JP2022036181A - Exhaust gas purification device - Google Patents
Exhaust gas purification device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022036181A JP2022036181A JP2022000329A JP2022000329A JP2022036181A JP 2022036181 A JP2022036181 A JP 2022036181A JP 2022000329 A JP2022000329 A JP 2022000329A JP 2022000329 A JP2022000329 A JP 2022000329A JP 2022036181 A JP2022036181 A JP 2022036181A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature rise
- region
- engine
- temperature
- gpf
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device.
車両用のエンジンにおいては、排気中に含まれるカーボン等の微粒子(パーティキュレート)をトラップで捕集するものが存在する(例えば、特許文献1参照)。このようなエンジンにおいては、パーティキュレートの堆積により排気圧力が過度に上昇してエンジン性能が低下するおそれがある。これを防止するため、堆積したパーティキュレートを所定の時期に燃焼させてトラップを再生する装置が設けられる。 In some vehicle engines, fine particles (particulate) such as carbon contained in the exhaust gas are collected by a trap (see, for example, Patent Document 1). In such an engine, the accumulation of particulates may cause the exhaust pressure to rise excessively and reduce engine performance. In order to prevent this, a device is provided to regenerate the trap by burning the deposited particulate at a predetermined time.
特許文献1では、エンジン負荷や回転数に基づいてパーティキュレートの捕集量及び再燃焼量を求め、その結果に応じてトラップの再生時期を判断する。
In
しかしながら、エンジンの駆動状態を考慮せずに昇温制御を行ってしまうと、場合によってはトラップの再生温度まで達しない、トラップが過熱されてしまう等、トラップを適切に再生することができないことが想定される。 However, if the temperature rise control is performed without considering the driving state of the engine, the trap may not be properly regenerated because the trap regeneration temperature may not be reached or the trap may be overheated. is assumed.
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device capable of appropriately regenerating a collection filter that collects particulate matter.
本発明の一態様の排気浄化装置は、エンジンの排出する煤を捕集する捕集フィルタと、前記捕集フィルタの昇温制御を実施する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記捕集フィルタの強制再生を判定する強制再生判定部と、当該強制再生判定部が前記捕集フィルタの強制再生を判定した場合に、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて昇温制御を変更する昇温制御部と、を有し、前記昇温制御部は、エンジン回転数及び/又はエンジン負荷が低い低領域においては低領域用の昇温制御を実施し、エンジン回転数及び/又はエンジン負荷が高い高領域においては高領域用の昇温制御を実施し、前記昇温制御は、少なくとも点火時期を調整する制御を含むことを特徴とする。 The exhaust gas purification device of one aspect of the present invention includes a collection filter that collects soot discharged from the engine and a control device that controls the temperature rise of the collection filter, and the control device is the collection device. When the forced regeneration determination unit that determines the forced regeneration of the collection filter and the forced regeneration determination unit determine the forced regeneration of the collection filter, the temperature rise control is changed based on the engine speed and the engine load. It has a control unit, and the temperature rise control unit performs temperature rise control for a low region in a low region where the engine speed and / or the engine load is low, and the engine speed and / or the engine load is high. In the high region, the temperature rise control for the high region is carried out, and the temperature rise control includes at least a control for adjusting the ignition timing.
本発明によれば、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができる。 According to the present invention, a collection filter that collects particulate matter can be appropriately regenerated.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1を参照して、本実施の形態に係るエンジンの制御システムについて説明する。図1は、本実施の形態に係るエンジンの制御システムの全体構成図である。なお、エンジンの制御システムは、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The engine control system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine control system according to the present embodiment. The engine control system is not limited to the configuration shown below, and can be changed as appropriate.
図1に示すように、本実施の形態に係るエンジンの制御システム1は、内燃機関としてのエンジン2及びその周辺構成の動作を、ECU3(Electronic Control Unit)で制御するように構成されている。詳細は後述するが、ECU3は、本願の排気浄化装置の一部である制御装置を構成する。エンジン2は、例えば、直動式多気筒のDOHC(Double OverHead Camshaft)エンジンで構成される。エンジン2は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト20を収容し、シリンダ21及びシリンダヘッド22等を備えて構成される。
As shown in FIG. 1, the
シリンダ21内には、ピストン23が所定方向(図1では上下)に往復可能に収容されている。クランクシャフト20とピストン23とはコンロッド24によって連結されている。エンジン2では、ピストン23が所定方向に往復運動することでクランクシャフト20がコンロッド24を介して回転される。
A
シリンダヘッド22の内部空間は、燃焼室25を構成する。燃焼室25の上部には、点火装置としてのスパークプラグ26が設けられている。スパークプラグ26は、ECU3から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火し、燃焼室25内の混合気を着火する。
The internal space of the
シリンダヘッド22には、燃焼室25に連通する吸気ポート27a及び排気ポート27bが形成されている。また、シリンダヘッド22には、吸気ポート27a及び排気ポート27bに対応して、吸気バルブ28a及び排気バルブ28bが設けられている。吸気バルブ28a及び排気バルブ28bの上端には、吸気カムシャフト29a及び排気カムシャフト29bが設けられている。
The
クランクシャフト20、吸気カムシャフト29a及び排気カムシャフト29bには、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト20の回転は、カムチェーンを介して吸気カムシャフト29a及び排気カムシャフト29bに伝達される。吸気カムシャフト29a及び排気カムシャフト29bが回転されることで、吸気バルブ28a及び排気バルブ28bは所定タイミングで燃焼室25に向けて往復動される。
A camchain (not shown) is bridged over the
吸気ポート27aの上流端には、不図示の吸気マニホールドを介して吸気管10が接続される。吸気管10内の通路及び吸気ポート27aは、吸入空気の吸気路を構成する。吸気管10の途中には、上流側からエアクリーナ11、スロットルバルブ12、及びサージタンク13が設けられている。エアクリーナ11及びスロットルバルブ12の間の吸気管10には、空気量センサ40が設けられている。空気量センサ40は、エアクリーナ11を通過して吸気管10内を流れる吸入空気量(質量流量)を検出し、その検出値をECU3に出力する。
An
スロットルバルブ12は、例えばバタフライバルブを含んで構成され、ECU3の指令に応じて開閉されることで、吸気管10内を流れる吸入空気の流量(吸入空気量)を調整する。サージタンク13は、吸気管10に比べて十分に大きい容積を有し、吸入空気の脈動を防止するものである。サージタンク13には、吸気圧センサ41が設けられている。吸気圧センサ41は、サージタンク13内の吸入空気の圧力(吸気圧)を検出し、その検出値をECU3に出力する。ECU3は、上記した吸入空気量や吸気圧からエンジン負荷を推定することが可能である。
The
サージタンク13の下流側における吸気管10(又は吸気ポート27a)には、燃料を噴射する燃料噴射装置としてのインジェクタ14が設けられている。インジェクタ14は、ECU3の指令に応じて吸気管10内(又は吸気ポート27a内)に所定量の燃料を噴射する。すなわち、本実施の形態に係るエンジン2は、いわゆるポート噴射式のエンジンで構成される。
The intake pipe 10 (or
排気ポート27bの下流端には、不図示の排気マニホールドを介して排気管15が接続される。排気ポート27b及び排気管15内の通路は、排気ガスの排気路を構成する。排気管15の途中には、排気浄化装置の一部として、排気ガスを浄化する触媒16が設けられている。触媒16は、例えば、三元触媒で構成され、排気ガス内の汚染物質(一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等)を無害な物質(二酸化炭素、水、窒素等)に変換する。エンジン2がディーゼルエンジンの場合、触媒16には例えば酸化触媒が用いられる。
An
触媒16の下流側の排気管15は、エンジン2の燃焼によって発生する煤等の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集する捕集フィルタとして、GPF17(Gasoline Particulate Filter)が設けられている。GPF17の前後(上流及び下流)には、温度センサ18a、18bが設けられている。温度センサ18a、18bは、GPF17の前後における排気ガス温度を検出し、その検出値をECU3に出力する。
The
また、GPF17には、差圧センサ19が設けられている。差圧センサ19は、GPF17の前後の圧力差を検出し、その検出値をECU3に出力する。ECU3は、当該圧力差からGPF17の目詰まり状態、すなわち、PMの捕集量を推定することが可能である。
Further, the
なお、本実施の形態における排気浄化装置は、上記したエンジン2及びその周辺構成(触媒16、GPF17、ECU3、各種センサ等)を含んで構成される。
The exhaust gas purification device according to the present embodiment includes the above-mentioned
上記のように構成されるエンジン2においては、エアクリーナ11を通過した吸入空気が、スロットルバルブ12でその流量が調整された後、サージタンク13を通じて吸気ポート27aに流れ込む。このとき、インジェクタ14から所定のタイミングで燃料が噴射され、吸気ポート27a内で吸入空気と燃料が混合される。吸入空気と燃料の混合気は、吸気バルブ28aが開かれたタイミングで燃焼室25内に流れ込み、燃焼室25内で圧縮された後、スパークプラグ26によって所定のタイミングで点火される。点火されて燃焼した後の排気ガスは、排気ポート27bから排気管15を通じて外に排出される。このとき、排気ガスは、触媒16によって浄化され、GPF17によってPMが捕集された後、図示しないマフラによってその排気音が低減される。
In the
また、エンジン2には、エンジン水温を検出する水温センサ42と、クランクシャフト20の位相を検出するクランクセンサ43が設けられている。水温センサ42及びクランクセンサ43の各検出値は、ECU3に出力される。クランクセンサ43の出力からエンジン回転数を算出することが可能である。
Further, the
また、車両には、車速を検出する車速センサ44と、ブレーキペダル45と、アクセルペダル46とが設けられている。車速センサ44の検出値は、ECU3に出力される。ブレーキペダル45は、車両に制動力を発生する制動手段を構成し、その踏み込み量(踏力)に応じた所定の電気信号をECU3に出力する。アクセルペダル46は、車両に加速力を発生する加速手段を構成し、その踏み込み量(踏力)に応じた所定の電気信号をECU3に出力する。
Further, the vehicle is provided with a
ECU3は、エンジン2内外の各種構成を含む車両全体の動作を統括制御する。ECU3は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体で構成される。メモリには、上記した各種構成を制御する制御プログラム等が記憶されている。
The
ECU3は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、エンジン周辺の各種構成の駆動を制御する。例えばECU3は、GPF17内のPM蓄積量(捕集量)に基づいてGPF17を強制再生するか否かを判断し、エンジン2の運転状況に基づいてインジェクタ14やスパークプラグ26、スロットルバルブ12を駆動してGPF17に対する所定の昇温制御を実施する。
The
詳細は後述するが、ECU3は、所定の昇温制御を実施するために、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップ(図2参照)を予め記憶している。ECU3は、当該制御マップに基づいて燃料噴射及び点火等を制御することにより、GPF17を昇温させることが可能である。
Although the details will be described later, the
例えばECU3は、制御対象となる構成に応じて複数の機能ブロックを有している。具体的にECU3は、GPF17の強制再生を判定する強制再生判定部30と、当該強制再生判定部30の判定結果に応じて所定の昇温制御を実施する昇温制御部31とを有している。
For example, the
なお、これらの機能ブロックは、便宜上あくまで一例を示すものであり、ECU3は、これらの機能ブロックに限らず、他の機能ブロックを有してもよい。また、これらの機能ブロックを備えなくとも、ECU3が包括的に以下の各種制御を実施してもよい。
Note that these functional blocks are merely examples for convenience, and the
強制再生判定部30は、GPF17内のPM蓄積量に基づいてGPF17の強制再生を実施するか否かを判定する。GPF17内のPM蓄積量は、例えば差圧センサ19の検出値から推定することが可能である。すなわち、強制再生判定部30は、差圧センサ19の検出値に基づいて、GPF17の強制再生の有無(要否)を判定する。具体的に強制再生判定部30は、PM蓄積量が所定量以上である場合、GPF17の強制再生が必要であると判定し、PM蓄積量が所定量に満たない場合、GPF17の強制再生は不要であると判定する。
The forced
なお、強制再生判定部30は、GPF17の温度に基づいて強制再生の実施要否を判断してもよい。例えば、強制再生判定部30は、GPF17の温度が所定温度に達しない場合、GPF17の強制再生が必要であると判定し、GPF17の温度が所定温度以上の場合、GPF17の強制再生は不要であると判定してもよい。また、GPF17の温度は、温度センサ18a、18bの検出値に限らず、燃料噴射量等、エンジン2の運転状態から推定してもよい。
The forced
昇温制御部31は、GPF17の温度を上昇させるための制御(以下、昇温制御という)を実施するために、エンジン2内の各種構成の駆動を制御する。例えば、昇温制御部31は、スパークプラグ26の点火時期、インジェクタ14の燃料噴射量や噴射時期、スロットルバルブ12の開度を制御する。
The temperature rise
昇温制御部31は、複数の昇温制御を実施可能であり、強制再生判定部30がGPF17の強制再生を判定した場合に、エンジン回転数及びエンジン負荷によって規定される制御マップに基づいて所定の昇温制御を実施する。
The temperature rise
ここで、複数の昇温制御について説明する。上記したように、昇温制御とは、GPF17の温度を上昇させるための制御であり、GPF17の温度を上昇させることができれば、どのような制御方法を採用してもよい。例えば、以下の制御方法が考えられる。
Here, a plurality of temperature rise controls will be described. As described above, the temperature rise control is a control for raising the temperature of the
(1)まず、スパークプラグ26の点火時期を遅くする点火遅角による昇温制御が挙げられる。点火を遅角させた場合には燃焼が終わる時間が遅くなるため、排気行程での温度が高くなる。この結果、GPF17の昇温を図ることが可能である。
(2)次に、空燃比をリーン化することによる昇温制御が挙げられる。空燃比をリーン化する方法としては、スロットルバルブ12の開度を大きくして吸入空気量を増やすことが考えられる。排気温度が上昇した状態で酸素(吸入空気量)を増やすことで、GPF17に捕集されたPMを燃焼させて温度を上昇させることができる。
(3)次に、インジェクタ14の燃料噴射を間引く(休止する)ことによる昇温制御が挙げられる。燃料噴射を間引くことにより、燃焼後の温かい空気のみを排気側に送り込むことができ、GPF17の昇温を図ることが可能である。
(4)次に、スパークプラグ26の点火を間引いて(休止して)燃料噴射を継続することによる昇温制御が挙げられる。点火を間引くことにより、燃焼室で燃焼することのない混合気(燃料)を排気側に送り込むことができ、排気下流側の触媒16で燃料を燃焼させることで間接的にGPF17を昇温することが可能である。
また、これらの他に、GPF17に直にヒータ(不図示)を設けて当該ヒータの駆動を制御する方法が挙げられる。
(1) First, there is a temperature rise control by an ignition retard angle that delays the ignition timing of the
(2) Next, there is a temperature rise control by leaning the air-fuel ratio. As a method of leaning the air-fuel ratio, it is conceivable to increase the opening degree of the
(3) Next, there is a temperature rise control by thinning out (pausing) the fuel injection of the
(4) Next, the temperature rise control by thinning out (pausing) the ignition of the
In addition to these, a method of directly providing a heater (not shown) on the
昇温制御部31は、上記した複数の昇温制御から適宜1つ又は複数の昇温制御を選択し、単独でもしくは複数の昇温制御を組み合わせて実施する。また、詳細は後述するが、昇温制御部31は、上記した制御マップに基づいて、複数の昇温制御からいくつかの昇温制御を選択又は変更する。
The temperature rise
本実施の形態において、昇温制御部31は、GPF17の温度がGPF17の再生制御を行う所定温度に維持されるように制御する。当該制御は、上記した昇温制御の数の増減や昇温制御そのものの値を変更することで行われる。当該制御を変更するタイミングとしては、上記所定温度から一定値外れた場合や温度変化の傾きが大きい場合等が考えられる。
In the present embodiment, the temperature
ところで、従来の排気浄化装置においては、捕集フィルタ内のPM蓄積量を監視し、PM蓄積量に応じて捕集フィルタの再生時期を判定し、昇温制御を実施するものが存在する。しかしながら、エンジンの駆動状態を考慮せずにPM蓄積量のみで昇温制御を実施してしまうと、エンジンの駆動状態によっては捕集フィルタの温度が再生温度まで達しない、あるいは捕集フィルタが過熱されてしまう等、捕集フィルタを適切に再生することができないことが想定される。 By the way, in the conventional exhaust gas purification device, there is an apparatus that monitors the PM accumulation amount in the collection filter, determines the regeneration time of the collection filter according to the PM accumulation amount, and implements the temperature rise control. However, if the temperature rise control is performed only by the amount of PM accumulated without considering the driving state of the engine, the temperature of the collecting filter may not reach the regeneration temperature or the collecting filter may overheat depending on the driving state of the engine. It is assumed that the collection filter cannot be properly regenerated.
そこで、本件発明者は、エンジンの駆動状態(運転状況)を考慮して、GPF17の再生を適切に行うことを着想した。本実施の形態において、ECU3は、GPF17に強制再生が必要な場合、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて昇温制御を変更する。具体的に強制再生判定部30がGPF17の再生を判定した場合、昇温制御部31は予め設定された制御マップを参照し、現在のエンジン2の運転状況が制御マップ上のどの領域に属するかに基づいて所定の昇温制御を選択又は変更を実施する。すなわち、昇温制御が所定条件に基づいて開始された上で、その後、エンジン2の状態に応じて昇温制御の内容を変更する。これにより、エンジン2の運転状況に応じて昇温制御が実施され、GPF17の強制再生を適切に行うことが可能である。
Therefore, the inventor of the present invention has conceived to appropriately regenerate the
次に、図2を参照して、本実施の形態に係る制御マップについて説明する。図2は、エンジン回転数とエンジン負荷に基づく制御マップを示す図である。図2において、横軸はエンジン回転数を示し、縦軸はエンジン負荷を示している。エンジン回転数及びエンジン負荷は、通常、アクセルペダルの踏み込みによって車速が上昇するに従って大きくなる。逆にエンジン回転数及びエンジン負荷は、減速によって車速が小さくなるに従って小さくなる。なお、エンジン負荷は、吸入空気の量や圧力、充填効率等の他のパラメータであってもよい。 Next, the control map according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a control map based on the engine speed and the engine load. In FIG. 2, the horizontal axis represents the engine speed and the vertical axis represents the engine load. The engine speed and engine load usually increase as the vehicle speed increases due to the depression of the accelerator pedal. On the contrary, the engine speed and the engine load decrease as the vehicle speed decreases due to deceleration. The engine load may be other parameters such as the amount and pressure of intake air and filling efficiency.
上記したように、ECU3は、フィルタ再生促進制御を実施するために、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて規定される制御マップを予め記憶している。図2に示すように、制御マップは、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて複数の領域に区画されている。図2では、横軸が5つ、縦軸が6つに区画され、合計30箇所の領域に区画されている。各領域には番号が付されている。なお、この番号は特に何らかの順序を示すものではなく、各領域を特定するために便宜上付されたものである。また、領域の個数はこれに限定されず、昇温制御の精度に応じて適宜変更が可能である。
As described above, the
また、これらの領域は、エンジン回転数及びエンジン負荷の高低(GPF17のPM堆積レベル)に応じて3種類に分類されている。具体的に、エンジン回転数及び/又はエンジン負荷の小さい領域から順に(PM堆積レベルの大きい順に)第1領域、第2領域、第3領域の3種類の領域に分類される。図2では、分類毎に領域が異なるハッチングで示されている。本実施の形態では、エンジン回転数及び/又はエンジン負荷が比較的低い第1領域を低領域と呼び、エンジン回転数及び/又はエンジン負荷が比較的高い第2領域と第3領域とを合わせて高領域と呼ぶことにする。 Further, these regions are classified into three types according to the engine speed and the high and low engine load (PM accumulation level of GPF17). Specifically, it is classified into three types of regions, the first region, the second region, and the third region, in order from the region where the engine speed and / or the engine load is small (in descending order of PM deposition level). In FIG. 2, the areas are shown by hatching in which the areas are different for each classification. In the present embodiment, the first region where the engine speed and / or the engine load is relatively low is referred to as a low region, and the second region and the third region where the engine speed and / or the engine load is relatively high are combined. We will call it the high region.
第1領域は、排気温度が比較的低く、エンジン2が比較的低負荷状態で運転している領域を表しており、GPF17にPMが蓄積し易い領域である。すなわち、第1領域は、PM堆積レベルが大きく、GPF17の積極的な再生を促すべき領域(GPF17を昇温すべき領域)であるといえる。第1領域に属するエンジン2の運転状況としては、例えば、車両が信号で停止している場合やアイドリング中が考えられる。
The first region represents a region where the exhaust temperature is relatively low and the
第2領域は、第1領域と第3領域との間の領域であり、第1領域ほどGPF17の積極的な再生は不要な領域である。すなわち、第2領域は、PM堆積レベルが中程度の領域といえる。第2領域に属するエンジン2の運転状況としては、例えば、車両が比較的小さい速度で一定走行している場合が考えられる。
The second region is a region between the first region and the third region, and is a region that does not require active regeneration of the
第1領域及び第2領域よりエンジン回転数及び/又はエンジン負荷が大きい第3領域は、排気温度が十分に高い状態であり、GPF17の積極的な再生を促さなくても自然に再生し得る領域である。すなわち、第3領域は、3つの領域の中で最もPM堆積レベルが小さく、GPF17の積極的な再生が不要な領域であるといえる。第3領域に属するエンジン2の運転状況としては、例えば、車両が急加速している場合や高速走行中が考えられる。
The third region, in which the engine speed and / or the engine load is larger than that in the first region and the second region, is a region in which the exhaust temperature is sufficiently high and can be naturally regenerated without promoting the active regeneration of the
上記したように、本実施の形態では、ECU3がGPF17の強制再生が必要であると判定した場合、制御マップを参照し、現在のエンジン2の運転状況が制御マップ上のどの領域に属するかに基づいて所定の昇温制御を選択又は変更を実施する。例えば、昇温制御部31は、低領域(第1領域)においては低領域用の昇温制御を実施し、高領域(第2領域又は第3領域)においては高領域用の昇温制御を実施する。
As described above, in the present embodiment, when the
具体的に昇温制御部31は、エンジン2の運転状況が低領域であるほど、昇温制御の数を増やす。低領域用の昇温制御の例としては、上記した複数の昇温制御の全てを組み合わせて実施することが考えられる。低領域では、GPF17の積極的な強制再生が必要なため、昇温制御を増やすことにより、適切にGPF17を昇温させて再生を促すことが可能である。
Specifically, the temperature
一方、昇温制御部31は、エンジン2の運転状況が高領域であるほど、昇温制御の数を減らす。高領域の昇温制御の例としては、上記した複数の昇温制御のうち、低領域で採用した昇温制御の数より少ない数の昇温制御を選択又は組み合わせて実施する。高領域では、低領域ほどGPF17の積極的な強制再生が不要なため、昇温制御を低領域より少なくすることにより、GPF17の過昇温を防止して適切にGPF17を再生することが可能である。
On the other hand, the temperature
また、詳細は後述するが、昇温制御部31は、高領域用の昇温制御を実施中にエンジン2の運転状況が高領域から低領域に遷移した場合、GPF17の温度が遷移後の領域で定められた所定温度に低下するまでは高領域用の昇温制御を維持する。高領域から低領域に遷移した場合はGPF17の温度が低下しておらず、即座に低領域用の昇温制御に変更するとGPF17が過昇温される可能性があるためである。これにより、GPF17の過昇温を防止することが可能である。
Further, as will be described in detail later, when the operating condition of the
また、昇温制御部31は、低領域用の昇温制御を実施中にエンジンの運転状況が低領域から高領域に遷移した場合、即座に高領域用の昇温制御に変更する。低領域から高領域に遷移した場合は昇温制御の数を減らすので、GPF17の過昇温が問題とならないためである。
Further, when the operating condition of the engine changes from the low region to the high region during the temperature rise control for the low region, the temperature
また、昇温制御部31は、GPF17の温度が領域毎に定められた所定温度に低下するまでに要する時間が短いほど昇温制御の数を増やすことが好ましい。GPF17の温度が低下するスピードが速い場合には、昇温制御の数を増やすことにより、早期にGPF17を昇温することができ、好適にGPF17を再生することが可能である。また、領域毎に定められた温度は、低領域であるほど高い温度に設定されることが好ましい。
Further, it is preferable that the temperature
次に、図4を参照して、本実施の形態に係る制御フローについて説明する。図4は、本実施の形態に係るGPF再生制御フローの一例を示す図である。なお、以下に示す制御フローでは、特に明示が無い限り、動作(算出(演算)や判定等)の主体はECUとする。 Next, the control flow according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the GPF regeneration control flow according to the present embodiment. In the control flow shown below, unless otherwise specified, the main body of the operation (calculation (calculation), judgment, etc.) is the ECU.
図4に示すように、GPF再生制御が開始されると、ステップST101において、ECU3は、GPF17の強制再生が必要であるか否かを判定する。GPF17の強制再生が必要である場合(ステップST101:YES)、ステップST102の処理に進む。GPF17の強制再生が不要である場合(ステップST101:NO)、ステップST101の処理が繰り返される。
As shown in FIG. 4, when the GPF regeneration control is started, in step ST101, the
ステップST102において、ECU3は、エンジン2の運転状況が高領域に属するか否かを判定する。エンジン2の運転状況が高領域に属する場合、すなわち、エンジン2の運転状況が第2領域又は第3領域に属する場合(ステップST102:YES)、ステップST103の処理に進む。エンジン2の運転状況が高領域に属しない場合、すなわち、エンジン2の運転状況が低領域である第1領域に属する場合(ステップST102:NO)、ステップST108の処理に進む。
In step ST102, the
ステップST103において、ECU3は、昇温制御の数を減らして実施する。これにより、GPF17の温度を再生に適した温度に維持しつつも、過熱を防止することが可能である。そして、ステップST104の処理に進む。
In step ST103, the
ステップST104において、ECU3は、GPF17の強制再生が終了したか否かを判定する。例えば、ECU3は、GPF17の温度やPM蓄積量、昇温時間等に基づいてGPF17の強制再生終了を判定することが可能である。GPF17の強制再生が終了した場合(ステップST104:YES)、制御は終了する。GPF17の強制再生が終了していない場合(ステップST104:NO)、ステップST105の処理に進む。
In step ST104, the
ステップST105において、ECU3は、エンジン2の運転状況が高領域から低領域に遷移したか否かを判定する。エンジン2の運転状況が高領域から低領域に遷移した場合(ステップST105:YES)、ステップST106の処理に進む。エンジン2の運転状況が高領域から低領域に遷移しない場合(ステップST105:NO)、ステップST103の処理に戻る。
In step ST105, the
ステップST106において、ECU3は、GPF17の温度が所定温度以下であるか否かを判定する。GPF17の温度が所定温度以下である場合(ステップST106:YES)、ステップST107の処理に進む。GPF17の温度が所定温度より高い場合(ステップST106:NO)、ステップST106の処理が繰り返される。すなわち、ステップST106の処理は、GPF17の温度が所定温度以下になるまで繰り返される。
In step ST106, the
ステップST107において、ECU3は、GPF17の温度が所定温度に低下するまでの時間に応じて昇温制御の数を決定して実行する。そして、ステップST109の処理に進む。
In step ST107, the
ステップST108において、ECU3は、昇温制御の数を増やして実施する。これにより、GPF17が積極的に昇温され、再生が促進される。そして、ステップST109の処理に進む。
In step ST108, the
ステップST109において、ECU3は、GPF17の強制再生が終了したか否かを判定する。GPF17の強制再生が終了した場合(ステップST109:YES)、制御は終了する。GPF17の強制再生が終了していない場合(ステップST109:NO)、ステップST110の処理に進む。
In step ST109, the
ステップST110において、ECU3は、エンジン2の運転状況が低領域から高領域に遷移したか否かを判定する。エンジン2の運転状況が低領域から高領域に遷移した場合(ステップST110:YES)、ステップST103の処理に戻り、即座に昇温制御の数を減らして実施する(高領域用の昇温制御に変更する)。エンジン2の運転状況が低領域から高領域に遷移しない場合(ステップST110:NO)、ステップST108の処理に戻る。
In step ST110, the
このように、所定の昇温制御を実施中に制御マップに基づいて昇温制御を変更することにより、GPF17の温度を再生に適した温度に制御することができ、適切にGPF17の再生を促すことが可能である。
In this way, by changing the temperature rise control based on the control map while performing the predetermined temperature rise control, the temperature of the
次に、図4及び図5を参照して、本実施の形態に係る制御(GPF再生制御)を適用した場合の各種パラメータの経時変化について説明する。図4及び図5は、昇温制御の実施中における各種パラメータの経時変化を示すタイムチャートであり、縦軸は上から順に、GPF温度、昇温制御の数、属する領域を示している。図4は、エンジンの運転状況が高領域から低領域に遷移する例を示し、図5は、エンジンの運転状況が低領域から高領域に遷移する例を示している。 Next, with reference to FIGS. 4 and 5, changes over time of various parameters when the control (GPF regeneration control) according to the present embodiment is applied will be described. 4 and 5 are time charts showing changes over time of various parameters during the implementation of temperature rise control, and the vertical axis shows the GPF temperature, the number of temperature rise controls, and the region to which the temperature rise control belongs, in order from the top. FIG. 4 shows an example in which the operating condition of the engine transitions from a high region to a low region, and FIG. 5 shows an example in which the operating condition of the engine transitions from a low region to a high region.
図4に示すように、昇温制御の数が少ない高領域用の昇温制御を実施中において、GPF17の温度はあらかじめ定められた所定温度より高い状態で維持されている。そして、T1のタイミングでエンジン2の運転状況が高領域から低領域に遷移しても、ECU3は、T1のタイミングでは昇温制御を即座に変更しない。ECU3は、GPF17の温度が所定温度になるまで高領域用の昇温制御を維持する。そして、T2のタイミングでGPF17の温度が所定温度以下になると、ECU3は、昇温制御の数を増やして低領域用の昇温制御に変更する。これにより、GPF17の昇温が促進され、GPF17の温度はT2以後、徐々に上昇する。なお、T1からT2の間におけるGPF17の温度低下に要する時間が短いほど、ECU3は、T2以後の低領域用の昇温制御において、昇温制御の数を増やすことが好ましい。この場合、GPF17の温度が低下しても早期にGPF17の温度を所定温度まで昇温することが可能である。
As shown in FIG. 4, the temperature of the
図5に示すように、昇温制御の数が多い低領域用の昇温制御を実施中において、GPF17の温度は徐々に上昇している。そして、T3のタイミングでエンジン2の運転状況が低領域から高領域に遷移すると、ECU3は、即座に昇温制御の数を減らして高領域用の昇温制御に変更する。これにより、GPF17の温度上昇率が低下し、GPF17の温度は緩やかに上昇しながら一定の温度に維持される。このようにして、GPF17の温度を制御することが可能である。
As shown in FIG. 5, the temperature of the
以上説明したように、本実施の形態では、GPF17に強制再生が必要な場合、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて昇温制御を変更することで、GPF17の温度を再生に適して温度に制御することができ、GPF17をエンジン2の運転状況に応じて適切に再生することが可能である。
As described above, in the present embodiment, when forced regeneration is required for the
なお、上記実施の形態では、ポート噴射式のエンジン2を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。例えば、直噴式のエンジン2であってもよい。
In the above embodiment, the port
また、上記実施の形態では、ガソリンエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。ディーゼルエンジンであっても、本制御を適用可能である。 Further, in the above embodiment, the description has been made by taking a gasoline engine as an example, but the present invention is not limited to this. This control can be applied even to a diesel engine.
また、上記実施の形態では、DOHCエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。エンジン2は、SOHC(Single OverHead Camshaft)エンジンであってもよい。
Further, in the above embodiment, the DOHC engine has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The
また、上記実施の形態では、制御マップが3つの領域に分類される場合について説明したが、これに限定されない。制御マップは、2つの領域又は4つ以上の領域に分類されてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the control map is classified into three regions has been described, but the present invention is not limited to this. The control map may be divided into two regions or four or more regions.
また、上記実施の形態では、低領域用の昇温制御と高領域用の昇温制御とを切り替える(変更する)際に、昇温制御の数を変更する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、1つの昇温制御について、所定のパラメータを変化させてもよい。例えば、点火を間引く場合は、低領域において間引く頻度を増やし、高領域において間引く頻度を減らしてもよい。 Further, in the above embodiment, a case where the number of temperature rise controls is changed when switching (changing) between the temperature rise control for the low region and the temperature rise control for the high region has been described, but the present invention is limited to this. Not done. For example, a predetermined parameter may be changed for one temperature rise control. For example, when the ignition is thinned out, the frequency of thinning out may be increased in the low region and the frequency of thinning out may be decreased in the high region.
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。 Moreover, although the present embodiment and the modified example have been described, as another embodiment of the present invention, the above-described embodiment and the modified example may be combined in whole or in part.
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。 Further, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be variously modified, replaced, or modified without departing from the spirit of the technical idea of the present invention. Further, if the technical idea of the present invention can be realized in another way by the advancement of the technology or another technology derived from it, it may be carried out by the method. Therefore, the scope of claims covers all embodiments that may be included within the scope of the technical idea of the present invention.
以上説明したように、本発明は、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを適切に再生することができるという効果を有し、特に、車両用エンジンの排気浄化装置に有用である。 As described above, the present invention has an effect that a collection filter that collects particulate matter can be appropriately regenerated, and is particularly useful for an exhaust gas purification device for a vehicle engine.
1 :エンジンの制御システム
2 :エンジン
3 :ECU(制御装置)
10 :吸気管
11 :エアクリーナ
12 :スロットルバルブ
13 :サージタンク
14 :インジェクタ(燃料噴射装置)
15 :排気管
16 :触媒
17 :GPF(捕集フィルタ)
18a :温度センサ
18b :温度センサ
19 :差圧センサ
20 :クランクシャフト
21 :シリンダ
22 :シリンダヘッド
23 :ピストン
24 :コンロッド
25 :燃焼室
26 :スパークプラグ(点火装置)
27a :吸気ポート
27b :排気ポート
28a :吸気バルブ
28b :排気バルブ
29a :吸気カムシャフト
29b :排気カムシャフト
30 :強制再生判定部
31 :昇温制御部
40 :空気量センサ
41 :吸気圧センサ
42 :水温センサ
43 :クランクセンサ
44 :車速センサ
45 :ブレーキペダル
46 :アクセルペダル
1: Engine control system 2: Engine 3: ECU (control device)
10: Intake pipe 11: Air cleaner 12: Throttle valve 13: Surge tank 14: Injector (fuel injection device)
15: Exhaust pipe 16: Catalyst 17: GPF (collection filter)
18a:
27a:
Claims (5)
前記捕集フィルタの昇温制御を実施する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記捕集フィルタの強制再生を判定する強制再生判定部と、
当該強制再生判定部が前記捕集フィルタの強制再生を判定した場合に、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて昇温制御を変更する昇温制御部と、を有し、
前記昇温制御部は、エンジン回転数及び/又はエンジン負荷が低い低領域においては低領域用の昇温制御を実施し、エンジン回転数及び/又はエンジン負荷が高い高領域においては高領域用の昇温制御を実施し、
前記昇温制御は、少なくとも点火時期を調整する制御を含むことを特徴とする排気浄化装置。 A collection filter that collects soot discharged from the engine,
A control device for controlling the temperature rise of the collection filter is provided.
The control device is
The forced regeneration determination unit that determines the forced regeneration of the collection filter, and the forced regeneration determination unit.
It has a temperature rise control unit that changes the temperature rise control based on the engine speed and the engine load when the forced regeneration determination unit determines the forced regeneration of the collection filter.
The temperature rise control unit performs temperature rise control for a low region in a low region where the engine speed and / or the engine load is low, and for a high region in a high region where the engine speed and / or the engine load is high. Implemented temperature rise control,
The exhaust gas purification device, wherein the temperature rise control includes at least a control for adjusting an ignition timing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022000329A JP7251665B2 (en) | 2018-01-25 | 2022-01-05 | Exhaust purification device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018010121A JP7006307B2 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Exhaust gas purification device |
| JP2022000329A JP7251665B2 (en) | 2018-01-25 | 2022-01-05 | Exhaust purification device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018010121A Division JP7006307B2 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Exhaust gas purification device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022036181A true JP2022036181A (en) | 2022-03-04 |
| JP7251665B2 JP7251665B2 (en) | 2023-04-04 |
Family
ID=87846750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022000329A Active JP7251665B2 (en) | 2018-01-25 | 2022-01-05 | Exhaust purification device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7251665B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12123386B2 (en) | 2022-11-02 | 2024-10-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle |
| US20250162567A1 (en) * | 2023-11-20 | 2025-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003269138A (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
| JP2009167986A (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine |
| JP2014238057A (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | ヤンマー株式会社 | Exhaust emission control device |
-
2022
- 2022-01-05 JP JP2022000329A patent/JP7251665B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003269138A (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
| JP2009167986A (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Toyota Motor Corp | Control device for internal combustion engine |
| JP2014238057A (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | ヤンマー株式会社 | Exhaust emission control device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12123386B2 (en) | 2022-11-02 | 2024-10-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle |
| US20250162567A1 (en) * | 2023-11-20 | 2025-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7251665B2 (en) | 2023-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107620618B (en) | Method and system for gasoline particulate filter operation | |
| JP2019044670A (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
| JP7251665B2 (en) | Exhaust purification device | |
| JP2015078698A (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP4655003B2 (en) | Excess temperature rise prevention device for exhaust purification system | |
| US9739223B2 (en) | System and method for bypassing a particulate filter | |
| JP7102873B2 (en) | Exhaust purification device | |
| JP2004052611A (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP5060540B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP7024459B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
| JP7006307B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
| JP7652132B2 (en) | Engine Control Unit | |
| JP4447510B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP4062229B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP5544758B2 (en) | Diesel engine control system | |
| JP2005163652A (en) | Exhaust purification equipment | |
| JP6269041B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP4660446B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP6034139B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP6197663B2 (en) | EGR control device | |
| JP5091356B2 (en) | Method and apparatus for operating an internal combustion engine | |
| JP2019190315A (en) | Fuel injection control device | |
| JP2019007354A (en) | Exhaust emission control system for internal combustion engine | |
| JP2011012599A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
| JP2007255304A (en) | Exhaust emission control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220107 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221115 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221216 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230221 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230306 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7251665 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |