JP2022090198A - diesel engine - Google Patents

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Abstract

To provide a diesel engine capable of regenerating a DPF even during no-load and/or low-load operation.SOLUTION: In DPF regeneration processing, after starting conditions S1 for the regeneration processing of the DPF where PMs are accumulated are established, the opening reduction control S2 of an exhaust throttle valve is performed. When the temperature of exhaust gas is equal to or higher than a predetermined after-injection permission temperature TA, after-injection control is started S5 thereafter, and after the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined post-injection permission temperature TP with the combustion of after-injection fuel, post-injection control is started S7. The exhaust gas whose temperature is raised by the catalyst combustion of the post injection fuel on a downstream side DOC incinerates the PMs accumulated on the DPF. The exhaust throttle valve is arranged on the exhaust downstream side of the DPF.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、無負荷及び/又は軽負荷運転時でも、DPFを再生できるディーゼルエンジンに関する。 The present invention relates to a diesel engine, and more particularly to a diesel engine capable of regenerating a DPF even during no-load and / or light-load operation.

従来、ディーゼルエンジンとして、PMの堆積でDPFの再生開始条件が成立した場合には、DOCの活性化後、ポスト噴射制御が開始され、DOCでのポスト噴射燃料の触媒燃焼で、排気がDPF再生温度まで昇温し、DPFに堆積したPMが焼却されるものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a diesel engine, when the DPF regeneration start condition is satisfied by the accumulation of PM, the post-injection control is started after the activation of the DOC, and the exhaust gas is regenerated by the catalytic combustion of the post-injection fuel in the DOC. In some cases, the temperature is raised to a temperature and the PM deposited on the DPF is incinerated (see, for example, Patent Document 1).

特開2010-151058号公報(図1,2参照)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-151058 (see FIGS. 1 and 2)

《問題点》 無負荷及び軽負荷運転時には、DPFを再生できないおそれがある。
上記従来のエンジンでは、DPF再生開始時に、吸気絞り弁の開度を絞るが、これのみでは排気の昇温効率が低く、排気温度が低い無負荷及び軽負荷運転時には、DOCが活性化せず、ポスト噴射を行うことができず、DPFを再生できないおそれがある。
<< Problem >> The DPF may not be regenerated during no-load and light-load operation.
In the above-mentioned conventional engine, the opening of the intake throttle valve is narrowed at the start of DPF regeneration, but the efficiency of raising the exhaust gas is low by this alone, and the DOC is not activated during no-load and light-load operation where the exhaust temperature is low. , Post injection cannot be performed, and there is a possibility that the DPF cannot be regenerated.

本発明の課題は、無負荷及び/又は軽負荷運転時でも、DPFを再生できるディーゼルエンジンを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a diesel engine capable of regenerating a DPF even during no-load and / or light-load operation.

本願発明の構成は、次の通りである。
図1に例示するように、燃焼室(1)に燃料(2)を噴射する燃料噴射装置(3)と、排気経路(4)に配置されたDOC(12)と、DOC(12)の排気下流側に配置されたDPF(7)と、DPF(7)の排気下流側に配置された排気絞り弁(5)と、排気絞り弁(5)の開度と燃料噴射装置(3)の燃料噴射を制御する電子制御装置(8)を備え、
図2に例示するように、DPF(7)の再生処理がなされるように構成され、
DPF(7)の再生処理では、PMが堆積したDPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した後に排気絞り弁(5)の開度減少制御(S2)がなされ、排気(9)が所定のアフター噴射許可温度(TA)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(S5)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(9)が所定のポスト噴射許可温度(TP)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(S7)され、図1に例示する下流側DOC(6)でのポスト噴射燃料の触媒燃焼で昇温した排気(9)で、DPF(7)に堆積したPMが焼却されるように構成されている
The configuration of the present invention is as follows.
As illustrated in FIG. 1, the fuel injection device (3) that injects the fuel (2) into the combustion chamber (1), the DOC (12) arranged in the exhaust path (4), and the exhaust of the DOC (12). The DPF (7) arranged on the downstream side, the exhaust throttle valve (5) arranged on the exhaust downstream side of the DPF (7), the opening degree of the exhaust throttle valve (5), and the fuel of the fuel injection device (3). Equipped with an electronic control device (8) that controls injection
As illustrated in FIG. 2, the DPF (7) is configured to be regenerated.
In the regeneration process of the DPF (7), after the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) in which PM is deposited is satisfied, the opening degree reduction control (S2) of the exhaust throttle valve (5) is performed, and the exhaust (9) is exhausted. ) Is at a temperature equal to or higher than the predetermined after-injection permitted temperature (TA), the after-injection control is started (S5), and the exhaust gas (9) is equal to or higher than the predetermined post-injection permitted temperature (TP) due to the combustion of the after-injection fuel. The post-injection control is started (S7) after the temperature is reached, and the exhaust gas (9) heated by the catalytic combustion of the post-injection fuel at the downstream DOC (6) exemplified in FIG. 1 is deposited on the DPF (7). PM is configured to be incinerated

本願発明は、次の効果を奏する。
《効果1》無負荷及び/又は軽負荷運転時でも、DPF(7)を再生できる。
このエンジンでは、図2に例示するように、DPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した場合には、排気絞り弁(5)の開度減少による背圧の上昇、及びアフター噴射燃料の燃焼が起こるため、吸気絞りの場合に比べ、排気(9)の昇温効率が高く、排気温度が低い無負荷及び/又は軽負荷運転時でも、図1に例示する下流側DOC(6)が活性化され、ポスト噴射で、DPF(7)を再生できる。
The invention of the present application has the following effects.
<< Effect 1 >> The DPF (7) can be regenerated even during no-load and / or light-load operation.
In this engine, as illustrated in FIG. 2, when the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) is satisfied, the back pressure increases due to the decrease in the opening degree of the exhaust throttle valve (5), and after-sales. Since the combustion of the injected fuel occurs, the temperature rise efficiency of the exhaust (9) is higher and the exhaust temperature is lower than in the case of the intake throttle, even during no-load and / or light-load operation, the downstream DOC (exemplified in FIG. 1). 6) is activated and the DPF (7) can be regenerated by post-injection.

《効果2》エンジン出力を高くできる。
このエンジンでは、アフター噴射燃料の燃焼で排気(9)が昇温するため、図1に例示する排気絞り弁(5)の開度減少の度合いが小さくて済み、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。
<< Effect 2 >> The engine output can be increased.
In this engine, since the exhaust (9) rises due to the combustion of the after-injection fuel, the degree of decrease in the opening degree of the exhaust throttle valve (5) illustrated in FIG. 1 is small, and the output loss due to back pressure is small. The engine output can be increased.

《効果3》DPF(7)再生時にDOC(12)の低下した触媒機能を回復できる。
このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び/又は軽負荷運転の継続で、DOC(12)に未燃焼燃料やPMからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図2に例示するように、DPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した場合には、排気絞り弁(5)の開度減少やアフター噴射で、排気(9)が昇温し、未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、DPF(7)の再生時に図1に例示するDOC(12)の低下した触媒機能を回復できる。また、白煙の原因である未燃焼堆積物がないため、白煙発生も抑えられる。
<< Effect 3 >> The reduced catalytic function of DOC (12) can be restored during DPF (7) regeneration.
In this engine, even if unburned deposits consisting of unburned fuel and PM are deposited on the DOC (12) due to the continuation of no-load and / or light-load operation with a low exhaust temperature, the catalytic function thereof is deteriorated. As illustrated in FIG. 2, when the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) is satisfied, the exhaust (9) rises due to the decrease in the opening degree of the exhaust throttle valve (5) and the after injection. Upon warming, the unburned deposits are vaporized or burned and the reduced catalytic function of DOC (12) illustrated in FIG. 1 can be restored during regeneration of DPF (7). In addition, since there is no unburned deposit that causes white smoke, the generation of white smoke can be suppressed.

《効果4》 DPF(7)の再生効率が高い。
このエンジンでは、DPF(7)の再生処理時に、排気絞り弁(5)の排気絞りにより、排気絞り弁(5)の排気上流側の温度が上昇し、DPF(7)も昇温するため、DPF(7)の再生効率が高い。
<< Effect 4 >> The regeneration efficiency of the DPF (7) is high.
In this engine, during the regeneration process of the DPF (7), the temperature on the exhaust upstream side of the exhaust throttle valve (5) rises due to the exhaust throttle of the exhaust throttle valve (5), and the temperature of the DPF (7) also rises. The regeneration efficiency of the DPF (7) is high.

本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの模式図である。It is a schematic diagram of the diesel engine which concerns on embodiment of this invention. 図1のエンジンのDPFの再生処理のフローチャートである。It is a flowchart of the regeneration process of the DPF of the engine of FIG. 図1のエンジンの下流側DOCの触媒機能回復処理のフローチャートである。It is a flowchart of the catalytic function recovery process of the downstream side DOC of the engine of FIG. 図1のエンジンの上流側DOCの触媒機能回復処理のフローチャートである。It is a flowchart of the catalytic function recovery process of the upstream side DOC of the engine of FIG.

図1~図4は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図で、この実施形態ではコモンレール式の立形直列多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。 1 to 4 are views for explaining a diesel engine according to an embodiment of the present invention, and in this embodiment, a common rail type vertical in-line multi-cylinder diesel engine will be described.

このエンジンの構成は、次の通りである。
図1に示すように、クランク軸(21)の架設方向を前後方向、フライホイール(22)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(23)の横一側に組みつけられた吸気マニホルド(24)と、シリンダヘッド(23)の横他側に組み付けられた排気マニホルド(25)を備えている。
図1に示すように、このエンジンは、電子制御装置(8)を備えている。
電子制御装置(8)は、エンジンECUである。エンジンECUは、電子制御ユニットの略称で、マイコンである。
The configuration of this engine is as follows.
As shown in FIG. 1, the erection direction of the crank shaft (21) is the front-rear direction, the side where the flywheel (22) is arranged is the rear side, the opposite side is the front side, and the engine width direction orthogonal to the front-rear direction is the lateral direction. And.
As shown in FIG. 1, this engine has an intake manifold (24) assembled on one lateral side of the cylinder head (23) and an exhaust manifold (25) assembled on the other lateral side of the cylinder head (23). It is equipped with.
As shown in FIG. 1, this engine includes an electronic control device (8).
The electronic control device (8) is an engine ECU. The engine ECU is an abbreviation for an electronic control unit and is a microcomputer.

図1に示すように、このエンジンは、排気装置を備えている。
排気装置は、排気マニホルド(25)と、排気マニホルド(25)に接続された過給機(26)の排気タービン(26a)と、排気タービン(26a)の排気出口(26b)から導出された排気導出通路(26c)を備えている。
As shown in FIG. 1, this engine is equipped with an exhaust system.
The exhaust device includes an exhaust manifold (25), an exhaust turbine (26a) of a supercharger (26) connected to the exhaust manifold (25), and an exhaust derived from an exhaust outlet (26b) of the exhaust turbine (26a). It is provided with a lead-out passage (26c).

図1に示すように、このエンジンは、吸気装置を備えている。
吸気装置は、過給機(26)のコンプレッサ(26d)と、コンプレッサ(26d)の吸気入口(26e)の吸気上流側に設けられた吸気流量センサ(16)と、コンプレッサ(26d)の過給気出口(26f)と吸気マニホルド(24)の間に配置されたインタークーラ(28)と、インタークーラ(28)と吸気マニホルド(24)の間に配置された吸気絞り弁(11)と、排気マニホルド(25)と吸気マニホルド(24)の間に配置されたEGRクーラ(30)と、EGRクーラ(30)と吸気マニホルド(24)の間に配置されたEGR弁(31)を備えている。EGRは、排気ガス還流の略称である。
吸気絞り弁(11)とEGR弁(31)は、いずれも電動式開閉弁で、これらは電子制御装置(8)を介して電源(29)に電気的に接続されている。吸気流量センサ(16)は吸気温度センサを備え、電子制御装置(8)に電気的に接続されている。電源(29)はバッテリである。
As shown in FIG. 1, this engine is equipped with an intake system.
The intake device includes a compressor (26d) of a supercharger (26), an intake flow sensor (16) provided on the intake upstream side of the intake inlet (26e) of the compressor (26d), and a supercharge of the compressor (26d). An intercooler (28) arranged between the air outlet (26f) and the intake manifold (24), an intake throttle valve (11) arranged between the intercooler (28) and the intake manifold (24), and an exhaust gas recirculation. It comprises an EGR cooler (30) disposed between the manifold (25) and the intake manifold (24) and an EGR valve (31) disposed between the EGR cooler (30) and the intake manifold (24). EGR is an abbreviation for exhaust gas recirculation.
The intake throttle valve (11) and the EGR valve (31) are both electric on-off valves, and these are electrically connected to the power supply (29) via the electronic control device (8). The intake flow rate sensor (16) includes an intake temperature sensor and is electrically connected to the electronic control device (8). The power source (29) is a battery.

図1に示すように、このエンジンは、コモンレール式の燃料噴射装置(3)を備えている。
この燃料噴射装置(3)は、各燃焼室(1)に設けられた燃料噴射弁(34)と、燃料噴射弁(34)から噴射する燃料を蓄圧するコモンレール(35)と、コモンレール(35)に燃料タンク(36)から燃料を圧送する燃料サプライポンプ(37)を備えている。
燃料噴射弁(34)は電磁式開閉弁を備え、燃料サプライポンプ(37)は、電動式調圧弁を備え、これらは電子制御装置(8)を介して電源(29)に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, this engine is equipped with a common rail type fuel injection device (3).
The fuel injection device (3) includes a fuel injection valve (34) provided in each combustion chamber (1), a common rail (35) for accumulating fuel injected from the fuel injection valve (34), and a common rail (35). Is equipped with a fuel supply pump (37) that pumps fuel from the fuel tank (36).
The fuel injection valve (34) comprises an electromagnetic on-off valve and the fuel supply pump (37) comprises an electric pressure regulating valve, which are electrically connected to a power source (29) via an electronic control device (8). ing.

図1に示すように、このエンジンは、調速装置を備えている。
調速装置は、エンジンの目標回転数を設定するアクセルレバー(38)の設定位置を検出するアクセルセンサ(39)と、エンジンの実回転数を検出する実回転数センサ(40)を備え、これらセンサ(39)(40)は電子制御装置(8)に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, this engine is equipped with a speed governor.
The speed control device includes an accelerator sensor (39) for detecting the set position of the accelerator lever (38) for setting the target rotation speed of the engine, and an actual rotation speed sensor (40) for detecting the actual rotation speed of the engine. The sensors (39) and (40) are electrically connected to the electronic control device (8).

図1に示すように、このエンジンは、始動装置を備えている。
始動装置は、スタータモータ(41)と、キースイッチ(42)を備え、スタータモータ(41)とキースイッチ(42)は、電子制御装置(8)を介して電源(29)に電気的に接続されている。キースイッチ(42)は、OFF位置と、ON位置と、スタート位置を備えている。
As shown in FIG. 1, this engine is equipped with a starter.
The starting device comprises a starter motor (41) and a key switch (42), and the starter motor (41) and the key switch (42) are electrically connected to a power source (29) via an electronic control device (8). Has been done. The key switch (42) has an OFF position, an ON position, and a start position.

電子制御装置(8)は、次のような運転制御を行うように構成されている。
エンジンの目標回転数と実回転数の回転数偏差を小さくするように、燃料噴射弁(34)からの燃料噴射量や噴射タイミングを設定し、負荷変動によるエンジンの回転数変動を小さくする。
エンジンの回転数と負荷と吸気量と吸気温度に応じ、吸気絞り弁(11)とEGR弁(31)の開度を調節し、吸気量やEGR率を調節する。
キースイッチ(42)がスタート位置に投入されると、スタータモータ(41)を駆動し、エンジンの始動を行う。キースイッチ(42)がON位置に投入されると、電源(29)からエンジン各部への通電により、エンジン運転状態が維持され、キースイッチ(42)がOFF位置に投入されると、燃料噴射弁(34)からの燃料噴射が停止され、エンジンが停止される。
The electronic control device (8) is configured to perform the following operation control.
The fuel injection amount and injection timing from the fuel injection valve (34) are set so as to reduce the rotation speed deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed of the engine, and the rotation speed fluctuation of the engine due to the load fluctuation is reduced.
The opening degrees of the intake throttle valve (11) and the EGR valve (31) are adjusted according to the engine rotation speed, the load, the intake amount, and the intake temperature, and the intake amount and the EGR rate are adjusted.
When the key switch (42) is turned on to the start position, the starter motor (41) is driven to start the engine. When the key switch (42) is turned on to the ON position, the engine operating state is maintained by energizing each part of the engine from the power supply (29), and when the key switch (42) is turned on to the OFF position, the fuel injection valve The fuel injection from (34) is stopped and the engine is stopped.

このエンジンは、排気処理装置を備えている。
図1に示すように、排気処理装置は、燃焼室(1)に燃料(2)を噴射する燃料噴射装置(3)と、排気経路(4)に配置されたDOC(12)と、DOC(12)の排気下流側に配置されたDPF(7)と、DPF(7)の排気下流側に配置された排気絞り弁(5)と、排気絞り弁(5)の開度と燃料噴射装置(3)の燃料噴射を制御する電子制御装置(8)を備えている。
This engine is equipped with an exhaust treatment device.
As shown in FIG. 1, the exhaust treatment device includes a fuel injection device (3) that injects fuel (2) into a combustion chamber (1), a DOC (12) arranged in an exhaust path (4), and a DOC (. The opening degree of the DPF (7) arranged on the exhaust downstream side of the 12), the exhaust throttle valve (5) arranged on the exhaust downstream side of the DPF (7), the opening degree of the exhaust throttle valve (5), and the fuel injection device ( It is equipped with an electronic control device (8) that controls the fuel injection of 3).

このエンジンでは、DPF(7)の再生処理時に、排気絞り弁(5)の排気絞りにより、排気絞り弁(5)の排気上流側の温度が上昇し、DPF(7)も昇温するため、DPF(7)の再生効率が高い。 In this engine, during the regeneration process of the DPF (7), the temperature on the exhaust upstream side of the exhaust throttle valve (5) rises due to the exhaust throttle of the exhaust throttle valve (5), and the temperature of the DPF (7) also rises. The regeneration efficiency of the DPF (7) is high.

上記各要素について説明する。
図1に示す燃焼室(1)は、シリンダ内に形成されている。燃料(2)は軽油である。排気絞り弁(5)は、電動式開閉弁で、電子制御装置(8)を介して電源(29)に電気的に接続されている。DOCは、ディーゼル酸化触媒の略称で、セラミックハニカム担体に白金やパラジウム等の酸化触媒成分が担持されたスルーフロー型で、排気(9)中のCO(一酸化炭素)及び、NO(一酸化窒素)を酸化する。DPFは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称で、セラミックハニカムの隣り合うセルの出入口を交互に塞いだウォールフロー型で、排気(9)中のPMを捕捉する。PMは、粒子状物質の略称である。
DPF(12)は、上流側DOC(17)と、上流側DOC(17)の排気下流側の下流側DOC(6)を備えている。
上流側DOC(17)は、排気経路(4)の途中に配置された上流側DOCケース(4b)に収容され、下流側DOC(6)とDPF(7)は、排気経路(4)の途中に配置された排気処理ケース(4a)の排気上流側と下流側にそれぞれ収容されている。
Each of the above elements will be described.
The combustion chamber (1) shown in FIG. 1 is formed in a cylinder. The fuel (2) is light oil. The exhaust throttle valve (5) is an electric on-off valve, which is electrically connected to the power supply (29) via the electronic control device (8). DOC is an abbreviation for diesel oxidation catalyst, which is a through-flow type in which an oxidation catalyst component such as platinum or palladium is supported on a ceramic honeycomb carrier, and CO (carbon monoxide) and NO (nitric oxide) in the exhaust (9). ) Is oxidized. DPF is an abbreviation for diesel particulate filter, which is a wall flow type that alternately blocks the entrance and exit of adjacent cells of ceramic honeycomb, and captures PM in the exhaust gas (9). PM is an abbreviation for particulate matter.
The DPF (12) includes an upstream DOC (17) and a downstream DOC (6) on the exhaust downstream side of the upstream DOC (17).
The upstream DOC (17) is housed in the upstream DOC case (4b) arranged in the middle of the exhaust path (4), and the downstream DOC (6) and DPF (7) are in the middle of the exhaust path (4). It is housed in the exhaust upstream side and the downstream side of the exhaust treatment case (4a) arranged in the exhaust gas treatment case (4a), respectively.

このDPFシステムは、DPF(7)で排気(9)中のPMを捕捉し、排気(9)中のNO(一酸化窒素)を下流側DOC(6)で酸化して得られるNO(二酸化窒素)で、DPF(7)に堆積したPMを比較的低温で連続的に酸化燃焼させるとともに、コモンレール式の燃料噴射装置(3)のポスト噴射によって排気(9)に供給された未燃燃料を下流側DOC(6)で触媒燃焼させ、DPF(7)に堆積したPMを、比較的高温で燃焼させて、DPF(7)を再生する。 This DPF system captures the PM in the exhaust (9) with the DPF (7) and oxidizes NO (nitrogen monoxide) in the exhaust (9) with the downstream DOC (6) to obtain NO 2 (dioxide dioxide). The PM deposited on the DPF (7) is continuously oxidatively combusted at a relatively low temperature with nitrogen), and the unburned fuel supplied to the exhaust (9) by the post injection of the common rail type fuel injection device (3) is used. The PM deposited on the DPF (7) is burned at a relatively high temperature by catalytic combustion in the downstream DOC (6) to regenerate the DPF (7).

この排気処理装置は、DPF(7)の再生処理のため、次の構成を備えている。
図2に示すように、PMが堆積したDPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した場合には、その後に排気絞り弁(5)の開度減少制御(S2)がなされ、排気(9)が所定のアフター噴射許可温度(TA)以上の温度になった場合には、その後にアフター噴射制御が開始(S5)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(9)が所定のポスト噴射許可温度(TP)以上の温度になった場合には、その後にポスト噴射制御が開始(S7)され、図1に示す下流側DOC(6)でのポスト噴射燃料の触媒燃焼で昇温した排気(9)で、DPF(7)に堆積したPMが焼却されるように構成されている。
This exhaust gas treatment device has the following configuration for the regeneration processing of the DPF (7).
As shown in FIG. 2, when the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) in which PM is deposited is satisfied, the opening degree reduction control (S2) of the exhaust throttle valve (5) is subsequently performed. When the exhaust (9) reaches a temperature equal to or higher than the predetermined after-injection permitted temperature (TA), the after-injection control is started (S5) after that, and the exhaust (9) is sent to the predetermined post by combustion of the after-injection fuel. When the temperature becomes higher than the injection permitted temperature (TP), the post injection control is started (S7) after that, and the temperature is raised by the catalytic combustion of the post injection fuel at the downstream DOC (6) shown in FIG. The exhaust gas (9) is configured to incinerate the PM deposited on the DPF (7).

このエンジンでは、次の利点がある。
図2に示すように、DPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立後に排気絞り弁(5)の開度減少による背圧の上昇、及びアフター噴射燃料の燃焼が起こるため、吸気絞りの場合に比べ、排気(9)の昇温効率が高く、排気温度が低い無負荷及び/又は軽負荷運転時でも、図1に示す下流側DOC(6)が活性化され、ポスト噴射で、DPF(7)を再生できる。
This engine has the following advantages:
As shown in FIG. 2, after the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) is satisfied, the back pressure increases due to the decrease in the opening degree of the exhaust throttle valve (5) and the after-injection fuel burns. Compared with the case of throttle, the temperature rise efficiency of the exhaust (9) is high, and the downstream DOC (6) shown in FIG. 1 is activated even during no-load and / or light-load operation where the exhaust temperature is low, and the post injection is performed. , DPF (7) can be reproduced.

また、このエンジンでは、アフター噴射燃料の燃焼で排気(9)が昇温するため、図1に示す排気絞り弁(5)の開度減少の度合いが小さくて済み、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。 Further, in this engine, since the exhaust (9) is heated by the combustion of the after-injection fuel, the degree of decrease in the opening degree of the exhaust throttle valve (5) shown in FIG. 1 is small, and the output loss due to the back pressure is small. , The engine output can be increased.

このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び/又は軽負荷運転の継続で、下流側DOC(6)に未燃焼燃料やPMからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図2に示すように、DPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した場合には、排気絞り弁(5)の開度減少やアフター噴射で、排気(9)が昇温し、未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、DPF(7)再生時に図1に示す下流側DOC(6)の低下した触媒機能を回復できる。 In this engine, unburned deposits consisting of unburned fuel and PM are deposited on the downstream DOC (6) due to the continuation of no-load and / or light-load operation with low exhaust temperature, and its catalytic function is deteriorated. Even in this case, as shown in FIG. 2, when the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) is satisfied, the exhaust (9) is exhausted by the decrease in the opening degree of the exhaust throttle valve (5) or the after injection. The temperature is raised, the unburned deposits are vaporized or burned, and the reduced catalytic function of the downstream DOC (6) shown in FIG. 1 can be restored during the regeneration of DPF (7).

DPF(7)の再生の場合の各要素について説明する。
図2に示すように、DPF(7)の再生処理の開始条件(S1)は、DPF(7)に堆積したPM堆積量推定値(APM)がDPF(7)の再生処理の開始判定値(RSJ)以上になった場合に成立する。PM堆積量推定値(APM)としては、例えば、図1に示すDPF(7)の出入口間の差圧(ΔP)に基づいて、PM堆積量推定値演算装置(32)が推定する方法等がある。PM堆積量推定値演算装置(32)は、電子制御装置(8)の演算部で構成されている。
Each element in the case of regeneration of DPF (7) will be described.
As shown in FIG. 2, the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) is such that the estimated PM deposition amount (APM) deposited on the DPF (7) is the start determination value (7) of the regeneration process of the DPF (7). RSJ) It is established when it becomes more than. As the PM accumulation amount estimation value (APM), for example, a method of estimation by the PM accumulation amount estimation value calculation device (32) based on the differential pressure (ΔP) between the entrance and exit of the DPF (7) shown in FIG. 1 may be used. be. The PM deposit amount estimation value calculation device (32) is composed of a calculation unit of the electronic control device (8).

燃料噴射装置(3)から一燃焼サイクル中に行われる噴射の種類には、ブレ噴射(パイロット噴射)と、メイン噴射と、アフター噴射と、ポスト噴射がある。
一燃焼サイクルは、4サイクルエンジンでは、吸気行程と圧縮行程と膨張行程と排気行程からなる。
ブレ噴射(パイロット噴射)は、メイン噴射燃料の着火遅れを抑制するための噴射で、吸気行程中または圧縮行程中に開始される。
メイン噴射は、出力を得るための主たる噴射で、圧縮上死点前に開始される。
アフター噴射は、排気(9)を昇温させるための噴射で、メイン噴射の後、膨張行程中に開始される。
ポスト噴射は、排気(9)を昇温させるための噴射で、アフター噴射の後、膨張行程中に開始される。ポスト噴射は、排気行程中に開始されるものであってもよい。
The types of injection performed from the fuel injection device (3) during one combustion cycle include blur injection (pilot injection), main injection, after injection, and post injection.
In a four-stroke engine, one combustion cycle consists of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke.
The blur injection (pilot injection) is an injection for suppressing the ignition delay of the main injection fuel, and is started during the intake stroke or the compression stroke.
The main injection is the main injection for obtaining output and is started before the compression top dead center.
The after injection is an injection for raising the temperature of the exhaust gas (9), and is started during the expansion stroke after the main injection.
The post injection is an injection for raising the temperature of the exhaust gas (9), and is started during the expansion stroke after the after injection. The post injection may be initiated during the exhaust stroke.

図2に示すDPF(7)の再生処理の場合、アフター噴射は次のように設定されている。
アフター噴射許可温度(TA)は、150°C以上、700°C以下に設定する。
アフター噴射制御では、図1に示す下流側DOC(6)の入口側排気温度(T1)が400°C以上、700°C以下(望ましくは450°C以上、500°C以下)に維持されるように設定されている。
In the case of the regeneration process of the DPF (7) shown in FIG. 2, the after injection is set as follows.
The after-injection allowable temperature (TA) is set to 150 ° C or higher and 700 ° C or lower.
In the after injection control, the inlet side exhaust temperature (T1) of the downstream DOC (6) shown in FIG. 1 is maintained at 400 ° C or higher and 700 ° C or lower (preferably 450 ° C or higher and 500 ° C or lower). Is set to.

アフター噴射許可温度(TA)は、上流側DOC出口側排気温度センサ(19)で検出される上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)についての判定温度であり、上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)は、上流側DOC出口側排気温度センサ(19)で検出され、電子制御装置(8)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
下流側DOC(6)の入口側排気温度(T1)は、下流側DOC(6)の入口側排気温度センサ(43)で検出され、電子制御装置(8)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
下流側DOC(6)の入口側排気温度(T1)は、弁上流側排気温度センサ(19)で検出される弁上流側排気温度(T0)から推定されたものであってもよい。
The after-injection permit temperature (TA) is a determination temperature for the outlet side exhaust temperature (T0) of the upstream side DOC (17) detected by the upstream side DOC outlet side exhaust temperature sensor (19), and is the upstream side DOC (17). The outlet side exhaust temperature (T0) of) is detected by the upstream side DOC outlet side exhaust temperature sensor (19) and is controlled by adjusting the injection timing and the fuel injection amount by the electronic control device (8).
The inlet side exhaust temperature (T1) of the downstream DOC (6) is detected by the inlet side exhaust temperature sensor (43) of the downstream DOC (6), and the injection timing and fuel injection amount are adjusted by the electronic control device (8). Controlled by.
The inlet side exhaust temperature (T1) of the downstream side DOC (6) may be estimated from the valve upstream side exhaust temperature (T0) detected by the valve upstream side exhaust temperature sensor (19).

アフター噴射許可温度(TA)は、150°C以上、250°C未満が望ましく、150°C以上、200°C未満がより望ましい。
アフター噴射許可温度(TA)が150°C程度の低い温度でよい理由は、次の通りである。
すなわち、排気絞り弁(5)の排気絞りにより、その上流側の排気圧をゲージ圧で80kPa以上、120kPa以下(絶対圧で181.32kPa以上、221.23kPa以下)に設定すると、その排気圧が大気圧101.32kPaの約2倍となり、150°C程度の低い温度でも上流側DOC(17)が活性化し、上流側DOC(17)でアフター噴射燃料の酸化反応(触媒燃焼)が起こるためである。
The after-injection allowable temperature (TA) is preferably 150 ° C or higher and lower than 250 ° C, and more preferably 150 ° C or higher and lower than 200 ° C.
The reason why the after-injection allowable temperature (TA) may be as low as about 150 ° C. is as follows.
That is, when the exhaust pressure on the upstream side is set to 80 kPa or more and 120 kPa or less (absolute pressure 181.32 kPa or more and 221.23 kPa or less) by the exhaust throttle of the exhaust throttle valve (5), the exhaust pressure is increased. This is because the atmospheric pressure is about twice that of 101.32 kPa, the upstream DOC (17) is activated even at a low temperature of about 150 ° C, and the after-injection fuel oxidation reaction (catalytic combustion) occurs at the upstream DOC (17). be.

アフター噴射では、膨張行程で燃焼室(1)内に噴射が開始されたアフター噴射燃料が排気(9)の熱で燃焼し、無負荷及び低負荷運転で排気(9)の温度が低い場合でも、排気(9)が下流側DOC(6)に堆積する未燃焼堆積物が気化または焼却される温度まで昇温され、未燃焼堆積物で低下した下流側DOC(6)の触媒機能が回復すると共に、下流側DOC(6)が活性化される。 In the after-injection, the after-injection fuel whose injection is started in the combustion chamber (1) in the expansion stroke burns with the heat of the exhaust (9), and even when the temperature of the exhaust (9) is low in the no-load and low-load operation. , The exhaust gas (9) is heated to a temperature at which the unburned deposits deposited on the downstream DOC (6) are vaporized or incinerated, and the catalytic function of the downstream DOC (6) lowered by the unburned deposits is restored. At the same time, the downstream DOC (6) is activated.

図2に示すDPF(7)の再生処理の場合、ポスト噴射は次のように設定されている。
ポスト噴射許可温度(TP)は、200°C以上、700°C以下に設定されている。
ポスト噴射許可温度(TP)は、アフター噴射許可温度(TA)よりも高い温度に設定されている。
ポスト噴射制御では、下流側DOC(6)の入口側排気温度(T1)が400°C以上、700°C以下に維持されると共に、DPF(7)の入口側排気温度(T2)が550°C以上、700°C以下に維持されるように設定されている。特に、DPF(7)の入口側排気温度(T2)は、堆積したPMの異常燃焼を防止するため、700°C以下に設定することが望ましい。
ポスト噴射許可温度(TP)は、上流側DOC出口側排気温度センサ(19)で検出される上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)についての判定温度であり、上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)は、上流側DOC出口側排気温度センサ(19)で検出され、電子制御装置(8)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
DPF(7)の入口側排気温度(T2)は、DPF入口側排気温度センサ(27)で検出され、電子制御装置(8)による噴射タイミングや燃料噴射量の調節によって制御される。
なお、DPF出口側排気温度センサ(33)で検出されるDPF(7)の出口側排気温度(T3)が所定の上限温度以上の温度になった場合には、電子制御装置(8)の制御によりアフター噴射やポスト噴射は緊急停止される。
ポスト噴射では、膨張行程又は排気行程で燃焼室内に噴射が開始されたポスト噴射燃料が下流側DOC(6)で触媒燃焼し、排気(9)が昇温し、DPF(7)に溜まったPMが焼却除去される。
In the case of the regeneration process of the DPF (7) shown in FIG. 2, the post injection is set as follows.
The post injection permitted temperature (TP) is set to 200 ° C. or higher and 700 ° C. or lower.
The post-injection permit temperature (TP) is set to a temperature higher than the after-injection permit temperature (TA).
In the post injection control, the inlet side exhaust temperature (T1) of the downstream DOC (6) is maintained at 400 ° C or higher and 700 ° C or lower, and the inlet side exhaust temperature (T2) of the DPF (7) is 550 °. It is set to be maintained above C and below 700 ° C. In particular, the inlet side exhaust temperature (T2) of the DPF (7) is preferably set to 700 ° C. or lower in order to prevent abnormal combustion of the accumulated PM.
The post injection permitted temperature (TP) is a determination temperature for the outlet side exhaust temperature (T0) of the upstream side DOC (17) detected by the upstream side DOC outlet side exhaust temperature sensor (19), and is the upstream side DOC (17). The outlet side exhaust temperature (T0) of) is detected by the upstream side DOC outlet side exhaust temperature sensor (19) and is controlled by adjusting the injection timing and the fuel injection amount by the electronic control device (8).
The inlet side exhaust temperature (T2) of the DPF (7) is detected by the DPF inlet side exhaust temperature sensor (27) and is controlled by adjusting the injection timing and the fuel injection amount by the electronic control device (8).
When the outlet side exhaust temperature (T3) of the DPF (7) detected by the DPF outlet side exhaust temperature sensor (33) becomes a temperature equal to or higher than a predetermined upper limit temperature, the control of the electronic control device (8) is performed. As a result, after-injection and post-injection are urgently stopped.
In the post-injection, the post-injection fuel that was started to be injected into the combustion chamber in the expansion stroke or the exhaust stroke is catalytically burned in the downstream DOC (6), the exhaust (9) is heated, and the PM accumulated in the DPF (7). Is incinerated and removed.

このエンジンは、図1に示すように、吸気経路(10)に配置された吸気絞り弁(11)を備え、その開度が電子制御装置(8)で制御されるように構成され、図2に示すDPF(7)の再生処理又は図3に示す下流側DOC(6)の触媒機能回復処理では、DPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した後、又は下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の開始条件(13)が成立した後は、排気絞り弁(5)の開度減少制御(S2)(S15)がなされると共に、吸気絞り弁(11)の開度減少制御(S2)(S15)がなされるように構成されている。
このため、このエンジンでは、排気絞りと共に吸気絞りが行われるため、吸気量の減少により排気(9)の昇温効率が高まる。
As shown in FIG. 1, this engine includes an intake throttle valve (11) arranged in an intake path (10), and the opening degree thereof is controlled by an electronic control device (8). FIG. In the regeneration treatment of the DPF (7) shown in FIG. 3 or the catalytic function recovery treatment of the downstream DOC (6) shown in FIG. 3, after the start condition (S1) of the regeneration treatment of the DPF (7) is satisfied, or in the downstream DOC ( After the start condition (13) of the catalyst function recovery process of 6) is satisfied, the opening degree reduction control (S2) (S15) of the exhaust throttle valve (5) is performed, and the opening degree of the intake throttle valve (11) is performed. The reduction control (S2) (S15) is configured to be performed.
Therefore, in this engine, the intake throttle is performed together with the exhaust throttle, so that the efficiency of raising the temperature of the exhaust (9) is increased by reducing the intake amount.

このエンジンでは、図2または図3に示すように、排気絞り弁(5)の開度減少制御(S2)(S15)がなされた後、弁上流側排気圧(P3)が所定の圧力上限値(Pmax)を超えた場合には、その後に排気絞り弁(5)の開度増加制御(S4-2)(S17-2)がなされるように構成されている。
このため、このエンジンでは、弁上流側排気圧(P3)の過剰な昇圧が抑制されるため、その加圧で排気絞り弁(5)やその上流側の部品が故障し難い。
圧力上限値(Pmax)は、図1に示す排気絞り弁(5)、EGR弁(31)、過給機(26)等の仕様又は排気経路(4)の配管の気密性などから決められる。
排気絞り弁(5)は、排気経路(4)の途中に配置されている。
圧力上限値(Pmax)は、ゲージ圧で80kPa以上、120kPa以下とするのが望ましく、100kPaとするのがより望ましい。
弁上流側排気圧(P3)は、DPF(7)と排気絞り弁(5)との間に配置された弁上流側排気圧センサ(44)で検出される。排気絞り弁(5)の排気下流側は大気圧となる。大気圧は大気圧センサ(14)で検出される。
弁上流側排気圧(P3)は、演算で算出してもよい。
In this engine, as shown in FIG. 2 or 3, after the opening degree reduction control (S2) (S15) of the exhaust throttle valve (5) is performed, the valve upstream side exhaust pressure (P3) becomes a predetermined pressure upper limit value. When (Pmax) is exceeded, the opening degree increase control (S4-2) (S17-2) of the exhaust throttle valve (5) is subsequently performed.
Therefore, in this engine, excessive boosting of the exhaust pressure on the upstream side of the valve (P3) is suppressed, so that the pressurization does not easily cause the exhaust throttle valve (5) and the parts on the upstream side to break down.
The pressure upper limit value (Pmax) is determined from the specifications of the exhaust throttle valve (5), the EGR valve (31), the supercharger (26), etc. shown in FIG. 1, or the airtightness of the piping of the exhaust path (4).
The exhaust throttle valve (5) is arranged in the middle of the exhaust path (4).
The upper limit of the pressure (Pmax) is preferably 80 kPa or more and 120 kPa or less in gauge pressure, and more preferably 100 kPa.
The valve upstream side exhaust pressure (P3) is detected by the valve upstream side exhaust pressure sensor (44) arranged between the DPF (7) and the exhaust throttle valve (5). The exhaust downstream side of the exhaust throttle valve (5) has an atmospheric pressure. Atmospheric pressure is detected by the atmospheric pressure sensor (14).
The valve upstream exhaust pressure (P3) may be calculated by calculation.

このエンジンでは、図1に示すように、DOC(12)は、上流側DOC(17)と、上流側DOC(17)の排気下流側に配置された下流側DOC(6)を備えている。
このエンジンでは、無負荷及び/又は運転の継続で、下流側DOC(6)に未燃焼燃料やPMからなる未燃焼堆積物が堆積し、下流側DOC(6)の触媒機能が低下している場合でも、図2に示すように、DPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した場合には、その後のアフター噴射やポスト噴射により、アフター噴射燃料やポスト噴射燃料が上流側DOC(17)で触媒燃焼され、排気(9)が大幅に昇温するため、未燃焼堆積物が速やかに気化或いは燃焼し、DPF(7)再生時に図1に示す下流側DOC(6)の低下した触媒機能を回復できる。
上流側DOC(17)は、排気経路(4)の途中に配置された上流側DOCケース(4b)内に収容されている。上流側DOC出口側排気温度センサ(19)は、上流側DOC(17)の排気出口に配置されている。
In this engine, as shown in FIG. 1, the DOC (12) includes an upstream DOC (17) and a downstream DOC (6) arranged on the exhaust downstream side of the upstream DOC (17).
In this engine, with no load and / or continued operation, unburned deposits consisting of unburned fuel and PM are deposited on the downstream DOC (6), and the catalytic function of the downstream DOC (6) is deteriorated. Even in this case, as shown in FIG. 2, when the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) is satisfied, the after-injection fuel and the post-injection fuel are DOC on the upstream side by the subsequent after-injection and post-injection. Since the catalyst is burned in (17) and the exhaust (9) rises significantly, the unburned deposits are rapidly vaporized or burned, and the downstream DOC (6) shown in FIG. 1 decreases during DPF (7) regeneration. The catalyst function can be restored.
The upstream DOC (17) is housed in an upstream DOC case (4b) arranged in the middle of the exhaust path (4). The upstream DOC outlet side exhaust temperature sensor (19) is arranged at the exhaust outlet of the upstream DOC (17).

このエンジンでは、図1に示すように、上流側DOC(17)と下流側DOC(6)には、セル内を排気(9)が通過するハニカム担体に触媒成分を担持させたフロースルー型の酸化触媒が用いられている。
このため、このエンジンでは、図1に示すように、上流側DOC(17)と下流側DOC(6)にフロースルー型の酸化触媒が用いられているため、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。
In this engine, as shown in FIG. 1, the upstream DOC (17) and the downstream DOC (6) are of a flow-through type in which a catalyst component is supported on a honeycomb carrier through which the exhaust gas (9) passes through the cell. Oxidation catalysts are used.
Therefore, in this engine, as shown in FIG. 1, since a flow-through type oxidation catalyst is used for the upstream DOC (17) and the downstream DOC (6), the output loss due to back pressure is small, and the engine The output can be increased.

このエンジンでは、図1に示すように、上流側DOC(17)の径は、下流側DOC(6)の径よりも小さく形成されている。
このため、エンジンでは、上流側DOC(17)のセルを通過する排気(9)の通過速度は、下流側DOC(6)のセルを通過する排気(9)の通過速度よりも速くなるため、上流側DOC(17)には未燃焼燃料やPMからなる未燃焼堆積物が堆積し難い。
In this engine, as shown in FIG. 1, the diameter of the upstream DOC (17) is formed to be smaller than the diameter of the downstream DOC (6).
Therefore, in the engine, the passing speed of the exhaust (9) passing through the cell of the upstream DOC (17) is faster than the passing speed of the exhaust (9) passing through the cell of the downstream DOC (6). Unburned deposits consisting of unburned fuel and PM are unlikely to accumulate on the upstream DOC (17).

このエンジンでは、図1に示すように、上流側DOC(17)の(全域の)セル密度は、下流側DOC(6)のセル密度よりも大きく形成されている。
このため、このエンジンでは、図1に示すように、上流側DOC(17)のセルを通過する排気(9)の通過速度は、下流側DOC(6)のセルを通過する排気(9)の通過速度よりも速くなるため、上流側DOC(17)には未燃焼燃料やPMからなる未燃焼堆積物が堆積し難い。
In this engine, as shown in FIG. 1, the (overall) cell density of the upstream DOC (17) is formed higher than the cell density of the downstream DOC (6).
Therefore, in this engine, as shown in FIG. 1, the passing speed of the exhaust gas (9) passing through the cell of the upstream DOC (17) is the passing speed of the exhaust gas (9) passing through the cell of the downstream DOC (6). Since the speed is higher than the passing speed, it is difficult for unburned deposits composed of unburned fuel and PM to deposit on the upstream DOC (17).

この排気処理装置は、図3に示すように、下流側DOC(6)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、下流側DOC(6)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やPMからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立した後に排気絞り弁(5)の開度減少制御(S15)がなされ、排気(9)が所定のアフター噴射許可温度(TA)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(S18)され、アフター噴射燃料の燃焼で昇温した排気(9)で、下流側DOC(6)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却されるように構成されている。 As shown in FIG. 3, this exhaust gas treatment device is configured to perform the catalytic function recovery treatment of the downstream DOC (6), and in the catalytic function recovery treatment of the downstream DOC (6), unburned fuel or PM. After the start condition (S13) of the catalytic function recovery process of the downstream DOC (6) whose function has deteriorated based on the accumulation of unburned deposits is satisfied, the opening degree reduction control (S15) of the exhaust throttle valve (5) is performed. After the exhaust gas (9) reaches a temperature equal to or higher than the predetermined after-injection permitted temperature (TA), the after-injection control is started (S18), and the exhaust gas (9) whose temperature has been raised by the combustion of the after-injection fuel is on the downstream side. The unburned deposits deposited on the DOC (6) are configured to be vaporized or incinerated.

このエンジンでは、DPF(7)再生時でなくても、図3に示すように、下流側DOC(6)の触媒機能回復の開始条件(S13)が成立した後に排気絞り弁(5)の開度減少やアフター噴射で、排気(9)が昇温し、未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、DPF(7)再生前に図1に示す下流側DOC(6)の低下した触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。また、白煙の原因である未燃焼堆積物がないため、白煙の発生も抑えられる。 In this engine, as shown in FIG. 3, the exhaust throttle valve (5) is opened after the start condition (S13) for recovering the catalytic function of the downstream DOC (6) is satisfied, even when the DPF (7) is not regenerated. Due to the decrease in degree and after injection, the exhaust gas (9) rises, the unburned deposits are vaporized or burned, and the reduced catalytic function of the downstream DOC (6) shown in FIG. 1 is restored before the regeneration of the DPF (7). Therefore, it is difficult for the catalytic function to deteriorate. In addition, since there is no unburned deposit that causes white smoke, the generation of white smoke is suppressed.

図3に示すように、下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)は、無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(tL)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ISJ)以上になった場合に成立する。無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(tL)は、上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)が無負荷及び軽負荷運転の判定温度(LJ)以下であることに基づいて、図1に示す運転時間積算装置(18)が算出する。運転時間積算装置(18)は、電子制御装置(8)の演算部で構成されている。 As shown in FIG. 3, as the start condition (S13) of the catalytic function recovery process of the downstream DOC (6), the integrated value (tL) of the operation time of no load and light load is a predetermined start determination of the catalytic function recovery process. It is established when the value (ISJ) or more is reached. The integrated value (tL) of the operation time of no load and light load is based on the fact that the exhaust temperature (T0) on the outlet side of the upstream DOC (17) is equal to or less than the determination temperature (LJ) of no load and light load operation. , Calculated by the operating time integrating device (18) shown in FIG. The operation time integrating device (18) is composed of a calculation unit of the electronic control device (8).

図3に示す下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の場合、アフター噴射は次のように設定されている。
アフター噴射許可温度(TA)は、150°C以上、700°C以下に設定されている。
アフター噴射制御では、図1に示す下流側DOC(6)の入口側排気温度(T1)が180°C以上、700°C以下(望ましくは250°C以上、300°C以下)に維持されるように設定されている。(
アフター噴射では、膨張行程で燃焼室内に噴射されたアフター噴射燃料が排気(9)の熱で燃焼し、無負荷及び低負荷運転で排気(9)の温度が低い場合でも、排気(9)が下流側DOC(6)に堆積する未燃焼堆積物が気化または焼却される温度まで昇温され、未燃焼堆積物で低下した下流側DOC(6)の触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。
In the case of the catalytic function recovery treatment of the downstream DOC (6) shown in FIG. 3, the after injection is set as follows.
The after-injection allowable temperature (TA) is set to 150 ° C. or higher and 700 ° C. or lower.
In the after injection control, the inlet side exhaust temperature (T1) of the downstream DOC (6) shown in FIG. 1 is maintained at 180 ° C or higher and 700 ° C or lower (preferably 250 ° C or higher and 300 ° C or lower). Is set to. ((
In the after-injection, the after-injection fuel injected into the combustion chamber in the expansion stroke is burned by the heat of the exhaust (9), and the exhaust (9) is exhausted (9) even when the temperature of the exhaust (9) is low in the no-load and low-load operation. The temperature of the unburned deposits deposited on the downstream DOC (6) is raised to the temperature at which it is vaporized or incinerated, and the catalytic function of the downstream DOC (6) that was lowered by the unburned deposits is restored, resulting in a decrease in the catalytic function. It's hard to progress.

アフター噴射許可温度(TA)は、150°C以上、250°C未満が望ましく、150°C以上、200°C未満がより望ましい。
アフター噴射許可温度(TA)が150°C程度の低い温度でよい理由は、次の通りである。
すなわち、排気絞り弁(5)の排気絞りにより、その上流側の排気圧をゲージ圧で80kPa以上、120kPa以下(絶対圧で181.32kPa以上、221.23kPa以下)に設定すると、その排気圧が大気圧101.32kPaの約2倍となり、150°C程度の低い温度でも上流側DOC(17)が活性化し、上流側DOC(17)でアフター噴射燃料の酸化反応(触媒燃焼)が起こるためである。
The after-injection allowable temperature (TA) is preferably 150 ° C or higher and lower than 250 ° C, and more preferably 150 ° C or higher and lower than 200 ° C.
The reason why the after-injection allowable temperature (TA) may be as low as about 150 ° C. is as follows.
That is, when the exhaust pressure on the upstream side is set to 80 kPa or more and 120 kPa or less (absolute pressure 181.32 kPa or more and 221.23 kPa or less) by the exhaust throttle of the exhaust throttle valve (5), the exhaust pressure is increased. This is because the atmospheric pressure is about twice that of 101.32 kPa, the upstream DOC (17) is activated even at a low temperature of about 150 ° C, and the after-injection fuel oxidation reaction (catalytic combustion) occurs at the upstream DOC (17). be.

このエンジンでは、図1に示すように、無負荷及び/又は軽負荷運転の運転時間を積算する運転時間積算装置(18)を備え、図3に示すように、無負荷及び/又は軽負荷の運転時間の積算値(tL)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ISJ)に至った場合には、下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立するように構成されている。
このため、このエンジンでは、下流側DOC(6)の触媒機能の低下の確度が高い時期に、触媒機能の改善を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射を無くすことができる。
As shown in FIG. 1, this engine is provided with an operation time integrating device (18) for integrating the operating time of no-load and / or light-load operation, and as shown in FIG. 3, no-load and / or light-load. When the integrated value (tL) of the operation time reaches the predetermined start determination value (ISJ) of the catalytic function recovery process, the start condition (S13) of the catalytic function recovery process of the downstream DOC (6) is satisfied. It is configured in.
Therefore, in this engine, improvement of the catalytic function can be started at a time when the probability of deterioration of the catalytic function of the downstream DOC (6) is high, so that unnecessary exhaust throttle and after injection can be eliminated.

図4に示すように、上流側DOC(17)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、上流側DOC(17)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やPMからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立した後に排気絞り弁(5)の開度減少制御(S15)がなされ、排気(9)が所定のアフター噴射許可温度(TA)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(S18)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(9)が所定のポスト噴射許可温度(TP)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(S18-3)され、アフター噴射燃料の燃焼熱でポスト噴射燃料が燃焼され、図1に示す昇温した排気(9)の熱で、上流側DOC(17)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却されるように構成されている。 As shown in FIG. 4, it is configured so that the catalytic function recovery treatment of the upstream DOC (17) is performed, and in the catalytic function recovery treatment of the upstream DOC (17), unburned deposits composed of unburned fuel and PM. After the condition (S13) for starting the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) whose function has deteriorated based on the accumulation of fuel is satisfied, the opening degree reduction control (S15) of the exhaust throttle valve (5) is performed, and the exhaust (9) is performed. After the temperature reaches the predetermined after-injection permitted temperature (TA) or higher, the after-injection control is started (S18), and the exhaust (9) is at the predetermined post-injection permitted temperature (TP) or higher due to the combustion of the after-injection fuel. Post-injection control is started (S18-3), the post-injection fuel is burned by the combustion heat of the after-injection fuel, and the heat of the heated exhaust (9) shown in FIG. 1 causes the upstream DOC (17). ) Is configured to be vaporized or incinerated.

このエンジンでは、排気温度が低い無負荷及び/又は軽負荷運転の継続で、図1に示す上流側DOC(17)に未燃焼燃料やPMからなる未燃焼堆積物が堆積し、その触媒機能が低下している場合でも、図4に示すように、上流側DOC(17)の触媒機能回復の開始条件(S13)が成立した場合には、図1に示す排気絞り弁(5)の開度減少やアフター噴射やポスト噴射の燃焼で、排気(9)が昇温し、この排気(9)の熱で未燃焼堆積物が気化或いは燃焼され、DPF(7)再生前に上流側DOC(17)の低下した触媒機能が回復され、触媒機能の低下が進行し難い。このため、無負荷及び/又は軽負荷運転継続時でも、DPF(7)を再生できる。また、白煙の原因である未燃焼堆積物がないため、白煙発生も抑えられる。 In this engine, unburned deposits consisting of unburned fuel and PM are deposited on the upstream DOC (17) shown in FIG. 1 by continuing no-load and / or light-load operation with a low exhaust temperature, and its catalytic function is Even if it is lowered, as shown in FIG. 4, when the start condition (S13) for recovering the catalytic function of the upstream DOC (17) is satisfied, the opening degree of the exhaust throttle valve (5) shown in FIG. 1 is satisfied. Due to the decrease, after-injection and post-injection combustion, the temperature of the exhaust (9) rises, and the heat of the exhaust (9) vaporizes or burns the unburned deposits. ) Decreased catalytic function is restored, and it is difficult for the catalytic function to decline. Therefore, the DPF (7) can be regenerated even when no load and / or light load operation is continued. In addition, since there is no unburned deposit that causes white smoke, the generation of white smoke can be suppressed.

このエンジンでは、アフター噴射燃料の燃焼で図1に示す排気(9)が昇温するため、排気絞り弁(5)の開度減少の度合いが小さくて済み、背圧による出力ロスが小さく、エンジン出力を高くできる。 In this engine, since the exhaust (9) shown in FIG. 1 rises due to the combustion of the after-injection fuel, the degree of decrease in the opening degree of the exhaust throttle valve (5) is small, the output loss due to back pressure is small, and the engine The output can be increased.

このエンジンは、図1に示すように、無負荷及び/又は軽負荷運転の運転時間を積算する運転時間積算装置(18)を備え、図4に示すように、無負荷及び/又は軽負荷の運転時間の積算値(tL)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ISJ)に至った場合には、上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立するように構成されている。
このため、このエンジンでは、図1に示す上流側DOC(17)の触媒機能の低下の確度が高い状況下で触媒機能回復処理を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
As shown in FIG. 1, this engine is provided with an operation time integrating device (18) that integrates the operating time of no-load and / or light-load operation, and as shown in FIG. 4, no-load and / or light-load. When the integrated value (tL) of the operation time reaches the predetermined start determination value (ISJ) of the catalytic function recovery process, the start condition (S13) of the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) is satisfied. It is configured in.
Therefore, in this engine, the catalytic function recovery process can be started under the condition that the accuracy of the catalytic function deterioration of the upstream DOC (17) shown in FIG. 1 is high, so that unnecessary exhaust throttle, after injection and post injection are eliminated. be able to.

図4に示す上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)は、無負荷及び/又は軽負荷の運転時間の積算値(tL)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ISJ)に至った場合に限らず、図1に示す弁上流側排気圧(P3)や、図1に示すDPF(7)の再生処理回数が、所定の触媒機能回復処理の開始判定値に至った場合に成立するようにしてもよい。
このエンジンでは、いずれの場合でも、未燃焼堆積物による上流側DOC(17)の触媒機能の低下の確度が高い状況下で、触媒機能回復処理を開始できるため、無駄な排気絞りやアフター噴射やポスト噴射を無くすことができる。
DPF(7)の再生処理を開始条件(S13)とする場合には、電子制御装置(8)で再生処理回数をカウントし、再生処理のカウント数が所定の値(例えば5回)に至った場合には、開始条件(S13)が成立するようにし、触媒機能回復処理か終了すると、再生処理のカウント数を0にリセットする。
In the start condition (S13) of the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) shown in FIG. 4, the integrated value (tL) of the operation time of no load and / or light load is a predetermined start determination value of the catalytic function recovery process. Not only when (ISJ) is reached, the valve upstream exhaust pressure (P3) shown in FIG. 1 and the number of regeneration processes of the DPF (7) shown in FIG. 1 are set to the start determination values of the predetermined catalytic function recovery process. It may be established when it is reached.
In this engine, in any case, the catalytic function recovery process can be started under the condition that the catalytic function of the upstream DOC (17) is highly likely to deteriorate due to the unburned deposits, so that unnecessary exhaust throttle and after injection can be performed. Post injection can be eliminated.
When the regeneration process of the DPF (7) is set as the start condition (S13), the number of regeneration processes is counted by the electronic control device (8), and the count number of the regeneration processes reaches a predetermined value (for example, 5 times). In that case, the start condition (S13) is satisfied, and when the catalytic function recovery process or the end is completed, the count number of the regeneration process is reset to 0.

図2に示すDPF(7)の再生処理の場合には、図4に示す上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の場合よりも、DPF(7)の入口側排気温度(T2)が高くなるように設定されている。
このエンジンでは、DPF(7)の再生処理の場合には、DPF(7)の入口側排気温度(T2)が高くなるため、DPF(7)の再生を確実に行うことができる。
In the case of the regeneration process of the DPF (7) shown in FIG. 2, the exhaust temperature (T2) on the inlet side of the DPF (7) is higher than in the case of the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) shown in FIG. It is set to be.
In this engine, in the case of the regeneration process of the DPF (7), the exhaust temperature (T2) on the inlet side of the DPF (7) becomes high, so that the regeneration of the DPF (7) can be reliably performed.

図2に示すDPF(7)の再生処理の場合には、図4に示す上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の場合よりも、アフター噴射燃料の噴射量が少なくなるように設定されている。
このエンジンでは、DPF(7)再生処理の場合には、アフター噴射燃料の噴射量が少ないため、その燃焼熱や、その燃焼熱で燃焼されるポスト噴射燃料も少なく、多くのポスト噴射燃料が上流側DOC(17)をすり抜けて、下流側DOC(6)で触媒燃焼し、DPF(7)の入口側排気温度(T2)が高くなる。このため、DPF(7)の再生を確実に行うことができる。
また、上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の場合には、アフター噴射燃料が多いため、その燃焼熱により、上流側DOC(17)の上流側で多くのポスト噴射燃料か燃焼し、その燃焼熱で上流側DOC(17)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却される。このため、上流側DOC(17)の触媒機能回復を確実に行うことができる。
In the case of the regeneration process of the DPF (7) shown in FIG. 2, the injection amount of the after-injection fuel is set to be smaller than in the case of the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) shown in FIG. There is.
In this engine, in the case of DPF (7) regeneration processing, since the injection amount of the after-injection fuel is small, the combustion heat and the post-injection fuel burned by the combustion heat are also small, and many post-injection fuels are upstream. It passes through the side DOC (17) and conducts catalytic combustion in the downstream side DOC (6), so that the inlet side exhaust temperature (T2) of the DPF (7) becomes high. Therefore, the DPF (7) can be reliably regenerated.
Further, in the case of the catalytic function recovery treatment of the upstream DOC (17), since there is a large amount of after-injection fuel, a large amount of post-injection fuel is burned on the upstream side of the upstream DOC (17) due to the combustion heat, and the combustion heat thereof is generated. The unburned deposits deposited on the upstream DOC (17) are vaporized or incinerated by the heat of combustion. Therefore, the catalytic function of the upstream DOC (17) can be reliably restored.

図2に示すDPF(7)の再生処理の場合には、図4に示す上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の場合よりも、ポスト噴射燃料の噴射量が多くなるように設定されている。
このエンジンでは、DPF(7)再生処理の場合には、ポスト噴射燃料の噴射量が多いため、多くのポスト噴射燃料が図1に示す上流側DOC(17)をすり抜けて、下流側DOC(6)で触媒燃焼し、DPF(7)の入口側排気温度(T2)が高くなる。このため、DPF(7)の再生を確実に行うことができる。
In the case of the regeneration process of the DPF (7) shown in FIG. 2, the injection amount of the post-injection fuel is set to be larger than in the case of the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) shown in FIG. There is.
In this engine, in the case of the DPF (7) regeneration process, the injection amount of the post-injection fuel is large, so that many post-injection fuels pass through the upstream side DOC (17) shown in FIG. 1 and the downstream side DOC (6). ), The exhaust temperature (T2) on the inlet side of the DPF (7) becomes high. Therefore, the DPF (7) can be reliably regenerated.

このエンジンでは、図1に示す電子制御装置(8)によるDPF(7)の再生処理の流れは次の通りである。
図2に示すように、ステップ(S1)では、DPF(7)の再生処理の開始条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、DPF(7)のPM堆積量推定値(APM)がDPF(7)の再生処理の開始判定値(RSJ)以上の値になったか否かが判別される。DPF(7)のPM堆積量推定値(APM)は、図1に示すDPF(7)の出入口間の差圧(ΔP)に基づいてPM堆積量推定値演算装置(32)で算出される。PM堆積量推定値演算装置(32)は、電子制御装置(8)の演算部で構成されている。DPF(7)のPM堆積量推定値(APM)は、差圧(ΔP)による算出以外の方法で算出してもよい。
図2に示すように、ステップ(S1)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(S2)に進む。
In this engine, the flow of the regeneration process of the DPF (7) by the electronic control device (8) shown in FIG. 1 is as follows.
As shown in FIG. 2, in step (S1), it is determined whether or not the start condition of the regeneration process of the DPF (7) is satisfied. Specifically, it is determined whether or not the estimated PM accumulation amount (APM) of the DPF (7) becomes a value equal to or higher than the start determination value (RSJ) of the regeneration process of the DPF (7). The PM accumulation amount estimation value (APM) of the DPF (7) is calculated by the PM accumulation amount estimation value calculation device (32) based on the differential pressure (ΔP) between the entrance and exit of the DPF (7) shown in FIG. The PM deposit amount estimation value calculation device (32) is composed of a calculation unit of the electronic control device (8). The PM accumulation amount estimated value (APM) of the DPF (7) may be calculated by a method other than the calculation by the differential pressure (ΔP).
As shown in FIG. 2, the determination in step (S1) is repeated until the determination is affirmed, and if the determination is affirmed, the process proceeds to step (S2).

図2に示すように、ステップ(S2)では、吸気絞り弁(11)の開度減少制御と、排気絞り弁(5)の開度減少制御が行われ、ステップ(S3)に進む。
ステップ(S2)の吸気絞り弁(11)や排気絞り弁(5)の開度減少制御は、吸気絞り弁(11)を駆動するアクチュエータ(11a)と、排気絞り弁(5)を駆動するアクチュエータ(5a)を電子制御装置(8)が制御することにより行われる。
As shown in FIG. 2, in step (S2), the opening degree reduction control of the intake throttle valve (11) and the opening degree reduction control of the exhaust throttle valve (5) are performed, and the process proceeds to step (S3).
The opening reduction control of the intake throttle valve (11) and the exhaust throttle valve (5) in the step (S2) is performed by the actuator (11a) for driving the intake throttle valve (11) and the actuator for driving the exhaust throttle valve (5). (5a) is controlled by the electronic control device (8).

図2に示すように、ステップ(S3)では、弁上流側排気圧(P3)が圧力上限値(Pmax)以下か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S4-1)に進む。
ステップ(S4-1)では、上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)がアフター噴射許可温度(TA)以上か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S5)に進む。
ステップ(S5)では、アフター噴射制御が開始され、ステップ(S6)に進む。
尚、ステップ(S3)での判定が否定された場合には、ステップ(S4-2)に進み、排気絞り弁(5)の開度増加制御がなされ、ステップ(S4-1)に進む。
ステップ(S4-2)の排気絞り弁(5)の開度増加制御は、排気絞り弁(5)を駆動するアクチュエータ(5a)を電子制御装置(8)が制御することにより行われる。
ステップ(S4-1)での判定が否定された場合にはステップ(S3)に戻る。
As shown in FIG. 2, in step (S3), it is determined whether or not the valve upstream exhaust pressure (P3) is equal to or less than the pressure upper limit value (Pmax), and if the determination is affirmative, step (S4-1). ).
In step (S4-1), it is determined whether or not the outlet side exhaust temperature (T0) of the upstream DOC (17) is equal to or higher than the after injection permitted temperature (TA), and if the determination is affirmed, step (S5). ).
In step (S5), after injection control is started, and the process proceeds to step (S6).
If the determination in step (S3) is denied, the process proceeds to step (S4-2), the opening degree increase control of the exhaust throttle valve (5) is performed, and the process proceeds to step (S4-1).
The opening degree increase control of the exhaust throttle valve (5) in the step (S4-2) is performed by controlling the actuator (5a) for driving the exhaust throttle valve (5) by the electronic control device (8).
If the determination in step (S4-1) is denied, the process returns to step (S3).

ステップ(S6)では、上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)がポスト噴射許可温度(TP)以上か否かが判定される。ステップ(S6)の判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されるとステップ(S7)に進む。
ステップ(S7)では、ポスト噴射制御が開始され、ステップ(S8)に進む。
In step (S6), it is determined whether or not the outlet side exhaust temperature (T0) of the upstream side DOC (17) is equal to or higher than the post injection permitted temperature (TP). The determination in step (S6) is repeated until the determination is affirmed, and when the determination is affirmed, the process proceeds to step (S7).
In step (S7), post injection control is started, and the process proceeds to step (S8).

ステップ(S8)では、DPF(7)の再生処理の終了条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、DPF(7)のPM堆積量推定値(APM)がDPF(7)の再生処理の終了判定値(REJ)以下の値になることが終了条件とされ、ステップ(S8)では、この終了条件が肯定されたか否かが判定される。
ステップ(S8)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(S9)に進む。
ステップ(S9)では、ポスト噴射制御が終了されると共に、アフター噴射制御も終了され、ステップ(S10)に進む。
ステップ(S10)では、吸気絞り弁(11)が全開にリセットされると共に、排気絞り弁(5)も全開にリセットされ、ステップ(S1)に戻る。
In step (S8), it is determined whether or not the end condition of the regeneration process of the DPF (7) is satisfied. Specifically, the end condition is that the estimated PM accumulation amount (APM) of the DPF (7) is equal to or less than the end determination value (REJ) of the regeneration process of the DPF (7), and in step (S8). , It is determined whether or not this termination condition is affirmed.
The determination in step (S8) is repeated until the determination is affirmed, and if the determination is affirmed, the process proceeds to step (S9).
In step (S9), the post injection control is terminated, the after injection control is also terminated, and the process proceeds to step (S10).
In step (S10), the intake throttle valve (11) is reset to fully open, and the exhaust throttle valve (5) is also reset to fully open, returning to step (S1).

尚、ステップ(S8)のDPF(7)のPM堆積量推定値(APM)は、DPF(7)の出入口間の差圧(ΔP)に基づいてPM堆積量推定値演算装置(32)で算出される。
ステップ(S8)のDPF(7)の再生処理の終了条件は、図1に示すDPF(7)の入口側排気温度(T2)が所定のDPF(7)再生処理温度以上の値を所定時間維持したこととしてもよい。
The PM accumulated amount estimated value (APM) of the DPF (7) in step (S8) is calculated by the PM accumulated amount estimated value calculation device (32) based on the differential pressure (ΔP) between the entrance and exit of the DPF (7). Will be done.
The end condition of the regeneration process of the DPF (7) in the step (S8) is that the inlet side exhaust temperature (T2) of the DPF (7) shown in FIG. 1 maintains a value equal to or higher than the predetermined DPF (7) regeneration process temperature for a predetermined time. It may be done.

このエンジンでは、図1に示す電子制御装置(8)による下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の流れは次の通りである。
図3に示すように、ステップ(S11)では、上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)が無負荷及び軽負荷運転の判定温度(LJ)以下の値になったか否かが判定される。ステップ(S11)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されるとステップ(S12)に進む。
ステップ(S11)では、下流側DOC(6)の入口側排気温度(T1)が無負荷又は軽負荷運転の判定温度(LJ)以下の値になったか否かを判定するようにしてもよい。
ステップ(S12)では、無負荷及び軽負荷運転時間を積算し、ステップ(S13)に進む。
ステップ(S13)では触媒機能回復処理の開始条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(tL)が触媒機能回復処理の開始判定値(ISJ)以上の値になったか否かが判定され、判定が肯定された場合にはステップ(S14)に進む。ステップ(S13)で判定が否定された場合には、ステップ(S11)に戻る。
In this engine, the flow of the catalytic function recovery processing of the downstream DOC (6) by the electronic control device (8) shown in FIG. 1 is as follows.
As shown in FIG. 3, in step (S11), it is determined whether or not the outlet side exhaust temperature (T0) of the upstream DOC (17) is equal to or lower than the determination temperature (LJ) for no-load and light-load operation. Will be done. The determination in step (S11) is repeated until the determination is affirmed, and when the determination is affirmed, the process proceeds to step (S12).
In step (S11), it may be determined whether or not the inlet side exhaust temperature (T1) of the downstream side DOC (6) becomes a value equal to or lower than the determination temperature (LJ) for no-load or light-load operation.
In step (S12), the no-load and light-load operation times are integrated, and the process proceeds to step (S13).
In step (S13), it is determined whether or not the start condition of the catalytic function recovery process is satisfied. Specifically, when it is determined whether or not the integrated value (tL) of the operation time of no load and light load is equal to or higher than the start determination value (ISJ) of the catalytic function recovery process, and the determination is affirmed. Proceeds to step (S14). If the determination is denied in step (S13), the process returns to step (S11).

ステップ(S14)では、ステップ(S12)で積算した無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(tL)を0にリセットし、事後に行われる触媒機能回復処理時間の積算を開始し、ステップ(S15)に進む。
ステップ(S15)では、吸気絞り弁(11)の開度減少制御と、排気絞り弁(5)の開度減少制御が行われ、ステップ(S16)に進む。
ステップ(S15)の吸気絞り弁(11)や排気絞り弁(5)の開度減少制御は、前記ステップ(S2)の場合と同様にして行われる。
In step (S14), the integrated value (tL) of the operation time of no load and light load integrated in step (S12) is reset to 0, the integration of the catalytic function recovery processing time performed after the fact is started, and the integration of the catalytic function recovery processing time performed after the fact is started. Proceed to S15).
In step (S15), the opening degree reduction control of the intake throttle valve (11) and the opening degree reduction control of the exhaust throttle valve (5) are performed, and the process proceeds to step (S16).
The opening degree reduction control of the intake throttle valve (11) and the exhaust throttle valve (5) in the step (S15) is performed in the same manner as in the case of the step (S2).

ステップ(S16)では、弁上流側排気圧(P3)が圧力上限値(Pmax)以下か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S17-1)に進む。
ステップ(S17-1)では、上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)がアフター噴射許可温度(TA)以上か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S18)に進む。
ステップ(S18)では、アフター噴射制御が開始され、ステップ(S19)に進む。
ステップ(S16)での判定が否定された場合には、ステップ(S17-2)に進み、排気絞り弁(5)の開度増加制御がなされ、ステップ(S17-1)に進む。
ステップ(S17-1)での排気絞り弁(5)の開度減少制御は、前記ステップ(S4-2)の場合と同様にして行われる。
ステップ(S17-1)での判定が否定された場合にはステップ(S16)に戻る。
In step (S16), it is determined whether or not the valve upstream exhaust pressure (P3) is equal to or less than the pressure upper limit value (Pmax), and if the determination is affirmative, the process proceeds to step (S17-1).
In step (S17-1), it is determined whether or not the outlet side exhaust temperature (T0) of the upstream DOC (17) is equal to or higher than the after injection permitted temperature (TA), and if the determination is affirmed, step (S18). ).
In step (S18), after injection control is started, and the process proceeds to step (S19).
If the determination in step (S16) is denied, the process proceeds to step (S17-2), the opening degree increase control of the exhaust throttle valve (5) is performed, and the process proceeds to step (S17-1).
The opening degree reduction control of the exhaust throttle valve (5) in the step (S17-1) is performed in the same manner as in the case of the step (S4-2).
If the determination in step (S17-1) is denied, the process returns to step (S16).

ステップ(S19)では、触媒機能回復処理の終了条件が満たされたか否かが判定される。具体的には、触媒機能回復処理時間の積算値(tI)が触媒機能回復処理の終了判定値(IEJ)以上の値になることが終了条件とされ、ステップ(S19)では、この終了条件が満たされたか否かが判定される。
ステップ(S19)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(S20)に進む。
ステップ(S20)では、アフター噴射制御が終了され、ステップ(S21)に進む。
ステップ(S21)では、吸気絞り弁(11)が全開にリセットされると共に、排気絞り弁(5)も全開にリセットされ、ステップ(S14)下段の触媒機能回復処理時間の積算の積算値(tI)を0にリセットし、ステップ(S11)に戻る。なお、ステップ(S14)上段の無負荷及び軽負荷の運転時間の積算値(tL)の0へのリセットも、ステップ(S14)ではなく、ステップ(S21)で行ってもよい。
In step (S19), it is determined whether or not the termination condition of the catalytic function recovery process is satisfied. Specifically, it is a termination condition that the integrated value (tI) of the catalytic function recovery processing time becomes a value equal to or higher than the end determination value (IEJ) of the catalytic function recovery processing, and in step (S19), this termination condition is set. Whether or not it is satisfied is determined.
The determination in step (S19) is repeated until the determination is affirmed, and if the determination is affirmed, the process proceeds to step (S20).
In step (S20), after injection control is terminated, and the process proceeds to step (S21).
In the step (S21), the intake throttle valve (11) is reset to the fully open position, and the exhaust throttle valve (5) is also reset to the fully open position. ) Is reset to 0, and the process returns to step (S11). It should be noted that the integrated value (tL) of the operation time of no load and light load in the upper stage of step (S14) may be reset to 0 in step (S21) instead of step (S14).

このエンジンでは、図4に示す電子制御装置(8)による上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の流れは、図3に示す下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の流れとほぼ一致している。
図3のフローとの相違点は、ステップ(S18)の後にステップ(S18-2)とステップ(S18-3)が設定され、ステップ(S19)の後にステップ(S20)ではなくステップ(S20)に類似するステップ(S20´)が設定されている点にある。
すなわち、ステップ(S18)で、アフター噴射制御が開始されると、ステップ(S18-2)に進む。
ステップ(S18-2)では、上流側DOC(17)の出口側排気温度(T0)がポスト噴射許可温度(TP)以上か否かが判定される。ステップ(S18-2)の判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されるとステップ(S18-3)に進む。
ステップ(S18-3)では、ポスト噴射制御が開始され、ステップ(S19)に進む。
ステップ(S19)で、触媒機能回復処理の終了条件が満たされたと判定されると、ステップ(S20´)に進む。
ステップ(S20´)では、ポスト噴射制御とアフター噴射制御が終了され、ステップ(S21)に進む。
In this engine, the flow of the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) by the electronic control device (8) shown in FIG. 4 is almost the same as the flow of the catalytic function recovery process of the downstream DOC (6) shown in FIG. I am doing it.
The difference from the flow of FIG. 3 is that the step (S18-2) and the step (S18-3) are set after the step (S18), and the step (S20) is set after the step (S19) instead of the step (S20). The point is that a similar step (S20') is set.
That is, when the after injection control is started in step (S18), the process proceeds to step (S18-2).
In step (S18-2), it is determined whether or not the outlet side exhaust temperature (T0) of the upstream side DOC (17) is equal to or higher than the post injection permitted temperature (TP). The determination in step (S18-2) is repeated until the determination is affirmed, and when the determination is affirmed, the process proceeds to step (S18-3).
In step (S18-3), post injection control is started, and the process proceeds to step (S19).
If it is determined in step (S19) that the end condition of the catalytic function recovery process is satisfied, the process proceeds to step (S20').
In step (S20'), post injection control and after injection control are terminated, and the process proceeds to step (S21).

図2~図4に示す各処理は、それぞれ単独に実行され、それどれ同時に実行されない。いずれかの処理が開始された場合、その処理が終了するまでは、それ以外の処理は開始されない。また、図3の下流側DOC(6)の触媒機能回復処理と、図4の上流側DOC(17)の触媒機能回復処理は、1回ずつ交互に行ってもよいし、前者1回と後者複数回(例えば、2回または3回)を交互に行ってもよいし、前者複数回(例えば、2回または3回)と後者1回を交互に行ってもよい。 Each of the processes shown in FIGS. 2 to 4 is executed independently, and none of them are executed at the same time. If any of the processes is started, the other processes are not started until the process is completed. Further, the catalytic function recovery treatment of the downstream DOC (6) in FIG. 3 and the catalytic function recovery treatment of the upstream DOC (17) in FIG. 4 may be alternately performed once, once, and the former and the latter. A plurality of times (for example, 2 times or 3 times) may be alternately performed, or a plurality of times (for example, 2 times or 3 times) of the former and 1 time of the latter may be alternately performed.

なお、上記実施形態の排気絞り弁(5)の上流側排気圧を排気圧センサで実測すると共に、演算でも算出し、その差異に基づいて、排気絞り弁(5)の故障、排気経路(4)からのガス漏れ等の故障診断を行い、或いは、下流側DOC(6)を省略し、或いは、排気下流側DOC(6)の排気入口に配置した噴射管インジェクタでポスト噴射を行うといった、実施形態の変形も考えられる。下流側DOC(6)を省略する場合には、DOC機能付きのDPF(7)を用い、噴射管インジェクタはDOC機能付きのDPF(7)の排気入口側に配置する。下流側DOC(6)を省略する場合には、下流側DOC(6)の入口側排気温度(T1)に代えてDOC機能付きのDPF(7)の入口側排気温度(T2)を用いる。 The upstream exhaust pressure of the exhaust throttle valve (5) of the above embodiment is actually measured by the exhaust pressure sensor and calculated by calculation, and based on the difference, the exhaust throttle valve (5) fails and the exhaust path (4). ), Failure diagnosis such as gas leakage from), omitting the downstream side DOC (6), or performing post injection with the injection pipe injector arranged at the exhaust inlet of the exhaust downstream side DOC (6). Deformation of the form is also conceivable. When the downstream side DOC (6) is omitted, the DPF (7) with the DOC function is used, and the injection pipe injector is arranged on the exhaust inlet side of the DPF (7) with the DOC function. When the downstream side DOC (6) is omitted, the inlet side exhaust temperature (T2) of the DPF (7) with the DOC function is used instead of the inlet side exhaust temperature (T1) of the downstream side DOC (6).

(1)…燃焼室、(2)…燃料、(3)…燃料噴射装置、(4)…排気経路、(5)…排気絞り弁、(6)…下流側DOC、(7)…DPF、(8)…電子制御装置、(9)…排気、(10)…吸気経路、(11)…吸気絞り弁、(12)…DOC、(17)…上流側DOC、(18)…運転時間積算装置、(S1)…DPFの再生処理の開始条件、(S2)…排気絞り弁の開度減少制御、(S4-2)…排気絞り弁の開度増加制御、(S5)…アフター噴射制御が開始、(S7)…ポスト噴射制御が開始、(S20)…ポスト噴射制御が開始、(T0)…上流側DOCの出口側排気温度、(TA)…アフター噴射許可温度、(TP)…ポスト噴射許可温度、(P3)…弁上流側排気圧、(Pmax)…圧力上限値。 (1) ... combustion chamber, (2) ... fuel, (3) ... fuel injection device, (4) ... exhaust path, (5) ... exhaust throttle valve, (6) ... downstream DOC, (7) ... DPF, (8) ... Electronic control device, (9) ... Exhaust, (10) ... Intake path, (11) ... Intake throttle valve, (12) ... DOC, (17) ... Upstream DOC, (18) ... Operation time integration Device, (S1) ... DPF regeneration processing start condition, (S2) ... Exhaust gas throttle valve opening reduction control, (S4-2) ... Exhaust gas throttle valve opening increase control, (S5) ... After injection control Start, (S7) ... Post injection control starts, (S20) ... Post injection control starts, (T0) ... Upstream DOC outlet side exhaust temperature, (TA) ... After injection permitted temperature, (TP) ... Post injection Allowed temperature, (P3) ... Exhaust pressure on the upstream side of the valve, (Pmax) ... Pressure upper limit.

Claims (11)

燃焼室(1)に燃料(2)を噴射する燃料噴射装置(3)と、排気経路(4)に配置されたDOC(12)と、DOC(12)の排気下流側に配置されたDPF(7)と、DPF(7)の排気下流側に配置された排気絞り弁(5)と、排気絞り弁(5)の開度と燃料噴射装置(3)の燃料噴射を制御する電子制御装置(8)を備え、
DPF(7)の再生処理がなされるように構成され、
DPF(7)の再生処理では、PMが堆積したDPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した後に排気絞り弁(5)の開度減少制御(S2)がなされ、排気(9)が所定のアフター噴射許可温度(TA)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(S5)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(9)が所定のポスト噴射許可温度(TP)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(S7)され、下流側DOC(6)でのポスト噴射燃料の触媒燃焼で昇温した排気(9)で、DPF(7)に堆積したPMが焼却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。
A fuel injection device (3) that injects fuel (2) into the combustion chamber (1), a DOC (12) arranged in the exhaust path (4), and a DPF (12) arranged on the exhaust downstream side of the DOC (12). 7), an exhaust throttle valve (5) arranged on the exhaust downstream side of the DPF (7), and an electronic control device (5) that controls the opening degree of the exhaust throttle valve (5) and the fuel injection of the fuel injection device (3). Equipped with 8)
It is configured so that the DPF (7) regeneration process is performed.
In the regeneration process of the DPF (7), the opening degree reduction control (S2) of the exhaust throttle valve (5) is performed after the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) in which PM is deposited is satisfied, and the exhaust gas (9) is exhausted. ) Is above the predetermined after-injection permitted temperature (TA), the after-injection control is started (S5), and the exhaust (9) is equal to or higher than the predetermined post-injection permitted temperature (TP) due to the combustion of the after-injection fuel. The post-injection control is started (S7) after the temperature is reached, and the PM deposited on the DPF (7) is incinerated by the exhaust gas (9) whose temperature has been raised by the catalytic combustion of the post-injection fuel at the downstream DOC (6). A diesel engine characterized by being configured to.
請求項1に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
吸気経路(10)に配置された吸気絞り弁(11)を備え、その開度が電子制御装置(8)で制御されるように構成され、
DPF(7)の再生処理では、DPF(7)の再生処理の開始条件(S1)が成立した後に排気絞り弁(5)の開度減少制御(S2)がなされると共に、吸気絞り弁(11)の開度減少制御(S2)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。
In the diesel engine according to claim 1,
The intake throttle valve (11) arranged in the intake path (10) is provided, and the opening degree thereof is configured to be controlled by the electronic control device (8).
In the regeneration process of the DPF (7), after the start condition (S1) of the regeneration process of the DPF (7) is satisfied, the opening reduction control (S2) of the exhaust throttle valve (5) is performed, and the intake throttle valve (11) is performed. ) Is configured to be controlled to reduce the opening degree (S2).
請求項1または請求項2に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
DPF(7)の再生処理では、排気絞り弁(5)の開度減少制御(S2)がなされ、弁上流側排気圧(P3)が所定の圧力上限値(Pmax)を超えた場合には、その後に排気絞り弁(5)の開度増加制御(S4-2)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。
In the diesel engine according to claim 1 or 2.
In the regeneration process of the DPF (7), the opening degree reduction control (S2) of the exhaust throttle valve (5) is performed, and when the valve upstream exhaust pressure (P3) exceeds a predetermined pressure upper limit value (Pmax), A diesel engine characterized in that the opening degree increase control (S4-2) of the exhaust throttle valve (5) is subsequently performed.
請求項1から請求項3のいずれかに記載されたディーゼルエンジンにおいて、
DOC(12)は、上流側DOC(17)と、上流側DOC(17)の排気下流側に配置された下流側DOC(6)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
In the diesel engine according to any one of claims 1 to 3.
The DOC (12) is a diesel engine including an upstream DOC (17) and a downstream DOC (6) arranged on the exhaust downstream side of the upstream DOC (17).
請求項4に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
上流側DOC(17)と下流側DOC(6)には、セル内を排気(9)が通過するハニカム担体に触媒成分を担持させたフロースルー型の酸化触媒が用いられている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
In the diesel engine according to claim 4,
The upstream DOC (17) and the downstream DOC (6) are characterized in that a flow-through type oxidation catalyst in which a catalyst component is supported on a honeycomb carrier through which the exhaust (9) passes through the cell is used. Diesel engine.
請求項4または請求項5に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
下流側DOC(6)の触媒機能回復処理がなされるように構成され、
下流側DOC(6)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やPMからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立した後に排気絞り弁(5)の開度減少制御(S15)がなされ、排気(9)が所定のアフター噴射許可温度(TA)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(S18)され、アフター噴射燃料の燃焼で昇温した排気(9)で、下流側DOC(6)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却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。
In the diesel engine according to claim 4 or 5.
It is configured so that the catalytic function recovery treatment of the downstream DOC (6) is performed.
In the catalytic function recovery treatment of the downstream DOC (6), the start condition (S13) of the catalytic function recovery treatment of the downstream DOC (6) whose function has deteriorated due to the accumulation of unburned deposits consisting of unburned fuel and PM is set. After the establishment, the opening reduction control (S15) of the exhaust throttle valve (5) is performed, and the after injection control is started (S18) after the exhaust (9) reaches a temperature equal to or higher than the predetermined after injection permitted temperature (TA). A diesel engine characterized in that the unburned deposits deposited on the downstream DOC (6) are vaporized or incinerated by the exhaust gas (9) heated by the combustion of the after-injection fuel.
請求項6に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
無負荷及び/又は軽負荷運転の運転時間を積算する運転時間積算装置(18)を備え、
無負荷及び/又は軽負荷の運転時間の積算値(tL)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ISJ)に至った場合には、下流側DOC(6)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立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。
In the diesel engine according to claim 6,
Equipped with an operation time integration device (18) that integrates the operation time of no-load and / or light-load operation.
When the integrated value (tL) of the operation time of no load and / or light load reaches the predetermined start determination value (ISJ) of the catalytic function recovery process, the catalytic function recovery process of the downstream DOC (6) is started. A diesel engine characterized in that it is configured so that the condition (S13) is satisfied.
請求項4から請求項7のいずれかに記載されたディーゼルエンジンにおいて、
上流側DOC(17)の触媒機能能回復処理がなされるように構成され、
上流側DOC(17)の触媒機能回復処理では、未燃燃料やPMからなる未燃焼堆積物の堆積に基づいて機能低下した上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立した後に排気絞り弁(5)の開度減少制御(S15)がなされ、排気(9)が所定のアフター噴射許可温度(TA)以上の温度になった後にアフター噴射制御が開始(S18)され、アフター噴射燃料の燃焼で排気(9)が所定のポスト噴射許可温度(TP)以上の温度になった後にポスト噴射制御が開始(S18-3)され、アフター噴射燃料の燃焼熱でポスト噴射燃料が燃焼され、昇温した排気(9)の熱で、上流側DOC(17)に堆積した未燃焼堆積物が気化または焼却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。
In the diesel engine according to any one of claims 4 to 7.
It is configured so that the catalytic function recovery treatment of the upstream DOC (17) is performed.
In the catalytic function recovery treatment of the upstream DOC (17), the start condition (S13) of the catalytic function recovery treatment of the upstream DOC (17) whose function has deteriorated due to the accumulation of unburned deposits consisting of unburned fuel and PM is set. After the establishment, the opening reduction control (S15) of the exhaust throttle valve (5) is performed, and the after injection control is started (S18) after the exhaust (9) reaches a temperature equal to or higher than the predetermined after injection permitted temperature (TA). Post-injection control is started (S18-3) after the exhaust (9) reaches a temperature equal to or higher than the predetermined post-injection permitted temperature (TP) due to the combustion of the after-injection fuel, and the post-injection fuel is generated by the combustion heat of the after-injection fuel. A diesel engine characterized in that the unburned deposits deposited on the upstream DOC (17) are vaporized or incinerated by the heat of the exhaust (9) that has been burned and heated.
請求項8に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
無負荷及び/又は軽負荷運転の運転時間を積算する運転時間積算装置(18)を備え、
無負荷及び/又は軽負荷の運転時間の積算値(tL)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ISJ)に至った場合には、上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立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。
In the diesel engine according to claim 8,
Equipped with an operation time integration device (18) that integrates the operation time of no-load and / or light-load operation.
When the integrated value (tL) of the operation time of no load and / or light load reaches the predetermined start determination value (ISJ) of the catalytic function recovery process, the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) is started. A diesel engine characterized in that it is configured so that the condition (S13) is satisfied.
請求項8または請求項9に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
弁上流側排気圧 (P3)が所定の触媒機能回復処理の開始判定値に至った場合には、上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立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。
In the diesel engine according to claim 8 or 9.
When the valve upstream side exhaust pressure (P3) reaches a predetermined catalytic function recovery processing start determination value, the catalyst function recovery processing start condition (S13) of the upstream DOC (17) is configured to be satisfied. A diesel engine characterized by being.
請求項8から請求項10のいずれかに記載されたディーゼルエンジンにおいて、
DPF(6)の再生処理回数が所定の触媒機能回復処理の開始判定値(ISJ)に至った場合には、上流側DOC(17)の触媒機能回復処理の開始条件(S13)が成立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。
In the diesel engine according to any one of claims 8 to 10.
When the number of regeneration processes of the DPF (6) reaches the predetermined start determination value (ISJ) of the catalytic function recovery process, the start condition (S13) of the catalytic function recovery process of the upstream DOC (17) is satisfied. The diesel engine is characterized by being configured in.
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