JP6908560B2 - ディーゼルエンジンの排気処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、ＤＰＦの設置忘れやＤＰＦの抜き取りによる排気処理装置の異常を検出することができるものに関する。
従来、ディーゼルエンジンの排気処理装置として、排気経路に配置されたＤＰＦと、ＤＰＦに堆積するアッシュの堆積量を推定するアッシュ堆積量推定装置を備えたものがある(例えば、特許文献１参照)。
特許文献１のものでは、ＤＰＦの設置忘れやＤＰＦの抜き取りによる異常があっても、これを検出することができない。
本発明の課題は、ＤＰＦの設置忘れやＤＰＦの抜き取りによる排気処理装置の異常を検出することができる、ディーゼルエンジンの排気処理装置を提供することにある。
(請求項１と請求項３に係る発明に共通する主要な発明特定事項)
請求項１と請求項３に係る発明に共通する主要な発明特定事項は、次の通りである。
ＤＰＦ存否評価マップは、低差圧少排気側と高差圧多排気側とに亘って形成された存否境界領域と、存否境界領域よりも低差圧多排気側の不存在評価領域と、存否境界領域よりも高差圧少排気側の存在評価領域を備え、不存在評価領域には不存在評価値が、存在評価領域には存在評価値がそれぞれ割り当てられ、ＤＰＦ存否判定装置は、前記差圧と排気流量に対応してＤＰＦ存否評価マップから読み込まれた存在評価値と不存在評価値の集計結果に基づいてＤＰＦの存否を判定するように構成されている。
(請求項１に係る発明に固有の発明特定事項)
請求項１に係る発明に固有の発明特定事項は、次の通りである。
存在評価領域の存在評価値は、不存在評価領域の不存在評価値以上の高い評価値に設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
(請求項３に係る発明に固有の発明特定事項)
不存在評価領域は、存否境界領域に隣接する近境界不存在評価領域と、近境界不存在評価領域に低差圧多排気側で隣接する遠境界不存在評価領域を備え、遠境界不存在評価領域の不存在評価値は、近境界不存在評価領域の不存在評価値よりも不存在評価が高い値に設定され、
存在評価領域は、存否境界領域に隣接する近境界存在評価領域と、近境界存在評価領域に高差圧少排気側で隣接する遠境界存在評価領域を備え、遠境界存在評価領域の存在評価値は、近境界存在評価領域の存在評価値よりも存在評価が高い値に設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
(望ましい発明特定事項)
ＤＰＦの存否判定は、計時装置で計測された所定の集計時間の経過時に行われるように構成されていることが望ましい。
請求項１と請求項３に係る発明に共通する主要な発明特定事項は、次の通りである。
ＤＰＦ存否評価マップは、低差圧少排気側と高差圧多排気側とに亘って形成された存否境界領域と、存否境界領域よりも低差圧多排気側の不存在評価領域と、存否境界領域よりも高差圧少排気側の存在評価領域を備え、不存在評価領域には不存在評価値が、存在評価領域には存在評価値がそれぞれ割り当てられ、ＤＰＦ存否判定装置は、前記差圧と排気流量に対応してＤＰＦ存否評価マップから読み込まれた存在評価値と不存在評価値の集計結果に基づいてＤＰＦの存否を判定するように構成されている。
(請求項１に係る発明に固有の発明特定事項)
請求項１に係る発明に固有の発明特定事項は、次の通りである。
存在評価領域の存在評価値は、不存在評価領域の不存在評価値以上の高い評価値に設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
(請求項３に係る発明に固有の発明特定事項)
不存在評価領域は、存否境界領域に隣接する近境界不存在評価領域と、近境界不存在評価領域に低差圧多排気側で隣接する遠境界不存在評価領域を備え、遠境界不存在評価領域の不存在評価値は、近境界不存在評価領域の不存在評価値よりも不存在評価が高い値に設定され、
存在評価領域は、存否境界領域に隣接する近境界存在評価領域と、近境界存在評価領域に高差圧少排気側で隣接する遠境界存在評価領域を備え、遠境界存在評価領域の存在評価値は、近境界存在評価領域の存在評価値よりも存在評価が高い値に設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
(望ましい発明特定事項)
ＤＰＦの存否判定は、計時装置で計測された所定の集計時間の経過時に行われるように構成されていることが望ましい。
(請求項１と請求項３に係る発明に共通する効果)
請求項１と請求項３に係る発明に共通する効果は、次の通りである。
ＤＰＦの存否を判定することができるため、ＤＰＦの設置忘れやＤＰＦの抜き取りによる排気処理装置の異常を検出することができる。
また、ＤＰＦの不存在の信憑性が高い低差圧多排気側の不存在評価領域の不存在評価値と、ＤＰＦの存在の信憑性が高い高差圧少排気側の存在評価領域の存在評価値を集計して、ＤＰＦの存否判定を行うため、ＤＰＦの存否判定の精度を高めることができる。
(請求項１に係る発明に固有の効果)
請求項１に係る発明に固有の効果は、次の通りである。
請求項１に係る発明は、存在評価値が不存在評価値よりも高い評価値に設定されているため、不存在判定の誤判定が起こりにくく、エンジン使用者のＤＰＦの抜き取り等の不正が疑われる不存在判定の精度を高め、エンジン使用者に不当な嫌疑がかかるのを防止することができる。
(請求項３に係る発明に固有の効果)
請求項３に係る発明に固有の効果は、次の通りである。
請求項３に係る発明は、ＤＰＦの不存在評価の信憑性が高い遠境界不存在評価領域と、存在評価の信憑性が高い遠境界存在評価領域では、存否評価が高い値に設定されているため、ＤＰＦの存否の判定精度が高まる。
請求項１と請求項３に係る発明に共通する効果は、次の通りである。
ＤＰＦの存否を判定することができるため、ＤＰＦの設置忘れやＤＰＦの抜き取りによる排気処理装置の異常を検出することができる。
また、ＤＰＦの不存在の信憑性が高い低差圧多排気側の不存在評価領域の不存在評価値と、ＤＰＦの存在の信憑性が高い高差圧少排気側の存在評価領域の存在評価値を集計して、ＤＰＦの存否判定を行うため、ＤＰＦの存否判定の精度を高めることができる。
(請求項１に係る発明に固有の効果)
請求項１に係る発明に固有の効果は、次の通りである。
請求項１に係る発明は、存在評価値が不存在評価値よりも高い評価値に設定されているため、不存在判定の誤判定が起こりにくく、エンジン使用者のＤＰＦの抜き取り等の不正が疑われる不存在判定の精度を高め、エンジン使用者に不当な嫌疑がかかるのを防止することができる。
(請求項３に係る発明に固有の効果)
請求項３に係る発明に固有の効果は、次の通りである。
請求項３に係る発明は、ＤＰＦの不存在評価の信憑性が高い遠境界不存在評価領域と、存在評価の信憑性が高い遠境界存在評価領域では、存否評価が高い値に設定されているため、ＤＰＦの存否の判定精度が高まる。
図１〜図５は本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図で、この実施形態では排気処理装置を備えた立形水冷の直列４気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
このエンジンの概要は、次の通りである。
図１に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(１１)と、シリンダブロック(１１)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(１２)と、シリンダブロック(１１)の後部に設けられたフライホイール(１３)と、シリンダブロック(１１)の前部に設けられたエンジン冷却ファン(１４)と、シリンダヘッド(１２)の横一側に配置された吸気マニホルド(図示せず)と、シリンダヘッド(１２)の横他側に配置された排気マニホルド(１６)と、排気マニホルド(１６)に接続された過給機(１７)と、過給機(１７)の排気下流側に設けられた排気処理ケース(１８)と、燃料供給装置(１９ａ)と、電子制御装置(２０)を備えている。
図１に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(１１)と、シリンダブロック(１１)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(１２)と、シリンダブロック(１１)の後部に設けられたフライホイール(１３)と、シリンダブロック(１１)の前部に設けられたエンジン冷却ファン(１４)と、シリンダヘッド(１２)の横一側に配置された吸気マニホルド(図示せず)と、シリンダヘッド(１２)の横他側に配置された排気マニホルド(１６)と、排気マニホルド(１６)に接続された過給機(１７)と、過給機(１７)の排気下流側に設けられた排気処理ケース(１８)と、燃料供給装置(１９ａ)と、電子制御装置(２０)を備えている。
吸気装置の概要は、次の通りである。
図１に示すように、吸気装置は、過給機(１７)のコンプレッサ(１７ａ)と、コンプレッサ(１７ａ)の吸気上流側に配置されたエアクリーナ(２１)と、エアクリーナ(２１)とコンプレッサ(１７ａ)の間に配置されたエアフローセンサ(２２)と、コンプレッサ(１７ａ)の吸気下流側に配置されたインタークーラ(２３)と、インタークーラ(２３)の吸気下流側に配置された吸気絞弁(２４)と、吸気絞弁(２４)の吸気下流側に配置された吸気マニホルド(図示せず)を備えている。
エアフローセンサ(２２)と、吸気絞弁(２４)の電動アクチュエータ(２４ａ)は、電子制御装置(２０)に電気的に接続されている。
電子制御装置(２０)にはエンジンＥＣＵが用いられている。ＥＣＵは電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。
図１に示すように、吸気装置は、過給機(１７)のコンプレッサ(１７ａ)と、コンプレッサ(１７ａ)の吸気上流側に配置されたエアクリーナ(２１)と、エアクリーナ(２１)とコンプレッサ(１７ａ)の間に配置されたエアフローセンサ(２２)と、コンプレッサ(１７ａ)の吸気下流側に配置されたインタークーラ(２３)と、インタークーラ(２３)の吸気下流側に配置された吸気絞弁(２４)と、吸気絞弁(２４)の吸気下流側に配置された吸気マニホルド(図示せず)を備えている。
エアフローセンサ(２２)と、吸気絞弁(２４)の電動アクチュエータ(２４ａ)は、電子制御装置(２０)に電気的に接続されている。
電子制御装置(２０)にはエンジンＥＣＵが用いられている。ＥＣＵは電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。
燃料供給装置(１９ａ)の概要は、次の通りである。
図１に示すように、燃料供給装置(１９ａ)は、コモンレール式で、各気筒に差し込まれた複数の燃料インジェクタ(２５)と、蓄圧した燃料を複数の燃料インジェクタ(２５)に分配するコモンレール(２６)と、コモンレール(２６)に燃料を圧送する燃料サプライポンプ(２７)と、燃料タンク(２８)を備えている。
燃料サプライポンプ(２７)と、燃料インジェクタ(２５)の電磁弁(２５ａ)は、電子制御装置(２０)に電気的に接続されている。電子制御装置(２０)には、アクセルセンサ(２９)と、クランク軸センサ(３０)と、気筒判別センサ(３１)が電気的に接続されている。アクセルセンサ(２９)では、エンジンの目標回転数が検出され、クランク軸センサ(３０)では、エンジンの実回転数とクランク角度が検出される。気筒判別センサ(３１)では、各気筒の燃焼行程が検出される。
図１に示すように、燃料供給装置(１９ａ)は、コモンレール式で、各気筒に差し込まれた複数の燃料インジェクタ(２５)と、蓄圧した燃料を複数の燃料インジェクタ(２５)に分配するコモンレール(２６)と、コモンレール(２６)に燃料を圧送する燃料サプライポンプ(２７)と、燃料タンク(２８)を備えている。
燃料サプライポンプ(２７)と、燃料インジェクタ(２５)の電磁弁(２５ａ)は、電子制御装置(２０)に電気的に接続されている。電子制御装置(２０)には、アクセルセンサ(２９)と、クランク軸センサ(３０)と、気筒判別センサ(３１)が電気的に接続されている。アクセルセンサ(２９)では、エンジンの目標回転数が検出され、クランク軸センサ(３０)では、エンジンの実回転数とクランク角度が検出される。気筒判別センサ(３１)では、各気筒の燃焼行程が検出される。
燃料供給装置(１９ａ)では、エンジンの目標回転数と実回転数の偏差に基づいて、電子制御装置(２０)でエンジン負荷が演算され、エンジンの目標回転数とエンジン負荷に応じて、燃料インジェクタ(２５)の電磁弁(２５ａ)が所定タイミングで所定時間開弁され、燃料インジェクタ(２５)から各気筒に所定タイミングで所定量の燃料(３２)が噴射される。燃料(３２)は軽油である。
図１に示すように、アクセルセンサ(２９)はアクセルレバー(２９ａ)の目標回転数設定位置を検出するもので、アクセルセンサ(２９)にはポテンショメータが用いられている。
図１に示すように、クランク軸センサ(３０)は、フライホイール(１３)に取り付けられたクランク軸検出ディスク(３０ａ)の突起の通過を検出する。クランク軸検出ディスク(３０ａ)は、周縁に１個の起点突起と、等ピッチで設けられた多数の位相突起を備え、これら突起の通過速度に基づいて、電子制御装置(２０)でエンジン実回転数が演算され、通過した位相突起の起点突起との位相差に基づいてクランク角度が演算される。
気筒判別センサ(３１)は、動弁カム軸(図示せず)に取り付けられた気筒判別ディスク(３１ａ)の突起の通過を検出する。気筒判別ディスク(３１ａ)は、周縁に１個の突起を備え、この突起の通過に基づいて、電子制御装置(２０)で４サイクルの燃焼行程が判別される。
クランク軸センサ(３０)と気筒判別センサ(３１)には、電磁ピックアップセンサが用いられている。
気筒判別センサ(３１)は、動弁カム軸(図示せず)に取り付けられた気筒判別ディスク(３１ａ)の突起の通過を検出する。気筒判別ディスク(３１ａ)は、周縁に１個の突起を備え、この突起の通過に基づいて、電子制御装置(２０)で４サイクルの燃焼行程が判別される。
クランク軸センサ(３０)と気筒判別センサ(３１)には、電磁ピックアップセンサが用いられている。
排気装置の概要は、次の通りである。
図１に示すように、排気装置は、排気マニホルド(１６)と、排気マニホルド(１６)の排気下流側に設けられた過給機(１７)の排気タービン(１７ｂ)と、排気タービン(１７ｂ)の排気下流側に設けられた排気処理装置(３３)を備えている。排気マニホルド(１６)から排気処理装置(３３)に至る一連の経路が排気経路(１)となる。
図１に示すように、排気装置は、排気マニホルド(１６)と、排気マニホルド(１６)の排気下流側に設けられた過給機(１７)の排気タービン(１７ｂ)と、排気タービン(１７ｂ)の排気下流側に設けられた排気処理装置(３３)を備えている。排気マニホルド(１６)から排気処理装置(３３)に至る一連の経路が排気経路(１)となる。
排気処理装置(３３)の概要は、次の通りである。
排気処理装置(３３)は、過給機(１７)の排気タービン(１７ｂ)の排気下流側に設けられた排気処理ケース(１８)と、排気処理ケース(１８)内の排気上流側に配置されたＤＯＣ(３５)と、排気処理ケース(１８)内の排気下流側に配置されたＤＰＦ(２)を備えている。
排気処理装置(３３)は、過給機(１７)の排気タービン(１７ｂ)の排気下流側に設けられた排気処理ケース(１８)と、排気処理ケース(１８)内の排気上流側に配置されたＤＯＣ(３５)と、排気処理ケース(１８)内の排気下流側に配置されたＤＰＦ(２)を備えている。
ＤＰＦは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称であり、エンジン排気中のＰＭを捕捉する。ＰＭは、粒子状物質の略称である。図１に示すように、ＤＰＦ(２)には、内部に軸長方向に沿う多数のセル(２ａ)が並設され、隣り合うセル(２ａ)(２ａ)の入口と出口が交互に目封じされたウォールフロー型のセラミックハニカムが用いられている。
ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称であり、エンジン排気中のＣＯ(一酸化炭素)及び、ＮＯ(一酸化窒素)を酸化する。ＤＯＣ(３５)には、内部に軸長方向に沿う多数のセル(３５ａ)が貫通状に並設されたフロースルー式のセラミックハニカムが用いられ、セル内には白金やパラジウムのロジウム等の酸化触媒成分が担持されている。
ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称であり、エンジン排気中のＣＯ(一酸化炭素)及び、ＮＯ(一酸化窒素)を酸化する。ＤＯＣ(３５)には、内部に軸長方向に沿う多数のセル(３５ａ)が貫通状に並設されたフロースルー式のセラミックハニカムが用いられ、セル内には白金やパラジウムのロジウム等の酸化触媒成分が担持されている。
排気処理装置(３３)は、ＤＰＦ(２)の再生装置(Ｒ)を備えている。
ＤＰＦ(２)の再生装置(Ｒ)は、ＤＰＦ(２)に堆積するＰＭの堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置(４)と、排気昇温装置(１９)と、電子制御装置(２０)を備え、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量が所定の再生必要値に至ったことに基づいて、電子制御装置(２０)がＤＰＦ(２)の再生処理を行うように構成され、ＤＰＦ(２)の再生処理では、排気昇温装置(１９)で排気(３９)が昇温されて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭが焼却されるよう構成されている。
ＤＰＦ(２)の再生装置(Ｒ)は、ＤＰＦ(２)に堆積するＰＭの堆積量を推定するＰＭ堆積量推定装置(４)と、排気昇温装置(１９)と、電子制御装置(２０)を備え、ＤＰＦ(２)のＰＭ堆積量が所定の再生必要値に至ったことに基づいて、電子制御装置(２０)がＤＰＦ(２)の再生処理を行うように構成され、ＤＰＦ(２)の再生処理では、排気昇温装置(１９)で排気(３９)が昇温されて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭが焼却されるよう構成されている。
ＰＭ堆積量推定装置(４)は、電子制御装置(２０)で構成され、ＤＰＦ(２)の排気入口側と排気出口側の差圧を検出する差圧センサ(３)で検出された差圧に基づいて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭの堆積量を推定する。ＤＰＦ(２)の差圧に代え、エンジン運転時間の積算値や燃料供給量の積算値に基づいて、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭの堆積量を推定してもよい。
排気昇温装置(１９)は、吸気絞弁(２４)と、燃料供給装置(１９ａ)と、ＤＯＣ(３５)と、ＤＯＣ(３５)の排気入口側の排気温度を検出するＤＯＣ入口側の排気温度センサ(３７)と、ＤＰＦ(２)の排気出口側の排気温度を検出するＤＰＦ出口側の排気温度センサ(３６)と、ＤＰＦ(２)の排気入口側の排気温度を検出するＤＰＦ入口側の排気温度センサ(３８)を備えている。
上記各センサ(３６)(３７)(３８)はいずれも電子制御装置(２０)に電気的に接続されている。
排気昇温装置(１９)は、吸気絞弁(２４)と、燃料供給装置(１９ａ)と、ＤＯＣ(３５)と、ＤＯＣ(３５)の排気入口側の排気温度を検出するＤＯＣ入口側の排気温度センサ(３７)と、ＤＰＦ(２)の排気出口側の排気温度を検出するＤＰＦ出口側の排気温度センサ(３６)と、ＤＰＦ(２)の排気入口側の排気温度を検出するＤＰＦ入口側の排気温度センサ(３８)を備えている。
上記各センサ(３６)(３７)(３８)はいずれも電子制御装置(２０)に電気的に接続されている。
図１に示すように、排気処理装置(３３)では、ＤＰＦ(２)でエンジン排気(３９)中のＰＭを捕捉し、排気(３９)中のＮＯ(一酸化窒素)をＤＯＣ(３５)で酸化して得られるＮＯ２(二酸化窒素)で、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭを比較的低温で連続的に酸化燃焼させるとともに、差圧センサ(３)で検出された差圧が所定の再生必要値に至ったことに基づいて、電子制御装置(２０)の制御により、コモンレール式の燃料供給装置(１９ａ)のポスト噴射で、排気(３９)に供給された未燃燃料をＤＯＣ(３５)で触媒燃焼させ、排気(３９)が昇温され、ＤＰＦ(２)に堆積したＰＭを、比較的高温で燃焼させて、ＤＰＦ(２)を再生する。
排気温度が低く、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達していない場合には、電子制御装置(２０)の制御により、吸気絞弁(２４)が絞られ、排気温度の上昇が図られる。
排気温度が低く、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達していない場合には、電子制御装置(２０)の制御により、吸気絞弁(２４)が絞られ、排気温度の上昇が図られる。
ＤＰＦの再生処理の開始時点は、次の通りである。
差圧センサ(３)で検出された差圧が再生必要値に至った時点で、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達しており、その時点でポスト噴射が開始される場合には、ポスト噴射の開始時点が、ＤＰＦの再生処理の開始時点となる。
差圧センサ(３)で検出された差圧が再生必要値に至った時点では、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達しておらず、吸気絞弁(２４)が絞られる場合には、吸気絞弁(２４)の絞り開始時点が、ＤＰＦの再生処理の開始時点となる。この場合、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達し、ポスト噴射が開始される時点をＤＰＦの再生処理の開始時点と定義してもよい。
差圧センサ(３)で検出された差圧が再生必要値に至った時点で、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達しており、その時点でポスト噴射が開始される場合には、ポスト噴射の開始時点が、ＤＰＦの再生処理の開始時点となる。
差圧センサ(３)で検出された差圧が再生必要値に至った時点では、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達しておらず、吸気絞弁(２４)が絞られる場合には、吸気絞弁(２４)の絞り開始時点が、ＤＰＦの再生処理の開始時点となる。この場合、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達し、ポスト噴射が開始される時点をＤＰＦの再生処理の開始時点と定義してもよい。
なお、コモンレール式の燃料供給装置(１９ａ)のポスト噴射に代えて、過給機(１７)の排気タービン(１７ｂ)とＤＯＣ(３５)の間に配置した排気管燃料インジェクタ(図示せず)で排気(３９)に未燃燃料を噴射する排気管噴射を用いてもよい。また、コモンレール式の燃料供給装置(１９ａ)のポスト噴射に代えて、電気ヒータの発熱や、排気絞弁の排気絞りにより排気昇温を行ってもよい。
図１に示すように、このエンジンは、排気経路(１)に配置されたＤＰＦ(２)と、ＤＰＦ(２)の排気入口と排気出口の差圧を検出する差圧センサ(３)と、ＤＰＦ(２)を通過する排気流量を演算する排気流量演算装置(９)と、ＤＰＦ存否評価マップ(７)と、ＤＰＦ(２)の存否を判定するＤＰＦ存否判定装置(１０)を備えている。
図２に示すように、ＤＰＦ存否評価マップ(７)は、低差圧少排気側と高差圧多排気側とに亘って形成された存否境界領域(７ａ)と、存否境界領域(７ａ)よりも低差圧多排気側の不存在評価領域(７ｂ)と、存否境界領域(７ａ)よりも高差圧少排気側の存在評価領域(７ｃ)を備え、不存在評価領域(７ｂ)には不存在評価値が、存在評価領域(７ｃ)には存在評価値がそれぞれ割り当てられている。
ＤＰＦ存否判定装置(１０)は、前記差圧と排気流量に対応してＤＰＦ存否評価マップ(７)から読み込まれた存在評価値と不存在評価値の集計結果に基づいてＤＰＦ(２)の存否を判定するように構成されている。
ＤＰＦ存否判定装置(１０)は、前記差圧と排気流量に対応してＤＰＦ存否評価マップ(７)から読み込まれた存在評価値と不存在評価値の集計結果に基づいてＤＰＦ(２)の存否を判定するように構成されている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の存否を判定することができるため、ＤＰＦ(２)の設置忘れやＤＰＦ(２)の抜き取りによる排気処理装置の異常を検出することができる。
また、ＤＰＦ(２)の不存在の信憑性が高い低差圧多排気側の不存在評価領域(７ｂ)の不存在評価値と、ＤＰＦ(２)の存在の信憑性が高い高差圧少排気側の存在評価領域(７ｃ)の存在評価値を集計して、ＤＰＦ(２)の存否判定を行うため、ＤＰＦ(２)の存否判定の精度を高めることができる。
また、ＤＰＦ(２)の不存在の信憑性が高い低差圧多排気側の不存在評価領域(７ｂ)の不存在評価値と、ＤＰＦ(２)の存在の信憑性が高い高差圧少排気側の存在評価領域(７ｃ)の存在評価値を集計して、ＤＰＦ(２)の存否判定を行うため、ＤＰＦ(２)の存否判定の精度を高めることができる。
図１に示すように、このエンジンは、計時装置(５)を備え、図４に示すように、ＤＰＦ(２)の存否判定は、計時装置(５)で計測された所定の集計時間の経過時に行われるように構成されている。
このエンジンでは、所定の集計時間の経過時に判定がなされるため、判定時間の不要な長期化を避けることができる。
このエンジンでは、所定の集計時間の経過時に判定がなされるため、判定時間の不要な長期化を避けることができる。
果
図２に示すように、ＤＰＦ存否評価マップ(７)の存否境界領域(７ａ)では、ＤＰＦ(２)の存否が評価されない存否無評価値が割り当てられている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の存否評価が不確かな存否境界領域(７ａ)では存否無評価値が割り当てられているため、ＤＰＦ(２)の存否判定の精度を高めることができる。
図２に示すように、ＤＰＦ存否評価マップ(７)の存否境界領域(７ａ)では、ＤＰＦ(２)の存否が評価されない存否無評価値が割り当てられている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の存否評価が不確かな存否境界領域(７ａ)では存否無評価値が割り当てられているため、ＤＰＦ(２)の存否判定の精度を高めることができる。
図２に示すように、存在評価領域(７ｃ)の存在評価値は、不存在評価領域(７ｂ)の不存在評価値以上の高い評価値に設定されている。
このエンジンでは、存在評価値が不存在評価値よりも高い評価値に設定されているため、不存在判定の誤判定が起こりにくく、エンジン使用者のＤＰＦ(２)の抜き取り等の不正が疑われる不存在判定の精度を高め、エンジン使用者に不当な嫌疑がかかるのを防止することができる。
このエンジンでは、存在評価値が不存在評価値よりも高い評価値に設定されているため、不存在判定の誤判定が起こりにくく、エンジン使用者のＤＰＦ(２)の抜き取り等の不正が疑われる不存在判定の精度を高め、エンジン使用者に不当な嫌疑がかかるのを防止することができる。
図２に示すように、不存在評価領域(７ｂ)は、存否境界領域(７ａ)に隣接する近境界不存在評価領域(７ｄ)と、近境界不存在評価領域(７ｄ)に低差圧多排気側で隣接する遠境界不存在評価領域(７ｅ)を備え、遠境界不存在評価領域(７ｅ)の不存在評価値は、近境界不存在評価領域(７ｄ)の不存在評価値よりも不存在評価が高い値に設定されている。
存在評価領域(７ｃ)は、存否境界領域(７ａ)に隣接する近境界存在評価領域(７ｆ)と、近境界存在評価領域(７ｆ)に高差圧少排気で隣接する遠境界存在評価領域(７ｇ)を備え、遠境界存在評価領域(７ｇ)の存在評価値は、近境界存在評価領域(７ｆ)の存在評価値よりも存在評価が高い値に設定されている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の不存在評価の信憑性が高い遠境界不存在評価領域(７ｅ)と、存在評価の信憑性が高い遠境界存在評価領域(７ｇ)では、存否評価が高い値に設定されているため、ＤＰＦ(２)の存否の判定精度が高まる。
存在評価領域(７ｃ)は、存否境界領域(７ａ)に隣接する近境界存在評価領域(７ｆ)と、近境界存在評価領域(７ｆ)に高差圧少排気で隣接する遠境界存在評価領域(７ｇ)を備え、遠境界存在評価領域(７ｇ)の存在評価値は、近境界存在評価領域(７ｆ)の存在評価値よりも存在評価が高い値に設定されている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の不存在評価の信憑性が高い遠境界不存在評価領域(７ｅ)と、存在評価の信憑性が高い遠境界存在評価領域(７ｇ)では、存否評価が高い値に設定されているため、ＤＰＦ(２)の存否の判定精度が高まる。
図１に示すように、不存在報知装置(８)を備え、ＤＰＦ(２)の不存在の判定がなされた場合には、電子制御装置(２０)が不存在報知装置(８)でＤＰＦ(２)の不存在を報知するように構成されている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の不存在の報知により、エンジン使用者にＤＰＦ(２)の設置の必要を勧告することができる。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の不存在の報知により、エンジン使用者にＤＰＦ(２)の設置の必要を勧告することができる。
図１に示すように、不揮発性記憶媒体(６)を備え、ＤＰＦ(２)の不存在の判定がなされた場合には、電子制御装置(２０)が不揮発性記憶媒体(６)に判定結果を記憶させるように構成されている。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の不存在の判定が不揮発性記憶媒体(６)に記憶されるため、ＤＰＦ(２)の不存在の判定の履歴を事後的に確認することができる。
このエンジンでは、ＤＰＦ(２)の不存在の判定が不揮発性記憶媒体(６)に記憶されるため、ＤＰＦ(２)の不存在の判定の履歴を事後的に確認することができる。
図１に示すように、不揮発性記憶媒体(６)と計時装置(５)は電子制御装置(２０)に内蔵されている。ＰＭ堆積量推定装置(４)と排気流量演算装置(９)とＤＰＦ存否判定装置(１０)は、電子制御装置(２０)で構成されている。
不揮発性記憶媒体(６)には、フラッシュメモリ、Ｐ−ＲＯＭ、ＥＰ−ＲＯＭ、Ｅ２Ｐ−ＲＯＭを用いることができる。
不存在報知装置(８)は、電子制御装置(２０)に電気的に接続された警報ランプで構成され、警報は、警報ランプの点灯により発せられる。警報ランプには、発光ダイオードが用いられている。
不存在報知装置(８)には、警報ランプに代えて、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを用いることができ、警報は、文字、図形、記号の表示により発せられるようにしてもよい。ＥＬはエレクトロルミネッセンスの略称である。
不存在報知装置(８)には、警報ランプに代えて、警報ブザーや、警報ベル等の警報音発生装置を用いることができ、警報は警報音により発せられるようにしてもよい。
不揮発性記憶媒体(６)には、フラッシュメモリ、Ｐ−ＲＯＭ、ＥＰ−ＲＯＭ、Ｅ２Ｐ−ＲＯＭを用いることができる。
不存在報知装置(８)は、電子制御装置(２０)に電気的に接続された警報ランプで構成され、警報は、警報ランプの点灯により発せられる。警報ランプには、発光ダイオードが用いられている。
不存在報知装置(８)には、警報ランプに代えて、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを用いることができ、警報は、文字、図形、記号の表示により発せられるようにしてもよい。ＥＬはエレクトロルミネッセンスの略称である。
不存在報知装置(８)には、警報ランプに代えて、警報ブザーや、警報ベル等の警報音発生装置を用いることができ、警報は警報音により発せられるようにしてもよい。
不揮発性記憶媒体(６)に記憶されるＤＰＦ(２)の不存在の判定は、故障診断コードによって異常データとして記憶される。
不揮発性記憶媒体(６)に記憶された異常データは、サービスマンの点検、規制当局からの報告要請等に基づき、故障診断ツールで不揮発性記憶媒体(６)から読み取られ、ＤＰＦ(２)の不存在の履歴が事後に確認される。
故障診断コードは、複数桁の数字や記号で示される。
故障診断ツールには、故障診断プログラムをインストールしたノートパソコンや携帯用端末等を用いることができる。
不揮発性記憶媒体(６)に記憶された異常データは、サービスマンの点検、規制当局からの報告要請等に基づき、故障診断ツールで不揮発性記憶媒体(６)から読み取られ、ＤＰＦ(２)の不存在の履歴が事後に確認される。
故障診断コードは、複数桁の数字や記号で示される。
故障診断ツールには、故障診断プログラムをインストールしたノートパソコンや携帯用端末等を用いることができる。
ＤＰＦ存否評価マップには、排気流量と差圧に対応する存否評価値が割り当てられている。
特定排気流量と特定差圧の格子点には、図２(Ａ)に示す存否評価値が割り当てられ、例えば、排気流量１５(ｋｇ／ｈ)と差圧０(ｋＰａ)の格子点には、１の不存在評価値が割り当てられ、排気流量０(ｋｇ／ｈ)で差圧１０(ｋＰａ)の格子点には、−５の存在評価値が割り当てられている。
各格子点中間での運転状態の場合、マップ上の複数点から最適値を補完して決定される。
特定排気流量と特定差圧の格子点には、図２(Ａ)に示す存否評価値が割り当てられ、例えば、排気流量１５(ｋｇ／ｈ)と差圧０(ｋＰａ)の格子点には、１の不存在評価値が割り当てられ、排気流量０(ｋｇ／ｈ)で差圧１０(ｋＰａ)の格子点には、−５の存在評価値が割り当てられている。
各格子点中間での運転状態の場合、マップ上の複数点から最適値を補完して決定される。
図１に示すように、このエンジンは、エアフローセンサ(２２)と、大気圧センサ(４０)と、燃料供給マップ(１５)を備えている。
電子制御装置(２０)は、エアフローセンサ(２２)で計量された吸気流量と、大気圧センサ(４０)で検出された大気圧と、差圧センサ(３)で検出された差圧と、燃料供給マップ(１５)で計量された燃料供給量に基づいて、排気流量演算装置(９)で排気流量を演算するように構成されている。
燃料供給マップ(１５)は、不揮発性記憶媒体(６)に記憶され、燃料供給マップ(１５)には、エンジン回転数とエンジン負荷に対応する燃料供給量が入力されている。
この場合、吸気流量と、大気圧と、差圧と、燃料供給量に基づいて排気流量を演算するため、正確な排気流量の推定を行うことができる。
排気流量は、単位時間当たりの排気体積流量であり、エアフローセンサ(２２)で計量された吸気流量を変換して求められる。
電子制御装置(２０)は、エアフローセンサ(２２)で計量された吸気流量と、大気圧センサ(４０)で検出された大気圧と、差圧センサ(３)で検出された差圧と、燃料供給マップ(１５)で計量された燃料供給量に基づいて、排気流量演算装置(９)で排気流量を演算するように構成されている。
燃料供給マップ(１５)は、不揮発性記憶媒体(６)に記憶され、燃料供給マップ(１５)には、エンジン回転数とエンジン負荷に対応する燃料供給量が入力されている。
この場合、吸気流量と、大気圧と、差圧と、燃料供給量に基づいて排気流量を演算するため、正確な排気流量の推定を行うことができる。
排気流量は、単位時間当たりの排気体積流量であり、エアフローセンサ(２２)で計量された吸気流量を変換して求められる。
このエンジンでは、上記精密な排気流量の推定に代えて、簡易な排気流量の推定を行ってもよい。
すなわち、このエンジンでは、エアフローセンサ(２２)を備え、電子制御装置(２０)は、エアフローセンサ(２２)で計測された吸気流量を排気流量とみなして、排気流量演算装置(９)で排気流量を演算するようにしてもよい。
この場合、吸気流量を排気流量とみなして排気流量を演算するため、簡易に排気流量の推定を行うことができる。
すなわち、このエンジンでは、エアフローセンサ(２２)を備え、電子制御装置(２０)は、エアフローセンサ(２２)で計測された吸気流量を排気流量とみなして、排気流量演算装置(９)で排気流量を演算するようにしてもよい。
この場合、吸気流量を排気流量とみなして排気流量を演算するため、簡易に排気流量の推定を行うことができる。
電子制御装置によるＤＰＦの存否判定の処理の手順を、図４のフローチャートで説明する。
図４に示すように、ステップ(Ｓ１)では集計開始条件が満たされたか否かが判定され、判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２)に移行する。
集計開始条件は、最初は、エンジン出荷後のエンジン運転時間の積算値が所定値に至った時、その後は、先のＤＰＦの存否の判定時からエンジン運転時間の積算値が所定値(０を越えた値)に至った時である。
ステップ(Ｓ２)では、差圧と排気流量に対応して存否評価マップから読み込まれたＤＰＦの存否評価値を集計し、ステップ(Ｓ３)に移行し、ステップ(Ｓ３)で所定の集計時間が経過したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ４)に移行し、判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ２)に戻る。
ステップ(Ｓ４)ではＤＰＦの存否の判定がなされ、ステップ(Ｓ５)でＤＰＦ不存在の判定がなされたか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ６)に移行し、判定が肯定された場合にはステップ(Ｓ１)に戻る。
図４に示すように、ステップ(Ｓ１)では集計開始条件が満たされたか否かが判定され、判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２)に移行する。
集計開始条件は、最初は、エンジン出荷後のエンジン運転時間の積算値が所定値に至った時、その後は、先のＤＰＦの存否の判定時からエンジン運転時間の積算値が所定値(０を越えた値)に至った時である。
ステップ(Ｓ２)では、差圧と排気流量に対応して存否評価マップから読み込まれたＤＰＦの存否評価値を集計し、ステップ(Ｓ３)に移行し、ステップ(Ｓ３)で所定の集計時間が経過したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ４)に移行し、判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ２)に戻る。
ステップ(Ｓ４)ではＤＰＦの存否の判定がなされ、ステップ(Ｓ５)でＤＰＦ不存在の判定がなされたか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ６)に移行し、判定が肯定された場合にはステップ(Ｓ１)に戻る。
ステップ(Ｓ６)では、不揮発性媒体(６)にＤＰＦの不存在が記憶され、ステップ(Ｓ７)に移行し、不存在報知装置(８)でＤＰＦの不存在の報知を開始し、ステップ(Ｓ８)でＤＰＦの存在の判定がなされる。ステップ(Ｓ８)での判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ９)でＤＰＦの不存在の報知を終了する。
ステップ(Ｓ８)でＤＰＦでの存在の判定は、ステップ(Ｓ２)〜(Ｓ４)と同様、存否評価マップのＤＰＦの存否評価値を集計し、所定の集計時間が経過した時に行う。
ステップ(Ｓ８)でＤＰＦでの存在の判定は、ステップ(Ｓ２)〜(Ｓ４)と同様、存否評価マップのＤＰＦの存否評価値を集計し、所定の集計時間が経過した時に行う。
電子制御装置(２０)によるＤＰＦの再生処理の手順を図５のフローチャートで説明する。
図５に示すように、ステップ(Ｓ１１)でＤＰＦ(２)に堆積するＰＭの堆積推定値が再生必要値に至ったか否かが判定される。ステップ(Ｓ１１)での判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ１２)でＤＯＣ(３５)が活性化温度に至っているか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ１３)でＤＰＦ(２)の再生が開始され、ステップ(Ｓ１４)でＤＰＦ(２)の再生終了条件が満たされたか否かが判定され、判定が肯定された場合には、処理は終了し、判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ１２)に戻る。
図５に示すように、ステップ(Ｓ１１)でＤＰＦ(２)に堆積するＰＭの堆積推定値が再生必要値に至ったか否かが判定される。ステップ(Ｓ１１)での判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ１２)でＤＯＣ(３５)が活性化温度に至っているか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ１３)でＤＰＦ(２)の再生が開始され、ステップ(Ｓ１４)でＤＰＦ(２)の再生終了条件が満たされたか否かが判定され、判定が肯定された場合には、処理は終了し、判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ１２)に戻る。
再生終了条件は、ポスト噴射により、ＤＰＦ入口排気温度が所定の再生要求温度(例えば５００°Ｃ前後)を維持した積算時間が所定の終了設定時間(例えば２０分)に至ることである。
尚、ＤＰＦ(２)の再生途中で、ＤＰＦ出口側排気温度が異常高温(例えば７００°Ｃ前後)に至った場合には、ＤＰＦ(２)の熱損傷を避けるため、ポスト噴射は中止される。
尚、ＤＰＦ(２)の再生途中で、ＤＰＦ出口側排気温度が異常高温(例えば７００°Ｃ前後)に至った場合には、ＤＰＦ(２)の熱損傷を避けるため、ポスト噴射は中止される。
ステップ(Ｓ１２)で、ＤＯＣ(３５)の入口側排気温度がＤＯＣ(３５)の活性化温度に達していない場合には、ステップ(Ｓ１５)で吸気絞弁(２４)による吸気絞りで、排気(３９)が昇温され、ステップ(Ｓ１２)に戻る。
(１)…排気経路、(２)…ＤＰＦ、(３)…差圧センサ、(５)…計時装置、(６)…不揮発性記憶媒体、(７)…ＤＰＦ存否評価マップ、(７ａ)…存否境界領域、(７ｂ)…不存在評価領域、(７ｃ)…存在評価領域、(７ｄ)…近境界不存在評価領域、(７ｅ)…遠境界不存在評価領域、(７ｆ)…近境界存在評価領域、(７ｇ)…遠境界存在評価領域、(８)…不存在報知装置、(９)…排気流量演算装置、(１０)…ＤＰＦ存否判定装置。
Claims (7)
- 排気経路(１)に配置されたＤＰＦ(２)と、ＤＰＦ(２)の排気入口と排気出口の差圧を検出する差圧センサ(３)と、ＤＰＦ(２)を通過する排気流量を演算する排気流量演算装置(９)と、ＤＰＦ存否評価マップ(７)と、ＤＰＦ(２)の存否を判定するＤＰＦ存否判定装置(１０)を備え、
ＤＰＦ存否評価マップ(７)は、低差圧少排気側と高差圧多排気側とに亘って形成された存否境界領域(７ａ)と、存否境界領域(７ａ)よりも低差圧多排気側の不存在評価領域(７ｂ)と、存否境界領域(７ａ)よりも高差圧少排気側の存在評価領域(７ｃ)を備え、不存在評価領域(７ｂ)には不存在評価値が、存在評価領域(７ｃ)には存在評価値がそれぞれ割り当てられ、
ＤＰＦ存否判定装置(１０)は、前記差圧と排気流量に対応してＤＰＦ存否評価マップ(７)から読み込まれた存在評価値と不存在評価値の集計結果に基づいてＤＰＦ(２)の存否を判定するように構成され、
存在評価領域(７ｃ)の存在評価値は、不存在評価領域(７ｂ)の不存在評価値以上の高い評価値に設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
不存在評価領域(７ｂ)は、存否境界領域(７ａ)に隣接する近境界不存在評価領域(７ｄ)と、近境界不存在評価領域(７ｄ)に低差圧多排気側で隣接する遠境界不存在評価領域(７ｅ)を備え、遠境界不存在評価領域(７ｅ)の不存在評価値は、近境界不存在評価領域(７ｄ)の不存在評価値よりも不存在評価が高い値に設定され、
存在評価領域(７ｃ)は、存否境界領域(７ａ)に隣接する近境界存在評価領域(７ｆ)と、近境界存在評価領域(７ｆ)に高差圧少排気側で隣接する遠境界存在評価領域(７ｇ)を備え、遠境界存在評価領域(７ｇ)の存在評価値は、近境界存在評価領域(７ｆ)の存在評価値よりも存在評価が高い値に設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 排気経路(１)に配置されたＤＰＦ(２)と、ＤＰＦ(２)の排気入口と排気出口の差圧を検出する差圧センサ(３)と、ＤＰＦ(２)を通過する排気流量を演算する排気流量演算装置(９)と、ＤＰＦ存否評価マップ(７)と、ＤＰＦ(２)の存否を判定するＤＰＦ存否判定装置(１０)を備え、
ＤＰＦ存否評価マップ(７)は、低差圧少排気側と高差圧多排気側とに亘って形成された存否境界領域(７ａ)と、存否境界領域(７ａ)よりも低差圧多排気側の不存在評価領域(７ｂ)と、存否境界領域(７ａ)よりも高差圧少排気側の存在評価領域(７ｃ)を備え、不存在評価領域(７ｂ)には不存在評価値が、存在評価領域(７ｃ)には存在評価値がそれぞれ割り当てられ、
ＤＰＦ存否判定装置(１０)は、前記差圧と排気流量に対応してＤＰＦ存否評価マップ(７)から読み込まれた存在評価値と不存在評価値の集計結果に基づいてＤＰＦ(２)の存否を判定するように構成され、
不存在評価領域(７ｂ)は、存否境界領域(７ａ)に隣接する近境界不存在評価領域(７ｄ)と、近境界不存在評価領域(７ｄ)に低差圧多排気側で隣接する遠境界不存在評価領域(７ｅ)を備え、遠境界不存在評価領域(７ｅ)の不存在評価値は、近境界不存在評価領域(７ｄ)の不存在評価値よりも不存在評価が高い値に設定され、
存在評価領域(７ｃ)は、存否境界領域(７ａ)に隣接する近境界存在評価領域(７ｆ)と、近境界存在評価領域(７ｆ)に高差圧少排気側で隣接する遠境界存在評価領域(７ｇ)を備え、遠境界存在評価領域(７ｇ)の存在評価値は、近境界存在評価領域(７ｆ)の存在評価値よりも存在評価が高い値に設定されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
計時装置(５)を備え、
ＤＰＦ(２)の存否判定は、計時装置(５)で計測された所定の集計時間の経過時に行われるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＤＰＦ存否評価マップ(７)の存否境界領域(７ａ)では、ＤＰＦ(２)の存否が評価されない存否無評価値が割り当てられている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項５のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
不存在報知装置(８)を備え、
ＤＰＦ(２)の不存在の判定がなされた場合には、電子制御装置(２０)が不存在報知装置(８)でＤＰＦ(２)の不存在を報知するように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項６に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
不揮発性記憶媒体(６)を備え、
ＤＰＦ(２)の不存在の判定がなされた場合には、電子制御装置(２０)が不揮発性記憶媒体(６)に判定結果を記憶させるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
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