JPH0742537A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの排気浄化装置Info
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- JPH0742537A JPH0742537A JP5245631A JP24563193A JPH0742537A JP H0742537 A JPH0742537 A JP H0742537A JP 5245631 A JP5245631 A JP 5245631A JP 24563193 A JP24563193 A JP 24563193A JP H0742537 A JPH0742537 A JP H0742537A
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- air
- flow meter
- amount
- diesel engine
- dpf
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
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- 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
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- 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
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 再生時の適合値再現精度を向上することがで
きるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供すること
にある。 【構成】 ディーゼルエンジン1の排気管3にパティキ
ュレート・フィルタ7及び電気ヒータ8が設けられ、吸
気管2にマスエアフローメータ5が設けられ、前圧セン
サ9及び後圧センサ10によりパティキュレート・フィ
ルタ7の前後の差圧が検出される。吸気管2と排気管3
とが連通管12にて接続され、連通管12の途中にエア
ポンプ13が設けられている。ECU15は、フローメ
ータ5による吸入空気量と前圧及び後圧センサ9,10
によるフィルタ7の前後の差圧とからフィルタ7のパテ
ィキュレートの捕集量を求めるとともに、この捕集した
パティキュレートを燃焼させるに必要な空気量を求め、
同空気量となるようにフローメータ5を用いたフィード
バック制御によりエアポンプ13を駆動する。
きるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供すること
にある。 【構成】 ディーゼルエンジン1の排気管3にパティキ
ュレート・フィルタ7及び電気ヒータ8が設けられ、吸
気管2にマスエアフローメータ5が設けられ、前圧セン
サ9及び後圧センサ10によりパティキュレート・フィ
ルタ7の前後の差圧が検出される。吸気管2と排気管3
とが連通管12にて接続され、連通管12の途中にエア
ポンプ13が設けられている。ECU15は、フローメ
ータ5による吸入空気量と前圧及び後圧センサ9,10
によるフィルタ7の前後の差圧とからフィルタ7のパテ
ィキュレートの捕集量を求めるとともに、この捕集した
パティキュレートを燃焼させるに必要な空気量を求め、
同空気量となるようにフローメータ5を用いたフィード
バック制御によりエアポンプ13を駆動する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はディーゼルエンジンの
排気浄化装置に係り、詳しくは、排気ガス中のパティキ
ュレートを捕集するDPF(ディーゼル・パティキュレ
ート・フィルタ)と、捕集したパティキュレートを着火
するヒータとを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装
置に関するものである。
排気浄化装置に係り、詳しくは、排気ガス中のパティキ
ュレートを捕集するDPF(ディーゼル・パティキュレ
ート・フィルタ)と、捕集したパティキュレートを着火
するヒータとを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】DPF(ディーゼル・パティキュレート
・フィルタ)はディーゼルエンジンの黒煙対策として直
接的で有効であるが、再生制御が課題である。再生方式
として電気ヒータで捕集したPM(微粒子)に着火し、
エアポンプからの二次エアを供給して伝播燃焼させる電
気ヒータ式により再生を安定化している(例えば、特開
平4−325707号公報)。
・フィルタ)はディーゼルエンジンの黒煙対策として直
接的で有効であるが、再生制御が課題である。再生方式
として電気ヒータで捕集したPM(微粒子)に着火し、
エアポンプからの二次エアを供給して伝播燃焼させる電
気ヒータ式により再生を安定化している(例えば、特開
平4−325707号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、捕集量が多
いか二次エア流量が多いと再生温度が高くなり、逆では
低くなる。再生温度は高すぎればフィルタが溶損し、低
すぎれば燃え残りを生じ良好な再生は得られない。良好
な再生温度(800℃前後)とするためには設計段階で
二次エア流量を捕集量に応じて適合するとともに製品段
階で適合値を精度よく再現するシステム作りが必要であ
る。
いか二次エア流量が多いと再生温度が高くなり、逆では
低くなる。再生温度は高すぎればフィルタが溶損し、低
すぎれば燃え残りを生じ良好な再生は得られない。良好
な再生温度(800℃前後)とするためには設計段階で
二次エア流量を捕集量に応じて適合するとともに製品段
階で適合値を精度よく再現するシステム作りが必要であ
る。
【0004】そこで、この発明の目的は、再生時の適合
値再現精度を向上することができるディーゼルエンジン
の排気浄化装置を提供することにある。
値再現精度を向上することができるディーゼルエンジン
の排気浄化装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、ディーゼル
エンジンの排気系に設けられ、排気ガス中のパティキュ
レートを捕集するパティキュレート・フィルタと、前記
パティキュレート・フィルタに捕集されたパティキュレ
ートを着火するための加熱手段と、前記ディーゼルエン
ジンの吸気系に設けられた空気流量計と、前記パティキ
ュレート・フィルタの前後の差圧を検出するための圧力
センサと、前記ディーゼルエンジンの吸気系における空
気流量計の下流側と、前記ディーゼルエンジンの排気系
におけるパティキュレート・フィルタ及び加熱手段の上
流側とを連通する連通管と、前記連通管の途中に設けら
れたエアポンプとを備え、前記空気流量計による吸入空
気量と前記圧力センサによるパティキュレート・フィル
タの前後の差圧とから前記パティキュレート・フィルタ
のパティキュレートの捕集量を求めるとともに、この捕
集したパティキュレートを燃焼させるに必要な空気量を
求め、同空気量となるように前記空気流量計を用いたフ
ィードバック制御により前記エアポンプを駆動するよう
にしたディーゼルエンジンの排気浄化装置をその要旨と
するものである。
エンジンの排気系に設けられ、排気ガス中のパティキュ
レートを捕集するパティキュレート・フィルタと、前記
パティキュレート・フィルタに捕集されたパティキュレ
ートを着火するための加熱手段と、前記ディーゼルエン
ジンの吸気系に設けられた空気流量計と、前記パティキ
ュレート・フィルタの前後の差圧を検出するための圧力
センサと、前記ディーゼルエンジンの吸気系における空
気流量計の下流側と、前記ディーゼルエンジンの排気系
におけるパティキュレート・フィルタ及び加熱手段の上
流側とを連通する連通管と、前記連通管の途中に設けら
れたエアポンプとを備え、前記空気流量計による吸入空
気量と前記圧力センサによるパティキュレート・フィル
タの前後の差圧とから前記パティキュレート・フィルタ
のパティキュレートの捕集量を求めるとともに、この捕
集したパティキュレートを燃焼させるに必要な空気量を
求め、同空気量となるように前記空気流量計を用いたフ
ィードバック制御により前記エアポンプを駆動するよう
にしたディーゼルエンジンの排気浄化装置をその要旨と
するものである。
【0006】
【作用】空気流量計による吸入空気量と圧力センサによ
るパティキュレート・フィルタの前後の差圧とからパテ
ィキュレート・フィルタのパティキュレートの捕集量が
求められるとともに、この捕集したパティキュレートを
燃焼させるに必要な空気量が求められる。そして、同空
気量となるように空気流量計を用いたフィードバック制
御によりエアポンプが駆動される。つまり、空気流量計
が特性のズレをもっているとパティキュレート捕集量の
算出にもズレが出るが、その後の空気流量計を用いたフ
ィードバック制御時にズレが相殺される。
るパティキュレート・フィルタの前後の差圧とからパテ
ィキュレート・フィルタのパティキュレートの捕集量が
求められるとともに、この捕集したパティキュレートを
燃焼させるに必要な空気量が求められる。そして、同空
気量となるように空気流量計を用いたフィードバック制
御によりエアポンプが駆動される。つまり、空気流量計
が特性のズレをもっているとパティキュレート捕集量の
算出にもズレが出るが、その後の空気流量計を用いたフ
ィードバック制御時にズレが相殺される。
【0007】
(第1実施例)以下、この発明を具体化した一実施例を
図面に従って説明する。
図面に従って説明する。
【0008】図1には、本実施例のディーゼルエンジン
の排気浄化装置の全体概略図を示す。ディーゼルエンジ
ン1には吸気管2と排気管3とが接続されている。吸気
管2の最上流部にはエアクリーナ4が設けられ、エアク
リーナ4を通して空気が吸気管2内に吸入される。又、
吸気管2にはマスエアフローメータ5が配置され、マス
エアフローメータ5によりディーゼルエンジン1の吸入
空気の質量流量が検出される。
の排気浄化装置の全体概略図を示す。ディーゼルエンジ
ン1には吸気管2と排気管3とが接続されている。吸気
管2の最上流部にはエアクリーナ4が設けられ、エアク
リーナ4を通して空気が吸気管2内に吸入される。又、
吸気管2にはマスエアフローメータ5が配置され、マス
エアフローメータ5によりディーゼルエンジン1の吸入
空気の質量流量が検出される。
【0009】又、ディーゼルエンジン1の排気管3には
排気浄化装置6が設けられ、排気浄化装置6はDPF
(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)7と電気
ヒータ8とを備えている。そして、DPF7により排気
ガス中のパティキュレート成分が捕集される。DPF7
の上流側端部には、電気ヒータ8が配置され、電気ヒー
タ8により捕集されたパティキュレートが着火される。
排気浄化装置6が設けられ、排気浄化装置6はDPF
(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)7と電気
ヒータ8とを備えている。そして、DPF7により排気
ガス中のパティキュレート成分が捕集される。DPF7
の上流側端部には、電気ヒータ8が配置され、電気ヒー
タ8により捕集されたパティキュレートが着火される。
【0010】さらに、排気管3には、DPF7の上流側
圧力を検出する前圧センサ9とDPF7の下流側圧力を
検出する後圧センサ10とが配置されている。さらに
は、排気管3には、DPF7への流入排気ガス温度を検
出する排気温センサ11が配設されている。
圧力を検出する前圧センサ9とDPF7の下流側圧力を
検出する後圧センサ10とが配置されている。さらに
は、排気管3には、DPF7への流入排気ガス温度を検
出する排気温センサ11が配設されている。
【0011】又、吸気管2におけるマスエアフローメー
タ5の下流側と、排気管3における排気浄化装置6の上
流側とは、連通管12にて連通している。連通管12の
途中には電動式のエアポンプ13が設けられている。こ
のエアポンプ13はDPF7に捕集されたパティキュレ
ートを燃焼させる時の酸素供給のためのものである。排
気管3における連通管12の開口部には、電磁式の開閉
バルブ14が設けられ、この開閉バルブ14により連通
管12の開口部が開閉されるようになっている。つま
り、開閉バルブ14を閉じることにより、エアポンプ1
3の吐出側には排気ガスの圧力がエアポンプ13に加わ
るのが防止される。又、開閉バルブ14を開けることに
より、エアポンプ13の駆動に伴う二次空気の排気管3
内への供給が許容されるようになっている。
タ5の下流側と、排気管3における排気浄化装置6の上
流側とは、連通管12にて連通している。連通管12の
途中には電動式のエアポンプ13が設けられている。こ
のエアポンプ13はDPF7に捕集されたパティキュレ
ートを燃焼させる時の酸素供給のためのものである。排
気管3における連通管12の開口部には、電磁式の開閉
バルブ14が設けられ、この開閉バルブ14により連通
管12の開口部が開閉されるようになっている。つま
り、開閉バルブ14を閉じることにより、エアポンプ1
3の吐出側には排気ガスの圧力がエアポンプ13に加わ
るのが防止される。又、開閉バルブ14を開けることに
より、エアポンプ13の駆動に伴う二次空気の排気管3
内への供給が許容されるようになっている。
【0012】電子制御ユニット(以下、ECUという)
15には、マスエアフローメータ5と前圧センサ9と後
圧センサ10と排気温センサ11とが接続されている。
そして、ECU15は各センサ5,9,10,11から
の信号入力により、吸気ガスの質量流量、DPF7の上
流側圧力、DPF7の下流側圧力、DPF7への流入排
気ガス温度をそれぞれ検知する。
15には、マスエアフローメータ5と前圧センサ9と後
圧センサ10と排気温センサ11とが接続されている。
そして、ECU15は各センサ5,9,10,11から
の信号入力により、吸気ガスの質量流量、DPF7の上
流側圧力、DPF7の下流側圧力、DPF7への流入排
気ガス温度をそれぞれ検知する。
【0013】又、ECU15は電気ヒータ8とエアポン
プ13と開閉バルブ14と接続されている。そして、E
CU15は電気ヒータ8の通電制御とエアポンプ13の
駆動制御と開閉バルブ14の開閉制御を行うようになっ
ている。
プ13と開閉バルブ14と接続されている。そして、E
CU15は電気ヒータ8の通電制御とエアポンプ13の
駆動制御と開閉バルブ14の開閉制御を行うようになっ
ている。
【0014】次に、このように構成したディーゼルエン
ジンの排気浄化装置の作用を説明する。ディーゼルパテ
ィキュレートシステムにおいて、パティキュレート捕集
量が多い、または、エア供給量が多いと、DPF7に捕
集されたパティキュレートの燃焼温度が高くなり、DP
F7の割れや溶損が発生してしまう。逆に、パティキュ
レート捕集量が少ない、または、エア供給量(酸素供給
量)が少ないと、DPF7に捕集されたパティキュレー
トの燃焼温度が低くなり、パティキュレートの燃え残り
が発生してしまう。
ジンの排気浄化装置の作用を説明する。ディーゼルパテ
ィキュレートシステムにおいて、パティキュレート捕集
量が多い、または、エア供給量が多いと、DPF7に捕
集されたパティキュレートの燃焼温度が高くなり、DP
F7の割れや溶損が発生してしまう。逆に、パティキュ
レート捕集量が少ない、または、エア供給量(酸素供給
量)が少ないと、DPF7に捕集されたパティキュレー
トの燃焼温度が低くなり、パティキュレートの燃え残り
が発生してしまう。
【0015】従って、パティキュレートの燃焼温度を適
切(800°C前後)に保ち、良好な再生を実現するた
めには、正確なパティキュレートの捕集量検出と、再生
時の正確なエア流量制御が必要である。
切(800°C前後)に保ち、良好な再生を実現するた
めには、正確なパティキュレートの捕集量検出と、再生
時の正確なエア流量制御が必要である。
【0016】まず、パティキュレート捕集量検出時のE
CU15における作動を説明する。図2に示すように、
パティキュレート捕集量PTとDPF7の圧力損失Rと
の間には特定の関係があることが分かっている。ここ
で、DPF7の圧力損失Rは、DPF7の両端の発生差
圧△PとDPF7を通過する気体の体積流量Qから算出
できる。又、DPF7を通過する気体の体積流量Qは、
ディーゼルエンジン1の排気ガスの質量流量が吸入空気
の質量流量GAにほぼ等しいため、質量流量GAを排気
温TEXと排気圧(前圧)PEM1で体積流量Qに換算
して算出する。
CU15における作動を説明する。図2に示すように、
パティキュレート捕集量PTとDPF7の圧力損失Rと
の間には特定の関係があることが分かっている。ここ
で、DPF7の圧力損失Rは、DPF7の両端の発生差
圧△PとDPF7を通過する気体の体積流量Qから算出
できる。又、DPF7を通過する気体の体積流量Qは、
ディーゼルエンジン1の排気ガスの質量流量が吸入空気
の質量流量GAにほぼ等しいため、質量流量GAを排気
温TEXと排気圧(前圧)PEM1で体積流量Qに換算
して算出する。
【0017】以上の関係を数式で表すと次のようにな
る。 Q=GA・(TEX/PEM1)・K ・・・(1) R=ΔP/Q ・・・(2) PT=f(R) ・・・(3) ただし、式中のKは、物理的に決まる定数である。
る。 Q=GA・(TEX/PEM1)・K ・・・(1) R=ΔP/Q ・・・(2) PT=f(R) ・・・(3) ただし、式中のKは、物理的に決まる定数である。
【0018】以下、パティキュレート捕集時のECU1
5の再生時期判定ルーチンを、図4のフローチャートに
従って説明する。本ルーチンは、例えば1秒毎に定期的
に実行されるものである。
5の再生時期判定ルーチンを、図4のフローチャートに
従って説明する。本ルーチンは、例えば1秒毎に定期的
に実行されるものである。
【0019】まず、ECU15はステップ100で再生
中かどうかの判定を行い、再生中の場合は、本ルーチン
は実行されずに処理を終える。又、再生中でない場合
は、以下のステップ101以降に進む。
中かどうかの判定を行い、再生中の場合は、本ルーチン
は実行されずに処理を終える。又、再生中でない場合
は、以下のステップ101以降に進む。
【0020】ECU15はステップ101で開閉バルブ
14を閉弁側に駆動し、ディーゼルエンジン1の排気ガ
スの圧力がエアポンプ13に加わるのを防止する。そし
て、ECU15はステップ102以降で再生時期判定を
行なう。
14を閉弁側に駆動し、ディーゼルエンジン1の排気ガ
スの圧力がエアポンプ13に加わるのを防止する。そし
て、ECU15はステップ102以降で再生時期判定を
行なう。
【0021】ECU15はステップ102でマスエアフ
ローメータ5の吸入空気質量流量GAと排気温センサ1
1の排気温TEXと前圧センサ9の排気圧PEM1か
ら、上記(1)式に従って、DPF7を通過する排気ガ
スの体積流量Qを求める。
ローメータ5の吸入空気質量流量GAと排気温センサ1
1の排気温TEXと前圧センサ9の排気圧PEM1か
ら、上記(1)式に従って、DPF7を通過する排気ガ
スの体積流量Qを求める。
【0022】次に、ECU15はステップ103で前圧
センサ9の排気圧(前圧)PEM1と後圧センサ10の
排気圧(後圧)PEM2から、DPF7の前後差圧△P
を△P=PEM1−PEM2と求める。
センサ9の排気圧(前圧)PEM1と後圧センサ10の
排気圧(後圧)PEM2から、DPF7の前後差圧△P
を△P=PEM1−PEM2と求める。
【0023】そして、ECU15はステップ104でス
テップ102において求めた排気ガス体積流量Qとステ
ップ103で求めた差圧△Pから、上記(2)式に従っ
て、DPF7での圧力損失Rを求める。
テップ102において求めた排気ガス体積流量Qとステ
ップ103で求めた差圧△Pから、上記(2)式に従っ
て、DPF7での圧力損失Rを求める。
【0024】さらに、ECU15はステップ105で図
2の特性図からパティキュレート捕集量PTを算出す
る。引き続き、ECU15はステップ106でステップ
105において算出したパティキュレート捕集量PTと
設定値(限界値)とを比較し、PTが設定値より大きい
場合は、再生が必要なためステップ107で再生要求フ
ラグをセットし処理を終える。一方、ECU15はパテ
ィキュレート捕集量PTが設定値より小さい場合は、ス
テップ108で再生要求フラグをクリアし処理を終え
る。
2の特性図からパティキュレート捕集量PTを算出す
る。引き続き、ECU15はステップ106でステップ
105において算出したパティキュレート捕集量PTと
設定値(限界値)とを比較し、PTが設定値より大きい
場合は、再生が必要なためステップ107で再生要求フ
ラグをセットし処理を終える。一方、ECU15はパテ
ィキュレート捕集量PTが設定値より小さい場合は、ス
テップ108で再生要求フラグをクリアし処理を終え
る。
【0025】このような再生時期判定ルーチンで再生が
必要と判定された場合は、ECU15は次のようにし
て、再生制御を行なう。即ち、電気ヒータ8によりDP
F7の捕集されたパティキュレートに着火し、エアポン
プ13の駆動により燃焼に必要な酸素をエアとして供給
し、パティキュレートの燃焼を制御する。尚、本実施例
では、再生中は、ディーゼルエンジン1は停止状態にあ
るものとする。
必要と判定された場合は、ECU15は次のようにし
て、再生制御を行なう。即ち、電気ヒータ8によりDP
F7の捕集されたパティキュレートに着火し、エアポン
プ13の駆動により燃焼に必要な酸素をエアとして供給
し、パティキュレートの燃焼を制御する。尚、本実施例
では、再生中は、ディーゼルエンジン1は停止状態にあ
るものとする。
【0026】再生時のECU15における再生制御ルー
チンを図5に従って説明する。本ルーチンは、例えば
0.1秒毎に定期的に実行されるものである。まず、E
CU15はステップ200で、再生要求フラグがセット
されているかどうかの判定を行い、セットされていない
場合は、まだ再生時期ではないので、処理を終える。
又、セットされている場合は、ステップ201以降に進
み、再生制御の処理を行なう。
チンを図5に従って説明する。本ルーチンは、例えば
0.1秒毎に定期的に実行されるものである。まず、E
CU15はステップ200で、再生要求フラグがセット
されているかどうかの判定を行い、セットされていない
場合は、まだ再生時期ではないので、処理を終える。
又、セットされている場合は、ステップ201以降に進
み、再生制御の処理を行なう。
【0027】ECU15はステップ201でパティキュ
レートが燃焼し終えるのに十分な時間(再生時間)が経
過したかどうか判定し、再生時間が経過した場合はステ
ップ207に進み、再生が完了したとして再生要求フラ
グをクリアする。一方、ECU15は再生時間が経過し
てない場合は、ステップ202以降で再生制御の処理を
行なう。
レートが燃焼し終えるのに十分な時間(再生時間)が経
過したかどうか判定し、再生時間が経過した場合はステ
ップ207に進み、再生が完了したとして再生要求フラ
グをクリアする。一方、ECU15は再生時間が経過し
てない場合は、ステップ202以降で再生制御の処理を
行なう。
【0028】ECU15はステップ202で、開閉バル
ブ14を開弁側に駆動する。これにより、エアポンプ1
3が、エアクリーナ4、マスエアフローメータ5を通し
て空気を吸入し、DPF7にパティキュレート燃焼用の
空気を供給する経路が形成される。
ブ14を開弁側に駆動する。これにより、エアポンプ1
3が、エアクリーナ4、マスエアフローメータ5を通し
て空気を吸入し、DPF7にパティキュレート燃焼用の
空気を供給する経路が形成される。
【0029】次に、ECU15はステップ203で、こ
こでは詳細には述べないが、電気ヒータ8への通電を行
なう。これにより、DPF7に捕集されたパティキュレ
ートが着火する。
こでは詳細には述べないが、電気ヒータ8への通電を行
なう。これにより、DPF7に捕集されたパティキュレ
ートが着火する。
【0030】そして、ECU15はステップ204から
ステップ206で、エアポンプ13の空気流量フィード
バック制御を行なう。DPF7に捕集されたパティキュ
レートの燃焼は、時間当たりに供給される酸素分子の量
で制御されるため、酸素比率が一定である空気の質量流
量を制御することで結果的に酸素量が制御され、燃焼が
制御できることになる。本実施例では、マスエアフロー
メータ5により供給エアの質量流量のフィードバック制
御を実現する。
ステップ206で、エアポンプ13の空気流量フィード
バック制御を行なう。DPF7に捕集されたパティキュ
レートの燃焼は、時間当たりに供給される酸素分子の量
で制御されるため、酸素比率が一定である空気の質量流
量を制御することで結果的に酸素量が制御され、燃焼が
制御できることになる。本実施例では、マスエアフロー
メータ5により供給エアの質量流量のフィードバック制
御を実現する。
【0031】まず、ECU15はステップ204で、再
生のために必要な空気流量(質量流量)Grとマスエア
フローメータ5からの実際に流れている空気流量(質量
流量)Gを比較し、流量誤差eを e=Gr−G ・・・(4) と求める。
生のために必要な空気流量(質量流量)Grとマスエア
フローメータ5からの実際に流れている空気流量(質量
流量)Gを比較し、流量誤差eを e=Gr−G ・・・(4) と求める。
【0032】次に、ECU15はステップ205でステ
ップ204において求めた流量誤差eが「0」になるよ
うに、誤差PIDフィードバック制御を用いて、エアポ
ンプ13の駆動デューティ値Duty を算出する。ここで
の、誤差PIDフィードバック制御の方法は、例えば、
比例ゲインKP と積分ゲインKI と微分ゲインKD を用
いて Duty (i) =KP ・e(i)+KI ・eI (i)+KD (i)・e
D (i) ただし、eI (i)=eI (i−1)+e(i) eD (i)=e(i)−e(i−1) の計算により実現される。各項の添え字は、iは現時
刻、i−1は前回時刻を表す。
ップ204において求めた流量誤差eが「0」になるよ
うに、誤差PIDフィードバック制御を用いて、エアポ
ンプ13の駆動デューティ値Duty を算出する。ここで
の、誤差PIDフィードバック制御の方法は、例えば、
比例ゲインKP と積分ゲインKI と微分ゲインKD を用
いて Duty (i) =KP ・e(i)+KI ・eI (i)+KD (i)・e
D (i) ただし、eI (i)=eI (i−1)+e(i) eD (i)=e(i)−e(i−1) の計算により実現される。各項の添え字は、iは現時
刻、i−1は前回時刻を表す。
【0033】そして、ECU15はステップ206でス
テップ205において求めたデューティ値Duty に従っ
てエアポンプ13の駆動信号を出力する。上述の実施例
に従って再生時期判定、再生制御を行なった場合の効果
について以下に説明する。
テップ205において求めたデューティ値Duty に従っ
てエアポンプ13の駆動信号を出力する。上述の実施例
に従って再生時期判定、再生制御を行なった場合の効果
について以下に説明する。
【0034】図3に、マスエアフローメータ5における
流量に対する検出電圧特性を示す。ここで、中心特性に
対し、流量が少な目になるマスエアフローメータAと流
量が多めになるマスエアフローメータBという、特性バ
ラツキを考える。
流量に対する検出電圧特性を示す。ここで、中心特性に
対し、流量が少な目になるマスエアフローメータAと流
量が多めになるマスエアフローメータBという、特性バ
ラツキを考える。
【0035】まず、本実施例によらず、再生時期判定の
捕集量検出をマスエアフローメータBで行い、再生時の
エアポンプ13の流量検出をマスエアフローメータA
で、別々に行った場合を考える。捕集量検出時は、実際
の吸入空気流量が中心特性値G2からズレて、GB2の
ように多めになっているので、圧力損失RはECU15
が(2)式より感知した値より実際は少な目であり、再
生時期判定したときには、実際に捕集量は図4ステップ
106の設定値より少な目になる。又、再生時のエアポ
ンプ13の流量検出時は、実際にエア流量が中心特性値
G1からズレて、GA1のように少な目になっているの
で、実際のエア流量は少な目に制御される。従って、少
な目のパティキュレート捕集量に少な目のエア供給量な
のでパティキュレートの燃焼温度は低下し、燃焼が途中
で立ち消え、燃え残りが発生しやすくなる。
捕集量検出をマスエアフローメータBで行い、再生時の
エアポンプ13の流量検出をマスエアフローメータA
で、別々に行った場合を考える。捕集量検出時は、実際
の吸入空気流量が中心特性値G2からズレて、GB2の
ように多めになっているので、圧力損失RはECU15
が(2)式より感知した値より実際は少な目であり、再
生時期判定したときには、実際に捕集量は図4ステップ
106の設定値より少な目になる。又、再生時のエアポ
ンプ13の流量検出時は、実際にエア流量が中心特性値
G1からズレて、GA1のように少な目になっているの
で、実際のエア流量は少な目に制御される。従って、少
な目のパティキュレート捕集量に少な目のエア供給量な
のでパティキュレートの燃焼温度は低下し、燃焼が途中
で立ち消え、燃え残りが発生しやすくなる。
【0036】逆に、再生時期判定の捕集量検出をマスエ
アフローメータAで行い、再生時のエアポンプ13の流
量検出をマスフローメータBで、別々に行った場合は、
多目のパティキュレート捕集量に多目のエア流量とな
り、パティキュレートの燃焼温度は上昇し、DPF7の
割れや溶損が発生しやすくなる。
アフローメータAで行い、再生時のエアポンプ13の流
量検出をマスフローメータBで、別々に行った場合は、
多目のパティキュレート捕集量に多目のエア流量とな
り、パティキュレートの燃焼温度は上昇し、DPF7の
割れや溶損が発生しやすくなる。
【0037】一方、本実施例のように、再生時期判定の
捕集量検出と、再生時のエアポンプの流量検出を同一の
マスフローメータBで行った場合を考える。捕集量検出
時は、上述と同様に実際の吸入空気量が中心特性値GB
2からズレて、GB2のように多めになっているので、
圧力損失RはECU15が(2)式より感知した値より
実際には少な目であり、再生時期判定したときには、実
際の捕集量は図4のステップ106の設定値より少な目
になる。又、再生時のエアポンプの流量検出時は、実際
のエア流量が中心特性値G1からズレ、GB1のように
多目になっているので、実際のエア流量は多目に制御さ
れる。従って、少な目のパティキュレート捕集量に多目
のエア供給量なので、マスエアフローメータのズレは、
相殺する方向に回復され、良好なパティキュレートの燃
焼が達成される。
捕集量検出と、再生時のエアポンプの流量検出を同一の
マスフローメータBで行った場合を考える。捕集量検出
時は、上述と同様に実際の吸入空気量が中心特性値GB
2からズレて、GB2のように多めになっているので、
圧力損失RはECU15が(2)式より感知した値より
実際には少な目であり、再生時期判定したときには、実
際の捕集量は図4のステップ106の設定値より少な目
になる。又、再生時のエアポンプの流量検出時は、実際
のエア流量が中心特性値G1からズレ、GB1のように
多目になっているので、実際のエア流量は多目に制御さ
れる。従って、少な目のパティキュレート捕集量に多目
のエア供給量なので、マスエアフローメータのズレは、
相殺する方向に回復され、良好なパティキュレートの燃
焼が達成される。
【0038】又、再生時期判定の捕集検出と、再生時の
エアポンプの流量検出を同一のマスエアフローメータA
で行った場合は、多目のパティキュレート捕集量に少な
目のエア供給量なので、同様に、マスフローメータのズ
レは、相殺する方向に回復され、良好なパティキュレー
トの燃焼が達成される。
エアポンプの流量検出を同一のマスエアフローメータA
で行った場合は、多目のパティキュレート捕集量に少な
目のエア供給量なので、同様に、マスフローメータのズ
レは、相殺する方向に回復され、良好なパティキュレー
トの燃焼が達成される。
【0039】このように本実施例では、ディーゼルエン
ジン1の排気系に排気ガス中のパティキュレートを捕集
するパティキュレート・フィルタ7と、パティキュレー
ト・フィルタ7に捕集されたパティキュレートを着火す
るための電気ヒータ8(加熱手段)とを設ける。又、デ
ィーゼルエンジン1の吸気系にマスエアフローメータ5
(質量流量計)を設けるともに、パティキュレート・フ
ィルタ7の前後の差圧を検出するための前圧及び後圧セ
ンサ9,10(圧力センサ)を設ける。さらに、ディー
ゼルエンジン1の吸気系におけるマスエアフローメータ
5の下流側と、ディーゼルエンジン1の排気系における
パティキュレート・フィルタ7及び電気ヒータ8の上流
側とを連通する連通管12を設け、この連通管12の途
中にエアポンプ13を設ける。そして、ECU15は、
マスエアフローメータ5による吸入空気量と前圧及び後
圧センサ9,10によるパティキュレート・フィルタ7
の前後の差圧とからパティキュレート・フィルタ7のパ
ティキュレートの捕集量を求める。さらに、ECU15
は、この捕集したパティキュレートを燃焼させるに必要
な空気量を求め、同空気量となるようにマスエアフロー
メータ5を用いたフィードバック制御によりエアポンプ
13を駆動するようにした。
ジン1の排気系に排気ガス中のパティキュレートを捕集
するパティキュレート・フィルタ7と、パティキュレー
ト・フィルタ7に捕集されたパティキュレートを着火す
るための電気ヒータ8(加熱手段)とを設ける。又、デ
ィーゼルエンジン1の吸気系にマスエアフローメータ5
(質量流量計)を設けるともに、パティキュレート・フ
ィルタ7の前後の差圧を検出するための前圧及び後圧セ
ンサ9,10(圧力センサ)を設ける。さらに、ディー
ゼルエンジン1の吸気系におけるマスエアフローメータ
5の下流側と、ディーゼルエンジン1の排気系における
パティキュレート・フィルタ7及び電気ヒータ8の上流
側とを連通する連通管12を設け、この連通管12の途
中にエアポンプ13を設ける。そして、ECU15は、
マスエアフローメータ5による吸入空気量と前圧及び後
圧センサ9,10によるパティキュレート・フィルタ7
の前後の差圧とからパティキュレート・フィルタ7のパ
ティキュレートの捕集量を求める。さらに、ECU15
は、この捕集したパティキュレートを燃焼させるに必要
な空気量を求め、同空気量となるようにマスエアフロー
メータ5を用いたフィードバック制御によりエアポンプ
13を駆動するようにした。
【0040】つまり、マスエアフローメータ5が特性の
ズレをもっているとパティキュレート捕集量の算出にも
ズレが出るが、その後のマスエアフローメータ5を用い
たフィードバック制御時にズレが相殺される。
ズレをもっているとパティキュレート捕集量の算出にも
ズレが出るが、その後のマスエアフローメータ5を用い
たフィードバック制御時にズレが相殺される。
【0041】その結果、センサ特性(空気流量計の特
性)のズレを相殺することができ、再生時の適合値再現
精度を向上することができることとなる。 (第2実施例)次に、第2実施例を第1実施例との相違
点を中心に説明する。
性)のズレを相殺することができ、再生時の適合値再現
精度を向上することができることとなる。 (第2実施例)次に、第2実施例を第1実施例との相違
点を中心に説明する。
【0042】本実施例を図6に示す。第2実施例は、第
1実施例に比べ、マスエアフローメータ5をエアフロー
メータ(体積流量計)16に置き換え、さらに、エアフ
ローメータ16を通過する空気の温度を測定する吸気温
センサ17とエアフローメータ16を通過する空気の圧
力を測定する吸気圧センサ18が追加されている。
1実施例に比べ、マスエアフローメータ5をエアフロー
メータ(体積流量計)16に置き換え、さらに、エアフ
ローメータ16を通過する空気の温度を測定する吸気温
センサ17とエアフローメータ16を通過する空気の圧
力を測定する吸気圧センサ18が追加されている。
【0043】第2実施例においても、捕集量検出時の吸
入空気流量と再生時のエアポンプ流量を同一エアフロー
メータ16を用いることにより、エアフローメータ16
の特性のズレの相殺効果は発揮される。
入空気流量と再生時のエアポンプ流量を同一エアフロー
メータ16を用いることにより、エアフローメータ16
の特性のズレの相殺効果は発揮される。
【0044】この場合、DPF7を通過する排気ガス流
量(体積流量)Qは(1)式の代わりに、新たに追加さ
れた吸気温センサ17からの吸入空気温度TIMと吸気
圧センサ18からの吸入空気圧PIMを用いて Q=Q0・(TEX/TIM)・(PIM/PEM1) ・・・(5) ただし、Q0はエアフローメータ16の検出値。にて算
出される。
量(体積流量)Qは(1)式の代わりに、新たに追加さ
れた吸気温センサ17からの吸入空気温度TIMと吸気
圧センサ18からの吸入空気圧PIMを用いて Q=Q0・(TEX/TIM)・(PIM/PEM1) ・・・(5) ただし、Q0はエアフローメータ16の検出値。にて算
出される。
【0045】又、再生時、エアフローメータ16で検出
された空気流量(体積流量)Qを、実際の空気流量(質
量流量)Gに、(6)式のように換算する必要がある。 G=Q・(PIM/TIM)・K0 ・・・(6) ただし、K0は、物理的に決まる定数である。
された空気流量(体積流量)Qを、実際の空気流量(質
量流量)Gに、(6)式のように換算する必要がある。 G=Q・(PIM/TIM)・K0 ・・・(6) ただし、K0は、物理的に決まる定数である。
【0046】以下、この発明の趣旨とは関係ないが、関
連する技術を説明する。 (第3実施例)次に、第3実施例を説明する。
連する技術を説明する。 (第3実施例)次に、第3実施例を説明する。
【0047】図7には、本実施例の自動車に搭載される
ディーゼルエンジンの排気浄化装置におけるパティキュ
レート捕集量測定装置の全体概略図を示す。ディーゼル
エンジン101には吸気管102と排気管103とが接
続されている。吸気管102の最上流部にはエアクリー
ナ104が設けられ、エアクリーナ104を通して空気
が吸入管102内に吸入される。又、吸気管102には
マスエアフローメータ105が配置され、マスエアフロ
ーメータ105によりディーゼルエンジン101の吸入
空気の質量流量が検出される。ここで、ディーゼルエン
ジン101の吸入空気の質量流量は、排気ガスの質量流
量にほぼ等しくなる。
ディーゼルエンジンの排気浄化装置におけるパティキュ
レート捕集量測定装置の全体概略図を示す。ディーゼル
エンジン101には吸気管102と排気管103とが接
続されている。吸気管102の最上流部にはエアクリー
ナ104が設けられ、エアクリーナ104を通して空気
が吸入管102内に吸入される。又、吸気管102には
マスエアフローメータ105が配置され、マスエアフロ
ーメータ105によりディーゼルエンジン101の吸入
空気の質量流量が検出される。ここで、ディーゼルエン
ジン101の吸入空気の質量流量は、排気ガスの質量流
量にほぼ等しくなる。
【0048】又、ディーゼルエンジン101の排気管1
03には排気浄化装置106が設けられ、排気浄化装置
106はDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィ
ルタ)107と電気ヒータ108とを備えている。そし
て、DPF107により排気ガス中のパティキュレート
成分が捕集される。DPF107の上流側端部には、電
気ヒータ108が配置され、電気ヒータ108により捕
集されたパティキュレートが着火される。
03には排気浄化装置106が設けられ、排気浄化装置
106はDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィ
ルタ)107と電気ヒータ108とを備えている。そし
て、DPF107により排気ガス中のパティキュレート
成分が捕集される。DPF107の上流側端部には、電
気ヒータ108が配置され、電気ヒータ108により捕
集されたパティキュレートが着火される。
【0049】さらに、排気管103には、DPF107
の上流側圧力を検出する前圧センサ109とDPF10
7の下流側圧力を検出する後圧センサ110とが配置さ
れている。さらには、排気管103には、DPF107
への流入排気ガス温度を検出する排気温センサ111が
配設されている。
の上流側圧力を検出する前圧センサ109とDPF10
7の下流側圧力を検出する後圧センサ110とが配置さ
れている。さらには、排気管103には、DPF107
への流入排気ガス温度を検出する排気温センサ111が
配設されている。
【0050】又、排気管103における電気ヒータ10
8の上流側には空気供給管112の一端が接続され、空
気供給管112の他端には電動式のエアポンプ113が
設けられている。このエアポンプ113はDPF107
に捕集されたパティキュレートを燃焼させる時の酸素供
給のためのものである。排気管103における空気供給
管112の開口部には、電磁式の開閉バルブ114が設
けられ、この開閉バルブ114により空気供給管112
の開口部が開閉されるようになっている。つまり、開閉
バルブ114を閉じることにより、エアポンプ113の
吐出側には排気ガスの圧力がエアポンプ113に加わる
のが防止される。又、開閉バルブ114を開けることに
より、エアポンプ113の駆動に伴う二次空気の排気管
103内への供給が許容されるようになっている。
8の上流側には空気供給管112の一端が接続され、空
気供給管112の他端には電動式のエアポンプ113が
設けられている。このエアポンプ113はDPF107
に捕集されたパティキュレートを燃焼させる時の酸素供
給のためのものである。排気管103における空気供給
管112の開口部には、電磁式の開閉バルブ114が設
けられ、この開閉バルブ114により空気供給管112
の開口部が開閉されるようになっている。つまり、開閉
バルブ114を閉じることにより、エアポンプ113の
吐出側には排気ガスの圧力がエアポンプ113に加わる
のが防止される。又、開閉バルブ114を開けることに
より、エアポンプ113の駆動に伴う二次空気の排気管
103内への供給が許容されるようになっている。
【0051】又、ディーゼルエンジン101には回転数
センサ117が設けられている。電子制御ユニット(以
下、ECUという)115には、マスエアフローメータ
105と前圧センサ109と後圧センサ110と排気温
センサ111と回転数センサ117とが接続されてい
る。そして、ECU115は各センサ105,109,
110,111,117からの信号入力により、吸気ガ
スの質量流量、DPF107の上流側圧力、DPF10
7の下流側圧力、DPF107への流入排気ガス温度、
ディーゼルエンジン101の駆動あるいは停止をそれぞ
れ検知する。
センサ117が設けられている。電子制御ユニット(以
下、ECUという)115には、マスエアフローメータ
105と前圧センサ109と後圧センサ110と排気温
センサ111と回転数センサ117とが接続されてい
る。そして、ECU115は各センサ105,109,
110,111,117からの信号入力により、吸気ガ
スの質量流量、DPF107の上流側圧力、DPF10
7の下流側圧力、DPF107への流入排気ガス温度、
ディーゼルエンジン101の駆動あるいは停止をそれぞ
れ検知する。
【0052】又、ECU115は電気ヒータ108とエ
アポンプ113と開閉バルブ114と接続されている。
そして、ECU115は電気ヒータ108の通電制御と
エアポンプ113の駆動制御と開閉バルブ114の開閉
制御を行うようになっている。
アポンプ113と開閉バルブ114と接続されている。
そして、ECU115は電気ヒータ108の通電制御と
エアポンプ113の駆動制御と開閉バルブ114の開閉
制御を行うようになっている。
【0053】さらに、ECU115内にはROM115
aが内蔵され、ROM115aには図8に示す検量線L
A ,LB ,LC が記憶されている。又、ECU115内
にはEEPROM115bが内蔵され、EEPROM1
15bにはDPF107にパティキュレートが捕集され
ていない初期状態における初期圧力損失値Roが記憶さ
れるようになっている。
aが内蔵され、ROM115aには図8に示す検量線L
A ,LB ,LC が記憶されている。又、ECU115内
にはEEPROM115bが内蔵され、EEPROM1
15bにはDPF107にパティキュレートが捕集され
ていない初期状態における初期圧力損失値Roが記憶さ
れるようになっている。
【0054】本実施例においては、前圧センサ109と
後圧センサ110にて圧力センサが構成され、ECU1
15にて捕集量算出手段が構成され、ROM115aに
て記憶手段が構成されている。又、本実施例ではDPF
107の前後の差圧ΔPと排気ガスの体積流量Qとから
算出した圧力損失Rを目詰まり要素量としている。
後圧センサ110にて圧力センサが構成され、ECU1
15にて捕集量算出手段が構成され、ROM115aに
て記憶手段が構成されている。又、本実施例ではDPF
107の前後の差圧ΔPと排気ガスの体積流量Qとから
算出した圧力損失Rを目詰まり要素量としている。
【0055】次に、このように構成したディーゼルエン
ジンの排気浄化装置におけるパティキュレート捕集量測
定装置の作用を説明する。DPF107の圧力損失Rと
パティキュレート捕集量PTの間には、図8のような関
係(検量線LA ,LB ,LC )がある。即ち、パティキ
ュレートの捕集量PTが多くなるほど、DPF107が
目詰まり状態となり圧力損失Rは増加する。しかし、D
PF107の材質の不均一性、フィルタ構造の寸法上の
バラツキ等の特性バラツキにより、フィルタとしての濾
過特性にもバラツキを生じ、その結果、LA ,LB ,L
C に示すように、パティキュレートの検量線にもバラツ
キを生じる。この時、初期圧力損失(図中、RA ,RB
,RC )のバラツキと検量線LA ,LB ,LC のバラ
ツキの間には図8のように相関関係があることが実験か
ら分かっている。
ジンの排気浄化装置におけるパティキュレート捕集量測
定装置の作用を説明する。DPF107の圧力損失Rと
パティキュレート捕集量PTの間には、図8のような関
係(検量線LA ,LB ,LC )がある。即ち、パティキ
ュレートの捕集量PTが多くなるほど、DPF107が
目詰まり状態となり圧力損失Rは増加する。しかし、D
PF107の材質の不均一性、フィルタ構造の寸法上の
バラツキ等の特性バラツキにより、フィルタとしての濾
過特性にもバラツキを生じ、その結果、LA ,LB ,L
C に示すように、パティキュレートの検量線にもバラツ
キを生じる。この時、初期圧力損失(図中、RA ,RB
,RC )のバラツキと検量線LA ,LB ,LC のバラ
ツキの間には図8のように相関関係があることが実験か
ら分かっている。
【0056】本実施例では、車両組付け後、第1回目の
捕集開始時、一定時間(例えば、数分程度)内は初期圧
損記憶モードを設け、DPF107の初期圧力損失Ro
を算出し、EEPROM115bに記憶させる。そし
て、その後の捕集量検出時は、初期圧力損失Roと実際
のDPF107の圧力損失から、パティキュレート捕集
量PTを求める。これにより、DPF107のバラツキ
は吸収され、正確な捕集量検出が可能となる。
捕集開始時、一定時間(例えば、数分程度)内は初期圧
損記憶モードを設け、DPF107の初期圧力損失Ro
を算出し、EEPROM115bに記憶させる。そし
て、その後の捕集量検出時は、初期圧力損失Roと実際
のDPF107の圧力損失から、パティキュレート捕集
量PTを求める。これにより、DPF107のバラツキ
は吸収され、正確な捕集量検出が可能となる。
【0057】以下、パティキュレート捕集時のECU1
15の再生時期判定ルーチンを、図9のフローチャート
に従って説明する。本ルーチンは、例えば、1秒毎に定
期的に実行されるものである。
15の再生時期判定ルーチンを、図9のフローチャート
に従って説明する。本ルーチンは、例えば、1秒毎に定
期的に実行されるものである。
【0058】図9において、ECU115はステップ3
00で再生中か否か判定し、再生中の場合は本ルーチン
は実行せずに処理を終える。又、再生中でない場合は、
ECU115はステップ301以降に進む。
00で再生中か否か判定し、再生中の場合は本ルーチン
は実行せずに処理を終える。又、再生中でない場合は、
ECU115はステップ301以降に進む。
【0059】ECU115はステップ301で開閉バル
ブ114を閉弁側に駆動し、ディーゼルエンジン101
の排気ガスの圧力がエアポンプ113に加わるのを防止
する。
ブ114を閉弁側に駆動し、ディーゼルエンジン101
の排気ガスの圧力がエアポンプ113に加わるのを防止
する。
【0060】そして、ECU115はステップ302以
降で再生時期判定を行う。ECU115はステップ30
2でマスエアフローメータ105の吸入空気質量流量G
と排気温センサ111の排気温TEXと前圧センサ10
9の排気圧PEM1から次式に従って、DPF107を
通過する排気ガスの体積流量Qを求める。
降で再生時期判定を行う。ECU115はステップ30
2でマスエアフローメータ105の吸入空気質量流量G
と排気温センサ111の排気温TEXと前圧センサ10
9の排気圧PEM1から次式に従って、DPF107を
通過する排気ガスの体積流量Qを求める。
【0061】 Q=G・TEX/PEM1・K ・・・(7) ただし、Kは物理的に決定される定数である。
【0062】次に、ECU115はステップ303で前
圧センサ109の前圧PEM1と後圧センサ110の後
圧PEM2から、DPF107の前後差圧ΔPを次式の
ように求める。
圧センサ109の前圧PEM1と後圧センサ110の後
圧PEM2から、DPF107の前後差圧ΔPを次式の
ように求める。
【0063】 ΔP=PEM1−PEM2 ・・・(8) そして、ECU115はステップ304でステップ30
2において求めた排気ガス体積流量Qとステップ303
において求めた差圧ΔPから次式のようにDPF107
での圧力損失Rを求める。
2において求めた排気ガス体積流量Qとステップ303
において求めた差圧ΔPから次式のようにDPF107
での圧力損失Rを求める。
【0064】 R=f(Q,ΔP) ・・・(9) 実際には、DPF107はその構造上、層流格子に近い
圧損特性を示すので、 R=ΔP/Q に極めて近い特性となることが分かっている。
圧損特性を示すので、 R=ΔP/Q に極めて近い特性となることが分かっている。
【0065】そして、ECU115はステップ305以
降で、パティキュレート捕集量PTを算出する。まず、
ECU115はステップ305と306で初期圧損記憶
モードの判定を行う。つまり、ECU115は車両組付
け後第1回目の捕集で、かつ、捕集後一定時間内は初期
圧損記憶モードであると判定する。そして、ECU11
5はステップ307で前述の(9)式により求めたDP
F107の圧力損失Rを初期圧力損失値RoとしてEC
U115内のEEPROM115bに記憶し、本ルーチ
ンを終了する。尚、一定時間としては、数分程度が適当
である。
降で、パティキュレート捕集量PTを算出する。まず、
ECU115はステップ305と306で初期圧損記憶
モードの判定を行う。つまり、ECU115は車両組付
け後第1回目の捕集で、かつ、捕集後一定時間内は初期
圧損記憶モードであると判定する。そして、ECU11
5はステップ307で前述の(9)式により求めたDP
F107の圧力損失Rを初期圧力損失値RoとしてEC
U115内のEEPROM115bに記憶し、本ルーチ
ンを終了する。尚、一定時間としては、数分程度が適当
である。
【0066】一方、ECU115はステップ305と3
06で初期圧損記憶モードでないと判定した場合にはス
テップ308に移行する。ECU115はステップ30
8で初期圧力損失値Roと実際の圧力損失Rから、補間
演算等を用いて(10)式のようにパティキュレート捕
集量PTの算出を行う。
06で初期圧損記憶モードでないと判定した場合にはス
テップ308に移行する。ECU115はステップ30
8で初期圧力損失値Roと実際の圧力損失Rから、補間
演算等を用いて(10)式のようにパティキュレート捕
集量PTの算出を行う。
【0067】 PT=f(Ro,R) ・・・(10) つまり、例えば、図8において、初期圧力損失値Roが
RA <Ro<RB であったとすれば、補正後の検量線L
oとしてその傾きθoを検量線LA ,LB から補間して
求めるものである。
RA <Ro<RB であったとすれば、補正後の検量線L
oとしてその傾きθoを検量線LA ,LB から補間して
求めるものである。
【0068】ECU115はステップ309でステップ
308において算出したパティキュレート捕集量PTを
設定値(限界値)と比較し、設定値より大きい場合は、
再生が必要なためステップ310で再生要求フラグをセ
ットし処理を終える。又、ECU115はパティキュレ
ート捕集量PTが設定値より小さいとステップ311で
再生要求フラグをクリアし処理を終える。
308において算出したパティキュレート捕集量PTを
設定値(限界値)と比較し、設定値より大きい場合は、
再生が必要なためステップ310で再生要求フラグをセ
ットし処理を終える。又、ECU115はパティキュレ
ート捕集量PTが設定値より小さいとステップ311で
再生要求フラグをクリアし処理を終える。
【0069】再生時期判定ルーチンで再生が必要と判定
された場合は次のようにして再生制御を行う。即ち、E
CU115は電気ヒータ108によりDPF107に捕
集されたパティキュレートに着火し、エアポンプ113
で燃焼に必要な酸素をエアとして供給し、パティキュレ
ートの燃焼を制御する。尚、本実施例では、再生は、回
転数センサ117によりディーゼルエンジン101が停
止状態であるときに行うものとする。
された場合は次のようにして再生制御を行う。即ち、E
CU115は電気ヒータ108によりDPF107に捕
集されたパティキュレートに着火し、エアポンプ113
で燃焼に必要な酸素をエアとして供給し、パティキュレ
ートの燃焼を制御する。尚、本実施例では、再生は、回
転数センサ117によりディーゼルエンジン101が停
止状態であるときに行うものとする。
【0070】再生時のECU115における再生制御ル
ーチンを図10に従って説明する。本ルーチンは、例え
ば0.1秒毎に定期的に実行されるものである。図10
において、ECU115はステップ400で再生要求フ
ラグがセットされているかどうかの判定を行い、セット
されていない場合はまだ再生時期でないので処理を終え
る。又、セットされている場合は、ステップ401以降
に進み、再生制御の処理を行う。
ーチンを図10に従って説明する。本ルーチンは、例え
ば0.1秒毎に定期的に実行されるものである。図10
において、ECU115はステップ400で再生要求フ
ラグがセットされているかどうかの判定を行い、セット
されていない場合はまだ再生時期でないので処理を終え
る。又、セットされている場合は、ステップ401以降
に進み、再生制御の処理を行う。
【0071】ECU115はステップ401でパティキ
ュレートが燃焼し終えるのに十分な時間(再生時間)が
経過したかどうか判定し、再生時間が経過した場合はス
テップ405に移行して再生が終了したとして再生要求
フラグをクリアし本ルーチンの処理を終了する。又、E
CU115は再生時間が経過してない場合はステップ4
02以降で再生制御の処理を行う。
ュレートが燃焼し終えるのに十分な時間(再生時間)が
経過したかどうか判定し、再生時間が経過した場合はス
テップ405に移行して再生が終了したとして再生要求
フラグをクリアし本ルーチンの処理を終了する。又、E
CU115は再生時間が経過してない場合はステップ4
02以降で再生制御の処理を行う。
【0072】ECU115はステップ402で開閉バル
ブ114を開弁側に駆動する。これにより、エアポンプ
113からDPF107にパティキュレート燃焼用のエ
アを供給する経路が形成される。
ブ114を開弁側に駆動する。これにより、エアポンプ
113からDPF107にパティキュレート燃焼用のエ
アを供給する経路が形成される。
【0073】次に、ECU115はステップ403で、
ここでは詳細には述べないが、電気ヒータ108への通
電制御を行う。これにより、DPF107に捕集された
パティキュレートが着火される。
ここでは詳細には述べないが、電気ヒータ108への通
電制御を行う。これにより、DPF107に捕集された
パティキュレートが着火される。
【0074】次に、ECU115はステップ404でエ
アポンプ113のエア流量制御を行い本ルーチンを終了
する。このように本実施例のパティキュレート捕集量測
定装置では、DPF107の前後の差圧ΔPと排気ガス
の体積流量Qとから算出した圧力損失Rを目詰まり要素
量とし、DPF(パティキュレート・フィルタ)107
にパティキュレートが捕集されていない初期状態におい
て、前圧センサ109と後圧センサ110(圧力セン
サ)によるDPF107の前後の差圧に基づいてDPF
107での圧力損失Roを求める。そして、以後のEC
U115(捕集量算出手段)による捕集量検出時に、こ
の初期状態での圧力損失Roを用いてROM115a
(記憶手段)に記憶した圧力損失と捕集量との関係を補
正しつつDPF107のパティキュレートの捕集量を求
めるようにした。つまり、初期目詰まり要素量のバラツ
キと検量線(目詰まり要素量と捕集量との関係)のバラ
ツキとの間には相関関係があるので、初期目詰まり要素
量から検量線を補正できる。よって、DPF107の特
性のバラツキにより検量線にバラツキが生じてもパティ
キュレートの捕集量検出の精度を向上させることができ
ることとなる。
アポンプ113のエア流量制御を行い本ルーチンを終了
する。このように本実施例のパティキュレート捕集量測
定装置では、DPF107の前後の差圧ΔPと排気ガス
の体積流量Qとから算出した圧力損失Rを目詰まり要素
量とし、DPF(パティキュレート・フィルタ)107
にパティキュレートが捕集されていない初期状態におい
て、前圧センサ109と後圧センサ110(圧力セン
サ)によるDPF107の前後の差圧に基づいてDPF
107での圧力損失Roを求める。そして、以後のEC
U115(捕集量算出手段)による捕集量検出時に、こ
の初期状態での圧力損失Roを用いてROM115a
(記憶手段)に記憶した圧力損失と捕集量との関係を補
正しつつDPF107のパティキュレートの捕集量を求
めるようにした。つまり、初期目詰まり要素量のバラツ
キと検量線(目詰まり要素量と捕集量との関係)のバラ
ツキとの間には相関関係があるので、初期目詰まり要素
量から検量線を補正できる。よって、DPF107の特
性のバラツキにより検量線にバラツキが生じてもパティ
キュレートの捕集量検出の精度を向上させることができ
ることとなる。
【0075】この実施例の応用例としては、上述の実施
例では初期圧損記憶モード中にディーゼルエンジン10
1を動作させるため、時間が小さいので極めて微少であ
るが、DPF107でのパティキュレート捕集が進行す
るため、圧力損失Rも微少ながらも上昇してしまい、真
の初期圧損から若干のズレが生じる。そこで、図11に
示すように、吸気管102におけるマスエアフローメー
タ105の下流側と、排気管103における電気ヒータ
108の上流側とを、連通管116にて連通し、その連
通管116の途中にエアポンプ113を配置する。この
ようにして、マスエアフローメータ105でDPF10
7の再生燃焼酸素供給用エアポンプ113の空気流量も
計測できるように構成する。そして、車両組付け後第1
回捕集の前に初期圧損記憶モードを設け、ディーゼルエ
ンジン101の停止状態でエアポンプ113を動作さ
せ、上述の実施例と同様に初期圧力損失Roを演算し記
憶する。このように、初期圧損記憶モード中にディーゼ
ルエンジン101が停止しているため、DPF107で
の捕集は進行せず、圧力損失Rは一定値であり、極めて
正確にDPF107の初期圧力損失Roを算出すること
が可能であり、従って、さらに正確な捕集量検出が実現
することができる。
例では初期圧損記憶モード中にディーゼルエンジン10
1を動作させるため、時間が小さいので極めて微少であ
るが、DPF107でのパティキュレート捕集が進行す
るため、圧力損失Rも微少ながらも上昇してしまい、真
の初期圧損から若干のズレが生じる。そこで、図11に
示すように、吸気管102におけるマスエアフローメー
タ105の下流側と、排気管103における電気ヒータ
108の上流側とを、連通管116にて連通し、その連
通管116の途中にエアポンプ113を配置する。この
ようにして、マスエアフローメータ105でDPF10
7の再生燃焼酸素供給用エアポンプ113の空気流量も
計測できるように構成する。そして、車両組付け後第1
回捕集の前に初期圧損記憶モードを設け、ディーゼルエ
ンジン101の停止状態でエアポンプ113を動作さ
せ、上述の実施例と同様に初期圧力損失Roを演算し記
憶する。このように、初期圧損記憶モード中にディーゼ
ルエンジン101が停止しているため、DPF107で
の捕集は進行せず、圧力損失Rは一定値であり、極めて
正確にDPF107の初期圧力損失Roを算出すること
が可能であり、従って、さらに正確な捕集量検出が実現
することができる。
【0076】又、前記実施例では、DPF107の前後
の差圧ΔPと排気ガスの体積流量Qとから算出した圧力
損失Rを目詰まり要素量としたが、所定のエンジン回転
数におけるDPF107の前後の差圧ΔPを目詰まり要
素量としたり、DPF107の前後の差圧ΔPが所定値
のときの排気ガスの体積流量Qを目詰まり要素量として
もよい。
の差圧ΔPと排気ガスの体積流量Qとから算出した圧力
損失Rを目詰まり要素量としたが、所定のエンジン回転
数におけるDPF107の前後の差圧ΔPを目詰まり要
素量としたり、DPF107の前後の差圧ΔPが所定値
のときの排気ガスの体積流量Qを目詰まり要素量として
もよい。
【0077】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
再生時の適合値再現精度を向上することができる優れた
効果を発揮する。
再生時の適合値再現精度を向上することができる優れた
効果を発揮する。
【図1】第1実施例のディーゼルエンジンの排気浄化装
置の全体概略図である。
置の全体概略図である。
【図2】圧力損失と捕集量の関係図である。
【図3】流量と検出電圧の関係図である。
【図4】作用を説明するためのフローチャートである。
【図5】作用を説明するためのフローチャートである。
【図6】第2実施例のディーゼルエンジンの排気浄化装
置の全体概略図である。
置の全体概略図である。
【図7】第3実施例のディーゼルエンジンの排気浄化装
置の全体概略図である。
置の全体概略図である。
【図8】圧力損失と捕集量の関係図である。
【図9】作用を説明するためのフローチャートである。
【図10】作用を説明するためのフローチャートであ
る。
る。
【図11】第3実施例の応用例のディーゼルエンジンの
排気浄化装置の全体概略図である。
排気浄化装置の全体概略図である。
1 ディーゼルエンジン 5 空気流量計としてのマスエアフローメータ 7 パティキュレート・フィルタ 8 加熱手段としての電気ヒータ 9 圧力センサとしての前圧センサ 10 圧力センサとしての後圧センサ 12 連通管 13 エアポンプ 15 ECU
フロントページの続き (72)発明者 吉田 秀治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 加藤 恵一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 岩田 俊晴 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 鈴木 淳志 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 小端 喜代志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 林 孝太郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 谷口 浩之 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内
Claims (1)
- 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気系に設けら
れ、排気ガス中のパティキュレートを捕集するパティキ
ュレート・フィルタと、 前記パティキュレート・フィルタに捕集されたパティキ
ュレートを着火するための加熱手段と、 前記ディーゼルエンジンの吸気系に設けられた空気流量
計と、 前記パティキュレート・フィルタの前後の差圧を検出す
るための圧力センサと、 前記ディーゼルエンジンの吸気系における空気流量計の
下流側と、前記ディーゼルエンジンの排気系におけるパ
ティキュレート・フィルタ及び加熱手段の上流側とを連
通する連通管と、 前記連通管の途中に設けられたエアポンプとを備え、 前記空気流量計による吸入空気量と前記圧力センサによ
るパティキュレート・フィルタの前後の差圧とから前記
パティキュレート・フィルタのパティキュレートの捕集
量を求めるとともに、この捕集したパティキュレートを
燃焼させるに必要な空気量を求め、同空気量となるよう
に前記空気流量計を用いたフィードバック制御により前
記エアポンプを駆動するようにしたことを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5245631A JPH0742537A (ja) | 1993-05-21 | 1993-09-30 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-120205 | 1993-05-21 | ||
JP12020593 | 1993-05-21 | ||
JP5245631A JPH0742537A (ja) | 1993-05-21 | 1993-09-30 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0742537A true JPH0742537A (ja) | 1995-02-10 |
Family
ID=26457820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5245631A Pending JPH0742537A (ja) | 1993-05-21 | 1993-09-30 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0742537A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7550690B2 (en) | 2004-10-21 | 2009-06-23 | Omron Corporation | Electric-circuit-containing box |
JP2012502226A (ja) * | 2008-09-10 | 2012-01-26 | マック トラックス インコーポレイテッド | ディーゼル微粒子フィルタ、エンジンおよび後処理システムにおける煤負荷を推定する方法 |
CN116291830A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-06-23 | 潍柴动力股份有限公司 | Dpf压差值修正方法、dpf碳载量修正方法及车辆 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP5245631A patent/JPH0742537A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7550690B2 (en) | 2004-10-21 | 2009-06-23 | Omron Corporation | Electric-circuit-containing box |
JP2012502226A (ja) * | 2008-09-10 | 2012-01-26 | マック トラックス インコーポレイテッド | ディーゼル微粒子フィルタ、エンジンおよび後処理システムにおける煤負荷を推定する方法 |
US8646257B2 (en) | 2008-09-10 | 2014-02-11 | Mack Trucks, Inc. | Method for estimating soot loading in a diesel particulate filter, and engine and aftertreatment system |
CN116291830A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-06-23 | 潍柴动力股份有限公司 | Dpf压差值修正方法、dpf碳载量修正方法及车辆 |
CN116291830B (zh) * | 2023-04-17 | 2023-08-18 | 潍柴动力股份有限公司 | Dpf压差值修正方法、dpf碳载量修正方法及车辆 |
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