JP2017120081A - ディーゼルエンジンの排気処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下流側排気浄化材101と、下流側排気浄化材101の排気上流側に配置された上流側排気触媒102と、ヒータ3と、エンジン始動装置131と、ヒータ3への通電を制御すると共にエンジン始動装置131でのエンジン始動処理S12を制御する制御装置4と、制御装置4に接続された始動指令装置105を備え、ヒータ3は上流側排気触媒102の排気入口102aに配置され、エンジン停止後、始動指令装置105から制御装置4に始動指令がなされた場合には、制御装置4の制御により、始動指令がなされた時から所定時間はエンジン始動処理S12を行うことなく、エンジン停止状態を維持したまま、ヒータ3への通電S11がなされ、その後、エンジン始動処理S12が行われるように構成されている。
【選択図】 図1
Description
特許文献1のものでは、ヒータは、DOCから排気上流側に遠く離れた位置に設けられているため、ヒータの熱がDOCを詰らせている未燃焼堆積物に伝わりにくいうえ、エンジン運転中にヒータへの通電が行われるため、未燃焼堆積物に伝わった僅かな熱も排気で持ち去られ、DOCを詰まらせている未燃焼堆積物がヒータの発熱では燃焼しにくい。
エンジン始動装置(131)と、ヒータ(3)への通電を制御すると共にエンジン始動装置(131)でのエンジン始動処理(S12)を制御する制御装置(4)と、制御装置(4)に接続された始動指令装置(105)を備え、
ヒータ(3)は上流側排気触媒(102)の排気入口(102a)に配置され、
図1,図2に例示するように、エンジン停止後、始動指令装置(105)から制御装置(4)に始動指令がなされた場合には、制御装置(4)の制御により、始動指令がなされた時から所定時間はエンジン始動処理(S12)を行うことなく、エンジン停止状態を維持したまま、ヒータ(3)への通電(S11)がなされ、その後、エンジン始動処理(S12)が行われるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
これにより、上流側排気触媒(102)の詰まりや汚染が速やかに解消する。
クランク軸(11)の架設方向を前後方向、フライホイール(12)の配置された側を後側、その反対側を前側、前後方向と直交するエンジン幅方向を横方向とする。
図1に示すように、このエンジンは、シリンダヘッド(13)の横一側に組みつけられた吸気マニホルド(14)と、シリンダヘッド(13)の横他側に組み付けられた排気マニホルド(15)と、エンジン後部に配置されたフライホイール(12)を備えている。
吸気絞り弁(19)とEGR弁(21)は、いずれも電動式開閉弁で、これらは制御装置(4)を介してバッテリ(22)に電気的に接続されている。
制御装置(4)は、エンジンECUである。ECUは、電子制御ユニットの略称で、マイコンである。
燃料噴射弁(24)は電磁式開閉弁を備え、燃料サプライポンプ(27)は、電動式調圧弁を備え、これらは制御装置(4)の燃料噴射制御機能部を介してバッテリ(22)に電気的に接続されている。
排気処理装置は、下流側排気浄化材(101)と、下流側排気浄化材(101)の排気上流側に配置された上流側排気触媒(102)と、ヒータ(3)とを備えている。
この排気処理装置は、エンジン始動装置(131)と、ヒータ(3)への通電を制御すると共にエンジン始動装置(131)でのエンジン始動処理(S12)を制御する制御装置(4)と、制御装置(4)に接続された始動指令装置(105)を備えている。
ヒータ(3)は上流側排気触媒(102)の排気入口(102a)に配置されている。
これにより、DOC等の上流側排気触媒(102)の詰りや汚染が速やかに解消する。
このため、この排気処理装置では、ヒータ(3)の電力消費を抑制することができる。
前記推定装置(6)は、燃料噴射装置(107)からの燃料の噴射で生じる、上流側排気触媒(102)の入口側排気温度と出口側排気温度の温度差に基づいて、上流側排気触媒(102)に付着した未燃焼付着物の付着量を推定するように構成されている。
推定装置(6)は、上流側排気触媒(102)への未燃焼付着物への付着の程度に応じて敏感に変化する上流側排気触媒(102)の出入口の温度差に基づいて燃焼付着物の付着量を推定するため、その堆積量を正確に推定することができる。
このため、速やかな始動指令を行うことができる。
操作式の始動指令装置(105)は、キースイッチの他、ボタン式、レバー式、べダル式、タッチパネル式であってもよい。
負荷投入予測式のものとしては、エンジンと作業機の間のクラッチの接続を検出してエンジン負荷投入を予測するものがある。
未燃焼付着物は、上流側排気触媒(102)にPMが固着した未燃焼堆積物である。
この排気処理装置では、上流側排気触媒(102)として未燃焼付着物による機能低下を生じ易いDOCを用いるため、上流側排気触媒(102)の機能回復効果が顕著に現れる。
DPF(1)は、内部に軸長方向に沿う多数のセルが並設され、隣り合うセルの入口と出口が交互に目封じされたウォールフローハニカム型のものである。
排気処理装置は、DPF(1)の出入口の差圧を検出する差圧センサ(32)を備え、差圧センサ(32)は制御装置(4)に電気的に接続され、DPF(1)の出入口の差圧に基づいて、制御装置(4)がDPF(1)に堆積したPMの堆積量を推定する。
ポスト噴射とは、燃焼サイクル中、燃料噴射弁(24)からメイン噴射後、膨張行程または排気行程で燃焼室(23)に行われる燃料噴射である。
ポスト噴射は、DOC(2)の排気入口(2a)に流入する排気(10)の温度がDOC(2)の活性化温度を越えた後に開始され、排気(10)の温度が活性化温度に達しない間は、制御装置(4)の制御により、吸気絞り弁(19)の開度を絞り、排気(10)を昇温させる。
DPF再生処理では、ポスト噴射に代え、排気管に設けた燃料噴射弁から排気に燃料を噴射する排気管噴射を行ってもよい。
DPF(1)の再生処理は、DPF(1)の再生処理の開始後、DPF(1)の入口排気温度が所定の再生可能温度を維持した時間が所定の再生終了基準値を越えた場合に終了させてもよい。DPF(1)の入口排気温度は、DOC(2)の出口側排気温度センサ(9)で検出することができる。
なお、排気処理装置は、DPF(1)の出口側排気温度センサ(33)を備え、DPF(1)の出口側排気温度が所定の異常燃焼基準値を越えた場合には、制御装置(4)がDPFの再生処理を緊急終了させる。
DOC(2)は、内部に軸長方向に沿う多数のセルが貫通状に並設されたフロースルーハニカム型のものである。DOC(2)には、セル内に酸化触媒成分が担持されている。
DOC(2)を詰らせる未燃焼堆積物は、メイン噴射燃料の未燃燃料とPMの混合物であり、エンジン負荷が小さく、排気温度が低い場合に、DOC(2)に堆積しやすく、特にDOC(2)の入口(2a)を詰らせる。
これにより、DOC(2)の詰まりが速やかに解消する。
ヒータ(3)は、絶縁体を介してDOC(2)の排気入口(2a)に取り付けられている。
ヒータ(3)は、電熱線であってもよい。
図1,図2に示すように、この排気処理装置では、推定装置(6)で推定されたDOC(2)の堆積量推定値(C)がDOC(2)の所定の再生開始基準値(CS)を越えている場合に限り、前記ヒータ(3)の通電がなされるように構成されている。
前記推定装置(6)は、コモンレール式燃料噴射装置(7)からのポスト噴射が行われるDPF(1)の再生処理時に生じる、DOC(2)の入口側排気温度と出口側排気温度の温度差に基づいて、DOC(2)に詰った未燃焼堆積物の堆積量を推定するように構成されている。
推定装置(6)は、制御装置(4)の演算処理部で構成されている。
ステップ(S1)では、DPF(2)に溜まったPMの堆積量が推定され、次のステップ(S2)に進む。
ステップ(S2)では、DPF(2)の堆積量推定値(F)がDPFの再生開始基準値(FS)を越えたか否かが判定され、判定が否定されている間は、ステップ(S1)とステップ(S2)が繰り返され、判定が肯定されると、次のステップ(S3)に進む。
ステップ(S3)では、DPF(2)の再生処理が実施される。この再生処理では、DOC(2)に流入する排気(10)の温度が活性化温度に達した後に、ポスト噴射が行われる。ステップ(S3)の後は、ステップ(S4)に進む。
ステップ(S4)では、DPF(2)のPM堆積量が推定され、次のステップ(S5)に進む。
ステップ(S6)では、DOC(2)の堆積量推定値(C)がDOC(2)の再生開始基準値(CS)を越えているか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S7−1)に進む。判定が否定された場合には、ステップ(S7−2)に進む。
ステップ(S7−1)の場合、ステップ(S6)での肯定の判定が制御装置(4)の不揮発メモリに記憶され、次のステップ(S8)に進む。
ステップ(S7−2)の場合、DPF(1)の堆積量推定値(F)がDPF(1)の再生終了基準値(FF)未満となったか否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(S1)に戻り、DPFの再生処理が終了し、判定が否定の場合には、ステップ(S3)に戻り、DPFの再生処理が継続される。
ステップ(S9)では、エンジン停止処理がなされる。
エンジン停止後、キースイッチ(5)がONの位置に投入されると、次のステップ(S10)に進む。
ステップ(S10)では、エンジン始動操作があつたか否かが判定され、判定が否定されている間は、ステップ(S10)の判定が繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(S7−1)での記憶に基づいて、次のステップ(S11)に進む。
ステップ(S12)では、エンジン始動処理が実施され、ステップ(S1)に戻る。
この発明は、上流側排気触媒(102)が上流側DOCであり、下流側排気浄化材(101)が下流側DOCであるもの、上流側排気触媒(102)がDOCであり、下流側排気浄化材(101)がSCR触媒であるもの、上流側排気触媒(102)がSCR触媒であり、下流側排気浄化材(101)がDOCであるもの等にも適用することができる。
SCR触媒は、選択触媒還元(Selective Catalytic Reduction)型の触媒の略称で、内部に軸長方向に沿う多数のセルが貫通状に並設されたフロースルーハニカム型のものが用いられ、その排気上流側には尿素水インジェクタが配置され、尿素水を排気中に噴射することにより高温下でアンモニアガスを得、このアンモニアによりNOx(窒素酸化物)を還元し、N2(窒素ガス)とH2O(水蒸気)を得る。
上流側排気処理部(102)がSCR触媒であり、下流側排気処理部(101)がDOCである場合、このDOCはアンモニア浄化にも用いられる。
Claims (12)
- 下流側排気浄化材(101)と、下流側排気浄化材(101)の排気上流側に配置された上流側排気触媒(102)と、ヒータ(3)とを備えたディーゼルエンジンの排気処理装置であって、
エンジン始動装置(131)と、ヒータ(3)への通電を制御すると共にエンジン始動装置(131)でのエンジン始動処理(S12)を制御する制御装置(4)と、制御装置(4)に接続された始動指令装置(105)を備え、
ヒータ(3)は上流側排気触媒(102)の排気入口(102a)に配置され、
エンジン停止後、始動指令装置(105)から制御装置(4)に始動指令がなされた場合には、制御装置(4)の制御により、始動指令がなされた時から所定時間はエンジン始動処理(S12)を行うことなく、エンジン停止状態を維持したまま、ヒータ(3)への通電(S11)がなされ、その後、エンジン始動処理(S12)が行われるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
上流側排気触媒(102)に付着した未燃焼付着物の付着量を推定する推定装置(6)を備え、
推定装置(6)で推定された上流側排気触媒(102)の付着推定値が所定の基準値を越えている場合に限り、前記ヒータ(3)の通電がなされるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項2に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
上流側排気触媒(102)の排気上流側に燃料を噴射する燃料噴射装置(107)と、上流側排気触媒(102)の入口側排気温度を検出する入口側排気温度センサ(8)と、上流側排気触媒(102)の出口側排気温度を検出する出口側排気温度センサ(9)を備え、
前記推定装置(6)は、燃料噴射装置(107)からの燃料の噴射で生じる、上流側排気触媒(102)の入口側排気温度と出口側排気温度の温度差に基づいて、上流側排気触媒(102)に付着した未燃焼付着物の付着量を推定するように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項3に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
燃料噴射装置(107)がコモンレール式燃料噴射装置(7)であり、上記燃料噴射がメイン噴射後に燃焼室(23)内に行われるポスト噴射である、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項3に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
燃料噴射装置(107)が排気管噴射式の燃料噴射装置であり、上記燃料噴射が上流側排気触媒(102)よりも排気上流側の排気管内に行われる噴射である、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
始動指令装置(105)が信号発信装置であり、始動指令が信号発信装置から制御装置(4)への電気信号である、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項6に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
始動指令装置(105)が操作者の操作に基づいて指令信号を発信する操作式始動指令装置である、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項7に記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
操作式の始動指令装置(105)がキースイッチ(5)である、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
上流側排気触媒(102)がDOC(2)であり、下流側排気浄化材(101)がDPF(1)である、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
上流側排気触媒(102)が上流側DOCであり、下流側排気浄化材(101)が下流側DOCである、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
上流側排気触媒(102)がDOCであり、下流側排気浄化材(101)がSCR触媒である、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載されたディーゼルエンジンの排気処理装置において、
上流側排気触媒(102)がSCR触媒であり、下流側排気浄化材(101)がDOCである、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
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