すマップデータ MPが予め記憶され ている。図 3は、所定温度 Tが T Aの時の排気ガス流量ごとの圧力損失及び スート堆積量を示す。 ここで FA、 FB、 FCは排気ガス流量 (Nm3/m i n) を示し、 S Lはフィルタに堆積したスートをそれ以上堆積させるとフ ィルタを再生させた時にフィルタを破損させてしまう限界を表す捕集量(限 界スート堆積量) を示す。 PL (A)、 PL (B)、 P L (C) は、 排気ガス 流量が FA、 FB、 FCの時、 限界スート堆積量 S Lにおける圧力損失を示 す。 図 3において、 排気ガス流量は、 FA<FB<FCの関係にある。 また 所定温度 Tが TB及ぴ TCの時も、図 3に示すような排気ガス流量ごとの圧 力損失及ぴスート堆積量の関係が存在する。
さらに、 ECU34のメモリ 45には、図 4に示すような圧力損失とスー ト堆積量との関係を示すデータもマツプデータ M Pの一部として記憶され ている。 このデータは、 DPF 22に対する上流側および下流側の排気ガス 間の圧力損失と DP F 22内のスート堆積量との関係を示している。すなわ ち、未再生時の D P F 22のスート堆積量と圧力損失との関係が曲線 DQで 示されており、この曲線 DQの関係に従って D P F 22に対してスートが堆 積されていく。そして DP F 22に堆積されたスート量が限界スート堆積量 S L (g/L) に達した状態において、 DPF 22の再生が開始されると、 最初に気孔内部のスートが燃焼し、その後、隔壁 22 aの表面のスートが燃 焼する。このとき圧力損失は初期より曲線 D Qから大きく外れて直線 D Pの ように低下していく。つまりスートが堆積していない状態よりスートが堆積 し、気孔内部にスートが入り込んだ場合と、再生により気孔内部のスートが 焼尽され、隔壁 22 aの表面のスートが残存している場合とでは、同一のス —ト堆積量 Sでも圧力損失に差が生じる(図中 Uと W参照)。このことから、 従来は、 DP F 22の再生後に圧力損失よりスート堆積量を推定することは 困難であった。
この点、本実施形態では、 DPF 22の再生後におけるスート堆積量と圧 力損失との関係が、 DPF 22の再生前におけるスート堆積量と圧力損失と の関係と略一致している領域を利用して残存スート堆積量を予測する。また、 本実施形態では、図中 Rで示す領域をスート量確認領域とし、 このスート量 確認領域 Rが成立する境界点 Pに到達する為に必要な排気ガス温度条件お よびこの温度条件を継続しなければならない時間を予め求めている。つまり スート堆積量が図中 Wから Pに達する為に必要な排気ガス温度条件おょぴ 継続時間を予め求めている。 この温度条件データおよび継続時間データは、 予め後述するプログラム PRの一部等としてメモリ 45に記憶されている。 本実施形態において、上記排気ガス温度及び継続時間は、以下のように設 定されている。排気ガス温度 Tは、 DPF 22の各気孔内のスート燃焼量と スート堆積量とが略同一となる温度、言い換えれば、 DPF 22に流入する スートの量と D P F 22内で燃焼されるスートの量とが略同一になる温度 以下となるように設定されている。ここで DP F 22に流入するスートの量 と DPF 22内で燃焼されるスートの量とが略同一になる温度をパランス ポイント温度 B P Tとする。本実施形態では、バランスポイント温度 B P T を 300°Cに設定している。 また継続時間 tは t≥ 30分に設定している。 したがって排気ガス温度を 300°C以下とし、さらに継続時間を 30分以上 とすることでスート堆積量を図中 Wから Pに到達させることができる。
また、 ECU34には、カウント処理用のカウンタ 47が内蔵されている。 そして、 ECU 34には、 メモリ 45が設けられている。 メモリ 45には、 上述した各センサより出力された信号に基づいて ECU 34を機能させる ためのプログラム PRが記憶されている。 このメモリ 45には、読み取り専 用メモリ、 読み書き専用等メモリ、 持ち運びできる媒体等が含まれる。 次に本実施形態の全体動作について、特に、 ECU 34の処理を中心に説 明する。 なお、 図 5及ぴ図 6に示すフローチャートは、排気ガス浄化システ ム 1全体の処理や信号も示している。
ECU 34は、プログラム PRに従って動作している。また ECU 34は、 制御入力ポートを介してそれぞれ入力される走行情報に基づいて、制御出力 ポートを介して図 5及ぴ図 6に示すスート量推定制御を含むフィルタ再生 制御を行っている。 このとき ECUは、走行制御を実行して車両を通常走行 させる制御も実行している。
ECU 34は、ガス温度検出部 32から検出され、そのガス温度検出部 3 2から送られてくるガス温度信号 S I 1を読み込む(ステップ S 1および S 2)。 そして ECU 34は、 このガス温度信号 S I 1に基づいて、 現在の排 気ガス温度 Tが T = TAか、 あるいは T = TB力 もしくは T = TCか判断 する (ステップ S 3、 S 4、 S 5)。
ステップ S 3の判断が YE Sの場合、すなわち、現在の排気ガス温度丁が T = TAの場合には、 E CU 34は、メモリ 45に記憶された温度 TAに対 応するマツプデータ MPを参照してスート堆積量と圧力損失との関係を把 握する (ステップ S 6)。 一方、 ステップ S 3の判断が NO (N) でステツ プ S 4の判断が YE Sの場合、すなわち、現在の排気ガス温度 T^ T = TB の場合には、 ECU34は、メモリ 45に記憶された温度 TBに対応するマ ップデータ MPを参照してスート堆積量と圧力損失との関係を把握する(ス テツプ S 7)。 他方、 ステップ S 3およびステップ S 4の判断がそれぞれ N Oで、 ステップ S 5の判断が YESの場合、 すなわち、現在の排気ガス温度 Tが T = TCの場合には、 ECU 34は、メモリ 45に記憶された温度 TC に対応するマップデータ MPを参照してスート堆積量と圧力損失との関係 を把握する (ステップ S 8)。
次いで、 ECU 34は、 ガス流量検出部 48により検出され、 ガス流量検 出部 48から送信されてきたガス流量信号 S I 5を読み込む(ステップ S 9、 S 10)。 このガス流量信号 S I 5に基づいて、 現在の排気ガス流量 Fが F =FAか、 あるいは F = FB力、 もしくは F = F Cか判断する (ステップ S 1 1、 S 1 2、 S 13)。
ステップ S 1 1の判断が YE Sの場合、すなわち、現在の排気ガス^量 F が F = F Aの場合には、 E CU 34は、予め求められた現在の排気ガス温度 丁==丁 ぉょび排気ガス流量 = から、 マップデータ MPに基づいて、 現在のガス温度 T = TAおよび排気ガス流量 F = F Aにおける限界スート 堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L (A) を把握する。 さらに ECUは、 圧 力検出部 44により検出され、その圧力検出部 44から送られてくる圧力損 失信号 S I 4を読み込む (ステップ S 14およびステップ S 15)。 そして ECU 34は、圧力損失信号 S I 4に基づいて、圧力損失信号 S I 4に対応 する現在の圧力損失 Pが上記限界スート堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L (A) 以上であるか否か判断する (ステップ S 16)。
このステップ S 16の判断が NOの場合、すなわち、現在の圧力損失 Pが 限界スート堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L (A)よりも小さい場合には、 ECU 34は、現在の排気ガス温度おょぴ流量における現在の DP F 22の 堆積量は限界ではないものと判断し、ステップ S 1以降の処理を繰り返し行 う (ステップ S 16→NO)。
—方、ステップ S 1 1の判断が NOでステップ S 1 2の判断が YE Sの場 合、すなわち、現在の排気ガス流量 Fが F = F Bの場合には、 E CU 34は、 予め求められた現在の排気ガス温度 T = TBおよび排気ガス流量 F = F B から、マップデータ MPに基づいて、現在のガス温度 T = TBおよび排気ガ ス流量 F = FBにおける限界スート堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L
(B) を把握する。 さらに ECU34は、 圧力検出部 44により検出され、 その圧力検出部 44から送られてくる圧力損失信号 S I 4を読み込む。 (ス テツプ S 1 7およびステップ S 18)。 そして ECU34は、 この圧力損失 信号 S I 4に基づいて、圧力損失信号 S I 4に対応する現在の圧力損失 Pが 上記限界スート堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L (B)以上であるか否か 判断する (ステップ S 1 9)。
このステップ S 1 9の判断が NOの場合、すなわち、現在の圧力損失 Pが 限界スート堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L (B)よりも小さい場合には、 ECU 34は、現在の排気ガス温度おょぴ流量における現在の D P F 22の 堆積量は限界ではないものと判断し、ステップ S 1以降の処理を繰り返し行 う (ステップ S 1 9→NO)。
他方、ステップ S 1 1およびステップ S 12の判断がそれぞれ NOでステ ップ S 1 3の判断が YE Sの場合、すなわち、現在の排気ガス流量 Fが F = FCの場合には、 ECU 34は、予め求められた現在の排気ガス温度 T = T Cおよび排気ガス流量 F = F Cから、マップデータ MPに基づいて、現在の ガス温度 T = TCおよび排気ガス流量 F = F Cにおける限界スート堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L (C) を把握する。 さらに ECU34は、 圧力 検出部 44により検出され、その圧力検出部 44から送られてくる圧力損失 信号 S I 4を読み込む (ステップ S 20およびステップ S 21)。 ECU3 4は、 この圧力損失信号 S I 4に基づいて、圧力損失信号 S I 4に対応する 現在の圧力損失 Pが上記限界スート堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L
(C) 以上であるか否か判断する (ステップ S 22)。
このとき、何れか 1つの判断処理における判断が YE S、 すなわち、現在 の圧力損失 Pが上記限界スート堆積量 S Lに対応する圧力損失 P L以上で ある場合、言い換えれば、現在の D P F 22のスート堆積量が限界に到達し たと判断した場合、 £01134は、ェンジン1 1に対して再生開始信号 S I 10である燃料噴射信号を送信する(ステップ S 23)。 この結果、エンジン 1 1の燃料室内において燃焼行程の後半に再度燃料が噴射されることによ り、 フィルタ再生制御が行われる (ステップ S 24)。 フィルタ再生制御で は、未燃焼ガスを酸化触媒 21内で燃焼させることにより排気ガス温度を上 昇させ DP F 22へ供給し、 DPF 22に堆積されたスートを燃焼する。 続いて、 ECU34は、圧力検出部 44により検出される圧力損失信号 S I 4に基づいて、現在の圧力損失 Pが所定のしきい値 P S以下であるか否か 判断する (ステップ S 25および S 26)。 ここで、 現在の圧力損失 Pが所 定のしきい値 P S以下になるということは、 DPF 22のスート量が十分に 減少したことを表す (図 4参照)。
このステップ S 26の判断が NOの場合、すなわち、現在の圧力損失 Pが しきい値 P Sを越えている場合には、 ECU 34は、再生の継続が必要と判 断する (ステップ S 26→NO)。 そしてステップ S 24〜ステップ S 26 の再生制御を繰り返し行う。
一方、 ステップ S 26の判断が YE Sの場合、すなわち、 現在の圧力損失 Pがしきい値 P S以下である場合には、 ECU34は、 DPF 22内のスー トは十分に燃焼し尽くしたものと判断する (ステップ S 26→YE S)。 そ してエンジン 1 1に対して再生終了信号 S I 1 1である燃料噴射終了信号 を送信し、 フィルタ再生制御を終了する (ステップ S 27および S 28)。 このようにして、 フィルタ再生制御が終了し、 ECU 34は、通常運転で のエンジン制御に戻る (ステップ S 29)。
その後、 E CU 34は、 D P F 22再生後における D P F 22に残存する スート堆積量を把握する。そのために ECU 34は、ガス温度検出部 32に より検出された排気ガスのガス温度信号 S I 1を読み込み(ステップ S 30 および S 31)、 ガス温度信号 S I 1が 300°C以下であるか否か判断する (ステップ S 32)。
このステップ S 3 2の判断の結果、 排気ガス温度が 300°C以下の場合 (ステップ 32→YE S)、 ECU34は、 カウンタ 47を作動させて時間 カウント処理を開始する(ステップ S 33)。そして ECU 34は、カウンタ 47に積算された時間 tが 30分以上であるか否か判断する(ステップ S 3 4)。 このステップ S 34の判断の結果 30分未満の場合には、 ECU34 は、 ステップ S 30の処理に戻リ、 以下、 ステップ S 30以降の時間カウン ト処理を繰り返し実行する。
一方、排気ガスのガス温度信号 S I 1が 300°Cを越えている場合(ステ ップ S 32→YE S)、 ECU 34は、 カウンタ 47の時間カウント処理を 一時停止し(ステップ S 35)、以下、ステップ S 30以降の処理を繰り返し 実行する。
そして、ステップ S 34で、カウンタ 47に積算された時間 tが 30分以 上と判断された場合には、現在のスート堆積量との圧力損失との関係がスー ト量確認領域 Rの範囲内に入るようになる。 つまり、 図 4において、 焼尽時 のスート堆積量と圧力損失との関係が図中 Wのとき、 排気ガス温度が 30 0°C以下で 30分間エンジン 1 1を作動させた場合、スート堆積量と圧力損 失との関係が境界点 Pになる。すると現在のスート堆積量との圧力損失との 関係がスート量確認領域 Rの範囲内に入るため、圧力損失からスート堆積量 の正確な把握ができるようになる。
その後、 ECU 34は、圧力損失測定モードに移行し、圧力検出部 44か ら送られてくる圧力損失信号 S I 4に基づいて、現在の DP F 22に堆積さ れたス一ト量を正確に推定することができる (ステップ S 36)。 また圧力損失測定モードに移行した後に D P F 2 2の圧力損失を測定し、 現在の圧力損失がスート量確認領域 R内に存在しているか否か確認するス テツプを導入しても良い。これにより正確なスート堆積量を確実に得ること ができる。 具体的には、 E C U 3 4は、圧力損失測定モードに移行した後に D P F 2 2の圧力損失を測定し、圧力測定信号 S I 4及びマップデータに記 憶されている図 4に示すデータを基に現在の圧力損失がスート量確認領域 R内に存在しているか否か確認する。 その後、 E C U 3 4は、現在の圧力損 失がスート量確認領域 R内に存在していると判断したならは、現在の圧力損 失及び図 4に示すデータを基に現在のスート堆積量を把握する。
以上述べたように、本実施形態によれば、 D P F 2 2を再生した後、排気 ガスの温度をバランスボイント温度以下とし、この状態を一定時間維持して スート堆積量をスート量確認領域 Rの範囲内に入るように制御した。そして. 再生後の残存スート堆積量と圧力損失との関係が上記スート量確認領域 R 内となった時点において、圧力損失を測定することにより正確なスート堆積 量 (残存スート堆積量) を推定することができる。
このため、次回の再生時においてもその限界スート堆積量を、推定された 残存スート堆積量に基づいて正確に把握することができ、信頼性の高い D P F再生制御を行うことが可能になる。
なお、本実施形態で用いた数値は、 単なる一例であり、 D P Fや排気ガス 浄化システムの違いに応じて異なる値になることは当然である。
(第 2の実施形態)
以下、図面を用いて本実施形態について説明するが、第 1の実施形態と共 通する部分については説明を省略する。
図 7に示すように、本実施形態の排気ガス浄化システム 1 0 0においては、 エンジン 1 1のトルクをトルクセンサにより検出することができる。また検 出されたトルクは、トルク信号 TRとして ECU 34 Aに送信されるように なっている。
ECU 34 Aのメモリ 45 Aには、第 1の実施形態と同様に、所定温度毎 (例えば、 TA、 TB、 TC) に予め求められた、 排気ガス流量毎の圧力損 失と D P F 22で捕集により堆積されたスート量との関係を表すマップデ ータ MPが予め記憶されている。 (図 3参照)。
ここで、図 8は、本発明の第 2の実施形態に係る排気ガス浄化システム 1 00におけるエンジン 1 1のエンジン回転数と トルクとの関係を示す。具体 的には、 図 8は、 エンジン 1 1が、 その排気ガス温度がバランスポイント温 度 B PTに対応する運転状態、つまり D P F 22に流入するスート量と DP F 22内で燃焼するスート量が略同一となるような運転状態で運転してい る時のエンジン回転数と トルクとの関係を示すグラフである。なおエンジン 回転数及ぴトルク力 D P F 22に流入するスート量及び D P F 22内で燃 焼するスート量が略同一となるような状態である領域をバランスポイント 領域 (RB) とする。
図 8に示すように、 エンジン 1 1がパランスボイント領域 (RB) を下回 る運転状態で運転されている場合(図中 R A) には、 D P F 22のスート燃 焼量よりもスート堆積量 (スート発生量) が大きくなる。 エンジン 1 1がバ ランスポイント領域を越えた運転状態で運転されている場合(図中 RC) に は、 D P F 22のスート燃焼量がスート堆積量 (スート発生量) よりも大き くなる。
すなわち、エンジン 1 1が、パランスポイント領域を超えて所定時間以上 継続して運転した場合には、 DP F 22の各気孔内のスートが焼尽されるこ とになる。 この継続時間は、 DP F 22の構成等によって異なり、本実施形 態における D P F 2 2においては、エンジン 1 1の上記運転条件で各気孔の スートを焼尽させるために最低限必要な運転継続時間は約 1 0秒である。 本実施形態においては、図 8に示すパランスボイント領域を表すトルクと 回転数との関係を示すデータ (バランスポイント運転データ) と、上記運転 継続時間を表すデータは、それぞれマップデータ M P 1の一部としてメモリ 4 5 Aに記憶されている。
さらにメモリ 4 5 Aには、図 9に示すようなスート堆積量と圧力損失との 関係を表すデータが、マップデータ M P 1の一部として記憶されている。図 9では、 D P F 2 2の各気孔内スート焼尽時、つまりパランスポイント領域 を越えた運転が 1 0秒以上継続した時に、スートが D P F 2 2の壁表面にの み堆積している状態のスート堆積量と圧力損失との関係 D Sが示されてい る
図 9に示すように、 D P F 2 2の再生開始後、その D P F 2 2の各気孔部 分あるいは壁表面に堆積されていたスートが焼尽して圧力損失の低下する。 つまり圧力損失とスート堆積量との関係がスート堆積量と圧力損失との関 係 D Qから外れる。 このとき、再生後の圧力損失とスート堆積量との関係 D Rは、上記 D P F 2 2の壁表面にのみ堆積しているスートと圧力損失との関 係 D Sと一致することになる。
言い換えれば、パランスポイント領域を越えたエンジン回転数及ぴトルク で運転を一定時間行った場合、 D P F 2 2の気孔内のスートが燃焼される。 すると圧力損失は図中 Zから Xに圧力損失が低下するため、スート堆積量と 圧力損失との関係 D Sよりスート堆積量を正確に把握することができる。
さらに、 E C U 3 4には、メモリ 4 5が設けられている。メモリ 4 5には、 上述した各センサより出力された信号に基づいて E C U 3 4を機能させる ためのプログラム P R 1が記憶されている。 なお、本実施形態における ECU 34 Aおよびメモリ 45 A以外の構成要 素については、図 1に示した排気ガス浄化システム 1の構成と要素略同等で あるため、 その説明は省略する。
次に、本実施形態の全体動作について、 特に、 ECU 34 Aの処理を中心 に説明する。
本実施形態においても、第 1の実施形態と同様に、ステップ S 1〜ステツ プ S 29の処理が実行され、 DP F 22に対するフィルタ再生制御が終了し エンジン 1 1が通常運転に制御される。
このとき、 図 10に示すように、 E CU 34 Aは、入力されているェンジ ン回転数おょぴトルクに基づいてエンジン 1 1の運転状態を認識する(ステ ップ S 40)。 そしてメモリ 45に記憶されたバランスボイント運転データ を参照して、認識した運転状態がパランスボイント領域 RBを越えているか 否か判断する (ステップ S 41)。
この判断の結果、パランスポイント領域を超えていない場合には、 ECU 34 Aは、 ステップ S 41の判断処理を繰り返し実行する。
一方、ステップ S 41の判断の結果、運転状態がバランスボイント領域を 超えた場合には、 ECU 34 Aは、カウンタ 47を作動させて上記バランス ポイント領域を越えた運転状態でのエンジン 1 1の運転継続時間 t 1を力 ゥントする (ステップ S 42)。 カウンタ 47に積算された時間 t 1が、 メ モリ 45 Aにマップデータ MP 1として記憶された最低運転継続時間(10 秒) 以上か否か判断する (ステップ S 43)。
このステップ S 43により、上記バランスボイント領域を越えた運転状態 でのエンジン 1 1の運転継続時間 t 1が最低転継続時間 1 0秒を超えない 場合には、 ECU 34 Aは、ステップ S 41の運転状態判断処理を繰り返し 実行する (ステップ S 43) 一方、エンジン i 1の運転継続時間 t 1が最低運転継続時間 1 0秒以上の 場合には、 E C U 3 4 Aは、 D P F 2 '2の各気孔内のスートが焼尽されたも のと判断する。 すなわち、 E C U 3 4 Aは、 現在のスート堆積量と圧力損失 との関係が、 関係 D Sに略一致したものと判断し、 メモリ 4 5 Aに記憶され た関係 D Sを用いて圧力損失からスート堆積量を正確に把握することが可 能になる。
したがって、 E C U 3 4は、圧力損失測定モードに移行し、圧力検出部 4 4から送られてくる圧力損失信号 S I 4に基づいて、現在の D P F 2 2に堆 積されたスート量を正確に推定することができる (ステップ S 4 4 )。 以上述べたように、本実施形態によれば、バランスポイント領域を越えた 状態での運転継続時間 t 1が各気孔のスートを焼尽させるために最低限必 要な運転継続時間 (1 0秒) 以上であるか否かを判断する。 これにより再生 後の残存するスート量と圧力損失との関係が D P F 2 2の壁表面にのみ堆 積しているスートと圧力損失との関係 D Sと一致したか否か判断すること ができる。
この結果、再生後の残存スート堆積量と圧力損失との関係が D P F 2 2の 壁表面にのみ堆積しているスートと圧力損失との関係 D Sと一致した時点 において、求めた圧力損失と上記関係 D Sとから正確なスート堆積量を推定 することができる。
このため、次回の再生時においてもその限界スート堆積量を、推定された 残存スート堆積量に基づいて正確に把握することができ、信頼性の高い D P F再生制御を行うことが可能になる。
なお、本実施形態では、 ステップ S 4 1の判断において、 エンジン 1 1の 運転状態がバランスポイント領域を越えない場合には、バランスボイント領 域を越えるまで判断処理を繰り返し実行している。 また本実施形態では、ス テツプ S 4 3の判断において、エンジン 1 1の運転状態がパランスポイント 領域を超えても 1 0秒以上継続しない場合には、 1 0秒以上継続するまで判 断処理を繰り返し実行している。しかし本発明はこの構成に限定されるもの ではない。
すなわち、本実施形態の変形例として、 図 1 1に示すように、 ステップ S 4 1の判断において、エンジン 1 1の運転状態がバランスポイント領域を越 えない場合、 E C U 3 4 Aは、.エンジン 1 1の運転条件を、 そ 運転状態が パランスポイント領域を越えるように強制的に制御する。またステップ S 4 3の判断において、エンジン 1 1の運転状態がバランスポイント領域を超え ても 1 0秒以上継続しない場合において、 E C U 3 4 Aは、エンジン 1 1の 運転条件を 1 0秒以上継続させるように強制的に制御する。これにより D P F 2 2の各気孔のスート量を完全に焼尽させる(ステップ S 5 0 )。つまり、 図 1 2に示すように、再生後の残存スート堆積量と圧力損失との関係を D P F 2 2の壁表面にのみ堆積しているスートと圧力損失との関係 D Sに強制 的に一致させることも可能である (図中 Y参照)。
この結果、 E C U 3 4 Aは、 ステップ S 4 1、 4 3の判断処理を繰り返し 行うことなく、ステップ S 4 4の圧力損失測定モードにおいて圧力損失の測 定およぴスート堆積量の予測をそれぞれ行うことができる。
上記エンジン 1 1の運転条件を強制的に制御する方法としては、 E C U 3 4 Aから、エンジン 1 1に対してポストインジェクション用制御信号を送信 してエンジン 1 1にポストインジェクションを実行させて排気ガス温度を 上昇させる方法がある。また強制的に制御する方法としては、吸気絞り弁 1 9、E G R制御パルプ 2 9等を制御してエンジン 1 1の燃焼負荷を増大させ て排気ガス温度を上昇させる方法がある。
以上述ぺたように、 本変形例においては、 エンジン 1 1の運転状態がパラン スポィント領域を越えたか否か、 あるいはバランスボイント領域を超えた運転 状態が 1 0秒以上継続したか否かを繰り返し判断することなく、 再生後の D P F 2 2のスート堆積量を推定することができる。 そのため、 第 2の実施形態の 効果に加えて、 再生後の D P F 2 2のスート堆積量を迅速に推定することが可 能になる。 産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明に係る排気ガス浄化フィルタのスート堆積量 予測方法おょぴコンピュータプログラムプロダクトによれば、まず、 フィル タ再生後、排気ガス浄化フィルタに流入する排気ガスの温度が、バランスポ イント温度以下となる時間を積算する。この積算された時間がフィルタ再生 後に各気孔にある程度スートが堆積する時間以上である場合、スートが堆積 していない状態よりスートを堆積させた場合の圧力損失とスート堆積量と の関係に基づいて、再生後の残存スート堆積量を正確に推定することができ る。
このため、次回の再生時においてもその再生限界を、推定された残存スー ト堆積量に基づいて正確に把握することができ、信頼性の高いフィルタ再生 制御を行うことが可能になる。
また、本発明に係る排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法およぴ コンピュータプログラムプロダクトによれば、まず、エンジンがバランスポ ィント領域を越えて所定時間以上継続して運転しているか否かを判断する。 これにより再生後の残存スートの量と圧力損失との関係が、各気孔内のスー ト焼尽時におけるスート堆積量と圧力損失との関係に一致したか否か判断 することができる。
この結果、エンジンがパランスポイント領域を越えて所定時間以上継続し て運転していると判断された場合、各気孔内のスート焼尽時におけるスート 堆積量と圧力損失との関係に基づいて、再生後の残存スート堆積量を正確に 推定することができる。
このため、 次回の再生時においてもその再生限界を、 推定された残存スー ト堆積量に基づいて正確に把握することができ、 信頼性の高いフィルタ再生制 御を行うことが可能になる。

Claims

請求の範囲
1 . 排気ガス浄化フィルタのスート堆積量推定方法であって、
排気ガス浄化フィルタの気孔により捕集されたスートを燃焼して前記ブイ ルタを再生する第 1ステップと、
前記フィルタに流入する排気ガスの温度を検出し、 排気ガスの温度が前記フ ィルタに流入するスート量と前記フィルタ内で燃焼されるスート量とが略同 一になる所定温度以下であるか否かを判断する第 2ステップと、
前記排気ガスの温度が前記所定温度以下の場合、 排気ガスの温度が前記所定 温度以下となる時間を積算する第 3ステップと、
積算された時間が、 第 1ステップ後において前記気孔にスートが所定量堆積 する時間以上であるか否か判断する第 4ステップと、
積算された時間が所定量堆積する時間以上である場合、前記フィルタの圧 力損失に基づいて前記フィルタのスート堆積量を推定する第 5ステップと、 を備えていることを特徴とする排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測 方法。
2 . 請求項 1に記載の排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法であって、 前記所定温度は 3 0 0 °Cであり、 前記積算された時間は 3 0分であることを 特徴とする排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法。
3 . 請求項 1に記載の排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法であって、 前記第 4ステップの後に、 再生後において前記フィルタに堆積したスート量 に対応する圧力損失が、 前記所定量に対応する圧力損失以上であるか否か判断 するステップをさらに備えていることを特徴とする排気ガス浄化フィルタの スート堆積量予測方法。
4 . 排気ガス浄化フィルタのスート堆積量推定方法であって、
排気ガス浄化フィルタの気孔により捕集されたスートを燃焼して前記フィ ルタを再生する第 1ステップと、
エンジンの運転状態が、前記フィルタ内で燃焼されるスート量が前記ブイ ルタに流入するスート量より多くなる燃焼運転状態であるか否か判断する 第 2ステップと、
前記エンジンの運転状態が前記燃焼運転状態であると判断された場合に、 前 記エンジンが、 前記各気孔のスートを焼尽させるために所定時間以上継続して 運転しているか否か判断する第 3ステップと、
前記エンジンが前記燃焼運転状態で所定時間以上継続して運転していると 判断された場合に、 前記フィルタの圧力損失に基づいて前記フィルタのスート 堆積量を推定する第 4ステップと、
を備えていることを特徴とする排気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測 方法。
5 . 請求項 4に記載の排気ガス浄化フィルタのスート堆積量推定方法であって、 前記排気ガス浄化フィルタを含む排気ガス浄化システムは、 前記各気孔内の スートが焼尽した状態での前記フィルタの圧力損失とスート堆積量との関係 を表すデータを有しており、
前記第 4ステツプでは、 前記燃焼運転後の前記フィルタの圧力損失と前記デ 一タとを基にフィルタのスート堆積量を推定することを特徴とする排気ガス 浄化フィルタのスート堆積量予測方法。
6 . 請求項 4に記載の排気ガス浄化フィルタのスート堆積量推定方法であって、 前記エンジンが前記燃焼運転状態で運転していないと判断された場合に、 前 記エンジンの運転条件を、 前記燃焼運転状態になるように強制的に制御するス テツプをさらに備えていることを特徴とする排気ガス浄化フィルタのスート 堆積量予測方法。
7 . 請求項 4に記載の排気ガス浄化フィルタのスート堆積量推定方法であって、 前記エンジンが前記燃焼運転状態を所定時間以上継続しないと判断された 場合に、 前記エンジンの運転条件を、 前記燃焼運転状態が所定時間以上継続す るように強制的に制御するステップをさらに備えていることを特徴とする排 気ガス浄化フィルタのスート堆積量予測方法。
8 .排気ガス浄化フィルタにより排気ガスから捕集されたスートを燃焼して 当該フィルタを再生した後に前記フィルタに堆積するスート量を推定する ために用いられるコンピュータプログラムプロダク トであって、
記録媒体と、
前記記録媒体に記録され、 前記フィルタに流入する排気ガスの温度を検出し、 排気ガスの温度が前記フィルタに流入するスート量と当該フィルタ内で燃焼 されるスート量とが略同一になる所定温度以下であるか否かを判断する手段 と、
前記記録媒体に記録され、 前記排気ガスの温度が前記所定温度以下の場合、 排気ガスの温度が前記所定温度以下となる時間を積算する手段と、
前記記録媒体に霄己録され、積算された時間が前記フィルタ再生後に前記気孔 にスートが所定量堆積する時間以上であるか否か判断する手段と、
前記記録媒体に記録され、 積算された時間が所定量堆積する時間以上である 場合、 前記フィルタの圧力損失に基づいて前記フィルタのスート堆積量を推定 する手段と、
を備えたことを特徴とするコンピュータプログラムプロダクト。
9 .排気ガス浄化フィルタにより排気ガスから捕集されたスートを燃焼して 当該フィルタを再生した後に前記フィルタに堆積するスート量を推定する ために用いられるコンピュータプログラムプロダク トであって、
記録媒体と、
前記記録媒体に記録され、エンジンの運転状態が、前記フィルタ内で燃焼 されるスート量が前記フィルタに流入するスート量より多くなる燃焼運転 状態であるか否か判断する手段と、
前記記録媒体に記録され、 前記エンジンの運転状態が前記燃焼運転状態であ ると判断された場合に、 前記ェンジンが前記各気孔のスートを焼尽させるため に所定時間以上継続して運転しているか否か判断する手段と、
前記記録媒体に記録され、 前記エンジンが前記燃焼運転状態で所定時間以上 継続して運転していると判断された場合に、 前記フィルタの圧力損失に基づい て前記フィルタのスート堆積量を推定する手段と、
を備えたことを特徴とするコンピュータプログラムプロダクト。
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