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JP2008190470A - Regeneration device for exhaust emission control filter - Google Patents

Regeneration device for exhaust emission control filter Download PDF

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JP2008190470A
JP2008190470A JP2007027268A JP2007027268A JP2008190470A JP 2008190470 A JP2008190470 A JP 2008190470A JP 2007027268 A JP2007027268 A JP 2007027268A JP 2007027268 A JP2007027268 A JP 2007027268A JP 2008190470 A JP2008190470 A JP 2008190470A
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JP
Japan
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regeneration
dpf
exhaust
particulate
purification filter
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Application number
JP2007027268A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Yokoyama
仁 横山
Yoshiaki Tanaka
芳彰 田中
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means completing regeneration of a diesel particulate filter (DPF) using a particulate matter (PM) sensor. <P>SOLUTION: This device includes; an exhaust emission control filter provided in an exhaust gas passage of an internal combustion engine and collecting particulate contained in exhaust gas exhausted from the internal combustion engine; a particulate quantity detection sensor provided downstream of the exhaust emission control filter and detecting the particulate quantity contained in the exhaust gas; a regeneration means regenerating the exhaust emission control filter when the collected particulate exceeds a predetermined quantity; and a regeneration completion means S106 completing regeneration of the exhaust emission control filter based on the particulate quantity downstream of the exhaust emission control filter detected by the particulate quantity detection sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は排気浄化フィルタの再生装置に関する。   The present invention relates to an exhaust purification filter regeneration device.

従来から、ディーゼルエンジンは、排気の浄化対策として排気通路にパティキュレート(Particulate Matter;以下「PM」という)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter;以下「DPF」という)を装着している。DPFは、PMを捕集し続けると、やがて目詰まりを起こす。そのため、PMがある程度堆積したら排気温度を上昇させて、堆積したPMを強制的に燃焼除去してDPFを再生するDPF再生制御が行われている。   Conventionally, a diesel engine has been fitted with a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter; hereinafter referred to as “DPF”) that collects particulates (hereinafter referred to as “PM”) in the exhaust passage as an exhaust purification measure. Yes. If the DPF continues to collect PM, it will eventually become clogged. Therefore, DPF regeneration control is performed in which when the PM is accumulated to some extent, the exhaust gas temperature is raised and the accumulated PM is forcibly burned and removed to regenerate the DPF.

DPFの目詰まりを検出してDPFを再生するか否かを判定する技術として、DPFの入口と出口との差圧(前後差圧)に基づいて判定する技術が公知である(例えば、特許文献1参照)。   As a technique for determining whether or not to regenerate the DPF by detecting clogging of the DPF, a technique for determining based on a differential pressure (front-rear differential pressure) between the inlet and the outlet of the DPF is known (for example, Patent Documents). 1).

また、DPFの上流側にパティキュレートの堆積を検出するセンサを設け、このセンサの検出値に基づいてDPFを再生するか否かを判定する技術も公知である(例えば、特許文献2、特許文献3参照)
特開2002−97930号公報 特開平8−68310号公報 特開平8−68313号公報
In addition, a technique is also known in which a sensor for detecting particulate accumulation is provided upstream of the DPF, and whether or not the DPF is to be regenerated is determined based on the detection value of the sensor (for example, Patent Document 2 and Patent Document 2). 3)
JP 2002-97930 A JP-A-8-68310 JP-A-8-68313

しかし、上述した従来のDPF再生制御の終了判定は、DPF内のPM残存量を、DPFに堆積したPMの燃焼量を再生時間から推定して判定するか、又は、DPFの前後差圧から判定していた。このような従来の終了判定では、運転状況等によってDPFのPM残存量にばらつきが生じやすく、精度が悪かった。そのため、PM残存量のばらつきを考慮して、再生時間にマージンを持たせていた。したがって、無駄に再生している時間が多く、燃費の悪化や触媒の早期劣化、フィルタ再生時の燃料ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈化といった問題があった。   However, the above-described conventional DPF regeneration control end determination is performed by determining the PM remaining amount in the DPF by estimating the PM combustion amount accumulated in the DPF from the regeneration time or by determining the differential pressure across the DPF. Was. In such a conventional end determination, the PM residual amount of the DPF is likely to vary depending on the driving condition and the accuracy is poor. Therefore, a margin is given to the reproduction time in consideration of the variation in the PM remaining amount. Therefore, there is a lot of time for regeneration, and there are problems such as deterioration of fuel consumption, early deterioration of the catalyst, and dilution of engine oil by fuel post injection during filter regeneration.

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、DPFの再生終了判定を精度良く行うことができるDPF再生装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a DPF regeneration device capable of accurately determining the end of regeneration of a DPF.

内燃機関の排気通路に設けられて内燃機関から排出される排出ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する排気浄化フィルタと、前記排気浄化フィルタの下流側に設けられて排気中に含まれるパティキュレート量を検出するパティキュレート量検出センサと、捕集したパティキュレートが所定量を超えた場合に前記排気浄化フィルタを再生する再生手段と、前記パティキュレート量検出センサによって検出される前記排気浄化フィルタ下流のパティキュレート量に基づいて排気浄化フィルタの再生を終了する再生終了手段と、を有する   An exhaust purification filter that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulates contained in exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and a particulate matter that is provided downstream of the exhaust purification filter and contained in exhaust gas A particulate quantity detection sensor for detecting the quantity, a regeneration means for regenerating the exhaust purification filter when the collected particulates exceed a predetermined quantity, and a downstream of the exhaust purification filter detected by the particulate quantity detection sensor And a regeneration end means for terminating the regeneration of the exhaust purification filter based on the particulate amount of

発明者らによれば、DPFの再生が進みDPF内の堆積量が減少すると、DPFの捕集効率が低下してDPFの下流にわずかにPMが漏れることが見出された。そこで、本発明では、この漏れたPMをパティキュレート量検出センサで検出し、DPFの再生終了を判定する。そのため、DPFの無駄な再生を防止できる。   According to the inventors, it was found that when the regeneration of the DPF progresses and the amount of accumulation in the DPF decreases, the collection efficiency of the DPF decreases and PM slightly leaks downstream of the DPF. Therefore, in the present invention, the leaked PM is detected by the particulate amount detection sensor, and the end of regeneration of the DPF is determined. Therefore, wasteful regeneration of the DPF can be prevented.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明によるDPF再生装置の概略図である。ディーゼルエンジン1は排気通路2を備える。排気通路2には上流から順にDPF3とスート(SOOT;PMを構成する煤粒子)センサ11とが配設される。   FIG. 1 is a schematic diagram of a DPF regeneration device according to the present invention. The diesel engine 1 includes an exhaust passage 2. In the exhaust passage 2, a DPF 3 and a soot (SOOT; soot particle constituting PM) sensor 11 are disposed in order from the upstream.

スートセンサ11は、DPF3から排出された排気中のPM量を検出する。スートセンサ11には、例えば、特開平8−68313号公報や特開2005−337782号公報に開示されているものなど、公知のいかなるスートセンサを適用してもよい。特開8−68313号公報に開示されているスートセンサは、電気的に帯電したPMが測定電極に作用させる電荷を測定することで排気中のPM量を検出する。特開2005−337782号公報に開示されているスートセンサは、2つの酸素センサをそれぞれ拡散抵抗の異なる多孔体で覆い、それぞれの酸素濃度を比較して排気中のPM量を検出する。これらに限らず、排気中のPM量の変化による測定膜の振動数の変化を検出することで排気中のPM量を検出することもできる。   The soot sensor 11 detects the amount of PM in the exhaust discharged from the DPF 3. As the soot sensor 11, any known soot sensor such as those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-68313 and 2005-337782 may be applied. The soot sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-68313 detects the amount of PM in the exhaust gas by measuring the charge that electrically charged PM acts on the measurement electrode. The soot sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-337782 covers two oxygen sensors with porous bodies having different diffusion resistances, and compares the respective oxygen concentrations to detect the amount of PM in the exhaust gas. However, the present invention is not limited thereto, and the PM amount in the exhaust gas can also be detected by detecting the change in the vibration frequency of the measurement membrane due to the change in the PM amount in the exhaust gas.

DPF3は、排気通路2を流れる排気を多孔質のフィルタ材に通すことで、排気中のPMを捕集する。DPF3は、PMを捕集し続けると、やがて目詰まりを起こす。   The DPF 3 collects PM in the exhaust gas by passing the exhaust gas flowing through the exhaust passage 2 through a porous filter material. If DPF3 continues collecting PM, it will eventually become clogged.

そこで、コントローラ10は、DPF3内のPMの堆積量が所定量に達すると、DPF3を再生する。そのため、コントローラ10は、ディーゼルエンジン1の排気温度を上昇させてDPF3内に堆積したPMを燃焼させる。ディーゼルエンジン1の排気温度を上昇させるには、燃料噴射タイミングの遅角、ポスト噴射の実行等の燃料噴射制御による方法など、公知のいかなる方法を適用してもよい。   Therefore, the controller 10 regenerates the DPF 3 when the amount of accumulated PM in the DPF 3 reaches a predetermined amount. Therefore, the controller 10 raises the exhaust temperature of the diesel engine 1 and burns the PM accumulated in the DPF 3. In order to raise the exhaust temperature of the diesel engine 1, any known method such as a method of retarding the fuel injection timing or a method of controlling fuel injection such as execution of post-injection may be applied.

なお、コントローラ10は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、不揮発メモリ20及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。   The controller 10 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a nonvolatile memory 20 and an input / output interface (I / O interface).

また、コントローラ10は、DPF3を再生するために、DPF3内のPM堆積量を推定する。そのため、コントローラ10には、ディーゼルエンジン1の吸入空気流量を検出するエアフローメータ12、ディーゼルエンジン1の回転速度を検出する回転速度センサ13及びディーゼルエンジン1の負荷を検出する負荷センサ14などからの検出信号が入力される。ディーゼルエンジン1の負荷は、車両が備えるアクセラレータペダルの踏込量やディーゼルエンジン1の燃料噴射量Qで代表させることができる。   Further, the controller 10 estimates the PM accumulation amount in the DPF 3 in order to regenerate the DPF 3. Therefore, the controller 10 includes detection from an air flow meter 12 that detects the intake air flow rate of the diesel engine 1, a rotation speed sensor 13 that detects the rotation speed of the diesel engine 1, a load sensor 14 that detects the load of the diesel engine 1, and the like. A signal is input. The load of the diesel engine 1 can be represented by the accelerator pedal depression amount provided in the vehicle or the fuel injection amount Q of the diesel engine 1.

ところで、排気圧損を抑えてエンジン出力の向上を図るためには、DPF3のフィルタの目を粗くすることが望ましい。しかしながら、フィルタの目を粗くすると、再生終了後しばらくの間はDPF3のPM捕集効率が低下する。これは、再生終了後しばらくの間は、フィルタの目より小さい粒径のPMがフィルタをすり抜け、DPF3の下流に排出されるからである。なお、再生終了後しばらく経つと、フィルタの目より小さい粒径のPMも捕集される。これは、再生終了後、フィルタの目より大きい粒径のPMが捕集されると、それに伴い、フィルタの目が埋まっていくからである。   By the way, in order to suppress the exhaust pressure loss and improve the engine output, it is desirable to make the filter of the DPF 3 coarse. However, if the filter is coarsened, the PM collection efficiency of the DPF 3 decreases for a while after the regeneration is completed. This is because for a while after the regeneration is finished, PM having a particle size smaller than that of the filter passes through the filter and is discharged downstream of the DPF 3. Note that, after a while after the regeneration, PM having a particle size smaller than that of the filter is also collected. This is because, when PM having a particle size larger than the eyes of the filter is collected after the regeneration is completed, the eyes of the filter are buried accordingly.

このように、再生終了後から一定量(基準堆積量)のPMが堆積するまでは、フィルタの目より小さい粒径のPMはフィルタをすり抜け、DPF3の下流に排出される。その後、PMが堆積してフィルタの目が埋まってくると、フィルタの目より小さい粒径のPMも捕集される。そのため、DPF3のPM捕集効率は回復し、DPF3の下流に排出されるPM量は極めて小さな量となる。   As described above, until a certain amount (reference accumulation amount) of PM is accumulated after the regeneration is completed, the PM having a particle size smaller than the mesh of the filter passes through the filter and is discharged downstream of the DPF 3. Thereafter, when PM accumulates and the filter eyes are filled, PM having a particle size smaller than the filter eyes is also collected. Therefore, the PM collection efficiency of the DPF 3 is restored, and the amount of PM discharged downstream of the DPF 3 is extremely small.

つまり、排気圧損を抑えるためにフィルタの目を粗くしたDPFは、PM堆積量が少ないほど、PM捕集効率が低下するという特性を有している。   That is, a DPF with a coarse filter to suppress exhaust pressure loss has a characteristic that the PM collection efficiency decreases as the PM accumulation amount decreases.

そこで、本発明は、DPFのこの特性を利用して再生終了判定を行う。   Therefore, the present invention makes a reproduction end determination using this characteristic of the DPF.

再生開始からしばらくの間は、DPF3のフィルタの目が埋まっているため、DPF3の下流にPMはほとんど排出されない。したがって、この期間は、スートセンサ11は、ほとんどPMを検出しない。しかし、DPF3の再生が進みPM堆積量が減少していくと、DPF3の下流に粒径の小さいPMが漏れ出してくる。すると、スートセンサ11は、このDPF3の下流に漏れ出したPMを検出する。本発明では、この漏れ出したPMをスートセンサ11が検出したとき、DPF3の再生が終了したと判定する。このように判定することで、DPF3を無駄に再生することを防止することができる。   For some time after the start of regeneration, the filter eyes of the DPF 3 are filled, so that PM is hardly discharged downstream of the DPF 3. Therefore, the soot sensor 11 hardly detects PM during this period. However, when the regeneration of the DPF 3 progresses and the amount of accumulated PM decreases, PM with a small particle size leaks downstream of the DPF 3. Then, the soot sensor 11 detects PM leaking downstream of the DPF 3. In the present invention, when the soot sensor 11 detects this leaked PM, it is determined that the regeneration of the DPF 3 is completed. By making such a determination, it is possible to prevent the DPF 3 from being wasted.

すなわち、DPF3の再生が進みPM堆積量が減少していくと、DPF3の下流に粒径の小さいPMが漏れ出してくる。そこで、この漏れたPMをスートセンサ11が検出したとき、DPF3の再生が終了したと判定する。このように判定することで、DPF3を無駄に再生することを防止することができる。   That is, when the regeneration of the DPF 3 progresses and the amount of accumulated PM decreases, PM with a small particle size leaks downstream of the DPF 3. Therefore, when the soot sensor 11 detects this leaked PM, it is determined that the regeneration of the DPF 3 has ended. By making such a determination, it is possible to prevent the DPF 3 from being wasted.

以下では、図2を参照して上述したDPF3の再生終了判定の具体的な内容について説明する。   Hereinafter, the specific contents of the above-described DPF 3 regeneration end determination will be described with reference to FIG.

図2は、本実施形態によるDPF3の再生終了判定について説明するフローチャートである。コントローラ10は、このフローをディーゼルエンジン1の運転中に所定の演算周期(例えば10ミリ秒)で繰り返し実行する。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the regeneration end determination of the DPF 3 according to the present embodiment. The controller 10 repeatedly executes this flow at a predetermined calculation cycle (for example, 10 milliseconds) during operation of the diesel engine 1.

ステップS101において、コントローラ10は、ディーゼルエンジン1からPMが排出されているか否かを判定する。本実施形態では、燃料噴射が行われている場合には、ディーゼルエンジン1からPMが排出されていると判定する。コントローラ10は、燃料噴射が行われている場合はステップS102に処理を移行し、燃料噴射が行われていない場合は今回の処理を終了する。   In step S <b> 101, the controller 10 determines whether PM is discharged from the diesel engine 1. In this embodiment, when fuel injection is performed, it is determined that PM is discharged from the diesel engine 1. The controller 10 proceeds to step S102 when fuel injection is being performed, and ends the current process when fuel injection is not being performed.

ステップS102において、コントローラ10は、PM堆積中にスートセンサ11がPMを検出しているか否かを検出する。コントローラ10は、スートセンサ11がPMを検出している場合にはステップS103に処理を移行し、検出していない場合にはステップS105に処理を移行する。   In step S102, the controller 10 detects whether or not the soot sensor 11 detects PM during PM deposition. When the soot sensor 11 detects PM, the controller 10 proceeds to step S103, and when not detected, the controller 10 proceeds to step S105.

ステップS103において、コントローラ10は、PM堆積量PMaが基準堆積量を超えているか否かを判定する。ここで、PM堆積量PMaはDPF内に堆積している全PM量を指す。コントローラ10は、PM堆積量PMaが基準堆積量を超えていなければ今回の処理を終了し、超えていればステップS104に処理を移行する。   In step S103, the controller 10 determines whether or not the PM accumulation amount PMa exceeds the reference accumulation amount. Here, the PM accumulation amount PMa indicates the total amount of PM accumulated in the DPF. If the PM accumulation amount PMa does not exceed the reference accumulation amount, the controller 10 ends the current process, and if it exceeds, the process proceeds to step S104.

なお、コントローラ10は、以下の方法でDPF3内のPM堆積量PMaを算出する。   The controller 10 calculates the PM accumulation amount PMa in the DPF 3 by the following method.

コントローラ10は、ディーゼルエンジン1の燃料噴射量Qと回転速度NEに基づき、あらかじめROMに格納された特性マップを参照して、単位時間当たりのPM堆積量ΔPMを求める。この単位時間当たりのPM堆積量の特性マップはあらかじめ実験を通じて設定される。単位時間をあらかじめルーチンの演算周期に等しく設定しておくことで、ΔPMは前回のルーチン実行から今回のルーチン実行までの期間のPM堆積量となる。そして、コントローラ10は、不揮発メモリ20に格納されたPM堆積量の前回値PMazに、今回のルーチン実行で求めた単位時間当たりのPM堆積量ΔPMを加えることで、DPF内のPM堆積量PMaを算出する。ディーゼルエンジン1の運転条件が、DPF3内のPMが自動的に燃焼するような運転条件であれば、運転条件に応じたPMの燃焼除去量を減じてΔPMを求めてもよい。このような運転条件として、例えば、高速、高負荷時のように排気温度が上昇してDPF3の再生が可能な運転条件が挙げられる。   Based on the fuel injection amount Q and the rotational speed NE of the diesel engine 1, the controller 10 refers to a characteristic map stored in advance in the ROM and obtains the PM accumulation amount ΔPM per unit time. The characteristic map of the PM deposition amount per unit time is set in advance through experiments. By setting the unit time equal to the routine calculation period in advance, ΔPM becomes the PM accumulation amount during the period from the previous routine execution to the current routine execution. Then, the controller 10 adds the PM accumulation amount ΔPM per unit time obtained by the current routine execution to the previous value PMaz of the PM accumulation amount stored in the nonvolatile memory 20, thereby obtaining the PM accumulation amount PMa in the DPF. calculate. If the operating condition of the diesel engine 1 is an operating condition in which the PM in the DPF 3 automatically burns, ΔPM may be obtained by reducing the PM removal amount according to the operating condition. Examples of such operating conditions include operating conditions in which the exhaust temperature rises and the DPF 3 can be regenerated, such as at high speed and high load.

ステップS104において、コントローラ10は、DPF3本体に破損等が生じ、機能故障を生じていると判定する。DPF3内のPM堆積量PMaが基準堆積量に達し、PM捕集効率が回復しているにも関わらず、スートセンサ11がDPF3から排出されるPMを検出しているためである。   In step S104, the controller 10 determines that the DPF 3 main body is damaged or the like and a functional failure has occurred. This is because the soot sensor 11 detects the PM discharged from the DPF 3 even though the PM accumulation amount PMa in the DPF 3 reaches the reference accumulation amount and the PM collection efficiency is recovered.

ステップS105において、コントローラ10は、DPF3が再生中か否かを判定する。具体的には、コントローラ10は、再生中フラグの値を判定し、1(再生中)の場合は
ステップS106に処理を移行し、0(非再生中)の場合は今回の処理を終了する。再生中フラグは、エンジン運転条件等が考慮され、例えばアイドル運転時、減速運転時、又は極低車速(例えば20km/h未満)の時などは、再生条件非成立とされる。
In step S105, the controller 10 determines whether or not the DPF 3 is being regenerated. Specifically, the controller 10 determines the value of the playing flag. If 1 (playing), the controller 10 proceeds to step S106, and if it is 0 (not playing), the current processing ends. The during-regeneration flag takes into account the engine operating conditions and the like. For example, the regeneration condition is not satisfied when the engine is idling, decelerating, or at a very low vehicle speed (for example, less than 20 km / h).

ステップS106において、コントローラ10は、スートセンサ11の出力値ISOOTが再生終了判定値(所定値)を超えているか否かを判定する。再生中にスートセンサ11の出力値ISOOTが再生終了判定値を超えれば、DPF3の再生が進み、PM捕集効率が低下したことによって、DPF3から排出されるPMをスートセンサ11が検出していると判定できるためである。 In step S106, the controller 10 determines whether or not the output value I SOOT of the soot sensor 11 exceeds the reproduction end determination value (predetermined value). If the output value I SOOT of the soot sensor 11 exceeds the regeneration end determination value during regeneration, the regeneration of the DPF 3 proceeds, and the PM collection efficiency is lowered, so that the soot sensor 11 detects PM discharged from the DPF 3. This is because it can be determined.

なお、再生終了判定値は運転条件に応じて可変とする。コントローラ10は、例えば以下の方法で再生終了判定値を決定する。   Note that the regeneration end determination value is variable according to the operating conditions. The controller 10 determines the reproduction end determination value by the following method, for example.

コントローラ10は、排気流量をエンジン運転条件に応じて、あらかじめ実験を通じて設定された排気流量マップから求める。コントローラ10は、この排気流量に基づいて、あらかじめROMに格納された図3に示す特性のテーブルから再生終了判定値を決定する。図3は排気流量から再生終了判定値を設定するテーブルである。これに示すように、排気流量が大きくなるほど再生終了判定値は大きくなる。   The controller 10 obtains the exhaust gas flow rate from an exhaust flow rate map set in advance through experiments according to the engine operating conditions. Based on the exhaust flow rate, the controller 10 determines the regeneration end determination value from the characteristic table shown in FIG. 3 stored in advance in the ROM. FIG. 3 is a table for setting the regeneration end determination value from the exhaust flow rate. As shown, the regeneration end determination value increases as the exhaust flow rate increases.

再生終了判定値は上記の方法に限らず、例えば以下の方法で決定してもよい。図4はエンジン回転速度から再生終了判定値を設定するテーブルである。コントローラ10は、エンジン回転速度に基づいて、あらかじめROMに格納された図4に示す特性のテーブルから再生終了判定値を決定する。このテーブルに示すように、エンジン回転速度が高くなるほど再生終了判定値は大きくなる。さらに、エンジン回転速度が同じならば、ディーゼルエンジン1から排出されるPM排出量が多いほど再生終了判定値は大きくなる。ディーゼルエンジン1から排出されるPM排出量は、エンジン運転条件に応じて、あらかじめ実験を通じて設定されたPM排出量マップから求めればよい。   The reproduction end determination value is not limited to the above method, and may be determined by the following method, for example. FIG. 4 is a table for setting the regeneration end determination value from the engine speed. Based on the engine rotation speed, the controller 10 determines the reproduction end determination value from the characteristic table shown in FIG. 4 stored in advance in the ROM. As shown in this table, the regeneration end determination value increases as the engine speed increases. Furthermore, if the engine rotation speed is the same, the regeneration end determination value increases as the PM emission amount discharged from the diesel engine 1 increases. The PM emission amount discharged from the diesel engine 1 may be obtained from a PM emission amount map set in advance through experiments in accordance with engine operating conditions.

ステップS106において、スートセンサ11の出力値ISOOTが再生終了判定値を超えているとき、すなわち、DPF3から排出された排気中に基準値以上のPMが含まれているとき、コントローラ10は、ステップS107に処理を移行する。 In step S106, when the output value I SOOT of the soot sensor 11 exceeds the regeneration end determination value, that is, when the exhaust gas discharged from the DPF 3 contains PM equal to or higher than the reference value, the controller 10 performs step S107. The process is transferred to.

ステップS106において、スートセンサ11の出力値ISOOTが再生終了判定値以内のとき、すなわち、DPF3から排出された排気中に含まれるPMが基準値以下のとき、コントローラ10は、今回の処理を終了する。 In step S106, when the output value I SOOT of the soot sensor 11 is within the regeneration end determination value, that is, when the PM contained in the exhaust discharged from the DPF 3 is equal to or less than the reference value, the controller 10 ends the current process. .

ステップS107において、コントローラ10は、DPF3の再生を終了する。   In step S107, the controller 10 ends the regeneration of the DPF 3.

図5は、DPF3のPM堆積量とPM捕集効率の関係を示した図である。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of PM deposited on DPF 3 and the PM collection efficiency.

上述したように再生終了後から一定量(基準堆積量)のPMが堆積するまでは、フィルタの目より小さい粒径のPMはフィルタをすり抜ける。そのため、図5においてハッチングで示すように、再生終了後から基準堆積量のPMが堆積するまでの期間は、DPF3の捕集効率が低下する。その後、基準堆積量のPMが堆積してフィルタの目が埋まってくると、フィルタの目より小さい粒径のPMも捕集される。そのため、DPF3の捕集効率は回復する。DPF内のPM堆積量PMaが基準堆積量を超えていれば、図5に示すようにDPFの捕集効率はほぼ100%となる。本実施形態では、基準堆積量をDPF3のPM捕集容量の1割弱程度に設定しているが、それに限られるものではない。   As described above, the PM having a particle size smaller than the eyes of the filter passes through the filter until a certain amount (reference deposition amount) of PM is deposited after the regeneration is completed. Therefore, as indicated by hatching in FIG. 5, the collection efficiency of the DPF 3 decreases during the period from the end of regeneration until the reference deposition amount of PM is deposited. After that, when the reference accumulation amount of PM is deposited and the filter eyes are filled, PM having a particle size smaller than the filter eyes is also collected. Therefore, the collection efficiency of DPF3 is recovered. If the PM accumulation amount PMa in the DPF exceeds the reference accumulation amount, the DPF collection efficiency is almost 100% as shown in FIG. In the present embodiment, the reference deposition amount is set to about 10% of the PM collection capacity of the DPF 3, but it is not limited thereto.

図6は、DPF3から排出されたPM量とスートセンサ11の出力値との関係を示した図である。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amount of PM discharged from the DPF 3 and the output value of the soot sensor 11.

図5に示したように、DPF3の再生が進みPM堆積量が減少していくと、PM捕集効率は、PM低捕集効率領域に達する。PM低捕集効率領域では、DPF3から比較的多くのPMを含んだ排気が排出される。この排出されたPMが所定量を超えたときのスートセンサ11の出力値を再生終了判定値とする。   As shown in FIG. 5, when the regeneration of the DPF 3 progresses and the PM deposition amount decreases, the PM collection efficiency reaches the PM low collection efficiency region. In the PM low collection efficiency region, exhaust gas containing a relatively large amount of PM is discharged from the DPF 3. The output value of the soot sensor 11 when the discharged PM exceeds a predetermined amount is set as a regeneration end determination value.

以上説明した本発明によれば、排気圧損を抑えるためにフィルタの目を粗くしたDPFが有するPM堆積量が少ないほどPM捕集効率が低下するという特性を利用して再生終了判定を行う。すなわち、DPF3の再生が進むとPM捕集効率が低下するため、DPF3は比較的多くのPMを含んだ排気を排出する。この排出されたPMをスートセンサ11が検出したときにDPF3の再生が終了した判定することで、DPF3を無駄に再生することを防止できる。よって、燃費の悪化や、エンジンオイルの希釈化、触媒の早期劣化を防止できる。また、PM低捕集効率領域でPMの捕集を行う時間が少なくなるので、DPFを完全再生する場合に比べて、PMの排出を抑制できる。   According to the present invention described above, the regeneration end determination is performed by using the characteristic that the PM collection efficiency decreases as the amount of PM accumulated in the DPF with a coarse filter is reduced in order to suppress exhaust pressure loss. That is, as the regeneration of the DPF 3 proceeds, the PM collection efficiency decreases, so the DPF 3 exhausts exhaust gas containing a relatively large amount of PM. By determining that the regeneration of the DPF 3 is completed when the soot sensor 11 detects the discharged PM, it is possible to prevent the regeneration of the DPF 3 in vain. Therefore, deterioration of fuel consumption, dilution of engine oil, and early deterioration of the catalyst can be prevented. In addition, since the time for collecting PM is reduced in the PM low collection efficiency region, the emission of PM can be suppressed as compared with the case where the DPF is completely regenerated.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

例えば、本実施形態では、DPF3内のPMの堆積量を算出する方法として、ディーゼルエンジン1の運転条件によって定まる単位時間当たりのPM堆積量を積算することで、PMの堆積量を計算する運転履歴法を適用した。しかし、この方法に限らず、ディーゼルエンジン1の運転条件によって定まる排気流量に応じたDPF3の上下流の差圧又はDPF3の入口近傍の絶対圧からPM堆積量を推定してもよい。排気流量が一定の場合には、PM堆積量の増加に応じて差圧又は絶対圧が上昇する。したがって、PM堆積量は、排気流量と差圧又は絶対圧との関係からあらかじめ実験を通じて設定されたマップから求めることができる。この場合には、コントローラ10には、DPF3の上下流の差圧を検出する差圧センサ又はDPF3の上流の圧力を検出する圧力センサの検出信号を入力する。   For example, in the present embodiment, as a method for calculating the PM accumulation amount in the DPF 3, an operation history for calculating the PM accumulation amount by integrating the PM accumulation amount per unit time determined by the operation conditions of the diesel engine 1 is integrated. The law was applied. However, the present invention is not limited to this method, and the PM accumulation amount may be estimated from the differential pressure upstream and downstream of the DPF 3 or the absolute pressure near the inlet of the DPF 3 according to the exhaust flow rate determined by the operating conditions of the diesel engine 1. When the exhaust gas flow rate is constant, the differential pressure or the absolute pressure increases as the PM deposition amount increases. Therefore, the PM accumulation amount can be obtained from a map set in advance through experiments from the relationship between the exhaust gas flow rate and the differential pressure or absolute pressure. In this case, a detection signal of a differential pressure sensor that detects a differential pressure upstream and downstream of the DPF 3 or a detection signal of a pressure sensor that detects a pressure upstream of the DPF 3 is input to the controller 10.

また、本実施形態では、燃料噴射が行われていない場合には、ディーゼルエンジン1からPMが排出されていないと判定した。これに加えて、エンジン1から排出されるPMが自動的に燃焼するような高負荷運転条件の場合もPMが排出されていないと判定してもよい。   In the present embodiment, when fuel injection is not performed, it is determined that PM is not discharged from the diesel engine 1. In addition to this, it may be determined that PM is not discharged even in a high-load operation condition in which PM discharged from the engine 1 automatically burns.

また、本実施形態では、DPF3の下流にスートセンサ11を1つ設けたが、2つ設けても良い。スートセンサ11に一定量のPMが付着したときは、ヒータによってセンサ表面のPMを燃焼除去させる必要がある。このスートセンサ11の再生中は、PMの検出ができない。そのため、スートセンサが1つでは、PMの検出を連続的に行うことができない。そこで、DPF3の下流にスートセンサ11を2つ設け、それぞれを交互に再生させる。これにより、PMの検出を連続的に行うことができる。   In the present embodiment, one soot sensor 11 is provided downstream of the DPF 3, but two soot sensors 11 may be provided. When a certain amount of PM adheres to the soot sensor 11, it is necessary to burn and remove the PM on the sensor surface with a heater. While the soot sensor 11 is being reproduced, PM cannot be detected. Therefore, PM detection cannot be performed continuously with a single soot sensor. Therefore, two soot sensors 11 are provided downstream of the DPF 3 and are alternately regenerated. Thereby, detection of PM can be performed continuously.

DPF再生装置の概略図である。It is the schematic of a DPF reproduction | regeneration apparatus. DPFの再生終了判定について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the reproduction | regeneration end determination of DPF. 排気流量から再生終了判定値を設定するテーブルである。6 is a table for setting a regeneration end determination value from an exhaust flow rate. エンジン回転速度から再生終了判定値を設定するテーブルである。It is a table which sets a reproduction end judgment value from engine rotation speed. DPFのPM堆積量とPM捕集効率の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between PM deposit amount of DPF, and PM collection efficiency. DPFから排出されたPM量とスートセンサ11の出力値との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between PM amount discharged | emitted from DPF, and the output value of the soot sensor 11. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ディーゼルエンジン(内燃機関)
2 排気通路
3 DPF(排気浄化フィルタ)
11 PMセンサ(パティキュレート量検出センサ)
S106 再生終了判定手段
1 Diesel engine (internal combustion engine)
2 Exhaust passage 3 DPF (Exhaust gas purification filter)
11 PM sensor (particulate amount detection sensor)
S106 Playback end determination means

Claims (4)

内燃機関の排気通路に設けられて内燃機関から排出される排出ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する排気浄化フィルタと、
前記排気浄化フィルタの下流側に設けられて排気中に含まれるパティキュレート量を検出するパティキュレート量検出センサと、
捕集したパティキュレートが所定量を超えた場合に前記排気浄化フィルタの再生を開始する再生開始手段と、
前記パティキュレート量検出センサによって検出される前記排気浄化フィルタ下流のパティキュレート量に基づいて排気浄化フィルタの再生を終了する再生終了手段と、
を有する排気浄化フィルタの再生装置。
An exhaust purification filter that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulates contained in exhaust gas discharged from the internal combustion engine;
A particulate quantity detection sensor that is provided downstream of the exhaust purification filter and detects the particulate quantity contained in the exhaust;
Regeneration start means for starting regeneration of the exhaust purification filter when the collected particulates exceed a predetermined amount;
Regeneration end means for ending regeneration of the exhaust purification filter based on the particulate quantity downstream of the exhaust purification filter detected by the particulate quantity detection sensor;
An exhaust purification filter regenerator.
前記再生終了手段は、前記パティキュレート量検出センサの検出値が所定値を超えた場合に前記排気浄化フィルタの再生を終了する
ことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化フィルタの再生装置。
The exhaust purification filter regeneration device according to claim 1, wherein the regeneration end means terminates regeneration of the exhaust purification filter when a detection value of the particulate quantity detection sensor exceeds a predetermined value.
前記所定値は、前記内燃機関の運転条件が高負荷のときほど大きい
ことを特徴とする請求項2に記載の排気浄化フィルタの再生装置。
The exhaust purification filter regeneration device according to claim 2, wherein the predetermined value is larger as the operating condition of the internal combustion engine is higher.
前記パティキュレート量検出センサを2つ設けて、交互に使用する
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1つに記載の排気浄化フィルタの再生装置。
The exhaust gas purification filter regeneration device according to any one of claims 1 to 3, wherein two of the particulate quantity detection sensors are provided and used alternately.
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