JP3941715B2 - Engine exhaust throttle valve control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気絞り弁制御装置に関し、特に、排気通路に排気微粒子捕集装置を備えたエンジンの排気絞り弁制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンの温度(例えば、エンジン水温)が低く、エンジンの暖機運転(エンジン温度を積極的に上昇させるエンジンの運転制御)をさせる必要がある場合、様々な暖機運転を行うことが知られている。
【0003】
例えば、下記特許文献1には、エンジン水温が低い時、排気通路に設けられた排気絞り弁を閉じることが開示されている。
【0004】
このような先行技術によれば、排気絞り弁を閉じることによって、排気抵抗が増大し、同一エンジン回転数を維持するための燃料供給量や空気量が増加するため、エンジンの発熱量が増大して、エンジン温度を上昇させることができるものである。
【0005】
また、排気ガス中に含まれるカーボン等の排気微粒子(パティキュレート)を大気に放出しないよう排気通路に配設したパティキュレートフィルタにより排気微粒子を捕獲することが行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後者の排気通路にパティキュレートフィルタを備えたものにおいて、前者の排気絞り弁を閉じて暖機運転を行う暖機運転制御を適用するようにした場合、パティキュレートフィルタに捕集された排気微粒子量が多い状態において、排気絞り弁を閉じると、エンジン燃焼性能の低下や、燃費悪化を招くという問題が生じる。
【0007】
つまり、単に上記二つの先行技術を組合わせただけでは、排気絞り弁の閉じ量に、パティキュレートフィルタに捕集された排気微粒子量が考慮されていないため、パティキュレートフィルタに捕集された排気微粒子量が多いと、排気絞り弁を閉じることによる排圧上昇に加え、排気微粒子量が多いことに起因するパティキュレートフィルタでの排圧上昇が付加されるため、排圧が上昇し過ぎることになる。
【0008】
そして、この排圧の過剰な上昇により、内部EGR量が過剰となって燃焼効率が極度に低下するため、燃焼状態が不安定となり、最悪、エンストを引き起してしまう。また、同一回転数の維持に必要な燃料供給量が増加し、燃費悪化を招く。
【0009】
本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、排気通路にパティキュレートフィルタ等の排気微粒子捕集手段を備えたエンジンに排気絞り弁を閉じて暖機運転を行う暖機運転制御を適用した場合において、排気微粒子捕集手段に捕集された排気微粒子量が多い状態における燃焼性能の低下、燃費悪化を抑制しつつ暖機性能を確保可能なエンジンの排気絞り弁制御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。 すなわち、本発明の第1の構成において、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の排気微粒子を捕集する排気微粒子捕集手段と、
該排気微粒子捕集手段に捕集された排気微粒子量に関連するパラメータを検出する排気微粒子量検出手段と、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該運転状態検出手段により検出された運転状態に基づいてエンジンの暖機運転が必要な状態であるか否かを判定する暖機運転要否判定手段と、
エンジンの排気通路に設けられる排気絞り弁と、
上記暖機運転要否判定手段によりエンジンの暖機運転が必要な状態であると判定された時、排気通路面積を減少させるよう上記排気絞り弁を減少制御する排気絞り弁制御手段とを備えたエンジンの排気絞り弁制御装置において、
上記排気絞り弁制御手段は、上記排気微粒子量検出手段により検出された排気微粒子量が多い場合は少ない場合に比べて排気通路面積の減少量を小さくするよう排気絞り弁を制御するよう構成してある。
【0011】
本発明の第1の構成によれば、排気微粒子量検出手段により検出された排気微粒子量が多い場合は、少ない場合に比べて排気通路面積の減少量を小さくするよう排気絞り弁が制御されるため、排圧の過剰な上昇が抑制され、燃焼効率の低下に伴う燃焼性能低下や燃費悪化を抑制しつつ、暖機性能を確保することができる。
【0012】
本発明の第2の構成において、上記運転状態検出手段は、エンジン水温に関連するパラメータを検出するよう構成されており、
上記排気絞り弁制御手段は、エンジン水温に関連するパラメータが高い場合は、低い場合に比べて排気通路面積の減少量を小さくするよう構成してある。
【0013】
エンジン水温が低く、暖機運転が必要な状態においても、暖機運転を実行することによってエンジン水温は次第に上昇し、必要な排気通路面積の減少量も少なくなる。そして、エンジン水温が上昇しているにも拘わらず、排気通路面積の減少量を、初期のエンジン水温が低い時に対応させて一律に設定していると、却って燃費悪化につながる。
【0014】
本発明の第2の構成によれば、エンジン水温に関連するパラメータが高い場合は、低い場合に比べて排気通路面積の減少量を小さくされるため、エンジン水温が高い場合の排気通路面積の減少量を必要以上に大きくすることを抑制でき、燃費向上を図ることができる。
【0015】
本発明の上記第1及び第2の構成において、上記排気絞り弁制御手段は、さらに、上記暖機運転要否判定手段により暖機運転が必要とされる状態から暖機運転が不要とされる状態への移行が検出された時、減少制御の解除を行うとともに、その減少制御の解除を、上記排気微粒子量検出手段により検出された排気微粒子量が多い場合は、少ない場合に比べて緩やかに行うよう排気絞り弁を制御するよう構成してある。
【0016】
暖機運転が完了し、排気絞り弁の減少制御を解除する時、急激に解除すると排圧が急激に変化して燃焼効率が急激に変化するため、トルクショックが発生する。
【0017】
そこで、排気絞り弁の減少制御を解除する時、所定の勾配をもって緩やかに解除することが考えられるが、所定の勾配を一律にすると、排気微粒子量が異なると、トルクショックを防止と燃費悪化防止とを両立することができない。
【0018】
つまり、トルクショックは、排気絞り弁の減少制御解除前後の排圧差によって生じるものであるが、この排圧差は、排気微粒子捕集手段に捕集された排気微粒子量の違いによって異なる。具体的には、捕集された排気微粒子量が少ない場合排圧が低く解除前と解除後との排圧差が大きくるため、トルクショックは大きくなる。これに対して、捕集された排気微粒子量が多い場合排圧が高く解除前と解除後との排圧差が小さくなり、トルクシッョクは小さくなるが、この時、所定の勾配が、排気微粒子量が少なくトルクショックが大きい状態に対応させて緩やかな値に設定されていると、排気絞り弁の減少制御が必要以上に長期化され、燃費悪化を招くものである。
【0019】
本発明の上記構成によれば、減少制御の解除を、上記排気微粒子量検出手段により検出された排気微粒子量が少ない場合は、多い場合に比べて緩やかに行うよう排気絞り弁が制御されるため、捕集された排気微粒子量が少なく減少制御解除前後の排圧差が大きい時は、相対的に緩やかに減少制御の解除が行われ、トルクショックを抑制できるとともに、捕集された排気微粒子量が多く減少制御解除前後の排圧差が小さい時は、相対的に速やかに減少制御の解除が行われ、トルクショックを抑制しつつ減少制御が長期に亘って行われることに伴う燃費悪化を防止することができる。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、排気微粒子捕集手段に捕集された排気微粒子量が多い状態における燃焼性能の低下、燃費悪化を抑制しつつ暖機性能を確保することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0022】
図1は、本実施形態に関する全体構成図を示しており、1は4気筒ディーゼルエンジンであり、そのディーゼルエンジン1には、吸気通路2、排気通路3が接続されている。
【0023】
吸気通路2には、その上流側から下流側に向かって順次エアクリーナ4、エアフローセンサ5、VGTターボ過給機(バリアブルジオメトリーターボ)6のブロア6a、インタークーラ7、吸気絞り弁8、吸気温度センサ9、吸気圧力センサ10が配設されている。
【0024】
排気通路3には、その上流側から下流側に向かって順次VGTターボ過給機(バリアブルジオメトリーターボ)6のタービン6b、タービン6bに流入する排気ガス流速を制御する可動ベーン6c、排気絞り弁11、酸化触媒12、パティキュレートフィルタ13が配設されている。
【0025】
パティキュレートフィルタ13の上下流には、排気圧力センサ14、15が配設されており、各排気圧力センサ14と15との差圧に基づいてパティキュレートフィルタ13に捕集された排気微粒子量を検出するよう構成されている。
【0026】
尚、パティキュレートフィルタ13は、捕集された排気微粒子量が飽和量に達すると、排気微粒子が燃焼除去されるよう構成されている。例えば、バーナ(不図示)による燃焼や、主噴射の後の排気行程等において後噴射を行い、その後噴射された未燃燃料を酸化触媒12に供給して酸化反応熱を発生させて排気温度を上昇(例えば、300℃以上に上昇)させることによって、排気微粒子が燃焼除去される。
【0027】
また、吸気通路2と排気通路3とを接続する排気ガス還流通路16が設けられており、その排気ガス還流通路16の途中には負圧アクチュエータ式の排気ガス還流弁17が配設されている。
【0028】
18は燃料噴射ポンプであり、燃料タンク(図示省略)からの燃料を蓄圧手段としてのコモンレール19に供給する。
【0029】
コモンレール19は、各気筒の燃焼室1aに配設された燃料噴射弁20(図1では1つのみ図示)に接続されるとともに、そのコモンレール19には、燃料噴射圧センサ21と、コモンレール19内に蓄圧された燃料の圧力が許容圧力以上になった時開弁し、燃料タンク側に燃料をリリーフするための安全弁22が設けられている。
【0030】
尚、23はエンジン回転数を検出するためのクランク角センサ、24はエンジン水温を検出するためのエンジン水温センサ、25はアクセルペダル(不図示)の開度を検出するためのアクセル開度センサである。
【0031】
30は、CPU、RAM、ROM、インターフェイス等からなるコントロールユニットであって、エアフローセンサ5、吸気温度センサ9、吸気圧力センサ10、排気圧力センサ14、15、クランク角センサ23、エンジン水温センサ24、アクセル開度センサ25等の各種センサにより検出された信号が入力されるようになっており、検出された各信号に基づいてVGTターボ過給機(バリアブルジオメトリーターボ)6の可動ベーン6c、吸気絞り弁8、排気絞り弁11、排気ガス還流弁17、燃料噴射弁20等各種アクチュエータを制御する。
【0032】
以下、本発明に関わる排気絞り弁11の制御について、説明する。
(実施形態)
次に、本発明に係る実施形態について、図2乃至図6に基づき、説明する。
【0033】
図2は、実施形態に関わる排気絞り弁11の制御フローチャート、図3は、排気絞り弁13の基本目標開度を示す基本目標開度マップ、図4は、排気微粒子量に対する補正係数K1を示す第1補正係数テーブル、図5は、エンジン水温に対する補正係数K2を示す第2補正係数テーブル、図6は、排気絞り弁11の閉状態から開状態への移行時における排気絞り弁開度を示すタイムチャートである。
【0034】
この実施形態では、エンジン水温が80℃以下で、暖機運転が必要な時、排気絞り弁11の開度を、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて設定された基本目標開度と、各排気圧力センサ14と15との差圧に基づいて算出されたパティキュレートフィルタ13に捕集された排気微粒子量に応じて設定された補正係数K1と、エンジン水温センサ24により検出されたエンジン水温に応じて設定された補正係数K2とに基づいて設定し、その設定された開度に基づき排気絞り弁11を閉弁する、つまり、排気通路面積を減少する減少制御を行うと共に、エンジン水温が80℃以上になり、暖機運転が不要になった時、排気絞り弁を閉弁状態から徐々に全開にするための補正係数K3を各排気圧力センサ14と15との差圧に基づいて算出されたパティキュレートフィルタ13に捕集された排気微粒子量に基づいて設定し、排気絞り弁11を閉弁状態から徐々に全開にする、つまり、排気通路面積を減少する減少制御を解除する例を示す。
【0035】
以下、詳細に説明する。
【0036】
図2において、まず、ステップS1で、各種センサからの検出信号を読込む。具体的には、エンジン水温センサ24により検出されたエンジン水温T、パティキュレートフィルタ13の上流側に配設された排気圧力センサ14により検出された排圧P1、パティキュレートフィルタ13の下流側に配設された排気圧力センサ15により検出された排圧P2、クランク角センサ23により検出されたクランク角(エンジン回転数N)、エンジン水温センサ24により検出されたエンジン水温T、アクセル開度センサ25により検出されたアクセル開度θを読込む。
【0037】
続く、ステップS2では、ステップS1で読込まれた排圧P1、P2との差圧を算出し、算出された差圧に基づいてパティキュレートフィルタ13に捕集された排気微粒子量Wを算出する。つまり、捕集された排気微粒子量が多い程排圧P1、P2との差圧が大きくなる関係があることから、差圧に対する排気微粒子量Wとの関係を示すデータを予め実験で求めておけば、上述の差圧から排気微粒子量Wを推定して算出することができるものである。
【0038】
次に、ステップS3では、ステップS1で検出されたエンジン水温Tが、暖機運転が必要な温度、例えば、80℃以上か否か判定する。
【0039】
ステップS3でNOと判定された時、つまり、エンジン水温Tが80℃以下で、暖機運転が必要な場合、ステップS4乃至ステップS6の処理を行い、排気絞り弁11の開度を設定し、その設定された開度に基づき排気絞り弁11を閉弁方向に減少制御する。
【0040】
具体的には、排気絞り弁11の開度は、ステップS4において、エンジン回転数Nとエンジン負荷L(エンジン回転数Nとアクセル開度θとに基づいて設定された燃料噴射量)とに基づいて目標基本開度を設定する。目標基本開度は、図3に示すように、エンジン回転数N及びエンジン負荷Lが低い程、排気絞り弁11がより閉じられ、エンジン回転数N、またはエンジン負荷Lが所定値以上大きいL1以上の領域では、排気絞り弁11は全開されるよう、その開度が設定されている。尚、エンジン回転数N、またはエンジン負荷Lが大きい程排気絞り弁11の開度を大きくする(排気通路面積の減少量を少なくする)理由は、エンジン回転数N、エンジン負荷Lが大きい程排気ガス流量が多く、排圧が高くなることに起因する排圧の過剰な上昇を抑制するためである。
【0041】
次に、ステップS5において、ステップS2で算出された排気微粒子量Wに応じて補正係数K1を設定する。補正係数K1は、図4に示すように、算出された排気微粒子量Wが多い程大きな値が設定され、排気微粒子量Wが多い程排気絞り弁11の開度が大きくされる、つまり、排気絞り弁11の減少量が小さくされる。
【0042】
次に、ステップS6において、ステップS1で読込まれたエンジン水温Tに応じて補正係数K2を設定する。補正係数K2は、図5に示すように、エンジン水温Tが高い程大きな値が設定され、排気微粒子量Wが多い程排気絞り弁11の開度が大きくされる、つまり、排気絞り弁11の減少量が小さくされる。
【0043】
そして、以下のように排気絞り弁11の開度が求められる。
【0044】
ここで、上述の式により求められた排気絞り弁開度の値が大きい程、排気絞り弁11の開度は開方向(排気通路面積の減少量が少なくされる)とされる。
【0045】
また、上記ステップS3でNOと判定された時、つまり、エンジン水温Tが80℃以上になり、排気絞り弁11の閉方向への減少制御を解除する必要が生じた場合、ステップS7乃至ステップS11の処理を行い、排気絞り弁11の減少制御を徐々に解除する。
【0046】
具体的には、まず、ステップS7において、ステップS2で算出された排気微粒子量Wが予め設定された値αよりも多いか否か判定する。ここで、αは、トルクショックへの影響が殆どなくなる排気微粒子量であり、実験によって予め求めておくことができる。
【0047】
ステップS7でYESと判定された時、つまり、排気微粒子量Wがαよりも多くもともと排圧が高い場合は、排気絞り弁11の減少制御解除前後の差圧が小さく、トルクショックへの影響が小さいため、ステップS8に進み、排気絞り弁11を徐々に開放するための減衰係数K3(単位時間当たりの開放量)を大きな値K3aに設定する。
【0048】
また、ステップS7でYESと判定された時、つまり、排気微粒子量Wがαよりも少なくもともと排圧が低い場合は、排気絞り弁11の減少制御解除前後の差圧が大きく、トルクショックへの影響が大きいため、ステップS9に進み、減衰係数K3を小さな補正係数K3bに設定する。
【0049】
尚、この実施形態では、補正係数K3を排気微粒子量Wがαよりも多いか少ないかによって二段階に切換える例を示したが、排気微粒子量Wに応じてリニアに変化するよう設定してもよい。
【0050】
また、排気微粒子量Wが非常に多く、殆どトルクショックに影響がない場合、補正係数K3を設定することなく排気絞り弁11を一気に全開にしてもよい。
【0051】
続く、ステップS10では、排気絞り弁11が全開されているか否か、つまり、排気絞り弁11の減少制御の解除が完了しているか否か判定する。
【0052】
ステップS10でNOと判定された時は、ステップS11に進み、ステップS8、またはステップS9で設定された減衰係数K3a、またはK3bに基づいて排気絞り弁11を徐々に全開になるまで開放する。
【0053】
つまり、図6に示すように、排気微粒子量Wがαよりも多い時は、排気絞り弁11の減少制御解除前後差圧が小さく、トルクショックが小さいため、排気絞り弁11は、大きな減衰係数K3aによって速やかに全開される。逆に、排気微粒子量Wがαよりも少ない時は、排気絞り弁11の減少制御解除前後差圧が大きく、トルクショックが大きいため、排気絞り弁11は、小さな減衰係数K3bによって緩やかに全開される。
【0054】
また、ステップS10でYESと判定された時は、ステップS11の処理によって排気絞り弁11が全開まで開放されていることから、その全開が維持される。
【0055】
以上のように、本実施形態によれば、算出された排気微粒子量Wが多い程大きく設定される補正係数K1に基づく排気絞り弁11の開度の補正によって、排気微粒子量Wが多い場合は少ない場合に比べて排気通路面積の減少量が小さくされるため、排圧の過剰な上昇が抑制され、燃焼効率の低下に伴う燃焼性能低下や燃費悪化を抑制しつつ、暖機性能を確保することができる。
【0056】
また、エンジン水温Tが高い程大きく設定される補正係数K2に基づく排気絞り弁11の開度の補正によって、エンジン水温Tが高い場合は低い場合に比べて排気通路面積の減少量が小さくされるため、エンジン水温Tが高い場合の排気通路面積の減少量を必要以上に大きくすることを抑制でき、燃費向上を図ることができる。
【0057】
また、算出された排気微粒子量Wがαよりも少ない場合は、小さな減衰係数K3bに基づき排気絞り弁11の減少制御の解除が緩やかに行われ、排気絞り弁11の解除制御に伴うトルクショックを抑制できるとともに、算出された排気微粒子量Wがαよりも多い場合は、大きな減衰係数K3aに基づき排気絞り弁11の減少制御の解除が速やかに行われるため、トルクショックを抑制しつつ減少制御が長期に亘って行われることに伴う燃費悪化を防止することができる。
(参考例)
次に、参考例について、図7に基づき、説明する。
【0058】
図7は、排気絞り弁11の制御フローチャートである。
【0059】
上記実施形態では、排気絞り弁11の制御に際し、その指標を開度とする例を示したが、この参考例では、排圧を指標として制御する例を示す。
【0060】
具体的には、図1に示すように、パティキュレートフィルタ13、排気絞り弁11上流の排気通路3に排気圧力センサAを設け、その排気圧力センサAにより検出された排圧が、目標排圧になるよう排気絞り弁11の開度を制御するものであり、以下、詳細に説明する。
【0061】
図7のステップS20において、エンジン水温センサ24により検出されたエンジン水温Tを読込み、続く、ステップS21において、排気圧力センサAにより検出された排圧P3を読込む。
【0062】
ステップS22では、ステップS1で検出されたエンジン水温Tが、暖機運転が必要な温度、例えば、80℃以上か否か判定する。
【0063】
ステップS22でNOと判定された時、つまり、エンジン水温Tが80℃以下で、暖機運転が必要な場合、ステップS23乃至ステップS25の処理を行い、排気絞り弁11の開度を設定し、その設定された開度に基づき排気絞り弁11を閉弁方向に減少制御する。
【0064】
具体的には、まず、ステップS23において、エンジン負荷(アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて設定される燃料噴射量)とエンジン回転数とに基づいて目標排圧P0を設定する。
【0065】
続く、ステップS24では、ステップS21で読込まれた排圧P3とステップS23で設定された目標排圧P0との偏差を算出する。
【0066】
そして、ステップS25では、ステップS24で算出された偏差に基づいて排気絞り弁11を減少制御する。つまり、実際の排圧P3が、目標排圧P0に一致するように排気絞り弁11の開度を制御する。
【0067】
また、ステップS22でNOと判定された時、つまり、エンジン水温Tが80℃以上になり、排気絞り弁11の閉方向への減少制御を解除する必要が生じた場合、ステップS26に進み、排気絞り弁11を全開にする。
【0068】
以上のように、この参考例によれば、排気絞り弁11及び、パティキュレートフィルタ13上流側の排圧P3が、目標排圧P0に一致するように排気絞り弁11の開度が制御されるため、排気絞り弁11の閉作動に伴う排圧上昇と、パティキュレートフィルタ13に捕集された排気微粒子量に伴う排圧上昇とが共に考慮された排気絞り弁11の減少制御が行われ、排圧の過剰な上昇が抑制され、燃焼効率の低下に伴う燃焼性能低下や燃費悪化を抑制しつつ、暖機性能を確保することができる。
【0069】
尚、本実施形態及び参考例では、エンジンの暖機運転が必要な状態か否かの判定を、エンジン水温Tに基づいて判定する例を示したが、その他、吸気通路2の吸気温度に基づいて判定してもよく、または、エンジン水温Tと吸気温度との両温度に基づいて判定するようにしてもよい。
【0070】
また、本実施形態及び参考例では、排気絞り弁11をパティキュレートフィルタ13上流の排気通路に配置する例を示したが、パティキュレートフィルタ13下流の排気通路に配置するようにしてもよい。
【0071】
また、本実施形態及び参考例では、パティキュレートフィルタ13に捕集された排気微粒子量を、パティキュレートフィルタ13の上下にそれぞれ配置された排気圧力センサ14、15の排圧差に基づいて検出する例を示したが、その他、上流側の圧力センサ14を廃止し、上流側の排圧は、エンジン回転数やエンジン負荷の運転状態に基づいて推定し、推定された排圧と下流側で検出された排圧との排圧差に基づいて検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に関する全体構成図。
【図2】実施形態に関する排気絞り弁の制御フローチャート。
【図3】実施形態に関する排気絞り弁13の基本目標開度を示す基本目標開度マップを示す図。
【図4】実施形態に関する排気微粒子量に対する補正係数K1を示す第1補正係数テーブルを示す図。
【図5】実施形態に関するエンジン水温に対する補正係数K2を示す第2補正係数テーブルを示す図。
【図6】実施形態に関する排気絞り弁11の閉状態から開状態への移行時における排気絞り弁開度を示すタイムチャート後噴射時期マップを示す図。
【図7】参考例に関する排気絞り弁の制御フローチャート。
【符号の説明】
1:ディーゼルエンジン
11:排気絞り弁
13:パティキュレートフィルタ(排気微粒子捕集手段)
14、15、A:排気圧力センサ
15:排気ガス還流通路
23:クランク角センサ
24:エンジン水温センサ(運転状態検出手段)
30:コントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine exhaust throttle valve control device, and more particularly to an engine exhaust throttle valve control device having an exhaust particulate collection device in an exhaust passage.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when the engine temperature (for example, engine water temperature) is low and it is necessary to perform engine warm-up operation (engine operation control that actively increases the engine temperature), it is known to perform various warm-up operations. It has been.
[0003]
For example,
[0004]
According to such a prior art, closing the exhaust throttle valve increases exhaust resistance and increases the fuel supply amount and air amount for maintaining the same engine speed, thereby increasing the heat generation amount of the engine. Thus, the engine temperature can be raised.
[0005]
Further, exhaust particulates are captured by a particulate filter disposed in an exhaust passage so that exhaust particulates (particulates) such as carbon contained in the exhaust gas are not released to the atmosphere.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the latter exhaust passage is provided with a particulate filter, when the warm-up operation control in which the former exhaust throttle valve is closed and the warm-up operation is applied is applied, the exhaust collected in the particulate filter If the exhaust throttle valve is closed in a state where the amount of fine particles is large, there arises a problem that engine combustion performance is deteriorated and fuel consumption is deteriorated.
[0007]
That is, simply combining the above two prior arts does not take into account the amount of exhaust particulate trapped in the particulate filter in the closing amount of the exhaust throttle valve, so the exhaust trapped in the particulate filter is not considered. If the amount of fine particles is large, in addition to the increase in exhaust pressure caused by closing the exhaust throttle valve, the increase in exhaust pressure in the particulate filter due to the large amount of exhaust fine particles is added, so the exhaust pressure will increase too much. Become.
[0008]
Then, the excessive increase in the exhaust pressure causes the internal EGR amount to become excessive and the combustion efficiency to be extremely lowered, so that the combustion state becomes unstable, causing worst and engine stall. In addition, the fuel supply amount necessary for maintaining the same rotational speed increases, resulting in deterioration of fuel consumption.
[0009]
The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and its purpose is to warm up the engine by closing the exhaust throttle valve in an engine having exhaust particulate collection means such as a particulate filter in the exhaust passage. Exhaust throttle of the engine that can ensure warm-up performance while suppressing deterioration of combustion performance and deterioration of fuel consumption when exhaust particulate collection means has a large amount of exhaust particulate when applying warm-up operation control to be performed The object is to provide a valve control device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides the following solution as a solution. That is, in the first configuration of the present invention, an exhaust particulate collection means that is provided in the exhaust passage of the engine and collects exhaust particulates in the exhaust gas;
Exhaust particulate amount detection means for detecting parameters related to the amount of exhaust particulate collected by the exhaust particulate collection means;
An operating state detecting means for detecting the operating state of the engine;
A warm-up operation necessity determination unit that determines whether the engine needs to be warmed-up based on the operation state detected by the operation state detection unit;
An exhaust throttle valve provided in the exhaust passage of the engine;
An exhaust throttle valve control means for controlling the exhaust throttle valve to reduce the exhaust passage area when the warm-up operation necessity determination means determines that the engine needs to be warmed up; In an engine exhaust throttle valve control device,
The exhaust throttle valve control means is configured to control the exhaust throttle valve so that the amount of decrease in the exhaust passage area is smaller when the exhaust particulate quantity detected by the exhaust particulate quantity detection means is large than when the exhaust particulate quantity is small. is there.
[0011]
According to the first configuration of the present invention, when the exhaust particulate amount detected by the exhaust particulate amount detecting means is large, the exhaust throttle valve is controlled so as to reduce the reduction amount of the exhaust passage area as compared with the case where the exhaust particulate amount is small. Therefore, an excessive increase in the exhaust pressure is suppressed, and warm-up performance can be ensured while suppressing a decrease in combustion performance and a deterioration in fuel consumption accompanying a decrease in combustion efficiency.
[0012]
In the second configuration of the present invention, the operating state detection means is configured to detect a parameter related to the engine water temperature,
The exhaust throttle valve control means is configured such that when the parameter related to the engine water temperature is high, the reduction amount of the exhaust passage area is made smaller than when the parameter is low.
[0013]
Even in a state where the engine water temperature is low and the warm-up operation is required, the engine water temperature gradually rises by executing the warm-up operation, and the required reduction amount of the exhaust passage area is also reduced. If the reduction amount of the exhaust passage area is uniformly set corresponding to the time when the initial engine water temperature is low in spite of the increase in the engine water temperature, the fuel consumption is worsened.
[0014]
According to the second configuration of the present invention, when the parameter related to the engine water temperature is high, the reduction amount of the exhaust passage area is reduced compared to the case where the parameter is low, so that the reduction of the exhaust passage area when the engine water temperature is high. It is possible to suppress the amount from being increased more than necessary, and to improve fuel consumption.
[0015]
In the first and second configurations of the present invention, the exhaust throttle valve control means further eliminates the need for a warm-up operation from a state where the warm-up operation is required by the warm-up operation necessity determination means. When the transition to the state is detected, the reduction control is released, and the reduction control is released more slowly when the exhaust particulate amount detected by the exhaust particulate amount detection means is larger than when it is small. The exhaust throttle valve is controlled to perform.
[0016]
When the warm-up operation is completed and the reduction control of the exhaust throttle valve is released, if it is released suddenly, the exhaust pressure changes abruptly and the combustion efficiency changes abruptly, resulting in a torque shock.
[0017]
Therefore, when releasing the reduction control of the exhaust throttle valve, it may be possible to release it gradually with a predetermined gradient. However, if the predetermined gradient is uniform, if the amount of exhaust particulates is different, torque shock is prevented and fuel consumption deterioration is prevented. Cannot be compatible.
[0018]
That is, the torque shock is caused by a difference in exhaust pressure before and after the reduction control of the exhaust throttle valve is released, but this difference in exhaust pressure differs depending on the amount of exhaust particulate collected by the exhaust particulate collection means. Specifically, when the amount of collected exhaust particulates is small, the exhaust pressure is low, and the exhaust pressure difference between before and after the release is large, so that the torque shock becomes large. In contrast, when the amount of collected exhaust particulates is large, the exhaust pressure is high and the exhaust pressure difference between before and after the release is reduced, and the torque shock is reduced. If the value is set to a moderate value corresponding to a small torque shock, the reduction control of the exhaust throttle valve is prolonged for longer than necessary, resulting in deterioration of fuel consumption.
[0019]
According to the above configuration of the present invention, the exhaust throttle valve is controlled so that the reduction control is released more gently when the exhaust particulate amount detected by the exhaust particulate amount detection means is small than when it is large. When the collected exhaust particulate amount is small and the exhaust pressure difference before and after the reduction control release is large, the reduction control is released relatively slowly, and torque shock can be suppressed and the collected exhaust particulate amount When the exhaust pressure difference before and after many reduction controls are released is small, the reduction control is released relatively quickly, and the deterioration of fuel consumption due to the reduction control being performed over a long period of time while suppressing the torque shock is prevented. Can do.
[0020]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, warm-up performance can be ensured, suppressing the fall of combustion performance in the state with many exhaust particulates collected by the exhaust particulate collection means, and a fuel consumption deterioration.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is an overall configuration diagram relating to the present embodiment, in which 1 is a four-cylinder diesel engine, and an
[0023]
In the
[0024]
The
[0025]
[0026]
The
[0027]
An exhaust
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
23 is a crank angle sensor for detecting the engine speed, 24 is an engine water temperature sensor for detecting the engine water temperature, and 25 is an accelerator opening sensor for detecting the opening of an accelerator pedal (not shown). is there.
[0031]
A
[0032]
Hereinafter, control of the
(Embodiment)
Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0033]
FIG. 2 is a control flowchart of the
[0034]
In this embodiment, when the engine water temperature is 80 ° C. or less and the warm-up operation is required, the opening of the
[0035]
Details will be described below.
[0036]
In FIG. 2, first, in step S1, detection signals from various sensors are read. Specifically, the engine water temperature T detected by the engine
[0037]
Subsequently, in step S2, the differential pressure between the exhaust pressures P1 and P2 read in step S1 is calculated, and the exhaust particulate amount W collected by the
[0038]
Next, in step S3, it is determined whether or not the engine water temperature T detected in step S1 is a temperature that requires a warm-up operation, for example, 80 ° C. or higher.
[0039]
When it is determined NO in step S3, that is, when the engine water temperature T is 80 ° C. or lower and the warm-up operation is necessary, the processing of steps S4 to S6 is performed to set the opening of the
[0040]
Specifically, the opening of the
[0041]
Next, in step S5, a correction coefficient K1 is set according to the exhaust particulate amount W calculated in step S2. As shown in FIG. 4, the correction coefficient K1 is set to a larger value as the calculated exhaust particulate amount W is larger, and the opening degree of the
[0042]
Next, in step S6, the correction coefficient K2 is set according to the engine coolant temperature T read in step S1. As shown in FIG. 5, the correction coefficient K2 is set to a larger value as the engine water temperature T is higher, and the opening degree of the
[0043]
And the opening degree of the
[0044]
Here, the larger the value of the exhaust throttle valve opening obtained by the above formula, the more the
[0045]
Further, when it is determined NO in step S3, that is, when the engine water temperature T becomes 80 ° C. or higher and it is necessary to cancel the reduction control in the closing direction of the
[0046]
Specifically, first, in step S7, it is determined whether or not the exhaust particulate amount W calculated in step S2 is greater than a preset value α. Here, α is the amount of exhaust particulates that has almost no effect on torque shock, and can be obtained in advance by experiments.
[0047]
When YES is determined in step S7, that is, when the exhaust particulate amount W is larger than α and the exhaust pressure is originally high, the differential pressure before and after the reduction control of the
[0048]
When YES is determined in step S7, that is, when the exhaust particulate amount W is smaller than α and the exhaust pressure is originally low, the differential pressure before and after the reduction control of the
[0049]
In this embodiment, the correction coefficient K3 is shown in two steps depending on whether the exhaust particulate amount W is larger or smaller than α. However, the correction coefficient K3 may be set to change linearly according to the exhaust particulate amount W. Good.
[0050]
Further, when the exhaust particulate amount W is very large and there is almost no influence on the torque shock, the
[0051]
Subsequently, in step S10, it is determined whether or not the
[0052]
When it is determined NO in step S10, the process proceeds to step S11, and the
[0053]
That is, as shown in FIG. 6, when the exhaust particulate amount W is larger than α, the
[0054]
If it is determined as YES in step S10, the
[0055]
As described above, according to the present embodiment, when the exhaust particulate amount W is large due to the correction of the opening of the
[0056]
Further, by reducing the opening of the
[0057]
When the calculated exhaust particulate amount W is smaller than α, the reduction control of the
(Reference example)
Next, a reference example will be described based on FIG.
[0058]
FIG. 7 is a control flowchart of the
[0059]
In the above-described embodiment, an example in which the index is an opening degree is shown in the control of the
[0060]
Specifically, as shown in FIG. 1, an exhaust pressure sensor A is provided in the
[0061]
In step S20 of FIG. 7, the engine water temperature T detected by the engine
[0062]
In step S22, it is determined whether or not the engine water temperature T detected in step S1 is a temperature that requires a warm-up operation, for example, 80 ° C. or higher.
[0063]
When NO is determined in step S22, that is, when the engine water temperature T is 80 ° C. or lower and the warm-up operation is necessary, the processing of steps S23 to S25 is performed, and the opening degree of the
[0064]
Specifically, first, in step S23, the target exhaust pressure P0 is set based on the engine load (the fuel injection amount set based on the accelerator opening and the engine speed) and the engine speed.
[0065]
In step S24, the deviation between the exhaust pressure P3 read in step S21 and the target exhaust pressure P0 set in step S23 is calculated.
[0066]
In step S25, the
[0067]
When NO is determined in step S22, that is, when the engine water temperature T becomes 80 ° C. or higher and it is necessary to cancel the decrease control in the closing direction of the
[0068]
As described above, according to this reference example, the opening degree of the
[0069]
In the present embodiment and the reference example, an example is shown in which whether or not the engine needs to be warmed up is determined based on the engine water temperature T. However, based on the intake air temperature in the
[0070]
In the present embodiment and the reference example, the
[0071]
Further, in this embodiment and the reference example, the amount of exhaust particulates collected by the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram relating to an embodiment.
FIG. 2 is a control flowchart of an exhaust throttle valve according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a basic target opening map showing a basic target opening of the
FIG. 4 is a view showing a first correction coefficient table showing a correction coefficient K1 for the exhaust particulate amount related to the embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a second correction coefficient table showing a correction coefficient K2 for engine water temperature according to the embodiment.
6 is a time chart post-injection timing map showing an exhaust throttle valve opening degree when the
FIG. 7 is a control flowchart of an exhaust throttle valve according to a reference example.
[Explanation of symbols]
1: Diesel engine 11: Exhaust throttle valve 13: Particulate filter (exhaust particulate collection means)
14, 15, A: Exhaust pressure sensor 15: Exhaust gas recirculation passage 23: Crank angle sensor 24: Engine water temperature sensor (operating state detection means)
30: Control unit
Claims (2)
該排気微粒子捕集手段に捕集された排気微粒子量に関連するパラメータを検出する排気微粒子量検出手段と、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
該運転状態検出手段により検出された運転状態に基づいてエンジンの暖機運転が必要な状態であるか否かを判定する暖機運転要否判定手段と、
エンジンの排気通路に設けられる排気絞り弁と、
上記暖機運転要否判定手段によりエンジンの暖機運転が必要な状態であると判定された時、排気通路面積を減少させるよう上記排気絞り弁を減少制御する排気絞り弁制御手段とを備えたエンジンの排気絞り弁制御装置において、
上記排気絞り弁制御手段は、
上記排気微粒子量検出手段により検出された排気微粒子量が多い場合は少ない場合に比べて排気通路面積の減少量を小さくするよう排気絞り弁を制御する一方、
上記暖機運転要否判定手段により暖機運転が必要とされる状態から暖機運転が不要とされる状態への移行が検出された時、減少制御の解除を行うとともに、その減少制御の解除を、上記排気微粒子量検出手段により検出された排気微粒子量が少ない場合は多い場合に比べて緩やかに行うよう排気絞り弁を制御することを特徴とするエンジンの排気絞り弁制御装置。An exhaust particulate collection means provided in the exhaust passage of the engine for collecting exhaust particulates in the exhaust gas;
Exhaust particulate amount detection means for detecting parameters related to the amount of exhaust particulate collected by the exhaust particulate collection means;
An operating state detecting means for detecting the operating state of the engine;
A warm-up operation necessity determination unit that determines whether the engine needs to be warmed-up based on the operation state detected by the operation state detection unit;
An exhaust throttle valve provided in the exhaust passage of the engine;
An exhaust throttle valve control means for controlling the exhaust throttle valve to reduce the exhaust passage area when the warm-up operation necessity determination means determines that the engine needs to be warmed up. In an engine exhaust throttle valve control device,
The exhaust throttle valve control means includes:
When the exhaust particulate amount detected by the exhaust particulate amount detection means is large, the exhaust throttle valve is controlled so as to reduce the reduction amount of the exhaust passage area compared to the small amount ,
When the transition from the state where the warm-up operation is required to the state where the warm-up operation is unnecessary is detected by the warm-up operation necessity determination means, the decrease control is canceled and the decrease control is canceled. An exhaust throttle valve control device for an engine, wherein the exhaust throttle valve is controlled so that the exhaust particulate amount is more gently controlled when the exhaust particulate amount detected by the exhaust particulate amount detecting means is small than when the exhaust particulate amount is large .
上記排気絞り弁制御手段は、
エンジン水温に関連するパラメータが高い場合は低い場合に比べて排気通路面積の減少量を小さくするよう排気絞り弁を制御する一方、
上記暖機運転要否判定手段により暖機運転が必要とされる状態から暖機運転が不要とされる状態への移行が検出された時、減少制御の解除を行うとともに、その減少制御の解除を、上記排気微粒子量検出手段により検出された排気微粒子量が少ない場合は多い場合に比べて緩やかに行うよう排気絞り弁を制御することを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気絞り弁制御装置。 The operating state detecting means is configured to detect a parameter related to the engine water temperature,
The exhaust throttle valve control means includes:
When the parameter related to the engine water temperature is high, the exhaust throttle valve is controlled so as to reduce the reduction amount of the exhaust passage area compared with the case where the parameter is low .
When the transition from the state where the warm-up operation is required to the state where the warm-up operation is unnecessary is detected by the above-mentioned warm-up operation necessity determination means, the decrease control is canceled and the decrease control is canceled. 2. The exhaust throttle valve control for an engine according to claim 1, wherein the exhaust throttle valve is controlled so as to be performed more slowly than when the exhaust particulate amount detected by the exhaust particulate amount detecting means is small. Equipment .
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