JP4165082B2 - Exhaust purification device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばディーゼルエンジンの排気パティキュレートを処理する排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排気パティキュレートを処理するために、排気系にパティキュレートフィルタを配置し、パティキュレートの捕集量が一定値に達するとメイン噴射に続く2度目の噴射であるポスト噴射を行うことによりフィルタ温度を上昇させてパティキュレートを燃焼処理し、フィルタの再生を行うことが特開2000−161044号公報によって提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタ昇温のためのポスト噴射量が小量であれば、ポスト噴射燃料の殆どは排気温度の上昇のための熱に変化してトルクを生ずるまでに到らないのであるが、ポスト噴射量が大きくなると燃焼熱の一部がトルクに変化し、ポスト噴射の前後でトルク段差が生じて運転性が悪くなる。
【0004】
このため、上記従来装置では、吸気絞り装置(または排気絞り装置)を設け、排気温度が目標温度(パティキュレートの燃焼に最適な温度)と一致するようにポスト噴射量の補正を行い、ポスト噴射に伴うトルクの増加を吸気絞り装置を働かせることにより相殺し、これによりポスト噴射によるフィルタの再生を行いつつポスト噴射の前後でトルク変動が生じないようにしている。
【0005】
しかしながら、燃料を消費するポスト噴射はそもそも燃費の悪化に直結しがちな要素であり、ポスト噴射により生じたトルクの増加を相殺するため吸気絞り装置を働かせることも燃費を悪くするので、これらポスト噴射と吸気絞り装置の作動とが同時に行われる上記の従来装置によれば、フィルタ再生処理中の燃費の悪化が著しい。
【0006】
また、従来装置では、排気温度の目標温度への制御はポスト噴射量で行い、トルク変動の解消は吸気絞り装置の作動で行うという具合に制御対象(ポスト噴射を行う燃料供給装置と吸気絞り装置)と制御パラメータ(排気温度とエンジントルク)を独立させているが、いずれか一の制御パラメータとも残りの制御パラメータに影響を及ぼすので、排気温度とエンジントルクが目標に収束するまでに時間がかかるという問題もある。
【0007】
そこで本発明は、制御対象を燃料供給装置の一つのみとし、この燃料供給装置のみを用いて排気温度とエンジントルクの2つの制御パラメータを同時に制御することにより、フィルタ再生処理中の燃費の悪化を防ぎ、かつ排気温度とエンジントルクが目標に収束するまでの時間を短縮することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置において、エンジンの回転速度と負荷に応じてポスト噴射量基本値またはポスト噴射時期基本値を設定するポスト噴射量・時期設定手段と、フィルタの再生時期になると、前記ポスト噴射量基本値またはポスト噴射時期基本値を用いたポスト噴射により排気温度を上昇させてフィルタの再生処理を行う再生処理手段と、フィルタの再生処理中にエンジントルクの変動があるかどうかを判定するトルク変動判定手段と、この判定結果よりエンジントルクの変動があるときさらに排気温度が目標温度から外れているかどうかを判定する判定手段と、この判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて高い場合と、エンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて下回りかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合とにエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射量基本値のみを、同じく判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合にエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射時期基本値のみを補正するポスト噴射補正手段と、このポスト噴射補正手段により補正されたポスト噴射を行う燃料供給装置とを備える。
【0009】
請求項11記載の発明は、排気通路にパティキュレートを捕集するフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置において、エンジンの回転速度と負荷に応じてポスト噴射量基本値またはポスト噴射時期基本値を設定するポスト噴射量・時期設定手段と、フィルタの再生時期になると、前記ポスト噴射量基本値またはポスト噴射時期基本値を用いたポスト噴射により排気温度を上昇させてフィルタの再生処理を行う再生処理手段と、フィルタの再生処理中にエンジントルクの変動があるかどうかを判定するトルク変動判定手段と、この判定結果よりエンジントルクの変動があるときさらに排気温度が目標温度から外れているかどうかを判定する判定手段と、この判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて高い場合と、エンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて下回りかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合とにエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射量基本値のみを、同じく判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合にエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射時期基本値のみを補正し、同じく判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて下回りかつ排気温度が目標温度から外れて高い場合にエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射量基本値とメイン噴射を補正するポスト・メイン噴射補正手段と、このポスト・メイン噴射補正手段により補正されたポスト噴射とメイン噴射を行う燃料供給装置とを備える。
【0010】
【発明の効果】
フィルタの再生処理の開始後にエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて高い場合と、エンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて下回りかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合とにエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように、請求項1、11に記載の発明によればポスト噴射量基本値のみを、エンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合にエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように、請求項1、11に記載の発明によればポスト噴射時期基本値のみを補正するので、再生処理のためのポスト噴射を行った場合にエンジン本体や燃料噴射装置に製作バラツキや経時劣化に伴うエンジントルクの変動と排気温度の目標温度からの外れとが共に生じることがあっても、速やかにトルク変動を抑制しつつ排気温度を目標温度へと収束させることができ、運転性を阻害することなくフィルタの再生処理を的確に行うことができる。
【0011】
この場合、制御対象は基本的にポスト噴射やメイン噴射を行う燃料供給装置であり、この燃料供給装置を用いて排気温度とエンジントルクの2つの制御パラメータを同時に制御しているので、フィルタ再生処理中の燃費の悪化を防ぎ、かつ排気温度とエンジントルクを目標に収束するまでの時間を短縮することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
まず、図1において、1はディーゼルエンジンで、2は吸気通路、3は排気通路を示す。排気通路3には排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ4が設置される。フィルタ4のパティキュレートの捕集量が所定値に達すると、排気温度を上昇させてパティキュレートを燃焼除去する。
【0014】
フィルタ4の圧力損失(フィルタ4の上流と下流の圧力差)を検出するために、フィルタ4をバイパスする差圧検出通路に差圧センサ12が設けられる。
【0015】
この差圧センサ12により検出されるフィルタ4の圧力損失は、クランク角センサ13からのエンジン回転速度、アクセルセンサ14からのアクセル開度(アクセルペダルの踏み込み量)、エアフローメータ15からの吸入空気流量と共にコントローラ11に送られ、主にマイクロプロセッサで構成されるコントローラ11では、これらに基づいて次のようにフィルタ4の再生処理を行う。
【0016】
すなわち、再生処理前には差圧センサ12により検出した圧力損失ΔPと再生開始判定値とを比較して再生開始時期になったかどうかを判定し、再生開始時期になったとき排気温度を上昇させてのフィルタ4の再生処理を開始し、その後に差圧センサ12により検出した圧力損失ΔPと再生終了判定値とを比較して再生終了時期になったかどうかを判定し、再生終了時期時期になったとき再生処理を終了する。
【0017】
フィルタ4の再生処理は基本的には排気温度を目標温度(パティキュレートが燃焼するに最適な温度のこと)にまで上昇させる処理である。この場合、排気温度はエンジンの負荷と回転速度により異なるので、図2に示したように全運転領域を大きく4つに区分けし、区分けした各運転領域での排気温度に応じて次のように再生処理を行う。
【0018】
領域R1:全負荷付近の領域であり、この領域では排気温度が目標温度となり、再生処理を行わせなくても自然にパティキュレートが燃焼して再生が行われるため、再生処理は行わない。
【0019】
領域R2:領域R1より低負荷側である領域R2〜R4では排気温度が目標温度とならないため強制的に再生処理を行う必要がある。このため領域R2ではまず燃料噴射装置(例えばサプライポンプ6、コモンレール7、インジェクタ8からなるコモンレール式噴射装置)から噴射される燃料の噴射時期(メイン噴射時期)を通常(再生処理前)よりも遅らせることによって再生処理を行う。メイン噴射時期の遅角によって排気温度は目標温度へと上昇する。
【0020】
領域R3:メイン噴射時期の遅角によっては排気温度を目標温度にできない領域であり、メイン噴射時期の遅角に代わってポスト噴射(メイン噴射後にさらに膨張行程で噴射すること)を行うことによって再生処理を行う。この膨張行程でのポスト噴射により排気温度は目標温度へと上昇する。
【0021】
領域R4:排気温度がもともと低い低負荷域であり、この領域では上記いずれの方法によっても排気温度を目標温度へと上昇させることができないので、再生処理は行わない。
【0022】
上記の領域R3におけるポスト噴射量が小量であれば、ポスト噴射燃料の殆どは排気温度の上昇のための熱に変化してトルクを生ずるまでに到らないのであるが、ポスト噴射量が大きくなると一部はトルクに変化するため、再生処理の前後でエンジントルクの変動が生じ運転性上好ましくない。このため、再生処理の前後でエンジントルクの変動が生じることがないように、領域R3におけるポスト噴射量、ポスト噴射時期およびメイン噴射量を調節している。例えば、ポスト噴射の有無でPV線図が図3に示したように異なるのであるが、この場合に、図示の面積AsとApとが等しくなるようにポスト噴射量、ポスト噴射時期およびメイン噴射量を調節することによって再生処理の前後でエンジントルクに差がないようにすることが可能である。
【0023】
このように領域R3においてポスト噴射を行うことにより再生処理を行い、その際に再生処理の前後でエンジントルクが同等となるようにポスト噴射量、ポスト噴射時期、メイン噴射量およびメイン噴射量を設定しているのであるが、エンジン本体や燃料噴射装置に個体差(圧縮比、インジェクタ8の噴射特性、コモンレール圧などがバラツク)があり、またこれらに経時劣化が生じるので、ポスト噴射を行っての再生開始直後にエンジントルクが低下したりこの逆に上昇するといったエンジントルクの変動が生じるだけでなく排気温度が目標温度を外れて高くなったり低くなったりする事態が生じ得るので、これを回避するため、本実施形態では、ポスト噴射を行っての再生処理の開始後にエンジントルクの変動が生じたかどうかみて、トルク変動が生じたときにはさらに排気温度が目標温度を外れているかどうかをみる。そしてこれらの結果により次に示す▲1▼〜▲4▼のの4つの場合には、原則的にポスト噴射を制御する(場合によってはメイン噴射をも制御する)ことによって再生処理前後のトルク変動を抑制しつつ排気温度が目標温度に収まるようにする。
【0024】
▲1▼エンジントルクが出過ぎてトルク変動が生じかつ排気温度が高過ぎる場合、
▲2▼エンジントルクが出過ぎてトルク変動が生じかつ排気温度が低過ぎる場合、
▲3▼エンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が高過ぎる場合、
▲4▼エンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が低すぎる場合、
次に、コントローラ11により行われるこれらの制御内容を以下のフローチャートに従って説明する。
【0025】
まず図4、図5は本発明で新たに導入した補正フラグを設定するためのもので、所定の時間毎(例えば10ms毎)に繰り返し実行する。
【0026】
ここで、補正フラグとは後述するポスト噴射量減量フラグ1、ポスト噴射量減量フラグ2、ポスト噴射量増量フラグ、ポスト噴射時期遅角フラグ、メイン噴射量増量フラグの5つのフラグの総称である。
【0027】
ステップ1ではクランク軸(エンジン出力軸)の角速度ωを演算する。角速度ωの演算は、例えばクランク角センサ13からの信号を用いて各気筒の爆発行程中に設けた所定のクランク角区間に要する時間Tintを計測し、
ω=所定のクランク角区間/Tint…(1)
の式でクランク軸の角速度ωを計算すればよい。
【0028】
ステップ2、3、4は再生処理の開始タイミングとなったときポスト噴射を行う領域(以下単に「ポスト噴射域」という。)にあるのかどうか、またその後の再生処理中にもポスト噴射域にあるのかどうかを判定する部分である。すなわちステップ2で今回の再生処理フラグの値を、ステップ4で前回の再生フラグの値を、ステップ3でエンジン回転速度Neと燃料噴射量基本値Qf1とから定まる運転条件が図2に示した領域R3(つまりポスト噴射域)にあるかどうかをみる。
【0029】
ここで、再生処理フラグは、フィルタ4の圧力損失ΔPが大きくなり、この圧力損失ΔPが再生開始時圧力損失である再生開始判定値より大きくなったときに1となり、その後に圧力損失ΔPが再生終了時圧力損失である再生終了判定値より小さくなったときにゼロに戻るフラグであり、圧力損失ΔPが再生開始判定値以下であるときにはゼロとなっている(図16の最上段参照)。
【0030】
今回の再生処理フラグ=1で前回の再生フラグ=0のとき(今回初めて再生処理フラグが1となったとき)かつポスト噴射域であればステップ5に進み、そのときの角速度ωをメモリω0に移す。これによりメモリω0の値には再生処理開始時のクランク軸の角速度が取り込まれる。
【0031】
今回の再生処理フラグ=1で前回の再生フラグ=1のとき(再生処理中)かつポスト噴射域であればステップ6で再生処理開始タイミングからの角速度の変化量Δωを、
Δω=ω−ω0…(2)
の式により計算する。
【0032】
再生処理の開始によりポスト噴射が行われるが、この場合にエンジン本体や燃料噴射装置の個体差や経時劣化により、ポスト噴射量が多過ぎるときにはエンジントルクが増加して角速度ωが上昇するため角速度変化量Δωが正の値で大きくなり、この逆にポスト噴射量が少なすぎるときにはエンジントルクが減少して角速度ωが下降するため角速度変化量Δωが負の値で大きくなる。
【0033】
このため、ステップ7で角速度変化量Δωと許容値α(αは正の一定値)、−αを比較し、Δωが許容範囲に収まっている(−α≦Δω≦α)ときにはエンジントルクの変動を抑制するための制御を行うまでもないのでそのまま今回の処理を終了する。
【0034】
これに対してΔω>αである(角速度変化量が許容値を外れて大きい)ときまたはΔω<−αである(角速度変化量が許容値を外れて下回る)ときには角速度変化量が許容範囲に収まっていない(つまりエンジントルクの変動量が許容範囲を外れている)と判断して図5に進む。
【0035】
図5のステップ8では補正フラグ設定済フラグをみる。補正フラグ設定済フラグは、後述するようにポスト噴射量、ポスト噴射時期あるいはメイン噴射量の補正が必要かそれとも不要であるかを調べた後に1となるフラグである(ステップ20参照)。このため、再生処理フラグ=1となりかつポスト噴射域で角速度変化量Δωが許容範囲を外れているとしてステップ8に進んできた当初は補正フラグ設定済フラグ=0であるのでステップ9以降に進む。
【0036】
ステップ9では温度センサ16により検出されるフィルタ上流温度T1(排気温度)を読み込む。
【0037】
ステップ10、11、12、13、14、15では角速度変化量Δωと許容値α、−αとを、またフィルタ上流温度T1と目標温度とを比較することにより次の▲1▼〜▲5▼の5つの場合を判定し、そのうち▲1▼〜▲4▼の場合に対してはステップ16、17、18、19においてその判定結果に応じて次のようにフラグを設定する。ただし、ここでの目標温度は基準温度Tm(例えば550℃程度)を中心にして許容範囲を有するもので、Tm+β(βは正の一定値)を目標温度上限、Tm−βを目標温度下限としてその間はすべて目標温度であり、フィルタ上流温度がこの目標温度にある限りパティキュレートの燃焼が最適に行われる。
【0038】
▲1▼Δωがαより大きくかつT1がTm+βを超えている場合:
これはエンジントルクが出過ぎてトルク変動が生じかつ排気温度が高過ぎる場合である。このときにはステップ10、11よりステップ16に進んでポスト噴射量減量フラグ1=1とする。
【0039】
ここで、ポスト噴射量減量フラグ1はポスト噴射量減量フラグ1=1のときポスト噴射量の減量を指示する。この指示により図6(a)に示したように破線から実線へとポスト噴射量が減量されると、排気温度が低下しかつエンジントルクも低下する。
【0040】
▲2▼Δωがαより大きくかつT1がTm−βを下回っている場合:
これはエンジントルクが出過ぎてトルク変動が生じかつ排気温度が低過ぎる場合である。このときにはステップ10、11、12よりステップ17に進んでポスト噴射時期遅角フラグ=1とする。
【0041】
このポスト噴射時期遅角フラグはポスト噴射時期遅角フラグ=1のときポスト噴射時期の遅角を指示する。この指示により図6(b)に示したように破線から実線へとポスト噴射時期が遅角されると、膨張行程でのポスト噴射による燃焼熱のうちエンジントルクへと変換される割合が減り排気通路3へと放出される熱が増加するため、エンジントルクが低下しつつ排気温度が上昇する。
【0042】
▲3▼Δωが−αより小さくかつT1がTm+βを超えている場合:
これはエンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が高すぎる場合である。このときにはステップ10、13、14よりステップ18に進んでメイン噴射量増量フラグ=1かつポスト噴射量減量フラグ2=1とする。
【0043】
メイン噴射量増量フラグとポスト噴射量減量フラグ2とはこれらのフラグがともに1のときメイン噴射量の増量とポスト噴射量の減量とを指示する。この指示により図6(c)に示したように破線から実線へとメイン噴射量が増量されかつポスト噴射量が減量されると、メイン噴射量の増量でエンジントルクが増加し、ポスト噴射量の減量で排気温度が低下する。
【0044】
▲4▼Δωが−αより小さくかつT1がTm−βを下回っている場合:
これはエンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が低すぎる場合である。このときにはステップ10、13、14、15よりステップ19に進んでポスト噴射量増量フラグ=1とする。
【0045】
ポスト噴射量増量フラグはポスト噴射量増量フラグ=1のときポスト噴射量の増量を指示する。この指示により図6(d)に示したようにポスト噴射量が増量されると、膨張行程でのポスト噴射による燃焼熱がエンジントルクへと変換される割合が増すため、エンジントルクが増加しかつ排気温度も上昇する。
【0046】
▲5▼それ以外、つまり次の場合には何もしない。
【0047】
1.Δωが許容値上限であるαを外れて大きいがT1が目標温度に収まって
いる場合、
2.Δωが許容値下限である−αを外れて小さいがT1が目標温度に収まっ
ている場合、
これで補正フラグの設定を終了するので、ステップ20では補正フラグ設定済みフラグ=1とする。この補正フラグ設定済みフラグ=1より次回からはステップ9以降に進むことができない。つまり、補正フラグは再生処理の開始後にトルク変動が生じたときに一度だけ1に設定される。
【0048】
次に、ポスト噴射量、ポスト噴射時期、メイン噴射量の各演算方法を具体的に説明する。
【0049】
まず図7、図8、図9はポスト噴射量QPを演算するためのもので、クランク角の基準位置信号(図ではRef.で略記)の入力毎に実行する。
【0050】
図7のステップ31、32で再生処理フラグと運転域をみる。再生処理フラグ=0であるとき、あるいは再生処理フラグ=1であってもポスト噴射量域にないときにはポスト噴射を行う必要がないので、ステップ66に進んでポスト噴射量QP=0とする。
【0051】
再生処理フラグ=1かつポスト噴射域にあるときにはポスト噴射を行う必要があるため、ステップ33以降に進んでポスト噴射量を演算する。
【0052】
ステップ33ではエンジン回転速度Ne、メイン噴射量基本値Qf1、フィルタ上流温度T1を読み込む。ここで、メイン噴射量基本値Qf1は後述するようにアクセル開度とエンジン回転速度に応じて定まる基本燃料噴射量Mqdrvに各種の補正を施して得た燃料噴射量である(図13のステップ93参照)。
【0053】
ステップ34ではエンジン回転速度Neとメイン噴射量基本値Qf1とから図10を内容とするマップを検索することによりポスト噴射量基本値QP0を演算する。ポスト噴射量基本値は、運転条件(Ne、Qf1)に応じて変化する排気温度に対応させており、排気温度が低くなる低負荷ほど大きくなる。これは、排気温度が低くなる低負荷ほど目標温度との差が大きくなるので、その分ポスト噴射量を大きくする必要があるからである。最適値は最終的にはマッチングにより定める。
【0054】
図7のステップ35、図8のステップ36、37ではポスト噴射量減量フラグ1、ポスト噴射量減量フラグ2、ポスト噴射量増量フラグをみる。
(1)ポスト噴射量減量フラグ1=1のとき
図7のステップ38に進み、フィルタ上流温度T1が目標温度の外(図では「許容範囲外」で示す。図8、図11、図13において同じ。)であるかどうかをみる。フィルタ再生処理の開始後にポスト噴射量減量フラグ1が1となった当初はT1が目標温度上限であるTm+βより高いので、ステップ39に進みポスト噴射量補正値(減量側補正値)QPHOS1(初期値はゼロ)を、
QPHOS1=QPHOS1z+ΔQP1…(3)
ただし、QPHOS1z:QPHOS1の前回値、
ΔQP1:増分、
の式により演算する。ポスト噴射量補正値QPHOS1は演算周期毎にΔQP1づつ大きくなる値である。
【0055】
ステップ40ではポスト噴射量基本値QP0からこのポスト噴射量補正値QPHOS1を差し引いて、つまり、
QP=QP0−QPHOS1…(4)
の式により最終のポスト噴射量QPを算出する。(4)式はポスト噴射量を減量補正する式である。
【0056】
ポスト噴射量減量フラグ1=1のとき(エンジントルクが出過ぎてトルク変動が生じかつ排気温度が高すぎる場合)にポスト噴射量QPを減量すると、フィルタ上流温度T1が低下し、これに伴いエンジントルクも低下するので、ポスト噴射量QPの減量を継続するとやがてフィルタ上流温度T1が目標温度に収まる。
【0057】
このときには角速度変化量Δωも許容値αに収まったものとみなしてポスト噴射量の減量を終了するため図7のステップ38よりステップ41に進みポスト噴射量減量フラグ1=0とした後、ステップ42でポスト噴射量補正値QPHOS1の値をメモリQPL1に移し、次回の再生処理に備えてQPHOS1=0とする。QPL1はフィルタ上流温度T1が目標温度に収まったときのポスト噴射量の減量側補正値である。
【0058】
そして、ステップ43ではポスト噴射量基本値QP0とこのメモリ値とを用いて、
QP=QP0−QPL1…(5)
の式により最終のポスト噴射量QPを算出する。
【0059】
最後にステップ44ではポスト噴射量減量済フラグ1=1とする。
(2)ポスト噴射量減量フラグ2=1のとき
上記(1)のポスト噴射量減量フラグ1=1のときと同様である。
【0060】
図8のステップ45に進み、フィルタ上流温度T1が目標温度の外であるかどうかをみる。フィルタ再生処理の開始後にポスト噴射量減量フラグ2が1となった当初はT1が目標温度上限であるTm+βより高いので、ステップ46に進みポスト噴射量補正値(減量側補正値)QPHOS2(初期値はゼロ)を、
QPHOS2=QPHOS2z+ΔQP2…(6)
ただし、QPHOS2z:QPHOS2の前回値、
ΔQP2:増分、
の式により演算する。ポスト噴射量補正値QPHOS2は演算周期毎にΔQP2づつ大きくなる値である。
【0061】
ステップ47ではポスト噴射量基本値QP0からこのポスト噴射量補正値QPHOS2を差し引いた値、つまり、
QP=QP0−QPHOS2…(7)
の式により最終のポスト噴射量QPを算出する。(7)式はポスト噴射量を減量補正する式である。
【0062】
ポスト噴射量減量フラグ2=1かつメイン噴射量増量フラグ=1のとき(エンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が高すぎる場合)に(7)式によりポスト噴射量を減量し、後述する(15)式によりメイン噴射量を増量すると、フィルタ上流温度T1が低下しつつエンジントルクが増加するので、ポスト噴射量の減量とメイン噴射量の増量を継続するとやがてフィルタ上流温度T1が目標温度に収まる。
【0063】
このときには角速度変化量Δωも許容値に収まったものとみなしてポスト噴射量の減量を終了するためステップ45よりステップ48に進みポスト噴射量減量フラグ2=0とした後、ステップ49でポスト噴射量補正値QPHOS2の値をメモリQPL2に移すと共に次回の再生処理に備えてQPHOS2=0とする。QPL2はフィルタ上流温度T1が目標温度に収まったときのポスト噴射量の減量側補正値である。
【0064】
そして、ステップ50ではポスト噴射量基本値QP0とこのメモリ値とを用いて、
QP=QP0−QPL2…(8)
の式により最終のポスト噴射量QPを算出する。
【0065】
最後にステップ51ではポスト噴射量減量済フラグ2=1とする。
(3)ポスト噴射量増量フラグ=1のとき
図8のステップ52に進み、フィルタ上流温度T1が目標温度の外であるかどうかをみる。フィルタ再生処理の開始後にポスト噴射量増量フラグ1が1となった当初はT1が目標温度下限であるTm−βより低いので、ステップ53に進みポスト噴射量補正値(増量側補正値)QPHOS3(初期値はゼロ)を、
QPHOS3=QPHOS3z+ΔQP3…(9)
ただし、QPHOS3z:QPHOS3の前回値、
ΔQP3:増分、
の式により演算する。ポスト噴射量補正値QPHOS3は演算周期毎にΔQP3ずつ大きくなる値である。
【0066】
ステップ54ではポスト噴射量基本値QP0にこのポスト噴射量補正値QPHOS3を加算し、つまり、
QP=QP0+QPHOS3…(10)
の式により最終のポスト噴射量QPを算出する。(10)式はポスト噴射量を増量補正する式である。
【0067】
ポスト噴射量増量フラグ=1のとき(エンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が低すぎる場合)に(10)式によりポスト噴射量を増量すると、フィルタ上流温度T1が上昇し、これに伴いエンジントルクも上昇するので、ポスト噴射量の増量を継続するとやがて上流温度T1が目標温度に収まる。
【0068】
このときには角速度変化量Δωも許容値に収まったものとみなしてポスト噴射量の増量を終了するためステップ52よりステップ55に進みポスト噴射量増量フラグ=0とした後、ステップ56でポスト噴射量補正値QPHOS3の値をメモリQPL3に移すと共に次回の再生処理に備えてQPHOS3=0とする。QPL3はフィルタ上流温度T1が目標温度に収まったときのポスト噴射量の増量側補正値である。
【0069】
そしてステップ57では、ポスト噴射量基本値QP0とこのメモリ値とを用いて、
QP=QP0+QPL3…(11)
の式により最終のポスト噴射量QPを算出する。
【0070】
最後にステップ58ではポスト噴射量増量済フラグ1=1とする。
【0071】
図7のステップ41でのポスト噴射量減量フラグ1=0、図8のステップ48、55でのポスト噴射量減量フラグ2=0、ポスト噴射量増量フラグ=0より、次回には図9に進む。
【0072】
図9のステップ59〜64は補正によりフィルタ上流温度T1が目標温度に収まった時点の補正値(つまりQPL1、QPL2、QPL3)を保持する部分である。
【0073】
ステップ59、60、61ではポスト噴射量減量済フラグ1、ポスト噴射量減量済フラグ2、ポスト噴射量増量済フラグをみる。ポスト噴射量減量済フラグ1=1のときにはステップ59よりステップ62に進み、T1が目標温度に収まった時点の補正値(QPL1)を保持するため、
QP=QP0−QPL1
の式により最終のポスト噴射量QPを算出する。
【0074】
同様にして、ポスト噴射量減量済フラグ2=1のときにはステップ59、60よりステップ63に進み、T1が目標温度に収まった時点の補正値(QPL2)を保持するため、
QP=QP0−QPL2
の式により、ポスト噴射量増量済フラグ=1のときにはステップ59、60、61よりステップ64に進み、T1が目標温度に収まった時点の補正値(QPL3)を保持するため、
QP=QP0+QPL3
の式により最終のポスト噴射量QPを算出する。
【0075】
一方、それ以外のとき(再生処理の開始後に角速度変化量Δωが許容値を外れることがなかったとき)には補正を行う必要がないので、図7のステップ35、図8のステップ36、37、図9のステップ59、60、61よりステップ65に進み、ポスト噴射量基本値QP0をそのまま最終のポスト噴射量QPとする。
【0076】
図11はポスト噴射時期ITPを演算するためのもので、クランク角の基準位置信号(図ではRef.で略記)の入力毎に実行する。
【0077】
ステップ71、72で再生処理フラグ=1かつポスト噴射域にあるときだけステップ73に進み、エンジン回転速度Ne、メイン噴射量基本値Qf1、フィルタ上流温度T1を読み込む。
【0078】
ステップ74ではエンジン回転速度Neとメイン噴射量基本値Qf1とから図12を内容とするマップを検索することによりポスト噴射時期基本値ITP0を演算する。ポスト噴射時期基本値は、運転条件(Ne、Qf1)に応じて変化する排気温度に対応させており、排気温度が低くなる低負荷ほど遅角側になる。
これは、排気温度が低くなる低負荷ほど目標温度との差が大きくなるので、その分ポスト噴射時期を遅角側にする必要があるからである。最適値はマッチングにより定める。
【0079】
ステップ75ではポスト噴射時期遅角フラグをみる。ポスト噴射時期遅角フラグ=1のときにはステップ76に進み、フィルタ上流温度T1が目標温度の外であるかどうかをみる。フィルタ再生処理の開始後にポスト噴射時期遅角フラグが1となった当初はT1が目標温度下限であるTm−βより低いので、ステップ77に進みポスト噴射時期補正値(遅角側補正値)ITPHOS(初期値はゼロ)を、
ITPHOS=ITPHOSz+ΔITP…(12)
ただし、ITPHOSz:ITPHOSの前回値、
ΔITP:増分、
の式により演算する。ポスト噴射時期補正値ITPHOSは演算周期毎にΔITPずつ大きくなる値である。
【0080】
ステップ78ではポスト噴射時期基本値ITP0にこのポスト噴射時期補正値ITPHOSを加算し、つまり、
ITP=ITP0+ITPHOS…(13)
の式により最終のポスト噴射時期ITPを算出する。
【0081】
ここで、ポスト噴射時期基本値ITP0は例えば吸気下死点から進角側に測ったクランク角であり、これに補正値ITPHOSを加えると、ポスト噴射時期は遅角側に移動する。つまり(13)式はポスト噴射時期を遅角補正する式である。
【0082】
ポスト噴射時期遅角フラグ=1のとき(エンジントルクが出過ぎてトルク変動が生じかつ排気温度が低すぎる場合)にポスト噴射時期ITPを遅角すると、フィルタ上流温度T1が上昇しつつエンジントルクが低下するので、ポスト噴射時期ITPの遅角を継続するとやがて上流温度T1が目標温度に収まる。
【0083】
このときには角速度変化量Δωも許容値α以下になったものとみなしてポスト噴射時期の遅角を終了するためステップ76よりステップ79に進みポスト噴射時期遅角フラグ=0とした後、ステップ80でポスト噴射時期補正値ITPHOSの値をメモリITPLに移すと共に次回の再生処理に備えてITPHOS=0とする。ITPLはフィルタ上流温度T1が目標温度に収まったときのポスト噴射時期の遅角側補正値である。
【0084】
そして、ステップ81ではポスト噴射時期基本値ITP0とこのメモリ値とを用いて、
ITP=ITP0+ITPL…(14)
の式により最終のポスト噴射時期ITPを算出する。
【0085】
最後にステップ82ではポスト噴射時期遅角済フラグ=1とする。
【0086】
このポスト噴射時期遅角フラグ=0より、次回にはステップ75よりステップ83に進みポスト噴射時期遅角済フラグをみる。ポスト噴射時期遅角済フラグ=1のときにはステップ84に進み、T1が目標温度に収まった時点の補正値(ITPL)を保持するため、
ITP=ITP0+ITPL
の式により最終のポスト噴射時期ITPを算出する。
【0087】
一方、それ以外のとき(再生処理の開始後に角速度変化量Δωが許容値の外になることがなかったとき)には補正を行う必要がないので、ステップ83よりステップ85に進みポスト噴射時期基本値ITP0をそのまま最終のポスト噴射時期ITPとする。
【0088】
図13はメイン噴射量Qfを演算するためのもので、クランク角の基準位置信号(図ではRef.で略記)の入力毎に実行する。
【0089】
ステップ91でエンジン回転速度Ne、アクセル開度CL、フィルタ上流温度T1を読み込み、ステップ92でNeとCLから図14を内容とするマップを検索することにより基本燃料噴射量Mqdrvを演算する。ステップ93ではこの基本燃料噴射量Mqdrvに対してエンジン冷却水温等に基づいて各種の補正を行い、この補正後の値をメイン噴射量基本値Qf1とする。
【0090】
ステップ94、95で再生処理フラグと運転域をみる。再生処理フラグ=1かつポスト噴射域にあるときだけステップ96に進み、メイン噴射量増量フラグをみる。メイン噴射量増量フラグ=1のときにはステップ97に進み、フィルタ上流温度T1が目標温度の外であるかどうかをみる。フィルタ再生処理の開始後にメイン噴射量増量フラグが1となった当初はエンジントルクが不足しかつT1が目標温度上限であるTm+βより高いので、ステップ98に進みメイン噴射量補正値(増量側補正値)QMHOS(初期値はゼロ)を、
QMHOS=QMHOSz+ΔQM…(15)
ただし、QMHOSz:QMHOSの前回値、
ΔQM:増分、
の式により演算する。メイン噴射量補正値QMHOSは演算周期毎にΔQMずつ大きくなる値である。
【0091】
ステップ99ではメイン噴射量基本値Qf1にこのメイン噴射量補正値QMHOSを加算し、つまり、
QM1=Qf1+QMHOS…(16)
の式によりメイン噴射量QM1を算出する。(16)式はメイン噴射量を増量補正する式である。
【0092】
メイン噴射量増量フラグ=1のとき(エンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が高すぎる場合)にメイン噴射量を増量しかつ前述のようにポスト噴射量を減量すると、エンジントルクが増加しつつ排気温度が低下するので、メイン噴射量の増量とポスト噴射量の減量とを継続するとやがてフィルタ上流温度T1が目標温度に収まる。
【0093】
このときには角速度変化量Δωも許容値に収まったものとみなしてメイン噴射量の増量を終了するためステップ97よりステップ100に進みメイン噴射量増量フラグ=0とした後、ステップ101でメイン噴射量補正値QMHOSの値をメモリQMLに移すと共に次回の再生処理に備えてQMHOS=0とする。QMLはフィルタ上流温度T1が目標温度に収まったときのメイン噴射量の増量側補正値である。
【0094】
そして、ステップ102ではメイン噴射量基本値Qf1とこのメモリ値とを用いて、
QM1=Qf1+QML…(17)
の式によりメイン噴射量QM1を算出する。
【0095】
最後にステップ103ではメイン噴射量増量済フラグ=1とする。
【0096】
このメイン噴射量増量フラグ=0より、次回にはステップ96よりステップ104に進みメイン噴射量増量済フラグをみる。メイン噴射量増量済フラグ=1のときにはステップ105に進み、T1が目標温度に収まった時点の補正値(QML)を保持するため、
QM1=Qf1+QML
の式によりメイン噴射量QM1を算出する。
【0097】
一方、再生処理フラグ=1かつポスト噴射域にあるときでもメイン噴射量増量フラグ=0であるとき(再生処理の開始後に角速度変化量Δωが許容値の外になることがなかったとき)には補正を行う必要がないのでステップ94、95、96、104よりステップ106に進んで、また再生処理フラグ=0であるとき、あるいは再生処理フラグ=1であってもポスト噴射域にないときにはステップ94、95よりステップ106に進んで、メイン噴射量基本値Qf1をそのままメイン噴射量QM1とする。
【0098】
最後にステップ107ではこのようにして演算したメイン噴射量QM1と最大噴射量QM1maxを比較し、QM1がQM1maxを超えるときには最大噴射量QM1maxをメイン噴射量Qfとして設定する。これに対して、QM1がQM1max以下のときにはQM1をそのままメイン噴射量Qfとして設定する。なお、最大噴射量QM1maxは図15に示したようにエアフロメータ出力より演算されるシリンダ吸入空気量Qacとエンジン回転速度Neに応じて設定されている。
【0099】
なお、図示しないが、再生処理の終了タイミングで補正フラグ設定済フラグ=0、ポスト噴射量減量済フラグ1=0、ポスト噴射量減量済フラグ2=0、ポスト噴射量増量済フラグ=0、ポスト噴射時期遅角済フラグ=0、メイン噴射量増量済フラグ=0としている。また、再生処理の終了タイミングで補正量(QPHOS1、QPHOS2、QPHOS3、ITPHOS)とメモリ(QPL1、QPL2、QPL3、ITPL)にゼロを入れている。
【0100】
そして、上記のように演算されたポスト噴射量QP、ポスト噴射時期ITP、メイン噴射量Qf、図示しないフローにより演算されるメイン噴射時期に基づいて再生処理の開始前には圧縮行程から膨張行程にかけての所定の時期にインジェクタ8が開かれてメイン噴射のみが行われ、ポスト噴射域での再生処理中になると、膨張行程でもう一度インジェクタ8が開かれてポスト噴射が行われる。また、メイン噴射量基本値Qf1は図7、図11のフローにおいて用いられる。
【0101】
ここで、本実施形態の作用を上記▲3▼の場合について図16のモデル図を参照しながら説明する。
【0102】
エンジンの回転速度Neと燃料噴射量(メイン噴射量基本値)により定まる運転条件がポスト噴射域にあり、この場合にt1のタイミングで再生処理フラグ=1となったとすれば、t1のタイミングより再生処理のためメイン噴射に加えて膨張行程でのポスト噴射が実行される。このポスト噴射の実行によりポスト噴射分の燃料が燃焼して排気温度が上昇する。ただし、説明の便宜上、運転条件は一定であるものとする。
【0103】
なお、図ではt1でポスト噴射を加える際にメイン噴射量QM1を一定量だけ少なくしている。これは、インジェクタ8にその特性上より最低の噴射量があり、これ以下の噴射量を指令してもインジェクタ8が開くことができず、従ってポスト噴射を行うことができないので、ポスト噴射量がインジェクタ8の最低噴射量を常に超えているようにするためメイン噴射量を少なくし、その分ポスト噴射量を嵩上げするものである。また、ポスト噴射量の動きは拡大して示しており、従ってポスト噴射量の縦軸のスケールとメイン噴射量の縦軸のスケールは違っている。
【0104】
上記▲3▼の場合とは、エンジン本体や燃料噴射装置のバラツキによりエンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が高すぎる場合であり、図示のように角速度変化量Δωが許容値(−α)を外れて下回っている(第2段目の破線参照)。
これに対して本実施形態によれば、角速度変化量Δωが許容値(−α)を外れて下回りかつフィルタ上流温度T1が目標温度上限であるTm+βを超えるt2のタイミングでメイン噴射量増量フラグ=1かつポスト噴射量減量フラグ2=1となり、これら2つのフラグの指示によって、ポスト噴射量QPが補正値QPHOS2により一定の速度で減量されると共にメイン噴射量QM1が補正値QMHOSにより一定の速度で増量される。
【0105】
これらメイン噴射量とポスト噴射量の燃料補正を継続すると、エンジン出力軸の角速度ωは下降から上昇へと反転し、かつフィルタ上流温度T1も上昇から下降へと反転する。
【0106】
そしてメイン噴射量とポスト噴射量の燃料補正をフィルタ上流温度T1が目標温度上限であるTm+βに達するまで続けると、角速度変化量Δωも許容値(−α)に収まるので、T1が目標温度上限に達したt3のタイミングからはt3のタイミングでのメイン噴射量、ポスト噴射量に対する各補正値QML、QPL2が、再生処理が終了するt4のタイミングまで維持される。
【0107】
このように、再生処理の開始後に角速度変化量Δωが許容値(−α)を外れて下回るトルク変動が生じかつそのときの排気温度であるT1が目標温度を外れて高すぎる場合にポスト噴射量を減量しかつメイン噴射量を増量するようにしたので、再生処理のためポスト噴射を行った場合にエンジン本体や燃料噴射装置に製作バラツキや経時劣化に伴いエンジントルクの低下と排気温度の高過ぎとが共に生じることがあっても、速やかにエンジントルクを回復させつつ排気温度を目標温度へと低下させることができる。
【0108】
また、エンジントルクを回復させつつ排気温度を目標温度へと低下させるためポスト噴射量を減量しメイン噴射量を増量するからといって、排気温度が十分に低下せず目標温度を外れて高いときにはフィルタ4の耐久性が悪くなり、この逆に排気温度の低下が大き過ぎ目標温度を外れて低くなったときにはパティキュレートが燃焼しないのであるが、本実施形態では排気温度が目標温度に収まるようにポスト噴射量とメイン噴射量をフィードバック制御するので、フィルタ4の耐久性を悪くしたりすることも、フィルタ4の再生が不十分になることもない。
【0109】
このように、本実施形態では、ポスト噴射域でポスト噴射による再生処理を開始した後にエンジン本体や燃料噴射装置に製作バラツキや経時劣化に伴うエンジントルクの変動が生じたとき、さらにそのときの排気温度をみて上記した▲1▼〜▲4▼の4つに場合分けし、それぞれの場合にエンジントルクの変動を解消しつつ排気温度を目標温度に収めるようにポスト噴射の量や時期を、必要に応じてメイン噴射量をも補正(制御)するようにしたので、再生処理のためのポスト噴射を行った場合にエンジン本体や燃料噴射装置に製作バラツキや経時劣化に伴いエンジントルクの変動と排気温度の目標温度からの外れとが生じることがあっても、速やかにトルク変動を抑制しつつ目標温度へと収束させることができ、これによって運転性を阻害することなくフィルタの再生を的確に行うことができる。
【0110】
この場合、制御対象は基本的にポスト噴射とメイン噴射を行う燃料噴射装置の一つだけであり、この一つだけの制御対象を用いて排気温度とエンジントルクの2つの制御パラメータを同時に制御しているので、従来装置と比較してフィルタ再生処理中の燃費の悪化を防ぎ、かつ排気温度とエンジントルクを目標に収束するまでの時間を短縮することができる。
【0111】
実施形態は、ポスト噴射域での再生処理のたびに補正値(QPHOS1、QPHOS2、ITPHOS、QPHOS3)を演算する構成であるため、例えば上記▲1▼の場合には、ポスト噴射域での再生処理の開始のたびにエンジントルクが出過ぎてトルク変動が生じかつ排気温度が高過ぎるという事態が生じ、そこからの補正が始まる。これを避けるには学習制御を導入することであり、例えばメモリ(QPL1、QPL2、ITPL、QPL3)の値を再生処理の終了後もそのまま記憶させておき、次回の再生処理時にそのメモリの値を用いてポスト噴射量、ポスト噴射時期、メイン噴射量を演算し、その各演算値に基づいてポスト噴射やメイン噴射を行うことにすれば、ポスト噴射域での次回の再生処理時に補正を改めて行うまでもなく、エンジントルクが出過ぎてトルク変動が生じかつ排気温度が目標温度より高過ぎるという事態を避けることができる。
【0112】
再生処理の開始後にトルク変動を検出する手段としては前述したようにクランク角センサ13を用いて角速度を演算しその変化量から推定する方法が一般的であるが、スロットルセンサを備えるエンジンでは、スロットルセンサにより検出されるスロットル開度の変化量から推定することも可能である。
【0113】
実施形態では、上記▲3▼の場合(エンジントルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が高過ぎる場合)にメイン噴射量を増量しかつポスト噴射量を減量したが、これに代えて図17に示したようにポスト噴射時期を破線から実線へと進角するようにしてもかまわない(第2実施形態)。また、メイン噴射量を増量しかつポスト噴射量を減量する手段と、ポスト噴射時期を進角する手段の両方を併用してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す概略構成図。
【図2】再生処理を行うための運転領域図。
【図3】ポスト噴射のある場合とない場合の違いを示すPV線図。
【図4】補正フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図5】補正フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図6】補正内容を説明するための噴射波形図。
【図7】ポスト噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図8】ポスト噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図9】ポスト噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図10】ポスト噴射量基本値の特性図。
【図11】ポスト噴射時期の演算を説明するためのフローチャート。
【図12】ポスト噴射時期基本値の特性図。
【図13】メイン噴射量の演算を説明するためのフローチャート。
【図14】基本燃料噴射量の特性図。
【図15】最大噴射量の特性図。
【図16】トルクが不足してトルク変動が生じかつ排気温度が高すぎる場合の作用を説明するための波形図。
【図17】第2実施形態の補正内容を説明するための噴射波形図。
【符号の説明】
1 エンジン
2 吸気通路
3 排気通路
4 フィルタ
8 インジェクタ
11 コントローラ
12 差圧センサ
13 クランク角センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for processing exhaust particulates of, for example, a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
In order to process the exhaust particulates discharged from the diesel engine, a particulate filter is arranged in the exhaust system, and when the collected amount of particulates reaches a certain value, post injection, which is the second injection following the main injection, is performed. JP-A-2000-161044 proposes to regenerate the filter by burning the particulates by increasing the filter temperature.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the post-injection amount for increasing the temperature of the filter is small, most of the post-injected fuel does not change to heat for increasing the exhaust gas temperature to generate torque. When the amount increases, a part of the combustion heat changes to torque, and a torque step occurs before and after the post injection, resulting in poor operability.
[0004]
For this reason, the above-described conventional device is provided with an intake throttle device (or an exhaust throttle device), and corrects the post injection amount so that the exhaust temperature matches the target temperature (the temperature optimal for the combustion of the particulates). Thus, the increase in torque is canceled by operating the intake throttle device, so that the fluctuation of the torque does not occur before and after the post injection while the filter is regenerated by the post injection.
[0005]
However, post-injection, which consumes fuel, is an element that tends to directly affect fuel consumption in the first place, and operating the intake throttle device to offset the increase in torque caused by post-injection also deteriorates fuel consumption. According to the above-described conventional device in which the operation of the intake throttle device is simultaneously performed, the fuel consumption during the filter regeneration process is significantly deteriorated.
[0006]
Further, in the conventional device, control of the exhaust temperature to the target temperature is performed by the post injection amount, and the torque fluctuation is eliminated by the operation of the intake throttle device (the fuel supply device that performs post injection and the intake throttle device). ) And control parameters (exhaust temperature and engine torque) are independent, but any one control parameter affects the remaining control parameters, so it takes time for the exhaust temperature and engine torque to converge to the target. There is also a problem.
[0007]
In view of this, in the present invention, only one fuel supply device is controlled, and the two control parameters of the exhaust temperature and the engine torque are simultaneously controlled by using only this fuel supply device, thereby deteriorating the fuel consumption during the filter regeneration process. The purpose is to reduce the time until the exhaust temperature and the engine torque converge to the target.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in an exhaust emission control device for an engine having a filter for collecting particulates in an exhaust passage, a post-injection amount basic value or a post-injection timing basic value is set according to the engine speed and load. The post-injection amount / time setting means to be set and the regeneration processing for regenerating the filter by increasing the exhaust temperature by post-injection using the post-injection amount basic value or the post-injection time basic value when the filter regeneration time comes Means, torque fluctuation determination means for determining whether or not there is a fluctuation in engine torque during the filter regeneration process, and whether or not the exhaust temperature is further deviated from the target temperature when there is a fluctuation in engine torque based on the determination result From the judgment means and the judgment result If the engine output shaft angular velocity change is large outside the allowable value and the exhaust temperature is high outside the target temperature, the engine output shaft angular velocity change is below the allowable value and the exhaust temperature is below the target temperature. And when it ’s too low While suppressing fluctuations in engine torque at the same time The post-injection amount basic value so that the exhaust temperature falls within the target temperature only The Similarly, when the amount of change in the angular velocity of the engine output shaft is large outside the allowable value and the exhaust temperature is low outside the target temperature, the engine temperature fluctuation is suppressed and the exhaust temperature falls within the target temperature at the same time. Only the basic value of the post injection timing A post-injection correction unit that corrects the fuel and a fuel supply device that performs post-injection corrected by the post-injection correction unit.
[0009]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the engine exhaust gas purification apparatus provided with a filter for collecting particulates in the exhaust passage, a post injection basic value or a post injection timing basic value is set according to the engine speed and load. Post-injection amount / time setting means for performing regeneration processing means for increasing the exhaust temperature by post-injection using the post-injection amount basic value or the post-injection time basic value and performing filter regeneration processing when the filter regeneration time comes And torque fluctuation determining means for determining whether or not there is a fluctuation in engine torque during the regeneration process of the filter, and determining whether or not the exhaust temperature is further deviated from the target temperature when there is a fluctuation in engine torque based on the determination result From the judgment means and this judgment result If the engine output shaft angular velocity change is large outside the allowable value and the exhaust temperature is high outside the target temperature, the engine output shaft angular velocity change is below the allowable value and the exhaust temperature is below the target temperature. And when it ’s too low While suppressing fluctuations in engine torque at the same time The post-injection amount basic value so that the exhaust temperature falls within the target temperature only The Similarly, if the amount of change in the angular speed of the engine output shaft is large outside the allowable value and the exhaust temperature is low outside the target temperature based on the determination result, fluctuations in the engine torque are suppressed and at the same time the exhaust temperature falls within the target temperature. Only the basic value of the post-injection timing is corrected, and the engine torque fluctuation is suppressed when the change amount of the angular speed of the engine output shaft falls below the allowable value and the exhaust temperature is higher than the target temperature. At the same time, the post-injection amount basic value is set so that the exhaust temperature falls within the target temperature. And post / main injection correction means for correcting the main injection, and a fuel supply device for performing post injection and main injection corrected by the post / main injection correction means.
[0010]
【The invention's effect】
After starting the filter playback process If the engine output shaft angular velocity change is larger than the allowable value and the exhaust temperature is higher than the target temperature, the engine output shaft angular velocity change is less than the allowable value and the exhaust temperature is less than the target temperature. And when it ’s too low While suppressing fluctuations in engine torque at the
[0011]
In this case, the control target is basically a fuel supply device that performs post-injection and main injection. Since this fuel supply device is used to control two control parameters of exhaust temperature and engine torque at the same time, filter regeneration processing is performed. It is possible to prevent the deterioration of fuel consumption and to shorten the time until the exhaust temperature and the engine torque are converged to the target.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
First, in FIG. 1, 1 is a diesel engine, 2 is an intake passage, and 3 is an exhaust passage. A filter 4 that collects particulates in the exhaust is installed in the exhaust passage 3. When the amount of particulates collected by the filter 4 reaches a predetermined value, the exhaust gas temperature is raised and the particulates are burned and removed.
[0014]
In order to detect the pressure loss of the filter 4 (pressure difference between the upstream and downstream of the filter 4), a
[0015]
The pressure loss of the filter 4 detected by the
[0016]
That is, before the regeneration process, the pressure loss ΔP detected by the
[0017]
The regeneration process of the filter 4 is basically a process of raising the exhaust gas temperature to a target temperature (a temperature optimal for burning particulates). In this case, since the exhaust temperature varies depending on the engine load and the rotational speed, as shown in FIG. 2, the entire operation region is roughly divided into four, and the following is performed according to the exhaust temperature in each of the divided operation regions. Perform playback processing.
[0018]
Region R1: This is a region near the full load. In this region, the exhaust gas temperature becomes the target temperature, and the regeneration is performed by burning the particulates naturally without performing the regeneration process. Therefore, the regeneration process is not performed.
[0019]
Region R2: In the regions R2 to R4 on the lower load side than the region R1, the exhaust gas temperature does not become the target temperature, so it is necessary to forcibly perform the regeneration process. Therefore, in the region R2, first, the injection timing (main injection timing) of the fuel injected from the fuel injection device (for example, the common rail type injection device including the supply pump 6, the
[0020]
Region R3: This is a region where the exhaust temperature cannot be set to the target temperature depending on the delay of the main injection timing, and is regenerated by performing post injection (injecting in the expansion stroke after the main injection) instead of the delay of the main injection timing. Process. The exhaust temperature rises to the target temperature by post injection in the expansion stroke.
[0021]
Region R4: a low load region where the exhaust gas temperature is originally low. In this region, the exhaust gas temperature cannot be raised to the target temperature by any of the above methods, so the regeneration process is not performed.
[0022]
If the post-injection amount in the region R3 is small, most of the post-injected fuel does not reach the torque for generating heat due to the rise in exhaust temperature, but the post-injection amount is large. In this case, a part of the torque changes to torque, so that the engine torque fluctuates before and after the regeneration process, which is not preferable in terms of drivability. For this reason, the post-injection amount in the region R3, the post-injection time, so that the engine torque does not vary before and after the regeneration Period And the main injection amount is adjusted. For example, the PV diagram differs depending on the presence or absence of post-injection, as shown in FIG. 3. In this case, the post-injection amount and post-injection time are set so that the illustrated areas As and Ap are equal. Period In addition, by adjusting the main injection amount, it is possible to prevent a difference in engine torque before and after the regeneration process.
[0023]
Thus, the regeneration process is performed by performing the post injection in the region R3, and the post injection amount, the post injection timing, the main injection amount, and the main injection amount are set so that the engine torque is equal before and after the regeneration process. However, there are individual differences (compression ratio,
[0024]
(1) If engine torque is excessive and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too high,
(2) If engine torque is excessive and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too low,
(3) If the engine torque is insufficient and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too high,
(4) If the engine torque is insufficient and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too low,
Next, these control contents performed by the controller 11 will be described according to the following flowchart.
[0025]
4 and 5 are for setting a correction flag newly introduced in the present invention, and are repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every 10 ms).
[0026]
Here, the correction flag is a post injection
[0027]
In
ω = predetermined crank angle section / Tint (1)
The crankshaft angular velocity ω may be calculated by the following formula.
[0028]
Steps 2, 3, and 4 are in the post-injection region (hereinafter simply referred to as “post-injection region”) when the regeneration processing start timing is reached, and are also in the post-injection region during the subsequent regeneration processing. It is a part that determines whether or not. That is, the operating conditions determined from the value of the current regeneration process flag in step 2, the value of the previous regeneration flag in step 4, and the engine speed Ne and the fuel injection amount basic value Qf1 in step 3 are shown in FIG. See if it is in R3 (ie post-injection zone).
[0029]
Here, the regeneration processing flag becomes 1 when the pressure loss ΔP of the filter 4 becomes large and this pressure loss ΔP becomes larger than the regeneration start determination value which is the pressure loss at the time of regeneration start, and then the pressure loss ΔP is regenerated. This flag returns to zero when it becomes smaller than the regeneration end determination value that is the pressure loss at the end, and is zero when the pressure loss ΔP is equal to or less than the regeneration start determination value (see the uppermost stage in FIG. 16).
[0030]
If the current regeneration processing flag = 1 and the previous regeneration flag = 0 (when the current regeneration processing flag is 1 for the first time) and the post-injection region, the process proceeds to step 5, and the angular velocity ω at that time is stored in the memory ω0. Transfer. As a result, the angular speed of the crankshaft at the start of the reproduction process is taken into the value of the memory ω0.
[0031]
If the current regeneration processing flag = 1 and the previous regeneration flag = 1 (during regeneration processing) and the post-injection region, the change amount Δω of the angular velocity from the regeneration processing start timing in step 6 is
Δω = ω−ω0 (2)
Calculate with the following formula.
[0032]
Post-injection is performed at the start of the regeneration process. In this case, due to individual differences in the engine body and fuel injectors and deterioration over time, the engine torque increases and the angular speed ω increases when the post-injection amount is too large. When the amount Δω increases with a positive value and the post-injection amount is too small, the engine torque decreases and the angular velocity ω decreases, so the angular velocity change amount Δω increases with a negative value.
[0033]
Therefore, in
[0034]
On the other hand, when Δω> α (the angular velocity change amount is larger than the allowable value) or Δω <−α (the angular velocity change amount falls below the allowable value), the angular velocity change amount is within the allowable range. If it is determined that the engine torque fluctuation amount is outside the allowable range, the process proceeds to FIG.
[0035]
In
[0036]
In
[0037]
In steps 10, 11, 12, 13, 14, and 15, the following changes (1) to (5) are made by comparing the angular velocity change amount Δω and the allowable values α and −α, and the filter upstream temperature T1 and the target temperature. In the cases (1) to (4), flags are set as follows in
[0038]
(1) When Δω is larger than α and T1 exceeds Tm + β:
This is the case when the engine torque is excessive and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too high. At this time, the routine proceeds from Steps 10 and 11 to Step 16 to set the post injection
[0039]
Here, the post injection
[0040]
(2) When Δω is larger than α and T1 is lower than Tm−β:
This is the case when the engine torque is excessive and torque fluctuations occur and the exhaust temperature is too low. At this time, the routine proceeds from
[0041]
This post-injection timing retard flag indicates the retard of the post-injection timing when the post-injection timing retard flag = 1. When the post injection timing is retarded from the broken line to the solid line as shown in FIG. 6 (b) by this instruction, the rate of conversion to engine torque in the combustion heat by the post injection in the expansion stroke is reduced and the exhaust gas is exhausted. Since the heat released to the passage 3 increases, the exhaust temperature rises while the engine torque decreases.
[0042]
(3) When Δω is smaller than −α and T1 exceeds Tm + β:
This is the case when engine torque is insufficient and torque fluctuations occur and the exhaust temperature is too high. At this time, the routine proceeds from
[0043]
The main injection amount increase flag and the post injection amount decrease flag 2 indicate an increase in the main injection amount and a decrease in the post injection amount when both of these flags are 1. When the main injection amount is increased from the broken line to the solid line and the post injection amount is decreased as shown in FIG. 6C by this instruction, the engine torque increases as the main injection amount increases, and the post injection amount Decreasing the exhaust temperature decreases.
[0044]
(4) When Δω is smaller than −α and T1 is lower than Tm−β:
This is the case when the engine torque is insufficient and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too low. At this time, the routine proceeds from
[0045]
The post injection amount increase flag instructs to increase the post injection amount when the post injection amount increase flag = 1. When the post injection amount is increased by this instruction as shown in FIG. 6 (d), the rate at which the combustion heat by the post injection in the expansion stroke is converted into the engine torque increases, so that the engine torque increases and The exhaust temperature also rises.
[0046]
(5) Otherwise, that is, do nothing in the following cases.
[0047]
1. Δω is larger than α which is the upper limit of allowable value, but T1 is within the target temperature.
If
2. Δω is smaller than the lower limit of the allowable value -α is small but T1 falls within the target temperature
If
This completes the setting of the correction flag. In step 20, the correction flag set flag = 1 is set. From this correction flag set flag = 1, it is not possible to proceed to step 9 and thereafter from the next time. That is, the correction flag is set to 1 only once when a torque fluctuation occurs after the start of the regeneration process.
[0048]
Next, each calculation method of the post injection amount, the post injection timing, and the main injection amount will be specifically described.
[0049]
First, FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9 are for calculating the post-injection amount QP, and are executed each time a crank angle reference position signal (abbreviated as Ref. In the figure) is input.
[0050]
At steps 31 and 32 in FIG. When the regeneration process flag = 0, or even when the regeneration process flag = 1, it is not necessary to perform the post-injection when it is not in the post-injection amount range, the routine proceeds to step 66 and the post-injection amount QP = 0.
[0051]
Since it is necessary to perform post-injection when the regeneration processing flag = 1 and in the post-injection region, the process proceeds to step 33 and the post-injection amount is calculated.
[0052]
In step 33, the engine speed Ne, the main injection amount basic value Qf1, and the filter upstream temperature T1 are read. Here, the main injection amount basic value Qf1 is a fuel injection amount obtained by performing various corrections on the basic fuel injection amount Mqdrv determined according to the accelerator opening and the engine speed as described later (step 93 in FIG. 13). reference).
[0053]
In step 34, a post injection basic value QP0 is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 10 from the engine speed Ne and the main injection basic value Qf1. The basic value of the post-injection amount corresponds to the exhaust temperature that changes according to the operating conditions (Ne, Qf1), and increases as the load decreases as the exhaust temperature decreases. This is because the difference from the target temperature increases as the load decreases as the exhaust temperature decreases, and the post-injection amount must be increased accordingly. The optimum value is finally determined by matching.
[0054]
Step 35 in FIG. 7 and steps 36 and 37 in FIG. 8 look at the post injection
(1) When the post injection
Proceeding to step 38 in FIG. 7, it is determined whether or not the filter upstream temperature T1 is outside the target temperature (indicated by “outside of allowable range” in the figure, the same in FIGS. 8, 11, and 13). Since T1 is higher than the target temperature upper limit Tm + β at the beginning when the post injection
QPHOS1 = QPHOS1z + ΔQP1 (3)
However, QPHOS1z: the previous value of QPHOS1,
ΔQP1: increment,
It calculates by the formula of The post injection amount correction value QPHOS1 is a value that increases by ΔQP1 every calculation cycle.
[0055]
In step 40, the post injection amount correction value QPHOS1 is subtracted from the post injection basic value QP0, that is,
QP = QP0−QPHOS1 (4)
The final post-injection amount QP is calculated by the following formula. Equation (4) is an equation for reducing the post-injection amount.
[0056]
If the post injection amount QP is reduced when the post injection
[0057]
At this time, it is assumed that the angular velocity change amount Δω is also within the allowable value α, so that the post injection amount reduction is completed, the process proceeds from
[0058]
In step 43, the post injection basic value QP0 and the memory value are used.
QP = QP0−QPL1 (5)
The final post-injection amount QP is calculated by the following formula.
[0059]
Finally, in step 44, the post injection amount reduced
(2) When the post injection amount reduction flag 2 = 1
This is the same as in the case of the post injection
[0060]
Proceeding to step 45 in FIG. 8, it is determined whether or not the filter upstream temperature T1 is outside the target temperature. Since T1 is higher than the target temperature upper limit Tm + β when the post-injection amount reduction flag 2 becomes 1 after the filter regeneration process is started, the routine proceeds to step 46, and the post-injection amount correction value (reduction amount correction value) QPHOS2 (initial value) Is zero),
QPHOS2 = QPHOS2z + ΔQP2 (6)
However, QPHOS2z: the previous value of QPHOS2,
ΔQP2: increment,
It calculates by the formula of The post-injection amount correction value QPHOS2 is a value that increases by ΔQP2 every calculation cycle.
[0061]
In step 47, a value obtained by subtracting the post injection amount correction value QPHOS2 from the post injection amount basic value QP0, that is,
QP = QP0−QPHOS2 (7)
The final post-injection amount QP is calculated by the following formula. Expression (7) is an expression for correcting the post-injection amount to be reduced.
[0062]
When the post injection amount decrease flag 2 = 1 and the main injection amount increase flag = 1 (when the engine torque is insufficient and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too high), the post injection amount is reduced by the equation (7), If the main injection amount is increased according to the equation (15) described later, the filter upstream temperature T1 decreases and the engine torque increases. If the post injection amount decreases and the main injection amount continues to increase, the filter upstream temperature T1 eventually reaches the target. Fits in temperature.
[0063]
At this time, it is assumed that the angular velocity change amount Δω is also within the allowable value, and in order to finish the reduction of the post injection amount, the process proceeds from
[0064]
In step 50, the post injection basic value QP0 and the memory value are used,
QP = QP0−QPL2 (8)
The final post-injection amount QP is calculated by the following formula.
[0065]
Finally, in
(3) When the post injection amount increase flag = 1
Proceeding to step 52 in FIG. 8, it is determined whether or not the filter upstream temperature T1 is outside the target temperature. Since T1 is lower than the target temperature lower limit Tm-β when the post-injection
QPHOS3 = QPHOS3z + ΔQP3 (9)
However, QPHOS3z: the previous value of QPHOS3,
ΔQP3: increment,
It calculates by the formula of The post injection amount correction value QPHOS3 is a value that increases by ΔQP3 every calculation cycle.
[0066]
In step 54, this post injection amount correction value QPHOS3 is added to the post injection basic value QP0, that is,
QP = QP0 + QPHOS3 (10)
The final post-injection amount QP is calculated by the following formula. Expression (10) is an expression for correcting the post injection amount to be increased.
[0067]
When the post injection amount increase flag = 1 (when the engine torque is insufficient and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too low), if the post injection amount is increased according to the equation (10), the filter upstream temperature T1 rises. As the engine torque increases, the upstream temperature T1 eventually falls within the target temperature as the post injection amount continues to increase.
[0068]
At this time, it is considered that the angular velocity change amount Δω is also within the allowable value, so that the post injection amount increase is terminated, the process proceeds from step 52 to step 55 and the post injection amount increase flag = 0 is set. The value QPHOS3 is transferred to the memory QPL3 and QPHOS3 = 0 is set for the next reproduction process. QPL3 is an increase correction value for the post injection amount when the filter upstream temperature T1 falls within the target temperature.
[0069]
In step 57, the post injection basic value QP0 and the memory value are used.
QP = QP0 + QPL3 (11)
The final post-injection amount QP is calculated by the following formula.
[0070]
Finally, in step 58, the post injection amount increased
[0071]
The post injection
[0072]
[0073]
In steps 59, 60, 61, the post injection amount reduced
QP = QP0-QPL1
The final post-injection amount QP is calculated by the following formula.
[0074]
Similarly, when the post-injection amount reduced flag 2 = 1, the process proceeds from
QP = QP0-QPL2
When the post-injection amount increased flag = 1, the process proceeds from
QP = QP0 + QPL3
The final post-injection amount QP is calculated by the following formula.
[0075]
On the other hand, since it is not necessary to perform correction in other cases (when the angular velocity change amount Δω does not deviate from the allowable value after the start of the reproduction process), step 35 in FIG. 7 and steps 36 and 37 in FIG. 9 proceeds from
[0076]
FIG. 11 is for calculating the post-injection timing ITP, and is executed every time a crank angle reference position signal (abbreviated as Ref. In the figure) is input.
[0077]
In steps 71 and 72, only when the regeneration processing flag = 1 and the post-injection region is present, the routine proceeds to step 73, where the engine speed Ne, the main injection amount basic value Qf1, and the filter upstream temperature T1 are read.
[0078]
In step 74, a post-injection timing basic value ITP0 is calculated by searching a map having the contents shown in FIG. 12 from the engine speed Ne and the main injection amount basic value Qf1. The post-injection timing basic value corresponds to the exhaust temperature that changes in accordance with the operating conditions (Ne, Qf1), and becomes a retarded side as the load becomes lower as the exhaust temperature becomes lower.
This is because the difference from the target temperature increases as the exhaust load decreases and the post-injection timing needs to be retarded accordingly. The optimum value is determined by matching.
[0079]
In step 75, the post injection timing retard flag is checked. When the post injection timing retard flag = 1, the routine proceeds to step 76, where it is determined whether or not the filter upstream temperature T1 is outside the target temperature. Since the T1 is lower than the target temperature lower limit Tm-β when the post injection timing retard flag becomes 1 after the filter regeneration process is started, the routine proceeds to step 77 and the post injection timing correction value (retard angle correction value) ITPHOS (Initial value is zero)
ITPHOS = ITPHOSz + ΔITP (12)
However, ITPHOSz: the previous value of ITPHOS,
ΔITP: increment
It calculates by the formula of The post-injection timing correction value ITPHOS is a value that increases by ΔITP every calculation cycle.
[0080]
In
ITP = ITP0 + ITPHOS (13)
The final post-injection timing ITP is calculated by the following formula.
[0081]
Here, the post-injection timing basic value ITP0 is, for example, a crank angle measured from the intake bottom dead center to the advance side, and when the correction value ITPHOS is added thereto, the post-injection time moves to the retard side. That is, equation (13) is an equation for correcting the post injection timing by retarding the angle.
[0082]
When the post-injection timing retard flag = 1 (when the engine torque is excessive and torque fluctuation occurs and the exhaust gas temperature is too low), if the post-injection timing ITP is retarded, the filter upstream temperature T1 increases and the engine torque decreases. Therefore, if the delay of the post injection timing ITP is continued, the upstream temperature T1 eventually falls within the target temperature.
[0083]
At this time, it is assumed that the angular velocity change amount Δω has also become equal to or less than the allowable value α, so that the post injection timing delay is terminated, the process proceeds from
[0084]
In
ITP = ITP0 + ITPL (14)
The final post-injection timing ITP is calculated by the following formula.
[0085]
Finally, in step 82, the post injection timing retarded flag = 1 is set.
[0086]
From this post-injection timing retard flag = 0, the process proceeds from step 75 to step 83 and the post-injection timing retarded flag is viewed next time. When the post-injection timing retarded flag = 1, the routine proceeds to step 84 where the correction value (ITPL) at the time when T1 falls within the target temperature is held.
ITP = ITP0 + ITPL
The final post-injection timing ITP is calculated by the following formula.
[0087]
On the other hand, in other cases (when the angular velocity change amount Δω does not fall outside the allowable value after the start of the regeneration process), it is not necessary to perform correction. The value ITP0 is used as it is as the final post injection timing ITP.
[0088]
FIG. 13 is for calculating the main injection amount Qf, and is executed each time a crank angle reference position signal (abbreviated as Ref. In the figure) is input.
[0089]
In step 91, the engine speed Ne, the accelerator opening degree CL, and the filter upstream temperature T1 are read, and in step 92, a basic fuel injection amount Mqdrv is calculated by searching a map containing FIG. 14 from Ne and CL. In step 93, various corrections are made to the basic fuel injection amount Mqdrv based on the engine coolant temperature and the like, and the corrected value is set as a main injection amount basic value Qf1.
[0090]
In
QMHOS = QMHOSz + ΔQM (15)
However, QMHOSz: the previous value of QMHOS,
ΔQM: increment,
It calculates by the formula of The main injection amount correction value QMHOS is a value that increases by ΔQM every calculation cycle.
[0091]
In
QM1 = Qf1 + QMHOS (16)
The main injection amount QM1 is calculated by the following formula. Expression (16) is an expression for correcting the main injection amount to be increased.
[0092]
When the main injection amount increase flag = 1 (when the engine torque is insufficient and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too high), if the main injection amount is increased and the post injection amount is decreased as described above, the engine torque becomes Since the exhaust temperature decreases while increasing, if the increase in the main injection amount and the decrease in the post injection amount are continued, the filter upstream temperature T1 will eventually fall within the target temperature.
[0093]
At this time, it is assumed that the angular velocity change amount Δω is also within the allowable value, so that the main injection amount increase is terminated, the process proceeds from
[0094]
In step 102, the main injection amount basic value Qf1 and the memory value are used.
QM1 = Qf1 + QML (17)
The main injection amount QM1 is calculated by the following formula.
[0095]
Finally, in step 103, the main injection amount increased flag = 1 is set.
[0096]
From this main injection amount increase flag = 0, next time, the process proceeds from step 96 to step 104 to see the main injection amount increase flag. When the main injection amount increased flag = 1, the routine proceeds to step 105, where the correction value (QML) when T1 falls within the target temperature is held.
QM1 = Qf1 + QML
The main injection amount QM1 is calculated by the following formula.
[0097]
On the other hand, when the regeneration process flag = 1 and the main injection amount increase flag = 0 even in the post-injection region (when the angular velocity change amount Δω does not fall outside the allowable value after the regeneration process is started). Since it is not necessary to perform correction, the routine proceeds from
[0098]
Finally, in step 107, the main injection amount QM1 calculated in this way is compared with the maximum injection amount QM1max, and when QM1 exceeds QM1max, the maximum injection amount QM1max is set as the main injection amount Qf. On the other hand, when QM1 is equal to or less than QM1max, QM1 is set as the main injection amount Qf as it is. The maximum injection amount QM1max is set according to the cylinder intake air amount Qac calculated from the air flow meter output and the engine rotational speed Ne as shown in FIG.
[0099]
Although not shown, the correction flag set flag = 0, the post injection amount decreased
[0100]
Based on the post injection amount QP calculated as described above, the post injection timing ITP, the main injection amount Qf, and the main injection timing calculated by a flow (not shown), before the start of the regeneration process, the compression stroke is expanded to the expansion stroke. When the
[0101]
Here, the operation of the present embodiment will be described with reference to the model diagram of FIG.
[0102]
If the post-injection region has an operating condition determined by the engine speed Ne and the fuel injection amount (main injection amount basic value). In this case, if the regeneration processing flag is 1 at the timing of t1, the regeneration is performed from the timing of t1. In addition to the main injection, post injection in the expansion stroke is executed for processing. By performing this post injection, the fuel for the post injection burns and the exhaust temperature rises. However, for convenience of explanation, it is assumed that the operating conditions are constant.
[0103]
In the figure, the main injection amount QM1 is decreased by a certain amount when post injection is applied at t1. This is because the
[0104]
The case of (3) above is a case where the engine torque is insufficient due to variations in the engine body and the fuel injection device, resulting in torque fluctuations and the exhaust temperature is too high. As shown in the figure, the angular velocity change amount Δω is an allowable value ( -Α) and below (see second dashed line).
On the other hand, according to the present embodiment, the main injection amount increase flag = at the timing t2 when the angular velocity change amount Δω falls below the allowable value (−α) and the filter upstream temperature T1 exceeds the target temperature upper limit Tm + β. 1 and the post-injection amount reduction flag 2 = 1. According to the instructions of these two flags, the post-injection amount QP is reduced at a constant speed by the correction value QPHOS2, and the main injection amount QM1 is at a constant speed by the correction value QMHOS. Increased.
[0105]
When the fuel correction of the main injection amount and the post injection amount is continued, the angular velocity ω of the engine output shaft is reversed from the decrease to the increase, and the filter upstream temperature T1 is also reversed from the increase to the decrease.
[0106]
If the fuel correction of the main injection amount and the post injection amount is continued until the filter upstream temperature T1 reaches the target temperature upper limit Tm + β, the angular velocity change amount Δω also falls within the allowable value (−α), so T1 becomes the target temperature upper limit. From the reached timing t3, the correction values QML and QPL2 for the main injection amount and the post injection amount at the timing t3 are maintained until the timing t4 when the regeneration process ends.
[0107]
Thus, after the regeneration process is started, the torque fluctuation Δω deviates from the permissible value (−α) and the exhaust temperature falls below the target temperature and the post-injection amount T1 is too high. As the main injection amount is increased and the post-injection is performed for regeneration, the engine torque and exhaust temperature are too high due to manufacturing variations and deterioration over time in the engine body and fuel injection device. Can occur, the exhaust temperature can be lowered to the target temperature while quickly recovering the engine torque.
[0108]
Also, if the post injection amount is reduced and the main injection amount is increased in order to reduce the exhaust temperature to the target temperature while recovering the engine torque, the exhaust temperature does not decrease sufficiently, but it is higher than the target temperature. The durability of the filter 4 deteriorates. Conversely, when the exhaust gas temperature falls too large and deviates from the target temperature, the particulates do not burn, but in this embodiment, the exhaust gas temperature falls within the target temperature. Since the post injection amount and the main injection amount are feedback-controlled, neither the durability of the filter 4 is deteriorated nor the regeneration of the filter 4 becomes insufficient.
[0109]
As described above, in the present embodiment, when the engine main body or the fuel injection device has a variation in engine torque due to manufacturing variations or deterioration with time after the start of the regeneration process by the post injection in the post injection region, the exhaust at that time is further reduced. According to the temperature, the above four cases (1) to (4) are divided into cases, and in each case, the amount and timing of the post injection are necessary so that the exhaust temperature is kept at the target temperature while eliminating the fluctuation of the engine torque. The main injection amount is also corrected (controlled) according to the conditions, so when post-injection for regeneration is performed, fluctuations in engine torque and exhaust due to manufacturing variations and deterioration over time due to engine body and fuel injection devices Even if the temperature deviates from the target temperature, it can be quickly converged to the target temperature while suppressing torque fluctuations, thereby impairing drivability. It can be carried out accurately reproduction of Rukoto without filter.
[0110]
In this case, the control target is basically only one of the fuel injection devices that perform the post injection and the main injection, and the two control parameters of the exhaust temperature and the engine torque are controlled simultaneously using only one control target. Therefore, compared with the conventional apparatus, it is possible to prevent the deterioration of fuel consumption during the filter regeneration process and to shorten the time until the exhaust temperature and the engine torque are converged to the target.
[0111]
In the embodiment, the correction value (QPHOS1, QPHOS2, ITPHOS, QPHOS3) is calculated every time the regeneration process is performed in the post-injection area. For example, in the case of (1), the regeneration process in the post-injection area is performed. Each time the engine is started, engine torque is excessively generated, torque fluctuation occurs, and the exhaust temperature is too high, and correction from there starts. In order to avoid this, learning control is introduced. For example, the value of the memory (QPL1, QPL2, ITPL, QPL3) is stored as it is after the end of the reproduction process, and the value of the memory is stored at the next reproduction process. If post-injection amount, post-injection time, and main injection amount are calculated and post-injection or main-injection is performed based on the calculated values, correction will be performed again during the next regeneration process in the post-injection region. Needless to say, it is possible to avoid a situation in which the engine torque is excessively generated, the torque fluctuates, and the exhaust gas temperature is too high.
[0112]
As a means for detecting the torque fluctuation after the start of the regeneration process, the method of calculating the angular velocity using the crank angle sensor 13 and estimating it from the amount of change is common as described above. It is also possible to estimate from the amount of change in the throttle opening detected by the sensor.
[0113]
In the embodiment, in the case of (3) above (when the engine torque is insufficient and torque fluctuation occurs and the exhaust temperature is too high), the main injection amount is increased and the post injection amount is decreased. As shown in FIG. 17, the post injection timing may be advanced from the broken line to the solid line (second embodiment). Further, both means for increasing the main injection amount and decreasing the post injection amount and means for advancing the post injection timing may be used in combination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation region diagram for performing regeneration processing.
FIG. 3 is a PV diagram showing the difference between the case with and without post injection.
FIG. 4 is a flowchart for explaining setting of a correction flag.
FIG. 5 is a flowchart for explaining setting of a correction flag.
FIG. 6 is an injection waveform diagram for explaining correction contents.
FIG. 7 is a flowchart for explaining calculation of a post injection amount.
FIG. 8 is a flowchart for explaining calculation of a post injection amount.
FIG. 9 is a flowchart for explaining calculation of a post injection amount.
FIG. 10 is a characteristic diagram of a post injection basic value.
FIG. 11 is a flowchart for explaining calculation of a post injection timing.
FIG. 12 is a characteristic diagram of a post injection timing basic value.
FIG. 13 is a flowchart for explaining calculation of a main injection amount.
FIG. 14 is a characteristic diagram of a basic fuel injection amount.
FIG. 15 is a characteristic diagram of a maximum injection amount.
FIG. 16 is a waveform diagram for explaining the operation when torque is insufficient, torque fluctuation occurs, and the exhaust temperature is too high.
FIG. 17 is an injection waveform diagram for explaining correction contents of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Intake passage
3 Exhaust passage
4 filters
8 Injector
11 Controller
12 Differential pressure sensor
13 Crank angle sensor
Claims (19)
エンジンの回転速度と負荷に応じてポスト噴射量基本値またはポスト噴射時期基本値を設定するポスト噴射量・時期設定手段と、
フィルタの再生時期になると、前記ポスト噴射量基本値またはポスト噴射時期基本値を用いたポスト噴射により排気温度を上昇させてフィルタの再生処理を行う再生処理手段と、
フィルタの再生処理中にエンジントルクの変動があるかどうかを判定するトルク変動判定手段と、
この判定結果よりエンジントルクの変動があるときさらに排気温度が目標温度から外れているかどうかを判定する判定手段と、
この判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて高い場合と、エンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて下回りかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合とにエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射量基本値のみを、同じく判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合にエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射時期基本値のみを補正するポスト噴射補正手段と、
このポスト噴射補正手段により補正されたポスト噴射を行う燃料供給装置と
を備えることを特徴とする排気浄化装置。In an exhaust emission control device for an engine having a filter for collecting particulates in an exhaust passage,
Post injection amount / time setting means for setting the basic value of post injection amount or the basic value of post injection time according to the engine speed and load,
When the filter regeneration time comes, regeneration processing means for increasing the exhaust gas temperature by post injection using the post injection basic value or the post injection timing basic value and performing filter regeneration processing;
Torque fluctuation determination means for determining whether there is a fluctuation in engine torque during the regeneration process of the filter;
A determination means for determining whether or not the exhaust gas temperature further deviates from the target temperature when the engine torque varies from the determination result;
From this determination result, the engine output shaft angular velocity change amount is larger than the allowable value and the exhaust temperature is higher than the target temperature, and the engine output shaft angular velocity change amount is less than the allowable value and the exhaust temperature is but only the post injection amount basic value as at the same time the exhaust gas temperature while suppressing the fluctuation of the engine torque in the case lower deviates from the target temperature falls to the target temperature, also the amount of change in angular velocity of the engine output shaft from the determination result Post-injection correction means for correcting only the basic value of the post-injection timing so that the exhaust temperature falls within the target temperature while suppressing fluctuations in the engine torque when the allowable value is large and the exhaust temperature is low and deviating from the target temperature. When,
An exhaust gas purification apparatus comprising: a fuel supply device that performs post injection corrected by the post injection correction means.
エンジンの回転速度と負荷に応じてポスト噴射量基本値またはポスト噴射時期基本値を設定するポスト噴射量・時期設定手段と、
フィルタの再生時期になると、前記ポスト噴射量基本値またはポスト噴射時期基本値を用いたポスト噴射により排気温度を上昇させてフィルタの再生処理を行う再生処理手段と、
フィルタの再生処理中にエンジントルクの変動があるかどうかを判定するトルク変動判定手段と、
この判定結果よりエンジントルクの変動があるときさらに排気温度が目標温度から外れているかどうかを判定する判定手段と、
この判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて高い場合と、エンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて下回りかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合とにエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射量基本値のみを、同じく判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて大きくかつ排気温度が目標温度から外れて低い場合にエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射時期基本値のみを補正し、同じく判定結果よりエンジン出力軸の角速度の変化量が許容値を外れて下回りかつ排気温度が目標温度から外れて高い場合にエンジントルクの変動を抑制しつつ同時に排気温度が目標温度に収まるように前記ポスト噴射量基本値とメイン噴射を補正するポスト・メイン噴射補正手段と、
このポスト・メイン噴射補正手段により補正されたポスト噴射とメイン噴射を行う燃料供給装置と
を備えることを特徴とする排気浄化装置。In an exhaust emission control device for an engine having a filter for collecting particulates in an exhaust passage,
Post injection amount / time setting means for setting the basic value of post injection amount or the basic value of post injection time according to the engine speed and load,
When the filter regeneration time comes, regeneration processing means for increasing the exhaust gas temperature by post injection using the post injection basic value or the post injection timing basic value and performing filter regeneration processing;
Torque fluctuation determination means for determining whether there is a fluctuation in engine torque during the regeneration process of the filter;
A determination means for determining whether or not the exhaust gas temperature further deviates from the target temperature when the engine torque varies from the determination result;
From this determination result, the engine output shaft angular velocity change amount is larger than the allowable value and the exhaust temperature is higher than the target temperature, and the engine output shaft angular velocity change amount is less than the allowable value and the exhaust temperature is but only the post injection amount basic value as at the same time the exhaust gas temperature while suppressing the fluctuation of the engine torque in the case lower deviates from the target temperature falls to the target temperature, also the amount of change in angular velocity of the engine output shaft from the determination result When the exhaust temperature is too large outside the allowable value and the exhaust temperature is too low from the target temperature, only the post-injection timing basic value is corrected so that the exhaust temperature falls within the target temperature while suppressing fluctuations in engine torque. Suppresses fluctuations in engine torque when the engine output shaft angular velocity change is less than the allowable value and the exhaust temperature is higher than the target temperature. And post-main injection correction means simultaneously exhaust temperature corrects the post injection amount basic value and the main injection to fit the target temperature while,
An exhaust emission control device comprising: a post-injection corrected by the post-main injection correction means; and a fuel supply device that performs main injection.
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