JP4750062B2 - Diesel engine control method - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジン用黒煙浄化装置を有するディーゼルエンジンの制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a diesel engine having a black smoke purification device for a diesel engine.
近年、環境問題の高まりや健康に対する影響が懸念されていることから自動車・船舶・発電機等のディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の黒煙（すす）やＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）を除去する装置の開発が進められている。また一部地域においては具体的に規制強化が実施されていることもあり、それらへの対応が急務となっている。これらに対応するための技術的な方法としては、エンジン側にて燃料の噴射時期や混合比等の対策により黒煙排出防止を行う方法と排気系の後処理で対応する方法がある。排気系の後処理で対応する方法としては、例えばディーゼルエンジン等の排気装置に黒煙除去装置（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）を取り付ける技術がすでに公知となっており、市販されている後付けタイプの黒煙除去装置としてはセラミックをハニカム状にしたセラミックフィルター方式が主流である。これらの装置は黒煙の目詰まりを再生する方式が多種検討されているが、まだ技術的に十分とはいえない。 In recent years, environmental concerns and health effects are concerned, so black smoke (soot) and PM (Particulate Matter) in exhaust gas discharged from diesel engines such as automobiles, ships, and generators. Development of a device that removes water is in progress. In some areas, regulations are being reinforced more specifically, and it is urgently necessary to deal with them. As technical methods for dealing with these, there are a method for preventing black smoke emission by measures such as fuel injection timing and mixing ratio on the engine side, and a method for dealing with exhaust system post-treatment. As a method for dealing with exhaust system post-treatment, for example, a technique for attaching a black smoke removal device (DPF: Diesel Particulate Filter) to an exhaust device such as a diesel engine has already been known. As a smoke removing device, a ceramic filter system in which a ceramic is formed into a honeycomb shape is the mainstream. Various methods for regenerating the clogging of black smoke have been studied for these devices, but they are not yet technically sufficient.
従来技術として、特許文献１においては、パティキュレートフィルタの再生が必要な場合、例えば何らかの事情によりパティキュレートフィルタに大量のパティキュレートが溜まってしまったような場合に、オペレータが強制再生手段を作動させてパティキュレートフォルタを再生するという技術が公知となっている。また、特許文献２においては、再生不可領域の場合、例えば検出されたパティキュレートの捕集量が所定の規定値を超えた場合に、オペレータに強制再生を促す警告を行うという技術が公知となっている。
産業用機関では用途やオペレータによって、様々な使われ方をする。そのために図１に示すようなトルク特性を持たせている。低速時の最大トルクはローエンドトルクといわれ、作業機によっては加速や負荷の掛かり始めの特性を左右し高い方が望まれる。ところがこのような領域は燃焼上、急速に排煙特性が悪くなるところである。このようなエンジンに排気後処理装置としてパティキュレートフィルタを備える場合、再生に以下の課題が生じる。ディーゼルパティキュレートフィルタの再生には一般に４５０℃以上の排気ガス温度領域での酸素による比較的酸化速度の速い酸化反応によるものと、２５０℃から３５０℃の範囲での前段のＤＯＣ（酸化触媒）で酸化されたＮＯ２が、後段のＳＦＣ（ＤＰＦ）の触媒上でスートを酸化する比較的酸化速度の遅い再生の２つの形態がある。この間の３５０℃から４５０℃では酸化はされるが酸化スピードは落ちる。これ以下の温度では再生が困難な領域になる。そのため図１に示すように機関のトルク特性の使われる範囲の中にパティキュレートの酸化速度よりもパティキュレートの堆積速度の方が速い。すなわちパティキュレートが溜まる領域ができてしまう。低負荷域は排気ガス温度を３００℃前後に上げると再生領域にできるが、特に低速高負荷では排気温度は十分あるが上述したように排煙特性が悪く、ポストインジェクションや排気管内燃料噴射により排気ガス温度を４５０℃以上にするか大きなフィルタで触媒を増やすようにしないと再生が難しい再生困難領域となる。フィルタを大きくする場合はフィルタの熱容量が増える一方、さらに排気温度が低くなる悪循環がある。このためにできるだけコストを抑えたい産業用機関では課題となっている。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パティキュレートフィルタ内にパティキュレートを溜め込まないように、低速高負荷域における運転を回避する制御を行うディーゼルエンジンの制御方法を提案するものである。 In industrial institutions, they are used in various ways depending on the application and operator. Therefore, a torque characteristic as shown in FIG. 1 is provided. The maximum torque at low speed is said to be low-end torque, and depending on the work equipment, the higher one is desired because it affects the characteristics of acceleration and the beginning of load. However, in such a region, the smoke emission characteristics deteriorate rapidly upon combustion. When such an engine is provided with a particulate filter as an exhaust aftertreatment device, the following problems occur in regeneration. Diesel particulate filters are generally regenerated using an oxidation reaction with a relatively high oxidation rate with oxygen in the exhaust gas temperature range of 450 ° C or higher, and with a DOC (oxidation catalyst) in the previous stage in the range of 250 ° C to 350 ° C. There are two forms of regeneration with a relatively slow oxidation rate in which oxidized NO2 oxidizes soot over the downstream SFC (DPF) catalyst. During this period, oxidation is performed at 350 ° C. to 450 ° C., but the oxidation speed decreases. Reproduction is difficult at temperatures below this temperature. Therefore, as shown in FIG. 1, the particulate deposition rate is faster than the particulate oxidation rate within the range in which the torque characteristics of the engine are used. That is, an area where particulates accumulate is formed. The low load range can be regenerated by raising the exhaust gas temperature to around 300 ° C. However, especially at low speeds and high loads, the exhaust temperature is sufficient, but the smoke emission characteristics are poor as described above, and exhaust is caused by post-injection or fuel injection in the exhaust pipe. If the gas temperature is set to 450 ° C. or higher or the catalyst is not increased with a large filter, it becomes a difficult regeneration region. When the filter is enlarged, the heat capacity of the filter increases, but there is a vicious cycle in which the exhaust temperature is further lowered. For this reason, it is a problem in industrial organizations that want to keep costs as low as possible. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a diesel engine that performs control for avoiding operation in a low-speed and high-load region so as not to accumulate particulates in the particulate filter. A control method is proposed.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
低速高負荷域は、加速時や負荷掛け初め時の過渡的な使われ方をするところで定常的に使われるところではない。しかしながらパティキュレートフィルタにある程度以上のパティキュレートが溜まった状態でさらにパティキュレートが溜まりこむのは性能が落ちることや、暴走再生をしてフィルタを壊したりする問題が考えられる。そこでこれ以上パティキュレートを溜め込まないように、この領域での運転を避ける制御を行う。図１で示したように一般に機関単体での再生可能域は回転負荷上にマップとして持たれる。勿論再生補助装置や機関特性でこのマップは大きく異なってくるが、本発明では低速高負荷域の再生不可能域に関するものである。このマップは排気系の断熱度や抵抗により異なってくるので、アプリケーションや背圧毎に設定する。この設定は予め回転トルクマップ上に設定できるが、制御のし易さを考慮して右上がりの線（図１の破線部分）で切り分けておく。機関運転状態が検知できると再生可能域かどうかは前記マップ上で判断できる。他の領域（図１のマップ上の再生可能領域と再生可能領域外とを除く領域）では排気温度を３００℃程度に上げる所作を行えばパティキュレートの酸化速度よりもパティキュレートの溜まり込む速度の方が遅いためにスピードに差はあるが確実にパティキュレートを減らしていくことができる。 The low-speed and high-load region is not a place where it is used in a transitional manner at the time of acceleration or at the beginning of loading. However, if the particulate filter accumulates to a certain degree or more in the particulate filter, it can be considered that the performance is degraded or the filter is broken due to runaway regeneration. Therefore, in order to prevent further accumulation of particulates, control is performed to avoid operation in this region. As shown in FIG. 1, generally, the reproducible range of the engine alone is provided as a map on the rotational load. Of course, this map varies greatly depending on the regeneration assist device and engine characteristics, but the present invention relates to the unreproducible region in the low speed and high load region. Since this map differs depending on the heat insulation degree and resistance of the exhaust system, it is set for each application and back pressure. Although this setting can be set in advance on the rotational torque map, it is divided by a line that rises to the right (the broken line portion in FIG. 1) in consideration of ease of control. If the engine operating state can be detected, it can be determined on the map whether or not it is in a reproducible range. In other regions (regions excluding the reproducible region and the non-renewable region on the map in FIG. 1), if the exhaust temperature is raised to about 300 ° C., the rate at which the particulates accumulate is higher than the particulate oxidation rate. Since the speed is slower, there is a difference in speed, but the particulates can be surely reduced.
請求項１においては、パティキュレートフィルタ（１）を内部に有するディーゼルエンジン用黒煙浄化装置（２０）を具備したディーゼルエンジン（５）を制御するためのディーゼルエンジン制御方法において、該パティキュレートフィルタ（１）へのパティキュレートの堆積具合を検知する検知手段と、機関の運転状態を検知する検知手段と、機関の運転状態を制御する制御手段とを備え、該パティキュレートフィルタ（１）の再生が必要な量のパティキュレートが堆積していると判断された場合、かつ、機関回転・トルクマップ上に設定された、パティキュレートの酸化速度よりもパティキュレートの堆積速度の方が遅いためにパティキュレートを減らしていくことができる自己再生が可能な再生可能領域で運転されていると判断された場合に、該パティキュレートフィルタ（１）の再生が終了したと判断されるまで、機関回転・トルクマップ上の低回転・高トルク域に設定され、機関のトルク特性の使われる範囲の中で、パティキュレートの酸化速度よりもパティキュレートの堆積速度の方が速いために、パティキュレートが溜まる領域である、パティキュレートフィルタ（１）の自己の力での再生が不可能な、再生不可能領域への、運転状態の移動を禁止する制御を行うものである。 In the diesel engine control method for controlling the diesel engine (5) provided with the black smoke purification apparatus (20) for diesel engines which has a particulate filter (1) inside in this invention, this particulate filter ( 1) a detection means for detecting the degree of particulate accumulation, a detection means for detecting the operating state of the engine, and a control means for controlling the operating state of the engine, and the regeneration of the particulate filter (1) If it is determined that the required amount of particulates has accumulated, and the particulate deposition rate is slower than the particulate oxidation rate set on the engine rotation / torque map, the particulates it is determined to be operated in reproducible area that can be self-renewal that can reduce the The case, until the reproduction of the particulate filter (1) is determined to be terminated, is set to the low speed and high torque area on engine torque map, in a range that is used the torque characteristics of the engine, Since the deposition rate of the particulates is faster than the oxidation rate of the particulates, the particulate filter is a region where the particulate filter (1) can not be regenerated by its own force and can not be regenerated. The control for prohibiting the movement of the driving state is performed.
請求項２においては、前記パティキュレートフィルタ（１）の再生が必要な量のパティキュレートが堆積していると判断された場合、かつ、ディーゼルエンジン（５）の運転状態が再生不可能領域にあると判断された場合に、運転状態が一定時間を経過しても、前記再生可能領域へ移動しないときは、前記制御手段により、該再生可能領域へ運転状態を徐々に移動させ、かつその後、前記パティキュレートフィルタ（１）の再生が終了したと判断されるまで、前記再生不可能領域への運転状態の移動を禁止する制御を行うものである。 In claim 2, when it is determined that the amount of particulates required to regenerate the particulate filter (1) is accumulated, and the operating state of the diesel engine (5) is in a non-renewable region. In the case where it is determined that the operation state does not move to the reproducible region even after a predetermined time has elapsed, the control means gradually moves the operation state to the reproducible region, and then Until the regeneration of the particulate filter (1) is determined to be complete, control is performed to prohibit the movement of the operating state to the non-renewable area.
請求項３においては、前記パティキュレートフィルタ（１）の再生が必要な量のパティキュレートが堆積していると判断された場合に、該ディーゼルエンジン（５）の運転状態が、該再生不可能領域にある時と、該再生不可能領域へ移行しようとした時にのみ、そのことをオペレータに知らせる手段を持つものである。
In
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項１においては、パティキュレートが溜まった場合、機関運転状態を規制することで、該機関運転状態がパティキュレートフィルタの再生不可能領域に入ることを回避できる。
また、機関が再生不可能領域で稼動中の場合は、可能域まで移行後に機関トルク特性の制御を行うことで、パティキュレートが許容量以上溜まるのを防ぐことができる。そのため、燃費性能の悪化や暴走再生によるフィルタ破損を防ぐことができる。
According to the first aspect of the present invention, when particulates are accumulated, it is possible to prevent the engine operating state from entering the non-renewable region of the particulate filter by regulating the engine operating state.
Further, when the engine is operating in the non-renewable region, it is possible to prevent the particulates from accumulating more than an allowable amount by controlling the engine torque characteristics after shifting to the possible region. For this reason, it is possible to prevent the deterioration of the fuel consumption performance and the filter breakage due to the runaway regeneration.
請求項２においては、確実にパティキュレートの過堆積を防ぐことができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to reliably prevent the excessive deposition of particulates.
請求項３においては、低速高負荷領域の機関トルク特性を制御することで、オペレータがトルク不足であると感じても、フィルタ再生のためであると認識できる。
In
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は機関トルク特性と再生可能領域を示す図、図２は本発明に係るディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジン用黒煙浄化装置を示す概略図、図３は再生域への移行制御の例を示す図、図４は本発明に係る制御フローを示す図、図５は本発明に係る制御フローの別実施例を示す図、図６は制御手段を示すブロック図である。 Next, embodiments of the invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing engine torque characteristics and a reproducible region, FIG. 2 is a schematic diagram showing a black smoke purification device for a diesel engine equipped with a diesel particulate filter according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a control flow according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the control flow according to the present invention, and FIG. 6 is a block diagram showing control means.
図２を用いて本発明に係るディーゼルエンジン用黒煙浄化装置の全体構成について説明する。図２に示すようにディーゼルエンジン５（以下、エンジンという）は、エンジン本体の一方に吸気マニフォールド５ａが、他方に排気マニフォールド５ｂが設けられている。前記排気マニフォールド５ｂには、排気管９を介してディーゼルエンジン用黒煙浄化装置２０（以下、黒煙浄化装置という）が接続されている。黒煙浄化装置２０は、図２に示すように入口部２、パティキュレートフィルタ１、及び出口部３で構成されている。入口部２と出口部３は、それぞれハウジング７ａ、７ｂの中に形成されている。該ハウジング７ａ、７ｂの間の設置部１ａにパティキュレートフィルタ１が配置されており、パティキュレートフィルタ１は、ハウジング７ａ、７ｂの両者とガスケット１５で気密を保ち、かつ、Ｖ字バンド１２で一体に固着されている。入口部２には断熱吸音材８が配置されており、この断熱吸音材８は、断熱吸音材押え板１３及び１６で入口部２の内壁に押し付けられている。また、前記パティキュレートフィルタ１は、前記設置部１ａに着脱可能となっている。
The whole structure of the black smoke purification apparatus for diesel engines which concerns on this invention using FIG. 2 is demonstrated. As shown in FIG. 2, the diesel engine 5 (hereinafter referred to as an engine) is provided with an
入口部２には、前記排気管９を介して排気ガス１０を導く入口管６が配置されている。該入口管６は、入口部２を略鉛直方向に挿通しており、一端には排気管９を介してエンジン５の排気マニフォールド５ｂと接続するための開口部を設けており、他端は封止している。前記入口管６の円筒側壁には多数の小孔６ａが設けてある。排気ガス１０は、この小孔６ａを介して入口管６から入口部２内へ入るようになっている。また、出口部３には排気ガス１０を排出する出口管１４と、該出口管１４と平行して排気ガス排出時の騒音を低減させる共鳴管２５が設けてある。
An inlet pipe 6 that guides the
また、制御手段であるコントローラ４には、図２及び図６に示すように後述する排気ガス温度センサ１９・エンジン回転数センサ２１・差圧センサ３３、スロットル位置検出手段である位置センサ２４及び燃料噴射量調節手段となるスロットルアクチュエータ２６が接続されている。前記コントローラ４は中央演算処理装置（ＣＰＵ）や記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ）やインターフェース等からなり、記憶装置にはパティキュレートフィルタ１の自己再生可能領域かどうかを判定するためのマップ（図１）等が記憶されている。なお、本実施例ではパティキュレートフィルタ１のみを黒煙浄化装置２０の内部に配置する構成としているが、酸化触媒とパティキュレートフィルタとの併用、または酸化触媒のみを黒煙浄化装置内に配置する構成としてもかまわない。
Further, as shown in FIGS. 2 and 6, an exhaust
次に、エンジンの運転状態を検知する検知手段について説明する。排気管９には運転状態検出手段としての排気ガス温度センサ１９が取り付けられ、該センサ１９により排気ガス温度が検出される。また、エンジン５のクランク軸またはフライホイルまたはクランク軸に連動される軸には運転状態検出手段としてのエンジン回転数センサ２１が取り付けられている。前記排気ガス温度センサ１９及びエンジン回転数センサ２１はそれぞれコントローラ４に接続されている。
Next, detection means for detecting the operating state of the engine will be described. An exhaust
また、図２に示すようにエンジン５の駆動力（回転数）の調節は、運転操作部等に配置される操作レバー（アクセルレバーまたはコントロールレバー）２３を操作することによって行われる。また操作レバー２３には、該操作レバー２３のレバー位置を検出する位置センサ２４が付設されており、この位置センサ２４はコントローラ４と接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, the adjustment of the driving force (rotational speed) of the engine 5 is performed by operating an operation lever (accelerator lever or control lever) 23 disposed in the driving operation unit or the like. The
操作レバー２３を操作すると、該操作レバー２３のレバー位置が前記位置センサ２４により検出され、レバー位置に応じた信号がコントローラ４に入力される。そして、コントローラ４は入力された信号に基づいて、スロットルアクチュエータ２６を作動させる。該スロットルアクチュエータ２６は、ラックアクチュエータまたはインジェクター等であり、該スロットルアクチュエータの作動によりラック位置または燃料噴射量や燃料噴射時期等を調節して、エンジン５の駆動力（回転数）を調節可能としている。また、コントローラ４は、後述する制御フロー（図４、図５）に基づいて、前記スロットルアクチュエータ２６を作動させて、燃料噴射量や噴射時期等を調節可能としており、機関運転状態の制御を可能としている。
When the
本実施例では、上述した各センサにより排気ガス温度、エンジン回転数に応じた検出信号がコントローラ４に送られ機関の運転状態が検知される。該機関運転状態から回転数出力が推定される。該回転数出力に応じて予め記憶されている図１に示す機関トルク特性と再生可能領域を示すマップを参照し、現在の運転状態がどの領域に位置するかがコントローラ４により判定される。つまり、機関運転状態が検知できると再生可能域かどうかはマップ上で判断できる。なお、運転状態検出手段としては上述した方法以外に、回転数と燃料噴射量をベースに機関排気温度や冷却水温度、吸気量などを組み合わせる方法を用いてもかまわない。また、前記燃料噴射量は電子噴射式では噴射期間、メカニカルポンプではラック位置と機関回転数から推定することができる。 In this embodiment, detection signals corresponding to the exhaust gas temperature and the engine speed are sent to the controller 4 by the above-described sensors to detect the operating state of the engine. The engine speed output is estimated from the engine operating state. The controller 4 determines in which region the current operating state is located with reference to the map showing the engine torque characteristic and the reproducible region shown in FIG. 1 stored in advance according to the rotational speed output. That is, if the engine operating state can be detected, it can be determined on the map whether or not it is in a reproducible range. In addition to the method described above, a method of combining the engine exhaust temperature, the coolant temperature, the intake air amount and the like based on the rotation speed and the fuel injection amount may be used as the operating state detection means. The fuel injection amount can be estimated from the injection period in the case of the electronic injection type, and from the rack position and the engine speed in the case of the mechanical pump.
次に、パティキュレートの堆積具合を検知する検知手段について説明する。黒煙浄化装置２０には、パティキュレートの堆積具合を検知する検知手段として図２に示すようにパティキュレートフィルタ１前後の差圧を計るための差圧センサ３３が設けられている。該差圧センサ３３はコントローラ４に接続されている。差圧センサ３３によりパティキュレートフィルタ１前後の差圧（フィルタ目詰まりによる差圧）が検出されてコントローラ４へと送られる。この差圧センサ３３の検出値に基づいてコントローラ４内に予め記憶されている機関トルク特性のマップと差圧との関係（背圧マップ）に基づき、パティキュレートフィルタ１へのパティキュレートの堆積具合を検知する。または、予め差圧値とパティキュレート堆積量との関係を示すマップを準備しておき、差圧から直接的にパティキュレート堆積量を推定し、堆積具合を検知してもかまわない。
Next, detection means for detecting the degree of particulate deposition will be described. As shown in FIG. 2, the black
また、パティキュレートの再生必要堆積量としては、パティキュレートフィルタ１の差圧が限界以上になり排気背圧が機関性能を損なうほど悪くなり背圧限界となる堆積量と、フィルタ１上にパティキュレートが溜まった状態で、フィルタ温度が高くて酸素量が多い状態である高負荷から低負荷に落とした場合、その直後にパティキュレートが急激に酸化し温度が１０００℃を超えるような状態になる限界堆積量との両方の限界がある。前者は一般に各運転状態での背圧マップとしての閾値をもち、後者はフィルタ容積あたりのパティキュレートの堆積質量を推定した値で閾値を設けるものである。後述する再生注意モードの判定方法としては、幾つかあるが、本実施例では前後者各々の堆積量の閾値のうち、低い方の閾値を超える直前（限界閾値近傍）となるパティキュレート堆積量を再生注意モードとする。また、再生注意モードまでに至らないパティキュレート堆積量を通常モードとする。前記限界閾値近傍とは閾値を含まず、該閾値から下限値の所定領域を適宜設定することができる。なお、パティキュレートの堆積具合を検知する方法としては、上記の検知方法に特に限定するものではなく、例えば、エンジンの回転速度や負荷等の運転状態の運転履歴による積算または上記差圧による方法と運転履歴の積算との組合せなどの方法によりパティキュレートの堆積具合を推定してもかまわない。 In addition, the amount of particulate matter that needs to be regenerated is such that the differential pressure of the particulate filter 1 becomes more than the limit and the exhaust back pressure deteriorates so as to impair the engine performance. When the filter temperature is high and the amount of oxygen is high, when dropping from a high load to a low load, the particulates will oxidize rapidly and the temperature will exceed 1000 ° C. There is a limit to both the amount of deposition. The former generally has a threshold value as a back pressure map in each operation state, and the latter provides a threshold value by estimating the accumulated mass of particulates per filter volume. There are several methods for determining the regeneration attention mode to be described later. In this embodiment, the particulate deposition amount immediately before exceeding the lower threshold (near the limit threshold) among the thresholds of the deposition amounts of the front and rear persons is set. Replay attention mode. Further, the particulate deposition amount that does not reach the regeneration caution mode is set to the normal mode. The vicinity of the limit threshold value does not include a threshold value, and a predetermined area of a lower limit value can be appropriately set from the threshold value. The method for detecting the degree of particulate accumulation is not particularly limited to the above detection method, for example, a method based on integration based on an operation history of an operating state such as engine rotation speed or load, or a method based on the above differential pressure. Particulate accumulation may be estimated by a method such as a combination with operation history integration.
次に、本発明に係るディーゼルエンジンの制御方法について図４を用いて説明する。まず、エンジン回転数、排気ガス温度がエンジン回転数センサ２１と排気ガス温度センサ１９によりそれぞれ検出されて信号がコントローラ４へと出力される。また、パティキュレートフィルタ１前後の差圧が差圧センサ３３により検出されて信号がコントローラ４へと出力される。そうして、該コントローラ４においてエンジン５の運転状態及びパティキュレートフィルタ１内のパティキュレートの堆積具合（堆積量）が検知される（ステップＳ１０）。次に、検知されたパティキュレートの堆積量により、前述した再生注意モードかどうかがコントローラ４により判定される（ステップＳ２０）。再生注意モードであると判定された場合は、次に再生注意モード解除堆積量以下になったかどうかが判定される（ステップ３０）。再生注意モード解除堆積量以下である場合は、再生注意モードが解除されて（ステップ３５）、機関運転状態を規制する運転マップを通常運転用（図１の実線部分：再生可能域、３００度前後までの加温による再生可能領域及び再生可能領域外を合わせた領域）に設定して（ステップ４０）、ステップ１００に移行する。前記ステップ３０において再生注意モード解除堆積量以下でない場合は、ステップ７０へと至る。前記ステップ２０において再生注意モードでないと判定された場合は、前述したように再生必要ＰＭ堆積量の限界閾値近傍かどうかが判定される（ステップ５０）。再生必要ＰＭ堆積量の限界閾値近傍であると判定された場合は再生注意モードとなり（ステップ６０）、再生必要ＰＭ堆積量の限界閾値近傍でないと判定された場合は、前記ステップ１０にリターンされる。前記ステップ６０の再生注意モードから、続いてコントローラ４により機関運転状態が通常運転用運転マップの再生可能領域内にあるかどうかが判定される（ステップ７０）。機関運転状態が再生可能領域内である場合は運転マップを通常運転用から再生注意用（図１の破線より上部領域を除く部分）に変更する（ステップ８０）。機関運転状態が再生可能領域にない場合、つまり機関運転状態が再生不可能領域にいる場合は前記ステップ１０にリターンされる。前記ステップ８０において前記運転マップが再生注意用となってから、パティキュレート堆積量が前述した通常モードなら再生不可領域へ入る運転状態かどうかが判定される（ステップ９０）。再生不可能領域へ入る運転状態であると判定された場合は、パティキュレートフィルタ１が再生中であることを示す再生中ランプが点灯する（ステップ９５）。再生不可能領域へ入る状態でない、つまり、再生注意用運転マップ（図１の破線より上部領域を除く部分）内で機関が運転されていると判定された場合には、再生中ランプが点灯していたら消灯する（ステップ１００）。前記ステップ７０において、さらに具体的に説明すると、低速高負荷域（図１の破線より上部領域）へはオペレータのアクセルや負荷の変動などにより通常運転の制御だとその領域の運転になるべきところが再生注意モードによる機関運転状態の規制制御によりその領域内の回転負荷内に規制されて制御される場合であり制御装置であるコントローラ４はその状態になっていることを機関運転状態（回転数出力）のモニターにより容易に判断できる。また、前記ステップ５０において、再生必要ＰＭ堆積量の限界閾値近傍より小さくなる場合、つまり通常モードとなった場合を、パティキュレートの再生が終了していると判断する。なお、上述したステップ１０（運転状態の把握）においては、エンジン回転数と排気ガス温度をモニターして運転状態の把握を行っているが、特に限定するものではなく、排気ガス温度のみを用いて運転状態を把握してもかまわない。
Next, the control method of the diesel engine which concerns on this invention is demonstrated using FIG. First, the engine speed and the exhaust gas temperature are detected by the
このようなディーゼルエンジンの制御方法を適用することで、一度再生不可能域を出たらパティキュレートが溜まっている間は、再生が終了したとコントローラ４により判断されるまで、再生不可能域への移動を禁止し、再生不可能域内でのエンジン運転を避ける制御をする。図１に示すように機関トルク特性を２種類持ち、通常運転では低回転域での機関トルク特性を通常運転用マップ（図１の実線部分：再生可能域、３００度前後までの加温による再生可能領域及び再生可能領域外を合わせた領域）でもち、パティキュレートが溜まった状態である再生注意モードになった場合は機関トルク特性を再生注意用マップ（図１の破線より上部領域を除く部分）のように再生不可能域からある程度余裕を持たせて右上がりの破線より上部領域を除く領域内で機関運転状態を規制して制御することにより若干のローエンドのトルク不足はあるが再生不可能域を回避できる。もし機関が不可能域で稼動中の場合は可能域まで移行後にこの制御に入る。 By applying such a control method for a diesel engine, once the particulates have accumulated once they exit the non-renewable area, the controller 4 determines that the regeneration has been completed until the controller 4 determines that the regeneration has ended. Prohibit movement and control to avoid engine operation in non-renewable area. As shown in FIG. 1, there are two types of engine torque characteristics. In normal operation, the engine torque characteristics in the low rotation range are shown in a map for normal operation (solid line portion in FIG. 1: regenerative range, regeneration by heating up to around 300 degrees). When the regeneration caution mode is entered in which the particulates are accumulated, the engine torque characteristics are shown on the regeneration caution map (the part excluding the upper region from the broken line in FIG. 1). As shown in Fig. 5), the engine operating state is regulated and controlled within a region excluding the upper region from the dashed line with a certain amount of margin from the non-recoverable region. The area can be avoided. If the engine is operating in the impossible range, this control is entered after shifting to the possible range.
このように、酸化触媒またはパティキュレートフィルタ１の何れか一方または両方を内部に有するディーゼルエンジン用黒煙浄化装置２０を有するディーゼルエンジン５を制御するためのディーゼルエンジン制御方法において、パティキュレートフィルタ１へのパティキュレートの堆積具合を検知する検知手段と、機関の運転状態を検知する検知手段と、機関の運転状態を制御する制御手段であるコントローラ４とを備え、パティキュレートフィルタ１の再生が必要なぐらいパティキュレートが堆積していると判断された場合、かつ、再生可能領域で運転されていると判断された場合に、パティキュレートフィルタ１の再生が終了したと判断されるまで再生不可能領域への移動を禁止する制御を行うことにより、パティキュレートが溜まった場合、機関運転状態が規制されるので、機関運転状態がパティキュレートフィルタの再生不可能領域に入ることを回避できる。また、機関が再生不可能領域で稼動中の場合は可能域まで移行後に機関トルク特性の制御を行うことで、パティキュレートが許容量以上溜まるのを防ぐことができる。そのため、燃費性能の悪化や暴走再生によるフィルタ破損を防ぐことができる。
Thus, in the diesel engine control method for controlling the diesel engine 5 having the diesel engine black
次に、本発明に係るディーゼルエンジンの制御方法の別実施例について説明する。再生不可能域でフィルタ１が長時間使われるのを防ぐために、この領域で使われていて、再生が必要となったときは、この領域から所定時間たっても機関運転状態（回転数出力）が移動しない場合、機関運転域を移行する制御、すなわち機関運転状態を図３の矢印のようにＡからＢに機関回転速度をゆっくり上げていく制御を行い、さらにその後再生不可能領域での運転を排除する。つまり斜め破線の上部領域部には入らないように制御を行う。つまり、再生不可能域で長時間等運転されるとパティキュレートの過堆積してしまうので再生可能域への強制移行をおこなう。そのための手段として前記スロットルアクチュエータ２６を作動させて、燃料噴射量をゆっくり上げていく。負荷の種類により移行状態は異なるが回転が徐々に上がりオペレータが違和感を感じなければそのまま再生可能域にまで回転数を上げて移行する。このとき負荷の形態によってトルクは決まり、該トルクは一定値に近いが多少増えたり減ったりする。図３においては、回転数出力がＡ（再生不可能領域）からＢ（再生可能領域）へと、等トルクで移行する例を示している。
Next, another embodiment of the diesel engine control method according to the present invention will be described. In order to prevent the filter 1 from being used for a long time in the non-renewable area, if it is used in this area and regeneration is required, the engine operating state (rotational speed output) will remain even after a predetermined time from this area. If the engine does not move, control for shifting the engine operating range, that is, control for slowly increasing the engine speed from A to B as indicated by the arrow in FIG. Exclude. That is, control is performed so as not to enter the upper area portion of the oblique broken line. In other words, if operation is performed for a long time in the non-renewable area, particulates will be excessively deposited, so that a forced transition to the reproducible area is performed. For this purpose, the
次に、上述した別実施例のディーゼルエンジンの制御方法について図５を用いて説明する。まず、エンジン回転数、排気ガス温度がエンジン回転数センサ２１と排気ガス温度センサ１９によりそれぞれ検出されて信号がコントローラ４へと出力される。また、パティキュレートフィルタ１前後の差圧が差圧センサ３３により検出されて信号がコントローラ４へと出力される。そうして、該コントローラ４においてエンジン５の運転状態及びパティキュレートフィルタ１内のパティキュレートの堆積具合（堆積量）が検知される（ステップＳ１０）。次に、検知されたパティキュレートの堆積量により、前述した再生注意モードかどうかがコントローラ４により判定される（ステップＳ２０）。再生注意モードであると判定された場合は、次に再生注意モード解除堆積量以下になったかどうかが判定される（ステップ３０）。再生注意モード解除堆積量以下である場合は、再生注意モードが解除されて（ステップ３５）、機関運転状態を規制する運転マップを通常運転用（図１の実線部分：再生可能域、３００度前後までの加温による再生可能領域及び再生可能領域外を合わせた領域）に設定して（ステップ４０）、ステップ１００に移行する。前記ステップ３０において再生注意モード解除堆積量以下でない場合は、ステップ７０へと至る。前記ステップ２０において再生注意モードでないと判定された場合は、前述したように再生必要ＰＭ堆積量の限界閾値近傍かどうかが判定される（ステップ５０）。再生必要ＰＭ堆積量の限界閾値近傍であると判定された場合は再生注意モードとなり（ステップ６０）、再生必要ＰＭ堆積量の限界閾値近傍でないと判定された場合は、前記ステップ１０にリターンされる。前記ステップ６０の再生注意モードから、続いてコントローラ４により機関運転状態が通常運転用運転マップの再生可能領域内にあるかどうかが判定される（ステップ７０）。機関運転状態が再生可能領域内である場合は運転マップを通常運転用から再生注意用（図１の破線より上部領域を除く部分）に変更する（ステップ８０）。機関運転状態が再生可能領域にない場合、つまり機関運転状態が再生不可能領域にいる場合は、該再生不可能領域にいる時間が規定時間を過ぎているかどうかが判定される（ステップ７１）。規定時間を過ぎていない場合は前記ステップ１０にリターンされる。規定時間を過ぎている場合は図３に示したようにコントローラ４により機関運転状態の再生可能域への移行制御を実施する（ステップ７２）。そうして移行制御を実施するとともに、再生中ランプが点灯する（ステップ９５）。前記ステップ８０において前記運転マップが再生注意用となってから、パティキュレート堆積量が前述した通常モードなら再生不可領域へ入る状態かどうかが判定される（ステップ９０）。再生不可能領域へ入る状態であると判定された場合は、パティキュレートフィルタ１が再生中であることを示す再生中ランプが点灯する（ステップ９５）。再生不可能領域へ入る状態でないと判定された場合には、つまり、再生注意用運転マップ（図１の破線より上部領域を除く部分）内で機関が運転されていると判定された場合には、再生中ランプが点灯していたら消灯する（ステップ１００）。
Next, the control method of the diesel engine of another Example mentioned above is demonstrated using FIG. First, the engine speed and the exhaust gas temperature are detected by the
このような制御方法において、オペレータが違和感を感じて操作レバー２３によりスロットルを下げるとエンジン５はエンスト気味になるのでオペレータは通常の過負荷時の対処と同じように再度スロットルを上げるか負荷を下げるので機関回転速度があがり機関運転状態が再生可能域へと移行できる。この操作も負荷変動がある作業ではよくある運転パターンのため、あまり違和感なくまたエンジン５がエンストすることもなく移行できる。これにより確実にパティキュレートの過堆積を防ぐことができる。再生終了は前述した回転負荷上のマップとして持つ差圧の閾値と再生時間や再生運転状態履歴などから判定する。具体的には、前記ステップ５０において、再生必要ＰＭ堆積量の限界閾値近傍より小さくなる場合、つまり通常モードとなった場合を、パティキュレートの再生が終了していると判断する。再生終了後は低回転高負荷域（図３）での運転を許容し運転可能範囲を広げるとともに低負荷域での再生補助を停止し燃費向上を図る。
In such a control method, if the operator feels uncomfortable and lowers the throttle with the
このように、前記パティキュレートフィルタ１の再生が必要なぐらいパティキュレートが堆積していると判断された場合、かつ、機関の運転状態が再生不可能領域にあると判断された場合に、運転状態が一定時間を経過しても再生可能領域へ移動しないときは再生可能領域に穏やかに移動させかつその後、再生が終了したと判断されるまで再生不可能領域への移動を禁止する制御を行うことにより、確実にパティキュレートの過堆積を防ぐことができる。 As described above, when it is determined that the particulates have accumulated to the extent that regeneration of the particulate filter 1 is necessary, and when it is determined that the operating state of the engine is in the non-renewable region, the operating state If it does not move to the reproducible area even after a certain period of time has passed, control is performed to gently move to the reproducible area and then prohibit movement to the nonreproducible area until it is determined that the reproduction has ended. Therefore, it is possible to reliably prevent the excessive deposition of particulates.
また、上述したように低速高負荷部分（図３の破線より上部領域である再生不可能領域）のトルクを削ると加速の時間が長くなったり、回転ダウン気味になりオペレータがトルク不足を感じる。そこでその状態はパティキュレートフィルタ１再生のためであることを認識してもらうために、その状態をオペレータに知らせる手段として再生運転モード中の表示を行う表示手段を運転操作部等に設置する。表示方法としては、例えば、図４、図５の制御フローのステップ９５に示すパティキュレートフィルタ１再生運転中のランプの点灯や点滅のようなものである。但し、再生不可能領域の運転頻度は最低速からの一気の加速や最低速からの負荷の突っ込みなど限られており、再生不可能領域にあるときと、その領域に入ろうとしてその回転負荷で制限されたときのみ、そのような再生中ランプを点灯させるようにすればほとんどこのランプが付くことはない。また、コントローラ４は再生不可能領域にあるときと、その領域に入ろうとしてその回転負荷で制限されたときのみの状態になっていることを機関運転状態（回転数出力）のモニターにより容易に判断できる。また、フィルタ再生のための排気ガス温度をヒーター等で加熱する排気加熱時の表示と兼ねることももちろん可能である。
Further, as described above, if the torque in the low-speed and high-load portion (the non-reproducible region that is the region above the broken line in FIG. 3) is reduced, the acceleration time becomes longer or the operator feels that the rotation is down and the operator feels insufficient torque. Therefore, in order to recognize that the state is due to the regeneration of the particulate filter 1, a display means for displaying in the regeneration operation mode is installed in the driving operation unit or the like as a means for notifying the operator of the state. The display method is, for example, lighting or blinking of the lamp during the particulate filter 1 regeneration operation shown in
このように、前記パティキュレートフィルタ１の再生が必要なぐらいパティキュレートが堆積していると判断された場合に、機関の運転状態が再生不可能領域にあるときと、再生不可能領域へ移行しようとしたときにのみ、そのことをオペレータに知らせる手段を持つことにより、低速高負荷領域の機関トルク特性を制御することで、オペレータがトルク不足であると感じても、フィルタ再生のためであると認識できる。 As described above, when it is determined that the particulates have accumulated so that the regeneration of the particulate filter 1 is necessary, the operation state of the engine is in the non-renewable region, and the transition is made to the non-renewable region. By only having a means for notifying the operator of this fact by controlling the engine torque characteristics in the low speed and high load region, even if the operator feels that the torque is insufficient, it is for filter regeneration. Can be recognized.
１ パティキュレートフィルタ
５ ディーゼルエンジン
１９ 排気ガス温度センサ
２０ 黒煙浄化装置
２１ エンジン回転数センサ
３３ 差圧センサ
1 Particulate Filter 5
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