JP6573130B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスの空燃比をNOxを還元可能な目標空燃比に設定してNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust purification device that reduces NOx stored in a NOx catalyst by setting an air-fuel ratio of exhaust gas to a target air-fuel ratio that can reduce NOx.
従来から、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態(1<λ)において、排気ガス中のNOxを吸蔵し、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)或いは理論空燃比よりもリッチな状態(λ<1)において、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)と吸蔵したNOxを反応させて窒素(N2)に還元するNOx吸蔵還元型のNOx触媒が知られている。
通常の運転領域では、燃費を向上させる観点から、空燃比をリーン状態に設定してエンジンを運転しているが、リーンな運転状態が継続した場合、NOx触媒のNOx吸蔵量が許容量を超えて飽和し、NOx触媒が排気ガス中のNOxを吸蔵できなくなる。
それ故、要求トルクに対応したメイン噴射量に加えて、膨張行程で別途燃料を噴射するポスト噴射を行うことで空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリッチな状態に設定し、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元することにより、適宜、NOx触媒を再生するようにしている。
Conventionally, in a lean state where the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (1 <λ), NOx in the exhaust gas is occluded and the air-fuel ratio of the exhaust gas is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (λ≈ 1) Or, in a state richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1), NOx occlusion reduction type that reacts with carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC) and occluded NOx to reduce it to nitrogen (N 2 ). NOx catalysts are known.
In the normal operating range, from the viewpoint of improving fuel efficiency, the engine is operated with the air-fuel ratio set to a lean state. However, if the lean operating state continues, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst exceeds the allowable amount. And the NOx catalyst cannot store NOx in the exhaust gas.
Therefore, in addition to the main injection amount corresponding to the required torque, the post-injection in which fuel is separately injected in the expansion stroke is performed to set the air-fuel ratio to a state richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio. By reducing the NOx stored in the catalyst, the NOx catalyst is regenerated as appropriate.
ところで、NOx触媒の温度が再生可能温度まで上昇したことにより、ポスト噴射によって空燃比を理論空燃比よりもリッチ状態にするリッチスパイク運転が可能な状況であっても、直前までの運転履歴によっては、空燃比のリッチ化に伴って比較的大量の黒煙を発生することがある。
特許文献1のエンジンの排気浄化装置は、運転履歴として、排気温度や給気温度等を気筒内の温度相関値として監視し、この温度が所定温度を超えているとき、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止している。
これにより、黒煙の発生量を迅速且つ確実に抑制している。
By the way, even if it is possible to perform rich spike operation in which the air-fuel ratio is made richer than the theoretical air-fuel ratio by post-injection because the temperature of the NOx catalyst has increased to a reproducible temperature, A relatively large amount of black smoke may be generated as the air-fuel ratio becomes richer.
The engine exhaust gas purification apparatus of
Thereby, the generation amount of black smoke is suppressed quickly and reliably.
排気通路の少なくとも一部を構成する排気管を交換した際、新規排気管を装着してからの所定期間に亙り白煙が発生するという現象が生じる。
これは、排気管が金属材料(例えば、スチール等)で製造されているため、新規排気管の場合、表面に防錆剤が塗布された状態で倉庫等に保管されていることが要因である。
つまり、防錆剤は、ベース成分である溶剤及び潤滑油と、添加成分である防錆添加剤、油膜調整剤、酸化防止剤、金属不活性化等によって構成されており、ベース成分である溶剤及び潤滑油の主成分が炭化水素類に相当しているためである。
そして、NOx触媒の再生のために膨張行程で空燃比を増加するポスト噴射を行った場合、排気ガス温度の上昇に伴い、炭化水素を多く含む防錆剤が排気ガス中に蒸発することから、排気ガスの空燃比が目標空燃比を大幅に超え、排気ガス中の炭化水素が増加することに起因している。
When the exhaust pipe constituting at least a part of the exhaust passage is replaced, a phenomenon occurs in which white smoke is generated over a predetermined period after the new exhaust pipe is attached.
This is because the exhaust pipe is made of a metal material (for example, steel), and in the case of a new exhaust pipe, it is stored in a warehouse or the like with a rust inhibitor applied on the surface. .
That is, the rust preventive agent is composed of the base component solvent and lubricating oil, and the additive component rust preventive additive, oil film conditioner, antioxidant, metal deactivation, etc., and the base component solvent This is because the main component of the lubricating oil corresponds to hydrocarbons.
And, when post injection is performed to increase the air-fuel ratio in the expansion stroke for regeneration of the NOx catalyst, the rust preventive agent containing a large amount of hydrocarbons evaporates in the exhaust gas as the exhaust gas temperature rises. This is because the air-fuel ratio of the exhaust gas greatly exceeds the target air-fuel ratio and the hydrocarbons in the exhaust gas increase.
そこで、予め、防錆剤の蒸発を考慮したポスト噴射量を設定することが考えられる。
しかし、この白煙現象は、排気管に塗布された防錆剤が全て蒸発することにより終了するため、一様に防錆剤を考慮したポスト噴射量を設定した場合、防錆剤の蒸発終了後、NOx触媒の再生に必要な排気ガス中の炭化水素が不足し、再生不良になる虞がある。
また、排気管の交換直後であっても、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)の再生処理が実行された場合、高温の排気ガス温度により防錆剤が全て蒸発除去されるため、以後、白煙の発生は生じない。
即ち、エミッション上、NOx触媒の再生と白煙防止とを両立させる技術の早急な確立が要求されている。
Therefore, it is conceivable to set the post injection amount in consideration of evaporation of the rust preventive agent in advance.
However, this white smoke phenomenon ends when all of the rust preventive agent applied to the exhaust pipe evaporates. Therefore, when the post-injection amount considering the rust preventive agent is set uniformly, the evaporation of the rust preventive agent ends. Thereafter, the hydrocarbons in the exhaust gas necessary for regeneration of the NOx catalyst may be insufficient, resulting in poor regeneration.
In addition, even after the exhaust pipe has been replaced, if a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) regeneration process is performed, all of the rust inhibitor is removed by evaporation due to the high exhaust gas temperature. No white smoke is generated.
That is, in terms of emissions, there is a demand for the rapid establishment of a technology that achieves both regeneration of the NOx catalyst and prevention of white smoke.
本発明の目的は、NOx触媒の再生と白煙防止とを両立可能なエンジンの排気浄化装置等を提供することである。 An object of the present invention is to provide an engine exhaust purification device and the like that can achieve both regeneration of a NOx catalyst and prevention of white smoke.
請求項1のエンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵すると共に吸蔵したNOxを排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍或いは理論空燃比よりもリッチ状態であるときに還元するNOx触媒と、前記NOx触媒の還元浄化条件が成立したとき、排気ガスの空燃比を前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、前記NOx還元制御手段は、前記排気通路の使用状態を反映した経年履歴が短いときは長いときに比べて前記目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正することを特徴としている。
The engine exhaust gas purification apparatus according to
このエンジンの排気浄化装置では、排気通路の使用状態を反映した経年履歴が短いときは長いときに比べて目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正するため、排気通路の使用状態、所謂塗布された防錆剤の塗布状態を反映した経年履歴によって排気通路に塗布された防錆剤の除去状況を容易に判定することができ、この防錆剤の除去状況に基づいて目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正することができる。
それ故、排気通路に塗布された防錆剤が残留しているとき、目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正して、白煙の発生を抑制することができ、排気通路に塗布された防錆剤が除去されたとき、目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正することなく、適正な目標空燃比を用いてNOx触媒を再生することができる。
In this exhaust purification system for an engine, when the aging history reflecting the use state of the exhaust passage is short , the use of the exhaust passage is corrected in order to correct the fuel injection amount for realizing the target air-fuel ratio to the decreasing side as compared with the long time history. The removal status of the anticorrosive agent applied to the exhaust passage can be easily determined based on the aging history reflecting the application state of the so-called applied anticorrosive agent, and the target based on the antirust agent removal status can be determined. The fuel injection amount for realizing the air-fuel ratio can be corrected to the decreasing side.
Therefore, when the rust preventive agent applied to the exhaust passage remains, the amount of fuel injection for realizing the target air-fuel ratio can be corrected to the decrease side, and the generation of white smoke can be suppressed. When the rust preventive agent applied to the passage is removed, the NOx catalyst can be regenerated using an appropriate target air-fuel ratio without correcting the fuel injection amount for realizing the target air-fuel ratio to the decreasing side. .
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記排気通路に設けられ且つ排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、前記捕集されたパティキュレート量が所定の判定値以上になると前記フィルタの温度を上昇させて前記捕集されたパティキュレートを燃焼除去する再生手段とを備え、前記NOx還元制御手段は、前記再生手段により前記フィルタが再生されたとき、前記減少側への補正を禁止することを特徴としている。
これによれば、再生手段によるフィルタ再生をパラメータとして排気通路に塗布された防錆剤の蒸発終了を確実に判定することができ、白煙を発生させることなく適正な目標空燃比を用いてNOx触媒を再生することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the filter provided in the exhaust passage and collects the particulates in the exhaust gas, and the collected particulate amount is equal to or greater than a predetermined determination value. Regenerating means for burning and removing the collected particulates by raising the temperature of the filter, and the NOx reduction control means corrects to the decrease side when the filter is regenerated by the regenerating means. It is characterized by prohibiting.
According to this, it is possible to reliably determine the end of evaporation of the rust preventive agent applied to the exhaust passage using the filter regeneration by the regeneration means as a parameter, and NOx using an appropriate target air-fuel ratio without generating white smoke. The catalyst can be regenerated.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記NOx還元制御手段は、車両の走行距離をパラメータとする前記経年履歴に基づいて前記減少側への補正を行うことを特徴としている。
これによれば、防錆剤の除去状況を走行距離という簡単な構成で判定することができる。
A third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the NOx reduction control means performs the correction to the decreasing side based on the aging history using the travel distance of the vehicle as a parameter. .
According to this, the removal situation of a rust preventive agent can be determined with a simple configuration called a travel distance.
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、前記NOx還元制御手段は、新規排気通路装着時からの走行距離をパラメータとする前記経年履歴に基づいて前記減少側への補正を行うことを特徴としている。
これによれば、減少側補正の対象から防錆剤が塗布されていない排気通路を除外することができ、防錆剤が塗布された排気通路について、防錆剤の除去状況を確実に判定することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the NOx reduction control means is configured to reduce the reduction side based on the aging history using the travel distance from when the new exhaust passage is mounted as a parameter. It is characterized in that correction is performed.
According to this, the exhaust passage to which the rust preventive agent is not applied can be excluded from the target of the reduction side correction, and the removal status of the rust preventive agent is reliably determined for the exhaust passage to which the rust preventive agent is applied. be able to.
請求項5の発明は、請求項1〜4の何れか1項の発明において、前記NOx還元制御手段は、エンジンの膨張行程に燃料を噴射するポスト噴射であって、前記NOxを還元可能な目標空燃比に設定するポスト噴射を用いて前記経年履歴に基づく前記減少側への補正を行うことを特徴としている。
これによれば、ポスト噴射を用いてNOx触媒の再生と白煙防止とを両立させることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the NOx reduction control means is a post-injection that injects fuel during an expansion stroke of the engine, and is capable of reducing the NOx. The post-injection set to the air-fuel ratio is used to perform correction to the decreasing side based on the aging history.
According to this, it is possible to achieve both regeneration of the NOx catalyst and prevention of white smoke by using post injection.
本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、排気通路の使用状態を反映した経年履歴を用いることによって、排気通路に塗布された防錆剤の除去状況を容易に判定することができ、NOx触媒の再生と白煙防止とを両立することができる。 According to the engine exhaust gas purification apparatus of the present invention, by using the aging history reflecting the use state of the exhaust passage, it is possible to easily determine the removal status of the rust inhibitor applied to the exhaust passage, and the NOx catalyst. Both regeneration and white smoke prevention.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置について説明する。 Hereinafter, an exhaust emission control device for an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<システム構成>
最初に、図1を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図1は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
<System configuration>
First, an engine system to which an exhaust emission control device for an engine according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which an engine exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
図1に示すように、エンジンシステム200は、主に、ディーゼルエンジンとしてのエンジンEと、エンジンEに吸気を供給する吸気系INと、エンジンEに燃料を供給するための燃料供給系FSと、エンジンEの排気ガスを排出する排気系EXと、エンジンシステム200に関する各種の状態を検出するセンサ100〜119と、エンジンシステム200の制御を行うPCM(Power-train Control Module)60と、SCR触媒47に関する制御を行うDCU(Dosing Control Unit)70とを有する。
As shown in FIG. 1, the
まず、吸気系INは、吸気が通過する吸気通路1を有しており、この吸気通路1上には、上流側から順に、外部から導入された空気を浄化するエアクリーナ3と、通過する吸気を圧縮して吸気圧を上昇させる、ターボ過給機5のコンプレッサと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ8と、通過する吸気流量を調整する吸気シャッター弁7(スロットルバルブに相当する)と、エンジンEに供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク12と、が設けられている。
また、吸気系INにおいて、エアクリーナ3の直下流側の吸気通路1上には吸入空気量を検出するエアフローセンサ101及び吸気温度を検出する温度センサ102が設けられ、ターボ過給機5には吸気の圧力を検出する圧力センサ103が設けられ、インタークーラ8の直下流側の吸気通路1上には吸気温度を検出する温度センサ106が設けられ、吸気シャッター弁7には当該吸気シャッター弁7の開度を検出するポジションセンサ105が設けられ、サージタンク12には吸気マニホールドにおける吸気の圧力を検出する圧力センサ108が設けられている。これらの吸気系INに設けられた各種センサ101〜108は、夫々、検出したパラメータに対応する検出信号S101〜S108をPCM60に出力する。
First, the intake system IN has an
In the intake system IN, an
次に、エンジンEは、吸気通路1(吸気マニホールドを含む)から供給された吸気を燃焼室17内に導入する吸気バルブ15と、燃焼室17に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁20と、通電により発熱する発熱部を燃焼室17内に備えたグロープラグ21と、燃焼室17内での混合気の燃焼により往復運動するピストン23と、ピストン23の往復運動により回転されるクランクシャフト25と、燃焼室17内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを金属製の排気通路41(排気マニホールドを含む)へ排出する排気バルブ27と、を有する。また、エンジンEには、クランクシャフト25における上死点などを基準とした回転角としてのクランク角を検出するクランク角センサ100が設けられており、このクランク角センサ100は、検出したクランク角に対応する検出信号S100をPCM60に出力し、PCM60は、この検出信号S100に基づきエンジン回転数を取得する。
Next, the engine E includes an
燃料供給系FSは、燃料を貯蔵する燃料タンク30と、燃料タンク30から燃料噴射弁20に燃料を供給するための燃料供給通路38とを有する。燃料供給通路38には、上流側から順に、低圧燃料ポンプ31と、高圧燃料ポンプ33と、コモンレール35とが設けられている。
The fuel supply system FS includes a
次に、排気系EXは、排気ガスが通過する排気通路41を有しており、この排気通路41上には、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサを駆動するターボ過給機5のタービンが設けられている。更に、このタービンの下流側の排気通路41上には、上流側から順に、排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒45と、排気ガス中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel particulate filter)46と、DPF46の下流側の排気通路41中に尿素(典型的には尿素水)を噴射する尿素インジェクタ51と、尿素インジェクタ51から噴射された尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを排気ガス中のNOxと反応(還元)させてNOxを浄化するSCR(Selective Catalytic Reduction)触媒47と、SCR触媒47から放出されたアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒48と、が設けられている。尚、尿素インジェクタ51は、DCU70から供給される制御信号S51によって、排気通路41中に尿素を噴射するための制御が行われる。
Next, the exhaust system EX has an
ここで、NOx触媒45及びSCR触媒47についてより具体的に説明する。
NOx触媒45は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態(λ>1)において排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)において還元する、NOx吸蔵還元型触媒(NSC:NOx Storage Catalyst)である。NOx触媒45は、このように吸蔵したNOxを還元する際にアンモニアを発生し、発生したアンモニアを放出する。具体的には、NOx還元制御時に、NOx触媒45が吸蔵しているNOx中の「N」と、NOx触媒45に還元剤として供給された未燃燃料などの「HC」中の「H」とが結合することで、アンモニア(NH3)が生成される。
また、NOx触媒45は、上記のNSCとしての機能だけでなく、排出ガス中の酸素を用いて炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等を酸化して水と二酸化炭素に変化させるディーゼル酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)としての機能も有するように構成されている。具体的には、NOx触媒45は、DOCの触媒材層の表面をNSCの触媒材によりコーティングすることで作られている。
他方で、SCR触媒47は、尿素インジェクタ51から噴射された尿素より生成されたアンモニア、及び、NOx触媒45におけるNOxの還元により生成されたアンモニアを吸着し、こうして吸着したアンモニアを排気ガス中のNOxと反応させてNOxを還元浄化する。例えば、SCR触媒47は、アンモニアによってNOxを還元する触媒金属を、アンモニアをトラップするゼオライトに担持させて触媒成分を形成し、この触媒成分をハニカム担体のセル壁に担持させることで作られている。NOx還元用の触媒金属としては、Fe、Ti、Ce、Wなどが用いられる。
尚、上記したDCU70は、SCR触媒47によるNOx浄化性能の確保と、SCR触媒47からのアンモニアの放出(スリップ)の抑制とを両立する観点から、SCR触媒47に適量のアンモニアが吸着されるように、尿素インジェクタ51から尿素を噴射させる制御を行う。この場合、SCR触媒47の温度に応じてアンモニア吸着能力が変化するので(具体的にはSCR触媒47の温度が高くなるとSCR触媒47からアンモニアが放出されやすくなる)、DCU70は、SCR触媒47の温度も考慮に入れて、尿素インジェクタ51から尿素を噴射させる制御を行う。
Here, the
The
The
On the other hand, the
The
また、図1に示すように、排気系EXにおいては、ターボ過給機5のタービンの上流側の排気通路41上には排気ガスの圧力を検出する圧力センサ109及び排気ガスの温度を検出する温度センサ110が設けられ、ターボ過給機5のタービンの直下流側の排気通路41上には酸素濃度を検出するO2センサ111が設けられている。更に、排気系EXには、NOx触媒45の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ112と、NOx触媒45とDPF46との間の排気ガスの温度を検出する温度センサ113と、DPF46の直上流側と直下流側との排気ガスの圧力差を検出する差圧センサ114と、DPF46の直下流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ115と、DPF46の直下流側の排気ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ116と、SCR触媒47の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ117と、SCR触媒47の直下流側の排気ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ118と、スリップ触媒48の直上流側の排気ガス中のPMを検出するPMセンサ119と、が設けられている。これらの排気系EXに設けられた各種センサセンサ109〜119は、夫々、検出したパラメータに対応する検出信号S109〜S119をPCM60に出力する。
As shown in FIG. 1, in the exhaust system EX, a
更に、本実施形態では、ターボ過給機5は、排気エネルギーが低い低回転域から高回転域まで全域で効率よく高過給を得られる2段過給システムとして構成されている。
即ち、ターボ過給機5は、高回転域において多量の空気を過給するための大型ターボチャージャー5aと、低い排気エネルギーでも効率よく過給を行える小型ターボチャージャー5bと、小型ターボチャージャー5bのコンプレッサへの吸気の流れを制御するコンプレッサバイパスバルブ5cと、小型ターボチャージャー5bのタービンへの排気の流れを制御するレギュレートバルブ5dと、大型ターボチャージャー5aのタービンへの排気の流れを制御するウェイストゲートバルブ5eとを備えており、エンジンEの運転状態(エンジン回転数及び負荷)に応じて各バルブを駆動することにより、大型ターボチャージャー5aと小型ターボチャージャー5bによる過給を切り替える。
Further, in the present embodiment, the
That is, the
本実施形態によるエンジンシステム200は、EGR装置43を更に有する。このEGR装置43は、ターボ過給機5のタービンの上流側の排気通路41とターボ過給機5のコンプレッサの下流側(詳しくはインタークーラ8の下流側)の吸気通路1とを接続するEGR通路43aと、EGR通路43aを通過する排気ガスを冷却するEGRクーラ43bと、EGR通路43aを通過させる排気ガスの流量を調整する第1EGRバルブ43cと、EGRクーラ43bをバイパスさせて排気ガスを流すためのEGRクーラバイパス通路43dと、EGRクーラバイパス通路43dを通過させる排気ガスの流量を調整する第2EGRバルブ43eと、を有する。
The
次に、図2を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成について説明する。図2は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。 Next, with reference to FIG. 2, the electrical configuration of the exhaust emission control device for an engine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention.
本発明の実施形態によるPCM60は、上述した各種センサ100〜119の検出信号S100〜S119に加えて、アクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ150、及び車速を検出する車速センサ151の夫々が出力した検出信号S150、S151に基づいて、主に、燃料噴射弁20に対する制御を行うべく制御信号S20を出力し、吸気シャッター弁7に対する制御を行うべく制御信号S7を出力する。
In addition to the detection signals S100 to S119 of the
特に、本実施形態では、PCM60は、排気ガスの空燃比を目標空燃比(具体的には理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さい所定の空燃比)に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させて、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるための制御(NOx還元制御)を行う。つまり、PCM60は、ドライバのアクセル操作に応じたエンジントルクを出力させるために気筒内に燃料を噴射するメイン噴射に加えて(基本的にはメイン噴射においては排気ガスの空燃比がリーンになるように燃料噴射量等が設定される)、このメイン噴射の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング(具体的には膨張行程)で燃料を噴射するポスト噴射を行って、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)に設定されるようにして、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させる。以下では、このようなNOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるための制御を「DeNOx制御」と呼ぶ。尚、「DeNOx」の文言中の「De」は分離や除去を意味する接頭語である。
In particular, in the present embodiment, the
また、詳細は後述するが、PCM60は、「アンモニア吸着量取得手段」及び「NOx
還元制御手段」として機能する。
Further, although details will be described later, the
It functions as a “reduction control means”.
尚、PCM60は、CPU、当該CPU上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。
The
<燃料噴射制御>
次に、図3を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射制御について説明する。図3は、本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャート(燃料噴射制御フロー)である。この燃料噴射制御フローは、車両のイグニッションがオンにされてPCM60に電源が投入された場合に開始され、所定の周期で繰り返し実行される。
<Fuel injection control>
Next, the fuel injection control according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart (fuel injection control flow) showing the fuel injection control according to the embodiment of the present invention. This fuel injection control flow is started when the ignition of the vehicle is turned on and the
まず、ステップS101では、PCM60は、車両の運転状態を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、アクセル開度センサ150が検出したアクセル開度、車速センサ151が検出した車速、クランク角センサ100が検出したクランク角、及び車両の変速機に現在設定されているギヤ段を取得する。
First, in step S101, the
次いで、ステップS102では、PCM60は、ステップS101で取得されたアクセルペダルの操作等を含む車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、PCM60は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ(予め作成されてメモリなどに記憶されている)の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。
Next, in step S102, the
次いで、ステップS103では、PCM60は、ステップS102で決定された目標加速度を実現するためのエンジンEの目標トルクを決定する。この場合、PCM60は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジンEが出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。
Next, in step S103, the
次いで、ステップS104では、PCM60は、ステップS103で決定された目標トルクをエンジンEから出力させるべく、当該目標トルク及びエンジン回転数に基づいて、燃料噴射弁20から噴射させるべき燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量は、メイン噴射において適用する燃料噴射量(メイン噴射量)である。
Next, in step S104, the
他方で、上記したステップS102〜S104の処理と並行して、ステップS105において、PCM60は、エンジンEの運転状態に応じた燃料の噴射パターンを設定する。具体的には、PCM60は、上記したDeNOx制御を行う場合には、メイン噴射に加えてポスト噴射を少なくとも行う燃料噴射パターンを設定する。
この場合、PCM60は、ポスト噴射において適用する燃料噴射量(ポスト噴射量)や、ポスト噴射を行うタイミング(ポスト噴射タイミングなど)も決定する。これらについては、詳細は後述する。
On the other hand, in parallel with the processing of steps S102 to S104 described above, in step S105, the
In this case, the
ステップS104及びS105の後、ステップS106に進み、PCM60は、ステップS104で算出されたメイン噴射量及びステップS105で設定された燃料噴射パターンに基づき(ポスト噴射を行う場合にはポスト噴射量やポスト噴射タイミングも含む)、燃料噴射弁20を制御する。つまり、PCM60は、所望の燃料噴射パターンにおいて所望の量の燃料が噴射されるように燃料噴射弁20を制御する。
After steps S104 and S105, the process proceeds to step S106, where the
<DeNOx制御>
以下では、本発明の実施形態によるDeNOx制御について具体的に説明する。
<DeNOx control>
Hereinafter, DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.
最初に、本発明の実施形態によるDeNOx制御の基本概念について説明する。本実施形態では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量以上である場合、典型的にはNOx吸蔵量が限界付近にある場合に、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを略零になるまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるDeNOx制御(以下では適宜「アクティブDeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。こうすることで、NOx触媒45に多量に吸蔵されたNOxを強制的に還元して、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。
First, the basic concept of DeNOx control according to an embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the
また、本実施形態では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量未満であっても、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるDeNOx制御(以下では適宜「パッシブDeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。このパッシブDeNOx制御は、加速時のようなメイン噴射量が増加して排気ガスの空燃比が低下するような状況に乗じて、空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に設定するようにポスト噴射を行うので、排気ガスの空燃比が低下しない状況(つまり非加速時)においてDeNOx制御を行う場合よりも、空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射量が少なくなる。また、パッシブDeNOx制御は、車両の加速に乗じて行われるので、比較的高頻度で行われることとなる。
Further, in this embodiment, even if the NOx occlusion amount of the
本実施形態では、このようなパッシブDeNOx制御を適用することで、DeNOxによる燃費悪化などを抑制しつつ、DeNOxを高頻度で行うようにする。パッシブDeNOx制御は比較的短い期間しか行われないが、高頻度で行われるので、NOx触媒45のNOx吸蔵量を効率的に低下させることができる。
その結果、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量以上になりにくくなるので、パッシブDeNOx制御よりも多量のポスト噴射量を要するアクティブDeNOx制御の実行頻度を低下させることができ、DeNOxによる燃費悪化を効果的に改善することが可能となる。
In the present embodiment, by applying such passive DeNOx control, DeNOx is performed at a high frequency while suppressing deterioration in fuel consumption due to DeNOx. Although the passive DeNOx control is performed only for a relatively short period, it is performed at a high frequency, so that the NOx occlusion amount of the
As a result, the NOx occlusion amount of the
更に、本実施形態では、上記のアクティブDeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンEの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、PCM60は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、PCM60は、エンジンEの膨張行程前半における所定のタイミングを、アクティブDeNOx制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをアクティブDeNOx制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料(つまりHC)として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制するようにしている。
Further, in the present embodiment, when the above-described active DeNOx control is executed, the post-injected fuel is burned in the cylinder of the engine E, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. In this case, the
他方で、本実施形態では、PCM60は、上記のパッシブDeNOx制御を実行する場合には、ポスト噴射させた燃料をエンジンEの筒内において燃焼させずに未燃燃料として
排気通路41に排出させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、PCM60は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路41に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、PCM60は、エンジンEの膨張行程後半における所定のタイミングを、パッシブDeNOx制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをパッシブDeNOx制御において適用することで、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼してスモーク(煤)が発生することを抑制するようにしている。
On the other hand, in the present embodiment, when the above-described passive DeNOx control is performed, the
ここで、図4を参照して、本発明の実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御の夫々を実行するエンジンEの運転領域について説明する。図4は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。また、図4において、曲線L1は、エンジンEの最大トルク線を示している。 Here, with reference to FIG. 4, the operation area | region of the engine E which performs each of passive DeNOx control and active DeNOx control in embodiment of this invention is demonstrated. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the engine speed, and the vertical axis indicates the engine load. In FIG. 4, a curve L1 indicates the maximum torque line of the engine E.
図4に示すように、本実施形態では、PCM60は、エンジン負荷が第1所定負荷Lo1以上で第2所定負荷Lo2(>第1所定負荷Lo1)未満である中負荷域にあり、且つ、エンジン回転数が第1所定回転数N1以上で第2所定回転数N2(>第1所定回転数N1)未満である中回転域にある場合に、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数が符号R12に示す運転領域(以下では「アクティブDeNOx実行領域R12」と呼ぶ。)に含まれる場合に、アクティブDeNOx制御を実行する。このようなアクティブDeNOx実行領域R12を採用する理由は以下の通りである。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the
上述したように、アクティブDeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がそのまま排出されることによるHCの発生やポスト噴射された燃料によるオイル希釈などを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。この場合、本実施形態では、ポスト噴射された燃料を燃焼させたときに、スモークの発生を抑制すると共に、HCの発生(つまり不完全燃焼による未燃燃料の排出)を抑制するようにする。具体的には、ポスト噴射された燃料が燃焼するまでの時間をできるだけ稼ぐようにし、つまり空気と燃料が適切に混合された状態で着火が生じるようにして、スモーク及びHCの発生を抑制している。このために、アクティブDeNOx制御時には適量のEGRガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を効果的に遅延させるようにしている。 As described above, when executing the active DeNOx control, the post-injected fuel is reduced from the viewpoint of suppressing the generation of HC due to the post-injected fuel being discharged as it is or the oil dilution by the post-injected fuel. Post injection is performed at the timing of combustion in the cylinder. In this case, in this embodiment, when the post-injected fuel is burned, the generation of smoke is suppressed and the generation of HC (that is, the discharge of unburned fuel due to incomplete combustion) is suppressed. Specifically, the time until the post-injected fuel burns is made as much as possible, that is, ignition occurs in a state where air and fuel are properly mixed to suppress the generation of smoke and HC. Yes. For this reason, the ignition of post-injected fuel is effectively delayed by introducing an appropriate amount of EGR gas during active DeNOx control.
尚、アクティブDeNOx制御時にHCの発生を抑制する理由は、上記のようにEGRガスを導入する場合に、HCもEGRガスとして吸気系INに還流されて、このHCがバインダとなって煤と結合してガスの通路が閉塞してしまうのを防止するためである。
加えて、NOx触媒45の温度が低く、HCの浄化性能(NOx触媒45中のDOCによるHCの浄化性能)が確保されないような領域においてアクティブDeNOx制御を実行したときに、HCが浄化されずに排出されてしまうのを防止するためである。
因みに、アクティブDeNOx実行領域R12には、そのようなHCの浄化性能が確保されないようなNOx触媒45の温度が比較的低い領域も含めている。
また、アクティブDeNOx制御時にスモークの発生を抑制する理由は、スモークに対応するPMはDPF46に捕集されるが、このDPF46に捕集されたPMを燃焼除去するためのDPF再生(DeNOx制御と同様にポスト噴射させる制御)が高頻度で行われて、燃費などが悪化してしまうのを抑制するためである。
The reason for suppressing the generation of HC during the active DeNOx control is that when EGR gas is introduced as described above, HC is also recirculated to the intake system IN as EGR gas, and this HC becomes a binder and is combined with soot. This is to prevent the gas passage from being blocked.
In addition, when active DeNOx control is performed in an area where the temperature of the
Incidentally, the active DeNOx execution region R12 includes a region where the temperature of the
The reason for suppressing the generation of smoke during active DeNOx control is that PM corresponding to the smoke is collected by the
ところで、エンジン負荷が高くなると、目標空燃比を実現するためにエンジンEに導入する空気を絞ることで、ポスト噴射された燃料を適切に燃焼させるのに必要な酸素が足りなくなってスモークやHCが発生する傾向にある。特に、エンジン負荷が高くなると、筒内温度が高くなり、ポスト噴射された燃料が着火するまでの時間を適切に確保することができずに途中で着火が生じ、つまり空気と燃料が適切に混合されていない状態で燃焼が生じ、スモークやHCが発生してしまう。他方で、エンジン負荷がかなり低い領域では、NOx触媒45の温度が低く、NOx触媒45のNOx還元機能が十分に発揮されなくなる。
加えて、この領域では、ポスト噴射された燃料が適切に燃焼しなくなる、つまり失火が発生してしまう。尚、上記ではエンジン負荷に関する現象を述べたが、エンジン回転数についても同様の現象が生じる。
By the way, when the engine load increases, the air introduced into the engine E in order to achieve the target air-fuel ratio is reduced, so that there is not enough oxygen necessary to properly burn the post-injected fuel, so that smoke and HC Tend to occur. In particular, when the engine load increases, the in-cylinder temperature rises and the time until the post-injected fuel is ignited cannot be properly secured, and ignition occurs midway, that is, the air and fuel are mixed properly. Combustion occurs in a state where it is not performed, and smoke and HC are generated. On the other hand, in a region where the engine load is considerably low, the temperature of the
In addition, in this region, the post-injected fuel does not burn properly, that is, misfire occurs. In addition, although the phenomenon regarding an engine load was described above, the same phenomenon arises also about an engine speed.
以上のことから、本実施形態では、中負荷域且つ中回転域に対応するエンジンEの運転領域を、アクティブDeNOx制御を実行するアクティブDeNOx実行領域R12として採用している。換言すると、本実施形態では、アクティブDeNOx実行領域R12でのみ、アクティブDeNOx制御を実行することとし、アクティブDeNOx実行領域R12以外の運転領域では、アクティブDeNOx制御の実行を禁止する。このようにアクティブDeNOx制御の実行を禁止することとしたエンジンEの運転領域では、特にアクティブDeNOx実行領域R12よりも高負荷側又は高回転側の領域では(符号R13を付した領域)では、SCR触媒47のNOx浄化性能が十分に確保されているので、SCR触媒47がNOxを浄化することとなり、DeNOx制御を実行しなくても車両からのNOxの排出を防止することができる。
From the above, in this embodiment, the operation region of the engine E corresponding to the medium load region and the medium rotation region is employed as the active DeNOx execution region R12 for executing the active DeNOx control. In other words, in this embodiment, the active DeNOx control is executed only in the active DeNOx execution region R12, and the execution of the active DeNOx control is prohibited in the operation region other than the active DeNOx execution region R12. Thus, in the operation region of the engine E for which execution of the active DeNOx control is prohibited, particularly in the region on the higher load side or the higher rotation side than the active DeNOx execution region R12 (region denoted by reference numeral R13), the SCR Since the NOx purification performance of the
また、本実施形態では、SCR触媒47でNOxを浄化させる領域R13よりも更に高負荷側の領域(符号R11を付した領域であり、以下では「パッシブDeNOx実行領域R11」と呼ぶ。)では、排気ガス量が大きくなり、SCR触媒47でNOxを浄化しきれなくなるので、パッシブDeNOx制御を実行する。このパッシブDeNOx制御では、上記したように、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路41に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。
パッシブDeNOx実行領域R11では、NOx触媒45の温度が十分に高く、HCの浄化性能(NOx触媒45中のDOCによるHCの浄化性能)が確保されているので、このように排出された未燃燃料をNOx触媒45で適切に浄化することができる。
尚、パッシブDeNOx制御において、アクティブDeNOx制御のようにポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させると、スモークが発生してしまう。その理由は、上述したように、エンジン負荷が高くなるとアクティブDeNOx制御の実行を禁止することとした理由と同様である。そのため、パッシブDeNOx制御では、ポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路41に排出している。
Further, in this embodiment, in the region on the higher load side than the region R13 in which the
In the passive DeNOx execution region R11, the temperature of the
In passive DeNOx control, smoke is generated when post-injected fuel is burned in the cylinder as in active DeNOx control. As described above, the reason is the same as the reason why the execution of the active DeNOx control is prohibited when the engine load increases. Therefore, in passive DeNOx control, the post-injected fuel is discharged into the
次に、本発明の実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御を行う温度範囲について説明する。基本的には、NOx触媒45は、比較的低温域においてNOx浄化性能を発揮し、SCR触媒47は、比較的高温域、具体的にはNOx触媒45のNOx浄化性能が発揮される温度域よりも高い温度域においてNOx浄化性能を発揮する。本実施形態では、SCR触媒47により所定以上のNOx浄化率が得られる温度範囲の下側の境界値付近の温度を判定温度(以下では「SCR判定温度」と呼ぶ。)として用い、PCM60は、SCR触媒47の温度(以下では「SCR温度」と呼ぶ。)がSCR判定温度未満である場合にのみ、パッシブDeNOx制御又はアクティブDeNOx制御を実行し、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には、パッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御の実行を禁止する。こうするのは、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、NOx触媒45によるNOxの浄化性能を確保すべくDeNOx制御を敢えて行う必要がないからである。そのため、本実施形態では、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には、DeNOx制御の実行を禁止して、DeNOx制御の実行に起因する燃費悪化を抑制するようにしている。
Next, the temperature range in which passive DeNOx control and active DeNOx control are performed in the embodiment of the present invention will be described. Basically, the
次に、図5を参照して、本発明の実施形態においてDeNOx制御時に適用するポスト噴射量(以下では「DeNOx用ポスト噴射量」と呼ぶ。)の算出方法について説明する。図5は、本発明の実施形態によるDeNOx用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャート(DeNOx用ポスト噴射量算出フロー)である。このDeNOx用ポスト噴射量算出フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローと並行して実行される。つまり、燃料噴射制御が行われている最中に、DeNOx用ポスト噴射量が随時算出される。
Next, a method for calculating the post injection amount (hereinafter referred to as “DeNOx post injection amount”) applied during DeNOx control in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a flowchart (DeNOx post injection amount calculation flow) showing the DeNOx post injection amount calculation processing according to the embodiment of the present invention. This DeNOx post-injection amount calculation flow is repeatedly executed by the
まず、ステップS111では、PCM60は、エンジンEの運転状態を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、エアフローセンサ101によって検出された吸入空気量(新気量)、O2センサ111によって検出された排気ガスの酸素濃度、図3のステップS104で算出されたメイン噴射量を取得する。
また、PCM60は、所定のモデルなどにより求められた、EGR装置43によって吸気系INに還流される排気ガス量(EGRガス量)も取得する。加えて、SCR触媒47に吸着されたアンモニアの量であるアンモニア吸着量を取得する。この場合、PCM60は、推定したアンモニア吸着量を取得する。アンモニア吸着量の推定方法については、詳細は後述する(図11参照)。
First, in step S111, the
Further, the
次いで、ステップS112では、PCM60は、ステップS111で取得したSCR触媒47のアンモニア吸着量に基づいて、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元するために適用する目標空燃比を設定する。具体的には、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、パッシブDeNOx制御を実行する場合に適用する目標空燃比の夫々を、SCR触媒47のアンモニア吸着量に基づき設定する。この目標空燃比の設定方法について、図6を参照して具体的に説明する。
Next, in step S112, the
図6は、本発明の実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。
図6は、横軸にSCR触媒47のアンモニア吸着量を示し、縦軸に目標空燃比を示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram for a target air-fuel ratio setting method according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 6, the horizontal axis indicates the ammonia adsorption amount of the
図6において、「λ1」は理論空燃比を示し、この理論空燃比λ1よりもリッチ側の空燃比の領域R21は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比の範囲を示し、理論空燃比λ1よりもリーン側の空燃比の領域R22は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元不可能な空燃比の範囲を示している。また、グラフG11は、パッシブDeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示しており、グラフG12は、アクティブDeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示している。これらのグラフG11、G12は、アンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を規定したマップに相当する。
In FIG. 6, “λ1” indicates the stoichiometric air-fuel ratio, and an air-fuel ratio region R21 richer than the stoichiometric air-fuel ratio λ1 indicates an air-fuel ratio range in which NOx stored in the
基本的には、目標空燃比を領域R21内においてリーン側に設定すると、NOx触媒45に供給される還元剤(HCなど)の量が少なくなり、NOx触媒45におけるNOxの還元効率(NOx触媒45に吸蔵されたNOxが還元する速度に相当する。以下同様とする。)は低下するが、NOx触媒45からのアンモニア発生量が減少する。これを考慮して、本実施形態では、グラフG11、G12に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合及びアクティブDeNOx制御を実行する場合の両方とも、SCR触媒47のアンモニア吸着量が多くなるほど、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比の範囲内(領域R21)において目標空燃比をリーン側に設定する。例えば、0.98程度の目標空燃比に設定される。
SCR触媒47のアンモニア吸着量が多い場合に、このようなリーン側の目標空燃比をDeNOx制御に適用することで、NOx触媒45におけるNOx還元効率をある程度確保しつつ、このNOx還元によりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されてしまうことを抑制している。
Basically, when the target air-fuel ratio is set to the lean side in the region R21, the amount of reducing agent (such as HC) supplied to the
When the ammonia adsorption amount of the
これに対して、目標空燃比をリッチ側に設定すると、NOx触媒45に供給される還元剤(HCなど)の量が多くなり、NOx触媒45からのアンモニア発生量は増加するが、NOx触媒45におけるNOx還元効率が向上する。そのため、本実施形態では、グラフG11、G12に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合及びアクティブDeNOx制御を実行する場合の両方とも、SCR触媒47のアンモニア吸着量が少なくなるほど、目標空燃比をリッチ側に設定する。例えば、0.96程度の目標空燃比に設定される。SCR触媒47のアンモニア吸着量が少ない場合には、NOx還元によりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されるまでに時間がかかるので、この場合には、リッチ側の目標空燃比をDeNOx制御に適用することで、NOx触媒45からのアンモニア発生の抑制よりも、NOx触媒45におけるNOx還元効率の向上を優先するようにしている。
On the other hand, when the target air-fuel ratio is set to the rich side, the amount of reducing agent (such as HC) supplied to the
また、本実施形態では、グラフG11、G12に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合には、アクティブDeNOx制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定する。こうする理由は以下の通りである。パッシブDeNOx制御は、空燃比が一時的に低下する加速時に行われるものであるので、アクティブDeNOx制御よりも実行継続時間が短いため、NOx触媒45から発生されるアンモニア量(積算量)が少なくなる。そのため、アンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出される可能性は低い。他方で、DeNOx制御の開始時においては、DeNOx制御によりNOx触媒45に還元剤として供給された未燃燃料などの「HC」中の「H」が、NOx触媒45に吸蔵された酸素の「O」と先に反応して消費され、NOx触媒45からアンモニアは発生しない。実行継続時間が短いパッシブDeNOx制御は、このようなNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの期間内に終了して、NOx触媒45からアンモニア量がほとんど発生されないか、或いは、パッシブDeNOx制御の実行期間の大部分が、NOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの期間内に含まれることとなり、NOx触媒45から発生されるアンモニア量が少なくなる。
In this embodiment, as shown in the graphs G11 and G12, when the passive DeNOx control is executed, the target air-fuel ratio to be applied at the same ammonia adsorption amount is made richer than when the active DeNOx control is executed. Set to. The reason for this is as follows. Since the passive DeNOx control is performed at the time of acceleration when the air-fuel ratio temporarily decreases, the amount of ammonia (integrated amount) generated from the
以上の理由より、本実施形態では、パッシブDeNOx制御を実行する場合には、アクティブDeNOx制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定している。こうすることで、パッシブDeNOx制御を実行する場合には、NOx触媒45からのアンモニア発生の抑制よりも、NOx触媒45におけるNOx還元効率の向上を優先するようにしている。
尚、パッシブDeNOx制御において適用するリッチ側の目標空燃比の最大値は、DeNOx制御時のHCによるガス通路の閉塞を抑制すべく、ポスト噴射された燃料に対応するHCの発生量が所定量以下となるような空燃比に設定するのがよい。
For the above reasons, in the present embodiment, when the passive DeNOx control is executed, the target air-fuel ratio to be applied at the same ammonia adsorption amount is set to the richer side than when the active DeNOx control is executed. In this way, when passive DeNOx control is executed, priority is given to improving the NOx reduction efficiency in the
Note that the maximum value of the target air-fuel ratio on the rich side applied in the passive DeNOx control is such that the amount of HC generated corresponding to the post-injected fuel is less than a predetermined amount in order to suppress the blockage of the gas passage by HC during the DeNOx control. It is better to set the air-fuel ratio so that
また、本実施形態では、グラフG11、G12に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合及びアクティブDeNOx制御を実行する場合の両方とも、アンモニア吸着量が比較的多い領域において適用する目標空燃比を略一定にしている。具体的には、アンモニア吸着量が比較的多い領域の全体において、目標空燃比をリーン側の最小値に設定している。こうする理由は以下の通りである。
SCR触媒47のアンモニア吸着能力は、エンジンEの運転状態やSCR温度などによって変化する。例えば、SCR温度が高くなると、SCR触媒47のアンモニア吸着能力が低下して、SCR触媒47の最大のアンモニア吸着量が低下する傾向にある。
従って、本実施形態では、アンモニア吸着能力が低下するような状況であっても、DeNOxによりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されてしまうことを確実に抑制すべく、余裕を見て、アンモニア吸着量に関する比較的広い範囲について、目標空燃比をリーン側の最小値に設定している。
In this embodiment, as shown in the graphs G11 and G12, the target air-fuel ratio to be applied in a region where the ammonia adsorption amount is relatively large in both the case where the passive DeNOx control is executed and the case where the active DeNOx control is executed. It is almost constant. Specifically, the target air-fuel ratio is set to the minimum value on the lean side in the entire region where the ammonia adsorption amount is relatively large. The reason for this is as follows.
The ammonia adsorption capacity of the
Therefore, in the present embodiment, even in a situation where the ammonia adsorption capacity is lowered, it is possible to reliably suppress that the ammonia generated from the
尚、上記のようにSCR温度によりSCR触媒47のアンモニア吸着能力が変化することを考慮して、SCR温度に基づき、アンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を更に変化させてもよい。具体的には、SCR温度が高い場合には、SCR温度が低い場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比を領域R21内においてリーン側に設定するのがよい。こうするのは、SCR温度が高くなると、SCR触媒47のアンモニア吸着能力が低下して、SCR触媒47からアンモニアが放出されやすくなるからである。
In consideration of the fact that the ammonia adsorption capacity of the
図5に戻って、ステップS113以降の処理について説明する。ステップS113では、PCM60は、ステップS111で取得された新気量及びEGRガス量に基づき、エンジンEに導入される空気量(つまり充填量)を算出する。そして、ステップS114では、PCM60は、ステップS113で算出された充填量から、エンジンEに導入される空気の酸素濃度を算出する。
Returning to FIG. 5, the processing after step S113 will be described. In step S113, the
次いで、ステップS115では、PCM60は、ステップS112で設定した目標空燃比を実現するのに必要なポスト噴射量(DeNOx用ポスト噴射量)を算出する。
つまり、PCM60は、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためにメイン噴射量に加えてどれだけのポスト噴射量を適用すれば良いかを決定する。
この場合、PCM60は、ステップS112で設定したアクティブDeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、ステップS112で設定したパッシブDeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量を夫々算出し、これらのポスト噴射量を夫々車両の走行距離に基づいて補正して最終的に燃焼室17に対して噴射されるポスト噴射量を算出する。このポスト噴射量の補正方法について、図7を参照して具体的に説明する。
Next, in step S115, the
That is, the
In this case, the
図7は、本発明の実施形態によるポスト噴射量の補正方法についての説明図である。
図7は、横軸に車両の走行距離を示し、縦軸に補正係数k(0<k≦1)を示している。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a post injection amount correction method according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 7, the horizontal axis represents the travel distance of the vehicle, and the vertical axis represents the correction coefficient k (0 <k ≦ 1).
破損等により、排気マニホールドを含めて排気通路41の少なくとも一部を新規の排気通路41に交換した場合、ポスト噴射による排気ガス温度の上昇によって交換された新規排気通路41に塗布されている防錆剤が蒸発し、NOx触媒45に供給される排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチになり、白煙の発生を招く虞がある。
そこで、PCM60は、車両の走行距離と補正係数kとの相関関係を規定したマップを備え、新規排気通路41に交換したときからの走行距離を累積演算している。このPCM60は、新規排気通路41に交換したときからの累積走行距離に基づき、前述した、アクティブDeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、パッシブDeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量とを夫々減少させることで、実質的に各々のDeNOx制御における目標空燃比を減少側に補正している。
具体的には、図7に示すように、排気通路41の交換時からの累積走行距離が所定値X以下の領域では、距離が大きい程1次関数状に増加し、所定値Xを超えた領域では、距離に拘らず1に設定された補正係数kを、先に算出されたアクティブDeNOx制御の目標空燃比に対応したポスト噴射量、又はパッシブDeNOx制御の目標空燃比に対応したポスト噴射量に乗算している。
尚、累積走行距離である所定値Xは、一般的な走行条件・環境にて、排気通路41に塗布された防錆剤が完全に蒸発される走行距離を予め実験等により求めている。
When at least a part of the
Therefore, the
Specifically, as shown in FIG. 7, in the region where the cumulative travel distance from the replacement of the
The predetermined value X, which is the cumulative travel distance, is obtained in advance through experiments or the like for the travel distance at which the rust inhibitor applied to the
また、DPF46の再生時、排気ガス温度が急激に上昇するため、累積走行距離が所定値X以下の領域であっても、排気通路41に塗布された防錆剤の蒸発が終了する。
それ故、PCM60は、新規排気管装着後におけるDPF46の再生処理以降には、前述した減少側補正を禁止し、前述した、アクティブDeNOx制御の目標空燃比に対応したポスト噴射量と、パッシブDeNOx制御の目標空燃比に対応したポスト噴射量とを最終的に燃焼室17に対して噴射するポスト噴射量として設定している。
尚、このDPF46の再生には、新車時、DPF特性を馴染ませるために所定の走行距離(例えば10km以下の所定距離)で強制的に再生処理を行う馴染み再生処理を含んでいる。
Further, when the
Therefore, the
The regeneration of the
以上を踏まえ、PCM60は、メイン噴射した燃料を燃焼させたときに発生する排気ガスの空燃比から、検出された酸素濃度と算出された酸素濃度との差に応じてフィードバック処理を適宜行って、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためのDeNOx用ポスト噴射量を算出する。このようにDeNOx用ポスト噴射量を算出することで、DeNOx制御におけるポスト噴射によって、排気管交換時の白煙の発生を抑制しつつ、排気ガスの空燃比を精度良く目標空燃比に設定し、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを確実に還元するようにしている。
Based on the above, the
以下では、上記した本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御及びパッシブDeNOx制御について具体的に説明する。 Hereinafter, the active DeNOx control and the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.
まず、図8を参照して、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御の実行要否を判定するために用いるアクティブDeNOx制御実行フラグの設定処理について説明する。図8は、アクティブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート(アクティブDeNOx制御実行フラグ設定フロー)である。このアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フロー等と並行して実行される。
First, with reference to FIG. 8, the setting process of the active DeNOx control execution flag used for determining whether or not the execution of the active DeNOx control according to the embodiment of the present invention is necessary will be described. FIG. 8 is a flowchart (active DeNOx control execution flag setting flow) showing the setting process of the active DeNOx control execution flag. This active DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the
最初に、ステップS201では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、NOx触媒温度と、SCR温度と、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、第1吸蔵量判定値α1等を取得する。この場合、NOx触媒温度は、例えば、NOx触媒45の直上流側に設けられた温度センサ112によって検出された温度に基づいて推定される(NOx触媒45とDPF46との間に設けられた温度センサ113によって検出された温度を用いても良い)。また、SCR温度は、例えば、SCR触媒47の直上流側に設けられた温度センサ117によって検出された温度に基づいて推定される。また、NOx吸蔵量は、例えば、エンジンEの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度等に基づいて、排気ガス中のNOx量を推定し、このNOx量を積算していくことで求められる。
First, in step S201, the
次いで、ステップS202では、PCM60は、ステップS201で取得されたSCR温度がSCR判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、SCR温度がSCR判定温度未満である場合(ステップS202:Yes)、処理はステップS203に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度以上である場合(ステップS202:No)、処理はステップS206に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS206)。そして、処理は終了する。
Next, in step S202, the
次いで、ステップS203では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx触媒温度が所定温度を超えるか否かを判定する。NOx触媒温度が低い場合には、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定しても、NOx触媒45は吸蔵しているNOxをほとんど還元しない。従ってステップS203では、NOx触媒45が吸蔵しているNOxを還元可能な状態であるか否かを判定している。そのために、ステップS203の判定で用いる所定温度は、NOx触媒45が吸蔵しているNOxを還元可能なNOx触媒温度に基づき設定される。ステップS203の判定の結果、NOx触媒温度が所定温度を超える場合(ステップS203:Yes)、処理はステップS204に進む。これに対して、NOx触媒温度が所定温度以下である場合(ステップS203:No)、処理はステップS206に進む。
Next, in step S203, the
次いで、ステップS204では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値α1を超えるか否かを判定する。例えば、第1吸蔵量判定値α1は、NOx吸蔵量の限界値よりもある程度低い値に設定される。この判定の結果、NOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値α1を超える場合(ステップS204:Yes)、処理はステップS205に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を許可すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS205)。こうすることで、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行してNOx触媒45にある程度吸蔵されたNOxを強制的に還元することで、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、NOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値α1以下である場合(ステップS204:No)、処理はステップS206に進む。この場合には、PCM60は、無駄なアクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS206)。そして、処理は終了する。
Next, in step S204, the
次に、図9を参照して、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御の実行要否を判定するために用いるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理について説明する。図9は、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート(パッシブDeNOx制御実行フラグ設定フロー)である。このパッシブDeNOx制御実行フラグ設定フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フロー等と並行して実行される。
Next, with reference to FIG. 9, the setting process of the passive DeNOx control execution flag used in order to determine the necessity of execution of the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart (passive DeNOx control execution flag setting flow) showing the setting process of the passive DeNOx control execution flag according to the embodiment of the present invention. This passive DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the
まず、ステップS301では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、NOx触媒温度と、SCR温度と、図3に示した燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、図8に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブDeNOx制御実行フラグの値と、を取得する。尚、NOx触媒温度、SCR温度及びNOx吸蔵量の求め方は、上述した通りである。
加えて、ステップS301では、PCM60は、所定期間内におけるパッシブDeNOx制御の実行頻度も取得する。具体的には、PCM60は、所定期間(例えば数秒間又は数分間)の間にパッシブDeNOx制御を実行した回数を、パッシブDeNOx制御の実行頻度として取得する。
First, in step S301, the
In addition, in step S301, the
次いで、ステップS302では、PCM60は、ステップS301で取得されたSCR温度がSCR判定温度未満か否かを判定する。この判定の結果、SCR温度がSCR判定温度未満の場合には(ステップS302:Yes)、処理はステップS303に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には(ステップS302:No)、処理はステップS307に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS307)。そして、処理は終了する。
Next, in step S302, the
次いで、ステップS303では、PCM60は、ステップS301で取得されたパッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値である所定値未満であるか否かを判定する。ステップS303の判定の結果、パッシブDeNOx制御の実行頻度が所定値未満である場合(ステップS303:Yes)、処理はステップS304に進む。これに対して、パッシブDeNOx制御の実行頻度が所定値以上である場合(ステップS303:No)、処理はステップS307に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS307)。
Next, in step S303, the
パッシブDeNOx制御がこれまでに比較的高頻度で行われた場合には、これからパッシブDeNOx制御を実行すると、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、パッシブDeNOx制御の実行頻度が所定値以上である場合には(ステップS303:No)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、パッシブDeNOx制御がこれまでに殆ど行われていない場合(つまりパッシブDeNOx制御の実行頻度が比較的低い場合)には、これからパッシブDeNOx制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、パッシブDeNOx制御の実行頻度が所定値未満である場合には(ステップS303:Yes)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止しない。
本実施形態では、筒内温度が高くなる程、ステップS303で用いる頻度判定用所定値を大きな値に設定する。所定値が大きな値である場合には、所定値が小さな値である場合よりも、パッシブDeNOx制御の実行頻度が所定値未満(ステップS303:Yes)になる可能性が高くなる。従って、本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、パッシブDeNOx制御の実行頻度に応じた当該制御の制限を緩和するようにしている。これは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなるからである。
When the passive DeNOx control has been performed relatively frequently so far, when the passive DeNOx control is executed from now on, there is a high possibility that oil dilution due to post injection occurs. Therefore, in this embodiment, when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the predetermined value (step S303: No), the execution of the passive DeNOx control is prohibited and the oil dilution caused by the post injection in the passive DeNOx control is performed. I try to suppress it. On the other hand, when passive DeNOx control has hardly been performed so far (that is, when the frequency of passive DeNOx control is relatively low), even if passive DeNOx control is executed from now on, oil dilution caused by post injection will occur. Is unlikely to occur. Therefore, in this embodiment, when the execution frequency of passive DeNOx control is less than a predetermined value (step S303: Yes), execution of passive DeNOx control is not prohibited.
In this embodiment, the predetermined value for frequency determination used in step S303 is set to a larger value as the in-cylinder temperature becomes higher. When the predetermined value is a large value, the possibility that the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the predetermined value (step S303: Yes) is higher than when the predetermined value is a small value. Therefore, in this embodiment, the higher the in-cylinder temperature is, the more the restriction on the control according to the execution frequency of the passive DeNOx control is relaxed. This is because as the in-cylinder temperature increases, the post-injected fuel is more vaporized and oil dilution is less likely to occur.
次いで、ステップS304では、ステップS301で取得されたNOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値α2を超えるか否かを判定する。例えば、第2吸蔵量判定値α2は、NOx吸蔵量の限界値の1/3程度の値に設定される。この判定の結果、NOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値α2を越える場合(ステップS304:Yes)、処理はステップS305に進む。これに対して、NOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値α2以下である場合(ステップS304:No)、処理はステップS307に進む。この場合には、PCM60は、無駄なパッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御の実行に起因する燃費悪化を抑制すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS307)。そして、処理は終了する。
Next, in step S304, it is determined whether or not the NOx storage amount acquired in step S301 exceeds the second storage amount determination value α2. For example, the second storage amount determination value α2 is set to a value that is about 1/3 of the limit value of the NOx storage amount. As a result of this determination, if the NOx storage amount exceeds the second storage amount determination value α2 (step S304: Yes), the process proceeds to step S305. On the other hand, when the NOx occlusion amount is equal to or less than the second occlusion amount determination value α2 (step S304: No), the process proceeds to step S307. In this case, the
次いで、ステップS305では、PCM60は、ステップS301で取得されたアクティブDeNOx制御実行フラグが「0」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況でないか否かを判定する。この判定の結果、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS305:Yes)、処理はステップS306に進む。この場合には、上記したステップS302〜S305の条件が全て成立するので、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を許可すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS306)。そして、処理は終了する。
これに対して、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」でない場合、つまり「1」である場合(ステップS305:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、アクティブDeNOx制御を優先的に実行すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS307)。つまり、例えパッシブDeNOx制御の実行条件が成立したとしても、アクティブDeNOx制御の実行条件が成立した場合には、アクティブDeNOx制御を優先的に実行するようにする。そして、処理は終了する。
Next, in step S305, the
On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is not “0”, that is, “1” (step S305: No), the process proceeds to step S308. In this case, the
次に、図10を参照して、本発明の実施形態によるメイン噴射及びポスト噴射の燃料噴射量補正制御について説明する。図10は、本発明の実施形態による燃料噴射量補正制御処理を示すフローチャート(燃料噴射量補正制御フロー)である。この燃料噴射量補正制御フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図8,図9に示した各DeNOx制御実行フラグ設定フロー等と並行して実行される。
Next, the fuel injection amount correction control for main injection and post injection according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart (fuel injection amount correction control flow) showing the fuel injection amount correction control processing according to the embodiment of the present invention. This fuel injection amount correction control flow is repeatedly executed at a predetermined cycle by the
まず、ステップS401では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、エンジン回転数と、エンジン負荷と、アクティブDeNOx制御実行フラグの値と、パッシブDeNOx制御実行フラグの値と、メイン噴射量と、DeNOx用ポスト噴射量(具体的にはアクティブDeNOx制御時及びパッシブDeNOx制御時に適用するものとして算出されたDeNOx用ポスト噴射量)を取得する。加えて、図7に示した走行距離と補正係数との相関関係と、DPF46の再生履歴(回数)と、排気通路41の少なくとも一部である新規排気管の装着時からの車両走行距離を取得する。
First, in step S401, the
次いで、ステップS402では、PCM60は、ステップS401で取得されたアクティブDeNOx制御実行フラグが「1」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。
この判定の結果、アクティブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合(ステップS402:Yes)、処理はステップS403に進む。
これに対して、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS402:No)、処理はステップS410に進む。
Next, in step S402, the
As a result of this determination, when the active DeNOx control execution flag is “1” (step S402: Yes), the process proceeds to step S403.
On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is “0” (step S402: No), the process proceeds to step S410.
次いで、ステップS403では、PCM60は、車両の運転状態がアクティブDeNOx制御実行領域であるか否かを判定する。この判定の結果、運転状態がアクティブDeNOx制御実行領域である場合(ステップS403:Yes)、アクティブDeNOx制御の実行条件が成立するため、処理はステップS404に進む。
これに対して、運転状態がアクティブDeNOx制御実行領域ではない場合(ステップS403:No)、処理はステップS412に進む。
次いで、ステップS404では、PCM60は、新規排気管装着時からの走行距離が所定値X未満か否かを判定する。この判定の結果、新規排気管装着時からの走行距離が所定値X未満の場合(ステップS404:Yes)、処理はステップS405に進む。
これに対して、新規排気管装着時からの走行距離が所定値X以上の場合(ステップS404:No)、処理はステップS409に進む。
Next, in step S403, the
On the other hand, when the operating state is not the active DeNOx control execution region (step S403: No), the process proceeds to step S412.
Next, in step S404, the
On the other hand, when the travel distance from when the new exhaust pipe is mounted is equal to or greater than the predetermined value X (step S404: No), the process proceeds to step S409.
次いで、ステップS405では、PCM60は、新規排気管装着後においてDPF46の再生処理が未だ行われていないか否かを判定する。この判定の結果、DPF46の再生処理が未だ行われていない場合(ステップS405:Yes)、処理はステップS406に進む。この場合、新規排気管装着時からの累積走行距離が短く、また、DPF再生処理も実行されていないため、新規排気管に塗布された防錆剤が残留している。それ故、アクティブDeNOx制御(または、パッシブDeNOx制御)の目標空燃比に対応したポスト噴射量に補正係数kを乗算する減少側補正によって、アクティブDeNOx用ポスト噴射量(または、パッシブDeNOx用ポスト噴射量)を設定する(ステップS406)。
これに対して、DPF46の再生処理が既に行われている場合(ステップS405:No)、処理はステップS409に進む。この場合、新規排気管装着時からの走行距離が所定値X未満で防錆剤が残留していても、DPF46の再生処理により防錆剤は十分に除去されている。それ故、ポスト噴射量を減少側補正することなく、アクティブDeNOx制御(または、パッシブDeNOx制御)の目標空燃比に対応したポスト噴射量をアクティブDeNOx用ポスト噴射量(または、パッシブDeNOx用ポスト噴射量)として設定する(ステップS409)。
Next, in step S405, the
On the other hand, when the regeneration process of the
次いで、ステップS407では、PCM60は、既に設定されたメイン噴射とアクティブDeNOx用ポスト噴射(または、パッシブDeNOx用ポスト噴射)を実行し、ステップS408に進む。
ステップS408では、PCM60は、NOx触媒のNOx吸蔵量が略零になったか否かを判定する。具体的には、PCM60は、エンジンEの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて推定したNOx吸蔵量が略零になり、且つDPF46の直下流側に設けられたNOxセンサ116の検出値が変化した場合に、NOx触媒45のNOx吸蔵量が略零になったと判断する。NOx触媒45のNOx吸蔵量が略零になった場合(ステップS408:Yes)、処理は終了する。この場合、PCM60は、各制御フローにおいて用いるNOx吸蔵量を零にリセットする。
これに対して、NOx触媒45のNOx吸蔵量が略零になっていない場合(ステップS408:No)、処理はステップS402に戻る。
Next, in step S407, the
In step S408, the
On the other hand, when the NOx occlusion amount of the
次いで、ステップS410では、PCM60は、ステップS401で取得されたパッシブDeNOx制御実行フラグが「1」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、パッシブDeNOx制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。
この判定の結果、パッシブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合(ステップS410:Yes)、処理はステップS411に進む。
これに対して、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS410:No)、処理はステップS412に進む。
Next, in step S410, the
As a result of this determination, when the passive DeNOx control execution flag is “1” (step S410: Yes), the process proceeds to step S411.
On the other hand, when the passive DeNOx control execution flag is “0” (step S410: No), the process proceeds to step S412.
次いで、ステップS411では、PCM60は、車両の運転状態がパッシブDeNOx制御実行領域であるか否かを判定する。
この判定の結果、運転状態がパッシブDeNOx制御実行領域である場合(ステップS411:Yes)、パッシブDeNOx制御の実行条件が成立するため、処理はステップS404に進む。
これに対して、運転状態がパッシブDeNOx制御実行領域ではない場合(ステップS411:No)、処理はステップS412に進む。この場合には、アクティブDeNOx制御実行領域ではなく、また、パッシブDeNOx制御実行領域でもないため、NOx触媒45の再生処理が必要ではない。
それ故、ステップS412では、DeNOx用ポスト噴射を実行することなく、既に設定されたメイン噴射のみを実行した後、終了する。
Next, in step S411, the
As a result of this determination, when the operation state is the passive DeNOx control execution region (step S411: Yes), the process proceeds to step S404 because the execution condition of the passive DeNOx control is satisfied.
On the other hand, when the operation state is not the passive DeNOx control execution region (step S411: No), the process proceeds to step S412. In this case, the regeneration process of the
Therefore, in step S412, only the already set main injection is executed without executing the DeNOx post-injection, and then the process ends.
<アンモニア吸着量の推定方法>
次に、図11を参照して、本発明の実施形態によるSCR触媒47のアンモニア吸着量の推定方法について説明する。図11は、本発明の実施形態によるアンモニア吸着量の推定方法を説明するためのブロック図である。このアンモニア吸着量の推定方法は、PCM60によって実行される。
<Ammonia adsorption amount estimation method>
Next, a method for estimating the ammonia adsorption amount of the
まず、PCM60は、排気ガス量や排気ガス温度などの排気ガス状態、及びSCR温度などのSCR触媒47の状態に基づき、尿素インジェクタ51からの尿素噴射によりSCR触媒47に供給された単位時間当たりのアンモニア供給量を求める。また、PCM60は、エンジンEの運転状態、及びNOx触媒温度やNOx吸蔵量などのNOx触媒45の状態に基づき、DeNOx制御時にNOx触媒45から発生した単位時間当たりのアンモニア発生量を求める。また、PCM60は、排気ガス量や排気ガス温度や排気ガス中のNOx濃度などの排気ガス状態、及びSCR温度などのSCR触媒47の状態に基づき、SCR触媒47においてNOxの還元浄化により消費された単位時間当たりのアンモニア消費量を求める。
First, the
この後、PCM60は、これらのアンモニア供給量、アンモニア発生量及びアンモニア消費量から、SCR触媒47における単位時間当たりの吸着アンモニア変化量(アンモニア吸着量の変化量)を求める。具体的には、PCM60は、「アンモニア供給量+アンモニア発生量−アンモニア消費量」より、単位時間当たりの吸着アンモニア変化量を求める。そして、PCM60は、求められた吸着アンモニア変化量を、現在のアンモニア吸着量、つまり前回推定されたアンモニア吸着量に適用することで、今回のアンモニア吸着量を求める。具体的には、PCM60は、吸着アンモニア変化量が正値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量に加算して今回のアンモニア吸着量を求め(この場合アンモニア吸着量は増加する)、吸着アンモニア変化量が負値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量から減算して今回のアンモニア吸着量を求める(この場合アンモニア吸着量は減少する)。
尚、SCR触媒47のアンモニア吸着量を推定する例を示したが、SCR触媒47のアンモニア吸着量を所定のセンサを用いて検出してもよい。
Thereafter, the
In addition, although the example which estimates the ammonia adsorption amount of the
次に、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、排気通路41の使用状態を反映した経年履歴が短いときは長いときに比べて目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正するため、排気通路41の使用状態、所謂塗布された防錆剤の塗布状態を反映した経年履歴によって排気通路41に塗布された防錆剤の除去状況を容易に判定することができ、この防錆剤の除去状況に基づいて目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正することができる。それ故、排気通路41に塗布された防錆剤が残留しているとき、目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正して、白煙の発生を抑制することができ、排気通路41に塗布された防錆剤が除去されたとき、目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正することなく、適正な目標空燃比を用いてNOx触媒45を再生することができる。
Next, the operation and effect of the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
According to the present embodiment, when the aging history reflecting the usage state of the
排気通路41に設けられ且つ排気ガス中のパティキュレートを捕集するDPF46と、捕集されたパティキュレート量が所定の判定値以上になるとDPF46の温度を上昇させて捕集されたパティキュレートを燃焼除去する再生手段とを備え、PCM60は、再生手段によりDPF46が再生されたとき、減少側補正を禁止している。
これにより、再生手段によるDPF46の再生をパラメータとして排気通路41の一部を構成する排気管に塗布された防錆剤の蒸発終了を確実に判定することができ、白煙を発生させることなく適正な目標空燃比を用いてNOx触媒を再生することができる。
A
This makes it possible to reliably determine the end of evaporation of the rust inhibitor applied to the exhaust pipe constituting a part of the
PCM60は、車両の走行距離をパラメータとする経年履歴に基づいて減少側補正を行うため、防錆剤の除去状況を走行距離という簡単な構成で判定することができる。
PCM60は、新規排気管装着時からの走行距離をパラメータとする経年履歴に基づいて減少側補正を行うため、減少側補正の対象から防錆剤が塗布されていない排気管を除外することができ、防錆剤が塗布された排気管について、防錆剤の除去状況を確実に判定することができる。
PCM60は、エンジンEの膨張行程に燃料を噴射するポスト噴射であって、NOxを還元可能な目標空燃比に設定するポスト噴射を用いて経年履歴に基づく減少側補正を行うため、ポスト噴射を用いてNOx触媒45の再生と白煙防止とを両立させることができる。
Since the
Since the
The
次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
1〕前記実施形態においては、新規排気管装着時からの走行距離をパラメータとして排気通路の状態を反映した経年履歴を検出した例を説明したが、少なくとも防錆剤の蒸発状況(塗布状態)を検出できれば良く、新規排気管装着時からの経過時間、イグニッションONの累積時間、排気ガスの累積流量等何れをパラメータとして検出しても良く、また、複数を併用することも可能である。
Next, a modified example in which the embodiment is partially changed will be described.
1) In the above embodiment, an example in which an aged history that reflects the state of the exhaust passage is detected using the travel distance from when the new exhaust pipe is mounted as a parameter has been described. It is only necessary to be able to detect this, and any of the elapsed time from when the new exhaust pipe is installed, the ignition ON cumulative time, the exhaust gas cumulative flow rate, etc. may be detected as parameters, and a plurality of them may be used in combination.
2〕前記実施形態においては、NOx触媒、DPF、SCR触媒を備えた排気系の例を説明したが、少なくともNOx触媒を備えていれば良く、DPFやSCR触媒を省略しても良い。 2] In the above embodiment, an example of an exhaust system provided with a NOx catalyst, a DPF, and an SCR catalyst has been described. However, it is sufficient if at least a NOx catalyst is provided, and the DPF and SCR catalyst may be omitted.
3〕前記実施形態においては、減少側補正のキャンセル条件として馴染み再生等DPF再生の有無を用いた例を説明したが、排気ガスの累積流量等排気通路の経年履歴を直接的に検出する場合には、キャンセル条件を省略しても良い。 3) In the above-described embodiment, an example in which the presence / absence of DPF regeneration such as familiar regeneration is used as the cancellation condition for the decrease side correction has been described. However, when directly detecting the aging history of the exhaust passage such as the cumulative flow rate of exhaust gas. May omit the cancel condition.
4〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。 4) In addition, those skilled in the art can implement the present invention in a form in which various modifications are added to the above-described embodiment or in a form in which each embodiment is combined without departing from the gist of the present invention. Various modifications are also included.
20 燃料噴射弁
41 排気通路
45 NOx触媒
46 DPF
60 PCM
E エンジン
20
60 PCM
E engine
Claims (5)
前記NOx還元制御手段は、前記排気通路の使用状態を反映した経年履歴が短いときは長いときに比べて前記目標空燃比を実現するための燃料噴射量を減少側へ補正することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 NOx in the exhaust gas is stored when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and is stored in the exhaust passage of the engine. The NOx catalyst that reduces when it is richer than the air-fuel ratio, and when the reduction purification condition of the NOx catalyst is satisfied, the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to a target air-fuel ratio that can reduce NOx stored in the NOx catalyst In an engine exhaust purification device comprising NOx reduction control means for setting and reducing NOx stored in the NOx catalyst,
The NOx reduction control means corrects the fuel injection amount for realizing the target air-fuel ratio to a decreasing side when the aging history reflecting the use state of the exhaust passage is short compared to when it is long. Engine exhaust purification system.
前記捕集されたパティキュレート量が所定の判定値以上になると前記フィルタの温度を上昇させて前記捕集されたパティキュレートを燃焼除去する再生手段とを備え、
前記NOx還元制御手段は、前記再生手段により前記フィルタが再生されたとき、前記減少側への補正を禁止することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。 A filter that is provided in the exhaust passage and collects particulates in the exhaust gas;
Regenerating means for increasing the temperature of the filter and burning and removing the collected particulates when the amount of the collected particulates exceeds a predetermined determination value;
2. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the NOx reduction control unit prohibits the correction to the decrease side when the filter is regenerated by the regenerating unit. 3.
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