JP6769415B2 - Exhaust treatment device - Google Patents

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本発明は、エンジンの排気を浄化する排気処理装置に関する。 The present invention relates to an exhaust treatment device that purifies engine exhaust.

ディーゼルエンジン等の排気中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を浄化するために、エンジンの排気管には排気処理装置が設けられる。この排気処理装置は、たとえば、粒子状物質を捕集するPM除去フィルタと、PM除去フィルタよりも排気の流れの上流側に配置された酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)とを含む。PM除去フィルタにおける粒子状物質の堆積量が多くなると、フィルタが目詰まりを起こして排気の浄化機能が低下するため、PM除去フィルタを昇温させることによって捕集した粒子状物質を燃焼させてフィルタから除去する、所謂、PM除去フィルタの再生が行なわれる。 An exhaust treatment device is provided in the exhaust pipe of the engine in order to purify particulate matter (PM: Particulate Matter) in the exhaust of a diesel engine or the like. This exhaust treatment device includes, for example, a PM removal filter that collects particulate matter and an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) that is arranged upstream of the exhaust flow from the PM removal filter. If the amount of particulate matter deposited in the PM removal filter increases, the filter will become clogged and the exhaust gas purification function will deteriorate. Therefore, by raising the temperature of the PM removal filter, the collected particulate matter will be burned to form a filter. The so-called PM removal filter is regenerated.

PM除去フィルタの再生では、排気に燃料を添加して、添加した燃料を酸化触媒で反応させ、その反応熱によって排気をPM除去フィルタの再生が可能な温度範囲(約600℃〜700℃)まで昇温させる。そして、高温となった排気がPM除去フィルタを流通することによって、PM除去フィルタ内のPMが燃焼する。 In the regeneration of the PM removal filter, fuel is added to the exhaust gas, the added fuel is reacted with an oxidation catalyst, and the heat of the reaction causes the exhaust gas to reach a temperature range (about 600 ° C. to 700 ° C.) at which the PM removal filter can be regenerated. Raise the temperature. Then, the hot exhaust gas circulates through the PM removal filter, so that the PM in the PM removal filter burns.

このようなPM除去フィルタの再生中にエンジンの運転条件が変化して排気の流量が減少するとPM除去フィルタの温度が急上昇する可能性がある。 If the operating conditions of the engine change and the flow rate of the exhaust gas decreases during the regeneration of the PM removal filter, the temperature of the PM removal filter may rise sharply.

そのため、たとえば、特開2003−206726号公報(特許文献1)は、過給後の空気をヒータで加熱して排気マニホールドに合流させることで排気の流量の減少を抑制する技術が開示される。 Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-206726 (Patent Document 1) discloses a technique for suppressing a decrease in the flow rate of exhaust gas by heating the supercharged air with a heater and merging it with the exhaust manifold.

特開2003−206726号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-20726

しかしながら、上述の特許文献1においては、過給後の空気が流通する吸気管と排気マニホールドとを接続する配管に空気を加熱するためのヒータを別途設けることになり、製造コストが増加するという問題が発生する。また、エンジンの運転条件を排気の流量の減少を抑制するように変化させることも考えられるが、その結果として、エンジン回転数が上昇する場合には、燃料消費量が増加するため燃費が悪化するという問題が発生する。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, a heater for heating the air is separately provided in the pipe connecting the intake pipe through which the supercharged air flows and the exhaust manifold, which causes a problem that the manufacturing cost increases. Occurs. It is also conceivable to change the operating conditions of the engine so as to suppress the decrease in the exhaust flow rate, but as a result, when the engine speed increases, the fuel consumption increases and the fuel consumption deteriorates. The problem occurs.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃料消費量および製造コストを増加させることなく、PM除去フィルタの再生中におけるPM除去フィルタの温度の急上昇を抑制する排気処理装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to cause a rapid rise in the temperature of the PM removal filter during regeneration of the PM removal filter without increasing fuel consumption and manufacturing cost. It is to provide an exhaust treatment apparatus which suppresses.

この発明のある局面に係る排気処理装置は、エンジンに接続され、排気が流通する排気通路と、排気通路に設けられ、排気通路を流通する排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、エンジンに接続され、吸気が流通する吸気通路と、排気通路を流通する排気のエネルギーを用いて吸気通路を流通する吸気を過給する過給機と、吸気通路のうちの過給機によって過給された吸気が流通する部分と、排気通路のうちの過給機とフィルタとの間の部分とを接続するバイパス通路と、バイパス通路内を流通する空気の流量の調整が可能な開閉弁と、開閉弁の開度を調整するための制御装置とを備える。制御装置は、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させる再生中に、エンジンの運転状態が低負荷かつ低回転数の予め定められた運転状態に移行する場合に、バイパス通路内の第1圧力と、吸気通路とバイパス通路との接続位置よりも過給機側の吸気通路内の第2圧力との差圧と、接続位置よりもエンジン側の吸気通路内の第3圧力と第2圧力との差圧とを用いてバイパス通路内を流通する空気の流量を推定し、フィルタを流通するガスの流量がフィルタの過熱を抑制する流量になるように開閉弁の開度を調整する。 The exhaust treatment device according to a certain aspect of the present invention includes an exhaust passage connected to the engine and through which the exhaust flows, a filter provided in the exhaust passage and collecting particulate matter contained in the exhaust flowing through the exhaust passage. It is supercharged by an intake passage that is connected to the engine and the intake air flows, a supercharger that supercharges the intake air that flows through the intake passage using the energy of the exhaust that flows through the exhaust passage, and a supercharger that is one of the intake passages. A bypass passage that connects the portion where the intake air is circulated and the portion of the exhaust passage between the supercharger and the filter, and an on-off valve that can adjust the flow rate of the air that circulates in the bypass passage. It is equipped with a control device for adjusting the opening degree of the on-off valve. The control device applies the first pressure in the bypass passage when the operating state of the engine shifts to a predetermined operating state of low load and low rotation speed during regeneration by burning the particulate matter deposited on the filter. , The differential pressure between the second pressure in the intake passage on the supercharger side of the connection position between the intake passage and the bypass passage, and the third pressure and the second pressure in the intake passage on the engine side from the connection position. The flow rate of the air flowing through the bypass passage is estimated using the differential pressure, and the opening degree of the on-off valve is adjusted so that the flow rate of the gas flowing through the filter becomes a flow rate that suppresses overheating of the filter.

このようにすると、フィルタの再生中にエンジンの運転状態が予め定められた運転状態に移行する場合、開閉弁が開かれることによって、予め定められた運転状態に移行する前の排気エネルギーにより作動する過給機によって過給された空気が吸気通路からバイパス通路を経由してフィルタよりも上流の排気通路に流通する。その結果、フィルタに流通するガスの流量を増加させることができる。特に、第1圧力、第2圧力および第3圧力を用いてバイパス通路内の空気量を精度高く推定することができるため、フィルタを流通するガス流量がフィルタの過熱を抑制する流量になるように開閉弁の開度を精度高く調整することができる。これにより、フィルタの温度の急上昇を抑制することができる。また、エンジンの運転状態を燃費が悪化するように変化させたり、ヒータ等の部品を別途設けたりすることもないため、燃料消費量および製造コストの増加を抑制することができる。 In this way, when the operating state of the engine shifts to a predetermined operating state during the regeneration of the filter, the on-off valve is opened to operate with the exhaust energy before the transition to the predetermined operating state. The air supercharged by the supercharger flows from the intake passage to the exhaust passage upstream of the filter via the bypass passage. As a result, the flow rate of the gas flowing through the filter can be increased. In particular, since the amount of air in the bypass passage can be estimated with high accuracy using the first pressure, the second pressure, and the third pressure, the gas flow rate flowing through the filter should be a flow rate that suppresses overheating of the filter. The opening degree of the on-off valve can be adjusted with high accuracy. As a result, it is possible to suppress a rapid rise in the temperature of the filter. Further, since the operating state of the engine is not changed so as to deteriorate the fuel consumption and parts such as a heater are not separately provided, it is possible to suppress an increase in fuel consumption and manufacturing cost.

好ましくは、制御装置は、エンジンの運転状態が予め定められた運転状態に移行する場合に、開閉弁の開度を予め定められたベース開度にした後に、開閉弁の開度を調整する。 Preferably, when the operating state of the engine shifts to a predetermined operating state, the control device adjusts the opening of the on-off valve after setting the opening of the on-off valve to a predetermined base opening.

このようにすると、開閉弁の開度を予め定められたベース開度になるまで開くことによって、バイパス通路内に空気を速やかに流通させることができるため、フィルタの温度の急上昇を抑制することができる。 In this way, by opening the on-off valve until the opening of the on-off valve reaches a predetermined base opening, air can be quickly circulated in the bypass passage, so that a sudden rise in the temperature of the filter can be suppressed. it can.

さらに好ましくは、制御装置は、排気通路からフィルタに流通するガスの流量とバイパス通路内を流通する空気の流量との和がフィルタの過熱を抑制する流量になるように開閉弁の開度を調整する。 More preferably, the control device adjusts the opening degree of the on-off valve so that the sum of the flow rate of the gas flowing from the exhaust passage to the filter and the flow rate of the air flowing in the bypass passage is a flow rate that suppresses overheating of the filter. To do.

このようにすると、フィルタの再生中においてエンジンの運転状態が予め定められた運転状態に移行する場合にフィルタに流通するガスの流量を増加させて、フィルタの温度の急上昇を抑制することができる。 In this way, when the operating state of the engine shifts to a predetermined operating state during regeneration of the filter, the flow rate of the gas flowing through the filter can be increased, and a sudden rise in the temperature of the filter can be suppressed.

さらに好ましくは、排気処理装置は、フィルタよりも過給機側の排気通路内の圧力を検出する排気圧力検出部をさらに備える。制御装置は、排気圧力検出部によって検出される圧力と開閉弁の開度とに基づいて第1圧力を推定する。 More preferably, the exhaust treatment device further includes an exhaust pressure detecting unit that detects the pressure in the exhaust passage on the supercharger side of the filter. The control device estimates the first pressure based on the pressure detected by the exhaust pressure detection unit and the opening degree of the on-off valve.

このようにすると、開閉弁の開度に基づく圧力損失を考慮して第1圧力を精度高く推定することができる。 In this way, the first pressure can be estimated with high accuracy in consideration of the pressure loss based on the opening degree of the on-off valve.

さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの回転数と、エンジンに供給される燃料量とに基づいて第2圧力を推定する。 More preferably, the controller estimates the second pressure based on the engine speed and the amount of fuel supplied to the engine.

このようにすると、エンジンの回転数とエンジンに供給される燃料量とから第2圧力を精度高く推定することができる。 In this way, the second pressure can be estimated with high accuracy from the engine speed and the amount of fuel supplied to the engine.

さらに好ましくは、排気処理装置は、接続位置よりもエンジン側の吸気通路内の圧力を検出する吸気圧力検出部と、接続位置と吸気圧力検出部との間の吸気通路内に設けられる吸気絞り弁とをさらに備える。制御装置は、吸気圧力検出部によって検出される圧力と吸気絞り弁の開度とに基づいて第3圧力を推定する。 More preferably, the exhaust treatment device is an intake throttle valve provided in the intake passage between the intake pressure detection unit that detects the pressure in the intake passage on the engine side of the connection position and the connection position and the intake pressure detection unit. And further prepare. The control device estimates the third pressure based on the pressure detected by the intake pressure detection unit and the opening degree of the intake throttle valve.

このようにすると、吸気絞り弁の開度に基づく圧力損失を考慮して第3圧力を精度高く推定することができる。 In this way, the third pressure can be estimated with high accuracy in consideration of the pressure loss based on the opening degree of the intake throttle valve.

さらに好ましくは、制御装置は、開閉弁を開いた後に、フィルタの再生中にエンジンの運転状態が予め定められた運転状態に移行してから予め定められた時間が経過する場合、エンジンの運転状態が予め定められた運転状態と異なる運転状態となる場合、および、フィルタの再生が完了した場合のうちの少なくともいずれかの場合に開閉弁を閉じる。 More preferably, the control device opens the on-off valve, and when a predetermined time elapses after the engine operating state shifts to a predetermined operating state during filter regeneration, the engine operating state. The on-off valve is closed when the operating state is different from the predetermined operating state and at least one of the cases where the regeneration of the filter is completed.

このようにすると、開閉弁の開状態が不必要に継続されることを抑制することができるため、過給圧の低下を抑制することができる。 In this way, it is possible to prevent the on-off valve from being unnecessarily continued to be open, so that it is possible to suppress a decrease in the boost pressure.

この発明によると、燃料消費量および製造コストを増加させることなく、PM除去フィルタの再生中におけるPM除去フィルタの温度の急上昇を抑制する排気処理装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust treatment device that suppresses a rapid rise in the temperature of the PM removal filter during regeneration of the PM removal filter without increasing fuel consumption and manufacturing cost.

本実施の形態におけるエンジンの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the engine in this embodiment. エンジン回転数と負荷との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the engine speed and a load. 制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control process executed by a control device. 制御装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation of a control device.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are designated by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.

図1は、本実施の形態におけるエンジン1の概略構成を示す図である。本実施の形態において、エンジン1は、ディーゼルエンジンであればよく、以下において、たとえば、コモンレール式のディーゼルエンジンを一例として説明する。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine 1 according to the present embodiment. In the present embodiment, the engine 1 may be a diesel engine, and the common rail type diesel engine will be described below as an example.

エンジン1は、エンジンブロック2と、吸気マニホールド28と、過給機30と、排気マニホールド50と、排気処理装置56と、排気再循環装置(以下、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置と記載する)60と、制御装置200と、エンジン回転数センサ202と、大気圧センサ204と、エアフローメータ208とを備える。 The engine 1 includes an engine block 2, an intake manifold 28, a supercharger 30, an exhaust manifold 50, an exhaust treatment device 56, and an exhaust gas recirculation device (hereinafter, referred to as an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device) 60. The control device 200, the engine rotation speed sensor 202, the atmospheric pressure sensor 204, and the air flow meter 208 are provided.

エンジンブロック2には、複数の気筒4が形成され、複数の気筒4の各々には複数のインジェクタ(図示せず)がそれぞれ設けられる。本実施の形態においては、エンジン1は、直列4気筒エンジンを一例として説明するが、その他の気筒レイアウト(たとえば、V型あるいは水平型)のエンジンであってもよい。 A plurality of cylinders 4 are formed in the engine block 2, and a plurality of injectors (not shown) are provided in each of the plurality of cylinders 4. In the present embodiment, the engine 1 will be described by taking an in-line 4-cylinder engine as an example, but may be an engine having another cylinder layout (for example, V type or horizontal type).

複数のインジェクタの各々は、コモンレールに接続されている。燃料タンクに貯留された燃料は、燃料フィルタを経由して燃料ポンプ(いずれも図示せず)によって所定圧まで加圧されてコモンレールへ供給される。コモンレールに供給された燃料は複数のインジェクタの各々から所定のタイミングで噴射される。複数のインジェクタ16は、制御装置200からの制御信号に基づいて動作する。 Each of the plurality of injectors is connected to a common rail. The fuel stored in the fuel tank is pressurized to a predetermined pressure by a fuel pump (neither shown) via a fuel filter and supplied to the common rail. The fuel supplied to the common rail is injected from each of the plurality of injectors at a predetermined timing. The plurality of injectors 16 operate based on the control signal from the control device 200.

エアクリーナ(図示せず)は、エンジン1の外部から吸入される空気から異物を除去する。エアクリーナには、第1吸気管22の一方端が接続される。 The air cleaner (not shown) removes foreign matter from the air sucked from the outside of the engine 1. One end of the first intake pipe 22 is connected to the air cleaner.

第1吸気管22の他方端には、過給機30のコンプレッサ32の入口に接続される。コンプレッサ32の出口には、第2吸気管24の一方端が接続される。コンプレッサ32は、後述する第1排気管52を流通する排気のエネルギーを用いて第1吸気管22から流通する空気を過給して第2吸気管24に供給する。 The other end of the first intake pipe 22 is connected to the inlet of the compressor 32 of the turbocharger 30. One end of the second intake pipe 24 is connected to the outlet of the compressor 32. The compressor 32 supercharges the air flowing from the first intake pipe 22 by using the energy of the exhaust flowing through the first exhaust pipe 52, which will be described later, and supplies the air to the second intake pipe 24.

第2吸気管24の他方端には、第3吸気管27の一方端が接続される。なお、第3吸気管27には、たとえば、第3吸気管27を流通する空気を冷却する空冷式あるいは水冷式の熱交換器であるインタークーラが設けられてもよい。 One end of the third intake pipe 27 is connected to the other end of the second intake pipe 24. The third intake pipe 27 may be provided with, for example, an intercooler which is an air-cooled or water-cooled heat exchanger that cools the air flowing through the third intake pipe 27.

第3吸気管27の他方端には、吸気マニホールド28が接続される。吸気マニホールド28は、エンジンブロック2に形成される複数の気筒4の各々の吸気ポートに連結される。なお、吸気マニホールド28の上流である第3吸気管27には、吸気絞り弁10が設けられる。さらに、吸気マニホールド28には、吸気圧センサ18が設けられる。 An intake manifold 28 is connected to the other end of the third intake pipe 27. The intake manifold 28 is connected to each intake port of the plurality of cylinders 4 formed in the engine block 2. An intake throttle valve 10 is provided in the third intake pipe 27 upstream of the intake manifold 28. Further, the intake manifold 28 is provided with an intake pressure sensor 18.

排気マニホールド50は、エンジンブロック2に形成される複数の気筒4の各々の排気ポートに連結される。排気マニホールド50には、第1排気管52の一方端が接続される。第1排気管52の他方端は、過給機30のタービン36の入口に接続される。そのため、各気筒の排気ポートから排出される排気は、排気マニホールド50に集められた後、第1排気管52を経由してタービン36に供給される。 The exhaust manifold 50 is connected to each exhaust port of the plurality of cylinders 4 formed in the engine block 2. One end of the first exhaust pipe 52 is connected to the exhaust manifold 50. The other end of the first exhaust pipe 52 is connected to the inlet of the turbine 36 of the turbocharger 30. Therefore, the exhaust gas discharged from the exhaust port of each cylinder is collected in the exhaust manifold 50 and then supplied to the turbine 36 via the first exhaust pipe 52.

タービン36の出口には、第2排気管54の一方端が接続される。第2排気管54の他方端は、排気処理装置56の入口部分に接続される。排気処理装置56は、酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)56aと、PM除去フィルタ56bと、差圧センサ56cとを含む。 One end of the second exhaust pipe 54 is connected to the outlet of the turbine 36. The other end of the second exhaust pipe 54 is connected to the inlet portion of the exhaust treatment device 56. The exhaust treatment device 56 includes an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 56a, a PM removal filter 56b, and a differential pressure sensor 56c.

PM除去フィルタ56bは、酸化触媒56aよりも排気の流路(排気通路)における下流側に設けられる。差圧センサ56cの第1検出素子は、酸化触媒56aとPM除去フィルタ56bとの間の排気管内に設けられる。差圧センサ56cの第2検出素子は、PM除去フィルタ56bと第3排気管58との間の排気管内に設けられる。差圧センサ56cは、酸化触媒56aとPM除去フィルタ56bとの間の排気管内の圧力と、PM除去フィルタ56bと第3排気管58との間の排気管内の圧力との差圧(相対圧)を検出する。 The PM removal filter 56b is provided on the downstream side of the exhaust flow path (exhaust passage) with respect to the oxidation catalyst 56a. The first detection element of the differential pressure sensor 56c is provided in the exhaust pipe between the oxidation catalyst 56a and the PM removal filter 56b. The second detection element of the differential pressure sensor 56c is provided in the exhaust pipe between the PM removal filter 56b and the third exhaust pipe 58. The differential pressure sensor 56c is a differential pressure (relative pressure) between the pressure in the exhaust pipe between the oxidation catalyst 56a and the PM removal filter 56b and the pressure in the exhaust pipe between the PM removal filter 56b and the third exhaust pipe 58. Is detected.

PM除去フィルタ56bは、排気処理装置56内を流通する排気に含まれる粒子状物質(以下、PM(Particulate Matter)と記載する。)を捕集する。PM除去フィルタ56bは、たとえば、セラミックやステンレス等によって形成される。捕集されたPMは、PM除去フィルタ56b内に堆積する。 The PM removal filter 56b collects particulate matter (hereinafter, referred to as PM (Particulate Matter)) contained in the exhaust gas flowing through the exhaust treatment device 56. The PM removal filter 56b is made of, for example, ceramic or stainless steel. The collected PM is deposited in the PM removal filter 56b.

酸化触媒56aは、PM除去フィルタ56bに堆積したPMを燃焼させ、除去する(再生する)再生機構として機能する。酸化触媒56aは、排気が流通する場合に、流通する排気中の窒素酸化物(NOx)および炭素酸化物(COx)などを酸化するとともに、酸化触媒56aよりも上流側の排気中に燃料添加装置から添加された燃料が含まれる場合には燃料を酸化する。燃料添加装置として各気筒に設けられたインジェクタを用いてもよい。各気筒の燃焼行程でポスト噴射を実施することで、インジェクタより排気に燃料が添加される。燃料の酸化によって生じる反応熱により酸化触媒56aを通過する排気の温度が上昇する。高温の排気がPM除去フィルタ56bを通過することによってPM除去フィルタ56bの温度が上昇し、PM除去フィルタ56b内に堆積したPMが酸化除去される(燃焼させられる)。これにより、PM除去フィルタ56bが再生される。なお、PM除去フィルタ56bの再生の詳細については後述する。 The oxidation catalyst 56a functions as a regeneration mechanism that burns and removes (regenerates) PM deposited on the PM removal filter 56b. When the exhaust gas is circulated, the oxidation catalyst 56a oxidizes nitrogen oxides (NOx) and carbon oxides (COx) in the circulated exhaust gas, and a fuel addition device is added to the exhaust gas on the upstream side of the oxidative catalyst 56a. Oxidizes the fuel if it contains fuel added from. An injector provided in each cylinder may be used as the fuel addition device. By performing post injection in the combustion stroke of each cylinder, fuel is added to the exhaust from the injector. The heat of reaction generated by the oxidation of the fuel raises the temperature of the exhaust gas passing through the oxidation catalyst 56a. When the high-temperature exhaust gas passes through the PM removal filter 56b, the temperature of the PM removal filter 56b rises, and the PM accumulated in the PM removal filter 56b is oxidized and removed (combusted). As a result, the PM removal filter 56b is regenerated. The details of the reproduction of the PM removal filter 56b will be described later.

排気処理装置56の出口部分には、第3排気管58の一方端が接続される。第3排気管58の他方端には、触媒などの排気から特定の成分を除去する追加の排気処理装置やマフラー等が接続される。そのため、タービン36から排出された排気は、第2排気管54、排気処理装置56、第3排気管58、各種触媒およびマフラー等を経由して車外に排出される。なお、第3排気管58の他方端は、大気開放されているものとする。 One end of the third exhaust pipe 58 is connected to the outlet portion of the exhaust treatment device 56. An additional exhaust treatment device, a muffler, or the like that removes a specific component from the exhaust such as a catalyst is connected to the other end of the third exhaust pipe 58. Therefore, the exhaust gas discharged from the turbine 36 is discharged to the outside of the vehicle via the second exhaust pipe 54, the exhaust treatment device 56, the third exhaust pipe 58, various catalysts, a muffler, and the like. It is assumed that the other end of the third exhaust pipe 58 is open to the atmosphere.

吸気マニホールド28と排気マニホールド50とは、エンジンブロック2を経由せずにEGR装置60によって接続される。EGR装置60は、EGRバルブ62と、EGR通路66とを含む。EGR通路66の一方端は、吸気マニホールド28に接続され、EGR通路66の他方端は、排気マニホールド50に接続される。EGRバルブ62は、EGR通路66の途中に設けられる。なお、EGR通路66には、EGR通路66を流通するEGRガスを冷却する水冷式あるいは空冷式の熱交換器であるEGRクーラーが設けられてもよい。 The intake manifold 28 and the exhaust manifold 50 are connected by the EGR device 60 without passing through the engine block 2. The EGR device 60 includes an EGR valve 62 and an EGR passage 66. One end of the EGR passage 66 is connected to the intake manifold 28, and the other end of the EGR passage 66 is connected to the exhaust manifold 50. The EGR valve 62 is provided in the middle of the EGR passage 66. The EGR passage 66 may be provided with an EGR cooler which is a water-cooled or air-cooled heat exchanger that cools the EGR gas flowing through the EGR passage 66.

EGRバルブ62は、制御装置200からの制御信号に応じて、EGR通路66を流通するEGRガスの流量を調整する。排気マニホールド50内の排気がEGR装置60を経由してEGRガスとして吸気側に戻されることによって気筒内の燃焼温度が低下され、NOxの生成量が低減される。 The EGR valve 62 adjusts the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR passage 66 in response to the control signal from the control device 200. The exhaust gas in the exhaust manifold 50 is returned to the intake side as EGR gas via the EGR device 60, so that the combustion temperature in the cylinder is lowered and the amount of NOx produced is reduced.

第2吸気管24と第3吸気管27との接続位置には、バイパス通路14の一方端が接続される。バイパス通路14の他方端は、第2排気管54に接続される。バイパス通路14の途中には、バイパスバルブ12が設けられる。 One end of the bypass passage 14 is connected to the connection position between the second intake pipe 24 and the third intake pipe 27. The other end of the bypass passage 14 is connected to the second exhaust pipe 54. A bypass valve 12 is provided in the middle of the bypass passage 14.

バイパスバルブ12は、制御装置200からの制御信号に応じて、開度が調整される開閉弁である。バイパスバルブ12の開度が調整されることによってバイパス通路14を流通する空気の流量が調整される。 The bypass valve 12 is an on-off valve whose opening degree is adjusted according to a control signal from the control device 200. By adjusting the opening degree of the bypass valve 12, the flow rate of the air flowing through the bypass passage 14 is adjusted.

過給機30は、コンプレッサ32と、タービン36とを含む。コンプレッサ32のハウジング内にはコンプレッサホイールが収納され、タービン36のハウジング内にはタービンホイール(いずれも図示せず)が収納される。コンプレッサホイールとタービンホイールとは、連結軸(図示せず)によって連結され、一体的に回転する。そのため、コンプレッサホイールは、タービンホイールに供給される排気のエネルギーによって回転駆動される。 The supercharger 30 includes a compressor 32 and a turbine 36. The compressor wheel is housed in the housing of the compressor 32, and the turbine wheel (neither is shown) is housed in the housing of the turbine 36. The compressor wheel and the turbine wheel are connected by a connecting shaft (not shown) and rotate integrally. Therefore, the compressor wheel is rotationally driven by the energy of the exhaust gas supplied to the turbine wheel.

エンジン1の動作は、制御装置200によって制御される。制御装置200は、各種処理を行なうCPU(Central Processing Unit)と、プログラムおよびデータを記憶するROM(Read Only Memory)およびCPUの処理結果等を記憶するRAM(Random Access Memory)等を含むメモリと、外部との情報のやり取りを行なうための入・出力ポート(いずれも図示せず)とを含む。入力ポートには、上述したセンサ類(たとえば、吸気圧センサ18、差圧センサ56c、エンジン回転数センサ202、エアフローメータ208等)が接続される。出力ポートには、制御対象となる機器(たとえば、複数のインジェクタ16、吸気絞り弁10、バイパスバルブ12等)が接続される。 The operation of the engine 1 is controlled by the control device 200. The control device 200 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs various processes, a memory that includes a ROM (Read Only Memory) that stores programs and data, a RAM (Random Access Memory) that stores the processing results of the CPU, and the like. Includes input / output ports (neither shown) for exchanging information with the outside. The above-mentioned sensors (for example, intake pressure sensor 18, differential pressure sensor 56c, engine speed sensor 202, air flow meter 208, etc.) are connected to the input port. Devices to be controlled (for example, a plurality of injectors 16, an intake throttle valve 10, a bypass valve 12, etc.) are connected to the output port.

制御装置200は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン1が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)により処理することも可能である。また、制御装置200には、時間の計測を行うためのタイマー回路(図示せず)が内蔵されている。 The control device 200 controls various devices so that the engine 1 is in a desired operating state based on signals from each sensor and device, as well as maps and programs stored in memory. Note that various controls are not limited to software processing, but can also be processed by dedicated hardware (electronic circuits). Further, the control device 200 has a built-in timer circuit (not shown) for measuring the time.

吸気圧センサ18は、吸気マニホールド28内の圧力を検出する。吸気圧センサ18は、検出した圧力を示す信号を制御装置200に送信する。 The intake pressure sensor 18 detects the pressure inside the intake manifold 28. The intake pressure sensor 18 transmits a signal indicating the detected pressure to the control device 200.

差圧センサ56cは、酸化触媒56aとPM除去フィルタ56bとの間の排気管内の圧力と、PM除去フィルタ56bと第3排気管58との間の排気管内の圧力との差圧(相対圧)を示す信号を制御装置200に送信する。 The differential pressure sensor 56c is a differential pressure (relative pressure) between the pressure in the exhaust pipe between the oxidation catalyst 56a and the PM removal filter 56b and the pressure in the exhaust pipe between the PM removal filter 56b and the third exhaust pipe 58. Is transmitted to the control device 200.

エンジン回転数センサ202は、エンジン1のクランクシャフトの回転数をエンジン回転数NEとして検出する。エンジン回転数センサ202は、検出したエンジン回転数NEを示す信号を制御装置200に送信する。 The engine speed sensor 202 detects the speed of the crankshaft of the engine 1 as the engine speed NE. The engine speed sensor 202 transmits a signal indicating the detected engine speed NE to the control device 200.

大気圧センサ204は、大気圧を検出する。大気圧センサ204は、検出した大気圧を示す信号を制御装置200に送信する。 Atmospheric pressure sensor 204 detects atmospheric pressure. The atmospheric pressure sensor 204 transmits a signal indicating the detected atmospheric pressure to the control device 200.

エアフローメータ208は、第1吸気管22に導入される新気の流量(吸入空気量)Qinを検出する。エアフローメータ208は、検出した吸入空気量Qinを示す信号を制御装置200に送信する。 The air flow meter 208 detects the flow rate (intake air amount) Qin of fresh air introduced into the first intake pipe 22. The air flow meter 208 transmits a signal indicating the detected intake air amount Qin to the control device 200.

以上のような構成を有するエンジン1の排気処理装置56においては、PM除去フィルタ56bにおけるPMの堆積量が多くなると、PM除去フィルタ56bのフィルタ部分が目詰まりを起こして機能が低下する場合がある。そのため、制御装置200は、PM除去フィルタ56bを再生するための再生制御を実行する。 In the exhaust treatment device 56 of the engine 1 having the above configuration, if the amount of PM deposited in the PM removal filter 56b increases, the filter portion of the PM removal filter 56b may become clogged and its function may deteriorate. .. Therefore, the control device 200 executes regeneration control for reproducing the PM removal filter 56b.

より具体的には、制御装置200は、PM除去フィルタ56b内のPMの堆積量を取得する。制御装置200は、たとえば、差圧センサ56cによって検出される差圧(PMによるPM除去フィルタ56bの閉塞状態)に基づいてPMの堆積量を推定する。制御装置200は、推定されたPMの堆積量が再生判定値を超えると再生制御を実行する。このとき、制御装置200は、たとえば、再生制御が実行中であることを示すフラグをオン状態に設定する。 More specifically, the control device 200 acquires the accumulated amount of PM in the PM removal filter 56b. The control device 200 estimates the accumulated amount of PM based on, for example, the differential pressure detected by the differential pressure sensor 56c (the closed state of the PM removal filter 56b by PM). The control device 200 executes regeneration control when the estimated amount of PM deposited exceeds the regeneration determination value. At this time, the control device 200 sets, for example, a flag indicating that the reproduction control is being executed to the ON state.

制御装置200は、再生制御が実行されると、燃料添加装置からの燃料添加を開始する。排気処理装置56では、燃料添加装置から排気に燃料が添加されると、添加された燃料が酸化触媒56aで反応し、その反応熱によって排気が昇温する。そして、高温となった排気がPM除去フィルタ56bに流れることによって、PM除去フィルタ56bの温度が、PM除去フィルタ56bの再生が可能な温度範囲(約600℃〜700℃)内の温度まで昇温し、PM除去フィルタ56内のPMが燃焼される。制御装置200は、PM除去フィルタ56bの温度がPM除去フィルタ56bの再生が可能な温度範囲内の温度になった状態での経過時間をカウントし、カウントした経過時間の合計が所定の再生終了時間を超えた場合に、PM除去フィルタ56bの再生が完了したと判定する。このとき、制御装置200は、たとえば、再生制御が実行中であることを示すフラグをオフ状態に設定する。 When the regeneration control is executed, the control device 200 starts fuel addition from the fuel addition device. In the exhaust treatment device 56, when fuel is added to the exhaust gas from the fuel addition device, the added fuel reacts with the oxidation catalyst 56a, and the heat of the reaction raises the temperature of the exhaust gas. Then, the high temperature exhaust gas flows through the PM removal filter 56b, so that the temperature of the PM removal filter 56b rises to a temperature within the reproducible temperature range (about 600 ° C. to 700 ° C.) of the PM removal filter 56b. Then, the PM in the PM removal filter 56 is burned. The control device 200 counts the elapsed time in a state where the temperature of the PM removal filter 56b is within the reproducible temperature range of the PM removal filter 56b, and the total of the counted elapsed times is the predetermined playback end time. If it exceeds, it is determined that the regeneration of the PM removal filter 56b is completed. At this time, the control device 200 sets, for example, a flag indicating that the reproduction control is being executed to the off state.

ところで、このようなPM除去フィルタ56bの再生中において、エンジン1の運転条件はアイドル運転のような低吸入空気量の運転条件に変化する場合がある。 By the way, during the regeneration of such a PM removal filter 56b, the operating conditions of the engine 1 may change to operating conditions of a low intake air amount such as idle operation.

図2は、エンジン回転数と負荷との関係を示す図である。図2の縦軸は、エンジン1の負荷を示し、図2の横軸は、エンジン回転数NEを示す。図2の斜めの複数の細破線の各々は、等空気量ラインを示す。図2の複数の等空気量ラインは、図2の右上に進むほど高い吸入空気量Qinの等空気量ラインが配置されることを示している。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the engine speed and the load. The vertical axis of FIG. 2 shows the load of the engine 1, and the horizontal axis of FIG. 2 shows the engine speed NE. Each of the plurality of diagonal dashed lines in FIG. 2 indicates an equal air volume line. The plurality of isobaric lines of FIG. 2 indicate that the isobaric lines having a higher intake air amount Qin are arranged toward the upper right of FIG.

たとえば、ユーザがアクセルペダルの踏み込みを解除するなどすると、エンジン1の負荷およびエンジン回転数NEが低下し、エンジン1の負荷とエンジン回転数NEとによって特定される図2のグラフ上の位置(すなわち、エンジン1の運転領域)が図2の斜線領域で示されるB’領域内に移行する場合がある。 For example, when the user releases the depression of the accelerator pedal, the load of the engine 1 and the engine speed NE decrease, and the position on the graph of FIG. 2 specified by the load of the engine 1 and the engine speed NE (that is, the engine speed NE). , The operating region of the engine 1) may shift to the B'region shown by the shaded region in FIG.

このB’領域は、下限吸入空気量Qin(0)の等空気量ライン(図2の太破線)と、図2の横軸と、エンジン回転数NE=下限値NE(0)となるライン(図2の太実線)とで囲まれる領域であって、低負荷かつ低回転数となる予め定められた運転領域である。この運転領域においては、吸入空気量Qinが下限吸入空気量Qin(0)よりも低くなる低吸入空気量の運転条件となる。エンジン1の運転領域がB’領域に移行する場合には、吸入空気量Qinが減少するため、PM除去フィルタ56bを流通するガスの流量も減少することとなる。特に吸入空気量Qinが図2の太破線に示される下限吸入空気量Qin(0)を下回る場合には、PM除去フィルタ56bを流通するガスの流量の減少によってPM除去フィルタ56b内において熱がこもり、放熱量が不足することによってPM除去フィルタ56bの温度が急上昇する場合がある。 In this B'region, the equal air amount line (thick broken line in FIG. 2) of the lower limit intake air amount Qin (0), the horizontal axis in FIG. 2, and the line where the engine speed NE = the lower limit value NE (0) ( It is a region surrounded by the thick solid line in FIG. 2), which is a predetermined operation region having a low load and a low rotation speed. In this operating region, the operating condition is a low intake air amount in which the intake air amount Qin is lower than the lower limit intake air amount Qin (0). When the operating region of the engine 1 shifts to the B'region, the intake air amount Qin decreases, so that the flow rate of the gas flowing through the PM removal filter 56b also decreases. In particular, when the intake air amount Qin is less than the lower limit intake air amount Qin (0) shown by the thick broken line in FIG. 2, heat is trapped in the PM removal filter 56b due to a decrease in the flow rate of the gas flowing through the PM removal filter 56b. The temperature of the PM removal filter 56b may rise sharply due to insufficient heat dissipation.

そのため、たとえば、エンジン回転数NEの下限値をNE(0)よりも高いNE(1)に上昇させることによって、エンジン1の運転領域がB’領域に移行しないようにすることが考えられるが、エンジン回転数NEの下限値の上昇によって燃料消費量が増加するという問題が発生する。また、吸気を排気側に送ることも考えられるが、温度調整や流量調整のためのヒータやポンプ等の部品を別途設ける場合には、製造コストが増加するという問題が発生する。 Therefore, for example, by raising the lower limit of the engine speed NE to NE (1) higher than NE (0), it is conceivable to prevent the operating region of the engine 1 from shifting to the B'region. There is a problem that fuel consumption increases due to an increase in the lower limit of the engine speed NE. It is also conceivable to send the intake air to the exhaust side, but if parts such as a heater and a pump for temperature adjustment and flow rate adjustment are separately provided, there arises a problem that the manufacturing cost increases.

そこで、本実施の形態においては、制御装置200は、PM除去フィルタ56bの再生中に、エンジン1の運転状態が低負荷かつ低回転数の予め定められた運転状態(すなわち、B’領域)に移行する場合に、バイパス通路14内の第1圧力と、第2吸気管24とバイパス通路14との接続位置よりも過給機30側の第2吸気管24内の第2圧力との差圧と、接続位置よりもエンジン1側の第3吸気管27内の第3圧力と第2圧力との差圧とを用いてバイパス通路14内を流通する空気の流量を推定し、PM除去フィルタ56bを流通するガスの流量がPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量になるようにバイパスバルブ12の開度を調整するものとする。 Therefore, in the present embodiment, the control device 200 changes the operating state of the engine 1 to a predetermined operating state (that is, the B'region) having a low load and a low rotation speed during the regeneration of the PM removal filter 56b. At the time of transition, the differential pressure between the first pressure in the bypass passage 14 and the second pressure in the second intake pipe 24 on the supercharger 30 side of the connection position between the second intake pipe 24 and the bypass passage 14 The flow rate of the air flowing through the bypass passage 14 is estimated using the pressure difference between the third pressure and the second pressure in the third intake pipe 27 on the engine 1 side of the connection position, and the PM removal filter 56b It is assumed that the opening degree of the bypass valve 12 is adjusted so that the flow rate of the gas flowing through the above is a flow rate that suppresses overheating of the PM removal filter 56b.

このようにすると、エンジン1の運転領域がB’領域に移行する前の排気エネルギーにより作動する過給機30によって過給された空気が第2吸気管24からバイパス通路14を経由してPM除去フィルタ56bよりも上流の第2排気管54に流通する。その結果、PM除去フィルタ56bに流通するガスの流量を増加させることができる。特に、第1圧力、第2圧力および第3圧力を用いてバイパス通路14内の空気量を精度高く推定することができるため、PM除去フィルタ56bを流通するガス流量がPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量になるようにバイパスバルブ12の開度を精度高く調整することができる。これにより、PM除去フィルタ56bの温度の急上昇を抑制することができる。 In this way, the air supercharged by the supercharger 30 operated by the exhaust energy before the operating region of the engine 1 shifts to the B'region is removed from the second intake pipe 24 via the bypass passage 14. It flows to the second exhaust pipe 54 upstream of the filter 56b. As a result, the flow rate of the gas flowing through the PM removal filter 56b can be increased. In particular, since the amount of air in the bypass passage 14 can be estimated with high accuracy using the first pressure, the second pressure, and the third pressure, the gas flow rate flowing through the PM removal filter 56b causes the PM removal filter 56b to overheat. The opening degree of the bypass valve 12 can be adjusted with high accuracy so that the flow rate is suppressed. As a result, it is possible to suppress a rapid rise in the temperature of the PM removal filter 56b.

以下に、図3を参照して、本実施の形態における制御装置200で実行される制御処理について説明する。図3は、制御装置200で実行される制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて実行される。 The control process executed by the control device 200 according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a control process executed by the control device 200. The process shown in this flowchart is called and executed from the main routine (not shown) at predetermined control cycles.

ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、制御装置200は、PM除去フィルタ56bの再生中であるか否かを判定する。制御装置200は、たとえば、再生制御が実行中であることを示すフラグがオン状態である場合には、PM除去フィルタ56bの再生中であると判定する。PM除去フィルタ56bの再生中であると判定される場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。 In step 100 (hereinafter, step is referred to as S) 100, the control device 200 determines whether or not the PM removal filter 56b is being regenerated. For example, when the flag indicating that the reproduction control is being executed is on, the control device 200 determines that the PM removal filter 56b is being reproduced. When it is determined that the PM removal filter 56b is being regenerated (YES in S100), the process is transferred to S102.

S102にて、制御装置200は、エンジン1の運転領域がB’領域内であるか否かを判定する。B’領域については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。制御装置200は、エンジン回転数NEと負荷(たとえば、燃料噴射量の指令値から算出)とによって特定される図2のグラフ上の位置がB’領域内である場合に、エンジン1の運転領域がB’領域内であると判定する。エンジン1の運転領域がB’領域内であると判定される場合(S102にてYES)、処理はS104に移される。 In S102, the control device 200 determines whether or not the operating region of the engine 1 is within the B'region. Since the B'region is as described above, the detailed description thereof will not be repeated. The control device 200 has an operating region of the engine 1 when the position on the graph of FIG. 2 specified by the engine speed NE and the load (for example, calculated from the command value of the fuel injection amount) is within the B'region. Is determined to be in the B'region. When it is determined that the operating region of the engine 1 is within the B'region (YES in S102), the process is transferred to S104.

S104にて、制御装置200は、バイパスバルブ12の開度がベース開度になるようにバイパスバルブ12を制御する。ベース開度は、予め定められた開度である。たとえば、バイパスバルブ12の開度の変化(弁体の角度変化)に対してバイパス通路14内の空気の流量の変化が大きくなる開度(たとえば、40%〜60%)がベース開度として設定されてもよい。 In S104, the control device 200 controls the bypass valve 12 so that the opening degree of the bypass valve 12 becomes the base opening degree. The base opening degree is a predetermined opening degree. For example, the opening degree (for example, 40% to 60%) in which the change in the flow rate of air in the bypass passage 14 becomes large with respect to the change in the opening degree of the bypass valve 12 (change in the angle of the valve body) is set as the base opening degree. May be done.

S106にて、制御装置200は、吸入空気量Qinが下限吸入空気量Qin(0)よりも小さいか否かを判定する。吸入空気量Qinが下限吸入空気量Qin(0)よりも小さいと判定される場合(S106にてYES)、処理はS108に移される。 In S106, the control device 200 determines whether or not the intake air amount Qin is smaller than the lower limit intake air amount Qin (0). When it is determined that the intake air amount Qin is smaller than the lower limit intake air amount Qin (0) (YES in S106), the process is transferred to S108.

S108にて、制御装置200は、C点の圧力(第1圧力)を算出する。C点は、図1に示すように、バイパス通路14の一方端と第2吸気管24の一方端とが接続する接続位置よりもバイパス通路14側のバイパス通路14内の所定の位置である。制御装置200は、差圧センサ56cによって検出される圧力と、大気圧センサ204によって検出される圧力と、バイパスバルブ12の開度とに基づいてC点の圧力を算出する。 In S108, the control device 200 calculates the pressure at point C (first pressure). As shown in FIG. 1, point C is a predetermined position in the bypass passage 14 on the bypass passage 14 side of the connection position where one end of the bypass passage 14 and one end of the second intake pipe 24 are connected. The control device 200 calculates the pressure at point C based on the pressure detected by the differential pressure sensor 56c, the pressure detected by the atmospheric pressure sensor 204, and the opening degree of the bypass valve 12.

より具体的には、制御装置200は、バイパスバルブ12の開度からバイパス通路14における圧力損失を推定する。制御装置200は、たとえば、バイパスバルブ12の開度と圧力損失との関係を示すマップを用いてバイパスバルブ12の現在の開度から現在の開度に対応する圧力損失を推定する。制御装置200は、たとえば、差圧センサ56cによって検出される圧力に推定された圧力損失分と大気圧センサ204によって検出される大気圧とを加算してC点の圧力を推定する。 More specifically, the control device 200 estimates the pressure loss in the bypass passage 14 from the opening degree of the bypass valve 12. The control device 200 estimates, for example, the pressure loss corresponding to the current opening degree from the current opening degree of the bypass valve 12 by using a map showing the relationship between the opening degree of the bypass valve 12 and the pressure loss. For example, the control device 200 estimates the pressure at point C by adding the estimated pressure loss to the pressure detected by the differential pressure sensor 56c and the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 204.

なお、制御装置200は、たとえば、バイパスバルブ12の制御値に基づいてバイパスバルブ12の開度を推定してもよいし、あるいは、図示しない開度センサを用いてバイパスバルブ12の開度を検出してもよい。 The control device 200 may estimate the opening degree of the bypass valve 12 based on the control value of the bypass valve 12, or detect the opening degree of the bypass valve 12 by using an opening degree sensor (not shown). You may.

S110にて、制御装置200は、D点の圧力(第3圧力)を算出する。D点は、図1に示すように、上述のバイパス通路14と第2吸気管24との接続位置よりもエンジン1側の第3吸気管27内の所定の位置である。また、D点は、接続位置と吸気絞り弁10との間の位置でもある。制御装置200は、たとえば、吸気圧センサ18によって検出される吸気マニホールド28内の圧力と、吸気絞り弁10の開度とに基づいてD点の圧力を算出する。 In S110, the control device 200 calculates the pressure at point D (third pressure). As shown in FIG. 1, the point D is a predetermined position in the third intake pipe 27 on the engine 1 side of the connection position between the bypass passage 14 and the second intake pipe 24 described above. Point D is also a position between the connection position and the intake throttle valve 10. The control device 200 calculates the pressure at point D based on, for example, the pressure in the intake manifold 28 detected by the intake pressure sensor 18 and the opening degree of the intake throttle valve 10.

より具体的には、制御装置200は、吸気絞り弁10の開度から第3吸気管27における圧力損失を推定する。制御装置200は、たとえば、吸気絞り弁10の開度と圧力損失との関係を示すマップを用いて吸気絞り弁10の現在の開度から現在の開度に対応する圧力損失を推定する。制御装置200は、たとえば、吸気圧センサ18によって検出される圧力に推定された圧力損失分を加算してD点の圧力を推定する。 More specifically, the control device 200 estimates the pressure loss in the third intake pipe 27 from the opening degree of the intake throttle valve 10. The control device 200 estimates, for example, the pressure loss corresponding to the current opening degree from the current opening degree of the intake throttle valve 10 by using a map showing the relationship between the opening degree of the intake throttle valve 10 and the pressure loss. The control device 200 estimates the pressure at point D by adding the estimated pressure loss to the pressure detected by the intake pressure sensor 18, for example.

なお、制御装置200は、たとえば、吸気絞り弁10の制御値に基づいて吸気絞り弁10の開度を推定してもよいし、あるいは、図示しない開度センサを用いて吸気絞り弁10の開度を検出してもよい。 The control device 200 may estimate the opening degree of the intake throttle valve 10 based on the control value of the intake throttle valve 10, or open the intake throttle valve 10 by using an opening degree sensor (not shown). The degree may be detected.

S112にて、制御装置200は、E点の圧力(第2圧力)を算出する。E点は、上述のバイパス通路14と第2吸気管24との接続位置よりも過給機30側の第2吸気管24内の所定の位置である。制御装置200は、たとえば、エンジン回転数NEとエンジン1に供給される燃料量(燃料噴射量の指令値)とに基づいて過給機30の回転数を推定する。制御装置200は、推定された過給機30の回転数に基づいて過給圧を推定し、E点の圧力として算出する。制御装置200は、たとえば、エンジン回転数NEと燃料噴射量と過給機30の回転数との関係を示すマップを用いて現在のエンジン回転数NEと燃料噴射量とから現在の過給機30の回転数を推定する。同様に、制御装置200は、過給機30の回転数と過給圧との関係を示すマップを用いて推定された過給機30の回転数から現在の過給圧を推定する。 In S112, the control device 200 calculates the pressure at point E (second pressure). Point E is a predetermined position in the second intake pipe 24 on the supercharger 30 side of the connection position between the bypass passage 14 and the second intake pipe 24 described above. The control device 200 estimates the rotation speed of the turbocharger 30 based on, for example, the engine speed NE and the amount of fuel supplied to the engine 1 (command value of the fuel injection amount). The control device 200 estimates the supercharging pressure based on the estimated rotation speed of the supercharger 30, and calculates it as the pressure at point E. The control device 200 uses, for example, a map showing the relationship between the engine speed NE, the fuel injection amount, and the speed of the supercharger 30 to obtain the current engine speed NE and the fuel injection amount from the current supercharger 30. Estimate the number of revolutions of. Similarly, the control device 200 estimates the current supercharging pressure from the estimated rotation speed of the supercharger 30 using a map showing the relationship between the rotation speed of the supercharger 30 and the supercharging pressure.

S114にて、制御装置200は、C点の圧力とE点の圧力との差圧と、D点の圧力とE点の圧力との差圧とからバイパス通路14内を流通する空気の流量(以下、第1流量と記載する場合がある)を算出する。制御装置200は、たとえば、C点の圧力とE点の圧力との差圧と、D点の圧力とE点の圧力との差圧とから第2吸気管24を流通する空気がどのような割合で第3吸気管27とバイパス通路14とに分岐して流通するかを推定し、推定された割合と、第2吸気管24を流通する空気の流量とから第1流量を算出する。 In S114, the control device 200 receives the flow rate of air flowing through the bypass passage 14 from the difference pressure between the pressure at point C and the pressure at point E and the pressure difference between the pressure at point D and the pressure at point E ( Hereinafter, it may be referred to as the first flow rate). In the control device 200, for example, what kind of air is flowing through the second intake pipe 24 from the difference pressure between the pressure at point C and the pressure at point E and the pressure difference between the pressure at point D and the pressure at point E. It is estimated whether the third intake pipe 27 and the bypass passage 14 are branched and circulated at a ratio, and the first flow rate is calculated from the estimated ratio and the flow rate of the air flowing through the second intake pipe 24.

S116にて、制御装置200は、バイパスバルブ12の開度が目標開度になるようにバイパスバルブ12の開度を調整する。 In S116, the control device 200 adjusts the opening degree of the bypass valve 12 so that the opening degree of the bypass valve 12 becomes the target opening degree.

より具体的には、制御装置200は、たとえば、PM除去フィルタ56bに流通する流量がPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量になるようにバイパスバルブ12の目標開度を設定する。すなわち、制御装置200は、第1流量と過給機30のタービン36からPM除去フィルタ56bに流通する流量(以下、第2流量と記載する)との和がPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量のうちの下限値になるようにバイパスバルブ12の目標開度を設定する。なお、PM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量のうちの下限値は、実験等によって適合される予め定められた値である。 More specifically, the control device 200 sets the target opening degree of the bypass valve 12 so that, for example, the flow rate flowing through the PM removal filter 56b is a flow rate that suppresses overheating of the PM removal filter 56b. That is, in the control device 200, the sum of the first flow rate and the flow rate flowing from the turbine 36 of the supercharger 30 to the PM removal filter 56b (hereinafter referred to as the second flow rate) suppresses overheating of the PM removal filter 56b. The target opening degree of the bypass valve 12 is set so as to reach the lower limit of the flow rate. The lower limit of the flow rate for suppressing overheating of the PM removal filter 56b is a predetermined value adapted by experiments or the like.

制御装置200は、たとえば、上述の推定された割合と第2吸気管24を流通する空気の流量とから第3吸気管27を流通する空気の流量を算出する。制御装置200は、算出された第3吸気管27を流通する空気の流量とエンジン1の運転状態(たとえば、エンジン回転数NEと燃料噴射量の指令値)とから予め適合されたマップ等を用いて第2流量を推定する。制御装置200は、PM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量のうちの下限値から第2流量を減算することによって第1流量の目標流量を設定する。制御装置200は、第1流量が目標流量になる目標開度を予め適合されたマップ等を用いて設定する。制御装置200は、バイパスバルブ12の開度が設定された目標開度になるようにバイパスバルブ12を制御する。 The control device 200 calculates, for example, the flow rate of the air flowing through the third intake pipe 27 from the above-mentioned estimated ratio and the flow rate of the air flowing through the second intake pipe 24. The control device 200 uses a map or the like preliminarily adapted from the calculated flow rate of air flowing through the third intake pipe 27 and the operating state of the engine 1 (for example, the command value of the engine speed NE and the fuel injection amount). The second flow rate is estimated. The control device 200 sets the target flow rate of the first flow rate by subtracting the second flow rate from the lower limit value of the flow rate that suppresses overheating of the PM removal filter 56b. The control device 200 sets a target opening degree at which the first flow rate becomes the target flow rate by using a map or the like adapted in advance. The control device 200 controls the bypass valve 12 so that the opening degree of the bypass valve 12 becomes a set target opening degree.

S118にて、制御装置200は、エンジン1の運転領域がB’領域である状態が継続する時間(以下、継続時間と記載する)がしきい値Tよりも短いか否かを判定する。しきい値Tは、たとえば、バイパスバルブ12の開状態が継続した場合に過給圧が所定量だけ低下するまでの時間に基づいて設定されてもよいし、バイパス通路14を経由して必要な流量の空気をPM除去フィルタ56bに供給できなくなるまでの時間に基づいて設定されてもよい。しきい値Tは、予め定められた値であってもよい。継続時間がしきい値Tよりも短いと判定される場合(S118にてYES)、処理はS120に移される。 In S118, the control device 200 determines whether or not the time during which the operating region of the engine 1 is in the B'region (hereinafter referred to as the duration) is shorter than the threshold value T. The threshold value T may be set based on, for example, the time until the boost pressure drops by a predetermined amount when the bypass valve 12 continues to be open, or is required via the bypass passage 14. It may be set based on the time until the flow rate of air cannot be supplied to the PM removal filter 56b. The threshold value T may be a predetermined value. If it is determined that the duration is shorter than the threshold value T (YES in S118), the process is transferred to S120.

S120にて、制御装置200は、バイパス通路14内を流通する空気の流量がしきい値以上であるか否かを判定する。しきい値は、たとえば、上述の目標流量であってもよいし、目標流量に一定のマージンを加算した値であってもよい。バイパス通路14を流通する空気の流量がしきい値以上であると判定される場合(S120にてYES)、処理はS122に移される。 In S120, the control device 200 determines whether or not the flow rate of the air flowing through the bypass passage 14 is equal to or greater than the threshold value. The threshold value may be, for example, the above-mentioned target flow rate or a value obtained by adding a certain margin to the target flow rate. When it is determined that the flow rate of the air flowing through the bypass passage 14 is equal to or higher than the threshold value (YES in S120), the process is transferred to S122.

S122にて、制御装置200は、エンジン1の運転領域がB領域であるか、あるいは、PM除去フィルタ56bの再生が終了しているかを判定する。B領域は、エンジン1の運転領域(図2においてエンジン回転数NEがNE(0)以上となる運転領域)のうちのB’領域(図2の斜線の領域)とは異なる領域である。制御装置200は、たとえば、エンジン回転数NEと負荷とに基づく図2のグラフ上の位置がB領域内である場合にエンジン1の運転領域がB領域であると判定する。また、制御装置200は、たとえば、PM除去フィルタ56bの再生制御が実行中であることを示すフラグがオフ状態となっている場合、PM除去フィルタ56bの再生が終了していると判定する。エンジン1の運転領域がB領域であると判定される場合や、あるいは、PM除去フィルタ56bの再生が終了していると判定される場合には(S122にてYES)、処理はS124に移される。 In S122, the control device 200 determines whether the operating region of the engine 1 is the B region or whether the regeneration of the PM removal filter 56b is completed. The B region is a region different from the B'region (the shaded region in FIG. 2) in the operating region of the engine 1 (the operating region in which the engine speed NE is NE (0) or more in FIG. 2). For example, the control device 200 determines that the operating region of the engine 1 is the B region when the position on the graph of FIG. 2 based on the engine speed NE and the load is within the B region. Further, the control device 200 determines, for example, that the regeneration of the PM removal filter 56b has been completed when the flag indicating that the regeneration control of the PM removal filter 56b is being executed is off. When it is determined that the operating region of the engine 1 is the B region, or when it is determined that the regeneration of the PM removal filter 56b is completed (YES in S122), the process is transferred to S124. ..

S124にて、制御装置200は、バイパスバルブ12が閉じ状態(開度ゼロ)になるようにバイパスバルブ12を制御する。 In S124, the control device 200 controls the bypass valve 12 so that the bypass valve 12 is in the closed state (opening zero).

なお、上記した処理において、PM除去フィルタ56bの再生中でないと判定される場合や(S100にてNO)、運転領域がB’領域でないと判定される場合には(S102にてNO)、この処理は終了される。 In the above process, if it is determined that the PM removal filter 56b is not being regenerated (NO in S100), or if it is determined that the operating region is not in the B'region (NO in S102), this The process is terminated.

また、継続時間がしきい値T以上となる場合には(S118にてNO)、処理はS126に移される。S126にて、制御装置200は、バイパスバルブ12を閉じ状態(開度ゼロ)になるように制御する。 If the duration is equal to or greater than the threshold value T (NO in S118), the process is transferred to S126. In S126, the control device 200 controls the bypass valve 12 so as to be in the closed state (opening zero).

S128にて、制御装置200は、アイドルアップ制御を実行する。具体的には、制御装置200は、アイドル状態である場合におけるエンジン回転数NEの下限値をNE(0)からNE(1)に引き上げる。 At S128, the control device 200 executes idle-up control. Specifically, the control device 200 raises the lower limit of the engine speed NE in the idle state from NE (0) to NE (1).

一方、エアフローメータ208によって検出される吸入空気量Qinが下限吸入空気量Qin(0)以上であると判定される場合(S106にてNO)、処理はS130に移される。S130にて、制御装置200は、PM除去フィルタ56bの再生が終了しているか否かを判定する。PM除去フィルタ56bの再生が終了していると判定される場合(S130にてYES)、処理はS124に移される。もしそうでない場合(S130にてNO)、処理はS106に戻される。 On the other hand, when it is determined that the intake air amount Qin detected by the air flow meter 208 is equal to or greater than the lower limit intake air amount Qin (0) (NO in S106), the process is transferred to S130. In S130, the control device 200 determines whether or not the reproduction of the PM removal filter 56b is completed. When it is determined that the regeneration of the PM removal filter 56b is completed (YES in S130), the process is transferred to S124. If not (NO in S130), processing is returned to S106.

さらに、バイパス通路14内を流通する空気の流量がしきい値よりも小さいと判定される場合や(S120)、エンジン1の運転領域がB’領域内であると判定される場合(S122にてNO)、あるいは、PM除去フィルタ56bの再生が終了していないと判定される場合(S122にてNO)、処理はS108に移される。 Further, when it is determined that the flow rate of the air flowing through the bypass passage 14 is smaller than the threshold value (S120), or when it is determined that the operating region of the engine 1 is within the B'region (in S122). NO), or when it is determined that the regeneration of the PM removal filter 56b is not completed (NO in S122), the process is transferred to S108.

以上のような構造およびフローチャートに基づく制御装置200の動作について図4を参照しつつ説明する。図4は、制御装置200の動作を説明するための図である。図4において図1と同じ構成には同じ参照符号が付与されている。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。なお、たとえば、バイパスバルブ12は、閉じ状態である場合を想定する。 The operation of the control device 200 based on the above structure and the flowchart will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the control device 200. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the same configurations as those in FIG. Therefore, the detailed explanation will not be repeated. It should be noted that, for example, it is assumed that the bypass valve 12 is in the closed state.

制御装置200は、PM除去フィルタ56bにおけるPMの堆積量が再生判定値を超えると再生制御を実行するとともに再生制御が実行中であることを示すフラグがオン状態に設定される(S100にてYES)。 When the accumulated amount of PM in the PM removal filter 56b exceeds the regeneration determination value, the control device 200 executes the regeneration control and sets a flag indicating that the regeneration control is being executed to the ON state (YES in S100). ).

このとき、エンジン1の運転領域がB領域内である場合には(S102にてNO)、バイパスバルブ12は閉じたままとなる。そのため、第1吸気管22から吸入された空気は、図4の実線矢印に示されるように、コンプレッサ32から第2吸気管24、第3吸気管27を経由して吸気マニホールド28に到達し、気筒4内において燃料とともに燃焼させられる。気筒4から排出される排気は、排気マニホールド50、第1排気管52を経由してタービン36に流通し、過給機30を作動させた後に第2排気管54を経由して排気処理装置56に流通し、第3排気管58に排出される。 At this time, if the operating region of the engine 1 is within the B region (NO in S102), the bypass valve 12 remains closed. Therefore, the air sucked from the first intake pipe 22 reaches the intake manifold 28 from the compressor 32 via the second intake pipe 24 and the third intake pipe 27, as shown by the solid line arrow in FIG. It is burned together with fuel in the cylinder 4. The exhaust gas discharged from the cylinder 4 is circulated to the turbine 36 via the exhaust manifold 50 and the first exhaust pipe 52, and after operating the supercharger 30, the exhaust treatment device 56 is passed through the second exhaust pipe 54. It is distributed to the third exhaust pipe 58 and discharged to the third exhaust pipe 58.

一方、たとえば、運転者がアクセルペダルの踏み込みを解除するなどしてエンジン1の運転領域がB’領域内に移行する場合(S102にてYES)、バイパスバルブ12がベース開度で開かれる(S104)。 On the other hand, for example, when the operating region of the engine 1 shifts to the B'region (YES in S102) by, for example, the driver depressing the accelerator pedal, the bypass valve 12 is opened at the base opening (S104). ).

その結果、第1吸気管22から吸入された空気は、第2吸気管24から図4の実線矢印に示される第3吸気管27への経路と、図4の破線矢印に示されるバイパス通路14への経路とに分岐して流通する。 As a result, the air sucked from the first intake pipe 22 has a path from the second intake pipe 24 to the third intake pipe 27 shown by the solid arrow in FIG. 4 and the bypass passage 14 shown by the broken arrow in FIG. Branches and distributes along the route to.

吸入空気量Qinが下限吸入空気量Qin(0)よりも小さい場合には(S106にてYES)、C点の圧力が算出され(S108)、D点の圧力が算出され(S110)、E点の圧力が算出される(S112)。そして、C点の圧力とE点の圧力との差圧と、D点の圧力とE点の圧力との差圧とからバイパス通路14内を流通する空気の流量が算出され(S114)、算出された空気の流量に基づいて設定される目標開度になるようにバイパスバルブ12の開度が調整される(S116)。これにより、PM除去フィルタ56bに流通する流量がPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量になるため、PM除去フィルタ56bの温度の急上昇が抑制される。B’領域での継続時間がしきい値Tよりも短い場合において(S118にてYES)、バイパス通路を流通する空気の流量がしきい値上であって(S120にてYES)、かつ、PM除去フィルタ56bの再生が終了する場合には(S122にてYES)、バイパスバルブ12は閉じ状態に制御される(S124)。なお、B’領域での継続時間がしきい値T以上の時間になる場合には(S118にてNO)、バイパスバルブ12が閉じ状態に制御されるとともに(S126)、アイドルアップ制御が実行される(S128)。 When the intake air amount Qin is smaller than the lower limit intake air amount Qin (0) (YES in S106), the pressure at point C is calculated (S108), the pressure at point D is calculated (S110), and the pressure at point E is calculated. Pressure is calculated (S112). Then, the flow rate of the air flowing through the bypass passage 14 is calculated from the differential pressure between the pressure at the C point and the pressure at the E point and the differential pressure between the pressure at the D point and the pressure at the E point (S114). The opening degree of the bypass valve 12 is adjusted so as to reach the target opening degree set based on the flow rate of the air (S116). As a result, the flow rate flowing through the PM removal filter 56b becomes a flow rate that suppresses overheating of the PM removal filter 56b, so that a rapid rise in the temperature of the PM removal filter 56b is suppressed. When the duration in the B'region is shorter than the threshold value T (YES in S118), the flow rate of the air flowing through the bypass passage is above the threshold value (YES in S120), and PM When the regeneration of the removal filter 56b is completed (YES in S122), the bypass valve 12 is controlled to the closed state (S124). When the duration in the B'region is equal to or greater than the threshold value T (NO in S118), the bypass valve 12 is controlled to the closed state (S126), and idle-up control is executed. (S128).

以上のようにして、本実施の形態に係る排気処理装置によると、PM除去フィルタ56bの再生中にエンジン1の運転領域がB’領域に移行する場合、バイパスバルブ12が開かれることによって、B’領域に移行する前の排気エネルギーにより作動する過給機30によって過給された空気が第2吸気管24からバイパス通路14を経由して第2排気管54に流通する。その結果、PM除去フィルタ56bに流通するガスの流量を増加させることができる。特に、第1圧力、第2圧力および第3圧力を用いてバイパス通路14内の空気量を精度高く推定することができるため、PM除去フィルタ56bを流通するガス流量がPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量になるようにバイパスバルブ12の開度を精度高く調整することができる。これにより、PM除去フィルタ56bの温度の急上昇を抑制することができる。また、エンジン1の運転状態を燃費が悪化するように変化させたり、ヒータ等の部品を別途設けたりすることもないため、燃料消費量および製造コストの増加を抑制することができる。したがって、低吸入空気量の運転条件下で、燃料消費量および製造コストを増加させることなく、PM除去フィルタの再生中に温度の急上昇を抑制する排気処理装置を提供することができる。 As described above, according to the exhaust gas treatment device according to the present embodiment, when the operating region of the engine 1 shifts to the B'region during the regeneration of the PM removal filter 56b, the bypass valve 12 is opened, so that B The air supercharged by the supercharger 30 operated by the exhaust energy before the transition to the region flows from the second intake pipe 24 to the second exhaust pipe 54 via the bypass passage 14. As a result, the flow rate of the gas flowing through the PM removal filter 56b can be increased. In particular, since the amount of air in the bypass passage 14 can be estimated with high accuracy using the first pressure, the second pressure, and the third pressure, the gas flow rate flowing through the PM removal filter 56b causes the PM removal filter 56b to overheat. The opening degree of the bypass valve 12 can be adjusted with high accuracy so that the flow rate is suppressed. As a result, it is possible to suppress a rapid rise in the temperature of the PM removal filter 56b. Further, since the operating state of the engine 1 is not changed so as to deteriorate the fuel consumption and parts such as a heater are not separately provided, it is possible to suppress an increase in fuel consumption and manufacturing cost. Therefore, it is possible to provide an exhaust treatment device that suppresses a rapid rise in temperature during regeneration of a PM removal filter under operating conditions with a low intake air amount without increasing fuel consumption and manufacturing cost.

また、エンジン1の運転領域がB’領域内である場合でもPM除去フィルタの再生を継続させることができるため、PM除去フィルタの再生可能なエンジン1の運転領域を拡大させることができる。 Further, since the regeneration of the PM removal filter can be continued even when the operating region of the engine 1 is within the B'region, the operating region of the reproducible engine 1 of the PM removal filter can be expanded.

さらに、エンジン1の運転領域がB’領域内に移行する場合に、バイパスバルブ12の開度をベース開度にすることによって、バイパス通路14内に空気を速やかに流通させることができるため、PM除去フィルタ56bの温度の急上昇を抑制することができる。 Further, when the operating region of the engine 1 shifts to the B'region, by setting the opening degree of the bypass valve 12 to the base opening degree, air can be quickly circulated in the bypass passage 14, so that PM It is possible to suppress a rapid rise in the temperature of the removal filter 56b.

さらに、第1流量と第2流量との和がPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量になるようにバイパスバルブ12の開度を調整することによって、PM除去フィルタ56bに流通するガスの流量の減少を抑制して、PM除去フィルタ56bの温度の急上昇を抑制することができる。 Further, by adjusting the opening degree of the bypass valve 12 so that the sum of the first flow rate and the second flow rate is a flow rate that suppresses overheating of the PM removal filter 56b, the flow rate of the gas flowing through the PM removal filter 56b is increased. It is possible to suppress the decrease and suppress the rapid rise in the temperature of the PM removal filter 56b.

さらに、バイパスバルブ12の開度に基づく圧力損失、エンジン1の運転状態(エンジン回転数NEおよび燃料噴射量の指令値)および吸気絞り弁10の開度に基づく圧力損失を考慮して、第1圧力、第2圧力および第3圧力をそれぞれ算出することにより第1圧力、第2圧力および第3圧力を精度高く推定することができる。 Further, in consideration of the pressure loss based on the opening degree of the bypass valve 12, the operating state of the engine 1 (command value of the engine speed NE and the fuel injection amount), and the pressure loss based on the opening degree of the intake throttle valve 10, the first By calculating the pressure, the second pressure, and the third pressure, respectively, the first pressure, the second pressure, and the third pressure can be estimated with high accuracy.

さらに、バイパスバルブ12を開いた後に、PM除去フィルタ56bの再生中にエンジン1の運転状態がB’領域に移行してからの継続時間がしきい値T以上の時間となる場合、エンジン1の運転状態がB領域に移行する場合、および、PM除去フィルタ56bの再生が完了した場合のうちの少なくともいずれかの場合にバイパスバルブ12を閉じることによって、バイパスバルブ12の開状態が不必要に継続されることを抑制することができるため、過給圧の低下を抑制することができる。 Further, when the duration after the operating state of the engine 1 shifts to the B'region during the regeneration of the PM removal filter 56b after opening the bypass valve 12 becomes a time of the threshold value T or more, the engine 1 By closing the bypass valve 12 when the operating state shifts to the B region and at least one of the cases where the regeneration of the PM removal filter 56b is completed, the open state of the bypass valve 12 continues unnecessarily. Since it can be suppressed, it is possible to suppress a decrease in the boost pressure.

以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態において、タービン36は、タービンブレードを有するものとして説明したが、タービンブレードに加えてタービンブレードに流通する排気の流速を変化させるベーンを含むものであってもよい。制御装置200は、たとえば、PM除去フィルタ56bの再生中であって、かつ、エンジン1の運転領域がB’領域に移行する場合に、タービンブレードに流通する排気の流速が高くなるようにベーンをアクチュエータ等を用いて制御してもよい。
Hereinafter, a modified example will be described.
In the above-described embodiment, the turbine 36 has been described as having a turbine blade, but may include a vane that changes the flow velocity of the exhaust gas flowing through the turbine blade in addition to the turbine blade. The control device 200 vanes so that the flow velocity of the exhaust gas flowing through the turbine blades increases, for example, when the PM removal filter 56b is being regenerated and the operating region of the engine 1 shifts to the B'region. It may be controlled by using an actuator or the like.

さらに上述の実施の形態においては、制御装置200は、PM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量のうちの下限値から第2流量を減算することによって第1流量の目標流量を設定するものとして説明したが、たとえば、PM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量のうちの下限値を第1流量の目標流量として設定してもよいし、あるいは、下限吸入空気量Qin(0)を目標流量として設定してもよい。このようにしても、PM除去フィルタ56bに流通するガスの流量をPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量にすることができる。 Further, in the above-described embodiment, the control device 200 is described as setting the target flow rate of the first flow rate by subtracting the second flow rate from the lower limit value of the flow rate for suppressing overheating of the PM removal filter 56b. However, for example, the lower limit of the flow rate for suppressing overheating of the PM removal filter 56b may be set as the target flow rate of the first flow rate, or the lower limit intake air amount Qin (0) may be set as the target flow rate. You may. Even in this way, the flow rate of the gas flowing through the PM removal filter 56b can be set to a flow rate that suppresses overheating of the PM removal filter 56b.

さらに上述の実施の形態においては、制御装置200は、PM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量のうちの下限値から第2流量を減算することによって第1流量の目標流量を設定するものとして説明したが、第1流量や第2流量が変化する場合におけるガスの流通経路の長さの違いに起因した遅れ時間等を考慮して目標流量を設定してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the control device 200 is described as setting the target flow rate of the first flow rate by subtracting the second flow rate from the lower limit value of the flow rate for suppressing overheating of the PM removal filter 56b. However, the target flow rate may be set in consideration of the delay time due to the difference in the length of the gas flow path when the first flow rate or the second flow rate changes.

さらに上述の実施の形態においては、エンジン回転数NEと燃料噴射量の指令値とから過給機30の回転数を算出し、算出された過給機30の回転数からE点の圧力(第2圧力)を算出するものとして説明したが、たとえば、エンジン回転数NEと燃料噴射量の指令値とからマップ等を用いて直接的にE点の圧力を算出してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the rotation speed of the supercharger 30 is calculated from the engine rotation speed NE and the command value of the fuel injection amount, and the pressure at point E is calculated from the calculated rotation speed of the supercharger 30 (No. 2 Pressure) has been described, but for example, the pressure at point E may be calculated directly from the engine speed NE and the command value of the fuel injection amount using a map or the like.

さらに上述の実施の形態においては、バイパスバルブ12は、バイパス通路14に設けられるものとして説明したが、たとえば、バイパス通路14の一方端と第2吸気管24の一方端との接続位置に設けられる三方弁であってもよい。この場合において、三方弁は、たとえば、エンジン1の運転領域がB領域である場合には、第2吸気管24から流通する空気がバイパス通路14に流通しないようにバイパス通路14と第2吸気管24および第3吸気管27とが遮断するように制御装置200によって制御される。また、三方弁は、たとえば、エンジン1の運転領域がB’領域に移行する場合に、PM除去フィルタ56bに流通するガスの流量がPM除去フィルタ56bの過熱を抑制する流量になる割合で第2吸気管24から流通する空気をバイパス通路14と第3吸気管27とに分岐させるように制御装置200によって制御される。 Further, in the above-described embodiment, the bypass valve 12 has been described as being provided in the bypass passage 14, but is provided, for example, at a connection position between one end of the bypass passage 14 and one end of the second intake pipe 24. It may be a three-way valve. In this case, for example, when the operating region of the engine 1 is the B region, the three-way valve has a bypass passage 14 and a second intake pipe so that the air flowing from the second intake pipe 24 does not flow to the bypass passage 14. It is controlled by the control device 200 so as to shut off the 24 and the third intake pipe 27. Further, in the three-way valve, for example, when the operating region of the engine 1 shifts to the B'region, the flow rate of the gas flowing through the PM removal filter 56b becomes the flow rate that suppresses overheating of the PM removal filter 56b. The control device 200 controls the air flowing from the intake pipe 24 so as to branch into the bypass passage 14 and the third intake pipe 27.

さらに上述の実施の形態においては、制御装置200は、差圧センサ56cにより検出される差圧に基づいてPMの堆積量を推定するものとして説明したが、たとえば、制御装置200は、エンジン1の運転条件(たとえば、エンジン回転数NEや燃料噴射量の指令値や吸入空気量Qin等)から複数の気筒4からのPMの排出量の推定値を算出し、算出された排出量の推定値を積算することによってPMの堆積量を取得してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the control device 200 has been described as estimating the accumulated amount of PM based on the differential pressure detected by the differential pressure sensor 56c. For example, the control device 200 is the engine 1. Estimated values of PM emissions from a plurality of cylinders 4 are calculated from operating conditions (for example, engine speed NE, fuel injection amount command value, intake air amount Qin, etc.), and the calculated emission amount estimates are used. The accumulated amount of PM may be obtained by integrating.

さらに上述の実施の形態においては、燃料添加装置から排気に燃料を添加することによってPM除去フィルタ56bの再生を行なうものとして説明したが、たとえば、気筒4に設けられるインジェクタからのポスト噴射によって排気に燃料を添加することによってPM除去フィルタ56bの再生を行なうようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the PM removal filter 56b is regenerated by adding fuel to the exhaust gas from the fuel addition device. However, for example, the exhaust gas is produced by post-injection from an injector provided in the cylinder 4. The PM removal filter 56b may be regenerated by adding fuel.

さらに上述の実施の形態においては、排気処理装置56にPM除去フィルタ56bの前後の差圧を検出する差圧センサ56cを含むものとして説明したが、たとえば、差圧センサ56cの第1検出素子が設けられる位置および第2検出素子が設けられる位置のそれぞれに圧力センサを設ける構成としてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the exhaust treatment device 56 has been described as including the differential pressure sensor 56c for detecting the differential pressure before and after the PM removal filter 56b. For example, the first detection element of the differential pressure sensor 56c is described. A pressure sensor may be provided at each of the position where the second detection element is provided and the position where the second detection element is provided.

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
The above-mentioned modification may be carried out in whole or in combination.
It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 エンジン、2 エンジンブロック、4 気筒、12 バイパスバルブ、14 バイパス通路、22,24,27 吸気管、28 吸気マニホールド、30 過給機、32 コンプレッサ、36 タービン、50 排気マニホールド、52,54,58 排気管、56 排気処理装置、56a 酸化触媒、56b PM除去フィルタ、56c 差圧センサ、60 EGR装置、62 EGRバルブ、66 EGR通路、200 制御装置、202 エンジン回転数センサ、204 大気圧センサ、208 エアフローメータ。 1 engine, 2 engine blocks, 4 cylinders, 12 bypass valves, 14 bypass passages, 22, 24, 27 intake pipes, 28 intake manifolds, 30 superchargers, 32 compressors, 36 turbines, 50 exhaust manifolds, 52, 54, 58 Exhaust pipe, 56 exhaust treatment device, 56a oxidation catalyst, 56b PM removal filter, 56c differential pressure sensor, 60 EGR device, 62 EGR valve, 66 EGR passage, 200 control device, 202 engine rotation speed sensor, 204 atmospheric pressure sensor, 208 Air flow meter.

Claims (7)

エンジンに接続され、排気が流通する排気通路と、
前記排気通路に設けられ、前記排気通路を流通する前記排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記エンジンに接続され、吸気が流通する吸気通路と、
前記排気通路を流通する排気のエネルギーを用いて前記吸気通路を流通する吸気を過給する過給機と、
前記吸気通路のうちの前記過給機によって過給された吸気が流通する部分と、前記排気通路のうちの前記過給機と前記フィルタとの間の部分とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路内を流通する空気の流量の調整が可能な開閉弁と、
前記開閉弁の開度を調整するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記フィルタに堆積した前記粒子状物質を燃焼させる再生中に、前記エンジンの運転状態が低負荷かつ低回転数の予め定められた運転状態に移行する場合に、前記バイパス通路内の第1圧力と、前記吸気通路と前記バイパス通路との接続位置よりも前記過給機側の前記吸気通路内の第2圧力との差圧と、前記接続位置よりも前記エンジン側の前記吸気通路内の第3圧力と前記第2圧力との差圧とを用いて前記バイパス通路内を流通する空気の流量を推定し、前記フィルタを流通するガスの流量が前記フィルタの過熱を抑制する流量になるように前記開閉弁の開度を調整する、排気処理装置。
An exhaust passage that is connected to the engine and allows exhaust to flow,
A filter provided in the exhaust passage and collecting particulate matter contained in the exhaust flowing through the exhaust passage,
An intake passage connected to the engine and through which intake air flows,
A supercharger that supercharges the intake air that flows through the intake passage using the energy of the exhaust gas that flows through the exhaust passage.
A bypass passage connecting a portion of the intake passage to which the intake air supercharged by the supercharger flows and a portion of the exhaust passage between the supercharger and the filter.
An on-off valve that can adjust the flow rate of air flowing through the bypass passage,
A control device for adjusting the opening degree of the on-off valve is provided.
The control device is in the bypass passage when the operating state of the engine shifts to a predetermined operating state of low load and low rotation speed during regeneration of burning the particulate matter deposited on the filter. The difference pressure between the first pressure of the above and the second pressure in the intake passage on the supercharger side of the connection position between the intake passage and the bypass passage, and the intake on the engine side of the connection position. The flow rate of air flowing through the bypass passage is estimated using the differential pressure between the third pressure in the passage and the second pressure, and the flow rate of the gas flowing through the filter suppresses overheating of the filter. An exhaust treatment device that adjusts the opening degree of the on-off valve so as to be.
前記制御装置は、前記エンジンの運転状態が前記予め定められた運転状態に移行する場合に、前記開閉弁の開度を予め定められたベース開度にした後に、前記開閉弁の開度を調整する、請求項1に記載の排気処理装置。 When the operating state of the engine shifts to the predetermined operating state, the control device adjusts the opening degree of the on-off valve after setting the opening degree of the on-off valve to a predetermined base opening degree. The exhaust treatment device according to claim 1. 前記制御装置は、前記排気通路から前記フィルタに流通するガスの流量と前記バイパス通路内を流通する空気の流量との和が前記フィルタの過熱を抑制する流量になるように前記開閉弁の開度を調整する、請求項1または2に記載の排気処理装置。 In the control device, the opening degree of the on-off valve is such that the sum of the flow rate of the gas flowing from the exhaust passage to the filter and the flow rate of the air flowing in the bypass passage is a flow rate for suppressing overheating of the filter. The exhaust treatment apparatus according to claim 1 or 2. 前記排気処理装置は、前記フィルタよりも前記過給機側の前記排気通路内の圧力を検出する排気圧力検出部をさらに備え、
前記制御装置は、前記排気圧力検出部によって検出される圧力と前記開閉弁の開度とに基づいて前記第1圧力を推定する、請求項1〜3のいずれかに記載の排気処理装置。
The exhaust treatment device further includes an exhaust pressure detecting unit that detects the pressure in the exhaust passage on the supercharger side of the filter.
The exhaust treatment device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device estimates the first pressure based on the pressure detected by the exhaust pressure detection unit and the opening degree of the on-off valve.
前記制御装置は、前記エンジンの回転数と、前記エンジンに供給される燃料量とに基づいて前記第2圧力を推定する、請求項1〜4のいずれかに記載の排気処理装置。 The exhaust treatment device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control device estimates the second pressure based on the rotation speed of the engine and the amount of fuel supplied to the engine. 前記排気処理装置は、
前記接続位置よりも前記エンジン側の前記吸気通路内の圧力を検出する吸気圧力検出部と、
前記接続位置と前記吸気圧力検出部との間の前記吸気通路内に設けられる吸気絞り弁とをさらに備え、
前記制御装置は、前記吸気圧力検出部によって検出される圧力と前記吸気絞り弁の開度とに基づいて前記第3圧力を推定する、請求項1〜5のいずれかに記載の排気処理装置。
The exhaust treatment device is
An intake pressure detection unit that detects the pressure in the intake passage on the engine side of the connection position,
Further provided with an intake throttle valve provided in the intake passage between the connection position and the intake pressure detection unit.
The exhaust treatment device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device estimates the third pressure based on the pressure detected by the intake pressure detecting unit and the opening degree of the intake throttle valve.
前記制御装置は、前記開閉弁を開いた後に、前記フィルタの再生中に前記エンジンの運転状態が前記予め定められた運転状態に移行してから予め定められた時間が経過する場合、前記エンジンの運転状態が前記予め定められた運転状態と異なる運転状態となる場合、および、前記フィルタの再生が完了した場合のうちの少なくともいずれかの場合に前記開閉弁を閉じる、請求項1〜6のいずれかに記載の排気処理装置。 When the predetermined time elapses after the operating state of the engine shifts to the predetermined operating state during the regeneration of the filter after the on-off valve is opened, the control device of the engine of the engine. Any of claims 1 to 6, wherein the on-off valve is closed when the operating state is different from the predetermined operating state, or at least one of the cases where the regeneration of the filter is completed. Exhaust treatment device described in Crab.
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