JP2016153638A - Exhaust emission control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification system.
従来、内燃機関から排出される排気中の窒素化合物(NOx)を還元浄化する触媒として、NOx吸蔵還元型触媒が知られている。NOx吸蔵還元型触媒は、排気がリーン雰囲気のときに排気中に含まれるNOxを吸蔵すると共に、排気がリッチ雰囲気のときに排気中に含まれる炭化水素で吸蔵していたNOxを還元浄化により無害化して放出する。このため、触媒のNOx吸蔵量が所定量に達した場合は、NOx吸蔵能力を回復させるべく、排気管噴射によって排気をリッチ状態にする所謂NOxパージを定期的に行う必要がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a NOx occlusion reduction type catalyst is known as a catalyst for reducing and purifying nitrogen compounds (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. The NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx contained in the exhaust when the exhaust is in a lean atmosphere, and harmless NOx occluded by hydrocarbons contained in the exhaust when the exhaust is in a rich atmosphere. And release. For this reason, when the NOx occlusion amount of the catalyst reaches a predetermined amount, so-called NOx purge that makes the exhaust gas rich by exhaust pipe injection needs to be performed periodically in order to recover the NOx occlusion capacity (for example, patents) Reference 1).
また、NOx吸蔵還元型触媒には、排気中に含まれる硫黄酸化物(以下、SOxという)も吸蔵される。SOx吸蔵量が増加すると、NOx吸蔵還元型触媒のNOx浄化能力を低下させる課題がある。このため、SOx吸蔵量が所定量に達した場合は、NOx吸蔵還元型触媒からSOxを離脱させてS被毒から回復させるべく、排気管噴射によって上流側の酸化触媒に未燃燃料を供給して排気温度をSOx離脱温度まで上昇させる所謂SOxパージを定期的に行う必要がある(例えば、特許文献2参照)。 The NOx occlusion reduction type catalyst also occludes sulfur oxide (hereinafter referred to as SOx) contained in the exhaust gas. When the SOx occlusion amount increases, there is a problem that the NOx purification ability of the NOx occlusion reduction type catalyst is lowered. For this reason, when the SOx occlusion amount reaches a predetermined amount, unburned fuel is supplied to the upstream oxidation catalyst by exhaust pipe injection in order to remove SOx from the NOx occlusion reduction catalyst and recover from S poisoning. Therefore, it is necessary to periodically perform a so-called SOx purge for raising the exhaust temperature to the SOx separation temperature (see, for example, Patent Document 2).
ところで、NOxパージ時やSOxパージ時に、排気空燃比を所望のリッチ状態に維持するためには、排気インジェクタの噴射精度を向上することが好ましい。しかしながら、排気インジェクタは、経年劣化や特性変化、個体差等の影響によって指示噴射量と実噴射量とに誤差が生じる場合があるため、噴射精度を向上するには、この誤差の影響を排除する必要がある。 By the way, in order to maintain the exhaust air-fuel ratio in a desired rich state at the time of NOx purge or SOx purge, it is preferable to improve the injection accuracy of the exhaust injector. However, since the exhaust injector may cause an error between the commanded injection amount and the actual injection amount due to the influence of deterioration over time, characteristic changes, individual differences, etc., to improve the injection accuracy, eliminate the influence of this error. There is a need.
さらに、指示噴射量と実噴射量との誤差を排除するべく実噴射量を補正する場合には、その補正量が過大になることによる燃料の浪費を防止する必要がある。 Further, when the actual injection amount is corrected so as to eliminate an error between the command injection amount and the actual injection amount, it is necessary to prevent waste of fuel due to the correction amount being excessive.
開示のシステムは、排気インジェクタの指示噴射量の過大な補正を防止することにより、指示噴射量と実噴射量との誤差を効果的に低減することを目的とする。 An object of the disclosed system is to effectively reduce an error between the command injection amount and the actual injection amount by preventing an excessive correction of the command injection amount of the exhaust injector.
開示のシステムは、内燃機関の排気通路に設けられて排気を浄化する触媒を含む排気後処理装置と、前記排気後処理装置よりも上流側の排気通路に設けられて排気通路内に燃料を噴射する排気インジェクタと、前記排気インジェクタよりも下流側の排気通路に設けられて排気の実測値を取得する排気実測手段と、前記排気インジェクタが燃料噴射を実施している期間に、前記内燃機関の運転状態から推定される排気の推定値と、前記排気実測手段で取得される実測値と、所定のゲインとに基づいて、前記排気インジェクタに出力する指示噴射量の補正量を演算する学習処理を複数サイクル繰り返して実行する学習手段と、前記学習手段によって演算された前記補正量に基づいて前記排気インジェクタに出力する指示噴射量を補正する補正手段とを備え、前記所定のゲインは、複数サイクルの前記学習処理を経て前記指示噴射量が目標値に向けて段階的に補正されるように設定されている。 The disclosed system includes an exhaust aftertreatment device including a catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and purifies exhaust gas, and injects fuel into the exhaust passage that is provided in an exhaust passage upstream of the exhaust aftertreatment device. An exhaust gas injector, an exhaust gas measurement means that is provided in an exhaust passage downstream of the exhaust injector and acquires an actual value of exhaust gas, and the operation of the internal combustion engine during a period when the exhaust injector is performing fuel injection A plurality of learning processes for calculating a correction amount of the command injection amount output to the exhaust injector based on an estimated value of exhaust estimated from the state, an actual value acquired by the exhaust gas actual measurement means, and a predetermined gain Learning means for repeatedly executing the cycle, and correction means for correcting the command injection amount output to the exhaust injector based on the correction amount calculated by the learning means Wherein the predetermined gain is set so that the instructed injection amount through the learning processing of multiple cycles is stepwise corrected toward the target value.
開示のシステムによれば、排気インジェクタの指示噴射量の過大な補正を防止することにより、指示噴射量と実噴射量との誤差を効果的に低減することができる。 According to the disclosed system, an error between the command injection amount and the actual injection amount can be effectively reduced by preventing an excessive correction of the command injection amount of the exhaust injector.
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化システムを説明する。 Hereinafter, an exhaust purification system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10の各気筒には、図示しないコモンレールに畜圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射する筒内インジェクタ11がそれぞれ設けられている。これら各筒内インジェクタ11の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット(以下、ECUという)50から入力される指示信号に応じてコントロールされる。
As shown in FIG. 1, each cylinder of a diesel engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 10 is provided with an in-
エンジン10の吸気マニホールド10Aには新気を導入する吸気通路12が接続され、排気マニホールド10Bには排気を外部に導出する排気通路13が接続されている。吸気通路12には、吸気上流側から順にエアクリーナ14、吸入空気量センサ(以下、MAFセンサという)40、可変容量型過給機20のコンプレッサ20A、インタークーラ15、吸気スロットルバルブ16等が設けられている。排気通路13には、排気上流側から順に可変容量型過給機20のタービン20B、排気後処理装置30等が設けられている。なお、図1中において、符号41はエンジン回転数センサ、符号42はアクセル開度センサ、符号46はブースト圧センサをそれぞれ示している。
An
EGR装置21は、排気マニホールド10Bと吸気マニホールド10Aとを接続するEGR通路22と、EGRガスを冷却するEGRクーラ23と、EGR量を調整するEGRバルブ24とを備えている。
The EGR
排気後処理装置30は、ケース30A内に排気上流側から順に酸化触媒31、NOx吸蔵還元型触媒32、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという)33を配置して構成されている。また、酸化触媒31よりも上流側の排気通路13には、ECU50から入力される指示信号に応じて、排気通路13内に未燃燃料(主にHC)を噴射する排気インジェクタ34が設けられている。
The
酸化触媒31は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に酸化触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒31は、排気インジェクタ34又は筒内インジェクタ11のポスト噴射によって未燃燃料が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。
The
NOx吸蔵還元型触媒32は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にアルカリ金属等を担持して形成されている。このNOx吸蔵還元型触媒32は、排気空燃比がリーン状態のときに排気中のNOxを吸蔵すると共に、排気空燃比がリッチ状態のときに排気中に含まれる還元剤(HC等)で吸蔵したNOxを還元浄化する。
The NOx
フィルタ33は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ33は、排気中のPMを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、PM堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射あるいは、ポスト噴射によって上流側の酸化触媒31に未燃燃料を供給し、フィルタ33に流入する排気温度をPM燃焼温度まで昇温することで行われる。
The
第1排気温度センサ43は、酸化触媒31よりも上流側に設けられており、酸化触媒31に流入する排気温度を検出する。第2排気温度センサ44は、酸化触媒31とNOx吸蔵還元型触媒32との間に設けられており、NOx吸蔵還元型触媒32に流入する排気温度を検出する。NOx/ラムダセンサ45は、本発明の排気実測手段の一例であって、フィルタ33よりも下流側に設けられており、NOx吸蔵還元型触媒32を通過した排気のNOx値及びラムダ値(以下、空気過剰率ともいう)を検出する。
The first
ECU50は、エンジン10等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ECU50にはセンサ類40〜46のセンサ値が入力される。また、ECU50は、フィルタ再生制御部51と、SOxパージ制御部60と、NOxパージ制御部70と、MAF追従制御部80、筒内インジェクタ学習補正部90と、排気インジェクタ学習補正部94と、MAF補正係数演算部98とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるECU50に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
The ECU 50 performs various controls of the
[フィルタ強制再生制御]
フィルタ再生制御部51は、車両の走行距離、あるいは図示しない差圧センサで検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ33のPM堆積量を推定すると共に、このPM堆積推定量が所定の上限閾値を超えると強制再生フラグFDPFをオンにする(図2の時刻t1参照)。強制再生フラグFDPFがオンにされると、排気インジェクタ34に排気管噴射(排気管噴射方式)を実行させる指示信号が送信されるか、あるいは、各筒内インジェクタ11にポスト噴射(ポスト噴射方式)を実行させる指示信号が送信されて、排気温度をPM燃焼温度(例えば、約550℃)まで昇温させる。この強制再生フラグFDPFは、PM堆積推定量が燃焼除去を示す所定の下限閾値(判定閾値)まで低下するとオフにされる(図2の時刻t2参照)。なお、強制再生フラグFDPFをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ強制再生開始(FDPF=1)からの上限経過時間や上限累積噴射量を基準にしてもよい。
[Filter forced regeneration control]
The filter
[SOxパージ制御]
SOxパージ制御部60は、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度(例えば、約600℃)まで上昇させて、NOx吸蔵還元型触媒32をSOx被毒から回復させる制御(以下、この制御をSOxパージ制御という)を実行する。
[SOx purge control]
The SOx
図2は、本実施形態のSOxパージ制御のタイミングチャートを示している。図2に示すように、SOxパージ制御を開始するSOxパージフラグFSPは、強制再生フラグFDPFのオフと同時にオンにされる(図2の時刻t2参照)。これにより、フィルタ33の強制再生によって排気温度を上昇させた状態からSOxパージ制御に効率よく移行することが可能となり、燃料消費量を効果的に低減することができる。
FIG. 2 shows a timing chart of the SOx purge control of this embodiment. As shown in FIG. 2, SOx purge flag F SP to start SOx purge control is turned off and on at the same time forced regeneration flag F DPF (see time t 2 in FIG. 2). As a result, it is possible to efficiently shift to the SOx purge control from the state in which the exhaust gas temperature has been raised by the forced regeneration of the
本実施形態において、SOxパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって空気過剰率を定常運転時(例えば、約1.5)から理論空燃比相当値(約1.0)よりもリーン側の第1目標空気過剰率(例えば、約1.3)まで低下させるSOxパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第1目標空気過剰率からリッチ側の第2目標空気過剰率(例えば、約0.9)まで低下させるSOxパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、SOxパージリーン制御及び、SOxパージリッチ制御の詳細について説明する。 In the present embodiment, the enrichment by the SOx purge control is performed by adjusting the excess air ratio to the lean side from the theoretical air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the steady operation (for example, about 1.5) by the air system control. SOx purge lean control for reducing to 1 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the first target excess air ratio to the second target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) This is realized by using together with the SOx purge rich control that lowers to .9). Details of the SOx purge lean control and the SOx purge rich control will be described below.
[SOxパージリーン制御の空気系制御]
図3は、SOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtの設定処理を示すブロック図である。第1目標空気過剰率設定マップ61は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Q(エンジン10の燃料噴射量)に基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgt(第1目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
[Air system control for SOx purge lean control]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a process for setting the MAF target value MAF SPL_Trgt during the SOx purge lean control. The first target excess air
まず、第1目標空気過剰率設定マップ61から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgtが読み取られて、MAF目標値演算部62に入力される。さらに、MAF目標値演算部62では、以下の数式(1)に基づいてSOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtが演算される。
First, the excess air ratio target value λ SPL_Trgt at the time of SOx purge lean control is read from the first target excess air
数式(1)において、Qfnl_corrdは後述する学習補正された燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。 In Equation (1), Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
MAF目標値演算部62によって演算されたMAF目標値MAFSPL_Trgtは、SOxパージフラグFSPがオン(図2の時刻t2参照)になるとランプ処理部63に入力される。ランプ処理部63は、各ランプ係数マップ63A,Bからエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したMAF目標ランプ値MAFSPL_Trgt_Rampをバルブ制御部64に入力する。
MAF target value MAF SPL_Trgt calculated by the MAF target
バルブ制御部64は、MAFセンサ40から入力される実MAF値MAFActがMAF目標ランプ値MAFSPL_Trgt_Rampとなるように、吸気スロットルバルブ16を閉側に絞ると共に、EGRバルブ24を開側に開くフィードバック制御を実行する。
The valve control unit 64 throttles the
このように、本実施形態では、第1目標空気過剰率設定マップ61から読み取られる空気過剰率目標値λSPL_Trgtと、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいてMAF目標値MAFSPL_Trgtを設定し、このMAF目標値MAFSPL_Trgtに基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をSOxパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
Thus, in this embodiment, the MAF target value MAF SPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value λ SPL_Trgt read from the first target excess air
また、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、MAF目標値MAFSPL_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各筒内インジェクタ11の経年劣化や特性変化、個体差等の影響を効果的に排除することができる。
Further, by using the fuel injection amount Q fnl_corrd after learning correction as the fuel injection amount of each in-
また、MAF目標値MAFSPL_Trgtにエンジン10の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン10の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。
Further, by adding a ramp coefficient that is set according to the operating state of the
[SOxパージリッチ制御の燃料噴射量設定]
図4は、SOxパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量QSPR_Trgt(単位時間当たりの噴射量)の設定処理を示すブロック図である。第2目標空気過剰率設定マップ65は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgt(第2目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
[Fuel injection amount setting for SOx purge rich control]
FIG. 4 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q SPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in SOx purge rich control. The second target excess air
まず、第2目標空気過剰率設定マップ65から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgtが読み取られて、噴射量目標値演算部66に入力される。さらに、噴射量目標値演算部66では、以下の数式(2)に基づいてSOxパージリッチ制御時の目標噴射量QSPR_Trgtが演算される。
First, the excess air ratio target value λ SPR_Trgt at the time of SOx purge rich control is read from the second target excess air
数式(2)において、MAFSPL_TrgtはSOxパージリーン時のMAF目標値であって、前述のMAF目標値演算部62から入力される。また、Qfnl_corrdは後述する学習補正されたMAF追従制御適用前の燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
In Expression (2), MAF SPL_Trgt is the MAF target value at the SOx purge lean, and is input from the above-described MAF target
噴射量目標値演算部66によって演算された目標噴射量QSPR_Trgtは、後述するSOxパージリッチフラグFSPRがオンになると、排気インジェクタ34又は、各筒内インジェクタ11に噴射指示信号として送信される。
The target injection amount Q SPR_Trgt calculated by the injection amount target
このように、本実施形態では、第2目標空気過剰率設定マップ65から読み取られる空気過剰率目標値λSPR_Trgtと、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量QSPR_Trgtを設定するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をSOxパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
Thus, in the present embodiment, the target injection amount Q SPR_Trgt is set based on the air excess rate target value λ SPR_Trgt read from the second target air excess
また、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、目標噴射量QSPR_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各筒内インジェクタ11の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
Further, by using the fuel injection amount Q fnl_corrd after learning correction as the fuel injection amount of each in-
[SOxパージ制御の触媒温度調整制御]
SOxパージ制御中にNOx吸蔵還元型触媒32に流入する排気温度(以下、触媒温度ともいう)は、図2の時刻t2〜t4に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフ(リッチ・リーン)を交互に切り替えることで制御される。SOxパージリッチフラグFSPRがオン(FSPR=1)にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する(以下、この期間を噴射期間TF_INJという)。一方、SOxパージリッチフラグFSPRがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する(以下、この期間をインターバルTF_INTという)。
[Catalyst temperature adjustment control for SOx purge control]
The exhaust temperature (hereinafter also referred to as catalyst temperature) flowing into the NOx occlusion
本実施形態において、噴射期間TF_INJは、予め実験等により作成した噴射期間設定マップ(不図示)からエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに対応する値を読み取ることで設定される。この噴射時間設定マップには、予め実験等によって求めた排気の空気過剰率を第2目標空気過剰率まで確実に低下させるのに必要となる噴射期間が、エンジン10の運転状態に応じて設定されている。
In the present embodiment, the injection period TF_INJ is set by reading values corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q from an injection period setting map (not shown) created in advance by experiments or the like. In this injection time setting map, an injection period required to reliably reduce the excess air ratio of exhaust gas obtained in advance through experiments or the like to the second target excess air ratio is set according to the operating state of the
インターバルTF_INTは、触媒温度が最も高くなるSOxパージリッチフラグFSPRがオンからオフに切り替えられた際に、フィードバック制御によって設定される。具体的には、SOxパージリッチフラグFSPRがオフされた際の目標触媒温度と推定触媒温度との偏差ΔTに比例して入力信号を変化させる比例制御と、偏差ΔTの時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分制御と、偏差ΔTの時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分制御とで構成されるPID制御によって処理される。目標触媒温度は、NOx吸蔵還元型触媒32からSOxを離脱可能な温度で設定され、推定触媒温度は、例えば、第1排気温度センサ43で検出される酸化触媒31の入口温度と、酸化触媒31及びNOx吸蔵還元型触媒32の内部での発熱反応等に基づいて推定すればよい。
The interval T F_INT is set by feedback control when the SOx purge rich flag F SPR at which the catalyst temperature is highest is switched from on to off. Specifically, the proportional control for changing the input signal in proportion to the deviation ΔT between the target catalyst temperature and the estimated catalyst temperature when the SOx purge rich flag FSPR is turned off, and the time integral value of the deviation ΔT are proportional. This is processed by PID control constituted by integral control for changing the input signal and differential control for changing the input signal in proportion to the time differential value of the deviation ΔT. The target catalyst temperature is set at a temperature at which SOx can be removed from the NOx
図5の時刻t1に示すように、フィルタ強制再生の終了(FDPF=0)によってSOxパージフラグFSPがオンされると、SOxパージリッチフラグFSPRもオンにされ、さらに前回のSOxパージ制御時にフィードバック計算されたインターバルTF_INTも一旦リセットされる。すなわち、フィルタ強制再生直後の初回は、噴射期間設定マップで設定した噴射期間TF_INJ_1に応じて排気管噴射又はポスト噴射が実行される(図5の時刻t1〜t2参照)。このように、SOxパージリーン制御を行うことなくSOxパージリッチ制御からSOxパージ制御を開始するので、フィルタ強制再生で上昇した排気温度を低下させることなく、速やかにSOxパージ制御に移行され、燃料消費量を低減することができる。 As shown at time t 1 in FIG. 5, when the SOx purge flag F SP by ends (F DPF = 0) of the filter forced regeneration is turned on, SOx purge rich flag F SPR also turned on, further previous SOx purge control The interval TF_INT that is sometimes feedback calculated is also reset. That is, for the first time immediately after the forced filter regeneration, exhaust pipe injection or post injection is executed according to the injection period TF_INJ_1 set in the injection period setting map (see times t 1 to t 2 in FIG. 5). As described above, since the SOx purge control is started from the SOx purge rich control without performing the SOx purge lean control, the fuel gas consumption is promptly shifted to the SOx purge control without lowering the exhaust temperature that has been raised by the forced filter regeneration. Can be reduced.
次いで、噴射期間TF_INJ_1の経過によってSOxパージリッチフラグFSPRがオフになると、PID制御によって設定されたインターバルTF_INT_1が経過するまで、SOxパージリッチフラグFSPRはオフとされる(図5の時刻t2〜t3参照)。さらに、インターバルTF_INT_1の経過によってSOxパージリッチフラグFSPRがオンにされると、再び噴射期間TF_INJ_2に応じた排気管噴射又はポスト噴射が実行される(図5の時刻t3〜t4参照)。その後、これらSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフの切り替えは、後述するSOxパージ制御の終了判定によってSOxパージフラグFSPがオフ(図5の時刻tn参照)にされるまで繰り返し実行される。 Then, when the SOx purge rich flag F SPR is turned off with the passage of the injection period T F_INJ_1, until interval T F_INT_1 set by PID control has elapsed, SOx purge rich flag F SPR is turned off (time in FIG. 5 t see 2 ~t 3). Further, when the SOx purge rich flag F SPR is turned on by the lapse of the interval T F_INT_1, injection period T F_INJ_2 exhaust pipe injection or post injection according to is performed again (see time t 3 ~t 4 of 5 ). Thereafter, the switching on and off of these SOx purge rich flag F SPR is repeatedly executed until the SOx the purge flag F SP is turned off (see time t n in FIG. 5) by the completion judgment of the SOx purge control described later.
このように、本実施形態では、触媒温度を上昇させると共に空気過剰率を第2目標空気過剰率まで低下させる噴射期間TF_INJをエンジン10の運転状態に基づいて参照されるマップから設定すると共に、触媒温度を降下させるインターバルTF_INTをPID制御によって処理するようになっている。これにより、SOxパージ制御中の触媒温度をパージに必要な所望の温度範囲に効果的に維持しつつ、空気過剰率を目標過剰率まで確実に低下させることが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the injection period TF_INJ for raising the catalyst temperature and lowering the excess air ratio to the second target excess air ratio is set from the map referred to based on the operating state of the
[SOxパージ制御の終了判定]
SOxパージ制御は、(1)SOxパージフラグFSPのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、(2)SOxパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、(3)エンジン10の運転状態やNOx/ラムダセンサ45のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるNOx吸蔵還元型触媒32のSOx吸着量がSOx除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、SOxパージフラグFSPをオフにして終了される(図2の時刻t4、図5の時刻tn参照)。
[Determining completion of SOx purge control]
SOx purge control, (1) SOx purge flag F from on the SP injection quantity of the exhaust pipe injection or post injection accumulated, when the amount of the cumulative injected has reached the predetermined upper limit threshold amount, of (2) SOx purge control When the elapsed time counted from the start reaches a predetermined upper threshold time, (3) calculation is performed based on a predetermined model formula including the operating state of the
このように、本実施形態では、SOxパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、SOxパージが排気温度の低下等によって進捗しなかった場合に、燃料消費量が過剰になることを効果的に防止することができる。 As described above, in this embodiment, when the SOx purge control end condition is provided with the upper limit of the cumulative injection amount and the elapsed time, the fuel consumption amount when the SOx purge does not progress due to a decrease in the exhaust temperature or the like. Can be effectively prevented from becoming excessive.
[NOxパージ制御]
NOxパージ制御部70は、排気をリッチ雰囲気にしてNOx吸蔵還元型触媒32に吸蔵されているNOxを還元浄化により無害化して放出することで、NOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵能力を回復させる制御(以下、この制御をNOxパージ制御という)を実行する。
[NOx purge control]
The NOx
NOxパージ制御を開始するNOxパージフラグFNPは、エンジン10の運転状態から単位時間当たりのNOx排出量を推定し、これを累積計算した推定累積値ΣNOxが所定の閾値を超えるとオンにされる(図6の時刻t1参照)。あるいは、エンジン10の運転状態から推定される触媒上流側のNOx排出量と、NOx/ラムダセンサ45で検出される触媒下流側のNOx量とからNOx吸蔵還元型触媒32によるNOx浄化率を演算し、このNOx浄化率が所定の判定閾値よりも低くなった場合に、NOxパージフラグFNPはオンにされる。
The NOx purge flag F NP for starting the NOx purge control is turned on when the NOx emission amount per unit time is estimated from the operating state of the
本実施形態において、NOxパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって空気過剰率を定常運転時(例えば、約1.5)から理論空燃比相当値(約1.0)よりもリーン側の第3目標空気過剰率(例えば、約1.3)まで低下させるNOxパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第3目標空気過剰率からリッチ側の第4目標空気過剰率(例えば、約0.9)まで低下させるNOxパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、NOxパージリーン制御及び、NOxパージリッチ制御の詳細について説明する。 In the present embodiment, the enrichment by the NOx purge control is performed on the lean side of the excess air ratio from the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the time of steady operation (for example, about 1.5) by the air system control. NOx purge lean control for reducing to 3 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the third target excess air ratio to the fourth target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) .9) and NOx purge rich control for reducing the pressure to 9). The details of the NOx purge lean control and the NOx purge rich control will be described below.
[NOxパージリーン制御のMAF目標値設定]
図7は、NOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtの設定処理を示すブロック図である。第3目標空気過剰率設定マップ71は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したNOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λNPL_Trgt(第3目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
[NOF purge lean control MAF target value setting]
FIG. 7 is a block diagram showing a process for setting the MAF target value MAF NPL_Trgt during the NOx purge lean control. The third target excess air
まず、第3目標空気過剰率設定マップ71から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてNOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λNPL_Trgtが読み取られて、MAF目標値演算部72に入力される。さらに、MAF目標値演算部72では、以下の数式(3)に基づいてNOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtが演算される。
First, the excess air ratio target value λ NPL_Trgt at the time of NOx purge lean control is read from the third target excess air
数式(3)において、Qfnl_corrdは後述する学習補正された燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。 In Equation (3), Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
MAF目標値演算部72によって演算されたMAF目標値MAFNPL_Trgtは、NOxパージフラグFNPがオン(図6の時刻t1参照)になるとランプ処理部73に入力される。ランプ処理部73は、各ランプ係数マップ73A,Bからエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したMAF目標ランプ値MAFNPL_Trgt_Rampをバルブ制御部74に入力する。
The MAF target value MAF NPL_Trgt calculated by the MAF target
バルブ制御部74は、MAFセンサ40から入力される実MAF値MAFActがMAF目標ランプ値MAFNPL_Trgt_Rampとなるように、吸気スロットルバルブ16を閉側に絞ると共に、EGRバルブ24を開側に開くフィードバック制御を実行する。
The
このように、本実施形態では、第3目標空気過剰率設定マップ71から読み取られる空気過剰率目標値λNPL_Trgtと、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいてMAF目標値MAFNPL_Trgtを設定し、このMAF目標値MAFNPL_Trgtに基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をNOxパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
Thus, in this embodiment, the MAF target value MAF NPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value λ NPL_Trgt read from the third target excess air
また、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、MAF目標値MAFNPL_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各筒内インジェクタ11の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
Further, by using the fuel injection amount Q fnl_corrd after learning correction as the fuel injection amount of each in-
また、MAF目標値MAFNPL_Trgtにエンジン10の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン10の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。
Further, by adding a ramp coefficient that is set according to the operating state of the
[NOxパージリッチ制御の燃料噴射量設定]
図8は、NOxパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量QNPR_Trgt(単位時間当たりの噴射量)の設定処理を示すブロック図である。第4目標空気過剰率設定マップ75は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したNOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λNPR_Trgt(第4目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
[NOx purge rich control fuel injection amount setting]
FIG. 8 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q NPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in NOx purge rich control. The fourth target excess air
まず、第4目標空気過剰率設定マップ75から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてNOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λNPR_Trgtが読み取られて噴射量目標値演算部76に入力される。さらに、噴射量目標値演算部76では、以下の数式(4)に基づいてNOxパージリッチ制御時の目標噴射量QNPR_Trgtが演算される。
First, the excess air ratio target value λ NPR_Trgt at the time of NOx purge rich control is read from the fourth target excess air
数式(4)において、MAFNPL_TrgtはNOxパージリーンMAF目標値であって、前述のMAF目標値演算部72から入力される。また、Qfnl_corrdは後述する学習補正されたMAF追従制御適用前の燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
In Expression (4), MAF NPL_Trgt is a NOx purge lean MAF target value, and is input from the MAF target
噴射量目標値演算部76によって演算される目標噴射量QNPR_Trgtは、NOxパージフラグFSPがオンになると、排気インジェクタ34又は各筒内インジェクタ11に噴射指示信号として送信される(図6の時刻t1)。この噴射指示信号の送信は、後述するNOxパージ制御の終了判定によってNOxパージフラグFNPがオフ(図6の時刻t2)にされるまで継続される。
The target injection amount Q NPR_Trgt that is calculated by the injection amount target
このように、本実施形態では、第4目標空気過剰率設定マップ75から読み取られる空気過剰率目標値λNPR_Trgtと、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量QNPR_Trgtを設定するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をNOxパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
Thus, in this embodiment, the target injection amount Q NPR_Trgt is set based on the excess air ratio target value λ NPR_Trgt read from the fourth target excess air
また、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、目標噴射量QNPR_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各筒内インジェクタ11の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
Further, by using the fuel injection amount Q fnl_corrd after learning correction as the fuel injection amount of each in-
[NOxパージ制御の空気系制御禁止]
ECU50は、エンジン10の運転状態が低負荷側の領域では、MAFセンサ40のセンサ値に基づいて吸気スロットルバルブ16やEGRバルブ24の開度をフィードバック制御している。一方、エンジン10の運転状態が高負荷側の領域では、ECU50はブースト圧センサ46のセンサ値に基づいて可変容量型過給機20による過給圧をフィードバック制御している(以下、この領域をブース圧FB制御領域という)。
[No air system control for NOx purge control]
The
このようなブース圧FB制御領域では、吸気スロットルバルブ16やEGRバルブ24の制御が可変容量型過給機20の制御と干渉してしまう現象が生じる。このため、上述の数式(3)で設定されるMAF目標値MAFNPL_Trgtに基づいて空気系をフィードバック制御するNOxパージリーン制御を実行しても、吸入空気量をMAF目標値MAFNPL_Trgtに維持できない課題がある。その結果、ポスト噴射や排気管噴射を実行するNOxパージリッチ制御を開始しても、空気過剰率をNOxパージに必要な第4目標空気過剰率(空気過剰率目標値λNPR_Trgt)まで低下させられない可能性がある。
In such a booth pressure FB control region, a phenomenon occurs in which the control of the
このような現象を回避すべく、本実施形態のNOx離脱処理部70は、ブース圧FB制御領域では、吸気スロットルバルブ16やEGRバルブ24の開度を調整するNOxパージリーン制御を禁止し、排気管噴射又はポスト噴射のみで空気過剰率を第4目標空気過剰率(空気過剰率目標値λNPR_Trgt)まで低下させる。これにより、ブース圧FB制御領域においても、NOxパージを確実に行うことが可能になる。なお、この場合、上述の数式(4)のMAF目標値MAFNPL_Trgtには、エンジン10の運転状態に基づいて設定されるMAF目標値を適用すればよい。
In order to avoid such a phenomenon, the NOx
[NOxパージ制御の終了判定]
NOxパージ制御は、(1)NOxパージフラグFNPのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、(2)NOxパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、(3)エンジン10の運転状態やNOx/ラムダセンサ45のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるNOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵量がNOx除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、NOxパージフラグFNPをオフにして終了される(図6の時刻t2参照)。
[Determining completion of NOx purge control]
In the NOx purge control, (1) when the NOx purge flag F NP is turned on, the amount of exhaust pipe injection or post injection is accumulated, and when this cumulative injection amount reaches a predetermined upper limit threshold amount, (2) NOx purge control When the elapsed time counted from the start reaches a predetermined upper threshold time, (3) calculation is performed based on a predetermined model formula including the operating state of the
このように、本実施形態では、NOxパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、NOxパージが排気温度の低下等によって成功しなかった場合に燃料消費量が過剰になることを確実に防止することができる。 As described above, in the present embodiment, the cumulative injection amount and the upper limit of the elapsed time are provided in the end condition of the NOx purge control. It is possible to reliably prevent the excess.
[MAF追従制御]
MAF追従制御部80は、(1)通常運転のリーン状態からSOxパージ制御又はNOxパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、(2)SOxパージ制御又はNOxパージ制御によるリッチ状態から通常運転のリーン状態への切り替え期間に、各筒内インジェクタ11の燃料噴射タイミング及び燃料噴射量をMAF変化に応じて補正する制御(MAF追従制御)を実行する。
[MAF tracking control]
The MAF follow-up
[筒内インジェクタの噴射量学習補正]
図9に示すように、筒内インジェクタ学習補正部90は、学習補正係数演算部91と、噴射量補正部92と、学習補正禁止部93とを備えている。
[In-cylinder injector injection amount learning correction]
As shown in FIG. 9, the in-cylinder injector
学習補正係数演算部91は、エンジン10のリーン運転時にNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActと、推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて、各筒内インジェクタ11の噴射量の学習補正係数FCorrを演算する。排気がリーン状態のときは、排気中のHC濃度が非常に低いので、酸化触媒31でHCの酸化反応による排気ラムダ値の変化は無視できるほど小さい。このため、酸化触媒31を通過して下流側のNOx/ラムダセンサ45で検出される排気中の実ラムダ値λActと、エンジン10から排出された排気中の推定ラムダ値λEstとは一致すると考えられる。すなわち、これら実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEstとに誤差Δλが生じた場合は、各筒内インジェクタ11に対する指示噴射量と実噴射量との差によるものと仮定することができる。
The learning correction
学習補正係数演算部91は、推定ラムダ値λEstからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを減算した誤差Δλに、学習値ゲインK1及び補正感度係数K2を乗じることで、学習値FCorrAdptを演算する(FCorrAdpt=(λEst−λAct)×K1×K2)。本実施形態において、補正感度係数K2は、補正感度係数マップ91AからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを入力信号として読み取られる。また、推定ラムダ値λEstは、エンジン回転数Neやアクセル開度Qに応じたエンジン10の運転状態等から推定演算すればよい。
The learning correction
学習補正係数演算部91によって演算された学習値FCorrAdptは、学習値マップ91Bに送信されて、後述する学習禁止フラグFProがオフ(FPro=0)の時に学習値マップ91Bの更新が実行される。
The learning value F CorrAdpt calculated by the learning correction
学習値マップ91Bは、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、そのマップ上にはエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに応じて区画された複数の学習領域が設定されている。これら学習領域は、使用頻度が多い領域ほどその範囲が狭く設定され、使用頻度が少ない領域ほどその範囲が広く設定されている。これにより、使用頻度が多い領域では学習精度が向上されると共に、使用頻度が少ない領域では未学習が効果的に防止されるようになっている。
The learning
学習補正禁止部93は、排気のラムダ値が一定期間継続して所定範囲内に収まらないラムダ不安定状態になると、学習値マップ91Bの更新を禁止する学習禁止フラグFProをオン(FPro=1)にする。
The learning
本実施形態において、学習禁止フラグFProは、(1)SOxパージフラグFSPがオン、(2)NOxパージフラグFNPがオン、(3)フィルタ再生フラグFDPFがオン又は、(4)エンジン10の運転状態が過渡運転の何れかの条件が成立する期間はオンにされる。これらの条件が成立する状態では、実ラムダ値λActの変化によって誤差Δλが大きくなり、正確な学習値FCorrAdptに基づいた学習値マップ91Bの更新の更新を行えないためである。エンジン10が過渡運転状態にあるか否かは、例えば、NOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActの時間変化量に基づいて、当該時間変化量が所定の閾値よりも大きい場合に過渡運転状態と判定すればよい。
In this embodiment, the learning prohibition flag F Pro is either (1) the SOx purge flag F SP is on, (2) the NOx purge flag F NP is on, (3) the filter regeneration flag F DPF is on, or (4) the
なお、本実施形態では、学習禁止フラグFProのオン時に学習値マップ91Bの更新を禁止するものとして説明したが、学習値FCorrAdptの演算を禁止するように構成してもよい。
In the present embodiment, it is described that prohibits updating of the learning
次に、図10に基づいて、本実施形態に係る筒内インジェクタ11の噴射量学習補正の制御フローを説明する。
Next, the control flow of the injection amount learning correction of the in-
ステップS300では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Q等に基づいて、エンジン10がリーン運転状態にあるか否かが判定される。リーン運転状態にあれば、学習補正係数の演算を開始すべく、ステップS310に進む。
In step S300, it is determined whether or not the
ステップS310では、推定ラムダ値λEstからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを減算した誤差Δλに、学習値ゲインK1及び補正感度係数K2を乗じることで、学習値FCorrAdptが演算される(FCorrAdpt=(λEst−λAct)×K1×K2)。
In step S310, an error Δλ obtained by subtracting the actual lambda value λ Act detected by the NOx /
ステップS320では、学習値FCorrAdptの絶対値|FCorrAdpt|が所定の補正限界値Aの範囲内にあるか否かが判定される。絶対値|FCorrAdpt|が補正限界値Aを超えている場合、本制御はリターンされて今回の学習を中止する。 In step S320, it is determined whether or not the absolute value | F CorrAdpt | of the learning value F CorrAdpt is within the range of the predetermined correction limit value A. If the absolute value | F CorrAdpt | exceeds the correction limit value A, the present control is returned to stop the current learning.
ステップS330では、学習補正禁止部93による学習禁止フラグFProがオフにされているか否かが判定される。学習禁止フラグFProがオフの場合(Yes)、本制御は学習値マップ91Bの更新を実行すべくステップS340に進む。一方、学習禁止フラグFProがオンの場合(No)、本制御は学習値マップ91Bの更新を行うことなくリターンされる。
In step S330, it is determined whether or not the learning prohibition flag FPro is turned off by the learning
ステップS340では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照される学習値マップ91B(図9参照)が、ステップS310で演算された学習値FCorrAdptに更新される。より詳しくは、この学習値マップ91B上には、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに応じて区画された複数の学習領域が設定されている。これら学習領域は、好ましくは、使用頻度が多い領域ほどその範囲が狭く設定され、使用頻度が少ない領域ほどその範囲が広く設定されている。これにより、使用頻度が多い領域では学習精度が向上され、使用頻度が少ない領域では未学習を効果的に防止することが可能になる。
In step S340, the learning
ステップS350では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号として学習値マップ91Bから読み取った学習値に「1」を加算することで、学習補正係数FCorrが演算される(FCorr=1+FCorrAdpt)。この学習補正係数FCorrは、図9に示す噴射量補正部92に入力される。
In step S350, the learning correction coefficient F Corr is calculated by adding “1” to the learned value read from the learned
噴射量補正部92は、パイロット噴射QPilot、プレ噴射QPre、メイン噴射QMain、アフタ噴射QAfter、ポスト噴射QPostの各基本噴射量に学習補正係数FCorrを乗算することで、これら燃料噴射量の補正を実行する。このように、推定ラムダ値λEstと実ラムダ値λActとの誤差Δλに応じた学習値で各筒内インジェクタ11に燃料噴射量を補正することで、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化、個体差等のバラツキを効果的に排除することが可能になる。
The injection
[排気インジェクタの噴射量学習補正]
図11に示すように、排気インジェクタ学習補正部94は、学習補正量演算部95と、噴射量補正部96と、学習禁止部97とを各機能要素として備えている。これら学習補正量演算部95、噴射量補正部96、学習禁止部97は、本発明の学習手段、補正手段、禁止手段をそれぞれ構成する。
[Exhaust injector learning correction]
As shown in FIG. 11, the exhaust injector
学習補正量演算部95は、排気管噴射方式によるフィルタ33の強制再生期間に、NOx/ラムダセンサ(排気実測手段)45で検出される実ラムダ値λActと、エンジン回転数Neやアクセル開度Qに応じたエンジン10の運転状態から推定される推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて、排気インジェクタ34の学習補正量Qexh_Corrを演算する。以下、学習補正量Qexh_Corrの演算処理詳細について説明する。
The learning correction
排気インジェクタ34によって排気管噴射が実行されているときの実ラムダ値λAct及び推定ラムダ値λEstは、以下の数式(5),(6)でそれぞれ示される。
The actual lambda value λ Act and the estimated lambda value λ Est when exhaust pipe injection is being performed by the
これら数式(5),(6)において、Mafは空気流量であってMAFセンサ40で検出されるMAF値、Qcyl_Actは筒内インジェクタ11の実噴射量、Qcyl_indは筒内インジェクタ11への指示噴射量、Qexh_Actは排気インジェクタ34の実噴射量、Qexh_indは排気インジェクタ34への指示噴射量、λstは理論空燃比相当のラムダ値をそれぞれ示している。
In these mathematical formulas (5) and (6), Maf is the air flow rate and the MAF value detected by the
筒内インジェクタ11の燃料噴射は、上述の筒内インジェクタ学習補正部90による学習補正が適宜行われるため、数式(5)のQcyl_Actと数式(6)のQcyl_indとは略等しくなる。したがって、これら数式(5),(6)の差をとると、以下の数式(7)で表すことができる。
Since the fuel injection of the in-
数式(7)に示されるように、排気インジェクタ34の指示噴射量Qexh_indと実噴射量Qexh_Actとの誤差は、推定ラムダ値λEstの逆数と実ラムダ値λActの逆数との差及び、空気流量(MAF値)から導くことができる。したがって、排気インジェクタ34の学習補正量Qexh_Corrは、数式(7)に予め実験等により取得した所定の補正ゲインCを乗じて積分する以下の数式(8)で表されることになる。
As shown in Equation (7), the error between the commanded injection amount Q exh_ind and the actual injection amount Q exh_Act of the
学習補正量演算部95は、排気インジェクタ34が燃料噴射を実施するフィルタ強制再生期間に、数式(8)に基づいて学習補正量Qexh_Corrの演算処理を複数サイクル繰り返して実行して噴射量補正部96に各演算サイクル毎に随時送信する。噴射量補正部96は、学習補正量演算部95から入力される学習補正量Qexh_Corrを通電パルス幅(以下、通電パルス幅補正量)に変換すると共に、予め記憶した指示噴射量Qexh_indと基本通電パルス幅との関係を規定する基本噴射量マップ96Aに通電パルス幅補正量を加減算する学習補正を実行する。
The learning correction
このように、本実施形態では、フィルタ強制再生中に推定ラムダ値λEstと実ラムダ値λActと補正ゲインCとに基づき、学習補正量Qexh_Corrを演算すると共に、演算される学習補正量Qexh_Corrに基づいて排気インジェクタ34の燃料噴射量を適宜補正することで、排気インジェクタ34の経年劣化や特性変化、個体差等のバラツキを効果的に排除することが可能になる。また、補正後の噴射指示値で排気管噴射によるSOxパージリッチ制御やNOxパージリッチ制御が行われることで、排気を所望の空気過剰率まで正確に低下させることが可能になる。
Thus, in the present embodiment, the learning correction amount Q exh_Corr is calculated based on the estimated lambda value λ Est , the actual lambda value λ Act, and the correction gain C during the forced filter regeneration, and the calculated learning correction amount Q By appropriately correcting the fuel injection amount of the
ここで、補正ゲインCは、学習補正量演算部95によって1回の演算サイクルで算出される学習補正量Qexh_Corrが、指示噴射量Qexh_indの現在値と目標値との差分未満となり、学習補正量演算部95によって複数回の演算サイクルが処理されている間に指示噴射量Qexh_indの現在値と目標値との差分(絶対値)が徐々に減少すると共に、当該差分が複数回(少なくとも2回以上)のフィルタ強制再生を経て段階的に減少していくように設定されている。すなわち、補正ゲインCは、複数回のフィルタ強制再生を経て指示噴射量Qexh_indが目標値に向けて徐々に補正されるように設定されている。
Here, the correction gain C is such that the learning correction amount Q exh_Corr calculated in one calculation cycle by the learning correction
従って、学習補正量演算部95により、学習補正量Qexh_Corrが過大に演算されることを防止でき、それにより、1回のフィルタ強制再生期間に排気インジェクタ34の燃料噴射量が過大に補正されることを防止できる。その結果、フィルタ強制再生後に連続的に実施されるSOxパージ制御の排気管過剰噴射や、フィルタ強制再生のインターバル中に実施されるNOxパージ制御の排気管過剰噴射を効果的に抑止することが可能となり、排気の異常昇温による触媒破損等を確実に防止できる。
Therefore, the learning correction
なお、学習補正量Qexh_Corrの演算は、フィルタ強制再生期間に限定されず、排気インジェクタ34に任意のタイミングで排気噴射を実行させて、当該期間中に演算するように構成してもよい。また、排気実測手段は、NOx/ラムダセンサ45に限定されず、排気後処理装置30よりも下流の排気通路13の排気ラムダ値を測定できるものであれば、他のセンサ等を適用することも可能である。さらに、補正ゲインCは、定数であることに限定されず、運転状態等の諸条件に応じて変更される変数であってもよい。
The calculation of the learning correction amount Q exh_Corr is not limited to the filter forced regeneration period, but may be configured to cause the
[排気インジェクタの噴射量学習禁止]
図11に示す学習禁止部97は、排気温度が低下した場合等、酸化触媒31やNOx吸蔵還元型触媒32が未活性状態になると、上述の学習補正量演算部95による学習補正量Qexh_Corrの演算を禁止する。より詳しくは、エンジン10の運転状態や各触媒31,32におけるCO、HCの発熱量等に基づいて取得される触媒推定温度TCAT_Estが所定の触媒活性温度未満になると、学習禁止部97は学習補正量Qexh_Corrの演算を禁止する学習禁止フラグFPro_exhをオン(FPro_exh=1)にする。
[Inhibition of injection amount learning for exhaust injectors]
When the
すなわち、排気インジェクタ34から噴射された燃料が酸化触媒31等で十分に反応せず、触媒下流側のラムダ値が安定しない状態においては、学習補正量Qexh_Corrの演算を禁止することで、誤学習が効果的に防止されるようになっている。
That is, in the state where the fuel injected from the
[MAF補正係数]
MAF補正係数演算部98は、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgtの設定及び、NOxパージ制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtや目標噴射量QNPR_Trgtの設定に用いられるMAF補正係数Maf_corrを演算する。
[MAF correction coefficient]
The MAF correction
本実施形態において、各筒内インジェクタ11の燃料噴射量は、NOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて補正される。しかしながら、ラムダは空気と燃料の比であるため、誤差Δλの要因が必ずしも各筒内インジェクタ11に対する指示噴射量と実噴射量との差の影響のみとは限らない。すなわち、ラムダの誤差Δλには、各筒内インジェクタ11のみならずMAFセンサ40の誤差も影響している可能性がある。
In the present embodiment, the fuel injection amount of each in-
図12は、MAF補正係数演算部98によるMAF補正係数Maf_corrの設定処理を示すブロック図である。補正係数設定マップ99は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したMAFセンサ40のセンサ特性を示すMAF補正係数Maf_corrが予め実験等に基づいて設定されている。
FIG. 12 is a block diagram showing the setting process of the MAF correction coefficient Maf_corr by the MAF correction
MAF補正係数演算部98は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号として補正係数設定マップ99からMAF補正係数Maf_corrを読み取ると共に、このMAF補正係数Maf_corrをMAF目標値演算部62,72及び噴射量目標値演算部66,76に送信する。これにより、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgt、NOxパージ制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtや目標噴射量QNPR_Trgtの設定に、MAFセンサ40のセンサ特性を効果的に反映することが可能になる。
The MAF correction
[その他]
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
[Others]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
10 エンジン
11 筒内インジェクタ
12 吸気通路
13 排気通路
16 吸気スロットルバルブ
24 EGRバルブ
31 酸化触媒
32 NOx吸蔵還元型触媒
33 フィルタ
34 排気インジェクタ
40 MAFセンサ
45 NOx/ラムダセンサ
50 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記排気後処理装置よりも上流側の排気通路に設けられて排気通路内に燃料を噴射する排気インジェクタと、
前記排気インジェクタよりも下流側の排気通路に設けられて排気の実測値を取得する排気実測手段と、
前記排気インジェクタが燃料噴射を実施している期間に、前記内燃機関の運転状態から推定される排気の推定値と、前記排気実測手段で取得される実測値と、所定のゲインとに基づいて、前記排気インジェクタに出力する指示噴射量の補正量を演算する学習処理を複数サイクル繰り返して実行する学習手段と、
前記学習手段によって演算された前記補正量に基づいて前記排気インジェクタに出力する指示噴射量を補正する補正手段と、を備え、
前記所定のゲインは、複数サイクルの前記学習処理を経て前記指示噴射量が目標値に向けて段階的に補正されるように設定されている
排気浄化システム。 An exhaust aftertreatment device including a catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine to purify the exhaust;
An exhaust injector provided in the exhaust passage upstream of the exhaust aftertreatment device and injecting fuel into the exhaust passage;
Exhaust measurement means that is provided in an exhaust passage downstream of the exhaust injector and acquires an actual measurement value of exhaust,
Based on the estimated value of the exhaust gas estimated from the operating state of the internal combustion engine, the actually measured value acquired by the exhaust gas measuring means, and a predetermined gain during the period when the exhaust injector is performing fuel injection, Learning means for repeatedly executing a learning process for calculating a correction amount of the command injection amount to be output to the exhaust injector;
Correction means for correcting the command injection amount to be output to the exhaust injector based on the correction amount calculated by the learning means,
The predetermined gain is set so that the commanded injection amount is corrected stepwise toward a target value through a plurality of cycles of the learning process.
前記学習手段は、前記排気インジェクタが燃料噴射を実施している期間に、前記内燃機関の運転状態から推定される排気の推定ラムダ値と、前記ラムダセンサで取得される実ラムダ値とに基づいて、前記排気インジェクタに出力する指示噴射量の補正量を学習する
請求項1に記載の排気浄化システム。 The exhaust measurement means is a lambda sensor that is provided in an exhaust passage downstream of the exhaust injector and acquires an actual lambda value of exhaust,
The learning means is based on an estimated exhaust lambda value estimated from an operating state of the internal combustion engine and an actual lambda value acquired by the lambda sensor during a period in which the exhaust injector performs fuel injection. The exhaust purification system according to claim 1, wherein a correction amount of the command injection amount output to the exhaust injector is learned.
前記排気インジェクタの燃料噴射によって排気温度を上昇させて前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生制御を実施するフィルタ再生制御手段と、をさらに備え、
前記所定のゲインは、複数回の前記フィルタ再生制御中に実施される前記学習処理を経て前記指示噴射量が目標値に向けて段階的に補正されるように設定されている
請求項1又は2に記載の排気浄化システム。 A filter provided in the exhaust passage to collect particulate matter in the exhaust;
Filter regeneration control means for performing filter regeneration control for increasing the exhaust temperature by fuel injection of the exhaust injector and performing combustion removal of particulate matter deposited on the filter;
The predetermined gain is set so that the command injection amount is corrected stepwise toward a target value through the learning process performed during the filter regeneration control a plurality of times. The exhaust gas purification system described in 1.
前記温度取得手段で取得される触媒温度が所定の触媒活性温度未満になると、前記学習手段による補正量の学習を禁止する禁止手段と、をさらに備える
請求項1から3の何れか一項に記載の排気浄化システム。
Temperature acquisition means for acquiring the catalyst temperature of the exhaust aftertreatment device;
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a prohibiting unit that prohibits learning of the correction amount by the learning unit when the catalyst temperature acquired by the temperature acquiring unit is lower than a predetermined catalyst activation temperature. 5. Exhaust purification system.
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- 2015-02-20 JP JP2015032319A patent/JP2016153638A/en active Pending
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