JP6468005B2 - Exhaust purification system - Google Patents
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Description
本発明は、排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification system.
従来、内燃機関から排出される排気中の窒素化合物(NOx)を還元浄化する触媒として、NOx吸蔵還元型触媒が知られている。NOx吸蔵還元型触媒は、排気がリーン雰囲気のときに排気中に含まれるNOxを吸蔵すると共に、排気がリッチ雰囲気のときに排気中に含まれる炭化水素で吸蔵していたNOxを還元浄化により無害化して放出する。 Conventionally, a NOx occlusion reduction type catalyst is known as a catalyst for reducing and purifying nitrogen compounds (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. The NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx contained in the exhaust when the exhaust is in a lean atmosphere, and harmless NOx occluded by hydrocarbons contained in the exhaust when the exhaust is in a rich atmosphere. And release.
また、NOx吸蔵還元型触媒には、排気中に含まれる硫黄酸化物(以下、SOxという)も吸蔵される。SOx吸蔵量が増加すると、NOx吸蔵還元型触媒のNOx浄化能力を低下させる課題がある。このため、SOx吸蔵量が所定量に達した場合は、NOx吸蔵還元型触媒からSOxを離脱させてS被毒から回復させるべく、ポスト噴射や排気管噴射によって上流側の酸化触媒に未燃燃料を供給して排気温度をSOx離脱温度まで上昇させる所謂SOxパージを定期的に行う必要がある(例えば、特許文献1参照)。 The NOx occlusion reduction type catalyst also occludes sulfur oxide (hereinafter referred to as SOx) contained in the exhaust gas. When the SOx occlusion amount increases, there is a problem that the NOx purification ability of the NOx occlusion reduction type catalyst is lowered. Therefore, when the SOx occlusion amount reaches a predetermined amount, unburned fuel is added to the upstream oxidation catalyst by post injection or exhaust pipe injection so that SOx is released from the NOx occlusion reduction type catalyst and recovered from S poisoning. So as to raise the exhaust temperature to the SOx separation temperature, so-called SOx purge must be performed periodically (see, for example, Patent Document 1).
エンジン回転数が非常に高い状態や燃料噴射量が非常に多い状態でSOxパージを実施すると、エンジン温度の急上昇等を招く可能性がある。このような状態においては、SOxパージの実施を禁止或は中断することが好ましい。 If the SOx purge is performed in a state where the engine speed is very high or the fuel injection amount is very large, there is a possibility that the engine temperature will rise rapidly. In such a state, it is preferable to prohibit or interrupt the execution of the SOx purge.
しかしながら、ポスト噴射や排気管噴射を完全に停止させると触媒温度が低下するため、その後のSOxパージ再開時に燃料消費量が過剰となり、触媒過昇温や燃費の悪化を招く課題がある。 However, if post injection or exhaust pipe injection is completely stopped, the catalyst temperature decreases, so that the amount of fuel consumption becomes excessive when the SOx purge is restarted thereafter, causing a problem of excessive catalyst temperature rise and fuel consumption deterioration.
開示のシステムは、SOxパージの再開時における触媒過昇温や燃費の悪化を効果的に防止することを目的とする。 It is an object of the disclosed system to effectively prevent catalyst overheating and fuel consumption deterioration when resuming SOx purge.
開示のシステムは、内燃機関の排気通路に設けられて排気中のNOxを還元浄化するNOx還元型触媒と、少なくとも燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって排気温度を硫黄酸化物が離脱する所定の第1目標温度まで上昇させることで、前記NOx還元型触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御を実施する触媒再生手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記触媒再生制御の実施を禁止する禁止手段と、前記禁止手段による前記触媒再生制御の禁止期間に燃料噴射量を制御して排気温度を前記第1目標温度よりも低い所定の第2目標温度に維持させる触媒保温制御を実施する保温制御手段と、を備える。 The disclosed system is provided with a NOx reduction type catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for reducing and purifying NOx in exhaust gas, and at least a predetermined temperature at which the sulfur oxide is removed from the exhaust temperature by injection system control that increases the fuel injection amount. The catalyst regeneration means for performing catalyst regeneration control for recovering the NOx reduction type catalyst from sulfur poisoning by raising the temperature to the first target temperature, and prohibiting the execution of the catalyst regeneration control according to the operating state of the internal combustion engine And a catalyst heat retention control for controlling the fuel injection amount and maintaining the exhaust gas temperature at a predetermined second target temperature lower than the first target temperature during the prohibition period of the catalyst regeneration control by the prohibiting means. Thermal insulation control means.
開示のシステムによれば、SOxパージの再開時における触媒過昇温や燃費の悪化を効果的に防止することができる。 According to the disclosed system, it is possible to effectively prevent excessive catalyst temperature rise and fuel consumption deterioration when SOx purge is restarted.
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る排気浄化システムを説明する。 Hereinafter, an exhaust purification system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10の各気筒には、図示しないコモンレールに畜圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射するインジェクタ11がそれぞれ設けられている。これら各インジェクタ11の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット(以下、ECUという)50から入力される指示信号に応じてコントロールされる。
As shown in FIG. 1, each cylinder of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 is provided with an
エンジン10の吸気マニホールド10Aには新気を導入する吸気通路12が接続され、排気マニホールド10Bには排気を外部に導出する排気通路13が接続されている。吸気通路12には、吸気上流側から順にエアクリーナ14、吸入空気量センサ(以下、MAFセンサという)40、可変容量型過給機20のコンプレッサ20A、インタークーラ15、吸気スロットルバルブ16等が設けられている。排気通路13には、排気上流側から順に可変容量型過給機20のタービン20B、排気後処理装置30等が設けられている。なお、図1中において、符号41はエンジン回転数センサ、符号42はアクセル開度センサ、符号46はブースト圧センサをそれぞれ示している。
An
EGR装置21は、排気マニホールド10Bと吸気マニホールド10Aとを接続するEGR通路22と、EGRガスを冷却するEGRクーラ23と、EGR量を調整するEGRバルブ24とを備えている。
The EGR
排気後処理装置30は、ケース30A内に排気上流側から順に酸化触媒31、NOx吸蔵還元型触媒32、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという)33を配置して構成されている。また、酸化触媒31よりも上流側の排気通路13には、ECU50から入力される指示信号に応じて、排気通路13内に未燃燃料(主にHC)を噴射する排気管噴射装置34が設けられている。
The
酸化触媒31は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に酸化触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒31は、排気管噴射装置34又はインジェクタ11のポスト噴射によって未燃燃料が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。
The
NOx吸蔵還元型触媒32は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にアルカリ金属等を担持して形成されている。このNOx吸蔵還元型触媒32は、排気空燃比がリーン状態のときに排気中のNOxを吸蔵すると共に、排気空燃比がリッチ状態のときに排気中に含まれる還元剤(HC等)で吸蔵したNOxを還元浄化する。
The NOx
フィルタ33は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ33は、排気中のPMを隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、PM堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって上流側の酸化触媒31に未燃燃料を供給し、フィルタ33に流入する排気温度をPM燃焼温度まで昇温することで行われる。
The
第1排気温度センサ43は、酸化触媒31よりも上流側に設けられており、酸化触媒31に流入する排気温度を検出する。第2排気温度センサ44は、NOx吸蔵還元型触媒32とフィルタ33との間に設けられており、フィルタ33に流入する排気温度を検出する。NOx/ラムダセンサ45は、フィルタ33よりも下流側に設けられており、NOx吸蔵還元型触媒32を通過した排気のNOx値及びラムダ値(以下、空気過剰率ともいう)を検出する。
The first
ECU50は、エンジン10等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ECU50にはセンサ類40〜46のセンサ値が入力される。また、ECU50は、フィルタ再生制御部51と、SOxパージ制御部60と、MAF追従制御部80と、噴射量学習補正部90と、MAF補正係数演算部95とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるECU50に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
The ECU 50 performs various controls of the
[フィルタ再生制御]
フィルタ再生制御部51は、車両の走行距離、あるいは図示しない差圧センサで検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ33のPM堆積量を推定すると共に、このPM堆積推定量が所定の上限閾値を超えると、強制再生フラグFDPFをオン(FDPF=1)にしてフィルタ再生制御を開始する(図2の時刻t1参照)。フィルタ再生制御は、排気管噴射量やポスト噴射量を所定のPM燃焼温度(例えば、約550℃)に基づいてフィードバック制御することで実施される。フィルタ再生制御は、PM堆積量推定値がPM燃焼除去を示す所定の下限閾値(判定閾値)まで低下すると、強制再生フラグFDPFをオフにして終了される(図2の時刻t2参照)。強制再生フラグFDPFをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ強制再生開始(FDPF=1)からの上限経過時間や上限累積噴射量を基準にしてもよい。
[Filter regeneration control]
The filter
[SOxパージ制御]
SOxパージ制御部60は、本発明の触媒再生手段であって、排気をリッチ状態にして排気温度をSOx離脱温度(例えば、約600℃)まで上昇させて、NOx吸蔵還元型触媒32をSOx被毒から回復させる制御(以下、この制御をSOxパージ制御という)を実行する。SOxパージ制御は、フィルタ再生制御の終了によってフィルタ再生フラグFDPFがオフにされ、さらに、後述する保温モードフラグFSPKがオフの状態で、SOxパージフラグFSPがオンなると開始される(図2の時刻t2参照)。
[SOx purge control]
The SOx
本実施形態において、SOxパージ制御部60は、図3に示すように、SOxパージリーン制御部60Aと、SOxパージリッチ制御部60Bと、SOxパージ禁止処理部70と、保温モード制御部71と、SOxパージ・保温モード終了処理部72とを一部の機能要素として備えている。以下、これら各機能要素の詳細について説明する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the SOx
[SOxパージリーン制御]
SOxパージリーン制御部60Aは、排気の空気過剰率を定常運転時(例えば、約1.5)から理論空燃比相当値(約1.0)よりもリーン側の第1目標空気過剰率(例えば、約1.3)まで低下させるSOxパージリーン制御を実行する。以下、SOxパージリーン制御の詳細について説明する。
[SOx purge lean control]
The SOx purge
図4は、SOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtの設定処理を示すブロック図である。第1目標空気過剰率設定マップ61は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Q(エンジン10の燃料噴射量)に基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgt(第1目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
FIG. 4 is a block diagram showing a process for setting the MAF target value MAF SPL_Trgt during SOx purge lean control. The first target excess air
まず、第1目標空気過剰率設定マップ61から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgtが読み取られて、MAF目標値演算部62に入力される。さらに、MAF目標値演算部62では、以下の数式(1)に基づいてSOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtが演算される。
First, the excess air ratio target value λ SPL_Trgt at the time of SOx purge lean control is read from the first target excess air
MAFSPL_Trgt=λSPL_Trgt×Qfnl_corrd×RoFuel×AFRsto/Maf_corr・・・(1)
数式(1)において、Qfnl_corrdは後述する学習補正された燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
MAF SPL_Trgt = λ SPL_Trgt × Q fnl_corrd × Ro Fuel × AFR sto / Maf_corr (1)
In Equation (1), Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
MAF目標値演算部62によって演算されたMAF目標値MAFSPL_Trgtは、
SOxパージフラグFSPがオンになるとランプ処理部63に入力される。ランプ処理部63は、各ランプ係数マップ63A,Bからエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したMAF目標ランプ値MAFSPL_Trgt_Rampをバルブ制御部64に入力する。
The MAF target value MAF SPL_Trgt calculated by the MAF
SOx purge flag F SP is input to the
バルブ制御部64は、MAFセンサ40から入力される実MAF値MAFActがMAF目標ランプ値MAFSPL_Trgt_Rampとなるように、吸気スロットルバルブ16を閉側に絞ると共に、EGRバルブ24を開側に開くフィードバック制御を実行する。
The
このように、本実施形態では、第1目標空気過剰率設定マップ61から読み取られる空気過剰率目標値λSPL_Trgtと、各インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいてMAF目標値MAFSPL_Trgtを設定し、このMAF目標値MAFSPL_Trgtに基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をSOxパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
Thus, in the present embodiment, the MAF target value MAF SPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value λ SPL_Trgt read from the first target excess air
また、各インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、MAF目標値MAFSPL_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化、個体差等の影響を効果的に排除することができる。
Further, by using the fuel injection amount Q fnl_corrd after learning correction as the fuel injection amount of each
また、MAF目標値MAFSPL_Trgtにエンジン10の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン10の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。
Further, by adding a ramp coefficient that is set according to the operating state of the
[SOxパージリッチ制御]
SOxパージリッチ制御部60Bは、排気の空気過剰率を第1目標空気過剰率からリッチ側の第2目標空気過剰率(例えば、約0.9)までさらに低下させるSOxパージリッチ制御を実行する。以下、SOxパージリッチ制御の詳細について説明する。
[SOx purge rich control]
The SOx purge
図5は、SOxパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量QSPR_Trgt(単位時間当たりの噴射量)の設定処理を示すブロック図である。第2目標空気過剰率設定マップ65は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgt(第2目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
FIG. 5 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q SPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in SOx purge rich control. The second target excess air
まず、第2目標空気過剰率設定マップ65から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgtが読み取られて、噴射量目標値演算部66に入力される。さらに、噴射量目標値演算部66では、以下の数式(2)に基づいてSOxパージリッチ制御時の目標噴射量QSPR_Trgtが演算される。
First, the excess air ratio target value λ SPR_Trgt at the time of SOx purge rich control is read from the second target excess air
QSPR_Trgt=MAFSPL_Trgt×Maf_corr/(λSPR_Trgt×RoFuel×AFRsto)−Qfnl_corrd・・・(2)
数式(2)において、MAFSPL_TrgtはSOxパージリーン時のMAF目標値であって、前述のMAF目標値演算部62から入力される。また、Qfnl_corrdは後述する学習補正されたMAF追従制御適用前の燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
Q SPR_Trgt = MAF SPL_Trgt × Maf_corr / (λ SPR_Trgt × Ro Fuel × AFR sto ) −Q fnl_corrd (2)
In Expression (2), MAF SPL_Trgt is the MAF target value at the SOx purge lean, and is input from the above-described MAF target
噴射量目標値演算部66によって演算された目標噴射量QSPR_Trgtは、後述するSOxパージリッチフラグFSPRがオンになると、排気管噴射装置34又は、各インジェクタ11に噴射指示信号として送信される。
The target injection amount Q SPR_Trgt calculated by the injection amount target
このように、本実施形態では、第2目標空気過剰率設定マップ65から読み取られる空気過剰率目標値λSPR_Trgtと、各インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量QSPR_Trgtを設定するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をSOxパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
As described above, in this embodiment, the target injection amount Q SPR_Trgt is set based on the air excess rate target value λ SPR_Trgt read from the second target air excess
また、各インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、目標噴射量QSPR_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
Further, by using the fuel injection amount Q fnl_corrd after learning correction as the fuel injection amount of each
[SOxパージ制御の触媒温度調整制御]
SOxパージ制御中にNOx吸蔵還元型触媒32に流入する排気温度(以下、触媒温度ともいう)は、図2の時刻t2〜t4に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフ(リッチ・リーン)を交互に切り替えることで制御される。SOxパージリッチフラグFSPRがオン(FSPR=1)にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する(以下、この期間を噴射期間TF_INJという)。一方、SOxパージリッチフラグFSPRがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する(以下、この期間をインターバルTF_INTという)。
[Catalyst temperature adjustment control for SOx purge control]
The exhaust temperature (hereinafter also referred to as catalyst temperature) flowing into the NOx occlusion
本実施形態において、噴射期間TF_INJは、予め実験等により作成した噴射期間設定マップ(不図示)からエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに対応する値を読み取ることで設定される。この噴射時間設定マップには、予め実験等によって求めた排気の空気過剰率を第2目標空気過剰率まで確実に低下させるのに必要となる噴射期間が、エンジン10の運転状態に応じて設定されている。
In the present embodiment, the injection period TF_INJ is set by reading values corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q from an injection period setting map (not shown) created in advance by experiments or the like. In this injection time setting map, an injection period required to reliably reduce the excess air ratio of exhaust gas obtained in advance through experiments or the like to the second target excess air ratio is set according to the operating state of the
インターバルTF_INTは、触媒温度が最も高くなるSOxパージリッチフラグFSPRがオンからオフに切り替えられた際に、フィードバック制御によって設定される。具体的には、SOxパージリッチフラグFSPRがオフされた際の目標触媒温度と推定触媒温度との偏差ΔTに比例して入力信号を変化させる比例制御と、偏差ΔTの時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分制御と、偏差ΔTの時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分制御とで構成されるPID制御によって処理される。目標触媒温度は、NOx吸蔵還元型触媒32からSOxを離脱可能な温度で設定され、推定触媒温度は、例えば、第1排気温度センサ43で検出される酸化触媒31の入口温度、酸化触媒31及びNOx吸蔵還元型触媒32の内部でのHC/CO発熱量、外気への放熱量等に基づいて推定すればよい。
The interval T F_INT is set by feedback control when the SOx purge rich flag F SPR at which the catalyst temperature is highest is switched from on to off. Specifically, the proportional control for changing the input signal in proportion to the deviation ΔT between the target catalyst temperature and the estimated catalyst temperature when the SOx purge rich flag FSPR is turned off, and the time integral value of the deviation ΔT are proportional. This is processed by PID control constituted by integral control for changing the input signal and differential control for changing the input signal in proportion to the time differential value of the deviation ΔT. The target catalyst temperature is set at a temperature at which SOx can be removed from the NOx
図6の時刻t1に示すように、フィルタ再生フラグFDPF及び、保温モードフラグFSPKのオフによってSOxパージフラグFSPがオンされると、SOxパージリッチフラグFSPRもオンにされ、さらにフィードバック計算も一旦リセットされる。すなわち、フィルタ強制再生直後の初回は、噴射期間設定マップで設定した噴射期間TF_INJ_1に応じて排気管噴射又はポスト噴射が実行される(図6の時刻t1〜t2参照)。これにより、フィルタ強制再生で上昇した排気温度を低下させることなく、速やかにSOxパージ制御に移行され、燃料消費量を低減することができる。 As shown at time t 1 in FIG. 6, the filter regeneration flag F DPF and, when SOx purge flag F SP is turned on by the off warmth mode flag F SPK, SOx purge rich flag F SPR also turned on, further feedback calculation Is also reset once. That is, for the first time immediately after the forced filter regeneration, exhaust pipe injection or post injection is executed according to the injection period TF_INJ_1 set in the injection period setting map (see times t 1 to t 2 in FIG. 6). Thereby, without reducing the exhaust temperature that has risen due to the forced filter regeneration, it is possible to promptly shift to the SOx purge control and reduce the fuel consumption.
次いで、噴射期間TF_INJ_1の経過によってSOxパージリッチフラグFSPRがオフになると、PID制御によって設定されたインターバルTF_INT_1が経過するまで、SOxパージリッチフラグFSPRはオフとされる(図6の時刻t2〜t3参照)。さらに、インターバルTF_INT_1の経過によってSOxパージリッチフラグFSPRがオンにされると、再び噴射期間TF_INJ_2に応じた排気管噴射又はポスト噴射が実行される(図6の時刻t3〜t4参照)。その後、これらSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフの切り替えは、後述するSOxパージ制御の終了判定によってSOxパージフラグFSPがオフ(図6の時刻tn参照)にされるまで繰り返し実行される。 Then, when the SOx purge rich flag F SPR is turned off with the passage of the injection period T F_INJ_1, until interval T F_INT_1 set by PID control has elapsed, SOx purge rich flag F SPR is turned off (time in FIG. 6 t see 2 ~t 3). Further, when the SOx purge rich flag F SPR is turned on by the lapse of the interval T F_INT_1, injection period T F_INJ_2 exhaust pipe injection or post injection according to is performed again (see time t 3 ~t 4 in FIG. 6 ). Thereafter, the switching on and off of these SOx purge rich flag F SPR is repeatedly executed until the SOx purge flag F SP is turned off (see time t n in FIG. 6) by the completion judgment of the SOx purge control described later.
このように、本実施形態では、触媒温度を上昇させると共に空気過剰率を第2目標空気過剰率まで低下させる噴射期間TF_INJをエンジン10の運転状態に基づいて参照されるマップから設定すると共に、触媒温度を降下させるインターバルTF_INTをPID制御によって処理するようになっている。これにより、SOxパージ制御中の触媒温度をパージに必要な所望の温度範囲に効果的に維持しつつ、空気過剰率を目標過剰率まで確実に低下させることが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the injection period TF_INJ for raising the catalyst temperature and lowering the excess air ratio to the second target excess air ratio is set from the map referred to based on the operating state of the
[SOxパージ制御の禁止判定]
エンジン回転数Neが非常に高い状態やインジェクタ11の燃料噴射量が非常に多い状態でSOxパージ制御を実施すると、エンジン温度の急上昇を招く可能性がある。また、NOx吸蔵還元型触媒32の温度が低下した状態で未燃燃料を供給すると、HCスリップの増加によって白煙等の発生を招く課題もある。
[SOx purge control prohibition judgment]
If the SOx purge control is performed in a state where the engine speed Ne is very high or the fuel injection amount of the
これらの現象を防止すべく、SOxパージ禁止処理部70は、(1)エンジン回転数Neが、例えば回転異常を示す所定の回転数上限閾値を超えた場合、(2)インジェクタ11の燃料噴射量が、例えば、噴射異常を示す所定の噴射量上限閾値を超えた場合又は、(3)NOx吸蔵還元型触媒32の触媒温度がフィルタ再生制御の目標温度(PM燃焼温度)よりも低い所定の閾値温度(例えば、約500度)まで低下した場合の何れかの禁止条件が成立すると、「SOxパージ可能領域外」と判定し、SOxパージ制御の実施を禁止するようになっている。より詳しくは、SOxパージ制御の開始時或は実施中に、これら禁止条件(1)〜(3)の何れかが成立し、「SOxパージ可能領域外」と判定された場合は、後述する保温モード制御が実施される一方、これら禁止条件(1)〜(3)の何れもが成立しない場合は、「SOxパージ可能領域内」と判定して、SOxパージ制御の実施を許可するようになっている。
In order to prevent these phenomena, the SOx purge prohibition processing unit 70 (1) When the engine speed Ne exceeds a predetermined rotation speed upper limit threshold value indicating, for example, a rotation abnormality, (2) The fuel injection amount of the
なお、禁止条件はこれら3条件に限定されず、システム故障等、SOxパージの実施に適さない他の禁止条件を追加することも可能である。 The prohibition conditions are not limited to these three conditions, and other prohibition conditions that are not suitable for performing SOx purge, such as a system failure, can be added.
[保温モード制御]
保温モード制御部71は、本発明の保温制御手段であって、フィルタ再生制御の終了時(SOxパージ制御の開始時)、或は、SOxパージ制御の実施中に上述の禁止条件(1)〜(3)の何れかが成立すると、保温モードフラグFSPKをオンにして保温モード制御を開始する。保温モード制御は、SOx離脱温度よりも低い所定の保温目標温度(第2目標温度)に基づいて排気管噴射量やポスト噴射量をフィードバック制御することで実施される。本実施形態において、保温目標温度は、例えば、フィルタ再生制御の目標温度(PM燃焼温度)に設定されている。
[Insulation mode control]
The heat retention
以下、図7に基づいて、フィルタ再生制御、保温モード制御及び、SOxパージ制御の切り替え処理詳細について説明する。 Hereinafter, based on FIG. 7, the details of the switching process of the filter regeneration control, the heat retention mode control, and the SOx purge control will be described.
フィルタ再生制御の終了時(FDPF=0)に禁止条件(1)〜(3)の何れかが成立し、「SOxパージ可能領域外」と判定された場合は、図7のパターンAに示すように、SOxパージ制御を開始することなく保温モード制御に移行される(FSPK=1)。 When any of the prohibition conditions (1) to (3) is satisfied at the end of the filter regeneration control (F DPF = 0) and it is determined that “outside the SOx purgeable region”, a pattern A in FIG. As described above, the heat mode control is performed without starting the SOx purge control (F SPK = 1).
一方、フィルタ再生制御の終了時(FDPF=0)に禁止条件(1)〜(3)が成立せず、「SOxパージ可能領域内」と判定された場合は、図7のパターンBに示すように、保温モード制御に移行することなくSOxパージ制御が開始される(FSP=1)。 On the other hand, when the prohibition conditions (1) to (3) are not satisfied at the end of the filter regeneration control (F DPF = 0) and it is determined that “in the SOx purgeable region”, the pattern B in FIG. Thus, the SOx purge control is started without shifting to the heat retention mode control (F SP = 1).
SOxパージ制御の実施中(FSP=1)に禁止条件(1)〜(3)が成立せず、「SOxパージ可能領域内」と判定されている間は、図7のパターンCに示すように、SOxパージリッチフラグFSPRのオン/オフ(リッチ/リーン)を交互に切り替える触媒温度調整制御(図6参照)が実施される。 While the SOx purge control is being performed (F SP = 1), the prohibition conditions (1) to (3) are not satisfied, and while it is determined “in the SOx purgeable region”, the pattern C in FIG. Further, the catalyst temperature adjustment control (see FIG. 6) for alternately switching on / off (rich / lean) of the SOx purge rich flag FSPR is performed.
一方、SOxパージ制御の実施中に禁止条件(1)〜(3)の何れかが成立し、「SOxパージ可能領域外」と判定された場合は、図7のパターンDに示すように、SOxパージ制御を中断すべく保温モード制御に移行される(FSPK=1)。 On the other hand, if any of the prohibition conditions (1) to (3) is satisfied during the execution of the SOx purge control and it is determined that “outside the SOx purgeable region”, as shown in the pattern D of FIG. In order to interrupt the purge control, the mode is shifted to the heat retention mode control (F SPK = 1).
このように、本実施形態では、SOxパージ制御の開始時、あるいは実施中に「SOxパージ可能領域外」と判定されると、SOxパージ制御を禁止して保温モード制御が実施されるようになっている。これにより、無駄なSOxパージ制御の実施が確実に抑止され、燃費の悪化やエンジン温度の急上昇、白煙の発生等を効果的に防止することが可能になる。また、SOxパージ制御の禁止(中断)中は保温モード制御によって触媒温度がPM燃焼温度に維持されるため、その後にSOxパージ制御を再開する際の燃料消費量を効果的に低減することができる。 As described above, in the present embodiment, when it is determined that the SOx purge control starts or is “out of the SOx purgeable region”, the SOx purge control is prohibited and the heat retention mode control is performed. ing. As a result, useless SOx purge control is reliably suppressed, and it is possible to effectively prevent deterioration in fuel consumption, rapid increase in engine temperature, generation of white smoke, and the like. Further, during the prohibition (interruption) of the SOx purge control, the catalyst temperature is maintained at the PM combustion temperature by the heat retention mode control, so that it is possible to effectively reduce the fuel consumption when restarting the SOx purge control thereafter. .
[SOxパージ制御・保温モード制御の終了判定]
SOxパージ・保温モード終了処理部72は、本発明の終了処理手段であって、NOx吸蔵還元型触媒32のSOx吸蔵量、保温モード制御やSOxパージ制御の累積実施時間等に基づいて、保温モード制御やSOxパージ制御を終了させる終了処理を実行する。以下、図8に基づいて、各終了処理パターンの詳細を説明する。
[Determining the end of SOx purge control / heat retention mode control]
The SOx purge / heat retention mode
[終了パターンA]
図8に示すパターンAは、NOx吸蔵還元型触媒32のSOx被毒回復によってSOxパージ制御を終了させる一例である。SOxパージ制御の実施によってNOx吸蔵還元型触媒32のSOx吸蔵量SAがSOx被毒回復を示す所定の第1吸蔵量閾値SA1まで低下した場合は、SOxパージリッチフラグFSPRをオフ(FSPR=0)にして、保温モード制御に移行することなくSOxパージ制御を終了させる。NOx吸蔵還元型触媒32のSOx吸蔵量SAは、例えば、エンジン10の運転状態やNOx/ラムダセンサ45のセンサ値等を入力信号として含むモデル式やマップ等に基づいて推定すればよい。第1吸蔵量閾値SA1は、予め実験等により取得してECU50のメモリに格納されている。
[End pattern A]
A pattern A shown in FIG. 8 is an example in which the SOx purge control is ended by SOx poisoning recovery of the NOx
[終了パターンB]
図8に示すパターンBは、SOxパージ制御をSOx被毒回復に関係なく時間制限によって終了させる一例である。SOxパージ制御の開始からタイマによって計時した累積実施時間TSPR_sumが所定の第1上限閾値時間TSPR_Limに達した場合は、保温モード制御を実施することなく、SOxパージリッチフラグFSPRをオフ(FSP,FSPR=0)にしてSOxパージ制御を終了させる。第1上限閾値時間TSPR_Lim1は、予め実験等により取得してECU50のメモリに格納されている。
[End pattern B]
Pattern B shown in FIG. 8 is an example in which the SOx purge control is terminated by time limitation regardless of SOx poisoning recovery. When the cumulative execution time T SPR_sum measured by the timer from the start of the SOx purge control reaches a predetermined first upper limit threshold time T SPR_Lim , the SOx purge rich flag F SPR is turned off (F) without performing the heat retention mode control. SP , F SPR = 0) and SOx purge control is terminated. The first upper limit threshold time T SPR_Lim1 is acquired in advance by experiments or the like and stored in the memory of the
[終了パターンC]
図8に示すパターンCは、「SOxパージ可能領域外」判定によって保温モード制御が継続された場合に、保温モード制御を上限時間で終了させる一例である。保温モード制御の開始からタイマによって計時した累積実施時間TSPK_sumが所定の第2上限閾値時間TSPK_Lim2に達した場合は、SOxパージ制御に移行することなく、保温モードフラグFSPKをオフ(FSPK=0)にして、保温モード制御を終了させる。第2上限閾値時間TSPK_Lim2は、第1上限閾値時間TSPR_Lim1よりも短い時間であって、予め実験等により取得してECU50のメモリに格納されている(TSPK_Lim2<TSPR_Lim1)。
[End pattern C]
The pattern C shown in FIG. 8 is an example in which the heat retention mode control is ended in the upper limit time when the heat retention mode control is continued by the determination “out of SOx purgeable region”. When the cumulative execution time T SPK_sum measured by the timer from the start of the heat retention mode control reaches a predetermined second upper limit threshold time T SPK_Lim2 , the heat retention mode flag F SPK is turned off (F SPK without shifting to the SOx purge control). = 0) to end the heat retention mode control. The second upper limit threshold time T SPK_Lim2 is shorter than the first upper limit threshold time T SPR_Lim1 , and is acquired in advance through experiments or the like and stored in the memory of the ECU 50 (T SPK_Lim2 <T SPR_Lim1 ).
[終了パターンD]
図8に示すパターンDは、「SOxパージ可能領域外」判定によって保温モード制御が継続された場合に、SOx吸蔵量が所定量までしか減少していないが保温モード制御を上限時間で終了させる一例である。保温モード制御の実施中にSOx吸蔵量SAが所定の第2吸蔵量閾値SA2よりも低下したが、保温モード制御の開始からタイマによって計時した累積実施時間TSPK_sumが所定の第3上限閾値時間TSPK_Lim3に達した場合は、SOxパージ制御に移行することなく、保温モードフラグFSPKをオフ(FSPK=0)にして終了させる。第2吸蔵量閾値SA2は、第1吸蔵量閾値SA1よりも多い値であって、予め実験等により取得してECU50のメモリに格納されている(SA2>SA1)。第3上限閾値時間TSPK_Lim3は、第2上限閾値時間TSPK_Lim2よりも短い時間であって、予め実験等により取得して予めECU50のメモリに格納されている(TSPK_Lim3<TSPK_Lim2<TSPR_Lim1)。
[End pattern D]
Pattern D shown in FIG. 8 is an example in which when the heat retention mode control is continued by the determination “out of SOx purgeable region”, the heat retention mode control is terminated within the upper limit time although the SOx occlusion amount has decreased only to a predetermined amount. It is. Although the amount of SOx occlusion SA during the performance of thermal insulation mode control becomes lower than a predetermined second storage amount threshold SA 2, third upper threshold time accumulating execution times T SPK_sum that clocking of predetermined by the timer from the start of the heat retention mode control When T SPK_Lim3 is reached, the heat retention mode flag F SPK is turned off (F SPK = 0) and the process is terminated without shifting to the SOx purge control. Second storage amount threshold SA 2 is a more value than the first storage amount threshold SA 1, is stored in the memory of the ECU50 obtains in advance by experiments or the like (SA 2> SA 1). The third upper limit threshold time T SPK_Lim3 is shorter than the second upper limit threshold time T SPK_Lim2 and is acquired in advance through experiments or the like and stored in advance in the memory of the ECU 50 (T SPK_Lim3 <T SPK_Lim2 <T SPR_Lim1 ). .
[終了パターンE]
図8に示すパターンEは、SOxパージリーン制御及びSOxパージリッチ制御の累積時間の総和(SOxパージ制御の累積時間)が上限時間に達したことで終了させる一例である。SOxパージ制御の累積実施時間TSP_sumが所定の第4上限閾値時間T_Lim4に達した場合は、SOxパージフラグFSPをオフ(FSP=0)にして、SOxパージ制御を終了させる。第4上限閾値時間T_Lim4は、予め実験等により取得してECU50のメモリに格納されている。
[End pattern E]
Pattern E shown in FIG. 8 is an example of termination when the sum of accumulated times of SOx purge lean control and SOx purge rich control (accumulated time of SOx purge control) reaches the upper limit time. When the cumulative execution time T SP_sum of the SOx purge control reaches the predetermined fourth upper limit threshold time T_Lim4 , the SOx purge flag F SP is turned off (F SP = 0), and the SOx purge control is ended. The fourth upper limit threshold time T_Lim4 is acquired in advance through experiments or the like and stored in the memory of the
[終了パターンF]
図8に示すパターンFは、保温モード制御の実施時間が上限時間に達したことで終了させる一例である。保温モード制御の累積実施時間TSPK_sumが所定の第5上限閾値時間T_Lim5に達した場合は、保温モードフラグFSPKをオフ(FSP=0,FSPK=0)にして、保温モード制御を終了させる。第5上限閾値時間T_Lim5は、予め実験等により取得してECU50のメモリに格納されている。
[End pattern F]
The pattern F shown in FIG. 8 is an example that is terminated when the heat retention mode control implementation time reaches the upper limit time. When the accumulated execution time T SPK_sum of the heat retention mode control reaches the predetermined fifth upper limit threshold time T_Lim5 , the heat retention mode flag F SPK is turned off (F SP = 0, F SPK = 0), and the heat retention mode control is performed. Terminate. The fifth upper threshold time T_Lim5 is acquired in advance through experiments or the like and stored in the memory of the
このように、本実施形態では、SOxパージ制御及び、保温モード制御の終了条件に累積実施時間の上限を設けたことで、これら制御の継続的な実施による燃料消費量の増加や排気過昇温、PM異常燃焼や触媒熱劣化等を効果的に防止することができる。 As described above, in this embodiment, by setting the upper limit of the cumulative execution time in the end conditions of the SOx purge control and the heat retention mode control, an increase in fuel consumption and an exhaust overheating temperature due to continuous execution of these controls are provided. PM abnormal combustion, catalyst thermal deterioration, and the like can be effectively prevented.
[MAF追従制御]
MAF追従制御部80は、(1)フィルタ再生制御終了からSOxパージ制御開始によるリッチ状態への切り替え期間及び、(2)SOxパージ制御終了によるリッチ状態からリーン状態への切り替え期間に、各インジェクタ11の燃料噴射タイミング及び燃料噴射量をMAF変化に応じて補正する制御(以下、この制御をMAF追従制御という)を実行する。
[MAF tracking control]
The MAF follow-up control unit 80 (1) switches each
SOxパージリーン制御の空気系動作によってエンジン10の燃焼室内に大量のEGRガスが導入されると、通常運転のリーン状態と同じ燃料噴射タイミングでは着火遅れが生じる。そのため、リーン状態からリッチ状態に切り替える場合は、噴射タイミングを所定量ほど進角させる必要がある。また、リッチ状態から通常のリーン状態に切り替える際は、噴射タイミングを遅角により通常の噴射タイミングに戻す必要がある。しかしながら、噴射タイミングの進角や遅角は、空気系動作よりも迅速に行われる。このため、空気系動作によって空気過剰率が目標空気過剰率に達する前に噴射タイミングの進角や遅角が完了してしまい、NOx発生量や燃焼騒音やトルク等の急増加によるドライバビリティーの悪化を招く課題がある。
When a large amount of EGR gas is introduced into the combustion chamber of the
このような現象を回避すべく、図9,10のフローチャートに示すように、MAF変化に応じて噴射タイミングの進角や遅角、噴射量を増減補正するMAF追従制御を実行する。 In order to avoid such a phenomenon, as shown in the flowcharts of FIGS. 9 and 10, MAF follow-up control is executed to increase / decrease the advance / retard angle of the injection timing and the injection amount in accordance with the MAF change.
まず、図9に基づいて、リーン状態からリッチ状態への切り替え期間のMAF追従制御を説明する。 First, based on FIG. 9, the MAF tracking control during the switching period from the lean state to the rich state will be described.
ステップS100で、SOxパージフラグFSPがオンにされると、ステップS110では、MAF追従制御の経過時間を計測すべくタイマによる計時が開始される。 In step S100, the SOx purge flag F SP is turned on, at step S110, time measurement by the timer in order to measure the elapsed time of MAF following control is started.
ステップS120では、切り替え後(リッチ状態)のMAF目標値MAFSPL_Trgtから切り替え前(リーン状態)のMAF目標値MAFL_Trgtを減算することで、切り替え前後のMAF目標値変化量ΔMAFTrgt(=MAFSPL_Trgt−MAFL_Trgt)が演算される。 In step S120, before the switching from the MAF target value MAF SPL_Trgt after switching (rich state) by subtracting the MAF target value MAF L_Trgt of (lean state), before and after switching of the MAF target value change amount ΔMAF Trgt (= MAF SPL_Trgt - MAF L_Trgt ) is calculated.
ステップS130では、現在の実MAF変化率ΔMAFRatioが演算される。より詳しくは、MAFセンサ40で検出される現在の実MAF値MAFActから切り替え前のMAF目標値MAFL_Trgtを減算することで、MAF追従制御の開始から現在までの実MAF変化量ΔMAFAct(=MAFAct−MAFL_Trgt)が演算される。そして、この実MAF変化量ΔMAFActを切り替え前後のMAF目標値変化量ΔMAFTrgtで除算することで、実MAF変化率ΔMAFRatio(=ΔMAFAct/ΔMAFTrgt)が演算される。
In step S130, the current actual MAF change rate ΔMAF Ratio is calculated. More specifically, by subtracting the MAF target value MAF L_Trgt before switching from the current actual MAF value MAF Act detected by the
ステップS140では、現在の実MAF変化率ΔMAFRatioに応じて、各インジェクタ11の噴射タイミングを進角又は遅角させる係数(以下、噴射タイミング追従係数Comp1と称する)及び、各インジェクタ11の噴射量を増加又は減少させる係数(以下、噴射量追従係数Comp2と称する)が設定される。より詳しくは、ECU50の図示しない記憶部には、予め実験等により作成した実MAF変化率MAFRatioと噴射タイミング追従係数Comp1との関係を規定した噴射タイミング追従係数設定マップM1及び、実MAF変化率MAFRatioと噴射量追従係数Comp2との関係を規定した噴射量追従係数設定マップM2が記憶されている。噴射タイミング追従係数Comp1及び、噴射量追従係数Comp2は、これらのマップM1,M2から、ステップS130で演算した実MAF変化率ΔMAFRatioに対応する値をそれぞれ読み取ることで設定される。
In step S140, in accordance with the current actual MAF change rate ΔMAF Ratio , a coefficient for advancing or retarding the injection timing of each injector 11 (hereinafter referred to as an injection timing tracking coefficient Comp 1 ) and the injection amount of each
ステップS150では、目標進角量に噴射タイミング追従係数Comp1を乗じた分だけ各インジェクタ11の噴射タイミングが進角されると共に、目標噴射増加量に噴射量追従係数Comp2を乗じた分だけ各インジェクタ11も燃料噴射量が増加される。
In step S150, the injection timing of each
その後、ステップS160では、MAFセンサ40で検出される現在の実MAF値MAFActが切り替え後(リッチ状態)のMAF目標値MAFSPL_Trgtに達したか否かが判定される。実MAF値MAFActがMAF目標値MAFSPL_Trgtに達していない場合(No)は、ステップS170を経由してステップS130に戻される。すなわち、実MAF値MAFActがMAF目標値MAFSPL_Trgtになるまで、ステップS130〜S150の処理を繰り返すことで、時々刻々と変化する実MAF変化率MAFRatioに応じた噴射タイミングの進角及び、噴射量の増加が継続される。ステップS170の処理についての詳細は後述する。一方、ステップS160の判定で、実MAF値MAFRefがMAF目標値MAFSPL_Trgtに達すると(Yes)、本制御は終了する。
Thereafter, in step S160, it is determined whether or not the current actual MAF value MAF Act detected by the
ステップS170では、MAF追従制御の開始からタイマによって計時された累積時間TSumが、所定の上限時間TMaxを超えたか否かが判定される。 In step S170, it is determined whether or not the accumulated time T Sum measured by the timer from the start of the MAF follow-up control has exceeded a predetermined upper limit time T Max .
リーン状態からリッチ状態に移行する際に、バルブ制御遅れ等の影響で実MAF値MAFRefが移行期間中のMAF目標値MAFL−R_Trgtに追いつけず、実MAF値MAFRefがMAF目標値MAFL−R_Trgtよりも低い状態に維持される場合がある(時刻t1〜t2参照)。このような状態でMAF追従制御を継続すると、実際の燃料噴射量が目標噴射量まで増加されず、エンジン10の燃焼が不安定になり、トルク変動やドライバビリティーの悪化等を招く可能性がある。
When shifting from the lean state to the rich state, the actual MAF value MAF Ref cannot catch up with the MAF target value MAF L-R_Trgt during the transition period due to the influence of valve control delay or the like, and the actual MAF value MAF Ref becomes the MAF target value MAF L it may be maintained at lower than -R_Trgt (see
本実施形態では、このような現象を回避すべく、ステップS170にて、累積時間TSumが上限時間TMaxを超えたと判定された場合(Yes)、すなわち、実MAF値MAFRefが所定時間継続して所定値以上変化しなかった場合は、ステップS180に進み、噴射タイミング追従係数Comp1及び、噴射量追従係数Comp2を強制的に「1」に設定する。これにより、MAF追従制御が強制的に終了されて、トルク変動やドライバビリティーの悪化を効果的に防止することができる。 In the present embodiment, in order to avoid such a phenomenon, when it is determined in step S170 that the accumulated time T Sum has exceeded the upper limit time T Max (Yes), that is, the actual MAF value MAF Ref continues for a predetermined time. If it has not changed more than the predetermined value, the process proceeds to step S180, and the injection timing follow-up coefficient Comp 1 and the injection amount follow-up coefficient Comp 2 are forcibly set to “1”. Thereby, MAF follow-up control is forcibly terminated, and torque fluctuation and drivability deterioration can be effectively prevented.
次に、図10に基づいて、リッチ状態からリーン状態への切り替え時のMAF追従制御を説明する。 Next, MAF tracking control at the time of switching from the rich state to the lean state will be described based on FIG.
ステップS200で、SOxパージフラグFSPがオフにされると、ステップS210では、MAF追従制御の経過時間を計測すべくタイマによる計時が開始される。 In step S200, SOx purge flag F SP is when turned off, at step S210, time measurement by the timer in order to measure the elapsed time of MAF following control is started.
ステップS220では、切り替え後(リーン状態)のMAF目標値MAFL_Trgtから切り替え前(リッチ状態)のMAF目標値MAFSPL_Trgtを減算することで、切り替え前後のMAF目標値変化量ΔMAFTrgt(=MAFL_Trgt−MAFSPL_Trgt)が算出される。 In step S220, before the switching from the MAF target value MAF L_Trgt after switching (lean state) by subtracting the MAF target value MAF SPL_Trgt of (rich state), before and after switching of the MAF target value change amount ΔMAF Trgt (= MAF L_Trgt - MAF SPL_Trgt ) is calculated.
ステップS230では、現在の実MAF変化率ΔMAFRatioが演算される。より詳しくは、MAFセンサ40で検出される現在の実MAF値MAFActから切り替え前のMAF目標値MAFSPL_Trgtを減算することで、MAF追従制御も開始から現在までの実MAF変化量ΔMAFAct(=MAFAct−MAFSPL_Trgt)が演算される。そして、この実MAF変化量ΔMAFActを切り替え前後のMAF目標値変化量ΔMAFTrgtで除算することで、実MAF変化率ΔMAFRatio(=ΔMAFAct/ΔMAFTrgt)が演算される。
In step S230, the current actual MAF change rate ΔMAF Ratio is calculated. More specifically, by subtracting the MAF target value MAF SPL_Trgt before switching from the current actual MAF value MAF Act detected by the
ステップS240では、噴射タイミング追従係数設定マップM1から実MAF変化率ΔMAFRatioに対応する値が噴射タイミング追従係数Comp1として読み取られると共に、噴射量追従係数設定マップM2から実MAF変化率ΔMAFRatioに対応する値が噴射量追従係数Comp2として読み取られる。 In step S240, a value corresponding to the actual MAF change rate ΔMAF Ratio is read from the injection timing tracking coefficient setting map M1 as the injection timing tracking coefficient Comp 1 , and also corresponds to the actual MAF change rate ΔMAF Ratio from the injection amount tracking coefficient setting map M2. value is read as the injection quantity coefficient of following Comp 2.
ステップS250では、目標遅角量に噴射タイミング追従係数Comp1を乗じた分だけ各インジェクタ11の噴射タイミングが遅角されると共に、目標噴射減少量に噴射量追従係数Comp2を乗じた分だけ各インジェクタ11も燃料噴射量が減少される。
In step S250, the injection timing of each
その後、ステップS260では、MAFセンサ40で検出される現在の実MAF値MAFActが切り替え後(リーン状態)のMAF目標値MAFL_Trgtに達したか否かが判定される。実MAF値MAFActがMAF目標値MAFL_Trgtに達していない場合(No)は、ステップS270を経由してステップS230に戻される。すなわち、実MAF値MAFActがMAF目標値MAFL_Trgtになるまで、ステップS230〜S250の処理を繰り返すことで、時々刻々と変化する実MAF変化率MAFRatioに応じた噴射タイミングの遅角及び、噴射量の減少が継続される。ステップS270の処理についての詳細は後述する。一方、ステップS260の判定で、実MAF値MAFRefがMAF目標値MAFL_Trgtに達すると(Yes)、本制御は終了する。
Thereafter, in step S260, it is determined whether or not the current actual MAF value MAF Act detected by the
ステップS270では、MAF追従制御の開始からタイマによって計時された累積時間TSumが、所定の上限時間TMaxを超えたか否かが判定される。 In step S270, it is determined whether or not the accumulated time T Sum measured by the timer from the start of the MAF follow-up control has exceeded a predetermined upper limit time T Max .
リッチ状態からリーン状態に移行する際に、バルブ制御遅れ等の影響で実MAF値MAFRefが移行期間中のMAF目標値MAFL−R_Trgtに追いつけず、実MAF値MAFRefがMAF目標値MAFL−R_Trgtよりも高い状態を維持する場合がある(時刻t1〜t2参照)。このような状態でMAF追従制御を継続すると、実際の燃料噴射量が目標噴射量よりも多くなり、トルク変動やドライバビリティーの悪化等を招く可能性がある。 When shifting from the rich state to the lean state, the actual MAF value MAF Ref cannot catch up with the MAF target value MAF L-R_Trgt during the transition period due to the influence of valve control delay or the like, and the actual MAF value MAF Ref becomes the MAF target value MAF L A state higher than −R_Trgt may be maintained (see times t 1 to t 2 ). If MAF follow-up control is continued in such a state, the actual fuel injection amount becomes larger than the target injection amount, which may cause torque fluctuation, drivability deterioration, and the like.
本実施形態では、このような現象を回避すべく、ステップS270にて、累積時間TSumが上限時間TMaxを超えたと判定された場合(Yes)、すなわち、実MAF値MAFRefが所定時間継続して所定値以上変化しなかった場合は、ステップS280に進み、噴射タイミング追従係数Comp1及び、噴射量追従係数Comp2を強制的に「1」に設定する。これにより、MAF追従制御が強制的に終了されて、トルク変動やドライバビリティーの悪化を効果的に防止することができる。 In this embodiment, in order to avoid such a phenomenon, when it is determined in step S270 that the accumulated time T Sum has exceeded the upper limit time T Max (Yes), that is, the actual MAF value MAF Ref continues for a predetermined time. If it has not changed more than the predetermined value, the process proceeds to step S280, and the injection timing follow-up coefficient Comp 1 and the injection amount follow-up coefficient Comp 2 are forcibly set to “1”. Thereby, MAF follow-up control is forcibly terminated, and torque fluctuation and drivability deterioration can be effectively prevented.
[噴射量学習補正]
図11に示すように、噴射量学習補正部90は、学習補正係数演算部91と、噴射量補正部92とを有する。
[Injection amount learning correction]
As shown in FIG. 11, the injection amount learning
学習補正係数演算部91は、エンジン10のリーン運転時にNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActと、推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて燃料噴射量の学習補正係数FCorrを演算する。排気がリーン状態のときは、排気中のHC濃度が非常に低いので、酸化触媒31でHCの酸化反応による排気ラムダ値の変化は無視できるほど小さい。このため、酸化触媒31を通過して下流側のNOx/ラムダセンサ45で検出される排気中の実ラムダ値λActと、エンジン10から排出された排気中の推定ラムダ値λEstとは一致すると考えられる。すなわち、これら実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEstとに誤差Δλが生じた場合は、各インジェクタ11に対する指示噴射量と実噴射量との差によるものと仮定することができる。以下、この誤差Δλを用いた学習補正係数演算部91による学習補正係数の演算処理を図12のフローに基づいて説明する。
The learning correction
ステップS300では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて、エンジン10がリーン運転状態にあるか否かが判定される。リーン運転状態にあれば、学習補正係数の演算を開始すべく、ステップS310に進む。
In step S300, based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, it is determined whether or not the
ステップS310では、推定ラムダ値λEstからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを減算した誤差Δλに、学習値ゲインK1及び補正感度係数K2を乗じることで、学習値FCorrAdptが演算される(FCorrAdpt=(λEst−λAct)×K1×K2)。推定ラムダ値λEstは、エンジン回転数Neやアクセル開度Qに応じたエンジン10の運転状態から推定演算される。また、補正感度係数K2は、図11に示す補正感度係数マップ91AからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを入力信号として読み取られる。
In step S310, an error Δλ obtained by subtracting the actual lambda value λ Act detected by the NOx /
ステップS320では、学習値FCorrAdptの絶対値|FCorrAdpt|が所定の補正限界値Aの範囲内にあるか否かが判定される。絶対値|FCorrAdpt|が補正限界値Aを超えている場合、本制御はリターンされて今回の学習を中止する。 In step S320, it is determined whether or not the absolute value | F CorrAdpt | of the learning value F CorrAdpt is within the range of the predetermined correction limit value A. If the absolute value | F CorrAdpt | exceeds the correction limit value A, the present control is returned to stop the current learning.
ステップS330では、学習禁止フラグFProがオフか否かが判定される。学習禁止フラグFProとしては、例えば、エンジン10の過渡運転時、SOxパージ制御時(FSP=1)等が該当する。これらの条件が成立する状態では、実ラムダ値λActの変化によって誤差Δλが大きくなり、正確な学習を行えないためである。エンジン10が過渡運転状態にあるか否かは、例えば、NOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActの時間変化量に基づいて、当該時間変化量が所定の閾値よりも大きい場合に過渡運転状態と判定すればよい。
In step S330, it is determined whether the learning prohibition flag FPro is off. The learning prohibition flag F Pro corresponds to, for example, the transient operation of the
ステップS340では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照される学習値マップ91B(図11参照)が、ステップS310で演算された学習値FCorrAdptに更新される。より詳しくは、この学習値マップ91B上には、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに応じて区画された複数の学習領域が設定されている。これら学習領域は、好ましくは、使用頻度が多い領域ほどその範囲が狭く設定され、使用頻度が少ない領域ほどその範囲が広く設定されている。これにより、使用頻度が多い領域では学習精度が向上され、使用頻度が少ない領域では未学習を効果的に防止することが可能になる。
In step S340, the learning
ステップS350では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号として学習値マップ91Bから読み取った学習値に「1」を加算することで、学習補正係数FCorrが演算される(FCorr=1+FCorrAdpt)。この学習補正係数FCorrは、図11に示す噴射量補正部92に入力される。
In step S350, the learning correction coefficient F Corr is calculated by adding “1” to the learned value read from the learned
噴射量補正部92は、パイロット噴射QPilot、プレ噴射QPre、メイン噴射QMain、アフタ噴射QAfter、ポスト噴射QPostの各基本噴射量に学習補正係数FCorrを乗算することで、これら燃料噴射量の補正を実行する。
The injection
このように、推定ラムダ値λEstと実ラムダ値λActとの誤差Δλに応じた学習値で各インジェクタ11に燃料噴射量を補正することで、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化、個体差等のバラツキを効果的に排除することが可能になる。
In this way, by correcting the fuel injection amount to each
[MAF補正係数]
MAF補正係数演算部95は、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgtの設定に用いられるMAF補正係数Maf_corrを演算する。
[MAF correction coefficient]
MAF correction
本実施形態において、各インジェクタ11の燃料噴射量は、NOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて補正される。しかしながら、ラムダは空気と燃料の比であるため、誤差Δλの要因が必ずしも各インジェクタ11に対する指示噴射量と実噴射量との差の影響のみとは限らない。すなわち、ラムダの誤差Δλには、各インジェクタ11のみならずMAFセンサ40の誤差も影響している可能性がある。
In the present embodiment, the fuel injection amount of each
図13は、MAF補正係数演算部95によるMAF補正係数Maf_corrの設定処理を示すブロック図である。補正係数設定マップ96は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したMAFセンサ40のセンサ特性を示すMAF補正係数Maf_corrが予め実験等に基づいて設定されている。
FIG. 13 is a block diagram showing the setting process of the MAF correction coefficient Maf_corr by the MAF correction
MAF補正係数演算部95は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号として補正係数設定マップ96からMAF補正係数Maf_corrを読み取ると共に、このMAF補正係数Maf_corrをMAF目標値演算部62及び噴射量目標値演算部66に送信する。これにより、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgtの設定に、MAFセンサ40のセンサ特性を効果的に反映することが可能になる。
The MAF correction
[その他]
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
[Others]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
10 エンジン
11 インジェクタ
12 吸気通路
13 排気通路
16 吸気スロットルバルブ
24 EGRバルブ
31 酸化触媒
32 NOx吸蔵還元型触媒
33 フィルタ
34 排気管噴射装置
40 MAFセンサ
45 NOx/ラムダセンサ
50 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (4)
少なくとも燃料噴射量を増加させる噴射系制御によって排気温度を硫黄酸化物が離脱する所定の第1目標温度まで上昇させることで、前記NOx還元型触媒を硫黄被毒から回復させる触媒再生制御を実施する触媒再生手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記触媒再生制御の実施を禁止する禁止手段と、
前記禁止手段による前記触媒再生制御の禁止期間に燃料噴射量を制御して排気温度を前記第1目標温度よりも低い所定の第2目標温度に維持させる触媒保温制御を実施する保温制御手段と、を備える
排気浄化システムであって、
前記禁止手段は、前記NOx還元型触媒の触媒温度が前記第2目標温度よりも低下すると、前記触媒再生制御の実施を禁止する
前記排気浄化システム。 A NOx reduction catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for reducing and purifying NOx in the exhaust;
Catalyst regeneration control for recovering the NOx reduction catalyst from sulfur poisoning is performed by raising the exhaust temperature to a predetermined first target temperature at which sulfur oxides are released by at least injection system control for increasing the fuel injection amount. Catalyst regeneration means;
Prohibiting means for prohibiting execution of the catalyst regeneration control in accordance with the operating state of the internal combustion engine;
Heat retention control means for performing catalyst heat retention control for controlling the fuel injection amount during the prohibition period of the catalyst regeneration control by the prohibition means to maintain the exhaust gas temperature at a predetermined second target temperature lower than the first target temperature; An exhaust purification system comprising :
The prohibiting means prohibits the execution of the catalyst regeneration control when the catalyst temperature of the NOx reduction catalyst falls below the second target temperature.
The exhaust purification system.
請求項1に記載の排気浄化システム。 The exhaust purification system according to claim 1, wherein the prohibiting unit prohibits the execution of the catalyst regeneration control when the rotational speed of the internal combustion engine rises above a predetermined rotational speed upper limit threshold.
請求項1又は2に記載の排気浄化システム。 3. The exhaust purification system according to claim 1, wherein the prohibiting unit prohibits the catalyst regeneration control from being performed when a fuel injection amount of the injector of the internal combustion engine exceeds a predetermined injection amount upper limit threshold value.
燃料噴射量を増加させて排気温度を前記フィルタに堆積した粒子状物質の燃焼温度まで上昇させるフィルタ再生制御を実施するフィルタ再生手段と、をさらに備え、
前記触媒再生手段は、前記フィルタ再生手段によるフィルタ再生制御が終了すると前記触媒再生制御を開始し、前記触媒保温制御に用いられる前記第2目標温度が、粒子状物質の燃焼温度に設定される
請求項1から3の何れか一項に記載の排気浄化システム。 A filter provided in the exhaust passage to collect particulate matter in the exhaust;
Filter regeneration means for performing filter regeneration control for increasing the fuel injection amount to raise the exhaust gas temperature to the combustion temperature of the particulate matter deposited on the filter,
The catalyst regeneration means starts the catalyst regeneration control when the filter regeneration control by the filter regeneration means is completed, and the second target temperature used for the catalyst heat retention control is set to the combustion temperature of the particulate matter. Item 4. The exhaust gas purification system according to any one of Items 1 to 3 .
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