JP2016121625A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するために、ディーゼルエンジンの排気通路に、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)とDPF(Diesel Particulate Filter)とを、こ
の順に上流側から設けることが行われている。尚、DPFとは、排気ガス中の微粒子物質(PM:Particulate Matter)を捕集するためのフィルタのことである。また、DOCとは、排気ガス中の炭化水素及び一酸化炭素を酸化させて水及び二酸化炭素に変換すると共に、排気ガス中の一酸化窒素を、PMを酸化するための二酸化窒素に変換する触媒のことである。
In order to purify exhaust gas of a diesel engine, a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) and a DPF (Diesel Particulate Filter) are provided in this order from the upstream side in the exhaust passage of the diesel engine. The DPF is a filter for collecting particulate matter (PM) in exhaust gas. DOC is a catalyst that oxidizes hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas to convert them into water and carbon dioxide, and converts nitrogen monoxide in exhaust gas into nitrogen dioxide for oxidizing PM. That is.
DOC及びDPFが排気通路に設けられた内燃機関システムでは、DOC内に、DOCの性能を低下させる硫黄化合物(SOx)が蓄積することがある。また、DPF内に多量のPMが堆積してDPFのPM捕集能が低下することもある。そのため、DOC及びDPFが排気通路に設けられた内燃機関システムでは、通常、DPF内のPM堆積量が既定量以上となったときに、ポスト噴射等によってDPF及びDOCを昇温させることによりDOC内の硫黄化合物を排出させると共にDPF内のPMを燃焼させる処理が行われている。 In an internal combustion engine system in which DOC and DPF are provided in the exhaust passage, sulfur compounds (SOx) that reduce the performance of the DOC may accumulate in the DOC. In addition, a large amount of PM accumulates in the DPF, and the PM collection ability of the DPF may decrease. Therefore, in an internal combustion engine system in which DOC and DPF are provided in the exhaust passage, normally, when the PM accumulation amount in the DPF exceeds a predetermined amount, the DPF and DOC are heated by post injection or the like to increase the temperature in the DOC. The sulfur compound is discharged and the PM in the DPF is combusted.
ただし、上記処理時におけるDPF及びDOCの昇温速度が速いと、DOCから放出された高濃度の硫黄化合物(SO3)が水分と反応し、人体に悪影響を与える白煙(サルフェート白煙)となって大気中に放出されることがある。そのため、触媒(DPF及びDOC)の再生時に、触媒の温度を、低速度で上昇させることが行われている。また、触媒の再生時に、触媒の温度を、触媒内の硫黄化合物の蓄積量に応じた時間、所定温度(500℃〜550℃)に維持してから、PMを燃焼させるための温度(例えば、700℃;以下、再生温度と表記する)に上昇させること(例えば、特許文献1参照)も提案されている。 However, when the heating rate of DPF and DOC during the above treatment is high, high-concentration sulfur compound (SO 3 ) released from DOC reacts with moisture, and white smoke (sulfate white smoke) that adversely affects the human body May be released into the atmosphere. For this reason, the temperature of the catalyst is increased at a low speed when the catalyst (DPF and DOC) is regenerated. Further, at the time of regeneration of the catalyst, the temperature of the catalyst is maintained at a predetermined temperature (500 ° C. to 550 ° C.) for a time corresponding to the amount of sulfur compound accumulated in the catalyst, and then the temperature for burning PM (for example, It is also proposed to increase the temperature to 700 ° C. (hereinafter referred to as the regeneration temperature) (see, for example, Patent Document 1).
触媒の温度を低速度で昇温すれば、触媒内に吸着した硫黄化合物を、白煙化させることなく触媒から排出させることが出来る。ただし、触媒は、熱劣化する(非特許文献1参照)ものである。そして、触媒が熱劣化すると、触媒に吸着する硫黄化合物量が減少するので、触媒の状態(劣化度)を考慮することなく、触媒の昇温速度を決定したのでは、触媒の昇温のために、燃料が無駄に使用されてしまう虞がある。 If the temperature of the catalyst is raised at a low speed, the sulfur compound adsorbed in the catalyst can be discharged from the catalyst without white smoke. However, the catalyst is thermally deteriorated (see Non-Patent Document 1). When the catalyst is thermally deteriorated, the amount of sulfur compounds adsorbed on the catalyst is reduced. Therefore, the temperature increase rate of the catalyst is determined without considering the state of the catalyst (degradation degree). In addition, there is a risk that the fuel is wasted.
そこで、本発明の課題は、劣化した触媒からの硫黄化合物の除去が、白煙の発生を抑制しつつ、効率良く(触媒の昇温に無駄な燃料が使用されない形で)、行える内燃機関の制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can efficiently remove sulfur compounds from a deteriorated catalyst while suppressing the generation of white smoke (in a form in which useless fuel is not used for raising the temperature of the catalyst). It is to provide a control device.
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に配設された触媒の熱履歴を取得する取得手段と、前記触媒内の硫黄化合物が白煙化することなく前記触媒から排出されるように前記触媒を所定温度まで昇温する昇温制御を実行する昇温制御実行手段と、前記昇温制御実行手段の前記昇温制御による、前記所定温度までの温度範囲内の少なくとも一部の温度範囲における前記触媒の昇温速度を、前記取得手段により取得された前記熱履歴から推定される前記触媒の劣化度が大きいほど、且つ、前記触媒の温度が高いほど、大きく上昇させる昇温速度変更手段とを備える。 In order to solve the above-described problems, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention has an acquisition means for acquiring a thermal history of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a sulfur compound in the catalyst is white smoke. Temperature increase control execution means for executing temperature increase control for increasing the temperature of the catalyst to a predetermined temperature so that the catalyst is discharged without being discharged, and the temperature increase control by the temperature increase control execution means to the predetermined temperature. As the degree of deterioration of the catalyst estimated from the thermal history acquired by the acquisition means is higher, the temperature of the catalyst is higher in at least a part of the temperature range. The temperature increase rate changing means for greatly increasing the temperature is provided.
すなわち、触媒には、吸着(結合)エネルギーに分布がある形、つまり、触媒からの脱離温度に分布がある形で、硫黄化合物が吸着する。また、触媒が劣化すると、硫黄化合物の吸着量が減少するが、劣化による吸着量の減少率は、脱離温度(吸着エネルギー)が高くなるにつれ、大きくなる傾向がある。従って、劣化していない触媒内の硫黄化合物を白煙化することなく触媒から排出できる昇温パターン(昇温制御実行手段が実行する昇温制御)には、熱履歴から推定される前記触媒の劣化度が大きいほど且つ触媒の温度が高いほど、昇温速度を上昇させることが出来る余地がある。そして、昇温速度を上昇させれば、触媒の昇温のために消費される燃料量を低減することが出来る。そのため、本発明では、昇温速度変更手段を設けることによって、触媒の熱履歴から推定される劣化度に応じて、触媒の昇温パターン(昇温制御実行手段が実行する昇温制御の内容)を変更しているのである。 That is, the sulfur compound is adsorbed on the catalyst in a form in which the adsorption (bonding) energy is distributed, that is, in a form in which the desorption temperature from the catalyst is distributed. Further, when the catalyst deteriorates, the adsorption amount of the sulfur compound decreases, but the decrease rate of the adsorption amount due to deterioration tends to increase as the desorption temperature (adsorption energy) increases. Therefore, in the temperature rise pattern (temperature rise control executed by the temperature rise control execution means) in which the sulfur compound in the catalyst that has not deteriorated can be discharged from the catalyst without white smoke, the catalyst estimated from the heat history is used. There is room for increasing the rate of temperature increase as the degree of deterioration increases and the temperature of the catalyst increases. If the rate of temperature increase is increased, the amount of fuel consumed for increasing the temperature of the catalyst can be reduced. Therefore, in the present invention, by providing the temperature increase rate changing means, the temperature increase pattern of the catalyst (content of the temperature increase control executed by the temperature increase control execution means) according to the degree of deterioration estimated from the catalyst thermal history. Is changed.
本発明の内燃機関の制御装置は、様々な形で実現することが出来る。例えば、本発明の内燃機関の制御装置の昇温制御実行手段として、触媒に吸着している硫黄化合物量の推定結果を用いない昇温制御を実行する手段を採用しておくことが出来る。また、本発明の内燃機関の制御装置を、『前記昇温制御により到達させる前記触媒の最高温度までの温度域を区分した複数の温度区分のそれぞれについて、前記触媒に吸着している硫黄化合物中の、前記触媒の前記最高温度への昇温中にその温度区分にて前記触媒から放出される硫黄化合物の量を推定して管理する管理手段を、さらに、備え、前記昇温制御実行手段が実行する前記昇温制御が、温度区分毎に、その温度区分について前記管理手段により管理されている量の硫黄化合物が、白煙化することなく前記触媒から排出されることになる速度で前記触媒の温度を上昇させる制御であり、前記昇温速度変更手段が、前記推定手段により管理されている各温度区分に関する硫黄化合物の量を、前記熱履歴から推定される前記触媒の劣化度が大きなほど、且つ、温度区分が高いほど、大きく減少させることによって、前記昇温制御による前記触媒の昇温速度を変更する手段である』装置として実現しておいても良い。 The control apparatus for an internal combustion engine of the present invention can be realized in various forms. For example, as the temperature increase control execution means of the control device for an internal combustion engine of the present invention, means for executing temperature increase control without using the estimation result of the amount of sulfur compound adsorbed on the catalyst can be employed. Further, the control device for an internal combustion engine according to the present invention may be configured so that “in the sulfur compound adsorbed on the catalyst for each of a plurality of temperature sections obtained by dividing a temperature range up to the maximum temperature of the catalyst to be reached by the temperature increase control”. Management means for estimating and managing the amount of sulfur compounds released from the catalyst during the temperature rise of the catalyst to the maximum temperature, and the temperature rise control execution means The temperature increase control to be executed is performed at a speed at which the amount of the sulfur compound managed by the management means for each temperature section is discharged from the catalyst without white smoke. The temperature rise rate changing means is configured to control the degree of deterioration of the catalyst estimated from the thermal history to determine the amount of the sulfur compound related to each temperature category managed by the estimating means. Kinahodo, and, as the temperature indicator is high, largely by reducing the a means for changing the Atsushi Nobori rate of the catalyst by temperature increase control "may be previously implemented as an apparatus.
本発明によれば、劣化した触媒からの硫黄化合物の除去が、白煙の発生を抑制しつつ、効率良く(触媒の昇温に無駄な燃料が使用されない形で)、行うことが出来る。 According to the present invention, it is possible to efficiently remove sulfur compounds from a deteriorated catalyst while suppressing the generation of white smoke (in a form in which useless fuel is not used for raising the temperature of the catalyst).
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を適用した内燃機関システムの概略構成を示す。 FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine system to which an internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
この内燃機関システムは、車両に搭載されるシステムである。図1に示してあるように、内燃機関システムは、内燃機関10とECU(Electronic Control Unit)40とを備えている。尚、本内燃機関システムは、ECU40の一部(後述する排気浄化部管理処理を実行する部分)が、ほぼ、本実施形態に係る内燃機関の制御装置に相当しているシステムである。
This internal combustion engine system is a system mounted on a vehicle. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine system includes an
内燃機関10は、4つの気筒11を有するディーゼルエンジンである。内燃機関10には、サプライポンプから送られてきた高圧燃料を溜めておくためのコモンレール13や、コモンレール13内の高圧燃料を各気筒11内へ噴射するための4つのインジェクタ12が取り付けられている。また、内燃機関10には、内燃機関10内を循環する冷却水の温度を測定するための水温センサや、クランクシャフトの回転数(姿勢)を検出するためのクランクポジションセンサも取り付けられている。
The
内燃機関10の各気筒11(各気筒11の燃焼室)は、吸気マニホールド14を介して吸気通路15と接続されている。また、各気筒11は、排気マニホールド21を介して排気通路22と接続されており、排気マニホールド21には、排気マニホールド21内を流れる排気ガス中に燃料を添加するための燃料添加装置25が設けられている。
Each cylinder 11 (combustion chamber of each cylinder 11) of the
排気通路22の途中には、ターボチャージャ17のタービン17bが設けられている。排気通路22のタービン17bよりも下流側の部分には、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)31の後段にDPF(Diesel Particulate Filter)32を配置した排気浄化装置
30が設けられている。この排気浄化装置30には、排気浄化装置30の温度を測定するための温度センサ35と、DPF32の前後の圧力差(以下、DPF差圧と表記する)を測定するための圧力差センサ36とが設けられている。
A
吸気通路15の途中には、ターボチャージャ17のコンプレッサ17aと、コンプレッサ17aからの圧縮空気を冷却するためのインタークーラ16とが、設けられている。
In the middle of the
吸気通路15のコンプレッサ17aよりも上流側の部分には、吸気(新気)の流量を測定するためのエアフローメータ18が設けられている。吸気通路15のインタークーラ16よりも下流側の部分には、吸気の流量を調整するための吸気絞り弁19が設けられている。
An
排気マニホールド21と吸気マニホールド14との間には、排気マニホールド21内を流れる排気の一部(以下、EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスと表記する)を吸気
マニホールド14に戻すためのEGR装置が設けられている。このEGR装置は、排気マ
ニホールド21と吸気マニホールド14とを接続するEGR通路20aと、EGR通路20a内を流れるEGRガス量を調節するためのEGR弁20bと、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ20cとにより構成されている。
An EGR device is provided between the
ECU40は、内燃機関システムの各部(吸気絞り弁19、インジェクタ12、燃料添加装置25等)を統合的に制御するユニットである。ECU40には、上記した各種センサが電気的に接続されている。また、ECU40には、アクセル開度センサ28、イグニッションスイッチ等も電気的に接続されている。尚、ECU40は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で
構成されており、ECU40のROMには、CPUが実行するプログラム(ファームウェア)が記憶されている。
The
以下、排気浄化部30に関する制御内容を中心に、ECU40の機能を説明する。
Hereinafter, the function of the
ECU40は、内燃機関10が始動されると、内燃機関10に関する制御処理を実行しながら、図2に示した手順の排気浄化部管理処理を実行している状態となる。
When the
この排気浄化部管理処理のステップS101〜S103のループ処理は、触媒再生処理開始条件が満たされるまで、現状を表す値となるように第1〜第N温度区分(N≧2)のそれぞれに関するS吸着量を定期的に更新する処理である。 The loop processing of steps S101 to S103 of this exhaust purification unit management processing is performed for each of the first to Nth temperature segments (N ≧ 2) so that the values represent the current state until the catalyst regeneration processing start condition is satisfied. This is a process of periodically updating the adsorption amount.
ここで、触媒再生処理開始条件とは、ステップS104〜S109の処理である触媒再生処理の開始条件のことである。触媒再生処理開始条件としては、『DPF差圧(圧力差センサ36による差圧の測定結果)が所定値以上である』といった条件や、『内燃機関10の運転履歴から推定されるDPF32内のPM堆積量が既定量以上である』といった条件を使用することが出来る。また、触媒再生処理開始条件として、『排気浄化部30内の硫黄化合物の推定量が既定量以上である』といった条件や、『排気浄化部30内の硫黄化合物の推定量が既定量以上であるか、DPF差圧が所定値以上である』といった条件を使用することも出来る。
Here, the catalyst regeneration process start condition is a catalyst regeneration process start condition that is the process of steps S104 to S109. The catalyst regeneration process start condition is a condition such as “DPF differential pressure (measurement result of differential pressure by pressure difference sensor 36) is a predetermined value or more”, or “PM in
第1〜第N温度区分とは、排気浄化部30(主として、DOC31)内の硫黄化合物が除去が完了する排気浄化部30の温度として定められているS除去完了温度(例えば、600℃)までの温度域をN個に分割した温度区分のことである。以下の説明では、第N温度区分が、最も高い温度区分であるとする。尚、温度区分の数(Nの値)は、特に限定されないが、通常、5〜10程度の値である。また、各温度区分の幅(各温度区分の境界温度間の温度差)は、同一であっても同一でなくても良い。
The first to Nth temperature segments are up to the S removal completion temperature (for example, 600 ° C.) determined as the temperature of the
第k温度区分(k=1〜N)に関するS吸着量とは、排気浄化部30の温度をS除去完了温度まで上昇させた場合に第k温度区分にて排気浄化部30(DOC31)から放出される硫黄化合物量の推定値(初期値は“0”)のことである。
The amount of S adsorption related to the kth temperature section (k = 1 to N) is the amount released from the exhaust purification section 30 (DOC31) in the kth temperature section when the temperature of the
以下、ステップS101〜S103のループ処理の内容をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the contents of the loop processing in steps S101 to S103 will be described more specifically.
ECU40は、ステップS101において、浄化部温度と流入S量と熱履歴とを特定する。ここで、浄化部温度とは、排気浄化部30の温度(本実施形態では、温度センサ35により測定される温度)のことである。また、流入S量とは、前回のステップS101の処理の実行時(又は、排気浄化部管理処理開始時)から今回のステップS101の処理の実行時までの間に、排気浄化部30に流入した硫黄化合物量のことである。この流入S量を特定する処理としては、内燃機関10の運転状況(各気筒11への燃料噴射量等)と、燃料に含まれる硫黄量とから、流入S量を算出する処理が行われる。
In step S101, the
熱履歴とは、DOC31の劣化度の指標としてECU40が管理する情報のことである。熱履歴は、それからDOC31の劣化度を推定できる情報であれば良い。従って、熱履歴としては、浄化部温度が所定温度(例えば、500℃)以上となっていた時間の積算値、触媒再生処理(ステップS104〜S109の処理)の実行回数等を使用することが出来る。また、DOC31の劣化度は、DOC31が劣化するにつれ、大きくなる値であれば良い。従って、熱履歴自体を劣化度として使用しても良い。
The thermal history is information managed by the
ステップS101の処理を終えたECU40は、続くステップS102にて、以下の処理を行う。尚、以下の説明において、第m温度区分(1≦m≦N)とは、その時点における浄化部温度が含まれる温度区分のことである。また、周期tとは、ステップS101〜S103のループ処理の実行周期のことである。 ECU40 which finished the process of step S101 performs the following processes in the following step S102. In the following description, the m-th temperature segment (1 ≦ m ≦ N) is a temperature segment including the purification unit temperature at that time. Moreover, the period t is an execution period of the loop processing in steps S101 to S103.
ステップS102にて、ECU40は、第1温度区分から第m温度区分までの各第p温度区分(p=1〜m)に関するS吸着量を、脱離量(p、m)だけ減少させる脱離量反映処理を行う。
In step S102, the
脱離量(p、m)は、浄化部温度が第m温度区分内にある状況下、周期tの間に排気浄化部30(DOC31)から放出される“第p温度区分にて脱離する状態でDOC31内に吸着している硫黄化合物”の量である。脱離量(p、m)としては、各種実験により予め定められた値や、理論式から求めた値を使用することが出来る。尚、脱離量反映処理時、ECU40は、脱離量(p、m)だけ減少させたS吸着量が負の値となる場合、S吸着量を“0”に変更する。
The desorption amount (p, m) is desorbed in the “pth temperature section released from the exhaust purification section 30 (DOC31) during the period t under the condition that the purification section temperature is in the mth temperature section. This is the amount of the sulfur compound adsorbed in the
ステップS102にて、ECU40は、第m+1温度区分から第N温度区分までの各第p温度区分に関するS吸着量を、“分配率(p、m)・流入S量・吸着量減少率(p、劣化度)”だけ増加させる吸着量反映処理も行う。
In step S102, the
分配率(p、m)は、劣化していない、温度が第m温度区分内にある排気浄化部30に、単位量の硫黄化合物が周期tだけ流入した場合に、第p温度区分にて脱離する状態でDOC31内に吸着する硫黄化合物量のことである。分配率(p、m)としては、各種実験により予め定められた値や、理論式から求めた値を使用することが出来る。
The distribution rate (p, m) is depleted in the p-th temperature section when a unit amount of sulfur compound flows into the
吸着量減少率(p、劣化度)は、分配率(p、m)と流入S量とから算出される硫黄化合物の吸着量(S吸着量の増加量)に、熱履歴から推定されるDOC31の劣化度に応じた補正を施すための補正係数である。 The adsorption amount decrease rate (p, degree of deterioration) is the DOC31 estimated from the heat history to the sulfur compound adsorption amount (increase in S adsorption amount) calculated from the distribution rate (p, m) and the inflow S amount. This is a correction coefficient for performing correction according to the degree of deterioration.
図3に示してあるように、各温度区分に関するS吸着量のDOC31の劣化による減少率は、温度区分が高くなる程、大きくなる。尚、図3は、劣化していないDOC31と或るレベルまで劣化したDOC31についての各温度区分に関するS吸着量のパーセント比(“劣触吸着量/新触吸着量”×100)を、各温度区分の中央温度に対してプロットした図(グラフ)である。
As shown in FIG. 3, the rate of decrease due to the deterioration of the
そして、DOC31の劣化が進むにつれ、各温度区分に関するS吸着量のDOC31の劣化による減少率が大きくなっていく。従って、吸着量減少率(p、劣化度)は、pが大きくなるほど、且つ、劣化度が大きくなるほど、大きな値となる。また、ECU40が算出して管理するS吸着量は、温度区分が高いほど、且つ、劣化度が大きくなるほど、小さな値となる。
As the deterioration of the
ここで、ステップS101、S102の処理を繰り返すことにより、各温度区分に関す
る、現時点(ステップS101の処理の実行時点)におけるS吸着量を求めることが出来る理由を説明しておくことにする。
Here, the reason why the S adsorption amount at the present time (the execution time of the process of step S101) for each temperature category can be obtained by repeating the processes of steps S101 and S102 will be described.
図4に模式的に示したように、排気浄化部30(DOC31)内の担体(図4では、アルミナ)に吸着する硫黄化合物の結合(吸着)エネルギーは、担体表面からの距離(担体表面との間に存在する硫黄化合物層数)に応じて変化する。 As schematically shown in FIG. 4, the binding (adsorption) energy of the sulfur compound adsorbed on the carrier (alumina in FIG. 4) in the exhaust purification unit 30 (DOC 31) is the distance from the carrier surface (the carrier surface and Depending on the number of sulfur compound layers present between the two.
従って、排気浄化部30の温度が或る温度Tになると、その温度T以下の温度で脱離する状態で排気浄化部30内に吸着している硫黄化合物は、排気浄化部30への吸着状態(吸着エネルギー)に応じた速度で排気浄化部30から放出される。また、温度Tの排気浄化部30に流入した硫黄化合物は、温度Tを超える温度で脱離する状態で排気浄化部30内に吸着する。ただし、DOC31が熱劣化すると、硫黄化合物の吸着量が低下する(図3)。そのため、或る量の硫黄化合物が流入すると、各温度区分に関するS吸着量は、“分配率(p、m)・流入S量・吸着量減少率(p、劣化度)”だけ増加することになる。
Therefore, when the temperature of the
従って、上記内容の処理を繰り返すことにより、各温度区分に関する、現時点(ステップS101の処理の実行時点)におけるS吸着量を求めることが出来る。 Therefore, by repeating the process described above, it is possible to obtain the S adsorption amount at the present time (the time when the process of step S101 is executed) for each temperature category.
図2に戻って、排気浄化部管理処理の説明を続ける。
触媒再生処理開始条件が満たされた場合(ステップS103;YES)、ECU40は、触媒再生処理(ステップS104〜S108の処理)を開始する。
Returning to FIG. 2, the description of the exhaust gas purification unit management process will be continued.
When the catalyst regeneration process start condition is satisfied (step S103; YES), the
触媒再生処理を開始したECU40は、まず、燃料添加装置25を制御することにより、S吸着量が規定量以上となっている最低温度区分の下限温度まで排気浄化部30を高速に昇温させる処理(ステップS104)を行う。ここで、規定量とは、排気浄化部30を高速に(昇温速度を制限せずに)昇温させると、白煙が発生し得るS吸着量の下限値として予め定められている値のことである。
The
要するに、第n−1温度区分までの各温度区分に関するS吸着量が上記規定量未満であり、第n温度区分に関するS吸着量が上記規定量以上であった場合、第n温度区分の下限温度まで高速に排気浄化部30を昇温しても白煙は発生しない。そして、排気浄化部30の昇温速度が速い方が燃料消費量が少なくなる。そのため、触媒再生処理を開始時に、上記内容の処理が行われるようにしているのである。尚、ステップS104の処理は、インジェクタ12によるポスト噴射量を調整することによって、排気浄化部30を昇温する処理であっても良い。
In short, when the S adsorption amount for each temperature segment up to the (n-1) th temperature segment is less than the specified amount and the S adsorption amount for the nth temperature segment is equal to or greater than the specified amount, the lower limit temperature of the nth temperature segment Even if the temperature of the
ステップS104の処理を終えたECU40は、現温度区分(その時点における浄化部温度を含む温度区分)に関するS吸着量から、その量の硫黄化合物を白煙を発生させずに除去できる昇温速度を決定する処理(ステップS105)を行う。このステップの処理としては、例えば、各種S吸着量に上記昇温速度を対応づけた、現温度区分に関する昇温速度テーブルから、現温度区分に関するS吸着量に対応づけられている昇温速度を読み出す処理が行われる。 ECU40 which finished the process of step S104 is the temperature increase rate which can remove the sulfur compound of the quantity, without generating white smoke from S adsorption amount regarding the present temperature division (temperature division including the purification | cleaning part temperature at that time). Processing to determine (step S105) is performed. As the processing of this step, for example, the temperature increase rate associated with the S adsorption amount related to the current temperature segment is obtained from the temperature increase rate table related to the current temperature segment, which associates the temperature increase rate with various S adsorption amounts. A reading process is performed.
尚、各種S吸着量に上記昇温速度を対応づける昇温速度テーブルは、詳細なものであっても良いが、推定値であるS吸着量には誤差がある。そのため、昇温速度テーブルは、幾つかの実験結果から得られたS吸着量と昇温速度の対応関係を示す点間を直線で結んだようなテーブルであっても良い。また、浄化部温度をS除去完了温度まで上昇させるのに要する時間は短い方が良い。従って、各温度区分に関する昇温速度テーブルには、白煙化する濃度以下の当該濃度に近い濃度(例えば、白煙化する濃度の80%の濃度)の硫黄化合物が放出されることになる昇温速度を設定しておくことが好ましい。 The temperature increase rate table for associating various S adsorption amounts with the temperature increase rate may be detailed, but there is an error in the S adsorption amount that is an estimated value. Therefore, the temperature increase rate table may be a table in which points indicating the correspondence relationship between the S adsorption amount and the temperature increase rate obtained from some experimental results are connected with a straight line. Further, it is preferable that the time required for raising the purification section temperature to the S removal completion temperature is short. Accordingly, in the temperature increase rate table for each temperature category, a sulfur compound having a concentration close to the concentration that is equal to or less than the concentration that causes white smoke (for example, 80% of the concentration that causes white smoke) is released. It is preferable to set a temperature rate.
昇温速度を決定したECU40は、燃料添加装置25を制御することによって、決定した昇温速度で次温度区分の下限温度(現温度区分の上限温度)まで排気浄化部30を昇温させる処理(ステップS106)を行う。このステップの処理時に行われる制御(以下、区間単位昇温制御と表記する)は、“現温度区分の幅/区間単位昇温制御が完了するまでの時間”が、決定した昇温速度以下となる制御であれば、クローズドループ制御であってもオープンループ制御であっても良い。また、区間単位昇温制御は、インジェクタ12によるポスト噴射量を調整する制御であっても良い。
The
ステップS106の処理を終えたECU40は、現温度区分に関するS吸着量を“0”クリア(ステップS107)してから、浄化部温度がS除去完了温度に到達したか否かを判断する(ステップS108)。
After completing the process of step S106, the
浄化部温度がS除去完了温度に到達していなかった場合(ステップS108;NO)、換言すれば、現温度区分が第N温度区分(最も高い温度区分)ではなかった場合、ECU40は、ステップS105に戻って、次の温度区分に関する昇温制御を行う。
When the purification unit temperature has not reached the S removal completion temperature (step S108; NO), in other words, when the current temperature segment is not the Nth temperature segment (the highest temperature segment), the
一方、上記のような処理を繰り返しているうちに、浄化部温度がS除去完了温度に到達した場合(ステップS108;YES)、ECU40は、PM再生処理(ステップS109)を行う。このPM再生処理時、ECU40は、浄化部温度を再生温度(例えば、800℃)まで上げて、DPF差圧が、予め定められている再生完了差圧以上となるのを監視する。そして、ECU40は、DPF差圧が再生完了差圧以上となったときに、PM再生処理(ステップS109)を終了し、熱履歴を更新(ステップS110)してから、ステップS101以降の処理を再び開始する。
On the other hand, when the purification unit temperature reaches the S removal completion temperature while repeating the above processing (step S108; YES), the
以上、説明したように、DOC31が劣化すると、高温側の硫黄化合物の吸着量が大きく減少する(図3参照)が、本実施形態に係る内燃機関の制御装置(ECU40の一部)は、熱履歴によるDOC31の劣化度を考慮して、各温度区分に関するS吸着量を算出する。そのため、本実施形態に係る内燃機関の制御装置が算出する各温度区分に関するS吸着量は、DOC31の劣化度を考慮することなく算出されたS吸着量よりも、実際の量に近いものとなる。そして、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、算出した各温度区分に関するS吸着量に基づき、上記手順で排気浄化部30を昇温する。従って、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、DOC31が劣化した場合にも、DOC31からの硫黄化合物の除去が、白煙の発生を抑制しつつ、効率良く(触媒の昇温に無駄な燃料が使用されない形で)、行うことが出来る。
As described above, when the
具体的には、排気浄化部30が、DOC31の劣化を考慮せずに各温度区分に関するS吸着量を算出して算出結果に基づき昇温すると図5に点線で示したような昇温パターン(“触媒補劣化補正なし”)で昇温される状態であって、DOC31が劣化している状態にある場合を考える。
Specifically, when the
排気浄化部30が上記状態にある場合、DOC31の劣化を考慮せずに算出された各温度区分に関するS吸着量は、実際の硫黄化合物の吸着量よりも大きくなっている(図3参照)。従って、この場合、高温側の昇温速度を上昇させても白煙は発生しないにも拘わらず、高温側が低昇温速度で昇温されることになる。
When the
一方、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、熱履歴によるDOC31の劣化度を考慮して、各温度区分に関するS吸着量を算出して算出結果に基づき排気浄化部30を昇温する。従って、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、排気浄化部30が上記状態にある場合、排気浄化部30が、図5に実線で示したような昇温パターン(“触媒補劣
化補正あり”)で昇温されることになる。そして、その結果として、排気浄化部30の昇温に無駄に燃料が使用されるのを抑止できることになる。
On the other hand, the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment calculates the S adsorption amount for each temperature segment in consideration of the degree of deterioration of the
《変形形態》
上記した実施形態に係る“内燃機関の制御装置”(以下、単に制御装置とも表記する)は、各種の変形を行えるものである。例えば、上記制御は、硫黄化合物が吸着し得る触媒を排気通路に備えた内燃機関であれば適用できるものである。従って、実施形態に係る制御装置を、触媒の種類や数が上記したものとは異なる内燃機関(ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン)の制御装置に変形することが出来る。
<Deformation>
The “control device for an internal combustion engine” (hereinafter also simply referred to as a control device) according to the above-described embodiment can be variously modified. For example, the above control can be applied to any internal combustion engine having a catalyst capable of adsorbing a sulfur compound in the exhaust passage. Therefore, the control device according to the embodiment can be modified into a control device for an internal combustion engine (gasoline engine, diesel engine) different from those described above in terms of the type and number of catalysts.
また、実施形態に係る制御装置を、各温度区分に関するS吸着量を用いることなく、DOC31の劣化度に応じて昇温パターンを変更する装置に変形することも出来る。ただし、そのように変形した場合、高温側の昇温速度をどこまで上昇させて良いかが不明となるため、昇温パターンの変更量が制限されることになる。従って、昇温パターンの変更は、各温度区分に関するS吸着量の算出結果に基づき行われるようにしておくことが好ましい。
In addition, the control device according to the embodiment can be modified to a device that changes the temperature rising pattern according to the degree of deterioration of the
実施形態に係る制御装置は、高温側の各温度における昇温速度を上昇させる(図5参照)装置であった。ただし、S除去完了温度までの温度範囲内の一部の温度範囲の昇温速度だけを上昇させても、排気浄化部30の昇温に使用される燃料量は、低下する。従って、実施形態に係る制御装置は、S除去完了温度までの温度範囲内の一部の温度範囲の昇温速度を、熱履歴から推定されるDOC31の劣化度が大きいほど、且つ、DOC31の温度が高いほど、大きく上昇させる装置に変形しておいても良い。
The control apparatus which concerns on embodiment was an apparatus which raises the temperature increase rate in each temperature of a high temperature side (refer FIG. 5). However, even if only the temperature increase rate in a part of the temperature range up to the S removal completion temperature is increased, the amount of fuel used for increasing the temperature of the
また、既に説明したように、ステップS106の処理時に行われる区間単位昇温制御は、“現温度区分の幅/区間単位昇温制御が完了するまでの時間”が、決定した昇温速度以下となる制御であれば良い。従って、実施形態に係る制御装置を、図6に示したように、浄化部温度を階段状に上昇させていく装置に変形することも出来る。 Further, as already described, the section-unit temperature increase control performed at the time of the process of step S106 is that the “width of current temperature section / time until section-unit temperature increase control is completed” is equal to or less than the determined temperature increase rate. Any control can be used. Therefore, as shown in FIG. 6, the control device according to the embodiment can be modified to a device that raises the temperature of the purification unit stepwise.
10 内燃機関
11 気筒
12 インジェクタ
13 コモンレール
14 吸気マニホールド
15 吸気通路
16 インタークーラ
17 ターボチャージャ
17a コンプレッサ
17b タービン
18 エアフローメータ
19 吸気絞り弁
20a EGR通路
20b EGR弁
20c EGRクーラ
21 排気マニホールド
22 排気通路
25 燃料添加装置
28 アクセル開度センサ
30 排気浄化部
31 DOC
32 DPF
35 温度センサ
36 圧力差センサ
40 ECU
DESCRIPTION OF
32 DPF
35
Claims (1)
前記触媒内の硫黄化合物が白煙化することなく前記触媒から排出されるように前記触媒を所定温度まで昇温する昇温制御を実行する昇温制御実行手段と、
前記昇温制御実行手段の前記昇温制御による、前記所定温度までの温度範囲内の少なくとも一部の温度範囲における前記触媒の昇温速度を、前記取得手段により取得された前記熱履歴から推定される前記触媒の劣化度が大きいほど、且つ、前記触媒の温度が高いほど、大きく上昇させる昇温速度変更手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Obtaining means for obtaining a thermal history of a catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Temperature increase control execution means for executing temperature increase control for increasing the temperature of the catalyst to a predetermined temperature so that the sulfur compound in the catalyst is discharged from the catalyst without white smoke;
The temperature increase rate of the catalyst in at least a part of the temperature range up to the predetermined temperature by the temperature increase control by the temperature increase control execution unit is estimated from the thermal history acquired by the acquisition unit. A temperature increase rate changing means for increasing the degree of deterioration of the catalyst as the degree of deterioration increases and as the temperature of the catalyst increases;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014262234A JP2016121625A (en) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | Control device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112282946A (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-29 | 卡特彼勒公司 | Method and system for thermal control of aftertreatment |
-
2014
- 2014-12-25 JP JP2014262234A patent/JP2016121625A/en active Pending
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CN112282946A (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-29 | 卡特彼勒公司 | Method and system for thermal control of aftertreatment |
CN112282946B (en) * | 2019-07-23 | 2024-03-05 | 卡特彼勒公司 | Method and system for thermal control of aftertreatment |
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