JP2017198160A - Filter regeneration control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気を浄化するフィルタの再生処理を実行するフィルタ再生制御装置に関する。 The present invention relates to a filter regeneration control device that executes a regeneration process of a filter that purifies exhaust gas from an internal combustion engine.
燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関は、燃焼後の排気に含まれる有害物質を除去して浄化させる機器を設けることが多用されている。例えば、ディーゼルエンジンでは、排気中に含まれる未燃焼燃料やNOxやSOxや粒子状物質(以下、PM:Particulate Matter)を浄化するために触媒やフィルタ(後述のDPF)などの排気浄化装置を設置することが広く利用されている。 2. Description of the Related Art An internal combustion engine that outputs power by burning fuel is often used to provide a device that removes and purifies harmful substances contained in exhaust gas after combustion. For example, in diesel engines, exhaust purification devices such as catalysts and filters (DPF described later) are installed to purify unburned fuel, NOx, SOx, and particulate matter (hereinafter referred to as PM) contained in the exhaust. It is widely used to do.
この排気浄化装置は、排気の処理量に応じて性能が低下することから、適宜、再生処理をする必要がある。特に、ディーゼルエンジンで発生する粒子状物質を除去するフィルタは、捕集したPMが一定量以上堆積すると、排気における圧損となって燃焼を妨げてしまう。ここで、この粒子状物質を除去するフィルタは、捕集PMが一定量以上になると、後述するPMの燃焼による再生処理時に、フィルタ温度が過剰に高くなってしまうことから、フィルタの再生処理は適宜に行う必要がある。 Since the performance of this exhaust gas purification device is lowered according to the processing amount of exhaust gas, it is necessary to appropriately perform regeneration processing. In particular, a filter that removes particulate matter generated in a diesel engine will cause pressure loss in the exhaust and hinder combustion if the collected PM accumulates more than a certain amount. Here, the filter that removes the particulate matter has a filter temperature that becomes excessively high during the regeneration process by PM combustion described later when the collected PM becomes a certain amount or more. It is necessary to do it appropriately.
このことから、このフィルタを搭載するディーゼルエンジン車両などの装置では、内燃機関の排気を浄化させる触媒に未燃焼燃料を処理させて排気温度を上昇させることによって、カーボンを主成分とするPMを燃焼させる再生処理を実行することが開発されている(特許文献1を参照)。この特許文献1には、触媒に流入させる排気中に未燃焼燃料を混合させることを目的に、内燃機関の燃焼後の筒内に新規の燃料を噴射する筒内ポスト噴射処理や、内燃機関の筒内に戻ることがない触媒の上流側に新規の燃料を添加する燃料添加弁を設置して行う排気通路燃料添加処理が記載されている。なお、内燃機関には、特許文献1に記載のように、排気の一部を筒内に還流させて燃焼効率を向上させる、所謂、EGR機能を備える場合がある。 Therefore, in an apparatus such as a diesel engine vehicle equipped with this filter, PM containing carbon as a main component is burned by causing the catalyst for purifying the exhaust gas of the internal combustion engine to process the unburned fuel and raising the exhaust gas temperature. It has been developed to execute a reproduction process (see Patent Document 1). This patent document 1 discloses an in-cylinder post-injection process for injecting new fuel into a cylinder after combustion of an internal combustion engine for the purpose of mixing unburned fuel into exhaust gas flowing into a catalyst, An exhaust passage fuel addition process is described which is performed by installing a fuel addition valve for adding new fuel upstream of the catalyst that does not return into the cylinder. Note that, as described in Patent Document 1, an internal combustion engine may have a so-called EGR function that improves a combustion efficiency by recirculating a part of exhaust gas into a cylinder.
しかしながら、このようなフィルタ再生制御装置にあっては、内燃機関の筒内に新規の燃料を噴射することにより排気中に未燃焼燃料を混入させる筒内ポスト噴射処理が実行されると、エンジンオイルに未燃焼燃料が混入して希釈されてしまう。 However, in such a filter regeneration control device, when the in-cylinder post-injection process for injecting unburned fuel into the exhaust by injecting new fuel into the cylinder of the internal combustion engine is performed, the engine oil Unburned fuel is mixed in and diluted.
一方、触媒の上流に設置された燃料添加弁を使ってフィルタ再生処理を実行することで、エンジンオイルの希釈は防止することができるが、その燃料添加弁での噴射は、ポスト噴射に比べ、噴射した燃料が排気に均一に混合しにくいというデメリットがあり、その噴射タイミングによっては、燃料を均一に混合させる為の追加の装置が必要になる。また、燃料添加弁での噴射では、ポスト噴射よりも多くの燃料を噴射する必要が生じたり、排気の流量が少ない低負荷運転時に、排気温度が十分に上昇しない場合にはフィルタに堆積したPMを燃焼させることができない。 On the other hand, the engine regeneration can be prevented by performing the filter regeneration process using the fuel addition valve installed upstream of the catalyst, but the injection at the fuel addition valve is less than the post injection, There is a demerit that the injected fuel is difficult to uniformly mix with the exhaust gas, and depending on the injection timing, an additional device for uniformly mixing the fuel is required. In addition, in the fuel addition valve, it is necessary to inject more fuel than in the post-injection, or when the exhaust gas temperature does not rise sufficiently during low-load operation where the exhaust gas flow rate is low, the PM accumulated in the filter Can't burn.
そこで、本発明は、内燃機関の運転状態に適切なフィルタの再生処理を実行するようにして、ポスト噴射によるオイルの希釈を大幅に低減し、また、フィルタの圧損発生を回避しつつフィルタの再処理時の過剰な温度上昇を防止することのできるフィルタ再生制御装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention performs filter regeneration processing appropriate for the operating state of the internal combustion engine to greatly reduce the dilution of oil due to post-injection, and to re-filter the filter while avoiding the occurrence of filter pressure loss. An object of the present invention is to provide a filter regeneration control device capable of preventing an excessive temperature rise during processing.
上記課題を解決するフィルタ再生制御装置の発明の一態様は、排気通路に設置されて排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記フィルタの設置箇所よりも上流側の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁と、を備える装置に搭載されて、前記フィルタに導入する前記排気の温度を上昇させることにより該フィルタに捕集されている前記粒子状物質を燃焼除去して当該フィルタを再生するフィルタ再生制御装置であって、前記フィルタ内の前記粒子状物質の堆積量を取得する取得部と、前記粒子状物質の所定の堆積量の第1閾値および該第1閾値よりも少ない当該堆積量の第2閾値が予め設定されている設定部と、前記内燃機関の動力出力時における前記筒内への主噴射の後に前記燃料噴射弁から該筒内に燃料を噴射させる筒内ポスト噴射処理と、前記燃料添加弁から前記排気通路に燃料を添加する排気通路燃料添加処理とのうちの一方を、前記内燃機関の運転状態に基づいて選択して実行することにより前記フィルタを再生する再生制御部を備えており、前記再生制御部は、前記取得部の取得した前記粒子状物質の堆積量が前記第1閾値以上の場合に、前記内燃機関の運転状態に基づいて選択された前記筒内ポスト噴射処理および前記排気通路燃料添加処理の少なくとも一方を実行し、前記取得部の取得した前記粒子状物質の堆積量が前記第1閾値未満かつ前記第2閾値以上の場合に、前記内燃機関の運転状態に基づいて選択された前記排気通路燃料添加処理を実行し、前記取得部の取得した前記粒子状物質の堆積量が前記第2閾値未満の場合に、前記筒内ポスト噴射処理および前記排気通路燃料添加処理のいずれの実行も制限するように構成されている。 One aspect of the invention of a filter regeneration control device that solves the above problems is a filter that is installed in an exhaust passage and collects particulate matter contained in exhaust gas, and a fuel injection valve that injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine And a fuel addition valve for adding fuel to the exhaust passage upstream of the installation location of the filter, and trapping the filter by raising the temperature of the exhaust gas introduced into the filter. A filter regeneration control device that regenerates the filter by burning and removing the collected particulate matter, an acquisition unit that obtains an accumulation amount of the particulate matter in the filter, and a predetermined particulate matter The first threshold value of the accumulation amount and the second threshold value of the accumulation amount smaller than the first threshold value are set in advance, and after the main injection into the cylinder at the time of power output of the internal combustion engine, One of a cylinder post-injection process for injecting fuel into the cylinder from the fuel injection valve and an exhaust passage fuel addition process for adding fuel from the fuel addition valve to the exhaust passage. A regeneration control unit that regenerates the filter by selecting and executing based on the above, and the regeneration control unit is configured such that the accumulated amount of the particulate matter acquired by the acquisition unit is equal to or greater than the first threshold value. In addition, at least one of the in-cylinder post-injection process and the exhaust passage fuel addition process selected based on the operating state of the internal combustion engine is executed, and the accumulated amount of the particulate matter acquired by the acquisition unit is the first When the exhaust passage fuel addition process selected based on the operating state of the internal combustion engine is performed when the threshold value is less than one threshold value and greater than or equal to the second threshold value, the accumulated amount of the particulate matter acquired by the acquisition unit is If it is less than the serial second threshold value, the in-cylinder post injection process and the none of the execution of the exhaust passage fuel addition processing is configured to limit.
このように本発明の一態様によれば、フィルタにおける粒子状物質の堆積量が第1閾値以上の場合に、内燃機関の運転状態に基づいて選択された筒内ポスト噴射処理および排気通路燃料添加処理の少なくとも一方が実行され、その堆積量が第1閾値未満かつ第2閾値以上の場合に、内燃機関の運転状態に基づいて選択された排気通路燃料添加処理が実行され、その堆積量が第2閾値未満の場合に、筒内ポスト噴射処理および排気通路燃料添加処理のいずれの実行も制限される。 Thus, according to one aspect of the present invention, in-cylinder post injection processing and exhaust passage fuel addition selected based on the operating state of the internal combustion engine when the amount of particulate matter accumulated in the filter is equal to or greater than the first threshold value. When at least one of the processes is performed and the amount of accumulation is less than the first threshold and greater than or equal to the second threshold, the exhaust passage fuel addition process selected based on the operating state of the internal combustion engine is performed, and the amount of accumulation is When it is less than two threshold values, execution of both the in-cylinder post injection process and the exhaust passage fuel addition process is limited.
このため、粒子状物質の堆積量が第1閾値以上の場合には、内燃機関の運転状態にとって適切な状況で筒内ポスト噴射および排気通路燃料添加処理の一方または双方が強制的に選択実行される。また、その堆積量がその第1閾値未満で第2閾値以上の場合には、内燃機関の運転状態にとって排気通路燃料添加処理の実行が可能なときに選択実行される。さらに、その堆積量がその第2閾値未満の場合には、そのフィルタの再生処理が見送られる。 For this reason, when the accumulation amount of the particulate matter is equal to or greater than the first threshold value, one or both of the in-cylinder post injection and the exhaust passage fuel addition processing is forcibly selected and executed in a situation appropriate for the operating state of the internal combustion engine. The Further, when the accumulation amount is less than the first threshold value and greater than or equal to the second threshold value, it is selectively executed when the exhaust passage fuel addition process can be executed for the operating state of the internal combustion engine. Further, when the accumulation amount is less than the second threshold value, the regeneration process of the filter is postponed.
したがって、粒子状物質の堆積量が、第2閾値未満で必要性が低いのにも拘わらずに、フィルタの再生処理が繰り返されることはなく、第2閾値以上に達したときに、内燃機関におけるオイルの希釈が発生しない排気通路燃料添加処理が繰り返し選択実行されてフィルタを再生することができる。また、粒子状物質の堆積量が、何らかの要因によりその第2閾値よりも大きな第1閾値以上に達したときに、内燃機関の運転状態に適切な筒内ポスト噴射処理および排気通路燃料添加処理の少なくとも一方によりフィルタを再生することができる。 Therefore, the filter regeneration process is not repeated despite the fact that the amount of particulate matter deposited is less than the second threshold and the necessity is low. The filter can be regenerated by repeatedly selecting and executing an exhaust passage fuel addition process in which no oil dilution occurs. Further, when the accumulation amount of the particulate matter reaches a first threshold value that is larger than the second threshold value for some reason, the in-cylinder post injection processing and the exhaust passage fuel addition processing appropriate for the operating state of the internal combustion engine are performed. The filter can be regenerated by at least one of them.
この結果、内燃機関の運転状態に応じたフィルタの再生処理を粒子状物質の堆積量に基づいて適宜実行して、ポスト噴射によるオイルの希釈を大幅に低減し、また、フィルタ詰まりによる圧損の発生を未然に防止しつつフィルタの再処理時の過剰な温度上昇を防止することができる。 As a result, filter regeneration processing according to the operating state of the internal combustion engine is executed as appropriate based on the amount of particulate matter deposited, greatly reducing oil dilution due to post-injection, and generating pressure loss due to filter clogging. It is possible to prevent an excessive increase in temperature during reprocessing of the filter while preventing the above.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1〜図3は本発明の一実施形態に係るフィルタ再生制御装置を搭載する車両の一例を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3 are views showing an example of a vehicle equipped with a filter regeneration control device according to an embodiment of the present invention.
図1において、車両100は、内燃機関型のエンジン11を動力源として搭載して走行する。本実施形態のエンジン11は、圧縮点火式のディーゼルエンジンである。このエンジン11は、燃料噴射弁12が燃焼室(筒内)13内に噴射する燃料を吸気通路14から引き込む吸気(新気)と混合させて、その混合気を自己着火させることにより燃焼させる。また、このエンジン11は、燃焼室13から掃気される燃焼後の排気を排気通路15から外気中に排出する。
In FIG. 1, a
エンジン11は、吸気通路14と排気通路15とに跨るようにターボチャージャ16が設置されている。ターボチャージャ16は、排気通路15の排気により回転されるタービン16aの回転力で、吸気通路14のコンプレッサ16bが回転されることにより、その吸気通路14を介して吸入される吸気を燃焼室13内に押し込むようにして過給するようになっている。また、吸気通路14には、ターボチャージャ16のコンプレッサ16bの下流側にスロットル弁17が設置されており、このスロットル弁17の開閉を調整することにより吸気量が調整されるようになっている。
The
このエンジン11は、吸気通路14と排気通路15とを連通させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)通路18が設けられている。このエンジン11は、排気通路15内の排気の一部をEGRガスとして、EGR通路18を介して吸気通路14に還流して再循環させることにより燃焼効率を向上させるEGR機能を備えている。このEGR通路18には、EGRガスの流量を調整するEGR弁19が設置されている。このEGR弁19は、開閉されて開口量が調整されることによりEGRガスの流量を調整するようになっている。
The
また、エンジン11は、排気通路15に、排気中に残留する未燃焼燃料やNOxなどの有害物質を吸蔵あるいは酸化還元させるなどして浄化する触媒21と、ディーゼルエンジンで発生するPM(粒子状物質)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPF:diesel particulate filter)22とが排気浄化装置として配置されている。
The
触媒21は、ターボチャージャ16のタービン16aの下流側に位置する排気通路15に設置されている。この触媒21は、流入する排気中に含まれる未燃焼燃料やNOxなどの有害物質を除去する浄化処理をするようになっており、未燃焼燃料を排気中の酸素で燃焼させ、また、有害物質の吸蔵NOx等を還元させて放出するなどの再生処理が適宜行われるようになっている。
The
DPF22は、触媒21の下流側に位置する排気通路15に設置されている。このDPF22は、触媒21を通過して流入する排気中に含まれるPMを捕集する浄化処理をするようになっており、触媒21での燃焼により昇温された高温の排気が導入されることによりPMを燃焼させる再生処理が適宜行われるようになっている。
The
ところで、エンジン11は、車両100に搭載されているECU(Electronic Control Unit)31により統括制御されて所望の駆動トルクを回転動力として出力するようになっている。ECU31は、備えるメモリ32内に格納する制御プログラムを実行することにより、各種情報に応じた制御処理を行うようになっている。また、ECU31は、備えるカウンタ(タイマ)33を適宜に起動させることにより、各種制御処理で利用する時間を計時するなどして、例えば、経過時間等に応じて必要となる特定処理のタイミング調整などを適宜行うようになっている。
Incidentally, the
ECU31には、不図示のアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ35と、エンジン11の回転速度(回転数)を検出するクランクポジションセンサ36と、ターボチャージャ16のコンプレッサ16bよりも上流側の吸気通路14に設置されて流通する新気の吸入新気量(吸気量)を検出するエアフローメータ37と、がセンサ信号を受け取り可能に接続されている。ECU31は、これらのアクセル開度センサ35およびクランクポジションセンサ36のセンサ信号に基づいてエンジン11から出力させる回転動力として目標トルクを導出し、また、エアフローメータ37のセンサ信号から吸気通路14内を流通する吸気量を取得する。このECU31は、その目標トルクや吸気量に基づいて、燃料噴射弁12による燃料噴射量を最適化するとともに、スロットル弁17およびEGR弁19の開閉やターボチャージャ16の駆動を調整して吸気通路14を介する吸気量を最適化する制御処理を実行する。
The ECU 31 includes an
これにより、ECU31は、触媒21やDPF22に対する負担の小さい運転条件でエンジン11を効率よく駆動させることができ、排気通路15からの排気を浄化しつつ所望の回転動力をエンジン11から出力させて車両100を走行させることができる。
As a result, the
また、ECU31には、触媒21やDPF22の処理能力を一定以上に確保するために、適宜、触媒21やDPF22の再生処理を実行する制御プログラムがメモリ32内に格納されている。
In addition, in the
例えば、ECU31は、燃料噴射弁12などの燃料系や、スロットル弁17、EGR弁19およびターボチャージャ16などの吸気系の駆動を制御して、走行用の回転動力をエンジン11から出力させるために、燃焼室13内に燃料や吸気を供給して燃焼させる主噴射処理を実行する。このECU31は、この主噴射処理後の遅角タイミングに、エンジン11の駆動状態に応じた少量の燃料を燃料噴射弁12から噴射させる筒内ポスト噴射処理を実行するようになっている。
For example, the
これにより、ECU31は、この筒内ポスト噴射処理の実行によって、燃焼後の排気に未燃焼の燃料を新たに追加混合させて触媒21に流入させることができ、その触媒21で未燃焼燃料と残留酸素との混合気を燃焼させて再生処理を実行することができる。
Thereby, the
さらに、このエンジン11には、ターボチャージャ16のタービン16aよりも下流側の排気通路15に未燃焼の燃料を新たに添加するように噴射する燃料添加弁27が設置されている。また、ECU31には、触媒21の下流側の排気通路15に設置されて排気中における未燃焼の燃料と空気との混合気における空燃比を検出する空燃比センサ25がセンサ信号を受け取り可能に接続されている。
Further, the
このECU31は、目標トルクを出力するように制御されるエンジン11の駆動状態(駆動条件)や空燃比センサ25のセンサ信号に基づいて、燃料噴射弁12と別の燃料添加弁27から排気通路15内の排気に少量の未燃焼の燃料を添加させる排気通路燃料添加処理を実行するようになっている。
This
これにより、ECU31は、この排気通路燃料添加処理の実行によっても、燃焼後の排気に未燃焼の燃料を新たに追加混合させて触媒21に流入させることができ、その触媒21で未燃焼燃料と残留酸素との混合気を燃焼させて再生処理を実行することができる。
As a result, the
このように、筒内ポスト噴射処理または排気通路燃料添加処理により、DPF22は、触媒21での燃焼により昇温された高温の排気が流入されて、捕集したPMが燃焼除去されて再生される。すなわち、ECU31は、燃料噴射弁12から噴射される未燃焼の燃料を触媒21に流入させる筒内ポスト噴射処理(以下、単に噴射処理ともいう)と、燃料添加弁27から噴射(添加)される未燃焼の燃料を触媒21に流入させる排気通路燃料添加処理(以下、単に添加処理ともいう)との少なくとも一方を実行して、触媒21から高温の排気をDPF22に導入して再生する再生制御部を構成している。
In this way, by the in-cylinder post injection process or the exhaust passage fuel addition process, the
そして、ECU31は、エンジン11の駆動状態に応じて、メモリ32内の制御プログラムに従う筒内ポスト噴射処理または排気通路燃料添加処理によりDPF22を再生する制御処理を実行するようになっている。
The
具体的に、ECU31は、先回の再生処理からのエンジン11の燃料の積算噴射量等の駆動条件に基づいてDPF22に堆積するPMの堆積量を推定して取得し、その推定堆積量をメモリ32内に予め設定されている第1閾値および第2閾値と比較することにより、筒内ポスト噴射処理または排気通路燃料添加処理の再生処理を適宜実行するようになっている。すなわち、メモリ32が設定部を構成して、ECU31が取得部を構成している。
Specifically, the
ここで、PMの堆積量は、エンジン11の駆動条件、例えば、燃料噴射量だけでなく、回転速度や吸気量やバルブ開閉タイミングなどの各種条件に応じたPMの発生量から作成したマップを用いて、あるいは、有効なパラメータを組み込んだ演算式などから求めればよい。
Here, the amount of PM accumulated is a map created from the amount of PM generated according to various conditions such as the rotational speed, intake air amount, valve opening / closing timing as well as the driving conditions of the
また、第1閾値としては、DPF22の再生処理を直ちにしなければならないPM堆積量の限界値、言い換えると、DPF22がPMの堆積による圧損を発生したり、再生処理時の燃焼による温度上昇によってDPF22にクラックなどの損傷が発生してしまう可能性のあるPM堆積量よりも小さめの値がメモリ32内に設定されている。また、第2閾値としては、第1閾値よりも小さめの値、例えば、第1閾値に達するまでに、少なくとも2時間以上のエンジン11の駆動を継続することができる余裕のある値がメモリ32内に設定されている。
Further, as the first threshold value, the limit value of the PM accumulation amount that must be immediately regenerated by the
例えば、所定の出力能力のエンジン11の場合に、第1閾値のPM堆積量を15gとしたときに、第2閾値のPM堆積量を13gとして、2g程度の差をつけることにより、第2閾値に達した後に第1閾値に達するまでに、低負荷かつ低回転での駆動を5時間程度継続することができるように設定すればよい。あるいは、第2閾値としては、DPF22の再生処理を所定回数見送ってもPMの捕集能力が足りなくなることのない程度に第1閾値よりも小さな値を設定してもよい。
For example, in the case of the
ところで、エンジン11は、燃料と吸気との混合気の燃焼室13内での燃焼(爆発)により不図示のピストンをスムーズに上下動させるために、エンジンオイルが貯留されている。このことから、エンジン11では、燃焼室13への燃料噴射のタイミングによっては、噴射燃料がエンジンオイルに混入して希釈される。このエンジンオイルの希釈を防止するために、例えば、ECU31の制御プログラムなどでは、燃料噴射弁12からの燃料の噴射タイミングが工夫されるなどの各種対策が採られている。
The
ここで、ECU31が実行する排気通路燃料添加処理では、ターボチャージャ16のタービン16a(EGR通路18)よりも下流側の排気通路15に燃料添加弁27から直接未燃焼の燃料を添加して触媒21に流入させる。このため、この添加処理では、燃料が燃焼室13内に噴射されないので、エンジンオイルの希釈が発生することはない。
Here, in the exhaust passage fuel addition processing executed by the
しかしながら、この排気通路燃料添加処理では、図2の領域Aに示すように、エンジン11が燃料噴射の少ない低負荷かつ低速回転しているような運転状態で排気温度が低温の場合に、排気通路15に未燃焼の燃料を添加しても触媒21で効率よく燃焼させることができず、また、排気と均一に混合させることができない。このため、この添加処理では、エンジン11の運転状態によって、燃焼にムラが生じてしまい、高品質な再生処理を実行できない場合がある。
However, in this exhaust passage fuel addition process, as shown in region A of FIG. 2, when the exhaust temperature is low in an operating state where the
その一方で、ECU31が実行する筒内ポスト噴射処理では、図2に示す領域Aのエンジン11の運転状態であっても、主噴射の後に燃焼室13から掃気される排気内に未燃焼の燃料が噴射される。このため、この噴射処理では、排気温度は高く、未燃焼燃料が排気に効果的に混合されることにより、排気通路燃料添加処理のように、不完全燃焼や燃焼ムラを発生させて再生処理が不完全になってしまう可能性は低い。
On the other hand, in the in-cylinder post-injection process executed by the
しかしながら、この筒内ポスト噴射処理では、主噴射の後に燃料噴射弁12から未燃焼の燃料を噴射させて燃焼室13からの排気内に混入させる。このことから、この噴射処理では、未燃焼の燃料が燃焼室13からエンジンオイル側に侵入して希釈を発生させてしまう傾向がある。
However, in this in-cylinder post-injection process, unburned fuel is injected from the
このため、本実施形態のECU31は、DPF22の再生処理を実行する必要がある場合、エンジン11の運転状態に応じて、図2に示す領域Bにおいては、排気通路燃料添加処理を優先して実行し、図2に示す領域Aにおいては、筒内ポスト噴射処理を実行するようになっている。なお、EGR機能を利用するタイミングに、この噴射処理を実行する場合には、EGR弁19を閉じてEGR機能の実行を回避(制限)するようになっている。
Therefore, when it is necessary to execute the regeneration process of the
詳細には、ECU31は、メモリ32内の制御プログラムに従って、図3のフローチャートに示すDPF22の再生制御処理を実行するようになっており、エンジン11の駆動制御が開始されたときに、DPF22の再生制御処理を並列処理するようになっている。
Specifically, the
まず、図3に示すように、ECU31は、先回のDPF22の再生処理後に堆積したPMの推定堆積量をメモリ32内から読み出して一時的に保持すると共に(ステップS11)、エンジン11の各種駆動条件に応じた運転状態を取得し(ステップS12)、そのPM堆積量に追加されて堆積するPM量を推定する演算処理を行って(ステップS13)、そのPM量を加算してPM堆積量を更新する(ステップS14)。
First, as shown in FIG. 3, the
次いで、ECU31は、PM堆積量がメモリ32内の第1閾値以上に達しているか否かを確認して(ステップS15)、達していない場合には、さらに、そのPM堆積量がメモリ32内の第2閾値以上に達しているか否かを確認して(ステップS16)、達していない場合には、ステップS12に戻って、同様の処理を繰り返す。
Next, the
そのステップS16において、ECU31は、PM堆積量がメモリ32内の第2閾値以上に達していることを確認したとき、エンジン11が排気通路燃料添加処理を実行可能な図2の領域Bに示す運転状態か否かを確認して(ステップS17)、領域Bではなく、実行不能な領域Aの場合には、ステップS12に戻って、同様の処理を繰り返す。
In step S16, when the
そのステップS17において、ECU31は、エンジン11が排気通路燃料添加処理を実行可能な領域Bの運転状態であることを確認したとき、所定のタイミングに燃料添加弁27から未燃焼の燃料を噴射させて触媒21に流入する排気通路15内の排気に添加させる再生処理を実行する(ステップS18)。
In step S17, when the
この後に、ECU31は、メモリ32内に保持するPM堆積量をリセットして(ステップS19)、この再生制御処理を一旦終了した後に、所定のタイミングに再度ステップS11から同様の処理を繰り返す。
Thereafter, the
これにより、DPF22は、触媒21で昇温された高温の排気が流入されることにより、捕集PMが燃焼除去されて再生されてPM捕集能力が復帰される。このとき、ECU31は、DPF22のPM堆積量が再生処理が不要な程度の第2閾値未満である場合や、第2閾値以上になっていても、エンジン11の運転状態が排気通路燃料添加処理を実行不能な場合には、DPF22の再生処理の実行を先送りすることができ、無理に筒内ポスト噴射処理による再生処理を実行することを回避することができる。
As a result, when the high-temperature exhaust gas whose temperature has been raised by the
その一方で、ステップS15において、ECU31は、PM堆積量がメモリ32内の第1閾値以上に達していることを確認したとき、エンジン11が排気通路燃料添加処理を実行可能な図2に示す領域Bの運転状態であるか否かを確認して(ステップS21)、実行可能な運転状態である場合には、ステップS18と同様に、所定のタイミングに燃料添加弁27から未燃焼の燃料を噴射させて触媒21に流入する排気通路15内の排気に添加させる再生処理を実行する(ステップS22)。
On the other hand, in step S15, when the
この後に、ECU31は、ステップS19に進んで、メモリ32内に保持するPM堆積量をリセットして、この再生制御処理を一旦終了した後に、所定のタイミングに再度ステップS11から同様の処理を繰り返す。
Thereafter, the
また、そのステップS21において、ECU31は、エンジン11が排気通路燃料添加処理を実行可能な図2に示す領域Bの運転状態でない(実行不能な領域Aである)ことを確認したとき、主噴射後の所定タイミングに燃料噴射弁12から未燃焼の燃料を燃焼室13内に噴射させて触媒21に流入する排気に混合させる筒内ポスト噴射処理による再生処理を実行する(ステップS23)。
Further, in step S21, when the
この後に、ECU31は、ステップS19に進んで、メモリ32内に保持するPM堆積量をリセットして、この再生制御処理を一旦終了した後に、所定のタイミングに再度ステップS11から同様の処理を繰り返す。
Thereafter, the
これにより、DPF22は、触媒21で昇温された高温の排気が流入されることにより、捕集PMが燃焼除去されて再生されてPM捕集能力が復帰される。このとき、ECU31は、DPF22のPM堆積量が第1閾値以上に達した場合、エンジン11の運転状態が図2の領域Bのときには実行可能な排気通路燃料添加処理を優先的に実行し、また、その運転状態が図2の領域Aのときには実行可能な筒内ポスト噴射を実行してDPF22を再生することができる。
As a result, when the high-temperature exhaust gas whose temperature has been raised by the
なお、このステップS19においてメモリ32内のPM堆積量がリセットされる前に、イグニッションオフなどされて、この再生制御処理が終了された場合には、このリセット前のPM堆積量がメモリ32内に保持されることになる。
If the regeneration control process is terminated after the ignition is turned off before the PM accumulation amount in the
このように、本実施形態のECU31においては、エンジン11の図2の領域Bでの運転状態時に、DPF22の捕集するPMの堆積量が第2閾値に達したタイミングに排気通路燃料添加処理を繰り返し実行することによりDPF22の浄化能力を確保することができる。そして、このECU31は、エンジン11の図2の領域Aでの運転状態が継続してDPF22のPM堆積量が第1閾値以上になるような極まれなタイミングには、筒内ポスト噴射処理を実行することによりDPF22の浄化能力を確保することができる。
As described above, in the
したがって、エンジン11の運転状態に応じた適切なDPF22のフィルタの再生処理を実行することができ、DPF22がPMの堆積により圧損を発生させてしまうことなく、清浄な排気を継続することができる、
Therefore, it is possible to execute the filter regeneration process of the
また、本実施形態においては、ディーゼルエンジンに適用した場合を一例として説明するが、これに限るのではなく、例えば、ガソリンエンジンにも適用できることは言うまでもない。 Moreover, in this embodiment, although the case where it applies to a diesel engine is demonstrated as an example, it cannot be overemphasized that it is applicable not only to this but a gasoline engine, for example.
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
11 エンジン(内燃機関)
12 燃料噴射弁
13 燃焼室
14 吸気通路
15 排気通路
17 スロットル弁
18 EGR通路
19 EGR弁
21 触媒
22 DPF(フィルタ)
25 空燃比センサ
27 燃料添加弁
31 ECU(取得部、再生制御部、フィルタ再生制御装置)
32 メモリ(設定部)
35 アクセル開度センサ
36 クランクポジションセンサ
37 エアフローメータ
100 車両
11 Engine (Internal combustion engine)
12
25 Air-fuel ratio sensor 27
32 Memory (setting part)
35 Accelerator opening sensor 36
Claims (1)
内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記フィルタの設置箇所よりも上流側の排気通路に燃料を添加する燃料添加弁と、
を備える装置に搭載されて、前記フィルタに導入する前記排気の温度を上昇させることにより該フィルタに捕集されている前記粒子状物質を燃焼除去して当該フィルタを再生するフィルタ再生制御装置であって、
前記フィルタ内の前記粒子状物質の堆積量を取得する取得部と、
前記粒子状物質の所定の堆積量の第1閾値および該第1閾値よりも少ない当該堆積量の第2閾値が予め設定されている設定部と、
前記内燃機関の動力出力時における前記筒内への主噴射の後に前記燃料噴射弁から該筒内に燃料を噴射させる筒内ポスト噴射処理と、前記燃料添加弁から前記排気通路に燃料を添加する排気通路燃料添加処理とのうちの一方を、前記内燃機関の運転状態に基づいて選択して実行することにより前記フィルタを再生する再生制御部を備えており、
前記再生制御部は、前記取得部の取得した前記粒子状物質の堆積量が前記第1閾値以上の場合に、前記内燃機関の運転状態に基づいて選択された前記筒内ポスト噴射処理および前記排気通路燃料添加処理の少なくとも一方を実行し、
前記取得部の取得した前記粒子状物質の堆積量が前記第1閾値未満かつ前記第2閾値以上の場合に、前記内燃機関の運転状態に基づいて選択された前記排気通路燃料添加処理を実行し、
前記取得部の取得した前記粒子状物質の堆積量が前記第2閾値未満の場合に、前記筒内ポスト噴射処理および前記排気通路燃料添加処理のいずれの実行も制限する、フィルタ再生制御装置。 A filter installed in the exhaust passage to collect particulate matter contained in the exhaust;
A fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder of the internal combustion engine;
A fuel addition valve for adding fuel to the exhaust passage upstream of the filter installation location;
And a filter regeneration control device that regenerates the filter by burning and removing the particulate matter trapped in the filter by increasing the temperature of the exhaust gas introduced into the filter. And
An acquisition unit for acquiring a deposition amount of the particulate matter in the filter;
A setting unit in which a first threshold value of the predetermined accumulation amount of the particulate matter and a second threshold value of the accumulation amount smaller than the first threshold value are set in advance;
In-cylinder post injection processing for injecting fuel from the fuel injection valve into the cylinder after main injection into the cylinder at the time of power output of the internal combustion engine, and adding fuel from the fuel addition valve to the exhaust passage A regeneration control unit for regenerating the filter by selecting and executing one of the exhaust passage fuel addition processing based on the operating state of the internal combustion engine;
The regeneration control unit includes the in-cylinder post-injection process and the exhaust gas selected based on an operating state of the internal combustion engine when the accumulation amount of the particulate matter acquired by the acquisition unit is equal to or greater than the first threshold value. Performing at least one of the passage fuel addition processes;
When the acquisition amount of the particulate matter acquired by the acquisition unit is less than the first threshold and greater than or equal to the second threshold, the exhaust passage fuel addition process selected based on the operating state of the internal combustion engine is executed. ,
A filter regeneration control device that restricts execution of both the in-cylinder post-injection process and the exhaust passage fuel addition process when the accumulation amount of the particulate matter acquired by the acquisition unit is less than the second threshold value.
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JP2016090785A JP2017198160A (en) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | Filter regeneration control device |
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JP2016090785A Pending JP2017198160A (en) | 2016-04-28 | 2016-04-28 | Filter regeneration control device |
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2016
- 2016-04-28 JP JP2016090785A patent/JP2017198160A/en active Pending
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