JP2007040269A - Back pressure control device of engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent functional failures such as oil leakage or overstress from being caused by an increase in back pressure resulting from filter pressure loss in an engine equipped with a particulate filter. <P>SOLUTION: Exhaust manifold pressure (back pressure) is calculated from a difference in pressure between on the front and back sides of the particulate filter and engine operating conditions such as a number of revolutions. When the exhaust manifold pressure (back pressure) exceeds marginal pressure, a suction air amount of the engine is restricted by decreasing supercharging pressure so as to reduce the back pressure, and a fuel injection amount is also restricted to thereby prevent an increase in temperature of exhaust gas and generation of smoke. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを排気通路に備えたエンジンの背圧制御装置に関する。   The present invention relates to a back pressure control device for an engine having a particulate filter that collects particulates in exhaust gas in an exhaust passage.

特許文献1には、パティキュレートフィルタを備えたエンジンにおいて、フィルタ再生時に、排気絞り弁により背圧を上昇させて昇温促進を図る技術が開示されている。
また、特許文献2には、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの捕集量が許容値を超えている場合に、フィルタ上流側から吸気側に還流させる排気量を増量することで、フィルタ上流の排気圧力の上昇を抑制する技術が開示されている。
特開2003−343287号公報 特開2002−138814号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique for promoting temperature rise by increasing a back pressure with an exhaust throttle valve during filter regeneration in an engine equipped with a particulate filter.
Further, Patent Document 2 discloses that when the particulate collection amount in the particulate filter exceeds an allowable value, the exhaust pressure to be recirculated from the upstream side of the filter to the intake side is increased to increase the exhaust pressure upstream of the filter. A technique for suppressing an increase in the amount is disclosed.
JP 2003-343287 A JP 2002-138814 A

ところで、パティキュレートフィルタを備えたエンジンにおいては、フィルタにパティキュレートやアッシュが堆積し、フィルタ圧損が大きくなった状態でエンジンが全開運転されると、エンジンの背圧が許容限界を超えて上昇し、排気バルブの開弁,ターボオイルシールからのオイル漏れ,タービンブレードの応力過大などの機能的不具合が発生する可能性がある。   By the way, in an engine equipped with a particulate filter, when particulates or ash accumulates on the filter and the engine is fully opened with the filter pressure loss increased, the engine back pressure rises beyond the allowable limit. Functional problems such as opening of the exhaust valve, oil leakage from the turbo oil seal, and excessive stress on the turbine blade may occur.

また、パティキュレートフィルタの再生には、通常数分から数十分の時間を要するため、フィルタ再生の開始後であってもエンジンが全開運転されることで、背圧が限界圧を越え、前記機能的不具合が発生する可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、パティキュレートフィルタを備えたエンジンにおいて、フィルタ圧損による背圧の上昇により、オイル漏れや応力過大などの機能的不具合が発生することを防止できる背圧制御装置を提供することを目的とする。
In addition, since regeneration of the particulate filter usually requires several minutes to several tens of minutes, the back pressure exceeds the limit pressure by operating the engine fully even after the start of filter regeneration. There was a possibility that a malfunction would occur.
The present invention has been made in view of the above problems, and in an engine equipped with a particulate filter, it is possible to prevent the occurrence of functional problems such as oil leakage and excessive stress due to an increase in back pressure due to filter pressure loss. An object is to provide a pressure control device.

そのため、本発明に係るエンジンの背圧制御装置は、エンジンの背圧が限界圧を超えるときに、エンジンの吸入空気量を制限することを特徴とする。   Therefore, the engine back pressure control apparatus according to the present invention is characterized in that the intake air amount of the engine is limited when the back pressure of the engine exceeds a limit pressure.

本発明に係るエンジンの背圧制御装置によると、エンジンの背圧が限界圧を超えるときに、吸入空気量を通常よりも少なく制限して背圧を強制的に低下させるので、背圧が限界圧を超える状態に放置されて、オイル漏れや応力過大などの機能的不具合が発生することを防止できる。   According to the engine back pressure control device of the present invention, when the engine back pressure exceeds the limit pressure, the back pressure is forcibly reduced by restricting the amount of intake air to be smaller than usual. It is possible to prevent functional failures such as oil leakage and excessive stress from being left in a state exceeding the pressure.

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、実施形態における車両用直噴ディーゼルエンジン(以下「エンジン」という。)1の構成図である。
図1に示すエンジン1において、エアクリーナ2により粉塵が除去された吸気は、可変ノズルターボチャージャ3(過給機)のコンプレッサ部3aにより圧縮されて吸気通路4に送り出される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle direct injection diesel engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 according to an embodiment.
In the engine 1 shown in FIG. 1, the intake air from which dust has been removed by the air cleaner 2 is compressed by the compressor section 3 a of the variable nozzle turbocharger 3 (supercharger) and sent out to the intake passage 4.

前記コンプレッサ部3aの下流には、インタークーラ5が設置されており、前記コンプレッサ部3aから圧送された吸入空気は、このインタークーラ5で冷却される。
更に、サージタンク6の直前に吸気絞り弁7が設置されており、前記インタークーラ5で冷却された吸入空気は、この吸気絞り弁7を通過してサージタンク6に流入し、前記サージタンク6からマニホールド部8を介して各気筒に分配される。
An intercooler 5 is installed downstream of the compressor unit 3a, and the intake air pumped from the compressor unit 3a is cooled by the intercooler 5.
Further, an intake throttle valve 7 is installed immediately before the surge tank 6, and the intake air cooled by the intercooler 5 passes through the intake throttle valve 7 and flows into the surge tank 6, and the surge tank 6 To each cylinder via the manifold portion 8.

前記エンジン1の本体において、インジェクタ9は、気筒毎に燃焼室上部の略中央に設置されている。
前記インジェクタ9には、燃料ポンプ10により圧送された燃料が、コモンレール11を介して供給される。
前記インジェクタ9は、マイクロコンピュータを内蔵する電子制御ユニット(以下「ECU」という。)21からの燃料噴射制御信号により開弁作動する。
In the main body of the engine 1, the injector 9 is installed in the approximate center of the upper part of the combustion chamber for each cylinder.
The fuel pumped by the fuel pump 10 is supplied to the injector 9 through the common rail 11.
The injector 9 is opened by a fuel injection control signal from an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 21 incorporating a microcomputer.

前記インジェクタ9による燃料噴射は、複数回に分けて行われ、インジェクタ9は、エンジン1のトルクを制御するためのメイン噴射以外に、発生するパティキュレートを減少させるためのパイロット噴射、及び、後述するパティキュレートフィルタ12の再生時に排気温度を上昇させるためのポスト噴射を行う。
前記パイロット噴射は、メイン噴射よりも進角させて行われ、ポスト噴射は、メイン噴射から遅角させて行われる。
The fuel injection by the injector 9 is performed in a plurality of times. The injector 9 performs pilot injection for reducing the generated particulates in addition to the main injection for controlling the torque of the engine 1, and will be described later. Post-injection is performed to increase the exhaust temperature during regeneration of the particulate filter 12.
The pilot injection is performed with an advance angle from the main injection, and the post injection is performed with a retard angle from the main injection.

一方、排気通路13には、前記ターボチャージャ3のタービン部3bが設置され、このタービン部3bの下流には、排気の後処理のため、触媒コンバータ14及びパティキュレートフィルタ12が設置されている。
排気中のパティキュレートは、前記パティキュレートフィルタ12を通過する際に排気中から除去される。
On the other hand, a turbine section 3b of the turbocharger 3 is installed in the exhaust passage 13, and a catalytic converter 14 and a particulate filter 12 are installed downstream of the turbine section 3b for exhaust aftertreatment.
Particulates in the exhaust gas are removed from the exhaust gas when passing through the particulate filter 12.

また、タービン部3b上流の排気通路13と吸気絞り弁7下流の吸気通路4(サージタンク5)との間に、排気還流管15が接続され、この排気還流管15の途中には排気還流制御弁16が介装されている。
そして、前記排気還流制御弁16が、前記ECU21からの排気還流制御信号により作動することで、排気還流制御弁16の開度に応じた量の排気が吸気通路4(サージタンク5)に還流される。
An exhaust gas recirculation pipe 15 is connected between the exhaust gas passage 13 upstream of the turbine section 3b and the intake air passage 4 (surge tank 5) downstream of the intake throttle valve 7, and an exhaust gas recirculation control is provided in the middle of the exhaust gas recirculation pipe 15. A valve 16 is interposed.
The exhaust gas recirculation control valve 16 is actuated by an exhaust gas recirculation control signal from the ECU 21 so that an amount of exhaust gas corresponding to the opening of the exhaust gas recirculation control valve 16 is recirculated to the intake passage 4 (surge tank 5). The

前記ECU21に入力される信号には、パティキュレートフィルタ12の入口部及び出口部における排気温度Texhin,Texhoutを検出する温度センサ31,32、パティキュレートフィルタ12の前後差圧ΔPtotalを検出する差圧センサ33、エンジン1の吸入空気流量を検出するエアフローメータ34、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ35、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ36、前記インタークーラ5下流側で過給圧を検出する過給圧センサ37、エンジン1の冷却水温度を検出する水温センサ38からの信号が含まれる。   The signals input to the ECU 21 include temperature sensors 31 and 32 for detecting exhaust temperatures Texhin and Texhout at the inlet and outlet of the particulate filter 12, and a differential pressure sensor for detecting the differential pressure ΔPtotal before and after the particulate filter 12. 33, an air flow meter 34 for detecting the intake air flow rate of the engine 1, a crank angle sensor 35 for detecting the rotation angle of the crankshaft, an accelerator opening sensor 36 for detecting the depression amount of the accelerator pedal, and an excess on the downstream side of the intercooler 5. Signals from a supercharging pressure sensor 37 that detects the supply pressure and a water temperature sensor 38 that detects the coolant temperature of the engine 1 are included.

前記ECU21は、上記の各種検出信号に基づき、可変ノズルターボチャージャ3のベーン角による過給圧制御、グロープラグ17による予熱制御、燃料ポンプ10及びインジェクタ9による噴射量制御、排気還流制御弁16による排気還流制御、吸気絞り弁7による吸気絞り制御を行う。
更に、前記ECU21は、パティキュレートフィルタ12におけるパティキュレート堆積量を、例えば前記差圧センサ33の検出結果に基づいて推定し、該推定結果に基づいてフィルタ再生要求を判断する。
The ECU 21 controls the supercharging pressure by the vane angle of the variable nozzle turbocharger 3, the preheating control by the glow plug 17, the injection amount control by the fuel pump 10 and the injector 9, and the exhaust gas recirculation control valve 16 based on the above various detection signals. Exhaust gas recirculation control and intake throttle control by the intake throttle valve 7 are performed.
Further, the ECU 21 estimates a particulate accumulation amount in the particulate filter 12 based on, for example, a detection result of the differential pressure sensor 33, and determines a filter regeneration request based on the estimation result.

そして、フィルタ再生が必要であると判断すると、所定の再生許可運転条件において排気温度を昇温させて、パティキュレートフィルタ12に捕集されたパティキュレートを燃焼させるフィルタ再生制御を行う。
前記再生制御において排気温度を昇温させる手段としては、インジェクタ9、可変ノズルターボチャージャ3、排気還流制御弁16及び吸気絞り弁7が含まれ、フィルタ再生時には、インジェクタ9のメイン噴射時期,ポスト噴射時期及びポスト噴射量、可変ノズルターボチャージャ3のベーン角、排気還流制御弁16の開度、吸気絞り弁7の開度のうちの少なくとも1つを調整することで、排気温度を昇温させてパティキュレートフィルタ12に堆積したパティキュレートを燃焼させる。
If it is determined that filter regeneration is necessary, filter regeneration control is performed in which the exhaust gas temperature is raised under predetermined regeneration-permitted operating conditions to burn the particulates collected by the particulate filter 12.
Means for raising the exhaust temperature in the regeneration control include the injector 9, the variable nozzle turbocharger 3, the exhaust gas recirculation control valve 16, and the intake throttle valve 7. During the regeneration of the filter, the main injection timing and post injection of the injector 9 are included. By adjusting at least one of the timing and post injection amount, the vane angle of the variable nozzle turbocharger 3, the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve 16, and the opening degree of the intake throttle valve 7, the exhaust temperature is raised. The particulate deposited on the particulate filter 12 is burned.

ところで、前記パティキュレートフィルタ12の再生処理は、再生許可運転条件を満たす場合に行われ、また、再生処理が開始されても急激に再生処理が進むものではないため、前記パティキュレートフィルタ12に対するパティキュレートの堆積により、エンジン全開運転時の背圧が過剰に高くなってしまう可能性がある。
そこで、本実施形態では、パティキュレートフィルタ12の圧損に因りエンジン全開運転時の背圧が限界圧を越えることを防止する処理を、前記ECU21が行うようになっている。
By the way, the regeneration process of the particulate filter 12 is performed when the regeneration permitting operation condition is satisfied, and the regeneration process does not rapidly proceed even when the regeneration process is started. Due to the accumulation of curate, the back pressure when the engine is fully opened may become excessively high.
Therefore, in the present embodiment, the ECU 21 performs a process for preventing the back pressure at the time of the engine fully open operation from exceeding the limit pressure due to the pressure loss of the particulate filter 12.

図2のフローチャートは、前記背圧上昇防止処理の第1実施形態を示す。
図2のフローチャートにおいて、ステップS11では、エンジン回転速度・燃料噴射量・過給圧などのエンジン運転条件を計測すると共に、差圧センサ33からの検出信号に基づいてパティキュレートフィルタ12の前後差圧を計測する。
そして、次のステップS12では、ステップS11での計測結果に基づいて排気マニホールド圧(背圧)を算出する。
The flowchart of FIG. 2 shows a first embodiment of the back pressure rise prevention process.
In the flowchart of FIG. 2, in step S <b> 11, engine operating conditions such as engine rotation speed, fuel injection amount, and supercharging pressure are measured, and the differential pressure across the particulate filter 12 is determined based on the detection signal from the differential pressure sensor 33. Measure.
In the next step S12, the exhaust manifold pressure (back pressure) is calculated based on the measurement result in step S11.

図3に示すように、パティキュレートフィルタ12の圧損を示すパティキュレートフィルタ12の前後差圧と排気マニホールド圧(背圧)との間には一定の相関があり、パティキュレート・アッシュの堆積による前後差圧の増大に応じて排気マニホールド圧(背圧)が増大すると共に、同じ前後差圧に対しては、エンジン回転数(rpm)が高くなるほど排気マニホールド圧(背圧)が高くなる。   As shown in FIG. 3, there is a certain correlation between the differential pressure before and after the particulate filter 12 indicating the pressure loss of the particulate filter 12 and the exhaust manifold pressure (back pressure), and before and after the deposition of particulate ash. As the differential pressure increases, the exhaust manifold pressure (back pressure) increases. For the same differential pressure before and after, the exhaust manifold pressure (back pressure) increases as the engine speed (rpm) increases.

従って、図3に示すような相関(マップ)を予め記憶しておき、パティキュレートフィルタ12の前後差圧とエンジン回転数(rpm)とから排気マニホールド圧(背圧)を算出できる。
尚、図3に示す前後差圧と排気マニホールド圧(背圧)との相関は、エンジン1の全開運転時における特性を示す。
Therefore, a correlation (map) as shown in FIG. 3 is stored in advance, and the exhaust manifold pressure (back pressure) can be calculated from the differential pressure across the particulate filter 12 and the engine speed (rpm).
The correlation between the front-rear differential pressure and the exhaust manifold pressure (back pressure) shown in FIG. 3 indicates the characteristics when the engine 1 is fully opened.

また、前記図3に示すような相関を予め設定する代わりに、ステップS11における計測結果に基づく熱力学的計算によって排気マニホールド圧(背圧)を求めることもできる。
ステップS13では、ステップS12で算出した排気マニホールド圧(背圧)が限界圧以下であるか否かを判別する。
Further, instead of setting the correlation as shown in FIG. 3 in advance, the exhaust manifold pressure (back pressure) can be obtained by thermodynamic calculation based on the measurement result in step S11.
In step S13, it is determined whether or not the exhaust manifold pressure (back pressure) calculated in step S12 is equal to or lower than a limit pressure.

前記限界圧は、排気バルブの開弁,ターボオイルシールからのオイル漏れ,タービンブレードの応力過大などの機能的不具合が発生しない圧力範囲の最大値として予め設定・記憶されている。
ここで、ステップS12で算出した排気マニホールド圧(背圧)が限界圧以下であれば、上記の機能的不具合が発生せず、背圧を低下させる処理が不要であるので、ステップS11での計測処理に戻る。
The limit pressure is set and stored in advance as the maximum value of the pressure range in which functional malfunctions such as exhaust valve opening, oil leakage from the turbo oil seal, and excessive stress on the turbine blade do not occur.
Here, if the exhaust manifold pressure (back pressure) calculated in step S12 is equal to or lower than the limit pressure, the above-described functional problem does not occur and the processing for reducing the back pressure is unnecessary, and therefore the measurement in step S11. Return to processing.

一方、ステップS12で算出した排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を越えていると判断された場合、即ち、フィルタ圧損が大きく然もエンジン1が全開付近で運転されたため、排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を超えるようになった場合には、機能的不具合が発生する可能性があるので、背圧を限界圧以下に低下させるべく、ステップS14へ進む。   On the other hand, when it is determined that the exhaust manifold pressure (back pressure) calculated in step S12 exceeds the limit pressure, that is, because the filter pressure loss is large and the engine 1 is operated near the fully open position, the exhaust manifold pressure (back pressure) When the pressure (pressure) exceeds the limit pressure, there is a possibility that a functional failure may occur. Therefore, the process proceeds to step S14 in order to reduce the back pressure below the limit pressure.

ステップS14では、前記可変ノズルターボチャージャ3のベーン角の制御によって過給圧を低下させることで、エンジン1の吸入空気量(排気流量)を通常よりも少ない量に制限し、排気マニホールド圧(背圧)を限界圧以下に低下させる処理を実行する。また、同時に、インジェクタ9による燃料噴射量を通常よりも少ない量に制限することで、吸入空気量の制限による排気温度の過上昇及びスモークの発生を防止する。   In step S14, by reducing the supercharging pressure by controlling the vane angle of the variable nozzle turbocharger 3, the intake air amount (exhaust flow rate) of the engine 1 is limited to a smaller amount than usual, and the exhaust manifold pressure (rear) is reduced. Pressure) is reduced below the limit pressure. At the same time, by restricting the fuel injection amount by the injector 9 to a smaller amount than usual, it is possible to prevent an excessive increase in exhaust temperature and smoke from occurring due to the restriction of the intake air amount.

図4に示すように、パティキュレートの堆積によりパティキュレートフィルタ12の前後差圧(圧損)が大きくなったときに、吸入空気量(過給圧)が初期設定のままであると、エンジン1の全開運転時に排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を超えてしまう可能性があるが、吸入空気量(過給圧)を前記前後差圧(圧損)が大きくなるほどより低く制限することで、排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を超えないようにすることができる。   As shown in FIG. 4, when the differential pressure (pressure loss) across the particulate filter 12 increases due to the accumulation of particulates, if the intake air amount (supercharging pressure) remains at the initial setting, the engine 1 The exhaust manifold pressure (back pressure) may exceed the limit pressure during fully open operation, but the exhaust air pressure (supercharging pressure) is restricted by lowering as the front-rear differential pressure (pressure loss) increases. The manifold pressure (back pressure) can be prevented from exceeding the limit pressure.

従って、パティキュレートフィルタ12に対するパティキュレートの堆積量が飽和量付近に達していてフィルタ圧損が大きく、エンジン1が全開運転されることで排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を超えるような状態になっても、排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を大きく超えることを回避でき、排気バルブの開弁,ターボオイルシールからのオイル漏れ,タービンブレードの応力過大などの機能的不具合が発生することを未然に防止できる。   Accordingly, the accumulated amount of the particulates with respect to the particulate filter 12 reaches near the saturation amount, the filter pressure loss is large, and the exhaust manifold pressure (back pressure) exceeds the limit pressure when the engine 1 is fully opened. Even so, the exhaust manifold pressure (back pressure) can be prevented from greatly exceeding the limit pressure, and functional problems such as exhaust valve opening, oil leakage from the turbo oil seal, and excessive stress on the turbine blades can occur. Can be prevented.

また、排気マニホールド圧(背圧)を、エンジン回転速度・燃料噴射量・過給圧・フィルタ前後差圧などの、排気マニホールド圧(背圧)の推定以外にも用いられる検出信号に基づいて算出し、可変ノズルターボチャージャ3のベーン角の制御によって排気マニホールド圧(背圧)を抑制するので、排気マニホールド圧(背圧)を限界圧以下に抑制する処理を実現するために新たなデバイスを追加する必要がない。   Also, exhaust manifold pressure (back pressure) is calculated based on detection signals used for purposes other than estimating exhaust manifold pressure (back pressure), such as engine speed, fuel injection amount, boost pressure, and differential pressure across the filter. In addition, since the exhaust manifold pressure (back pressure) is suppressed by controlling the vane angle of the variable nozzle turbocharger 3, a new device has been added to realize processing to suppress the exhaust manifold pressure (back pressure) below the limit pressure. There is no need to do.

尚、吸入空気量を制限する手段としては、過給圧を低下させる他、吸気絞りを行わせるようにしても良い。
また、ステップS14における過給圧(吸入空気量)の制限処理においては、実際の排気マニホールド圧(背圧)と限界圧との偏差に応じた制御量で過給圧を低下させても良いし、予め設定された所定値ずつ過給圧を徐々に低下させるようにしても良い。
As a means for limiting the amount of intake air, in addition to lowering the supercharging pressure, intake throttling may be performed.
Further, in the limiting process of the supercharging pressure (intake air amount) in step S14, the supercharging pressure may be reduced by a control amount corresponding to the deviation between the actual exhaust manifold pressure (back pressure) and the limit pressure. The supercharging pressure may be gradually decreased by a predetermined value set in advance.

図5のフローチャートは、前記差圧センサ33を用いない背圧上昇防止処理である第2実施形態を示す。
図5のフローチャートにおいて、ステップS21では、エンジン回転速度・燃料噴射量・過給圧などのエンジン運転条件を計測すると共に、パティキュレート(PM)・アッシュ堆積量の推定を行う。
The flowchart of FIG. 5 shows a second embodiment that is a back pressure rise prevention process that does not use the differential pressure sensor 33.
In the flowchart of FIG. 5, in step S21, engine operating conditions such as engine speed, fuel injection amount, and supercharging pressure are measured, and particulate (PM) / ash accumulation amount is estimated.

パティキュレート・アッシュ堆積量は、例えば車両の走行距離から推定できるが、この他、エンジン運転条件に応じたパティキュレートの推定量を積算しても良く、推定方法を限定するものではない。
また、ステップS21では、フィルタ再生の要求判断のために別ルーチンで算出されるパティキュレート・アッシュ堆積量を読み込む処理を行わせても良い。
The particulate ash accumulation amount can be estimated from the travel distance of the vehicle, for example, but in addition to this, the estimated amount of the particulates according to the engine operating conditions may be integrated, and the estimation method is not limited.
In step S21, a process of reading the particulate ash deposition amount calculated by another routine for determining the filter regeneration request may be performed.

ステップS22では、パティキュレート・アッシュ堆積量から、パティキュレートフィルタ12の圧損(前後差圧)を算出し、次のステップS23では、前記フィルタ圧損とエンジン運転条件とに基づいてそのときの排気マニホールド圧(背圧)を算出する。
ステップS24では、ステップS23で算出した排気マニホールド圧(背圧)が限界圧以下であるか否かを判別する。
In step S22, the pressure loss (front / rear differential pressure) of the particulate filter 12 is calculated from the particulate ash accumulation amount. In the next step S23, the exhaust manifold pressure at that time is calculated based on the filter pressure loss and the engine operating conditions. (Back pressure) is calculated.
In step S24, it is determined whether or not the exhaust manifold pressure (back pressure) calculated in step S23 is equal to or lower than a limit pressure.

そして、排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を超える場合には、ステップS25へ進み、前記ステップS14と同様に、前記可変ノズルターボチャージャ3のベーン角の制御によって過給圧を低下させることで、エンジン1の吸入空気量を制限し、排気マニホールド圧(背圧)を限界圧以下に低下させる処理を実行し、同時に、インジェクタ9による燃料噴射量を制限することで、吸入空気量の制限による排気温度の過上昇及びスモークの発生を防止する。   If the exhaust manifold pressure (back pressure) exceeds the limit pressure, the process proceeds to step S25, and the supercharging pressure is reduced by controlling the vane angle of the variable nozzle turbocharger 3 as in step S14. By restricting the intake air amount of the engine 1 and reducing the exhaust manifold pressure (back pressure) below the limit pressure, the fuel injection amount by the injector 9 is restricted at the same time, thereby restricting the intake air amount. Prevents excessive exhaust temperature rise and smoke.

上記第2実施形態によると、差圧センサ33を備えない場合であっても、排気マニホールド圧(背圧)を検出する専用のセンサを設けることなく、フィルタ圧損、更に、排気マニホールド圧(背圧)を求めることができる。
また、パティキュレート・アッシュ堆積量の推定は、フィルタ再生処理に必要とされる処理であるから、背圧制御機能を追加するに当たって、堆積量推定処理のマッチングを新たに行う必要はない。
According to the second embodiment, even if the differential pressure sensor 33 is not provided, the filter pressure loss and the exhaust manifold pressure (back pressure) can be reduced without providing a dedicated sensor for detecting the exhaust manifold pressure (back pressure). ).
Further, since the estimation of the particulate ash accumulation amount is a process required for the filter regeneration process, it is not necessary to newly perform the matching of the accumulation amount estimation process when adding the back pressure control function.

図6のフローチャートは、前記差圧センサ33で検出されるフィルタ前後差圧(フィルタ圧損)が限界値以下であるか否かを判断させることで、排気マニホールド圧(背圧)を算出させることなく、排気マニホールド圧(背圧)を限界圧以下に抑制する第3実施形態を示す。
図6のフローチャートにおいて、ステップS31では、エンジン回転速度・燃料噴射量・過給圧などのエンジン運転条件を計測すると共に、差圧センサ33からの検出信号に基づいてパティキュレートフィルタ12の前後差圧を計測する。
The flowchart of FIG. 6 determines whether or not the differential pressure before and after the filter (filter pressure loss) detected by the differential pressure sensor 33 is equal to or less than a limit value, so that the exhaust manifold pressure (back pressure) is not calculated. The 3rd Embodiment which suppresses an exhaust manifold pressure (back pressure) below a limit pressure is shown.
In the flowchart of FIG. 6, in step S31, engine operating conditions such as engine speed, fuel injection amount, and supercharging pressure are measured, and the differential pressure across the particulate filter 12 based on the detection signal from the differential pressure sensor 33. Measure.

ステップS32では、前記フィルタ前後差圧(即ち、フィルタ圧損)が、限界値以下であるか否かを判別する。
前記限界値は、エンジン1が全開付近で運転されたときに、排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を超えることになる前後差圧に基づき、予め設定・記憶されている。
そして、前記フィルタ前後差圧(フィルタ圧損)が限界値を超える場合に、ステップS33へ進んで、前記可変ノズルターボチャージャ3の最大過給圧を通常よりも小さく制限する設定を行い、エンジン1の吸入空気量(最大吸入空気量)を制限することで、エンジン1が全開運転されても排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を越えないようにすると同時に、インジェクタ9による燃料噴射量(最大噴射量)を吸入空気量の制限に合わせて制限する設定を行って、吸入空気量の制限による排気温度の過上昇及びスモークの発生を防止する。
In step S32, it is determined whether or not the differential pressure before and after the filter (that is, the filter pressure loss) is equal to or less than a limit value.
The limit value is set and stored in advance based on the differential pressure before and after the exhaust manifold pressure (back pressure) exceeds the limit pressure when the engine 1 is operated near the fully open position.
When the differential pressure before and after the filter (filter pressure loss) exceeds the limit value, the process proceeds to step S33, where the setting of limiting the maximum supercharging pressure of the variable nozzle turbocharger 3 to be smaller than normal is performed. By limiting the intake air amount (maximum intake air amount), the exhaust manifold pressure (back pressure) does not exceed the limit pressure even when the engine 1 is fully opened, and at the same time, the fuel injection amount (maximum injection) by the injector 9 (Amount) is set to be limited in accordance with the restriction of the intake air amount, and an excessive increase in exhaust temperature and smoke are prevented due to the restriction of the intake air amount.

上記第3実施形態によると、フィルタ前後差圧と排気マニホールド圧(背圧)との相関を用いて排気マニホールド圧(背圧)を算出することなく、排気マニホールド圧(背圧)を限界圧以下に制限することができる。
尚、上記第1〜第3実施形態において、吸入空気量(過給圧)を制限する処理を行っているときに、車両の運転者に対して、排気マニホールド圧(背圧)の上昇により吸入空気量(過給圧)を制限していることを警告すると良い。
According to the third embodiment, the exhaust manifold pressure (back pressure) is less than the limit pressure without calculating the exhaust manifold pressure (back pressure) using the correlation between the differential pressure across the filter and the exhaust manifold pressure (back pressure). Can be limited to.
In the first to third embodiments, when the process of restricting the intake air amount (supercharging pressure) is being performed, the vehicle driver is inhaled by the increase of the exhaust manifold pressure (back pressure). It is good to warn that the amount of air (supercharging pressure) is limited.

また、フィルタ前後差圧(圧損)からエンジンが全開運転されたときに排気マニホールド圧(背圧)が限界圧を超えるか否かを予測し、全開運転がなされたときに吸入空気量が制限されることを予め警告することも可能である。
更に、吸入空気量(過給圧)を制限する処理を行った場合には、フィルタ再生のタイミングを初期値よりも早める処理を行って、パティキュレートが堆積する毎に吸入空気量(過給圧)を制限する処理が繰り返されることがないようにすることもできる。
In addition, it predicts whether or not the exhaust manifold pressure (back pressure) exceeds the limit pressure when the engine is fully opened from the differential pressure (pressure loss) before and after the filter, and the intake air amount is limited when the engine is fully opened. It is also possible to warn in advance.
Further, when processing for limiting the amount of intake air (supercharging pressure) is performed, processing for making the filter regeneration timing earlier than the initial value is performed, and the amount of intake air (supercharging pressure) is increased every time particulates accumulate. ) Can be prevented from being repeated.

また、ターボチャージャ3における過給圧の制御を、タービン部3bを迂回する排気量の制御によって行うことができる。   Further, the supercharging pressure in the turbocharger 3 can be controlled by controlling the exhaust amount that bypasses the turbine section 3b.

実施形態における車両用エンジンのシステム図。The system diagram of the engine for vehicles in an embodiment. 背圧上昇防止処理の第1実施形態を示すフローチャート。The flowchart which shows 1st Embodiment of the back pressure raise prevention process. フィルタ前後差圧と排気マニホールド圧(背圧)との相関を示す線図。The diagram which shows the correlation with filter differential pressure and exhaust manifold pressure (back pressure). 吸入空気量(過給圧)と排気マニホールド圧(背圧)との相関を示す線図。The diagram which shows the correlation with the amount of intake air (supercharging pressure) and exhaust manifold pressure (back pressure). 背圧上昇防止処理の第2実施形態を示すフローチャート。The flowchart which shows 2nd Embodiment of the back pressure raise prevention process. 背圧上昇防止処理の第3実施形態を示すフローチャート。The flowchart which shows 3rd Embodiment of the back pressure raise prevention process.

符号の説明Explanation of symbols

1…エンジン、3…可変ノズルターボチャージャ、4…吸気通路、5…インタークーラ、6…サージタンク、7…吸気絞り弁、9…インジェクタ、10…燃料ポンプ、11…コモンレール、12…パティキュレートフィルタ、13…排気通路、14…触媒コンバータ、21…電子制御ユニット(ECU)、31,32…温度センサ、33…差圧センサ、34…エアフローメータ、35…クランク角センサ、36…アクセル開度センサ、37…過給圧センサ、38…水温センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 3 ... Variable nozzle turbocharger, 4 ... Intake passage, 5 ... Intercooler, 6 ... Surge tank, 7 ... Intake throttle valve, 9 ... Injector, 10 ... Fuel pump, 11 ... Common rail, 12 ... Particulate filter , 13 ... exhaust passage, 14 ... catalytic converter, 21 ... electronic control unit (ECU), 31, 32 ... temperature sensor, 33 ... differential pressure sensor, 34 ... air flow meter, 35 ... crank angle sensor, 36 ... accelerator opening sensor 37 ... Supercharging pressure sensor, 38 ... Water temperature sensor

Claims (7)

排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを排気通路に備えたエンジンにおいて、
前記エンジンの背圧が限界圧を超えるときに、前記エンジンの吸入空気量を制限することを特徴とするエンジンの背圧制御装置。
In an engine equipped with an exhaust passage with a particulate filter that collects particulates in the exhaust,
An engine back pressure control device that limits an intake air amount of the engine when the back pressure of the engine exceeds a limit pressure.
前記エンジンの背圧を、前記パティキュレートフィルタの圧損に基づいて算出することを特徴とする請求項1記載のエンジンの背圧制御装置。 2. The engine back pressure control device according to claim 1, wherein the back pressure of the engine is calculated based on a pressure loss of the particulate filter. 前記エンジンの背圧を、前記パティキュレートフィルタの前後差圧に基づいて算出することを特徴とする請求項1記載のエンジンの背圧制御装置。 2. The engine back pressure control apparatus according to claim 1, wherein the back pressure of the engine is calculated based on a differential pressure across the particulate filter. 前記エンジンの背圧を、前記パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量に基づいて算出することを特徴とする請求項1記載のエンジンの背圧制御装置。 2. The engine back pressure control device according to claim 1, wherein the back pressure of the engine is calculated based on a particulate accumulation amount in the particulate filter. 前記パティキュレートフィルタの前後差圧と限界値との比較に基づいて前記吸入空気量を制限することを特徴とする請求項1記載のエンジンの背圧制御装置。 2. The engine back pressure control device according to claim 1, wherein the intake air amount is limited based on a comparison between a differential pressure across the particulate filter and a limit value. 前記エンジンが過給機を備え、該過給機の過給圧を制限することで前記エンジンの吸入空気量を制限することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のエンジンの背圧制御装置。 The engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the engine includes a supercharger and restricts a supercharging pressure of the supercharger to restrict an intake air amount of the engine. Back pressure control device. 前記エンジンの吸入空気量を制限すると共に、燃料噴射量を制限することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のエンジンの背圧制御装置。 The engine back pressure control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the engine intake air amount is restricted and the fuel injection amount is restricted.
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