JP2004019449A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine, suppressing the lowering of operativeness resulting from a change in output torque of the engine when controlling the operation of the internal combustion engine to increase an exhaust gas temperature for recovering a filter. <P>SOLUTION: The filter 18 is provided in an exhaust passage 8 for a diesel engine for trapping particulates in exhaust gas. Recovery control for removing the particulates from the filter 18 produces a change from normal engine operation emphasized on heat efficiency into engine operation intended for the increase of the exhaust gas temperature. In the engine operation intended for the increase of the exhaust gas temperature, heat efficiency is degraded more than that in the normal engine operation emphasized on the heat efficiency but a loss in output torque with the degradation of the heat efficiency is suppressed by the increase of a fuel injection amount. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車用エンジン等の内燃機関、特にディーゼルエンジンについて、その排気中に含まれる煤を主成分とする微粒子(パティキュレート)の大気中への放出を抑制することが要求されている。こうした要求を満たすため、例えば特開2001−303931公報に示されるように、ディーゼルエンジンの排気通路に、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタを設けることが考えられている。
【0003】
フィルタに捕集されて堆積したパティキュレートは、排気温度が高くなるエンジン運転、例えば高速走行時での高負荷高回転運転が実施され、この運転による排気温度の上昇に伴いフィルタが活性化温度まで昇温したときに焼失する。従って、排気温度が高くなるエンジン運転が継続している場合には、フィルタに堆積したパティキュレートが除去されるようになる。ただし、フィルタが活性化温度まで昇温してパティキュレートが除去されるのは、高負荷高回転運転が継続しているときなど条件が限られているため、フィルタに堆積してゆく量以上のパティキュレートを同フィルタから除去してゆくことは困難である。
【0004】
従って、通常はエンジン運転時間の増加に伴いパティキュレートの堆積が進み、そのパティキュレートによってフィルタが目詰まりして捕集能力が低下することとなる。こうしたフィルタの捕集能力低下を抑制するため、パティキュレートの堆積が所定レベルに達したとき、ディーゼルエンジンの排気温度を強制的に上昇させて同排気でフィルタを活性化温度まで昇温し、フィルタに堆積したパティキュレートを焼失させることが行われる。このようにフィルタに堆積したパティキュレートを除去することで、フィルタの捕集能力が回復(再生)するようになる。
【0005】
なお、フィルタ再生のために排気温度を強制的に上昇させる方法としては、例えばディーゼルエンジンの排気通路に燃料を供給し、同燃料を燃焼させるといった方法がある。しかし、この方法では排気通路に燃料を供給するための燃料供給装置を新たに設けなければならないことから、同装置を設けるための手間や費用も無視できない問題となる。
【0006】
このため、フィルタを再生する際、ディーゼルエンジンの運転を通常の熱効率重視の運転ではなく排気温度の上昇を意図した運転へと変化させ、この運転によってフィルタを活性化温度に向けて昇温することも考えられている。こうした排気温度の上昇を意図したディーゼルエンジンの運転としては、燃料噴射時期を熱効率重視の運転時よりも遅角させた運転や、排気再循環量(EGR量)を熱効率重視の運転時よりも増量した運転があげられる。
【0007】
上記のように燃料噴射時期を通常(熱効率重視)の運転時よりも遅角させると、燃料の燃焼期間が遅角側にずれることから、燃料燃焼後のガスが高温のまま排気として燃焼室から排気通路に送り出され、排気温度が上昇するようになる。また、排気再循環量を通常(熱効率重視)の運転時よりも増量すると、燃焼室に吸入される冷えた新気の量が減り、燃料燃焼後に燃焼室から排気通路に送り出される排気の温度が高められる。
【0008】
このように排気温度の上昇を意図した運転を行うことで、フィルタを活性化温度まで昇温させることの可能なエンジン運転領域が低負荷低回転側に拡大するため、フィルタに堆積したパティキュレートを効率よく焼失させて同フィルタの再生を図ることができるようになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ディーゼルエンジンの運転を、上述したように通常の熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転とすることで、排気通路に燃料を供給するための燃料供給装置等を設けることなく、フィルタを活性化温度まで昇温させるための排気温度の上昇を実現することができるようにはなる。
【0010】
しかし、排気温度の上昇を意図した運転では、熱効率が通常(熱効率重視)の運転時よりも低下してディーゼルエンジンの出力トルクが低下することから、要求される出力トルクが得られなくなることに起因して運転性(ドライバビリティ)が低下することは否めない。
【0011】
また、ディーゼルエンジンの運転が通常運転から排気温度上昇を意図した運転へと変化するときには出力トルクが低下し、逆に排気温度上昇を意図した運転から通常運転に変化するときには出力トルクが上昇するが、こうした運転切換時の急な出力トルク変化も運転性の低下に繋がる。
【0012】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、フィルタ再生のために排気温度が上昇するよう内燃機関を運転制御するとき、同機関の出力トルク変化に起因して運転性が低下するのを抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、内燃機関の排気に含まれる微粒子を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、排気温度が上昇するよう内燃機関を運転制御して前記フィルタに捕集された前記微粒子を焼失させる再生制御を実行する再生手段と、前記再生制御中に内燃機関の燃料噴射量を当該再生制御による機関トルク低下を抑制可能な量だけ増量する増量手段とを備えた。
【0014】
再生制御中における排気温度を上昇させるための機関運転では、通常の熱効率重視の機関運転よりも熱効率が低下するが、この熱効率低下に伴う出力トルク低下が燃料噴射量の増量によって抑制されるため、当該出力トルク低下に起因して運転性が低下するのを抑制することができる。
【0015】
請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記再生手段は、内燃機関の運転を熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転へと変化させることにより、前記再生制御を実行するものであって、前記再生制御の開始時における前記熱効率重視の運転から前記排気温度上昇を意図した運転への機関運転変化と、前記再生制御終了時における前記排気温度上昇を意図した運転から前記熱効率重視の運転への機関運転変化との少なくとも一方について、その変化を徐々に行わせる運転徐変手段を更に備えた。
【0016】
再生制御の開始時や終了時に内燃機関の運転を熱効率重視の運転と排気温度上昇を意図した運転との間で変化させるとき、その変化が徐々に行われることから同変化による出力トルク変化が生じたとしても、それが急なものとなるのを抑制することができる。
【0017】
請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の発明において、前記増量手段による燃料噴射量の増量の開始時と同増量の終了時との少なくとも一方における燃料噴射量変化を徐々に行わせる燃料徐変手段を更に備えた。
【0018】
増量手段による燃料噴射量の増量の開始時や同増量の終了時に、燃料噴射量が急に変化して大きな出力トルク変化が生じるのを抑制することができる。また、再生制御の開始や終了に伴う機関運転の変化が徐々に行われる場合には、その変化速度に対応して燃料噴射量を徐々に変化させることができるため、上記機関運転の除変に伴い出力トルクが徐々に変化しようとするが、それに対応した燃料噴射量の増量が行われて当該出力トルク変化を的確に抑制することができる。
【0019】
請求項4記載の発明では、内燃機関の排気に含まれる微粒子を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関の運転を熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転へと変化させることにより、同機関の排気温度を上昇させて前記フィルタに捕集された前記微粒子を焼失させる再生制御を実行する再生手段と、前記再生制御の開始時における前記熱効率重視の運転から前記排気温度上昇を意図した運転への機関運転変化と、前記再生制御終了時における前記排気温度上昇を意図した運転から前記熱効率重視の運転への機関運転変化との少なくとも一方について、その変化を徐々に行わせる運転徐変手段とを備えた。
【0020】
再生制御中に行われる排気温度上昇を意図した機関運転では、通常の熱効率を重視した機関運転よりも熱効率が低下して出力トルクが低下する。そのため、再生制御の開始時や終了時に内燃機関の運転を熱効率重視の運転と排気温度上昇を意図した運転との間で変化させるとき、急な出力トルク変化が生じて運転性が低下するおそれがある。しかし、こうした急な出力トルク変化による運転性の低下については、上記機関運転の変化が徐々に行われることによって抑制されるようになる。
【0021】
請求項5記載の発明では、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記再生手段は、排気温度を上昇させる機関運転として、内燃機関の吸排気系に設けられた絞り弁を通常の熱効率重視の機関運転よりも閉じ側に制御した状態での運転を実行するものとした。
【0022】
内燃機関の吸排気系に設けられる絞り弁は、例えば機関停止過程で同機関を速やかに停止させるべく閉じられたり、暖機運転時に熱効率を低下させて暖機を促進すべく閉じ側に制御されたりするものである。こうした役割を担う絞り弁を再生制御の実行時に閉じ側に制御することで内燃機関の回転抵抗が増して熱効率が低下し、同機関の燃焼エネルギの多くが熱として排気に伝達され、排気温度がフィルタを活性化温度まで昇温することの可能な値まで上昇するようになる。従って、排気温度を上昇させるための特別な装置を設けずとも、内燃機関に設けられる絞り弁を用いて排気温度を上昇させ、堆積したパティキュレートを焼失させるためのフィルタの昇温を適切に行えるようになる。
【0023】
請求項6記載の発明では、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記再生手段は、排気温度を上昇させる機関運転として、内燃機関に設けられた過給システムによる過給圧を低下させた状態での運転を実行するものとした。
【0024】
過給システムによって内燃機関への空気の過給が行われているときには、燃焼室に吸入される冷えた新気の量が増えるため、排気温度の上昇が抑制されることとなる。上記構成によれば、再生制御の実行時には、過給圧が低下させられて燃焼室に吸入される冷えた新気の量が低減されるため、排気温度がフィルタを活性化温度まで昇温することの可能な値まで上昇するようになる。従って、排気温度を上昇させるための特別な装置を設けずとも、内燃機関に設けられる過給システムを用いて排気温度を上昇させ、堆積したパティキュレートを焼失させるためのフィルタの昇温を適切に行えるようになる。
【0025】
請求項7記載の発明では、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、前記再生手段は、排気温度を上昇させる機関運転として、内燃機関の燃料噴射時期を熱効率重視の機関運転よりも遅角側に制御した状態での機関運転を実行するものとした。
【0026】
燃料噴射時期の遅角が行われると、燃料の燃焼期間が遅角側にずれて燃料燃焼後のガスが高温のまま排気として燃焼室から排気通路に送り出され、排気温度が高められるようになる。上記構成によれば、再生制御の実行時には、燃料噴射時期が遅角させられることにより、排気温度がフィルタを活性化温度まで昇温することの可能な値まで上昇するようになる。従って、排気温度を上昇させるための特別な装置を設けずとも、内燃機関に設けられる絞り弁を用いて排気温度を上昇させ、堆積したパティキュレートを焼失させるためのフィルタの昇温を適切に行えるようになる。
【0027】
請求項8記載の発明では、請求項1〜7のいずれかに記載の発明において、前記再生手段は、排気温度を上昇させる機関運転として、内燃機関に設けられた排気再循環機構による排気再循環量を熱効率重視の機関運転よりも増量側に制御した状態での機関運転を実行するものとした。
【0028】
排気再循環量を増量すると、燃焼室に吸入される冷えた新気の量が減ることから、燃料燃焼後に燃焼室から排気通路に送り出される排気の温度が高められるようになる。上記構成によれば、再生制御の実行時には、排気再循環量が増量させられることにより、排気温度がフィルタを活性化温度まで昇温することの可能な値まで上昇するようになる。従って、排気温度を上昇させるための特別な装置を設けずとも、内燃機関に設けられる絞り弁を用いて排気温度を上昇させ、堆積したパティキュレートを焼失させるためのフィルタの昇温を適切に行えるようになる。
【0029】
請求項9記載の発明では、請求項1〜8のいずれかに記載の発明において、前記再生手段は、アイドル運転中であるとき、排気温度を上昇させる機関運転として、アイドル回転速度を通常時よりも上昇させた状態でのアイドル運転を実行するものとした。
【0030】
アイドル回転速度を上昇させると、内燃機関の回転抵抗が大となって熱効率が低下し、同機関の燃焼エネルギが熱として排気に伝達される量も大となることから、排気温度が高められるようになる。上記構成によれば、排気温度を上昇させる機関運転の実行時にアイドル回転速度が上昇させられ、これにより排気温度が上昇するため、堆積したパティキュレートを焼失させるためのフィルタの昇温を適切に行えるようになる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車用ディーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した一実施形態を図1〜図10に従って説明する。
【0032】
図1に示されるディーゼルエンジン1においては、吸気通路2を通じて燃焼室3内に空気が吸入されるとともに、燃料噴射弁4から噴射される燃料が燃焼室3内で燃焼させられ、このときの燃焼エネルギでピストン5を往復移動させることにより駆動される。このピストン5の往復移動は、コネクティングロッド6によって、ディーゼルエンジン1の出力軸であるクランクシャフト7の回転に変換される。また、燃焼室3内の燃料焼燃後のガスは排気として排気通路8に送り出される。
【0033】
排気通路8に送り出された排気の一部は、排気再循環機構(EGR機構)9によって吸気通路2に戻される。このEGR機構9は、排気通路8から吸気通路2に排気を流すためのEGR通路10と、EGR通路10に設けられて同通路10を通過する排気の量(EGR量)を調節すべく開閉動作するEGRバルブ11とを備えている。こうしたEGR機構9による排気の再循環は、燃料の燃焼温度を低下させて窒素酸化物(NOx )の生成を抑制し、ディーゼルエンジン1のNOx エミッションを低減させるために行われる。
【0034】
排気通路8のEGR通路10よりも下流部分、及び吸気通路2のEGR通路10よりも上流部分は、過給システムを構成するターボチャージャ12にそれぞれ繋がっている。このターボチャージャ12は、吸気通路2の下流側へ空気を送り出すためのコンプレッサホイール13と、排気通路8を通過する排気の流れに基づいて回転するタービンホイール14とを備えている。そして、タービンホイール14が回転すると、それと一体にコンプレッサホイール13が回転し、これによりディーゼルエンジン1の吸気圧(過給圧)が上昇してエンジン出力の向上が可能となる。
【0035】
また、排気通路8にはターボチャージャ12を迂回するようにバイパス通路15が接続され、同通路15にはその排気流通面積を可変とすべく開閉動作するウエストゲートバルブ16が設けられている。従って、ウエストゲートバルブ16の開度を制御してバイパス通路15を通過する排気の量を可変とすることで、タービンホイール14側に流れる排気の量を変更し、ターボチャージャ12の回転速度を調整することができる。こうしたターボチャージャ12の回転速度調整により、ディーゼルエンジン1の過給圧が変更されるようになる。
【0036】
排気通路8におけるターボチャージャ12の下流には、エンジン停止開始時やエンジン冷間始動後に開閉動作させられる排気絞り弁17が設けられている。この排気絞り弁17を閉じ側に制御すると、ディーゼルエンジン1の排気抵抗が増大することとなる。従って、エンジン停止開始時には排気絞り弁17が閉弁され、上記排気抵抗によってエンジン回転速度が速やかに低下させられる。また、エンジン冷間始動後にも排気絞り弁17が閉弁され、上記排気抵抗によってディーゼルエンジン1の回転抵抗が大とされて熱効率が低下させられる。これにより、燃焼エネルギの多くが熱として同エンジン1に伝達され、暖機の促進が図られるようになる。
【0037】
排気通路8における排気絞り弁17の下流には、排気中に含まれる煤を主成分とする微粒子(パティキュレート)を捕集するフィルタ18が設けられている。このフィルタ18に捕集されて堆積したパティキュレートは、同フィルタ18が活性化温度まで昇温したときに焼失することとなる。このようにフィルタ18が活性化温度まで昇温するエンジン運転状態としては、例えば高速走行による高回転高負荷運転が継続し、排気温度が高い状態が続くような状態があげられる。従って、この運転状態以外のときにはフィルタ18に捕集されたパティキュレートが堆積してゆき、上記のような運転状態となったときには当該パティキュレートがフィルタ18から除去されてゆくことになる。
【0038】
次に、本実施形態における排気浄化装置の電気的構成について説明する。
この排気浄化装置は、ディーゼルエンジン1の運転制御を行うべく自動車に搭載された電子制御装置20を備えている。そして、電子制御装置20には、以下に示される各種センサからの検出信号が入力される。
【0039】
・吸気通路2内の圧力(過給圧)を検出する過給圧センサ21。
・クランクシャフト7の回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ22。
【0040】
・排気通路8における排気絞り弁17の上流側の圧力(背圧)を検出する背圧センサ23。
・自動車の運転者によって操作されるアクセルペダル24の踏み込み量(アクセル踏込量)を検出するアクセルポジションセンサ25。
【0041】
上記電子制御装置20は、アクセルポジションセンサ25の検出信号から求められるアクセル踏込量、及びクランクポジションセンサ22の検出信号から求められるエンジン回転速度等に基づき、燃料噴射量、燃料噴射時期、及びEGR量についての指令値を算出する。そして、これら指令値に基づき燃料噴射弁4及びEGRバルブ11を駆動することで、熱効率、及び排気エミッション等が良好なものとなるエンジン運転が得られるよう、燃料噴射量、燃料噴射時期、及びEGR量を制御する。
【0042】
また、電子制御装置20は、アイドル回転速度制御、ウエストゲートバルブ16及び排気絞り弁17の駆動制御も行う。即ち、アイドル運転時にエンジン回転速度(アイドル回転速度)が予め定められた目標アイドル回転速度に近づくよう、燃料噴射弁4を駆動して燃料噴射量を調整する。また、過給圧センサ21からの検出信号に基づき求められる過給圧が過度に上昇したときには、通常は閉弁状態にあるウエストゲートバルブ16を開弁して過給圧を低下させる。更に、エンジン冷間始動後及びエンジン停止開始後には、通常は開弁状態にある排気絞り弁17を上述したように閉じ側に制御し、暖機の促進や速やかなエンジン停止を図る。
【0043】
ところで、エンジン運転中は、排気中のパティキュレートがフィルタ18によって捕集される。また、排気温度がフィルタ18を活性化温度以上に昇温可能な値となるエンジン運転状態にあっては、フィルタ18に堆積したパティキュレートが焼失して除去されるようになる。エンジン運転中に生成されるパティキュレートの総量は燃料消費量と関係しており、フィルタ18から除去されるパティキュレートの量は排気温度に関係している。従って、フィルタ18でのパティキュレートの堆積量DEPについては、燃料噴射量の指令値算出に用いられるとともに、排気温度が上記のような値になるエンジン運転状態であるか否かの判断にも用いることの可能なパラメータであるアクセル踏込量及びエンジン回転速度に基づき推定することができる。
【0044】
即ち、上記堆積量DEPは、所定周期毎にアクセル踏込量及びエンジン回転速度に基づきフィルタ18に堆積するパティキュレートの変化量ΔDEPを算出し、この変化量ΔDEPを上記所定周期毎に加算してゆくことで得られるようになる。なお、上記変化量ΔDEPの算出方法としては、実験等によって予め設定されマップを参照して算出するという方法が考えられる。そして、この変化量ΔDEPについては、アクセル踏込量及びエンジン回転速度から分かるエンジン運転状態がフィルタ18を活性化温度まで昇温することが可能なエンジン運転領域にあるときには負の値をとり、それ以外のエンジン運転領域にあるときには正の値をとるようになる。
【0045】
フィルタ18が活性化温度まで昇温するのは、通常は高速走行時の高負荷高回転状態が継続された場合など条件が限られているため、上記変化量ΔDEPが負の値をとる機会は正の値をとる機会よりも少なくなり、堆積量DEPが徐々に増加してゆくことになる。そして、堆積量DEPが許容値以上になると、フィルタ18を強制的に昇温させて堆積したパティキュレートを除去し、フィルタ18の捕集能力を回復(再生)させる再生制御が電子制御装置20を通じて実行される。この再生制御では、ディーゼルエンジン1の運転が通常の熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転に変化させられ、こうした運転を行うことでフィルタ18を活性化温度まで昇温させる。
【0046】
ここで、再生制御におけるディーゼルエンジン1の運転状態の変化、即ち通常の熱効率重視の運転と排気温度上昇を意図した運転との間の変化について、図2及び図3のタイムチャートを参照して説明する。なお、図2において(a)〜(e)は各々、燃料噴射時期、EGR量、背圧、及び燃料噴射量の変化を表しており、図3はアイドル運転時のアイドル回転速度の変化を表している。
【0047】
堆積量DEPが許容値以上になって再生制御が開始されると、通常の熱効率重視のエンジン運転に対し、燃料噴射時期の遅角、EGR量の増量、過給圧の減圧、及び背圧の増圧が行われ、こうした状態でのエンジン運転が排気温度を上昇させるための運転として実行される。また、前記再生制御がアイドル運転中に実行される場合には、アイドル回転速度が通常時よりも上昇させられ、この状態でのエンジン運転も排気温度を上昇させるための運転として実行される。以上のようにして、ディーゼルエンジン1の運転が通常の熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転へと変化させられることとなる。
【0048】
図2(a)に示されるように、上記燃料噴射時期の遅角は遅角量B分だけ行われる。即ち、燃料噴射時期についての指令値が上記遅角量B分だけ遅角側の値とされ、この指令値に基づき燃料噴射弁4を駆動することで上記のような燃料噴射時期の遅角が行われる。このように燃料噴射時期を遅角させた状態でディーゼルエンジン1の運転を行うことで、燃料の燃焼機関が遅角側にずれて燃料燃焼後のガスが高温のまま排気として燃焼室3から排気通路8に送り出され、排気温度が高められるようになる。
【0049】
図2(b)に示されるように、上記EGR量の増量は増加量C分だけ行われる。即ち、EGR量についての指令値が上記増加量C分だけ増量側の値とされ、この指令値に基づきEGRバルブ11を駆動することで上記のようなEGR量の増量が行われる。このようにEGR量を増量させた状態でディーゼルエンジン1の運転を行うことで、上記EGR量の増加分だけ吸気通路2から燃焼室3に吸入される冷えた新気の量が減り、燃料燃焼後に燃焼室3から排気通路8に送り出される排気の温度が高められるようになる。
【0050】
図2(c)に示されるように、上記過給圧の減圧は減圧量D分だけ行われる。即ち、ウエストゲートバルブ16が上記減圧量Dに対応した開度だけ全閉状態から開き側に駆動され、これによりターボチャージャ12の回転速度が低下するため、上記のように過給圧が減圧量D分だけ減圧されることとなる。このように過給圧を減圧した状態でディーゼルエンジン1の運転を行うことで、吸気通路2から燃焼室3に吸入される冷えた新気の量が減り、燃料燃焼後に燃焼室3から排気通路8に送り出される排気の温度が高められるようになる。
【0051】
図2(d)に示されるように、上記背圧の増圧は増圧量E分だけ行われる。即ち、排気絞り弁17が上記増圧量Eに対応した開度だけ全開状態から閉じ側に駆動され、これによりディーゼルエンジン1の排気抵抗が増加し、上記のように背圧が増圧量E分だけ増圧されることとなる。このように背圧を増圧した状態でりディーゼルエンジン1の運転を行うことで、同エンジン1の回転抵抗が増して熱効率が低下し、燃料燃焼時の燃焼エネルギの多くが熱として排気に伝達されることから、排気温度が高められるようになる。
【0052】
図3に示されるように、アイドル運転時である場合のアイドル回転速度の上昇は増加量A分だけ行われる。即ち、目標アイドル回転速度が上記増加量Aだけ大きくされ、これによりアイドル回転速度が増加量Aだけ上昇するようになる。上記のようにアイドル回転速度が上昇することにより、ディーゼルエンジン1の回転抵抗が増して熱効率が低下し、燃料燃焼時の燃焼エネルギの多くが熱として排気に伝達されることから、排気温度が高められるようになる。
【0053】
なお、上記遅角量B、増加量C、減圧量D、及び増圧量Eについては、固定値を採用してもよいし、アクセル踏込量及びエンジン回転速度といったエンジン運転状態に応じて異なる可変値としてもよい。このような可変値として上記遅角量B、増加量C、減圧量D、及び増圧量Eを算出する場合、その算出についてはマップを参照して行うことや、計算式によって行うことが考えられる。また、アイドル回転速度の増加量Aについては固定値が採用される。
【0054】
上記のように排気温度を上昇させるエンジン運転を行っているときには、フィルタ18を活性化温度まで昇温可能なエンジン運転領域が低負荷低回転側に拡大する。例えば、通常の熱効率重視のエンジン運転を行っているときには、フィルタ18を活性化温度まで昇温可能な限界のエンジン運転状態として、図4に実線L1で示されるエンジン負荷とエンジン回転速度との組み合わせによるエンジン運転がなされるとする。この状態にあって、エンジン運転が上記排気温度を上昇させる運転に変化すると、上記エンジン負荷とエンジン回転速度との組み合わせが図4に実線L2で示されるように低負荷低回転側に移行する。
【0055】
このようにフィルタ18を活性化温度まで昇温可能なエンジン運転領域が低負荷低回転側に拡大することで、フィルタ18が活性化温度に達し易くなって堆積したパティキュレートの焼失機会が増える。これにより、フィルタ18に捕集されるパティキュレートの量よりも、フィルタ18から除去されるパティキュレートの量が多くなる。そして、この状態を所定時間以上継続することにより、フィルタ18に堆積したパティキュレートが除去されてゆき、フィルタ18の捕集能力が回復(再生)するようになる。
【0056】
また、再生制御の開始後に上記フィルタ再生に必要な時間が経過すると、再生制御の終了指令がなされ、上述した燃料噴射時期の遅角、EGR量の増量、過給圧の減圧、及び背圧の増圧が行われなくなり、通常の熱効率重視のエンジン運転が実行されることとなる。このようにして、ディーゼルエンジン1の運転が排気温度上昇を意図した運転から通常の熱効率重視の運転へと変化させられる。
【0057】
ところで、排気温度を上昇させるエンジン運転が行われると、通常の熱効率重視のエンジン運転時に比べて熱効率が低下するため、運転者からの出力要求を表すアクセル踏込量が一定であったとしても、ディーゼルエンジン1の出力トルクが低下することとなる。
【0058】
従って、エンジン回転速度一定の条件下でアクセル踏込量の変化するとき、ディーゼルエンジン1の出力トルクは、通常の熱効率重視のエンジン運転では図5(c)に実線で示されるように推移し、排気温度上昇を意図したエンジン運転では一点鎖線で示されるように推移する。このことから、エンジン運転が通常の熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転に変化すると、運転者から要求される出力トルクが得られなくなって運転性(ドライバビリティ)が低下するという不具合が生じる。
【0059】
また、再生制御の開始時に通常の熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転へと変化するときにはディーゼルエンジン1の出力トルクが低下し、再生制御の終了指令時には排気温度上昇を意図した運転から通常の熱効率重視の運転へと変化するときにはディーゼルエンジン1の出力トルクが上昇する。このため、再生制御の開始時及び終了指令時にはディーゼルエンジン1の出力トルクが変化し、これが急である場合にも運転性が低下することとなる。
【0060】
そこで本実施形態では、上述したような運転性の低下を抑制するために、以下の対策(A)、(B)を講じる。
(A)再生制御中にディーゼルエンジン1の燃料噴射量を図2(e)に示されるように増加量F分だけ増量し、排気温度上昇を意図したエンジン運転に伴うトルク低下を抑制する。
【0061】
(B)再生制御開始時、及び再生制御終了指令時に行われるエンジン運転の変化、即ち通常の熱効率重視のエンジン運転と排気温度上昇を意図したエンジン運転との間の変化を徐々に行う。
【0062】
なお、対策(A)における燃料噴射量の増加量Fについては、例えば以下のようにしてアクセル踏込量及びエンジン回転速度に基づき算出される。
仮に通常の熱効率重視のエンジン運転時にエンジン回転速度が一定でアクセル踏込量が図5にM1で示される値であるとすると、この状態で排気温度上昇を意図したエンジン運転を実行したときに出力トルク変化を生じさせないためには、燃料噴射量をアクセル踏込量がM2となるときの値まで増量する必要がある。従って、アクセル踏込量がM2のときの燃料噴射量Q2とM1のときの燃料噴射量Q1との差ΔQ(図5(b))が上記増加量Fとなるよう、当該増加量Fがアクセル踏込量及びエンジン回転速度に基づき算出される。
【0063】
また、対策(B)について、通常の熱効率重視のエンジン運転と排気温度上昇を意図したエンジン運転との間における運転の徐変は、その運転の変化に伴う燃料噴射時期、EGR量、過給圧、背圧、及びアイドル回転速度の変化を図2及び図3に示されるように徐々に行うことによって実現される。即ち、熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転への変化では、燃料噴射時期の遅角量B分の遅角、EGR量の増加量C分の増加、過給圧の減圧量D分の減圧、背圧の増圧量E分の増圧、及びアイドル回転速度の増加量A分の上昇が徐々に行われる。また、排気温度上昇を意図した運転から熱効率重視の運転への変化では、燃料噴射時期の遅角量B分の進角、EGR量の増加量C分の減少、過給圧の減圧量D分の増圧、背圧の増圧量E分の減圧、及びアイドル回転速度の増加量A分の低下が徐々に行われる。
【0064】
従って、上記対策(A)を実行することにより、再生制御中における出力トルク低下によるエンジン運転性の低下を抑制することができる。再生制御中における出力トルク低下を抑制することができまる。また、上記対策(B)を実行することにより、再生制御開始時や再生制御終了時に出力トルク変化が生じたとしても、その変化が急なものとなって運転性の低下に繋がるのを抑制することができる。
【0065】
次に、上記再生制御の実行手順について、再生制御ルーチンを示す図6のフローチャートを参照して説明する。この再生制御ルーチンは、電子制御装置20を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【0066】
再生制御ルーチンにおいては、まずフィルタ18でのパティキュレートの堆積量DEPが許容値以上になったときに開始される再生制御の開始時であるか否かが判断される(S101)。
【0067】
ここで肯定判定であれば、アイドル運転中(S102:YES)であることを条件に上述したアイドル回転速度の増加量Aの設定が行われる(S103)。なお、アイドル運転中である旨の判断は、例えばアクセル踏込量が「0」であり且つエンジン回転速度が所定値未満であることに基づきなされる。
【0068】
続いて、噴射時期の遅角量Bの算出(S104)、EGR量の増加量Cの算出(S105)、過給圧の減圧量Dの算出(S106)、及び背圧の増圧量Eの算出(S107)が、上述したようにアクセル踏込量及びエンジン回転速度に基づき順次行われることとなる。これら遅角量B、増加量C、減圧量D、及び増圧量Eは、再生制御中に排気温度を上昇させるエンジン運転を行う際に用いられる。その後、燃料噴射量の増加量Fも上述したようにアクセル踏込量及びエンジン回転速度に基づき算出される(S108)。この増加量Fは、再生制御中の排気温度を上昇させるエンジン運転が行われる際、出力トルクが低下しないように燃料噴射量を増量する際に用いられる。
【0069】
一方、上記ステップS101で否定判定がなされると、再生制御中であるか否かが判断される(S109)。ここで肯定判定であれば、上記アイドル回転速度、燃料噴射時期、EGR量、過給圧、背圧、及び燃料噴射量といった各パラメータについて、上記増加量A、遅角量B、増加量C、減圧量D、増圧量E、及び増加量Fを反映させる処理が実行される(S110)。この処理の詳細な手順について、反映ルーチンを示す図7〜図10のフローチャートを参照して説明する。なお、反映ルーチンは、再生制御ルーチンのステップS110(図6)に進む毎に電子制御装置20を通じて実行される。
【0070】
反映ルーチンにおいては、再生制御の開始からの経過時間が所定時間t1未満であるとき(図7のS201:YES)には、上記各パラメータについて増加量A、遅角量B、増加量C、減圧量D、増圧量E、及び増加量Fが徐々に反映させられる(S202〜S208)。また、再生制御の開始からの経過時間が所定時間t1以上であるとき(S201:NO)には、再生制御の終了指令がないこと(図8のS209:YES)を条件に、上記各パラメータの増減が継続される(S210〜S216)。なお、上記所定時間t1は、上記各パラメータの増減分を反映しきるのに必要な時間よりも長い時間に設定される。
【0071】
一方、再生制御中にあって同制御の終了指令がなされた場合(S209:NO)、その指令からの経過時間が所定時間t2未満であるとき(図9のS217:YES)には上記各パラメータについての増減分が徐々に「0」に戻される(S218〜S224)。また、再生制御の終了指令があってからの経過時間が所定時間t2以上であるとき(S217:NO)には、上記各パラメータの増減分が「0」とされる。(図10のS225〜S231)。なお、上記所定時間t2は、上記各パラメータの増減分を「0」に戻しきるのに必要な時間よりも長い時間に設定される。
【0072】
次に、上述した[1]ステップS202〜S208の処理、[2]ステップS210〜S216の処理、[3]ステップS218〜S224の処理、及び[4]ステップS225〜S231の処理について、個別に詳しく説明する。
【0073】
[1]アイドル回転速度、燃料噴射時期、EGR量、過給圧、背圧、及び燃料噴射量といった各パラメータに対し、増加量A、遅角量B、増加量C、減圧量D、増圧量E、及び増加量Fを徐々に反映させる処理(図7のS202〜S208)。
【0074】
この処理では、まずアイドル運転中(S202:YES)であることを条件に、目標アイドル回転速度が所定の増加割合でもって徐々に増加させられ、これによりアイドル回転速度が図3に示されるように徐々に上昇させられる(S203)。こうしたアイドル回転速度の上昇は増加量A分だけ上昇するまで続けられることとなる。
【0075】
燃料噴射時期については、その指令値が所定の遅角割合でもって徐々に遅角させられ、同指令値に基づき燃料噴射弁4が駆動されることにより、図2(a)に示されるように徐々に遅角させられる(S204)。こうした燃料噴射時期の遅角は遅角量B分だけ遅角するまで続けられる。
【0076】
EGR量については、その指令値が所定の増加割合でもって徐々に増加させられ、同指令値に基づきEGRバルブ11が駆動されることにより、図2(b)に示されるように徐々に増量させられる(S205)。こうしたEGR量の増量は増加量C分だけ増量するまで続けられる。
【0077】
過給圧については、ウエストゲートバルブ16が全閉状態から減圧量Dに対応した開度分だけ徐々に開き側に駆動されることにより、図2(c)に示されるように徐々に減圧させられる(S206)。こうした過給圧の減圧は上記減圧量D分だけ減圧するまで続けられる。
【0078】
背圧については、排気絞り弁17が全開状態から増圧量Eに対応した開度分だけ徐々に閉じ側に駆動されることにより、図2(d)に示されるように徐々に増圧させられる(S207)。こうした背圧の増圧は上記増圧量E分だけ増圧するまで続けられる。
【0079】
燃料噴射量については、その指令値が所定の増量割合でもって徐々に増量させられ、同指令値に基づき燃料噴射弁4を駆動することにより、図2(e)に示されるように徐々に増量させられる(S208)。こうした燃料噴射量の増量は増加量F分だけ増量するまで続けられる。
【0080】
[2]上記各パラメータの増減状態を継続させる処理(図8のS210〜S216)。
この処理では、まずアイドル運転中であること(S210:YES)を条件に、目標アイドル回転速度が増加量A分だけ増加した状態に維持され、これによりアイドル回転速度が図3に示されるように増加量A分だけ上昇した状態に維持される(S211)。こうしたアイドル回転速度の増加量A分だけの上昇は、再生制御の終了指令がなされるまで続けられる。
【0081】
燃料噴射時期については、その指令値が遅角量B分だけ遅角した状態に維持され、これにより燃料噴射時期が図2(a)に示されるように遅角量B分だけ遅角した状態に維持される(S212)。こうした燃料噴射時期の遅角量B分だけの遅角は、再生制御終了指令がなされるまで続けられる。
【0082】
EGR量については、その指令値が増加量C分だけ増量した状態に維持され、これによりEGR量が図2(b)に示されるように増加量C分だけ増量した状態に維持される(S213)。こうしたEGR量の増加量B分だけの増量は、再生制御終了指令がなされるまで続けられる。
【0083】
過給圧については、ウエストゲートバルブ16が全閉から減圧量Dに対応した開度分だけ開かれた状態に維持され、これにより過給圧が図2(c)に示されるように減圧量D分だけ減圧した状態に維持される(S214)。こうした過給圧の減圧量D分だけの減圧は、再生制御終了指令がなされるまで続けられる。
【0084】
背圧については、排気絞り弁17が全開から増圧量Eに対応した開度分だけ閉じられた状態に維持され、これにより背圧が図2(d)に示されるように増圧量E分だけ増圧した状態に維持される(S215)。こうした背圧の増圧量E分だけの増圧は、再生制御終了指令がなされるまで続けられる。
【0085】
燃料噴射量については、その指令値が増加量F分だけ増加した状態に維持され、これにより燃料噴射量が図2(e)に示されるように増加量F分だけ増加した状態に維持される(S216)。こうした燃料噴射量の増量は、再生制御終了指令がなされるまで続けられる。
【0086】
[3]上記各パラメータについての増減分を徐々に「0」に戻す処理(ステップ(図9のS218〜S224)。
この処理では、まずアイドル運転中(S218:YES)であることを条件に、目標アイドル回転速度が所定の減少割合でもって徐々に減少させられ、これによりアイドル回転速度が図3に示されるように徐々に低下させられる(S219)。こうしたアイドル回転速度の低下は増加量A分だけ低下するまで続けられることとなる。
【0087】
燃料噴射時期については、その指令値が所定の進角割合でもって徐々に進角させられ、同指令値に基づき燃料噴射弁4が駆動されることにより、図2(a)に示されるように徐々に進角させられる(S220)。こうした燃料噴射時期の進角は遅角量B分だけ進角するまで続けられる。
【0088】
EGR量については、その指令値が所定の減少割合でもって徐々に減少させられ、同指令値に基づきEGRバルブ11が駆動されることにより、図2(b)に示されるように徐々に減量させられる(S221)。こうしたEGR量の減量は増加量C分だけ減量するまで続けられる。
【0089】
過給圧については、ウエストゲートバルブ16が徐々に全閉状態に向けて閉じ側に駆動されることにより、図2(c)に示されるように徐々に増圧させられる(S222)。
【0090】
背圧については、排気絞り弁17が徐々に全開状態に向けて開き側に駆動されることにより、図2(d)に示されるように徐々に減圧させられる(S223)。
【0091】
燃料噴射量については、その指令値が所定の減量割合でもって徐々に減量させられ、同指令値に基づき燃料噴射弁4を駆動することにより、図2(e)に示されるように徐々に減量させられる(S224)。こうした燃料噴射量の減量は増加量F分だけ減量するまで続けられる。
【0092】
[4]上記各パラメータについての増減分を「0」とする処理(図10のステップS225〜S231)。
この処理では、まずアイドル運転中であること(S225:YES)を条件に、目標アイドル回転速度が増加量A分だけ減少した状態とされ、これによりアイドル回転速度が図3に示されるように増加量A分を反映させていない状態に戻される(S226)。
【0093】
燃料噴射時期については、その指令値が遅角量B分だけ進角した状態とされ、これにより燃料噴射時期が図2(a)に示されるように遅角量B分を反映させていない状態に戻される(S227)。
【0094】
EGR量については、その指令値の増加量C分だけ減量した状態とされ、これによりEGR量が図2(b)に示されるように増加量C分を反映させていない状態に戻される(S228)
過給圧については、ウエストゲートバルブ16が全閉状態とされ、これにより過給圧が図2(c)に示されるように減圧量D分を反映させていない状態に戻される(S229)。
【0095】
背圧については、排気絞り弁17が全開状態とされ、これにより背圧が図2(d)に示されるように増圧量E分を反映させていない状態に戻される(S230)。
【0096】
燃料噴射量については、その指令値が増加量F分だけ減少した状態とされ、これにより燃料噴射量が図2(e)に示されるように増加量F分を反映させていない状態とされる(S231)。
【0097】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)再生制御中における排気温度を上昇させるエンジン運転では、通常の熱効率重視のエンジン運転よりも熱効率が低下するが、この熱効率低下に伴う出力トルクの低下については燃料噴射量の増加量F分の増量によって抑制することができる。仮に、こうした燃料噴射量の増量が行われないとすると、再生制御中においてアクセルペダル24を所定量だけ踏み込んだとき、ディーゼルエンジン1の出力トルクが通常の熱効率重視の運転時に比べて低くなることから運転性が低下する。しかし、再生制御中に上記燃料噴射量の増加が行われることで、こうした出力トルク低下に起因して運転性が低下するのを抑制することができる。
【0098】
(2)上記増加量Fは、アクセル踏込量及びエンジン回転速度に基づき算出され、そのエンジン運転状態で通常の熱効率重視のエンジン運転から排気温度上昇を意図したエンジン運転に切り換えられたときのトルク低下分を補償するのに必要な燃料量(例えば図5(b)の差ΔQ)に対応した値とされる。従って、再生制御中においては、上記増加量F分の燃料噴射量増量により上記出力トルク低下を的確に抑制することができる。
【0099】
(3)ディーゼルエンジン1の排気温度は、燃料噴射量の増量に対応して上昇するようにもなる。即ち、エンジン回転速度一定の条件下ではアクセル踏込量の変化に対して燃料噴射量が例えば図5(b)に示されるように変化するが、この燃料噴射量の変化に対応して排気温度も図5(a)に示されるように変化する。従って、再生制御中に上記のように燃料噴射量を増加量F分、即ち図5(b)における差ΔQ分だけ増量すると、排気温度が温度T1から温度T2まで上記差ΔQに対応する温度差ΔT分だけ上昇するため、フィルタ18が活性化温度まで昇温し易くなる。
【0100】
(4)再生制御開始時にエンジン運転が通常の熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転に変化するとき、及び再生制御終了指令時に排気温度上昇を意図した運転から通常の熱効率重視の運転に変化するとき、それら運転の変化は徐々に行われる。更に、再生制御開始時(上記燃料噴射量増量の開始時)、及び再生制御終了指令時(上記燃料噴射量の増量終了時)には、燃料噴射量変化が上記エンジン運転の徐変に応じて図2(e)に示されるように徐々に変化させられる。従って、上述したエンジン運転の徐変によって出力トルクが徐々に変化しようとするとき、その変化に対応して燃料噴射量の増量が行われ、上記出力トルク変化を的確に抑制することができるようになる。また、仮に上記のようにエンジン運転が変化するときに出力トルクの変化が生じたとしても、同エンジン運転が徐々に変することから、上記出力トルク変化が急なものとなって運転性低下に繋がるのを抑制することができる。
【0101】
(5)排気温度を上昇させるエンジン運転として、燃料噴射時期の遅角量B分の遅角、EGR量の増加量C分の増量、過給圧の減圧量Dの減圧、及び背圧の増圧量D分の増圧等を行った状態でのエンジン運転が実行される。こうしたエンジン運転は、ディーゼルエンジン1に新たに特別な装置を設けなくても実現可能である。そのため、上記特別な装置を設けることに伴う手間や費用をかけることなく、フィルタ18を活性化温度まで昇温させてパティキュレートを焼失させることが可能になる。
【0102】
(6)再生制御が行われるときアイドル運転中であれば、上記排気温度上昇のためのエンジン運転として、アイドル回転速度を増加量A分だけ上昇させたエンジン運転も加えて行われる。このようにアイドル回転速度を上昇させると、ディーゼルエンジン1の回転抵抗が大となって熱効率が低下し、同エンジン1の運動エネルギが熱として排気に伝達される量も大となることから、排気温度が高められるようになる。従って、アイドル運転中の再生制御において、排気温度がフィルタ18を活性化温度まで昇温することの可能な値まで的確に上昇させられるようになる。
【0103】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・再生制御開始時、及び再生制御終了指令時における上記燃料噴射量の変化を必ずしも徐々に行う必要はない。
【0104】
・再生制御中に燃料噴射量を上述した差ΔQに対応した値である増加量F分だけ増量したが、この増加量Fを例えば所定の固定値としてもよい。
・再生制御中における燃料噴射量の増量を必ずしも行う必要はない。こうした燃料噴射量の増量を行わないとしても、再生制御を行うに当たりエンジン運転を通常の熱効率重視の運転と排気温度上昇を意図した運転との間で徐変させることにより、上記エンジン運転の変化の際の出力トルク変化が急なものとなるのを抑制することができる。
【0105】
・再生制御を行うにあたりエンジン運転を通常の熱効率重視の運転と排気温度上昇を意図した運転との間で変化させる際、その変化を必ずしも徐々に行う必要はない。こうしたエンジン運転の徐変を行わないとしても、再生制御中に燃料噴射量の増量を行うことにより、再生制御中の出力トルク低下を抑制することはできる。
【0106】
・再生制御において排気温度を上昇させるためにアイドル回転速度の上昇、燃料噴射時期の遅角、EGR量の増量、過給圧の減圧、及び背圧の増圧を行ったが、これらのうちの幾つかを行わないようにしてもよい。
【0107】
・再生制御の実行に伴うアイドル回転速度、燃料噴射時期、EGR量、過給圧、及び背圧等の変化について、その変化速度(変化に要する時間)や変化量等をエンジン運転状態に応じて可変としてもよい。また、当該変化速度や変化量を、通常の熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転への変化と、排気温度上昇を意図した運転から通常の熱効率重視の運転への変化とで異なるものとしてもよい。
【0108】
・排気通路8の排気絞り弁17の代わりに吸気通路2に吸気絞り弁を設け、この吸気絞り弁によって排気絞り弁17と同じ役割を担うようにしてもよい。また、排気絞り弁17と吸気絞り弁との両方を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の排気浄化装置が適用されるディーゼルエンジン全体を示す略図。
【図2】(a)〜(e)は再生制御が行われる際の燃料噴射時期、EGR量、過給圧、背圧、燃料噴射量の推移を示すタイムチャート。
【図3】アイドル運転中に再生制御が行われる際のアイドル回転速度の推移を示すタイムチャート。
【図4】フィルタが活性化温度まで昇温される限界のエンジン運転が、通常運転時と再生制御中とでどのように変化するかを説明するための説明図。
【図5】(a)〜(c)はアクセル踏込量の変化に対する排気温度、燃料噴射量、出力トルクの推移傾向を示すグラフ。
【図6】再生制御の実行手順を示すフローチャート。
【図7】再生制御の実行にあたり、アイドル回転速度、燃料噴射時期、EGR量、過給圧、背圧、及び燃料噴射量といった各パラメータを所定の増減分だけ徐変させる手順を示すフローチャート。
【図8】再生制御の実行にあたり、アイドル回転速度、燃料噴射時期、EGR量、過給圧、背圧、及び燃料噴射量といった各パラメータについて所定の増減分を保持する手順を示すフローチャート。
【図9】再生制御の終了にあたり、アイドル回転速度、燃料噴射時期、EGR量、過給圧、背圧、及び燃料噴射量といった各パラメータを徐々に元に戻す手順を示すフローチャート。
【図10】再生制御の終了にあたり、アイドル回転速度、燃料噴射時期、EGR量、過給圧、背圧、及び燃料噴射量といった各パラメータを元に戻す手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…ディーゼルエンジン、2…吸気通路、3…燃焼室、4…燃料噴射弁、8…排気通路、9…EGR機構、10…EGR通路、11…EGRバルブ、12…ターボチャージャ、13…コンプレッサホイール、14…タービンホイール、15…バイパス通路、16…ウエストゲートバルブ、17…排気絞り弁、18…フィルタ、20…電子制御装置(再生手段、増量手段、燃料徐変手段、運転徐変手段)、21…過給圧センサ、22…クランクポジションセンサ、23…背圧センサ、24…アクセルペダル、25…アクセルポジションセンサ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for an internal combustion engine such as an automobile engine, particularly a diesel engine, to suppress the emission of fine particles (particulates) mainly containing soot contained in the exhaust gas into the atmosphere. In order to satisfy such requirements, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-303931, it has been considered to provide a filter for collecting particulates in exhaust gas in an exhaust passage of a diesel engine.
[0003]
The particulates collected and accumulated in the filter are subjected to an engine operation in which the exhaust gas temperature is increased, for example, a high-load high-speed operation during high-speed running, and the filter is activated up to an activation temperature as the exhaust gas temperature increases due to this operation. Burns out when heated. Therefore, when the engine operation in which the exhaust gas temperature becomes high is continued, the particulates accumulated on the filter are removed. However, particulates are removed by raising the temperature of the filter to the activation temperature because the conditions are limited, such as when high-load high-speed operation is continued. It is difficult to remove particulates from the filter.
[0004]
Therefore, the accumulation of particulates usually progresses with an increase in the engine operating time, and the particulates cause clogging of the filter, thereby lowering the trapping ability. In order to suppress such a reduction in the trapping capacity of the filter, when the particulate matter accumulation reaches a predetermined level, the exhaust temperature of the diesel engine is forcibly increased, and the filter is heated to the activation temperature by the exhaust gas, and the filter is heated. The burning of the particulates deposited on the surface is performed. By removing the particulates accumulated on the filter in this way, the trapping ability of the filter is restored (regenerated).
[0005]
As a method for forcibly raising the exhaust gas temperature for the regeneration of the filter, for example, there is a method of supplying fuel to an exhaust passage of a diesel engine and burning the fuel. However, in this method, a new fuel supply device for supplying fuel to the exhaust passage must be provided, so that the labor and cost for providing the device cannot be ignored.
[0006]
For this reason, when regenerating the filter, the operation of the diesel engine should be changed from an operation focused on thermal efficiency to an operation intended to increase the exhaust gas temperature, and the temperature of the filter should be raised to the activation temperature by this operation. Is also considered. The operation of the diesel engine intended to increase the exhaust gas temperature includes an operation in which the fuel injection timing is retarded compared to the operation in which the thermal efficiency is emphasized, and an increase in the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) compared to the operation in which the thermal efficiency is emphasized. Driving was given.
[0007]
If the fuel injection timing is retarded as compared to the normal (thermal efficiency-oriented) operation as described above, the combustion period of the fuel shifts to the retard side. The exhaust gas is sent to the exhaust passage, and the exhaust gas temperature rises. Also, if the amount of exhaust gas recirculation is increased from that in normal (thermal efficiency-oriented) operation, the amount of cool fresh air sucked into the combustion chamber decreases, and the temperature of exhaust gas sent from the combustion chamber to the exhaust passage after fuel combustion decreases. Enhanced.
[0008]
By performing the operation intended to increase the exhaust gas temperature in this manner, the engine operating region in which the filter can be heated to the activation temperature is expanded to a low-load low-rotation side, so that the particulates accumulated on the filter are reduced. The filter can be efficiently burned and the filter can be regenerated.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the operation of the diesel engine is changed from the normal operation with a focus on thermal efficiency to the operation intended to increase the exhaust gas temperature, so that the filter can be activated without providing a fuel supply device for supplying fuel to the exhaust passage. Thus, it is possible to realize an increase in the exhaust gas temperature for raising the temperature to the gasification temperature.
[0010]
However, in the operation intended to raise the exhaust gas temperature, the required output torque cannot be obtained because the thermal efficiency is lower than in the normal (thermal efficiency-oriented) operation and the output torque of the diesel engine is reduced. It is undeniable that drivability is reduced.
[0011]
Also, when the operation of the diesel engine changes from the normal operation to the operation intended to increase the exhaust gas temperature, the output torque decreases. Conversely, when the operation changes from the operation intended to increase the exhaust gas temperature to the normal operation, the output torque increases. Such a sudden change in output torque at the time of operation switching also leads to a decrease in drivability.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to control the operation of an internal combustion engine so as to increase the exhaust gas temperature for filter regeneration by changing the output torque of the engine. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine that can suppress a decrease in drivability.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the means for achieving the above object and the effects thereof will be described.
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine including a filter for trapping fine particles contained in exhaust gas of the internal combustion engine, the operation of the internal combustion engine is controlled so that the exhaust gas temperature increases. Means for executing regeneration control for burning out the fine particles trapped by the filter, and increasing the fuel injection amount of the internal combustion engine during the regeneration control by an amount capable of suppressing a decrease in engine torque due to the regeneration control. Means.
[0014]
In the engine operation for raising the exhaust gas temperature during the regeneration control, the thermal efficiency is lower than that in the normal engine operation in which the thermal efficiency is emphasized, but the decrease in the output torque due to the decrease in the thermal efficiency is suppressed by increasing the fuel injection amount. A decrease in drivability due to the decrease in the output torque can be suppressed.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the regeneration unit executes the regeneration control by changing an operation of the internal combustion engine from an operation that emphasizes thermal efficiency to an operation that intends to increase the exhaust gas temperature. And an engine operation change from the operation in which the thermal efficiency is emphasized at the start of the regeneration control to the operation intended to increase the exhaust temperature, and the operation intended to increase the exhaust temperature at the end of the regeneration control. An operation gradual change means for gradually changing at least one of the engine operation change to the operation with an emphasis on thermal efficiency is further provided.
[0016]
When the operation of the internal combustion engine is changed between the operation that emphasizes thermal efficiency and the operation that intends to raise the exhaust gas temperature at the start and end of the regeneration control, the change is performed gradually, and the output torque changes due to the change. Even if it does, it can be suppressed from becoming sudden.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the fuel injection amount is gradually changed in at least one of the time when the fuel injection amount is increased by the amount increasing means and the time when the increase is completed. A fuel gradual change means is further provided.
[0018]
When the increase in the fuel injection amount by the increase means is started or when the increase is finished, it is possible to suppress a sudden change in the fuel injection amount and a large output torque change. Further, when the engine operation changes gradually with the start or end of the regeneration control, the fuel injection amount can be gradually changed in accordance with the change speed. Accordingly, the output torque tends to change gradually, but the fuel injection amount is increased correspondingly, and the output torque change can be appropriately suppressed.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine provided with a filter for trapping particulates contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, the operation of the internal combustion engine is changed from an operation focusing on thermal efficiency to an operation intended to increase the exhaust gas temperature. Changing the exhaust temperature of the engine to perform regeneration control for burning out the fine particles trapped in the filter; and performing the exhaust control from the operation that emphasizes the thermal efficiency at the start of the regeneration control. At least one of the engine operation change to the operation intended to increase the temperature and the engine operation change from the operation intended to increase the exhaust gas temperature to the operation that emphasizes the thermal efficiency at the end of the regeneration control is gradually changed. Operation changing means.
[0020]
In the engine operation intended to increase the exhaust gas temperature performed during the regeneration control, the thermal efficiency is lower and the output torque is lower than in the normal engine operation in which the thermal efficiency is emphasized. Therefore, when the operation of the internal combustion engine is changed between the operation with an emphasis on thermal efficiency and the operation intended to increase the exhaust gas temperature at the start and end of the regeneration control, a sudden change in the output torque may occur and the drivability may be reduced. is there. However, a decrease in drivability due to such a sudden change in output torque is suppressed by gradually changing the engine operation.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the regenerating means normally operates a throttle valve provided in an intake / exhaust system of the internal combustion engine as an engine operation for increasing exhaust gas temperature. The operation is performed in a state in which the engine is controlled to be more closed than the engine operation that emphasizes thermal efficiency.
[0022]
The throttle valve provided in the intake / exhaust system of the internal combustion engine is closed, for example, to stop the engine promptly during an engine stop process, or is controlled to a closed side to reduce thermal efficiency during warm-up operation to promote warm-up. Or something. By controlling the throttle valve having such a role to the closed side during the execution of the regeneration control, the rotational resistance of the internal combustion engine increases, the thermal efficiency decreases, and much of the combustion energy of the engine is transmitted to the exhaust as heat, and the exhaust temperature is reduced. The temperature of the filter rises to a value at which the temperature can be raised to the activation temperature. Therefore, without providing a special device for raising the exhaust gas temperature, it is possible to raise the exhaust gas temperature by using the throttle valve provided in the internal combustion engine and appropriately raise the temperature of the filter for burning off the accumulated particulates. Become like
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, as the engine operation for increasing the exhaust gas temperature, the regeneration means uses a supercharging pressure by a supercharging system provided in the internal combustion engine. It is assumed that the operation in the lowered state is executed.
[0024]
When air is being supercharged into the internal combustion engine by the supercharging system, the amount of cool fresh air sucked into the combustion chamber increases, so that the rise in exhaust gas temperature is suppressed. According to the above configuration, when the regeneration control is executed, the supercharging pressure is reduced and the amount of the cool fresh air sucked into the combustion chamber is reduced, so that the exhaust gas temperature increases the filter to the activation temperature. Will rise to a value that is possible. Therefore, without providing a special device for raising the exhaust gas temperature, the temperature of the filter for raising the exhaust gas temperature by using the supercharging system provided in the internal combustion engine and appropriately burning out the accumulated particulates is appropriately adjusted. Will be able to do it.
[0025]
In the invention according to claim 7, in the invention according to any one of claims 1 to 6, the regenerating means sets the fuel injection timing of the internal combustion engine as the engine operation for increasing the exhaust gas temperature as compared with the engine operation in which thermal efficiency is emphasized. The engine operation is performed in a state where the engine is controlled to the retard side.
[0026]
When the fuel injection timing is retarded, the combustion period of the fuel is shifted to the retard side, and the gas after fuel combustion is sent out as high temperature exhaust gas from the combustion chamber to the exhaust passage, thereby increasing the exhaust gas temperature. . According to the above configuration, when the regeneration control is performed, the fuel injection timing is retarded, so that the exhaust gas temperature rises to a value at which the temperature of the filter can be raised to the activation temperature. Therefore, without providing a special device for raising the exhaust gas temperature, it is possible to raise the exhaust gas temperature by using the throttle valve provided in the internal combustion engine and appropriately raise the temperature of the filter for burning off the accumulated particulates. Become like
[0027]
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to seventh aspects, the regeneration means performs an exhaust gas recirculation by an exhaust gas recirculation mechanism provided in the internal combustion engine as an engine operation for increasing the exhaust gas temperature. The engine operation is performed in a state where the amount is controlled to be increased from the engine operation that emphasizes thermal efficiency.
[0028]
When the amount of exhaust gas recirculation is increased, the amount of cooled fresh air sucked into the combustion chamber is reduced, so that the temperature of exhaust gas sent from the combustion chamber to the exhaust passage after fuel combustion is increased. According to the above configuration, when the regeneration control is performed, the exhaust gas recirculation amount is increased, so that the exhaust gas temperature rises to a value that can raise the temperature of the filter to the activation temperature. Therefore, without providing a special device for raising the exhaust gas temperature, it is possible to raise the exhaust gas temperature by using the throttle valve provided in the internal combustion engine and appropriately raise the temperature of the filter for burning off the accumulated particulates. Become like
[0029]
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, when the idling operation is being performed, the regenerating means sets the idling rotational speed to be higher than the normal operation as the engine operation for increasing the exhaust gas temperature. The idle operation is also performed in a state where the pressure is raised.
[0030]
Increasing the idling rotational speed increases the rotational resistance of the internal combustion engine, lowers thermal efficiency, and increases the amount of combustion energy of the engine transmitted to the exhaust as heat, so that the exhaust temperature is increased. become. According to the above configuration, the idle rotation speed is increased during execution of the engine operation for increasing the exhaust gas temperature, and thereby the exhaust gas temperature is increased. Therefore, it is possible to appropriately increase the temperature of the filter for burning off the accumulated particulates. Become like
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an exhaust gas purification device for an automobile diesel engine will be described with reference to FIGS.
[0032]
In the diesel engine 1 shown in FIG. 1, air is sucked into the combustion chamber 3 through the intake passage 2, and fuel injected from the fuel injection valve 4 is burned in the combustion chamber 3. It is driven by reciprocating the piston 5 with energy. The reciprocating movement of the piston 5 is converted by the connecting rod 6 into rotation of a crankshaft 7 which is an output shaft of the diesel engine 1. The gas after burning the fuel in the combustion chamber 3 is sent to the exhaust passage 8 as exhaust gas.
[0033]
Part of the exhaust gas sent to the exhaust passage 8 is returned to the intake passage 2 by an exhaust gas recirculation mechanism (EGR mechanism) 9. The EGR mechanism 9 includes an EGR passage 10 for flowing exhaust gas from the exhaust passage 8 to the intake passage 2 and an opening / closing operation for adjusting an amount of exhaust gas (EGR amount) provided in the EGR passage 10 and passing through the passage 10. An EGR valve 11 is provided. The exhaust gas recirculation by the EGR mechanism 9 is performed to reduce the combustion temperature of the fuel to suppress the generation of nitrogen oxides (NOx) and reduce the NOx emission of the diesel engine 1.
[0034]
A portion of the exhaust passage 8 downstream of the EGR passage 10 and a portion of the intake passage 2 upstream of the EGR passage 10 are connected to a turbocharger 12 constituting a supercharging system. The turbocharger 12 includes a compressor wheel 13 for sending air to a downstream side of the intake passage 2 and a turbine wheel 14 that rotates based on a flow of exhaust gas passing through the exhaust passage 8. When the turbine wheel 14 rotates, the compressor wheel 13 rotates integrally therewith, thereby increasing the intake pressure (supercharging pressure) of the diesel engine 1 and improving the engine output.
[0035]
A bypass passage 15 is connected to the exhaust passage 8 so as to bypass the turbocharger 12, and the passage 15 is provided with a wastegate valve 16 that opens and closes to make the exhaust circulation area variable. Therefore, by controlling the opening degree of the wastegate valve 16 and making the amount of exhaust gas passing through the bypass passage 15 variable, the amount of exhaust gas flowing to the turbine wheel 14 side is changed, and the rotation speed of the turbocharger 12 is adjusted. can do. By adjusting the rotation speed of the turbocharger 12, the supercharging pressure of the diesel engine 1 is changed.
[0036]
Downstream of the turbocharger 12 in the exhaust passage 8, there is provided an exhaust throttle valve 17 that is opened and closed at the time of starting the engine stop or after the cold start of the engine. When the exhaust throttle valve 17 is controlled to the closed side, the exhaust resistance of the diesel engine 1 increases. Therefore, at the start of engine stop, the exhaust throttle valve 17 is closed, and the engine speed is rapidly reduced by the exhaust resistance. Further, even after the cold start of the engine, the exhaust throttle valve 17 is closed, the rotational resistance of the diesel engine 1 is increased by the exhaust resistance, and the thermal efficiency is reduced. As a result, much of the combustion energy is transmitted to the engine 1 as heat, and warm-up is promoted.
[0037]
Downstream of the exhaust throttle valve 17 in the exhaust passage 8, there is provided a filter 18 for collecting fine particles (particulates) containing soot as a main component contained in the exhaust gas. The particulates collected and deposited by the filter 18 will be burned out when the filter 18 is heated to the activation temperature. The engine operating state in which the temperature of the filter 18 rises to the activation temperature in this way includes, for example, a state in which high-speed high-load operation due to high-speed running is continued and a state in which the exhaust gas temperature is high is continued. Therefore, in the operation state other than the above, the particulates collected in the filter 18 accumulate, and in the above-described operation state, the particulates are removed from the filter 18.
[0038]
Next, the electrical configuration of the exhaust gas purification device according to the present embodiment will be described.
This exhaust gas purification device includes an electronic control device 20 mounted on an automobile to control the operation of the diesel engine 1. The electronic control unit 20 receives detection signals from the following various sensors.
[0039]
A supercharging pressure sensor 21 for detecting a pressure (supercharging pressure) in the intake passage 2;
A crank position sensor 22 that outputs a signal corresponding to the rotation of the crankshaft 7;
[0040]
A back pressure sensor 23 for detecting a pressure (back pressure) on the upstream side of the exhaust throttle valve 17 in the exhaust passage 8;
An accelerator position sensor 25 for detecting the amount of depression of an accelerator pedal 24 (accelerator depression amount) operated by the driver of the automobile.
[0041]
The electronic control unit 20 determines a fuel injection amount, a fuel injection timing, and an EGR amount based on an accelerator depression amount obtained from a detection signal of the accelerator position sensor 25, an engine rotation speed obtained from a detection signal of the crank position sensor 22, and the like. Is calculated. Then, by driving the fuel injection valve 4 and the EGR valve 11 based on these command values, the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the EGR are set so that the engine operation with good thermal efficiency and exhaust emission can be obtained. Control the amount.
[0042]
Further, the electronic control unit 20 also performs idle speed control and drive control of the wastegate valve 16 and the exhaust throttle valve 17. That is, the fuel injection amount is adjusted by driving the fuel injection valve 4 so that the engine rotation speed (idling rotation speed) approaches the predetermined target idle rotation speed during the idling operation. When the supercharging pressure obtained based on the detection signal from the supercharging pressure sensor 21 excessively increases, the supercharging pressure is reduced by opening the waste gate valve 16 which is normally closed. Further, after the cold start of the engine and after the start of the engine stop, the exhaust throttle valve 17 which is normally in the open state is controlled to the closed side as described above, thereby promoting warm-up and promptly stopping the engine.
[0043]
By the way, during the operation of the engine, the particulates in the exhaust gas are collected by the filter 18. Further, in an engine operating state in which the exhaust temperature has a value at which the temperature of the filter 18 can be raised to the activation temperature or higher, the particulates accumulated on the filter 18 are burned and removed. The total amount of particulates generated during engine operation is related to fuel consumption, and the amount of particulates removed from filter 18 is related to exhaust temperature. Therefore, the particulate accumulation amount DEP in the filter 18 is used for calculating the command value of the fuel injection amount and also used for determining whether or not the engine is in the engine operating state in which the exhaust gas temperature has the above value. It can be estimated based on the accelerator pedal depression amount and the engine rotation speed, which are the possible parameters.
[0044]
That is, as the accumulation amount DEP, a change amount ΔDEP of particulates accumulated on the filter 18 is calculated based on the accelerator pedal depression amount and the engine rotation speed at every predetermined period, and the change amount ΔDEP is added at each predetermined period. You will be able to get it. As a method of calculating the change amount ΔDEP, a method of calculating the change amount ΔDEP by referring to a map which is set in advance by an experiment or the like is considered. The change amount ΔDEP takes a negative value when the engine operation state known from the accelerator pedal depression amount and the engine rotation speed is in an engine operation region where the temperature of the filter 18 can be raised to the activation temperature. Takes a positive value when the engine is in the engine operation range.
[0045]
The condition in which the temperature of the filter 18 rises to the activation temperature is usually limited, for example, when the high-load high-rotation state during high-speed running is continued. This is less than the opportunity to take a positive value, and the deposition amount DEP gradually increases. When the accumulation amount DEP becomes equal to or more than the allowable value, the regeneration control for forcibly raising the temperature of the filter 18 to remove the accumulated particulates and recovering (regenerating) the collecting ability of the filter 18 is performed through the electronic control device 20. Be executed. In this regeneration control, the operation of the diesel engine 1 is changed from a normal operation with an emphasis on thermal efficiency to an operation intended to increase the exhaust gas temperature. By performing such an operation, the temperature of the filter 18 is raised to the activation temperature.
[0046]
Here, the change in the operation state of the diesel engine 1 in the regeneration control, that is, the change between the operation in which the normal thermal efficiency is emphasized and the operation intended to increase the exhaust gas temperature will be described with reference to time charts in FIGS. I do. 2A to 2E show changes in the fuel injection timing, the EGR amount, the back pressure, and the fuel injection amount, respectively, and FIG. 3 shows changes in the idle speed during the idling operation. ing.
[0047]
When the regeneration control is started when the accumulation amount DEP becomes equal to or more than the allowable value, the retardation of the fuel injection timing, the increase of the EGR amount, the reduction of the supercharging pressure, and the reduction of the back pressure with respect to the normal engine operation that emphasizes thermal efficiency. The pressure increase is performed, and the engine operation in such a state is executed as an operation for increasing the exhaust gas temperature. Further, when the regeneration control is executed during the idling operation, the idling rotational speed is increased as compared with the normal operation, and the engine operation in this state is also executed as an operation for increasing the exhaust gas temperature. As described above, the operation of the diesel engine 1 is changed from a normal operation with an emphasis on thermal efficiency to an operation intended to increase the exhaust gas temperature.
[0048]
As shown in FIG. 2A, the fuel injection timing is retarded by the retard amount B. That is, the command value for the fuel injection timing is set to a value on the retard side by the retard amount B, and by driving the fuel injection valve 4 based on this command value, the retard of the fuel injection timing as described above is reduced. Done. By operating the diesel engine 1 with the fuel injection timing retarded in this way, the combustion engine of the fuel shifts to the retard side, and the gas after combustion of the fuel is discharged from the combustion chamber 3 as a high temperature exhaust gas. The exhaust gas is sent to the passage 8 and the exhaust gas temperature is increased.
[0049]
As shown in FIG. 2B, the EGR amount is increased by the increase amount C. That is, the command value for the EGR amount is set to a value on the increase side by the increase amount C, and by driving the EGR valve 11 based on this command value, the EGR amount is increased as described above. By operating the diesel engine 1 with the EGR amount increased in this manner, the amount of cool fresh air sucked into the combustion chamber 3 from the intake passage 2 by the increase in the EGR amount decreases, and fuel combustion occurs. The temperature of the exhaust gas sent out from the combustion chamber 3 to the exhaust passage 8 later is increased.
[0050]
As shown in FIG. 2C, the supercharging pressure is reduced by the reduced pressure amount D. That is, the waste gate valve 16 is driven from the fully closed state to the open side by an opening corresponding to the above-mentioned depressurized amount D, and the rotational speed of the turbocharger 12 is reduced. The pressure is reduced by D minutes. By operating the diesel engine 1 with the supercharging pressure reduced in this way, the amount of cool fresh air sucked into the combustion chamber 3 from the intake passage 2 is reduced, and the fuel is discharged from the combustion chamber 3 to the exhaust passage 3 after combustion. The temperature of the exhaust gas sent out to 8 is increased.
[0051]
As shown in FIG. 2D, the back pressure is increased by the pressure increase amount E. That is, the exhaust throttle valve 17 is driven from the fully open state to the close side by an opening degree corresponding to the pressure increase amount E, whereby the exhaust resistance of the diesel engine 1 increases, and the back pressure increases as described above. The pressure will be increased by the minute. By operating the diesel engine 1 with the back pressure increased in this manner, the rotational resistance of the engine 1 increases, the thermal efficiency decreases, and much of the combustion energy during fuel combustion is transmitted to the exhaust as heat. Therefore, the exhaust gas temperature is increased.
[0052]
As shown in FIG. 3, the idling speed is increased by the increase amount A during the idling operation. That is, the target idle rotation speed is increased by the increase amount A, whereby the idle rotation speed increases by the increase amount A. As described above, when the idling rotational speed increases, the rotational resistance of the diesel engine 1 increases, the thermal efficiency decreases, and much of the combustion energy during fuel combustion is transmitted to the exhaust as heat. Will be able to
[0053]
The retardation amount B, the increase amount C, the pressure decrease amount D, and the pressure increase amount E may be fixed values, or may be variable depending on the engine operation state such as the accelerator pedal depression amount and the engine rotation speed. It may be a value. When calculating the retardation amount B, the increase amount C, the pressure reduction amount D, and the pressure increase amount E as such variable values, it is considered that the calculation is performed with reference to a map or by a calculation formula. Can be Further, a fixed value is adopted as the increase amount A of the idle rotation speed.
[0054]
When the engine is being operated to increase the exhaust gas temperature as described above, the engine operation region in which the temperature of the filter 18 can be increased to the activation temperature is expanded to the low load and low rotation side. For example, when the engine operation is performed with an emphasis on thermal efficiency, the filter 18 is set to a limit engine operation state at which the temperature of the filter 18 can be raised to the activation temperature, and a combination of the engine load and the engine rotation speed indicated by a solid line L1 in FIG. Suppose that the engine is operated by In this state, when the engine operation is changed to the operation for increasing the exhaust gas temperature, the combination of the engine load and the engine rotation speed shifts to the low-load low-rotation side as shown by a solid line L2 in FIG.
[0055]
As described above, the engine operating region in which the temperature of the filter 18 can be raised to the activation temperature is expanded to the low-load and low-rotation side, so that the filter 18 easily reaches the activation temperature, and the chance of burning the accumulated particulates increases. As a result, the amount of particulates removed from the filter 18 becomes larger than the amount of particulates collected by the filter 18. By continuing this state for a predetermined time or longer, the particulates accumulated on the filter 18 are removed, and the collecting ability of the filter 18 is restored (regenerated).
[0056]
Further, when the time required for the filter regeneration has elapsed after the start of the regeneration control, an instruction to terminate the regeneration control is issued, and the above-described retardation of the fuel injection timing, increase of the EGR amount, reduction of the supercharging pressure, and reduction of the back pressure are performed. The pressure increase is not performed, and the normal engine operation that emphasizes thermal efficiency is executed. In this way, the operation of the diesel engine 1 is changed from an operation intended to increase the exhaust gas temperature to an ordinary operation that emphasizes thermal efficiency.
[0057]
By the way, when the engine is operated to raise the exhaust gas temperature, the thermal efficiency is reduced as compared with the normal engine operation in which the thermal efficiency is emphasized, so even if the accelerator depression amount indicating the output request from the driver is constant, the diesel The output torque of the engine 1 will decrease.
[0058]
Therefore, when the accelerator pedal depression amount changes under the condition of the constant engine rotation speed, the output torque of the diesel engine 1 changes as shown by a solid line in FIG. In the engine operation intended to increase the temperature, the transition is performed as indicated by the dashed line. For this reason, when the engine operation is changed from a normal operation with an emphasis on thermal efficiency to an operation intended to increase the exhaust gas temperature, the output torque required by the driver cannot be obtained, and the drivability (drivability) is reduced. Occurs.
[0059]
In addition, when the regeneration control starts to change from a normal operation with an emphasis on thermal efficiency to an operation intended to increase the exhaust temperature, the output torque of the diesel engine 1 decreases. The output torque of the diesel engine 1 increases when the operation changes to a normal operation that emphasizes thermal efficiency. For this reason, the output torque of the diesel engine 1 changes at the time of the start and the end command of the regeneration control, and the drivability is reduced even when the output torque is abrupt.
[0060]
Therefore, in this embodiment, the following measures (A) and (B) are taken in order to suppress the decrease in drivability as described above.
(A) During the regeneration control, the fuel injection amount of the diesel engine 1 is increased by the increase amount F as shown in FIG. 2 (e), and a decrease in torque accompanying engine operation intended to increase exhaust gas temperature is suppressed.
[0061]
(B) A change in the engine operation performed at the start of the regeneration control and at the end of the regeneration control, that is, a change between an engine operation that emphasizes normal thermal efficiency and an engine operation intended to increase the exhaust gas temperature is gradually performed.
[0062]
The increase amount F of the fuel injection amount in the measure (A) is calculated based on the accelerator pedal depression amount and the engine rotation speed, for example, as described below.
Assuming that the engine speed is constant and the accelerator pedal depression amount is a value indicated by M1 in FIG. 5 during normal engine operation with an emphasis on thermal efficiency, if the engine operation intended to increase the exhaust gas temperature is executed in this state, the output torque is increased. In order not to cause a change, it is necessary to increase the fuel injection amount to a value at which the accelerator depression amount becomes M2. Therefore, the accelerator depression amount F is set so that the difference ΔQ between the fuel injection amount Q2 when the accelerator depression amount is M2 and the fuel injection amount Q1 when the accelerator depression amount is M1 (FIG. 5B) is the increase amount F. It is calculated based on the quantity and the engine speed.
[0063]
Regarding the measure (B), the gradual change in the operation between the normal thermal efficiency-oriented engine operation and the engine operation intended to increase the exhaust gas temperature is caused by the fuel injection timing, the EGR amount, and the supercharging pressure accompanying the change in the operation. , Back pressure, and idle speed are gradually changed as shown in FIGS. 2 and 3. That is, in the change from the operation in which the thermal efficiency is emphasized to the operation in which the exhaust gas temperature is intended to be increased, the fuel injection timing is retarded by the retard amount B, the EGR amount is increased by the amount C, and the supercharging pressure is reduced by the amount D. , The pressure increase by the back pressure increase amount E, and the increase by the increase amount A of the idle rotation speed are gradually performed. Further, in the change from the operation intended to increase the exhaust gas temperature to the operation that emphasizes the thermal efficiency, the advance of the fuel injection timing by the retard amount B, the decrease by the increase amount C of the EGR amount, and the decrease amount D by the supercharging pressure , The pressure decrease by the back pressure increase amount E, and the decrease by the increase amount A of the idle rotation speed are gradually performed.
[0064]
Therefore, by executing the above measure (A), it is possible to suppress a decrease in engine operability due to a decrease in output torque during the regeneration control. Output torque reduction during regeneration control can be suppressed. Further, by executing the above-described measure (B), even if the output torque changes at the start of the regeneration control or at the end of the regeneration control, it is possible to suppress the change from being abrupt and leading to a decrease in drivability. be able to.
[0065]
Next, the execution procedure of the reproduction control will be described with reference to a flowchart of FIG. 6 showing a reproduction control routine. This reproduction control routine is executed by the electronic control unit 20 at, for example, a time interruption every predetermined time.
[0066]
In the regeneration control routine, first, it is determined whether or not the regeneration control is started, which is started when the amount of particulate DEP accumulated in the filter 18 becomes equal to or more than the allowable value (S101).
[0067]
If an affirmative determination is made here, the above-described setting of the increase amount A of the idling rotational speed is performed on condition that the idling operation is being performed (S102: YES) (S103). The determination that the vehicle is idling is performed based on, for example, that the accelerator pedal depression amount is “0” and the engine speed is less than a predetermined value.
[0068]
Subsequently, calculation of the retard amount B of the injection timing (S104), calculation of the increase amount C of the EGR amount (S105), calculation of the reduction amount D of the supercharging pressure (S106), and calculation of the back pressure increase amount E The calculation (S107) is sequentially performed based on the accelerator depression amount and the engine speed as described above. The retardation amount B, the increase amount C, the pressure decrease amount D, and the pressure increase amount E are used when performing an engine operation for increasing the exhaust gas temperature during the regeneration control. Thereafter, the increase amount F of the fuel injection amount is also calculated based on the accelerator pedal depression amount and the engine speed as described above (S108). This increase amount F is used when increasing the fuel injection amount so that the output torque does not decrease when the engine is operated to increase the exhaust gas temperature during the regeneration control.
[0069]
On the other hand, if a negative determination is made in step S101, it is determined whether or not the reproduction control is being performed (S109). If an affirmative determination is made here, for each of the parameters such as the idle speed, the fuel injection timing, the EGR amount, the boost pressure, the back pressure, and the fuel injection amount, the increase amount A, the retard amount B, the increase amount C, A process for reflecting the reduced pressure amount D, the increased pressure amount E, and the increased amount F is executed (S110). The detailed procedure of this processing will be described with reference to the flowcharts of FIGS. The reflection routine is executed through the electronic control unit 20 every time the process proceeds to step S110 (FIG. 6) of the reproduction control routine.
[0070]
In the reflection routine, when the elapsed time from the start of the reproduction control is less than the predetermined time t1 (S201 in FIG. 7: YES), the increase amount A, the retard amount B, the increase amount C, the pressure decrease The amount D, the pressure increase amount E, and the increase amount F are gradually reflected (S202 to S208). Further, when the elapsed time from the start of the reproduction control is equal to or longer than the predetermined time t1 (S201: NO), on the condition that there is no instruction to end the reproduction control (S209: YES in FIG. 8), The increase / decrease is continued (S210 to S216). Note that the predetermined time t1 is set to a time longer than a time required to fully reflect the increase or decrease of each parameter.
[0071]
On the other hand, when the end command of the control is given during the reproduction control (S209: NO), and when the elapsed time from the command is less than the predetermined time t2 (S217: YES in FIG. 9), the above-described parameters are set. Is gradually returned to “0” (S218 to S224). When the elapsed time since the end command of the reproduction control is equal to or longer than the predetermined time t2 (S217: NO), the increase or decrease of each of the above parameters is set to "0". (S225 to S231 in FIG. 10). Note that the predetermined time t2 is set to a time longer than a time required to return the increase / decrease of each parameter to “0”.
[0072]
Next, the above-described [1] the processes of steps S202 to S208, [2] the processes of steps S210 to S216, [3] the processes of steps S218 to S224, and [4] the processes of steps S225 to S231 are individually described in detail. explain.
[0073]
[1] For each parameter such as idle rotation speed, fuel injection timing, EGR amount, supercharging pressure, back pressure, and fuel injection amount, increase amount A, retard amount B, increase amount C, pressure decrease amount D, pressure increase Processing to gradually reflect the amount E and the increase amount F (S202 to S208 in FIG. 7).
[0074]
In this process, first, on condition that the engine is idling (S202: YES), the target idle speed is gradually increased at a predetermined increase rate, whereby the idle speed becomes as shown in FIG. It is gradually raised (S203). Such an increase in the idling rotational speed is continued until it increases by the increase amount A.
[0075]
As for the fuel injection timing, the command value is gradually retarded at a predetermined delay ratio, and the fuel injection valve 4 is driven based on the command value, as shown in FIG. It is gradually retarded (S204). Such retarding of the fuel injection timing is continued until it is retarded by the retarding amount B.
[0076]
As for the EGR amount, the command value is gradually increased at a predetermined increase rate, and the EGR valve 11 is driven based on the command value, so that the EGR amount is gradually increased as shown in FIG. (S205). The increase in the EGR amount is continued until the amount is increased by the increase amount C.
[0077]
As for the supercharging pressure, the wastegate valve 16 is gradually opened from the fully closed state by the opening corresponding to the decompression amount D, so that the pressure is gradually reduced as shown in FIG. Is performed (S206). The pressure reduction of the supercharging pressure is continued until the pressure is reduced by the reduced pressure amount D.
[0078]
The back pressure is gradually increased as shown in FIG. 2D by gradually driving the exhaust throttle valve 17 from the fully open state to the closing side by an opening corresponding to the pressure increase amount E. (S207). The pressure increase of the back pressure is continued until the pressure is increased by the pressure increase amount E.
[0079]
As for the fuel injection amount, the command value is gradually increased at a predetermined increase rate, and by driving the fuel injection valve 4 based on the command value, the fuel injection amount is gradually increased as shown in FIG. (S208). Such an increase in the fuel injection amount is continued until the fuel injection amount is increased by the increase amount F.
[0080]
[2] Processing for continuing the increase / decrease state of each parameter (S210 to S216 in FIG. 8).
In this process, first, on condition that the engine is idling (S210: YES), the target idle rotation speed is maintained in a state of being increased by the increase amount A, whereby the idle rotation speed becomes as shown in FIG. It is maintained in a state where it has increased by the increase amount A (S211). Such an increase of the idle rotation speed by the increase amount A is continued until the end command of the regeneration control is issued.
[0081]
With respect to the fuel injection timing, the command value is maintained in a state of being retarded by the amount of retardation B, whereby the fuel injection timing is retarded by the amount of retardation B as shown in FIG. Is maintained (S212). Such retardation of the fuel injection timing by the retardation amount B is continued until a regeneration control end command is issued.
[0082]
The EGR amount is maintained in a state where the command value is increased by the increase amount C, and thereby the EGR amount is maintained in a state where the EGR amount is increased by the increase amount C (S213). ). Such an increase of the EGR amount by the increase amount B is continued until the regeneration control end command is issued.
[0083]
As for the supercharging pressure, the waste gate valve 16 is maintained in a state where it is opened from the fully closed position by an opening corresponding to the depressurizing amount D, whereby the supercharging pressure is reduced as shown in FIG. The state where the pressure is reduced by D is maintained (S214). The pressure reduction by the pressure reduction amount D of the supercharging pressure is continued until the regeneration control end command is issued.
[0084]
As for the back pressure, the exhaust throttle valve 17 is maintained in a state in which the exhaust throttle valve 17 is closed by the opening corresponding to the boosting amount E from the full opening, whereby the back pressure is increased as shown in FIG. The pressure is maintained in a state where the pressure is increased by an amount (S215). Such pressure increase by the back pressure increase amount E is continued until a regeneration control end command is issued.
[0085]
As for the fuel injection amount, the command value is maintained in a state where it is increased by the amount of increase F, whereby the fuel injection amount is maintained in a state where it is increased by the amount of increase F as shown in FIG. (S216). Such an increase in the fuel injection amount is continued until a regeneration control end command is issued.
[0086]
[3] Processing to gradually return the increase / decrease of each parameter to “0” (steps (S218 to S224 in FIG. 9)).
In this process, first, on condition that the engine is idling (S218: YES), the target idle speed is gradually reduced at a predetermined reduction rate, whereby the idle speed becomes as shown in FIG. It is gradually lowered (S219). Such a decrease in the idling rotational speed is continued until the idling rotational speed decreases by the increase amount A.
[0087]
As for the fuel injection timing, the command value is gradually advanced at a predetermined advance ratio, and the fuel injection valve 4 is driven based on the command value, as shown in FIG. The angle is gradually advanced (S220). Such advancement of the fuel injection timing is continued until it is advanced by the retardation amount B.
[0088]
As for the EGR amount, the command value is gradually reduced at a predetermined reduction rate, and the EGR valve 11 is driven based on the command value, so that the EGR amount is gradually reduced as shown in FIG. (S221). Such a decrease in the EGR amount is continued until the amount is decreased by the increase amount C.
[0089]
The supercharging pressure is gradually increased as shown in FIG. 2 (c) by gradually driving the wastegate valve 16 to the closed side toward the fully closed state (S222).
[0090]
The back pressure is gradually reduced as shown in FIG. 2D by gradually driving the exhaust throttle valve 17 toward the fully open state to the open side (S223).
[0091]
As for the fuel injection amount, the command value is gradually reduced at a predetermined reduction rate, and by driving the fuel injection valve 4 based on the command value, the fuel injection amount is gradually reduced as shown in FIG. (S224). Such reduction of the fuel injection amount is continued until the fuel injection amount is reduced by the increase amount F.
[0092]
[4] Processing for setting the increase / decrease of each of the above parameters to “0” (steps S225 to S231 in FIG. 10).
In this process, first, on condition that the engine is idling (S225: YES), the target idle speed is reduced by the increase amount A, thereby increasing the idle speed as shown in FIG. The state is returned to a state where the amount A is not reflected (S226).
[0093]
As for the fuel injection timing, the command value is advanced by the amount of retard B, whereby the fuel injection timing does not reflect the amount of retard B as shown in FIG. (S227).
[0094]
The EGR amount is set to a state in which the EGR amount is decreased by the increase amount C of the command value, thereby returning the EGR amount to a state in which the increase amount C is not reflected as shown in FIG. 2B (S228). )
As for the supercharging pressure, the wastegate valve 16 is fully closed, whereby the supercharging pressure is returned to a state in which the pressure reduction amount D is not reflected as shown in FIG. 2C (S229).
[0095]
As for the back pressure, the exhaust throttle valve 17 is fully opened, thereby returning the back pressure to a state in which the increased pressure amount E is not reflected as shown in FIG. 2D (S230).
[0096]
As for the fuel injection amount, the command value is reduced by the increase amount F, whereby the fuel injection amount does not reflect the increase amount F as shown in FIG. 2 (e). (S231).
[0097]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the engine operation in which the exhaust gas temperature is increased during the regeneration control, the thermal efficiency is lower than that in the normal engine operation in which the thermal efficiency is emphasized. Can be suppressed by increasing the amount of. Assuming that such an increase in the fuel injection amount is not performed, when the accelerator pedal 24 is depressed by a predetermined amount during the regeneration control, the output torque of the diesel engine 1 becomes lower than that in the normal operation in which the thermal efficiency is emphasized. Drivability decreases. However, by increasing the fuel injection amount during the regeneration control, it is possible to suppress a decrease in drivability due to such a decrease in output torque.
[0098]
(2) The increase amount F is calculated based on the accelerator pedal depression amount and the engine rotation speed, and the torque decrease when the engine operation is switched from the normal operation with an emphasis on thermal efficiency to the engine operation intended to increase the exhaust gas temperature in the engine operation state. The value is set to a value corresponding to the amount of fuel required to compensate for the minute (for example, the difference ΔQ in FIG. 5B). Therefore, during the regeneration control, the decrease in the output torque can be accurately suppressed by increasing the fuel injection amount by the increase amount F.
[0099]
(3) The exhaust temperature of the diesel engine 1 rises in response to an increase in the fuel injection amount. That is, under the condition that the engine rotation speed is constant, the fuel injection amount changes as shown in, for example, FIG. 5B with respect to the change in the accelerator depression amount, and the exhaust gas temperature also changes in accordance with the change in the fuel injection amount. It changes as shown in FIG. Therefore, when the fuel injection amount is increased by the increase amount F, that is, the difference ΔQ in FIG. 5B during the regeneration control as described above, the exhaust gas temperature increases from the temperature T1 to the temperature T2 by the temperature difference corresponding to the difference ΔQ. Since the temperature rises by ΔT, the temperature of the filter 18 easily rises to the activation temperature.
[0100]
(4) When the engine operation changes from the operation that emphasizes normal thermal efficiency to the operation intended to increase the exhaust gas temperature at the start of the regeneration control, and from the operation intended to increase the exhaust gas temperature to the operation that emphasizes the normal thermal efficiency when the regeneration control end command is issued. As they change, these changes in operation occur gradually. Further, at the start of the regeneration control (at the start of the fuel injection amount increase) and at the time of the regeneration control end command (at the end of the fuel injection amount increase), the change in the fuel injection amount changes in accordance with the gradual change of the engine operation. It is gradually changed as shown in FIG. Therefore, when the output torque is going to change gradually due to the gradual change in the engine operation described above, the fuel injection amount is increased in response to the change, so that the change in the output torque can be accurately suppressed. Become. Even if the output torque changes when the engine operation changes as described above, since the engine operation changes gradually, the output torque change becomes abrupt and the drivability decreases. Connection can be suppressed.
[0101]
(5) As the engine operation for raising the exhaust gas temperature, the fuel injection timing is retarded by the retard amount B, the EGR amount is increased by the amount C, the boost pressure is reduced by the reduced amount D, and the back pressure is increased. The engine is operated in a state where the pressure is increased by the pressure amount D or the like. Such engine operation can be realized without newly providing a special device to the diesel engine 1. Therefore, the filter 18 can be heated to the activation temperature and the particulates can be burned off without the trouble and cost associated with providing the special device.
[0102]
(6) If the engine is idling when the regeneration control is performed, the engine operation for increasing the exhaust temperature by the increase amount A is also performed as the engine operation for increasing the exhaust gas temperature. When the idling rotational speed is increased in this manner, the rotational resistance of the diesel engine 1 increases and thermal efficiency decreases, and the amount of kinetic energy of the engine 1 transmitted to the exhaust as heat also increases. The temperature can be raised. Therefore, in the regeneration control during the idling operation, the exhaust gas temperature can be accurately raised to a value at which the temperature of the filter 18 can be raised to the activation temperature.
[0103]
The above embodiment can be modified, for example, as follows.
It is not always necessary to gradually change the fuel injection amount at the start of the regeneration control and at the time of the regeneration control end command.
[0104]
While the fuel injection amount is increased by the increase amount F corresponding to the difference ΔQ during the regeneration control, the increase amount F may be, for example, a predetermined fixed value.
-It is not always necessary to increase the fuel injection amount during the regeneration control. Even if such an increase in the fuel injection amount is not performed, the regeneration operation is controlled by gradually changing the engine operation between a normal operation that emphasizes thermal efficiency and an operation that is intended to increase the exhaust gas temperature. In this case, a sudden change in output torque can be suppressed.
[0105]
In performing the regeneration control, when the engine operation is changed between the operation in which normal thermal efficiency is emphasized and the operation intended to increase the exhaust gas temperature, it is not always necessary to gradually change the engine operation. Even if such a gradual change in engine operation is not performed, a decrease in output torque during regeneration control can be suppressed by increasing the fuel injection amount during regeneration control.
[0106]
In the regeneration control, the idling speed was increased, the fuel injection timing was retarded, the EGR amount was increased, the supercharging pressure was reduced, and the back pressure was increased in order to increase the exhaust gas temperature. Some may not be performed.
[0107]
-With respect to changes in idle speed, fuel injection timing, EGR amount, supercharging pressure, back pressure, etc. due to execution of regeneration control, the change speed (time required for the change) and the change amount are determined according to the engine operating state. It may be variable. In addition, the change speed and the change amount are different between a change from a normal operation with a focus on thermal efficiency to an operation with a view to increasing the exhaust gas temperature and a change from the operation with a view to raising the exhaust temperature to a normal operation with a focus on heat efficiency. It may be.
[0108]
An intake throttle valve may be provided in the intake passage 2 instead of the exhaust throttle valve 17 in the exhaust passage 8, and this intake throttle valve may play the same role as the exhaust throttle valve 17. Further, both the exhaust throttle valve 17 and the intake throttle valve may be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire diesel engine to which an exhaust gas purification device according to an embodiment is applied.
FIGS. 2A to 2E are time charts showing changes in fuel injection timing, EGR amount, supercharging pressure, back pressure, and fuel injection amount when regeneration control is performed.
FIG. 3 is a time chart showing a transition of an idle rotation speed when regeneration control is performed during an idle operation.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining how the engine operation at the limit at which the temperature of the filter is raised to the activation temperature changes between during normal operation and during regeneration control.
5 (a) to 5 (c) are graphs showing transition trends of the exhaust gas temperature, the fuel injection amount, and the output torque with respect to the change of the accelerator depression amount.
FIG. 6 is a flowchart showing an execution procedure of reproduction control.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for gradually changing parameters such as an idle rotation speed, a fuel injection timing, an EGR amount, a supercharging pressure, a back pressure, and a fuel injection amount by a predetermined increase or decrease when performing the regeneration control.
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for holding a predetermined increase or decrease for each parameter such as an idle rotation speed, a fuel injection timing, an EGR amount, a supercharging pressure, a back pressure, and a fuel injection amount when executing the regeneration control.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for gradually returning parameters such as an idle rotation speed, a fuel injection timing, an EGR amount, a supercharging pressure, a back pressure, and a fuel injection amount to the end of the regeneration control.
FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for returning parameters such as an idle rotation speed, a fuel injection timing, an EGR amount, a supercharging pressure, a back pressure, and a fuel injection amount to the end of the regeneration control.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine, 2 ... Intake path, 3 ... Combustion chamber, 4 ... Fuel injection valve, 8 ... Exhaust path, 9 ... EGR mechanism, 10 ... EGR path, 11 ... EGR valve, 12 ... Turbocharger, 13 ... Compressor wheel , 14: turbine wheel, 15: bypass passage, 16: waste gate valve, 17: exhaust throttle valve, 18: filter, 20: electronic control unit (regeneration means, increasing means, fuel gradually changing means, operation gradually changing means), 21: supercharging pressure sensor, 22: crank position sensor, 23: back pressure sensor, 24: accelerator pedal, 25: accelerator position sensor.

Claims (9)

内燃機関の排気に含まれる微粒子を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、
排気温度が上昇するよう内燃機関を運転制御して前記フィルタに捕集された前記微粒子を焼失させる再生制御を実行する再生手段と、
前記再生制御中に内燃機関の燃料噴射量を当該再生制御による機関トルク低下を抑制可能な量だけ増量する増量手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine including a filter that collects fine particles contained in exhaust gas of the internal combustion engine,
Regenerating means for controlling the operation of the internal combustion engine so that the exhaust gas temperature rises and performing regeneration control for burning out the fine particles trapped by the filter,
Increasing means for increasing the fuel injection amount of the internal combustion engine during the regeneration control by an amount capable of suppressing a decrease in engine torque due to the regeneration control;
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising:
請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記再生手段は、内燃機関の運転を熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転へと変化させることにより、前記再生制御を実行するものであって、
前記再生制御の開始時における前記熱効率重視の運転から前記排気温度上昇を意図した運転への機関運転変化と、前記再生制御終了時における前記排気温度上昇を意図した運転から前記熱効率重視の運転への機関運転変化との少なくとも一方について、その変化を徐々に行わせる運転徐変手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The regeneration means executes the regeneration control by changing the operation of the internal combustion engine from an operation focusing on thermal efficiency to an operation intended to increase the exhaust gas temperature,
At the start of the regeneration control, the engine operation changes from the operation with an emphasis on thermal efficiency to the operation intended to increase the exhaust gas temperature, and at the end of the regeneration control, from the operation with the intention to increase the exhaust gas temperature to the operation with an emphasis on the thermal efficiency An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, further comprising a gradual operation change means for gradually changing at least one of engine operation changes.
請求項1又は2記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記増量手段による燃料噴射量の増量の開始時と同増量の終了時との少なくとも一方における燃料噴射量変化を徐々に行わせる燃料徐変手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, further comprising a fuel gradual change means for gradually changing a fuel injection amount at least at a time when the fuel injection amount is increased by the amount increasing means and at a time when the fuel amount is increased. .
内燃機関の排気に含まれる微粒子を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、
内燃機関の運転を熱効率重視の運転から排気温度上昇を意図した運転へと変化させることにより、同機関の排気温度を上昇させて前記フィルタに捕集された前記微粒子を焼失させる再生制御を実行する再生手段と、
前記再生制御の開始時における前記熱効率重視の運転から前記排気温度上昇を意図した運転への機関運転変化と、前記再生制御終了時における前記排気温度上昇を意図した運転から前記熱効率重視の運転への機関運転変化との少なくとも一方について、その変化を徐々に行わせる運転徐変手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine including a filter that collects fine particles contained in exhaust gas of the internal combustion engine,
By changing the operation of the internal combustion engine from an operation that emphasizes thermal efficiency to an operation that intends to increase the exhaust gas temperature, the exhaust gas temperature of the engine is increased to execute regeneration control for burning out the fine particles trapped by the filter. Reproduction means,
At the start of the regeneration control, the engine operation changes from the operation with an emphasis on thermal efficiency to the operation intended to increase the exhaust gas temperature, and at the end of the regeneration control, from the operation with the intention to increase the exhaust gas temperature to the operation with an emphasis on the thermal efficiency At least one of the engine operation change, operation gradual change means for gradually performing the change,
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記再生手段は、排気温度を上昇させる機関運転として、内燃機関の吸排気系に設けられた絞り弁を通常の熱効率重視の機関運転よりも閉じ側に制御した状態での運転を実行する
請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
The engine according to claim 1, wherein the regenerating means performs the engine operation for increasing the exhaust gas temperature in a state in which a throttle valve provided in an intake / exhaust system of the internal combustion engine is controlled to be more closed than a normal engine operation that emphasizes thermal efficiency. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
前記再生手段は、排気温度を上昇させる機関運転として、内燃機関に設けられた過給システムによる過給圧を低下させた状態での運転を実行する
請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein, as the engine operation for increasing the exhaust gas temperature, the regeneration unit performs the operation in a state where the supercharging pressure provided by the supercharging system provided in the internal combustion engine is reduced. Engine exhaust purification device.
前記再生手段は、排気温度を上昇させる機関運転として、内燃機関の燃料噴射時期を熱効率重視の機関運転よりも遅角側に制御した状態での機関運転を実行する
請求項1〜6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
The engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the regenerating means performs the engine operation in a state where the fuel injection timing of the internal combustion engine is controlled to be more retarded than the engine operation that emphasizes thermal efficiency, as the engine operation for increasing the exhaust gas temperature. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記再生手段は、排気温度を上昇させる機関運転として、内燃機関に設けられた排気再循環機構による排気再循環量を熱効率重視の機関運転よりも増量側に制御した状態での機関運転を実行する
請求項1〜7のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
The regeneration means executes the engine operation as an engine operation for raising the exhaust gas temperature in a state in which the amount of exhaust gas recirculation by an exhaust gas recirculation mechanism provided in the internal combustion engine is controlled to be increased from the engine operation that emphasizes thermal efficiency. An exhaust purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7.
前記再生手段は、アイドル運転中であるとき、排気温度を上昇させる機関運転として、アイドル回転速度を通常時よりも上昇させた状態でのアイドル運転を実行する
請求項1〜8のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
The engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the regeneration unit performs an idle operation in a state in which an idle rotation speed is increased as compared with a normal state, as the engine operation for increasing the exhaust gas temperature during the idle operation. Exhaust purification device for internal combustion engine.
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JP2011099336A (en) * 2009-11-04 2011-05-19 Hino Motors Ltd Method for regenerating particulate filter
JP2017166374A (en) * 2016-03-15 2017-09-21 トヨタ自動車株式会社 Supercharged engine control device

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