JP2013072381A - Exhaust gas heating method - Google Patents

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晃児 守田
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潤 山田
Kenichi Tsujimoto
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further improve a quick rise of an exhaust gas temperature since it is difficult to always highly maintain the combustion ratio of fuel, in a conventional exhaust gas heating system.SOLUTION: This method heats exhaust gas guided to an exhaust emission control device 26 from an engine 10 by heating and igniting the fuel supplied to an exhaust passage 23a by supplying the fuel to the exhaust passage 23a on the upstream side of the exhaust emission control device 26, and includes a step S20 of supplying the fuel to the exhaust passage 23a at a first supply rate, a step S22 of determining an ignition state of the fuel supplied to the exhaust passage 23a, and a step S24 of supplying the fuel to the exhaust passage 23a at a second supply rate higher than the first supply rate based on a determining result in the step S22 of determining the ignition state of the fuel.

Description

本発明は、排気浄化装置が設けられた内燃機関において、排気浄化装置を活性化および活性状態の維持のために排気の温度を高める排気加熱方法に関する。   The present invention relates to an exhaust heating method for increasing the temperature of exhaust gas in order to activate and maintain the exhaust purification device in an internal combustion engine provided with the exhaust purification device.

近年、内燃機関に対する厳しい排気規制に対処するため、内燃機関の始動時に排気浄化装置の活性化を促進させたり、内燃機関の運転中にその活性状態を維持したりすることが必要となっている。このため、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に排気加熱装置を組み込んだ内燃機関が特許文献1などで提案されている。この排気加熱装置は、排気中に加熱ガスを生成し、この生成された加熱ガスを下流側の排気浄化装置に供給することにより、排気浄化装置の活性化を促進させたり、活性状態を維持するものである。このため、排気加熱装置は、燃料を排気通路に供給する燃料添加弁と、この燃料を加熱して着火させることにより、加熱ガスを生成させるグロープラグなどの着火装置とを一般的に有する。また、この特許文献1に開示された従来の排気加熱装置においては、燃料添加弁から排気通路に供給される燃料の拡散および霧化を推進させるための衝突板が燃料添加弁に対向するように排気通路に配されている。   In recent years, in order to cope with strict exhaust regulations for an internal combustion engine, it is necessary to promote activation of an exhaust purification device at the start of the internal combustion engine or to maintain the active state during operation of the internal combustion engine. . For this reason, Patent Document 1 and the like propose an internal combustion engine in which an exhaust heating device is incorporated in an exhaust passage upstream of the exhaust purification device. The exhaust gas heating device generates a heating gas in the exhaust gas, and supplies the generated heating gas to the exhaust gas purification device on the downstream side, thereby promoting activation of the exhaust gas purification device or maintaining an active state. Is. For this reason, the exhaust heating device generally includes a fuel addition valve that supplies fuel to the exhaust passage, and an ignition device such as a glow plug that generates heated gas by heating and igniting the fuel. Further, in the conventional exhaust heating device disclosed in Patent Document 1, a collision plate for promoting diffusion and atomization of fuel supplied from the fuel addition valve to the exhaust passage is opposed to the fuel addition valve. It is arranged in the exhaust passage.

特開2010−84710号公報JP 2010-84710 A

排気加熱装置は、その使用目的から排気を迅速に昇温できるものであることが好ましい。この点において、特許文献1に記載された排気加熱装置は、燃料添加弁から排気通路に供給された燃料の着火性能や燃料の燃焼安定性が比較的良好ではあるものの、その使用条件が高酸素かつ低排気流速の場合に限定される。また、燃料添加弁からパルス状に供給される燃料の1回あたりの供給量と、その供給周期とによっては、燃焼率が著しく低くなることが判明している。例えば、1回あたりの燃料の供給量が多く、かつその供給周期が長い場合には、燃料の着火遅れが発生して燃料の大部分が未燃状態となる。より具体的には、排気温が100℃の場合には燃焼率が20%程度しか得られない場合がある。   It is preferable that the exhaust heating device is capable of quickly raising the temperature of exhaust gas from the purpose of use. In this respect, the exhaust heating device described in Patent Document 1 has relatively good ignition performance of fuel supplied to the exhaust passage from the fuel addition valve and combustion stability of the fuel, but the use condition thereof is high oxygen. And it is limited to the case of a low exhaust flow rate. Further, it has been found that the combustion rate is remarkably lowered depending on the supply amount of the fuel supplied in a pulse form from the fuel addition valve and the supply cycle thereof. For example, when the amount of fuel supplied per time is large and the supply cycle is long, a delay in ignition of the fuel occurs and most of the fuel becomes unburned. More specifically, when the exhaust temperature is 100 ° C., a combustion rate of only about 20% may be obtained.

本発明の目的は、燃料添加弁から排気通路に添加される燃料の燃焼率を常に高く維持し得るようにした排気加熱方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an exhaust heating method in which the combustion rate of the fuel added to the exhaust passage from the fuel addition valve can always be kept high.

本発明は、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を供給し、この排気通路に供給された燃料を加熱して着火させることにより、内燃機関から排気浄化装置に導かれる排気を加熱する方法であって、燃料を第1の供給割合にて排気通路に供給するステップと、排気通路に供給された燃料の着火状態を判定するステップと、燃料の着火状態を判定する前記ステップでの判定結果に基づき、燃料を第1の供給割合よりも多い第2の供給割合にて排気通路に供給するステップとを具える。   In the present invention, fuel is supplied to an exhaust passage upstream of the exhaust purification device, and the fuel supplied to the exhaust passage is heated and ignited to heat the exhaust led from the internal combustion engine to the exhaust purification device. A method comprising: a step of supplying fuel to the exhaust passage at a first supply rate; a step of determining an ignition state of the fuel supplied to the exhaust passage; and a determination in the step of determining the ignition state of the fuel And supplying the fuel to the exhaust passage at a second supply rate higher than the first supply rate based on the result.

本発明による排気加熱方法において、燃料を排気通路に供給する前記ステップは、空燃比および吸入空気量の少なくとも一方を求めるステップを含み、求めた空燃比および吸入空気量の少なくとも一方に基づいて燃料の供給割合が設定されるものであってよい。   In the exhaust heating method according to the present invention, the step of supplying the fuel to the exhaust passage includes a step of obtaining at least one of an air-fuel ratio and an intake air amount, and based on at least one of the obtained air-fuel ratio and intake air amount, A supply ratio may be set.

燃料の着火状態を判定する前記ステップが燃料を第1の供給割合にて排気通路に供給する前記ステップの開始からの経過時間を積算するステップを含み、この積算経過時間があらかじめ設定した時間を越えた場合、燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給する前記ステップが実行されるものであってよい。   The step of determining the ignition state of the fuel includes a step of integrating the elapsed time from the start of the step of supplying the fuel to the exhaust passage at the first supply ratio, and the accumulated elapsed time exceeds a preset time. In this case, the step of supplying the fuel to the exhaust passage at the second supply rate may be executed.

あるいは、燃料の着火状態を判定する前記ステップが排気浄化装置に流入する排気温を検出するステップを含み、この排気温があらかじめ設定した温度を越えた場合、燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給する前記ステップが実行されるものであってよい。   Alternatively, the step of determining the ignition state of the fuel includes a step of detecting an exhaust temperature flowing into the exhaust purification device, and when the exhaust temperature exceeds a preset temperature, the fuel is exhausted at the second supply rate. The step of supplying to the passage may be performed.

あるいは、燃料の着火状態を判定する前記ステップが第1の供給割合にて排気通路に供給された燃料の積算供給量を算出するステップを含み、この積算供給量があらかじめ設定した量を越えた場合、燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給する前記ステップが実行されるものであってよい。   Alternatively, the step of determining the ignition state of the fuel includes a step of calculating an integrated supply amount of the fuel supplied to the exhaust passage at the first supply ratio, and the integrated supply amount exceeds a preset amount The step of supplying the fuel to the exhaust passage at the second supply rate may be executed.

内燃機関の燃焼室への燃料の供給の有無を判定するステップをさらに具え、このステップでの判定結果に基づき、燃料を排気通路に供給する前記ステップが実行されるものであってよい。   The method may further include a step of determining whether or not fuel is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine, and the step of supplying the fuel to the exhaust passage may be executed based on the determination result in this step.

本発明の排気加熱方法によると、燃料を第1の供給割合にて排気通路に供給し、燃料の着火状態に基づき、燃料を第1の供給割合よりも多い第2の供給割合にて排気通路に供給するようにしたので、従来のものよりも燃焼率を改善することができる。しかも、排気温を従来のものよりも迅速に昇温させることが可能である。   According to the exhaust heating method of the present invention, the fuel is supplied to the exhaust passage at the first supply rate, and the fuel is supplied to the exhaust passage at the second supply rate higher than the first supply rate based on the ignition state of the fuel. The combustion rate can be improved as compared with the conventional one. In addition, it is possible to raise the exhaust temperature more quickly than the conventional one.

燃料を排気通路に供給するステップが空燃比および吸入空気量の少なくとも一方を求めるステップを含む場合、求めた空燃比および吸入空気量の少なくとも一方に基づいて燃料の供給割合を最適に設定することができる。   When the step of supplying the fuel to the exhaust passage includes the step of obtaining at least one of the air-fuel ratio and the intake air amount, the fuel supply ratio may be optimally set based on at least one of the obtained air-fuel ratio and intake air amount. it can.

燃料の着火状態を判定するステップが第1の供給割合にて排気通路に対する燃料の供給開始からの経過時間を積算するステップを含む場合、この積算経過時間があらかじめ設定した時間を越えた時点で燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給することができる。これにより、排気温をより迅速に昇温させることができる。   When the step of determining the ignition state of the fuel includes the step of integrating the elapsed time from the start of fuel supply to the exhaust passage at the first supply ratio, the fuel is detected when the accumulated elapsed time exceeds a preset time. Can be supplied to the exhaust passage at the second supply rate. Thereby, exhaust temperature can be raised more rapidly.

燃料の着火状態を判定するステップが排気浄化装置に流入する排気温を検出するステップを含む場合、この排気温があらかじめ設定した温度を越えた時点で燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給することができる。これにより、排気温をより迅速に昇温させることが可能である。   When the step of determining the ignition state of the fuel includes the step of detecting the exhaust temperature flowing into the exhaust purification device, the fuel is supplied to the exhaust passage at the second supply rate when the exhaust temperature exceeds a preset temperature. Can be supplied. Thereby, it is possible to raise exhaust temperature more rapidly.

燃料の着火状態を判定するステップが第1の供給割合にて排気通路に供給された燃料の積算供給量を算出するステップを含む場合、この積算供給量があらかじめ設定した量を越えた時点で燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給することができる。これにより、排気温をより迅速に昇温させることが可能である。   When the step of determining the ignition state of the fuel includes a step of calculating an integrated supply amount of the fuel supplied to the exhaust passage at the first supply ratio, the fuel is detected when the integrated supply amount exceeds a preset amount. Can be supplied to the exhaust passage at the second supply rate. Thereby, it is possible to raise exhaust temperature more rapidly.

内燃機関の燃焼室への燃料の供給の有無を判定するステップをさらに具えることができ、このステップでの判定結果に基づいて燃料を排気通路に供給するステップを実行することができる。   A step of determining whether or not fuel is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine can be further provided, and the step of supplying fuel to the exhaust passage can be executed based on the determination result in this step.

本発明を圧縮点火方式の多気筒内燃機関に搭載された車両に応用した一実施形態におけるエンジンシステムの概念図である。1 is a conceptual diagram of an engine system in an embodiment in which the present invention is applied to a vehicle mounted on a compression ignition type multi-cylinder internal combustion engine. 図1に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the principal part in embodiment shown in FIG. 吸入空気量と燃料添加量との関係を模式的に表すグラフである。4 is a graph schematically showing the relationship between the intake air amount and the fuel addition amount. 空燃比と燃料添加量との関係を模式的に表すグラフである。It is a graph which represents typically the relationship between an air fuel ratio and fuel addition amount. 燃料添加周期とその燃料の燃焼率との関係を模式的に表すグラフである。It is a graph which represents typically the relationship between a fuel addition period and the combustion rate of the fuel. 燃料の添加開始から初期火炎が形成されるまでの時間と燃料の添加量との関係を模式的に表すグラフである。6 is a graph schematically showing the relationship between the time from the start of fuel addition until the initial flame is formed and the amount of fuel added. 本実施形態における燃料添加手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the fuel addition procedure in this embodiment.

本発明による排気加熱方法を圧縮点火方式の多気筒内燃機関に応用した実施形態について、図1〜図7を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはLNG(液化天然ガス)などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火式内燃機関に対しても本発明は有効である。   An embodiment in which an exhaust heating method according to the present invention is applied to a compression ignition type multi-cylinder internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the configuration can be freely changed according to required characteristics. For example, the present invention is also effective for a spark ignition type internal combustion engine in which gasoline, alcohol, LNG (liquefied natural gas) or the like is used as fuel and is ignited by a spark plug.

本実施形態におけるエンジンシステムの主要部を模式的に図1に示し、その主要部の制御ブロックを概略的に図2に示す。なお、図1にはエンジン10の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、このエンジン10の補機として一般的な排気ターボ式過給機やEGR装置なども省略されている。また、エンジン10の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類もその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。   A main part of the engine system in the present embodiment is schematically shown in FIG. 1, and a control block of the main part is schematically shown in FIG. In FIG. 1, in addition to a valve mechanism and a silencer for intake and exhaust of the engine 10, a general exhaust turbo supercharger, an EGR device, and the like are omitted as auxiliary equipment of the engine 10. It should be noted that some of the various sensors required for smooth operation of the engine 10 are omitted for convenience.

本実施形態におけるエンジン10は、燃料である軽油を燃料噴射弁11から圧縮状態にある燃焼室10a内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒内燃機関である。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。   The engine 10 according to the present embodiment is a compression ignition type multi-cylinder internal combustion engine that spontaneously ignites by directly injecting light oil, which is fuel, from a fuel injection valve 11 into a combustion chamber 10a in a compressed state. However, a single cylinder internal combustion engine may be used due to the characteristics of the present invention.

燃焼室10aにそれぞれ臨む吸気ポート12aおよび排気ポート12bが形成されたシリンダーヘッド12には、吸気ポート12aを開閉する吸気弁13aおよび排気ポート12bを開閉する排気弁13bを含む図示しない動弁機構が組み込まれている。燃焼室10aの上端中央に臨む先の燃料噴射弁11もまた、これら吸気弁13aおよび排気弁13bに挟まれるようにシリンダーヘッド12に組み付けられている。燃料噴射弁11から燃焼室10a内に供給される燃料の量および噴射時期は、運転者によるアクセルペダル14の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてECU(Electronic Control Unit)15により制御される。アクセルペダル14の踏み込み量は、アクセル開度センサー16により検出され、その検出情報がECU15に出力される。 The cylinder head 12 formed with the intake port 12a and the exhaust port 12b facing the combustion chamber 10a has a valve operating mechanism (not shown) including an intake valve 13a for opening and closing the intake port 12a and an exhaust valve 13b for opening and closing the exhaust port 12b. It has been incorporated. The previous fuel injection valve 11 facing the center of the upper end of the combustion chamber 10a is also assembled to the cylinder head 12 so as to be sandwiched between the intake valve 13a and the exhaust valve 13b. The amount and injection timing of fuel supplied to the combustion chamber 10a from the fuel injection valve 11, the ECU (E lectronic C ontrol U nit ) 15 based on operating conditions of the vehicle including the depression amount of the accelerator pedal 14 by the driver Be controlled. The amount of depression of the accelerator pedal 14 is detected by the accelerator opening sensor 16, and the detection information is output to the ECU 15.

ECU15は、このアクセル開度センサー16や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部15aと、燃料噴射設定部15bと、燃料噴射弁駆動部15cとを有する。燃料噴射設定部15bは、運転状態判定部15aでの判定結果に基づいて燃料噴射弁11からの燃料の噴射量や噴射時期を設定する。燃料噴射弁駆動部15cは、燃料噴射設定部15bにて設定された量の燃料が設定された時期に燃料噴射弁11から噴射されるように、燃料噴射弁11の作動を制御する。   The ECU 15 is based on information from the accelerator opening sensor 16 and various sensors to be described later, an operation state determination unit 15a for determining the operation state of the vehicle, a fuel injection setting unit 15b, and a fuel injection valve drive unit 15c. Have The fuel injection setting unit 15b sets the fuel injection amount and the injection timing from the fuel injection valve 11 based on the determination result in the operation state determination unit 15a. The fuel injection valve drive unit 15c controls the operation of the fuel injection valve 11 so that the amount of fuel set by the fuel injection setting unit 15b is injected from the fuel injection valve 11 at the set time.

吸気ポート12aに連通するようにシリンダーヘッド12に連結されて吸気ポート12aと共に吸気通路17aを画成する吸気管17の途中には、サージタンク18が形成されている。このサージタンク18よりも上流側の吸気管17には、スロットルアクチュエーター19を介して吸気通路17aの開度を調整するためのスロットル弁20が組み込まれている。また、スロットル弁20よりも上流側の吸気管17には、吸気通路17aを流れる吸気の流量を検出してこれをECU15に出力するエアーフローメーター21が取り付けられている。なお、このエアーフローメーター21に代えて同じ構成の排気流量センサーを後述する排気加熱装置22とシリンダーヘッド12の排気ポート12bとの間に位置する排気管23の部分に取り付けるようにしてもよい。   A surge tank 18 is formed in the middle of the intake pipe 17 connected to the cylinder head 12 so as to communicate with the intake port 12a and defining the intake passage 17a together with the intake port 12a. A throttle valve 20 for adjusting the opening degree of the intake passage 17 a is incorporated in the intake pipe 17 upstream of the surge tank 18 via a throttle actuator 19. An air flow meter 21 that detects the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 17a and outputs it to the ECU 15 is attached to the intake pipe 17 upstream of the throttle valve 20. Instead of the air flow meter 21, an exhaust flow sensor having the same configuration may be attached to a portion of the exhaust pipe 23 located between an exhaust heating device 22 described later and the exhaust port 12b of the cylinder head 12.

先のECU15は、スロットル開度設定部15dと、スロットル弁駆動部15eとをさらに有する。スロットル開度設定部15dは、アクセルペダル14の踏み込み量に加え、先の運転状態判定部15aでの判定結果に基づいてスロットル弁20の開度を設定する。スロットル弁駆動部15eは、スロットル弁20がスロットル開度設定部15dにて設定された開度となるように、スロットルアクチュエーター19の作動を制御する。   The previous ECU 15 further includes a throttle opening setting unit 15d and a throttle valve drive unit 15e. The throttle opening setting unit 15d sets the opening of the throttle valve 20 based on the determination result of the previous operation state determination unit 15a in addition to the depression amount of the accelerator pedal 14. The throttle valve drive unit 15e controls the operation of the throttle actuator 19 so that the throttle valve 20 has the opening set by the throttle opening setting unit 15d.

ピストン24aが往復動するシリンダーブロック24には、連接棒24bを介してピストン24aが連結されるクランク軸24cの回転位相、つまりクランク角を検出してこれをECU15に出力するクランク角センサー25が取り付けられている。ECU15の運転状態判定部15aは、このクランク角センサー25からの情報に基づき、クランク軸24cの回転位相やエンジン回転数の他に車両の走行速度などを実時間で把握する。   A crank angle sensor 25 that detects the rotational phase of the crankshaft 24c to which the piston 24a is connected via the connecting rod 24b, that is, the crank angle, and outputs it to the ECU 15 is attached to the cylinder block 24 in which the piston 24a reciprocates. It has been. Based on the information from the crank angle sensor 25, the driving state determination unit 15a of the ECU 15 grasps the traveling speed of the vehicle in addition to the rotational phase of the crankshaft 24c and the engine speed in real time.

排気ポート12bに連通するようにシリンダーヘッド12に連結される排気管23は、排気ポート12bと共に排気通路23aを画成する。下流端側に取り付けられた図示しない消音器よりも上流側の排気管23の途中には、燃焼室10a内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置26が取り付けられている。本実施形態における排気浄化装置26は、少なくとも酸化触媒26aを含むが、この他にDPF(Diesel Particulate Filter)やNOX吸蔵触媒などを組み込むことも可能である。酸化触媒26aは、主として排気に含まれる未燃ガスを酸化、つまり燃焼させるためのものである。この酸化触媒26aの出口側の排気通路23aには、酸化触媒26aを出た排気の温度(以下、これを触媒温度と記述する)TOを検出してこれをECU15に出力する触媒温度センサー27が組み込まれている。ECU15の運転状態判定部15aは、この触媒温度センサー27からの情報に基づき、酸化触媒26aが活性状態にあるか否かも把握する。 The exhaust pipe 23 connected to the cylinder head 12 so as to communicate with the exhaust port 12b defines an exhaust passage 23a together with the exhaust port 12b. An exhaust purification device 26 for detoxifying harmful substances generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 10a is provided in the middle of the exhaust pipe 23 upstream of the silencer (not shown) attached to the downstream end side. It is attached. Exhaust purification apparatus 26 of this embodiment includes at least the oxidation catalyst 26a, it is also possible to incorporate the like In addition to this DPF (D iesel P articulate F ilter ) and the NO X storage catalyst. The oxidation catalyst 26a is mainly for oxidizing unburned gas contained in the exhaust gas, that is, for burning. In the exhaust passage 23a on the outlet side of the oxidation catalyst 26a, there is a catalyst temperature sensor 27 that detects the temperature of exhaust gas that has exited the oxidation catalyst 26a (hereinafter referred to as catalyst temperature) TO and outputs it to the ECU 15. It has been incorporated. Based on the information from the catalyst temperature sensor 27, the operation state determination unit 15a of the ECU 15 also grasps whether or not the oxidation catalyst 26a is in an active state.

この排気浄化装置26よりも上流側の排気管23の途中には、加熱ガスを生成してこれを下流側に配された排気浄化装置26に供給し、その活性化および活性状態を維持するための排気加熱装置22が配されている。本実施形態における排気加熱装置22は、燃料添加弁28と、グロープラグ29と、酸化触媒(排気浄化装置26の酸化触媒26aと区別するため、以下、便宜的に補助酸化触媒と記述する)30とを具えている。この他、燃料供給弁26から供給される燃料を受けてその霧化およびグロープラグ29側への飛散を促進させるための特許文献1に開示されたような衝突板を配することも有効である。   In the middle of the exhaust pipe 23 upstream of the exhaust purification device 26, a heated gas is generated and supplied to the exhaust purification device 26 disposed downstream, so that its activation and active state are maintained. Exhaust heating device 22 is arranged. The exhaust heating device 22 in the present embodiment includes a fuel addition valve 28, a glow plug 29, and an oxidation catalyst (hereinafter referred to as an auxiliary oxidation catalyst for convenience in order to distinguish it from the oxidation catalyst 26 a of the exhaust purification device 26) 30. And has. In addition, it is also effective to arrange a collision plate as disclosed in Patent Document 1 for receiving the fuel supplied from the fuel supply valve 26 and promoting the atomization and scattering to the glow plug 29 side. .

燃料添加弁28は、基本的な構成が通常の燃料噴射弁11と同じものであり、通電時間を制御することによって、任意の量の燃料を任意の時間間隔で排気通路23aにパルス状に供給することができるようになっている。   The fuel addition valve 28 has the same basic configuration as that of the normal fuel injection valve 11, and supplies an arbitrary amount of fuel to the exhaust passage 23a in a pulsed manner at arbitrary time intervals by controlling the energization time. Can be done.

燃料添加弁28から排気通路23aに供給される1回あたりの燃料の量は、エアーフローメーター21によって検出される吸入空気量および空燃比を含む車両の運転状態に基づき、ECU15の燃料添加設定部15fにより設定される。このため、燃料添加設定部15fには図3,図4に示すようなマップが記憶されており、これらのマップに基づいて1回あたりの燃料の添加量が設定される。燃料添加設定部15fはまた、目標とすべき触媒温度TLと触媒温度センサー27によって検出される現在の触媒温度TOとの差に基づき、燃料添加量FTも併せて算出する。目標とすべき触媒温度TLは、酸化触媒26aが活性状態となる最低温度(以下、これを触媒活性最低温度と記述する)が一般的に選択される。 The amount of fuel per one time supplied from the fuel addition valve 28 to the exhaust passage 23a is based on the operating state of the vehicle including the intake air amount and air-fuel ratio detected by the air flow meter 21, and the fuel addition setting unit of the ECU 15 It is set by 15f. For this reason, maps as shown in FIGS. 3 and 4 are stored in the fuel addition setting unit 15f, and the fuel addition amount per time is set based on these maps. Fuel addition setting unit 15f also on the basis of the difference between the current catalyst temperature T O is detected by the catalyst temperature T L and the catalyst temperature sensor 27 to be a target, even together to calculate the fuel amount F T. The target catalyst temperature T L is generally selected to be the lowest temperature at which the oxidation catalyst 26a becomes active (hereinafter referred to as the lowest catalyst activity temperature).

なお、本実施形態では空燃比を吸入空気量と燃料添加弁28からの燃料の添加量とによってECU15の運転状態判定部15aにて算出するようにしている。しかしながら、空燃比センサーを排気通路23aの途中に組み込み、この空燃比センサーからの検出信号から読み出すようにしてもよい。   In this embodiment, the air-fuel ratio is calculated by the operation state determination unit 15a of the ECU 15 based on the intake air amount and the amount of fuel added from the fuel addition valve 28. However, an air-fuel ratio sensor may be incorporated in the exhaust passage 23a and read from a detection signal from the air-fuel ratio sensor.

ECU15の燃料添加弁駆動部15gは、燃料添加設定部15fにて設定された量の燃料が設定された周期で燃料添加弁28から噴射されるように、燃料添加弁28の作動を制御する。この場合、燃料添加弁28の作動は、燃料添加を開始してから積算される燃料添加量FNが燃料添加設定部15fにて設定された燃料添加量FTに達するまで、基本的に行われる。 The fuel addition valve drive unit 15g of the ECU 15 controls the operation of the fuel addition valve 28 so that the amount of fuel set by the fuel addition setting unit 15f is injected from the fuel addition valve 28 at a set cycle. In this case, operation of the fuel addition valve 28, until the fuel amount F N that is accumulated from the start of the fuel addition reaches a fuel amount F T set by the fuel addition setting unit 15f, basically row Is called.

燃料添加の開始直後は、排気通路23aを流れる排気の温度が低下しているため、1回あたりの添加量、すなわち単位時間あたりの燃料添加量の平均値を少なくし、グロープラグ29によって確実に燃料を着火できるようにすることが好ましい。しかしながら、1回あたりの燃料添加量を少なくしたままでは、排気温の迅速な昇温を損なうこととなる。一方、燃料の着火が安定して排気温が上昇して来ると、1回あたりの燃料添加量を多くしても、燃料の着火性が損なわれず、排気温の迅速な昇温が可能となる。従って、燃料添加の開始直後は、単位時間あたりの燃料添加量の平均値を少なく設定して燃料を確実に着火させるようにし、燃料の着火が安定して排気温がある程度上昇した時点で、単位時間あたりの燃料添加量の平均値を多くすることが有効である。   Immediately after the start of fuel addition, the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 23a is lowered, so that the addition amount per time, that is, the average value of the fuel addition amount per unit time is reduced, and the glow plug 29 ensures that Preferably, the fuel can be ignited. However, if the amount of fuel added per time is kept small, the rapid temperature rise of the exhaust gas is impaired. On the other hand, if the ignition of the fuel is stabilized and the exhaust temperature rises, even if the amount of fuel added per time is increased, the ignitability of the fuel is not impaired, and the exhaust temperature can be raised quickly. . Therefore, immediately after the start of fuel addition, the average value of the fuel addition amount per unit time is set to a small value to ensure that the fuel is ignited, and when the fuel ignition is stable and the exhaust temperature rises to some extent, It is effective to increase the average value of the amount of fuel added per hour.

ここで、燃料添加弁28から排気通路23aへの単位時間あたりの燃料添加量の平均値を一定に保持しつつ、燃料の添加周期を変更した場合における添加燃料の燃焼率の変化を模式的に図5に示す。この図5から明らかなように、燃料の添加周期を長くするほど燃焼率が低下し、図5においては添加周期が60ミリ秒以上になると燃焼率がほぼ25%で一定となる。逆に、燃料の添加周期が50ミリ秒よりも短い場合、その添加周期が短くなるに従って燃焼率が急激に向上する傾向を持つ。従って、燃料添加弁28から排気通路23aに供給される燃料の燃焼率を向上させるためには、燃料の添加周期を短くするほど好ましいことが理解されよう。しかしながら、排気浄化装置26における酸化触媒26aの安定した動作を確保するためには、排気通路23aを流れる排気の空燃比をほぼ一定に保つ必要性がある。従って、燃料の添加周期を短くした場合には、1回あたりの燃料の添加量を逆に少なくしなければならない。つまり、排気通路23aを流れる排気の空燃比を考慮しつつ、1回あたりの燃料の添加量に基づいて燃料の添加周期を適切に設定する必要がある。   Here, the change in the combustion rate of the added fuel when the fuel addition cycle is changed while the average value of the fuel addition amount per unit time from the fuel addition valve 28 to the exhaust passage 23a is kept constant is schematically shown. As shown in FIG. As is apparent from FIG. 5, the combustion rate decreases as the fuel addition period is increased. In FIG. 5, when the addition period is 60 milliseconds or more, the combustion rate becomes constant at approximately 25%. Conversely, when the fuel addition period is shorter than 50 milliseconds, the combustion rate tends to increase rapidly as the addition period becomes shorter. Therefore, it will be understood that it is preferable to shorten the fuel addition period in order to improve the combustion rate of the fuel supplied from the fuel addition valve 28 to the exhaust passage 23a. However, in order to ensure a stable operation of the oxidation catalyst 26a in the exhaust purification device 26, it is necessary to keep the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 23a substantially constant. Therefore, when the fuel addition cycle is shortened, the amount of fuel added per time must be reduced. That is, it is necessary to appropriately set the fuel addition period based on the amount of fuel added per time while taking into account the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 23a.

一方、燃料の添加開始から初期火炎が形成されるまでの時間と、燃料の添加量との関係を図6に示すが、図中の一点鎖線は燃料の添加完了時期を表している。この図6から明らかなように、燃料添加量と初期火炎の形成時間とは比例関係にあり、燃料の添加を終えてからほぼ一定時間後に初期火炎が形成され、この初期火炎の形成後に次の燃料を添加することが好ましいと言える。   On the other hand, FIG. 6 shows the relationship between the time from the start of fuel addition until the initial flame is formed and the amount of fuel added, and the alternate long and short dash line in FIG. As is apparent from FIG. 6, the amount of fuel added and the formation time of the initial flame are proportional to each other, and the initial flame is formed approximately a certain time after the addition of the fuel is completed. It can be said that it is preferable to add fuel.

このような観点に基づき、本実施形態における燃料添加設定部15fは、上述したように1回あたりの燃料添加量を図3,図4から求め、これに対応する図6に示す初期火炎形成時期から、上述したような空燃比を考慮に入れた添加周期を算出する。第2の供給割合は、第1の供給割合よりも大きい傾向を持つ。   Based on such a viewpoint, the fuel addition setting unit 15f in the present embodiment obtains the fuel addition amount per time from FIGS. 3 and 4 as described above, and the initial flame formation time shown in FIG. 6 corresponding thereto. From the above, the addition period taking into account the air-fuel ratio as described above is calculated. The second supply ratio tends to be larger than the first supply ratio.

なお、本実施形態において第1の供給割合である燃料添加弁28からの初発の燃料添加量は、燃料添加弁28と補助酸化触媒30との間の着火空間の等量比となる程度に設定され、初期火炎の形成を主目的とする。本実施形態において第2の供給割合である2発目の燃料添加は、初発の燃料添加での初期火炎が形成され、これが燃え広がった頃に実行される。これは実験などであらかじめ設定しておくことができる。一例として、内径が60mmの排気管23にて排気温が100℃かつ排気流速が毎秒3m程度の場合、初発燃料添加量を15mm3,2発目の燃料添加開始を初発の燃料添加を完了してから25ミリ秒後程度に設定することが好ましい。 In the present embodiment, the initial fuel addition amount from the fuel addition valve 28, which is the first supply ratio, is set to an equivalent ratio of the ignition space between the fuel addition valve 28 and the auxiliary oxidation catalyst 30. The main purpose is the formation of an initial flame. In the present embodiment, the second fuel addition, which is the second supply ratio, is executed when an initial flame is formed by the initial fuel addition and spreads. This can be set in advance by experiments or the like. As an example, when the exhaust pipe 23 has an inner diameter of 60 mm and the exhaust temperature is 100 ° C. and the exhaust flow velocity is about 3 m / sec, the initial fuel addition amount is 15 mm 3 and the start of the second fuel addition is completed. It is preferable to set about 25 milliseconds later.

2発目以降の燃料噴射に関しては添加周期を優先した制御とし、燃料添加中における燃料の供給割合は、1回あたりの燃料添加量を変更することによって調整する。この場合、排気系における排気脈動に留意し、前回の燃料添加による火炎滞留が燃料添加弁28の噴霧範囲にあるような時間内にて設定する。一例として内径が60mmの排気管23にて排気温が100℃かつ排気流速が毎秒3m程度の場合、添加周期を30ミリ秒以下に設定することが好ましい。   The second and subsequent fuel injections are controlled with priority given to the addition cycle, and the fuel supply ratio during fuel addition is adjusted by changing the fuel addition amount per time. In this case, attention is paid to the exhaust pulsation in the exhaust system, and the time is set such that the flame retention due to the previous fuel addition is within the spray range of the fuel addition valve 28. As an example, when the exhaust pipe 23 has an inner diameter of 60 mm and the exhaust temperature is 100 ° C. and the exhaust flow rate is about 3 m / sec, the addition period is preferably set to 30 milliseconds or less.

このように、初発での燃料添加による排気管23の内壁への燃料の付着を最小限に抑え、2発目以降の燃料の着火を安定化させて補助酸化触媒30よりも上流側での排気通路23aでの燃料の燃焼率を高めることが有効である。これにより、補助酸化触媒30による燃料の消炎を防ぐことができる。また、補助酸化触媒30よりも下流側の排気通路23aでの燃料の燃焼も安定化し、排気浄化装置26における酸化触媒26aの活性状態を安定的に維持することが可能となる。なお、第1の供給割合を初発に限定することなく、着火状態が安定するまで2発目以降も第1の供給割合に設定することも可能であることに注意されたい。   In this way, the fuel adhering to the inner wall of the exhaust pipe 23 due to the initial fuel addition is minimized, and the ignition of the second and subsequent fuels is stabilized, and the exhaust upstream of the auxiliary oxidation catalyst 30 is upstream. It is effective to increase the combustion rate of fuel in the passage 23a. Thereby, the extinction of the fuel by the auxiliary oxidation catalyst 30 can be prevented. Further, the combustion of fuel in the exhaust passage 23a downstream of the auxiliary oxidation catalyst 30 is also stabilized, and the active state of the oxidation catalyst 26a in the exhaust purification device 26 can be stably maintained. It should be noted that the first supply rate is not limited to the first one, and it is possible to set the first supply rate to the first supply rate after the second shot until the ignition state is stabilized.

第1の供給割合での燃料の供給を第2の供給割合に切り換えるタイミングは、図6に示す初期着火時期、つまり初期火炎の形成時期に基づいて行われる。本実施形態では、燃料を第1の供給割合にて排気通路23aに供給してからの経過時間を積算し、この積算経過時間があらかじめ設定した時間を越えた場合に燃料を第2の供給割合にて排気通路23aに供給するようにしている。   The timing at which the fuel supply at the first supply ratio is switched to the second supply ratio is performed based on the initial ignition timing shown in FIG. 6, that is, the initial flame formation timing. In the present embodiment, the elapsed time since the fuel is supplied to the exhaust passage 23a at the first supply rate is integrated, and the fuel is supplied to the second supply rate when the integrated elapsed time exceeds a preset time. Is supplied to the exhaust passage 23a.

しかしながら、排気浄化装置26に流入する排気温を検出し、この排気温があらかじめ設定した温度を越えた場合に燃料を第2の供給割合にて排気通路23aに供給するようにしてもよい。あるいは、第1の供給割合にて排気通路23aに供給された燃料の積算供給量を算出し、この積算供給量があらかじめ設定した量を越えた場合に燃料を第2の供給割合にて排気通路23aに供給することも可能である。   However, the exhaust temperature flowing into the exhaust purification device 26 may be detected, and fuel may be supplied to the exhaust passage 23a at the second supply rate when the exhaust temperature exceeds a preset temperature. Alternatively, the integrated supply amount of the fuel supplied to the exhaust passage 23a is calculated at the first supply rate, and when the integrated supply amount exceeds a preset amount, the fuel is supplied to the exhaust passage at the second supply rate. It is also possible to supply to 23a.

本発明における着火手段としてのグロープラグ29は、車載の図示しない電源にオン/オフスイッチとしてのECU15のグロープラグ駆動部15hを介して接続している。従って、グロープラグ29に対する通電および非通電の切り替えは、予め設定されたプログラムに従ってECU15のグロープラグ駆動部15hにより制御される。   The glow plug 29 as the ignition means in the present invention is connected to an on-vehicle power supply (not shown) via a glow plug drive unit 15h of the ECU 15 as an on / off switch. Therefore, switching between energization and non-energization for the glow plug 29 is controlled by the glow plug drive unit 15h of the ECU 15 in accordance with a preset program.

補助酸化触媒30は、燃料供給弁25による燃料の供給位置よりも下流側かつ排気浄化装置26よりも上流側の排気通路23aに配されている。この補助酸化触媒30は、排気通路23aの断面積よりも小さな断面積を有し、従って排気の一部がこの補助酸化触媒30を通らずに通過することを可能にする。つまり、補助酸化触媒30を通る排気の流速は、ここを通らない排気の流速よりも低速となり、補助酸化触媒30を通る排気をさらに昇温させることが可能となる。補助酸化触媒30が充分に高温、つまり活性化した状態では、グロープラグ29に対する通電を遮断し、補助酸化触媒30内で混合気を直接燃焼させることも可能である。しかしながら、エンジン10の冷態始動時など、補助酸化触媒30が活性化していない場合には、グロープラグ29に対して通電を行うことが必要である。なお、補助酸化触媒30が高温になると、未燃混合気中の炭素数の多い炭化水素が分解し、炭素数の少ない反応性の高い炭化水素に改質される。換言すれば、この補助酸化触媒30は、一方ではそれ自体が急速に発熱する急速発熱体として機能し、他方では改質された燃料を生成させる燃料改質触媒としても機能する。   The auxiliary oxidation catalyst 30 is disposed in the exhaust passage 23 a downstream from the fuel supply position by the fuel supply valve 25 and upstream from the exhaust purification device 26. The auxiliary oxidation catalyst 30 has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the exhaust passage 23 a, and thus allows a part of the exhaust gas to pass without passing through the auxiliary oxidation catalyst 30. That is, the flow rate of the exhaust gas that passes through the auxiliary oxidation catalyst 30 is lower than the flow rate of the exhaust gas that does not pass through the auxiliary oxidation catalyst 30, and the exhaust gas that passes through the auxiliary oxidation catalyst 30 can be further heated. When the auxiliary oxidation catalyst 30 is sufficiently hot, that is, in an activated state, the energization of the glow plug 29 can be cut off and the air-fuel mixture can be directly combusted in the auxiliary oxidation catalyst 30. However, when the auxiliary oxidation catalyst 30 is not activated, such as when the engine 10 is cold-started, it is necessary to energize the glow plug 29. When the auxiliary oxidation catalyst 30 reaches a high temperature, hydrocarbons having a large number of carbon atoms in the unburned mixture are decomposed and reformed into hydrocarbons having a low carbon number and high reactivity. In other words, the auxiliary oxidation catalyst 30 functions on the one hand as a rapid heating element that rapidly generates heat, and on the other hand also functions as a fuel reforming catalyst that generates reformed fuel.

本実施形態においては、エンジン10がモータリング状態、すなわちエンジン10の運転中にアクセルペダル14の開度が0となり、燃料噴射弁11から燃料が噴射されない燃料カット状態になった場合、上述した燃料添加弁28からの燃料の添加処理が実行される。   In the present embodiment, when the engine 10 is in a motoring state, that is, when the opening degree of the accelerator pedal 14 becomes 0 and the fuel is not injected from the fuel injection valve 11 while the engine 10 is operating, The fuel addition process from the addition valve 28 is executed.

従って、吸気通路17aから燃焼室10a内に供給される吸気は、燃料噴射弁11から燃焼室10a内に噴射される燃料と混合気を形成する。そして、ピストン24aの圧縮上死点近傍にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気が排気浄化装置26を通って排気管23から大気中に排出される。エンジン10が燃料カット状態になると、燃料添加弁28から燃料が排気通路23aに供給され、これによって排気通路23aを流れる排気の昇温を図り、排気浄化装置26の酸化触媒26aの活性状態を維持する。   Accordingly, the intake air supplied from the intake passage 17a into the combustion chamber 10a forms a mixture with the fuel injected from the fuel injection valve 11 into the combustion chamber 10a. Then, the piston 24a spontaneously ignites and burns in the vicinity of the compression top dead center of the piston 24a, and the exhaust generated thereby is discharged from the exhaust pipe 23 into the atmosphere through the exhaust purification device 26. When the engine 10 is in a fuel cut state, fuel is supplied from the fuel addition valve 28 to the exhaust passage 23a, thereby increasing the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 23a and maintaining the active state of the oxidation catalyst 26a of the exhaust purification device 26. To do.

このような本実施形態における燃料の添加手順について図7を参照しながら説明する。すなわち、まずS11のステップにてエンジン10の運転中にアクセルペダル14の開度が0となって、燃料噴射弁11から燃料が噴射されない燃料カット状態であるか否かを判定する。ここで燃料カット状態である、すなわち排気浄化装置26の温度が低下して酸化触媒26aが不活性状態となる可能性があると判断した場合には、S12のステップに移行する。そして、酸化触媒26aを通過した触媒温度TOが触媒活性最低温度TLよりも低いか否かを判定する。このS12のステップにて触媒温度TOが触媒活性最低温度TL未満である、すなわち燃料添加弁28から排気通路23aに燃料を添加して酸化触媒26aを活性化させる必要があると判断した場合には、S13のステップに移行して燃料添加量FTを算出する。次いでS14のステップにて第1フラグがセットされているか否かを判定するが、最初は第1フラグがセットされていないので、S15のステップに移行し、 グロープラグ29に対する通電を開始する。次に、S16のステップにてタイマーのカウントアップを開始し、さらにS17のステップにて第1フラグをセットした後、S18のステップに移行してタイマーのカウント値CNがあらかじめ設定した第1の閾値CA以上か否かを判定する。最初は、タイマーのカウント値CNは第1の閾値CAよりも小さいので何もせずに戻り、S11以降のステップを繰り返す。 The fuel addition procedure in this embodiment will be described with reference to FIG. That is, first, in step S11, it is determined whether or not the fuel pedal is in a fuel cut state in which the opening of the accelerator pedal 14 becomes 0 during operation of the engine 10 and fuel is not injected from the fuel injection valve 11. If it is determined that there is a fuel cut state, that is, there is a possibility that the temperature of the exhaust purification device 26 is lowered and the oxidation catalyst 26a becomes inactive, the process proceeds to step S12. Then, it is determined whether or not the catalyst temperature T O that has passed through the oxidation catalyst 26a is lower than the minimum catalyst activity temperature T L. When it is determined in step S12 that the catalyst temperature T O is lower than the minimum catalyst activation temperature T L , that is, it is necessary to activate the oxidation catalyst 26a by adding fuel from the fuel addition valve 28 to the exhaust passage 23a. In step S13, the fuel addition amount FT is calculated. Next, in step S14, it is determined whether or not the first flag is set. However, since the first flag is not initially set, the process proceeds to step S15 and energization to the glow plug 29 is started. Next, in step S16, the timer starts counting up. In step S17, the first flag is set. Then, the process proceeds to step S18, and the timer count value CN is set in advance. determines whether the threshold value C a or more. Initially, the count value C N of the timer returns without doing anything is smaller than the first threshold value CA, repeats the steps after S11.

先のS15のステップにてグロープラグ29に対する通電を開始した後は、第1フラグがセットされるので、S11〜S14のステップが続いた場合、S14のステップからはS19のステップに移行し、ここで第2フラグがセットされているか否かを判定する。最初は第2フラグがセットされていないので、S18のステップに移行する。このようにして、S18のステップにてタイマーのカウント値CNが第1の閾値CA以上となるまで、通常はS11〜S19のステップが繰り返される。 After energization of the glow plug 29 is started in the previous step S15, the first flag is set. Therefore, if the steps S11 to S14 are continued, the process proceeds from the step S14 to the step S19. To determine whether or not the second flag is set. At first, since the second flag is not set, the process proceeds to step S18. Thus, at S18 in steps until the timer count value C N is the first threshold value C A above, usually repeated steps S11 to S19.

S18のステップにてタイマーのカウント値CNが第1の閾値CA以上である、すなわちグロープラグ29による燃料の着火が可能と判断した場合には、S20のステップに移行して燃料添加弁28から第1周期にて排気通路23aへの燃料の添加を開始する。次に、S21のステップにて第2フラグをセットした後、S22のステップに移行してタイマーのカウント値CNがあらかじめ設定した第2の閾値CB以上か否かを判定する。この時点では、タイマーのカウント値CNは第2の閾値CBよりも小さいので何もせずに戻り、S11以降のステップを繰り返す。 If it is determined in step S18 that the timer count value C N is equal to or greater than the first threshold value C A , that is, it is possible to ignite the fuel by the glow plug 29, the process proceeds to step S20 and the fuel addition valve 28 is moved. To start addition of fuel to the exhaust passage 23a in the first period. Next, it is determined at S21 in step after setting the second flag, whether the second threshold value C B over which the process proceeds to S22 in step count C N of timer preset. At this time, the timer count value C N is smaller than the second threshold value C B , so nothing is returned, and the steps after S11 are repeated.

S20のステップにて燃料の添加を開始した後は、第2フラグがセットされるので、S11〜S14,S19の処理が続いた場合、S19のステップからはS23のステップに移行し、ここで第3フラグがセットされているか否かを判定する。最初は第3フラグがセットされていないので、S22のステップに移行する。このようにして、S22のステップにてタイマーのカウント値CNが第2の閾値CB以上となるまで、通常はS11〜S23のステップが繰り返される。 Since the second flag is set after the fuel addition is started in step S20, if the processing in steps S11 to S14 and S19 is continued, the process proceeds from step S19 to step S23. It is determined whether or not the 3 flag is set. Since the third flag is not set at first, the process proceeds to step S22. Thus, at S22 in steps until the timer count value C N is the second threshold value C B above, usually repeated steps S11~S23.

S22のステップにてタイマーのカウント値CNが第2の閾値CB以上である、すなわち燃料の増量添加が可能と判断した場合には、S24のステップに移行して燃料添加弁28から第2周期にて排気通路23aへの燃料の添加を行う。次に、S25のステップにて第3フラグをセットした後、S26のステップに移行して燃料添加積算量FNがS13のステップにて算出された燃料添加量FTに達したか否かを判定する。最初は燃料添加積算量FNが燃料添加量FTに達していないのが一般的であるので 何もせずに戻り、S11以降のステップを繰り返す。 Step by timer count value C N of S22 is at the second threshold value C B above, that is, when it is determined that can be scaled addition of fuel from the fuel addition valve 28 shifts to step S24, the second Fuel is added to the exhaust passage 23a at a cycle. Then, after setting the third flag at step S25, whether the fuel addition integrated quantity proceeds to step S26 F N has reached the fuel amount F T calculated in S13 in step judge. First, because the fuel addition integrated amount FN has not reached the fuel addition amount F T is generally returned without any repeats S11 and subsequent steps.

なお、S22のステップにてタイマーのカウント値CNが第2の閾値CB以上であると判断した場合、酸化触媒26aに流入する排気の空燃比が所定値以上かつその酸素濃度が所定値未満の場合にのみ、S24以降のステップを実行することがより好ましい。すなわち、排気浄化装置26の酸化触媒26aに流入する排気の空燃比が所定値未満の場合、第2周期にて燃料を添加した瞬間に空燃比がリッチとなってしまい、排気の昇温性が低下すると共にスモークの増大など、排気の性状が悪化してしまう。また、排気浄化装置26の酸化触媒26aに流入する排気の酸素濃度が所定値以上の場合、第2周期にて燃料を添加すると、燃焼が激しく進行して排気温が過剰に昇温してしまう可能性がある。従って、排気浄化装置26の酸化触媒26aに流入する排気の空燃比が所定値未満かつ酸素濃度が所定値以上の場合には、S22のステップからS24,S25のステップを介さずにS26のステップに移行させ、第1周期での燃料添加を継続することが好ましい。酸素濃度は、吸入空気量と燃料添加弁28からの燃料の添加量とによってECU15の運転状態判定部15aにて算出することも可能であるが、O2センサーを排気管23に組み込むことによって、より正確に検出することができる。 Note that the timer count value C N at S22 in step is less than the second threshold value C when it is determined that the B or more and the oxygen concentration an air-fuel ratio is equal to or greater than the predetermined value of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 26a exceeds a predetermined value Only in this case, it is more preferable to execute the steps after S24. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 26a of the exhaust purification device 26 is less than a predetermined value, the air-fuel ratio becomes rich at the moment when the fuel is added in the second period, and the temperature rise performance of the exhaust gas is reduced. In addition to the reduction, the exhaust properties such as smoke increase. Further, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 26a of the exhaust purification device 26 is equal to or higher than a predetermined value, if the fuel is added in the second period, the combustion proceeds vigorously and the exhaust temperature rises excessively. there is a possibility. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 26a of the exhaust purification device 26 is less than the predetermined value and the oxygen concentration is higher than the predetermined value, the process goes from step S22 to step S26 without going through steps S24 and S25. It is preferable to shift and continue the fuel addition in the first period. The oxygen concentration can be calculated by the operating state determination unit 15a of the ECU 15 based on the amount of intake air and the amount of fuel added from the fuel addition valve 28, but by incorporating an O 2 sensor into the exhaust pipe 23, More accurate detection is possible.

S24のステップにて第2周期での燃料の添加を開始した後は、第3フラグがセットされるので、S11〜S14,S19,S23の処理が続いた場合、S23のステップからはS26のステップに移行する。そして、燃料添加積算量FNが燃料添加量FTに達するまで、通常はS11〜S26のステップが繰り返される。 After the addition of fuel in the second cycle is started in step S24, the third flag is set. Therefore, if the processes in steps S11 to S14, S19, and S23 are continued, steps S23 to S26 are performed. Migrate to Then, until the fuel addition integrated amount F N reaches the fuel addition amount F T, usually repeated steps S11~S26.

このようにして、S26のステップにて燃料添加積算量FNが燃料添加量FT以上である、すなわち酸化触媒26aが活性状態にあると判断した場合には、S27のステップに移行する。そして、グロープラグ29に対する通電を止め、タイマーのカウント値CNを0にリセットし、さらに燃料添加弁28から排気通路23aへの燃料の添加を停止すると共に第1〜第3フラグをリセットして再びS11のステップに戻る。 Thus, when it is determined in step S26 that the fuel addition integrated amount F N is equal to or greater than the fuel addition amount F T , that is, the oxidation catalyst 26a is in the active state, the process proceeds to step S27. Then, stop the energization of the glow plug 29, and resets the count value C N of the timer to 0, resets the first to third flag with further stops the addition of fuel from the fuel addition valve 28 to the exhaust passage 23a The process returns to step S11 again.

一方、S11のステップにてエンジン10が燃料カット状態ではない、すなわちエンジン10の燃焼室10aからの高温の排気によって酸化触媒26aが活性状態に保たれると判断した場合には、S28のステップに移行する。このS28のステップでは、第2フラグがセットされているか否かを判定する。同様に、S12のステップにて触媒温度TOが触媒活性最低温度TL以上である、すなわち燃料添加弁28から排気通路23aに燃料を添加する必要がないと判断した場合にもS28のステップに移行する。そして、このS28のステップにて第2フラグがセットされていないと判断した場合には、S29のステップに移行して第1フラグがセットされているか否かを判定する。ここで第1フラグがセットされていないと判断した場合には、何もせずに戻ってS11以降のステップを繰り返す。 On the other hand, if it is determined in step S11 that the engine 10 is not in the fuel cut state, that is, the oxidation catalyst 26a is maintained in the active state by the high temperature exhaust from the combustion chamber 10a of the engine 10, the process proceeds to step S28. Transition. In step S28, it is determined whether or not the second flag is set. Similarly, if it is determined in step S12 that the catalyst temperature T O is equal to or higher than the catalyst activation minimum temperature T L , that is, it is not necessary to add fuel from the fuel addition valve 28 to the exhaust passage 23a, the process proceeds to step S28. Transition. If it is determined in step S28 that the second flag is not set, the process proceeds to step S29 to determine whether or not the first flag is set. If it is determined that the first flag is not set, the process returns without doing anything and the steps after S11 are repeated.

S29のステップにて第1フラグがセットされていると判断した場合には、S30のステップに移行してグロープラグ29に対する通電を停止し、さらにタイマーのカウント値CNを0にリセットする。しかる後、S31のステップに移行して第1フラグをリセットし、S11のステップに戻る。 At step S29 if the first flag is determined to be set, stops energization to the glow plug 29 proceeds to step S30, further resets the count value C N of the timer to zero. Thereafter, the process proceeds to step S31, the first flag is reset, and the process returns to step S11.

また、S28のステップにて第2フラグがセットされていると判断した場合には、S32のステップに移行してグロープラグ29に対する通電を止め、タイマーのカウント値CNを0にリセットする。さらに、燃料添加弁28から排気通路23aへの燃料の添加を停止した後、S33のステップに移行して第3フラグがセットされているか否かを判定する。ここで第3フラグがセットされていないと判断した場合にはS34のステップに移行して第1フラグおよび第2フラグをリセットした後、S11のステップに戻る。逆に、S33のステップにて第3フラグがセットされていると判断した場合には、S35のステップに移行して第1〜第3フラグをリセットした後、S11のステップに戻る。 When the second flag is determined to have been set at S28 in step deenergized for the glow plug 29 proceeds to step S32, it resets the count value C N of the timer to zero. Further, after stopping the addition of fuel from the fuel addition valve 28 to the exhaust passage 23a, the routine proceeds to step S33, where it is determined whether or not the third flag is set. If it is determined that the third flag is not set, the process proceeds to step S34 to reset the first flag and the second flag, and then returns to step S11. Conversely, if it is determined in step S33 that the third flag is set, the process proceeds to step S35 to reset the first to third flags, and then returns to step S11.

このように、燃料添加弁28による燃料の添加中であっても、S11のステップにて燃料カット状態が解除されたり、S12のステップにて触媒温度TOが何らかの原因で触媒活性最低温度TL以上になった場合には、燃料添加弁28からの燃料の添加を中止する。これにより、燃料の無駄な添加処理を確実に防止することができる。 Thus, even during the addition of fuel by the fuel addition valve 28, or the fuel cut state is released in step S11, the catalyst temperature T O is catalytically active minimum temperature for some reason T L at step S12 When the above is reached, the addition of fuel from the fuel addition valve 28 is stopped. Thereby, the useless addition process of fuel can be prevented reliably.

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。   It should be noted that the present invention should be construed only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, all the changes and modifications included in the concept of the present invention are other than those described. Is possible. That is, all matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and include any configuration not directly related to the present invention. To get.

10 エンジン
10a 燃焼室
11 燃料噴射弁
12 シリンダーヘッド
12a 吸気ポート
12b 排気ポート
13a 吸気弁
13b 排気弁
14 アクセルペダル
15 ECU
15a 運転状態判定部
15b 燃料噴射設定部
15c 燃料噴射弁駆動部
15d スロットル開度設定部
15e スロットル弁駆動部
15f 燃料添加設定部
15g 燃料添加弁駆動部
15h グロープラグ駆動部
16 アクセル開度センサー
17 吸気管
17a 吸気通路
18 サージタンク
19 スロットルアクチュエーター
20 スロットル弁
21 エアーフローメーター
22 排気加熱装置
23 排気管
23a 排気通路
24 シリンダーブロック
24a ピストン
24b 連接棒
24c クランク軸
25 クランク角センサー
26 排気浄化装置
26a 酸化触媒
27 触媒温度センサー
28 燃料添加弁
29 グロープラグ
30 補助酸化触媒
O 触媒温度
L 触媒活性最低温度
T 燃料添加量
N 積算燃料添加量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 10a Combustion chamber 11 Fuel injection valve 12 Cylinder head 12a Intake port 12b Exhaust port 13a Intake valve 13b Exhaust valve 14 Accelerator pedal 15 ECU
15a Operation state determination unit 15b Fuel injection setting unit 15c Fuel injection valve driving unit 15d Throttle opening setting unit 15e Throttle valve driving unit 15f Fuel addition setting unit 15g Fuel addition valve driving unit 15h Glow plug driving unit 16 Accelerator opening sensor 17 Intake Pipe 17a Intake passage 18 Surge tank 19 Throttle actuator 20 Throttle valve 21 Air flow meter 22 Exhaust heating device 23 Exhaust pipe 23a Exhaust passage 24 Cylinder block 24a Piston 24b Connecting rod 24c Crankshaft 25 Crank angle sensor 26 Exhaust purification device 26a Oxidation catalyst 27 Catalyst temperature sensor 28 Fuel addition valve 29 Glow plug 30 Auxiliary oxidation catalyst T O catalyst temperature T L Minimum catalyst activation temperature FT Fuel addition amount F N Accumulated fuel addition amount

Claims (6)

排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を供給し、この排気通路に供給された燃料を加熱して着火させることにより、内燃機関から排気浄化装置に導かれる排気を加熱する方法であって、
燃料を第1の供給割合にて排気通路に供給するステップと、
排気通路に供給された燃料の着火状態を判定するステップと、
燃料の着火状態を判定する前記ステップでの判定結果に基づき、燃料を第1の供給割合よりも多い第2の供給割合にて排気通路に供給するステップと
を具えたことを特徴とする排気加熱方法。
A method of heating exhaust gas guided from an internal combustion engine to an exhaust purification device by supplying fuel to an exhaust passage upstream of the exhaust purification device and heating and igniting the fuel supplied to the exhaust passage. ,
Supplying fuel to the exhaust passage at a first supply rate;
Determining the ignition state of the fuel supplied to the exhaust passage;
Supplying the fuel to the exhaust passage at a second supply rate higher than the first supply rate based on the determination result in the step of determining the ignition state of the fuel. Method.
燃料を排気通路に供給する前記ステップは、空燃比および吸入空気量の少なくとも一方を求めるステップを含み、求めた空燃比および吸入空気量の少なくとも一方に基づいて燃料の供給割合が設定されることを特徴とする請求項1に記載の排気加熱方法。   The step of supplying fuel to the exhaust passage includes a step of obtaining at least one of an air-fuel ratio and an intake air amount, and a fuel supply ratio is set based on at least one of the obtained air-fuel ratio and intake air amount. The exhaust heating method according to claim 1, wherein: 燃料の着火状態を判定する前記ステップは、燃料を第1の供給割合にて排気通路に供給する前記ステップの開始からの経過時間を積算するステップを含み、この積算経過時間があらかじめ設定した時間を越えた場合に燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排気加熱方法。   The step of determining the ignition state of the fuel includes a step of integrating the elapsed time from the start of the step of supplying the fuel to the exhaust passage at the first supply ratio, and the accumulated elapsed time is set to a preset time. The exhaust heating method according to claim 1 or 2, wherein the step of supplying the fuel to the exhaust passage at a second supply rate is executed when exceeding. 燃料の着火状態を判定する前記ステップは、排気浄化装置に流入する排気温を検出するステップを含み、この排気温があらかじめ設定した温度を越えた場合に燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排気加熱方法。   The step of determining the ignition state of the fuel includes a step of detecting an exhaust temperature flowing into the exhaust purification device, and when the exhaust temperature exceeds a preset temperature, the fuel is supplied to the exhaust passage at a second supply rate. The exhaust heating method according to claim 1, wherein the step of supplying to the exhaust gas is performed. 燃料の着火状態を判定する前記ステップは、第1の供給割合にて排気通路に供給された燃料の積算供給量を算出するステップを含み、この積算供給量があらかじめ設定した量を越えた場合に燃料を第2の供給割合にて排気通路に供給する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排気加熱方法。   The step of determining the ignition state of the fuel includes a step of calculating an integrated supply amount of the fuel supplied to the exhaust passage at the first supply ratio, and when the integrated supply amount exceeds a preset amount. The exhaust heating method according to claim 1 or 2, wherein the step of supplying fuel to the exhaust passage at a second supply rate is executed. 内燃機関の燃焼室への燃料の供給の有無を判定するステップをさらに具え、このステップでの判定結果に基づき、燃料を排気通路に供給する前記ステップが実行されることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の排気加熱方法。   2. The method according to claim 1, further comprising a step of determining whether or not fuel is supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine, and the step of supplying fuel to the exhaust passage is executed based on a determination result in this step. The exhaust gas heating method according to claim 5.
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