JP2008051042A - Controller for engine with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの吸気を過給する過給機と排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタとを備えたエンジンの制御装置に関するものである。 The present invention relates to an engine control device that includes a supercharger that supercharges intake air of an engine and a filter that collects particulate matter in exhaust gas.
ディーゼルエンジンを例に採って背景技術を説明する。
従来より、ディーゼルエンジンの排気通路中にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ；diesel particulate filter、以下単にフィルタとも言う）を設け、排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ，スート）をフィルタで捕集するとともにフィルタに堆積したスートを燃焼させてフィルタを再生するようにした技術（排気浄化装置）が知られている。
The background art will be described taking a diesel engine as an example.
Conventionally, a DPF (diesel particulate filter; hereinafter simply referred to as a filter) is provided in the exhaust passage of a diesel engine, and particulate matter (PM, soot) contained in exhaust gas is collected by the filter. A technique (exhaust gas purification device) is known in which soot accumulated on a filter is burned to regenerate the filter.
このような排気浄化装置では、再生開始時には排ガス中に燃料（ＨＣ）を直接触媒に供給してこの燃料成分を酸化触媒で酸化させるとともに、このときの酸化反応熱によりスートを燃焼（酸化）させて、フィルタの再生が図られる（強制再生）。
また、これ以外にも、排ガス中に含まれるＮＯを酸化触媒で酸化させてＮＯ2 を生成し、このＮＯ2 とフィルタ内のスートとを酸化反応させて、フィルタを連続的に再生するような技術も知られている（連続再生）。なお、ＮＯ2 はＮＯに比べて酸化剤としての機能が高く、比較的低い活性化エネルギでＰＭを酸化させる（つまり、比較的低温でＰＭを燃焼させる）ことができる。このように、ＤＰＦ装着車ではフィルタにおいてスートの堆積と燃焼（再生）とが繰り返し行われる。
In such an exhaust purification device, at the start of regeneration, fuel (HC) is directly supplied to the catalyst to oxidize this fuel component with the oxidation catalyst, and soot is combusted (oxidized) by the oxidation reaction heat at this time. Thus, the filter is regenerated (forced regeneration).
In addition to this, such as the NO contained in the exhaust gas is oxidized by the oxidation catalyst to generate NO 2, a soot of the NO 2 and the filter by oxidation to regenerate the filter continuously Technology is also known (continuous playback). Note that NO 2 has a higher function as an oxidant than NO, and can oxidize PM with a relatively low activation energy (that is, burn PM at a relatively low temperature). Thus, in a DPF-equipped vehicle, soot accumulation and combustion (regeneration) are repeatedly performed in the filter.
また、強制再生を行うに際して、フィルタの再生を開始するか否かの判定は、例えばスートの堆積量に基づき行われる。この場合は、ＤＰＦの上流側と下流側との圧力差（差圧）を検出又は算出し、この圧力差に基づいてスートの堆積量を推定する手法が知られている。この手法は、スートが堆積してフィルタが目詰まりを起こすとフィルタの上流と下流との圧力差が高くなるという現象に基づいており、圧力差が高い場合は低い場合に比べてより多量のスートが堆積していると推定するものである。また、これ以外にも、スートがフィルタに堆積すると排気通路内の圧力（排圧）が高まる現象に基づき、排圧の高低からスートの堆積量を推定する手法も知られている。 In addition, when performing forced regeneration, whether or not to start regeneration of the filter is determined based on, for example, the amount of soot accumulation. In this case, a technique is known in which the pressure difference (differential pressure) between the upstream side and the downstream side of the DPF is detected or calculated, and the soot accumulation amount is estimated based on this pressure difference. This method is based on the phenomenon that when the soot accumulates and the filter becomes clogged, the pressure difference between the upstream and downstream of the filter becomes high. Is estimated to be accumulated. In addition to this, there is also known a method of estimating the soot accumulation amount from the level of exhaust pressure based on the phenomenon that the pressure (exhaust pressure) in the exhaust passage increases when soot accumulates on the filter.
ところで、一般にエンジンは過給機やトランスミッション等の他の機器類とのマッチング等を考慮して種々のキャリブレーション又はチューニングが施されるが、エンジン全負荷運転時の各種キャリブレーションは、通常、フィルタにスートが堆積していない状態で実施される。
このため、スートが堆積していない状態では何ら問題が生じなくても、スートが実際に堆積していくとエンジン自体又は各種キャリブレーションに対して悪影響を及ぼすことが考えられる。例えば、過給機（ターボチャージャ）を装着したエンジンでは、スートが堆積して排圧が増加すると、過給機の入口温度又は入口圧力が増加してしまう。
By the way, in general, an engine is subjected to various calibrations or tunings in consideration of matching with other devices such as a turbocharger and a transmission. It is carried out without soot being deposited.
For this reason, even if no problem occurs in the state where the soot is not deposited, if the soot is actually deposited, it is considered that the engine itself or various calibrations may be adversely affected. For example, in an engine equipped with a supercharger (turbocharger), when soot accumulates and exhaust pressure increases, the inlet temperature or inlet pressure of the supercharger increases.
これに対して、例えば下記の特許文献１には、過給機とフィルタとを備えたエンジンの制御手法が開示されている。ここで、特許文献１の技術は、スートの堆積時に過給圧が増大してウェストゲートバルブが開くと排気温度が上昇してフィルタの破損を招くという課題を解決することを目的としたものであって、フィルタの差圧に基づいてスート（ＰＭ）の堆積量を算出し、スート堆積量が所定値以上であれば、過給機のタービン上流側から分岐してフィルタ上流に接続するバイパス通路を部分的に開放し、その後所定時間経過するとバイパス通路を全開とするものである。この特許文献１によれば、バイパス通路の開放度合い（制御弁の開度）をフィルタに堆積したスート（ＰＭ）の堆積量に応じて変更することで、排気温度の上昇を調整することが可能となり、よってフィルタ内が高温となる事態を回避でき、フィルタの破損を防止できるとされている。
しかしながら、上述の特許文献１の技術では、スートの堆積時には排気が過給機をバイパスするように制御しているため、結果的に過給圧が低下して排気温度が上昇することとなり、フィルタの破損を確実に回避することはできない。
このことを説明するため、図５〜図７を用いてスートの堆積が及ぼすエンジンへの影響について簡単に述べる。なお、図５〜図７に示す特性は、本願発明者が本願発明を創案する過程で得た実験結果の一例である。
However, in the technique of the above-mentioned patent document 1, since exhaust is controlled so as to bypass the supercharger when soot is deposited, the supercharging pressure is lowered and the exhaust temperature is raised as a result. It is not possible to avoid damage to the machine.
In order to explain this, the effects of soot deposition on the engine will be briefly described with reference to FIGS. The characteristics shown in FIG. 5 to FIG. 7 are examples of experimental results obtained in the process of creating the present invention by the inventor of the present application.
図５はエンジン回転数及び燃料噴射量を一定とした場合における排圧の変化に対するスモーク（黒煙）量の変化、過給機の入口温度の変化、過給機の入口圧力の変化及びエンジンの出力の変化の一例をそれぞれ示す図であって、ａ１〜ａ４はいずれも同一の過給圧における特性である。また、ｂ１〜ｂ４もいずれも同一過給圧であってａ１〜ａ４よりは高圧の場合の特性を示している。 FIG. 5 shows a change in the amount of smoke (black smoke), a change in the inlet temperature of the supercharger, a change in the inlet pressure of the supercharger, and a change in the engine when the engine speed and the fuel injection amount are constant. It is a figure which shows an example of a change of an output, respectively, and all are the characteristics in the same supercharging pressure, a1-a4. Moreover, all of b1 to b4 have the same supercharging pressure, and show characteristics when the pressure is higher than a1 to a4.
さて、図５の上から２段目のグラフに示すように、スートが堆積して排圧が上昇すると、過給圧一定の場合には過給機の入口圧力（Ｔ／Ｃ入口圧力）は顕著に増大する（線ａ３及び線ｂ３参照）。また、当然ながら、過給圧が高い方が過給機入口圧力も高いことがわかる。
また、図５の最上段のグラフに示すように、排圧が上昇すると出力は低下するものの過給圧による差異は比較的小さい（線ａ４及び線ｂ４参照）。
Now, as shown in the second graph from the top in FIG. 5, when the soot accumulates and the exhaust pressure rises, when the supercharging pressure is constant, the supercharger inlet pressure (T / C inlet pressure) is Remarkably increases (see line a3 and line b3). Of course, it can be seen that the higher the supercharging pressure, the higher the supercharger inlet pressure.
As shown in the uppermost graph of FIG. 5, the output decreases as the exhaust pressure increases, but the difference due to the supercharging pressure is relatively small (see the lines a4 and b4).
これらのことから、排圧増大時には過給圧を低下させて過給機入口圧力を低下させることで圧力変化を抑制することが考えられるが、図５の下から２段目及び最下段のそれぞれのグラフに示すように、過給圧を低下させるとスモークが増大（線ａ１及び線ｂ１参照）するとともに、過給機の入口温度（線ａ２及び線ｂ２参照）が増大してしまう。
このように、過給圧を低下させると過給機の入口温度が増大するということを上述した特許文献１に開示された技術に当てはめて考える。特許文献１においては、スート堆積量が所定値以上となると、まずバイパス通路を部分的に開放し、その後バイパス通路を全開としているが、この操作によれば結局過給圧が低下するので過給機入口温度が上昇してしまい、これにともない排気温度も上昇してしまう。したがって、この技術では排気温度の上昇を抑制することができず、フィルタの破損を確実に回避することはできない。
From these facts, it is conceivable to suppress the pressure change by lowering the supercharging pressure and lowering the supercharger inlet pressure when the exhaust pressure increases, but each of the second and bottom stages from the bottom of FIG. As shown in the graph, when the supercharging pressure is reduced, smoke increases (see line a1 and line b1) and the inlet temperature of the supercharger (see line a2 and line b2) increases.
In this way, the fact that the inlet temperature of the supercharger increases when the supercharging pressure is reduced is considered by applying the technique disclosed in Patent Document 1 described above. In Patent Document 1, when the soot accumulation amount exceeds a predetermined value, the bypass passage is first partially opened and then the bypass passage is fully opened. However, this operation eventually reduces the supercharging pressure. The machine inlet temperature rises, and the exhaust temperature rises accordingly. Therefore, this technique cannot suppress an increase in the exhaust gas temperature and cannot reliably prevent the filter from being damaged.
また、図６は過給圧と過給機入口圧力との関係を示す図である。図示するように過給圧と過給機入口圧力とは比例関係にあり、過給圧を低下させることで過給機入口圧力の低減を図ることできることがわかる。
また、図７はエンジン回転数及び過給圧を一定としたときの燃料噴射量の変化に対するスモーク量の変化、過給機の入口温度の変化、過給機の入口圧力の変化及びエンジン出力の変化をそれぞれ示す図であって、線ｃ１〜ｃ３で示すように、燃料噴射量を低減した場合には過給圧を略一定に維持しながらスモーク量及び過給機入口温度を低減できることがわかる。なお、線ｃ4に示すように、燃料噴射量を低減したぶん出力も低下するが、その低下割合は比較的小さい。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the supercharging pressure and the supercharger inlet pressure. As shown in the figure, the supercharging pressure and the supercharger inlet pressure are in a proportional relationship, and it is understood that the supercharger inlet pressure can be reduced by reducing the supercharging pressure.
FIG. 7 shows the change in the smoke amount, the change in the inlet temperature of the turbocharger, the change in the inlet pressure of the turbocharger, and the engine output when the engine speed and the supercharging pressure are constant. As shown by lines c1 to c3, when the fuel injection amount is reduced, it can be seen that the smoke amount and the supercharger inlet temperature can be reduced while maintaining the supercharging pressure substantially constant. . As shown by the line c4, the output that reduces the fuel injection amount also decreases, but the decrease rate is relatively small.
本発明は、このような知見に基づき創案されたもので、燃料噴射量や過給圧を的確に制限することにより、スートの堆積による排圧上昇時における過給機入口圧力やスモーク排出量の増大を回避できるようにした、過給機付きエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention was devised based on such knowledge, and by appropriately limiting the fuel injection amount and the supercharging pressure, the supercharger inlet pressure and smoke discharge amount at the time of exhaust pressure increase due to soot accumulation are reduced. It is an object of the present invention to provide a control device for an engine with a supercharger that can avoid the increase.
このため、本発明の過給機付きエンジンの制御装置は、エンジンに供給される吸気を過給する過給機と、該エンジンの排気通路に介装されて排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、該フィルタの入口側の圧力を検出する入口圧検出手段と、該エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、該入口圧検出手段で検出された該フィルタの入口側圧力と該エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数とに基づいて該エンジンの燃料噴射量の制限値と該過給機の過給圧の制限値とを設定し、これら制限値を超えないように燃料噴射量及び過給圧を制御する制御手段とを備えることを特徴としている。 For this reason, the control device for an engine with a supercharger according to the present invention collects particulate matter in exhaust gas that is interposed in a supercharger that supercharges intake air supplied to the engine and an exhaust passage of the engine. Filter, inlet pressure detecting means for detecting the pressure on the inlet side of the filter, engine speed detecting means for detecting the engine speed, and inlet pressure of the filter detected by the inlet pressure detecting means And a limit value of the fuel injection amount of the engine and a limit value of the supercharging pressure of the supercharger are set based on the engine speed detected by the engine speed detecting means, and these limit values are not exceeded. And a control means for controlling the fuel injection amount and the supercharging pressure.
また、前記制御手段が、該フィルタの入口側圧力と該エンジン回転数とに基づいて該エンジンの燃料噴射量の制限値を設定する制限燃料噴射量設定手段と、ドライバの運転操作に基づいて該エンジンに要求される燃料噴射量を設定する要求燃料噴射量設定手段と、該制限燃料噴射量設定手段で設定された制限燃料噴射量と要求燃料噴射量設定手段で設定された要求燃料噴射量とを比較し、小さい方の値を目標燃料噴射量として設定する第１最小値選択手段とを備えて構成するのが好ましい。 Further, the control means includes a limit fuel injection amount setting means for setting a limit value of the fuel injection amount of the engine based on the inlet side pressure of the filter and the engine speed, and the control means based on the driving operation of the driver. A required fuel injection amount setting means for setting a fuel injection amount required for the engine; a limit fuel injection amount set by the limit fuel injection amount setting means; a required fuel injection amount set by the required fuel injection amount setting means; And a first minimum value selection means for setting the smaller value as the target fuel injection amount.
また、前記制御手段が、該フィルタの入口側圧力と該エンジン回転数とに基づいて該過給機の過給圧の制限値を設定する制限過給圧設定手段と、ドライバの運転操作に基づいて該過給機の基本過給圧を設定する基本過給圧設定手段と、該制限過給圧設定手段で設定された制限過給圧と該基本過給圧設定手段で設定された基本過給圧とを比較して、小さい方の値を目標過給圧として設定する第２最小値選択手段とを備えて構成するのが好ましい。 Further, the control means is based on a limit supercharging pressure setting means for setting a supercharging pressure limit value for the supercharger based on the inlet side pressure of the filter and the engine speed, and on the basis of the driving operation of the driver. A basic supercharging pressure setting means for setting the basic supercharging pressure of the supercharger, a limiting supercharging pressure set by the limiting supercharging pressure setting means, and a basic supercharging pressure set by the basic supercharging pressure setting means. It is preferable to comprise a second minimum value selecting means for comparing the supply pressure with the smaller value as the target boost pressure.
また、該エンジンの燃料噴射量の制限値と該過給圧の制限値とが１つのマップに記憶され、該フィルタ入口側圧力と該エンジン回転数とに基づいて該燃料噴射量の制限値と該過給圧の制限値とが同時に設定されるのが好ましい。 Further, the limit value of the fuel injection amount of the engine and the limit value of the supercharging pressure are stored in one map, and the limit value of the fuel injection amount is determined based on the filter inlet side pressure and the engine speed. The supercharging pressure limit value is preferably set simultaneously.
本発明の過給機付きエンジンの制御装置によれば、フィルタの入口側圧力とエンジン回転数とに基づいて燃料噴射量制限値と過給圧制限値を設定し、これらの制限値を用いて燃料噴射量と過給圧とを制御するので、粒子状物質（特にスート）の堆積に伴い排圧上昇時の過給機入口圧力が過大に上昇することや、スモーク排出量が過大に増加することを抑制することができる。 According to the control device for an engine with a supercharger of the present invention, the fuel injection amount limit value and the supercharging pressure limit value are set based on the inlet side pressure of the filter and the engine speed, and these limit values are used. Since the fuel injection amount and the supercharging pressure are controlled, the supercharger inlet pressure when the exhaust pressure rises excessively increases due to the accumulation of particulate matter (especially soot), and the smoke emission amount increases excessively. This can be suppressed.
以下、図面により、本発明の一実施形態に係る過給機付きエンジンの制御装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式図である。
さて、図中１はエンジンであって、本実施形態では軽油を主燃料とするディーゼルエンジンが適用されている。また、このエンジン１には吸気マニホールド３を介して吸気通路２が接続され、同様に、排気マニホールド４を介して排気通路５が接続されている。
Hereinafter, a supercharger-equipped engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration thereof.
In the figure, reference numeral 1 denotes an engine. In this embodiment, a diesel engine using light oil as a main fuel is applied. An
また、この排気通路５上には、公知のＤＰＦ（フィルタ）１０が介装されている。詳細は図示しないが、フィルタ１０は全体が多孔質材で形成されており、上流側が開口し下流側が閉塞された第１通路と、上流側が閉塞され下流側が開口した第２通路とが交互に隣接して配設されている。これにより、フィルタ１０に供給された排ガスは、多孔質の壁部を介して第１通路から第２通路に流入し、このときに排ガス中のスート或いはＰＭ（カーボンＣを主体とする粒子状物質）が壁部において捕集されるようになっている。
A known DPF (filter) 10 is interposed on the exhaust passage 5. Although details are not shown, the
また、エンジン１には吸気を過給するターボチャージャ（過給機）７が付設されている。このターボチャージャ７は主に排気通路５に介装されたタービン８と、吸気通路２に介装されたコンプレッサ９とから構成されており、排ガスのエネルギによりタービン８及びコンプレッサ９が駆動されて吸気が過給されるようになっている。
特に、本実施形態においては、ターボチャージャ７は過給圧を積極的に変更可能な可変ノズルベーン付きターボチャージャが適用されている。この可変ノズルベーン付きターボチャージャ７には、詳細は図示しないが、タービンブレードの周囲に開度が変更可能なノズルが設けられており、このノズルに電磁弁等のアクチュエータ（過給圧変更手段）１８が接続されている。
そして、このアクチュエータの作動を制御してノズルの開度を変更することによりタービン８に供給される排ガスの流れを制御して過給圧が調整されるようになっている。また、この可変ノズルベーン付きターボチャージャ７では、実際の過給圧をセンサにより検出して、検出された実過給圧が目標過給圧となるようにアクチュエータの作動がフィードバック制御されるようになっている。
Further, the engine 1 is provided with a turbocharger (supercharger) 7 for supercharging intake air. This turbocharger 7 is mainly composed of a turbine 8 interposed in the exhaust passage 5 and a compressor 9 interposed in the
In particular, in the present embodiment, a turbocharger with a variable nozzle vane capable of positively changing the supercharging pressure is applied as the turbocharger 7. Although not shown in detail in the turbocharger 7 with variable nozzle vanes, a nozzle whose opening degree can be changed is provided around the turbine blade, and an actuator (supercharging pressure changing means) 18 such as an electromagnetic valve is provided in this nozzle. Is connected.
Then, by controlling the operation of the actuator and changing the opening of the nozzle, the flow of exhaust gas supplied to the turbine 8 is controlled to adjust the supercharging pressure. In the turbocharger 7 with variable nozzle vanes, the actual supercharging pressure is detected by a sensor, and the operation of the actuator is feedback-controlled so that the detected actual supercharging pressure becomes the target supercharging pressure. ing.
次に、エンジン１の制御系の構成について説明すると、吸気通路２には、吸気圧を検出する吸気圧センサ１１が設けられており、また、エンジン１にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）１２が設けられている。また、アクセルペダル１６近傍には、ドライバのアクセル踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１３も付設されている。また、フィルタ１０の上流側の排気通路５上には、フィルタ１０の入口圧力を検出する圧力センサ（入口圧検出手段）１４が設けられている。なお、吸気圧センサ１１から吸気に対する過給圧（ブースト圧）を知ることができるので、吸気圧センサ１１は過給圧検出手段ということもできる。また、アクセル開度センサ１３によりエンジン負荷を検出することができるので、アクセル開度センサ１３は負荷検出手段ということもできる。なお、図示はしないが、これらのセンサ以外にもエンジンの水温を検出する水温センサや、大気圧を検出大気圧センサ等の種々のセンサ類が設けられている。
Next, the configuration of the control system of the engine 1 will be described. The
そして、これらの各センサ１１〜１４は、いずれもエンジン１の作動を制御する制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）１５の入力ポートに接続されており、各センサ１１〜１４からの情報はコントローラ１５に入力されるようになっている。
このコントローラ１５の出力ポートにはエンジン１のシリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ１７及び上記可変ノズルベーン付きターボチャージャ７のノズルの開度を変更するアクチュエータ（過給圧変更手段）１８等が接続されており、コントローラ１５で設定された制御信号に基づき燃料噴射量及び燃料噴射タイミング並びにノズル開度が制御されるようになっている。なお、図示はしないがコントローラ１５の出力ポートには上述以外の種々の機器やアクチュエータが接続されている。
Each of these sensors 11 to 14 is connected to an input port of a controller (ECU) 15 as a control means for controlling the operation of the engine 1, and information from each sensor 11 to 14 is sent to the
Connected to the output port of the
次に、図２及び図３を用いて本装置の要部構成について説明すると、図２は燃料噴射量制限について説明するブロック図であって、図３は過給圧制限について説明するブロック図である。
さて、すでに図５を用いて述べたように、フィルタ１０にスートが堆積して排圧が上昇するとターボチャージャ７の入口圧力が大きく上昇してしまう。この入口圧力を低下させるには過給圧の低下を図る必要があるが、単に過給圧を下げただけでは、今度はターボチャージャ７の入口温度及びスモーク排出量の増加を招いてしまう。
Next, the configuration of the main part of the present apparatus will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a block diagram for explaining the fuel injection amount restriction, and FIG. 3 is a block diagram for explaining the supercharging pressure restriction. is there.
As already described with reference to FIG. 5, when soot accumulates on the
これに対して、本願発明者は燃料噴射量を低減することで入口温度及びスモーク排出量を抑制できることを見出した。そこで、コントローラ１５にエンジン回転数及びフィルタ１０の入口圧力をパラメータとして過給圧の制限値及び燃料噴射量の制限値をマップ化して記憶させ、この制限値を超えないように燃料噴射量及び過給圧を設定することで、上述の課題を解決するようにしているのである。
On the other hand, the present inventor has found that the inlet temperature and the smoke discharge amount can be suppressed by reducing the fuel injection amount. Therefore, the
以下、具体的に説明すると、コントローラ１５内には図２に示すような排圧制限噴射量設定マップ（制限燃料噴射量設定手段）２１が設けられるとともに、図３に示すような排圧制限過給圧マップ（制限過給圧設定手段）３１が設けられている。このうち、排圧制限噴射量設定マップ２１はエンジン回転数及びフィルタ入口圧力をパラメータに燃料噴射量の制限値（制限噴射量）を設定するマップであって、排圧制限過給圧マップ３１はエンジン回転数及びフィルタ入口圧力をパラメータに過給圧の制限値（制限過給圧）を設定するマップである。
More specifically, the
そして、これらのマップにより燃料噴射量及び過給圧の制限値を同時に設定することで、排圧上昇時における過給機入口圧力、入口温度及びスモークの増大をいずれも回避することができる。
ここで、燃料噴射量の設定について説明すると、図２に示すように、コントローラ１５には上述した排圧制限噴射量設定マップ２１以外にも、従来より公知のスモーク制限噴射量マップ２２、ドライバの要求する噴射量を設定する要求噴射量設定マップ（要求燃料噴射量設定手段）２３及びリミッタ２４，２５等が設けられている。
By simultaneously setting the fuel injection amount and the limit value of the supercharging pressure using these maps, it is possible to avoid any increase in the supercharger inlet pressure, the inlet temperature, and the smoke when the exhaust pressure increases.
Here, the setting of the fuel injection amount will be described. As shown in FIG. 2, in addition to the exhaust pressure limiting injection
燃料噴射量の設定に際しては、エンジン回転数及び実過給圧（ブースト圧）に基づいてスモーク制限噴射量マップ２２によりスモーク量を制限するためのスモーク制限燃料噴射量Ｑ１が設定される一方、エンジン回転数及びフィルタ入口圧力に基づいて上記排圧制限噴射量設定マップ２１により排圧制限噴射量Ｑ２が設定される。そして、スモーク制限噴射量マップ２２に基づくスモーク制限燃料噴射量Ｑ１と排圧制限噴射量設定マップ２１に基づく排圧制限噴射量Ｑ２とがリミッタ２４で比較され、これらのうち小さい方の値が選択される。ここで選択された値は、公知の種々の補正、例えば大気圧補正や水温補正が実施された後、最終的な制限燃料噴射量Ｑ′として設定される。
When setting the fuel injection amount, a smoke limited fuel injection amount Q1 for limiting the smoke amount is set by the smoke limit
一方、エンジン回転数とアクセル開度とに基づいて要求噴射量設定マップ２３によりドライバの要求する要求噴射量Ｑ３が設定される。そして、この要求噴射量Ｑ３と上述した制限燃料噴射量Ｑ′とが第１最小値選択手段としてのリミッタ２５で比較され、これらのうち小さい方が選択される。つまり、ドライバ要求噴射量Ｑ３が制限燃料噴射量Ｑ′以下であればドライバ要求噴射量Ｑ３が最終的な目標燃料噴射量Ｑｔとして出力され、ドライバ要求噴射量Ｑ３が制限燃料噴射量Ｑ′を超えていれば制限噴射量Ｑ′が最終的な目標燃料噴射量Ｑｔとして出力される。
On the other hand, the required injection amount Q3 requested by the driver is set by the required injection
これにより、目標燃料噴射量Ｑｔが、スモーク制限及び排圧制限を反映した燃料噴射量に制限される。
次に、目標過給圧の設定について説明すると、図３に示すように、コントローラ１５には、上述の排圧制限過給圧マップ３１以外に、従来より公知の基本過給圧マップ（基本過給圧設定手段）３２、基本過給圧制限手段３３及びリミッタ３４，３５等が設けられている。
Thereby, the target fuel injection amount Qt is limited to the fuel injection amount reflecting the smoke restriction and the exhaust pressure restriction.
Next, the setting of the target supercharging pressure will be described. As shown in FIG. 3, the
目標過給圧の設定に際しては、エンジン回転数及びフィルタ入口圧力に基づいて排圧制限過給圧マップ３１により過給機入口温度及びスモーク量を制限するための制限過給圧Ｐ１が設定される一方、エンジン回転数とアクセル開度に基づいて基本過給圧マップ３２により運転状態に基づく基本目標過給圧Ｐ２が設定される。そして、この基本目標過給圧Ｐ２と上記制限過給圧Ｐ１とが第２最小値選択手段としてのリミッタ３４で比較され、これらのうち小さい方が選択される。ここで、選択された過給圧に対して、やはり公知の種々の補正、例えば大気圧補正や水温補正が実施され、制限過給圧Ｐ′が設定される。
When setting the target supercharging pressure, a limiting supercharging pressure P1 for limiting the supercharger inlet temperature and the smoke amount is set by the exhaust pressure limiting supercharging
一方、基本過給圧制限手段３３にはエンジンや過給機を保護する目的で予め過給圧の最大値（最大過給圧）Ｐmaxが記憶されている。そして、上記の補正後の制限過給圧Ｐ′と基本過給圧制限手段３３に記憶された最大過給圧Ｐmaxとがリミッタ３５で比較され、これらのうち小さい方の値が選択される。この選択された値が最終的な目標過給圧Ｐｔとして出力される。
On the other hand, the basic supercharging pressure limiting means 33 stores in advance a maximum value (maximum supercharging pressure) Pmax of the supercharging pressure for the purpose of protecting the engine and the supercharger. Then, the corrected limit supercharging pressure P ′ and the maximum supercharging pressure Pmax stored in the basic supercharging pressure limiting means 33 are compared by the
以上により、目標過給圧Ｐｔが、スモーク制限及び排圧制限を反映した過給圧に制限される。
このようにして目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標過給圧Ｐｔが設定されると、コントローラ１５からインジェクタ１７及びアクチュエータ１８に対して目標燃料噴射量Ｑｔ及び目標過給圧Ｐｔに応じた制御信号が出力される。具体的には、インジェクタ１７に対しては目標燃料噴射量Ｑｔとなるような燃料噴射時間が出力されるとともに、アクチュエータ１８に対しては目標過給圧Ｐｔと実過給圧との偏差が０となるように制御信号が出力されるようになっている。
Thus, the target boost pressure Pt is limited to the boost pressure reflecting the smoke limit and the exhaust pressure limit.
When the target fuel injection amount Qt and the target boost pressure Pt are thus set, the
なお、上述においては、排圧制限噴射量設定マップと２１排圧制限過給圧マップ３１とをそれぞれ独立した異なるマップとして説明したが、これらのマップを一つのマップに統合してコントローラ１５に記憶させても良い。つまり、上述したように、排圧制限噴射量設定マップ２１及び排圧制限過給圧マップ３１は、いずれも共通のパラメータに基づいて制限噴射量と制限過給圧とを設定しているため、これらのパラメータから読み出されるテーブルに制限噴射量と制限過給圧との２つのデータを記憶させておき、制限噴射量と制限過給圧とを同時に求めるようにしても良い。
In the above description, the exhaust pressure limit injection amount setting map and the 21 exhaust pressure limit supercharging
本発明の一実施形態に係る過給機付きエンジンの制御装置は、上述のように構成されているので、以下のような作用及び効果を奏する。
図４はフィルタに所定量（ここでは５ｇ）のスートが堆積した状態において、上段から下段に向けて順に、エンジンをアイドル運転から全負荷運転に変化させた場合のエンジントルク，過給圧，ターボチャージャ入口圧力，フィルタ入口圧力及びターボチャー入口温度の変化特性をそれぞれ示すものである。
Since the control device for an engine with a supercharger according to an embodiment of the present invention is configured as described above, the following operations and effects are achieved.
FIG. 4 shows engine torque, boost pressure, and turbo when the engine is changed from idle operation to full load operation in order from the upper stage to the lower stage in a state where a predetermined amount (5 g in this case) of soot is accumulated on the filter The change characteristics of the charger inlet pressure, the filter inlet pressure, and the turbocharger inlet temperature are respectively shown.
さて、図４の最上段に示すように、ドライバがアクセルを踏み込んでエンジン全負荷状態となると、エンジントルクが立ち上がる。このときエンジン回転数及びフィルタ入口圧力に基づいて燃料噴射量の制限値Ｑ′（図２参照）及び過給圧の制限値Ｐ′（図３参照）が設定されるとともに、それぞれエンジンの運転状態基づく要求噴射量及び過給圧と比較され最小値取りされる。これにより、燃料噴射量及び過給圧が制限されてスート堆積時且つ全負荷時におけるターボチャージャ入口圧力及びターボチャー入口温度を図中の破線で示す従来の特性よりも低減することができる。また、図示はしないがスモークの排出量を低減できる。 Now, as shown in the uppermost stage of FIG. 4, when the driver depresses the accelerator and the engine is fully loaded, the engine torque rises. At this time, a fuel injection amount limit value Q ′ (see FIG. 2) and a supercharging pressure limit value P ′ (see FIG. 3) are set on the basis of the engine speed and the filter inlet pressure, and the engine operating state is set respectively. Compared with the required injection amount and the supercharging pressure, the minimum value is taken. As a result, the fuel injection amount and the supercharging pressure are limited, and the turbocharger inlet pressure and the turbocharger inlet temperature at the time of soot accumulation and full load can be reduced from the conventional characteristics indicated by the broken lines in the figure. Further, although not shown, the smoke discharge amount can be reduced.
また、このような全負荷運転にともない、図示はしないが排気温度も上昇するため、フィルタ内のスートが自己着火してフィルタ１０が再生される。なお、エンジン全負荷運転への切り換え時には、エンジントルクが僅かに低下するが、フィルタ１０のスート燃焼にともない再びトルクが回復するため、ドライバビリティに対する影響を極力抑制することができる。
In addition, with such full load operation, although not shown, the exhaust temperature also rises, so the soot in the filter self-ignites and the
以上のように、本発明の一実施形態に係る過給機付きエンジンの制御装置によれば、フィルタ１０の入口側圧力とエンジン回転数とに基づいて燃料噴射量制限値と過給圧制限値を設定し、これらの制限値を用いて燃料噴射量と過給圧とを制御するので、スート堆積に伴い排圧上昇時の過給機入口圧力が過大に上昇することや、スモーク排出量が過大に増加することを抑制することができる利点がある。また、新たに部品等を追加する必要がないので、コスト増や重量増を招くこともなく、さらにはドライバビリティに対する影響もほとんどないという利点を有している。
As described above, according to the supercharger-equipped engine control apparatus according to the embodiment of the present invention, the fuel injection amount limit value and the boost pressure limit value are based on the inlet side pressure of the
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、過給機として可変ノズルベーン機構付きターボチャージャを適用した場合について説明したが、過給圧を変更できる手段を有していれば過給機の形態はこれに限定されるものではなく、種々の過給機を適用可能である。また、過給圧変更手段としては上述したようなもの以外にも例えばウェストゲートバルブを適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where a turbocharger with a variable nozzle vane mechanism is applied as a supercharger has been described. However, the form of the supercharger is limited to this as long as it has means capable of changing the supercharging pressure. However, various superchargers can be applied. Further, as the supercharging pressure changing means, for example, a waste gate valve can be applied in addition to the above-described one.
１ エンジン
７ ターボチャージャ（過給機）
１０ ＤＰＦ（フィルタ）
１２ エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
１４ 圧力センサ（入口圧検出手段）
１５ コントローラ又はＥＣＵ（制御手段）
１８ アクチュエータ（過給圧変更手段）
２１ 排圧制限噴射量設定マップ（制限燃料噴射量設定手段）
２５ リミッタ（第１最小値選択手段）
３１ 排圧制限過給圧マップ（制限過給圧設定手段）
３２ 基本過給圧マップ（基本過給圧設定手段）
３４ リミッタ（第２最小値選択手段）
1 Engine 7 Turbocharger (supercharger)
10 DPF (filter)
12 engine speed sensor (engine speed detection means)
14 Pressure sensor (Inlet pressure detection means)
15 Controller or ECU (control means)
18 Actuator (Supercharging pressure changing means)
21 Exhaust pressure limit injection amount setting map (limit fuel injection amount setting means)
25 Limiter (first minimum value selection means)
31 exhaust pressure limit supercharging pressure map (limit supercharging pressure setting means)
32 Basic boost pressure map (basic boost pressure setting means)
34 Limiter (second minimum value selection means)
Claims (4)
該エンジンの排気通路に介装されて排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
該フィルタの入口側の圧力を検出する入口圧検出手段と、
該エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
該入口圧検出手段で検出された該フィルタの入口側圧力と該エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数とに基づいて該エンジンの燃料噴射量の制限値と該過給機の過給圧の制限値とを設定し、これら制限値を超えないように燃料噴射量及び過給圧を制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする、過給機付きエンジンの制御装置。 A supercharger that supercharges the intake air supplied to the engine;
A filter interposed in the exhaust passage of the engine for collecting particulate matter in the exhaust gas;
Inlet pressure detecting means for detecting the pressure on the inlet side of the filter;
Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
Based on the inlet side pressure of the filter detected by the inlet pressure detecting means and the engine speed detected by the engine speed detecting means, the limit value of the fuel injection amount of the engine and the supercharging of the supercharger A control device for an engine with a supercharger, comprising control means for setting a pressure limit value and controlling a fuel injection amount and a boost pressure so as not to exceed these limit values.
該フィルタの入口側圧力と該エンジン回転数とに基づいて該エンジンの燃料噴射量の制限値を設定する制限燃料噴射量設定手段と、
ドライバの運転操作に基づいて該エンジンに要求される燃料噴射量を設定する要求燃料噴射量設定手段と、
該制限燃料噴射量設定手段で設定された制限燃料噴射量と要求燃料噴射量設定手段で設定された要求燃料噴射量とを比較し、小さい方の値を目標燃料噴射量として設定する第１最小値選択手段とを備えている
ことを特徴とする、請求項１記載の過給機付きエンジンの制御装置。 The control means is
Limit fuel injection amount setting means for setting a limit value of the fuel injection amount of the engine based on the inlet side pressure of the filter and the engine speed;
Requested fuel injection amount setting means for setting the fuel injection amount required for the engine based on the driving operation of the driver;
The first minimum that sets the smaller value as the target fuel injection amount by comparing the limited fuel injection amount set by the limiting fuel injection amount setting means with the required fuel injection amount set by the required fuel injection amount setting means The supercharger-equipped engine control device according to claim 1, further comprising a value selection unit.
該フィルタの入口側圧力と該エンジン回転数とに基づいて該過給機の過給圧の制限値を設定する制限過給圧設定手段と、
ドライバの運転操作に基づいて該過給機の基本過給圧を設定する基本過給圧設定手段と、
該制限過給圧設定手段で設定された制限過給圧と該基本過給圧設定手段で設定された基本過給圧とを比較して、小さい方の値を目標過給圧として設定する第２最小値選択手段とを備えている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の過給機付きエンジンの制御装置。 The control means is
Limiting supercharging pressure setting means for setting a supercharging pressure limit value of the supercharger based on the inlet side pressure of the filter and the engine speed;
Basic supercharging pressure setting means for setting the basic supercharging pressure of the supercharger based on the driving operation of the driver;
The limit boost pressure set by the limit boost pressure setting means is compared with the basic boost pressure set by the basic boost pressure setting means, and the smaller value is set as the target boost pressure. The control device for an engine with a supercharger according to claim 1 or 2, further comprising: 2 minimum value selection means.
該フィルタ入口側圧力と該エンジン回転数とに基づいて該燃料噴射量の制限値と該過給圧の制限値とが同時に設定されるよう構成されている
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の過給機付きエンジンの制御装置。 The limit value of the fuel injection amount of the engine and the limit value of the supercharging pressure of the supercharger are stored in one map,
The fuel injection amount limit value and the supercharging pressure limit value are configured to be set simultaneously based on the filter inlet side pressure and the engine speed. 4. The control device for an engine with a supercharger according to any one of 3 above.
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