JP2008231951A - Engine exhaust emission temperature estimation device and engine exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気温度推定装置及びエンジンの排気浄化装置に関し、詳細には、温度センサ等の直接的な検出手段によらずに排気温度を把握することを可能とする技術に関する。特に、排気中のパティキュレートを捕集させるためのパティキュレートフィルタを備えるエンジンにおいて、排気温度センサが故障した場合においても排気温度を把握して、パティキュレートフィルタの再生を的確に行うことができるようにするための技術に関する。 The present invention relates to an engine exhaust temperature estimation device and an engine exhaust purification device, and more particularly, to a technology that makes it possible to grasp an exhaust temperature without using a direct detection means such as a temperature sensor. In particular, in an engine equipped with a particulate filter for collecting particulates in exhaust gas, the exhaust temperature can be grasped and the particulate filter can be regenerated accurately even when the exhaust temperature sensor fails. It is related to technology.
ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下「DPF」という。)は、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(以下「パティキュレート」という。)を除去するものとして一般的に知られた装置である。このDPFは、セラミック等からなるフィルタ担体を備え、排気中のパティキュレートをこのフィルタ担体により捕集して、これを除去するものである。 A diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”) is a device generally known to remove particulate matter (hereinafter referred to as “particulate”) discharged from a diesel engine. The DPF includes a filter carrier made of ceramic or the like, and collects particulates in the exhaust gas by the filter carrier and removes them.
フィルタ担体の上流に酸化触媒を備えたDPFは、連続再生式のDPFとして知られている。この連続再生式のDPFにおいては、排気中の一酸化窒素が酸化触媒により酸化反応性の高い二酸化窒素に転換され、この二酸化窒素により、フィルタ担体に堆積しているパティキュレートが酸化され、処理される。ディーゼルエンジンから排出される大気汚染物質であるパティキュレートと窒素酸化物(以下「NOx」という。)との同時低減を目的として、連続再生式のDPFと、尿素還元式のNOx触媒とを併用した排気浄化装置の開発が進められている。 A DPF having an oxidation catalyst upstream of a filter carrier is known as a continuous regeneration type DPF. In this continuous regeneration type DPF, nitrogen monoxide in the exhaust gas is converted into nitrogen dioxide having high oxidation reactivity by an oxidation catalyst, and the particulates deposited on the filter carrier are oxidized and processed by this nitrogen dioxide. The A continuous regeneration type DPF and a urea reduction type NOx catalyst were used together for the purpose of simultaneously reducing particulates and nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NOx”), which are air pollutants discharged from a diesel engine. Development of an exhaust purification system is underway.
DPFを備える排気浄化装置においては、DPFの再生機能を良好に発揮させるため、エンジンの排気温度を検出し、これに基づいて実際の排気温度を制御する必要がある。低速走行時におけるなど、排気温度の低下によりDPF内の温度が低下して、パティキュレートがその着火温度に満たないような運転条件においては、パティキュレートを燃焼させることができないか、又は燃焼させることができたとしても、これが緩慢となって、パティキュレートの処理が良好に進まないからである。 In an exhaust gas purification apparatus equipped with a DPF, it is necessary to detect the exhaust temperature of the engine and control the actual exhaust gas temperature based on this in order to satisfactorily perform the regeneration function of the DPF. Under operating conditions where the temperature in the DPF decreases due to a decrease in the exhaust temperature, such as during low-speed driving, and the particulates do not reach the ignition temperature, the particulates cannot be burned or burnt. Even if it is possible to do so, this is slow and the particulate processing does not proceed well.
そこで、DPFの内部をパティキュレートの処理にとって好適な温度範囲に制御するため、DPFの上流又は下流に排気温度を検出するための温度センサを設置し、これにより検出される排気温度に基づいて、エンジンに対する燃料供給等を制御することとしている(特許文献1)。
しかしながら、このような排気浄化装置においては、温度センサが故障した場合に、燃料供給等の制御により排気温度の低下を補償することができなくなるという問題がある。排気温度の低下を補償することができないと、DPFの再生機能を充分に発揮させることができず、パティキュレートの過剰な堆積によりDPFにおける圧損が増大して、燃費を悪化させたり、過剰に堆積したパティキュレートの突発的な燃焼によりフィルタ担体に過大な熱負荷をかけて、フィルタ担体を破損させたりするおそれがある。 However, in such an exhaust purification device, there is a problem that when the temperature sensor fails, it is impossible to compensate for a decrease in exhaust temperature by controlling fuel supply or the like. If the exhaust temperature drop cannot be compensated for, the DPF regeneration function cannot be fully exerted, and excessive pressure build-up of the particulates increases pressure loss in the DPF, thereby deteriorating fuel consumption or excessive accumulation. The sudden burning of the particulates may cause an excessive heat load on the filter carrier and damage the filter carrier.
従って、温度センサが故障した場合であっても排気温度を把握して、DPFの再生機能を維持することができるようにするため、温度センサの故障に対するバックアップ機能が備わることが望まれる。
本発明は、以上の問題に考慮したエンジンの排気温度推定装置及びエンジンの排気浄化装置を提供するものである。
Therefore, it is desirable to provide a backup function for the failure of the temperature sensor so that the exhaust temperature can be grasped and the DPF regeneration function can be maintained even if the temperature sensor fails.
The present invention provides an engine exhaust temperature estimation device and an engine exhaust purification device that take the above problems into consideration.
本発明に係るエンジンの排気温度推定装置は、ターボチャージャを備えるエンジンの排気温度を推定する装置として構成される。ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の吸気圧力を検出するとともに、ターボチャージャのタービンの回転速度、及びエンジンに供給される燃料の流量を検出し、検出した吸気圧力、タービンの回転速度及び燃料流量に基づいて、エンジンの排気温度を算出するものである。 The engine exhaust temperature estimation device according to the present invention is configured as a device for estimating the exhaust temperature of an engine equipped with a turbocharger. Based on the detected intake pressure, turbine rotational speed, and fuel flow rate, while detecting the intake pressure downstream of the compressor of the turbocharger, and detecting the rotational speed of the turbine of the turbocharger and the flow rate of fuel supplied to the engine. Thus, the exhaust temperature of the engine is calculated.
本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、ターボチャージャを備えるエンジンの排気を浄化する装置として、上記の排気温度推定装置と、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタとを備えて構成され、排気温度推定装置により算出した排気温度に基づいて、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を制御するものである。 An exhaust emission control device for an engine according to the present invention is configured to include the exhaust temperature estimation device described above and a particulate filter that collects particulates in exhaust gas as a device for purifying exhaust gas of an engine equipped with a turbocharger. The temperature of the exhaust gas flowing into the particulate filter is controlled based on the exhaust gas temperature calculated by the exhaust gas temperature estimating device.
本発明によれば、ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の吸気圧力、タービンの回転速度、及びエンジンに供給される燃料の流量に基づいてエンジンの排気温度を算出することとしたので、温度センサ等の直接的な検出手段によらずに排気温度を把握することができる。そして、パティキュレートフィルタを備えるエンジンにおいては、温度センサ等によらずに排気温度を把握することが可能であることで、排気温度センサの故障時においてもパティキュレートフィルタの再生機能を維持して、パティキュレートの過剰な堆積による燃費の悪化を回避するとともに、フィルタ担体に対する熱負荷を抑制することができる。 According to the present invention, the exhaust gas temperature of the engine is calculated based on the intake pressure downstream of the compressor of the turbocharger, the rotational speed of the turbine, and the flow rate of the fuel supplied to the engine. The exhaust temperature can be ascertained without using direct detection means. And in an engine equipped with a particulate filter, it is possible to grasp the exhaust temperature without using a temperature sensor or the like, so that the regeneration function of the particulate filter is maintained even when the exhaust temperature sensor fails, While avoiding deterioration of fuel consumption due to excessive accumulation of particulates, it is possible to suppress the thermal load on the filter carrier.
以下に図面を参照して、本発明の実施の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温度推定装置を備えるエンジン1の構成を示している。本実施形態において、排気温度推定装置の「演算ユニット」及び排気浄化装置の「制御ユニット」としての機能は、エンジン1のコントロールユニット101に兼備させている。エンジン1は、ディーゼルエンジンであり、トラック等の車両の駆動源を構成する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of an
吸気通路11の導入部には、図示しないエアクリーナが取り付けられており、エアクリーナにより吸入空気中の粉塵が除去される。吸気通路11には、ターボチャージャ12のコンプレッサ12aが設置されており、コンプレッサ12aにより吸入空気が圧縮されて送り出される。圧縮された吸入空気は、図示しないインタークーラにより冷却された後、サージタンク13に流入し、マニホールド部で各気筒に分配される。
An air cleaner (not shown) is attached to the introduction portion of the
エンジン本体において、シリンダヘッドには、燃料供給用のインジェクタ21が気筒毎に設置されている。インジェクタ21は、ECU101からの信号により作動する。図示しない燃料ポンプにより送り出された燃料は、燃料供給管22及びコモンレール23を介して各インジェクタ21に供給され、各気筒の燃焼室内に噴射される。
排気通路31には、マニホールド部の下流にターボチャージャ12のタービン12bが設置されており、排気によりタービン12bが駆動されることで、シャフト(図中、点線により示す。)を介してコンプレッサホイールが回転し、コンプレッサ12aが作動する。タービン12bの下流には、DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)32が介装されている。DPF32は、セラミックからなるハニカムフィルタ担体(以下、単に「フィルタ担体」という。)321を内蔵しており、このフィルタ担体321により排気中のパティキュレートを捕集する。フィルタ担体321におけるパティキュレートの堆積が進むと、これに伴って排気の有効通路面積が減少し、圧損が増大するので、堆積しているパティキュレートを燃焼させ、DPF32を再生させることが必要である。本実施形態では、フィルタ担体321の上流に酸化触媒322を設置し、この酸化触媒322により排気中の一酸化窒素を二酸化窒素に転換させて、フィルタ担体321に二酸化窒素を供給することとしている。二酸化窒素は、酸化反応性の高いことが知られており、比較的に低い温度条件下にあってもパティキュレートを燃焼させることができる。本実施形態では、フィルタ担体321と酸化触媒322とを1つの筐体に内蔵し、いわゆる連続再生式のDPF32を構成している。なお、DPFは、連続再生式のものに限らず、間欠再生式のものであってもよい。この間欠再生式のDPFは、パティキュレートの堆積量を推定し、この堆積量が一定の量に達したときにパティキュレートを燃焼させるための制御を行うものである。たとえば、通常運転時におけるよりも空気過剰率を低下させるとともに、ポスト噴射等の排気昇温制御を実施することで、熱負荷を抑制しつつ、堆積しているパティキュレートを燃焼させることができる。
In the engine body, a
A
また、排気通路31は、EGR管33により吸気通路11と接続されている。このEGR管33を介して排気の一部が吸気通路11に還流される。本実施形態では、このEGR管33により、ターボチャージャ12のタービン12bの上流における排気通路31と、吸気通路11に介装されたサージタンク13とが接続されている。EGR管33には、EGR制御弁34が介装されており、このEGR制御弁34により還流される排気の流量が制御される。EGR制御弁34は、ECU101からの信号により作動する。
The
排気通路31において、DPF32の上流には、DPF32に流入する前の排気の温度を検出するための温度センサ(以下「排気温度センサ」という。)41が設置されている。この排気温度センサ41は、「第2の温度センサ」に相当するものである。また、吸気通路11には、コンプレッサ12aの上流に、過給前の吸入空気の圧力及び温度を検出するための圧力センサ42、温度センサ43が設置される一方、コンプレッサ12aの下流に、過給された吸入空気の圧力を検出するための圧力センサ44が設置されている。圧力センサ42,44のうち、上流側のもの(以下「吸気圧力センサ」という。)42は、「第2の圧力センサ」に相当するものであり、下流側のもの(以下「ブースト圧力センサ」という。)44は、「第1の圧力センサ」に相当するものである。ブースト圧力センサ44は、インタークーラを備える本実施形態に係るエンジン1においては、インタークーラよりも上流に設置されている。ブースト圧力センサ44は、インタークーラよりも下流に設置されてもよいが、インタークーラを通過する際の圧損、及び冷却による状態変化の影響を考慮する必要がある。温度センサ(以下「吸気温度センサ」という。)43は、「第1の温度センサ」に相当するものである。更に、ターボチャージャ12のシャフトに対し、その回転速度(以下「タービン回転数」という。)を検出するための回転速度センサ45が設置されている。これらの温度センサ41,43及び圧力センサ42,44、ならびに回転速度センサ45の検出信号は、いずれもECU101に出力される。ECU101には、単位クランク角及び基準クランク角毎に信号を発生させるクランク角センサ151、ならびに運転者によるアクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサ152からの信号が入力されるほか、図示しないイグニッションスイッチ、スタートスイッチ及び冷却水温度センサ等からの信号が入力される。
In the
既述の通り、ECU101は、排気温度推定装置の「演算ユニット」としての機能と、排気浄化装置の「制御ユニット」としての機能とを兼ねるものである。ECU101は、入力した信号に基づいて、DPF32の再生状況を監視して、低速走行時におけるなど、DPF32内の温度が過度に低下しているものと判断されるときに、排気温度センサ41により検出された温度(以下「検出排気温度」という。)Texhに基づいて、ポスト噴射等の制御により排気温度を上昇させて、DPF32の再生機能を維持する。また、ECU101は、温度センサ41が故障しているか否かを判定し、故障を検出したときは、吸気圧力センサ42及びブースト圧力センサ44により検出された圧力Tint,Tbst、及び回転速度センサ45により検出されたタービン回転数Ntに基づいて排気温度(以下、推定した排気温度を「推定排気温度」という。)Testを推定し、これをポスト噴射等の制御のための基礎情報として排気温度を上昇させて、DPF32の再生機能を維持する。以下、排気温度の推定を含む、本実施形態に係るECU101の動作について、フローチャートにより説明する。
As described above, the
図2は、エンジン1の燃料供給制御に関する基本ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、イグニッションスイッチがオンされている間、所定の時間毎に実行される。このルーチンにより、エンジン1に対する燃料噴射量Qfが演算及び設定されるとともに、DPF32の再生機能を維持するための排気昇温制御が行われる。本実施形態において、この排気昇温制御は、量Qfの燃料を噴射するためのメイン噴射に遅れて行われるポスト噴射によりなされる。
FIG. 2 is a flowchart of a basic routine related to fuel supply control of the
S101では、エンジン回転数(基準クランク角毎の信号の発生周期に基づいて算出することが可能である。)及びアクセルペダルの踏込み量等の燃料供給制御に必要な各種の運転状態パラメータを読み込む。
S102では、読み込んだ運転状態パラメータに基づいて、エンジン1に対するメイン噴射による燃料供給量Qfを算出する。
In S101, various operating state parameters required for fuel supply control such as the engine speed (which can be calculated based on the signal generation period for each reference crank angle) and the accelerator pedal depression amount are read.
In S102, a fuel supply amount Qf by main injection to the
S103では、故障判定フラグFdgnが0であるか否かを判定する。0であるときは、S104へ進み、0でないときは、S105へ進む。故障判定フラグFdgnは、排気温度センサ41が故障していることを示すためのものであり、通常は0に設定され、後述する故障診断ルーチンにおいて、排気温度センサ41が故障していると判定された場合に、1に切り換えられる。
In S103, it is determined whether or not the failure determination flag Fdgn is zero. When it is 0, it progresses to S104, and when it is not 0, it progresses to S105. The failure determination flag Fdgn is for indicating that the
S104では、排気温度センサ41により検出される、DPF32への流入前の排気の温度(検出排気温度)Texhを読み込む。
S105では、排気温度Testを推定する。排気温度の推定は、このS105のサブルーチンとして構成される排気温度推定ルーチン(図4)において、ブースト圧力Pbst、吸気圧力Pint及びタービン回転数Ntに基づいて算出される。この排気温度推定ルーチンの説明については、後述する。
In S104, the temperature (detected exhaust gas temperature) Texh of the exhaust gas before flowing into the
In S105, the exhaust gas temperature Test is estimated. The estimation of the exhaust temperature is calculated based on the boost pressure Pbst, the intake pressure Pint, and the turbine speed Nt in the exhaust temperature estimation routine (FIG. 4) configured as a subroutine of S105. The exhaust temperature estimation routine will be described later.
S106では、算出した推定排気温度Testを排気温度Texhに設定する。
S107では、排気温度Texh(故障判定の結果に応じ、検出排気温度Texh又は推定排気温度Test)が予め設定された再生可否判定用の閾値Trgn以上であるか否かを判定する。Trgn以上であるときは、S110へ進み、Trgnに満たないときは、ポスト噴射によりDPF32内の温度を上昇させるため、S108へ進む。
In S106, the calculated estimated exhaust temperature Test is set to the exhaust temperature Texh.
In S107, it is determined whether or not the exhaust temperature Texh (the detected exhaust temperature Texh or the estimated exhaust temperature Test depending on the result of the failure determination) is equal to or higher than a preset threshold value Trgn for determining whether regeneration is possible. When it is equal to or greater than Trgn, the process proceeds to S110, and when it is less than Trgn, the process proceeds to S108 in order to increase the temperature in the
S108では、ポスト噴射による燃料供給量Qpを算出する。このポスト噴射量Qpは、排気温度Texhに基づいて、閾値Trgnと排気温度Texh1との差(=Trgn−Texh)が大きいときほど、大きな値に設定される。
S109では、ポスト噴射の実施のため、算出されたポスト噴射量Qpをインジェクタ21の駆動回路に設定する。
In S108, the fuel supply amount Qp by post injection is calculated. The post injection amount Qp is set to a larger value based on the exhaust temperature Texh as the difference between the threshold value Trgn and the exhaust temperature Texh1 (= Trgn−Texh) is larger.
In S109, the calculated post injection amount Qp is set in the drive circuit of the
S110では、メイン噴射量Qfをインジェクタ21の駆動回路に設定し、このルーチンにおける燃料供給制御を終了する。
図3は、本実施形態に係る故障診断ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、エンジン1の始動後、一定の時間が経過していることを条件に、所定の時間毎に実行される。このルーチンにより、「故障検出手段」としての機能が実現され、故障判定フラグFdgnが設定される。
In S110, the main injection amount Qf is set in the drive circuit of the
FIG. 3 is a flowchart of a failure diagnosis routine according to the present embodiment. This routine is executed every predetermined time on condition that a certain time has elapsed after the
S201では、エンジン1が定常運転中であるか否かを判定する。定常運転中であるときは、以降のステップにより故障を診断するため、S202へ進み、定常運転中でないときは、このルーチンを終了する。
S202では、排気温度センサ41からの出力電圧Eを読み込む。
S203では、読み込んだ出力電圧Eが、所定の値Esll,Eslhを夫々下限及び上限とする正常判定領域にあるか否かを判定する。正常判定領域にあるときは、排気温度センサ41は正常であるとして、S204へ進み、正常判定領域にないときは、故障しているか否かの確定的な判定のため、S206へ進む。
In S201, it is determined whether or not the
In S202, the output voltage E from the
In S203, it is determined whether or not the read output voltage E is in a normal determination region having predetermined values Esll and Eslh as lower and upper limits, respectively. If it is in the normal determination area, the
S204では、後述する判定確定用のカウンタの値CNTを0にリセットする。
S205では、排気温度センサ41は正常であるとして、故障判定フラグFdgnを0に設定する。
S206では、判定確定用のカウンタの値CNTを1だけ増加させる。
S207では、増加後のカウンタの値CNTが所定の値CNTslに達したか否かを判定する。達したときは、S208へ進み、達していないうちは、このルーチンを終了して、診断に関する判定を保留する。
In S204, a value CNT of a determination confirmation counter described later is reset to zero.
In S205, it is assumed that the
In S206, the value CNT of the determination confirmation counter is incremented by one.
In S207, it is determined whether or not the counter value CNT after the increase has reached a predetermined value CNTsl. If it has reached, the process proceeds to S208, and if not reached, this routine is terminated and the determination regarding the diagnosis is suspended.
S208では、故障判定フラグFdgnを1に設定して、故障しているとの判定を確定させる。
図4は、本実施形態に係る排気温度推定ルーチンのフローチャートである。既述の通り、このルーチンは、基本ルーチン(図2)におけるS105のサブルーチンとして構成される。このルーチンにより、推定排気温度Testが算出される。
In S208, the failure determination flag Fdgn is set to 1 to determine the determination that there is a failure.
FIG. 4 is a flowchart of the exhaust gas temperature estimation routine according to the present embodiment. As described above, this routine is configured as a subroutine of S105 in the basic routine (FIG. 2). By this routine, the estimated exhaust gas temperature Test is calculated.
S301では、ブースト圧力センサ44により検出される、過給された吸入空気の圧力(ブースト圧力)Pbstを読み込む。
S302では、吸気圧力センサ42により検出される、過給前の吸入空気の圧力(吸気圧力)Pintを読み込む。
S303では、回転速度センサ45により検出されるタービン回転数Ntを読み込む。
In S301, the pressure (boost pressure) Pbst of the supercharged intake air detected by the
In S302, the pressure (intake pressure) Pint of the intake air before supercharging detected by the
In S303, the turbine rotational speed Nt detected by the
S304では、読み込んだブースト圧力Pbst、吸気圧力Pint及びタービン回転数Ntに基づいて、吸入空気の流量Geを算出する。吸入空気流量Geの算出は、ECU101のメモリに予め記憶させたマップからの検索により行う。ブースト圧力Pbstは、コンプレッサ12aの出口部における圧力として用いるものであり、吸気圧力Pintは、コンプレッサ12aの入口部における圧力として用いるものである。コンプレッサ12aについては、入口部及び出口部における各圧力の比(以下「コンプレッサ圧力比」という。)πT=Pbst/Pintと吸入空気流量Geとの間に、タービン回転数Ntに応じた図5に示すような特性がある。このことから、この特性を持たせた吸入空気流量Geのマップを作成することで、実際の運転に際してコンプレッサ圧力比πT及びタービン回転数Ntによりこのマップを検索することで、吸入空気流量Geを算出することができる。吸入空気流量Geは、一定のタービン回転数Ntのもとでコンプレッサ圧力比πTが低いときほど多く、また、タービン回転数Ntが高いときほど増大する特性がある。
In S304, the flow rate Ge of intake air is calculated based on the read boost pressure Pbst, intake pressure Pint, and turbine rotational speed Nt. The calculation of the intake air flow rate Ge is performed by searching from a map stored in advance in the memory of the
S305では、燃焼流量Gfを算出する。燃料流量Gfは、単位時間当たりの供給量として、メイン噴射による燃料供給量Qf及びエンジン回転数Neに基づいて算出することができ、たとえば、アクセルペダルの踏込み量とエンジン回転数Neとに対応させて各値を割り付けたマップからの検索により算出することが可能である。このS305により、「流量検出手段」としての機能が実現される。 In S305, the combustion flow rate Gf is calculated. The fuel flow rate Gf can be calculated as a supply amount per unit time based on the fuel supply amount Qf by main injection and the engine speed Ne. For example, the fuel flow rate Gf is made to correspond to the accelerator pedal depression amount and the engine speed Ne. It is possible to calculate by searching from the map to which each value is assigned. By this S305, the function as “flow rate detecting means” is realized.
S306では、以上のように算出した吸入空気流量Ge及び燃料流量Gf、ならびにエンジン回転数Neに基づいて、推定排気温度Testを算出する。推定排気温度Testの算出は、図6に示すような傾向を持たせて予め作成したマップからの検索により行う。推定排気温度Testは、燃料流量Gfの吸入空気流量Geに対する比(=Gf/Ge)が大きいときほど、また、エンジン回転数Neが高いときほど、高い温度として算出される。 In S306, the estimated exhaust gas temperature Test is calculated based on the intake air flow rate Ge and fuel flow rate Gf calculated as described above and the engine speed Ne. The estimated exhaust gas temperature Test is calculated by searching from a map created in advance with a tendency as shown in FIG. The estimated exhaust gas temperature Test is calculated as a higher temperature as the ratio of the fuel flow rate Gf to the intake air flow rate Ge (= Gf / Ge) is larger, and as the engine speed Ne is higher.
以上のように算出した推定排気温度Testは、図2に示す基本ルーチンにおいて、排気温度センサ41の故障が検出された場合の排気温度Texhとして、排気昇温制御に用いられる。
本実施形態において、排気温度センサ41が正常に動作しており、故障判定フラグFdgnが0に設定されている間が「第1の作動期間」に相当し、この間においては、排気昇温制御に検出排気温度Texhが用いられる。他方、排気温度センサ41の故障が検出され、故障判定フラグFdgnが1に設定されている間が「第2の作動期間」に相当し、この間においては、排気昇温制御に推定排気温度Testが用いられる。
The estimated exhaust gas temperature Test calculated as described above is used for the exhaust gas temperature raising control as the exhaust gas temperature Texh when a failure of the exhaust
In the present embodiment, the period during which the
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
本実施形態では、ターボチャージャ12のコンプレッサ12aよりも下流の吸気圧力であるブースト圧力Pbst、タービン12bの回転速度であるタービン回転数Nt、及びエンジン1に供給される燃料の流量Gfに基づいてエンジン1の排気温度Texh(=Test)を算出することとしたので、排気温度センサ41の故障時において、算出した推定排気温度Testに基づいて排気温度を制御し、DPF32の再生機能を維持することができ、パティキュレートの過剰な堆積による燃費の悪化を回避するとともに、フィルタ担体321に対する熱負荷を抑制することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the engine is based on the boost pressure Pbst, which is the intake pressure downstream of the
また、本実施形態によれば、コンプレッサ12aよりも上流の吸気圧力Pintを検出し、吸入空気流量Geの算出にこれを用いることとしたので、大気の状態によらず、常に正確な排気温度を算出することができる。しかしながら、吸気圧力Pintを大気圧(簡単には、標準大気圧)により近似することとして、演算を簡単にしてもよい。この場合は、吸入空気流量算出用のマップ(図5)において、コンプレッサ圧力比πTに代わるパラメータとして、ブースト圧力Pbstを採用する。大気圧センサを備えるエンジンにおいては、吸気圧力Pintに代えてその出力としての大気圧を用いることができる。
Further, according to the present embodiment, the intake pressure Pint upstream of the
また、吸入空気流量Geの算出において、更に吸気温度Tintを考慮してもよい。吸気温度Tintの検出は、専用の温度センサを設けることとしてもよいが、エンジン1の始動前におけるエンジン冷却水の温度を用いることとして、冷却水温度センサで代用することもできる。吸気温度Tintに応じて吸入空気の密度が変化し、図5に示すコンプレッサの作動特性に変化が生じる。たとえば、図5に示す傾向に基づいて算出される基本流量に対し、吸気温度Tintに応じた補正を施すことで、吸入空気の密度変化により生じる流量の算出誤差を相殺することが可能である。吸気温度Tintには、外気、コンプレッサ下流の圧縮空気の温度、及びインタークーラ下流の冷却後の圧縮空気の温度のいずれを採用してもよい。
Further, the intake air temperature Tint may be further taken into account in the calculation of the intake air flow rate Ge. The detection of the intake air temperature Tint may be provided with a dedicated temperature sensor, but the temperature of the engine cooling water before the
更に、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンに適用することもできる。 Further, the present invention can be applied not only to a diesel engine but also to a gasoline engine.
1…ディーゼルエンジン、11…吸気通路、12…ターボチャージャ、12a…ターボチャージャのコンプレッサ、12b…ターボチャージャのタービン、13…サージタンク、21…インジェクタ、23…コモンレール、31…排気通路、32…ディーゼルパティキュレートフィルタ、321…フィルタ担体、322…酸化触媒、33…EGR管、34…EGR制御弁、41…「第2の温度センサ」としての排気温度センサ、42…「第2の圧力センサ」としての吸気圧力センサ、43…「第1の温度センサ」としての吸気温度センサ、44…「第1の圧力センサ」としてのブースト圧力センサ、45…回転速度センサ、101…エンジンコントロールユニット、151…クランク角センサ、152…アクセルセンサ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ターボチャージャのコンプレッサよりも下流の吸気圧力を第1の吸気圧力として検出する第1の圧力センサと、
前記ターボチャージャのタービンの回転速度を検出する回転速度センサと、
エンジンに供給される燃料の流量を検出するための手段と、
前記第1の圧力センサにより検出された第1の吸気圧力、前記回転速度センサにより検出されたタービンの回転速度、及び前記流量検出手段により検出された燃料流量に基づいて、エンジンの排気温度を算出する演算ユニットと、を含んで構成されるエンジンの排気温度推定装置。 An apparatus for estimating the exhaust temperature of an engine equipped with a turbocharger,
A first pressure sensor that detects an intake pressure downstream from the compressor of the turbocharger as a first intake pressure;
A rotational speed sensor for detecting a rotational speed of a turbine of the turbocharger;
Means for detecting the flow rate of fuel supplied to the engine;
The engine exhaust temperature is calculated based on the first intake pressure detected by the first pressure sensor, the rotational speed of the turbine detected by the rotational speed sensor, and the fuel flow rate detected by the flow rate detecting means. An exhaust temperature estimating device for an engine including an arithmetic unit for performing the processing.
前記演算ユニットは、前記検出された第1の吸気圧力、タービンの回転速度及び燃料流量に加え、前記第2の圧力センサにより検出された第2の吸気圧力に基づいて、前記排気温度を算出する請求項1又は2に記載のエンジンの排気温度推定装置。 A second pressure sensor for detecting an intake pressure upstream of the compressor as a second intake pressure;
The arithmetic unit calculates the exhaust temperature based on the second intake pressure detected by the second pressure sensor in addition to the detected first intake pressure, turbine rotational speed, and fuel flow rate. The engine exhaust gas temperature estimation device according to claim 1 or 2.
前記演算ユニットは、前記検出された第1の吸気圧力、タービンの回転速度及び燃料流量に加え、前記第1の温度センサにより検出された吸気温度に基づいて、前記排気温度を算出する請求項1〜3のいずれかに記載のエンジンの排気温度推定装置。 A first temperature sensor configured to detect the temperature of the intake air;
The arithmetic unit calculates the exhaust gas temperature based on an intake air temperature detected by the first temperature sensor in addition to the detected first intake air pressure, turbine rotation speed, and fuel flow rate. The engine exhaust gas temperature estimation apparatus according to any one of?
吸入空気の流量を検出する第1の流量検出手段と、
エンジンに供給される燃料の流量を検出する第2の流量検出手段と、
エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記第1の流量検出手段により検出された吸入空気流量、前記第2の流量検出手段により検出された燃料流量、及び前記回転速度検出手段により検出されたエンジンの回転速度に基づいて、エンジンの排気温度を算出する排気温度推定手段と、を含んで構成されるエンジンの排気温度推定装置。 An apparatus for estimating the exhaust temperature of an engine equipped with a turbocharger,
First flow rate detection means for detecting the flow rate of intake air;
Second flow rate detection means for detecting the flow rate of fuel supplied to the engine;
A rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the engine;
Based on the intake air flow rate detected by the first flow rate detection means, the fuel flow rate detected by the second flow rate detection means, and the engine rotational speed detected by the rotational speed detection means, the exhaust of the engine An exhaust temperature estimating device for an engine, comprising exhaust temperature estimating means for calculating a temperature.
排気中のパーティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
請求項1〜5のいずれかに記載の排気温度推定装置と、
前記排気温度推定装置により算出された排気温度に基づいて、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を制御する制御ユニットと、を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置。 A device for purifying exhaust of an engine equipped with a turbocharger,
A particulate filter that collects particulates in the exhaust,
The exhaust gas temperature estimating device according to any one of claims 1 to 5,
A control unit for controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the particulate filter based on the exhaust gas temperature calculated by the exhaust gas temperature estimating device.
前記制御ユニットは、第1の作動期間においては前記第2の温度センサにより検出された排気温度に基づいて、前記第1の作動期間以外の第2の作動期間においては前記算出された排気温度に基づいて、前記パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を制御する請求項6に記載のエンジンの排気浄化装置。 A second temperature sensor for detecting the exhaust temperature of the engine;
Based on the exhaust temperature detected by the second temperature sensor in the first operation period, the control unit sets the calculated exhaust temperature in the second operation period other than the first operation period. The exhaust emission control device for an engine according to claim 6, wherein the temperature of the exhaust gas flowing into the particulate filter is controlled based on the temperature.
前記第2の作動期間は、この故障検出手段による故障の検出に応答して定められる期間である請求項7に記載のエンジンの排気浄化装置。 And further comprising means for detecting a failure of the second temperature sensor,
The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 7, wherein the second operation period is a period determined in response to detection of a failure by the failure detection means.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012092793A (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Isuzu Motors Ltd | Control device for internal combustion engine |
| US9664093B2 (en) | 2015-03-27 | 2017-05-30 | Caterpillar Inc. | Method for calculating exhaust temperature |
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