JP2677053B2 - 排気微粒子堆積量検出装置 - Google Patents
排気微粒子堆積量検出装置Info
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- JP2677053B2 JP2677053B2 JP3171412A JP17141291A JP2677053B2 JP 2677053 B2 JP2677053 B2 JP 2677053B2 JP 3171412 A JP3171412 A JP 3171412A JP 17141291 A JP17141291 A JP 17141291A JP 2677053 B2 JP2677053 B2 JP 2677053B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼル機関から
排出される排気中に含まれる排気微粒子が、排気通路に
設けられた捕集部材に捕集され、この捕集された排気微
粒子の量を検出する排気微粒子堆積量検出装置に関す
る。
排出される排気中に含まれる排気微粒子が、排気通路に
設けられた捕集部材に捕集され、この捕集された排気微
粒子の量を検出する排気微粒子堆積量検出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関は、燃焼室内における燃
料の燃焼によって排気中にカーボンなどの排気微粒子を
含んでおり、これをそのまま大気中に放出すると、環境
汚染を招いて好ましくない。これを防ぐため、排気通路
に多孔質のセラミックなどからなるフィルタを設け、こ
のフィルタを排気が通過することによって排気微粒子を
付着して捕集する方法が、従来からよく知られている。
この場合、捕集した排気微粒子の堆積量が増大すると、
排気圧力が増大して機関性能に悪影響を及ぼすので、捕
集した排気微粒子を定期的に除去してフィルタの再生作
業を行う必要がある。
料の燃焼によって排気中にカーボンなどの排気微粒子を
含んでおり、これをそのまま大気中に放出すると、環境
汚染を招いて好ましくない。これを防ぐため、排気通路
に多孔質のセラミックなどからなるフィルタを設け、こ
のフィルタを排気が通過することによって排気微粒子を
付着して捕集する方法が、従来からよく知られている。
この場合、捕集した排気微粒子の堆積量が増大すると、
排気圧力が増大して機関性能に悪影響を及ぼすので、捕
集した排気微粒子を定期的に除去してフィルタの再生作
業を行う必要がある。
【０００３】フィルタの再生作業としては、吸気絞りを
行って排気温度を捕集された排気微粒子の燃焼温度以上
に上昇させ、その排気熱によって排気微粒子を燃焼させ
る方法（特開昭５８−５１２３５号公報参照）や、フィ
ルタ直前に電気ヒータを設置し、このヒータ熱により排
気微粒子を発火燃焼させる方法（特開昭５９−２０５３
号公報参照）などがある。このようなフィルタの再生作
業に際しては、再生時における排気微粒子の堆積量が少
なすぎて再生時期が早すぎると、不要な吸気絞りによる
運転性の悪化や電力の浪費を招き、また再生時期が遅す
ぎて排気微粒子の堆積量が限界量を超えた場合には、燃
焼温度が高温化してフィルタ寿命が低下することとな
る。
行って排気温度を捕集された排気微粒子の燃焼温度以上
に上昇させ、その排気熱によって排気微粒子を燃焼させ
る方法（特開昭５８−５１２３５号公報参照）や、フィ
ルタ直前に電気ヒータを設置し、このヒータ熱により排
気微粒子を発火燃焼させる方法（特開昭５９−２０５３
号公報参照）などがある。このようなフィルタの再生作
業に際しては、再生時における排気微粒子の堆積量が少
なすぎて再生時期が早すぎると、不要な吸気絞りによる
運転性の悪化や電力の浪費を招き、また再生時期が遅す
ぎて排気微粒子の堆積量が限界量を超えた場合には、燃
焼温度が高温化してフィルタ寿命が低下することとな
る。
【０００４】このためフィルタの再生作業は、フィルタ
に捕集され堆積された排気微粒子の量が適正となったと
きを再生時期として行う必要がある。フィルタへの排気
微粒子の堆積量の検出は、機関が搭載された車両の走行
距離や走行時間に基づくもの、機関回転数と機関負荷と
から決定される単位時間当たりの排気微粒子排出量を検
索し、それを積算することによるもの、フィルタ上流側
と下流側との排気通路内におけるそれぞれの排気圧力相
互間の差に基づくもの、などがある。
に捕集され堆積された排気微粒子の量が適正となったと
きを再生時期として行う必要がある。フィルタへの排気
微粒子の堆積量の検出は、機関が搭載された車両の走行
距離や走行時間に基づくもの、機関回転数と機関負荷と
から決定される単位時間当たりの排気微粒子排出量を検
索し、それを積算することによるもの、フィルタ上流側
と下流側との排気通路内におけるそれぞれの排気圧力相
互間の差に基づくもの、などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
付着捕集タイプのフィルタでは、機関の運転状態によっ
て捕集効率が変化し、また捕集された排気微粒子の一部
は、排気圧力や排気流量の変化（増大）によりフィルタ
から離脱することがあり、この離脱する比率も運転状態
によって変化する。
付着捕集タイプのフィルタでは、機関の運転状態によっ
て捕集効率が変化し、また捕集された排気微粒子の一部
は、排気圧力や排気流量の変化（増大）によりフィルタ
から離脱することがあり、この離脱する比率も運転状態
によって変化する。
【０００６】また、付着捕集タイプのフィルタに対し、
オープンハニカム触媒を用いて、排気微粒子の低減が可
能であることは、ＳＡＥ９００６００にて公表されてい
る。このオープンハニカム触媒の場合、低速連続走行に
おいて、排気微粒子の堆積が発生するが、これにおいて
も運転条件の変化などにより堆積量が変化する。
オープンハニカム触媒を用いて、排気微粒子の低減が可
能であることは、ＳＡＥ９００６００にて公表されてい
る。このオープンハニカム触媒の場合、低速連続走行に
おいて、排気微粒子の堆積が発生するが、これにおいて
も運転条件の変化などにより堆積量が変化する。
【０００７】このため、走行距離や走行時間に基づくも
のや、機関回転数と機関負荷とから排気微粒子排出量を
単に算出するものでは、正確な堆積量が把握できず、ま
たフィルタの前後差圧によるものでは、この前後差圧は
排気流量の大小に大きく影響され、つまり機関の運転状
態に応じた吸入空気量の変化や排気還流の有無などによ
って上記差圧が変動してしまい、正確な捕集状態の判断
が難しい。
のや、機関回転数と機関負荷とから排気微粒子排出量を
単に算出するものでは、正確な堆積量が把握できず、ま
たフィルタの前後差圧によるものでは、この前後差圧は
排気流量の大小に大きく影響され、つまり機関の運転状
態に応じた吸入空気量の変化や排気還流の有無などによ
って上記差圧が変動してしまい、正確な捕集状態の判断
が難しい。
【０００８】そこでこの発明は、排気微粒子捕集部材に
捕集されて堆積される排気微粒子の堆積量を精度よく検
出することを目的としている。
捕集されて堆積される排気微粒子の堆積量を精度よく検
出することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
にこの発明は、機関の運転状態を検出する運転状態検出
手段１１，１３と、この運転状態検出手段１１，１３が
検出した機関運転状態に基づき機関から排出される排気
微粒子の量を演算する排気微粒子排出量演算手段１５
と、前記運転状態検出手段１１，１３が検出した機関運
転状態に基づき、機関から排出される排気微粒子量のう
ち排気通路に設けられた排気微粒子捕集部材に捕集され
て堆積される比率を演算する堆積比率演算手段１７と、
前記運転状態検出手段１１，１３が検出した機関運転状
態に基づき、機関から排出される排気微粒子量のうち前
記排気微粒子捕集部材に堆積されずに持ち去られる比率
を演算する持ち去り比率演算手段１９と、前記排出量演
算手段１５により演算された排気微粒子排出量、堆積比
率演算手段１７により演算された堆積比率、及び持ち去
り比率演算手段１９により演算された持ち去り比率に基
づき、前記排気微粒子捕集部材に捕集されて堆積される
排気微粒子堆積量を演算する堆積量演算手段２１とを有
する構成としてある。
にこの発明は、機関の運転状態を検出する運転状態検出
手段１１，１３と、この運転状態検出手段１１，１３が
検出した機関運転状態に基づき機関から排出される排気
微粒子の量を演算する排気微粒子排出量演算手段１５
と、前記運転状態検出手段１１，１３が検出した機関運
転状態に基づき、機関から排出される排気微粒子量のう
ち排気通路に設けられた排気微粒子捕集部材に捕集され
て堆積される比率を演算する堆積比率演算手段１７と、
前記運転状態検出手段１１，１３が検出した機関運転状
態に基づき、機関から排出される排気微粒子量のうち前
記排気微粒子捕集部材に堆積されずに持ち去られる比率
を演算する持ち去り比率演算手段１９と、前記排出量演
算手段１５により演算された排気微粒子排出量、堆積比
率演算手段１７により演算された堆積比率、及び持ち去
り比率演算手段１９により演算された持ち去り比率に基
づき、前記排気微粒子捕集部材に捕集されて堆積される
排気微粒子堆積量を演算する堆積量演算手段２１とを有
する構成としてある。
【００１０】また、この発明は、機関の運転状態を検出
する運転状態検出手段１１，１３と、この運転状態検出
手段１１，１３が検出した機関運転状態に基づき機関か
ら排出される排気微粒子の量を演算する排気微粒子排出
量演算手段１５と、排気温度を検出する排気温度検出手
段２３と、排気流量を検出する排気流量検出手段２５
と、前記排気温度検出手段２３が検出した排気温度及び
前記排気流量検出手段２５が検出した排気流量に基づ
き、機関から排出される排気微粒子量のうち排気通路に
設けられた排気微粒子捕集部材に捕集されて堆積される
比率を演算する堆積比率演算手段１７と、前記排気温度
検出手段２３が検出した排気温度及び前記排気流量検出
手段２５が検出した排気流量に基づき、機関から排出さ
れる排気微粒子量のうち前記排気微粒子捕集部材に堆積
されずに持ち去られる比率を演算する持ち去り比率演算
手段１９と、前記排出量演算手段１５により演算された
排気微粒子排出量、堆積比率演算手段１７により演算さ
れた堆積比率、及び持ち去り比率演算手段１９により演
算された持ち去り比率に基づき、前記排気微粒子捕集部
材に捕集されて堆積される排気微粒子堆積量を演算する
堆積量演算手段２１とを有する構成としてもよい。
する運転状態検出手段１１，１３と、この運転状態検出
手段１１，１３が検出した機関運転状態に基づき機関か
ら排出される排気微粒子の量を演算する排気微粒子排出
量演算手段１５と、排気温度を検出する排気温度検出手
段２３と、排気流量を検出する排気流量検出手段２５
と、前記排気温度検出手段２３が検出した排気温度及び
前記排気流量検出手段２５が検出した排気流量に基づ
き、機関から排出される排気微粒子量のうち排気通路に
設けられた排気微粒子捕集部材に捕集されて堆積される
比率を演算する堆積比率演算手段１７と、前記排気温度
検出手段２３が検出した排気温度及び前記排気流量検出
手段２５が検出した排気流量に基づき、機関から排出さ
れる排気微粒子量のうち前記排気微粒子捕集部材に堆積
されずに持ち去られる比率を演算する持ち去り比率演算
手段１９と、前記排出量演算手段１５により演算された
排気微粒子排出量、堆積比率演算手段１７により演算さ
れた堆積比率、及び持ち去り比率演算手段１９により演
算された持ち去り比率に基づき、前記排気微粒子捕集部
材に捕集されて堆積される排気微粒子堆積量を演算する
堆積量演算手段２１とを有する構成としてもよい。
【００１１】
【作用】このような構成の排気微粒子堆積量検出装置に
よれば、運転状態検出手段１１，１３が検出した運転状
態に基づき排気微粒子排出量演算手段１５が機関から排
出される排気微粒子の量を演算する。また、機関から排
出される排気微粒子のうち、排気微粒子捕集部材に捕集
されて堆積される比率は堆積比率演算手段１７により、
一方堆積されずに持ち去られる比率は持ち去り比率演算
手段１９により、それぞれ運転状態検出手段１１，１３
が検出した運転状態に基づき演算される。そして、これ
ら演算された排気微粒子量、堆積比率及び持ち去り比率
に基づき、堆積量演算手段２１は排気微粒子捕集部材に
捕集されて堆積される排気微粒子堆積量を演算する。
よれば、運転状態検出手段１１，１３が検出した運転状
態に基づき排気微粒子排出量演算手段１５が機関から排
出される排気微粒子の量を演算する。また、機関から排
出される排気微粒子のうち、排気微粒子捕集部材に捕集
されて堆積される比率は堆積比率演算手段１７により、
一方堆積されずに持ち去られる比率は持ち去り比率演算
手段１９により、それぞれ運転状態検出手段１１，１３
が検出した運転状態に基づき演算される。そして、これ
ら演算された排気微粒子量、堆積比率及び持ち去り比率
に基づき、堆積量演算手段２１は排気微粒子捕集部材に
捕集されて堆積される排気微粒子堆積量を演算する。
【００１２】また、他の構成の排気微粒子堆積量検出装
置によれば、運転状態検出手段１１，１３が検出した運
転状態に基づき排気微粒子排出量演算手段１５が機関か
ら排出される排気微粒子の量を演算する。また、機関か
ら排出される排気微粒子のうち、排気微粒子捕集部材に
捕集されて堆積される比率は、排気温度検出手段２３が
検出した排気温度及び排気流量検出手段２５が検出した
排気流量に基づき堆積比率演算手段１７が演算し、一方
堆積されずに持ち去られる比率は、上記排気温度及び排
気流量に基づき持ち去り比率演算手段１９が演算する。
そして、これら演算された排気微粒子量、堆積比率及び
持ち去り比率に基づき、堆積量演算手段２１は排気微粒
子捕集部材に捕集されて堆積される排気微粒子堆積量を
演算する。
置によれば、運転状態検出手段１１，１３が検出した運
転状態に基づき排気微粒子排出量演算手段１５が機関か
ら排出される排気微粒子の量を演算する。また、機関か
ら排出される排気微粒子のうち、排気微粒子捕集部材に
捕集されて堆積される比率は、排気温度検出手段２３が
検出した排気温度及び排気流量検出手段２５が検出した
排気流量に基づき堆積比率演算手段１７が演算し、一方
堆積されずに持ち去られる比率は、上記排気温度及び排
気流量に基づき持ち去り比率演算手段１９が演算する。
そして、これら演算された排気微粒子量、堆積比率及び
持ち去り比率に基づき、堆積量演算手段２１は排気微粒
子捕集部材に捕集されて堆積される排気微粒子堆積量を
演算する。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。
する。
【００１４】図３は、この発明の第１実施例に係わるデ
ィーゼル機関における排気微粒子堆積量検出装置を示す
全体構成図である。ディーゼル機関の機関本体１には排
気通路としての排気管３が接続され、この排気管３の途
中には、排気中に含まれるカーボンなどの排気微粒子を
捕集し、触媒が担持された排気微粒子捕集部材としての
フィルタ５が設けられている。フィルタ５の上流側の排
気入り口部付近には、フィルタ５に近接して電気ヒータ
７が設けられている。この電気ヒータ７は、フィルタ５
に付着した排気微粒子を発火燃焼させてフィルタ５の再
生を行うものであり、ヒータ駆動回路９により通電され
る。
ィーゼル機関における排気微粒子堆積量検出装置を示す
全体構成図である。ディーゼル機関の機関本体１には排
気通路としての排気管３が接続され、この排気管３の途
中には、排気中に含まれるカーボンなどの排気微粒子を
捕集し、触媒が担持された排気微粒子捕集部材としての
フィルタ５が設けられている。フィルタ５の上流側の排
気入り口部付近には、フィルタ５に近接して電気ヒータ
７が設けられている。この電気ヒータ７は、フィルタ５
に付着した排気微粒子を発火燃焼させてフィルタ５の再
生を行うものであり、ヒータ駆動回路９により通電され
る。
【００１５】機関本体１には、機関回転数を検出する回
転数センサ１１及び機関負荷を検出する負荷センサ１３
がそれぞれ設けられている。これら回転数センサ１１及
び負荷センサ１３で、機関の運転状態を検出する運転状
態検出手段を構成している。排気微粒子排出量演算手段
としての排出量演算回路１５は、前記回転数センサ１１
及び負荷センサ１３が検出した機関回転数Ｎ及び機関負
荷Ｑに基づき、図４に示すあらかじめ設定されている単
位時間当たりの排気微粒子排出量ΔＰＣＴ（ｇ／ｈ）を
演算する。この排気微粒子排出量ΔＰＣＴは、図４によ
れば排気流量（流速）が少ない低負荷低回転側で少な
く、排気流量が多くなる高負荷高回転側ほど多くなって
いる。
転数センサ１１及び機関負荷を検出する負荷センサ１３
がそれぞれ設けられている。これら回転数センサ１１及
び負荷センサ１３で、機関の運転状態を検出する運転状
態検出手段を構成している。排気微粒子排出量演算手段
としての排出量演算回路１５は、前記回転数センサ１１
及び負荷センサ１３が検出した機関回転数Ｎ及び機関負
荷Ｑに基づき、図４に示すあらかじめ設定されている単
位時間当たりの排気微粒子排出量ΔＰＣＴ（ｇ／ｈ）を
演算する。この排気微粒子排出量ΔＰＣＴは、図４によ
れば排気流量（流速）が少ない低負荷低回転側で少な
く、排気流量が多くなる高負荷高回転側ほど多くなって
いる。
【００１６】堆積比率演算手段としての堆積比率演算回
路１７は、前記回転数センサ１１及び負荷センサ１３が
検出した機関回転数Ｎ及び機関負荷Ｑに基づき、図５に
示すあらかじめ設定されている排気微粒子のフィルタ５
への堆積比率α（≦１）を演算する。この堆積比率α
は、機関本体１から排出される排気中の排気微粒子のう
ち、フィルタ５に付着して捕集され堆積される比率を示
すもので、図５によれば排気流量（流速）の多くなる高
負荷高回転側で小さく、逆に排気流量（流速）の少なく
なる低負荷低回転側ほど大きくなっている。この堆積比
率αの主因子は排気流量（流速）であるが、排気温度が
高くなると、排気中の可溶性有機物質（ＳＯＦ）がその
まま酸化されて堆積されないため、排気温度が高い機関
高負荷側では、堆積比率αは見掛上小さくなる。
路１７は、前記回転数センサ１１及び負荷センサ１３が
検出した機関回転数Ｎ及び機関負荷Ｑに基づき、図５に
示すあらかじめ設定されている排気微粒子のフィルタ５
への堆積比率α（≦１）を演算する。この堆積比率α
は、機関本体１から排出される排気中の排気微粒子のう
ち、フィルタ５に付着して捕集され堆積される比率を示
すもので、図５によれば排気流量（流速）の多くなる高
負荷高回転側で小さく、逆に排気流量（流速）の少なく
なる低負荷低回転側ほど大きくなっている。この堆積比
率αの主因子は排気流量（流速）であるが、排気温度が
高くなると、排気中の可溶性有機物質（ＳＯＦ）がその
まま酸化されて堆積されないため、排気温度が高い機関
高負荷側では、堆積比率αは見掛上小さくなる。
【００１７】持ち去り比率演算手段としての持ち去り比
率演算回路１９は、前記回転数センサ１１及び負荷セン
サ１３が検出した機関回転数Ｎ及び機関負荷Ｑに基づ
き、図６に実線で示すあらかじめ設定されている排気微
粒子のフィルタ５に対する持ち去り比率β（≦１）を演
算する。なお、図６において一点鎖線は等排気温度を示
すものであってこの排気温度は低負荷低回転側が低く高
負荷高回転側が高くなっている。また、二点鎖線は等排
気流量を示すものであってこの排気流量は低負荷低回転
側が少なく高負荷高回転側が多くなっている。上記持ち
去り比率βは、機関本体１から排出される排気中の排気
微粒子のうち、フィルタ５に堆積されずに酸化されある
いはフィルタ５の下流に排気と共に流出する比率を示す
ものである。
率演算回路１９は、前記回転数センサ１１及び負荷セン
サ１３が検出した機関回転数Ｎ及び機関負荷Ｑに基づ
き、図６に実線で示すあらかじめ設定されている排気微
粒子のフィルタ５に対する持ち去り比率β（≦１）を演
算する。なお、図６において一点鎖線は等排気温度を示
すものであってこの排気温度は低負荷低回転側が低く高
負荷高回転側が高くなっている。また、二点鎖線は等排
気流量を示すものであってこの排気流量は低負荷低回転
側が少なく高負荷高回転側が多くなっている。上記持ち
去り比率βは、機関本体１から排出される排気中の排気
微粒子のうち、フィルタ５に堆積されずに酸化されある
いはフィルタ５の下流に排気と共に流出する比率を示す
ものである。
【００１８】図６によれば、持ち去り比率βは排気温度
や排気流量と同様に低負荷低回転側で小さく高負荷高回
転側で大きくなっている。例えば、排気温度が触媒の活
性化温度に達しない２５０℃未満では、水分及び軽質Ｓ
ＯＦの離脱が主因となり、これらにより付着していた排
気微粒子がフィルタ５から離脱する。排気温度が２５０
℃以上では、触媒作用によるＳＯＦの酸化と、ＳＯＦな
どよって吸着していた黒煙のドライ分の離脱が発生す
る。排気温度が６００℃を超えるような高温領域では、
黒煙のドライ分が燃焼して除去される。また、排気流速
の増大によって水分及び軽質ＳＯＦなどに拘りなく黒煙
のドライ分などの離脱が発生する。
や排気流量と同様に低負荷低回転側で小さく高負荷高回
転側で大きくなっている。例えば、排気温度が触媒の活
性化温度に達しない２５０℃未満では、水分及び軽質Ｓ
ＯＦの離脱が主因となり、これらにより付着していた排
気微粒子がフィルタ５から離脱する。排気温度が２５０
℃以上では、触媒作用によるＳＯＦの酸化と、ＳＯＦな
どよって吸着していた黒煙のドライ分の離脱が発生す
る。排気温度が６００℃を超えるような高温領域では、
黒煙のドライ分が燃焼して除去される。また、排気流速
の増大によって水分及び軽質ＳＯＦなどに拘りなく黒煙
のドライ分などの離脱が発生する。
【００１９】次に、上記のように構成された排気微粒子
堆積量検出装置の作用を、図７に示す堆積量演算のため
の制御フローチャートに基づき説明する。まず、回転数
センサ１１で検出した機関回転数Ｎを読み込み（ステッ
プＳ１）、負荷センサ１３で検出した機関負荷Ｑを読み
込む（ステップＳ２）。これら検出値に基づき、機関本
体１から排出される単位時間当たりの排気微粒子排出量
（ΔＰＣＴ）は排出量演算回路１５により図４から検索
して演算し（ステップＳ３）、堆積比率αは堆積比率演
算回路１７により図５から検索して演算し（ステップＳ
４）、さらに持ち去り比率βは持ち去り比率演算回路１
９により図６から検索して演算する（ステップＳ５）。
堆積量検出装置の作用を、図７に示す堆積量演算のため
の制御フローチャートに基づき説明する。まず、回転数
センサ１１で検出した機関回転数Ｎを読み込み（ステッ
プＳ１）、負荷センサ１３で検出した機関負荷Ｑを読み
込む（ステップＳ２）。これら検出値に基づき、機関本
体１から排出される単位時間当たりの排気微粒子排出量
（ΔＰＣＴ）は排出量演算回路１５により図４から検索
して演算し（ステップＳ３）、堆積比率αは堆積比率演
算回路１７により図５から検索して演算し（ステップＳ
４）、さらに持ち去り比率βは持ち去り比率演算回路１
９により図６から検索して演算する（ステップＳ５）。
【００２０】そして、堆積量演算回路２１は、前記ステ
ップＳ３で演算された排気微粒子排出量ΔＰＣＴと、ス
テップＳ４で演算された堆積比率αとの積ΔＰＣＴ×α
を演算してこれを今回の堆積量ｒｅｇ１として記憶し
（ステップＳ６）、さらにこの堆積量ｒｅｇ１に今まで
の堆積量ΔＰＣＴ-1を加算してΔＰＣＴ-1＋ｒｅｇ１を
演算しこれをｒｅｇ２として記憶し（ステップＳ７）、
そして最後にこの堆積量に持ち去り比率βを考慮してｒ
ｅｇ２×（１−β）を演算して最終的な堆積量ＰＣＴを
算出する（ステップＳ８）。堆積量ＰＣＴが算出された
ら、この堆積量ＰＣＴが所定量以上となったときにヒー
タ駆動回路９を駆動して電気ヒータ７を加熱し、フィル
タ５に付着した排気微粒子を発火燃焼させてフィルタ５
の再生を行う。
ップＳ３で演算された排気微粒子排出量ΔＰＣＴと、ス
テップＳ４で演算された堆積比率αとの積ΔＰＣＴ×α
を演算してこれを今回の堆積量ｒｅｇ１として記憶し
（ステップＳ６）、さらにこの堆積量ｒｅｇ１に今まで
の堆積量ΔＰＣＴ-1を加算してΔＰＣＴ-1＋ｒｅｇ１を
演算しこれをｒｅｇ２として記憶し（ステップＳ７）、
そして最後にこの堆積量に持ち去り比率βを考慮してｒ
ｅｇ２×（１−β）を演算して最終的な堆積量ＰＣＴを
算出する（ステップＳ８）。堆積量ＰＣＴが算出された
ら、この堆積量ＰＣＴが所定量以上となったときにヒー
タ駆動回路９を駆動して電気ヒータ７を加熱し、フィル
タ５に付着した排気微粒子を発火燃焼させてフィルタ５
の再生を行う。
【００２１】このように、上記実施例では、機関から排
出される排気中の排気微粒子のうち、フィルタ５に堆積
する堆積量の比率αと、フィルタ５に堆積せず酸化さ
れ、あるいは離脱してフィルタ５の下流に持ち去られる
持ち去り比率βとを考慮して、フィルタ５に堆積する排
気微粒子の堆積量を算出するので、機関回転数と機関負
荷とから排気微粒子排出量を単に堆積量として算出する
ものと違って、正確な堆積量が検出でき、また機関の運
転状態に応じた吸入空気量の変化や排気還流の有無など
により排気流量が変化しても、正確な捕集状態の判断が
可能となり、フィルタ５の再生を良好に行うことができ
る。
出される排気中の排気微粒子のうち、フィルタ５に堆積
する堆積量の比率αと、フィルタ５に堆積せず酸化さ
れ、あるいは離脱してフィルタ５の下流に持ち去られる
持ち去り比率βとを考慮して、フィルタ５に堆積する排
気微粒子の堆積量を算出するので、機関回転数と機関負
荷とから排気微粒子排出量を単に堆積量として算出する
ものと違って、正確な堆積量が検出でき、また機関の運
転状態に応じた吸入空気量の変化や排気還流の有無など
により排気流量が変化しても、正確な捕集状態の判断が
可能となり、フィルタ５の再生を良好に行うことができ
る。
【００２２】図８は、この発明の第２実施例に係わるデ
ィーゼル機関における排気微粒子堆積量検出装置を示す
全体構成図である。この実施例は、図３に示した第１実
施例の構成に加えて、フィルタ５の上流側の排気通路３
に排気温度を検出する排気温度検出手段としての温度セ
ンサ２３と、この温度センサ２３が検出した排気温度及
び、回転数センサ１１が検出した機関回転数の各信号の
入力を受ける排気流量検出手段としての排気流量演算回
路２５とを設けたもので、その他の構成は第１実施例と
同様である。排気流量演算回路２５は、図９に示す機関
回転数Ｎと排気温度Ｔｅｘｈとによりあらかじめ設定さ
れている排気流量Ｑｅｘｈを、機関回転数及び排気温度
の各信号入力を受けて検索して決定する。
ィーゼル機関における排気微粒子堆積量検出装置を示す
全体構成図である。この実施例は、図３に示した第１実
施例の構成に加えて、フィルタ５の上流側の排気通路３
に排気温度を検出する排気温度検出手段としての温度セ
ンサ２３と、この温度センサ２３が検出した排気温度及
び、回転数センサ１１が検出した機関回転数の各信号の
入力を受ける排気流量検出手段としての排気流量演算回
路２５とを設けたもので、その他の構成は第１実施例と
同様である。排気流量演算回路２５は、図９に示す機関
回転数Ｎと排気温度Ｔｅｘｈとによりあらかじめ設定さ
れている排気流量Ｑｅｘｈを、機関回転数及び排気温度
の各信号入力を受けて検索して決定する。
【００２３】堆積比率αは、図１０に示すように排気流
量Ｑｅｘｈと排気温度Ｔｅｘｈとによりあらかじめ設定
されているマップから検索する。図１０によれば、堆積
比率αは、高負荷高回転側で小さく低負荷低回転側ほど
大きくなっている。一方、持ち去り比率βも、図１１に
示すように排気流量Ｑｅｘｈと排気温度Ｔｅｘｈとによ
りあらかじめ設定されているマップから検索する。図１
１によれば、持ち去り比率βは、低負荷低回転側で小さ
く高負荷高回転側で大きくなっている。また、破線で示
すＬ部は、排気流量Ｑｅｘｈが少なくても排気温度Ｔｅ
ｘｈが高ければ、持ち去り比率βが同一状態となること
を示しているが、これは排気温度の上昇により、水分及
び軽質ＳＯＦの離脱や、触媒作用によるＳＯＦの酸化に
よる離脱、あるいはＳＯＦなどよって吸着していた黒煙
のドライ分の離脱などがあるからである。また、一点鎖
線で示すＭ部においては、排気温度Ｔｅｘｈが高温領域
であることから、排気流量Ｑｅｘｈに変化があっても黒
煙のドライ分が燃焼して除去されるので、持ち去り比率
βが同一状態を維持している。
量Ｑｅｘｈと排気温度Ｔｅｘｈとによりあらかじめ設定
されているマップから検索する。図１０によれば、堆積
比率αは、高負荷高回転側で小さく低負荷低回転側ほど
大きくなっている。一方、持ち去り比率βも、図１１に
示すように排気流量Ｑｅｘｈと排気温度Ｔｅｘｈとによ
りあらかじめ設定されているマップから検索する。図１
１によれば、持ち去り比率βは、低負荷低回転側で小さ
く高負荷高回転側で大きくなっている。また、破線で示
すＬ部は、排気流量Ｑｅｘｈが少なくても排気温度Ｔｅ
ｘｈが高ければ、持ち去り比率βが同一状態となること
を示しているが、これは排気温度の上昇により、水分及
び軽質ＳＯＦの離脱や、触媒作用によるＳＯＦの酸化に
よる離脱、あるいはＳＯＦなどよって吸着していた黒煙
のドライ分の離脱などがあるからである。また、一点鎖
線で示すＭ部においては、排気温度Ｔｅｘｈが高温領域
であることから、排気流量Ｑｅｘｈに変化があっても黒
煙のドライ分が燃焼して除去されるので、持ち去り比率
βが同一状態を維持している。
【００２４】上記第２実施例における堆積量演算のため
の制御フローチャートを図１２に示す。ここでは、機関
回転数Ｎ及び機関負荷Ｑを読み込んだ（ステップＳ１，
Ｓ２）後、ステップＳ１１で排気温度Ｔｅｘｈを読み込
み、さらに図４から排気微粒子排出量ΔＰＣＴを演算し
た（ステップＳ３）後、ステップＳ１２で図９から排気
流量Ｑｅｘｈを演算する。そして、ステップＳ１３で図
１０から堆積比率αを演算し、さらにステップＳ１４で
図１１から持ち去り比率βを演算する。その後は、前記
第１実施例と同様にして堆積量ＰＣＴを算出する。
の制御フローチャートを図１２に示す。ここでは、機関
回転数Ｎ及び機関負荷Ｑを読み込んだ（ステップＳ１，
Ｓ２）後、ステップＳ１１で排気温度Ｔｅｘｈを読み込
み、さらに図４から排気微粒子排出量ΔＰＣＴを演算し
た（ステップＳ３）後、ステップＳ１２で図９から排気
流量Ｑｅｘｈを演算する。そして、ステップＳ１３で図
１０から堆積比率αを演算し、さらにステップＳ１４で
図１１から持ち去り比率βを演算する。その後は、前記
第１実施例と同様にして堆積量ＰＣＴを算出する。
【００２５】図１３は、この発明の第３実施例に係わる
ディーゼル機関における排気微粒子堆積量検出装置を示
す全体構成図である。この実施例は、フィルタ５に付着
した排気微粒子の離脱などによる持ち去り比率は、その
とき堆積している排気微粒子の量によって異なるので、
排気微粒子の持ち去り比率βを考慮していない前記各実
施例と同様の堆積量ｒｅｇ２を、持ち去り比率演算回路
１９にフィードバックして、堆積量ｒｅｇ２による持ち
去り比率の変化を補正している。図１４は、この補正の
ための堆積量ｒｅｇ２に対応する持ち去り比率β１の変
化を示している。図１４によれば、堆積量ｒｅｇ２の増
大に伴い、持ち去り比率β１も増大しており、この持ち
去り比率β１の増大度は、機関回転数Ｎが高くなるほど
大きくなっている。
ディーゼル機関における排気微粒子堆積量検出装置を示
す全体構成図である。この実施例は、フィルタ５に付着
した排気微粒子の離脱などによる持ち去り比率は、その
とき堆積している排気微粒子の量によって異なるので、
排気微粒子の持ち去り比率βを考慮していない前記各実
施例と同様の堆積量ｒｅｇ２を、持ち去り比率演算回路
１９にフィードバックして、堆積量ｒｅｇ２による持ち
去り比率の変化を補正している。図１４は、この補正の
ための堆積量ｒｅｇ２に対応する持ち去り比率β１の変
化を示している。図１４によれば、堆積量ｒｅｇ２の増
大に伴い、持ち去り比率β１も増大しており、この持ち
去り比率β１の増大度は、機関回転数Ｎが高くなるほど
大きくなっている。
【００２６】上記第３実施例における堆積量演算のため
の制御フローチャートを図１５に示す。この制御動作に
おいては、ステップＳ７までは第１実施例と同様であ
り、ステップＳ７で堆積量ｒｅｇ２を演算した後に、図
１４からこの堆積量ｒｅｇ２に対応する持ち去り比率β
１を機関回転数Ｎに応じて演算し（ステップＳ２１）、
この持ち去り比率β１とステップＳ５で演算した持ち去
り比率βとの積β×β１を演算し、これをｒｅｇ３とし
て記憶する（ステップＳ２２）。ここで、持ち去り比率
βは１以下の値で、持ち去り比率β１は１以上の値とす
る。
の制御フローチャートを図１５に示す。この制御動作に
おいては、ステップＳ７までは第１実施例と同様であ
り、ステップＳ７で堆積量ｒｅｇ２を演算した後に、図
１４からこの堆積量ｒｅｇ２に対応する持ち去り比率β
１を機関回転数Ｎに応じて演算し（ステップＳ２１）、
この持ち去り比率β１とステップＳ５で演算した持ち去
り比率βとの積β×β１を演算し、これをｒｅｇ３とし
て記憶する（ステップＳ２２）。ここで、持ち去り比率
βは１以下の値で、持ち去り比率β１は１以上の値とす
る。
【００２７】次に、ｒｅｇ３が１よりも小さいかどうか
を判断し（ステップＳ２３）、小さいときには前記ステ
ップＳ７で演算した今までの堆積量ｒｅｇ２と１−ｒｅ
ｇ３との積ｒｅｇ２×（１−ｒｅｇ３）を演算し、最終
的な堆積量ＰＣＴを算出する（ステップＳ２４）。前記
ステップＳ２３でｒｅｇ３が１以上のときには、ｒｅｇ
３を１として（ステップＳ２５）、ｒｅｇ３が１を超え
ないようにしている。
を判断し（ステップＳ２３）、小さいときには前記ステ
ップＳ７で演算した今までの堆積量ｒｅｇ２と１−ｒｅ
ｇ３との積ｒｅｇ２×（１−ｒｅｇ３）を演算し、最終
的な堆積量ＰＣＴを算出する（ステップＳ２４）。前記
ステップＳ２３でｒｅｇ３が１以上のときには、ｒｅｇ
３を１として（ステップＳ２５）、ｒｅｇ３が１を超え
ないようにしている。
【００２８】このように、上記実施例では、フィルタ５
から排気微粒子が離脱あるいは酸化燃焼するなどしてフ
ィルタ５に付着しない持ち去り比率を、これまでの排気
微粒子のフィルタ５への堆積量を考慮して求め、この持
ち去り比率を用いて最終的な堆積量を算出するようにし
たので、前記第１，第２の各実施例に比べてより正確に
フィルタ５への排気微粒子の堆積量を検出することがで
きる。
から排気微粒子が離脱あるいは酸化燃焼するなどしてフ
ィルタ５に付着しない持ち去り比率を、これまでの排気
微粒子のフィルタ５への堆積量を考慮して求め、この持
ち去り比率を用いて最終的な堆積量を算出するようにし
たので、前記第１，第２の各実施例に比べてより正確に
フィルタ５への排気微粒子の堆積量を検出することがで
きる。
【００２９】なお、上記実施例におけるフィルタ５は触
媒が担持されたものとしているが、これに限ることはな
く、付着した排気微粒子が離脱するものであれば、触媒
が担持されず、単に排気微粒子を付着捕集するタイプの
フィルタであっても、この発明を適用できる。また、フ
ィルタ５の再生手段として電気ヒータ７を用いている
が、これに代えて、吸気絞りや、フィルタ上流の排気通
路に燃料を噴射するものでもよい。
媒が担持されたものとしているが、これに限ることはな
く、付着した排気微粒子が離脱するものであれば、触媒
が担持されず、単に排気微粒子を付着捕集するタイプの
フィルタであっても、この発明を適用できる。また、フ
ィルタ５の再生手段として電気ヒータ７を用いている
が、これに代えて、吸気絞りや、フィルタ上流の排気通
路に燃料を噴射するものでもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明してきたようにこの発明によれ
ば、機関から排出される排気中の排気微粒子のうち、排
気微粒子捕集部材に捕集されて堆積する堆積量の比率
と、排気微粒子捕集部材に堆積されずに持ち去られる比
率とを考慮して、排気微粒子捕集部材に堆積する排気微
粒子の堆積量を算出するようにしたので、機関回転数と
機関負荷とから排気微粒子排出量を単に算出するものな
どと違って、正確な堆積量を検出でき、また機関の運転
状態に応じた吸入空気量の変化や排気還流の有無などに
よる排気流量の変化があっても、正確な捕集量の検出が
可能となり、この結果排気微粒子捕集部材の再生を良好
に行うことができる。
ば、機関から排出される排気中の排気微粒子のうち、排
気微粒子捕集部材に捕集されて堆積する堆積量の比率
と、排気微粒子捕集部材に堆積されずに持ち去られる比
率とを考慮して、排気微粒子捕集部材に堆積する排気微
粒子の堆積量を算出するようにしたので、機関回転数と
機関負荷とから排気微粒子排出量を単に算出するものな
どと違って、正確な堆積量を検出でき、また機関の運転
状態に応じた吸入空気量の変化や排気還流の有無などに
よる排気流量の変化があっても、正確な捕集量の検出が
可能となり、この結果排気微粒子捕集部材の再生を良好
に行うことができる。
【図１】請求項１に記載された発明のクレーム対応図で
ある。
ある。
【図２】請求項２に記載された発明のクレーム対応図で
ある。
ある。
【図３】この発明の第１実施例を示す排気微粒子堆積量
検出装置の全体構成図である。
検出装置の全体構成図である。
【図４】機関回転数と機関負荷とから決まる、機関から
排出される単位時間当たりの排気微粒子量の特性図であ
る。
排出される単位時間当たりの排気微粒子量の特性図であ
る。
【図５】機関回転数と機関負荷とから決まる、フィルタ
に対する排気微粒子の堆積比率の特性図である。
に対する排気微粒子の堆積比率の特性図である。
【図６】機関回転数と機関負荷とから決まる、フィルタ
に対する排気微粒子の持ち去り比率の特性図である。
に対する排気微粒子の持ち去り比率の特性図である。
【図７】図３に示す排気微粒子堆積量検出装置における
制御動作を示すフローチャートである。
制御動作を示すフローチャートである。
【図８】この発明の第２実施例を示す排気微粒子堆積量
検出装置の全体構成図である。
検出装置の全体構成図である。
【図９】機関回転数と排気温度とから決まる、排気流量
の特性図である。
の特性図である。
【図１０】排気流量と排気温度とから決まる、フィルタ
に対する排気微粒子の堆積比率の特性図である。
に対する排気微粒子の堆積比率の特性図である。
【図１１】排気流量と排気温度とから決まる、フィルタ
に対する排気微粒子の持ち去り比率の特性図である。
に対する排気微粒子の持ち去り比率の特性図である。
【図１２】図８に示す排気微粒子堆積量検出装置におけ
る制御動作を示すフローチャートである。
る制御動作を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の第３実施例を示す排気微粒子堆積
量検出装置の全体構成図である。
量検出装置の全体構成図である。
【図１４】排気微粒子の堆積量に対応する持ち去り比率
の変化特性図である。
の変化特性図である。
【図１５】図１３に示す排気微粒子堆積量検出装置にお
ける制御動作を示すフローチャートである。
ける制御動作を示すフローチャートである。
３ 排気通路 ５ フィルタ（排気微粒子捕集部材） １１ 回転数センサ（運転状態検出手段） １３ 負荷センサ（運転状態検出手段） １５ 排出量演算回路（排気微粒子排出量演算手段） １７ 堆積比率演算回路（堆積比率演算手段） １９ 持ち去り比率演算回路（持ち去り比率演算手段） ２１ 堆積量演算回路（堆積量演算手段） ２３ 温度センサ（排気温度検出手段） ２５ 排気流量演算回路（排気流量演算手段）
Claims (2)
- 【請求項１】 機関の運転状態を検出する運転状態検出
手段と、この運転状態検出手段が検出した機関運転状態
に基づき機関から排出される排気微粒子の量を演算する
排気微粒子排出量演算手段と、前記運転状態検出手段が
検出した機関運転状態に基づき、機関から排出される排
気微粒子量のうち排気通路に設けられた排気微粒子捕集
部材に捕集されて堆積される比率を演算する堆積比率演
算手段と、前記運転状態検出手段が検出した機関運転状
態に基づき、機関から排出される排気微粒子量のうち前
記排気微粒子捕集部材に堆積されずに持ち去られる比率
を演算する持ち去り比率演算手段と、前記排出量演算手
段により演算された排気微粒子排出量、堆積比率演算手
段により演算された堆積比率、及び持ち去り比率演算手
段により演算された持ち去り比率に基づき、前記排気微
粒子捕集部材に捕集されて堆積される排気微粒子堆積量
を演算する堆積量演算手段とを有することを特徴とする
排気微粒子堆積量検出装置。 - 【請求項２】 機関の運転状態を検出する運転状態検出
手段と、この運転状態検出手段が検出した機関運転状態
に基づき機関から排出される排気微粒子の量を演算する
排気微粒子排出量演算手段と、排気温度を検出する排気
温度検出手段と、排気流量を検出する排気流量検出手段
と、前記排気温度検出手段が検出した排気温度及び前記
排気流量検出手段が検出した排気流量に基づき、機関か
ら排出される排気微粒子量のうち排気通路に設けられた
排気微粒子捕集部材に捕集されて堆積される比率を演算
する堆積比率演算手段と、前記排気温度検出手段が検出
した排気温度及び前記排気流量検出手段が検出した排気
流量に基づき、機関から排出される排気微粒子量のうち
前記排気微粒子捕集部材に堆積されずに持ち去られる比
率を演算する持ち去り比率演算手段と、前記排出量演算
手段により演算された排気微粒子排出量、堆積比率演算
手段により演算された堆積比率、及び持ち去り比率演算
手段により演算された持ち去り比率に基づき、前記排気
微粒子捕集部材に捕集されて堆積される排気微粒子堆積
量を演算する堆積量演算手段とを有することを特徴とす
る排気微粒子堆積量検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3171412A JP2677053B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 排気微粒子堆積量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3171412A JP2677053B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 排気微粒子堆積量検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518228A JPH0518228A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2677053B2 true JP2677053B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=15922662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3171412A Expired - Fee Related JP2677053B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 排気微粒子堆積量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2677053B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4810922B2 (ja) * | 2004-08-10 | 2011-11-09 | 日産自動車株式会社 | Ｐｍ堆積量推定制御装置 |
| JP5517879B2 (ja) * | 2010-10-18 | 2014-06-11 | 三菱重工業株式会社 | ディーゼルエンジンのｐｍ排出量推定装置及びｐｍ排出量制御装置 |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP3171412A patent/JP2677053B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518228A (ja) | 1993-01-26 |
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