JP6319282B2 - Engine control device - Google Patents
Engine control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6319282B2 JP6319282B2 JP2015240598A JP2015240598A JP6319282B2 JP 6319282 B2 JP6319282 B2 JP 6319282B2 JP 2015240598 A JP2015240598 A JP 2015240598A JP 2015240598 A JP2015240598 A JP 2015240598A JP 6319282 B2 JP6319282 B2 JP 6319282B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sox
- amount
- distribution
- adsorption
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 186
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 175
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 63
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 57
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 46
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 18
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 2
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 242
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 43
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 17
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 17
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 13
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 10
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- YREOLPGEVLLKMB-UHFFFAOYSA-N 3-methylpyridin-1-ium-2-amine bromide hydrate Chemical compound O.[Br-].Cc1ccc[nH+]c1N YREOLPGEVLLKMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/085—Sulfur or sulfur oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0821—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/04—Sulfur or sulfur oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
本発明は、エンジン制御装置に関し、より詳細には、排気管に触媒を備えるディーゼルエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device, and more particularly to a control device for a diesel engine provided with a catalyst in an exhaust pipe.
従来、ディーゼルエンジンの排気管に設けられる触媒に吸着した硫黄酸化物(SO2またはSO3をいい、以下においてこれらを区別しない場合には「SOx」と総称する。)を、定期的に脱離させる昇温制御を行うことが知られている。昇温制御に関連する文献として、例えば特開2013−029038号公報が挙げられる。この公報には、触媒に蓄積したSOxの蓄積量を推定し、推定した蓄積量が要求放出量に到達したときに、当該触媒の床温を上昇させて500〜550℃に制御する技術が開示されている。この公報によれば、床温が500℃未満であると触媒からSOxが放出されず、床温が500〜550℃であると触媒からSOxが低濃度で放出され、床温が600℃を超えると触媒からSOxが高濃度で放出されるという特性が触媒にあるとしている。従って、このような特性を有する触媒の床温を500〜550℃に制御すれば、触媒からSOxを低濃度で脱離させてその機能を回復させることができる。また、低濃度で脱離させたSOxから白煙が発生するのを抑制することもできる。つまり、SOxの脱離による触媒の機能の回復と、このSOxに起因した白煙の発生の抑制を両立させることができる。 Conventionally, sulfur oxides adsorbed on a catalyst provided in an exhaust pipe of a diesel engine (referred to as SO 2 or SO 3 , hereinafter collectively referred to as “SOx” unless they are distinguished below) are periodically desorbed. It is known to perform temperature rise control. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-029038 is cited as a document related to temperature rise control. This publication discloses a technique for estimating the accumulated amount of SOx accumulated in the catalyst and, when the estimated accumulated amount reaches the required release amount, increasing the bed temperature of the catalyst and controlling it to 500 to 550 ° C. Has been. According to this publication, when the bed temperature is less than 500 ° C., SOx is not released from the catalyst, and when the bed temperature is 500 to 550 ° C., SOx is released from the catalyst at a low concentration, and the bed temperature exceeds 600 ° C. The catalyst has the characteristic that SOx is released at a high concentration from the catalyst. Therefore, if the bed temperature of the catalyst having such characteristics is controlled to 500 to 550 ° C., the function can be recovered by desorbing SOx from the catalyst at a low concentration. It is also possible to suppress the generation of white smoke from SOx desorbed at a low concentration. That is, it is possible to achieve both the recovery of the function of the catalyst by the desorption of SOx and the suppression of the generation of white smoke due to this SOx.
上記公報の技術は、触媒に既に吸着しているSOxに着目したものである。しかし、昇温制御中であってもディーゼルエンジンからはSOxが排出されて触媒に流入することから、このSOxが触媒に新たに吸着する可能性は少なくない。そうすると、このような新たなSOxの吸着が考慮されていない上記公報の技術は、上述したSOxの蓄積量の推定の精度が必ずしも高くないことが予想される。従って、実際にはSOxの蓄積量が要求放出量を上回っているにも関わらず、SOxの推定蓄積量が要求放出量を下回っているために昇温制御が開始されない可能性がある。また、その後にSOxの推定蓄積量が要求放出量に到達することで昇温制御を開始したとしても、この開始時点での実際のSOxの蓄積量が要求放出量を遥かに上回っているような場合には、触媒の機能の回復に時間を要する可能性があり、或いは、触媒の機能の回復が不十分となる可能性がある。 The technique of the above publication pays attention to SOx already adsorbed on the catalyst. However, even during temperature rise control, SOx is discharged from the diesel engine and flows into the catalyst, so there is a high possibility that this SOx will be newly adsorbed on the catalyst. Then, it is expected that the technique of the above publication that does not consider such new adsorption of SOx does not necessarily have high accuracy in estimating the accumulated amount of SOx. Therefore, although the accumulated amount of SOx actually exceeds the required release amount, the temperature increase control may not be started because the estimated accumulated amount of SOx is lower than the required release amount. Further, even if the temperature rise control is started when the estimated accumulated amount of SOx reaches the required release amount after that, the actual accumulated amount of SOx at the start time is far beyond the required release amount. In some cases, recovery of the catalyst function may take time, or recovery of the catalyst function may be insufficient.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の昇温制御において、SOxの脱離による触媒の機能の回復と、このSOxに起因した白煙の発生の抑制とを高水準で両立させることにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to recover the function of the catalyst by desorption of SOx and to suppress the generation of white smoke due to this SOx in the temperature rise control of the catalyst. Is to achieve both at a high level.
本発明は、ディーゼルエンジンの排気管に設けられる浄化装置の温度を、前記浄化装置からSOxが脱離する温度域の目標温度まで上昇させる制御を実行するエンジン制御装置であり、流入SOx量推定手段と、SOx飽和率推定手段と、新規吸着SOx量推定手段と、すり抜けSOx量推定手段と、吸着後SOx分布推定手段と、新規脱離SOx量推定手段と、最終吸着SOx分布推定手段と、すり抜けSO3量推定手段と、許容脱離SO3量算出手段と、目標温度算出手段と、を備えている。
流入SOx量推定手段は、前記浄化装置に流入するSOx量を流入SOx量としてサイクル毎に推定する。
SOx飽和率推定手段は、前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に吸着するSOx量を前記浄化装置の温度に関連付けたグラフとして表される吸着SOx分布と、前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に吸着するSOx最大量を前記浄化装置の温度に関連付けたグラフとして表される飽和SOx分布と、を用いて、前記浄化装置におけるSOx飽和率をサイクル毎に推定する。ここで、前記飽和SOx分布は、前記SOx飽和率の今回の推定サイクルにおける前記浄化装置の温度に対応したものである。
新規吸着SOx量推定手段は、前記流入SOx量と前記SOx飽和率とを用いて、前記浄化装置に流入して前記浄化装置に新たに吸着するSOx量を新規吸着SOx量としてサイクル毎に推定する。
すり抜けSOx量推定手段は、前記新規吸着SOx量を用いて、前記浄化装置に流入して前記浄化装置に吸着することなくすり抜けるSOx量をすり抜けSOx量としてサイクル毎に推定する。
吸着後SOx分布推定手段は、前記新規吸着SOx量を用いて、前記浄化装置に新たなSOxが吸着した後の前記SOx分布を吸着後SOx分布としてサイクル毎に推定する。
新規脱離SOx量推定手段は、前記吸着後SOx分布と前記浄化装置の温度とを用いて、前記浄化装置から新たに脱離するSOx量を新規脱離SOx量としてサイクル毎に推定する。
最終吸着SOx分布推定手段は、前記新規脱離SOx量を前記吸着後SOx分布に反映させて、前記浄化装置から新たなSOxが脱離した後の前記SOx分布を最終吸着SOx分布としてサイクル毎に推定する。
すり抜けSO3量推定手段は、前記浄化装置においてSO3に転化するSO2の転化率と前記浄化装置の温度との関係を表した転化率マップと、今回の推定サイクルにおける前記浄化装置の温度と、前記すり抜けSOx量と、を用いて、前記浄化装置にSOxの状態で流入して前記浄化装置に吸着することなくすり抜けてSO3の状態で排出されるSO3量をすり抜けSO3量としてサイクル毎に推定する。
許容脱離SO3量算出手段は、サルフェート白煙に関する制約に相当する前記浄化装置の下流におけるSO3量と前記すり抜けSO3量とを用いて、前記浄化装置から脱離することが許されるSO3量を許容脱離SO3量としてサイクル毎に算出する。
目標温度算出手段は、前記最終吸着SOx分布と前記許容脱離SO3量とを用いて、前記浄化装置の下流におけるSO3濃度が前記制約を満たすように前記目標温度をサイクル毎に算出する。
また、前記SOx飽和率推定手段は、前記飽和SOx分布の面積に相当する総飽和SOx量と、前記飽和SOx分布から前記飽和SOx分布と前記吸着SOx分布との重複部分を除いた面積に相当する総吸着余裕SOx量と、を用いて前記SOx飽和率を算出する。
また、前記吸着後SOx分布推定手段は、前回の推定サイクルにおいて推定された前記最終吸着SOx分布に前記新規吸着SOx量に反映させて、今回の推定サイクルにおける前記吸着後SOx分布を推定する。
The present invention is an engine control device that executes control to increase the temperature of a purification device provided in an exhaust pipe of a diesel engine to a target temperature in a temperature range where SOx is desorbed from the purification device, and an inflow SOx amount estimating means SOx saturation rate estimation means, new adsorption SOx amount estimation means, slipping SOx amount estimation means, post-adsorption SOx distribution estimation means, new desorption SOx amount estimation means, final adsorption SOx distribution estimation means, slip-through SO 3 amount estimating means, allowable desorption SO 3 amount calculating means, and target temperature calculating means are provided.
The inflow SOx amount estimating means estimates the SOx amount flowing into the purification device as the inflow SOx amount for each cycle.
The SOx saturation rate estimation means includes an adsorption SOx distribution represented as a graph in which the amount of SOx adsorbed to the purification device at each temperature during the temperature increase of the purification device is related to the temperature of the purification device, and the temperature of the purification device The SOx saturation rate in the purification device is estimated for each cycle using a saturated SOx distribution represented as a graph in which the maximum amount of SOx adsorbed to the purification device at each temperature rising is related to the temperature of the purification device. To do. Here, the saturated SOx distribution corresponds to the temperature of the purifier in the current estimation cycle of the SOx saturation rate.
The new adsorption SOx amount estimation means estimates, based on the inflow SOx amount and the SOx saturation rate, the SOx amount that flows into the purification device and is newly adsorbed to the purification device as a new adsorption SOx amount for each cycle. .
The slip-through SOx amount estimation means estimates the amount of SOx that flows into the purification device and slips through without being adsorbed by the purification device as the slip-through SOx amount for each cycle, using the new adsorption SOx amount.
The post-adsorption SOx distribution estimation means estimates the SOx distribution after the new SOx is adsorbed on the purification device as the post-adsorption SOx distribution for each cycle, using the new adsorption SOx amount.
The new desorption SOx amount estimation means estimates the SOx amount newly desorbed from the purification device for each cycle as the new desorption SOx amount using the post-adsorption SOx distribution and the temperature of the purification device.
The final adsorption SOx distribution estimating means reflects the amount of the new desorption SOx in the post-adsorption SOx distribution, and sets the SOx distribution after desorption of new SOx from the purification device as the final adsorption SOx distribution for each cycle. presume.
The slipping SO 3 amount estimation means includes a conversion rate map representing a relationship between a conversion rate of SO 2 converted to SO 3 in the purification device and a temperature of the purification device, a temperature of the purification device in the current estimation cycle, and the slipped and SOx amount, using the the purifier and flows in the form of SOx slipped through SO 3 amount discharged in the form of SO 3 to pass through without being adsorbed on the purifying device cycle as SO 3 weight Estimate every time.
The allowable desorption SO 3 amount calculation means uses the SO 3 amount downstream of the purification device corresponding to the restriction on sulfate white smoke and the slip-through SO 3 amount to allow SO to be desorbed from the purification device. 3 amounts are calculated for each cycle as the allowable desorption SO 3 amount.
The target temperature calculation means calculates the target temperature for each cycle using the final adsorption SOx distribution and the allowable desorption SO 3 amount so that the SO 3 concentration downstream of the purification device satisfies the constraint.
Further, the SOx saturation rate estimating means corresponds to a total saturated SOx amount corresponding to the area of the saturated SOx distribution and an area obtained by removing an overlapping portion of the saturated SOx distribution and the adsorption SOx distribution from the saturated SOx distribution. The SOx saturation rate is calculated using the total adsorption margin SOx amount.
Further, the post-adsorption SOx distribution estimating means reflects the final adsorption SOx distribution estimated in the previous estimation cycle in the new adsorption SOx amount, and estimates the post-adsorption SOx distribution in the current estimation cycle.
本発明において、前記浄化装置が前記排気管を流れる微粒子を捕集するフィルタを含んでいてもよい。この場合は、前記目標温度まで上昇させる制御を、前記フィルタに捕集された微粒子量の推定値が除去要求量に到達したときに開始してもよい。 In the present invention, the purification device may include a filter that collects particulates flowing through the exhaust pipe. In this case, the control for increasing the temperature to the target temperature may be started when the estimated value of the amount of fine particles collected by the filter reaches the removal request amount.
本発明によれば、流入SOx量推定手段と、SOx飽和率推定手段と、新規吸着SOx量推定手段と、すり抜けSOx量推定手段と、吸着後SOx分布推定手段と、新規脱離SOx量推定手段と、最終吸着SOx分布推定手段と、すり抜けSO3量推定手段と、許容脱離SO3量算出手段と、目標温度算出手段という手段によって、触媒におけるSOxの吸着状況をサイクル毎に正確に把握することが可能となる。従って、触媒の昇温制御において、SOxの脱離による触媒の機能の回復と、このSOxに起因した白煙の発生の抑制とを高水準で両立させることができる。 According to the present invention, inflow SOx amount estimation means, SOx saturation rate estimation means, new adsorption SOx amount estimation means, slip-through SOx amount estimation means, post-adsorption SOx distribution estimation means, and new desorption SOx amount estimation means And the final adsorption SOx distribution estimation means, the slip-through SO 3 amount estimation means, the allowable desorption SO 3 amount calculation means, and the target temperature calculation means, so that the SOx adsorption state on the catalyst is accurately grasped for each cycle. It becomes possible. Therefore, in the temperature rise control of the catalyst, it is possible to achieve both a restoration of the function of the catalyst by desorption of SOx and a suppression of the generation of white smoke due to this SOx at a high level.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態のシステム構成を示す図である。図1に示すシステムは、車両に搭載されるディーゼルエンジン10(以下単に「エンジン10」ともいう。)を備えている。エンジン10の各気筒には、燃料としての軽油を噴射するインジェクタ12が設けられている。なお、図1に描かれるエンジン10は直列4気筒エンジンであるが、エンジン10の気筒数および気筒配列は特に限定されない。また、図1には、4つのインジェクタ12のうちの1つが描かれている。
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration according to an embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a diesel engine 10 (hereinafter also simply referred to as “
エンジン10の排気マニホルド14には、ターボチャージャ16の排気タービン16aの入口が接続されている。排気タービン16aは吸気管18に設けられたコンプレッサ16bに連結されている。コンプレッサ16bは、排気タービン16aの回転により駆動して吸気を過給する。排気タービン16aの出口には排気管20が接続されている。排気管20には排気浄化装置22が設けられている。排気浄化装置22は、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)22aと、DPF(Diesel Particulate Filter)22bと、を備えている。DOC22aは、排気中の炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)を酸化して、水(H2O)や二酸化炭素(CO2)に転化させる機能を有する触媒である。DPF22bは、排気中に含まれる微粒子(PM)を捕集するフィルタである。排気浄化装置22の上流には、インジェクタ12と共通の燃料を排気管20に添加する燃料添加弁24が設けられている。
An
図1に示すシステムは、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、CPU(Central Processing Unit)等を備えている。ECU30は、車両に搭載された各種センサの信号を取り込み処理する。各種センサには、吸気管18の入口付近に設けられたエアフローメータ32、DOC22aの出口温度を検出する温度センサ34、DPF22bの上下流における圧力差を検出する差圧センサ36が含まれている。ECU30は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。ECU30によって操作されるアクチュエータには、上述したインジェクタ12、燃料添加弁24が含まれている。
The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 30 as a control device. The ECU 30 includes a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a CPU (Central Processing Unit), and the like. The ECU 30 captures and processes signals from various sensors mounted on the vehicle. The various sensors include an
[DPF22bの再生制御]
本実施の形態では、ECU30によるエンジン制御として、DPF22bの再生制御(以下「PM再生制御」ともいう。)が行われる。PM再生制御は、DPF22bで捕集したPMの推定値が除去要求量に到達したときに、燃料添加弁24から燃料を添加する制御である。例えば差圧センサ36で検出した圧力差が所定値に到達したときに、PMの推定値が除去要求量に到達したと判断することができる。燃料添加弁24から燃料を添加することでDOC22aにおいて添加燃料を酸化し、この酸化反応熱によりDPF22bの床温を600℃以上まで上昇させる。これにより、DPF22bで捕集したPMを燃焼除去できるので、DPF22bの捕集機能を回復させることができる。なお、DPF22bの床温を600℃以上に上昇させるための燃料添加弁24からの添加燃料量(以下「DPF用燃料量)は、DPFの床温と関連付けたマップに基づき決定されるものとする。このようなマップは例えばECU30のROMに記憶させておき、DPF22bの実際の床温に応じて適宜読み出すことができる。
[Regeneration control of
In the present embodiment, regeneration control of the
[PM再生制御における問題点]
ところで、ディーゼルエンジンの燃料や潤滑油には一般に硫黄が含まれており、燃料の燃焼に伴ってこうした硫黄からSOxが生成する。本実施の形態においても同様で、エンジン10での燃料の燃焼に伴ってSOxが生成する。生成したSOxはエンジン10から排出されて排気浄化装置22に流入し、主にDOC22aに吸着する。但し、DOC22aの床温が高くなると、ここに吸着していたSOxが脱離し始める。DOC22aの組成等により多少変動するものの、PM再生制御を行う温度域ではDOC22aからSOxが脱離して下流側に放出される。
[Problems in PM regeneration control]
By the way, the fuel and lubricating oil of diesel engines generally contain sulfur, and SOx is generated from such sulfur as the fuel burns. The same applies to the present embodiment, and SOx is generated with the combustion of fuel in the
DOC22aにおけるSOxの吸着と脱離について、図2を参照しながら説明する。この図に示すように、DOC22aは、基材(不図示)の表面を覆うコート材22cと、貴金属22d(Pt,Pd等)とを備えている。貴金属22dはコート材22cに分散担持されており、HCやCOを酸化する際の活性点となる。但し、排気中のSO2が貴金属22dに吸着し、または、排気中のSO3がコート材22cに吸着する。貴金属22dに吸着したSO2の一部は貴金属22dから脱離して排気中に戻り、または、貴金属22d上で酸化されてSO3となり、SO3の状態でコート材22cに吸着する。即ち、貴金属22dにはSO2が吸着し、コート材22cには排気由来のSO3とSO2由来のSO3が吸着する。何れにせよ、SOxが吸着することで、DOC22aにおけるHC等の酸化機能が阻害されることになる。
The adsorption and desorption of SOx in the
上述した2経路によりコート材22cに吸着したSO3は、コート材22cの床温が高くなることで脱離する。また、コート材22cの床温が高くなることで貴金属22d上でのSO2からSO3への転化が促進されるので、このようなSO3もコート材22cから脱離する。従って、PM再生制御を行うことで、上述したDPF22bの捕集機能だけでなく、DOC22aにおけるHC等の酸化機能を回復させることもできる。ところが、図2に示すように、コート材22cから脱離したSO3が排気管20に存在するH2Oと反応することでH2SO4が発生する。そして、このH2SO4の濃度が一定濃度を超えると視認可能な白煙(サルフェート白煙)となるので、エンジン10を搭載した車両の商品価値を損ねてしまうおそれがある。
The SO 3 adsorbed on the
[本実施の形態の特徴]
DOC22aの下流における排気中のH2SO4の濃度が高くなり過ぎないように燃料添加弁24から燃料を添加すれば、PM再生制御中のサルフェート白煙の発生を抑制できる。そこで本実施の形態では、DOC22aの下流におけるSO3の濃度がサルフェート白煙に関する制約を満たすように、PM再生制御中のDOC22aの床温の目標温度(以下「目標床温Ttrg」ともいう。)を算出し、目標床温Ttrgに基づいて、燃料添加弁24から添加する燃料量(以下「制約充足用燃料量」ともいう。)を算出することとしている。なお、このような制約SO3濃度(DOC22aの下流におけるSO3濃度の上限値)は、例えばECU30のROMに記憶させておくことができる。制約充足用燃料量よりもDPF用燃料量の方が多い場合に、DPF用燃料量ではなく制約充足用燃料量を採用することで、サルフェート白煙に関する制約を満たしつつ、DOC22aにおけるHC等の酸化機能を回復させることができる。
[Features of this embodiment]
If fuel is added from the
[目標床温Ttrgの算出ロジック]
図3は、目標床温Ttrgを算出するためのロジックを示す機能ブロック図であり、これはECU30により実現される。この図に示すように、ECU30は、流入SOx量推定部M1と、SOx飽和率推定部M2と、新規吸着SOx量およびすり抜けSOx量推定部M3と、吸着後SOx分布推定部M4と、新規脱離SOx量推定部M5と、最終吸着SOx分布推定部M6と、すり抜けSO3量推定部M7と、許容脱離SO3量算出部M8と、白煙抑制目標床温算出部M9と、を備えており、これらの要素M1〜M9によって1サイクルごとに(具体的にはエンジン10の燃焼サイクルごとに)目標床温Ttrgを算出するものとする。なお、以下の説明においては、要素M1〜M9を簡略化するものとし、例えば流入SOx量推定部M1を「推定部M1」ともいう。
[Calculation logic of target bed temperature Ttrg]
FIG. 3 is a functional block diagram showing logic for calculating the target bed temperature Ttrg, and this is realized by the ECU 30. As shown in this figure, the ECU 30 includes an inflow SOx amount estimation unit M1, an SOx saturation rate estimation unit M2, a new adsorption SOx amount and slipping SOx amount estimation unit M3, a post-adsorption SOx distribution estimation unit M4, and a new removal. includes a release SOx amount estimation unit M5, a final suction SOx distribution estimating unit M6, and slipped SO 3 amount estimating unit M7, the allowable desorption SO 3 amount calculating section M8, and white smoke suppression target bed temperature calculation unit M9, the The target bed temperature Ttrg is calculated for each cycle (specifically, for each combustion cycle of the engine 10) using these elements M1 to M9. In the following description, elements M1 to M9 are simplified, and for example, the inflow SOx amount estimation unit M1 is also referred to as “estimation unit M1”.
推定部M1は、DOC22aに流入するSOxの量(以下「流入SOx量」ともいう。)を推定する。なお、本明細書でいう「DOC22aに流入するSOx」には、エンジン10で生成し、ここから排出されてDOC22aに流入するSOxだけでなく、燃料添加弁24から添加された燃料のDOC22aでの酸化反応に伴って生成し、DOC22a上を流れるSOxも含まれるものとする。
The estimation unit M1 estimates the amount of SOx flowing into the
推定部M1は、具体的に、インジェクタ12からの噴射燃料量(筒内噴射量)および燃料添加弁24からの添加燃料量(排気添加量)を変数とする次式(1)により、第t番目のサイクルにおける流入SOx量を推定する。なお、式(1)の燃料S濃度は、燃料中の硫黄濃度であり、燃料供給系に別途設けた硫黄濃度センサの検出値を用いてもよく、設定値を用いてもよい。
流入SOx量(排気添加量(t),筒内噴射量(t))[μg/s]=流入燃料量(排気添加量(t),筒内噴射量(t))[g/s]×燃料S濃度[ppm] ・・・(1)
Specifically, the estimation unit M1 calculates the t th by the following equation (1) using the injected fuel amount (in-cylinder injection amount) from the
Inflow SOx amount (exhaust addition amount (t), in-cylinder injection amount (t)) [μg / s] = inflow fuel amount (exhaust addition amount (t), in-cylinder injection amount (t)) [g / s] × Fuel S concentration [ppm] (1)
式(1)の流入燃料量(排気添加量(t),筒内噴射量(t))は、「DOC22aに流入するSOx」の由来となった燃料の第t番目のサイクルにおける量であり、燃料の比重(軽油比重)を用いて次式(2)により算出される。
流入燃料量(排気添加量(t),筒内噴射量(t))[g/s]=(排気添加量(t)[g/s]÷1000×軽油比重[g/cm3]+筒内噴射量(t)[g/s]) ・・・(2)
なお、以下の説明においては、流入SOx量(排気添加量(t),筒内噴射量(t))を流入SOx量(t)ともいう。また、流入燃料量(排気添加量(t),筒内噴射量(t))を流入燃料量(t)ともいう。
The inflow fuel amount (exhaust gas addition amount (t), in-cylinder injection amount (t)) in equation (1) is the amount of fuel in the t-th cycle that originated from “SOx flowing into
Inflow fuel amount (exhaust addition amount (t), in-cylinder injection amount (t)) [g / s] = (exhaust addition amount (t) [g / s] ÷ 1000 × light oil specific gravity [g / cm 3 ] + cylinder Internal injection amount (t) [g / s]) (2)
In the following description, the inflow SOx amount (exhaust addition amount (t), in-cylinder injection amount (t)) is also referred to as inflow SOx amount (t). The inflow fuel amount (exhaust gas addition amount (t), in-cylinder injection amount (t)) is also referred to as inflow fuel amount (t).
推定部M2は、DOC22aにおけるSOxの飽和率(以下「SOx飽和率」ともいう。)を推定する。SOx飽和率の推定には、DOC22aの床温上昇中の各床温においてDOC22aに吸着するSOxの量(以下「吸着SOx量」ともいう。)を、DOC22aの床温に関連付けたグラフとして表される分布(以下「吸着SOx分布」ともいう。)と、DOC22aの床温上昇中の各床温においてDOC22aに吸着するSOxの最大量(以下「飽和SOx量」ともいう。)を、DOC22aの床温に関連付けたグラフとして表される分布(以下「飽和SOx分布」ともいう。)と、が用いられる。先ず、吸着SOx分布と飽和SOx分布について、SO3を例として図4を参照しながら説明する。
The estimation unit M2 estimates the SOx saturation rate (hereinafter also referred to as “SOx saturation rate”) in the
図4に「吸着SO3量」として示したデータは、次の手法により収集したものである。具体的には先ず、図4に「現在温度」として示した床温において、十分な量のSOxをDOC22aに吸着させる。続いて、DOC22aの床温上昇中の各床温においてDOC22aから脱離したSO3の量を、上昇速度を一定とした条件のもとで測定する。そして、この脱離SO3量をDOC22aの床温に関連付けてグラフを作成する。これにより、脱離SO3量を表した分布(以下「脱離SO3分布」ともいう。)を得ることができる。これと同様の手法により、DOC22aの床温上昇中の各床温においてDOC22aから脱離したSO2の量を、DOC22aの床温に関連付けたグラフ(以下「脱離SO2分布」ともいう。)を得ることもできる。なお、DOC22aから脱離するSO3については、これをセンサで直接的に測定してもよいし、SOxまたはSO2を検出するセンサを用いて両者を測定し、これらの差から算出してもよい(SO3=SOx−SO2)。
The data shown as “adsorbed SO 3 amount” in FIG. 4 is collected by the following method. Specifically, first, a sufficient amount of SOx is adsorbed on the
ここで、DOC22aの床温上昇中にDOC22aから脱離するSO3は、実際には図4に「現在温度」として示した床温でDOC22aに吸着させたSO3である。しかし、ある床温でDOC22aから脱離するSO3は、その床温に至るまでDOC22aに吸着し続けることのできたSO3であり、更に言えば、その床温でDOC22aに吸着することができたSO3であると考えることもできる。このような仮定に基づいて、上述した脱離SO3分布の縦軸を、DOC22aの床温上昇中の各床温においてDOC22aに吸着するSO3の量に置き換えると、図4に示した「吸着SO3量」のデータのグラフ、即ち、吸着SO3分布を得ることができる。そして、これと同様の手法によって、吸着SO2分布を得ることもできる。
Here, SO 3 desorbed from DOC22a in increased bed temperature of DOC22a is SO 3 which actually adsorbed to DOC22a in bed temperature shown as "current temperature" in FIG. However, SO 3 desorbed from DOC22a at some bed temperature, the bed is SO 3 which could continue to adsorb to DOC22a up to temperature and, more could be adsorbed to DOC22a in that bed temperature It can also be considered SO 3 . Based on this assumption, if the vertical axis of the desorption SO 3 distribution described above is replaced with the amount of SO 3 adsorbed on the
また、図4に「飽和SO3量」として示したデータは、「吸着SO3量」のデータと同様の手法により収集したものである。この「飽和SO3量」のデータは、具体的に、上昇速度を極低速とした条件のもと、DOC22aの床温上昇中の各床温(例えば5℃間隔)においてDOC22aから脱離したSO3の量に相当している。DOC22aの床温の上昇速度が極低速であることから、この「飽和SO3量」のデータは、DOC22aから脱離したSO3の量の最大値であると考えることができる。また、この最大値に対しては、上述した仮定を適用することができる。即ち、ある床温でDOC22aから脱離するSO3の最大量は、その床温でDOC22aに吸着することができたSO3の最大量に等しいと考えることができる。このような仮定に基づいて上述した脱離SO3分布の縦軸を上記SO3の最大量に置き換えると、図4に示した「飽和SO3量」のデータのグラフ、即ち、飽和SO3分布を得ることができる。そして、これと同様の手法によって、飽和SO2分布を得ることもできる。
Further, the data shown as “saturated SO 3 amount” in FIG. 4 is collected by the same method as the “adsorption SO 3 amount” data. Specifically, this “saturated SO 3 amount” data is obtained from the SO 2 desorbed from the
次に、吸着SOx分布と飽和SOx分布を用いたSOx飽和率の推定手法の問題点について、図4に加えて図5を参照しながら説明する。上述したように、図4で説明した飽和SO3分布は、この図に「現在温度」として示した床温でDOC22aに吸着させたSO3を、DOC22aの床温上昇中に脱離させることで作成したグラフである。そのため、図4における「吸着SO3量」のデータの総量を同図における「飽和SO3量」のデータの総量で除すことで、DOC22aにおけるSO3の飽和率、即ち、SO3飽和率を算出することができる。また、これと同様の手法によって、DOC22aにおけるSO2の飽和率、即ち、SO2飽和率も算出することができる。
Next, problems of the SOx saturation rate estimation method using the adsorption SOx distribution and the saturated SOx distribution will be described with reference to FIG. 5 in addition to FIG. As described above, the saturated SO 3 distribution explained in FIG. 4 is obtained by desorbing SO 3 adsorbed on the
ところで、上述した「DOC22aに流入するSOx」は、DOC22aに吸着する可能性のあるSOxでもある。ここで、DOC22aに流入してここに新たに吸着するSOxの量は、DOC22aに既に吸着しているSOxの量と相関があり、具体的にはDOC22aに既に吸着しているSOxの量が少ないほど、DOC22aに新たに吸着するSOxの量が多くなる(図9参照)。この点、吸着SOx分布と飽和SOx分布を用いてSOx飽和率を推定すれば、DOC22aにどの程度SOxの吸着余裕があるかを見極めることができる。
By the way, the above-mentioned “SOx flowing into the
しかしその一方で、DOC22aに吸着することのできるSOxの量にはそもそも限界がある。ここで、この吸着限界量はDOC22aの床温と相関があり、具体的には、吸着限界量はある温度よりも低温側ではDOC22aの床温が高くなるほど多くなり、この温度よりも高温側ではDOC22aの床温が高くなるほど少なくなる。このような吸着限界量に起因した問題点を示したのが図5である。
However, on the other hand, the amount of SOx that can be adsorbed to the
図5に「飽和SO3量」として示したデータは、この図に「現在温度」として示した床温において十分な量のSOxをDOC22aに吸着させ、DOC22aの床温上昇中の各床温においてDOC22aから脱離したSO3の量を、上昇速度を極低速とした条件のもとで測定したデータに相当している。一方、この図に「吸着SO3量」として示したデータは、図4の「吸着SO3量」と同一のデータである。この図5から分かるように、DOC22aの床温が低い領域では「吸着SO3量」が「飽和SO3量」を下回っているにも関わらず、DOC22aの床温が高い領域ではこの大小関係が逆転してしまう。
The data shown as “saturated SO 3 amount” in FIG. 5 indicates that a sufficient amount of SOx is adsorbed to the
「吸着SO3量」と「飽和SO3量」の大小関係の逆転が起きた場合には、実際にはDOC22aの床温が低い領域に、その床温域でもDOC22aにSO3を吸着できる余裕があるにも関わらず、上述した除算により求められたSO3の飽和率の値が1を超えてしまい、DOC22aにこのような吸着余裕が無いと判断されるケースが出てきてしまう。このように、図4で説明したような「吸着SO3量」のデータの総量を「飽和SO3量」のデータの総量で単に除算する手法では、SOx飽和率を正確に算出できない可能性がある。
When the reversal of the magnitude relationship between “adsorption SO 3 amount” and “saturated SO 3 amount” occurs, the
上述した問題点に鑑み、推定部M2は、第t番目のサイクルにおけるDOC22aの現在床温T2を変数とする次式(3)により、第t番目のサイクルにおけるSOx飽和率(T2(t),t)を推定する。なお、現在床温T2は、例えば温度センサ34の検出値を使用することができる。
SOx飽和率(T2(t),t)=1−(総吸着余裕量(T2(t),t)/総飽和量(T2(t),t)) ・・・(3)
In view of the above-described problem, the estimation unit M2 calculates the SOx saturation rate (T 2 (t 2 (t) in the t-th cycle) by the following equation (3) using the current bed temperature T 2 of the
SOx saturation rate (T 2 (t), t) = 1− (total adsorption margin amount (T 2 (t), t) / total saturation amount (T 2 (t), t)) (3)
式(3)のSOx飽和率(T2(t),t)の算出過程は次のとおりである。先ず、DOC22aの床温上昇中における床温T1と、現在床温T2とを変数とする次式(4)および(5)により、第t番目のサイクルにおける飽和SO2分布(T1,T2(t),t)および飽和SO3分布(T1,T2(t),t)をそれぞれ算出する。
飽和SO2分布(T1,T2(t),t)[μg/℃]=基準飽和SO2分布×床温補正SO2map(T2(t))[μg/℃] ・・・(4)
飽和SO3分布(T1,T2(t),t)[μg/℃]=基準飽和SO3分布×床温補正SO3map(T2(t))[μg/℃] ・・・(5)
The calculation process of the SOx saturation rate (T 2 (t), t) in Expression (3) is as follows. First, the saturated SO 2 distribution (T 1 , T 1 , T 2 ) in the t-th cycle is calculated by the following equations (4) and (5) using the bed temperature T 1 during the rise of the bed temperature of the
Saturated SO 2 distribution (T 1 , T 2 (t), t) [μg / ° C.] = Standard saturated SO 2 distribution × bed temperature corrected SO 2 map (T 2 (t)) [μg / ° C.] 4)
Saturated SO 3 distribution (T 1 , T 2 (t), t) [μg / ° C.] = Reference saturated SO 3 distribution × bed temperature corrected SO 3 map (T 2 (t)) [μg / ° C.] 5)
式(4)の基準飽和SO2分布は、十分な量のSOxをDOC22aに吸着させるときの床温(図4や図5の「現在温度」)を基準床温(例えば上述した吸着限界量が最大となる300℃付近の床温)として作成した飽和SO2分布である。式(5)の基準飽和SO3分布もこれと同様である。式(4)の床温補正SO2map(T2(t))は、基準飽和SO3分布を現在床温T2の飽和SO2分布に変換するための補正値を定めたマップである。式(5)の床温補正SO3map(T2(t))もこれと同様である。このような基準飽和SOx分布と補正マップは、例えばECU30のROMに記憶させておくことができ、現在床温T2に応じて適宜読み出すことができる。
The reference saturated SO 2 distribution of the equation (4) is obtained by using the bed temperature (“current temperature” in FIGS. 4 and 5) when a sufficient amount of SOx is adsorbed by the
基準飽和SOx分布と補正後の飽和SOx分布の関係を、SO2を例として図6を参照しながら説明する。なお、この図の横軸のTLおよびTHは、DOC22aの床温上昇中にDOC22aからSO2が脱離し始める温度(下限温度)と、DOC22aからSO2が脱離し終わる温度(上限温度)に、それぞれ相当している。この図に示す3種類の分布の違いは、現在床温T2にある。即ち、現在床温T2が基準温度と等しい場合は、補正後の飽和SO2分布の形状が基準飽和SO2分布の形状と一致する(中央)。一方、現在床温T2が基準温度よりも低い場合(左方)や、現在床温T2が基準温度よりも高い場合(右方)は、補正後の飽和SO2分布の形状が基準飽和SO2分布の形状と一致しなくなる。なお、現在床温T2が基準温度よりも高い場合(右方)には、補正後の飽和SO2分布の形状が、現在床温T2よりも低温側のデータが欠落しているような形状となる。この理由は、現在床温T2よりも低温側では、本来であればこの床温域においてDOC22aに吸着し続けることのできたはずのSOxが、DOC22aから既に脱離していると考えられるためである。
The relationship between the reference saturated SOx distribution and the corrected saturated SOx distribution will be described with reference to FIG. 6 using SO 2 as an example. Note that TL and TH on the horizontal axis in this figure are the temperature at which SO 2 begins to desorb from the
続いて、式(4)により算出した飽和SO2分布(T1,T2(t),t)を次式(6)に代入して、第t番目のサイクルにおける総飽和SO2量(T2(t),t)を算出する。また、式(5)により算出した飽和SO3分布(T1,T2(t),t)を次式(7)に代入して、第t番目のサイクルにおける総飽和SO3量を算出する。
総飽和SO2量(T2(t),t)および総飽和SO3量(T2(t),t)を算出したら、次式(8)にこれらを代入して、第t番目のサイクルにおける総飽和量(T2(t),t)を算出する。
総飽和量(T2(t),t)=総飽和SO2量(T2(t),t)+総飽和SO3量(T2(t),t) ・・・(8)
なお、以下の説明においては、総飽和SO2量(T2(t),t)を単に総飽和SO2量(t)ともいう。また、総飽和SO3量(T2(t),t)を単に総飽和SO3量(t)ともいう。また、総飽和量(T2(t),t)を単に総飽和量(t)ともいう。
When the total saturated SO 2 amount (T 2 (t), t) and the total saturated SO 3 amount (T 2 (t), t) are calculated, these are substituted into the following equation (8), and the t-th cycle The total saturation amount at (T 2 (t), t) is calculated.
Total saturation amount (T 2 (t), t) = Total saturation SO 2 amount (T 2 (t), t) + Total saturation SO 3 amount (T 2 (t), t) (8)
In the following description, the total saturated SO 2 amount (T 2 (t), t) is also simply referred to as the total saturated SO 2 amount (t). The total saturated SO 3 amount (T 2 (t), t) is also simply referred to as the total saturated SO 3 amount (t). The total saturation amount (T 2 (t), t) is also simply referred to as the total saturation amount (t).
式(8)により総飽和量(t)を算出したら、飽和SO2分布(T1,T2(t),t)と、推定部M6で推定した第t番目のサイクルにおける最終吸着SO2分布(T1,t)とを次式(9)に代入して、第t番目のサイクルにおける吸着余裕SO2分布(T1,T2(t),t)を算出する。また、飽和SO3分布(T1,T2(t),t)と、推定部M6で推定した第t番目のサイクルにおける最終吸着SO3分布(T1,t)とを次式(10)に代入して、第t番目のサイクルにおける吸着余裕SO3分布(T1,T2(t),t)を算出する。
吸着余裕SO2分布(T1,T2(t),t)[μg/℃]=max{飽和SO2分布(T1,T2(t),t)[μg/℃]−最終吸着SO2分布(T1,t)[μg/℃],0} ・・・(9)
吸着余裕SO3分布(T1,T2(t),t)[μg/℃]=max{飽和SO3分布(T1,T2(t),t)[μg/℃]−最終吸着SO3分布(T1,t)[μg/℃],0} ・・・(10)
When the total saturation amount (t) is calculated by the equation (8), the saturated SO 2 distribution (T 1 , T 2 (t), t) and the final adsorption SO 2 distribution in the t-th cycle estimated by the estimation unit M6. Substituting (T 1 , t) into the following equation (9), the adsorption margin SO 2 distribution (T 1 , T 2 (t), t) in the t-th cycle is calculated. Further, the saturated SO 3 distribution (T 1 , T 2 (t), t) and the final adsorption SO 3 distribution (T 1 , t) in the t-th cycle estimated by the estimation unit M6 are expressed by the following equation (10). And the adsorption margin SO 3 distribution (T 1 , T 2 (t), t) in the t-th cycle is calculated.
Adsorption margin SO 2 distribution (T 1 , T 2 (t), t) [μg / ° C.] = Max {saturated SO 2 distribution (T 1 , T 2 (t), t) [μg / ° C.] − Final adsorption SO 2 distribution (T 1 , t) [μg / ° C.], 0} (9)
Adsorption margin SO 3 distribution (T 1 , T 2 (t), t) [μg / ° C.] = Max {saturated SO 3 distribution (T 1 , T 2 (t), t) [μg / ° C.] − Final adsorption SO 3 distribution (T 1 , t) [μg / ° C.], 0} (10)
続いて、式(9)により算出した吸着余裕SO2分布(T1,T2(t),t)を次式(11)に代入して、第t番目のサイクルにおける総吸着余裕SO2量(T2(t),t)を算出する。また、式(10)により算出した吸着余裕SO3分布(T1,T2(t),t)を次式(12)に代入して、第t番目のサイクルにおける総吸着余裕SO3量(T2(t),t)を算出する。
図7を参照して、総吸着余裕SO2量(t)を説明する。なお、総吸着余裕SO3量(t)についてはこれと同様である。この図に示すように、総吸着余裕SO2量(t)は、飽和SO2分布から、飽和SO2分布と吸着SO2分布の重複部分を除いた面積として表すことができる。なお、この図の右方の分布に領域Aとして示すように、DOC22aの床温上昇中の各床温においてDOC22aに吸着するSO2の量、即ち、吸着SO2量がその最大量、即ち、飽和SO2量を上回る場合は、DOC22aが飽和していると考えられることから、総吸着余裕SO2量(t)の算出から除外される。また、この右方の分布において、現在床温T2よりも低温側のデータが欠落している理由については、図6で説明した通りである。
The total adsorption margin SO 2 amount (t) will be described with reference to FIG. The total adsorption margin SO 3 amount (t) is the same as this. As shown in this figure, the total adsorption margin SO 2 amount (t) may be a saturated SO 2 distribution, expressed as the area excluding the overlapping portions of the adsorption SO 2 distribution and saturated SO 2 distribution. In addition, as shown as a region A in the distribution on the right side of this figure, the amount of SO 2 adsorbed on the
そして、総吸着余裕SO2量(t)および総吸着余裕SO3量(t)を算出したら、これらを次式(13)に代入して、第t番目のサイクルにおける総吸着余裕量(T2(t),t)を算出する。
総吸着余裕量(T2(t),t)=総吸着余裕SO2量(t)+総吸着余裕SO3量(t) ・・・(13)
更に、式(8)により算出した総飽和量(t)と、式(13)により算出した総吸着余裕量(t)とを式(3)に代入すれば、飽和率(T2(t),t)を算出できる。なお、以下の説明においては、飽和率(T2(t),t)を単に飽和率(t)ともいう。
When the total adsorption margin SO 2 amount (t) and the total adsorption margin SO 3 amount (t) are calculated, these are substituted into the following equation (13) to obtain the total adsorption margin amount (T 2 ) in the t-th cycle. (T), t) are calculated.
Total adsorption margin (T 2 (t), t) = Total adsorption margin SO 2 amount (t) + Total adsorption margin SO 3 amount (t) (13)
Furthermore, if the total saturation amount (t) calculated by the equation (8) and the total adsorption margin amount (t) calculated by the equation (13) are substituted into the equation (3), the saturation rate (T 2 (t) , T) can be calculated. In the following description, the saturation rate (T 2 (t), t) is also simply referred to as the saturation rate (t).
図3に戻り目標床温Ttrgの算出ロジックの説明を続ける。推定部M3は、「DOC22aに流入するSOx」であってDOC22aに新たに吸着するSOxの量(以下「新規吸着SOx量」ともいう。)、および、「DOC22aに流入するSOx」であってDOC22aに吸着することなくすり抜けるSOxの量(以下「すり抜けSOx量」ともいう。)を推定する。先ず、新規吸着SOx量とすり抜けSOx量の関係について、図8を参照して説明する。この図に矢印で示すように、新規吸着SOx量とすり抜けSOx量の和が、流入SOx量に等しくなる。この理由は、「DOC22aに流入するSOx」のうちの一部がDOC22aに吸着し、残りがDOC22aに吸着することなくすり抜けるためである。
Returning to FIG. 3, the description of the calculation logic of the target bed temperature Ttrg will be continued. The estimation unit M3 is “SOx flowing into the
推定部M3は、具体的に、推定部M1で推定した流入SOx量(t)と、推定部M2で推定した飽和率(t)とを変数とする次式(14)により新規吸着SOx量を推定し、次式(15)によりすり抜けSOx量を推定する。
新規吸着SOx量(流入SOx量(t),飽和率(t))[μg/s]=流入SOx量(t)×吸着率map(飽和率(t)) ・・・(14)
すり抜けSOx量(流入SOx量(t),飽和率(t))[μg/s]=流入SOx量(t)×{1−吸着率map(飽和率(t))} ・・・(15)
なお、以下の説明においては、新規吸着SOx量(流入SOx量(t),飽和率(t))を単に新規吸着SOx量(t)ともいう。また、すり抜けSOx量(流入SOx量(t),飽和率(t))を単にすり抜けSOx量(t)ともいう。
Specifically, the estimation unit M3 calculates the new adsorption SOx amount by the following equation (14) using the inflow SOx amount (t) estimated by the estimation unit M1 and the saturation rate (t) estimated by the estimation unit M2 as variables. The estimated SOx amount is estimated by the following equation (15).
New adsorption SOx amount (inflow SOx amount (t), saturation rate (t)) [μg / s] = inflow SOx amount (t) × adsorption rate map (saturation rate (t)) (14)
Slip-through SOx amount (inflow SOx amount (t), saturation rate (t)) [μg / s] = inflow SOx amount (t) × {1−adsorption rate map (saturation rate (t))} (15)
In the following description, the new adsorption SOx amount (inflow SOx amount (t), saturation rate (t)) is also simply referred to as a new adsorption SOx amount (t). The slip-through SOx amount (inflow SOx amount (t), saturation rate (t)) is also simply referred to as a slip-through SOx amount (t).
式(14)および(15)の吸着率mapは、第t番目のサイクルにおいて「DOC22aに流入するSOx」のうち、DOC22aに吸着するSOxの割合(即ち、吸着率)が、飽和率(t)によって変わるという特性に基づいて作成されたマップである。この特性は図9に示すように、飽和率(t)が低い領域では吸着率が高く、飽和率(t)が高くなるにつれて吸着率が徐々に低下するというものである。なお、このようなマップは、例えばECU30のROMに記憶させておくことができ、現在床温T2に応じて適宜読み出すことができる。
The adsorption rate map of the formulas (14) and (15) is the saturation rate (t) in the ratio of SOx adsorbed to the
図3に戻り、推定部M4は、推定部M3で推定した新規吸着SOx量を吸着SOx分布に反映させて吸着後SOx分布を推定する。吸着後SOx分布について、SO2を例とした図10を参照しながら説明する。この図に示すように、吸着後SO2分布は、前回サイクル(例えば、第t−1番目のサイクル)における最終吸着SO2分布に、今回サイクル(例えば、第t番目のサイクル)においてDOC22aに新たに吸着するSO2の量を表した分布(以下「新規吸着SO2分布」ともいう。)を加算することで推定される。
Returning to FIG. 3, the estimation unit M4 estimates the post-adsorption SOx distribution by reflecting the amount of new adsorption SOx estimated by the estimation unit M3 in the adsorption SOx distribution. The SOx distribution after adsorption will be described with reference to FIG. 10 using SO 2 as an example. As shown in this figure, the post-adsorption SO 2 distribution is updated to the final adsorption SO 2 distribution in the previous cycle (for example, the (t−1) th cycle), and to the
推定部M4は、具体的には先ず、新規吸着SOx量(t)、総吸着余裕量(t)および吸着余裕SO2分布(t)を変数とする次式(16)により、第t番目のサイクルにおける新規吸着SO2分布を算出する。新規吸着SO2分布と同様に、推定部M4は、DOC22aに新たに吸着するSO3の量を表した分布(以下「新規吸着SO3分布」ともいう。)を、次式(17)により算出する。なお、吸着余裕SO2分布(t)と総吸着余裕量(t)には、推定部M2において算出されたものが使用される。
新規吸着SO2分布(新規吸着SOx量(t),吸着余裕SO2分布(t),総吸着余裕量(t))[μg/℃]=吸着余裕SO2分布(t)[μg/℃]×{新規吸着SOx量(t)/総吸着余裕量(t)} ・・・(16)
新規吸着SO3分布(新規吸着SOx量(t),吸着余裕SO3分布(t),総吸着余裕量(t))[μg/℃]=吸着余裕SO3分布(t)[μg/℃]×{新規吸着SOx量(t)/総吸着余裕量(t)} ・・・(17)
なお、以下の説明においては、新規吸着SO2分布(新規吸着SOx量(t),吸着余裕SO2分布(t),総吸着余裕量(t))を、単に新規吸着SO2分布(t)ともいう。また、新規吸着SO3分布(新規吸着SOx量(t),吸着余裕SO3分布(t),総吸着余裕量(t))を、単に新規吸着SO3分布(t)ともいう。
Specifically, the estimation unit M4 firstly calculates the t-th number by the following equation (16) using the new adsorption SOx amount (t), the total adsorption margin amount (t), and the adsorption margin SO 2 distribution (t) as variables. Calculate the new adsorption SO 2 distribution in the cycle. Similar to the new adsorption SO 2 distribution, the estimation unit M4 calculates a distribution representing the amount of SO 3 newly adsorbed on the
New adsorption SO 2 distribution (new adsorption SOx amount (t), adsorption margin SO 2 distribution (t), total adsorption margin amount (t)) [μg / ° C.] = Adsorption margin SO 2 distribution (t) [μg / ° C.] × {New adsorption SOx amount (t) / Total adsorption margin amount (t)} (16)
New adsorption SO 3 distribution (new adsorption SOx amount (t), adsorption margin SO 3 distribution (t), total adsorption margin amount (t)) [μg / ° C.] = Adsorption margin SO 3 distribution (t) [μg / ° C.] × {New adsorption SOx amount (t) / Total adsorption margin amount (t)} (17)
In the following description, the new adsorption SO 2 distribution (new adsorption SOx amount (t), adsorption margin SO 2 distribution (t), total adsorption margin amount (t)) is simply referred to as new adsorption SO 2 distribution (t). Also called. The new adsorption SO 3 distribution (new adsorption SOx amount (t), adsorption margin SO 3 distribution (t), total adsorption margin amount (t)) is also simply referred to as new adsorption SO 3 distribution (t).
推定部M4は、続いて、算出した新規吸着SO2分布と、第t−1番目のサイクルにおける最終吸着SO2分布(t−1)とを次式(18)に代入して、吸着後SO2分布を算出する。また、算出した新規吸着SO3分布と、第t−1番目のサイクルにおいて推定部M6で推定した吸着SO3分布(t−1)とを次式(19)に代入して、吸着後SO3分布を算出する。
吸着後SO2分布(t)[μg/℃]=最終吸着SO2分布(t−1)[μg/℃]+新規吸着SO2分布(t)[μg/℃] ・・・(18)
吸着後SO3分布(t)[μg/℃]=最終吸着SO3分布(t−1)[μg/℃]+新規吸着SO3分布(t)[μg/℃] ・・・(19)
Subsequently, the estimation unit M4 substitutes the calculated new adsorption SO 2 distribution and the final adsorption SO 2 distribution (t−1) in the (t−1) -th cycle into the following equation (18) to obtain the post-adsorption SO 2 Two distributions are calculated. Further, the calculated new adsorption SO 3 distribution and the adsorption SO 3 distribution (t−1) estimated by the estimation unit M6 in the (t−1) -th cycle are substituted into the following equation (19), and the post-adsorption SO 3 Calculate the distribution.
Post-adsorption SO 2 distribution (t) [μg / ° C.] = Final adsorption SO 2 distribution (t−1) [μg / ° C.] + New adsorption SO 2 distribution (t) [μg / ° C.] (18)
Post-adsorption SO 3 distribution (t) [μg / ° C.] = Final adsorption SO 3 distribution (t−1) [μg / ° C.] + New adsorption SO 3 distribution (t) [μg / ° C.] (19)
図3に戻り、推定部M5は、推定部M4で推定した吸着後SOx分布に基づいて、DOC22aから新たに脱離するSOxの量(以下「新規脱離SOx量」ともいう。)を推定する。
Returning to FIG. 3, the estimation unit M5 estimates the amount of SOx newly desorbed from the
推定部M5は、具体的には先ず、DOC22aから脱離することのできるSOxの総量(以下「脱離可能総SOx量」ともいう。)を推定する。脱離可能総SOx量について、SO2を例とした図11を参照しながら説明する。なお、この図の横軸のTLおよびTHは、上述した下限温度および上限温度に、それぞれ相当している。この図に示すように、脱離可能総SOx量は、現在床温T2よりも低温側で、尚且つ、下限温度TLよりも高温側の吸着後SOx分布の面積に相当する。
Specifically, the estimation unit M5 first estimates the total amount of SOx that can be desorbed from the
DOC22aから脱離することのできるSO2の総量、即ち、脱離可能総SO2量は、現在床温T2を変数とする次式(20)により算出される。DOC22aから脱離することのできるSO3の総量、即ち、脱離可能総SO3量は、現在床温T2を変数とする次式(21)により算出される。
推定部M5は、算出した脱離可能総SO2量を次式(22)に代入して、第t番目のサイクルにおいてDOC22aから新たに脱離するSO2の量、即ち、新規脱離SO2量を算出する。また、算出した脱離可能総SO3量を次式(23)に代入して、第t番目のサイクルにおいてDOC22aから新たに脱離するSO3の量、即ち、新規脱離SO3量を算出する。なお、式(22)および(23)の脱離率には設定値が使用され、例えばECU30のROMに記憶させておくことができる。
新規脱離SO2量(T2(t),t)[μg]=脱離可能総SO2量[μg]×脱離率 ・・・(22)
新規脱離SO3量(T2(t),t)[μg]=脱離可能総SO3量[μg]×脱離率 ・・・(23)
The estimation unit M5 substitutes the calculated total desorbable SO 2 amount into the following equation (22), and the amount of SO 2 newly desorbed from the
New amount of desorbed SO 2 (T2 (t), t) [μg] = total desorbable SO 2 amount [μg] × desorption rate (22)
New desorption SO 3 amount (T2 (t), t) [μg] = total desorbable SO 3 amount [μg] × desorption rate (23)
図3に戻り、推定部M6は、推定部M5で推定した新規脱離SOx量を吸着後SOx分布に反映させて、最終吸着SOx分布を推定する。 Returning to FIG. 3, the estimation unit M6 reflects the newly desorbed SOx amount estimated by the estimation unit M5 in the post-adsorption SOx distribution, and estimates the final adsorption SOx distribution.
推定部M6は具体的に、推定部M5で推定した新規脱離SOx量の分だけSOxが脱離し、吸着後SOx分布の形状が変形すると仮定して、最終吸着SOx分布(脱離後SOx分布)を推定する。最終吸着SOx分布と吸着後SOx分布の関係について、SO2を例とした図12を参照しながら説明する。なお、この図の横軸のTLおよびTHは、上述した下限温度および上限温度に、それぞれ相当している。この図に示すように、吸着後SO2分布の下限温度TLからの積分値が新規脱離SO2量に一致するときの吸着後SO2分布の面積、即ち、下限温度TLから温度TdSO2までの面積を、吸着後SOx分布から削った後に残る分布が、最終吸着SO2分布となる。 Specifically, the estimation unit M6 assumes that the SOx is desorbed by the amount of the new desorption SOx estimated by the estimation unit M5 and the shape of the post-adsorption SOx distribution is deformed, and the final adsorption SOx distribution (post-desorption SOx distribution). ). The relationship between the final adsorption SOx distribution and the post-adsorption SOx distribution will be described with reference to FIG. 12 using SO 2 as an example. Note that TL and TH on the horizontal axis in this figure correspond to the above-described lower limit temperature and upper limit temperature, respectively. As shown in this figure, the area of the post-adsorption SO 2 distribution when the integrated value from the lower limit temperature TL of the post-adsorption SO 2 distribution matches the newly desorbed SO 2 amount, that is, from the lower limit temperature TL to the temperature Td SO 2. The distribution remaining after removing the area of the SOx distribution after adsorption is the final adsorption SO 2 distribution.
図12の温度TdSO2が床温T1を上回る場合には、DOC22aからSO2が全て脱離していることを意味する。これを考慮すると、第t番目のサイクルにおける最終吸着SO2分布は床温T1を変数とする次式(24)で表され、第t番目のサイクルにおける最終吸着SO3分布は次式(25)で表されることになる。なお、式(25)の温度TdSO3は、吸着後SO3分布の下限温度TLからの積分値が新規脱離SO3量に一致するときの床温T1に相当している。
なお、新規脱離SO2量と温度TdSO2の関係は次式(26)で表すことができ、新規脱離SO3量と温度TdSO3の関係は次式(27)で表すことができる。
図3に戻り、推定部M7は、上述したすり抜けSOxのうちDOC22aからSO3の状態で排出されるSOxの量(以下「すり抜けSO3量」ともいう。)を推定する。
Returning to FIG. 3, the estimation unit M7 estimates the amount of SOx discharged from the
図2で説明したように、DOC22aでは貴金属22dに吸着したSO2の一部がSO3に転化する。この転化がすり抜けSOx中のSO2にも起こると仮定して、推定部M7では、すり抜け量と現在床温T2を変数とする次式(28)により、第t番目のサイクルにおけるすり抜けSO3量を推定する。なお、すり抜けSOxのうちDOC22aからSO2の状態で排出されるSOxの量(以下「すり抜けSO2量」ともいう。)は、次式(29)で表すことができる。
すり抜けSO3量(すり抜け量(t),T2(t))[μg/s]=すり抜けSOx量(t)×SO3転化率map(T2(t)) ・・・(28)
すり抜けSO2量(すり抜け量(t),T2(t))[μg/s]=すり抜けSOx量(t)×{1−SO3転化率map(T2(t))} ・・・(29)
As described with reference to FIG. 2, in the
Amount of slip-through SO 3 (amount of slip-through (t), T 2 (t)) [μg / s] = amount of slip-through SOx (t) × SO 3 conversion map (T 2 (t)) (28)
Amount of slip-through SO 2 (amount of slip-through (t), T 2 (t)) [μg / s] = amount of slip-through SOx (t) × {1-SO 3 conversion rate map (T 2 (t))} 29)
式(28)および(29)のSO3転化率map(T2(t))は、第t番目のサイクルにおいて「DOC22aに流入するSOx」のうち、DOC22aからSO3の状態で排出されるSOxの割合(即ち、SO3転化率)が、DOC22aの現在床温T2によって変わるという特性に基づいて作成されたマップである。この特性は図13に示すように、現在床温T2がある温度域Bにある場合はSO3転化率が高くなり、この温度域Bよりも低温側や高温側では、SO2からSO3への転化が起こり難くなるというものである。このようなマップは、例えばECU30のROMに記憶させておくことができ、現在床温T2に応じて適宜読み出すことができる。
The SO 3 conversion rate map (T 2 (t)) of the equations (28) and (29) is the SOx discharged in the state of SO 3 from the
図3に戻り、算出部M8は、DOC22aの床温上昇中にDOC22aから脱離してもよいSO3の量(以下「許容脱離SO3量」ともいう。)を算出する。許容脱離SO3量について、図14を参照して説明する。この図に示す制約SO3量は、サルフェート白煙に関する制約に相当しており、この図においてはすり抜けSO3量と許容脱離SO3量の和が制約SO3量と等しくなっている。すり抜けSO3量と許容脱離SO3量の和は、DOC22aの下流におけるSO3の量であることから、この和の値が制約SO3量よりも小さい値であれば制約が満たされることになる。
Returning to FIG. 3, the calculation unit M8 calculates the amount of SO 3 that may be desorbed from the
制約SO3量は、第t番目のサイクルにおけるエンジン10の排気流量(ガス流量)を変数とする次式(30)により算出することができる。なお、エンジン10の排気流量は、例えばエアフローメータ32の検出値を用いることができる。
制約SO3量(ガス流量(t))[μg/s]=制約SO3濃度[ppm]×ガス流量(t)[g/s]÷空気の平均モル質量×SO3分子量 ・・・(30)
The amount of constraint SO 3 can be calculated by the following equation (30) using the exhaust flow rate (gas flow rate) of the
Restricted SO 3 amount (gas flow rate (t)) [μg / s] = restricted SO 3 concentration [ppm] × gas flow rate (t) [g / s] ÷ average molar mass of air × SO 3 molecular weight (30 )
従って、この制約SO3量とすり抜けSO3量を変数とする次式(31)を許容脱離SO3量が満たせば、制約が満たされることになる。
許容脱離SO3量(制約SO3量(ガス流量(t)),すり抜けSO3量(t))[μg/s]≦制約SO3量(ガス流量(t))[μg/s]−すり抜けSO3量(t)[μg/s] ・・・(31)
なお、以下の説明においては、許容脱離SO3量(制約SO3量(ガス流量(t)),すり抜けSO3量(t))を単に許容脱離SO3量(t)ともいう。
Therefore, the constraint is satisfied if the allowable desorption SO 3 amount satisfies the following equation (31) using the constraint SO 3 amount and the slip-through SO 3 amount as variables.
Allowable desorption SO 3 amount (restricted SO 3 amount (gas flow rate (t)), slip-through SO 3 amount (t)) [μg / s] ≦ restricted SO 3 amount (gas flow rate (t)) [μg / s] − Slip-through SO 3 amount (t) [μg / s] (31)
In the following description, the allowable desorption SO 3 amount (restricted SO 3 amount (gas flow rate (t)), slip-through SO 3 amount (t)) is also simply referred to as allowable desorption SO 3 amount (t).
図3に戻り、算出部M9は、PM再生制御中のサルフェート白煙の発生を抑制するための第t番目のサイクルにおける目標温度Ttrgを算出する。目標床温Ttrgについて、図15を参照しながら説明する。なお、この図の横軸のTLおよびTHは、上述した下限温度および上限温度に、それぞれ相当している。この図に示すように、最終吸着SO3分布の低温側からの積分値に脱離率を乗じた値が、算出部M8で算出した許容脱離SO3量に一致するときの床温T1が目標床温Ttrgに相当する。 Returning to FIG. 3, the calculation unit M9 calculates the target temperature Ttrg in the t-th cycle for suppressing the generation of sulfate white smoke during PM regeneration control. The target bed temperature Ttrg will be described with reference to FIG. Note that TL and TH on the horizontal axis in this figure correspond to the above-described lower limit temperature and upper limit temperature, respectively. As shown in this figure, the bed temperature T 1 when the value obtained by multiplying the integral value from the low temperature side of the final adsorption SO 3 distribution by the desorption rate matches the allowable desorption SO 3 amount calculated by the calculation unit M8. Corresponds to the target bed temperature Ttrg.
なお、第t番目のサイクルにおける許容脱離SO3量と目標温度Ttrgの関係は次式(32)で表すことができる。式(32)の脱離率には設定値が使用され、例えばECU30のROMに記憶させておくことができる。
図16を参照して、本実施の形態による効果を説明する。この図に示す(i)〜(iii)は、時刻t0でのPM再生制御の開始に伴いDOC22aの目標床温を設定した3つの場合に相当している。具体的に(i)の場合は、時刻t0で目標温度をステップ状に切り替えて高温に設定した場合に相当している。この場合は、DOC22aの実際の触媒床温(中段)が急上昇することになる。従って、DOC22aの下流におけるSO3濃度(下段)が制約SO3濃度を上回ってしまう。また、(ii)の場合は、時刻t0で目標温度を一定速度で上昇させた場合に相当している。この場合は、DOC22aの実際の触媒床温(中段)も一定速度で上昇させることができる。また、制約SO3濃度を考慮してこの上昇速度を設定することで、DOC22aの下流におけるSO3濃度(下段)を制約SO3濃度以下に抑えることもできる。しかしその一方で、PM再生制御が終了するまでに長時間を要してしまう。この点、本実施の形態の手法に相当する(iii)の場合では、DOC22aの下流におけるSO3濃度(下段)を制約SO3濃度以下に抑えるだけでなく、PM再生制御を短時間で完了させることもできる。
With reference to FIG. 16, the effect by this Embodiment is demonstrated. This figure shows (i) ~ (iii) corresponds to the case with the start of PM regeneration control at time t 0 of the three set the target bed temperature of DOC22a. Specifically, the case (i) corresponds to a case where the target temperature is switched to a step shape at time t 0 and set to a high temperature. In this case, the actual catalyst bed temperature (middle stage) of the
なお、上述した実施の形態においては、推定部M1が本発明の「流入SOx量推定手段」に、推定部M2が本発明の「SOx飽和率推定手段」に、推定部M3が本発明の「新規吸着SOx量推定手段」および「すり抜けSOx量推定手段」に、推定部M4が本発明の「吸着後SOx分布推定手段」に、推定部M5が本発明の「新規脱離SOx量推定手段」に、推定部M6が本発明の「最終吸着SOx分布推定手段」に、推定部M7が本発明の「すり抜けSO3量推定手段」に、算出部M8が本発明の「許容脱離SO3量算出手段」に、算出部M9が本発明の「目標温度算出手段」に、それぞれ相当している。 In the embodiment described above, the estimation unit M1 is the “inflow SOx amount estimation unit” of the present invention, the estimation unit M2 is the “SOx saturation rate estimation unit” of the present invention, and the estimation unit M3 is the “ In the “new adsorption SOx amount estimation means” and “pass-through SOx amount estimation means”, the estimation unit M4 is the “post-adsorption SOx distribution estimation means” of the present invention, and the estimation unit M5 is the “new desorption SOx amount estimation means” of the present invention. The estimation unit M6 is the “final adsorption SOx distribution estimation unit” of the present invention, the estimation unit M7 is the “passing SO 3 amount estimation unit” of the present invention, and the calculation unit M8 is the “allowable desorption SO 3 amount of the present invention”. The calculation unit M9 corresponds to the “target temperature calculation unit” of the present invention.
ところで、上述した実施の形態では、燃料添加弁24からの燃料の添加によりPM再生制御を行った。しかしこのPM再生制御を、インジェクタ12からの燃料の噴射(具体的には、メイン噴射よりも後のサブ噴射(例えばポスト噴射))により行ってもよい。この場合は、式(1)の排気添加量を、インジェクタ12からのサブ噴射量に置き換えればよい。
また、上述した実施の形態では、PM再生制御中を例としてDOC22aの床温の目標温度を算出した。しかし、DOC22aからSOxを脱離させる制御をPM再生制御と併せて行うような場合に、この脱離制御中に上述した手法によりDOC22aの床温の目標温度を算出してもよい。このように、上述した目標温度の算出手法は、DOC22aからSOxが脱離する温度域までDOC22aの床温を上昇させる制御一般に適用することができる。
また、上述した実施の形態では、DOC22aとDPF22bを備える排気浄化装置22を例として説明した。しかし、DOC22aにおけるHC等の酸化機能をDPF22bに付与して、排気浄化装置22からDOC22aを省略してもよい。この場合は、上述した目標温度の算出手法を、酸化機能が付与されたDPF22bに適用することで上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施の形態ではエンジン10がターボチャージャ16を備えるとしたが、エンジン10がターボチャージャ16を備えていなくてもよい。即ち、上述した目標温度の算出手法は、非過給ディーゼルエンジンのシステムにも適用できる。
In the above-described embodiment, PM regeneration control is performed by adding fuel from the
In the above-described embodiment, the target temperature of the bed temperature of the
Moreover, in embodiment mentioned above, the exhaust gas purification apparatus 22 provided with DOC22a and DPF22b was demonstrated as an example. However, an oxidation function such as HC in the
In the above-described embodiment, the
10 ディーゼルエンジン
12 インジェクタ
20 排気管
22 排気浄化装置
22a DOC
22b DPF
22c コート材
22d 貴金属
24 燃料添加弁
30 ECU
DESCRIPTION OF
22b DPF
Claims (2)
前記浄化装置に流入するSOx量を流入SOx量としてサイクル毎に推定する流入SOx量推定手段と、
前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に吸着するSOx量を前記浄化装置の温度に関連付けたグラフとして表される吸着SOx分布と、前記浄化装置の温度上昇中の各温度において前記浄化装置に吸着するSOx最大量を前記浄化装置の温度に関連付けたグラフとして表される飽和SOx分布と、を用いて、前記浄化装置におけるSOx飽和率をサイクル毎に推定するSOx飽和率推定手段であって、前記飽和SOx分布が前記SOx飽和率の今回の推定サイクルにおける前記浄化装置の温度に対応したものであるSOx飽和率推定手段と、
前記流入SOx量と前記SOx飽和率とを用いて、前記浄化装置に流入して前記浄化装置に新たに吸着するSOx量を新規吸着SOx量としてサイクル毎に推定する新規吸着SOx量推定手段と、
前記新規吸着SOx量を用いて、前記浄化装置に流入して前記浄化装置に吸着することなくすり抜けるSOx量をすり抜けSOx量としてサイクル毎に推定するすり抜けSOx量推定手段と、
前記新規吸着SOx量を用いて、前記浄化装置に新たなSOxが吸着した後の前記SOx分布を吸着後SOx分布としてサイクル毎に推定する吸着後SOx分布推定手段と、
前記吸着後SOx分布と前記浄化装置の温度とを用いて、前記浄化装置から新たに脱離するSOx量を新規脱離SOx量としてサイクル毎に推定する新規脱離SOx量推定手段と、
前記新規脱離SOx量を前記吸着後SOx分布に反映させて、前記浄化装置から新たなSOxが脱離した後の前記SOx分布を最終吸着SOx分布としてサイクル毎に推定する最終吸着SOx分布推定手段と、
前記浄化装置においてSO3に転化するSO2の転化率と前記浄化装置の温度との関係を表した転化率マップと、今回の推定サイクルにおける前記浄化装置の温度と、前記すり抜けSOx量と、を用いて、前記浄化装置にSOxの状態で流入して前記浄化装置に吸着することなくすり抜けてSO3の状態で排出されるSO3量をすり抜けSO3量としてサイクル毎に推定するすり抜けSO3量推定手段と、
サルフェート白煙に関する制約に相当する前記浄化装置の下流におけるSO3量と前記すり抜けSO3量とを用いて、前記浄化装置から脱離することが許されるSO3量を許容脱離SO3量としてサイクル毎に算出する許容脱離SO3量算出手段と、
前記最終吸着SOx分布と前記許容脱離SO3量とを用いて、前記浄化装置の下流におけるSO3濃度が前記制約を満たすように前記目標温度をサイクル毎に算出する目標温度算出手段と、を備え、
前記SOx飽和率推定手段は、前記飽和SOx分布の面積に相当する総飽和SOx量と、前記飽和SOx分布から前記飽和SOx分布と前記吸着SOx分布との重複部分を除いた面積に相当する総吸着余裕SOx量と、を用いて前記SOx飽和率を算出し、
前記吸着後SOx分布推定手段は、前回の推定サイクルにおいて推定された前記最終吸着SOx分布に前記新規吸着SOx量に反映させて、今回の推定サイクルにおける前記吸着後SOx分布を推定することを特徴とするエンジン制御装置。 An engine control device that performs control to increase the temperature of a purification device provided in an exhaust pipe of a diesel engine to a target temperature in a temperature range where SOx is desorbed from the purification device,
An inflow SOx amount estimating means for estimating the SOx amount flowing into the purification device as an inflow SOx amount for each cycle;
The adsorption SOx distribution expressed as a graph in which the amount of SOx adsorbed to the purification device at each temperature during the temperature increase of the purification device is related to the temperature of the purification device, and the temperature at each temperature during the temperature increase of the purification device. SOx saturation rate estimating means for estimating the SOx saturation rate in the purification device for each cycle using a saturation SOx distribution represented as a graph in which the maximum amount of SOx adsorbed to the purification device is related to the temperature of the purification device. And the SOx saturation rate estimating means in which the saturation SOx distribution corresponds to the temperature of the purifier in the current estimation cycle of the SOx saturation rate;
Using the inflow SOx amount and the SOx saturation rate, a new adsorption SOx amount estimation means for estimating, for each cycle, a SOx amount that flows into the purification device and is newly adsorbed to the purification device as a new adsorption SOx amount;
By using the new adsorption SOx amount, the SOx amount estimating means for estimating the SOx amount that flows into the purification device without passing through the purification device and is not adsorbed to the purification device as the slipping SOx amount for each cycle;
A post-adsorption SOx distribution estimation unit that estimates the SOx distribution after the new SOx is adsorbed on the purification device as the post-adsorption SOx distribution for each cycle using the new adsorption SOx amount;
Using the post-adsorption SOx distribution and the temperature of the purification device, a new desorption SOx amount estimation means that estimates the amount of SOx newly desorbed from the purification device as a new desorption SOx amount for each cycle;
Final adsorbed SOx distribution estimating means for reflecting the amount of the new desorbed SOx in the post-adsorption SOx distribution and estimating the SOx distribution after desorbing new SOx from the purification device as a final adsorbed SOx distribution for each cycle. When,
A conversion rate map showing the relationship between the conversion rate of SO 2 converted to SO 3 in the purification device and the temperature of the purification device, the temperature of the purification device in the current estimation cycle, and the amount of slip-through SOx used, it slipped SO 3 amount estimating for each cycle as SO 3 weight slipped through SO 3 amount discharged in the form of SO 3 to pass through without being adsorbed on the purifier flows into a state of SOx to the purifier An estimation means;
Using the SO 3 content above the slipped SO 3 amount in the downstream of the purification device corresponding to constraints on sulfate white smoke, the SO 3 amount is allowed desorbed from the purifier acceptable leaving SO 3 weight An allowable desorption SO 3 amount calculating means for calculating for each cycle;
Using the final adsorption SOx distribution and the allowable desorption SO 3 amount, target temperature calculation means for calculating the target temperature for each cycle so that the SO 3 concentration downstream of the purification device satisfies the constraint; Prepared,
The SOx saturation rate estimation means includes a total saturated SOx amount corresponding to the area of the saturated SOx distribution, and a total adsorption corresponding to an area obtained by removing an overlapping portion of the saturated SOx distribution and the adsorption SOx distribution from the saturated SOx distribution. The SOx saturation rate is calculated using a margin SOx amount,
The post-adsorption SOx distribution estimating means reflects the new adsorption SOx amount in the final adsorption SOx distribution estimated in the previous estimation cycle, and estimates the post-adsorption SOx distribution in the current estimation cycle. Engine control device.
前記目標温度まで上昇させる制御を、前記フィルタに捕集された微粒子量の推定値が除去要求量に到達したときに開始することを特徴とする請求項1に記載のエンジン制御装置。 The purification device includes a filter that collects particulates flowing through the exhaust pipe,
2. The engine control device according to claim 1, wherein the control for increasing the temperature to the target temperature is started when an estimated value of the amount of fine particles collected by the filter reaches a removal request amount. 3.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015240598A JP6319282B2 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Engine control device |
BR102016028038A BR102016028038A2 (en) | 2015-12-09 | 2016-11-29 | motor control device |
CN201611129121.1A CN106855005B (en) | 2015-12-09 | 2016-12-09 | Engine control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015240598A JP6319282B2 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Engine control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017106381A JP2017106381A (en) | 2017-06-15 |
JP6319282B2 true JP6319282B2 (en) | 2018-05-09 |
Family
ID=59059214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015240598A Expired - Fee Related JP6319282B2 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Engine control device |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6319282B2 (en) |
CN (1) | CN106855005B (en) |
BR (1) | BR102016028038A2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6806025B2 (en) | 2017-10-11 | 2020-12-23 | トヨタ自動車株式会社 | Engine control unit |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1181993A (en) * | 1997-09-12 | 1999-03-26 | Toyota Motor Corp | Exhaust purifying device in internal combustion engine |
JP2000265825A (en) * | 1999-03-18 | 2000-09-26 | Nissan Motor Co Ltd | Exhaust emission control device for engine |
JP2009299572A (en) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device for compression self-ignition type internal combustion engine |
JP2010242674A (en) * | 2009-04-08 | 2010-10-28 | Honda Motor Co Ltd | Catalyst deterioration determination device |
RU2485332C1 (en) * | 2009-07-23 | 2013-06-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Ice exhaust cleaning system |
JP5705676B2 (en) * | 2011-07-27 | 2015-04-22 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
-
2015
- 2015-12-09 JP JP2015240598A patent/JP6319282B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-11-29 BR BR102016028038A patent/BR102016028038A2/en not_active Application Discontinuation
- 2016-12-09 CN CN201611129121.1A patent/CN106855005B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR102016028038A2 (en) | 2017-06-13 |
CN106855005A (en) | 2017-06-16 |
CN106855005B (en) | 2019-05-07 |
JP2017106381A (en) | 2017-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6582409B2 (en) | Exhaust purification system | |
CN102844538B (en) | Exhaust gas purification device, and control method for exhaust gas purification device | |
JP2015151929A (en) | Exhaust emission control device, and control method for the same | |
JP4506622B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
CN107407182B (en) | Exhaust gas purification device and control method thereof | |
JP2016223294A (en) | Exhaust emission control system | |
JP2016188604A (en) | Exhaust emission control device | |
JP6319282B2 (en) | Engine control device | |
JP2010249076A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP6515576B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP5912494B2 (en) | Diesel engine exhaust purification system | |
JP6418014B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP6432411B2 (en) | Exhaust purification system | |
JP2007332852A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
WO2016098895A1 (en) | EXHAUST PURIFICATION SYSTEM AND NOx PURIFICATION CAPACITY RECOVERY METHOD | |
WO2016117568A1 (en) | EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM, AND NOx PURIFICATION CAPACITY RESTORATION METHOD | |
JP6806025B2 (en) | Engine control unit | |
CN110945218B (en) | Exhaust gas purification system | |
JP6547779B2 (en) | Engine control unit | |
JP2015017516A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP6604034B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP6424618B2 (en) | Exhaust purification system | |
WO2017047678A1 (en) | Catalyst deterioration degree estimation device | |
WO2017047702A1 (en) | Exhaust purification system | |
JP2016180383A (en) | Catalyst temperature estimation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170419 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180306 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180319 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6319282 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |