JP4442618B2 - 内燃機関の排気浄化制御装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、内燃機関への燃料の追加供給に基づきその排気系に設けられた排気浄化触媒の温度を目標床温に制御するにあたり、その都度の触媒床温と目標床温とのずれを補正し得る燃料の追加供給量を学習し、その学習値を同燃料の追加供給量に反映させつつ前記排気浄化触媒の床温を制御する内燃機関の排気浄化制御装置において、前記排気浄化触媒に至る排気流れの過渡状態を検出する過渡状態検出手段を備え、この過渡状態検出手段によって前記排気流れの過渡状態が検出されるとき前記学習の実施を制限するものであり、前記過渡状態検出手段は、前記排気浄化触媒に至る排気の排気温と排気流量とに基づき求まる排気エネルギの平均値である平均排気エネルギと、同排気エネルギの瞬時値である瞬時排気エネルギとの偏差の累積値が所定の判定値以上となることに基づいて前記排気流れの過渡状態を検出することを要旨としている。
a.前記過渡状態検出手段によって前記排気流れの過渡状態が検出されていないこと。及び
b.前記DPFに堆積したPMの量に応じて前記目標床温を段階的に変更する段階床温制御における前記目標床温の変更時ではないこと。及び
c.前記DPFに堆積したPMを燃焼除去するPM再生にかかる前記燃料の間欠添加時ではないこと。及び
d.前記目標床温が低温判定値以下である時間の累積時間が前記過渡状態検出手段による検出期間内に所定時間以上とならないこと。及び
e.前記排気流量が低量判定値以下である時間の累積時間が前記過渡状態検出手段による検出期間内に所定時間以上とならないこと。及び
f.前記学習値の更新時ではないこと。
の論理積条件からなることを要旨としている。
a1.排気流れが過渡状態にあるときには上記燃料の追加供給量についての適正な学習を行うことが困難となる。
b1.PM再生を行う排気浄化制御装置にあっては、DPFに堆積したPMの量が多いときには、一部のPMが燃焼すると、他の部分のPMにも引火して上記堆積したPM全体が燃焼するため、触媒床温が上昇し易い。すなわち、PM再生を行う際の目標床温を、低めの温度(例えば600℃)に設定することが可能となる。一方、DPFに堆積したPMの量が少ないときには、一部のPMが燃焼しただけでは上記堆積したPM全体が燃焼することはない。すなわち、上記目標床温を、例えば630℃といった高めの温度に設定する必要がある。そして、このようにDPFに堆積したPMの量に応じて上記目標床温を段階的に変更する制御が段階昇温制御である。この段階昇温制御において上記目標床温が変更された場合には、この目標床温に応じて排気温が変化、すなわち排気温が過渡状態となるため、上記燃料の追加供給量についての適正な学習を行うことが困難となる。
c1.PM再生を行う排気浄化制御装置にあっては通常、DPFに堆積したPMを燃焼除去するPM再生にかかる燃料の間欠添加を実行するようにしている。ちなみにこの燃料の間欠添加とは、所定の噴射パターンにてディーゼル機関に燃料を追加供給することによってDPFに堆積したPMを完全に燃焼除去する制御である。すなわち、このような燃料の間欠添加を実行している場合には、排気温や触媒床温に変化が生じた場合であっても、この変化が、上記ディーゼル機関への燃料の追加供給によるものなのか、あるいは上記燃料の間欠添加によるものなのかを判断することができないため、上記燃料の追加供給量についての適正な学習を行うことが困難となる。
d1.上記推定触媒床温の算出精度は、実際の触媒床温が所定の低温判定値以下となった場合に低下する。したがって、上記目標床温が同低温判定値以下となっている状態が継続しているような場合には、実際の触媒床温自体も同低温判定値以下となって推定触媒床温の算出精度が低下している可能性があるため、上記燃料の追加供給量についての適正な学習を行うことが困難となる。
e1.上記推定排気温の算出精度は、排気流量が所定の低量判定値以下となった場合に低下する。したがって、排気流量が低量判定値以下となっている状態が継続しているような場合には、推定排気温の算出精度が低下し、ひいては上記燃料の追加供給量についての適正な学習を行うことが困難となる。
f1.上記学習値が更新されたときには、ディーゼル機関への燃料の追加供給量が変化して排気温が過渡状態となるため、上記燃料の追加供給量についての適正な学習を行うことが困難となる。
g.前記他の手段にて前記触媒床温を上昇させる制御が実行されていないこと。及び
h.前記燃料添加弁を通じた未燃燃料の添加が禁止されていないこと。
を前記論理積条件として更に含むことを要旨としている。
g1.例えばポスト噴射等、他の手段にて触媒床温を上昇させようとしている場合には、排気温や触媒床温に変化が生じた場合であっても、この変化が上記燃料添加弁からの未燃燃料の添加によるものなのか、あるいは上記他の手段によるものなのかを判断することができないため、上記未燃燃料の添加量についての適正な学習を行うことが困難となる。
h1.上記他の手段にて、燃料添加弁を通じた未燃燃料の添加がそもそも禁止されている場合には、未燃燃料の添加量についての適正な学習を行うことが困難となる。
i.前記排気温センサの異常時ではないこと。
を前記論理積条件として更に含むことを要旨としている。
図1に示すように、このディーゼル機関には、燃焼室10内に燃料を噴射する燃料噴射弁11が設けられている。この燃料噴射弁11は、燃料タンク12からサプライポンプ13に至り、該サプライポンプ13を通じて加圧されてコモンレール14に蓄圧された燃料を燃焼室10に噴射することとなる。また、燃焼室10内では、吸気通路15を通じて導入される吸入空気と上記燃料噴射弁11から噴射される燃料とからなる混合気が燃焼されるとともに、同混合気の燃焼後の排気が排気通路16へと排出される。そして周知のように、この混合気の燃焼に伴うピストン17の直進運動がコンロッド18を介してクランクシャフト19の回転運動に変換されることによって、当該機関としての動力が得られるようになる。
a.DPF22に至る排気流れが過渡状態にあるか否かを検出し、同検出結果に基づいて排気流れの過渡状態が検出されていないこと。このように、排気流れが過渡状態にあるときには当該学習を行うことが困難となる。
b.DPF22に堆積したPMの量に応じて目標床温Ttcを段階的に変更する段階床温制御における目標床温Ttcの変更時ではないこと。このように、段階昇温制御において目標床温Ttcが変更された場合には、この目標床温Ttcに応じて排気温が変化、すなわち排気温が過渡状態となるため、当該学習を行うことが困難となる。
c.DPF22に堆積したPMを燃焼除去するPM再生にかかる未燃燃料の間欠添加時ではないこと。ちなみに、この未燃燃料の間欠添加とは、上記燃料添加制御による上記添加量Qrに基づいた噴射パターンとは異なった噴射パターンにて排気中に未燃燃料を添加することによってDPF22に堆積したPMを完全に燃焼除去する制御である。このように、未燃燃料の間欠添加を実行している場合には、排気温やDPF22の温度に変化が生じた場合であっても、この変化が、燃料添加弁30からの未燃燃料の添加によるものなのか、あるいは未燃燃料の間欠添加によるものなのかを判断することができないため、当該学習を行うことが困難となる。
d.目標床温Ttcが低温判定値以下である時間の累積時間が、上記排気流れの過渡状態を検出している期間内に所定時間以上とならないこと。このように、目標床温Ttcが低温判定値以下となっている状態が継続しているような場合には、実際のDPF22の温度自体も同低温判定値以下となって推定床温Tbcの算出精度が低下している可能性があるため、当該学習を行うことが困難となる。
e.推定排気流量GAが低量判定値以下である時間の累積時間が、上記排気流れの過渡状態を検出している期間内に所定時間以上とならないこと。このように、推定排気流量GAが低量判定値以下となっている状態が継続しているような場合には、推定排気温TOBの算出精度が低下し、ひいては当該学習を行うことが困難となる。
f.本燃料添加学習処理による上記学習値Kiの更新時ではないこと。このように、学習値Kiが更新されたときには、燃料添加弁30からの未燃燃料の添加量が変化して排気温が過渡状態となるため、当該学習を行うことが困難となる。
g.他の手段、例えばポスト噴射等にてDPF22の温度を上昇させる制御が実行されていないこと。例えばポスト噴射等、他の手段にてDPF22の温度を上昇させようとしている場合には、排気温やDPF22の温度に変化が生じた場合であっても、この変化が燃料添加弁30からの未燃燃料の添加によるものなのか、あるいは上記他の手段によるものなのかを判断することができない。このため、当該学習を行うことが困難となる。
h.燃料添加弁30を通じた未燃燃料の添加が禁止されていないこと。このように、他の手段にて、燃料添加弁30を通じた未燃燃料の添加がそもそも禁止されている場合には、当該学習を行うことが困難となる。
i.排気温センサ42の異常時ではないこと。この排気浄化制御装置では、当該学習を、ディーゼル機関の排気通路16に設けられた排気温センサ42を通じて検出される排気温TOに基づいて実行するようにしている。したがって、排気温センサ42の異常時には、当該学習を行うことが困難となる。
続いて、平均排気エネルギEEaを算出するために、ステップS213の処理として、上記学習を実施するための条件が満たされている時点からの上記推定排気温TOBの平均値である平均推定排気温TOBaが算出される。この処理では、上記学習を実施するための条件が満たされている時点からの推定排気温TOBと平均推定排気温TOBaとの経時的な変化を図6(a)に示すように、上記学習を実施するための条件が満たされた時刻t10からその都度求められる推定排気温TOBに基づいて平均推定排気温TOBaが順次算出される。また、続くステップS214の処理として、上記学習を実施するための条件が満たされている時点からの上記推定排気流量GAの平均値である平均推定排気流量GAaが算出される。この処理でも、上記学習を実施するための条件が満たされている時点からの推定排気流量GAと平均推定排気流量GAaとの経時的な変化を図6(b)に示すように、上記学習を実施するための条件が満たされた時刻t10からその都度求められる推定排気流量GAに基づいて平均推定排気流量GAaが順次算出される。そして、こうして算出された平均推定排気温TOBa、平均推定排気流量GAa、及び本処理の演算周期Tから次式(2)に基づいて平均排気エネルギEEaが算出される(ステップS215)。
このように、瞬時排気エネルギEEm及び平均排気エネルギEEaを式(1),(2)に基づいて算出することで、次に説明する平均・瞬時排気エネルギ偏差累積値EEadを求める上での電子制御装置50の演算負荷も最小限の負荷で済むようになる。
ただし、(i):今回の値
(i−1):前回の値
すなわち、この処理では、瞬時排気エネルギEEm及び平均排気エネルギEEaの経時的な変化を図6(c)に示すように、上記学習を実施するための条件が満たされた時刻t10から平均排気エネルギEEaの算出が開始されるとともに、同平均排気エネルギEEaと瞬時排気エネルギEEmとの偏差(図6(c)の矢印Aに相当する値)が算出される。そして、この偏差の累積値、すなわち図6(c)の斜線部の面積がその都度算出され、図6(d)に示される態様にて、平均・瞬時排気エネルギ偏差累積値EEadが増加していくこととなる。
CVP←(Tbc−TOB)×GA×k ・・・(5)
Ki(i)←(CVD−CVP)×CVP/Ki(i−1)+1 ・・・(6)
ただし、(i):今回の値
(i−1):前回の値
そして、このようにして算出された学習値Kiが、新たな学習値Kiとして更新されることとなる(ステップS290)。すなわち、図6(f)に示されるように、床温振幅タイマTAの値が床温振幅タイマ判定値TAjに至った時刻t12において、床温振幅最大値ATCmaxが振幅判定値ATCj未満である旨が判断されたときに、学習値Kiの算出とその更新とが行われて上記未燃燃料の添加量学習が実施されることとなる。そして、このステップS290の処理の後、上記床温振幅タイマTA及び床温振幅最大値ATCmaxが共にクリアされ(ステップS300,S310)、同処理を一旦抜ける。
(1)上記排気流れの過渡状態が検出されるとき、すなわち上記学習を実施するための条件の1つである上記aの条件が満たされていないときには未燃燃料の添加量学習の実施を制限するようにした。このため、学習値Ki自体がDPF22の温度に対して過上昇側もしくは過低下側の値をとるといったような誤学習が抑制され、結果として、より適正な学習値Kiに基づくより適正な床温制御の維持が可能となる。
・上記実施形態では、上記排気流れの過渡状態を、平均排気エネルギEEaと瞬時排気エネルギEEmとの偏差の累積値EEadに基づいて検出するようにした。これに対し、例えば瞬時排気エネルギEEmの最大値と最小値との偏差を検出するとともに、同偏差が所定判定値以上となったときに上記排気流れの過渡状態を検出するようにしてもよい。
Claims (5)
- 内燃機関への燃料の供給に基づきその排気系に設けられた排気浄化触媒の温度を目標床温に制御するにあたり、その都度の触媒床温と目標床温とのずれを補正し得る燃料の供給量を学習し、その学習値を同燃料の供給量に反映させつつ前記排気浄化触媒の床温を制御する内燃機関の排気浄化制御装置において、
前記排気浄化触媒に至る排気流れの過渡状態を検出する過渡状態検出手段を備え、この過渡状態検出手段によって前記排気流れの過渡状態が検出されるとき前記学習の実施を制限するものであり、
前記過渡状態検出手段は、前記排気浄化触媒に至る排気の排気温と排気流量とに基づき求まる排気エネルギの平均値である平均排気エネルギと、同排気エネルギの瞬時値である瞬時排気エネルギとの偏差の累積値が所定の判定値以上となることに基づいて前記排気流れの過渡状態を検出する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の排気浄化制御装置において、
前記平均排気エネルギは、前記学習を実施するための条件が満たされている時点からその都度求められる排気温と排気流量との各平均値の積として算出され、前記瞬時排気エネルギは、同じく前記学習を実施するための条件が満たされている時点からその都度求められる排気温と排気流量との積として算出される
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。 - 請求項2に記載の内燃機関の排気浄化制御装置において、
前記内燃機関がディーゼル機関であり、前記排気浄化触媒が排気中のPM(粒子状物質)を捕集するDPF(ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ)を含むとき、前記学習を実施するための条件が、
a.前記過渡状態検出手段によって前記排気流れの過渡状態が検出されていないこと。及び
b.前記DPFに堆積したPMの量に応じて前記目標床温を段階的に変更する段階床温制御における前記目標床温の変更時ではないこと。及び
c.前記DPFに堆積したPMを燃焼除去するPM再生にかかる前記燃料の間欠添加時ではないこと。及び
d.前記目標床温が低温判定値以下である時間の累積時間が前記過渡状態検出手段による検出期間内に所定時間以上とならないこと。及び
e.前記排気流量が低量判定値以下である時間の累積時間が前記過渡状態検出手段による検出期間内に所定時間以上とならないこと。及び
f.前記学習値の更新時ではないこと。
の論理積条件からなる
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。 - 請求項3に記載の内燃機関の排気浄化制御装置において、
前記排気浄化触媒の床温の制御として排気系に設けられた燃料添加弁を通じた排気中への未燃燃料の添加を行う手段とそれ以外の他の手段とを備え、前記触媒床温を上昇させる制御が前記複数の手段により実行されるとき、前記学習を実施するための条件として、
g.前記他の手段にて前記触媒床温を上昇させる制御が実行されていないこと。及び
h.前記燃料添加弁を通じた未燃燃料の添加が禁止されていないこと。
を前記論理積条件として更に含む
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。 - 請求項3又は4に記載の内燃機関の排気浄化制御装置において、
前記学習は、内燃機関の排気系に設けられた排気温センサを通じて検出される排気温に基づいて実行されるものであり、前記学習を実施するための条件として、
i.前記排気温センサの異常時ではないこと。
を前記論理積条件として更に含む
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。
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