JP2019183672A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device.
エンジンを搭載する車両においては、エンジンの排出する排気ガス中の粒子状物質(PM:パティキュレートマター)を捕集するPMフィルタが設けられることがある。このようなPMフィルタにおいては、目詰まりを防止すべく、定期的にPMフィルタの再生制御が実施される(例えば、特許文献1参照)。 In a vehicle equipped with an engine, a PM filter that collects particulate matter (PM: particulate matter) in exhaust gas discharged from the engine may be provided. In such a PM filter, regeneration control of the PM filter is periodically performed to prevent clogging (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、触媒の早期暖機制御の際に、点火遅角及び空燃比のリーン化を実施することで、PMフィルタ中のPMを燃焼させて除去し、PMフィルタを再生する。 In Patent Document 1, during the early warm-up control of the catalyst, the ignition retard angle and the air-fuel ratio are made lean so that the PM in the PM filter is burned and removed, and the PM filter is regenerated.
しかしながら、特許文献1では、触媒の早期暖機制御のために点火遅角及び空燃比のリーン化を実施することで、エンジンの排ガス性能の悪化を招くおそれがあり、改善が望まれていた。 However, in Patent Document 1, there is a possibility that the exhaust gas performance of the engine may be deteriorated by performing the ignition retard and the lean air-fuel ratio for early warm-up control of the catalyst, and improvement has been desired.
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを、排ガス性能に影響を与えることなく適切に再生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an exhaust purification device that can appropriately regenerate a collection filter that collects particulate matter without affecting exhaust gas performance. And
本発明の一態様の排気浄化装置は、エンジンの排気を浄化する触媒と、前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、前記触媒の劣化診断及び前記捕集フィルタの再生制御を実施する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記捕集フィルタの再生を実施すると判断した場合、リッチ燃焼とリーン燃焼とを実施して前記触媒の劣化診断を実施し、前記リッチ燃焼の際に点火遅角を実施することで、前記捕集フィルタの再生を実施することを特徴とする。 An exhaust emission control device according to an aspect of the present invention includes a catalyst that purifies engine exhaust, a collection filter that collects particulate matter in the exhaust of the engine, a deterioration diagnosis of the catalyst, and regeneration of the collection filter A control device that performs control, and when the control device determines to regenerate the collection filter, the control device performs rich combustion and lean combustion to perform deterioration diagnosis of the catalyst, and The collection filter is regenerated by performing an ignition retard at the time of combustion.
本発明によれば、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを、燃費に影響を与えることなく適切に再生することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the collection filter which collects a particulate matter can be reproduced | regenerated appropriately, without affecting a fuel consumption.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係るエンジンの制御システムが適用される車両として、四輪車を例にして説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明を二輪車等、他のタイプの車両に適用してもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, a four-wheeled vehicle will be described as an example of a vehicle to which the engine control system according to the present invention is applied. However, the application target is not limited to this and can be changed. For example, the present invention may be applied to other types of vehicles such as motorcycles.
図1を参照して、本実施の形態に係るエンジンの制御システムについて説明する。図1は、本実施の形態に係るエンジンの制御システムの全体構成図である。なお、エンジンの制御システムは、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。 An engine control system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine control system according to the present embodiment. The engine control system is not limited to the configuration shown below, and can be changed as appropriate.
図1に示すように、本実施の形態に係るエンジンの制御システム1は、内燃機関としてのエンジン2及びその周辺構成の動作を、ECU(Electronic Control Unit)3で制御するように構成されている。詳細は後述するが、ECU3は、本願の制御装置を構成する。エンジン2は、例えば、直動式多気筒のDOHC(Double OverHead Camshaft)エンジンで構成される。エンジン2は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト20を収容し、シリンダ21及びシリンダヘッド22等を備えて構成される。
As shown in FIG. 1, an engine control system 1 according to the present embodiment is configured to control an operation of an engine 2 as an internal combustion engine and its peripheral configuration by an ECU (Electronic Control Unit) 3. . Although details will be described later, the ECU 3 constitutes the control device of the present application. The engine 2 is composed of, for example, a direct acting multi-cylinder DOHC (Double OverHead Camshaft) engine. The engine 2 includes a
シリンダ21内には、ピストン23が所定方向(図1では上下)に往復可能に収容されている。クランクシャフト20とピストン23とはコンロッド24によって連結されている。エンジン2では、ピストン23が所定方向に往復運動することでクランクシャフト20がコンロッド24を介して回転される。
A piston 23 is accommodated in the cylinder 21 so as to reciprocate in a predetermined direction (up and down in FIG. 1). The
シリンダヘッド22の内部空間は、燃焼室25を構成する。燃焼室25の上部には、点火装置としてのスパークプラグ26が設けられている。スパークプラグ26は、ECU3から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火し、燃焼室25内の混合気を着火する。
The internal space of the
シリンダヘッド22には、燃焼室25に連通する吸気ポート27a及び排気ポート27bが形成されている。また、シリンダヘッド22には、吸気ポート27a及び排気ポート27bに対応して、吸気バルブ28a及び排気バルブ28bが設けられている。吸気バルブ28a及び排気バルブ28bの上端には、吸気カムシャフト29a及び排気カムシャフト29bが設けられている。
The
クランクシャフト20、吸気カムシャフト29a及び排気カムシャフト29bには、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト20の回転は、カムチェーンを介して吸気カムシャフト29a及び排気カムシャフト29bに伝達される。吸気カムシャフト29a及び排気カムシャフト29bが回転されることで、吸気バルブ28a及び排気バルブ28bは所定タイミングで燃焼室25に向けて往復動される。
A cam chain (not shown) is bridged over the
吸気ポート27aの上流端には、不図示の吸気マニホールドを介して吸気管10が接続される。吸気管10内の通路及び吸気ポート27aは、吸入空気の吸気路を構成する。吸気管10の途中には、上流側からエアクリーナ11、スロットルバルブ12、及びサージタンク13が設けられている。エアクリーナ11及びスロットルバルブ12の間の吸気管10には、空気量センサ40が設けられている。空気量センサ40は、エアクリーナ11を通過して吸気管10内を流れる吸入空気量(質量流量)を検出し、その検出値をECU3に出力する。
The intake pipe 10 is connected to the upstream end of the intake port 27a via an intake manifold (not shown). The passage in the intake pipe 10 and the intake port 27a constitute an intake passage for intake air. In the middle of the intake pipe 10, an air cleaner 11, a throttle valve 12, and a surge tank 13 are provided from the upstream side. An
スロットルバルブ12は、例えばバタフライバルブを含んで構成され、ECU3の指令に応じて開閉されることで、吸気管10内を流れる吸入空気の流量(吸入空気量)を調整する。サージタンク13は、吸気管10に比べて十分に大きい容積を有し、吸入空気の脈動を防止するものである。サージタンク13には、吸気圧センサ41が設けられている。吸気圧センサ41は、サージタンク13内の吸入空気の圧力(吸気圧)を検出し、その検出値をECU3に出力する。ECU3は、上記した吸入空気量や吸気圧からエンジン負荷を推定することが可能である。 The throttle valve 12 is configured to include, for example, a butterfly valve, and adjusts the flow rate (intake air amount) of the intake air flowing through the intake pipe 10 by being opened and closed according to a command from the ECU 3. The surge tank 13 has a sufficiently large volume compared to the intake pipe 10 and prevents pulsation of intake air. The surge tank 13 is provided with an intake pressure sensor 41. The intake pressure sensor 41 detects the pressure (intake pressure) of the intake air in the surge tank 13 and outputs the detected value to the ECU 3. The ECU 3 can estimate the engine load from the intake air amount and the intake pressure.
サージタンク13の下流側における吸気管10(又は吸気ポート27a)には、燃料を噴射する燃料噴射装置としてのインジェクタ14が設けられている。インジェクタ14は、ECU3の指令に応じて吸気管10内(又は吸気ポート27a内)に所定量の燃料を噴射する。すなわち、本実施の形態に係るエンジン2は、いわゆるポート噴射式のエンジンで構成される。
The intake pipe 10 (or intake port 27a) on the downstream side of the surge tank 13 is provided with an
排気ポート27bの下流端には、不図示の排気マニホールドを介して排気管15が接続される。排気ポート27b及び吸気管10内の通路は、排気ガスの排気路を構成する。排気管15の途中には、排気浄化装置の一部として、エンジン2の排気(排気ガス)を浄化する触媒16が設けられている。触媒16は、例えば、三元触媒で構成され、排気ガス内の汚染物質(一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等)を無害な物質(二酸化炭素、水、窒素等)に変換する。エンジン2がディーゼルエンジンの場合、触媒16には例えば酸化触媒が用いられる。
The exhaust pipe 15 is connected to the downstream end of the exhaust port 27b via an exhaust manifold (not shown). The exhaust port 27b and the passage in the intake pipe 10 constitute an exhaust passage for exhaust gas. A
触媒16の前後(上流側及び下流側)には、排気ガス中の所定成分を検出する第1排気ガスセンサ16a及び第2排気ガスセンサ16bが配置されている。第1排気ガスセンサ16aは上流側センサと呼ばれてもよく、第2排気ガスセンサ16bは下流側センサと呼ばれてもよい。第1排気ガスセンサ16a及び第2排気ガスセンサ16bは、例えば、ジルコニア式酸素センサで構成され、排気ガス内の酸素濃度に応じて出力(電流値)が変化する。第1排気ガスセンサ16a及び第2排気ガスセンサ16bは、各検出値(電流値)をECU3に出力する。なお、第1排気ガスセンサ16a及び第2排気ガスセンサ16bは、酸素センサに限らず、例えば、触媒16の前後を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサであってもよい。
A first
触媒16の下流側の排気管15は、エンジン2の燃焼によって発生する排気中の煤等の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集する捕集フィルタとして、GPF17(Particulate Filter)が設けられている。GPF17の前後(上流及び下流)には、温度センサ18a、18bが設けられている。温度センサ18a、18bは、GPF17の前後における排気ガス温度を検出し、その検出値をECU3に出力する。
The exhaust pipe 15 on the downstream side of the
また、GPF17には、差圧センサ19が設けられている。差圧センサ19は、GPF17の前後の圧力差を検出し、その検出値をECU3に出力する。ECU3は、当該圧力差からGPF17の目詰まり状態、すなわち、PMの捕集量を推定することが可能である。 The GPF 17 is provided with a differential pressure sensor 19. The differential pressure sensor 19 detects the pressure difference before and after the GPF 17 and outputs the detected value to the ECU 3. The ECU 3 can estimate the clogged state of the GPF 17 from the pressure difference, that is, the amount of collected PM.
このように構成されるエンジン2においては、エアクリーナ11を通過した吸入空気が、スロットルバルブ12でその流量が調整された後、サージタンク13を通じて吸気ポート27aに流れ込む。このとき、インジェクタ14から所定のタイミングで燃料が噴射され、吸気ポート27a内で吸入空気と燃料が混合される。吸入空気と燃料の混合気は、吸気バルブ28aが開かれたタイミングで燃焼室25内に流れ込み、燃焼室25内で圧縮された後、スパークプラグ26によって所定のタイミングで点火される。点火されて燃焼した後の排気ガスは、排気ポート27bから排気管15を通じて外に排出される。このとき、排気ガスは、触媒16によって浄化され、GPF17によってPMが捕集された後、図示しないマフラによってその排気音が低減される。
In the engine 2 configured as described above, the intake air that has passed through the air cleaner 11 is adjusted in flow rate by the throttle valve 12 and then flows into the intake port 27 a through the surge tank 13. At this time, fuel is injected from the
また、エンジン2には、エンジン水温を検出する水温センサ42と、クランクシャフト20の位相を検出するクランクセンサ43が設けられている。水温センサ42及びクランクセンサ43の各検出値は、ECU3に出力される。クランクセンサ43の出力からエンジン回転数を算出することが可能である。
Further, the engine 2 is provided with a water temperature sensor 42 that detects the engine water temperature and a crank sensor 43 that detects the phase of the
また、車両には、車速を検出する車速センサ44と、ブレーキペダル45と、アクセルペダル46とが設けられている。車速センサ44の検出値は、ECU3に出力される。ブレーキペダル45は、車両に制動力を発生する制動手段を構成し、その踏み込み量(踏力)に応じた所定の電気信号をECU3に出力する。アクセルペダル46は、車両に加速力を発生する加速手段を構成し、その踏み込み量(踏力)に応じた所定の電気信号をECU3に出力する。
Further, the vehicle is provided with a
ECU3は、エンジン2内外の各種構成を含む車両全体の動作を統括制御する。ECU3は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体で構成される。メモリには、上記した各種構成を制御する制御プログラム等が記憶されている。 The ECU 3 controls the overall operation of the vehicle including various configurations inside and outside the engine 2. The ECU 3 includes a processor that executes various processes, a memory, and the like. The memory is configured by a storage medium such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory) according to the application. The memory stores a control program for controlling the various configurations described above.
例えばECU3は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、スパークプラグ26、インジェクタ14、スロットルバルブ12等の駆動の制御を実施する。また、詳細は後述するが、ECU3は、触媒16の温度や触媒前後の空燃比に基づいて触媒16の劣化診断を実施し、更にGPF17の温度やPM堆積量に基づいてGPF17の再生制御を実施する。なお、ECU3は、上記制御を実施するために、所定の閾値を予め記憶している。
For example, the ECU 3 determines the state of the vehicle from various sensors provided in the vehicle, and controls driving of the spark plug 26, the
本実施の形態における排気浄化装置は、上記したエンジン2及びその周辺構成(触媒16、GPF17、ECU3、各種センサ等)を含んで構成される。
The exhaust emission control device in the present embodiment includes the above-described engine 2 and its peripheral components (
ところで、車両用エンジンの排気浄化装置において、排気ガス中のPMを捕集するPFは、PMの蓄積によって目詰まりが生じ得る。このため、PFの温度を上昇させてPMを燃焼させることでPFの目詰まりを解消する、いわゆるフィルタ再生制御が実施される。 By the way, in the exhaust purification system for a vehicle engine, the PF that collects PM in the exhaust gas can be clogged due to the accumulation of PM. For this reason, so-called filter regeneration control is performed in which clogging of the PF is eliminated by raising the temperature of the PF and burning PM.
この種の制御として、例えば、PFにおけるPM蓄積量が所定量以上となった場合、エンジンの点火時期を通常より遅くし、燃料を排気下流側で燃焼させるものがある。これにより、PFの温度を上昇させると共に、PF周辺の排気管内の残留酸素濃度が多くなるようにエンジンをリーン燃焼させることで、PF中のPMを燃焼させてPFが再生される。 As this type of control, for example, when the amount of accumulated PM in the PF becomes a predetermined amount or more, there is a type in which the ignition timing of the engine is delayed later than usual and fuel is burned on the exhaust downstream side. As a result, the temperature of the PF is raised and the engine is lean-burned so that the residual oxygen concentration in the exhaust pipe around the PF increases, so that the PM in the PF is burned and the PF is regenerated.
しかしながら、PF再生のために単純に点火時期を遅角するとなると、燃費や排ガス性能の悪化を招くおそれがある。 However, if the ignition timing is simply retarded for PF regeneration, fuel consumption and exhaust gas performance may be deteriorated.
そこで、本件発明者は、触媒の劣化診断を実施する際に、排気下流側においてリッチ燃焼とリーン燃焼とを繰り返すようにエンジンを制御することに着目し、本発明に想到した。具体的に本実施の形態において、ECU3は、GPF17の再生を実施すると判断した場合、リッチ燃焼とリーン燃焼とを実施して触媒16の劣化診断を実施し、当該リッチ燃焼の際に点火遅角を実施することで、GPF17の再生を実施する。すなわち、本発明の骨子は、触媒16の劣化診断を実施するタイミングと、GPF17の再生制御を実施するタイミングとを合わせることである。
Accordingly, the present inventors have conceived the present invention by paying attention to controlling the engine so that rich combustion and lean combustion are repeated on the exhaust downstream side when performing catalyst deterioration diagnosis. Specifically, in this embodiment, when the ECU 3 determines that the regeneration of the GPF 17 is to be performed, the ECU 3 performs rich combustion and lean combustion to perform the deterioration diagnosis of the
この構成によれば、触媒16の劣化診断の際のリッチ燃焼時に点火遅角を実施することで、触媒16の劣化診断とGPF17の再生制御とを同時に実施することが可能である。このため、触媒16の劣化診断とGPF17の再生制御とを別々に実施する場合に比べて、燃費及び排ガス性能の悪化を抑制することが可能である。また、点火遅角を実施することで、エンジン2の排気ガスを昇温させることができるので、触媒16の劣化により触媒16の酸化反応が少ない場合であっても、GPF17の再生を適切に実施することが可能である。
According to this configuration, it is possible to simultaneously perform the deterioration diagnosis of the
また、上記点火遅角を実施する際には、乗員の要求トルク及び当該点火遅角の遅角量に基づいて燃料噴射量及び吸入空気量を増量することが好ましい。この場合、点火遅角によって出力が落ちたとしても、その減少分を補正することが可能である。よって、点火遅角によるGPF17の昇温を行いつつも、乗員の要求トルクでの車両走行が可能であり、GPF17の再生による走行性能低下を防止することが可能である。 Further, when performing the ignition delay, it is preferable to increase the fuel injection amount and the intake air amount based on the required torque of the occupant and the retardation amount of the ignition delay. In this case, even if the output decreases due to the ignition delay, the decrease can be corrected. Therefore, it is possible to travel the vehicle with the occupant's required torque while raising the temperature of the GPF 17 by the ignition delay angle, and it is possible to prevent a decrease in traveling performance due to the regeneration of the GPF 17.
次に、図2を参照して、本実施の形態に係る制御フローについて説明する。図2は、本実施の形態に係る触媒劣化診断及びGPF再生制御のフロー図である。なお、以下に示すフローでは、特に明示が無い限り、動作(算出(演算)や判定等)の主体はECUとする。 Next, a control flow according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart of catalyst deterioration diagnosis and GPF regeneration control according to the present embodiment. In the flow shown below, unless otherwise specified, the subject of the operation (calculation (calculation), determination, etc.) is the ECU.
図2に示すように、制御が開始されると、ステップST101において、ECU3は、触媒16の暖機が完了しているか否かを判定する。なお、この暖機とは、触媒が排気ガスを浄化可能な活性温度まで上昇している状態を指す。ECU3は、例えば、触媒16の近傍を流れる排気ガスの温度やGPF17の温度(温度センサ18a、18bの検出値)等から触媒16の暖機完了を判定することが可能である。触媒16の暖機が完了している場合(ステップST101:YES)、ステップST102の処理に進む。触媒16の暖機が完了していない場合(ステップST101:NO)、ステップST101の処理が繰り返される。
As shown in FIG. 2, when the control is started, in step ST101, the ECU 3 determines whether or not the warm-up of the
ステップST102において、ECU3は、GPF17におけるPM堆積量が規定量以上であるか否かを判定する。PM堆積量は、例えば、差圧センサ19の検出値から予測することが可能である。PM堆積量が規定量以上である場合(ステップST102:YES)、GPF17の再生が必要であるとして、ステップST103の処理に進む。PM堆積量が規定量未満である場合(ステップST102:NO)、GPF17の再生は不要であるとして、制御は終了する。 In step ST102, the ECU 3 determines whether or not the PM accumulation amount in the GPF 17 is equal to or greater than a specified amount. The PM accumulation amount can be predicted from, for example, a detection value of the differential pressure sensor 19. If the PM deposition amount is greater than or equal to the prescribed amount (step ST102: YES), it is determined that the GPF 17 needs to be regenerated, and the process proceeds to step ST103. If the PM deposition amount is less than the specified amount (step ST102: NO), the control is terminated assuming that regeneration of the GPF 17 is unnecessary.
ステップST103において、ECU3は、触媒16の劣化診断及びGPF17の再生制御を開始する。そして、ステップST104の処理に進む。
In step ST103, the ECU 3 starts deterioration diagnosis of the
ステップST104において、ECU3は、リッチ燃焼制御を実施する。ECU3は、例えば、燃料噴射量を増やしたり、吸入空気量を減らすことで、空燃比の高い混合気を生成してエンジン2をリッチ燃焼させる。そして、ステップST105の処理に進む。 In step ST104, the ECU 3 performs rich combustion control. For example, the ECU 3 increases the fuel injection amount or decreases the intake air amount, thereby generating an air-fuel mixture with a high air-fuel ratio and causing the engine 2 to perform rich combustion. Then, the process proceeds to step ST105.
ステップST105において、ECU3は、第1排気ガスセンサ16aが排気ガスのリッチ状態を検出したか否かを判定する。ECU3は、例えば、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度以下である場合にリッチと判定し、当該酸素濃度が所定濃度より高い場合にリーンと判定する。第1排気ガスセンサ16aがリッチ状態を検出した場合(ステップST105:YES)、ステップST106の処理に進む。第1排気ガスセンサ16aがリーン状態を検出した場合(ステップST105:NO)、ステップST104の処理に戻る。
In step ST105, the ECU 3 determines whether or not the first
ステップST106において、ECU3は、GPF17の温度が所定温度以下であるか否かを判定する。この所定温度とはPFに捕集されたPMを燃焼可能な温度である。GPF17の温度が所定温度以下である場合(ステップST106:YES)、ステップST107の処理に進む。GPF17の温度が所定温度より大きい場合(ステップST106:NO)、ステップST109の処理に進む。 In step ST106, the ECU 3 determines whether or not the temperature of the GPF 17 is equal to or lower than a predetermined temperature. This predetermined temperature is a temperature at which PM collected by the PF can be combusted. When the temperature of the GPF 17 is equal to or lower than the predetermined temperature (step ST106: YES), the process proceeds to step ST107. When the temperature of the GPF 17 is higher than the predetermined temperature (step ST106: NO), the process proceeds to step ST109.
ステップST107において、ECU3は、点火遅角制御を実施する。具体的にECU3は、所定の遅角量で点火時期を遅角するようにスパークプラグ26を制御する。そして、ステップST108の処理に進む。 In step ST107, the ECU 3 performs ignition retard control. Specifically, the ECU 3 controls the spark plug 26 so as to retard the ignition timing by a predetermined retardation amount. Then, the process proceeds to step ST108.
ステップST108において、ECU3は、GPF17の温度が所定温度以上であるか否かを判定する。GPF17の温度が所定温度以上である場合(ステップST108:YES)、ステップST109の処理に進む。GPF17の温度が所定温度より小さい場合(ステップST108:NO)、ステップST107の処理に戻る。 In step ST108, the ECU 3 determines whether or not the temperature of the GPF 17 is equal to or higher than a predetermined temperature. When the temperature of the GPF 17 is equal to or higher than the predetermined temperature (step ST108: YES), the process proceeds to step ST109. When the temperature of GPF 17 is lower than the predetermined temperature (step ST108: NO), the process returns to step ST107.
ステップST109において、ECU3は、点火時期を通常に戻す。すなわち、ECU3は、点火遅角の遅角量をゼロにする。そして、ステップST110の処理に進む。 In step ST109, the ECU 3 returns the ignition timing to normal. That is, the ECU 3 sets the retard amount of the ignition retard to zero. Then, the process proceeds to step ST110.
ステップST110において、ECU3は、第2排気ガスセンサ16bが排気ガスのリッチ状態を検出したか否かを判定する。ECU3は、例えば、排気ガス中の酸素濃度が所定濃度以上である場合にリッチと判定し、当該酸素濃度が所定濃度に満たない場合にリーンと判定する。第2排気ガスセンサ16bがリッチ状態を検出した場合(ステップST110:YES)、ステップST111の処理に進む。第2排気ガスセンサ16bがリーン状態を検出した場合(ステップST110:NO)、ステップST110の処理が繰り返される。 In step ST110, the ECU 3 determines whether or not the second exhaust gas sensor 16b has detected an exhaust gas rich state. For example, the ECU 3 determines rich when the oxygen concentration in the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined concentration, and determines lean when the oxygen concentration is less than the predetermined concentration. When the second exhaust gas sensor 16b detects the rich state (step ST110: YES), the process proceeds to step ST111. When the second exhaust gas sensor 16b detects a lean state (step ST110: NO), the process of step ST110 is repeated.
ステップST111において、ECU3は、リーン燃焼制御を実施する。ECU3は、例えば、燃料噴射量を減らしたり、吸入空気量を増やすことで、空燃比の低い(小さい)混合気を生成してエンジン2をリーン燃焼させる。そして、ステップST112の処理に進む。 In step ST111, the ECU 3 performs lean combustion control. For example, the ECU 3 reduces the fuel injection amount or increases the intake air amount, thereby generating an air-fuel mixture with a low (small) air-fuel ratio and causing the engine 2 to perform lean combustion. Then, the process proceeds to step ST112.
ステップST112において、ECU3は、第1排気ガスセンサ16a及び第2排気ガスセンサ16bの両方が排気ガスのリーン状態を検出したか否かを判定する。第1排気ガスセンサ16a及び第2排気ガスセンサ16bの両方が排気ガスのリーン状態を検出した場合(ステップST112:YES)、第1排気ガスセンサ16aのリーン検出から第2排気ガスセンサ16bのリーン検出までの時間が所定時間より短ければ、ECU3は、触媒16が劣化していると判定して制御は終了する。また、この場合において、第1排気ガスセンサ16aのリーン検出から第2排気ガスセンサ16bのリーン検出までの時間が所定時間以上であれば、ECU3は、触媒16は劣化していないものと判定して制御が終了する。一方、第1排気ガスセンサ16a及び第2排気ガスセンサ16bの両方が排気ガスのリーン状態を検出しない場合(ステップST112:NO)、ステップST111の処理に戻る。
In step ST112, the ECU 3 determines whether or not both the first
このように、本実施の形態では、触媒16の劣化診断制御における空燃比のリッチ燃焼中に、GPF17の温度を上昇させるように点火遅角を実施している。これにより、触媒16の劣化診断制御における空燃比のリーン燃焼中に、GPF17に堆積しているPMを燃焼して除去することが可能である。すなわち、触媒16の劣化診断とGPF17の再生制御とを同時進行とすることで、それぞれの制御を別々に実施する場合に比べて燃費や排ガス性能の悪化を抑制することが可能である。また、2つの制御を同時行うことで、制御に要する時間を短縮することが可能である。
As described above, in the present embodiment, the ignition delay is performed so as to increase the temperature of the GPF 17 during the rich combustion of the air-fuel ratio in the deterioration diagnosis control of the
また、本実施の形態では、上記したように、ステップST106及びST108において、GPF17の温度判定を実施し、その結果に基づいてステップST107及びST109で点火遅角の遅角量を制御している。すなわち、ECU3は、GPF17の温度に応じて点火遅角の遅角量を設定する。この際、点火遅角の遅角量は、GPF17の現在温度とPMの燃焼可能温度である目標温度との差が大きい程大きく設定されることが好ましい。 In the present embodiment, as described above, the temperature of the GPF 17 is determined in steps ST106 and ST108, and the retard amount of the ignition delay is controlled in steps ST107 and ST109 based on the result. That is, the ECU 3 sets the retard amount of the ignition retard according to the temperature of the GPF 17. At this time, it is preferable that the retard amount of the ignition retard is set to be larger as the difference between the current temperature of the GPF 17 and the target temperature that is the combustible temperature of PM is larger.
この構成によれば、例えば、GPF17の温度が比較的低い場合、すなわち、GPF17の現在温度及び目標温度の差が所定値より大きい場合は、遅角量を大きくすることで、早期にGPF17の温度を高めることが可能である。一方、GPF17の温度が比較的高い場合、すなわち、GPF17の現在温度と目標温度との差が所定値以下の場合は、遅角量を比較的小さくすることで、点火遅角によるGPF17の過昇温を防止しつつ、GPF17の再生を適切に実施することが可能である。 According to this configuration, for example, when the temperature of the GPF 17 is relatively low, that is, when the difference between the current temperature of the GPF 17 and the target temperature is larger than a predetermined value, the temperature of the GPF 17 is increased by increasing the retard amount. It is possible to increase. On the other hand, when the temperature of the GPF 17 is relatively high, that is, when the difference between the current temperature of the GPF 17 and the target temperature is equal to or less than a predetermined value, the amount of retardation is made relatively small, so It is possible to appropriately regenerate the GPF 17 while preventing the temperature.
次に、図3を参照して、本実施の形態に係る制御を適用した場合の空燃比及び点火時期の経時変化について説明する。図3は、本実施の形態に空燃比及び点火時期の経時変化を示すタイムチャートである。図3において、横軸は時間を示し、縦軸は上から順に空燃比、点火時期を示している。なお、図3に示すタイムチャートはあくまで一例を示すものであり、これに限らず、適宜変更が可能である。 Next, with reference to FIG. 3, changes with time in the air-fuel ratio and the ignition timing when the control according to the present embodiment is applied will be described. FIG. 3 is a time chart showing temporal changes in the air-fuel ratio and ignition timing in the present embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates air-fuel ratio and ignition timing in order from the top. Note that the time chart shown in FIG. 3 is merely an example, and is not limited to this, and can be changed as appropriate.
図3に示すように、本制御の開始時において、空燃比は目標空燃比に制御されており、点火時期は通常の点火時期に制御されている。触媒16の劣化診断及びGPF17の再生制御が開始された後、ECU3は、T1のタイミングでリッチ燃焼制御を実施し、例えば燃料噴射量を増加させる。
As shown in FIG. 3, at the start of this control, the air-fuel ratio is controlled to the target air-fuel ratio, and the ignition timing is controlled to the normal ignition timing. After the deterioration diagnosis of the
その後、リッチ燃焼制御中のT2のタイミングで第1排気ガスセンサ16aによって空燃比のリッチが検出されると、ECU3は点火遅角制御を実施し、所定の遅角量で点火時期を遅角する。これ以後、点火時期の遅角によって排気ガス温度を昇温でき、GPF17を昇温することが可能である。この結果、GPF17に堆積したPMを燃焼させて除去することが可能である。
Thereafter, when the richness of the air-fuel ratio is detected by the first
その後、T3のタイミングで第2排気ガスセンサ16bによって空燃比のリッチが検出されると、ECU3はリッチ燃焼制御からリーン燃焼制御に切り換え、例えば燃料噴射量を減少させる。また、これと同時にECU3は点火時期を通常の点火時期に戻す。 Thereafter, when the richness of the air-fuel ratio is detected by the second exhaust gas sensor 16b at the timing of T3, the ECU 3 switches from rich combustion control to lean combustion control, for example, reduces the fuel injection amount. At the same time, the ECU 3 returns the ignition timing to the normal ignition timing.
その後、T4のタイミングで第2排気ガスセンサ16bによって空燃比のリーンが検出されると、ECU3は、空燃比を目標空燃比に戻すように制御する。これにより、触媒16の劣化診断が可能となる。これ以後、GPF17の再生が完了してなければ、再度リッチ燃料制御が実施される。なお、図3においては、リーン燃焼に切り換えるタイミングで点火時期を通常に戻す(点火遅角を中止する)場合について説明したが、これに限定されない。例えば、T3の前にGPF17の温度が所定温度まで上昇してGPF17の再生が完了したと判断できれば、T3より前に点火遅角を中止してもよい。これにより、GPF17の過昇温を抑制することができる。
Thereafter, when the air-fuel ratio lean is detected by the second exhaust gas sensor 16b at the timing of T4, the ECU 3 controls the air-fuel ratio to return to the target air-fuel ratio. Thereby, the deterioration diagnosis of the
以上説明したように、本実施の形態では、リッチ燃焼の際に点火遅角を実施して、触媒16の劣化診断とGPF17の再生制御とを同時進行する構成としたことで、燃費や排ガス性能に影響を与えることなく適切にGPF17を再生することが可能である。
As described above, in the present embodiment, the ignition delay is performed during the rich combustion, and the deterioration diagnosis of the
なお、上記実施の形態では、ポート噴射式のエンジン2を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。例えば、直噴式のエンジン2であってもよい。 In the above embodiment, the port injection type engine 2 has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the direct injection engine 2 may be used.
また、上記実施の形態では、ガソリンエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。ディーゼルエンジンであっても、本制御を適用可能である。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the gasoline engine as an example, it is not limited to this. This control can be applied even to a diesel engine.
また、上記実施の形態では、DOHCエンジンを例にして説明したが、これに限定されない。エンジン2は、SOHC(Single OverHead Camshaft)エンジンであってもよい。 In the above embodiment, the DOHC engine has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The engine 2 may be an SOHC (Single OverHead Camshaft) engine.
また、上記実施の形態では、図2に示すフローにおいて、第2排気ガスセンサ16bがリッチを検出する前に点火時期を通常に戻す(点火遅角を中止する)場合について説明したが、この構成に限定されない。例えば、点火遅角は、第1排気ガスセンサ16aがリッチを検出してから第2排気ガスセンサ16bがリッチを検出した場合に中止されてもよい。この構成によれば、点火遅角の実施有無を第1排気ガスセンサ16a及び第2排気ガスセンサ16bがリッチを検出することに基づいて判断することができ、点火遅角に伴う出力低下(トルク低減)の影響を抑制することが可能である。
Further, in the above embodiment, the case where the ignition timing is returned to normal (ignition delay is stopped) before the second exhaust gas sensor 16b detects rich in the flow shown in FIG. 2 has been described. It is not limited. For example, the ignition retard may be stopped when the second exhaust gas sensor 16b detects rich after the first
また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。 Moreover, although this Embodiment and the modified example were demonstrated, what combined the said embodiment and modified example entirely or partially as another embodiment of this invention may be sufficient.
また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various changes, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the technical idea of the present invention. Furthermore, if the technical idea of the present invention can be realized in another way by technological advancement or other derived technology, the method may be used. Accordingly, the claims cover all embodiments that can be included within the scope of the technical idea of the present invention.
以上説明したように、本発明は、粒子状物質を捕集する捕集フィルタを、燃費に影響を与えることなく適切に再生することができるという効果を有し、特に、車両の排気浄化装置に有用である。 As described above, the present invention has an effect that the collection filter that collects particulate matter can be appropriately regenerated without affecting the fuel consumption. Useful.
1 :制御システム
2 :エンジン
3 :ECU
10 :吸気管
11 :エアクリーナ
12 :スロットルバルブ
13 :サージタンク
14 :インジェクタ
15 :排気管
16 :触媒
16a :第1排気ガスセンサ
16b :第2排気ガスセンサ
18a :温度センサ
18b :温度センサ
19 :差圧センサ
20 :クランクシャフト
21 :シリンダ
22 :シリンダヘッド
23 :ピストン
24 :コンロッド
25 :燃焼室
26 :スパークプラグ
27a :吸気ポート
27b :排気ポート
28a :吸気バルブ
28b :排気バルブ
29a :吸気カムシャフト
29b :排気カムシャフト
40 :空気量センサ
41 :吸気圧センサ
42 :水温センサ
43 :クランクセンサ
44 :車速センサ
45 :ブレーキペダル
46 :アクセルペダル
1: Control system 2: Engine 3: ECU
10: Intake pipe 11: Air cleaner 12: Throttle valve 13: Surge tank 14: Injector 15: Exhaust pipe 16:
Claims (4)
前記エンジンの排気中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、
前記触媒の劣化診断及び前記捕集フィルタの再生制御を実施する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記捕集フィルタの再生を実施すると判断した場合、リッチ燃焼とリーン燃焼とを実施して前記触媒の劣化診断を実施し、前記リッチ燃焼の際に点火遅角を実施することで、前記捕集フィルタの再生を実施することを特徴とする排気浄化装置。 A catalyst that purifies the engine exhaust,
A collection filter for collecting particulate matter in the exhaust of the engine;
A controller for performing deterioration diagnosis of the catalyst and regeneration control of the collection filter,
When it is determined that the collection filter is to be regenerated, the control device performs rich combustion and lean combustion to perform deterioration diagnosis of the catalyst, and performs ignition delay in the rich combustion. An exhaust emission control device for regenerating the collection filter.
前記触媒の下流側に配置される第2排気ガスセンサと、を備え、
前記制御装置は、前記第1排気ガスセンサ及び前記第2排気ガスセンサの出力に基づいて前記触媒の劣化診断を実施し、
前記点火遅角は、前記第1排気ガスセンサがリッチを検出してから前記第2排気ガスセンサがリッチを検出した場合に中止されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排気浄化装置。 A first exhaust gas sensor disposed upstream of the catalyst;
A second exhaust gas sensor disposed on the downstream side of the catalyst,
The control device performs deterioration diagnosis of the catalyst based on outputs of the first exhaust gas sensor and the second exhaust gas sensor;
3. The exhaust gas purification according to claim 1, wherein the ignition delay is stopped when the second exhaust gas sensor detects rich after the first exhaust gas sensor detects rich. 4. apparatus.
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