JP2016176404A - Exhaust emission control system - Google Patents
Exhaust emission control system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016176404A JP2016176404A JP2015057085A JP2015057085A JP2016176404A JP 2016176404 A JP2016176404 A JP 2016176404A JP 2015057085 A JP2015057085 A JP 2015057085A JP 2015057085 A JP2015057085 A JP 2015057085A JP 2016176404 A JP2016176404 A JP 2016176404A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nox
- exhaust
- nox purge
- engine
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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、排気管噴射やポスト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1,2参照)。
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 purging that makes the exhaust gas rich by exhaust pipe injection or post injection needs to be performed periodically in order to recover the NOx occlusion capacity ( For example, see
このようなNOxパージの効率化を図る技術として、例えば、特許文献3には、エンジンの燃料噴射停止によって回転数が低下する機関停止処理中にリッチ噴射を行い、リッチ排気ガスを触媒内に効果的に滞留させる技術が開示されている。 As a technique for improving the efficiency of such NOx purge, for example, Patent Document 3 discloses that rich injection is performed during engine stop processing in which the rotational speed decreases due to stop of fuel injection of the engine, and the rich exhaust gas is effective in the catalyst. A technique for retaining the target is disclosed.
ところで、上述の従来技術では、例えば、前回のNOxパージ終了から時間が経過していない状態でエンジン停止処理がなされると、触媒のNOx吸蔵量が前回のNOxパージによって減少しているにもかかわらず、リッチ噴射を行うことになり、燃費の悪化を招く課題がある。 By the way, in the above-described prior art, for example, if the engine stop process is performed in a state where the time has not elapsed since the end of the previous NOx purge, the NOx occlusion amount of the catalyst is reduced by the previous NOx purge. Therefore, there is a problem that the rich injection is performed and the fuel consumption is deteriorated.
また、触媒温度が活性温度よりも低い状態でエンジン停止処理によるリッチ噴射が実施されると、NOx還元効率を十分に得ることができず、無駄な燃料消費による燃費の悪化を招く課題がある。 Further, when rich injection is performed by engine stop processing in a state where the catalyst temperature is lower than the activation temperature, there is a problem that NOx reduction efficiency cannot be sufficiently obtained and fuel consumption is deteriorated due to wasteful fuel consumption.
開示のシステムは、NOxパージの効率化を図りつつ、燃費性能の悪化を効果的に防止することを目的とする。 It is an object of the disclosed system to effectively prevent deterioration of fuel consumption performance while improving the efficiency of NOx purge.
開示のシステムは、エンジンの排気通路に設けられて、排気リーン状態で排気中のNOxを吸蔵すると共に、排気リッチ状態で吸蔵されているNOxを還元浄化するNOx吸蔵還元型触媒と、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にして、前記NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵されているNOxを還元浄化させるNOxパージを実施する第1NOxパージ制御手段と、前記エンジンの停止要求が成立すると、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にするエンジン停止時NOxパージを実施する第2NOxパージ制御手段と、前記エンジンの停止要求が成立した際に、当該停止要求の成立よりも前に実施された前記第1NOxパージ制御手段によるNOxパージ制御終了からの経過時間が所定の閾値時間に達していない場合は、前記エンジン停止時NOxパージの実施を禁止する禁止手段と、を備える。 The disclosed system is provided in an exhaust passage of an engine, and stores NOx in exhaust gas in an exhaust lean state and reduces and purifies NOx stored in an exhaust rich state, a post-injection and A first NOx purge control means for performing NOx purge for reducing and purifying NOx stored in the NOx occlusion reduction catalyst by at least one of exhaust pipe injection to make the exhaust rich, and when the engine stop request is satisfied A second NOx purge control means for performing NOx purge when the engine is stopped to bring the exhaust into a rich state by at least one of post injection and exhaust pipe injection; and when the engine stop request is satisfied, Elapsed time from the end of the NOx purge control by the first NOx purge control means performed before If it does not reach the predetermined threshold time, and a prohibiting means for prohibiting the implementation of the engine stop NOx purge.
開示のシステムによれば、NOxパージの効率化を図りつつ、燃費性能の悪化を効果的に防止することができる。 According to the disclosed system, it is possible to effectively prevent the deterioration of fuel consumption performance while improving the efficiency of NOx purge.
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インジェクタ11がそれぞれ設けられている。これら各インジェクタ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 an engine) 10 is provided with an
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)を噴射する排気管噴射装置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、排気管噴射装置34又はインジェクタ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 oxidation catalyst 31 is formed, for example, by carrying an oxidation catalyst component on the surface of a ceramic carrier such as a honeycomb structure. When the unburned fuel is supplied by the post-injection of 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、排気管噴射又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、NOx吸蔵還元型触媒32とフィルタ33との間に設けられており、フィルタ33に流入する排気温度を検出する。NOx/ラムダセンサ45は、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、NOxパージ制御部100と、MAF追従制御部200、噴射量学習補正部300と、MAF補正係数演算部400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
[NOxパージ制御]
NOxパージ制御部100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NOxパージ制御を実行する。
[NOx purge control]
The NOx
本実施形態において、NOxパージ制御部100は、図2に示すように、NOxパージ開始処理部110と、NOxパージリーン制御部130と、NOxパージリッチ制御部140と、エンジン停止時NOxパージ制御部160とを一部の機能要素として備えている。本実施形態において、NOxパージリーン制御部130及び、NOxパージリッチ制御部140は本発明の第1NOxパージ制御手段を構成し、エンジン停止時NOxパージ制御部160は本発明の第2NOxパージ制御手段を構成する。以下、これら各機能要素の詳細について説明する。
In the present embodiment, the NOx
[NOxパージ制御の開始処理]
図4は、NOxパージ開始処理部110による開始処理を示すブロック図である。NOxパージ開始判定部111は、(1)NOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵量推定値m_NOxが所定のNOx吸蔵量閾値STR_thr_NOxに達する第1開始条件及び、(2)NOx吸蔵還元型触媒32のNOx浄化率Pur_NOx%が所定の浄化率閾値Pur_thr_NOx%まで低下する第2開始条件、(3)前回のNOxパージ制御終了からECU内蔵のタイマによって計時される経過時間Int_Timeが所定のインターバル目標値Int_tgrに達する第3開始条件の何れかが成立すると、NOxパージフラグFNPをオン(FNP=1)にしてNOxパージ制御を開始させる(図3の時刻t1参照)。
[NOx purge control start processing]
FIG. 4 is a block diagram showing a start process by the NOx purge
第1開始条件の判定に用いるNOx吸蔵量推定値m_NOxは、NOx吸蔵量推定部113によって推定される。NOx吸蔵量推定値m_NOxは、例えば、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マップやモデル式等に基づいて演算すればよい。NOx吸蔵量閾値STR_thr_NOxは、NOx吸蔵還元型触媒32の触媒推定温度Temp_LNTに基づいて参照される吸蔵量閾値マップ114で設定される。触媒推定温度Temp_LNTは、触媒温度推定部115によって推定される。触媒推定温度Temp_LNT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、酸化触媒31及びNOx吸蔵還元型触媒32の内部でのHC・CO発熱量等に基づいて推定すればよい。なお、吸蔵量閾値マップ114に基づいて設定されたNOx吸蔵量閾値STR_thr_NOxは、詳細を後述する吸蔵量閾値補正部116によって補正されるようになっている。
The NOx occlusion amount estimated value m_NOx used for the determination of the first start condition is estimated by the NOx occlusion
第2開始条件の判定に用いるNOx浄化率NOx_pur%は、浄化率演算部117によって演算される。NOx浄化率NOx_pur%は、例えば、NOx/ラムダセンサ45で検出される触媒下流側のNOx量を、エンジン10の運転状態等から推定される触媒上流側のNOx排出量で除算することで求めればよい。
The NOx purification rate NOx_pur% used for the determination of the second start condition is calculated by the purification
第3開始条件の判定に用いるインターバル目標値Int_tgr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インターバル目標値マップ118で設定される。このインターバル目標値Int_tgrは、詳細を後述するインターバル目標値補正部119によって補正されるようになっている。
The interval target value Int_tgr used for the determination of the third start condition is set in the interval
[吸蔵量閾値補正]
NOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵能力は、経年劣化や熱劣化等の進行に伴い低下する。このため、NOx吸蔵量閾値NOx_thr_valを固定値にすると、経年劣化や熱劣化等に応じたNOxパージの実行頻度を確保できなくなり、排気エミッションの悪化を招く可能性がある。
[Occlusion amount threshold correction]
The NOx occlusion capacity of the NOx occlusion
吸蔵量閾値補正部116は、このような排気エミッションの悪化を防止すべく、吸蔵量閾値マップ114により設定されるNOx吸蔵量閾値NOx_thr_valをNOx吸蔵還元型触媒32の劣化度合が大きくなるほど減少させる減少補正を実行する。より詳しくは、この減少補正は、NOx吸蔵量閾値NOx_thr_valに、劣化度合推定部120によって求められる劣化補正係数(劣化度合)を乗算することで行われる。劣化補正係数は、例えば、NOx吸蔵還元型触媒32内部でのHC・CO発熱量低下、NOx吸蔵還元型触媒32の熱履歴、NOx吸蔵還元型触媒32のNOx浄化率低下、車両走行距離等に基づいて求めればよい。
The occlusion amount threshold
[インターバル目標値補正]
インターバル目標値Int_tgrを固定値にすると、NOx吸蔵還元型触媒32の経年劣化や熱劣化等が進んだ場合に、NOxパージの実行頻度を確保できなくなり、排気エミッションの悪化を招く可能性がある。
[Interval target value correction]
If the interval target value Int_tgr is set to a fixed value, the NOx purge execution frequency cannot be ensured when the NOx
インターバル目標値補正部119は、このような排気エミッションの悪化を防止すべく、インターバル目標値マップ118により設定されるインターバル目標値Int_tgrをNOx吸蔵還元型触媒32の劣化度合が大きくなるほど短縮させる短縮補正を実行する。より詳しくは、この短縮補正は、NOx吸蔵量閾値NOx_thr_valに、劣化度合推定部120によって求められる劣化補正係数(劣化度合)を乗算することで行われる。劣化補正係数は、例えば、NOx吸蔵還元型触媒32内部でのHC・CO発熱量低下、NOx吸蔵還元型触媒32の熱履歴、NOx吸蔵還元型触媒32のNOx浄化率低下、車両走行距離等に基づいて求めればよい。
The interval target
[NOxパージリーン制御]
NOxパージリーン制御部130は、NOxパージフラグFNPがオンにされると、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NOxパージリーン制御を実行する。以下、NOxパージリーン制御の詳細について説明する。
[NOx purge lean control]
When the NOx purge flag F NP is turned on, the NOx purge
図5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1目標空気過剰率設定マップ131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。
FIG. 5 is a block diagram showing a setting process of the MAF target value MAF NPL_Trgt at the time of NOx purge lean control. The first target excess air
まず、第1目標空気過剰率設定マップ131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132に入力される。さらに、MAF目標値演算部132では、以下の数式(1)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, from the first target excess air
MAFNPL_Trgt=λNPL_Trgt×Qfnl_corrd×RoFuel×AFRsto/Maf_corr・・・(1)
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。
MAF NPL_Trgt = λ NPL_Trgt × Q fnl_corrd × Ro Fuel × AFR sto / Maf_corr (1)
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132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3の時刻t1参照)になるとランプ処理部133に入力される。ランプ処理部133は、各ランプ係数マップ133A,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134に入力する。
The MAF target value MAF NPL_Trgt calculated by the MAF target
バルブ制御部134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1目標空気過剰率設定マップ131から読み取られる空気過剰率目標値λNPL_Trgtと、各インジェクタ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 the present embodiment, the MAF target value MAF NPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value λ NPL_Trgt read from the first target excess air
また、各インジェクタ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
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]
NOxパージリッチ制御部140は、NOxパージフラグFNPがオンにされると、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NOxパージリッチ制御を実行する。以下、NOxパージリッチ制御による詳細について説明する。
[NOx purge rich control fuel injection amount setting]
When the NOx purge flag F NP is turned on, the NOx purge
図6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2目標空気過剰率設定マップ145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。
FIG. 6 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 second target excess air
まず、第2目標空気過剰率設定マップ145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146に入力される。さらに、噴射量目標値演算部146では、以下の数式(2)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 second target excess air
QNPR_Trgt=MAFNPL_Trgt×Maf_corr/(λNPR_Trgt×RoFuel×AFRsto)−Qfnl_corrd・・・(2)
数式(2)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。
Q NPR_Trgt = MAF NPL_Trgt × Maf_corr / (λ NPR_Trgt × Ro Fuel × AFR sto ) −Q fnl_corrd (2)
In Formula (2), MAF NPL_Trgt is a NOx purge lean MAF target value, and is input from the above-described MAF target value calculation unit 72. Q fnl_cord is a fuel injection amount (excluding post-injection) before application of learning corrected MAF tracking control described later, Ro Fuel is fuel specific gravity, AFR sto is a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr is a MAF correction coefficient described later. Show.
噴射量目標値演算部146によって演算される目標噴射量QNPR_Trgtは、NOxパージフラグFNPがオンになると、排気管噴射装置33又は各インジェクタ11に噴射指示信号として送信される(図3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3の時刻t2)にされるまで継続される。
The target injection amount Q NPR_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145から読み取られる空気過剰率目標値λNPR_Trgtと、各インジェクタ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 the present embodiment, the target injection amount Q NPR_Trgt is set based on the air excess rate target value λ NPR_Trgt read from the second target air excess
また、各インジェクタ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
[エンジン停止時NOxパージ制御]
図7は、エンジン停止時NOxパージ制御部160による排気リッチ噴射の実行処理を説明するブロック図である。
[NOx purge control when the engine is stopped]
FIG. 7 is a block diagram for explaining exhaust rich injection execution processing by the NOx
エンジン停止時NOxパージ制御部160は、運転者によってイグニッションスイッチ161がオフ操作されるエンジン停止要求が成立し、且つ、詳細を後述するリッチ噴射禁止条件(1)〜(3)の何れもが不成立の場合に、ポスト噴射又は排気管噴射によって排気をリッチ状態にするエンジン停止時NOxパージを実行する。
When the engine is stopped, the NOx
エンジン停止時NOxパージは、イグニッションスイッチ161がオンからオフに切り替わった際に、リッチ噴射禁止フラグFPro_NPがオフであれば、インジェクタ11又は排気管噴射装置33に所定量の燃料噴射を実行させる指示信号を送信することで開始される(図8の時刻t1参照)。エンジン停止時NOxパージの噴射量や噴射期間は、例えば、イグニッションスイッチ161がオフされた際のNOx吸蔵量推定値m_NOxや触媒推定温度Temp_LNT等に基づいて設定される。これらNOx吸蔵量推定値m_NOx及び、触媒推定温度Temp_LNTは、前述のNOx吸蔵量推定部113、触媒温度推定部115からそれぞれ入力される。
The NOx purge when the engine is stopped is an instruction to cause the
エンジン停止時NOxパージ禁止部162は、本発明の禁止手段であって、イグニッションスイッチ161がオフされた際に、(1)前回のNOxパージ制御終了からの経過時間が所定の下限インターバル値Int_minに達していない第1禁止条件、(2)NOx吸蔵量推定値m_NOxが所定の上限閾値NOx_thr_maxまで増加していない第2禁止条件、(3)触媒推定温度Temp_LNTが所定の触媒活性温度T_activよりも低い第3禁止条件の何れかが成立すると、リッチ噴射禁止フラグFPro_NPをオンにして、エンジン停止時NOxパージの実施を禁止する。
The engine stop NOx
第1禁止条件の判定に用いる下限インターバル値Int_minは、例えば、前述のインターバル目標値マップ118(図4に示す)によって設定されるインターバル目標値Int_tgrを用いてもよく、或は、当該インターバル目標値Int_tgrよりも短い時間として設定してもよい。第2禁止条件の判定に用いる上限閾値NOx_thr_maxは、例えば、エンジン再始動時のNOx吐出しを防止すべく、触媒温度低下時におけるNOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵能力上限値を基準に設定すればよい。
As the lower limit interval value Int_min used for the determination of the first prohibition condition, for example, the interval target value Int_tgr set by the interval target value map 118 (shown in FIG. 4) described above may be used. You may set as time shorter than target value Int_tgr . For example, the upper limit threshold NOx_thr_max used for the determination of the second prohibition condition is set based on the upper limit value of the NOx occlusion capacity of the NOx occlusion
以下、図9のフローに基づいて、エンジン停止時NOxパージの実行処理及び、当該NOxパージの禁止処理を説明する。 Hereinafter, based on the flow of FIG. 9, the engine stop NOx purge execution process and the NOx purge prohibition process will be described.
ステップS100でエンジン10のイグニッションスイッチ161がオフ操作されると、ステップS110では、前回のNOxパージ制御終了からの経過時間が下限インターバル値Int_minを超えているか否かが判定される。経過時間が下限インターバル値Int_minを超えている場合(Yes)は、ステップS120に進む。経過時間が下限インターバル値Int_minよりも短い場合(No)は、ステップS170に進んで、リッチ噴射禁止フラグFPro_NPがオンにされる。 ステップS120では、NOx吸蔵量推定値m_NOxが上限閾値NOx_thr_maxまで増加しているか否かが判定される。NOx吸蔵量推定値m_NOxが上限閾値NOx_thr_maxを超えている場合(Yes)は、ステップS130に進む。NOx吸蔵量推定値m_NOxが上限閾値NOx_thr_maxよりも少ない場合(No)は、ステップS170に進んで、リッチ噴射禁止フラグFPro_NPがオンにされる。
When the
ステップS130では、触媒推定温度Temp_LNTが触媒活性温度T_activにあるか否かが判定される。触媒推定温度Temp_LNTが触媒活性温度T_activにある場合(Yes)は、ステップS140に進む。触媒推定温度Temp_LNTが触媒活性温度T_activにない場合(No)は、ステップS170に進んで、リッチ噴射禁止フラグFPro_NPがオンにされる。 In step S130, it is determined whether or not the estimated catalyst temperature Temp_LNT is at the catalyst activation temperature T_active . When the estimated catalyst temperature Temp_LNT is at the catalyst activation temperature T_active (Yes), the process proceeds to step S140. When the estimated catalyst temperature Temp_LNT is not at the catalyst activation temperature T_activ (No), the process proceeds to step S170, and the rich injection prohibition flag FPro_NP is turned on.
ステップS140では、ステップS110〜130の判定が全て肯定されたことを受けて、リッチ噴射禁止フラグFPro_NPがオフにされる。さらに、ステップS150では、ポスト噴射又は排気管噴射によって所定量の燃料を噴射するエンジン停止時NOxパージが実行され、その後本制御は終了する。 In step S140, the rich injection prohibition flag F Pro_NP is turned off in response to all the determinations in steps S110 to 130 being affirmed. Furthermore, in step S150, NOx purge is executed when the engine is stopped, in which a predetermined amount of fuel is injected by post injection or exhaust pipe injection, and then this control is terminated.
以上詳述したように、本実施形態によれば、排気速度が遅くなるエンジン停止時に排気をリッチ状態にするエンジン停止時NOxパージを実行することで、燃料が排気通路13内に効果的に留まり、NOx還元効率の向上を図ることができる。また、エンジン停止時に、前回のNOxパージ制御終了からの経過時間が短い場合、NOx吸蔵量が少ない場合、或は、触媒温度が低い場合は、エンジン停止時NOxパージを禁止することで、無駄な燃料消費による燃費悪化を確実に防止すること可能になる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the fuel is effectively retained in the
なお、エンジン停止時NOxパージの実行は、イグニッションスイッチ161のオフ操作時に限定されるものではなく、例えば、車速がゼロ又は所定値以下でエンジン10の燃料噴射を停止させるアイドリングストップ時等、排気流速が遅くなる状態であれば、他のエンジン停止要求成立時にも広く適用することが可能である。
The execution of the NOx purge when the engine is stopped is not limited to the time when the
[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)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 control unit 80 includes (1) a switching period from the lean state in the normal operation to the rich state by the NOx purge control, and (2) a switching period from the rich state to the lean state in the normal operation by the NOx purge control. Control (MAF follow-up control) for correcting the fuel injection timing and the fuel injection amount of the
[噴射量学習補正]
図10に示すように、噴射量学習補正部300は、学習補正係数演算部310と、噴射量補正部320とを有する。
[Injection amount learning correction]
As shown in FIG. 10, the injection amount learning
学習補正係数演算部310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に基づいて燃料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。以下、この誤差Δλを用いた学習補正係数演算部310による学習補正係数の演算処理を図11のフローに基づいて説明する。
The learning correction
ステップS300では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Q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, based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, 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)。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の運転状態から推定演算される。また、補正感度係数K2は、図10に示す補正感度係数マップ310A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。
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、学習禁止フラグFPro_Corrがオフか否かが判定される。学習禁止フラグFPro_Corrとしては、例えば、エンジン10の過渡運転時やNOxパージ制御時(FNP=1)等が該当する。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 step S330, it is determined whether or not the learning prohibition flag F Pro_Corr is off. The learning prohibition flag F Pro_Corr corresponds to, for example, the transient operation of the
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310B(図10参照)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310B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310B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10に示す噴射量補正部320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320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。
The injection
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。
In this way, by correcting the fuel injection amount to each
[MAF補正係数]
MAF補正係数演算部400は、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]
MAF correction
本実施形態において、各インジェクタ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
図12は、MAF補正係数演算部400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410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400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410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132及び噴射量目標値演算部146に送信する。これにより、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 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 排気管噴射装置
40 MAFセンサ
45 NOx/ラムダセンサ
50 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にして、前記NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵されているNOxを還元浄化させるNOxパージを実施する第1NOxパージ制御手段と、
前記エンジンの停止要求が成立すると、ポスト噴射及び排気管噴射の少なくとも一方により排気をリッチ状態にするエンジン停止時NOxパージを実施する第2NOxパージ制御手段と、
前記エンジンの停止要求が成立した際に、当該停止要求の成立よりも前に実施された前記第1NOxパージ制御手段によるNOxパージ制御終了からの経過時間が所定の閾値時間に達していない場合は、前記エンジン停止時NOxパージの実施を禁止する禁止手段と、を備える
排気浄化システム。 An NOx occlusion reduction catalyst that is provided in the exhaust passage of the engine and occludes NOx in the exhaust in an exhaust lean state and reduces and purifies NOx occluded in the exhaust rich state;
First NOx purge control means for performing NOx purge for reducing and purifying NOx stored in the NOx storage reduction catalyst by making exhaust rich by at least one of post injection and exhaust pipe injection;
A second NOx purge control means for performing NOx purge when the engine is stopped to bring the exhaust into a rich state by at least one of post injection and exhaust pipe injection when the engine stop request is established;
When the engine stop request is satisfied, if the elapsed time from the end of the NOx purge control by the first NOx purge control means performed before the stop request is satisfied does not reach a predetermined threshold time, An exhaust purification system comprising: prohibiting means for prohibiting execution of NOx purge when the engine is stopped.
前記禁止手段は、前記エンジンの停止要求が成立した際に、前記NOx吸蔵量推定手段によって推定されるNOx吸蔵量が所定の閾値量よりも少ない場合も、前記エンジン停止時NOxパージの実施を禁止する
請求項1に記載の排気浄化システム。 A NOx occlusion amount estimating means for estimating the NOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction type catalyst;
The prohibiting means prohibits execution of the NOx purge when the engine is stopped even when the NOx storage amount estimated by the NOx storage amount estimating means is smaller than a predetermined threshold amount when the engine stop request is established. The exhaust purification system according to claim 1.
前記禁止手段は、前記エンジンの停止要求が成立した際に、前記触媒温度推定手段によって推定される触媒温度が所定の触媒活性温度よりも低い場合も、前記エンジン停止時NOxパージの実施を禁止する
請求項1又は2に記載の排気浄化システム。 A catalyst temperature estimating means for estimating a catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst;
The prohibiting means prohibits the execution of the NOx purge when the engine is stopped even when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimating means is lower than a predetermined catalyst activation temperature when the engine stop request is established. The exhaust gas purification system according to claim 1 or 2.
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。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 3, wherein the engine stop request is established by turning off an ignition switch.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015057085A JP2016176404A (en) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | Exhaust emission control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015057085A JP2016176404A (en) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | Exhaust emission control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016176404A true JP2016176404A (en) | 2016-10-06 |
Family
ID=57069846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015057085A Pending JP2016176404A (en) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | Exhaust emission control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016176404A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11047278B2 (en) * | 2019-03-19 | 2021-06-29 | Subaru Corporation | Catalyst warning apparatus |
-
2015
- 2015-03-20 JP JP2015057085A patent/JP2016176404A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11047278B2 (en) * | 2019-03-19 | 2021-06-29 | Subaru Corporation | Catalyst warning apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2016117573A1 (en) | EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM, AND NOx PURIFICATION CAPACITY RESTORATION METHOD | |
WO2016148250A1 (en) | Exhaust purification system | |
JP6471857B2 (en) | Exhaust purification system | |
WO2016039451A1 (en) | Exhaust gas purification system | |
JP2016133050A (en) | Exhaust emission control system | |
JP6476930B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP2016061146A (en) | Exhaust emission control system | |
JP6418014B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP6455237B2 (en) | Exhaust purification system | |
WO2016117568A1 (en) | EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM, AND NOx PURIFICATION CAPACITY RESTORATION METHOD | |
WO2016148205A1 (en) | Exhaust purification system | |
WO2016152391A1 (en) | Exhaust purification system and catalyst control method | |
JP2016223336A (en) | Exhaust emission control device, control device and control method | |
JP2016118135A (en) | Exhaust emission control system | |
JP2016176404A (en) | Exhaust emission control system | |
WO2016117519A1 (en) | Exhaust gas purification system, and nox purification capacity restoration method | |
JP6547348B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP6492703B2 (en) | Exhaust purification system | |
WO2017047678A1 (en) | Catalyst deterioration degree estimation device | |
WO2016117517A1 (en) | Exhaust gas purification system, and nox purification capacity restoration method | |
JP6455070B2 (en) | Exhaust purification system | |
WO2016039454A1 (en) | Exhaust cleaning system | |
JP2016160857A (en) | Exhaust emission control system | |
JP2016133022A (en) | Exhaust emission control system | |
JP2016133096A (en) | Exhaust emission control system |