JPH1089048A

JPH1089048A - 排気微粒子浄化装置

Info

Publication number: JPH1089048A
Application number: JP8242187A
Authority: JP
Inventors: Hideji Yoshida; 秀治吉田; Nobushi Yasuura; 信史保浦; Takayuki Totani; 隆之戸谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】マップデータを用いることなく、運転状態に
応じた捕集量の推定を行う。【解決手段】フィルタ差圧に基づいて捕集量ＤＰＥＭ
n を算出し（ステップ１０１）、フィルタ再生後からの
平均排気温度Ｘ１、平均吸気量Ｘ２、総吸気量を通気抵
抗増加量で除算した値Ｘ３、捕集時間を通気抵抗増加量
で除算した値Ｘ４を求め（ステップ１０２〜１０６）、
これらＸ１〜Ｘ４を用いて修正係数を算出し（ステップ
１０７）、ステップ１０１にて求めた捕集量ＤＰＥＭn
に修正係数Ｘを掛けて、捕集量の修正を行う（ステップ
１０８）。このような修正を行うことにより、運転状態
に応じ再生温度に対してばらつきの少ない捕集量を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気ガス中に含まれる排気微粒子をフィルタを用い
て捕集し、その捕集した排気微粒子を燃焼させてフィル
タを再生させる排気微粒子浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気中には排気微
粒子（以下、パティキュレートという）が多く含まれて
いるため、このパティキュレートを捕集するためのフィ
ルタが排気流路に設けられている。このフィルタは、使
用に伴ってその内部に蓄積されるパティキュレートの量
が増えると通気性が次第に損なわれ性能が低下するた
め、フィルタの捕集量が所定量以上になるとフィルタの
再生が行われる。

【０００３】なお、フィルタの再生とは、例えばフィル
タの端面に設けられた電気ヒータやパティキュレートの
燃焼に要する空気を供給するエアポンプなどの再生手段
を作動させることにより、パティキュレートを燃焼除去
することを意味する。上記したフィルタに捕集されるパ
ティキュレートの捕集量は、フィルタの通気抵抗と対応
するため、フィルタの前後差圧（フィルタ差圧）から求
めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一捕
集量であっても、パティキュレートの組成成分により、
再生する場合の再生温度が異なる。すなわち、パティキ
ュレートの組成は、カーボンン主体とするドライスート
と未燃燃料およびエンジンオイルなどからなる可溶性物
質（ＳＯＦ）からなり、これら２つの物質は単位重量あ
たりの発熱量が大幅に異なるため、パティキュレートの
組成成分によって、同一捕集量であっても再生温度が異
なってしまう。従って、パティキュレートの組成成分を
考慮して、捕集量の推定を行う必要がある。

【０００５】本出願人は、パティキュレートの組成成分
がエンジンの運転状態に応じて異なることに着目し、エ
ンジンの運転状態を示すエンジン回転数とアクセル開度
から２次元マップの補間演算を用いて成分補正係数を算
出し、この成分補正係数により、フィルタ差圧から求め
た捕集量を推定するようにしたものを先に出願した（特
開平７−３１０５２４号）。

【０００６】しかしながら、上記した２次元マップを用
意するためには、エンジン毎に実験を行ってマップ格子
点のデータを取得する必要があり、また実際の走行では
殆どが過渡状態であるため、マップデータとのずれが生
じるという問題がある。本発明は上記問題に鑑みたもの
で、マップデータを用いることなく、運転状態に応じた
捕集量の推定を行うことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の運
転条件において、フィルタ差圧から求めた捕集量とその
捕集量に対するフィルタ再生温度の関係について検討を
行った。図５の下側の表に示す１６種類の運転条件を設
定し、それぞれの運転条件においてフィルタ差圧から求
めた捕集量と再生温度とをプロットしたところ、図５の
捕集量−再生温度のグラフに示すように、大きなばらつ
きが生じた。これは、それぞれの運転状態に応じてパテ
ィキュレート組成成分が異なるためである。従って、フ
ィルタ差圧から求めた捕集量をそのまま用いたのでは、
適正タイミングでフィルタの再生を行うことができず、
フィルタの溶損や燃え残りといった問題が生じる可能性
がある。

【０００８】そこで、本発明者等は、その運転状態にお
ける種々の変数を用いて、フィルタ差圧から求めた捕集
量と再生温度との関係で相関の強いものを調査した。そ
の結果を図６乃至図９に示す。図６は再生が終了したフ
ィルタにて捕集を開始してから現在までの捕集時の平均
排気温度を用いて捕集量を修正した場合、図７は再生が
終了したフィルタにて捕集を開始してから現在までの捕
集時のディーゼルエンジンの平均吸気量を用いて捕集量
を修正した場合、図８は再生が終了したフィルタにて捕
集を開始してから現在までの総吸気量を通気抵抗増加量
で除算したものを用いて捕集量を修正した場合、図９は
再生が終了したフィルタにて捕集を開始してから現在ま
での捕集時間を通気抵抗増加量で除算したものを用いて
捕集量を修正した場合の、修正捕集量と再生温度との関
係を示すグラフである。なお、右上がりの実線で示され
た特性は、特定の基準運転条件下で得られる捕集量と再
生温度との関係を示している。これらの結果から分かる
ように、それらの変数を用いて捕集量を修正することに
より、修正捕集量に対する再生温度のばらつきを大きく
低減し、基準運転条件下の特性により近づけることがで
きた。

【０００９】さらに、上記した変数の全てを用いて捕集
量の修正を行ったところ、図１０に示すように非常に良
好な結果が得られた。本発明は上記した検討を基になさ
れたもので、請求項１に記載の発明においては、フィル
タ再生後からフィルタ捕集時の排気温度を積算し、その
積算値を積算回数で割った平均値に基づいて捕集量を修
正することを特徴としている。

【００１０】請求項２に記載の発明においては、フィル
タ再生後からフィルタ捕集時の吸気量を積算し、その積
算値を積算回数で割った平均値に基づいて捕集量を修正
することを特徴としている。請求項３に記載の発明にお
いては、フィルタ再生後からフィルタ捕集時の吸気量を
積算し、その積算値を通気抵抗増加量で除算した値に基
づいて捕集量を修正することを特徴としている。

【００１１】請求項４に記載の発明においては、フィル
タ再生後から捕集時間を積算し、その積算値を通気抵抗
増加量で除算した値に基づいて捕集量を修正することを
特徴としている。上記した請求項１乃至４に記載の発明
によれば、従来のもののようなマップデータを用いるこ
となく、運転状態に応じ再生温度に対してばらつきの少
ない捕集量を得ることができる。

【００１２】また、請求項５に記載の発明においては、
フィルタ再生時に上記した積算値を再生量に応じて減算
することを特徴としている。このことにより、再生が途
中で中止して不完全な再生で終わった場合でも、次回捕
集を再開するときにフィルタ内に溜まったパティキュレ
ートの組成成分と積算値との関係のずれを少なくし、次
回の捕集量の推定を精度よく行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の一実施形態を示
すディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略構成を示
す。ディーゼルエンジン１の吸入側にはエアクリーナ２
が設けられており、その吸気量を検出するための熱線式
流量センサ３がエアクリーナ２からディーゼルエンジン
１への流路の途中に設けられている。

【００１４】ディーゼルエンジン１の排気管４には排気
浄化装置５が設けられている。この排気浄化装置５は、
排気管４に連結されているハウジング６を有しており、
このハウジング６の中にはセラミック多孔からなるフィ
ルタ７が設置されている。このフィルタ７に排気ガスが
通過することにより排気ガスに含まれるパティキュレー
トが捕集される。

【００１５】フィルタ７のディーゼルエンジン１側に
は、フィルタ７の上流側圧力（フィルタ前圧）を検出す
る圧力センサ１１およびディーゼルエンジン１からフィ
ルタ７に流れ込む排気温度を検出する温度センサ１３が
設けられている。また、フィルタ７の排気側には、フィ
ルタ７の下流側圧力（フィルタ後圧）を検出する圧力セ
ンサ１２が設けられている。

【００１６】また、フィルタ再生時に、フィルタ７に捕
集されたパティキュレートに着火するための加熱装置
（電気ヒータ）８がフィルタ７に設置されており、さら
にこの燃焼再生時に燃焼用の２次空気を供給するための
エアポンプ（Ａ／Ｐ）９およびバルブ１０が設けられて
いる。上記各センサからの信号は電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）１４に入力される。このＥＣＵ１４は、フィルタ
７の目詰まり防止のため、フィルタ７でのパティキュレ
ートの捕集量を推定し、捕集量がある値に達したら、電
気ヒータ８を作動させてフィルタ７に捕集されたパティ
キュレートに着火し、さらにバルブ１０を開口してエア
ポンプ９より燃焼用２次空気をフィルタ７に供給するよ
うにして、フィルタ７を燃焼再生させる制御を行う。

【００１７】図２に、ＥＣＵ１４が行うパティキュレー
トの捕集量推定処理を示す。まず、熱線式流量センサ
３、圧力センサ１１、１２、温度センサ１３からの信号
に基づき、フィルタ前圧からフィルタ後圧を引いてフィ
ルタ７で発生するフィルタ差圧を求めるとともに、吸気
量、フィルタ前圧、排気温度から排ガス流量を求め、フ
ィルタ差圧を排ガス流量で規格化して、捕集量ＤＰＥＭ
n を算出する（ステップ１０１）。この捕集量の算出の
仕方は従来のものと同じである。また、この場合の捕集
量はフィルタ７の通気抵抗を表す。

【００１８】次に、フィルタ再生後の排気温度積算値(n
-1) に今回の排気温度を加えて新たな排気温度積算値
(n) を求め（ステップ１０２）、またフィルタ再生後の
吸気量積算値(n-1) に今回の吸気量を加えて新たな吸気
量積算値(n) を求め（ステップ１０３）、さらにフィル
タ再生後の捕集時間を示す捕集カウンタをインクリメン
トする（ステップ１０４）。これらの排気温度積算値
(n) 、吸気量積算値(n) 、捕集カウンタ値は、フィルタ
の再生後からフィルタにて捕集を行っている時の積算値
を示す。

【００１９】次に、フィルタ再生時からのフィルタ通気
抵抗の増加量を算出する（ステップ１０５）この場合、
ステップ１０１にて求めた捕集量ＤＰＥＭn とフィルタ
再生後の捕集開始時の１回目に求めた捕集量ＤＰＥＭin
itとの差から通気抵抗増加量ΔＤＰＥＭn を求める。次
に、修正係数項Ｘ１〜Ｘ４の算出を行う（ステップ１０
７）。この場合、Ｘ１を排気温度積算値(n) ÷捕集カウ
ンタ値で求め、Ｘ２を吸気量積算値(n) ÷捕集カウンタ
値で求め、Ｘ３を吸気量積算値(n) ÷通気抵抗増加量Δ
ＤＰＥＭn で求め、さらにＸ４を捕集カウンタ値÷通気
抵抗増加量ΔＤＰＥＭn で求める。

【００２０】このようにして求められた修正係数項Ｘ１
〜Ｘ４により修正係数Ｘを数式１により求める。

【００２１】

【数１】Ｘ＝ａ＋ｂ・Ｘ１＋ｃ・Ｘ２＋ｄ・Ｘ３＋ｅ・Ｘ４なお、ａ〜ｄは定数である。そして、ステップ１０１に
て求めた捕集量ＤＰＥＭn に修正係数Ｘを掛けて、捕集
量の修正を行う（ステップ１０８）。このようにして得
られた修正捕集量と再生温度との関係は図１０に示すも
のになる。

【００２２】そして、ＥＣＵ１４は、修正捕集量を所定
の設定値と比較し、修正捕集量が設定値より大きくなっ
たときに、フィルタ７の再生制御を行う。上記した排気
温度積算値、吸気量積算値、捕集カウンタ値は、再生制
御の開始もしくは終了時に０にクリアするようにするこ
とができるが、再生が途中で中止して不完全な再生で終
わった場合には、再度所定捕集量まで捕集を行うためフ
ィルタ内に溜まったパティキュレートの組成成分と上記
した積算値との関係がずれるという問題が生じる。

【００２３】そこで、このような問題に対処するため、
ＥＣＵ１４は、フィルタの再生制御を行っている間、図
３に示す積算値減算処理を行う。最初に、再生開始後の
１回目の処理であるか否かを判定する（ステップ２０
１）。再生開始後の１回目の処理であると、次に再生所
要時間を算出する（ステップ２０２）。この再生所要時
間は、上記した修正捕集量と２次空気供給量（エアポン
プ９から供給する２次空気供給量で、ＥＣＵ１４内で予
め設定されている）とにより算出される。次に、排気温
度積算値、吸気量積算値、捕集カウンタ値を再生所要時
間で除算し、排気温度積算値、吸気量積算値、捕集カウ
ンタ値のそれぞれの減算値を決定する（ステップ２０
３）。

【００２４】再生開始後の２回目以降の処理において
は、排気温度積算値、吸気量積算値、捕集カウンタ値
を、それぞれの減算値で順次減算していく（ステップ２
０４）。従って、フィルタの再生が終了して時点では、
それぞれの積算値は０にクリアされる。しかし、再生が
途中で中止した場合には、その中止時点での積算値が残
ることになり、フィルタの捕集を行う場合には、その時
の積算値から積算が開始される。

【００２５】図４に、１つの積算値の変化状況を示す。
捕集期間で得られた積算値を基に、再生期間では減算が
行われる。フィルタの再生が完全に行われた場合には、
図の実線で示すように、積算値は順次減算され、再生期
間の終了時に０にクリアされる。しかし、再生が途中で
中止した場合には、図の点線で示すように、積算値はそ
の再生中止時点の値を維持し、捕集が再開したときに、
その積算値から積算が行われることになる。

【００２６】なお、上記した図２、図３に示す処理は所
定周期毎（例えば１秒毎）に繰り返し行われるものであ
る。また、図６に示した結果は、数式１において、Ｘ２
〜Ｘ４をなくしＸ１のみとして修正係数を求めた場合に
得られた結果であり、図７に示した結果は、数式１にお
いて、Ｘ１、Ｘ３、Ｘ４をなくしＸ２のみとして修正係
数を求めた場合に得られた結果であり、図８に示した結
果は、数式１において、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ４をなくしＸ３
のみとして修正係数を求めた場合に得られた結果であ
り、図９に示した結果は、数式１において、Ｘ１〜Ｘ３
をなくしＸ４のみとして修正係数を求めた場合に得られ
た結果である。従って、上記した実施形態において、Ｘ
１〜Ｘ４のいずれか１つのみ、あるいは他のものとの組
み合わせによって、修正係数を求めるようにしてもよ
い。

【００２７】また、捕集量を修正する変数として、上記
したもの以外に、再生終了フィルタにて捕集を開始して
から現在までの燃料消費量、あるいは再生終了フィルタ
にて捕集を開始してから現在までの燃料消費量を総吸気
量で除算したものなどを加えることもできる。さらに、
上記した実施形態では、１つの排気流路中にフィルタ７
を設ける排気微粒子浄化装置を示したが、排気流路を２
つの流路に分岐させてそれぞれの流路にフィルタを設
け、流路切り換え弁により、パティキュレートの捕集と
再生をそれぞれのフィルタにて交互に行うデュアルタイ
プの排気微粒子浄化装置としてもよく、また一方の流路
にのみフィルタを設け、他方の流路をバイパス流路とし
て、両流路を排気切り換え弁により切り換え、フィルタ
の再生時に排気切り換え弁により排気ガスをバイパス流
路にバイパスさせてフィルタの再生を行うような排気微
粒子浄化装置としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す排気微粒子浄化装置
の構成図である。

【図２】図１中のＥＣＵ１４による捕集量推定処理を示
すフローチャートである。

【図３】図１中のＥＣＵ１４による積算値減算処理を示
すフローチャートである。

【図４】捕集量を修正する変数を示す積算値の変化状況
を示す図である。

【図５】種々の運転条件においてフィルタ差圧から求め
た捕集量と再生温度との関係を示す図である。

【図６】図５に示す結果に対し、平均排気温度を用いて
捕集量を修正した場合の修正捕集量と再生温度との関係
を示す図である。

【図７】図５に示す結果に対し、平均吸気量を用いて捕
集量を修正した場合の修正捕集量と再生温度との関係を
示す図である。

【図８】図５に示す結果に対し、総吸気量を通気抵抗増
加量で除算したものを用いて捕集量を修正した場合の修
正捕集量と再生温度との関係を示す図である。

【図９】図５に示す結果に対し、捕集時間を通気抵抗増
加量で除算したものを用いて捕集量を修正した場合の修
正捕集量と再生温度との関係を示す図である。

【図１０】図５に示す結果に対し、全ての変数を用いて
捕集量を修正した場合の修正捕集量と再生温度との関係
を示す図である。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン、３…熱線式流量センサ、５…
排気浄化装置、７…フィルタ、８…電気ヒータ、９…エ
アポンプ（Ａ／Ｐ）、１１、１２…圧力センサ、１３…
温度センサ、１４…ＥＣＵ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジン（１）の排気流路に
設けられ排気微粒子を捕集するフィルタ（７）と、前記
フィルタに捕集された排気微粒子の捕集量を推定する捕
集量推定手段（１０１〜１０８）とを備え、推定された
捕集量が所定量になったときに前記フィルタの再生を行
うようにした排気微粒子浄化装置において、前記ディーゼルエンジンの排気温度を検出する排気温度
検出手段（１３）を有し、前記捕集量推定手段は、前記フィルタの再生後から前記
フィルタにて捕集を行っている時に検出された前記排気
温度を積算し、その積算値を積算回数で割った平均値に
基づいて前記捕集量を修正することを特徴とする排気微
粒子浄化装置。
【請求項２】ディーゼルエンジン（１）の排気流路に
設けられ排気微粒子を捕集するフィルタ（７）と、前記
フィルタに捕集された排気微粒子の捕集量を推定する捕
集量推定手段（１０１〜１０８）とを備え、推定された
捕集量が所定量になったときに前記フィルタの再生を行
うようにした排気微粒子浄化装置において、前記ディーゼルエンジンの吸気量を検出する吸気量検出
手段（３）を有し、前記捕集量推定手段は、前記フィルタの再生後から前記
フィルタにて捕集を行っている時に検出された前記吸気
量を積算し、その積算値を積算回数で割った平均値に基
づいて前記捕集量を修正することを特徴とする排気微粒
子浄化装置。
【請求項３】ディーゼルエンジン（１）の排気流路に
設けられ排気微粒子を捕集するフィルタ（７）と、前記
フィルタに捕集された排気微粒子の捕集量を推定する捕
集量推定手段（１０１〜１０８）とを備え、推定された
捕集量が所定量になったときに前記フィルタの再生を行
うようにした排気微粒子浄化装置において、前記ディーゼルエンジンの吸気量を検出する吸気量検出
手段を（３）有し、前記捕集量推定手段は、前記フィルタ再生時からのフィ
ルタ通気抵抗の増加量を算出する手段（１０５）を有
し、前記フィルタの再生後から前記フィルタにて捕集を
行っている時に検出された前記吸気量の積算値を前記通
気抵抗の増加量で除算した値に基づいて前記捕集量を修
正することを特徴とする排気微粒子浄化装置。
【請求項４】ディーゼルエンジン（１）の排気流路に
設けられ排気微粒子を捕集するフィルタ（７）と、前記
フィルタに捕集された排気微粒子の捕集量を推定する捕
集量推定手段（１０１〜１０８）とを備え、推定された
捕集量が所定量になったときに前記フィルタの再生を行
うようにした排気微粒子浄化装置において、前記捕集量推定手段は、前記フィルタ再生時からのフィ
ルタ通気抵抗の増加量を算出する手段（１０５）を有
し、前記フィルタの再生後から前記フィルタにて捕集を
行っている時間を積算し、その積算値を前記通気抵抗の
増加量で除算した値に基づいて前記捕集量を修正するこ
とを特徴とする排気微粒子浄化装置。
【請求項５】前記フィルタの再生時に前記積算値を再
生量に応じて減算する手段（２０４）を有することを特
徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の排気微
粒子浄化装置。