JP2018013106A

JP2018013106A - ディーゼルエンジン

Info

Publication number: JP2018013106A
Application number: JP2016144316A
Authority: JP
Inventors: 義久岸本; Yoshihisa Kishimoto
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-01-25

Abstract

【課題】ＰＭ捕集フィルターの再生時において、未燃燃料の供給量を増加させることなく、排ガスの昇温を促進することができるディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】ＥＣＵ１６は、ＰＭ捕集フィルター７が再生待ち状態になったときは、下限充電率Ｌになるまでリチウムバッテリー１３を放電した後に、ＡＣＧ１２による発電を開始してエンジン本体１のクランク軸９に負荷を加えるとともに、噴射ノズル４からの未燃燃料の噴射を開始してＰＭ捕集フィルター７の再生を実施する制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明はディーゼルエンジンに関し、更に詳しくは、ＰＭ捕集フィルターの再生時において、未燃燃料の供給量を増加させることなく、排ガスの昇温を促進することができるディーゼルエンジンに関する。

ディーゼルエンジンを搭載する車両においては、排ガスに含有される粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質を除去するための浄化システムが必要とされる。前者のＰＭについては、ＰＭ捕集フィルターが主に用いられている。また、後者のＮＯｘについては、還元剤触媒システムやＮＯｘ吸蔵還元触媒などが実用化されている。

上記のＰＭ捕集フィルターは、排ガス中のＰＭをセラミックス製のハニカム状多孔体のフィルタで捕集して浄化するものであるが、そのフィルターの目詰まりを防ぐために、捕集限界量に達する前にＰＭを燃焼させて除去する必要がある（例えば、特許文献１を参照）。

排ガスの温度が５００℃以上などの高温であるときには、ＰＭは連続的に自然燃焼する。しかし、排ガスの温度が低温のときには、排ガス中に未燃燃料を供給して、未燃燃料の炭化水素（ＨＣ）をフィルターの前段に配置された酸化触媒（ＤＯＣ）で燃焼させ、その酸化反応熱を利用してＤＯＣを６００℃程度に加熱することで排ガスを昇温してＰＭを強制的に燃焼させるＰＭ再生が必要となる。

この排ガス中への未燃燃料の供給手段としては、排気通路に挿入された噴射ノズルによる直接噴射と、エンジン本体の気筒への燃料噴射におけるポスト噴射とがある。そのため、排ガスの昇温を促進するために未燃燃料の供給量を増加すると、車両の燃費の悪化や、オイルダイリューションの発生を招くという問題があった。

特開２００５−１６３１７号公報

本発明の目的は、ＰＭ捕集フィルターの再生時において、未燃燃料の供給量を増加させることなく、排ガスの昇温を促進することができるディーゼルエンジンを提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンは、エンジン本体から延びる排気通路に上流側から順に設置された未燃燃料供給手段及びＰＭ捕集フィルターと、前記エンジン本体のクランク軸に連結するＡＣＧと、前記ＡＣＧに接続されたリチウムバッテリーと、制御手段とを備えたディーゼルエンジンにおいて、前記制御手段は、前記ＰＭ捕集フィルターが再生待ち状態になったときは、予め設定された下限充電率になるまで前記リチウムバッテリーを放電した後に、前記ＡＣＧによる発電を開始して前記クランク軸に負荷を加えるとともに、前記未燃燃料供給手段からの未燃燃料の供給を開始する制御を行うことを特徴とするものである。

本発明のディーゼルエンジンによれば、ＰＭ捕集フィルターの再生時において、ＡＣＧによる発電を利用してエンジン本体に負荷を加えることにより排ガスを昇温するようにしたので、未燃燃料の供給量を増加させることなく、排ガスの昇温を促進することができる。

本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンの構成図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンを示す。

このディーゼルエンジンは、エンジン本体１からの排ガスＧが流れる排気通路２の途中に介設された触媒コンバータ３と、その触媒コンバータ３の上流側に設置された未燃燃料供給手段である噴射ノズル４とを有する浄化システム５を備えている。太径の触媒コンバータ３内には、前段に酸化触媒（ＤＯＣ）６が配置されたＰＭ捕集フィルター７が格納されている。なお、未燃燃料供給手段としては、噴射ノズル４の代わりに、エンジン本体１の気筒８への燃料噴射におけるポスト噴射を用いることもできる。

ＤＯＣ６は、排ガスＧの混合機能を有する構造に成形した金属製の担持体に、ロジウム、酸化セリウム、白金、酸化アルミニウム等を担持して形成される。また、ＰＭ捕集フィルター７は、多孔質セラミック製のハニカムのチャンネル（セル）の入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型のウオールフロータイプのフィルターから形成される。なお、このフィルターに、白金、パラジウム及びロジウムなどの貴金属からなる酸化触媒と、酸化セリウム等からなるＰＭ酸化触媒とを担持させる場合もある。

また、エンジン本体１のクランク軸９には、一対のプーリー１０ａ、１０ｂに掛け回されたベルト部材１１を介して交流発電機であるＡＣＧ１２が連結されている。このＡＣＧ１２には、リチウムバッテリー１３及び補機類である電装部品１４が電気的に接続されている。リチウムバッテリー１３には、充電率を測定するための電圧センサ１５が設けられている。このリチウムバッテリー１３は、鉛バッテリーに比べて充放電性能に優れているという特性を有している。

上記の噴射ノズル４、ＡＣＧ１２、リチウムバッテリー１３及び電圧センサ１５は、制御手段であるＥＣＵ１６に信号線（一点鎖線で示す）を通じて接続している。

このようなディーゼルエンジンにおいて、ＥＣＵ１６は、ＰＭ捕集フィルター７が再生待ち状態になったと判断したときは、電装部品１４に電力を供給するなどして、予め設定された下限充電率Ｌ（例えば、０％など）になるまでリチウムバッテリー１３を放電させる制御を行う。このＰＭ捕集フィルター７の再生待ち状態の判断基準としては、触媒コンバータ３における排ガスＧの差圧や、前回の再生時からの経過時間などが例示される。

そして、ＥＣＵ１６は、リチウムバッテリー１３が下限充電率Ｌになった後には、ＡＣＧ１２による発電を開始してクランク軸９に負荷を加えるとともに、噴射ノズル４からの未燃燃料の噴射を開始してＰＭ捕集フィルター７の再生を実施する制御を行う。このＡＣＧ１２による発電は、ＡＣＧ１２の製造仕様から定まる最大電圧で行うことが好ましい。ＡＣＧ１２により発電された電力は、リチウムバッテリー１３の充電及び電装部品１４への給電に用いられるが、リチウムバッテリー１３が予め設定された上限充電率Ｈ（例えば、１００％など）になったときは、ＥＣＵ１６はＡＣＧ１２による発電を停止する。

このように、ＡＣＧ１２による発電を利用してエンジン本体１に負荷を加えることにより排ガスＧを昇温するようにしたので、未燃燃料の供給量を増加させることなく、排ガスＧの昇温を促進することができるのである。

また、未燃燃料の供給量が増加しないので、車両の燃費の悪化や、オイルダイリューションの発生を抑制することも可能となる。

１エンジン本体
２排気通路
４噴射ノズル
５浄化システム
７ＰＭ捕集フィルター
１２ＡＣＧ
１３リチウムバッテリー
１５電圧センサ
１６ＥＣＵ

Claims

エンジン本体から延びる排気通路に上流側から順に設置された未燃燃料供給手段及びＰＭ捕集フィルターと、前記エンジン本体のクランク軸に連結するＡＣＧと、前記ＡＣＧに接続されたリチウムバッテリーと、制御手段とを備えたディーゼルエンジンにおいて、
前記制御手段は、前記ＰＭ捕集フィルターが再生待ち状態になったときは、予め設定された下限充電率になるまで前記リチウムバッテリーを放電した後に、前記ＡＣＧによる発電を開始して前記クランク軸に負荷を加えるとともに、前記未燃燃料供給手段からの未燃燃料の供給を開始する制御を行うことを特徴とするディーゼルエンジン。
前記制御手段は、前記ＡＣＧによる発電を開始後に、前記リチウムバッテリーが予め設定された上限充電率になったときは、該ＡＣＧによる発電を停止する請求項１に記載のディーゼルエンジン。