JP2014238056A - Exhaust emission purification device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission purification device capable of continuing the regeneration of a filter even when the regeneration accompanying post injection is interrupted.SOLUTION: An exhaust emission purification device includes an oxidation catalyst 18 and a filter 19 disposed in an exhaust passage 5 of an engine 1, a fuel injection device 13 injecting fuel according to a fuel injection pattern, and a control device (ECU 50) estimating the accumulation amount of particle materials and setting the fuel injection pattern. If the interruption of a first pattern is requested when the first pattern is being set, a second pattern is set in place of the first pattern until the request for interruption is eliminated. The first pattern is the fuel injection pattern including post injection, and the second pattern is the fuel injection pattern in which the total injection amount in a compressing stroke and an expanding stroke is increased.

Description

本発明は、エンジンの排気経路内に配置される酸化触媒およびフィルタと、設定された燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置と、粒子状物質の堆積量を推定し、かつ前記燃料噴射パターンを設定するように構成されている制御装置と、を備える排気ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an oxidation catalyst and a filter disposed in an exhaust path of an engine, a fuel injection device that injects fuel according to a set fuel injection pattern, an amount of particulate matter deposited, and the fuel injection The present invention relates to an exhaust gas purification device including a control device configured to set a pattern.

従来、酸化触媒およびフィルタを有するディーゼル微粒子捕集フィルタが知られている。特許文献1も、このようなディーゼル微粒子捕集フィルタを備える排気ガス浄化装置の一例を開示している。   Conventionally, a diesel particulate filter having an oxidation catalyst and a filter is known. Patent Document 1 also discloses an example of an exhaust gas purifying apparatus including such a diesel particulate filter.

このような排気ガス浄化装置は、排気ガスの温度を高めることによって酸化触媒を活性化させるように構成されている。酸化触媒が活性化すると排気ガス中の窒素酸化物が酸化されて二酸化窒素が生成される。二酸化窒素は強力な酸化作用を有しているので、フィルタ上のPM(粒子状物質)が酸化されて除去される。排気ガスの温度を高めるために、排気絞り、吸気絞り、およびメイン噴射時期の遅延などが行われる。排気ガス浄化装置は、上述の制御に加えて、活性化した酸化触媒にポスト噴射を使用して燃料を供給することにより、フィルタに入る排気ガスの温度(フィルタ入口温度)を更に高めるように構成されている。フィルタ入口温度がPMの燃焼温度(400℃)を超えると、排気ガス中の酸素によってフィルタ上のPMが酸化されて除去される。酸素による燃焼は、二酸化窒素による酸化と比べて、急速にPMを除去できる。このため、フィルタを完全に再生する場合には、ポスト噴射を使用して排気ガスの温度が高められる。   Such an exhaust gas purification device is configured to activate the oxidation catalyst by increasing the temperature of the exhaust gas. When the oxidation catalyst is activated, nitrogen oxides in the exhaust gas are oxidized to generate nitrogen dioxide. Since nitrogen dioxide has a strong oxidizing action, PM (particulate matter) on the filter is oxidized and removed. In order to increase the temperature of the exhaust gas, an exhaust throttle, an intake throttle, and a delay of the main injection timing are performed. In addition to the above control, the exhaust gas purification device is configured to further increase the temperature of the exhaust gas entering the filter (filter inlet temperature) by supplying fuel to the activated oxidation catalyst using post injection. Has been. When the filter inlet temperature exceeds the combustion temperature of PM (400 ° C.), the PM on the filter is oxidized and removed by oxygen in the exhaust gas. Combustion with oxygen can remove PM more rapidly than oxidation with nitrogen dioxide. For this reason, when the filter is completely regenerated, the temperature of the exhaust gas is increased by using post injection.

特許文献1に記載される排気ガス浄化装置は、ポスト噴射によってエンジンオイルが希釈されるのを防止するために、フィルタ再生の最大持続時間を制限している。フィルタ再生の実行時間が最大持続時間を越えた場合、フィルタ再生が禁止される(特許文献1の0019段落)。再生中の禁止期間では、再生燃焼モードの代わりに通常燃焼モード(通常運転)が実行される(特許文献1の0012段落)。   The exhaust gas purification device described in Patent Document 1 limits the maximum duration of filter regeneration in order to prevent engine oil from being diluted by post injection. When the execution time of filter regeneration exceeds the maximum duration, filter regeneration is prohibited (paragraph 0019 of Patent Document 1). In the prohibited period during regeneration, the normal combustion mode (normal operation) is executed instead of the regeneration combustion mode (paragraph 0012 of Patent Document 1).

特開2010−180852号公報JP 2010-180852 A

特許文献1に記載される排気ガス浄化装置では、ポスト噴射を伴う再生の実行時間が最大持続時間を越える場合にフィルタの再生が中断され、その中断中に通常運転が実行される。通常運転が実行されているとき、フィルタの再生はまったく行われない。このため、フィルタの再生の完了が遅れてしまう。   In the exhaust gas purification apparatus described in Patent Document 1, regeneration of the filter is interrupted when the regeneration execution time with post injection exceeds the maximum duration, and normal operation is performed during the suspension. When normal operation is performed, no filter regeneration is performed. For this reason, the completion of the regeneration of the filter is delayed.

本発明の目的は、ポスト噴射を伴う再生を中断する場合に、その中断中にもフィルタの再生を継続できる排気ガス浄化装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of continuing the regeneration of a filter even when the regeneration accompanied by the post injection is interrupted.

本発明に係る排気ガス浄化装置は、エンジンの排気経路内に配置される酸化触媒およびフィルタと、設定された燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置と、粒子状物質の堆積量を推定し、かつ前記燃料噴射パターンを設定するように構成されている制御装置と、を備える排気ガス浄化装置であって、第1パターンが設定されているときに前記第1パターンの中断要求が発生すると、前記中断要求が消失するまで前記第1パターンの代わりに第2パターンが設定され、前記第1パターンは、前記フィルタを再生するための前記燃料噴射パターンであって、ポスト噴射を含んでおり、前記第2パターンは、前記フィルタを再生するための前記燃料噴射パターンであり、前記第2パターンでは圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増やされている。   An exhaust gas purification apparatus according to the present invention includes an oxidation catalyst and a filter disposed in an exhaust path of an engine, a fuel injection apparatus that injects fuel according to a set fuel injection pattern, and an estimation of a particulate matter accumulation amount And a control device configured to set the fuel injection pattern, and when an interrupt request for the first pattern is generated when the first pattern is set The second pattern is set instead of the first pattern until the interruption request disappears, and the first pattern is the fuel injection pattern for regenerating the filter, and includes post-injection, The second pattern is the fuel injection pattern for regenerating the filter. In the second pattern, the total in the compression stroke and the expansion stroke is Injection amount is increased.

前記排気ガス浄化装置において、前記制御装置は、前記エンジンの運転条件に基づいて前記堆積量を推定する計算式推定方法と、前記フィルタの両側間の差圧に基づいて前記堆積量を推定する差圧式推定方法とを、実行できるように構成されており、前記中断要求が発生している間、前記計算式推定方法に基づいて前記堆積量が推定される。   In the exhaust gas purifying apparatus, the control device is configured to calculate the accumulation amount based on an operating condition of the engine, and to calculate the accumulation amount based on a differential pressure between both sides of the filter. The pressure type estimation method can be executed, and the accumulation amount is estimated based on the calculation formula estimation method while the interruption request is generated.

前記排気ガス浄化装置は、更に、入力操作によって前記中断要求を発生させる入力装置を備えている。   The exhaust gas purification device further includes an input device that generates the interruption request by an input operation.

本発明に係る排気ガス浄化装置は、ポスト噴射を伴う再生を中断する場合に、その中断中にもフィルタの再生を継続できる。   The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention can continue the regeneration of the filter during the interruption when the regeneration accompanied by the post injection is interrupted.

本実施形態に係るエンジンの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the engine which concerns on this embodiment. エンジンの冷却水回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling water circuit of an engine. 燃料噴射パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a fuel-injection pattern. 制御モードの一覧表を示す図である。It is a figure which shows the list of control modes. 自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域を示す図である。It is a figure which shows a self reproduction | regeneration area | region, a reproducible area | region, and a nonreproducible area | region. 堆積量の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of deposition amount. 制御モードの遷移を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the transition of a control mode. 堆積量の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of deposition amount. 中断要求の有無の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the presence or absence of an interruption request. 制御モードの時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of control mode. 差圧式推定方法の有無の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the presence or absence of the differential pressure type estimation method.

図面を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置を搭載するディーゼルエンジン1を説明する。ディーゼルエンジン(以下、エンジン)1は、駆動機構100に接続されている。駆動機構100は、エンジン1によって駆動される走行装置および/または作業装置を示している。エンジン1および駆動機構100は、例えば、バックホーまたはトラクターのような作業車両に搭載される。   A diesel engine 1 equipped with an exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. A diesel engine (hereinafter, engine) 1 is connected to a drive mechanism 100. The drive mechanism 100 is a traveling device and / or a working device driven by the engine 1. The engine 1 and the drive mechanism 100 are mounted on a work vehicle such as a backhoe or a tractor, for example.

図1は、本実施形態に係るエンジン1の構成を示す図である。エンジン1は、吸気経路2、吸気スロットル弁3、シリンダブロック4、排気経路5、排気スロットル弁6、フィルタユニット7、EGR管8、EGRスロットル弁9、過給機10、クランク軸11、および燃料噴射装置13を備えている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an engine 1 according to the present embodiment. The engine 1 includes an intake path 2, an intake throttle valve 3, a cylinder block 4, an exhaust path 5, an exhaust throttle valve 6, a filter unit 7, an EGR pipe 8, an EGR throttle valve 9, a supercharger 10, a crankshaft 11, and fuel. An injection device 13 is provided.

エンジン1は4気筒であり、シリンダブロック4は4つの燃焼室12を有している。吸気経路2は、外部に開放されている吸気管2aと、吸気管2aを4つの燃焼室12に接続する吸気マニホールド2bとからなっている。外気(吸気ガス)は、吸気経路2を介して燃焼室12に導入される。吸気スロットル弁3は、吸気管2a上に配置されており、吸気経路2の開度を変更する。排気経路5は、外部に開放されている排気管5aと、4つの燃焼室12を排気管5aに接続する排気マニホールド5bとからなっている。排気ガスは、排気経路5を介して燃焼室12から大気中に排出される。排気スロットル弁6は、排気管5a上に設けられており、排気経路5の開度を変更する。EGR管(EGR経路)8は、排気経路5を吸気経路2に接続している。排気ガスの一部は、EGR管8を介して吸気経路2に導入され、吸気ガスに合流する。EGRスロットル弁9はEGR管8上に設けられており、EGR管8の開度を変更する。後述のEGRクーラー24(図2)は、EGRスロットル弁9の下流側で、EGR管8上に設けられている。過給機10は、排気管5a上に配置されている排気タービン10aと、吸気管2a上に配置されている圧縮機10bとを備えている。燃料噴射装置13は、コモンレール方式を採用しており、燃料噴射パターンにしたがって、各燃焼室12に燃料を供給する。   The engine 1 has four cylinders, and the cylinder block 4 has four combustion chambers 12. The intake path 2 includes an intake pipe 2 a that is open to the outside, and an intake manifold 2 b that connects the intake pipe 2 a to the four combustion chambers 12. Outside air (intake gas) is introduced into the combustion chamber 12 via the intake path 2. The intake throttle valve 3 is disposed on the intake pipe 2a and changes the opening degree of the intake path 2. The exhaust path 5 includes an exhaust pipe 5a that is open to the outside and an exhaust manifold 5b that connects the four combustion chambers 12 to the exhaust pipe 5a. The exhaust gas is discharged from the combustion chamber 12 into the atmosphere via the exhaust path 5. The exhaust throttle valve 6 is provided on the exhaust pipe 5 a and changes the opening degree of the exhaust path 5. An EGR pipe (EGR path) 8 connects the exhaust path 5 to the intake path 2. Part of the exhaust gas is introduced into the intake path 2 via the EGR pipe 8 and merges with the intake gas. The EGR throttle valve 9 is provided on the EGR pipe 8 and changes the opening degree of the EGR pipe 8. A later-described EGR cooler 24 (FIG. 2) is provided on the EGR pipe 8 on the downstream side of the EGR throttle valve 9. The supercharger 10 includes an exhaust turbine 10a disposed on the exhaust pipe 5a and a compressor 10b disposed on the intake pipe 2a. The fuel injection device 13 employs a common rail system, and supplies fuel to each combustion chamber 12 according to a fuel injection pattern.

フィルタユニット7は、排気経路5上に設けられている。フィルタユニット7は、ディーゼル微粒子捕集フィルタであり、酸化触媒18およびフィルタ19を備えている。酸化触媒18は、排気経路5内でフィルタ19の上流側に配置されている。排気ガスが排気経路5に沿って排出されるとき、排気ガスは酸化触媒18を通過した後、フィルタ19を通過する。排気ガス中に含まれるPM(粒子状物質)は、フィルタ19に捕捉される。   The filter unit 7 is provided on the exhaust path 5. The filter unit 7 is a diesel particulate filter and includes an oxidation catalyst 18 and a filter 19. The oxidation catalyst 18 is disposed upstream of the filter 19 in the exhaust path 5. When the exhaust gas is exhausted along the exhaust path 5, the exhaust gas passes through the filter 19 after passing through the oxidation catalyst 18. PM (particulate matter) contained in the exhaust gas is captured by the filter 19.

図1において、エンジン1は、ECU50、回転速度入力装置14、警告装置15、ステーショナリ再生ボタン16、および中断要求ボタン17を備えている。   In FIG. 1, the engine 1 includes an ECU 50, a rotation speed input device 14, a warning device 15, a stationary regeneration button 16, and an interruption request button 17.

ECU(制御装置)50は、エンジン1の運転に関係する各種装置を制御するように構成されている。   The ECU (control device) 50 is configured to control various devices related to the operation of the engine 1.

回転速度入力装置14は、目標回転速度を指定するための操作機器である。本実施形態では、回転速度入力装置14は、エンジン1の運転状態を変更するアクセルレバー群を示している。   The rotational speed input device 14 is an operating device for designating a target rotational speed. In the present embodiment, the rotational speed input device 14 represents an accelerator lever group that changes the operating state of the engine 1.

警告装置15は、オペレータへの各種の警告を実行する。本実施形態では、警告装置15は、複数の異なる警告を表示できる多数のランプ群から構成されている。   The warning device 15 executes various warnings to the operator. In the present embodiment, the warning device 15 includes a large number of lamp groups that can display a plurality of different warnings.

ステーショナリ再生ボタン16は、手動の入力操作によって、制御モードをステーショナリ再生モードに変更する指令(ステーショナリ再生モード指令)を発生させる入力装置である。ステーショナリ再生ボタン16は押しボタンであり、指令「有」の状態と、指令「無」の状態とを指定できる。制御モードの内容は、後述する。   The stationary regeneration button 16 is an input device that generates a command (stationary regeneration mode command) for changing the control mode to the stationary regeneration mode by a manual input operation. The stationary reproduction button 16 is a push button, and can specify a command “present” state and a command “none” state. The contents of the control mode will be described later.

中断要求ボタン17は、手動の入力操作によって、リセット再生モードの中断要求を発生させる入力装置である。中断要求ボタン17は押しボタンであり、中断要求「有」の状態と、中断要求「無」の状態とを指定できる。   The interruption request button 17 is an input device that generates an interruption request for the reset regeneration mode by a manual input operation. The interruption request button 17 is a push button, and can specify a state of interruption request “present” and a state of interruption request “none”.

図1において、エンジン1は、環境温度センサ31、吸気温度センサ32、初期排気温度センサ33、触媒入口温度センサ34、フィルタ入口温度センサ35、およびEGR温度センサ36を備えている。環境温度センサ31は、圧縮機10bおよび出口8bの上流側で、吸気経路2内の吸気ガスの温度(環境温度)を検出する。吸気温度センサ32は、圧縮機10bおよびEGR管8の出口8bの下流側で、吸気経路2内の吸気ガスの温度(吸気温度)を検出する。初期排気温度センサ33は、排気スロットル弁6、排気タービン10a、およびEGR管8の入口8aの上流側で、排気経路5内の排気ガスの温度(初期排気温度)を検出する。触媒入口温度センサ34は、排気スロットル弁6および排気タービン10aの下流側かつ酸化触媒18の上流側で、排気経路5内の排気ガスの温度(触媒入口温度)を検出する。フィルタ入口温度センサ35は、酸化触媒18の下流側かつフィルタ19の上流側で、排気経路5内の排気ガスの温度(フィルタ入口温度)を検出する。EGR温度センサ36は、EGRクーラー24およびEGRスロットル弁9の下流側で、EGR管8内の排気ガスの温度(EGR温度)を検出する。   In FIG. 1, the engine 1 includes an environmental temperature sensor 31, an intake air temperature sensor 32, an initial exhaust gas temperature sensor 33, a catalyst inlet temperature sensor 34, a filter inlet temperature sensor 35, and an EGR temperature sensor 36. The environmental temperature sensor 31 detects the temperature (environmental temperature) of the intake gas in the intake passage 2 on the upstream side of the compressor 10b and the outlet 8b. The intake air temperature sensor 32 detects the temperature (intake air temperature) of the intake gas in the intake passage 2 on the downstream side of the compressor 10 b and the outlet 8 b of the EGR pipe 8. The initial exhaust temperature sensor 33 detects the temperature of the exhaust gas (initial exhaust temperature) in the exhaust path 5 on the upstream side of the exhaust throttle valve 6, the exhaust turbine 10 a, and the inlet 8 a of the EGR pipe 8. The catalyst inlet temperature sensor 34 detects the temperature of exhaust gas (catalyst inlet temperature) in the exhaust path 5 on the downstream side of the exhaust throttle valve 6 and the exhaust turbine 10a and on the upstream side of the oxidation catalyst 18. The filter inlet temperature sensor 35 detects the temperature of the exhaust gas (filter inlet temperature) in the exhaust path 5 on the downstream side of the oxidation catalyst 18 and the upstream side of the filter 19. The EGR temperature sensor 36 detects the temperature (EGR temperature) of the exhaust gas in the EGR pipe 8 on the downstream side of the EGR cooler 24 and the EGR throttle valve 9.

図1において、エンジン1は、差圧センサ40、大気圧センサ41、吸気圧力センサ42、および初期排気圧力センサ43を備えている。差圧センサ40は、フィルタ入口圧力センサ40a、およびフィルタ出口圧力センサ40bを備えている。フィルタ入口圧力センサ40aは、酸化触媒18の下流側かつフィルタ19の上流側で、排気経路5内の圧力を検出する。フィルタ出口圧力センサ40bは、フィルタ19の下流側で、排気経路5内の圧力を検出する。差圧センサ40は、フィルタ入口圧力センサ40aおよびフィルタ出口圧力センサ40bによる検出情報に基づいて、フィルタ19の両側間の差圧を検出する。大気圧センサ41は、エンジン1の外部における圧力(大気圧)を検出する。吸気圧力センサ42は、圧縮機10bおよびEGR管8の出口8bの下流側で、吸気経路2内の吸気ガスの圧力(吸気圧力)を検出する。初期排気圧力センサ43は、排気スロットル弁6、排気タービン10a、およびEGR管8の入口8aの上流側で、排気経路5内の排気ガスの圧力(初期排気圧力)を検出する。   In FIG. 1, the engine 1 includes a differential pressure sensor 40, an atmospheric pressure sensor 41, an intake pressure sensor 42, and an initial exhaust pressure sensor 43. The differential pressure sensor 40 includes a filter inlet pressure sensor 40a and a filter outlet pressure sensor 40b. The filter inlet pressure sensor 40 a detects the pressure in the exhaust path 5 on the downstream side of the oxidation catalyst 18 and the upstream side of the filter 19. The filter outlet pressure sensor 40 b detects the pressure in the exhaust path 5 on the downstream side of the filter 19. The differential pressure sensor 40 detects a differential pressure between both sides of the filter 19 based on detection information from the filter inlet pressure sensor 40a and the filter outlet pressure sensor 40b. The atmospheric pressure sensor 41 detects a pressure (atmospheric pressure) outside the engine 1. The intake pressure sensor 42 detects the pressure (intake pressure) of the intake gas in the intake path 2 on the downstream side of the compressor 10b and the outlet 8b of the EGR pipe 8. The initial exhaust pressure sensor 43 detects the pressure of the exhaust gas in the exhaust path 5 (initial exhaust pressure) on the upstream side of the exhaust throttle valve 6, the exhaust turbine 10 a, and the inlet 8 a of the EGR pipe 8.

図1において、エンジン1は、回転速度センサ51を備えている。回転速度センサ51は、クランク軸11の回転速度(エンジン回転速度)を検出する。   In FIG. 1, the engine 1 includes a rotation speed sensor 51. The rotational speed sensor 51 detects the rotational speed (engine rotational speed) of the crankshaft 11.

図2は、エンジン1の冷却水回路20の構成を示す図である。冷却水回路20は、水経路21、水ポンプ22、水ジャケット23、EGRクーラー24、およびラジエータ25を備えている。水ポンプ22は水経路21に沿ってエンジン1の冷却水を流す。水ジャケット23はシリンダブロック4内に形成されている。また、エンジン1は、水温センサ26を備えている。水温センサ26は、水ジャケット23の下流側かつラジエータ25の上流側で水経路21を流れる冷却水の温度(冷却水温度)を検出する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the cooling water circuit 20 of the engine 1. The cooling water circuit 20 includes a water path 21, a water pump 22, a water jacket 23, an EGR cooler 24, and a radiator 25. The water pump 22 causes the cooling water of the engine 1 to flow along the water path 21. The water jacket 23 is formed in the cylinder block 4. Further, the engine 1 includes a water temperature sensor 26. The water temperature sensor 26 detects the temperature (cooling water temperature) of the cooling water flowing through the water path 21 on the downstream side of the water jacket 23 and the upstream side of the radiator 25.

堆積量の推定方法を説明する。堆積量は、フィルタ19に堆積しているPMの量を示している。ECU50は、2通りの推定方法に基づいて、堆積量を推定できる。2通りの推定方法は、計算式推定方法および差圧式推定方法である。   A method for estimating the deposition amount will be described. The accumulation amount indicates the amount of PM accumulated on the filter 19. The ECU 50 can estimate the accumulation amount based on two estimation methods. The two estimation methods are a calculation formula estimation method and a differential pressure type estimation method.

計算式推定方法は、エンジンの運転条件に基づいて、堆積量を推定する方法である。計算式推定方法では、エンジンの運転条件に基づいてPM排出量およびPM再生量が推定され、得られたPM排出量およびPM再生量に基づいて堆積量が推定される。PM排出量は、単位時間において、エンジン1から排出されるPMの量を示している。PM再生量は、単位時間において、再生によりフィルタ19から除去されるPMの量を示している。堆積量は、PM排出量からPM再生量を減じることによって得られる。PM排出量およびPM再生量は、いずれも、エンジンの運転条件に基づいて推定される。PM排出量は基本的にエンジン回転速度および1サイクルの総噴射量に基づいて推定される。PM再生量は排気ガスの流量およびフィルタ入口温度センサ35によって検出されるフィルタ入口温度に基づいて推定される。エンジンの運転条件は、温度センサ31−36によって検出される温度群、圧力センサ41−45によって検出される圧力群、回転速度センサ51によって検出されるエンジン回転速度、および燃料噴射装置13から噴射される総噴射量に基づいて、特定される。   The calculation formula estimation method is a method for estimating the accumulation amount based on the operating condition of the engine. In the calculation formula estimation method, the PM emission amount and the PM regeneration amount are estimated based on the operating condition of the engine, and the accumulation amount is estimated based on the obtained PM emission amount and PM regeneration amount. The PM discharge amount indicates the amount of PM discharged from the engine 1 per unit time. The PM regeneration amount indicates the amount of PM removed from the filter 19 by regeneration in a unit time. The accumulation amount is obtained by subtracting the PM regeneration amount from the PM discharge amount. Both the PM emission amount and the PM regeneration amount are estimated based on the engine operating conditions. The PM emission amount is basically estimated based on the engine speed and the total injection amount in one cycle. The PM regeneration amount is estimated based on the flow rate of the exhaust gas and the filter inlet temperature detected by the filter inlet temperature sensor 35. The engine operating conditions are the temperature group detected by the temperature sensors 31-36, the pressure group detected by the pressure sensors 41-45, the engine rotational speed detected by the rotational speed sensor 51, and the fuel injection device 13. It is specified based on the total injection amount.

差圧式推定方法は、フィルタ19の両側間の差圧に基づいて、堆積量を推定する方法である。堆積量が増加するにつれてフィルタ19の目詰まりが増加し、フィルタ19の差圧が大きくなる。逆に、堆積量が低下するにつれてフィルタ19の差圧が小さくなる。つまり、差圧式推定方法は、差圧と堆積量との間の相関関係を利用して、堆積量を推定する。なお、厳密には、堆積量は、差圧センサ40によって得られる差圧に、排気ガスの流量による補正を加えることによって得られている。排気ガスの流量は、エンジンの運転条件に基づいて推定される。   The differential pressure type estimation method is a method for estimating the deposition amount based on the differential pressure between both sides of the filter 19. As the amount of deposition increases, clogging of the filter 19 increases, and the differential pressure of the filter 19 increases. On the contrary, the differential pressure of the filter 19 decreases as the accumulation amount decreases. That is, the differential pressure type estimation method estimates the deposition amount using the correlation between the differential pressure and the deposition amount. Strictly speaking, the accumulation amount is obtained by adding a correction based on the flow rate of the exhaust gas to the differential pressure obtained by the differential pressure sensor 40. The flow rate of the exhaust gas is estimated based on the operating conditions of the engine.

図3から図7を参照して、フィルタ19の再生を説明する。以下において、各種の温度(℃)および堆積量(g/L)の数値が列挙されているが、これらの数値は本実施形態において用いられた一例としての数値にすぎない。なお、堆積量の単位g/Lは、単位体積あたりのPMの重量を示している。   The regeneration of the filter 19 will be described with reference to FIGS. In the following, numerical values of various temperatures (° C.) and deposition amounts (g / L) are listed, but these numerical values are merely exemplary numerical values used in the present embodiment. The unit g / L of the deposition amount indicates the weight of PM per unit volume.

フィルタ19の再生は、酸素によるPMの燃焼および二酸化窒素によるPMの酸化によって、行われる。燃焼または酸化により、フィルタ19に堆積したPMが除去される。酸素によるPMの燃焼は、PMの自己着火による燃焼を示している。自己着火は、PMの温度がPMの燃焼温度(400℃)を超える場合に発生する。二酸化窒素はPMに対して酸化剤として機能する。酸化触媒18の温度が所定の活性化温度(300℃)を超えると、酸化触媒18が活性化し、排気ガス中の窒素酸化物から高活性な二酸化窒素が生成される。フィルタ19は酸化触媒18の下流側に設けられているので、酸化触媒18の周辺で生成された二酸化窒素がフィルタ19を通過する。このため、フィルタ19に堆積したPMが酸化され、除去される。なお、触媒入口温度が高温(550℃)以上になると、二酸化窒素が生成されなくなるため、酸素による燃焼のみによって再生が行われる。   The regeneration of the filter 19 is performed by combustion of PM with oxygen and oxidation of PM with nitrogen dioxide. PM accumulated on the filter 19 is removed by combustion or oxidation. Combustion of PM by oxygen indicates combustion by self-ignition of PM. Self-ignition occurs when the PM temperature exceeds the PM combustion temperature (400 ° C.). Nitrogen dioxide functions as an oxidizing agent for PM. When the temperature of the oxidation catalyst 18 exceeds a predetermined activation temperature (300 ° C.), the oxidation catalyst 18 is activated, and highly active nitrogen dioxide is generated from nitrogen oxides in the exhaust gas. Since the filter 19 is provided on the downstream side of the oxidation catalyst 18, nitrogen dioxide generated around the oxidation catalyst 18 passes through the filter 19. For this reason, PM deposited on the filter 19 is oxidized and removed. Note that when the catalyst inlet temperature is higher than the high temperature (550 ° C.), nitrogen dioxide is not generated, and regeneration is performed only by combustion with oxygen.

触媒入口温度が活性化温度よりも低い場合、二酸化窒素による酸化および酸素による燃焼は発生しない。このため、エンジン1は、触媒入口温度を高めるために、排気絞りおよび燃料噴射パターンの変更を利用する。   When the catalyst inlet temperature is lower than the activation temperature, oxidation by nitrogen dioxide and combustion by oxygen do not occur. For this reason, the engine 1 uses the change of the exhaust throttle and the fuel injection pattern in order to increase the catalyst inlet temperature.

図3は、燃料噴射パターンの一例を示す図である。図3において、横軸は噴射時期を示しており、縦軸は噴射量を示している。燃料噴射パターンは、噴射時期および噴射量によって規定された燃料噴射の形態を示している。図3に示される燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射を含んでいる。メイン噴射の噴射期間は上死点(TDC)を含んでいる。プレ噴射は、着火性確保のために実行される。メイン噴射は、主燃焼のために実行される。アフタ噴射は触媒入口温度を上昇させるために実行され、ポスト噴射はフィルタ入口温度を上昇させるために実行される。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a fuel injection pattern. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the injection timing, and the vertical axis indicates the injection amount. The fuel injection pattern indicates the form of fuel injection defined by the injection timing and the injection amount. The fuel injection pattern shown in FIG. 3 includes pre-injection, main injection, after-injection, and post-injection. The injection period of the main injection includes top dead center (TDC). Pre-injection is performed to ensure ignitability. Main injection is performed for main combustion. After-injection is performed to increase the catalyst inlet temperature and post-injection is performed to increase the filter inlet temperature.

吸気スロットル弁3に吸気絞りを実行させることにより、エンジン1に掛かる負荷が増大するので、燃料の噴射量(メイン噴射量)が増大する。この結果、触媒入口温度が上昇する。また、燃料噴射装置13に実行させる燃料噴射パターンを変更することにより、トルクを増大させることなく、燃料の総噴射量を増やすことができる。具体的には、メイン噴射のリタードおよび/またはアフタ噴射の使用が行われる。この結果、フィルタ入口温度が上昇する。その上ポスト噴射を含むように燃料噴射パターンが設定されると、更に燃料の総噴射量が増大する。この場合、ポスト噴射で供給された燃料が酸化触媒18で燃焼し、フィルタ入口温度が触媒入口温度に対して大きく上昇する。   By causing the intake throttle valve 3 to perform intake throttling, the load applied to the engine 1 increases, so the fuel injection amount (main injection amount) increases. As a result, the catalyst inlet temperature rises. Further, by changing the fuel injection pattern to be executed by the fuel injection device 13, the total fuel injection amount can be increased without increasing the torque. Specifically, the main injection retard and / or after injection is used. As a result, the filter inlet temperature rises. In addition, when the fuel injection pattern is set so as to include post injection, the total fuel injection amount further increases. In this case, the fuel supplied by the post injection is combusted by the oxidation catalyst 18, and the filter inlet temperature rises greatly with respect to the catalyst inlet temperature.

図4は、制御モードの一覧表を示す図である。エンジン1は、6つの可能な制御モードを備えている。6つの制御モードは、自己再生モード、アシスト再生モード、リセット再生モード、ステーショナリ待機モード、ステーショナリ再生モード、およびメンテナンス待機モードからなっている。エンジン1が起動されているとき、6つの制御モードのうちのいずれか1つが選択されており、選択された制御モードに基づいてECU50はエンジン1を制御する。これらの制御モードのそれぞれについて、制御条件、開始条件、および終了条件が設定されている。制御条件は、燃料噴射パターンの構成、吸気絞りの絞り量、および目標回転速度の構成からなっている。燃料噴射パターンの構成は、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射の有無、ならびに、これらの噴射の噴射量および噴射時期を示している。目標回転速度の構成は、目標回転速度の有無およびその大きさを示している。   FIG. 4 is a diagram showing a list of control modes. The engine 1 has six possible control modes. The six control modes are a self-regeneration mode, an assist regeneration mode, a reset regeneration mode, a stationary standby mode, a stationary regeneration mode, and a maintenance standby mode. When the engine 1 is activated, any one of the six control modes is selected, and the ECU 50 controls the engine 1 based on the selected control mode. Control conditions, start conditions, and end conditions are set for each of these control modes. The control conditions include a fuel injection pattern configuration, an intake throttle amount, and a target rotational speed configuration. The configuration of the fuel injection pattern indicates the presence / absence of pre-injection, main injection, after-injection, and post-injection, and the injection amount and injection timing of these injections. The configuration of the target rotational speed indicates the presence / absence and the magnitude of the target rotational speed.

自己再生モードは、フィルタ19を再生するための特別な制御を実行しない制御モードである。自己再生モードでは、通常運転が実行される。図3に示されるように、自己再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射およびメイン噴射からなっている。通常運転(自己再生モード)中に触媒入口温度が活性化温度よりも高くなれば、フィルタ19の再生が自動的に行われる。   The self-regeneration mode is a control mode in which no special control for regenerating the filter 19 is performed. In the self-regeneration mode, normal operation is executed. As shown in FIG. 3, the fuel injection pattern in the self-regeneration mode includes pre-injection and main injection. If the catalyst inlet temperature becomes higher than the activation temperature during normal operation (self-regeneration mode), the filter 19 is automatically regenerated.

アシスト再生モードは、ポスト噴射を使用することなくフィルタ19を再生するための制御モードである。アシスト再生モードでは、触媒入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、かつ吸気絞りが使用される。図3に示されるように、アシスト再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、およびアフタ噴射からなっている。また、アシスト再生モードにおけるメイン噴射の噴射時期は、自己再生モードにおけるメイン噴射の噴射時期よりも遅延している。メイン噴射の噴射時期の遅延およびアフタ噴射の使用は、トルク発生に寄与する燃料量の割合を低下させ、温度上昇に寄与する燃料量の割合を増大させる。また、吸気絞りは、エンジン1に掛かる負荷を増大させるので、メイン噴射量を増大させる。図3に示されるように、メイン噴射は、圧縮行程および膨張行程に実行される。つまり、アシスト再生モードでは、圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増加されている。このため、触媒入口温度が上昇する。   The assist regeneration mode is a control mode for regenerating the filter 19 without using post injection. In the assist regeneration mode, the fuel injection pattern is set so as to increase the catalyst inlet temperature, and the intake throttle is used. As shown in FIG. 3, the fuel injection pattern in the assist regeneration mode includes pre-injection, main injection, and after-injection. Further, the injection timing of the main injection in the assist regeneration mode is delayed from the injection timing of the main injection in the self regeneration mode. The delay in the injection timing of the main injection and the use of after-injection reduce the proportion of the fuel amount that contributes to torque generation and increase the proportion of the fuel amount that contributes to the temperature increase. Further, the intake air throttle increases the load applied to the engine 1, so the main injection amount is increased. As shown in FIG. 3, the main injection is executed in the compression stroke and the expansion stroke. That is, in the assist regeneration mode, the total injection amount in the compression stroke and the expansion stroke is increased. For this reason, the catalyst inlet temperature rises.

アシスト再生モードは、活性化温度よりも高く燃焼温度よりも低いアシスト目標温度(350℃)に触媒入口温度を到達させることを目的としている。触媒入口温度が活性化温度に到達すると、フィルタ19が緩やかに再生される。しかし、アシスト再生モードでは作業の実行が許可されており、回転速度の変動が想定される。回転速度が変動するとメイン噴射量も変動し、触媒入口温度も変動する。このため、回転速度が低く保たれている場合、触媒入口温度がアシスト目標温度に到達しない。   The assist regeneration mode is intended to reach the catalyst inlet temperature at an assist target temperature (350 ° C.) that is higher than the activation temperature and lower than the combustion temperature. When the catalyst inlet temperature reaches the activation temperature, the filter 19 is gradually regenerated. However, the execution of work is permitted in the assist playback mode, and fluctuations in the rotational speed are assumed. When the rotational speed varies, the main injection amount also varies, and the catalyst inlet temperature also varies. For this reason, when the rotational speed is kept low, the catalyst inlet temperature does not reach the assist target temperature.

リセット再生モードは、ポスト噴射を使用してフィルタ19を急速に再生するための制御モードである。リセット再生モードでは、フィルタ入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、かつ吸気絞りが使用される。図3に示されるように、リセット再生モードにおける燃料噴射パターンは、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、およびポスト噴射からなっている。つまり、リセット再生モードにおける制御条件は、アシスト再生モードにおける制御条件に加えて、ポスト噴射の使用を含んでいる。触媒入口温度が活性化温度を超えているときにポスト噴射が実行されると、酸化触媒18で燃料が燃焼する。この結果、排気ガスが更に加熱され、フィルタ入口温度が更に上昇する。   The reset regeneration mode is a control mode for rapidly regenerating the filter 19 using post injection. In the reset regeneration mode, the fuel injection pattern is set so as to increase the filter inlet temperature, and the intake throttle is used. As shown in FIG. 3, the fuel injection pattern in the reset regeneration mode includes pre-injection, main injection, after-injection, and post-injection. That is, the control condition in the reset regeneration mode includes the use of post injection in addition to the control condition in the assist regeneration mode. If post-injection is executed when the catalyst inlet temperature exceeds the activation temperature, the fuel burns in the oxidation catalyst 18. As a result, the exhaust gas is further heated, and the filter inlet temperature further increases.

リセット再生モードは、堆積量がほとんどゼロになるように、燃焼温度よりも高いリセット目標温度(600℃)にフィルタ入口温度を到達させることを目的としている。フィルタ入口温度がリセット目標温度(600℃)に到達すると、フィルタ19が比較的短時間で再生される。しかし、リセット再生モードでも作業の実行が許可されており、回転速度の変動が想定される。このため、回転速度が低く保たれている場合、フィルタ入口温度がリセット目標温度に到達しない。   The reset regeneration mode is intended to reach the filter inlet temperature to a reset target temperature (600 ° C.) higher than the combustion temperature so that the accumulation amount becomes almost zero. When the filter inlet temperature reaches the reset target temperature (600 ° C.), the filter 19 is regenerated in a relatively short time. However, the execution of work is permitted even in the reset regeneration mode, and fluctuations in the rotational speed are assumed. For this reason, when the rotation speed is kept low, the filter inlet temperature does not reach the reset target temperature.

自己再生モード、アシスト再生モード、およびリセット再生モードでは、上述したように回転速度が固定されていないため、触媒入口温度またはフィルタ入口温度が良好に上昇しない場合がある。このような場合、フィルタ19の再生が良好に行われない。このため、フィルタ19の再生が確実に行われるように、ステーショナリ再生モードが設けられている。   In the self regeneration mode, the assist regeneration mode, and the reset regeneration mode, since the rotational speed is not fixed as described above, the catalyst inlet temperature or the filter inlet temperature may not be favorably increased. In such a case, the regeneration of the filter 19 is not performed well. Therefore, a stationary regeneration mode is provided so that the filter 19 is reliably regenerated.

ステーショナリ再生モードは、回転速度を所定回転速度に維持しかつポスト噴射を使用して、フィルタ19を急速に再生するための制御モードである。ステーショナリ再生モードでは、フィルタ入口温度を上昇させるように燃料噴射パターンが設定され、吸気絞りが使用され、かつ目標回転速度が所定回転速度に維持される。つまり、ステーショナリ再生モードでは、リセット再生モードにおいて実行される制御に加えて、回転速度が固定されている。所定回転速度は、本実施形態では2200rpmである。ステーショナリ再生モードの制御条件は、フィルタ入口温度が燃焼温度(400℃)よりも高いステーショナリ目標温度(600℃)に到達するように、設定されている。本実施形態では、ステーショナリ目標温度は、リセット目標温度に等しい。   The stationary regeneration mode is a control mode for rapidly regenerating the filter 19 while maintaining the rotational speed at a predetermined rotational speed and using post injection. In the stationary regeneration mode, the fuel injection pattern is set so as to increase the filter inlet temperature, the intake throttle is used, and the target rotational speed is maintained at a predetermined rotational speed. That is, in the stationary regeneration mode, the rotational speed is fixed in addition to the control executed in the reset regeneration mode. The predetermined rotation speed is 2200 rpm in this embodiment. The control conditions in the stationary regeneration mode are set so that the filter inlet temperature reaches a stationary target temperature (600 ° C.) higher than the combustion temperature (400 ° C.). In the present embodiment, the stationary target temperature is equal to the reset target temperature.

フィルタ入口温度が高くなると、堆積量が減少する速度が増大する。ただし、フィルタ入口温度が高くなりすぎると、フィルタ19が溶けたり、割れてしまう虞がある。このため、ステーショナリ再生モードの実行時間が短時間である所定時間H5a(30分)になるように、ステーショナリ目標温度(600℃)の高さが設定されている。同様に、リセット再生モードの実行時間も短時間である所定時間H3a(30分)になるように、リセット目標温度の高さも設定されている。   As the filter inlet temperature increases, the rate at which the amount of deposition decreases increases. However, if the filter inlet temperature becomes too high, the filter 19 may be melted or cracked. For this reason, the stationary target temperature (600 ° C.) is set so that the execution time of the stationary regeneration mode is a predetermined time H5a (30 minutes), which is a short time. Similarly, the height of the reset target temperature is also set so that the execution time of the reset regeneration mode is also a predetermined time H3a (30 minutes), which is a short time.

ステーショナリ待機モードは、ステーショナリ再生モードの実行を待機するための制御モードである。自己再生モード、アシスト再生モード、およびリセット再生モードで、フィルタ19の再生が良好に行われない場合、上述したようにステーショナリ再生モードを実行する必要がある。しかしながら、ステーショナリ再生モードでは回転速度が所定回転速度に保たれる。作業中に突然ステーショナリ再生モードが実行されることは、急激な回転速度の変動を招くため、好ましくない。このため、オペレータからの指令を待機するために、ステーショナリ待機モードが設けられている。ステーショナリ待機モードでは、ECU50は、ステーショナリ警告を発するように、警告装置15を作動させる。ステーショナリ警告は、オペレータにステーショナリ再生モードの実行を促す警告である。ECU50は、具体的には警告ランプを点灯させる。オペレータはステーショナリ警告を受けると、作業を中止し、必要に応じてエンジン1を搭載する作業車両を作業場所から別の場所に移動させる。その後、オペレータは、ステーショナリ再生ボタン16を介してステーショナリ再生指示を入力する。ステーショナリ再生指示が入力されると、ステーショナリ再生モードが開始される。   The stationary standby mode is a control mode for waiting for execution of the stationary regeneration mode. When the regeneration of the filter 19 is not performed well in the self regeneration mode, the assist regeneration mode, and the reset regeneration mode, it is necessary to execute the stationary regeneration mode as described above. However, in the stationary regeneration mode, the rotation speed is maintained at a predetermined rotation speed. It is not preferable that the stationary regeneration mode is suddenly executed during the work because it causes a sudden change in the rotational speed. For this reason, a stationary standby mode is provided in order to wait for a command from the operator. In the stationary standby mode, the ECU 50 operates the warning device 15 so as to issue a stationary warning. The stationary warning is a warning that prompts the operator to execute the stationary regeneration mode. Specifically, the ECU 50 turns on a warning lamp. Upon receiving the stationary warning, the operator stops the work and moves the work vehicle equipped with the engine 1 from the work place to another place as necessary. Thereafter, the operator inputs a stationary regeneration instruction via the stationary regeneration button 16. When a stationary regeneration instruction is input, the stationary regeneration mode is started.

EGR(排気再循環)は、自己再生モードでは使用可能である。一方、アシスト再生モード、リセット再生モード、およびステーショナリ再生モードでは、EGRは使用されない。これらの制御モードでは総噴射量が増量されており、未燃炭化水素の発生量も増加する。つまり、未燃炭化水素がEGR管8に付着するのを防止するために、これらの制御モードではEGRが使用されない。   EGR (exhaust gas recirculation) can be used in the self-regeneration mode. On the other hand, EGR is not used in the assist regeneration mode, the reset regeneration mode, and the stationary regeneration mode. In these control modes, the total injection amount is increased, and the amount of unburned hydrocarbons generated is also increased. That is, EGR is not used in these control modes in order to prevent unburned hydrocarbons from adhering to the EGR pipe 8.

図5は、自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域を示す図である。図5において、横軸はエンジン1の回転速度を示しており、縦軸は負荷(トルク)を示している。図5にエンジン1の出力特性カーブが描かれており、この出力特性カーブ内の領域が、自己再生領域、再生可能領域、および再生不可能領域に分割されている。第1境界線L1は、自己再生領域と再生可能領域との境界を示している。第2境界線L2は、再生可能領域と再生不可能領域との境界を示している。第1境界線L1は、通常運転における触媒入口温度が活性化温度(300℃)であるときの回転速度−トルクカーブを示している。つまり、自己再生領域は、触媒入口温度が活性化温度以上である領域を示している。回転速度およびトルクが自己再生領域内にあるとき、特別な制御を行うことなくフィルタ19が再生されている。つまり、自己再生領域は、自己再生モードにおいて必ずフィルタ19が再生される領域を示している。第2境界線L2は、通常運転における触媒入口温度が再生限界温度にあるときの回転速度−トルクカーブを示している。リセット再生モードの実行により触媒入口温度が上昇する。しかし、通常運転における触媒入口温度が低すぎるとリセット再生モードが実行されても触媒入口温度が活性化温度に到達しない。再生限界温度は、活性化温度に到達可能な触媒入口温度の下限値を示している。再生可能領域は、触媒入口温度が活性化温度より低く、再生限界温度以上である領域を示している。回転速度およびトルクが再生可能領域内にあるとき、アシスト再生モードまたはリセット再生モードが実行されれば、フィルタ19の再生が可能である。再生不可能領域は、触媒入口温度が再生限界温度よりも低い領域を示している。回転速度およびトルクが再生不可能領域内にあるとき、アシスト再生モードおよびリセット再生モードのいずれが実行されても、フィルタ19の再生は不可能である。   FIG. 5 is a diagram showing a self-reproducing area, a reproducible area, and a non-reproducible area. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the rotational speed of the engine 1, and the vertical axis indicates the load (torque). FIG. 5 shows an output characteristic curve of the engine 1, and an area within the output characteristic curve is divided into a self-reproducing area, a reproducible area, and a non-reproducible area. The first boundary line L1 indicates the boundary between the self-reproducing area and the reproducible area. The second boundary line L2 indicates the boundary between the reproducible area and the non-reproducible area. The first boundary line L1 shows the rotational speed-torque curve when the catalyst inlet temperature in normal operation is the activation temperature (300 ° C.). That is, the self-regeneration region indicates a region where the catalyst inlet temperature is equal to or higher than the activation temperature. When the rotation speed and torque are within the self-regeneration region, the filter 19 is regenerated without performing special control. That is, the self-reproducing area indicates an area where the filter 19 is necessarily reproduced in the self-reproducing mode. The second boundary line L2 indicates the rotational speed-torque curve when the catalyst inlet temperature in the normal operation is at the regeneration limit temperature. The catalyst inlet temperature rises by executing the reset regeneration mode. However, if the catalyst inlet temperature in normal operation is too low, the catalyst inlet temperature does not reach the activation temperature even if the reset regeneration mode is executed. The regeneration limit temperature indicates the lower limit value of the catalyst inlet temperature at which the activation temperature can be reached. The reproducible region indicates a region where the catalyst inlet temperature is lower than the activation temperature and is equal to or higher than the regeneration limit temperature. If the assist regeneration mode or the reset regeneration mode is executed when the rotation speed and torque are within the reproducible region, the filter 19 can be regenerated. The non-renewable region indicates a region where the catalyst inlet temperature is lower than the regeneration limit temperature. When the rotation speed and the torque are within the non-recoverable region, the filter 19 cannot be regenerated regardless of whether the assist regeneration mode or the reset regeneration mode is executed.

ステーショナリ再生モードでは、回転速度が所定回転速度R0に維持される。図5において、回転速度が所定回転速度R0以上である場合、再生不可能領域は存在しない。このため、ステーショナリ再生モードでは、触媒入口温度が必ず活性化温度に到達し、フィルタ19の再生が必ず行われる。所定回転速度R0は、図5に示されるような実験的に得られた出力特性カーブに基づいて特定される。   In the stationary regeneration mode, the rotational speed is maintained at a predetermined rotational speed R0. In FIG. 5, when the rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed R0, there is no non-reproducible area. For this reason, in the stationary regeneration mode, the catalyst inlet temperature always reaches the activation temperature, and the filter 19 is necessarily regenerated. The predetermined rotational speed R0 is specified based on an experimentally obtained output characteristic curve as shown in FIG.

図6を参照して、制御モードの変更に応じた堆積量の時間変化の一例を説明する。図6は、堆積量の時間変化の一例を示す図である。図6において、横軸はエンジン1の連続運転時間(hr)であり、縦軸は堆積量(g/L)である。なお、説明の便宜を考慮して制御の遅れによる時間差は無視している。   With reference to FIG. 6, an example of the temporal change of the deposition amount according to the change of the control mode will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the deposition amount. In FIG. 6, the horizontal axis represents the continuous operation time (hr) of the engine 1, and the vertical axis represents the accumulation amount (g / L). Note that the time difference due to the control delay is ignored for convenience of explanation.

時刻T0から時刻T1まで、自己再生モード(通常運転)が実行されており、堆積量が増加している。時刻T1に堆積量がアシストしきい値A2(8g/L)に到達しており、制御モードが自己再生モードからアシスト再生モードに変更される。堆積量がアシストしきい値A2以上になることは、アシスト再生モードの開始条件の1つである。時刻T1から時刻T2まで、アシスト再生モードの制御により、堆積量が減少している。時刻T2に堆積量が許容しきい値A1(6g/L)に到達しており、制御モードがアシスト再生モードから自己再生モードに変更される。堆積量が許容しきい値A1よりも小さくなることは、自己再生モードの開始条件の1つである。時刻T2から時刻T3まで自己再生モードが実行されており、堆積量が増加する。また、時刻T3から時刻T4までアシスト再生モードが実行されており、堆積量が減少する。このように、基本的には、自己再生モードおよびアシスト再生モードが交互に繰り返し実行される。この結果、堆積量の増大が抑制される。   From time T0 to time T1, the self-regeneration mode (normal operation) is executed, and the amount of deposition is increasing. At time T1, the accumulation amount reaches the assist threshold value A2 (8 g / L), and the control mode is changed from the self regeneration mode to the assist regeneration mode. One of the conditions for starting the assist regeneration mode is that the deposition amount is equal to or greater than the assist threshold value A2. From time T1 to time T2, the accumulation amount is decreased by the control of the assist regeneration mode. At time T2, the deposition amount reaches the allowable threshold value A1 (6 g / L), and the control mode is changed from the assist regeneration mode to the self regeneration mode. One of the conditions for starting the self-regeneration mode is that the deposition amount is smaller than the allowable threshold value A1. The self-regeneration mode is executed from time T2 to time T3, and the deposition amount increases. Further, the assist regeneration mode is executed from the time T3 to the time T4, and the deposition amount decreases. In this way, basically, the self-regeneration mode and the assist regeneration mode are repeatedly executed alternately. As a result, an increase in the deposition amount is suppressed.

時刻T5は、時刻T4よりも後の時刻を示している。時刻T5から時刻T6まで自己再生モードが実行されており、堆積量が増加している。時刻T6に連続運転時間が許容連続時間Hd(100時間)に到達しており、制御モードが自己再生モードからリセット再生モードに変更される。連続運転時間が許容連続時間Hdを超えることは、リセット再生モードの開始条件の1つである。時刻T6から時刻T7までリセット再生モードが実行されており、堆積量が大きく減少し、ほとんどゼロになっている。リセット再生モードが終了すると、連続運転時間が0時間にリセットされる。時刻T0および時刻T6は、連続運転時間が0時間の時刻を示している。   Time T5 indicates a time later than time T4. The self-regeneration mode is executed from time T5 to time T6, and the deposition amount increases. At time T6, the continuous operation time has reached the allowable continuous time Hd (100 hours), and the control mode is changed from the self-regeneration mode to the reset regeneration mode. The continuous operation time exceeding the allowable continuous time Hd is one of the conditions for starting the reset regeneration mode. The reset regeneration mode is executed from time T6 to time T7, and the amount of deposition is greatly reduced to almost zero. When the reset regeneration mode ends, the continuous operation time is reset to 0 hour. Time T0 and time T6 indicate times when the continuous operation time is 0 hour.

時刻T8は、時刻T7よりも後の時刻を示している。時刻T8から時刻T9まで制御モードが自己再生モードに保たれており、堆積量が増加している。時刻T9に堆積量がアシストしきい値A2(8g/L)に到達しており、制御モードが自己再生モードからアシスト再生モードに変更される。時刻T9から時刻T10まで制御モードがアシスト再生モードに保たれている。しかし、アシスト再生モードが実行されているにも拘わらず、堆積量が増加している。上述したように、例えば回転速度が低い場合にこのような状況が発生する。このため、時刻T10に、堆積量がステーショナリしきい値A3(10g/L)に到達しており、制御モードがアシスト再生モードからステーショナリ待機モードに変更される。ステーショナリ待機モードでは、ステーショナリ警告が発せられている。オペレータは、ステーショナリ警告に応じて、ステーショナリ再生モードを実行させるために例えば作業の中止を決定する。時刻T11に、ステーショナリ再生モード指令が手動で入力されており、制御モードがステーショナリ待機モードからステーショナリ再生モードに変更される。時刻T11から時刻T12までステーショナリ再生モードが実行されており、堆積量が大きく減少し、許容しきい値A1(6g/L)よりも小さくなっている。   Time T8 indicates a time later than time T7. From time T8 to time T9, the control mode is maintained in the self-regeneration mode, and the deposition amount increases. At time T9, the accumulation amount reaches the assist threshold value A2 (8 g / L), and the control mode is changed from the self regeneration mode to the assist regeneration mode. From time T9 to time T10, the control mode is maintained in the assist playback mode. However, although the assist regeneration mode is being executed, the deposition amount is increasing. As described above, such a situation occurs when the rotational speed is low, for example. For this reason, at time T10, the accumulation amount reaches the stationary threshold A3 (10 g / L), and the control mode is changed from the assist regeneration mode to the stationary standby mode. In the stationary standby mode, a stationary warning is issued. In response to the stationary warning, the operator decides, for example, to stop the operation in order to execute the stationary regeneration mode. At time T11, a stationary regeneration mode command is manually input, and the control mode is changed from the stationary standby mode to the stationary regeneration mode. The stationary regeneration mode is executed from the time T11 to the time T12, the accumulation amount is greatly reduced, and is smaller than the allowable threshold value A1 (6 g / L).

次に、メンテナンス待機モードを説明する。制御モードがステーショナリ再生モードに変更されれば、通常、フィルタ19の再生は確実に行われる。しかし、ステーショナリ再生モードへの変更は手動により行われる。このため、ステーショナリ再生モードが実行されないまま、エンジン1の駆動が継続すると、堆積量が過剰になってしまう。堆積量が過剰になっているときにリセット再生モードまたはステーショナリ再生モードが実行されると、フィルタ19上のPMが連鎖的に燃焼する虞がある。以下、この連鎖的な燃焼を、急激な再生と呼ぶ。急激な再生に伴って高熱が発生するため、その高熱によりフィルタ19が溶けてしまう、あるいは割れてしまう虞がある。そこで、過剰な堆積の発生時にフィルタ19の再生を禁止するための制御モードとして、メンテナンス待機モードが設けられている。   Next, the maintenance standby mode will be described. If the control mode is changed to the stationary regeneration mode, the filter 19 is normally reliably regenerated. However, the change to the stationary regeneration mode is performed manually. For this reason, if the driving of the engine 1 is continued without the stationary regeneration mode being executed, the accumulation amount becomes excessive. If the reset regeneration mode or the stationary regeneration mode is executed when the accumulation amount is excessive, the PM on the filter 19 may burn in a chain. Hereinafter, this chain combustion is called rapid regeneration. Since high heat is generated with rapid regeneration, the high heat may cause the filter 19 to melt or break. Therefore, a maintenance standby mode is provided as a control mode for prohibiting regeneration of the filter 19 when excessive deposition occurs.

堆積量がメンテナンスしきい値を超えている場合、制御モードがメンテナンス待機モードに変更される。メンテナンスしきい値A4(12g/L)は、アシストしきい値A2(8g/L)およびステーショナリしきい値A3(10g/L)よりも大きな値である。ステーショナリ待機モードと同様に、オペレータからの指令を待機するために、メンテナンス待機モードが設けられている。メンテナンス待機モードでは、ECU50は、メンテナンス警告を発するように、警告装置15を作動させる。メンテナンス警告は、オペレータにエンジン1のメンテナンスの実行を促す警告である。ECU50は、具体的には警告ランプを点灯させる。オペレータはメンテナンス警告を受けると、必要に応じてエンジン1を搭載する作業車両を作業場所から別の場所に移動させ、エンジン1の駆動を停止させる。   When the accumulation amount exceeds the maintenance threshold value, the control mode is changed to the maintenance standby mode. The maintenance threshold A4 (12 g / L) is larger than the assist threshold A2 (8 g / L) and the stationary threshold A3 (10 g / L). Similar to the stationary standby mode, a maintenance standby mode is provided to wait for a command from the operator. In the maintenance standby mode, the ECU 50 operates the warning device 15 so as to issue a maintenance warning. The maintenance warning is a warning that prompts the operator to perform maintenance of the engine 1. Specifically, the ECU 50 turns on a warning lamp. When receiving the maintenance warning, the operator moves the work vehicle equipped with the engine 1 from the work place to another place as necessary, and stops the driving of the engine 1.

図7は、制御モードの遷移を示すフロー図である。図7において、ECU50は、制御モードとして、自己再生モードM1、アシスト再生モードM2、リセット再生モードM3、ステーショナリ待機モードM4、ステーショナリ再生モードM5、およびメンテナンス待機モードM6のいずれか1つを選択する。各制御モードは、所定の開始条件が満たされると開始され、所定の終了条件が満たされると終了し、別の制御モードに移行する。基本的には、堆積量の増加または減少に伴って、制御モードの遷移が発生する。   FIG. 7 is a flowchart showing the transition of the control mode. In FIG. 7, the ECU 50 selects any one of a self-regeneration mode M1, an assist regeneration mode M2, a reset regeneration mode M3, a stationary standby mode M4, a stationary regeneration mode M5, and a maintenance standby mode M6 as a control mode. Each control mode starts when a predetermined start condition is satisfied, ends when a predetermined end condition is satisfied, and shifts to another control mode. Basically, a transition of the control mode occurs as the deposition amount increases or decreases.

図7において、実線および破線の矢印で示される条件は、堆積量の判定条件を含んでいる。堆積量の推定は、上述したように、計算式推定方法および差圧式推定方法に基づいて行われる。堆積量が増加すると差圧式推定方法による推定の精度は低下するため、堆積量が比較的大きい場合には差圧式推定方法は用いられない。一方、堆積量が比較的小さい場合には、計算式推定方法および差圧式推定方法の双方が用いられる。実線の矢印は、計算式推定方法および差圧式推定方法の双方が用いられる場合を示している。破線の矢印は、計算式推定方法のみが用いられる場合を示している。また、二点鎖線の矢印で示される条件は、堆積量以外の判定条件を示している。   In FIG. 7, the conditions indicated by the solid and dashed arrows include the deposition amount determination conditions. As described above, the accumulation amount is estimated based on the calculation formula estimation method and the differential pressure type estimation method. Since the accuracy of estimation by the differential pressure type estimation method decreases as the deposition amount increases, the differential pressure type estimation method is not used when the deposition amount is relatively large. On the other hand, when the accumulation amount is relatively small, both the calculation formula estimation method and the differential pressure type estimation method are used. A solid line arrow indicates a case where both the calculation formula estimation method and the differential pressure type estimation method are used. A broken arrow indicates a case where only the calculation formula estimation method is used. Further, the conditions indicated by the two-dot chain line arrows indicate determination conditions other than the deposition amount.

エンジン1が起動されたとき、まず、自己再生モードM1が制御モードとして選択される。   When the engine 1 is started, first, the self-regeneration mode M1 is selected as the control mode.

自己再生モードM1において条件C1が満たされる場合、制御モードが自己再生モードM1からアシスト再生モードM2に変更される。条件C1は「堆積量≧アシストしきい値A2(8g/L)」である。アシスト再生モードM2において条件C2または条件C3が満たされる場合、制御モードは、アシスト再生モードM2から自己再生モードM1に変更される。条件C2は「アシスト再生モードM2の実行時間≧所定時間H2a(30分)」である。条件C3は、「堆積量<許容しきい値A1(6g/L)」である。   When the condition C1 is satisfied in the self regeneration mode M1, the control mode is changed from the self regeneration mode M1 to the assist regeneration mode M2. Condition C1 is “deposition amount ≧ assist threshold value A2 (8 g / L)”. When the condition C2 or the condition C3 is satisfied in the assist regeneration mode M2, the control mode is changed from the assist regeneration mode M2 to the self regeneration mode M1. Condition C2 is “execution time of assist regeneration mode M2 ≧ predetermined time H2a (30 minutes)”. The condition C3 is “deposition amount <allowable threshold A1 (6 g / L)”.

自己再生モードM1において条件C4が満たされる場合、制御モードが自己再生モードM1からリセット再生モードM3に変更される。条件C4は「連続運転時間≧許容連続時間Hd(100時間)」である。アシスト再生モードM2において条件C5または条件C6が満たされる場合、制御モードがアシスト再生モードM2からリセット再生モードM3に変更される。条件C5は「連続運転時間≧許容連続時間Hd(100時間)」である。条件C6は「堆積量≧アシストしきい値A2(8g/L)、かつアシスト再生モードM2の実行時間≧所定時間H2c(10分)」である。また、リセット再生モードM3において条件C7または条件C8が満たされる場合、制御モードがリセット再生モードM3から自己再生モードM1に変更される。条件C7は「リセット再生モードの有効時間≧所定時間H3b(25分)」である。リセット再生モードM3の有効時間は、リセット再生モードM3の実行中にフィルタ入口温度がリセット目標温度(600℃)以上に保たれる時間を示している。ECU50は、フィルタ入口温度センサ35の検出情報に基づいて、有効時間を計測する。条件C8は「リセット再生モードの実行時間≧所定時間H3a(30分)」である。   When the condition C4 is satisfied in the self regeneration mode M1, the control mode is changed from the self regeneration mode M1 to the reset regeneration mode M3. Condition C4 is “continuous operation time ≧ allowable continuous time Hd (100 hours)”. When the condition C5 or the condition C6 is satisfied in the assist regeneration mode M2, the control mode is changed from the assist regeneration mode M2 to the reset regeneration mode M3. Condition C5 is “continuous operation time ≧ allowable continuous time Hd (100 hours)”. Condition C6 is “deposition amount ≧ assist threshold A2 (8 g / L) and execution time of assist regeneration mode M2 ≧ predetermined time H2c (10 minutes)”. When the condition C7 or the condition C8 is satisfied in the reset regeneration mode M3, the control mode is changed from the reset regeneration mode M3 to the self regeneration mode M1. Condition C7 is “effective time of reset regeneration mode ≧ predetermined time H3b (25 minutes)”. The valid time of the reset regeneration mode M3 indicates a time during which the filter inlet temperature is maintained at the reset target temperature (600 ° C.) or higher during the execution of the reset regeneration mode M3. The ECU 50 measures the valid time based on the detection information of the filter inlet temperature sensor 35. Condition C8 is “reset regeneration mode execution time ≧ predetermined time H3a (30 minutes)”.

アシスト再生モードM2において条件C9が満たされる場合、制御モードがアシスト再生モードM2からステーショナリ待機モードM4に変更される。条件C9は「堆積量≧ステーショナリしきい値A3(10g/L)」である。リセット再生モードM3において条件C10または条件C11が満たされる場合、制御モードがリセット再生モードM3からステーショナリ待機モードM4に変更される。条件C10は「堆積量≧ステーショナリしきい値A3(10g/L)」である。条件C11は「堆積量≧アシストしきい値A2(8g/L)、かつリセット再生モードの実行時間≧所定時間H3c(10分)」である。   When the condition C9 is satisfied in the assist regeneration mode M2, the control mode is changed from the assist regeneration mode M2 to the stationary standby mode M4. Condition C9 is “deposition amount ≧ stationary threshold A3 (10 g / L)”. When the condition C10 or the condition C11 is satisfied in the reset regeneration mode M3, the control mode is changed from the reset regeneration mode M3 to the stationary standby mode M4. The condition C10 is “deposition amount ≧ stationary threshold A3 (10 g / L)”. The condition C11 is “deposition amount ≧ assist threshold A2 (8 g / L) and execution time of the reset regeneration mode ≧ predetermined time H3c (10 minutes)”.

ステーショナリ待機モードM4において条件C12が満たされる場合、制御モードはステーショナリ待機モードM4からステーショナリ再生モードM5に変更される。条件C12は「ステーショナリ再生モード指令:有」であり、オペレータによってステーショナリ再生ボタン16を介してステーショナリ再生指示が入力されることを示している。   When the condition C12 is satisfied in the stationary standby mode M4, the control mode is changed from the stationary standby mode M4 to the stationary regeneration mode M5. Condition C12 is “stationary regeneration mode command: yes”, which indicates that the operator inputs a stationary regeneration instruction via the stationary regeneration button 16.

ステーショナリ再生モードM5において条件C13または条件C14が満たされる場合、制御モードはステーショナリ再生モードM5から自己再生モードM1に変更される。条件C13は「ステーショナリ再生モードM5の有効時間≧所定時間H5b(25分)」である。ステーショナリ再生モードM5の有効時間は、ステーショナリ再生モードM5においてフィルタ入口温度がステーショナリ目標温度(600℃)以上に保たれる時間を示している。条件C14は「ステーショナリ再生モードM5の実行時間≧所定時間H5a(30分)」である。なお、ステーショナリ再生モードM5では回転速度が所定回転速度(2200rpm)に保たれているため、外気温度が特別に低い場合などを除き、条件C13が満たされる。   When the condition C13 or the condition C14 is satisfied in the stationary regeneration mode M5, the control mode is changed from the stationary regeneration mode M5 to the self regeneration mode M1. Condition C13 is “effective time of stationary regeneration mode M5 ≧ predetermined time H5b (25 minutes)”. The effective time of the stationary regeneration mode M5 indicates a time during which the filter inlet temperature is maintained at the stationary target temperature (600 ° C.) or higher in the stationary regeneration mode M5. The condition C14 is “stationary regeneration mode M5 execution time ≧ predetermined time H5a (30 minutes)”. In the stationary regeneration mode M5, since the rotation speed is maintained at a predetermined rotation speed (2200 rpm), the condition C13 is satisfied except when the outside air temperature is particularly low.

ステーショナリ待機モードM4において条件C15または条件C16が満たされる場合、制御モードはステーショナリ待機モードM4からメンテナンス待機モードM6に変更される。条件C15は「ステーショナリ待機モードM4の実行時間≧所定時間H4a(10時間)」である。条件C16は「堆積量≧リカバリしきい値A4(12g/L)」である。また、ステーショナリ再生モードM5において条件C17が満たされる場合、制御モードはステーショナリ再生モードM5からメンテナンス待機モードM6に変更される。条件C17は「堆積量≧アシストしきい値A2(8g/L)、かつステーショナリ再生モードの実行時間≧所定時間H5a(30分)」である。   When the condition C15 or the condition C16 is satisfied in the stationary standby mode M4, the control mode is changed from the stationary standby mode M4 to the maintenance standby mode M6. Condition C15 is “stationary standby mode M4 execution time ≧ predetermined time H4a (10 hours)”. Condition C16 is “deposition amount ≧ recovery threshold A4 (12 g / L)”. When the condition C17 is satisfied in the stationary regeneration mode M5, the control mode is changed from the stationary regeneration mode M5 to the maintenance standby mode M6. Condition C17 is “deposition amount ≧ assist threshold A2 (8 g / L) and execution time of stationary regeneration mode ≧ predetermined time H5a (30 minutes)”.

次に、リセット再生モードの中断を説明する。上述した中断要求ボタン17は、リセット再生モードを中断させるための中断要求を発生させるために、設けられている。   Next, the interruption of the reset playback mode will be described. The interruption request button 17 described above is provided to generate an interruption request for interrupting the reset reproduction mode.

オペレータは、例えば次のような場合に中断要求を発生させる。
(A)高温の排気ガスの排出が好ましくない場合
リセット再生モードが実行されているとき、高温の排気ガスがエンジン1から排出される。高温の排気ガスにより熱損傷を受けるような物品がエンジン1またはエンジン1を搭載する作業車両の周囲に存在する場合、リセット再生モードの実行は好ましくない。このような場合、オペレータは、リセット再生モードを一時的に中断させ、エンジン1またはエンジン1を搭載する作業車両を別の場所に移動させた後に、リセット再生モードを再開させる。
(B)リセット再生モードの連続実行時間が長時間になる場合
リセット再生モードではポスト噴射が実行されるため、ポスト噴射の燃料により、エンジン1内のエンジンオイルが希釈されてしまう。このため、リセット再生モードの連続実行時間が長時間になることは好ましくない。このような場合、オペレータは、リセット再生モードを一時的に中断させ、一定時間が経過した後に、リセット再生モードを再開させる。
The operator generates an interruption request in the following case, for example.
(A) When exhaust of high-temperature exhaust gas is not preferable When the reset regeneration mode is executed, high-temperature exhaust gas is exhausted from the engine 1. When there is an article that is thermally damaged by high-temperature exhaust gas around the engine 1 or the work vehicle on which the engine 1 is mounted, the execution of the reset regeneration mode is not preferable. In such a case, the operator temporarily suspends the reset regeneration mode, moves the engine 1 or the work vehicle equipped with the engine 1 to another place, and then restarts the reset regeneration mode.
(B) When the continuous execution time of the reset regeneration mode becomes long Since post injection is executed in the reset regeneration mode, the engine oil in the engine 1 is diluted by the fuel of the post injection. For this reason, it is not preferable that the continuous execution time of the reset regeneration mode becomes long. In such a case, the operator temporarily suspends the reset regeneration mode, and resumes the reset regeneration mode after a predetermined time has elapsed.

リセット再生モードの実行中に中断要求が発生すると、リセット再生モードが中断されてアシスト再生モードが実行される。中断要求が消失すると、一旦中断されていたリセット再生モードが再度実行される。また、リセット再生モードの実行中以外に中断要求が発生した場合、中断要求は無視される。なお、上述したように、リセット再生モードの終了条件は、リセット再生モードの実行時間および有効時間を含んでいる。しかし、リセット再生モードが中断されている時間は、リセット再生モードの実行時間および有効時間としては計測されない。   If an interruption request is generated during execution of the reset reproduction mode, the reset reproduction mode is interrupted and the assist reproduction mode is executed. When the interruption request disappears, the reset reproduction mode once interrupted is executed again. In addition, when an interruption request is generated other than during execution of the reset reproduction mode, the interruption request is ignored. As described above, the end condition of the reset playback mode includes the execution time and the valid time of the reset playback mode. However, the time during which the reset regeneration mode is interrupted is not measured as the execution time and valid time of the reset regeneration mode.

図8−11を参照して、制御モードの遷移の一例を説明する。図8−11において、横軸は時間経過を示している。図8は、堆積量の時間変化を示す図である。図8において、縦軸はPMの堆積量の大きさを示している。横軸は、時刻を示している。図9は、中断要求の有無の時間変化を示す図である。図9において、縦軸は中断要求の有無(ON、OFF)を示している。図10は、制御モードの時間変化を示す図である。図10において、縦軸は制御モードを示している。図11は、差圧式推定方法の有無の時間変化を示す図である。図11において、縦軸は差圧式推定方法の有無(ON、OFF)を示している。なお、説明の便宜を考慮して制御の遅れによる時間差は無視している。   An example of control mode transition will be described with reference to FIGS. In FIG. 8-11, the horizontal axis indicates the passage of time. FIG. 8 is a diagram showing the temporal change in the deposition amount. In FIG. 8, the vertical axis indicates the amount of PM deposition. The horizontal axis indicates time. FIG. 9 is a diagram illustrating a change over time in the presence / absence of an interruption request. In FIG. 9, the vertical axis indicates the presence / absence of an interruption request (ON, OFF). FIG. 10 is a diagram illustrating a change over time in the control mode. In FIG. 10, the vertical axis represents the control mode. FIG. 11 is a diagram showing a temporal change in the presence / absence of the differential pressure type estimation method. In FIG. 11, the vertical axis indicates the presence / absence (ON, OFF) of the differential pressure type estimation method. Note that the time difference due to the control delay is ignored for convenience of explanation.

図8、図10に示されるように、時刻T23まで自己再生モードおよびアシスト再生モードが交互に実行されており、堆積量は許容しきい値からアシストしきい値の間に保たれている。時刻T21から時刻T22までアシスト再生モードが実行されており、時刻T22から時刻T23まで自己再生モードが実行されている。時刻T23に連続運転時間が許容連続時間Hd(100時間)に到達しており、制御モードがリセット再生モードに変更されている。   As shown in FIGS. 8 and 10, the self-regeneration mode and the assist regeneration mode are executed alternately until time T23, and the deposition amount is kept between the allowable threshold value and the assist threshold value. The assist regeneration mode is executed from time T21 to time T22, and the self-regeneration mode is executed from time T22 to time T23. At time T23, the continuous operation time reaches the allowable continuous time Hd (100 hours), and the control mode is changed to the reset regeneration mode.

図8、図10に示されるように、時刻T23から時刻T24までリセット再生モードが実行されており、堆積量が急激に減少している。時刻T24に、リセット再生モードの有効時間が所定時間H3b(25分)に到達しており、リセット再生モードが終了する。時刻T24までに堆積量はほぼゼロになっている。時刻T24に、制御モードがリセット再生モードから自己再生モードに変更されている。   As shown in FIGS. 8 and 10, the reset regeneration mode is executed from time T23 to time T24, and the amount of deposition is rapidly decreased. At time T24, the valid time of the reset playback mode has reached a predetermined time H3b (25 minutes), and the reset playback mode ends. By the time T24, the deposition amount has become almost zero. At time T24, the control mode is changed from the reset regeneration mode to the self regeneration mode.

時刻T25は時刻T24よりも後の時刻であり、時刻T24、T25の間には大きな時間差がある。図8、図10に示されるように、時刻T26まで自己再生モードおよびアシスト再生モードが交互に実行されており、堆積量は許容しきい値からアシストしきい値の間に保たれている。時刻T26に連続運転時間が再び許容連続時間Hd(100時間)に到達しており、制御モードがリセット再生モードに変更されている。   Time T25 is a time later than time T24, and there is a large time difference between times T24 and T25. As shown in FIGS. 8 and 10, the self-regeneration mode and the assist regeneration mode are executed alternately until time T26, and the deposition amount is kept between the allowable threshold value and the assist threshold value. At time T26, the continuous operation time reaches the allowable continuous time Hd (100 hours) again, and the control mode is changed to the reset regeneration mode.

図8、図10に示されるように、時刻T26から時刻T27までリセット再生モードが実行されており、堆積量が急激に減少している。時刻T27には、リセット再生モードの有効時間が所定時間H3b(25分)に到達していない。しかし、図9に示されるように、時刻T27に中断要求が発生している。このため、時刻T27にリセット再生モードが中断され、アシスト再生モードが開始される。時刻T27から時刻T28までアシスト再生モードの実行により堆積量が減少している。アシスト再生モードにおける堆積量の減少速度は、リセット再生モードにおける堆積量の減少速度よりも小さい。しかし、堆積量の減少は中断されることなく継続している。時刻T28に中断要求が消失しており、アシスト再生モードが終了し、再びリセット再生モードが開始される。時刻T28から時刻T29までリセット再生モードが実行される。時刻T29に、リセット再生モードの有効時間が所定時間H3b(25分)に到達しており、リセット再生モードが終了する。ここで、リセット再生モードの中断時には、有効時間の計測も中断している。このため、有効時間として計測される時間は、時刻T26から時刻T27までの時間と、時刻T28から時刻T29までの時間とを合わせて得られる時間である。また、時刻T29に、制御モードがリセット再生モードから自己再生モードに変更されている。   As shown in FIGS. 8 and 10, the reset regeneration mode is executed from time T26 to time T27, and the amount of deposition is drastically reduced. At time T27, the effective time of the reset playback mode has not reached the predetermined time H3b (25 minutes). However, as shown in FIG. 9, an interruption request is generated at time T27. For this reason, the reset playback mode is interrupted at time T27, and the assist playback mode is started. From the time T27 to the time T28, the accumulation amount decreases due to the execution of the assist regeneration mode. The decrease rate of the accumulation amount in the assist regeneration mode is smaller than the decrease rate of the accumulation amount in the reset regeneration mode. However, the decrease in the deposition amount continues without interruption. At time T28, the interruption request has disappeared, the assist reproduction mode ends, and the reset reproduction mode starts again. The reset reproduction mode is executed from time T28 to time T29. At time T29, the effective time of the reset playback mode has reached a predetermined time H3b (25 minutes), and the reset playback mode ends. Here, when the reset playback mode is interrupted, the measurement of the valid time is also interrupted. For this reason, the time measured as the valid time is a time obtained by combining the time from time T26 to time T27 and the time from time T28 to time T29. At time T29, the control mode is changed from the reset regeneration mode to the self regeneration mode.

図11に示されるように、アシスト再生モードまたはリセット再生モードが実行されているとき、差圧式推定方法は使用されていない。自己再生モードが実行されているときのみ、差圧式推定方法が使用されている。計算式推定方法は、常に使用されている。   As shown in FIG. 11, when the assist regeneration mode or the reset regeneration mode is executed, the differential pressure type estimation method is not used. The differential pressure estimation method is used only when the self-regeneration mode is executed. The calculation estimation method is always used.

フィルタ19が再生されているとき、次の理由により差圧式堆積量の精度が低下する。再生中、フィルタ19の表面上で排気ガスの流量が相対的に大きい領域からPMが除去される。具体的には中央部分からPMが除去され、フィルタ19上で局所的にPMが除去されてホールが形成される。そうすると、PMがあまり除去されていないのに、ホールの存在のため、差圧が大幅に低下する。この場合、差圧はPMの堆積量に対応しない。つまり、フィルタ19の再生中、差圧式堆積量の精度は大きく低下する。このため、フィルタ19の再生中に差圧式推定方法は使用されない。   When the filter 19 is being regenerated, the accuracy of the differential pressure type deposition amount decreases for the following reason. During regeneration, PM is removed from a region where the flow rate of the exhaust gas is relatively large on the surface of the filter 19. Specifically, PM is removed from the central portion, and PM is locally removed on the filter 19 to form holes. Then, although the PM is not removed much, the differential pressure is greatly reduced due to the presence of holes. In this case, the differential pressure does not correspond to the accumulated amount of PM. That is, during the regeneration of the filter 19, the accuracy of the differential pressure type deposition amount is greatly reduced. For this reason, the differential pressure type estimation method is not used during the regeneration of the filter 19.

本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、次の構成により、次の効果を有している。   The exhaust gas purification apparatus according to this embodiment has the following effects due to the following configuration.

(1)本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、エンジン1の排気経路5内に配置される酸化触媒18およびフィルタ19と、設定された燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置13と、粒子状物質の堆積量を推定し、かつ前記燃料噴射パターンを設定するように構成されている制御装置(ECU50)と、を備えている。リセット再生モードが実行されているときにリセット再生モードの中断要求が発生すると、前記中断要求が消失するまでリセット再生モードの代わりにアシスト再生モードが実行される。 (1) The exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment includes an oxidation catalyst 18 and a filter 19 disposed in the exhaust path 5 of the engine 1, and a fuel injection device 13 that injects fuel according to a set fuel injection pattern. And a control device (ECU 50) configured to estimate the amount of particulate matter deposited and to set the fuel injection pattern. If a reset reproduction mode interruption request is generated while the reset reproduction mode is being executed, the assist reproduction mode is executed instead of the reset reproduction mode until the interruption request disappears.

リセット再生モードが実行されているとき、燃料噴射パターンとして、ポスト噴射を含む燃料噴射パターン(第1パターン)が設定されている。アシスト再生モードが実行されているとき、燃料噴射パターンとして、圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増やされている燃料噴射パターン(第2パターン)が設定されている。第1パターンまたは第2パターンが設定されているとき、フィルタ19が再生される。   When the reset regeneration mode is being executed, a fuel injection pattern (first pattern) including post injection is set as the fuel injection pattern. When the assist regeneration mode is being executed, a fuel injection pattern (second pattern) in which the total injection amount in the compression stroke and the expansion stroke is increased is set as the fuel injection pattern. When the first pattern or the second pattern is set, the filter 19 is reproduced.

このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、ポスト噴射を伴う再生を中断する場合に、その中断中にもフィルタ19の再生を継続できる。   For this reason, the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment can continue the regeneration of the filter 19 during the interruption when the regeneration accompanied by the post injection is interrupted.

(2)前記制御装置(ECU50)は、前記エンジン1の運転条件に基づいて前記堆積量を推定する計算式推定方法と、前記フィルタ19の両側間の差圧に基づいて前記堆積量を推定する差圧式推定方法とを、実行できるように構成されている。前記中断要求が発生している間、前記計算式推定方法に基づいて前記堆積量が推定される。 (2) The control device (ECU 50) estimates the accumulation amount based on the calculation formula estimation method for estimating the accumulation amount based on the operating condition of the engine 1 and the differential pressure between both sides of the filter 19. The differential pressure type estimation method can be executed. While the interruption request is generated, the accumulation amount is estimated based on the calculation formula estimation method.

このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、精度を低下させることなく、堆積量を推定できる。   For this reason, the exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment can estimate the amount of deposition without reducing the accuracy.

(3)本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、入力操作によって前記中断要求を発生させる入力装置(中断要求ボタン17)を備えている。 (3) The exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment includes an input device (interrupt request button 17) that generates the interrupt request by an input operation.

オペレータは、自らの判断に基づいてポスト噴射を伴う再生の実行の可否を決定できる。このため、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、ポスト噴射を伴う再生を中断する必要がある場合に、対応できる。   The operator can determine whether or not to perform regeneration with post injection based on his / her own judgment. For this reason, the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment can cope with the case where it is necessary to interrupt the regeneration with post injection.

本実施形態に係るエンジン1は、次の変形を採用できる。   The engine 1 according to the present embodiment can employ the following modifications.

エンジン1において、過給機10およびEGR装置(EGR管8、EGRスロットル弁9、EGRクーラー24)は、必須の構成要素ではない。エンジン1は、過給機10および/またはEGR装置を備えていなくても良い。エンジン1が過給機10および/またはEGR装置を備えていない場合、吸気温度は環境温度に概ね等しく、初期排気温度は触媒入口温度に概ね等しい。   In the engine 1, the supercharger 10 and the EGR device (EGR pipe 8, EGR throttle valve 9, EGR cooler 24) are not essential components. The engine 1 may not include the supercharger 10 and / or the EGR device. When the engine 1 does not include the supercharger 10 and / or the EGR device, the intake air temperature is approximately equal to the environmental temperature, and the initial exhaust temperature is approximately equal to the catalyst inlet temperature.

本実施形態では、排気ガスの温度を高めるために、吸気絞りおよび燃料噴射パターンの変更が行われている。吸気絞りの代わりに、または吸気絞りに加えて排気絞りが行われてもよい。排気絞りは、排気スロットル弁6により実行される。   In the present embodiment, the intake throttle and the fuel injection pattern are changed in order to increase the temperature of the exhaust gas. Exhaust throttling may be performed instead of or in addition to the intake throttling. Exhaust throttling is performed by the exhaust throttle valve 6.

1 エンジン
5 排気経路
13 燃料噴射装置
18 酸化触媒
19 フィルタ
50 ECU(制御装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 5 Exhaust path 13 Fuel injection apparatus 18 Oxidation catalyst 19 Filter 50 ECU (control apparatus)

Claims (3)

エンジンの排気経路内に配置される酸化触媒およびフィルタと、
設定された燃料噴射パターンにしたがって燃料を噴射する燃料噴射装置と、
粒子状物質の堆積量を推定し、かつ前記燃料噴射パターンを設定するように構成されている制御装置と、を備える排気ガス浄化装置であって、
第1パターンが設定されているときに前記第1パターンの中断要求が発生すると、前記中断要求が消失するまで前記第1パターンの代わりに第2パターンが設定され、
前記第1パターンは、前記フィルタを再生するための前記燃料噴射パターンであって、ポスト噴射を含んでおり、
前記第2パターンは、前記フィルタを再生するための前記燃料噴射パターンであり、前記第2パターンでは圧縮行程および膨張行程における総噴射量が増やされている、排気ガス浄化装置。
An oxidation catalyst and a filter disposed in the exhaust path of the engine;
A fuel injection device for injecting fuel in accordance with a set fuel injection pattern;
An exhaust gas purification device comprising: a control device configured to estimate a deposition amount of particulate matter and set the fuel injection pattern;
When the first pattern interruption request occurs when the first pattern is set, the second pattern is set instead of the first pattern until the interruption request disappears,
The first pattern is the fuel injection pattern for regenerating the filter, and includes post injection,
The exhaust gas purification apparatus, wherein the second pattern is the fuel injection pattern for regenerating the filter, and the total injection amount in the compression stroke and the expansion stroke is increased in the second pattern.
前記制御装置は、前記エンジンの運転条件に基づいて前記堆積量を推定する計算式推定方法と、前記フィルタの両側間の差圧に基づいて前記堆積量を推定する差圧式推定方法とを、実行できるように構成されており、
前記中断要求が発生している間、前記計算式推定方法に基づいて前記堆積量が推定される、請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
The control device executes a calculation formula estimation method for estimating the accumulation amount based on an operating condition of the engine and a differential pressure type estimation method for estimating the accumulation amount based on a differential pressure between both sides of the filter. Configured to be able to
The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the accumulation amount is estimated based on the calculation formula estimation method while the interruption request is generated.
更に、入力操作によって前記中断要求を発生させる入力装置を備えている、請求項1または2に記載の排気ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device according to claim 1, further comprising an input device that generates the interruption request by an input operation.
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