JP6911508B2 - Exhaust purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備えた排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification device provided with a filter for collecting particulate matter in the exhaust.
例えばディーゼルエンジンの排気浄化装置は一般的に、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタを含む。そしてフィルタに一定量以上のＰＭが堆積した場合、この堆積したＰＭを燃焼除去するため、フィルタ再生が行われる。フィルタ再生に際しては排気通路内または筒内に昇温用燃料が追加供給される。 For example, an exhaust purification device for a diesel engine generally includes a filter that collects particulate matter (PM) in the exhaust. When a certain amount or more of PM is deposited on the filter, the filter is regenerated in order to burn and remove the accumulated PM. When the filter is regenerated, fuel for raising the temperature is additionally supplied into the exhaust passage or the cylinder.
排気浄化装置が、ＰＴＯ装置を備えた車両に適用される場合がある。またＰＴＯ装置の作動時にフィルタの自動再生（ＰＴＯ再生という）が行われることがある。ＰＴＯ再生は車両の停止中に行われる。 Exhaust purification devices may be applied to vehicles equipped with PTO devices. Further, when the PTO device is operated, the filter may be automatically regenerated (referred to as PTO regeneration). PTO regeneration is performed while the vehicle is stopped.
そして、ある特定のエンジン運転領域において、ＰＴＯ再生時のフィルタの目標入口ガス温度が高過ぎ、熱害が発生することがある。 Then, in a specific engine operating region, the target inlet gas temperature of the filter during PTO regeneration may be too high, causing heat damage.
この対策として、特定のエンジン運転領域においてＰＴＯ再生を実行する場合、他の領域でＰＴＯ再生を実行する場合に比べ、目標入口ガス温度を低くすることが考えられる。 As a countermeasure, it is conceivable to lower the target inlet gas temperature when PTO regeneration is executed in a specific engine operating region as compared with the case where PTO regeneration is executed in another region.
しかしこうすると、特定のエンジン運転領域でのＰＴＯ再生において、ＰＭの焼却量が減少し、その後のインターバルでＰＭがフィルタに過剰に蓄積する虞がある。 However, in this case, in PTO regeneration in a specific engine operating region, the amount of PM incinerated may decrease, and PM may be excessively accumulated in the filter at subsequent intervals.
そこで本発明は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、特定のエンジン運転領域でのＰＴＯ再生によりＰＭの焼却量が減少しても、その後のインターバルでＰＭがフィルタに過剰に蓄積するのを抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 Therefore, the present invention was conceived in view of the above circumstances, and the purpose is that even if the amount of PM incinerated decreases due to PTO regeneration in a specific engine operating region, PM is excessively accumulated in the filter at subsequent intervals. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine capable of suppressing the above.
本発明の一の態様によれば、
ＰＴＯ装置を備えた車両に適用される内燃機関の排気浄化装置であって、
排気通路に配置されたフィルタと、
前記ＰＴＯ装置の作動時における前記フィルタの自動再生であるＰＴＯ再生を実行するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
内燃機関の特定運転領域においてＰＴＯ再生が行われた場合に、特定運転領域外においてＰＴＯ再生が行われた場合よりも短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生を開始する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to one aspect of the invention
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine applied to a vehicle equipped with a PTO device.
With the filter placed in the exhaust passage,
A control unit configured to perform PTO regeneration, which is automatic regeneration of the filter when the PTO device is activated, and
With
The control unit is
Exhaust gas of an internal combustion engine characterized in that when PTO regeneration is performed in a specific operating region of the internal combustion engine, the next PTO regeneration is started at a shorter interval than when PTO regeneration is performed outside the specific operating region. Purification equipment is provided.
好ましくは、前記制御ユニットは、
特定運転領域でのＰＴＯ再生が行われた後に特定運転領域でのＰＴＯ作動運転が行われた場合、フィルタの前後差圧と、ＰＴＯ再生終了時からの車両の走行距離とに基づいて次回のＰＴＯ再生開始タイミングを決定し、かつ、
ＰＴＯ再生終了時からの経過時間と仮想車速とに基づいて前記走行距離を計算する。
Preferably, the control unit is
When the PTO operation operation is performed in the specific operation area after the PTO regeneration in the specific operation area is performed, the next PTO is based on the front-rear differential pressure of the filter and the mileage of the vehicle from the end of the PTO reproduction. Determine the playback start timing and
The mileage is calculated based on the elapsed time from the end of PTO reproduction and the virtual vehicle speed.
好ましくは、前記制御ユニットは、計算した走行距離が所定の閾値に達した時に次回のＰＴＯ再生を開始する。 Preferably, the control unit starts the next PTO regeneration when the calculated mileage reaches a predetermined threshold.
好ましくは、前記制御ユニットは、
前記特定運転領域を含んでより拡大された小インターバル領域においてＰＴＯ再生が行われた場合に、小インターバル領域外においてＰＴＯ再生が行われた場合よりも短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生を開始する。
Preferably, the control unit is
When the PTO reproduction is performed in the expanded small interval region including the specific operation region, the next PTO reproduction is started at a shorter interval than when the PTO reproduction is performed outside the small interval region.
本発明によれば、特定のエンジン運転領域でのＰＴＯ再生によりＰＭの焼却量が減少しても、その後のインターバルでＰＭがフィルタに過剰に蓄積するのを抑制することができる。 According to the present invention, even if the amount of PM incinerated decreases due to PTO regeneration in a specific engine operating region, it is possible to suppress excessive PM accumulation in the filter at subsequent intervals.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, it should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments.
［装置構成］
図１は、本実施形態の排気浄化装置が適用された内燃機関を示す。内燃機関（エンジンともいう）１は、車両（図示せず）に搭載された多気筒（直列４気筒）ディーゼルエンジンである。本実施形態の車両は、ＰＴＯ（Power Take Off：動力取り出し装置）装置１９を備えた車両すなわちＰＴＯ車両であり、例えば消防車等の作業車両である。なおエンジン１はガソリンエンジンであってもよく、その気筒数、形式等に特に制限はない。
[Device configuration]
FIG. 1 shows an internal combustion engine to which the exhaust gas purification device of the present embodiment is applied. The internal combustion engine (also referred to as an engine) 1 is a multi-cylinder (in-line 4-cylinder) diesel engine mounted on a vehicle (not shown). The vehicle of the present embodiment is a vehicle provided with a PTO (Power Take Off)
エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された吸気通路３および排気通路４と、ターボチャージャ１４と、燃料噴射装置５とを備える。エンジン本体２は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
The
燃料噴射装置５は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた第１燃料噴射弁すなわちインジェクタ７と、インジェクタ７に接続されたコモンレール８とを備える。インジェクタ７は、シリンダ９内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタである。コモンレール８は、インジェクタ７から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
The fuel injection device 5 includes a common rail type fuel injection device, and includes a first fuel injection valve, that is, an
吸気通路３は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された吸気マニホールド１０と、吸気マニホールド１０の上流端に接続された吸気管１１とにより主に画成される。吸気マニホールド１０は、吸気管１１から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管１１には、上流側から順に、エアクリーナ１２、エアフローメータ１３、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４Ｃ、インタークーラ１５、および電子制御式の吸気スロットルバルブ１６が設けられる。エアフローメータ１３は、エンジン１の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー（ＭＡＦ）センサ等とも称される。
The
排気通路４は、エンジン本体２（特にシリンダヘッド）に接続された排気マニホールド２０と、排気マニホールド２０の下流側に接続された排気管２１とにより主に画成される。排気マニホールド２０は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管２１、もしくは排気マニホールド２０と排気管２１の間には、ターボチャージャ１４のタービン１４Ｔが設けられる。タービン１４Ｔより下流側の排気通路４には、上流側から順に、酸化触媒２２、フィルタ２３、選択還元型ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６が設けられる。これらは排気後処理を実行する後処理部材をなす。フィルタ２３とＮＯｘ触媒２４の間の排気通路４には、還元剤としての尿素水を添加する添加弁２５が設けられる。
The
酸化触媒２２は、排気中の未燃成分（炭化水素ＨＣおよび一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温する。フィルタ２３は、連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）とも称され、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭとも称す）を捕集すると共に、その捕集したＰＭを貴金属と反応させて連続的に燃焼除去する。フィルタ２３には、ハニカム構造の基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられる。
The
ＮＯｘ触媒２４は、ＳＣＲとも称され、添加弁２５から添加された尿素水に由来するアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元浄化する。アンモニア酸化触媒２６は、ＮＯｘ触媒２４から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。なおＮＯｘ触媒２４は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＬＮＴ）であってもよい。
The NOx catalyst 24, also referred to as SCR, reduces and purifies NOx in the exhaust gas using ammonia derived from urea water added from the
エンジン１はＥＧＲ装置３０をも備える。ＥＧＲ装置３０は、排気通路４内（特に排気マニホールド２０内）の排気ガスの一部（ＥＧＲガスという）を吸気通路３内（特に吸気マニホールド１０内）に還流させるためのＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁３３とを備える。
The
また、本実施形態は、それぞれ排気通路４に設けられた電子制御式の排気スロットルバルブ３７と、第２燃料噴射弁としての排気インジェクタ３８とを備える。本実施形態において、これらはタービン１４Ｔと酸化触媒２２の間の排気通路４に設けられ、排気スロットルバルブ３７より下流側に排気インジェクタ３８が配置される。但しこれらの設置位置は変更可能である。排気インジェクタ３８は、後述するフィルタ再生の際、排気通路４内に燃料を噴射する。
Further, the present embodiment includes an electronically controlled
このエンジン１を制御するための制御装置が車両に搭載されている。制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット（ＥＣＵと称す）１００を有する。ＥＣＵ１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、筒内インジェクタ７、吸気スロットルバルブ１６、添加弁２５、ＥＧＲ弁３３、排気スロットルバルブ３７および排気インジェクタ３８を制御するように構成され、プログラムされている。なお特に断らない限り、吸気スロットルバルブ１６および排気スロットルバルブ３７は全開に制御されているものとする。
A control device for controlling the
制御装置は、以下のセンサ類も有する。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ１３の他、エンジンの回転速度、具体的には毎分当たりの回転数（ｒｐｍ）を検出するための回転速度センサ４０と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ４１とが設けられる。また、酸化触媒２２、フィルタ２３、ＮＯｘ触媒２４およびアンモニア酸化触媒２６の各々の入口部の排気ガス温度（入口ガス温度）を検出するための排気温センサ４２，４３，４４，４６が設けられている。また、フィルタ２３の入口部および出口部における排気圧の差圧（前後差圧）を検出するための差圧センサ４５が設けられている。また、運転者により手動操作される手動再生スイッチ４７が設けられている。これらセンサ類の出力信号はＥＣＵ１００に送られる。
The control device also has the following sensors. Regarding these sensors, in addition to the above-mentioned
ところでエンジン本体２は、クラッチ１７を介して変速機１８に接続されている。変速機１８にはエンジン動力を取り出すためのＰＴＯ装置１９が付設されている。ＰＴＯ装置１９には図示しない作業機器が接続可能であり、作業機器が接続された場合、取り出されたエンジン動力により作業機器が駆動される。
By the way, the
ＰＴＯ装置１９の作動状態を切り替えるためのＰＴＯスイッチ４８と、ＰＴＯ装置１９に送られるエンジン動力の大きさを調節するためのＰＴＯアクセル４９とが設けられる。これらＰＴＯスイッチ４８およびＰＴＯアクセル４９の出力信号もＥＣＵ１００に送られる。ＥＣＵ１００は、ＰＴＯスイッチ４８がオンのとき、ＰＴＯ装置１９を、エンジン動力取出可能な作動状態とし、ＰＴＯスイッチ４８がオフのとき、ＰＴＯ装置１９を、エンジン動力取出不可の停止状態とする。またＥＣＵ１００は、ＰＴＯスイッチ４８がオンのとき、ＰＴＯアクセル４９の操作量に応じて筒内インジェクタ７の燃料噴射量を制御し、エンジン１を制御する。すなわちＰＴＯアクセル４９は車両のアクセルペダルの代わりに用いられる。
A PTO switch 48 for switching the operating state of the
［フィルタ再生］
次に、本実施形態のフィルタ再生について説明する。
[Filter playback]
Next, the filter reproduction of the present embodiment will be described.
ＥＣＵ１００は、フィルタ２３に堆積したＰＭを燃焼除去し、フィルタ２３を再生するために、フィルタ再生（またはフィルタ再生制御、以下同様）を実行する。ここでフィルタ再生は、手動再生スイッチ４７がドライバによりオンされたことにより実行される手動再生と、手動再生スイッチ４７がオンされない状態（オフの状態）で自動的に実行される自動再生とに大別される。また自動再生は、ＰＴＯ装置１９の停止時（ＰＴＯ停止時という）、具体的にはＰＴＯスイッチ４８のオフ時に行われる通常再生と、ＰＴＯ装置１９の作動時（ＰＴＯ作動時という）、具体的にはＰＴＯスイッチ４８のオン時に行われるＰＴＯ再生とに分類される。通常再生は車両の通常運転中（走行中または停止中）に行われる。他方ＰＴＯ再生は、作業機器によるＰＴＯ作業中に行われるため、車両の停止中に行われる。本実施形態は自動再生、すなわち通常再生とＰＴＯ再生について特徴がある。
The
まず、通常再生とＰＴＯ再生の開始条件について説明する。図２には、再生開始タイミングを決定するためのマップを示し、このマップはＥＣＵ１００に記憶されている。横軸は、前回の再生終了時期からの車両の走行距離Ｌ（ｋｍ）である。縦軸は、フィルタ２３の前後の差圧Ｐである。図中の線ａは、走行距離Ｌに応じて変化する差圧閾値Ｐｔｈを示し、線ｂは、差圧Ｐに拘わらず一定の走行距離閾値Ｌｔｈを示す。あくまで一例であるが、走行距離閾値Ｌｔｈは例えば７５０（ｋｍ）である。
First, the conditions for starting normal reproduction and PTO reproduction will be described. FIG. 2 shows a map for determining the reproduction start timing, and this map is stored in the
基本的に、差圧センサ４５により検出された実際の差圧Ｐが差圧閾値Ｐｔｈ以上となるか、または前回の再生終了時期から計測される車両の実際の走行距離Ｌが距離閾値Ｌｔｈ以上に達した時、通常再生とＰＴＯ再生は開始される。例えば点ｃから出発して、走行距離Ｌが増えず（車両停止中）、差圧Ｐが差圧閾値Ｐｔｈに達した時（点ｄ）、再生が開始される。あるいは、差圧Ｐがほぼ一定のまま走行距離Ｌが距離閾値Ｌｔｈに達した時（点ｅ）、再生が開始される。このように通常再生とＰＴＯ再生は差圧条件と距離条件のいずれか一方が満たされたときに開始されるようになっている。
Basically, the actual differential pressure P detected by the
再生が開始されると、ＥＣＵ１００は、図３に示すスケジュールマップに従って再生を実行し、終了する。このスケジュールマップもＥＣＵ１００に記憶されている。横軸は、再生開始時からの経過時間ｔ（ｍｉｎ）である。縦軸は温度Ｔ（℃）である。
When the reproduction is started, the
図中の線ａは、通常再生時におけるフィルタ２３の目標入口ガス温度ＴＧＮ１を示し、線ｂは、ＰＴＯ再生時におけるフィルタ２３の目標入口ガス温度ＴＧＰ１を示す。再生中、ＥＣＵ１００は、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが目標入口ガス温度ＴＧＮ１，ＴＧＰ１に近づくよう、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆを昇温制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、排気インジェクタ３８から昇温用燃料を噴射させ、この昇温用燃料を酸化触媒２２で燃焼させて、フィルタ２３に供給される排気ガスを昇温する。これによりフィルタ２３自体が昇温され、フィルタ内部に蓄積したＰＭが燃焼除去される。なお、排気インジェクタ３８から昇温用燃料を噴射することに代えてもしくは加えて、筒内インジェクタ７から昇温用燃料を追加で噴射するポスト噴射またはアフタ噴射を行ってもよい。
The line a in the figure shows the target inlet gas temperature TGN1 of the
まず通常再生時について説明する。通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１は経過時間ｔに応じて変化し、本実施形態では、経過時間ｔが大きくなるにつれ段階的に上昇する。すなわち、０≦ｔ＜ｔ１のときＴＧＮ１＝Ｔ１で一定であり、ｔ１≦ｔ＜ｔ２のときＴＧＮ１はＴ１からＴ２まで比例的に上昇する。ｔ２≦ｔ＜ｔ３のときＴＧＮ１＝Ｔ２で一定であり、ｔ３≦ｔ＜ｔ４のときＴＧＮ１はＴ２からＴ３まで比例的に上昇する。ｔ４≦ｔ＜ｔ５のときＴＧＮ１＝Ｔ３で一定であり、ｔ＝ｔ５に達した時点で再生が終了する。あくまで一例であるが、Ｔ２は例えば６００（℃）である。 First, the normal playback will be described. The target inlet gas temperature TGN1 during normal regeneration changes according to the elapsed time t, and in the present embodiment, the target inlet gas temperature TGN1 gradually increases as the elapsed time t increases. That is, when 0 ≦ t <t1, TGN1 = T1 is constant, and when t1 ≦ t <t2, TGN1 increases proportionally from T1 to T2. When t2 ≦ t <t3, TGN1 = T2 is constant, and when t3 ≦ t <t4, TGN1 increases proportionally from T2 to T3. When t4 ≦ t <t5, TGN1 = T3 is constant, and the reproduction ends when t = t5 is reached. As an example, T2 is, for example, 600 (° C.).
ＥＣＵ１００は、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆと、目標入口ガス温度ＴＧＮ１との温度差ΔＴ＝ＴＧＮ１−Ｔｄｐｆに基づき、排気インジェクタ３８の燃料噴射量をフィードバック制御する。具体的には温度差ΔＴが大きいほど燃料噴射量を増加し、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆを目標入口ガス温度ＴＧＮ１に早く近づけるようにする。これにより、スケジュールマップに従って再生を実行する限り、再生終了と同時にフィルタ２３内に蓄積したＰＭを漏れなく除去することができる。なおフィードバック制御は公知のＰＩＤ制御等によりなされる。
The
経過時間ｔはＥＣＵ１００に内蔵のタイマもしくはカウンタによりカウントされるが、このカウントは、温度差ΔＴが所定値以内のときのみ実行される。その理由は、温度差ΔＴが過大であるときには実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが目標入口ガス温度ＴＧＮ１に比べて著しく低く、ＰＭ燃焼量が少ないため、このときの時間も経過時間ｔに含めてしまうと再生終了時にＰＭの燃え残りが発生する可能性があるからである。
The elapsed time t is counted by a timer or counter built in the
図中の線ｃは、カウントが実行される最小のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎを示す。この最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度ＴＧＮ１から所定の温度差を減じて得られる。この最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは図示の如くスケジュールマップに入力されていてもよいが、計算によって求めてもよい。 The line c in the figure indicates the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin for which counting is performed. The minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin is obtained by subtracting a predetermined temperature difference from the target inlet gas temperature TGN1. The minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin may be input to the schedule map as shown in the figure, but may be calculated.
０≦ｔ＜ｔ１のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度Ｔ１から温度差ΔＴ１を減じて得られるＴ１Ｃで一定とされる。またｔ２≦ｔ＜ｔ３のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度Ｔ２から温度差ΔＴ２を減じて得られるＴ２Ｃで一定とされる。またｔ４≦ｔ＜ｔ５のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度Ｔ３から温度差ΔＴ３を減じて得られるＴ３Ｃで一定とされる。 When 0 ≦ t <t1, the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin is constant at T1C obtained by subtracting the temperature difference ΔT1 from the target inlet gas temperature T1. When t2 ≦ t <t3, the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin is constant at T2C obtained by subtracting the temperature difference ΔT2 from the target inlet gas temperature T2. When t4 ≦ t <t5, the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin is constant at T3C obtained by subtracting the temperature difference ΔT3 from the target inlet gas temperature T3.
ｔ１≦ｔ＜ｔ２のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、Ｔ１ＣからＴ２Ｃまで比例的に上昇する。ここでΔＴ１＜ΔＴ２であり、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎの上昇勾配は目標入口ガス温度ＴＧＮ１の上昇勾配より小さい。 When t1 ≦ t <t2, the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin rises proportionally from T1C to T2C. Here, ΔT1 <ΔT2, and the ascending gradient of the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin is smaller than the ascending gradient of the target inlet gas temperature TGN1.
同様に、ｔ３≦ｔ＜ｔ４のとき、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、Ｔ２ＣからＴ３Ｃまで比例的に上昇する。ここでΔＴ２＜ΔＴ３であり、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎの上昇勾配は目標入口ガス温度ＴＧＮ１の上昇勾配より小さい。 Similarly, when t3 ≦ t <t4, the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin increases proportionally from T2C to T3C. Here, ΔT2 <ΔT3, and the ascending gradient of the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin is smaller than the ascending gradient of the target inlet gas temperature TGN1.
このように、経過時間ｔが大きくなるほど、あるいは目標入口ガス温度ＴＧＮ１が高くなるほど、経過時間ｔがカウントされる最大温度差ΔＴ１〜ΔＴ３は拡大される。再生が進むにつれフィルタ温度は上昇するが、本実施形態はこうした傾向を踏まえて最大温度差ΔＴ１〜ΔＴ３を徐々に拡大し、経過時間ｔのカウントの適正化を図っている。 As described above, as the elapsed time t increases or the target inlet gas temperature TGN1 increases, the maximum temperature difference ΔT1 to ΔT3 in which the elapsed time t is counted increases. The filter temperature rises as the regeneration progresses, but in this embodiment, the maximum temperature difference ΔT1 to ΔT3 is gradually increased in consideration of such a tendency, and the counting of the elapsed time t is optimized.
次に、ＰＴＯ再生時について説明する。ＰＴＯ再生時は通常再生時より単純であり、ＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１は経過時間ｔに拘わらずＴ４で一定である。ＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１は通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１より低く、Ｔ４＜Ｔ１である。またＰＴＯ再生は、通常再生より長い時間実行される。すなわち通常再生は経過時間ｔがｔ５に達するまで実行されるが、ＰＴＯ再生は経過時間ｔがｔ５より長いｔ６に達するまで実行される。あくまで一例であるが、例えばＴ４は５５０（℃）、ｔ６は２８（ｍｉｎ）である。 Next, the time of PTO reproduction will be described. The PTO regeneration is simpler than the normal regeneration, and the target inlet gas temperature TGP1 during the PTO regeneration is constant at T4 regardless of the elapsed time t. The target inlet gas temperature TGP1 during PTO regeneration is lower than the target inlet gas temperature TGN1 during normal regeneration, and T4 <T1. Further, the PTO reproduction is executed for a longer time than the normal reproduction. That is, the normal regeneration is executed until the elapsed time t reaches t5, but the PTO regeneration is executed until the elapsed time t reaches t6, which is longer than t5. As an example, T4 is 550 (° C.) and t6 is 28 (min).
ＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１が通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１より低い理由は、熱害を防止または抑制するためである。すなわち、ＰＴＯ再生時には車両が停止しているため、排気管２１の下流端（テールパイプ）２１Ａから過度に高温の排気ガスが排出されると、その下流端付近の物体（タイヤ、路面等）が熱で溶損し、熱害を被る可能性がある。従ってこの熱害を抑制するため、ＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１を通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１より低下させている。
The reason why the target inlet gas temperature TGP1 during PTO regeneration is lower than the target inlet gas temperature TGN1 during normal regeneration is to prevent or suppress heat damage. That is, since the vehicle is stopped during PTO regeneration, when an excessively high temperature exhaust gas is discharged from the downstream end (tail pipe) 21A of the
また、この目標温度低下分を補うため、ＰＴＯ再生の再生時間（ｔ６）を通常再生の再生時間（ｔ５）より長くしている。 Further, in order to compensate for this decrease in the target temperature, the reproduction time (t6) of the PTO reproduction is made longer than the reproduction time (t5) of the normal reproduction.
フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆの具体的な昇温方法は通常再生時と同じである。ＥＣＵ１００は、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆと、目標入口ガス温度ＴＧＰ１との温度差ΔＴ＝ＴＧＰ１−Ｔｄｐｆに基づき、排気インジェクタ３８の燃料噴射量をフィードバック制御する。
The specific method for raising the filter inlet gas temperature Tdpf is the same as during normal regeneration. The
また、経過時間ｔのカウントも、温度差ΔＴが所定値以内のときのみ実行される。図中の線ｄは、カウントが実行される最小のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎを示す。０≦ｔ＜ｔ６の全期間に亘って、最小フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆｍｉｎは、目標入口ガス温度Ｔ４から温度差ΔＴ４を減じて得られるＴ４Ｃで一定とされる。 Further, the counting of the elapsed time t is also executed only when the temperature difference ΔT is within a predetermined value. The line d in the figure indicates the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin for which counting is performed. Over the entire period of 0 ≦ t <t6, the minimum filter inlet gas temperature Tdpfmin is constant at T4C obtained by subtracting the temperature difference ΔT4 from the target inlet gas temperature T4.
［本実施形態の第１の特徴］
次に、本実施形態の第１の特徴について説明する。この第１の特徴は通常再生に関する。
[First feature of this embodiment]
Next, the first feature of this embodiment will be described. This first feature relates to normal reproduction.
図３に示したように、通常再生時の目標入口ガス温度ＴＧＮ１は経過時間ｔが大きくなるにつれ上昇する。しかしこのとき、目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３が、下流側のＮＯｘ触媒２４にとって不都合であることが判明した。 As shown in FIG. 3, the target inlet gas temperature TGN1 during normal regeneration rises as the elapsed time t increases. However, at this time, it was found that the maximum value T3 of the target inlet gas temperature TGN1 is inconvenient for the NOx catalyst 24 on the downstream side.
すなわち、ＮＯｘ触媒２４の入口ガス温度（ＳＣＲ入口ガス温度という）Ｔｓｃｒにはハード上の要請から定まる許容上限値が存在し、この許容上限値は、目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３より低い。このため、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが最大値Ｔ３に等しく制御され、フィルタ２３から最大値Ｔ３に近い温度の排気ガスが排出されたとき、これが温度低下しないままＮＯｘ触媒２４に流入し、ＮＯｘ触媒２４に熱的ダメージを与える可能性がある。
That is, the inlet gas temperature (referred to as SCR inlet gas temperature) TScr of the NOx catalyst 24 has an allowable upper limit value determined from the hardware requirement, and this allowable upper limit value is lower than the maximum value T3 of the target inlet gas temperature TGN1. Therefore, when the actual filter inlet gas temperature Tdpf is controlled to be equal to the maximum value T3 and the exhaust gas having a temperature close to the maximum value T3 is discharged from the
他方、フィルタ側から見れば、フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆをできるだけ高くする方が有利である。その理由は、フィルタ温度を上昇させてＰＭ燃焼速度を高めることができるからである。また同時に酸化触媒２２自体の温度が高くなることにより、その前面部へのＰＭ付着を抑制できるからである。
On the other hand, when viewed from the filter side, it is advantageous to make the filter inlet gas temperature Tdpf as high as possible. The reason is that the filter temperature can be raised to increase the PM combustion rate. At the same time, the temperature of the
ところで、図４に示すように、フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆがエンジン回転数Ｎｅに拘わらず一定であるとき、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒはエンジン回転数Ｎｅの上昇につれ上昇し、フィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆに近づく傾向がある。すなわち、高回転側では、排気ガスの流速が速く、排気ガスがフィルタ２３からＮＯｘ触媒２４に至るまでの間に排気管２１に伝達する放熱量が少ない。このため、フィルタ入口ガス温度ＴｄｐｆからＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒへの温度低下量は少なくなり、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒはフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆより僅かに低い、比較的高い値となる。他方、低回転側では、排気ガスの流速が遅く、排気ガスがフィルタ２３からＮＯｘ触媒２４に至るまでの間に排気管２１に伝達する放熱量が多い。このため、フィルタ入口ガス温度ＴｄｐｆからＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒへの温度低下量は多くなり、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒはフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆより顕著に低い、比較的低い値となる。
By the way, as shown in FIG. 4, when the filter inlet gas temperature Tdpf is constant regardless of the engine speed Ne, the SCR inlet gas temperature TScr rises as the engine speed Ne rises and approaches the filter inlet gas temperature Tdpf. Tend. That is, on the high rotation side, the flow velocity of the exhaust gas is high, and the amount of heat dissipated transmitted to the
本実施形態の場合、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値は、目標入口ガス温度ＴＧＮ１の中間値Ｔ２に等しい。従って、エンジンの高回転側で目標入口ガス温度ＴＧＮ１を最大値Ｔ３に定めてしまうと、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒが最大値Ｔ３付近の許容上限値を超えた値となってしまい、ＮＯｘ触媒２４にダメージを与える可能性がある。 In the case of the present embodiment, the allowable upper limit value of the SCR inlet gas temperature Tscr is equal to the intermediate value T2 of the target inlet gas temperature TGN1. Therefore, if the target inlet gas temperature TGN1 is set to the maximum value T3 on the high rotation side of the engine, the SCR inlet gas temperature Tscr exceeds the allowable upper limit value near the maximum value T3, and the NOx catalyst 24 becomes May cause damage.
しかしながら、目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３を一律に中間値Ｔ２に変更してしまうと、ＮＯｘ触媒２４のダメージを抑制できる代わりに、フィルタ昇温にとって不利である。 However, if the maximum value T3 of the target inlet gas temperature TGN1 is uniformly changed to the intermediate value T2, damage to the NOx catalyst 24 can be suppressed, but it is disadvantageous for raising the temperature of the filter.
他方、エンジンが低回転側であれば、目標入口ガス温度ＴＧＮ１が最大値Ｔ３であっても、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒはそれより大分低下した値となるため、許容上限値を超えず、ＮＯｘ触媒２４にとって問題のない値となる可能性がある。 On the other hand, if the engine is on the low speed side, even if the target inlet gas temperature TGN1 is the maximum value T3, the SCR inlet gas temperature Tscr will be a value that is much lower than that, so it will not exceed the allowable upper limit value and the NOx catalyst There is a possibility that the value will not be a problem for 24.
そこで本実施形態では、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒２４へのダメージ抑制との両立の観点から、エンジン運転状態に応じた別のフィルタ目標入口ガス温度ＴＧＮ２を定め、この目標入口ガス温度ＴＧＮ２にも基づいて通常再生を行うようにした。 Therefore, in the present embodiment, from the viewpoint of achieving both the temperature rise of the filter and the suppression of damage to the NOx catalyst 24, another filter target inlet gas temperature TGN2 is determined according to the engine operating state, and is also based on this target inlet gas temperature TGN2. I tried to perform normal playback.
すなわちＥＣＵ１００は、図３に示した前述のスケジュールマップから、経過時間ｔに応じた第１目標温度である第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１を決定する。その一方でＥＣＵ１００は、図５に示す所定のマップから、エンジン運転状態に応じた第２目標温度である第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２を決定する。ＥＣＵ１００は、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１および第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２のうちいずれか低い方を目標入口ガス温度ＴＧＮに設定する。そしてこの目標入口ガス温度ＴＧＮに近づくよう、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆを制御する。これが本実施形態の第１の特徴である。
That is, the
図５に示すマップはＥＣＵ１００に記憶されている。マップの横軸はエンジン回転数Ｎｅであり、縦軸は燃料噴射量、特にインジェクタ７への指示噴射量としての目標燃料噴射量Ｑである。Ｑｍａｘは目標燃料噴射量Ｑの最大値である。
The map shown in FIG. 5 is stored in the
なおＥＣＵ１００は、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに基づき、図示しない燃料噴射量マップに従って、目標燃料噴射量Ｑを算出する。目標燃料噴射量Ｑは、エンジン負荷を表すパラメータであり、このパラメータについては目標燃料噴射量Ｑ以外にもアクセル開度等の任意のパラメータを採用できる。次いでＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに基づき、図５のマップに従って、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２を決定する。
The
図５のマップにおいては、エンジンの全運転領域がほぼ回転数方向に複数（六つ）の領域に分割され、各領域に、高回転側から低回転側に向かって徐々に高くなる第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２の値Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９，Ｔ１０が入力されている。このうち、最も高回転側の領域の値Ｔ５は、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２の最小値である。最小値Ｔ５は、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値に等しく、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１の中間値Ｔ２にも等しい。なお最小値Ｔ５は、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値にほぼ等しい値であればよく、許容上限値に等しい値であってもよいし、許容上限値付近の値であってもよい。最小値Ｔ５は当然に、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３より低い値である。最も低回転側の領域の値Ｔ１０は、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２の最大値である。最大値Ｔ１０は本実施形態の場合、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１の最大値Ｔ３と等しくされている。 In the map of FIG. 5, the entire operating region of the engine is divided into a plurality (six) regions in the direction of the number of revolutions, and each region is gradually increased from the high rotation side to the low rotation side. The values T5, T6, T7, T8, T9, and T10 of the inlet gas temperature TGN2 are input. Of these, the value T5 in the region on the highest rotation side is the minimum value of the second target inlet gas temperature TGN2. The minimum value T5 is equal to the permissible upper limit of the SCR inlet gas temperature Tscr and is also equal to the median value T2 of the first target inlet gas temperature TGN1. The minimum value T5 may be a value substantially equal to the allowable upper limit value of the SCR inlet gas temperature TScr, may be a value equal to the allowable upper limit value, or may be a value near the allowable upper limit value. The minimum value T5 is naturally lower than the maximum value T3 of the first target inlet gas temperature TGN1. The value T10 in the region on the lowest rotation side is the maximum value of the second target inlet gas temperature TGN2. In the case of this embodiment, the maximum value T10 is equal to the maximum value T3 of the first target inlet gas temperature TGN1.
例えば、図３に示すｔ４〜ｔ５の期間内では、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１として値Ｔ３が決定される。このときにエンジン運転状態が図５に示す最も高回転側のＴ５領域にある場合、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２としては値Ｔ５が決定される。Ｔ３とＴ５が比較され、Ｔ５の方が低いので、Ｔ５が目標入口ガス温度ＴＧＮに設定され、Ｔ５に近づくよう実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが制御される。 For example, within the period t4 to t5 shown in FIG. 3, the value T3 is determined as the first target inlet gas temperature TGN1. At this time, when the engine operating state is in the T5 region on the highest rotation side shown in FIG. 5, the value T5 is determined as the second target inlet gas temperature TGN2. Since T3 and T5 are compared and T5 is lower, T5 is set to the target inlet gas temperature TGN and the actual filter inlet gas temperature Tdpf is controlled to approach T5.
すると、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが最高でもＴ５までしか上昇しないため、実際のＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒも許容上限値以下に抑えられる。従って、ＮＯｘ触媒２４への熱的ダメージを回避できる。 Then, since the actual filter inlet gas temperature Tdpf rises only up to T5 at the maximum, the actual SCR inlet gas temperature Tscr is also suppressed to the allowable upper limit value or less. Therefore, thermal damage to the NOx catalyst 24 can be avoided.
他方、ｔ４〜ｔ５の期間内で、エンジン運転状態が図５に示す最も低回転側のＴ１０領域にある場合、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２としては値Ｔ１０が決定される。Ｔ３とＴ１０が比較され、両者は等しいので、Ｔ３（Ｔ１０でもよい）が目標入口ガス温度ＴＧＮに設定され、Ｔ３に近づくよう実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが制御される。 On the other hand, when the engine operating state is in the T10 region on the lowest rotation side shown in FIG. 5 within the period from t4 to t5, the value T10 is determined as the second target inlet gas temperature TGN2. Since T3 and T10 are compared and they are equal, T3 (which may be T10) is set to the target inlet gas temperature TGN and the actual filter inlet gas temperature Tdpf is controlled to approach T3.
すると、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが最高でＴ３まで上昇する。これはＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値を超える温度である。しかしながら、エンジン運転状態が最も低回転側であり、排気ガスの流速が遅く、排気ガスがフィルタ２３からＮＯｘ触媒２４に至るまでの間に、排気管２１に比較的多く放熱し、排気ガス温度が大きく低下し、実際のＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒは許容上限値以下に抑えられる。従って、フィルタ２３には高温の排気ガスを供給してフィルタ昇温を確保する一方、ＮＯｘ触媒２４には許容上限値以下の温度の排気ガスを供給して、ＮＯｘ触媒２４への熱的ダメージを回避できる。
Then, the actual filter inlet gas temperature Tdpf rises to T3 at the maximum. This is a temperature that exceeds the allowable upper limit of the SCR inlet gas temperature TScr. However, the engine operating state is the lowest rotation side, the flow velocity of the exhaust gas is slow, the exhaust gas dissipates a relatively large amount to the
このように本実施形態の第１の特徴によれば、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒２４へのダメージ抑制との両立が可能となる。 As described above, according to the first feature of the present embodiment, it is possible to achieve both the temperature rise of the filter and the suppression of damage to the NOx catalyst 24.
上述の説明では、理解容易のため、ｔ４〜ｔ５の期間内で第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１がＴ３であり、且つ、エンジン運転状態が最も高回転側で第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２がＴ５の場合と、エンジン運転状態が最も低回転側で第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２がＴ１０の場合とだけを説明した。しかしながら、他の期間やエンジン運転状態のときにも同様の作用効果および利点を生じることが理解されるであろう。 In the above description, for the sake of comprehension, the first target inlet gas temperature TGN1 is T3 within the period from t4 to t5, and the second target inlet gas temperature TGN2 is T5 when the engine operating state is the highest rotation side. Only the case where the engine operating state is the lowest rotation side and the second target inlet gas temperature TGN2 is T10 has been described. However, it will be appreciated that similar effects and benefits occur during other periods and during engine operating conditions.
本実施形態では、第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２の最小値Ｔ５が第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１の中間値Ｔ２に等しいので、実際上、上記の制御が効いてくるのは、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１がその中間値Ｔ２以上となるｔ３以降の期間である。但し制御上は、上記の制御が常に実行されている。 In the present embodiment, the minimum value T5 of the second target inlet gas temperature TGN2 is equal to the intermediate value T2 of the first target inlet gas temperature TGN1, so that the above control is practically effective for the first target inlet gas. It is a period after t3 when the temperature TGN1 becomes the intermediate value T2 or more. However, in terms of control, the above control is always executed.
本実施形態では、上記の制御を通常再生時にのみ行い、ＰＴＯ再生時には行わないようにしている。しかしながら必要であれば、上記の制御をＰＴＯ再生時にも行い、すなわち自動再生時に常に行うようにしても構わない。この場合、通常再生時とＰＴＯ再生時とで各パラメータの値をそれぞれに適した値に変更するのが好ましい。仮に経過時間ｔが長くなるにつれＰＴＯ再生時の目標入口ガス温度ＴＧＰ１が増大し、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値を超える場合、上記の制御は有益である。 In the present embodiment, the above control is performed only during normal reproduction and not during PTO reproduction. However, if necessary, the above control may be performed also during PTO reproduction, that is, always performed during automatic reproduction. In this case, it is preferable to change the value of each parameter to a value suitable for each of the normal reproduction and the PTO reproduction. If the target inlet gas temperature TGP1 at the time of PTO regeneration increases as the elapsed time t becomes longer and exceeds the allowable upper limit value of the SCR inlet gas temperature TScr, the above control is useful.
本実施形態では、上記の制御をＰＴＯ車両に適用したが、ＰＴＯ車両以外の車両に適用してもよい。 In the present embodiment, the above control is applied to the PTO vehicle, but it may be applied to a vehicle other than the PTO vehicle.
図６は、上記の制御の効果を確認するために行った試験の結果を示す。横軸は時間ｔ、縦軸は温度Ｔである。試験に際し、エンジン回転数Ｎｅが所定時間毎に段階的に増加され、そのエンジン回転数Ｎｅが一定となる期間中に、エンジン負荷すなわち目標燃料噴射量Ｑが高い値から低い値まで減少されている。 FIG. 6 shows the results of a test conducted to confirm the effect of the above control. The horizontal axis is time t, and the vertical axis is temperature T. In the test, the engine speed Ne is gradually increased at predetermined time intervals, and the engine load, that is, the target fuel injection amount Q is decreased from a high value to a low value during the period when the engine speed Ne is constant. ..
第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１（図示せず）はＴ３に固定されている。第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２（図示せず）は、エンジン回転数Ｎｅと目標燃料噴射量Ｑに基づき図５のマップから決定された値である。これらのうちいずれか低い方の値が、目標入口ガス温度ＴＧＮとして図中に表示されている。 The first target inlet gas temperature TGN1 (not shown) is fixed at T3. The second target inlet gas temperature TGN2 (not shown) is a value determined from the map of FIG. 5 based on the engine speed Ne and the target fuel injection amount Q. The lower value of these is displayed in the figure as the target inlet gas temperature TGN.
エンジン回転数Ｎｅが低い初期のうちは、目標入口ガス温度ＴＧＮが、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒの許容上限値Ｔ２より高い最大値Ｔ３に設定されている。そしてエンジン回転数Ｎｅが高くなるにつれ、目標入口ガス温度ＴＧＮは最終的にＴ２まで段階的に低下し、これに対応して実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆも最終的にＴ２まで段階的に低下する。 In the initial stage when the engine speed Ne is low, the target inlet gas temperature TGN is set to a maximum value T3 higher than the allowable upper limit value T2 of the SCR inlet gas temperature Tscr. Then, as the engine speed Ne increases, the target inlet gas temperature TGN finally gradually decreases to T2, and the actual filter inlet gas temperature Tdpf finally gradually decreases to T2. ..
しかしながら、ＳＣＲ入口ガス温度Ｔｓｃｒは、常に許容上限値Ｔ２以下またはその近傍に保たれ、許容上限値Ｔ２を超えることが抑制されている。従って上記の制御は、フィルタ昇温とＮＯｘ触媒２４へのダメージ抑制との両立を図る上で有効であることが確認された。 However, the SCR inlet gas temperature Tscr is always maintained at or near the permissible upper limit value T2, and is suppressed from exceeding the permissible upper limit value T2. Therefore, it was confirmed that the above control is effective in achieving both the temperature rise of the filter and the suppression of damage to the NOx catalyst 24.
［本実施形態の第２の特徴］
次に、本実施形態の第２の特徴について説明する。この第２の特徴はＰＴＯ再生に関する。
[Second feature of this embodiment]
Next, the second feature of this embodiment will be described. This second feature relates to PTO reproduction.
図３に示したように、ＰＴＯ再生時には、基本的に目標入口ガス温度ＴＧＰ１が一定のＴ４に設定される。 As shown in FIG. 3, at the time of PTO regeneration, the target inlet gas temperature TGP1 is basically set to a constant T4.
しかし、試験を行った結果、ある特定のエンジン運転領域においてのみ、目標入口ガス温度ＴＧＰ１がＴ４だと温度が高過ぎ、熱害が発生することが判明した。 However, as a result of the test, it was found that when the target inlet gas temperature TGP1 is T4, the temperature is too high and heat damage occurs only in a specific engine operating region.
従って本実施形態では、その特定運転領域においてのみ、目標入口ガス温度をＴ４より低い温度に設定し、熱害を防止するようにしている。 Therefore, in the present embodiment, the target inlet gas temperature is set to a temperature lower than T4 only in the specific operating region to prevent heat damage.
すなわちＥＣＵ１００は、図３に示した前述のスケジュールマップから、経過時間ｔに応じた第１目標温度である第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１を決定する。なお第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１は実際には経過時間ｔによらない一定のＴ４である。その一方でＥＣＵ１００は、図７に示す所定のマップから、エンジン運転状態に応じた第２目標温度である第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２を決定する。ＥＣＵ１００は、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１および第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２のうちいずれか低い方を目標入口ガス温度ＴＧＰに設定する。そしてこの目標入口ガス温度ＴＧＰに近づくよう、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆを制御する。第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２は、熱害が発生するエンジンの特定運転領域において、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１＝Ｔ４より低い温度に設定されている。これが本実施形態の第２の特徴である。
That is, the
図７に示すマップはＥＣＵ１００に記憶されている。マップの横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸は目標燃料噴射量Ｑである。Ｑｍａｘは目標燃料噴射量Ｑの最大値である。ＥＣＵ１００は、実際のエンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに基づき、図７のマップに従って、第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２を決定する。
The map shown in FIG. 7 is stored in the
図７のマップにおいて、エンジンの全運転領域は、ＰＴＯ再生が実行される実行領域Ａと、ＰＴＯ再生が停止もしくは禁止される停止領域Ｂとに二分割される。停止領域Ｂは実行領域Ａよりも高回転側に設定される。そして前述の特定運転領域Ｃは、実行領域Ａ内に設定されている。本実施形態の特定運転領域Ｃは、実行領域Ａ内における停止領域Ｂとの隣接箇所であって、中程度のエンジン負荷域に相当する極く限られた狭い領域とされる。狭い領域ではあるが、試験の結果、熱害が懸念された箇所である。但し特定運転領域Ｃをどこにどのように定めるかは任意であり、試験結果に応じて適切に設定される。 In the map of FIG. 7, the entire operating area of the engine is divided into an execution area A in which PTO regeneration is executed and a stop area B in which PTO regeneration is stopped or prohibited. The stop area B is set on the higher rotation side than the execution area A. The specific operation area C described above is set in the execution area A. The specific operation area C of the present embodiment is a portion adjacent to the stop area B in the execution area A, and is a very limited and narrow area corresponding to a medium engine load area. Although it is a small area, it is a place where heat damage is a concern as a result of the test. However, where and how the specific operation area C is defined is arbitrary, and is appropriately set according to the test result.
本実施形態では、実行領域Ａ内に、特定運転領域Ｃを含み且つ特定運転領域Ｃよりやや拡大された領域Ｄ（便宜上、小インターバル領域という）が設定されている。この小インターバル領域Ｄについては後に詳述する。 In the present embodiment, an area D (referred to as a small interval area for convenience) including the specific operation area C and slightly expanded from the specific operation area C is set in the execution area A. This small interval region D will be described in detail later.
実行領域Ａのうち、特定運転領域Ｃ以外の領域（通常運転領域といい、便宜上Ｅで表す）では、目標入口ガス温度ＴＧＰ２が、Ｔ４に等しいＴ１１に設定されている。他方、特定運転領域Ｃでは、目標入口ガス温度ＴＧＰ２が、Ｔ４より低いＴ１２に設定されている。本実施形態において、Ｔ１１（＝Ｔ４）とＴ１２の温度差は僅かであり、熱害を回避し得る最小限の温度差に設定されている。かかる温度差に設定することにより、特定運転領域Ｃでも可能な限り目標入口ガス温度ＴＧＰ２を高め、ＰＭ燃焼速度の低下を最小限に止めることができる。 In the execution area A other than the specific operation area C (referred to as a normal operation area and represented by E for convenience), the target inlet gas temperature TGP2 is set to T11, which is equal to T4. On the other hand, in the specific operation region C, the target inlet gas temperature TGP2 is set to T12, which is lower than T4. In the present embodiment, the temperature difference between T11 (= T4) and T12 is small, and is set to the minimum temperature difference that can avoid heat damage. By setting such a temperature difference, the target inlet gas temperature TGP2 can be raised as much as possible even in the specific operating region C, and the decrease in PM combustion rate can be minimized.
エンジン運転状態が実行領域Ａにあり、ＰＴＯ再生が実行されているとき、エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにあれば、第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２は第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１＝Ｔ４と等しいＴ１１に決定される。Ｔ４とＴ１１が比較され、両者は等しいので、Ｔ４（Ｔ１１でもよい）が目標入口ガス温度ＴＧＰに設定され、Ｔ４に近づくよう実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが制御される。つまり、エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにあるときには、目標入口ガス温度ＴＧＰが、通常通り、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１と等しく設定される。 If the engine operating state is in the execution area A and the PTO regeneration is being executed and the engine operating state is in the normal operating area E, the second target inlet gas temperature TGP2 is equal to the first target inlet gas temperature TGP1 = T4. Determined to be T11. Since T4 and T11 are compared and they are equal, T4 (which may be T11) is set to the target inlet gas temperature TGP and the actual filter inlet gas temperature Tdpf is controlled to approach T4. That is, when the engine operating state is in the normal operating region E, the target inlet gas temperature TGP is set to be equal to the first target inlet gas temperature TGP1 as usual.
他方、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにあれば、第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２は第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１＝Ｔ４より低いＴ１２に決定される。Ｔ４とＴ１２が比較され、Ｔ１２の方が低いので、Ｔ１２が目標入口ガス温度ＴＧＰに設定され、Ｔ１２に近づくよう実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆが制御される。 On the other hand, if the engine operating state is in the specific operating region C, the second target inlet gas temperature TGP2 is determined to be T12 lower than the first target inlet gas temperature TGP1 = T4. Since T4 and T12 are compared and T12 is lower, T12 is set to the target inlet gas temperature TGP and the actual filter inlet gas temperature Tdpf is controlled to approach T12.
つまり、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにあるときには、目標入口ガス温度ＴＧＰが、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１より低い値に設定される。これにより、実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆ、ひいては最終的に排気管２１の下流端２１Ａから排出される排気ガスの温度を低下させることができ、熱害を防止することができる。
That is, when the engine operating state is in the specific operating region C, the target inlet gas temperature TGP is set to a value lower than the first target inlet gas temperature TGP1. As a result, the actual filter inlet gas temperature Tdpf, and eventually the temperature of the exhaust gas finally discharged from the downstream end 21A of the
このように本実施形態の第２の特徴によれば、エンジン運転状態が特定運転領域にあるときの熱害を抑制することが可能となる。 As described above, according to the second feature of the present embodiment, it is possible to suppress heat damage when the engine operating state is in the specific operating region.
［本実施形態の第３の特徴］
次に、本実施形態の第３の特徴について説明する。この第３の特徴もＰＴＯ再生に関する。
[Third feature of this embodiment]
Next, the third feature of this embodiment will be described. This third feature is also related to PTO reproduction.
前述したように、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにあるときには、目標入口ガス温度ＴＧＰが、通常の第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１より低い値に設定される。 As described above, when the engine operating state is in the specific operating region C, the target inlet gas temperature TGP is set to a value lower than the normal first target inlet gas temperature TGP1.
しかしこうすると、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにある条件下でＰＴＯ再生を実行したときに、エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにある条件下でＰＴＯ再生を実行した場合に比べ、ＰＭの焼却量が減少することが試験により判明した。 However, in this case, when PTO regeneration is executed under the condition that the engine operating state is in the specific operating area C, PM is incinerated as compared with the case where PTO regeneration is executed under the condition that the engine operating state is in the normal operating area E. Studies have shown that the amount is reduced.
図８は、エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにある場合（線ａ）と特定運転領域Ｃにある場合（線ｂ）とでＰＭ焼却量を比較した結果である。横軸はＰＴＯ再生開始時からの経過時間ｔ（ｍｉｎ）、縦軸はフィルタ内のＰＭ堆積量Ｍ（ｇ／Ｌ）である。いずれの場合も、ＰＴＯ再生開始時（ｔ＝０）における初期ＰＭ堆積量Ｍ１は、図２を参照して説明した、ＰＴＯ再生開始条件が成立した時点でのＰＭ堆積量に略等しい。つまり本実施形態では、フィルタ内のＰＭ堆積量Ｍが初期ＰＭ堆積量Ｍ１まで増加したときに自動再生を開始するようにしている。 FIG. 8 is a result of comparing the amount of PM incinerator between the case where the engine operating state is in the normal operating area E (line a) and the case where the engine operating state is in the specific operating area C (line b). The horizontal axis is the elapsed time t (min) from the start of PTO regeneration, and the vertical axis is the PM accumulation amount M (g / L) in the filter. In any case, the initial PM accumulation amount M1 at the start of PTO regeneration (t = 0) is substantially equal to the PM accumulation amount at the time when the PTO regeneration start condition described with reference to FIG. 2 is satisfied. That is, in the present embodiment, automatic regeneration is started when the PM accumulation amount M in the filter increases to the initial PM accumulation amount M1.
エンジン運転状態が通常運転領域Ｅにある場合（線ａ）、図３に示したような再生スケジュールに則り、所定時間ｔ６までＰＴＯ再生を実行すると、ｔ６の時点でＰＭ堆積量Ｍはゼロとなり、初期ＰＭ堆積量Ｍ１のＰＭは全量焼却される。 When the engine operating state is in the normal operating region E (line a), when PTO regeneration is executed until the predetermined time t6 according to the regeneration schedule as shown in FIG. 3, the PM accumulation amount M becomes zero at t6, and the PM accumulation amount M becomes zero. All PM of the initial PM deposition amount M1 is incinerated.
しかしながら、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにある場合（線ｂ）だと、所定時間ｔ６までＰＴＯ再生を実行しても、初期ＰＭ堆積量Ｍ１のＰＭが全量焼却されず、燃え残りが生じる。この場合、ｔ６の時点でＰＭ堆積量Ｍはゼロより大きいＭ２であり、ΔＭ＝Ｍ１−Ｍ２のＰＭしか焼却されておらず、Ｍ２の燃え残りが生じる。 However, when the engine operating state is in the specific operating region C (line b), even if the PTO regeneration is executed up to the predetermined time t6, all the PM of the initial PM accumulation amount M1 is not incinerated and unburned residue occurs. In this case, the PM deposition amount M is M2 larger than zero at t6, and only PM with ΔM = M1-M2 is incinerated, resulting in unburned residue of M2.
このようにＰＭ焼却量が減少する理由は必ずしも明らかでないが、一つには目標入口ガス温度ＴＧＰの低下が予想以上に効いていること、もう一つには、特定運転領域Ｃにおける排気ガスのＰＭの組成が燃え難い組成になっていることが考えられる。 The reason why the amount of PM incinerator decreases in this way is not always clear, but one is that the decrease in the target inlet gas temperature TGP is more effective than expected, and the other is that the exhaust gas in the specific operating region C is effective. It is considered that the composition of PM is hard to burn.
この燃え残った状態でＰＴＯ再生を終了し、引き続きＰＴＯ作動を伴うエンジン運転（ＰＴＯ作動運転）を実行したとする。すると、フィルタ２３に次第にＰＭが蓄積していく。次回のＰＴＯ再生開始条件は、図２を参照して説明したように、Ｐ≧ＰｔｈまたはＬ≧Ｌｔｈが成立することである。つまり、差圧Ｐが次第に上昇して差圧閾値Ｐｔｈ以上に達するか、または走行距離Ｌが増えて距離閾値Ｌｔｈ以上に達することである。
It is assumed that the PTO regeneration is finished in this unburned state, and the engine operation (PTO operation operation) accompanied by the PTO operation is continuously executed. Then, PM gradually accumulates in the
燃え残り状態からＰＭ蓄積が開始された場合、その後、差圧Ｐが差圧閾値Ｐｔｈ以上に達して、通常より早いインターバルですなわちΔＭだけＰＭが溜まった時点で、次回のＰＴＯ再生が開始されれば、特段問題はない。予定通り、初期ＰＭ堆積量Ｍ１になった時点でＰＴＯ再生を開始できるからである。 When PM accumulation is started from the unburned state, the next PTO regeneration is started when the differential pressure P reaches the differential pressure threshold value Pth or more and PM is accumulated at an earlier interval than usual, that is, by ΔM. If so, there is no particular problem. This is because, as planned, PTO regeneration can be started when the initial PM deposition amount reaches M1.
しかし、そのＰＭ蓄積中はＰＴＯ作動中であり、車両が停止している。従って走行距離Ｌは増えず、もう一方の開始条件Ｌ≧Ｌｔｈを担保できない。仮に、差圧センサ４５が故障するなど、何等かの理由でＰ≧Ｐｔｈになったことを正確に検知できなくなった場合、初期ＰＭ堆積量Ｍ１を超えて多量のＰＭがフィルタ内に蓄積する可能性があり、所望のフィルタ再生を実行できなくなる可能性がある。
However, during the PM accumulation, the PTO is in operation and the vehicle is stopped. Therefore, the mileage L does not increase, and the other start condition L ≧ Lth cannot be guaranteed. If it becomes impossible to accurately detect that P ≧ Pth for some reason, such as when the
図２に示すように、ＰＴＯ作動時における燃え残り状態からのＰＭ蓄積が例えばｃ点から開始したとする。この場合、ｃ点から差圧上昇方向（上）に進み、差圧閾値Ｐｔｈ上のｄ点に達すれば、次回のＰＴＯ再生が開始され問題はない。しかし、車両停止中なので走行距離増大方向（右）に進むことはなく、距離閾値Ｌｔｈ上のｅ点に到達せず、一方の再生開始条件を担保できない。仮に差圧センサ４５の故障等によりＰ≧Ｐｔｈを正確に検知できなくなれば、フィルタ内に過剰な量のＰＭが蓄積する虞がある。
As shown in FIG. 2, it is assumed that PM accumulation from the unburned state at the time of PTO operation starts from, for example, point c. In this case, if the differential pressure rises (upward) from the c point and reaches the d point on the differential pressure threshold Pth, the next PTO reproduction is started and there is no problem. However, since the vehicle is stopped, it does not proceed in the direction of increasing the mileage (right), it does not reach the e point on the distance threshold Lth, and one of the reproduction start conditions cannot be guaranteed. If P ≧ Pth cannot be detected accurately due to a failure of the
同様に、ＰＭ蓄積が例えばｆ点から開始しても、差圧上昇方向（上）のｇ点には到達し得るものの、走行距離増大方向（右）のｅ点には到達できず、一方の再生開始条件を担保できない。 Similarly, even if PM accumulation starts from point f, for example, point g in the differential pressure increase direction (upper) can be reached, but point e in the mileage increase direction (right) cannot be reached, and one of them cannot be reached. Regeneration start conditions cannot be guaranteed.
そこで、本実施形態においてＥＣＵ１００は、特定運転領域ＣにおいてＰＴＯ再生が実行された場合、通常運転領域ＥにおいてＰＴＯ再生が実行された場合よりも、短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生を開始する。これが本実施形態の第３の特徴である。
Therefore, in the present embodiment, when the PTO reproduction is executed in the specific operation area C, the
こうすると、特定運転領域ＣにおけるＰＴＯ再生によりＰＭ焼却量が減少しても、その分、より早いタイミングで次回のＰＴＯ再生を開始することができ、次回のＰＴＯ再生開始までの間に過剰な量のＰＭが蓄積されるのを防止もしくは抑制し、所望のフィルタ再生を実行することができる。なおインターバルとは、あるフィルタ再生の終了時期から次のフィルタ再生の開始時期までの期間をいう。このインターバル中にフィルタへのＰＭ蓄積がなされる。 In this way, even if the PM incinerator amount decreases due to PTO regeneration in the specific operation region C, the next PTO regeneration can be started at an earlier timing by that amount, and an excessive amount can be started until the next PTO regeneration starts. PM can be prevented or suppressed from accumulating, and desired filter regeneration can be performed. The interval is a period from the end time of one filter reproduction to the start time of the next filter reproduction. PM is accumulated in the filter during this interval.
本実施形態において、ＥＣＵ１００は、特定運転領域ＣにおいてＰＴＯ再生が実行された後にも、差圧Ｐおよび走行距離Ｌに基づいて、図２のマップに従い、次回のＰＴＯ再生開始タイミングを決定する。但し前述したように、ＰＴＯ再生実行後にも引き続きＰＴＯ作動中だと、車両が停止状態にあり、走行距離Ｌが増加しない。そこでＥＣＵ１００は、ＰＴＯ再生終了時からの経過時間と仮想車速とに基づいて走行距離を計算する。
In the present embodiment, the
そしてＥＣＵ１００は、計算した走行距離が距離閾値Ｌｔｈに達した時に次回のＰＴＯ再生を開始する。なお距離閾値Ｌｔｈは、通常運転領域ＥにおいてＰＴＯ再生が行われた場合の距離閾値Ｌｔｈと同じである。
Then, the
ここでは、車両が走行していないにも拘わらず、車両が走行していると仮定し、そのときの擬似的車速である仮想車速を予め実験的に求めておき、この仮想車速と、ＰＴＯ再生終了時からの経過時間とに基づいて走行距離を計算する点に特徴がある。 Here, it is assumed that the vehicle is running even though the vehicle is not running, and the virtual vehicle speed, which is a pseudo vehicle speed at that time, is experimentally obtained in advance, and this virtual vehicle speed and PTO reproduction are performed. The feature is that the mileage is calculated based on the elapsed time from the end.
この点を詳細に説明する。まず図８に示すように、初期ＰＭ堆積量Ｍ１から特定運転領域ＣでのＰＴＯ再生が行われると、これにより焼却されるＰＭ量はΔＭで、ＰＭの燃え残り量すなわち残存量はＭ２である。この状態から、特定運転領域ＣでのＰＴＯ作動運転が行われると、次第にフィルタ内にＰＭが蓄積していく。ΔＭ蓄積するとＭ１に達するので、ΔＭ蓄積した時点で次回のＰＴＯ再生を開始すればよいことになる。 This point will be described in detail. First, as shown in FIG. 8, when PTO regeneration is performed in the specific operating region C from the initial PM accumulation amount M1, the PM amount incinerated by this is ΔM, and the unburned amount of PM, that is, the residual amount is M2. .. From this state, when the PTO operation operation is performed in the specific operation region C, PM gradually accumulates in the filter. When ΔM is accumulated, it reaches M1. Therefore, when ΔM is accumulated, the next PTO reproduction may be started.
試験を通じ、特定運転領域ＣでのＰＴＯ作動運転により、ΔＭ蓄積する時間がｔｍ（ｈ）と判明している。従って距離閾値Ｌｔｈ（ｋｍ）を蓄積時間ｔｍ（ｈ）で除することにより、仮想車速Ｖｉ（ｋｍ／ｈ）を計算できる。Ｖｉ＝Ｌｔｈ／ｔｍである。時間ｔｍは、例えば８（Ｈｒ）であり、通常運転領域ＥでのＰＴＯ作動運転により初期ＰＭ堆積量Ｍ１が蓄積する時間（例えば２０（Ｈｒ））よりも短い。 Through the test, it has been found that the time for accumulating ΔM is tm (h) due to the PTO operation operation in the specific operation region C. Therefore, the virtual vehicle speed Vi (km / h) can be calculated by dividing the distance threshold value Lth (km) by the accumulation time tm (h). Vi = Lth / tm. The time tm is, for example, 8 (Hr), which is shorter than the time (for example, 20 (Hr)) at which the initial PM accumulation amount M1 is accumulated by the PTO operation operation in the normal operation region E.
こうすると、図２に示すように、仮にｃ点から、特定運転領域ＣでのＰＴＯ作動運転によるＰＭ蓄積が開始した場合、Ｌ＝Ｖｉ×ｔなので、経過時間ｔの増大に伴って走行距離Ｌが増加し、走行距離増大方向（右）に進む。そして差圧条件を無視すると、時間ｔｍが経過した時、走行距離Ｌは距離閾値Ｌｔｈに達し、ｅ点に到達し、ＰＴＯ再生が開始される。この時間ｔｍの経過時点で蓄積したＰＭ量はΔＭである。従って本実施形態では、エンジン運転状態が特定運転領域Ｃにある場合、通常のＭ１より少ないΔＭが蓄積された時点で、ＰＴＯ再生が開始されることとなる。そしてエンジン運転状態が通常運転領域Ｅにある場合に比べ、短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生が開始されることとなる。 Then, as shown in FIG. 2, if PM accumulation by the PTO operation operation in the specific operation area C starts from the point c, since L = Vi × t, the mileage L as the elapsed time t increases. Increases and proceeds in the direction of increasing mileage (right). If the differential pressure condition is ignored, when the time tm elapses, the mileage L reaches the distance threshold value Lth, reaches the point e, and PTO reproduction is started. The amount of PM accumulated at the elapse of this time tm is ΔM. Therefore, in the present embodiment, when the engine operating state is in the specific operating region C, PTO regeneration is started when ΔM, which is smaller than the normal M1, is accumulated. Then, the next PTO reproduction is started at shorter intervals as compared with the case where the engine operating state is in the normal operating area E.
因みに、エンジン運転状態が引き続き特定運転領域Ｃにあれば、次回のＰＴＯ再生によりΔＭのＰＭが焼却され、その後のインターバルでΔＭのＰＭが蓄積される。このように、ΔＭのＰＭの蓄積と焼却が繰り返され、通常運転領域Ｅにある場合に比べ高い頻度でＰＴＯ再生が実行される。 Incidentally, if the engine operating state continues to be in the specific operating area C, the PM of ΔM is incinerated by the next PTO regeneration, and the PM of ΔM is accumulated at the subsequent intervals. In this way, the accumulation and incineration of ΔM PM is repeated, and PTO regeneration is executed at a higher frequency than in the case of being in the normal operation region E.
仮に差圧センサ４５が故障してＰ≧Ｐｔｈを正確に検知できなくなった場合でも、仮想車速Ｖｉによる走行距離Ｌの計算が実行されるので、長くとも時間ｔｍが経過するまでの間に１回、ＰＴＯ再生を実行することができ、フィルタにおけるＰＭの過剰蓄積を防止もしくは抑制できる。
Even if the
なお、図２のｆ点まで通常の車両走行がなされ、ｆ点からＰＴＯ作動が開始することがある。この場合、ＰＴＯ作動中の仮想車速Ｖｉによる走行距離の計算は、ｆ点から開始される。このとき、通常の車両走行時に計測されたｆ点までの走行距離と、ＰＴＯ作動中に計算された走行距離とを合算してトータルの走行距離Ｌを計算するのが好ましい。 The vehicle may normally run to the point f in FIG. 2, and the PTO operation may start from the point f. In this case, the calculation of the mileage by the virtual vehicle speed Vi during the PTO operation is started from the f point. At this time, it is preferable to calculate the total mileage L by adding up the mileage to point f measured during normal vehicle travel and the mileage calculated during PTO operation.
ところで、上記の制御（便宜上、小インターバル制御という）は、ＰＴＯ再生が特定運転領域Ｃで行われた場合に必須と考えられる。よってＰＴＯ再生が特定運転領域Ｃ外で行われた場合には必ずしも必須でないが、本実施形態では、万全を期し、図７に示す如き、特定運転領域Ｃを含んでより拡大された小インターバル領域ＤにおいてＰＴＯ再生が行われた場合、小インターバル制御を実行する。これにより、特定運転領域Ｃの周囲でＰＴＯ再生が行われた場合も、インターバルを短くして再生頻度を高め、信頼性を向上することができる。 By the way, the above control (referred to as small interval control for convenience) is considered to be indispensable when the PTO reproduction is performed in the specific operation region C. Therefore, it is not always essential when the PTO regeneration is performed outside the specific operation area C, but in the present embodiment, as shown in FIG. 7, a smaller interval area that is further expanded including the specific operation area C is taken care of. When PTO reproduction is performed in D, small interval control is executed. As a result, even when PTO reproduction is performed around the specific operation area C, the interval can be shortened, the reproduction frequency can be increased, and the reliability can be improved.
また本実施形態では、小インターバル領域ＤでＰＴＯ再生が行われた後、引き続き小インターバル領域ＤでＰＴＯ作動運転が行われた場合、仮想車速Ｖｉと経過時間ｔを用いて擬似的な走行距離Ｌ（＝Ｖｉ×ｔ）を計算し、差圧Ｐだけでなく、この走行距離Ｌにも基づいて、次回のＰＴＯ再生開始タイミングを決定する。これにより、特定運転領域Ｃの周囲でＰＴＯ作動運転が行われた場合にも、ＰＴＯ再生開始タイミングを早めて信頼性を向上することができる。 Further, in the present embodiment, when the PTO operation is continuously performed in the small interval area D after the PTO reproduction is performed in the small interval area D, the pseudo mileage L is used by using the virtual vehicle speed Vi and the elapsed time t. (= Vi × t) is calculated, and the next PTO reproduction start timing is determined based not only on the differential pressure P but also on the mileage L. As a result, even when the PTO operation operation is performed around the specific operation area C, the PTO reproduction start timing can be accelerated to improve the reliability.
なお、仮想車速Ｖｉは現実的な値を有し、例えば、車両が所定の排ガスモードで運転されエンジンが小インターバル領域Ｄ内の所定点で運転されているときの車速値を有する。 The virtual vehicle speed Vi has a realistic value, for example, a vehicle speed value when the vehicle is operated in a predetermined exhaust gas mode and the engine is operated at a predetermined point in the small interval region D.
［フィルタ自動再生の処理］
次に、本実施形態のフィルタ自動再生に関してＥＣＵ１００が行う演算処理の内容をより具体的に説明する。
[Processing of automatic filter playback]
Next, the content of the arithmetic processing performed by the
図９は、自動再生（通常再生およびＰＴＯ再生を含む）の開始を決定するためのルーチンである。図示するルーチンはＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。図９のルーチンは、自動再生が実行されていないインターバル期間中に実行されるものである。
FIG. 9 is a routine for determining the start of automatic reproduction (including normal reproduction and PTO reproduction). The illustrated routine is repeatedly executed by the
まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、判別フラグＦＧが１（オン）か否かが判断される。判別フラグＦＧは、後に理解されるが、前回行われた自動再生が小インターバル領域ＤでのＰＴＯ再生であるとき１とされ、そうでないとき０（オフ）とされるフラグである。
First, in step S101, the
ＦＧ＝１の場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２に進んで、現在のエンジン運転状態が小インターバル領域Ｄにあり、かつ、ＰＴＯ作動中であるか否か、すなわち小インターバル領域ＤでのＰＴＯ作動運転中であるか否かが判断される。
When FG = 1, the
イエスの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０３で、予め記憶しておいた一定値である仮想車速Ｖｉと、前回のＰＴＯ再生終了時からの経過時間ｔとを読み出す。なお経過時間ｔはＥＣＵ１００に内蔵のタイマまたはカウンタで常時計測されている。そしてＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４で、それら仮想車速Ｖｉと経過時間ｔを互いに乗じて擬似的な走行距離Ｌを算出する。このステップは、本実施形態の第３の特徴に関連する。
In the case of yes, in step S103, the
他方、ステップＳ１０１でＦＧ＝０の場合、またはステップＳ１０２でノーの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５に進んで、図示しない走行距離計（トリップメーター）の検出値に基づき、前回の自動再生終了時から現時点までの走行距離Ｌを算出する。
On the other hand, when FG = 0 in step S101 or no in step S102, the
ステップＳ１０４またはＳ１０５の後、ステップＳ１０６に進み、ＥＣＵ１００は、図２のマップから、走行距離Ｌに対応した差圧閾値Ｐｔｈを算出する。
After step S104 or S105, the process proceeds to step S106, and the
そしてステップＳ１０７において、ＥＣＵ１００は、差圧センサ４５により検出された実際の差圧Ｐを取得する。
Then, in step S107, the
次いでステップＳ１０８において、ＥＣＵ１００は、走行距離Ｌが距離閾値Ｌｔｈ以上か否かを判断する。
Next, in step S108, the
イエスの場合、ステップＳ１１０に進んで、ＥＣＵ１００は直ちに自動再生を開始し、ルーチンを終える。
In the case of yes, the process proceeds to step S110, and the
他方、ステップＳ１０８がノーの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０９に進んで、実際の差圧Ｐが差圧閾値Ｐｔｈ以上か否かを判断する。
On the other hand, if step S108 is no, the
イエスの場合、ステップＳ１１０に進んで、ＥＣＵ１００は自動再生を開始し、ルーチンを終える。
In the case of yes, the process proceeds to step S110, the
他方、ノーの場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１０をスキップし、自動再生を開始することなくルーチンを終える。この場合、本ルーチンが再度繰り返し実行される。
On the other hand, if no, the
このように、本ルーチンが、本実施形態の第３の特徴を含むことが理解されるであろう。 Thus, it will be understood that this routine includes a third feature of this embodiment.
次に、図１０および図１１を参照して、自動再生開始後に実行される自動再生実行ルーチンを説明する。このルーチンもＥＣＵ１００により所定の演算周期τ（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
Next, an automatic reproduction execution routine executed after the start of automatic reproduction will be described with reference to FIGS. 10 and 11. This routine is also repeatedly executed by the
まず最初に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０１において、ＰＴＯ作動中であるか否か、すなわち現在行われている自動再生がＰＴＯ再生か否かを判断する。
First, in step S201, the
ノーの場合は通常再生と判断してステップＳ２０２に進む。他方、イエスの場合はＰＴＯ再生と判断してステップＳ３０２に進む。 If no, it is determined that normal playback is performed, and the process proceeds to step S202. On the other hand, in the case of yes, it is determined that the PTO is regenerated, and the process proceeds to step S302.
通常再生と判断した場合、ＥＣＵ１００はステップＳ２０２において、現時点における再生開始時からの経過時間ＣＴを取得する。この経過時間ＣＴは、ＥＣＵ１００に内蔵のカウンタにより計測されている。なお経過時間ＣＴは図３のｔと同義である。
If it is determined that the normal reproduction is performed, the
次にＥＣＵ１００は、ステップＳ２０３において、図３に示したマップから、経過時間ＣＴに対応した第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１を算出する。
Next, in step S203, the
次にＥＣＵ１００は、ステップＳ２０４において、回転速度センサ４０およびアクセル開度センサ４１によりそれぞれ検出されたエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃを取得し、ステップＳ２０５において、取得したエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃに対応した目標燃料噴射量Ｑを、図示しない目標燃料噴射量マップから算出する。
Next, in step S204, the
次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ２０６において、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに対応した第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２を、図５のマップから算出する。
Next, in step S206, the
次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ２０７において、第１目標入口ガス温度ＴＧＮ１および第２目標入口ガス温度ＴＧＮ２のうち低い方を目標入口ガス温度ＴＧＮに決定する。このステップは、本実施形態の第１の特徴に関連する。
Next, in step S207, the
その後ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０８において、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆと、目標入口ガス温度ＴＧＮとの温度差ΔＴ＝ＴＧＮ−Ｔｄｐｆを算出すると共に、この温度差ΔＴに基づき、排気インジェクタ３８を制御する。より具体的には、温度差ΔＴに基づき、排気インジェクタ３８の燃料噴射量をフィードバック制御する。
After that, in step S208, the
次にＥＣＵ１００は、ステップＳ２０９において、算出した温度差ΔＴが、図３に示した経過時間ＣＴに対応した最大温度差ΔＴｎ以下か否かを判断する。ここで最大温度差ΔＴｎの最小値はΔＴ１、最大値はΔＴ３である。
Next, the
イエスの場合、ステップＳ２１０に進んで経過時間ＣＴをカウントアップし、ステップＳ２１１に進む。他方、ノーの場合、ステップＳ２１０をスキップして経過時間ＣＴをカウントアップすることなく、ステップＳ２１１に進む。 In the case of yes, the process proceeds to step S210, the elapsed time CT is counted up, and the process proceeds to step S211. On the other hand, if no, the process proceeds to step S211 without skipping step S210 and counting up the elapsed time CT.
ステップＳ２１１でＥＣＵ１００は、経過時間ＣＴが終了時間ＣＴｆｉｎＮ以上に達したか否かを判断する。この終了時間ＣＴｆｉｎＮは図３のｔ５と同義である。達してなければそのままルーチンを終える。達していれば、ステップＳ２１２で再生を終了し、すなわち排気インジェクタ３８による燃料噴射を終了する。そしてステップＳ２１３で経過時間ＣＴと走行距離Ｌを初期化、すなわちゼロにリセットして、ルーチンを終える。
In step S211 the
次に、ステップＳ２０１でイエスと判断した場合、すなわちＰＴＯ再生の場合を説明する。このときはまず、図１１に示すステップＳ３０２が実行される。 Next, the case where yes is determined in step S201, that is, the case of PTO reproduction will be described. At this time, first, step S302 shown in FIG. 11 is executed.
ＰＴＯ再生の場合も通常再生の場合とほぼ同様である。従って同一内容のステップについては符号を３００番台に変更して詳細な説明を割愛する。以下、相違点を中心に説明する。 The case of PTO reproduction is almost the same as the case of normal reproduction. Therefore, for steps with the same content, the code is changed to the 300 series and detailed explanation is omitted. Hereinafter, the differences will be mainly described.
ＥＣＵ１００はステップＳ３０２において経過時間ＣＴを取得し、ステップＳ３０３において図３に示したマップから、経過時間ＣＴに対応した第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１を算出する。もっとも本実施形態の場合、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１は経過時間ＣＴによらず一定である。
The
次にＥＣＵ１００は、ステップＳ３０４においてエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃを取得し、ステップＳ３０５において目標燃料噴射量Ｑを算出する。
Next, the
次にＥＣＵ１００は、ステップＳ３０５Ａにおいて、エンジン運転状態が図７に示した実行領域Ａにあるか否かを判断する。ノーの場合、実行領域Ａになく停止領域Ｂにあることを意味するから、ＥＣＵ１００はステップＳ３１４に進んで、排気インジェクタ３８を無噴射の停止状態とし、ＰＴＯ再生を停止し、ルーチンを終える。なお、高回転側の停止領域Ｂでは、元々高温の排気ガスが少ない放熱量で排気管下流端から排出されがちなので、熱害防止の観点からＰＴＯ再生自体を停止している。
Next, in step S305A, the
他方、ステップＳ３０５Ａがイエスの場合、すなわち実行領域Ａにある場合、ステップＳ３０５Ｂに進んでＥＣＵ１００は、エンジン運転状態が図７に示した小インターバル領域Ｄにあるか否かを判断する。
On the other hand, if step S305A is yes, that is, if it is in the execution area A, the process proceeds to step S305B, and the
小インターバル領域Ｄにあれば、ステップＳ３０５Ｃに進んで判別フラグＦＧが１（オン）とされ、小インターバル領域Ｄになければ、ステップＳ３０５Ｄに進んで判別フラグＦＧが０（オフ）とされる。 If it is in the small interval area D, the process proceeds to step S305C and the discrimination flag FG is set to 1 (on). If it is not in the small interval area D, the process proceeds to step S305D and the discrimination flag FG is set to 0 (off).
つまり、小インターバル領域ＤでＰＴＯ再生が実行されている場合は、判別フラグＦＧがオンとなり、その結果が図９のステップＳ１０１に反映され、小インターバル制御の実行トリガとされる。 That is, when the PTO reproduction is executed in the small interval region D, the discrimination flag FG is turned on, and the result is reflected in step S101 of FIG. 9, which is used as an execution trigger for the small interval control.
他方、小インターバル領域Ｄ以外でＰＴＯ再生が実行されている場合は、判別フラグＦＧがオフとなり、その結果が図９のステップＳ１０１に反映される。その結果、通常通り、実際の走行距離Ｌに基づいて再生が開始される。 On the other hand, when PTO reproduction is executed in a region other than the small interval region D, the discrimination flag FG is turned off, and the result is reflected in step S101 of FIG. As a result, as usual, reproduction is started based on the actual mileage L.
この後のステップは通常再生と同様で、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０６において、エンジン回転数Ｎｅおよび目標燃料噴射量Ｑに対応した第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２を、図７のマップから算出する。
The subsequent steps are the same as in the normal regeneration, and in step S306, the
次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ３０７において、第１目標入口ガス温度ＴＧＰ１および第２目標入口ガス温度ＴＧＰ２のうち低い方を目標入口ガス温度ＴＧＰに決定する。このステップは、本実施形態の第２の特徴に関連する。
Next, in step S307, the
その後ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０８において、排気温センサ４３により検出された実際のフィルタ入口ガス温度Ｔｄｐｆと、目標入口ガス温度ＴＧＰとの温度差ΔＴ＝ＴＧＰ−Ｔｄｐｆを算出すると共に、この温度差ΔＴに基づき、排気インジェクタ３８を制御する。
After that, in step S308, the
次にＥＣＵ１００は、ステップＳ３０９において、算出した温度差ΔＴが、図３に示した最大温度差ΔＴ４以下か否かを判断する。
Next, the
イエスの場合、ステップＳ３１０に進んで経過時間ＣＴをカウントアップし、ステップＳ３１１に進む。他方、ノーの場合、ステップＳ３１０をスキップして経過時間ＣＴをカウントアップせずステップＳ３１１に進む。 In the case of yes, the process proceeds to step S310, the elapsed time CT is counted up, and the process proceeds to step S311. On the other hand, if no, step S310 is skipped and the elapsed time CT is not counted up, and the process proceeds to step S311.
ステップＳ３１１でＥＣＵ１００は、経過時間ＣＴが終了時間ＣＴｆｉｎＰ以上に達したか否かを判断する。この終了時間ＣＴｆｉｎＰは図３のｔ６と同義である。達してなければそのままルーチンを終え、達していれば、ステップＳ３１２で再生を終了し、ステップＳ３１３で経過時間ＣＴと走行距離Ｌを初期化してルーチンを終える。
In step S311 the
ここで、小インターバル領域ＤでＰＴＯ再生が実行された場合（ステップＳ３０５Ｂ：イエス）、判別フラグＦＧがオンとなり、次のインターバル期間中に図９のステップＳ１０１がイエスとなる。よってインターバル期間中に小インターバル領域ＤでのＰＴＯ作動運転がなされている場合には（ステップＳ１０２：イエス）、仮想車速Ｖｉと経過時間ｔに基づき走行距離Ｌを計算する小インターバル制御が実現されることとなる。 Here, when the PTO reproduction is executed in the small interval region D (step S305B: yes), the discrimination flag FG is turned on, and step S101 in FIG. 9 becomes yes during the next interval period. Therefore, when the PTO operation operation is performed in the small interval region D during the interval period (step S102: yes), the small interval control for calculating the mileage L based on the virtual vehicle speed Vi and the elapsed time t is realized. It will be.
他方、小インターバル領域Ｄ以外の領域でＰＴＯ再生が実行された場合だと（ステップＳ３０５Ｂ：ノー）、判別フラグＦＧがオフなので、次のインターバル期間中に図９のステップＳ１０１がノーとなる。よってインターバル期間中には原則通り、実際の走行距離に基づき走行距離Ｌが計算される（ステップＳ１０５）。 On the other hand, when PTO reproduction is executed in an area other than the small interval area D (step S305B: no), since the discrimination flag FG is off, step S101 in FIG. 9 becomes no during the next interval period. Therefore, during the interval period, the mileage L is calculated based on the actual mileage as a general rule (step S105).
以上述べたように本発明の一の態様は、本実施形態の第３の特徴に関する。本実施形態では、内燃機関の特定運転領域ＣにおいてＰＴＯ再生が行われた場合に、特定運転領域外においてＰＴＯ再生が行われた場合よりも短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生を開始する。従って、特定のエンジン運転領域でのＰＴＯ再生によりＰＭの焼却量が減少しても、その後のインターバルでＰＭがフィルタに過剰に蓄積するのを抑制することができる。 As described above, one aspect of the present invention relates to a third feature of the present embodiment. In the present embodiment, when the PTO regeneration is performed in the specific operation region C of the internal combustion engine, the next PTO regeneration is started at a shorter interval than when the PTO regeneration is performed outside the specific operation region. Therefore, even if the amount of PM incinerated decreases due to PTO regeneration in a specific engine operating region, it is possible to suppress excessive accumulation of PM in the filter at subsequent intervals.
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々考えられる。例えば、上述の各数値はあくまで一例であり、変更可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, various other embodiments of the present invention can be considered. For example, the above numerical values are merely examples and can be changed.
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and all modifications, applications, and equivalents included in the idea of the present invention defined by the scope of claims are included in the present invention. Therefore, the present invention should not be construed in a limited manner and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
１ 内燃機関（エンジン）
４ 排気通路
１９ ＰＴＯ装置
２３ フィルタ
２４ ＮＯｘ触媒
３８ 排気インジェクタ
４２，４３，４４，４６ 排気温センサ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
1 Internal combustion engine (engine)
4
Claims (3)
排気通路に配置されたフィルタと、
前記ＰＴＯ装置の作動時における前記フィルタの自動再生であるＰＴＯ再生を実行するように構成された制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットは、
内燃機関の特定運転領域においてＰＴＯ再生が行われた場合に、特定運転領域外においてＰＴＯ再生が行われた場合よりも短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生を開始し、
特定運転領域でのＰＴＯ再生が行われた後に特定運転領域でのＰＴＯ作動運転が行われた場合、フィルタの前後差圧と、ＰＴＯ再生終了時からの車両の走行距離とに基づいて次回のＰＴＯ再生開始タイミングを決定し、かつ、
ＰＴＯ再生終了時からの経過時間と仮想車速とに基づいて前記走行距離を計算する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust gas purification device for an internal combustion engine applied to a vehicle equipped with a PTO device.
With the filter placed in the exhaust passage,
A control unit configured to perform PTO regeneration, which is automatic regeneration of the filter when the PTO device is activated, and
With
The control unit is
When PTO regeneration is performed in the specific operating region of the internal combustion engine, the next PTO regeneration is started at a shorter interval than when PTO regeneration is performed outside the specific operating region.
When the PTO operation operation is performed in the specific operation area after the PTO regeneration in the specific operation area is performed, the next PTO is based on the front-rear differential pressure of the filter and the mileage of the vehicle from the end of the PTO reproduction. Determine the playback start timing and
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, characterized in that the mileage is calculated based on an elapsed time from the end of PTO reproduction and a virtual vehicle speed.
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the control unit starts the next PTO regeneration when the calculated mileage reaches a predetermined threshold value.
前記特定運転領域を含んでより拡大された小インターバル領域においてＰＴＯ再生が行われた場合に、小インターバル領域外においてＰＴＯ再生が行われた場合よりも短いインターバルで、次回のＰＴＯ再生を開始する
請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The control unit is
A claim to start the next PTO reproduction at a shorter interval than when the PTO reproduction is performed outside the small interval region when the PTO reproduction is performed in the expanded small interval region including the specific operation region. Item 2. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to item 1 or 2.
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