JP2005048741A - Control device of diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はディーゼルエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a diesel engine.
特許文献1には、排気タービンとコンプレッサを同軸上に備えた排気タービンと、EGR(排気還流)を行うためEGR通路及びEGR弁と、排気タービンの下流側に設けらた酸化触媒及び排気微粒子を捕集するDPFと、を備え、DPFに捕集された排気微粒子を連続的に燃焼させるために、排気温度に応じてEGR弁の弁開度を制御するディーゼルエンジンの排気浄化装置が開示されている。
しかしながら、このようなディーゼルエンジンの排気浄化装置においては、DPFに排気微粒子が堆積すると、DPFの通路面積が減少してDPFのサクション側の圧力が上昇するため、シリンダ内の残留ガス量が増加することなる。つまり、EGR弁の弁開度によるEGR率を一定に保ったとしても、実際の燃焼状態はリッチ側にずれることになるため、排気性能が悪化してしまうという問題が在る。 However, in such an exhaust emission control device for a diesel engine, when exhaust particulates accumulate on the DPF, the passage area of the DPF decreases and the pressure on the suction side of the DPF increases, so the amount of residual gas in the cylinder increases. It will be different. That is, even if the EGR rate based on the valve opening degree of the EGR valve is kept constant, the actual combustion state shifts to the rich side, which causes a problem that exhaust performance deteriorates.
そこで、本発明に係るディーゼルエンジンの制御装置は、DPFに捕集された排気微粒子の堆積量を算出し、排気微粒子の堆積量に比例するDPFの通路面積を算出し、EGR弁を通過するEGRガスの流速を基にEGR弁の通路面積を算出し、DPFの通路面積とEGR弁の通路面積との比が一定となるようEGR弁開度を補正することを特徴としている。 Therefore, the control device for a diesel engine according to the present invention calculates the accumulation amount of exhaust particulates collected in the DPF, calculates the passage area of the DPF proportional to the accumulation amount of exhaust particulates, and passes through the EGR valve. The EGR valve passage area is calculated based on the gas flow velocity, and the EGR valve opening is corrected so that the ratio of the DPF passage area to the EGR valve passage area is constant.
本発明によれば、排気通路内の圧力上昇に伴う燃焼室(シリンダ)内の残留ガスの増加が抑制され、燃焼状態がリッチ側に移行することに伴う排気性能悪化を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the increase in the residual gas in a combustion chamber (cylinder) accompanying the pressure rise in an exhaust passage is suppressed, and exhaust gas performance deterioration accompanying a combustion state shifting to the rich side can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、この発明が適用されるディーゼルエンジン1の全体的構成を示している。このディーゼルエンジン1は、比較的多量の排気還流(EGR)を行うもので、排気通路2と吸気通路3のコレクタ部3aとを結ぶEGR通路4に、例えばステッピングモータにて開度が連続的に可変制御可能な排気還流手段としてのEGR弁6を備えている。
FIG. 1 shows an overall configuration of a
上記EGR弁6の開度は、コントロールユニット5によって制御され、運転条件に応じた所定のEGR率を得るようになっている。たとえば、低速低負荷域ではEGR率が最大となり、回転速度、負荷が高くなるに従い、EGR率が減少していく。
The opening degree of the
上記吸気通路3の吸気ポート近傍には、運転条件に応じて燃焼室内にスワールを生成するスワールコントロールバルブ9が設けられている。このスワールコントロールバルブ9は、図示せぬアクチュエータを介して上記コントロールユニットの制御信号に応じて開閉駆動されるもので、例えば低速低負荷域で閉じられ、燃焼室内にスワールが生成される。
In the vicinity of the intake port of the
ディーゼルエンジン1は、コモンレール式の燃料噴射装置10を備えている。このコモンレール式の燃料噴射装置10においては、サプライポンプ11により加圧された燃料が高圧燃料供給通路12を介して蓄圧室(コモンレール)13にいったん蓄えられたあと、この蓄圧室13から各気筒の燃料噴射ノズル14に分配され、各燃料噴射ノズル14の開閉に応じてそれぞれ噴射される。上記蓄圧室13内の燃料圧力は、図示せぬプレッシャレギュレータによって可変的に調整されるようになっており、蓄圧室13には、燃料圧力を検出するために燃料圧力センサ15が設けられている。さらに、燃料温度を検出する燃料温度センサ16がサプライポンプ11の上流側に配置されている。なお、燃焼室には、公知のグロープラグ18が配置されている。
The
また、このディーゼルエンジン1は、排気タービン22とコンプレッサ23とを同軸上に備えたターボ過給機21を有している。上記排気タービン22は、排気通路2のEGR通路4分岐点より下流側に位置し、かつこの排気タービン22のスクロール入口に、容量調整手段としての可変ノズル24を備えた容量可変型の構成となっている。すなわち、可変ノズル24の開度を小さくした状態では、低速域のような排気流量の少ない条件に適した小容量の特性となり、可変ノズル24の開度を大きくした状態では、高速域のような排気流量の多い条件に適した大容量の特性となる。上記可変ノズル24は、制御圧力(制御負圧)に応動するダイヤフラム式のアクチュエータ25によって駆動され、かつ上記制御圧力は、デューティ制御される圧力制御弁26を介して生成される。なお、上記排気タービン22の上流側に、排気空燃比を検出する広域型の空燃比センサ17が配置されている。
The
また、上記排気タービン22下流側の排気通路2には、排気中のCOやHC等を酸化する酸化触媒27と、NOxの処理を行うNOxトラップ触媒28と、が順に配置されている。上記NOxトラップ触媒28は、流入する排気の排気空燃比がリーンであるときにNOxを吸着し、流入する排気の酸素濃度を低下させると、吸着していたNOxを放出して触媒作用により浄化処理するものである。上記NOxトラップ触媒28の下流側には、さらに、排気微粒子(particulate matter:PM)を捕集除去する触媒付きの微粒子捕集フィルタ(Diesel particulate filter:DPF)29が設けられている。この微粒子捕集フィルタ29としては、例えば、コーディエライト等のフィルタ材料にハニカム状の多数の微細な通路を形成するととともに、その端部を交互に閉塞してなるウォールフローハニカム構造(いわゆる目封じ型)のフィルタが用いられている。上記微粒子捕集フィルタ29の入口側および出口側には、それぞれ入口側および出口側での排気温度を検出するフィルタ入口側温度センサ30、フィルタ出口側温度センサ31が、配置されている。さらに、排気微粒子の堆積に伴い微粒子捕集フィルタ29の圧力損失が変化するので、微粒子捕集フィルタ29の入口側と出口側との間の圧力差を検出する差圧センサ32が設けられている。圧力差を直接に検出する差圧センサ32に代えて、入口側および出口側にそれぞれ圧力センサを設けて圧力差を求めることも勿論可能である。なお、上記微粒子捕集フィルタ29のさらに下流側には、図示せぬ排気消音器が配置されている。
Further, in the
また、吸気通路3に介装された上記コンプレッサ23の上流側には、吸入空気量つまり新気量を検出するエアフロメータ35が配設され、さらにその上流に、エアクリーナ36が位置している。上記エアクリーナ36の入口側には、外気圧つまり大気圧を検出する大気圧センサ37が配置されている。上記コンプレッサ23とコレクタ部3aとの間には、過給された高温の空気を冷却するインタークーラ38が設けられている。
An
さらに、上記吸気通路3のコレクタ部3a入口側に、新気量を制限する吸気絞弁41が介装されている。この吸気絞弁41は、ステッピングモータ等からなるアクチュエータ42を介して、コントロールユニット5の制御信号により開閉駆動される。また、上記コレクタ部3aには、過給圧を検出する過給圧センサ44と、吸気温度を検出する吸気温度センサ45と、が設けられている。
Furthermore, an
上記燃料噴射装置10の噴射量や噴射時期、EGR弁6の開度、可変ノズル24の開度、などを制御するコントロールユニット5には、上述のセンサ類のほかに、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ46、エンジン回転数を検出する回転数センサ47、冷却水温度を検出する水温センサ48、などのセンサ類の検出信号が入力されている。
The
ここで、微粒子捕集フィルタ29に排気微粒子が堆積すると、微粒子捕集フィルタ29の通路面積が減少することになり、排気通路2内の圧力が上昇することになる。このように排気通路2内の圧力が増加すると、燃焼室(シリンダ)内の残留ガスが増加することになり、EGR率を一定に保っていたとしても燃焼状態がリッチ側に移行してしまい排気性能が悪化することになる。そこで、本実施形態においては、微粒子捕集フィルタ29に堆積した排気微粒子の堆積量に応じて、EGR流量及び目標空燃比を補正し、排気性能悪化の抑制を図る。
Here, when exhaust particulates accumulate on the
図2および図3は、上記コントロールユニット5によって実行される制御の内容のうち、微粒子捕集フィルタ29における排気微粒子堆積量を求める処理をブロック図として示したものであり、以下、これを説明する。なお、これらの機能の多くは、ソフトウェア的に処理されるものである。
FIG. 2 and FIG. 3 show processing for obtaining the exhaust particulate accumulation amount in the
この処理の基本的な考え方としては、ベルヌーイの定理に基づく関係から微粒子捕集フィルタ29の通路面積(等価面積)を求め、これを、堆積量0の場合の通路面積と比較して、面積減少率を求め、この面積減少率から最終的に微粒子堆積量を求めるようにしている。ベルヌーイの定理によれば、絞りとなる部分の通路面積Aと流量Qと前後差圧ΔPと流体密度ρとの間には、次式(1)のような関係がある。
As a basic idea of this processing, the passage area (equivalent area) of the
(数1)
A=Q/√(2ρ・ΔP) …(1)
以下の処理では、この(1)式の関係から、そのときの微粒子捕集フィルタ29の等価面積Aを求めている。
(Equation 1)
A = Q / √ (2ρ · ΔP) (1)
In the following processing, the equivalent area A of the
先ず、図2は、排気流量QEXHを求める処理の流れを示しており、シリンダ内に流入する新気量QACとシリンダ内に噴射された燃料量QFTRQとをS1で加算し、かつこれにS2でエンジン回転数NEを乗じることにより、排気流量QEXHが求められる。 First, FIG. 2 shows the flow of processing for obtaining the exhaust flow rate QEXH. The fresh air amount QAC flowing into the cylinder and the fuel amount QFTRQ injected into the cylinder are added in S1, and this is added in S2. By multiplying the engine speed NE, the exhaust flow rate QEXH is obtained.
このようにして逐次求められる排気流量QEXHの値は、図3に示すS3において加重平均処理され、適宜な応答性を有する排気流量QEXHDとして出力される。ここで、加重平均の際のフィルタ定数(重み係数)TCは、エンジン回転数NEに応じてS4において所定のマップTTC_DPFLTから求めた値が用いられる。このマップTTC_DPFLTは、図4に示すような特性を有しており、低速域では応答性が低く、高速域では応答性が高くなる。 The value of the exhaust flow rate QEXH obtained sequentially in this way is subjected to a weighted average process in S3 shown in FIG. 3, and is output as an exhaust flow rate QEXHD having an appropriate response. Here, as the filter constant (weighting coefficient) TC at the time of weighted average, the value obtained from the predetermined map TTC_DPFLT in S4 according to the engine speed NE is used. This map TTC_DPFLT has characteristics as shown in FIG. 4 and has low responsiveness in the low speed region and high responsiveness in the high speed region.
前述した差圧センサ32の出力値PF_Dは、やはりS4で求まるエンジン回転数NEに応じたフィルタ定数(重み係数)TCを用いて、S5で加重平均処理され、適宜な応答性を有する差圧DP_DPF_FLTとして出力される。
The above-described output value PF_D of the
また、フィルタ入口側温度センサ30の出力値PF_Preは、S6で加重平均処理され、フィルタ出口側温度センサ31の出力値PF_Pstは、S7で加重平均処理されるが、この加重平均処理の際のフィルタ定数(重み係数)TCとしては、ある定数KTC_TEXHが用いられる。そして、加重平均した各温度の和をS8で求めるとともに、S9で定数「2」で除すことにより、入口側および出口側の温度の平均値として、微粒子捕集フィルタ29の温度TMP_DPFが求められる。なお、この温度TMP_DPFは、絶対温度である。
Further, the output value PF_Pre of the filter inlet
エンジンの運転条件が急激に変化した場合、例えば、アクセルペダル開度がステップ的に変化した場合に、各パラメータの変化、つまり、排気流量QEXHの変化や、微粒子捕集フィルタ29の入口側および出口側の排気温度の変化、さらには微粒子捕集フィルタ29の前後差圧の変化、は、それぞれ応答性が異なったものとなる。具体的には、前後差圧や排気流量QEXHの変化が比較的速やかに生じるのに対し、温度変化は比較的に緩やかに生じる。従って、仮にこれらの検出値をそのまま読み込んで、排気微粒子堆積量の推定を行うと、過渡的に大きな誤差が発生する。そして、これらの各パラメータのステップ応答は、エンジン回転数NEの高低によっても変化する。従って、本実施形態では、上記のように、各検出値を加重平均処理する際のフィルタ定数TCを適宜に与えることにより、各パラメータの応答性のばらつきに起因した微粒子堆積量の推定精度の低下を回避するようにしている。特に、最も応答の遅い温度の変化を基準とし、排気流量QEXHの変化および圧力の変化の測定に際して、フィルタ定数をエンジン回転数NEに応じて変化させるようにしているのである。
When engine operating conditions change suddenly, for example, when the accelerator pedal opening changes stepwise, changes in parameters, that is, changes in the exhaust flow rate QEXH, the inlet side and outlet of the
一方、S13では、所定のマップTPEXH_MFLRを用いて、図示せぬ排気消音器の通気抵抗による圧力上昇分を、排気流量QEXHDに応じて求める。この圧力上昇分は、基本的には、排気流量QEXHDが大きいほど大となる。S14において、微粒子捕集フィルタ29前後の差圧DP_DPF_FLTに上記の圧力上昇分を加算し、この出力PEXH_DPFIN(これは排気消音器と微粒子捕集フィルタ29とによる圧力差に相当する)に、さらに、S15において、大気圧pATMを加算する。従って、このS15の出力は、微粒子捕集フィルタ29入口側の排気圧力に相当する。そして、S16において、この圧力相当の値に、ガス定数Rに対応する所定の定数(S17)を乗じた上で、S18において、微粒子捕集フィルタ29の温度TMP_DPF(絶対温度)により除算する。これにより、S16の出力として、密度ρつまり排気の比重ROUEXHが得られることになる。前述した(1)式に対応するように、S19で、定数「2」(S20)を乗じるとともに、差圧DP_DPF_FLTを乗じる。
On the other hand, in S13, a predetermined map TPEXH_MFLR is used to determine the pressure increase due to the ventilation resistance of an exhaust silencer (not shown) according to the exhaust flow rate QEXHD. This increase in pressure basically increases as the exhaust flow rate QEXHD increases. In S14, the above pressure increase is added to the differential pressure DP_DPF_FLT before and after the
さらに、S19の出力値の平方根をS21において求める。これは、演算処理の都合上、所定のマップTROOT_VEXHを参照して求める。これによって、上記(1)式の分母に相当する値、つまり排気流速VEXHが得られる。そして、S22において、排気流量QEXHDを上記排気流速VEXHでもって除す。従って、これによって、上記(1)式の面積Aに相当する値、つまり微粒子捕集フィルタ29の等価面積の基本的な値が与えられることになる。そして、本実施例では、その推定精度を高めるために、さらに、S23において、補正係数KADPFを乗じることで、排気流量と微粒子捕集フィルタ29の温度とに対応した所要の補正を加えている。
Furthermore, the square root of the output value of S19 is obtained in S21. This is obtained by referring to a predetermined map TROOT_VEXH for convenience of arithmetic processing. As a result, a value corresponding to the denominator of the equation (1), that is, the exhaust flow velocity VEXH is obtained. In S22, the exhaust flow rate QEXHD is divided by the exhaust flow velocity VEXH. Therefore, this gives a value corresponding to the area A in the above equation (1), that is, a basic value of the equivalent area of the
すなわち、上記補正係数KADPFは、排気流量QEXHDの逆数と微粒子捕集フィルタ29の温度TMP_DPFとを入力としたS24のマップMAP_KADPFによって与えられる。排気流量QEXHDの逆数は、S36にて、定数「1.0」を排気流量QEXHDで除すことで得られるものである。図5は、上記マップMAP_KADPFの特性を示したものであり、排気流量QEXHDの逆数の大きさに対応して補正係数KADPFが与えられ、例えば、0.5〜2.5といった範囲で変化する。これは、同じ微粒子捕集フィルタ29であっても排気流量つまり排気圧力が変化すると実質的な通路利用率が増減変化すると考えられることによる影響を相殺するためのものである。また、温度TMP_DPFに対しては、補正係数KADPFの変化は比較的小さいが、高温であるほど補正係数KADPFが小さくなる傾向を有する。これは、微粒子捕集フィルタ29の温度が上昇すると該微粒子捕集フィルタ29の嵩密度が増加し、その微細な通路の面積が物理的に減少する、と考えられることによる影響を相殺するものである。従って、これらの要因に基づく補正係数KADPFをS23で乗じることにより、微粒子捕集フィルタ29の等価面積がより精度よく得られる。
That is, the correction coefficient KADPF is given by the map MAP_KADPF in S24 in which the reciprocal of the exhaust flow rate QEXHD and the temperature TMP_DPF of the
このようにして逐次得られた値は、S25において加重平均処理され、微粒子捕集フィルタ29の等価面積ADPFDとして出力される。
The values sequentially obtained in this manner are subjected to weighted average processing in S25 and output as the equivalent area ADPFD of the
一方、S27においては、微粒子捕集フィルタ29の初期の等価面積、つまり排気微粒子が全く堆積していない場合の等価面積ADPF_INITを求める。特に、ここでは、上述したように、微粒子捕集フィルタ29の温度変化により該微粒子捕集フィルタ29の嵩密度ひいては通路面積が変化することを考慮して、所定のマップTBL_ADPF_INITを用いて温度TMP_DPFにより補正した初期の等価面積ADPF_INITを出力する。このマップTBL_ADPF_INITは、図6に示すような特性、つまり低温時の等価面積を基準として高温時には僅かに小さくなる特性を有している。
On the other hand, in S27, an initial equivalent area of the
S28では、S25で得られたそのときの等価面積ADPFDを、S27で得られた初期の等価面積ADPF_INITでもって除算することにより、通路面積の減少割合すなわち排気微粒子による”つまり比率”RTO_ADPFを求める。そして、S29において、このつまり比率RTO_ADPFの値から、既知の特性に沿った所定のマップTbl_SPMactを参照して、排気微粒子堆積量(重量)SPMactを求める。 In S28, the equivalent area ADPFD at that time obtained in S25 is divided by the initial equivalent area ADPF_INIT obtained in S27, thereby obtaining the reduction ratio of the passage area, that is, the “ratio” RTO_ADPF due to exhaust particulates. In S29, the exhaust particulate accumulation amount (weight) SPMact is obtained from the value of the ratio RTO_ADPF with reference to a predetermined map Tbl_SPMact along the known characteristics.
なお、S33では、所定のマップTPEXH_CATSを用いて、微粒子捕集フィルタ29上流の触媒装置(NOxトラップ触媒28および酸化触媒27)の通気抵抗による圧力上昇分を、排気流量QEXHDに応じて求めている。この圧力上昇分は、基本的には、排気流量QEXHDが大きいほど大となる。そして、S34において、前述したS14の出力PEXH_DPFINに、この圧力上昇分を加算する。従って、このS34の出力PEXH_TCOUTは、酸化触媒27の上流つまり排気タービン22出口側の圧力に相当するものとなる。
In S33, a predetermined map TPEXH_CATS is used to obtain the pressure increase due to the ventilation resistance of the catalyst device (
図7は、コントロールユニット5によって実行される制御の内容のうちEGR弁6の弁開度、すなわちEGR流量を求める処理をブロック図として示したものである。
FIG. 7 is a block diagram showing processing for obtaining the valve opening of the
S41では、目標EGR流量TQECをEGR弁6を通過するEGRガスの流速Cqeを除し、EGR弁6の基本通路面積AEVOを算出する。目標EGR流量TQECは、次式(2)によって与えられる。尚、次式(2)において、QACはエアフローメータ35で検出される新気量、MEGRは運転条件に応じて決定される目標EGR率である。
In S41, the basic passage area AEVO of the
(数2)
TQEC=QAC×(MEGR/100) …(2)
また、流速Cqeは、例えば、コレクタ部3a内の圧力Pinと、排気タービン22よりも燃焼室側の吸気通路2内の圧力Pexhと、を用いて次式(3)によって与えてもよい。
(Equation 2)
TQEC = QAC × (MEGR / 100) (2)
The flow velocity Cqe may be given by the following equation (3) using, for example, the pressure Pin in the
(数3)
Cqe={2ρ(Pexh−Pin)}1/2 …(3)
S42では、マップTBL_KAEV_ADPFを用い、つまり比率RTO_ADPFに応じた補正係数を算出する。このマップTBL_KAEV_ADPFは、微粒子捕集フィルタ29に排気微粒子が溜まってきたときに、排気を積極的に微粒子捕集フィルタ29の方へ流したいのか、あるいはEGRへと振り分けるのかを決定するものであって、具体的には、図8に示すように、微粒子捕集フィルタ29の通路面積ADPFDとEGR弁6の通路面積AEVとの比が一定となるような上記補正係数を算出する。
(Equation 3)
Cqe = {2ρ (Pexh-Pin)} 1/2 (3)
In S42, the map TBL_KAEV_ADPF is used, that is, a correction coefficient corresponding to the ratio RTO_ADPF is calculated. This map TBL_KAEV_ADPF determines whether exhaust gas should flow positively toward the
S43では、EGR弁6の基本通路面積AEVOにS42で求めた補正係数を乗じてEGR弁6の通路面積AEVを算出し、S44に出力する。
In S43, the passage area AEV of the
S44のマップMAVSTPは、EGR弁6の通路面積AEVをEGR弁6を駆動するステップモータ(図示せず)のモータ回転のステップ数に換算し、上記通路面積AEVに相当するステップ数STPDを出力する。
The map MAVSTP of S44 converts the passage area AEV of the
つまり、上述したS42のマップTBL_KAEV_ADPFで算出された補正係数によって、微粒子捕集フィルタ29の通路面積ADPFDとEGR弁6の通路面積AEVとの比が一定となるようにEGR弁6の開度が補正される。
That is, the opening degree of the
図9は、コントロールユニット5によって実行される制御の内容のうち目標空燃比を求める処理をブロック図として示したものである。
FIG. 9 is a block diagram showing a process for obtaining the target air-fuel ratio among the contents of the control executed by the
尚、本実施形態においては、EGR弁6が開かれEGRが行われている際には排気タービン22の可変ノズル24による容量可変調整を行わないと共に、EGR弁6が閉じられEGRが行われていない際には排気タービン22の可変ノズル24による容量可変調整が行われているものとする。
In the present embodiment, when the
S51のマップtLambda_map_w_pilotでは、アクセル開度により決定される燃料噴射量QFDRV_DCと、エンジン回転数NEと、に応じて目標空燃比λ0をを算出する。 In the map tLambda_map_w_pilot in S51, the target air-fuel ratio λ 0 is calculated according to the fuel injection amount QFDRV_DC determined by the accelerator opening and the engine speed NE.
S52のマップTBL_KLAMB_ADPF_WOEGRでは、上述したつまり比率RTO_ADPFに応じて補正係数K1を算出する。このマップTBL_KLAMB_ADPF_WOEGRは、排気タービン22の可変ノズル24による容量可変調整が行われる際の空燃比の補正量を算出するものであって、図10に示すように、つまり比率RTO_ADPFが、ディーゼルエンジン1及び微粒子捕集フィルタ29の容量によって決まるしきい値よりも小さい領域A1においてはK1<1となり、しきい値以上の領域B1においてはK1=1となる。
Step S52 the map TBL_KLAMB_ADPF_WOEGR, it calculates a correction coefficient K 1 depending on the clogging ratio RTO_ADPF described above. This map TBL_KLAMB_ADPF_WOEGR calculates the correction amount of the air-fuel ratio when the capacity variable adjustment by the
S53のマップTBL_KLAMB_ADPF_WEGRでは、上述したつまり比率RTO_ADPFに応じて、補正係数K2を算出する。このマップTBL_KLAMB_ADPF_WEGRは、EGRが行われる際の空燃比の補正量を算出するものであって、図11に示すように、つまり比率RTO_ADPFが、ディーゼルエンジン1及び微粒子捕集フィルタ29の容量によって決まるしきい値よりも小さい領域A2においてはK2>1となり、微粒子捕集フィルタ29内の排気微粒子の堆積が著しくなったら空燃比をリーン側に設定し燃焼室(シリンダ内)からの排気微粒子排出量を抑制する。また、つまり比率RTO_ADPFが、しきい値よりも大きい領域B2においてはK2=1となる。
In S53 in map TBL_KLAMB_ADPF_WEGR, depending on the clogging ratio RTO_ADPF described above, it calculates the correction factor K 2. This map TBL_KLAMB_ADPF_WEGR is for calculating the correction amount of the air-fuel ratio when EGR is performed. As shown in FIG. 11, the ratio RTO_ADPF is determined by the capacity of the
換言すれば、微粒子捕集フィルタ29に堆積した排気微粒子の堆積量が所定量以上の場合には、目標空燃比λ0をリーン側に設定する補正係数K2(K2>1)が排気微粒子の堆積量に応じて与えられ、微粒子捕集フィルタ29に堆積した排気微粒子の堆積量が所定量未満の場合には、補正係数K2の値が「1」となって排気微粒子の堆積量に応じた目標空燃比λ0の補正は行われない。
In other words, when the amount of exhaust particulate deposited on the
S54では、S52で算出した補正係数K1とS51で算出した目標空燃比λ0とを乗算し、S56に出力する。 In S54, by multiplying the target air-fuel ratio lambda 0 calculated by the correction factor K 1 and S51 calculated in S52, and outputs the S56.
S55では、S53で算出した補正係数K2とS51で算出した目標空燃比λ0とを乗算し、S56に出力する。 In S55, by multiplying the target air-fuel ratio lambda 0 calculated by the correction factor K 2 and S51 calculated in S53, and outputs the S56.
S56には、EGR弁6の開度情報STPDが入力されており、EGR弁6が全閉の場合には、S52で算出した補正係数K1とS51で算出した目標空燃比λ0とを乗算した値を空燃比目標値λ1としてS57に出力し、EGR弁6が開いている場合には、S53で算出した補正係数K2とS51で算出した空燃比λ0とを乗算した値を目標空燃比λ1としてS57に出力する。
The S56, opening information STPD of the
すなわち、EGRが行われておらず排気タービン22の可変ノズル24による容量可変調整が行われている際に微粒子捕集フィルタ29のつまり具合に応じて空燃比の補正を行う場合には、S52で算出された補正係数K1を用いて目標空燃比λ0を補正し、EGRを行っている際に微粒子捕集フィルタ29のつまり具合に応じて空燃比の補正を行う場合には、S53で算出された補正係数K2を用いて目標空燃比λ0を補正する。
That is, when the air-fuel ratio is corrected according to the condition of the
一方、S58のマップtLambda_map_dpf_regでは、アクセル開度により決定される燃料噴射量QFDRV_DCと、エンジン回転数NEと、に応じて微粒子捕集フィルタ29を再生する際に要求される目標空燃比λ2を算出し、この目標空燃比λ2をS57に出力する。
On the other hand, in the map tLambda_map_dpf_reg in S58, the target air-fuel ratio λ 2 required for regenerating the
S57には、微粒子捕集フィルタ29の再生要求信号state_ATSが入力されており、微粒子捕集フィルタ29の再生要求がある場合、すなわち微粒子捕集フィルタ29の再生中には、つまり比率RTO_ADPFに応じた空燃比の補正を行わず、S58で算出された目標空燃比λ2を目標空燃比λとして出力する。そして、微粒子捕集フィルタ29の再生要求がない場合、すなわち微粒子捕集フィルタ29が再生中ではない場合には、S56から出力された目標空燃比λ1を目標空燃比λとして出力する。
In S57, the regeneration request signal state_ATS of the
以上説明してきたように、本実施形態においては、微粒子捕集フィルタ29内に排気微粒子が堆積することによって排気通路2内の圧力が上昇し、燃焼室(シリンダ)内の残留ガスが増加した場合に、微粒子捕集フィルタ29の通路面積ADPFDとEGR弁6の通路面積AEVとの比が一定となるようにEGR弁6の開度が補正されるので、排気通路2内の圧力上昇に伴う燃焼室(シリンダ)内の残留ガスの増加が抑制され、燃焼状態がリッチ側に移行することに伴う排気性能悪化を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, when exhaust particulates accumulate in the
また、微粒子捕集フィルタ29内に所定量以上の排気微粒子が堆積した場合には、目標空燃比λ0がリーン側に補正されるので、燃焼室(シリンダ)から排出される排気微粒子の排出量をさらに抑制することができる。
Further, when exhaust particulates of a predetermined amount or more are accumulated in the
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。 The technical idea of the present invention that can be grasped from the above embodiment will be listed together with the effects thereof.
(1) ディーゼルエンジンの制御装置は、排気通路と吸気通路とを連絡するEGR通路と、EGR通路に設けられたEGR弁と排気通路に設けられ排気微粒子を捕集するDPFと、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転条件に基づいてDPFに捕集された排気微粒子の堆積量を算出する排気微粒子堆積量算出手段と、排気微粒子の堆積量に比例するDPFの通路面積を算出するDPF通路面積算出手段と、EGR弁を通過するEGRガスの流速を基にEGR弁の通路面積を算出するEGR弁通路面積算出手段と、を有し、DPFの通路面積とEGR弁の通路面積との比が一定となるようEGR弁開度を補正する。これによって、排気通路内の圧力上昇に伴う燃焼室(シリンダ)内の残留ガスの増加が抑制され、燃焼状態がリッチ側に移行することに伴う排気性能悪化を抑制することができる。 (1) A control device for a diesel engine includes an EGR passage that connects an exhaust passage and an intake passage, an EGR valve that is provided in the EGR passage, a DPF that is provided in the exhaust passage and collects exhaust particulates, and an operating state of the engine An operating state detecting means for detecting exhaust gas, an exhaust particulate amount calculating means for calculating the amount of exhaust particulates collected in the DPF based on the operating conditions, and a passage area of the DPF proportional to the amount of exhaust particulates accumulated And a DGR passage area calculating means for calculating a passage area of the EGR valve based on a flow rate of the EGR gas passing through the EGR valve, and a passage area of the DPF and a passage area of the EGR valve The EGR valve opening is corrected so that the ratio to As a result, an increase in residual gas in the combustion chamber (cylinder) due to an increase in pressure in the exhaust passage is suppressed, and deterioration in exhaust performance due to the shift of the combustion state to the rich side can be suppressed.
(2) 上記(1)に記載のディーゼルエンジンの制御装置構成において、DPFに所定量以上の排気微粒子が堆積した場合には、目標空燃比をリーン側に補正する。これによって、目標空燃比がリーン側に補正されるので、燃焼室(シリンダ)から排出される排気微粒子の排出量をさらに抑制することができる。 (2) In the diesel engine control device configuration described in (1) above, when a predetermined amount or more of exhaust particulate accumulates in the DPF, the target air-fuel ratio is corrected to the lean side. As a result, the target air-fuel ratio is corrected to the lean side, so that the amount of exhaust particulate discharged from the combustion chamber (cylinder) can be further suppressed.
1…ディーゼルエンジン
5…コントロールユニット
6…EGR弁
21…ターボ過給器
29…微粒子捕集フィルタ(DPF)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
EGR通路に設けられたEGR弁と
排気通路に設けられ排気微粒子を捕集するDPFと、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
運転条件に基づいてDPFに捕集された排気微粒子の堆積量を算出する排気微粒子堆積量算出手段と、
排気微粒子の堆積量に比例するDPFの通路面積を算出するDPF通路面積算出手段と、
EGR弁を通過するEGRガスの流速を基にEGR弁の通路面積を算出するEGR弁通路面積算出手段と、を有し、
DPFの通路面積とEGR弁の通路面積との比が一定となるようEGR弁開度を補正することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 An EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage;
An EGR valve provided in the EGR passage, a DPF provided in the exhaust passage and collecting exhaust particulates;
An operating state detecting means for detecting the operating state of the engine;
Exhaust particulate amount calculation means for calculating the amount of exhaust particulates collected in the DPF based on operating conditions;
DPF passage area calculating means for calculating the passage area of the DPF proportional to the amount of exhaust particulates deposited;
EGR valve passage area calculating means for calculating the passage area of the EGR valve based on the flow rate of the EGR gas passing through the EGR valve,
A control device for a diesel engine, wherein the EGR valve opening is corrected so that a ratio of a passage area of the DPF and a passage area of the EGR valve is constant.
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