JPH0569312U - パティキュレート補集量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰ
Ｆ）に推積するパティキュレートの自己再生量（自己燃
焼量）を測定して運転状況によって変化するパティキュ
レートの推積量を求め、フィルタ再生時期を司る設定閾
値を補正してＤＰＦの耐久性を図る。 【構成】排ガス中のパティキュレートを補集、燃焼する
排気ガス後処理装置５の前後に、上記排気後処理装置５
に流入する上記排気ガス中の酸素濃度と同後処理装置５
から流出される処理済の排気ガス中に含まれる酸素濃度
を出力する酸素濃度センサ１０，１１を配設し、該各セ
ンサ１０，１１を該センサからの出力の差によって上記
排気ガス後処理装置５におけるパティキュレート自己再
生量Ｄ１を求る制御手段８に接続した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、排気ガス後処理装置に補集されるパティキュレートの捕集量を測定 する測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

排気ガス中に含まれるパティキュレートを補集して燃焼し、排気ガスを浄化す る排気ガス後処理装置が知られている。この装置は、ディーゼルパティキュレー トフィルタ（ＤＰＦ）で排ガス中のパティキュレートを補集し、一定量それが推 積すると、ヒータによって加熱して推積したパティキュレートを燃焼させてＤＰ Ｆの再生を行なっている。

【０００３】 このような装置におけるパティキュレートの補集量の測定には、現在、背圧検 知、直接検知、及び積算検知方式等が採用されているが、中でも積算検知方式は 、エンジン回転数と負荷情報であるアクセル開度と排煙濃度から単位時間当たり のパティキュレート補集量を算出して積算し、その積算値が設定した閾値を超え た時点で上記パティキュレートを燃焼させてＤＰＦの再生を行なっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、パティキュレートは通常７００℃前後で燃焼するので、排気温だけ では燃焼しにくく、ヒータ等の加熱装置で加熱して燃焼させており、上述した閾 値はそのときにフィルタに補集しているであろうパティキュレート量を想定して 設定されている。しかしながら、パティキュレートの中には、その状態によって 上述した温度（７００℃）よりも低い温度（３５０℃）前後で自己着火して燃焼 する（自己再生する）ものもあり、想定したパティキュレート補集量と実際のパ ティキュレート補集量との間に開きが出てしまう。現在の閾値の設定に関しては 、パティキュレートの自己再生量が加味されていないので、上記設定した閾値を 基準にフィルタを燃焼させてしまうと、過剰にフィルタを燃焼させてしまい、フ ィルタの耐久性に問題が生じる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案では、エンジン排気系から排出される排気ガス中に含まれるパ ティキュレートを補集、燃焼させる排気ガス後処理装置の前後に一対をもって配 設され、上記排気後処理装置に流入する上記排気ガス中の酸素濃度と上記排気ガ ス後処理装置から流出する処理済の排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出する酸 素濃度センサと、上記各酸素濃度センサと接続し、該センサからの検出値の差に よって上記排気ガス後処理装置における自己再生量を求る制御手段とからなるパ ティキュレート補集量測定装置を提案する。

【０００６】

【作用】

排気ガス後処理装置に流入する未処理の排気ガス中の酸素濃度と上記排気ガス 後処理装置から流出する処理済の排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサで検出 して制御手段に出力し、制御手段でその出力差から自己再生量（自己燃焼量）を 算出するので、排気ガス後処理装置に流入するパティキュレート流入量から自己 再生量を引くことでディーゼルパティキュレートフィルタに補集されるパティキ ュレート補集量が算出される。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を説明する。図１において、符号１はディーゼルエンジ ンを示す。このエンジン１の排気路２にはプリマフラ３、排気シャットバルブ４ を介して排気ガス後処理装置５が配置されている。排気シャットバルブ４と排気 ガス後処理装置５の間には、エアポンプ６につながる導入路７が接続していて、 適時にこのポンプ６から二次エアが排気ガス後処理装置５に導入される。なお、 排気シャットバルブ４と排気ガス後処理装置５を迂回してバイパス路１２が形成 され、同路には常閉の開閉弁１４が装着される。

【０００８】 排気シャットバルブ４及び開閉弁１４はコントローラ８に接続しており、コン トローラ８から送られる出力信号によって排気路２を開時にバイパス路１２を閉 じ、排気路２を閉時にバイパス路１２を開く様に制御され、排気ガス後処理装置 ５への排気ガスの流入を規制している。

【０００９】 排気ガス後処理装置５は、エンジン１の排気マニホールドから排出される排気 ガス中に含まれるパティキュレート（Ｐｃｔ）を補集するハニカム構造を有する セラミック製のフィルタ部であるディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ ）９を中心に、図示しない通気性のある熱遮断部材及び加熱装置であるヒータ等 がキャニング容器内に収容されている。

【００１０】 排気ガス後処理装置５の前後にそれぞれ位置する排気路２ａ，２ｂには、コン トローラ８に接続する酸素濃度センサ（以下、「Ｏ₂センサ」と記す）１０，１ １がそれぞれ配設されており、このセンサ１０，１１とコントローラ８によって パティキュレート補集量測定装置１２が構成されている。

【００１１】 Ｏ₂センサ１０は、排気ガス後処理装置５に流入する未処理の排気ガス中の酸 素濃度を検出し、Ｏ₂センサ１１は、排気ガス後処理装置５から流出される処理 済の排気ガス中の酸素濃度を検出するものであって、検出結果を酸素濃度情報と してコントローラ８に出力している。

【００１２】 コントローラ８は、周知のマイクロコンピュータでその要部が構成されており 、図示しない電源回路を介して電源に接続される。このコントローラ８の図示し ない入力回路には上述したセンサ１０，１１が接続されており、これらからの出 力信号が適時に制御回路に取り込まれる。

【００１３】 コントローラ８の記憶手段は、図２乃至図５に示すようなＤＰＦ再生処理のプ ログラムや、排気ガス中の酸素濃度差を算出する各種マップ、算出式を各エリア に取り込み記憶できる書き込み専用ＲＯＭや、エンジンメインスイッチのオン、 オフに関係無く記憶処理する不揮発性メモリも具備している。

【００１４】 このようにコントローラ８は、パティキュレート補集量測定装置１２の制御装 置１００として、図３に示すように、Ｐｃｔ排出量算出手段１０１、Ｐｃｔ自己 燃焼量算出手段１０２、Ｐｃｔ補集量算出手段１０３及びＰｃｔ補集量域判定手 段１０４の機能を有する。

【００１５】 Ｐｃｔ排出量算出手段１０１は、排ガス後処理装置５に流入する単位排気量当 たりのパティキュレート量をエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度θと排煙濃度（ ボッシュスモーク率）から算出し、Ｐｃｔ自己燃焼量算出手段１０２は、Ｏ₂セ ンサ１０からの酸素濃度情報とＯ₂センサ１１からの酸素濃度情報を取り込み、 その酸素濃度の偏差（酸素消費量）からパティキュレートの自己燃焼量を算出す る。 Ｐｃｔ推積量算出手段１０３は、パティキュレート排出量とパティキュレート 自己燃焼量の偏差からＤＰＦに推積するパティキュレート推積量を算出し、Ｐｃ ｔ補集量域判定手段１０４は、パティキュレート補集量が予め設定される閾値を 超えているか否かを判定し、その判定結果に応じてＤＰＦ再生信号ΔＵを出力す る。

【００１６】 以下、パティキュレート補集量測定装置１２の制御動作をコントローラ８の行 なう制御プログラムに沿って説明する。

【００１７】 コントローラ８にはステップ１でエンジン回転数Ｎｅ，アクセル開度θに出力 信号を取り込む。ステップ２では図２（ａ）,（ｂ）に示すマップを用いて単位 排気量当たりのＰｃｔ排出量Ｃを算出し、ステップ３でそのＰｃｔ排出量Ｃを時 間積分して単位時間当たりのＰｃｔ排出量、すなわち単位時間単位排気量に対す るＰｃｔ排出量Ｃ１を算出してそれをストアする。図２（ａ）は、車両をシャー シダイナモ上で一定条件で走行させ、単位時間当たりに排出される排気ガスを採 取して濾過し、濾紙の汚染度合を反射光式の測定装置で算出した試験データ値で ある排煙濃度を用いて作成した排煙濃度（ボッシュスモーク濃度）に対するＰｃ ｔ排出量Ｃを求めたＰｃｔ排出量算出マップであり、図２（ｂ）は、エンジン回 転数Ｎｅとアクセル開度θに対する排煙濃度を示した排煙濃度算出マップである 。つまり、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度θからボッシュスモーク濃度％を 求めたマップを作成することで、単位時間、単位排気量に対するＰｃｔの排気ガ ス後処理装置５への流入量Ｃ１を算出するわけである。

【００１８】 排気ガス後処理装置５に対するＰｃｔの流入量Ｃ１が算出されると、ステップ ４に進む。ステップ４では、Ｏ₂センサ１０，１１から送られる酸素濃度情報Ｄ １，Ｄ２が入力され、ステップ５でそれらＤ１，Ｄ２の偏差を求めて、図４を用 いてパティキュレートの自己着火による燃焼量Ｄ（自己再生量）を算出し、ステ ップ６で燃焼量Ｄ時間積分して単位時間当たりのＰｃｔ燃焼量Ｄ１を算出しスト アする。図４は、排ガス後処理装置５に流入する排気ガス中に含まれる酸素濃度 出力値Ｄ１と同後処理装置から流出する排気ガス中に含まれる酸素濃度出力値Ｄ ２との偏差である酸素消費量（酸素濃度）に対するＰｃｔ燃焼量Ｄを示したマッ プである。

【００１９】 単位時間当たりのＰｃｔ流入量Ｃ１と単位時間当たりのＰｃｔ燃焼量Ｄ１が算 出されると、ステップ７で両者の偏差を求めてＤＰＦに推積するＰｃｔ補集量Ｂ が算出され、ステップ８でこの補集量Ｂが設定閾値Ｓと同等あるいはそれ以上か を否かが判断される。Ｐｃｔ補集量Ｂが設定閾値と同等もしくはそれ以上と判断 れると、ステップ９に進み、ＤＰＦ再生信号ΔＵがコントローラ８から発せられ て排気シャットバルブ４や開閉弁１４をオンし、ヒータ等が作動される。これに よってシャットバルブ４を閉じ、開閉弁１４を開き、ＤＰＦ５の再生（強制燃焼 ）が行われる（ステップ１０）。また、Ｐｃｔ補集量Ｂが未だ閾値Ｓに達しない 場合は、補集量Ｂが閾値Ｓになるまで、ステップ７の捕集量算出が行われる（ス テップ１１）。

【００２０】 このように、Ｏ₂センサ１０，１１を排気ガス後処理装置５の流入側と排出側 に位置する排気路２ａ，２ｂに配設し、そのセンサ１０，１１から送られる酸素 濃度情報Ｄ１，Ｄ２からパティキュレートの自己再生量Ｄ（自己着火による燃焼 量）を算出するので、走行中にＤＰＦに推積するＰｃｔ量Ｂをより正確に検知す ることができるき、閾値Ｓをより適切に設定することができる。

【００２１】

【考案の効果】

本考案によれば、試験データを基に設定した閾値を運転状態に応じて補正でき るので、排気ガス後処理装置のＤＰＦフィルタを過剰に燃焼させる心配も薄れフ ィルタの耐久性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例であるパティキュレート補集
量測定装置の概略構成図である。

【図２】（ａ）は図１のパティキュレート補集量測定装
置で用いるパティキュレート排出量基準マップ、（ｂ）
は同じく図１のパティキュレート補集量測定装置で用い
るパティキュレート流入用を示すマップである。

【図３】本考案のパティキュレート補集量測定装置の制
御ブロック図である。

【図４】図１のパティキュレート補集量測定装置で用い
るパティキュレート燃焼量の特性を示すマップである。

【図５】図１のパティキュレート補集量測定装置で用い
るＤＰＦ再生処理ルーチンのフローチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ５ 排気ガス後処理装置 １０，１１ 酸素濃度センサ（Ｏ₂センサ） ８（１００） 制御手段 １２ パティキュレート補集量測定装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気系から排出される排気ガス
   中に含まれるパティキュレートを補集、燃焼する排気ガ
   ス後処理装置の前後に一対をもって配設され、上記排気
   後処理装置に流入する上記排気ガス中の酸素濃度と上記
   排気ガス後処理装置から流出す処理済の排気ガス中に含
   まれる酸素濃度を出力する各酸素濃度センサと、上記各
   酸素濃度センサと接続し、該センサからの出力の差によ
   って上記排気ガス後処理装置におけるパティキュレート
   自己再生量を求る制御手段とからなるパティキュレート
   補集量測定装置。