JP2009509091A - ディーゼルエンジン排気管に配設される触媒微粒子フィルタを再生するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ディーゼルエンジンの排気管（１）に配設される触媒微粒子フィルタ（３）を再生するシステムに関するものであり、前記システムは、電子制御ユニット（１１）、触媒微粒子フィルタ（３）の上流に配設され、かつ被制御ポンプ（９）によって燃料が供給される被制御燃料噴射装置（６）だけでなく、前記噴射装置（６）の燃料供給圧力（Ｐ）を測定するセンサ（１０）を含む。前記システムは、前記噴射装置（６）の開放位置で目詰まりを起こしている状態を、前記噴射装置（６）の燃料供給圧力（Ｐ）に基づいて検出する手段（１５）を備える。

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気管に配設される触媒微粒子フィルタを再生するシステム、及び方法に関するものである。

触媒微粒子フィルタは、エンジンによって放出される煤の粒子を捕集する。フィルタが目詰まりを起こす現象を防止するために、再生フェーズを周期的に行なって捕集微粒子を燃焼させて除去する。捕集微粒子は、排気ガスの温度を上げることにより燃焼させて除去する。

触媒微粒子フィルタを、燃料を排気ガスに対して噴射することにより再生するシステムは、例えば仏国特許出願第２７９６９８５号（ルノー）、及び出願番号０４／５３１８７で出願されたフランス特許出願（ルノー）に記載されているように、既に考案されている。燃料は、触媒微粒子フィルタの上流のディーゼルエンジンの排気管に配設される燃料噴射装置によって噴射される。触媒微粒子フィルタを再生する上記のようなシステムは、万が一これらのシステムが故障すると新たな危険をもたらす。しかしながら、これらの特許文献は排気管に配設される燃料噴射装置をモニタリングする手段については全く開示していない。

本発明の一つの目的は、車両の排気管に配設される噴射装置が正常に作動していることをチェックすることにある。

従って、本発明の一の態様によれば、ディーゼルエンジンの排気管に配設される触媒微粒子フィルタを再生するシステムが提案される。本システムは、電子制御ユニットと、触媒微粒子フィルタの上流に配設され、かつ被制御ポンプによって燃料が供給される被制御燃料噴射装置と、そして前記噴射装置に燃料が供給されるときの圧力を測定するセンサを備える。本システムは更に、前記噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしている状態を、前記噴射装置に燃料が供給されるときの圧力に基づいて検出する手段を備える。

別の表現をすると、検出手段は、噴射装置が閉じているべき時に開いた状態で目詰まりを起こしているときに、噴射装置の作動不良を検出する。従って、このような触媒微粒子フィルタ再生システムの作動不良を検出することが可能であるので、このようなシステムの故障を回避することができる。
本発明によって、触媒微粒子フィルタの上流に配設される噴射装置の故障を検出することにより、車両の乗員の安全性を高めることができる。

好適な実施形態では、前記検出手段は、前記噴射装置に燃料が供給されるときの圧力が、所定の上限圧力から所定の下限圧力に低下するために要する時間を導出する時間導出手段を含む。
噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしている状態は、燃料供給ポンプの作動を停止するときに圧力が所定量だけ低下するために要する時間に基づいて検出することができる。

有利なことに、前記検出手段は、前記低下所要時間を所定の低下所要時間と比較する時間比較手段を含む。
更に、前記検出手段は、前記噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしている状態を、前記低下所要時間が前記所定の低下所要時間よりも短い場合に検出する。

有利なことに、前記検出手段は、前記噴射装置に燃料が供給されるときの圧力を、前記所定の下限圧力よりも低い所定の故障圧力と比較する圧力比較手段を含む。

好適な実施形態では、前記検出手段が、前記噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしている状態を、前記噴射装置に燃料が供給されるときの前記圧力が、前記所定の故障圧力よりも低い場合に検出する。
更に、本システムは、前記噴射装置に燃料が供給されるときの圧力を測定する前記センサに関する電気的な作動不良が検出される時、前記噴射装置に関する電気的な作動不良が検出される時、前記ポンプに関する電気的な作動不良が検出される時、または前記ポンプの作動を停止する時に、前記検出手段の動作を解除する解除手段を備える。

別の表現をすると、検出手段は、噴射装置が閉じているべき時に開いた状態で目詰まりを起こしているときに、噴射装置の作動不良を検出する。従って、このような触媒微粒子フィルタ再生システムの作動不良を検出することが可能であるので、このようなシステムの故障を回避することができる。従って、車両の乗員の安全性が高まる。

有利なことに、前記検出手段は、前記検出手段が前記噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしている状態を検出すると、触媒微粒子フィルタを再生するフェーズを全て停止するように構成される。
従って、燃料が極めて高い温度で噴射されることによって発生する事故の危険が小さくなる。

本発明の別の態様によれば、ディーゼルエンジンの排気管に配設される触媒微粒子フィルタを再生する方法も提案され、本方法は、前記噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしている状態を、触媒微粒子フィルタの上流に配設され、かつポンプによって燃料が供給される被制御燃料噴射装置に燃料が供給されるときの圧力に基づいて検出することを特徴とする。

本発明の更に別の目的、特徴及び利点は、添付の図を参照しながら、提示される多くの非制限的な例についての以下の記述を読むことにより明らかとなる。

図１では、ディーゼルエンジンを搭載した自動車の排気管１は、炭化水素及び一酸化炭素を酸化する酸化触媒装置２を備える。
排気管１は更に、酸化触媒コンバータ４及び微粒子フィルタ５を含む触媒微粒子フィルタ３を備える。

噴射装置６は燃料を酸化触媒コンバータ４の上流で噴射する。微粒子フィルタ５が再生されているフェーズの間に、酸化触媒コンバータ４を周期的に作動させて熱を発生させることにより、微粒子フィルタ５を再生する。噴射装置６を経由して燃料を噴射することにより、排気ガスの温度を上げることができる。噴射装置６を燃料タンク８に接続する供給管７によって、噴射装置６に燃料が供給される。燃料ポンプ９は噴射装置６に加圧燃料を供給管７に沿って供給する。

燃料供給管７には、噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐを測定するセンサ１０が配設される。
噴射装置６、センサ１０、及びポンプ９は電子制御ユニット１１に接続線１２，１３，及び１４によってそれぞれ接続される。

電子制御ユニット１１は検出モジュール１５を含み、検出モジュール１５は、噴射装置６が開放位置で目詰まりを起こしている状態を、噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐに基づいて検出し、この圧力Ｐは圧力センサ１０によって測定される。

検出モジュール１５は時間導出モジュール１６を含み、時間導出モジュール１６は、噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐが所定の上限圧力Ｐ_２から所定の下限圧力Ｐ_１に低下するために要する時間Δｔを導出する。所定の下限圧力Ｐ_１は所定の上限圧力Ｐ_２よりも低い（図３）。

検出モジュール１５は時間比較手段１７を含み、時間比較手段１７は、前記低下所要時間Δｔを所定の低下所要時間Δｔ_ｏｋと比較する。
検出モジュール１５は、前記噴射装置６が開放位置で目詰まりを起こしている状態を、前記低下所要時間Δｔが前記所定の低下所要時間Δｔ_ｏｋよりも短い場合に検出するが、これは、正常運転において発生する場合よりも短い時間で発生する圧力低下が、噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしている（図３）ことを示唆しているからである。

更に、システムは解除モジュール１８を備え、解除モジュール１８は、噴射装置６に燃料が供給される際の圧力Ｐを測定するセンサ１０に関する電気的な作動不良が検出される時、噴射装置６に関する電気的な作動不良が検出される時、ポンプ９に関する電気的な作動不良が検出される時、またはポンプ９の作動を停止する時に、検出モジュール１５の動作を解除する。
これは、上記のような状態が検出されると、噴射装置の作動に関する診断の信頼性が若干低下するからである。
更に、検出手段１５は、検出手段が、前記噴射装置６が開放位置で目詰まりを起こしている状態を検出すると、触媒微粒子フィルタ３を再生する全てのフェーズを停止する。

図２は、図１のシステムと同様のシステムを示すが、所要時間を導出するモジュール１６、及び時間を比較するモジュール１７を含まない点が異なる。システムは更に圧力比較モジュール１９を備え、圧力比較モジュール１９は前記噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐを、より低い所定の下限圧力Ｐ_１よりも低い所定の故障圧力Ｐ_ｎｏｋと比較する（図３）。

検出手段１５は、噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐが所定の故障圧力Ｐ_ｎｏｋよりも低い場合に、噴射装置６が開放位置で目詰まりを起こしている状態を検出する（図３）。
勿論、システムは、噴射装置６が開放位置で目詰まりを起こしている状態を検出する前述の２つのモジュールを備えることができる。

図３は、噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐが、噴射装置６に燃料を供給するポンプ９を作動させ、そしてポンプの作動を停止するときに変化する様子を表わす模式図である。噴射装置の状態、すなわち開放状態または閉鎖状態も示している。

時点ｔ_１では、ポンプ９の作動が指示される。それと同時に、噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐが値Ｐ_１から値Ｐ_２に切り替わり、そして噴射装置６が閉鎖状態０から開放状態１に切り替わる。

噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐは、供給管７の燃料圧力Ｐを測定するセンサ１０によって測定される。例えば、値Ｐ_１は約３バールであり、値Ｐ_２は約５．５バールであり、そして値Ｐ_ｎｏｋは１〜２バールの範囲である。
噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐは、燃料ポンプ９の作動停止が指示される時点ｔ_２まで、値Ｐ_２に安定して維持される。

噴射装置６が正しく作動している場合、噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐは時間Δｔ_ｏｋの長さに渡って、この圧力Ｐが値Ｐ_１に達するまで低下する。

曲線の内、破線で示される部分は、噴射装置６が開放状態で目詰まりを起こしている状態を示している。噴射装置６に燃料が供給されるときの圧力Ｐは、値Ｐ_２から値Ｐ_ｎｏｋに低下し、そして当該値で安定する。
従って、破線曲線は時点ｔ_２＋Δｔ_ｎｏｋで値Ｐ_１を通り、この場合、Δｔ_ｎｏｋはΔｔ_ｏｋよりも短い。

本発明によって、触媒微粒子フィルタの上流に位置する噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしている状態を検出することが可能になるので、フィルタ再生フェーズにおける制御性が向上する。

本発明の一の態様によるシステムの第１の実施形態のブロック図である。 本発明の一の態様によるシステムの第２の実施形態のブロック図である。 正常運転中に噴射装置に燃料が供給されるときの、そして噴射装置が開放位置で目詰まりを起こしているときのポンプの作動状態、噴射装置の状態、及び圧力を示すブロック図である。

Claims (9)

1. ディーゼルエンジンの排気管（１）に配設される触媒微粒子フィルタ（３）を再生するシステムであって、前記システムは、電子制御ユニット（１１）と、触媒微粒子フィルタ（３）の上流に配設され、かつ被制御ポンプ（９）によって燃料が供給される被制御燃料噴射装置（６）と、そして前記噴射装置（６）に燃料が供給されるときの圧力（Ｐ）を測定するセンサ（１０）とを備え、前記システムは、前記噴射装置（６）が開放位置で目詰まりを起こしている状態を、前記噴射装置（６）に燃料が供給されるときの圧力（Ｐ）に基づいて検出する手段（１５）を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記検出手段（１５）は、前記噴射装置（６）に燃料が供給されるときの圧力（Ｐ）が、所定の上限圧力（Ｐ_２）から所定の下限圧力（Ｐ_１）に低下するのに要する時間（Δｔ）を導出する時間導出手段（１６）を含む、請求項１記載のシステム。
3. 前記検出手段（１５）は、前記低下所要時間（Δｔ）を所定の低下所要時間（Δｔ_ｏｋ）と比較する時間比較手段（１７）を含む、請求項２記載のシステム。
4. 前記検出手段（１５）が、前記低下所要時間（Δｔ）が前記所定の低下所要時間（Δｔ_ｏｋ）よりも短い場合に、前記噴射装置（６）が開放位置で目詰まりを起こしている状態を検出する、請求項３記載のシステム。
5. 前記検出手段（１５）は、前記噴射装置（６）に燃料が供給されるときの圧力（Ｐ）を、前記所定の下限圧力（Ｐ_１）よりも低い所定の故障圧力（Ｐ_ｎｏｋ）と比較する圧力比較手段（１９）を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記検出手段（１５）が、前記噴射装置（６）に燃料が供給されるときの前記圧力（Ｐ）が、前記所定の故障圧力（Ｐ_ｎｏｋ）よりも低い場合に、前記噴射装置（６）が開放位置で目詰まりを起こしている状態を検出する、請求項５記載のシステム。
7. 前記噴射装置（６）に燃料が供給されるときの圧力（Ｐ）を測定する前記センサ（１０）に関する電気的な作動不良が検出される時、前記噴射装置（６）に関する電気的な作動不良が検出される時、前記ポンプ（９）に関する電気的な作動不良が検出される時、または前記ポンプ（９）の作動を停止する時に、前記検出手段（１５）の動作を解除する解除手段（１８）を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記検出手段（１５）は、前記検出手段（１５）が前記噴射装置（６）が開放位置で目詰まりを起こしている状態を検出すると、触媒微粒子フィルタ（３）を再生するフェーズを全て停止する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
9. ディーゼルエンジンの排気管（１）に配設される触媒微粒子フィルタ（３）を再生する方法であって、前記噴射装置（６）が開放位置で目詰まりを起こしている状態を、触媒微粒子フィルタ（３）の上流に配設され、かつポンプ（９）によって燃料が供給される被制御燃料噴射装置（６）に燃料が供給されるときの圧力（Ｐ）に基づいて検出することを特徴とする方法。

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