JP3900145B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents
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Description
本発明は、排気通路に排ガス中の微粒子(黒煙をはじめとする浮遊粒子状物質)を捕集するフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine provided with a filter for collecting particulates (floating particulate matter such as black smoke) in exhaust gas in an exhaust passage.
エンジンの排気通路に上記フィルタを設けた場合、その微粒子堆積量が所定値以上になったときに、この微粒子を燃焼させることによって該フィルタの再生を行なう必要がある。この再生に関し、上記フィルタの微粒子堆積量が所定値以上になったときにワーニングランプを点灯し、運転者に車両を停止させて上記フィルタの手動再生を行なうことを促すようにしたものが知られている(特許文献1参照)。この手動再生は、車両を停止させた状態で手動再生スイッチを入れると、エンジンの燃料噴射ポンプのアクセルレバーが所定開度になってエンジン回転数が上昇するとともに、上記フィルタよりも下流側の排気通路に設けた絞り弁が作動して排気通路を絞り、そのことによって、排気温度を高めて上記フィルタの温度を上昇させるというものである。 When the filter is provided in the exhaust passage of the engine, it is necessary to regenerate the filter by burning the fine particles when the accumulated amount of fine particles exceeds a predetermined value. With regard to this regeneration, there is known one in which a warning lamp is turned on when the accumulated amount of particulates in the filter exceeds a predetermined value, and the driver is urged to stop the vehicle and perform manual regeneration of the filter. (See Patent Document 1). In this manual regeneration, when the manual regeneration switch is turned on while the vehicle is stopped, the accelerator lever of the fuel injection pump of the engine reaches a predetermined opening, the engine speed increases, and the exhaust gas downstream of the filter is exhausted. The throttle valve provided in the passage is operated to restrict the exhaust passage, thereby increasing the exhaust temperature and raising the temperature of the filter.
また、燃料ポンプより圧送される高圧燃料をコモンレールに蓄え、該コモンレールから車両用エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁に燃料を分配供給する燃料供給システムにおいて、燃圧センサによって検出されるコモンレール内の燃圧(燃料圧力)と目標燃圧とに一定値以上の差圧を生じた状態が所定時間継続したときに、該コモンレールの燃圧制御弁の故障と判定し、エンジン運転領域を制限することが知られている(特許文献2参照)。
ところで、車両を停止させた状態でエンジン回転数を上昇させて上記フィルタの手動再生を行なっているときに、燃料供給システムの燃圧センサによって検出される燃圧とその目標燃圧との差圧が大きくなった場合は、燃料供給システム又は燃圧センサに異常が発生したと判断することができる。従って、その場合はエンジン回転数をアイドル回転数まで落とすことが考えられる。 By the way, when the engine speed is increased and the filter is manually regenerated while the vehicle is stopped, the differential pressure between the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor of the fuel supply system and the target fuel pressure increases. If this is the case, it can be determined that an abnormality has occurred in the fuel supply system or the fuel pressure sensor. Accordingly, in that case, it is conceivable to reduce the engine speed to the idle speed.
しかし、上記手動再生中にエンジン回転数を落とすと、フィルタに流入する排ガス量が急減し、その結果、フィルタの温度が急激に高くなってこのフィルタの溶損を招くおそれがある。一方、上記差圧が大きくなったときにそのまま手動再生を継続すると、燃料供給システム等の致命的な故障を招いたり、或いはエンジン本体に悪影響を及ぼすおそれがある。 However, if the engine speed is reduced during the manual regeneration, the amount of exhaust gas flowing into the filter is suddenly reduced. As a result, the temperature of the filter is rapidly increased, which may cause the filter to melt. On the other hand, if manual regeneration is continued as it is when the differential pressure becomes large, a fatal failure of the fuel supply system or the like may occur, or the engine body may be adversely affected.
そこで、本発明は、上述の手動再生中の燃圧異常に対策することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to take measures against the fuel pressure abnormality during the manual regeneration described above.
本発明は、このような課題に対して、上記手動再生中に燃圧異常が発生しても、燃料供給システム等に悪影響が出ない範囲で当該手動再生を継続することにより、上記フィルタの損傷を避けることができるようにした。 The present invention addresses the above problem by damaging the filter by continuing the manual regeneration within a range that does not adversely affect the fuel supply system even if a fuel pressure abnormality occurs during the manual regeneration. I was able to avoid it.
すなわち、本発明は、燃料ポンプより圧送される高圧燃料を蓄えるコモンレールを備え、該コモンレールに蓄圧された燃料を車両のエンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁に分配供給する燃料供給システムと、
上記燃料供給システムの燃圧を検出する燃圧検出手段と、
上記燃圧検出手段で検出した燃圧に基づいて、上記燃料供給システムの燃圧が上記エンジンの運転状態に応じた目標燃圧となるように上記燃料ポンプの燃料圧送量を制御する燃料圧送量制御手段と、
上記燃圧検出手段で検出された燃圧が上記目標燃圧よりも所定圧H以上に高いときに又は所定圧L以上に低いときに、上記燃料供給システム又は上記燃圧検出手段が異常であると判定する異常判定手段と、
上記異常判定手段によって異常判定がなされたときに、上記燃料噴射弁による燃料噴射を制限する異常時制限手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であって、
上記エンジンの排気通路に設けられ排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
上記車両の停車状態を検出する停車状態検出手段と、
上記フィルタに捕集された微粒子を燃焼させるフィルタ再生を手動で開始するための手動再生スイッチと、
上記停車状態検出手段からの検出信号及び上記手動再生スイッチからの信号に基づいて、上記車両が停車状態にあるという条件と上記手動再生スイッチがオンされているという条件とが共に成立したときに、上記フィルタに捕集されている微粒子を燃焼させるべく予め定めた目標エンジン回転数となるように上記燃料噴射弁による燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を上昇させる手動再生手段と、
上記異常判定のための高圧側の所定圧Hを、上記フィルタの手動再生時に、該手動再生時と目標燃圧を同じくする非手動再生時よりも大きくなるように設定する閾値設定手段とを備えていることを特徴とする。
That is, the present invention includes a common rail that stores high-pressure fuel that is pumped from a fuel pump, and a fuel supply system that distributes and supplies the fuel accumulated in the common rail to fuel injection valves provided in each cylinder of a vehicle engine;
Fuel pressure detection means for detecting the fuel pressure of the fuel supply system;
Fuel pumping amount control means for controlling the fuel pumping amount of the fuel pump based on the fuel pressure detected by the fuel pressure detecting means so that the fuel pressure of the fuel supply system becomes a target fuel pressure corresponding to the operating state of the engine;
An abnormality that determines that the fuel supply system or the fuel pressure detection means is abnormal when the fuel pressure detected by the fuel pressure detection means is higher than the target fuel pressure by a predetermined pressure H or higher or lower than a predetermined pressure L or higher. A determination means;
An engine exhaust gas purification device comprising an abnormality time limiting means for limiting fuel injection by the fuel injection valve when an abnormality determination is made by the abnormality determination means,
A filter provided in the exhaust passage of the engine for collecting particulates in the exhaust gas;
Stop state detection means for detecting the stop state of the vehicle;
A manual regeneration switch for manually starting filter regeneration for burning the particulates collected in the filter;
Based on the detection signal from the stop state detection means and the signal from the manual regeneration switch, when both the condition that the vehicle is stationary and the condition that the manual regeneration switch is turned on are established, Manual regeneration means for increasing the engine speed by increasing the fuel injection amount by the fuel injection valve so as to reach a predetermined target engine speed to burn the particulates collected in the filter;
Threshold setting means for setting the predetermined pressure H on the high pressure side for the abnormality determination to be larger at the time of manual regeneration of the filter than at the time of manual regeneration and non-manual regeneration having the same target fuel pressure. It is characterized by being.
従って、上記エンジンの排気浄化装置においては、車両を停止させた状態で手動再生スイッチがオンにされると、手動再生手段が働いて燃料噴射量が増大し、それによってエンジン回転数が上昇してフィルタの再生が行なわれる。 Therefore, in the engine exhaust gas purification apparatus, when the manual regeneration switch is turned on while the vehicle is stopped, the manual regeneration means works to increase the fuel injection amount, thereby increasing the engine speed. Filter regeneration is performed.
そうして、上記手動再生時には、燃圧異常判定のための高圧側の所定圧Hが非手動再生時よりも大きくなるから、燃料供給システム又は燃圧検出手段の異常が軽度な高圧側の異常であれば、非手動再生時とは違って異常判定はなされず、当該手動再生は継続されることになる。すなわち、軽度の高圧異常時に異常時制限手段が働いて燃料噴射が制限されることがなくなり、エンジン回転数の低下によるフィルタ温度の異常上昇を招くことが防止される。 Thus, at the time of the manual regeneration, the predetermined pressure H on the high pressure side for determining the fuel pressure abnormality is larger than that at the time of non-manual regeneration, so that the abnormality of the fuel supply system or the fuel pressure detecting means may be a slight abnormality on the high pressure side. For example, unlike the non-manual regeneration, the abnormality determination is not made and the manual regeneration is continued. In other words, when the high pressure abnormality is slight, the abnormality limiting means is not operated to restrict the fuel injection, thereby preventing an abnormal increase in the filter temperature due to a decrease in the engine speed.
また、上述の如く手動再生時には異常判定のための高圧側の所定圧Hが大きくなるだけであり、燃圧が当該所定圧H以上に高くなると異常時制限手段が働いて燃料噴射弁による燃料噴射が制限されるから、燃料供給システムやエンジン等に重大な損傷を与えることは避けられる。 In addition, as described above, at the time of manual regeneration, the predetermined pressure H on the high pressure side for abnormality determination only increases, and when the fuel pressure becomes higher than the predetermined pressure H, the abnormality limiting means works and fuel injection by the fuel injection valve is performed. Due to the limitations, serious damage to the fuel supply system and engine can be avoided.
上記燃圧異常の判定基準に関しては、高圧側の所定圧Hだけでなく、低圧側の所定圧Lについても、手動再生時には非手動再生時よりも大きくなるようにすることができる。 Regarding the determination criterion for the fuel pressure abnormality, not only the high-pressure side predetermined pressure H but also the low-pressure side predetermined pressure L can be made larger during manual regeneration than during non-manual regeneration.
好ましいのは、上記手動再生手段の目標エンジン回転数は、アイドル回転数よりも高い低速又は中速回転域に設定され、上記閾値設定手段は、上記手動再生時の高圧側の所定圧H及び低圧側の所定圧Lを、該手動再生時と目標燃圧を同じくする非手動再生時の高圧側所定圧H及び低圧側の所定圧Lよりもそれぞれ大きくするものであり、且つ上記高圧側の所定圧Hを大きくする度合いが上記低圧側の所定圧Lを大きくする度合いよりも大きいことである。 Preferably, the target engine speed of the manual regeneration means is set to a low speed or medium speed rotational range that is higher than the idle speed, and the threshold setting means includes a predetermined pressure H and a low pressure on the high pressure side during the manual regeneration. A predetermined pressure L on the high pressure side is set to be larger than a predetermined pressure L on the high pressure side and a predetermined pressure L on the low pressure side during non-manual regeneration with the same target fuel pressure as the manual regeneration, and the predetermined pressure on the high pressure side. The degree of increasing H is larger than the degree of increasing the predetermined pressure L on the low pressure side.
すなわち、フィルタの手動再生をエンジンの低速ないしは中速の回転域で実行する場合、燃料供給システムの目標燃圧はそれほど高くない。従って、手動再生時に燃圧検出手段によって検出される燃圧が目標燃圧より多少高くなっても、燃料供給システムやエンジンの重度の故障につながることはない。そのため、上述の如く、手動再生時に高圧側の所定圧Hを大きくする度合いを低圧側の所定圧Lを大きくする度合いよりも大きくすることができるものである。そして、これにより、手動再生時に燃料供給システム等に重大な事故を招くことなく、手動再生を継続させることが可能になり、フィルタの溶損防止に有利になる。 In other words, when the manual regeneration of the filter is executed in the low speed or medium speed range of the engine, the target fuel pressure of the fuel supply system is not so high. Therefore, even if the fuel pressure detected by the fuel pressure detection means during manual regeneration is slightly higher than the target fuel pressure, it does not lead to a serious failure of the fuel supply system or the engine. Therefore, as described above, the degree of increasing the high pressure side predetermined pressure H during manual regeneration can be made larger than the degree of increasing the low pressure side predetermined pressure L. This makes it possible to continue the manual regeneration without causing a serious accident in the fuel supply system or the like during the manual regeneration, which is advantageous for preventing the filter from being damaged.
一方、燃圧検出手段によって検出される燃圧が目標燃圧よりも低くなるときは、燃料の漏れを生じている可能性があるから、低圧側の所定圧Lについては、手動再生時と非手動再生時とでその差を大きくしない方が好ましい。 On the other hand, when the fuel pressure detected by the fuel pressure detecting means is lower than the target fuel pressure, there is a possibility that fuel has leaked. Therefore, for the predetermined pressure L on the low pressure side, during manual regeneration and during non-manual regeneration It is preferable not to increase the difference.
上記手動再生時に上記異常判定手段により異常判定がなされたときの燃料噴射の制限は、燃料噴射量をゼロにすることであってもよいが、フィルタに与える影響をできるだけ小さくする観点から、エンジン回転数がアイドル回転数になるように燃料噴射量を減少させることがより好ましい。 The restriction of fuel injection when the abnormality determination is made by the abnormality determination means during the manual regeneration may be to make the fuel injection amount zero, but from the viewpoint of minimizing the influence on the filter, the engine rotation It is more preferable to reduce the fuel injection amount so that the number becomes the idling speed.
以上のように本発明によれば、燃料供給システムの燃圧検出手段で検出された燃圧が、目標燃圧よりも所定圧H以上に高くなったとき、又は所定圧L以上に低くなったときに異常判定を行なって、燃料噴射弁による燃料噴射を制限するようにしたエンジンにおいて、車両を停止させた状態でエンジン回転数を上昇させてフィルタの再生を行なう手動再生時には、燃圧異常判定のための高圧側の所定圧Hを非手動再生時よりも大きくなるようにしたから、手動再生時には軽度の高圧異常があっても手動再生が継続されることになり、燃料供給システムやエンジン等に重大な事故を招くことなく、フィルタの異常昇温による溶損を防止することができる。 As described above, according to the present invention, an abnormality occurs when the fuel pressure detected by the fuel pressure detecting means of the fuel supply system becomes higher than the target fuel pressure by a predetermined pressure H or lower than a predetermined pressure L. In an engine in which determination is made and fuel injection by the fuel injection valve is limited, the high pressure for fuel pressure abnormality determination is determined at the time of manual regeneration in which the engine speed is increased and the filter is regenerated while the vehicle is stopped. Since the predetermined pressure H on the side is higher than that during non-manual regeneration, manual regeneration will continue even if there is a slight high-pressure abnormality during manual regeneration, resulting in a serious accident in the fuel supply system, engine, etc. Without incurring melting, it is possible to prevent melting damage due to abnormal temperature rise of the filter.
また、手動再生時の目標エンジン回転数を低速又は中速回転域に設定し、手動再生時に、該手動再生時と目標燃圧を同じくする非手動再生時よりも、燃圧異常判定のための高圧側の所定圧H及び低圧側の所定圧Lを大きくし、且つ所定圧Hを大きくする度合いを所定圧Lを大きくする度合いよりも大きくしたものによれば、燃料供給システム等に重大な事故を招くことなく、手動再生を継続させてフィルタの溶損を防止する上でさらに有利になる。 In addition, the target engine speed during manual regeneration is set to a low or medium speed range, and during manual regeneration, the high pressure side for determining fuel pressure abnormality is greater than during non-manual regeneration where the target fuel pressure is the same as during manual regeneration. If the predetermined pressure H and the predetermined pressure L on the low-pressure side are increased and the degree of increasing the predetermined pressure H is larger than the degree of increasing the predetermined pressure L, a serious accident may be caused in the fuel supply system or the like. Therefore, it is more advantageous to continue the manual regeneration and prevent the filter from being damaged.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すエンジンの排気浄化装置において、1は車両の多気筒のディーゼルエンジン(図1には1気筒のみを示している。)、2はその吸気通路、3はその排気通路である。エンジン1のピストン4の頂面には深皿形燃焼室5が形成されている。エンジン1のシリンダヘッドには、気筒内燃焼室5に燃料を直接噴射供給することができるように燃料噴射弁7が設けられている。
In the engine exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 1, 1 is a multi-cylinder diesel engine of a vehicle (only one cylinder is shown in FIG. 1), 2 is its intake passage, and 3 is its exhaust passage. A deep
吸気通路2には、その上流側から下流側に向かって順に、エアクリーナー9、エアフローセンサ10、ターボ過給機11のブロア11a、インタークーラ12、吸気絞り弁13、吸気温度センサ14及び吸気圧力センサ15が配設されている。排気通路3には、その上流側から下流側に向かって順に、ターボ過給機11のタービン11b、酸化触媒16及び排ガス中の微粒子を捕集するDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)17が配設されている。DPF17の上流側と下流側とには排気圧力センサ18、19が配設されている。DPF17はその上流側の部位に酸化触媒を担持している。
In the
また、排気通路3の上記タービン11bよりも上流側と吸気通路2の上記吸気圧力センサ15よりも下流側とが、排ガスの一部を吸気系に戻すための排ガス還流通路21によって接続されている。この排ガス還流通路21の途中には負圧アクチュエータ式の排ガス還流量調節弁(EGR弁)22と、排ガスをエンジンの冷却水によって冷却するためのクーラ23とが配設されている。
Further, the upstream side of the
燃料噴射弁7には、燃料タンク(図示省略)の燃料が燃料フィルタ25、高圧燃料ポンプ26、蓄圧手段としてのコモンレール27を介して燃料供給管28により供給され、燃料戻し管29で燃料タンクに戻される。すなわち、燃料ポンプ26より圧送される高圧燃料がコモンレール27に蓄えられ、該コモンレール27に蓄圧された燃料がエンジン1の各気筒の燃料噴射弁7に分配供給される。燃料噴射弁7、燃料タンク、燃料フィルタ25、高圧燃料ポンプ26、コモンレール27、燃料供給管28及び燃料戻し管29は、燃料供給システムを構成している。コモンレール27にはコモンレール内の燃圧を検出する燃圧センサ30が設けられている。
Fuel in a fuel tank (not shown) is supplied to the fuel injection valve 7 by a
31はエンジン水温を検出する水温センサ、32はエンジン回転数を検出するクランク角センサ、33は酸化触媒16に流入する排ガス温度を検出するセンサ、34はDPF17に流入する排ガス温度を検出するセンサ、35はDPF17から流出する排ガス温度を検出するセンサである。
31 is a water temperature sensor that detects the engine water temperature, 32 is a crank angle sensor that detects the engine speed, 33 is a sensor that detects the exhaust gas temperature flowing into the
そうして、上記DPF17に捕集された微粒子量が多くなったときに該微粒子を燃焼させてDPF17を再生するために、図2に示すマイクロコンピュータを利用したECU(エンジンコントロールユニット)40によって上記燃料噴射弁7による燃料噴射制御が実行される。
Then, in order to regenerate the
すなわち、ECU40には、車両走行中にDPF17の再生を行なう強制再生手段41と、車両停止中にDPF17の再生を行なう手動再生手段42とが設けられ、さらに乗員に手動再生を促すためのワーニングランプ43を作動させる警告手段44、目標燃圧設定手段45、燃料圧送量制御手段46、異常判定手段47、異常時制限手段48、並びに閾値設定手段49が設けられている。
That is, the
そうして、これら各手段41,42,44〜49のために、排気圧力センサ18,19、燃圧センサ30、クランク角センサ32、エンジンのアクセル開度(アクセルペダルの踏み込み量)を検出するアクセル開度センサ51、車速センサ52、自動変速機の変速レンジ(セレクトレバー位置)センサ53、手動再生スイッチ54等からの信号がECU40に入力されるようになっている。
Thus, for these means 41, 42, 44 to 49,
排気圧力センサ18,19は、DPF17に捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段を構成している。すなわち、この両センサ18,19で検出される排気圧力の差圧に基づいてDPF17に堆積している微粒子量を検出するようになっており、差圧が大きいほど当該堆積量が大と判定することができる。
The
アクセル開度センサ51はエンジン負荷を求めるためのものであり、このアクセル開度センサ51とクランク角センサ32とは、エンジン運転状態(エンジン負荷及びエンジン回転数)に関連するパラメータ値を検出するエンジン運転状態検出手段を構成している。アクセル開度センサ51、車速センサ52及び変速レンジセンサ53は、車両の運転状態に関連するパラメータ値を検出する車両運転状態検出手段(停車状態検出手段)を構成している。
The accelerator opening sensor 51 is used to determine the engine load, and the accelerator opening sensor 51 and the
また、ワーニングランプ43及び手動スイッチ54は車両のインストルメントパネルに設けられている。 The warning lamp 43 and the manual switch 54 are provided on the instrument panel of the vehicle.
強制再生手段41は、排気圧力センサ18,19からの検出信号に基いてDPF17に捕集された微粒子量が所定閾値以上であることを判定し且つ車速センサ52の出力に基いて車両が酸化触媒16を活性化させる運転状態にある(所定車速(例えば50km/h)以上)であることを判定したときに、DPF17の強制再生を実行する。すなわち、強制再生手段41は、エンジン出力発生のために圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後の膨張行程において燃料を噴射する副噴射を実行することにより、フィルタ17を再生する。
The forced regeneration means 41 determines that the amount of particulates collected by the
上記主噴射制御は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、予め設定して電子的に格納されたマップを参照して主噴射量及び主噴射時期を設定することにより行なわれ、さらにエンジン水温や吸気温度等に基づいて補正される。 The main injection control is performed by setting the main injection amount and the main injection timing with reference to a map that is preset and electronically stored based on the engine speed and the engine load. And correction based on intake air temperature and the like.
上記副噴射制御も、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、予め設定して電子的に格納されたマップを参照して副噴射量及び副噴射時期を設定することにより行なわれる。この副噴射により、酸化触媒16に未燃燃料ないしは部分酸化された燃料を供給し、この酸化触媒16での触媒反応熱によってDPF17に流入する排ガス温度を高め、DPF17の温度を微粒子が燃焼するように上昇させる。
The sub-injection control is also performed by setting the sub-injection amount and sub-injection timing with reference to a map that is preset and electronically stored based on the engine speed and the engine load. By this sub-injection, unburned fuel or partially oxidized fuel is supplied to the
副噴射量は、基本的にはエンジン負荷が低くなるほど、また、エンジン回転数が低くなるほど副噴射量が多くなるように設定されている。これは、エンジン負荷が低くなるほど、また、エンジン回転数が低くなるほど主噴射による排ガス温度が低くなり、また、排気ガス量が少なくなるからである。副噴射時期は、当該噴射燃料を酸化触媒16で燃焼しやすいように若干熱分解させて排出すべく、ATDC(圧縮行程上死点後)50゜CA〜120゜CAの範囲において、エンジン負荷が高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど、遅くなるように設定される。
The sub-injection amount is basically set such that the sub-injection amount increases as the engine load decreases and as the engine speed decreases. This is because the lower the engine load and the lower the engine speed, the lower the exhaust gas temperature due to main injection and the smaller the amount of exhaust gas. The sub-injection timing is such that the engine load is within the range of 50 ° CA to 120 ° CA in the ATDC (after the top dead center of the compression stroke) in order to discharge the injected fuel by being slightly thermally decomposed so as to be easily burned by the
手動再生手段42は、アクセル開度センサ51、車速センサ52及び変速レンジセンサ53からの出力に基づいて、アクセル開度がゼロであり、車速がゼロであり、並びにセレクトレバーがP(パーキング)レンジ又はN(ニュートラル)レンジにあるという3条件が成立すると、車両が停止状態にあると判定し、且つ手動再生スイッチ54がオンにされていると判定したときに、DPF17の手動再生を実行する。
Based on outputs from the accelerator opening sensor 51, the
すなわち、手動再生手段42は、目標エンジン回転数をアイドル回転数よりも高い低速ないしは中速の回転数(例えば1500〜2000rpm)に定め、エンジン回転数が目標エンジン回転数になるように燃料噴射量をフィードバック制御する(主噴射量を増量する)。この主噴射量の増量により、排ガス温度を高めてDPF17の温度を上昇させ、該DPF17の微粒子を燃焼させるものである。
That is, the manual regeneration means 42 sets the target engine speed to a low speed or medium speed (for example, 1500 to 2000 rpm) higher than the idle speed, and the fuel injection amount so that the engine speed becomes the target engine speed. Is feedback controlled (the main injection amount is increased). By increasing the main injection amount, the exhaust gas temperature is raised, the temperature of the
なお、停車状態の検出に関しては、車速ゼロのみをもって停車状態と判定したり、或いは車速ゼロの条件と、アクセル開度がゼロ、又はセレクトレバーがPレンジ及びNレンジのいずれかにあるという条件とが成立するときに停車状態と判定するようにしてもよい。 Regarding the detection of the stop state, it is determined that the stop state is only when the vehicle speed is zero, or the condition that the vehicle speed is zero, and the condition that the accelerator opening is zero or the select lever is in either the P range or the N range. When the condition is established, it may be determined that the vehicle is stopped.
警告手段44は、車両乗員にDPF17の手動再生が必要になったことを警告するためのものであり、排気圧力センサ18,19からの検出信号に基いてDPF17に捕集された微粒子量が所定閾値α以上であることを判定したときに、ワーニングランプ43を点灯させる。閾値αは強制再生のための閾値よりも高い値に設定されている。
The warning means 44 is for warning the vehicle occupant that manual regeneration of the
目標燃圧設定手段45は、燃費の悪化、エミッションの悪化等の不具合を招かないように、燃料噴射弁7によりエンジンの運転状態に応じた適切な燃料噴霧を形成すべく、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて目標燃圧を設定する。この実施形態ではエンジン回転数及びエンジン負荷に対応する最適値が予め実験的に求められてマップとして電子的に記録され、現在のエンジン回転数及びエンジン負荷に対応する値が該テーブルから読み出されるようになっている。この場合、図3に概略的に示すように、エンジン回転数が高くなるほど、また、エンジン負荷が高くなるほど目標燃圧が高くなるように定められている。 The target fuel pressure setting means 45 is configured so that the fuel injection valve 7 forms an appropriate fuel spray according to the operating state of the engine so as not to cause inconveniences such as deterioration of fuel consumption and emission. The target fuel pressure is set based on In this embodiment, the optimum values corresponding to the engine speed and the engine load are experimentally obtained in advance and electronically recorded as a map, and the values corresponding to the current engine speed and the engine load are read from the table. It has become. In this case, as schematically shown in FIG. 3, it is determined that the target fuel pressure increases as the engine speed increases and as the engine load increases.
燃料圧送量制御手段46は、燃圧センサ30によって検出されるコモンレール圧が上記目標燃圧になるように、コモンレール圧の検出値と目標燃圧との差に応じて燃料ポンプ26からコモンレール27への高圧燃料の圧送量をフィードバック制御する。具体的には、燃料ポンプ26には燃料がコモンレール27に圧送されないようにリリーフする電磁式調整弁が設けられており、この調整弁を燃圧センサ30による検出値に応じて制御する。
The fuel pressure feed amount control means 46 is a high-pressure fuel from the
異常判定手段47は、エンジンの各燃焼サイクルにおける燃料噴射直前の燃圧センサ30の検出値が目標燃圧よりも所定圧H(目標燃圧と燃圧上限値との差)以上に高くなったときに、或いは目標燃圧よりも所定圧L(目標燃圧と燃圧下限値との差)以上に低くなったときに、上述の燃料供給システム又は燃圧センサ30が異常であると判定する。この場合、検出値が燃圧上限値以上に高いときは、例えば上記調整弁、燃料をコモンレール27から排出させるプレッシャリミッタ、或いは燃圧センサに異常があることが考えられ、検出値が燃圧下限値以上に低いときは、これら調整弁等に異常がある他、燃料配管からの燃料の漏れということが考えられる。
The abnormality determination means 47 is used when the detected value of the
異常時制限手段48は、異常判定手段47によって異常判定がなされたときに、燃料噴射弁7による燃料噴射を制限するものであり、DPF17の手動再生を行なっているときは、エンジン回転数がアイドル回転数になるように燃料噴射量を減少させる。
The abnormality limiting means 48 limits the fuel injection by the fuel injection valve 7 when an abnormality determination is made by the abnormality determination means 47. When the
上記燃圧異常判定のための閾値設定手段49は、図3に非手動再生時の燃圧の上限値及び下限値を破線で示し、手動再生時の燃圧の上限値及び下限値を1点鎖線で示すように、手動再生時と非手動再生時(当該手動再生時と目標燃圧を同じくする非手動再生時)とでは異なる設定とする。すなわち、閾値設定手段49は、手動再生時には、高圧側の所定圧H及び低圧側の所定値Lを共に非手動再生時よりも大きく設定し、且つ高圧側の所定値Hを大きくする度合いを、低圧側の所定値Lを大きくする度合いよりも大きくする。 The threshold value setting means 49 for determining the fuel pressure abnormality is shown in FIG. 3 by a broken line with an upper limit value and a lower limit value of the fuel pressure during non-manual regeneration, and with an alternate long and short dash line with an upper limit value and a lower limit value of the fuel pressure during manual regeneration. As described above, the manual regeneration and the non-manual regeneration (the manual regeneration and the non-manual regeneration with the same target fuel pressure) are set differently. That is, during manual regeneration, the threshold setting unit 49 sets both the predetermined pressure H on the high pressure side and the predetermined value L on the low pressure side to be greater than those during non-manual regeneration, and the degree to which the predetermined value H on the high pressure side is increased. The predetermined value L on the low pressure side is set larger than the degree of increase.
図4は上記手動再生制御のフローを示すものであり、スタート後のステップS1においてセンサ51〜53による車速、アクセル開度及び変速レンジの検出、ステップS2において燃圧センサ30によるコモンレール内燃圧の検出、ステップS3において排気圧力センサ18,19によるDPF17の前後の排気圧力の差圧の検出を行ない、この差圧に基づいてステップS4でDPF17の微粒子堆積量を算出する。
FIG. 4 shows the flow of the above-described manual regeneration control. In step S1 after the start, detection of the vehicle speed, accelerator opening and shift range by the sensors 51 to 53, detection of the common rail internal combustion pressure by the
続くステップS5において微粒子堆積量が所定閾値α以上であるか否かを判定する。微粒子堆積量が閾値α未満であるときはリターンする一方、閾値α以上であるときはステップS6に進んで、ワーニングランプ43を点灯させる。 In subsequent step S5, it is determined whether or not the amount of accumulated particulates is equal to or larger than a predetermined threshold value α. When the amount of accumulated particulates is less than the threshold value α, the process returns. On the other hand, when it is equal to or larger than the threshold value α, the process proceeds to step S6, and the warning lamp 43 is turned on.
続くステップS7において手動再生スイッチ54がオンになっているか否かを判定し、オンになっていないときはリターンする一方、オンになっているときはステップS8に進んで、車速がゼロである、アクセル全閉(開度ゼロ)である、セレクトレバーがPレンジ又はNレンジにある、という3条件が全て成立するか否かを判定する。すなわち、車両が完全に停止し、手動再生を実行してもよいか否かの安全を確認するものである。 In the following step S7, it is determined whether or not the manual regeneration switch 54 is turned on. If not turned on, the process returns. On the other hand, if turned on, the process proceeds to step S8, where the vehicle speed is zero. It is determined whether or not all three conditions that the accelerator is fully closed (the opening degree is zero) and the select lever is in the P range or the N range are satisfied. That is, the safety of whether or not the vehicle is completely stopped and manual regeneration may be executed is confirmed.
上記3条件の少なくとも一つが成立しないときはリターンする一方、この3条件全てが成立するときはステップS9に進んで手動再生実行時間Tをセットし、ステップS10でタイマ値tのカウントを開始する。タイマ値tは制御サイクルが1回進む毎に所定値インクリメントさせる。手動再生実行時間Tは固定時間(例えば10〜20分)としても、或いはDPF17の微粒子堆積量が多くなるほど時間が長くなるように該堆積量に応じて設定してもよい。
When at least one of the three conditions is not satisfied, the process returns. On the other hand, when all the three conditions are satisfied, the process proceeds to step S9 to set the manual regeneration execution time T, and the timer value t is started to be counted at step S10. The timer value t is incremented by a predetermined value every time the control cycle proceeds. The manual regeneration execution time T may be set as a fixed time (for example, 10 to 20 minutes) or may be set according to the amount of deposition so that the time becomes longer as the amount of particulate deposition in the
続くステップS11において、実行時間Tがタイマ値tよりも大きいか否かを判定し、大であるときはステップS12に進んで燃圧異常判定のための閾値をセットする。この場合は手動再生時であるから、燃圧上限値及び燃圧下限値が図3に1点鎖線で示すラインとなるように、高圧側閾値(所定圧H)及び低圧側閾値(所定圧L)を設定する。 In the following step S11, it is determined whether or not the execution time T is longer than the timer value t. If the execution time T is longer, the process proceeds to step S12 to set a threshold value for determining a fuel pressure abnormality. In this case, since manual regeneration, the high pressure side threshold value (predetermined pressure H) and the low pressure side threshold value (predetermined pressure L) are set so that the fuel pressure upper limit value and the fuel pressure lower limit value are the lines indicated by the one-dot chain line in FIG. Set.
続くステップS13において目標燃圧と検出値との差圧が高圧側閾値以上になっているか否か、又は低圧側閾値以上になっているか否かを判定する。当該差圧が高圧側及び低圧側いずれかの閾値以上になっているときは、ステップS14に進んで手動再生を中止する。すなわち、目標エンジン回転数をアイドル回転数に設定する。一方、当該差圧が高圧側閾値未満であり且つ低圧側閾値未満であるとき(図3に1点鎖線で示す燃圧上限値と燃圧下限値との間にあるとき)はステップS15に進んで手動再生を実行する。すなわち、目標エンジン回転数を1750rpmに設定して燃料の主噴射量を増量する。これにより、DPF17に流入する排ガス温度が上昇し、このDPF17に捕集されている微粒子が燃焼する。
In a succeeding step S13, it is determined whether or not the differential pressure between the target fuel pressure and the detected value is equal to or higher than the high pressure side threshold value, or whether or not it is equal to or higher than the low pressure side threshold value. When the differential pressure is equal to or higher than the threshold value on either the high pressure side or the low pressure side, the process proceeds to step S14 and the manual regeneration is stopped. That is, the target engine speed is set to the idle speed. On the other hand, when the differential pressure is less than the high-pressure side threshold value and less than the low-pressure side threshold value (when it is between the fuel pressure upper limit value and the fuel pressure lower limit value indicated by the one-dot chain line in FIG. 3), the process proceeds to step S15. Perform playback. That is, the target engine speed is set to 1750 rpm and the main fuel injection amount is increased. As a result, the temperature of the exhaust gas flowing into the
また、ステップS11においてタイマ値tが手動再生実行時間T以上になったときは、ステップS16に進んでタイマ値tをゼロに戻し手動再生を終了する。すなわち、目標エンジン回転数を漸次低下させてアイドル回転数にする。 When the timer value t becomes equal to or longer than the manual regeneration execution time T in step S11, the process proceeds to step S16, the timer value t is returned to zero, and the manual regeneration is terminated. That is, the target engine speed is gradually decreased to the idle speed.
以上のように、DPF17の手動再生時には燃圧異常判定のための高圧側閾値及び低圧側閾値が非手動再生時よりも大きくなるから、軽度の燃圧異常があっても、異常判定はなされず、当該手動再生が継続される。従って、軽度の燃圧異常によってDPF17に流入する排ガス量が急減することがなくなり、該DPF17の異常な温度上昇による溶損の問題が解消される。
As described above, since the high-pressure side threshold and the low-pressure side threshold for fuel pressure abnormality determination during manual regeneration of the
また、手動再生時に燃圧異常判定のための高圧側閾値を大きくする度合いは、低圧側閾値を大きくする度合いよりも大きいが、目標エンジン回転数が低速ないしは中速のエンジン回転域に設定され、コモンレール内圧力はそれほど高くないから、手動再生時にコモンレール内燃圧が目標燃圧より多少高くなっても、燃料供給システムの重度の故障につながることはない。かえって、手動再生時に異常判定される領域が高圧側に大きくなるから、手動再生を継続させてDPF17の溶損を防止する上で有利になる。
In addition, the degree to which the high-pressure side threshold value for determining the fuel pressure abnormality during manual regeneration is greater than the degree to which the low-pressure side threshold value is increased, but the target engine speed is set to a low or medium engine speed range, and the common rail Since the internal pressure is not so high, even if the common rail internal combustion pressure becomes slightly higher than the target fuel pressure during manual regeneration, it does not lead to a serious failure of the fuel supply system. On the contrary, since the region where abnormality is determined at the time of manual regeneration becomes larger on the high pressure side, it is advantageous in continuing manual regeneration and preventing the
一方、低圧側閾値については、手動再生時と非手動再生時とで大きく変更しないようにしているから、手動再生時であっても、コモンレール内圧力が非手動再生時と略同程度に低下したときは燃料噴射が制限され(アイドル回転数となるように制御され)、例えば燃料供給システムからの燃料漏れによって重大事故を招くことは避けられる。 On the other hand, since the low-pressure side threshold value is not largely changed between manual regeneration and non-manual regeneration, the pressure in the common rail has decreased to about the same level as during non-manual regeneration even during manual regeneration. Sometimes fuel injection is limited (controlled to idle speed) and, for example, a serious accident caused by fuel leakage from the fuel supply system is avoided.
なお、手動再生に関し、目標エンジン回転数となるように燃料の主噴射量を増量するとともに、吸気絞り弁によって気筒に流入する吸気量を少なくする吸気絞り、或いはDPFよりも下流側の排気通路に絞り弁を設けて排気流量を少なくする排気絞りを行なうことによって、DPF17の温度の速やかな上昇を図るようにしてもよい。
Regarding manual regeneration, the main injection amount of fuel is increased so as to reach the target engine speed, and the intake throttle that reduces the intake amount flowing into the cylinder by the intake throttle valve, or the exhaust passage downstream of the DPF. The temperature of the
また、手動再生時に主噴射量を増量するとともに、膨張行程(例えばATDC50゜CA付近)で燃料を噴射する副噴射を実行するようにしてもよい。主噴射量の増量により、排ガス温度を高めて酸化触媒16の温度を活性温度まで上昇させ、副噴射の実行により、強制再生の場合と同様に酸化触媒16での触媒反応熱を利用してDPF17の微粒子を燃焼させるものである。
Further, during the manual regeneration, the main injection amount may be increased, and the sub-injection in which fuel is injected in the expansion stroke (for example, near ATDC 50 ° CA) may be executed. By increasing the main injection amount, the exhaust gas temperature is raised to raise the temperature of the
また、上記実施形態は強制再生手段41を備えているが、強制再生手段が設けられていない車両にであっても本発明は適用することができる。 Moreover, although the said embodiment is provided with the forced regeneration means 41, this invention is applicable also to the vehicle in which the forced regeneration means is not provided.
また、上記実施形態では、DPF17の微粒子捕集量が所定閾値以上になるとワーニングランプ43を点灯させるようにしたが、このランプ43が点灯しない場合でも、自発的に車両を停止せて手動再生スイッチ54を操作して手動再生を開始するようにしてもよい。
In the above embodiment, the warning lamp 43 is turned on when the amount of collected particulate matter of the
また、上記実施形態はフィルタがDPFであるケースであるが、ガソリンエンジンの排ガス中に含まれる微粒子をフィルタで捕集する場合にも本発明は適用することができる。 Moreover, although the said embodiment is a case where a filter is DPF, this invention is applicable also when trapping the particulates contained in the exhaust gas of a gasoline engine with a filter.
1 エンジン
2 吸気通路
3 排気通路
5 気筒内燃焼室
7 燃料噴射弁
16 酸化触媒
17 DPF(フィルタ)
18,19 排気圧力センサ
26 燃料ポンプ
30 燃圧センサ
40 ECU
41 強制再生手段
42 手動再生手段
43 ワーニングランプ
44 警告手段
45 目標燃圧設定手段
46 燃料圧送量制御手段
47 異常判定手段
48 異常時制限手段
49 閾値設定手段
51 アクセル開度センサ
52 車速センサ
53 変速レンジセンサ
54 手動再生スイッチ
DESCRIPTION OF
18, 19
41 Forced regeneration means 42 Manual regeneration means 43 Warning lamp 44 Warning means 45 Target fuel pressure setting means 46 Fuel pressure feed control means 47 Abnormality judgment means 48 Abnormal limit means 49 Threshold setting means 51
Claims (3)
上記燃料供給システムの燃圧を検出する燃圧検出手段と、
上記燃圧検出手段で検出した燃圧に基づいて、上記燃料供給システムの燃圧が上記エンジンの運転状態に応じた目標燃圧となるように上記燃料ポンプの燃料圧送量を制御する燃料圧送量制御手段と、
上記燃圧検出手段で検出された燃圧が上記目標燃圧よりも所定圧H以上に高いときに又は所定圧L以上に低いときに、上記燃料供給システム又は上記燃圧検出手段が異常であると判定する異常判定手段と、
上記異常判定手段によって異常判定がなされたときに、上記燃料噴射弁による燃料噴射を制限する異常時制限手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であって、
上記エンジンの排気通路に設けられ排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
上記車両の停車状態を検出する停車状態検出手段と、
上記フィルタに捕集された微粒子を燃焼させるフィルタ再生を手動で開始するための手動再生スイッチと、
上記停車状態検出手段からの検出信号及び上記手動再生スイッチからの信号に基づいて、上記車両が停車状態にあるという条件と上記手動再生スイッチがオンされているという条件とが共に成立したときに、上記フィルタに捕集されている微粒子を燃焼させるべく予め定めた目標エンジン回転数となるように上記燃料噴射弁による燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を上昇させる手動再生手段と、
上記異常判定のための高圧側の所定圧Hを、上記フィルタの手動再生時に、該手動再生時と目標燃圧を同じくする非手動再生時よりも大きくなるように設定する閾値設定手段とを備えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 A fuel supply system that includes a common rail that stores high-pressure fuel that is pumped from a fuel pump, and that distributes fuel stored in the common rail to fuel injection valves provided in each cylinder of a vehicle engine;
Fuel pressure detection means for detecting the fuel pressure of the fuel supply system;
Fuel pumping amount control means for controlling the fuel pumping amount of the fuel pump based on the fuel pressure detected by the fuel pressure detecting means so that the fuel pressure of the fuel supply system becomes a target fuel pressure corresponding to the operating state of the engine;
An abnormality that determines that the fuel supply system or the fuel pressure detection means is abnormal when the fuel pressure detected by the fuel pressure detection means is higher than the target fuel pressure by a predetermined pressure H or higher or lower than a predetermined pressure L or higher. A determination means;
An engine exhaust gas purification device comprising an abnormality time limiting means for limiting fuel injection by the fuel injection valve when an abnormality determination is made by the abnormality determination means,
A filter provided in the exhaust passage of the engine for collecting particulates in the exhaust gas;
Stop state detection means for detecting the stop state of the vehicle;
A manual regeneration switch for manually starting filter regeneration for burning the particulates collected in the filter;
Based on the detection signal from the stop state detection means and the signal from the manual regeneration switch, when both the condition that the vehicle is stationary and the condition that the manual regeneration switch is turned on are established, Manual regeneration means for increasing the engine speed by increasing the fuel injection amount by the fuel injection valve so as to reach a predetermined target engine speed to burn the particulates collected in the filter;
Threshold setting means for setting the predetermined pressure H on the high pressure side for the abnormality determination to be larger at the time of manual regeneration of the filter than at the time of manual regeneration and non-manual regeneration having the same target fuel pressure. An exhaust emission control device for an engine.
上記手動再生手段の目標エンジン回転数は、アイドル回転数よりも高い低速又は中速回転域に設定され、
上記閾値設定手段は、上記手動再生時の高圧側の所定圧H及び低圧側の所定圧Lを、該手動再生時と目標燃圧を同じくする非手動再生時の高圧側所定圧H及び低圧側の所定圧Lよりもそれぞれ大きくするものであり、且つ上記高圧側の所定圧Hを大きくする度合いが上記低圧側の所定圧Lを大きくする度合いよりも大きいことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 In claim 1,
The target engine speed of the manual regeneration means is set to a low or medium speed range higher than the idle speed,
The threshold setting means sets the predetermined pressure H on the high pressure side and the predetermined pressure L on the low pressure side during the manual regeneration to the predetermined pressure H on the high pressure side and the low pressure side on the non-manual regeneration with the same target fuel pressure as the manual regeneration. An engine exhaust gas purification apparatus, wherein the degree of increasing the predetermined pressure H on the high pressure side is greater than the degree of increasing the predetermined pressure L on the low pressure side.
上記異常時制限手段は、上記手動再生時に上記異常判定手段により異常判定がなされたときに、上記エンジン回転数がアイドル回転数になるように上記燃料噴射量を減少させることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 In claim 1 or claim 2,
The abnormal time limiting means reduces the fuel injection amount so that the engine rotational speed becomes an idle rotational speed when an abnormality determination is made by the abnormality determining means during the manual regeneration. Exhaust purification device.
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