JP2010203377A - Control device for internal combustion engine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関と、この内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装された可変容量型ターボチャージャと、前記排気通路に介装された排気浄化触媒と、を備えた内燃機関システムを制御する、内燃機関システム制御装置に関する。 The present invention controls an internal combustion engine system including an internal combustion engine, a variable displacement turbocharger interposed in the intake passage and the exhaust passage of the internal combustion engine, and an exhaust purification catalyst interposed in the exhaust passage. The present invention relates to an internal combustion engine system control device.
この種の装置として、例えば、特開2003−41930号公報、特開2008−169753号公報、等に開示されたものが知られている。これらの装置は、前記排気浄化触媒の状態に応じて、前記可変容量型ターボチャージャにおける可変ノズルの開度を制御するように構成されている。 As this type of device, for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-41930 and 2008-169753 are known. These devices are configured to control the opening of the variable nozzle in the variable displacement turbocharger according to the state of the exhaust purification catalyst.
例えば、特開2003−41930号公報に開示された装置には、吸蔵還元型NOx触媒(特開平5−168860号公報、特開平5−317562号公報、特開平6−31139号公報、特開2002−79095号公報、等参照)及びパティキュレートフィルタ(特開平5−222914号公報、特開2003−161137号公報、等参照)の双方の機能を有する排気浄化触媒が備えられている。 For example, the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-41930 includes a NOx storage reduction catalyst (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-168860, 5-317562, 6-31139, 2002). No. -79095, etc.) and a particulate filter (see JP-A-5-222914, JP-A-2003-161137, etc.) are provided.
前記吸蔵還元型NOx触媒は、流入する排気中の酸素濃度が高いときにはNOxを吸収する一方、同濃度が低いときにはNOxをN2に還元しながら放出する機能を有する触媒である。前記パティキュレートフィルタは、排気中に含まれる浮遊粒子状物質であるパティキュレートマター(Particulate Matter:「PM」と略称されることもある。)の捕集を行うためのフィルタである。 The NOx storage reduction catalyst, when a high oxygen concentration in the inflowing exhaust gas while absorbing the NOx, when the concentration is low a catalyst having a function of releasing while reducing NOx to N 2. The particulate filter is a filter for collecting particulate matter (Particulate Matter: abbreviated as “PM”) which is a suspended particulate matter contained in exhaust gas.
前記吸蔵還元型NOx触媒にリーンな空燃比の排気が供給され続けると、当該触媒のNOx吸収能力が飽和して、当該触媒の下流側にNOxがリークされることとなる(特に前記内燃機関がいわゆる希薄燃焼運転された場合)。そこで、NOx吸収能力が飽和する前の所定のタイミングで、流入排気の酸素濃度を低下させるとともに排気中のHC成分量を増加させることで、当該触媒に吸収されていたNOxをN2に還元しつつ放出してNOx吸収能力を回復させる必要がある。 If a lean air-fuel ratio exhaust gas continues to be supplied to the NOx storage reduction catalyst, the NOx absorption capacity of the catalyst is saturated, and NOx is leaked downstream of the catalyst (particularly, the internal combustion engine is So-called lean burn operation). Therefore, by reducing the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas and increasing the amount of HC components in the exhaust gas at a predetermined timing before the NOx absorption capacity is saturated, NOx absorbed by the catalyst is reduced to N 2. However, it is necessary to recover the NOx absorption capacity by releasing it.
かかる吸蔵還元型NOx触媒には、燃料に含まれる硫黄分の燃焼により生成される硫黄酸化物(SOx)も吸収される。吸収されたSOxは、NOxよりも放出されにくく、当該触媒内に蓄積される(SOx被毒)。このSOx被毒によってNOx浄化率が低下するため、適宜の時期にSOx被毒から回復させる処理を当該触媒に施す必要がある。このSOx被毒回復処理は、当該触媒を高温(例えば600乃至650℃程度)にしつつ、酸素濃度を低下させた排気を当該触媒に流通させることで行われる。 Such NOx storage reduction catalyst also absorbs sulfur oxide (SOx) generated by combustion of the sulfur content contained in the fuel. Absorbed SOx is less likely to be released than NOx and accumulates in the catalyst (SOx poisoning). Since the NOx purification rate decreases due to this SOx poisoning, it is necessary to perform a treatment for recovering from the SOx poisoning at an appropriate time on the catalyst. This SOx poisoning recovery process is performed by circulating exhaust gas having a reduced oxygen concentration through the catalyst while keeping the catalyst at a high temperature (eg, about 600 to 650 ° C.).
また、前記パティキュレートフィルタにパティキュレートマターが堆積して当該フィルタに目詰まりが発生すると、当該フィルタの上流の排気の圧力が上昇し、これにより機関出力の低下等の不具合が生じるおそれがある。そこで、当該フィルタにおけるパティキュレートマターの堆積量が増大したときに、この堆積したパティキュレートマターを酸化(着火燃焼)することにより除去する、フィルタ再生処理が行われる。 Further, when particulate matter accumulates on the particulate filter and the filter is clogged, the pressure of the exhaust gas upstream of the filter increases, which may cause problems such as a decrease in engine output. Therefore, when the amount of particulate matter accumulated in the filter increases, a filter regeneration process is performed in which the accumulated particulate matter is removed by oxidation (ignition combustion).
上述のような構成を有する装置(特開2003−41930号公報等参照)においては、SOx被毒回復処理の際に、触媒昇温処理が実行された後に、排気中の酸素濃度を低下させる処理が行われる。 In the apparatus having the above-described configuration (refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-41930, etc.), in the SOx poisoning recovery process, a process for reducing the oxygen concentration in the exhaust gas after the catalyst temperature increasing process is executed. Is done.
触媒昇温処理では、前記可変ノズルが開かれる。すると、タービンに吹き付けられる排気の流速が低下して当該タービンの回転速度が低下することで、吸入空気量が減少する。この結果、排気温度が上昇し、これにより触媒温度が上昇する。逆に、排気温度が過剰に上昇した場合には、前記可変ノズルが閉められる。すると、タービンに吹き付けられる排気の流速が上昇して当該タービンの回転速度が上昇することで、吸入空気量が増加する。この結果、排気温度が低下し、これにより触媒温度が低下する。かかる触媒昇温処理により触媒温度(床温)が600℃〜650℃程度の高温域まで上昇すると、排気中の酸素濃度を低下させる被毒解消処理が実行される。 In the catalyst temperature raising process, the variable nozzle is opened. Then, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine is reduced, and the rotational speed of the turbine is reduced, whereby the intake air amount is reduced. As a result, the exhaust temperature rises, thereby raising the catalyst temperature. Conversely, when the exhaust temperature rises excessively, the variable nozzle is closed. Then, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine is increased and the rotational speed of the turbine is increased, so that the intake air amount is increased. As a result, the exhaust temperature is lowered, and thereby the catalyst temperature is lowered. When the catalyst temperature (bed temperature) rises to a high temperature range of about 600 ° C. to 650 ° C. by such catalyst temperature raising processing, poisoning elimination processing for reducing the oxygen concentration in the exhaust is performed.
また、かかる装置においては、フィルタ再生処理は、具体的には、以下のようにして行われる。まず、前記可変ノズルが全開にされる。すると、前記タービンに吹き付けられる排気の流速が低下して当該タービンの回転速度が低下することで、吸入空気量が減少する。この結果、排気温度が上昇し、これにより触媒温度が上昇する。この触媒温度の上昇により、パティキュレートマターの酸化が促進される。さらに、前記可変ノズルを全開にすることにより、排気のエネルギーがターボチャージャにて失われることが抑制され、以て排気温度の低下が抑制される。 In such an apparatus, the filter regeneration process is specifically performed as follows. First, the variable nozzle is fully opened. Then, the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine is lowered and the rotational speed of the turbine is lowered, so that the intake air amount is reduced. As a result, the exhaust temperature rises, thereby raising the catalyst temperature. This increase in the catalyst temperature promotes the oxidation of particulate matter. Further, by fully opening the variable nozzle, it is possible to suppress the loss of exhaust energy in the turbocharger, thereby suppressing a decrease in exhaust temperature.
この種の装置において、前記排気浄化触媒の再生処理(NOx吸収能力の回復処理やフィルタ再生処理を含む)のための、酸素濃度の低い(リッチな空燃比の)排気の供給を、比較的長時間(例えば数秒程度:連続的あるいは断続的に)行う必要性が生じる場合がある(例えば、NOxやSOxの吸着量やパティキュレートマターの堆積量が限界付近に達した場合等。)。 In this type of apparatus, the supply of exhaust gas having a low oxygen concentration (rich air-fuel ratio) for regeneration processing of the exhaust purification catalyst (including NOx absorption capacity recovery processing and filter regeneration processing) is relatively long. It may be necessary to perform the time (for example, about several seconds: continuously or intermittently) (for example, when the amount of NOx or SOx adsorbed or the amount of particulate matter deposited has reached the limit).
ここで、排気の空燃比をリッチにすると、排気温度が高温となる。よって、上述のような場合であっても、排気系(例えば排気マニホールド)の耐熱温度の影響で、前記排気浄化触媒の再生が充分に達成されるまで再生処理の継続時間を確保することができなくなるおそれがある。 Here, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich, the exhaust gas temperature becomes high. Therefore, even in the above-described case, the duration of the regeneration process can be secured until the regeneration of the exhaust purification catalyst is sufficiently achieved due to the heat resistant temperature of the exhaust system (for example, the exhaust manifold). There is a risk of disappearing.
本発明は、かかる課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、前記排気系の過熱を抑制しつつ、触媒再生処理を充分に行うことができる、内燃機関システム制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to cope with such a problem. That is, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine system control apparatus that can sufficiently perform a catalyst regeneration process while suppressing overheating of the exhaust system.
本発明の適用対象である内燃機関システムは、内燃機関と、この内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装された可変容量型ターボチャージャと、前記排気通路に介装された排気浄化触媒と、を備えている。前記可変容量型ターボチャージャは、吹き付けられる排気によって回転するタービンと、このタービンに吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズルと、を備えている。前記排気浄化触媒としては、吸蔵還元型NOx触媒が用いられ得る。 An internal combustion engine system to which the present invention is applied includes an internal combustion engine, a variable displacement turbocharger interposed in an intake passage and an exhaust passage of the internal combustion engine, an exhaust purification catalyst interposed in the exhaust passage, It has. The variable displacement turbocharger includes a turbine that is rotated by exhaust gas that is blown, and a variable nozzle that makes the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine variable. As the exhaust purification catalyst, an NOx storage reduction catalyst can be used.
本発明の内燃機関システム制御装置は、上述の構成を備えた内燃機関システムを制御するものであって、触媒再生手段と、可変ノズル開度制御手段と、を備えている。前記触媒再生手段は、排気の空燃比をリッチ側に制御することで、前記排気浄化触媒の再生処理を行うようになっている。前記可変ノズル開度制御手段は、前記可変ノズルの開度を制御するようになっている。 An internal combustion engine system control apparatus according to the present invention controls an internal combustion engine system having the above-described configuration, and includes catalyst regeneration means and variable nozzle opening control means. The catalyst regeneration means regenerates the exhaust purification catalyst by controlling the air-fuel ratio of the exhaust to a rich side. The variable nozzle opening control means controls the opening of the variable nozzle.
本発明の特徴は、前記可変ノズル開度制御手段が、前記触媒再生手段による前記排気浄化触媒の再生処理時に、前記可変ノズルの開度を上昇させるようになっていることにある。具体的には、例えば、前記触媒再生手段は、SOx被毒回復処理時に、燃焼室内の燃料混合気を所定時間連続的にリッチ化することで、排気の空燃比をリッチ側に制御するようになっている。このとき、前記可変ノズル開度制御手段は、前記触媒再生手段によるSOx被毒回復処理中における排気温度の上昇による排気マニホールドの過熱を抑制するために、前記可変ノズルの開度を上昇させるようになっている。 The feature of the present invention resides in that the variable nozzle opening degree control means increases the opening degree of the variable nozzle during the regeneration process of the exhaust purification catalyst by the catalyst regeneration means. Specifically, for example, during the SOx poisoning recovery process, the catalyst regeneration means continuously enriches the fuel mixture in the combustion chamber for a predetermined time so as to control the air-fuel ratio of the exhaust to the rich side. It has become. At this time, the variable nozzle opening control means increases the opening of the variable nozzle in order to suppress overheating of the exhaust manifold due to an increase in exhaust temperature during the SOx poisoning recovery process by the catalyst regeneration means. It has become.
かかる構成を備えた本発明の内燃機関システム制御装置においては、前記排気浄化触媒の再生処理時に、排気の空燃比がリッチ側に制御される。このとき、前記可変ノズルの開度が、再生処理前よりも上昇させられる。 In the internal combustion engine system control apparatus of the present invention having such a configuration, the exhaust air-fuel ratio is controlled to the rich side during the regeneration process of the exhaust purification catalyst. At this time, the opening degree of the variable nozzle is increased more than before the regeneration process.
すると、排気が、前記可変容量型ターボチャージャの下流側に速やかに流される。これにより、前記排気マニホールド内の排気の滞留時間や、前記タービンの入口における排気圧力(P4)の上昇が抑制される。よって、前記排気マニホールドの過熱が抑制される。特に、SOx被毒回復処理時のように前記排気浄化触媒の再生処理が(断続的あるいは連続的に)比較的長時間行われた場合であっても、前記排気マニホールドの過熱が良好に抑制される。 Then, the exhaust gas is quickly flowed to the downstream side of the variable capacity turbocharger. Thereby, the residence time of the exhaust gas in the exhaust manifold and the increase in the exhaust pressure (P4) at the inlet of the turbine are suppressed. Therefore, overheating of the exhaust manifold is suppressed. In particular, even when the regeneration process of the exhaust purification catalyst is performed for a relatively long time (intermittently or continuously) as in the SOx poisoning recovery process, overheating of the exhaust manifold is suppressed well. The
したがって、本発明によれば、前記排気マニホールドの過熱を抑制しつつ、触媒再生処理を充分に行うことが可能となる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to sufficiently perform the catalyst regeneration process while suppressing overheating of the exhaust manifold.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件(記述要件・実施可能要件)を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更(modification)は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the description about the following embodiment is specific to the extent possible, merely an example of the embodiment of the present invention in order to satisfy the description requirement (description requirement / practicability requirement) of the specification required by law. It is only what is described in. Therefore, as will be described later, it is quite natural that the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments described below. Various modifications that can be made to the present embodiment are listed together at the end, as they would interfere with the understanding of the consistent description of the embodiment if inserted during the description of the embodiment. .
<構成>
図1は、本発明の一実施形態が適用された内燃機関システム1の全体構成を示す概略図である。図1を参照すると、本実施形態における内燃機関システム1は、内燃機関2と、燃料噴射装置3と、吸排気装置4と、制御装置5と、を備えている。
<Configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an internal
本実施形態の内燃機関2は、圧縮点火機関としてのディーゼルエンジンである。また、本実施形態においては、内燃機関2には、複数(図1では4つ)の燃焼室21が、直列に配列形成されている。
The
<<燃料噴射装置>>
燃料噴射装置3は、燃焼室21と同数の複数のインジェクタ31を備えている。すなわち、各インジェクタ31は、各燃焼室21に対応するように、内燃機関2に装着されている。本実施形態のインジェクタ31は、周知のピエゾ式構成を有していて、燃焼室21内に燃料を直接的に噴射し得るように構成されている。各インジェクタ31は、コモンレール32と、燃料供給管33を介して接続されている。また、コモンレール32と燃料タンク34との間の燃料供給通路35には、燃料ポンプ36が介装されている。
<< Fuel injection device >>
The
<<吸排気装置>>
吸気マニホールド41は、各燃焼室21に空気(再循環された排気を含む)を供給し得るように、内燃機関2に装着されている。この吸気マニホールド41は、吸気管42と接続されている。なお、吸気マニホールド41及び吸気管42は、本発明の吸気通路に対応するものである。
<< Intake and exhaust system >>
The
吸気管42には、エアクリーナ43と、スロットル44と、が介装されている。スロットル44は、吸気マニホールド41の直前に設けられていて、ステッピングモータ等からなるスロットルアクチュエータ44aによって駆動されるようになっている。
An
排気マニホールド45は、各燃焼室21からの排気を受容し得るように、内燃機関2に装着されている。排気マニホールド45は、排気管46と接続されている。なお、排気マニホールド45及び排気管46は、本発明の排気通路に対応するものである。
The
吸気管42及び排気管46には、ターボチャージャ47が介装されている。すなわち、吸気管42は、ターボチャージャ47のコンプレッサ47a側と接続されていて、排気管46は、ターボチャージャ47のタービン47b側と接続されている。コンプレッサ47aは、エアクリーナ43とスロットル44との間の位置にて、吸気管42に介装されている。
A
本実施形態におけるターボチャージャ47は、いわゆる可変容量型のものである。すなわち、ターボチャージャ47は、吹き付けられる排気によって回転するタービンロータ47b1と、このタービンロータ47b1に吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズル47b2と、を備えている。具体的には、可動式の可変ノズル47b2は、タービンロータ47b1と対向する位置に設けられている。この可変ノズル47b2は、ノズルベーンアクチュエータ47b3によって駆動されるようになっている。
The
また、本実施形態においては、内燃機関システム1には、EGR装置48(EGRは排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)の略)が介装されている。このEGR装置48は、EGR通路48aと、EGR弁48bと、EGR弁アクチュエータ48cと、を備えている。
In the present embodiment, the internal
EGR通路48aは、EGRガス(再循環排気)の通路であって、吸気マニホールド41と排気マニホールド45とを接続するように設けられている。このEGR通路48aには、EGR弁48bが介装されている。EGR弁48bは、EGR弁アクチュエータ48cによって駆動されることで、吸気マニホールド41へのEGRガスの供給量を制御する(すなわちEGR率を制御する)ようになっている。
The
排気管46における、ターボチャージャ47よりも下流側には、排気浄化触媒49が介装されている。本実施形態における排気浄化触媒49内には、吸蔵還元型NOx触媒と、パティキュレートフィルタと、排気中の未燃物質(HCやCO)の酸化浄化を促すための酸素吸蔵放出機能を有する酸化触媒とが、排気流動方向に沿ってこの順に配列するように収容されている。
An
<<制御装置>>
本発明の内燃機関システム制御装置の一実施形態としての制御装置5は、内燃機関2、燃料噴射装置3、及び吸排気装置4を備えた、内燃機関システム1の動作を制御するものである。この制御装置5は、本発明の触媒再生手段及び可変ノズル開度制御手段を構成する、電子制御ユニット(ECU)50を備えている。
<< Control device >>
The control device 5 as an embodiment of the internal combustion engine system control device of the present invention controls the operation of the internal
ECU50は、CPU(マイクロプロセッサ)50aと、ROM(リードオンリーメモリ)50bと、RAM(ランダムアクセスメモリ)50cと、バックアップRAM50dと、インターフェース50eと、双方向バス50fと、を備えている。CPU50a、ROM50b、RAM50c、バックアップRAM50d、及びインターフェース50eは、双方向バス50fによって互いに接続されている。
The
CPU50aは、内燃機関システム1における各部の動作を制御するためのルーチン(プログラム)を実行するように構成されている。ROM50bには、CPU50aが実行するルーチン、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、及びパラメータ等が予め格納されている。RAM50cは、CPU50aがルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップRAM50dは、電源が投入された状態でCPU50aがルーチンを実行する際にデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。
The
インターフェース50eは、後述する各種のセンサと電気的に接続されていて、これらのセンサからの検出信号をCPU50aに伝達し得るように構成されている。また、インターフェース50eは、インジェクタ31、スロットルアクチュエータ44a、ノズルベーンアクチュエータ47b3、EGR弁アクチュエータ48c、等の動作部と電気的に接続されている。すなわち、制御装置5は、インターフェース50eを介して上述の各センサからの検出信号を受け取り、当該検出信号に応じたCPU50aの演算結果に基づいて、各動作部に向けて動作信号を送出するように構成されている。
The
エアフローメータ51は、ターボチャージャ47のコンプレッサ47aよりも上流側にて、吸気管42に介装されている。このエアフローメータ51は、吸気管42内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた出力電圧を発生するように構成されている。吸気圧センサ52は、吸気管42におけるスロットル44よりも下流側の位置に介装されている。この吸気圧センサ52は、吸気マニホールド41に供給される吸気の圧力に応じた出力電圧を発生するように構成されている。
The
排気マニホールド温度センサ53は、排気マニホールド45に装着されている。この排気マニホールド温度センサ53は、排気マニホールド45の温度に応じた出力電圧を発生するように構成されている。触媒床温センサ54は、排気浄化触媒49に装着されている。この触媒床温センサ54は、排気浄化触媒49の温度(触媒床温)に応じた出力電圧を発生するように構成されている。
The exhaust
触媒上流側排気空燃比センサ55は、ターボチャージャ47のタービン47bよりも下流側であって排気浄化触媒49よりも上流側にて、排気管46に介装されている。この触媒上流側排気空燃比センサ55は、排気浄化触媒49よりも上流側における排出ガス中の各成分(NOx等)の濃度に応じた出力電圧を発生するように構成されている。
The catalyst upstream side exhaust air-
同様に、触媒下流側排気空燃比センサ56は、排気浄化触媒49よりも下流側にて、排気管46に介装されている。この触媒下流側排気空燃比センサ56は、排気浄化触媒49よりも下流側における排出ガス中の各成分(NOx等)の濃度に応じた出力電圧を発生するように構成されている。
Similarly, the catalyst downstream side exhaust air-
触媒上流側排気圧力センサ57は、排気管46における排気浄化触媒49の直前の位置に介装されている。この触媒上流側排気圧力センサ57は、排気管46における排気浄化触媒49の直前の位置の排気圧力に応じた出力電圧を発生するように構成されている。
The catalyst upstream
同様に、触媒下流側排気圧力センサ58は、排気管46における排気浄化触媒49の直後の位置に介装されている。この触媒下流側排気圧力センサ58は、排気管46における排気浄化触媒49の直後の位置の排気圧力に応じた出力電圧を発生するように構成されている。
Similarly, the catalyst downstream
レール圧センサ59は、コモンレール32に装着されている。このレール圧センサ59は、コモンレール32内の圧力に応じた出力電圧を発生するように構成されている。
The
<実施形態による作用・効果>
次に、本実施形態の内燃機関システム1の動作の概要について説明する。通常運転時においては、エンジン回転数や負荷等のエンジン運転状態に基づいて設定される、目標空燃比及び目標過給圧に応じて、ECU50により、インジェクタ31、スロットルアクチュエータ44a、ノズルベーンアクチュエータ47b3、EGR弁48b、等の動作がフィードバック制御される。
<Operations and effects according to the embodiment>
Next, the outline | summary of operation | movement of the internal
これに対し、排気浄化触媒49の能力回復のための再生処理時においては、上述の通常運転時とは異なる制御が行われる。
On the other hand, during the regeneration process for recovering the capacity of the
例えば、内燃機関2がいわゆる希薄燃焼運転された場合、排気浄化触媒49に備えられた吸蔵還元型NOx触媒にリーンな空燃比の排気が供給され続ける。すると、当該NOx触媒にNOxが吸収され続ける。また、SOx被毒によって、NOx触媒におけるNOx浄化率が低下する。
For example, when the
そこで、本実施形態の制御装置5(ECU50)は、触媒上流側排気空燃比センサ55及び触媒下流側排気空燃比センサ56の出力に基づいて、適宜の時期に、NOx吸収能力回復処理(SOx被毒回復処理を含む)を実行する。このNOx吸収能力回復処理の際には、排気浄化触媒49に供給される排気の空燃比がリッチ化される。この排気の空燃比のリッチ化は、例えば、インジェクタ31による燃料噴射量(特にいわゆるアフター噴射の量)、スロットル44の開度(閉)、及びEGR弁48bの開度(閉)のうちの少なくとも1つによって行われる。
Therefore, the control device 5 (ECU 50) of the present embodiment, based on the outputs of the catalyst upstream side exhaust air /
NOx吸収量が多くなった場合の回復処理の場合、排気の空燃比のリッチ化は、比較的短い周期で短時間に行われる(いわゆるリッチスパイク)。これに対し、SOx被毒回復処理の場合、排気の空燃比のリッチ化は、比較的長時間(例えば数秒間)継続的に行う必要がある。 In the recovery process when the NOx absorption amount increases, the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched in a short time with a relatively short cycle (so-called rich spike). On the other hand, in the SOx poisoning recovery process, it is necessary to continuously enrich the exhaust air-fuel ratio for a relatively long time (for example, several seconds).
また、排気浄化触媒49に備えられたパティキュレートフィルタにパティキュレートマターが堆積して当該フィルタに目詰まりが発生すると、当該フィルタの上流の排気の圧力が上昇し、これにより機関出力の低下等の不具合が生じるおそれがある。
Further, when particulate matter accumulates on the particulate filter provided in the
そこで、本実施形態の制御装置5(ECU50)は、触媒上流側排気圧力センサ57及び触媒下流側排気圧力センサ58の出力に基づいて、適宜の時期に、フィルタ再生処理を実行する。このフィルタ再生処理の際にも、排気浄化触媒49に供給される排気の空燃比がリッチ化される。
Therefore, the control device 5 (ECU 50) of the present embodiment executes filter regeneration processing at an appropriate time based on the outputs of the catalyst upstream
このように、本実施形態の制御装置5(ECU50)は、排気浄化触媒49の再生処理(NOx吸収能力回復処理時及びフィルタ再生処理)時に、燃焼室21内の燃料混合気を所定時間連続的にリッチ化することで、排気の空燃比をリッチ側に制御する。さらに、本実施形態の制御装置5(ECU50)は、かかる再生処理中における排気温度の上昇による排気マニホールド45の過熱を抑制するために、可変ノズル47b2の開度を上昇させる。
As described above, the control device 5 (ECU 50) of the present embodiment continuously converts the fuel mixture in the
これにより、ターボチャージャ47の下流側に排気が速やかに流される。すると、排気マニホールド45内の排気の滞留時間や、タービン47bの入口における排気圧力(P4)の上昇が抑制される。よって、排気浄化触媒49の再生処理が(断続的あるいは連続的に)比較的長時間行われても、排気マニホールド45の過熱が良好に抑制される。したがって、本実施形態の構成によれば、排気マニホールド45の過熱を抑制しつつ、触媒再生処理を充分に行うことができる。
As a result, the exhaust gas is quickly flowed downstream of the
また、本実施形態の構成によれば、排気浄化触媒49の再生処理時に可変ノズル47b2の開度が上昇させられることで、排気のエネルギーが排気浄化触媒49に速やかに供給される。これにより、触媒床温の低下が抑制される。さらに、空燃比のリッチ化をスロットル44の開度(閉)により行うことで、ターボサージが良好に抑制され得る。加えて、タービン47bの入口における排気圧力(P4)の上昇の抑制により、燃費低減効果が得られる。
Further, according to the configuration of the present embodiment, the opening energy of the variable nozzle 47b2 is increased during the regeneration process of the
図2は、本実施形態の内燃機関システム1による効果確認結果を示すグラフである。この図2は、通常運転時のリーンバーン運転モードと、SOx被毒回復処理モードと、を繰り返し実行している様子を示している。
FIG. 2 is a graph showing an effect confirmation result by the internal
図中、(i)は可変ノズル47b2の絞り度、(ii)は排気マニホールド45の温度、(iii)は吸気圧、(iv)は燃料噴射量、(v)は排気浄化触媒49の入口における排気温度、をそれぞれ示している。また、図中、太線が本実施形態の制御(実施例)、細線が比較例を示している。比較例は、SOx被毒回復処理モードにて可変ノズル47b2の絞り度を100%(全閉)に保持した以外は、実施例と同一の運転条件である。
In the figure, (i) is the throttle degree of the variable nozzle 47b2, (ii) is the temperature of the
図2から明らかなように、実施例の場合、比較例の場合よりも、排気マニホールド45の温度上昇が抑制されている(図中(i)及び(ii)参照)。このため、本実施形態の制御によれば、比較例の場合よりも、SOx被毒回復処理モードの継続時間を大幅に(図中では約2秒)長くすることが可能になっている(図中(iii)及び(iv)参照)。
As is clear from FIG. 2, in the case of the embodiment, the temperature increase of the
一方、実施例の場合、比較例の場合よりも、排気浄化触媒49の入口における排気温度が上昇している。よって、本実施形態の制御によれば、触媒床温の保持性も向上している。
On the other hand, in the embodiment, the exhaust temperature at the inlet of the
<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。
<List of examples of modification>
Note that, as described above, the above-described embodiments are merely examples of typical embodiments of the present invention that the applicant has considered to be the best at the time of filing of the present application. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。 Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the above-described embodiment within the scope not changing the essential part of the present invention.
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたもの限定されるものではない。また、複数の変形例が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。 Hereinafter, some typical modifications will be exemplified. However, it goes without saying that the modifications are not limited to those listed below. In addition, a plurality of modified examples can be applied in a composite manner as appropriate within a technically consistent range.
本発明(特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの)は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、(先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。 The present invention (especially those expressed functionally and functionally in the constituent elements constituting the means for solving the problems of the present invention) is based on the above-described embodiment and the description of the following modifications. Should not be interpreted as limited. Such a limited interpretation is unacceptable and improper for imitators, while improperly harming the applicant's interests (rushing to file under a prior application principle).
(A)本発明は、上述の実施形態にて開示された具体的な装置構成に限定されない。例えば、内燃機関2は、ディーゼルエンジンに限定されない。気筒数や気筒配列方式についても、特段の限定はない。スロットル44は、ターボチャージャ47(コンプレッサ47a)よりも上流側に介装され得る。吸蔵還元型NOx触媒、パティキュレートフィルタ、及び酸化触媒は、それぞれ分離した状態で、排気管46に介装され得る。
(A) The present invention is not limited to the specific apparatus configuration disclosed in the above embodiment. For example, the
また、本発明は、排気浄化触媒49が吸蔵還元型NOx触媒とパティキュレートフィルタと酸化触媒とを備えた場合に限定されない。具体的には、例えば、排気浄化触媒49が酸化触媒を備えていない場合、及び/又は、排気浄化触媒49が吸蔵還元型NOx触媒とパティキュレートフィルタとのうちの一方のみを備えた場合であっても、本発明は好適に適用され得る。
Further, the present invention is not limited to the case where the
(B)本発明は、上記の実施形態にて開示された具体的な処理に限定されない。例えば、排気浄化触媒49に供給される排気の空燃比のリッチ化は、排気通路に介装された排気リッチ化用インジェクタによる燃料噴射によって行われてもよい。
(B) The present invention is not limited to the specific processing disclosed in the above embodiment. For example, enrichment of the air-fuel ratio of the exhaust supplied to the
また、吸気圧、排気マニホールド45の温度、及び触媒床温のうちの少なくともいずれか1つは、オンボード推定され得る。この場合、吸気圧センサ52、排気マニホールド温度センサ53、及び触媒床温センサ54のうちの少なくともいずれか1つは、省略され得る。
Further, at least one of the intake pressure, the temperature of the
(C)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。 (C) Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the scope of the present invention as long as they do not change the essential part of the present invention.
また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。さらに、本明細書にて引用した各公報の内容(明細書及び図面を含む)は、本明細書の一部を構成するものとして援用され得る。 In addition, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements expressed in terms of operation and function are the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications, It includes any structure that can realize this action / function. Furthermore, the contents (including the specification and the drawings) of each publication cited in this specification can be incorporated as part of this specification.
1…システム 2…内燃機関 21…燃焼室
3…燃料噴射装置 31…インジェクタ 32…コモンレール
4…吸排気装置 42…吸気管
44…スロットル 44a…スロットルアクチュエータ
45…排気マニホールド 46…排気管
47…ターボチャージャ 47b…タービン 47b2…可変ノズル
48…EGR装置 48a…EGR通路 48b…EGR弁
48c…EGR弁アクチュエータ
5…制御装置 50…ECU 50a…CPU
52…吸気圧センサ 53…排気マニホールド温度センサ
55…触媒上流側排気空燃比センサ 56…触媒下流側排気空燃比センサ
57…触媒上流側排気圧力センサ 58…触媒下流側排気圧力センサ
DESCRIPTION OF
44 ...
52 ...
Claims (2)
前記内燃機関の吸気通路及び排気通路に介装されていて、吹き付けられる排気によって回転するタービン及びこのタービンに吹き付ける排気の流速を可変にする可変ノズルを備えた、可変容量型ターボチャージャと、
前記排気通路に介装された、排気浄化触媒と、
を備えた内燃機関システムを制御する、内燃機関システム制御装置であって、
排気の空燃比をリッチ側に制御することで、前記排気浄化触媒の再生処理を行う、触媒再生手段と、
前記触媒再生手段による前記排気浄化触媒の再生処理時に、前記可変ノズルの開度を上昇させる、可変ノズル開度制御手段と、
を備えたことを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 An internal combustion engine;
A variable displacement turbocharger that is interposed in an intake passage and an exhaust passage of the internal combustion engine and includes a turbine that rotates by blown exhaust and a variable nozzle that varies a flow rate of exhaust blown to the turbine;
An exhaust purification catalyst interposed in the exhaust passage;
An internal combustion engine system control device for controlling an internal combustion engine system comprising:
Catalyst regeneration means for performing regeneration treatment of the exhaust purification catalyst by controlling the air-fuel ratio of the exhaust to a rich side;
Variable nozzle opening control means for increasing the opening of the variable nozzle during the regeneration process of the exhaust purification catalyst by the catalyst regeneration means;
An internal combustion engine system control device comprising:
前記排気浄化触媒は、吸蔵還元型NOx触媒であり、
前記触媒再生手段は、前記排気浄化触媒の再生処理としてのSOx被毒回復処理時に、燃焼室内の燃料混合気を所定時間連続的にリッチ化することで、排気の空燃比をリッチ側に制御し、
前記可変ノズル開度制御手段は、前記触媒再生手段によるSOx被毒回復処理中における排気温度の上昇による排気マニホールドの過熱を抑制するために、前記可変ノズルの開度を上昇させることを特徴とする、内燃機関システム制御装置。 The internal combustion engine system control device according to claim 1,
The exhaust purification catalyst is an NOx storage reduction catalyst,
The catalyst regeneration means controls the air-fuel ratio of the exhaust to the rich side by continuously enriching the fuel mixture in the combustion chamber for a predetermined time during the SOx poisoning recovery process as the regeneration process of the exhaust purification catalyst. ,
The variable nozzle opening degree control means increases the opening degree of the variable nozzle in order to suppress overheating of the exhaust manifold due to an increase in exhaust temperature during the SOx poisoning recovery process by the catalyst regeneration means. , An internal combustion engine system control device.
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JP2020045825A (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | いすゞ自動車株式会社 | Control device and pressure control method |
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- 2009-03-05 JP JP2009051417A patent/JP2010203377A/en active Pending
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