JP2019035337A - Driving device and vehicle - Google Patents

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香澄 米山
Kasumi Yoneyama
香澄 米山
中村 圭介
Keisuke Nakamura
圭介 中村
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Abstract

To provide a driving device capable of reducing the pressure loss caused by ash deposited in a PM filter.SOLUTION: A driving device includes an internal combustion engine 10 generating motive power, a continuous regeneration type PM filter 42 arranged in an exhaust passage 30 of the internal combustion engine 10, and a control device 60 for controlling a fuel injection device 11 of the internal combustion engine 10. The control device 60 controls the fuel injection device 11 and raises a temperature of exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 so that ash deposited in the PM filter 42 is scaled off from a collection wall 42a of the PM filter 42 at any timing during continuous regeneration of the PM filter 42.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、駆動装置、及び車両に関する。   The present disclosure relates to a drive device and a vehicle.

一般に、内燃機関の排気通路には、排気ガスに含まれる微粒子状物質(Particulate Matter:PM)を捕集するPMフィルタ等の排気浄化装置が設けられている。   In general, an exhaust passage of an internal combustion engine is provided with an exhaust purification device such as a PM filter that collects particulate matter (PM) contained in exhaust gas.

この種のPMフィルタは、捕集できるPM量に上限があるため、PMフィルタ中にPMが堆積した場合には、PMフィルタ中のPMを燃焼除去するフィルタ再生が行われている。尚、このPMフィルタの再生手法としては、主に、酸化触媒を利用してNOを生成することで通常の排気ガス温度(例えば、300℃程度)でPMを酸化除去する連続再生方式と、排気ガスを600℃程度まで昇温してPMを燃焼除去する強制再生方式とが用いられている(例えば、特許文献1を参照)。 Since this type of PM filter has an upper limit on the amount of PM that can be collected, when PM accumulates in the PM filter, filter regeneration is performed to burn and remove the PM in the PM filter. As a regeneration method of this PM filter, a continuous regeneration method in which PM is oxidized and removed at a normal exhaust gas temperature (for example, about 300 ° C.) by mainly generating NO 2 using an oxidation catalyst, A forced regeneration method is used in which the exhaust gas is heated to about 600 ° C. to burn and remove PM (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−069238号公報JP 2005-069238 A

ところで、この種のPMフィルタには、内燃機関の運転頻度や運転時間(例えば、車両の走行距離や走行時間)が長くなるにつれて、煤成分のPMの堆積だけでなく、排気ガスに含まれるエンジンオイルの成分(例えば、CaSO)に起因するアッシュ(灰状物質)が堆積することが知られている。 By the way, in this kind of PM filter, as the operation frequency and operation time of the internal combustion engine (for example, the travel distance and travel time of the vehicle) become longer, not only the accumulation of soot PM but also the engine contained in the exhaust gas It is known that ash (ash-like substance) due to oil components (for example, CaSO 4 ) is deposited.

かかるアッシュは、燃焼除去するためには800℃以上の高熱が必要となるため、PMを強制再生する際にも除去されず、PMフィルタ中に堆積し続ける。PMフィルタ中に堆積するアッシュは、PMと同様に、圧力損失を生じさせるため、堆積量が増加するにつれてPMフィルタにおける圧力損失も増大し、燃費の悪化につながるという課題がある。   Such ash requires high heat of 800 ° C. or higher to be removed by combustion, and therefore is not removed even when PM is forcibly regenerated, and continues to accumulate in the PM filter. The ash that accumulates in the PM filter causes a pressure loss in the same way as PM. Therefore, there is a problem that the pressure loss in the PM filter increases as the accumulation amount increases, leading to deterioration in fuel consumption.

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、PMフィルタ中に堆積するアッシュに起因する圧力損失の軽減を可能とする駆動装置、及び車両を提供することを目的とする。   The present disclosure has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a drive device and a vehicle that can reduce pressure loss due to ash accumulated in a PM filter.

動力を生成する内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路に配設された連続再生式のPMフィルタと、
前記内燃機関の燃料噴射装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記PMフィルタを連続再生している際のいずれかのタイミングにおいて、前記PMフィルタ中に堆積するアッシュが前記PMフィルタの捕集壁から剥離するように、前記燃料噴射装置を制御して前記内燃機関から排出される排気ガスの温度を高温化させる、
駆動装置である。
An internal combustion engine that generates power;
A continuously regenerating PM filter disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A control device for controlling the fuel injection device of the internal combustion engine;
With
The control device controls the fuel injection device so that the ash accumulated in the PM filter is separated from the collection wall of the PM filter at any timing when the PM filter is continuously regenerated. And increasing the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
It is a drive device.

又、他の局面では、
上記の駆動装置を備える車両である。
In other aspects,
It is a vehicle provided with said drive device.

本開示に係る内燃機関の制御装置によれば、PMフィルタ中に堆積するアッシュに起因する圧力損失を軽減することが可能である。   According to the control device for an internal combustion engine according to the present disclosure, it is possible to reduce the pressure loss due to the ash accumulated in the PM filter.

実施形態に係る車両の構成の一例を示す図The figure which shows an example of the structure of the vehicle which concerns on embodiment 実施形態に係るエンジン本体の燃料噴射装置の構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of the fuel-injection apparatus of the engine main body which concerns on embodiment 実施形態に係るPMフィルタの構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of PM filter which concerns on embodiment 実施形態に係るPMフィルタの構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of PM filter which concerns on embodiment 実施形態に係る燃料供給制御部が参照する燃料噴射量に関する制御マップの一例を示す図The figure which shows an example of the control map regarding the fuel injection quantity which the fuel supply control part which concerns on embodiment refers to 実施形態に係る燃料供給制御部が参照する噴射タイミングに関する制御マップの一例を示す図The figure which shows an example of the control map regarding the injection timing which the fuel supply control part which concerns on embodiment refers to 実施形態に係るECUの動作の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of operation | movement of ECU which concerns on embodiment 実施形態に係るECUの制御によってアッシュが形態変化する様子を示す図The figure which shows a mode that an ash changes form by control of ECU which concerns on embodiment.

[車両の構成]
以下、図1〜図4を参照して、一実施形態に係る駆動装置の構成について説明する。
[Vehicle configuration]
Hereinafter, the configuration of the driving apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態では、駆動装置の一例として、自己着火式の内燃機関(以下、「ディーゼルエンジン」とも称する)を搭載する車両に適用した態様について説明する。但し、本発明に係る駆動装置は、ディーゼルエンジンを搭載する車両に限らず、ガソリンエンジンを搭載する車両にも適用し得るのは勿論である。   In the present embodiment, a mode applied to a vehicle equipped with a self-ignition internal combustion engine (hereinafter also referred to as “diesel engine”) will be described as an example of a drive device. However, the drive device according to the present invention can be applied not only to a vehicle equipped with a diesel engine but also to a vehicle equipped with a gasoline engine.

図1は、本実施形態に係る車両1の構成の一例を示す図である。図2は、本実施形態に係るエンジン本体10の燃料噴射装置11の構成の一例を示す図である。図3、図4は、本実施形態に係るPMフィルタ42の構成の一例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a vehicle 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the fuel injection device 11 of the engine body 10 according to the present embodiment. 3 and 4 are diagrams illustrating an example of the configuration of the PM filter 42 according to the present embodiment.

本実施形態に係る車両1は、エンジン本体10、吸気通路20、排気通路30、エアクリーナ21、ターボチャージャ22、吸気スロットルバルブ23、EGR装置31、排気浄化装置40、各種センサ51〜53、及びECU(Electronic Control Unit)60等を含んで構成される。   The vehicle 1 according to the present embodiment includes an engine body 10, an intake passage 20, an exhaust passage 30, an air cleaner 21, a turbo charger 22, an intake throttle valve 23, an EGR device 31, an exhaust purification device 40, various sensors 51 to 53, and an ECU. (Electronic Control Unit) 60 etc. are comprised.

エンジン本体10は、燃焼室及び燃料噴射装置11(図2を参照)等を含んで構成される。エンジン本体10は、燃焼室内で、空気の吸気行程、空気の圧縮行程、燃焼ガスの膨張行程、及び燃焼ガスの排気行程が繰り返し行われることよって、車両1の動力を生成する。   The engine body 10 includes a combustion chamber, a fuel injection device 11 (see FIG. 2), and the like. The engine body 10 generates power for the vehicle 1 by repeatedly performing an air intake stroke, an air compression stroke, a combustion gas expansion stroke, and a combustion gas exhaust stroke in the combustion chamber.

燃料噴射装置11は、例えば、コモンレール式の燃料噴射装置であって、燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタ11a、インジェクタ11aに供給する燃料を高圧状態で蓄えるコモンレール11b、コモンレール11bに燃料を圧送する圧送ポンプ11c、及び、圧送ポンプ11cに燃料供給する燃料タンク11dを含んで構成される。   The fuel injection device 11 is, for example, a common rail type fuel injection device, and injects fuel directly into the combustion chamber, common rail 11b that stores fuel to be supplied to the injector 11a in a high pressure state, and pressure-feeds the fuel to the common rail 11b. A pressure pump 11c and a fuel tank 11d for supplying fuel to the pressure pump 11c are configured.

燃料噴射装置11は、ECU60からの制御信号Saに応じて、インジェクタ11aの電磁弁を開閉制御し、これによって、燃焼室内に燃料を噴射する。   The fuel injection device 11 controls opening and closing of the electromagnetic valve of the injector 11a in accordance with a control signal Sa from the ECU 60, thereby injecting fuel into the combustion chamber.

尚、本実施形態に係るエンジン本体10は、4気筒エンジンであり、吸気通路20から吸気マニホルドを介して四つの燃焼室に分岐し、当該四つの燃焼室から排気マニホルドを介して排気通路30に合流する構成となっている。   The engine body 10 according to the present embodiment is a four-cylinder engine, and branches from the intake passage 20 to four combustion chambers via the intake manifold, and from the four combustion chambers to the exhaust passage 30 via the exhaust manifold. It is configured to merge.

吸気通路20は、上流側の吸気口20aから新気(空気)を吸入し、エンジン本体10に当該新気を供給する流路である。吸気通路20には、上流側の吸気口20aから燃焼室にかけて、順に、エアクリ−ナ21、ターボチャージャ22のコンプレッサ、及び吸気スロットルバルブ23等が設けられている。   The intake passage 20 is a flow path that draws fresh air (air) from the upstream intake port 20 a and supplies the fresh air to the engine body 10. In the intake passage 20, an air cleaner 21, a compressor of a turbocharger 22, an intake throttle valve 23, and the like are provided in order from the upstream intake port 20 a to the combustion chamber.

排気通路30は、エンジン本体10から排出される燃焼後の排気ガスを、車両1の外部に排出する流路である。排気通路30には、エンジン本体10から下流側に向かって、順に、EGR装置31、ターボチャージャ22のタービン、及び排気浄化装置40等が設けられている。   The exhaust passage 30 is a flow path for discharging the exhaust gas after combustion discharged from the engine body 10 to the outside of the vehicle 1. The exhaust passage 30 is provided with an EGR device 31, a turbine of the turbocharger 22, an exhaust purification device 40, and the like in order from the engine body 10 toward the downstream side.

EGR装置31は、排気通路30と吸気通路20とを接続し、エンジン本体10の燃焼室から排気通路30に排出された排気ガスの一部を吸気通路20に環流させるEGR通路31a、及び、EGR通路31aを通流する排気ガスの量を調整し、EGR量を調整するEGRバルブ31b等を含んで構成される。尚、EGRバルブ31bは、ECU60からの制御信号Sbに基づいて動作する。   The EGR device 31 connects the exhaust passage 30 and the intake passage 20 and recirculates a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine body 10 to the exhaust passage 30 to the intake passage 20, and EGR It includes an EGR valve 31b that adjusts the amount of exhaust gas flowing through the passage 31a and adjusts the EGR amount. The EGR valve 31b operates based on a control signal Sb from the ECU 60.

排気浄化装置40は、酸化触媒41及びPMフィルタ42を含んで構成される。   The exhaust purification device 40 includes an oxidation catalyst 41 and a PM filter 42.

酸化触媒41は、排気ガス中に含まれる未燃焼燃料の炭化水素や一酸化窒炭素を酸化して除去する。酸化触媒41は、白金や酸化セリウム等の公知の任意の酸化触媒であってよく、例えば、コージェライトや炭化ケイ素等の多孔質セラミックが用いられ、これらに触媒成分を担持して形成されている。   The oxidation catalyst 41 oxidizes and removes unburned fuel hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas. The oxidation catalyst 41 may be any known oxidation catalyst such as platinum or cerium oxide. For example, a porous ceramic such as cordierite or silicon carbide is used, and the catalyst component is supported thereon. .

又、酸化触媒41は、排気通路30のPMフィルタ42の上流側に隣接して配設されている。そして、酸化触媒41は、PMフィルタ42を連続再生する際には、排気ガス中のNOxをNO等に変換すると共に、PMを酸化除去するために望ましいレベル(例えば、約300℃)まで排気ガス温度を上昇させるようにも機能する。 Further, the oxidation catalyst 41 is disposed adjacent to the upstream side of the PM filter 42 in the exhaust passage 30. When the PM filter 42 is continuously regenerated, the oxidation catalyst 41 converts NOx in the exhaust gas into NO 2 and the like, and exhausts the exhaust gas to a desired level (for example, about 300 ° C.) for oxidizing and removing the PM. It also functions to raise the gas temperature.

PMフィルタ42は、排気ガス中に含まれるPMを捕捉する(図3、図4を参照)。PMフィルタ42としては、典型的には、コージェライトや炭化ケイ素の多孔質セラミックが素材として用いられ、PMフィルタ42は、当該多孔質セラミックで形成した捕集壁42a中を排気ガスが通過するように入口と出口を交互に目封じしたハニカム構造を呈している(ウォールフロータイプとも称される)。   The PM filter 42 captures PM contained in the exhaust gas (see FIGS. 3 and 4). As the PM filter 42, a porous ceramic of cordierite or silicon carbide is typically used as a material, and the PM filter 42 is configured so that exhaust gas passes through a collection wall 42a formed of the porous ceramic. A honeycomb structure in which inlets and outlets are alternately plugged is also referred to as a wall flow type.

尚、本実施形態に係るPMフィルタ42は、連続再生式のPMフィルタとして、自身の上流側に別体として酸化触媒41を有するものを用いているが、自身の担持体として酸化触媒を有するものを用いてもよい。   The PM filter 42 according to the present embodiment uses a continuous regeneration type PM filter having an oxidation catalyst 41 as a separate body upstream of itself, but has an oxidation catalyst as its own carrier. May be used.

PMフィルタ42の多孔質の捕集壁42aには、上記したように、PMに加えて、エンジンオイルの成分(例えば、CaSO)に起因するアッシュが捕集されている。尚、アッシュは、通常、PMフィルタ42の多孔質の捕集壁42aの表面に層状に堆積すると共に(ウォールアッシュとも称される。図4中ではA1で示す)、その一部は下流側の目封じ部分に押し流されて塊状に堆積している(プラグアッシュとも称される。図4中ではA2で示す)。 As described above, ash due to engine oil components (for example, CaSO 4 ) is collected on the porous collection wall 42 a of the PM filter 42 as described above. The ash is usually deposited in a layered manner on the surface of the porous collection wall 42a of the PM filter 42 (also referred to as wall ash, indicated by A1 in FIG. 4), and part of the ash is on the downstream side. It is swept away by the plugged portion and accumulated in a lump (also referred to as plug ash, indicated by A2 in FIG. 4).

尚、ウォールアッシュA1は、多孔質の捕集壁42aの表面を層状に覆うため、プラグアッシュA2に比較して、排気ガスの通過を妨げる度合いが大きく、圧力損失も大きくなる。本実施形態では、圧力損失を軽減する観点から、エンジン本体10の制御によって、PMフィルタ42中に堆積するアッシュをウォールアッシュA1からプラグアッシュA2に形態変化させる(詳細は後述)。   The wall ash A1 covers the surface of the porous collection wall 42a in a layered manner, so that the degree of blocking the passage of exhaust gas is larger and the pressure loss is larger than the plug ash A2. In the present embodiment, from the viewpoint of reducing the pressure loss, the form of the ash accumulated in the PM filter 42 is changed from the wall ash A1 to the plug ash A2 by controlling the engine body 10 (details will be described later).

各種センサ51〜53は、車両1の各部の状態等を検出するために設けられている。具体的には、車両1の各部には、PMセンサ51、アクセル開度センサ52、及びエンジン回転センサ53等が備え付けられている。そして、これらの各種センサ51〜53は、検出により得られた情報を検出信号として、逐次、ECU60に送信する(図1中の点線)。   Various sensors 51 to 53 are provided for detecting the state of each part of the vehicle 1 and the like. Specifically, each part of the vehicle 1 is provided with a PM sensor 51, an accelerator opening sensor 52, an engine rotation sensor 53, and the like. And these various sensors 51-53 sequentially transmit to ECU60 as the detection signal the information obtained by detection (dotted line in FIG. 1).

ここで、PMセンサ51は、排気通路30に配設され、エンジン本体10から排出される排気ガスに含まれるPMの量を検出する。エンジン回転センサ53は、エンジン本体10のクランクシャフトの回転数を検出するセンサである。アクセル開度センサ52は、運転者が行ったアクセル操作の操作量を検出するセンサである。尚、これら各種センサ51〜53は、いずれも公知のセンサで実現することができる。   Here, the PM sensor 51 is disposed in the exhaust passage 30 and detects the amount of PM contained in the exhaust gas discharged from the engine body 10. The engine rotation sensor 53 is a sensor that detects the number of rotations of the crankshaft of the engine body 10. The accelerator opening sensor 52 is a sensor that detects an operation amount of an accelerator operation performed by the driver. These various sensors 51 to 53 can be realized by known sensors.

[ECUの構成]
次に、図5、図6を参照して、本実施形態に係るECU60の構成の一例について説明する。
[Configuration of ECU]
Next, an example of the configuration of the ECU 60 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

ECU60(本発明の「制御装置」に相当する)は、エンジン本体10の燃料噴射装置11等の制御を行う電子制御ユニットであり、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されている。ECU60は、車両1の各部と通信することで、これらを制御したり、これらからデータを受信したりする。   The ECU 60 (corresponding to the “control device” of the present invention) is an electronic control unit that controls the fuel injection device 11 and the like of the engine body 10, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), A RAM (Random Access Memory), an input port, an output port, and the like are included. ECU60 controls these by communicating with each part of the vehicle 1, and receives data from these.

ECU60は、フィルタ再生制御部60a、及び燃料供給制御部60bを備えている。   The ECU 60 includes a filter regeneration control unit 60a and a fuel supply control unit 60b.

フィルタ再生制御部60aは、PMフィルタ42の再生を実行するように、エンジン本体10等を制御する。   The filter regeneration control unit 60a controls the engine body 10 and the like so as to perform regeneration of the PM filter 42.

フィルタ再生制御部60aは、例えば、PMセンサ51からの検出信号に基づいて、PMフィルタ42の再生時期を判定する。そして、フィルタ再生制御部60aは、PMフィルタ42の再生時期と判断した場合、例えば、EGR装置31のEGRバルブ31bを制御することで、EGR率を低下させて、エンジン本体10が排出する排気ガスに含有するNOxの量を多くして連続再生を実行する。又、フィルタ再生制御部60aは、連続再生を実行する際においては、これに代えて、又は、これと共に、エンジン本体10が排出する排気ガスの温度が200℃以上(例えば、300℃程度)となるように、燃料供給制御部60bに指令してもよい。   For example, the filter regeneration control unit 60 a determines the regeneration time of the PM filter 42 based on the detection signal from the PM sensor 51. When the filter regeneration control unit 60a determines that it is the regeneration time of the PM filter 42, for example, by controlling the EGR valve 31b of the EGR device 31, the EGR rate is reduced and the exhaust gas discharged from the engine body 10 is exhausted. The continuous regeneration is executed by increasing the amount of NOx contained in the. In addition, when performing the continuous regeneration, the filter regeneration control unit 60a, instead of this, or together with this, the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 10 is 200 ° C. or higher (for example, about 300 ° C.). Thus, the fuel supply control unit 60b may be commanded.

又、本実施形態に係るフィルタ再生制御部60aは、PMフィルタ42中に堆積するアッシュを形態変化させるため、PMフィルタ42を連続再生している際のいずれかのタイミングにおいて、エンジン本体10から排出される排気ガスの温度を高温化させるべく、燃料供給制御部60bに対して、マルチ噴射又はアクセル開度に応じた燃料噴射量の増大の少なくとも一方を指令する。   In addition, the filter regeneration control unit 60a according to the present embodiment discharges from the engine body 10 at any timing when the PM filter 42 is continuously regenerated in order to change the form of the ash accumulated in the PM filter 42. In order to increase the temperature of the exhaust gas to be increased, the fuel supply control unit 60b is instructed to perform at least one of multi-injection or an increase in the fuel injection amount according to the accelerator opening.

尚、以下では、マルチ噴射又はアクセル開度に応じた燃料噴射量の増大の少なくとも一方の実行によって、排気ガスの温度を高温化した状態でエンジン本体10を運転させる運転モードを「排ガス昇温モード」と称し、燃費を優先した状態でエンジン本体10を運転させる運転モードを「通常運転モード」と称し、連続再生時のエンジン本体10の運転モードを「連続再生運転モード」と称して説明する。   In the following description, an operation mode in which the engine body 10 is operated in a state where the temperature of the exhaust gas is increased by executing at least one of multi-injection or increasing the fuel injection amount according to the accelerator opening is referred to as “exhaust gas temperature increase mode”. The operation mode in which the engine body 10 is operated in a state where priority is given to fuel efficiency is referred to as “normal operation mode”, and the operation mode of the engine body 10 during continuous regeneration is referred to as “continuous regeneration operation mode”.

燃料供給制御部60bは、例えば、各種センサ(エンジン回転センサ53又はアクセル開度センサ52)の検出値及び制御マップに基づいて、燃料噴射装置11の動作状態(例えば、噴射タイミング及び噴射量)を決定し、当該動作状態となるように、燃料噴射装置11を制御する。   For example, the fuel supply control unit 60b determines the operation state (for example, injection timing and injection amount) of the fuel injection device 11 based on the detection values of various sensors (the engine rotation sensor 53 or the accelerator opening sensor 52) and the control map. The fuel injection device 11 is controlled so as to be determined and to be in the operation state.

又、本実施形態に係る燃料供給制御部60bは、フィルタ再生制御部60aから排ガス昇温モードの開始指令が行われた場合、例えば、マルチ噴射又はアクセル開度に応じた燃料噴射量の増大の少なくとも一方の実行を開始し、排気ガスの温度を高温化する。この際、燃料供給制御部60bは、エンジン本体10から排出される排気ガスの温度が連続再生中の温度(例えば、200℃程度)から更に高温化(例えば、500℃程度)するように、燃料噴射装置11を制御する。そして、燃料供給制御部60bは、フィルタ再生制御部60aから排ガス昇温モードの終了指令が行われるに応じて、連続再生運転モードに戻って動作を再開する。   Further, the fuel supply control unit 60b according to the present embodiment, for example, increases the fuel injection amount in accordance with the multi-injection or the accelerator opening when the start command of the exhaust gas temperature raising mode is issued from the filter regeneration control unit 60a. At least one of the executions is started, and the temperature of the exhaust gas is increased. At this time, the fuel supply control unit 60b controls the fuel so that the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 10 is further increased (for example, about 500 ° C.) from the temperature during continuous regeneration (for example, about 200 ° C.). The injection device 11 is controlled. Then, the fuel supply control unit 60b returns to the continuous regeneration operation mode and restarts the operation in response to a command to end the exhaust gas temperature raising mode from the filter regeneration control unit 60a.

図5は、燃料供給制御部60bが参照する燃料噴射量に関する制御マップの一例を示す図である。図5の横軸はエンジン回転数[rpm],縦軸は燃料噴射装置11の燃料噴射量[m/s]であり、図5には、アクセル開度が100%のときの制御マップ、アクセル開度が30%のときの制御マップ、及び、アクセル開度が0%のときの制御マップを示している。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a control map related to the fuel injection amount referred to by the fuel supply control unit 60b. The horizontal axis of FIG. 5 is the engine speed [rpm], the vertical axis is the fuel injection amount [m 3 / s] of the fuel injection device 11, and FIG. 5 shows a control map when the accelerator opening is 100%. A control map when the accelerator opening is 30% and a control map when the accelerator opening is 0% are shown.

図5中には、通常運転モード用の制御マップ、及び、排ガス昇温モード用の制御マップをそれぞれ示している。燃料供給制御部60bは、排ガス昇温モード用の制御マップに示すように、排ガス昇温モード時には、通常運転モードに比較して、アクセル開度に応じた燃料噴射量を通常運転モード時よりも増大し、これによって、排気ガスの高温化を行う。   FIG. 5 shows a control map for the normal operation mode and a control map for the exhaust gas temperature raising mode. As shown in the control map for the exhaust gas temperature increase mode, the fuel supply control unit 60b has a fuel injection amount corresponding to the accelerator opening that is greater in the exhaust gas temperature increase mode than in the normal operation mode. This increases the temperature of the exhaust gas.

図6は、燃料供給制御部60bが参照する噴射タイミングに関する制御マップの一例を示す図である。図6の横軸はクランク角(図中のTDCは圧縮上死点、BTDCは下死点を表す),縦軸は燃料噴射装置11の燃料噴射量の最大値に対する割合(燃料噴射率)を示す。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a control map related to the injection timing referred to by the fuel supply control unit 60b. The horizontal axis in FIG. 6 is the crank angle (TDC in the figure represents compression top dead center and BTDC represents bottom dead center), and the vertical axis represents the ratio (fuel injection rate) to the maximum value of the fuel injection amount of the fuel injection device 11. Show.

図6中には、通常運転モード用の制御マップ、及び、排ガス昇温モード用の制御マップをそれぞれ示している。燃料供給制御部60bは、排ガス昇温モード用の制御マップに示すように、排ガス昇温モード時には、メイン噴射に加えて、ポスト噴射及びアフター噴射を実行する。   FIG. 6 shows a control map for the normal operation mode and a control map for the exhaust gas temperature raising mode. As shown in the control map for the exhaust gas temperature increase mode, the fuel supply control unit 60b performs post injection and after injection in addition to the main injection in the exhaust gas temperature increase mode.

アフター噴射は、メイン噴射の燃え残った燃料を完全燃焼させることで、排ガス温度を高めることができる。又、ポスト噴射は、燃料の一部を未燃のまま排出させることで、酸化触媒41等で燃焼させ、排ガス温度を高めることができる。   In the after injection, the exhaust gas temperature can be increased by completely burning the unburned fuel of the main injection. Further, in the post injection, a part of the fuel is discharged without being burned, so that it can be burned by the oxidation catalyst 41 or the like, and the exhaust gas temperature can be raised.

尚、本実施形態においては、連続再生運転モードの際には、図5及び図6の通常運転モード用の制御マップが参照されるものとする。   In the present embodiment, the control map for the normal operation mode shown in FIGS. 5 and 6 is referred to in the continuous regeneration operation mode.

尚、フィルタ再生制御部60a及び燃料供給制御部60bは、例えば、CPUがROM、RAM等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。   The filter regeneration control unit 60a and the fuel supply control unit 60b are realized, for example, when the CPU refers to a control program and various data stored in a ROM, a RAM, or the like. However, the function is not limited to processing by software, and can of course be realized by a dedicated hardware circuit.

[アッシュの形態制御]
次に、図7〜図8を参照して、アッシュの形態制御を行うためのECU60の動作について説明する。
[Ashes control]
Next, the operation of the ECU 60 for performing ash form control will be described with reference to FIGS.

図7は、ECU60の動作の一例を示すフローチャートである。図7に示すフローチャートは、例えば、ECU60のフィルタ再生制御部60aがコンピュータプログラムに従って、所定間隔(例えば、1秒毎)で実行するものである。   FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the ECU 60. The flowchart shown in FIG. 7 is executed, for example, by the filter regeneration control unit 60a of the ECU 60 at predetermined intervals (for example, every second) according to the computer program.

ステップS1において、フィルタ再生制御部60aは、まず、PMフィルタ42中に堆積するアッシュの堆積量を推定し、アッシュが所定量以上堆積しているか否かを推定する。そして、フィルタ再生制御部60aは、アッシュが所定量以上堆積していると判断した場合(ステップS1:YES)、続くステップS2の処理を実行する。一方、アッシュが所定量以上堆積していないと判断した場合(ステップS1:NO)、フィルタ再生制御部60aは、特に処理を実行することなく、一連の処理を終了する。   In step S1, the filter regeneration control unit 60a first estimates the amount of ash deposited in the PM filter 42, and estimates whether or not the ash has accumulated a predetermined amount or more. Then, when the filter regeneration control unit 60a determines that the ash is accumulated in a predetermined amount or more (step S1: YES), the filter regeneration control unit 60a performs the subsequent process of step S2. On the other hand, when it is determined that the ash has not accumulated more than a predetermined amount (step S1: NO), the filter regeneration control unit 60a ends the series of processes without executing any particular process.

尚、ステップS1において、フィルタ再生制御部60aは、例えば、前回の排ガス昇温モードを実行してからの経過時間、前回の排ガス昇温モードを実行してからの走行距離、又は、各種センサ(図示せず)の検出値に基づいて、PMフィルタ42中に堆積するアッシュの堆積量を推定する。   In step S1, the filter regeneration control unit 60a, for example, the elapsed time since execution of the previous exhaust gas temperature increase mode, the travel distance since execution of the previous exhaust gas temperature increase mode, or various sensors ( The amount of ash deposited in the PM filter 42 is estimated based on the detected value (not shown).

ステップS2において、フィルタ再生制御部60aは、PMフィルタ42の連続再生を実行しているか否かを判定する。そして、フィルタ再生制御部60aは、PMフィルタ42の連続再生中である場合(ステップS2:YES)、続くステップS3の処理を実行する。一方、PMフィルタ42の連続再生中でない場合(ステップS2:NO)、フィルタ再生制御部60aは、特に処理を実行することなく、一連の処理を終了する。   In step S2, the filter regeneration control unit 60a determines whether continuous regeneration of the PM filter 42 is being performed. Then, when the PM filter 42 is being continuously regenerated (step S2: YES), the filter regeneration control unit 60a executes the subsequent process of step S3. On the other hand, when the PM filter 42 is not being continuously regenerated (step S2: NO), the filter regeneration control unit 60a ends the series of processes without executing any particular process.

ステップS3において、フィルタ再生制御部60aは、PMフィルタ42の連続再生の実行時間が所定時間(例えば、1分)を経過したか否かを判定する。そして、フィルタ再生制御部60aは、連続再生の実行時間が所定時間を経過していない場合(ステップS3:NO)、所定時間経過するまで待ち受け、所定時間経過するに応じて(ステップS3:YES)、ステップS4の処理を実行する。   In step S3, the filter regeneration control unit 60a determines whether or not the execution time of the continuous regeneration of the PM filter 42 has passed a predetermined time (for example, 1 minute). Then, when the predetermined time has not elapsed (step S3: NO), the filter regeneration control unit 60a waits until the predetermined time elapses, and according to the elapse of the predetermined time (step S3: YES). Then, the process of step S4 is executed.

尚、ステップS3においてフィルタ再生制御部60aが判定する連続再生の実行時間は、アッシュの周囲のPMが除去され得る時間を基準として、設定されている(図8を参照して後述)。   Note that the continuous regeneration execution time determined by the filter regeneration control unit 60a in step S3 is set based on the time during which PM around the ash can be removed (described later with reference to FIG. 8).

ステップS4において、フィルタ再生制御部60aは、燃料供給制御部60bに対して排ガス昇温モードの開始指令を行う。これに応じて、燃料供給制御部60bは、図5及び図6に示したように、マルチ噴射及びアクセル開度に応じた燃料噴射量の増大の実行によって、排気ガスの温度を、連続再生時の温度(例えば、200℃程度)よりも更に高温化する(例えば、500℃程度)ように、燃料噴射装置11の制御を行う。   In step S4, the filter regeneration control unit 60a instructs the fuel supply control unit 60b to start the exhaust gas temperature raising mode. Accordingly, as shown in FIGS. 5 and 6, the fuel supply control unit 60b changes the temperature of the exhaust gas during the continuous regeneration by executing the multi-injection and increasing the fuel injection amount according to the accelerator opening. The fuel injection device 11 is controlled so that the temperature becomes higher (for example, about 500 ° C.) than the temperature (for example, about 200 ° C.).

ステップS5において、フィルタ再生制御部60aは、排ガス昇温モードの実行時間が所定時間経過するまで、燃料供給制御部60bに当該制御状態を継続させる。そして、フィルタ再生制御部60aは、所定時間経過することを待ち受け(ステップS5:NO)、所定時間経過するに応じて(ステップS5:YES)、ステップS6の処理を実行する。   In step S5, the filter regeneration control unit 60a causes the fuel supply control unit 60b to continue the control state until a predetermined time elapses in the exhaust gas temperature raising mode. Then, the filter regeneration control unit 60a waits for a predetermined time to elapse (step S5: NO), and executes the process of step S6 when the predetermined time elapses (step S5: YES).

尚、ステップS5で設定される排ガス昇温モードの実行時間は、PMフィルタ42中に堆積するアッシュが、プラグアッシュの状態に形態変化され得る時間を基準として設定される(図8を参照して後述)。   The execution time of the exhaust gas temperature raising mode set in step S5 is set on the basis of the time during which the ash accumulated in the PM filter 42 can be changed into a plug ash state (see FIG. 8). Later).

ステップS6において、フィルタ再生制御部60aは、燃料供給制御部60bに対して排ガス昇温モードの終了指令を行い、連続再生運転モードでの運転状態に戻る。以上のような工程を行って、PMフィルタ42中に堆積するアッシュを形態変化させるための一連の工程を終了する。   In step S6, the filter regeneration control unit 60a instructs the fuel supply control unit 60b to end the exhaust gas temperature raising mode, and returns to the operation state in the continuous regeneration operation mode. A series of processes for changing the form of the ash deposited in the PM filter 42 is completed by performing the processes as described above.

図8は、本実施形態に係るフィルタ再生制御部60aの制御によって、アッシュが形態変化する様子を時系列に示している。   FIG. 8 shows in time series how the ash changes in form under the control of the filter regeneration control unit 60a according to the present embodiment.

PMフィルタ42には、まず、PMと共にアッシュが捕集壁42aに堆積する。この際、PMとアッシュは、捕集壁42aに一体的に付着する(図8A)。尚、この際、アッシュは、当該アッシュの周囲に付着するPMの影響によって、捕集壁42aから剥離し難く、ウォールアッシュの状態で堆積することになる。   In the PM filter 42, first, ash is deposited on the collecting wall 42a together with PM. At this time, PM and ash are integrally attached to the collection wall 42a (FIG. 8A). At this time, the ash is hardly peeled off from the collection wall 42a due to the influence of the PM adhering to the periphery of the ash, and is deposited in a wall ash state.

PMフィルタ42を連続再生している際には、PMは、酸化除去又は燃焼除去するため、捕集壁42a上には、アッシュのみが堆積した状態となる(図8B)。これによって、ウォールアッシュの状態で堆積するアッシュは、捕集壁42aから剥離しやすい状態となる。   When the PM filter 42 is continuously regenerated, PM is removed by oxidation or combustion, so that only ash is deposited on the collection wall 42a (FIG. 8B). As a result, the ash deposited in the wall ash state is easily peeled off from the collection wall 42a.

本実施形態に係るECU60は、かかる連続再生中に、排ガス昇温モードを実行し、エンジン本体10から排出される排気ガスの温度を高温化(例えば、500℃程度)する。高温化した排気ガスは、粘性や体積流量が大きくなるため、ウォールアッシュの状態で堆積するアッシュには、捕集壁42aから剥離する方向に沿って大きな剪断応力が作用することになる。これによって、アッシュは、捕集壁42aから剥離すると共に、アッシュ同士で塊状に凝集する(図8C)。   The ECU 60 according to the present embodiment executes the exhaust gas temperature raising mode during the continuous regeneration, and raises the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 10 (for example, about 500 ° C.). Since the exhaust gas having a high temperature has a high viscosity and volume flow rate, a large shear stress acts on the ash deposited in the wall ash state along the direction of peeling from the collection wall 42a. As a result, the ash is peeled off from the collection wall 42a and is aggregated in a lump shape with each other (FIG. 8C).

このように、塊状に凝集したアッシュは、排気ガスから力を受けやすくなるため、PMフィルタ42の下流側の目封じ部分に押し流されることになる(図8D)。このようにして、捕集壁42aにウォールアッシュの状態で堆積するアッシュの大部分は、プラグアッシュへと形態変化することによる。   As described above, the ash aggregated in a lump is easily subjected to a force from the exhaust gas, and thus is pushed away to the plugged portion on the downstream side of the PM filter 42 (FIG. 8D). In this way, most of the ash deposited in the wall ash state on the collection wall 42a is due to the shape change to the plug ash.

以上のように、本実施形態に係るECU60(内燃機関の制御装置)は、PMフィルタ42を連続再生している際のいずれかのタイミングにおいて、マルチ噴射又はアクセル開度に応じた燃料噴射量の増大の実行により、エンジン本体10から排出される排気ガスが所定温度(例えば、500℃)以上まで昇温するように、燃料噴射装置11を制御する。   As described above, the ECU 60 (control device for an internal combustion engine) according to the present embodiment has the fuel injection amount corresponding to the multi-injection or the accelerator opening at any timing when the PM filter 42 is continuously regenerated. By executing the increase, the fuel injection device 11 is controlled so that the exhaust gas discharged from the engine body 10 rises to a predetermined temperature (for example, 500 ° C.) or higher.

本実施形態に係るECU60によれば、これによって、PMフィルタ42中にウォールアッシュの状態で堆積するアッシュを、プラグアッシュの状態へと形態変化させることができる。その結果、アッシュに起因する圧力損失を軽減し、燃費の向上等を図ることができる。   According to the ECU 60 according to the present embodiment, the ash deposited in the wall ash state in the PM filter 42 can be changed into the plug ash state. As a result, pressure loss due to ash can be reduced, and fuel consumption can be improved.

又、本実施形態に係るECU60によれば、排ガス昇温モードを、連続再生中の一時的な時間、例えば5分間(本発明の「第1の時間」)に限って行い、当該時間経過後には、再度、連続再生運転モードとする。これにより、不必要に排ガス昇温モードを継続することによる燃費の悪化を抑制することができる。   Further, according to the ECU 60 according to the present embodiment, the exhaust gas temperature raising mode is performed only for a temporary time during continuous regeneration, for example, 5 minutes (the “first time” of the present invention), and after the time has elapsed. Is again set to the continuous regeneration operation mode. Thereby, the deterioration of the fuel consumption by continuing the exhaust gas temperature rising mode unnecessarily can be suppressed.

又、本実施形態に係るECU60によれば、排ガス昇温モードが、エンジン本体10から排出される排気ガスの温度が500℃を超えるように実行される。これにより、ウォールアッシュからプラグアッシュへの形態変化を効果的に行うことができる。   Further, according to the ECU 60 according to the present embodiment, the exhaust gas temperature raising mode is executed such that the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 10 exceeds 500 ° C. Thereby, the form change from wall ash to plug ash can be performed effectively.

又、本実施形態に係るECU60は、ディーゼルエンジンに適用される。ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比較して、排気ガスの温度が低温であるため、PMフィルタ42中に堆積するアッシュがウォールアッシュの状態で維持されやすいことから、本実施形態に係るECU60をより好適に用いることができる。   The ECU 60 according to the present embodiment is applied to a diesel engine. Since the diesel engine has a lower temperature of the exhaust gas than the gasoline engine, the ash accumulated in the PM filter 42 is easily maintained in the wall ash state. Therefore, the ECU 60 according to this embodiment is more suitable. Can be used.

(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be considered.

上記実施形態では、燃料供給制御部60bの排ガス昇温モードの一例として、図5及び図6の制御マップを示した。但し、燃料供給制御部60bが排気ガスを高温化するための制御は、種々に変更可能である。例えば、燃料供給制御部60bは、マルチ噴射とアクセル開度に応じた燃料噴射量の増大のいずれか一方が実行されるように、燃料噴射装置11を制御する構成としてもよい。又、燃料供給制御部60bは、図6中のポスト噴射とアフター噴射のいずれか一方が実行される構成としてもよい。又、ガソリンエンジンの場合には、アクセル開度に応じたスロットルバルブのバルブ開度を増加させることで、アクセル開度に応じた燃料噴射量が間接的に増加する構成としてもよい。   In the said embodiment, the control map of FIG.5 and FIG.6 was shown as an example of the exhaust gas temperature rising mode of the fuel supply control part 60b. However, the control for the fuel supply control unit 60b to raise the temperature of the exhaust gas can be variously changed. For example, the fuel supply control unit 60b may be configured to control the fuel injection device 11 so that either one of the multi-injection or the increase in the fuel injection amount according to the accelerator opening is executed. Further, the fuel supply control unit 60b may be configured to execute either post injection or after injection in FIG. In the case of a gasoline engine, the fuel injection amount according to the accelerator opening may be indirectly increased by increasing the valve opening of the throttle valve according to the accelerator opening.

又、上記実施形態では、ECU60の一例として、フィルタ再生制御部60aがPMフィルタ42の連続再生を制御する態様を示した。しかしながら、PMフィルタ42の連続再生は、通常運転モードにおいても運転条件が整えば自動的に実行されることになるため、ECU60は、特に、連続再生運転モードと通常運転モードとで、エンジン本体10の制御を変更しない態様としてもよい。   In the above embodiment, as an example of the ECU 60, the aspect in which the filter regeneration control unit 60 a controls the continuous regeneration of the PM filter 42 has been shown. However, since the continuous regeneration of the PM filter 42 is automatically executed even in the normal operation mode if the operation conditions are set, the ECU 60 is particularly suitable for the engine main body 10 in the continuous regeneration operation mode and the normal operation mode. It is good also as an aspect which does not change control of.

又、上記実施形態では、ECU60の構成の一例として、フィルタ再生制御部60a及び燃料供給制御部60bの機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。   In the above embodiment, as an example of the configuration of the ECU 60, the functions of the filter regeneration control unit 60a and the fuel supply control unit 60b are described as being realized by one computer, but may be realized by a plurality of computers. Of course.

又、上記実施形態では、内燃機関を備える駆動装置の一例として、車両1に適用する態様を示した。しかしながら、本発明に係る駆動装置は、車両に限らず、船舶や航空機等、その他の動力を要する装置にも適用し得るのは勿論である。   Moreover, in the said embodiment, the aspect applied to the vehicle 1 was shown as an example of the drive device provided with an internal combustion engine. However, it is needless to say that the drive device according to the present invention can be applied not only to a vehicle but also to other devices that require power, such as a ship and an aircraft.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

本開示に係る駆動装置によれば、PMフィルタ中に堆積するアッシュに起因する圧力損失を軽減することが可能である。   According to the drive device according to the present disclosure, it is possible to reduce pressure loss due to ash accumulated in the PM filter.

1 車両
10 エンジン本体
11 燃料噴射装置
20 吸気通路
21 エアクリーナ
22 ターボチャージャ
23 吸気スロットルバルブ
30 排気通路
31 EGR装置
40 排気浄化装置
41 酸化触媒
42 PMフィルタ
42a 捕集壁
51 PMセンサ
52 アクセル開度センサ
53 エンジン回転センサ
60 ECU
60a フィルタ再生制御部
60b 燃料供給制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 10 Engine main body 11 Fuel injection device 20 Intake passage 21 Air cleaner 22 Turbocharger 23 Intake throttle valve 30 Exhaust passage 31 EGR device 40 Exhaust purification device 41 Oxidation catalyst 42 PM filter 42a Collection wall 51 PM sensor 52 Accelerator opening sensor 53 Engine rotation sensor 60 ECU
60a Filter regeneration control unit 60b Fuel supply control unit

Claims (8)

動力を生成する内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路に配設された連続再生式のPMフィルタと、
前記内燃機関の燃料噴射装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記PMフィルタを連続再生している際のいずれかのタイミングにおいて、前記PMフィルタ中に堆積するアッシュが前記PMフィルタの捕集壁から剥離するように、前記燃料噴射装置を制御して前記内燃機関から排出される排気ガスの温度を高温化させる、
駆動装置。
An internal combustion engine that generates power;
A continuously regenerating PM filter disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A control device for controlling the fuel injection device of the internal combustion engine;
With
The control device controls the fuel injection device so that the ash accumulated in the PM filter is separated from the collection wall of the PM filter at any timing when the PM filter is continuously regenerated. And increasing the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
Drive device.
前記制御装置は、前記燃料噴射装置に対してマルチ噴射を実行させることにより、排気ガスの温度の前記高温化を行う、
請求項1に記載の駆動装置。
The control device increases the temperature of the exhaust gas by causing the fuel injection device to execute multi-injection.
The drive device according to claim 1.
前記制御装置は、前記燃料噴射装置に対してアクセル開度に応じた燃料噴射量を増大させることにより、排気ガスの温度の前記高温化を行う、
請求項1又は2に記載の駆動装置。
The control device increases the temperature of the exhaust gas by increasing a fuel injection amount corresponding to an accelerator opening with respect to the fuel injection device.
The drive device according to claim 1 or 2.
前記制御装置は、排気ガスの温度が500℃以上になるように、排気ガスの温度の前記高温化を行う、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の駆動装置。
The control device increases the temperature of the exhaust gas so that the temperature of the exhaust gas is 500 ° C. or higher;
The drive apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
前記制御装置は、前記PMフィルタを連続再生している間の一部の時間に限って、排気ガスの温度の前記高温化を行う、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の駆動装置。
The control device increases the temperature of the exhaust gas only during a part of the time during which the PM filter is continuously regenerated.
The drive apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 4.
前記内燃機関は、自己着火式の内燃機関である、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の駆動装置。
The internal combustion engine is a self-ignition internal combustion engine.
The drive apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 5.
前記制御装置は、前記PMフィルタの連続再生を実行する際、前記内燃機関に付設されたEGR装置のEGR率を所定値以下に低下させる、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の駆動装置。
The control device reduces an EGR rate of an EGR device attached to the internal combustion engine to a predetermined value or less when executing the continuous regeneration of the PM filter.
The drive apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 6.
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の駆動装置を備える車両。   A vehicle comprising the driving device according to any one of claims 1 to 7.
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