JP2679456B2 - ディーゼル機関の排気清浄化装置 - Google Patents
ディーゼル機関の排気清浄化装置Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気微粒子を捕集する
フィルタを備えた、ディーゼル機関の排気清浄化装置に
関する。
フィルタを備えた、ディーゼル機関の排気清浄化装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関の排気中にはカーボンな
どの排気微粒子が含有されており、これをそのまま大気
中に放出すると、環境汚染を招き好ましくない。これを
防ぐため、機関の排気通路にフィルタを設け、排気をこ
のフィルタに通過させて排気微粒子を捕集する方法が、
従来からよく知られている。この場合、排気微粒子はフ
ィルタの排気流入部付近に付着して徐々に堆積していく
が、そ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燃焼
などにより除去するフィルタの再生処理を定期的に行う
必要がある。
どの排気微粒子が含有されており、これをそのまま大気
中に放出すると、環境汚染を招き好ましくない。これを
防ぐため、機関の排気通路にフィルタを設け、排気をこ
のフィルタに通過させて排気微粒子を捕集する方法が、
従来からよく知られている。この場合、排気微粒子はフ
ィルタの排気流入部付近に付着して徐々に堆積していく
が、そ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燃焼
などにより除去するフィルタの再生処理を定期的に行う
必要がある。
【０００３】フィルタの再生処理としては、フィルタの
直前に設けた電気ヒータにより排気微粒子を燃焼させる
もの、あるいは燃料噴射弁から噴射された燃料に点火し
て排気微粒子を燃焼させるものがある。排気微粒子を燃
焼させる時期の判断、すなわちフィルタの再生時期の判
断は、フィルタの上流側の排気圧力と同下流側の排気圧
力との差圧を測定し、この差圧が所定値以上となったと
きを再生時期とするなどの排気圧力を利用する方法があ
る（特開昭６０−６７７１３号公報参照）。
直前に設けた電気ヒータにより排気微粒子を燃焼させる
もの、あるいは燃料噴射弁から噴射された燃料に点火し
て排気微粒子を燃焼させるものがある。排気微粒子を燃
焼させる時期の判断、すなわちフィルタの再生時期の判
断は、フィルタの上流側の排気圧力と同下流側の排気圧
力との差圧を測定し、この差圧が所定値以上となったと
きを再生時期とするなどの排気圧力を利用する方法があ
る（特開昭６０−６７７１３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、フィルタの
排気流入部付近に堆積する排気微粒子が多くなると、運
転条件によっては堆積した排気微粒子がその付着部から
離脱し、フィルタ内部に拡散するという、いわゆる内部
拡散現象が発生する。内部拡散現象が発生すると、フィ
ルタ上流側の排気圧力が低下し、この結果フィルタの上
流側と下流側との排気圧力差が減少するが、このとき付
着している排気微粒子はフィルタの排気流入側表面から
均一に拡散するわけではなく、局所的には拡散せずにフ
ィルタ表面に排気微粒子が残っている部分が存在する。
なお、ここでの内部拡散現象とは、フィルタ表面に付着
している排気微粒子が内部に拡散する際に、排気中に含
まれるハイドロカーボンなどの可溶性有機物質（ＳＯ
Ｆ）の酸化によりこのＳＯＦに吸着していた排気微粒子
の離脱なども含んでいる。
排気流入部付近に堆積する排気微粒子が多くなると、運
転条件によっては堆積した排気微粒子がその付着部から
離脱し、フィルタ内部に拡散するという、いわゆる内部
拡散現象が発生する。内部拡散現象が発生すると、フィ
ルタ上流側の排気圧力が低下し、この結果フィルタの上
流側と下流側との排気圧力差が減少するが、このとき付
着している排気微粒子はフィルタの排気流入側表面から
均一に拡散するわけではなく、局所的には拡散せずにフ
ィルタ表面に排気微粒子が残っている部分が存在する。
なお、ここでの内部拡散現象とは、フィルタ表面に付着
している排気微粒子が内部に拡散する際に、排気中に含
まれるハイドロカーボンなどの可溶性有機物質（ＳＯ
Ｆ）の酸化によりこのＳＯＦに吸着していた排気微粒子
の離脱なども含んでいる。
【０００５】図１３は、フィルタの上流側と下流側との
排気圧力差Ｐの変動と、これに対応した排気微粒子（Ｐ
ＣＴ）の堆積重量とをそれぞれ示している。これによれ
ば、内部拡散発生時ではフィルタ上流側の排気圧力が急
激に低下することから、排気圧力差Ｐが急激に低下して
おり、また、排気微粒子の堆積重量は、内部拡散が発生
するごとに徐々に蓄積されていることがわかる。図１４
及び図１５は、フィルタＦに付着した排気微粒子ＰＣＴ
が、図中で左側から右側に排気が流れて拡散したときの
フィルタ内部の変化を断面図で示している。図１４は、
排気微粒子ＰＣＴがフィルタＦの排気流入側表面に堆積
した左側の状態（フィルタ前後差圧増大）から、その排
気微粒子ＰＣＴが内部に拡散した右側の状態（フィルタ
前後差圧低下）へ変化した様子を示し、さらに図１５
は、上記内部拡散の繰り返しにより排気微粒子のフィル
タＦへの内部拡散量が増大し、部分的な目詰まり部Ｇが
発生した左側の状態（フィルタ前後差圧増大）で拡散
し、この目詰まり部Ｇがさらに内部拡散して堆積量が徐
々に増大した右側の状態（フィルタ前後差圧低下）へ変
化した様子を示している。
排気圧力差Ｐの変動と、これに対応した排気微粒子（Ｐ
ＣＴ）の堆積重量とをそれぞれ示している。これによれ
ば、内部拡散発生時ではフィルタ上流側の排気圧力が急
激に低下することから、排気圧力差Ｐが急激に低下して
おり、また、排気微粒子の堆積重量は、内部拡散が発生
するごとに徐々に蓄積されていることがわかる。図１４
及び図１５は、フィルタＦに付着した排気微粒子ＰＣＴ
が、図中で左側から右側に排気が流れて拡散したときの
フィルタ内部の変化を断面図で示している。図１４は、
排気微粒子ＰＣＴがフィルタＦの排気流入側表面に堆積
した左側の状態（フィルタ前後差圧増大）から、その排
気微粒子ＰＣＴが内部に拡散した右側の状態（フィルタ
前後差圧低下）へ変化した様子を示し、さらに図１５
は、上記内部拡散の繰り返しにより排気微粒子のフィル
タＦへの内部拡散量が増大し、部分的な目詰まり部Ｇが
発生した左側の状態（フィルタ前後差圧増大）で拡散
し、この目詰まり部Ｇがさらに内部拡散して堆積量が徐
々に増大した右側の状態（フィルタ前後差圧低下）へ変
化した様子を示している。
【０００６】このように、内部拡散が繰り返されると、
目詰まり部Ｇが発生するなど局所的に排気微粒子の堆積
部分が発生するので、上記従来例のように、単にフィル
タ前後の排気圧力差を検出して堆積量を判断する方法で
あると、排気微粒子の量を正確に判断することができな
いことになって、フィルタの再生時期の判断を誤ること
となる。このため、例えばフィルタの再生が遅れると、
捕集量が過大となって排気圧力の上昇を招き、運転性の
悪化を生じたり、燃焼不良を起こしてフィルタ寿命を低
下させるなどの問題が発生する。
目詰まり部Ｇが発生するなど局所的に排気微粒子の堆積
部分が発生するので、上記従来例のように、単にフィル
タ前後の排気圧力差を検出して堆積量を判断する方法で
あると、排気微粒子の量を正確に判断することができな
いことになって、フィルタの再生時期の判断を誤ること
となる。このため、例えばフィルタの再生が遅れると、
捕集量が過大となって排気圧力の上昇を招き、運転性の
悪化を生じたり、燃焼不良を起こしてフィルタ寿命を低
下させるなどの問題が発生する。
【０００７】そこでこの発明は、フィルタに捕集された
排気微粒子を燃焼させてフィルタを再生する時期を的確
に掴むことを目的としている。
排気微粒子を燃焼させてフィルタを再生する時期を的確
に掴むことを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、図１に示すように、機関の排気通路１に設
けられ排気中の排気微粒子を捕集するフィルタ３と、こ
のフィルタ３に捕集された排気微粒子を燃焼させてフィ
ルタ３の再生を行う再生手段５と、前記フィルタ３の上
流側及び下流側の各排気通路相互間の差圧を検出する差
圧検出手段１５と、前記機関の低負荷低回転領域におい
てあらかじめ設定した基準となる運転条件での前記フィ
ルタ３を通過する排気の流量係数を演算する流量係数演
算手段２３と、この演算された流量係数に基づき前記機
関の高負荷又は高回転領域での前記フィルタ３の推定の
差圧を演算する推定差圧演算手段３１と、前記差圧検出
手段１５の検出する実際の差圧がこの演算された推定の
差圧よりも所定値以上小さくなったとき前記フィルタ３
に付着している排気微粒子がその付着部から離脱したと
判断する内部拡散判断手段３３と、この内部拡散判断手
段の内部拡散判断に基づき前記再生手段５によるフィル
タ３の再生時期を判断する再生時期判断手段３７とを有
する構成としてある。
に本発明は、図１に示すように、機関の排気通路１に設
けられ排気中の排気微粒子を捕集するフィルタ３と、こ
のフィルタ３に捕集された排気微粒子を燃焼させてフィ
ルタ３の再生を行う再生手段５と、前記フィルタ３の上
流側及び下流側の各排気通路相互間の差圧を検出する差
圧検出手段１５と、前記機関の低負荷低回転領域におい
てあらかじめ設定した基準となる運転条件での前記フィ
ルタ３を通過する排気の流量係数を演算する流量係数演
算手段２３と、この演算された流量係数に基づき前記機
関の高負荷又は高回転領域での前記フィルタ３の推定の
差圧を演算する推定差圧演算手段３１と、前記差圧検出
手段１５の検出する実際の差圧がこの演算された推定の
差圧よりも所定値以上小さくなったとき前記フィルタ３
に付着している排気微粒子がその付着部から離脱したと
判断する内部拡散判断手段３３と、この内部拡散判断手
段の内部拡散判断に基づき前記再生手段５によるフィル
タ３の再生時期を判断する再生時期判断手段３７とを有
する構成としてある。
【０００９】
【作用】このように構成されたディーゼル機関の排気清
浄化装置によれば、機関の運転状態が、フィルタ３に付
着した排気微粒子が離脱しにくい低負荷低回転領域にお
いてあらかじめ設定された基準の運転条件になると、流
量係数演算手段２３が、このときにフィルタ３を通過す
る排気の流量係数を演算する。そして、その後機関の運
転状態が変動して高負荷又は高回転状態になると、内部
拡散判断手段３３は、推定差圧演算手段３１が前記流量
係数に基づいて演算した推定の差圧と、差圧検出手段が
検出したこのときの実際の差圧とを比較し、実際の差圧
が推定の差圧よりも所定値以上小さくなったときに、フ
ィルタ３に付着している排気微粒子がその付着部から離
脱したと判断し、再生時期判断手段３７は、この内部拡
散判断に基づきフィルタ３の再生時期と判断する。
浄化装置によれば、機関の運転状態が、フィルタ３に付
着した排気微粒子が離脱しにくい低負荷低回転領域にお
いてあらかじめ設定された基準の運転条件になると、流
量係数演算手段２３が、このときにフィルタ３を通過す
る排気の流量係数を演算する。そして、その後機関の運
転状態が変動して高負荷又は高回転状態になると、内部
拡散判断手段３３は、推定差圧演算手段３１が前記流量
係数に基づいて演算した推定の差圧と、差圧検出手段が
検出したこのときの実際の差圧とを比較し、実際の差圧
が推定の差圧よりも所定値以上小さくなったときに、フ
ィルタ３に付着している排気微粒子がその付着部から離
脱したと判断し、再生時期判断手段３７は、この内部拡
散判断に基づきフィルタ３の再生時期と判断する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１１】図２は、本発明の一実施例によるディーゼ
ル機関の排気浄化装置を示す全体構成図である。ディー
ゼル機関の排気通路１には、多孔質のセラミックなどか
らなるフィルタ３が設けられている。このフィルタ３を
排気が通過することにより、排気中のカーボン粒子など
の排気微粒子が、フィルタ３に付着によって捕集され
る。
ル機関の排気浄化装置を示す全体構成図である。ディー
ゼル機関の排気通路１には、多孔質のセラミックなどか
らなるフィルタ３が設けられている。このフィルタ３を
排気が通過することにより、排気中のカーボン粒子など
の排気微粒子が、フィルタ３に付着によって捕集され
る。
【００１２】フィルタ３に捕集された排気微粒子が増大
し、フィルタ３が再生時期となった場合には、フィルタ
３の直前に設けられた再生手段としての電気ヒータ５が
通電されて排気微粒子が燃焼する。
し、フィルタ３が再生時期となった場合には、フィルタ
３の直前に設けられた再生手段としての電気ヒータ５が
通電されて排気微粒子が燃焼する。
【００１３】フィルタ３の上流側の排気通路７には第１
の圧力センサ９が、またフィルタ３の下流側の排気通路
１１には第２の圧力センサ１３が、それぞれ設けられて
いる。これらの各圧力センサ９，１３の検出値は、フィ
ルタ３の上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差圧
を検出する差圧検出手段としてのフィルタ前後差圧検出
回路１５に入力される。
の圧力センサ９が、またフィルタ３の下流側の排気通路
１１には第２の圧力センサ１３が、それぞれ設けられて
いる。これらの各圧力センサ９，１３の検出値は、フィ
ルタ３の上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差圧
を検出する差圧検出手段としてのフィルタ前後差圧検出
回路１５に入力される。
【００１４】上記ディーゼル機関の運転条件を判定する
運転条件判定回路１７は、機関回転数Ｎｅを検出する回
転センサ１９、及び機関負荷Ｑを検出する負荷センサ２
１の検出信号を受け、機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｑを
逐次流量係数演算手段としての流量係数演算回路２３へ
出力する。基準運転条件設定回路２５は、機関の低負荷
低回転領域において、運転頻度の高い基準の運転条件を
設定する。排気流量演算回路２７は、上記回転センサ１
９、及び負荷センサ２１の検出信号を受け、機関回転数
Ｎｅ及び機関負荷Ｑに基づき図３に示す排気流量マップ
から流量Ｑｅｘｈを検索する。
運転条件判定回路１７は、機関回転数Ｎｅを検出する回
転センサ１９、及び機関負荷Ｑを検出する負荷センサ２
１の検出信号を受け、機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｑを
逐次流量係数演算手段としての流量係数演算回路２３へ
出力する。基準運転条件設定回路２５は、機関の低負荷
低回転領域において、運転頻度の高い基準の運転条件を
設定する。排気流量演算回路２７は、上記回転センサ１
９、及び負荷センサ２１の検出信号を受け、機関回転数
Ｎｅ及び機関負荷Ｑに基づき図３に示す排気流量マップ
から流量Ｑｅｘｈを検索する。
【００１５】流量係数演算回路２３は、運転条件判定回
路１７から入力された機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｑが
基準運転条件設定回路２５により設定された基準の運転
条件となったときに、フィルタ前後差圧検出回路１５が
検出したフィルタ３の差圧Ｐと、排気流量演算回路２７
が求めた排気流量Ｑｅｘｈとに基づき、排気が通過する
フィルタ３の流量係数Ｋを、
路１７から入力された機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｑが
基準運転条件設定回路２５により設定された基準の運転
条件となったときに、フィルタ前後差圧検出回路１５が
検出したフィルタ３の差圧Ｐと、排気流量演算回路２７
が求めた排気流量Ｑｅｘｈとに基づき、排気が通過する
フィルタ３の流量係数Ｋを、
【数１】 により演算する。この演算された流量係数Ｋは、フィル
タ３の排気流入部付近に付着した排気微粒子が離脱を起
こしていない状態での流量係数であり、流量係数記憶回
路２９に入力され、ここに記憶される。
タ３の排気流入部付近に付着した排気微粒子が離脱を起
こしていない状態での流量係数であり、流量係数記憶回
路２９に入力され、ここに記憶される。
【００１６】推定差圧演算手段としての推定差圧演算回
路３１は、流量係数記憶回路２９に記憶された流量係数
Ｋと、排気流量演算回路２７が求めた排気流量Ｑｅｘｈ
とに基づき、基準の運転条件以外でのフィルタ３の上流
側排気圧力と下流側排気圧力との推定の差圧を逐次演算
して求める。内部拡散判断手段としての内部拡散判定回
路３３は、図４に示すように、この推定差圧演算回路３
１が求めた推定差圧Ｐ＿ｔｈと、フィルタ前後差圧検出
回路１５が検出した実際の差圧Ｐとを逐次比較して、そ
の差△Ｐ＝Ｐ＿ｔｈ−Ｐを求める。ここで、推定差圧Ｐ
＿ｔｈと実際の差圧との差△Ｐが無い場合、又はその差
△Ｐが図５に示すマップに基づき排気流量Ｑｅｘｈによ
り求めた所定値ＲｅｆＰよりも小さい場合は、フィルタ
３に排気微粒子がほとんど堆積していない状態か、又は
フィルタ３に堆積した排気微粒子が僅かに微量ずつ拡散
している状態であるので、排気微粒子がある程度まとま
って付着部から離脱する内部拡散は発生していないと判
定される。フィルタ３に堆積した排気微粒子が僅かに微
量ずつ拡散している状態とは、排気中からフィルタ３に
徐々に堆積していく排気微粒子量と、排気流入部付近の
付着部からフィルタ３内部へ拡散し、また自己着火等に
よりフィルタ３から離脱していく排気微粒子量がほぼ等
しくなり、フィルタ３における排気微粒子の堆積と離脱
とがバランス良く保たれている、いわゆるフィルタ３が
自立している状態をいう。
路３１は、流量係数記憶回路２９に記憶された流量係数
Ｋと、排気流量演算回路２７が求めた排気流量Ｑｅｘｈ
とに基づき、基準の運転条件以外でのフィルタ３の上流
側排気圧力と下流側排気圧力との推定の差圧を逐次演算
して求める。内部拡散判断手段としての内部拡散判定回
路３３は、図４に示すように、この推定差圧演算回路３
１が求めた推定差圧Ｐ＿ｔｈと、フィルタ前後差圧検出
回路１５が検出した実際の差圧Ｐとを逐次比較して、そ
の差△Ｐ＝Ｐ＿ｔｈ−Ｐを求める。ここで、推定差圧Ｐ
＿ｔｈと実際の差圧との差△Ｐが無い場合、又はその差
△Ｐが図５に示すマップに基づき排気流量Ｑｅｘｈによ
り求めた所定値ＲｅｆＰよりも小さい場合は、フィルタ
３に排気微粒子がほとんど堆積していない状態か、又は
フィルタ３に堆積した排気微粒子が僅かに微量ずつ拡散
している状態であるので、排気微粒子がある程度まとま
って付着部から離脱する内部拡散は発生していないと判
定される。フィルタ３に堆積した排気微粒子が僅かに微
量ずつ拡散している状態とは、排気中からフィルタ３に
徐々に堆積していく排気微粒子量と、排気流入部付近の
付着部からフィルタ３内部へ拡散し、また自己着火等に
よりフィルタ３から離脱していく排気微粒子量がほぼ等
しくなり、フィルタ３における排気微粒子の堆積と離脱
とがバランス良く保たれている、いわゆるフィルタ３が
自立している状態をいう。
【００１７】反対に、推定差圧Ｐ＿ｔｈと実際の差圧Ｐ
との差△Ｐが所定値以上となった場合は、所定量以上の
排気微粒子がフィルタ３の排気流入部付近の付着部から
離脱してフィルタ３内部へ拡散した後であるので、内部
拡散が発生したと判定される。この内部拡散が発生する
状態について、更に詳しく説明すると、図６において
フィルタ３は、排気微粒子がほとんど付着していないフ
レッシュあるいは再生後の状態であり、このような状態
では実際の差圧Ｐと推定差圧Ｐ＿ｔｈとはほぼ一致し、
かつ両方とも全体的に低い圧力となる。このような状態
のフィルタ３を排気が通過し、排気中の排気微粒子が徐
々にフィルタ３の排気流入部付近に付着してくると、図
６に示すように、実際の差圧Ｐ及び推定差圧Ｐ＿ｔｈ
が全体的に高圧となる。しかし、この状態においては、
未だ排気微粒子の付着量が所定量まで達していないた
め、排気流量が増大しても内部拡散は発生せず、実際の
差圧Ｐと推定差圧Ｐ＿ｔｈとが大きく相異することもな
い。そして、図６に示すように、フィルタ３の排気流
入部付近に付着した排気微粒子量がさらに増加して所定
量に達した場合には、排気流量が少量であれば内部拡散
は発生せず、実際の差圧Ｐと推定差圧Ｐ＿ｔｈとがほぼ
一致しているが、排気流量が増量すると、排気微粒子が
付着部から離脱してフィルタ３の内部へ拡散し始めるの
で、推定差圧Ｐ＿ｔｈが排気流量の増量に伴い上昇する
のに対し、実際の差圧Ｐはある値以上には上昇しなくな
る。従って、推定差圧Ｐ＿ｔｈと実際の差圧Ｐとの差△
Ｐが所定値以上となった場合は、所定量の排気微粒子が
フィルタ３の排気流入部付近の付着部から離脱してフィ
ルタ３内部へ拡散したと判定することができる。
との差△Ｐが所定値以上となった場合は、所定量以上の
排気微粒子がフィルタ３の排気流入部付近の付着部から
離脱してフィルタ３内部へ拡散した後であるので、内部
拡散が発生したと判定される。この内部拡散が発生する
状態について、更に詳しく説明すると、図６において
フィルタ３は、排気微粒子がほとんど付着していないフ
レッシュあるいは再生後の状態であり、このような状態
では実際の差圧Ｐと推定差圧Ｐ＿ｔｈとはほぼ一致し、
かつ両方とも全体的に低い圧力となる。このような状態
のフィルタ３を排気が通過し、排気中の排気微粒子が徐
々にフィルタ３の排気流入部付近に付着してくると、図
６に示すように、実際の差圧Ｐ及び推定差圧Ｐ＿ｔｈ
が全体的に高圧となる。しかし、この状態においては、
未だ排気微粒子の付着量が所定量まで達していないた
め、排気流量が増大しても内部拡散は発生せず、実際の
差圧Ｐと推定差圧Ｐ＿ｔｈとが大きく相異することもな
い。そして、図６に示すように、フィルタ３の排気流
入部付近に付着した排気微粒子量がさらに増加して所定
量に達した場合には、排気流量が少量であれば内部拡散
は発生せず、実際の差圧Ｐと推定差圧Ｐ＿ｔｈとがほぼ
一致しているが、排気流量が増量すると、排気微粒子が
付着部から離脱してフィルタ３の内部へ拡散し始めるの
で、推定差圧Ｐ＿ｔｈが排気流量の増量に伴い上昇する
のに対し、実際の差圧Ｐはある値以上には上昇しなくな
る。従って、推定差圧Ｐ＿ｔｈと実際の差圧Ｐとの差△
Ｐが所定値以上となった場合は、所定量の排気微粒子が
フィルタ３の排気流入部付近の付着部から離脱してフィ
ルタ３内部へ拡散したと判定することができる。
【００１８】内部拡散パターン分析回路３５は、内部拡
散判定回路３３が内部拡散を判定すると、内部拡散の回
数を記憶するとともに、この内部拡散によりフィルタ３
内部に拡散し、そのままフィルタ３内部に残留して堆積
する排気微粒子量を積算して堆積累積値ＰＣＴを求め
る。この堆積累積値ＰＣＴは、図７に示すように前回の
内部拡散時までの堆積累積値ＰＣＴ-1に、前回の内部拡
散の後に新たに付着した排気微粒子量である付着堆積量
△ＰＣＴを加え、そこから内部拡散時にフィルタ３に残
留せず排気とともに持ち去られる排気微粒子量である拡
散除去量△Ｂを減じることにより求める（ＰＣＴ＝ＰＣ
Ｔ-1＋△ＰＣＴ−△Ｂ）。ここで、内部拡散から次の内
部拡散までの間に新たにフィルタ３に付着した排気微粒
子の付着堆積量△ＰＣＴは、図８に示すマップに基づき
流量係数Ｋによって求めることができ、また、内部拡散
時に排気とともに持ち去られる排気微粒子の拡散除去量
△Ｂは、図９に示すマップに基づき、推定差圧Ｐ＿ｔｈ
と実際の差圧との差△Ｐ及び排気流量Ｑｅｘｈによって
求めることができる。
散判定回路３３が内部拡散を判定すると、内部拡散の回
数を記憶するとともに、この内部拡散によりフィルタ３
内部に拡散し、そのままフィルタ３内部に残留して堆積
する排気微粒子量を積算して堆積累積値ＰＣＴを求め
る。この堆積累積値ＰＣＴは、図７に示すように前回の
内部拡散時までの堆積累積値ＰＣＴ-1に、前回の内部拡
散の後に新たに付着した排気微粒子量である付着堆積量
△ＰＣＴを加え、そこから内部拡散時にフィルタ３に残
留せず排気とともに持ち去られる排気微粒子量である拡
散除去量△Ｂを減じることにより求める（ＰＣＴ＝ＰＣ
Ｔ-1＋△ＰＣＴ−△Ｂ）。ここで、内部拡散から次の内
部拡散までの間に新たにフィルタ３に付着した排気微粒
子の付着堆積量△ＰＣＴは、図８に示すマップに基づき
流量係数Ｋによって求めることができ、また、内部拡散
時に排気とともに持ち去られる排気微粒子の拡散除去量
△Ｂは、図９に示すマップに基づき、推定差圧Ｐ＿ｔｈ
と実際の差圧との差△Ｐ及び排気流量Ｑｅｘｈによって
求めることができる。
【００１９】再生時期判断手段としての再生時期判定回
路３７は、内部拡散パターン分析回路３５が記憶した内
部拡散の回数が所定回数以上となったとき、又は内部拡
散パターン分析回路３５が求めた堆積累積値ＰＣＴが所
定値以上となったとき、又はフィルタ前後差圧検出回路
１５が検出したフィルタ３の差圧Ｐが所定値以上となっ
たときに、フィルタ３の再生時期と判定し、電気ヒータ
５に通電してフィルタ３に付着した排気微粒子を燃焼さ
せて除去する。
路３７は、内部拡散パターン分析回路３５が記憶した内
部拡散の回数が所定回数以上となったとき、又は内部拡
散パターン分析回路３５が求めた堆積累積値ＰＣＴが所
定値以上となったとき、又はフィルタ前後差圧検出回路
１５が検出したフィルタ３の差圧Ｐが所定値以上となっ
たときに、フィルタ３の再生時期と判定し、電気ヒータ
５に通電してフィルタ３に付着した排気微粒子を燃焼さ
せて除去する。
【００２０】次に、このように構成されたディーゼル機
関の排気清浄化装置における制御動作を、図１０、図１
１及び図１２に基づき説明する。
関の排気清浄化装置における制御動作を、図１０、図１
１及び図１２に基づき説明する。
【００２１】まず、回転センサ１９により検出される機
関回転数Ｎｅを読み込み（ステップ１０１）、負荷セン
サ２１により検出される機関負荷Ｑを読み込み（ステッ
プ１０３）、排気流量Ｑｅｘｈを図３に示すマップから
検索して求め、フィルタ前後差圧検出回路１５が検出し
た差圧Ｐを読み込む（ステップ１０７）。そして、流量
係数演算回路２３が、運転条件判定回路１７から入力さ
れた運転条件信号が基準運転条件設定回路２５に設定さ
れた基準の運転条件となっているかどうかを判断し（ス
テップ１０９）、基準の運転条件の場合には流量係数Ｋ
を
関回転数Ｎｅを読み込み（ステップ１０１）、負荷セン
サ２１により検出される機関負荷Ｑを読み込み（ステッ
プ１０３）、排気流量Ｑｅｘｈを図３に示すマップから
検索して求め、フィルタ前後差圧検出回路１５が検出し
た差圧Ｐを読み込む（ステップ１０７）。そして、流量
係数演算回路２３が、運転条件判定回路１７から入力さ
れた運転条件信号が基準運転条件設定回路２５に設定さ
れた基準の運転条件となっているかどうかを判断し（ス
テップ１０９）、基準の運転条件の場合には流量係数Ｋ
を
【数２】 により演算し（ステップ１１１）、流量係数記憶回路２
９にて記憶する（ステップ１１３）。
９にて記憶する（ステップ１１３）。
【００２２】ステップ１０９にて基準の運転条件ではな
いと判断された場合は、推定差圧演算回路３１が推定差
圧Ｐ＿ｔｈを演算する（ステップ１１５）。推定差圧Ｐ
＿ｔｈの演算は、ステップ１０５にて検索して求めた排
気流量Ｑｅｘｈと、このとき流量係数記憶回路２９に記
憶されている流量係数Ｋに基づき、Ｐ＿ｔｈ＝（Ｑｅｘ
ｈ／Ｋ）2 によって行う。推定差圧Ｐ＿ｔｈの演算後、
内部拡散判定回路３３が、推定差圧Ｐ＿ｔｈとフィルタ
前後差圧検出回路１５が検出したこのときの実際の差圧
Ｐとの差△Ｐとを求め、この差△Ｐが図５に示すマップ
から検索した所定の圧力ＲｅｆＰ以上かどうかを判断す
る（ステップ１１７）。
いと判断された場合は、推定差圧演算回路３１が推定差
圧Ｐ＿ｔｈを演算する（ステップ１１５）。推定差圧Ｐ
＿ｔｈの演算は、ステップ１０５にて検索して求めた排
気流量Ｑｅｘｈと、このとき流量係数記憶回路２９に記
憶されている流量係数Ｋに基づき、Ｐ＿ｔｈ＝（Ｑｅｘ
ｈ／Ｋ）2 によって行う。推定差圧Ｐ＿ｔｈの演算後、
内部拡散判定回路３３が、推定差圧Ｐ＿ｔｈとフィルタ
前後差圧検出回路１５が検出したこのときの実際の差圧
Ｐとの差△Ｐとを求め、この差△Ｐが図５に示すマップ
から検索した所定の圧力ＲｅｆＰ以上かどうかを判断す
る（ステップ１１７）。
【００２３】実際の差圧Ｐが推定差圧Ｐ＿ｔｈよりも小
さく、その差△Ｐが所定値ＲｅｆＰ以上の場合は内部拡
散が発生したと判断し、内部拡散カウンタをインクリメ
ントし（ステップ１１９）、再生時期判定回路３７が、
内部拡散カウンタが所定値以上となったかどうかを判断
して（ステップ１２１）、所定値以上であれば再生時期
と判定する（ステップ１２３）。また、ステップ１２１
にて内部拡散カウンタが所定値以上となっていないと判
断された場合は、図８に示すマップから付着堆積量△Ｐ
ＣＴを読み込み（ステップ１２５）、図９に示すマップ
から拡散除去量△Ｂを読み込み（ステップ１２７）、堆
積累積値ＰＣＴをＰＣＴ＝ＰＣＴ-1＋△ＰＣＴ−△Ｂに
よって演算し（ステップ１２９）、堆積累積値ＰＣＴが
所定値以上かどうか判断して（ステップ１３１）、所定
値以上であれば再生時期と判定する（ステップ１２
３）。また、ステップ１１７にて実際の差圧Ｐと推定差
圧Ｐ＿ｔｈとの差△Ｐが所定値ＲｅｆＰ未満と判断され
た場合、及びステップ１３１にて堆積累積値ＰＣＴが所
定値未満と判断された場合は、実際の差圧Ｐが所定値以
上かどうか判断し（ステップ１３３）、所定値以上であ
れば再生時期と判定する（ステップ１２３）。これは、
機関の運転状態が低負荷低回転であるときには、図３の
マップに示すように排気流量Ｑｅｘｈが少量となり、排
気流量Ｑｅｘｈが少量であれば、図６に示すようにフ
ィルタ３の排気流入部付近に付着した排気微粒子量が所
定値以上に達していても内部拡散が発生しにくいので、
このような低負荷低回転での運転が長時間連続して行わ
れた場合の再生時期を、実際の差圧Ｐのみによって判定
するためのものである。
さく、その差△Ｐが所定値ＲｅｆＰ以上の場合は内部拡
散が発生したと判断し、内部拡散カウンタをインクリメ
ントし（ステップ１１９）、再生時期判定回路３７が、
内部拡散カウンタが所定値以上となったかどうかを判断
して（ステップ１２１）、所定値以上であれば再生時期
と判定する（ステップ１２３）。また、ステップ１２１
にて内部拡散カウンタが所定値以上となっていないと判
断された場合は、図８に示すマップから付着堆積量△Ｐ
ＣＴを読み込み（ステップ１２５）、図９に示すマップ
から拡散除去量△Ｂを読み込み（ステップ１２７）、堆
積累積値ＰＣＴをＰＣＴ＝ＰＣＴ-1＋△ＰＣＴ−△Ｂに
よって演算し（ステップ１２９）、堆積累積値ＰＣＴが
所定値以上かどうか判断して（ステップ１３１）、所定
値以上であれば再生時期と判定する（ステップ１２
３）。また、ステップ１１７にて実際の差圧Ｐと推定差
圧Ｐ＿ｔｈとの差△Ｐが所定値ＲｅｆＰ未満と判断され
た場合、及びステップ１３１にて堆積累積値ＰＣＴが所
定値未満と判断された場合は、実際の差圧Ｐが所定値以
上かどうか判断し（ステップ１３３）、所定値以上であ
れば再生時期と判定する（ステップ１２３）。これは、
機関の運転状態が低負荷低回転であるときには、図３の
マップに示すように排気流量Ｑｅｘｈが少量となり、排
気流量Ｑｅｘｈが少量であれば、図６に示すようにフ
ィルタ３の排気流入部付近に付着した排気微粒子量が所
定値以上に達していても内部拡散が発生しにくいので、
このような低負荷低回転での運転が長時間連続して行わ
れた場合の再生時期を、実際の差圧Ｐのみによって判定
するためのものである。
【００２４】ステップ１２３にて再生時期と判定された
場合は、フィルタ３の再生を行う。フィルタ３の再生動
作は、図１２のフローチャートに示すように、再生時期
と判定されると（ステップ１３５）、電気ヒータ５に通
電してこれを加熱させ（ステップ１３７）、これにより
フィルタ３に付着した排気微粒子が燃焼して除去され、
フィルタ３の再生が終了したら（ステップ１３９）、内
部拡散パターン分析回路３５における内部拡散の回数及
び堆積累積値ＰＣＴをクリアする（ステップ１４１）。
場合は、フィルタ３の再生を行う。フィルタ３の再生動
作は、図１２のフローチャートに示すように、再生時期
と判定されると（ステップ１３５）、電気ヒータ５に通
電してこれを加熱させ（ステップ１３７）、これにより
フィルタ３に付着した排気微粒子が燃焼して除去され、
フィルタ３の再生が終了したら（ステップ１３９）、内
部拡散パターン分析回路３５における内部拡散の回数及
び堆積累積値ＰＣＴをクリアする（ステップ１４１）。
【００２５】このように、本実施例によれば、フィルタ
３の再生時期を、内部拡散が所定回数以上発生したと
き、又は排気微粒子の推定累積値ＰＣＴが所定値以上と
なったときとしたので、内部拡散が繰り返されることに
より発生する局所的な排気微粒子の堆積部分が残留して
も、フィルタ３の再生時期を的確に判断することができ
る。
３の再生時期を、内部拡散が所定回数以上発生したと
き、又は排気微粒子の推定累積値ＰＣＴが所定値以上と
なったときとしたので、内部拡散が繰り返されることに
より発生する局所的な排気微粒子の堆積部分が残留して
も、フィルタ３の再生時期を的確に判断することができ
る。
【００２６】なお、本実施例においては排気微粒子を付
着捕集するタイプのフィルタを用いているが、本発明は
このようなタイプのフィルタに限られるものではなく、
例えば触媒を担持したオープンハニカム構造のフィルタ
などのような内部拡散現象の発生の可能性のあるフィル
タに使用することによっても、フィルタの再生時期をよ
り的確に判断することが可能となる。
着捕集するタイプのフィルタを用いているが、本発明は
このようなタイプのフィルタに限られるものではなく、
例えば触媒を担持したオープンハニカム構造のフィルタ
などのような内部拡散現象の発生の可能性のあるフィル
タに使用することによっても、フィルタの再生時期をよ
り的確に判断することが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば機関の低負荷低回転域においてあらかじめ設定した基
準となる運転条件でのフィルタの流量係数を求め、この
流量係数に基づき演算した推定のフィルタ前後差圧より
も実際の差圧の方が所定値以上小さくなったとき、フィ
ルタに付着している排気微粒子がその付着部から離脱し
て内部拡散が発生したと判断し、これに基づきフィルタ
の再生時期を判断するようにしたので、内部拡散が繰り
返されることにより発生する局所的な排気微粒子の堆積
部分が残留しても、フィルタの再生時期の判断を的確に
行うことができる。
ば機関の低負荷低回転域においてあらかじめ設定した基
準となる運転条件でのフィルタの流量係数を求め、この
流量係数に基づき演算した推定のフィルタ前後差圧より
も実際の差圧の方が所定値以上小さくなったとき、フィ
ルタに付着している排気微粒子がその付着部から離脱し
て内部拡散が発生したと判断し、これに基づきフィルタ
の再生時期を判断するようにしたので、内部拡散が繰り
返されることにより発生する局所的な排気微粒子の堆積
部分が残留しても、フィルタの再生時期の判断を的確に
行うことができる。
【図１】本発明のクレーム対応図である。
【図２】本発明の一実施例によるディーゼル機関の排気
清浄化装置を示す全体構成図である。
清浄化装置を示す全体構成図である。
【図３】機関回転数と機関負荷とによる排気流量特性図
である。
である。
【図４】実際の差圧Ｐ及び推定差圧Ｐ＿ｔｈと排気流量
との関係を示す説明図である。
との関係を示す説明図である。
【図５】内部拡散発生の基準となる圧力差ＲｅｆＰと排
気流量との関係を示す図である。
気流量との関係を示す図である。
【図６】排気微粒子の付着状態に対応したフィルタの差
圧と排気流量との関係を示す説明図である。
圧と排気流量との関係を示す説明図である。
【図７】フィルタの差圧と排気微粒子堆積重量との関係
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】内部拡散から次の内部拡散までの間に新たにフ
ィルタに付着した排気微粒子の付着堆積量△ＰＣＴと流
量係数との関係を示す説明図である。
ィルタに付着した排気微粒子の付着堆積量△ＰＣＴと流
量係数との関係を示す説明図である。
【図９】内部拡散時に排気とともに持ち去られる排気微
粒子の拡散除去量△Ｂとフィルタの差圧との関係を示す
説明図である。
粒子の拡散除去量△Ｂとフィルタの差圧との関係を示す
説明図である。
【図１０】図２の排気清浄化装置における再生時期を判
断する制御動作を示すフローチャートである。
断する制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】図２の排気清浄化装置における再生時期を判
断する制御動作を示すフローチャートである。
断する制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】再生操作の制御動作を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図１３】従来例におけるフィルタ上流側と下流側の排
気圧力差Ｐの変動と、排気微粒子の堆積重量とをそれぞ
れ示す説明図である。
気圧力差Ｐの変動と、排気微粒子の堆積重量とをそれぞ
れ示す説明図である。
【図１４】フィルタの排気流入側表面に付着した排気微
粒子が内部拡散したときのフィルタ内部の変化を示す断
面図である。
粒子が内部拡散したときのフィルタ内部の変化を示す断
面図である。
【図１５】排気微粒子が内部に拡散した後、さらに発生
した目詰まり部が内部に拡散したときのフィルタ内部を
示す断面図である。
した目詰まり部が内部に拡散したときのフィルタ内部を
示す断面図である。
１ 排気通路 ３ フィルタ ５ 電気ヒータ（再生手段） １５ フィルタ前後差圧検出回路（差圧検出手段） ２３ 流量係数演算回路（流量係数演算手段） ３１ 推定差圧演算回路（推定差圧演算手段） ３３ 内部拡散判定回路（内部拡散判断手段） ３７ 再生時期判定回路（再生時期判断手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−134317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−67713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−295815（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142211（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−203414（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−65113（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−253522（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−138414（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−25810（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】 機関の排気通路に設けられ排気中の排気
微粒子を捕集するフィルタと、このフィルタに捕集され
た排気微粒子を燃焼させてフィルタの再生を行う再生手
段と、前記フィルタの上流側及び下流側の各排気通路相
互間の差圧を検出する差圧検出手段と、前記機関の低負
荷低回転領域においてあらかじめ設定した基準となる運
転条件での前記フィルタを通過する排気の流量係数を演
算する流量係数演算手段と、この演算された流量係数に
基づき前記機関の高負荷又は高回転領域での前記フィル
タの推定の差圧を演算する推定差圧演算手段と、前記差
圧検出手段の検出する実際の差圧がこの演算された推定
の差圧よりも所定値以上小さくなったとき前記フィルタ
に付着している排気微粒子がその付着部から離脱したと
判断する内部拡散判断手段と、この内部拡散判断手段の
内部拡散判断に基づき前記再生手段によるフィルタの再
生時期を判断する再生時期判断手段とを有することを特
徴とするディーゼル機関の排気清浄化装置。 - 【請求項２】 内部拡散判断手段は、フィルタから離脱
した後の排気微粒子の堆積量に、新たに堆積する排気微
粒子量を加算し、この加算後の排気微粒子量が所定量以
上となったときに、排気微粒子がその付着部から離脱し
たと判断することを特徴とする請求項１記載のディーゼ
ル機関の排気清浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3175233A JP2679456B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | ディーゼル機関の排気清浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3175233A JP2679456B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | ディーゼル機関の排気清浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518229A JPH0518229A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2679456B2 true JP2679456B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=15992597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3175233A Expired - Fee Related JP2679456B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | ディーゼル機関の排気清浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679456B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111720192A (zh) * | 2019-03-21 | 2020-09-29 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种车辆、颗粒捕集器的控制方法与控制装置、存储介质 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2799504B1 (fr) * | 1999-10-08 | 2002-01-18 | Renault | Procede et diagnostic d'un systeme d'echappement de moteur a combustion |
| FR2877393B1 (fr) * | 2004-11-02 | 2006-12-22 | Renault Sas | Dispositif d'estimation d'une quantite de particules presentes dans un filtre a particules de vehicule automobile |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP3175233A patent/JP2679456B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111720192A (zh) * | 2019-03-21 | 2020-09-29 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种车辆、颗粒捕集器的控制方法与控制装置、存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518229A (ja) | 1993-01-26 |
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