JP7257759B2 - 制御装置、エンジンおよびエンジンの制御方法 - Google Patents
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Description
エンジンの排気流路に配置されるDOCと、上記排気流路の上記DOCの下流側に配置されるDPFと、上記DOCおよび上記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、上記DPFを昇温することで上記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
上記昇温手段は、上記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
上記制御装置は、
上記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定するように構成されている流量推定部を備え、
上記流量推定部は、
上記強制再生処理時における、上記エンジンの回転数を含む上記エンジンの運転状態を示す第1状態量および上記排気スロットルバルブの開度と、上記強制再生処理時における上記吸気流量である第1吸気流量と、の関係を表す第1の関係に基づいて、上記第1状態量および上記排気スロットルバルブの開度から上記第1吸気流量を推定するように構成されている。
また、本発明者らは鋭意検討の結果、上記第1吸気流量は、強制再生処理時におけるエンジンの回転数を含むエンジンの運転状態を示す第1状態量、および強制再生処理時における排気スロットルバルブの開度である第1開度から精度良く推定可能であることを見出した。
上記(2)の構成によれば、第2の関係、すなわち、通常運転時におけるエンジンの回転数および燃料噴射量を含むエンジンの運転状態を示す第2状態量と、通常運転時におけるエンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量である第2吸気流量との関係に基づいて、第2状態量から対応する第2吸気流量を精度良く推定可能である。よって、上記の構成によれば、エアフロセンサを用いずに、通常運転時におけるエンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を精度良く推定可能である。
上記エンジンは、上記エンジンの吸気流路と上記排気流路とを接続するとともに上記エンジンから排出される排ガスの一部をEGRガスとして上記吸気流路に還流させるためのEGR流路と、上記EGR流路を流れる上記EGRガスの流量を調整可能に構成されているEGRバルブと、をさらに備え、
上記流量推定部は、上記第2状態量および上記EGRバルブの開度と、上記EGR流路を流れる上記EGRガスの流量と、の関係を表す第3の関係に基づいて、上記第2状態量および上記EGRバルブの開度から上記EGRガスの流量を推定するように構成されており、
上記PM堆積量推定部は、上記強制再生処理時において、上記強制再生処理時における上記シリンダから排出される排ガスの排気流量である第1排気流量であって、上記第1吸気流量に対応する第1排気流量に応じた上記PMの堆積量を推定するように構成されており、上記通常運転時において、上記通常運転時における上記シリンダから排出される排ガスの排気流量である第2排気流量であって、上記第2吸気流量に対応する第2排気流量から上記EGR流路を流れる上記EGRガスの流量を除いた排気流量に応じた上記PMの堆積量を推定するように構成されている。
エンジンの排気流路に配置されるDOCと、上記排気流路の上記DOCの下流側に配置されるDPFと、上記DOCおよび上記DPFを昇温するための昇温手段と、を備え、上記DPFを昇温することで上記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行するためのエンジンの制御方法であって、
上記昇温手段は、上記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
上記エンジンの制御方法は、
上記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定する吸気流量推定ステップを備え、
上記吸気流量推定ステップは、
上記強制再生処理時における、上記エンジンの回転数を含む上記エンジンの運転状態を示す第1状態量および上記排気スロットルバルブの開度と、上記強制再生処理時における上記吸気流量である第1吸気流量と、の関係を表す第1の関係に基づいて、上記第1状態量および上記排気スロットルバルブの開度から上記第1吸気流量を推定する第1吸気流量推定ステップを含む。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
図1に示されるように、排ガス浄化装置5は、DOC51とDPF52とを有している。制御装置3は、エンジン1の排気流路15に設けられる排ガス浄化装置5の再生(回復)を、後述する昇温手段6を制御することにより実行するものである。
図示される実施形態では、図1に示されるように、エンジン1は、上述した制御装置3と、上述した排ガス浄化装置5と、シリンダヘッド及びシリンダブロックを含むシリンダ111とシリンダ111内に配置されるピストン112とにより画定される燃焼室12を有するエンジン本体11と、燃焼室12に未燃燃料を噴射するための燃料噴射弁13と、エンジン1の吸気流路14と、エンジン1の排気流路15と、エンジン1の吸気流路14又は排気流路15に設けられるスロットルバルブ2と、を主に備えている。図1に示される実施形態では、エンジン1は、ターボチャージャやスーパチャージャなどの過給機が設けられておらず、大気圧でシリンダ内に吸気するし自然吸気エンジン(NAエンジン)からなる。
DPF52で除去されたPMは、エンジン運転中(通常運転中)に燃焼室12から排出される高温の排ガスによって一部が燃焼するが(連続再生)、残りのPMは、DPF52のろ過壁に蓄積していく。このため、制御装置3は、DPF52のろ過壁に蓄積するPMを強制的に燃焼させて、ろ過壁を再生させる強制再生処理を実行する必要がある。
上述した昇温手段6は、図2に示されるように、燃料噴射弁13および排気スロットルバルブ22を含んでいる。なお、図2に示されるように、昇温手段6は、吸気スロットルバルブ21又は後述する排気流路噴射弁16の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。
図3に示されるように、制御装置3は、強制再生処理を実行中である場合には(S101で「Yes」)、強制再生処理実行部36が強制再生処理を実行する。より具体的には、強制再生処理実行部36は、噴射制御部33およびバルブ開度指示部34に対して、強制再生処理時に対応する制御を実行するように指示するように構成されている。また、強制再生処理を実行中でない場合には(S101で「No」)、通常運転実行部35が、通常運転時における制御を実行する。より具体的には、通常運転実行部35は、噴射制御部33およびバルブ開度指示部34に対して、強制再生処理時に対応する制御を実行するように指示するように構成されている。
図5に示されるように、強制再生処理(自動再生処理)は、第1昇温処理と、第1昇温処理よりも後に実行される第2昇温処理と、を含んでいる。
また、本発明者らは鋭意検討の結果、第1吸気流量I1は、図4に示されるように、強制再生処理時におけるエンジンの回転数を含むエンジンの運転状態を示す第1状態量S1、および強制再生処理時における排気スロットルバルブ22の開度である第1開度O1から精度良く推定可能であることを見出した。
幾つかの実施形態では、図8に示されるように、上述した第1吸気流量I1を推定した(S102)後、且つ、上述した第1吸気流量I1に基づいて、他の状態量を取得する(S103)前に、第1吸気流量I1の補正を行う(S201)。また、図8に示されるように、上述した第2吸気流量I2を推定した(S105)後、且つ、上述した第2吸気流量I2単独、又は上述した第2吸気流量I2およびEGRガス流量EFに基づいて、他の状態量を取得する(S107、S110)前に、第2吸気流量I2の補正を行う(S202)。
幾つかの実施形態では、図2に示されるように、上述した制御装置3は、上述した流量推定部39で推定された吸気流量Iを補正するように構成されている流量補正部40をさらに備えている。そして、流量補正部40は、第1吸気流量補正部40Aを含んでいる。
11 エンジン本体
111 シリンダ
112 ピストン
12 燃焼室
13 燃料噴射弁
14 吸気流路
15 排気流路
16 排気流路噴射弁
17 EGR装置
2 スロットルバルブ
21 吸気スロットルバルブ
22 排気スロットルバルブ
3 制御装置
31 入出力部
32 記憶部
33 噴射制御部
34 バルブ開度指示部
35 通常運転実行部
36 強制再生処理実行部
37 強制再生処理実施要件判定部
38 PM堆積量推定部
39 流量推定部
40 流量補正部
41 演算部
5 排ガス浄化装置
51 DOC
52 DPF
6 昇温手段
91 エンジン回転数センサ
92 大気圧センサ
E 排気流量
E1 第1排気流量
E2 第2排気流量
E3 第3排気流量
EF EGRガス流量
I 吸気流量
I1 第1吸気流量
I2 第2吸気流量
O1 第1開度
OE EGRバルブの開度
S1 第1状態量
S2 第2状態量
Claims (10)
- エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記制御装置は、
前記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定するように構成されている流量推定部を備え、
前記流量推定部は、
前記強制再生処理時における、前記エンジンの回転数を含む前記エンジンの運転状態を示す第1状態量および前記排気スロットルバルブの開度と、前記強制再生処理時における前記吸気流量である第1吸気流量と、の関係を表す第1の関係に基づいて、前記第1状態量および前記排気スロットルバルブの開度から前記第1吸気流量を推定するように構成され、
前記流量推定部は、
前記強制再生処理を行わない通常運転時における、前記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む前記エンジンの運転状態を示す第2状態量と、前記通常運転時における前記吸気流量である第2吸気流量と、の関係を表す第2の関係に基づいて、前記第2状態量から前記第2吸気流量を推定するように構成され、
前記制御装置は、
前記DPFに堆積する前記PMの堆積量を推定可能に構成されているPM堆積量推定部と、
前記PM堆積量推定部によって推定された前記PMの堆積量と、前記第1吸気流量の補正値である第1補正値と、の関係を表す第4の関係に基づいて、前記PM堆積量推定部によって推定された前記PMの堆積量から推定される前記第1補正値に応じて前記流量推定部で推定された前記第1吸気流量を減らすように構成されている第1吸気流量補正部と、をさらに備える
制御装置。 - エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記制御装置は、
前記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定するように構成されている流量推定部を備え、
前記流量推定部は、
前記強制再生処理時における、前記エンジンの回転数を含む前記エンジンの運転状態を示す第1状態量および前記排気スロットルバルブの開度と、前記強制再生処理時における前記吸気流量である第1吸気流量と、の関係を表す第1の関係に基づいて、前記第1状態量および前記排気スロットルバルブの開度から前記第1吸気流量を推定するように構成され、
前記流量推定部は、
前記強制再生処理を行わない通常運転時における、前記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む前記エンジンの運転状態を示す第2状態量と、前記通常運転時における前記吸気流量である第2吸気流量と、の関係を表す第2の関係に基づいて、前記第2状態量から前記第2吸気流量を推定するように構成され、
前記制御装置は、
前記DPFに堆積する前記PMの堆積量を推定可能に構成されているPM堆積量推定部と、
前記PM堆積量推定部によって推定された前記PMの堆積量と、前記第2吸気流量の補正値である第2補正値と、の関係を表す第5の関係に基づいて、前記PM堆積量推定部によって推定された前記PMの堆積量から推定される前記第2補正値に応じて前記流量推定部で推定された前記第2吸気流量を減らすように構成されている第2吸気流量補正部と、をさらに備える
制御装置。 - エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備えるエンジンにおいて、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行可能に構成されている制御装置であって、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記制御装置は、
前記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定するように構成されている流量推定部を備え、
前記流量推定部は、
前記強制再生処理時における、前記エンジンの回転数を含む前記エンジンの運転状態を示す第1状態量および前記排気スロットルバルブの開度と、前記強制再生処理時における前記吸気流量である第1吸気流量と、の関係を表す第1の関係に基づいて、前記第1状態量および前記排気スロットルバルブの開度から前記第1吸気流量を推定するように構成され、
前記エンジンは、大気圧の値を取得するように構成されている大気圧取得装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記大気圧取得装置により取得された前記大気圧の値と、前記吸気流量の補正値である第3補正値と、の関係を表す第6の関係に基づいて、前記大気圧取得装置により取得された前記大気圧の値から推定される前記第3補正値に応じて、前記流量推定部で推定された前記吸気流量を増減するように構成されている第3吸気流量補正部をさらに備える
制御装置。 - 前記流量推定部は、
前記強制再生処理を行わない通常運転時における、前記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む前記エンジンの運転状態を示す第2状態量と、前記通常運転時における前記吸気流量である第2吸気流量と、の関係を表す第2の関係に基づいて、前記第2状態量から前記第2吸気流量を推定するように構成されている
請求項3に記載の制御装置。 - 前記エンジンは、
前記エンジンの吸気流路と前記排気流路とを接続するとともに前記エンジンから排出される排ガスの一部をEGRガスとして前記吸気流路に還流させるためのEGR流路と、
前記EGR流路を流れる前記EGRガスの流量を調整可能に構成されているEGRバルブと、をさらに備え、
前記流量推定部は、
前記第2状態量および前記EGRバルブの開度と、前記EGR流路を流れる前記EGRガスの流量と、の関係を表す第3の関係に基づいて、前記第2状態量および前記EGRバルブの開度から前記EGRガスの流量を推定するように構成されている
請求項1、2又は4の何れか1項に記載の制御装置。 - 前記PM堆積量推定部は、
前記強制再生処理時において、前記第1吸気流量に応じた前記PMの堆積量を推定するように構成されており、
前記通常運転時において、前記第1吸気流量とは異なる前記第2吸気流量に応じた前記PMの堆積量を推定するように構成されている
請求項1又は2に記載の制御装置。 - 前記制御装置は、
前記DPFに堆積する前記PMの堆積量を推定可能に構成されているPM堆積量推定部をさらに備え、
前記PM堆積量推定部は、
前記強制再生処理時において、前記第1吸気流量に応じた前記PMの堆積量を推定するように構成されており、
前記通常運転時において、前記第1吸気流量とは異なる前記第2吸気流量に応じた前記PMの堆積量を推定するように構成されている
請求項4に記載の制御装置。 - 前記エンジンは、
前記エンジンの吸気流路と前記排気流路とを接続するとともに前記エンジンから排出される排ガスの一部をEGRガスとして前記吸気流路に還流させるためのEGR流路と、
前記EGR流路を流れる前記EGRガスの流量を調整可能に構成されているEGRバルブと、をさらに備え、
前記流量推定部は、
前記第2状態量および前記EGRバルブの開度と、前記EGR流路を流れる前記EGRガスの流量と、の関係を表す第3の関係に基づいて、前記第2状態量および前記EGRバルブの開度から前記EGRガスの流量を推定するように構成されており、
前記PM堆積量推定部は、
前記強制再生処理時において、前記強制再生処理時における前記シリンダから排出される排ガスの排気流量である第1排気流量であって、前記第1吸気流量に対応する第1排気流量に応じた前記PMの堆積量を推定するように構成されており、
前記通常運転時において、前記通常運転時における前記シリンダから排出される排ガスの排気流量である第2排気流量であって、前記第2吸気流量に対応する第2排気流量から前記EGR流路を流れる前記EGRガスの流量を除いた排気流量に応じた前記PMの堆積量を推定するように構成されている
請求項6又は7に記載の制御装置。 - 請求項1乃至8の何れか1項に記載の制御装置と、
前記DOCと、
前記DPFと、
前記排気スロットルバルブを含む前記昇温手段と、を備える
エンジン。 - エンジンの排気流路に配置されるDOCと、前記排気流路の前記DOCの下流側に配置されるDPFと、前記DOCおよび前記DPFを昇温するための昇温手段と、を備え、前記DPFを昇温することで前記DPFに堆積するPMを除去する強制再生処理を実行するためのエンジンの制御方法であって、
前記昇温手段は、前記排気流路に設けられた排気スロットルバルブを含み、
前記エンジンの制御方法は、
前記エンジンのシリンダ内に送られる燃焼用気体の吸気流量を推定するように構成されている流量推定部により、前記吸気流量を推定する吸気流量推定ステップを備え、
前記吸気流量推定ステップは、
前記強制再生処理時における、前記エンジンの回転数を含む前記エンジンの運転状態を示す第1状態量および前記排気スロットルバルブの開度と、前記強制再生処理時における前記吸気流量である第1吸気流量と、の関係を表す第1の関係に基づいて、前記第1状態量および前記排気スロットルバルブの開度から前記第1吸気流量を推定する第1吸気流量推定ステップと、
前記強制再生処理を行わない通常運転時における、前記エンジンの回転数および燃料噴射量を含む前記エンジンの運転状態を示す第2状態量と、前記通常運転時における前記吸気流量である第2吸気流量と、の関係を表す第2の関係に基づいて、前記第2状態量から前記第2吸気流量を推定する第2吸気流量推定ステップと、を含み、
前記エンジンの制御方法は、
前記DPFに堆積する前記PMの堆積量を推定可能に構成されているPM堆積量推定部により前記PMの堆積量を推定するPM堆積量推定ステップと、
前記流量推定部により推定された前記第1吸気流量を補正するように構成された第1吸気流量補正部により、前記第1吸気流量推定ステップにおいて推定された前記第1吸気流量を減らす第1吸気流量補正ステップであって、前記PM堆積量推定ステップにおいて推定された前記PMの堆積量と、前記第1吸気流量の補正値である第1補正値と、の関係を表す第4の関係に基づいて、前記PM堆積量推定ステップにおいて推定された前記PMの堆積量から推定される前記第1補正値に応じて前記第1吸気流量推定ステップにおいて推定された前記第1吸気流量を減らす第1吸気流量補正ステップと、をさらに備える
エンジンの制御方法。
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