JP2008138538A - Engine oil diluted state estimating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンオイルの希釈状態推定装置に係り、詳しくは、ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈状態を推定する技術に関する。 The present invention relates to an engine oil dilution state estimation device, and more particularly to a technique for estimating engine oil dilution state by post-injection.
ディーゼルエンジンの排気を浄化する装置として、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)を備えるものが知られている。DPFは、排気通路に設けられ、排気中のパティキュレート(以下、PMという)を捕集する。また、DPFに捕集されて堆積したPMを除去するために、DPFの上流に酸化触媒を備え、この酸化触媒に未燃燃料を流入させて排気温度を上昇させることにより、DPFに捕集されたPMの主成分であるすすを燃焼させる強制再生が知られている。強制再生は、例えば燃料の主噴射の後にポスト噴射を行うことにより、未燃燃料を排気通路に排出させることによって行われる。 As a device for purifying exhaust gas from a diesel engine, one having a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) is known. The DPF is provided in the exhaust passage and collects particulates (hereinafter referred to as PM) in the exhaust. In addition, in order to remove the PM collected and accumulated in the DPF, an oxidation catalyst is provided upstream of the DPF, and the unburnt fuel is allowed to flow into the oxidation catalyst to raise the exhaust gas temperature. Further, forced regeneration that burns soot, which is the main component of PM, is known. The forced regeneration is performed by discharging unburned fuel to the exhaust passage by performing post injection after the main injection of fuel, for example.
このようにポスト噴射を行うと、噴射された燃料の一部がシリンダ壁面に付着し、この燃料がピストン外周のピストンリングで掻き落されてオイルパンに落下し、エンジンオイルに混入する場合がある。このような場合では、エンジンオイルが燃料によって希釈され、エンジンオイルの粘性が低下して、エンジンオイルによる潤滑性の低下をもたらす虞がある。そこで、ポスト噴射で噴射された燃料によるエンジンオイルの希釈量を演算し、エンジンオイルの希釈状態を推定する推定装置が知られている。この推定装置では、強制再生の実行毎にエンジンオイルへの燃料の混入量を演算し、これを積算してエンジンオイルの希釈量を演算している(特許文献1)。
しかしながら、上記のような推定装置では、強制再生時におけるエンジンの平均回転速度及びポスト噴射による燃料噴射量に基づいて希釈量を演算しているので、エンジンの運転状態が変化するような場合には、正確に希釈量を演算することは困難であった。
さらに、単に希釈量のみを演算していても、オイルパン内におけるエンジンオイル(混入した燃料を含む)全体の量は直接には推定できず、オイルパン内におけるエンジンオイル液面の高さ(オイルレベル)がどの程度となっているかは判別できない。オイルレベルが所定以上に上昇しすぎた場合は、ブローバイガス還元システム(蒸散ガスを吸気側に戻すシステム)により蒸散ガスが過剰に吸気側に送られる、あるいは、エンジンオイルが蒸散ガスの吸込口から吸い込まれる事態に至る可能性がある。そして、この程度が甚だしい場合、特にディーゼルエンジンでは、排ガス性能の悪化を引き起こす虞がある。
However, in the estimation device as described above, the dilution amount is calculated based on the average engine speed at the time of forced regeneration and the fuel injection amount by post-injection. Therefore, when the engine operating state changes It was difficult to calculate the dilution amount accurately.
Furthermore, even if only the dilution amount is calculated, the total amount of engine oil (including mixed fuel) in the oil pan cannot be estimated directly, and the height of the engine oil level in the oil pan (oil The level is not determined. If the oil level rises above a certain level, the vaporized gas is excessively sent to the intake side by the blow-by gas reduction system (system that returns the vaporized gas to the intake side), or the engine oil comes from the vaporized gas inlet. There is a possibility of being inhaled. And when this degree is serious, especially in a diesel engine, the exhaust gas performance may be deteriorated.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンの運転状態が変化するような場合でも、正確にエンジンオイルの希釈量を演算し、エンジンオイルの希釈状態を精度良く推定可能なエンジンオイル希釈状態推定装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems. The object of the present invention is to accurately calculate the dilution amount of the engine oil even when the operating state of the engine changes, Another object of the present invention is to provide an engine oil dilution state estimation device capable of accurately estimating the dilution state of
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、エンジンの膨張行程以降に燃料を噴射するポスト噴射によるエンジンオイルの希釈状態を推定するエンジンオイルの希釈状態推定装置であって、ポスト噴射における燃料噴射量、ポスト噴射とその直前の燃料噴射との噴射間隔、及びポスト噴射の噴射時期に基づいて、1燃焼サイクル毎のエンジンオイルの希釈度合を推定する希釈度合推定手段と、希釈度合推定手段により推定された希釈度合を積算してポスト噴射によるエンジンオイルの希釈量を演算する希釈量演算手段と、を含んで構成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記噴射時期は、ポスト噴射の終了時期であることを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、エンジンの回転速度及び負荷に基づいてエンジンオイルの消費に関係する値を演算するオイル消費関係値演算手段と、オイル消費関係値演算手段により演算された値と希釈量演算手段により演算されたエンジンオイルの希釈量とに基づいてエンジンオイルのオイルレベルの変化量を演算するオイルレベル変化量演算手段と、を更に備えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the injection timing is an end timing of post injection.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, an oil consumption relation value calculating means for calculating a value related to engine oil consumption based on the engine speed and load, and an oil consumption relation value. Oil level change amount calculating means for calculating the change amount of the oil level of the engine oil based on the value calculated by the calculating means and the dilution amount of the engine oil calculated by the dilution amount calculating means. Features.
また、請求項4の発明は、請求項3の発明において、エンジンオイルの消費に関係する値が、エンジンオイルの消費速度及び/又は消費量であることを特徴とする。
また、請求項5の発明は、請求項3又は4の発明において、オイルレベル変化量演算手段により演算されたオイルレベルの変化量に基づいて警報作動を行う警報手段を更に備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the value related to the consumption of the engine oil is a consumption speed and / or consumption of the engine oil.
The invention of claim 5 is the invention of claim 3 or 4, further comprising alarm means for performing an alarm operation based on the oil level change amount calculated by the oil level change amount calculating means. To do.
本発明の請求項1のエンジンオイル希釈状態推定装置によれば、エンジンの1燃焼サイクル毎に、ポスト噴射における燃料噴射量と噴射間隔と噴射時期とに基づいてエンジンオイルの希釈度合が推定され、この希釈度合を積算してエンジンオイルの希釈量が演算される。このように、1燃焼サイクル毎に希釈度合が演算されるので、燃料噴射量等が変動してエンジンの状態が変化するような場合でも正確にエンジンオイルの希釈量が演算され、エンジンオイルの希釈状態を精度良く推定することができる。
According to the engine oil dilution state estimation device of
また、請求項2のエンジンオイル希釈状態推定装置によれば、エンジンオイルの希釈度合の推定にあたって、ポスト噴射の終了時期が用いられる。例えば、コモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、ポスト噴射の終了時期は、ポスト噴射の開始時期は一定でもコモンレール圧に応じて変動するので、実際の現象に対応した変数(ポスト噴射の終了時期)で希釈度合を推定することが可能となり、推定精度が向上する。
According to the engine oil dilution state estimation device of
また、請求項3、4のエンジンオイル希釈状態推定装置によれば、エンジンの回転速度及び負荷に基づいてエンジンオイルの消費速度や消費量が演算され、このエンジンオイルの消費速度や消費量とエンジンオイルの希釈量とからエンジンオイルのオイルレベルの変化量が演算されるので、オイルレベルの変化量を正確に推定することができる。
また、請求項5のエンジンオイルの希釈状態推定装置によれば、エンジンオイルのオイルレベルの変化量に基づいて警報作動が行われるので、例えばオイルレベルの変化量が許容範囲外である場合に警報作動を行うことで運転者にオイルレベルの異常を容易に知らせることができる。
In addition, according to the engine oil dilution state estimation device of claims 3 and 4, the consumption speed and consumption amount of the engine oil are calculated based on the rotational speed and load of the engine, and the consumption speed and consumption amount of the engine oil and the engine Since the amount of change in the oil level of the engine oil is calculated from the amount of oil dilution, the amount of change in the oil level can be accurately estimated.
Further, according to the engine oil dilution state estimating device of the fifth aspect, since the alarm operation is performed based on the change amount of the oil level of the engine oil, for example, when the change amount of the oil level is outside the allowable range, an alarm is issued. By performing the operation, it is possible to easily notify the driver of an abnormality in the oil level.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたエンジン(内燃機関)1の全体構成図を示している。
エンジン1は、例えばコモンレール式直列多気筒のディーゼルエンジンである。エンジン1のシリンダヘッド2には、燃焼室3に臨んで電磁式の燃料噴射ノズル4が気筒毎に設けられている。各燃料噴射ノズル4は高圧パイプ5によりコモンレール6に接続されるとともに、コモンレール6は高圧パイプ7を介して高圧ポンプ8に接続されている。高圧ポンプ8は燃料タンク9に貯留された燃料(軽油)をコモンレール6に供給する機能を有しており、コモンレール6に供給された燃料は高圧の状態で蓄えられ、各燃料噴射ノズル4から燃焼室3内に噴射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an engine (internal combustion engine) 1 to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied.
The
シリンダヘッド2には、各気筒毎に燃焼室と連通する吸気ポート10及び排気ポート11が夫々形成されており、吸気ポート10には吸気管12が、排気ポート11には排気管13が接続されている。また、シリンダヘッド2には、吸気ポート10を開閉する吸気バルブ14と、排気ポート11を開閉する排気バルブ15とが設けられている。
吸気管12には、吸入空気量を調節する電磁式の吸気絞り弁16と、その上流側に吸気流量を検出するエアフローセンサ17が設けられている。
The
The
排気管13と吸気管12との間には、電磁開閉弁であるEGR弁19が介挿されたEGR管18が設けられている。EGR管18は、一端が排気ポート11近傍で排気管13に接続される一方、他端が吸気ポート10近傍で吸気管12に接続され、排気管13と吸気管12とを連通する。
排気管13には、上流側から順番に、触媒ユニット20、DPF21が介装されている。触媒ユニット20は、筒状のケースの中に第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23が収容されて形成されている。第1の酸化触媒22は排気上流側に設けられ、第2の酸化触媒23は第1の酸化触媒22と間隔をおいて下流側に設けられている。第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23は、通路を形成する多孔質の壁にプラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の触媒貴金属を担持して形成されており、排気中のCO及びHCを酸化させてCO2及びH2Oに変換させるとともに、排気中のNOを酸化させてNO2を生成する機能を有する。
Between the
A
本実施の形態のDPF21は、酸化触媒機能付き(酸化触媒担持型)のものである。DPF21は、例えば、ハニカム担体の通路の上流側及び下流側を交互にプラグで閉鎖して形成され、排気中のPMを捕集する機能を有しており、更に、通路を形成する多孔質の壁にプラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の触媒貴金属を担持している。
The
また、第1の酸化触媒22の上流側近傍には、第1の酸化触媒22に流入する直前の排気温度Tfaを検出する第1の温度センサ24が設けられている。第1の酸化触媒22と第2の酸化触媒23との間には、第1の酸化触媒22を通過した直後の排気温度Tfbを検出する第2の温度センサ25が備えられている。DPF21の下流側には、DPF21通過直後の排気温度Tfcを検出する第3の温度センサ26が設けられている。更に、DPF21の上流側及び下流側には、DPF21の上流側と下流側との差圧Pdを検出する差圧センサ27が備えられている。
A
ECU30は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)等を含んで構成されている。
ECU30の入力側には、上述したエアフローセンサ17、第1の温度センサ24、第2の温度センサ25、第3の温度センサ26及び差圧センサ27の他に、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ31、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルポジションセンサ32及び車速を検出する車速センサ33等が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。
The
On the input side of the
一方、ECU30の出力側には、燃料噴射ノズル4、吸気絞り弁16及びEGR弁19等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づきECU30において演算された燃料噴射量、燃料噴射時期及びEGR量等がそれぞれ出力され、これにより、適正なタイミングで吸気絞り弁16、燃料噴射ノズル4及びEGR弁19等の制御が実施される。
On the other hand, various output devices such as the fuel injection nozzle 4, the
以上のようにDPF21の上流に第1の酸化触媒22及び第2の酸化触媒23を配置することにより、下流側の第2の酸化触媒23からNO2がDPF21に流入し、DPF21に捕集され堆積しているPM中の炭素成分であるすすと反応して酸化させる。酸化したすすはCO2となり、DPF21から除去され、DPF21が連続的に再生される(連続再生)。
As described above, by disposing the
上記の連続再生では、エンジン1の運転状況により十分にDPF21の再生が行われない場合がある。そこで、ECU30は、DPF21に許容量以上のPMが堆積した場合に強制再生を実施させる。強制再生は、エンジン運転時における燃料の主噴射の後で膨張行程以降にポスト噴射を行って、未燃燃料を含んだ排気を排気管13に排出させることによって行われる。排気中の未燃燃料は、第1の酸化触媒22に流入して酸化し、排気温度を上昇させる。これにより、DPF21に堆積したPM中のすすを燃焼させ、DPF21を再生させる。
In the continuous regeneration described above, the
更に、本実施形態では、ECU30は、ポスト噴射の噴射時期(噴射終了時期)tt、ポスト噴射とその前の噴射(例えば、アフター噴射)との間の時間である噴射間隔ti、ポスト噴射における燃料の噴射量Qs、エンジン回転速度Ne及び負荷Ldをデータとして用いてエンジンオイルの希釈量Qd、エンジンオイルの消費量Qc及びオイルレベルの変化量Qvを演算する機能を有している。
Further, in the present embodiment, the
図2は、ECU30におけるエンジンオイルの希釈量Qdの演算手順を示すブロック図である。エンジンオイルの希釈量Qdの演算は、ポスト噴射の実行とともに実施され、エンジン1の1燃焼サイクル毎に繰り返される。
まず、希釈率演算部40では、ポスト噴射の前の噴射終了からポスト噴射の噴射開始までの時間である噴射間隔ti1とポスト噴射の噴射時期tt1とに基づいて、そのポスト噴射におけるエンジンオイルの希釈率Rd1を演算する。この演算は、あらかじめ実験等により確認され記憶装置に記憶された図3に示すようなマップから読み出して行われる。図3は噴射時期tt及び噴射間隔tiと希釈率Rdとの関係を示すマップであって、希釈率Rdは図中の濃淡で表わせられており、濃部が希釈率Rdが大、淡部が希釈率Rdが小である。図3から判明されるように、希釈率Rdは噴射時期ttが遅く噴射間隔tiが短いほど大きくなる。
FIG. 2 is a block diagram showing a procedure for calculating the engine oil dilution amount Qd in the
First, the dilution
次に、乗算部41では、希釈率演算部40において演算された希釈率Rd1と、ポスト噴射における燃料の噴射量Qs1とを乗算して、1回のポスト噴射毎のエンジンオイルの希釈度合Dd1を演算する。この希釈度合の演算は、1燃焼サイクルにおけるポスト噴射の回数毎に同様に行われる。本実施形態では1燃焼サイクルにおいてポスト噴射が2回行われることから、2回目のポスト噴射における噴射間隔ti2、噴射時期tt2、噴射量Qs2から希釈度合Dd2が、希釈度合Dd1と同様に求められる。
Next, the
加算部42では、乗算部41において演算された1回目のポスト噴射における希釈度合Dd1と2回目のポスト噴射における希釈度合Dd2とを加算して、1回の燃焼サイクルにおけるポスト噴射によるエンジンオイルの希釈度合Ddを演算する。なお、希釈率演算部40、乗算部41及び加算部42は本発明の希釈度合推定手段に該当する。
積算部43では、加算部42において演算された各燃焼サイクル毎の希釈度合Ddを積算して、エンジンオイルの希釈量Qdを演算する(希釈量演算手段)。
The
The integrating
図4は、ECU30におけるエンジンオイルの消費量Qcの演算手順を示すブロック図である。エンジンオイルの消費量Qcの演算は、エンジン1が運転状態であるときに実施され、エンジン1の1燃焼サイクル毎に繰り返される。
まず、消費度合演算部50では、エンジン1の回転速度Neと負荷Ldとに基づいて、1燃焼サイクル毎のエンジンオイルの消費度合Dqを演算する。この消費度合Dqの演算は、あらかじめ実験等により確認され記憶装置に記憶された図5に示すようなマップから読み出して行われる。図5はエンジンの回転速度Ne及び負荷Ldとエンジンオイルの消費度合Dqとの関係を示すマップであって、消費度合Dqは図中の濃淡で表わせられており、濃部が消費度合Dqが大、淡部が消費度合Dqが小である。図5から判明されるように、エンジンオイルの消費度合Dqはエンジンの回転速度Neが高く負荷Ldが大きいほど大きくなる。
FIG. 4 is a block diagram showing a procedure for calculating the engine oil consumption Qc in the
First, the consumption
次に、積算部51では、消費度合演算部50において演算された1燃焼サイクル毎の消費度合Dqを積算して、エンジンオイルの消費量Qcを演算する。なお、消費度合演算部50及び積算部51は本発明のオイル消費関係値演算手段に該当する。
更に、ECU30は、オイルレベル変化量演算部(オイルレベル変化量演算手段)を備えている。オイルレベル変化量演算部では、積算部43において演算されたエンジンオイルの希釈量Qdと積算部51において演算されたエンジンオイルの消費量Qcとを加算し、オイルレベルの変化量Qvを演算する。そして、オイルレベルの変化量Qvが許容範囲外であるか否かを判別し、許容範囲外である場合はブザーあるいは警告灯等の警報装置を作動させて運転者に報知する(警報手段)。
Next, the integrating
Further, the
また、オイルレベルの初期値L1があらかじめ定められる場合には、この初期値L1にオイルレベルの変化量Qvを加算することにより、オイルレベルを正確に演算することもできる。
以上のように、本実施形態では、ポスト噴射によるエンジンオイルの希釈量Qdを、エンジン1の1燃焼サイクル毎に演算しその演算結果を積算して求めているので、噴射時期ttが変動しているような場合でも、正確にエンジンオイルの希釈量Qdを求められ、エンジンオイルの希釈状態を精度良く推定することができる。更に、エンジンオイルの消費量Qcも求められ、エンジンオイルの消費量Qcとエンジンオイルの希釈量Qdとによりオイルレベルの変化量Qvが演算されるので、オイルレベルの変化量Qvを正確に求めることができる。そして、オイルレベルの変化量Qvが許容範囲外となったときに警報装置が作動するので、運転者にオイルレベルの異常を容易に知らせることができる。したがって、運転者がこの警報に伴いオイルレベルを適正範囲内に調整することによって、エンジンオイルの不足状態が防止されてエンジン1の潤滑性を確保できる一方、エンジンオイルの過剰状態が防止されてブローバイガス通路からのエンジンオイルの還流や過剰な蒸散ガスの還流が防止され排気の浄化性能を維持することができる。
Further, when the initial value L1 of the oil level is determined in advance, the oil level can be accurately calculated by adding the oil level change amount Qv to the initial value L1.
As described above, in the present embodiment, the engine oil dilution amount Qd by post-injection is calculated for each combustion cycle of the
1 エンジン
4 燃料噴射ノズル
30 ECU
40 希釈率演算部
41 乗算部
42 加算部
43 積算部
50 消費度合演算部
51 積算部
1 Engine 4
40 Dilution
Claims (5)
前記ポスト噴射における燃料噴射量、前記ポスト噴射とその直前の燃料噴射との噴射間隔、及び前記ポスト噴射の噴射時期に基づいて、1燃焼サイクル毎のエンジンオイルの希釈度合を推定する希釈度合推定手段と、
前記希釈度合推定手段により推定された希釈度合を積算してポスト噴射によるエンジンオイルの希釈量を演算する希釈量演算手段と、を含んで構成されたことを特徴とするエンジンオイルの希釈状態推定装置。 An engine oil dilution state estimation device for estimating the engine oil dilution state by post-injection that injects fuel after the engine expansion stroke,
A dilution degree estimation means for estimating the degree of dilution of engine oil for each combustion cycle based on the fuel injection amount in the post injection, the injection interval between the post injection and the immediately preceding fuel injection, and the injection timing of the post injection. When,
An engine oil dilution state estimation device, comprising: a dilution amount calculation means for calculating the dilution amount of the engine oil by post injection by integrating the dilution degrees estimated by the dilution degree estimation means. .
前記オイル消費関係値演算手段により演算された値と前記希釈量演算手段により演算されたエンジンオイルの希釈量とに基づいてエンジンオイルのオイルレベルの変化量を演算するオイルレベル変化量演算手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンオイルの希釈状態推定装置。 Oil consumption related value calculating means for calculating a value related to engine oil consumption based on the engine speed and load;
An oil level change amount calculating means for calculating an oil level change amount of the engine oil based on the value calculated by the oil consumption relation value calculating means and the engine oil dilution amount calculated by the dilution amount calculating means; The engine oil dilution state estimation device according to claim 1, further comprising:
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