JP2010112280A - Exhaust emission control method and device of diesel internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載され、圧縮開放型エンジンブレーキ手段と自己再生型フィルタ装置とを備えたディーゼル内燃機関の排ガス浄化装置において、ディーゼル内燃機関の非燃焼時において、圧縮開放型エンジンブレーキ手段と連動させて燃料のポスト噴射を行なうようにした排ガス浄化方法及び装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for a diesel internal combustion engine that is mounted on a vehicle and includes a compression release type engine brake means and a self-regenerating filter device, and the compression release type engine brake means when the diesel internal combustion engine is not in combustion. The present invention relates to an exhaust gas purification method and apparatus which perform post injection of fuel in conjunction with each other.
トラック、バス等の車両に搭載されたディーゼル内燃機関から排出される粒子状物質(以下「PM」という)の排出量は、NOX、CO及びHC等と共に年々規制が強化されている。このPMをディーゼル・パーティキュレート・フィルタ(DPF;Diesel Particulate Filter)と称されるフィルタで捕集し、PM排出量を低減する技術が開発されている。 The amount of particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) emitted from diesel internal combustion engines mounted on vehicles such as trucks and buses is being regulated more and more year by year together with NO x , CO and HC. A technique for collecting PM by a filter called a diesel particulate filter (DPF; Diesel Particulate Filter) to reduce PM emission has been developed.
このフィルタ装置に高温の排ガスを与えることによって、フィルタに捕集されたPMを燃焼除去できる自己再生が可能になる。また、フィルタの上流側に酸化触媒を設けるか、又はフィルタに酸化触媒を担持させることによって高温の排ガスによってPMを焼却する自己再生型フィルタ装置がある。 By supplying high-temperature exhaust gas to this filter device, self-regeneration that can burn and remove the PM collected by the filter becomes possible. In addition, there is a self-regenerative filter device in which PM is incinerated by high-temperature exhaust gas by providing an oxidation catalyst upstream of the filter or by supporting the oxidation catalyst on the filter.
前者の自己再生型フィルタ装置は、白金等を担持した酸化触媒により、排ガス中のNOを酸化してNO2とし、このNO2で下流側のフィルタに捕集されたPMを酸化し、CO2にして除去するものである。後者の自己再生型フィルタ装置は、酸化セリウムCeO2等の酸化触媒付きフィルタで構成され、該酸化触媒によりフィルタに捕集されたPMを酸化除去している。これらの酸化触媒により、排ガス温度が概ね300℃以上であれば、PMを酸化除去できる。 In the former self-regenerative filter device, NO in exhaust gas is oxidized to NO 2 by an oxidation catalyst supporting platinum or the like, and the PM collected in the downstream filter is oxidized by this NO 2 to produce CO 2. To be removed. The latter self-regenerative filter device is composed of a filter with an oxidation catalyst such as cerium oxide CeO 2 and oxidizes and removes PM collected on the filter by the oxidation catalyst. With these oxidation catalysts, PM can be oxidized and removed if the exhaust gas temperature is approximately 300 ° C. or higher.
しかしながら、内燃機関のアイドル運転や低負荷・低速度運転等においては、排ガス温度が前記温度以下に下がるため、酸化触媒による酸化反応が促進されない。また、NOが不足するので、酸化反応が進まない。そのため、PMの堆積が進んでフィルタへの目詰まりを起こす。 However, in idling operation, low load / low speed operation, etc., of the internal combustion engine, the exhaust gas temperature falls below the above temperature, so that the oxidation reaction by the oxidation catalyst is not promoted. Further, since NO is insufficient, the oxidation reaction does not proceed. For this reason, PM accumulation progresses and the filter is clogged.
そのため、気筒内に燃料のポスト噴射(後噴射)を行って排ガス中に燃料(HC)を供給し、排ガス中の燃料(HC)を酸化触媒で燃焼(酸化)し、その燃焼熱で酸化触媒を活性化温度以上に昇温することにより、フィルタに捕集されたPMを酸化除去してフィルタを再生するようにしている。 Therefore, post-injection (post-injection) of fuel is performed in the cylinder, fuel (HC) is supplied into the exhaust gas, fuel (HC) in the exhaust gas is burned (oxidized) with an oxidation catalyst, and the combustion heat generates an oxidation catalyst. By raising the temperature above the activation temperature, the PM collected by the filter is removed by oxidation to regenerate the filter.
例えば、特許文献1(特開2005−299418号公報)又は特許文献2(特開2005−299438号公報)には、車両に搭載されたディーゼルエンジンの排ガス経路に前記自己再生型フィルタ装置を設けると共に、気筒内にポスト噴射を行なって、フィルタに捕集されたPMを酸化除去する排ガス浄化システムが開示されている。 For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-299418) or Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-299438), the self-regenerative filter device is provided in the exhaust gas path of a diesel engine mounted on a vehicle. An exhaust gas purification system that performs post injection in a cylinder and oxidizes and removes PM collected by a filter is disclosed.
前述のように、ポスト噴射を行なう前提条件として、排ガス温度を酸化触媒が燃料中に含まれるHCを酸化反応させるために必要な温度(活性化温度)、即ち250℃以上に保つ必要がある。そのために、フィルタの自己再生中は、排ガス温度が前記温度以上に上昇するように内燃機関を運転する必要がある。 As described above, as a precondition for performing the post injection, it is necessary to keep the exhaust gas temperature at a temperature (activation temperature) required for the oxidation catalyst to oxidize HC contained in the fuel, that is, 250 ° C. or more. Therefore, during the self-regeneration of the filter, it is necessary to operate the internal combustion engine so that the exhaust gas temperature rises above the temperature.
しかしながら、車両に搭載されたディーゼルエンジンの場合、下り坂を走行する場合などの無負荷減速運転中では、エンジンの主噴射が停止され、気筒内で燃焼が起こらないため、排ガス温度の低下が著しく、排ガス温度を酸化触媒の活性化温度以上に維持することが困難である。そのため、ポスト噴射を利用できず、フィルタの自己再生を中断せざるを得ない。 However, in the case of a diesel engine mounted on a vehicle, during no-load deceleration operation such as when traveling on a downhill, the main injection of the engine is stopped and combustion does not occur in the cylinder. It is difficult to maintain the exhaust gas temperature above the activation temperature of the oxidation catalyst. Therefore, post injection cannot be used, and self-regeneration of the filter must be interrupted.
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み、ディーゼル内燃機関を搭載した車両が無負荷減速運転中など、内燃機関が非燃焼状態のときでも、排ガス温度を酸化触媒の活性化温度以上に維持して、ポスト噴射を利用可能とすることにより、フィルタ装置の自己再生を可能とすることを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention maintains the exhaust gas temperature above the activation temperature of the oxidation catalyst even when the internal combustion engine is in a non-combustion state, such as when a vehicle equipped with a diesel internal combustion engine is in a no-load deceleration operation. Thus, an object of the present invention is to enable the self-regeneration of the filter device by making the post injection available.
上記課題を解決するため、本発明のディーゼル内燃機関の排ガス浄化方法は、
車両に搭載され、圧縮開放型エンジンブレーキ手段を備えると共に、酸化触媒及びDPFからなり、DPFに捕捉された粒子状物質を酸化除去する自己再生型フィルタ装置を排ガス路に備え、該排ガス路に未燃燃料を供給するポスト噴射を行って、粒子状物質の酸化温度を確保するようにしたディーゼル内燃機関の排ガス浄化方法において、
ディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中に、ピストンが圧縮上死点付近に位置する時に前記圧縮開放型エンジンブレーキ手段を作動させて気筒内空気を排ガス路に放出させ、同時に燃料のポスト噴射を行なうようにして、粒子状物質の酸化温度を確保するようにしたものである。
In order to solve the above problems, an exhaust gas purification method for a diesel internal combustion engine of the present invention includes:
A self-regenerative filter device, which is mounted on a vehicle and includes compression-release type engine braking means, is composed of an oxidation catalyst and a DPF, and oxidizes and removes particulate matter trapped in the DPF, is provided in the exhaust gas path. In the exhaust gas purification method of a diesel internal combustion engine in which post-injection for supplying fuel is performed to ensure the oxidation temperature of particulate matter,
During a no-load deceleration operation of the diesel internal combustion engine, when the piston is located near the compression top dead center, the compression release type engine brake means is operated to release the air in the cylinder into the exhaust gas path, and at the same time, the fuel is post-injected. Thus, the oxidation temperature of the particulate matter is ensured.
本発明方法では、車両に搭載され、圧縮開放型エンジンブレーキ手段を備えたディーゼル内燃機関を対象とする。ディーゼル内燃機関の気筒の圧縮工程で、ピストンが上死点に達し、気筒内の空気が圧縮されると、通常運転時ではこの段階で燃料を噴射して燃焼させ、燃焼エネルギでピストンを押し下げて車輪の回転エネルギを得る。 The method of the present invention is directed to a diesel internal combustion engine mounted on a vehicle and provided with a compression release type engine brake means. In the compression process of a cylinder of a diesel internal combustion engine, when the piston reaches top dead center and the air in the cylinder is compressed, during normal operation, fuel is injected and burned at this stage, and the piston is pushed down with combustion energy. Get the rotational energy of the wheel.
圧縮開放型エンジンブレーキ手段は公知であり(例えば特開平9−2105号公報参照)、圧縮開放型エンジンブレーキ手段を用いてピストンにブレーキ力を付与する場合、次のように動作させる。圧縮工程で燃料を噴射せず気筒の排気弁を開け、気筒内の空気を排出させるようにする。そのため、気筒内で空気の圧縮が行なわれずピストンの運動エネルギが失われる。さらに、ピストンが上死点を通過した後、膨張工程で排気弁を閉めると、ピストンの下降で気筒内が負圧となり、ピストンを引き上げる力が生じる。この操作により、所要ブレーキ力の85〜90%を確保できる。 The compression release type engine brake means is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-2105), and when the brake force is applied to the piston using the compression release type engine brake means, it is operated as follows. In the compression process, fuel is not injected, but the exhaust valve of the cylinder is opened to discharge the air in the cylinder. Therefore, air is not compressed in the cylinder and the kinetic energy of the piston is lost. Further, when the exhaust valve is closed in the expansion process after the piston has passed through the top dead center, a negative pressure is generated in the cylinder due to the lowering of the piston, and a force for lifting the piston is generated. By this operation, 85 to 90% of the required braking force can be secured.
本発明方法では、ディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中の運転条件下で、ピストンが圧縮上死点付近に位置する時に圧縮開放型エンジンブレーキ手段を作動させる。これによって、圧縮された高温の空気が排ガス路に放出されるので、排ガス路に介設された自己再生型フィルタ装置の酸化触媒を昇温できる。
また、圧縮開放型エンジンブレーキ手段の作動と同時にポスト噴射を行なうことにより、未燃燃料(HC)を酸化触媒で燃焼させ、その発熱反応により酸化触媒を昇温できる。
この2つの加熱作用により、酸化触媒を酸化反応温度以上に昇温して、自己再生型フィルタ装置に捕集されたPMを酸化除去できる。その結果、内燃機関が無負荷減速運転中であっても、自己再生型フィルタ装置の自己再生が可能になる。
In the method of the present invention, the compression-release type engine braking means is operated when the piston is located near the compression top dead center under the operating condition during the no-load deceleration operation of the diesel internal combustion engine. Thereby, since the compressed high-temperature air is discharged into the exhaust gas passage, the temperature of the oxidation catalyst of the self-regenerative filter device interposed in the exhaust gas passage can be increased.
Further, by performing post injection simultaneously with the operation of the compression release type engine brake means, unburned fuel (HC) can be burned by the oxidation catalyst, and the temperature of the oxidation catalyst can be raised by the exothermic reaction.
By these two heating actions, the temperature of the oxidation catalyst is raised to the oxidation reaction temperature or higher, and the PM collected by the self-regenerative filter device can be oxidized and removed. As a result, the self-regenerating filter device can self-regenerate even when the internal combustion engine is in the no-load deceleration operation.
また、本発明方法では、ピストンが圧縮上死点付近に位置する時にポスト噴射を行なうので、気筒内に噴射した燃料の霧化を促進できる。そのため、未燃燃料の燃焼反応を促進できるので、酸化触媒の温度を効率良く上げることができる。その結果、自己再生時間を短縮でき、燃費を向上できる。 In the method of the present invention, since the post injection is performed when the piston is located near the compression top dead center, the atomization of the fuel injected into the cylinder can be promoted. Therefore, since the combustion reaction of unburned fuel can be promoted, the temperature of the oxidation catalyst can be increased efficiently. As a result, self-regeneration time can be shortened and fuel consumption can be improved.
また、ピストンが上死点付近に位置する時にポスト噴射するので、噴射した燃料はピストン面で受け、燃料が気筒の内壁に付着しない。従って、燃料がクランク室に浸入し、潤滑油に混入して、オイルダイリューション(希釈)を起こす虞がない。 Further, since the post-injection is performed when the piston is located near the top dead center, the injected fuel is received by the piston surface, and the fuel does not adhere to the inner wall of the cylinder. Therefore, there is no possibility that the fuel enters the crank chamber and enters the lubricating oil to cause oil dilution (dilution).
本発明方法において、ディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中かどうかをアクセル操作の有無と車速とから判定するようにするとよい。
アクセルペダルの使用有無と車速とは、車両の無負荷減速運転と相関を有し、一義的に対応するので、これらのパラメータにより内燃機関が無負荷減速運転中かどうかを正確に判定でき、自己再生型フィルタ装置の自己再生に必要な処置をタイミング良く行なうことができる。
In the method of the present invention, it is preferable to determine whether the diesel internal combustion engine is in a no-load deceleration operation from the presence or absence of the accelerator operation and the vehicle speed.
The presence / absence of the accelerator pedal and the vehicle speed correlate with the unloaded deceleration operation of the vehicle and correspond to each other uniquely, so it is possible to accurately determine whether or not the internal combustion engine is in the unloaded deceleration operation with these parameters. Treatment necessary for self-regeneration of the regenerative filter device can be performed with good timing.
また、前記本発明方法の実施に直接使用可能な本発明のディーゼル内燃機関の排ガス浄化装置は、
車両に搭載され、圧縮開放型エンジンブレーキ手段を備えると共に、酸化触媒及びDPFからなり、DPFに捕捉された粒子状物質を酸化除去する自己再生型フィルタ装置を排ガス路に備え、該排ガス路に未燃燃料を供給するポスト噴射を行って、粒子状物質の酸化温度を確保するようにしたディーゼル内燃機関の排ガス浄化方法において、
ディーゼル内燃機関の運転情報からディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中であると判定したときに、前記圧縮開放型エンジンブレーキ手段を作動させて気筒内空気を排ガス路に放出させ、同時に燃料のポスト噴射を行なわせる制御装置を備えたものである。
The exhaust gas purification apparatus for a diesel internal combustion engine of the present invention that can be directly used for carrying out the method of the present invention comprises:
A self-regenerative filter device, which is mounted on a vehicle and includes compression-release type engine braking means, is composed of an oxidation catalyst and a DPF, and oxidizes and removes particulate matter trapped in the DPF, is provided in the exhaust gas path. In the exhaust gas purification method of a diesel internal combustion engine in which post-injection for supplying fuel is performed to ensure the oxidation temperature of particulate matter,
When it is determined from the operation information of the diesel internal combustion engine that the diesel internal combustion engine is under no-load deceleration operation, the compression release type engine brake means is operated to release the in-cylinder air into the exhaust gas passage, and at the same time, post-injection of fuel It is provided with the control device which performs.
本発明装置では、ディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中の時に、前記制御装置により、圧縮開放型エンジンブレーキ手段と燃料噴射装置とを同期作動させ、エンジンブレーキ力の付与と燃料のポスト噴射とを同時に行なわせることにより、酸化触媒を酸化反応温度以上に昇温して、自己再生型フィルタ装置に捕集されたPMを酸化除去できる。その結果、内燃機関が無負荷減速運転中であっても、自己再生型フィルタ装置の自己再生が可能になる。 In the device of the present invention, when the diesel internal combustion engine is in a no-load deceleration operation, the control device causes the compression release type engine brake means and the fuel injection device to operate synchronously to apply the engine brake force and post-inject the fuel. By carrying out simultaneously, it is possible to oxidize and remove PM collected by the self-regenerating filter device by raising the temperature of the oxidation catalyst to the oxidation reaction temperature or higher. As a result, the self-regenerating filter device can self-regenerate even when the internal combustion engine is in the no-load deceleration operation.
本発明装置において、前記運転情報がアクセル操作の有無と車速であり、アクセル操作が無く、即ち、燃料の主噴射がなく、減速中の時に、圧縮開放型エンジンブレーキ手段の作動とポスト噴射とを行なわせるようにするとよい。 In the device of the present invention, the operation information includes the presence / absence of accelerator operation and the vehicle speed, and when there is no accelerator operation, that is, when there is no main injection of fuel and the vehicle is decelerating, It is recommended that you do it.
また、本発明装置において、圧縮開放型エンジンブレーキ手段の作動とポスト噴射とをピストンが上死点付近に位置する時に行なわせるようにするとよい。これによって、前記作用効果を得ることができる。 In the apparatus of the present invention, the operation of the compression release type engine brake means and the post injection may be performed when the piston is located near the top dead center. Thereby, the effect can be obtained.
また、本発明装置において、圧縮開放型エンジンブレーキ手段を作動させる作動スイッチを設け、運転者が該作動スイッチをオンとしたときだけ、圧縮開放型エンジンブレーキ手段の作動と共に前記ポスト噴射を行なわせるようにするとよい。
これによって、運転者が自己再生型フィルタ装置の自己再生を必要と判断した時のみ、気筒にエンジンブレーキの付与とポスト噴射を行なうようにすることができる。
In the apparatus of the present invention, an operation switch for operating the compression release type engine brake means is provided, and the post injection is performed together with the operation of the compression release type engine brake means only when the driver turns on the operation switch. It is good to.
Thus, only when the driver determines that self-regeneration of the self-regenerating filter device is necessary, it is possible to apply engine brake and post-injection to the cylinder.
本発明方法によれば、車両に搭載され、圧縮開放型エンジンブレーキ手段を備えると共に、酸化触媒及びDPFからなり、DPFに捕捉された粒子状物質を酸化除去する自己再生型フィルタ装置を排ガス路に備え、該排ガス路に未燃燃料を供給するポスト噴射を行って、粒子状物質の酸化温度を確保するようにしたディーゼル内燃機関の排ガス浄化方法において、ディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中に、ピストンが圧縮上死点付近に位置する時に前記圧縮開放型エンジンブレーキ手段を作動させて気筒内空気を排ガス路に放出させ、同時に燃料のポスト噴射を行なうようにして、粒子状物質の酸化温度を確保するようにしたので、無負荷減速運転中でも自己再生型フィルタ装置の酸化触媒を酸化反応温度以上に昇温できて、自己再生型フィルタ装置の自己再生を可能とする。 According to the method of the present invention, a self-regenerative filter device that is mounted on a vehicle and includes a compression release type engine brake means and that includes an oxidation catalyst and a DPF, and that oxidizes and removes particulate matter trapped in the DPF is provided in the exhaust gas path. In the exhaust gas purification method for a diesel internal combustion engine, which performs post injection for supplying unburned fuel to the exhaust gas path and ensures the oxidation temperature of the particulate matter, during the no-load deceleration operation of the diesel internal combustion engine, When the piston is located near the compression top dead center, the compression release type engine brake means is operated to release the air in the cylinder into the exhaust gas passage, and at the same time, the fuel post-injection is performed, so that the oxidation temperature of the particulate matter is increased. As a result, the oxidation catalyst of the self-regenerative filter device can be heated to a temperature higher than the oxidation reaction temperature even during no-load deceleration operation. To enable the self-regeneration of the filter apparatus.
また、本発明装置によれば、車両に搭載され、圧縮開放型エンジンブレーキ手段を備えると共に、酸化触媒及びDPFからなり、DPFに捕捉された粒子状物質を酸化除去する自己再生型フィルタ装置を排ガス路に備え、該排ガス路に未燃燃料を供給するポスト噴射を行って、粒子状物質の酸化温度を確保するようにしたディーゼル内燃機関の排ガス浄化方法において、ディーゼル内燃機関の運転情報からディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中であると判定したときに、前記圧縮開放型エンジンブレーキ手段を作動させて気筒内空気を排ガス路に放出させ、同時に燃料のポスト噴射を行なわせる制御装置を備えたことにより、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。 Further, according to the apparatus of the present invention, the self-regenerative filter device that is mounted on a vehicle and includes a compression release type engine brake means, and that includes an oxidation catalyst and a DPF and oxidizes and removes particulate matter trapped in the DPF is exhausted. A diesel internal combustion engine exhaust gas purification method comprising post-injection for supplying unburned fuel to an exhaust gas path to ensure an oxidation temperature of particulate matter, and from the operation information of the diesel internal combustion engine, Provided with a control device for operating the compression release type engine brake means to release the air in the cylinder to the exhaust gas passage and simultaneously performing fuel post-injection when it is determined that the engine is under no-load deceleration operation Thus, the same effects as those of the method of the present invention can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified.
本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置に適用した一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。図1において、ディーゼルエンジン10は、シリンダ12と、シリンダ12の下方に設けられたクランク室14と、シリンダ12内でクランク棒18に接続されて往復動するピストン16とを備えている。
An embodiment in which the present invention is applied to an exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine mounted on a vehicle will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the
シリンダ12の頭部には、燃焼用空気を吸入する吸気路20及び吸気路20を開閉する吸気弁22、燃焼排ガスを排出する排気路24及び排気路24を開閉する排気弁26が設けられている。シリンダ12の頭部中央には、燃料をシリンダ12内に噴射するインジェクタ28が設けられている。また、ディーゼルエンジン10の運転を制御するエンジンコントロールユニット(ECU)30を備えている。
The head of the
ECU30には、アクセルペダル操作の有無a及び車速bが入力され、運転時にインジェクタ28を制御して、燃料の噴射時期や噴射量を制御する。また、ディーゼルエンジン10は圧縮開放型エンジンブレーキ手段40を備えている。運転者がエンジンブレーキを必要と判断した時に、運転者が作動スイッチ44をオンとして、エンジンブレーキ操作部41を作動させる。そして、エンジンブレーキ操作部41により排気弁駆動部42を駆動して排気弁26を開閉する。
The
圧縮開放型エンジンブレーキ手段40は、ピストン16にエンジンブレーキ力を付与する場合、次のように動作する。即ち、圧縮工程で燃料を噴射せず、シリンダ12の排気弁26を開け、シリンダ12内の空気を排気路24に排出させるようにする。そのため、シリンダ12内で空気の圧縮が行なわれずピストン16の運動エネルギが失われる。
さらに、ピストン16が上死点を通過した後、膨張工程で排気弁26を閉めると、ピストン16の下降でシリンダ12内が負圧となり、ピストン16を引き上げる力、即ち、通常回転する方向とは逆方向の力が生じる。この操作により、補助ブレーキ力を確保できる。
The compression release type engine brake means 40 operates as follows when the engine braking force is applied to the
Further, when the
排気路24には、自己再生型フィルタ装置32が介設されている。自己再生型フィルタ装置32は、排気路24に介設された容器34の中に、上流側から順に酸化触媒36及びDPF38が排ガス通路に配置されている。酸化触媒36の上流側の排ガス通路には排ガス温度計33が設けられ、DPF38の内部空間には、DPF38内の排ガスの圧力損失を検出する圧力計35が設けられている。圧力計35により、DPF38に堆積したPMによる目詰まり度を検出できる。
A self-regenerative filter device 32 is interposed in the
酸化触媒36は、例えば、白金等を担持した酸化触媒であり、DPF38は、例えば、セラミック製のハニカム形フィルタ、又はセラミックや金属を繊維状にしたフィルタで構成されている。
The oxidation catalyst 36 is, for example, an oxidation catalyst supporting platinum or the like, and the
シリンダ12内で燃料が燃焼した後の排ガスは、排気路24を通って自己再生型フィルタ装置32に到達する。自己再生型フィルタ装置32では、酸化触媒36により、排ガス中のNOを酸化してNO2とし、このNO2で下流側のDPF38に捕集されたPMを酸化し、CO2にして除去する。しかし、酸化触媒36の酸化反応温度は250℃以上であり、主噴射を行なわない無負荷運転中に排ガス温度が酸化反応温度以下であると、酸化反応は生じない。従って、DPF38の自己再生が困難になる。
The exhaust gas after the fuel burns in the
図2は、ディーゼルエンジン10の排気弁26のリフト時期と燃料噴射のタイミングを示し、(a)は、通常運転中の場合を示し、(b)は、無負荷減速運転中で、車速が一定値(例えば2km/h)以上の場合を示し、(c)は、従来のポスト噴射方式を示す。
無負荷減速運転中又は通常運転中の判定は、運転者がアクセルペダルを踏んでいるかどうか、及び車速で判定する。
FIG. 2 shows the lift timing of the
The determination during the no-load deceleration operation or the normal operation is performed based on whether the driver is stepping on the accelerator pedal and the vehicle speed.
図2(a)に示す通常運転中では、ピストン16が圧縮上死点付近の位置にある時に燃料の主噴射Mが行われる。そして、燃料の燃焼によりピストン16が下降し、その後、ピストン16が下死点から排気上死点に向う工程で排気弁26がリフトされる。このタイミングに合わせてポスト噴射Pが行なわれ、燃料の混じった燃焼排ガスが排気路24に排出される。
During the normal operation shown in FIG. 2A, the main injection M of fuel is performed when the
通常運転時、排ガスが250℃以上の温度を有する場合、ピストン16が下死点から排気上死点に向う工程で燃料のポスト噴射を行なう。これによって、未燃燃料(HC)を排気路24に供給する。この未燃燃料が酸化触媒36で燃焼(酸化)することにより、酸化触媒36の活性化温度を得、DPF38に捕集されたPMを酸化除去できる。
During normal operation, when the exhaust gas has a temperature of 250 ° C. or higher, fuel post-injection is performed in a process in which the
図2(b)では、車両が無負荷減速運転中の時に、ピストン16が圧縮上死点付近の位置にある時に、燃料の主噴射Mをせず、代わりに、エンジンブレーキ操作部41により排気弁駆動部42を駆動して、排気弁26を開放し、同時にポスト噴射Pを行なう。この操作で燃料の混じったシリンダ内空気が排気路24に放出される。
In FIG. 2B, when the vehicle is in a no-load deceleration operation and the
このように、ピストン16が圧縮上死点付近の位置にある時に、排気弁26を開放し、圧縮された高温の空気を排気路24に放出しているので、酸化触媒36を250℃以上の温度に昇温できる。
さらに、空気に混じった燃料(HC)を酸化触媒36で酸化し、そのとき発生する反応熱により酸化触媒36を昇温して、PMを酸化除去することができる。
Thus, when the
Furthermore, the fuel (HC) mixed in the air can be oxidized by the oxidation catalyst 36, and the temperature of the oxidation catalyst 36 can be raised by the reaction heat generated at that time to oxidize and remove PM.
図2(c)に示す従来方式では、圧縮上死点付近で燃料の主噴射Mを行なわず、ピストン16が下死点から排気上死点に向う工程で排気弁26がリフトされ、このときポスト噴射を行なう。これによって、燃料が混じった排ガスが排気路24に排出される。
In the conventional system shown in FIG. 2 (c), the main injection M of fuel is not performed near the compression top dead center, and the
この従来方式では、ピストン16が下死点から排気上死点に移行する時にポスト噴射Pを行なうため、圧縮されて高温となった空気を排気路24に送ることができない。そのため、酸化触媒36の温度を上げることができない。従って、排ガス温度が250℃以下の時は、自己再生型フィルタ装置30の自己再生ができない。
また、ピストン16が下死点に位置する時にポスト噴射を行なうため、噴射された燃料がシリンダ12の内壁面に付着し、該内壁面に付着した燃料がクランク室14に浸入してオイルダイリューションを起こす虞がある。
In this conventional system, the post-injection P is performed when the
Further, since the post-injection is performed when the
次に、図3により、本実施形態によるディーゼルエンジン10のポスト噴射の手順を説明する。図3において、まず、自己再生型フィルタ装置32が自己再生処理を行なわない時は、ポスト噴射を行なわない(ステップ1→ステップ7)。
自己再生型フィルタ装置32が自己再生を行なう必要がある場合、ECU30に入力されたアクセルペダル操作有無の情報aから、アクセルオンの時は、排ガス温度が250℃以上の温度を有すれば、図2(c)に示す従来のポスト噴射を行なう(ステップ2→ステップ7)。
Next, the post injection procedure of the
If the self-regenerating filter device 32 needs to perform self-regeneration, the information a on the presence or absence of the accelerator pedal operation input to the
アクセルオフの時で、かつ車速が2km/h以下の時は、既に停車寸前であるので、エンジンブレーキを操作する必要がなく、図2(c)に示すポスト噴射を行なう(ステップ3→ステップ7)。
アクセルオフの時で、かつ車速が2km/h以上の時は、ECU30により主噴射Mが停止する(ステップ3→ステップ4)。一方、運転者がブレーキ力を必要と判断した場合は、運転者が作動スイッチ44をオンとすることにより、圧縮開放型エンジンブレーキが作動する(ステップ5)。
When the accelerator is off and the vehicle speed is 2 km / h or less, the vehicle has already stopped, so there is no need to operate the engine brake, and post injection shown in FIG. 2C is performed (step 3 → step 7). ).
When the accelerator is off and the vehicle speed is 2 km / h or higher, the main injection M is stopped by the ECU 30 (step 3 → step 4). On the other hand, when the driver determines that the braking force is necessary, the driver turns on the operation switch 44 to operate the compression release type engine brake (step 5).
作動スイッチ44をオンとしたことで、圧縮開放型エンジンブレーキ手段40が作動し(ステップ6)、エンジンブレーキ操作部41により排気弁駆動部42を駆動して排気弁26を動作させ、同時に、ポスト噴射Pを行なう(ステップ7)。
これによって、図2(b)に示すように、ピストン16が上死点付近に位置する時に、シリンダ12内の空気が排気路24に放出されるので、ピストン16にエンジンブレーキ力が付与される。
When the operation switch 44 is turned on, the compression release type engine brake means 40 is operated (step 6), and the exhaust valve drive unit 42 is driven by the engine brake operation unit 41 to operate the
As a result, as shown in FIG. 2B, when the
また、ポスト噴射Pにより排気路24に放出された空気には燃料が混じっているので、空気に混じった燃料が酸化触媒36で燃焼(酸化)し、その燃焼熱で酸化触媒36を活性化温度以上に昇温するため、DPF38に捕集されたPMを酸化除去してDPF38を自己再生できる。
Further, since the fuel released into the
このように、本実施形態によれば、車両に搭載されたディーゼルエンジン10が無負荷減速運転中であっても、圧縮開放型エンジンブレーキ手段40の作動を利用して、高温の空気を排気路24に放出し、さらに燃料のポスト噴射Pを行なうようにしたので、自己再生型フィルタ装置32の自己再生を可能とする。
Thus, according to the present embodiment, even when the
また、ピストン16が圧縮上死点付近に位置する時にポスト噴射Pを行なうので、シリンダ12内に噴射した燃料の霧化を促進でき、そのため、自己再生型フィルタ装置32での酸化反応を促進できるので、排ガス温度を効率良く高めることができる。その結果、自己再生時間を短縮でき、燃費を向上できる。
また、ピストン16が上死点付近に位置する時に、ポスト噴射するので、噴射した燃料をピストン面で受け、燃料がシリンダ12の内壁に付着しない。従って、燃料がクランク室に浸入し、潤滑油に混入して、オイルダイリューション(希釈)を起こす虞がない。
Further, since the post-injection P is performed when the
Further, since the post-injection is performed when the
また、作動スイッチ44を設け、運転者が作動スイッチ44をオンとした時に、エンジンブレーキの付与とポスト噴射とを行なうようにしたので、運転者が自己再生型フィルタ装置30の自己再生を必要と判断した時のみ、エンジンブレーキの付与とポスト噴射の実施を選択できる。
Further, since the operation switch 44 is provided and the engine brake is applied and post-injection is performed when the driver turns on the operation switch 44, the driver needs to self-regenerate the self-
なお、前記実施形態では作動スイッチ44を設けたが、代わりに、作動スイッチ44を設けず、アクセルオフでかつ車速が2km/h以上の時に、自動的にエンジンブレーキの作動とポスト噴射を実施するように構成してもよい。この場合は、運転者による作動スイッチ42の操作を必要とせず、エンジンブレーキの作動とポスト噴射とを自動化できる。 In the above embodiment, the operation switch 44 is provided. Instead, the operation switch 44 is not provided, and when the accelerator is off and the vehicle speed is 2 km / h or higher, engine brake operation and post injection are automatically performed. You may comprise as follows. In this case, the operation of the operation switch 42 by the driver is not required, and the operation of the engine brake and the post injection can be automated.
本発明によれば、車両に搭載されたディーゼル内燃機関の無負荷減速運転中でも、自己再生型フィルタ装置の自己再生を可能して、自己再生型フィルタ装置によるPMの捕集を継続できる。 According to the present invention, the self-regenerating filter device can be self-regenerated even during the no-load deceleration operation of the diesel internal combustion engine mounted on the vehicle, and PM collection by the self-regenerating filter device can be continued.
10 ディーゼルエンジン
12 シリンダ
16 ピストン
24 排気路
26 排気弁
28 インジェクタ
30 ECU(制御装置)
32 自己再生型フィルタ装置
36 酸化触媒
38 DPF
40 圧縮開放型エンジンブレーキ手段
41 エンジンブレーキ操作部
42 排気弁駆動部
44 作動スイッチ
M 主噴射
P ポスト噴射
a アクセル操作の有無
b 車速
DESCRIPTION OF
32 Self-regenerating filter device 36
40 Compression release type engine brake means 41 Engine brake operation part 42 Exhaust valve drive part 44 Actuation switch M Main injection P Post injection a Presence of accelerator operation b Vehicle speed
Claims (6)
ディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中に、ピストンが圧縮上死点付近に位置する時に前記圧縮開放型エンジンブレーキ手段を作動させて気筒内空気を排ガス路に放出させ、同時に燃料のポスト噴射を行なうようにして、粒子状物質の酸化温度を確保するようにしたことを特徴とするディーゼル内燃機関の排ガス浄化方法。 A self-regenerative filter device, which is mounted on a vehicle and includes compression-release type engine braking means, is composed of an oxidation catalyst and a DPF, and oxidizes and removes particulate matter trapped in the DPF, is provided in the exhaust gas path. In the exhaust gas purification method of a diesel internal combustion engine in which post-injection for supplying fuel is performed to ensure the oxidation temperature of particulate matter,
During a no-load deceleration operation of the diesel internal combustion engine, when the piston is located near the compression top dead center, the compression release type engine brake means is operated to release the air in the cylinder into the exhaust gas path, and at the same time, the fuel is post-injected. Thus, the exhaust gas purification method for a diesel internal combustion engine, wherein the oxidation temperature of the particulate matter is ensured.
ディーゼル内燃機関の運転情報からディーゼル内燃機関が無負荷減速運転中であると判定したときに、前記圧縮開放型エンジンブレーキ手段を作動させて気筒内空気を排ガス路に放出させ、同時に燃料のポスト噴射を行なわせる制御装置を備えたことを特徴とするディーゼル内燃機関の排ガス浄化装置。 A self-regenerative filter device, which is mounted on a vehicle and includes compression-release type engine braking means, is composed of an oxidation catalyst and a DPF, and oxidizes and removes particulate matter trapped in the DPF, is provided in the exhaust gas path. In the exhaust gas purification device of a diesel internal combustion engine that performs post injection for supplying fuel and ensures the oxidation temperature of particulate matter,
When it is determined from the operation information of the diesel internal combustion engine that the diesel internal combustion engine is under no-load deceleration operation, the compression release type engine brake means is operated to release the in-cylinder air into the exhaust gas passage, and at the same time, post-injection of fuel An exhaust gas purifying device for a diesel internal combustion engine, characterized by comprising a control device for performing
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