JP2016094889A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
ディーゼルエンジンから排出される排気ガスには、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)及び粒子状物質(PM)等の汚染物質が含まれている。これ等汚染物質による大気汚染を防止するため、排気ガス環流装置(EGR)、コモンレール式高圧燃料噴射装置、ディーゼル酸化触媒(DOC)、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)等を用いる技術が従来開発されている。 Exhaust gas discharged from a diesel engine contains contaminants such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), and particulate matter (PM). In order to prevent air pollution caused by these pollutants, technologies using an exhaust gas recirculation device (EGR), a common rail type high pressure fuel injection device, a diesel oxidation catalyst (DOC), a diesel particulate filter (DPF), etc. have been developed. Yes.
上述のDPFは、エンジンの排気管の途中に設けられ排気ガス中の粒子状物質を直接捕集するものでありフィルタ状に形成されている。しかし、DPFは粒子状物質の捕集に伴って目詰まりが進行してこれにより排気ガス圧力が上昇するため、捕集し堆積した粒子状物質を定期的に除去する、いわゆる再生処理動作が必要である。従来の再生処理動作は、燃料噴射時期を遅らせることによるエンジン排気温度の昇温、あるいは燃料をポスト噴射することによりDOCへの炭化水素供給に基づく発熱等により、DPF温度を概ね600℃以上に昇温させて粒子状物質を燃焼除去させている。このような従来技術の一例として、再生処理動作時における温度制御時のアンダーシュート量を制御してフィルタを再生可能な温度範囲に迅速かつ正確に制御すると共に、フィルタ昇温に要する燃料噴射量の低減を達成可能な技術が知られている(例えば「特許文献1」参照)。
The above-mentioned DPF is provided in the middle of the exhaust pipe of the engine and directly collects particulate matter in the exhaust gas, and is formed in a filter shape. However, since the clogging of DPF progresses as particulate matter is collected and the exhaust gas pressure rises, so-called regeneration treatment operation is required to periodically remove the collected and accumulated particulate matter. It is. In the conventional regeneration processing operation, the DPF temperature is raised to about 600 ° C. or more by raising the engine exhaust temperature by delaying the fuel injection timing or by generating heat based on the hydrocarbon supply to the DOC by post-injecting fuel. The particulate matter is burned and removed by heating. As an example of such a prior art, the undershoot amount at the time of temperature control during the regeneration processing operation is controlled to quickly and accurately control the filter within a reproducible temperature range, and the fuel injection amount required for the temperature rise of the filter is controlled. A technique capable of achieving reduction is known (see, for example, “
上述したDPFは排気管上流にDOC(OSC材を担持)を有しているが、再生処理動作の期間が長い場合には再生処理動作中にDOCの酸素放出量が減少してDPFの燃焼温度が下がるため、燃料のポスト噴射量が増加すると共に噴射期間も長くなり燃費が悪化すると共に、燃料によるエンジンオイルの希釈現象(オイルダイリューション)が発生する虞があるという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、燃費向上を図ることができると共にエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することが可能な内燃機関の排気浄化装置の提供を目的とする。
The DPF described above has a DOC (supporting OSC material) upstream of the exhaust pipe. However, if the period of the regeneration process is long, the oxygen release amount of the DOC decreases during the regeneration process and the combustion temperature of the DPF As a result, the fuel post-injection amount increases, the injection period becomes longer, the fuel consumption deteriorates, and the engine oil dilution phenomenon (oil dilution) may occur.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can solve the above-described problems and can improve the fuel consumption and prevent the occurrence of engine oil dilution.
請求項1記載の発明は、内燃機関の排気通路に配設され排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記粒子状物質を除去して前記フィルタを再生させる再生処理動作の要否を判断するフィルタ再生判断手段と、前記フィルタ再生判断手段によって前記再生処理動作が必要と判断された際に、燃焼ガスに対して燃料を噴射して前記フィルタを昇温させる昇温手段と、燃料を貯容する燃料容器とを備え、前記昇温手段は、単位時間当たりの噴射量を第1噴射量で噴射した後に前記第1噴射量よりも多い第2噴射量で噴射する第1噴射パターンを断続的に繰り返して行い、前記燃料容器に貯容される燃料残量が減少するに伴い前記第2噴射量を減少させることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a filter that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust, and a regeneration processing operation that removes the particulate matter and regenerates the filter. A filter regeneration determining means for determining; a temperature raising means for injecting fuel into combustion gas to raise the temperature of the filter when the filter regeneration determining means determines that the regeneration processing operation is necessary; A fuel container for storing, and the temperature raising means intermittently injects a first injection pattern in which an injection amount per unit time is injected at a first injection amount and then injected at a second injection amount that is greater than the first injection amount. The second injection amount is decreased as the remaining amount of fuel stored in the fuel container decreases.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置において、さらに前記昇温手段は、前記燃料残量が減少するに伴い前記第2噴射量で噴射する噴射時間を減少させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the temperature raising means further reduces an injection time for injecting at the second injection amount as the remaining fuel amount decreases. It is characterized by that.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の内燃機関の排気浄化装置において、さらに前記昇温手段は、前記燃料残量が所定量以下となった場合に前記第1噴射量での噴射を断続させる第2噴射パターンに切り替えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, the temperature raising means further comprises a first injection amount when the remaining amount of fuel becomes a predetermined amount or less. It switches to the 2nd injection pattern which makes injection intermittent.
請求項4記載の発明は、請求項1から3までの何れか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置において、さらに前記フィルタまたは前記フィルタ近傍の温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、前記昇温手段による噴射時間は前記フィルタ温度検出手段によって検出された温度に基づいて決定されることを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、燃料残量が少なくなるに連れてポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができるので、燃費向上を図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを防止できる。さらに、再生処理動作中にポスト噴射を停止させてOSC材に酸素を吸蔵させているのでポスト噴射による燃料噴射を低減することができ、エンジンオイル希釈現象の発生を防止することもできる。 According to the present invention, fuel consumed by post-injection can be reduced as the remaining amount of fuel decreases, so that fuel efficiency can be improved and fuel can be used at a time not intended by the driver during vehicle travel. Can be prevented from disappearing. Furthermore, since post-injection is stopped during the regeneration processing operation and oxygen is occluded in the OSC material, fuel injection by post-injection can be reduced, and engine oil dilution can be prevented.
図1は、本発明の第1の実施形態を示すディーゼルエンジンの排気浄化装置の概略構成図である。同図において内燃機関である多気筒ディーゼルエンジン(以下エンジンという)1はシリンダヘッド2及びシリンダブロック3を有しており、シリンダブロック3のシリンダボア内にはピストン4が往復動自在に配設されている。シリンダボアの内壁面及びピストン4の頂面及びシリンダヘッド2の下面とで燃焼室5が形成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device for a diesel engine showing a first embodiment of the present invention. In the figure, a multi-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) 1 which is an internal combustion engine has a
シリンダヘッド2には吸気弁6で開閉される吸気ポート7が形成されており、吸気ポート7には吸気マニホールドを含む吸気通路8が接続されている。さらにシリンダヘッド2には排気弁9で開閉される排気ポート10が形成されており、排気ポート10には排気マニホールドを含む排気通路11が接続されている。
An intake port 7 that is opened and closed by an intake valve 6 is formed in the
吸気通路8と排気通路11との間には可変容量式ターボチャージャ(VGT)12が設けられており、VGT12によって加圧された吸気がインタークーラ13で冷却されて燃焼室5に供給されるように構成されている。また、インタークーラ13よりも下流側の吸気通路8とVGT12よりも上流側の排気通路11とは、排気ガス環流通路(EGR通路)14で接続されている。EGR通路14にはEGRバルブ15が設けられており、EGRバルブ15によってEGR通路14に流れる排気ガス量が制御される。さらにVGT12よりも下流側の排気通路11には、排気ガス流れの上流側から順にディーゼル酸化触媒(DOC)16とディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)17とが設けられている。DPF17は、触媒としてOSC材を担持している。
A variable capacity turbocharger (VGT) 12 is provided between the
さらにシリンダヘッド2には、各気筒の燃焼室5内に燃料を直接噴射する電子制御式の昇温手段である燃料噴射弁19が配設されており、燃料噴射弁19にはコモンレール20から所定の圧力に制御された高圧燃料が供給される。燃料は、エンジン1に連動して回転駆動される燃料供給ポンプ21によって燃料容器である燃料タンク18からコモンレール20に供給される。燃料噴射弁19は、アクセル開度を検出する図示しないアクセルセンサからの開度信号とエンジン回転数を検出する図示しない回転数検出センサからの回転数信号とが入力される制御手段(ECU)30によって開閉駆動制御され、開弁時間の長さに応じた噴射量で燃料を噴射する。ECU30は、入力された各信号に基づいて目標燃料噴射量及び目標噴射時期を検索し、目標燃料噴射量及び目標噴射時期となるように燃料噴射弁19が有する電磁弁の開閉時期を制御する。燃料タンク18内には、内部に貯容された燃料の量をリニアに検出するフロートセンサ27が設けられている。フロートセンサ27によって検出された燃料残量は、燃料残量情報としてECU30に入力される。
Further, the
さらにECU30には、DPF17の温度を検出すべくDPF17の入口に取り付けられたフィルタ温度検出手段としての温度センサ22の検出信号が入力される。温度センサ22としては、直接DPF17の温度を検出するものの他、運転状態やDPF17近傍の温度からDPF17の温度を推定するものであってもよい。また符号25は、EGRバルブ15とVGT12と同様に、ECU30によってエンジン1の運転状態に応じて駆動制御される電子制御式のスロットルバルブを示している。
Further, the
排気通路11には、DOC16の直上流位置で分岐する第1の分岐通路23と、DPF17の直下流位置で分岐する第2の分岐通路24とが設けられており、各分岐通路23,24には各分岐通路23,24の差圧を検出する差圧センサ26が配設されている。差圧センサ26によって検出された検出値は、ECU30に入力される。
The
図2は燃料噴射弁19による燃料の噴射状態を示す図であり、ピストン4のほぼ圧縮上死点で噴射を行うメイン噴射に先立ち、噴射率を理想的な状態に近付けるためにプレ噴射が行われる。そして、メイン噴射に引き続き膨張行程でアフタ噴射が行われると共に、膨張行程または排気行程においてポスト噴射が行われる。アフタ噴射は、ポスト噴射に先立ち予め高温の排気ガスをDPF17に供給してDPF17をある程度高温にするためになされる。本発明の特徴は、DPF17を再生させるために行うポスト噴射の燃料噴射制御である。
FIG. 2 is a diagram showing the state of fuel injection by the
次に、図3を用いてECU30によるDPF17の再生処理動作時における燃料噴射制御を説明する。先ず、イグニッションオンに伴いイニシャライズが行われる(ST01)。ここでECU30の制御パラメータが初期状態に戻され、以下の制御に備えられる。
Next, fuel injection control during the regeneration processing operation of the
次にエンジン制御用のパラメータであるアクセル開度及びエンジン回転数が取得され(ST02)、取得されたアクセル開度及びエンジン回転数に基づいてプレ噴射とメイン噴射とを合わせた全噴射量が演算される(ST03)。そして、全噴射量とエンジン回転数とに基づいてプレ噴射量及びプレ噴射時期が演算され(ST04)、さらに全噴射量とエンジン回転数とに基づいてメイン噴射量及びメイン噴射時期が演算される(ST05)。 Next, the accelerator opening and the engine speed, which are parameters for engine control, are acquired (ST02), and the total injection amount of the pre-injection and the main injection is calculated based on the acquired accelerator opening and the engine speed. (ST03). Then, the pre-injection amount and the pre-injection timing are calculated based on the total injection amount and the engine speed (ST04), and the main injection amount and the main injection timing are calculated based on the total injection amount and the engine speed. (ST05).
次に、差圧センサ26の検出値に基づいてDPF17の前後差圧が所定値Aよりも大きいか否かを判定する(ST06)。これは、ECU30がフィルタ再生判断手段として機能するものであり、所定値Aは許容される前後差圧の上限値を考慮して設定され、前後差圧すなわち内燃機関の背圧があまり大きくならないように設定されている。前後差圧が所定値Aよりも大きいと判断されると、DPF17に堆積した粒子状物質の量がDPF17の再生必要レベルに達したものと判断され、以下に再生処理動作が行われる。
Next, based on the detected value of the
ステップST06において前後差圧が所定値Aよりも大きいと判断されると、再生処理動作待ちフラグがfw=1とセットされる(ST07)。フラグがセットされると、DPF17が再生必要であることを示し、他の制御ルーチンで参照されたり車両内のECUに報知されたりすることとなる。次に、温度センサ22により検出された検出温度と閾値である所定温度を比較し、検出温度が所定温度よりも高いか否かを判定する(ST08)。ここで所定温度は、DPF17に捕集された粒子状物質の浄化が可能な温度の下限値を考慮して設定されている。
If it is determined in step ST06 that the front-rear differential pressure is greater than the predetermined value A, the regeneration processing operation waiting flag is set to fw = 1 (ST07). When the flag is set, it indicates that the
次に、再生処理動作を実行するフラグをセットし(ST09)、続いて全噴射量及びエンジン回転数に基づいてポスト噴射量及びポスト噴射時期を演算し(ST10)、さらに検出温度に基づいてポスト噴射量初期値を演算し(ST11)、そして検出温度に基づいてポスト噴射量の単位時間当たりの増量値を演算する(ST12)。ポスト噴射量初期値及びポスト噴射量の単位時間当たりの増量値は、共に検出温度が低いほど小さな値に設定される。これ等は、検出温度に対してポスト噴射量初期値及びポスト噴射量の単位時間当たりの増量値がそれぞれ対応するマップをECU30に記憶させ、このマップに基づいて設定する。次に、再生処理中のポスト噴射量をリセットし(ST13)、これ等の再生処理動作の内容を規定するパラメータを設定した後に再生処理動作が実行される(ST14)。
Next, a flag for executing the regeneration processing operation is set (ST09), and then the post injection amount and the post injection timing are calculated based on the total injection amount and the engine speed (ST10), and further the post injection based on the detected temperature. An injection amount initial value is calculated (ST11), and an increase value per unit time of the post injection amount is calculated based on the detected temperature (ST12). Both the initial value of the post injection amount and the increase value per unit time of the post injection amount are set to smaller values as the detected temperature is lower. In this case, the
ステップST06において前後差圧が所定値Aよりも小さいと判断されると、この状態は再生処理動作中または再生処理動作の非実行状態で粒子状物質の堆積量が未だ再生必要レベルには達していないということである。この場合、先ず再生処理動作実行フラグがセットされているか否かが判定され(ST15)、セットされている場合にはDPF17の前後差圧が所定値B以下か否かを判定する(ST16)。所定値BはDPF17における粒子状物質の堆積量が十分に減少し、内燃機関の背圧が十分に低下したと判断される圧力値に設定されている。前後差圧が所定値B以下であると判定されると再生処理動作が完了したものであると判断され(ST17)、前後差圧が所定値Bよりも大きいと判定されるとポスト噴射終了フラグがセットされているか否かが判定される(ST18)。そして、ポスト噴射終了フラグがセットされていないと判定されるとステップST14に進んでポスト噴射が行われる。
If it is determined in step ST06 that the differential pressure before and after is smaller than the predetermined value A, this state is during the regeneration processing operation or in the non-execution state of the regeneration processing operation, and the amount of accumulated particulate matter has yet reached the necessary regeneration level. That is not. In this case, it is first determined whether or not the regeneration processing operation execution flag is set (ST15). If it is set, it is determined whether or not the differential pressure across the
ここで、本発明の第1の実施形態における特徴部を説明する。本発明の第1の実施形態では、DPF17の再生処理動作時における燃料噴射弁19によるポスト噴射を、図4に示すグラフに基づいて行っている。このポスト噴射は、初期の単位時間当たりの燃料噴射量を従来よりも抑制した第1噴射量とし、温度センサ22により検出されたDPF17の温度が所定温度A以上となったところで単位時間当たりの燃料噴射量を第1噴射量よりも多い第2噴射量に増量する。DPF17はポスト噴射により温度が上昇して付着した粒子状物質が燃焼除去され、やがて担持したOSC材の酸素放出量が減少するためにポスト噴射を継続していても温度が低下し始める。そして、DPF17の温度が所定温度B以下となったところでポスト噴射を停止し、さらに温度が低下してDPF17の温度が所定温度C以下となったところで第1噴射量のポスト噴射を再開させてDPF17の温度を所定温度Aまで上昇させる。このポスト噴射の一時停止により、OSC材に酸素を吸蔵させて酸素放出量を回復させている。図4に示した一時停止を含む1回の動作サイクルが第1噴射パターンであり、以下はこの第1噴射パターンを繰り返し行う。
Here, the characteristic part in the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. In the first embodiment of the present invention, the post injection by the
このとき、2回目以降の第1噴射パターンにおいて、フロートセンサ27によって検出された燃料残量に基づき、第2噴射量での単位時間当たりでの燃料噴射量を減少させる。そして、差圧センサ26による検出値が図3に示すステップST06の所定値A以下となると、DPF17に付着した粒子状物質が除去されたと判断されてDPF17の再生処理動作が終了する。なお、1回目の第1噴射パターンは、DPF17の温度が立ち上がるのを待つために第1噴射量での噴射時間が2回目よりも長くなっている。第1噴射パターンにおける2回目以降の第1噴射量での噴射時間は、2回目と同様の噴射時間となる。
At this time, in the second and subsequent first injection patterns, the fuel injection amount per unit time at the second injection amount is decreased based on the remaining fuel amount detected by the
上述の構成によれば、燃料残量が少なくなるに連れてポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができるので、燃費向上を図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを防止しつつ、再生処理動作中にポスト噴射を停止させてOSC材に酸素を吸蔵させているのでエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することができる。 According to the above-described configuration, the fuel consumed by the post-injection can be reduced as the remaining amount of fuel decreases, so that fuel consumption can be improved and the vehicle is not intended when the vehicle travels. While preventing the fuel from running out, post-injection is stopped during the regeneration processing operation, and oxygen is occluded in the OSC material, so that it is possible to prevent the engine oil from being diluted.
第1の実施形態において、第1噴射パターンにおける第2噴射量での単位時間当たりの燃料噴射量を減少させる方法としては、コモンレール20からの燃料供給圧力を減少させて燃料噴射弁19からの燃料噴射量を減少させる方法、燃料噴射弁19が有する電磁弁の開閉時間を短くして燃料噴射時間を短くする方法、両方を併用する方法が挙げられる。噴射量を減少させる方法によれば図4における第1噴射パターンの第2噴射量での高さが減少し、燃料噴射時間を短くする方法によれば図4における第1噴射パターンの第2噴射量での噴射時間が減少し、何れの方法においても第1噴射パターンの第2噴射量での総燃料噴射量(面積)が減少することとなる。
In the first embodiment, as a method of reducing the fuel injection amount per unit time at the second injection amount in the first injection pattern, the fuel supply pressure from the
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態では、DPF17の再生処理動作時における燃料噴射弁19によるポスト噴射を、上述した第1噴射パターンを断続的に繰り返して行う他、図5に示すグラフに基づいて行っている。図5に示すポスト噴射は、初期の単位時間当たりの燃料噴射量を上述した第1噴射量とし、温度センサ22により検出されたDPF17の温度が所定温度A以上となったところでポスト噴射を停止し、その後DPF17の温度が所定温度B以下となったところでポスト噴射を再開させてDPF17の温度を所定温度Aまで上昇させる。この第1噴射量によるポスト噴射を断続させる方式が第2噴射パターンである。このポスト噴射の一時停止により、OSC材に酸素を吸蔵させて酸素放出量を回復させている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, post injection by the
第2の実施形態では、上述した第1の実施形態で示した第1噴射パターンを断続的に繰り返して行うポスト噴射を行い、フロートセンサ27によって検出された燃料残量が所定量(例えば10リットル)以下となった場合に、第2噴射パターンに切り替えてポスト噴射を行う。そして、差圧センサ26による検出値が図3に示すステップST06の所定値A以下となると、DPF17に付着した粒子状物質が除去されたと判断されてDPF17の再生処理動作が終了する。なお、第2噴射パターンにおける1回目のポスト噴射は、DPF17の温度が立ち上がるのを待つために2回目よりも長くなっている。2回目以降のポスト噴射は、2回目と同様の噴射時間となる。
In the second embodiment, post injection is performed in which the first injection pattern shown in the first embodiment described above is intermittently repeated, and the remaining amount of fuel detected by the
上述の構成によれば、燃料残量が少なくなるに連れてポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができ、燃料残量が所定量以下となった場合にはさらにポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができるので、燃費向上をより一層図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを確実に防止しつつ、再生処理動作中にポスト噴射を停止させてOSC材に酸素を吸蔵させているのでエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することができる。 According to the above-described configuration, the fuel consumed by the post injection can be reduced as the remaining amount of fuel decreases, and further consumed by the post injection when the remaining fuel amount becomes a predetermined amount or less. Since fuel can be reduced, fuel consumption can be further improved, and post-injection is stopped during regeneration processing while reliably preventing fuel from running out at times not intended by the driver during vehicle travel. Since the OSC material stores oxygen, the engine oil dilution phenomenon can be prevented.
上述した第1及び第2の各実施形態では、DPF17の再生処理動作としてポスト噴射を行う例を示したが、本発明が適用可能な範囲はポスト噴射には限られず、排気管内に直接燃料噴射を行う排気管噴射においても本発明は適用可能である。
In each of the first and second embodiments described above, an example in which post-injection is performed as the regeneration processing operation of the
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。この第3の実施形態では、所定の負荷で差圧センサ26によって検出された検出値に基づいてDPF17内に残存している粒子状物質の残量を推定し、この残量に基づいてDPF17の再生処理動作時におけるポスト噴射の方式を変化させている。この第3の実施形態において差圧センサ26は残量検出手段として機能し、ECU30は差圧センサ26の検出値からDPF17内に残存している粒子状物質の残量を推定する。差圧センサ26の検出値と粒子状物質の残量との関係は、マップ化されてECU30内の記憶手段内に記憶されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the remaining amount of the particulate matter remaining in the
第3の実施形態では、DPF17の再生処理動作時における燃料噴射弁19によるポスト噴射を、DPF17内に残存している粒子状物質の残量が所定値Z以上である場合には上述した第1噴射パターンを断続的に繰り返して行い、所定値Z未満である場合には上述した第2噴射パターンで行う。そして、差圧センサ26による検出値が図3に示すステップST06の所定値A以下となると、DPF17に付着した粒子状物質が除去されたと判断されてDPF17の再生処理動作が終了する。
In the third embodiment, post injection by the
上述の構成によれば、粒子状物質の残量が多い場合には多くの燃料を噴射して短時間で粒子状物質の除去を行い、粒子状物質の残量が少ない場合には少ない燃料で粒子状物質の除去を行うので、燃費向上を図ることができると共に再生処理動作中にポスト噴射を停止させてOSC材に酸素を吸蔵させているのでエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することができる。 According to the above-described configuration, when the remaining amount of the particulate matter is large, a large amount of fuel is injected to remove the particulate matter in a short time, and when the remaining amount of the particulate matter is small, the amount of fuel is small. Since particulate matter is removed, fuel consumption can be improved and post-injection is stopped during the regeneration processing operation, and oxygen is occluded in the OSC material, thereby preventing the occurrence of engine oil dilution. it can.
次に、本発明の第4の実施形態を説明する。この第4の実施形態では、第3の実施形態で示した制御に加え、フロートセンサ27によって検出された燃料残量に基づき所定値Zを変化させ、燃料残量が減少するに連れて所定値Zを大きくさせる。この構成によれば、第3の実施形態で示した作用効果に加え、燃料残量が少なくなるに連れて燃料消費が少ない第2噴射パターンの選択範囲が広がるので、燃費向上を図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを防止することができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, in addition to the control shown in the third embodiment, the predetermined value Z is changed based on the remaining fuel amount detected by the
次に、本発明の第5の実施形態を説明する。この第5の実施形態では、第3または第4の実施形態で示した制御に加え、フロートセンサ27によって検出された燃料残量が所定量(例えば10リットル)以下となった場合に、第2噴射パターンに切り替えてポスト噴射を行う。この構成によれば、第3または第4の実施形態で示した作用効果に加え、燃料残量が所定量以下となった場合にはさらにポスト噴射によって消費される燃料を少なくすることができるので、燃費向上をより一層図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを確実に防止することができる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, in addition to the control shown in the third or fourth embodiment, when the remaining amount of fuel detected by the
上述した第3及び第4及び第5の各実施形態では、DPF17の再生処理動作としてポスト噴射を行う例を示したが、本発明が適用可能な範囲はポスト噴射には限られず、排気管内に直接燃料噴射を行う排気管噴射においても本発明は適用可能である。
In each of the third, fourth, and fifth embodiments described above, the example in which the post injection is performed as the regeneration processing operation of the
次に、本発明の第6の実施形態を説明する。この第6の実施形態では、図1に示すように、エンジン1の停止時間を検出する停止時間検出手段としてのタイマ28を有しており、タイマ28の検出結果はECU30に入力される。この第6の実施形態は、DPF17の再生処理動作開始後にエンジン1が停止し、その後にエンジン1が再始動した後にDPF17の再生処理動作が再度行われる場合に適用される。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, as shown in FIG. 1, a
第6の実施形態では、DPF17の再生処理動作時における燃料噴射弁19によるポスト噴射を、図5に示すグラフに基づいて行っている。図5に示すポスト噴射は、初期の単位時間当たりの燃料噴射量を従来よりも燃料噴射量が少ない第1噴射量とし、温度センサ22により検出されたDPF17の温度が所定温度A以上となったところでポスト噴射を停止し、その後DPF17の温度が所定温度B以下となったところでポスト噴射を再開させてDPF17の温度を所定温度Aまで上昇させる。以下、この動作を断続的に繰り返す噴射パターンである。このポスト噴射の一時停止により、OSC材に酸素を吸蔵させて酸素放出量を回復させている。
In the sixth embodiment, post injection by the
第6の実施形態において、ECU30はタイマ28の検出結果に基づき、エンジン1の停止後の再始動時でのDPF17の再生処理動作再開時における燃料噴射弁19からの単位時間当たりの燃料噴射量を、エンジン1の停止前におけるDPF17の再生処理動作時における燃料噴射弁19からの単位時間当たりの燃料噴射量に比して、図6に実線で示すように増量制御している。
In the sixth embodiment, the
図6において、破線はDPF17の推定温度を示している。この実施形態では、エンジン1が停止しているために排気ガスの流れが生じず、温度センサ22によってDPF17の温度を測定することができない。このため、タイマ28により計測されたエンジン1の停止時間に基づいてDPF17の温度を推定しており、この推定された温度に基づいてECU30が燃料噴射量の増量制御を行っている。
In FIG. 6, the broken line indicates the estimated temperature of the
図6に示すようにDPF17の温度は、エンジン1の停止後しばらくは再生処理温度(本形態では約650℃)を維持し、所定時間Yを過ぎると急激に低下する。このため、タイマ28によって計測されたエンジン1の停止時間が所定時間Y以内の場合にはDPF17の温度があまり低下していないことから、エンジン1の停止前に比して燃料噴射弁19からの単位時間当たりの燃料噴射量の増量を行っていない。このようにエンジン1の停止時間からDPF17の温度を推定し、DPF17の温度があまり低下していない領域ではエンジン1の停止前に比して燃料噴射弁19からの単位時間当たりの燃料噴射量の増量を行わないので、燃費を向上することができる。
As shown in FIG. 6, the temperature of the
また、図6に示すようにエンジン1の停止時間が所定時間Yを超えた場合には、DPF17の温度が急激に低下することから停止時間が長くなるに従いエンジン1の停止前に比して燃料噴射弁19からの単位時間当たりの燃料噴射量を比例的に増量させている。この構成により、排気ガス温度を上昇させることによってエンジン1の停止に伴うDPF17の温度低下を補うことができ、DPF17の再生処理動作を適度な燃料で効率よく行うことにより燃費を向上することができる。また、再生処理動作中にポスト噴射を停止させてOSC材に酸素を吸蔵させているのでエンジンオイルの希釈現象の発生を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 6, when the stop time of the
次に、本発明の第7の実施形態を説明する。第6の実施形態において、所定時間YはDPF17の温度が急激に低下すると推定される時間を示している。第7の実施形態では外気温度を計測する図示しない温度センサを設け、外気温度が所定温度低下する毎に所定時間Yを短く設定する構成とする。この構成とすることにより、外気温度の低下に応じたDPF17の温度低下を推定することができ、外気温度が変化した場合であっても、DPF17の温度があまり低下していない領域ではエンジン1の停止前に比して燃料噴射弁19からの単位時間当たりの燃料噴射量の増量を行わないので燃費を向上することができると共に、DPF17の温度が急激に低下する領域では排気ガス温度を上昇させることによってエンジン1の停止に伴うDPF17の温度低下を補うことができ、DPF17の再生処理動作を適度な燃料で効率よく行うことにより燃費を向上することができる。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, the predetermined time Y indicates a time estimated that the temperature of the
次に、本発明の第8の実施形態を説明する。この第8の実施形態は、上述した第6または第7の実施形態で示した燃料噴射弁19からのポスト噴射制御に加え、フロートセンサ27によって検出された燃料残量に基づき所定時間Yを変化させ、燃料残量が減少するに連れて所定時間Yを長くする。この構成によれば、第6または第7の各実施形態で示した作用効果に加え、燃料残量が少なくなるに連れてDPF17の再生処理動作へと移行しなくなるので、燃費向上を図ることができると共に車両走行時において運転者の意図しない時期に燃料がなくなることを防止することができる。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In the eighth embodiment, in addition to the post-injection control from the
次に、本発明の第9の実施形態を説明する。第9の実施形態では、エンジン1を有する車両が、車両走行時において車両速度が所定速度(例えば時速10km)以下となった場合にエンジン1を停止させるコーストアイドルストップ機能を有している。コーストアイドルストップ機能発現時には、低温の排気ガスがDPF17内に流入するためにDPF17の温度低下が速くなる。そのため、コーストアイドルストップ機能の発現時には所定時間Yを短くする。この構成によれば、第6、第7、第8の各実施形態で示した作用効果に加え、DPF17の温度低下が速いコーストアイドルストップ機能の発現時にはDPF17の温度があまり低下しない状態で燃料噴射弁19からのポスト噴射を行うので、DPF17の再生処理動作を適度な燃料で効率よく行うことにより燃費を向上することができる。
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. In the ninth embodiment, the vehicle having the
上述した第6及び第7及び第8及び第9の各実施形態は、DPF17の再生処理動作開始後にエンジン1が停止し、その後にエンジン1が再始動した後にDPF17の再生処理動作が再度行われる場合に適用され、エンジン1の停止前にDPF17の再生処理動作フラグが立っていて再生処理動作が行われていない場合は含まれない。すなわち、DPF17の温度が再生処理動作可能温度まで上昇していることが前提条件となる。また、エンジン1が停止する場合としては、第9の実施形態で示したコーストアイドルストップ機能発現時の他、アイドルストップ機能発現時、さらには一度エンジン1を停止させてその後再びエンジン1を始動させた場合等が挙げられ、エンジン1が停止した後に始動した場合は全て含まれる。
In the sixth, seventh, eighth and ninth embodiments described above, the
上述した第6及び第7及び第8及び第9の各実施形態では、DPF17の再生処理動作時における燃料噴射弁19によるポスト噴射を図5に示すグラフに基づいて行っているが、ポスト噴射の態様はこれには限られず、燃料を単位時間当たりの所定噴射量で断続噴射する態様であればどのようなポスト噴射を行ってもよい。また、第6及び第7及び第8及び第9の各実施形態では、DPF17の再生処理動作としてポスト噴射を行う例を示したが、本発明が適用可能な範囲はポスト噴射には限られず、排気管内に直接燃料噴射を行う排気管噴射においても本発明は適用可能である。
In each of the sixth, seventh, eighth, and ninth embodiments described above, post injection by the
1 内燃機関(エンジン)
11 排気通路
17 フィルタ(DPF)
18 燃料容器(燃料タンク)
19 昇温手段(燃料噴射弁)
22 フィルタ温度検出手段(温度センサ)
30 フィルタ再生判断手段(ECU)
1 Internal combustion engine
11
18 Fuel container (fuel tank)
19 Temperature raising means (fuel injection valve)
22 Filter temperature detection means (temperature sensor)
30 Filter regeneration judgment means (ECU)
Claims (4)
前記昇温手段は、単位時間当たりの噴射量を第1噴射量で噴射した後に前記第1噴射量よりも多い第2噴射量で噴射する第1噴射パターンを断続的に繰り返して行い、前記燃料容器に貯容される燃料残量が減少するに伴い前記第2噴射量を減少させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter in the exhaust; filter regeneration judgment means that judges whether or not a regeneration processing operation for removing the particulate matter and regenerating the filter is necessary; A temperature raising means for injecting fuel to combustion gas to raise the temperature of the filter when the regeneration judgment operation is judged to be necessary by the filter regeneration judging means; and a fuel container for storing fuel,
The temperature raising means intermittently repeatedly performs a first injection pattern in which an injection amount per unit time is injected at a first injection amount and then injected at a second injection amount larger than the first injection amount, and the fuel An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the second injection amount is decreased as the remaining amount of fuel stored in the container decreases.
前記昇温手段は、前記燃料残量が減少するに伴い前記第2噴射量で噴射する噴射時間を減少させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The internal combustion engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the temperature raising means reduces an injection time for injection at the second injection amount as the remaining fuel amount decreases.
前記昇温手段は、前記燃料残量が所定量以下となった場合に前記第1噴射量での噴射を断続させる第2噴射パターンに切り替えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the temperature raising means switches to a second injection pattern for intermittently injecting the fuel at the first injection amount when the fuel remaining amount becomes a predetermined amount or less.
前記フィルタまたは前記フィルタ近傍の温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、前記昇温手段による噴射時間は前記フィルタ温度検出手段によって検出された温度に基づいて決定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
An internal combustion engine comprising: a filter temperature detecting means for detecting a temperature of the filter or the vicinity of the filter; and an injection time by the temperature raising means is determined based on a temperature detected by the filter temperature detecting means. Exhaust purification equipment.
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