JP5796277B2 - Exhaust gas purification system - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質(Particulate Matter;以下、PMという)を、ディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter;以下、DPFという)で捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する排気ガス浄化システムに関するものである。 In the present invention, particulate matter (Particulate Matter; hereinafter referred to as PM) in exhaust gas of a diesel engine is collected by a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) and discharged to the outside. The present invention relates to an exhaust gas purification system that reduces the amount of PM.
ディーゼルエンジンから排出されるPMを、DPFと呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する排気ガス浄化システムが知られている。このような排気ガス浄化システムとして、DPFと、DPFの上流側に設けられたDOC(Diesel Oxidation Catalyst;酸化触媒)とからなる連続再生型DPF装置を用いたものが知られている。 An exhaust gas purification system that collects PM discharged from a diesel engine with a filter called DPF and reduces the amount of PM discharged to the outside is known. As such an exhaust gas purification system, a system using a continuous regeneration type DPF device including a DPF and a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) provided on the upstream side of the DPF is known.
連続再生型DPF装置では、排気ガス温度が高いときには、DPFに捕集されたPMが連続的に燃焼して浄化され、DPFが自己再生されるが、排気ガス温度が低い場合には、DOCの温度が低下して活性化しないため、PMを酸化してDPFを自己再生することが困難となる。その結果、PMがDPFに堆積してDPFの目詰まりが進行し、排圧上昇の問題が生じる。 In the continuous regeneration type DPF device, when the exhaust gas temperature is high, PM trapped in the DPF is continuously burned and purified, and the DPF is self-regenerated, but when the exhaust gas temperature is low, the DOC Since the temperature is not lowered and activated, it becomes difficult to oxidize PM and self-regenerate DPF. As a result, PM accumulates on the DPF and the clogging of the DPF proceeds, causing a problem of increased exhaust pressure.
そこで、排気ガス浄化システムでは、DPFへのPM堆積量が所定量を超えたときに、シリンダ内(筒内)において燃料の多段遅延噴射(マルチ噴射)や後噴射(ポスト噴射)を行うことにより、DPFに流入する排気ガスの温度を強制的に上昇させて、DPFに捕集したPMを燃焼除去するDPF再生が行われている。 Therefore, in the exhaust gas purification system, when the PM accumulation amount in the DPF exceeds a predetermined amount, the fuel is subjected to multistage delayed injection (multi-injection) or post-injection (post-injection) in the cylinder (in-cylinder). DPF regeneration is performed in which the temperature of the exhaust gas flowing into the DPF is forcibly raised to burn and remove the PM collected in the DPF.
多段遅延噴射(マルチ噴射)は、エンジンから排出される排気ガスの温度を昇温し、DOCを触媒活性温度まで昇温させるために行われる。また、後噴射(ポスト噴射)は、多量の未燃燃料を排気ガス中に供給し、供給した未燃燃料をDOCにて酸化(燃焼)させることで、DPF入口における排気ガス温度をPMが燃焼する温度以上に上昇させるために行われる。 Multistage delayed injection (multi-injection) is performed in order to raise the temperature of the exhaust gas discharged from the engine and raise the temperature of the DOC to the catalyst activation temperature. In post-injection (post-injection), a large amount of unburned fuel is supplied into the exhaust gas, and the supplied unburned fuel is oxidized (combusted) at the DOC, so that the exhaust gas temperature at the DPF inlet is burned by PM. This is done to raise the temperature above that.
また、排気ガス浄化システムでは、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させてNOxを低減するEGR(Exhaust Gas Recirculation;排気再循環)制御が行われている。 Further, in the exhaust gas purification system, EGR (Exhaust Gas Recirculation) control is performed in which part of the exhaust gas discharged from the engine is recirculated to the intake side to reduce NOx.
このEGR制御では、エンジンの吸気マニホールドと排気マニホールドを接続するEGR配管を設け、そのEGR配管に設けられたEGRバルブの開度を調整することで、吸気側に還流させる排気ガスの量であるEGR量(あるいはEGR率)を制御するようになっている。EGR配管には、吸気側に還流させる排気ガスを冷却するためのEGRクーラが設けられる。 In this EGR control, an EGR pipe that connects an intake manifold and an exhaust manifold of the engine is provided, and an EGR valve that is provided in the EGR pipe is adjusted to adjust the opening degree of the EGR valve, whereby EGR that is the amount of exhaust gas recirculated to the intake side The amount (or EGR rate) is controlled. The EGR pipe is provided with an EGR cooler for cooling the exhaust gas recirculated to the intake side.
従来の排気ガス浄化システムでは、DPF再生中(後噴射中)にEGR制御を行うと、未燃燃料を多量に含んだ排気ガスが吸気側に還流されてしまい、エンジンの部品(ピストンリングなど)が破損してしまったり、EGRクーラの性能を悪化させてしまう不具合が発生する。そのため、従来の排気ガス浄化システムでは、DPF再生中にEGR制御を行うことができず、DPF再生時の排気ガスが悪化してしまうという問題があった。 In conventional exhaust gas purification systems, if EGR control is performed during DPF regeneration (during post-injection), exhaust gas containing a large amount of unburned fuel is recirculated to the intake side, causing engine parts (piston rings, etc.) May be damaged or the performance of the EGR cooler may be deteriorated. Therefore, the conventional exhaust gas purification system has a problem that the EGR control cannot be performed during the DPF regeneration, and the exhaust gas during the DPF regeneration deteriorates.
そこで、本出願人は、後噴射(ポスト噴射)に替えて、排気管に直接燃料を噴射する排気管噴射を行い、DPF再生中にもEGR制御を行うよう構成することで、DPF再生時の排気ガスの改善を図った排気ガス浄化システムを提案中である。この排気ガス浄化システムでは、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、EGRバルブの開度を決定するようになっている。 Therefore, the present applicant performs the exhaust pipe injection in which fuel is directly injected into the exhaust pipe instead of the post injection (post injection), and performs the EGR control even during the DPF regeneration. An exhaust gas purification system that improves exhaust gas is being proposed. In this exhaust gas purification system, the opening degree of the EGR valve is determined based on the engine speed and the fuel injection amount.
ところで、DPF再生では、DPF再生時に排気ガスの流量が多くなると、排気ガスの温度を上昇させるために多量の燃料を噴射しなければならず、燃費悪化の問題が生じる。このような燃費悪化を抑制するため、排気ガス浄化システムでは、DPF再生時には、排気ガスの流量をなるべく少なくして効率よく排気ガスを昇温させるために、ターボチャージャのブースト圧を低く制御するのが一般的である。 By the way, in the DPF regeneration, when the flow rate of the exhaust gas increases during the DPF regeneration, a large amount of fuel must be injected to raise the temperature of the exhaust gas, which causes a problem of deterioration of fuel consumption. In order to suppress such a deterioration in fuel consumption, the exhaust gas purification system controls the boost pressure of the turbocharger low in order to efficiently raise the temperature of the exhaust gas by reducing the flow rate of the exhaust gas as much as possible during DPF regeneration. Is common.
しかしながら、DPF再生中にEGR制御を行う上述の排気ガス浄化システムでは、DPF再生中にアクセルペダルを踏み込んで車両を加速させると、エンジン回転数や燃料噴射量が増加して排気マニホールドの圧力は高くなるが、吸気マニホールドの圧力(ブースト圧)は低いままなので、多量の排気ガスが吸気側に還流されてしまう。このとき、EGRバルブの開度は、ブースト圧に関係なく制御されているため、エンジンが吸気する空気量が少ないにも拘わらずEGRバルブが開き、多量の排気ガスが吸気側に還流されてEGR量が過大となってしまう。 However, in the above-described exhaust gas purification system that performs EGR control during DPF regeneration, if the accelerator pedal is depressed during DPF regeneration to accelerate the vehicle, the engine speed and fuel injection amount increase and the exhaust manifold pressure increases. However, since the pressure (boost pressure) of the intake manifold remains low, a large amount of exhaust gas is recirculated to the intake side. At this time, since the opening degree of the EGR valve is controlled regardless of the boost pressure, the EGR valve is opened despite a small amount of air taken in by the engine, and a large amount of exhaust gas is recirculated to the intake side. The amount will be excessive.
EGR量が過大となると、連続再生型DPF装置に供給される排気ガスの流量が減り、その結果、燃料量に対する空気量の割合である空燃比λが1を下回り、DOCにて未燃燃料を酸化させる処理ができなくなる。すると、未燃燃料が処理されずに大気中に放出され、白煙又は黒煙が発生する問題が生じる。 If the EGR amount becomes excessive, the flow rate of the exhaust gas supplied to the continuous regeneration type DPF device decreases. As a result, the air-fuel ratio λ, which is the ratio of the air amount to the fuel amount, falls below 1, and unburned fuel is discharged at the DOC. It becomes impossible to oxidize. Then, the unburned fuel is discharged into the atmosphere without being treated, and there arises a problem that white smoke or black smoke is generated.
さらに、EGR量が過大となると、ターボチャージャのタービンに供給される排気ガスの流量も減るため、タービンの回り出しが遅れ、その結果、ブースト圧の上昇が遅れて動力不足となり、加速性能が悪化するという問題も生じる。 Furthermore, if the EGR amount becomes excessive, the flow rate of exhaust gas supplied to the turbine of the turbocharger also decreases, so that the turbine rotation delays. As a result, the boost pressure is delayed, resulting in insufficient power, resulting in poor acceleration performance. Problem arises.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、DPF再生時の排気ガスの悪化を抑制し、かつ、DPF再生時に車両を加速させた場合でも、白煙及び黒煙が発生せず、十分な加速性能が得られる排気ガス浄化システムを提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above problems, suppress the deterioration of exhaust gas during DPF regeneration, and even when the vehicle is accelerated during DPF regeneration, white smoke and black smoke are not generated, It is an object to provide an exhaust gas purification system capable of obtaining an excellent acceleration performance.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、エンジンの排気管に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタと、前記エンジンの排気マニホールドと吸気マニホールドとを接続するEGR配管に設けられ、前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドに還流させる排気ガスの量を調整するEGRバルブと、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、前記EGRバルブの開度を制御するEGR制御部と、を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記吸気マニホールドの圧力からブースト圧を検出するブースト圧センサと、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部と、前記目標ブースト圧演算部で求めた目標ブースト圧と前記ブースト圧センサで検出したブースト圧との差に基づき、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時における前記EGRバルブの開度を補正するEGRバルブ開度補正部と、を備えた排気ガス浄化システムである。 The present invention has been developed to achieve the above object, and is provided in an exhaust pipe of an engine and collects particulate matter in exhaust gas, and an exhaust manifold and an intake manifold of the engine. And an EGR valve that adjusts the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust manifold to the intake manifold, and controls the opening of the EGR valve based on the engine speed and the fuel injection amount. And a target boost pressure for determining a target boost pressure based on a boost pressure sensor for detecting a boost pressure from the pressure of the intake manifold, an engine speed and a fuel injection amount. The target boost pressure and the boost determined by the calculation unit and the target boost pressure calculation unit Based on a difference between the detected boost pressure sensor, which is the diesel particulate filter exhaust gas purification system and an EGR valve opening correction section for correcting the opening degree of the EGR valve at the time of reproducing.
EGRバルブ開度補正部は、目標ブースト圧とブースト圧との差に基づき、前記EGRバルブの開度の補償値を求め、当該補償値を、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき決定された前記EGRバルブの開度から減ずることで、前記EGRバルブの開度を補正するようにされてもよい。 The EGR valve opening correction unit obtains a compensation value for the opening of the EGR valve based on the difference between the target boost pressure and the boost pressure, and the compensation value is determined based on the engine speed and the fuel injection amount. The opening degree of the EGR valve may be corrected by subtracting from the opening degree of the EGR valve.
本発明によれば、DPF再生時の排気ガスの悪化を抑制し、かつ、DPF再生時に車両を加速させた場合でも、白煙及び黒煙が発生せず、十分な加速性能が得られる排気ガス浄化システムを提供できる。 According to the present invention, exhaust gas that suppresses deterioration of exhaust gas during DPF regeneration and does not generate white smoke and black smoke even when the vehicle is accelerated during DPF regeneration, and can provide sufficient acceleration performance. A purification system can be provided.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムが適応される車両におけるエンジン、吸排気系統及び燃料噴射系統のシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine, an intake / exhaust system, and a fuel injection system in a vehicle to which an exhaust gas purification system according to the present embodiment is applied.
まず、排気系統の構成を説明すると、エンジン101の排気マニホールド102には、エンジン101の排気ガスを大気に排出するための排気管103が接続され、排気管103の最上流には、排気マニホールド102と吸気マニホールド104とを接続するEGR配管105が設けられている。EGR配管105には、排気ガスを冷却するEGRクーラ106と、排気マニホールド102から吸気マニホールド104に還流させる排気ガスの量であるEGR量(またはEGR率)を調整するためのEGRバルブ107が設けられている。
First, the configuration of the exhaust system will be described. An
排気管103の下流には、高圧段ターボチャージャ108のタービン109が設けられ、さらに下流には、低圧段ターボチャージャ110のタービン111が設けられている。タービン111の下流には、排気管103を閉鎖する排気ブレーキ弁112が設けられ、さらに下流には、連続再生型DPF装置113が設けられている。連続再生型DPF装置113は、DPF再生時に排気管103に噴射された燃料の酸化を促進するDOC114とPMを捕集するDPF115とからなる。連続再生型DPF装置113の下流に排気スロットル116が設けられ、排気スロットル116の下流にて排気管103が大気に開放されている。なお、排気管103には、図示しないがSCR(Selective Catalytic Reduction;選択還元触媒)装置を設けてもよい。
A turbine 109 of the high-pressure stage turbocharger 108 is provided downstream of the
次に、吸気系統の構成を説明すると、吸気マニホールド104には、大気からエンジン101に空気を取り込むための吸気管117が接続されている。吸気管117の最上流は大気に開放されており、その下流に塵埃等の異物を除去するエアクリーナ118が設けられている。エアクリーナ118の下流には、低圧段ターボチャージャ110のコンプレッサ119が設けられ、さらに下流には、高圧段ターボチャージャ108のコンプレッサ120が設けられている。コンプレッサ120の下流には、低圧段ターボチャージャ110と高圧段ターボチャージャ108で過給された吸気を冷却するインタークーラ121が設けられ、さらに下流には、吸気量を制限するための吸気スロットル122が設けられている。吸気スロットル122の下流で、吸気管117が吸気マニホールド104に接続されている。
Next, the configuration of the intake system will be described. The
次に、燃料噴射系統の構成を説明すると、エンジン101の一部を破断して示したシリンダ131内をピストンヘッド132がストロークするように構成されており、シリンダ131には、燃料を噴射するためのインジェクタ133が取り付けられ、ピストンヘッド132の上死点位置より上部に、インジェクタ133の噴射口が配置されている。図は簡略に示したが、エンジン101は、複数個のシリンダ131を有し、各シリンダ131にそれぞれインジェクタ133が設けられる。各インジェクタ133は、コモンレール134から高圧の燃料を供給される。インジェクタ133は、詳しくは図示しないがコイルの電磁力で駆動される弁体を有し、コイルに通電するパルス電流の時間幅(通電時間)に応じて噴射口が開放されるものである。
Next, the configuration of the fuel injection system will be described. The
コモンレール134には、高圧ポンプ135から高圧(コモンレール燃圧)の燃料を供給する高圧燃料管136が接続される。高圧ポンプ135には、フィードポンプ137からコモンレール燃圧より低く大気圧より高い中間圧(排気管噴射燃圧)の燃料を供給する中間圧燃料管138が接続される。フィードポンプ137は、大気圧の燃料タンク139から低圧燃料管140を介して燃料を取り込むようになっている。フィードポンプ137は、図示しないクランクシャフトに連結されており、エンジン101に随伴して回転されエンジン回転数に応じた送り出し力で燃料を送り出すことにより、エンジン回転数に応じた排気管噴射燃圧の燃料を中間圧燃料管138に供給することができる。
A high-
本発明では、低圧段ターボチャージャ110のタービン111の下流で排気ブレーキ弁112より上流に、排気管103内に燃料を噴射するための排気管インジェクタ141が設けられている。排気管インジェクタ141には、中間圧燃料管138を介してフィードポンプ137からの燃料が供給されるようになっている。
In the present invention, an
高圧ポンプ135、コモンレール134、インジェクタ133のそれぞれには、燃料タンク139へ余剰の燃料を回収する回収燃料管142が接続されている。
A
次に、センサ類を説明する。 Next, sensors will be described.
エンジン101には、冷却水温を検出する水温センサ151、図示しないクランクシャフト上の指標をクランク角の基準位置として検出するクランク角センサ152、エンジンオイルの残量を検出するオイルレベルセンサ153等が設けられる。排気マニホールド102には、エンジン排気温度センサ154が設けられる。吸気マニホールド104には、吸気マニホールドの圧力からブースト圧を検出するブースト圧センサ155が設けられる。
The
連続再生型DPF装置113には、DOC114の入口における排気ガス温度を検出するDOC入口排気ガス温度センサ156と、DPF115の入口における排気ガス温度を検出するDPF入口排気ガス温度センサ157と、DPF115の入口と出口間の排気ガスの圧力差である差圧を検出する差圧センサ158が設けられる。DPF115にPMが蓄積すると、その蓄積量の増加に伴って差圧が大きくなるので、差圧に基づいてDPF再生時期を判定することができる。DPF入口排気ガス温度センサ157が検出するDPF入口排気ガス温度により、DPF再生時等におけるDPF115の温度を確認することができる。
The continuous regeneration
中間圧燃料管138には、排気管インジェクタ141に加わる燃料圧力である排気管噴射燃圧を検出する排気管噴射燃圧センサ159が設けられる。高圧ポンプ135の入口には、燃料の温度を検出する燃料温度センサ160が設けられる。コモンレール134には、各シリンダ131のインジェクタ133に加わる燃料圧力であるコモンレール燃圧を検出するコモンレール燃圧センサ161が設けられる。吸気管117のエアクリーナ118の下流には、吸気管117に吸い込まれた空気の流量を検出する空気流量センサ(Mass Airflow sensor;MAFセンサ)162が設けられる。
The intermediate pressure fuel pipe 138 is provided with an exhaust pipe injection
高圧段ターボチャージャ108には、タービン109とコンプレッサ120を連結するシャフトの回転数を検出する高圧段ターボ回転数センサ163が設けられる。
The high-pressure stage turbocharger 108 is provided with a high-pressure stage turbo
図示説明した以外にも、エンジン101、吸排気系統及び燃料噴射系統には、従来公知のあらゆるセンサが設けられているものとする。
In addition to the illustrations and explanations, it is assumed that the
次に、制御系統の構成を説明する。 Next, the configuration of the control system will be described.
高圧段ターボチャージャ108は、可変ノズル式ターボチャージャ(Variable Nozzle Turbocharger)であり、タービン109の上流にタービン109の開口面積を調節するノズルアクチュエータ164が設けられる。ターボコントローラ165は、高圧段ターボ回転数センサ163が検出するシャフトの回転数を参照しつつ、ノズルアクチュエータ164を駆動することにより、過給量または過給圧を制御するものである。
The high-pressure stage turbocharger 108 is a variable nozzle turbocharger, and a
エンジン101への燃料噴射を含む車両の各部を制御する手段は、電子制御装置(Electronical Control Unit;ECU)171にプログラムとして組み込まれている。ECU171は、エンジン状態を表すエンジンパラメータとして、エンジン回転数、アクセル開度、負荷トルク、空気量などを常時検出して燃料噴射制御等の制御を行うようになっている。
Means for controlling each part of the vehicle including fuel injection to the
ECU171には、車両の走行距離が所定距離に達するごとに、あるいは、差圧センサ158が検出する差圧が所定値以上になったとき、多段遅延噴射(マルチ噴射)や排気管噴射を行うことにより、DPF115に流入する排気ガスの温度を強制的に上昇させて、DPF115に捕集したPMを燃焼除去する強制再生部172が搭載される。
The
また、ECU171には、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、EGRバルブ107の開度を制御するEGR制御部173が搭載される。
The
EGR制御部173は、DPF再生を行わない通常時には通常時用EGRマップ174を参照し、DPF再生時にはDPF再生時用EGRマップ175を参照して、EGRバルブ107の開度を求めるようにされる。通常時用EGRマップ174の設定例を図2(a)に、DPF再生時用EGRマップ175の設定例を図2(b)に示す。
The
図2(a),(b)に示すように、通常時用EGRマップ174、DPF再生時用EGRマップ175は、エンジン回転数と燃料噴射量ごとにEGRバルブ107の開度が設定されたマップである。EGRバルブ107の開度は、予め試験を行い、エンジン101の出力トルクや、排出NOx量、白煙等の発生の有無などを確認しながら設定される。なお、図2(a),(b)における「大」、「小」は、設定されるEGRバルブ107の開度の大小を表している。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
通常時用EGRマップ174とDPF再生時用EGRマップ175とを比較すると、通常時用EGRマップ174では、燃料噴射量が低い領域(つまり低負荷領域)においてもEGRバルブ107の開度を比較的大きく設定しているのに対し、DPF再生時用EGRマップ175では、燃料噴射量が低い領域(図2(b)にて破線Aで囲った領域)においてEGRバルブ107の開度を小さく(あるいは開度0(全閉)に)設定している。これは、DPF再生時には、排気ガス流量が少ない低負荷時にEGRバルブ107を開にすると、連続再生型DPF装置113に供給される排気ガスの流量が減り、空燃比λが1を下回ってDOC114にて未燃燃料を酸化できなくなり、排気管噴射により供給された未燃燃料が処理されずに大気中に放出され、白煙等が発生してしまうためである。
Comparing the
さて、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムでは、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部176と、目標ブースト圧演算部176で求めた目標ブースト圧とブースト圧センサ155で検出したブースト圧との差に基づき、EGRバルブ107の開度を補正するEGRバルブ開度補正部177と、を備えている。これら目標ブースト圧演算部176、EGRバルブ開度補正部177は、ECU171に搭載される。
In the exhaust gas purification system according to the present embodiment, a target boost
目標ブースト圧演算部176は、エンジン回転数と燃料噴射量ごとに目標ブースト圧が設定された目標ブースト圧マップ178を参照して、目標ブースト圧を求めるようにされる。目標ブースト圧マップ178の設定例を図3に示す。図3における「大」、「小」は、設定される目標ブースト圧の大小を表している。図3に示すように、目標ブースト圧マップ178は、エンジン回転数が低く燃料噴射量が低い領域(低回転低負荷領域)では目標ブースト圧が小さく、エンジン回転数が高く燃料噴射量が高い領域(高回転高負荷領域)では目標ブースト圧が大きくなるように設定されている。
The target boost
EGRバルブ開度補正部177は、目標ブースト圧とブースト圧との差に基づき、EGRバルブ107の開度の補償値を求め、当該補償値を、EGR制御部173が求めたEGRバルブ107の開度から減ずることで、EGRバルブ107の開度を補正するようにされる。EGRバルブ開度補正部177は、DPF再生時にのみ、EGRバルブ107の開度の補正を行うようにされる。
The EGR valve
より詳細には、EGRバルブ開度補正部177は、目標ブースト圧とブースト圧との差ごとに補正用係数が設定された補正用係数マップ179を参照し、補正用係数を求めると共に、エンジン回転数と燃料噴射量ごとにEGRバルブ107の開度の補償値の最大値が設定された補償値マップ180を参照し、EGRバルブ107の開度の補償値の最大値を求め、求めたEGRバルブ107の開度の補償値の最大値に補正用係数を掛け合わせることで、EGRバルブ107の開度の補償値を求める。得られたEGRバルブ107の開度の補償値を、EGR制御部173が求めたEGRバルブ107の開度から減ずることで、補正後のEGRバルブ107の開度が得られる。EGR制御部173は、補正後のEGRバルブ107の開度を用いて、EGRバルブ107の制御を行うようにされる。
More specifically, the EGR valve
補正用係数マップ179の設定例を図4に示す。図4に示すように、補正用係数マップ179では、目標ブースト圧とブースト圧との差が大きくなるほど、補正用係数の値が小さく(絶対値でいえば大きく)なるように設定されている。補正用係数の値としては、−1〜0の値が設定される。
An example of setting the
また、補償値マップ180の設定例を図5に示す。図5における「大」、「小」は、設定されるEGRバルブ107の開度の補償値の最大値の大小を表している。図5に示すように、補償値マップ180では、エンジン回転数が低い領域では、EGRバルブ107の開度の補償値の最大値が小さく、エンジン回転数が高い領域では、EGRバルブ107の開度の補償値の最大値が大きくなるように設定されている。
An example of setting the
図2(b)のDPF再生時用EGRマップ175から図5の補償値マップ180をそのまま減じた場合(補正用係数=−1の場合)の補正後のEGRバルブ107の開度をマップ形式で図6に示す。図6に示すように、エンジン回転数が低い領域(図示破線Bで囲んだ領域)では、補正後のEGRバルブ107の開度は小さく(あるいは開度0(全閉))となるが、エンジン回転数が高く燃料噴射量が高い領域(図示破線Cで囲んだ領域)では、排気ガスの流量が多く白煙等が発生したり加速性能が悪化するおそれがないので、補正後のEGRバルブ107の開度は0(全閉)とならず、補正前のEGRバルブ107の開度の半分程度の開度となるようにされる。
The opening degree of the
次に、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムの動作を説明する。 Next, the operation of the exhaust gas purification system according to this embodiment will be described.
図7(a)に示すように、車両を停車させた状態(車速=0)から車両を発進させ、車両を徐々に加速させた場合を考える。 As shown in FIG. 7A, consider a case where the vehicle is started from a state where the vehicle is stopped (vehicle speed = 0) and the vehicle is gradually accelerated.
図7(a),(b)に示すように、車両を停車させた状態では、実際のブースト圧はほぼ大気圧となっており、目標ブースト圧とブースト圧との差が大きくなり、EGRバルブ107の開度は非常に小さくなる。 As shown in FIGS. 7A and 7B, when the vehicle is stopped, the actual boost pressure is almost atmospheric pressure, and the difference between the target boost pressure and the boost pressure becomes large, and the EGR valve The opening of 107 is very small.
車両を発進させ徐々に加速させると、エンジン回転数と燃料噴射量が上昇し、目標ブースト圧が徐々に高くなる。このとき、EGRバルブ107の開度は小さく(あるいは開度0に)設定されているため、吸気側に還流される排気ガスの量は少なく(あるいは0に)なり、ターボチャージャ108,110のタービン109,111に供給される排気ガスの量が多くなるので、ブースト圧が徐々に高くなり、ブースト圧が目標ブースト圧に近づいていく。ブースト圧が目標ブースト圧に近づいていくと、目標ブースト圧とブースト圧との差が小さくなるので、EGRバルブ107の開度が徐々に大きくなり、目標ブースト圧と実際のブースト圧との差が0になると、EGRバルブ107の開度の補正が行われなくなり、DPF再生時用EGRマップ175に設定された通りのEGRバルブ107の開度となる。なお、図7(b)では、補正を行わない従来技術におけるEGRバルブ107の開度を破線にて示している。
When the vehicle is started and gradually accelerated, the engine speed and the fuel injection amount increase, and the target boost pressure gradually increases. At this time, since the opening degree of the
このような制御を行うことにより、加速時であっても連続再生型DPF装置113に供給される排気ガスの流量を確保することが可能になるので、図8に示すように、加速時における空燃比λ(図示太線実線)は小さくはなるものの、1未満となることはなく、排出される排気ガス中に含まれる未燃燃料の濃度(HC濃度、図示細線実線)も、100ppm以下と低く抑えることが可能となり、白煙等の発生を防止できる。
By performing such control, it becomes possible to secure the flow rate of the exhaust gas supplied to the continuous regeneration
これに対して、EGRバルブ107の開度の補正を行わない従来の排気ガス浄化システムでは、加速時における空燃比λ(図示太線破線)が1未満となり、排出される排気ガス中に含まれる未燃燃料(HC)の濃度(図示細線破線)も、1000ppm以上と多くなってしまい、白煙等が発生する。
In contrast, in the conventional exhaust gas purification system that does not correct the opening of the
次に、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムにおけるEGRバルブ107の開度を決定する際の制御フローを図9を用いて説明する。
Next, a control flow for determining the opening degree of the
図9に示すように、まず、ステップS1にて、EGR制御部173が、DPF再生中であるかを判断する。ステップS1にてNOと判断された場合、ステップS2にて、EGR制御部173が、エンジン回転数と燃料噴射量で通常時用EGRマップ174を参照してEGRバルブ107の開度を求め、ステップS9に進む。
As shown in FIG. 9, first, in step S1, the
ステップS1にてYESと判断された場合、ステップS3にて、EGR制御部173が、エンジン回転数と燃料噴射量でDPF再生時用EGRマップ175を参照してEGRバルブ107の開度を求め、ステップS4に進む。
When YES is determined in step S1, in step S3, the
ステップS4では、目標ブースト圧演算部176が、エンジン回転数と燃料噴射量で目標ブースト圧マップ178を参照して、目標ブースト圧を求める。目標ブースト圧を求めた後、ステップS5に進む。
In step S4, the target boost
ステップS5では、EGRバルブ開度補正部177が、ステップS4で求めた目標ブースト圧とブースト圧センサ155で検出したブースト圧との差で補正用係数マップ179を参照し、補正用係数を求める。補正用係数を求めた後、ステップS6に進む。
In step S5, the EGR valve opening
ステップS6では、EGRバルブ開度補正部177が、エンジン回転数と燃料噴射量で補償値マップ180を参照し、EGRバルブ107の開度の補償値の最大値を求める。EGRバルブ107の開度の補償値の最大値を求めた後、ステップS7に進む。
In step S6, the EGR valve
ステップS7では、EGRバルブ開度補正部177が、ステップS6で求めたEGRバルブ107の開度の補償値の最大値に、ステップS5で求めた補正用係数を掛け合わせて、EGRバルブ107の開度の補償値を求める。EGRバルブ107の開度の補償値を求めた後、ステップS8に進む。
In step S7, the EGR valve
ステップS8では、EGRバルブ開度補正部177が、ステップS3で求めたEGRバルブ107の開度から、ステップS7で求めたEGRバルブ107の開度の補償値を減ずることで、EGRバルブ107の開度を補正する。EGRバルブ107の開度を補正した後、ステップS9に進む。
In step S8, the EGR valve opening
ステップS9では、EGR制御部173が、ステップS2で求めたEGRバルブ107の開度、あるいはステップS8で求めた補正後のEGRバルブ107の開度を用いて、EGRバルブ107の制御を行う。その後、制御を終了する。
In step S9, the
以上説明したように、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムでは、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部176と、目標ブースト圧演算部176で求めた目標ブースト圧とブースト圧センサ155で検出したブースト圧との差に基づき、EGRバルブ107の開度を補正するEGRバルブ開度補正部177と、を備えている。
As described above, in the exhaust gas purification system according to the present embodiment, the target boost
これにより、DPF再生中にEGR制御を行う場合であっても、加速時にEGR量が過大となることを抑制し、連続再生型DPF装置113に供給される排気ガスの流量を維持して空燃比λを1以上に維持できるので、DOC114にて未燃燃料を酸化させ、白煙等の発生を抑制することが可能になる。
As a result, even when EGR control is performed during DPF regeneration, an excessive amount of EGR during acceleration is suppressed, and the flow rate of exhaust gas supplied to the continuous regeneration
また、EGR量が過大となることを抑制できるため、加速時にターボチャージャ108,110のタービン109,111に供給される排気ガスの流量を増加させて、タービンの回り出しをスムーズに行うことが可能となり、加速時にブースト圧を速やかに上昇させて、十分な加速性能を得ることが可能となる。
Further, since it is possible to suppress an excessive amount of EGR, the flow rate of the exhaust gas supplied to the
つまり、本発明によれば、DPF再生時の排気ガスの悪化を抑制しつつ、かつ、DPF再生時に車両を加速させた場合でも、白煙等が発生せず、十分な加速性能が得られる排気ガス浄化システムを実現できる。 In other words, according to the present invention, exhaust gas that suppresses the deterioration of exhaust gas during DPF regeneration and does not generate white smoke or the like even when the vehicle is accelerated during DPF regeneration can provide sufficient acceleration performance. A gas purification system can be realized.
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
101 エンジン
102 排気マニホールド
103 排気管
104 吸気マニホールド
105 EGR配管
107 EGRバルブ
115 ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
141 排気管インジェクタ
155 ブースト圧センサ
172 強制再生部
173 EGR制御部
174 通常時用EGRマップ
175 DPF再生時用EGRマップ
176 目標ブースト圧演算部
177 EGRバルブ開度補正部
178 目標ブースト圧マップ
179 補正用係数マップ
180 補償値マップ
141 Exhaust pipe injector
155
Claims (2)
前記エンジンの排気マニホールドと吸気マニホールドとを接続するEGR配管に設けられ、前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドに還流させる排気ガスの量を調整するEGRバルブと、
エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、前記EGRバルブの開度を制御するEGR制御部と、
を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記吸気マニホールドの圧力からブースト圧を検出するブースト圧センサと、
エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部と、
目標ブースト圧がブースト圧よりも高いときに、エンジン回転数と燃料噴射量から求まる前記EGRバルブの開度の補償値の最大値と、前記目標ブースト圧演算部で求めた目標ブースト圧と前記ブースト圧センサで検出したブースト圧との差と、に基づき、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時における前記EGRバルブの開度を補正するEGRバルブ開度補正部と、を備え、
前記EGRバルブ開度補正部は、前記目標ブースト圧と前記ブースト圧との差が大きくなるほど、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時における前記EGRバルブの開度が小さくなるように補正する
ことを特徴とする排気ガス浄化システム。 A diesel particulate filter that is provided in the exhaust pipe of the engine and collects particulate matter in the exhaust gas;
An EGR valve that is provided in an EGR pipe that connects an exhaust manifold and an intake manifold of the engine, and that adjusts an amount of exhaust gas recirculated from the exhaust manifold to the intake manifold;
An EGR control unit for controlling the opening of the EGR valve based on the engine speed and the fuel injection amount;
In an exhaust gas purification system equipped with
A boost pressure sensor for detecting a boost pressure from the pressure of the intake manifold;
A target boost pressure calculation unit for obtaining a target boost pressure based on the engine speed and the fuel injection amount;
When the target boost pressure is higher than the boost pressure, the maximum value of the EGR valve opening compensation value obtained from the engine speed and the fuel injection amount, the target boost pressure obtained by the target boost pressure calculation unit, and the boost It based the difference between the boost pressure detected by pressure sensor, a, and a EGR valve opening degree correction section for correcting the opening degree of the EGR valve at the time of regeneration of the diesel particulate filter,
The EGR valve opening degree correction section, the difference becomes larger between the target boost pressure and the boost pressure, and wherein the corrected so that the opening of the EGR valve at the time of regeneration of the diesel particulate filter is reduced Exhaust gas purification system.
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