JP2008138537A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】未燃燃料の供給制御の応答性を確保しつつ、酸化触媒から未燃燃料が流出してフィルタにて燃焼する場合でも精度の良い未燃燃料の供給制御が可能にする。
【解決手段】未燃燃料添加量Qaが酸化触媒における処理可能量Qpよりも大きいときには(S14)、排気流量Qeが所定流量Q1以下である場合はエンジンの運転状態からDPFの入口温度を推定し、この入口温度に基づいて未燃燃料の供給をフィードフォワード制御する一方(S10、S20)、排気流量Qeが所定流量Q1より大きい場合はDPFの出口温度に基づいてDPFの入口温度を推定し、この入口温度に基づいて未燃燃料の供給をフィードバック制御する(S10、S16)。
【選択図】図2An unburned fuel supply control with high accuracy is possible even when unburned fuel flows out of an oxidation catalyst and burns in a filter while ensuring the responsiveness of unburned fuel supply control.
When an unburned fuel addition amount Qa is larger than a processable amount Qp in an oxidation catalyst (S14), when an exhaust flow rate Qe is equal to or less than a predetermined flow rate Q1, an inlet temperature of the DPF is estimated from an engine operating state. In addition, while feedforward control of the supply of unburned fuel is performed based on the inlet temperature (S10, S20), when the exhaust flow rate Qe is greater than the predetermined flow rate Q1, the DPF inlet temperature is estimated based on the DPF outlet temperature, The supply of unburned fuel is feedback controlled based on the inlet temperature (S10, S16).
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)の強制再生時における未燃燃料の供給を制御する技術に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine, and more particularly to a technique for controlling the supply of unburned fuel during forced regeneration of a DPF (diesel particulate filter).
ディーゼルエンジンの排気を浄化する装置として、DPFを備えるものが知られている。DPFは、排気通路に設けられ、排気中のパティキュレート(以下、PMという)を捕集する。また、DPFに捕集されて堆積したPMを除去するために、DPFの上流に酸化触媒を備え、この酸化触媒に未燃燃料を流入させて排気温度を上昇させることにより、DPFに捕集されたPMの主成分であるすすを燃焼させる強制再生装置が知られている。 A device having a DPF is known as a device for purifying exhaust gas from a diesel engine. The DPF is provided in the exhaust passage and collects particulates (hereinafter referred to as PM) in the exhaust. In addition, in order to remove the PM collected and accumulated in the DPF, an oxidation catalyst is provided upstream of the DPF, and the unburnt fuel is allowed to flow into the oxidation catalyst to raise the exhaust gas temperature. A forced regeneration device that burns soot, which is the main component of PM, is known.
また、触媒の上流側及び下流側に温度センサを設け、これらの温度センサにより検出された排気温度に基づいて、触媒にその温度に見合った適正量の未燃燃料を供給する技術が知られている。更に、触媒の上流側の温度センサが故障した場合に、エンジンの運転状態に基づいて触媒に流入する排気温度を推定して、上流側の温度センサの出力として代用する技術も知られている(特許文献1)。
上述した特許文献1等の技術を踏まえると、強制再生装置においてDPF内の温度を適正に制御するため、DPFの上流に温度センサを設け、この温度センサにより検出された排気温度に基づいて或いはエンジンの運転状態から推定された排気温度に基づいて酸化触媒に適正量の未燃燃料を供給する方法が考えられる。
しかしながら、例えば酸化触媒における酸化機能が低下したり上流側の温度センサが故障したりして、酸化触媒に酸化機能を超える流量の未燃燃料が流入してしまうと、DPF内で未燃燃料が燃焼する場合がある。このような場合では、DPFの上流の温度からでは、DPF内の温度を適正に制御することは困難である。
In view of the technology disclosed in
However, if, for example, the oxidation function of the oxidation catalyst decreases or the temperature sensor on the upstream side breaks down, and unburned fuel with a flow rate exceeding the oxidation function flows into the oxidation catalyst, the unburned fuel flows in the DPF. May burn. In such a case, it is difficult to properly control the temperature in the DPF from the temperature upstream of the DPF.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、フィルタの上流に設けられた酸化触媒に対し主としてフィルタの上流の温度に基づいて未燃燃料の供給制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、未燃燃料の供給制御の応答性を確保しつつ、酸化触媒から未燃燃料が流出してフィルタにて燃焼する場合でも精度の良い未燃燃料の供給制御が可能な排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and its object is to supply unburned fuel to an oxidation catalyst provided upstream of the filter mainly based on the temperature upstream of the filter. In an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that performs control, supply of unburned fuel with high accuracy even when unburned fuel flows out of an oxidation catalyst and burns in a filter while ensuring responsiveness of unburned fuel supply control An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can be controlled.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明では、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、フィルタの上流側の排気通路に設けられた酸化触媒と、酸化触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、フィルタの出口温度を検出する出口温度検出手段と、フィルタを通過する排気流量を検出する流量検出手段と、酸化触媒において酸化処理可能な燃料の流量である処理可能量を推定する処理可能量推定手段と、流量検出手段により検出された排気流量が所定流量より大きく、かつ未燃燃料供給手段により酸化触媒に供給される未燃燃料の供給量が処理可能量推定手段により推定された処理可能量より大きいときに、出口温度検出手段により検出された出口温度に基づいてフィルタの入口温度を推定し、該入口温度が設定温度になるように、未燃燃料供給手段をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、流量検出手段により検出された排気流量が所定流量以下であるときに、フィルタの入口温度が設定温度になるように、未燃燃料供給手段をフィードフォワード制御するフィードフォワード制御手段と、を含んで内燃機関の排気浄化装置を構成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for collecting particulates in exhaust gas, and an oxidation catalyst provided in an exhaust passage upstream of the filter. An unburned fuel supply means for supplying unburned fuel to the oxidation catalyst, an outlet temperature detection means for detecting the outlet temperature of the filter, a flow rate detection means for detecting an exhaust flow rate passing through the filter, and an oxidation treatment in the oxidation catalyst A processable quantity estimation means for estimating a processable quantity, which is a flow rate of possible fuel, and an unburned fuel whose exhaust flow rate detected by the flow rate detection means is larger than a predetermined flow rate and which is supplied to the oxidation catalyst by the unburned fuel supply means When the fuel supply amount is larger than the processable amount estimated by the processable amount estimation means, the inlet temperature of the filter is estimated based on the outlet temperature detected by the outlet temperature detection means. When the exhaust flow rate detected by the flow rate detecting means and the feedback control means for performing feedback control of the unburned fuel supply means so that the inlet temperature becomes the set temperature, An exhaust purification device for an internal combustion engine is configured to include a feedforward control unit that feedforward-controls the unburned fuel supply unit so as to reach a set temperature.
また、請求項2の発明では、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、フィルタの上流側の排気通路に設けられた酸化触媒と、酸化触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、フィルタの出口温度を検出する出口温度検出手段と、フィルタの入口温度を検出する入口温度検出手段と、フィルタを通過する排気流量を検出する流量検出手段と、入口温度検出手段または酸化触媒の異常を検出する異常検出手段と、流量検出手段により検出された排気流量が所定流量より大きく、かつ異常検出手段により異常が検出されたときに、出口温度検出手段により検出された出口温度に基づいてフィルタの入口温度を推定し、該入口温度が設定温度になるように、未燃燃料供給手段をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、流量検出手段により検出された排気流量が所定流量以下であるときに、フィルタの入口温度が設定温度になるように、未燃燃料供給手段をフィードフォワード制御するフィードフォワード制御手段と、を含んで内燃機関の排気浄化装置を構成することを特徴とする。
In the invention of
また、請求項3の発明では、請求項1または2において、内燃機関の吸気流量を検出する吸気流量検出手段と、外気温度を検出する外気温検出手段と、を更に備え、フィルタの入口温度は、出口温度検出手段により検出された出口温度、吸気流量検出手段により検出された吸気流量及び外気温検出手段により検出された外気温度に基づいて推定されることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The invention of
本発明の請求項1の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気流量が所定流量より大きく、かつ未燃燃料の供給量が酸化触媒において酸化処理可能な流量より大きいときには、フィルタの出口温度に基づいて入口温度が推定される。そして、この推定された入口温度に基づいて未燃燃料の供給がフィードバック制御されるので、例え未燃燃料の供給量が酸化触媒における酸化処理可能量より大きくなりフィルタに未燃燃料が流入して燃焼したとしても、フィルタの入口温度ではなく出口温度に基づいて未燃燃料の供給が制御されることとなり、フィルタ内の温度を適正に制御することができる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of
一方、排気流量が少ない場合には、フィルタへの未燃燃料の供給がフィードフォワード制御されるので、例えフィルタ内の熱容量が大きくとも応答性のよい未燃燃料の供給制御が可能となる。
また、本発明の請求項2の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気流量が所定流量より大きく、かつ入口温度検出手段または酸化触媒が異常である場合には、フィルタの出口温度に基づいて入口温度が推定される。そして、この推定された入口温度に基づいて未燃燃料の供給がフィードバック制御されるので、例え未燃燃料の供給量が酸化触媒における酸化処理可能量より大きくなりフィルタに未燃燃料が流入して燃焼したとしても、フィルタの入口温度ではなく出口温度に基づいて未燃燃料の供給が制御されることとなり、フィルタ内の温度を適正に制御することができる。
On the other hand, when the exhaust gas flow rate is small, the supply of unburned fuel to the filter is feedforward controlled. Therefore, even if the heat capacity in the filter is large, it is possible to control the supply of unburned fuel with good responsiveness.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to
一方、排気流量が少ない場合には、フィルタへの未燃燃料の供給がフィードフォワード制御されるので、例えフィルタ内の熱容量が大きくとも応答性のよい未燃燃料の供給制御が可能となる。
本発明の請求項3の内燃機関の排気浄化装置によれば、フィルタの出口温度から入口温度を推定する際に、外気温も加味して推定するので、精度良く入口温度を得ることができる。
On the other hand, when the exhaust gas flow rate is small, the supply of unburned fuel to the filter is feedforward controlled. Therefore, even if the heat capacity in the filter is large, it is possible to control the supply of unburned fuel with good responsiveness.
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたエンジン(内燃機関)1の全体構成図を示している。
エンジン1は、例えばコモンレール式直列多気筒のディーゼルエンジンである。エンジン1のシリンダヘッド2には、燃焼室3に臨んで電磁式の燃料噴射ノズル(未燃燃料供給手段)4が気筒毎に設けられている。各燃料噴射ノズル4は高圧パイプ5によりコモンレール6に接続されるとともに、コモンレール6は高圧パイプ7を介して高圧ポンプ8に接続されている。高圧ポンプ8は燃料タンク9に貯留された燃料(軽油)をコモンレール6に供給する機能を有しており、コモンレール6に供給された燃料は高圧の状態で蓄えられ、各燃料噴射ノズル4から燃焼室3内に噴射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an engine (internal combustion engine) 1 to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied.
The
シリンダヘッド2には、各気筒毎に燃焼室と連通する吸気ポート10及び排気ポート11が夫々形成されており、吸気ポート10には吸気管12が、排気ポート11には排気管13が接続されている。また、シリンダヘッド2には、吸気ポート10を開閉する吸気バルブ14と、排気ポート11を開閉する排気バルブ15とが設けられている。
吸気管12には、吸入空気量を調節する電磁式の吸気絞り弁16と、その上流側に吸気流量を検出するエアフローセンサ17が設けられている。
The
The
排気管13と吸気管12との間には、電磁開閉弁であるEGR弁19が介挿されたEGR管18が設けられている。EGR管18は、一端が排気ポート11近傍で排気管13に接続される一方、他端が吸気ポート10近傍で吸気管12に接続され、排気管13と吸気管12とを連通する。
排気管13には、上流側から順番に、触媒ユニット20、DPF(本発明のフィルタに該当する)21が介装されている。触媒ユニット20は、筒状のケースの中に第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23が収容されて形成されている。第1の酸化触媒22は排気上流側に設けられ、第2の酸化触媒23は第1の酸化触媒22と間隔をおいて下流側に設けられている。第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23は、排気中のCO及びHCを酸化させてCO2及びH2Oに変換させるとともに、排気中のNOを酸化させてNO2を生成する機能を有する。
Between the
A
本実施の形態のDPF21は、酸化触媒機能付き(酸化触媒担持型)のものである。DPF21は、例えば、ハニカム担体の通路の上流側及び下流側を交互にプラグで閉鎖して、通路を形成する多孔質の壁にプラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の酸化機能を有する触媒貴金属を担持して形成されており、排気中のPMを捕集する機能を有する。
The
また、第1の酸化触媒22の上流側近傍には、第1の酸化触媒22に流入する直前の排気温度Tf1を検出する第1の温度センサ24が設けられている。第1の酸化触媒22と第2の酸化触媒23との間には、第1の酸化触媒22を通過した直後の排気温度Tf2を検出する第2の温度センサ(入口温度検出手段)25が備えられている。DPF21の下流側には、DPF21通過直後の排気温度Tf3を検出する第3の温度センサ(出口温度検出手段)26が設けられている。更に、DPF21の上流側及び下流側には、DPF21の上流側と下流側との差圧Pdを検出する差圧センサ27が備えられている。
A
ECU30は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)等を含んで構成されている。
ECU30の入力側には、上述したエアフローセンサ17、第1の温度センサ24、第2の温度センサ25、第3の温度センサ26及び差圧センサ27の他に、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ31、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルポジションセンサ32、及び車速を検出する車速センサ33等が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。
The
On the input side of the
一方、ECU30の出力側には、燃料噴射ノズル4、吸気絞り弁16、EGR弁19の等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づきECU30において演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR量等がそれぞれ出力され、これにより、適正なタイミングで吸気絞り弁16、燃料噴射ノズル4、EGR弁19等の制御が実施される。
On the other hand, various output devices such as the fuel injection nozzle 4, the
以上のように、DPF21の上流に第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23を配置することにより、下流側の第2の酸化触媒23からNO2がDPF21に流入し、DPF21に捕集され堆積しているPM中の炭素成分であるすすと反応して酸化させる。そして、酸化したすすはCO2となり、DPF21から除去され、DPF21が連続的に再生される(連続再生)。
As described above, by disposing the first oxidation catalyst 22 and the
上記の連続再生では、エンジン1の運転状況により十分にDPF21の再生が行われない場合がある。そこで、ECU30は、DPF21に所定量以上のPMが堆積した場合に強制再生を実施させる。強制再生は、エンジン運転時における燃料の主噴射の後にポスト噴射を行って、エンジン1から排気とともに未燃燃料を排出し第1の酸化触媒22に供給することによって行われる。第1の酸化触媒22に供給された未燃燃料は酸化し、排気温度を上昇させる。これにより、DPF21に堆積したPM中のすすを燃焼させ、DPF21を再生させる。
In the continuous regeneration described above, the
本発明に係る排気浄化装置では、更に、DPF21近辺の外気温Toを検出する外気温センサ35が備えられており、外気温To、排気流量Qe、吸気流量Qi及び排気温度Tf3に基づいて、強制再生における未燃燃料の供給を制御する。以下、本発明に係る排気浄化装置の制御内容について説明する。
図2は、強制再生時における未燃燃料の供給制御手順の第1の実施形態を示すフローチャートであり、以下、同フローチャートに沿って本発明に係る強制再生時における未燃燃料の供給制御を説明する。
The exhaust emission control device according to the present invention further includes an outside
FIG. 2 is a flowchart showing the first embodiment of the unburned fuel supply control procedure at the time of forced regeneration. Hereinafter, the unburned fuel supply control at the time of forced regeneration according to the present invention will be described along the flowchart. To do.
本ルーチンは、強制再生開始に伴い実行が開始され、強制再生時に適宜な間隔で繰り返し実行される。
先ずステップS12では、第2の温度センサ25により検出された排気温度Tf2と排気流量Qeから第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23において酸化処理可能な未燃燃料の最大流量である処理可能量Qpを推定する。処理可能量Qpの推定は、例えばあらかじめ実験等により確認しECU30の記憶装置に記憶させておいたマップから、第2の温度センサ25により検出された排気温度Tf2と排気流量Qeとに基づいて読み出すことによって行われる。そして、ステップS14に進む。
This routine starts when forced regeneration starts, and is repeatedly executed at appropriate intervals during forced regeneration.
First, in step S12, the processing is the maximum flow rate of unburned fuel that can be oxidized in the first oxidation catalyst 22 and the
ステップS14では、直前に燃料噴射ノズル4から噴射された(ECU30において設定した)未燃燃料の流量である未燃燃料添加量(第1の酸化触媒22に供給される未燃燃料の供給量)QaがステップS12において推定された処理可能量Qpより大きいか否かを判別する。未燃燃料添加量Qaが処理可能量Qpより大きい場合は、ステップS10に進む。 In step S14, the amount of unburned fuel added (the amount of unburned fuel supplied to the first oxidation catalyst 22) that is the flow rate of unburned fuel (set in the ECU 30) injected from the fuel injection nozzle 4 immediately before. It is determined whether or not Qa is larger than the processable amount Qp estimated in step S12. When the unburned fuel addition amount Qa is larger than the processable amount Qp, the process proceeds to step S10.
ステップS10では、排気流量Qeが所定流量Q1より大きいか否かを判定する。排気流量Qeが所定流量Q1より大きい場合は、ステップS16に進む。なお、排気流量Qeは、例えばエアフローセンサ17により検出された吸気流量Qiから演算したり、排気管13に流量計を設け直接検出したりして得ればよい(流量検出手段)。
ステップS16では、第3の温度センサ26から入力した排気温度(出口温度)Tf3、エアフローセンサ17から入力した吸気流量Qi及び外気温センサ35から入力した外気温Toに基づいて、DPF21の入口側の排気温度(入口温度)Ti1を推定する。そして、このDPFの入口温度Ti1が設定温度T2となるように燃料噴射ノズル4から噴射する燃料噴射量をフィードバック制御(推定DPF入口温度F/B制御)して、本ルーチンを終了する。なお、設定温度T2は、強制再生時にDPF21に堆積したPMが効率よく燃焼する温度に設定すればよい。
In step S10, it is determined whether or not the exhaust flow rate Qe is greater than a predetermined flow rate Q1. If the exhaust flow rate Qe is greater than the predetermined flow rate Q1, the process proceeds to step S16. The exhaust flow rate Qe may be obtained, for example, by calculating from the intake flow rate Qi detected by the
In step S16, based on the exhaust temperature (exit temperature) Tf3 input from the
一方、ステップS10において排気流量Qeが所定流量Q1以下であると判定された場合は、ステップS20に進む。
ステップS20では、例えば、エンジン運転状態(エンジン回転速度及び負荷等)に基づいて、DPF21の入口側の排気温度(入口温度)Ti1を推定し、この入口温度Ti1が設定温度T2になるように燃料噴射ノズル4から噴射する燃料噴射量をフィードフォワード制御(F/F制御)する。なお、ここでの入口温度Ti1の推定は、例えばあらかじめ実験等により確認しECU30の記憶装置に記憶させておいたマップからエンジン運転状態に基づいて読み出すことによって行えばよい。そして、本ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined in step S10 that the exhaust flow rate Qe is equal to or less than the predetermined flow rate Q1, the process proceeds to step S20.
In step S20, for example, the exhaust temperature (inlet temperature) Ti1 on the inlet side of the
一方、ステップS14において未燃燃料添加量Qaが処理可能量Qp以下であると判定された場合は、ステップS40に進む。
ステップS40では、第2の温度センサ25から入力した排気温度Tf2が設定温度T2となるように燃料噴射ノズル4から噴射する燃料噴射量をフィードバック制御(検出DPF入口温度F/B制御)して、本ルーチンを終了する。
On the other hand, when it is determined in step S14 that the unburned fuel addition amount Qa is equal to or less than the processable amount Qp, the process proceeds to step S40.
In step S40, feedback control (detected DPF inlet temperature F / B control) is performed on the fuel injection amount injected from the fuel injection nozzle 4 so that the exhaust temperature Tf2 input from the
なお、本制御におけるステップS10〜16の制御が、本発明のフィードバック制御手段に、ステップS10〜14、20の制御が、本発明のフィードフォワード制御手段に該当する。
図3は、ステップS16において実施するDPF21の入口温度Ti1の推定制御を示すブロック図である。
In addition, control of step S10-16 in this control corresponds to the feedback control means of this invention, and control of step S10-14, 20 corresponds to the feedforward control means of this invention.
FIG. 3 is a block diagram showing the estimation control of the inlet temperature Ti1 of the
温度勾配演算部40では、第3の温度センサ24から入力した排気温度Tf3に基づいて、その温度勾配Dtを演算する。
乗算部42では、温度勾配演算部40により演算された温度勾配Dtと、エアフローセンサ17により検出された吸入空気量Qiをゲイン部44においてゲインしたものとを乗算することで、温度上昇(下降)遅れによる補正量Tcを演算する。この補正量Tcの演算において、吸気流量Qiを加味するのは、吸気流量が排気流量に相関するからであって、排気流量が多い場合は温度上昇(下降)遅れが小さくなる一方、排気流量が少ない場合は温度上昇(下降)遅れが大きくなるからである。
The temperature
The
一方、温度低下量演算部46では、排気温度Tf3、吸気流量Qi及び外気温Toに基づいて、DPF21を通過する際の排気の温度低下量Tdを演算する。
加算部48では、排気温度Tf3に、乗算部42において演算した補正量Tc及び温度低下量演算部46において演算した温度低下量Tdを加算する。
1次遅れ処理部50では、加算部48における加算結果に対して、吸気流量Qiに基づく処理量で1次遅れ処理を行い、DPF21の入口温度Ti1を演算する。
On the other hand, the temperature decrease
The
The first-
上記のような内燃機関の排気浄化装置では、第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23にて酸化処理が可能な流量(処理可能量Qp)より多くの未燃燃料が添加されたときに、排気流量Qeが所定流量Q1以下である場合では、例えば、エンジン運転状態に基づいてDPF21の入口温度Ti1を推定し、この入口温度Ti1が設定温度T2となるようにフィードフォワード制御される。このようにエンジン運転状態に基づいて燃料噴射をフィードフォワード制御することで、応答性のよい燃料噴射制御が可能となる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described above, when more unburned fuel is added than the flow rate that can be oxidized by the first oxidation catalyst 22 and the second oxidation catalyst 23 (processable amount Qp). In the case where the exhaust flow rate Qe is equal to or less than the predetermined flow rate Q1, for example, the inlet temperature Ti1 of the
一方、処理可能量Qpより多くの未燃燃料が添加されたときに、排気流量Qeが所定流量Q1より大きい場合では、DPF21の出口温度Tf3から入口温度Ti1を推定し、この入口温度Ti1が設定温度T2となるようにフィードバック制御される。このように、DPF21の出口温度Tf3から入口温度Ti1を推定することから、第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23にて酸化処理されなかった未燃燃料がDPF21に流入しても、DPF21内の温度を許容温度範囲内に維持することができ、DPF21の溶損を防止することができる。また、DPF21の出口温度Tf3に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御することから、精度の良い燃料噴射を行うことができる。なお、ここで、排気流量Qeが所定流量Q1より大きいことを条件としているのは、排気流量Qeがある程度確保されていない場合ではDPF出口側での排気温度の応答性が低いためであって、エンジン1の過渡期運転における未燃燃料供給制御の精度低下を回避するためである。
On the other hand, when more unburned fuel than the processable amount Qp is added and the exhaust flow rate Qe is larger than the predetermined flow rate Q1, the inlet temperature Ti1 is estimated from the outlet temperature Tf3 of the
図4は、上記の実施形態におけるDPF21の出口温度Tf3、この出口温度Tf3に基づいて推定したDPF21の入口温度Ti1、及びDPF21入口側での実際の排気温度Ti2の推移の一例を示している。
図4に示すように、実際の排気温度Ti2に対して、出口温度Tf3に基づいて推定した入口温度Ti1は、若干の遅れがあるものの略一致している。このように、本発明の排気浄化装置により、DPF21の出口温度Tf3に基づいて入口温度Ti1を精度良く推定することができる。
FIG. 4 shows an example of changes in the outlet temperature Tf3 of the
As shown in FIG. 4, the inlet temperature Ti1 estimated based on the outlet temperature Tf3 is substantially the same as the actual exhaust temperature Ti2, although there is a slight delay. Thus, the exhaust gas purification apparatus of the present invention can accurately estimate the inlet temperature Ti1 based on the outlet temperature Tf3 of the
そして、本実施形態では、未燃燃料添加量Qa及び排気流量Qeにより、DPF21の入口温度の推定方法を切り換えることで、未燃燃料の供給制御の応答性を確保しつつ、第2の酸化触媒23から未燃燃料が流出してDPF21にて燃焼する場合でも精度の良い未燃燃料の供給制御が可能となる。
図5は、強制再生時における未燃燃料の供給制御手順の第2の実施形態を示すフローチャートである。以下、前述した第1の実施形態との相違点のみ説明する。
In this embodiment, the second oxidation catalyst is ensured while ensuring the responsiveness of the unburned fuel supply control by switching the estimation method of the inlet temperature of the
FIG. 5 is a flowchart showing a second embodiment of the unburned fuel supply control procedure during forced regeneration. Only the differences from the first embodiment will be described below.
本実施形態では、先ずステップS32において、第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23が異常である(酸化触媒の酸化機能が低下している)か否かを判定する。これらの酸化触媒22、23が異常である場合は、ステップS10に進む。酸化触媒22、23が異常でない場合は、ステップS36に進む。酸化触媒22、23が異常であるか否か、即ち酸化触媒22、23の酸化機能が低下しているか否かについては、例えば未燃燃料の供給が開始されてから所定時間経過後における第1の酸化触媒22に流入する排気の温度Tf1と第1の酸化触媒22から流出する排気の温度Tf2あるいはDPF21から排出する排気の温度Tf3とに基づき、酸化触媒22、23での温度上昇度合いにより判定すればよい。
In the present embodiment, first, in step S32, it is determined whether or not the first oxidation catalyst 22 and the
ステップS36では、第1の温度センサ24または第2の温度センサ25が異常であるか否かを判定する。第1の温度センサ24または第2の温度センサ25が異常である場合は、ステップS10に進む。第1の温度センサ24または第2の温度センサ25が異常でない場合は、ステップS40に進む。
なお、本制御におけるステップS10、S32、S36、S16の制御が、本発明のフィードバック制御手段に該当する。
In step S36, it is determined whether or not the
In addition, control of step S10, S32, S36, S16 in this control corresponds to the feedback control means of this invention.
以上により本実施形態では、酸化触媒22、23が異常である場合あるいは第1または第2の温度センサ24、25が異常である場合には、排気流量Qeが所定流量Q1より大きいことを条件として、DPF21の出口温度Tf3に基づいて未燃燃料の供給制御を行う。酸化触媒22、23が異常である場合は、未燃燃料の多くが酸化触媒22、23から流出しDPF21にて燃焼するが、DPF21から排出した排気の温度に基づいて未燃燃料の供給制御を行うことで、DPF21での未燃燃量の燃焼による排気温度の上昇を監視でき、未燃燃料の供給過多によるDPF21の溶損を防止することができる。また、第1の温度センサ24または第2の温度センサ25が異常である場合は、この温度センサを用いることなく未燃燃料の供給制御が可能となり、未燃燃料の供給制御の信頼性を確保することができる。
As described above, in this embodiment, when the
なお、上述したような、酸化触媒22、23が異常であるか否か、第1の温度センサ24または第2の温度センサ25が異常であるか否か、といった判別制御のうち、いずれか一つのみ行ってもよい。また、これらの判別制御と、第1の実施形態における未燃燃料添加量Qaが処理可能量Qp以上であるか否かといった判別制御とを組み合わせて行ってもよく、これらの判別制御を複数行えば、未燃燃料の供給制御の信頼性を向上させることができる。
It should be noted that any one of the determination controls as described above, such as whether or not the
1 エンジン
4 燃料噴射ノズル
21 DPF
17 エアフローセンサ
22 第1の酸化触媒
23 第2の酸化触媒
24 第1の温度センサ
25 第2の温度センサ
26 第3の温度センサ
30 ECU
1 Engine 4
17 air flow sensor 22
Claims (3)
前記フィルタの上流側の前記排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記酸化触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、
前記フィルタの出口温度を検出する出口温度検出手段と、
前記フィルタを通過する排気流量を検出する流量検出手段と、
前記酸化触媒において酸化処理可能な燃料の流量である処理可能量を推定する処理可能量推定手段と、
前記流量検出手段により検出された排気流量が所定流量より大きく、かつ前記未燃燃料供給手段により酸化触媒に供給される未燃燃料の供給量が前記処理可能量推定手段により推定された処理可能量より大きいときに、前記出口温度検出手段により検出された出口温度に基づいて前記フィルタの入口温度を推定し、該入口温度が設定温度になるように、前記未燃燃料供給手段をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記流量検出手段により検出された排気流量が所定流量以下であるときに、前記フィルタの入口温度が設定温度になるように、前記未燃燃料供給手段をフィードフォワード制御するフィードフォワード制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulates in the exhaust;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage upstream of the filter;
Unburned fuel supply means for supplying unburned fuel to the oxidation catalyst;
Outlet temperature detecting means for detecting the outlet temperature of the filter;
A flow rate detecting means for detecting an exhaust flow rate passing through the filter;
A processable amount estimating means for estimating a processable amount that is a flow rate of fuel that can be oxidized in the oxidation catalyst;
A processable amount in which the exhaust gas flow rate detected by the flow rate detection unit is larger than a predetermined flow rate, and the supply amount of unburned fuel supplied to the oxidation catalyst by the unburnt fuel supply unit is estimated by the processable amount estimation unit. When it is larger, feedback is performed to estimate the inlet temperature of the filter based on the outlet temperature detected by the outlet temperature detecting means, and to feedback-control the unburned fuel supply means so that the inlet temperature becomes a set temperature. Control means;
A feedforward control means for feedforward controlling the unburned fuel supply means so that an inlet temperature of the filter becomes a set temperature when an exhaust flow rate detected by the flow rate detection means is equal to or lower than a predetermined flow rate;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記フィルタの上流側の前記排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記酸化触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、
前記フィルタの出口温度を検出する出口温度検出手段と、
前記フィルタの入口温度を検出する入口温度検出手段と、
前記フィルタを通過する排気流量を検出する流量検出手段と、
前記入口温度検出手段または前記酸化触媒の異常を検出する異常検出手段と、
前記流量検出手段により検出された排気流量が所定流量より大きく、かつ前記異常検出手段により異常が検出されたときに、前記出口温度検出手段により検出された出口温度に基づいて前記フィルタの入口温度を推定し、該入口温度が設定温度になるように、前記未燃燃料供給手段をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記流量検出手段により検出された排気流量が所定流量以下であるときに、前記フィルタの入口温度が設定温度になるように、前記未燃燃料供給手段をフィードフォワード制御するフィードフォワード制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulates in the exhaust;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage upstream of the filter;
Unburned fuel supply means for supplying unburned fuel to the oxidation catalyst;
Outlet temperature detecting means for detecting the outlet temperature of the filter;
An inlet temperature detecting means for detecting an inlet temperature of the filter;
A flow rate detecting means for detecting an exhaust flow rate passing through the filter;
An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the inlet temperature detecting means or the oxidation catalyst;
When the exhaust flow rate detected by the flow rate detection means is larger than a predetermined flow rate and an abnormality is detected by the abnormality detection means, the inlet temperature of the filter is set based on the outlet temperature detected by the outlet temperature detection means. A feedback control means for performing feedback control of the unburned fuel supply means so that the inlet temperature becomes a set temperature,
A feedforward control means for feedforward controlling the unburned fuel supply means so that an inlet temperature of the filter becomes a set temperature when an exhaust flow rate detected by the flow rate detection means is equal to or lower than a predetermined flow rate;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
外気温度を検出する外気温検出手段と、を更に備え、
前記入口温度は、前記出口温度検出手段により検出された出口温度、前記吸気流量検出手段により検出された吸気流量及び前記外気温検出手段により検出された外気温度に基づいて推定されることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 An intake flow rate detecting means for detecting an intake flow rate of the internal combustion engine;
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature,
The inlet temperature is estimated based on the outlet temperature detected by the outlet temperature detection means, the intake air flow rate detected by the intake flow rate detection means, and the outside air temperature detected by the outside air temperature detection means. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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-
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