JP7178219B2 - 制御装置、排ガス浄化システムおよびエンジンの制御方法 - Google Patents
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Description
エンジンの排気流路に配置されるDOCと、上記排気流路の上記DOCの下流側に配置されるDPFと、上記DOCおよび上記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、上記DPFを昇温することで上記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
上記強制再生処理は、上記DOCが第1温度まで昇温するように上記昇温手段を制御する第1昇温処理と、上記第1昇温処理の完了後に上記DPFが上記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように上記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、
上記昇温手段は、上記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
上記制御装置は、
上記第1昇温処理から上記第2昇温処理に切り換えるときに、上記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を上記排気スロットルバルブに実行させるように構成されているバルブ開閉動作実行部を備える。
エンジンの排気流路に配置されるDOCと、上記排気流路の上記DOCの下流側に配置されるDPFと、上記DOCおよび上記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、上記DPFを昇温することで上記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行するエンジンの制御方法であって、
上記強制再生処理は、上記DOCが第1温度まで昇温するように上記昇温手段を制御する第1昇温処理と、上記第1昇温処理の完了後に上記DPFが上記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように上記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、
上記昇温手段は、上記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
上記エンジンの制御方法は、
上記第1昇温処理から上記第2昇温処理に切り換えるときに、上記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を実行するステップを備える。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
図1に示されるように、排ガス浄化装置5は、DOC51とDPF52とを有している。制御装置3は、エンジン1の排気流路15に設けられる排ガス浄化装置5の再生(回復)を、後述する昇温手段6を制御することにより実行するものである。
DPF52で除去されたPMは、エンジン運転中に燃焼室12から排出される高温の排ガスによって一部が燃焼するが(連続再生)、残りのPMは、DPF52のろ過壁に蓄積していく。このため、制御装置3は、DPF52のろ過壁に蓄積するPMを強制的に燃焼させて、ろ過壁を再生させる強制再生処理FRPを実行する必要がある。
上述した昇温手段6は、図2に示されるように、燃料噴射弁13および排気スロットルバルブ22を含んでいる。なお、図2に示されるように、昇温手段6は、吸気スロットルバルブ21又は後述する排気流路噴射弁16の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。
噴射制御部33は、燃料噴射弁13より噴射される未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料の噴射量を制御可能に構成されている。図示される実施形態では、図3Aに示されるように、エンジン回転数および燃焼室12の供給空気量を入力値とし、未燃燃料の噴射タイミングおよび未燃燃料の噴射量を出力値とする第1制御マップ321が記憶部32(図2参照)に予め記憶されている。なお、エンジン回転数には、例えばエンジン本体11に接続される不図示のシャフト(回転軸部材)の回転数を検出する不図示の回転数センサから取得される計測値が用いられる。また、燃焼室12の供給空気量には、例えば吸気流路14に設けられる不図示のエアフロメーターから取得される計測値から算出される算出値が用いられる。
スロットルバルブ開度指示部34は、スロットルバルブ2(吸気スロットルバルブ21および排気スロットルバルブ22)の開度を制御可能に構成されている。図示される実施形態では、図3Bに示されるように、エンジンの運転状況に関する情報7を入力値とし、時間毎のスロットルバルブ2の指示開度I(フィードフォワード開度FF)を出力値とする第2制御マップ322が記憶部32(図2参照)に予め記憶されている。第2制御マップ322は、吸気スロットルバルブ21および排気スロットルバルブ22の夫々に個別に対応する複数枚の制御マップからなる。また、第2制御マップ322は、通常運転時の指示開度Iに対応する第2制御マップ322Aと、第1昇温処理FHP時の指示開度Iに対応する第2制御マップ322Bと、第2昇温処理SHP時の指示開度Iに対応する第2制御マップ322Cと、を含む複数枚の制御マップからなる。第2制御マップ322A~322Cの夫々は、入力値に対応する出力値が他の第2制御マップ322とは異なっている。
図示される実施形態では、エンジンの制御方法100(100A)は、図4に示されるように、ステップS101~S108を備えている。
図示される実施形態では、上述した制御装置3は、図8に示されるように、フィードフォワード開度取得部38と、フィードバック開度取得部39と、指示開度決定部40と、をさらに備えている。
よって、エンジンの運転状況に関する情報7に基づいて取得されるフィードフォワード開度FFのみを排気スロットルバルブ22の指示開度Iにすると、上記外乱により排気流路15を流れる排ガスが目標温度TTを超えた高温になった際に、高温状態が改善されずにエンジン本体11の故障およびDOC51の酸化触媒の熱劣化を招く虞がある。
図11に示される実施形態では、上述した指示開度決定ステップは、ステップS302、S303、S305、S306を含んでいる。
10 排ガス浄化システム
11 エンジン本体
12 燃焼室
13 燃料噴射弁
14 吸気流路
15 排気流路
16 排気流路噴射弁
17 ターボチャージャ
18 EGR装置
2 スロットルバルブ
21 吸気スロットルバルブ
22 排気スロットルバルブ
3 制御装置
31 入出力部
32 記憶部
33 噴射制御部
34 スロットルバルブ開度指示部
35 強制再生処理実施要件判定部
36 強制再生処理実行部
36A 第1昇温処理実行部
36B 第2昇温処理実行部
37 バルブ開閉動作実行部
38 フィードフォワード開度取得部
39 フィードバック開度取得部
40 指示開度決定部
41 制御ゲイン調整部
5 排ガス浄化装置
51 DOC
52 DPF
6 昇温手段
7 エンジンの運転状況に関する情報
8 排ガス温度検出装置
100,100A~100C エンジンの制御方法
DT 検出温度
FB フィードバック開度
FF フィードフォワード開度
FHP 第1昇温処理
FRP 強制再生処理
H 第2指示開度
I 指示開度
SHP 第2昇温処理
T 所定時間
T1 第1温度
T2 第2温度
TT 目標温度
VO バルブ開閉動作
Claims (11)
- エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
前記強制再生処理は、前記DOCが第1温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第1昇温処理と、前記第1昇温処理の完了後に前記DPFが前記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記制御装置は、
前記第1昇温処理から前記第2昇温処理に切り換えるときに、前記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を前記排気スロットルバルブに実行させるように構成されているバルブ開閉動作実行部を備え、
前記所定時間は1秒以下である
制御装置。 - 前記バルブ開閉動作実行部は、前記バルブ開閉動作の実行時における前記排気スロットルバルブを開く速度又は閉じる速度の少なくとも一方が所定速度以下になるように前記排気スロットルバルブに指示するように構成されている
請求項1に記載の制御装置。 - 前記バルブ開閉動作実行部は、前記バルブ開閉動作の実行時における前記排気スロットルバルブの開度として、全開よりも小さい開度を、前記排気スロットルバルブに指示するように構成されている
請求項1又は2に記載の制御装置。 - 前記バルブ開閉動作実行部は、前記第2昇温処理におけるレイトポスト噴射よりも前に、前記バルブ開閉動作を前記排気スロットルバルブに実行させるように構成されている
請求項1乃至3の何れか1項に記載の制御装置。 - エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
前記強制再生処理は、前記DOCが第1温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第1昇温処理と、前記第1昇温処理の完了後に前記DPFが前記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記制御装置は、
前記第1昇温処理から前記第2昇温処理に切り換えるときに、前記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を前記排気スロットルバルブに実行させるように構成されているバルブ開閉動作実行部を備え、
前記エンジンの運転状況に関する情報に基づいて、前記排気スロットルバルブの開度であるフィードフォワード開度を取得可能に構成されているフィードフォワード開度取得部と、
予め設定された目標温度と、前記排気流路を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置により取得した検出温度との差分、に基づいて、前記排気スロットルバルブの開度であるフィードバック開度を取得可能に構成されているフィードバック開度取得部と、
前記フィードフォワード開度取得部で取得した前記フィードフォワード開度、および前記フィードバック開度取得部で取得した前記フィードバック開度のうちの、開度が大きい方を前記排気スロットルバルブに指示するための指示開度とする指示開度決定部と、をさらに備える
制御装置。 - 前記フィードバック開度を算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている制御ゲイン調整部をさらに備え、
前記制御ゲイン調整部は、前記検出温度が前記目標温度を超過し、且つ、前記フィードバック開度が前記フィードフォワード開度以下の場合において、再度算出された前記フィードバック開度が前記フィードフォワード開度よりも大きくなるように前記制御ゲインを調整するように構成されている
請求項5に記載の制御装置。 - 前記フィードバック開度を算出する際の制御ゲインを調整可能に構成されている制御ゲイン調整部をさらに備え、
前記制御ゲイン調整部は、前記検出温度が前記目標温度以下、且つ、前記フィードフォワード開度が前記フィードバック開度以下の場合において、再度算出された前記フィードバック開度が前記フィードフォワード開度よりも小さくなるように前記制御ゲインを調整するように構成されている
請求項5又は6に記載の制御装置。 - 前記エンジンの運転状況に関する情報は、前記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む
請求項5乃至7の何れか1項に記載の制御装置。 - 請求項1乃至8の何れか1項に記載の制御装置と、
前記DOCと、
前記DPFと、
前記排気スロットルバルブを含む前記昇温手段と、を備える
排ガス浄化システム。 - エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行するエンジンの制御方法であって、
前記強制再生処理は、前記DOCが第1温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第1昇温処理と、前記第1昇温処理の完了後に前記DPFが前記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記エンジンの制御方法は、
前記第1昇温処理から前記第2昇温処理に切り換えるときに、前記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を実行するステップを備え、
前記所定時間は1秒以下である
エンジンの制御方法。 - エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行するエンジンの制御方法であって、
前記強制再生処理は、前記DOCが第1温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第1昇温処理と、前記第1昇温処理の完了後に前記DPFが前記第1温度よりも高い第2温度まで昇温するように前記昇温手段を制御する第2昇温処理と、を含み、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記エンジンの制御方法は、
前記第1昇温処理から前記第2昇温処理に切り換えるときに、前記排気スロットルバルブの開度を所定開度よりも所定時間だけ大きくするバルブ開閉動作を実行するステップを備え、
前記エンジンの運転状況に関する情報に基づいて、前記排気スロットルバルブの開度であるフィードフォワード開度を取得するフィードフォワード開度取得ステップと、
予め設定された目標温度と、前記排気流路を流れる排ガスの温度を検出可能な排ガス温度検出装置により取得した検出温度との差分、に基づいて、前記排気スロットルバルブの開度であるフィードバック開度を取得するフィードバック開度取得ステップと、
前記フィードフォワード開度取得ステップで取得した前記フィードフォワード開度、および前記フィードバック開度取得ステップで取得した前記フィードバック開度のうちの、開度が大きい方を前記排気スロットルバルブに指示するための指示開度とする指示開度決定ステップと、をさらに備える
エンジンの制御方法。
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