JP2004190641A

JP2004190641A - Exhaust emission control device for engine and exhaust emission control method

Info

Publication number: JP2004190641A
Application number: JP2002362848A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Suzuki; 崇義鈴木
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technique effective for surely regenerating a collection filter in a short time period at low fuel consumption concerning an exhaust emission control device for engine equipped with the collection filter for collecting a particulate. <P>SOLUTION: In this exhaust emission control device 100 for performing exhaust emission control of exhaust gas from a diesel engine 10, regeneration processing of the collection filter 14a is performed during stop of a vehicle. In this regeneration processing, a step for raising an exhaust gas temperature affecting the collection filter 14a and a step for restricting and adjusting an intake air amount to the engine and a fuel injection amount and promoting combustion of the particulate collected by the collection filter 14a are switched for a plurality of times in predetermined timing, and a bed temperature of the collection filter 14a is controlled to be within a predetermined temperature range. Thus, it is possible to surely regenerate the collection filter 14a in a short time period at the low fuel consumption. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフト等に搭載されるエンジンから排出される排気ガスの浄化処理に係り、詳しくは排気ガス中のパティキュレートを捕集した捕集手段を再生処理する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばフォークリフトのディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、カーボンを主成分とするパティキュレート（粒子状物質）が比較的多く含まれている。排気ガス中に含まれるパティキュレートは、視界の悪化の原因になるほか大気汚染物質の一つとして規制もされており、その低減が望まれていた。そこで、従来よりディーゼルエンジンの下流側にパティキュレートの補集、除去を行う排気浄化装置を設置し、この排気浄化装置を運転状況に応じて好適に制御する技術が種々提案されている。
この種の排気浄化装置の再生処理技術として、例えば運転中に排気浄化装置の再生を強制的に行う強制再生式のもの（第１の技術）が知られている。この第１の技術では、パティキュレートがフィルター内に一定量以上溜まった場合に、エンジンにかかる負荷を増加させ、エンジン出力を上昇させて排気ガスの温度を高める。これにより、フィルターの床温をパティキュレートの燃焼温度まで上昇させその状態を所定時間維持することでフィルター内に溜まったパティキュレートを燃焼させて再生処理を完了する（例えば、特許文献１参照。）。ところが、このような第１の技術では、フィルターの再生処理時間を短縮するために排気ガス温度を例えば６５０℃以上に上昇させる必要があるが、このためには昇温時間を要するうえに燃料噴射量を増量させる必要があり燃費の悪化が懸念される。
そこで、従来このような構成の排気浄化装置において、再生処理時にフィルターの床温を所定温度まで昇温したのち、フィルターに供給される排気ガス中の酸素濃度を高めることでパティキュレートを一気に燃焼させるという第２の技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この第２の技術では、パティキュレートの酸化反応を促進させて高い燃焼速度でパティキュレートを燃焼させるため、フィルターの再生処理時間を短縮するのに有効である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−５４２７０号公報（段落番号（００１７）〜（００１８）、図１，図３，図５）
【特許文献２】
特開２００２−２１３２２９号公報（段落番号（００３３）、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第２の処理技術では、パティキュレートの酸化反応を促進させることで確かにフィルターの床温を一時的に高めることはできるものの、上記のような酸化反応は持続性がないため、パティキュレート捕集領域のうちの一部が局部的に再生されるのみで、フィルターの所望の範囲を確実に再生するのには限界がある。従って、第２の処理技術を用いた場合、パティキュレートを捕集したフィルターの広範囲を短時間で再生するのは難しい。
そこで、本発明者は、このような問題を解消するべくこの種の技術について鋭意検討した。その検討の結果、本発明者は、フィルターに作用する排気ガス温度を上昇させるステップと、エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を絞り調節することでフィルターに捕集されたパティキュレートの燃焼を促進するステップとを好適に組み合わせることで上記のような問題を解消することができることを見出すことに成功した。
本発明では、パティキュレートを捕集する捕集フィルターを備えたエンジンの排気浄化装置につき、捕集フィルターの再生を短時間かつ低燃費で、しかも確実に行うのに有効な技術を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のエンジンの排気浄化装置は請求項１〜６に記載のように構成される。また、本発明のエンジンの排気浄化方法は請求項７〜９に記載の通りである。
【０００６】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置は、エンジンから排出される排気ガスの浄化処理を行うのに用いるものであり、捕集フィルター、排気ガス温度調節手段、燃焼促進手段、制御手段等を備えている。
捕集フィルターは、エンジンの排気ガス経路に設置される。この捕集フィルターは、パティキュレート（粒子状物質）を捕集可能な構成を有し、エンジンから排出された排気ガスが捕集フィルターを通過するとき排気ガス中のパティキュレートがこの捕集フィルターによって捕集される。本発明では、捕集フィルターに捕集されたパティキュレートは、排気ガス温度調節手段および燃焼促進手段を用いて燃焼され、これにより捕集フィルターが再生されるようになっている。この再生処理は、例えば、捕集フィルターにおけるパティキュレート捕集量が所定に達したとき、作業者が車両を停車させて再生処理開始用の操作部材を操作することによって開始される。
排気ガス温度調節手段は、捕集フィルターに作用する排気ガスを上昇させる構成を有する。この排気ガス温度調節手段としては、例えばエンジン回転数を調節するエンジン回転数調節手段、エンジン負荷を調節するエンジン負荷調節手段等があり、これらを適宜用いることができる。これら各手段が調節されることで、排気ガス温度が上昇する。
燃焼促進手段は、エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を絞り調節することで捕集フィルターに捕集されたパティキュレートの燃焼（酸化反応）を促進させる構成を有する。この燃焼促進手段は、エンジンへの吸入空気量を絞り調節する吸気絞り調節手段、エンジンへの燃料噴射量を絞り調節する燃料絞り調節手段等によって構成される。吸気絞り調節手段としては、エンジンの吸気経路に設置された吸気絞り弁等を好適に用いる。また、燃料絞り調節手段としては、アクセルと燃料ポンプとの間に介在するアクセル開度調節機構等を好適に用いる。エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を絞り調節することで、空気量を下げつつ排気ガス中の酸素比率を上げることができる。これにより捕集フィルターに捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進され、捕集フィルターの床温が急激に上昇する。
制御手段は、捕集フィルターの再生処理時に、排気ガス温度調節手段による制御と燃焼促進手段による制御とを所定のタイミングで複数回切替えるように構成されている。例えば、排気ガス温度調節手段によって捕集フィルターの床温を所定温度（例えば６２０℃）以上に上昇させたのちに、燃焼促進手段による制御に切替える。燃焼促進手段を用いてパティキュレートの酸化反応を促進する場合、この酸化反応は持続性がないため捕集フィルターの床温が短時間で低下し始める。これではパティキュレート捕集領域のうちの一部が局部的に再生されるのみで、捕集フィルターの所望の範囲を確実に再生するのには限界がある。そこで、本発明者は、鋭意検討しテストを行った。その結果、排気ガス温度調節手段による制御と燃焼促進手段による制御とを所定のタイミングで複数回切替えることで、捕集フィルターの床温を好適に制御できることを見出した。例えば、捕集フィルターの床温が低下し始めたとき、排気ガス温度調節手段による制御に切替え捕集フィルターの床温を所定温度（例えば６２０℃）以上に調節したのち、再度燃焼促進手段による制御に切替える。これにより、排気ガス温度調節手段のみを用いて捕集フィルターの床温を制御する場合に比して、捕集フィルターの再生を短時間かつ低燃費で行うことができる。これはパティキュレートの酸化反応促進による効果と、燃料噴射量を減量させる効果とによるものである。また、捕集フィルターの広範囲を確実に再生することができる。これは排気ガス温度調節手段による制御と燃焼促進手段による制御とを複数回切替えて行うことによる効果である。すなわち、燃焼促進手段による制御を１回行うのみでは、捕集フィルターが局部的に再生されるにすぎないが、これを複数回繰り返すことではじめて捕集フィルターの広範囲を確実に再生することが可能となる。なお、前記タイミングは、例えば捕集フィルター出口の排気ガス温度の検出値と、この排気ガス温度に関する上側基準値および下側基準値との関係に基づいて定めたり、制御時間をカウントするタイマを用いて定めたりすることができる。
以上のように、請求項１に記載の排気浄化装置を用いれば、捕集フィルターの再生を短時間かつ低燃費で、しかも確実に行うことが可能となる。なお、本請求項および他の請求項におけるエンジンとしては、排気浄化装置を搭載するディーゼルエンジンが代表的なものである。
【０００７】
また、請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１に記載の構成において、更に捕集フィルター入口の排気ガス温度を検出可能な温度検出手段を備えている。そして、制御手段は、温度検出手段によって検出された捕集フィルター入口の排気ガス温度が所定の値を超えた際に、排気ガス温度調節手段による制御から燃焼促進手段による制御へと切替えるようになっている。このとき、捕集フィルターの床温と、捕集フィルター入口の排気ガス温度との関係を予め実験等によってマップ化しておくのが好ましい。これにより、制御の切替えに捕集フィルター入口の排気ガス温度を基準値として用いた効率的な再生が可能となる。
【０００８】
また、請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１に記載の構成において、更に捕集フィルター出口の排気ガス温度を検出可能な温度検出手段を備えている。そして、制御手段は、温度検出手段によって検出された捕集フィルター出口の排気ガス温度が上側基準値を超えることで、燃焼促進手段による制御から排気ガス温度調節手段による制御へと切替えるようになっている。上側基準値は、捕集フィルターないしこの捕集フィルターに担持される酸化触媒等の異常昇温による破損防止を勘案して設定することができる。このとき、捕集フィルターの床温と、捕集フィルター出口の排気ガス温度との関係を予め実験等によってマップ化しておくのが好ましい。これにより、制御の切替えに捕集フィルター出口の排気ガス温度を基準値として用いた効率的な再生が可能となる。
【０００９】
また、請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１に記載の構成において、更に捕集フィルター出口の排気ガス温度を検出可能な温度検出手段を備えている。そして、制御手段は、温度検出手段によって検出された排気ガス温度が上側の変速点（燃焼速度が変化するタイミング）を超えることで、燃焼促進手段による制御から排気ガス温度調節手段による制御へと切替えるようになっている。燃焼促進手段による制御では、燃焼に持続性がないため、排気ガス温度が上側の変速点を超えると燃焼速度が次第に落ちてくる。このタイミングで制御を切替えることで捕集フィルター内の温度低下を抑えた効率的な再生が可能となる。
【００１０】
また、請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１に記載の構成において、更に捕集フィルター出口の排気ガス温度を検出可能な温度検出手段を備えている。そして、温度検出手段によって検出された排気ガス温度と、この排気ガス温度に関する上側基準値および下側基準値との関係に基づいて前記のタイミングが定められるようになっている。すなわち、捕集フィルターの床温を所定の温度領域に制御するに際し、間接的に捕集フィルター出口の排気ガス温度を用いる。これにより、捕集フィルターの床温を所定の温度領域に確実に制御することが可能となる。なお、上側基準値は、捕集フィルターないしこの捕集フィルターに担持される酸化触媒等の異常昇温による破損防止を勘案して設定し、下側基準値はパティキュレートの酸化反応を開始するのに好適な条件に対応して設定する。このとき、捕集フィルターの床温と、捕集フィルター出口の排気ガス温度との関係を予め実験等によってマップ化しておくのが好ましい。
【００１１】
また、請求項６に記載のエンジンの排気浄化装置では、制御時間をカウントするタイマを用いて前記のタイミングが定められるようになっている。すなわち、実験等によって予め定めた基準時間が経過すると、排気ガス温度調節手段による制御から燃焼促進手段による制御へ切り替わるようになっている。従って、制御手段による制御を簡便化することが可能となる。
【００１２】
請求項７に記載のエンジンの排気浄化方法では、排気ガス中のパティキュレート（粒子状物質）を捕集した捕集フィルターの再生処理を行う場合、捕集フィルターに作用する排気ガス温度を調節する第１のステップと、捕集フィルターの床温を上昇させる第２のステップを用いる。第１のステップでは、例えばエンジン回転数を調節したり、エンジン負荷を調節することで排気ガス温度を上昇させる。第２のステップでは、エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を絞り調節することで捕集フィルターに捕集されたパティキュレートの燃焼（酸化反応）を促進させる。すなわち、エンジンへの吸入空気量および燃料噴射量を絞り調節することで、空気量を下げつつ排気ガス中の酸素比率を上げることができる。これにより捕集フィルターに捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進され、捕集フィルターの床温が急激に上昇する。
本発明では、捕集フィルターの再生処理時に、第１のステップと第２のステップとを所定のタイミングで複数回切替える制御を行う。例えば、第１のステップによって捕集フィルターの床温を所定温度（例えば６２０℃）以上に調整したのちに、第２のステップに切替える。第２のステップによってパティキュレートの酸化反応を促進する場合、この酸化反応は持続性がないため捕集フィルターの床温が短時間で低下し始める。これではパティキュレート捕集領域のうちの一部が局部的に再生されるのみで、捕集フィルターの所望の範囲を確実に再生するのには限界がある。そこで、本発明者は、鋭意検討しテストを行った。その結果、第１のステップと第２のステップとを所定のタイミングで複数回切替えることで、捕集フィルターの床温を所定の温度領域（例えば、６２０〜７００℃）に好適に制御できることを見出した。例えば、捕集フィルターの床温が低下し始めたとき、第１のステップに切替え捕集フィルターの床温を所定温度（例えば６２０℃）以上に調節したのち、再度第２のステップに切替える。これにより、第１のステップのみを用いて捕集フィルターの床温を制御する場合に比して、捕集フィルターの再生を短時間かつ低燃費で行うことができる。これはパティキュレートの酸化反応促進による効果と、燃料噴射量を減量させる効果とによるものである。また、捕集フィルターの広範囲を確実に再生することができる。これは第１のステップと第２のステップとを複数回切替えて行うことによる効果である。すなわち、第１のステップを１回行うのみでは、捕集フィルターが局部的に再生されるにすぎないが、これを複数回繰り返すことではじめて捕集フィルターの広範囲を確実に再生することが可能となる。なお、前記タイミングは、例えば捕集フィルター出口の排気ガス温度の検出値と、この排気ガス温度に関する上側基準値および下側基準値との関係に基づいて定めたり、制御時間をカウントするタイマを用いて定めたりすることができる。
以上のように、請求項７に記載の排気浄化方法を用いれば、捕集フィルターの再生を短時間かつ低燃費で、しかも確実に行うことが可能となる。
【００１３】
また、請求項８に記載のエンジンの排気浄化方法では、捕集フィルター出口の排気ガス温度を検出するステップを有する。そして、温度検出手段によって検出された排気ガス温度と、この排気ガス温度に関する上側基準値および下側基準値との関係に基づいて前記のタイミングを定める。すなわち、捕集フィルターの床温を所定の温度領域に制御するに際し、間接的に捕集フィルター出口の排気ガス温度を用いる。これにより、捕集フィルターの床温を所定の温度領域に確実に制御することが可能となる。なお、上側基準値は、捕集フィルターないしこの捕集フィルターに担持される酸化触媒等の異常昇温による破損防止を勘案して設定し、下側基準値はパティキュレートの酸化反応を開始するのに好適な条件に対応して設定する。このとき、捕集フィルターの床温と、捕集フィルター出口の排気ガス温度との関係を予め実験等によってマップ化しておくのが好ましい。
【００１４】
また、請求項９に記載のエンジンの排気浄化方法では、制御時間をカウントするタイマを用いて前記のタイミングを定めるようになっている。すなわち、実験等によって予め定めた基準時間が経過すると、第１のステップから第２のステップへ切替える。従って、制御を簡便化することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。まず、図１を用いて本実施の形態の排気浄化装置１００の構成を説明する。ここで、図１は本実施の形態の排気浄化装置１００の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態は、産業車両のひとつであるフォークリフトにつき、そのフォークリフトに搭載されるディーゼルエンジンから排出された排気ガスを浄化処理する技術に本発明を適用した場合について説明するものである。
【００１６】
図１に示すように、本発明におけるエンジンの一実施の形態としてのディーゼルエンジン１０には、排気浄化装置１００が搭載されている。この排気浄化装置１００を、ディーゼルエンジン１０から排出される排気ガスの浄化処理を行うのに用いる。図１に示すように、排気浄化装置１００は、ディーゼルエンジン１０の下流の排気経路１２に配置された捕集手段１４、燃料供給量調節手段２０、エンジン負荷調節手段３０、吸気絞り調節手段４０、制御部５０等によって構成されている。なお、ディーゼルエンジン１０にはエンジン回転数を検出する回転数センサ１１が設置されている。
【００１７】
捕集手段１４は、排気ガス中のパティキュレートの捕集能力を有する捕集フィルター１４ａを備えている。この捕集フィルター１４ａには、必要に応じて適宜酸化触媒が担持される。また、この捕集手段１４には捕集フィルター１４ａの前後差圧を検出する差圧センサ１６、捕集フィルター１４ａ前後の排気温度を検出する排気温度センサ１８が設置されている。この排気温度センサ１８が本発明における温度検出手段に対応している。
【００１８】
燃料供給量調節手段２０は、機械式の燃料ポンプ２２、この燃料ポンプ２２に連結されたアクセル２４、このアクセル２４と燃料ポンプ２２との間に介在し、アクセルペダルの操作によらずアクセル開度を調節可能なアクセル開度調節機構２６等によって構成されている。このアクセル開度調節機構２６はステップモータ（図示省略）によって駆動される構成になっており、これにより燃料噴射ノズルへの燃料供給量が調節され燃料噴射量が調節されることとなる。
【００１９】
エンジン負荷調節手段３０は、ディーゼルエンジン１０によって駆動される油圧ポンプ３２、この油圧ポンプ３２の油圧を調節可能な油圧調節機構３４を備えている。この油圧調節機構３４は、例えば、フォークリフトにおけるティルトシリンダのティルトリリーフ弁のように油圧回路上に配置される絞り弁であり、必要に応じ油圧回路を絞り油圧ポンプ３２の吐出側の油圧を制御することができるようになっている。この油圧調節機構３４および前記したアクセル開度調節機構２６によって、本発明における排気ガス温度調節手段を構成する。
【００２０】
吸気絞り調節手段４０は、吸気経路４２に吸気絞り弁４４を備えている。この吸気絞り弁４４は、吸気経路４２の流路面積を調節することでディーゼルエンジン１０への吸入空気量を絞り調節可能になっている。この吸気絞り弁４４および前記したアクセル開度調節機構２６によって、本発明における燃焼促進手段を構成する。
【００２１】
制御部５０は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）によって構成されている。この制御部５０は、回転数センサ１１、差圧センサ１６、排気温度センサ１８、燃料ポンプ２２、アクセル開度調節機構２６、油圧調節機構３４、吸気絞り弁４４、更には再生処理スタートキー６２、ウォーニングランプ６４の各々と電気的に接続されており、検出信号および制御信号のやりとりを行う構成になっている。この制御部５０が本発明における制御手段に対応している。
【００２２】
再生処理スタートキー６２がオン状態に設定されると、捕集フィルター１４ａの後述する再生処理が強制的に開始されるようになっている。ウォーニングランプ６４は、その作動（点灯ないし点滅）によって、作業者に捕集フィルター１４ａの再生処理を促す構成になっている。このウォーニングランプ６４の作動を確認した作業者は、捕集フィルター１４ａの再生処理が必要であると判断して、フォークリフトを停車させ、再生処理を開始するために再生処理スタートキー６２をオン状態に設定する。
【００２３】
次に上記構成の排気浄化装置１００を用いてディーゼルエンジン１０から排出される排気ガスの浄化処理を行う制御の一例を、図２および図３を参照しながら説明する。この制御は制御部５０を用いて行われる。ここで、図２は排気浄化装置１００による排気浄化処理を示すフローチャートである。図３は第１実施の形態の再生処理を示すフローチャートである。
【００２４】
本実施の形態では、上記構成の排気浄化装置１００を用い、図２に示すフローチャートにしたがってディーゼルエンジン１０から排出される排気ガスの浄化処理を行う。
図２に示すように、まずステップＳ２０によって捕集フィルター１４ａに堆積しているパティキュレート捕集量Ａの算出を行う。このパティキュレート捕集量Ａは、差圧センサ１６によって検出した捕集フィルター１４ａの前後差圧や、その他ディーゼルエンジンの各種運転情報を用いて算出することができる。ステップＳ４０では、ステップＳ２０によって算出したパティキュレート捕集量Ａと予め定めた基準値Ａ₀（しきい値）との比較を行う。パティキュレート捕集量Ａが基準値Ａ₀（しきい値）に達している場合には（ステップＳ４０のＹＥＳ）、再生処理が必要と判定しステップＳ６０にすすむ。一方、パティキュレート捕集量Ａが基準値Ａ₀（しきい値）に達していない場合には（ステップＳ４０のＮＯ）、未だ再生処理は不要であると判定しステップＳ２０に戻る。
【００２５】
ステップＳ６０では、ウォーニングランプ６４を作動（点灯ないし点滅）させる。これにより作業者は再生を行う必要があると判断することができる。このとき、作業者はフォークリフトを停車させ、車両の停止状態において再生処理スタートキー６２を操作する（ステップＳ８０）。これにより、ステップＳ１００の再生処理が開始されることとなる。この再生処理では、捕集フィルター１４ａに堆積したパティキュレートを燃焼させるべく排気ガス温度調節手段を制御し、この捕集フィルター１４ａに作用する排気ガス温度を上昇させる。排気ガス温度がパティキュレートの燃焼温度以上となることで、捕集されたパティキュレートが燃焼し捕集フィルター１４ａを再生することができる。
【００２６】
次に、ステップＳ１００の再生処理を詳細に説明する。なお、この再生処理としては、以下の第１実施の形態の再生処理、或いは第２実施の形態の再生処理を用いることができる。まず、第１実施の形態の再生処理を図３を参照しながら説明する。
【００２７】
〔第１実施の形態〕
図３に示すように、この第１実施の形態の再生処理では、まずステップＳ１１０において回転数センサ１１によってディーゼルエンジン１０のエンジン回転数Ｎを検出し、この検出値Ｎと基準値（例えば１４００ｒｐｍ）との比較を行う。そして、エンジン回転数Ｎが基準値に達したと判定された場合は（ステップＳ１１０のＮＯ）、ステップＳ１１２にすすむ。反対にエンジン回転数Ｎが基準値よりも小さいと判定された場合は（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、ステップＳ１１１にすすみ燃料供給量調節手段２０のアクセル開度調節機構２６によってアクセル開度を増やしアイドルアップを行う。そして、エンジン回転数Ｎが基準値以上になるまで、ステップＳ１１０およびステップＳ１１１の処理を繰り返す。このとき、エンジン回転数は、例えばアイドル時の回転数から基準値（例えば１４００ｒｐｍ）まで上昇することとなる。
【００２８】
ステップＳ１１２では、エンジン負荷調節手段３０の油圧調節機構３４によって油圧アップを行う。ステップＳ１１３では、カウンタｍが初期入力値（ｍ＝０（ゼロ））であるか否かを検出する。ｍ＝０である場合（ステップＳ１１３のＹＥＳ）は、ステップＳ１１４において捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁と下側基準値Ｔａとの比較を行い、排気ガス温度Ｔ₁が下側基準値Ｔａ以上（ステップＳ１１４のＹＥＳ）になるとステップＳ１１６へすすむ。一方、ｍ＝０でない場合（ステップＳ１１３のＮＯ）は、ステップＳ１１５において捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁と下側基準値Ｔａとの比較を行い、排気ガス温度Ｔ₁が下側基準値Ｔａ以下（ステップＳ１１５のＹＥＳ）になるとステップＳ１１６へすすむ。なお、この第１実施の形態における下側基準値Ｔａは、捕集フィルター１４ａの床温が例えば６２０℃であることを示唆することが可能な排気ガス温度に相当する。すなわち、排気ガス温度Ｔ₁が下側基準値Ｔａに達した場合に、捕集フィルター１４ａの床温が例えば６２０℃になっていると判断することができる。上記のステップＳ１１０〜Ｓ１１５までの処理が、本発明における第１のステップに対応している。
【００２９】
ステップＳ１１６では、吸気絞り調節手段４０の吸気絞り弁４４を絞り調節することでディーゼルエンジン１０への吸入空気量を減量する。また、ステップＳ１１７では、アクセル開度調節機構２６によってアクセル開度を絞り調節することでディーゼルエンジン１０の燃料噴射量を減量する。ここでは、ステップＳ１１６とステップＳ１１７をあわせて行い、吸入空気量を下げつつ排気ガス中の酸素比率を上げるように調節する。更に、アクセル開度を絞り調節したのち、油圧調節機構３４による油圧アップを解除し、油圧負荷を通常状態に戻す。
吸入空気量を減量すると共に燃料噴射量を減量することで、適量な酸素と空気が捕集フィルター１４ａへ流れ込み、捕集フィルター１４ａ内は、例えば薪をうちわで扇いだ時のような良好な燃焼状態となる。これにより、捕集フィルター１４ａに捕集されているパティキュレートは急激に燃焼し、捕集フィルター１４ａの床温が上昇する。これは、捕集フィルター１４ａに流入する排気ガス量を下げたうえで、更にこの排気ガス中の酸素濃度を濃くすることでパティキュレートの酸化反応が促進されるからである。このとき、エンジン回転数は、例えば基準値（例えば１４００ｒｐｍ）からアイドル時の回転数まで下降することとなる。
【００３０】
ステップＳ１１９では、捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁と上側基準値Ｔｂとの比較を行う。排気ガス温度Ｔ₁が上側基準値Ｔｂよりも低いと判定された場合は（ステップＳ１１９のＮＯ）、ステップＳ１１６へ戻りステップＳ１１６〜ステップＳ１１８を行う。反対に排気ガス温度Ｔ₁が上側基準値Ｔｂ以上であると判定された場合は（ステップＳ１１９のＹＥＳ）、ステップＳ１２０へすすむ。すなわち、ステップＳ１１６〜ステップＳ１１８における調節は、上側基準値Ｔｂに基づいて行われ、排気ガス温度Ｔ₁が上側基準値Ｔｂに達するまで継続される。そして、排気ガス温度Ｔ₁が上側基準値Ｔｂを超えることで、燃焼促進による制御から排気ガス温度の制御へと切替える。なお、この第１実施の形態における上側基準値Ｔｂは、捕集フィルター１４ａの床温が例えば７００℃であることを示唆することが可能な排気ガス温度に相当する。すなわち、排気ガス温度Ｔ₁が上側基準値Ｔｂに達した場合に、捕集フィルター１４ａの床温が例えば７００℃になっていると判断することができる。この上側基準値Ｔｂは、例えば捕集フィルター１４ａないしこの捕集フィルター１４ａに担持される酸化触媒の異常昇温による破損防止を勘案して定めることができる。なお、捕集フィルター１４ａの床温と捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁との関係を予め実験等によってマップ化しておくのが好ましい。上記のステップＳ１１６〜Ｓ１１９までの処理が、本発明における第２のステップに対応している。
このように、第１実施の形態の再生処理では、制御の切替えの基準値として捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁のみを用い、捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁が上側基準値Ｔｂを超えることで、捕集フィルター１４ａに捕集されているパティキュレートの燃焼を促進する制御から、排気ガス温度の制御へと切替える。
【００３１】
ステップＳ１２０では、カウンタｍが基準回数（例えば４回）以上である否かを判定する。カウンタｍが所定回数よりも少ないと判定された場合は（ステップＳ１２０のＮＯ）、カウンタｍに１を加えたうえでステップＳ１１０に戻る。すなわち、再生処理開始時のカウンタｍを０（ゼロ）とし、ステップＳ１１０〜Ｓ１１９までの一連の処理が行われるたびにカウンタｍが１づつ増加される。反対にカウンタｍが所定回数以上であると判定された場合は（ステップＳ１２０のＹＥＳ）、再生処理を完了する。再生処理を完了する条件となるカウンタｍの基準回数（本実施の形態では４回）は、捕集フィルター１４ａに捕集されたパティキュレートを広範囲にわたって燃焼させることが可能となるように設定するのが好ましい。
【００３２】
なお、ステップＳ１１６およびステップＳ１１７によるパティキュレートの酸化反応は持続性がないため、捕集フィルター１４ａの床温はある程度上昇したのち短時間で低下し始めるが、このことを勘案して再びステップＳ１１０〜Ｓ１１９の処理を繰り返すことで、捕集フィルター１４ａの昇温を所定の温度領域、例えば６２０〜７００℃に確実に制御することが可能となる。また、ステップＳ１１０〜Ｓ１１９までの一連の処理を１回行う場合は、捕集フィルター１４ａに捕集されたパティキュレートを局部的に燃焼させることはできるが、これでは捕集フィルター１４ａの広範囲を再生するのに効果的な処理になりにくい。そこで、本実施の形態の如く、ステップＳ１１０〜Ｓ１１９までの一連の処理を繰り返すことで捕集フィルター１４ａの広範囲を確実に再生することが可能となる。
【００３３】
上記のような第１実施の形態の再生処理（図３参照）を実施した場合の作用を、更に図４〜図７を参照しながら説明する。ここで、図４は第１実施の形態の再生処理におけるフィルター床温（℃）の経時変化を示す図である。図５は第１実施の形態の再生処理におけるエンジン回転数（ｒｐｍ）の経時変化を示す図である。図６は第１実施の形態の再生処理における燃料噴射量の経時変化を示す図である。図７は第１実施の形態の再生処理におけるパティキュレート堆積量の経時変化を示す図である。なお、これらの図において、第１実施の形態を太実線で示しており、比較例を細実線で示している。この比較例は、エンジン回転数およびエンジン負荷の調節のみによって排気ガス温度を上昇させて捕集フィルターの再生を行った場合である。また、第１回目のステップＳ１１９が実施される前のタイミングが図４〜図７における経過時間ｔ１に相当する。
【００３４】
図４に示すように、第１実施の形態の再生処理を実施することで、捕集フィルター１４ａの床温は、例えば６２０〜７００℃の温度領域内を上下変動して高温状態で維持される。これにより、捕集フィルター１４ａの短時間での再生処理が可能となる。また、ステップＳ１１６およびステップＳ１１７においてパティキュレートの酸化反応（燃焼）を促進することで、図７に示すように従来例に比して捕集フィルター１４ａに残留するパティキュレート量を迅速に低減させることが可能となる。このような作用効果によって、捕集フィルター１４ａのより短時間での再生処理が可能となる。
【００３５】
また、第１実施の形態の再生処理を実施することで、エンジン回転数がアイドル時とアイドルアップ時（１４００ｒｐｍ）とに交互に設定され（図５参照）、また燃料噴射量（ないしエンジン負荷）が変動することとなる。この結果、エンジン回転数がアイドルアップ時に維持される従来例に比して、図６中の斜線領域の合計分だけ燃料使用量を低下させることができ、したがって燃費を低減することが可能となる。
【００３６】
〔第２実施の形態〕
次に、第２実施の形態の再生処理を図８および図９を参照しながら説明する。ここで、図８は第２実施の形態の再生処理を示すフローチャートであり、図９は第２実施の形態の再生処理におけるフィルター床温（℃）の経時変化を示す図である。
図８に示すように、この第２実施の形態の再生処理では、まずステップＳ１３０〜ステップＳ１３２において第１実施の形態のステップＳ１１０〜ステップＳ１１２と同様の処理を行ったのち、ステップＳ１３３へすすむ。ステップＳ１３３では、捕集フィルター１４ａ入口の排気ガス温度Ｔ₂と上側基準値Ｔａとの比較を行い、排気ガス温度Ｔ₂が上側基準値Ｔａ以上（ステップＳ１３３のＹＥＳ）になるとステップＳ１３４へすすむ。すなわち、排気ガス温度Ｔ₂が所定の値を超えた際に、排気ガス温度の制御から燃焼促進による制御へと切替える。なお、この第２実施の形態における上側基準値Ｔａ（例えば６２０℃）は、捕集フィルター１４ａの前側部分の床温が例えば６２０℃であることを示唆することが可能な排気ガス温度に相当する。排気ガス温度Ｔ₂が上側基準値Ｔａ（例えば６２０℃）に達した場合に、捕集フィルター１４ａの床温が例えば６２０℃になっていると判断することができる。上記のステップＳ１３０〜Ｓ１３３までの処理が、本発明における第１のステップに対応している。
【００３７】
ステップＳ１３４〜ステップＳ１３６では、第１実施の形態のステップＳ１１６〜ステップＳ１１８と同様の処理を行ったのち、ステップＳ１３７へすすむ。ステップＳ１３７では、捕集フィルター１４ａ入口の排気ガス温度Ｔ₂と下側基準値Ｔｃとの比較を行う。排気ガス温度Ｔ₂が下側基準値Ｔｃよりも高いと判定された場合は（ステップＳ１３７のＮＯ）、ステップＳ１３４へ戻りステップＳ１３４〜ステップＳ１３６を行う。反対に排気ガス温度Ｔ₂が下側基準値Ｔｃ以下であると判定された場合は（ステップＳ１３７のＹＥＳ）、ステップＳ１３８へすすむ。なお、この第２実施の形態における下側基準値Ｔｃ（例えば５４０℃）は、捕集フィルター１４ａの前側部分の床温が例えば７００℃であることを示唆することが可能な排気ガス温度に相当する。すなわち、排気ガス温度Ｔ₂が下側基準値Ｔｃ（例えば５４０℃）に達した場合に、捕集フィルター１４ａの床温が例えば７００℃になっていると判断することができる。なお、捕集フィルター１４ａの床温と捕集フィルター１４ａ入口の排気ガス温度Ｔ₂との関係を予め実験等によってマップ化しておくのが好ましい。上記のステップＳ１３４〜Ｓ１３６までの処理が、本発明における第２のステップに対応している。
このように、第２実施の形態の再生処理では、制御の切替えの基準値として捕集フィルター１４ａ入口の排気ガス温度Ｔ₂のみを用い、この排気ガス温度Ｔ₂が上側基準値Ｔａを超えた際に、排気ガス温度の制御から、捕集フィルター１４ａに捕集されているパティキュレートの燃焼を促進する制御へと切替える。
【００３８】
ステップＳ１３８では、カウンタｍが基準回数（例えば４回）以上である否かを判定する。カウンタｍが所定回数よりも少ないと判定された場合は（ステップＳ１３８のＮＯ）、カウンタｍに１を加えたうえでステップＳ１３０に戻る。反対にカウンタｍが所定回数以上であると判定された場合は（ステップＳ１３８のＹＥＳ）、再生処理を完了する。
【００３９】
上記の第２実施の形態の再生処理により、図９に示すような制御が可能となる。すなわち、捕集フィルター１４ａの前側部分の床温は、例えば６２０〜７００℃の温度領域内を上下変動して高温状態で維持される。これにより、第１実施の形態と同様に、捕集フィルター１４ａの短時間での再生処理が可能となる。また、ステップＳ１３４およびステップＳ１３５においてパティキュレートの酸化反応（燃焼）を促進することで、捕集フィルター１４ａに残留するパティキュレート量を迅速に低減させることが可能となる。このような作用効果によって、捕集フィルター１４ａのより短時間での再生処理が可能となる。また、エンジン回転数がアイドル時とアイドルアップ時（１４００ｒｐｍ）とに交互に設定され、また燃料噴射量（ないしエンジン負荷）が変動することとなり、エンジン回転数がアイドルアップ時に維持される従来例に比して燃費を低減することが可能となる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態（第１実施の形態の再生処理や、第２実施の形態の再生処理）を用いれば、パティキュレートの酸化反応促進による効果と、燃料噴射量を減量させる効果とによって、捕集フィルター１４ａの再生を短時間かつ低燃費で行うことができる。しかも、排気ガス温度を上昇させる制御と、パティキュレートの酸化反応を促進させる制御とを交互に繰り返すことで、捕集フィルター１４ａの広範囲を確実に再生することができる。
また、本実施の形態によれば、排気ガス温度を上昇させる制御と、パティキュレートの酸化反応を促進させる制御との切替えのタイミングを、排気ガス温度に関する上側基準値および下側基準値を用いて定めるため、捕集フィルター１４ａの床温を所定の温度領域に確実に制御することが可能となる。
また、本実施の形態によれば、車両の停止状態において捕集フィルター１４ａの再生処理を行うことで、処理条件を一定に維持することができ、捕集フィルター１４ａないしこの捕集フィルター１４ａに担持された酸化触媒等の異常昇温による破損防止に特に有効である。
【００４１】
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００４２】
上記実施の形態では、吸気絞り弁４４およびアクセル開度の絞り調節を行うタイミングを捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁と、下側基準値Ｔａおよび上側基準値Ｔｂとの関係に基づいて定める場合について記載したが、このタイミングは時間をカウントするタイマを用いて定めることもできる。なお、このタイマは制御部５０に内蔵することができる。また、その他の実施の形態としては、捕集フィルター１４ａの床温の温度変化率を排気ガス温度Ｔ₁から推定し、この温度変化率とその基準値との関係に基づいて前記のタイミングを定めるようにしてもよい。
また、第１実施の形態の再生処理では、捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁が上側基準値Ｔｂに達した場合に、捕集フィルター１４ａに捕集されているパティキュレートの燃焼を促進する制御から、排気ガス温度の制御へと切替えることとしたが、代りに、排気ガス温度Ｔ₁が上側の変速点を超えたことを条件に制御を切替えるようにしてもよい。燃焼促進による制御では燃焼に持続性がないため、排気ガス温度Ｔ₁が上側の変速点を超えると、捕集フィルター１４ａにおけるパティキュレートの燃焼速度が次第に落ちていくので、その時点で燃焼促進の制御から排気ガス温度の制御へと切替えることで、床温の低下を抑えて効率よく再生処理を行うことができる。
【００４３】
また、上記第１実施の形態では、制御の切替えの基準値として捕集フィルター１４ａ出口の排気ガス温度Ｔ₁のみを用い、上記第２実施の形態では、制御の切替えの基準値として捕集フィルター１４ａ入口の排気ガス温度Ｔ₂のみを用いる場合について記載したが、これら実施の形態を組み合わせて制御の切替えを行ってもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、機械式の燃料ポンプ２２を用い、捕集したパティキュレートの燃焼を促進させるときにはアクセル開度調節機構２６を介して燃料噴射量を減量する場合について記載したが、機械式の燃料ポンプにかえて電子制御式の燃料ポンプを用いてもよい。この場合、捕集したパティキュレートの燃焼を促進させるときには燃料噴射ノズルにおける燃料噴射量を直接的に制御する。
【００４５】
また、捕集フィルター１４ａに作用する排気ガス温度を上昇させる手段として、上記実施の形態以外に、エンジンにおける燃料の噴射時期を調節する機構を用いることもできる。また、例えば複数回の燃料噴射を実施する機構（例えば、ポスト噴射機構）を用いることで、排気ガス温度を上昇させるようにしてもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態では、排気浄化装置を有するディーゼルエンジンに本発明を適用する場合について記載したが、排気浄化装置を有する他のエンジンに本発明を適用することもできる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パティキュレートを捕集する捕集フィルターを備えたエンジンの排気浄化装置につき、捕集フィルターの再生を短時間かつ低燃費で、しかも確実に行うことができることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の排気浄化装置１００の構成を示す模式図である。
【図２】排気浄化装置１００による排気浄化処理を示すフローチャートである。
【図３】第１実施の形態の再生処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施の形態の再生処理におけるフィルター床温（℃）の経時変化を示す図である。
【図５】第１実施の形態の再生処理におけるエンジン回転数（ｒｐｍ）の経時変化を示す図である。
【図６】第１実施の形態の再生処理における燃料噴射量の経時変化を示す図である。
【図７】第１実施の形態の再生処理におけるパティキュレート堆積量の経時変化を示す図である。
【図８】第２実施の形態の再生処理を示すフローチャートである。
【図９】第２実施の形態の再生処理におけるフィルター床温（℃）の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１０…ディーゼルエンジン
１２…排気経路
１４…捕集手段
１４ａ…捕集フィルター
１６…差圧センサ
１８…排気温度センサ
２０…燃料供給量調節手段
２２…燃料ポンプ
２４…アクセル
２６…アクセル開度調節機構
３０…エンジン負荷調節手段
３２…油圧ポンプ
３４…油圧調節機構
４０…吸気絞り調節手段
４２…吸気経路
４４…吸気絞り弁
５０…制御部
６２…再生処理スタートキー
６４…ウォーニングランプ
１００…排気浄化装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a process for purifying exhaust gas discharged from an engine mounted on a forklift or the like, and more particularly, to a technology for regenerating a collecting means for collecting particulates in exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
For example, exhaust gas discharged from a diesel engine of a forklift contains a relatively large amount of particulates (particulate matter) mainly composed of carbon. Particulates contained in exhaust gas cause deterioration of visibility and are regulated as one of air pollutants, and reduction of them has been desired. Therefore, conventionally, various technologies have been proposed in which an exhaust gas purification device for collecting and removing particulates is installed on the downstream side of a diesel engine, and the exhaust gas purification device is suitably controlled in accordance with an operation state.
As a regeneration processing technique of this type of exhaust purification apparatus, for example, a forced regeneration type (first technique) for forcibly regenerating the exhaust purification apparatus during operation is known. In the first technique, when a certain amount of particulates accumulates in the filter, the load on the engine is increased, the engine output is increased, and the temperature of the exhaust gas is increased. As a result, the bed temperature of the filter is raised to the burning temperature of the particulates, and the state is maintained for a predetermined time, thereby burning the particulates accumulated in the filter and completing the regeneration process (for example, see Patent Document 1). . However, in the first technique, it is necessary to raise the temperature of the exhaust gas to, for example, 650 ° C. or more in order to shorten the time required for the regeneration process of the filter. It is necessary to increase the amount, and there is a concern that fuel efficiency will deteriorate.
Therefore, in an exhaust gas purifying apparatus having such a configuration, after raising the bed temperature of the filter to a predetermined temperature during the regeneration processing, the particulate matter is burned at once by increasing the oxygen concentration in the exhaust gas supplied to the filter. (For example, see Patent Document 2). In the second technique, the particulates are burned at a high burning rate by promoting the oxidation reaction of the particulates, so that it is effective to shorten the time required for the regeneration of the filter.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-54270 (paragraph numbers (0017) to (0018), FIGS. 1, 3, and 5)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-213229 (paragraph number (0033), FIG. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the second processing technique, although the bed temperature of the filter can be temporarily increased by accelerating the oxidation reaction of the particulates, since the oxidation reaction as described above is not persistent, Only a portion of the curated collection area is locally regenerated, and there is a limit to reliably regenerating the desired range of the filter. Therefore, when the second processing technique is used, it is difficult to regenerate a wide range of the filter capturing the particulates in a short time.
Therefore, the present inventors have diligently studied such a technique in order to solve such a problem. As a result of the study, the inventor has found that the step of raising the temperature of the exhaust gas acting on the filter and the combustion of the particulate matter trapped in the filter by adjusting the intake air amount and the fuel injection amount to the engine are controlled. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by suitably combining the promoting steps.
In the present invention, an exhaust gas purifying apparatus for an engine having a trapping filter for trapping particulates is provided with an effective technique for regenerating the trapping filter in a short time, with low fuel consumption, and reliably. Make it an issue.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the present invention is configured as described in claims 1 to 6. The method for purifying exhaust gas of an engine according to the present invention is as described in claims 7 to 9.
[0006]
The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the first aspect is used for purifying exhaust gas discharged from the engine, and includes a trapping filter, an exhaust gas temperature adjusting unit, a combustion promoting unit, a control unit, and the like. Have.
The collection filter is installed in an exhaust gas path of the engine. This trapping filter has a structure capable of trapping particulates (particulate matter), and when exhaust gas discharged from the engine passes through the trapping filter, the particulates in the exhaust gas are collected by the trapping filter. Collected. In the present invention, the particulates collected by the collection filter are burned using the exhaust gas temperature adjusting means and the combustion promoting means, and thereby the collection filter is regenerated. This regeneration processing is started, for example, when the amount of particulates collected by the collection filter reaches a predetermined value, the operator stops the vehicle and operates an operation member for starting the regeneration processing.
The exhaust gas temperature adjusting means has a configuration for raising the exhaust gas acting on the collection filter. As the exhaust gas temperature adjusting means, for example, there are an engine speed adjusting means for adjusting the engine speed, an engine load adjusting means for adjusting the engine load, and the like, and these can be appropriately used. By adjusting these means, the exhaust gas temperature increases.
The combustion promoting means has a configuration for promoting the combustion (oxidation reaction) of the particulates collected by the collection filter by restricting the intake air amount and the fuel injection amount to the engine. The combustion promoting means includes intake throttle adjusting means for adjusting the amount of intake air to the engine, fuel throttle adjusting means for adjusting the amount of fuel injected to the engine, and the like. As the intake throttle control means, an intake throttle valve or the like installed in the intake path of the engine is preferably used. Further, as the fuel throttle adjusting means, an accelerator opening adjusting mechanism or the like interposed between the accelerator and the fuel pump is preferably used. By restricting the intake air amount and the fuel injection amount to the engine, it is possible to increase the oxygen ratio in the exhaust gas while reducing the air amount. As a result, the oxidation reaction of the particulates collected by the collection filter is promoted, and the bed temperature of the collection filter rapidly rises.
The control means is configured to switch the control by the exhaust gas temperature adjusting means and the control by the combustion promoting means a plurality of times at a predetermined timing during the regeneration processing of the collection filter. For example, after raising the bed temperature of the collection filter to a predetermined temperature (for example, 620 ° C.) or more by the exhaust gas temperature adjusting means, the control is switched to the control by the combustion promoting means. When the oxidation reaction of particulates is promoted using the combustion promoting means, the oxidation reaction is not persistent and the bed temperature of the collection filter starts to decrease in a short time. In this case, only a part of the particulate collection region is locally regenerated, and there is a limit in reliably regenerating a desired range of the collection filter. Therefore, the inventor has conducted intensive studies and conducted tests. As a result, it has been found that the bed temperature of the collection filter can be suitably controlled by switching the control by the exhaust gas temperature adjusting means and the control by the combustion promoting means a plurality of times at a predetermined timing. For example, when the bed temperature of the trapping filter starts to decrease, the control is switched to the control by the exhaust gas temperature control means, the bed temperature of the trapping filter is adjusted to a predetermined temperature (for example, 620 ° C.) or more, and the control by the combustion promoting means is performed again. Switch to This makes it possible to regenerate the collection filter in a shorter time and with lower fuel consumption than when the bed temperature of the collection filter is controlled using only the exhaust gas temperature adjusting means. This is due to the effect of accelerating the particulate oxidation reaction and the effect of reducing the fuel injection amount. In addition, a wide range of the collection filter can be reliably reproduced. This is an effect obtained by switching the control by the exhaust gas temperature adjusting means and the control by the combustion promoting means a plurality of times. In other words, once the control by the combustion promoting means is performed only once, the trapping filter is locally regenerated, but by repeating this plural times, the wide range of the trapping filter can be surely regenerated. It becomes. The timing is determined based on, for example, a relationship between a detected value of the exhaust gas temperature at the collection filter outlet and an upper reference value and a lower reference value related to the exhaust gas temperature, or using a timer that counts a control time. Can be determined.
As described above, the use of the exhaust gas purification device according to the first aspect makes it possible to regenerate the trapping filter in a short time, with low fuel consumption, and reliably. In addition, as an engine in this claim and other claims, a diesel engine equipped with an exhaust gas purification device is typical.
[0007]
The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to a second aspect of the present invention further includes a temperature detecting means capable of detecting an exhaust gas temperature at the inlet of the collection filter in the configuration according to the first aspect. When the exhaust gas temperature at the inlet of the collection filter detected by the temperature detecting means exceeds a predetermined value, the control means switches from the control by the exhaust gas temperature adjusting means to the control by the combustion promoting means. ing. At this time, it is preferable that the relationship between the bed temperature of the collection filter and the exhaust gas temperature at the entrance of the collection filter is mapped in advance by experiments or the like. This enables efficient regeneration using the exhaust gas temperature at the inlet of the collection filter as a reference value for control switching.
[0008]
The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to a third aspect of the present invention is the same as the first aspect, further comprising a temperature detecting means capable of detecting an exhaust gas temperature at an outlet of the collection filter. The control means switches from control by the combustion promotion means to control by the exhaust gas temperature adjustment means when the exhaust gas temperature at the collection filter outlet detected by the temperature detection means exceeds the upper reference value. I have. The upper reference value can be set in consideration of prevention of breakage due to abnormal temperature rise of the collection filter or the oxidation catalyst carried on the collection filter. At this time, it is preferable that the relationship between the bed temperature of the collection filter and the exhaust gas temperature at the collection filter outlet be mapped in advance by experiments or the like. This enables efficient regeneration using the exhaust gas temperature at the outlet of the collection filter as a reference value for control switching.
[0009]
The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to a fourth aspect of the present invention is the same as the first aspect, further comprising a temperature detecting means capable of detecting an exhaust gas temperature at an outlet of the collection filter. When the exhaust gas temperature detected by the temperature detecting means exceeds the upper shift point (timing at which the combustion speed changes), the control means switches from the control by the combustion promoting means to the control by the exhaust gas temperature adjusting means. It has become. In the control by the combustion promoting means, since the combustion is not persistent, when the exhaust gas temperature exceeds the upper shift point, the combustion speed gradually decreases. By switching the control at this timing, it is possible to perform efficient regeneration while suppressing the temperature drop in the collection filter.
[0010]
An exhaust gas purifying apparatus for an engine according to a fifth aspect of the present invention is the same as the first aspect, further comprising a temperature detecting means capable of detecting the exhaust gas temperature at the outlet of the collection filter. The timing is determined based on a relationship between the exhaust gas temperature detected by the temperature detecting means and an upper reference value and a lower reference value related to the exhaust gas temperature. That is, in controlling the bed temperature of the collection filter to a predetermined temperature range, the exhaust gas temperature at the collection filter outlet is indirectly used. This makes it possible to reliably control the bed temperature of the collection filter within a predetermined temperature range. Note that the upper reference value is set in consideration of prevention of damage due to abnormal temperature rise of the collection filter or the oxidation catalyst carried on the collection filter, and the lower reference value is used to start the particulate oxidation reaction. Is set in accordance with the conditions suitable for. At this time, it is preferable that the relationship between the bed temperature of the collection filter and the exhaust gas temperature at the collection filter outlet be mapped in advance by experiments or the like.
[0011]
In the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the sixth aspect, the timing is determined using a timer that counts a control time. In other words, after the elapse of the reference time determined by experiments or the like, the control is switched from the control by the exhaust gas temperature adjusting means to the control by the combustion promoting means. Therefore, control by the control means can be simplified.
[0012]
In the exhaust gas purifying method for an engine according to the seventh aspect, when performing a regeneration process of a collection filter that collects particulates (particulate matter) in the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas acting on the collection filter is adjusted. A first step and a second step of raising the bed temperature of the collection filter are used. In the first step, the exhaust gas temperature is increased by, for example, adjusting the engine speed or the engine load. In the second step, the combustion (oxidation reaction) of the particulates collected by the collection filter is promoted by restricting the intake air amount and the fuel injection amount to the engine. That is, by restricting the intake air amount and the fuel injection amount to the engine, it is possible to increase the oxygen ratio in the exhaust gas while reducing the air amount. As a result, the oxidation reaction of the particulates collected by the collection filter is promoted, and the bed temperature of the collection filter rapidly rises.
In the present invention, control is performed to switch the first step and the second step a plurality of times at a predetermined timing during the regeneration processing of the collection filter. For example, after the bed temperature of the collection filter is adjusted to a predetermined temperature (for example, 620 ° C.) or more in the first step, the operation is switched to the second step. In the case where the oxidation reaction of particulates is promoted by the second step, the oxidation reaction is not persistent and the bed temperature of the collection filter starts to decrease in a short time. In this case, only a part of the particulate collection region is locally regenerated, and there is a limit in reliably regenerating a desired range of the collection filter. Therefore, the inventor has conducted intensive studies and conducted tests. As a result, it has been found that by switching the first step and the second step a plurality of times at a predetermined timing, the bed temperature of the collection filter can be suitably controlled in a predetermined temperature range (for example, 620 to 700 ° C.). Was. For example, when the bed temperature of the collection filter starts to decrease, the process is switched to the first step, the bed temperature of the collection filter is adjusted to a predetermined temperature (for example, 620 ° C.) or more, and then the process is switched to the second step again. Thereby, regeneration of the collection filter can be performed in a short time and with low fuel consumption as compared with the case where the bed temperature of the collection filter is controlled using only the first step. This is due to the effect of accelerating the particulate oxidation reaction and the effect of reducing the fuel injection amount. In addition, a wide range of the collection filter can be reliably reproduced. This is an effect obtained by switching the first step and the second step a plurality of times. That is, if the first step is performed only once, the trapping filter is only regenerated locally, but it is possible to reliably regenerate a wide range of the trapping filter only by repeating this step a plurality of times. Become. The timing is determined based on, for example, a relationship between a detected value of the exhaust gas temperature at the collection filter outlet and an upper reference value and a lower reference value related to the exhaust gas temperature, or using a timer that counts a control time. Can be determined.
As described above, with the use of the exhaust gas purification method according to the seventh aspect, the collection filter can be regenerated in a short time, with low fuel consumption, and reliably.
[0013]
The method for purifying exhaust gas of an engine according to claim 8 includes a step of detecting an exhaust gas temperature at an outlet of the collection filter. The timing is determined based on the relationship between the exhaust gas temperature detected by the temperature detecting means and the upper reference value and the lower reference value related to the exhaust gas temperature. That is, in controlling the bed temperature of the collection filter to a predetermined temperature range, the exhaust gas temperature at the collection filter outlet is indirectly used. This makes it possible to reliably control the bed temperature of the collection filter within a predetermined temperature range. Note that the upper reference value is set in consideration of prevention of damage due to abnormal temperature rise of the collection filter or the oxidation catalyst carried on the collection filter, and the lower reference value is used to start the particulate oxidation reaction. Is set in accordance with the conditions suitable for. At this time, it is preferable that the relationship between the bed temperature of the collection filter and the exhaust gas temperature at the collection filter outlet be mapped in advance by experiments or the like.
[0014]
In the method for purifying exhaust gas of an engine according to the ninth aspect, the timing is determined by using a timer for counting a control time. That is, when the reference time predetermined by experiments or the like elapses, the first step is switched to the second step. Therefore, control can be simplified.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of the exhaust emission control device 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of the exhaust gas purification apparatus 100 according to the present embodiment.
The present embodiment describes a case where the present invention is applied to a technology for purifying exhaust gas discharged from a diesel engine mounted on a forklift, which is one of industrial vehicles, for example.
[0016]
As shown in FIG. 1, an exhaust purification device 100 is mounted on a diesel engine 10 as an embodiment of the engine according to the present invention. The exhaust gas purification device 100 is used for purifying exhaust gas discharged from the diesel engine 10. As shown in FIG. 1, the exhaust purification device 100 includes a collection unit 14, a fuel supply amount adjustment unit 20, an engine load adjustment unit 30, an intake throttle adjustment unit 40, which is disposed in an exhaust path 12 downstream of the diesel engine 10. It is configured by a control unit 50 and the like. The diesel engine 10 is provided with a rotation speed sensor 11 for detecting the engine rotation speed.
[0017]
The trapping means 14 includes a trapping filter 14a having a trapping ability for particulates in exhaust gas. An oxidation catalyst is appropriately loaded on the collection filter 14a as needed. Further, the collecting means 14 is provided with a differential pressure sensor 16 for detecting a differential pressure across the collecting filter 14a and an exhaust gas temperature sensor 18 for detecting the exhaust gas temperature before and after the collecting filter 14a. This exhaust temperature sensor 18 corresponds to the temperature detecting means in the present invention.
[0018]
The fuel supply amount adjusting means 20 is provided with a mechanical fuel pump 22, an accelerator 24 connected to the fuel pump 22, and interposed between the accelerator 24 and the fuel pump 22. , And is constituted by an accelerator opening adjustment mechanism 26 and the like that can adjust the opening degree. The accelerator opening adjustment mechanism 26 is driven by a step motor (not shown), whereby the amount of fuel supplied to the fuel injection nozzle is adjusted and the amount of fuel injection is adjusted.
[0019]
The engine load adjusting means 30 includes a hydraulic pump 32 driven by the diesel engine 10 and a hydraulic adjusting mechanism 34 capable of adjusting the hydraulic pressure of the hydraulic pump 32. The hydraulic adjustment mechanism 34 is a throttle valve arranged on a hydraulic circuit like a tilt relief valve of a tilt cylinder in a forklift, for example, and controls the hydraulic circuit on the discharge side of the hydraulic pump 32 by restricting the hydraulic circuit as necessary. You can do it. The hydraulic pressure adjusting mechanism 34 and the accelerator opening degree adjusting mechanism 26 constitute an exhaust gas temperature adjusting means in the present invention.
[0020]
The intake throttle control means 40 includes an intake throttle valve 44 in the intake path 42. The intake throttle valve 44 is capable of restricting the amount of intake air to the diesel engine 10 by adjusting the flow passage area of the intake passage 42. The intake throttle valve 44 and the accelerator opening adjustment mechanism 26 constitute a combustion promoting means in the present invention.
[0021]
The control unit 50 is configured by an ECU (electronic control unit). The control unit 50 includes a rotation speed sensor 11, a differential pressure sensor 16, an exhaust temperature sensor 18, a fuel pump 22, an accelerator opening adjustment mechanism 26, a hydraulic adjustment mechanism 34, an intake throttle valve 44, a regeneration process start key 62, It is electrically connected to each of the warning lamps 64, and is configured to exchange detection signals and control signals. This control unit 50 corresponds to the control means in the present invention.
[0022]
When the reproduction processing start key 62 is set to the ON state, the reproduction processing of the collection filter 14a, which will be described later, is forcibly started. The warning lamp 64 is configured to urge the operator to perform a regeneration process of the collection filter 14a by operating (lighting or blinking) the warning lamp 64. After confirming the operation of the warning lamp 64, the operator determines that the regeneration process of the collection filter 14a is necessary, stops the forklift, and turns on the regeneration process start key 62 to start the regeneration process. Set.
[0023]
Next, an example of control for performing purification processing of exhaust gas exhausted from the diesel engine 10 using the exhaust purification device 100 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 2 and 3. This control is performed using the control unit 50. Here, FIG. 2 is a flowchart showing the exhaust gas purification processing by the exhaust gas purification device 100. FIG. 3 is a flowchart showing the reproduction process according to the first embodiment.
[0024]
In the present embodiment, the exhaust gas purifying process of the exhaust gas discharged from the diesel engine 10 is performed according to the flowchart shown in FIG.
As shown in FIG. 2, first, in step S20, the amount of particulate matter A accumulated on the collection filter 14a is calculated. The particulate collection amount A can be calculated using the differential pressure across the collection filter 14a detected by the differential pressure sensor 16 and other various types of operation information of the diesel engine. In step S40, the particulate trapping amount A calculated in step S20 and a predetermined reference value A ₀ (Threshold). Particulate collection amount A is reference value A ₀ If (the threshold value) has been reached (YES in step S40), it is determined that the reproduction process is necessary, and the process proceeds to step S60. On the other hand, the particulate collection amount A is equal to the reference value A. ₀ If the threshold value has not been reached (NO in step S40), it is determined that the reproduction process is not necessary yet, and the process returns to step S20.
[0025]
In step S60, the warning lamp 64 is operated (turned on or blinked). Thereby, the operator can determine that the reproduction is necessary. At this time, the operator stops the forklift, and operates the reproduction process start key 62 while the vehicle is stopped (step S80). Thus, the reproduction process in step S100 is started. In this regeneration process, the exhaust gas temperature adjusting means is controlled to burn the particulates accumulated on the collection filter 14a, and the temperature of the exhaust gas acting on the collection filter 14a is increased. When the exhaust gas temperature becomes equal to or higher than the burning temperature of the particulates, the collected particulates burn and the collection filter 14a can be regenerated.
[0026]
Next, the reproduction process in step S100 will be described in detail. Note that, as the reproduction processing, the following reproduction processing of the first embodiment or the following reproduction processing of the second embodiment can be used. First, the reproduction process according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0027]
[First Embodiment]
As shown in FIG. 3, in the regeneration process of the first embodiment, first, in step S110, the engine speed N of the diesel engine 10 is detected by the speed sensor 11 and the detected value N and a reference value (for example, 1400 rpm) Compare with. When it is determined that the engine speed N has reached the reference value (NO in step S110), the process proceeds to step S112. Conversely, when it is determined that the engine speed N is smaller than the reference value (YES in step S110), the process proceeds to step S111, in which the accelerator opening is increased by the accelerator opening adjusting mechanism 26 of the fuel supply amount adjusting means 20, and the idle-up is performed. I do. Then, the processing of steps S110 and S111 is repeated until the engine speed N becomes equal to or more than the reference value. At this time, the engine speed increases, for example, from the idle speed to a reference value (for example, 1400 rpm).
[0028]
In step S112, the oil pressure is increased by the oil pressure adjusting mechanism 34 of the engine load adjusting means 30. In step S113, it is detected whether or not the counter m has an initial input value (m = 0 (zero)). If m = 0 (YES in step S113), in step S114, the exhaust gas temperature T at the outlet of the collection filter 14a is set. ₁ Is compared with the lower reference value Ta, and the exhaust gas temperature T ₁ Is greater than or equal to the lower reference value Ta (YES in step S114), the process proceeds to step S116. On the other hand, if m = 0 (NO in step S113), in step S115, the exhaust gas temperature T at the outlet of the collection filter 14a is determined. ₁ Is compared with the lower reference value Ta, and the exhaust gas temperature T ₁ Is equal to or lower than the lower reference value Ta (YES in step S115), the process proceeds to step S116. The lower reference value Ta in the first embodiment corresponds to an exhaust gas temperature that can indicate that the bed temperature of the collection filter 14a is, for example, 620 ° C. That is, the exhaust gas temperature T ₁ Can reach the lower reference value Ta, it can be determined that the bed temperature of the collection filter 14a is, for example, 620 ° C. The processes in steps S110 to S115 correspond to the first step in the present invention.
[0029]
In step S116, the amount of intake air to the diesel engine 10 is reduced by adjusting the throttle of the intake throttle valve 44 of the intake throttle adjuster 40. In step S117, the accelerator opening is adjusted by the accelerator opening adjusting mechanism 26 to reduce the fuel injection amount of the diesel engine 10. Here, step S116 and step S117 are performed together, and adjustment is performed so as to increase the oxygen ratio in the exhaust gas while reducing the intake air amount. Further, after the throttle opening of the accelerator is adjusted, the increase in oil pressure by the oil pressure adjusting mechanism 34 is released, and the oil pressure load is returned to the normal state.
By reducing the amount of intake air and the amount of fuel injection, appropriate amounts of oxygen and air flow into the collection filter 14a, and the inside of the collection filter 14a has good combustion such as when fanwood is fanned with a fan. State. As a result, the particulates collected by the collection filter 14a burn rapidly, and the bed temperature of the collection filter 14a increases. This is because the oxidation of particulates is promoted by reducing the amount of exhaust gas flowing into the collection filter 14a and further increasing the oxygen concentration in the exhaust gas. At this time, the engine speed falls, for example, from a reference value (for example, 1400 rpm) to an idle speed.
[0030]
In step S119, the exhaust gas temperature T at the outlet of the collection filter 14a is determined. ₁ Is compared with the upper reference value Tb. Exhaust gas temperature T ₁ Is lower than the upper reference value Tb (NO in step S119), the process returns to step S116, and steps S116 to S118 are performed. Conversely, the exhaust gas temperature T ₁ Is greater than or equal to the upper reference value Tb (YES in step S119), the process proceeds to step S120. That is, the adjustment in steps S116 to S118 is performed based on the upper reference value Tb, and the exhaust gas temperature Tb is adjusted. ₁ Is continued until it reaches the upper reference value Tb. And the exhaust gas temperature T ₁ Exceeds the upper reference value Tb, the control is switched from the control based on the promotion of combustion to the control of the exhaust gas temperature. The upper reference value Tb in the first embodiment corresponds to an exhaust gas temperature that can indicate that the bed temperature of the collection filter 14a is, for example, 700 ° C. That is, the exhaust gas temperature T ₁ Can reach the upper reference value Tb, it can be determined that the bed temperature of the collection filter 14a is 700 ° C., for example. The upper reference value Tb can be determined in consideration of, for example, the collection filter 14a or prevention of damage to the oxidation catalyst carried by the collection filter 14a due to abnormal temperature rise. The bed temperature of the trapping filter 14a and the exhaust gas temperature T at the outlet of the trapping filter 14a. ₁ It is preferable to map the relationship with in advance by experiments or the like. The processing in steps S116 to S119 corresponds to the second step in the present invention.
As described above, in the regeneration process of the first embodiment, the exhaust gas temperature T at the outlet of the collection filter 14a is used as a reference value for switching control. ₁ And the exhaust gas temperature T at the outlet of the collection filter 14a. ₁ Is greater than the upper reference value Tb, the control is switched from the control for promoting the combustion of the particulates collected by the collection filter 14a to the control for the exhaust gas temperature.
[0031]
In step S120, it is determined whether the counter m is equal to or greater than a reference number (for example, four). If it is determined that the counter m is smaller than the predetermined number (NO in step S120), 1 is added to the counter m, and the process returns to step S110. That is, the counter m at the start of the reproduction process is set to 0 (zero), and the counter m is incremented by one each time a series of processes from step S110 to S119 is performed. Conversely, when it is determined that the counter m is equal to or more than the predetermined number (YES in step S120), the reproduction process is completed. The reference number of the counter m (4 times in the present embodiment), which is a condition for completing the regeneration process, is set so that the particulates collected by the collection filter 14a can be burned over a wide range. Is preferred.
[0032]
Since the particulate oxidation reaction in Steps S116 and S117 is not persistent, the bed temperature of the collection filter 14a starts to decrease in a short time after rising to some extent. By repeating the process of S119, the temperature rise of the collection filter 14a can be reliably controlled to a predetermined temperature range, for example, 620 to 700 ° C. In addition, when the series of steps S110 to S119 is performed once, the particulates collected by the collection filter 14a can be locally burned, but in this case, a wide range of the collection filter 14a is regenerated. It is unlikely to be an effective process to do. Therefore, as in the present embodiment, a wide range of the collection filter 14a can be reliably reproduced by repeating a series of processes from Steps S110 to S119.
[0033]
The operation when the reproduction processing of the first embodiment (see FIG. 3) is performed will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 4 is a diagram showing a temporal change of the filter bed temperature (° C.) in the regeneration processing of the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a change over time of the engine speed (rpm) in the regeneration processing of the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a change over time in the fuel injection amount in the regeneration process of the first embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a change over time in the amount of accumulated particulates in the regeneration processing of the first embodiment. In these figures, the first embodiment is indicated by a thick solid line, and the comparative example is indicated by a thin solid line. This comparative example is a case where the exhaust gas temperature is raised only by adjusting the engine speed and the engine load to regenerate the trapping filter. In addition, the timing before the first step S119 is performed corresponds to the elapsed time t1 in FIGS.
[0034]
As shown in FIG. 4, by performing the regeneration processing of the first embodiment, the bed temperature of the collection filter 14 a is fluctuated vertically within a temperature range of, for example, 620 to 700 ° C., and is maintained at a high temperature. . Accordingly, the regeneration process of the collection filter 14a can be performed in a short time. Further, by promoting the oxidation reaction (combustion) of the particulates in steps S116 and S117, the amount of the particulates remaining in the collection filter 14a can be rapidly reduced as compared with the conventional example as shown in FIG. Becomes possible. With such an operation and effect, the regeneration process of the collection filter 14a can be performed in a shorter time.
[0035]
Further, by performing the regeneration process of the first embodiment, the engine speed is set alternately between idle and idle-up (1400 rpm) (see FIG. 5), and the fuel injection amount (or engine load). Will fluctuate. As a result, the fuel consumption can be reduced by the total amount of the hatched area in FIG. 6, and the fuel consumption can be reduced, as compared with the conventional example in which the engine speed is maintained at the time of idling up. .
[0036]
[Second embodiment]
Next, a reproduction process according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 8 is a flowchart showing the regeneration process of the second embodiment, and FIG. 9 is a diagram showing the change over time of the filter bed temperature (° C.) in the regeneration process of the second embodiment.
As shown in FIG. 8, in the reproduction processing of the second embodiment, first, in steps S130 to S132, the same processing as in steps S110 to S112 of the first embodiment is performed, and then the process proceeds to step S133. In step S133, the exhaust gas temperature T at the inlet of the collection filter 14a is set. _Two Is compared with the upper reference value Ta, and the exhaust gas temperature T _Two Is greater than or equal to the upper reference value Ta (YES in step S133), the process proceeds to step S134. That is, the exhaust gas temperature T _Two When the value exceeds a predetermined value, the control is switched from the control of the exhaust gas temperature to the control by the promotion of combustion. The upper reference value Ta (for example, 620 ° C.) in the second embodiment corresponds to an exhaust gas temperature that can indicate that the bed temperature of the front side of the collection filter 14a is, for example, 620 ° C. . Exhaust gas temperature T _Two Reaches the upper reference value Ta (for example, 620 ° C.), it can be determined that the bed temperature of the collection filter 14a is, for example, 620 ° C. The processes in steps S130 to S133 correspond to the first step in the present invention.
[0037]
In steps S134 to S136, after performing the same processing as in steps S116 to S118 of the first embodiment, the process proceeds to step S137. In step S137, the exhaust gas temperature T at the inlet of the collection filter 14a is set. _Two Is compared with the lower reference value Tc. Exhaust gas temperature T _Two Is higher than the lower reference value Tc (NO in step S137), the process returns to step S134, and steps S134 to S136 are performed. Conversely, the exhaust gas temperature T _Two Is smaller than or equal to the lower reference value Tc (YES in step S137), the process proceeds to step S138. The lower reference value Tc (for example, 540 ° C.) in the second embodiment corresponds to an exhaust gas temperature that can indicate that the bed temperature of the front side of the collection filter 14a is, for example, 700 ° C. I do. That is, the exhaust gas temperature T _Two Reaches a lower reference value Tc (for example, 540 ° C.), it can be determined that the bed temperature of the collection filter 14a is, for example, 700 ° C. The bed temperature of the collection filter 14a and the exhaust gas temperature T at the entrance of the collection filter 14a _Two It is preferable to map the relationship with in advance by experiments or the like. The processes in steps S134 to S136 correspond to the second step in the present invention.
As described above, in the regeneration process of the second embodiment, the exhaust gas temperature T at the inlet of the collection filter 14a is used as a reference value for control switching. _Two Exhaust gas temperature T _Two When the value exceeds the upper reference value Ta, the control is switched from the control of the exhaust gas temperature to the control of promoting the combustion of the particulates collected by the collection filter 14a.
[0038]
In step S138, it is determined whether or not the counter m is equal to or more than a reference number (for example, four times). When it is determined that the counter m is smaller than the predetermined number (NO in step S138), the process returns to step S130 after adding 1 to the counter m. Conversely, when it is determined that the counter m is equal to or more than the predetermined number (YES in step S138), the reproduction process is completed.
[0039]
The control as shown in FIG. 9 becomes possible by the reproduction processing of the second embodiment. In other words, the bed temperature of the front part of the collection filter 14a fluctuates up and down within a temperature range of, for example, 620 to 700 ° C., and is maintained at a high temperature. As a result, as in the first embodiment, the collection filter 14a can be regenerated in a short time. Further, by promoting the oxidation reaction (combustion) of the particulates in step S134 and step S135, the amount of the particulates remaining in the collection filter 14a can be rapidly reduced. With such an operation and effect, the regeneration process of the collection filter 14a can be performed in a shorter time. Further, the engine speed is set alternately between idle and idle up (1400 rpm), and the fuel injection amount (or engine load) fluctuates, so that the engine speed is maintained during idle up. This makes it possible to reduce fuel consumption.
[0040]
As described above, according to the present embodiment (the regeneration process of the first embodiment or the regeneration process of the second embodiment), the effect of accelerating the particulate oxidation reaction and the effect of reducing the fuel injection amount are obtained. Thus, the collection filter 14a can be regenerated in a short time and with low fuel consumption. In addition, by alternately repeating the control for increasing the exhaust gas temperature and the control for accelerating the particulate oxidation reaction, it is possible to reliably regenerate the wide range of the collection filter 14a.
Further, according to the present embodiment, the timing of switching between the control for increasing the exhaust gas temperature and the control for promoting the particulate oxidation reaction is determined by using the upper reference value and the lower reference value related to the exhaust gas temperature. Therefore, the bed temperature of the collection filter 14a can be reliably controlled within a predetermined temperature range.
Further, according to the present embodiment, by performing the regeneration process of the collection filter 14a in the stopped state of the vehicle, the processing conditions can be maintained constant, and the collection filter 14a or the filter carried on the collection filter 14a can be maintained. This is particularly effective in preventing the oxidation catalyst or the like from being damaged due to abnormal temperature rise.
[0041]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various applications and modifications are conceivable. For example, each of the following embodiments to which the above embodiment is applied can be implemented.
[0042]
In the above-described embodiment, the timing of performing the throttle adjustment of the intake throttle valve 44 and the accelerator opening is determined by the exhaust gas temperature T ₁ Has been described based on the relationship between the lower reference value Ta and the upper reference value Tb, but this timing can also be determined using a timer that counts time. This timer can be built in the control unit 50. As another embodiment, the temperature change rate of the bed temperature of the collection filter 14a is determined by the exhaust gas temperature T. ₁ And the timing may be determined based on the relationship between the temperature change rate and the reference value.
Further, in the regeneration process of the first embodiment, the exhaust gas temperature T at the outlet of the collection filter 14a is used. ₁ When the pressure reaches the upper reference value Tb, the control is switched from the control for promoting the combustion of the particulates collected by the collection filter 14a to the control for the exhaust gas temperature. T ₁ May be switched on the condition that the speed exceeds the upper shift point. In the control by the promotion of combustion, since the combustion is not persistent, the exhaust gas temperature T ₁ Exceeds the upper shift point, the burning speed of the particulates in the collection filter 14a gradually decreases. At this time, the control is switched from the control of the combustion promotion to the control of the exhaust gas temperature to reduce the floor temperature. It is possible to perform the reproduction process efficiently while suppressing it.
[0043]
In the first embodiment, the exhaust gas temperature T at the outlet of the trapping filter 14a is used as a reference value for control switching. ₁ In the second embodiment, only the exhaust gas temperature T at the inlet of the collection filter 14a is used as a reference value for switching control. _Two Although a case has been described in which only control is used, control may be switched by combining these embodiments.
[0044]
Further, in the above-described embodiment, the case where the fuel injection amount is reduced through the accelerator opening adjustment mechanism 26 when the combustion of the collected particulates is promoted using the mechanical fuel pump 22 has been described. An electronically controlled fuel pump may be used instead of the fuel pump. In this case, when the combustion of the collected particulates is promoted, the fuel injection amount at the fuel injection nozzle is directly controlled.
[0045]
As a means for increasing the temperature of the exhaust gas acting on the collection filter 14a, a mechanism for adjusting the fuel injection timing of the engine may be used in addition to the above embodiment. Further, the temperature of the exhaust gas may be increased by using a mechanism (for example, a post-injection mechanism) that performs a plurality of fuel injections.
[0046]
Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which the present invention is applied to a diesel engine having an exhaust gas purification device. However, the present invention can be applied to another engine having an exhaust gas purification device.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an exhaust gas purifying apparatus for an engine including a trapping filter for trapping particulates, regeneration of the trapping filter can be performed in a short time, with low fuel consumption, and reliably. It can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an exhaust gas purification device 100 according to the present embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an exhaust gas purification process performed by the exhaust gas purification apparatus 100.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a reproduction process according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a temporal change of a filter bed temperature (° C.) in the regeneration processing of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a change over time of an engine speed (rpm) in a regeneration process according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a change over time of a fuel injection amount in a regeneration process of the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a change over time of a particulate deposition amount in the regeneration processing of the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a reproduction process according to the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a temporal change of a filter bed temperature (° C.) in a regeneration process according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
10. Diesel engine
12 Exhaust path
14 ... collection means
14a: Collection filter
16 ... Differential pressure sensor
18… Exhaust gas temperature sensor
20: fuel supply amount adjusting means
22 ... Fuel pump
24 ... Accel
26 ... Accelerator opening adjustment mechanism
30 ... Engine load adjusting means
32 ... Hydraulic pump
34 ... Hydraulic adjustment mechanism
40 ... intake throttle adjusting means
42 ... intake path
44… Intake throttle valve
50 ... Control unit
62: Playback processing start key
64 ... warning lamp
100 ... Exhaust gas purification device

Claims

An engine exhaust purification device used to perform a purification process of exhaust gas discharged from the engine,
A collecting filter for collecting particulates in exhaust gas discharged from the engine, an exhaust gas temperature adjusting means for increasing the temperature of exhaust gas acting on the collecting filter, an amount of air taken into the engine and a fuel A combustion promoting unit that promotes the combustion of the particulates collected by the collection filter by adjusting the injection amount, and a control unit,
An exhaust gas purifying apparatus for an engine, wherein the control means switches the control by the exhaust gas temperature adjusting means and the control by the combustion promoting means a plurality of times at a predetermined timing during a regeneration process of the collection filter.

The exhaust gas purification device for an engine according to claim 1,
Temperature detection means capable of detecting the exhaust gas temperature at the trapping filter inlet,
The engine, wherein, when the exhaust gas temperature detected by the temperature detecting means exceeds a predetermined value, the control means switches from the control by the exhaust gas temperature adjusting means to the control by the combustion promoting means. Exhaust purification equipment.

The exhaust gas purification device for an engine according to claim 1,
A temperature detecting means capable of detecting an exhaust gas temperature at the outlet of the collection filter,
The control unit switches the control by the combustion promotion unit to the control by the exhaust gas temperature adjustment unit when the exhaust gas temperature detected by the temperature detection unit exceeds an upper reference value. Exhaust gas purification device.

The exhaust gas purification device for an engine according to claim 1,
A temperature detecting means capable of detecting an exhaust gas temperature at the outlet of the collection filter,
An engine characterized in that the control means switches from control by the combustion promotion means to control by the exhaust gas temperature adjustment means when the exhaust gas temperature detected by the temperature detection means exceeds an upper shift point. Exhaust purification equipment.

The exhaust gas purification device for an engine according to claim 1,
Temperature detection means capable of detecting an exhaust gas temperature at the outlet of the trapping filter, wherein the predetermined timing is determined by the exhaust gas temperature detected by the temperature detection means, an upper reference value and a lower reference value relating to the exhaust gas temperature. An exhaust gas purification device for an engine, wherein the exhaust gas purification device is configured to be determined based on a relationship with a value.

The exhaust gas purification device for an engine according to claim 1,
The exhaust gas purifying apparatus for an engine, wherein the predetermined timing is determined using a timer that counts a control time.

An exhaust purification method, comprising: performing an regeneration process on a collection filter that captures particulates in exhaust gas for an engine that performs a purification process of exhaust gas discharged from the engine,
The first step of raising the temperature of the exhaust gas acting on the collection filter, and reducing the intake air amount and the fuel injection amount to the engine to regulate the combustion of the particulates collected by the collection filter. Promoting a second step,
An exhaust gas purification method for an engine, wherein the first step and the second step are switched a plurality of times at a predetermined timing during a regeneration process of the collection filter.

An engine exhaust purification method according to claim 7, wherein:
Detecting the exhaust gas temperature at the outlet of the trapping filter, wherein the predetermined timing is based on a relationship between the detected exhaust gas temperature and an upper reference value and a lower reference value for the exhaust gas temperature. A method for purifying exhaust gas of an engine, comprising:

An engine exhaust purification method according to claim 7, wherein:
An exhaust gas purification method for an engine, wherein the predetermined timing is determined using a timer that counts a control time.