JP5287797B2 - ENGINE CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の運転状態において吸気行程中に排気弁を開くように構成されたエンジンの制御方法及び制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control method and a control device configured to open an exhaust valve during an intake stroke in a predetermined operation state.
車両用等のエンジンにおいては、排気ガス中に含まれるNOxを低減するために排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に還流させる外部EGRシステムを使用するとともに、特にディーゼルエンジンにおいては、排気系に排気ガス中に含まれるHC、COを酸化して浄化する酸化触媒と排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)とを配置して、排気ガスを浄化することが一般に行われている。 Engines for vehicles and the like use an external EGR system that recirculates a part of the exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage in order to reduce NOx contained in the exhaust gas. The exhaust gas is provided with an oxidation catalyst that oxidizes and purifies HC and CO contained in the exhaust gas and a diesel particulate filter (DPF) that collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. It is generally done to purify.
また、DPFに捕集したPMの捕集量が多くなると、気筒内で燃焼させる燃料に加えて所謂ポスト噴射を行い、未燃燃料を酸化触媒に供給して燃焼させ、かかる燃焼熱によってDPFの温度を上昇させてPMを燃焼させて除去するDPFの再生処理が行われている。つまり、ディーゼルエンジンでは、メイン噴射の前に火種を作るためにパイロット噴射を実施することが行われているが、DPFの再生処理時には、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が行われることとなる。 Further, when the amount of PM collected in the DPF increases, so-called post-injection is performed in addition to the fuel to be burned in the cylinder, and unburned fuel is supplied to the oxidation catalyst and burned. DPF regeneration processing is performed in which PM is burned and removed by raising the temperature. In other words, in a diesel engine, pilot injection is performed in order to create a fire type before main injection, but during DPF regeneration processing, post injection is performed in addition to main injection and pilot injection. Become.
しかしながら、DPFの再生処理時には、排気ガスが高温となることから外部EGRシステムのEGRバルブが損壊するおそれがある。これに対して、DPFの再生処理時に、外部EGRに代えて、吸気行程中に排気弁を開いて排気通路から排気ガスの一部を気筒内に戻す所謂内部EGRを行い、燃焼を抑制してNOxを低減させることが知られている。 However, when the DPF is regenerated, the EGR valve of the external EGR system may be damaged because the exhaust gas becomes high temperature. On the other hand, during DPF regeneration processing, instead of external EGR, so-called internal EGR that opens the exhaust valve during the intake stroke and returns a part of the exhaust gas from the exhaust passage into the cylinder is performed to suppress combustion. It is known to reduce NOx.
この内部EGRに関して、DPFの再生処理時のものではないが、例えば特許文献1には、予混合燃焼における混合気の着火時期と適正な着火時期とにずれがある場合に、排気弁を吸気弁が開弁されているエンジンの吸気行程中に開弁することで排気ガスを燃焼室内に導入して、混合気の低酸素化を図ることにより実際の着火時期を適正な着火時期に近づけることが開示されている。
Although this internal EGR is not at the time of DPF regeneration processing, for example,
ところで、DPFの再生処理時は、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開いて内部EGRを行うことで、NOxを低減しつつDPFの再生処理を行うことができるものの、ポスト噴射の噴射時期や噴射量によっては、ポスト噴射による未燃燃料の一部が排気ガスとともに気筒内に戻ることがあり、かかる場合には、次の圧縮行程におけるパイロット噴射によって気筒内の燃料の量が必要以上に多くなり、その時点で燃焼が始まる過早着火が生じるおそれがある。 By the way, during DPF regeneration processing, post-injection and opening the exhaust valve during the intake stroke to perform internal EGR can perform DPF regeneration processing while reducing NOx. Depending on the timing and injection amount, part of the unburned fuel from post injection may return to the cylinder together with the exhaust gas. In such a case, the amount of fuel in the cylinder is more than necessary by pilot injection in the next compression stroke. There is a risk that pre-ignition will occur at the time when combustion starts.
なお、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開いて内部EGRを行う制御は、前記のようにDPFの再生処理時に限らず、例えば、冷間時に暖機を促進させるためや排気ガス浄化用触媒を活性化させるために行うこともある。つまり、内部EGRにより気筒内に排気ガスを導入するとともにポスト噴射により燃焼を活発化して、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させるのである。 The control for performing the post injection and opening the exhaust valve during the intake stroke to perform the internal EGR is not limited to the DPF regeneration process as described above. For example, in order to promote warm-up in the cold or exhaust gas purification It may be carried out to activate the catalyst for use. That is, the exhaust gas is introduced into the cylinder by the internal EGR and the combustion is activated by the post injection, so that the temperature of the engine and the temperature of the exhaust gas purifying catalyst are quickly raised.
そこで、本発明は、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、冷間時における暖機性能を維持しつつ、DPF再生時には、NOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができるエンジンの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces NOx during DPF regeneration while maintaining warm-up performance during cold when opening the exhaust valve during the intake stroke and performing main injection, pilot injection, and post injection. An object of the present invention is to provide an engine control method and a control device capable of suppressing the occurrence of premature ignition.
このため、本願の請求項1に係る発明は、所定の運転状態において吸気行程中に排気弁を開くように構成されたエンジンの制御方法であって、エンジンが第1の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともに、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施し、前記パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて前記所定の噴射量を減量して行い、エンジンが第2の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともに、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施し、前記パイロット噴射は、前記所定の噴射量のままで行う、ことを特徴とする。
For this reason, the invention according to
また、本願の請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記第1の運転状態は、DPF再生処理時である、ことを特徴とする。
The invention according to
更に、本願の請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に係る発明において、前記第2の運転状態は、エンジンの冷間時においてエンジンを通常より高回転でアイドル運転を行うAWS運転時である、ことを特徴とする。
Further, the invention according to
また更に、本願の請求項4に係る発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、圧縮上死点付近において燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に燃料を噴射するポスト噴射とを実施するように前記燃料噴射弁の作動を制御する燃料噴射弁制御手段と、吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動を制御する排気弁制御手段と、を備えたエンジンの制御装置であって、気筒内の未燃燃料の量を算出する未燃燃料量算出手段をさらに備え、前記燃料噴射弁制御手段は、エンジン温間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合、前記未燃燃料量算出手段によって算出された気筒内の未燃燃料の量に基づいて前記所定の噴射量を減量して前記パイロット噴射を行うように前記燃料噴射弁の作動を制御する、ことを特徴とする。
Furthermore, the invention according to
また更に、本願の請求項5に係る発明は、請求項4に係る発明において、前記燃料噴射弁制御手段は、エンジン冷間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合、前記所定の噴射量のままで前記パイロット噴射を行うように前記燃料噴射弁の作動を制御する、ことを特徴とする。
Furthermore, the invention according to
また更に、本願の請求項6に係る発明は、請求項4又は請求項5に係る発明において、エンジン温間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合は、DPF再生処理時である、ことを特徴とする。
Furthermore, the invention according to
また更に、本願の請求項7に係る発明は、請求項5又は請求項6に係る発明において、エンジン冷間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合は、AWS運転時である、ことを特徴とする。
Still further, the invention according to
本願の請求項1に係る発明によれば、第1の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行い、第2の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、所定の噴射量のままで行う。 According to the first aspect of the present invention, in the first operating state, the exhaust valve is opened during the intake stroke, and the main injection and the pilot injection and the post injection for injecting fuel at a predetermined injection amount are performed. The pilot injection is performed by reducing the predetermined injection amount based on the amount of unburned fuel in the cylinder. During the second operating state, the exhaust valve is opened during the intake stroke and the main injection Pilot injection for injecting fuel at an injection amount and post injection are performed, and pilot injection is performed with a predetermined injection amount.
これにより、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、AWS運転時などのエンジン冷間時には、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、DPF再生処理時などのエンジン温間時には、NOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができ、冷間時における暖機性能を維持しつつ、DPF再生時にはNOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。 As a result, when the exhaust valve is opened during the intake stroke and the main injection, the pilot injection, and the post injection are performed, the engine temperature and the exhaust gas purification catalyst temperature can be quickly increased when the engine is cold such as during AWS operation. When the engine is warm, such as during the DPF regeneration process, it is possible to suppress the occurrence of pre-ignition while reducing NOx, while maintaining the warm-up performance in the cold state, while regenerating the DPF. Sometimes it is possible to suppress premature ignition while reducing NOx.
また、本願の請求項2に係る発明によれば、第1の運転状態は、DPF再生処理時であることにより、DPF再生処理時において、NOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができ、前記効果を有効に実現することができる。
Further, according to the invention according to
更に、本願の請求項3に係る発明によれば、第2の運転状態は、エンジンの冷間時においてエンジンを通常より高回転でアイドル運転を行うAWS運転時であることにより、AWS運転時において、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、前記効果を有効に実現することができる。
Further, according to the invention according to
また更に、本願の請求項4に係る発明によれば、燃料噴射弁制御手段は、エンジン温間時において吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときにメイン噴射と所定の噴射量でパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量してパイロット噴射を行うように燃料噴射弁の作動を制御する。
Still further, according to the invention of
これにより、エンジン温間時に、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、NOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。 Accordingly, when the engine is warm and the exhaust valve is opened during the intake stroke and the main injection, the pilot injection, and the post injection are performed, it is possible to suppress premature ignition while reducing NOx.
また更に、本願の請求項5に係る発明によれば、燃料噴射弁制御手段は、エンジン冷間時において吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合、所定の噴射量のままでパイロット噴射を行うように燃料噴射弁の作動を制御する。
Furthermore, according to the invention according to
これにより、エンジン冷間時に、吸気行程中に排気弁を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、冷間時における暖機性能を維持しつつ、前記効果を有効に奏することができる。 As a result, when the engine is cold, when the exhaust valve is opened during the intake stroke and the main injection, pilot injection, and post injection are performed, the temperature of the engine and the temperature of the exhaust gas purifying catalyst can be quickly increased. The above-mentioned effect can be effectively produced while maintaining warm-up performance during cold weather.
また更に、本願の請求項6に係る発明によれば、エンジン温間時において吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合は、DPF再生処理時であることにより、DPF再生処理時において、NOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができ、前記効果を有効に実現することができる。 Furthermore, according to the sixth aspect of the present invention, when the operation of the exhaust valve is controlled so that the exhaust valve is opened during the intake stroke when the engine is warm, the main injection, the pilot injection, and the post injection are performed. In the case of performing the DPF regeneration process, it is possible to suppress the occurrence of premature ignition while reducing NOx during the DPF regeneration process, and the above effect can be effectively realized.
また更に、本願の請求項7に係る発明によれば、エンジン冷間時において吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合は、AWS運転時であることにより、AWS運転時において、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、前記効果を有効に実現することができる。
Furthermore, according to the invention according to
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るエンジンのシステム構成を示す図である。図1に示す本発明の実施形態に係るエンジン1は、複数の気筒が列状に配置された多気筒のディーゼルエンジンであり、エンジン1の各気筒には、吸気弁2が開かれる吸気行程において吸気ポート3から燃焼室4内に空気が吸入される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an engine according to an embodiment of the present invention. An
気筒内の燃料室4に吸入された空気は、圧縮行程においてピストン5によって圧縮されて高温・高圧状態にされ、圧縮上死点付近において燃料噴射弁6から気筒内の燃焼室4の高温・高圧状態の空気に軽油等の燃料が噴射され、膨張行程において燃料が自己着火して燃焼する。この燃焼によって生じた燃焼ガス、すなわち排気ガスは、排気弁7が開かれる排気行程において排気ポート8に排出される。
Air sucked into the
エンジン1では、これらの一連の動作が繰り返され、ピストン5は、気筒内において気筒中心軸方向に往復運動を繰り返している。ピストン5の往復運動は、ピストン5とクランクシャフト10のピン部11とを連結するコンロッド12を介してクランクシャフト10の回転運動に変換され、エンジン出力として取り出される。
In the
燃料噴射弁6には、燃料タンクから燃料供給通路(共に不図示)を介して燃料が供給され、前記燃料供給通路には、燃料ポンプと高圧の燃料を蓄えるコモンレール(共に不図示)とが介設されている。これにより、燃料噴射弁6は、該燃料噴射弁6を開くことで気筒内に高圧の燃料を噴射することができるようになっている。
Fuel is supplied to the
エンジン1では、燃料噴射弁6は、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とを実施するように制御されるが、後述するように、DPF再生処理時又はAWS運転時には、パイロット噴射及びメイン噴射に加えて、メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射を実施するように制御される。
In the
吸気弁2は、クランクシャフト10に駆動連結された吸気カムシャフト13によってクランクシャフト10の回転と同期して所定のタイミングで開閉され、排気弁7は、クランクシャフト10に駆動連結された排気カムシャフト14によってクランクシャフト10の回転と同期して所定のタイミングで開閉されるようになっている。
The
また、排気弁7には、該排気弁7の開閉時期及びバルブリフト量を可変することができるリフト量可変機構(VVL)15が設けられており、このリフト量可変機構15によって排気弁7は、排気行程において排気弁7を開くとともに吸気行程中にも排気弁7を開くことができるように構成されている。
The
吸気弁2によって開閉される吸気ポート3には、空気を気筒内の燃焼室4に供給する吸気通路16が接続され、吸気通路16には、燃焼室4に供給される空気の流れ方向において、空気の流れを安定させるサージタンク17より上流側に、アイドリング時には吸入空気量を減らすように閉方向に制御される一方、通常運転時には全開に開閉制御されるスロットル弁18が設けられている。
An
エンジン1には、図示されていないが、AWS(アクセルレーテッド・ウォームアップ・システム)が設けられている。AWSは、スロットル弁18を閉方向に制御して吸入空気量を減量するとともにポスト噴射を実施して、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができる。
Although not shown, the
一方、排気弁7によって開閉される排気ポート8には、気筒内の燃焼室4において発生した排気ガスを大気中に排出する排気通路19が接続され、排気通路19には、排気ガス中に含まれるPMを捕集するDPF20が設けられるとともに、大気中に排出される排気ガスの流れ方向においてDPF20より上流側に、排気ガス中に含まれるHC、COを酸化して浄化する酸化触媒21が設けられている。
On the other hand, an exhaust port 8 that is opened and closed by the
排気通路19にはまた、DPF20の前後の差圧を検出する差圧センサ22が設けられており、差圧センサ22によって検出される差圧が所定圧以上である場合に、ポスト噴射を実施して、未燃燃料を酸化触媒21に供給し、DPF20の温度を上昇させてDPF20に捕集したPMを燃焼させて除去することができる。
The
エンジン1にはまた、排気ガス中に含まれるNOxを低減するために、排気ガスの一部を排気通路19から吸気通路16に還流させる外部EGR装置23が設けられている。外部EGR装置23は、排気ガスの流れ方向において酸化触媒21より上流側の排気通路19から分岐して、スロットル弁18とサージタンク17との間の吸気通路16に繋がる還流経路24を備え、還流通路24には、排気通路19から吸気通路16に還流させるEGRガスの流れ方向において上流側から、高温のEGRガスを冷却する水冷式のEGRクーラ25と、EGRガスの流量を制御するEGRバルブ26とが設けられている。
The
また、エンジン1では、排気ガスの温度を検出する温度センサ27、28、29が設けられており、第1の温度センサ27は、排気通路19において還流通路23との分岐部近傍において該分岐部の上流側に配置され、第2の温度センサ28は、排気通路19において酸化触媒21の上流側に配置され、第3の温度センサ29は、排気通路19においてDPF20の上流側且つ酸化触媒21の下流側に配置されている。
Further, the
なお、図示されていないが、エンジン1に関係する構成として、吸気通路16内に設けられるエアクリーナ、吸入空気の量を検出するエアフローセンサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、吸気圧を検出する吸気圧センサ、排気圧を検出する排気圧センサ、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ等の構成が設けられている。
Although not shown in the figure, the configuration related to the
また、エンジン1には、該エンジン1及びそれに関係する構成を制御するコントロールユニットCが設けられている。このコントロールユニットCは、エンジン1の総合的な制御装置であり、温度センサ27、28、29、差圧センサ22、エアフローセンサ、アクセル開度センサ、吸気圧センサ、排気圧センサ、エンジン回転数センサ等からの各種制御情報に基づいて、スロットル弁18、EGRバルブ26、燃料噴射弁6、リフト量可変機構15等の作動などの各種制御を行う。
Further, the
また、コントロールユニットCは、吸気行程中に排気弁を開くとともにポスト噴射とを実施する場合に、気筒内の未燃燃料の量を算出することができるようになっている。気筒内の未燃燃料の量は、エンジン回転数、吸気圧、吸気圧、ポスト噴射量などから算出される。なお、コントロールユニットCは、マイクロコンピュータを主要部として構成されている。 Further, the control unit C can calculate the amount of unburned fuel in the cylinder when opening the exhaust valve and performing post injection during the intake stroke. The amount of unburned fuel in the cylinder is calculated from the engine speed, intake pressure, intake pressure, post injection amount, and the like. Note that the control unit C includes a microcomputer as a main part.
以上の構成を備えたエンジン1では、前述したように、エンジン温間時において、DPF再生処理時には、吸気行程において排気弁が開かれるとともに、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が実施される。
In the
図2は、本発明の実施形態に係るエンジンの吸気弁及び排気弁の開閉時期を示す図であり、DPF再生処理時におけるエンジンの吸気弁及び排気弁の開閉時期を示している。また、図3は、本発明の実施形態に係るエンジンの燃料の噴射時期を示す図であり、DPF再生処理時におけるエンジンの燃料の噴射時期を示している。 FIG. 2 is a diagram showing opening / closing timings of the intake valves and exhaust valves of the engine according to the embodiment of the present invention, and shows opening / closing timings of the intake valves and exhaust valves of the engine during the DPF regeneration process. FIG. 3 is a diagram showing the fuel injection timing of the engine according to the embodiment of the present invention, and shows the fuel injection timing of the engine during the DPF regeneration process.
エンジン1では、DPFの再生処理時には、図2に示すように、吸気行程において吸気弁2が開かれるとともに排気弁7が開かれる。また、DPFの再生処理時には、図3に示すように、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が実施され、メイン噴射後の第1のポスト噴射と該第1のポスト噴射後の第2のポスト噴射とが実施される。第1のポスト噴射は、燃料を気筒内で燃焼させるように噴射時期及び噴射量が好適に設定され、第2のポスト噴射は、未燃燃料を酸化触媒に供給するように噴射時期及び噴射量が好適に設定される。
In the
このように、DPFの再生処理時に、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開く場合には、ポスト噴射による未燃燃料の一部が排気ガスとともに気筒内に戻って、過早着火が生じるおそれがあるが、本実施形態では、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行うことで、NOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。 As described above, when post-injection is performed during the DPF regeneration process and the exhaust valve is opened during the intake stroke, a part of the unburned fuel from the post-injection returns to the cylinder together with the exhaust gas, and pre-ignition occurs. In this embodiment, the pilot injection is performed by reducing the predetermined injection amount based on the amount of unburned fuel in the cylinder, so that pre-ignition occurs while reducing NOx. Can be suppressed.
また、エンジン1では、前述したように、エンジン冷間時において、AWS運転時には、吸気行程において吸気弁2が開かれるとともに排気弁7が開かれ、メイン噴射及びパイロット噴射に加えてポスト噴射が実施されるが、AWS運転時には、メイン噴射後の第1のポスト噴射のみが実施される。第1のポスト噴射は、燃料を気筒内で燃焼させるように噴射時期及び噴射量が好適に設定される。このように、AWS運転時に、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開くことで、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができる。
In the
以下、エンジン1において実行されるDPFの再生処理時及びAWS運転時の制御について説明する。
図4は、本発明の実施形態に係るエンジンの制御を示すフローチャート、図5は、DPF再生処理時におけるVVL、ポスト噴射量、未燃燃料量、パイロット噴射量の変化を示す図、図6は、AWS運転時におけるVVL、ポスト噴射量、未燃燃料量、パイロット噴射量の変化を示す図である。なお、図5では、DPFの再生処理を行う期間を時間t1からt2として表し、図6では、AWS運転を行う期間を時間t3からt4として表している。
Hereinafter, control during DPF regeneration processing and AWS operation executed in the
4 is a flowchart showing engine control according to the embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing changes in VVL, post-injection amount, unburned fuel amount, and pilot injection amount during DPF regeneration processing, and FIG. It is a figure which shows the change of VVL at the time of an AWS driving | operation, post-injection amount, unburned fuel amount, and pilot injection amount. In FIG. 5, the period for performing the regeneration process of the DPF is represented as time t1 to t2, and in FIG. 6, the period for performing the AWS operation is represented from time t3 to t4.
エンジン1では、まず、エンジン1に関係する構成により検出される各種信号が読みとられ、DPFの再生を開始するか、あるいはAWSの運転を開始するか否かが判定される(ステップS1)。DPFの再生を開始するか否かは、例えば、温度センサ28によって検出される排気ガスの温度が所定温度以上で差圧センサ22によって検出されるDPF20の前後の差圧が所定圧以上になったか否かによって判定され、AWSの運転を開始するか否かは、例えば、温度センサ27によって検出される排気ガスの温度が所定温度以下でアクセル開度センサによって検出されるアクセル開度が全閉である(アイドル状態)か否かによって判定される。
In the
ステップS1での判定結果がイエス(YES)の場合、すなわち、DPFの再生を開始する、あるいはAWSの運転を開始する場合には、VVLがオンにされ、吸気行程中に排気弁7を開くように排気弁7の作動が制御される(ステップS2)。次に、ステップS3において、DPF再生中であるか否かが判定され、これがYESの場合、すなわち、DPF再生中である場合、パイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射が実施されるように燃料噴射弁6の作動が制御される(ステップS4)。図3に示すように、第1のポスト噴射と第2のポスト噴射が実施されるように燃料噴射弁6の作動が制御される。
If the determination result in step S1 is yes (YES), that is, when the regeneration of the DPF is started or the operation of the AWS is started, the VVL is turned on and the
ステップS4においてパイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射が実施されると、ポスト噴射、具体的には第2のポスト噴射による未燃燃料の一部が排気ガスとともに気筒内に戻ることから、気筒内の未燃燃料の量が算出され(ステップS5)、算出された気筒内の未燃燃料の量に基づいてパイロット噴射量が減量されるように燃料噴射弁6の作動が制御される(ステップS6)。これにより、DPFの再生処理時に、NOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。
When post injection is performed in addition to pilot injection and main injection in step S4, part of unburned fuel from the post injection, specifically the second post injection, returns to the cylinder together with the exhaust gas. The amount of unburned fuel in the cylinder is calculated (step S5), and the operation of the
そして、DFPの再生が完了したか否かが判定され(ステップS7)、DPFの再生が完了するまで、ステップS4からステップS6が繰り返される。図5に示すように、DPFの再生処理がオンであるときには、VVLがオンにされ、所定の噴射量でポスト噴射量が実施される。図5では、未燃燃料量及びパイロット噴射量が一定量で示されているが、パイロット噴射量は未燃燃料量に基づいて減量して行われる。なお、DPFの再生が完了したか否かは、例えば差圧センサ22によって検出される差圧が所定圧以下になったか否か、または再生時間が所定時間経過したか否かによって判定される。
Then, it is determined whether or not the DFP regeneration is completed (step S7), and steps S4 to S6 are repeated until the DPF regeneration is completed. As shown in FIG. 5, when the regeneration process of the DPF is on, the VVL is turned on and the post injection amount is performed with a predetermined injection amount. In FIG. 5, the unburned fuel amount and the pilot injection amount are shown as constant amounts, but the pilot injection amount is reduced based on the unburned fuel amount. Whether or not the regeneration of the DPF has been completed is determined, for example, based on whether or not the differential pressure detected by the
ステップS7での判定結果がYESになると、すなわち、DPFの再生が完了したと判定されると、VVLがオフにされ、吸気行程中に排気弁7が開かないように排気弁7の作動が制御される(ステップS8)。また、ポスト噴射が実施されないように燃料噴射弁7の作動が制御され、これに伴って未燃燃料量がゼロになるのでパイロット噴射量は所定の噴射量で行われ、エンジンの運転状態に応じた制御が行われる。なお、DPFの再生が完了したか否かは、例えば、差圧センサ22によって検出されるDPF20の前後の差圧が所定圧以下になったか否かによって判定される。
If the determination result in step S7 is YES, that is, if it is determined that the regeneration of the DPF is completed, the operation of the
一方、ステップS3での判定結果がノー(NO)の場合、すなわち、DPF再生中でなく、AWS運転時である場合にも、パイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射が実施されるように燃料噴射弁6の作動が制御される(ステップS9)。AWS運転時には、第1のポスト噴射のみが実施されるように燃料噴射弁6の作動が制御される。
On the other hand, when the determination result in step S3 is no (NO), that is, when the DPF regeneration is not being performed and the AWS operation is being performed, the fuel is injected so that post injection is performed in addition to pilot injection and main injection. The operation of the
AWS運転時には、第1のポスト噴射のみが実施され、燃料を気筒内で燃焼させるように燃料噴射弁6の作動が制御される。図6に示すように、AWS運転がオンであるときには、VVLがオンにされ、所定の噴射量でポスト噴射量が実施される。ポスト噴射は、燃料を気筒内で燃焼させるように行われるので、未燃燃料量がゼロであり、パイロット噴射量は所定の噴射量のままで行われる。これにより、AWS運転時に、ポスト噴射を行うとともに吸気行程中に排気弁を開くことで、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができる。
During the AWS operation, only the first post injection is performed, and the operation of the
そして、AWSの運転が終了したか否かが判定され(ステップS10)、AWSの運転が終了するまで、ステップS9が繰り返される。ステップS10での判定結果がYESになると、すなわち、AWSの運転が終了したと判定されると、VVLがオフにされ、吸気行程中に排気弁7が開かないように排気弁7の作動が制御される(ステップS8)。また、ポスト噴射が実施されないように燃料噴射弁7の作動が制御され、エンジンの運転状態に応じた制御が行われる。なお、AWSの運転が終了したか否かは、例えば温度センサ27によって検出される排気ガスの温度が所定温度以上になったか否かによって判定される。
Then, it is determined whether or not the operation of AWS is completed (step S10), and step S9 is repeated until the operation of AWS is completed. If the determination result in step S10 is YES, that is, if it is determined that the operation of the AWS has ended, the operation of the
なお、ステップS1での判定結果がNOの場合、すなわち、DPFの再生を開始しない、あるいはAWSの運転を開始しない場合には、吸気行程中に排気弁7が開かれることなく、エンジンの運転状態に応じて、パイロット噴射及びメイン噴射が実施されるとともに、外部EGR装置23が使用される。
If the determination result in step S1 is NO, that is, if the regeneration of the DPF is not started or the operation of the AWS is not started, the
本実施形態では、DPF再生処理時である第1の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁7を開くとともにパイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射を実施し、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行っているが、DPF再生処理時に限らず、エンジン温間時に行うようにすることも可能である。
In the present embodiment, during the first operating state during the DPF regeneration process, the
また、本実施形態では、AWS運転時である第2の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁7を開くとともにパイロット噴射及びメイン噴射に加えてポスト噴射を実施し、パイロット噴射は、所定の噴射量のままで行っているが、AWS運転時に限らず、エンジン冷間時に行うようにすることも可能である。
Further, in the present embodiment, during the second operation state during the AWS operation, the
以上のように、本実施形態では、第1の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁7を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて所定の噴射量を減量して行い、第2の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁7を開くとともにメイン噴射と所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とポスト噴射とを実施し、パイロット噴射は、所定の噴射量のままで行う。
As described above, in the present embodiment, during the first operation state, the
これにより、吸気行程中に排気弁7を開くとともにメイン噴射とパイロット噴射とポスト噴射とを実施する場合に、AWS運転時などのエンジン冷間時には、エンジンの温度や排気ガス浄化用触媒の温度を速やかに上昇させることができ、DPF再生処理時などのエンジン温間時には、NOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができ、冷間時における暖機性能を維持しつつ、DPF再生時にはNOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができる。
Accordingly, when the
本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the illustrated embodiments, and it goes without saying that various improvements and design changes are possible without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、冷間時における暖機性能を維持しつつ、DPF再生処理時にNOxを低減しつつ過早着火が生じることを抑制することができるエンジンの制御に関し、例えば車両等のエンジンなど、エンジンの排気系にDPFを備えたものに好適に適用可能である。 The present invention relates to engine control capable of suppressing pre-ignition while reducing NOx during DPF regeneration processing while maintaining warm-up performance in a cold state. For example, an engine such as an engine of a vehicle or the like The present invention can be suitably applied to an exhaust system provided with a DPF.
1 エンジン
2 吸気弁
4 燃料室
6 燃料噴射弁
7 排気弁
15 リフト量可変機構
20 DPF
21 酸化触媒
C コントロールユニット
DESCRIPTION OF
21 Oxidation catalyst C Control unit
Claims (7)
エンジンが第1の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともに、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施し、前記パイロット噴射は、気筒内の未燃燃料の量に基づいて前記所定の噴射量を減量して行い、
エンジンが第2の運転状態のときに、吸気行程中に排気弁を開くとともに、圧縮上死点付近において気筒内に燃料を噴射するメイン噴射と、前記メイン噴射前に気筒内に所定の噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射と、前記メイン噴射後に気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施し、前記パイロット噴射は、前記所定の噴射量のままで行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御方法。 An engine control method configured to open an exhaust valve during an intake stroke in a predetermined operating state,
When the engine is in the first operating state, the exhaust valve is opened during the intake stroke, and fuel is injected into the cylinder near the compression top dead center, and a predetermined injection amount is injected into the cylinder before the main injection. Pilot injection for injecting fuel at the post-injection and post injection for injecting fuel into the cylinder after the main injection. The pilot injection reduces the predetermined injection amount based on the amount of unburned fuel in the cylinder. And do
When the engine is in the second operating state, the exhaust valve is opened during the intake stroke, and fuel is injected into the cylinder near the compression top dead center, and a predetermined injection amount is injected into the cylinder before the main injection. Pilot injection for injecting fuel and post injection for injecting fuel into the cylinder after the main injection, and the pilot injection is performed with the predetermined injection amount as it is,
The engine control method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御方法。 The first operating state is during DPF regeneration processing.
The engine control method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジンの制御方法。 The second operation state is an AWS operation in which the engine is idle at a higher rotation speed than usual when the engine is cold.
The engine control method according to claim 1 or 2, characterized in that
気筒内の未燃燃料の量を算出する未燃燃料量算出手段をさらに備え、
前記燃料噴射弁制御手段は、エンジン温間時において前記排気弁制御手段によって吸気行程中に排気弁を開くように排気弁の作動が制御されているときに前記メイン噴射と前記パイロット噴射と前記ポスト噴射とを実施する場合、前記未燃燃料量算出手段によって算出された気筒内の未燃燃料の量に基づいて前記所定の噴射量を減量して前記パイロット噴射を行うように前記燃料噴射弁の作動を制御する、
ことを特徴とするエンジンの制御装置。 A fuel injection valve for injecting fuel into the cylinder, a main injection for injecting fuel in the vicinity of compression top dead center, a pilot injection for injecting fuel at a predetermined injection amount before the main injection, and a fuel for injection after the main injection Fuel injection valve control means for controlling the operation of the fuel injection valve so as to perform post injection, and exhaust valve control means for controlling the operation of the exhaust valve so as to open the exhaust valve during the intake stroke. An engine control device comprising:
An unburned fuel amount calculating means for calculating the amount of unburned fuel in the cylinder;
The fuel injection valve control means is configured to control the main injection, the pilot injection, and the post when the operation of the exhaust valve is controlled so that the exhaust valve is opened during the intake stroke by the exhaust valve control means when the engine is warm. When performing the injection, the fuel injection valve is configured to perform the pilot injection by reducing the predetermined injection amount based on the amount of unburned fuel in the cylinder calculated by the unburned fuel amount calculating means. Control the operation,
An engine control device.
ことを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御装置。 The fuel injection valve control means is configured to control the main injection, the pilot injection, and the post when the operation of the exhaust valve is controlled so that the exhaust valve is opened during the intake stroke by the exhaust valve control means when the engine is cold. When performing the injection, the operation of the fuel injection valve is controlled so as to perform the pilot injection while maintaining the predetermined injection amount.
The engine control device according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のエンジンの制御装置。 When performing the main injection, the pilot injection, and the post injection when the operation of the exhaust valve is controlled so that the exhaust valve is opened during the intake stroke by the exhaust valve control means when the engine is warm, At the time of DPF regeneration processing,
The engine control device according to claim 4 or 5, wherein
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のエンジンの制御装置。 When performing the main injection, the pilot injection, and the post injection when the operation of the exhaust valve is controlled to open the exhaust valve during the intake stroke by the exhaust valve control means when the engine is cold, During AWS operation,
The engine control apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that
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