WO2014123154A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014123154A1
WO2014123154A1 PCT/JP2014/052667 JP2014052667W WO2014123154A1 WO 2014123154 A1 WO2014123154 A1 WO 2014123154A1 JP 2014052667 W JP2014052667 W JP 2014052667W WO 2014123154 A1 WO2014123154 A1 WO 2014123154A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oxygen concentration
internal combustion
combustion engine
fuel
value
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/052667
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
植田貴宣
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to RU2015132766A priority Critical patent/RU2610437C1/ru
Priority to CN201480007799.5A priority patent/CN104981599A/zh
Priority to EP14749430.6A priority patent/EP2955356A4/en
Priority to KR1020157021161A priority patent/KR101764041B1/ko
Priority to JP2014560784A priority patent/JP5862809B2/ja
Priority to BR112015018859A priority patent/BR112015018859A2/pt
Priority to US14/765,894 priority patent/US9702311B2/en
Publication of WO2014123154A1 publication Critical patent/WO2014123154A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106Auxiliary oxidation catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/38Control for minimising smoke emissions, e.g. by applying smoke limitations on the fuel injection amount
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
  • SO 2 sulfur dioxide
  • SO 3 sulfur trioxide
  • H 2 O water
  • H 2 SO 4 may be discharged into the atmosphere as white smoke (sulfate white smoke).
  • SO 3 sulfuric acid mist due to the fact that the exhaust gas temperature becomes equal to or higher than the predetermined temperature and the excess oxygen in the oxidation catalyst increases, SO 3 is more likely to be generated. It is disclosed to reduce excess oxygen.
  • an object of the control device for an internal combustion engine disclosed in this specification is to suppress white smoke generated by SO 3 being combined with H 2 O while performing filter regeneration.
  • an internal combustion engine control device for an internal combustion engine including a filter downstream of a catalyst having an oxidation function.
  • a control unit that performs oxygen concentration reduction control for reducing the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the catalyst based on an exhaust temperature increase request on the downstream side of the catalyst, the control unit burns in the internal combustion engine Means for obtaining an S concentration value in the fuel is provided, and the oxygen concentration is set based on the S concentration value.
  • Oxygen is required when regenerating the filter provided in the exhaust path and disposed downstream of the catalyst having an oxidizing function.
  • the control unit may set an upper limit threshold value of the oxygen concentration according to the S concentration value. Further, the control unit may set the oxygen concentration lowering control period to be longer as the S concentration value is higher. This is because the generation state of white smoke varies depending on the S concentration value in the fuel.
  • control unit may set the oxygen concentration in the exhaust gas to a preset fixed value in the oxygen concentration reduction control.
  • the fixed value may be a value selected from a plurality of values provided in advance.
  • control unit may control the execution period of the oxygen concentration reduction control to a preset fixed period.
  • the oxygen concentration corresponding to the S concentration value and the execution period of the oxygen concentration lowering control may be set in advance according to the adaptation. it can.
  • control unit may control the oxygen concentration in the exhaust gas to a value set corresponding to the S concentration value of the fuel combusted in the internal combustion engine.
  • the control unit may control an execution period of the oxygen concentration reduction control to a period set in correspondence with an S concentration value of fuel combusted in the internal combustion engine.
  • control device for an internal combustion engine disclosed in this specification, it is possible to suppress the generation of white smoke while performing filter regeneration.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine of the embodiment.
  • FIG. 2 is an example of a time chart when performing PM generation of the comparative example.
  • FIG. 3 is an example of a time chart of PM regeneration performed by the control device for an internal combustion engine of the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of control performed by the control device for an internal combustion engine according to the embodiment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the amount of accumulated S and the fuel S concentration value.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the fuel S concentration value and the white smoke suppression target A / F.
  • FIG. 7 is a graph showing the occurrence of white smoke.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine of the embodiment.
  • FIG. 2 is an example of a time chart when performing PM generation of the comparative example.
  • FIG. 3 is an example of a time chart of PM regeneration performed by the control device for an internal
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the fuel S concentration value and the oxygen concentration lowering control execution period.
  • FIG. 9 is a graph showing the effect of A / F on white smoke during PM regeneration.
  • FIG. 10A is an explanatory diagram schematically showing a state where preset fixed value candidates for each destination are stored, and FIG. 10B shows how a fixed value is set according to the destination. It is explanatory drawing which shows this typically.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 according to an embodiment.
  • the internal combustion engine 1 includes an engine body 2 and a control device (hereinafter referred to as a control device) 3 for the internal combustion engine.
  • An intake passage 4 and an exhaust passage 5 are connected to the engine body 2.
  • One end of an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 6 is connected to the engine body 2.
  • the other end of the EGR passage 6 is connected to the intake passage 4.
  • An EGR cooler 7 and an EGR valve 8 are disposed in the EGR passage 6.
  • a throttle 9 is disposed in the intake passage 4.
  • a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) 10 is disposed in the exhaust passage 5.
  • DOC10 is a catalyst having an oxidation function.
  • a DPF (Diesel Particulate Filter) 11 is disposed on the downstream side of the DOC 10 in the exhaust passage.
  • the DPF 11 is a filter that supplements PM.
  • an SOx sensor 12 In the exhaust passage 5 between the engine body 2 and the DOC 10, an SOx sensor 12, an exhaust addition fuel valve 13, and a first temperature sensor 14 are arranged in order from the upstream side.
  • the SOx sensor 12 is included in means for acquiring an S concentration value (hereinafter referred to as a fuel S concentration value) in the fuel combusted in the internal combustion engine 1, more specifically, the engine body 2, together with an A / F sensor 17 described later. It is.
  • the exhaust addition fuel valve 13 adds fuel to the exhaust gas by injecting fuel into the exhaust passage 5.
  • the exhaust gas to which fuel is added is combusted in the DOC 10 and becomes high-temperature exhaust gas.
  • the first temperature sensor 14 measures the temperature of the exhaust gas introduced into the DOC 10 (DOC temperature, catalyst-containing gas temperature).
  • a second temperature sensor 15 is disposed in the exhaust passage 5 between the DOC 10 and the DPF 11.
  • the second temperature sensor 15 measures the temperature of the exhaust gas introduced into the DPF 11 (DPF temperature).
  • a third temperature sensor 16 and an A / F sensor 17 are arranged in order from the upstream side.
  • the third temperature sensor 16 measures the temperature of the exhaust gas discharged from the DPF 11.
  • the DPF temperature that is, the catalyst bed temperature Tm is grasped from the measured value of the third temperature sensor 16 and the measured value of the second temperature sensor 15.
  • the A / F sensor 17 measures the exhaust A / F.
  • the A / F sensor 17 is included in the means for obtaining the fuel S concentration value together with the SOx sensor 12.
  • the fuel S concentration value and the SOx concentration in the exhaust gas have a correlation.
  • the fuel S concentration value can be calculated by adaptation from the SOx concentration value in the exhaust gas detected by the SOx sensor 12 and the exhaust A / F.
  • SOx discharged from the engine body 2 since it is almost SO 2, SOx sensors may be used SO 2 sensor.
  • the internal combustion engine 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 18.
  • the ECU 18 performs various controls in the internal combustion engine 1. It is also included in the control device 3 and functions as a control unit of the control device 3.
  • the ECU 18 is electrically connected to the EGR valve 8, the throttle 9, the SOx sensor 12, the exhaust addition fuel valve 13, the first temperature sensor 14, the second temperature sensor 15, the third temperature sensor 16, and the A / F sensor 17.
  • the control device 3 is formed.
  • the ECU 18 functioning as a control unit lowers the oxygen concentration that lowers the oxygen concentration flowing into the DOC 10 based on the exhaust temperature increase request downstream of the DOC 10 when the DPF 11 is regenerated, more specifically, the PM regeneration request in the DPF 11. Take control.
  • the oxygen concentration reduction control is performed at the timing when the conditions for establishing the exhaust temperature increase request are met, but may be performed at the stage where the conditions for establishing the exhaust temperature increase request are predicted to be met.
  • FIG. 2 an example of a normal PM regeneration chart is shown as a comparative example.
  • the A / F at the time of PM regeneration is set to the lean region.
  • the bed temperature needs to rise to the PM regeneration target temperature, but if the A / F is suddenly changed, the bed temperature may increase excessively, so the A / F is gradually increased.
  • the A / F in the lean region is gradually brought closer to the A / F at the time of PM regeneration, and the bed temperature is increased stepwise with temperature T1, temperature T2, and temperature T3, and finally the PM regeneration target temperature Ttrg. To reach.
  • the direction of change of A / F is the direction from the lean side toward the stoichiometry, in other words, the direction of decreasing the oxygen concentration.
  • the A / F is controlled toward the rich state at the initial stage of the PM regeneration measure. That is, the oxygen concentration is controlled to decrease in the initial stage of the PM regeneration measure.
  • the control in the direction of lowering the oxygen concentration only needs to be controlled to lower the oxygen concentration. That is, the oxygen concentration reduction control includes not only the case where the rich state is exceeded beyond the stoichiometric but also the case where the stoichiometric state is approached.
  • the white smoke suppression A / F is set with reference to the range before and after the stoichiometric range.
  • This white smoke suppression A / F is set so that the bed temperature goes to the deposition S desorption temperature T0 that desorbs the sulfur S deposited on the DOC 10 and the DPF 11. More specifically, the white smoke suppression A / F is set so that the target temperature has a certain range and the bed temperature is changed from the deposition S desorption temperature T0 to T0 + ⁇ .
  • the state in which the oxygen concentration is reduced by controlling to become white smoke suppression A / F S is desorbed to suppress the generation of white smoke.
  • the bed temperature is raised step by step to temperatures T1, T2, and T3 in the same manner as in the comparative example shown in FIG. 2, and finally reaches the PM regeneration target temperature Ttrg. . This completes PM regeneration.
  • the oxygen concentration reduction control includes the following measures. The intention of each measure is as follows.
  • the ECU 18 sets the oxygen concentration based on the fuel S concentration value. This is because the S concentration in the exhaust gas becomes higher corresponding to the fuel S concentration value. Further, the ECU 18 sets an upper limit threshold value for the oxygen concentration in accordance with the fuel S concentration value. In other words, the upper limit value of the oxygen concentration is the upper limit value of lean. Leaning means that the amount of air is relatively increased, and thus setting the upper limit value of the oxygen concentration is intended not to increase the amount of air too much. Or SO 2 discharged from the engine body 2, SO 3 is generated when DOC10 or SO 2 deposited on the DPF11 is oxidized. Since the S concentration in the exhaust gas becomes higher according to the fuel S concentration value, if the upper limit value of the oxygen concentration is set according to the fuel S concentration value, the production of SO 3 can be effectively suppressed.
  • the ECU 18 sets the oxygen concentration reduction control period to be longer as the fuel S concentration value is higher.
  • step S1 it is determined whether there is a PM regeneration start request. Whether or not there is a PM regeneration request is determined by an estimated value of the PM accumulation amount up to that point. That is, when the estimated value of the PM accumulation amount exceeds a predetermined threshold, it is determined as Yes.
  • the PM accumulation amount is calculated by integrating the PM generation amount obtained from the instantaneous operating state of the engine body 2, that is, by integrating the PM generation amount based on the fuel injection history.
  • PM regeneration control is started and the process proceeds to step S2.
  • step S1 the process of step S1 is repeated until it is determined Yes in step S1.
  • PM regeneration control When PM regeneration is performed, an exhaust temperature increase request is made on the downstream side of the DOC 10 (catalyst). Therefore, in PM regeneration control, the exhaust gas state is set to the combustion mode, and the A / F is set close to the state in which PM regeneration is performed. To control. A / F is controlled by adjusting the opening degree of the EGR valve 8 and the throttle 9. The A / F control during PM regeneration is performed by referring to a map, for example.
  • step S2 it is determined whether or not an exhaust fuel addition condition for increasing the bed temperature is satisfied. Specifically, it is determined whether or not the catalyst input gas temperature measured by the first temperature sensor 14 exceeds the threshold Ta. This threshold value Ta is set in view of whether or not the added fuel can be combusted. If YES is determined in step S2, the process proceeds in step S3. When it is determined No in step S2, the process of step S2 is repeated until it is determined Yes in step S2.
  • step S3 a fuel S concentration value is acquired. That is, as described above, the fuel S concentration value is acquired based on the measured values of the SOx sensor 12 and the A / F sensor 17.
  • a fuel property sensor may be installed in place of the SOx sensor 12, and the fuel S concentration value may be obtained from the measured value of the fuel property sensor.
  • step S4 which is performed subsequent to step S3, the white smoke suppression target A / Ftrg and the oxygen concentration reduction control execution period ⁇ trg are read.
  • the relationship between the accumulated S amount and the fuel S concentration value in the DOC 10 and the DPF 11 will be described in detail.
  • FIG. 5 the relationship between the travel distance of the vehicle and the amount of accumulated S is shown for three types of fuel having different fuel S concentration values. There are three types of fuel S concentration values: 2000 ppm, 500 ppm, and 50 ppm. Referring to FIG. 5, it can be seen that the amount of accumulated S increases as the fuel S concentration value increases. If the amount of accumulated S is large, the amount of S released increases correspondingly to the PM regeneration.
  • the white smoke suppression target A / Ftrg is set according to the fuel S concentration value. Specifically, the white smoke suppression target A / Ftrg is controlled to the rich side as the fuel S concentration value increases. As a result, white smoke countermeasures according to the fuel S concentration value are taken. Referring to FIG. 6, the upper limit threshold value of the white smoke suppression target A / Ftrg is set.
  • the range of ⁇ ⁇ of the reference A / F corresponding to the fuel S concentration value is set as the allowable range of the white smoke suppression target A / Ftrg. If it is richer than the white smoke suppression target A / Ftrg, white smoke can be suppressed, but by providing an upper limit value of the oxygen concentration according to the fuel S concentration value, in a lean or near-lean state While supplying oxygen to the DPF 11, the generation of white smoke can be suppressed, and the deterioration of fuel consumption can be suppressed. Note that the range of ⁇ ⁇ is taken into consideration that it is difficult to control the A / F to a value aimed accurately.
  • step S5 performed subsequent to step S4, it is determined whether or not the A / Fm measured by the A / F sensor 17 is equal to or less than the white smoke suppression target A / Ftrg + ⁇ shown in FIG.
  • step S6 it is determined whether or not EGRm, which is a value calculated as the EGR amount at that time, is smaller than EGRmax, which is an allowable EGR amount.
  • EGRm which is a value calculated as the EGR amount at that time
  • EGRmax which is an allowable EGR amount.
  • step S7 EGR additional increase by ⁇ EGR is performed. Increasing the amount of EGR is one measure for reducing the oxygen concentration.
  • step S8 the process proceeds to step S8.
  • step S8 the amount of exhaust added fuel is increased by ⁇ Qad.
  • Increasing the amount of exhaust added fuel is one of the measures for reducing the oxygen concentration.
  • Steps S6 to S8 are the central part of the oxygen concentration reduction control.
  • the determination in step S6 to step S8 is No in step S5
  • the allowable range of the white smoke suppression target A / Ftrg that is, the upper limit value of the oxygen concentration is exceeded, so that the oxygen concentration is reduced. is there.
  • step S7 the amount of air is reduced by increasing the EGR.
  • step S8 since control by the EGR amount cannot be performed, the A / F is lowered by adding fuel. Therefore, the start time of the EGR additional increase in step S7 or the start time of the exhaust fuel addition in step S8 is the start time of the oxygen concentration reduction control, and the measurement of the elapsed time ⁇ m is started from this start time.
  • step S5 After the process of step S7 and step S8 is complete
  • step S5 it is determined whether A / Fm measured by the A / F sensor 17 is equal to or less than the white smoke suppression target A / Ftrg- ⁇ .
  • step S9 it is determined whether A / Fm measured by the A / F sensor 17 is equal to or less than the white smoke suppression target A / Ftrg- ⁇ .
  • step S11 it is determined whether or not ⁇ Qad is greater than 0, that is, whether or not the amount of exhaust gas added is being increased.
  • step S11 the amount of exhaust added fuel that has been increased by ⁇ Qad is reduced. That is, a new exhaust gas addition fuel amount reduced by ⁇ Qad from the exhaust gas addition fuel amount at that time is set.
  • step S12 EGR reduction by ⁇ EGR is performed.
  • the measures in Steps S10 to S12 are intended to maintain an appropriate air concentration since the white smoke suppression target A / Ftrg is outside the allowable range when it is determined No in Step S9.
  • step S11 the amount of exhaust added fuel is reduced.
  • step S12 since control with exhaust added fuel cannot be performed, the EGR amount is reduced and the A / F is maintained.
  • the white smoke suppression target A / Ftrg is controlled within the allowable range by performing the processing from step S5 to step S12.
  • the catalyst temperature is set to be approximately the deposition S desorption temperature.
  • step S13 the elapsed time ⁇ m from the start of the execution of the oxygen concentration reduction control, that is, the start of the EGR additional increase in step S7 or the start of the increase in the exhaust added fuel amount in step S8 is determined in step S4. It is determined whether or not the read oxygen concentration lowering control execution period ⁇ trg is reached. When it is determined No in step S13, the processing from step S5 is repeated. On the other hand, when it is determined Yes in step S13, the process proceeds to step S14.
  • step S14 it is determined whether or not the measured catalyst bed temperature Tm is equal to or higher than the temperature Tmax.
  • the temperature Tmax is the maximum temperature at the time of PM regeneration transition, and corresponds to T1 shown in FIG.
  • step S15 the exhaust added fuel is reduced, and the A / F is shifted to the lean side. That is, the amount obtained by reducing the amount of exhaust added fuel at that time by ⁇ Qad is set as a new exhaust added fuel amount, and the A / F is shifted to the lean side.
  • step S16 is performed. That is, the routine shifts to normal PM regeneration control as shown in FIG.
  • Step S16 is a subroutine, but when the subroutine ends, the process ends (END).
  • FIG. 9 is a graph showing the effect of A / F on white smoke during PM regeneration.
  • the concentration of SO 3 decreases and becomes lower than the white smoke generation threshold.
  • the generation of white smoke is suppressed by performing oxygen concentration lowering control such as increasing the EGR amount and shifting the A / F during PM regeneration from point a to point b.
  • oxygen concentration lowering control such as increasing the EGR amount and shifting the A / F during PM regeneration from point a to point b.
  • PM regeneration is realized while suppressing white smoke by controlling the A / F within the allowable range of the white smoke suppression target A / Ftrg as in the control described above with reference to FIG. be able to.
  • the oxygen concentration corresponding to the S concentration value and the execution period of the oxygen concentration lowering control may be set in advance according to the adaptation. it can. In this case, the steps S3 and S4 are omitted.
  • the S concentration value of fuel used in an internal combustion engine is roughly grasped depending on the destination. Therefore, adaptation considering the S concentration value assumed in advance for each destination can be performed, and the oxygen concentration in the exhaust gas, that is, the white smoke suppression target A / Ftrg can be set to a fixed value. This fixed value may be a value set corresponding to the S concentration value of the fuel combusted in the internal combustion engine 1.
  • the execution period of the oxygen concentration reduction control may be set to a period set corresponding to the S concentration value of the fuel combusted in the internal combustion engine 1.
  • the oxygen concentration is set lower as the assumed S concentration value is higher.
  • the period is set to be longer as the assumed S concentration value is higher.
  • This implementation period may be a period set corresponding to the S concentration value of the fuel combusted in the internal combustion engine 1.
  • the oxygen concentration for each destination specifically, the white smoke suppression target A / Ftrg-n is stored in the ECU 18.
  • the execution period ⁇ trg-n of the oxygen concentration reduction control is stored. That is, when the ECU 18 is prepared in a state having general versatility and the destination is determined, the white smoke suppression target A / Ftrg-n and the implementation period ⁇ trg-n corresponding to the destination are selected. In this manner, the oxygen concentration reduction control is performed based on the fixed value corresponding to the destination.
  • the white smoke suppression target A / Ftrg-n and the implementation period ⁇ trg-n in the ECU are initially blank.
  • the white smoke suppression target A / Ftrg-n and the execution period ⁇ trg-n in the ECU corresponding to the destination are written. In this way, the oxygen concentration reduction control can be performed based on the fixed value corresponding to the destination.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

 内燃機関の制御装置は、酸化機能を有する触媒の下流にフィルタを備える内燃機関の制御装置であって、前記フィルタの再生を行う際の前記触媒の下流側における排気温度上昇要求に基づいて、前記触媒へ流入する排気ガス中の酸素濃度を低下させる酸素濃度低下制御を行う制御部を備える。前記制御部は、前記内燃機関で燃焼する燃料中のS濃度値を取得する手段を備え、前記S濃度値に基づいて、前記酸素濃度を設定する。これにより、フィルタ再生を行いつつ、SOがHOと結びつくことによって発生する白煙を抑制する。

Description

内燃機関の制御装置
 本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
 従来、内燃機関の排気に含まれるSO(二酸化硫黄)が、酸化触媒においてSO(三酸化硫黄)となり、さらに、HO(水)と反応することにより、HSOとなることが知られている。HSOは、白煙(サルフェート白煙)となって大気中に排出されることがある。このような化学反応については、特許文献1にも開示されている。特許文献1には、さらに、排気ガス温度が所定温度以上となり、酸化触媒内に余剰酸素が多いほどSOが発生し易いこと、これに起因するSO硫酸ミストの急激な増加を避けるため、余剰の酸素を減少させることが開示されている。
特開昭53-100314号公報
 上述のようにSOは、HOと反応することによってHSOとなる。酸化触媒は、SOxを吸着する性質もある。このため、酸化触媒と併せて設置され、PM(Particulate Matter)を補足するフィルタ(例えば、DPF;Diesel Particulate Filter)を再生するときに大量の白煙が発生する可能性がある。すなわち、内燃機関で燃焼される燃料に含まれる硫黄成分(S成分)と、酸化触媒に吸着されておりフィルタ再生要求に伴う排気温度上昇に起因して脱離した吸着SOxが白煙となる可能性がある。上記特許文献1には、上述の如く、白煙発生の要因となるSOの発生を抑制すべく、余剰の酸素を減少させることが開示されている。ところが、その一方で、フィルタにおけるPM再生には酸素が必要であり、過剰に酸素量を減少させると、フィルタのPM再生に必要とされる酸素量が確保されず、PM再生に影響が及ぶことが考えられる。上記特許文献では、PM再生等のフィルタ再生については、何ら考慮されておらず、フィルタ再生を行いつつ、白煙の発生を適切に抑制することは困難であると考えられる。
 そこで、本明細書開示の内燃機関の制御装置は、フィルタ再生を行いつつ、SOがHOと結びつくことによって発生する白煙を抑制することを課題とする。
 かかる課題を解決するために、本明細書に開示された内燃機関の制御装置は、酸化機能を有する触媒の下流にフィルタを備える内燃機関の制御装置であって、前記フィルタの再生を行う際の前記触媒の下流側における排気温度上昇要求に基づいて、前記触媒へ流入する排気ガス中の酸素濃度を低下させる酸素濃度低下制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記内燃機関で燃焼する燃料中のS濃度値を取得する手段を備え、前記S濃度値に基づいて、前記酸素濃度を設定する。排気経路中に設けられ、酸化機能を有する触媒の下流に配置されたフィルタを再生するときに、酸素が必要となる。その一方で、酸素濃度が高すぎると、S成分を含んだ燃料が燃焼したことに起因して生成されたSOが酸化してSOが生成される。同様に、触媒やフィルタに堆積していた硫黄S成分も脱離、酸化することによってSOとなる。このようにして生成されたSOは、HOと結びついてHSOとなってミスト化、すなわち、白煙となる。そこで、フィルタに堆積した物質、主としてPM(Particulate Matter)の再生をする際の、排気温度上昇要求が認められた場合に、SOがHOと結びつくことによって発生する白煙を抑制すべく酸素濃度低下制御を行う。これにより、白煙の発生を抑制することができる。
 前記制御部は、前記S濃度値に応じた前記酸素濃度の上限閾値を設定するようにしてもよい。さらに、前記制御部は、前記S濃度値が高いほど、前記酸素濃度低下制御の実施期間を長く設定するようにしてもよい。燃料中のS濃度値によって、白煙の発生状況が異なることを考慮したものである。
 さらに、前記制御部は、前記酸素濃度低下制御において、前記排気ガス中の酸素濃度を、予め設定された固定値としてもよい。この固定値は、予め複数設けられた値の中から選択された値としてもよい。また、前記制御部は、前記酸素濃度低下制御の実施期間を、予め設定された固定期間に制御してもよい。内燃機関に使用される燃料のS濃度値が既知である場合や想定されている場合は、予め適合により、そのS濃度値に対応させた酸素濃度、酸素濃度低下制御の実施期間とすることができる。
 また、前記制御部は、前記酸素濃度低下制御において、前記排気ガス中の酸素濃度を、前記内燃機関で燃焼する燃料のS濃度値に対応させて設定された値に制御してもよい。また、前記制御部は、前記酸素濃度低下制御の実施期間を、前記内燃機関で燃焼する燃料のS濃度値に対応させて設定された期間に制御してもよい。
 本明細書開示の内燃機関の制御装置によれば、フィルタ再生を行いつつ、白煙の発生を抑制することができる。
図1は実施形態の内燃機関の概略構成を示す説明図である。 図2は比較例のPM生成を行う際のタイムチャートの一例である。 図3は実施形態の内燃機関の制御装置が行うPM再生のタイムチャートの一例である。 図4は実施形態の内燃機関の制御装置が行う制御の一例を示すフロー図である。 図5は堆積S量と燃料S濃度値との関係を示す説明図である。 図6は燃料S濃度値と白煙抑制目標A/Fとの関係を示すグラフである。 図7は白煙の発生状況を示すグラフである。 図8は燃料S濃度値と酸素濃度低下制御実施期間との関係を示すグラフである。 図9はPM再生時A/Fが白煙に及ぼす影響を示すグラフである。 図10(A)は予め設けられた仕向地毎の固定値の候補が格納された様子を模式的に示す説明図であり、図10(B)は仕向地に合せて固定値を設定する様子を模式的に示す説明図である。
 以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。
(実施形態)
 図1は実施形態の内燃機関1の概略構成を示す説明図である。内燃機関1は、エンジン本体2と内燃機関の制御装置(以下、制御装置という)3を備える。エンジン本体2には、吸気通路4と排気通路5が接続されている。エンジン本体2には、EGR(Exhaust Gas Recirculation)通路6の一端が接続されている。EGR通路6の他端は、吸気通路4に接続されている。EGR通路6には、EGRクーラ7とEGR弁8が配置されている。吸気通路4には、スロットル9が配置されている。排気通路5には、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)10が配置されている。DOC10は、酸化機能を有する触媒である。排気通路のDOC10の下流側には、DPF(Diesel Particulate Filter)11が配置されている。DPF11は、PMを補足するフィルタである。
 エンジン本体2とDOC10との間の排気通路5には、上流側から順に、SOxセンサ12、排気添加燃料弁13、第1温度センサ14が配置されている。SOxセンサ12は、後に説明するA/Fセンサ17とともに、内燃機関1、より具体的にエンジン本体2で燃焼する燃料中のS濃度値(以下、燃料S濃度値という)を取得する手段に含まれる。排気添加燃料弁13は、排気通路5中に燃料を噴射することにより、排気ガスに燃料を添加する。燃料が添加された排気ガスは、DOC10にて燃焼され、高温の排気ガスとなる。第1温度センサ14は、DOC10に導入される排気ガスの温度(DOC温度、触媒入りガス温度)を測定する。
 DOC10とDPF11との間の排気通路5には、第2温度センサ15が配置されている。第2温度センサ15は、DPF11に導入される排気ガスの温度(DPF温度)を測定する。
 DPF11の下流側の排気通路5には、上流側から順に第3温度センサ16及びA/Fセンサ17が配置されている。第3温度センサ16は、DPF11から排出された排気ガスの温度を測定する。この第3温度センサ16の測定値と、第2温度センサ15の測定値からDPF温度、すなわち、触媒床温Tmを把握する。A/Fセンサ17は、排気A/Fを測定する。A/Fセンサ17は、上述のように、SOxセンサ12とともに、燃料S濃度値を取得する手段に含まれる。燃料S濃度値と排気中のSOx濃度とは、相関性を有する。このため、SOxセンサ12により検出した排気中のSOx濃度値と、排気A/Fとから、適合により、燃料S濃度値を算出することができる。なお、エンジン本体2から排出されるSOxは、ほぼSOであるので、SOxセンサは、SOセンサを用いればよい。
 内燃機関1は、ECU(Electronic Control Unit)18を備える。ECU18は、内燃機関1における種々の制御を行う。また、制御装置3にも含まれ、制御装置3の制御部として機能する。ECU18は、EGR弁8、スロットル9、SOxセンサ12、排気添加燃料弁13、第1温度センサ14、第2温度センサ15、第3温度センサ16及びA/Fセンサ17と電気的に接続されており、制御装置3を形成している。
 制御部として機能するECU18は、DPF11の再生を行う際のDOC10の下流側における排気温度上昇要求、より具体的に、DPF11におけるPM再生要求に基づいてDOC10へ流入する酸素濃度を低下させる酸素濃度低下制御を行う。酸素濃度低下制御は、排気温度上昇要求の成立条件が整ったタイミングで実施されるが、排気温度上昇要求の成立条件が整うことが予測される段階で実施するようにしてもよい。
 図2を参照すると、比較例として通常のPM再生チャートの一例が示されている。図2を参照すると、PM再生時のA/Fはリーン領域に設定されている。PM生成を行うためには、床温がPM再生目標温度まで上昇する必要があるが、急激にA/Fを変化させると床温が過剰に上昇する可能性があるため、A/Fを徐々に変化させている。具体的に、リーン領域にあるA/Fを徐々にPM再生時A/Fに近づけて、床温を温度T1、温度T2、温度T3と段階的に上昇させ、最終的にPM再生目標温度Ttrgに到達させている。PM再生時A/Fに到達すると、ほぼPM再生目標温度Ttrgに到達し、PM再生が進行する。ここで、A/Fの変化の方向は、リーン側からストイキに向かう方向、換言すれば、酸素濃度を低下させる方向である。
 これに対し、図3を参照すると、本実施形態のPM再生チャートの一例が示されており、A/Fは、PM再生措置の初期においてリッチ状態へ向かう側へ制御されている。すなわち、PM再生措置の初期において酸素濃度を低下させる方向に制御されている。ここで、酸素濃度を低下させる方向への制御は、酸素濃度を低下させる制御がされていればよい。すなわち、酸素濃度低下制御は、ストイキを越えてリッチ状態となる場合でだけでなくストイキ状態に近づく場合も含まれる。図3を参照すると、本実施形態では、ストイキの前後の範囲を目安として白煙抑制A/Fが設定されている。この白煙抑制A/Fは、床温がDOC10やDPF11に堆積した硫黄Sを脱離させる堆積S脱離温度T0に向かうように設定されている。より具体的には、目標とする温度に一定の幅を持たせ、床温が堆積S脱離温度T0からT0+αとなるように白煙抑制A/Fが設定されている。本実施形態では、PM再生措置の初期の白煙抑制実施期間、すなわち、酸素濃度低下制御実施期間中に、白煙抑制A/Fとなるように制御することにより、酸素濃度を低下させた状態でS脱離を行い、白煙の発生を抑制する。酸素濃度低下制御実施期間を経過した後は、図2に示す比較例と同様に床温を温度T1、温度T2、温度T3と段階的に上昇させ、最終的にPM再生目標温度Ttrgに到達させる。これにより、PM再生を完了させる。
 このように、酸素濃度低下制御を行うことにより、排気ガス中の残存酸素量が減少するため、白煙として認識されるHSOの発生要因となるSOの生成を抑制することができる。酸素濃度低下制御は、以下の措置を含む。それぞれの措置の意図は以下の如くである。
 ECU18は、燃料S濃度値に基づいて、酸素濃度を設定する。これは、燃料S濃度値に対応して排気中のS濃度が高くなることを考慮したものである。また、ECU18は、燃料S濃度値に応じて酸素濃度の上限閾値を設定する。酸素濃度の上限値とは、換言すれば、リーンの上限値である。リーンになるということは、相対的に空気量が増すことであるから、酸素濃度の上限値が設定されるということは、空気量を多くし過ぎないことを意図している。エンジン本体2から排出されるSOや、DOC10やDPF11に堆積したSOが酸化するとSOが生成される。排気ガス中のS濃度は、燃料S濃度値に応じて高くなるから、燃料S濃度値に応じて酸素濃度の上限値を設定すれば、効果的にSOの生成を抑制することができる。
 また、SOの濃度がある閾値(白煙発生閾値)を越えると白煙が生成されたと認識されることがわかっている。SOの濃度が、白煙生成閾値を越えている期間は、燃料S濃度値に応じて異なることがわかっている。具体的に、燃料S濃度値が高いほど、SOの濃度が、白煙生成閾値を越えている期間が長い。そこで、ECU18は、燃料S濃度値が高いほど、酸素濃度低下制御の実施期間を長く設定する。
 つぎに、図4に示すフロー図を参照して、制御装置3が行う制御の一例について説明する。
 まず、ステップS1では、PM再生開始要求が有るか否かを判断する。PM再生要求があったか否かは、その時点までのPM堆積量の推定値によって判断する。すなわち、PM堆積量の推定値が予め定められた閾値を越えている場合には、Yesと判断する。PM堆積量は、瞬間瞬間のエンジン本体2の稼動状態から求められるPM発生量を積算する、すなわち、燃料の噴射履歴に基づいてPM発生量を積算することによって算出する。ステップS1でYesと判断したときは、PM再生制御を開始するとともに、ステップS2へ進む。一方、ステップS1でNoと判断したときは、ステップS1でYesと判断されるまでステップS1の処理を繰り返す。PM再生するときは、DOC10(触媒)の下流側における排気温度上昇要求がされるため、PM再生制御では、排気ガスの状態を燃焼モードとし、PM再生が行われる状態に近づけるべく、A/Fを制御する。A/Fは、EGR弁8やスロットル9の開度を調節することによって制御される。PM再生時のA/Fの制御は、例えば、マップを参照することによって行われる。
 ステップS2では、床温を上昇させるための排気燃料添加条件が充足されているか否かを判断する。具体的に、第1温度センサ14によって測定された触媒入ガス温度が閾値Taを上回っているか否かを判断する。この閾値Taは、添加された燃料が燃焼可能状態になることができるか否かの観点で設定されている。ステップS2でYesと判断したときは、ステップS3で進む。ステップS2でNoと判断したときは、ステップS2でYesと判断するまで、ステップS2の処理を繰り返す。
 ステップS3では、燃料S濃度値を取得する。すなわち、上記のように、SOxセンサ12とA/Fセンサ17の測定値に基づいて燃料S濃度値を取得する。なお、SOxセンサ12に代えて燃料性状センサを設置し、この燃料性状センサの測定値から燃料S濃度値を求めるようにしてもよい。
 ステップS3に引き続き行われるステップS4では、白煙抑制目標A/Ftrg及び酸素濃度低下制御実施期間τtrgを読み込む。ここで、DOC10やDPF11における堆積S量と燃料S濃度値との関係について詳細に説明する。図5を参照すると、燃料S濃度値が異なる三種類の燃料について、車両の走行距離と堆積S量との関係が示されている。燃料S濃度値は、2000ppm、500ppm及び50ppmの三種類である。図5を参照すると、堆積S量は、燃料S濃度値が高くなるほど多くなることがわかる。堆積S量が多いと、これに対応してPM再生時にS放出量が増加する。従って、燃料S濃度値が高いほど、SOが発生し易く、白煙が発生し易い状態である。このように、燃料S濃度値が高いとSO、ひいては、白煙が多量に発生する可能性が有る。換言すれば、燃料S濃度値がさほど高くなければ、過度にリッチ方向へ制御する必要はない。そこで、図6に示すように、燃料S濃度値に応じた白煙抑制目標A/Ftrgを設定している。具体的に、燃料S濃度値が高くなるほど白煙抑制目標A/Ftrgをリッチ側に制御する。これにより、燃料S濃度値に応じた白煙対策とする。図6を参照すると、白煙抑制目標A/Ftrgの上限閾値を設定している。具体的に、燃料S濃度値に応じた基準A/Fの±αの範囲を白煙抑制目標A/Ftrgの許容範囲としている。白煙抑制目標A/Ftrgよりもリッチ側であれば、白煙の抑制が可能であるが、燃料S濃度値に応じた酸素濃度の上限値を設けることにより、リーンまたは、リーンに近い状態でDPF11に酸素を供給しつつ、白煙の発生を抑制することができ、燃費の悪化を抑制することができる。なお、±αの範囲としているのは、A/Fを正確に狙った値に制御することは困難であることを考慮したものである。
 つぎに、図7を参照して、燃料S濃度値の相違による白煙の発生状況の相違について説明する。白煙の原因となるSOは、触媒床温の上昇に伴って発生することがわかる。そして、SOの濃度が所定の閾値(白煙発生閾値)を越えると、白煙が認識されるようになる。図7を参照すると、SOが白煙発生閾値を超える白煙発生期間は、燃料S濃度値が高いほど長期間であることがわかる。従って、白煙を効果的に抑制するためには、SOが白煙発生閾値を超える白煙発生期間を考慮して、図8に示すように、燃料S濃度値が高いほど、酸素濃度低下制御実施期間τtrgを長期に設定することが必要となる。
 ステップS4に引き続き行われるステップS5では、A/Fセンサ17によって測定したA/Fmが図6に示す白煙抑制目標A/Ftrg+α以下であるか否かを判断する。ステップS5でNoと判断したときはステップS6へ進む。ステップS6では、その時点のEGR量として計算された値であるEGRmが許容されるEGR量であるEGRmaxよりも少ないか否かを判断する。ステップS6でYesと判断したときは、ステップS7へ進む。ステップS7では、ΔEGR分のEGR追加増量を行う。なお、EGRを増量することは、酸素濃度を低下させる措置の一つである。一方、ステップS6でNoと判断したときは、ステップS8へ進む。ステップS8では、ΔQad分の排気添加燃料の増量を行う。なお、排気添加燃料を増量することは、酸素濃度を低下させる措置の一つである。ステップS8で排気添加燃料の増量を行う場合は、その時点での排気添加燃料量からΔQad分だけ増量した新たな排気添加燃料量に設定する。ステップS6~ステップS8は、酸素濃度低下制御の中心となる部分である。ステップS6~ステップS8の措置は、ステップS5でNoと判断したときは、白煙抑制目標A/Ftrgの許容範囲、すなわち、酸素濃度の上限値を越えているので、酸素濃度を低下させる趣旨である。その手段として、ステップS7では、EGR増量を行って空気量を低下させている。ステップS8では、EGR量による制御ができないことから、燃料を添加することにより、A/Fを低下させている。従って、ステップS7のEGR追加増量の開始時点、または、ステップS8の排気添加燃料量増量の開始時点が、酸素濃度低下制御の開始時点となり、この開始時点から経過時間τmの計測が開始される。ステップS7、ステップS8の処理が終了した後は、ステップS5からの処理を繰り返す。
 一方、ステップS5でYesと判断したときは、ステップS9へ進む。ステップS9では、A/Fセンサ17によって測定したA/Fmが白煙抑制目標A/Ftrg-α以下であるか否かを判断する。ステップS9でNoと判断したときはステップS10へ進む。ステップS11では、ΔQadが0より大きいか否か、すなわち、排気添加燃料の増量が行われている状態であるか否かを判断する。ステップS10でYesと判断したときは、ステップS11へ進む。ステップS11では、増加していたΔQadの排気添加燃料の減量を行う。すなわち、その時点での排気添加燃料量からΔQad分だけ減らした新たな排気添加燃料量に設定する。一方、ステップS10でNoと判断したときは、ステップS12へ進む。ステップS12では、ΔEGR分のEGR減量を行う。ステップS10~ステップS12の措置は、ステップS9でNoと判断したときは、白煙抑制目標A/Ftrgの許容範囲を越えているので、適正な空気濃度を維持する趣旨である。その手段として、ステップS11では、排気添加燃料の減量を行っている。ステップS12では、排気添加燃料による制御ができないことから、EGR量を減量して、A/Fを維持している。ステップS11、ステップS12の処理が終了した後は、ステップS5からの処理を繰り返す。
 なお、白煙の発生を抑制する観点からは、酸素濃度の下限値を設けることは重要視されるものではないが、酸素濃度が低くなりすぎると、CO、HC、HSやPMの増加の可能性があるので、A/Fは、適度な範囲に維持されていることが望ましい。
 ステップS5~ステップS12までの処理が行われることにより、白煙抑制目標A/Ftrgは許容範囲内に制御される。なお、このように白煙抑制目標A/Ftrgが制御されたときに、触媒温度はほぼ堆積S脱離温度となるように設定されている。
 一方、ステップS9でYesと判断したときは、ステップS13へ進む。ステップS13では、酸素濃度低下制御の実施が開始された時点、すなわち、ステップS7のEGR追加増量の開始時点、または、ステップS8の排気添加燃料量増量の開始時点からの経過時間τmがステップS4で読み込んだ酸素濃度低下制御実施期間τtrg以上となったか否かを判断する。ステップS13でNoと判断したときは、ステップS5からの処理を繰り返す。一方、ステップS13でYesと判断したときは、ステップS14へ進む。
 ステップS14では、測定した触媒床温Tmが温度Tmax以上となったか否かを判断する。温度Tmaxは、PM再生移行時の最高温度となる温度であり、図3に示すT1に相当する。ステップS14でNoと判断したときは、ステップS15へ進む。ステップS15では、排気添加燃料を減量し、A/Fをリーン側へ移行させる。すなわち、その時点での排気添加燃料量からΔQad分だけ減らした量を新たな排気添加燃料量に設定してA/Fをリーン側へ移行させる。ステップS14でYesと判断したときは、ステップS16の処理を行う。すなわち、図2で示したような、通常のPM再生制御に移行する。すなわち、床温を温度T1、温度T2、温度T3と段階的に上昇させ、最終的にPM再生目標温度Ttrgに到達させる。これにより、PM再生を完了させる。ステップS16はサブルーチンとなっているが、そのサブルーチンが終了すると、処理は終了となる(エンド)。
 以上が、制御装置3が行う制御の一例である。ここで、PM再生時のA/Fが白煙に及ぼす影響について図9を参照しつつ説明する。図9は、PM再生時A/Fが白煙に及ぼす影響を示すグラフである。図9を参照すると、PM再生時A/Fがリッチに近づくほど、SOの濃度が低下し、白煙発生閾値を下回るようになることがわかる。また、このSOの濃度の低下に伴って白煙濃度も低下していることがわかる。例えば、EGR量を増量する等の酸素濃度低下制御を行い、PM再生時A/Fをa点からb点に移行させることにより、白煙の発生が抑制されていることがわかる。以上から、図4を参照して説明した上記制御のように、白煙抑制目標A/Ftrgの許容範囲にA/Fを制御することにより、白煙の抑制をしつつ、PM再生を実現することができる。
(変形例)
 内燃機関に使用される燃料のS濃度値が既知である場合や想定されている場合は、予め適合により、そのS濃度値に対応させた酸素濃度、酸素濃度低下制御の実施期間とすることができる。この場合、ステップS3及びステップS4の措置は省略される。内燃機関に用いられる燃料のS濃度値は、仕向地によっておおよそ把握される場合が多い。そこで、仕向地毎に予め想定されるS濃度値を考慮した適合を行い、排気ガス中の酸素濃度、すなわち、白煙抑制目標A/Ftrgを、固定値としておくことができる。この固定値は、内燃機関1で燃焼する燃料のS濃度値に対応させて設定された値としてもよい。また、同様に、酸素濃度低下制御の実施期間を、内燃機関1で燃焼する燃料のS濃度値に対応させて設定された期間に設定してもよい。このように、適合により、酸素濃度を設定するときは、想定するS濃度値が高いほど、酸素濃度を低く設定することとなる。また、適合により、酸素濃度低下制御の実施期間を設定するときは、想定するS濃度値が高いほど、その期間を長期に設定することとなる。この実施期間は、内燃機関1で燃焼する燃料のS濃度値に対応させて設定された期間としてもよい。
 図10(A)を参照すると、ECU18内に仕向地毎の酸素濃度、具体的には、白煙抑制目標A/Ftrg-nが格納されている。また、同様に、酸素濃度低下制御の実施期間τtrg-nが格納されている。すなわち、ECU18としては、汎用性を持った状態に準備され、仕向地が決定したら、その仕向地に対応した白煙抑制目標A/Ftrg-n、実施期間τtrg-nを選定する。このようにして、仕向地に対応した固定値に基づいて酸素濃度低下制御が行われる状態とされる。また、固定値の設定方法として、図10(B)に示しているように、当初ECU内の白煙抑制目標A/Ftrg-n、実施期間τtrg-nをブランクにしておく。そして、仕向地が決定したら、その仕向地に対応したECU内の白煙抑制目標A/Ftrg-n、実施期間τtrg-nを書き込む。このようにして、仕向地に対応した固定値に基づいて酸素濃度低下制御が行われる状態とすることもできる。
 上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
 1 内燃機関
 2 エンジン本体
 3 制御装置
 4 吸気通路
 5 排気通路
 10 DOC
 11 DPF
 12 SOxセンサ
 13 排気添加燃料弁
 17 A/Fセンサ
 18 ECU

Claims (7)

  1.  酸化機能を有する触媒の下流にフィルタを備える内燃機関の制御装置であって、
     前記フィルタの再生を行う際の前記触媒の下流側における排気温度上昇要求に基づいて、前記触媒へ流入する排気ガス中の酸素濃度を低下させる酸素濃度低下制御を行う制御部を備え、
     前記制御部は、
     前記内燃機関で燃焼する燃料中のS濃度値を取得する手段を備え、前記S濃度値に基づいて、前記酸素濃度を設定する内燃機関の制御装置。
  2.  前記制御部は、
     前記S濃度値に応じた前記酸素濃度の上限閾値を設定する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  3.  前記制御部は、
     前記S濃度値が高いほど、前記酸素濃度低下制御の実施期間を長く設定する請求項1又は2のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  4.  前記制御部は、
     前記酸素濃度低下制御において、前記排気ガス中の酸素濃度を、予め設定された固定値に制御する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
  5.  前記制御部は、
     前記酸素濃度低下制御の実施期間を、予め設定された固定期間に制御する請求項1又は4に記載の内燃機関の制御装置。
  6.  前記制御部は、
     前記酸素濃度低下制御において、前記排気ガス中の酸素濃度を、前記内燃機関で燃焼する燃料のS濃度値に対応させて設定された値に制御する請求項1、4、5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  7.  前記制御部は、
     前記酸素濃度低下制御の実施期間を、前記内燃機関で燃焼する燃料のS濃度値に対応させて設定された期間に制御する請求項1、4、5、6のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
PCT/JP2014/052667 2013-02-06 2014-02-05 内燃機関の制御装置 WO2014123154A1 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132766A RU2610437C1 (ru) 2013-02-06 2014-02-05 Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания
CN201480007799.5A CN104981599A (zh) 2013-02-06 2014-02-05 内燃机的控制装置
EP14749430.6A EP2955356A4 (en) 2013-02-06 2014-02-05 INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTROL DEVICE
KR1020157021161A KR101764041B1 (ko) 2013-02-06 2014-02-05 내연 기관의 제어 장치
JP2014560784A JP5862809B2 (ja) 2013-02-06 2014-02-05 内燃機関の制御装置
BR112015018859A BR112015018859A2 (pt) 2013-02-06 2014-02-05 dispositivo de controle para motor de combustão interna
US14/765,894 US9702311B2 (en) 2013-02-06 2014-02-05 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-021755 2013-02-06
JP2013021755 2013-02-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014123154A1 true WO2014123154A1 (ja) 2014-08-14

Family

ID=51299746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/052667 WO2014123154A1 (ja) 2013-02-06 2014-02-05 内燃機関の制御装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9702311B2 (ja)
EP (1) EP2955356A4 (ja)
JP (1) JP5862809B2 (ja)
KR (1) KR101764041B1 (ja)
CN (1) CN104981599A (ja)
BR (1) BR112015018859A2 (ja)
RU (1) RU2610437C1 (ja)
WO (1) WO2014123154A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10794251B2 (en) * 2016-09-22 2020-10-06 Caterpillar Inc. Fuel apportionment strategy for in-cylinder dosing
JP6729473B2 (ja) * 2017-04-21 2020-07-22 いすゞ自動車株式会社 フィルタ再生制御装置およびフィルタ再生制御方法
CN107762653B (zh) * 2017-10-10 2020-03-17 中国第一汽车股份有限公司 柴油机氧化催化器温度控制***
US10690071B1 (en) 2018-12-12 2020-06-23 Denso International America, Inc. Control system for variable displacement engine
US10781762B2 (en) 2018-12-12 2020-09-22 Denso International America, Inc. Control system for variable displacement engine
US10961930B2 (en) 2018-12-12 2021-03-30 Denso International America, Inc. Control system for variable displacement engine
US10690036B1 (en) * 2018-12-20 2020-06-23 Denso International America, Inc. Diagnostic test for engine exhaust system
CN113431664A (zh) * 2021-07-21 2021-09-24 广西优艾斯提传感技术有限公司 一种发动机尾气处理***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53100314A (en) 1977-02-14 1978-09-01 Nissan Motor Co Ltd Exhaust purifier in automotive internal combustion engine
JP2000064831A (ja) * 1998-08-24 2000-02-29 Mazda Motor Corp エンジンの排気ガス浄化装置
JP2002047986A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気微粒子処理装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3216382B2 (ja) 1993-12-27 2001-10-09 株式会社デンソー ディーゼルエンジンの排気浄化方法
JP2785707B2 (ja) * 1994-09-20 1998-08-13 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JPH1162553A (ja) 1997-08-21 1999-03-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP3427772B2 (ja) * 1999-03-23 2003-07-22 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE60008639T2 (de) * 1999-07-02 2005-03-10 Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K. Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine
JP4155065B2 (ja) 2002-08-30 2008-09-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2004232576A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP4052178B2 (ja) * 2003-05-15 2008-02-27 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4285105B2 (ja) 2003-06-25 2009-06-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化方法
JP4329455B2 (ja) * 2003-08-29 2009-09-09 トヨタ自動車株式会社 排気浄化触媒の過多硫黄被毒回復制御装置
JP4103753B2 (ja) * 2003-09-19 2008-06-18 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
JP4001129B2 (ja) * 2004-06-10 2007-10-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4046104B2 (ja) * 2004-06-10 2008-02-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
WO2006059470A1 (ja) * 2004-11-30 2006-06-08 Isuzu Motors Limited 排気ガス浄化システムの脱硫制御方法及び排気ガス浄化システム
JP4193801B2 (ja) * 2005-01-13 2008-12-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP4513629B2 (ja) * 2005-03-29 2010-07-28 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
EP1921288A4 (en) * 2005-09-01 2008-11-26 Hino Motors Ltd METHOD FOR REGENERATING A PARTICLE FILTER
JP4720476B2 (ja) 2005-12-14 2011-07-13 日産自動車株式会社 排ガスフィルタ再生制御装置及び排ガスフィルタ再生制御方法
JP2008106687A (ja) 2006-10-26 2008-05-08 Nissan Motor Co Ltd フィルタ再生装置
JP4355003B2 (ja) * 2007-03-08 2009-10-28 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP4710871B2 (ja) * 2007-05-15 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8146350B2 (en) * 2007-10-04 2012-04-03 GM Global Technology Operations LLC Variable power distribution for zoned regeneration of an electrically heated particulate filter
US8656701B2 (en) * 2007-11-07 2014-02-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device
JP5581756B2 (ja) * 2010-03-18 2014-09-03 株式会社豊田中央研究所 燃料供給システム
JP2011247212A (ja) 2010-05-28 2011-12-08 Isuzu Motors Ltd 内燃機関の排気ガス浄化装置
WO2012117566A1 (ja) * 2011-02-28 2012-09-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102011014718B4 (de) 2011-03-23 2012-11-22 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zum Betrieb von Dieselmotoren zur Vermeidung von Weißrauchbildung während der DPF-Regeneration
KR101326812B1 (ko) * 2011-05-17 2013-11-07 현대자동차 주식회사 배기가스 후처리 방법
JP5494571B2 (ja) * 2011-05-27 2014-05-14 トヨタ自動車株式会社 燃料性状判定装置及びこれを備えた触媒異常診断装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53100314A (en) 1977-02-14 1978-09-01 Nissan Motor Co Ltd Exhaust purifier in automotive internal combustion engine
JP2000064831A (ja) * 1998-08-24 2000-02-29 Mazda Motor Corp エンジンの排気ガス浄化装置
JP2002047986A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気微粒子処理装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2955356A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2955356A4 (en) 2016-03-23
KR101764041B1 (ko) 2017-08-14
US9702311B2 (en) 2017-07-11
CN104981599A (zh) 2015-10-14
BR112015018859A2 (pt) 2017-07-18
KR20150103733A (ko) 2015-09-11
US20150369155A1 (en) 2015-12-24
RU2610437C1 (ru) 2017-02-10
EP2955356A1 (en) 2015-12-16
JPWO2014123154A1 (ja) 2017-02-02
JP5862809B2 (ja) 2016-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5862809B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US8671665B2 (en) Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
JP4453686B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP5790868B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP6018543B2 (ja) 内燃機関における触媒の酸素吸蔵量推定方法、内燃機関の空燃比制御方法、触媒の酸素吸蔵量推定装置、内燃機関の空燃比制御装置及び自動二輪車
US20080148804A1 (en) System and method for diagnosing operation of a nox adsorber catalyst
JP2006242188A (ja) NOx吸蔵転換触媒装置の脱硫方法及び装置
JP4591165B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP2005248781A (ja) 内燃機関の燃料カット制御装置
WO2016140134A1 (ja) 排気浄化システム及び触媒再生方法
US9670810B2 (en) Exhaust gas purification system
JPWO2013035155A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
WO2016140211A1 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2009203898A (ja) 排気浄化システム
JP5895884B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4228900B2 (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP2009221873A (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP2008069728A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2014145271A (ja) 火花点火式内燃機関の排気浄化装置
US10385749B2 (en) Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
JP2010031737A (ja) 空燃比制御装置及びハイブリッド車両
JP7327329B2 (ja) 触媒制御装置
WO2016117519A1 (ja) 排気浄化システム及びNOx浄化能力回復方法
JP5157150B2 (ja) 排気浄化装置
JP2010242688A (ja) 内燃機関の排気浄化システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14749430

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014560784

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157021161

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14765894

Country of ref document: US

Ref document number: 2014749430

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112015018859

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015132766

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112015018859

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20150806