JP4161887B2 - Exhaust purification device - Google Patents
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Description
本発明はディーゼルエンジンの排気パティキュレートを処理する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for processing exhaust particulates of a diesel engine.
ディーゼルエンジンから排出される排気パティキュレートを処理するために、排気系にパティキュレートを捕集するフィルタを配置し、フィルタに所定量のパティキュレートが堆積したとき、フィルタ温度を上昇させてフィルタに堆積しているパテキュレートを燃焼処理する、いわゆるフィルタの再生処理を行うものが各種提案されている(特許文献1参照)。
ところで、フィルタの再生処理中に、急減速が行われると、排気流量が急減少する。この場合に、フィルタに流入する排気はパティキュレートの燃焼に必要な酸素を供給するほか、燃焼した熱を奪ってフィルタ下流に排出するという冷却機能をも有しているため、このように再生処理の途中で排気流量が急減少すると、フィルタの熱が逃げずらくなりかつフィルタに捕集されているパティキュレートは燃焼し続けるため、フィルタのベッド温度が急上昇して限界ベッド温度を超えかねない。 By the way, if the rapid deceleration is performed during the regeneration process of the filter, the exhaust gas flow rate rapidly decreases. In this case, the exhaust gas flowing into the filter not only supplies the oxygen necessary for burning the particulates, but also has a cooling function that takes the heat of combustion and discharges it downstream of the filter. If the exhaust flow rate suddenly decreases in the middle of the process, the heat of the filter becomes difficult to escape and the particulates collected by the filter continue to burn, so the bed temperature of the filter may rise rapidly and exceed the limit bed temperature.
これに対処するためフィルタ再生処理の途中で急減速が行われたときには再生処理を中止することが考えられる。しかしながら、運転中に減速する機会は多いのであるから、急減速のたびに再生処理を中止するのでは、再生処理の機会を狭めてしまう。 In order to cope with this, it is conceivable to stop the regeneration process when sudden deceleration is performed during the filter regeneration process. However, since there are many opportunities to decelerate during driving, if the regeneration process is stopped at each sudden deceleration, the opportunity for the regeneration process is narrowed.
また、減速時におけるベッド温度の急上昇はフィルタに捕集されているパティキュレートの量に依存するのであるから、パティキュレートの捕集量が少ない段階で再生処理に入れば、つまり再生処理のインターバルを短くして再生処理の頻度を高めれば、再生処理の途中で減速状態となってもベッド温度の急上昇を抑制することができる、とも考えられる。しかしながら、再生処理のためにはベッド温度が目標ベッド温度(350℃〜650℃の範囲)となるように排気温度を上昇させる必要があり、そのため例えばポスト噴射を行うとすれば、このように再生処理の頻度を高めたとき、ポスト噴射を行う機会も増え、燃費の悪化を招く。従って、この方法も得策でない。 In addition, since the sudden rise in bed temperature during deceleration depends on the amount of particulates collected by the filter, if the regeneration process is entered at a stage where the amount of particulates collected is small, that is, the interval of the regeneration process is increased. If the frequency of the regeneration process is increased by shortening it, it can be considered that a sudden rise in bed temperature can be suppressed even if the vehicle is decelerated during the regeneration process. However, for the regeneration process, it is necessary to raise the exhaust gas temperature so that the bed temperature becomes the target bed temperature (in the range of 350 ° C. to 650 ° C.). When the frequency of processing is increased, the opportunity to perform post-injection also increases, leading to deterioration in fuel consumption. Therefore, this method is also not a good idea.
そこで本発明は、再生処理中に所定の減速時になったか否かを判定し、再生処理中に減速時になったと判定されたときには、排気の冷却機能を取り戻すために排気流量を増量側に制御しつつ、通常の場合(所定の減速時を除くという意味)の第1目標排気温度よりも低い第2目標排気温度が得られるように排気温度を制御することにより、再生処理中に減速状態となった場合でもフィルタのベッド温度の上昇を抑制しつつ再生処理を継続させることを目的とする。 Therefore, the present invention determines whether or not a predetermined deceleration has occurred during the regeneration process, and when it is determined that the deceleration has occurred during the regeneration process, the exhaust flow rate is controlled to be increased in order to regain the exhaust cooling function. On the other hand, by controlling the exhaust temperature so as to obtain a second target exhaust temperature lower than the first target exhaust temperature in the normal case (meaning excluding a predetermined deceleration time), the vehicle enters a deceleration state during the regeneration process. In this case, it is an object to continue the regeneration process while suppressing an increase in the bed temperature of the filter.
一方、上記の従来装置では、フィルタの再生時に車両が減速状態になると、外気からの吸気量を制限し排気還流量を増加させて、高温の排気を多量に吸気に混入させ、これにより吸気温度を上昇させ、排気の昇温状態を維持するようにしている。しかしながら、従来装置は、排気の昇温を目的とするものに過ぎず、再生処理中の減速によってフィルタのベッド温度が上昇してしまう点を技術的課題とし、そのベッド温度の上昇を回避しようとする本願発明とは技術的思想が異なる。また、本願発明では減速時の排気温度の目標値は通常の場合より低めているのであり、排気温度の制御方向が、排気温度を上昇させようとする従来装置とは異なっている。 On the other hand, in the above-described conventional device, when the vehicle is decelerated during the regeneration of the filter, the intake air amount from the outside air is limited to increase the exhaust gas recirculation amount, so that a large amount of high-temperature exhaust gas is mixed into the intake air. Is raised to maintain the temperature rise state of the exhaust. However, the conventional device is only intended to raise the temperature of the exhaust gas, and the technical problem is that the bed temperature of the filter increases due to deceleration during the regeneration process, and an attempt is made to avoid the rise of the bed temperature. The technical idea is different from the present invention. Further, in the present invention, the target value of the exhaust temperature at the time of deceleration is lower than in the normal case, and the control direction of the exhaust temperature is different from that of the conventional apparatus that attempts to increase the exhaust temperature.
本発明は、排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備え、フィルタの再生時期になると排気温度を第1目標排気温度まで上昇させてフィルタの再生処理を行うエンジンの排気浄化装置において、再生処理中に所定の減速時になったか否かを判定し、この判定結果より再生処理中に減速時になったとき、前記第1目標排気温度よりも低い第2目標排気温度が得られるように排気温度を制御すると共に、同じく再生処理中に減速時になったとき、排気流量を増量側に制御し、かつフィルタの現在の温度を推定し、再生処理中に減速時になったとき、このフィルタの現在の温度が高いほど小さくなる値のディレイ時間を演算し、再生処理中に減速時になったタイミングよりこのディレイ時間だけ前記排気温度の制御及び排気流量の制御を遅らせるように構成する。 The present invention provides an exhaust purification apparatus for an engine which includes a filter for collecting particulates in an exhaust passage, and raises the exhaust temperature to a first target exhaust temperature to perform the regeneration process of the filter at the regeneration time of the filter. It is determined whether or not the vehicle has reached a predetermined deceleration, and from this determination result, when the vehicle is decelerated during the regeneration process, the exhaust temperature is set so that a second target exhaust temperature lower than the first target exhaust temperature is obtained. In addition, when the deceleration occurs during the regeneration process, the exhaust flow rate is controlled to the increase side , and the current temperature of the filter is estimated, and when the deceleration occurs during the regeneration process, the current temperature of the filter The higher the value is, the smaller the delay time is calculated, and the exhaust temperature control and exhaust flow rate control are performed by this delay time from the timing when deceleration occurs during the regeneration process. Make up to Selle so.
本発明によれば、再生処理中に所定の減速が行われ、フィルタのベッド温度が上昇しようとするときに、排気流量を増量側に制御するので排気による冷却機能が取り戻され、かつ排気温度が減速状態でない場合よりも低い温度の第2目標温度へと制御されるので、フィルタのベッド温度の上昇を抑制しつつ再生処理を継続して行わせることができる。 According to the present invention, when the predetermined deceleration is performed during the regeneration process and the bed temperature of the filter is about to rise, the exhaust flow rate is controlled to the increase side, so that the cooling function by the exhaust is regained and the exhaust temperature is reduced. Since the second target temperature, which is lower than that in the case where the vehicle is not decelerated, is controlled, the regeneration process can be continuously performed while suppressing an increase in the bed temperature of the filter.
また、再生処理中に減速が行われたときにも再生処理が継続されるので、再生処理の機会を増大させることができる。 Further, since the reproduction process is continued even when deceleration is performed during the reproduction process, the opportunity for the reproduction process can be increased.
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
図1において、1はディーゼルエンジンで、排気通路2と吸気通路3のコレクタ部3aとを結ぶEGR通路4に、圧力制御弁(図示しない)からの制御圧力に応動するダイヤフラム式のEGR弁6(EGR装置)を備えている。圧力制御弁は、エンジンコントローラ31からのデューティ制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のEGR率を得るようにしている。
In FIG. 1,
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置10を備える。この燃料噴射装置10は、主に燃料タンク(図示しない)、サプライポンプ14、コモンレール(蓄圧室)16、気筒毎に設けられるノズル17からなり、サプライポンプ14により加圧された燃料は蓄圧室16にいったん蓄えられ、この蓄圧室16の高圧燃料が気筒数分のノズル17へと分配される。
The engine includes a common rail
ノズル17(燃料噴射弁)は、針弁、ノズル室、ノズル室への燃料供給通路、リテーナ、油圧ピストン、リターンスプリングなどからなり、油圧ピストンへの燃料供給通路に三方弁(図示しない)が介装されている。三方弁(電磁弁)のOFF時には、針弁が着座状態にあるが、三方弁がON状態になると針弁が上昇してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。つまり三方弁のOFFからONへの切換時期により燃料の噴射開始時期が、またON時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室16の圧力が同じであればON時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。
The nozzle 17 (fuel injection valve) includes a needle valve, a nozzle chamber, a fuel supply passage to the nozzle chamber, a retainer, a hydraulic piston, a return spring, and the like, and a three-way valve (not shown) is interposed in the fuel supply passage to the hydraulic piston. It is disguised. When the three-way valve (solenoid valve) is OFF, the needle valve is seated, but when the three-way valve is turned ON, the needle valve rises and fuel is injected from the nozzle hole at the tip of the nozzle. That is, the fuel injection start timing is adjusted by the switching timing of the three-way valve from OFF to ON, and the fuel injection amount is adjusted by the ON time. If the pressure in the
EGR通路4の開口部下流の排気通路2に、排気の熱エネルギーを回転エネルギーに変換するタービン22と吸気を圧縮するコンプレッサ23とを同軸で連結した可変容量ターボ過給機21を備える。タービン22のスクロール入口に、アクチュエータ25により駆動される可変ノズル24(可変容量機構)が設けられ、エンジンコントローラ31により、可変ノズル24は低回転速度域から所定の過給圧が得られるように、低回転速度側ではタービン22に導入される排気の流速を高めるノズル開度(傾動状態)に、高回転速度側では排気を抵抗なくタービン22に導入させノズル開度(全開状態)に制御する。
The exhaust passage 2 downstream of the opening of the EGR passage 4 is provided with a
上記のアクチュエータ25は、制御圧力に応動して可変ノズル26を駆動するダイヤフラムアクチュエータ26と、このダイヤフラムアクチュエータ26への制御圧力を調整する圧力制御弁27とからなり、可変ノズル24の実開度が目標ノズル開度となるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁27に出力される。
The actuator 25 includes a
コレクタ3a入口には、アクチュエータ43により駆動される吸気絞り弁42(吸気絞り装置)が設けられている。上記のアクチュエータ43は、制御圧力に応動して吸気絞り弁42を駆動するダイヤフラムアクチュエータ44と、このダイヤフラムアクチュエータ44への制御圧力を調整する圧力制御弁45とからなり、吸気絞り弁42が目標開度まで閉じられるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁45に出力される。
An intake throttle valve 42 (intake throttle device) driven by an
アクセルセンサ32、エンジン回転速度とクランク角度を検出するセンサ33、水温センサ34、エアフローメータ35からの信号が入力されるエンジンコントローラ31では、これらの信号に基づいて目標EGR率と目標過給圧とが得られるようにEGR制御と過給圧制御を協調して行う。
In the
排気通路2には排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ41が設置される。フィルタ41のパティキュレートの堆積量が所定値に達すると、排気温度を上昇させてフィルタ41に堆積しているパティキュレートを燃焼除去する。
A
フィルタ41の圧力損失(フィルタ41の上流と下流の圧力差)を検出するために、フィルタ41をバイパスする差圧検出通路に差圧センサ36が設けられる。
In order to detect the pressure loss of the filter 41 (the pressure difference between the upstream and downstream of the filter 41), a
この差圧センサ36により検出されるフィルタ41の圧力損失ΔPは、温度センサ37からのフィルタ入口温度T1、温度センサ38からのフィルタ出口温度T2と共にエンジンコントローラ31に送られ、主にマイクロプロセッサで構成されるエンジンコントローラ31では、これらに基づいてフィルタ41の再生処理を行う。
The pressure loss ΔP of the
フィルタ41の再生処理を行うこうしたエンジンを前提として、本発明では
(1)再生処理の途中で急減速時になったか否かを判定し、
(2)再生処理の途中で急減速時になったときには通常の場合(急減速時を除くという意味)の目標排気温度(第1目標排気温度)よりも低い目標排気温度(第2目標排気温度)を設定し、
(3)排気流量を増量側に制御しつつこの第2目標排気温度が得られるように排気温度を制御する。
On the premise of such an engine that performs the regeneration processing of the
(2) Target exhaust temperature (second target exhaust temperature) lower than the target exhaust temperature (first target exhaust temperature) in the normal case (meaning excluding sudden deceleration) when sudden deceleration occurs during the regeneration process Set
(3) The exhaust gas temperature is controlled so that the second target exhaust gas temperature is obtained while controlling the exhaust gas flow rate to the increase side.
これについてさらに説明すると、この実施形態では、後述する図3により再生処理フラグを設定するのであるが、この場合に図3のステップ4での再生実施条件より減速時を除いている。つまり、差圧センサ36により検出されるフィルタ41の圧力損失ΔPが再生開始判定値ΔPHmaxを超えても減速時には再生処理フラグ=1とならないようにしている。減速時に再生処理を行わせないようにしている理由は、再生処理の途中で急減速が行われた場合のフィルタ41のベッド温度の急上昇を回避するためである。これを図2を参照して説明すると、図2は再生処理の途中で急減速が行われた場合の排気流量、排気温度、ベッド温度の動きをモデルで示している。
This will be further described. In this embodiment, the regeneration processing flag is set according to FIG. 3 described later, but in this case, the time of deceleration is excluded from the regeneration execution condition in step 4 of FIG. That is, even if the pressure loss ΔP of the
減速時に再生処理を開始する場合と、図2のように再生の途中で急減速が行われた場合とでは厳密には同じでないが、急減速がフィルタ41のベッド温度に与える影響では同じである。すなわち、フィルタ41の再生処理の途中で急減速のためアクセルペダルを素早く戻すと、急激に排気流量が減少する(図2第3段目の破線参照)。フィルタ41に流入する排気はフィルタ41におけるパティキュレートの燃焼に必要な酸素を供給するほか、燃焼した熱を奪ってフィルタ41下流に排出するという冷却機能をも有しているため、このように再生処理の途中で排気流量が急減少すると、フィルタ41の熱が逃げずらくなりかつフィルタ41に捕集されているパティキュレートは燃焼し続けるため、フィルタ41のベッド温度が急上昇して限界ベッド温度を超える可能性がある(図2最下段の破線参照)。
The case where the regeneration process is started at the time of deceleration is not exactly the same as the case where the sudden deceleration is performed in the middle of the regeneration as shown in FIG. 2, but the effect of the sudden deceleration on the bed temperature of the
減速時に再生処理を開始する場合も同様であり、減速による排気流量の減少によりフィルタ41のベッド温度が急上昇して限界ベッド温度を超えかねないのである。そこで、減速時には再生処理に入らないようにするため、図3のステップ4での再生実施条件より減速時を除くようにしたものである。
The same applies to the case where the regeneration process is started at the time of deceleration, and the bed temperature of the
しかしながら、運転中に減速する機会は多いのであるから、減速時を再生処理を行わない運転条件にしているのでは、再生処理の機会を狭めてしまうことになっている。 However, since there are many opportunities to decelerate during driving, if the driving conditions are set so that regeneration processing is not performed during deceleration, the opportunity for regeneration processing is narrowed.
また、再生処理中に急減速が行われたときには図2で前述したように減速による排気流量の減少を受けてフィルタ41のベッド温度が急上昇し限界ベッド温度を超えかねない。
In addition, when rapid deceleration is performed during the regeneration process, the bed temperature of the
そこで、再生処理中に急減速が行われたときでも、フィルタ41のベッド温度が限界ベッド温度を超えないように配慮しながら再生処理を継続して行うことができないか、と本発明の発明者が考慮した結果、創出されたのが本発明である。すなわち、本発明では急減速を判定したとき(図2第2段目のように急減速フラグ=1となったとき)、排気流量を増量側に制御してほぼ急減速前の値を保持させつつ(図2第3段目の実線参照)、目標排気温度を通常時の値(図2第4段目の第1目標排気温度tTexh1を参照)より低い値(図2第4段目の第2目標排気温度tTexh2を参照)へと引き下げ、この第2目標排気温度tTexh2を目指して排気温度を制御することにより、再生処理の途中で急減速が行われたとしても、フィルタ41のベッド温度を限界ベッド温度を超えさせることなく、再生処理を継続させようとするのである。
Therefore, even when a sudden deceleration is performed during the regeneration process, the inventor of the present invention may confirm that the regeneration process can be continuously performed while considering that the bed temperature of the
エンジンコントローラ31により行われるこれら制御の内容を、以下、フローチャートに基づいて詳述する。
The contents of these controls performed by the
図3は再生処理フラグを設定するためのもので、一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。 FIG. 3 is for setting a reproduction processing flag, and is executed at regular intervals (for example, every 10 ms).
図3においてステップ1ではフィルタ41の圧力損失ΔPを差圧センサ36の出力から読み込む。
In FIG. 3, in
ステップ2では再生処理フラグをみる。再生処理フラグは後述する再生処理条件が成立したとき1となるフラグである。エンジン始動時にはゼロに初期設定されているので、再生処理条件の成立する前にはステップ3、4に進み、再生処理条件をみる。再生処理条件の成立は、フィルタ41の圧力損失ΔPが再生開始判定値ΔPHmaxを超えかつ再生実施条件にあることである。
In step 2, the reproduction processing flag is checked. The reproduction processing flag is a flag that becomes 1 when a reproduction processing condition described later is satisfied. Since the engine is initially set to zero when the engine is started, the process proceeds to
ここで、再生実施条件はエンジンの運転条件がフィルタ41の再生に適しているか否かを判定するための条件である。ここではエンジンの回転速度と燃料噴射量(エンジン負荷相当)により定まる運転条件が所定の領域にある場合に再生実施条件が成立する。
Here, the regeneration execution condition is a condition for determining whether or not the engine operating condition is suitable for the regeneration of the
アイドル領域(あるいはアイドルに近い低負荷域を含む)では再生実施条件が非成立であるとしている。これは、アイドル領域はもともと排気温度が低く、ポスト噴射及び吸気絞りを行っても排気温度を第1目標排気温度tTbed1へと上昇させることができないからである。ここで、第1目標排気温度tTbed1はフィルタ41に堆積したパティキュレートが自着火して速やかに燃焼する温度であり、450℃〜650℃の範囲である。
It is assumed that the regeneration execution condition is not established in the idle region (or including a low load region close to idle). This is because the exhaust temperature is originally low in the idle region, and the exhaust temperature cannot be raised to the first target exhaust temperature tTbed1 even if post injection and intake throttling are performed. Here, the first target exhaust temperature tTbed1 is a temperature at which the particulates deposited on the
また、エンジン回転速度と燃料噴射量とが所定の領域にある場合でも、エンジンが減速している場合には再生実施条件は成立しないと判定する。 Further, even when the engine rotation speed and the fuel injection amount are in a predetermined region, it is determined that the regeneration execution condition is not satisfied when the engine is decelerated.
このため圧力損失ΔPが再生開始判定値ΔPHmax以下のときやエンジンの運転条件が再生実施条件にないときにはそのまま今回の処理を終了する。 For this reason, when the pressure loss ΔP is equal to or smaller than the regeneration start determination value ΔPHmax or when the engine operating condition is not in the regeneration execution condition, the current process is terminated.
フィルタ41の圧力損失ΔPが再生開始判定値ΔPHmaxを超えかつエンジンの回転速度と燃料噴射量により定まる運転条件が再生実施条件にあるときには再生処理を行うことができると判断しステップ5に進んで再生処理フラグ=1とする。
When the pressure loss ΔP of the
この再生処理フラグ=1により次回からはステップ2よりステップ3へと進むことができないため、そのまま処理を終了する。すなわち、再生処理フラグは、ステップ5で1になった後、後述する再生処理の終了のタイミングでゼロにリセットされるようになっている(図5ステップ37参照)。
Since the reproduction processing flag = 1 cannot proceed from step 2 to step 3 from the next time, the processing is ended as it is. That is, after the reproduction processing flag is set to 1 in
図4は急減速フラグを設定するためのもので、一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。 FIG. 4 is for setting the rapid deceleration flag, and is executed at regular intervals (for example, every 10 ms).
ステップ11では再生処理フラグをみる。再生処理フラグ=0であるときにはそのまま今回の処理を終了する。 In step 11, the reproduction processing flag is checked. When the reproduction process flag = 0, the current process is terminated as it is.
再生処理フラグ=1であるときにはステップ12に進み急減速フラグ(ゼロに初期設定)をみる。ここでは急減速フラグ=0であるとして述べると、このときにはステップ13以降に進む。 When the regeneration processing flag = 1, the routine proceeds to step 12 where the rapid deceleration flag (initially set to zero) is viewed. Here, assuming that the rapid deceleration flag = 0, at this time, the routine proceeds to step 13 and thereafter.
ステップ13ではセンサ33により検出されるエンジン回転速度Neを読み込み、ステップ14で前回のエンジン回転速度からの偏差(つまり回転速度の演算周期当たりの変化量)ΔNeを算出する。ΔNeが正の値であれば、減速中であることを、正または負の値であれば加速中または定常状態であることを表す。
In step 13, the engine rotational speed Ne detected by the
ステップ15ではΔNeと所定値α(正の値)を比較する。ΔNeがα未満であるときには急激な減速中でない、つまり緩やかな減速中、定常時、加速時のいずれかにあると判断しそのまま今回の処理を終了する。 In step 15, ΔNe is compared with a predetermined value α (positive value). When ΔNe is less than α, it is determined that the vehicle is not rapidly decelerating, that is, during moderate deceleration, steady state or acceleration, and the current process is terminated.
ΔNeがα以上であるときには急激な減速中であると判断してステップ16に進み急減速フラグ=1とする。 When ΔNe is greater than or equal to α, it is determined that rapid deceleration is in progress, and the routine proceeds to step 16 where the rapid deceleration flag = 1.
ここで、急減速以外は減速中であっても本制御を実施しない。これは、緩やかな減速時には排気流量の減少によるフィルタ41のベッド温度の上昇もそれほどでなく、従ってベッド温度が限界ベッド温度を超えることはないと判断しているためである。最終的にはαはマッチングにより定める。
Here, this control is not performed even during deceleration other than rapid deceleration. This is because it is determined that the bed temperature of the
この急減速フラグ=1により次回からはステップ12よりステップ13以降に進むことができない。 Due to this rapid deceleration flag = 1, it is not possible to proceed from step 12 to step 13 onward from the next time.
図5は再生処理中の急減速時制御を行うためのもので、一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。ここで、急減速時制御は上記(3)の制御であり、排気温度制御と排気流量制御からなり、後述するように排気温度制御フラグ=1となったとき図7のフローにより排気温度制御が、また排気流量制御フラグ=1となったとき図11のフローにより排気流量制御が行われる。 FIG. 5 shows a control for sudden deceleration during the reproduction process, which is executed at regular time intervals (for example, every 10 ms). Here, the control at the time of sudden deceleration is the control of the above (3), which consists of exhaust temperature control and exhaust flow rate control, and when the exhaust temperature control flag = 1 as will be described later, the exhaust temperature control is performed according to the flow of FIG. When the exhaust flow rate control flag = 1, the exhaust flow rate control is performed according to the flow of FIG.
ステップ21では再生処理フラグをみる。再生処理フラグ=1であるときにはステップ22以降に進む。
In
ステップ22、23では今回と前回の急減速フラグをみる。今回に急減速フラグ=0であるときにはフィルタ41の再生処理は必要であるものの急減速制御は不要であると判断し、ステップ39に進んで通常時の排気温度制御、つまり排気温度を第1目標排気温度tTexh1まで上昇させる制御を行い今回の処理を終了する。
今回に急減速フラグ=1であってかつ前回に急減速フラグ=0である、つまり今回初めて急減速フラグ=1となったときにはステップ24〜28に進む。すなわち、ステップ24では温度センサ37、38により検出されるフィルタ入口温度T1、フィルタ出口温度T2を読み込み、ステップ25でこれら温度T1、T2を用いて、
rTbed=b1×T1+b2×T2…(1)
ただし、b1、b2:定数、
の式によりフィルタ41の現在のベッド温度rTbedを算出(推定)する。(1)式のb1、b2は実験により決まる値である。
When the rapid deceleration flag = 1 at this time and the rapid deceleration flag = 0 at the previous time, that is, when the rapid deceleration flag = 1 at this time for the first time, the process proceeds to Steps 24-28. That is, in
rTbed = b1 × T1 + b2 × T2 (1)
Where b1, b2: constants,
The current bed temperature r Tbed of the
ステップ26では実ベッド温度rTbedより図6を内容とするテーブルを検索することにより目標排気温度を第1目標排気温度tTbed1から、より低い第2目標排気温度tTbed2へ切換える際のディレイ時間tdlyを演算する。ディレイ時間tdlyは図6のように実ベッド温度rTbedが高いほど小さくなる値である。実ベッド温度rTbedが低い場合にはディレイ時間tdlyを大きく設定することでベッド温度の上昇を妨げないようにすることが好ましい。一方、実ベッド温度rTbedが高い場合にはディレイ時間tdlyを極力小さくすることでベッド温度の上限温度の超過を防止する必要がある。ディレイ時間tdlyはこれらの要求を満足させる値に設定している。
In
ステップ27ではタイマを起動する。このタイマは急減速フラグがゼロより1へと切換わってからの経過時間を計測するためのものである。 In step 27, a timer is started. This timer is for measuring the elapsed time after the rapid deceleration flag is switched from zero to one.
今回、前回とも急減速フラグ=1であるときにはステップ22、23よりステップ29以降に進む。ステップ29、30では今回にタイマ値がディレイ時間以上になっているか否か、前回にタイマ値がディレイ時間以上であったか否かをみる。今回にタイマ値がディレイ時間未満であるときにはそのまま今回の処理を終了する。
At this time, if the rapid deceleration flag = 1 in both cases, the process proceeds from
今回にタイマ値がディレイ時間以上になり前回にタイマ値がディレイ時間未満であった、つまり今回初めてタイマ値がディレイ時間に達したときにはステップ31、32に進み排気温度制御フラグ(ゼロに初期設定)=1かつ排気流量制御フラグ(ゼロに初期設定)=1とする。
When the timer value is now greater than or equal to the delay time and the timer value was less than the delay time last time, that is, when the timer value has reached the delay time for the first time, the process proceeds to
ここで、排気温度制御フラグは後述する図7のフローで、また排気流量制御フラグは後述する図11のフローで使用される。 Here, the exhaust temperature control flag is used in the flow of FIG. 7 described later, and the exhaust flow rate control flag is used in the flow of FIG. 11 described later.
今回、前回ともタイマ値がディレイ時間以上であるときにはステップ29、30よりステップ33、34に進みステップ24、25と同様にして、温度センサ37、38により検出されるフィルタ入口温度T1、フィルタ出口温度T2を用いて、前述の(1)式によりフィルタ41の現在のベッド温度rTbedを算出する。
At this time, when the timer value is equal to or longer than the delay time in the previous time, the process proceeds from Steps 29 and 30 to
ステップ35ではこの実ベッド温度rTbedと限界ベッド温度を比較する。排気温度制御と排気流量制御を開始した当初は実ベッド温度rTbedが限界ベッド温度を超えていないので、ステップ36に進み、これに対して排気温度制御と排気流量制御を開始した後に何らかの理由で実ベッド温度rTbedが限界ベッド温度を超えたときには再生処理を中止するため、ステップ37、38での再生処理の終了操作に進む。
In
ステップ36では再生終了か否かをみる。再生終了を判定する方法としては様々な方法が開示されている。いずれの方法でもかまわない。簡単には例えば、再生に要する時間は予め分かっているので、再生処理の開始時に起動したタイマ値がこの時間を超えたとき再生終了と判断させればよい。
In
再生終了タイミングに達していないときには排気温度制御と排気流量制御を継続するためステップ31、32の操作を実行する。
When the regeneration end timing has not been reached, the operations of
一方、再生終了タイミングに達したときには再生処理を終了させるため、ステップ36よりステップ37に進んで再生処理フラグ=0とし、また次回の再生処理中の急減速時に備えるためステップ38で排気温度制御フラグ、排気流量制御フラグ、急減速フラグをいずれもゼロに戻しておく。
On the other hand, when the regeneration end timing is reached, the regeneration process is terminated, so that the process proceeds from
図7は排気温度制御を行うためのもので、一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。 FIG. 7 is for exhaust gas temperature control, and is executed at regular intervals (for example, every 10 ms).
ステップ41では排気温度制御フラグをみる。排気温度制御フラグ=0であるときにはそのまま今回の処理を終了する。
In
排気温度制御フラグ=1であるときにはステップ42に進んでエンジン回転速度Ne、エンジン負荷としての燃料噴射量Qfを読み込み、これらNe、Qfにより定まる運転条件がポスト噴射により排気温度を第2目標排気温度tTexh2へと上昇させる領域(ポスト噴射域)にあるのか、それともメイン噴射時期の遅角により排気温度を第2目標排気温度tTexh2へと上昇させる領域(メイン噴射時期遅角域)にあるのかをステップ43でみる。これらポスト噴射域、メイン噴射時期遅角域はエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfをパラメータとして図8のように予め定めている。 When the exhaust gas temperature control flag = 1, the routine proceeds to step 42, where the engine speed Ne and the fuel injection amount Qf as the engine load are read, and the operating conditions determined by these Ne and Qf are the exhaust gas temperature by the post injection and the second target exhaust gas temperature. Whether it is in the region where the temperature is increased to tTexh2 (post injection region) or whether it is in the region where the exhaust temperature is increased to the second target exhaust temperature tTexh2 due to the delay of the main injection timing (main injection timing delay region) See at 43. These post-injection region and main injection timing retardation region are predetermined as shown in FIG. 8 using the engine speed Ne and the fuel injection amount Qf as parameters.
運転条件がポスト噴射域にあるときにはステップ44に進みエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfから図9を内容とするマップを検索することによりポスト噴射量を演算し、これに対して運転条件がメイン噴射時期遅角域にあるときにはステップ43よりステップ45に進みエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfから図10を内容とするマップを検索することによりメイン噴射時期遅角量を演算する。
When the operating condition is in the post-injection region, the routine proceeds to step 44, where the post-injection amount is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 9 from the engine speed Ne and the fuel injection amount Qf. When in the injection timing retardation region, the routine proceeds from
図9、図10の特性は第2目標排気温度tTexh2が得られるように予め設定したものである。第2目標排気温度tTexh2は一定値であり、運転条件が相違しても一定値の第2目標排気温度tTexh2が得られるように、ポスト噴射量、メイン噴射時期遅角量を低負荷になるほどまた低回転速度になるほど大きくなる値で設定している。 The characteristics shown in FIGS. 9 and 10 are set in advance so as to obtain the second target exhaust temperature tTexh2. The second target exhaust temperature tTexh2 is a constant value, and the post-injection amount and the main injection timing retardation amount are reduced as the load decreases so that a constant second target exhaust temperature tTexh2 can be obtained even if the operating conditions are different. The value is set so as to increase as the rotational speed decreases.
このようにして演算されるポスト噴射量とメイン噴射時期遅角量とは燃料噴射量、燃料噴射時期を演算するための図示しないフローにおいて用いられ、ポスト噴射やメイン噴射時期の遅角が行われる。 The post injection amount and the main injection timing retardation amount calculated in this way are used in a flow (not shown) for calculating the fuel injection amount and the fuel injection timing, and the post injection and the main injection timing are retarded. .
図11は排気流量制御を行うためのもので、一定時間毎(例えば10ms毎)に実行する。 FIG. 11 is for exhaust gas flow rate control, and is executed at regular intervals (for example, every 10 ms).
ステップ51では排気流量制御フラグをみる。排気流量制御フラグ=0であるときにはそのまま今回の処理を終了する。 In step 51, the exhaust flow control flag is checked. If the exhaust flow control flag = 0, the current process is terminated.
排気流量制御フラグ=1であるときにはステップ52に進んで排気流量が増える側(排気流量を増加させる方向)にEGR弁開度(EGR弁6の開度)、可変ノズル開度(可変ノズル24のノズル開度)、吸気絞り弁開度(吸気絞り弁42の開度)を制御する。
When the exhaust gas flow rate control flag = 1, the routine proceeds to step 52 where the EGR valve opening degree (the opening degree of the EGR valve 6) and the variable nozzle opening degree (the
EGR弁開度、可変ノズル開度及び吸気絞り弁開度と排気流量との間には図12に示す関係があり、また、同図の特性は運転条件(Ne、Qf)により変化するので、最終的には図13に示したように運転条件に応じて目標EGR弁開度、目標可変ノズル開度、目標吸気絞り弁開度の特性を求めてこれをマップにしておき、そのときの運転条件に応じて当該マップを検索することにより、目標EGR弁開度、目標可変ノズル開度、目標吸気絞り弁開度を演算させればよい。 There is a relationship shown in FIG. 12 between the EGR valve opening, the variable nozzle opening, the intake throttle valve opening, and the exhaust flow rate, and the characteristics of the figure change depending on the operating conditions (Ne, Qf). Finally, as shown in FIG. 13, the characteristics of the target EGR valve opening, the target variable nozzle opening, and the target intake throttle valve opening are obtained in accordance with the operating conditions, and these are plotted on a map. By searching the map according to the conditions, the target EGR valve opening, the target variable nozzle opening, and the target intake throttle valve opening may be calculated.
EGR弁6、可変ノズル24、吸気絞り弁42は、図11の排気流量制御においては排気流量制御手段であり、ここでは3つの排気流量制御手段を同時に作動させているが、これに限らず少なくとも1つの排気流量制御手段をさせればよい。
The EGR valve 6, the
ステップ53ではエアフロメータ35より検出される吸入空気流量Qa、燃料噴射量Qf、温度センサ37により検出されるフィルタ入口温度T1[℃]、差圧センサ36により検出される圧力損失△Pを読み込み、これらを用いて
rQexh=A×(Qa+σ2×σ1×Qf)
×{P0/(273+20)}×{(273+T1)/(P0+△P)}…(2)
ただし、A :定数、
σ1:燃料密度(一定値)、
σ2:排気密度(一定値)、
P0:大気圧、
の式により実排気流量rQexhを算出(推定)する。(2)式において{P0/(273+20)}×{(273+T1)/(P0+△P)}の項は基準状態(20℃、大気圧)への換算係数である。
In step 53, the intake air flow rate Qa detected by the
× {P0 / (273 + 20)} × {(273 + T1) / (P0 + ΔP)} (2)
Where A is a constant,
σ1: Fuel density (constant value),
σ2: exhaust density (constant value),
P0: atmospheric pressure,
The actual exhaust flow rate rQexh is calculated (estimated) by the following formula. In the equation (2), the term {P0 / (273 + 20)} × {(273 + T1) / (P0 + ΔP)} is a conversion factor to the reference state (20 ° C., atmospheric pressure).
ステップ55ではこの実排気流量rQexhと上限値Qmaxを比較する。ここで、上限値Qmaxは図14のように定めている。すなわち、排気流量と再生処理中のベッド温度との間には図14に示す関係があり、排気流量は増やせばよいというものでなく、排気流量を増やし過ぎると却って再生処理中のベッド温度を低下させてしまうことになる。そこで、排気流量制御に上限値Qmaxを定めておき、この上限値Qmaxと限界ベッド温度に対する排気流量(下限値)との間を制御範囲とするのである。 In step 55, the actual exhaust flow rate rQexh is compared with the upper limit value Qmax. Here, the upper limit value Qmax is determined as shown in FIG. That is, there is a relationship shown in FIG. 14 between the exhaust flow rate and the bed temperature during the regeneration process. The exhaust flow rate does not have to be increased. If the exhaust flow rate is excessively increased, the bed temperature during the regeneration process is lowered. I will let you. Therefore, an upper limit value Qmax is set for the exhaust flow rate control, and the range between the upper limit value Qmax and the exhaust flow rate (lower limit value) with respect to the limit bed temperature is set as the control range.
実排気流量rQexhが上限値Qmax以下に収まっているときにはそのまま今回の処理を終了し、実排気流量rQexhが上限値Qmaxを超えているときにはステップ56に進んで目標EGR弁開度と目標可変ノズル開度を増大方向へ、目標スロットル弁開度を減少方向へ補正し、補正した目標値に対応してEGR弁開度、可変ノズル開度及び吸気絞り弁開度を制御する。 If the actual exhaust flow rate rQexh is below the upper limit value Qmax, the current process is terminated. The degree of opening is corrected in the increasing direction and the opening degree of the target throttle valve is reduced in the decreasing direction, and the EGR valve opening degree, the variable nozzle opening degree, and the intake throttle valve opening degree are controlled in accordance with the corrected target values.
このときの各補正量は次のようにして決定する。すなわち、実排気流量rQexhと上限値Qmaxとの差rQexh−Qmaxを計算する。そして、差rQexh−Qmaxに基づき、エンジンコントローラ31のメモリに予め格納されている図15〜図17に示す特性のテーブルを検索してEGR弁開度、可変ノズル開度及び吸気絞り弁開度の各補正量を決定する。
Each correction amount at this time is determined as follows. That is, the difference rQexh−Qmax between the actual exhaust flow rate rQexh and the upper limit value Qmax is calculated. Then, based on the difference rQexh−Qmax, the table of characteristics shown in FIGS. 15 to 17 stored in advance in the memory of the
ステップ52で排気流量を増加させるために用いた図13の目標EGR弁開度、目標可変ノズル開度及び目標吸気絞り弁開度の各マップはいずれも排気流量が上限値Qmax以下に収まるように定めている。しかしながら、図13ののマップを適用した場合でも、何らかの原因で実排気流量が上限値Qmaxを上回らないことを確実にするためステップ55、56を追加したのである。 In each of the maps of the target EGR valve opening, the target variable nozzle opening, and the target intake throttle valve opening in FIG. 13 used for increasing the exhaust flow rate in step 52, the exhaust flow rate is within the upper limit value Qmax. It has established. However, even when the map of FIG. 13 is applied, steps 55 and 56 are added to ensure that the actual exhaust flow rate does not exceed the upper limit value Qmax for some reason.
ここで本実施形態の作用を説明する。 Here, the operation of the present embodiment will be described.
本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、再生処理中に急減速が行われ、フィルタ41のベッド温度が急上昇しようとするときに、排気流量を増量側に制御するので(図2第3段目の実線参照)、排気による冷却機能が取り戻され、かつ排気温度が、急減速状態でない場合の値である第1目標排気温度tTbed1から、この温度tTbed1よりも低い温度である第2目標排気温度tTbed2へと制御されるので(図2第4段目の実線参照)、フィルタ41のベッド温度の急上昇を抑制しつつ再生処理を継続して行わせることができる。
According to the present embodiment (the invention described in claim 1), when the deceleration is suddenly performed during the regeneration process and the bed temperature of the
また、再生処理中に急減速が行われたときにも再生処理が継続されるので、再生処理の機会を増大させることができる。 In addition, since the reproduction process is continued even when sudden deceleration is performed during the reproduction process, the opportunity for the reproduction process can be increased.
また、排気流量を増加させることで、フィルタ41のベッド温度の上昇を抑制することができるが、排気流量が過度に多いと却ってフィルタのベッド温度を低下させることになり、再生効率が低下してフィルタの再生が不完全な状態で終了することがあり得るのであるが、本実施形態(請求項2に記載の発明)によれば、排気流量を増量側に制御する場合に予め定めた上限値Qmaxを超えないようにするので(図11のステップ55、56)、フィルタ41のベッド温度が下がり過ぎることを防止して再生効率を上げることができる。
Further, by increasing the exhaust flow rate, it is possible to suppress an increase in the bed temperature of the
請求項1に記載の急減速時判定手段の機能は図4のフローにより、排気温度制御手段の機能は図5、図7のフローにより、排気流量制御手段の機能は図5、図11のフローにより果たされている。
The function of the sudden deceleration determination means according to
1 エンジン
6 EGR弁(EGR装置)
17 ノズル(燃料噴射弁)
21 可変容量ターボ過給機
24 可変ノズル(可変容量機構)
31 エンジンコントローラ
33 クランク角センサ
36 差圧センサ
37、38 温度センサ
41 フィルタ
42 吸気絞り弁
1 Engine 6 EGR valve (EGR device)
17 Nozzle (fuel injection valve)
21
31
Claims (7)
フィルタの再生時期になると排気温度を第1目標排気温度まで上昇させてフィルタの再生処理を行うエンジンの排気浄化装置において、
再生処理中に所定の減速時になったか否かを判定する減速時判定手段と、
この判定結果より再生処理中に減速時になったとき、前記第1目標排気温度よりも低い第2目標排気温度が得られるように排気温度を制御する排気温度制御手段と、
同じく再生処理中に減速時になったとき、排気流量を増量側に制御する排気流量制御手段と、
前記フィルタの現在の温度を推定するフィルタ温度推定手段と、
同じく再生処理中に減速時になったとき、このフィルタの現在の温度が高いほど小さくなる値のディレイ時間を演算するディレイ時間演算手段と、
同じく再生処理中に減速時になったとき、この減速時になったタイミングよりこのディレイ時間だけ前記排気温度制御手段及び前記排気流量制御手段の作動を遅らせるディレイ処理手段と
を備えることを特徴とする排気浄化装置。 It has a filter that collects particulates in the exhaust passage,
In an exhaust emission control device for an engine that performs a regeneration process of a filter by increasing the exhaust temperature to a first target exhaust temperature when the regeneration time of the filter is reached,
A deceleration determination means for determining whether or not a predetermined deceleration has occurred during the reproduction process;
An exhaust temperature control means for controlling the exhaust temperature so as to obtain a second target exhaust temperature lower than the first target exhaust temperature when deceleration occurs during the regeneration process from the determination result;
Similarly, an exhaust flow rate control means for controlling the exhaust flow rate to the increase side when deceleration occurs during the regeneration process ,
Filter temperature estimating means for estimating a current temperature of the filter;
Similarly, when the deceleration time is reached during the regeneration process, a delay time calculating means for calculating a delay time having a value that decreases as the current temperature of the filter increases.
Similarly , the exhaust gas purification system includes a delay processing means for delaying the operation of the exhaust temperature control means and the exhaust flow rate control means by this delay time from the timing when the deceleration is reached during the regeneration process. apparatus.
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