JP2008095599A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特に、パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that controls the pressure in the particulate filter at the time of regeneration of the particulate filter to be higher than that at the time of regeneration.
内燃機関(例えばディーゼルエンジン)の排気経路には、エンジンの燃焼に伴って発生する粒子状物質(PM)を捕集するパティキュレートフィルター(例えばDPF)が設けられることがある。 An exhaust path of an internal combustion engine (for example, a diesel engine) may be provided with a particulate filter (for example, a DPF) that collects particulate matter (PM) generated with combustion of the engine.
DPFに捕集されたPMの量が多くなると、DPF内における通気抵抗が増加してエンジンの背圧が高くなる。その結果、エンジン負荷が増加して出力が低下することとなる。このため、DPF内に捕集されたPMを除去するDPFの再生が行われる。DPFの再生では、例えばDPF内に捕集されたPMを燃焼させて除去する。 When the amount of PM trapped in the DPF increases, the ventilation resistance in the DPF increases and the back pressure of the engine increases. As a result, the engine load increases and the output decreases. For this reason, regeneration of DPF which removes PM collected in DPF is performed. In regeneration of the DPF, for example, PM collected in the DPF is burned and removed.
DPFの再生時には、捕集されたPMを燃焼させるために、DPFの温度を上昇させる制御が行われる。例えば、DPFの再生時にはそれ以外の場合よりも燃料の噴射量を増加させる制御が行われる。これにより、燃料の燃焼により発生する熱量が増加し、排気ガスの温度が上昇するので、DPFの温度が上昇する。DPFの温度がPMが燃焼する温度以上に高められることで、DPFに捕集されたPMが燃焼して除去され、DPFが再生される。 During regeneration of the DPF, control for increasing the temperature of the DPF is performed in order to burn the collected PM. For example, during regeneration of the DPF, control for increasing the fuel injection amount is performed more than in other cases. As a result, the amount of heat generated by the combustion of the fuel increases and the temperature of the exhaust gas rises, so the temperature of the DPF rises. When the temperature of the DPF is raised to a temperature higher than the temperature at which PM burns, the PM collected by the DPF is burned and removed, and the DPF is regenerated.
上記のようにDPF内に捕集されたPMを燃焼させて除去するDPFの再生制御では、DPF内の圧力が高くされるほどPMの燃焼が促進されて、DPFの再生が短時間で行われることが可能となる。 In the regeneration control of the DPF that burns and removes the PM collected in the DPF as described above, the combustion of the PM is promoted as the pressure in the DPF is increased, and the regeneration of the DPF is performed in a short time. Is possible.
図10は、DPF内の絶対圧力とPM及び酸素の反応速度との対応関係を示す図である。図11は、DPF内の絶対圧力とDPFの再生に要する時間(再生時間)との対応関係を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a correspondence relationship between the absolute pressure in the DPF and the reaction rates of PM and oxygen. FIG. 11 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the absolute pressure in the DPF and the time required for regeneration of the DPF (regeneration time).
図10に示すように、PMと酸素との反応速度は、DPF内の絶対圧力に比例して増加する。これは、DPF内の絶対圧力(排気ガスの絶対圧力)が大きくなるほど排気ガス内の酸素分圧が高くなり、PMと酸素とが反応しやすくなるためである。DPFの再生時間は、PMと酸素との反応速度に概ね反比例するので、図11に示すように、DPF内の絶対圧力が大きくなるのに反比例して再生時間は短くなる。 As shown in FIG. 10, the reaction rate between PM and oxygen increases in proportion to the absolute pressure in the DPF. This is because as the absolute pressure in the DPF (absolute pressure of the exhaust gas) increases, the oxygen partial pressure in the exhaust gas increases and PM and oxygen are more likely to react. Since the regeneration time of the DPF is generally inversely proportional to the reaction rate between PM and oxygen, as shown in FIG. 11, the regeneration time decreases in inverse proportion to the increase in the absolute pressure in the DPF.
DPFの再生が行われる際の再生時間を短縮するために、DPF内の圧力を高める手段として、図12に示すように排気経路におけるDPFの設置位置よりも下流側に排気圧調整弁(排気絞り弁)が設けられることがある。 As a means for increasing the pressure in the DPF in order to shorten the regeneration time when the DPF is regenerated, as shown in FIG. 12, an exhaust pressure adjusting valve (exhaust throttle) is disposed downstream of the DPF installation position in the exhaust path. Valve) may be provided.
図12は、上記排気圧調整弁が設けられた装置の要部の概略構成図である。図12において、符号101は、エンジンを示す。エンジン101には、排気マニホルド102が接続されている。排気マニホルド102には、排気管(排気経路)103が接続されている。排気管103には、DPF104が設けられている。排気管103において、DPF104の設置位置よりも下流側には排気圧調整弁105が設けられている。エンジン101から排出される排気ガスは、排気マニホルド102を経て排気管103を流れる。排気ガスに含まれるPMは、DPF104において捕集される。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a main part of an apparatus provided with the exhaust pressure adjusting valve. In FIG. 12,
排気圧調整弁105の開度は、通常運転時(DPF104の再生制御が行われないとき)には排気管103を排気ガスが流れやすいように大きな開度、例えば全開に設定される。一方、DPF104の再生制御が行われる際には、排気圧調整弁105の開度は、通常運転時の開度よりも小さな予め定められた所定の開度に制御される。排気圧調整弁105により流路抵抗が大きくされることで、排気管103における排気圧調整弁105よりも上流側の排気ガスの圧力が高くなる。これにより、DPF104内の圧力(排気ガスの圧力)が高くなる。このようにDPF104の再生時に排気ガスの圧力が高められることで、DPF104の再生時間が短くされることが可能となる。
The opening of the exhaust
図11に示すように、DPF104内の圧力が高いほど再生時間は短くなるので、再生時間が短縮されるためには、排気ガスの圧力が高くなるように、排気圧調整弁105の開度が可能な限り小さな値に設定されることが有利である。
As shown in FIG. 11, the higher the pressure in the
しかしながら、排気ガスの圧力、即ちエンジン101の背圧が高くされ過ぎた場合には、エンジン101の負荷が過大となり、エンジン101にとって好ましくない。よって、DPF104の再生時におけるDPF104内の排気ガスの圧力の目標値(以下、再生時目標圧力とする)は、エンジン101にとって好ましくない圧力よりも低い範囲でできるだけ大きな圧力とされることが望ましい。
However, if the exhaust gas pressure, that is, the back pressure of the
ここで、排気圧調整弁105の開度によりDPF104内の排気ガスの圧力が制御される場合には、以下に説明するように制御の精度に制約があり、上記再生時目標圧力が十分に大きな圧力に設定できないという問題がある。
Here, when the pressure of the exhaust gas in the
排気圧調整弁105においては、製品ばらつきや経年劣化等の影響で、実際の開度が制御指令により指示された開度と異なる値となることがある。この場合、DPF104内の圧力を再生時目標圧力とする制御指令が生成されたにもかかわらず、DPF104内の実際の排気ガスの圧力が上記再生時目標圧力と異なることとなる。従って、上記再生時目標圧力は、DPF104内の実際の圧力が再生時目標圧力と異なる値となる可能性が考慮されて安全側の値に設定される。
In the exhaust
例えば、DPF104の再生制御において、排気圧調整弁105の実際の開度が制御指令により指示された開度よりも小さな開度となった場合には、DPF104内の実際の排気ガスの圧力が上記再生時目標圧力よりも大きな値となる可能性がある。このような場合においても、排気ガスの圧力がエンジン101にとって好ましくない圧力以上となることが抑制される必要がある。
For example, in the regeneration control of the
このため、上記再生時目標圧力は、エンジン101にとって好ましくない圧力よりも十分に低い圧力に設定される。その結果、DPF104の再生制御は、再生時間を短くする観点から望ましい圧力に比べて低い圧力で行われることとなる。このため、DPF104の再生時間は、排気ガスの圧力が上記望ましい圧力とされた場合の再生時間よりも長くなってしまうという問題がある。
For this reason, the regeneration target pressure is set to a pressure sufficiently lower than a pressure not desirable for the
パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する際に、パティキュレートフィルター内の圧力を精度よく制御できることが望まれている。 When the pressure in the particulate filter during regeneration of the particulate filter is controlled to be higher than that during regeneration, it is desired that the pressure in the particulate filter can be accurately controlled.
パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する際に、パティキュレートフィルター内の圧力を精度よく制御することが可能な内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することである。 Provided is an exhaust gas purifying device for an internal combustion engine capable of accurately controlling the pressure in the particulate filter when controlling the pressure in the particulate filter during regeneration of the particulate filter to a pressure higher than that during regeneration. It is to be.
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、排気経路に排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルターを備えた内燃機関の排気ガス浄化装置であって、前記排気経路には、前記排気経路における前記パティキュレートフィルターの設置位置よりも下流側において、流路抵抗が第1の流路抵抗に設定された第1流路と、流路抵抗が前記第1の流路抵抗よりも大きい第2の流路抵抗に設定された第2流路と、前記第2流路の流路抵抗が前記設定された第2の流路抵抗を超えることを規制する流路抵抗上昇規制手段とが設けられ、前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われない場合には、前記第1流路及び前記第2流路のうち少なくとも前記第1流路に排気ガスが流され、前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われる場合には、前記第2流路に排気ガスが流され、前記第1流路に排気ガスが流れることが抑制されることを特徴としている。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a particulate filter for collecting particulate matter in the exhaust gas in the exhaust path, A first flow channel in which the flow channel resistance is set to the first flow channel resistance on the downstream side of the installation position of the particulate filter in the exhaust channel, and the flow channel resistance is greater than the first flow channel resistance. A second flow path set to a second flow path resistance that is larger than the second flow path, and a flow path resistance increase restricting means for restricting the flow path resistance of the second flow path from exceeding the set second flow path resistance. And the particulate filter is not subjected to regeneration control, exhaust gas is caused to flow through at least the first flow path of the first flow path and the second flow path, and the particulate filter Playback system Is when the reaction is carried out, the exhaust gas is passed through the second flow path, the exhaust gas flows into the first flow path is characterized in that it is suppressed.
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記排気経路は、前記第1流路を有する第1管と前記第2流路を有する第2管とに分岐されていることを特徴としている。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust path is branched into a first pipe having the first flow path and a second pipe having the second flow path.
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記排気経路は、外側管と前記外側管の内方に設けられた内側管とを有する二重管構造を有し、前記内側管の内側に前記第1流路が形成され、前記内側管と前記外側管との間に前記第2流路が形成されていることを特徴としている。 In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the exhaust path has a double pipe structure having an outer pipe and an inner pipe provided inside the outer pipe, and the inner side of the inner pipe A first flow path is formed, and the second flow path is formed between the inner tube and the outer tube.
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われる場合に、前記排気経路における排気ガスの圧力が予め定められた所定の値を超えた場合には、前記第1流路に排気ガスが流れることが促進されることを特徴としている。 In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when regeneration control of the particulate filter is performed, if the pressure of the exhaust gas in the exhaust path exceeds a predetermined value, the first It is characterized by facilitating the flow of exhaust gas in one flow path.
本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置によれば、パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する際に、パティキュレートフィルター内の圧力を精度よく制御することが可能となる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when controlling the pressure in the particulate filter at the time of regeneration of the particulate filter to be higher than that at the time of regeneration, the pressure in the particulate filter is accurately controlled. It becomes possible to do.
以下、本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1から図3を参照して、第1実施形態について説明する。本実施形態は、パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The present embodiment relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that controls the pressure in the particulate filter during regeneration of the particulate filter to be higher than that during regeneration.
本実施形態では、パティキュレートフィルター(DPF)の再生時におけるDPF内の排気ガスの圧力を目標値(以下、再生時目標圧力とする)とする制御が行われる。 In the present embodiment, control is performed so that the pressure of the exhaust gas in the DPF at the time of regeneration of the particulate filter (DPF) is a target value (hereinafter referred to as target pressure at the time of regeneration).
本実施形態では、排気経路におけるパティキュレートフィルターの設置位置よりも下流側に、流路抵抗の異なる二つの流路(分岐管)が設けられる。本実施形態では、上記二つの流路の流路抵抗は、それぞれの流路の断面積により異なる値とされる。通常の運転時(DPFの再生制御が行われないとき)には、相対的に小さな流路抵抗を有する第1流路に排気ガスが流されると共に、相対的に大きな流路抵抗を有する第2流路へ排気ガスが流れない状態とされる。一方、DPFの再生が行われる際には、第2流路に排気ガスが流されると共に、第1流路に排気ガスが流れない状態とされる。これにより、DPFの再生時には通常運転時に比べてDPF内の圧力が高められるので、再生に要する時間が短縮される。 In the present embodiment, two flow paths (branch pipes) having different flow path resistances are provided on the downstream side of the installation position of the particulate filter in the exhaust path. In the present embodiment, the channel resistances of the two channels are different values depending on the cross-sectional areas of the respective channels. During normal operation (when DPF regeneration control is not performed), the exhaust gas is caused to flow through the first flow path having a relatively small flow path resistance and the second flow path resistance having a relatively large flow path resistance. The exhaust gas does not flow into the flow path. On the other hand, when the regeneration of the DPF is performed, the exhaust gas flows through the second flow path, and the exhaust gas does not flow through the first flow path. As a result, since the pressure in the DPF is increased during regeneration of the DPF compared to during normal operation, the time required for regeneration is shortened.
以下に詳しく説明するように、本実施形態によれば、上記従来技術において図12を参照して説明したように排気圧調整弁105の開度によってDPF104内の圧力が制御される場合に比べて、精度良くDPF104内の圧力が制御されることができる。その結果、排気圧調整弁105の開度によってDPF104内の圧力が制御される場合のようにDPF104内の実際の圧力が再生時目標圧力を上回ってしまう可能性が考慮されて再生時目標圧力が低圧に設定される必要がなくなる。このため、再生時目標圧力がより高い圧力に設定されることができるので、より短時間でDPFを再生することが可能となる。
As will be described in detail below, according to the present embodiment, as compared with the case where the pressure in the
図1は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。図1において、符号1はエンジンを示す。エンジン1には、排気マニホルド2が接続されている。排気マニホルド2には、排気管(排気経路)3が接続されている。排気管3には、DPF4が設けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1,
DPF4は、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するためのフィルタである。エンジン1から排出される排気ガスは、排気マニホルド2を経て排気管3を流れ、DPF4を通過する。排気ガスに含まれるPMは、DPF4を通過する際に、DPF4において捕集される。
The
排気管3には、DPF4の設置位置よりも下流側に分岐部8が設けられている。排気管3は、分岐部8において、第1分岐管(第1流路)5と第2分岐管(第2流路)6とに分岐している。
The
第2分岐管6には、絞り部(流路抵抗上昇規制手段)7が設けられている。絞り部7における排気ガスの流れ方向の上流側の端部7aの径は、第2分岐管6と同じ径とされている。絞り部7は、上流側の端部7aから排気ガスの進行方向に向け漸次径が小さくされている。絞り部7は、径が最も小さくなった部分(最小部7b)から排気ガスの進行方向に向けて漸次径が拡大され、排気ガスの流れ方向の下流側の端部7cにおいて第2分岐管6と同じ径とされる。絞り部7の最小部7bにおける流路の断面積は、第1分岐管5の流路の断面積よりも小さな値に設定されている。これにより、第2分岐管6は、図12の排気圧調整弁105のような可動部分を有さない固定的な構造の絞り部7によって第1分岐管5に比べて流路抵抗が大きくなる構成とされている。
The
絞り部7は、第2分岐管6の断面積が必要以上に小さくなること(第2分岐管6の流路抵抗が予め設定された第2の流路抵抗を超えること)を効果的に抑制可能な固定的な構造部材とされている。よって、図12に示した可動部を有する排気圧調整弁105を用いた構成に比べて、流路抵抗が予め設定された値を超えることが抑制される。
The restricting portion 7 effectively suppresses the cross-sectional area of the
分岐部8には、流路切替え弁9が設けられている。排気管3には、流路切替え弁9に対応する第1弁座10及び第2弁座11が設けられている。第1弁座10は、排気管3における中心軸よりも第1分岐管5側の内壁に設けられている。第2弁座11は、排気管3における中心軸よりも第2分岐管6側の内壁に設けられている。
The branching
流路切替え弁9により、DPF4から流出する排気ガスの流路が切替えられる。図2及び図3は、流路切替え弁9付近の拡大図である。
The flow
図2は、流路切替え弁9が、第2弁座11に当接した状態を示す。この場合、図2に符号30で示すように、DPF4から流出する排気ガスは、第1分岐管5へ流れる。通常の運転状態においては、流路切替え弁9は図2の状態(第2弁座11に当接した状態)とされる。これにより、排気ガスは相対的に流路抵抗の小さい第1分岐管5を流れるので、排気ガスがスムーズに排出される。
FIG. 2 shows a state in which the flow
図3は、流路切替え弁9が、第1弁座10に当接した状態を示す。この場合、図3に符号31で示すように、DPF4から流出する排気ガスは、第2分岐管6へ流れる。後述するように、DPF4の再生制御が行われる際には、流路切替え弁9が図3に示す状態(第1弁座10に当接した状態)に切替えられる。これにより、DPF4の内部が高圧となり、DPF4の再生がより短時間で行われることが可能となる。
FIG. 3 shows a state in which the flow
図1に示すように、エンジン1が搭載された車両(図示省略)には、車両各部を制御するECU(Electronic Control Unit)を有する車両制御部20が設けられている。流路切替え弁9は車両制御部20に接続されており、車両制御部20により流路切替え弁9の動作が制御される。
As shown in FIG. 1, a vehicle (not shown) on which the
上記のように、排気ガスに含まれるPMは、DPF4を通過する際にDPF4に捕集される。DPF4に捕集されたPMの量が多くなると、DPF4内における通気抵抗が増加してエンジン1の背圧が高くなる。その結果、エンジン負荷が増加して出力が低下することとなる。
As described above, PM contained in the exhaust gas is collected in the
このため、DPF4内に捕集されたPMを除去するDPF4の再生制御が行われる。DPF4の再生制御では、PMを燃焼させるためにDPF4の温度が高められる。
For this reason, regeneration control of DPF4 which removes PM collected in DPF4 is performed. In the regeneration control of the
より具体的には、DPF4の再生制御が行われる際には、流路切替え弁9が図3に示すように第1弁座10に当接した状態に切替えられる。これにより、DPF4から流出した排気ガスは第2分岐管6を流れるようになる。上記のように、第2分岐管6の流路抵抗は、第1分岐管5の流路抵抗に比べて大きい。このため、DPF4内の排気ガスの圧力は、排気ガスが第2分岐管6へ流される場合(図3)には、第1分岐管5へ流される場合(図2)よりも高くなる。
More specifically, when the regeneration control of the
排気ガスの圧力が高くなると、エンジン1の負荷が増大するので、エンジン1に供給される燃料の量が増加する。これにより、エンジン1から排出される排気ガスの温度が上昇する。温度が上昇した排気ガスが通過することでDPF4が加熱される。その結果、DPF4の温度はPMが燃焼する温度以上に高まり、PMが燃焼して除去される。
When the exhaust gas pressure increases, the load on the
なお、排気ガスの温度を上昇させる手段として、上記に加えて、エンジン1の主噴射後の膨張行程または排気行程において燃料を噴射するポスト噴射を行うことができる。この場合、ポスト噴射された燃料の燃焼熱によりさらに排気ガスの温度が上昇するので、十分にDPF4の温度が高められる。
As a means for raising the temperature of the exhaust gas, in addition to the above, post-injection in which fuel is injected in the expansion stroke or the exhaust stroke after the main injection of the
以上のように行われるDPF4の再生制御では、上記従来技術において図10及び図11を参照して説明したように、DPF4内の排気ガスの圧力が高くされるほど短い時間でDPF4の再生が行われることが可能となる。
In the regeneration control of the
このため、再生時間が短縮されるためには、DPF4の再生時における排気ガスの圧力が高くされた方が有利である。
For this reason, in order to shorten the regeneration time, it is advantageous to increase the pressure of the exhaust gas when the
しかしながら、排気ガスの圧力、即ちエンジン1の背圧が高くされ過ぎた場合には、エンジン1の負荷が過大となり、エンジン1にとって好ましくない。よって、再生時目標圧力は、エンジン1にとって好ましくない圧力未満の範囲でできるだけ大きな圧力とされることが望ましい。再生時目標圧力は、例えば、実験の結果に基づいて設定される。
However, if the exhaust gas pressure, that is, the back pressure of the
設定された再生時目標圧力に基づいて、絞り部7の流路抵抗が設定される。この場合、絞り部7の流路抵抗は、DPF4の再生制御が行われる際のDPF4内の排気ガスの圧力が、概ね再生時目標圧力となるような値に設定される。絞り部7の流路抵抗は、例えば、実験の結果に基づいて設定される。
Based on the set regeneration target pressure, the flow path resistance of the throttle portion 7 is set. In this case, the flow path resistance of the throttle portion 7 is set to a value such that the pressure of the exhaust gas in the
本実施形態では、DPF4の再生時において、流路抵抗が固定値に設定された絞り部7を有する第2分岐管6に流路を切替えることでDPF4内の圧力が制御される。このため、上記従来技術(図12)のように可動部を有する排気圧調整弁105によってDPF104内の圧力が制御される場合に比べて、精度良くDPF4内の圧力が制御される。
In the present embodiment, when the
また、上記従来技術(図12)のように排気圧調整弁105の開度によりDPF104内の圧力が制御される場合に、排気圧調整弁105の可動部が故障した際には、DPF104内の圧力が再生時目標圧力を超えて上昇してしまう可能性があるが、本実施形態の第2分岐管6は可動部を備えていないので、上記のように圧力が上昇する可能性は小さい。よって、DPF4の再生時にDPF4内の排気ガスの圧力が上昇しすぎてエンジン1にとって好ましくない圧力となることが好適に抑制される。
Further, when the pressure in the
なお、万一絞り部7に粒子状物質等が付着した場合には、絞り部7の流路抵抗が変化してしまう可能性がある。これに対して、本実施形態では、絞り部7はDPF4よりも排気ガスの流れの下流側に設けられているので、絞り部7を通過する排気ガスに、粒子状物質等が含まれる可能性は小さい。このため、上記のように絞り部7の流路抵抗が変化する可能性は小さい。
In the unlikely event that particulate matter or the like adheres to the throttle portion 7, the flow path resistance of the throttle portion 7 may change. On the other hand, in the present embodiment, since the throttle portion 7 is provided downstream of the
(第1実施形態の第1変形例)
本実施形態では、第2分岐管6に第1分岐管5の流路の断面積よりも流路の断面積の小さい絞り部7が設けられたが、これに代えて、第2分岐管6の流路の断面積が第1分岐管5の流路の断面積よりも小さな均一な値に設定されることができる。この場合、絞り部7のような構造を設ける必要がないため、第2分岐管6に絞り部7が設けられる場合に比べて製造コスト及び製造誤差の低減が可能となる。
(First modification of the first embodiment)
In the present embodiment, the
(第1実施形態の第2変形例)
本実施形態では、排気ガスの流れを切替えるために分岐部8に流路切替え弁9が設けられたが、これに代えて、第1分岐管5に第1分岐管5を開閉する開閉弁が設けられることができる。通常の運転状態においては上記開閉弁が開いた状態とされる。この場合、排気ガスは第1分岐管5及び第2分岐管6のそれぞれを流れる。DPF4が再生される際には、上記開閉弁が完全に閉じた状態とされる。この場合、排気ガスは第1分岐管5へは流れなくなり、第2分岐管6を流れる。
(Second modification of the first embodiment)
In the present embodiment, the flow
本実施形態では第2分岐管6に固定的な構造の絞り部7が設けられることで、第2分岐管6の流路抵抗が第1分岐管5の流路抵抗よりも大きくなる構成とされたが、第2分岐管6の流路抵抗を大きくする構造はこれには限定されない。従来公知の可動部を有さない固定的な構造により第2分岐管6の流路抵抗が第1分岐管5の流路抵抗に比べて大きくされることができる。
In the present embodiment, the
(第2実施形態)
図4から図6を参照して、第2実施形態について説明する。第2実施形態については、上記第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6. In the second embodiment, only differences from the first embodiment will be described.
上記第1実施形態(図1)では、流路抵抗の異なる2本の分岐管(5、6)が設けられ、DPF4の再生時以外には相対的に流路抵抗の小さい第1分岐管5に排気ガスが流され、DPF4の再生時には相対的に流路抵抗の大きい第2分岐管6に排気ガスが流される制御が行われた(図3)。これに代えて、本実施形態では、図4に示すように、排気管3におけるDPF4の設置位置よりも下流側の一部が二重管構造とされる。二重管構造における内側の管の内部には開閉弁(流路抵抗上昇規制手段)12が設けられる。DPF4の再生時には、開閉弁12が完全に閉じられて、排気管3の流路抵抗を大きくする制御が行われる。
In the first embodiment (FIG. 1), two branch pipes (5, 6) having different flow path resistances are provided, and the
図4は、第2実施形態に係る装置の概略構成図である。本実施形態に係る装置は、上記第1実施形態(図1)の装置に対して、DPF4の設置位置よりも下流側の構成が異なる。排気管3におけるDPF4の設置位置よりも下流側には、二重管構造が設けられている。二重管構造は、内側排気管(内側管)13及び外側排気管(外側管)19(排気管3)により構成されている。本実施形態では、外側排気管19は、排気管3の一部をなしている。内側排気管13の径は、外側排気管19の径よりも小さな値に設定されている。内側排気管13は、外側排気管19の内方に設置されている。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to the second embodiment. The apparatus according to the present embodiment differs from the apparatus according to the first embodiment (FIG. 1) in the configuration on the downstream side of the installation position of the
外側排気管19と内側排気管13との間には、外側流路(第2流路)15が形成されている。外側流路15の構成は可動部を有しておらず、流路抵抗が固定値に設定されている。内側排気管13の内側には、内側流路(第1流路)14が形成されている。内側排気管13には、開閉弁12が設けられている。開閉弁12により、内側排気管13(内側流路14)が開閉される。
An outer flow path (second flow path) 15 is formed between the
第1実施形態の車両制御部20に代えて、車両制御部40が設けられている。開閉弁12は車両制御部40に接続されており、開閉弁12の動作が車両制御部40により制御される。
Instead of the
開閉弁12により、DPF4から流出する排気ガスの流路が切替えられる。図5及び図6は、開閉弁12付近の拡大図である。
The on / off
図5は、開閉弁12が開いた状態を示す。この場合、符号32で示すように、DPF4から流出する排気ガスは、内側流路14及び外側流路15を流れる。通常の運転状態(DPF4の再生制御が行われないとき)においては、開閉弁12は図5に示す状態(開いた状態)とされる。これにより、排気管3の流路抵抗が最も小さな状態となるので、排気ガスがスムーズに排出される。
FIG. 5 shows a state where the on-off
図6は、開閉弁12が完全に閉じた状態を示す。この場合、符号33で示すように、DPF4から流出する排気ガスは、外側流路15を流れる。DPF4の再生制御が行われる際には、開閉弁12が図6に示す状態(完全に閉じた状態)に切替えられる。これにより、開閉弁12が開いた状態に比べて流路抵抗が大きくなるので、DPF4の内部が高圧となり、DPF4の再生がより短時間で完了する。
FIG. 6 shows a state in which the on-off
再生時目標圧力は、上記第1実施形態と同様に、エンジン1にとって好ましくない圧力以上とならない範囲でできるだけ大きな圧力となるように設定されている。外側流路15の流路抵抗は、再生時目標圧力に基づいて設定される。外側流路15の流路抵抗は、例えば、実験の結果に基づいて設定される。
Similar to the first embodiment, the regeneration target pressure is set to be as large as possible within a range that does not exceed the pressure not desirable for the
第2実施形態によれば、DPF4の再生時には、内側排気管13に設けられた開閉弁12が完全に閉じられて外側流路15に排気ガスが流されることで、DPF4内の圧力が制御される。上記従来技術(図12)のように排気圧調整弁105の開度が中間開度に調整されることによってDPF104内の圧力が制御される場合に比べて、精度良くDPF4内の圧力が制御される。
According to the second embodiment, when the
また、DPF4の再生時における開閉弁12の開度は完全に閉じた状態(全閉)とされている。このため、開閉弁12の実際の開度に開度の指令値からのずれが生じたとしても、流路抵抗は開閉弁12が完全に閉じた状態の流路抵抗(第2の流路抵抗)よりも大きくなる可能性は低い。
Further, the opening degree of the on-off
このため、図12に示すように排気圧調整弁105の開度によってDPF104内の圧力が制御される場合に比べて、DPF4内の実際の排気ガスの圧力が再生時目標圧力を上回ることが抑制される。
For this reason, as shown in FIG. 12, compared with the case where the pressure in the
本実施形態では、内側排気管13の内側に形成された内側流路14が第1流路とされたが、これに代えて、内側流路14及び外側流路15を合わせて第1流路と捉えることができる。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、内側排気管13及び外側排気管19により二重管構造が構成されて排気管3内が仕切られたが、排気管3内の仕切り方はこれには限定されない。排気管3内が仕切られて互いに流路抵抗の異なる複数の流路が形成される様々な構成が採用されることができる。
In the present embodiment, a double pipe structure is formed by the
(第3実施形態)
図7から図9を参照して、第3実施形態について説明する。第3実施形態については、上記実施形態と異なる点についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, only differences from the above embodiment will be described.
上記各実施形態では、DPF4の再生時におけるDPF4内の圧力を再生時目標圧力とする制御が行われた。本実施形態では、DPF4の再生時にDPF4内の排気ガスの圧力が再生時目標圧力よりも高くなった場合に、排気ガスの圧力を低下させる制御が行われる。異常が発生した場合など、DPF4内の排気ガスの圧力が再生時目標圧力よりも高くなった場合には流路抵抗が小さくされて、排気ガスの圧力の増加が抑制される。これにより、DPF4の再生時に排気ガスの圧力がエンジン1にとって好ましくない圧力となることがより確実に抑制される。
In each of the above-described embodiments, control is performed in which the pressure in the
図7は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。上記第1実施形態(図1)の流路切替え弁9に代えて、流路制御弁17が設けられている。流路制御弁17の弁位置は、第1弁座10に当接した状態から第2弁座11に当接した状態までの間の任意の位置(中間開度)に設定されることができる。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to the present embodiment. Instead of the flow
第1実施形態の車両制御部20に代えて、車両制御部50が設けられている。流路制御弁17は車両制御部50に接続されており、車両制御部50により流路制御弁17の動作が制御される。また、排気管3におけるDPF4の設置位置よりも上流側には、圧力センサ16が設けられている。圧力センサ16により排気管3内の排気ガスの圧力が検出される。圧力センサ16は車両制御部50に接続されており、圧力センサ16による計測結果が車両制御部50に入力される。
Instead of the
通常の運転状態においては、流路制御弁17は、上記第1実施形態(図2)の流路切替え弁9と同様に第2弁座11に当接した状態とされる。
In the normal operation state, the flow path control
DPF4の再生制御が行われる際には、流路制御弁17は以下のように制御される。まず、再生制御の開始時に、上記第1実施形態(図3)の流路切替え弁9と同様に、流路制御弁17は、第1弁座10に当接した状態とされる。これにより、DPF4から流出した排気ガスは第2分岐管6を流れる。このため、DPF4内の排気ガスの圧力は、排気ガスが第1分岐管5へ流される通常の運転状態に比べて高まる。
When regeneration control of the
流路制御弁17が第1弁座10に当接した状態とされると、その後は図8に示すフローチャートに従って制御が行われる。
When the flow path control
まず、ステップS10において圧力センサ16により検出された排気ガスの圧力が取り込まれる。次に、ステップS20において、ステップS10で取り込まれた排気ガスの圧力が予め定められた所定の圧力よりも大きいか否かが判定される。上記所定の圧力は、例えば、再生時目標圧力であることができる。
First, the pressure of the exhaust gas detected by the
ステップS20の判定の結果、排気ガスの圧力が上記所定の圧力よりも大きいと判定された(ステップS20肯定)場合には、ステップS30へ移行する。 As a result of the determination in step S20, when it is determined that the pressure of the exhaust gas is larger than the predetermined pressure (Yes in step S20), the process proceeds to step S30.
ステップS30では、流路抵抗を小さくする制御が行われる。具体的には、流路制御弁17が第2弁座11へ向けて動かされて中間開度とされる。これにより、図9に符号34及び35の矢印で示すように、排気ガスは第2分岐管6へ流れると共に第1分岐管5へ流れるようになる。流路制御弁17が第1弁座10に当接した状態に比べて流路抵抗が小さくなるので、排気ガスの圧力が低下する。
In step S30, control for reducing the flow path resistance is performed. Specifically, the flow path control
一方、ステップS20の判定の結果、排気ガスの圧力が上記所定の圧力以下であると判定された(ステップS20否定)場合には、本制御フローはリセットされる。 On the other hand, as a result of the determination in step S20, when it is determined that the exhaust gas pressure is equal to or lower than the predetermined pressure (No in step S20), the control flow is reset.
第3実施形態によれば、排気ガスの圧力が上記所定の圧力よりも大きい場合(ステップS20肯定)には流路抵抗が小さくされる(ステップS30)。これにより、排気ガスの圧力が上記所定の圧力よりも大きくなることが抑制されるので、DPF4の再生時にエンジン1の背圧がエンジン1にとって好ましくない圧力となることが好適に抑制される。なお、本実施形態ではステップS30において流路制御弁17の開度が中間開度とされたが、これに代えて、流路制御弁17が第2弁座11に当接した状態とされることができる。
According to the third embodiment, when the pressure of the exhaust gas is higher than the predetermined pressure (Yes at Step S20), the flow path resistance is reduced (Step S30). As a result, the pressure of the exhaust gas is suppressed from becoming higher than the predetermined pressure, so that the back pressure of the
本実施形態では、排気ガスの圧力が検出されたが、これに代えて、排気ガスの流量に基づいて排気ガスの圧力が推定されることができる。この場合、排気管3に排気ガスの流量を検出するセンサが設けられる。検出された排気ガスの流量及び流路制御弁17の開度に基づいて、予め実験により求められた、排気ガスの流量、流路制御弁17の開度及び排気ガスの圧力の関係を定めたマップが参照されて、排気ガスの圧力が推定される。
In the present embodiment, the pressure of the exhaust gas is detected, but instead, the pressure of the exhaust gas can be estimated based on the flow rate of the exhaust gas. In this case, a sensor for detecting the flow rate of the exhaust gas is provided in the
1 エンジン
2 排気マニホルド
3 排気管
4 DPF
5 第1分岐管
6 第2分岐管
7 絞り部
8 分岐部
9 流路切替え弁
10 第1弁座
11 第2弁座
12 開閉弁
13 内側排気管
14 内側流路
15 外側流路
16 圧力センサ
17 流路制御弁
19 外側排気管
20 車両制御部
30 排気ガスの流れ
31 排気ガスの流れ
32 排気ガスの流れ
33 排気ガスの流れ
34 排気ガスの流れ
35 排気ガスの流れ
40 車両制御部
50 車両制御部
101 エンジン
102 排気マニホルド
103 排気管
104 DPF
105 排気圧調整弁
1
DESCRIPTION OF
105 Exhaust pressure adjustment valve
Claims (4)
前記排気経路には、前記排気経路における前記パティキュレートフィルターの設置位置よりも下流側において、
流路抵抗が第1の流路抵抗に設定された第1流路と、
流路抵抗が前記第1の流路抵抗よりも大きい第2の流路抵抗に設定された第2流路と、
前記第2流路の流路抵抗が前記設定された第2の流路抵抗を超えることを規制する流路抵抗上昇規制手段とが設けられ、
前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われない場合には、前記第1流路及び前記第2流路のうち少なくとも前記第1流路に排気ガスが流され、
前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われる場合には、前記第2流路に排気ガスが流され、前記第1流路に排気ガスが流れることが抑制される
ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine comprising a particulate filter for collecting particulate matter in exhaust gas in an exhaust path,
In the exhaust path, on the downstream side of the installation position of the particulate filter in the exhaust path,
A first channel having a channel resistance set to the first channel resistance;
A second channel having a channel resistance set to a second channel resistance greater than the first channel resistance;
A flow path resistance increase restricting means for restricting the flow path resistance of the second flow path from exceeding the set second flow path resistance;
When regeneration control of the particulate filter is not performed, exhaust gas is caused to flow through at least the first flow path among the first flow path and the second flow path,
When the regeneration control of the particulate filter is performed, exhaust gas is allowed to flow through the second flow path, and exhaust gas is prevented from flowing into the first flow path. Gas purification device.
前記排気経路は、前記第1流路を有する第1管と前記第2流路を有する第2管とに分岐されている
ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the exhaust path is branched into a first pipe having the first flow path and a second pipe having the second flow path.
前記排気経路は、外側管と前記外側管の内方に設けられた内側管とを有する二重管構造を有し、
前記内側管の内側に前記第1流路が形成され、
前記内側管と前記外側管との間に前記第2流路が形成されている
ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The exhaust path has a double pipe structure having an outer pipe and an inner pipe provided inside the outer pipe,
The first flow path is formed inside the inner tube;
The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, wherein the second flow path is formed between the inner pipe and the outer pipe.
前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われる場合に、前記排気経路における排気ガスの圧力が予め定められた所定の値を超えた場合には、前記第1流路に排気ガスが流れることが促進される
ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
When regeneration control of the particulate filter is performed, if the pressure of the exhaust gas in the exhaust path exceeds a predetermined value, it is promoted that the exhaust gas flows through the first flow path. An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine.
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