JP2009036080A - Exhaust gas purification control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】 ディーゼルエンジン1の排気通路3に、PM捕集用フィルタ(DPF)にNOxトラップ触媒と酸化触媒とを担持させてなる排気浄化装置22を備える場合に、触媒活性化や再生処理に費やすエネルギーを必要最小限に抑える。
【解決手段】 エンジンの各気筒におけるガスの流入出と燃料供給とを停止させることにより一部の気筒を停止させることができる気筒制御手段(吸気遮断弁6)を用い、触媒活性向上要求時、NOx再生要求時、PM再生要求時、又はS被毒再生要求時に、当該要求と、エンジンに対する要求駆動力とに応じて、停止気筒の数と作動気筒の出力とを決定して制御する。また、作動気筒から排出されて排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To spend on catalyst activation or regeneration processing when an exhaust gas purification device 22 in which a NOx trap catalyst and an oxidation catalyst are supported on a PM collection filter (DPF) is provided in an exhaust passage 3 of a diesel engine 1. Minimize energy.
SOLUTION: Cylinder control means (intake shut-off valve 6) capable of stopping some cylinders by stopping gas inflow / outflow and fuel supply in each cylinder of an engine, and when requesting improvement in catalyst activity, At the time of NOx regeneration request, PM regeneration request, or S poisoning regeneration request, the number of stopped cylinders and the output of the working cylinder are determined and controlled according to the request and the requested driving force for the engine. Further, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the working cylinder and flowing into the exhaust purification device is controlled.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、内燃機関(特に車両用ディーゼルエンジン)の排気浄化制御装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification control device for an internal combustion engine (particularly a vehicular diesel engine).
燃料消費率の向上あるいはCO2削減の観点からディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関が着目されている。このディーゼルエンジン用の排気浄化装置としては、排気中のHC、CO(およびPM)を酸化する酸化触媒、そして排気空燃比がリーンのときにNOxを吸着するNOxトラップ触媒が知られており、このNOxトラップ触媒はNOxの吸着量が飽和する前に定期的に排気空燃比をリッチにして還元雰囲気にすることで吸着したNOxを脱離還元浄化(すなわちNOx再生)する。また、NOxトラップ触媒は燃料中に含まれるS(硫黄)による被毒によっても浄化性能が低下するため、定期的に高温かつストイキ雰囲気でS被毒解除(すなわちS被毒再生)するようにしている。 A compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine has attracted attention from the viewpoint of improving the fuel consumption rate or reducing CO2. As an exhaust emission control device for a diesel engine, an oxidation catalyst that oxidizes HC, CO (and PM) in exhaust gas, and a NOx trap catalyst that adsorbs NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean are known. The NOx trap catalyst desorbs and purifies adsorbed NOx (that is, NOx regeneration) by periodically making the exhaust air-fuel ratio rich and reducing atmosphere before the NOx adsorption amount saturates. Further, since the purification performance of the NOx trap catalyst is deteriorated by poisoning with S (sulfur) contained in the fuel, the S poisoning is periodically released (ie, S poisoning regeneration) at a high temperature and in a stoichiometric atmosphere. Yes.
一方、ディーゼルエンジンの排気中には粒子状物質であるPM(Particulate Matter)が含まれており、PMを捕集するフィルタ(DPF;Diesel Particulate Filter )が知られている。このDPFは、PMが堆積することで生じる排圧上昇により燃料消費や動力性能悪化を招くため、定期的に捕集したPMを燃焼除去(すなわちPM再生)する必要がある。そして、近年はこのDPFに上記の酸化触媒とNOxトラップ触媒とを担持して、排気中に含まれるHC、CO、PM、NOxを同時に低減するための触媒付DPF(本明細書では、これを「排気浄化装置」という)が提案されている(特許文献1)。 On the other hand, particulate matter PM (Particulate Matter) is contained in the exhaust of a diesel engine, and a filter (DPF; Diesel Particulate Filter) for collecting PM is known. Since this DPF causes fuel consumption and power performance deterioration due to an increase in exhaust pressure caused by PM accumulation, it is necessary to periodically remove and collect (that is, regenerate PM) the collected PM. In recent years, the above-mentioned oxidation catalyst and NOx trap catalyst are supported on this DPF to simultaneously reduce the HC, CO, PM, and NOx contained in the exhaust gas. "Exhaust gas purification device" has been proposed (Patent Document 1).
この排気浄化装置を排気通路に配置した場合には、その排気浄化性能を良好に維持するために、定期的に、上記のNOx再生、S被毒再生、PM再生を実施する必要がある。また、このような再生処理を実施する場合、あるいは排気浄化性能を良好に維持するためには、それぞれの状況に応じた適切な排気温度(排気浄化装置温度)と排気空燃比の制御が必要である。 When this exhaust purification device is disposed in the exhaust passage, it is necessary to periodically perform the NOx regeneration, S poison regeneration, and PM regeneration in order to maintain good exhaust purification performance. In addition, when performing such regeneration processing, or in order to maintain good exhaust purification performance, it is necessary to control the exhaust temperature (exhaust purification device temperature) and exhaust air-fuel ratio appropriate for each situation. is there.
排気浄化装置の温度を上昇させる方法としては、気筒制御によって一部の気筒の作動停止(作動ガスの流入出を停止させて燃料噴射も停止)を行って、残りの作動気筒の1気筒当たりの負荷を増大させることで、排気温度を上昇させ、また、このような気筒制御を行ってNOx再生、S被毒再生、PM再生を実施する際に、排気浄化装置に流入する酸素量を推定し、推定された酸素量に基づいて停止する気筒数を決定する方法が提案されている(特許文献2)。 As a method of raising the temperature of the exhaust gas purification device, some cylinders are stopped by cylinder control (stopping inflow and out of working gas and stopping fuel injection), and the remaining working cylinders per cylinder are stopped. The exhaust temperature is raised by increasing the load, and the amount of oxygen flowing into the exhaust purification device is estimated when performing such cylinder control to perform NOx regeneration, S poison regeneration, and PM regeneration. A method of determining the number of cylinders to stop based on the estimated oxygen amount has been proposed (Patent Document 2).
また、上記再生処理の実施中で車両が減速状態に移行する場合には、排気浄化装置の温度が予め定めた温度以上である場合にのみ、全気筒の燃料噴射を停止して作動ガスの流入出は停止させない(吸排気は実施する)ようにしている(特許文献2)。 In addition, when the vehicle shifts to a deceleration state while the regeneration process is being performed, the fuel injection of all cylinders is stopped and the working gas flows only when the temperature of the exhaust purification device is equal to or higher than a predetermined temperature. The discharge is not stopped (intake and exhaust are performed) (Patent Document 2).
一方、触媒等の劣化を防ぐ技術として、車両減速中に燃料カットを実施する場合には、排気浄化装置の温度が予め定めた温度以上である場合に、全ての気筒を停止させて触媒への排気の流通を停止する方法も提案されている(特許文献3)。
HC、CO、PM、NOxを同時に低減するための排気浄化装置を排気通路に配置した場合には、その排気浄化性能を良好に維持するために、触媒の活性を向上(促進)したり、定期的にNOx再生、S被毒再生、PM再生を実施する必要があり、それぞれの処理に応じた適切な排気温度(排気浄化装置温度)と排気空燃比の制御が必要である。 When an exhaust purification device for simultaneously reducing HC, CO, PM, and NOx is disposed in the exhaust passage, the activity of the catalyst is improved (promoted) or maintained regularly to maintain its exhaust purification performance. Therefore, NOx regeneration, S poisoning regeneration, and PM regeneration need to be carried out, and it is necessary to control the exhaust temperature (exhaust purification device temperature) and the exhaust air / fuel ratio appropriate for each process.
具体的には、HCやCOの酸化活性は約200℃以上でリーン、NOxの吸着活性は約200〜500℃の範囲でリーン、NOx再生は約250〜450℃の範囲でリッチ(λ≦0.8)、S被毒再生は約600℃以上でストイキ又はリッチ(λ≦1)、そしてPM再生は触媒付の場合は約400℃以上でリーンに制御すると、最も有効に機能する。 Specifically, the oxidation activity of HC and CO is lean at about 200 ° C. or more, the adsorption activity of NOx is lean in the range of about 200 to 500 ° C., and the NOx regeneration is rich in the range of about 250 to 450 ° C. (λ ≦ 0). .8), S poison regeneration is stoichiometric or rich (λ ≦ 1) at about 600 ° C. or more, and PM regeneration works most effectively when it is controlled lean at about 400 ° C. or more when a catalyst is provided.
また特許文献2においては、昇温のために一部の気筒を停止させると、残りの作動気筒の1気筒当たりの吸排気量が増加して排気脈動が大きくなり、排気浄化装置に流入する酸素量も脈動してピーク値が上昇し、HC等の反応が促進されて排気浄化装置の過昇温を生じる可能性があるとされている。
Further, in
ところで、触媒の活性向上やPM再生等の処理は、排気空燃比がリーンの状態で行われるため、排気中に残存している酸素濃度が高くて酸素量が多い。一方、NOx再生やS被毒再生等の処理は、排気空燃比がストイキ又はリッチの状態で行われるため、排気中に残存している酸素は理論的には存在しないし、実際にも極低い濃度でしか存在しない。 By the way, processes such as catalyst activity improvement and PM regeneration are performed in a state where the exhaust air-fuel ratio is lean, so that the concentration of oxygen remaining in the exhaust gas is high and the amount of oxygen is large. On the other hand, since processing such as NOx regeneration and S poisoning regeneration is performed in a state where the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich, oxygen remaining in the exhaust does not theoretically exist and is actually extremely low. It exists only in concentration.
従って、触媒の活性向上やPM再生等の処理が行われているときには、排気浄化装置に流入する酸素濃度も比較的高くて量も多い。 Therefore, when processing such as catalyst activity improvement or PM regeneration is being performed, the concentration of oxygen flowing into the exhaust purification device is relatively high and large.
しかし、本発明者等による研究では、一部の気筒を停止させると残りの作動気筒の負荷が増加するが、自然給気エンジンの場合は負荷による空気の充填率の変化は少なく排気脈動のピークの増加もさほど大きくなく、負荷の増大に伴う燃料噴射量の増加により、空気過剰率が低下して酸素濃度が低下するため酸素量も低下する。一方、過給機付エンジンの場合であっても、負荷が増大すると燃料噴射量が増加して排気温度が上昇するため、過給効果が高まるために作動気筒の1気筒当たりの吸排気量は増加する。但し、負荷の増大に伴う燃料噴射量の増加の程度が過給による空気充填率の増加の程度を上回るため、やはり、空気過剰率が低下して酸素濃度が低下するため酸素量も低下する。また燃焼温度が上昇してHC量は低下するので、触媒の活性向上やPM再生等の処理の場合であっても、気筒停止制御によって排気温度は高くなるもののHC等の反応が促進されることで排気浄化装置の過昇温を生じることはない。 However, in the research by the present inventors, when some cylinders are stopped, the load of the remaining working cylinders increases. However, in the case of a natural air supply engine, the change in the air filling rate due to the load is small and the peak of exhaust pulsation The increase in the fuel injection amount is not so large, and the increase in the fuel injection amount accompanying the increase in the load causes the excess air ratio to decrease and the oxygen concentration to decrease, so the oxygen amount also decreases. On the other hand, even in the case of an engine with a supercharger, if the load increases, the fuel injection amount increases and the exhaust temperature rises. Therefore, in order to increase the supercharging effect, the intake / exhaust amount per cylinder of the working cylinder is To increase. However, since the increase in the fuel injection amount accompanying the increase in the load exceeds the increase in the air filling rate due to supercharging, the excess air rate decreases and the oxygen concentration decreases, so the oxygen amount also decreases. Further, since the combustion temperature rises and the amount of HC decreases, even in the case of processing such as improvement of catalyst activity or PM regeneration, the reaction of HC or the like is promoted by the cylinder stop control, although the exhaust temperature increases. This will not cause an excessive increase in the temperature of the exhaust gas purification device.
排気浄化装置が過昇温を生じる可能性が高いのは、排気浄化装置に堆積したPMが比較的多いときに一気に酸化反応(再燃焼)する場合である。ところが、PM堆積に伴う背圧上昇による動力性能の悪化や燃費の悪化を防止するために、一般的に排気浄化装置へのPM堆積量は排気浄化装置の容量1L当たり数グラム程度に設定されており、これに比較して排気浄化装置に流入する排気の重量は例えば1分間当たりその数百倍から数千倍であってPMの燃焼量に対して圧倒的に多く、酸素量も数十倍から数百倍で元々多い。しかも、気筒停止制御が行われて排気温度がPMの酸化反応温度(触媒付で400℃、触媒無しならば約600℃)以上に上昇し、PMの酸化反応が行われる条件での酸素濃度は約10%以下で低いため、たとえ流入する酸素量が堆積しているPMに対して圧倒的に多くても、PMの酸化反応は比較的緩やかであり(一般的にはPM再生には数分程度の時間を要する)、PMの反応熱による排気浄化装置の温度上昇は微々たるものである。 There is a high possibility that the exhaust purification device will overheat when the oxidation reaction (reburning) is performed at once when the PM accumulated in the exhaust purification device is relatively large. However, in order to prevent deterioration of power performance and fuel consumption due to an increase in back pressure due to PM accumulation, generally, the amount of PM accumulation on the exhaust purification device is set to about several grams per liter of the exhaust purification device. Compared with this, the weight of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification device is, for example, several hundred times to several thousand times per minute, which is overwhelmingly large with respect to the amount of combustion of PM, and the oxygen amount is several tens of times. From the first hundreds of times. In addition, when the cylinder stop control is performed and the exhaust temperature rises above the oxidation reaction temperature of PM (400 ° C. with catalyst, about 600 ° C. without catalyst), the oxygen concentration under the condition where the PM oxidation reaction is performed is Since it is low at about 10% or less, the oxidation reaction of PM is relatively slow even if the inflowing oxygen amount is overwhelmingly larger than the accumulated PM (generally several minutes for PM regeneration) The temperature rise of the exhaust purification device due to the reaction heat of PM is insignificant.
一方、比較的排気温度が高くて排気浄化装置の温度がPMの酸化反応温度以上になった条件から、特にはPM再生開始直後等の状況から、車両が減速状態に移行して酸素濃度が急激に高くなると(ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は減速時には燃料カットされるため、酸素濃度は大気濃度の21%に近づく)、一瞬にしてPMが再燃焼するため、排気浄化装置が過昇温する。 On the other hand, from the condition that the exhaust gas temperature is relatively high and the temperature of the exhaust gas purification device is equal to or higher than the PM oxidation reaction temperature, particularly immediately after the start of PM regeneration, the vehicle shifts to a deceleration state and the oxygen concentration rapidly increases. (The fuel injection device of the diesel engine is cut when fuel is decelerated, so the oxygen concentration approaches 21% of the atmospheric concentration). Since PM re-combusts in an instant, the exhaust purification device overheats.
したがって、触媒の活性向上や、NOx再生、S被毒再生、PM再生等の処理を行う際には、排気浄化装置の状態(あるいは実施される各種処理)および要求駆動力に応じて、適切な排気温度(排気浄化装置温度)と排気空燃比が得られるように気筒制御を実施すべきであり、さらには実施される各種処理、特にはPM再生から減速状態に移行するときに一瞬にしてPMが再燃焼することによる排気浄化装置の過昇温を防止する必要がある。 Therefore, when processing such as catalyst activity improvement, NOx regeneration, S poison regeneration, PM regeneration, etc. is performed, an appropriate value is selected according to the state of the exhaust purification device (or various processing performed) and the required driving force. Cylinder control should be performed so that the exhaust gas temperature (exhaust gas purification device temperature) and the exhaust air / fuel ratio can be obtained. Further, various processes to be performed, particularly when changing from the PM regeneration to the deceleration state, the PM is instantaneously performed. It is necessary to prevent an excessive temperature rise of the exhaust gas purification device due to re-combustion.
ところで、特許文献2では、再生処理の実施中で車両が減速状態に移行する場合には、排気浄化装置の温度が予め定めた温度以上である場合にのみ、全気筒の燃料噴射を停止して作動ガスの流入出は停止させない(吸排気は実施する)ようにしており、この場合は、上記のようにPMの堆積量が比較的多いときには、逆に一気にPMの酸化反応が進み、排気浄化装置が過昇温となる可能性が高い。
By the way, in
また、特許文献3では、燃費の向上を目的として車両減速状態で燃料カットを実施する場合(酸素過多雰囲気の場合)に、触媒温度が予め定めた温度(500℃)以上であれば、全ての気筒を停止させて触媒への排気の流通も停止させて触媒のシンタリングを防ぐようにしているが、触媒温度が予め定めた温度(500℃)未満であれば、気筒停止せずに全ての排気(この場合は空気)を触媒に流通させるため、触媒は冷却されることになる。
Further, in
しかし、HC、CO、PM、NOxを同時に低減するための排気浄化装置を用いる場合には、排気浄化装置の性能向上や性能回復のため、触媒活性向上、NOx再生、S被毒再生、PM再生等の各制御を行う必要があり、このときの制御温度範囲や排気空燃比がまちまちであるため、温度と排気空燃比を適切に制御するという観点からは、温度だけで車両減速状態移行時の気筒停止の実施の可否判断を行うのは不適当である。 However, when using an exhaust purification device for simultaneously reducing HC, CO, PM, and NOx, the catalyst activity is improved, NOx regeneration, S poison regeneration, PM regeneration is performed in order to improve and recover the performance of the exhaust purification device. Since the control temperature range and the exhaust air / fuel ratio at this time are different, from the viewpoint of appropriately controlling the temperature and the exhaust air / fuel ratio, the temperature at the time of the vehicle deceleration state transition can be determined only by the temperature. It is inappropriate to determine whether or not to stop the cylinder.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、PM捕集用フィルタ、NOxトラップ触媒、および、酸化触媒を有する排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求(触媒活性向上要求、NOx再生要求、PM再生要求、S被毒再生要求)を検出する排気浄化装置要求検出手段と、内燃機関に対する要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段とを設ける。そして、内燃機関の各気筒におけるガスの流入出と燃料供給とを停止させることにより、一部の気筒を停止させることができ、前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、停止気筒の数と作動気筒の出力とを決定して制御する気筒制御手段と、前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、作動気筒から排出されて前記排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御する排気空燃比制御手段とを設ける。 The present invention has been made in view of the above problems, and demands for exhaust temperature or exhaust air-fuel ratio based on the state of an exhaust purification device having a PM collection filter, a NOx trap catalyst, and an oxidation catalyst (request for improvement in catalyst activity). , NOx regeneration request, PM regeneration request, S poisoning regeneration request) and a required driving force detecting means for detecting a required driving force for the internal combustion engine. Then, by stopping the gas inflow / outflow and fuel supply in each cylinder of the internal combustion engine, some cylinders can be stopped, and the exhaust temperature or exhaust air / fuel ratio request based on the state of the exhaust purification device The cylinder control means for determining and controlling the number of stop cylinders and the output of the working cylinder according to the required driving force for the internal combustion engine, and the exhaust temperature or exhaust air-fuel ratio request based on the state of the exhaust purification device Exhaust air / fuel ratio control means is provided for controlling the air / fuel ratio of the exhaust gas discharged from the working cylinder and flowing into the exhaust gas purification device in accordance with the required driving force for the internal combustion engine.
本発明によれば、排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、停止気筒の数と作動気筒の出力(負荷)、および排気浄化装置に流入する排気の空燃比を適切に制御するようにしたため、排気浄化装置の性能の向上や回復を目的として、触媒活性向上や各種再生の制御を行う際に、排気浄化性能を損なうことなく、各種制御に費やすエネルギー、すなわち燃料消費のロスを必要最小限に止めることができる。 According to the present invention, the number of stopped cylinders, the output (load) of the working cylinders, and the exhaust purification according to the request for the exhaust temperature or the exhaust air-fuel ratio based on the state of the exhaust purification device and the required driving force for the internal combustion engine. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the system is appropriately controlled so that the exhaust purification performance is not impaired when the catalyst activity is improved or various regeneration controls are performed for the purpose of improving or recovering the performance of the exhaust purification system. The energy consumed for various controls, that is, the loss of fuel consumption can be minimized.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の車両用ディーゼルエンジンの排気浄化制御装置の一実施形態を示すシステム構成図であり、エンジンは4気筒エンジンを例としている。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of a vehicle diesel engine exhaust gas purification control apparatus according to the present invention. The engine is a four-cylinder engine as an example.
図1において、車両はディーゼルエンジン1の動力で走行する。
In FIG. 1, the vehicle travels with the power of the
ディーゼルエンジン1の出力は、動力伝達機構(例えば電磁クラッチ付き無段変速機;CVT)51からディファレンシャルギヤ52を介して駆動輪53a、53bに伝達される。
The output of the
ディーゼルエンジン1の出力の伝達(CVT51)は、CVT用コントロールユニット40で制御する。
Transmission of the output of the diesel engine 1 (CVT 51) is controlled by the
CVT用コントロールユニット40は、車両走行(停止)情報をモニターするために、アクセルセンサ41の信号(L:アクセルペダルの踏み込み量に比例した出力信号)、スタートキー42の信号(STA:Acc位置及びON位置に対応した信号)、シフトレバーポジションセンサ43の信号(SFT)、ブレーキ作動スイッチ44の信号(BR)、車速センサ45の信号(車速V)、バッテリ50の充電状態を検出するバッテリ充電量センサ46の信号(充電量SOC)等を入力して、車両の運転状態に適したCVT変速制御を行うと共に、車両走行に必要なエンジン出力(エンジンに対する要求駆動力)を算出し、エンジン用コントロールユニット30に要求出力指令(要求駆動力Pe)を発する。
In order to monitor vehicle running (stop) information, the
ディーゼルエンジン1は、排気通路3に、エンジンの排出ガスを浄化する排気浄化後処理装置20を備える。排気浄化後処理装置20は、排気中の粒子状物質であるPMを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)と、排気空燃比がリーンのときにNOxを吸着するNOxトラップ触媒(LNT;Lean NOx Trap Catalyst)と、排気中のHC、CO(およびPM)を酸化する酸化触媒とを含んで構成され、排気中のHC、CO、PM、NOxを低減する排気浄化装置22を備えている。
The
DPFは、多孔質セラミックからなるハニカム構造体の排気流れ方向に延在する多数の並列なセル空間について、隣接するもの同士で一方は出口側を、他方は入口側を、それぞれ封止材により交互に封止することで、排気がセル壁(その気孔)を通過して流れるようにし、セル壁にて排気中のPMを捕集するものである。 DPF is a honeycomb structure made of porous ceramics, and a plurality of parallel cell spaces extending in the exhaust flow direction are adjacent to each other, one on the outlet side and the other on the inlet side, alternately with a sealing material. By sealing, the exhaust gas passes through the cell wall (its pores) and flows, and PM in the exhaust gas is collected by the cell wall.
そして、このDPF(特に排気流入側セル空間に面するセル壁の表面)に、LNTと、酸化触媒とを担持させている。 This DPF (particularly the surface of the cell wall facing the exhaust inflow side cell space) carries LNT and an oxidation catalyst.
LNTは、排気空燃比がリーンのときに排気中のNOxを吸着し、吸着したNOxを排気空燃比がリッチのときに脱離還元浄化するものであり、NOx吸着剤としては、Ba、Mg、Cs等を使用する。 LNT adsorbs NOx in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is lean, and desorbs and purifies the adsorbed NOx when the exhaust air-fuel ratio is rich. As NOx adsorbents, Ba, Mg, Cs or the like is used.
酸化触媒は、排気中のHC、CO(およびPM)を酸化するもので、Pt、Pd、Rh等の貴金属を使用する。 The oxidation catalyst oxidizes HC, CO (and PM) in the exhaust, and uses a noble metal such as Pt, Pd, Rh.
また、排気浄化後処理装置20として、排気浄化装置22の上流側に、排気浄化装置22の性能を補助する加熱手段であると共に、排気浄化後処理装置20における触媒性能を高めるための電気加熱式触媒(以下EHCという)21を配置している。EHC21は、通電可能なメタル担体に酸化触媒や三元触媒を担持させたものである。
Further, the exhaust purification
排気浄化装置22の入口部には、排気浄化装置22およびEHC21に近接させて温度センサ35が設けられており、エンジン1の停止時にはEHC温度を、またエンジン1の運転中には排気温度を、Texとして検出する。そして排気浄化装置22の出口部には、酸素濃度O2を検出する酸素濃度センサ36が設けられている。
A
排気通路3の途中(排気浄化後処理装置20より上流)には過給機のタービン3aが配置され、さらに、その上流から分岐したEGR通路4にはEGR弁5が設けられている。このEGR弁5はステッピングモータ(不図示)で駆動され、排気の一部を吸気通路2の吸気管2dに還流する。
A
吸気通路2には、上流から、エアクリーナ2a、過給機のコンプレッサ2b、インタークーラ2c、アクチュエータ(例えばステッピングモータ)によって開閉駆動する吸気絞り弁7、吸気管2dを備え、この吸気管2dの各枝管内には、枝管の各々をアクチュエータ(例えばステッピングモータ)によって独立に開閉駆動する吸気遮断弁6を備える。
The
ここで、気筒停止制御における作動ガスの流入出の停止のために、本実施形態においては最も簡便な吸気遮断弁6を配置する構成としたが、作動ガスの流入出を停止させる方法としてはこれによらず、吸気弁(および排気弁)の動弁機構にバルブタイミングを任意に制御可能な周知のバルブタイミング可変機構を適用するようにしてもかまわない。 Here, in order to stop the inflow / outflow of the working gas in the cylinder stop control, the simplest intake shutoff valve 6 is arranged in the present embodiment. However, as a method for stopping the inflow / outflow of the working gas, Regardless, a known valve timing variable mechanism that can arbitrarily control the valve timing may be applied to the valve operating mechanism of the intake valve (and the exhaust valve).
燃料供給系は、ディーゼル用燃料(軽油)を貯留する燃料タンク60、燃料タンク60から燃料をエンジンの燃料噴射装置10へ供給するための燃料供給通路16、エンジンの燃料噴射装置10からのリターン燃料(スピル燃料)を燃料タンク60に戻すための燃料戻り通路19を備える。
The fuel supply system includes a
ディーゼルエンジン1の燃料噴射装置10は周知のコモンレール式の燃料噴射装置であって、サプライポンプ11、コモンレール(蓄圧室)14、気筒毎に設けられる燃料噴射弁15を備える。サプライポンプ11で加圧した燃料は燃料供給通路12を介してコモンレール14に一旦高圧の状態で蓄えられた後、気筒数分の燃料噴射弁15に分配される。
The fuel injection device 10 of the
コモンレール14の圧力は圧力制御弁13で制御する。すなわち、圧力制御弁13は、エンジン用コントロールユニット30からのデューティ信号に応じて、サプライポンプ11から吐出された燃料の一部を一方向弁18を介して燃料供給通路16へ戻すオーバーフロー通路17の流路面積を変えることで、コモンレール14への燃料吐出量を調整して、コモンレール14の圧力を制御する。
The pressure of the common rail 14 is controlled by the
燃料噴射弁15は、エンジン用コントロールユニット30からのON−OFF信号によってエンジン燃焼室への燃料通路を開閉する電子式の噴射弁であって、ON信号によって燃料を燃焼室に噴射し、OFF信号によって噴射を停止する。燃料噴射量は、燃料噴射弁15へのON信号が長いほど、またコモンレール14の燃料圧力が高いほど、多くなる。
The
また、ディーゼルエンジン1の各気筒の燃焼室に臨ませて、エンジン始動補助用のグロープラグ24が設けられている。
Further, a
エンジン用コントロールユニット30は、CVT用コントロールユニット40との通信の他、水温センサ31の信号(Tw)、クランク角センサ32の信号(エンジン回転速度とクランク角度検出Ne)、カム角センサ33の信号(気筒判別信号Cyl)、コモンレール圧力を検出する圧力センサ34の信号(PCR)、温度センサ35の信号(Tex)、酸素濃度センサ36の信号(O2)を入力する。
The
エンジン用コントロールユニット30は、CVT用コントロールユニット40からの要求出力指令(要求駆動力Pe)に従って、例えば図8にa〜eで示すように、ディーゼルエンジン1の運転点を設定すると共に、出力の制御を行う。
The
ここで、図8のa〜eの運転点とそれに対応する運転領域について説明する。 Here, the operation points of a to e in FIG. 8 and the corresponding operation region will be described.
エンジンはアクセルセンサ41の信号に対応してポイントa→b→c→d→eのラインを辿って出力を発生するようにエンジン用コントロールユニット30によって制御され、CVT用コントロールユニット40がそのときの車両の運転状態に適したCVT変速制御を行う。
The engine is controlled by the
ポイントaはアイドリングであって、エンジン出力がポイントaを上回る状態でCVT51、ディファレンシャルギヤ52を介して駆動輪53a、53bに動力が伝達される。
Point a is idling, and power is transmitted to the
ポイントbは十分な触媒活性が得られる低出力点を意味しており、このポイントbを下回る領域Aでは排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ200℃以下となるため、触媒活性を得るために昇温補助が必要である。またPM再生が行われているときに減速状態に移行したときの排気浄化装置の過昇温を防止するため、減速状態に移行する直前のこの領域では排気空燃比をストイキないしはリッチに切り換える。 Point b means a low output point at which sufficient catalytic activity is obtained. In the region A below this point b, the exhaust temperature flowing through the exhaust purification device is approximately 200 ° C. or lower. A temperature rise assistance is required. In addition, in order to prevent an excessive increase in the temperature of the exhaust gas purification apparatus when shifting to the deceleration state when PM regeneration is being performed, the exhaust air / fuel ratio is switched to stoichiometric or rich in this region immediately before shifting to the deceleration state.
ポイントcは最良燃費点を意味しており、一般的に負荷率としては80%程度、回転速度は低速から中速に位置し、排気浄化装置を流通する排気温度としておおよそ400℃程度が得られる。このポイントcを中心とした領域Fがエンジンの良燃費領域を意味する。 Point c means the best fuel consumption point. Generally, the load factor is about 80%, the rotational speed is from low to medium, and the exhaust temperature circulating through the exhaust purification device is about 400 ° C. . A region F centering on the point c means a good fuel consumption region of the engine.
ポイントdはエンジンの良燃費領域Fの中で最大出力が得られるポイントを意味しており、一般的に負荷率としては80〜90%程度、回転速度は中速に位置し、排気浄化装置を流通する排気温度としておおよそ500℃程度が得られる。 Point d means the point where the maximum output can be obtained in the fuel-efficient region F of the engine. Generally, the load factor is about 80 to 90%, the rotational speed is located at a medium speed, and the exhaust purification device is operated. About 500 ° C. is obtained as the exhaust temperature for circulation.
そしてポイントeがエンジンの定格最大出力点を意味しており、排気浄化装置を流通する排気温度としておおよそ600℃以上が得られる。 The point e means the rated maximum output point of the engine, and an exhaust temperature circulating through the exhaust purification device is approximately 600 ° C. or higher.
ポイントbを少し下回る出力点からポイントcまでの領域Dは、排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ200〜400℃程度得られるため、多少昇温補助を行えばNOx再生に適した温度領域であるが、PM再生のためには昇温補助を強める必要がある。 In the region D from the output point slightly below the point b to the point c, the exhaust temperature flowing through the exhaust purification device is approximately 200 to 400 ° C. Therefore, if the temperature is slightly increased, the temperature is suitable for NOx regeneration. However, it is necessary to increase the temperature raising assistance for PM regeneration.
ポイントbを少し下回る出力点からポイントdまでの領域Cは、排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ200〜500℃程度得られるため、高NOx吸着活性が得られる領域である。 The region C from the output point slightly below the point b to the point d is a region where high NOx adsorption activity is obtained because the exhaust temperature flowing through the exhaust purification device is approximately 200 to 500 ° C.
ポイントcからポイントeまでの領域Eは、排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ400〜600℃程度得られるため、排気浄化装置に捕集されたPMが自己再生する。すなわちPM再生に適した温度領域である。 In the region E from the point c to the point e, the exhaust temperature flowing through the exhaust purification device is approximately 400 to 600 ° C., so the PM collected in the exhaust purification device is self-regenerated. That is, it is a temperature region suitable for PM regeneration.
そして、上記領域C、D、Eを含む領域Bは、排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ200〜600℃程度得られるため、高酸化活性が得られる領域である。またS被毒再生を行うためにはこの領域全体で昇温補助を行う必要がある。 And the area | region B containing the said area | regions C, D, and E is an area | region from which the high oxidation activity is acquired since the exhaust temperature which distribute | circulates an exhaust gas purification device is obtained about 200-600 degreeC. Further, in order to perform S poisoning regeneration, it is necessary to perform temperature increase assistance throughout this region.
本発明の排気浄化制御装置は、エンジン用コントロールユニット30によって制御するが、これを図9〜図14のフローチャートに基づいて説明する。
The exhaust purification control apparatus of the present invention is controlled by the
図9は本発明の排気浄化制御に関するメインルーチン(基本制御ルーチン)、図10〜図14は本発明の排気浄化制御に関するサブルーチンを示す。 FIG. 9 shows a main routine (basic control routine) related to the exhaust purification control of the present invention, and FIGS. 10 to 14 show a subroutine related to the exhaust purification control of the present invention.
図9の本発明の排気浄化制御のメインルーチンにおいて、ステップ100では、アクセルセンサ41の信号(L)、スタートキー42の信号(STA)、シフトレバーポジションセンサ43の信号(SFT)、ブレーキ作動スイッチ44の信号(BR)、車速センサ45の信号(V)、バッテリ充電量センサ46の信号(SOC)を読み込み、更に水温センサ31の信号(Tw)、クランク角センサ32の信号(エンジン回転速度とクランク角度検出Ne)、カム角センサ33の信号(気筒判別信号Cyl)、コモンレール圧力を検出する圧力センサ34の信号(PCR)、排気温度若しくはEHC温度を検出する温度センサ35の信号(Tex)、酸素濃度センサ36の信号(O2)を読み込んで、ステップ200に進む。
In the main routine of the exhaust gas purification control of the present invention of FIG. 9, in
ステップ200では、後述する図14のサブルーチンに従って、EHC21の通電制御を行い、ステップ101に進む。
In
ステップ101では、後述するステップ110でのS被毒再生時期判定により、排気浄化装置22のS被毒再生が必要と判定されて、S被毒再生指令フラグがONになっているかを判定する。
In
ステップ101でYesであって排気浄化装置22のS被毒再生が必要である場合はステップ1000に進む。
If Yes in
ステップ1000では、後述する図10のサブルーチンに従って、排気浄化装置22のS被毒再生制御のための気筒制御と排気空燃比制御を継続又は開始する。
In
そして、ステップ104に進んで、排気浄化装置22のS被毒再生が終了(例えば所定時間経過)したかを判定する。ステップ104でNoであって排気浄化装置22のS被毒再生が終了していない場合はリターンとなり、YesであってS被毒再生が終了した場合はステップ140に進んでS被毒再生終了処理(例えば再生指令フラグOFF、再生時間カウンタリセット)を行った後リターンとなる。
Then, the routine proceeds to step 104, where it is determined whether the S poisoning regeneration of the
ステップ101でNoであってS被毒再生が必要でない場合はステップ102に進む。
If No in
ステップ102では、後述するステップ120でのPM再生時期判定により、排気浄化装置22のPM再生が必要と判定されて、PM再生指令フラグがONになっているかを判定する。
In
ステップ102でYesであって排気浄化装置22のPM再生が必要である場合はステップ2000に進む。
If YES in
ステップ2000では、後述する図11のサブルーチンに従って、排気浄化装置22のPM再生制御のための気筒制御と排気空燃比制御を継続又は開始する。
In
そして、ステップ105に進んで、排気浄化装置22のPM再生が終了(例えば所定時間経過)したかを判定する。ステップ105でNoであってPM再生が終了していない場合はリターンとなり、YesであってPM再生が終了した場合はステップ150に進んでPM再生終了処理(例えば再生指令フラグOFF、再生時間カウンタリセット)を行った後リターンとなる。
Then, the routine proceeds to step 105, where it is determined whether PM regeneration of the
ステップ102でNoであってPM再生が必要でない場合はステップ103に進む。
If No in
ステップ103では、後述するステップ130でのNOx再生時期判定により、排気浄化装置22のNOx再生が必要と判定されて、NOx再生指令フラグがONになっているかを判定する。
In
ステップ103でYesであって排気浄化装置22のNOx再生が必要である場合はステップ3000に進む。
If YES in
ステップ3000では、後述する図12のサブルーチンに従って、排気浄化装置22のNOx再生制御のための気筒制御と排気空燃比制御を継続又は開始する。
In
そして、ステップ106に進んで、排気浄化装置22のNOx再生が終了(例えば所定時間経過)したかを判定する。ステップ106でNoであってNOx再生が終了していない場合はリターンとなり、YesであってNOx再生が終了した場合はステップ160に進んでNOx再生終了処理(例えば再生指令フラグOFF、再生時間カウンタリセット)を行った後リターンとなる。
Then, the routine proceeds to step 106, where it is determined whether NOx regeneration of the
ステップ103でNoであってNOx再生が必要でない場合はステップ110に進む。
If NO in
ステップ110では、排気浄化装置22のS被毒再生時期判定を行う。ここで、S被毒再生時期判定は、例えばエンジン回転速度Ne及び燃料噴射量Qmainをパラメータとして予めコントロールユニット30のROMに記憶してある所定のデータ等から検索して、単位時間当たりの排気浄化装置22のS被毒量を求め、これを積算して、積算したS被毒量が所定のS被毒限界量を超えているかを判定することによって、S被毒再生(S被毒解除)が必要な時期であるかを判定することが可能である。
In
ステップ110でS被毒再生時期判定を行った後は、ステップ120に進む。
After performing the S poisoning regeneration time determination in
ステップ120では、排気浄化装置22のPM再生時期判定を行う。ここで、PM再生時期判定は、例えばエンジン回転速度Ne及び燃料噴射量Qmainをパラメータとして予めコントロールユニット30のROMに記憶してある所定のデータ等から検索して、単位時間当たりの排気浄化装置22のPM捕集量(堆積量)を求め、これを積算して、積算したPM捕集量が所定の捕集限界量を超えているかを判定することによって、PM再生(PMの酸化燃焼除去)が必要な時期であるかを判定することが可能である。
In
ステップ120でPM再生時期判定を行った後は、ステップ130に進む。
After determining the PM regeneration time in
ステップ130では、排気浄化装置22のNOx再生時期判定を行う。ここで、NOx再生時期判定は、例えばエンジン回転速度Ne及び燃料噴射量Qmainをパラメータとして予めコントロールユニット30のROMに記憶してある所定のデータ等から検索して、単位時間当たりの排気浄化装置22のNOx吸着量を求め、これを積算して、積算したNOx吸着量が所定の吸着限界量を超えているかを判定することによって、NOx再生(NOxの脱離還元浄化)が必要な時期であるかを判定することが可能である。
In
ステップ130でNOx再生時期判定を行った後は、ステップ4000に進む。
After determining the NOx regeneration time in
ステップ4000では、後述する図13のサブルーチンに従って、触媒活性向上制御を行い、リターンとなる。
In
図10は、前述のステップ1000(図9)で行われる排気浄化装置22のS被毒再生制御(ストイキ燃焼制御)のための気筒制御と排気空燃比制御を行うためのサブルーチンを示すフローチャートである。なお前述したようにエンジンは4気筒エンジンを例としている。
FIG. 10 is a flowchart showing a subroutine for performing cylinder control and exhaust air-fuel ratio control for S poisoning regeneration control (stoichiometric combustion control) of the
図10のS被毒再生制御ルーチンにおいて、ステップ1010では、車両がエンジンブレーキ状態(例えば、クラッチが連結されていてアクセルセンサの出力は0であり、エンジン回転数はアイドル回転数以上または車速が0以上)であるかを判定する。
In the S poisoning regeneration control routine of FIG. 10, in
ステップ1010でYesであってエンジンブレーキ状態であれば、ステップ1150に進み、全気筒の吸気遮断弁6を閉止して作動ガスの流入出を停止し、同時に燃料噴射弁15をOFFにして燃料噴射を停止し、リターンとなる。
If YES in
ステップ1010でNoである場合は、ステップ1020に進み、要求駆動力(全気筒運転を行う場合の各気筒出力)Peが1気筒停止運転(3気筒運転)と全気筒運転の切り換え条件として設定したPE5を下回るかを判定し、Noであれば(Pe>PE5の場合)、ステップ1040に進み、S被毒再生パターン0として全気筒運転を選択して各気筒出力(気筒制御目標)Pe’を求め、ステップ1070に進む。
If No in
ステップ1020でYesである場合は、ステップ1030に進み、要求駆動力Peが2気筒停止運転(2気筒運転)と1気筒停止運転(3気筒運転)の切り換え条件として設定したPE4を上回るかを判定し、Yesであれば(PE5>Pe>PE4の場合)、ステップ1050に進み、S被毒再生パターン1として1気筒停止運転(3気筒運転)を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ1070に進む。
If YES in
ステップ1030でNoである場合(Pe<PE4の場合)は、ステップ1060に進み、S被毒再生パターン2として2気筒停止運転(2気筒運転)を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ1070に進む。
If No in Step 1030 (when Pe <PE4), the process proceeds to Step 1060, where the two-cylinder stop operation (two-cylinder operation) is selected as the S
ここで、要求駆動力、すなわち全気筒運転時の各気筒出力Peは、概略は運転者のアクセルペダルの踏み込み量(アクセルセンサ出力L)、すなわち運転者がアクセル操作によって求めている車両走行に必要な駆動力として、予めコントロールユニット30のROMに記憶してある所定のデータから求めるが、この全気筒運転時の各気筒出力Peと気筒停止運転時の各気筒出力Pe’は、図4〜図7にも示すように以下の関係になる。
Here, the required driving force, that is, each cylinder output Pe during all-cylinder operation, is roughly necessary for the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator sensor output L) of the driver, that is, the vehicle travel that is determined by the driver by the accelerator operation. As the driving force, it is obtained from predetermined data stored in the ROM of the
全気筒運転時 :Pe’=Pe
1気筒停止運転:Pe’=4×Pe÷3
2気筒停止運転:Pe’=4×Pe÷2
すなわち、気筒停止運転時の各作動気筒の出力の総和が全気筒運転時の各気筒の出力の総和(4×Pe)と等しくなるように、各作動気筒の出力を決定する。
During all cylinder operation: Pe '= Pe
Single cylinder stop operation: Pe ′ = 4 × Pe ÷ 3
2-cylinder stop operation: Pe ′ = 4 × Pe / 2
That is, the output of each working cylinder is determined so that the sum of the outputs of each working cylinder during cylinder stop operation is equal to the sum of the outputs of each cylinder during all cylinder operation (4 × Pe).
また、PE4とPE5の設定については、図5、図7に示すように、PE4は2気筒停止運転(2気筒運転)での各気筒出力Pe’が、PE5は1気筒停止運転(3気筒運転)での各気筒出力Pe’が、夫々エンジンの良燃費領域Fの中で最大出力が得られるPE2’(ポイントd)を超えないように設定されている。言い換えれば、図7に示すように、気筒停止運転時の各作動気筒の出力Pe’が予め定めた所定値(PE2’)を超えないように、停止気筒の数が決定されている。従って、S被毒再生を行うときに、気筒停止による排気温度の昇温と排気浄化装置への排気流入量を少なくすることでのSV減少効果に加え、良燃費領域Fで運転される頻度を高くすることができる。このため、S被毒再生制御に費やす燃料消費のロスを必要最小限に止めることができる。 Regarding the setting of PE4 and PE5, as shown in FIGS. 5 and 7, each cylinder output Pe ′ in the two-cylinder stop operation (two-cylinder operation) is used for PE4, and one cylinder stop operation (three-cylinder operation) is used for PE5. ) Is set so as not to exceed PE2 ′ (point d) at which the maximum output is obtained in the fuel efficiency range F of the engine. In other words, as shown in FIG. 7, the number of stopped cylinders is determined so that the output Pe ′ of each working cylinder during cylinder stop operation does not exceed a predetermined value (PE2 ′). Accordingly, when performing the S poisoning regeneration, in addition to the SV reduction effect by increasing the exhaust temperature by stopping the cylinder and reducing the exhaust inflow amount to the exhaust purification device, the frequency of operation in the fuel-efficient region F is determined. Can be high. For this reason, it is possible to minimize the loss of fuel consumption spent on the S poisoning regeneration control.
ステップ1070では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Qmainおよび主噴射時期ITmainを求めて、ステップ1080に進む。
In
ステップ1080では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、S被毒再生を目的としたポスト噴射(駆動出力を発生させるための燃料の主噴射後に膨張行程ないし排気行程で行われる燃料噴射)を実施するため、ポスト噴射量Qpostおよびポスト噴射時期ITpostを求めて、ステップ1090に進む。
In
ステップ1090では、排気制御に加えてS被毒再生を目的としたEGR目標値(EGR弁5の駆動信号)を求め、ステップ1100に進む。
ステップ1100では、排気制御に加えてS被毒再生を目的とした吸気絞り目標値(吸気絞り弁7の駆動信号)を求め、ステップ1110に進む。
In
In
ここで、S被毒再生は幅広いエンジン出力範囲で、排気空燃比をストイキとして排気浄化装置に流入する排気温度を600℃以上に保つ必要がある。 Here, in the S poisoning regeneration, it is necessary to keep the exhaust gas temperature flowing into the exhaust gas purification apparatus at 600 ° C. or higher with the exhaust air / fuel ratio being stoichiometric over a wide engine output range.
このため、例えば図3に示すように、排気のリッチ化と昇温のためにはポスト噴射に依存する制御とするのが望ましく、ポスト噴射範囲はPe=a〜eの全体で行い、通常の排気制御に加えて実施するEGR強化をPe=a〜PE2(Pe’=a〜b)の範囲で、そして吸気絞り強化はPe=a〜bポイント(Pe’=a〜c)の範囲に止めるのがよい。 For this reason, for example, as shown in FIG. 3, it is desirable to perform control depending on the post injection for the enrichment of the exhaust gas and the temperature rise, and the post injection range is performed in the whole range of Pe = a to e. EGR enhancement to be performed in addition to the exhaust control is in the range of Pe = a to PE2 (Pe ′ = a to b), and the intake throttle enhancement is stopped in the range of Pe = a to b points (Pe ′ = ac). It is good.
ステップ1110では、ステップ1070、1080で求めたデータに基づいて、エンジン出力制御のための主噴射、およびS被毒再生を目的とした昇温と排気リッチ化制御のためのポスト噴射を行う。すなわちコモンレール圧力制御や燃料噴射弁の駆動制御を行いステップ1120に進む。
In
ステップ1120では、ステップ1090で求めた駆動信号に基づいて、EGR弁5を駆動制御し、排気制御に加えてS被毒再生を目的とした昇温と排気リッチ化のためのEGR制御を行いステップ1130に進む。
In
ステップ1130では、ステップ1100で求めた駆動信号に基づいて、吸気絞り弁7を駆動制御し、排気制御に加えてS被毒再生を目的とした昇温と排気リッチ化のための吸気絞り制御を行いステップ1140に進む。
In
そしてステップ1140では、ステップ1040、ステップ1050、又はステップ1060で求めたデータに基づいて、所定気筒の作動を停止し、リターンとなる。
In
図11は、前述のステップ2000(図9)で行われる排気浄化装置22のPM再生制御のための気筒制御と排気空燃比制御を行うためのサブルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing a subroutine for performing cylinder control and exhaust air-fuel ratio control for PM regeneration control of the
図11のPM再生制御ルーチンにおいて、ステップ2010では、車両がエンジンブレーキ状態であるかを判定する。
In the PM regeneration control routine of FIG. 11, in
ステップ2010でYesであってエンジンブレーキ状態であれば、ステップ2200に進み、全気筒の吸気遮断弁6を閉止して作動ガスの流入出を停止し、同時に燃料噴射弁15をOFFにして燃料噴射を停止し、リターンとなる。
If YES in
ステップ2010でNoである場合は、ステップ2020に進み、要求駆動力Peが1気筒停止運転(3気筒運転)と全気筒運転の切り換え条件として設定したPE5を下回るかを判定し、Noであれば(Pe>Pe5の場合)、ステップ2040に進み、PM再生パターン0として全気筒運転を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ2080に進む。
If No in
ステップ2020でYesである場合は、ステップ2030に進み、要求駆動力Peが2気筒停止運転(2気筒運転)と1気筒停止運転(3気筒運転)の切り換え条件として設定したPE4を上回るかを判定し、Yesであれば(PE5>Pe>Pe4の場合)、ステップ2050に進み、PM再生パターン1として1気筒停止運転(3気筒運転)を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ2080に進む。
If YES in
ステップ2030でNoである場合(Pe<PE4の場合)は、ステップ2060に進み、PM再生パターン2として2気筒停止運転(2気筒運転)を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ2070に進む。
If No in Step 2030 (Pe <PE4), the process proceeds to Step 2060, where the two-cylinder stop operation (two-cylinder operation) is selected as the
ここで、図5、図7に示すように、PM再生においてもS被毒再生と同様に、PE4は2気筒停止運転(2気筒運転)での各気筒出力Pe’が、PE5は1気筒停止運転(3気筒運転)での各気筒出力Pe’が、夫々エンジンの良燃費領域Fの中で最大出力が得られるPE2’(ポイントd)を超えないように設定されている。従って、気筒停止による排気温度の昇温と排気浄化装置への排気流入量を少なくすることでのSV減少効果に加え、良燃費領域Fで運転される頻度を高くすることができる。このため、PM再生制御に費やす燃料消費のロスを必要最小限に止めることができる。 Here, as shown in FIGS. 5 and 7, in the PM regeneration, as in the S poisoning regeneration, each cylinder output Pe ′ in the two-cylinder stop operation (two-cylinder operation) is the PE4, and one cylinder is stopped in the PE5. Each cylinder output Pe ′ in operation (three-cylinder operation) is set so as not to exceed PE2 ′ (point d) at which the maximum output is obtained in the good fuel consumption region F of the engine. Therefore, in addition to the SV reduction effect by increasing the exhaust temperature by stopping the cylinder and reducing the exhaust inflow amount to the exhaust purification device, it is possible to increase the frequency of operation in the fuel-efficient region F. For this reason, the loss of fuel consumption spent on PM regeneration control can be minimized.
ステップ2070では、要求駆動力PeがPM再生保留の切り換え条件として設定したPE1を下回るかを判定し、Yesであればステップ2120に進み、Noであればステップ2080に進む。
In
ステップ2120では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Qmainおよび主噴射時期ITmainを求めて、ステップ2130に進む。
In
ステップ2130では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、PM再生保留を目的としたポスト噴射を実施するため、ポスト噴射量Qpostおよびポスト噴射時期ITpostを求めて、ステップ2140に進む。
In
ステップ2140では、排気制御とPM再生保留を目的としたEGR目標値(EGR弁5の駆動信号)を求め、ステップ2150に進む。
In
ステップ2150では、排気制御とPM再生保留を目的とした吸気絞り目標値(吸気絞り弁7の駆動信号)を求め、ステップ2160に進む。
In
ここで、PM再生保留は、PM再生中に排気浄化装置の温度がPMの酸化反応温度(400℃)以上になった条件から、車両が減速状態に移行して酸素濃度が急激に高くなると(ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は減速時には燃料カットされるため、酸素濃度は大気濃度の21%に近づく)、一瞬にしてPMが再燃焼して排気浄化装置が過昇温により焼損するのを防止するために行う。従って、減速状態に移行する直前のPE1以下の運転領域で気筒内の排気の空燃比をストイキに切り換えて、減速状態への移行に備える。 Here, in the PM regeneration suspension, when the temperature of the exhaust purification device becomes equal to or higher than the oxidation reaction temperature (400 ° C.) of PM during PM regeneration, the vehicle shifts to a deceleration state and the oxygen concentration rapidly increases ( Since the fuel injection device of the diesel engine is cut when decelerating, the oxygen concentration approaches 21% of the atmospheric concentration), which prevents PM from reburning in an instant and burning the exhaust purification device due to overheating. To do. Therefore, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the cylinder is switched to stoichiometric in the operation region of PE1 or less immediately before the shift to the deceleration state to prepare for the shift to the deceleration state.
このため、例えば図2に示すように、PM再生保留を目的として実施するポスト噴射、および排気制御とPM再生保留を目的として実施するEGR強化と吸気絞り強化を、Pe=a〜Pe1の範囲で行う。 Therefore, for example, as shown in FIG. 2, post injection performed for the purpose of holding PM regeneration, and EGR strengthening and intake throttle strengthening performed for the purpose of exhaust control and PM regeneration suspension are performed in the range of Pe = a to Pe1. Do.
ステップ2080では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のテーブルデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Qmainおよび主噴射時期ITmainを求めて、ステップ2090に進む。
In
ステップ2090では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe' に対応して予め設定された所定のテーブルデータを検索し、PM再生を目的とした排気昇温のためのポスト噴射を実施するため、ポスト噴射量Qpostとポスト噴射時期ITpostを求めて、ステップ2100に進む。 In step 2090, predetermined table data set in advance corresponding to the rotational speed Ne and the output Pe ′ of the working cylinder is retrieved, and post injection for exhaust gas temperature increase for the purpose of PM regeneration is performed. The injection amount Qpost and the post injection timing ITpost are obtained, and the process proceeds to step 2100.
ステップ2100では、排気制御を主目的としたEGR目標値(EGR弁5の駆動信号)を求め、ステップ2110に進む。
In
ステップ2110では、排気制御を主目的とした吸気絞り目標値(吸気絞り弁7の駆動信号)を求め、ステップ2160に進む。
In
ここで、PM再生は、幅広いエンジン出力範囲で排気空燃比をリーンに維持して排気浄化装置に流入する排気温度を400℃以上に保つ必要がある。 Here, in PM regeneration, it is necessary to maintain the exhaust air / fuel ratio lean in a wide engine output range and to keep the exhaust temperature flowing into the exhaust purification device at 400 ° C. or higher.
このため、例えば図2に示すように、排気空燃比をリーンに保ったまま昇温するためにはポスト噴射に依存する制御とするのが望ましく、ポスト噴射はPe=Pe1〜b(Pe’=c)の範囲で行ってPe’がcを上回る範囲はPM自己再生領域であるためポスト噴射を停止する。また、EGRと吸気絞りは通常の排気制御程度に止めるのがよい。 For this reason, for example, as shown in FIG. 2, in order to raise the temperature while keeping the exhaust air-fuel ratio lean, it is desirable to perform control that depends on post-injection, and in post-injection, Pe = Pe1 to b (Pe ′ = In the range of c), the range in which Pe ′ exceeds c is the PM self-regeneration region, so post injection is stopped. Further, it is preferable to stop the EGR and the intake throttle to the level of the normal exhaust control.
ステップ2160では、ステップ2080、2090、又はステップ2120、2130で求めたデータに基づいて、エンジン出力制御のための主噴射、および、PM再生(リーン)又はPM再生保留(ストイキ)を目的としたポスト噴射を行う。すなわちコモンレール圧力制御や燃料噴射弁の駆動制御を行いステップ2170に進む。
In
ステップ2170では、ステップ2100又はステップ2140で求めた駆動信号に基づいて、EGR弁5を駆動制御し、排気制御に加えてPM再生又はPM再生保留を目的としたEGR制御を行いステップ2180に進む。
In
ステップ2180では、ステップ2110又はステップ2150で求めた駆動信号に基づいて、吸気絞り弁7を駆動制御し、排気制御に加えてPM再生又はPM再生保留を目的とした吸気絞り制御を行いステップ2190に進む。
In
そしてステップ2190では、ステップ2040、ステップ2050、又はステップ2060で求めたデータに基づいて所定気筒の作動を停止し、リターンとなる。
In
図12は、前述のステップ3000(図9)で行われる排気浄化装置22のNOx再生制御(リッチ燃焼制御)のための気筒制御と排気空燃比制御を行うためのサブルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing a subroutine for performing cylinder control and exhaust air-fuel ratio control for NOx regeneration control (rich combustion control) of the
図12のNOx再生制御ルーチンにおいて、ステップ3010では、車両がエンジンブレーキ状態であるかを判定する。
In the NOx regeneration control routine of FIG. 12, in
ステップ3010でYesであってエンジンブレーキ状態であれば、ステップ3150に進み、全気筒の吸気遮断弁6を閉止して作動ガスの流入出を停止し、同時に燃料噴射弁15をOFFにして燃料噴射を停止し、リターンとなる。
If YES in
ステップ3010でNoである場合は、ステップ3020に進み、要求駆動力Peが1気筒停止運転(3気筒運転)と全気筒運転の切り換え条件として設定したPE3を下回るかを判定し、Noであれば(Pe>PE3の場合)、ステップ3040に進み、NOx再生パターン0として全気筒運転を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ3070に進む。
If NO in
ステップ3020でYesである場合は、ステップ3030に進み、要求駆動力Peが2気筒停止運転(2気筒運転)と1気筒停止運転(3気筒運転)の切り換え条件として設定したPE2を上回るかを判定し、Yesであれば(PE3>Pe>PE2の場合)、ステップ3050に進み、NOx再生パターン1として1気筒停止運転(3気筒運転)を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ3070に進む。
If YES in
ステップ3030でNoである場合(Pe<PE2の場合)は、ステップ3060に進み、NOx再生パターン2として2気筒停止運転(2気筒運転)を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ3070に進む。
If No in Step 3030 (when Pe <PE2), the process proceeds to Step 3060, where the two-cylinder stop operation (two-cylinder operation) is selected as the
ここで、PE2とPE3の設定については、図4、図6に示すように、PE2は2気筒停止運転(2気筒運転)での各気筒出力Pe’が、PE3は1気筒停止運転(3気筒運転)での各気筒出力Pe’が、夫々十分な触媒活性が得られる低出力点PE1’(ポイントb)を超えないように設定されている。この理由としては、NOx再生は約250〜450℃の範囲でリッチ(λ≦0.8)に制御すると最も効果が高い。逆に、S被毒再生あるいはPM再生のような気筒制御を行って、各気筒の出力が比較的高くなるようにして昇温効果を強めるとNOx再生効率が低下する。NOx再生の場合はS被毒再生あるいはPM再生のように昇温要求は強くないため気筒制御は低出力部分で行うのが適切である。 Here, regarding the setting of PE2 and PE3, as shown in FIGS. 4 and 6, each cylinder output Pe ′ in the two-cylinder stop operation (two-cylinder operation) is PE2, and PE3 is the one-cylinder stop operation (three-cylinder stop operation). Each cylinder output Pe ′ in (operation) is set so as not to exceed a low output point PE1 ′ (point b) at which sufficient catalytic activity is obtained. For this reason, NOx regeneration is most effective when it is controlled to be rich (λ ≦ 0.8) in the range of about 250 to 450 ° C. Conversely, if cylinder control such as S-poisoning regeneration or PM regeneration is performed and the output of each cylinder becomes relatively high to increase the temperature rise effect, the NOx regeneration efficiency decreases. In the case of NOx regeneration, the temperature control request is not as strong as in S poison regeneration or PM regeneration, and therefore it is appropriate to perform cylinder control at a low output portion.
ステップ3070では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Qmainおよび主噴射時期ITmainを求めて、ステップ3080に進む。
In
ステップ3080では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、NOx再生を目的としたポスト噴射を実施するため、ポスト噴射量Qpostおよびポスト噴射時期ITpostを求めて、ステップ3090に進む。
In
ステップ3090では、排気制御に加えてNOx再生を目的としたEGR目標値(EGR弁5の駆動信号)を求め、ステップ3100に進む。
In
ステップ3100では、排気制御に加えてNOx再生を目的とした吸気絞り目標値(吸気絞り弁7の駆動信号)を求め、ステップ3110に進む。
In
ここで、前述したようにNOx再生は排気空燃比をリッチ(λ≦0.8)として排気浄化装置に流入する排気温度を250〜450℃に制御すると最も効果が高い。またNOx再生のためのリッチスパイクは数秒程度の短時間で終了する。 Here, as described above, NOx regeneration is most effective when the exhaust air-fuel ratio is made rich (λ ≦ 0.8) and the exhaust temperature flowing into the exhaust purification device is controlled to 250 to 450 ° C. The rich spike for NOx regeneration is completed in a short time of about several seconds.
このため、例えば図3に示すように、排気のリッチ化と昇温のために行うポスト噴射と吸気絞り強化、およびEGR強化の範囲は、前述のNOx再生効果が高い負荷範囲に相当させると共に低出力部分のリッチ化と昇温効果を高めるように、ポスト噴射と吸気絞り強化をPe=a〜cの範囲で行い、EGR強化をPe=a〜bの範囲で行うのが望ましい。 For this reason, for example, as shown in FIG. 3, the range of post injection, intake throttle strengthening, and EGR strengthening performed for exhaust enrichment and temperature rise corresponds to the aforementioned load range where the NOx regeneration effect is high and is low. It is desirable to perform post injection and intake throttle strengthening in the range of Pe = a to c, and EGR strengthening in the range of Pe = a to b, so as to enhance the output portion enrichment and the temperature rise effect.
ステップ3110では、ステップ3070、3080で求めたデータに基づいて、エンジン出力制御のための主噴射、およびNOx再生を目的としたポスト噴射を行う。すなわちコモンレール圧力制御や燃料噴射弁の駆動制御を行いステップ3120に進む。
In
ステップ3120では、ステップ3090で求めた駆動信号に基づいて、EGR弁5を駆動制御し、排気制御に加えてNOx再生を目的としたEGR制御を行いステップ3130に進む。
In
ステップ3130では、ステップ3100で求めた駆動信号に基づいて吸気絞り弁7を駆動制御し、排気制御に加えてNOx再生を目的とした吸気絞り制御を行いステップ3140に進む。
In
そしてステップ3140では、ステップ3040、3050、又は3060で求めたデータに基づいて、所定気筒の作動を停止し、リターンとなる。
In
図13は、前述のステップ4000(図9)で行われる排気浄化装置22の触媒活性向上制御のための気筒制御と排気空燃比制御を行うためのサブルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a subroutine for performing cylinder control and exhaust air-fuel ratio control for catalyst activity improvement control of the
図13の触媒活性向上制御ルーチンにおいて、ステップ4010では、車両がエンジンブレーキ状態であるかを判定する。
In the catalyst activity improvement control routine of FIG. 13, in
ステップ4010でYesであってエンジンブレーキ状態であれば、ステップ4200に進み、全気筒の吸気遮断弁6を閉止して作動ガスの流入出を停止し、同時に燃料噴射弁15をOFFにして燃料噴射を停止し、リターンとなる。
If YES in
ステップ4010でNoである場合は、ステップ4020に進み、要求駆動力Peが1気筒停止運転(3気筒運転)と全気筒運転の切り換え条件として設定したPE3を下回るかを判定し、Noであれば(Pe>PE3の場合)、ステップ4040に進み、触媒活性向上パターン0として全気筒運転を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ4090に進む。
If No in
ステップ4020でYesである場合は、ステップ4030に進み、要求駆動力Peが2気筒停止運転(2気筒運転)と1気筒停止運転(3気筒運転)の切り換え条件として設定したPE2を上回るかを判定し、Yesであれば(PE3>Pe>PE2の場合)、ステップ4050に進み、触媒活性向上パターン1として1気筒停止運転(3気筒運転)を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ4090に進む。
If YES in
ステップ4030でNoである場合(Pe<PE2の場合)は、ステップ4060に進み、触媒活性向上パターン2として2気筒停止運転(2気筒運転)を選択して各気筒出力Pe’を求め、ステップ4070に進む。
If No in Step 4030 (when Pe <PE2), the process proceeds to Step 4060, where the two-cylinder stop operation (two-cylinder operation) is selected as the catalyst
ここで、図4、図6に示すように、触媒活性向上においてもNOx再生と同様に、PE2は2気筒停止運転(2気筒運転)での各気筒出力Pe’が、PE3は1気筒停止運転(3気筒運転)での各気筒出力Pe’が、夫々十分な触媒活性が得られる低出力点PE1’(ポイントb)を超えないように設定されている。この理由としては、触媒は約200℃以上で十分な活性が得られるためである。つまり、触媒活性向上(リーン)とNOx再生(リッチ)では排気空燃比の要求の違いはあるものの、同様に昇温要求は強くないため気筒制御は低出力部分で行うのが適切である。 Here, as shown in FIGS. 4 and 6, also in the improvement of the catalyst activity, as in NOx regeneration, PE2 has each cylinder output Pe ′ in two-cylinder stop operation (two-cylinder operation), and PE3 has one-cylinder stop operation. Each cylinder output Pe ′ in (3-cylinder operation) is set so as not to exceed a low output point PE1 ′ (point b) at which sufficient catalytic activity is obtained. This is because the catalyst has sufficient activity at about 200 ° C. or higher. In other words, although there is a difference in exhaust air-fuel ratio requirements between catalyst activity improvement (lean) and NOx regeneration (rich), it is appropriate that the cylinder control is performed at a low output portion because the temperature increase request is not strong.
ステップ4070では、要求駆動力Peが触媒活性向上強化の切り換え条件として設定したPE1を下回るかを判定し、Yesであればステップ4080に進み、Noであればステップ4090に進む。
In
ステップ4080では、排気温度Texが十分な触媒活性が得られる所定温度Tex1(例えば200℃)を下回るかを判定し、Yesであればステップ4120に進み、Noであればステップ4090に進む。
In
ステップ4120では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Qmainおよび主噴射時期ITmainを求めて、ステップ4130に進む。
In
ステップ4130では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、触媒活性向上を目的としたポスト噴射を実施するため、ポスト噴射量Qpostおよびポスト噴射時期ITpostを求めて、ステップ4140に進む。 In step 4130, predetermined data set in advance corresponding to the rotational speed Ne and the output Pe ′ of the working cylinder is retrieved, and the post injection amount Qpost and the post injection are performed in order to perform the post injection for the purpose of improving the catalyst activity. Time ITpost is obtained and the process proceeds to step 4140.
ステップ4140では、触媒活性向上を目的としたEGR目標値(EGR弁5の駆動信号)を求め、ステップ4150に進む。
In
ステップ4150では、触媒活性向上を目的とした吸気絞り目標値(吸気絞り弁7の駆動信号)を求め、ステップ4160に進む。
In
ステップ4090では、回転速度Neと作動気筒の出力Pe’に対応して予め設定された所定のテーブルデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Qmainおよび主噴射時期ITmainを求めて、ステップ4100に進む。
In
ステップ4100では、基準排気制御を主目的としたEGR目標値(EGR弁5の駆動信号)を求め、ステップ4110に進む。
In
ステップ4110では、基準排気制御を主目的とした吸気絞り目標値(吸気絞り弁7の駆動信号)を求め、ステップ4160に進む。
In
ここで、触媒活性向上は、触媒の活性が得られない温度条件で行えばよいので、例えば図2に示すように、排気空燃比をリーンに保ったまま、ポスト噴射、およびEGRと吸気絞りの強化はPe=Pe1以下の範囲で行う。 Here, the catalyst activity may be improved under temperature conditions where catalyst activity cannot be obtained. For example, as shown in FIG. 2, while maintaining the exhaust air-fuel ratio lean, the post-injection, EGR, and intake throttle Strengthening is performed within a range of Pe = Pe1 or less.
ステップ4160では、ステップ4120、4130、又はステップ4090で求めたデータに基づいて、エンジン出力制御のための主噴射、および、必要により触媒活性向上を目的としたポスト噴射を行う。すなわちコモンレール圧力制御や燃料噴射弁の駆動制御を行いステップ4170に進む。
In
ステップ4170では、ステップ4140又はステップ4100で求めた駆動信号に基づいて、EGR弁5を駆動制御し、排気制御に加えて触媒活性向上を目的としたEGR制御を行いステップ4180に進む。
In
ステップ4180では、ステップ4150又はステップ4110で求めた駆動信号に基づいて、吸気絞り弁7を駆動制御し、排気制御に加えて触媒活性向上を目的とした吸気絞り制御を行いステップ4190に進む。
In
そしてステップ4190では、ステップ4040、ステップ4050、又はステップ4060で求めたデータに基づいて、所定気筒の作動を停止し、リターンとなる。
In
図14は、前述のステップ200(図9)で触媒活性補助のために行われるEHC通電制御についてのサブルーチンを示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart showing a subroutine for EHC energization control performed for assisting catalyst activity in step 200 (FIG. 9).
図14のEHC通電制御ルーチンにおいて、ステップ210では、バッテリ50の充電量SOCが十分な容量を示す目安の所定値SOC1を下回るかを判定し、Noであればステップ220に進む。
In the EHC energization control routine of FIG. 14, in
ステップ220では、排気温度(若しくはEHC温度)Texが触媒活性温度である所定温度Tex1を上回るかを判定する。
In
ステップ210、220のいずれかでYesの場合、すなわち、バッテリ残量(充電量)が不足している場合や、高温で触媒加熱が不要の場合は、ステップ230に進んで、EHC21への通電を停止し、リターンとなる。
If YES in either step 210 or 220, that is, if the remaining battery level (charge amount) is insufficient or if catalyst heating is unnecessary at a high temperature, the routine proceeds to step 230 and the
ステップ210、220のいずれでもNoの場合、すなわち、バッテリ残量(充電量)が十分にあり、かつ低温で触媒加熱が必要な場合は、ステップ240に進んで、EHC21への通電を行い、リターンとなる。
If both
以上説明してきたように、本発明は、排気通路に排気浄化装置を設けたディーゼルエンジンを用いた車両において、排気浄化装置の性能の向上や回復を目的として、触媒活性向上や各種再生の制御を行う際に、排気浄化装置の状態と車両走行に必要な要求駆動力に応じて、ディーゼルエンジンの停止気筒の数と作動気筒の出力(負荷)、および排気浄化装置に流入する排気の空燃比を適切に制御するようにしたため、排気浄化性能を損なうことなく、各種制御に費やすエネルギー、すなわち燃料消費のロスを必要最小限に止めることができる。 As has been described above, the present invention can improve catalyst activity and control various regenerations for the purpose of improving and recovering the performance of an exhaust purification device in a vehicle using a diesel engine provided with an exhaust purification device in an exhaust passage. When performing, depending on the state of the exhaust purification device and the required driving force required for vehicle travel, the number of stop cylinders of the diesel engine, the output (load) of the working cylinder, and the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the exhaust purification device are determined. Since the control is appropriately performed, the energy consumed for various controls, that is, the loss of fuel consumption can be minimized without impairing the exhaust purification performance.
気筒制御手段は、気筒停止運転時の各作動気筒の出力の総和が全気筒運転時の各気筒の出力の総和と等しくなるように、各作動気筒の出力を決定するが、気筒停止運転時の各作動気筒の出力が予め定めた所定値(図7のPE2’又は図6のPE1’)を超えないように、停止気筒の数を決定する。 The cylinder control means determines the output of each working cylinder so that the sum of the outputs of each working cylinder during the cylinder stop operation becomes equal to the sum of the outputs of each cylinder during the all cylinder operation. The number of stopped cylinders is determined so that the output of each working cylinder does not exceed a predetermined value (PE2 ′ in FIG. 7 or PE1 ′ in FIG. 6).
ここで、前記所定値は、触媒活性向上要求、NOx再生要求時、PM再生要求、S被毒再生要求のいずれであるかによって変化させ、触媒活性向上要求時あるいはNOx再生要求時に低負荷側に設定する(図6のPE1’)のに対し、PM再生要求時あるいはS被毒再生要求時に高負荷側に設定する(図7のPE2’)。これより、各要求に適した領域での運転頻度を高めることができる。 Here, the predetermined value is changed depending on whether it is a catalyst activity improvement request, a NOx regeneration request, a PM regeneration request, or an S poisoning regeneration request, and is set to a low load side when a catalyst activity improvement request or a NOx regeneration request is made. In contrast to the setting (PE1 ′ in FIG. 6), it is set to the high load side at the time of PM regeneration request or S poisoning regeneration request (PE2 ′ in FIG. 7). Thereby, the operation frequency in the region suitable for each request can be increased.
気筒制御手段は、要求駆動力の増大に伴って停止気筒数を減少するが、要求駆動力が一定であっても、触媒活性向上要求時あるいはNOx再生要求時の停止気筒数より、PM再生要求時あるいはS被毒再生要求時の停止気筒数を増加する。 The cylinder control means decreases the number of stopped cylinders as the required driving force increases, but even if the required driving force is constant, the PM regeneration request is made based on the number of stopped cylinders when the catalyst activity improvement request or the NOx regeneration request is made. The number of stopped cylinders is increased at the time of S or S poisoning regeneration request.
排気空燃比制御手段は、触媒活性向上要求時に、作動気筒の排気空燃比をリーンに保持する。NOx再生要求時には、作動気筒の排気空燃比をリッチ化する。PM再生要求時には、作動気筒の排気空燃比をリーンに保持する。但し、PM再生要求時に、要求駆動力が予め定めた所定値(PE1)を下回る場合は、作動気筒の排気空燃比をストイキに制御する。S被毒再生要求時には、作動気筒の排気空燃比をストイキないしリッチに制御する。 The exhaust air / fuel ratio control means keeps the exhaust air / fuel ratio of the working cylinder lean when the catalyst activity improvement request is made. When NOx regeneration is requested, the exhaust air-fuel ratio of the working cylinder is enriched. When PM regeneration is requested, the exhaust air-fuel ratio of the working cylinder is kept lean. However, if the required driving force falls below a predetermined value (PE1) when PM regeneration is requested, the exhaust air-fuel ratio of the working cylinder is controlled to stoichiometric. When the S poisoning regeneration request is made, the exhaust air-fuel ratio of the working cylinder is controlled to be stoichiometric or rich.
気筒制御手段は、触媒活性向上要求時、NOx再生要求時、PM再生要求時、又はS被毒再生要求時に、減速状態になった場合は、全ての気筒を停止する。 The cylinder control means stops all the cylinders when it is in a decelerating state when a catalyst activity improvement request, a NOx regeneration request, a PM regeneration request, or an S poisoning regeneration request is made.
排気浄化装置の触媒活性向上要求時、PM再生要求時、NOx再生要求時、S被毒再生要求時のいずれかの場合であって、気筒制御手段と空燃比制御手段によって予め定められた気筒停止制御と排気空燃比制御が実施されているときに車両が減速状態に移行する場合は、詳しくは、次のように制御する。 Cylinder stop determined in advance by the cylinder control means and the air-fuel ratio control means when the catalyst activity improvement request of the exhaust gas purification device, the PM regeneration request, the NOx regeneration request, or the S poisoning regeneration request When the vehicle shifts to a deceleration state when the control and the exhaust air-fuel ratio control are being performed, the control is performed in detail as follows.
NOx再生制御中又はS被毒再生制御中であれば、気筒内の排気の空燃比をストイキないしはリッチに保って排気浄化装置への排気の流入を停止させる。 If NOx regeneration control or S poisoning regeneration control is being performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the cylinder is kept stoichiometric or rich, and the inflow of exhaust gas to the exhaust gas purification device is stopped.
また、PM再生制御中であれば、減速状態に移行する直前に気筒内の排気の空燃比をストイキないしはリッチに切り換えた後で排気浄化装置への排気の流入を停止させる。 If PM regeneration control is being performed, the flow of exhaust gas into the exhaust purification device is stopped after the air-fuel ratio of the exhaust gas in the cylinder is switched to stoichiometric or rich immediately before shifting to the deceleration state.
また、触媒活性向上制御中であれば、気筒内の排気の空燃比をリーンに保って排気浄化装置への排気の流入を停止させる。 If the catalyst activity improvement control is being performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the cylinder is kept lean, and the inflow of exhaust gas to the exhaust purification device is stopped.
このように、上記の各種制御が実施されているときに車両が減速状態に移行する場合には、気筒内の排気の空燃比をリーン、又はストイキないしリッチに保つか、リーンからストイキないしリッチに切り換えるかの最適な排気状態を選択した上で、排気浄化装置への排気の流入を停止するため、減速状態の間に排気浄化装置が過昇温となったり、逆に過冷却されたりすることもない。このため、減速状態を脱したときに各制御状態へ速やかに復帰できるので、触媒活性向上や再生処理に要する時間が長期化することなく、このことによっても燃料消費のロスを少なくできる。 As described above, when the vehicle shifts to the deceleration state when the above various controls are performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the cylinder is kept lean, stoichiometric or rich, or from lean to stoichiometric or rich. After selecting the optimal exhaust state to switch, the exhaust purification device is overheated or decooled during the deceleration state to stop the inflow of exhaust gas to the exhaust purification device Nor. For this reason, since the control state can be promptly restored when the deceleration state is released, the time required for the catalyst activity improvement and the regeneration process is not prolonged, and this can also reduce the loss of fuel consumption.
排気空燃比制御手段は、作動気筒に対して、駆動出力を発生させるための燃料の主噴射後に膨張行程ないし排気行程で行われるポスト噴射、吸気絞り強化、EGR強化のうち、少なくとも1つを選択して実施することによって、作動気筒から排出されて排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御する。 The exhaust air / fuel ratio control means selects at least one of post-injection, intake throttle enhancement, and EGR enhancement performed in the expansion stroke or exhaust stroke after the main injection of fuel for generating a drive output for the working cylinder Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the working cylinder and flowing into the exhaust purification device is controlled.
ここで、排気空燃比制御手段がポスト噴射によって排気空燃比を制御する場合に、ポスト噴射を許可する要求駆動力の上限は、触媒活性向上要求時、PM再生要求時、NOx再生要求時、S被毒再生要求時の順で、S被毒再生要求時において最も高く設定する(図2、図3)。 Here, when the exhaust air / fuel ratio control means controls the exhaust air / fuel ratio by post-injection, the upper limit of the required driving force permitting post-injection is as follows: catalyst activity improvement request, PM regeneration request, NOx regeneration request, In order of the poisoning regeneration request, the highest is set when the S poison regeneration request is made (FIGS. 2 and 3).
また、排気空燃比制御手段が吸気絞り強化によって排気空燃比を制御する場合に、吸気絞り強化を許可する要求駆動力の上限は、触媒活性向上要求時、PM再生要求時、S被毒再生要求時、NOx再生要求時の順で、NOx再生要求時において最も高く設定する(図2、図3)。 Further, when the exhaust air / fuel ratio control means controls the exhaust air / fuel ratio by strengthening the intake throttle, the upper limit of the required driving force for permitting the intake throttle enhancement is as follows: catalyst activation improvement request, PM regeneration request, S poison regeneration regeneration request When the NOx regeneration is requested, the highest value is set in the order of when the NOx regeneration is requested (FIGS. 2 and 3).
また、空燃比制御手段がEGR強化によって排気空燃比を制御する場合に、EGR強化を許可する要求駆動力の上限は、触媒活性向上要求時、PM再生要求時、S被毒再生要求時、NOx再生要求時の順で、NOx再生要求時において最も高く設定する(図2、図3)。 Further, when the air-fuel ratio control means controls the exhaust air-fuel ratio by EGR enhancement, the upper limit of the required driving force that permits EGR enhancement is as follows: catalyst activation improvement request, PM regeneration request, S poisoning regeneration request, NOx In order of the regeneration request, the highest is set when the NOx regeneration is requested (FIGS. 2 and 3).
1 ディーゼルエンジン
2 吸気通路
2a エアクリーナ
2b 過給機のコンプレッサ
2c インタークーラ
2d 吸気管
3 排気通路
3a 過給機のタービン
4 EGR通路
5 EGR弁
6 吸気遮断弁
7 吸気絞り弁
10 燃料噴射装置
11 サプライポンプ
12 燃料供給通路
13 圧力制御弁
14 コモンレール(蓄圧室)
15 燃料噴射弁
16 燃料供給通路
17 オーバーフロー通路
18 一方向弁
19 燃料戻り通路
20 排気浄化後処理装置
21 EHC
21 排気浄化装置(DPF+NOxトラップ触媒+酸化触媒)
24 グロープラグ
30 エンジン用コントロールユニット
31 水温センサ
32 クランク角センサ
33 カム角センサ
34 圧力センサ
35 温度センサ
36 酸素濃度センサ
40 CVT用コントロールユニット
41 アクセルセンサ
42 スタートキー
43 シフトレバーポジションセンサ
44 ブレーキ作動スイッチ
45 車速センサ
46 バッテリ充電量センサ
50 バッテリ
51 動力伝達機構(電磁クラッチ付きCVT)
52 ディファレンシャルギヤ
53a、53b 駆動輪
60 燃料タンク
DESCRIPTION OF
15
21 Exhaust gas purification device (DPF + NOx trap catalyst + oxidation catalyst)
24 Glow plug 30
52
Claims (17)
前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求を検出する排気浄化装置要求検出手段と、
内燃機関に対する要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段と、
内燃機関の各気筒におけるガスの流入出と燃料供給とを停止させることにより、一部の気筒を停止させることができ、前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、停止気筒の数と作動気筒の出力とを決定して制御する気筒制御手段と、
前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、作動気筒から排出されて前記排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御する排気空燃比制御手段と、
を含んで構成される内燃機関の排気浄化制御装置。 A filter that is disposed in the exhaust passage and collects PM in the exhaust, NOx that adsorbs NOx in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is lean, and NOx that desorbs and reduces the adsorbed NOx when the exhaust air-fuel ratio is rich An exhaust purification device having a trap catalyst and an oxidation catalyst for oxidizing HC and CO in the exhaust;
An exhaust purification device request detecting means for detecting a request for an exhaust temperature or an exhaust air-fuel ratio based on a state of the exhaust purification device;
Required driving force detecting means for detecting required driving force for the internal combustion engine;
By stopping the gas inflow and outflow and fuel supply in each cylinder of the internal combustion engine, some cylinders can be stopped, the exhaust temperature or exhaust air-fuel ratio request based on the state of the exhaust purification device, the internal combustion engine Cylinder control means for determining and controlling the number of stopped cylinders and the output of the working cylinder according to the required driving force for the engine,
Exhaust gas for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the working cylinder and flowing into the exhaust gas purification device in accordance with the request for the exhaust gas temperature or the exhaust air-fuel ratio based on the state of the exhaust gas purification device and the required driving force for the internal combustion engine Air-fuel ratio control means;
An exhaust gas purification control device for an internal combustion engine comprising:
Priority Applications (1)
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2007
- 2007-08-01 JP JP2007200843A patent/JP2009036080A/en active Pending
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