JP4001235B2

JP4001235B2 - Exhaust purification control method and exhaust purification apparatus

Info

Publication number: JP4001235B2
Application number: JP2003078615A
Authority: JP
Inventors: 満細谷
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP2004285907A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化の制御方法及び排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものから成る酸化触媒をパティキュレートフィルタに一体的に担持させたり、パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を別体で配置するようにした触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用することが検討されている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
また、前述したパティキュレートフィルタ以外にも、排気ガス中のＮＯxの除去を目的とした選択還元型触媒やＮＯx吸蔵還元触媒等を後処理装置として排気管途中に装備することも提案されており、特に近年においては、パティキュレートフィルタにＮＯx吸蔵還元触媒を組み合わせた後処理装置も開発されてきている。ここで、パティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置には、例えば、先行出願１の如きものがある。
【０００７】
【先行出願１】
特願２００１−２８５１４９号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気浄化装置においてパティキュレートを燃焼除去する際に排気温度が低い運転状態が続くと、パティキュレートフィルタにパティキュレートが堆積するため、パティキュレートフィルタを再生できないという問題があり、例えば都市部の路線バス等のように渋滞路ばかりを走行するような運行形態の車両では、必要な所定温度以上での運転が長く継続しないため、パティキュレートフィルタを効率良く再生することができない虞れがあった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートフィルタを効率的に再生し得る排気浄化の制御方法及び排気浄化装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートの堆積量を堆積基準値と比較すると同時に、これと並列に排気ガスの排圧を推定してパティキュレートフィルタを再生の要否を判断し、パティキュレートフィルタを再生する必要がある場合には、排気ガスの温度を基準温度以上にし、排気バルブの開度を調整して排気ガスを昇圧することを特徴とする排気浄化の制御方法、に係るものである。
【００１１】
本発明の請求項２は、排気ガスの圧力を上昇させる排気バルブの開度を決定して開度時間を基準時間以上にする請求項１記載の排気浄化の制御方法、に係るものである。
【００１２】
本発明の請求項３は、排気バルブの開度を調整して排気ガスの圧力を上昇させた後には、排圧を推定してパティキュレートフィルタの再生の終了を確認する請求項１又は２記載の排気浄化の制御方法、に係るものである。
【００１３】
本発明の請求項４は、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートの堆積量を堆積基準値と比較すると同時に、これと並列に排気ガスの排圧を推定してパティキュレートフィルタを再生の要否を判断し、パティキュレートフィルタを再生する必要がある場合には、排気ガスの温度を基準温度以上にし、排気バルブの開度を調整して排気ガスを昇圧することを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【００１４】
本発明の請求項５は、排気ガスの圧力を上昇させる排気バルブの開度を決定して開度時間を基準時間以上にする請求項４記載の排気浄化装置、に係るものである。
【００１５】
本発明の請求項６は、排気バルブの開度を調整して排気ガスの圧力を上昇させた後には、排圧を推定してパティキュレートフィルタの再生の終了を確認する請求項４又は５記載の排気浄化装置、に係るものである。
【００１６】
このように、請求項１の排気浄化の制御方法、及び請求項４の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタを再生の要否を判断して排気ガスを基準温度以上で昇圧するので、パティキュレートフィルタのパティキュレートを短時間で燃焼処理し、結果的に、排気ガスが低温であってもパティキュレートフィルタを効率的に再生することができる。
【００１７】
請求項１の排気浄化の制御方法、及び請求項４の排気浄化装置によれば、排気ガスの排圧を推定してパティキュレートフィルタの目詰まりを考慮し得るので、パティキュレートフィルタを再生の要否を確実に判断することができる。
【００１８】
請求項２の排気浄化の制御方法、及び請求項５の排気浄化装置に示す如く、排気ガスの圧力を上昇させる排気バルブの開度を決定して開度時間を基準時間以上にすると、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを確実に燃焼処理することができる。
【００１９】
請求項３の排気浄化の制御方法、及び請求項６の排気浄化装置に示す如く、排気バルブの開度を調整して排気ガスの圧力を上昇させた後には、排圧を推定してパティキュレートフィルタの再生の終了を確認すると、パティキュレートフィルタの終了を確実に認識し得るので、パティキュレートの燃焼処理中における終了を防止し、パティキュレートフィルタを好適に再生することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における符号の１はターボチャージャ２を搭載したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ３から導いた吸気４を吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ導いて加圧し、その加圧された吸気４をインタークーラ６を介しディーゼルエンジン１の各気筒に分配して導入するようにしてある。
【００２２】
また、このディーゼルエンジン１の各気筒から排気マニホールド７を介し排出された排気ガス８を前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管９を介し車外へ排出するようにしてある。
【００２３】
そして、排気ガス８が流通する排気管９の途中には触媒ケース１０を備え、触媒ケース１０内には、ＮＯ酸化触媒を一体的に担持した触媒再生型のパティキュレートフィルタ１１を装備している。ここで、触媒ケース１０内には、排気ガス８中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス８中の酸素濃度が低下した時に還元剤の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化するＮＯx吸蔵還元触媒（図示せず）をパティキュレートフィルタ１１の前側に配置してもよい。
【００２４】
この種のパティキュレートフィルタ１１は、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガス８のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００２５】
更に、このパティキュレートフィルタ１１は、多孔質薄壁の内側表面に捕集されたパティキュレートの酸化反応を促進して該パティキュレートの着火温度を低下させるべく、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させることで触媒再生型のパティキュレートフィルタ１１としてある。
【００２６】
一方、パティキュレートフィルタ１１より下流側の排気管９には、触媒ケース１０の出口流路を適度な開度で絞り込む開度調整可能な出口の排気バルブ１２を備えており、排気バルブ１２は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１３からの開度指令信号１２ａにより開度制御されるようになっている。
【００２７】
また、図示しない運転席のアクセルに、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１４（負荷センサ）が備えられていると共に、ディーゼルエンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ１５が装備されており、これらアクセルセンサ１４及び回転センサ１５からのアクセル開度信号１４ａ及び回転数信号１５ａが前記制御装置１３に対し入力されるようになっている。
【００２８】
更に、吸気管５のインタークーラ６より下流側の適宜位置には、吸気管５の流路を適宜な開度に絞り込む開度調整可能な流量調整バルブ１６（吸気絞り手段）が装備されており、該流量調整バルブ１６は、制御装置１３からの開度指令信号１６ａにより開度制御されるようになっている。又、温度センサ１８は、触媒ケース１０の出口側に配置してもよい。
【００２９】
更に又、排気管９の適宜位置（図１では触媒ケース１０の手前）には、触媒ケース１０の入側の排気温度を検出する温度センサ１７が装備されると共に、排気ガスの圧力を検出する圧力センサ１８が装備されている。ここで、温度センサ１７は、温度信号１７ａを前記制御装置１３に入力するようになっており、圧力センサ１８は、排気ガスの圧力信号１８ａを前記制御装置１３に入力するようになっている。
【００３０】
そして、前記制御装置１３では、ディーゼルエンジン１の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置１９に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号１９ａが出力されるようになっており、前記燃料噴射装置１９は、各気筒毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記燃料噴射信号１９ａにより開弁制御されて燃料の噴射タイミング及び噴射量（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。ここで、制御装置１３は、パティキュレートフィルタ１１を再生の要否を判断する再生判断モードＭ７と、パティキュレートフィルタ１１を所望の温度にする温度設定モードＭ８と、排気ガスを昇温する排圧設定モードＭ９とを備え、再生判断モードＭ７及び排圧設定モードＭ９には、排圧のデータを利用する排圧推定の処理を並列的に備えている。
【００３１】
以下、本発明を実施する形態の一例の作用を説明する。
【００３２】
パティキュレートフィルタ１１を再生する際には、図２に示すフローチャートの手順で処理されており、初めに、再生判断モードＭ７として、再生判断開始の処理によりパティキュレート（煤持込量）の算出と、排圧の推定の処理を同時に開始する。
【００３３】
パティキュレート（煤持込量）の算出では、制御装置（ＥＣＵ）１３が堆積量判断マップを選択し、堆積量判断マップを用いてアクセル開度信号１４ａ及び回転数信号１５ａから単位時間あたりのパティキュレート持込量を求め、前回のパティキュレート再生時からのエンジン駆動時間（もしくは排ガス流下時間）に、単位時間あたりのパティキュレート持込量を掛けてパティキュレートフィルタ１１中のパティキュレート（煤持込量）を算出する。次に、算出したパティキュレート（煤持込量）を堆積基準値（１ｇ／Ｌ〜６ｇ／Ｌ）と比較し、堆積基準値より多いか少ないかでパティキュレートフィルタ１１の再生の第一条件を判断し、パティキュレート（煤持込量）が堆積基準値より大きい場合には、データ処理の集計段階に移行する。一方、パティキュレート（煤持込量）が堆積基準値より小さい場合には、パティキュレートフィルタ１１の再生が現在不要であるとしてパティキュレート（煤持込量）の算出の最初の段階に戻って同様な処理を続ける。ここで、堆積基準値は１ｇ／Ｌ〜６ｇ／Ｌの範囲内でエンジンの種類、条件等により適宜設定する。
【００３４】
同時に、排圧の推定の段階では、第一排圧マップを選択し、第一排圧マップを用いてアクセル開度信号１４ａ及び回転数信号１５ａから再生の必要な推定排圧を求め、圧力センサ１８で測定する実際の検出排圧と比較し、検出排圧が推定排圧より多いか少ないかでパティキュレートフィルタ１１の再生の第二条件を判断し、検出排圧が推定排圧より大きい場合には、パティキュレートフィルタ１１にパキュキュレートが詰っていることによりパティキュレートフィルタ１１の再生が必要であるとしてデータ処理の集計段階に移行する。一方、検出排圧が推定排圧より小さい場合には、パティキュレートフィルタ１１の再生が完了していないとして排圧推定の前段階に戻り、再度排圧推定の処理を続ける。
【００３５】
再生判断モードＭ７のデータ処理の集計段階では、パティキュレート（煤持込量）の算出データと、排圧の推定データが揃った段階で初めてパティキュレートフィルタ１１の再生が必要であるとし、再生判断モードＭ７から温度設定モードＭ８に移行する。ここで、データ処理の集計段階では、他のデータを要求してパティキュレートフィルタ１１の再生判断を行っても良いし、データが揃わない場合には、再生判断モードＭ７の最初の段階に戻すようにしてもよい。
【００３６】
制御装置１３が温度設定モードＭ８に移行すると、第一例の温度設定モードＭ２と略同じ処理を行う。
【００３７】
制御装置１３が排圧設定モードＭ９に移行すると、第一例と略同様に、制御装置１３は開度決定マップを選択し、開度決定マップを用いてアクセル開度信号１４ａ及び回転数信号１５ａから排気バルブ１２の開度を決定し、次に、排気バルブ１２へ開度指令信号１２ａを送って開度を固定し、パティキュレートフィルタ内圧力を昇圧する。続いて、終了判断開始の処理により排気バルブ１２の開度時間のカウントと、排圧の推定の処理とを同時に開始する。
【００３８】
排気バルブ１２の開度時間のカウントでは、タイマ（図示せず）により排気バルブ１２の開度時間をカウントして基準時間（１分〜２０分）と比較し、開度時間が基準時間より長いか短いかでパティキュレートフィルタ１１の再生完了の条件を満たすかを判断する。排気バルブ１２の開度時間が基準時間より長い場合には、データ処理の集計段階に移行し、一方、排気バルブ１２の開度時間が基準時間より短い場合には、パティキュレートフィルタ１１の再生が完了していないとしてタイマの開度時間を積算するようカウントの前段階に戻る。ここで、基準時間は１分〜２０分の範囲内でエンジンの種類、条件等により適宜設定する。なお、排気バルブ１２の開度時間が基準時間より短い場合には、再度カウントする段階に戻らず、排圧設定モードＭ９の最初の段階に戻り、再度排気バルブ１２の開度を再決定する処理を行ってもよい。
【００３９】
排圧の推定の段階では、第二排圧マップを選択し、第二排圧マップを用いてアクセル開度信号１４ａ及び回転数信号１５ａから再生の必要な推定排圧を求め、圧力センサ１８で測定する実際の検出排圧と比較し、検出排圧が推定排圧より多いか少ないかでパティキュレートフィルタ１１の再生完了の第二条件を判断する。検出排圧が推定排圧より小さい場合にはデータ処理の集計段階に移行し、一方、検出排圧が推定排圧より大きい場合には、パティキュレートフィルタ１１の再生が完了していないとして排圧推定の前段階に戻って再度排圧推定の処理を続ける。なお、検出排圧が推定排圧より大きい場合には、排圧推定の前段階に戻らず、排圧設定モードＭ９の最初の段階に戻り、排気バルブ１２の開度を再度決定してもよい。又、検出排圧は圧力センサ１８のみならず、差圧から算出するセンサ等どのようなものでもよい。
【００４０】
排圧設定モードＭ９のデータ処理の集計段階では、排気バルブ１２の開度時間のカウントデータと、排圧の推定データが揃った段階で、初めてパティキュレートフィルタ１１の再生が完了したとして制御装置１３が排圧設定モードＭ９から初めの段階（再生判断モードＭ７）に戻る。ここで、データ処理の集計段階では、他のデータを要求してパティキュレートフィルタ１１の再生の完了判断を行っても良いし、データが揃わない場合には、排圧設定モードＭ９の最初の段階に戻すようにしてもよい。
【００４１】
フローチャートの手順でパティキュレートフィルタ１１を再生処理すると、結果的に、図３、図４に示す如く、約２５０℃の温度でパティキュレートフィルタ１１を再生し、再生時間も従来の約６０％に短縮し得る。
【００４２】
このように、本発明によれば、パティキュレートフィルタ１１を再生の要否を判断して排気ガスを基準温度以上でパティキュレートフィルタ内圧力を昇圧するので、パティキュレートフィルタ１１のパティキュレートを短時間で燃焼処理し、結果的に、排気ガスが低温であってもパティキュレートフィルタ１１を効率的に再生することができる。
【００４３】
又、排気ガスの圧力を上昇させる排気バルブ１２の開度を決定して開度時間を基準時間以上にすると、パティキュレートフィルタ１１に堆積したパティキュレートを確実に燃焼処理することができる。
【００４４】
更に、排気バルブ１２の開度を調整してパティキュレートフィルタ内圧力を昇圧した後には、排圧を推定してパティキュレートフィルタ１１の再生の終了を確認すると、パティキュレートフィルタ１１の終了を確実に認識し得るので、パティキュレートの燃焼処理中における終了を防止し、パティキュレートフィルタ１１を好適に再生することができる。
【００４５】
これに加えて、再生判断モードＭ７及び排圧設定モードＭ９でデータ処理を並列で行って集計するので、処理時間を短縮してパティキュレートフィルタ１１を一層効率的に再生することができる。又、並列処理に他のデータ処理を追加してパティキュレートフィルタ１１の再生を更に向上させることができる。
【００４６】
尚、本発明の排気浄化の制御方法及び排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示する例においては、排気ガスを昇温する手段や、排気ガスを昇圧する手段は上記に限定されるものでなく、昇温及び昇圧を為しえるならば他の処理手段や方法でもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化の制御方法及び排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００４８】
（Ｉ）このように、請求項１の排気浄化の制御方法、及び請求項４の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタを再生の要否を判断して排気ガスを基準温度以上で昇圧するので、パティキュレートフィルタのパティキュレートを短時間で燃焼処理し、結果的に、排気ガスが低温であってもパティキュレートフィルタを効率的に再生することができる。
【００４９】
（ＩＩ）請求項１の排気浄化の制御方法、及び請求項４の排気浄化装置によれば、排気ガスの排圧を推定してパティキュレートフィルタの目詰まりを考慮し得るので、パティキュレートフィルタを再生の要否を確実に判断することができる。
【００５０】
（ＩＩＩ）請求項２の排気浄化の制御方法、及び請求項５の排気浄化装置に示す如く、排気ガスの圧力を上昇させる排気バルブの開度を決定して開度時間を基準時間以上にすると、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを確実に燃焼処理することができる。
【００５１】
（ＩＶ）請求項２の排気浄化の制御方法、及び請求項６の排気浄化装置に示す如く、排気バルブの開度を調整して排気ガスの圧力を上昇させた後には、排圧を推定してパティキュレートフィルタの再生の終了を確認すると、パティキュレートフィルタの終了を確実に認識し得るので、パティキュレートの燃焼処理中における終了を防止し、パティキュレートフィルタを好適に再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】一例の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】パティキュレートフィルタを再生し得る再生温度を従来例と本発明で比較した関係を示すグラフである。
【図４】パティキュレートフィルタを再生し得る再生時間比率を従来例と本発明で比較した関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１パティキュレートフィルタ
１２排気バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust purification control method and an exhaust purification device.
[0002]
[Prior art]
Particulate matter (particulate matter) discharged from a diesel engine is mainly composed of soot made of carbonaceous matter and SOF content (Soluble Organic Fraction) made of high-boiling hydrocarbon components. The composition contains a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component). As a measure to reduce this type of particulates, a particulate filter is installed in the middle of the exhaust pipe through which the exhaust gas flows. It has been done conventionally.
[0003]
This type of particulate filter has a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite, and the inlets of the flow paths partitioned in a lattice pattern are alternately sealed, and the inlets are not sealed. About the flow path, the exit is sealed, and only the exhaust gas which permeate | transmitted the porous thin wall which divides each flow path is discharged | emitted downstream.
[0004]
Then, the particulates in the exhaust gas are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall, so that the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging. Although it is necessary to regenerate, in an ordinary diesel engine operating state, there are few opportunities to obtain an exhaust temperature high enough to cause the particulates to self-combust. For this reason, for example, an oxidation catalyst comprising platinum supported on alumina. It has been studied to adopt a catalyst regeneration type particulate filter in which a particulate filter is integrally supported on the particulate filter, or an oxidation catalyst is disposed separately from the particulate filter.
[0005]
That is, if such a catalyst regeneration type particulate filter is employed, the oxidation reaction of the collected particulates is promoted to lower the ignition temperature, and the particulates can be burned and removed even at an exhaust temperature lower than the conventional one. It becomes possible.
[0006]
In addition to the particulate filter described above, it has also been proposed to equip the exhaust pipe with a selective reduction catalyst, a NOx occlusion reduction catalyst, etc. for the purpose of removing NOx in the exhaust gas as a post-treatment device, Particularly in recent years, an aftertreatment device in which a particulate filter is combined with a NOx storage reduction catalyst has been developed. Here, as an exhaust emission control device provided with a particulate filter, for example, there is one as in the prior application 1.
[0007]
[Prior Application 1]
Japanese Patent Application No. 2001-285149 Specification
[Problems to be solved by the invention]
However, if the exhaust gas purifying apparatus burns and removes particulates, if the operation state with a low exhaust temperature continues, the particulates accumulate on the particulate filter, and there is a problem that the particulate filter cannot be regenerated. There is a possibility that the particulate filter cannot be efficiently regenerated in a vehicle that travels only on a congested road such as a route bus, etc., because the operation above the required predetermined temperature does not continue for a long time. .
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification control method and an exhaust purification apparatus capable of efficiently regenerating a particulate filter.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the accumulation amount of the particulate deposited on the particulate filter is compared with the accumulation reference value, and at the same time, the exhaust gas exhaust pressure is estimated in parallel with this to determine whether or not the particulate filter needs to be regenerated. When it is necessary to regenerate the particulate filter, the exhaust purification control method is characterized in that the temperature of the exhaust gas is set to a reference temperature or higher, and the opening of the exhaust valve is adjusted to boost the exhaust gas. , Related to
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the exhaust purification control method according to the first aspect, wherein the opening degree of the exhaust valve for increasing the pressure of the exhaust gas is determined and the opening degree time is set to a reference time or more.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, after the opening of the exhaust valve is adjusted and the pressure of the exhaust gas is increased, the exhaust pressure is estimated to confirm the end of regeneration of the particulate filter. The present invention relates to an exhaust purification control method.
[0013]
According to the fourth aspect of the present invention, the accumulation amount of the particulate deposited on the particulate filter is compared with the accumulation reference value, and at the same time, the exhaust gas exhaust pressure is estimated in parallel with this to determine whether or not the particulate filter needs to be regenerated. When it is necessary to determine and regenerate the particulate filter, the exhaust gas purification apparatus is characterized in that the temperature of the exhaust gas is set to a reference temperature or higher and the opening of the exhaust valve is adjusted to boost the exhaust gas. It is concerned.
[0014]
Claim 5 of the present invention relates to the exhaust emission control device according to claim 4, wherein the opening time of the exhaust valve for increasing the pressure of the exhaust gas is determined so that the opening time is equal to or longer than a reference time.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, after adjusting the opening of the exhaust valve and increasing the pressure of the exhaust gas, the exhaust pressure is estimated to confirm the end of regeneration of the particulate filter. This relates to the exhaust gas purification apparatus.
[0016]
As described above, according to the exhaust purification control method of claim 1 and the exhaust purification device of claim 4, since it is determined whether or not the particulate filter needs to be regenerated and the exhaust gas is boosted above the reference temperature, As a result, the particulate filter can be efficiently regenerated even if the exhaust gas has a low temperature.
[0017]
According to the exhaust purification control method of claim 1 and the exhaust purification device of claim 4, it is possible to estimate the exhaust gas exhaust pressure and take into account the clogging of the particulate filter. It is possible to reliably determine whether or not.
[0018]
As shown in the exhaust purification control method according to claim 2 and the exhaust purification device according to claim 5, when the opening degree of the exhaust valve for increasing the pressure of the exhaust gas is determined and the opening time is made longer than the reference time, the particulates The particulates deposited on the filter can be reliably burned.
[0019]
As shown in the exhaust purification control method of claim 3 and the exhaust purification device of claim 6, after adjusting the opening of the exhaust valve to increase the pressure of the exhaust gas, the exhaust pressure is estimated and the particulates are estimated. When the end of the regeneration of the filter is confirmed, the end of the particulate filter can be surely recognized, so that the end of the particulate combustion process can be prevented and the particulate filter can be suitably regenerated.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
1 to 4 show an example of an embodiment for carrying out the present invention. Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes a diesel engine equipped with a turbocharger 2, and an intake pipe led from an air cleaner 3 is connected to an intake pipe. 5 is introduced to the compressor 2a of the turbocharger 2 and pressurized, and the pressurized intake air 4 is distributed and introduced to each cylinder of the diesel engine 1 via the intercooler 6.
[0022]
Further, exhaust gas 8 discharged from each cylinder of the diesel engine 1 through the exhaust manifold 7 is sent to the turbine 2b of the turbocharger 2, and the exhaust gas 8 driving the turbine 2b is discharged out of the vehicle through the exhaust pipe 9. I have to do it.
[0023]
A catalyst case 10 is provided in the middle of the exhaust pipe 9 through which the exhaust gas 8 circulates, and a catalyst regeneration type particulate filter 11 that integrally carries a NO oxidation catalyst is provided in the catalyst case 10. . Here, in the catalyst case 10, NOx in the exhaust gas 8 is oxidized and temporarily stored in the form of nitrate, and when the oxygen concentration in the exhaust gas 8 is lowered, the NOx is partially released by the intervention of the reducing agent. A NOx occlusion reduction catalyst (not shown) for reduction and purification may be disposed on the front side of the particulate filter 11.
[0024]
This type of particulate filter 11 has a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite, and the inlets of the respective flow paths partitioned in a lattice pattern are alternately sealed, and the inlets are sealed. For the non-flow paths, the outlets are sealed, and only the exhaust gas 8 that has permeated through the porous thin wall that defines each flow path is discharged downstream.
[0025]
Furthermore, this particulate filter 11 is one in which, for example, alumina is supported on platinum in order to promote the oxidation reaction of particulates collected on the inner surface of the porous thin wall and lower the ignition temperature of the particulates. A catalyst regeneration type particulate filter 11 is obtained by integrally supporting an oxidation catalyst formed by adding an appropriate amount of a rare earth element.
[0026]
On the other hand, the exhaust pipe 9 on the downstream side of the particulate filter 11 is provided with an outlet exhaust valve 12 whose opening degree can be adjusted to narrow down the outlet flow path of the catalyst case 10 with an appropriate opening degree. The opening degree is controlled by an opening degree command signal 12a from a control device 13 constituting an engine control computer (ECU: Electronic Control Unit).
[0027]
Further, an accelerator sensor 14 (load sensor) for detecting the accelerator opening as a load of the diesel engine 1 is provided in an accelerator of a driver's seat (not shown), and the rotation speed is detected at an appropriate position of the diesel engine 1. A rotation sensor 15 is provided, and the accelerator opening signal 14a and the rotation speed signal 15a from the accelerator sensor 14 and the rotation sensor 15 are input to the control device 13.
[0028]
Furthermore, a flow rate adjusting valve 16 (intake throttle means) capable of adjusting the opening is provided at an appropriate position downstream of the intercooler 6 of the intake pipe 5 to narrow the flow path of the intake pipe 5 to an appropriate opening. The opening of the flow rate adjusting valve 16 is controlled by an opening command signal 16a from the control device 13. Further, the temperature sensor 18 may be disposed on the outlet side of the catalyst case 10.
[0029]
Furthermore, a temperature sensor 17 for detecting the exhaust temperature on the inlet side of the catalyst case 10 is provided at an appropriate position of the exhaust pipe 9 (before the catalyst case 10 in FIG. 1), and the pressure of the exhaust gas is detected. A pressure sensor 18 is provided. Here, the temperature sensor 17 inputs a temperature signal 17 a to the control device 13, and the pressure sensor 18 inputs an exhaust gas pressure signal 18 a to the control device 13.
[0030]
And in the said control apparatus 13, the fuel injection signal 19a which instruct | indicates the fuel injection timing and the injection quantity toward the fuel-injection apparatus 19 which injects a fuel into each cylinder of the diesel engine 1 is output, The fuel injection device 19 is composed of a plurality of injectors (not shown) provided for each cylinder, and the solenoid valves of these injectors are controlled to open by the fuel injection signal 19a, so that the fuel injection timing and injection amount ( The valve opening time is appropriately controlled. Here, the control device 13 determines a regeneration determination mode M7 for determining whether or not the particulate filter 11 needs to be regenerated, a temperature setting mode M8 for setting the particulate filter 11 to a desired temperature, and an exhaust pressure for raising the temperature of the exhaust gas. A setting mode M9, and the regeneration determination mode M7 and the exhaust pressure setting mode M9 include exhaust pressure estimation processing using exhaust pressure data in parallel.
[0031]
Hereinafter, an example of the operation of the embodiment of the present invention will be described.
[0032]
When the particulate filter 11 is regenerated, it is processed according to the procedure of the flowchart shown in FIG. 2. First, as the regeneration determination mode M7, the calculation of particulates (the amount of carry-in) is performed by the regeneration determination start processing. The process of estimating the exhaust pressure is started at the same time.
[0033]
In the calculation of the particulate (carrying amount), the control unit (ECU) 13 selects the accumulation amount judgment map and uses the accumulation amount judgment map to calculate the particulates per unit time from the accelerator opening signal 14a and the rotational speed signal 15a. Calculate the amount of particulates brought into the particulate filter 11 by multiplying the engine driving time (or exhaust gas flow time) from the previous particulate regeneration by the amount of particulates brought in per unit time. Amount). Next, the calculated particulate (carrying amount) is compared with a deposition reference value (1 g / L to 6 g / L), and the first condition for regeneration of the particulate filter 11 is determined depending on whether it is larger or smaller than the deposition reference value. If it is determined that the particulate (the amount of carry-in) is larger than the accumulation reference value, the process proceeds to the data processing aggregation stage. On the other hand, if the particulate (the amount of carry-in) is smaller than the accumulation reference value, it is assumed that regeneration of the particulate filter 11 is not currently required, and the process returns to the first stage of calculating the particulate (the amount of carry-in). Continue processing. Here, the deposition reference value is appropriately set in the range of 1 g / L to 6 g / L depending on the type of engine, conditions, and the like.
[0034]
At the same time, in the stage of estimating the exhaust pressure, the first exhaust pressure map is selected, and the estimated exhaust pressure that needs to be regenerated is determined from the accelerator opening signal 14a and the rotation speed signal 15a using the first exhaust pressure map, and the pressure sensor The second condition for regeneration of the particulate filter 11 is determined based on whether the detected exhaust pressure is larger or smaller than the estimated exhaust pressure compared with the actual detected exhaust pressure measured at 18, and the detected exhaust pressure is greater than the estimated exhaust pressure. If the particulate filter 11 is clogged with the particulate filter 11, the particulate filter 11 needs to be regenerated, and the process proceeds to the data processing aggregation stage. On the other hand, if the detected exhaust pressure is smaller than the estimated exhaust pressure, it is determined that regeneration of the particulate filter 11 has not been completed, and the process returns to the previous stage of exhaust pressure estimation, and the exhaust pressure estimation process is continued again.
[0035]
In the aggregation stage of the data processing in the regeneration determination mode M7, it is assumed that regeneration of the particulate filter 11 is necessary for the first time when the calculated data of the particulate (carrying amount) and the estimated data of the exhaust pressure are prepared. The mode M7 is shifted to the temperature setting mode M8. Here, at the aggregation stage of the data processing, other data may be requested and the regeneration judgment of the particulate filter 11 may be performed. If the data is not complete, the process returns to the first stage of the regeneration judgment mode M7. It may be.
[0036]
When the control device 13 shifts to the temperature setting mode M8, substantially the same processing as the temperature setting mode M2 of the first example is performed.
[0037]
When the control device 13 shifts to the exhaust pressure setting mode M9, the control device 13 selects an opening determination map, and the accelerator opening signal 14a and the rotation speed signal 15a are used using the opening determination map, as in the first example. Then, the opening degree of the exhaust valve 12 is determined, and then the opening degree command signal 12a is sent to the exhaust valve 12 to fix the opening degree, and the pressure in the particulate filter is increased. Subsequently, the counting of the opening time of the exhaust valve 12 and the process of estimating the exhaust pressure are started simultaneously by the process of starting the end determination.
[0038]
In counting the opening time of the exhaust valve 12, the opening time of the exhaust valve 12 is counted by a timer (not shown) and compared with a reference time (1 to 20 minutes), and the opening time is longer than the reference time. Whether the condition for completion of regeneration of the particulate filter 11 is satisfied is determined based on whether the condition is shorter. When the opening time of the exhaust valve 12 is longer than the reference time, the process proceeds to a data processing aggregation stage. On the other hand, when the opening time of the exhaust valve 12 is shorter than the reference time, the particulate filter 11 is regenerated. Returning to the previous stage of counting so that the opening time of the timer is added up because it is not completed. Here, the reference time is appropriately set within a range of 1 minute to 20 minutes depending on the type of engine, conditions, and the like. When the opening time of the exhaust valve 12 is shorter than the reference time, the process returns to the first stage of the exhaust pressure setting mode M9 without returning to the counting stage again, and the opening degree of the exhaust valve 12 is determined again. May be performed.
[0039]
At the stage of estimating the exhaust pressure, a second exhaust pressure map is selected, and an estimated exhaust pressure that needs to be regenerated is determined from the accelerator opening signal 14a and the rotation speed signal 15a using the second exhaust pressure map. Compared with the actual detected exhaust pressure to be measured, the second condition for the completion of regeneration of the particulate filter 11 is determined based on whether the detected exhaust pressure is greater or less than the estimated exhaust pressure. When the detected exhaust pressure is smaller than the estimated exhaust pressure, the process proceeds to the data processing aggregation stage. On the other hand, when the detected exhaust pressure is greater than the estimated exhaust pressure, the regeneration of the particulate filter 11 is assumed to be incomplete. Return to the previous stage of estimation and continue the process of estimating the exhaust pressure again. If the detected exhaust pressure is larger than the estimated exhaust pressure, the opening degree of the exhaust valve 12 may be determined again without returning to the previous stage of exhaust pressure estimation and returning to the first stage of the exhaust pressure setting mode M9. . The detected exhaust pressure is not limited to the pressure sensor 18 and may be any sensor such as a sensor that is calculated from the differential pressure.
[0040]
In the counting stage of the data processing in the exhaust pressure setting mode M9, it is assumed that the regeneration of the particulate filter 11 is completed for the first time when the count data of the opening time of the exhaust valve 12 and the estimated data of the exhaust pressure are prepared. Returns from the exhaust pressure setting mode M9 to the first stage (regeneration determination mode M7). Here, at the aggregation stage of the data processing, it may be determined whether or not the regeneration of the particulate filter 11 is completed by requesting other data. If the data is not complete, the first stage of the exhaust pressure setting mode M9. You may make it return to.
[0041]
When the particulate filter 11 is regenerated according to the procedure of the flowchart, as a result, as shown in FIGS. 3 and 4, the particulate filter 11 is regenerated at a temperature of about 250 ° C., and the regeneration time is also reduced to about 60% of the conventional time. Can do.
[0042]
As described above, according to the present invention, it is determined whether the particulate filter 11 needs to be regenerated, and the exhaust gas pressure is raised to the reference temperature or higher so that the particulate filter internal pressure is increased. As a result, the particulate filter 11 can be efficiently regenerated even if the exhaust gas is at a low temperature.
[0043]
Further, if the opening degree of the exhaust valve 12 for increasing the pressure of the exhaust gas is determined and the opening time is made longer than the reference time, the particulates accumulated on the particulate filter 11 can be reliably burned.
[0044]
Further, after adjusting the opening of the exhaust valve 12 to increase the pressure in the particulate filter, if the exhaust pressure is estimated and the end of regeneration of the particulate filter 11 is confirmed, the end of the particulate filter 11 is surely confirmed. Therefore, the particulate filter 11 can be prevented from being terminated during the combustion process, and the particulate filter 11 can be suitably regenerated.
[0045]
In addition, since the data processing is performed in parallel in the regeneration determination mode M7 and the exhaust pressure setting mode M9 and the data is aggregated, the processing time can be shortened and the particulate filter 11 can be regenerated more efficiently. Further, the reproduction of the particulate filter 11 can be further improved by adding other data processing to the parallel processing.
[0046]
The exhaust purification control method and the exhaust purification apparatus of the present invention are not limited to the above-described embodiment. In the illustrated example, the means for raising the temperature of the exhaust gas or the means for raising the pressure of the exhaust gas. Is not limited to the above, and other processing means and methods may be used as long as the temperature can be raised and boosted, and other various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
[0047]
【The invention's effect】
According to the exhaust purification control method and exhaust purification apparatus of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
[0048]
(I) Thus, according to the exhaust purification control method of the first aspect and the exhaust purification apparatus of the fourth aspect, it is determined whether or not the particulate filter needs to be regenerated, and the exhaust gas is boosted above the reference temperature. Therefore, the particulate filter can be burned in a short time, and as a result, the particulate filter can be efficiently regenerated even when the exhaust gas is at a low temperature.
[0049]
(II) According to the exhaust purification control method of claim 1 and the exhaust purification device of claim 4, the exhaust gas exhaust pressure can be estimated to account for clogging of the particulate filter. The necessity of reproduction can be determined with certainty.
[0050]
(III) As shown in the exhaust purification control method of claim 2 and the exhaust purification device of claim 5, when the opening degree of the exhaust valve for increasing the pressure of the exhaust gas is determined and the opening time is made longer than the reference time, The particulates deposited on the particulate filter can be reliably burned.
[0051]
(IV) As shown in the exhaust purification control method of claim 2 and the exhaust purification device of claim 6, after the exhaust valve pressure is increased by adjusting the opening of the exhaust valve, the exhaust pressure is estimated. If the end of the regeneration of the particulate filter is confirmed, the end of the particulate filter can be reliably recognized, so that the end of the particulate combustion process can be prevented and the particulate filter can be suitably regenerated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a control procedure.
FIG. 3 is a graph showing a relationship in which a regeneration temperature at which a particulate filter can be regenerated is compared with a conventional example in the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a relationship in which a reproduction time ratio at which a particulate filter can be reproduced is compared between the conventional example and the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Particulate filter 12 Exhaust valve

Claims

At the same time as comparing the accumulated amount of particulates accumulated on the particulate filter with the accumulation reference value, the exhaust gas exhaust pressure is estimated in parallel with this to determine whether the particulate filter needs to be regenerated and to regenerate the particulate filter. If it is necessary to increase the pressure inside the particulate filter by raising the temperature of the exhaust gas to a reference temperature or higher and adjusting the opening of the exhaust valve installed downstream of the particulate filter. Control method of exhaust purification.

The exhaust purification control method according to claim 1, wherein the opening degree of the exhaust bubble for increasing the pressure of the exhaust gas is determined so that the opening time is longer than a reference time.

The exhaust purification control method according to claim 1 or 2, wherein after the opening of the exhaust valve is adjusted to increase the pressure in the particulate filter, the exhaust pressure is estimated to confirm the end of regeneration of the particulate filter.

At the same time as comparing the accumulated amount of particulates accumulated on the particulate filter with the accumulation reference value, the exhaust gas exhaust pressure is estimated in parallel with this to determine whether the particulate filter needs to be regenerated and to regenerate the particulate filter. If it is necessary to increase the pressure inside the particulate filter by raising the temperature of the exhaust gas to a reference temperature or higher and adjusting the opening of the exhaust valve installed downstream of the particulate filter. Exhaust purification device.

The exhaust emission control device according to claim 4, wherein the opening degree of the exhaust bubble for increasing the pressure of the exhaust gas is determined so that the opening time is longer than a reference time.

The exhaust emission control device according to claim 4 or 5, wherein after the opening degree of the exhaust valve is adjusted and the pressure inside the particulate filter is increased, the exhaust pressure is estimated to confirm the end of regeneration of the particulate filter.