JP6203658B2 - 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を浄化する排気ガス浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system that purifies exhaust gas of a diesel engine.
特許文献1に示すように、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置(DPFユニット)として、酸化触媒とフィルタとを備える構成が知られている。酸化触媒は、排気ガスに含まれる未燃燃料、一酸化炭素、一酸化窒素等を酸化する。フィルタは、酸化触媒の排気下流側に配置されており、排気ガスに含まれるPM(粒子状物質)を捕集する。フィルタに堆積したPMは、O2又はNO2によって燃焼させることにより除去できる。 As shown in Patent Document 1, a configuration including an oxidation catalyst and a filter is known as an exhaust gas purification device (DPF unit) for a diesel engine. The oxidation catalyst oxidizes unburned fuel, carbon monoxide, nitrogen monoxide and the like contained in the exhaust gas. The filter is disposed on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst, and collects PM (particulate matter) contained in the exhaust gas. PM deposited on the filter can be removed by burning with O 2 or NO 2 .
また、従来から酸化触媒とフィルタとを別個に配置する構成以外にも、特許文献2に示すようにフィルタに酸化触媒を担持させる排気ガス浄化装置が知られている。この排気ガス浄化装置では、酸化触媒とフィルタとの間の温度を計測することができない。従って、温度制御を行う場合は、フィルタの下流側の温度を用いる必要がある。 In addition to the configuration in which an oxidation catalyst and a filter are separately disposed, an exhaust gas purification device in which an oxidation catalyst is supported on a filter as shown in Patent Document 2 is known. In this exhaust gas purification device, the temperature between the oxidation catalyst and the filter cannot be measured. Therefore, when performing temperature control, it is necessary to use the temperature on the downstream side of the filter.
ところで、排気ガス浄化装置は、フィルタの再生制御を行う場合、ポスト噴射の噴射量を増大させる等してDPF内の温度を上昇させてすすを燃焼させる。 By the way, when performing the regeneration control of the filter, the exhaust gas purifying apparatus burns soot by raising the temperature in the DPF by increasing the injection amount of the post injection or the like.
特許文献1のように、酸化触媒とフィルタとが別体の場合、酸化触媒とフィルタの間の温度を検出することができる。従って、この種の排気ガス浄化装置では、フィードバック制御を用いてポスト噴射の噴射量を制御することで、目標値まで温度を上昇させることができる。 As in Patent Literature 1, when the oxidation catalyst and the filter are separate, the temperature between the oxidation catalyst and the filter can be detected. Therefore, in this type of exhaust gas purifying apparatus, the temperature can be raised to the target value by controlling the injection amount of the post injection using feedback control.
しかし、この場合であって温度上昇率が高いときは、目標温度と現在の温度との差が大きい場合にフィードバック制御を行うためポスト噴射の噴射量が増大し、オーバーシュートが発生し易くなる(図9の鎖線を参照)。一方、温度上昇率が低いときは、オーバーシュートは発生しにくいが、目標温度に到達するまでの時間が長くなってしまう(図10の鎖線を参照)。 However, in this case, when the rate of temperature increase is high, feedback control is performed when the difference between the target temperature and the current temperature is large, so that the amount of post injection increases, and overshoot is likely to occur ( (See the dashed line in FIG. 9). On the other hand, when the rate of temperature rise is low, overshoot is unlikely to occur, but the time until the target temperature is reached becomes long (see the chain line in FIG. 10).
なお、特許文献2の構成では、酸化触媒とフィルタの間の温度を検出することができない。仮にフィルタ下流の温度を用いてフィードバック制御を行った場合、応答性が悪いので適切な制御ができず、例えばフィルタの温度が上がりすぎてしまうことがある。従って、特許文献2の構成では、温度に基づくフィードバック制御を適切に行うことができない。 In the configuration of Patent Document 2, the temperature between the oxidation catalyst and the filter cannot be detected. If feedback control is performed using the temperature downstream of the filter, the response is poor and appropriate control cannot be performed. For example, the temperature of the filter may increase excessively. Therefore, in the configuration of Patent Document 2, feedback control based on temperature cannot be performed appropriately.
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、酸化触媒とフィルタとが別体の排気ガス浄化装置を備え、排気ガス浄化装置の温度を素早くかつオーバーシュートを防止しつつ上昇させる排気ガス浄化システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main object is to provide an exhaust gas purification device in which the oxidation catalyst and the filter are separate, and to quickly prevent the temperature of the exhaust gas purification device from overshooting. It is another object of the present invention to provide an exhaust gas purification system that raises the exhaust gas.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
本発明の観点によれば、以下の構成の排気ガス浄化システムが提供される。即ち、この排気ガス浄化システムは、排気ガス浄化装置と、フィルタ温度センサと、制御部と、を備える。前記排気ガス浄化装置は、燃料噴射装置を備えたエンジンの排気経路に配置され、酸化触媒及び当該酸化触媒の排気下流側に配置されたフィルタを備える。前記フィルタ温度センサは、前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度である酸化触媒出口温度を検出する。前記制御部は、前記酸化触媒出口温度を上昇させて前記排気ガス浄化装置に堆積した粒子状物質を焼却する再生制御を行う。前記再生制御には、リカバリ再生制御が含まれ、前記リカバリ再生制御は、リカバリ第1再生制御と、前記リカバリ第1再生制御よりも高温かつ短時間実施されるリカバリ第2再生制御と、を含む。前記制御部は、前記リカバリ第1再生制御から前記リカバリ第2再生制御に移行させるときに酸化触媒出口温度を上昇させて再生制御を行う場合、前記フィルタ温度センサが検出した前記酸化触媒出口温度に基づいて温度上昇率を算出し、前記酸化触媒出口温度を上昇させる制御をオープンループ制御からフィードバック制御に切り替えるための前記酸化触媒出口温度である切替温度又は切替時間を前記温度上昇率に応じて決定する。前記制御部は、前記切替温度又は前記切替時間を決定するための前記温度上昇率を算出する処理を、前記酸化触媒出口温度が、第1リカバリ再生制御の温度と、第2リカバリ再生制御の温度と、の中間の温度に達するまでに行う。 According to an aspect of the present invention, an exhaust gas purification system having the following configuration is provided. That is, the exhaust gas purification system includes an exhaust gas purification device, a filter temperature sensor, and a control unit. The exhaust gas purification device is disposed in an exhaust path of an engine including a fuel injection device, and includes an oxidation catalyst and a filter disposed on the exhaust downstream side of the oxidation catalyst. The filter temperature sensor detects an oxidation catalyst outlet temperature that is a temperature between the oxidation catalyst and the filter. The control unit performs regeneration control for incinerating particulate matter accumulated in the exhaust gas purification device by increasing the oxidation catalyst outlet temperature. The regeneration control includes recovery regeneration control, and the recovery regeneration control includes recovery first regeneration control and recovery second regeneration control that is performed at a higher temperature and for a shorter time than the recovery first regeneration control. . When the control unit performs regeneration control by increasing the oxidation catalyst outlet temperature when shifting from the recovery first regeneration control to the recovery second regeneration control, the control unit sets the oxidation catalyst outlet temperature detected by the filter temperature sensor. calculating a temperature rise rate on the basis, according to the previous SL switching temperature or switching time is the oxidation catalyst outlet temperature to switch the feedback control of the control for increasing the oxidation catalyst outlet temperature from the open loop control the temperature increase rate To decide . The control unit calculates the temperature increase rate for determining the switching temperature or the switching time, and the oxidation catalyst outlet temperature includes a temperature of the first recovery regeneration control and a temperature of the second recovery regeneration control. And until it reaches the middle temperature.
一般的に、フィードバック制御のみで温度制御を行う場合、偏差の減少速度とオーバーシュートの防止を同時に両立させるためには、制御係数等を途中で変化させる等の複雑な制御が必要となる。この点、本発明の制御を行うことで、簡単な制御で、例えば温度上昇率が高い場合のオーバーシュートの発生を防止できるとともに、温度上昇率が低い場合であっても目標温度に素早く到達させることができる。また、リカバリ第1再生制御からリカバリ第2再生制御への移行時は、素早くかつオーバーシュートが生じないように温度制御を行うことが好ましいので、本発明の制御の効果をより有効に発揮させることができる。 In general, when temperature control is performed only by feedback control, complicated control such as changing a control coefficient or the like is required in order to achieve both a reduction rate of deviation and prevention of overshoot at the same time. In this regard, by performing the control of the present invention, it is possible to prevent overshoot when the temperature rise rate is high, for example, with simple control, and to quickly reach the target temperature even when the temperature rise rate is low. be able to. In addition, since it is preferable to perform temperature control so that overshoot does not occur quickly at the time of transition from recovery first regeneration control to recovery second regeneration control, the effect of the control of the present invention can be exhibited more effectively. Can do.
前記の排気ガス浄化システムにおいては、前記制御部は、前記温度上昇率が高いほど、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替えるタイミングを遅くすることが好ましい。 In the exhaust gas purification system, it is preferable that the control unit delays the switching timing from the open loop control to the feedback control as the temperature increase rate is higher.
これにより、温度上昇率が高い場合にオーバーシュートが発生することを防止しつつ、温度上昇率が低い場合に目標温度への到達時間を短くすることができる。 Thus, it is possible to shorten the time to reach the target temperature when the temperature increase rate is low while preventing overshoot when the temperature increase rate is high.
前記の排気ガス浄化システムにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記制御部は、前記温度上昇率に基づいて、制御を切り替える温度である切替温度を算出し、酸化触媒出口温度が当該切替温度に達したときに、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替える。前記温度上昇率と前記切替温度が比例関係にある。 The exhaust gas purification system preferably has the following configuration. That is, the control unit calculates a switching temperature, which is a temperature at which the control is switched, based on the temperature increase rate, and switches from open loop control to feedback control when the oxidation catalyst outlet temperature reaches the switching temperature. The temperature increase rate and the switching temperature are in a proportional relationship.
これにより、温度を用いて制御を切り替えるか否かを判定することで、例えば時間を用いる場合と比較して、より的確なタイミングで制御を切り替えることができる。また、温度上昇率と切替温度とが比例関係にあることで、適切な切替温度を簡単な処理で算出することができる。 Thus, by determining whether or not to switch control using temperature, it is possible to switch control at a more accurate timing than when using time, for example. In addition, since the temperature increase rate and the switching temperature are in a proportional relationship, an appropriate switching temperature can be calculated by a simple process.
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。エンジン100は、ディーゼルエンジンであり、作業機及び船舶等に搭載される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The
図1に示すように、エンジン100は、吸気系の部材として、吸入管20と、過給機21と、過給管24と、吸気スロットル25と、吸気マニホールド26と、ブリーザーホース27と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
吸入管20は、外部から気体を吸入する。吸入管20は、気体中の塵等を取り除くフィルタを備える。
The
過給機21は、タービンハウジング22と、コンプレッサーハウジング23と、を備える。タービンハウジング22内の図略のタービンホイールは、排気ガスを利用して回転するように構成されている。コンプレッサーハウジング23内の図略のコンプレッサホイールは、タービンホイールと同じシャフト21a(図2)に接続されており、タービンホイールの回転に伴って回転する。過給機21は、コンプレッサホイールが回転することにより、空気を圧縮して強制的に吸気を行うことができる。
The
過給管24は、過給機21によって吸入された気体が流れる。過給管24の一側は過給機21に接続されており、過給管24の他側は吸気スロットル25に接続されている。
The gas sucked by the
吸気スロットル25は、吸気バルブを備えている。吸気スロットル25は、吸気バルブの開度を調整することで、シリンダに供給される気体の量を変化させることができる。吸気スロットル25を通過した気体は、吸気マニホールド26へ送られる。吸気バルブの開度は、図2に示すECU(エンジン制御部、制御部)50によって制御される。
The
吸気マニホールド26は、吸気スロットル25から供給された気体をシリンダ数に応じた数(本実施形態では4つ)に分けてシリンダヘッド10へ供給する。シリンダヘッド10には、シリンダヘッドカバー11及びインジェクタ(燃料噴射装置)12が配置されている。
The
インジェクタ12は、所定のタイミングで燃焼室に燃料を噴射する。具体的には、インジェクタ12は、図3に示すように上死点(TDC)の近傍でメイン噴射を行うように構成されている。また、インジェクタ12は、このメイン噴射の直前に騒音低減のためのプレ噴射を行ったり、プレ噴射の更に前のタイミングでNOx低減及び騒音低減のためのパイロット噴射を行ったりすることができる。また、インジェクタ12は、メイン噴射の直後にPMの低減及び排気ガスの浄化促進を目的としたアフター噴射を行ったり、アフター噴射の更に後のタイミングで温度上昇等を目的としたポスト噴射を行ったりすることができる。
The
このように燃料を噴射してピストンを駆動させることで、動力を発生させることができる。燃焼室では、ブローバイガス及び排気ガス等が発生する。 Power can be generated by injecting fuel and driving the piston in this way. Blow-by gas and exhaust gas are generated in the combustion chamber.
ブリーザーホース27は、燃焼室で発生したブローバイガスを吸入管20に供給する。これにより、未燃焼ガスが外部に排出されることを防止できる。
The
また、吸気マニホールド26には、図2に示すように、吸気圧力センサ51と、吸気温度センサ52と、が取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 2, an
吸気圧力センサ51は、吸気マニホールド26内の気体の圧力を検出してECU50へ出力する。ECU50は、入力された圧力を吸気圧と認識する。吸気温度センサ52は、吸気マニホールド26内の気体の温度を検出してECU50へ出力する。なお、吸気圧力センサ51及び吸気温度センサ52は、吸気マニホールド26ではなく、それより上流の管等に配置されていても良い。
The
エンジン100は、排気系の部材として、排気マニホールド30と、排気管31と、排気ガス浄化装置32と、を備える。このように、排気ガス浄化装置32を備えたエンジン100を特に排気ガス浄化システムと称する。なお、排気ガス浄化装置32は、エンジン100と少し離れた位置に配置されていても良い。
The
排気マニホールド30は、複数の燃焼室で発生した排気ガスをまとめて過給機21のタービンハウジング22へ供給する。また、排気マニホールド30には、排気圧力センサ53と、排気温度センサ54と、が取り付けられている。
The
排気圧力センサ53は、排気マニホールド30内の気体の圧力を検出してECU50へ出力する。ECU50は、入力された圧力を排気圧と認識する。排気温度センサ54は、排気マニホールド30内の気体の温度を検出してECU50へ出力する。
The
排気マニホールド30及びタービンハウジング22を通過した気体は、一部がEGR管41を介してEGR装置40へ供給されるとともに、残りが排気管31を介して排気ガス浄化装置32へ供給される。
A part of the gas that has passed through the
また、エンジン100は、吸気系及び排気系の部材としてEGR装置40を備える。
The
EGR装置40は、EGRクーラ42と、EGRバルブ43と、を備えている。EGRクーラ42は、排気ガスを冷却する。EGR装置40は、EGRバルブ43の開度を調整することで、吸気マニホールド26に供給される排気ガスの量を変化させることができる。EGRバルブ43の開度は、ECU50によって制御される。ECU50は、例えば吸気圧と排気圧の差圧に基づいてEGRバルブ43の開度を調整する。
The
排気ガス浄化装置32は、排気ガスを浄化して排出する。排気ガス浄化装置32は、酸化触媒33と、フィルタ34と、を備える。酸化触媒33は、白金等で構成されており、排気ガスに含まれる未燃燃料、一酸化炭素、一酸化窒素等を酸化(燃焼)するための触媒である。フィルタ34は、例えばウォールフロー型のフィルタとして構成されており、酸化触媒33で処理された排気ガスに含まれるPM(粒子状物質)を捕集する。
The exhaust
また、排気ガス浄化装置32には、酸化触媒温度センサ55と、フィルタ温度センサ56と、差圧センサ57と、が取り付けられている。酸化触媒温度センサ55は、排気ガス浄化装置32の入口近傍(酸化触媒33の排気上流側)の温度を検出する。フィルタ温度センサ56は、酸化触媒33及びフィルタ34の間(フィルタ34の排気上流側)の温度を検出する。
Further, an oxidation
差圧センサ57は、フィルタ34の上流側(酸化触媒33の排気下流側)と、フィルタ34の下流側の圧力差を検出してECU50へ出力する。ECU50は、差圧センサ57の検出結果に基づいてフィルタ34に堆積したPM堆積量を算出する。なお、PM堆積量の算出方法としては、差圧を用いる以外にも、エンジン100の動作履歴等に基づいて排気ガス浄化装置32で起こる酸化反応を算出し、それに基づいてPM堆積量を求めることもできる。
The
また、エンジン100は、大気圧センサ58(図2)を備えている。大気圧センサ58は、大気圧を検出してECU50へ出力する。
次に、排気ガス浄化装置32のフィルタ34に堆積したPMを除去する制御(以下、再生制御)について図4を参照して説明する。本実施形態では、アシスト再生制御、リセット再生制御、ステーショナリ再生制御、及びリカバリ再生制御の少なくとも4種類の再生制御を行うことができる。
Next, control (hereinafter referred to as regeneration control) for removing PM accumulated on the
アシスト再生制御は、PM堆積量が所定以上となったタイミングで行われる。アシスト再生制御は、排気ガス浄化装置32内が比較的低温(300度から400度程度)となるように行われる。この温度の場合、酸化触媒33でNO2が発生し、このNO2によってPMが酸化除去される。アシスト再生制御では、吸気スロットル25を利用するとともに、アフター噴射も行うが、ポスト噴射は行わない。なお、アシスト再生制御は、エンジンを使った作業中に行われる。
The assist regeneration control is performed at a timing when the PM accumulation amount becomes a predetermined value or more. The assist regeneration control is performed so that the inside of the exhaust
リセット再生制御は、所定時間(例えば数十時間から百数時間)毎に行われる。また、リセット再生制御は、アシスト再生制御を一定時間行ってもPM堆積量が所定以上残っている場合にも行われる。リセット再生制御は、排気ガス浄化装置32内が比較的高温(500度から700度程度)となるように行われる。この温度の場合、酸化触媒33でNO2は発生せず、O2によってPMが酸化除去される。リセット再生制御では、吸気スロットル25を利用するとともに、アフター噴射及びポスト噴射を行う。ポスト噴射を行うことにより温度を上昇させることができる。なお、リセット再生制御は、エンジンを使った作業中に行われる。
The reset regeneration control is performed every predetermined time (for example, several tens of hours to several hundred hours). The reset regeneration control is also performed when the PM accumulation amount remains a predetermined amount even after the assist regeneration control is performed for a predetermined time. The reset regeneration control is performed so that the inside of the exhaust
ステーショナリ再生制御は、リセット再生制御を一定時間行ってもPM堆積量が所定以上残っている場合に行われる。ステーショナリ再生制御は、リセット再生制御と同様に比較的高温(500度から700度程度)で行われる。また、ステーショナリ再生制御でも、吸気スロットル25を利用するとともに、アフター噴射及びポスト噴射を行う。リセット再生制御とステーショナリ再生制御との違いは、リセット再生制御がエンジンを使った作業中に行われるのに対し、ステーショナリ再生制御は非作業中に行われることである。更に、ステーショナリ再生制御では、エンジン回転数を所定の高速回転速度に維持する。これにより、ステーショナリ再生制御では、リセット再生制御よりも好条件でPMを除去することができる。
Stationary regeneration control is performed when the PM accumulation amount remains more than a predetermined amount even if reset regeneration control is performed for a certain period of time. Stationary regeneration control is performed at a relatively high temperature (about 500 to 700 degrees), similarly to the reset regeneration control. Also in the stationary regeneration control, the
リカバリ再生制御は、ステーショナリ再生制御を一定時間行ってもPM堆積量が所定以上残っている場合に行われる。図4に示すように、リカバリ再生制御は、再生種別、制御対象及び作業可否の項目において、ステーショナリ再生制御と同一である。リカバリ再生制御は、第1リカバリ再生制御と第2リカバリ再生制御の2段階で構成される。 The recovery regeneration control is performed when the PM accumulation amount remains more than a predetermined amount even if the stationary regeneration control is performed for a predetermined time. As shown in FIG. 4, the recovery regeneration control is the same as the stationary regeneration control in the items of regeneration type, control target, and work availability. The recovery reproduction control is composed of two stages of first recovery reproduction control and second recovery reproduction control.
以下、リカバリ再生制御の移行時から終了までについて図5のフローチャートを参照して説明する。ステーショナリ再生制御では、ポスト噴射量を多くすることで高温の環境で再生制御を行う(S11)。ECU50は、ステーショナリ再生制御の開始から所定時間(例えば数十分程度)経過後に、PM堆積量がM1以上か否か判断する(S12)。
Hereinafter, a description will be given with reference to the flowchart of FIG. In the stationary regeneration control, regeneration control is performed in a high temperature environment by increasing the post injection amount (S11). The
ECU50は、PM堆積量がM1以上であった場合、ステーショナリ再生制御によってPMが十分に除去されていないと判断し、リカバリ再生制御を行う。初めに、ECU50は、リカバリ第1再生制御を行う(S13)。リカバリ第1再生制御は、ポスト噴射量を抑えることでステーショナリ再生制御よりも排気ガス浄化装置32内の温度(より詳細には酸化触媒33とフィルタ34の間の温度)が低温で行われ、ステーショナリ再生制御よりも長時間(数時間程度)行われる。このように比較的低温で長時間掛ける処理がリカバリ再生制御の特徴であり、これにより、暴走燃焼のおそれがなくなった状態で、第2リカバリ再生制御を行うことができる。ECU50は、リカバリ第1再生制御の開始後所定時間(即ち数時間程度)経過後に、PM堆積量がM2以上か否か判断する(S14)。
When the PM accumulation amount is equal to or greater than M1, the
ECU50は、PM堆積量がM2以上であった場合、第1リカバリ再生制御によってPMが十分に除去されていないと判断し、第2リカバリ再生制御を行う(S15)。第2リカバリ再生制御は、ステーショナリ再生制御と同等の処理である。そのため、ECU50は、ポスト噴射量を増加させて排気ガス浄化装置32内の温度を上昇させる。この処理を数十分程度継続することで第2リカバリ再生制御が終了し、PMが除去される。
When the PM accumulation amount is M2 or more, the
次に、第1リカバリ再生制御から第2リカバリ再生制御に移行する際に、排気ガス浄化装置32内の温度を上昇させる処理について図6のフローチャート及び図7以降の各種グラフを参照して説明する。図6に示すフローチャートは、図5に示すフローチャートのリカバリ第2再生制御(S15)の開始時に行われる処理を示したものである。
Next, processing for increasing the temperature in the exhaust
ECU50は、リカバリ第1再生制御からリカバリ第2再生制御に移行する場合、ポスト噴射量のオープンループ制御を開始する(S151)。オープンループ制御なので、目標温度とは関係なく予め定められた噴射量でポスト噴射を行う(図9(b)及び図10(b)のオープンループ制御の表示を参照)。
When the
ECU50は、フィルタ温度センサ56が検出した温度(以下、DOC出口温度)を記憶している。図7には、このDOC出口温度の時間変化を示すグラフが示されている。ECU50は、所定のタイミングで、DOC出口温度の温度上昇率を算出する(S152)。温度上昇率を算出するタイミングは任意であるが、温度上昇率に応じてオープンループ制御からフィードバック制御へ切り替えるタイミングを決定するため、比較的早期であることが好ましい。例えば、第1リカバリ再生制御の温度と、第2リカバリ再生制御の温度と、の中間の温度に達するまでに温度変化率を算出することが好ましい。なお、本実施形態のようにオープンループ制御でポスト噴射量を変化させた場合、温度変化が略線形になることが経験的に知られているため、温度上昇率はどのタイミングで算出しても大差ない。温度上昇率は、例えば酸化触媒33の劣化具合等によって異なる。
The
次に、ECU50は、算出した温度上昇率に基づいて、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替える温度(以下、切替温度)を算出する(S153)。切替温度は、切替温度と温度上昇率の対応関係を示すマップ又はテーブル等に基づいて算出される。図8(a)には、本実施形態における切替温度と温度上昇率の対応関係を示すグラフが示されている。
Next, the
図8(a)に示すように、基本的には、温度上昇率が高くなるに従って切替温度を高くする。なお、切替温度を目標温度以下にする必要があるため、切替温度には上限が設けられている。なお、図8(a)では、切替温度と温度上昇率とが比例関係にあるが、比例関係でなくても良い。 As shown in FIG. 8A, basically, the switching temperature is increased as the temperature increase rate increases. In addition, since it is necessary to make switching temperature below target temperature, the switching temperature has an upper limit. In FIG. 8A, the switching temperature and the temperature increase rate are in a proportional relationship, but may not be in a proportional relationship.
次に、ECU50は、DOC出口温度が切替温度以上か否かを判定する(S154)。そして、DOC出口温度が切替温度以上と判定した場合、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替える(S155、制御切替処理)。フィードバック制御では、目標のDOC出口温度と現在のDOC出口温度に基づいて、ポスト噴射量を決定する。そのため、例えば目標温度と現在の温度の差が大きい場合、ポスト噴射量が増大する。
Next, the
次に、図9のグラフ参照して、温度上昇率が高い場合の本実施形態と従来例の温度変化及びポスト噴射量の変化を説明する。ここで、従来例は、オープンループ制御からフィードバック制御へ切り替える切替温度が一定とした例である。温度上昇率が高い場合は本実施形態の切替温度が高くなるので、本実施形態よりも先に従来例がフィードバック制御に切り替わる。 Next, with reference to the graph of FIG. 9, the temperature change and the post injection amount change in the present embodiment and the conventional example when the temperature increase rate is high will be described. Here, the conventional example is an example in which the switching temperature for switching from the open loop control to the feedback control is constant. When the rate of temperature increase is high, the switching temperature of the present embodiment is high, so that the conventional example is switched to feedback control prior to the present embodiment.
従来例では、目標温度との温度差が大きい状態でフィードバック制御に切り替わるので、フィードバック制御では非常に多い噴射量のポスト噴射が行われる(図9(b)の鎖線)。これにより、DOC出口温度も急激に上昇するため、目標温度を大きく超えてしまうオーバーシュートが発生する(図9(a)の鎖線)。 In the conventional example, since the control is switched to the feedback control in a state where the temperature difference from the target temperature is large, the post-injection with a very large injection amount is performed in the feedback control (chain line in FIG. 9B). Thereby, since the DOC outlet temperature also rises rapidly, an overshoot that greatly exceeds the target temperature occurs (dashed line in FIG. 9A).
これに対し本実施形態では、温度上昇率が高いため切替温度が高くなる。従って、目標温度との温度差が比較的小さい状態でフィードバック制御に切り替わるので、従来例より少ない噴射量でポスト噴射が行われる(図9(b)の実線)。これにより、DOC出口温度の急激な上昇を防止し、オーバーシュートを防止することができる(図9(a)の実線)。 On the other hand, in this embodiment, since the temperature increase rate is high, the switching temperature becomes high. Therefore, since the control is switched to the feedback control in a state where the temperature difference from the target temperature is relatively small, post injection is performed with a smaller injection amount than in the conventional example (solid line in FIG. 9B). Thereby, it is possible to prevent the DOC outlet temperature from rapidly increasing and prevent overshoot (solid line in FIG. 9A).
次に、図10のグラフ参照して、温度上昇率が低い場合の本実施形態と従来例の温度変化及びポスト噴射量の変化を説明する。温度上昇率が低い場合は本実施形態の切替温度が低くなるので、従来例よりも先に本実施形態がフィードバック制御に切り替わる。 Next, with reference to the graph of FIG. 10, the temperature change and post injection amount change of the present embodiment and the conventional example when the temperature increase rate is low will be described. When the rate of temperature increase is low, the switching temperature of the present embodiment is lowered, so that the present embodiment is switched to feedback control before the conventional example.
温度上昇率が低い場合、オープンループ制御で定められたポスト噴射量では、DOC出口温度が上昇するために多くの時間が掛かる。従来例では切替温度が本実施形態より高いので、オープンループ制御を行う時間が長くなり、結果として、DOC出口温度が目標温度に達するまでに長い時間が掛かる(図10(a)及び図10(b)の鎖線)。 When the temperature increase rate is low, the post injection amount determined by the open loop control takes much time because the DOC outlet temperature increases. In the conventional example, since the switching temperature is higher than that of the present embodiment, it takes a long time to perform the open loop control, and as a result, it takes a long time for the DOC outlet temperature to reach the target temperature (FIG. 10A and FIG. b) chain line).
これに対し、本実施形態では従来例よりも切替温度が低いので、オープンループ制御を行う時間が短く済む。従って、早めにフィードバック制御を行うことができる。その結果、DOC出口温度が目標温度に達するまでの時間を従来例よりも短縮できる(図10(a)及び図10(b)の実線)。 On the other hand, in this embodiment, since the switching temperature is lower than that of the conventional example, the time for performing the open loop control can be shortened. Therefore, feedback control can be performed early. As a result, the time until the DOC outlet temperature reaches the target temperature can be shortened as compared with the conventional example (solid lines in FIGS. 10A and 10B).
なお、従来例における切替温度を高くすることで、温度上昇率が高い場合のオーバーシュートを防止できるが、温度上昇率が低い場合の目標温度に達するまでの時間が一層遅くなる。また、従来例における切替温度を低くすることで、温度上昇率が低い場合の目標温度に達するまでの時間を短くすることができるが、温度上昇率が高い場合のオーバーシュートが顕著になる。このように、従来例における方法では、トレードオフが生じてしまう。 Note that, by increasing the switching temperature in the conventional example, it is possible to prevent overshoot when the temperature increase rate is high, but the time until the target temperature is reached when the temperature increase rate is low is further delayed. Also, by lowering the switching temperature in the conventional example, the time to reach the target temperature when the temperature increase rate is low can be shortened, but overshoot when the temperature increase rate is high becomes significant. Thus, the method in the conventional example causes a trade-off.
この点、本実施形態のように温度上昇率に応じて切替温度を変化させることで、オーバーシュートの抑制、及び、目標温度に達するまでの時間の短縮という両方の効果を実現できる。 In this regard, by changing the switching temperature according to the temperature increase rate as in the present embodiment, both effects of suppressing overshoot and shortening the time to reach the target temperature can be realized.
なお、オープンループ制御を行わずにフィードバック制御のみでDOC温度を上昇させることも不可能ではない。しかし、一般的にフィードバック制御において安定性と速応性とがトレードオフの関係にあると言われるように、フィードバック制御の精度を向上させるだけでは、本願の課題を解決することは困難であり、実現できたとしても制御係数等を途中で変化させる等の複雑な制御が必要となる。 It is not impossible to raise the DOC temperature only by feedback control without performing open loop control. However, as it is generally said that stability and rapid response are in a trade-off relationship in feedback control, it is difficult to solve the problem of the present application simply by improving the accuracy of feedback control. Even if it is possible, complicated control such as changing the control coefficient in the middle is required.
以上に説明したように、本実施形態の排気ガス浄化システムは、排気ガス浄化装置32と、フィルタ温度センサ56と、ECU50と、を備える。排気ガス浄化装置32は、インジェクタ12を備えたエンジン100の排気経路に配置され、酸化触媒33及びフィルタ34を備える。フィルタ温度センサ56は、酸化触媒33とフィルタ温度センサ56の間の温度であるDOC出口温度を検出する。ECU50は、DOC出口温度を上昇させて排気ガス浄化装置32に堆積したPMを焼却する再生制御を行う。ECU50は、DOC出口温度を上昇させて再生制御を行う場合、DOC出口温度に基づいて温度上昇率を算出し、当該温度上昇率に基づいて、DOC出口温度を上昇させる制御を、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替える制御切替処理を行う。
As described above, the exhaust gas purification system of the present embodiment includes the exhaust
これにより、簡単な制御で、温度上昇率が高い場合のオーバーシュートの発生を防止できるとともに、温度上昇率が低い場合であっても目標温度に素早く到達させることができる。 Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of overshoot when the temperature increase rate is high with simple control and to quickly reach the target temperature even when the temperature increase rate is low.
また、本実施形態の排気ガス浄化システムにおいて、ECU50は、温度上昇率に基づいて、切替温度を算出し、DOC出口温度が当該切替温度に達したときに、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替える。また、温度上昇率と切替温度が比例関係にある。
In the exhaust gas purification system of the present embodiment, the
これにより、温度を用いて制御を切り替えるか否かを判定することで、例えば時間を用いる場合と比較して、より的確なタイミングで制御を切り替えることができる。また、温度上昇率と切替温度とが比例関係にあることで、適切な切替温度を簡単な処理で算出することができる。 Thus, by determining whether or not to switch control using temperature, it is possible to switch control at a more accurate timing than when using time, for example. In addition, since the temperature increase rate and the switching temperature are in a proportional relationship, an appropriate switching temperature can be calculated by a simple process.
また、本実施形態の排気ガス浄化システムにおいて、リカバリ再生制御は、リカバリ第1再生制御と、リカバリ第1再生制御よりも高温かつ短時間実施されるリカバリ第2再生制御と、を含む。ECU50は、リカバリ第1再生制御からリカバリ第2再生制御に移行させるときに、制御切替処理を行う。
In the exhaust gas purification system of the present embodiment, the recovery regeneration control includes recovery first regeneration control and recovery second regeneration control that is performed at a higher temperature and for a shorter time than the recovery first regeneration control. The
これにより、リカバリ第1再生制御からリカバリ第2再生制御への移行時は、素早くかつオーバーシュートが生じないように温度制御を行うので、本発明の制御の効果をより有効に発揮させることができる。 Thus, when the transition from the recovery first regeneration control to the recovery second regeneration control is performed, the temperature control is performed quickly and without overshooting, so that the effect of the control of the present invention can be exhibited more effectively. .
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.
上記実施形態では、リカバリ第1再生制御からリカバリ第2再生制御へ移行する際の温度上昇時に本発明の制御を適用する例を説明したが、その他の温度上昇時に本発明の制御を適用することもできる。例えば、リセット再生又はステーショナリ再生の開始時に本発明の制御を適用することができる。 In the above-described embodiment, the example in which the control of the present invention is applied when the temperature rises during the transition from the recovery first regeneration control to the recovery second regeneration control has been described. However, the control of the present invention is applied when other temperature increases. You can also. For example, the control of the present invention can be applied at the start of reset regeneration or stationary regeneration.
上記実施形態では、ポスト噴射の噴射量を変化させて排気ガス浄化装置32の温度を上昇させたが、他の処理(アフター噴射の噴射量及び吸気スロットル25の開度を変更する処理等)を行って排気ガス浄化装置32の温度を上昇させても良い。
In the above embodiment, the temperature of the exhaust
切替温度と温度上昇率の対応関係は、上記で説明した例に限られず、適宜変更することができる。例えば、図8(b)に示すように、切替温度を段階的に変化させても良い。 The correspondence relationship between the switching temperature and the temperature increase rate is not limited to the example described above, and can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 8B, the switching temperature may be changed stepwise.
上記実施形態では、DOC出口温度が切替温度以上になったタイミングで制御を切り替えるが、DOC出口温度の代わりに例えば時間を用いても良い。つまり、ECU50がDOC出口温度の温度上昇率に基づいて切替時間を算出し、当該切替時間に達したタイミングでオープンループ制御からフィードバック制御に切り替える。
In the above embodiment, the control is switched at the timing when the DOC outlet temperature becomes equal to or higher than the switching temperature. However, for example, time may be used instead of the DOC outlet temperature. That is, the
また、エンジン100の構成及びECU50が行う処理は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、自然吸気式のエンジンにも本発明を適用することができる。
The configuration of the
12 インジェクタ(燃料噴射装置)
21 過給機
26 吸気マニホールド
30 排気マニホールド
32 排気ガス浄化装置
33 酸化触媒
34 フィルタ
50 ECU(制御部)
56 フィルタ温度センサ
100 エンジン
12 Injector (fuel injection device)
21
56
Claims (3)
前記酸化触媒と前記フィルタの間の温度である酸化触媒出口温度を検出するフィルタ温度センサと、
前記酸化触媒出口温度を上昇させて前記排気ガス浄化装置に堆積した粒子状物質を焼却する再生制御を行う制御部と、
を備え、
前記再生制御には、リカバリ再生制御が含まれ、
前記リカバリ再生制御は、リカバリ第1再生制御と、前記リカバリ第1再生制御よりも高温かつ短時間実施されるリカバリ第2再生制御と、を含み、
前記制御部は、前記リカバリ第1再生制御から前記リカバリ第2再生制御に移行させるときに酸化触媒出口温度を上昇させて再生制御を行う場合、前記フィルタ温度センサが検出した前記酸化触媒出口温度に基づいて温度上昇率を算出し、前記酸化触媒出口温度を上昇させる制御をオープンループ制御からフィードバック制御に切り替えるための前記酸化触媒出口温度である切替温度又は切替時間を前記温度上昇率に応じて決定し、
前記制御部は、前記切替温度又は前記切替時間を決定するための前記温度上昇率を算出する処理を、前記酸化触媒出口温度が、第1リカバリ再生制御の温度と、第2リカバリ再生制御の温度と、の中間の温度に達するまでに行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。 An exhaust gas purification device including an oxidation catalyst and a filter disposed on an exhaust downstream side of the oxidation catalyst, disposed in an exhaust path of an engine including a fuel injection device;
A filter temperature sensor for detecting an oxidation catalyst outlet temperature which is a temperature between the oxidation catalyst and the filter;
A control unit that performs regeneration control to increase the outlet temperature of the oxidation catalyst and incinerate particulate matter accumulated in the exhaust gas purification device;
With
The playback control includes recovery playback control,
The recovery playback control includes recovery first playback control and recovery second playback control that is performed at a higher temperature and for a shorter time than the recovery first playback control,
When the control unit performs regeneration control by increasing the oxidation catalyst outlet temperature when shifting from the recovery first regeneration control to the recovery second regeneration control, the control unit sets the oxidation catalyst outlet temperature detected by the filter temperature sensor. calculating a temperature rise rate on the basis, according to the previous SL switching temperature or switching time is the oxidation catalyst outlet temperature to switch the feedback control of the control for increasing the oxidation catalyst outlet temperature from the open loop control the temperature increase rate Decide
The control unit calculates the temperature increase rate for determining the switching temperature or the switching time, and the oxidation catalyst outlet temperature includes a temperature of the first recovery regeneration control and a temperature of the second recovery regeneration control. And an exhaust gas purification system that is performed until the temperature reaches an intermediate temperature .
前記制御部は、前記温度上昇率が高いほど、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替えるタイミングを遅くすることを特徴とする排気ガス浄化システム。 The exhaust gas purification system according to claim 1,
The said control part delays the timing which switches from open loop control to feedback control, so that the said temperature increase rate is high, The exhaust gas purification system characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記温度上昇率に基づいて、制御を切り替える温度である切替温度を算出し、酸化触媒出口温度が当該切替温度に達したときに、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替え、
前記温度上昇率と前記切替温度が比例関係にあることを特徴とする排気ガス浄化システム。 The exhaust gas purification system according to claim 2,
The control unit calculates a switching temperature that is a temperature for switching control based on the temperature increase rate, and when the oxidation catalyst outlet temperature reaches the switching temperature, the control unit switches from open loop control to feedback control,
The exhaust gas purification system, wherein the temperature increase rate and the switching temperature are in a proportional relationship.
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