WO2011148812A1 - 排気ガス浄化システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention collects PM (Particulate Matter; particulate matter) in the exhaust gas of a diesel engine with a DPF (Diesel Particulate Filter) to reduce the amount of PM discharged to the outside.
- PM Pulse Matter; particulate matter
- DPF Diesel Particulate Filter
- DPF Diesel Oxidation provided upstream of DPF
- DOC Diesel Oxidation provided upstream of DPF
- the fuel is subjected to multistage delayed injection (multi-injection) or post-injection (post-injection) in the cylinder (in-cylinder).
- DPF regeneration is performed in which the temperature of the exhaust gas flowing into the DPF is forcibly raised to burn and remove the PM collected in the DPF.
- Multi-injection is performed to raise the temperature of exhaust gas discharged from the engine and raise the temperature of the DOC to the catalyst activation temperature.
- a large amount of unburned fuel is supplied into the exhaust gas, and the supplied unburned fuel is oxidized (combusted) in the DOC to raise the exhaust gas temperature at the DPF inlet to a temperature higher than the temperature at which PM burns. Done for.
- DPF regeneration includes automatic regeneration and manual regeneration.
- the automatic regeneration is DPF regeneration that is automatically performed while the vehicle is traveling
- the manual regeneration is DPF regeneration that is performed manually by the driver while the vehicle is stopped.
- the manual regeneration when the DPF clogging (PM accumulation amount) exceeds a predetermined amount while the vehicle is stopped, a warning is given to the driver, and the driver presses the regeneration button to perform the DPF regeneration.
- LLIR Long Low Low Idle Regeneration
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system that can reduce the frequency of DPF regeneration requests in LLIR and can improve convenience. is there.
- the present invention provides an exhaust gas purification system including a control device for performing regeneration control of a diesel particulate filter provided in an exhaust pipe of an engine, wherein the control device is a PM in an idle state.
- PM accumulation amount prediction means for calculating the accumulated value and predicting the PM accumulation amount is provided, and calculation of the PM accumulation value by the PM accumulation amount prediction means is started after a first predetermined time has elapsed after the idling state is detected. It is characterized by doing.
- the first predetermined time is preferably set to be longer than the traffic signal waiting time.
- the PM integrated value predicted by the PM deposition amount predicting unit is equal to or greater than a predetermined value
- the time after the predetermined value is exceeded is measured, and when the measurement time is equal to or greater than a second predetermined time, It is preferable to start the regeneration control of the diesel particulate filter.
- the second predetermined time is preferably set to be longer than the traffic signal waiting time.
- the frequency of DPF regeneration requests in LLIR can be reduced, and convenience can be improved.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the control flow of a control apparatus. It is a figure explaining the flow from a stop start to regeneration control of DPF with progress of time.
- FIG. 1 shows the configuration of the exhaust gas purification system 1 of this embodiment.
- This exhaust gas purification system 1 includes a continuous regeneration type DPF (or DPD: Diesel Particulate Defuser) device 12 which is one of exhaust gas purification devices in an exhaust pipe 11 of a diesel engine (internal combustion engine) 10.
- the continuous regeneration type DPF device 12 includes a DPF 12b that collects PM in the exhaust gas and a DOC 12a provided on the upstream side of the DPF 12b.
- the DPF 12b is made of CSF (Catalyzed Soot Filter).
- a silencer 13 is disposed in the exhaust pipe 11 downstream of the continuous regeneration type DPF device 12.
- the exhaust gas G is purified by the continuous regeneration type DPF device 12 and released into the atmosphere as the purified exhaust gas Gc through the silencer 13.
- the DOC 12a is formed by supporting an oxidation catalyst such as platinum on a support such as a porous ceramic honeycomb structure.
- the DPF 12b is formed of a monolith honeycomb wall flow type filter or the like in which the inlet and outlet of a porous ceramic honeycomb channel are alternately plugged.
- a catalyst such as platinum or cerium oxide is supported on the filter.
- PM (particulate matter) in the exhaust gas G is collected (trapped) by a porous ceramic wall.
- a differential pipe 31 connected to the front and back of the DPF 12b is provided with a differential pressure sensor 31 for detecting the differential pressure before and after the DPF 12b.
- an exhaust throttle valve 14 as an exhaust throttle means is provided in the exhaust pipe 11 on the downstream side of the continuous regeneration type DPF device 12, and an exhaust brake 20 is provided in the exhaust pipe 11 on the upstream side of the continuous regeneration type DPF device 12. Is provided.
- a DOC inlet exhaust temperature sensor 32 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the DOC 12a is provided on the upstream side of the DOC 12a in the continuous regeneration type DPF device 12, and the exhaust gas flowing into the DPF 12b is interposed between the DOC 12a and the DPF 12b.
- a DPF inlet exhaust temperature sensor 33 for detecting the gas temperature is provided.
- the intake pipe 15 of the engine 10 is provided with an air cleaner 16, a MAF sensor (intake air amount sensor) 17, a compressor 36b of the turbocharger 36, and an intake throttle valve (intake throttle) 18 from the intake port to the engine 10 side.
- the intake throttle valve 18 is for adjusting the amount of intake air to the intake manifold 37.
- the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 38 flows into the continuous regeneration type DPF device 12 through the turbine 36a of the turbocharger 36 and the exhaust brake 20.
- the intake manifold 37 and the exhaust manifold 38 are connected to an EGR pipe 19 for returning a part of the exhaust gas discharged from the engine 10 to the intake manifold 37.
- the EGR pipe 19 is returned to the intake manifold 37.
- An EGR cooler 39 that cools the exhaust gas and an EGR valve 21 that adjusts the EGR amount that is the amount of exhaust gas returned to the intake manifold 37 are provided.
- Signals from the MAF sensor 17, the DOC inlet exhaust temperature sensor 32, the DPF inlet exhaust temperature sensor 33, the vehicle speed sensor 34, and the engine speed sensor 35 are ECUs that perform general control of the engine 10 and also perform DPF regeneration control.
- the exhaust throttle valve 14, the exhaust brake 20, the intake throttle valve 18, the EGR valve 21, the fuel injection device 22 and the like are controlled by a control signal from the ECU 40.
- the exhaust gas purification system 1 includes an accumulated dilution amount calculation unit 2, a regeneration interval measurement unit 3, and a forced regeneration unit 4.
- the accumulated dilution amount calculation unit 2, the regeneration interval measurement unit 3, and the forced regeneration unit 4 are mounted on the ECU 40.
- the accumulated dilution amount calculation unit 2 calculates the accumulated dilution amount by integrating the amount of dilution that increases due to DPF regeneration and subtracting the amount of dilution that decreases due to running.
- the regeneration interval measuring unit 3 measures a regeneration interval from the end of DPF regeneration to the start of the next DPF regeneration.
- the forced regeneration unit 4 is configured such that when the amount of accumulated PM in the DPF 12b exceeds a predetermined amount, the accumulated dilution amount is less than a predetermined threshold and the regeneration interval is equal to or greater than the predetermined threshold (hereinafter referred to as automatic regeneration condition). If the above condition is satisfied, automatic regeneration for automatically performing DPF regeneration while the vehicle is running is performed.
- the forced regeneration unit 4 lights up the automatic regeneration lamp (green) 24 during automatic regeneration.
- the forced regeneration unit 4 urges the driver to perform manual regeneration for manually performing DPF regeneration while the vehicle is stopped if the PM regeneration amount of the DPF 12b exceeds a predetermined amount and the automatic regeneration condition is not satisfied.
- Manual regeneration is performed by the driver's operation while the vehicle is stopped.
- the forced regeneration unit 4 is configured to prompt the driver to perform manual regeneration by blinking the manual regeneration lamp (orange) 23 when the PM accumulation amount of the DPF 12b exceeds a predetermined amount and the automatic regeneration condition is not satisfied.
- the forced regeneration unit 4 is configured to light a manual regeneration lamp (orange) 23 during manual regeneration.
- the forced regeneration unit 4 is configured to execute manual regeneration by pressing a manual regeneration button (DPF manual regeneration execution switch) 25 while the driver is stopped.
- the PM accumulation amount is detected based on the travel pressure calculated based on the differential pressure before and after the DPF 12b detected by the differential pressure sensor 31 or the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 34. That is, the forced regeneration unit 4 determines that the PM accumulation amount of the DPF 12b exceeds the predetermined amount when the differential pressure before and after the DPF 12b exceeds a predetermined threshold value or when the travel distance exceeds the predetermined threshold value. To be.
- the DPF regeneration when the exhaust gas temperature detected by the DOC inlet exhaust temperature sensor 32 or the DPF inlet exhaust temperature sensor 33 is lower than the first determination value (the DOC activation temperature, for example, 250 ° C.), multiple fuel injection is performed.
- the first determination value the DOC activation temperature, for example, 250 ° C.
- post-injection is performed when the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 is increased and the exhaust gas temperature detected by the DOC inlet exhaust temperature sensor 32 or the DPF inlet exhaust temperature sensor 33 becomes equal to or higher than the first determination value.
- PM combustion removal control is performed to forcibly regenerate the DPF 12b. In PM combustion removal control, multi-injection and post-injection are combined as necessary.
- the exhaust brake 20 is closed until the exhaust gas temperature becomes equal to or higher than the first determination value, and the exhaust gas temperature is rapidly increased. Further, in manual regeneration, the exhaust throttle valve 14 is closed and exhaust throttling is performed during PM combustion removal control to raise the exhaust gas temperature.
- the forced regeneration unit 4 uses the PM accumulation amount predicting means after the idle stop time, which is the time during which the vehicle stops and is in the idle state, elapses a predetermined time tw.
- the calculation of the PM integrated value is started, and when the PM integrated value predicted by the PM accumulation amount predicting unit becomes a predetermined value or more, the time after the predetermined value or more is measured, and the measurement time
- the DPF regeneration control is started, and a long-time idle forced regeneration unit 5 that performs LLIR (long-term idle forced regeneration) that automatically performs manual regeneration is provided.
- the forced regeneration unit 5 during idling for a long time does not perform DPF regeneration when the accumulated value of the idle stop time exceeds a predetermined threshold, and performs DPF regeneration when a predetermined time has elapsed from that point. This is to prevent the DPF regeneration from starting when the vehicle stops for a short period of time.
- the count of the waiting time from the time when the integrated value of the idle stop time exceeds a predetermined threshold is reset every time the vehicle is driven, and starts counting from 0 each time the vehicle is stopped.
- the calculation of the PM integrated value by the PM accumulation amount prediction means is started. This is because only a state in which the vehicle is stopped for a long time is taken into consideration, and a short stop time such as waiting for a traffic signal is not accumulated.
- the idle stop time tw is preferably equal to or longer than the traffic signal waiting time.
- the conditions for idling stop are when the vehicle speed is below a predetermined value, the neutral switch is on, the accelerator pedal is off, the engine is running, the engine is not playing, and there are no other errors. .
- the second predetermined time tx is preferably equal to or longer than the waiting time of the traffic signal.
- the long-time idle forced regeneration unit 5 when the vehicle starts running during the LLIR, the long-time idle forced regeneration unit 5 is configured to shift from LLIR to automatic regeneration and continue DPF regeneration.
- the long-time idle forced regeneration unit 5 temporarily stops LLIR when the vehicle starts traveling during LLIR, and automatically regenerates when the vehicle travels for a predetermined time or more at a vehicle speed equal to or higher than a predetermined threshold. Is started to shift from LLIR to automatic reproduction.
- the forced regeneration unit 5 at the time of idling for a long period of time only from the LLIR when the automatic regeneration condition (the condition that the amount of accumulated dilution is less than a predetermined threshold and the reproduction interval is greater than or equal to the predetermined threshold) is satisfied. Transition to automatic playback. This is because if automatic reproduction is performed when the automatic reproduction condition is not satisfied, the amount of dilution may increase due to automatic reproduction, which may cause a problem.
- the automatic regeneration condition the condition that the amount of accumulated dilution is less than a predetermined threshold and the reproduction interval is greater than or equal to the predetermined threshold
- the forced regeneration unit 5 for long time idling blinks the manual regeneration lamp (orange) 23 when the accumulated value of the idle stop time exceeds a predetermined threshold, and also during LLIR.
- the manual regeneration lamp (orange) 23 is turned on. This is to prompt the driver not to drive the vehicle because DPF regeneration is stopped (does not shift to automatic regeneration) when the vehicle is driven when the automatic regeneration condition is not satisfied. Further, when the automatic regeneration condition is not satisfied, the automatic regeneration is not performed and it is necessary to perform the manual regeneration. Therefore, when the integrated value of the idle stop time exceeds a predetermined threshold, the manual regeneration lamp (orange) 23 blinks. .
- the long-time idle forced regeneration unit 5 does not light or blink the lamps when the integrated value of the idle stop time exceeds a predetermined threshold, and the automatic regeneration lamp (only during LLIR) Green) 24 is turned on. This is for notifying the driver that the vehicle may be allowed to travel because the automatic regeneration is continued and DPF regeneration is continued even if the vehicle is driven if the automatic regeneration condition is satisfied.
- the forced regeneration unit 5 for a long time idle performs normal manual regeneration when the manual regeneration button 25 is pressed during LLIR (when the automatic regeneration lamp (green) is lit). Then, the DPF regeneration is continued.
- the manual regeneration button 25 is pressed, the automatic regeneration lamp (green) 24 is turned off and the manual regeneration lamp (orange) 23 is turned on.
- DPF regeneration is stopped without shifting to automatic regeneration.
- the long-time idle forced regeneration section 5 is configured to execute the control flow of FIG. 2 when the vehicle is stopped.
- the forced regeneration unit 5 for a long time idling first detects whether or not the engine is in an idle state in step S1. Is started (step S2), and the process proceeds to step S3.
- the forced regeneration unit 5 during idling for a long time determines whether the integrated value of the idle stop time has exceeded a first predetermined time tw that is a predetermined threshold. If NO is determined, the process returns to step S2. Continue to accumulate idle stop time.
- the accumulated value of the idle stop time is stored and the control is terminated. In the next integration of the idle stop time, the integration starts from the stored integrated value of the idle stop time.
- step S3 it is determined in step S4 whether the PM integrated value is equal to or greater than a predetermined value. If NO is determined, the process returns to step S4. If YES is determined, the process proceeds to step S5. .
- step S5 the long-time idle forced regeneration unit 5 determines whether or not the automatic regeneration condition (the condition that the accumulated dilution amount is less than a predetermined threshold and the regeneration interval is greater than or equal to the predetermined threshold) is satisfied. To do.
- step S5 If it is determined NO in step S5, the accumulated value of the idle stop time exceeds a predetermined threshold value and DPF regeneration is necessary, and the automatic regeneration condition is not satisfied. Therefore, manual regeneration must be performed. Therefore, the forced regeneration unit 5 during long idle time blinks the manual regeneration lamp (orange) 23 in step S6, waits for a second predetermined time tx in step S7, and then automatically performs manual regeneration in step S8. (LLIR) is performed. At this time, the long-time idle forced regeneration unit 5 lights the manual regeneration lamp (orange) 23 to urge the driver not to drive the vehicle.
- step S9 the forced regeneration unit 5 during idling for a long time determines whether the vehicle has traveled. If YES is determined in step S9, the manual regeneration lamp (orange) 23 blinks in step S20, and the process proceeds to step 21. In step 21, it is determined whether the manual regeneration switch has been pressed. If NO, the control is terminated. If YES is determined in step S21, the process proceeds to step S22, manual regeneration is started, the manual regeneration lamp (orange) 23 is lit, and the process proceeds to step S23. In step S23, it is determined whether the manual regeneration is completed. If NO is determined, the process returns to step S20. If YES is determined, the control is terminated.
- step S5 the long time idle forced regeneration unit 5 waits for a second predetermined time tx in step S11, and then automatically performs manual regeneration (LLIR) in step S12. Do. At this time, the long-time idle forced regeneration unit 5 lights the automatic regeneration lamp (green) 24.
- LLIR manual regeneration
- step S13 the forced regeneration unit 5 during long-time idling determines whether the manual regeneration button 25 has been pressed. If YES is determined in the step S13, the process proceeds to a step S8 to shift to normal manual regeneration. At this time, the automatic regeneration lamp (green) 24 is turned off and the manual regeneration lamp (orange) 23 is turned on.
- step S13 the long time idle forced regeneration unit 5 determines whether the vehicle has traveled in step S14. If NO is determined in step S14, it is determined whether manual regeneration is completed in step S15. If NO is determined in step S15, the process returns to step S12 and continues manual regeneration. If YES is determined, the control is terminated.
- step S14 If YES is determined in step S14, the long-time idle forced regeneration unit 5 stops the manual regeneration and turns off the automatic regeneration lamp (green) 24 in step S16. After the manual regeneration is stopped, the process proceeds to step S17.
- step S17 the forced regeneration unit 5 during idling for a long time determines whether the vehicle has traveled for a predetermined time or more at a vehicle speed equal to or higher than a predetermined threshold. If NO is determined in step S17, the control is terminated as it is.
- step S17 the long-time idle forced regeneration unit 5 starts automatic regeneration and lights the automatic regeneration lamp (green) 24 in step S18. Thereafter, it is determined in step S19 whether or not automatic regeneration has ended. If NO is determined in step S19, the process returns to step S18 to continue automatic regeneration. If YES in step S19, control is performed. Exit.
- the exhaust gas purification system includes the control device 40 that performs regeneration control of the diesel particulate filter (DPF 12b) provided in the exhaust pipe 11 of the engine 10.
- the control device 40 includes a PM accumulation amount prediction unit that calculates the PM accumulated value in the idle state and predicts the PM accumulation amount, and after a predetermined time has elapsed since the idle state was detected, the PM accumulation amount Since the calculation of the PM integrated value by the predicting means is started, it is no longer necessary to integrate a short stop time such as waiting for a traffic light signal, and the regeneration request frequency can be reduced in the regeneration control of the DPF in the LLIR. Can improve the performance.
- control device 40 (specifically, the forced regeneration unit 5 when idling for a long time) is configured to shift from LLIR to automatic regeneration and continue DPF regeneration when the vehicle starts running during LLIR. Therefore, even when it is necessary to drive the vehicle during LLIR, it is possible to continue the DPF regeneration, and it is possible to suppress the clogging of the DPF. Further, since the DPF regeneration can be continued even if the vehicle is driven during the LLIR, there is no need to wait without driving the vehicle until the manual regeneration by the LLIR is completed, and convenience is improved.
- the present invention is particularly effective for a vehicle (for example, a fire engine) having a short traveling distance and a high idle frequency, in which LLIR is performed relatively frequently.
- the LLIR when the vehicle starts running during the LLIR, the LLIR is temporarily stopped, and when the vehicle runs for a predetermined time or more at a vehicle speed equal to or higher than a predetermined threshold, Since it is configured to shift from LLIR to automatic regeneration, for example, in the case of short-distance and short-term movement within a construction site, DPF regeneration is stopped in the same manner as normal manual regeneration so that automatic regeneration is not performed. it can. In automatic regeneration, since DPF regeneration is not completed while the vehicle is stopped, it is necessary to switch to manual regeneration by pressing the manual regeneration button 25 when stopping the vehicle during automatic regeneration. This is because the driver operation increases when it shifts to automatic playback.
- the forced regeneration unit 5 during idling for a long time is set to an automatic regeneration condition (a condition that the accumulated dilution amount is less than a predetermined threshold and the regeneration interval is equal to or greater than a predetermined threshold). Since it is configured to shift from LLIR to automatic reproduction only when the condition is satisfied, it is possible to prevent the amount of dilution from increasing and causing a problem.
- an automatic regeneration condition a condition that the accumulated dilution amount is less than a predetermined threshold and the regeneration interval is equal to or greater than a predetermined threshold. Since it is configured to shift from LLIR to automatic reproduction only when the condition is satisfied, it is possible to prevent the amount of dilution from increasing and causing a problem.
- the forced regeneration unit 5 during idling for a long time causes the manual regeneration lamp 23 to blink when the integrated value of the idle stop time exceeds a predetermined threshold when the automatic regeneration condition is not satisfied.
- the manual regeneration lamp 23 is turned on during the LLIR, and when the automatic regeneration condition is satisfied, the automatic regeneration lamp 24 is turned on only during the LLIR.
- the manual regeneration lamp 23 blinks when the accumulated value of the idle stop time exceeds a predetermined threshold value, and the manual regeneration lamp 23 is lit during LLIR to urge the driver not to drive the vehicle. It was.
- the manual regeneration lamp 23 blinks frequently, and in response to the blinking of the manual regeneration lamp 23 here. If the driver presses the manual regeneration button 25 or manual regeneration is started by LLIR (the manual regeneration lamp is lit), there is a problem that the vehicle cannot be driven until the manual regeneration is completed. Improvement was desired in terms of sex.
- the automatic regeneration condition is not satisfied and the manual regeneration lamp 23 blinks / lights only when manual regeneration is necessary.
- the automatic regeneration lamp 24 is turned on because the automatic regeneration lamp 24 is lit even if the vehicle is operated, and the manual regeneration lamp 23 blinks frequently even in a vehicle with a short mileage and a high idle frequency. It can be suppressed and convenience can be improved.
- the exhaust gas purification device of the exhaust gas purification system has been described by taking the combination of the upstream DOC 12a and the downstream DPF 12b as an example, but it may be a filter carrying an oxidation catalyst. Further, the post-injection has been described as a method for supplying unburned fuel (HC) to the upstream side of the DOC 12a. However, an unburned fuel supply device is disposed in the exhaust pipe 11, and the exhaust pipe 11 is directly connected to the unburned fuel supply device. A direct injection method for injecting unburned fuel into the exhaust pipe may be employed.
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Abstract
LLIRにおけるDPFの再生要求頻度を減らすことができ、利便性の向上が図れる排気ガス浄化システムを提供する。 エンジン10の排気管11に設けられたディーゼルパティキュレートフィルタ12bの再生制御を行う制御装置40を備えた排気ガス浄化システム1において、制御装置40は、アイドル状態でのPM積算値を算出してPM堆積量を予測するPM堆積量予測手段を有し、アイドル状態が検知されてから第一の所定時間経過後に、PM堆積量予測手段によるPM積算値の算出を開始する。
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中のPM(Particulate Matter;粒子状物質)を、DPF(Diesel Particulate Filter;ディーゼルパティキュレートフィルタ)で捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する排気ガス浄化システムに関する。
ディーゼルエンジンから排出されるPMをDPFと呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する排気ガス浄化システムとして、DPFと、DPFの上流側に設けられたDOC(Diesel Oxidation Catalyst;酸化触媒)とからなる連続再生型DPF装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この連続再生型DPF装置では、排気ガス温度が約350℃以上の時には、DPFに捕集されたPMは連続的に燃焼して浄化され、DPFが自己再生されるが、排気ガス温度が低い場合には、DOCの温度が低下してDOCが活性化しないため、PMを酸化してDPFを自己再生することが困難となる。その結果、PMがDPFに堆積してDPFの目詰まりが進行し、排圧上昇の問題が生じる。
そこで、排気ガス浄化システムでは、DPFへのPM堆積量が所定量を超えたときに、シリンダ内(筒内)において燃料の多段遅延噴射(マルチ噴射)や後噴射(ポスト噴射)を行うことにより、DPFに流入する排気ガスの温度を強制的に上昇させて、DPFに捕集したPMを燃焼除去するDPF再生が行われている。
マルチ噴射は、エンジンから排出される排気ガスの温度を昇温し、DOCを触媒活性温度まで昇温させるために行われる。ポスト噴射は、多量の未燃燃料を排気ガス中に供給し、供給した未燃燃料をDOCにて酸化(燃焼)させることで、DPF入口における排気ガス温度をPMが燃焼する温度以上に上昇させるために行われる。
DPF再生には、自動再生と手動再生がある。自動再生とは、車両の走行中に自動で行われるDPF再生のことであり、手動再生とは、車両の停車中にドライバーの手動操作で行われるDPF再生のことである。手動再生では、車両の停車中にDPFの目詰まり(PMの堆積量)が所定量を超えたときにドライバーに警告を出し、ドライバーが再生ボタンを押すことによりDPF再生が行われる。
また、DPF再生の1つに、所定時間以上アイドル状態が連続されたときに行われるLLIR(Long Low Idle Regeneration;長時間アイドル時強制再生)がある(例えば、特許文献2参照)。
ところで、LLIRでは、車両の停車中でアイドル状態にあるため、走行距離やDPFの差圧によりPM堆積量を算出することが困難である。そこで、アイドル停車時間の積算値やエンジン回転と負荷で可変するPM予測堆積量などを積算し、その積算値が所定値以上になると、ドライバーに再生要求を出し、自動でDPFの再生を行うようにしている。
しかしながら、前述のLLIRにおけるDPFの再生においては、信号待ち等で一時的に停車しているときや停車と走行を繰り返している場合にも、アイドル停車時間がカウントされて積算され、その積算値が所定の閾値を超えると再生要求が出てしまうため、再生要求頻度が増え、利便性が悪いという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、LLIRにおけるDPFの再生要求頻度を減らすことができ、利便性の向上が図れる排気ガス浄化システムを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気管に設けられたディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置は、アイドル状態でのPM積算値を算出してPM堆積量を予測するPM堆積量予測手段を有し、アイドル状態が検知されてから第一の所定時間経過後に、前記PM堆積量予測手段によるPM積算値の算出を開始することを特徴とする。
前記第一の所定時間は、交通信号の信号待ち時間以上に設定されていることが好ましい。
前記PM堆積量予測手段により予測されたPM積算値が所定値以上になったときに、所定値以上になってからの時間を計測し、その計測時間が第二の所定時間以上になると、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を開始することが好ましい。
前記第二の所定時間は、交通信号の信号待ち時間以上に設定されていることが好ましい。
本発明によれば、LLIRにおけるDPFの再生要求頻度を減らすことができ、利便性の向上が図れる。
以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。
図1に、この実施の形態の排気ガス浄化システム1の構成を示す。この排気ガス浄化システム1は、ディーゼルエンジン(内燃機関)10の排気管11に排気ガス浄化装置の一つである連続再生型DPF(或いはDPD:Diesel Particulate Defuserともいう)装置12を備えている。この連続再生型DPF装置12は、排気ガス中のPMを捕集するDPF12bと、このDPF12bの上流側に設けられたDOC12aとを備えている。DPF12bは、CSF(Catalyzed Soot Filter)からなる。連続再生型DPF装置12の下流の排気管11には、サイレンサ13が配置されている。排気ガスGは、連続再生型DPF装置12により浄化されて、浄化された排気ガスGcとしてサイレンサ13を経由して大気中に放出される。
DOC12aは、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金等の酸化触媒を担持させて形成される。DPF12bは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタ等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。排気ガスG中のPM(粒子状物質)は、多孔質のセラミックの壁で捕集(トラップ)される。
そして、DPF12b上のPMの堆積量を推定するために、DPF12bの前後に接続された導通管にはDPF12b前後の差圧を検出する差圧センサ31が設けられる。また、連続再生型DPF装置12の下流側の排気管11には、排気絞り手段としての排気スロットル弁14が設けられ、連続再生型DPF装置12の上流側の排気管11には、排気ブレーキ20が設けられる。
連続再生型DPF装置12内のDOC12aの上流側には、DOC12aに流入する排気ガスの温度を検出するDOC入口排気温度センサ32が設けられ、DOC12aとDPF12bとの間には、DPF12bに流入する排気ガスの温度を検出するDPF入口排気温度センサ33が設けられる。
エンジン10の吸気管15には、吸気口からエンジン10側にかけて、エアクリーナ16、MAFセンサ(吸入空気量センサ)17、ターボチャージャ36のコンプレッサ36b、吸気スロットル弁(インテークスロットル)18が設けられる。吸気スロットル弁18は、吸気マニホールド37への吸気量を調整するためのものである。排気マニホールド38から排出された排気ガスは、ターボチャージャ36のタービン36a、排気ブレーキ20を通って、連続再生型DPF装置12に流入するようになっている。
また、吸気マニホールド37と排気マニホールド38には、エンジン10から排出される排気ガスの一部を吸気マニホールド37に戻すためのEGR管19が接続され、このEGR管19には、吸気マニホールド37に戻す排気ガスを冷却するEGRクーラ39と、吸気マニホールド37に戻す排気ガス量であるEGR量を調整するEGR弁21とが設けられる。
MAFセンサ17、DOC入口排気温度センサ32、DPF入口排気温度センサ33、車速センサ34、エンジン回転数センサ35からの信号は、エンジン10の全般的な制御を行うと共に、DPF再生制御も行うECU(電子制御ユニット)40に入力され、このECU40からの制御信号により、排気スロットル弁14、排気ブレーキ20、吸気スロットル弁18、EGR弁21、燃料噴射装置22等が制御される。
排気ガス浄化システム1は、蓄積ダイリューション量演算部2と、再生インターバル測定部3と、強制再生部4とを備えている。これら蓄積ダイリューション量演算部2、再生インターバル測定部3、強制再生部4は、ECU40に搭載される。
蓄積ダイリューション量演算部2は、DPF再生によって増加するダイリューション量を積算すると共に、走行によって減少するダイリューション量を減算して、蓄積ダイリューション量を演算するものである。
再生インターバル測定部3は、DPF再生終了から次のDPF再生開始までの再生インターバルを測定するものである。
強制再生部4は、DPF12bのPM堆積量が所定量を超えたとき、蓄積ダイリューション量が所定の閾値未満であり、かつ再生インターバルが所定の閾値以上であるという条件(以下、自動再生条件という)を満たせば、車両の走行中に自動でDPF再生する自動再生を行うようにされる。強制再生部4は、自動再生中には、自動再生ランプ(緑色)24を点灯するようにされる。
また、強制再生部4は、DPF12bのPM堆積量が所定量を超えたとき、自動再生条件を満たさなければ、車両の停車中に手動でDPF再生する手動再生を行うようドライバーに促し、車両の停車中にドライバーの操作により手動再生を行うようにされる。強制再生部4は、DPF12bのPM堆積量が所定量を超え、かつ自動再生条件が満たされないときには、手動再生ランプ(橙色)23を点滅させることで、ドライバーに手動再生を促すようにされる。また、強制再生部4は、手動再生中には、手動再生ランプ(橙色)23を点灯するようにされる。さらに、強制再生部4は、ドライバーが停車中に手動再生ボタン(DPF手動再生実行スイッチ)25を押すことにより、手動再生を実行するようにされる。
ここで、PM堆積量は、差圧センサ31で検出したDPF12b前後の差圧、或いは車速センサ34で検出した車速を基に演算した走行距離に基づいて検出される。つまり、強制再生部4は、DPF12b前後の差圧が所定の閾値を超えたとき、あるいは、走行距離が所定の閾値を超えたときに、DPF12bのPM堆積量が所定量を超えたと判断するようにされる。
DPF再生では、DOC入口排気温度センサ32、あるいはDPF入口排気温度センサ33で検出される排気ガス温度が第1判定値(DOCの活性温度、例えば250℃)より低い時には、燃料のマルチ噴射を行って、エンジン10から排出される排気ガスの温度を上昇させ、DOC入口排気温度センサ32あるいはDPF入口排気温度センサ33で検出される排気ガス温度が第1判定値以上になったときに、ポスト噴射を行うPM燃焼除去制御を実施し、DPF12bの強制再生を行う。PM燃焼除去制御では、必要に応じてマルチ噴射とポスト噴射を組み合わせる。なお、手動再生においては、排気ガス温度が第1判定値以上となるまで排気ブレーキ20を閉じ、排気ガス温度を急速に上昇させるようにされる。また、手動再生においては、PM燃焼除去制御時に排気スロットル弁14を閉じて排気絞りを行い、排気ガス温度を上昇させるようにされる。
さて、本実施の形態に係る排気ガス浄化システム1では、強制再生部4は、車両が停車してアイドル状態となっている時間であるアイドル停車時間が所定時間tw経過後にPM堆積量予測手段によるPM積算値の算出を開始し、また、PM堆積量予測手段により予測されたPM積算値が所定値以上になったときに、所定値以上になってからの時間を計測し、その計測時間が所定時間tx以上になると、DPFの再生制御を開始し、自動で手動再生を行うLLIR(長時間アイドル時強制再生)を行う長時間アイドル時強制再生部5を有している。なお、長時間アイドル時強制再生部5は、車速が所定の閾値以下(あるいは車速=0)であり、エンジン回転数が所定の範囲内(アイドル回転数近傍)であるときに、車両が停車してアイドル状態となっていると判断する。
長時間アイドル時強制再生部5にて、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値を超えた時点でDPF再生を行わず、その時点から所定時間経過したときにDPF再生を行うのは、信号待ちなどの短時間の停車時にDPF再生が開始されてしまうことを抑制するためである。なお、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値を超えた時点からの待ち時間のカウントは、車両を走行させる度にリセットされ、停車されるたびに0からカウントが開始される。
図3に示すように車両が停車し、アイドル状態が検知されてから第一の所定時間(アイドル停車時間)tw経過後に、PM堆積量予測手段によるPM積算値の算出を開始するようにされるのは、車両が長時間停車している状態のみを考慮し、交通信号機の信号待ちなどの短時間の停車時間を積算しないためである。前述のアイドル停車時間twは、交通信号機の待ち時間以上であることが好ましい。アイドル停車の条件は、車速が所定値以下、ニュートラルスイッチがオン、アクセルペダルがオフ、エンジンが回転している、再生に入っていない、他のエラーがないという全ての条件を満足したときである。
PM積算値の算出開始後、PM積算値が所定値以上になったとき、再生要求が出され、この再生要求から第二の所定時間tx経過後に再生制御が開始するのは、信号待ちで停車している間に強制再生が開始するのを回避して利便性を向上させるためである。つまり、第二の所定時間txは、交通信号機の待ち時間以上であることが好ましい。
本実施の形態では、長時間アイドル時強制再生部5は、LLIR中に車両が走行を開始したとき、LLIRから自動再生へと移行してDPF再生を続行するように構成される。
具体的には、長時間アイドル時強制再生部5は、LLIR中に車両が走行を開始したとき、LLIRを一旦停止し、車両が所定の閾値以上の車速で所定時間以上走行したときに自動再生を開始することで、LLIRから自動再生へと移行するようにされる。
また、長時間アイドル時強制再生部5は、自動再生条件(蓄積ダイリューション量が所定の閾値未満であり、かつ再生インターバルが所定の閾値以上であるという条件)を満たしたときのみ、LLIRから自動再生へと移行するようにされる。これは、自動再生条件を満たさないときに自動再生を実行すると、自動再生によりダイリューション量が増加して不具合が発生するおそれがあるためである。
さらに、長時間アイドル時強制再生部5は、自動再生条件を満たさない場合、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値を超えたときに手動再生ランプ(橙色)23を点滅させると共に、LLIR中に手動再生ランプ(橙色)23を点灯させるようにされる。これは、自動再生条件を満たさない場合、車両を走行させるとDPF再生が停止される(自動再生に移行しない)ため、車両を走行させないようドライバーに促すためである。また、自動再生条件を満たさない場合は、自動再生が行われず手動再生を行う必要があるため、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値を超えたときには、手動再生ランプ(橙色)23を点滅させる。
さらにまた、長時間アイドル時強制再生部5は、自動再生条件を満たす場合、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値を超えたときにはランプ類を点灯・点滅させず、LLIR中のみ自動再生ランプ(緑色)24を点灯させるようにされる。これは、自動再生条件を満たす場合、車両を走行させても自動再生に移行してDPF再生が続行されるため、車両を走行させてもよいことをドライバーに通知するためである。
また、長時間アイドル時強制再生部5は、自動再生条件を満たす場合、LLIR中(自動再生ランプ(緑色)の点灯中)に手動再生ボタン25が押された場合には、通常の手動再生に移行してDPF再生を続行するようにされる。手動再生ボタン25が押された場合には、自動再生ランプ(緑色)24を消灯すると共に、手動再生ランプ(橙色)23を点灯する。なお、通常の手動再生では、車両を走行させた場合には、自動再生に移行せずにDPF再生を停止する。
次に、制御装置40の長時間アイドル時強制再生部5による制御フローを図2を用いて説明する。長時間アイドル時強制再生部5は、車両が停車されたときに、図2の制御フローを実行するようにされる。
長時間アイドル時強制再生部5は、図2に示すように、まず、ステップS1にて、アイドル状態であるか否かを検知しており、アイドル状態であると判断すると、アイドル停車時間の積算を開始し(ステップS2)、ステップS3に進む。ステップS3では、長時間アイドル時強制再生部5が、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値である第一の所定時間twを超えたかを判断し、NOと判断された場合、ステップS2に戻り、アイドル停車時間の積算を継続する。なお、図2では図示していないが、アイドル停車時間の積算中に車両が走行した場合には、アイドル停車時間の積算値を記憶し、制御を終了する。次回のアイドル停車時間の積算では、記憶したアイドル停車時間の積算値から積算を開始する。
ステップS3でYESと判断された場合、ステップS4にて、PM積算値が所定値以上かを判断し、NOと判断された場合、ステップS4に戻り、YESと判断された場合、ステップS5に進む。ステップS5にて、長時間アイドル時強制再生部5が、自動再生条件(蓄積ダイリューション量が所定の閾値未満であり、かつ再生インターバルが所定の閾値以上であるという条件)を満たすかを判断する。
ステップS5にてNOと判断された場合、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値を超えDPF再生が必要であり、かつ、自動再生条件を満たさないので、手動再生を行う必要がある。そこで、長時間アイドル時強制再生部5は、ステップS6にて、手動再生ランプ(橙色)23を点滅させ、ステップS7にて第二の所定時間tx待った後、ステップS8にて、自動で手動再生(LLIR)を行う。このとき、長時間アイドル時強制再生部5は、手動再生ランプ(橙色)23を点灯させ、ドライバーに車両を走行させないよう促す。
その後、ステップS9にて、長時間アイドル時強制再生部5が、車両が走行したかを判断する。ステップS9にてYESと判断された場合、ステップS20にて、手動再生ランプ(橙色)23を点滅し、ステップ21に進む。ステップ21にて停車して手動再生スイッチが押されたかを判断し、NOであれば制御を終了する。ステップS21にてYESと判断された場合、ステップS22に進み、手動再生を開始し、手動再生ランプ(橙色)23を点灯し、ステップS23に進む。ステップS23にて手動再生が終了したかを判断し、NOと判断した場合、ステップS20に戻り、YESと判断した場合、制御を終了する。
他方、ステップS5にてYESと判断された場合、長時間アイドル時強制再生部5は、ステップS11にて、第二の所定時間tx待った後、ステップS12にて、自動で手動再生(LLIR)を行う。このとき、長時間アイドル時強制再生部5は、自動再生ランプ(緑色)24を点灯させる。
その後、ステップS13にて、長時間アイドル時強制再生部5が、手動再生ボタン25が押されたかを判断する。ステップS13にてYESと判断された場合、ステップS8に進み、通常の手動再生に移行する。このとき、自動再生ランプ(緑色)24を消灯すると共に、手動再生ランプ(橙色)23を点灯する。
ステップS13にてNOと判断された場合、ステップS14にて、長時間アイドル時強制再生部5が、車両が走行したかを判断する。ステップS14にてNOと判断された場合、ステップS15にて手動再生が終了したかを判断し、ステップS15にてNOと判断された場合は、ステップS12に戻り手動再生を継続し、ステップS15にてYESと判断された場合は、制御を終了する。
ステップS14にてYESと判断された場合、ステップS16にて、長時間アイドル時強制再生部5は、手動再生を停止し、自動再生ランプ(緑色)24を消灯する。手動再生を停止した後、ステップS17に進む。
ステップS17では、長時間アイドル時強制再生部5が、車両が所定の閾値以上の車速で所定時間以上走行したかを判断する。ステップS17にてNOと判断された場合、そのまま制御を終了する。
ステップS17にてYESと判断された場合、ステップS18にて、長時間アイドル時強制再生部5が、自動再生を開始し、自動再生ランプ(緑色)24を点灯する。その後、ステップS19にて自動再生が終了したかを判断し、ステップS19にてNOと判断された場合は、ステップS18に戻り自動再生を継続し、ステップS19でYESと判断された場合は、制御を終了する。
以上説明したように、本実施の形態に係る排気ガス浄化システム1では、エンジン10の排気管11に設けられたディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF12b)の再生制御を行う制御装置40を備えた排気ガス浄化システム1において、制御装置40は、アイドル状態でのPM積算値を算出してPM堆積量を予測するPM堆積量予測手段を有し、アイドル状態が検知されてから所定時間経過後に、PM堆積量予測手段によるPM積算値の算出を開始するため、交通信号機の信号待ちなどの短時間の停車時間を積算しなくなり、LLIRにおけるDPFの再生制御において、再生要求頻度を減らすことができ、ユーザーの利便性の向上が図れる。
また、制御装置40(具体的には長時間アイドル時強制再生部5)が、LLIR中に車両が走行を開始したとき、LLIRから自動再生へと移行してDPF再生を続行するように構成されているため、LLIR中に車両を走行させる必要が生じた場合にも、DPF再生を続行することが可能となり、DPFが目詰まりを起こしてしまうことを抑制できる。また、LLIR中に車両を走行させてもDPF再生を続行できるので、LLIRによる手動再生が終了するまで車両を走行させずに待つ必要がなくなり、利便性が向上する。本発明は、比較的頻繁にLLIRが行われる、走行距離が短くアイドル頻度が高い車両(例えば、消防車など)に特に有効である。
また、排気ガス浄化システム1では、LLIR中に車両が走行を開始したとき、LLIRを一旦停止し、車両が所定の閾値以上の車速で所定時間以上走行したときに自動再生を開始することで、LLIRから自動再生へと移行するように構成したため、例えば、工事現場内における短距離短時間の移動などの場合は、通常の手動再生と同様にDPF再生を停止し、自動再生に移行しないようにできる。これは、自動再生では、車両の停車中はDPF再生が完了しないため、自動再生中に車両を停車させる際には手動再生ボタン25を押して手動再生に切り替える必要があり、短距離短時間の移動で自動再生に移行すると、ドライバーの操作が増えてしまい煩わしいためである。
また、排気ガス浄化システム1では、長時間アイドル時強制再生部5を、自動再生条件(蓄積ダイリューション量が所定の閾値未満であり、かつ再生インターバルが所定の閾値以上であるという条件)を満たしたときのみ、LLIRから自動再生へと移行するように構成したので、ダイリューション量が増加して不具合が発生してしまうことを防止できる。
さらに、排気ガス浄化システム1では、長時間アイドル時強制再生部5を、自動再生条件を満たさない場合、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値を超えたときに手動再生ランプ23を点滅させると共に、LLIR中に手動再生ランプ23を点灯させ、自動再生条件を満たす場合、LLIR中のみ自動再生ランプ24を点灯させるように構成した。
従来の排気ガス浄化システムでは、アイドル停車時間の積算値が所定の閾値を超えると手動再生ランプ23を点滅させ、LLIR中には手動再生ランプ23を点灯させて、ドライバーに車両を走行させないよう促していた。しかし、この従来の排気ガス浄化システムでは、走行距離が短くアイドル頻度が高い車両(例えば消防車)においては、手動再生ランプ23が頻繁に点滅してしまい、ここで手動再生ランプ23の点滅に呼応してドライバーが手動再生ボタン25を押すか、またはLLIRにより手動再生が開始される(手動再生ランプが点灯する)と、手動再生が終了するまで車両を走行させることができなくなる問題があり、利便性の面で改善が望まれていた。
これに対して、本実施形態の排気ガス浄化システム1では、自動再生条件が満たされず、手動再生が必要なときのみ手動再生ランプ23を点滅・点灯し、自動再生条件を満たすときには、車両を走行させても自動再生に移行可能なため、自動再生ランプ24を点灯するようにしており、走行距離が短くアイドル頻度が高い車両であっても、手動再生ランプ23が頻繁に点滅してしまうことを抑制でき、利便性を向上できる。
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。排気ガス浄化システムの排気ガス浄化装置としては、上流側のDOC12aと下流側のDPF12bとの組み合わせを例にして説明したが、酸化触媒を担持したフィルタであってもよい。また、DOC12aの上流側に未燃燃料(HC)を供給する方法としてポスト噴射で説明したが、排気管11に未燃燃料供給装置を配置して、この未燃燃料供給装置から直接排気管11内に未燃燃料を噴射する排気管内直接噴射の方法を採用してもよい。
1 排気ガス浄化システム
10 エンジン
11 排気管
12 連続再生型DPF装置
12a DOC
12b DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)
40 制御装置(ECU)
tw 第一の所定時間(アイドル停車時間)
tx 第二の所定時間
10 エンジン
11 排気管
12 連続再生型DPF装置
12a DOC
12b DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)
40 制御装置(ECU)
tw 第一の所定時間(アイドル停車時間)
tx 第二の所定時間
Claims (4)
- エンジンの排気管に設けられたディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置は、アイドル状態でのPM積算値を算出してPM堆積量を予測するPM堆積量予測手段を有し、アイドル状態が検知されてから第一の所定時間経過後に、前記PM堆積量予測手段によるPM積算値の算出を開始することを特徴とする排気ガス浄化システム。
- 前記第一の所定時間は、交通信号機の信号待ち時間以上に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記PM堆積量予測手段により予測されたPM積算値が所定値以上になったときに、所定値以上になってからの時間を計測し、その計測時間が第二の所定時間以上になると、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を開始することを特徴とする請求項1又は2に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記第二の所定時間は、交通信号機の信号待ち時間以上に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の排気ガス浄化システム。
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