JP2012036764A - Exhaust emission control device - Google Patents
Exhaust emission control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012036764A JP2012036764A JP2010175471A JP2010175471A JP2012036764A JP 2012036764 A JP2012036764 A JP 2012036764A JP 2010175471 A JP2010175471 A JP 2010175471A JP 2010175471 A JP2010175471 A JP 2010175471A JP 2012036764 A JP2012036764 A JP 2012036764A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- amount
- fuel
- exhaust
- ecu
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 97
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 claims description 151
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 24
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 18
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 44
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 41
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 41
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 19
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 40
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 13
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 9
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置に関し、特に、排気ガスに燃料を添加することにより触媒機能の再生を実行する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device, and more particularly to an exhaust purification device that performs regeneration of a catalytic function by adding fuel to exhaust gas.
従来、内燃機関を搭載した車両においては、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を吸蔵するためのNOx吸蔵還元型触媒あるいは炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化する酸化触媒により構成される触媒コンバータや、PM(Particulate Matter)を捕捉するためのパティキュレートフィルタ(以下、PMフィルタという)を内部に有する触媒装置が排気管に設けられている。 Conventionally, in a vehicle equipped with an internal combustion engine, a NOx occlusion reduction type catalyst for storing nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas exhausted from the internal combustion engine, or hydrocarbon (HC) or carbon monoxide ( The exhaust pipe is provided with a catalytic converter including an oxidation catalyst that oxidizes (CO) and a particulate filter (hereinafter referred to as PM filter) for capturing PM (Particulate Matter).
NOx吸蔵還元触媒は、使用に伴ってNOxが吸蔵されていくと、触媒としての機能が低下していく。そのため、吸蔵されたNOxを分解し触媒の機能を再生させる再生制御を実行する必要がある。再生制御としては、例えば、排気管に設けられた燃料添加弁としてのインジェクタによって燃料などの還元剤を排気通路内に噴射し、燃料が混合された排気ガスをNOx吸蔵還元型触媒に供給するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 When NOx is occluded as the NOx occlusion reduction catalyst is used, the function as a catalyst is lowered. Therefore, it is necessary to execute regeneration control for decomposing the stored NOx and regenerating the function of the catalyst. As the regeneration control, for example, a reducing agent such as fuel is injected into the exhaust passage by an injector as a fuel addition valve provided in the exhaust pipe, and the exhaust gas mixed with the fuel is supplied to the NOx occlusion reduction type catalyst. (For example, refer to Patent Document 1).
また、NOx吸蔵還元触媒は、NOxとともに硫黄酸化物(SOx)も吸蔵するため、NOx吸蔵還元触媒に燃料を供給し、NOx吸蔵還元触媒を高温にすることで、SOxを分解することも行われている。 Further, since the NOx storage reduction catalyst also stores sulfur oxide (SOx) together with NOx, fuel is supplied to the NOx storage reduction catalyst, and the NOx storage reduction catalyst is heated to a high temperature to decompose SOx. ing.
一方、PMフィルタは、使用に伴って内部にPMが堆積し通過抵抗が増大するため、適宜再生制御を実行する必要がある。再生制御としては、例えば、PMフィルタに燃料などの炭化水素系液体を流入させて発熱反応を生じさせ、発生した熱によりPMを焼失させる方法が提案されている。 On the other hand, the PM filter needs to be appropriately subjected to regeneration control because PM accumulates inside and increases the passage resistance with use. As regeneration control, for example, a method is proposed in which a hydrocarbon-based liquid such as fuel is introduced into a PM filter to cause an exothermic reaction, and PM is burned off by the generated heat.
このPMフィルタに対する再生制御を実行するためのインジェクタを備えた排気浄化装置は、PMフィルタにおけるPMの堆積量を推定し、この推定堆積量が予め定められた所定値に達した場合には、PMフィルタに対する再生制御を開始するようになっている。PMフィルタに対する再生制御を開始するための推定堆積量の所定値としては、PMがPMフィルタに過剰に堆積することに起因して再生時にPMフィルタが過昇温状態となり、PMフィルタの耐久性が低下することを防止する値に設定されている。 An exhaust emission control device having an injector for performing regeneration control for the PM filter estimates the amount of PM accumulated in the PM filter, and when this estimated amount of accumulation reaches a predetermined value, the PM Playback control for the filter is started. As a predetermined value of the estimated accumulation amount for starting the regeneration control for the PM filter, the PM filter is overheated during regeneration due to excessive accumulation of PM on the PM filter, and the durability of the PM filter is increased. It is set to a value that prevents the drop.
しかしながら、PMフィルタの床温は内部において必ずしも一定ではない。例えば、PMの燃焼により加熱された排気ガスが下流端部に流れていくため、上流端部よりも下流端部の床温の方が高くなる。また、PMの燃焼度合いは、PMフィルタの床温が低いほど低下する。このため、PMフィルタに対する再生制御を実行したにもかかわらず、PMフィルタの低温部にPMが燃え残る可能性が生じる。 However, the bed temperature of the PM filter is not always constant inside. For example, since the exhaust gas heated by the combustion of PM flows to the downstream end, the bed temperature at the downstream end becomes higher than that at the upstream end. Moreover, the degree of PM combustion decreases as the bed temperature of the PM filter decreases. For this reason, there is a possibility that PM remains unburned in the low temperature part of the PM filter even though the regeneration control for the PM filter is executed.
そこで、PMフィルタにおけるPMの推定堆積量を補正し、補正した推定堆積量に基づいて再生制御を実行する排気浄化装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, an exhaust emission control device that corrects the estimated accumulation amount of PM in the PM filter and executes regeneration control based on the corrected estimated accumulation amount is known (for example, see Patent Document 2).
この特許文献2に記載された従来の排気浄化装置は、排気流量に基づいてPMフィルタの低温部と高温部との温度差を推定し、この温度差に基づいてPMフィルタの低温部で燃え残ったPMの燃え残り量を算出し、この燃え残り量に応じて次回の再生制御を開始するタイミングを補正するようになっていた。
The conventional exhaust purification device described in
これにより、PMフィルタにおけるPMの実堆積量と推定堆積量との誤差を低減し、PMフィルタの過昇温状態に起因する耐久性低下を防止するようになっていた。 As a result, an error between the actual PM accumulation amount and the estimated accumulation amount in the PM filter is reduced, and a decrease in durability due to an excessive temperature rise state of the PM filter is prevented.
しかしながら、上述のような特許文献2に記載の従来の排気浄化装置にあっては、PMフィルタの高温部と低温部における温度差を排気流量から算出するようになっているものの、PMフィルタの高温部と低温部との温度差を変化させる要因を十分考慮するようなものではなかった。
However, in the conventional exhaust emission control device described in
そのため、例えば、PMフィルタの低温部における温度の推定値に誤差が生じる場合、推定された燃え残り量に誤差が生じる可能性があり、PMフィルタの低温部に堆積されたPMの実堆積量と推定堆積量とが十分に一致しない可能性があった。したがって、PMフィルタに対する再生制御が適切なタイミングで行われない可能性があった。 Therefore, for example, when an error occurs in the estimated value of the temperature in the low temperature part of the PM filter, there is a possibility that an error occurs in the estimated remaining amount of combustion, and the actual accumulation amount of PM deposited in the low temperature part of the PM filter There was a possibility that the estimated deposition amount did not agree well. Therefore, there is a possibility that regeneration control for the PM filter is not performed at an appropriate timing.
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、適切なタイミングでフィルタを再生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device capable of regenerating a filter at an appropriate timing.
本発明に係る排気浄化装置は、上記目的達成のため、(1)内燃機関の排気通路に設置され前記内燃機関から排出される排気ガスの粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気ガスに燃料を添加することが可能な燃料添加弁と、を備えた車両に設置され、前記フィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定値を超えた場合に、前記燃料添加弁を制御して前記排気ガスに前記燃料を添加することにより前記フィルタを再生する排気浄化装置において、前記フィルタの上流端部と下流端部との温度差を算出する温度差算出手段と、前記温度差算出手段により算出された温度差と前記フィルタの床温に基づいて前記フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を算出する燃え残り量算出手段と、前記燃え残り量算出手段により算出された燃え残り量に応じて前記フィルタを再生するタイミングを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention includes (1) a filter that is installed in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects particulate matter of exhaust gas discharged from the internal combustion engine; A fuel addition valve capable of adding fuel; and when the amount of particulate matter deposited on the filter exceeds a predetermined value, the fuel addition valve is controlled to control the fuel addition valve. In the exhaust gas purification apparatus for regenerating the filter by adding the fuel to exhaust gas, the temperature difference calculating means for calculating the temperature difference between the upstream end portion and the downstream end portion of the filter, and the temperature difference calculating means A non-burning amount calculating means for calculating the unburned amount of particulate matter in the filter based on the temperature difference and the bed temperature of the filter, and a non-burning amount calculated by the unburned amount calculating means. Flip characterized in that it comprises a correction means for correcting the timing of reproducing the filter.
この構成により、フィルタの上流端部と下流端部における温度差を精度よく推定できるので、フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を精度よく推定できる。したがって、フィルタに対する再生制御のタイミングを最適化し、粒子状物質が過度に堆積された状態で再生制御を実行する場合に発生するフィルタの過昇温や、不要に再生制御を実行することに起因する燃費の低下を抑制できる。 With this configuration, since the temperature difference between the upstream end portion and the downstream end portion of the filter can be accurately estimated, the amount of unburned particulate matter in the filter can be accurately estimated. Therefore, the timing of regeneration control for the filter is optimized, and this is caused by excessive temperature rise of the filter that occurs when the regeneration control is executed in a state where the particulate matter is excessively accumulated or unnecessary regeneration control. Reduction in fuel consumption can be suppressed.
本発明によれば、適切なタイミングでフィルタを再生することができる排気浄化装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust emission control device that can regenerate a filter at an appropriate timing.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、本実施の形態においては、本発明に係る排気浄化装置を4気筒のディーゼルエンジンを搭載した車両1に適用した場合について説明する。 In the present embodiment, the case where the exhaust emission control device according to the present invention is applied to a vehicle 1 equipped with a four-cylinder diesel engine will be described.
図1に示すように、エンジン10は、シリンダヘッド12と、不図示のシリンダブロックを備えており、シリンダヘッド12およびシリンダブロックは、4つの気筒11を形成している。また、各気筒11には、ピストンにより燃焼室11aが画成されている。
As shown in FIG. 1, the
シリンダヘッド12には、4つの燃焼室11aにそれぞれ燃料を噴射するための4つの燃料噴射弁13が設置されている。
The
燃料噴射弁13は、高圧燃料を貯留するコモンレール14と接続されており、コモンレール14は、燃料タンク15から供給された燃料を高圧燃料にして吐出する高圧燃料ポンプ16と接続されている。
The
高圧燃料ポンプ16は、吐出側に逆止弁を備えており、コモンレール14から高圧燃料ポンプ16への燃料の逆流を防止するようになっている。高圧燃料ポンプ16からコモンレール14へ供給される高圧燃料は、図示しないクランクシャフトの回転角に基づく燃料噴射弁13の開弁により燃料噴射弁13から対応する燃焼室11aへ噴射される。
The high-
車両1は、さらに、燃料フィルタ28を介して燃料タンク15内に貯留する燃料を吸入し、燃料圧レギュレータ26に圧送する低圧燃料ポンプ27を備えている。燃料タンク15は、軽油など炭化水素系の燃料を貯留する公知の燃料タンクにより構成されている。
The vehicle 1 further includes a low-
燃料圧レギュレータ26は、低圧燃料ポンプ27から吐出された燃料の圧力、すなわち燃圧が予め定められた設定値よりも高くなると、低圧燃料ポンプ27から吐出された燃料の一部を燃料タンク15に戻すようになっている。
The
また、燃料圧レギュレータ26と高圧燃料ポンプ16との間には、燃料分岐部29が設置されており、低圧燃料ポンプ27から吐出された燃料の一部は、後述する添加インジェクタ41に供給されるようになっている。
Further, a
シリンダヘッド12には、各燃焼室11aに吸入空気を導入するためのインテークマニホールド17が設けられており、インテークマニホールド17は、各燃焼室11aに吸入空気を導入するための図示しない吸気弁を有している。また、インテークマニホールド17には吸気管20が接続されており、吸気管20には、吸気の上流側から順にエアクリーナ21と、ターボユニット22のコンプレッサホイール22aと、吸気を冷却するためのインタークーラ23と、吸入空気量を調整するための電動式の吸気絞り弁24が配設されている。吸気管20を通してインテークマニホールド17へ吸入された空気は、図示しないクランクシャフトの回転角に応じて吸気弁が開弁した際に燃焼室11aへ導入される。
The
また、シリンダヘッド12には、各燃焼室11aにおいて生成された排気ガスを排出するためのエキゾーストマニホールド18が設けられており、エキゾーストマニホールド18は、各燃焼室11aから排気ガスを排出するための図示しない排気弁が設けられている。各燃焼室11aにおいて生成された排気ガスは、図示しないクランクシャフトの回転角に応じて排気弁が開弁した際にエキゾーストマニホールド18へ排気される。
Further, the
エキゾーストマニホールド18には、排気ガスを再循環させるためのEGR(Exhaust Gas recirculation)装置30が接続されている。EGR装置30は、インテークマニホールド17とエキゾーストマニホールド18とを連通する連通管31と、連通管31の途中に配設されるEGRクーラ32および電動式のEGR弁33とを備えている。EGR装置30は、エキゾーストマニホールド18に排出された排気ガスの一部をEGRクーラ32により冷却し、インテークマニホールド17へ再循環させるようになっている。また、後述するECU(Electronic Control Unit)100は、EGR弁33の開度を制御することにより再循環される排気量を調節するようになっている。
An exhaust gas recirculation (EGR)
エキゾーストマニホールド18には、排気管45が接続されており、排気管45にはエキゾーストマニホールド18の側から順にターボユニット22のタービンホイール22bと、触媒装置42とが配設されている。
An
ターボユニット22は、排気通路46を流れる排気によって回転するタービンホイール22bと、吸気通路19に配置されたコンプレッサホイール22aと、タービンホイール22bおよびコンプレッサホイール22aを連結するロータシャフト22cと、を備えている。タービンホイール22bが燃焼室11aから排出された排気ガスにより回転すると、この回転がロータシャフト22cを介してコンプレッサホイール22aに伝達される。これにより、エンジン10は、ピストンの移動に応じて発生する負圧のみならず、コンプレッサホイール22aの回転によって吸入空気を燃焼室11aに送り込むようになっている。
The
また、ターボユニット22は、タービンホイール22bの外周を囲い、タービンホイール22bの回転方向に沿った排気経路を有しており、排気ガスはこの排気経路を通過してタービンホイール22bに吹付けられる。排気経路には、リング状のノズルバックプレート22eに対して複数のノズルベーン22dが回動可能に設けられている。
Further, the
また、車両1には、複数のノズルベーン22dを同時に開閉動作させるためのアクチュエータ58を備えている。ECU100は、排気経路の流通面積が変更されるようアクチュエータ58を駆動してノズルベーン22dの開度、すなわちVN開度を制御することにより、タービンホイール22bに吹付けられる排気ガスの流速を可変とする。これにより、タービンホイール22bの回転速度が調整され、燃焼室11aへの吸入空気が所定の過給圧にて供給されることとなる。
Further, the vehicle 1 includes an
排気管45において、触媒コンバータ43の上流側には、低圧燃料ポンプ27に接続される添加インジェクタ41が配設されている。添加インジェクタ41は、還元剤としての燃料を噴射し、排気ガスに添加するようになっている。ここで、本実施の形態に係る添加インジェクタ41は、本発明に係る燃料添加弁を構成する。
In the
触媒装置42は、触媒コンバータ43と、触媒担持型のPMフィルタ44とを有している。触媒コンバータ43は、炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化する酸化触媒やNOx吸蔵型のNOx触媒により構成されている。例えば、空燃比がリーン状態の場合における排気が内部を流通すると、この排気に含まれるNOxを吸蔵するようになっている。一方、空燃比がリッチ状態の場合における排気が内部を流通すると、吸蔵したNOxと排気に含まれる炭化水素や一酸化炭素とを反応させ、窒素、二酸化炭素、水に分解することにより排気を浄化するようになっている。
The
PMフィルタ44は、モノリス型やペレット型のフィルタにより構成されており、排気に含まれる微粒子(以下、PMという)を捕集する。このPMフィルタ44にも上述した吸蔵型のNOx触媒が備えられており、PMフィルタ44に捕捉されたPMは、当該触媒の酸化作用によって酸化されて除去されるようになっている。
The
図2に示すように、車両1は、電子制御装置としてのECU100を備えている。ECU100は、双方向性バスを介して互いに接続されているCPU(Central Processing Unit)100a、RAM(Random Access Memory)100b、ROM(Read Only Memory)100c、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory、登録商標)100d、入力ポート100e、および出力ポート100fなどを備えたマイクロコンピュータによって構成されている。
As shown in FIG. 2, the vehicle 1 includes an
CPU100aは、RAM100bの一時記憶機能を利用しつつ予めROM100cに記憶されたプログラムやEEPROM100dに記憶されたデータに従って信号処理を行うことにより、エンジン10の出力制御や、後述する触媒再生制御などの各種制御を実行するようになっている。したがって、本実施の形態に係るECU100は、本発明に係る排気浄化装置を構成する。
The
また、車両1は、エンジン10の回転数を測定するエンジン回転数センサ52と、エンジン10の吸入空気量を測定する吸入空気量センサ53と、エンジン10に吸入される空気の温度を測定する吸入空気温度センサ54と、大気圧センサ55と、吸気絞り弁24の開度を測定するための絞り弁センサ39と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ37と、を備えており、これらのセンサは、ECU100の入力ポート100eに接続されている。
The vehicle 1 also includes an
エンジン回転数センサ52は、クランクシャフトの単位時間あたりの回転数を計測し、エンジン回転数としてECU100に出力するようになっている。吸入空気量センサ53は、吸気管20におけるエアクリーナ21とコンプレッサホイール22aとの間に設けられており、吸気管20内における吸入空気量に応じた信号をECU100に出力する。また、吸入空気温度センサ54は、吸気管20におけるエアクリーナ21とコンプレッサホイール22aとの間に設けられており、吸気管20内における吸気の温度である吸入空気温度に応じた信号をECU100に出力する。
The engine
大気圧センサ55は、吸気管20におけるエアクリーナ21とコンプレッサホイール22aとの間に設けられており、大気圧に応じた信号をECU100に出力するようになっている。絞り弁センサ39は、吸気絞り弁24の開度に応じた出力電圧が得られるホール素子により構成されており、吸気絞り弁24の開度を表す信号をECU100に出力するようになっている。
The
アクセル開度センサ37は、ホール素子を用いた電子式のポジションセンサにより構成されており、車両1に搭載されたアクセルペダルが運転者により操作されると、アクセルペダルの位置を示すアクセル開度を表す信号を、ECU100に出力するようになっている。
The
車両1は、さらに、触媒コンバータ43の上流における排気温T6を検出する排気温度センサ61と、排気ガス量Gaを検出する排気ガス量センサ62と、PMフィルタ44の下流端部においてPMフィルタ44の床温を検出する触媒床温センサ63と、PMフィルタ44の下流側に設置される空燃比センサ64と、を備えており、これらのセンサは、ECU100の入力ポート100eに接続されている。なお、排気温T6は、エンジン10の運転条件から推定するようにしてもよい。また、空燃比センサ64は、PMフィルタ44の上流側に設置されていてもよい。
The vehicle 1 further includes an
ECU100の出力ポート100fには、燃料噴射弁13、高圧燃料ポンプ16、吸気絞り弁24、低圧燃料ポンプ27、EGR弁33、添加インジェクタ41などの開度を調節するためのソレノイドやアクチュエータが接続されている。ECU100は、上述した各センサから入力される信号に基づいて、各ソレノイドやアクチュエータへの指令値、例えば燃料噴射弁13に対する燃料噴射量や添加インジェクタ41に対する燃料添加量を算出し、該指令値に応じた指令信号を出力ポート100fから各ソレノイドやアクチュエータへ出力するようになっている。
The
そして、ECU100は、燃料噴射弁13を用いた燃料の噴射時期制御および噴射量制御を実行したり、吸気絞り弁24およびEGR弁33を用いた吸入空気量制御およびEGR量制御を実行するようになっている。
Then, the
PMフィルタ44は、PMの堆積量が高くなるにしたがってPMフィルタ44での圧力損失が増大する。そこで、ECU100は、触媒再生制御の一環として、PMの堆積量が高くなると、堆積したPMを燃焼により浄化するPM除去制御を実行するようになっている。
In the
具体的には、ECU100は、PMフィルタ44に堆積したPMの量が所定値を超えたと判断した場合には、添加インジェクタ41による燃料添加を実行し、PMフィルタ44の触媒上で燃料の酸化反応を進行させる。これにより、PMフィルタ44の触媒床温が酸化反応の反応熱によって600℃〜700℃まで上昇し、PMフィルタ44に堆積したPMが燃焼されるようになっている。
Specifically, when the
なお、ECU100は、触媒再生制御の一環として、さらに、触媒コンバータ43におけるSOxの吸蔵量が所定値を超えたと判断した場合に、触媒コンバータ43に吸蔵されているSOxを還元するためのS被毒回復制御を実行したり、触媒コンバータ43に吸蔵されているNOxの量が所定値を超えたと判断した場合に、NOx還元制御を実行したりするようになっている。
In addition, as a part of the catalyst regeneration control, the
添加インジェクタ41は、先端部が排気通路46に突出するよう排気管45に取り付けられている。添加インジェクタ41は、図3に示すように、略円筒状に形成された金属製のハウジング66と、ハウジング66内に摺動可能に設けられたニードルバルブ67とを備えている。
The
ハウジング66は、ニードルバルブ67を収容する円筒状のスリーブ69と、中空半球状をなすサック部70によって構成されている。また、ハウジング66の先端側内周部分には、ニードルバルブ67の先端部が離着座する弁座68が形成されている。
The housing 66 includes a
低圧燃料ポンプ27から吐出された燃料の一部は、サック部70の内部空間に導入される。サック部70の先端部分には、サック部70の内部空間と排気通路46とを連通する噴射孔71が形成されている。
Part of the fuel discharged from the low-
ニードルバルブ67は、ソレノイドと接続されており、ECU100がこのソレノイドに通電している間は、ニードルバルブ67が弁座68から離れ、排気通路46に燃料が添加されるようになっている。
The
ECU100は、添加インジェクタ41を制御して排気通路46に燃料を添加することにより、触媒コンバータ43に吸蔵されたNOxを還元し放出するとともに、PMフィルタ44に捕集されたPMを焼失する触媒再生制御を実行するようになっており、この触媒再生制御により、触媒コンバータ43およびPMフィルタ44の触媒機能が回復されるようになっている。
The
ECU100は、このように算出されたPMの推定積算量が所定値を超えたと判断すると、添加インジェクタ41から排気通路46に燃料を供給し、触媒再生制御を実行する。
When the
ところで、触媒再生制御において添加インジェクタ41から燃料が添加されると、PMフィルタ44は、添加された燃料や排気ガスに残留している炭化水素成分と触媒上で上流端部から発熱していくため、上流端部から下流端部に向かうにつれて床温が高温となり、上流端部と下流端部では床温に温度差が生じることになる。そのため、ECU100は、PMフィルタ44の下流端部に設置された触媒床温センサ63から入力される信号に基づいて触媒再生制御を実行した場合に、PMフィルタ44の上流端部における実際の床温と推定温度とに誤差が生じると、PMフィルタ44の上流端部にPMが残留する可能性が生じる。
By the way, when fuel is added from the
そこで、本実施の形態においては、ECU100は、以下のようにPMフィルタ44の上流端部における床温の推定精度を向上させ、PMの推定堆積量と実堆積量との誤差を従来よりも低減し、触媒再生制御のタイミングを適切にするための再生制御補正処理を実行するようになっている。
Therefore, in the present embodiment, the
再生制御補正処理において、ECU100は、添加インジェクタ41による前回の燃料添加後から積算されたPMの推定堆積量が所定値を超えたか否かを判断する。
In the regeneration control correction process, the
PMの推定堆積量は、エンジン回転数センサ52から入力されるエンジン回転数を表す信号や、燃料噴射弁13からの燃料噴射量に基づいて算出される。また、所定値としては、添加インジェクタ41により燃料が添加された際に、過剰に堆積されたPMの燃焼に起因してPMフィルタ44が過昇温状態とならない値であり、かつ、不要な燃料添加による燃費の低下を抑制できる値が設定されている。
The estimated accumulation amount of PM is calculated based on a signal representing the engine speed input from the
ECU100は、PMの推定堆積量が所定値を超えたと判断した場合には、添加インジェクタ41を制御して排気通路46に燃料を所定時間添加するようになっている。
When it is determined that the estimated amount of PM exceeds a predetermined value, the
また、ECU100は、添加インジェクタ41により燃料が添加され、PMが燃焼すると、PMフィルタ44の上流端部やその近傍に燃え残ったPMの燃え残り量を計算するようになっている。
Further, when fuel is added by the
PMの燃え残り量の計算において、ECU100は、排気温度センサ61および排気ガス量センサ62から、排気温度T6および排気ガス量Gaをそれぞれ取得する。
In calculating the PM unburned amount, the
そして、ECU100は、予めROM100cに記憶されている温度差算出マップを参照して、PMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTを算出する。温度差算出マップは、図4に示すように、排気ガス量Gaを排気温度T6により割った指標と、PMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTとを対応づけたマップであり、指標が大きいほど温度差ΔTが大きくなる傾向を有している。この指標と温度差ΔTとの関係は、予め実験的な測定により求められている。したがって、ECU100は、本発明に係る温度差算出手段を構成する。
Then, the
また、ECU100は、上記のように算出した温度差ΔTと、触媒床温センサ63から入力されるPMフィルタ44の下流端部における床温とに基づいて、今回の燃料の添加においてPMフィルタ44に残留したPMの燃え残り量を算出する。
Further, the
PMの燃え残り量は、予めROM100cに記憶されている燃え残り量算出マップを参照することにより取得される。この燃え残り量算出マップは、図5に示すように、温度差ΔTおよびPMフィルタ44の再生時における下流端部の床温と、燃え残り量とを対応づけた3次元マップにより構成されており、温度差ΔTおよびPMフィルタ44の下流端部における床温が低いほどPMの燃え残り量が多くなる傾向を有している。この燃え残り量算出マップは、予め実験的な測定により求められている。したがって、ECU100は、本発明に係る燃え残り量算出手段を構成する。
The unburned amount of PM is acquired by referring to a unburned amount calculation map stored in advance in the
また、ECU100は、上述した触媒再生制御の実行開始の基準としての所定値からPMの燃え残り量を減算することにより、触媒再生制御の実行タイミングを補正するようになっている。したがって、ECU100は、本発明に係る補正手段を構成する。これにより、PMの燃え残り量にかかわらず、PMの堆積量が所定値を超えたならば触媒再生制御を開始することが可能になる。
Further, the
図6は、本発明の実施の形態に係る再生制御補正処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下の処理は、ECU100を構成するCPU100aによって所定の時間間隔で実行されるとともに、CPU100aによって処理可能なプログラムを実現する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the reproduction control correction process according to the embodiment of the present invention. The following processing is executed at predetermined time intervals by the
まず、ECU100は、PMフィルタ44に堆積されるPMの推定堆積量を算出する(ステップS11)。具体的には、ECU100は、エンジン回転数および燃料噴射弁13からの燃料噴射量に基づいてPMの生成量を算出し、前回までの再生制御補正処理により算出された推定堆積量に、今回算出されたPMの生成量を加えることにより、現在のPMの推定堆積量を算出する。
First, the
なお、PMの推定積算量は、RAM100bに記憶されている。また、エンジン10が停止した場合には、RAM100bに記憶されている値がEEPROM100dに移される。
Note that the estimated integrated amount of PM is stored in the
次に、ECU100は、推定積算量が所定値を超えたか否かを判断する(ステップS12)。所定値は、上記のように、PMフィルタ44が過昇温せず、かつ、燃費の低下が抑制できる値に設定されている。
Next, the
ECU100は、推定積算量が所定値を超えたと判断した場合には(ステップS12でYES)、ステップS13に移行する。一方、推定積算量が所定値を超えていないと判断した場合には(ステップS12でNO)、RETURNに移行する。
When
ECU100は、ステップS13に移行すると、添加インジェクタ41により排気通路46に燃料を所定時間添加することにより、触媒再生制御を実行する。
When the
次に、ECU100は、PMの燃え残り量を算出する(ステップS14)。このPMの燃え残り量の算出は、上述したように、排気ガス量Gaおよび排気温度T6を取得すると、ROM100cに記憶されている温度差算出マップを参照して、PMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTを算出する。
Next, the
そして、ECU100は、PMフィルタ44の下流端部における床温を取得すると、温度差ΔTおよびPMフィルタ44の下流端部における床温と、PMの燃え残り量とを対応づけた燃え残り量算出マップを参照することにより、PMの燃え残り量を算出する。
When
そして、ECU100は、所定値からPMの燃え残り量を減算する(ステップS15)。これにより、次回の触媒再生制御において、PMの実積算量が推定積算量を超えることに起因したPMフィルタ44の過昇温を防止することができる。
Then, the
以上のように、本発明の実施の形態に係る排気浄化装置は、PMフィルタ44の上流端部と下流端部における温度差ΔTを精度よく推定できるので、PMフィルタ44におけるPMの燃え残り量を精度よく推定できる。したがって、PMフィルタ44に対する再生制御のタイミングを最適化し、PMが過度に堆積された状態で触媒再生制御を実行する場合に発生するPMフィルタ44の過昇温や、不要に触媒再生制御を実行することに起因する燃費の低下を抑制できる。
As described above, the exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention can accurately estimate the temperature difference ΔT between the upstream end portion and the downstream end portion of the
なお、以上の説明においては、ECU100が所定値からPMの燃え残り量を減算する場合について説明したが、これに限定されず、ECU100は、算出されたPMの燃え残り量を次回の触媒再生制御における推定積算量の初期値としてもよい。
In the above description, the case where the
また、以上の説明においては、ECU100が所定値からPMの燃え残り量を減算する場合について説明したが、これに限定されず、ECU100は、PMの燃え残り量を算出するとともに、PMの燃え残り量に応じてEGR弁33を制御してEGR率を変化させ、PMの生成量を低下させるようにしてもよい。これにより、PMの燃え残り量が多くなる場合においても、触媒再生制御の頻度が高まることを抑制できる。
In the above description, the case where the
また、以上の説明においては、燃料が添加インジェクタ41により排気ガスに添加される場合について説明したが、これに限定されず、燃料噴射弁13が膨張行程において燃焼室11aに燃料を噴射することにより排気ガスに燃料が添加されるようにしてもよい。
In the above description, the case where the fuel is added to the exhaust gas by the
また、以上の説明においては、ECU100が排気温度T6および排気ガス量Gaに基づいてPMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTを算出する場合について説明したが、これに限定されず、ECU100は、PMフィルタ44の上流側と下流側にそれぞれ設置された排気温度センサから入力される信号に基づいてPMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTを算出するようにしてもよい。
In the above description, the
また、以上の説明においては、ECU100が触媒床温センサ63から入力される信号に基づいてPMフィルタ44の下流端部における床温を算出する場合について説明したが、これに限定されず、ECU100は、PMフィルタ44に流入する炭化水素量および排気ガス量Gaから求まるPMフィルタ44の発熱量に基づいて触媒床温を推定するようにしてもよい。
In the above description, the case where the
また、ECU100は、以下に説明するように、PMフィルタ44にコーティングされている白金などの貴金属がグラデーションを有するよう分布している場合に、燃え残り量の算出を補正するようにしてもよい。
Further, as will be described below, the
図7は、PMフィルタ44の内部の温度分布を示しており、図7(a)は、PMフィルタ44にコーティングされている貴金属が一様に分布している場合の温度分布を、図7(b)は、PMフィルタ44にコーティングされている貴金属がグラデーションを有している場合の温度分布をそれぞれ表している。
FIG. 7 shows the temperature distribution inside the
図7(b)において、大、中、小との記載は、貴金属担持密度の大きさを表しており、一例として、PMフィルタ44の上流端部における貴金属担持密度は4g/L、中央部における貴金属担持密度は2g/L、下流端部における貴金属担持密度は0.5g/Lとなっている。
In FIG. 7B, the descriptions of large, medium, and small represent the magnitude of the noble metal loading density. As an example, the noble metal loading density at the upstream end of the
図7(b)に実線82として示すように、貴金属がグラデーションを有している場合におけるPMフィルタ44の温度分布は、図7(a)に実線81として示す貴金属が一様に分布している場合におけるPMフィルタ44の温度分布と比較して、PMフィルタ44の上流端部と下流端部との温度差ΔTはほぼ等しくなるものの、上流端部の近傍における温度差が大きくなり、中央部および下流端部における床温は、均一の場合と比較して高くなる傾向にある。
As shown by the
したがって、貴金属がグラデーションを有しているPMフィルタ44においては、貴金属が一様に分布しているPMフィルタ44と比較して、PMの燃え残り量が低減する。
Therefore, in the
そのため、ECU100は、PMフィルタ44の上流端部と下流端部における貴金属担持密度の担持密度差に応じて補正量Aを算出し、上述のように燃え残り量算出マップから算出されたPMの燃え残り量に補正量Aを積算することにより、PMの燃え残り量を補正するようになっている。
Therefore, the
担持密度差と補正量Aとの対応は、担持密度差が大きいほど補正量Aが小さくなるよう定義されており、図8に示す補正量算出マップとして予めROM100cに記憶されている。なお、図8に示すように、補正量算出マップにおいては、担持密度差がある程度大きくなると、補正量Aがほぼ一定の値をとるように定義されている。また、以上の説明においては、PMフィルタ44の貴金属担持密度が3段階に分かれている場合について説明したが、貴金属担持密度が2段階あるいは4段階以上の多段階に分かれている場合や、貴金属担持密度が上流端部から下流端部に向けて連続的に減少する場合においても、補正量算出マップは上記の補正量Aと類似した傾向を有するようになっている。
The correspondence between the carrying density difference and the correction amount A is defined such that the larger the carrying density difference is, the smaller the correction amount A is, and is stored in advance in the
以上のように、本発明に係る排気浄化装置は、適切なタイミングでフィルタを再生することができるという効果を奏するものであり、排気ガスに燃料を添加することにより触媒機能の再生を実行する排気浄化装置に有用である。 As described above, the exhaust emission control device according to the present invention has an effect that the filter can be regenerated at an appropriate timing, and the exhaust that performs regeneration of the catalytic function by adding fuel to the exhaust gas. Useful for purification equipment.
1 車両
10 エンジン
11 気筒
13 燃料噴射弁
15 燃料タンク
19 吸気通路
20 吸気管
22 ターボユニット
24 吸気絞り弁
29 燃料分岐部
30 EGR装置
33 EGR弁
39 絞り弁センサ
41 添加インジェクタ
42 触媒装置
43 触媒コンバータ
44 PMフィルタ
45 排気管
46 排気通路
52 エンジン回転数センサ
53 吸入空気量センサ
54 吸入空気温度センサ
58 アクチュエータ
61 排気温度センサ
62 排気ガス量センサ
63 触媒床温センサ
64 空燃比センサ
67 ニードルバルブ
100 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記フィルタの上流端部と下流端部との温度差を算出する温度差算出手段と、
前記温度差算出手段により算出された温度差と前記フィルタの床温に基づいて前記フィルタにおける粒子状物質の燃え残り量を算出する燃え残り量算出手段と、
前記燃え残り量算出手段により算出された燃え残り量に応じて前記フィルタを再生するタイミングを補正する補正手段と、を備えることを特徴とする排気浄化装置。 To a vehicle provided with a filter installed in an exhaust passage of an internal combustion engine for collecting particulate matter of exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and a fuel addition valve capable of adding fuel to the exhaust gas An exhaust purification device that is installed and regenerates the filter by controlling the fuel addition valve and adding the fuel to the exhaust gas when the amount of particulate matter deposited on the filter exceeds a predetermined value In
Temperature difference calculating means for calculating a temperature difference between the upstream end portion and the downstream end portion of the filter;
Unburned amount calculating means for calculating the unburned amount of particulate matter in the filter based on the temperature difference calculated by the temperature difference calculating means and the bed temperature of the filter;
An exhaust emission control device comprising: a correction unit that corrects a timing for regenerating the filter in accordance with the unburned amount calculation unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010175471A JP2012036764A (en) | 2010-08-04 | 2010-08-04 | Exhaust emission control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010175471A JP2012036764A (en) | 2010-08-04 | 2010-08-04 | Exhaust emission control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012036764A true JP2012036764A (en) | 2012-02-23 |
Family
ID=45849022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010175471A Pending JP2012036764A (en) | 2010-08-04 | 2010-08-04 | Exhaust emission control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012036764A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015173960A1 (en) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | 日産自動車株式会社 | Exhaust air purifier equipment and method for purifying exhaust air |
-
2010
- 2010-08-04 JP JP2010175471A patent/JP2012036764A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015173960A1 (en) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | 日産自動車株式会社 | Exhaust air purifier equipment and method for purifying exhaust air |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4270155B2 (en) | Exhaust purification catalyst thermal degradation state detection device | |
US7340884B2 (en) | Exhaust purifying apparatus and exhaust purifying method for internal combustion engine | |
EP1555401A1 (en) | Exhaust purifying apparatus for internal combustion engine | |
JP4816739B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US9051859B2 (en) | Exhaust gas purification device and control method for exhaust gas purification device | |
JP4044908B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
EP3133258B1 (en) | Control system for internal combustion engine and control method | |
JP5332575B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US20110289917A1 (en) | Internal combustion engine exhaust purifying device and exhaust purifying method | |
JP2011236874A (en) | Emission control device | |
JP4613787B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4412218B2 (en) | Control device for internal combustion engine and exhaust temperature estimation method for internal combustion engine | |
JP2010116817A (en) | Exhaust emission control device of engine | |
JP2011231645A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP4357241B2 (en) | Exhaust purification equipment | |
JP2010090875A (en) | Exhaust gas control device for internal combustion engine | |
JP2012021480A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2012036764A (en) | Exhaust emission control device | |
JP4893493B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4630716B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2006266220A (en) | Rising temperature controller of aftertreatment device | |
JP4190378B2 (en) | Internal combustion engine catalyst bed temperature estimation device and internal combustion engine control device | |
JP4315121B2 (en) | Exhaust purification catalyst deterioration judgment device | |
JP2009299652A (en) | Control method and control device for internal combustion engine | |
JP4325580B2 (en) | Control device for internal combustion engine |