JP2009197710A - Device for verifying actual injection amount of additive, abnormality determination device of additive feeder, and injection control device of additive feeder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置に備えられる添加剤供給装置の添加剤実噴射量検証装置、添加剤供給装置の異常判定装置、及び添加剤供給装置の噴射制御装置に関する。特に、排気中に含まれるNOXの還元に必要な添加剤量を演算により求め、添加剤の噴射制御を行う添加剤供給装置の添加剤実噴射量検証装置、添加剤供給装置の異常判定装置、及び添加剤供給装置の噴射制御装置に関する。 The present invention relates to an additive actual injection amount verification device of an additive supply device provided in an exhaust purification device, an abnormality determination device of the additive supply device, and an injection control device of the additive supply device. In particular, the additive actual injection amount verification device of the additive supply device that calculates the additive amount necessary for the reduction of NO x contained in the exhaust gas and performs injection control of the additive, the abnormality determination device of the additive supply device And an injection control device of the additive supply device.
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気中には、環境に影響を与えるおそれのある窒素酸化物(以下、NOXと称する)が含まれている。このNOXを浄化するために用いられる排気浄化装置として、排気通路に配設された還元触媒の上流側で尿素溶液等の添加剤を噴射供給し、還元触媒中で排気中のNOXを選択的に還元浄化する排気浄化装置(SCRシステム)が知られている。 Conventionally, in exhaust gas discharged from the internal combustion engine such as a diesel engine, the nitrogen oxides that may affect the environment (hereinafter, referred to as NO X) are included. As an exhaust purification device used to purify this NO x , an additive such as a urea solution is injected and supplied upstream of the reduction catalyst disposed in the exhaust passage, and NO x in the exhaust is selected in the reduction catalyst An exhaust purification device (SCR system) that performs reduction and purification is known.
このような排気浄化装置の一態様として、噴射孔が排気管内に望むようにして排気管に固定された添加剤噴射弁に向けて添加剤を圧送し、演算により求めた添加指示値に基づいて添加剤噴射弁の開閉制御を行うことによって添加剤を排気管内に噴射供給する方式の排気浄化装置がある。かかる方式の排気浄化装置に用いられる添加剤供給装置においては、添加剤供給経路や添加剤噴射弁に詰まりを生じたり、添加剤供給装置の各部位の経時劣化を生じたりするおそれがあり、添加指示値と実際の噴射量との間に誤差を生じる場合がある。添加剤の実噴射量が不足すると、還元されなかったNOXがそのまま大気中に放出される一方、添加剤の実噴射量が過剰になると、還元反応に用いられなかった添加剤の成分が触媒を通過して、環境の悪化をもたらす原因となりうる。そのため、添加剤供給装置から噴射された添加剤の実噴射量を正確に求め、添加剤供給装置の異常を検知したり、噴射量の補正を行ったりすることが望まれている。 As an aspect of such an exhaust purification device, the additive is pumped toward the additive injection valve fixed to the exhaust pipe so that the injection hole is desired in the exhaust pipe, and the additive is based on the addition instruction value obtained by calculation. There is an exhaust purification device of a type in which an additive is injected and supplied into an exhaust pipe by controlling opening and closing of an injection valve. In the additive supply device used in such an exhaust purification device, the additive supply path and additive injection valve may be clogged, or each part of the additive supply device may deteriorate over time. There may be an error between the indicated value and the actual injection amount. If the actual injection amount of the additive is insufficient, the non-reduced NO x is released into the atmosphere as it is, while if the actual injection amount of the additive becomes excessive, the additive components that have not been used in the reduction reaction become catalyst. Can cause environmental degradation. Therefore, it is desired to accurately obtain the actual injection amount of the additive injected from the additive supply device, detect abnormality of the additive supply device, or correct the injection amount.
この添加剤供給装置からの実噴射量を求める方法として、種々の方法が提案されている。
例えば、添加剤流路に設置された流量計によって添加剤の実添加量を計測する方法が開示されている。より具体的には、還元剤添加コントローラは、エンジンの運転状況に応じた還元剤の目標添加量を演算し、排気中に実際に添加された還元剤の実添加量から還元剤の目標添加量を減算した差を順次積算して、窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の推定吸着量を演算するエンジンの排気浄化装置である(特許文献1参照)。
Various methods have been proposed as a method for obtaining the actual injection amount from the additive supply device.
For example, a method is disclosed in which the actual amount of additive is measured by a flow meter installed in the additive flow path. More specifically, the reducing agent addition controller calculates the target addition amount of the reducing agent according to the operating condition of the engine, and calculates the target addition amount of the reducing agent from the actual addition amount of the reducing agent actually added to the exhaust gas. The engine exhaust purification device calculates the estimated amount of adsorption of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst by sequentially integrating the difference obtained by subtracting (see Patent Document 1).
また、添加剤として未燃燃料(HC)を用いるシステムの例ではあるが、排気系の空燃比に現れる添加剤添加量相当値を周期的に積算することによって推定添加量を求める方法が開示されている。より具体的には、添加弁から排気ポート内に添加剤が添加された場合、空燃比センサにて検出された空燃比は、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料による空燃比よりも低下することを利用して、空燃比変化に現れる添加剤添加量相当値を周期的に積算することにより推定添加量を求め、この推定添加量を判定値と比較することにより高精度に添加誤差を検出して異常判定・正常判定を行う添加剤添加誤差検出方法である(特許文献2参照)。 In addition, although it is an example of a system that uses unburned fuel (HC) as an additive, a method for obtaining an estimated additive amount by periodically integrating the additive additive amount equivalent value that appears in the air-fuel ratio of the exhaust system is disclosed. ing. More specifically, when an additive is added from the addition valve into the exhaust port, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor is lower than the air-fuel ratio due to the fuel injected from the fuel injection valve into the combustion chamber. The estimated additive amount is obtained by periodically integrating the additive additive equivalent value that appears in the air-fuel ratio change, and the estimated additive amount is compared with the judgment value to accurately add the error. This is an additive addition error detection method for detecting abnormality and determining normality (see Patent Document 2).
さらに、添加剤の貯蔵タンク内に配置された液位計によって計測される液位レベルによって実噴射量を推定する方法が開示されている。より具体的には、エンジンのキースイッチをONしたときの還元剤タンク内の液位レベルL0を計測し、走行距離積算メータからキースイッチON後の走行距離D1を計測し、走行距離D1が所定走行距離D0以上に達したか否かを判定し、所定走行距離D0以上に達したときの還元剤タンク内の液位レベルL1を確認し、液位レベルの変化量(L0−L1)から計測される尿素溶液消費量ΔLが所定範囲(Lmin≦ΔL≦Lmax)か否か判定し、所定範囲でないときに尿素溶液の噴射異常と判断して異常判定出力を発生して異常を乗員に通報する排気浄化システムの還元剤噴射状況判定装置である(特許文献3)。 Furthermore, a method is disclosed in which the actual injection amount is estimated based on a liquid level measured by a liquid level meter disposed in the additive storage tank. More specifically, the liquid level L0 in the reducing agent tank when the key switch of the engine is turned on is measured, the travel distance D1 after the key switch is turned on is measured from the travel distance integrating meter, and the travel distance D1 is predetermined. It is determined whether or not the travel distance D0 or more has been reached, and the liquid level L1 in the reducing agent tank when the travel distance D0 or more is reached is confirmed and measured from the amount of change in the liquid level (L0-L1). It is determined whether or not the urea solution consumption ΔL to be performed is within a predetermined range (Lmin ≦ ΔL ≦ Lmax). It is a reducing agent injection condition determination device of an exhaust purification system (patent document 3).
しかしながら、特許文献1に記載されたような流量計を利用した添加剤の実添加量の演算方法では、流量計を追加して備える必要があり、コストの上昇に繋がるとともに、比較的計測精度が低い流量計によって演算精度が拘束され、演算精度が低下するおそれがある。また、流量計によっては、添加剤と空気とが混合された二層流体であっても区別されず、空気が液体として検知されて演算精度が低下するおそれがある。 However, in the method for calculating the actual amount of additive using a flow meter as described in Patent Document 1, it is necessary to additionally provide a flow meter, leading to an increase in cost and relatively high measurement accuracy. The calculation accuracy is constrained by a low flow meter, and the calculation accuracy may be reduced. In addition, depending on the flow meter, even a two-layer fluid in which an additive and air are mixed is not distinguished, and air may be detected as a liquid and calculation accuracy may be reduced.
また、特許文献2に記載されたようなセンサを利用した実噴射量の演算方法を応用して、尿素溶液を対象とする添加剤供給装置にNOXセンサを利用すると、NOXセンサはNOXのみならずアンモニアをも検知する特性を有しているため、アンモニア濃度のみを区別することができず、検出値を尿素溶液の噴射量の演算に用いることは困難である。 Further, when an NO X sensor is used in an additive supply device for urea solution by applying an actual injection amount calculation method using a sensor as described in Patent Document 2, the NO X sensor is NO X Since it has the characteristic of detecting not only ammonia but also ammonia concentration alone cannot be distinguished, and it is difficult to use the detected value for calculating the injection amount of the urea solution.
さらに、特許文献3に記載されたようなタンク内の液位レベルを利用した消費量の算出方法では、車両の傾斜による測定誤差等を判断することができず、現在の一般的な液位レベルセンサでは、算出結果の精度が低いという問題がある。 Further, the consumption calculation method using the liquid level in the tank as described in Patent Document 3 cannot determine a measurement error or the like due to the inclination of the vehicle, and the current general liquid level. The sensor has a problem that the accuracy of the calculation result is low.
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、添加剤供給装置の供給系におけるエネルギーバランスをもとにして添加剤の実噴射量を演算する実噴射量演算部を備えることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明の目的は、添加剤の実噴射量を精度よく算出することができる添加剤供給装置の実噴射量検証装置、及び精度よく算出された添加剤の実噴射量をもとにした添加剤供給装置の異常判定装置並びに添加剤供給装置の噴射制御装置を提供することである。 Accordingly, the inventors of the present invention diligently worked and provided such an actual injection amount calculation unit that calculates the actual injection amount of the additive based on the energy balance in the supply system of the additive supply device. And the present invention has been completed. That is, the object of the present invention is based on the actual injection amount verification device of the additive supply device capable of accurately calculating the actual injection amount of the additive, and the actual injection amount of the additive calculated accurately. An abnormality determination device for an additive supply device and an injection control device for the additive supply device are provided.
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に添加剤を供給し、還元触媒で排気中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置に備えられ、添加剤を圧送する電動式ポンプと、電動式ポンプから圧送される添加剤の噴射制御を行う添加剤噴射弁と、電動式ポンプ及び添加剤噴射弁の間に配設された添加剤供給通路と、を備えた添加剤供給装置における添加剤の噴射量を検証する添加剤実噴射量検証装置であって、所定の期間内における、添加剤供給装置のうちの添加剤の供給系が受け、又は放出したエネルギーバランスをもとにして、所定の期間内に添加剤噴射弁から実際に噴射された添加剤の実噴射量を演算する実噴射量演算部を備えることを特徴とする添加剤実噴射量検証装置が提供され、上述した問題を解決することができる。 According to the present invention, an additive is supplied to the exhaust upstream side of a reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and is provided in an exhaust purification device that reduces and purifies nitrogen oxides in exhaust gas with a reduction catalyst. An electric pump that pumps the agent, an additive injection valve that performs injection control of the additive pumped from the electric pump, an additive supply passage disposed between the electric pump and the additive injection valve, An additive actual injection amount verification device for verifying an injection amount of an additive in an additive supply device comprising: an additive supply system of the additive supply device receiving or releasing within a predetermined period And an actual injection amount calculation unit for calculating an actual injection amount of the additive actually injected from the additive injection valve within a predetermined period based on the energy balance. A verification device is provided to solve the above-mentioned problems Rukoto can.
また、本発明の添加剤供給装置の実噴射量検証装置を構成するにあたり、実噴射量演算部は、少なくとも、所定の期間内における、電動式ポンプに供給された電力量、添加剤供給系の熱量の増減量、及び添加剤供給通路内の圧力の増減量に関する情報をもとに、添加剤の実噴射量を演算することが好ましい。 Further, in configuring the actual injection amount verification device of the additive supply device of the present invention, the actual injection amount calculation unit includes at least the amount of power supplied to the electric pump and the additive supply system within a predetermined period. It is preferable to calculate the actual injection amount of the additive based on the information on the increase / decrease amount of the heat amount and the increase / decrease amount of the pressure in the additive supply passage.
また、本発明の添加剤供給装置の実噴射量検証装置を構成するにあたり、実噴射量の演算は、添加剤の供給系の加熱制御又は冷却制御が実施されていないときに実行されることが好ましい。 Further, in configuring the actual injection amount verification device of the additive supply device of the present invention, the calculation of the actual injection amount may be executed when heating control or cooling control of the additive supply system is not performed. preferable.
また、本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に添加剤を供給し、還元触媒で排気中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置に備えられ、添加剤を圧送する電動式ポンプと、電動式ポンプから圧送される添加剤の噴射制御を行う添加剤噴射弁と、電動式ポンプ及び添加剤噴射弁の間に配設された添加剤供給通路と、を備えた添加剤供給装置の異常診断装置であって、排気通路に供給すべき添加剤の要求添加量を演算する要求添加量演算部と、所定の期間内における、添加剤供給装置のうちの添加剤の供給系が受け、又は放出したエネルギーバランスをもとにして、所定の期間内に添加剤噴射弁から実際に噴射された添加剤の実噴射量を演算する実噴射量演算部と、要求添加量と実噴射量とを比較することにより添加剤供給装置の異常診断を行う異常判定部と、を備えることを特徴とする添加剤供給装置の異常判定装置である。 Another aspect of the present invention provides an exhaust purification apparatus that supplies an additive to the exhaust upstream side of a reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and reduces and purifies nitrogen oxides in the exhaust with the reduction catalyst. An electric pump that pumps the additive, an additive injection valve that performs injection control of the additive pumped from the electric pump, and an additive disposed between the electric pump and the additive injection valve An abnormality diagnosis device for an additive supply device comprising a supply passage, a required addition amount calculation unit for calculating a required addition amount of the additive to be supplied to the exhaust passage, and an additive supply within a predetermined period The actual injection amount that calculates the actual injection amount of the additive actually injected from the additive injection valve within a predetermined period based on the energy balance received or released by the additive supply system in the device Compare the calculation unit with the required addition amount and the actual injection amount. An abnormality determination device of the additive supply apparatus characterized by comprising, an abnormality determination unit that performs an abnormality diagnosis of the additive supply device by.
また、本発明のさらに別の態様は、内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に添加剤を供給し、還元触媒で排気中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置に備えられ、添加剤を圧送する電動式ポンプと、電動式ポンプから圧送される添加剤の噴射制御を行う添加剤噴射弁と、電動式ポンプ及び添加剤噴射弁の間に配設された添加剤供給通路と、を備えた添加剤供給装置の制御装置であって、排気通路に供給すべき添加剤の要求添加量を演算する要求添加量演算部と、所定の期間内における、添加剤供給装置のうちの添加剤の供給系が受け、又は放出したエネルギーバランスをもとにして、所定の期間内に添加剤噴射弁から実際に噴射された添加剤の実噴射量を演算する実噴射量演算部と、要求添加量と実噴射量とを比較し、その結果をもとに添加剤噴射弁の制御信号のもととなる添加指示値の補正を行う添加指示値補正部と、を備えることを特徴とする添加剤供給装置の制御装置である。 Still another aspect of the present invention provides an exhaust purification device that supplies an additive to an exhaust upstream side of a reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and reduces and purifies nitrogen oxides in the exhaust with the reduction catalyst. An electric pump that pumps the additive, an additive injection valve that controls the injection of the additive pumped from the electric pump, and an additive disposed between the electric pump and the additive injection valve An additive supply device comprising: an additive supply passage; a required addition amount calculation unit for calculating a required addition amount of the additive to be supplied to the exhaust passage; and an additive supply within a predetermined period The actual injection amount that calculates the actual injection amount of the additive actually injected from the additive injection valve within a predetermined period based on the energy balance received or released by the additive supply system in the device Compare the calculation unit with the required addition amount and the actual injection amount, A control device for the additive supply device, characterized in that it comprises the addition instruction value correction section for correcting the added instruction value which is the basis of the control signal based on the additive injection valve, the results.
本発明の添加剤供給装置の実噴射量検証装置によれば、エネルギー保存の法則にしたがい実噴射量を演算する実噴射量演算部を備えているために、熱伝達係数等の添加剤のもつ物性を考慮して精度よく実噴射量を算出することができる。したがって、実噴射量の演算結果を、添加剤の要求添加量との比較による異常判定や、添加指示値の補正に用いることができ、添加剤の噴射制御の精度向上に寄与することができる。 According to the actual injection amount verification device of the additive supply apparatus of the present invention, since the actual injection amount calculation unit that calculates the actual injection amount according to the law of conservation of energy is provided, the additive such as the heat transfer coefficient is included. The actual injection amount can be accurately calculated in consideration of physical properties. Therefore, the calculation result of the actual injection amount can be used for abnormality determination by comparison with the required addition amount of the additive and the correction of the addition instruction value, which can contribute to improving the accuracy of additive injection control.
また、本発明の添加剤供給装置の異常判定装置によれば、エネルギー保存の法則にしたがい実噴射量を演算する実噴射量演算部、及び算出された実噴射量と要求添加量とを比較する異常判定部を備えているために、比較的精度の高い実噴射量の演算結果をもとにして、添加剤供給装置の異常判定を精度よく行うことができる。したがって、異常判定の結果の信頼性が高められ、添加剤供給装置の修理、補修を速やかに行うことができる。 Moreover, according to the abnormality determination device for the additive supply device of the present invention, the actual injection amount calculation unit that calculates the actual injection amount according to the law of energy conservation, and the calculated actual injection amount and the required addition amount are compared. Since the abnormality determining unit is provided, it is possible to accurately determine the abnormality of the additive supply device based on the calculation result of the actual injection amount with relatively high accuracy. Therefore, the reliability of the abnormality determination result is improved, and the additive supply device can be repaired and repaired promptly.
また、本発明の添加剤供給装置の噴射制御装置によれば、エネルギー保存の法則にしたがい実噴射量を演算する実噴射量演算部、及び算出された実噴射量と要求噴射量との誤差をもとに添加指示値を補正する添加指示値補正部を備えているために、比較的精度の高い実噴射量の演算結果をもとにして、噴射量の補正制御を精度よく行うことができる。したがって、添加剤供給装置に異常が見られる場合であっても、添加剤の添加指示値を補正して、排気の浄化に必要とされる量の添加剤を精度よく噴射供給することができる。 Further, according to the injection control device of the additive supply device of the present invention, the actual injection amount calculation unit that calculates the actual injection amount according to the law of conservation of energy, and the error between the calculated actual injection amount and the required injection amount. Since the addition instruction value correction unit for correcting the addition instruction value is provided, the injection amount correction control can be performed with high accuracy based on the calculation result of the actual injection amount with relatively high accuracy. . Therefore, even when an abnormality is found in the additive supply device, the additive addition instruction value can be corrected and the amount of additive required for exhaust purification can be accurately supplied by injection.
以下、図面を参照して、本発明の添加剤実噴射量検証装置、添加剤供給装置の異常判定装置、及び添加剤供給装置の噴射制御装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments relating to an additive actual injection amount verification apparatus, an additive supply apparatus abnormality determination apparatus, and an additive supply apparatus injection control apparatus according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. However, this embodiment shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
In addition, in each figure, what has attached | subjected the same code | symbol has shown the same member, and description is abbreviate | omitted suitably.
1.排気浄化装置
まず、本実施形態のDCUが備えられる排気浄化装置の構成の一例を図1に示す。
図1に示す排気浄化装置10は、添加剤としての尿素溶液を、排気通路中に配設された還元触媒13の上流側に噴射供給し、還元触媒13において排気中に含まれるNOXを選択的に還元浄化する排気浄化装置10である。この排気浄化装置10は、内燃機関5に接続された排気管11の途中に配設され、排気中に含まれるNOXを選択的に還元するための還元触媒13と、還元触媒13の上流側で排気管11内に尿素溶液を噴射供給するための添加剤供給装置20とを主たる要素として構成されている。
1. Exhaust gas purification apparatus First, an example of the configuration of an exhaust gas purification apparatus provided with the DCU of this embodiment is shown in FIG.
The exhaust
2.添加剤供給装置
本実施形態の排気浄化装置10に備えられた添加剤供給装置20は、還元触媒13の上流側で排気管11に固定された添加剤噴射弁31と、尿素溶液が貯蔵された貯蔵タンク50と、貯蔵タンク50内の尿素溶液を添加剤噴射弁31に対して圧送する電動式ポンプ(以下、単に「ポンプ」と称する場合がある。)41を含むポンプモジュール40と、排気管11内に噴射供給する添加剤の噴射量を制御するために、添加剤噴射弁31や電動式ポンプ41の動作制御を行う制御装置(以下、「DCU:Dosing Control Unit」と称する。)60を備えている。また、ポンプモジュール40と添加剤噴射弁31とは第1の供給通路58によって接続され、貯蔵タンク50とポンプモジュール40とは第2の供給通路57によって接続され、さらに、ポンプモジュール40と貯蔵タンク50とは還流通路59によって接続されている。
2. Additive Supply Device The
また、図1に示す排気浄化装置10の例では、DCU60は、CAN65に接続されている。このCAN65には、内燃機関の運転状態を制御するためのコントロールユニット(以下、「ECU:Engine Control Unit」と称する場合がある。)70が接続されており、燃料噴射量や噴射タイミング、回転数等をはじめとする内燃機関の運転状態に関する情報が書き込まれるようになっているだけでなく、排気浄化装置10に備えられたあらゆるセンサ等の情報も書き込まれるようになっている。また、CAN65では入力される信号値がCAN65の規格範囲内にあるか否かを判別できるようになっている。そして、CAN65に接続されたDCU60は、CAN65上の情報を読み込み、また、CAN65上に情報を出力できるようになっている。
なお、本実施形態では、ECU70とDCU60とが別のコントロールユニットからなり、CAN65を介して情報のやり取りができるようにされているが、これらのECU70とDCU60とを一つのコントロールユニットとして構成してもよく、さらにはCANを省略することもできる。
In the example of the
In this embodiment, the ECU 70 and the
添加剤噴射弁31としては、例えば、デューティ制御により開弁のON−OFFが制御されるON−OFF弁を使用することができる。ポンプモジュール40から添加剤噴射弁31に圧送される尿素溶液は所定の圧力で維持されるようになっており、添加剤噴射弁の操作装置67による通電制御によって添加剤噴射弁31が開かれたときに尿素溶液が排気通路中に噴射される。
添加剤噴射弁の操作装置67は、DCU60から送信される添加剤の添加指示値に基づいて、添加剤噴射弁31に印加するパルス電圧のデューティ比及び通電時間を設定して、添加剤噴射弁31の通電制御を行うようになっている。
As the
The additive injection
また、添加剤噴射弁31に接続された第1の供給通路58のうち、添加剤噴射弁31の入口部分には、添加剤噴射弁31に流入する尿素溶液の温度を検知するための温度センサ33が備えられている。この温度センサ33で検知された温度情報は、DCU60に送られるようになっている。
A temperature sensor for detecting the temperature of the urea solution flowing into the
また、ポンプモジュール40には電動式ポンプ41が備えられ、第2の供給通路57を介して貯蔵タンク50内の尿素溶液を汲み上げるとともに、第1の供給通路58を介して添加剤噴射弁31に圧送するようになっている。この電動式ポンプ41は、例えばダイヤフラムポンプやギアポンプからなり、DCU60から送られてくる信号によって通電制御が行われる。また、第1の供給通路58には圧力センサ43が備えられており、圧力センサ43によって検知された値は信号としてDCU60に出力され、第1の供給通路58内の圧力値が所定値に維持されるように電動式ポンプ41の駆動デューティが制御されるようになっている。すなわち、第1の供給通路58内の圧力が所定値よりも低下するような状態においては、電動式ポンプ41の駆動デューティは大きくなるように制御され、第1の供給通路58内の圧力が所定値よりも上昇するような状態においては、電動式ポンプ41の駆動デューティは小さくなるように制御される。
なお、「電動式ポンプの駆動デューティ」とは、PWM(pulse width modulation)制御において、1周期当たりに占める電動式ポンプの駆動時間の割合を意味している。
In addition, the
The “drive duty of the electric pump” means the ratio of the drive time of the electric pump per cycle in PWM (pulse width modulation) control.
また、第1の供給通路58にはメインフィルタ47が備えられ、添加剤噴射弁31に圧送される尿素溶液中の異物が捕集されるようになっている。また、電動式ポンプ41とメインフィルタ47との間の第1の供給通路58から還流通路59が分岐して設けられ、貯蔵タンク50に接続されている。この還流通路59の途中には圧力制御弁49が備えられている。このような還流通路59を備えることにより、圧力センサ43の検出値をもとにフィードバック制御される電動式ポンプ41によって尿素溶液が圧送される状態で、第1の供給通路58内の圧力値が所定値を超えた場合に、圧力制御弁49が開弁し、尿素溶液の一部が貯蔵タンク50内に還流されるようになっている。圧力制御弁49は、例えば、公知のチェック弁等を使用することができる。
なお、本実施形態の例では、還流通路59の途中に備えられた圧力制御弁49の代わりにオリフィスを備えた構成であっても構わない。
The
In the example of the present embodiment, an orifice may be provided instead of the
また、ポンプモジュール40にはリバーティングバルブ71が備えられ、添加剤供給装置20が尿素溶液の噴射制御を行わない場合等において、ポンプモジュール40や添加剤噴射弁31、第1の供給通路58、第2の供給通路57等を含む添加剤供給系の尿素溶液が貯蔵タンク50に回収できるようになっている。したがって、冷寒時等、尿素溶液が凍結しやすい温度条件下において、内燃機関5を停止させ、添加剤供給装置20の制御を行わないような場合に、添加剤供給系内での尿素溶液の凍結が防止され、その後内燃機関の運転を再開したときに、詰まりによる噴射不良がないようにされている。
このリバーティングバルブ71は、例えば、尿素溶液の流路を、貯蔵タンク50から添加剤噴射弁31へ向かう順方向、または、添加剤噴射弁31から貯蔵タンク50へ向かう逆方向に切り換える機能を持った切換弁であり、内燃機関のイグニッションスイッチをオフにしたときに、流路を逆方向に切り換えてポンプ41を駆動することにより尿素溶液を貯蔵タンク50内に回収することができる。
Further, the
For example, the reverting valve 71 has a function of switching the flow path of the urea solution in the forward direction from the
また、添加剤供給装置20の添加剤供給系の各部位にはそれぞれヒーター92〜97が備えられている。これらのヒーター92〜97は、冷寒時等において尿素溶液が添加剤供給系内に存在する場合に、尿素溶液が凍結して部分的に又は完全に添加剤供給系を塞いでしまい、添加剤噴射弁31による添加剤の噴射制御を正確に行えなくなることを防ぐために備えられている。また、これらのヒーター92〜97は、DCU60によって通電が制御されるようになっている。例えば、尿素溶液の温度や外気温度等をもとにして、添加剤供給系で尿素溶液が凍結を生じるような温度条件下にあると判断されたときに、バッテリーから電圧が供給され、加熱されるようになっている。
これらのヒーター92〜97についても、特に制限されるものではなく、例えば、電熱線等を使用することができる。
Each part of the additive supply system of the
These
なお、後述する添加剤の実噴射量の演算は、ヒーターがオフにされた状態で行われることが好ましい。ヒーターがオンにされた状態では、電動式ポンプ41や第1の供給通路58に対する熱量の増加分を加味する必要があり、このヒーターによる熱収支モデルは複雑であるため、演算結果の精度が低下するおそれがあるからである。
Note that the calculation of the actual injection amount of the additive, which will be described later, is preferably performed with the heater turned off. In the state where the heater is turned on, it is necessary to take into account the increase in the amount of heat with respect to the electric pump 41 and the
3.添加剤噴射制御
次に、図1の排気浄化装置10に備えられた添加剤供給装置20によって行われる添加剤噴射制御について説明する。
内燃機関5の運転時において、貯蔵タンク50内の添加剤は、電動式ポンプ41によって汲み上げられ、添加剤噴射弁31に向けて圧送される。このとき、電動式ポンプ41の下流側の第1の供給通路58に備えられた圧力センサ43による検出値をフィードバックし、所定の圧力値で維持されるように電動式ポンプ41のフィードバック制御が行われる。例えば、検出値が設定値未満の場合には電動式ポンプ41の出力を高めて昇圧させる一方、圧力値が設定値を超える場合には電動式ポンプ41の出力を低下させるとともに圧力制御弁49を介して添加剤が貯蔵タンク50に還流されて減圧される。これによって、添加剤噴射弁31側に圧送される添加剤の圧力がほぼ一定の値に維持される。
3. Additive Injection Control Next, additive injection control performed by the
During operation of the
第1の供給通路58内で所定の圧力値に維持される添加剤は、添加剤噴射弁31が開いたときに排気通路内に噴射される。添加剤噴射弁31の開閉制御は、DCU60からの添加指示値に基づいて、添加剤噴射弁の操作装置67による通電制御によって行われる。
DCU60は、内燃機関5の運転状態や排気温度、還元触媒13の温度、さらには還元触媒13の下流側で測定される、還元されずに還元触媒13を通過したNOX量等の情報をもとに供給すべき添加剤の要求噴射量を算出する。通常、この要求噴射量がそのまま添加指示値として添加剤噴射弁の操作装置67に送信される。そして、添加剤噴射弁の操作装置67では、添加指示値に応じて添加剤噴射弁31の通電制御を行い、添加剤噴射弁31のデューティ制御が行われ、添加剤が排気通路中に噴射供給される。排気通路中に噴射された添加剤は、排気とともに還元触媒13に流入し、排気中に含まれるNOXの還元反応に用いられる。
The additive maintained at a predetermined pressure value in the
The
4.添加剤供給装置の制御装置(DCU)
図2には、本実施形態の添加剤供給装置を制御するためのDCU60のうち、添加剤実噴射量の検証、添加剤供給装置の異常判定及び添加剤供給装置の噴射量補正制御を行う部分について、機能的なブロックに表された構成例が示されている。
本実施形態のDCU60は、CAN情報取出生成部(図2では「CAN情報取出生成」と表記。)と、ポンプ供給電力演算部(図2では「Epump演算」と表記。)と、添加剤還流量演算部(図2では「還流量演算」と表記。)と、噴射弁放熱量演算部(図2では「Hinj演算」と表記。)と、通路放熱量演算部(図2では「Hpipe演算」と表記。)と、ポンプ放熱量演算部(図2では「Hpump演算」と表記。)と、要求噴射量演算部(図2では「要求噴射量演算」と表記)と、実噴射量演算部(図2では「実噴射量演算」と表記)と、添加剤供給装置の異常判定部(図2では「異常判定」と表記)と、添加指示値補正部(図2では「添加指示値補正」と表記)等を主要な構成要素として備えている。これらは、具体的にはマイクロコンピュータ(図示せず)によるプログラムの実行によって実現されるものである。
4). Additive supply unit control unit (DCU)
FIG. 2 shows a portion of the
The
このうち、CAN情報取出生成部は、CAN65上に存在するセンサ情報や内燃機関の運転情報等を受け取り、DCU60の他の部分に対して送信する部分である。本実施形態の排気浄化装置に備えられたDCU60の例では、少なくとも、車両に備えられた外気温センサからの信号Tenv、貯蔵タンクに備えられた温度センサからの信号Ttank、第1の供給通路に備えられた圧力センサからの信号Psens、大気圧センサからの信号Patmを受け取り、他の部分に送信するようになっている。
Among these, the CAN information extraction and generation unit is a part that receives sensor information, operation information of the internal combustion engine, and the like existing on the
また、ポンプ供給電力演算部は、電動式ポンプのフィードバック制御を行うに当たり、バッテリーから電動式ポンプに供給される電力量Epumpを演算する部分である。例えば、電動式ポンプに送られる電流値Apumpとバッテリーの電圧Vbとをもとにして、所定時間内に供給された電力量Epumpが算出されるようになっている。 The pump supply power calculation unit is a part that calculates the amount of power Epump supplied from the battery to the electric pump when performing feedback control of the electric pump. For example, the electric energy Epump supplied within a predetermined time is calculated based on the current value Apump sent to the electric pump and the battery voltage Vb.
また、添加剤還流量演算部は、還流通路を介して第1の供給通路から貯蔵タンクに戻される添加剤の総量(Qbf)を検出する部分である。例えば、第1の供給通路内の圧力と貯蔵タンクに戻される添加剤の還流量との関係をあらかじめ求めておき、第1の供給通路内の圧力に応じた添加剤の還流量を積算することによって、貯蔵タンクに戻された添加剤の総量(Qbf)を算出することができる。 The additive reflux amount calculation unit is a part that detects the total amount (Qbf) of the additive that is returned from the first supply passage to the storage tank via the reflux passage. For example, the relationship between the pressure in the first supply passage and the reflux amount of the additive returned to the storage tank is obtained in advance, and the reflux amount of the additive according to the pressure in the first supply passage is integrated. The total amount of additive (Qbf) returned to the storage tank can be calculated.
また、噴射弁放熱量演算部は、添加剤噴射弁から放熱される熱量Hdosを演算によって求める部分である。例えば、添加剤噴射弁に対して通電される電流値Ados又は物理モデルをもとにして推定される、添加剤噴射弁の電磁ソレノイドの抵抗値を算出した後、抵抗値と温度との関係性を示すソレノイド素材の物性をもとに添加剤噴射弁の温度Tdosを求める。この添加剤噴射弁の温度Tdosから外気温度センサのセンサ値Tenvを減算し、添加剤噴射弁の表面積εdosを乗算した後、さらに添加剤噴射弁の熱伝係数hdosを乗算することにより、添加剤噴射弁から放熱される熱量Hdosが算出されるようになっている。 Further, the injection valve heat release amount calculation unit is a portion for calculating the amount of heat Hdos radiated from the additive injection valve by calculation. For example, after calculating the resistance value of the electromagnetic solenoid of the additive injection valve, which is estimated based on the current value Ados energized to the additive injection valve or a physical model, the relationship between the resistance value and temperature The temperature Tdos of the additive injection valve is obtained based on the physical properties of the solenoid material indicating After subtracting the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor from the temperature Tdos of the additive injection valve and multiplying by the surface area εdos of the additive injection valve, the additive is further multiplied by the heat transfer coefficient hdos of the additive injection valve. The amount of heat Hdos radiated from the injection valve is calculated.
また、通路放熱量演算部は、第1の供給通路から放熱される熱量Hpumpを演算によって求める部分である。例えば、第1の供給通路内の添加剤の温度が貯蔵タンク内の添加剤の温度と一致するものと仮定し、第1の供給通路の外部の温度が外気温センサのセンサ値と一致するものと仮定すれば、温度センサのセンサ値Ttankから外気温度センサのセンサ値Tenvを減算し、第1の供給通路の表面積εpipeを乗算した後、第1の供給通路の熱伝係数hpipeを乗算することにより、第1の供給通路から放熱される熱量Hpipeが算出されるようになっている。 The passage heat dissipation amount calculation unit is a portion that calculates the amount of heat Hpump radiated from the first supply passage by calculation. For example, assuming that the temperature of the additive in the first supply passage matches the temperature of the additive in the storage tank, the temperature outside the first supply passage matches the sensor value of the outside air temperature sensor Assuming that the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor is subtracted from the sensor value Ttank of the temperature sensor, the surface area εpipe of the first supply passage is multiplied, and then the heat transfer coefficient hpipe of the first supply passage is multiplied. Thus, the amount of heat Hpipe radiated from the first supply passage is calculated.
また、ポンプ放熱量演算部は、ポンプから放熱される熱量Hpumpを演算によって求める部分である。例えば、ポンプに対して通電される電流値Apumpをもとにして推定されるポンプの温度Tpumpから、外気温度センサのセンサ値Tenvを減算し、ポンプの表面積εpumpを乗算した後、さらにポンプの熱伝係数hpumpを乗算することにより、ポンプから放熱される熱量Hpumpが算出されるようになっている。
ただし、ポンプとポンプを駆動するモータとが熱的に絶縁されている場合には、ポンプからの放熱量を無視できるため、ポンプ放熱量演算部を備えていなくても構わない。
The pump heat dissipation amount calculation unit is a portion for calculating the amount of heat Hpump radiated from the pump by calculation. For example, after subtracting the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor from the pump temperature Tpump estimated based on the current value Apump energized to the pump, and multiplying by the pump surface area εpump, the heat of the pump By multiplying the transfer coefficient hpump, the amount of heat Hpump radiated from the pump is calculated.
However, if the pump and the motor that drives the pump are thermally insulated, the amount of heat released from the pump can be ignored, and therefore the pump heat dissipation amount calculation unit may not be provided.
また、要求噴射量演算部は、CAN情報取出生成部を介して、内燃機関の回転数、燃料噴射量、燃料噴射タイミング等の運転状態や、排気温度、還元触媒の温度、還元触媒下流側でのNOX濃度等の情報を受け取り、排気中のNOXを還元浄化するために必要な添加剤の体積を演算する部分である。算出された要求噴射量は、そのまま添加指示値として添加剤噴射弁の操作装置に対して送られるようになっている。 Further, the required injection amount calculation unit is connected to the operating state such as the rotational speed of the internal combustion engine, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the exhaust temperature, the temperature of the reduction catalyst, and the downstream side of the reduction catalyst via the CAN information extraction and generation unit. receives information such as of the NO X concentration is a portion for calculating the volume of additive needed to reduce and purify NO X in the exhaust gas. The calculated required injection amount is directly sent to the operation device for the additive injection valve as an addition instruction value.
また、実噴射量演算部は、所定時間内において、添加剤供給装置に供給された供給エネルギーと、添加剤供給装置から放出された放出エネルギーとをもとにして、添加剤噴射弁を介して、排気通路内に実際に噴射された添加剤の体積を演算するようになっている。すなわち、実噴射量演算部は、排気中のNOXを還元浄化するために必要とされる添加剤量としての添加剤添加指示値とは異なり、実際に排気管中に噴射された実噴射量を演算するために備えられている。
本実施形態の排気浄化装置に備えられたDCU60の実噴射量演算部では、下記式(1)を用いて添加剤の実噴射量Qdosが算出されるようになっている。
Further, the actual injection amount calculation unit is configured to pass the additive injection valve based on the supply energy supplied to the additive supply device and the release energy released from the additive supply device within a predetermined time. The volume of the additive actually injected into the exhaust passage is calculated. That is, the actual injection quantity calculating unit is different from the additive added instruction value as an additive amount required to reduce and purify NO X in the exhaust gas, the actual injection quantity actually injected into the exhaust pipe Are provided for computing.
In the actual injection amount calculation unit of the
Qdos={Epump−(Pad×Qbf+Hdos+Hpipe+Hpump)}/Pad…(1)
Qdos :実噴射量(ml)
Epump :ポンプへの供給電力(W)
Pad :添加剤相対圧力(Pa)
Qbf :添加剤還流量(ml)
Hdos :添加剤噴射弁からの放熱量(J)
Hpipe :第1の供給通路からの放熱量(J)
Hpump :ポンプからの放熱量(J)
Qdos = {Epump− (Pad × Qbf + Hdos + Hpipe + Hpump)} / Pad (1)
Qdos: Actual injection volume (ml)
Epump: Power supplied to the pump (W)
Pad: Additive relative pressure (Pa)
Qbf: Additive reflux amount (ml)
Hdos: Heat release from additive injection valve (J)
Hpipe: Heat release from the first supply passage (J)
Hpump: Heat dissipation from the pump (J)
上記式(1)は以下のように導かれる。
所定時間内に電動式ポンプに対して供給された電力量Epumpは、エネルギー保存の法則にしたがい以下の式(2)のように表すことができる。
Epump[J]=Pad×Vad+H[J]…(2)
Vad :圧送添加剤総量(ml)
H :放出・流入熱総量(J)
The above formula (1) is derived as follows.
The amount of electric power Epump supplied to the electric pump within a predetermined time can be expressed as the following equation (2) according to the law of energy conservation.
Epump [J] = Pad x Vad + H [J] (2)
Vad: Total amount of pumping additive (ml)
H: Total amount of heat released / inflow (J)
ここで、添加剤相対圧力Padは、圧力センサのセンサ値Psensから大気圧センサのセンサ値Patmを減算することにより求めることができる。また、圧送添加剤総量Vadは、添加剤噴射弁からの噴射量Qdosと、還流通路を介して貯蔵タンクに還流する添加剤の還流量Qbfとの合計量に相当する。また、放出・流入熱総量Hは、添加剤噴射弁からの放熱量Hdosと、第1の供給通路からの放熱量Hpipeと、電動式ポンプからの放熱量Hpumpの合計量に相当する。 Here, the additive relative pressure Pad can be obtained by subtracting the sensor value Patm of the atmospheric pressure sensor from the sensor value Psens of the pressure sensor. Further, the total amount Vad of the feed additive corresponds to the total amount of the injection amount Qdos from the additive injection valve and the reflux amount Qbf of the additive refluxed to the storage tank through the reflux passage. Further, the total amount of released / inflowed heat H corresponds to the total amount of the heat release amount Hdos from the additive injection valve, the heat release amount Hpipe from the first supply passage, and the heat release amount Hpump from the electric pump.
そのため、上記式(2)は、以下の式(3)のように置き換えられる。
Epump[J]=Pad×(Qdos+Qbf)+(Hdos+Hpipe+Hpump)[J]…(3)
この式(3)から上記式(1)が導かれ、添加剤噴射弁から噴射された実噴射量Qdosが算出されるようになっている。
Therefore, the above equation (2) is replaced as the following equation (3).
Epump [J] = Pad × (Qdos + Qbf) + (Hdos + Hpipe + Hpump) [J] (3)
The above equation (1) is derived from this equation (3), and the actual injection amount Qdos injected from the additive injection valve is calculated.
図3には、このDCU60で行われる添加剤の実噴射量の演算方法の一例を具体的に示すコントロールチャートが示されている。
まず、ポンプに送られる電流値Apumpとバッテリーの電圧Vbとを乗じることによりポンプへの供給電力Epumpが算出される。
FIG. 3 shows a control chart specifically showing an example of a method for calculating the actual injection amount of the additive performed in the
First, the supply power Epump to the pump is calculated by multiplying the current value Apump sent to the pump by the battery voltage Vb.
また、上記の電流値Apumpをもとにマップを用いてポンプの温度Tpumpを推定し、外気温センサのセンサ値Tenvを減算した後、ポンプの表面積εpump及びポンプの伝熱係数hpumpを乗じることにより、ポンプからの熱量の増減量Hpumpが算出される。
また、添加剤噴射弁に対して通電される電流Adosをもとにマップを用いて添加剤噴射弁の温度Tdosを推定し、外気温センサのセンサ値Tenvを減算した後、添加剤噴射弁の表面積εdos及び添加剤噴射弁の伝熱係数hdosを乗じることにより、添加剤噴射弁からの熱量の増減量Hdosが算出される。
さらに、第1の供給通路に備えられた温度センサのセンサ値Tpipeから外気温センサのセンサ値Tenvを減算した後、第1の供給通路の表面積εpipe及び第1の供給通路の伝熱係数hpipeを乗じることにより、第1の供給通路からの熱量の増減量Hpipeが算出される。
Also, by estimating the pump temperature Tpump using the map based on the current value Apump, subtracting the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor, and multiplying by the pump surface area εpump and the pump heat transfer coefficient hpump Then, an increase / decrease amount Hpump of the heat amount from the pump is calculated.
Further, the temperature Tdos of the additive injection valve is estimated using a map based on the current Ados energized to the additive injection valve, and after subtracting the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor, the additive injection valve By multiplying the surface area εdos and the heat transfer coefficient hdos of the additive injection valve, the increase / decrease amount Hdos of the heat amount from the additive injection valve is calculated.
Furthermore, after subtracting the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor from the sensor value Tpipe of the temperature sensor provided in the first supply passage, the surface area εpipe of the first supply passage and the heat transfer coefficient hpipe of the first supply passage are obtained. By multiplying, the increase / decrease amount Hpipe of the heat amount from the first supply passage is calculated.
それぞれ算出されたポンプからの熱量の増減量Hpump、添加剤噴射弁からの熱量の増減量Hdos及び第1の供給通路からの熱量の増減量Hpipeは、ポンプへの供給電力Epumpから減算される。
また、第1の供給通路に備えられた圧力センサのセンサ値Psensから大気圧センサのセンサ値Patmを減算して添加剤の相対圧力Padを求め、この相対圧力Padの値をもとにマップを用いて推定される添加剤のリターン量Qbfを乗じて得られた値が、ポンプへの供給電力Epumpからさらに減算される。
The calculated heat amount increase / decrease amount Hpump from the pump, the heat amount increase / decrease amount Hdos from the additive injection valve, and the heat amount increase / decrease amount Hpipe from the first supply passage are subtracted from the supply power Epump to the pump.
In addition, the sensor value Patm of the atmospheric pressure sensor is subtracted from the sensor value Psens of the pressure sensor provided in the first supply passage to obtain the relative pressure Pad of the additive, and the map is based on the value of the relative pressure Pad. The value obtained by multiplying the return amount Qbf of the additive estimated by using the value is further subtracted from the supply power Epump to the pump.
このようにポンプへの供給電力Epumpから、放出されるエネルギーのマイナス分を減算した値を、添加剤の相対圧力Padで除することによって、添加剤噴射弁から噴射された実噴射量Qdosが算出される。 Thus, the actual injection amount Qdos injected from the additive injection valve is calculated by subtracting the minus amount of the released energy from the supply power Epump to the pump by the additive relative pressure Pad. Is done.
図2に戻り、異常判定部は、要求噴射量演算部で算出された要求噴射量と、実噴射量演算部で算出された実噴射量Qdosとを用いて添加剤供給装置の異常判定を行う部分である。本実施形態のDCU60では、要求噴射量と実噴射量Qdosとの差を求め、その値を基準値と比較することによって、添加剤供給装置の異常判定を行うようになっている。
すなわち、二つの値の差が基準値を超える場合には、適正な噴射量が確保されておらず、添加剤供給装置のいずれかの部位で異常が発生しているものと考えられるため、異常有りと判定される。添加剤供給装置の異常が検知された場合には、運転者等に知らせるために警報手段に対して信号が送信される。
Returning to FIG. 2, the abnormality determination unit performs abnormality determination of the additive supply device using the required injection amount calculated by the required injection amount calculation unit and the actual injection amount Qdos calculated by the actual injection amount calculation unit. Part. In the
In other words, if the difference between the two values exceeds the reference value, the appropriate injection amount is not secured, and it is considered that an abnormality has occurred in any part of the additive supply device. It is determined that there is. When an abnormality is detected in the additive supply device, a signal is transmitted to the alarm means to notify the driver or the like.
添加剤供給装置の異常判定は、要求噴射量と実噴射量Qdosとの差を基準値と比較する方法以外にも、要求噴射量に対する実噴射量Qdosの比率を求め、当該比率を所定の基準値と比較するように構成することもできる。 In addition to the method of comparing the difference between the required injection amount and the actual injection amount Qdos with a reference value, the additive supply device abnormality determination is performed by obtaining the ratio of the actual injection amount Qdos to the required injection amount and determining the ratio as a predetermined reference It can also be configured to compare with a value.
また、噴射指示値補正部では、要求噴射量演算部で算出された要求噴射量と、実噴射量演算部で算出された実噴射量Qdosとを比較し、実噴射量が要求噴射量に一致するように、比較結果をもとにして添加指示値の補正を行う部分である。
例えば、要求噴射量に対する、要求噴射量と実噴射量Qdosとの差の比率を求め、その比率の逆数を要求噴射量に乗算することにより添加指示値が設定されるように構成することができる。このように構成した場合、添加剤噴射弁の操作装置に対して送られる添加指示値は、算出される要求噴射量とは異なることになる。ただし、添加剤供給装置に生じている異常によって、実噴射量は要求噴射量に近似することになるため、結果的に適切な添加剤の噴射制御が行われるようになる。
The injection command value correction unit compares the required injection amount calculated by the required injection amount calculation unit with the actual injection amount Qdos calculated by the actual injection amount calculation unit, and the actual injection amount matches the required injection amount. In this way, the addition instruction value is corrected based on the comparison result.
For example, the addition instruction value can be set by calculating the ratio of the difference between the required injection amount and the actual injection amount Qdos with respect to the required injection amount, and multiplying the required injection amount by the inverse of the ratio. . When comprised in this way, the addition instruction | indication value sent with respect to the operation apparatus of an additive injection valve will differ from the calculated request | requirement injection amount. However, because the actual injection amount approximates the required injection amount due to an abnormality occurring in the additive supply device, appropriate additive injection control is performed as a result.
なお、本実施形態の排気浄化装置におけるDCU60では、第1の供給通路や電動式ポンプに備えられているヒーターが作動していない期間中に噴射された実噴射量を求めるように構成されている。これは、ヒーターの作動による熱収支モデルは複雑であるため、算出される実噴射量の値の信頼性が低下するおそれがあるからである。
ただし、実験値等をもとにして、ヒーターの作動による精度の高い熱収支モデルを準備できるのであれば、ヒーターの作動中であっても、ヒーターからの熱量の増加分を加味して実噴射量の算出を行うことができる。
Note that the
However, if it is possible to prepare a heat balance model with high accuracy by operating the heater based on experimental values, etc., the actual injection will take into account the increase in the amount of heat from the heater even during the operation of the heater. The amount can be calculated.
以上説明した本発明の添加剤実噴射量検証装置、添加剤供給装置の異常判定装置及び添加剤供給装置の制御装置によれば、エネルギーバランスをもとにして添加剤の実噴射量が精度良く算出されるため、添加剤供給装置の異常判定や、添加剤の添加指示値の補正を精度良く行うことができる。上述した実施形態では、添加剤として尿素溶液を用いた例について説明したが、例えば、未燃燃料(HC)を触媒上流側に供給する排気浄化装置であっても本発明を適用することができる。 According to the additive actual injection amount verification device, additive supply device abnormality determination device, and additive supply device control device of the present invention described above, the actual additive injection amount is accurately based on the energy balance. Therefore, the abnormality determination of the additive supply device and the correction of the additive addition instruction value can be performed with high accuracy. In the embodiment described above, an example in which a urea solution is used as an additive has been described. However, for example, the present invention can also be applied to an exhaust purification device that supplies unburned fuel (HC) to the upstream side of the catalyst. .
10:排気浄化装置、11:排気管、13:還元触媒、15・16:温度センサ、17:NOXセンサ、20:添加剤供給装置、31:添加剤噴射弁、33・35:温度センサ、40:ポンプモジュール、41:電動式ポンプ、43:圧力センサ、45:オリフィス、47:メインフィルタ、49:圧力制御弁、50:貯蔵タンク、51:温度センサ、57:第2の供給通路、58:第1の供給通路、59:還流通路、60:添加剤供給装置制御装置(DCU)、71:リバーティングバルブ、92・93・94・95・96・97:ヒーター 10: exhaust purification device, 11: exhaust pipe, 13: reduction catalyst, 15 · 16: temperature sensor, 17: NO X sensor, 20: additive supply device, 31: additive injection valve, 33/35: temperature sensor, 40: Pump module, 41: Electric pump, 43: Pressure sensor, 45: Orifice, 47: Main filter, 49: Pressure control valve, 50: Storage tank, 51: Temperature sensor, 57: Second supply passage, 58 : First supply passage, 59: reflux passage, 60: additive supply device control unit (DCU), 71: reverting valve, 92, 93, 94, 95, 96, 97: heater
Claims (5)
所定の期間内における、前記添加剤供給装置のうちの前記添加剤の供給系が受け、又は放出したエネルギーバランスをもとにして、前記所定の期間内に前記添加剤噴射弁から実際に噴射された前記添加剤の実噴射量を演算する実噴射量演算部を備えることを特徴とする添加剤実噴射量検証装置。 An additive is supplied to the exhaust upstream side of the reduction catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and is provided in an exhaust purification device that reduces and purifies nitrogen oxides in the exhaust with the reduction catalyst, and pumps the additive. An electric pump, an additive injection valve that performs injection control of the additive pumped from the electric pump, an additive supply passage disposed between the electric pump and the additive injection valve, In the additive actual injection amount verification device for verifying the injection amount of the additive in the additive supply device comprising:
Based on the energy balance received or released by the additive supply system of the additive supply device within a predetermined period, the additive injection valve is actually injected within the predetermined period. An additive actual injection amount verification device comprising an actual injection amount calculation unit for calculating an actual injection amount of the additive.
前記排気通路に供給すべき前記添加剤の要求添加量を演算する要求添加量演算部と、
所定の期間内における、前記添加剤供給装置のうちの前記添加剤の供給系が受け、又は放出したエネルギーバランスをもとにして、前記所定の期間内に前記添加剤噴射弁から実際に噴射された前記添加剤の実噴射量を演算する実噴射量演算部と、
前記要求添加量と前記実噴射量とを比較することにより前記添加剤供給装置の異常診断を行う異常判定部と、
を備えることを特徴とする添加剤供給装置の異常判定装置。 An additive is supplied to the exhaust upstream side of the reduction catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and is provided in an exhaust purification device that reduces and purifies nitrogen oxides in the exhaust with the reduction catalyst, and pumps the additive. An electric pump, an additive injection valve that performs injection control of the additive pumped from the electric pump, an additive supply passage disposed between the electric pump and the additive injection valve, In the abnormality diagnosis device of the additive supply device comprising
A required addition amount calculation unit for calculating a required addition amount of the additive to be supplied to the exhaust passage;
Based on the energy balance received or released by the additive supply system of the additive supply device within a predetermined period, the additive injection valve is actually injected within the predetermined period. An actual injection amount calculation unit for calculating the actual injection amount of the additive;
An abnormality determination unit that performs abnormality diagnosis of the additive supply device by comparing the required addition amount and the actual injection amount;
An abnormality determination device for an additive supply device, comprising:
前記排気通路に供給すべき前記添加剤の要求添加量を演算する要求添加量演算部と、
所定の期間内における、前記添加剤供給装置のうちの前記添加剤の供給系が受け、又は放出したエネルギーバランスをもとにして、前記所定の期間内に前記添加剤噴射弁から実際に噴射された前記添加剤の実噴射量を演算する実噴射量演算部と、
前記要求添加量と前記実噴射量とを比較し、その結果をもとに前記添加剤噴射弁の制御信号のもととなる添加指示値の補正を行う添加指示値補正部と、
を備えることを特徴とする添加剤供給装置の制御装置。 An additive is supplied to the exhaust upstream side of the reduction catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, and is provided in an exhaust purification device that reduces and purifies nitrogen oxides in the exhaust with the reduction catalyst, and pumps the additive. An electric pump, an additive injection valve that performs injection control of the additive pumped from the electric pump, an additive supply passage disposed between the electric pump and the additive injection valve, In the control device of the additive supply apparatus comprising
A required addition amount calculation unit for calculating a required addition amount of the additive to be supplied to the exhaust passage;
Based on the energy balance received or released by the additive supply system of the additive supply device within a predetermined period, the additive injection valve is actually injected within the predetermined period. An actual injection amount calculation unit for calculating the actual injection amount of the additive;
An addition instruction value correction unit that compares the required addition amount with the actual injection amount and corrects an addition instruction value that is a source of a control signal of the additive injection valve based on the result;
A control device for an additive supply device.
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