私はずっと勘違いしていました。
「PMセンサーは煤(Soot）量は計測してなかった」
ディーゼルエンジンのDPF差圧センサはDPF詰まりを監視するもので実際の煤量はPMセンサーが計測しているのだと思っていました。
（Particulate Matter：粒子状物質 PM2.5のPMと同じ）
だからPMセンサーに煤がよく詰まらないなぁ、とも。
実際には逆でした。差圧センサーが煤量を予想していてPMセンサーは制御には使っていない。
海外サイトのから画像を貰ってきました。
上流から
Oxgen Catalyst(酸化触媒)
Diesel Particulate Filter(DPF)
Pressure Sensor(DPFの上流と下流でDPF差圧を計測）
PM Sensor(煤量センサーはDPF下流に設置)
DEF(アドブルーインジェクター)
SCR触媒(アドブルーでNoxを浄化)
酸化触媒はHCやCOを無害化する他にDPF再生時に排気温度を上げる役割もあります。
DPF再生時は排気工程で軽油を吹いて酸化触媒で排ガス中の酸素と燃焼させて高温(600℃)にして煤を焼く。
排気管に流れなかった軽油はシリンダーからオイルパンに落ちるので燃焼希釈が起きる。
脱線しました。
DPFの上流下流には圧力センサーがあります。
この2つのセンサーの差圧でDPFが詰まっているかどうかを監視しているようです。
加えて差圧からSoot量を算出している。
DPF下流にあるPMセンサーはDPFが破損していないか監視しているだけで通常は制御に使用していない。
煤量を直接計測していない。
これは結構ショッキングでしたが、一気に謎が解けた感じがします。
DPF差圧からSoot量の変換はしているでしょうが、差圧は安定しないのでリアルタイムで計算出来ない。
私が差圧センサーをSoot計算に使っていないと思っていたのは差圧が全然安定していないから。
差圧で計算していたらSootはかなり頻繁に増減を繰り返すはずですが、それは無い。
と言うことはSoot量の計算は予測制御がメインなのでしょう。
それだけでは成立しないので差圧からSoot量を算出するフィードバックもあるはず。
それはセンサーの値が安定する特定の条件でのみ実施する。(はず)
ここからは私の勝手な考察です。
まずはSootと差圧の関係のグラフを作ります。フィードバック用です。
詰まってくると差圧の変化は大きくなる筈なので適当に書いてみます。
ボルボのPM量と差圧を基準に作ってます。これは本当に適当なグラフ。
差圧1kPaでSoot7gになるようにグラフを描いただけ。
ホントにこういうカーブになるか不明ですが、イメージです。
このグラフのDPF差圧とSoot量の関係をSoot計算の基準とする。
フィードバック用の基準のグラフ。
これとは別に燃料噴射量とか吸入空気量から計算する予測Soot量がある。
例えばアクセル全開を10秒続けたらSoot1g発生とか。
これを積算していきSoot上限に達したらDPF強制再生開始。
ただし、積算Sootで計算するとあっという間にSoot上限に達してしまいます。
そこで上のグラフの差圧から実際のSootを計算して修正する。
積算Soot量は6.5gに達してたけど差圧はまだ0.18kPaなので実際のSootはまだ3.5gですね。
積算Sootを6.5⇒3.5gに戻して続きを計算する。
3gもズレてると流石に問題なのでこのずれ量もフィードバックして予測量も最適化する。
これならSoot量の多い鉱物油でもSoot量の少ないGTLでも対応出来る。
こんな感じの繰り返しなのでは？
Sootは自然酸化による減少もあるので排気温が高い低負荷の状態で走行すると減少することがあります。
これも上のグラフから修正出来ますね。
もし、差圧センサーが詰まっていた場合、基準グラフの換算式が使えません。
この場合、積算SootのみでSoot量を計算することになるのであっという間に上限に達してしまう。
DPF再生間隔が極端に短い場合はこれが該当するのでは無いでしょうか？
上流の圧力センサーが煤で詰まってしまうともうフィードバックでSoot量を戻すことが出来ないので短距離スパンでのDPF再生を繰り返してしまう。
フィードバックが出来ないからSoot予測量も修正出来ない。
固定レートでSoot算出。
この現象と合致する症状が実は出ています。
以前
ディーゼルエンジンのオイルについてブログを書きました。
エネ〇スのDL-1オイルを入れたらDPF再生間隔が50km位になってしまったやつです。
その後、知人にはトヨタC5を入れてください、と伝えて様子を見ていたのですが、トヨタC5に戻してもDPF再生間隔が戻らなかったそうです。
その後の修理したのか結果が判らないのですが、圧力センサーが詰まった後ではエンジンオイルをGTLに変えても正確にSootを測れないから元には戻らない。
センサー交換か清掃しないと戻らないのでは無いでしょうか？
みん友さんでも似たような症状があってやっと繋がった次第。
ただ、素朴な疑問としてこの状態でセンサーエラー出ないのかな？
圧力センサーのエラー条件にマッチしない？
DPF再生終了フラグもどうやって検出しているのか？
ボルボの再生中のOBD見てると差圧は使ってないので単純に温度と時間で焼いてる可能性はありそう。
フィードバックに関しても予想してないタイミングでSootが減ることがあります。
私のボルボだと朝いち1kmくらい走行したタイミング。
水温はまだ50℃以下ですし排気温度も150℃以下。
自然酸化にはまだまだ排気温度が低い状態でSootが0.5gくらい減ったりする。
だいたい同じ場所で減るんです。いつもの交差点を曲がった後。
ここがフィードバックの条件に合致している模様。
DPF再生直後でSoot0gの状態から上記条件で通常値に復帰することもあります。
0⇒1.6gみたいな感じで増えることもある。
なので特定の条件で差圧とSootのフィードバックを行っているようです。
上記のSootの計算は私の想像で書いています。
特に積算Sootの計算はこんなに単純ではありません。
EGR開度や水温、車速、温度、空気量でも全然変わってくるでしょう。
差圧とSootの基準グラフもこれだけではないかもしれません。
温度か何かを加えた3次元グラフかもしれませんね。
以上、私の勘違いから色々繋がって楽しい考察が出来ました。
100%フィクションですが、案外間違ってないような気もします。
チャッピーとGeminiさんには添削してもらってます。
95%くらい合ってるとのコメントでしたｗ
正しい情報として発信したいので識者の方、是非ともコメントをお願いします。
ボルボEX30試乗記のエキシビションです。
