JP2006274980A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排気浄化装置に関し、より詳しくはエンジンから排出される排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly to an exhaust gas purification device provided with a particulate filter that collects particulates in exhaust gas discharged from an engine.
従来より、ディーゼルエンジン等のエンジンの排気通路にパティキュレートフィルタを設け、エンジンから排出される排気中に含まれるパティキュレートをパティキュレートフィルタで捕集し、大気中にパティキュレートが放出されないようにする技術が知られている。
このようなパティキュレートフィルタでは、捕集したパティキュレートがパティキュレートフィルタ内に堆積することにより、次第に排気抵抗が増大する。そこで、堆積したパティキュレートを除去するため、パティキュレートフィルタの上流に酸化触媒を配置し、排気中のNOを酸化させてNO2を生成し、このNO2を酸化剤としてパティキュレートフィルタに供給することにより、パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレートをNO2と反応させて酸化させ、パティキュレートフィルタの連続再生を行うものが知られている。
Conventionally, a particulate filter is provided in the exhaust passage of an engine such as a diesel engine, and particulates contained in the exhaust discharged from the engine are collected by the particulate filter so that the particulates are not released into the atmosphere. Technology is known.
In such a particulate filter, the collected particulate matter is deposited in the particulate filter, so that the exhaust resistance gradually increases. Therefore, in order to remove the deposited particulates, placing an oxidation catalyst upstream of the particulate filter, the NO in the exhaust is oxidized to generate NO 2, and supplies the NO 2 to the particulate filter as the oxidizing agent Thus, it is known that the particulates deposited on the particulate filter react with NO 2 to be oxidized to continuously regenerate the particulate filter.
しかし、エンジンの排気温度が低い運転状態、例えば低速、低負荷運転などでは排気温度が酸化触媒の活性化温度まで上昇せず、排気中のNOが酸化されずに連続再生が行われない場合がある。このような状態が継続すると、パティキュレートフィルタ内にパティキュレートが過剰に堆積し、パティキュレートフィルタが目詰まりを起こすおそれがあるため、パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜強制再生が行われる。 However, in an operating state where the exhaust temperature of the engine is low, for example, at low speed or low load, the exhaust temperature does not rise to the activation temperature of the oxidation catalyst, and NO in the exhaust is not oxidized and continuous regeneration may not be performed. is there. If this condition continues, excessive particulates accumulate in the particulate filter and the particulate filter may become clogged. For this reason, forced regeneration is appropriately performed according to the particulate accumulation state in the particulate filter. Is done.
パティキュレートフィルタを強制再生するには、排気通路に設けた燃料添加弁からHCを供給したり、エンジンの膨張行程や排気行程で気筒内に燃料を噴射することにより排気通路にHCを供給したりして、酸化触媒によるHCの酸化反応により排気温度を上昇させることが知られている。
このとき、パティキュレートフィルタの温度が適正な温度まで上昇しない場合には、パティキュレートフィルタの再生が不十分となる一方、パティキュレートフィルタの温度が過剰に上昇してしまうと、パティキュレートフィルタが溶損してしまうという問題が生じる。このような問題を解消するものとして、パティキュレートフィルタ昇温のために供給する燃料の量を、酸化触媒の出口温度に基づき制御するようにしたものが提案されている(特許文献1)。
At this time, if the temperature of the particulate filter does not rise to an appropriate temperature, the regeneration of the particulate filter becomes insufficient. On the other hand, if the temperature of the particulate filter rises excessively, the particulate filter will melt. The problem of being lost arises. In order to solve such a problem, there has been proposed one in which the amount of fuel supplied for raising the temperature of the particulate filter is controlled based on the outlet temperature of the oxidation catalyst (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の排気浄化装置のように、酸化触媒の出口温度に基づき燃料供給量を制御してパティキュレートフィルタ温度を所定温度に調整しようとする場合、例えば所定温度が620℃であるとすると、酸化触媒の出口温度が620℃になるまでは積極的に燃料が供給されてフィルタの昇温が行われ、酸化触媒の出口温度が620℃になってから燃料供給量を減らし始めるため、酸化触媒やパティキュレートフィルタの実際の温度は620℃を大きく超えてしまうことになる。特に、酸化触媒を活性化するためにHCを酸化触媒に供給し、酸化触媒やパティキュレートフィルタにHCが多く吸着しているような状態で、更にパティキュレートフィルタの昇温が行われると、大量に堆積したパティキュレートが一気に燃焼し、パティキュレートフィルタの過昇温が発生しやすい。
However, as in the exhaust gas purification apparatus of
また一般的に、パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積量が多いほど、パティキュレートフィルタの入口部分と内部との温度差は大きいため、特許文献1の排気浄化装置において、このような過昇温を防止するためには、パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積量があまり多くないうちに強制再生を開始する必要がある。
このように、特許文献1の排気浄化装置では、強制再生時にパティキュレートフィルタや酸化触媒の過昇温を招きやすくパティキュレートフィルタや酸化触媒の耐久性が低下する可能性がある一方、過昇温を防ごうとするとパティキュレートフィルタによるパティキュレートの捕集量を制限して、頻繁に強制再生を実施しなければならず、燃費が悪化するという問題があった。
In general, the larger the amount of particulates deposited on the particulate filter, the greater the temperature difference between the inlet portion and the inside of the particulate filter. In order to prevent this, it is necessary to start the forced regeneration before the amount of particulates deposited on the particulate filter is too large.
As described above, in the exhaust gas purification device of
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、強制再生時のパティキュレートフィルタの温度を適正に制御し、パティキュレートフィルタや酸化触媒の熱劣化を防止して耐久性を向上することが可能な排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to appropriately control the temperature of the particulate filter during forced regeneration and prevent thermal deterioration of the particulate filter and the oxidation catalyst. An object of the present invention is to provide an exhaust purification device capable of improving durability.
上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配置された酸化触媒と、前記酸化触媒の下流側排気通路に配置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、予め定められた条件が成立すると排気中にHCを供給し前記酸化触媒による前記HCの酸化反応で前記パティキュレートフィルタを所定温度まで昇温し、前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを焼却して前記パティキュレートフィルタの強制再生を行う再生制御手段とを備えており、前記再生制御手段は、前記強制再生を開始すると、前記パティキュレートフィルタの温度を、前記酸化触媒の活性温度より高く且つ前記所定温度より低い温度であると共に前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが燃焼可能な中間温度に所定期間保持した後、前記所定温度まで上昇させることを特徴とする(請求項1)。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention includes an oxidation catalyst disposed in an exhaust passage of an engine and a particulate matter disposed in an exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and collecting particulates in the exhaust. When a predetermined condition is established with the filter, HC is supplied into the exhaust gas, the particulate filter is heated to a predetermined temperature by the oxidation reaction of the HC by the oxidation catalyst, and the particulate deposited on the particulate filter is And a regeneration control means for forcibly regenerating the particulate filter by incineration, and when the regeneration regeneration means starts the forced regeneration, the temperature of the particulate filter is set higher than the activation temperature of the oxidation catalyst. And a particulate matter that is lower than the predetermined temperature and is deposited on the particulate filter. After the rate has held for a predetermined period combustible intermediate temperature, characterized in that raising to the predetermined temperature (claim 1).
このように構成した排気浄化装置によれば、予め定められた条件が成立すると再生制御手段がパティキュレートフィルタの強制再生を開始し、パティキュレートフィルタの温度を、酸化触媒の活性温度より高く且つ所定温度より低い温度であると共に前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが燃焼可能な中間温度に所定期間保持した後に、前記所定温度まで上昇させる。 According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, when a predetermined condition is satisfied, the regeneration control means starts forced regeneration of the particulate filter, and the temperature of the particulate filter is set higher than the activation temperature of the oxidation catalyst and predetermined. The temperature is lower than the temperature and the particulate matter accumulated on the particulate filter is maintained at an intermediate temperature at which the particulate matter can be combusted for a predetermined period, and then raised to the predetermined temperature.
また具体的には、前記所定期間は、前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが所定量焼却されるまでの期間であることを特徴とする(請求項2)。
より具体的には、前記パティキュレートフィルタの前後の排気通路における排気圧力差を検出する差圧検出手段を更に備え、前記所定期間は、前記強制再生を開始後に前記差圧検出手段によって検出された前記排気圧力差が、予め設定された基準減少値以上減少するまでの期間であることを特徴とする(請求項3)。
More specifically, the predetermined period is a period until a predetermined amount of the particulate deposited on the particulate filter is incinerated (Claim 2).
More specifically, it further comprises differential pressure detection means for detecting an exhaust pressure difference in the exhaust passage before and after the particulate filter, and the predetermined period is detected by the differential pressure detection means after starting the forced regeneration. The exhaust gas pressure difference is a period until it decreases by a predetermined reference decrease value or more (Claim 3).
或いは、前記所定期間は、前記差圧検出手段によって検出された前記排気圧力差が、予め設定された基準圧力差以下になるまでの期間であることを特徴とする(請求項4)。 Alternatively, the predetermined period is a period until the exhaust pressure difference detected by the differential pressure detecting means becomes equal to or less than a preset reference pressure difference (claim 4).
請求項1乃至4の排気浄化装置によれば、強制再生を開始すると、パティキュレートフィルタの温度を、酸化触媒の活性温度より高く且つ所定温度より低い温度であると共に前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが燃焼可能な中間温度に所定期間保持した後に、前記所定温度まで上昇させるようにしたので、パティキュレートフィルタの温度が急激に上昇することがなく、パティキュレートフィルタの過昇温を防止することができる。 According to the exhaust gas purification apparatus of the first to fourth aspects, when forced regeneration is started, the temperature of the particulate filter is higher than the activation temperature of the oxidation catalyst and lower than a predetermined temperature, and the particulates deposited on the particulate filter. Since the temperature of the particulate filter is maintained at a combustible intermediate temperature for a predetermined period and then raised to the predetermined temperature, the temperature of the particulate filter does not increase rapidly, and the particulate filter can be prevented from overheating. Can do.
また、パティキュレートフィルタの過昇温が発生しにくくなるため、パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積量を比較的少なめに制限する必要もなくなり、強制再生の実施間隔が延びることにより燃費が向上する。
更に、パティキュレートフィルタの過昇温が発生しにくくなるため、パティキュレートフィルタ昇温時の追加燃料量を増やすことで、パティキュレートフィルタの昇温時間を短縮し、強制再生の実施によるドライバビリティの低下を少なくして商品性を高めることが可能となる。
In addition, since the excessive temperature rise of the particulate filter is less likely to occur, there is no need to limit the amount of particulates deposited on the particulate filter to be relatively small, and the fuel consumption is improved by extending the execution interval of forced regeneration. .
Furthermore, since it is difficult for excessive heating of the particulate filter to occur, increasing the amount of additional fuel when the temperature of the particulate filter is increased reduces the heating time of the particulate filter and improves drivability by performing forced regeneration. It is possible to increase the merchantability by reducing the decrease.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の1実施形態に係る排気浄化装置が適用される4気筒のディーゼルエンジン(以下、エンジンという)のシステム構成図を示しており、図1に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン1は各気筒に共通の高圧蓄圧室(以下コモンレールという)2を備えており、コモンレール2に蓄えられた高圧の軽油を各気筒に設けられたインジェクタ4に供給し、各インジェクタ4からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a four-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied. The exhaust emission control device according to the present invention is based on FIG. The structure of will be described.
The
吸気通路6にはターボチャージャ8が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路6からターボチャージャ8のコンプレッサ8aへと流入し、コンプレッサ8aで過給された吸気はインタークーラ10及び吸気制御弁44を介して吸気マニホールド12に導入される。また、吸気通路6のコンプレッサ8aより上流側には、エンジン1への吸入空気流量を検出するための吸気流量センサ14が設けられている。
The
一方、エンジン1の各気筒から排気が排出される排気ポート(図示せず)は、排気マニホールド16を介して排気管(排気通路)18に接続されている。なお、排気マニホールド16と吸気マニホールド12との間には、EGR弁20を介して排気マニホールド16と吸気マニホールド12とを連通するEGR通路22が設けられている。
排気管18は、ターボチャージャ8のタービン8bを経た後、排気絞り弁46を介して排気後処理装置24に接続されている。タービン8bはコンプレッサ8aと連結されており、排気管18内を流動する排気を受けてコンプレッサ8aを駆動する。
On the other hand, an exhaust port (not shown) through which exhaust is discharged from each cylinder of the
The
排気後処理装置24は、ケーシング内の上流側に酸化触媒26が収容されると共に、この酸化触媒26の下流側には、排気中のパティキュレートを捕捉するパティキュレートフィルタ(以下フィルタという)28が収容されている。
酸化触媒26は、排気中のNOを酸化させてNO2を生成し、このNO2を酸化剤としてフィルタ28に供給するものである。また、フィルタ28は、ハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されている。
In the
The
フィルタ28に捕集され堆積しているパティキュレートは、酸化触媒26から供給されたNO2と反応して酸化し、フィルタ28の連続再生が行われるようになっている。
酸化触媒26とフィルタ28との間には、フィルタ28の入口側の排気温度を検出する入口温度センサ30と、フィルタ28入口側の排気圧力を検出する入口圧力センサ32とが設けられている。また、フィルタ28の下流側には、フィルタ28出口側の排気圧力を検出する出口圧力センサ34と、フィルタ28の出口側の排気温度を検出する出口温度センサ36とが設けられている。
Particulates collected and deposited in the
Between the
ECU38は、エンジン1を含め、本発明に係る排気浄化装置の総合的な制御を行うための制御装置であり、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
ECU38の入力側には、各種制御を行うのに必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ14、入口温度センサ30、入口圧力センサ32、出口圧力センサ34、及び出口温度センサ36のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ40、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ42などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ4、EGR弁20、吸気制御弁44及び排気絞り弁46などの各種デバイス類が接続されている。
The ECU 38 is a control device for performing comprehensive control of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention including the
In addition to the above-described intake
エンジン1の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ4からの燃料供給制御もECU38によって行われる。エンジン1の運転に必要な燃料供給量(主噴射量)は、回転数センサ40によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ42によって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ4の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ4が開弁駆動される。
The
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、酸化触媒26を用いた連続再生により、フィルタ28に堆積したパティキュレートの酸化除去が行われるが、エンジン1の排気温度が低い運転状態、例えば低速、低負荷運転などでは排気温度が酸化触媒26の活性化温度まで上昇せず、排気中のNOが酸化されずに連続再生が行われない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ28内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ28が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ28におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜強制再生が行われる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured as described above, the particulates accumulated on the
この強制再生の制御は、図2に示すフローチャートに従い、ECU38によって所定の制御周期で行われる。即ち、ECU38が再生制御手段として機能する。
まず、図2のステップS2において、強制再生フラグF1の値が1であるか否かを判定する。強制再生フラグF1は強制再生を実行中であるか否かを示すものであり、値が1であると強制再生を実行中であり、値が0であると強制再生を実行していないことを示す。強制再生フラグF1の初期設定値は0となっており、最初の制御周期ではステップS2からステップS4へと進む。
This forced regeneration control is performed at a predetermined control cycle by the
First, in step S2 of FIG. 2, it is determined whether or not the value of the forced regeneration flag F1 is 1. The forced regeneration flag F1 indicates whether or not forced regeneration is being performed. If the value is 1, forced regeneration is being performed, and if the value is 0, forced regeneration is not being performed. Show. The initial set value of the forced regeneration flag F1 is 0, and the process proceeds from step S2 to step S4 in the first control cycle.
ステップS4では、フィルタ28の強制再生が必要であるか否かの判断がなされる。具体的には、入口圧力センサ32と出口圧力センサ34の検出値から求めたフィルタ28前後の差圧と、吸気流量センサ14の検出値から算出したフィルタ28への排気流量とに基づき、フィルタ28へのパティキュレートの堆積量を推定し、この推定堆積量が強制再生開始判定値以上である場合に、強制再生が必要であると判断している。この場合にはステップS6に進み、強制再生フラグF1の値を1とし、強制再生フラグF1が強制再生実行中であることを示すように変更する。一方、パティキュレートの推定堆積量が強制再生開始判定値未満である場合は、現時点での強制再生が不要であると判定し、この制御周期を終了し、次の制御周期において再びステップS2から処理を行う。
In step S4, it is determined whether or not forced regeneration of the
ステップS4で強制再生が必要であると判断してステップS6に進み、強制再生フラグF1の値を1とした後、ステップS8に進む。入口温度センサ30の検出値は、フィルタ28の入口側温度であると共に、酸化触媒26の出口側温度でもあるので、ステップS8では、入口温度センサ30の検出値Tiに基づき、酸化触媒26の温度が250℃以上となって、酸化触媒26が活性化したか否かを判定する。
In step S4, it is determined that forced regeneration is necessary, and the process proceeds to step S6. After the value of the forced regeneration flag F1 is set to 1, the process proceeds to step S8. Since the detected value of the
フィルタ28の入口側温度Tiが250℃未満である場合には、ステップS10に進んで酸化触媒26の昇温制御が行われる。
この昇温制御は、酸化触媒26に高温の排気を供給することにより、酸化触媒26の温度を活性化温度(例えば250℃)まで昇温するものであり、吸気制御弁44及び排気絞り弁46を閉方向に制御すると共に、各気筒の膨張行程において第1の追加燃料噴射を行う。第1の追加燃料の噴射タイミングは、膨張行程終期よりも比較的早期であって、このようなタイミングで追加燃料を気筒内に噴射することにより、追加燃料と気筒内の高温の燃焼ガスとが混合して排気ポートや排気マニホールド16内で追加燃料が燃焼し、高温の排気が酸化触媒26に供給されることにより、酸化触媒26の温度が上昇する。
When the inlet side temperature Ti of the
In this temperature increase control, the temperature of the
このようにしてステップS10で酸化触媒26の昇温制御を行い、この制御周期を終えて、次の制御周期で再びステップS2から制御を行う。この場合、既に強制再生フラグF1の値は1となっているので、ステップS2からステップS8へと進み、吸気制御弁44及び排気絞り弁46の制御と第1追加燃料の噴射による触媒昇温制御が行われる。
このようにして触媒昇温制御が繰り返され、酸化触媒26の温度に相当するフィルタ28の入口側温度Tiが250℃以上になると、ステップS8からステップS12へ進む。ステップS12では、入口圧力センサ32と出口圧力センサ34の検出値から求めたフィルタ28前後の差圧について、強制再生を開始した後に検知された最大値からの減少量ΔPdが、予め設定された基準減少量Po以上であるか否かが判断される。
In this manner, the temperature increase control of the
Thus, the catalyst temperature increase control is repeated, and when the inlet side temperature Ti of the
従って、入口圧力センサ32及び出口圧力センサ34が差圧検出手段に相当するものとなる。
酸化触媒26の昇温制御が行われた後、フィルタ28の強制再生により堆積したパティキュレートがある程度減少するまでは、フィルタ28前後の差圧の最大値からの減少量ΔPdが基準減少量Po以上とはならず、それまでの間はステップS12からステップS14に処理が進むことになる。
Therefore, the
After the temperature increase control of the
ステップS14では、入口温度センサ30の検出値に基づき、フィルタ28の入口側温度Tiが550℃以上であるか否かが判定される。この温度は、フィルタ28でパティキュレートが最も効率よく燃焼する温度と比べて低い温度ではあるが、フィルタ28に堆積したパティキュレートが燃焼可能な温度として設定されている。
ステップS14で入口側温度Tiが550℃未満であると判定するとステップS16に進み、入口側温度Tiが550℃以上であると判定するとステップS18に進む。
In step S14, based on the detected value of the
If it is determined in step S14 that the inlet side temperature Ti is lower than 550 ° C., the process proceeds to step S16, and if it is determined that the inlet side temperature Ti is 550 ° C. or higher, the process proceeds to step S18.
ステップS16及びS18は、フィルタ28に供給される排気の温度を550℃に維持するように、第2の追加燃料を各気筒に噴射するものであって、第2の追加燃料は排気行程で噴射されるようになっている。このような噴射タイミングで第2の追加燃料が各気筒に噴射されることにより、第2の追加燃料は気筒内や排気マニホールド16内で燃焼することなく酸化触媒26に達し、活性化温度にある酸化触媒26及びフィルタ28で燃焼する。この燃焼により排気温度が550℃まで上昇し、フィルタ28に堆積したパティキュレートが一部焼却される。
In steps S16 and S18, the second additional fuel is injected into each cylinder so that the temperature of the exhaust gas supplied to the
第2の追加燃料は、回転数センサ40によって検出されたエンジン回転数とECU38で決定される主噴射量(負荷)とをパラメータとして入口側温度Tiを550℃に保持するために必要な追加燃料量が第1のマップに記憶されており、このマップは第2の追加燃料噴射量が比較的多めに設定された増量マップ#1と、比較的少なめに設定された減量マップ#1の2種類が用意されている。そして、ステップS16では入口側温度Tiが550℃未満であるため、増量マップ#1を用いて比較的多めの第2の追加燃料を噴射し、ステップS18では入口側温度Tiが550℃以上あるため、減量マップ#1を用いて比較的少なめの第2の追加燃料を噴射する。これにより酸化触媒26から排出されてフィルタ28に供給される排気の温度が550℃前後に維持される。
The second additional fuel is an additional fuel necessary for maintaining the inlet side temperature Ti at 550 ° C. with the engine speed detected by the
ステップS16又はS18で第2の追加燃料を噴射すると、今回の制御周期での処理を終え、次の制御周期で再びステップS2から処理が行われる。前述したように、フィルタ28に堆積したパティキュレートがある程度減少するまでは、フィルタ28前後の差圧の最大値からの減少量ΔPdが基準減少量Po以上とはならないので、それまでの期間はステップS12からステップS14に進み、ステップS16又はS18で第2の追加燃料の噴射が行われることにより、フィルタ28の入口側温度が550℃に維持されることになる。
When the second additional fuel is injected in step S16 or S18, the process in the current control cycle is finished, and the process is performed again from step S2 in the next control cycle. As described above, until the particulate matter accumulated in the
このようにしてフィルタ28の入口側温度が550℃に保持されている間に、フィルタ28に堆積したパティキュレートの一部が焼却され、フィルタ28前後の差圧の最大値からの減少量ΔPdが基準減少量Po以上になると、ステップS12からステップS20へ進む。
ステップS20では、入口温度センサ30の検出値に基づき、フィルタ28の入口側温度Tiが620℃以上であるか否かが判定される。この温度は、フィルタ28でパティキュレートが最も効率よく燃焼する温度として設定されている。
In this way, while the inlet side temperature of the
In step S20, based on the detected value of the
ステップS20で入口側温度Tiが620℃未満であると判定するとステップS22に進み、入口側温度Tiが620℃以上であると判定するとステップS24に進む。
ステップS22及びS24は、フィルタ28に供給される排気の温度を620℃に維持するように、第2の追加燃料を各気筒に噴射するものであって、前述したステップS16及びS18の場合と同じように、第2の追加燃料は排気行程で噴射されるようになっている。このような噴射タイミングで第2の追加燃料が各気筒に噴射されることにより、第2の追加燃料は気筒内や排気マニホールド16内で燃焼することなく酸化触媒26に達し、活性化温度にある酸化触媒26及びフィルタ28で燃焼する。この燃焼により排気温度が620℃まで上昇し、フィルタ28に堆積したパティキュレートが焼却される。
If it is determined in step S20 that the inlet side temperature Ti is lower than 620 ° C., the process proceeds to step S22, and if it is determined that the inlet side temperature Ti is 620 ° C. or higher, the process proceeds to step S24.
Steps S22 and S24 are to inject the second additional fuel into each cylinder so as to maintain the temperature of the exhaust gas supplied to the
このときの第2の追加燃料は、回転数センサ40によって検出されたエンジン回転数とECU38で決定される主噴射量(負荷)とをパラメータとして入口側温度Tiを620℃に保持するために必要な追加燃料量が第2のマップに記憶されており、このマップは第2の追加燃料噴射量が比較的多めに設定された増量マップ#2と、比較的少なめに設定された減量マップ#2の2種類が用意されている。そして、ステップS22では入口側温度Tiが620℃未満であるため、増量マップ#2を用いて比較的多めの第2の追加燃料を噴射し、ステップS24では入口側温度Tiが620℃以上あるため、減量マップ#2を用いて比較的少なめの第2の追加燃料を噴射する。これにより酸化触媒26から排出されてフィルタ28に供給される排気の温度が620℃前後に維持される。
The second additional fuel at this time is necessary for maintaining the inlet side temperature Ti at 620 ° C. using the engine speed detected by the
ステップS22又はS24で第2の追加燃料を噴射するとステップS26に進み、ステップS4の時と同様に、フィルタ28前後の差圧とフィルタ28への排気流量とに基づき推定したパティキュレートの堆積量が、強制再生終了判定値以下であるか否かの判定を行う。パティキュレートの推定堆積量が強制再生終了判定値より大である場合には、依然としてフィルタ28の強制再生が必要であると判断し、この制御周期を終えて、次の制御周期で再びステップS2から制御を行う。
When the second additional fuel is injected in step S22 or S24, the process proceeds to step S26, and the particulate accumulation amount estimated based on the differential pressure before and after the
一方、ステップS26で、パティキュレートの推定堆積量が強制再生終了判定値以下となり、フィルタ28の強制再生が完了したと判断されると、ステップS28に進み、強制再生フラグF1の値を0として、今回の制御周期を終了する。このようにして強制再生フラグF1の値が0になると、次の制御周期ではステップS2からステップS4へと進むので、再びフィルタ2の強制再生が必要となるまでは、ステップS2からステップS4の処理が繰り返され、制御周期毎に強制再生の要否が判断される。
On the other hand, if it is determined in step S26 that the estimated accumulation amount of particulates is equal to or less than the forced regeneration end determination value and the forced regeneration of the
以上のように、フィルタ28の強制再生が必要になると、酸化触媒26を活性化温度の250℃まで昇温した後、フィルタ28前後の差圧の最大値からの減少量ΔPdが基準減少量Po以上となるまでの所定期間にわたり、フィルタ28の入口側温度を、パティキュレートが最も効率よく燃焼する温度である620℃より低い中間温度の550℃に保持した後に、620℃まで昇温するようにしたので、酸化触媒26やフィルタ28が過昇温となるようなことがなくなる。この結果、酸化触媒26やフィルタ28の熱劣化が防止されて耐久性が向上する。
As described above, when forced regeneration of the
また、フィルタ28が過昇温にならないので、過昇温防止のためにフィルタ28へのパティキュレートの堆積量を比較的少なめに制限する必要もなくなり、強制再生の実施間隔が延びることにより燃費が向上する。
更に、フィルタ28が過昇温にならないので、フィルタ28の昇温時に供給する第2の追加燃料量を増やすことで、フィルタ28の昇温時間を短縮し、強制再生の実施によるドライバビリティの低下を少なくして商品性を高めることが可能となる。
Further, since the
Further, since the
なお、上記実施形態では、フィルタ28の入口側温度を中間温度の550℃とする期間を、フィルタ28前後の差圧の最大値からの減少量ΔPdが基準減少量Po以上となるまでの所定期間としたが、フィルタ28に堆積したパティキュレートが所定の量だけ焼却されるまでの期間であればよい。
即ち、フィルタ28前後の差圧の変動量ではなく、差圧そのものが基準圧力差以下になるまでの期間であっても良いし、フィルタ28の入口側温度を中間温度に保持する時間が所定の時間となるまでとしてもよい。
In the above embodiment, the period when the inlet side temperature of the
That is, it may be a period until the differential pressure itself becomes equal to or less than the reference pressure difference, instead of the amount of fluctuation of the differential pressure before and after the
例えば、フィルタ28前後の差圧自体が基準圧力差以下になるまでの期間を採用する場合には、図2のフローチャートにおけるステップS12で、フィルタ28前後の差圧が基準圧力差以下であるか否かを判断し、フィルタ28前後の差圧が基準圧力差より大であればステップS14に進み、フィルタ28前後の差圧が基準圧力差以下であればステップS20に進むようにすればよい。
For example, when the period until the differential pressure before and after the
また、フィルタ28の入口側温度を中間温度に保持する時間を採用する場合には、図2のフローチャートにおけるステップS12で、ステップS14乃至S18による処理を行うようになってからの経過時間が所定時間以上であるか否かを判断し、所定時間未満であればステップS14に進み、所定時間以上であればステップS20に進むようにすればよい。
When the time for maintaining the inlet side temperature of the
以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、フィルタ28の入口側の排気温度を検出する入口温度センサ30の検出値をフィルタ28の温度として用いたが、これに限られるものではなく、フィルタ28の内部に設けた温度センサの検出値を用いてもよいし、フィルタ28前後の排気温度から演算で推定するようにしてもよく、種々知られている方法を採用することができる。
Although the description of the exhaust emission control device according to one embodiment of the present invention is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the detection value of the
また、上記実施形態では、酸化触媒26及びフィルタ28を昇温するためのHCの供給を、各気筒に設けたインジェクタ4からの追加燃料噴射によって行ったが、排気管18又は排気後処理装置24内に燃料添加弁を設け、この燃料添加弁からHCを供給するようにしてもよい。
更に、フィルタ28の強制再生開始及び終了の判断を、フィルタ28前後の差圧とフィルタ28への排気流量とから推定したパティキュレートの堆積量と、強制再生開始判定値や強制再生終了判定値との比較により行っていたが、判断の方法はこれに限られるものではなく、エンジン1への燃料供給量や、エンジン1の運転時間等に基づいてパティキュレート堆積量を推定して判断するようにしてもよいし、種々知られている方法を用いて強制再生の開始及び終了を判断することができる。
Further, in the above embodiment, the supply of HC for raising the temperature of the
Further, the determination of the forced regeneration start and end of the
最後に、上記実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジン形式はこれに限定されるものではない。 Finally, in the above embodiment, the present invention is applied to an exhaust emission control device for a diesel engine, but the engine type is not limited to this.
1 エンジン
18 排気管(排気通路)
26 酸化触媒
28 フィルタ(パティキュレートフィルタ)
32 上流圧力センサ(差圧検出手段)
34 下流圧力センサ(差圧検出手段)
38 ECU(再生制御手段)
1
26
32 Upstream pressure sensor (Differential pressure detection means)
34 Downstream pressure sensor (Differential pressure detection means)
38 ECU (regeneration control means)
Claims (4)
前記再生制御手段は、前記強制再生を開始すると、前記パティキュレートフィルタの温度を、前記酸化触媒の活性温度より高く且つ前記所定温度より低い温度であると共に前記パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが燃焼可能な中間温度に所定期間保持した後、前記所定温度まで上昇させることを特徴とする排気浄化装置。 An oxidation catalyst disposed in the exhaust passage of the engine, a particulate filter disposed in the exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and collecting particulates in the exhaust, and HC in the exhaust when a predetermined condition is satisfied Control means for forcibly regenerating the particulate filter by heating the particulate filter to a predetermined temperature by the oxidation reaction of the HC by the oxidation catalyst and incinerating the particulate deposited on the particulate filter In an exhaust emission control device comprising:
When the regeneration control means starts the forced regeneration, the temperature of the particulate filter is higher than the activation temperature of the oxidation catalyst and lower than the predetermined temperature, and the particulates deposited on the particulate filter burn An exhaust emission control device, wherein the exhaust gas purifier is maintained at a possible intermediate temperature for a predetermined period and then raised to the predetermined temperature.
前記所定期間は、前記強制再生を開始後に前記差圧検出手段によって検出された前記排気圧力差が、予め設定された基準減少値以上減少するまでの期間であることを特徴とする請求項2に記載の排気浄化装置。 A differential pressure detecting means for detecting an exhaust pressure difference in the exhaust passage before and after the particulate filter;
The said predetermined period is a period until the said exhaust pressure difference detected by the said differential pressure | voltage detection means after starting the said forced regeneration reduces more than the preset reference | standard reduction value, The said 2nd period is a period until it decreases. The exhaust emission control device described.
前記所定期間は、前記差圧検出手段によって検出された前記排気圧力差が、予め設定された基準圧力差以下になるまでの期間であることを特徴とする請求項2に記載の排気浄化装置。 A differential pressure detecting means for detecting an exhaust pressure difference in the exhaust passage before and after the particulate filter;
The exhaust purification apparatus according to claim 2, wherein the predetermined period is a period until the exhaust pressure difference detected by the differential pressure detecting means becomes equal to or less than a preset reference pressure difference.
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