JP5136465B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排気ガス中に含まれるPM(Particulate Matter)を捕集するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that includes a filter that collects PM (Particulate Matter) contained in exhaust gas of an internal combustion engine such as an automobile diesel engine.
近年、自動車などに搭載される内燃機関では、排気エミッションの低減が要求されており、特に、軽油を燃料とする圧縮着火式のディーゼルエンジンでは、CO、HCおよびNOxに加え、排気ガス中の煤(Soot)やSOF(Soluble Organic Fraction)などの排気微粒子を除去することが必要になる。このため、排気通路にパティキュレートフィルタを配置し、ここで、排気ガス中の排気微粒子を捕集している。 In recent years, internal combustion engines mounted on automobiles and the like have been required to reduce exhaust emissions. In particular, compression ignition type diesel engines using light oil as fuel, in addition to CO, HC and NOx, It is necessary to remove exhaust particulates such as (Soot) and SOF (Solvable Organic Fraction). For this reason, a particulate filter is disposed in the exhaust passage, where exhaust particulates in the exhaust gas are collected.
パティキュレートフィルタは、流入した排気ガスに多孔質の隔壁を透過させ、その際に、隔壁の表面や細孔で排気ガス中の排気微粒子を捕集する。捕集されて堆積する量が過剰に増えると、パティキュレートフィルタにおける流通抵抗の増大で内燃機関の背圧が上昇し、出力の低下などをもたらす。このため、パティキュレートフィルタの堆積した排気微粒子をパティキュレートフィルタから適宜除去してパティキュレートフィルタを再生し、パティキュレートフィルタの排気ガス流下能力を回復させる必要がある。このようにパティキュレートフィルタを再生することを、一般に「PM再生」と称されている。 The particulate filter allows the inflowing exhaust gas to permeate through the porous partition walls, and at that time, collects exhaust particulates in the exhaust gas through the surfaces and pores of the partition walls. If the amount collected and accumulated excessively increases, the back pressure of the internal combustion engine increases due to an increase in flow resistance in the particulate filter, resulting in a decrease in output. For this reason, it is necessary to regenerate the particulate filter by appropriately removing the exhaust particulates deposited on the particulate filter from the particulate filter and recovering the exhaust gas flow ability of the particulate filter. Such regeneration of the particulate filter is generally called “PM regeneration”.
PM再生を内燃機関の運転中に可能としたものとして、パティキュレートフィルタに白金などの酸化触媒を設けて、排気行程において燃料を噴射するポスト噴射により燃料をパティキュレートフィルタに供給し、その燃焼熱を利用して、噴射燃料に比して酸化しにくい堆積排気微粒子を酸化し除去する。 PM regeneration is made possible during operation of the internal combustion engine. An oxidation catalyst such as platinum is provided in the particulate filter, and fuel is supplied to the particulate filter by post injection for injecting fuel in the exhaust stroke. Is used to oxidize and remove the deposited exhaust particulates that are difficult to oxidize compared to the injected fuel.
PM再生は頻繁に行なうと燃費が悪化し、一方、次にPM再生するまでの間があきすぎると、排気微粒子の堆積量が過剰で、PM再生処理において堆積排気微粒子が急激に燃焼し、パティキュレートフィルタが異常な高温となり、破損するおそれがある。このため、排気微粒子の堆積状態を判断し、PM再生時期を決定するのが望ましい。 If PM regeneration is performed frequently, the fuel consumption deteriorates. On the other hand, if there is too much time until the next PM regeneration, the accumulated amount of exhaust particulates will be excessive, and the accumulated exhaust particulates will burn rapidly in the PM regeneration process. The curate filter becomes extremely hot and may be damaged. For this reason, it is desirable to determine the PM regeneration timing by judging the accumulation state of the exhaust particulates.
特許文献1および2などには、パティキュレートフィルタへの排気微粒子の堆積量の増大による上記流通抵抗の増大で、パティキュレートフィルタの入口と出口との差圧が増大することを利用して、この差圧を検出し、検出差圧が所定値を超えると、PM再生すべき時期と判断する技術が開示されている。
In
この差圧に基づいて排気微粒子の堆積状態を判断する技術は、排気微粒子の堆積状態に応じてパティキュレートフィルタ内の排気ガスの流通状態が変化することを利用するものであるから、同じ堆積状態であっても、パティキュレートフィルタにおける排気ガスの流通状態が異なれば知られる堆積状態にもばらつきを生じる。このため、パティキュレートフィルタの再生時期が遅れたり、PM再生頻度が増えたりするおそれがある。 The technique for determining the accumulation state of exhaust particulates based on this differential pressure utilizes the fact that the exhaust gas flow state in the particulate filter changes according to the accumulation state of exhaust particulates. Even so, if the flow state of the exhaust gas in the particulate filter is different, the known deposition state also varies. For this reason, there is a possibility that the regeneration time of the particulate filter is delayed or the PM regeneration frequency is increased.
そこで、特許文献3では、パティキュレートフィルタにおける排気ガスの流通状態を考慮して、排気微粒子の堆積状態を正確に判断することのできる、内燃機関の排気浄化装置が提案されている。
Therefore,
この特許文献3に記載の技術では、差圧センサにより検出されたDPF(Diesel Particulate Filter)の差圧に基づいて、PMの堆積状態を判断する排気浄化装置において、ECU(Electronic Control Unit)は、DPF内の温度分布の均一性が低いときには、上記差圧に基づくPMの堆積状態の判断を禁止するようにしている。DPFの温度分布の均一性は、DPFの直上流に設けた排気温センサにより検出された入口の温度に基づいて、この入口から排気ガス流通方向に離れた位置でDPF内の温度を推定し、複数部位の温度幅により判断する。
In the technology described in
現状では、DPFの中心温度を、モデルを用いてその入りガス熱量、PM酸化熱量、添加燃料の反応熱量および排気ガスの反応熱量で推定している。 At present, the center temperature of the DPF is estimated by using a model based on the amount of heat of entering gas, the amount of heat of PM oxidation, the amount of reaction heat of added fuel, and the amount of heat of reaction of exhaust gas.
このようにDPF内の中心温度のみを推定しているために、DPF内の中心部以外の温度が分からず、走行条件によって、温度分布が変わることを考慮して、各温度のSML(Soot Mass Limit)から余裕度を持ってPM再生時における目標温度の設定を行なう必要があり、その分、PM再生までのインターバルが長くなる。その結果、PM再生による排気熱および燃費の悪化がひどくなるおそれがある。これは、DPF内の温度分布を推定していないからである。 Since only the central temperature in the DPF is estimated in this way, the temperature other than the central portion in the DPF is not known, and the temperature distribution varies depending on the driving conditions, so that each temperature has an SML (Soot Mass). It is necessary to set the target temperature at the time of PM regeneration with a margin from (Limit), and the interval until PM regeneration becomes longer accordingly. As a result, exhaust heat and fuel consumption due to PM regeneration may be seriously deteriorated. This is because the temperature distribution in the DPF is not estimated.
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、パティキュレートフィルタの局所的な熱暴走を予測および防止しうる、内燃機関の排気浄化装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can predict and prevent local thermal runaway of a particulate filter.
上記目的を達成するため、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、排気通路にDPFを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタ内の状態から当該パティキュレートフィルタ内の温度分布を排気ガス流量、DPF差圧、DPF前後中心温度、DPF内Soot分布、排気ガス熱量、昇温用燃料発熱量及びDPF放熱量から推定するための推定手段と、推定手段により推定された前記パティキュレートフィルタ内の温度分布に基づいて、前記パティキュレートフィルタ内の温度勾配を算出するための算出手段と、算出手段により算出された前記パティキュレートフィルタ内の温度勾配が設定値以上であるか否かを判別するための判別手段と、判別手段により前記パティキュレートフィルタ内の温度勾配が設定値を超えていると判別された場合に、PM再生時における目標温度を下げ、この目標温度に基づいてPM再生制御を継続するためのPM継続手段とを含む。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with a DPF in an exhaust passage, and the internal state of the particulate filter is changed from the state in the particulate filter. Estimating means for estimating the temperature distribution from the exhaust gas flow rate, DPF differential pressure, center temperature before and after DPF, soot distribution in the DPF, exhaust gas calorific value, fuel heating value for heating, and DPF heat radiation amount , Based on the temperature distribution in the particulate filter, a calculating means for calculating a temperature gradient in the particulate filter, and whether the temperature gradient in the particulate filter calculated by the calculating means is greater than or equal to a set value and discriminating means for discriminating whether the temperature gradient in said particulate filter set by discrimination means When it is determined to exceed the lower the target temperature during PM regeneration, and a PM continuation means for continuing the PM elimination control based on the target temperature.
上記構成によれば、パティキュレートフィルタ内の状態から当該パティキュレートフィルタ内の温度分布が推定され、この推定されたパティキュレートフィルタ内の温度分布に基づいて、パティキュレートフィルタ内の温度勾配が算出される。パティキュレートフィルタ内の温度勾配が算出されると、当該算出されたパティキュレートフィルタ内の温度勾配が設定値を越えているか否かが判別される。この判別の結果、パティキュレートフィルタ内の温度分布が設定値を超えている場合には、PM再生時における目標温度を下げ、この目標温度に基づいてPM再生が継続される。このように、パティキュレートフィルタ内の局所温度分布を考慮することで、パティキュレートフィルタの局所的な熱暴走を予測および防止することができる。そのため、SMLが向上する。このSMLが向上することで、PM再生までのインターバルを長くし、PM再生により排気ガスおよび燃費の悪化を防止できる。 According to the above configuration, the temperature distribution in the particulate filter is estimated from the state in the particulate filter, and the temperature gradient in the particulate filter is calculated based on the estimated temperature distribution in the particulate filter. The When the temperature gradient in the particulate filter is calculated, it is determined whether or not the calculated temperature gradient in the particulate filter exceeds a set value. As a result of this determination, when the temperature distribution in the particulate filter exceeds the set value, the target temperature during PM regeneration is lowered, and PM regeneration is continued based on this target temperature. Thus, by considering the local temperature distribution in the particulate filter, local thermal runaway of the particulate filter can be predicted and prevented. Therefore, SML improves. By improving this SML, the interval until PM regeneration can be lengthened, and deterioration of exhaust gas and fuel consumption can be prevented by PM regeneration.
ここに、上記「パティキュレートフィルタ内の状態」としては、排気ガス流量、パティキュレートフィルタ差圧、パティキュレートフィルタ前後中心温度、パティキュレートフィルタ内A/F(空燃比)、パティキュレートフィルタ内Soot分布、排気ガス発熱量、昇温用燃料発熱量およびパティキュレートフィルタ放熱量などを例示できる。 Here, the “state in the particulate filter” includes the exhaust gas flow rate, the particulate filter differential pressure, the particulate filter center temperature, the particulate filter A / F (air-fuel ratio), and the particulate filter soot distribution. Exhaust gas heat generation amount, temperature rising fuel heat generation amount, particulate filter heat dissipation amount, and the like can be exemplified.
本発明によれば、パティキュレートフィルタの局所的な熱暴走を予測および防止可能な内燃機関の排気浄化装置の提供が可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can predict and prevent local thermal runaway of the particulate filter.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<構成>
図1は本発明の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。
<Configuration>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine system to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied.
この図1に示すように、内燃機関(以下、「エンジン」という。)1は、燃料供給系2、燃焼室3、吸気系6および排気系7などを主要部として構成される、直列4気筒のディーゼルエンジンシステムである。
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 includes an in-line four-cylinder mainly composed of a
燃料供給系2は、サプライポンプ21、コモンレール22、燃料噴射弁23、遮断弁24、燃料添加ノズル26、機関燃料通路27および添加燃料通路28などを備えて構成されている。
The
サプライポンプ21は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路27を介してコモンレール22に供給する。
The
コモンレール22は、サプライポンプ21から供給された高圧燃料を所定圧力に保持(蓄圧)する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁23に分配する。
The
燃料噴射弁23は、その内部に電磁ソレノイドを備え、適宜開弁して燃焼室3内に燃料を噴射供給する。
The
また、上記サプライポンプ21は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路28を介して燃料添加ノズル26に供給する。
The
添加燃料通路28には、緊急時において添加燃料通路28を遮断して燃料添加を停止するための上記遮断弁24が備えられている。
The added
燃料添加ノズル26は、後述するECU4による添加制御動作によって排気系への燃料添加量が目標添加量(排気A/Fが目標A/Fとなるような添加量)となるように、また、燃料添加タイミングが所定タイミングとなるように開弁時期が制御される電子制御式の開閉弁により構成されている。つまり、この燃料添加ノズル26から所望の燃料が適宜のタイミングで排気系7(排気ポート71から排気マニホールド72)に噴射供給される構成となっている。
The
吸気系6は、シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続される吸気マニホールド63を備え、この吸気マニホールド63に、吸気通路を構成する吸気管64が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ65、エアフローメータ43およびスロットル弁62が配設されている。
The
エアフローメータ43は、エアクリーナ65を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力するようになっている。
The
排気系7は、シリンダヘッドに形成された排気ポート71に接続される排気マニホールド72を備え、この排気マニホールド72に排気通路を構成する排気管73,74が接続されている。また、この排気通路には、NOx吸蔵触媒(以下、「NSR(NOx Storage Reduction)触媒」という。)75およびDPF76を備えたマニバータ77が配設されている。なお、NSR触媒75は、吸蔵還元型NOx触媒であって、従来公知の構造を有している。また、DPF76は、PM捕集装置として機能するフィルタであって、従来公知の構造を有している。
The exhaust system 7 includes an
さらに、このエンジン1には、ターボチャージャ5が設けられている。このターボチャージャ5は、タービンシャフト5Aを介して連結されたタービンホイール5Bおよびコンプレッサホイール5Cを備えている。コンプレッサホイール5Cは、吸気管64内部に臨んで配置され、タービンホイール5Bは、排気管73内部に臨んで配置されている。このため、ターボチャージャ5は、タービンホイール5Bが受ける排気流(排気圧)を利用してコンプレッサホイール5Cを回転させ、吸気圧を高めるといった、いわゆる過給動作を行なうようになっている。
Further, the engine 1 is provided with a
吸気系6の吸気管64には、ターボチャージャ5での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ61が設けられている。このインタークーラ61よりもさらに下流側に設けられた上記スロットル弁62は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整(低減)する機能を有している。
An
また、エンジン1には、吸気系6と排気系7とを接続する排気還流通路(EGR通路)8が設けられている。このEGR通路8は、排気の一部を適宜吸気系6に還流させて燃焼室3へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってNOx発生量を低減させるものである。また、このEGR通路8には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるEGR弁81と、EGR通路8を通過(還流)する排気を冷却するためのEGRクーラ82とが設けられている。
Further, the engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 8 that connects the
上記エンジン1の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン1の運転状態に関する信号を出力する。たとえば、レール圧センサ41は、コモンレール22内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ42は、添加燃料通路28内を流通する燃料の圧力(燃圧)に応じた検出信号を出力する。エアフローメータ43は、吸気系6内のスロットル弁62上流において吸入空気の流量(吸気量)に応じた検出信号を出力する。A/Fセンサ44は、排気系7の触媒ケーシングの下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ45は、同じく排気系7の触媒ケーシング下流において排気の温度に応じた検出信号を出力する。また、アクセル開度センサ46は、アクセルペダルに取り付けられ、同ペダルへの踏み込み量に応じた検出信号を出力する。クランク角センサ47は、エンジン1の出力軸(クランクシャフト)が一定角度回転する毎に検出信号(パルス)を出力する。吸気圧センサ48は、吸気マニホールド63に備えられ、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ49は、吸気マニホールド63に備えられ、吸入空気温度に応じた検出信号を出力する。これら各センサ41〜49は、ECU4と電気的に接続されている。
Various sensors are attached to each part of the engine 1, and signals related to the environmental conditions of each part and the operating state of the engine 1 are output. For example, the
ECU4は、特に図示していないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バックアップRAM、タイマおよびカウンタなどを備え、これらと、A/D(Analog/Digital)変換器を含む外部入力回路および外部出力回路とが双方向性バスにより接続されて構成される。 Although not particularly shown, the ECU 4 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a backup RAM, a timer, a counter, and the like, and an A / D (Analog / An external input circuit including a digital converter and an external output circuit are connected by a bidirectional bus.
このように構成されたECU4は、外部入力回路を介して上記各種センサの検出信号を入力し、これら信号に基づいてエンジン1の燃料噴射等についての基本制御を行なう他、燃料添加ノズル26からの燃料添加にかかる添加タイミングや添加量の決定などに関する燃料添加制御など、エンジン1の運転状態に関する各種制御を実行する。
The ECU 4 configured as described above inputs detection signals of the various sensors via an external input circuit, performs basic control on fuel injection and the like of the engine 1 based on these signals, and outputs from the
また、ECU4においては、PMがDPF76に捕集されている状態をこのDPF76の前後差圧(DPF差圧)を取得するようにしている。詳細には、排出ガスのPMを取り除くためのDPF76の上流側(エンジン1側)の空隙にDPF前圧力検出用配管76aを設け、DPF76の下流側にDPF後圧力検出用配管76bを設けて、それらのDPF前圧力検出用配管76aとDPF後圧力検出用配管76bとを、それらの差圧(DPF差津)を検出する差圧トランスデューサ78に接続している。この差圧トランスデューサ78により検出されたDPF差圧は、ECU4に入力される。
Further, the ECU 4 acquires the differential pressure across the DPF 76 (DPF differential pressure) when PM is collected in the
さらに、ECU4においては、上記DPF76の前後中心温度を取得するようにしている。詳細には、DPF76の前後(上流側および下流側)にDPF温度センサ101,102が設けられている。DPFの前側(上流側)に設けられた第1のDPF温度センサ101は、DPF76の前側の中心温度を検出し、この検出したDPF76の前側中心温度がECU4に入力される。一方、DPFの後側(下流側)に設けられた第2のDPF温度センサ102は、DPF76の後側の中心温度を検出し、この検出したDPF76の後側中心温度がECU4に入力される。
Further, the ECU 4 acquires the center temperature before and after the
さらにまた、ECU4においては、外気温を取得するようにしている。それゆえ、外気温センサ103により検出された外気温は、ECU4に入力される。
Furthermore, the ECU 4 acquires the outside air temperature. Therefore, the outside air temperature detected by the outside
<制御の流れ>
図2は内燃機関の排気浄化装置の制御の流れを示すフローチャートである。
<Control flow>
FIG. 2 is a flowchart showing a control flow of the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine.
図2を参照して、PM再生が開始されると、ECU4は、DPF76内の温度勾配が危険値αを超えている(DPF温度勾配(X,Y,Z)>危険値α)か否かを判別する(ステップS1)。
Referring to FIG. 2, when PM regeneration is started, ECU 4 determines whether or not the temperature gradient in
このステップS1において、DPF76内の温度勾配(DPF温度勾配(X,Y,Z))を算出するにあたり、まず、ECU4は、下記(1)式に基づいて、DPF76内の温度分布(DPF温度(X,Y,Z))を推定する。 In this step S1, in calculating the temperature gradient in the DPF 76 (DPF temperature gradient (X, Y, Z)), the ECU 4 first calculates the temperature distribution in the DPF 76 (DPF temperature (DPF temperature (X X, Y, Z)) is estimated.
DPF温度(X,Y,Z)=func.(A,B,C,D,E,F,G)…(1)
ただし、A:排気ガス流量、B:DPF差圧、C:DPF前後中心温度、D:DPF内Soot分布、E:排気ガス熱量、F:昇温用燃料発熱量、G:DPF放熱量
上記func.(A)の排気ガス量、func.(B)のDPF差圧、func.(C)のDPF前後中心温度、func.(D)のDPF内Soot分布、func.(E)の排気ガス熱量、func.(F)の昇温用燃料発熱量およびfunc.(G)のDPF放熱量は、たとえば、以下のようにして得られる。
DPF temperature (X, Y, Z) = func. (A, B, C, D, E, F, G) (1)
However, A: exhaust gas flow rate, B: DPF differential pressure, C: center temperature before and after DPF, D: soot distribution in DPF, E: exhaust gas calorific value, F: fuel heating value for temperature increase, G: DPF heat radiation amount . Exhaust gas amount of (A), func. (B) DPF differential pressure, func. (C) Center temperature before and after DPF, func. (D) Soot distribution in DPF, func. (E) Exhaust gas calorific value, func. (F) The temperature rise fuel heating value and func. The DPF heat release amount of (G) is obtained as follows, for example.
func.(A)の排気ガス量は、ECU4に入力されたエアフローメータ43の検出信号から得られる。func.(B)のDPF差圧は、ECU4に入力された差圧トランスデューサ78の検出信号から得られる。func.(C)のDPF前後中心温度は、ECU4に入力されたDPF温度センサ101,102の検出信号から得られる。func.(E)の排気ガス熱量は、ECU4により排気ガス濃度およびDPF内各部温度で推定されることによって得られる。func.(F)の昇温用燃料発熱量は、ECU4により昇温用燃料量およびDPF内各部温度で推定されることによって得られる。func.(G)のDPF放熱量は、ECU4によりDPF内各部温度および外気温(外気温センサ103の検出信号)で推定されることによって得られる。
func. The exhaust gas amount (A) is obtained from the detection signal of the
ここに、「DPF内各部温度」とは、ECU4に履歴として記憶されている前回のDPF温度(X,Y,Z)を使って求められたものである。 Here, “the temperature of each part in the DPF” is obtained using the previous DPF temperature (X, Y, Z) stored as a history in the ECU 4.
また、func.(D)のDPF内Soot分布は、下記(2)式に基づいて得られる。
Soot堆積量(X,Y,Z)=H+func.(A,B,I,J,K)−L…(2)
ただし、H:前回のSoot堆積量(X,Y,Z)、I:DPF温度(X,Y,Z)、J:DPF内A/F、K:エンジン排出Soot量)、L:Soot酸化速度(X,Y,Z)
上記func.(I)のDPF温度(X,Y,Z)、func.(J)のDPFA/F、func.(K)のエンジン排出Soot量、およびfunc.(L)は、たとえば、以下のようにして得られる。
Also, func. The (D) soot distribution in the DPF is obtained based on the following equation (2).
Soot deposition amount (X, Y, Z) = H + func. (A, B, I, J, K) -L (2)
However, H: last soot accumulation amount (X, Y, Z), I: DPF temperature (X, Y, Z), J: A / F in DPF, K: engine exhaust soot amount), L: Soot oxidation rate (X, Y, Z)
The func. (I) DPF temperature (X, Y, Z), func. (J) DPFA / F, func. (K) engine discharge soot amount, and func. (L) is obtained, for example, as follows.
func.(I)のDPF温度(X,Y,Z)は、ECU4に履歴として記憶されている前回のDPF温度(X,Y,Z)を使って求められる。func.(J)のDPF内A/Fは、ECU4に入力されるA/Fセンサ44の検出信号から得られる。func.(K)のエンジン排出Soot量は、ECU4でのマップおよび補正量を使った計算により得られる。
func. The DPF temperature (X, Y, Z) of (I) is obtained using the previous DPF temperature (X, Y, Z) stored as a history in the ECU 4. func. The A / F in the DPF (J) is obtained from the detection signal of the A /
また、func.(L)のSoot酸化速度(X,Y,Z)は、下記(3)式に基づいて得られる。 Also, func. The soot oxidation rate (X, Y, Z) of (L) is obtained based on the following equation (3).
Soot酸化速度(X,Y,Z)=func.(A,B,I,J,H)…(3)
なお、上記func.(A)〜(L)の各関数因子は、ECU4内部でのマップ計算で求めるようにしてもよい。
Soot oxidation rate (X, Y, Z) = func. (A, B, I, J, H) (3)
The func. The function factors (A) to (L) may be obtained by map calculation in the ECU 4.
上記のようにしてDPF76内の温度分布(DPF温度(X,Y,Z))が推定されると、ECU4は、下記(4)式に基づいて、DPF76内の温度勾配(DPF温度勾配(X,Y,Z))を算出する。
(DPF温度勾配(X,Y,Z)=
DPF温度(X―n,Y―m,Z―l)−DPF温度(X,Y,Z)…(4) 上記のようにしてDPF76内の温度勾配(DPF温度勾配(X,Y,Z))が算出されると、ECU4は、この算出されたDPF温度勾配(X,Y,Z)と上記危険値αとを比較する。この比較の結果、DPF温度勾配(X,Y,Z)が危険値αを超えている場合には、ECU4は、PM再生制御時における目標温度を下げ(ステップS2)、この目標温度に基づいてPM再生を継続する(ステップS3)。一方、DPF温度勾配(X,Y,Z)が危険値α以下である場合には、ECU4は、制御をステップS3にジャンプさせ、目標温度を下げることなくPM再生を継続する。
When the temperature distribution in the DPF 76 (DPF temperature (X, Y, Z)) is estimated as described above, the ECU 4 calculates the temperature gradient in the DPF 76 (DPF temperature gradient (X , Y, Z)).
(DPF temperature gradient (X, Y, Z) =
DPF temperature (Xn, Ym, Zl)-DPF temperature (X, Y, Z) (4) As described above, the temperature gradient in the DPF 76 (DPF temperature gradient (X, Y, Z)) ) Is calculated, the ECU 4 compares the calculated DPF temperature gradient (X, Y, Z) with the danger value α. As a result of this comparison, if the DPF temperature gradient (X, Y, Z) exceeds the danger value α, the ECU 4 lowers the target temperature during PM regeneration control (step S2), and based on this target temperature. PM regeneration is continued (step S3). On the other hand, if the DPF temperature gradient (X, Y, Z) is equal to or less than the dangerous value α, the ECU 4 jumps control to step S3 and continues PM regeneration without lowering the target temperature.
これら一連の制御は、エンジン1が停止されるまで繰り返し実行される。 These series of controls are repeatedly executed until the engine 1 is stopped.
<作用・効果>
排気ガス流量、DPF差圧、DPF前後中心温度、DPF内A/F、DPF内Soot分布、排気ガス発熱量、昇温用燃料発熱量およびDPF放熱量からDPF76内の温度分布が推定され、この推定されたDPF46内の温度分布に基づいて、DPF76内の温度勾配(DPF温度勾配(X,Y,Z))が算出される。DPF76内の温度勾配(DPF温度勾配(X,Y,Z))が算出されると、この算出されたDPF76内の温度勾配(DPF温度勾配(X,Y,Z))が危険値αを超えているか否かが判別される。この判別の結果、DPF76内の温度分布(DPF温度勾配(X,Y,Z))が危険値αを超えている場合には、PM再生時における目標温度を下げ、この目標温度に基づいてPM再生が継続される。
<Action and effect>
The temperature distribution in the
このように、DPF76内の局所温度分布を考慮することで、DPF76の局所的な熱暴走を予測および防止することができる。そのため、SMLが向上する。このSMLが向上することで、PM再生までのインターバルを長くし、PM再生により排気ガスおよび燃費の悪化を防止できる。
Thus, by considering the local temperature distribution in the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
たとえば、上記実施の形態においては、パティキュレートフィルタとしてDPFを使用した例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。パティキュレートフィルタとしてDPNR(Diesel Paticulate−NOx Reduction)を使用した場合に適用しても、本発明の目的は十分に達成できる。 For example, in the above-described embodiment, the example in which the DPF is used as the particulate filter has been described. However, the present invention is not limited to such a configuration. Even when DPNR (Diesel Particle-NOx Reduction) is used as the particulate filter, the object of the present invention can be sufficiently achieved.
その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加えうることは勿論である。 In addition, it goes without saying that various design changes and modifications can be made within the scope of the claims attached to this specification.
1 エンジン(内燃機関)
43 エアフローメータ
44 A/Fセンサ
76 DPF
78 差圧トランスデューサ
101,102 DPF温度センサ
103 外気温センサ
1 engine (internal combustion engine)
43 Air Flow Meter 44 A /
78
Claims (1)
前記パティキュレートフィルタ内の状態に基づいて、当該パティキュレートフィルタ内の温度分布を排気ガス流量、DPF差圧、DPF前後中心温度、DPF内Soot分布、排気ガス熱量、昇温用燃料発熱量及びDPF放熱量から推定するための推定手段と、
推定手段により推定された前記パティキュレートフィルタ内の温度分布に基づいて、前記パティキュレートフィルタ内の温度勾配を算出するための算出手段と、
算出手段により算出された前記パティキュレートフィルタ内の温度勾配が設定値以上であるか否かを判別するための判別手段と、
判別手段により前記パティキュレートフィルタ内の温度勾配が設定値を超えていると判別された場合に、PM再生時における目標温度を下げ、この目標温度に基づいてPM再生を継続するためのPM再生継続手段とを含むことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine provided with a particulate filter in an exhaust passage,
Based on the state in the particulate filter, the temperature distribution in the particulate filter is defined as the exhaust gas flow rate, the DPF differential pressure, the center temperature before and after the DPF, the soot distribution in the DPF, the exhaust gas calorific value, the heating fuel heating value and the DPF. An estimation means for estimating from the heat dissipation amount ;
Calculation means for calculating a temperature gradient in the particulate filter based on the temperature distribution in the particulate filter estimated by the estimation means;
Determining means for determining whether or not the temperature gradient in the particulate filter calculated by the calculating means is greater than or equal to a set value;
When it is determined by the determination means that the temperature gradient in the particulate filter exceeds the set value, the target temperature during PM regeneration is lowered, and PM regeneration is continued to continue PM regeneration based on this target temperature And an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
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