JP6908560B2 - ディーゼルエンジンの排気処理装置 - Google Patents
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Description
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、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、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。
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。
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)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(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。
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。
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。
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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